KR100641239B1

KR100641239B1 - 밀폐형 회전식 압축기

Info

Publication number: KR100641239B1
Application number: KR1020040082729A
Authority: KR
Inventors: 사범동
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-11-02
Also published as: KR20060033556A

Abstract

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기내에 장착되는 구동 모터와, 일정 길이를 갖는 축부의 일측에 그 축부와 동심원을 갖도록 형성된 동심 단차부를 구비하여 이루어지며 상기 구동 모터에 결합되는 회전축과, 상기 회전축의 동심 단차부가 내부에 위치하는 압축 공간이 구비되며 그 압축 공간의 중심이 상기 회전축의 중심과 편심되게 상기 밀폐 용기내에 장착되는 실린더와, 상기 회전축의 동심 단차부와 선접촉되도록 실린더의 압축 공간에 삽입되는 롤러와, 상기 회전축의 동심 단차부에 움직임 가능하게 삽입됨과 아울러 상기 롤러의 내주면에 접촉되어 상기 실린더 압축 공간을 구획하는 베인과, 상기 실린더의 양측에 각각 결합되어 그 실린더의 압축 공간을 밀폐시키는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 압축 공간으로 가스가 흡입되는 흡입 수단과, 상기 압축 공간의 가스가 토출되는 토출 수단을 포함하도록 구성된다. 이로 인하여 운전시 회전 불균형을 최소화하여 운전의 안정성을 높일 뿐만 아니라 진동 소음을 최소화하고, 또한 부품들의 마모를 최소화할 수 있도록 한 것이다.

Description

밀폐형 회전식 압축기{HERMETIC ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 종래 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 종단면도,

도 2는 상기 밀폐형 회전식 압축기의 횡단면도,

도 3는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 종단면도,

도 4는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 횡단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

119; 밀폐 용기 120; 구동 모터

130; 회전축 132; 동심 단차부

140; 실린더 150; 롤러

160; 베인 161; 스프링

170; 메인 베어링 180; 서브 베어링

P; 압축 공간

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로, 특히 운전시 회전 불균형을 최소화하여 운전의 안정성을 높일 뿐만 아니라 진동 소음을 최소화하고, 또한 부품들의 마모를 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환시키며 그 운동 에너지에 의해 냉매 가스를 압축하게 된다.

도 1, 2는 종래 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 종단면도 및 횡단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 종래 밀폐형 회전식 압축기는 밀폐 용기(10)와, 상기 밀폐 용기(10)내에 장착되어 회전력을 발생시키는 구동 모터(20)와, 내부에 압축 공간(P)이 구비되며 상기 구동 모터(20)와 일정 간격을 두고 상기 밀폐 용기(10)내에 장착되는 실린더(30)와, 상기 실린더의 압축 공간(P)에 위치하는 편심부(41)가 구비되며 상기 구동 모터(20)에 결합되어 회전하는 회전축(40)과, 상기 회전축의 편심부(41)에 삽입되는 롤링 피스톤(50)과, 상기 실린더(30)에 직선 움직임 가능하게 삽입됨과 아울러 상기 롤링 피스톤(50)에 접촉되어 그 실린더 압축 공간(P)을 구획하는 베인(60)과, 상기 실린더(30)의 양측에 각각 결합되어 그 실린더의 압축 공간(P)을 밀폐시킴과 아울러 상기 회전축(40)을 지지하는 메인 베어링(70) 및 서브 베어링(80)을 포함하여 구성된다.

상기 밀폐 용기(10)의 일측에 흡입관(11)이 결합되며 그 흡입관(11)은 상기 실린더(30)에 형성되는 흡입구멍(31)과 연결된다. 상기 밀폐 용기(10)의 타측에 압축 가스가 토출되는 토출관(12)이 결합된다.

상기 메인 베어링(70)에 토출구멍(71)이 형성되고 그 메인 베어링(70)의 상면에 그 토출구멍(71)을 개폐시키는 토출밸브 조립체(90)가 구비된다.

상기 구동 모터(20)는 밀폐 용기(10)내에 고정되는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)내에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(22)로 구성되며, 상기 회전축(40)이 회전자(22)에 압입된다.

상기 회전축(40)은 일정 외경과 길이를 갖는 축부(42)와, 그 축부(42)의 일측에 소정 두께와 외경을 갖는 편심부(41)가 형성되며 그 편심부(41)의 중심은 그 축부(42)의 중심과 일정 거리를 두고 위치하게 된다. 상기 롤링 피스톤(50)은 일정 두께를 갖는 링 형상으로 형성되며 상기 회전축의 편심부(41)에 삽입된다. 이때 그 롤링 피스톤(50)의 외주면 일측이 실린더 압축 공간(P)의 내주면과 선 접촉된다.

상기 실린더의 압축 공간(P)은 원통형 구멍으로 형성되며 그 원통형 구멍의 중심은 회전축의 축부(42)의 중심과 일치하게 된다.

미설명 부호 93은 머플러이고, 94는 체결 볼트이며, 95는 밸런스 웨이트이고, 61은 베인 스프링이다.

상기한 바와 같은 종래 밀폐형 회전식 압축기의 작동은 다음과 같다.

먼저, 압축기에 전원이 인가되면 구동 모터(20)가 작동하여 회전력을 발생시키게 되고 그 구동 모터(20)의 회전력이 회전축(40)에 전달되어 그 회전축(40)이 회전하게 된다. 상기 회전축(40)의 회전에 따라 그 회전축의 편심부(41)가 실린더 압축 공간(P)의 중심에서 편심된 상태로 그 실린더 압축 공간(P)에서 회전하게 된다.

상기 편심부(41)가 실린더 압축 공간(P)에서 회전함에 따라 그 편심부(41)에 삽입된 롤링 피스톤(50)이 그 실린더 압축 공간(P)의 내주면과 일측에서 선접촉됨 과 아울러 베인(60)과 선접촉된 상태에서 편심부(41)와 함께 회전하게 되면서 그 실린더의 압축 공간(P)을 흡입 공간과 압축 공간으로 변환시킴과 아울러 그 흡입 공간과 압축 공간의 체적을 변화시키게 된다. 상기 흡입 공간과 압축 공간의 체적 변화에 따라 흡입관(11)을 통해 가스가 흡입되고 압축되어 상기 토출구멍(71)을 통해 토출된다. 상기 실린더 압축 공간(P)에서 압축되어 토출된 가스는 토출관(12)을 통해 외부로 토출된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 밀폐형 회전식 압축기는 상기 회전축(40)에 편심부(41)가 구비되어 구동 모터(20)의 회전력을 전달받아 회전축(40)이 회전시 그 회전 불균형이 발생하게 될 뿐만 아니라 진동 및 소음 발생이 크게 된다. 이와 같은 회전 불균형을 해소하기 위하여 구동 모터의 회전자(22)에 밸런스 웨이트(95)를 설치하게 되나, 그 회전 불균형을 완전 해소시키기 어려울 뿐만 아니라 그 설계 및 제작이 어렵다.

또한, 상기 회전축의 편심부(41)에 삽입되는 롤링 피스톤(50)이 그 외주면에 베인(60)과 실린더 압축 공간(P)의 내주면 일측과 접촉된 상태에서 그 회전축의 편심부(41)와 함께 회전하게 되므로 상기 롤링 피스톤(50)과 베인(60) 그리고 실린더(30)사이의 미끄럼 운동이 발생되어 그 부품들사이에 마찰력이 상대적으로 크게 된다. 이로 인하여, 롤링 피스톤(50)과 베인(60) 그리고 실린더(30)사이에 마모가 크게 발생되어 부품들의 수명이 짧게 될 뿐만 아니라 부품들의 마모로 인한 압축 가스의 누설이 발생되어 신뢰성을 감소시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 운전시 회전 불균형을 최소화하여 운전의 안정성을 높일 뿐만 아니라 진동 소음을 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 운전시 상대 운동하는 부품들의 마모를 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기내에 장착되는 구동 모터와, 일정 길이를 갖는 축부의 일측에 그 축부와 동심원을 갖도록 형성된 동심 단차부를 구비하여 이루어지며 상기 구동 모터에 결합되는 회전축과, 상기 회전축의 동심 단차부가 내부에 위치하는 압축 공간이 구비되며 그 압축 공간의 중심이 상기 회전축의 중심과 편심되게 상기 밀폐 용기내에 장착되는 실린더와, 상기 회전축의 동심 단차부와 선접촉되도록 실린더의 압축 공간에 삽입되는 롤러와, 상기 회전축의 동심 단차부에 움직임 가능하게 삽입됨과 아울러 상기 롤러의 내주면에 접촉되어 상기 실린더 압축 공간을 구획하는 베인과, 상기 실린더의 양측에 각각 결합되어 그 실린더의 압축 공간을 밀폐시키는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 압축 공간으로 가스가 흡입되는 흡입 수단과, 상기 압축 공간의 가스가 토출되는 토출 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3, 4는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 일 실시예를 도시한 종단면도 및 횡단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기는 밀폐 용기(110)내부에 회전력을 발생시키는 구동 모터(120)가 장착된다. 상기 구동 모터(120)는 그 밀폐 용기(110)내에 장착되는 고정자(121)와, 그 고정자(121)내에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(122)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 구동 모터의 회전자(122)에 회전축(130)이 고정 결합된다. 상기 회전축(130)은 일정 길이와 외경을 갖는 축부(131)와, 상기 축부(131)의 일측에 그 축부(131)의 외경보다 큰 외경과 일정 길이를 갖도록 그 축부(131)에서 연장 형성되는 동심 단차부(132)와, 그 동심 단차부(132)에 일정 폭과 깊이를 갖는 베인 슬롯(133)을 구비하여 이루어진다. 상기 동심 단차부(132)는 평면상 원형이며 그 동심 단차부(132)의 중심은 축부(131)의 중심과 일치하게 된다. 상기 베인 슬롯(133)은 동심 단차부(132)의 외주면에서 그 동심 단차부(132)의 중심 방향으로 형성된다.

그리고 상기 구동 모터(120)와 일정 거리를 두고 상기 밀폐 용기(110)의 내부에 실린더(140)가 장착된다. 상기 실린더(140)는 소정 형상으로 형성된 몸체부(141)와 그 몸체부(141)에 일정 내경으로 관통 형성되는 압축 공간(P)을 구비하여 이루어진다. 상기 압축 공간(P)의 중심은 몸체부(141)의 중심과 편심되게 위치하며, 그 실린더(140)를 밀폐 용기(110)에 장착시 압축 공간(P)의 중심과 상기 회전축(130)의 중심은 편심된다. 상기 실린더(140)가 밀폐 용기(110)에 장착시 상기 회전축의 동심 단차부(132)가 그 실린더의 압축 공간(P)내에 위치하게 된다.

상기 실린더(140)의 내부에 롤러(150)가 삽입되며 그 롤러(150)의 내주면 일측이 상기 회전축의 동심 단차부(132)의 외주면 일측과 선접촉된다. 상기 롤러(150)는 일정 두께와 외경과 길이를 갖는 링 형태로 형성된다. 상기 롤러(150)가 실린더 압축 공간(P)에 삽입시 그 롤러(150)의 외주면과 실린더 압축 공간(P)의 내주면이 면접촉되어 회전 가능하게 롤러(150)의 외경이 실린더 압축 공간(P)의 내경과 같게 형성된다. 그리고 상기 롤러(150)의 내경은 상기 회전축의 동심 단차부(132)의 외경보다 크게 형성되며, 그 롤러(150)의 내주면 일측이 상기 실린더의 압축 공간(P)에 위치하는 회전축의 동심 단차부(132)의 외주면과 선접촉된다. 이로 인하여, 롤러(150)의 내주면과 회전축의 동심 단차부(132)의 외주면에 의해 소정 형상의 공간이 형성된다.

그리고 상기 회전축의 베인 슬롯(133)에 소정의 면적과 두께를 갖는 베인(160)이 움직임 가능하게 삽입됨과 아울러 그 일측이 상기 롤러(150)의 내주면에 접촉되어 그 실린더 압축 공간(P)에 삽입된 롤러(150)의 내부를 구획하게 된다. 상기 베인 슬롯(133)에 스프링(161)이 삽입되어 그 베인(160)을 탄성 지지하게 된다. 상기 베인(160)의 일측이 상기 롤러(150)의 내주면과 선접촉된다. 상기 회전축의 동심 단차부(132)에 구비되는 베인 슬롯(133)은 도면에 도시한 바와 같이 한 개이고, 그 베인 슬롯(133)에 삽입되는 베인(160)도 하나임이 바람직하다.

그리고 상기 실린더(140)의 양측면에 메인 베어링(170)과 서브 베어링(180)이 장착되며, 그 메인 베어링(170)과 서브 베어링(180)은 롤러(150)가 삽입된 실린더의 압축 공간(P)을 밀폐하게 된다. 상기 메인 베어링(170)과 서브 베어링(180)은 소정의 면적을 갖도록 형성되며 그 내부에 상기 회전축의 축부(131)가 삽입되는 축 삽입공(171)(181)이 관통 형성된다. 상기 메인 베어링(170)과 서브 베어링(180)은 그 축 삽입공(171)(181)이 각각 회전축의 축부(131)에 삽입되어 상기 실린더(140)와 결합되며, 그 메인 베어링(170)과 서브 베어링(180)에 의해 상기 회전축(130)이 지지된다. 상기 메인 베어링(170)과 실린더(140) 그리고 서브 베어링(180)은 다수 개의 체결 볼트(미도시)에 의해 체결된다.

그리고 상기 압축 공간(P)으로 가스가 흡입되는 흡입 수단이 구비된다. 상기 흡입 수단은 상기 서브 베어링(180)에 구비되며 그 흡입 수단은 상기 서브 베어링(180)의 외주면과 상기 실린더의 압축 공간(P)을 연통시키는 흡입 구멍으로 이루어진다. 상기 흡입 구멍(182)은 상기 밀폐 용기(110)에 결합되는 흡입관(111)과 연결된다. 상기 흡입 수단은 상기 서브 베어링(180) 이외에 구비될 수 있다.

그리고 상기 압축 공간(P)에서 압축된 가스가 외부로 토출되는 토출 수단이 구비된다. 상기 토출 수단은 상기 메인 베어링(170)에 형성되는 토출 구멍(172)과 그 메인 베어링(170)의 상면에 장착되어 그 토출 구멍(172)을 개폐하는 토출 밸브 조립체(190)를 포함하여 구성된다. 상기 토출 구멍(172)은 상기 실린더의 압축 공간(P)과 연통되게 형성된다. 상기 토출 수단은 상기 메인 베어링(170) 이외에 구비될 수 있다. 그리고 상기 밀폐 용기(110)의 상부에 상기 토출 구멍(172)은 통해 토출되는 압축 가스가 밀폐 용기(110)의 외부로 토출되는 토출관(112)이 결합된다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기에 전원이 인가되면 구동 모터(120)가 작동하여 회전력을 발생시키게 되고 그 구동 모터(120)의 회전력이 회전축(130)에 전달되어 그 회전축(130)이 회전하게 된다. 상기 회전축(130)의 회전에 따라 그 회전축의 동심 단차부(132)가 실린더의 압축 공간(P)에서 회전하게 된다.

상기 회전축의 동심 단차부(132)가 실린더의 압축 공간(P)에서 회전함에 따라 그 동심 단차부(132)의 외주면 일측과 롤러(150)의 내주면 일측이 접촉되고 그 동심 단차부(132)에 삽입된 베인(160)이 롤러(150)의 내주면에 접촉된 상태에서 회전하게 된다. 이로 인하여, 동심 단차부(132)와 베인(160)에 의해 두개로 구획된 압축 공간(P)이 각각 체적이 변화되면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이때, 상기 롤러(150)와 접촉되어 회전하는 동심 단차부(132)와 베인(160)이 롤러(150)의 내주면과 미끄럼 운동하게 되고 이와 동시에 그 롤러(150)가 회전하면서 그 롤러(150)의 외주면과 실린더 압축 공간(P)의 내주면이 미끄럼 운동하게 된다.

상기 실린더의 압축 공간(P)으로 흡입되는 가스는 흡입수단을 통해 흡입되고, 그 실린더의 압축 공간(P)에서 압축된 가스은 토출 수단을 통해 밀폐 용기(110)내에 토출된다. 상기 밀폐 용기(110)내로 토출된 압축 가스는 토출관(112)을 통해 밀폐 용기(110)외부로 토출된다.

상기한 바와 같은 밀폐형 회전식 압축기는 구동 모터(120)의 구동력을 전달 받아 회전하는 회전체(회전자와 회전축 그리고 베인)과 가 회전 균형을 이루게 되어 작동시 안정성이 높게 된다. 즉, 상기 구동 모터의 회전자(122)와 그 회전자(122)의 가운데 압입되는 회전축(130)이 회전 균형을 이루게 된다. 상기 회전축(130)은 그 축부(131)와 그 축부(131)에 구비된 동심 단차부(132)가 그 축부(131)와 동심을 이루게 되므로 회전 불균형이 최소화된다. 이로 인하여 종래의 밀폐형 회전식 압축기에서 회전 균형을 위해 사용되는 밸런스 웨이터(95)의 사용이 배제된다.

그리고 상기 실린더의 압축 공간(P)을 구획하면서 회전하는 베인(160)이 그 실린더 압축 공간(P)에 삽입된 롤러(150)의 내주면에 접촉되므로 베인(160)과 롤러(150)사이의 상대 운동이 상대적으로 작아지게 될 뿐만 아니라 그 베인(160)과 롤러(150)에 작용하는 힘의 일부가 롤러(150)에 전달되어 그 롤러(150)가 실린더(140)와 상대 운동하게 되므로 베인(160)과 롤러(150)에 집중적으로 작용하는 힘을 분산시키게 된다. 이로 인하여 베인(160)과 롤러(150)사이에 작용하는 마찰력을 대폭 감소시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기는 작동시 회전체의 회전 불균형이 이루어지게 되므로 운전의 안정성을 높이게 되어 진동 소음을 최소화하게 됨으로써 신뢰성을 높일 수 있고, 또한 종래와 같이 회전 불균형을 해소하기 위하여 밸런스 웨이터의 사용을 배제하게 되어 부품 수를 감소시킬 뿐만 아니라 제작과 설계가 간단하게 되는 효과가 있다.

또한, 베인과 롤러 그리고 실린더사이의 마찰력을 감소 분산시키게 되므로 부품들사이의 마모를 감소시켜 부품의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 압축 가스의 누설을 억제하여 압축 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기내에 장착되는 구동 모터와, 일정 길이를 갖는 축부의 일측에 그 축부와 동심원을 갖도록 형성된 동심 단차부를 구비하여 이루어지며 상기 구동 모터에 결합되는 회전축과, 상기 회전축의 동심 단차부가 내부에 위치하는 압축 공간이 구비되며 그 압축 공간의 중심이 상기 회전축의 중심과 편심되게 상기 밀폐 용기내에 장착되는 실린더와, 상기 회전축의 동심 단차부와 선접촉되도록 실린더의 압축 공간에 삽입되는 롤러와, 상기 회전축의 동심 단차부에 움직임 가능하게 삽입됨과 아울러 상기 롤러의 내주면에 접촉되어 상기 실린더 압축 공간을 구획하는 베인과, 상기 실린더의 양측에 각각 결합되어 그 실린더의 압축 공간을 밀폐시키는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 압축 공간으로 가스가 흡입되는 흡입 수단과, 상기 압축 공간의 가스가 토출되는 토출 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더의 중심과 그 실린더에 형성된 압축 공간의 중심은 편심된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 롤러의 외주면과 실린더 압축 공간의 내주면이 면접촉되어 슬라이딩 가능하게 롤러의 외경과 그 실린더 압축 공간의 내경이 같게 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 흡입 수단은 서브 베어링에 구비된 것을 특징을 하는 밀폐형 회전식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 베인은 한 개인 것을 특징을 하는 밀폐형 회전식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축의 동심 단차부에 일정 폭과 깊이를 갖는 베인 슬롯이 형성되며, 그 베인 슬롯에 상기 베인이 삽입되고 그 베인 슬롯에 그 베인을 탄성 지지하는 스프링이 삽입된 것을 특징을 하는 밀폐형 회전식 압축기.