KR100581567B1

KR100581567B1 - 선회베인 압축기의 용량 가변방법

Info

Publication number: KR100581567B1
Application number: KR1020040079607A
Authority: KR
Inventors: 유동원; 이형국; 황선웅
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-05-23
Also published as: US20060073057A1; CN1757925A; KR20060030745A

Abstract

본 발명은 선회베인 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 형성되는 내.외측 압축실에 대한 체적비의 설계가 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 압축기의 용량 가변의 간편성 및 다양한 용량의 압축기가 제공될 수 있도록 한 선회베인 압축기의 용량 가변 방법에 관한 것으로서, 상기 선회베인의 상부측에 형성된 원형베인의 내.외측 중에 어느 일측의 경판두께를 상대적으로 크게 하여 실린더 내부의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 함으로써 상기 내.외측 압축실 간의 체적비 변화 및 압축기의 용량 가변의 간편성 및 다양한 용량의 압축기 제공이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

선회베인, 원형베인, 경판, 높이, 보스, 탑보스, 실린더, 압축실

Description

선회베인 압축기의 용량 가변방법{The capacity variable method of orbiter compressor}

도 1은 일반적인 선회베인 압축기의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1의 압축부 구성을 나타낸 분리 사시도.

도 3은 도 1의 작동상태도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예가 적용된 선회베인 압축기의 종단면도.

도 5는 도 4의 부분 확대도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예가 적용된 선회베인 압축기의 종단면도.

도 7은 도 6의 부분 확대도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

D:구동부 P:압축부

1:쉘

11:흡입튜브 12:고압실

13:토출튜브

2:스테이터 3:로터

3a:균형추

4:실린더

41:내측링 42:환형공간

43:흡입구 44,44a:내.외측 토출구

5:선회베인

50:경판 51:원형베인

53:개구부 54:슬라이더

55:보스 55a:탑보스(top boss)

56:오일공

6:메인프레임 7:서브프레임

8:크랭크축

81:크랭크핀 82:급유로

83:오일펌프

본 발명은 선회베인 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 형성되는 내.외측 압축실에 대한 체적비의 설계가 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 압축기의 용량 가변의 간편성 및 다양한 용량의 압축기가 제공될 수 있도록 한 선회베인 압축기의 용량 가변 방법에 관한 것이다.

일반적으로 베인 압축기는 베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부로 흡입 된 공기를 압축시키는 반밀폐형 압축기로서, 이러한 압축기를 냉장고 또는 에어컨 등의 밀폐형 냉매 압축기에 적용하기 위해서는 구조적인 변경이 요구된다.

이에 본원인은 상기 밀폐형 냉매 압축기에 적용이 가능한 밀폐형 선회베인 압축기를 제안한 바 있는 것으로서, 그 구성은 도 1에 도시된 바와같다.

즉, 상기 밀폐형 선회베인 압축기는 구동부(D)와 압축부(P)가 하나의 쉘(1) 내부에 밀폐된 형태를 이루고, 상기 구동부(D)와 압축부(P)는 상.하부 양단이 메인프레임(6) 및 서브프레임(7)에 의해서 회전 가능하게 지지되는 수직의 크랭크축(8)으로 상호 연결되어 상기 크랭크축(8)을 통하여 구동부(D)의 동력이 압축부(P) 측으로 전달될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 구동부(D)는 상기 메인프레임(6)과 서브프레임(7)의 사이에 고정되는 스테이터(2)와, 상기 스테이터(2)의 내부에 구비되어 인가된 전원에 의해서 수직으로 관통하는 크랭크축(8)을 회전시키는 로터(3)로 구성되고, 상기 로터(3)의 상.하부에 균형추(3a)가 서로 대칭되게 형성되어 크랭크핀(81)에 의한 크랭크축(8)의 회전 불균형을 방지하도록 되어 있다.

상기 압축부(P)는 하부측의 보스부(55)가 크랭크핀(81)에 결합된 선회 베인(5)이 실린더(4)의 내부에서 선회운동을 하는 것에 의하여 상기 실린더(4)의 내부로 유입된 냉매가스가 압축될 수 있도록 구성한 것으로서, 실린더(4)는 하부측으로 돌출된 내측링(41)을 포함하고, 상기 선회 베인(5)은 상부측에 원형 베인(51)이 수직으로 돌출되게 형성되어 상기 내측링(41)과 실린더(4)의 내벽 사이에 형성된 환형공간(42)의 내부에서 선회운동을 하도록 구성되어 있으며, 이 선회운동에 의하여 원형 베인(51)을 중심으로 내.외측에 압축실이 형성되도록 구성하고, 상기 압축실에서 압축된 냉매가스는 상부측 실린더(4)의 내.외측 토출구(44)(44a)를 통해서 실린더(4)의 외부로 토출될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 메인프레임(6)과 선회 베인(5)의 사이에 자전 방지기구인 올담링(9)이 구비되며, 크랭크축(8)의 내부에는 급유로(82)를 상.하로 관통되게 형성하여 상기 크랭크축(8)의 하단부에 설치된 오일펌프(83)의 작동에 의해서 압축부(P)에 대한 급유가 이루어지도록 구성된다.

여기에 도시된 본 발명의 선회베인 압축기는 압축부(P)에 의해서 압축된 냉매가스가 실린더(4)의 내.외측 토출구(44)(44a)를 통해서 상부측 고압실(12)로 토출되는 저압식 선회베인 압축기로서, 상기 고압실(12)에 토출튜브(13)가 쉘(1)을 관통하여 설치되고, 상기 토출튜브(13)의 하부측, 즉 메인프레임(6)의 일측부에는 상기 쉘(1)을 관통하여 흡입튜브(11)가 설치된다.

이와같이 구성된 본 발명은 먼저, 인가된 전원에 의해서 구동부(D)의 로터(3)가 회전되어 크랭크축(8)이 회전되고, 상기 크랭크축(8)의 회전에 의해서 크랭크축(8)의 크랭크핀(81)에 하부측 보스(55)가 편심되게 결합된 압축부(P)의 선회베인(5)이 회전반경을 따라 선회운동을 하게 된다.

이에 따라, 실린더(4)의 내벽과 내측링(41) 사이의 환형공간(42)에 삽입된 선회베인(5)의 원형베인(51)도 함께 선회운동을 하면서 상기 환형공간(42)의 내부로 흡입된 냉매가스를 압축하게 되는데, 이때 환형공간(42)의 내부에는 원형베인(51)을 중심으로 내.외측에 각각 압축실이 형성되고, 이 압축된 냉매가스 는 상기 각각의 압축실과 통하는 실린더(4)의 내.외측 토출구(44)(44a)를 통해서 상부측 고압실(12)로 토출되어 토출튜브(13)를 통한 고온 고압의 냉매가스의 송출이 이루어지게 되는 것이다.

도 2는 도 1의 요부를 나타낸 분리 사시도이다.

이에 도시된 바와같이 상기 압축부(P)는 크랭크축(8)의 상부측을 회전 가능하게 지지하는 메인프레임(6)의 상단부에 상기 크랭크축(8)과 결합되는 선회 베인(5)이 구비되고, 상기 선회 베인(5)의 상부측에 메인프레임(6)과 결합되는 실린더(4)가 구비되는 것으로서, 상기 실린더(4)는 측방향으로 흡입구(43)가 형성되고, 상단면의 일측에 내.외측 토출구(44)(44a)가 형성된다.

또한, 상기 크랭크축(8)의 크랭크핀(81)에 하부측 보스부(55)가 결합된 선회 베인(5)의 원형 베인(51)에는 상기 실린더(4)의 흡입구(43)를 통하여 흡입된 냉매가스가 원형 베인(51)의 내측으로도 흡입될 수 있도록 관통공(52)이 형성되는 것이며, 상기 원형 베인(51)의 일측에 형성된 개구부(53)에는 슬라이더(54)가 구비된다.

여기서, 미설명 부호 9는 올담링이다.

도 3는 본 발명의 작동상태를 나타낸 평면도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명은 크랭크축(8)을 통해 구동부(D)로부터 동력을 전달받아 압축부(P)의 선회 베인(5)이 구동되면(도 1 참조.), 실린더(4)의 환형공간(42) 내부에 삽입된 선회 베인(5)의 원형 베인(51)이 화살표와 같이 상기 환형공간(42)의 내부에서 선회운동을 하면서 흡입구(43)를 통해 환형공간(42)의 내부로 흡입된 냉매가스를 압축하게 된다.

즉, 최초의 작동상태(0°)는 상기 흡입구(43) 및 원형 베인(51)의 관통공(52)을 통해 내측 흡입실(A1)의 내부로 냉매가스의 흡입이 진행되고, 원형 베인의 외측 압축실(B2)은 흡입구(43) 및 외측 토출구(44a)와 차단된 상태에서 압축이 시작되며, 내측 압축실(A2)은 냉매가스에 대한 압축과 토출이 동시에 이루어진다.

90°회전된 상태에서는 원형 베인의 외측 압축실(B2)에 대한 압축이 계속 진행중이며, 원형 베인의 내측 압축실(A2)은 내측 토출구(44)를 통한 압축 냉매가스의 토출이 거의 완료된 상태가 되고, 전 단계에서 존재하지 않았던 외측 흡입실(B1)이 생성되어 흡입구(43)를 통해 냉매가스의 흡입이 이루어진다.

180°회전된 상태에서는 전 단계에서 존재하던 내측 흡입실(A1)은 사라지고, 그 대신 상기 내측 흡입실(A1)이 내측 압축실(A2)로 되어 압축을 시작하게 되는 것이며, 외측 압축실(B2)은 외측 토출구(44a)와 통하게 되어 압축된 냉매가스에 대한 토출이 진행한다.

270°회전된 상태에서는 원형 베인의 외측 압축실(B2)은 외측 토출구(44a)를 통한 압축된 냉매가스에 대한 토출을 거의 완료하게 되며, 내측 압축실(A2)도 압축을 계속 진행하고, 외측 흡입실(B1)에 대한 압축은 시작되는 것으로서, 상기의 상태에서 90°더 회전되면 전 단계에서 존재하던 외측 흡입실(B1)이 외측 압축실(B2)로 되어 상기 외측 압축실(B2)에 대한 압축을 진행하면서 최초의 상태로 돌아가게 됨으로써 크랭크축의 1회전을 기준으로 한 사이클이 연속 반복적으로 이루어지게 되는 것이다.

여기서, 미설명 부호 54는, 원형 베인(51)의 내.외측 압축실(A2)(B2) 사이의 밀봉을 유지하기 위한 슬라이더이다.

한편, 상기한 바와같이 선회베인(5)의 선회운동에 의해서 실린더(4)의 내부에 형성되는 내.외측 압축실(A2)(B2)는 통상 40:60 또는 30:70의 체적비로 설계되고, 이러한 체적비는 상기 선회베인(5)의 상부측 원형베인(51)의 내.외측 지름의 차이에 의해서 자연스럽게 결정된다.

또한, 상기 내.외측 압축실(A2)(B2)에 대한 체적비는 선회베인의 지름 및 두께, 실린더 내부의 환형공간의 지름에 의해서 결정될 수 있으나, 상기 선회베인의 지름 및 두께, 실린더 내부의 환형공간의 지름에 의한 체적비 설계는 극히 제한적일 수 밖에 없이 압축기의 용량을 가변하는 작업이 용이하지 않은 실정에 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 형성되는 내.외측 압축실에 대한 체적비의 설계가 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 압축기의 용량 가변의 간편성 및 다양한 용량의 압축기가 제공될 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 경판의 상부측으로 원형베인이 일체로 형성된 선회베인이 크랭크축을 통해 구동부의 동력을 전달받아 실린더 내부의 환형공간에서 선회운동을 하는 것에 의하여 상기 원형베인의 내.외측에 각각 압축실이 형성되는 선회베인 압축기에 있어서, 상기 원형베인의 내.외측 중에 어느 일측의 경판두께를 상대적으로 크게 하여 실린더 내부의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한 선회베인 압축기의 용량 가변방법이 제공된다.

또한, 상기 원형베인의 내측 경판두께를 외측 경판두께보다 크게 하여 원형베인의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원형베인의 외측 경판두께를 내측 경판두께보다 크게 하여 원형베인의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예가 적용된 선회베인 압축기의 종단면도이다.

일반적으로 선회베인 압축기는 일측 및 타측으로 흡입튜브(11) 및 토출튜브(13)를 갖는 하나의 밀폐된 쉘(1) 내부의 중앙에 크랭크축(8)이 수직으로 설치되고, 상기 크랭크축(8)은 메인프레임(6) 및 서브프레임(7)에 의해서 상.하부 양단이 지지되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 메인프레임(6)과 서브프레임(7)의 사이에는 스테이터(2)와 로터(3)로 구성된 구동부(D)가 구비되고, 인가된 전원에 의해서 상기 로터(3) 및 크랭크축(8)을 회전시킬 수 있도록 구성되어 있으며, 상기 구동부(D)의 상부측에는 상기 크랭크축(8)을 통해 동력을 전달받아 압축행정을 수행하는 압축부(P)가 구비된다.

상기 압축부(P)는 크랭크축(8)의 상단부에 자전이 방지된 선회베인(5)이 편심되게 결합되어 상기 크랭크축(8)의 회전에 의해서 상부측 실린더(4) 내부의 환형공간(42) 내부에서 선회운동을 하고, 이 선회운동에 의하여 상기 실린더(4)의 내부로 흡입된 냉매가스에 대한 압축이 이루어지도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 선회베인(5)은 경판(50)의 상.하부측에 각각 수직의 원형베인(51) 및 보스(55)가 일체로 형성된 구조로 이루어진다.

이러한 선회베인 압축기에 있어, 본 발명은 원형베인(51)의 내측 경판두께를 크게 하고, 증가된 상기 경판두께만큼 상부측 실린더(4)의 내측링(41) 길이를 짧게 형성하여 상기 실린더(4)의 내측링(41)과 원형베인(51) 사이의 내측 압축실(A2)의 체적을 줄임으로써 상기 내측 압축실(A2)과 외측 압축실(B2) 간의 체적비 변화 및 압축기의 용량 가변을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이를 도 5를 참조로 하여 좀더 구체적으로 설명하면, 최초 원형베인(51)의 내측 경판(50)의 높이는 외측 경판(50)의 높이와 동일하였으나, 상기 원형베인(51)의 내측 경판두께를 크게 함으로써 그 증가된 두께만큼의 높이(h)를 갖게 되고, 그 높이(h)만큼 짧아진 실린더(4)의 내측링(41)과 원형베인(51) 사이의 내측 압축실(A2)의 체적이 감소된다. 또한, 상기 내측 압축실(A2)에 대한 원형베인(51)과 실린더(4) 사이의 외측 압축실(B2)의 체적비는 상대적으로 커지나, 압축기의 전체적 인 압축 용량은 감소되는 것이다.

한편, 상기 선회베인(5)의 경판(50)에 대한 두께 변화는, 원형베인(51)의 내측 경판두께에 국한되는 것은 아니며, 상기 원형베인(51)의 외측 경판(50)에 대한 두께 변화도 가능한 것으로서, 이때 실린더(4)의 내측링(41) 길이는 짧아지지 않게 되는 것이며, 그 증가된 두께만큼 원형베인(51)과 실린더(4) 사이의 외측 압축실(B2)의 체적이 감소되어 전술한 바와같은 내측 압축실(A2)과의 체적비 변화 및 압축기의 전체적인 용량 가변이 이루어지게 되는 것이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예가 적용된 선회베인 압축기의 종단면도이다.

여기에 적용된 선회베인 압축기와 본 발명의 제1 실시예가 적용된 선회베인 압축기의 차이는, 선회베인(5)의 구조적인 변경에 있다.

즉, 상기 선회베인(5)은 경판(50)의 상부측에 일체로 형성된 수직의 원형베인(51) 내측 중앙에 상기 경판(50)의 상부측으로 돌출되게 탑보스(top)(55a)를 형성한 구조로 이루어진 것으로서, 상기 탑보스(55a)를 갖는 선회베인(5)의 장점은 선회베인(5)의 선회운동에 의해서 실린더(4) 내부의 냉매가스를 압축할 때 발생하는 전복 모멘트에 의하여 선회베인이 일측으로 기울어지는 현상을 방지하는데 있다.

이러한 선회베인 압축기에 있어, 본 발명은 상기 원형베인(51)과 탑보스(55a) 사이의 내측 경판두께를 크게 하고, 증가된 상기 경판두께만큼 상부측 실린더(4)의 내측링(41) 길이를 짧게 형성하여 상기 실린더(4)의 내측링(41)과 원형베인(51) 사이의 내측 압축실(A2)의 체적을 줄임으로써 상기 내측 압축실(A2)과 외측 압축실(B2) 간의 체적비 변화 및 압축기의 용량 가변을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이를 도 7을 참조로 하여 좀더 구체적으로 설명하면, 최초 원형베인(51)과 탑보스(55a) 사이의 내측 경판(50)의 높이는 외측 경판(50)의 높이와 동일하였으나, 상기 원형베인(51)과 탑보스(55a) 사이의 내측 경판두께를 크게 함으로써 그 증가된 두께만큼의 높이(h)를 갖게 되고, 그 높이(h)만큼 짧아진 실린더(4)의 내측링(41)과 원형베인(51) 사이의 내측 압축실(A2)의 체적이 감소된다. 또한, 상기 내측 압축실(A2)에 대한 원형베인(51)과 실린더(4) 사이의 외측 압축실(B2)의 체적비는 상대적으로 커지나, 압축기의 전체적인 압축 용량은 감소되는 것이다.

한편, 상기 선회베인(5)의 경판(50)에 대한 두께 변화는, 원형베인(51)과 탑보스(55a) 사이의 내측 경판두께에 국한되는 것은 아니며, 상기 원형베인(51)의 외측 경판(50)에 대한 두께 변화도 가능한 것으로서, 이때 실린더(4)의 내측링(41) 길이는 짧아지지 않게 되는 것이며, 그 증가된 두께만큼 원형베인(51)과 실린더(4) 사이의 외측 압축실(B2)의 체적이 감소되어 전술한 바와같은 내측 압축실(A2)과의 체적비 변화 및 압축기의 전체적인 용량 가변이 가능하게 되는 것이다.

상술한 바와같이 본 발명은 선회베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 형성되는 내.외측 압축실의 체적을 원형베인의 내.외측 선회베인의 경판두께를 조절하여 설계 및 변경할 수 있도록 함으로써 상기 내.외측 압축실 간의 체적비 변화 및 압축기의 용량 가변의 간편성 및 다양한 용량의 압축기 제공이 이루어질 수 있 는 효과가 있다.

Claims

경판의 상부측으로 원형베인이 일체로 형성된 선회베인이 크랭크축을 통해 구동부의 동력을 전달받아 실린더 내부의 환형공간에서 선회운동을 하는 것에 의하여 상기 원형베인의 내.외측에 각각 압축실이 형성되는 선회베인 압축기에 있어서,

상기 원형베인의 내.외측 중에 어느 일측의 경판두께를 상대적으로 크게 하여 실린더 내부의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한 선회베인 압축기의 용량 가변방법.
제1항에 있어서,

상기 원형베인의 내측 경판두께를 외측 경판두께보다 크게 하여 원형베인의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한 선회베인 압축기의 용량 가변방법.
제1항에 있어서,

상기 원형베인의 외측 경판두께를 내측 경판두께보다 크게 하여 원형베인의 내.외측 압축실에 대한 체적비의 조절이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 한 선회베인 압축기의 용량 가변방법.