KR100624374B1 - 선회베인 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선회베인 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 2개의 압축실이 형성되어 한 개의 압축실로 이루어진 통상의 회전식 압축기보다 압축효율 및 성능이 우수하고, 압축부에 대한 급유가 용이하며, 토출가스 내의 오일 분리가 잘 이루어질 수 있도록 한 선회베인 압축기에 관한 것으로, 하부측 흡입튜브를 통해 냉매가 흡입되어 상부측 토출튜브를 통해 토출될 수 있도록 구성된 하나의 쉘 내부에 수직으로 설치되고, 상.하부 플랜지에 의해서 회전가능하게 지지되고, 하부측 편심부를 포함하는 회전축과; 상기 회전축의 상부측에 구비되어 인가된 전원에 의해서 회전축을 회전시키는 구동부와; 상기 회전축의 편심부에 자전이 방지된 선회베인이 편심되게 결합되어 회전축의 회전에 의해서 하부측 실린더 내부의 환형공간 내부에서 선회운동을 하고, 이 선회운동에 의하여 상기 실린더의 일측 흡입구를 통해 흡입된 냉매가스를 압축하여 쉘의 내부로 토출되게 하는 압축부로 구성됨으로써 한 개의 압축실로 이루어진 통상의 회전식 압축기보다 압축효율 및 성능이 우수할 뿐만 아니라 압축부에 대한 급유가 용이하고, 토출가스가 구동부를 통과하면서 토출 가스 내의 오일 분리가 잘 이루어져 기기의 성능 및 신뢰성 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

선회베인, 회전축, 편심부, 토출통로, 토출파이프, 압축부, 구동부

Description

선회베인 압축기{A rotary type orbiter compressor }

도 1은 일반적인 선회베인 압축기의 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도.

도 3은 도 3의 압축과정을 나타낸 압축부의 작동상태도.

도 4는 도 2의 "A"부 확대 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

D:구동부 P:압축부

1:쉘

11:흡입튜브 12:토출튜브

2:스테이터 3:로터

3a:균형추

4:선회베인

40:원형베인

5:실린더

51:흡입구 52:내측링

53:환형공간 53,53a:내.외측 토출구

6:회전축 6a:편심부

7,7a:상.하부 플랜지 8:머플러

9:토출유로 10:토출파이프

본 발명은 선회베인 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 2개의 압축실이 형성되어 한 개의 압축실로 이루어진 통상의 회전식 압축기보다 압축효율 및 성능이 우수하고, 압축부에 대한 급유가 용이하며, 토출가스 내의 오일 분리가 잘 이루어질 수 있도록 한 선회베인 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 베인압축기는 베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부로 흡입된 공기를 압축할 수 있도록 되어 있는 것으로서, 그 구성은 도 1에 도시된 바와같다.

즉, 베인 압축기는 구동장치(미도시됨)와 회전축(120)으로 연결된 압축장치(100)만 상.하부 하우징(110)(110a)에 의해서 밀폐된 구조를 이루고, 그 내부에는 상기 회전축(120)의 편심부(120a)와 결합되어 회전축(120)의 회전에 의해서 상부측 실린더(130)의 내부에서 선회운동을 하는 선회베인(140)이 구비되어 압축장치(100)를 구성하도록 되어 있다.

상기 실린더(130)는 상부측에 내.외측 토출공(131a)(131b)을 갖는 실린더 덮개(131)가 결합되어 있고, 내부에는 내측링(132)이 형성되어 상기 내측링(132)과 실린더(130)의 사이에 환형공간(133)을 형성하며, 상기 선회베인(140)의 상부측에는 상기 실린더(130)의 환형공간(133) 내부에서 선회운동을 하는 원형베인(140a)이 일체로 형성되어 상기 원형베인(140a)을 중심으로 내.외측에 압축실을 형성하도록 되어 있다.

그리고, 상기 실린더 덮개(131)는 외부 공기가 실린더(130)의 내부로 흡입될 수 있도록 흡입공(134)이 형성되어 있으며, 상기 흡입공(134)은 상부 하우징(110)을 수직으로 관통하는 흡입관(150)과 연결되어 있고, 상기 상부 하우징(110)의 측면부에는 토출관(160)이 형성되어 있다.

이와같이 구성된 종래의 베인 압축기는 흡입관(150) 및 흡입공(134)을 통하여 외부 공기가 실린더(130)의 내부로 흡입되고, 이 흡입된 공기는 회전축(120)을 통해 구동장치로부터 동력을 전달받아 실린더(130)의 내부에서 선회운동을 하는 선회베인(140)에 의해서 압축된 후, 상기 실린더(130)의 내.외측 토출공(131a)(131b)을 통하여 상부 하우징(110)의 내부로 토출되고, 이 토출된 압축공기는 다시 상기 상부 하우징(110)의 토출관(160)을 통하여 외부로 배출되도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 베인 압축기는 냉장고 및 에어컨 등에 사용되는 냉매 압축기로써 적용하는 것이 불가능하다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 공기는 압축되기 전과 후의 온도가 거의 변하지 않는데 반해, 냉매가스는 압축되기 전과 후의 온도변화가 심하므로 냉매가스의 흡입유로와 토출유로가 서로 분리되어야 하고, 실린더의 내부로 흡입되는 냉매가스는 반드시 저온 저압의 상태를 유지해야만 된다.

이에 반해, 종래의 베인 압축기는 흡입관(150)이 압축공기가 토출되는 상부 하우징(110)의 내부 공간을 통과하는 구조로 되어 있어, 냉매 압축기에 적용시 상기 흡입관(150)을 통해 실린더(130)의 내부로 흡입되는 저온 저압의 냉매가스가 상부 하우징(110)의 내부로, 압축되어 토출된 고온 고압의 냉매가스에 의해서 가열되어 고온 저압의 냉매가스의 상태로 실린더의 내부로 흡입하게 됨으로써 체적 효율의 저하에 따른 압축 기능의 상실을 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 베인의 선회운동에 의해서 압축기능을 수행하는 압축기를, 냉매 압축기에 적용하기 위해서는 전술한 바와같이 반드시 흡입유로와 토출유로가 서로 간섭되지 않게 분리되어야 한다.

또한, 상기한 바와같이 흡입공(134)이 상부에 위치한 경우에는 흡입관(150) 및 흡입공(134)을 포함하는 흡입유로의 단면적이 원형베인(140a)의 높이보다 상대적으로 작은 압축실, 즉 환형공간(133)의 반경 방향 길이까지 제한되기 때문에 압력 손실을 줄이기 위한 흡입유로의 단면적 크기를 증대시키는 것이 불가능한 문제점이 있다.

그리고, 상기 실린더 덮개(131)에 형성된 내.외측 토출공(131a)(131b)과 상부 하우징(110)의 토출관(160)이 근접되어 있는 경우에는 상기 토출관(160)을 통해서 과다한 오일의 토출이 이루어지는 문제점도 가지게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 선회베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 2개의 압 축실이 형성되어 한 개의 압축실로 이루어진 통상의 회전식 압축기보다 압축효율 및 성능이 우수하고, 압축부에 대한 급유가 용이하며, 토출가스 내의 오일 분리가 잘 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 압축부에 의해서 압축된 고압의 냉매가스가 토출되는 쉘의 내부와 저온 저압의 냉매가 흡입되는 실린더의 흡입구 사이에 틈새 실링이 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하부측 흡입튜브를 통해 냉매가 흡입되어 상부측 토출튜브를 통해 토출될 수 있도록 구성된 하나의 쉘 내부에 수직으로 설치되고, 상.하부 플랜지에 의해서 회전가능하게 지지되고, 하부측 편심부를 포함하는 회전축과; 상기 회전축의 상부측에 구비되어 인가된 전원에 의해서 회전축을 회전시키는 구동부와; 상기 회전축의 편심부에 자전이 방지된 선회베인이 결합되어 회전축의 회전에 의해서 하부측 실린더 내부의 환형공간 내부에서 선회운동을 하고, 이 선회운동에 의하여 상기 실린더의 일측 흡입구를 통해 흡입된 냉매가스를 압축하여 쉘의 내부로 토출되게 하는 압축부로 구성된 것을 특징으로 한 선회베인 압축기가 제공된다.

또한, 상기 하부 플랜지의 하부측에 압축된 냉매가스가 토출되는 머플러가 설치되고, 상기 머플러 내부의 압축부에는 상기 압축부를 수직으로 관통하여 쉘의 내부와 연통하는 토출유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 플랜지의 하부측에 압축된 냉매가스가 토출되는 머플러가 설치되고, 상기 머플러의 외부에는 압축부를 수직으로 관통하여 쉘의 내부와 연통하는 토출파이프가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쉘의 흡입튜브는, 내부에 상기 흡입튜브보다 강한 스틸재질로 형성된 다소 큰 직경의 칼라를 강제로 삽입하여 흡입튜브를 확관시키는 것에 의하여 쉘과 실린더의 흡입구 사이에 기밀이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

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

도 2는 본 발명의 전체적이 구성을 나타낸 종단면도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명은 상부측 구동부(D)와 하부측 압축부(P)가 하나의 쉘(1) 내부에 밀폐된 형태를 이루고, 상기 구동부(D)와 압축부(P)는 수직의 회전축(6)에 의해서 상호 연결되며, 상기 회전축(6)은 편심부(6a)를 포함한다.

상기 구동부(D)는 쉘(1)의 내부에 고정되는 스테이터(2)와, 상기 스테이터(2)의 내부에 구비되어 인가된 전원에 의해서 수직으로 관통하는 회전축(6)을 회전시키는 로터(3)로 구성된다.

상기 압축부(P)는 회전축(6)의 편심부(6a)에 결합된 선회베인(4)이 실린더(5)의 내부에서 선회운동을 하는 것에 의하여 측면부에 흡입구(51)가 형성된 상기 실린더(5)의 내부로 흡입된 냉매가스가 압축될 수 있도록 구성한 것으로서, 실린더(5)는 상부측으로 돌출된 내측링(52)을 포함하고, 상기 선회베인(4)의 하부측에 원형베인(40)이 수직으로 돌출되게 형성되어 상기 내측링(52)과 실린더(5)의 내벽 사이에 형성된 환형공간(53)의 내부에서 선회운동을 하도록 구성되어 있다.

또한, 이 선회운동에 의하여 원형베인(40)을 중심으로 내.외측에 압축실이 형성되도록 구성하고, 상기 압축실에서 압축된 냉매가스는 하부측 실린더(5)의 내.외측 토출구(미도시됨)를 통해서 실린더(5)의 외부로 토출될 수 있도록 구성한 것이다.

그리고, 상기 실린더(5)의 하부측에 하부플랜지(7a)가 구비되어 상기 하부 플랜지(7a)에 의해서 회전축(6)의 하부가 회전 가능하게 지지될 수 있도록 구성되며, 하부 플랜지(7a)의 하부측에는 머플러(8)가 설치되어 상기 압축부(P)의 일측을 수직으로 관통하는 토출유로(9)를 통해서 쉘(1)의 내부로 압축된 냉매가스가 토출될 수 있도록 구성된다.

여기서, 미설명 부호 11은 흡입튜브이고, 12는 토출튜브이며, 10a는 자전방지기구인 올담링이다.

이와같이 구성된 본 발명은 인가된 전원에 의해서 구동부(D)의 로터(3)가 회전되어 회전축(6)이 회전되고, 상기 회전축(6)의 회전에 의해서 회전축(6)의 편심부(6a)에 결합된 선회베인(4)이 회전반경을 따라 선회운동을 하게 된다.

이에 따라, 실린더(5)의 내벽과 내측링(52) 사이의 환형공간(53)에 삽입된 선회베인(4)의 원형베인(40)도 함께 선회운동을 하면서 상기 환형공간(53)의 내부로 흡입된 냉매가스를 압축하게 되는데, 이때 환형공간(53)의 내부에는 원형베인(40)을 중심으로 내.외측에 각각 압축실이 형성되고, 이 압축된 냉매가스는 상기 각각의 압축실과 통하는 실린더(5)의 내.외측 토출구(미도시됨)를 통해서 하부측 머플러(8) 측으로 토출되고, 상기 머플러(8) 내부의 고압 냉매가스는 토출유로(9) 를 통해서 쉘(1)의 내부로 압축된 냉매가스의 토출이 이루어지게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 압축부 작동과정을 나타낸 작동상태도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명은 회전축(6)을 통해 구동부(D)로부터 동력을 전달받아 압축장치(P)의 선회베인(4)이 구동되면(도 2 참조.), 실린더(5)의 환형공간(53) 내부에 삽입된 선회베인(4)의 원형베인(40)이 화살표와 같이 상기 실린더(5)의 내벽과 내측링(52)의 사이에 형성된 환형공간(53)의 내부에서 선회운동을 하면서 흡입구(51)를 통해 환형공간(53)의 내부로 흡입된 냉매가스를 압축하게 된다.

즉, 최초의 작동상태(0°)는 상기 흡입구(51)와 원형베인의 내측 흡입실(A1)이 통하여 냉매가스의 흡입이 진행되고, 원형베인의 외측 압축실(B2)은 흡입구(51) 및 외측 토출구(53b)와 차단된 상태에서 압축이 시작되며, 내측 압축실(A2)은 냉매가스에 대한 압축과 토출이 동시에 이루어진다.

90°회전된 상태에서는 원형베인의 외측 압축실(B2)에 대한 압축이 계속 진행중이며, 원형베인의 내측 압축실(A2)은 내측 토출구(53a)를 통한 압축 냉매가스의 토출이 거의 완료된 상태가 되고, 전 단계에서 존재하지 않았던 외측 흡입실(B1)이 생성되어 흡입구(51)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 흡입실(B1)은 외측 토출구(53b)와 통하게 되어 압축된 냉매가스에 대한 토출이 진행한다.

270°회전된 상태에서는 원형베인의 외측 압축실(B2)은 외측 토출구(53b)를 통한 압축된 냉매가스에 대한 토출을 진행하게 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.

도 4는 도 2의 "A"부 확대 단면도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명의 흡입튜브(11)는 쉘(1)을 관통하여 실린더(5)의 흡입구(51)에 삽입되고, 상기 흡입튜브(11)의 내부에 흡입튜브(11)보다 강한 스틸 재질로 형성된 다소 큰 직경의 칼라(11a)를, 기계적인 장치를 이용하여 강제로 삽입하여 동재질로 된 상기 흡입튜브(11)의 확관이 이루어지게 함으로써 상기 쉘(1)과 실린더(5)의 흡입구(51) 사이에 기밀이 이루어질 수 있도록 구성한 것이다.

이에 따라 고압의 냉매가스로 채워진 쉘(1)의 내부와 저온 저압의 냉매가스가 흡입되는 실리더(5)의 흡입구(51) 간의 누설을 차단할 수 있게 되어 상기 누설로 인한 압축효율이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도이다.

여기에 도시된 선회베인 압축기와 본 발명 일 실시예의 구성 및 작용은 동일하고, 다만 상기 본 발명의 일 실시예는 머플러 내측의 압축부를 수직으로 관통하 여 토출유로가 형성된 것인데 반해, 본 발명은 머플러(8)의 외측에 압축부(P)를 수직으로 관통하는 토출파이프(10)를 연결한 것에 차이가 있다.

상술한 바와같이 본 발명은 선회베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 2개의 압축실이 형성되게 하고, 쉘의 하부측에 압축부가 위치되고 상부측에 구동부가 위치되도록 구성함으로써 한 개의 압축실로 이루어진 통상의 회전식 압축기보다 압축효율 및 성능이 우수할 뿐만 아니라 압축부에 대한 급유가 용이하고, 토출가스가 구동부를 통과하면서 토출 가스 내의 오일 분리가 잘 이루어져 기기의 성능 및 신뢰성 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압축부에 의해서 압축된 고압의 냉매가스가 토출되는 쉘의 내부와 저온 저압의 냉매가 흡입되는 실린더의 흡입구 사이에 틈새 실링이 이루어짐으로써 압축 효율의 상승을 가져와 이 역시 기기의 성능 및 신뢰성 향상을 기할 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 하부측 흡입튜브를 통해 냉매가 흡입되어 상부측 토출튜브를 통해 토출될 수 있도록 구성된 하나의 쉘 내부에 수직으로 설치되고, 상.하부 플랜지에 의해서 회전가능하게 지지되고, 하부측 편심부를 포함하는 회전축과;

   상기 회전축의 상부측에 구비되어 인가된 전원에 의해서 회전축을 회전시키는 구동부와;

   상기 회전축의 편심부에 자전이 방지된 선회베인이 결합되어 회전축의 회전에 의해서 하부측 실린더 내부의 환형공간 내부에서 선회운동을 하고, 이 선회운동에 의하여 상기 실린더의 일측 흡입구를 통해 흡입된 냉매가스를 압축하여 쉘의 내부로 토출되게 하는 압축부;로 구성되고,

   상기 하부 플랜지의 하부측에 압축된 냉매가스가 토출되는 머플러가 설치되고, 상기 머플러 내부의 압축부에는 상기 압축부를 수직으로 관통하여 쉘의 내부와 연통하는 토출유로가 형성된 것을 특징으로 한 선회베인 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 하부 플랜지의 하부측에 압축된 냉매가스가 토출되는 머플러가 설치되고, 상기 머플러의 외부에는 압축부를 수직으로 관통하여 쉘의 내부와 연통하는 토출파이프가 형성된 것을 특징으로 한 선회베인 압축기.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 쉘의 흡입튜브는, 내부에 상기 흡입튜브보다 강한 스틸재질로 형성된 다소 큰 직경의 칼라를 강제로 삽입하여 흡입튜브를 확관시키는 것에 의하여 쉘과 실린더의 흡입구 사이에 기밀이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 한 선회베인 압축기.

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