KR20020056402A - 로터리 압축기의 마찰저항 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로서, 실린더 내부에 형성된 압축실을 회전하는 로울러와 상기 로울러와 접촉하는 베인 간의 마찰저항을 저감하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 내부에 압축실(141)이 형성되는 실린더(140)와; 상기 실린더의 압축실(141) 내부를 회전하면서 상기 압축실(141)의 내부공간을 변화시키는 로울러(144)와; 일단은 상기 로울러(144)와 접촉하고 타단에는 스프링부재가 설치되어 상기 로울러(144)와 함께 상기 압축실(141)을 냉매흡입부와 냉매토출부로 구획하는 베인(145)과; 상기 로울러(144)와 접촉하는 상기 베인(145)의 일단에 설치되어 상기 로울러(144)와 구름 운동하는 회전체(146)를 포함하여 구성되는 로터리 압축기의 마찰저항 저감장치가 제공된다.

Description

로터리 압축기의 마찰저항 저감장치{device for decreasing friction resistance in rotary compressor}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더 내부에형성된 압축실을 회전하는 로울러와 상기 로울러와 접촉하는 베인 간의 마찰저항을 저감하기 위한 것이다.

일반적으로 압축기는 증발기에서 증발한 냉매가스를 흡입하여, 흡입한 냉매가스의 압력을 응축기의 포화압력까지 높여서 토출하기 위한 것으로써, 그 중에서 로터리 압축기는 냉매가스의 흡입, 압축 및 토출 과정을 연속적으로 수행하는 압축기이다.

도 1 은 이와 같은 일반적인 로터리 압축기를 나타내는 종단면도로써, 도시한 바와 같이 일반적인 로터리 압축기는 밀폐용기(10)의 내측 상부에 고정자(21) 및 회전자(22)가 설치되고, 상기 회전자(22)의 중앙에는 크랭크축(30)이 결합되며, 상기 크랭크축(30)의 하부에는 편심캠(31)이 일체로 형성되어 실린더(40) 내부에 회전 가능하도록 구비된다.

또한, 상기 실린더(40)의 상부 및 하부에는 상기 크랭크축(30)이 원활히 회전하도록 주베어링(51) 및 보조베어링(52)이 설치되고, 상기 밀폐용기(10)의 하부 일측에는 흡입파이프(60)가 설치되며, 상기 밀폐용기(10) 상부에는 토출파이프(70)가 설치된다.

그리고, 상기 주베어링(51)의 상부에는 냉매가스의 유동소음을 저감시키기 위한 머플러(80)가 상기 주베어링의 외주면을 감싸는 형태로써 설치된다.

한편, 도 2 는 종래 로터리 압축기의 압축실 내부를 나타내는 실린더의 평면도로써, 상기 실린더(40)의 일측면에는 상기 실린더(40)의 내부에 형성된 압축실(41)로 냉매가 흡입되는 냉매흡입구(42)가 형성되고, 상기 실린더(40)의 타측면에는 압축된 냉매를 토출하기 위한 냉매토출구(43)가 상기 실린더(40)의 내벽에 수직 방향으로 형성된다.

그리고, 상기 압축실(41) 내부에는 편심캠(31)에 끼워진 로울러(44)가 회전하도록 구비되며, 상기 냉매흡입구(42)와 상기 냉매토출구(43) 사이에는 상기 로울러(44)의 외주면에 그 일단이 접촉하도록 베인(45)이 설치되어, 상기 압축실(41)을 냉매흡입부와 냉매토출부로 구획한다.

이와 같이 구성된 종래 로터리 압축기의 작용을 설명하면, 후술하는 바와 같다.

전원을 공급하면 밀폐용기(10) 내에 설치된 고정자(21)와 회전자(22) 사이에 유도전류가 발생하게 되고, 상기 유도전류에 의해 회전자(22)가 회전하게 되며, 상기 회전자(22)에 결합된 크랭크축(30) 역시 회전하게 된다.

이 때, 실린더(40)에 형성된 냉매흡입구(42)를 통해 냉매가 흡입되고, 상기 흡입된 냉매는 크랭크축(30)에 일체화된 편심캠(31)의 회전 및 로울러(44)의 회전에 의해 압축되어져, 상기 압축실(41)의 타측면에 형성된 냉매토출구(43)를 통하여 머플러(80)로 토출된다.

그리고, 전술한 바와 같이 상기 머플러(80)의 내부로 토출된 냉매가스는 상기 머플러(80)에 형성된 토출공(미도시)을 통해 밀폐용기(10) 내부로 토출된 후, 밀폐용기(10) 상부에 구비된 토출파이프(70)를 통해 압축기 외부로 토출되는 것이다.

그런데, 이와 같은 일반적인 로터리 압축기에서 압축기의 입력을 상승시키는가장 큰 요인은 구성요소들 간에 발생하는 마찰저항이다.

한편, 이러한 마찰저항을 줄이는 방법으로 종래에는 윤활제를 사용하였으나, 윤활제로는 압축기의 구성요소들 간의 마찰저항을 줄이는데 한계가 있다.

특히, 도 2 에서 도시한 바와 같이 회전하는 로울러(44)와 이에 접하는 베인(45) 사이에는 마찰저항이 크게 발생한다.

이는, 스프링부재에 의해 탄성력을 받는 베인(45)에 로울러(44)가 접촉하면서 회전하기 때문이다.

또한, 상기 로울러(44)는 대략 3600 rpm 정도의 고속으로 회전하기 때문에, 상기 로울러(44)와 상기 베인(45)의 접촉에 의한 동마찰계수는 상당히 크고, 이로 인한 마찰저항이 증가하기 때문에, 결과적으로 전체적인 로터리 압축기의 입력이 상승하여 압축기의 효율이 저하되는 것이다.

뿐만아니라, 이와 같이 마찰저항이 큰 상태에서 로터리 압축기를 장시간 사용하게 되면, 베인(45)이 쉽게 마모되어 냉매가 누설될 수 있으며, 이로 인하여 압축기의 효율은 더욱 떨어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 실린더 내부에 형성된 압축실을 회전하는 로울러와 상기 로울러와 접촉하는 베인 간의 마찰저항을 최소화하여, 압축기의 입력이 상승하는 것을 방지함과 함께 냉매의 누설을 방지하여 압축기의 효율을 높이기 위한 것이다.

도 1 은 일반적인 로터리 압축기를 나타내는 종단면도

도 2 는 종래 로터리 압축기의 압축실 내부를 나타내는 실린더의 평면도

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 압축실 내부를 나타내는 실린더의 평면도

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 평면도

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 측면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

140. 실린더 141. 압축실

144. 로울러 145. 베인

146. 회전체 147. 수용홈

148. 체결핀

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 형태에 따르면, 내부에 압축실이 형성되는 실린더와; 상기 실린더의 압축실 내부를 회전하면서 상기 압축실의 내부공간을 변화시키는 로울러와; 일단은 상기 로울러와 접촉하고 타단에는 스프링부재가 설치되어 상기 로울러와 함께 상기 압축실을 냉매흡입부와 냉매토출부로 구획하는 베인과; 상기 로울러와 접촉하는 상기 베인의 일단에 설치되어 상기 로울러와 구름 운동하는 회전체를 포함하여 구성되는 로터리 압축기의 마찰저항 저감장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도시한 도 3 및 도 5 를 참조하여 더욱 상세히 설명하며, 로터리 압축기의 전체 구성은 종래와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 압축실 내부를 나타내는 실린더의 평면도이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 평면도이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 측면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 실린더(140) 내부에 압축실(141)이 형성되고, 상기 압축실(141) 내부에는 로울러(144)가 회전 가능하게 설치되며, 일단은 상기 로울러(144)와 접촉하고 타단에는 스프링부재(미도시)가 설치되는 베인(145)이 구비된다.

특히, 본 발명에서는 상기 로울러(141)의 외주면과 접촉하는 상기 베인(145)의 일단에 상기 로울러(144)와 구름 운동하는 회전체(146)를 설치한 것이다.

상기 회전체(146)는 상기 베인(145)의 일단에 체결핀(148)에 의해 결합되어,상기 로울러(144)와 구름 접촉하면서 회전하게 된다.

한편, 상기 회전체(146)가 설치되는 상기 베인(145)의 일단에는 상기 회전체(146)와 대략 동일한 곡률을 갖는 수용홈(147)이 형성되어, 상기 회전체(146)의 일부분이 상기 수용홈(147)의 내부에 위치한 상태로 체결된다.

이 때, 상기 회전체(146)는 상기 로울러(144)와 구름 접촉하게 되는 부분을 제외한 다른 부분은 상기 수용홈(147)에 수용되어 상기 베인(145)에 의해 덮히도록 하며, 적어도 상기 회전체(146)의 절반 이상의 부분이 상기 수용홈(147)에 의해 감싸지도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 상기 회전체(146)가 회전하기 위해서는 상기 수용홈(147)과 약간의 간격이 있어야 하므로, 이 간격으로 냉매가스가 누설되는 것을 최대한 방지하기 위한 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 작용을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

실린더(140)의 냉매흡입구(142)를 통하여 흡입된 냉매는 로울러(144)의 회전에 의하여 압축되면서 냉매토출구(143)측으로 이동하게 된다.

이 때, 상기 베인(145)은 회전체(146)에 의해 압축실(141)을 회전하는 로울러(144)와 구름 접촉함과 동시에 스프링부재에 탄력 지지되어 왕복운동하게 된다.

즉, 본 발명에서는 로울러(144)와 베인(145)에 설치된 회전체(146)가 구름 접촉함에 따라, 종래 로울러(44)와 베인(45) 사이에 발생되던 마찰저항에 의한 손실을 획기적으로 저감할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 로터리 압축기의 모터에 작용하는 부하가 줄어들고 입력이 작아짐에 따라 압축기의 효율을 개선할 수 있다.

또한, 상기 로울러(144)와 상기 베인의 회전체(146)는 구름운동을 하므로, 마찰에 의한 마모 역시 줄일 수 있기 때문에 장시간 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 회전하는 로울러와 접촉하는 베인의 끝단에 회전체를 설치하여 로울러와 베인을 구름 접촉시킨 것이다.

이로 인해, 본 발명은 상기 로울러와 상기 베인의 마찰저항을 최소화하여 압축기의 입력을 줄일 수 있기 때문에 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 압축기를 장시간 운전할 때에도 베인의 마모가 크게 줄어들어서, 고압의 냉매 누설에 의한 손실을 방지하여 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (3)

1. 내부에 압축실이 형성되는 실린더와;

   상기 실린더의 압축실 내부를 회전하면서 상기 압축실의 내부공간을 변화시키는 로울러와;

   일단은 상기 로울러와 접촉하고 타단에는 스프링부재가 설치되어 상기 로울러와 함께 상기 압축실을 냉매흡입부와 냉매토출부로 구획하는 베인과;

   상기 로울러와 접촉하는 상기 베인의 일단에 설치되어 상기 로울러와 구름 운동하는 회전체를 포함하여 구성되는 로터리 압축기의 마찰저항 저감장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인의 일단에는 상기 회전체가 삽입되는 체결홈이 형성되고, 체결핀에 의해 회전 가능하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 마찰저항 저감장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 체결홈은 상기 회전체와 대략 동일한 곡률로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 마찰저항 저감장치.