KR102340873B1 - 로터리 컴프레서 및 냉동 사이클 장치 (rotary compressor and refrigeration cycle device) - Google Patents

Abstract

로터리 컴프레서의 회전축은 제1 크랭크부와 제2 크랭크부와의 사이에 걸치는 제1 연결축부와 제2 크랭크부와 제3 크랭크부와의 사이에 걸치는 제2 연결축부를 가진다. 제1 연결축부는 제1 크랭크부의 편심 방향의 반대쪽에 형성되어, 적어도 중간부가 원호 형상으로 만곡된 제1 겉면(S1)과, 제2 크랭크부의 편심 방향과는 반대쪽에 형성되어, 적어도 중간부가 원호 형상으로 만곡된 제2 겉면(S2)과, 회전축의 회전중심에서 벗어난 위치에서 제1 겉면과 제2 겉면과의 사이에 걸치는 제3 겉면(S3)을 포함하는 단면 형상을 가진다. 제1 연결축부의 회전축의 축방향과 수직으로 교차하는 단면에 있어서, 제1 겉면과 제2 겉면이 교차하는 일단측의 교점(P)에서 회전축의 회전중심(02)까지의 거리를 L1, 제1 겉면과 제2 겉면이 교차하는 타단측의 교점(60)에서 회전축의 회전중심(02)까지의 거리를 L2, 제3 겉면에서 회전축의 회전중심(02)까지의 거리를 L3로 삼았을 때, L1＞L3≥L2의 관계를 만족한다.

Description

로터리 컴프레서 및 냉동 사이클 장치 (ROTARY COMPRESSOR AND REFRIGERATION CYCLE DEVICE)

본 발명의 실시형태는 다기통형의 로터리 컴프레서 및 해당 로터리 컴프레서를 갖춘 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.

최근 냉매의 압축 능력을 높이기 위하여 3개조의 냉매압축부를 회전축의 축방향으로 배열한 3 실린더형 로터리 컴프레서가 개발되고 있다. 이런 종류의 로터리 컴프레서에 이용되는 회전축은 냉매압축부의 실린더실 내에서 편심회전 하는 제1 내지 제3 크랭크부와 제1 크랭크부와 제2 크랭크부와의 사이, 및 제2 크랭크부와 제3 크랭크부와의 사이에 걸치는 한 쌍의 연결축부를 갖추고 있다.

따라서 3 실린더형 로터리 컴프레서는 2개조의 냉매압축부를 회전축의 축방향으로 배열한 2실린더형 로터리 컴프레서와 비교했을 때 회전축의 전체 길이가 증대되면서 회전축을 지지하는 한 쌍의 축받이 간의 거리가 길어진다. 이때문에 고속 시의 회전축의 어긋남을 억제하기 위해서는 제1 내지 제3 크랭크부의 사이에 위치하는 연결축부의 강성을 높일 필요가 있다.

이로 인하여 기존에는 회전축의 연결축부의 강성을 높이기 위해서 연결축부의 단면 형상을 한 쌍의 원호를 조합한 형상으로 형성하는 시도가 있다.

일본특허 제4594302호 공보 일본특허 제5441982호 공보 일본특허 제5117503호 공보

한편 3 실린더형 로터리 컴프레서에서는 3개조의 냉매압축부가 냉매를 압축할 때의 토크(torque)변동이 작아지도록 억제하기 위하여, 나란히 위치한 크랭크부의 편심 방향을 회전축의 원주방향으로 120° 틀어서 설정하는 것이 바람직하다.

그러나 단면 형상이 한 쌍의 원호를 조합한 형상의 연결축부를 가지는 회전축에서 나란히 위치한 크랭크부의 편심 방향을 회전축의 원주방향으로 120° 틀어서 설정한 경우, 한 쌍의 원호의 2개의 교점 중에 회전축의 회전중심에서부터 한쪽 교점까지의 거리와 회전축의 회전중심에서부터 다른쪽의 교점까지의 거리와의 사이에 차이가 발생하는 것을 피할 수 없다.

이 결과 회전축의 중심(center of gravity)위치가 회전축의 회전중심에서부터 지름 방향으로 어긋나버려서 회전축의 균형이 나빠진다. 균형이 잘 잡히지 않은 회전축은 3 실린더형 로터리 컴프레서의 진동을 심하게 만드는 하나의 요인이 된다.

본 발명의 목적은 회전축의 연결축부의 강성을 확보하면서 해당 회전축의 균형을 양호하게 유지할 수 있으며 저진동E저소음화를 꾀할 수 있는 로터리 컴프레서를 얻는 것에 있다.

실시형태에 따르면, 로터리 컴프레서는 제1 축받이에 의해 지지 받는 제1 저널부와 상기 제1 저널부와 동축상에 설치되어 제2 축받이에 의해 지지 받는 제2 저널부와 상기 제1 저널부와 상기 제2 저널부와의 사이에 설치되어 상기 저널부의 축방향으로 간격을 두고 배열되며, 상기 저널부의 원주방향으로 편심 방향을 틀어서 배치된 원형의 단면 형상을 가지는 제1 내지 제3 크랭크부와 상기 제1 크랭크부와 상기 제2 크랭크부와의 사이에 걸치는 제1 연결축부와 상기 제2 크랭크부와 상기 제3 크랭크부와의 사이에 걸치는 제2 연결축부를 일체적으로 가지고 있으며, 나란히 위치한 상기 크랭크부의 편심 방향이 상기 저널부의 회전중심에 대하여 원주방향으로 120°±10°의 범위 내에서 틀어지게 설치된 회전축과,

상기 회전축의 상기 제1 내지 제3 크랭크부의 외주면에 감합된 링 형태의 롤러와,

상기 제1 크랭크부에 감합된 상기 롤러가 수용되어, 상기 롤러가 상기 제1 크랭크부와 함께 편심회전 하는 제1 실린더실을 규정하는 제1 실린더바디와,

상기 제2 크랭크부에 감합된 상기 롤러가 수용되어, 상기 롤러가 상기 제2 크랭크부와 함께 편심회전 하는 제2 실린더실을 규정하는 제2 실린더바디와,

상기 제3 크랭크부에 감합된 상기 롤러가 수용되어, 상기 롤러가 상기 제3 크랭크부와 함께 편심회전 하는 제3 실린더실을 규정하는 제3 실린더바디와,

상기 제1 실린더바디와 상기 제2 실린더바디의 사이에 개재되며, 상기 회전축의 상기 제1 연결축부가 관통하는 제1 중간칸막이판과,

상기 제2 실린더바디와 상기 제3 실린더바디의 사이에 개재되며, 상기 회전축의 상기 제2 연결축부가 관통하는 제2 중간칸막이판을 갖추고 있다.

상기 회전축의 상기 제1 연결축부는 상기 제1 크랭크부의 편심 방향의 반대쪽에 위치하는 상기 제1 크랭크부의 외주면과 동일한 위치, 또는 해당 외주면보다 상기 회전축의 회전중심 쪽에 치우친 위치에 형성되어, 적어도 중간부가 원호 형상으로 만곡된 제1 겉면과, 상기 제2 크랭크부의 편심 방향의 반대쪽에 위치하는 상기 제2 크랭크부의 외주면과 동일한 위치, 또는 해당 외주면보다 상기 회전축의 회전중심 쪽에 치우친 위치에 형성되어, 적어도 중간부가 원호 형상으로 만곡된 제2 겉면과, 상기 회전축의 회전중심에서 벗어난 위치에서 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면과의 사이에 걸치는 제3 겉면을 포함하는 단면 형상을 가진다.

상기 제1 연결축부의 상기 회전축의 축방향과 수직으로 교차하는 단면에 있어서, 상기 제1 겉면 및 상기 제2 겉면을 연장했을 때에 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면이 교차하는 일단측의 교점에서 상기 회전축의 회전중심까지의 거리를 L1, 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면이 교차하는 타단측의 교점에서 상기 회전축의 회전중심까지의 거리를 L2, 상기 제3 겉면에서 상기 회전축의 회전중심까지의 거리를 L3이라고 하면,

L1＞L3≥L2

의 관계를 만족한다.

도1은 실시형태에 따른 냉동 사이클 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도2는 실시형태에 따른 3 실린더형 로터리 컴프레서의 단면도이다.
도3은 실시형태에서 3 실린더형 로터리 컴프레서의 압축기구부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도4는 회전축을 축방향에서 보았을 때의 제1 크랭크부, 제2 크랭크부, 제3 크랭크부 및 제1 연결축부의 상대적인 위치관계를 나타낸 도면이다.
도5(A)는 제1 크랭크부와 제2 크랭크부의 편심 방향의 각도차θ를 120°로 했을 때의 제1 연결축부의 최대 두께 Tmax를 나타낸 도면이다. 도5(B)는 제1 크랭크부와 제2 크랭크부의 편심 방향의 각도차θ를 180°로 했을 때의 제1 연결축부의 최대 두께 Tmax를 나타낸 도면이다.
도6은 실시형태에서 베인과 롤러와의 위치관계를 나타낸 단면도이다.
도7은 나란히 위치한 크랭크부의 편심 방향의 위상각θ를 변화시켰을 때의 3 실린더형 로터리 컴프레서의 토크(torque)변동율을 나타낸 특성도이다.
도8(A)는 제2 크랭크부에 대응하는 롤러를 제1 저널부에서 제1 크랭크부의 외주면으로 유도한 상태를 나타낸 단면도이다. 도8(B)는 제2 크랭크부에 대응하는 롤러를 제1 연결축부의 외측에서 기울인 상태를 나타낸 단면도이다. 도8(C)는 제2 크랭크부에 대응하는 롤러를 제1 연결축부의 위치에서 회전축의 지름 방향으로 이동시킨 상태를 나타낸 단면도이다. 도 8(D)는 제2 크랭크부의 외주면에 롤러를 감합시킨 상태를 나타낸 단면도이다.

이하 실시형태에 대해서 도1 내지 도8를 참조하면서 설명한다.

도1은 예를 들면 냉동 사이클 장치의 일례인 공기조화기(1)의 냉동 사이클 회로도이다. 공기조화기(1)은 로터리 컴프레서(2), 사방향밸브(3), 실외열교환기(4), 팽창장치(5) 및 실내열교환기(6)를 주된 요소로서 갖추고 있다. 공기조화기(1)를 구성하는 상기 복수의 요소는 냉매가 순환하는 순환회로(7)를 통하여 접속되어 있다.

구체적으로 설명하면, 도1에 도시된 바와 같이, 로터리 컴프레서(2)의 토출측은 사방향밸브(3) 제1포트(3a)에 접속되어 있다. 사방향밸브(3) 제2포트(3b)은 실외열교환기(4)에 접속되어 있다. 실외열교환기(4)는 팽창장치(5)를 통하여 실내열교환기(6)에 접속되어 있다. 실내열교환기(6)은 사방향밸브(3) 제3포트(3c)에 접속되어 있다. 사방향밸브(3) 제4포트(3d)은 어큐뮬레이터(8)를 통하여 로터리 컴프레서(2)의 흡입측에 접속되어 있다.

공기조화기(1)가 냉방모드로 운전을 수행하는 경우, 사방향밸브(3)은 제1포트(3a)가 제2포트(3b)에 연결되어 통하고, 제3포트(3c)가 제4포트(3d)에 연결되어 통하도록 변환된다. 냉방모드로 공기조화기(1)의 운전이 개시되면, 로터리 컴프레서(2)로 압축된 고온/고압의 기체 냉매가 사방향밸브(3)를 경유하여 방열기(응축기)로서 기능하는 실외열교환기(4)로 유도된다.

실외열교환기(4)로 유도된 기체 냉매는 공기와의 열교환에 의해 응축되고, 고압의 액체 냉매로 변화한다. 고압의 액체 냉매는 팽창장치(5)를 통과하는 과정에서 감압되어서 저압의 기액이상냉매로 변화한다. 기액이상냉매는 흡열기(증발기)로서 기능하는 실내열교환기(6)로 유도되면서, 해당 실내열교환기(6)을 통과하는 과정에서 공기와 열교환 한다.

이 결과, 기액이상냉매는 공기에서 열을 빼앗아 증발하고, 저온/저압의 기체 냉매로 변화한다. 실내열교환기(6)을 통과하는 공기는 액체 냉매의 증발잠열에 의해 식혀져, 냉풍이 되어 공기를 조정(냉방)해야할 장소로 보내진다.

실내열교환기(6)을 통과한 저온/저압의 기체 냉매는 사방향밸브(3)을 경유하여 어큐뮬레이터(8)로 유도된다. 냉매중에 증발하지 못하고 남은 액체 냉매가 혼입되어 있는 경우는 어큐뮬레이터(8)에서 액체 냉매와 기체 냉매로 분리된다. 액체 냉매가 분리된 저온/저압의 기체 냉매는 로터리 컴프레서(2)에 흡입되면서 해당 로터리 컴프레서(2)에서 다시 고온/고압의 기체 냉매로 압축되어 순환회로(7)로 토출된다.

한편 공기조화기(1)가 난방모드로 운전을 수행하는 경우, 사방향밸브(3)은 제1포트(3a)가 제3포트(3c)에 연결되어 통하고, 제2포트(3b)가 제4포트(3d)에 연결되어 통하도록 변환된다. 그 때문에 로터리 컴프레서(2)에서 토출된 고온/고압의 기체 냉매는 사방향밸브(3)을 경유하여 실내열교환기(6)로 유도되어, 해당 실내열교환기(6)을 통과하는 공기와 열교환된다. 즉, 실내열교환기(6)가 응축기로서 기능한다.

이 결과, 실내열교환기(6)을 통과하는 기체 냉매는 공기와의 열교환에 의해 응축되어 고압의 액체 냉매로 변화한다. 실내열교환기(6)을 통과하는 공기는 기체 냉매와의 열교환에 의해 가열되어, 온풍이 되어 공기를 조정(난방)해야 하는 장소로 보내진다.

실내열교환기(6)을 통과한 고온의 액체 냉매는 팽창장치(5)로 유도되면서, 해당 팽창장치(5)를 통과하는 과정에서 감압되어서 저압의 기액이상냉매로 변화한다. 기액이상냉매는 증발기로서 기능하는 실외열교환기(4)로 유도되면서, 여기서 공기와 열교환 함으로써 증발하여 저온/저압의 기체 냉매로 변화한다. 실외열교환기(4)를 통과한 저온/저압의 기체 냉매는 사방향밸브(3) 및 어큐뮬레이터(8)를 경유하여 로터리 컴프레서(2)에 흡입된다.

다음으로 공기조화기(1)에 이용되는 로터리 컴프레서(2)의 구체적인 구성에 대해서, 도2 내지 도8를 참조하면서 설명한다. 도2는 세로로 긴 형태의 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)를 나타낸 단면도이다. 도2에 도시된 바와 같이, 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)는 밀폐용기(10), 전동기(11) 및 압축기구부(12)를 주된 요소로서 갖추고 있다.

밀폐용기(10)은 원통형상의 주벽(10a)를 가지며, 연직방향을 따라서 기립해 있다. 토출관(10b)이 밀폐용기(10)의 상단부에 마련되어 있다. 토출관(10b)은 순환회로(7)를 통하여 사방향밸브(3) 제1포트(3a)에 접속되어 있다. 또한, 밀폐용기(10)의 하부에는 압축기구부(12)를 윤활하는 윤활유가 들어 있다.

전동기(11)는 윤활유의 유면(A)보다 위쪽에 위치하도록 밀폐용기(10)의 축방향에 따른 중간부에 수용되어 있다. 전동기(11)는 이른바 내전형 전동기이며 고정자(13) 및 회전자(14)를 갖추고 있다. 고정자(13)는 밀폐용기(10)의 주벽(10a)의 안쪽면에 고정되어 있다. 회전자(14)는 밀폐용기(10)의 중심축선(O1) 위에 동축상에 위치하며 고정자(13)에 둘러 싸여 있다.

압축기구부(12)는 윤활유에 잠기도록 밀폐용기(10)의 하부에 수용되어 있다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 압축기구부(12)는 제1 냉매압축부(15A), 제2 냉매압축부(15B), 제3 냉매압축부(15C), 제1 중간칸막이판(16), 제2 중간칸막이판(17), 제1 축받이(18), 제2 축받이(19) 및 회전축(20)을 주된 요소로서 갖추고 있다.

제1 내지 제3 냉매압축부(15A，15B, 15C)는 밀폐용기(10)의 축방향으로 간격을 두고 일렬로 배열되어 있다. 제1 내지 제3 냉매압축부(15A，15B, 15C)는 각각 제1 실린더바디(21a), 제2 실린더바디(21b) 및 제3 실린더바디(21c)를 가지고 있다. 제1 내지 제3 실린더바디(21a， 21b， 21c)는 예를 들면 밀폐용기(10)의 축방향에 따른 두께가 서로 동일하도록 설정되어 있다.

제1 중간칸막이판(16)은 제1 실린더바디(21a)와 제2 실린더바디(21b) 사이에 개재되어 있다. 제1 중간칸막이판(16)의 상면은 제1 실린더바디(21a)의 내경부를 아래쪽에서부터 덮듯이 제1 실린더바디(21a)의 하면에 겹쳐져 있다. 제1 중간칸막이판(16)의 하면은 제2 실린더바디(21b)의 내경부를 위쪽에서부터 덮듯이 제2 실린더바디(21b)의 상면에 겹쳐져 있다.

또한, 제1 중간칸막이판(16)의 중앙부에 원형의 관통공(16a)이 형성되어 있다. 관통공(16a)은 제1 실린더바디(21a)의 내경부와 제2 실린더바디(21b)의 내경부와의 사이에 위치해 있다.

제2 중간칸막이판(17)은 제2 실린더바디(21b)와 제3 실린더바디(21c) 사이에 개재되어 있다. 제2 중간칸막이판(17)의 상면은 제2 실린더바디(21b)의 내경부를 아래쪽에서부터 덮듯이 제2 실린더바디(21b)의 하면에 겹쳐져 있다. 제2 중간칸막이판(17)의 하면은 제3 실린더바디(21c)의 내경부를 위쪽에서부터 덮듯이 제3 실린더바디(21c)의 상면에 겹쳐져 있다.

또한, 제2 중간칸막이판(17)의 중앙부에 원형의 관통공(17a)이 형성되어있다. 관통공(17a)은 제2 실린더바디(21b)의 내경부와 제3 실린더바디(21c)의 내경부와의 사이에 위치해 있다.

제1 중간칸막이판(16) 및 제2 중간칸막이판(17)은 각각 밀폐용기(10)의 축방향에 따른 두께T1 및 T2를 가지고 있다. 본 실시형태에 따르면, 제1 중간칸막이판(16)의 두께T1은 제2 중간칸막이판(17)의 두께T2보다 두껍다.

제1 축받이(18)은 제1 실린더바디(21a)의 위에 위치해 있다. 제1 축받이(18)은 밀폐용기(10)의 주벽(10a)의 안쪽면을 향해 뻗어 나오는 플랜지부(23)를 가지고 있다. 플랜지부(23)는 제1 실린더바디(21a)의 내경부를 위쪽에서부터 덮듯이 제1 실린더바디(21a)의 상면에 겹쳐져 있다.

본 실시형태에 따르면, 제1 축받이(18)의 플랜지부(23)는 링 형태의 서포트 프레임(24)에 둘러 싸여 있다. 서포트 프레임(24)은 밀폐용기(10)의 주벽(10a)의 안쪽면의 소정의 위치에 예를 들면 용접 등의 수단으로 고정되어 있다.

서포트 프레임(24)의 하면은 제1 실린더바디(21a)의 외주부의 상면에 겹쳐져 있다. 제1 실린더바디(21a)의 외주부는 복수의 제1 체결볼트(25)(하나만 도시)을 통하여 서포트 프레임(24)에 결합되어 있다.

또한, 제1 축받이(18)의 플랜지부(23), 제1 실린더바디(21a), 제1 중간칸막이판(16) 및 제2 실린더바디(21b)는 밀폐용기(10)의 축방향으로 적층되어 있으며, 복수의 제2 체결볼트(26)(하나만 도시)를 통하여 일체적으로 연결되어 있다.

제2 축받이(19)는 제3 실린더바디(21c)의 아래에 위치해 있다. 제2 축받이(19)는 밀폐용기(10)의 주벽(10a)의 안쪽면을 향해 뻗는 플랜지부(27)를 가지고 있다. 플랜지부(27)은 제3 실린더바디(21c)의 내경부를 아래쪽에서부터 덮듯이 제3 실린더바디(21c)의 하면에 겹쳐져 있다.

제2 축받이(19)의 플랜지부(27), 제3 실린더바디(21c), 제2 중간칸막이판(17) 및 제2 실린더바디(21b)는 밀폐용기(10)의 축방향으로 적층되어 있으며, 복수의 제3 체결볼트(28)(하나만 도시)를 통하여 일체적으로 연결되어있다.

따라서 제1 축받이(18) 및 제2 축받이(19)는 밀폐용기(10)의 축방향으로 떨어져 있으며, 제1 축받이(18)와 제2 축받이(19)의 사이에 제1 내지 제3 실린더바디(21a， 21b， 21c), 제1 중간칸막이판(16) 및 제2 중간칸막이판(17)이 번갈아가며 위치해 있다.

본 실시형태에 따르면, 제1 실린더바디(21a)의 내경부, 제1 중간칸막이판(16) 및 제1 축받이(18)의 플랜지부(23)로 둘러싸인 영역은 제1 실린더실(30)을 규정하고 있다.

제2 실린더바디(21b)의 내경부, 제1 중간칸막이판(16) 및 제2 중간칸막이판(17)로 둘러싸인 영역은 제2 실린더실(31)을 규정하고 있다.

또한, 제3 실린더바디(21c)의 내경부, 제2 중간칸막이판(17) 및 제2 축받이(19)의 플랜지부(27)로 둘러싸인 영역은 제3 실린더실(32)를 규정하고 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 제1 중간칸막이판(16)을 제2 중간칸막이판(17)보다 두껍게 함으로써, 제1 실린더실(30)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제2 실린더실(31)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D1)은 제2 실린더실(31)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제3 실린더실(32)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D2)보다 커져 있다.

바꾸어 말하면, 제2 중간칸막이판(17)이 제1 중간칸막이판(16)보다 얇기 때문에, 제2 실린더실(31)과 제3 실린더실(32)이 밀폐용기(10)의 축방향으로 서로 접근한 상태로 유지되어 있다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 제1 토출머플러(33)가 제1 축받이(18)에 부착되어 있다. 제1 토출머플러(33)와 제1 축받이(18)의 사이에는 제1 소음실(34)이 형성되어 있다. 제1 소음실(34)은 제1 토출머플러(33)가 가지는 복수의 배기공(도시는 생략)을 통하여 밀폐용기(10)의 내부에 개구 되어 있다.

제2 토출머플러(35)가 제2 축받이(19)에 부착되어 있다. 제2 토출머플러(35)와 제2 축받이(19)의 사이에는 제2 소음실(36)이 형성되어 있다. 제2 소음실(36)은 밀폐용기(10)의 축방향으로 연장되는 도시되지 않은 토출통로를 통하여 제1 소음실(34)에 연결되어 통하게 되어 있다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 회전축(20)은 밀폐용기(10)의 중심축선(O1) 위에 동축상에 위치되어 있다. 회전축(20)은 제1 저널부(38), 제2 저널부(39), 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c), 제1 연결축부(41) 및 제2 연결축부(42)를 가지는 일체화된 구조물이다.

제1 저널부(38)은 회전축(20)의 축방향에 따른 중간부에 위치하며, 제1 축받이(18)에 의해 자유롭게 회전 가능한 형태로 지지 받고 있다. 제1 축받이(18)에서 돌출되어 나온 회전축(20)의 상단부에는 전동기(11)의 회전자(14)가 연결되어 있다.

제2 저널부(39)은 회전축(20)의 하단부에 위치하도록 제1 저널부(38)와 동축상에 마련되어 있다. 제2 저널부(39)은 제2 축받이(19)에 의해 자유롭게 회전 가능한 형태로 지지 받고 있다.

제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)는 제1 저널부(38)와 제2 저널부(39)의 사이에 위치하며, 회전축(20)의 축방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)는 각각 원형의 단면 형상을 가지는 원반 형태의 요소이며, 본 실시형태에서는 회전축(20)의 축방향에 따른 두께치수 및 지름이 동일하게 설정되어 있다.

제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)는 제1 저널부(38) 및 제2 저널부(39)의 회전중심을 지나가는 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대해 편심되어 있다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)의 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대한 편심 방향은 회전축(20)의 원주방향으로 균등하게 어긋나 있다.

또한, 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대한 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)의 편심량(e)은 서로 균등하게 되어 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 제1 크랭크부(40a)는 제1 실린더실(30)에 위치해 있다. 제2 크랭크부(40b)는 제2 실린더실(31)에 위치해 있다. 제3 크랭크부(40c)는 제3 크랭크실(32)에 위치해 있다.

제1 연결축부(41)는 회전축(20)의 회전중심선(O2) 위에서 제1 크랭크부(40a)와 제2 크랭크부(40b)의 사이에 위치하며, 제1 중간칸막이판(16)의 관통공(16a)를 관통한다. 제2 연결축부(42)는 회전축(20)의 회전중심선(O2) 위에서 제2 크랭크부(40b)와 제3 크랭크부(40c)의 사이에 위치하며, 제2 중간칸막이판(17)의 관통공(17a)을 관통한다.

링 형태의 롤러(45)가 제1 크랭크부(40a)의 외주면에 감합되어 있다. 롤러(45)은 회전축(20)에 추종하여 제1 실린더실(30)의 내부에서 편심회전 하며, 롤러(45)의 외주면의 일부가 제1 실린더바디(21a)의 내경부의 내주면에 슬라이딩 가능하도록 선접촉하게 되어있다.

롤러(45)의 상단면은 제1 축받이(18)의 플랜지부(23) 하면에 슬라이딩 가능한 형태로 접해 있다. 롤러(45)의 하단면은 제1 중간칸막이판(16)의 상면에 슬라이딩 가능한 형태로 접해 있다. 이로 인하여 제1 실린더실(30)의 기밀성이 확보되어 있다.

링 형태의 롤러(46)가 제2 크랭크부(40b)의 외주면에 감합되어 있다. 롤러(46)는 회전축(20)에 추종하여 제2 실린더실(31)의 내부에서 편심회전 하며, 롤러(46)의 외주면의 일부가 제2 실린더바디(21b)의 내경부의 내주면에 슬라이딩 가능하도록 선접촉하게 되어있다.

롤러(46)의 상단면은 제1 중간칸막이판(16)의 하면에 슬라이딩 가능한 형태로 접해 있다. 롤러(46)의 하단면은 제2 중간칸막이판(17)의 상면에 슬라이딩 가능한 형태로 접해 있다. 이로 인하여 제2 실린더실(31)의 기밀성이 확보되어 있다.

링 형태의 롤러(47)가 제3 크랭크부(40c)의 외주면에 감합되어 있다. 롤러(47)은 회전축(20)에 추종하여 제3 실린더실(32)의 내부에서 편심회전 하며, 롤러(47)의 외주면의 일부가 제3 실린더바디(21c)의 내경부의 내주면에 슬라이딩 가능하도록 선접촉하게 되어있다.

롤러(47)의 상단면은 제2 중간칸막이판(17)의 하면에 슬라이딩 가능한 형태로 접해 있다. 롤러(47)의 하단면은 제2 축받이(19)의 플랜지부(27)의 상면에 슬라이딩 가능한 형태로 접해 있다. 이로 인하여 제3 실린더실(32)의 기밀성이 확보되어 있다.

본 실시형태에 따르면, 롤러(45， 46， 47)는 회전축(20)의 제1 연결축부(41) 및 제2 연결축부(42)보다 큰 내경을 가지고 있다.

도6에 제2 실린더실(31)을 대표하여 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32)은 각각 베인(50)에 의해 흡입영역(R1)과 압축영역(R2)으로 구획되어 있다. 그 때문에 롤러(45， 46， 47)가 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32) 의 내부에서 편심회전 하면, 각 실린더실(30, 31, 32)의 흡입영역(R1) 및 압축영역(R2)의 용적이 변화하게 되어 있다.

제1 실린더바디(21a)의 내부에 제1 실린더실(30)의 흡입영역(R1)으로 이어지는 제1 접속구(51a)가 형성되어있다. 제1 접속구(51a)는 제1 실린더바디(21a)의 측면에 개구되어 있다. 제2 실린더바디(21b)의 내부에 제2 실린더실(31)의 흡입영역(R1)으로 이어지는 제2 접속구(51b)가 형성되어 있다. 제2 접속구(51b)는 제2 실린더바디(21b)의 측면에 개구되어 있다. 제1 및 제2 접속구(51a，51b)의 개구단은 밀폐용기(10)의 축방향으로 간격을 두고 배열되어 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 원통형의 어큐뮬레이터(8)는 수직으로 기립한 자세로 밀폐용기(10)의 옆에 부설되어 있다. 어큐뮬레이터(8)의 바닥부는 압축기구부(12)의 상단 부근에 위치해 있다.

어큐뮬레이터(8)은 액체 냉매가 분리된 기체 냉매를 압축기구부(12)의 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32)로 배분하는 제1 흡입관(52a) 및 제2 흡입관(52b)을 가지고 있다. 제1 및 제2 흡입관(52a, 52b)은 어큐뮬레이터(8)의 바닥부를 관통하여 어큐뮬레이터(8)의 밖으로 유도된다.

제1 흡입관(52a)은 어큐뮬레이터(8)의 아래에서 밀폐용기(10)의 주벽(10a)을 향하여 엘보형태로 만곡되어 있다. 제1 흡입관(52a)의 선단부는 밀폐용기(10)의 주벽(10a)를 관통하여 제1 실린더바디(21a)의 제1 접속구(51a)에 접속되어 있다.

제2 흡입관(52b)은 제1 흡입관(52a)보다 지름이 크며, 제1 흡입관(52a)의 아래에서 밀폐용기(10)의 주벽(10a)을 향하여 엘보형태로 만곡되어 있다. 제2 흡입관(52b)의 선단부는 밀폐용기(10)의 주벽(10a)를 관통하여 제2 실린더바디(21b)의 제2 접속구(51b)에 접속되어 있다.

제2 실린더실(31)와 제3 실린더실(32)와의 사이를 가르는 제2 중간칸막이판(17)은 제2 실린더바디(21b)의 제2 접속구(51b)에 연결되어 통하는 냉매배분구(53)를 가지고 있다. 냉매배분구(53)는 제3 실린더바디(21c)에 형성된 도입통로(54)를 통하여 제3 실린더실(32)로 통한다.

또한, 도3에 도시된 바와 같이, 제1 축받이(18)의 플랜지부(23)에 제1 실린더실(30)의 압축영역(R2)의 압력이 소정의 값에 도달했을 때에 열리는 제1 토출밸브(56)이 마련되어 있다. 제1 토출밸브(56)의 토출측은 제1 소음실(34)로 통한다.

제1 중간칸막이판(16)에 제2 실린더실(31)의 압축영역(R2)의 압력이 소정의 값에 도달했을 때에 열리는 제2 토출밸브(57)가 마련되어 있다. 제2 토출밸브(57)의 토출측은 제1 중간칸막이판(16)의 내부 및 제1 실린더바디(21a)의 내부에 마련한 도시되지 않은 토출통로를 통하여 제1 소음실(34)로 통한다.

제2 축받이(19)의 플랜지부(27)에 제3 실린더실(32)의 압축영역(R2)의 압력이 소정의 값에 도달했을 때에 열리는 제3 토출밸브(58)가 마련되어 있다. 제3 토출밸브(58)의 토출측은 제2 소음실(36)로 통한다.

이러한 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)에 있어서, 전동기(11)에 의해 회전축(20)이 회전되면, 롤러(45， 46， 47)가 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)에 추종하여 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32) 의 내부에서 편심회전한다. 이로 인하여 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32)의 흡입영역(R1) 및 압축영역(R2)의 용적이 변화하고, 어큐뮬레이터(8) 내부의 기체 냉매가 제1 및 제2 흡입관(52a, 52b)에서 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32)의 흡입영역(R1)에 흡입된다.

제1 흡입관(52a)에서 제1 실린더실(30)의 흡입영역(R1)에 흡입된 기체 냉매는 흡입영역(R1)이 압축영역(R2)으로 이행하는 과정에서 서서히 압축된다. 기체 냉매의 압력이 미리 정해진 값에 도달한 시점에 제1 토출밸브(56)가 열리고, 제1 실린더실(30)에서 압축된 기체 냉매가 제1 소음실(34)로 토출된다.

제2 흡입관(52b)으로부터 제2 실린더바디(21b)의 제2 접속구(51b)로 유도된 기체 냉매의 일부는 제2 실린더실(30)의 흡입영역(R1)에 흡입된다. 제2 접속구(51b)に유도된 남은 기체 냉매는 제2 중간칸막이판(17)의 냉매배분구(53) 및 제3 실린더바디(21c)의 도입통로(54)를 거쳐 제3 실린더실(31)의 흡입영역(R1)에 흡입된다.

제2 실린더실(31)의 흡입영역(R1)에 흡입된 기체 냉매는 흡입영역(R1)이 압축영역(R2)으로 이행하는 과정에서 서서히 압축된다. 기체 냉매의 압력이 미리 정해진 값에 도달한 시점에 제2 토출밸브(57)가 열리고, 제2 실린더실(31)에서 압축된 기체 냉매가 토출통로를 거쳐 제1 소음실(34)로 유도된다.

제3 실린더실(32)의 흡입영역(R1)에 흡입된 기체 냉매는 흡입영역(R1)가 압축영역(R2)으로 이행하는 과정에서 서서히 압축된다. 기체 냉매의 압력이 미리 정해진 값에 도달한 시점에 제3 토출밸브(58)가 열리고, 제3 실린더실(32)에서 압축된 기체 냉매가 제2 소음실(36)로 토출된다. 제2 소음실(36)로 토출된 기체 냉매는 토출통로를 통하여 제1 소음실(34)로 유도된다.

본 실시형태에서는 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)는 편심 방향을 회전축(20)의 원주방향으로 균등하게 틀어서 형성되어 있다. 그 때문에 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32)에서 압축된 기체 냉매가 토출되는 시점에 동등한 위상차가 존재한다.

제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32)에서 압축된 기체 냉매는 제1 소음실(34)에서 합류하면서, 제1 토출머플러(33) 배기공으로부터 밀폐용기(10)의 내부에 연속적으로 토출된다. 밀폐용기(10)의 내부에 토출된 기체 냉매는 전동기(11)을 통과한 후, 토출관(10b)으로부터 사방향밸브(3)로 유도된다.

한편, 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)에서는 롤러(45， 46， 47)가 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32) 의 내부에서 편심회전 함으로써, 각 실린더실(30, 31, 32)의 흡입영역(R1) 및 압축영역(R2)의 용적을 변화시켜서 기체 냉매를 압축하고 있다.

이때문에 롤러(45， 46， 47)를 편심회전시키는 회전축(20)에 제1 내지 제3 실린더실(30, 31, 32) 내부의 압력변화에 수반되는 부하가 더해져, 회전축(20)에 토크(torque)변동이 발생하는 것을 피할 수 없다. 토크(torque)변동은 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)의 진동과 소음의 요인이 되기 때문에 가능한 최소한으로 억제할 필요가 있다.

도7은 회전축(20)의 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)의 편심 방향의 각도차θ를 110°, 120°, 130°로 한 경우에 있어서, 회전축(20)의 회전각에 대한 토크(torque)변동율을 나타낸 특성도이다.

도7에 도시된 바와 같이, 각도차θ가 110°일 때의 토크(torque)변동율은 38．8％이며, 각도차θ가 120°일 때의 토크(torque)변동율은 27．1％이며, 각도차θ가 130°일 때의 토크(torque)변동율은 40．4％이다. 도시는 생략되었으나, 각도차θ가 140°일 때의 토크(torque)변동율은 54．2％이다.

로터리 컴프레서의 토크(torque)변동율은 일반적으로 50％ 이하가 되게 하는 것이 바람직하다. 그 때문에 본 실시형태에서는 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)의 편심 방향은 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대하여, 회전축(20)의 원주방향으로 110°~130°(120°±10°)의 범위 내에서 어긋나 있으며, 특히 각도차θ는 토크(torque)변동율이 가장 작은 120°로 하면 좋다.

본 실시형태에 따르면, 제2 실린더바디(21b)에 어큐뮬레이터(8)로 이어지는 제2 흡입관(52b)이 접속되고, 제2 실린더바디(21b)의 제2 실린더실(31)에서 압축된 기체 냉매가 제1 중간칸막이판(16)의 내부의 토출통로로 토출된다.

이때, 제1 실린더실(30)와 제2 실린더실(31)와의 사이를 가르는 제1 중간칸막이판(16)은 제2 실린더실(31)와 제3 실린더실(32)와의 사이를 가르는 제2 중간칸막이판(17)보다 두껍게 형성되어 있기 때문에, 제1 중간칸막이판(16)의 내부의 토출통로의 용적을 충분히 확보할 수 있다.

그와 함께, 제2 토출밸브(57)가 제2 실린더실(31)의 위에 위치하는 제1 중간칸막이판(16)에 마련되어 있기 때문에, 제2 실린더실(31)로부터 압축기구부(12)의 최상부에 위치하는 제1 소음실(34)의 배기공까지의 경로 길이가 짧아진다. 이때문에 제1 중간칸막이판(16)의 내부의 토출통로의 용적이 큰 것과 맞물려, 제2 실린더실(31)에서 압축된 기체 냉매가 제1 소음실(34)에 도달하기까지의 사이에 발생하는 기체 냉매의 토출손실을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 제2 실린더실(31)와 제3 실린더실(32)의 사이에 개재되는 제2 중간칸막이판(17)이 제1 중간칸막이판(16)보다 얇기 때문에, 제2 흡입관(52b)이 접속된 제2 실린더바디(21b)로부터 제3 실린더실(32)까지의 거리를 단축할 수 있다. 이때문에 제2 흡입관(52b)으로부터 제2 실린더바디(21b)의 제2 접속구(51b)로 유도된 기체 냉매가 제2 중간칸막이판(17)의 냉매배분구(53) 및 제3 실린더바디(21c)의 도입통로(54)를 지나 제3 실린더실(32)에 이르기 까지의 사이에 발생하는 기체 냉매의 흡입손실을 최소한으로 억제할 수 있다.

이에 더하여, 제2 흡입관(52b)을 제3 실린더바디(21c)의 위에 위치하는 제2 실린더바디(21b)에 접속함으로써, 어큐뮬레이터(8)와 압축기구부(12)와의 사이를 잇는 제2 흡입관(52b)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 이 결과, 기체 냉매가 제2 흡입관(32b)을 통과할 때에 발생하는 흡입손실을 최소한으로 억제할 수 있다.

따라서, 제2 실린더실(31) 및 제3 실린더실(32)이 하나의 제2 흡입관(52b)을 공유하여 사용함에도 불구하고, 어큐뮬레이터(8)로부터 되돌려 보내지는 기체 냉매를 제2 실린더실(31) 및 제3 실린더실(32)에서 높은 효율로 압축하여 밀폐용기(10)의 내부에 토출시킬 수 있다.

다음으로 압축기구부(12)의 회전축(20) 및 롤러(46)의 치수/형상에 대해서 설명한다.

도4는 회전축(20)을 축방향에서 보았을 때의 제1 크랭크부(40a), 제2 크랭크부(40b) 및 제3 크랭크부(40c)의 상대적인 위치관계와 회전축(20)의 회전중심선(O2)과 수직으로 교차하는 방향의 제1 연결축부(41)의 단면 형상을 도시한다.

도4에 도시된 바와 같이, 제1 크랭크부(40a)의 중심(C1)은 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대하여 편심량(e)만큼 어긋나 있다. 이와 유사하게, 제2 크랭크부(40b)의 중심(C2)는 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대하여 제1 크랭크부(40a)의 편심 방향과는 반대쪽으로 편심량(e)만큼 어긋나 있다.

본 실시형태에서는 제1 크랭크부(40a)와 제2 크랭크부(40b)의 사이에 걸치는 제1 연결축부(41)는 제2 중간칸막이판(17)보다 두꺼운 제1 중간칸막이판(16)을 관통하고 있기 때문에 축길이가 제2 연결축부(42)보다 길다.

그 때문에 제1 연결축부(41)은 회전축(20)의 회전중심선(O2)과 수직으로 교차하는 방향의 단면 형상을 도4에 도시한 바와 같은 나뭇잎에 가까운 형상으로 만들어서, 충분한 강성을 확보하고 있다. 구체적으로 설명하면, 제1 연결축부(41)는 제1 겉면(S1), 제2 겉면(S2) 및 제3 겉면(S3)을 가지고 있다.

제1 겉면(S1)은 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대하여 제1 크랭크부(40a)의 편심 방향의 반대쪽에 위치하며, 제1 크랭크부(40a)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 근소하게 치우쳐 있다. 또한, 제1 겉면(S1)은 제1 크랭크부(40a)의 중심(C1)과 동축의 원통면으로 구성되어 있으며, 제1 겉면(S1)의 반지름은 제1 저널부(38) 및 제2 저널부(39)의 반지름보다 크다.

제2 겉면(S2)는 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대하여 제2 크랭크부(40b)의 편심 방향의 반대쪽에 위치하며, 제2 크랭크부(40b)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 근소하게 치우쳐 있다. 또한, 제2 겉면(S2)는 제2 크랭크부(40b)의 중심(C2)과 동축의 원통면으로 구성되어 있으며, 제2 겉면(S2)의 반지름은 제1 저널부(38) 및 제2 저널부(39)의 반지름보다 크다.

본 실시형태에서는 제1 겉면(S1)의 원주방향에 따른 일단과 제2 겉면(S2)의 원주방향에 따른 일단이 서로 맞닿아서, 제1 연결축부(41)의 축방향으로 연장되는 엣지부(60)를 규정하고 있다. 엣지부(60)는 제1 겉면(S1)의 일단과 제2 겉면(S2)의 일단이 교차하는 교점이라고 바꾸어 말할 수 있다.

제3 겉면(S3)은 엣지부(60)에 대하여 회전축(20)의 회전중심선(O2)을 사이에 낀 반대편에서 제1 겉면(S1)과 제2 겉면(S2)의 사이에 걸쳐 있다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이, 제1 겉면(S1)을 연장했을 때의 가장연장선(S1a)과 제2 겉면(S2)를 연장했을 때의 가장연장선(S2a)이 교차하는 교점을 P로 삼았을 때, 제3 겉면(S3)은 교점P와 회전축(20)의 회전중심선(O2)의 사이에 위치하며, 회전축(20)의 회전중심선(O2)과 동축의 원통면으로 구성되어 있다.

교점P는 제1 연결축부(41)의 단면 형상을 규정하는 나뭇잎에 가까운 형상의 장축Z의 방향에 따른 일단에 위치해 있다. 또한, 교점으로서의 엣지부(60)는 제1 연결축부(41)의 단면 형상을 규정하는 나뭇잎에 가까운 형상의 장축Z의 방향에 따른 타단에 위치해 있다.

도4에 도시된 바와 같이, 나뭇잎에 가까운 형상의 장축Z의 방향에 따른 일단에 위치하는 교점P에서 회전축(20)의 회전중심선(O2)까지의 거리를 L1, 장축Z의 타단에 위치하는 엣지부(교점)(60)에서 회전축(20)의 회전중심선(O2)까지의 거리를 L2, 제3 겉면(S3)에서 회전축(20)의 회전중심선(O2)까지의 거리를 L3이라고 하면, L1, L2, L3은

L1＞L3≥L2의 관계를 만족한다.

본 실시형태에서는 제1 크랭크부(40a)와 제2 크랭크부(40b)와의 사이의 편심 방향의 각도차θ를 120°가 되게 함으로써, 상기 L1과 L2의 사이에 차이가 발생하여, 예를 들면 제1 연결축부(41)을 제1 겉면(S1)와 제2 겉면(S2)만으로 형성된 경우에는 제1 연결축부(41)의 중심이, 상기 차이 만큼만 회전축(20)의 회전중심선(O2)으로부터 편심한다. 제1 연결축부(41)의 중심이 편심하면, 연결축부(41)의 중심(center of gravity)위치가 회전축(20)의 회전중심선(O2)에서 틀어지게 되어, 회전축(20)의 균형이 나빠진다.

그럼에도, 본 실시형태의 제1 연결축부(41)는 제1 겉면(S1)과 제2 겉면(S2)의 사이에 걸치는 제3 겉면(S3)을 가지며, 해당 제3 겉면(S3)이 교점P과 회전중심선(O2)의 사이에 위치해 있다. 이때문에 제1 연결축부(41)의 중심(center of gravity)위치를 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 치우치게 할 수 있다.

또한, 상기 L3을 L2보다 조금 크게 하는 편이 제1 연결축부(41)의 강성을 키울 수 있다.

또한, 각도차θ를 120°로 하면, 각도차θ를 180°로 한 경우와 비교했을 때 제1 연결축부(41)의 장축Z의 방향과 수직으로 교차하는 제1 연결축부(41)의 폭치수Tmax를 키울 수 있다.

도5(A)는 각도차θ를 120°로 했을 때의 제1 연결축부(41)의 폭치수Tmax를 나타내며, 도5(Ｂ)는 각도차θ를 180°로 했을 때의 제1 연결축부(41)의 폭치수Tmax를 나타내고 있다. 제1 크랭크부(40a)의 지름, 제2 크랭크부(40b)의 지름, 제1 연결축부(41)의 제1 겉면(S1) 및 제2 겉면(S2)의 지름 및 편심량(e)을 일정하게 한 경우, 각도차θ를 120°로 하는 편이 제1 연결축부(41)의 폭치수Tmax를 키울 수 있어, 그 만큼, 제1 연결축부(41)의 강성이 올라간다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 회전축(20)의 제2 크랭크부(40b)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제3 크랭크부(40c)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D3)은 제2 실린더실(31)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제3 실린더실(32)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D2)보다 짧다.

회전축(20)의 제1 크랭크부(40a)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제2 크랭크부(40b)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D4)는 제1 실린더실(30)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제2 실린더실(31)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D1)보다 길다.

또한, 도8(A)에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)에 감합되는 롤러(45， 46， 47)의 축방향에 따른 길이(H1)는 제1 내지 제3 크랭크부(40a， 40b， 40c)의 축방향에 따른 길이(H)보다 길다. 이에 더하여, 롤러(45， 46， 47)의 축방향에 따른 길이(H1)은 회전축(20)의 제1 연결축부(41)의 길이(H3)보다 길다.

본 실시형태에 따르면, 제1 연결축부(41)의 제1 겉면(S1)은 제1 크랭크부(40a)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 근소하게 치우쳐 있다. 이와 유사하게, 제1 연결축부(41)의 제2 겉면(S2)은 제2 크랭크부(40b)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 근소하게 치우쳐 있다. 이때문에 제2 크랭크부(40b)의 외주면에 감합되는 롤러(46)를 제1 크랭크부(40a) 쪽에서 제1 연결축부(41)의 외측을 지나서 제2 크랭크부(40b)으로 유도할 수 있게 된다.

이때, 롤러(46)의 축방향에 따른 길이(H1)가 제1 연결축부(41)의 길이(H3)보다 길기 때문에, 제1 크랭크부(40a)를 통과한 롤러(46)가 제1 연결축부(41)의 외측에 도달했을 때, 롤러(46)의 하단면이 제2 크랭크부(40b)의 상단면에 닿는다. 따라서 그대로 있으면 롤러(46)를 제1 연결축부(41)에서 제2 크랭크부(40b)의 방향으로 이동시키기 어려워진다.

여기서, 본 실시형태에서는 롤러(46)의 내경부의 축방향에 따른 양단의 개구모서리에 각각 모따기부(61a，61b)가 마련되어 있다. 모따기부(61a，61b)가 존재함으로 인하여, 롤러(46)의 개구모서리가 전주에 걸쳐 내경이 커지는 방향으로 비스듬하게 잘린 형상을 이루고 있다.

또한, 본 실시형태에서는 모든 롤러(45， 46， 47)를 공통부품으로 사용하기 때문에, 다른 롤러(45, 47)의 내경부의 개구모서리에도 동일한 모따기부(61a，61b)가 마련되어 있다.

다음으로 회전축(20)의 제2 크랭크부(40b)의 외주면에 롤러(46)를 부착하는 작업에 대해서, 도8를 참조하면서 설명한다. 도8(A)~도8(D)은 롤러(46)를 제1 크랭크부(40a)에서 제1 연결축부(41)의 외측을 지나서 제2 크랭크부(40b)의 외주면에 부착하기까지의 작업공정을 순서대로 나타내고 있다.

도8(A)는 회전축(20)의 제1 저널부(38) 쪽에서 삽입한 롤러(46)를 제1 크랭크부(40a)의 바깥 쪽으로 이동시킨 상태를 도시한 것이다. 롤러(46)는 내경부의 개구모서리에 모따기부(61a，61b)를 갖추고 있기 때문에, 롤러(46)를 제1 저널부(38)에서 제1 크랭크부(40a)의 방향으로 이동시킬 때에, 롤러(46)의 내경부의 개구모서리가 제1 크랭크부(40a)의 외주면과 서로 간섭하는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 롤러(46)를 제1 저널부(38)에서 제1 크랭크부(40a)를 향해서 손쉽게 이동시킬 수 있다.

도8(Ｂ)는 롤러(46)를 제1 크랭크부(40a)에서 제1 연결축부(41)의 바깥 쪽으로 이동시킨 상태를 도시한 것이다. 본 실시형태에서는 제1 연결축부(41)의 제1 겉면(S1)이 제1 크랭크부(40a)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 근소하게 치우쳐 있다. 그 때문에 롤러(46)를 제1 크랭크부(40a)에서 제1 연결축부(41)의 바깥 쪽으로 이동시킬 때에, 롤러(46)의 내경부가 제1 겉면(S1)과 서로 간섭하는 것을 회피할 수 있다.

이때, 롤러(46)의 축방향에 따른 길이(H1)가 제1 연결축부(41)의 길이(H3)보다 길기 때문에, 롤러(46)를 제1 연결축부(41)의 바깥 쪽으로 이동시킨 상태에서는 롤러(46)의 하단면이 제2 크랭크부(40b)의 상단면에 닿으면서 롤러(46)의 상단면이 제1 크랭크부(40a)의 하단면보다 근소하게 위쪽으로 튀어 나온다.

따라서 그대로 두면 롤러(46)를 제1 연결축부(41)에서 제2 크랭크부(40b)의 방향으로 이동시키기 어려워진다. 본 실시형태에서는 롤러(46)의 내경부의 개구모서리에 모따기부(61a，61b)가 형성되어 있기 때문에, 롤러(46)가 제1 연결축부(41)의 바깥 쪽에 도달한 시점에, 도8(Ｂ)에 도시된 바와 같이, 롤러(46)를 회전축(20)에 대해 기울인다.

이로 인하여 롤러(46)의 내경부 중에서 제1 연결축부(41)의 제2 겉면(S2)과 마주보는 부분이 제1 크랭크부(40a)보다 아래쪽에 위치하며, 롤러(46)의 내경부의 내주면과 제1 연결축부(41)의 제2 겉면(S2)의 사이에 빈틈(g)이 발생한다. 또한, 제1 크랭크부(40a)의 제1 연결축부(41) 쪽에 위치하는 외주모서리가 롤러(46)의 모따기부61a에 들어간다.

도8(Ｃ)은 제1 연결축부(41)의 외측에서 기울인 롤러(46)를 회전축(20)의 지름 방향으로 이동시킨 상태를 도시한 것이다. 롤러(46)은 내경부의 내주면이 제1 연결축부(41)의 제2 겉면(S2)에 근접하는 방향으로 이동하며, 롤러(46)의 상단면의 일부가 제1 크랭크부(40a)의 아래쪽에 들어간다. 그와 함께, 제2 크랭크부(40b)의 제1 연결축부(41) 쪽에 위치하는 외주모서리가 롤러(46)의 모따기부(61b)에 들어간다. 이 결과, 롤러(46)은 제1 연결축부(41)의 외측에서 제2 크랭크부(40b)의 바로 위에 위치하게 된다.

도8(D)은 롤러(46)를 제1 연결축부(41)에서 제2 크랭크부(40b)로 이동시킨 상태를 도시한 것이다. 롤러(46)의 상단면의 일부가 제1 크랭크부(40a)의 아래쪽에 들어간 상태에서, 롤러(46)의 기울기를 없애면, 롤러(46)와 제2 크랭크부(40b)가 서로 동축상으로 위치가 맞추어 진다.

그 때문에 롤러(46)를 제1 연결축부(41) 쪽에서 제2 크랭크부(40b)로 이동시키면, 롤러(46)가 제2 크랭크부(40b)의 외주면에 감합된 상태로 이행한다.

제1 실시형태에 따르면, 제1 크랭크부(40a)와 제2 크랭크부(40b)와의 사이의 편심 방향의 각도차θ를 110°~130°(120°±10°)의 범위 내로 설정함으로써, 회전축(20)의 토크(torque)변동을 억제하면서, 제1 연결축부(41)의 폭치수Tmax를 충분히 확보할 수 있다. 이로 인하여 회전축(20)의 축방향과 수직으로 교차하는 방향에 따른 제1 연결축부(41)의 단면적이 증대한다.

게다가, 제1 연결축부(41)의 길이(H3)는 롤러(46)의 축방향에 따른 길이(H1)보다 짧기 때문에, 제1 연결축부(41)의 단면적이 증대함과 맞물려, 제1 크랭크부(40a)와 제2 크랭크부(40b)의 사이에 걸치는 제1 연결축부(41)의 강성을 굳건하게 만들 수 있다.

이 결과, 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)의 운전시의 회전축(20)의 어긋남을 억제할 수 있으며, 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)의 진동 및 소음이 작아지도록 억제할 수 있다.

또한, 제1 연결축부(41)은 제1 겉면(S1), 제2 겉면(S2) 및 제3 겉면(S3)에서 규정된 단면 형상을 가지기 때문에, 제1 연결축부(41)의 중심(center of gravity)위치를 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 최대한 치우치게 할 수 있다.

따라서 회전축(20)의 균형이 양호해 지며, 이 점에서도 회전축(20)의 어긋남을 억제하고, 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)의 진동의 저감에 기여한다.

본 실시형태에 따르면, 제1 연결축부(41)의 제1 겉면(S1)은 제1 크랭크부(40a)의 중심(C1)과 동축의 원통면으로 구성되며, 제2 겉면(S2)는 제2 크랭크부(40b)의 중심(C2)과 동축의 원통면으로 구성되어 있다. 이때문에 제2 크랭크부(40b)의 외주면에 감합되는 롤러(46)를, 제1 크랭크부(40a)의 방향에서 제1 연결축부(41)의 외측을 지나서 제2 크랭크부(40b)로 유도할 수 있게 하면서, 제1 연결축부(41)의 강성을 높일 수 있다.

이에 더하여, 제1 연결축부(41)의 제3 겉면(S3)은 회전축(20)의 제1 저널부(38)와 동축의 원통면으로 구성되어 있다. 이때문에 예를 들면 선반을 이용하여 제1 크랭크부(40a), 제2 크랭크부(40b) 및 제1 저널부(38)에 절삭 가공을 수행할 때에, 제1 겉면(S1), 제1 겉면(S2) 및 제3 겉면(S3)에 대하여서도 각각 동일한 공정으로 절삭 가공을 수행할 수 있다.

따라서 회전축(20)에 대한 가공성이 양호해 지며, 그만큼, 회전축(20)의 제조비용을 저감할 수 있다.

본 실시형태에서는 롤러(46)의 장착 시의 작업성을 고려하여, 제1 겉면(S1)을 제1 크랭크부(40a)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 기울게 하면서, 제2 겉면(S2)을 제2 크랭크부(40b)의 외주면보다 회전축(20)의 회전중심선(O2) 쪽으로 치우친 위치에 형성했으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 제1 겉면(S1)을 제1 크랭크부(40a)의 외주면과 동일한 면 위에 형성되면서, 제2 겉면(S2)를 제2 크랭크부(40b)의 외주면과 동일한 면 위에 형성되도록 해도 무방하다.

본 실시형태에 따르면, 회전축(20)의 제1 크랭크부(40a)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제2 크랭크부(40b)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D4)가 제1 실린더실(30)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제2 실린더실(31)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D1)보다 길다.

이때문에 롤러(46)를 제1 크랭크부(40a)의 방향에서 제1 연결축부(41)의 외측을 지나서 제2 크랭크부(40b)를 향해서 이동시킬 때에, 롤러(46)가 제1 연결축부(41)에 걸리기 어려워진다. 따라서 롤러(46)를 용이하게 이동시킬 수 있으며, 롤러(46)를 회전축(20)에 부착할 때의 작업성이 양호해 진다.

또한, 본 실시형태에서는 회전축(20)의 제2 크랭크부(40b)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제3 크랭크부(40c)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D3)가, 제2 실린더실(31)의 축방향에 따른 중간점으로부터 제3 실린더실(32)의 축방향에 따른 중간점까지의 거리(D2)보다 짧다. 이때문에 기체 냉매를 압축할 때에, 회전축(20)이 제1 축받이(18) 및 제2 축받이(19)를 기점으로 휘려고 하여도, 해당 회전축(20)에 작용하는 굽힘 응력을 저감할 수 있다.

이 결과, 회전축(20)의 어긋남 및 축이탈에 수반되는 롤러(46, 47)의 국부적인 마찰과 밀폐성능의 저하를 방지할 수 있으며, 고성능에 신뢰성이 높은 3 실린더형 로터리 컴프레서(2)를 얻을 수 있다.

상기 실시형태에서는 제1 연결축부(41)의 제3 겉면(S3)을 회전축(20)의 회전중심선(O2)에 대하여 나뭇잎에 가까운 형상의 장축 방향에 따른 일방에 마련하고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들면 제1 연결축부(41)의 장축방향에 따른 양쪽의 단부에, 제1 저널부(38)와 동축의 원통면으로 구성된 한 쌍의 제3 겉면(S3)을 마련하고, 엣지부(60)를 생략해도 무방하다.

이에 더하여, 제1 연결축부(41)의 제1 겉면(S1) 및 제2 겉면(S2)은 원주방향에 따른 전체 길이에 걸쳐서 원호 형상으로 만곡 시킬 필요는 없다. 적어도 Tmax를 규정하는 제1 겉면(S1)의 중간부 및 제2 겉면(S2)의 중간부가 원호 형상으로 만곡되어 있으면 문제 없다.

또한, 상기 실시형태에서는 베인이 롤러의 편심회전에 추종하여 실린더실로 진출하거나, 실린더실에서 멀어지는 방향으로 왕복 이동하는 일반적인 로터리 컴프레서를 예로 들어서 설명했으나, 예를 들면 롤러의 외주면으로부터 베인이 지름 방향 바깥 쪽을 향하여 일체적으로 돌출된, 이른바 스윙형의 로터리 컴프레서에서도 이와 유사하게 실시 가능하다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했으나, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 이들 신규한 실시형태는 기타 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 생략, 치환, 변경을 수행할 수 있다. 이들 실시형태와 그 변형은 발명의 범위와 요지에 포함되면서 동시에 특허 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

2…로터리 컴프레서, 4…실외열교환기, 5…팽창장치, 6…실내열교환기, 7…순환회로, 16…제1 중간칸막이판, 17…제2 중간칸막이판, 18…제1 축받이, 19…제2 축받이, 20…회전축, 21a…제1 실린더바디, 21b…제2 실린더바디, 21c…제3 실린더바디, 30…제1 실린더실, 31…제2 실린더실, 32…제3 실린더실, 38…제1 저널부, 39…제2 저널부, 40a…제1 크랭크부, 40b…제2 크랭크부, 40c…제3 크랭크부, 41…제1 연결축부, 42…제2 연결축부, 45，46，47…롤러, 60…엣지부(교점), P…교점, (S1)…제1 겉면, (S2)…제2 겉면, (S3)…제3 겉면, Ｏ2…회전중심선.

Claims (8)

1. 제1 축받이에 의해 지지 받는 제1 저널부와, 상기 제1 저널부와 동축상에 설치되며 제2 축받이에 의해 지지 받는 제2 저널부와, 상기 제1 저널부와 상기 제2 저널부와의 사이에 설치되며, 상기 저널부의 축방향으로 간격을 두고 배열되며 상기 저널부의 원주방향으로 편심 방향을 틀어서 배치된 원형의 단면 형상을 가지는 제1 내지 제3 크랭크부와, 상기 제1 크랭크부와 상기 제2 크랭크부와의 사이에 걸치는 제1 연결축부와, 상기 제2 크랭크부와 상기 제3 크랭크부와의 사이에 걸치는 제2 연결축부를 일체적으로 가지고 있으며, 나란히 위치한 상기 크랭크부의 편심 방향이 상기 저널부의 회전중심에 대하여 원주방향으로 120°±10°의 범위 내에서 틀어지게 설치된 회전축과,
   상기 회전축의 상기 제1 내지 제3 크랭크부의 외주면에 감합된 링 형태의 롤러와,
   상기 제1 크랭크부에 감합된 상기 롤러가 수용되어, 상기 롤러가 상기 제1 크랭크부와 함께 편심회전 하는 제1 실린더실을 규정하는 제1 실린더바디와,
   상기 제2 크랭크부에 감합된 상기 롤러가 수용되어, 상기 롤러가 상기 제2 크랭크부와 함께 편심회전 하는 제2 실린더실을 규정하는 제2 실린더바디와,
   상기 제3 크랭크부에 감합된 상기 롤러가 수용되어, 상기 롤러가 상기 제3 크랭크부와 함께 편심회전 하는 제3 실린더실을 규정하는 제3 실린더바디와,
   상기 제1 실린더바디와 상기 제2 실린더바디의 사이에 개재되며, 상기 회전축의 상기 제1 연결축부가 관통하는 제1 중간칸막이판과,
   상기 제2 실린더바디와 상기 제3 실린더바디의 사이에 개재되며, 상기 회전축의 상기 제2 연결축부가 관통하는 제2 중간칸막이판을 구비하고,
   상기 회전축의 상기 제1 연결축부는
   상기 제1 크랭크부의 편심 방향의 반대쪽에 위치하는 상기 제1 크랭크부의 외주면과 동일한 위치, 또는 해당 외주면보다 상기 회전축의 회전중심 쪽에 치우친 위치에 형성되어, 적어도 중간부가 원호 형상으로 만곡된 제1 겉면과,
   상기 제2 크랭크부의 편심 방향과는 반대쪽에 위치하는 상기 제2 크랭크부의 외주면과 동일한 위치, 또는 해당 외주면보다 상기 회전축의 회전중심 쪽에 치우친 위치에 형성되어, 적어도 중간부가 원호 형상으로 만곡된 제2 겉면과,
   상기 회전축의 회전중심에서 벗어난 위치에서 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면과의 사이에 걸치는 제3 겉면을 포함하는 단면 형상을 가지며,
   상기 제1 연결축부의 상기 회전축의 축방향과 수직으로 교차하는 단면에 있어서, 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면을 연장했을 때에 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면이 교차하는 일단측의 교점에서 상기 회전축의 회전중심까지의 거리를 L1, 상기 제1 겉면과 상기 제2 겉면이 교차하는 타단측의 교점에서 상기 회전축의 회전중심까지의 거리를 L2, 상기 제3 겉면에서 상기 회전축의 회전중심까지의 거리를 L3이라고 하면,
   L1＞L3≥L2
   의 관계를 만족하는,
   로터리 컴프레서.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 연결축부의 상기 제1 겉면은 상기 제1 크랭크부의 동축의 원호면으로 구성되고, 상기 제1 연결축부의 상기 제2 겉면은 상기 제2 크랭크부와 동축의 원호면으로 구성되며, 상기 제1 연결축부의 상기 제3 겉면은 상기 회전축의 회전중심과 동축의 원호면으로 구성된,
   로터리 컴프레서.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 크랭크부의 축방향에 따른 중간점으로부터 상기 제2 크랭크부의 축방향에 따른 중간점까지의 거리가, 상기 제1 실린더실의 축방향에 따른 중간점으로부터 상기 제2 실린더실의 축방향에 따른 중간점까지의 거리보다 큰,
   로터리 컴프레서.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 연결축부의 축방향에 따른 길이가 상기 제2 크랭크부의 외주면에 감합되는 상기 롤러의 축방향에 따른 길이보다 짧게 형성되어,
   상기 제2 크랭크부에 대응하는 상기 롤러는 상기 제1 연결축부보다 큰 내경을 가지며, 상기 롤러의 내경부의 축방향의 양단에 위치하는 개구모서리에 각각 상기 제1 크랭크부의 외주모서리 및 상기 제2 크랭크부의 외주모서리를 피하도록 잘려진 모따기부가 형성되어,
   상기 제2 크랭크부에 대응하는 상기 롤러를 상기 제1 크랭크부의 외측을 지나서 상기 제1 연결축부의 바깥 쪽으로 유도한 상태에서 기울였을 때에, 상기 제1 크랭크부의 외주모서리 및 상기 제2 크랭크부의 외주모서리가 상기 모따기부에 들어가는,
   로터리 컴프레서.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 중간칸막이판이 상기 제2 중간칸막이판보다 두껍게 형성된,
   로터리 컴프레서.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 실린더실에 연결되어 통하도록 상기 제1 실린더바디의 주면에 개구되어, 어큐뮬레이터으로 이어지는 제1 흡입관이 접속되는 제1 접속구와,
   상기 제2 실린더실에 연결되어 통하도록 상기 제2 실린더바디의 주면에 개구되어, 상기 어큐뮬레이터으로 이어지는 제2 흡입관이 접속되는 제2 접속구를 추가적으로 구비하고,
   상기 제2 접속구는 상기 제2 중간칸막이판에 마련한 냉매배분구를 통하여 상기 제3 실린더실에 연결되어 통한,
   로터리 컴프레서.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 제2 크랭크부의 축방향에 따른 중간점으로부터 상기 제3 크랭크부의 축방향에 따른 중간점까지의 거리가, 상기 제2 실린더실의 축방향에 따른 중간점으로부터 상기 제3 실린더실의 축방향에 따른 중간점까지의 거리보다 짧은,
   로터리 컴프레서.
8. 냉매가 순환하며, 방열기, 팽창장치 및 흡열기가 접속된 순환회로와,
   상기 방열기와 상기 흡열기와의 사이에서 상기 순환회로에 접속된 청구항1에 기재된 로터리 컴프레서를 갖춘 냉동 사이클 장치.

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