KR100879177B1

KR100879177B1 - 로터리 2단 압축기

Info

Publication number: KR100879177B1
Application number: KR1020070102834A
Authority: KR
Inventors: 아쯔시 구보따; 히로시 마이따; 데쯔야 다도꼬로; 아쯔시 오오누마
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-01-16
Also published as: JP2008121541A; CN101178068A; KR20080042681A

Abstract

본 발명은 압축기 효율이 높은 로터리 2단 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 로터리 2단 압축기는 2개의 편심부(5a, 5b)를 갖는 회전축(2)과, 편심부(5a, 5b)의 편심 회전에 의해 공전 운동하는 롤러(11a, 11b)를 각각 압축실(23a, 23b)에 구비한 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b)가 중간 구획판을 통해 설치된 압축 기구부와, 압축 기구부에 공급하는 냉동기 오일을 구비하고 있다. 고압용 압축부(20b)의 실린더(10b)와 롤러(11b)의 반경 간극(δ2)을 저압용 압축부(20a)의 실린더(10a)와 롤러(11a)의 반경 간극(δ1)보다도 크게 한다.

로터리 2단 압축기, 압축 기구부, 편심부, 베인, 토출 밸브

Description

로터리 2단 압축기 {TWO-STAGE ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은, 냉동 사이클에 사용되는 로터리 2단 압축기에 관한 것으로, 특히 그 압축 기구부의 구성 부품 상호의 끼워 맞춤 클리어런스 설정에 관한 것이다.

종래, 냉동 사이클에 사용되는 로터리 2단 압축기로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 구조가 알려져 있다. 이 종래 기술에 있어서의 로터리 2단 압축기는 밀폐 용기의 내부에 고정자와 회전자로 이루어지는 전동기를 구비하고 있다. 전동기에 연결된 회전축은 2개의 편심부를 구비하고 있다. 그들 편심부에 대응한 압축 기구부로서, 전동기측으로부터 차례로 고압용 압축부와 저압용 압축부가 밀폐 용기의 내부에 설치되어 있다. 각 압축부는 회전축의 편심부의 편심 회전에 의해 롤러를 공전 운동시킨다. 그들 편심부는 위상이 180°다르고, 각 압축부의 압축 공정의 위상차는 180°이다. 즉, 2개의 압축부의 압축 공정은 역위상이다.

도5에 상기한 종래 기술의 로터리 2단 압축기의 구성을 모식적으로 나타낸다. 저압용 압축부(20a)는 원통 형상의 실린더(10a)와, 원통 형상의 롤러(11a)와, 압축실(23a)을 형성하는 도시하지 않은 단부판으로 구성된다. 압축실(23a)은 평판 형상의 베인(18a)에 의해 흡입 공간과 압축 공간으로 구획된다. 롤러(11a)는 회전축의 편심부(5a)에 끼워 맞추어져 있다.

마찬가지로 고압용 압축부(20b)는 원통 형상의 실린더(10b)와, 원통 형상의 롤러(11b)와, 압축실(23b)을 형성하는 도시하지 않은 단부판으로 구성된다. 압축실(23b)은 평판 형상의 베인(18b)에 의해 흡입 공간과 압축 공간으로 구획된다. 롤러(11b)는 회전축의 편심부(5b)에 끼워 맞추어져 있다.

작동 유체인 가스 냉매는 도5의 화살표로 나타낸 바와 같이, 저압(Ps)에서 저압측 흡입관(31)을 거쳐서 흡입구(25a)로부터 저압용 압축부(20a) 내에 흡입되고, 압축되어 중간압(Pm)으로 승압된다. 소정의 중간압(Pm)에서 토출 밸브(28a)가 토출구(26a)를 개방하고, 가스 냉매가 저압용 압축부(20a)와 연통된 토출 공간(33)으로 토출된다. 토출된 가스 냉매는 토출 공간(33)을 통과하여 중간 유로관(30)으로 흐른다. 다음에, 중간압(Pm)의 가스 냉매는 중간 유로관(30), 흡입구(25b)를 거쳐서 고압용 압축부(20b) 내에 흡입되어 고압(Pd)까지 압축된다. 소정의 고압(Pd)에서 토출 밸브(28b)가 토출구(26b)를 개방하여 가스 냉매가 밀폐 용기(13) 내에 토출된다. 토출된 고압(Pd)의 가스 냉매는 토출관(27)으로부터 로터리 2단 압축기 밖으로 토출된다.

밀폐 용기(13) 내의 하부에 봉입된 냉동기 오일(41)은 각 미끄럼 이동 부품 사이로부터 각 압축부(20a, 20b)로 밀폐 용기(13)의 내압과 각 압축실(23a, 23b)의 내압과의 차압에 의해 공급된다. 구체적으로는, 회전축 내의 급유 구멍(43)으로부터 편심부(5a, 5b)와 롤러(11a, 11b)를 통해 공급되는 것과, 롤러(11a, 11b)와 단부판 사이, 실린더(10a, 10b)와 베인(18a, 18b) 사이 등으로부터 직접 공급되는 것 이 있다. 냉동기 오일(41)은 각 미끄럼 이동 부품의 미끄럼 이동성의 향상과, 미끄럼 이동 부품 사이로부터의 냉매 누출을 억제하기 위해 이용된다. 공급된 냉동기 오일(41)은 냉매 가스 중에 섞여 유동하는 한편, 도5에 도시된 바와 같이 각 압축실(23a, 23b)을 구성하는 경계벽, 즉 실린더(10a, 10b) 및 롤러(11a, 11b)에 부착하여 오일막(42a, 42b)을 형성한다.

이와 같은 밀폐 용기(13) 내부가 고압(Pd)이 되는 로터리 2단 압축기의 미끄럼 이동 부품간의 끼워 맞춤 치수에 대해, 예를 들어 특허문헌 2에 기재되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 종래 기술에서는, 밀폐 용기(13) 내의 고압의 가스 냉매가 압력차가 큰 저압용 압축부(20a) 내로 지나치게 누출되는 것을 억제하기 위해, 저압용 압축부(20a)의 사이드 클리어런스와 불리는 롤러(11a)의 외주면과 실린더(10a)의 내주면과의 최소 반경 간극을, 고압용 압축부(20b)의 롤러(11b)의 외주면과 실린더(10b)의 내주면과의 최소 반경 간극보다도 작게 하는 것 등을 특징으로 한다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 소60-128990호 공보(제5 페이지, 도1)

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평6-81786호 공보(제7 페이지, 도3)

각 압축부(20a, 20b)에서는, 롤러(11a, 11b)의 외주면과 실린더(10a, 10b)의 내주면과의 고체 접촉을 피하기 위해, 양자는 반경 간극을 마련하여 배치된다. 이 반경 간극이 크면 각 압축실(23a, 23b)의 압축 공간으로부터 흡입 공간으로의 가스 냉매 누출을 발생시키고, 반경 간극이 작으면 롤러(11a, 11b)와 실린더(10a, 10b) 사이의 오일막(42a, 42b)에서 마찰 저항이나 오일막 반력이 커져 압축기 효율이 저하된다. 즉 롤러(11a, 11b)와 실린더(10a, 10b)의 반경 간극의 영향은 오일막(42a, 42b)의 두께에 의해 변화된다.

로터리 2단 압축기의 경우, 도5에 도시한 바와 같이 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b)가 직렬로 접속되어 있으므로, 저압용 압축부(20a)에서 공급된 냉동기 오일(41)이 압축된 가스 냉매에 섞여 그대로 고압용 압축부(20b)로 토출된다. 고압용 압축부(20b)에서는 또한 냉동기 오일(41)이 상기한 바와 같이 각 미끄럼 이동 부품 사이로부터도 공급되므로, 고압용 압축부(20b)에서는 저압용 압축부(20a)보다도 과잉으로 냉동기 오일(41)을 포함하고 있다. 그 결과, 고압용 압축부(20b)의 오일막(42b)은 저압용 압축부(20a)의 오일막(42a)보다도 두꺼워진다.

그러나, 특허문헌 2의 종래 기술에서는, 이와 같은 저압용 압축부(20a)의 오일막(42a)과 고압용 압축부(20b)의 오일막(42b)의 두께의 차이를 고려하고 있지 않기 때문에, 각 압축부(20a, 20b)의 상기 반경 간극은 동일하다. 따라서 고압용 압축부(20b)의 오일막(42b)이 두꺼우므로, 지나친 마찰 저항이나 오일막 반력이 생겨 압축기 효율을 저하시키고 있었다.

본 발명은, 이상과 같은 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 압축기 효율이 높은 로터리 2단 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 로터리 2단 압축기는, 고압용 압축부를 구성하는 실린더의 내경(D2)과, 고압용 압축부를 구성하는 롤러의 외경(d2)과, 고압용 압축부를 구성하는 편심부의 회전축의 회전 중심으로부터의 편심량(e2)으로부터 정해지는 고압용 압축부의 롤러의 외주면과 실린더의 내주면과의 반경 간극(δ2)이, 저압용 압축부의 롤러의 외주면과 실린더의 내주면과의 반경 간극(δ1)보다도 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저압용 압축부의 반경 간극(δ1)과 상기 고압용 압축부의 반경 간극(δ2)과의 관계를, 1 ＜ (δ2/δ1) ＜ 3으로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 압축기 효율이 높은 로터리 2단 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명에 관한 실시 형태에 대해, 도1 내지 도4를 적절하게 참조하면서 상세하게 설명한다.

도1은 본 실시 형태의 로터리 2단 압축기의 종단면도이다. 로터리 2단 압축기(이하, 압축기라 함)(1)는 덮개부(12)와 바닥부(21)와 몸통부(22)로 이루어지는 밀폐 용기(13)를 구비하고 있다. 밀폐 용기(13) 내부의 상방에는 고정자(7)와 회전자(8)를 갖는 전동기(14)가 설치되어 있다. 전동기(14)의 회전자축(8a)과, 후기하는 압축 기구부(3)의 회전축(2)은 일체 구조로 연결되어 있다.

또, 회전자축(8a)과 회전축(2)은 끼워 맞춤 구조로 접속되어 있어도 좋다.

회전축(2)은 2개의 편심부(5a, 5b)를 구비하고, 단부판부(9a)를 구비한 주베어링(9)과, 단부판부(19a)를 구비한 부베어링(19)에 저어널식으로 연결되어 있다.

압축 기구부(3)는 이 회전축(2)에 대해 전동기(14)측으로부터 차례로 주베어링(9), 고압용 압축부(20b), 중간 구획판(15), 저압용 압축부(20a) 및 부베어링(19), 원판 형상의 커버(35)를 적층하여 구성되고, 볼트 등의 체결 요소(36)로 일체화되어 있다.

주베어링(9)은 몸통부(22)의 내벽에 용접에 의해 고정되어 있다. 여기서, 주베어링(9)의 단부판부(9a), 중간 구획판(15) 및 단부판부(19a)는 본 발명에 있어서의 구획 부재를 구성한다.

다음에, 도1 및 도2를 참조하면서 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b)의 구성에 대해 설명한다. 도2는 저압용 압축부의 평면도이다. 도2 중, ( ) 내에 고압용 압축부의 각 구성 및 치수가 대응하는 부호를 참고로 나타낸다. 단, 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b)에서는, 압축 공정의 위상은 180°어긋나 있지만, 그 관계는 도2에는 반영되어 있지 않다.

(저압용 압축부)

도1에 도시한 바와 같이 저압용 압축부(20a)의 압축실(23a)은 부베어링(19) 의 단부판부(19a)와, 원통 형상의 실린더(10a)와, 원기둥 형상의 편심부(5a)의 외주에 끼워 맞추어진 원통 형상의 롤러(11a)와, 중간 구획판(15)으로 구성되어 있다. 도2에 도시한 바와 같이 압축실(23a)에는, 도시하지 않은 코일 스프링과 같은 압박력 부여 수단에 연결된 평판 형상의 베인(18a)이 편심부(5a)의 편심 회전 운동에 의해 편심부(5a)의 외주 주위로 자전하면서 회전축(2)의 회전 중심(O) 주위로 공전하는 롤러(11a)의 외주 상을 접촉하면서 진퇴 운동함으로써, 압축실(23a)을 압축 공간과 흡입 공간으로 구획한다.

압축실(23a)의 흡입 공간에 면한 실린더(10a)의 내주면에 개방된 흡입구(25a)는 몸통부(22) 및 실린더(10a)의 측부를 관통하는 저압측 흡입관(31)이 연통하고 있다. 또한, 압축실(23a)의 압축 공간에 면한 단부판부(19a)에 개방된 토출구(26a)는, 소정의 중간압(Pm)에서 토출구(26a)를 개방하는 토출 밸브(28a)를 거쳐서 단부판부(19a)와 커버(35)로 둘러싸인 토출 공간(33)에 연통하고, 또한 중간 유로관(30)을 통해 후기하는 고압용 압축부(20b)의 흡입구(25b)에 연통하고 있다.

또, 토출 공간(33)은 부베어링(19)의 단부판부(19a)와 커버(35)에 의해 밀폐 용기(13) 내의 내부 공간과 격리되어 있다.

(고압용 압축부)

또한, 도1에 도시한 바와 같이 고압용 압축부(20b)의 압축실(23b)은 주베어링(9)의 단부판부(9a)와, 원통 형상의 실린더(10b)와, 원기둥 형상의 편심부(5b)의 외주에 끼워 맞추어진 원통 형상의 롤러(11b)와, 중간 구획판(15)으로 구성되어 있다. 도2에 도시한 바와 같이 압축실(23b)에는 도시하지 않은 코일 스프링과 같은 압박력 부여 수단에 연결된 평판 형상의 베인(18b)이 편심부(5b)의 편심 회전 운동에 의해 편심부(5b)의 외주 주위로 자전을 하면서 회전축(2)의 회전 중심(O) 주위로 공전하는 롤러(11b)의 외주 상을 접촉하면서 진퇴 운동함으로써, 압축실(23b)을 압축 공간과 흡입 공간으로 구획한다.

압축실(23b)의 흡입 공간에 면한 실린더(10b)의 내주면에 개방된 흡입구(25b)는 몸통부(22) 및 실린더(10b)의 측부를 관통하는 상기 중간 유로관(30)이 연통하고 있다. 또한, 압축실(23b)의 압축 공간에 면한 단부판부(9a)에 개방된 토출구(26b)는 소정의 고압(Pd)에서 토출구(26b)를 개방하는 토출 밸브(28b)를 거쳐서 밀폐 용기(13) 내에 연통하고 있다.

또한, 도1에 있어서 밀폐 용기(13)의 덮개부(12)를 관통하는 토출관(27)이 연통하고 있다.

각 압축부(20a, 20b)는 편심부(5a, 5b)가 편심 회전함으로써 롤러(11a, 11b)를 구동한다. 도1에 도시한 바와 같이 편심부(5a)와 편심부(5b)는 위상이 180°다르고, 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b)의 압축 공정의 위상차는 180°이다. 즉 2개의 압축부의 압축 공정은 역위상으로 되어 있다.

밀폐 용기(13)의 하부에는 냉동기 오일(41)이 봉입되어 있다. 냉동기 오일(41)은 직접 혹은 도1에 도시한 바와 같이 회전축(2)에 마련된 급유 구멍(43)을 통해 저압용 압축부(20a) 및 고압용 압축부(20b) 내에 밀폐 용기(13)의 실내와의 차압에 의해 공급된다.

본 실시 형태는 가스 냉매(R410A)를 이용한 공기 조화기용 압축기(1)이며, 고압용 압축부(20b)와 저압용 압축부(20a)의 배제량의 비는 공기 조화기의 동작 범위에 맞추어 0.65 내지 0.85로 하였다. 또한, 각 실린더(10a, 10b)의 내경(D1, D2)은 가공 지그나 측정 장치의 범용성을 갖게 하기 위해 동일한 값으로 하였다. 고압용 압축부(20b)의 롤러(11b)의 외경(d2)이 저압용 압축부(20a)의 롤러(11a)의 외경(d1) 이상이고, 고압용 압축부(20b)의 실린더(10b)의 높이는 저압(Ps)으로부터 중간압(Pm)으로 압축되어 가스 냉매의 체적이 작아지는 정도를 고려하여 저압용 압축부(20a)의 실린더(10a)의 높이보다도 낮게 한다.

작동 유체인 가스 냉매의 흐름을 도1의 화살표로 나타낸다. 저압(Ps)의 가스 냉매는, 저압측 흡입관(31), 흡입구(25a)를 통해 저압용 압축부(20a) 내에 흡입되어, 롤러(11a)가 편심 회전함으로써 중간압(Pm)까지 압축된다. 압축실(23a) 내의 압력이 미리 설정된 중간압(Pm)이 되면 토출 밸브(28a)가 토출구(26a)를 개방하여 가스 냉매가 토출구(26a)와 연통하는 토출 공간(33)으로 토출된다.

토출 밸브(28a)가 개방되어 토출구(26a)로부터 토출된 중간압(Pm)의 가스 냉매는, 토출 공간(33), 중간 유로관(30), 흡입구(25b)를 통해 고압용 압축부(20b)의 압축실(23b)에 이른다.

다음에, 고압용 압축부(20b) 내에 흡입된 중간압(Pm)의 가스 냉매는 롤러(11b)가 공전함으로써 고압(Pd)까지 압축된다. 압축실(23b) 내의 압력이 미리 설정된 고압(Pd)이 되면 토출 밸브(28b)가 토출구(26b)를 개방하고, 가스 냉매는 토출구(26b)로부터 밀폐 용기(13)의 내부 공간으로 토출된다. 밀폐 용기(13) 내에 토출된 가스 냉매는, 전동기(14)의 간극을 통과하여 토출관(27)으로부터 토출된다.

다음에, 도2를 참조하면서 본 발명의 반경 간극에 대해 설명한다. 도2에서는, 회전축(2)의 회전 중심(O)과 실린더(10a, 10b)의 내경의 중심은 일치시키고 있다. 도2에 도시한 바와 같이 실린더(10a)의 내경(D1)과, 롤러(11a)의 외경(d1)과, 편심부(5a)의 중심의 회전축(2)의 회전 중심(O)으로부터의 편심량(e1)은, 실린더(10a)와 롤러(11a)의 고체 접촉을 피하기 위해 소정의 반경 간극(δ1)이 되도록,

δ1 = D1/2 - d1/2 - e1 ‥‥(1)

의 관계로 한다.

마찬가지로, 도2에 도시한 바와 같이 실린더(10b)의 내경(D2)과, 롤러(11b)의 외경(d2)과, 편심부(5b) 중심의 회전축(2)의 회전 중심(O)으로부터의 편심량(e2)은 실린더(10b)와 롤러(11b)의 고체 접촉을 피하기 위해 소정의 반경 간극(δ2)이 되도록,

δ2 = D2/2 - d2/2 - e2 ‥‥(2)

의 관계로 한다.

본 실시 형태에서는 각 압축부(20a, 20b)를 구성하는 실린더(10a, 10b)의 내경(D1, D2)을 소정의 동일한 값, 실린더(10a, 10b)의 높이를 각각 소정의 값으로 하고, 소정의 배제량의 비를 실현하기 위한 롤러(11a) 및 롤러(11b)의 외경(d1, d2)을 소정의 각각의 값으로 설정한다. 다음에, 부품 정밀도나 조립 정밀도가 허용하는 범위에서 반경 간극(δ1)을 설정하고, 그 후에 식 (3)을 충족시키도록 편심량(e1, e2)을 설정한다.

여기서는, 도5에 도시하는 바와 같이 로터리 2단 압축기 특유의 현상인 고압 용 압축부(20b)의 오일막(42b)이 저압용 압축부(20a)의 오일막(42a)보다도 두꺼운 것을 고려하여, 예를 들어 제조 비용 저감의 관점에서 실린더(10a, 10b)의 내경(D1)과 내경(D2)은 동일한 값으로 하고, 롤러(11a, 11b)의 외경(d1), 외경(d2)은 상기한 바와 같이 외경(d1)보다도 외경(d2)을 크게 하고, 편심부(5a, 5b)의 편심량(e1)과 편심량(e2)은 편심량(e1)을 편심량(e2)보다 크게 한다.

그리고, 반경 간극(δ1)과 반경 간극(δ2)의 관계를, 후기하는 도3에 나타내는 압축기 효율의 실험 결과로부터 다음식과 같이 정하였다.

1 ＜ (δ2/δ1) ＜ 3 ‥…(3)

가장 바람직하게는, (δ2/δ1) = 2이다.

다음에, 반경 간극(δ1)을 5 내지 30 ㎛의 범위에서 고정하고, 반경 간극(δ2)을 변화시킨 경우의 압축기 효율의 변화의 계측 결과를 도3에 나타낸다. 계측점을 사각형의 플롯 부호로 나타낸다. 여기서는, 반경 간극(δ2)이 반경 간극(δ1)과 동일한 값(δ2 = δ1)에 있어서의 압축기 효율을 기준치 100 %로 하여, 반경 간극(δ1)을 고정하고, 반경 간극(δ2)을 변화시킨 경우의 기준치에 대한 비율을 나타내고 있다. 여기서 압축기 효율은, 저압(Ps)으로부터 고압(Pd)까지 등엔트로피 압축을 한 경우에 필요한 이론 일을 실제의 전동기(14)로의 입력 전력으로 나눈 것이다.

도3에 도시한 바와 같이 (δ2/δ1) ＞ 1로 하면, 고압용 압축부(20b)의 마찰 저항이나 오일막 반력을 저감시키기 때문에 압축기 효율이 향상된다. (δ2/δ1)을 더욱 크게 하면, 고압용 압축부(20b)의 오일막 두께의 차이 이상으로 δ2가 확대되 므로, 고압용 압축부(20b)의 냉매 누출 손실이 증대하여 압축기 효율이 저하된다. 즉 1 ＜ (δ2/δ1) ＜ 3의 범위에서, 종래의 로터리 2단 압축기보다도 압축기 효율을 향상시킬 수 있고, 특히 (δ2/δ1)의 값이 약 2일 때, 압축기 효율은 최대가 된다.

다음에, 도4를 참조하면서 실시 형태에 있어서의 압축기(1)의 조립시의 회전축(2)과 실린더(10a)와의 배치 관계를 설명한다.

도4는 압축기의 조립시에 있어서의 저압용 압축부의 평면도이다. 도4 중, ( ) 내에 고압용 압축부의 각 구성 및 치수의 대응하는 부호를 참고로 나타낸다. 단, 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b)에서는, 압축 공정의 위상은 180°어긋나 있지만, 그 관계는 도4에는 반영되어 있지 않다.

도4에 도시한 바와 같이 베인(18a, 18b)의 주위 방향 위치를 기준으로 하여 시계 방향의 화살표로 나타내는 각도(θ)가 225°인 위치에서, 롤러(11a, 11b)와 실린더(10a, 10b)의 반경 간극을 최소치(Δ1, Δ2)가 되도록 회전축(2)의 회전 중심(O)을 실린더(10a, 10b)의 내경(D1, D2)의 중심에 대해 편심시켰다. 최소치(Δ1, Δ2)가 작은 쪽이 냉매 누출은 적지만, 주베어링(9), 부베어링(19)이나 회전축(2) 등의 각 구성 부품의 가공 정밀도나, 각 구성 부품의 조립 정밀도에 의존하므로 최소치(Δ1, Δ2)는 5 내지 30 ㎛로 한다.

또, 본 실시 형태에서 각도(θ)를 225°로 하였지만, 압축실(23a, 23b)의 냉매가 토출되고 있는 각도 범위이면, 각도(θ)의 값은 225°이외의 다른 값이라도 좋다.

이상, 본 실시 형태에 따르면, 고압용 압축부(20b)의 오일막이 저압용 압축부(20a)의 오일막보다도 두꺼운 것에 대응하여, 고압용 압축부(20b)의 반경 간극(δ2)을 저압용 압축부(20a)의 반경 간극(δ1)보다도 크게 하여 식 (3)의 범위에 수렴하고 있으므로, 고압용 압축부(20b)에서의 롤러(11b)와 실린더(10b)와의 오일막에서의 마찰 저항이나 오일막 반력을 저감시켜 압축기 효율이 향상된다. 즉, 토출 행정뿐만 아니라, 흡입이나 압축 행정에 있어서도 고압용 압축부(20b)에서의 마찰 저항이나 오일막 반력을 저감시켜 압축기 효율을 향상시킨다.

도4에서 도시한 바와 같이, 실제의 조립에 있어서는, 회전축(2)의 회전 중심(O)과 실린더(10a, 10b)의 내경(D1, D2)(도2 참조)의 중심의 편심량을 조정함으로써 상기한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 실린더(10a, 10b)의 내경(D1)과 내경(D2)은 동일한 값으로 하고, 편심부(5a, 5b)의 편심량(e1), 편심량(e2), 및 롤러(11a, 11b)의 외경(d1), 외경(d2)을 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b) 사이에서 다르게 하여, 식 (3)의 값을 충족시키도록 설정하였지만, 그에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 실린더의 내경, 롤러의 외경, 편심량의 3개의 매개 변수 중 하나만을 저압용 압축부(20a)와 고압용 압축부(20b) 사이에서 다르게 하는 것에 의해서도 식 (3)을 충족시키도록 설정할 수 있다.

구체적으로는, 내경(D1)과 내경(D2)끼리는 동일한 값, 외경(d1)과 외경(d2)끼리도 동일한 값으로 하고, 편심량(e2)을 편심량(e1)보다도 작게 해도 좋다. 내경(D1)과 내경(D2)끼리는 동일한 값, 편심량(e1)과 편심량(e2)끼리도 동일한 값으 로 하고, 외경(d2)만을 외경(d1)보다도 작게 해도 좋다.

또한, 내경(D2)을 내경(D1)보다 크게 하고, 외경(d1)과 외경(d2)끼리는 동일한 값, 편심량(e1)과 편심량(e2)끼리도 동일한 값으로 해도 좋다.

즉, δ1은 실린더(10a)의 내경(D1), 롤러(11a)의 외경(d1), 편심부(5a)의 편심량(e1) 중 어느 하나의 치수를 수 내지 수십 ㎛ 변경함으로써 설정할 수 있고, 마찬가지로 δ2는 실린더(10b)의 내경(D2), 롤러(11b)의 외경(d2), 편심부(5b)의 편심량(e2) 중 어느 하나의 치수를 수 내지 수십 ㎛ 변경함으로써 설정할 수 있고, (δ2/δ1)이 식 (3)을 만족하는 범위에 있어서, 본 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 단부판부(9a)-실린더(10b) 사이, 실린더(10b)-중간 구획판(15) 사이의 각각의 고압용 압축부의 높이 클리어런스를, 실린더(10a)-중간 구획판(15) 사이, 실린더(10a)-단부판부(19a) 사이의 각각의 저압용 압축부의 높이 클리어런스보다도 작게 제어하여, 고압용 압축부의 높이 클리어런스를 거쳐서 압축실(23b) 내에 침입하는 냉동기 오일(41)의 양을 억제하도록 해도 좋다. 즉, 단부판부(9a)-실린더(10b) 사이의 대향면 및 실린더(10b)-중간 구획판(15) 사이의 대향면의 면 마무리를 실린더(10a)-중간 구획판(15) 사이의 대향면 및 실린더(10a)-단부판부(19a) 사이의 대향면의 면 마무리보다 정밀도를 좋게 하여, 고압용 압축부(20b) 내로의 냉동기 오일(41)의 침입량을 억제한다. 그와 같이, 고압용 압축부의 높이 클리어런스를 거치는 냉동기 오일(41)의 침입량을 조금이라도 억제하여 오일막 두께의 증가를 억제함으로써, 고압용 압축부의 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

도1은 본 발명 실시 형태를 나타내는 로터리 2단 압축기의 종단면도.

도2는 본 실시 형태의 압축부의 평면도.

도3은 본 실시 형태의 로터리 2단 압축기의 저압용 압축부와 고압용 압축부의 반경 간극의 비(δ2/δ1)와 압축기 효율비의 관계를 나타내는 도면.

도4는 본 실시 형태의 압축부의 조립시에 있어서의 반경 간극의 조정을 설명하는 도면.

도5는 종래 기술의 로터리 2단 압축기의 구성을 나타내는 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 로터리 2단 압축기

2 : 회전축

3 : 압축 기구부

5a, 5b : 편심부

7 : 고정자

8 : 회전자

9 : 주베어링

9a : 단부판부(구획 부재)

10a, 10b : 실린더

11a, 11b : 롤러

13 : 밀폐 용기

14 : 전동기

15 : 중간 구획판(구획 부재)

18a, 18b : 베인

19 : 부베어링

19a : 단부판부(구획 부재)

20a : 저압용 압축부

20b : 고압용 압축부

23a, 23b : 압축실

28a, 28b : 토출 밸브

30 : 중간 유로관

Claims

밀폐 용기 내에 수납되는 전동기와, 2개의 원기둥 형상의 편심부를 갖고 상기 전동기로 구동되는 회전축, 2개의 원통 형상의 실린더, 상기 편심부의 편심 회전에 의해 각각의 실린더 내에서 편심 회전하는 원통 형상의 롤러, 및 실린더 내부를 구획하는 판 형상의 베인을 포함하여 이루어지고 가스를 흡입하여 압축하고 토출하는 압축 기구부를 구비하고,

상기 압축 기구부는 외부로부터의 저압의 가스를 흡입하여 압축하는 저압용 압축부와, 상기 저압용 압축부로 압축되어 중간압으로 승압한 가스를 흡입하여 압축하고 고압화하여 상기 밀폐 용기 내에 토출하는 고압용 압축부를 포함하여 이루어지는 로터리 2단 압축기에 있어서,

상기 고압용 압축부를 구성하는 상기 실린더의 내경(D2)과, 상기 고압용 압축부를 구성하는 상기 롤러의 외경(d2)과, 상기 고압용 압축부를 구성하는 상기 편심부의 상기 회전축의 회전 중심으로부터의 편심량(e2)에 의해 정해지는 상기 고압용 압축부의 롤러의 외주면과 실린더의 내주면과의 반경 간극(δ2)(= D2/2 - d2/2 - e2)이,

상기 저압용 압축부를 구성하는 상기 실린더의 내경(D1)과, 상기 저압용 압축부를 구성하는 상기 롤러의 외경(d1)과, 상기 저압용 압축부를 구성하는 상기 편심부의 상기 회전축의 회전 중심으로부터의 편심량(e1)에 의해 정해지는 상기 저압용 압축부의 롤러의 외주면과 실린더의 내주면과의 반경 간극(δ1)(= D1/2 - d1/2 - e1)보다도 큰 것을 특징으로 하는 로터리 2단 압축기.
제1항에 있어서, 상기 저압용 압축부의 상기 실린더의 내경(D1)과 상기 고압용 압축부의 상기 실린더의 내경(D2)이 동일한 값일 때,

상기 저압용 압축부의 상기 반경 간극(δ1)과 상기 고압용 압축부의 상기 반경 간극(δ2)과의 관계가, 1 ＜ (δ2/δ1) ＜ 3인 것을 특징으로 하는 로터리 2단 압축기.