KR20010105810A - 밀폐형 압축기의 흡입구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 흡입구조에 관한 것으로, 본 발명은 실린더의 내부공간이 각각의 토출구를 갖는 적어도 두 개 이상의 밀폐공간으로 구획되고, 그 실린더의 내부공간을 복수개의 밀폐공간으로 구획하는 구획판이 회전축에 일체로 구비되며, 그 구획판의 양면에는 회전각에 따라 밀폐공간의 단면적이 가변되도록 캠면이 형성되고, 그 캠면에는 각각의 밀폐공간이 흡입영역과 압축영역으로 전환되도록 하는 복수개의 베인이 축방향으로 동일 선상에 압접되어 이루어지는 밀폐형 압축기에 있어서 ; 상기 복수개의 밀폐공간에 일괄 연통되어 그 각각의 밀폐공간으로 유체를 안내하는 단수개의 흡입구가 상기한 구획판의 두께보다 넓게 구비되어 각 베인을 사이에 두고 토출구의 맞은편에 형성되도록 함으로써, 상기 실린더의 흡입유로를 단순화하게 되고, 상기 어큐뮬레이터와 실린더를 연통시키는 배관을 간략화하며, 특히 어큐뮬레이터를 하나만 사용할 수 있게 되어 생산성 및 생산비용이 현저히 절감된다.

Description

밀폐형 압축기의 흡입구조{SUCTION STRUCTURE FOR CLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 회전축이 한 번 회전할 때 두 번의 행정이 수행되는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 유체를 각각의 밀폐공간으로 유입시키는 밀폐형 압축기의 흡입구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로 유체를 압축시키는 방식에 따라 크게 왕복동식 압축기, 스크롤식 압축기, 원심식 압축기(터보식 압축기라고도 함), 회전식 압축기(베인식 압축기라고도 함) 등으로 구분된다. 이 중에서 회전식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 과는 달리 회전체를 이용하여 유체를 흡입 압축시켜 토출시키게 된다.

이 중에서 회전식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 과는 달리 회전체를 이용하여 유체를 흡입 압축시켜 토출시키게 된다.

상기 회전식 압축기의 전형(典型)은 원형 실린더의 내주면에 선접촉하도록 롤링피스톤을 회전축의 편심부에 결합시킴과 아울러 상기 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획하는 동시에 상기 롤링피스톤의 궤적에 따라 평면상에서 왕복운동을 하는 베인을 상기한 롤링피스톤의 외주면에 접동 가능하도록 설치하여 유체를 흡입 압축하여 토출시키는 방식이 주로 알려져 왔다.

이러한 전형적인 회전식 압축기는 회전축이 한 번 회전할 때마다 한 번씩만 압축행정을 수행하게 되어 비효율적일 뿐만 아니라, 상기 회전축이 편심 회전하게되어 부재간 긁힘 등으로 인한 신뢰성 저하 및 편심부로 인한 사체적의 증가, 그리고 압축유체가 하나의 토출포트를 통해 일시에 토출되므로 토출소음이 증가하게 되는 등의 여러 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 감안한 종래의 밀폐형 압축기는 실린더의 내부공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구획하되 그 두 공간이 흡입영역과 압축영역으로 전환시켜 유체를 흡입 압축 토출시키는 구획판을 회전축에 결합 또는 일체로 형성하여 회전축이 한 번 회전할 때마다 압축행정이 두 번 수행되도록 하는 것으로, 이를 도 1에 도시하였다.

이에 도시된 바와 같이 선출원된 밀폐형 압축기는, 밀폐케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생시키도록 고정자(Ms)와 회전자(Mr)로 이루어진 전동기구부가 구비되고, 그 전동기구부의 회전자(Mr)에 연결되어 유체를 흡입 압축 및 토출시키는 압축기구부가 구비되어 있다.

상기 압축기구부는 케이싱(1)의 하반부에 고정되는 실린더(2)와, 그 실린더(2)의 상면 및 하면에 고정되어 함께 실린더(2)의 내부공간을 형성하는 제1 베어링 플레이트(3A) 및 제2 베어링 플레이트(3B)와, 상기 전동기구부의 회전자(Mr)에 일체로 결합되는 동시에 각각의 베어링 플레이트(3A,3B)에 관통 결합되어 상기한 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 그 회전축(4)에 일체로 결합되거나 또는 일체로 성형되어 상기 실린더(2)의 내부공간을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하는 구획판(5)과, 그 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단이 접촉되어 상기한 회전축(4)의 회전시 각각의 공간(S1)(S2)을각각 흡입영역 및 압축영역으로 구획시키는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 실린더(2)는 그 내주면이 진원형으로 형성되어 대응되는 양측에 제1 공간용 흡입구(2a) 및 제2 공간용 흡입구(2b)가 각각 관통 형성되어 있다.

상기 제1 공간용 흡입구(2a)는 밀폐케이싱(1)의 일측 외곽에 구비되는 제1 공간용 어큐뮬레이터(A1)와 연통되는 반면 상기 제2 공간용 흡입구(2b)는 상기한 제1 공간용 어큐뮬레이터(A1)와는 별개로 밀폐케이싱(1)의 타측 외곽에 구비되는 제2 공간용 어큐뮬레이터(A2)와 연통되어 있다.

도면중 미설명 부호인 3a 및 도 3b는 제1 공간용 토출구 및 제2 공간용 토출구, 7A 및 7B는 토출머플러, DP는 토출관이다.

상기와 같은 선출원된 밀폐형 압축기의 일반적인 동작은 다음과 같다.

즉, 상기 전동기구부에 전원이 인가되어 회전자(Mr)가 회전을 하게 되면, 그 회전자(Mr)에 결합된 회전축(4)이 구획판(5)과 함께 어느 한 방향으로 회전을 하게 되고, 이와 함께 상기 구획판(5)의 양면에 각각 접촉되어 있던 각각의 베인(6A,6B)이 서로 반대방향으로 축방향 왕복운동을 하면서 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변시키게 되며, 이렇게 가변되는 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 유체가 각각의 흡입구(2a,2b)를 통해 동시에 흡입되었다가 구획판(5)의 상사점 또는 하사점이 토출개시점에 도달하는 순간 각각의 밸브부재(미부호)를 열면서 각각의 토출구(미부호)를 통해 압축된 유체를 함께 토출시키게 된다.

이때, 상기 냉동사이클의 증발기(미도시)를 순환한 유체는 제1 공간용 어큐뮬레이터(A1) 및 제2 공간용 어큐뮬레이터(A2)로 유입되었다가 각각의 공간용 흡입구(2a,2b)를 통해 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 흡입되어 압축 토출되는 일련의 과정을 반복하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기에 있어서는, 전술한 바와 같이 복수개의 어큐뮬레이터(A1,A2)가 필요하게 되어 생산비용이 증가하게 되는 단점이 있다. 설사, 도 3a에 도시된 바와 같이, 단일의 어큐뮬레이터(A3)를 사용하게 되더라도 그 어큐뮬레이터(A3)의 출구와 각각의 공간(S1,S2)에 개별 연통시키는 흡입구(2a',2b')를 연통시키는 복수개의 배관(B1,B2)이 필요하게 되어 이 역시 제한된 공간내에서의 구조가 복잡하게 되고 제작이 난해하게 됨에 따라 생산비용이 증가하게 되는 요인이 되었다.

또한, 이를 감안하여 도 3b에 도시된 바와 같이 하나의 어큐뮬레이터(A4)를 사용하고 그 어큐뮬레이터(A4)의 출구와 실린더(2)의 제1 공간(S1)에 연통되게 형성된 제1 공간용 흡입구(2a")를 연통시키되, 그 제1 공간용 흡입구(2a")의 중간에서 실린더(2)의 타측으로 연장되어 제2 공간(S2)에 연통되는 제2 공간용 흡입구(S2)를 가공 형성할 수도 있으나, 이는 실린더(2)의 가공공정이 난해하게 되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 하나의 어큐뮬레이터를 사용하면서도 복수개의 행정공간에 유체를 원활하게 공급할 수 있도록 하는 밀폐형 압축기의 흡입구조를 제공하려는데 그 목적이있다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 밀폐형 압축기의 흡입구조에 대한 일례를 보인 개략도.

도 3a 및 도 3b는 밀폐형 압축기의 흡입구조에 대한 변형예들을 보인 개략도.

도 4는 본 발명 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 5는 본 발명 밀폐형 압축기의 흡입구조를 보인 개략도.

도 6은 본 발명 밀폐형 압축기의 흡입구조에서 유체의 흡입과정을 순차적으로 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 밀폐케이싱 20 : 실린더

21 : 흡입구 31,32 : 베어링 플레이트

31a,32a : 토출구 40 : 회전축

50 : 구획판 61,62 : 베인

S1,S2 : 밀폐공간

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더의 내부공간이 각각의 토출구를 갖는 적어도 두 개 이상의 밀폐공간으로 구획되고, 그 실린더의 내부공간을 복수개의 밀폐공간으로 구획하는 구획판이 회전축에 일체로 구비되며, 그 구획판의 양면에는 회전각에 따라 밀폐공간의 단면적이 가변되도록 캠면이 형성되고, 그 캠면에는 각각의 밀폐공간이 흡입영역과 압축영역으로 전환되도록 하는 복수개의 베인이 축방향으로 동일 선상에 압접되어 이루어지는 밀폐형 압축기에 있어서 ;

상기 복수개의 밀폐공간에 일괄 연통되어 그 각각의 밀폐공간으로 유체를 안내하는 단수개의 흡입구가 상기한 구획판의 두께보다 넓게 구비되어 각 베인을 사이에 두고 토출구의 맞은편에 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 흡입구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 흡입구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도이며, 도 5는 본 발명 밀폐형 압축기의 흡입구조를 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 흡입구조를 갖는 밀폐형 압축기는, 소정의 체적을 갖는 밀폐케이싱(10)과, 그 밀폐케이싱(10)의 내부에 고정 설치되는 실린더(20)와, 그 실린더(20)의 상하 양측에 고정되어 함께 실린더(20)의 내부공간을 형성하는 제1 베어링 플레이트(31) 및 제2 베어링 플레이트(32)와, 그 제1 베어링플레이트(31)와 제2 베어링 플레이트(32)에 지지되도록 전동기구부의 회전자(Mr)에 결합되어 회전하는 회전축(40)과, 그 회전축(40)에 일체로 구비되어 상기 실린더(20)의 내주면에 그 외주면이 미끄럼 접촉되고 상기한 실린더(20)의 내부공간을 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구획하는 구획판(50)과, 그 구획판(50)의 상하 양측 캠면에 접촉되어 서로 반대쪽 축방향으로 왕복운동을 하면서 각각의 공간(S1)(S2)을 흡입영역과 압축영역으로 전환 가능하게 구분하는 제1 베인(61) 및 제2 베인(62)과, 상기 밀폐케이싱(10)의 외곽에 설치되어 실린더(20)의 각 공간으로 일괄 연통되는 하나의 어큐뮬레이터(70)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(20)는 진원형의 환형 모양으로 형성되어 그 일측에 상기한 어큐뮬레이터(70)와 연통되는 하나의 흡입구(21)가 형성되고, 그 흡입구(21)와 베인(61,62)을 사이에 두고 맞은편에 제1 공간용 토출구(31a) 및 제2 공간용 토출구(32a)가 각각 형성된다. 상기 각 토출구(31a,32a)의 선단면에는 유체의 토출을 조절하는 밸브부재(미부호)가 장착된다.

상기 흡입구(21)는 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)에 모두 연통되도록 구획판(50)의 두께보다 넓게 형성되되, 상기 흡입구(21)는 구획판(50)의 외주면에 의해 차폐되면서 제1 공간(S1)이 토출을 개시하는 시점에서 제2 공간(S2)은 흡입을 개시하는 반면 상기 제2 공간(S2)이 토출을 개시한 시점에서 제1 공간(S1)은 흡입을 개시하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 공간용 토출구(31a)는 제1 베인(61)을 사이에 두고 흡입구(21)의 맞은편에 배치되도록 제1 베어링 플레이트(31)에 형성되는 반면, 상기 제2 공간용 토출구(32a)는 제2 베인(62)을 사이에 두고 흡입구(21)의 맞은편에 배치되도록 제2 베어링 플레이트(32)에 형성된다.

상기 구획판(50)은 회전축(40)에 일체로 가공되거나 또는 별도로 가공되어 후조립되는 것으로, 그 외주면은 실린더(20)의 내주면에 미끄럼 접촉되도록 진원형으로 형성되고, 그 상사점은 제1 베어링 플레이트(31)의 내저면에 항상 접촉되는 반면 그 하사점은 제2 베어링 플레이트(32)의 상면에 항상 접촉하도록 정면투영시 정현파 모양으로 형성된다.

상기 제1 베인(61) 및 제2 베인(62)은 전술한 바와 같이 흡입구(21)와 각 토출구(31a,32a) 사이에 배치되는 것으로, 상기 회전축(40)의 축방향으로 동일 선상에 배치되도록 제1 베어링 플레이트(31) 및 제2 베어링 플레이트(32)에 각각 축방향으로 관통 구비된 각 베인슬릿(미도시)에 미끄러지게 삽입되어 조립된다.

상기 어큐뮬레이터(70)는 밀폐케이싱(10)의 일측 외곽에 단수개로 배치되어 그 출구측이 실린더(20)의 흡입구(21)에 연통된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 81 및 82는 토출머플러, DP는 토출관이다.

상기와 같은 본 발명의 흡입구조를 갖는 밀폐형 압축기의 일반적인 동작은 종래와 유사하다.

즉, 상기 전동기구부에 전원이 인가되어 회전자(미도시)와 함께 회전축(4)이 회전을 하게 되면, 그 회전축(4)에 구비된 구획판(10)이 회전축(4)과 함께 어느 한 방향으로 회전을 하게 되고, 이와 함께 상기 구획판(10)의 양면에 각각 접촉되어 있던 각각의 베인(6A,6B)이 서로 반대방향으로 축방향 왕복운동을 하면서 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변시키게 되며, 이렇게 가변되는 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 유체가 흡입구(21)를 통해 일정한 위상차를 두고 흡입되었다가 구획판(10)의 상사점(a) 또는 하사점(b)이 토출개시점에 도달하는 순간 상기한 위상차를 두고 각각의 밸브부재(8A,8B)를 열면서 토출구(3a,3b)를 통해 압축된 유체를 토출시키게 된다.

이때, 상기 흡입구(21)가 실린더(20)의 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)에 일괄 연통되어 있어 어큐뮬레이터(70)를 지난 유체가 각 공간(S1,S2)으로 동시에 흡입될 수 있으나, 상기 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)은 구획판에 의해 양분되어 있을 뿐만 아니라 두 공간(S1,S2)의 흡입행정과 압축행정이 대략 180°의 위상차를 갖고 수행하게 되므로 양쪽 공간(S1,S2)으로의 유체 흡입이 번갈아가면서 원활하게 진행된다.

이를 보다 상세히 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같다.

먼저, 상기 구획판(50)의 상사점이 두 베인(61,62) 사이에 위치하게 되는 경우(도면에선 (a)에 해당한다), 제1 공간측은 흡입구(21)가 구획판(50)에 의해 가려짐과 아울러 이 제1 공간(S1)이 압축행정을 수행하게 되어 새로운 유체의 유입이 차단된다. 반면, 상기 제2 공간측은 구획판(50)이 흡입구(21)를 가리지 않음과 아울러 흡입행정을 수행하게 되어 새로운 유체가 지속적으로 흡입된다.

다음, 상기 구획판(50)이 90°가량 더 회전하는 경우(도면에선 (b)에 해당한다), 구획판(50)이 흡입구(21)의 중간에 걸쳐져 두 공간(S1,S2) 모두 열리게 되나상기 제1 공간(S1)의 흡입영역은 흡입행정으로 전환되는 반면 압축영역은 압축행정으로 전환되어 제1 공간(S1)으로 유체가 흡입된다. 이에 반해, 상기 제2 공간(S2)의 흡입영역은 압축행정으로 전환되는 반면 압축영역은 토출행정으로 전환되는 과정이므로 제2 공간(S2)으로의 유체유입은 차단된다.

다음, 상기 구획판(50)이 90°가량 더 회전하여 하사점이 두 베인(61,62) 사이에 위치하게 되는 경우(도면에선 (c)에 해당한다), 제2 공간측은 흡입구(21)가 구획판(50)에 의해 가려짐과 아울러 이 제2 공간(S2)이 압축행정을 수행하게 되어 새로운 유체의 유입이 차단된다. 반면, 상기 제1 공간측은 구획판(50)이 흡입구(21)를 가리지 않음과 아울러 흡입행정을 수행하게 되어 새로운 유체가 지속적으로 흡입된다.

다음, 상기 구획판(50)이 90°가량 더 회전하는 경우(도면에선 (d)에 해당한다), 구획판(50)이 흡입구(21)의 중간에 걸쳐져 두 공간 모두 열리게 되나 상기 제1 공간(S1)의 흡입영역은 압축행정으로 전환되는 반면 압축영역은 토출행정으로 전환되는 과정이므로 제1 공간(S1)으로의 유체유입이 차단된다. 이에 반해, 상기 제2 공간(S2)의 흡입영역은 흡입행정으로 전환되는 반면 압축영역은 압축행정으로 전환되어 제2 공간(S2)으로 유체가 흡입된다.

이렇게 하여 상기 실린더의 흡입 유로를 단순하게 하면서도 제1 공간은 물론 제2 공간에 유체를 원활하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 단수개의 어큐뮬레이터로도 복수개의 밀폐공간에 함께 연통되도록 할 수 있어 압축기의 구조를 단순화 소형화하게 되고, 생산비용도 절감할 수 있게 된다.

참고로, 종래의 예들을 설명하면서 베인의 위치가 180°의 위상차를 갖는 압축기 형상을 예로 들었으나 본 발명에서는 두 베인이 동일 직선상에 배치되는 압축기 형상을 예로 들었다. 이는 종래기술이 복수개의 어큐뮬레이터를 사용하고 있다는 사실을 도면으로 도시하여 설명함으로써 발명의 요지를 부각시키고자 한 것이며, 이를 본 발명과 같이 두 베인이 동일 직선상에 배치되는 압축기에 적용할 경우에도 배관 또는 실린더의 복잡함이나 심지어는 복수개의 어큐뮬레이터를 사용하게 되는 점에 있어서는 마찬가지이다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 흡입구조는, 하나의 어큐뮬레이터를 복수개의 밀폐공간에 일괄 연통시키도록 실린더의 일측에 각각의 밀폐공간으로 유체를 안내하는 단수개의 흡입구를 형성하되, 그 흡입구는 구획판의 두께보다 넓게 하여 베인을 사이에 두고 토출구의 맞은편에 형성함으로써, 상기 실린더의 흡입유로를 단순화하게 되고, 상기 어큐뮬레이터와 실린더를 연통시키는 배관을 간략화하며, 특히 어큐뮬레이터를 하나만 사용할 수 있게 되어 생산성 및 생산비용이 현저히 절감된다.

Claims (1)

1. 실린더의 내부공간이 각각의 토출구를 갖는 적어도 두 개 이상의 밀폐공간으로 구획되고, 그 실린더의 내부공간을 복수개의 밀폐공간으로 구획하는 구획판이 회전축에 일체로 구비되며, 그 구획판의 양면에는 회전각에 따라 밀폐공간의 단면적이 가변되도록 캠면이 형성되고, 그 캠면에는 각각의 밀폐공간이 흡입영역과 압축영역으로 전환되도록 하는 복수개의 베인이 축방향으로 동일 선상에 압접되어 이루어지는 밀폐형 압축기에 있어서 ;

   상기 복수개의 밀폐공간에 일괄 연통되어 그 각각의 밀폐공간으로 유체를 안내하는 단수개의 흡입구가 상기한 구획판의 두께보다 넓게 구비되어 각 베인을 사이에 두고 토출구의 맞은편에 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 흡입구조.