KR20010063931A - 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치에 관한 것으로, 본 발명은 오일이 채워지는 밀폐용기에 고정되는 고정자 및 그 고정자에 회전 가능하도록 결합되는 회전자로 구성되는 모터와, 내부에 오일유로가 형성됨과 아울러 일측에 편심부가 구비되어 상기 모터 회전자에 고정 결합되는 회전축과, 상기 모터 회전자와 함께 회전하는 회전축의 오일유로를 통해 흡상된 오일이 내부에 채워져 그 오일의 유동에 의해 회전축의 편심부에 의한 회전 불균형을 보상하도록 하는 유체 밸런서를 포함하도록 구성하여 회전축의 회전시 회전축에서 발생되는 회전 불균형력을 유체 밸런서에 채워진 오일의 유동 유량으로 상쇄시킴으로써 회전축의 회전 균형을 유지하여 회전축의 회전 불균형으로 인한 진동 소음 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치{BALANCER FOR ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로, 특히 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 회전축의 편심부에 의해 발생되는 회전 불균형을 효과적으로 상쇄시킬 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 가스를 압축하는 기기로, 상기 압축기의 일례로 밀폐형 회전식 압축기는, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 밀폐용기(1)내에의 일측에 전동기구부가 장착되고 상기 전동기구부의 소정의 간격을 두고 압축기구부가 장착된다. 상기 전동기구부는 밀폐용기(1)에 고정 결합되는 고정자(2)와 그 고정자(2)에 회전 가능하도록 결합되는 회전자(3)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 압축기구부는 소정의 길이를 갖도록 형성되고 그 일측에 편심부(4a)가 형성되어 상기 회전자(3)의 내경에 압입되는 회전축(4)과, 가스가 흡입되고 압축되는 내부 공간(P)이 구비되어 밀폐용기(1)의 내부에 설치됨과 아울러 그 내부 공간(P)에 상기 회전축의 편심부(4a)가 삽입되는 실린더(5)와, 상기 실린더의 내부 공간(P)을 밀폐시키도록 실린더(5)의 상,하부에 볼트(6)의 체결에 의해 각각 결합됨과 아울러 상기 회전축(4)을 지지하는 상,하부 베어링(7)(8)과, 상기 회전축의 편심부(4a)에 삽입되어 상기 실린더(5)의 내부 공간(P)내에 위치하여 회전축(4)의 회전에 따라 공전하는 롤링 피스톤(9)과, 상기 실린더(5)의 일측에 반경 방향으로 직선 왕복운동 가능하도록 삽입됨과 아울러 그 단부가 상기 롤링 피스톤(9)의 외주면과선 접촉되어 실린더(5)의 내부 공간 내주면과 롤링 피스톤(9)의 외주면에 의해 형성되는 공간부를 흡입영역(a)과 압축영역(b)으로 변환시키는 베인(10)을 포함하여 구성된다.

상기 실린더(5)에 가스가 흡입되는 흡입구(5a) 및 압축된 가스가 토출되는 토출포트(5b)가 베인(10)의 양측에 각각 형성되고, 상기 실린더(5)의 상,하부에 각각 결합되는 상부 베어링(7) 또는 하부 베어링(8)에 상기 토출포트(5b)와 연통되도록 토출공(7a)이 형성된다(도면에는 상부 베어링에 표시함).

상기 밀폐용기(1)에 가스가 흡입되고 토출되는 흡입관(11) 및 토출관(12)이 결합되며 그 밀폐용기(1) 저면에 오일이 채워져 있다.

미설명 부호 13은 토출밸브이며, 14는 리테이너이고, 15는 소음기, 16은 어큐뮬레이터이다.

상기한 바와 같은 압축기는 인가되는 전류에 의해 회전자(3)가 회전하면서 회전축(4)을 회전시키게 되면 상기 회전축(4)의 회전에 의해 회전축의 편심부(4a)에 결합된 롤링 피스톤(9)이 베인(10)과 접촉된 상태에서 실린더 내부 공간(P)에서 축 중심을 기준으로 공전하게 된다. 상기 롤링 피스톤(9)의 공전 회전에 의한 실린더 내부 공간(P)의 내주면과 롤링 피스톤(9)의 외주면에 의해 형성되는 공간부의 체적변화로 저온저압의 냉매가스가 흡입관(11)과 흡입구(5a)를 통해 실린더(5)의 공간부로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축되며 그 압축된 고온고압의 냉매가스는 토출밸브(13)의 작동과 함께 토출포트(5b) 및 토출공(7a)을 통해 토출된다.

상기 토출공(7a)으로 토출된 냉매 가스는 소음기(15)를 거쳐 밀폐용기(1)내로 토출되며 그 밀폐용기(1)로 토출된 냉매 가스는 토출관(12)을 통해 압축기외부로 토출된다.

그리고 상기 밀폐용기(1) 저면에 채워진 오일은 회전축(4)의 회전에 의한 원심력에 의해 회전축(4)의 내부에 형성된 오일유로(4b)를 통해 흡상되어 비산되면서 슬라이딩이 일어나는 부분에 공급된다.

한편, 상기 밀폐형 회전식 압축기에서 모터의 회전자(3)에 의해 회전하는 회전축의 편심부(4a)에 의해 회전 불균형이 발생하게 되며 이를 보상하기 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전축(4)이 결합되는 모터 회전자(3)에 밸런스 웨이트(20)(21)가 설치된다. 상기 밸런스 웨이트(20)(21)는 회전축의 편심부(4a)에 의해 발생되는 불균형 질량 및 모멘트 효과를 상쇄할 수 있도록 정밀한 계산을 통해 그 질량 및 설치 위치를 설정하여 설치하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 밸런스 웨이트(20)(21)는 초기 운전시나 저압 운전상태에서는 축 회전 관련 안정성을 유지한다고 볼 수 있으나, 정상 운전상태에서 회전축의 편심부(4a)에 고압의 냉매 가스에 의한 불평형 압력이 작용하게 될 경우 회전축(4)에 작용하는 동적 힘의 불균형이 초래되면서 진동을 효과적으로 감소시키지 못하게 된다. 이로 인하여 회전축(4)의 불균형 진동이 실린더(5)와 밀폐용기(1)에 전달되어 다양한 고주파 모드가 산재하고 있는 밀폐용기(1)를 가진시킴으로써 소음이 발생하게 된다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 회전축의 편심부에 의해 발생되는 회전 불균형을 효과적으로 상쇄시킬 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 토출관을 통해 토출되는 냉매 가스에 오일이 섞여 토출되는 것을 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치를 제공함에 있다.

도 1a,1b는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 정단면도 및 평단면도,

도 2는 상기 밀폐형 회전식 압축기의 회전체를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 회전균형 조절장치가 구비된 밀폐형 회전식 압축기의 단면도,

도 4는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 회전균형 조절장치를 구성하는 유체 밸런서의 단면도,

도 5는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 회전균형 조절장치의 단면도,

도 6a,6b는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 회전균형 조절장치의 작동상태를 각각 도시한 평면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 밀폐용기 2 ; 고정자

3 ; 회전자 4 ; 회전축

4a ; 편심부 4b ; 오일유로

30 ; 유체 밸런서 31 ; 상부판부

32 ; 원주면부 33 ; 오일저장부

34 ; 리턴 구멍 H ; 관통구멍

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 오일이 채워지는 밀폐용기에 고정되는 고정자 및 그 고정자에 회전 가능하도록 결합되는 회전자로 구성되는 모터와, 내부에 오일유로가 형성됨과 아울러 일측에 편심부가 구비되어 상기 모터 회전자에 고정 결합되는 회전축과, 상기 모터 회전자와 함께 회전하는 회전축의 오일유로를 통해 흡상된 오일이 내부에 채워져 그 오일의 유동에 의해 회전축의 편심부에 의한 회전 불균형을 보상하도록 하는 유체 밸런서를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 회전균형 조절장치의 일례가 구비된 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 밀폐형 회전식 압축기는 저면에 오일이 채워진 밀폐용기(1)에 전동기구부인 모터를 구성하는 고정자(2)가 고정 결합되고 상기 고정자(2)에 회전자(3)가 회전 가능하도록 결합된다. 소정의 길이를 가지며 그 일측에 편심부(4a)가 구비된 회전축(4)이 상기 회전자(3)에 압입되고 그 회전축(4)의 내부에 회전축(4)의 회전에 의해 밀폐용기(1) 저면에 채워진 오일이 흡상되는 오일유로(4b)가 형성된다. 그리고 내부에 오일이 고일 수 있도록 형성된 유체 밸런서(30)가 회전자(3)의 단부를 복개하도록 결합된다.

상기 유체 밸런서(30)는 그 일례로, 도 4에 도시한 바와 같이, 원형의 판으로 형성되는 상부판부(31)와 그 상부판부(31)에 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 절곡 연장 형성되는 원주면부(32)와 그 원주면부(32)에 소정의 형상으로 굴곡 연장 형성되어 그 내부에 오일이 저장됨과 아울러 그 외측 테두리에 의해 관통구멍(H)을 형성하는 오일저장부(33)가 구비되어 이루어진다. 상기 상부판부(31)는 회전자(3)의 외경과 상응하도록 형성되며 상기 관통구멍(H)은 회전축(4)이 압입되는 회전자(3)의 축 결합구멍보다 약간 크게 형성됨이 바람직하다. 상기 유체 밸런서(30)는 관통구멍(H)이 회전축(4)의 오일유로(4b)와 연통되도록 오일저장부(33)의 외측이 회전자(3)의 상면(도면상)에 접촉되도록 결합된다.

상기 유체 밸런서(30)에 유체 밸런서(30)내부로 채워진 오일이 설정된 양 이상이 되면 배출되도록 하는 리턴 구멍(34)이 형성되며 그 리턴 구멍(34)은 원주면부(32)에 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 회전축의 편심부(4a)에 롤링 피스톤(9)이 삽입되며 그 롤링 피스톤(9)은 실린더(5)의 내부 공간(P)내에 위치하도록 결합된다. 상기 실린더(5)에 내부 공간(P)내로 가스가 흡입되는 흡입구(5a)가 형성되고 그 측부에 내부 공간(P)에서 압축된 가스가 토출되는 토출포트(5b)가 형성된다. 상기 토출포트(5b)와 흡입구(5a)사이에 위치하도록 실린더(5)에 베인(10)이 삽입되며 그 베인(10)의 끝이내부 공간(P)에 위치하는 롤링 피스톤(9)에 선 접촉된다. 상기 실린더(5)의 상,하면에 상부 베어링(7) 및 하부 베어링(8)이 볼트(6)에 의해 각각 결합된다. 그리고 상기 밀폐용기(1)에 토출관(12)이 결합된다.

미설명 부호 7a는 토출공, 11은 흡입관, 13은 토출밸브, 14는 리테이너, 15는 소음기, 16은 어큐뮬레이터이다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원이 인가되어 모터를 구성하는 회전자(3)가 회전하면서 회전축(4)을 회전시키게 되면 그 회전축(4)의 회전에 의해 회전축(4)의 편심부(4a)에 결합된 롤링 피스톤(9)이 베인(10)과 접촉된 상태로 실린더 내부 공간(P)에서 공전하게 된다. 상기 롤링 피스톤(9)의 공전에 의하여 베인(10)에 의해 구획된 실린더 공간부의 체적변화로 저온저압의 냉매가스가 흡입관(11)과 흡입구(5a)를 통해 실린더 내부 공간(P)으로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축되며 그 압축된 고온고압의 냉매가스는 토출밸브(13)의 작동과 함께 토출포트(5b) 및 토출공(7a)을 통해 밀폐용기(1)내로 토출된다. 상기 밀폐용기(1)내로 토출된 냉매 가스는 토출관(12)을 통해 압축기외부로 토출된다.

그리고 회전축(4)의 회전에 의해 밀폐용기(1) 저면에 채워진 오일은, 도 5에 도시한 바와 같이, 회전축(4)의 오일유로(4b)를 통해 흡상하면서 슬라이딩이 일어나는 부분에 공급됨과 동시에 회전축(4)의 단부로 비산된다. 상기 회전축(4)의 오일유로(4b)를 통해 비산된 오일은 유체 밸런서(30)의 관통구멍(H)을 통해 유입되어오일저장부(33)로 채워짐과 동시에 모터 회전자(3) 및 회전축(4)의 회전과 함께 유체 밸런서(30)가 회전하면서 그 오일저장부(33)에 채워지는 오일이 유동하게 된다. 이때, 유체 밸런서(30)의 오일저장부(33)에 채워진 오일의 유동은, 도 6a, 6b에 도시한 바와 같이, 한쪽으로 쏠리는 움직임에 의해서 회전축(4)의 회전시 회전축의 편심부(4a)에 의해 회전축(4)에 작용하는 힘의 불균형에 반작용력으로 작용하게 되어 회전축(4)의 회전 균형을 맞추게 된다. 본 발명은 초기 운전시나 저압 운전 상태에서 회전축(4)을 포함하는 회전체의 안정성을 유지할 뿐만 아니라 정상 운전 상태에서 고압의 냉매 가스에 의한 불평형 압력이 작용할 경우 그에 대응하여 유체 밸런서(30)에 채워진 오일이 유동함에 따라 반작용력으로 작용하여 안정성을 유지하게 된다.

그리고 유체 밸런서(30) 내부의 유압이 과도하게 높아지는 경우 유체 밸런서(30)에 형성된 리턴 구멍(34)을 통해 유출되어 밀폐용기 저면으로 회수된다.

한편, 회전축(4)의 오일유로(4b)를 통해 비산되는 오일이 유체 밸런서(30)에 의해 밀폐용기(1) 내부로 비산되는 것이 차단됨으로써 고온 고압상태로 밀폐용기(1) 내부를 유동하여 토출관(12)으로 토출되는 냉매 가스에 오일이 섞이게 되는 것이 억제되어 냉매 가스와 함께 토출되는 오일의 양을 최소화하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치는 회전축의 회전시 회전축에서 발생되는 회전 불균형력을 유체 밸런서에 채워진 오일의 유동 유량으로 상쇄시키게 되어 회전축의 회전 균형을 유지하게 됨으로써회전축의 회전 불균형으로 인한 진동 발생을 방지하게 되어 회전축 진동이 실린더를 통하여 밀폐용기를 가진하여 발생되는 고주파 소음을 저감시킴에 의해 신뢰성을 높일 수 있고, 또한 냉매 가스와 함께 섞여 토출되는 오일의 양을 최소화하게 되어 사이클의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 오일이 채워지는 밀폐용기에 고정되는 고정자 및 그 고정자에 회전 가능하도록 결합되는 회전자로 구성되는 모터와, 내부에 오일유로가 형성됨과 아울러 일측에 편심부가 구비되어 상기 모터 회전자에 고정 결합되는 회전축과, 상기 모터 회전자와 함께 회전하는 회전축의 오일유로를 통해 흡상된 오일이 내부에 채워져 그 오일의 유동에 의해 회전축의 편심부에 의한 회전 불균형을 보상하도록 하는 유체 밸런서를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유체 밸런서의 일측에 유체 밸런서내부로 채워진 오일이 설정된 양 이상이 되면 배출되도록 하는 리턴 구멍이 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유체 밸런서는 원형의 판으로 형성되는 상부판부와 그 상부판부에 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 절곡 연장 형성되는 원주면부와 그 원주면부에 소정의 형상으로 굴곡 연장 형성되어 그 내부로 오일이 채워짐과 아울러 그 외측 테두리에 의해 관통구멍을 형성하는 오일저장부로 이루어져, 상기 관통구멍이 회전축의 오일유로와 연통되도록 회전자에 복개 결합됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 회전균형 조절장치.