KR20000056800A

KR20000056800A - 로터리 압축기의 냉매 토출구조

Info

Publication number: KR20000056800A
Application number: KR1019990006453A
Authority: KR
Inventors: 안병하; 이장우; 김영종
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-15
Also published as: CN1264793A; CN1117929C; US6312233B1

Abstract

본 발명은 압축 작용이 수행된 냉매 가스가 실린더에서부터 토출 파이프까지 운반되는 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 관한 것으로서,

냉매의 압력 맥동 성분에 의해 발생되는 소음을 감소시키기 위해 머플러에는 별도의 토출구를 형성하지 않고 내부가 중공된 회전축에 냉매 토출구를 형성하여 메인베어링 토출구와 서로 연통되도록 함으로써, 압력 맥동 성분에 의한 소음이 회전축의 내부로 흡입되어 소음이 현저하게 줄어드는 동시에 각 토출구의 구멍을 적절히 조합하여 편심하중이나 편심력을 감소시킬 수 있고, 또한 상기 회전축의 냉매 토출구와 메인베어링 토출구 사이에 마련되는 소정의 공간을 통해 냉매중 오일이 고이게 되어 회전축과 메인베어링 사이에 윤활 작용을 수행하게 되고, 그에 따라 효율도 상승될 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

로터리 압축기의 냉매 토출구조{An exhausting structure for rotary compressor}

본 발명은 압축 작용이 수행된 냉매 가스가 실린더에서부터 토출 파이프까지 운반되는 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 관한 것으로서, 특히 압축된 고온 고압의 냉매 가스가 운반되는 과정에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 동시에 윤활 작용을 수행하여 효율이 상승될 수 있는 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 관한 것이다.

냉방 장치에는 냉매를 고압으로 압축시키고 순환시키기 위해 압축기가 구비되고, 이 압축기에는 보다 원활한 작동이 이루어지도록 윤활 오일이 사용되고 있다.

상기 압축기가 작동하여 냉매를 순환시키는 과정에서 오일과 냉매가 서로 섞이게 되고, 이와 같은 상태로 토출구를 통해 배출되므로 압축기의 토출구 쪽에는 어큐뮬레이터가 설치되어 냉매에 섞여 있는 오일을 분리하고 있다.

종래 기술에 의한 로터리 압축기의 진동 저감 장치를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 로터리 압축기의 구성이 도시된 정단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 냉매 토출구조가 도시된 도면이고, 도 3은 도 2의 평면도이다. 또한, 도 4는 도 2 및 도 3의 일부 구성요소인 머플러가 도시된 단면도이다.

일반적으로 로터리 압축기는 압축 작용을 하도록 회전력을 공급하는 구동부와 밀폐 공간의 내부에서 냉매를 압축하는 압축부로 이루어져 있다.

이와 같은 압축기는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 셀(1a)과 상부 덮개(1b), 하부 덮개(1c)로 구성되어 소정의 내부 용적을 갖는 압축기 본체(1)로 이루어지는 내부 공간의 상부에 모터의 고정자(2)와 회전자(3)가 함께 구동부를 구성하며, 상기 회전자(3)는 회전축(4)과 결합되어 회전력을 압축부(10)로 전달한다.

그리고, 상기 압축부(10)는 압축실(C)의 외벽을 형성하는 실린더(11)와, 상기 실린더(11) 내부에 위치되고 회전축(4)의 둘레에 설치된 편심부와, 상기 편심부의 회전 운동에 따라 실린더(11) 내면과 접촉하면서 압축 작용을 하는 로울러(12)와, 상기 회전축(4)을 지지하면서 압축실(C)을 고압부와 저압부로 분리하며 직선 왕복 운동하는 베인(13), 및 실린더(11) 내경에 접하면서 자전 및 공전하게 되는 로울러(12)와 함께 상부와 하부에서 압축실(C)을 형성하는 메인베어링(14) 및 서브베어링(15)과, 상기 실린더(11)로 흡입 및 토출되는 냉매의 유동 통로가 되는 토출구(16)로 구성되어 있다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 메인베어링(14)의 상부에는 소음을 줄이기 위하여 머플러(20)가 설치되고, 이 머플러(20)에는 실린더 토출구(11a)를 통해 유입된 냉매가 배출되는 머플러 토출구(21)가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 종래 압축기의 작동은 모터의 회전자(3)가 회전함에 따라 회전축(4)이 회전되게 되고, 로울러(12)가 베인(13)에 접촉된 상태에서 실린더(11) 내부에서 편심 회전하게 된다. 그리고, 상기 로울러(12)의 편심 회전에 의한 체적 변화로 저온 저압의 냉매가 토출구(16)를 통하여 압축실(C)로 빨려 들어가게 되어 고온 고압의 상태로 압축되게 된다.

또한, 상기 로울러(12)의 회전에 의해 압축실(C)의 체적이 축소되면서 압력이 토출 압력까지 상승된 후, 고온 고압의 냉매가 메인베어링(14)에 설치되어 있는 밸브의 작동에 따라 실린더 토출구(11a)를 통과하여 메인베어링(14)의 상부에 위치한 머플러(20)의 내부 공간으로 토출된다.

이와 같이 상기 머플러(20)의 내부 공간으로 토출된 냉매는 머플러 토출구(21)를 통해 압축기 본체(1)의 내부로 배출된 후, 상기 고정자(2)와 회전자(3) 사이의 에어갭(6) 또는 셀(1a)과 고정자(2) 사이의 틈새를 통해서 상부 덮개(1b)쪽으로 이동하여 상기 상부 덮개(1b)에 형성되어 있는 토출 파이프(1b')를 통해 상기 압축기 본체(1)의 외부로 배출되게 된다.

또한, 냉매를 순환시키기 위해 압축기 본체(1)가 압축 작용을 수행하는 과정에서 냉매와 오일이 섞인 냉매를 토출구(16)로부터 배출시키고, 상기 토출구(16)와 상호 연결되어 냉매가 유입되는 'L' 자형의 흡입파이프(20a)와, 상기 흡입파이프(20a)를 통해 유입된 냉매중 오일을 분리하여 그 분리된 오일이 회수되는 토출 배관(21)이 내부에 형성된 어큐뮬레이터(20)가 포함된다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이 냉매의 흐름('A')을 더욱 자세히 살펴보면, 압축 작용이 수행된 고압의 냉매는 압축실(C)에서 실린더 토출구(11a)를 통해 빠져나와 머플러(20) 내부로 토출되게 된다. 그리고, 상기 머플러(20)를 통과한 냉매는 머플러 토출구(21)를 거쳐서 압축기 본체(1) 내부로 토출되게 되고, 상기 압축기 본체(1) 내부의 냉매는 다시 토출파이프(1b')를 통하여 냉동 사이클로 순환되게 된다.

이때, 상기 회전축(4)의 중공부(4a)는 상기 하부 덮개(1c)의 내부 공간에 있는 오일을 상기 실린더(11)의 상하부를 지지하는 메인베어링(14) 또는 서브베어링(15)과 상기 회전축(4) 사이에 공급함으로써 윤활 작용을 수행하게 된다.

그런데, 종래 경우에는 상기 압축부(10)에서 압축된 냉매에 포함되어 있는 압력 맥동 성분이 상기 머플러(20)에서 빠져나와 바로 압축기 내부로 토출되기 때문에 상기 냉매의 압력 맥동 성분에 의해서 외부로 유체 소음이 전달되게 된다는 문제점이 있다.

또한, 상기 머플러(20)에 형성되어 있는 머플러 토출구(21)의 위치에 따라서 상기 냉매의 압력 맥동 성분에 의한 소음이 방향성을 갖게 된다는 문제점도 있다. 무엇보다도, 대형 압축기에서는 상기 냉매의 압력 맥동 성분이 현저하게 나타나게 되어 상기 머플러(20)로도 방지할 수 있는 소음에 한계가 발생한다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 냉매의 압력 맥동 성분에 의해 발생되는 소음을 감소시키기 위해 머플러에는 별도의 토출구를 형성하지 않고 내부가 중공된 회전축에 냉매 토출구를 형성하여 메인베어링 토출구와 서로 연통되도록 함으로써, 압력 맥동 성분에 의한 소음이 회전축의 내부로 흡입되어 소음이 현저하게 줄어드는 동시에 각 토출구의 구멍을 적절히 조합하여 편심하중이나 편심력을 감소시킬 수 있는 로터리 압축기의 냉매 토출구조를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 부가적인 목적은 상기 회전축의 냉매 토출구와 메인베어링 토출구 사이에 마련되는 소정의 공간을 통해 냉매중 오일이 고이게 되어 회전축과 메인베어링 사이에 윤활 작용을 수행하게 되고, 그에 따라 효율도 상승될 수 있는 압축기의 냉매 토출구조를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 로터리 압축기의 구성이 도시된 정단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 냉매 토출구조가 도시된 도면,

도 3은 도 2의 평면도,

도 4는 도 2 및 도 3의 일부 구성요소인 머플러가 도시된 단면도인데, (a)는 머플러의 평면도, (b)는 (a)의 AA선의 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 냉매 토출구조가 도시된 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 있어서 냉매의 토출흐름('B')이 도시된 도면,

도 7은 도 5 및 도 6의 일부 구성요소인 메인베어링 토출구 및 냉매 토출구가 발췌되어 펼쳐진 상태가 도시된 도면.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉

50 : 압축기 51 : 고정자 52 : 회전자 60 : 회전축

61 : 중공부 62 : 냉매 토출구 63 : 윤활 공간 65 : 압축부

65a : 압축실 70 : 실린더 71 : 메인베어링 72 : 서브베어링

71a : 메인베어링 토출구 80 : 머플러 85 : 토출파이프

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 로터리 압축기의 냉매 토출구조의 제1 특징에 따르면, 압축기 내부 공간의 일측에 모터의 고정자와 회전자로 구성된 구동부와, 상기 구동부의 회전력을 시스템에 전달하는 회전축과, 상기 회전축의 회전력으로 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축부와, 상기 압축부에서 고온 고압으로 압축된 냉매가 냉동 사이클로 순환되도록 토출되는 토출파이프와, 상기 압축부에서 토출되는 고온 고압의 냉매 소음을 방지하는 머플러를 포함하는 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 있어서,

상기 회전축은 그 내부가 중공되어 상기 토출 파이프와 연결되고, 상기 압축부의 상부를 지지하는 메인베어링의 토출구와 연통될 수 있도록 상기 머플러 내측에 위치되는 냉매 토출구가 형성된다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 회전축의 냉매 토출구와 메인베어링의 토출구 사이에는 소정 공간이 마련되어 상기 압축된 냉매와 오일의 혼합물 중에서 오일이 고임으로써 윤활 작용이 수행되는 윤활부가 형성된다.

마지막으로, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 회전축의 냉매 토출구 또는 메인베어링의 토출구는 상기 회전축의 편심하중 또는 편심력을 감소시키도록 적어도 하나 이상의 구멍이 배치된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 냉매 토출구조가 도시된 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 있어서 냉매의 토출흐름('B')이 도시된 도면이고, 도 7은 도 5 및 도 6의 일부 구성요소인 메인베어링 토출구 및 냉매 토출구가 발췌 도시된 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 로터리 압축기의 냉매 토출구조를 상세히 설명하면, 압축기(50) 내부 공간의 상부에 모터의 고정자(51)와 회전자(52)가 함께 구동부를 형성하고, 상기 회전자(52)가 회전축(60)과 결합되어 회전력을 압축부(65)로 전달함으로써 상기 압축부(65)의 압축실(65a) 외벽을 형성하고 있는 실린더(70)에서 압축 작용이 수행되게 된다.

그리고, 상기 실린더(70)에는 그 상부 및 하부를 지지하는 메인베어링(71) 및 서브베어링(72)이 형성되어 있고, 상기 실린더(70)에서 압축 작용이 수행된 고온 고압 상태의 냉매가 상기 메인베어링(71)에 형성되어 있는 메인베어링 토출구(71a)로 빠져나오게 된다.

또한, 상기 메인베어링 토출구(71a)를 통해 빠져 나온 상기 고온 고압 상태의 냉매는 소음 방지를 위해 설치되어 있는 머플러(80) 내부로 배출되게 되고, 상기 머플러(80) 내부의 냉매는 상기 회전축(60)에 형성되어 있는 냉매 토출구(62)로 유입되게 된다.

특히, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 머플러(80)에는 냉매가 토출될 수 있는 별도의 토출구가 형성되어 있지 않고, 내부가 중공된 형태를 갖는 중공부(61)가 형성된 상기 회전축(60)에 냉매 토출구(62)가 형성되어 있어 상기 냉매 토출구(62)를 통해 유입된 냉매는 상기 중공부(61)를 통해 냉매 사이클로 순환되도록 토출 파이프(85)로 배출되게 된다.

여기서, 상기 냉매 토출구(62)나 메인베어링 토출구(71a)는 구멍의 개수나 형태와 무관하게 상기 머플러(80)의 내측에 위치될 수 있도록 형성되게 된다. 또한, 상기 중공부(61)의 윗부분은 상기 토출 파이프(85)와 연결되어 있고, 상기 냉매 토출구(62)도 상기 메인베어링 토출구(71a)와 연통되도록 적절히 조합되어 있다.

따라서, 상기 냉매의 흐름('B')은 실린더(70)에서 압축 작용이 수행된 고온 고압 상태의 냉매는 상기 메인베어링 토출구(71a)를 거쳐 상기 냉매 토출구(62)를 통해서 상기 회전축(60)의 중공부(61)로 흘러가게 되고, 상기 중공부(61)를 통해서 흐르는 냉매는 상기 중공부(61)의 윗부분에서 연결되는 토출 파이프(85)를 통해 배출되게 된다.

여기서, 상기 메인베어링(71)은 고정되어 있지만 상기 회전축(60)은 계속해서 회전하고 있기 때문에 상기 메인베어링 토출구(71a)와 냉매 토출구(62)가 서로 연통될 수 있도록 적절히 조합시키는 것이 상당히 중요하다.

또한, 상기 메인베어링(71)과 냉매 토출구(62) 사이에 위치되는 윤활 공간(63)에는 냉매에 포함되어 있는 오일이 모이게 되어 상기 메인베어링(71)과 회전축(60) 사이로 흘러 들어가 윤활 작용을 하게 된다. 따라서, 여분의 펌프를 작게 만들 수 있어 압축기 효율이 상승하게 된다.

한편, 도 7은 메인베어링 토출구(71a)와 냉매 토출구(62)가 도시된 도면으로서 횡축은 원주 방향으로 펼쳐서 0도에서 360도까지 나타낸 것이고, 종축은 상기 메인베어링(71) 중에서 토출구들이 들어 있는 부분을 발췌하여 나타낸 것이다.

그리고, 상기 메인베어링 토출구(71a)와 냉매 토출구(62)는 항상 지그재그로 만나게 되어 있고, 상기 실린더(70)에서 냉매가 토출되는 실린더 토출구(미도시) 구멍의 반대 방향에 상기 메인베어링 토출구(71a)의 구멍이 다수 위치되도록 배치되기도 한다.

이와 같이, 각 토출구 구멍의 배치 조합은 상기 회전축(60)이 받는 부하를 구멍의 배치로 조절 가능해진다. 따라서, 압축시에 축동력이 많이 필요로 하고, 불평형이 많을 경우에 불평형 반대쪽의 부하를 키워 주게 되므로 불평형을 줄여 주는 역할을 하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 압축기의 냉매 토출구조의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 압축부(65)의 압축실(65a) 외벽을 형성하고 있는 실린더(70)에서 냉매의 압축 작용이 수행되어 상기 냉매는 고온 고압 상태로 압축되게 된다. 그 후, 상기 고온 고압 상태의 냉매는 실린더(70)에서 머플러(80)로 토출되게 되는데, 상기 머플러(80)에는 머플러 토출구가 형성되어 있지 않기 때문에 상기 냉매는 메인베어링 토출구(71a)를 거쳐 회전축(60)에 형성되어 있는 냉매 토출구(62)를 통해서 중공부(61)로 흘러가게 된다.

다음에, 상기 중공부(61)를 흐르는 냉매는 중공부(61)의 윗부분에 연결되어 있는 토출 파이프(85)를 통해서 냉매 사이클로 순환되게 된다. 따라서, 상기 냉매의 압력 맥동에 의해서 발생되는 소음들이 상기 회전축(60)의 중공부(61)로 흡입됨에 따라 소음이 현저하게 감소되게 된다.

더욱이, 상기 메인베어링(71)과 냉매 토출구(62) 사이에 형성되어 있는 윤활 공간(63)은 냉매에 포함되어 있는 오일을 메인베어링(71) 또는 회전축(60)에 자연스럽게 공급함으로써 여분의 펌프를 작게 만들 수 있게 되어 압축기 효율이 증가되도록 한다. 그리고, 상기 메인베어링 토출구(71a)나 냉매 토출구(62)를 하나 또는 모두를 조합하여 축의 편심하중이나 편심력을 줄이는데 이용할 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 압축기의 냉매 토출구조는 냉매의 압력 맥동 성분에 의해 발생되는 소음을 감소시키기 위해 머플러에는 별도의 토출구를 형성하지 않고 내부가 중공된 회전축에 냉매 토출구를 형성하여 메인베어링 토출구와 서로 연통되도록 함으로써, 압력 맥동 성분에 의한 소음이 회전축의 내부로 흡입되어 소음이 현저하게 줄어드는 동시에 각 토출구의 구멍을 적절히 조합하여 편심하중이나 편심력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 로터리 압축기의 냉매 토출구조는 상기 회전축의 냉매 토출구와 메인베어링 토출구 사이에 마련되는 소정의 공간을 통해 냉매중 오일이 고이게 되어 회전축과 메인베어링 사이에 윤활 작용을 수행하게 되고, 그에 따라 효율도 상승될 수 있는 효과도 있다.

Claims

압축기 내부 공간의 일측에 모터의 고정자와 회전자로 구성된 구동부와, 상기 구동부의 회전력을 시스템에 전달하는 회전축과, 상기 회전축의 회전력으로 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축부와, 상기 압축부에서 고온 고압으로 압축된 냉매가 냉동 사이클로 순환되도록 토출되는 토출파이프와, 상기 압축부에서 토출되는 고온 고압의 냉매 소음을 방지하는 머플러를 포함하는 로터리 압축기의 냉매 토출구조에 있어서,

상기 회전축은 그 내부가 중공되어 상기 토출 파이프와 연결되고, 상기 압축부의 상부를 지지하는 메인베어링의 토출구와 연통될 수 있도록 상기 머플러 내측에 위치되는 냉매 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 토출구조.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축의 냉매 토출구와 메인베어링의 토출구 사이에는 소정 공간이 마련되어 상기 압축된 냉매와 오일의 혼합물 중에서 오일이 고임으로써 윤활 작용이 수행되는 윤활부가 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 토출구조.
제 1 항에 있어서,

상기 회전축의 냉매 토출구 또는 메인베어링의 토출구는 상기 회전축의 편심하중 또는 편심력을 감소시키도록 적어도 하나 이상의 구멍이 배치된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 토출구조.