KR100774000B1 - 복식 로터리 압축기 - Google Patents

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이정배
이문주
성춘모
신창주
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 회전축의 축방향을 따라 배치되어 냉매가 압축되는 압축부를 형성하는 복수의 실린더를 포함하는 복식 로터리 압축기에 관한 것으로서, 회전축의 축방향을 따라서 복수의 실린더 사이에 개재되어 압축부를 구획하며, 회전축이 관통된 중앙홀을 갖는 중간플레이트와; 중앙홀의 내주면을 따라 배치된 링 형상의 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 구획된 압축부 사이에 기밀을 유지하여 냉매가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

Description

복식 로터리 압축기{TWIN ROTARY COMPRESSOR}
도 1은 본 발명에 따른 복식 로터리 압축기의 종단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부재와 중간플레이트의 사시도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부재와 중간플레이트의 사시도,
도 4는 도 3의 X-X1선을 따른 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 복식 로터리 압축기 100 : 케이싱
200 : 구동부 210 : 고정자
220 : 회전자 230 : 회전축
300 : 어큐뮬레이터 310 : 제1흡입관
320 : 제2흡입관 400 : 제1압축부
410 : 제1실린더 420 : 제1흡입구
430 : 제1롤링피스톤 440 : 제1압축공간
500 : 제2압축부 510 : 제2실린더
520 : 제2흡입구 530 : 제2롤링피스톤
540 : 제2압축공간 600 : 상부베어링
700 : 하부베어링 800 : 중간플레이트
810 : 체결홀 820 : 가이드
830 : 중앙홀 840 : 실링부재
850 : 세트스크루 860 : 세트스크루수용홀
본 발명은, 복식 로터리 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구획된 압축부 사이에 냉매가 누설되는 것을 방지하도록 기밀 구조가 개선된 복식 로터리 압축기에 관한 것이다.
로터리 압축기는 회전체의 기계적 에너지를 이용하여 유체를 압축시키는 장치이다. 이러한 로터리 압축기 중에는, 실린더 내부를 구획하여 유체를 압축하는 복수의 압축부를 형성함으로써 유체 압축의 효율을 높인 복식 로터리 압축기가 에어컨 등의 공기조화기에 널리 사용되고 있다.
종래의 복식 로터리 압축기는, 중앙 영역에 회전축이 관통하는 홀이 형성된 중간플레이트로 실린더 내부를 상하로 구획하여 복수의 압축부를 형성하며, 각 압축부 내에는 회전축에 결합된 롤링피스톤이 회전하여 냉매를 압축한다.
그런데, 중간플레이트의 상하 판면과 롤링피스톤 사이에는 미세한 틈새가 형성된다. 그러므로, 롤링피스톤이 회전함에 따라, 이 틈새로부터 어느 한 압축부 내의 냉매가 타 압축부로 누설되는 문제점이 있다. 이로 인해 냉매의 압축 효율이 저하되며, 소음 및 진동의 원인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 중간플레이트에 의해 구획된 어느 하나의 압축부로부터 타 압축부로 냉매가 누설되는 것을 방지하는 복식 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전축과, 상기 회전축의 축방향을 따라 배치되어 냉매가 압축되는 압축부를 형성하는 복수의 실린더를 포함하는 복식 로터리 압축기에 있어서, 상기 회전축의 축방향을 따라서 상기 복수의 실린더 사이에 개재되어 상기 압축부를 구획하며, 상기 회전축이 관통된 중앙홀을 갖는 중간플레이트와; 상기 중앙홀의 내주면을 따라 배치된 링 형상의 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기에 의해 달성된다.
여기서, 상기 실링부재는, 상기 중앙홀에 압입된 것이 바람직하다.
또한, 상기 실링부재는, 상기 링 형상의 일측을 형성하는 제1실링부재와, 타측을 형성하는 제2실링부재를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 중간플레이트에 관통 결합되어 상기 제1실링부재와 상기 제2실링부재 중 적어도 어느 하나를 지지하는 세트스크루(set screw)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실링부재는 베어링 재질을 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 복식 로터리 압축기(1)는, 내부에 수용 공간이 형성된 케이싱(100)과; 케이싱(100)의 상부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동부(200)와; 냉매를 공급하는 어큐뮬레이터(accumulator)(300)와; 구동부(200)로부터 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 제1압축부(400) 및 제2압축부(500)와; 제1압축부(400)의 상부에 마련된 상부베어링(600)과; 제2압축부(500)의 하부에 마련된 하부베어링(700)과; 제1압축부(400) 및 제2압축부(500)를 구획하는 중간플레이트(800)와; 중간플레이트(800)에 마련된 실링부재(840)를 포함한다.
구동부(200)는 고정자(210)와, 고정자(210) 내부에 수용되어 회전하는 회전자(220)를 포함하여 회전력을 발생시키며, 회전자(220) 내부에 결합되어 케이싱(100)의 하부로 연장된 회전축(230)을 가진다.
회전축(230)은 후술할 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)에 회전자(220)의 회전력을 전달한다. 회전축(230)은 케이싱(100)의 상부에서 하부로 연장되며, 회전축(230)의 축방향, 즉 연장된 회전축(230)의 길이방향을 따라서 회전자(220)와 후술할 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)이 순차적으로 결합된다.
어큐뮬레이터(300)는 케이싱(100)의 외부에 마련되어 제1흡입관(310) 및 제2흡입관(320)을 통해 제1압축부(400) 및 제2압축부(500)로 냉매를 공급한다. 제1흡입관(310) 및 제2흡입관(320)은 후술할 제1흡입구(420) 및 제2흡입구(520)와 각각 연통된다.
제1압축부(400)는 회전축(230)이 관통되게 구동부(200) 하부에 형성된다. 제 1압축부(400)는 제1실린더(410)와, 제1실린더(410)의 측벽에 관통 형성되어 제1압축부(400)에 냉매를 공급하는 제1흡입구(420)와, 제1실린더(410)에 수용되어 회전축(230)에 결합된 제1롤링피스톤(430)과, 제1압축부(400)에서 압축된 냉매가 토출되는 제1토출부(미도시)를 포함한다.
제1실린더(410)는 내부에 제1롤링피스톤(430)이 수용되어 동작하도록 원기둥 형상의 공간인 제1압축공간(440)을 가진다. 제1실린더(410)는 회전축(230)에 결합된 제1롤링피스톤(430)이 제1압축공간(440)에 수용되어 회전함으로써 냉매가 압축되게 한다.
제1롤링피스톤(430)은 냉매가 제1압축공간(440)에서 효율적으로 압축되도록 회전축(230)에 편심되게 결합된다.
제2압축부(500)는 제1압축부(400)의 하부에 형성된다. 제2압축부(500)는 제1실린더(410) 하부에 배치된 제2실린더(510)와, 제2실린더(510)의 측벽에 관통 형성되어 제2압축부(500)에 냉매를 공급하는 제2흡입구(520)와, 제2실린더(510)에 수용되어 회전축(230)에 결합된 제2롤링피스톤(530)과, 제2압축부(500)에서 압축된 냉매가 토출되는 제2토출부(미도시)를 포함한다.
제2실린더(510)는 내부에 제2압축공간(540)을 가지며, 제2압축공간(540)에는 회전축(230)에 결합된 제2롤링피스톤(530)이 수용되어 회전한다. 제2실린더(510)는 회전축(230)의 축방향을 따른 제1실린더(410)와의 사이에 중간플레이트(800)가 개재되도록 하며, 이에 의하여 제2압축공간(540)이 제1압축공간(440)과 구획된다. 제2압축공간(540)에서는 제2흡입구(520)에서 유입된 냉매가 제2롤링피스톤(530)에 의 해 압축된다.
제2롤링피스톤(530)은 회전축(230)에 편심되게 결합된다. 여기서, 제2롤링피스톤(530)은 제1롤링피스톤(430)에 대하여 회전축(230) 축선의 가로방향을 따라서 대칭적으로 편심 결합됨이 바람직하다. 이에 의하여, 제2롤링피스톤(530)과 제1롤링피스톤(430)이 회전축(230)에 의해 동시에 회전할 때에, 회전의 안정성을 기할 수 있다.
상부베어링(600)과 하부베어링(700)은 각각 제1실린더(410)의 상부와 제2실린더(510)의 하부를 커버한다. 또한, 상부베어링(600) 및 하부베어링(700)은 회전축(230)을 반경방향 및 축방향으로 지지하여 회전축(230)이 안정적으로 회전하도록 한다.
중간플레이트(800)는 회전축(230)의 축방향을 따른 제1실린더(410)와 제2실린더(510) 사이에 개재된다. 중간플레이트(800)는 제1압축공간(440)과 제2압축공간(540)을 구획한다. 중간플레이트(800)는 상부베어링(600) 및 제1실린더(410)와 함께 제1압축공간(440)을 형성한다. 또한, 중간플레이트(800)는 하부베어링(700) 및 제2실린더(510)와 함께 제2압축공간(540)을 형성한다.
중간플레이트(800)는 원판 형상을 가지며, 스크루 등으로 제1실린더(410) 및 제2실린더(510)와 체결 지지되도록 관통된 체결홀(810)과, 중간플레이트(800)의 조립시에 조립 방향을 안내하는 가이드(820)를 포함한다.
중간플레이트(800)는 중앙 영역에 회전축(230)이 관통하는 중앙홀(830)이 형성된다. 따라서, 중간플레이트(800)는 복식 로터리 압축기(1)에 조립될 때에 회전 축(230)의 축방향에 대해 가로방향의 판면을 가진다. 중간플레이트(800)의 상판면 및 하판면은 각각 제1롤링피스톤(430)의 하면 및 제2롤링피스톤(530)의 상면과 접촉한다. 따라서, 중간플레이트(800)는 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)의 회전으로 인한 마모를 견딜 수 있는 재질을 포함하는 것이 바람직하다.
중앙홀(830)은 중간플레이트(800)의 중앙 영역에 회전축(230)의 외주면을 따라서 원형으로 형성된다. 중앙홀(830)의 내주면은, 중앙홀(830)을 관통하는 회전축(230)과 소정 간격을 두고 이격된다. 여기서, 중앙홀(830)이 마련된 중간플레이트(800)의 상하 판면과, 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530) 사이에 각각 미세한 틈새가 형성된다. 이 틈새를 통해, 제1압축공간(440)과 제2압축공간(540) 중 어느 한쪽의 냉매가 다른 쪽으로 누설된다.
실링부재(840)는 제1롤링피스톤(430)의 하면과 중간플레이트(800)의 상판면 사이, 중앙홀(830)의 내주면과 회전축(230)의 외주면 사이, 그리고 중간플레이트(800)의 하판면과 제2롤링피스톤(530)의 상면 사이를 통한, 이러한 냉매의 누설을 막기 위하여 중앙홀(830)의 내주면을 따라서 배치된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 실링부재(840)는 링 형상을 가진다. 여기서, 실링부재(840)의 외주면은 중앙홀(830)의 내주면에 접촉하며, 실링부재(840)의 내주면은 회전축(230)으로부터 이격된다. 또한, 실링부재(840)의 상면은 제1롤링피스톤(430)의 하면에, 실링부재(840)의 하면은 제2롤링피스톤(530)의 상면에 각각 접촉한다.
실링부재(840)는 중간플레이트(800)의 판면 방향을 따른, 중앙홀(830)의 내 주면으로부터 회전축(230)으로의 공간을 좁힘으로써, 냉매가 누설되는 영역을 줄인다.
실링부재(840)는 실링부재(840)의 외주면과 중앙홀(830)의 내주면 사이로 냉매가 누설되지 않도록 기밀을 유지함이 바람직하다. 이를 위하여 실링부재(840) 외주면의 직경이 중앙홀(830) 내주면의 직경보다 미세한 정도로 크게 하여, 실링부재(840)를 중앙홀(830)에 압입 장착되게 한다.
실링부재(840)는 회전하는 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)과 접촉하므로, 높은 내열성과 내마모성 및 작은 마찰계수를 가지는 베어링 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 실링부재(840)는 상기 요구사항을 고려하여 테프론(Teflon) 재질인 것이 바람직하나, 실링부재(840)에 적용되는 재질은 이에 한정되지 않고 스테인레스강, 크롬강 등 다양한 베어링 재질이 적용될 수 있다.
실링부재(840)는 중앙홀(830)의 내주면으로부터 회전축(230)을 향해 연장되며, 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)과 접촉한다. 따라서, 실링부재(840)는 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)과 중간플레이트(800) 사이의 틈새에 형성된 실링(sealing) 영역을 증가시킴으로써 냉매의 누설을 방지한다. 또한, 실링부재(840)는 베어링 재질을 포함함으로써, 냉매 누설을 방지하면서도, 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)의 회전에 의한 마찰과 하중 등에 의한 압력을 견딜 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 복식 로터리 압축기(1)의 냉매 누설방지에 관한 작동 과정을 설명한다.
구동부(200)의 고정자(210)에 전원이 인가되어 회전자(220)가 회전하면, 회전축(230)이 함께 회전하면서 구동부(200)의 회전력을 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)에 전달한다. 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)은 각각 제1압축공간(440) 및 제2압축공간(540)에서 편심 회전하여, 어큐뮬레이터(300)로부터 유입된 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 제1토출부(미도시)와 제2토출부(미도시)를 통해 배출된다.
냉매가 압축될 때에, 제1압축공간(440)의 냉매는 제1롤링피스톤(430)의 회전에 의해 압축 압력을 받는다. 이 때에, 중앙홀(830)에 압입된 실링부재(840)는 실링부재(840)의 외주면이 중앙홀(830)의 내주면과 기밀을 유지한다. 또한, 실링부재(840)의 상판면은 제1롤링피스톤(430)의 하면과, 실링부재(840)의 하판면은 제2롤링피스톤(530)의 상면과 접촉한다. 이렇게 실링부재(840)에 의해 냉매누설공간을 줄임으로써, 가압된 상기 냉매가 제2압축공간(540)으로 누설되는 것을 방지한다.
제2압축공간(540)의 냉매가 제1압축공간(440)으로 누설되는 것을 방지하는 것 역시 동일한 원리가 적용되므로 설명을 생략한다.
한편, 도 1과 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 복식 로터리 압축기(1)는, 실링부재(840)가 링 형상의 일측을 형성하는 제1실링부재(840a)와, 타측을 형성하는 제2실링부재(840b)를 포함한다. 그리고, 실링부재(840)가 중앙홀(830)로부터 이탈하지 않도록, 세트스크루(850)가 중간플레이트(800)를 관통하여 실링부재(840)를 지지한다.
실링부재(840)는 회전축(230)의 축방향을 따라서 절단된 링 형상의 일측과 타측을 형성하는 제1실링부재(840a)와 제2실링부재(840b)를 포함한다. 실링부재(840)는 제1실링부재(840a) 및 제2실링부재(840b)로 분리됨으로써, 중앙홀(830)의 내주면을 따라서 용이하게 삽입 배치되도록 하여 조립성을 향상시킨다.
세트스크루(850)는 중간플레이트(800)에 대하여 실링부재(840)를 지지한다. 세트스크루(850)는 세트스크루(850)의 체결을 용이하게 하도록, 중간플레이트(800)의 측벽 외주면으로부터 중간플레이트(800)의 판면을 따라서 중앙홀(830)의 내주면으로 관통된다.
세트스크루수용홀(860)은 세트스크루(850)를 수용하도록 중간플레이트(800)의 판면을 따라서 관통 형성된다.
이러한 구성으로, 도 3과 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 복식 로터리 압축기(1)의 중간플레이트(800)와 실링부재(840)의 결합에 대해 설명한다.
중앙홀(830)에 제1실링부재(840a)와 제2실링부재(840b)를 삽입 배치한다. 여기서, 제1실링부재(840a)의 형상을 좌우 대칭되게 하는 중간 영역이, 세트스크루수용홀(860)의 연장 방향과 일치하도록 제1실링부재(840a)와 제2실링부재(840b)를 배치하는 것이 바람직하다.
세트스크루(850)를 세트스크루수용홀(860)에 결합시키면 세트스크루(850)의 끝단부는 중앙홀(830)의 내주면으로 관통되어 제1실링부재(840a)를 가압한다. 세트스크루(850)는 세트스크루(850)가 가지는 나사산에 의해 중간플레이트(800)에 견고히 결합되므로, 제1실링부재(840a)에 대한 가압이 유지된다. 그리고, 세트스크 루(850)에 의해 가압되는 제1실링부재(840a)에 의해 제2실링부재(840b)가 가압된다.
이 때에, 세트스크루(850)의 단부는 제1실링부재(840a)의 형상이 좌우 대칭되게 하는 중간 영역을 가압하게 된다. 따라서, 세트스크루(850), 제1실링부재(840a) 및 제2실링부재(840b)로 가압이 순차적으로 가해질 때에, 상기 가압이 세트스크루수용홀(860)의 연장 방향에 대하여 좌우 대칭적으로 이루어진다. 그러므로, 제1실링부재(840a) 및 제2실링부재(840b)가 중간플레이트(800)에 대해 안정적으로 지지된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 복식 로터리 압축기(1)에 있어서 냉매 누설방지에 관한 작동은 제1실시예의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 실링부재(840)에 의하여, 중간플레이트(800)를 경유하여 제1압축부(400) 및 제2압축부(500) 사이에 냉매가 상호 누설되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 중간플레이트(800)와 실링부재(840)는 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)과 접촉하므로, 냉매 누설을 방지하면서도, 접촉면의 증가에 의한 압축 효율 저하를 막기 위해 다양한 설계 변형이 적용될 수 있다. 일례로, 실링부재(840)에 인접하고 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)과 접하는 중간플레이트(800)의 영역에 갭(gap)을 형성하여, 실링부재(840)에 의한 냉매 누설 방지를 유지하면서도, 제1롤링피스톤(430) 및 제2롤링피스톤(530)과의 접촉 면적을 줄일 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중간플레이트에 의해 구획된 복수의 압축공간 사이에 냉매가 상호 누설되는 것을 실링부재에 의해 방지함으로써, 냉매의 압축 효율을 높여 제품의 신뢰성을 향상시킨 복식 로터리 압축기가 제공된다.

Claims (5)

  1. 회전축과, 상기 회전축의 축방향을 따라 배치되어 냉매가 압축되는 압축부를 형성하는 복수의 실린더를 포함하는 복식 로터리 압축기에 있어서,
    상기 회전축의 축방향을 따라서 상기 복수의 실린더 사이에 개재되어 상기 압축부를 구획하며, 상기 회전축이 관통된 중앙홀을 갖는 중간플레이트와;
    상기 중앙홀의 내주면을 따라 배치된 링 형상의 실링부재와;
    상기 중간플레이트에 관통 결합되며, 상기 중간플레이트에 대해 상기 실링부재를 지지하는 세트스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는, 상기 중앙홀에 압입된 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는, 상기 링 형상의 일측을 형성하는 제1실링부재와, 타측을 형성하는 제2실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세트스크루는 상기 제1실링부재 및 상기 제2실링부재 중 적어도 어느 하나를 지지하는 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는 베어링 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기.
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