KR101539853B1 - 회전 압축기 - Google Patents

Abstract

[과제]
실린더실 내의 고압측 공간과 저압측 공간과의 사이의 실성이 악화하는 것을 방지하면서, 회전 압축기의 밀어내는 용적을 크게 하는 것이 가능한 회전 압축기를 제공한다.
[해결 수단]
회전 압축기(100)는, 크랭크축(4)의 편심부(4c)에 활주 자유롭게 부착된 피스톤(20), 원통형상의 실린더실이 형성되고, 그 실린더실에 편심부(4c) 및 피스톤(20)이 배치된 실린더(7), 및, 상기 실린더실 내를 저압 공간과 고압 공간으로 구획하는 베인(9)을 갖는 압축 기구부를 구비하고 있다. 또한, 피스톤(20)은, 편심부(4c)의 외주면에 활주 자유롭게 마련된 내주측 피스톤(21)과, 내주측 피스톤(21)의 외주면에 마련된 외주측 피스톤(22)으로 구성되고, 내주측 피스톤(21)은, 편심부(4c)의 중심축에 따른 단면으로 절단된 복수의 원호형상 부재(21a)로 분할되어 있다.

Description

회전 압축기{ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은, 공기 조화기나 냉장고 등의 냉동 공조 장치의 냉동 사이클에 사용되는, 냉매 가스의 압축을 행하는 회전 압축기에 관한 것이다.

종래로부터, 크랭크축의 편심부에 활주 자유롭게 부착된 피스톤과, 원통형상의 실린더실이 형성되고, 그 실린더실에 상기 피스톤이 배치된 실린더와, 실린더실 내를 저압 공간과 고압 공간으로 구분하는 베인을 구비한 회전 압축기(로터리 압축기)가 제안되어 있다. 이와 같은 회전 압축기는, 실린더실 내주면, 피스톤 외주면 및 베인으로 구획뒨 공간이 압축실이 되고, 실린더실 내에서 피스톤이 편심 회전 운동함으로써, 실린더실 내에 흡입된 냉매를 압축한다. 이와 같은 종래의 회전 압축기에는, 피스톤을 복수의 부재로 분할하여 구성한 것도 제안되어 있다.

예를 들면, 피스톤을 복수의 부재로 분할하여 구성한 종래의 회전 압축기에는, 베인과 피스톤 외주면과의 활주에 의해 생기는 피스톤 외주면의 마모의 방지를 도모한 것으로서, 「로터리 압축기의 피스톤을 외측의 제1의 롤러(16a)와 내측의 제2의 롤러(16b)의 2중으로 구성하고, 상기 제2의 롤러(16b)의 내면과 외면이 연통하는 구멍(24)을 마련한다.」(특허 문헌 1 참조)라는 것이 제안되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개평5-256282호 공보(요약, 도 1, 2)

특허 문헌 1에 기재된 회전 압축기는, 편심부에 활주 자유롭게 부착된 내주측 피스톤(특허 문헌 1에서는 제2의 롤러(16b)로 기재)가 원통형상의 일체물로 성형되어 있다. 그리고, 이 내주측 피스톤은, 편심부라고 인접한 크랭크축의 주축 또는 부축을 내주측 피스톤에 통과시킨 후, 편심부에 부착된다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 회전 압축기는, 편심부의 반편심측의 외주면(편심부에서의 편심 방향과 반대측의 외주면)이 주축 또는 부축의 외주면보다도 돌출한 구성으로 할 필요가 있다. 또는, 편심부의 반편심측의 외주면과 주축 또는 부축의 외주면을 동일면형상으로 형성할 필요가 있다.

즉, 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 편심부(4c)의 반경을 Re, 편심부(4c)의 편심량(주축(4a) 및 부축(4b)의 중심축과 편심부(4c)의 중심축과의 거리)을 e로 한 경우, 주축(4a) 및 부축(4b)의 중심축부터 편심부(4c)의 반편심측의 외주면까지의 거리는, Re-e가 된다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 회전 압축기는, 내주측 피스톤(50)을 주축(4a)측부터 편심부(4c)에 부착하는 경우에는, 주축(4a)의 반경을 Rm로 하면, Re-e≥Rm로 되도록 크랭크축(4)을 형성할 필요가 있다. 또한, 특허 문헌 1에 기재된 회전 압축기는, 내주측 피스톤(50)을 부축(4b)측부터 편심부(4c)에 부착하는 경우에는, 부축(4b)의 반경을 Ra로 하면, Re-e≥Ra로 되도록 크랭크축(4)을 형성할 필요가 있다.

왜냐하면, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 편심부(4c)의 반편심측의 외주면이 주축(4a) 또는 부축(4b)의 외주면보다도 패여진 구성으로 되어 있으면(즉, 내주측 피스톤(50)을 주축(4a)측부터 편심부(4c)에 부착하는 경우에 Re-e<Rm로 되어 있고, 내주측 피스톤(50)을 부축(4b)측부터 편심부(4c)에 부착한 경우에 Re-e<Ra로 되어 있으면), 내주측 피스톤(50)을 편심부(4c)에 부착하려고 한 때, 편심부(4c)와 내주측 피스톤(50)이 간섭하여 버려, 내주측 피스톤(50)을 편심부(4c)에 부착할 수가 없기 때문이다.

한편, 회전 압축기의 능력 확대(고출력화)를 위해 밀어내는 용적을 확대하려고 하면, 피스톤의 외경의 확대를 억제하면서, 피스톤의 편심량(크랭크축의 주축 및 부축부터의 편심량)을 크게 할 필요가 있다. 즉, 회전 압축기의 능력 확대를 위해 밀어내는 용적을 확대하려고 하면, 편심부의 외경의 확대를 억제하면서, 편심부의 편심량(크랭크축의 주축 및 부축부터의 편심량)을 크게 할 필요가 있다. 그래서, 편심부의 외경의 확대를 억제하면서, 편심부의 편심량을 크게 하여 가면, 편심부(4c)의 반편심측의 외주면이 주축(4a) 또는 부축(4b)의 외주면보다도 패여진 상태(즉, Re-e<Rm, 또는, Re-e<Ra의 상태)로 되어 간다.

그러나, 도 7에서 설명한 바와 같이, 특허 문헌 1에 기재된 회전 압축기는, 편심부의 반편심측의 외주면과 주축 또는 부축의 외주면과의 관계를 Re-e≥Rm, 또는, Re-e≥Ra로 하지 않으면, 피스톤을 편심부에 부착할 수가 없다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 회전 압축기는, 편심부(4c)의 반편심측의 외주면이 주축(4a) 또는 부축(4b)의 외주면보다도 패여진 상태로 까지, 편심부의 외경의 확대를 억제하면서, 편심부의 편심량을 크게 할 수가 없어서, 회전식 압축기의 능력 확대에 한계가 있다는 과제가 있다.

여기서, 회전 압축기의 밀어내는 용적을 크게 하는 방법으로서, 편심부 및 피스톤의 편심량을 그대로로 하고 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하는 것도 생각된다. 그러나, 피스톤의 편심측의 외주면(편심부의 편심 방향측의 외주면)과 실린더실 내주면과의 사이는, 실린더실 내를 저압 공간과 고압 공간으로 구획하는 실 부로 되어 있다. 이 때문에, 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하면, 당해 실 부의 길이가 증대하여 버린다. 따라서 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하여 회전 압축기의 능력 확대를 도모할려고 한 경우, 고압 공간측의 냉매 가스가 저압 공간측으로 누설되어, 압축실 내(실린더실 내)로 흡입하는 냉매 가스의 중량유량(重量流量)이 저하되어 버려, 회전 압축기의 현저한 효율의 악화를 초래한다는 과제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 실린더실 내의 고압측 공간과 저압측 공간과의 사이의 실성이 악화하는 것을 방지하면서, 회전 압축기의 밀어내는 용적을 크게 하는 것이 가능한 회전 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 회전 압축기는, 고정자 및 회전자를 갖는 전동기와, 상기 회전자에 고정된 주축, 상기 주축의 축방향의 반대측에 마련된 부축, 및 상기 주축과 상기 부축과의 사이에 형성된 편심부를 가지며, 상기 전동기에 의해 구동되는 크랭크축과, 상기 편심부에 활주 자유롭게 부착된 피스톤, 원통형상의 실린더실이 형성되고, 그 실린더실에 상기 편심부 및 상기 피스톤이 배치된 실린더, 및, 상기 실린더실 내를 저압 공간과 고압 공간으로 구획하는 베인을 갖는 압축 기구부와, 상기 전동기, 상기 크랭크축 및 상기 압축 기구부를 수납하는 밀폐 용기를 구비한 회전 압축기로서, 상기 피스톤은, 상기 편심부의 외주면에 활주 자유롭게 마련된 내주측 피스톤과, 그 내주측 피스톤의 외주면에 마련된 외주측 피스톤으로 구성되고, 상기 내주측 피스톤은, 복수의 원호형상 부재로 구성되어 있는 것이다.

본 발명에 관한 회전 압축기에서는, 피스톤은, 편심부의 외주면에 활주 자유롭게 마련된 내주측 피스톤과, 그 내주측 피스톤의 외주면에 마련된 외주측 피스톤으로 구성되어 있다. 또한, 내주측 피스톤은, 복수의 원호형상 부재로 구성되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 관한 회전 압축기는, 복수의 원호형상 부재로 편심부를 끼워 넣도록(편심부의 중심축과 수직한 방향부터), 각 원호형상 부재 즉 내주측 피스톤을 마련할 수 있다. 이 때문에, 편심부의 반편심측의 외주면이 주축 또는 부축의 외주면보다도 패여진 구성으로 크랭크축이 되어 있다고 하여도, 내주측 피스톤을 편심부에 부착할 수 있다. 따라서 본 발명에 관한 회전 압축기는, 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하는 일 없이, 밀어내는 용적을 크게할 수 있다.

즉, 본 발명에 관한 회전 압축기는, 피스톤과 실린더실 내주면과의 사이의 실 부에 있어서의 냉매 누출에 의해 발생하는 현저한 효율의 악화를 초래하는 일 없이, 밀어내는 용적을 크게할 수 있다. 환언하면, 본 발명에 관한 회전 압축기는, 밀어내는 용적을 변경하지 않는 경우, 종래의 회전 압축기보다도 피스톤 및 실린더의 높이를 낮게 할 수 있고, 피스톤과 실린더실 내주면과의 사이의 실 부에 있어서의 냉매 누출을 종래보다도 억제할 수 있다.

따라서 본 발명은, 종래보다도 고출력화 및 고효율화가 가능한 회전 압축기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기의 압축 기구부를 도시하는 횡단면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기의 내주측 피스톤을 설명하기 위한 설명도로서, (a)가 크랭크축 및 내주측 피스톤을 도시하는 종단면도, (b)가 내주측 피스톤을 도시하는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기에 있어서의 편심부에의 피스톤 부착 방법을 설명하기 위한 도면으로, 크랭크축의 편심부에 내주측 피스톤을 조립하기 전의 상태를 도시하는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기에 있어서의 편심부에의 피스톤 부착 방법을 설명하기 위한 도면으로, 크랭크축의 편심부에 내주측 피스톤이 부착된 후, 그 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 부착하기 전의 상태를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기에 있어서의 편심부에의 피스톤 부착 방법을 설명하기 위한 도면으로, 크랭크축의 편심부에 내주측 피스톤이 부착된 후, 또한 그 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 부착한 상태를 도시하는 도면.
도 7은 종래의 회전 압축기의 편심부 부근을 도시하는 상세도.

실시의 형태.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기를 도시하는 종단면도이다. 도 2는, 이 회전 압축기의 압축 기구부를 도시하는 횡단면도이다. 또한, 도 3은, 이 회전 압축기의 내주측 피스톤을 설명하기 위한 설명도로서, (a)가 크랭크축 및 내주측 피스톤을 도시하는 종단면도, (b)가 내주측 피스톤을 도시하는 평면도이다. 이하, 이들 도 1 내지 도 3을 이용하여, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기의 구성을 설명한다.

회전 압축기(100)는, 밀폐 용기(1) 내에, 고정자(2a)와 회전자(2b)로 이루어지는 전동기(2)와, 전동기(2)에 의해 구동되는 압축 기구부(3)를 수납하고 있다. 전동기(2)의 회전력은, 크랭크축(4)을 통하여 압축 기구부(3)에 전달된다. 또한, 밀폐 용기(1) 내에는, 압축 기구부(3)를 윤활하는 윤활유(냉동기유)가 저장되어 있다.

크랭크축(4)은, 전동기(2)의 회전자(2b)에 고정된 주축(4a)과, 주축(4a)의 반대측에 마련된 부축(4b)과, 주축(4a)과 부축(4b)과의 사이에 형성된 편심부(4c)를 갖는다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 크랭크축(4)의 형상을 이하와 같이 형성하고 있다. 즉, 본 실시의 형태에서는, 회전 압축기(100)의 밀어내는 용적을 확대하기 위해, 편심부(4c)의 외경의 확대를 억제하면서, 편심부(4c)의 편심량(주축(4a) 및 부축(4b)으로부터의 편심량)을 크게 하고 있다. 이 때문에, 크랭크축(4)은, 편심부(4c)의 반편심측의 외주면(편심부(4c)에서의 편심 방향과 반대측의 외주면)이 주축(4a) 및 부축(4b)의 외주부보다도 패여진 형상으로 되어 있다. 환언하면, 편심부(4c)의 반경을 Re, 편심부(4c)의 편심량(주축(4a) 및 부축(4b)의 중심축과 편심부(4c)의 중심축과의 거리)를 e로 한 경우, 주축(4a) 및 부축(4b)의 중심축부터 편심부(4c)의 반편심측의 외주면까지의 거리는, Re-e가 된다. 이 때문에, 주축(4a)의 반경을 Rm로 하고, 부축(4b)의 반경을 Ra로 하면, 회전 압축기(100)의 크랭크축(4)은, Re-e<Rm로 되어 있고, Re-e<Ra로 되어 있다.

이와 같이 구성된 크랭크축(4)은, 주축받이(5) 및 부축받이(6)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 상세하게는, 주축받이(5)는, 압축 기구부(3)의 상부에 마련되어 있고, 크랭크축(4)의 주축(4a)을 회전 자유롭게 지지한다. 또한, 부축받이(6)는, 압축 기구부(3)의 하부에 마련되어 있고, 크랭크축(4)의 부축(4b)을 회전 자유롭게 지지한다.

압축 기구부(3)는, 실린더(7), 피스톤(20), 및 베인(9) 등을 구비한다.

실린더(7)는, 밀폐 용기(1)의 내주부에 고정되어 있고, 그 중심부에 원통형상의 실린더실을 갖고 있다. 그리고, 이 실린더실에는, 크랭크축(4)의 편심부(4c)에 활주 자유롭게 감합하는 피스톤(20)이 마련되어 있다. 또한, 실린더(7)의 실린더실의 축방향 양단면은, 주축받이(5)와 부축받이(6)로 폐색되어 있다. 또한, 실린더(7)에는, 편심부(4c)의 회전에 따라 왕복 운동하는 베인(9)이 마련된다. 즉, 피스톤(20)의 외주면, 실린더실의 내주면 및 베인(9)에 의해 구획된 공간이 압축실이 된다. 또한, 베인(9)에 의해, 이 압축실 내(실린더실 내)는 고압측 공간과 저압측으로 구획되어 있다.

여기서, 본 실시의 형태에서는, 피스톤(20)을 도 2 및 도 3과 같이 구성하고 있다.

즉, 피스톤(20)은, 편심부(4c)의 외주면에 활주 자유롭게 마련된 내주측 피스톤(21)과, 그 내주측 피스톤(21)의 외주면에 예를 들면 활주 자유롭게 마련된 외주측 피스톤(22)으로 구성되어 있다. 또한, 내주측 피스톤(21)은, 편심부(4c)의 중심축에 따른 단면으로 분할된 복수의 원호형상 부재(21a)로 구성되어 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 2개의 원호형상 부재(21a)에 의해, 내주측 피스톤(21)이 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 회전 압축기(100)는, 회전자(2b)가 회전함으로써 회전자(2b)에 감입된 크랭크축(4)이 회전한다. 이것에 의해, 크랭크축(4)의 편심부(4c)에 활주 자유롭게 부착된 피스톤(20)이, 실린더(7)의 실린더실 내에서 편심 회전 운동한다. 그리고, 피스톤(20)의 편심 회전 운동에 수반하여, 실린더(7)의 고압측 공간의 용적이 서서히 감소하고, 고압측 공간 내의 냉매 가스가 압축된다. 이 압축된 냉매 가스는, 밀폐 용기(1) 내로 토출된 후, 토출관(11)으로부터 외부에 송출된다. 또한, 밀폐 용기(1)에 인접하여 어큐뮬레이터(12)가 마련되어 있고, 이 어큐뮬레이터(12)는, 흡입 연결관(10)을 통하여, 실린더(7)의 실린더실과 연통하고 있다. 즉, 어큐뮬레이터(12) 및 흡입 연결관(10)을 이용하여, 실린더(7)의 실린더실에 냉매 가스가 보내진다.

계속해서, 도 4 내지 도 6을 이용하여, 크랭크축(4)의 편심부(4c)에 피스톤(20)을 부착하는 방법에 관해 설명한다.

도 4는, 본 발명의 실시의 형태에 관한 회전 압축기에 있어서의 편심부에의 피스톤 부착 방법을 설명하기 위한 도면으로, 크랭크축의 편심부에 내주측 피스톤을 조립하기 전의 상태를 도시하는 사시도이다. 도 5는, 이 회전 압축기에 있어서의 편심부에의 피스톤 부착 방법을 설명하기 위한 도면으로, 크랭크축의 편심부에 내주측 피스톤이 부착된 후, 그 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 부착하기 전의 상태를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 6은, 이 회전 압축기에 있어서의 편심부에의 피스톤 부착 방법을 설명하기 위한 도면으로, 크랭크축의 편심부에 내주측 피스톤이 부착된 후, 또한그 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 부착한 상태를 도시하는 도면이다. 보다 상세하게는, 도 6(a)는, 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 조립한 상태를 도시하는 종단면도이다. 도 6(b)는, 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 조립한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 6(c)는, 내주측 피스톤에 외주측 피스톤을 조립한 상태를 도시하는 평면도이다. 또한, 도 6(c)에서는, 크랭크축의 도시를 생략하고 있다.

크랭크축(4)의 편심부(4c)에 피스톤(20)을 부착하는 경우, 우선, 도 4에 도시하는 바와 같이, 편심부(4c)에 내주측 피스톤(21)을 부착한다. 상세하게는, 내주측 피스톤(21)을 구성하는 2개의 원호형상 부재(21a)로 편심부(4c)를 끼워 넣도록, 편심부(4c)에 2개의 원호형상 부재(21a)(즉, 내주측 피스톤(21))을 부착한다. 환언하면, 내주측 피스톤(21)을 구성하는 2개의 원호형상 부재(21a)를, 편심부(4c)의 중심축과 수직한 방향에서 편심부(4c)에 부착한다.

상술한 바와 같이, 종래의 회전 압축기의 내주측 피스톤은 일체물로 형성되어 있다. 이 때문에, 종래의 회전 압축기는, 내주측 피스톤을 크랭크축의 편심부에 부착하기 위해서는, 편심부의 반편심측의 외주면이 주축 또는 부축의 외주면보다도 돌출한 구성으로 할 필요가 있다. 또는, 편심부의 반편심측의 외주면과 주축 또는 부축의 외주면을 동일면형상으로 형성할 필요가 있다. 환언하면, 종래의 회전식 압축기는, 본 실시의 형태와 같은 형상의 크랭크축(4)(편심부(4c)의 반편심측의 외주면이 주축(4a) 및 부축(4b)의 외주부보다도 패여진 형상의 크랭크축)에는, 내주측 피스톤을 부착할 수가 없었다. 그러나, 본 실시의 형태와 같이 2개의 원호형상 부재(21a)로 내주측 피스톤(21)을 구성함에 의해, 편심부(4c)의 반편심측의 외주면이 주축(4a) 및 부축(4b)의 외주부보다도 패여진 형상의 크랭크축(4)에도, 내주측 피스톤(21)을 부착할 수 있다.

도 4와 같이 크랭크축(4)의 편심부(4c)에 내주측 피스톤(21)을 부착한 후, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 당해 내주측 피스톤(21)의 외주면에 외주측 피스톤(22)을 부착한다. 상세하게는, 개략 원통형상의 일체물로 형성된 외주측 피스톤(22)에, 주축(4a) 또는 부축(4b)을 통과시킨다. 그 후, 이 외주측 피스톤(22)을, 내주측 피스톤(21)의 외주면에 부착한다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 내주측 피스톤(21)의 반경(Rp)으로 한 경우, Rp-e는 주축(4a)의 반경(Rm)보다도 큰 값으로 되어 있다. 이 때문에, 내주측 피스톤(21)이 편심부(4c)에 부착된 상태에서는, 내주측 피스톤(21)의 반편심측의 외주면이 주축(4a)의 외주면보다도 돌출한 구성으로 된다. 이 때문에, 외주측 피스톤(22)을 주축(4a)측부터 편심부(4c)에 부착할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 내주측 피스톤(21)의 반경(Rp)으로 한 경우, Rp-e는 부축(4b)의 반경(Ra)보다도 큰 값으로 되어 있다. 이 때문에, 내주측 피스톤(21)이 편심부(4c)에 부착된 상태에서는, 내주측 피스톤(21)의 반편심측의 외주면이 부축(4b)의 외주면보다도 돌출한 구성으로 된다. 이 때문에, 외주측 피스톤(22)을 부축(4b)측부터 편심부(4c)에 부착할 수도 있다.

이상, 본 실시의 형태와 같이 구성된 회전 압축기(100)는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

즉, 상술한 바와 같이, 종래의 회전 압축기의 내주측 피스톤은 일체물로 형성되어 있다. 이 때문에, 종래의 회전 압축기는, 내주측 피스톤을 크랭크축의 편심부에 부착하기 위해서는, 편심부의 반편심측의 외주면이 주축 또는 부축의 외주면보다도 돌출한 구성으로 할 필요가 있다. 또는, 편심부의 반편심측의 외주면과 주축 또는 부축의 외주면을 동일면형상으로 형성할 필요가 있다. 이 때문에, 종래의 회전 압축기는, 당해 구성이 밀어내는 용적의 확대의 제약으로 되어 있다. 그러나, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기는, 이와 같은 제약이 없고, 편심부(4c)의 반편심측의 외주면이 주축(4a) 및 부축(4b)의 외주부보다도 패여진 형상의 크랭크축(4)에도, 내주측 피스톤(21)과 부착할 수 있다. 따라서 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기는, 상기한 바와 같은 제약에 구애되는 일 없이, 밀어내는 용적의 확대가 가능해진다(즉, 고출력화가 가능해진다).

여기서, 회전 압축기의 밀어내는 용적을 크게 하는 방법으로서, 편심부 및 피스톤의 편심량을 그대로로 하고 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하는 것도 생각된다. 그러나, 피스톤의 편심측의 외주면(편심부의 편심 방향측의 외주면)과 실린더실 내주면과의 사이는, 실린더실 내를 저압 공간과 고압 공간으로 구획하는 실 부로 되어 있다. 이 때문에, 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하면, 당해 실 부의 길이가 증대하여 버린다. 따라서 피스톤 및 실린더의 높이를 높게 하여 회전 압축기의 능력 확대를 도모할려고 한 경우, 고압 공간측의 냉매 가스가 저압 공간측으로 누설되어, 압축실 내(실린더실 내)에 흡입하는 냉매 가스의 중량유량이 저하되어 버려, 회전 압축기의 현저한 효율의 악화를 초래하게 된다. 그러나, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 상술한 바와 같이, 피스톤(20) 및 실린더(7)의 높이를 높게 하는 일 없이, 밀어내는 용적을 확대할 수 있다. 즉, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 피스톤(20)과 실린더실 내주면과의 사이의 실 부에서의 냉매 누출에 의해 발생하는 현저한 효율의 악화를 초래하는 일 없이, 밀어내는 용적을 크게할 수 있다.

환언하면, 밀어내는 용적을 변경하지 않고서 회전 압축기의 효율을 개선하기 위해서는, 피스톤(20) 및 실린더(7)의 높이를 낮게 하고, 양자의 사이에 형성된 실 부에 있어서 고압 공간측부터 저압 공간측에 누출된 냉매 가스의 양을 삭감하는 것이 중요하다. 이 때, 밀어내는 용적을 변경하지 않고 피스톤 및 실린더의 높이를 낮게 하기 위해서는, 크랭크축의 편심부의 편심량을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 종래의 회전 압축기는, 상기한 바와 같은 제약에 의해, 편심부의 편심량을 그다지 크게할 수가 없었다. 이 때문에, 종래의 회전 압축기는, 효율 개선폭이 적었다. 이에 대해, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 상기한 바와 같은 제약에 구애되지 않기 때문에, 편심부(4c)의 편심량을 종래보다도 크게할 수 있다. 이 때문에, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 종래보다도 충분히 효율을 개선하는 것이 가능해진다.

또한, 밀어내는 용적을 변경하지 않고서 회전 압축기의 효율을 개선하기 위해서는, 편심부의 외주면과 피스톤의 내주면의 활주 속도를 저감시키기 위해, 편심부의 반경(환언한다면 직경)을 작게 하는 것도 중요한다. 그러나, 종래의 회전 압축기는, 상기한 바와 같은 제약에 의해, 편심부의 편심량을 확대하려고 한 때, 편심부의 반경을 그다지 작게 할 수가 없다. 편심부의 반경을 작게 하면, 편심부의 반편심측의 외주면이 주축 또는 부축의 외주면보다도 패여져 버리기 때문이다. 이 때문에, 종래의 회전 압축기는, 편심부의 반경을 작게 함에 의한 효율 개선폭이 적었다. 이에 대해, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 상기한 바와 같은 제약에 구애되지 않기 때문에, 편심부(4c)의 편심량을 종래와 동등하게 한 때, 편심부(4c)의 반경을 종래보다도 작게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 더욱 효율을 개선하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 내주측 피스톤(21)을 2개의 원호형상 부재(21a)로 분할한 예를 설명했지만, 내주측 피스톤(21)을 3개 이상의 원호형상 부재(21a)로 분할하여도 물론 좋다. 내주측 피스톤(21)을 구성하는 원호형상 부재(21a)의 수를 많이 함에 의해, 내주측 피스톤(21)을 제조할 때에 사용하는 소재의 치수를 작게 할 수 있기 때문에, 재료의 수율이 향상하고, 또한 소재의 수송에 있어서의 적재 효율도 향상한다. 즉, 내주측 피스톤(21)을 구성하는 원호형상 부재(21a)의 수를 많게 함에 의해, 제조 비용이 염가이면서 효율이 높은 회전 압축기(100)를 제공할 수 있다는 효과를 이룰 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는 하나의 압축 기구부(3)를 갖는 회전 압축기(100)에 관해 설명하였지만, 복수의 압축 기구부(3)를 갖는 다기통 회전 압축기로서 회전 압축기(100)를 구성하여도 좋다. 이 경우, 주축(4a)과 부축(4b)과의 사이에는 복수의 편심부(4c)가 형성되고, 이들 편심부(4c)는 중간축으로 접속된다. 또한, 각 편심부(4c)에 대응하여 복수의 실린더(7)가 마련되고, 각 실린더(7) 사이에 개구하는 실린더실의 단면(端面)은, 실린더(7) 사이에 마련된 칸막이판으로 폐색된다. 또한, 다기통 회전 압축기로서 회전 압축기(100)를 구성하는 경우, 각 편심부(4c)를, 주축(4a) 및 부축(4b)의 중심축에 대해 축대칭으로 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면 2기통 회전 압축기로서 회전 압축기(100)를 구성하는 경우, 2개의 편심부(4c)를, 주축(4a) 및 부축(4b)의 중심축에 대해 180°의 위상차로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 각 편심부(4c)를 형성함에 의해, 크랭크축(4)의 회전에 기인하여 발생하는 진동 등을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 「편심부(4c)의 외주면과 내주측 피스톤(21)의 내주면 사이의 클리어런스」와 「내주측 피스톤(21)의 외주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면 사이의 클리어런스」와의 관계에 관해서는 특히 언급하지 않았지만, 예를 들면 양 클리어런스를 개략 동일 치수로 하여도 좋다(또한, 이하에서는, 「개략 동일」, 즉 실질적으로 동일한 것을 「동일」로 표현한다. 즉, 본 실시의 형태에 나타난 「동일」은, 엄밀하게 동일한 것을 나타내는 것이 아니다). 예를 들면, 「편심부(4c)의 외주면과 내주측 피스톤(21)의 내주면 사이의 클리어런스」와 「내주측 피스톤(21)의 외주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면 사이의 클리어런스」와의 치수가 너무 다르면, 「편심부(4c)의 외주면과 내주측 피스톤(21)의 내주면과의 사이의 마찰력」과 「내주측 피스톤(21)의 외주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면과의 사이의 마찰력」과의 차가 커진다. 이 때문에, 내주측 피스톤(21)과 외주측 피스톤(22)의 회전 속도가 현저하게 달라서, 내주측 피스톤(21)의 내주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면의 활주 속도가 빨라지고, 이 부분에서의 이상 마모를 일으키는 것이 우려된다. 그러나, 「편심부(4c)의 외주면과 내주측 피스톤(21)의 내주면 사이의 클리어런스」와 「내주측 피스톤(21)의 외주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면 사이의 클리어런스」를 동일 치수로 함에 의해, 내주측 피스톤(21)의 내주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면의 활주 속도를 적절하게 유지할 수 있고, 이 부분에서의 이상 마모를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에 관한 회전 압축기(100)는, 내주측 피스톤(21)이 분할 부품이고, 외주측 피스톤(22)이 일체 성형 부품이기 때문에, 각각 다른 재질로 형성되는 경우가 상정된다. 이와 같은 경우, 내주측 피스톤(21)의 재질과 외주측 피스톤(22)의 재질이 동일한 선팽창계수가 되도록, 양 재질을 선정하는 것이 바람직하다. 회전 압축기(100)를 운전하면, 내주측 피스톤(21) 및 외주측 피스톤(22)은 열팽창한다. 이 때, 양자의 선팽창계수가 너무 다르면, 「내주측 피스톤(21)과 주축받이(5) 및 부축받이(6) 사이의 클리어런스」와 「외주측 피스톤(22)과 주축받이(5) 및 부축받이(6) 사이의 클리어런스」의 차가 커진다. 이 때문에, 「내주측 피스톤(21)과 주축받이(5) 및 부축받이(6) 사이의 마찰력」와 「외주측 피스톤(22)과 주축받이(5) 및 부축받이(6) 사이의 마찰력」의 차가 커진다. 따라서 내주측 피스톤(21)과 외주측 피스톤(22)의 회전 속도가 현저하게 달라, 내주측 피스톤(21)의 내주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면의 활주 속도가 빨라지고, 이 부분에서의 이상 마모를 일으키는 것이 우려된다. 그러나, 내주측 피스톤(21)의 재질과 외주측 피스톤(22)의 재질이 동일한 선팽창계수가 되도록 양 재질을 선정함에 의해, 「내주측 피스톤(21)과 주축받이(5) 및 부축받이(6) 사이의 클리어런스」와 「외주측 피스톤(22)과 주축받이(5) 및 부축받이(6) 사이의 클리어런스」를 동일하게할 수 있다. 이 때문에, 내주측 피스톤(21)의 내주면과 외주측 피스톤(22)의 내주면의 활주 속도를 적절하게 유지할 수 있고, 이 부분에서의 이상 마모를 방지할 수 있다.

1 : 밀폐 용기
2 : 전동기
2a : 고정자
2b : 회전자
3 : 압축 기구부
4 : 크랭크축
4a : 주축
4b : 부축
4c : 편심부
5 : 주축받이
6 : 부축받이
7 : 실린더
9 : 베인
10 : 흡입 연결관
11 : 토출관
12 : 어큐뮬레이터
20 : 피스톤
21 : 내주측 피스톤
21a : 원호형상 부재
22 : 외주측 피스톤
50 : 내주측 피스톤(종래)
100 : 회전 압축기

Claims (7)

1. 고정자 및 회전자를 갖는 전동기와,
   상기 회전자에 고정된 주축, 상기 주축의 축방향의 반대측에 마련된 부축, 및 상기 주축과 상기 부축과의 사이에 형성된 편심부를 가지며, 상기 전동기에 의해 구동되는 크랭크축과,
   상기 편심부에 활주 자유롭게 부착된 피스톤, 원통형상의 실린더실이 형성되고, 그 실린더실에 상기 편심부 및 상기 피스톤이 배치된 실린더, 및, 상기 실린더실 내를 저압 공간과 고압 공간으로 구획하는 베인을 갖는 압축 기구부와,
   상기 전동기, 상기 크랭크축 및 상기 압축 기구부를 수납하는 밀폐 용기를
   구비한 회전 압축기로서,
   상기 피스톤은, 상기 편심부의 외주면에 활주 자유롭게 마련된 내주측 피스톤과, 그 내주측 피스톤의 외주면에 마련된 외주측 피스톤으로 구성되고,
   상기 내주측 피스톤은, 복수의 원호형상 부재로 구성되고,
   상기 부축의 반경을 Ra, 상기 편심부의 반경을 Re, 상기 내주측 피스톤의 반경을 Rp, 및, 상기 편심부의 편심량을 e로 한 때,
   Re-e<Ra<Rp-e
   인 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내주측 피스톤은, 3개 이상의 상기 원호형상 부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 주축의 반경을 Rm, 상기 편심부의 반경을 Re, 상기 내주측 피스톤의 반경을 Rp, 및, 상기 편심부의 편심량을 e로 할 때,
   Re-e<Rm<Rp-e
   인 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 압축기.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 크랭크축의 상기 편심부, 및, 상기 압축 기구부가 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 편심부의 외주면과 상기 내주측 피스톤의 내주면과의 사이에 형성된 클리어런스와, 상기 내주측 피스톤의 외주면과 상기 외주측 피스톤과의 사이에 형성된 클리어런스를, 동일하게 한 것을 특징으로 하는 회전 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 외주측 피스톤의 선팽창계수와 상기 내주측 피스톤의 선팽창계수를, 동일하게 한 것을 특징으로 하는 회전 압축기.

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