KR102186604B1 - 2단 로터리 압축기 - Google Patents

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김기선
이상하
이재열
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 구동수단에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축과 상하 양측으로 이격되어 상기 회전축이 관통하는 2개의 압축부 및 상기 2개의 압축부 사이에 설치되어 상기 상하 양측의 압축부로 각각 냉매를 공급하는 흡입유로가 형성되는 중간 플레이트를 포함하며, 상기 압축부는 중심부에 압축실이 형성되며 일측에 베인 슬롯과 상기 흡입유로와 연통되는 흡입구가 형성되는 실린더와 외주면 일측에 롤러 홈이 형성되어 상기 회전축과 편심 결합하여 상기 압축실 내에서 선회 운동하는 롤러 및 선단 측이 상기 롤러 홈에 결합되고 후단 측이 상기 베인 슬롯에 삽입되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 직선 왕복하는 베인 및 상기 베인 일측에 결합되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 상기 흡입구를 개폐하는 밸브체를 포함한다.

Description

2단 로터리 압축기{Twin Rotary Compressor}
본 발명은 2단 로터리 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 로터리 압축기는 롤러가 실린더에서 선회운동을 하면서 실린더에 삽입 장착된 베인이 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 흡입실과 토출실은 체적이 가변되는 압축실을 형성하여 냉매를 흡입, 압축 및 토출이 이루어지게 된다.
이러한 로터리 압축기는 압축부의 개수에 따라 1단 로터리 압축기(싱글 로터리 압축기)와 2단 로터리 압축기(트윈 로터리 압축기) 등으로 구분될 수 있다.
도 1은 종래의 2단 로터리 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 로터리 압축기의 압축부를 도시한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 2단 로터리 압축기는 구동수단에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축(100)과 상하 양측으로 이격되어 상기 회전축(100)이 관통하는 2개의 압축부(200) 및 상기 2개의 압축부 사이에 설치되는 중간 플레이트(300)를 포함한다.
또한, 상기 압축부(200)는 중심부에 압축실(211)과 반경 방향으로 베인 슬롯(212)이 형성되는 실린더(210)와 상기 회전축(100)과 편심 결합되어 상기 압축실(211) 내에서 선회 운동하며 외주면 일측에 롤러 홈(221)이 형성되는 롤러(220)와 선단 측이 상기 롤러 홈(221)에 결합하고 후단 측이 상기 베인 슬롯(212)에 결합되어 상기 롤러(220)의 선회 운동에 따라 직선 왕복 운동하는 베인(230)을 포함한다.
이러한 종래의 2단 로터리 압축기는 하나의 냉매 흡입부(250)로부터 흡입된 냉매를 2개의 실린더(210)로 공급하는 1석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기로서 실린더(210) 별로 냉매 흡입부가 형성되는 1단 로터리 압축기 또는 2석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기와 대비하여 고속 운전시 냉방 능력이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 중간 플레이트(300)에 냉매 흡입부를 형성하여 상, 하 양측에 압축부(200)로 냉매를 공급하는 1석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기의 경우에도 상기한 바와 같이 실린더(210) 별로 냉매 흡입부가 형성되는 1단 로터리 압축기 또는 2석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기와 대비하여 고속 운전시 냉방 능력이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기에서 압축실 내부에 압력 차를 통하여 냉매의 흡입량을 순간적으로 증대시킬 수 있도록 구조가 개선된 2단 로터리 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 1석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기에 있어서, 롤러와 베인이 결합되는 결합형 로터리 압축기에 있어서, 진공압을 통하여 냉매의 흡입량을 순간적으로 증대시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
구체적으로 구동수단에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축과 상하 양측으로 이격되어 상기 회전축이 관통하는 2개의 압축부 및 상기 2개의 압축부 사이에 설치되어 상기 상하 양측의 압축부로 각각 냉매를 공급하는 흡입유로가 형성되는 중간 플레이트를 포함하며, 상기 압축부는 중심부에 압축실이 형성되며 일측에 베인 슬롯과 상기 흡입유로와 연통되는 흡입구가 형성되는 실린더와 외주면 일측에 롤러 홈이 형성되어 상기 회전축과 편심 결합하여 상기 압축실 내에서 선회 운동하는 롤러 및 선단 측이 상기 롤러 홈에 결합되고 후단 측이 상기 베인 슬롯에 삽입되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 직선 왕복하는 베인 및 상기 베인 일측에 결합되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 상기 흡입구를 개폐하는 밸브체를 포함한다.
또한, 상부에 위치하는 상기 압축부 상측에 설치되는 상부 베어링을 포함한다.
또한, 하부에 위치하는 상기 압축부 하측에 설치되는 하부 베어링을 포함한다.
보다 바람직하게 상기 베인과 벨브체는 일체형으로 형성된다.
또한, 상기 실린더는 상기 베인 슬롯과 흡입구 사이에 단차부를 더 포함한다.
또한, 상기 흡입구의 폭은 상기 밸브체의 폭보다 크게 형성된다.
또한, 상기 베인이 하사점에 위치할 때, 상기 벨브체에 의하여 상기 흡입구가 폐쇄되며, 상기 베인이 상사점에 위치할 때, 상기 벨브체에 의하여 상기 흡입구가 완전 개방된다.
또한, 상기 베인이 하사점에 위치할 때, 상기 연결부와 상기 단차부의 이격 거리가 최대이며, 상기 베인이 상사점에 위치할 때, 상기 연결부와 상기 단차부의 이격 거리가 최소이다.
본 발명에 따른 2단 로터리 압축기는 롤러의 선회 운동에 따라 냉매의 흡입량을 순간적으로 증대시켜 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기는 고속 운전 시 또는 냉매의 밀도가 낮은 조건에서 냉매의 유량을 증가시켜 압축기의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 2단 로터리 압축기를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 로터리 압축기의 압축부를 도시한 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기의 압축부를 도시한 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기의 압축 싸이클을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기와 종래의 2단 로터리 압축기의 회전축의 회전 속도에 따른 냉방 능력의 변화량을 비교한 그래프를 도시한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 2단 로터리 압축기를 실시 예들에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3과 4는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기를 도시한 단면도와 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기의 압축부(200)를 도시한 상면도이다.
도 3과 4를 참조하면, 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기는 회전축(100)과 2개의 압축부(200), 중간 플레이트(300)와 상부 베어링(400) 및 하부 베어링(500)을 포함한다.
상기 압축부(200)는 2개가 상하 양측으로 이격되어 배치되고 상기 압축부(200) 사이에 중간 플레이트(300)가 설치된다.
또한, 상부에 위치하는 압축부(200)의 상측에는 상부 베어링(400)이 결합되며, 하부에 위치하는 압축부(200)의 하측에는 하부 베어링(500)이 결합된다.
또한, 구동수단에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축(100)은 상기 2개의 압축부(200), 중간 플레이트(300)와 상부 베어링(400) 및 하부 베어링(500)을 관통하도록 형성된다.
또한, 상기 중간 플레이트(300)는 일측에 냉매가 공급되는 흡입유로(310)가 형성되어 상, 하 양측의 압축부(200)에 각각 냉매를 공급한다.
보다 구체적으로 상기 압축부(200)는 실린더(210)와 롤러(230)와 베인(230) 및 밸브체(240)를 포함한다.
상기 실린더(210)는 환형의 형상으로 중심부에 압축실(211)이 형성되며, 일측에 베인 슬롯(212)이 형성된다.
또한, 상기 실린더(210)에는 반경 방향으로 상기 흡입유로(310)와 연통되어 냉매가 공급되는 흡입구(213)가 형성된다.
상기 롤러(220)는 환형의 형상으로 외주면 일측에 롤러 홈(221)이 형성되고 내주면이 상기 회전축(100)과 편심 결합하여 상기 압축실(211) 내에서 선회 운동한다.
상기 베인(230)은 선단 측이 상기 롤러 홈(221)에 결합되고 후단 측이 상기 베인 슬롯(212)에 삽입되어 상기 롤러(220)의 선회 운동에 따라 직선 왕복 운동한다.
이때, 압축실(211)은 상기 베인(230)을 기준으로 흡입 공간(211a)과 토출 공간(211b)으로 분리된다.
상기 밸브체(240)는 상기 베인(230) 일측에 결합되어 상기 롤러(220)의 선회 운동에 따라 상기 흡입구(213)를 개폐한다.
보다 바람직하게 상기 밸브체(240)는 연결부(241)에 의하여 상기 베인(230)과 일체형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 실린더(210)는 상기 베인 슬롯(212)과 흡입구(213) 사이에 상기 밸브체(240)가 선회 운동할 수 있도록 형성되는 단차부(214)를 포함한다.
또한, 상기 베인(230)이 하사점에 위치할 때, 상기 벨브체(240)에 의하여 상기 흡입구(213)가 폐쇄되며, 상기 연결부(241)와 상기 단차부(214)의 이격 거리가 최대로 형성된다.
또한, 상기 베인(230)이 상사점에 위치할 때, 상기 벨브체(240)에 의하여 상기 흡입구(213)가 최대로 개방되며, 상기 연결부(241)와 상기 단차부(214)의 이격 거리가 최소로 형성된다.
또한, 상기한 압축부(200)의 구조는 중간 플레이트(300)를 기준으로 상, 하측에 형성되는 2개의 압축부(200)에 모두 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기의 압축 싸이클을 도시한 개념도이다. 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 작동 방법을 설명하면 하기와 같다.
도 5의 a는 압축실(211)에 냉매의 흡입이 완료된 상태로서 베인(230)의 상사점인 동시에 흡입구(213)가 최대로 개방된 시점의 도면이다.
즉, 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기는 상기 베인(230)이 상사점에 위치할 때, 상기 벨브체(240)에 의하여 상기 흡입구(213)가 완전 개방된다.
또한, 상기 베인(230)이 상사점에 위치할 때, 상기 연결부(241)와 상기 단차부(214)의 이격 거리는 최소로 형성된다.
이후, 도 5의 b에 도시되어 있는 바와 같이 롤러(220)가 선회 운동함에 따라 밸브체(240)에 의하여 흡입구(213)이 좁아지며, 압축실(211) 내부에서 냉매의 압축이 시작된다.
보다 구체적으로 토출 공간(211b) 내에 냉매가 상기 롤러(220)에 의하여 압축된다.
도 5의 c는 냉매의 압축이 완료된 상태로서 베인(230)의 하사점인 동시에 흡입구(213)가 폐쇄된 시점의 도면이다.
즉, 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기는 상기 베인(230)이 하사점에 위치할 때, 상기 벨브체(240)에 의하여 상기 흡입구(213)가 폐쇄된다.
또한, 상기 베인(230)이 하사점에 위치할 때, 상기 연결부(241)와 상기 단차부(214)의 이격 거리는 최대로 형성된다.
또한, 상기 압축실(211)의 토출 공간(211b) 측에서 토출이 시작되며, 흡입 공간(211a) 측은 일시적으로 진공 상태가 된다.
이후, 도 5의 d에 도시되어 있는 바와 같이 흡입구(213)가 열리기 시작하면, 상기한 바와 같이 일시적인 진공 상태가 된 흡입 공간(211a) 측으로 냉매의 과급이 이루어진다.
이에 따라, 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기는 롤러(220)의 선회 운동에 따라 냉매를 흡입하기 시작할 때, 냉매의 흡입량을 순간적으로 증대시킴으로써 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 2단 로터리 압축기에 있어서, 회전축의 회전 속도에 따른 냉방 능력의 변화량 그래프를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 종래의 1석션 2실린더 구조의 2단 로터리 압축기는 고속 운전 시 냉방 능력이 점차 저하되나 본 발명에 따른 2단 압축기는 고속 운전 시 냉매의 과급이 더욱 활발하게 이루어져 냉방 능력이 향상됨을 알 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100. 회전축
200. 압축부
210. 실린더
211. 압축실
211a. 흡입 공간
211b 토출 공간
212. 베인 슬롯
213. 흡입구
214. 단차부
220. 롤러
221. 롤러 홈
230. 베인
240. 밸브체
241. 연결부
300. 중간 플레이트
310. 흡입유로
400. 상부 베어링
500. 하부 베어링

Claims (10)

  1. 구동수단에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축;
    상하 양측으로 이격되어 상기 회전축이 관통하는 2개의 압축부; 및
    상기 2개의 압축부 사이에 설치되어 상기 상하 양측의 압축부로 각각 냉매를 공급하는 흡입유로가 형성되는 중간 플레이트;를 포함하며,
    상기 압축부는
    중심부에 압축실이 형성되며 일측에 베인 슬롯과 상기 흡입유로와 연통되는 흡입구가 형성되는 실린더;
    외주면 일측에 롤러 홈이 형성되고, 상기 회전축과 편심 결합하여 상기 압축실 내에서 선회 운동하는 롤러; 및
    선단 측이 상기 롤러 홈에 결합되고 후단 측이 상기 베인 슬롯에 삽입되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 직선 왕복하는 베인;
    상기 베인 일측에 결합되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 상기 흡입구를 개폐하는 밸브체;를 포함하고,
    상기 밸브체는 연결부에 의하여 상기 베인과 일체형으로 형성되는 2단 로터리 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상부에 위치하는 상기 압축부 상측에 설치되는 상부 베어링을 포함하는 2단 로터리 압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    하부에 위치하는 상기 압축부 하측에 설치되는 하부 베어링을 포함하는 2단 로터리 압축기.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 베인 슬롯과 흡입구 사이에 단차부를 포함하는 2단 로터리 압축기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 흡입구의 폭은 상기 밸브체의 폭보다 크게 형성되는 2단 로터리 압축기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 베인이 하사점에 위치할 때, 상기 벨브체에 의하여 상기 흡입구가 폐쇄되는 2단 로터리 압축기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 베인이 상사점에 위치할 때, 상기 벨브체에 의하여 상기 흡입구가 완전 개방되는 2단 로터리 압축기.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 베인이 하사점에 위치할 때, 상기 연결부와 상기 단차부의 이격 거리가 최대인 2단 로터리 압축기.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 베인이 상사점에 위치할 때, 상기 연결부와 상기 단차부의 이격 거리가 최소인 2단 로터리 압축기.
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