KR100641255B1 - 다기통 회전 압축기 - Google Patents

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마나부 다께나까
쯔요시 히구찌
가즈아끼 후지와라
다이 마쯔우라
아리또모 사또
아끼라 하시모또
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Abstract

본 발명은 밀폐형 회전 압축기의 소형화를 도모하면서 가스로부터의 오일의 분리를 지장없이 실현하는 것을 목적으로 한다. 전동기(2)를, 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정된 고정자(4)와, 이 고정자의 내측에 있어서 회전축(6)에 회전 가능하게 지지된 회전자(5)와, 고정자를 구성하는 고정자 철심(74)과, 이 고정자 철심에 형성된 복수의 이부 및 슬롯부와, 각 이부에 슬롯부를 이용하여 직접 감겨진 고정자 권선(7)으로 이루어진 자극 집중 감김 방식의 모터에 의해 구성했으므로, 고정자 철심으로부터의 권선의 돌출 치수가 작아지는 동시에 오일 분리 효과도 양호해진다. 본 발명은 또, 다기통 회전 압축기의 저소음화를 효과적으로 실현하는 것을 과제로 한다. 실린더(9)로부터 토출된 가스를 전동기(2)를 향해 토출시키고, 실린더(10)로부터 토출된 가스를 고정자 권선(7)과 회전 압축 요소(3) 사이의 공간에 밀폐 용기(1)의 원주 방향으로부터 토출시키도록 구성하였으므로, 정재파를 파괴하여 기주 공명의 여기를 방지할 수 있다.
압축기, 다기통 회전 압축기, 밀폐 용기, 전동기, 고정자, 회전자

Description

다기통 회전 압축기{Multi-Cylinder Rotary Compressor}
도1은 본 발명을 적용한 일 실시예의 밀폐형 회전 압축기의 종단 측면도.
도2는 도1에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 평단면도.
도3은 도1에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 고정자 철심과 회전자 철심의 평면도.
도4는 도1에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 회전자의 종단 측면도.
도5는 도1에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 회전자의 하면도.
도6은 도1에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 회전자의 상면도.
도7은 도1에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 전동기 부분의 확대 종단 측면도.
도8은 도1중의 L1과 L2를 변화시킨 경우의 밀폐형 회전 압축기의 전체 높이와 오일 토출량의 관계를 도시한 도면.
도9는 본 발명의 다른 실시예의 밀폐형 회전 압축기의 전동기 부분의 확대 단면도.
도10은 본 발명의 또 다른 일 실시예의 밀폐형 회전 압축기의 평단면도.
도11은 도10에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 고정자 철심과 회전자 철심의 평면도.
도12는 본 발명의 또 다른 일 실시예의 밀폐형 회전 압축기의 종단 측면도.
도13은 도12중의 SH와 T를 변화시킨 경우의 소음값을 도시한 도면.
도14는 종래의 밀폐형 회전 압축기의 종단 측면도.
도15는 도14에 도시한 밀폐형 회전 압축기의 평단면도.
도16은 도15의 밀폐형 회전 압축기의 고정자 철심과 회전자 철심의 평면도.
도17은 본 발명을 적용한 일 실시예의 다기통 회전 압축기의 종단 측면도.
도18은 도17에 도시한 다기통 회전 압축기의 평단면도.
도19는 도17에 도시한 다기통 회전 압축기의 고정자 철심과 회전자 철심의 평면도.
도20은 도17에 도시한 다기통 회전 압축기의 회전자의 종단 측면도.
도21은 도17에 도시한 다기통 회전 압축기의 회전자의 하면도.
도22는 도17에 도시한 다기통 회전 압축기의 회전자의 상면도.
도23은 도17에 도시한 다기통 회전 압축기의 바이패스 관 부분의 확대 종단 측면도.
도24는 다기통 회전 압축기가 발생하는 소음의 음압 레벨을 도시한 도면.
도25는 종래의 다기통 회전 압축기의 종단 측면도.
도26은 도25에 도시한 다기통 회전 압축기의 평단면도.
도27은 도25에 도시한 다기통 회전 압축기의 고정자 철심과 회전자 철심의 평면도.
도28은 도25에 도시한 다기통 회전 압축기의 전동기 하측의 공간의 기주 공명 모드를 설명하는 도면.
도29는 또 하나의 종래의 다기통 회전 압축기의 종단 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
C : 압축기
1 : 밀폐 용기
1A : 셸부
1B : 엔드 캡부
2 : 전동기
4 : 고정자
5 : 회전자
6 : 회전축
7 : 고정자 권선
26 : 회전자 철심
32 내지 35 : 요부
66, 67 : 단부면 부재
74 : 고정자 철심
76, 81 : 절결부
77 : 통로
C' : 다기통 회전 압축기
201 : 밀폐 용기
201A : 셸부
201B : 엔드 캡부
202 : 전동기(전동 요소)
204 : 고정자
205 : 회전자
206 : 회전축
207 : 고정자 권선
209, 210 : 실린더
211, 212 : 편심부
213, 214 : 롤러
219, 220 : 컵 머플러
221 : 바이패스 관
226 : 회전자 철심
274 : 고정자 철심
275 : 이부
276 : 슬롯부
283 : 토출 구멍
본 발명은, 예를 들어 공기 조화기 혹은 냉동기 등에 탑재되는 밀폐형 회전 압축기에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 밀폐형 회전 압축기(100)를 도14 내지 도16을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 도면 부호 101은 밀폐 용기이며, 내부의 상측에 전동 요소로서 전동기(예를 들어 DC 무브러시 모터)(102), 하측에 이 전동기(102)에 의해 회전 구동되는 압축 요소(103)가 수납되어 있다. 밀폐 용기(101)는, 상단부가 개구하는 원통형의 셸부(101A)와, 이 셸부(101A)의 상단부 개구를 폐색하는 엔드 캡부(101B)로 이루어진 2분할 구성이며, 셸부(101A) 내에 전동기(102) 및 압축 요소(103)를 수납한 후, 엔드 캡부(101B)를 셸부(101A)에 씌우고 고주파 용착 등에 의해서 밀폐함으로써 구성되어 있다. 또한, 이 밀폐 용기(101)의 셸부(101A) 내의 바닥부가 오일 저장소(B)로 구성된다.
전동기(102)는, 밀폐 용기(101)의 내벽에 고정된 고정자(104)와, 이 고정자(104)의 내측에 회전축(106)을 중심으로 해서 회전 가능하게 지지된 회전자(105)로 구성되어 있다. 그리고, 고정자(104)는 대략 도너츠형의 고정자 철판을 복수장 적층하여 구성된 고정자 철심(174)과, 이 고정자 철심(174)의 내주에 형성된 복수의 이부(175…)에 분포 감김 방식으로 장착되며, 회전자(105)에 회전 자계를 부여하기 위한 고정자 권선(구동 코일)(107)으로 구성되어 있다. 그리고, 이 고정자 철심(174)의 외주면이 밀폐 용기(101)의 셸부(101A)의 내벽에 접촉하여 고정되어 있다.
이 경우, 고정자 철심(174)의 외주면에는 복수의 절결(176)이 형성되어 있고, 이 절결(176)은 셸부(101A)의 내벽으로부터 이격되어 있으며, 그곳에 통 로(177)를 구성하고 있다.
압축 요소(103)는 중간 간막이 판(108)으로 구획된 제1 로터리용 실린더(109) 및 제2 로터리용 실린더(110)를 구비하고 있다. 각 실린더(109, 110)에는 회전축(106)에 의해 회전 구동되는 편심부(111, 112)가 부착되어 있고, 이들 편심부(111, 112)는 편심 위치가 서로 180도 위상이 어긋나 있다.
도면 부호 113, 114는 각각 실린더(109, 110) 내부를 회전하는 제1 롤러 및 제2 롤러이며, 각각 편심부(111, 112)의 회전으로 실린더 내부를 회전한다. 115, 116은 각각 제1 프레임 부재, 제2 프레임 부재이며, 제1 프레임 부재(115)는 간막이 판(108)과의 사이에 실린더(109)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고, 제2 프레임 부재(116)는 마찬가지로 간막이 판(108)과의 사이에 실린더(110)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고 있다. 또한, 제1 프레임 부재(115), 제2 프레임 부재(116)는 각각 회전축(106)의 하부를 회전 가능하게 피봇하는 베어링부(117, 118)를 구비하고 있다.
도면 부호 119, 120은 컵 머플러이며, 각각 제1 프레임 부재(115), 제2 프레임 부재(116)를 피복하도록 부착되어 있다. 또한, 실린더(109)와 컵 머플러(119)는 제1 프레임 부재(115)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있고, 실린더(110)와 컵 머플러(120)도 제2 프레임 부재(116)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있다. 121은 밀폐 용기(101)의 외부에 설치된 바이패스 관이며, 컵 머플러(120)의 내부에 연통되어 있다.
도면 부호 122는 밀폐 용기(101)의 상부에 설치된 토출관이고, 123, 124는 각각 실린더(109, 110)로 이어지는 흡입관이다. 또한, 125는 밀폐 터미널이며, 밀폐 용기(101)의 외부로부터 고정자(104)의 고정자 권선(107)으로 전력을 공급하는 것이다(밀폐 터미널(125)과 고정자 권선(107)을 잇는 리드선은 도시하지 않음).
도면 부호 126은 회전자(105)의 회전자 철심이며, 두께 0.3 mm 내지 0.7 mm의 전자 강판으로부터 도15, 도16과 같은 형상으로 펀칭한 회전자용 철판을 복수장 적층하고 서로 코오킹하여 일체로 적층되어 있다.
이 경우, 회전자 철심(126)의 회전자용 철판은, 4극의 자극을 구성하는 돌출극부(128 내지 131)가 형성되도록 전자 강판으로부터 펀칭되어 있고, 132 내지 135는 각각의 돌출극부(128 내지 131) 사이에 돌출극부가 형성되도록 마련된 요부이다.
도면 부호 141 내지 144는 자성체(145)(영구 자석)를 삽입하기 위한 슬롯이며, 각 돌출극부(128 내지 131)에 대응하고, 회전자 철심(126)의 외주측에 있어서 회전축(106)의 축방향을 따라서 동심원상으로 뚫려 있다.
또한, 도면 부호 146은 회전자 철심(126)의 중심에 형성되고, 회전축(106)이 가열 끼움되는 구멍이다. 147 내지 150은 후술하는 코오킹용의 리벳(151…)이 통과되는 크기와 형상의 관통 구멍이며, 각 슬롯(141 내지 144)의 내측에 대응하여 뚫려 있다. 또한, 161 내지 164는 각 관통 구멍(147 내지 150) 사이에 뚫린 오일 통로를 형성하기 위한 바람 구멍이다. 그리고, 각 회전자용 철판은 복수장 적층한 후, 서로 코오킹하여 일체화함으로써 회전자 철심(126)을 형성한다.
한편, 자성체(145)는 예를 들어 프라세오듐계 자석, 혹은 표면에 니켈 도금 을 실시한 네오듐계 자석 등의 희토류계 자석재로 구성되어 있고, 그 외형은 단면 장방형의 전체적으로는 직사각형 형상으로 되어 있다. 그리고, 각 슬롯(141 내지 144)은 이 자성체(145)가 삽입되는 크기로 되어 있다.
다음에, 도면 부호 166, 167은 회전자 철심(126)의 상하 단부에 부착되는 평판 형상의 단부면 부재이며, 스테인레스나 황동 등의 비자성 재료에 의해 대략 원반형으로 성형되어 있다. 이 단부면 부재(166, 167)에도 상기 관통 구멍(147 내지 150)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 뚫려 있다.
또한, 도면 부호 172는 단부면 부재(166)의 상방에 위치하여 회전자(105)에 부착된 원반형의 오일 분리용 플레이트이고, 173은 플레이트(172)와 단부면 부재(166) 사이에 부착된 평형추이다.
이러한 구성에서, 전동기(102)의 고정자(104)의 고정자 권선(107)에 통전되면, 회전 자계가 형성되어 회전자(105)가 회전한다. 이 회전자(105)의 회전에 의해 회전축(106)을 거쳐서 실린더(109, 110) 내의 롤러(113, 114)가 편심 회전되고, 흡입관(123, 124)으로부터 흡입된 흡입 가스는 압축된다.
압축된 고압의 가스는 상기 연통 구멍을 거쳐서 실린더(109)로부터 컵 머플러(119) 내로 토출되고, 이 컵 머플러(119)에 형성된 도시하지 않은 토출 구멍으로부터 밀폐 용기(101) 내로 토출된다. 한편, 실린더(110)로부터는 상기 연통 구멍을 거쳐서 컵 머플러(120)로 토출되고, 바이패스 관(121)을 지나서 밀폐 용기(101) 내로 토출된다.
토출된 고압 가스는 전동기(102) 내의 간극을 통과하여 토출관(122)에 이르 러 외부로 토출된다. 한편, 가스중에는 오일이 함유되어 있는데, 이 오일은 토출관(122)에 이르기까지 플레이트(172) 등에 의해 분리되어 원심력으로 외측을 향하고, 통로(177) 등을 지나서 오일 저장소(B)로 흘러 내리는 것이었다.
본 발명은, 예를 들어 공기 조화기 혹은 냉동기 등에 탑재되는 복수의 실린더를 구비한 다기통 회전 압축기에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 다기통 회전 압축기(300)를 도25 내지 도29를 이용하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 301은 밀폐 용기이며, 내부의 상측에 전동 요소로서 전동기(예를 들어 DC 무브러시 모터)(302), 하측에 이 전동기(302)에 의해 회전 구동되는 회전 압축 요소(303)가 수납되어 있다. 밀폐 용기(301)는 상단부가 개구하는 원통형 셸부(301A)와, 이 셸부(301A)의 상단부 개구를 폐색하는 엔드 캡부(301B)로 이루어진 2분할 구성이며, 셸부(301A) 내에 전동기(302) 및 회전 압축 요소(303)를 수납한 후, 엔드 캡부(301B)를 셸부(301A)에 씌우고 고주파 용착 등에 의해서 밀폐함으로써 구성되어 있다. 또한, 이 밀폐 용기(301)의 셸부(301A) 내의 바닥부가 오일 저장소(B)로 구성된다.
전동기(302)는, 밀폐 용기(301)의 내벽에 고정된 고정자(304)와, 밀폐 용기(301)의 원통의 축방향으로 연장되는 회전축(306)에 지지되고, 고정자(304)의 내측에 있어서 그 회전축(306)을 중심으로 해서 회전 가능하게 된 회전자(305)로 구성되어 있다. 그리고, 고정자(304)는 대략 도너츠형의 고정자 철판을 복수장 적층하여 구성된 고정자 철심(374)와, 이 고정자 철심(374)의 내주에 형성된 복수의 이부(375…)에 분포 감김 방식으로 장착되며, 회전자(305)에 회전 자계를 부여하기 위한 고정자 권선(구동 코일)(307)으로 구성되어 있다. 그리고, 이 고정자 철심(374)의 외주면이 밀폐 용기(301)의 셸부(301A)의 내벽에 접촉하여 고정되어 있다.
이 경우, 고정자 철심(374)의 외주면에는 복수의 절결(376)이 형성되어 있고, 이 절결(376)은 셸부(301A)의 내벽으로부터 이격되어 있으며, 그곳에 통로(377)를 구성하고 있다.
압축 요소(303)는 중간 간막이 판(308)으로 구획된 제1 로터리용 실린더(309) 및 제2 로터리용 실린더(310)를 구비하고 있다. 각 실린더(309, 310)에는 회전축(306)으로 회전 구동되는 편심부(311, 312)가 부착되어 있으며, 이들 편심부(311, 312)는 편심 위치가 서로 180도 위상이 어긋나 있다.
도면 부호 313, 314는 각각 실린더(309, 310) 내부를 회전하는 제1 롤러, 제2 롤러이며, 각각 편심부(311, 312)의 회전으로 실린더 내부를 회전한다. 315, 316은 각각 제1 베어링, 제2 베어링이며, 제1 베어링(315)은 중간 간막이 판(308)과의 사이에 실린더(309)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고, 제2 베어링(316)은 마찬가지로 중간 간막이 판(308)과의 사이에 실린더(310)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고 있다. 또한, 제1 베어링(315), 제2 베어링(316)은 각각 회전축(306)의 하부를 회전 가능하게 피봇하는 베어링부(317, 318)를 구비하고 있다.
도면 부호 319, 320은 컵 머플러이며, 각각 제1 베어링(315), 제2 베어링(316)을 피복하도록 부착되어 있다. 또한, 실린더(309)와 컵 머플러(319)는 제1 베어링(315)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있고, 실린더(310)와 컵 머플러(320)도 제2 베어링(316)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있다. 또, 하측의 컵 머플러(320)는 각 베어링이나 실린더를 관통하는 관통 구멍(379)에 의해 상측의 컵 머플러(319) 내에 연통되어 있다.
도면 부호 322는 밀폐 용기(301)의 상부에 설치된 토출관이고, 323, 324는 각각 실린더(309, 310)로 이어지는 흡입관이다. 또한, 325는 밀폐 터미널이며, 밀폐 용기(301)의 외부로부터 고정자(304)의 고정자 권선(307)으로 전력을 공급하는 것이다(밀폐 터미널(325)과 고정자 권선(307)을 잇는 리드선은 도시하지 않음).
도면 부호 326은 회전자(305)의 회전자 철심이며, 두께 0.3 ㎜ 내지 0.7 ㎜의 전자 강판으로부터 도26, 도27과 같은 형상으로 펀칭한 회전자용 철판을 복수장 적층하고 서로 코오킹하여 일체로 적층되어 있다.
이 경우, 회전자 철심(326)의 회전자용 철판은, 4극의 자극을 구성하는 돌출극부(328 내지 331)가 형성되도록 전자 강판으로부터 펀칭되어 있으며, 332 내지 335는 각각 돌출극부(328 내지 331) 사이에 돌출극부가 형성되도록 마련된 요부이다.
도면 부호 341 내지 344는 자성체(345)(영구 자석)를 압입하기 위한 슬롯이며, 각 돌출극부(328 내지 331)에 대응하고, 회전자 철심(326)의 외주측에 있어서 회전축(306)의 축방향을 따라서 동심원상으로 뚫려 있다.
또, 346은 회전자 철심(326)의 중심에 형성되고, 회전축(306)이 가열 끼움되는 구멍이다. 347 내지 350은 후술하는 코오킹용의 리벳(351…)이 관통되는 크기와 형상의 관통 구멍이며, 각 슬롯(341 내지 344)의 내측에 대응하여 뚫려 있다. 또, 361 내지 364는 각 관통 구멍(347 내지 350) 사이에 뚫린 오일 통로를 형성하기 위한 바람 구멍이다. 그리고, 각 회전자용 철판은 복수장 적층한 후, 서로 코오킹하여 일체화함으로써 회전자 철심(326)을 형성한다.
한편, 자성체(345)는 예를 들어 프라세오듐계 자석, 혹은 표면에 니켈 도금을 실시한 네오듐계 자석 등의 희토류 자석재로 구성되어 있고, 그 외형은 단면 장방형의 전체적으로는 직사각형 형상으로 되어 있다. 그리고, 각 슬롯(341 내지 344)은 이 자성체(345)가 삽입되는 크기로 되어 있다.
다음에, 366, 367은 회전자 철심(326)의 상하 단부에 부착되는 평판 형상의 단부면 부재이며, 알루미늄이나 수지 재료 등의 비자성 재료에 의해 대략 원반형으로 형성되어 있다. 이 단부면 부재(366, 367)에도 상기 관통 구멍(347 내지 350)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 뚫려 있다.
또한, 372는 단부면 부재(366)의 상방에 위치하여 회전자(305)에 부착된 원반형의 오일 분리용 플레이트이고, 373은 플레이트(372)와 단부면 부재(366) 사이에 부착된 평형추이다.
이러한 구성에서, 전동기(302)의 고정자(304)의 고정자 권선(307)에 통전되면, 회전 자계가 형성되어 회전자(305)가 회전한다. 이 회전자(305)의 회전에 의해 회전축(306)을 거쳐서 실린더(309, 310) 내의 롤러(313, 314)가 편심 회전되고, 흡입관(323, 324)으로부터 흡입된 흡입 가스는 압축된다.
압축된 고압의 가스는 상기 연통 구멍을 거쳐서 실린더(309)로부터 컵 머플러(319) 내로 토출되고, 이 컵 머플러(319)에 형성된 토출 구멍(383)으로부터 상 방(전동기(302) 방향)의 밀폐 용기(301) 내로 토출된다. 한편, 실린더(310)로부터는 상기 연통 구멍을 거쳐서 컵 머플러(320) 내로 토출되고, 관통 구멍(379)을 관통하여 컵 머플러(319) 내로 토출되며, 이 컵 머플러(319)의 토출 구멍(383)으로부터 상방의 밀폐 용기(301) 내로 토출된다.
토출된 고압 가스는 전동기(302) 내의 간극을 통과하여 토출관(322)에 이르러 외부로 토출된다. 한편, 가스중에는 오일이 함유되어 있는데, 이 오일은 토출관(322)에 이르기까지 플레이트(372) 등에 의해 분리되어 원심력으로 외측을 향하고, 통로(377) 등을 거쳐서 오일 저장소(B)로 흘러 내리는 것이었다.
이와 같이 종래의 밀폐형 회전 압축기(100)는 전동기(102)의 고정자(104)를 구성하는 고정자 권선(107)이 분포 감김 방식이었기 때문에, 도14에 도시한 바와 같이 이 고정자 권선(107)은 고정자 철심(174)으로부터 상하로 비교적 크게 돌출하는 형태로 구성된다. 그로 인해, 밀폐 용기(101)의 상하 치수도 확대되고, 밀폐형 회전 압축기(100) 전체의 치수가 대형화되어 버리는 문제가 있었다.
또한, 고정자 권선(107)이 분포 감김 방식으로 된 고정자(104) 내부의 간극은 도15에 도시한 바와 같이 좁아지므로, 이곳을 상승하는 가스의 유속이 빨라진다. 그리고, 회전자(105)의 요부(132 내지 135)의 상하 단부는 단부면 부재(166, 167)와 플레이트(172)에 의해서 막혀 버려 있으므로, 이 요부(132 내지 135)도 가스 유속의 완화에 기여하지 못한다.
이 가스 유속이 빨라지면 오일이 분리되기 어려워지므로, 토출관(122)으로부 터 오일이 유출되기 쉬워진다. 그리고, 플레이트(172)의 외측에서 고정자 권선(107)이 도14에 도시한 바와 같이 높게 기립하게 되므로, 원심력이 작용해도 오일이 통로(177)측으로 이동하기 어려워지며, 이에 의해서도 오일 분리 효과가 저하된다.
그래서, 종래에서는 도14에 도시한 바와 같이 고정자(104)의 고정자 권선(107)으로부터 상방의 밀폐 용기(101)내 공간을 크게 확보해야 하며, 이에 의해서도 밀폐형 회전 압축기(100)의 대형화가 촉진되어 버렸다.
한편, 오일 저장소(B)로의 오일의 유하를 촉진하기 위해서는 오일 복귀용의 통로(177)를 충분한 치수로 형성해야 하는데, 절결(176)이 커지면 고정자 철심(174)의 외주면과 밀폐 용기(101)(셸부(101A))의 접촉 면적이 축소되고, 고정자 철심(174)이 접촉하고 있지 않은 부분의 밀폐 용기(101)의 강도가 저하된다. 그로 인해, 절결(176)에 있어서 밀폐 용기(101)가 내측으로 오목해지는 변형이 발생하는 문제도 있었다. 그래서, 절결에 의하지 않고 고정자 철심(174)의 외주부에 관통 구멍을 형성하는 것도 고려할 수 있지만, 밀폐 용기(101)의 내벽을 전해지는 경우에 비해 오일의 유하가 원활하게 행해지지 못하게 된다.
본 발명은, 이러한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 밀폐형 회전 압축기의 소형화를 도모하면서 가스로부터의 오일의 분리를 지장없이 실현하는 것을 목적으로 한다.
또, 상기와 같은 종류의 다기통 회전 압축기(300)에서는 상측에 위치하는 실린더(309)로부터 토출된 가스와 하측의 실린더(310)로부터 토출된 가스가 180도 위 상이 어긋난 상태에서 컵 머플러(319)로부터 전동기(302)의 하측의 밀폐 용기(301) 내 공간에 토출되기 때문에, 기주 공명이 여기되고, 밀폐 용기(301)의 원통의 원주 방향으로 정재파(定在波)는 발생한다.
도28은 이러한 전동기(302) 하측의 기주 공명의 모드를 도시하고 있다. 도면중, ①, ② 및 ③은 도9중에 도시한 ①, ② 및 ③의 위치에 있어서의 1차 모드와 2차 모드의 정재파를 도시하고 있으며, 도면중 해칭으로 도시한 부분의 압력이 그 이외의 부분에 비해 높게 되어 있다.
이러한 기주 공명이 여기되면, 도8에 해칭으로 도시한 바와 같이 600 ㎐ 내지 1.6 ㎑의 저주파수 음이 증대한다. 이러한 정주파수 음은 밀폐 용기(301)을 투과하기 쉽고, 그 때문에, 운전시의 소음이 현저하게 커진다.
그래서, 종래 도29에 도시한 바와 같이 밀폐 용기(301)의 외부에 바이패스 관(321)을 부착하고, 이 바이패스 관(321)의 하단부를 관통 구멍(379)을 거쳐서 하측의 컵 머플러(320)에 연통시키고, 바이패스 관(321)의 상단부를 회전 압축 요소(303) 상방의 밀폐 용기(301)의 내벽면에 개구시키는 구조가 채택되었다.
이는, 바이패스 관(321)에 의해 하측의 실린더(310)로부터 토출된 가스를 밀폐 용기(301)의 원통의 원주 방향으로부터 밀폐 용기(301) 내로 토출시키고, 전동기(302) 하측의 원주 방향 정재파에 충돌시켜서 이를 파괴하려고 하는 것이지만, 종래의 전동기(302)의 고정자(304)를 구성하는 고정자 권선(307)은 고정자 철심(374)으로부터 상하로 비교적 크게 돌출하고 있다.
이 때문에, 도29에 도시한 바와 같이 바이패스 관(321)의 굽힘 반경을 고려 하면, 그 상단부는 이 전동기(302)로부터 하방으로 돌출하는 고정자 권선(307)의 외면을 향해 개구하고, 가스는 이 고정자 권선(307)을 향해 원주 방향으로부터 토출되는 형태로 되어 버리기 때문에, 원주 방향 정재파를 효과적으로 파괴할 수 있었다. 또한, 도24의 해칭으로 도시한 것은 이 도29의 구조의 경우이며, 도25의 구조에서는 실제로는 더욱 저주파 소음은 커지는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 다기통 회전 압축기의 저소음화를 효과적으로 실현하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1의 다기통 회전 압축기는, 밀폐 용기 내에 전동 요소와 회전 압축 요소를 수납하고, 이 회전 압축 요소를 중간 간막이 판과, 이 중간 간막이 판의 양측에 각각 설치된 제1, 제2 실린더와, 서로 회전각을 180도 어긋나게 한 편심부를 갖고, 상기 밀폐 용기의 축방향으로 연장하여 전동 요소에 연결된 회전축과, 이 회전축의 편심부에 각각 끼워 맞춰져 실린더 내를 회전하는 롤러와, 실린더의 각각의 개구를 막는 베어링으로 구성하는 동시에, 전동 요소를 고정자 권선을 갖고 밀폐 용기 내에 고정된 고정자와, 회전축에 지지되어 고정자 내측에서 회전 가능하게 된 회전자로 구성되어 이루어지는 다기통 회전 압축기에 있어서, 제1 실린더로부터 토출된 가스를 상기 전동 요소를 향해 토출시키고, 제2 실린더로부터 토출된 가스는 고정자 권선과 상기 회전 압축 요소의 사이의 공간에 상기 밀폐 용기의 원주 방향으로부터 토출시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 발명의 다기통 회전 압축기는 상기에 있어서 밀폐 용기의 외부 에, 제2 실린더로부터 토출된 가스를 안내하는 바이패스 관을 부착한 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 발명의 다기통 회전 압축기는 상기 각 발명에 있어서 전동 요소는 고정자를 구성하는 고정자 철심과, 이 고정자 철심에 형성된 복수의 이부 및 슬롯부를 구비하고, 각 이부에 슬롯부를 이용하여 고정자 권선을 직접 권취하여 이루어지는 자극 집중 감김 방식의 모터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와 회전 압축 요소를 수납하고, 이 회전 압축 요소를 중간 간막이 판과, 이 중간 간막이 판의 양측에 각각 설치된 제1, 제2 실린더와, 서로 회전각을 180도 어긋나게 한 편심부를 갖고, 밀폐 용기의 축방향으로 연장하여 전동 요소에 연결된 회전축과, 이 회전축의 편심부에 각각 끼워 맞춰져서 실린더 내를 회전하는 롤러와, 실린더 각각의 개구를 막는 베어링으로 구성하는 동시에, 전동 요소를 고정자 권선을 갖고 밀폐 용기에 고정된 고정자와, 회전축에 지지되어 고정자의 내측에서 회전 가능하게 된 회전자로 구성하여 이루어지는 다기통 회전 압축기에 있어서, 제1 실린더로부터 토출된 가스를 전동 요소를 향해 토출시키고, 제2 실린더로부터 토출된 가스는 고정자 권선과 회전 압축 요소의 사이의 공간에 밀폐 용기의 원주 방향으로부터 토출시키도록 하였으므로, 전동 요소와 회전 압축 요소 사이의 밀폐 용기 내 공간에서 발생하는 원주 방향 정재파를 제2 실린더로부터 토출된 가스에 의해 파괴하고, 기주 공명의 여기를 미연에 저지하는 것이 가능해진다.
이에 의해, 기주 공명의 여기에 의해 발생하는 저주파 소음의 감소를 도모하 고, 압축기의 현저한 저소음화를 실현할 수 있게 된다. 특히, 청구항 2의 발명과 같이, 밀폐 용기의 외부에 제2 실린더로부터 토출된 가스를 안내하는 바이패스 관을 부착하게 하면 비교적 간단한 구조로 제2 실린더로부터 토출된 가스를 전동 요소와 회전 압축 요소 사이에 원주 방향으로부터 토출시키는 것이 가능해지는 동시에, 청구항 3의 발명과 같이 전동 요소를 자극 집중 감김 방식의 모터로 구성하면 고정자 철심으로부터의 고정자 권선의 돌출 치수가 작아지므로, 바이패스 관에서 허용되는 범위의 굽힘 반경에서 원주 방향 정재파에 제2 실린더로부터의 가스를 확실하게 충돌시키고, 기주 공명의 여기를 저지할 수 있게 된다. 또, 이러한 모터의 채용에 의해 다기통 회전 압축기의 전체 치수의 축소도 도모할 수 있게 되는 것이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 기술한다. 도1은 본 발명을 적용한 압축기(C)의 종단 측면도이다. 이 도면에 있어서, 도면 부호 1은 밀폐 용기이며, 내부의 상측에 전동 요소로서 전동기(2), 하측에 이 전동기(2)에 의해 회전 구동되는 압축 요소(3)가 수납되어 있다. 밀폐 용기(1)는, 상단부가 개구하는 원통형의 셸부(1A)와, 이 셸부(1A)의 상단부 개구를 폐색하는 엔드 캡부(1B)로 이루어진 2분할 구성이며, 셸부(1A) 내에 전동기(2) 및 압축 요소(3)를 수납한 후, 엔드 캡부(1B)를 셸부(1A)에 씌우고 고주파 용착 등에 의해서 밀폐함으로써 구성되어 있다. 또한, 이 밀폐 용기(1)의 셸부(1A) 내의 바닥부가 오일 저장소(B)로 구성된다.
전동기(2)는 소위 자극 집중 감김 방식의 DC 무브러시 모터이며, 밀폐 용 기(1)의 내벽에 고정된 고정자(4)와, 이 고정자(4)의 내측에 회전축(6)을 중심으로 해서 회전 가능하게 지지된 회전자(5)로 구성되어 있다. 그리고, 고정자(4)는 도3에 도시한 바와 같이, 대략 도너츠형의 고정자 철판(규소 강판)을 복수장 적층하여 구성된 고정자 철심(74)과, 회전자(5)에 회전 자계를 부여하기 위한 고정자 권선(구동 코일)(7)으로 구성되어 있다.
이 경우, 고정자 철심(74)의 내주에는 6개의 이부(75…)가 형성되어 있고, 이들 이부(75)의 사이에 내측 및 상하로 개방된 슬롯부(78)가 형성되고, 이부(75)의 선단부에는 회전자(5)의 외면을 따르도록 확대 개방된 선단부(75A)가 형성되어 있다. 그리고, 이 이부(75)에 슬롯부(78)의 공간을 이용하여 상기 고정자 권선(7)을 직접 권취함으로써, 소위 집중 감김 방식에 의해서 고정자(4)의 자극을 형성하고, 4극 6슬롯의 고정자(4)를 구성하고 있다.
이와 같은 자극 집중 감김 방식의 DC 무브러시 모터를 전동기(2)로서 채용함으로써, 고정자 권선(7)이 고정자 철심(74)으로부터 상하로 돌출하는 치수는 종래(도14)에 비해 현저하게 축소된다. 또한, 도3에 도시한 바와 같이 고정자 철심(74)의 슬롯부(78)의 단면적도 커지므로, 도2에 도시한 바와 같이 고정자(4) 내부에 구성되는 상하로 관통한 간극(G)도 종래(도15)에 비해 현저하게 확대된 것으로 되어 있다.
또한, 이러한 고정자(4)와 밀폐 용기(1)의 치수 관계에 대해서는 뒤에 상세하게 기술한다.
그리고, 상기 고정자 철심(74)의 외주면이 밀폐 용기(1)의 셸부(1A)의 내벽 에 접촉하여 고정되어 있다. 이 경우, 고정자 철심(74)의 외주면에는 원주를 현 모양으로 절결한 복수의 절결(76)(실시예에서는 6군데)이 형성되어 있고, 이 절결(76)은 셸부(1A)의 내벽으로부터 이격되며, 그곳에 후술하는 바와 같이 오일 복귀용의 통로(77)를 구성하고 있다.
한편, 회전 압축 요소(3)는 중간 간막이 판(8)으로 구획된 제1 로터리용 실린더(9) 및 제2 로터리용 실린더(10)를 구비하고 있다. 각 실린더(9, 10)에는 회전축(6)에 의해 회전 구동되는 편심부(11, 12)가 부착되어 있고, 이들 편심부(11, 12)는 편심 위치가 서로 180도 위상이 어긋나 있다.
도면 부호 13, 14는 각각 실린더(9, 10) 내부를 회전하는 제1 롤러 및 제2 롤러이고, 각각 편심부(11, 12)의 회전에 의해 실린더(9, 10) 내부를 회전한다. 15, 16은 각각 제1 프레임 부재, 제2 프레임 부재이며, 제1 프레임 부재(15)는 간막이 판(8)과의 사이에 실린더(9)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고, 제2 프레임 부재(16)는 마찬가지로 간막이 판(8)과의 사이에 실린더(10)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고 있다. 또한, 제1 프레임 부재(15), 제2 프레임 부재(16)는 각각 회전축(6)의 하부를 회전 가능하게 피봇하는 베어링부(17, 18)를 구비하고 있다.
도면 부호 19, 20은 컵 머플러이며, 각각 제1 프레임 부재(15), 제2 프레임 부재(16)를 피복하도록 부착되어 있다. 또한, 실린더(9)와 컵 머플러(19)는 제1 프레임 부재(15)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있고, 실린더(10)와 컵 머플러(20)도 제2 프레임 부재(16)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있다. 그리고, 이 실시예에서는 하면의 컵 머플러(20) 내부는 실린 더(9, 10), 간막이 판(8)을 관통하는 관통 구멍(79)을 거쳐서 상면의 컵 머플러(19)에 연통되어 있다.
도면 부호 22는 밀폐 용기(1)의 상부에 설치된 토출관이고, 23, 24는 각각 실린더(9, 10)로 이어지는 흡입관이다. 또한, 25는 밀폐 터미널이며, 밀폐 용기(1)의 외부로부터 고정자(4)의 고정자 권선(7)으로 전력을 공급하는 것이다(밀폐 터미널(25)과 고정자 권선(7)을 잇는 리드선은 도시하지 않음).
도면 부호 26은 회전자(5)의 회전자 철심이며, 두께 0.3 mm 내지 0.7 mm의 전자 강판으로부터 도2, 도3과 같은 형상으로 펀칭한 회전자용 철판을 복수장 적층하고 서로 코오킹하여 일체로 적층되어 있다.
이 경우, 회전자 철심(26)의 회전자용 철판은, 4극의 자극을 구성하는 돌출극부(28 내지 31)가 형성되도록 전자 강판으로부터 펀칭되어 있고, 32 내지 35는 각각의 돌출극부(28 내지 31) 사이에 돌출극부가 형성되도록 마련된 요부이다.
도면 부호 41 내지 44는 자성체(45)(영구 자석)를 삽입하기 위한 슬롯이며, 각 돌출극부(28 내지 31)에 대응하고, 회전자 철심(26)의 외주측에 있어서 회전축(6)의 축방향을 따라서 동심원상으로 뚫려 있다.
또한, 도면 부호 46은 회전자 철심(26)의 중심에 형성되고, 회전축(6)이 가열 끼움되는 구멍이다. 47 내지 50은 후술하는 코오킹용의 리벳(51…)이 통과되는 크기와 형상의 관통 구멍이며, 각 슬롯(41 내지 44)의 내측에 대응하여 뚫려 있다. 또한, 61 내지 64는 각 관통 구멍(47 내지 50) 사이에 뚫린 오일 통로를 형성하기 위한 바람 구멍이다. 그리고, 각 회전자용 철판은 복수장 적층한 후, 서로 코오킹 하여 일체화함으로써 회전자 철심(26)을 형성한다.
한편, 자성체(45)는 예를 들어 프라세오듐계 자석, 혹은 표면에 니켈 도금을 실시한 네오듐계 자석 등의 희토류계 자석재로 구성되어 있고, 그 외형은 단면 장방형의 전체적으로는 직사각형 형상으로 되어 있다. 그리고, 각 슬롯(41 내지 44)은 이 자성체(45)가 삽입되는 크기로 되어 있다.
다음에, 도면 부호 66, 67은 회전자 철심(26)의 상하 단부에 부착되는 평판 형상의 단부면 부재이며, 스테인레스나 황동 등의 비자성 재료의 판재에 의해 구성되고, 고정자 철심(26)과 대략 같은 형상이 되도록, 요부(32 내지 35)에 대응하는 위치에는 절결부(81…)가 성형되고, 바람 구멍(61 내지 64)에 대응하는 위치에도 동일한 바람 구멍(82…)이 뚫려 있다(도5).
그리고, 이 단부면 부재(66, 67)에도 상기 관통 구멍(47 내지 50)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 뚫려 있다.
또한, 도면 부호 72는 단부면 부재(66)의 상방에 위치하여 회전자(5)에 부착된 원반형의 오일 분리용 플레이트이고, 73은 플레이트(72)와 단부면 부재(66) 사이에 부착된 평형추이다(도4, 도6 참조).
이러한 구성에서, 전동기(2)의 고정자(4)의 고정자 권선(7)에 통전되면, 회전 자계가 형성되어 회전자(5)가 회전한다. 이 회전자(5)의 회전에 의해 회전축(6)을 거쳐서 실린더(9, 10) 내의 롤러(13, 14)가 편심 회전되고, 흡입관(23, 24)으로부터 흡입된 흡입 가스는 압축된다.
압축된 고압의 가스는 상기 연통 구멍을 거쳐서 실린더(9)로부터 컵 머플 러(19) 내로 토출되고, 이 컵 머플러(19)에 형성된 토출 구멍(83, 83)(도7)으로부터 상방의 밀폐 용기(101) 내로 토출된다. 한편, 실린더(10)로부터는 상기 연통 구멍을 거쳐서 컵 머플러(20)로 토출되고, 관통 구멍(79)을 지나서 컵 머플러(19) 내로 유입되어 마찬가지로 토출 구멍(83, 83)으로부터 상방의 밀폐 용기(1) 내로 토출된다.
토출된 고압 가스는 도7에 화살표로 나타낸 바와 같이, 전동기(2)의 상기 고정자(4) 내부의 간극(G)이나 고정자 철심(74)과 회전자(5) 사이의 간극, 회전자 철심(26)의 요부(32 내지 35), 바람 구멍(61, 62) 및 단부면 부재(66, 67)의 절결부(81…), 바람 구멍(82…)을 통과하여 상승한다. 그리고, 플레이트(72)에 접촉하여 원심력에 의해 외측을 향하여 가스는 토출관(22)으로부터 토출되는 동시에, 오일은 통로(77) 내부를 지나서 유하하여 밀폐 용기(1)내 바닥부의 오일 저장소(B)로 귀환한다.
이와 같이, 전동기(2) 내에는 고정자(2) 내부의 비교적 큰 간극(G)이나 회전자 철심(26)의 요부(32 내지 35), 바람 구멍(61, 62) 및 단부면 부재(66, 67)의 절결부(81…), 바람 구멍(82…)이 형성되어 있으므로, 상승하는 가스의 유속은 비교적 낮아진다. 따라서, 가스와 오일은 분리되기 쉬운 상태로 된다.
또한, 자극 집중 감김 방식의 모터이므로, 고정자 권선(7)이 고정자 철심(74)으로부터 상방으로 돌출하는 치수는 종래보다 낮아진다. 그로 인해, 플레이트(72)로부터 외측을 향하는 오일은 고정자 권선(7)을 용이하게 넘어, 밀폐 용기(1)의 내벽에 접촉하여 통로(77)를 향하게 된다.
이들에 의해, 오일 분리를 위한 공간을 밀폐 용기(1) 내에 크게 확보할 필요가 없어지고, 전동기(2) 자체의 소형화와 함께 밀폐형 회전 압축기(C)의 전체 치수의 축소를 도모하는 것이 가능해진다.
여기서, 도8은 전동기(2)의 고정자 권선(7)의 상단부로부터 밀폐 용기(1)의 엔드 캡부(1B)의 상벽 하면까지의 거리를 L1, 전동기(2)의 고정자(4)의 고정자 권선(7)의 상하 치수를 L2라고 했을 때, L1 / (L1 + L2)를 다양하게 변경한 경우에 있어서의 밀폐형 회전 압축기(1)의 전체 높이(L)와 토출관(22)으로부터의 오일 토출량을 나타내고 있다. 또한, 각 값은 전동기로서 AC 모터를 사용한 종래의 밀폐형 회전 압축기의 전체 높이(L)를 100, 오일 토출량을 100으로 한 경우의 비율로 표시되어 있다.
또한, 도면중 DC 무브러시 모터라 함은, 상기 도14에 도시한 종래의 밀폐형 회전 압축기(100)의 경우의 각 값을 나타내고 있다.
이 도면으로부터 명백해지는 바와 같이, 고정자(4)보다도 상방의 밀폐 용기(1)내 공간을 축소해 가서 L1 / (L1 + L2)가 0.3이 되면, 전체 높이(L)는 AC 모터 밀폐형 회전 압축기의 77 %까지 축소되지만, 오일 토출량은 90 %까지 증대한다(종래의 DC 모터 밀폐형 회전 압축기(100)도 90 %임).
그리고, 반대로 고정자(4)보다도 상방의 밀폐 용기(1)내 공간을 확대해 가서 L1 / (L1 + L2)가 0.6이 되면, 전체 높이(L)는 AC 모터 밀폐형 회전 압축기와 동등해지지만(100 %), 오일 토출량은 8 %까지 격감한다.
그래서, 실시예에서는 0.3 ≤ L1 / (L1 + L2) ≤ 0.6이 되도록 각 치수를 설 정하고 있다. 이에 의해, 밀폐 용기(1)로부터의 오일 토출량을 종래와 같게 하면서 밀폐형 회전 압축기(C)의 높이 치수를 현저하게 축소하고, 혹은 밀폐형 회전 압축기(C)의 높이 치수를 종래와 같게 하면서 오일 토출량을 현저하게 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 도8의 최하단은, 통로(77)의 면적과 간극(G)을 더한 고정자(4) 부분의 전체 통로 면적(상하로 연통되는 통로 면적)(X)의 밀폐 용기(1)의 내주 단면적(Y)에 대한 비율을 나타내고 있다.
즉, X = 통로(77)의 면적 + 간극(G)의 면적
Y = 밀폐 용기(1)의 내주 단면적
도8의 최하단의 비율 = X / Y × 100 (%)
고정자(4)보다도 상방의 밀폐 용기(1)내 공간을 축소해 가서 전체 높이(L)의 비율을 77 %까지 축소한 경우, 상기 비율이 3.8 % 이상이면 오일 토출량은 종래와 동등 혹은 적어진다(AC 모터보다도 적음). 따라서, 실시예에서는 상기 비율을 3.8 % 이상으로 설정하고 있다.
특히, 간극(G)의 통로 면적을 통로(77)의 면적보다도 크게 설정하고 있고, 도2의 예에서는 간극(G)의 면적은 266.4 평방 밀리미터, 통로(77)의 면적은 246.0 평방 밀리미터로 하고 있다.
여기서, 도9는 회전자(5)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 경우, 회전자 철심(26)에는 컵 머플러(19)의 토출 구멍(83, 83)의 상방에 대응하는 위치에, 회전자 철심(26) 및 단부면 부재(66, 67)를 상하로 관통하는 관통 구멍(84, 84)이 형성 되어 있다. 이에 의해, 토출 구멍(83, 83)으로부터 토출된 가스는 도9에 화살표로 나타낸 바와 같이 원활하게 관통 구멍(61 내지 64)으로 유입되어 상승할 수 있게 되므로, 가스 유속을 더욱 저하시켜 오일 분리성을 한층 더 개선할 수 있게 된다.
또한, 도10 및 도11은 고정자(4)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 경우, 고정자 철심(74)의 외주면에 6군데 형성된 절결(76)은 각 도면에 도시한 바와 같이, 그 단면 형상이 고정자(4)의 외주측에서 좁고 잘록해지며, 타원형으로 내측이 넓어진 오목 형상으로 되어 있고, 이 잘록해진 부분 이외의 고정자 철심(74)의 외주면이 밀폐 용기(1)의 셸부(1B)의 내벽에 접촉하는 구성으로 되어 있다.
이에 의해, 절결(76) 내에는 단면 형상이 고정자(4)의 외주측이 좁고 내측이 넓어지는 통로(77)가 구성되게 되므로, 오일 복귀를 위한 통로(77)의 면적을 넓게 확보하면서, 고정자(4)와 밀폐 용기(1)의 접촉 면적을 확대할 수 있다. 특히, 한 군데의 비접촉 부분의 면적도 축소되므로, 밀폐 용기(1)가 내측으로 오목해지는 등의 문제점을 미연에 회피할 수 있다.
또한, 이 경우, 통로(77)는 셸부(1B)의 내벽에 연통하고 있으므로, 이 내벽을 타고 오일은 원활하게 유하될 수 있다.
다음에, 도12는 본 발명의 밀폐형 회전 압축기(C)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 경우, 밀폐 용기(1)에는 외부에 바이패스 관(21)이 부착되어 있고, 이 바이패스 관(21)은 관통 구멍(79)과 전동기(2)의 하측의 밀폐 용기(1)내 공간을 연통하고 있다. 이에 의해, 컵 머플러(20)로 토출된 가스는 바이패스 관(21)으로도 유입하게 되며, 그 상단부 출구로부터 전동기(2)의 하측으로 수평 방향으로 토출되 게 된다. 또한, 도면중 도1과 동일 부호는 동일 혹은 같은 기능을 발휘하는 것이며, 상기 L1과 L2의 치수 관계도 도1과 동일하게 설정되어 있는 것으로 한다.
단, 이 경우에는 도1에 부가하여 고정자(4)의 고정자 철심(74)의 적재 두께를 SH, 고정자 철심(74)으로부터 엔드 캡부(1B)의 하단부 엣지(lBB로 표시)까지의 거리를 T라고 한 경우,
0.15 < T / SH < 0.5
가 되도록 각 치수가 설정되어 있다.
여기서, 자극 집중 감김 방식의 모터는 슬롯부의 수가 적어 코깅 토크가 크고, 모터 진동도 커진다. 이 모터 진동은 밀폐 용기(1)에 전달되어 소음이 되어 외부에 전해지는데, 상기 고정자 철심(74)으로부터 엔드 캡부(1B)의 하단부 엣지(1BB)까지의 거리(T)가 커질수록 밀폐 용기(1)의 진동은 커진다.
이 상태는 도13에 도시되어 있다. 즉, 상기 거리(T)가 커져서 T / SH = 1이 되면 음압 레벨이 증대하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 실시예와 같은 치수 범위로 설정함으로써, 밀폐 용기(1) 자체의 진동을 억제하여 소음을 저하시키는 것이 가능해진다. 또한, 소음 저감에는 엔드 캡부(1B)의 높이 치수를 확장시키는 방법도 있지만, 그것으로는 밀폐형 회전 압축기(C)의 높이 치수가 확대되어 버리므로 채용할 수 없다.
상기 하한의 0.15는 구조상의 실용 범위로 결정한 것이다. 또한, 이러한 치수 관계는 도1의 실시예에 있어서도 당연히 적용되고 있는 것이다.
도17은 본 발명을 적용하는 다기통 회전 압축기(C')의 종단 측면도이다. 이 도면에 있어서, 201은 원통형 밀폐 용기이며, 내부의 상측에 전동 요소로서 전동기(202), 하측에 이 전동기(202)에 의해 회전 구동되는 압축 요소(203)가 수납되어 있다. 밀폐 용기(202)는 상단부가 개구하는 원통형 셸부(201A)와, 이 셸부(201A)의 상단부 개구를 폐색하는 엔드 캡부(201B)로 이루어진 2분할 구성이며, 셸부(201A) 내에 전동기(202) 및 압축 요소(203)를 수납한 후, 엔드 캡부(2021B)를 셸부(201A)에 씌우고 고주파 용착 등에 의해 밀폐함으로써 구성되어 있다. 또한, 이 밀폐 용기(201)의 셸부(201A) 내의 바닥부가 오일 저장소(B')로 구성되어 있다.
전동기(2)는 소위 자극 집중 감김 방식의 DC 무브러시 모터이며, 밀폐 용기(201)의 내벽에 고정된 고정자(204)와, 밀폐 용기(201)의 원통의 축방향으로 연장되는 회전축(206)에 고정되고, 고정자(204)의 내측에 있어서 이 회전축(206)을 중심으로 해서 회전 가능해진 회전자(205)로 구성되어 있다. 그리고, 고정자(204)는 도3에 도시한 바와 같이 대략 도너츠형의 고정자 철판(규소 강판)을 복수장 적층하여 구성된 고정자 철심(274)과, 회전자(205)에 회전 자계를 부여하기 위한 고정자 권선(구동 코일)(207)으로 구성되어 있다.
이 경우, 고정자 철심(274)의 내주에는 6개의 이부(275…)가 형성되어 있으며, 이들 이부(275) 사이에 내측 및 상하로 개방된 슬롯부(278)가 형성되고, 이부(275)의 선단부에는 회전자(205)의 외면에 따르도록 확대 개방된 선단부(275A)가 형성되어 있다. 그리고, 이 이부(275)에 슬롯부(278)의 공간을 이용하여 상기 고정자 권선(207)을 직접 권취함으로써, 소위 집중 감김 방식에 의해 고정자(204)의 자극을 형성하고, 4극 6 슬롯의 고정자(204)를 구성하고 있다.
이와 같은 자극 집중 감김 방식의 DC 무브러시 모터를 전동기(202)로서 채용함으로써, 고정자 권선(207)이 고정자 철심(274)으로부터 상하로 돌출하는 치수는 종래(도25, 도29)에 비해 현저하게 축소된다. 또한, 도19에 도시한 바와 같이 고정자 철심(74)의 슬롯부(78)의 단면적도 커지므로, 도18에 도시한 바와 같이 고정자(4) 내부에 구성되는 상하로 관통된 간극(G')도 종래(도26)에 비해 현저하게 확대된 것으로 되어 있다.
그리고, 상기 고정자 철심(274)의 외주면이 밀폐 용기(201) 셸부(201A)의 내벽에 접촉하여 고정되어 있다. 이 경우, 고정자 철심(274)의 외주면에는 원주를 현 형상으로 절결한 복수의 절결부(276)(실시예에서는 6군데)가 형성되어 있고, 이 절결부(276)는 셸부(201A)의 내벽으로부터 이격되며, 그곳에 후술하는 바와 같이 오일 복귀용의 통로(277)를 구성하고 있다.
한편, 회전 압축 요소(203)는 중간 간막이 판(208)에 의해 구획된 제1 로터리용 실린더(209) 및 제2 로터리용 실린더(210)를 구비하고 있다. 각 실린더(209, 210)에는 회전축(206)에 의해 회전 구동되는 편심부(211, 212)가 부착되어 있으며, 이들 편심부(211, 212)는 편심 위치가 서로 180도 위상이 어긋나 있다.
도면 부호 213, 214는 각각 실린더(209, 210) 내를 회전하는 제1 롤러, 제2 롤러이며, 각각 편심부(211, 212)의 회전에 의해 실린더(209, 210) 내부를 회전한다. 도면 부호 215, 216은 각각 제1 베어링, 제2 베어링이며, 제1 베어링(215)은 중간 간막이 판(208)과의 사이에 실린더(209)가 폐쇄된 압축 공간을 형성시키고, 제2 베어링(216)은 마찬가지로 중간 간막이 판(208)과의 사이에 실린더(210)가 폐 쇄된 압축 공간을 형성시키고 있다. 또한, 제1 베어링(215), 제2 베어링(216)은 각각 회전축(206)의 하부를 회전 가능하게 피봇하는 베어링부(217, 218)를 구비하고 있다.
도면 부호 219, 220은 컵 머플러이며, 각각 제1 베어링(215), 제2 베어링(216)을 피복하도록 부착되어 있다. 또한, 실린더(209)와 컵 머플러(219)는 제1 베어링(215)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있으며, 실린더(210)와 컵 머플러(220)도 제2 베어링(216)에 형성된 도시하지 않은 연통 구멍으로 연통되어 있다. 그리고, 하측의 컵 머플러(220) 내부는 실린더(209, 210), 중간 간막이 판(208)을 관통하는 관통 구멍(279)을 거쳐서 상면의 컵 머플러(219)에 연통되어 있다.
또한, 실린더(209) 측방의 셸부(201A)의 측벽과, 고정자 권선(207)의 하단부 측방의 셸부(201A)의 측벽에는 도7에 도시한 바와 같이 개구(201C, 201C)가 형성되어 있으며, 이 개구(201C, 201C)에는 밀폐 용기(201)의 외측으로부터 바이패스 관(221)의 상단부 개구(221A) 및 하단부 개구(221B)가 각각 삽입되어 셸부(201A)에 용접 고정되어 있다.
그리고, 이 바이패스 관(221)의 하단부 개구(221B)는 실린더(209) 내의 관통 구멍(279)을 거쳐서 컵 머플러(220) 내에 연통하는 동시에, 상단부 개구(221A)의 하단부는 고정자(204)의 고정자 권선(207)의 하단부면보다 밑에 있다. 또한, 바이패스 관(221)의 굽힘 반경의 허용 범위에서, 상단부 개구(221A)를 완전히 고정자 권선(207)보다 하측으로 개구시키면 더욱 바람직하다.
도면 부호 222는 밀폐 용기(201) 위에 설치된 토출관이며, 도면 부호 223, 224는 각각 실린더(209, 210)에 이어지는 흡입관이다. 또한, 도면 부호 225는 밀폐 터미널이며, 밀폐 용기(201)의 외부로부터 고정자(204)의 고정자 권선(207)으로 전력을 공급하는 것이다(밀폐 터미널(225)과 고정자 권선(207)을 잇는 리드선은 도시하지 않음).
도면 부호 226은 회전자(205)의 회전자 철심이며, 두께 0.3 mm 내지 0.7 mm의 전자 강판으로부터 도18, 도19와 같은 형상으로 펀칭된 회전자용 철판을 복수장 적층하고 서로 코오킹하여 일체로 적층되어 있다.
이 경우, 회전자 철심(226)의 회전자용 철판은, 4극의 자극을 구성하는 돌출극부(228 내지 231)가 형성되도록 전자 강판으로부터 펀칭되어 있으며, 도면 부호 232 내지 235는 각각의 돌출극부(228 내지 231) 사이에 돌출극부가 형성되도록 마련된 요부이다.
도면 부호 241 내지 244는 자성체(45)(영구 자석)를 압입하기 위한 슬롯이며, 각 돌출극부(228 내지 31)에 대응하고, 회전자 철심(226)의 외주측에 있어서 회전축(206)의 축방향을 따라서 동심원상으로 뚫려 있다.
또한, 도면 부호 246은 회전자 철심(226)의 중심에 형성되며, 회전축(206)이 가열 끼움되는 구멍이다. 도면 부호 247 내지 250은 후술하는 코오킹용의 리벳(251…)이 통과되는 크기와 형상의 관통 구멍이며, 각 슬롯(241 내지 244)의 내측에 대응하여 뚫려 있다. 또한, 도면 부호 261 내지 264는 각 관통 구멍(247 내지 250) 사이에 뚫린 오일 통로를 형성하기 위한 바람 구멍이다. 그리고, 각 회전 자용 철판은 복수장 적층한 후, 서로 코오킹하여 일체화함으로써 회전자 철심(226)을 형성한다.
한편, 자성체(245)는 예를 들어 프라세오듐계 자석, 혹은 표면에 니켈 도금을 실시한 네오듐계 자석 등의 희토류계 자석재로 구성되어 있으며, 그 외형은 단면 장방형의 전체적으로는 직사각형 형상으로 되어 있다. 그리고, 각 슬롯(241 내지 244)은 이 자성체(245)가 삽입되는 크기로 되어 있다.
다음에, 도면 부호 266, 267은 회전자 철심(226)의 상하 단부에 부착되는 평판 형상의 단부면 부재이며, 알루미늄이나 수지 재료 등의 비자성 재료의 판재에 의해 구성되고, 고정자 철심(226)과 대략 같은 형상이 되도록 오목형부(232 내지 235)에 대응하는 위치에는 절결부(281…)가 성형되고, 바람 구멍(261 내지 264)에 대응하는 위치에도 마찬가지인 바람 구멍(282…)이 뚫려 있다(도5).
그리고, 이 단부면 부재(266, 267)에도 상기 관통 구멍(247 내지 250)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 뚫려 있다.
또한, 도면 부호 272는 단부면 부재(266)의 상방에 위치하여 회전자(205)에 부착된 원반형의 오일 분리용 플레이트이고, 도면 부호 273은 플레이트(272)와 단부면 부재(266) 사이에 부착된 평형추이다(도20, 도22 참조).
이상의 구성에서, 전동기(222)의 고정자(204)의 고정자 권선(207)에 통전되면, 회전 자계가 형성되어 회전자(205)가 회전한다. 이 회전자(205)의 회전에 의해 회전축(206)을 거쳐서 실린더(209, 210) 내의 롤러(213, 214)가 편심 회전되고, 흡입관(223, 224)으로부터 흡입된 흡입 가스는 압축된다.
압축된 고압 가스는 상기 연통 구멍을 거쳐서 상측의 실린더(209)로부터 컵 머플러(219) 내로 토출되고, 이 컵 머플러(219)에 형성된 토출 구멍(283, 283)으로부터 상방(전동기 4 방향)의 밀폐 용기(301) 내로 토출된다(도23에 파선 화살표로 도시함). 한편, 실린더(210)에서는 상기 연통 구멍을 거쳐서 컵 머플러(220)로 토출되고, 관통 구멍(279)을 지나서 일부는 컵 머플러(19) 내로 들어가, 마찬가지로 토출 구멍(83, 83)으로부터 토출되지만, 나머지는 하단부 개구(221B)로부터 바이패스 관(221)으로 들어가 상단부 개구(221A)로부터 전동기(202)의 하측 공간(전동기(202)와 회전 압축 요소(203) 사이의 공간)에 밀폐 용기(201)의 원통의 원주 방향으로부터 토출된다.
이 때, 전술한 바와 같이 바이패스 관(221)의 상단부 개구(221A)는 적어도 절반이 고정자 권선(207)보다 하방으로 개구하고 있으므로, 상단부 개구(221A)로부터 토출되는 가스는 전동기(202)의 하측 공간에서 발생하려고 하는 원주 방향의 정재파에 직접 충돌하는 형태가 된다.
이로써, 전동기(202)와 회전 압축 요소(303) 사이의 밀폐 용기(201) 내 공간에서 발생하는 원주 방향 정재파는 효과적으로 파괴되어 기주 공명의 여기는 미연에 저지된다. 따라서, 이와 같은 기주 공명의 여기에 의해 발생하는 저주파수 음의 감소를 도모하여 다기통 회전 압축기(C')의 현저한 저소음화를 실현할 수 있게 된다.
또한, 실시예에서는 실린더(210)로부터 토출된 가스를 컵 머플러(219)와 바이패스 관(221)의 쌍방으로 안내하였으나, 그에 한정되지 않으며 바이패스 관(221) 으로만 안내해도 좋다.
그리고, 밀폐 용기(201) 내로 토출된 가스는 전동기(202) 내의 각 통로를 통해 토출관(222)으로부터 외부로 토출된다. 또한, 오일은 플레이트(272)에서 분리되어 통로(277)를 통해 오일 저장소(B')로 귀환하는 것이다.
청구항 1에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와 회전 압축 요소를 수납하고 이 회전 압축 요소를 중간 간막이 판과, 이 중간 간막이 판의 양측에 각각 설치된 제1, 제2 실린더와, 서로 회전각을 180도 어긋나게 한 편심부를 갖고 밀폐 용기의 축방향으로 연장하여 전동 요소에 연결된 회전축과, 이 회전축의 편심부에 각각 끼워 맞추어져 실린더 내를 회전하는 롤러와, 실린더의 각각의 개구를 막는 베어링으로 구성하는 동시에, 전동 요소를 고정자 권선을 갖고 밀폐 용기에 고정된 고정자와, 회전축에 지지되어 고정자의 내측에서 회전 가능해진 회전자로 구성되어 이루어지는 다기통 회전 압축기에 있어서, 제1 실린더로부터 토출된 가스를 전동 요소를 향해 토출시키고, 제2 실린더로부터 토출된 가스는 고정자 권선과 회전 압축 요소 사이의 공간에 밀폐 용기의 원주 방향으로부터 토출시키도록 하였으므로, 전동 요소와 회전 압축 요소 사이의 밀폐 용기 내 공간에서 발생하는 원주 방향 정재파를 제2 실린더로부터 토출된 가스에 의해 파괴하여 기주 공명의 여기를 미연에 저지하는 것이 가능해진다.
이로써, 기주 공명의 여기에 의해 발생하는 저주파수 음의 감소를 도모하여 압축기의 현저한 저소음화를 실현할 수 있게 된다. 특히, 청구항 2의 발명과 같이 밀폐 용기의 외부에 제2 실린더로부터 토출된 가스를 안내하는 바이패스 관을 부착하도록 하면, 비교적 간단한 구조로 제2 실린더로부터 토출된 가스를 전동 요소와 회전 압축 요소 사이에 원주 방향으로부터 토출시키는 것이 가능해지는 동시에, 청구항 3의 발명과 같이 전동 요소를 자극 집중 감김 방식의 모터로 구성하면, 고정자 철심으로부터의 고정자 권선의 돌출 치수가 작아지므로, 바이패스 관에서 허용되는 범위의 굽힘 반경에서 원주 방향 정재파에 제2 실린더로부터의 가스를 확실하게 충돌시켜 기주 공명의 여기를 효과적으로 저지할 수 있게 된다.
또한, 이와 같은 모터의 채용에 의해 다기통 회전 압축기의 전체 치수의 축소도 도모할 수 있게 되는 것이다.

Claims (3)

  1. 밀폐 용기 내에 전동 요소와 회전 압축 요소를 수납하고, 이 회전 압축 요소를 중간 간막이 판과, 이 중간 간막이 판의 양측에 각각 설치된 제1, 제2 실린더와, 서로 회전각을 180도 어긋나게 한 편심부를 갖고, 상기 밀폐 용기의 축방향으로 연장하여 상기 전동 요소에 연결된 회전축과, 이 회전축의 편심부에 각각 끼워 맞춰져 상기 실린더 내를 회전하는 롤러와, 상기 실린더의 각각의 개구를 막는 베어링으로 구성하는 동시에, 상기 전동 요소를 고정자 권선을 갖고 상기 밀폐 용기 내에 고정된 고정자와, 상기 회전축에 지지되어 상기 고정자 내측에서 회전 가능하게 된 회전자로 구성되어 이루어지는 다기통 회전 압축기에 있어서,
    상기 제1 실린더로부터 토출된 가스를 상기 전동 요소를 향해 토출시키고, 상기 제2 실린더로부터 토출된 가스는 상기 고정자 권선과 상기 회전 압축 요소의 사이의 공간에 상기 밀폐 용기의 원주 방향으로부터 토출시키는 것을 특징으로 하는 다기통 회전 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 밀폐 용기 외부에 제2 실린더로부터 토출된 가스를 안내하는 바이패스 관을 부착한 것을 특징으로 하는 다기통 회전 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전동 요소는 고정자를 구성하는 고정자 철심과, 이 고정자 철심에 형성된 복수의 이부 및 슬롯부를 구비하고, 각 이부에 상기 슬롯 부를 이용하여 고정자 권선을 직접 감아서 이루어지는 자극 집중 감김 방식의 모터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다기통 회전 압축기.
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