KR100612093B1 - 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로 베인의 후단부가 마모되는 것을 방지할 수 있게 한 로터리 압축기를 제공한다. 로터리 압축기는 슬롯이 형성된 실린더, 실린더 내부에 배치된 롤러, 후단부가 슬롯에 배치되고 선단이 롤러의 외주면에 접촉하게 배치되어 실린더 내부를 압축공간과 흡입공간으로 구획시키는 베인을 구비한다. 베인은 그 후단에서 일정각도로 컷팅되어 형성된 테이퍼면을 가지는데, 이 테이퍼면의 각도는 대략 10도 내지 45도의 범위가 되고, 길이는 대략 0.5mm 내지 2mm의 범위가 되도록 한다. 베인이 슬롯에 끼워지는 부위는 표면처리되어 내마모성이 향상되도록 한다.

Description

로터리 압축기{Rotary Compressor}

도 1은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 실린더의 내부 구조를 보인 도면이다.

도 3은 도 2에서 베인을 확대하여 도시한 도면이다.

도 4는 도 3의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 케이싱 23: 회전축

31: 실린더 31a: 슬롯

34: 편심축 35: 롤러

36: 베인 36a: 테이퍼면

37: 지지 스프링

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 실린더 내주면을 따라 회전하는 롤러에 의해 진퇴 운동하는 베인이 측방향으로 작용하는 힘에 의해 그 후단부가 마모되는 것을 방지할 수 있게 구성된 로터리 압축기에 관한 것이다.

로터리 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 고정자와 회전자 등으로 이루어진 구동유닛과, 회전축과 롤러, 그리고 실린더 등으로 이루어진 압축유닛이 설치되어 구성되며, 회전축의 하단부에 마련된 편심축의 편심 회전에 의해 롤러가 실린더 내주면을 따라 회전하게 됨으로써 실린더 내부에서 유입된 기체를 압축시켜서 케이싱 외부로 토출시키게 된다. 이러한 로터리 압축기는 냉동사이클을 이용하여 특정공간을 냉각시키는 공기조화기와 냉장고 등에 설치되어 사용된다.

롤러는 실린더의 내부에서 편심축을 둘러싸서 배치되어 회전축의 회전에 의해 실린더의 내주면을 따라 공전하게 되며, 실린더 내부를 압축공간과 흡입공간으로 구획시키기 위해 후단부는 실린더에 형성된 슬롯에 끼워지고 선단은 롤러의 외주면에 접촉하여 배치되는 베인이 설치되어 실린더의 내부에서 전후로 진퇴운동을 하게 된다.

따라서 베인은 실린더의 내부에서 일면은 압축공간 쪽에 위치하게 되고 타면은 흡입공간 쪽에 위치하게 되어 압축공간과 흡입공간의 압력차에 의해 압축공간에서 흡입공간으로 향하는 힘을 받게 되며, 이에 따라 베인의 선단은 흡입공간 쪽으로 기울어지고 베인의 후단은 압축공간 쪽으로 기울어져서 진퇴운동을 하게 됨으로써 베인의 후단부와 슬롯이 마모되게 된다.

이를 개선하기 위해 한국 공개특허공보 1996-0014665호에는 베인의 운동을 안내하는 슬롯의 흡입공간측 전방 모서리 부위 및 압축공간측 후방 모서리 부위에 각각 볼을 회전 가능하게 결합하여 베인의 양측면과 슬롯의 흡입공간측 전방 모서리 부위 및 압축공간측 후방 모서리 부위에서 발생하는 마찰력을 감소시키는 구조 를 가진 로터리 압축기가 개시되어 있다.

그러나 상기 종래의 로터리 압축기는 베인의 마찰력을 감소시키기 위해 슬롯의 전방과 후방에 홈을 형성시키고, 각각의 홈에 볼을 회전 가능하게 결합시킨 구조를 가지기 때문에 제작비용과 시간이 증대되게 되고, 장기간 사용하게 되면 볼이 홈에서 빠져 나올 수 있게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 베인의 후단부가 마모되는 것을 방지할 수 있게 한 로터리 압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로터리 압축기는,

슬롯이 형성된 실린더, 상기 실린더 내부에 배치된 롤러, 후단부가 상기 슬롯에 배치되고 선단이 상기 롤러의 외주면에 접촉하게 배치되어 상기 실린더 내부를 압축공간과 흡입공간으로 구획시키는 베인을 구비하고, 상기 베인은 그 후단에서 일정각도로 컷팅되어 형성된 테이퍼면을 가진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 테이퍼면의 각도는 대략 10도 내지 45도의 범위가 되도록 한다.

바람직하게, 상기 테이퍼면의 길이는 대략 0.5mm 내지 2mm의 범위가 되도록 한다.

바람직하게, 상기 베인이 상기 슬롯에 끼워지는 부위는 표면처리되어 내마모 성이 향상되도록 한다.

상기 테이퍼면이 형성된 상기 베인의 후단부는 쐐기형상으로 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로터리 압축기는 밀폐된 케이싱(10)과 이 케이싱(10)의 내부에 설치되는 구동유닛(20)과 압축유닛(30)으로 구성되어 케이싱(10)의 내부에서 구동유닛(20)의 구동력에 의해 압축유닛(30)이 작동함으로써 기체를 압축시키게 된다.

구동유닛(20)은 케이싱(10)의 내주면에 설치되는 원통형의 고정자(21)와, 고정자(21)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자(22)와, 회전자(22)에 압입되고 압축유닛(30)으로 연장하여 회전자(22)와 함께 회전하게 되는 회전축(23)을 포함한다.

압축유닛(30)은 기체를 압축하는 공간을 제공하는 원통형의 실린더(31)와, 각각 실린더(31)의 상단과 하단에 배치되어 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 제 1 플랜지(32) 및 제 2 플랜지(33)와, 회전축(23)과 일체로 형성되어 실린더(31)의 내부에 배치되는 편심축(34)과, 편심축(34)의 외주면을 회전 가능하게 둘러싸서 배치되는 롤러(35)와, 후단부는 실린더(31)에 형성된 슬롯(31a)에 위치하고 선단부는 실린더(31)의 내부로 연장하여 롤러(35)의 외주면에 접촉하게 배치되는 베인(36)과, 슬롯(31a)에서 베인(36)의 후방에 배치되어 베인(36)이 롤러(35)에 밀착되도록 하는 탄성력을 가하는 지지 스프링(37)을 포함한다.

실린더(31)의 측면에는 실린더(31)의 내부로 기체 또는 냉매가스를 유입시키기 위한 흡입구(38)(도 2 참조)가 형성되어 있고, 실린더(31)의 상부를 덮는 상부 플랜지(32)에는 실린더(31)의 내부에서 압축된 기체를 배출시키기 위한 배출구(39)가 형성되어 있다. 케이싱(10)의 상단에는 고압으로 압축되어 배출구(39)를 빠져나간 기체를 케이싱(10)의 외측으로 토출시키기 위한 배출관(40)이 삽입되어 있다.

케이싱(10)의 하부에는 구동유닛(20)의 회전축(23)과 압축유닛(30)을 냉각 및 윤활시키기 위한 오일이 저장되는 오일 수용부(41)가 마련되어 있으며, 회전축(23)에는 오일 수용부(41)에 저장된 오일을 끌어올려서 회전축(23)과 압축유닛(30)의 구동부분에 오일이 공급되도록 축방향으로 형성된 오일유로(42)가 마련되어 있다.

케이싱(10)의 외측에는 기체로부터 액체를 분리하여 기체만 실린더(31)로 유입되도록 하는 어큐뮬레이터(50)가 배치되는데, 이 어큐뮬레이터(50)는 일단부가 어큐뮬레이터(50)에 끼워지고 타단부가 실린더(31)의 흡입구(38)에 끼워지는 출구관(51)에 의해 실린더(31)와 연결된다.

따라서 구동유닛(20)을 작동시키게 되면 고정자(21)와 회전자(22)의 전자기 작용에 의해 회전자(22)가 회전하게 되어 회전자(22)에 압입되어 설치된 회전축(23)이 함께 회전하게 된다.

회전축(23)이 회전하게 되면 회전축(23)과 일체로 형성된 편심축(34)이 편심 회전하게 되면서 편심축(34)에 끼워진 롤러(35)가 실린더(31)의 내주면을 따라 공전하게 되어 흡입구(38)를 통해 유입된 기체가 압축되어 배출구(39)로 배출되게 되 고, 이렇게 배출된 고압의 기체는 배출관(40)을 통해 케이싱(10)을 빠져나가게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 실린더의 내부 구조를 보인 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 베인(36)은 후단부가 실린더(31)의 슬롯(31a)에 끼워져서 지지되고 선단부가 실린더(31)의 내부로 연장하여 롤러(35)의 외주면에 접촉한 상태로 배치되게 된다.

지지스프링(37)은 후단이 케이싱(10)의 내주면에 위치하고 선단이 베인(36)의 후단에 위치한 상태로 배치되어 베인(36)을 롤러(35)에 밀착하게 하는 탄성력을 가하게 된다.

이렇게 실린더(31)의 내부에 반경방향으로 배치되는 베인(36)에 의해 실린더(31)의 내부는 기체가 유입되게 하는 흡입공간(43)과 기체가 압축되게 하는 압축공간(44)으로 구획되게 되며, 흡입구(38)와 배출구(39)(도 1 참조)는 베인(36)에 인접한 위치에서 각각 흡입공간(43)과 압축공간(44)에 배치되게 된다.

따라서 롤러(35)가 실린더(31)의 내주면을 공전하게 되면 베인(36)은 롤러(35)와 접촉한 상태로 진퇴 이동하게 되는데, 이렇게 진퇴 이동할 때 베인(36)은 압축공간(44)과 흡입공간(43)의 압력차에 의해 압축공간(44)에서 흡입공간(43) 쪽으로 힘(F)을 받게 되어 롤러(35)와 수직을 이루어 접촉하지 않고 약간 기울어진 상태로 배치되게 되는데, 이에 대해서는 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 도 2에서 베인을 확대하여 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 압축공간(44)은 상대적으 로 흡입공간(43)보다 압력이 높아서 실린더(31)의 내부에 위치하는 베인(36)의 선단부에는 압축공간(44)에서 흡입공간(43) 쪽으로 힘(F)가 작용하게 되며, 이에 따라 베인(36)의 선단부는 흡입공간(43)으로 약간 치우친 상태에서 진퇴 이동하게 되고, 베인(36)의 후단부는 슬롯(31a)의 내부에서 압축공간(44)으로 약간 치우친 상태에서 진퇴 이동하게 된다.

이렇게 베인(36)의 후단부가 슬롯(31a)의 내부에서 압축공간(44)으로 치우친 상태에서 진퇴 이동하게 되면 베인(36)은 제 1 접촉부(P1)와 제 2 접촉부(P2)에서 슬롯(31a)과 마찰되는 현상이 발생하게 되어 그 부분에서 마모가 발생하게 되지만, 도 4에 도시된 바와 같이 베인(36)은 그 후단에 테이퍼면(36a)이 마련된 구조를 갖게 됨으로써 베인(36)과 슬롯(31a)이 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.

테이퍼면(36a)은 베인(36)의 후단이 쐐기형상으로 컷팅되어 형성되며, 바람직하게는 테이퍼면(36a)과 베인(36)의 측면 사이의 각도(θ)가 대략 10도 내지 45도의 범위로 되도록 한다. 테이퍼면(36a)을 상기와 같은 범위의 각도가 되도록 함으로써 베인(36)이 하사점에서 최대의 힘(F)을 받게 되더라도 제 1 접촉부(P1)와 제 2 접촉부(P2)에서 베인(36)과 슬롯(31a)이 최소한으로 접촉한 상태로 진퇴 이동하게 됨과 동시에, 이 테이퍼면(36a)과 슬롯(31a) 사이의 갭(G)을 통해 오일이 진입하여 유막을 형성하게 되어서 베인(36)과 슬롯(31a) 사이의 마찰력을 감소시킴으로써 이들 사이에 마모가 발생하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 테이퍼면(36a)의 길이(L)를 너무 크게 하면 슬롯(31a)에 의해 안내되는 베인(36)의 길이가 작아져서 베인(36)에 작용하는 압력이 커지게 되므로 테이퍼 면(36a)의 길이(L)는 대략 0.5mm 내지 2mm의 범위로 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 베인(36)에 테이퍼면(36a)을 형성시킨 후에 슬롯(31a)과 접촉하게 되는 베인(36)의 부분에 질화처리나 CrN 처리와 같은 표면처리를 하여서 베인(36)의 표면 경도를 증대시키게 되면 내마모성이 더욱 향상되게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 실린더의 슬롯과 베인이 마모되지 않도록 베인이 그 후단부에 테이퍼면이 형성되고 표면처리되는 간단한 구조를 가져서 내마모성이 매우 향상되게 되며, 이에 따라 수명이 연장되고 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 슬롯이 형성된 실린더, 상기 실린더 내부에 배치된 롤러, 후단부가 상기 슬롯에 배치되고 선단이 상기 롤러의 외주면에 접촉하게 배치되어 상기 실린더 내부를 압축공간과 흡입공간으로 구획시키는 베인을 구비하고, 상기 베인은 그 후단에서 일정각도로 컷팅되어 형성된 테이퍼면을 가진 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼면의 각도는 대략 10도 내지 45도의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼면의 길이는 대략 0.5mm 내지 2mm의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 베인이 상기 슬롯에 끼워지는 부위는 표면처리되어 내마모성이 향상되도록 한 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼면이 형성된 상기 베인의 후단부는 쐐기형상으로 되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.

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