KR100581571B1 - 선회베인 압축기의 토출구 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선회베인 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축된 가스의 토출시에 압력의 손실이 줄어들도록 하면서 토출구가 자연스럽게 상호 이격되도록 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조에 관한 것으로서, 실린더의 환형공간 내부에서 선회운동을 하는 원형베인에 의해 상기 원형베인의 내외측에 내측 압축실 및 외측 압축실이 형성되고, 상기 압축실의 상부측으로 상기 실린더에 내측 토출구 및 외측 토출구가 형성되는 선회베인 압축기에 있어서; 상기 압축실에 형성된 압축가스의 토출시에 압력손실이 줄어들도록 상기 토출구 중에 적어도 하나가 꺾임이 없는 직선면을 가지면서 경사지게 형성됨으로써, 압축기의 압축효율이 현저히 상승되고 압축기의 성능이 증진되며 토출구의 주변에 설치되는 체크밸브 및 리테이너 등이 간격을 가진 상태로 상호 간섭이 없이 손쉽게 설치되는 효과를 갖게 된다.

베인, 압축기, 토출구, 구조

Description

선회베인 압축기의 토출구 구조{Discharge hole structure for a orbiting vane compressor}

도 1은 종래의 선회베인 압축기의 전체적인 구조를 보인 종단면도.

도 2는 도 1의 요부를 보인 분리 사시도.

도 3은 종래의 선회베인 압축기의 작동상태를 보인 평단면도.

도 4는 도 1의 요부를 보인 확대도.

도 5는 본 발명의 요부를 보인 부분 절개 사시도.

도 6은 본 발명의 요부 확대 종단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 보인 요부 확대 종단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

4 : 실린더

41 : 내측링 42 : 환형공간

44b : 내측 토출구 44c : 외측 토출구

45 : 체크밸브 46 : 리테이너

5 : 선회베인

51 : 원형베인

본 발명은 선회베인 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축된 가스의 토출시에 압력의 손실이 줄어들도록 하면서 토출구가 자연스럽게 상호 이격되도록 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조에 관한 것이다.

일반적으로 선회베인 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 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 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 선회베인(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 선회베인(5)은 상부측에 원형베인(51)이 수직으로 돌출되게 형성되어 상기 내측링(41)과 실린더(4)의 내벽 사이에 형성된 환형 공간(42)의 내부에서 선회운동을 하도록 구성되어 있으며, 이 선회운동에 의하여 원형베인(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 선회베인(5)의 사이에 자전 방지기구인 올담링(9)이 구비되며, 크랭크축(8)의 내부에는 급유로(82)를 상하로 관통되게 형성하여 상기 크랭크축(8)의 하단부에 설치된 오일펌프(83)의 작동에 의해서 압축부(P)에 대한 급유가 이루어지도록 구성된다.

여기서 미설명 부호 11은 흡입튜브이고, 12는 고압실이며, 13은 토출튜브이다.

도 2는 도 1의 요부를 나타낸 분리 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 상기 압축부(P)는 크랭크축(8)의 상부측을 회전 가능하게 지지하는 메인프레임(6)의 상단부에 상기 크랭크축(8)과 결합되는 선회베인(5)이 구비되고, 상기 선회베인(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)이 경판(50)의 하면에 형성된 보스부(55)에 결합된 선회베인(5)의 원형베인(51)에는 상기 실린더(4)의 흡입구(43)를 통하여 흡입된 냉매가스가 원형베인(51)의 내측으로도 흡입될 수 있도록 관통공(52)이 형성되는 것이며, 상기 원형베인(51)의 일측에 형성된 개구부(53)에는 슬라이더 (54)가 구비된다.

여기서, 미설명 부호 9는 올담링이다.

도 3은 본 발명의 작동상태를 나타낸 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 크랭크축(8)을 통해 구동부(D)로부터 동력을 전달받아 압축부(P)의 선회베인(5)이 구동되면(도 1 참조.), 실린더(4)의 환형공간(42) 내부에 삽입된 선회베인(5)의 원형베인(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 원형베인(51)의 관통공(52)을 통해 내측 흡입실(A1)의 내부로 냉매가스의 흡입이 진행되고, 원형베인의 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 원형베인(51)의 외측 압축실(B2)에 대한 압축이 계속 진행중이며, 상기 원형베인(51)의 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 토출을 진행한다.

270°회전된 상태에서는 원형베인의 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 원형베인(51)의 내,외측 압축실(A2)(B2) 사이의 밀봉을 유지하기 위한 슬라이더이다.

도 4는 도 1의 요부를 보인 확대도이다.

이에 도시된 바와 같이, 실린더(4)에 형성되는 내측 토출구(44) 및 외측 토출구(44a)는 환형공간(42)의 내부로 원형베인(51)의 내외측에 형성된 내측 압축실과 외측 압축실에 대응하여 꺾여진 내부면(S)을 가지면서 상기 실린더(4)를 관통하여 근접되게 수직으로 형성된다.

상기 압축실에 형성된 압축된 냉매가스는 내측 토출구(44) 및 외측 토출구(44a)의 꺾어진 내부면(S)을 지나 상승되면서 실린더(4)의 외측 상부로 토출된다.

그리고, 상기 토출구(44)(44a)의 상단으로 실린더(4)의 상면에 상기 토출구(44)(44a)를 개폐하는 판상의 체크밸브(45)와 상기 체크밸브(45)의 거동을 규제하는 리테이너(46)가 함께 설치된다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

상기 토출구를 통해 압축된 냉매가스가 토출되도록 유동될 때 상기 토출구의 꺾여진 내부면에 부딪히면서 상승됨으로써, 그 충격으로 인해 압축된 냉매가스의 압력손실이 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같은 압축된 냉매가스의 압력손실은 압축기의 압축효율 및 성능을 저하시키는 요인이 되어 왔다.

또한, 상기 토출구는 한 쌍이 상호 근접되게 수직으로 형성됨으로써, 상기 토출구의 상단으로 실린더에 구비되는 판상의 체크밸브 및 리테이너의 설치가 매우 까다로우면서 동시에 체크밸브가 상호 간섭되어 압축된 냉매가스의 비정상적인 토출 및 유입이 이루어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축된 가스의 토출시에 압력의 손실이 줄어들도록 하면서 토출구가 자연스럽게 상호 이격되도록 하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 원형베인의 내외측에 형성된 압축실로부터 압축가스의 토출이 보다 원활히 이루어지도록 하는 것에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실린더의 환형공간 내부에서 선회운동을 하는 원형베인에 의해 상기 원형베인의 내외측에 내측 압축실 및 외측 압축실이 형성되고, 상기 압축실의 상부측으로 상기 실린더에 내측 토출구 및 외측 토출구가 형성되는 선회베인 압축기에 있어서; 상기 압축실에 형성된 압축 가스의 토출시에 압력손실이 줄어들도록 상기 토출구 중에 적어도 하나가 꺾임이 없는 직선면을 가지면서 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측 압축실의 상부측으로 형성된 상기 내측 토출구는 상기 원형베인의 내주면에 대응하여 상부 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측 압축실의 상부측으로 형성된 상기 외측 토출구는 상기 원형베인의 외주면에 대응하여 상부 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측 토출구의 상단이 상기 외측 토출구의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측 토출구의 상단이 상기 내측 토출구의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 선회베인 압축기의 토출구 구조를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 요부를 보인 부분 절개 사시도이고, 도 6은 본 발명의 요부 확대 종단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선회베인 압축기의 토출구 구조는 실린더(4)의 환형공간(42)에 삽입되는 원형베인(51)이 선회운동을 하면서 상기 원형베인(51)의 내외측으로 내측 압축실(A2)과 외측 압축실(B2)이 형성되고, 상기 내측 압축실(A2)과 외측 압축실(B2)의 상부측으로 상기 실린더(4)에 내측 토출구(44b)와 외측 토출구(44a)가 형성되며, 상기 내측 토출구(44b)가 상기 실린더(4)의 환형공간(42) 상부측으로 꺾임이 없이 직선이면서 경사지게 형성되어 구성 된다.

상기 내측 토출구(44b)는 원형베인(51)의 내부면에 대응하여 그 상부 방향으로 경사지면서 꺾임이 없는 직선면(L)을 갖도록 직선으로 가공되는 것이다.

다시 말해서, 상기 내측 토출구(44b)는 환형공간(42)에 유입된 냉매가스를 압축시키는 원형베인(51)의 거동 방향, 즉 상기 환형공간(42)이 형성된 실린더(4)의 내주면에서 상기 실린더(4)의 내측링(41)을 향해 외측에서 내측으로 이동되는 방향에 대향되면서 상부 방향으로 경사지게 형성된다.

이와 같이 상기 내측 토출구(44b)는 냉매가스가 압축되는 방향에 대향되면서 경사지게 형성됨으로써, 압축된 냉매가스가 상기 내측 토출구(44b)를 통해 부드럽게 토출되고, 그에 따라 냉매가스의 토출 중에 유동의 꺾임이나 충돌로 인한 압력손실이 미연에 방지된다.

또한, 상기 내측 토출구(44b)가 실린더(4)에 경사지게 형성됨으로써, 상기 내측 토출구(44b)의 상단과 상기 실린더(4)에 수직으로 형성되는 외측 토출구(44a)의 상단이 소정의 거리로 자연스럽게 이격된다.

이와 같이 상기 내측 토출구(44b)와 외측 토출구(44a)의 상단이 상호 이격됨으로써, 상기 내측 토출구(44b) 및 외측 토출구(44a)의 상단으로 실린더(4)의 상면에 각각 설치되는 체크밸브(45) 및 리테이너(46)가 간섭을 받지 않은 상태로 손쉽게 설치된다.

또한, 상기 내측 토출구(44b)는 그 상단이 외측 토출구(44a)의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직한 데, 이는 상기 내측 토출구 (44b) 및 외측 토출구(44a)의 상단으로 실린더(4)의 상면에 각각 설치되는 체크밸브(45) 및 리테이너(46)가 간섭을 받지 않은 상태로 보다 손쉽게 설치되도록 하기 위한 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 보인 요부 확대 종단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선회베인 압축기의 토출구 구조는 내측 토출구(44b) 및 외측 토출구(44c)가 실린더(4)의 환형공간(42) 상부측으로 꺾임이 없는 직선면(L)을 갖지면서 경사지게 형성되어 구성된다.

상기 내측 토출구(44b)는 원형베인(51)의 내부면에 대응하여 그 상부 방향으로 경사지게 직선으로 가공되는 것이고, 상기 외측 토출구(44c)는 상기 원형베인(51)의 외부면에 대응하여 그 상부 방향으로 경사지게 직선으로 가공되는 것이다.

상기 외측 토출구(44c)는 환형공간(42)에 유입된 냉매가스를 압축시키는 원형베인(51)의 거동 방향, 즉 실린더(4)의 내측링(41)에서 상기 환형공간(42)이 형성된 실린더(4)의 내주면을 향해 내측에서 외측으로 이동되는 방향에 대향되면서 상부 방향으로 경사지게 형성된다.

이와 같이 상기 내측 토출구(44b) 및 외측 토출구(44c)는 냉매가스가 압축되는 방향에 대향되면서 경사지게 형성됨으로써, 압축된 냉매가스가 상기 내측 토출구(44b) 및 외측 토출구(44c)를 통해 부드럽게 토출되고, 그에 따라 냉매가스의 토출 중에 유동의 꺾임이나 충돌로 인한 압력손실이 보다 완전하게 방지된다.

또한, 상기 내측 토출구(44b)와 외측 토출구(44c)가 상호 반대 방향으로 경사지게 형성됨으로써, 실린더(4)의 상면으로 형성되는 상기 내측 토출구(44b)와 외 측 토출구(44c)의 상단이 보다 멀리 이격되어 체크밸브(45) 및 리테이너(46)가 상호 간섭이 없이 간편하게 설치된다.

또한, 상기 외측 토출구(44c)는 그 상단이 내측 토출구(44b)의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직한 데, 이는 상기 내측 토출구(44b) 및 외측 토출구(44c)의 상단으로 실린더(4)의 상면에 각각 설치되는 체크밸브(45) 및 리테이너(46)가 간섭을 받지 않은 상태로 보다 손쉽게 설치되도록 하기 위한 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 압축된 가스의 토출시에 압력의 손실이 줄어들도록 하면서 토출구가 자연스럽게 상호 이격되도록 함으로써 압축기의 압축효율이 현저히 상승되고 압축기의 성능이 증진되며 토출구의 주변에 설치되는 체크밸브 및 리테이너가 간격을 가진 상태로 상호 간섭이 없이 손쉽게 설치되는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 원형베인의 내외측에 형성된 압축실로부터 압축가스의 토출이 보다 원활히 이루어지도록 함으로써 압축가스의 토출시에 압력손실이 현저히 줄어드는 효과를 갖게 된다.

Claims (5)

1. 실린더의 환형공간 내부에서 선회운동을 하는 원형베인에 의해 상기 원형베인의 내외측에 내측 압축실 및 외측 압축실이 형성되고, 상기 압축실의 상부측으로 상기 실린더에 내측 토출구 및 외측 토출구가 형성되는 선회베인 압축기에 있어서;

   상기 압축실에 형성된 압축가스의 토출시에 압력손실이 줄어들도록 상기 토출구 중에 적어도 하나가 꺾임이 없는 직선면을 가지면서 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조.
2. 제1항에 있어서;

   상기 내측 압축실의 상부측으로 형성된 상기 내측 토출구는 상기 원형베인의 내주면에 대응하여 상부 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서;

   상기 외측 압축실의 상부측으로 형성된 상기 외측 토출구는 상기 원형베인의 외주면에 대응하여 상부 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조.
4. 제2항에 있어서;

   상기 내측 토출구의 상단이 상기 외측 토출구의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조.
5. 제3항에 있어서;

   상기 외측 토출구의 상단이 상기 내측 토출구의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선회베인 압축기의 토출구 구조.

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