KR100844154B1

KR100844154B1 - 로터리 압축기

Info

Publication number: KR100844154B1
Application number: KR1020060127458A
Authority: KR
Inventors: 변상명; 한정민; 한연봉; 김정훈; 안재찬
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-07-04
Also published as: KR20080054852A

Abstract

본 발명에 의한 로터리 압축기는, 밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 복수의 흡입구가 형성되는 실린더; 상기 실린더에 선회 가능하게 결합되어 냉매를 이동시키는 롤링피스톤; 상기 롤링피스톤에 접하여 직선운동을 하면서 상기 실린더에 복수의 압축실이 형성되도록 그 실린더에 미끄러지게 결합되는 복수의 베인; 및 상기 실린더의 양측을 복개하도록 설치되고, 그 일측에는 냉매가 분배되어 상기 복수의 흡입구를 통해 각각의 압축실로 공급되도록 분배유로가 형성되는 한편 그 타측에는 상기 각 압축실에서 압축된 냉매가 위상차를 두고 토출되도록 복수의 토출구가 형성되는 복수의 베어링플레이트;를 포함함으로써, 한 개의 실린더에 복수의 압축실이 형성되어 저진동의 로터리 압축기를 제공할 수 있으면서도 생산비용은 복식 로터리 압축기에 비해 크게 절감할 수 있다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 종래 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 본 발명 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 로터리 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도,

도 4 및 도 5는 본 발명 로터리 압축기에서 각 압축공간의 압축과정을 보인 횡단면도,

도 6은 본 발명 로터리 압축기의 압축기구부에 대한 변형예를 보인 종단면도,

도 7은 본 발명 로터리 압축기의 효과를 설명하기 위해 보인 실험결과표.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

310 : 실린더 311,312 : 제1,제2 베인슬롯

313,314 : 제1,제2 흡입구 315,316 : 제1,제2 토출안내홈

320 : 상부베어링 321 : 축수구멍

322,323 : 제1,제2 토출구 330 : 하부베어링

331 : 축수구멍 332 : 제1 유로부

333a,333b : 제2 유로부 334,335 : 제1,제2 연통홀

340 : 롤링피스톤 351,361 : 제1,제2 베인

361,362 : 제1,제2 베인스프링 371,372 : 제1,제2 토출밸브

SP : 가스흡입관 V1,V2 : 제1,제2 압축공간

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로, 특히 한 개의 실린더에 복수의 압축실이 형성되도록 하여 진동을 저감하도록 한 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 압축기는 냉동 시스템과 같은 공기조화기에 널리 사용하고 있다. 상기 로터리 압축기는 회전축의 편심부에 롤링피스톤이 결합되어 선회 운동을 하면서 냉매를 압축하도록 구성되기 때문에 다른 압축기에 비해 횡진동이 크게 발생되는 단점이 있다. 이러한 로터리 압축기의 단점을 해결하고자 최근에는 복수 개의 실린더를 적용하는 복식 로터리 압축기가 알려져 있다. 상기 복식 로터리 압축기는 복수 개의 실린더에서 압축되어 토출되는 냉매가 180°의 위상차를 갖도록 하여 상호 진동이 상쇄되도록 함으로써 압축기의 균형을 유지하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 복식 로터리 압축기는, 복수 개의 가스흡입관(SP1)(SP2)과 한 개의 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부(20)와, 상기 케이싱(10)의 하측에 설치되어 상기 전동기구부(20)에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 제1 압축기구부(30) 및 제2 압축기구부(40)로 구성되어 있다.

상기 복수 개의 가스흡입관(SP1)(SP2)은 상기 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)의 흡입구에 각각 연결되고, 상기 한 개의 가스토출관(DP)은 케이싱(10)의 내부공간에 연통되도록 설치되어 있다.

상기 구동모터(20)는 그 회전축(23)의 하반부에 상기 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)를 이루는 제1 롤링피스톤(34)과 제2 롤링피스톤(43)이 편심지게 결합되도록 제1 편심부(24)와 제2 편심부(25)가 180°의 위상차를 두고 형성되어 있다.

상기 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)는 각각 제1 실린더(31)와 제2 실린더(41)가 구비되고, 상기 제1 실린더(31)와 제2 실린더(41)의 상하 양측과 중간에는 상부베어링(32)과 하부베어링(42) 그리고 중간베어링(33)이 설치되어 상기 제1 실린더(31)와 제2 실린더(41)에 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)이 상하 양측에 형성되어 있다.

상기 제1 실린더(31)와 제2 실린더(41)에는 상기 회전축(23)의 제1 편심부(24)와 제2 편심부(25)에 결합되어 편심 회전운동을 하는 제1 롤링피스톤(34)과 제2 롤링피스톤(43)이 설치되고, 상기 제1 롤링피스톤(34)과 제2 롤링피스톤(43)에 접하는 제1 베인(미도시)과 제2 베인(미도시)이 상기 제1 실린더(31)와 제2 실린더(41)에서 직선운동을 할 수 있도록 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 21은 고정자, 22는 회전자, 31a는 제1 흡입구, 35는 제1 토출밸브, 41a는 제2 흡입구, 44는 제2 토출밸브, 50은 어큐뮬레이터이다.

상기와 같은 종래 복식 로터리 압축기는, 상기 전동기구부(20)의 고정자(21)에 전원이 인가되어 상기 회전축(23)이 회전하면, 그 회전축(23)의 제1 편심부(24)와 제2 편심부(25)에 결합된 상기 제1 롤링피스톤(34)과 제2 롤링피스톤(43)이 각각의 베인과 함께 상기 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에서 180°의 위상차를 두고 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 제1 압축공간(V1)에서 토출되는 냉매는 제1 머플러(미도시)를 거쳐 상기 케이싱(10)의 내부공간으로 배출되고, 상기 제2 압축공간(V2)에서 토출되는 냉매는 제2 머플러(미도시)에서 다시 제1 머플러로 이동한 후 상기 케이싱(10)의 내부공간으로 배출되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 복식 로터리 압축기는, 상기 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)가 180°의 위상차를 가지며 냉매를 압축하여 토출함에 따라 압축기의 진동을 낮출 수는 있으나, 상기 회전축(23)의 가공이 난해할 뿐만 아니라 상기 압축기구부(30)(40)를 구성하는 부품수가 많아져 생산비용이 증가되는 문제점이 있었다.

즉, 상기 회전축(23)의 가공시 제1 편심부(24)와 제2 편심부(25)를 나눠 가공하여야 하므로 그만큼 가공비용이 상승하게 되고, 상기 압축기구부(30)(40)를 이루는 실린더(31)(41)와 롤링피스톤(34)(43) 등이 모두 복수 개씩 구비되어야 하므로 그만큼 부품수가 많아져 재료비용과 조립비용의 상승이 상승하게 되는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 로터리 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 각 부품의 가공을 용이하게 하고 부품수를 최소한으로 줄여 생산비용을 낮추면서도 압축기 진동을 저감시킬 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더의 내부에서 편심 회전하면서 냉매를 압축하도록 롤링피스톤이 구비되는 로터리 압축기에 있어서, 한 개의 실린더에 흡입행정과 토출행정이 서로 반대가 되도록 복수의 압축실이 형성되고, 그 복수의 압축실로 흡입되는 냉매가 한 개의 가스흡입관을 통해 번갈아 공급되도록 분배유로가 형성되는 로터리 압축기가 제공된다.

또, 밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 복수의 흡입구가 형성되는 실린더; 상기 실린더에 선회 가능하게 결합되어 냉매를 이동시키는 롤링피스톤; 상기 롤링피스톤에 접하여 직선운동을 하면서 상기 실린더에 복수의 압축실이 형성되도록 그 실린더에 미끄러지게 결합되는 복수의 베인; 및 상기 실린더의 양측을 복개하도록 설치되고, 그 일측에는 냉매가 분배되어 상기 복수의 흡입구를 통해 각각의 압축실로 공급되도록 분배유로가 형성되는 한편 그 타측에는 상기 각 압축실에서 압축된 냉매가 위상차를 두고 토출되도록 복수의 토출구가 형성되는 복수의 베어링플레이트;를 포함한 로터리 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 로터리 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명 로터리 압축기에서 각 압축공간의 압축과정을 보인 횡단면도이고, 도 6은 본 발명 로터리 압축기의 압축기구부에 대한 변형예를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 로터리 압축기는, 한 개의 가스흡입관(SP)과 한 개의 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부(200)와, 상기 케이싱(100)의 하측에 설치되어 상기 전동기구부(200)에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 한 개의 압축기구부(300)로 구성된다.

상기 전동기구부(200)는 상기 케이싱(100)의 내부에 고정되어 외부에서 전원을 인가받는 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내부에 일정 공극을 두고 배치되어 상기한 고정자(210)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)에 결합되어 회전력을 상기 압축기구부(300)로 전달하는 회전축(230)으로 이루어진다.

상기 회전축(230)은 그 하반부에 후술할 압축기구부(300)의 롤링피스톤(340)이 편심되게 결합되어 그 롤링피스톤(340)이 상기 압축기구부(300)의 실린더(310)에서 선회운동을 할 수 있도록 한 쪽으로 편심진 편심부(231)가 형성된다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 압축기구부(300)는 환형으로 형성되어 상기 케이싱(100)의 내부공간에 설치되는 실린더(310)와, 상기 실린더(310)의 상하 양측에 복개되어 함께 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 이루면서 상기 회전축(230)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링플레이트(이하,상부베어링)(320) 및 하부베어링플레이트(이하,하부베어링)(330)와, 상기 회전축(230)의 편심부(231)에 회전 가능하게 결합되어 상기 실린더(310)의 내부공간에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(340)과, 상기 롤링피스톤(340)의 외주면에 압접되도록 상기 실린더(310)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 실린더(310)의 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)이 각각 흡입실과 압축실로 구획되도록 하는 제1 베인(350) 및 제2 베인(360)과, 상기 제1 베인(351)과 제2 베인(352)의 후방측이 각각 탄력 지지되도록 압축스프링으로 된 제1 베인스프링(361) 및 제2 베인스프링(362)과, 상기 상부베어링(320)에 구비한 제1 토출구(322)와 제2 토출구(323)의 선단에 개폐 가능하게 결합되어 상기 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)의 압축실에서 번갈아 토출되는 냉매의 토출을 조절하는 제1 토출밸브(371) 및 제2 토출밸브(372)를 포함한다.

상기 실린더(310)는 도 3에서와 같이, 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 이루는 내주면의 양측에 상기 제1 베인(351)과 제2 베인(352)이 삽입되어 반경방향으로 왕복운동을 하도록 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)이 형성되고, 상기 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)의 일측에는 냉매를 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)으로 유도하는 제1 흡입구(313)와 제2 흡입구(314)가 형성되며, 상기 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)의 타측에는 압축된 냉매를 상기 제1 토출구(322)와 제2 토출구(323)로 안내하는 제1 토출안내홈(315)과 제2 토출안내홈(316)이 형성된다.

상기 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)은 그 후방측이 상기 케이 싱(100)의 내부공간과 연통되도록 형성된다.

또, 상기 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)은 압축실의 용량에 따라 그 간격이 정해지나, 통상 등간격으로 형성되는 것이 압축기의 진동을 낮추는데 바람직하다. 예컨대, 도 3에서와 같이 상기 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)은 180°의 위상차를 두고 대칭되게 형성된다. 또, 상기 제1 흡입구(313)와 제2 흡입구(314) 그리고 제1 토출안내홈(315)과 제2 토출안내홈(316)도 상기 제1 베인슬롯(311)과 제2 베인슬롯(312)을 기준으로 대칭되게 형성된다.

또, 상기 제1 흡입구(313)와 제2 흡입구(314)는 후술할 분배유로의 끝단에 연통되어 냉매가 상기 실린더(310)의 내주면으로 안내될 수 있도록 저면에서 내주면으로 경사지게 관통 형성된다.

상기 상부베어링(320)은 도 3에서와 같이 그 중앙에 축수구멍(321)이 형성되고, 그 축수구멍(321)의 바깥쪽 양측에는 각 압축공간(V1)(V2)의 압축실에 연통되도도록 제1 토출구(322)와 제2 토출구(323)가 형성되며, 상기 제1 토출구(322)와 제2 토출구(323)의 출구에는 각각 리드밸브로 된 제1 토출밸브(371)와 제2 토출밸브(372)가 장착된다. 상기 제1 토출구(322)와 제2 토출구(323)는 제1 가스안내홈(315)과 제2 가스안내홈(316)에서와 같이 서로 대칭되게 형성된다.

상기 하부베어링(330)은 도 3에서와 같이 그 중앙에 축수구멍(331)이 형성되고, 상기 축수구멍(331)의 일측에는 외주면에서 일정 깊이까지 음형지게 형성되어 상기 가스흡입관(SP)에 연통되는 한 개의 제1 유로부(332)와, 상기 제1 유로부(332)의 끝단에서 상기 축수구멍(331)의 주변을 따라 양측으로 분지되는 제2 유 로부(333a)(333b)가 형성된다.

상기 제1 유로부(332)는 반경방향으로 형성되고, 상기 제2 유로부(333a)(333b)는 원호형상으로 형성된다. 또, 상기 제1 유로부(332)의 단면적이 제2 유로부(333a)(333b)의 단면적보다 대략 동일하거나 크게 형성된다.

또, 상기 제2 유로부(333a)(333b)의 양쪽 끝단은 상기 실린더(310)의 제1 흡입구(313)와 제2 흡입구(314)에 연통될 수 있도록 각각 제1 연통홀(334)과 제2 연통홀(335)이 형성된다.

상기 제1 유로부(332)와 제2 유로부(333a)(333b)로 이루어지는 분배유로는 도 3에서와 같이 상기 실린더(310)의 축방향으로 관통 형성된 후 그 저면측 개구부를 별도의 덮개판(380)으로 복개하여 형성된다.

도면중 미설명 부호인 400은 어큐뮬레이터이다.

상기와 같은 본 발명 용량 로터리 압축기가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 상기 전동기구부(200)의 고정자(210)에 전원을 인가하여 상기 회전자(220)가 회전하면, 상기 회전축(230)이 상기 회전자(220)와 함께 회전하면서 상기 전동기구부(200)의 회전력을 상기 압축기구부(300)에 전달하고, 상기 압축기구부에서는 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)이 번갈아 냉매를 흡입 압축하여 상기 케이싱(100)의 내부공간으로 토출하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 롤링피스톤(340)이 회전을 하면서 제1 흡입구(313)가 열리고, 상기 가스흡입관(SP)을 통해 제1 유로부(332)로 흡입되는 냉 매가 상기 제1 흡입구측 제2 유로부(333a)를 거쳐 상기 제1 압축공간(V1)으로 흡입된다. 이후, 상기 롤링피스톤(340)이 더 회전을 지속함에 따라 상기 제1 압축공간(V1)은 점차 체적이 좁아지면서 그 제1 압축공간(V1)의 냉매를 압축하게 된다. 이 냉매는 상기 롤링피스톤(340)이 더 회전을 하면서 토출압까지 압축되었다가 제1 토출밸브(371)를 열고 제1 토출구(322)를 통해 상기 머플러(미도시)의 내부공간으로 토출된다.

이와 함께, 상기 제1 압축공간(V1)의 냉매가 압축되는 동안에 상기 제2 흡입구(314)가 열리면서 냉매가 제2 흡입구측 제2 유로부(333b)를 통해 상기 제2 압축공간(V2)으로 흡입되고, 이 냉매는 상기 제1 압축공간(V1)에서와 같은 과정을 거치면서 180°의 간격을 두고 제2 토출구(323)를 통해 머플러로 토출된다.

이렇게 하여, 냉매가 180°의 위상차를 가지면서 흡입 압축되어 토출될 수 있도록 하여 한 개의 압축기구부만으로도 도 7에서와 같이 압축기의 진동이 복식 로터리 압축기만큼 낮출 수 있고, 생산비용의 측면에서도 부품수의 감소와 조립공수의 감소 그리고 회전축의 가공성 개선 등에 의해 복식 로터리 압축기보다 대략 20% 정도 절감될 수 있다.

한편, 전술한 일례에서는 상기 분배유로가 하부베어링에 관통 형성되고 그 저면측이 덮개판으로 복개되어 형성되는 것이었으나, 본 변형예는 도 6에서와 같이 상기 실린더(310)의 저면에 접하는 하부베어링(330)의 상면에 상기 분배유로(F)가 음형지게 형성될 수도 있다. 이 경우 상기 분배유로에 대한 가공성이 개선되어 생산비용을 더욱 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 로터리 압축기는, 한 개의 실린더에 복수의 압축실이 형성되고 그 복수의 압축실로 흡입되는 냉매가 한 개의 가스흡입관을 통해 공급되도록 함으로써, 저진동의 로터리 압축기를 제공할 수 있으면서도 생산비용은 복식 로터리 압축기에 비해 크게 절감할 수 있다.

Claims

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밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱;

상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터;

상기 케이싱의 내부공간에 설치되고 복수의 흡입구가 형성되는 실린더;

상기 실린더에 선회 가능하게 결합되어 냉매를 이동시키는 롤링피스톤;

상기 롤링피스톤에 접하여 직선운동을 하면서 상기 실린더에 복수의 압축실이 형성되도록 그 실린더에 미끄러지게 결합되는 복수의 베인; 및

상기 실린더의 양측을 복개하도록 설치되고, 그 일측에는 냉매가 분배되어 상기 복수의 흡입구를 통해 각각의 압축실로 공급되도록 분배유로가 형성되는 한편 그 타측에는 상기 각 압축실에서 압축된 냉매가 위상차를 두고 토출되도록 복수의 토출구가 형성되는 복수의 베어링플레이트;를 포함한 로터리 압축기.
제3항에 있어서,

상기 분배유로는 가스흡입관에 연통되는 제1 유로부와, 그 제1 유로부의 끝단에서 각 흡입구에 연통되도록 분지되는 제2 유로부로 이루어진 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 분배유로는 실린더의 측면에 접하는 베어링플레이트의 측면에 음형지게 형성되는 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 분배유로는 베어링플레이트에 관통되도록 형성되고, 그 베어링플레이트의 일측면에 덮개판을 복개하여 형성되는 로터리 압축기.
제3항에 있어서,

상기 흡입구는 그 출구측이 상기 롤링피스톤의 외주면에 접하도록 환형 실린더의 내주면에 구비되는 로터리 압축기.
제3항에 있어서,

상기 복수의 압축실은 모든 행정이 대칭되도록 형성되는 로터리 압축기.