KR100628181B1 - 로터리 압축기의 로울러 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로써, 상기 로터리 압축기의 로울러가 냉매가스를 압축하기 위해 선회하면서 주베어링 및 보조베어링면과 접촉하여 발생되는 마찰손실을 줄이고, 냉매가스의 누설을 방지하여 로터리 압축기의 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.

이를 위해 실린더 내의 압축실에 구비되어 냉매를 압축시키도록 선회운동하는 로울러와, 상기 로울러의 상면에 밀착되는 주베어링과, 하면에 밀착되는 보조베어링을 구비한 로터리 압축기에 있어서, 상기 로울러의 상면과 하면상에 주베어링 및 보조베어링과 접촉하지 않는 함몰부가 형성되며, 상기 함몰부로 유입되는 오일이 상기 로울러 상면과 하면에 유막을 형성하여 냉매가스의 누설이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 로울러 구조가 제공된다.

로터리 압축기, 로울러

Description

로터리 압축기의 로울러 구조{structure of roller in rotary compressor}

도 1 은 일반적인 로터리 압축기를 나타내는 종단면도

도 2 는 도 1 의 I-I 요부 단면도

도 3 은 로울러와 주베어링 및 보조베어링의 결합 상태를 나타낸 사시도

도 4a,4b 는 로울러에 의해 주베어링과 보조베어링에 발생된 마모를 나타낸 종단면도

도 5 는 본 발명의 제1실시예에 따른 압축부 요부 확대 단면도

도 6 은 본 발명의 제1실시예에 따른 로울러 사시도

도 7 은 본 발명의 제2실시예에 따른 로울러 사시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

132a 로울러 상부면 132b 로울러 하부면

100,101 함몰부

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 로터리 압축기의 실린더 내부에 구비되어 있는 로울러에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 증발기와 응축기 사이에 설치되어 증발기에서 유입되는 냉매가스를 고온고압으로 압축하여 응축기로 보내주는 작용을 한다.

이와 같은 작용을 하는 압축기 중 로터리 압축기는 도 1 에 도시한 바와 같이 밀폐용기(10)와, 상기 밀폐용기의 내측 상부에 위치하여 회전동력을 발생시키는 전동부와, 상기 밀폐용기의 내측 하부에 위치하여 전동부의 회전동력에 의해 냉매가스를 압축하는 압축부와, 상기 밀폐용기(10) 하부에 구비되어 외부로부터 냉매가스를 유입하는 흡입파이프(60)와, 상기 밀폐용기 상부에 구비되어 상기 압축부에서 압축된 냉매가스를 외부로 토출하는 토출파이프(70)로 크게 이루어진다.

특히, 상기 압축부는 도 2 에 도시한 바와 같이 중앙부위에 압축실(40a)을 갖는 실린더(40)와, 상기 압축실내에 위치하며 크랭크축(30)에 결합된 편심캠(31)과, 상기 편심캠의 외주면에 밀착 결합된 로울러(32)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 실린더의 일측에는 베인(44)이 관통 결합되어 그 일단은 상기 로울러(32)의 외주면과 접하고 있으며, 다른 일단에는 스프링(45)이 설치되어 베인(44)의 탄력 유동이 가능하도록 되어 있다.

상기 베인(44)은 로울러(32)와의 접촉부분을 기점으로 압축실(40a)을 흡입부와 토출부로 구획하며, 상기 압축실(40a)은 실린더(40)와 상기 실린더의 상/하부에 밀착되어 있는 주베어링(51) 및 보조베어링(52)에 의해 밀폐되어 형성된다.

또한, 상기 전동부는 밀폐용기(10)에 고정 결합된 고정자(21)와 상기 고정자 내측에 회전간극을 두고 구비된 회전자(22)로 이루어지며 상기 회전자 중앙에는 상기 압축부에 동력을 전달하는 크랭크축(30)이 축결합된다.

그리고, 밀폐용기(10) 내부 저면에는 오일이 저장되며, 크랭크축(30 중앙에 구비된 오일 유로(30a)를 통하여 오일이 흡입될 수 있도록 크랭크축의 하단이 오일에 잠겨 있다.

이와 같이 구성된 종래 로터리 압축기의 작용을 설명하면, 후술하는 바와 같다.

압축기에 전원이 공급됨에 따라 밀폐용기(10)내에 설치된 고정자(21)와 회전자(22) 사이에 유도전류가 발생되고, 이 유도전류에 의해 회전자(22)와 상기 회전자에 결합된 크랭크축(30)이 회전하게 되며 상기 크랭크축에 결합된 로울러(32)가 선회하게 된다.

이 때, 실린더(40)에 형성된 흡입구(41)를 통해 압축실(40a)로 냉매가스가 흡입되면, 로울러(32)가 선회운동을 하면서 냉매를 압축하며, 이와 같이 압축된 냉매가스는 토출구(42)에 형성되어 있는 토출밸브(43)를 밀어 올리고 밀폐용기(10) 내부로 토출된다.

이후, 냉매가스는 상기 밀폐용기(10)의 내부를 유동하여 밀폐용기 상단에 구비된 토출파이프(70)를 통해 응축기(도시는 생략함)로 토출되는 과정을 반복적으로 행하게 된다.

한편, 밀폐용기(10) 저면에 저장되어 있던 오일은 크랭크축(30)의 회전력에 의해 상기 크랭크축 중앙에 형성된 오일 유로(30a)를 통해 상승하고, 상기 크랭크축(30) 상부에서 토출되어 압축기 각 기구부를 냉각 및 윤활하게 된다.

이때, 토출된 오일 중 일부가 로울러(32)와 주베어링(51) 및 보조베어링(52) 의 접촉면에 유입되어, 상기 로울러(32)가 선회할 때에 베어링과의 접촉면을 윤활하게 된다.

그런데, 도 1 에 도시한 바와 같이 로울러(32)의 상/하면(32a,32b)은 냉매가스가 누설되지 않도록 하기 위해서 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과 밀착된 상태를 유지하며 선회하기 때문에, 오일에 의한 윤활에도 불구하고 상기 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과 마찰을 일으키게 된다.

이에 따라, 도 4a 에 "A"와 도 4b 에 "B"로 도시한 바와 같이 주베어링(51) 및 보조베어링(52)면에는 로울러(32)의 선회영역만큼의 원(圓)형상의 마모영역이 나타나게 되며, 상기 로울러의 상면과 하면 역시 마모가 일어나게 된다.

이와 같은 마모현상은 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과 로울러(32)의 접촉면 사이에 틈새를 발생시켜서 고압으로 압축된 냉매가스가 상기 틈새를 통하여 외부로 누설되고, 이렇게 누설된 냉매가스만큼 재팽창해야 하는 압축손실을 발생시켜 결국 로터리 압축기의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 상기 틈새가 커지면 로울러(32)가 각 베어링과 밀착되지 못하고 상하로 떨리면서 선회하게 된다.

따라서, 상기와 같은 떨림에 의해 압축기 전체의 불균형이 발생되며, 진동 및 소음이 증가할 뿐만아니라 진동력에 의해 압축기의 부품이 파손될 우려도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 로울러와 각 베어링간의 마찰면적을 줄여서 마찰손실의 저감과 동시에 냉매가스의 누 설을 방지하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 실린더 내의 압축실에 구비되어 냉매를 압축시키도록 선회운동하는 로울러와, 상기 로울러의 상면에 밀착되는 주베어링과, 하면에 밀착되는 보조베어링을 구비한 로터리 압축기에 있어서, 상기 로울러의 상면과 하면상에 주베어링 및 보조베어링과 접촉하지 않는 함몰부가 형성되며, 상기 함몰부로 유입되는 오일이 상기 로울러 상면과 하면에 유막을 형성하여 냉매가스의 누설이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 로울러 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 도 5 내지 도 7 을 참조하여 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도시한 도 5 는 본 발명의 제1실시예에 따른 압축부 요부 확대 단면도이고, 도 6 는 로울러의 사시도이다.

즉, 본 발명의 제1실시예에서는 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과 밀착하는 로울러 상면(132a)과 하면(132b)상에 그 원주방향을 따라 하나로 연통되게 함몰부(100)를 형성하고, 상기 함몰부에 오일이 유입될 수 있는 형상을 갖도록 한 것이다.

이 때, 상기 함몰부(100)를 형성함에 있어서, 함몰부의 깊이(d)와 폭(W)은 너무 깊거나 넓지 않도록 유의해야 한다.

왜냐하면, 함몰부(100)의 깊이(d)와 폭(W)을 깊고 넓게 형성하면, 상기 함몰부가 형성되고 남은 로울러 상/하면(132a),(132b)이 상대적으로 길고 얇아져서, 각 베어링(51),(52)과의 마찰에 의해 발생되는 전단력을 견디지 못하고 부러질 우려가 있기 때문이다.

그리고, 본 발명에서는 상기 함몰부(100)의 종단면 형상을 사각형으로 실시하였으나, 이외의 다각형 혹은 원형의 형상으로 형성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

실린더(40) 내의 압축실(40a)로 유입된 냉매가스를 압축하기 위해 크랭크축(130)에 결합된 로울러(132)가 선회하게 되면, 상기 로울러는 압축실(40a)의 상/하부를 밀폐하고 있는 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과 마찰을 하게 된다.

그러나, 상기 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과 접촉하는 로울러 상/하면(132a),(132b)에는 함몰부(100)가 형성되어 있어, 상기 함몰부의 표면적만큼 각 베어링(51),(52)과의 마찰면적이 줄어들기 때문에 마찰손실을 저감할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 상기 함몰부에는 오일이 채워지므로, 로울러와 각 베어링과의 접촉면을 효율적으로 윤활하여 마찰손실을 더욱 저감할 수 있다.

이것은, 도 5 에 도시한 바와 같이 함몰부(100)에 오일이 유입되어 있어, 상기 로울러 상면과 하면에 오일을 용이하게 공급할 수 있기 때문이다

그리고, 상기와 같이 로울러의 상/하면(132a),(132b)에 유입된 오일은 유막 을 형성하여, 압축된 냉매가스가 각 베어링과의 접촉면 틈새로 누설되지 않도록 실링(sealing)작용을 하게 된다.

상기와 같이 냉매가스는 로울러의 상/하면(132a),(132b)에 형성된 유막에 의해 누설되지 않고 실링된 상태로 압축되어 실린더(40)에 형성된 토출구(42)를 통하여 토출된다.

한편, 압축기가 정지하면 오일의 공급은 중지되고, 각 기구부에 공급되었던 오일은 밀폐용기(10) 저면으로 유입된다.

따라서, 압축기가 재가동되면 로울러(132)는 오일이 재공급될 때까지 무급유 상태로 선회하게 되는데, 이 때 상기 함몰부(100)에 보유된 오일이 윤활을 담당하여 마찰손실을 저감할 수 있게 되는 것이다.

도시한 도 7 은 본 발명의 제2실시예에 따른 로울러의 사시도로써, 본 실시예에서는 로울러 상/하면(132a),(132b)상에 원주방향을 따라 다수개의 함몰부(101)를 일정 간격으로 형성한 것이다,

이와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 작용은 상기 제1실시예에서 설명한 바와 같고, 따라서 마찰면적의 감소와 오일의 용이한 공급에 의해 마찰손실을 저감할 수 있으며, 로울러(132)와 주베어링(51) 및 보조베어링(52)과의 접촉면에 형성되는 유막에 의해 냉매가스의 누설을 방지할 수 있게 된다.

또한, 로울러 상/하면(132a),(132b)에 형성되는 함몰부는 반드시 오일이 유입되도록 하는 형상에 한정하지 않으며, 상기 로울러 상면과 하면 각각의 중간부분을 제외한 내경측면과 외경측면의 적어도 어는 한 면을 잘라 내는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 주베어링 및 보조베어링과 마찰하는 로울러 상/하면상에 함몰부를 형성하여 마찰면적을 줄임과 동시에 상기 함몰부에 오일을 보유하여 로울러 상/하면에 오일을 효율적으로 공급함으로써, 상기 각 베어링과의 접촉에 의해 발생되는 마찰손실을 저감하는 효과가 있다.

그리고, 상기 함몰부에 의해 로울러와 각 베어링과의 윤활이 원활하게 이루어져 마모에 의한 압축기 불균형으로 발생되는 진동 및 소음을 방지하는 효과가 있다.

또한, 상기 로울러 상/하면에 공급된 오일이 유막을 형성하여 압축된 냉매가스가 누설되는 것을 방지함으로써, 로터리 압축기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실린더 내의 압축실에 구비되어 냉매를 압축시키도록 선회운동하는 로울러와, 상기 로울러의 상면에 밀착되는 주베어링과, 하면에 밀착되는 보조베어링을 구비한 로터리 압축기에 있어서,

   상기 로울러의 상면과 하면상에 주베어링 및 보조베어링과 접촉하지 않는 함몰부가 형성되며, 상기 함몰부로 유입되는 오일이 상기 로울러 상면과 하면에 유막을 형성하여 냉매가스의 누설이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 로울러 구조.

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