KR20010027581A - 밀폐형 회전식 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로서, 종래의 밀폐형 회전식 압축기는 회전축의 단차부와 하부베어링의 사이에 고압이 작용되어 고체마찰 내지는 경계마찰의 상태가 유지되는 바, 마찰에 따른 회전토크의 손실이 발생되어 압축기의 효율이 저하되고, 모터의 기동불량 및 고열과 소음이 발생되는 문제점이 있었으나, 본 발명은 회전축의 단차부에 소정의 깊이를 갖고 그 내측에 유막이 형성되는 요입홈을 설치하여 접촉부에 고압이 작용되어도 유막에 의한 유체마찰 상태를 유지함으로써, 마찰에 의한 회전토크의 손실을 억제하여 압축기의 효율을 상승시키는 한편, 모터의 기동불량을 방지하고 접촉부에서 발생되는 발열과 소음을 억제시킬 수 있다.

Description

밀폐형 회전식 압축기{ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밀폐형 회전식 압축기의 회전축 단차부에 요입홈을 설치함으로써, 마찰손실의 감소를 통하여 압축기의 운전성능을 향상시키도록 한 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것이다.
일반적인 밀폐형 회전식 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 내부체적을 갖고 압축기의 외부케이스를 이루는 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 내부에서 그 내주부에 연하여 고정되는 고정자(2)와 그 내측에서 상부 밸런스웨이트(3a)와 하부 밸런스웨이트(3b)가 설치되는 회전자(3) 등으로 이루어지는 전동기구부가 구성되며, 상기 회전자(3)의 내경에 압입되는 환봉 형상의 동심부(4b)와 그 하부에 일측으로 편심되어 있는 편심부(4a)가 형성된 회전축(4)과, 상기 회전축(4)의 편심부(4a)를 감싸며 상부베어링(5) 및 하부베어링(6)과 함께 볼트에 의해 결합되는 실린더(7)와, 상기 회전축(4)의 편심부(4a)에 삽입되어 실린더(7)의 내경을 접하면서 자전 및 공전하는 롤링피스톤(8)과, 상기 롤링피스톤(8)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더(7)내부를 고압부와 저압부로 분리하며 직선운동하는 베인(미도시) 등으로 이루어지는 압축기구부로 구성된다.
그리고, 상기 냉매가스의 압축이 이루어지는 실린더(7)는 상,하면에 상부베어링(5)과 하부베어링(6)이 각각 결합되어 실린더(7) 내부에 압축공간을 형성하며, 상기 회전축(4)의 편심부(4a) 양측에는 상기 편심부(4a)보다 작은 직경을 갖는 단차부(4c)가 형성되어 그 하면이 상기 하부베어링(6)의 상면과 접촉되도록 구성된다. 또한 상기 밀폐용기(1)의 하면에는 슬라이딩되는 부분에 공급되는 오일이 채워져 있고, 상기 베인에 의해 형성되는 고압부는 실린더(7)의 일측에서 압축된 냉매가스를 토출할 수 있는 토출구(7a)가 형성되며, 상기 실린더(7)의 저압부는 상기 밀폐용기(1)의 측부에 설치되는 어큐뮬레이터(9)로부터 냉매가스가 유입되는 흡입구(7b)가 형성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래 밀폐형 회전식 압축기의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
상기 밀폐형 회전식 압축기는 고정자(2)에 전원이 인가되어 회전자(3)가 회전되면, 회전자(3)와 함께 고정된 회전축(4)이 회전되어 회전축(4)의 편심부(4a)에 결합된 롤링피스톤(8)이 실린더(7) 내부를 베인과 접촉된 상태에서 편심 회전하게 되고, 상기 회전축(4)과 롤링피스톤(8)의 회전에 의해 어큐뮬레이터(9)로 유입된 저온저압의 냉매가스가 실린더(7) 내부로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축되며, 상기 압축된 냉매가스는 일정압 이상시 실린더(7)의 외부로 토출되어 고정자(2)와 회전자(3)의 사이 및 고정자(2)와 밀폐용기(1) 사이의 틈새를 통하여 밀폐용기(1)의 상부에서 외부로 토출된다.
한편, 상기 회전축(4)은 회전자(3)로부터 회전력을 전달받아 회전되면서 냉매가스를 흡입하여 압축하는 과정이 수행되며, 이때 도 2에 도시된 바와 같이 각종의 외력이 작용되는 바, 이를 설명하면 다음과 같다.
상기 회전축(4)으로부터 자중에 의한 힘(W)이 작용되고, 회전자(3)의 편심과 편심부(4a)의 편심에 의한 힘(Fs)이 작용되며, 기타 조립 및 압력차에 의한 불평형력(Fm)이 작용되어 이를 합하면 합력(FT)으로 나타난다. 그리고 상기 합력(FT)이 단차부(4c)의 하면에 작용되고 그에 대한 반력(FR)이 상기 하부베어링(6)의 상면에 작용되어 힘의 평형( FT= FR)이 이루어지므로 상기 단차부(4c)는 하부베어링(6)의 상면과 큰 압력으로 직접적으로 접촉하면서 회전된다.
따라서, 상기 단차부(4c)와 하부베어링(6)의 접촉부에는 고압에 의하여 유막이 파괴되거나 유막의 생성이 억제되어 고체마찰 내지는 경계마찰의 상태가 발생되는 바, 마찰에 따른 회전토크의 손실이 발생되므로 압축기의 효율이 저하되고, 모터의 기동시 기동불량의 원인이 되는 한편, 고열 및 소음이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고압이 작용되는 회전축의 단차부에 유체윤활의 상태를 유지하여 마찰손실을 감소시킴으로써, 압축기의 운전성능을 향상시킬 수 있는 밀폐형 회전식 압축기를 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 밀폐형 회전식 압축기의 종단면도.
도 2는 종래 밀폐형 회전식 압축기의 회전축계에 작용되는 힘의 평형상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 압축기구부의 종단면도.
도 4a는 본 발명의 제1실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 압축기구부의 저면도.
도 4b는 본 발명의 제1실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 요입홈의 확대사시도.
도 5a는 본 발명의 제2실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 압축기구부의 저면도.
도 5b는 본 발명의 제2실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 요입홈의 일부절결 사시도.
〈 도면의 주요부분에 대한 부호설명〉
21 : 밀폐용기 24 : 회전축
24a: 편심부 24b: 동심부
24c: 단차부 25 : 상부베어링
26 : 하부베어링 27 : 실린더
28 : 롤링피스톤 31 : 요입홈
31a: 협곡부 31b: 광폭부
31c: 경사부 32 : 유막
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 밀폐형 회전식 압축기는 외부케이스를 이루는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내주부에 연하여 고정되는 고정자와, 그 내측에서 상부 밸런스웨이트와 하부 밸런스웨이트가 설치되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 내경에 압입되는 환봉 형상의 동심부와 그 하부에 일측으로 편심되어 있는 원형 단면의 단차부와 편심부가 형성된 회전축과, 상기 회전축의 편심부를 감싸며 상부베어링 및 하부베어링과 함께 볼트에 의해 결합되는 실린더와, 상기 회전축의 편심부에 삽입되어 실린더의 내경을 접하면서 자전 및 공전하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더 내부를 고압부와 저압부로 분리하며 직선운동하는 베인을 포함하여 구성되는 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 단차부의 하면에는 소정의 깊이로 방사상의 스파이럴 형상을 갖는 요입홈이 다수개 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부도면에 의거하여 설명토록 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 압축기구부의 종단면도로서, 도시된 바와 같이, 제1실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기는 외부케이스를 이루는 밀폐용기(21)와, 상기 밀폐용기(21)의 내주부에 연하여 고정되는 고정자(22)와, 그 내측에서 상부 밸런스웨이트(23a)와 하부 밸런스웨이트(23b)가 설치되어 회전하는 회전자(23)와, 상기 회전자(23)의 내경에 압입되는 환봉 형상의 동심부(24b)와 그 하부에 일측으로 편심되어 있는 원형 단면의 단차부(24c)와 편심부(24a)가 형성된 회전축(24)과, 상기 회전축(24)의 편심부(24a)를 감싸며 상부베어링(25) 및 하부베어링(26)과 함께 볼트에 의해 결합되는 실린더(27)와, 상기 회전축(24)의 편심부(24a)에 삽입되어 실린더(27)의 내경을 접하면서 자전 및 공전하는 롤링피스톤(28)과, 상기 롤링피스톤(28)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더(27)내부를 고압부와 저압부로 분리하며 직선운동하는 베인(미도시)을 포함하여 구성되며, 상기 단차부(24c)의 하면에는 일정한 깊이를 갖는 요입홈(31)이 형성되며, 상기 요입홈(31)의 내측에는 오일에 의한 유막(32)이 형성되어 있다.
상기 요입홈(31)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 일정한 깊이(D0)로 회전축(24)의 중심에 대해 방사상으로 스파이럴 형상을 갖고, 중심부는 W1의 폭을 갖는 협곡부(31a)가 형성되고, 외주부는 W2의 폭을 갖는 광폭부(31b)로 구성된다.
그리고, 도 5a는 본 발명의 제2실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기에서 압축기구부의 저면도이고, 도 5b는 요입홈의 일부절결 사시도로서, 도시된 바와 같이, 제2실시례에 따른 밀폐형 회전식 압축기는 상기 단차부(24c)의 하면에서 상기 회전축(24)의 중심에 대하여 일정거리가 유지되는 원호 형상의 요입홈(31)이 다수개 형성되며, 상기 각 요입홈(31)은 일정한 폭(W0)을 갖고, 그 내측은 회전에 따라서 깊이가 D1에서 D2로 변화되는 경사부(31c)가 형성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 밀폐형 회전식 압축기에 대한 작용을 살펴보면 다음과 같다.
상기 고정자(22)에 전원이 인가되어 회전자(23)가 회전되면, 회전자(23)와 함께 고정된 회전축(24)이 회전되어 회전축(24)의 편심부(24a)에 결합된 롤링피스톤(28)이 실린더(27) 내부를 베인과 접촉된 상태에서 편심 회전하게 되고, 상기 회전축(24)과 롤링피스톤(28)의 회전에 의해 어큐뮬레이터(29)로 유입된 저온저압의 냉매가스가 실린더(27) 내부로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축되며, 상기 압축된 냉매가스는 일정압 이상시 실린더(27)의 외부로 토출되어 고정자(22)와 회전자(23)의 사이 및 고정자(22)와 밀폐용기(21) 사이의 틈새를 통하여 밀폐용기(21)의 상부에서 외부로 토출된다.
그리고, 상기 회전축(24)의 단차부(24c)에는 종래 기술에서 상술한 바와 같이, 하부베어링(26)의 상면과 큰 압력으로 접촉하면서 회전된다. 그런데, 상기 제1실시례 및 제2실시례에 의한 밀폐형 회전식 압축기는 단차부(24c)의 하면에 요입홈(31)이 형성되어 그 내측에 유막(32)을 형성하므로 상기 단차부(24c)의 하면과 하부베어링(26)의 상면은 직접적인 금속접촉이 방지되고, 오일에 의한 유막압력이 발생되어 유체마찰의 상태가 유지된다.
또한, 상기 제1실시례는 회전에 따라서 각 요입홈(31)의 폭이 도 4b에 도시된 바와 같이 W1에서 W2로 변화되고, 제2실시례는 깊이가 도 5b에 도시된 바와 같이 D1에서D2로 변화되므로 상기 각 요입홈(31)은 회전량에 따라서 축심 방향의 단면적이 변화되는 바, 각 요입홈(31)의 내측에 형성된 유막(32)에 작용되는 유막압력도 변화되어 유막에 의한 쐐기 역할로 회전축(24)을 상향으로 밀어올리는 유막압력을 발생시킨다.
따라서, 본 발명에 따른 밀폐형 회전식 압축기는 상기 단차부(24c)와 하부베어링(26)의 접촉부에 고압이 작용되어도 요입홈(31)에 유막(32)이 형성되어 유체마찰의 상태를 유지시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기는 회전축의 단차부에 소정의 깊이를 갖고 그 내측에 유막이 형성되는 요입홈을 설치하여 접촉부에 고압이 작용되어도 유막에 의한 유체마찰 상태를 유지함으로써, 마찰에 의한 회전토크의 손실을 억제하여 압축기의 효율을 상승시키는 한편, 모터의 기동불량을 방지하고 접촉부에서 발생되는 발열과 소음을 억제시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 외부케이스를 이루는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내주부에 연하여 고정되는 고정자와, 그 내측에서 상부 밸런스웨이트와 하부 밸런스웨이트가 설치되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 내경에 압입되는 환봉 형상의 동심부와 그 하부에 일측으로 편심되어 있는 원형 단면의 단차부와 편심부가 형성된 회전축과, 상기 회전축의 편심부를 감싸며 상부베어링 및 하부베어링과 함께 볼트에 의해 결합되는 실린더와, 상기 회전축의 편심부에 삽입되어 실린더의 내경을 접하면서 자전 및 공전하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더 내부를 고압부와 저압부로 분리하며 직선운동하는 베인을 포함하여 구성되는 밀폐형 회전식 압축기에 있어서, 상기 단차부의 하면에는 소정의 깊이로 방사상의 스파이럴 형상을 갖는 요입홈이 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 요입홈은 상기 회전축의 중심에 대하여 일정거리가 유지되는 원호 형상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 요입홈은 회전량에 따라서 축심 방향의 단면적이 변화되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기.
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