KR200381018Y1 - 로터리 압축기의 과압축 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 로터리 압축기의 과압축 방지장치에 관한 것으로서, 냉매가스에 대한 과압축 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있으며, 부하 증가에 따른 마모를 저감할 수 있는 로터리 압축기의 과압축 방지장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 고안은, 케이싱의 내부에 고정 설치되되 내부에는 반경 방향을 따라 직선운동을 하면서 내부공간을 흡입공간과 압축공간으로 구분하는 베인이 구비되어 있는 실린더와; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부에 결합됨과 아울러 상기 실린더를 관통하되 일측에는 상기 실린더의 내부에 배치되도록 외주면에 회전걸림면이 형성된 편심부가 형성되어 있는 회전축과; 상기 회전축의 편심부에 결합되어 상기 실린더의 내경에 접하면서 편심 회전하며 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과; 상기 롤링피스톤이 선택적으로 상기 실린더의 내경으로부터 이격되며 상기 실린더의 압축공간에서 압축되는 냉매가스가 흡입공간으로 유출될 수 있도록 상기 편심부와 상기 롤링피스톤의 사이에 상기 롤링피스톤의 반경 방향을 따라 상기 편심부에 대해 상대 슬라이드 이동 가능하게 개재되되 상기 편심부의 회전걸림면과 접촉되는 접촉면에는 서로 상대 회전이 구속될 수 있도록 회전걸림면이 형성되어 있는 슬라이드부시;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 과압축 방지장치를 제공한다.

Description

로터리 압축기의 과압축 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING OVERPRESSURE OF ROTARY COMPRESSOR}

본 고안은 로터리 압축기의 과압축 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매가스에 대한 과압축 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있으며, 부하 증가에 따른 마모를 저감할 수 있는 로터리 압축기의 과압축 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨 등에 적용되는 로터리 압축기는 전동기구부에 일체된 회전축에 압축기구부의 롤링피스톤이 편심되게 결합되고, 그 롤링피스톤이 원형 실린더 내에서 선회운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것이다.

첨부한 도 1은 종래 로터리 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 종래 로터리 압축기로서, 압축기구부의 구조를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 로터리 압축기는 소정량의 오일이 채워지는 케이싱(11)과, 상기 케이싱(11)의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 상기 케이싱(11)의 내부에 설치되어 전동기구부의 동력을 전달받아 작동되며 냉매를 압축시키는 압축기구부를 포함하여 구성되어 있다.

상기 케이싱(11)의 상부에는 케이싱(11)의 벽면을 관통하도록 토출관(DP)이 설치되어 있고, 케이싱(11)의 하부 측면에는 압축기구부와 연통됨과 아울러 케이싱(11)의 벽면을 관통하도록 흡입관(SP)이 설치되어 있다.

상기 전동기구부는 고정자(12) 및 회전자(13)와 이 회전자(13)의 중심에 압입 결합되는 회전축(14)을 포함하여 이루어져 있으며, 이 회전축(14)의 하부에는 압축기구부가 설치되어 있다.

상기 압축기구부는 케이싱(11)의 내주면에 고정되어 흡입관(SP)과 연통되는 원형의 실린더(15)와, 상기 실린더(15)의 양측면에 밀착되는 동시에 회전축(14)이 관통되는 제1베어링(16A) 및 제2베어링(16B)과, 상기 회전축(14)의 편심부(14b)에 결합되어 실린더(15)내에서 편심 회전하는 롤링피스톤(17)과, 상기 롤링피스톤(17)의 외주면에 압접되어 롤링피스톤(17)의 선회운동시 직선운동을 하면서 실린더(15)를 흡입공간과 압축공간으로 구분하는 베인(20)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 회전축(14)의 내부에는 오일유로(14a)가 축방향으로 길게 관통되도록 형성되어 있고, 이 오일유로(14a)의 하단에는 케이싱(11)에 채워진 오일을 흡상하는 오일피더(도시하지 않음)가 장착되어 있다.

한편, 상기 로터리 압축기의 외측에는 기상 냉매(기체상태의 냉매)가 흡입될 수 있도록 하는 어큐물레이터(30)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 16a는 토출구멍, 18은 토출밸브, 19는 토출머플러, S는 베인스프링이다.

상기와 같이 구성된 종래의 로터리 압축기의 동작은 다음과 같다.

상기 고정자(12)에 전원이 인가되면 이에 따라 회전자(13)가 고정자(12)의 내부에서 회전하게 되고, 이와 함께 회전축(14)이 회전을 하면서 롤링피스톤(17)이 실린더(15)내에서 편심 회전하게 되며, 상기 롤링피스톤(17)의 편심회전에 따라 기상 냉매가 실린더(15)의 흡입공간으로 흡입되었다가 일정압력까지 지속적으로 압축되고, 상기 실린더(15)의 압축공간 압력이 임계압력을 지나 케이싱(11)내의 압력보다 고압이 되는 순간 상기 제1베어링(16A)에 장착된 토출밸브(18)가 열리면서 토출구멍(16a)을 통해 냉매가 압축공간에서 케이싱(11)의 내부로 토출되며, 이 토출된 냉매는 케이싱(11)과 고정자(12) 사이의 틈새 또는 고정자(12)와 회전자(13) 사이의 틈새 등을 통해 상부로 이동하여 토출관(DP)을 거쳐 냉동사이클시스템(도시하지 않음)으로 배출된다.

그런데, 종래 로터리 압축기에 있어서는, 냉매가스가 롤링피스톤(17)의 회전에 의해 압축되어 토출될 시 과압축이 발생되어 압축기의 효율이 저하되고 부하 증가에 따른 마모를 유발하는 문제점이 있었다.

즉, 실린더(15)의 흡입공간으로 이상 고압의 냉매가스가 유입되거나 액상 냉매가 유입될 시에도 롤링피스톤(17)은 항상 일정하게 냉매가스를 압축시키게 되는 바, 이에 따라 냉매가스의 과압축 현상이 발생되며 토출되는 가스의 압력이 높아져 압축기의 효율이 저하되고 부하 증가가 증가되어 각종 기구부의 마모를 유발시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 냉매가스에 대한 과압축 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있으며, 부하 증가에 따른 마모를 저감할 수 있는 로터리 압축기의 과압축 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 케이싱의 내부에 고정 설치되되 내부에는 반경 방향을 따라 직선운동을 하면서 내부공간을 흡입공간과 압축공간으로 구분하는 베인이 구비되어 있는 실린더와; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부에 결합됨과 아울러 상기 실린더를 관통하되 일측에는 상기 실린더의 내부에 배치되도록 외주면에 회전걸림면이 형성된 편심부가 형성되어 있는 회전축과; 상기 회전축의 편심부에 결합되어 상기 실린더의 내경에 접하면서 편심 회전하며 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과; 상기 롤링피스톤이 선택적으로 상기 실린더의 내경으로부터 이격되며 상기 실린더의 압축공간에서 압축되는 냉매가스가 흡입공간으로 유출될 수 있도록 상기 편심부와 상기 롤링피스톤의 사이에 상기 롤링피스톤의 반경 방향을 따라 상기 편심부에 대해 상대 슬라이드 이동 가능하게 개재되되 상기 편심부의 회전걸림면과 접촉되는 접촉면에는 서로 상대 회전이 구속될 수 있도록 회전걸림면이 형성되어 있는 슬라이드부시;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이드부시와 상기 편심부의 사이에 개재되어 상기 롤링피스톤이 상기 실린더의 내경에 접하는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성체를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 탄성체는 상기 슬라이드부시에 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기의 구조를 도시한 종단면도이다.

또한, 도 4는 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기로서, 압축기구부의 구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 고안에 따른 과압축 방지장치의 구조를 도시한 분리 사시도이며, 도 6은 본 고안에 따른 과압축 방지장치의 작동상태를 도시한 평면도이다.

한편, 도 7은 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기에서 토출되는 냉매가스의 압력-체적 선도이다.

다만, 본 고안을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 고안의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기는, 소정량의 오일이 채워지는 케이싱(111)과, 상기 케이싱(111)의 내부에 고정 설치되되 내부에는 후술할 롤링피스톤(117)의 편심 회전에 따라 반경방향으로 직선운동을 하면서 내부공간을 흡입공간(V1)과 압축공간(V2)으로 구분하는 베인(120)이 구비되어 있는 실린더(115)와, 상기 실린더(115)의 양측면에 밀착되는 동시에 후술할 회전축(114)이 관통되는 제1베어링(116A) 및 제2베어링(116B)과, 상기 케이싱(111)의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부에 결합됨과 아울러 실린더(115)를 관통하되 일측에는 실린더(115)의 내부에 배치되도록 편심부(114b)가 형성되어 있는 회전축(114)과, 상기 회전축(114)의 편심부(114b)에 결합되어 실린더(115)의 내경에 접하면서 편심 회전하며 냉매가스를 이동시키되 선택적으로 실린더(115)의 내경으로부터 이격되며 실린더(115)의 압축공간(V2)에서 압축되는 냉매가스가 흡입공간(V1)으로 유출될 수 있도록 편심부(114b)에 대해 상대 병진 운동 가능하게 결합되는 롤링피스톤(117)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 케이싱(111)의 상부에는 케이싱(111)의 벽면을 관통하도록 토출관(DP)이 설치되어 있고, 케이싱(111)의 하부 측면에는 실린더(115)와 연통됨과 아울러 케이싱(111)의 벽면을 관통하도록 흡입관(SP)이 설치되어 있다.

상기 전동기구부는 고정자(112) 및 회전자(113)로 이루어져 있으며 이 회전자(113)의 중심에는 회전축(114)이 압입 결합되어 있다.

상기 회전축(114)의 내부에는 오일유로(114a)가 축방향으로 길게 관통되도록 형성되어 있고, 이 오일유로(114a)의 하단에는 케이싱(111)에 채워진 오일을 흡상하는 오일피더(도시하지 않음)가 장착되어 있다.

한편, 상기 롤링피스톤(117)은 실린더(115)의 압축공간(V2)에서 냉매가스의 과압축 여부에 따라 편심부(114b)에 대해 상대 병진 운동 가능하게 결합되는 바, 이를 위해 편심부(114b)와 롤링피스톤(117)의 사이에는 롤링피스톤(117)의 반경 방향을 따라 편심부(114b)에 대해 상대 슬라이드 이동 가능하게 슬라이드부시(123)가 개재되어 있다.

상기 슬라이드부시(123)는 일측이 개구된 대략 "ㄷ" 형상으로 편심부(114b)의 둘레 일부를 감싸도록 배치됨과 아울러 그 개구 방향을 따라 편심부(114b)에 대해 상대 슬라이드 이동 가능하게 편심부(114)와 롤링피스톤(117)의 사이에 개재되어 있다.

아울러 상기 슬라이드부시(123)와 편심부(114b)의 상호 접촉면에는 서로 면접촉되며 상대 회전이 구속될 수 있도록 각각 회전걸림면(123a,114c)이 형성되어 있다.

한편, 상기 슬라이드부시(123)와 편심부(114b)의 사이에 배치되도록 슬라이드부시(123)의 내면에는 롤링피스톤(117)이 실린더(115)의 내경에 접하는 방향으로 탄성력을 가하기 위한 탄성체(125)가 구비되어 있는 바, 상기 탄성체(125)는 정상상태로 냉매가스가 압축될 경우에 롤링피스톤(117)이 실린더(115)의 내경에 접한 상태로 편심 회전 할 수 있도록 탄성력을 가하며 압축공간(V2)의 냉매가스가 흡입공간(V1)으로 누설되는 것을 방지할 수 있게 한다.

아울러 상기 탄성체(125) 대신 판스프링과 같은 스프링부재(도시하지 않음)를 적용할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 로터리 압축기의 외측에는 기상 냉매(기체상태의 냉매)가 흡입될 수 있도록 하는 어큐물레이터(130)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 116a는 토출구멍, 118은 토출밸브, 119는 토출머플러, S는 베인스프링이다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 로터리 압축기의 동작은 다음과 같다.

상기 고정자(112)에 전원이 인가되면 이에 따라 회전자(113)가 고정자(112)의 내부에서 회전하게 되고, 이와 함께 회전축(114)이 회전을 하면서 롤링피스톤(117)이 실린더(115)내에서 편심 회전하게 되며, 상기 롤링피스톤(117)의 편심회전에 따라 기상 냉매가 실린더(115)의 흡입공간(V1)으로 흡입되었다가 일정압력까지 지속적으로 압축되고, 상기 실린더(115)의 압축공간(V2) 압력이 임계압력을 지나 케이싱(111)내의 압력보다 고압이 되는 순간 상기 제1베어링(116A)에 장착된 토출밸브(118)가 열리면서 토출구멍(116a)을 통해 냉매가 압축공간(V2)에서 케이싱(111)의 내부로 토출되며, 이 토출된 냉매는 케이싱(111)과 고정자(112) 사이의 틈새 또는 고정자(112)와 회전자(113) 사이의 틈새 등을 통해 상부로 이동하여 토출관(DP)을 거쳐 냉동사이클시스템(도시하지 않음)으로 배출된다.

이와 같이 압축기의 정상적인 압축과정에서는 도 6의 (a)와 같이 롤링피스톤(117)이 실린더(115)의 내경에 접한 상태로 편심 회전되며 냉매가스를 이동시킨다.

반면, 냉매가스의 압축과정시 압축공간(V2)의 압력이 일정 이상 상승하게 되면 즉, 실린더(115)의 흡입공간(V1)으로 이상 고압의 냉매가스가 유입되거나 액상 냉매가 유입되는 등의 이유로 냉매가스의 과압축 현상이 발생되면 도 6의 (b)와 같이 그 압력에 의해 롤링피스톤(117)이 편심부(114b)에 대해 상대 병진 운동하며 실린더(115)의 내경으로부터 소정거리 이격되고, 이에 따라 압축공간(V2)의 냉매가스 중 일부가 흡입공간(V1)으로 유출되며 냉매가스의 과압축 현상을 방지할 수 있게 한다.

즉, 이때는 압축공간(V2)의 압력에 의해 탄성체(125)가 압축됨과 동시에 슬라이드부시(123)가 편심부(114b)에 대해 롤링피스톤(117)의 반경 방향을 따라 상대 슬라이드 이동되며 롤링피스톤(117)이 실린더(115)의 내경으로부터 소정거리 이격될 수 있게 한다.

또 이와 같은 과압축 상태가 해제되면 롤링피스톤(117)은 탄성체(125)의 탄성력에 의해 과압축 상태의 역순으로 편심부(114b)에 대해 상대 병진 운동되며 실린더(115)의 내경에 접하는 위치로 복귀될 수 있다.

여기서 상기 롤링피스톤(117)이 실린더(115)의 내경으로부터 이격되는 시점은 압축기의 용량 및 운전 조건 등에 따라 그에 적당한 탄성력을 갖는 탄성체(125)를 적용함으로써 제어할 수 있다.

이와 같이 본 고안은 냉매가스의 과압축 현상을 방지하며 도 7과 같이 실린더(115)의 압축공간(V2)으로부터 토출되는 냉매가스의 토출압이 거의 일정하게 유지될 수 있게 함으로써, 압축기의 효율을 향상 시키고 과압축에 따른 마모를 방지할 수 있게 한다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 고안의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 실용신안청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 고안에 따른 로터리 압축기의 과압축 방지장치에 의하면, 냉매가스에 대한 과압축 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있으며, 부하 증가에 따른 마모를 저감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 로터리 압축기의 구조를 도시한 종단면도

도 2는 종래 로터리 압축기로서, 압축기구부의 구조를 도시한 사시도

도 3은 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기의 구조를 도시한 종단면도

도 4는 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기로서, 압축기구부의 구조를 도시한 사시도

도 5는 본 고안에 따른 과압축 방지장치의 구조를 도시한 분리 사시도

도 6은 본 고안에 따른 과압축 방지장치의 작동상태를 도시한 평면도

도 7은 본 고안에 따른 과압축 방지장치가 구비된 로터리 압축기에서 토출되는 냉매가스의 압력-체적 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 케이싱 112 : 고정자

113 : 회전자 114 : 회전축

114b : 편심부 114c,123c : 회전걸림면

115 : 실린더 116A,116B : 베어링

117 : 롤링피스톤 120 : 베인

123 : 슬라이드부시 125 : 탄성체

130 : 어큐물레이터

Claims (3)

1. 케이싱의 내부에 고정 설치되되 내부에는 반경 방향을 따라 직선운동을 하면서 내부공간을 흡입공간과 압축공간으로 구분하는 베인이 구비되어 있는 실린더와;

   상기 케이싱의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부에 결합됨과 아울러 상기 실린더를 관통하되 일측에는 상기 실린더의 내부에 배치되도록 외주면에 회전걸림면이 형성된 편심부가 형성되어 있는 회전축과;

   상기 회전축의 편심부에 결합되어 상기 실린더의 내경에 접하면서 편심 회전하며 냉매가스를 이동시키는 롤링피스톤과;

   상기 롤링피스톤이 선택적으로 상기 실린더의 내경으로부터 이격되며 상기 실린더의 압축공간에서 압축되는 냉매가스가 흡입공간으로 유출될 수 있도록 상기 편심부와 상기 롤링피스톤의 사이에 상기 롤링피스톤의 반경 방향을 따라 상기 편심부에 대해 상대 슬라이드 이동 가능하게 개재되되 상기 편심부의 회전걸림면과 접촉되는 접촉면에는 서로 상대 회전이 구속될 수 있도록 회전걸림면이 형성되어 있는 슬라이드부시;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 과압축 방지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 슬라이드부시와 상기 편심부의 사이에 개재되어 상기 롤링피스톤이 상기 실린더의 내경에 접하는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성체를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 과압축 방지장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 탄성체는 상기 슬라이드부시에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 과압축 방지장치.