KR20040007004A - 로터리압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리압축기에 관한 것으로, 실린더의 압축실에서 압축된 고압의 냉매를 회전축의 내부를 통하여 토출시키는 구조를 마련하는 것이다.

본 발명에 따르면, 실린더, 상기 실린더 내에 구비되는 롤러피스톤을 편축회전 운동시키는 편심부를 가지는 회전축, 및 상기 회전축을 지지하며 상기 실린더의 상면에 밀착되는 상부플랜지를 포함하는 로터리압축기에 있어서, 상기 실린더와 밀착되는 상기 상부플랜지의 하부에는, 상기 실린더의 압축실로부터 상기 회전축까지 연장되는 유로를 형성하는 토출홈이 형성되고, 상기 회전축의 내심에 형성되며 유입구는 상기 회전축의 360도 회전을 주기로 상기 토출홈에 일치되고 유출구A는 상기 회전축의 상측에 형성되는 토출유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 따르는 로터리압축기는 토출밸브를 필요로 하지 않음으로 인하여 토출밸브저지판 및 토출밸브 장착에 따른 구성을 필요로 하지 않고, 또한, 상기 토출밸브의 진동으로 인한 상기 토출밸브저지판과의 사이에 발생하는 소음이 발생하지 않아 소음 저감을 위한 별도의 머플러가 필요치 않음으로 인하여 생산비용의 절감 및 소음 저감의 효과가 있다.

Description

로터리압축기{ROTARY COMPPRERSOR}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터리 압축기의 압축냉매의 토출구조를 개선하여 회전축을 통하여 압축냉매의 토출이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 압축기는 증발기와 응축기 사이에서 증발기로부터 유입된 저압의 냉매가스를 고온고압으로 압축하여 응축기로 보내게 되는데 도1 및 도2를 참조하여 로터리 압축기의 개략적인 구성 및 동작을 설명하면, 일반적으로 로터리 압축기는 크게는 원통형 케이싱(100)과 상기 케이싱(100)의 내부에 구동부(10)와 압축부(11)가 포함되는 구성을 가진다. 상기 구동부(10)의 중심에는 편심부(101a)를 갖는 회전축(101)과 상기 회전축(101)과 고정 결합되어 자장에 의한 회전동력을 일으켜 상기 회전축(101)에 전달하는 회전자(102)가 구비되고 상기 회전자(102)와 소정 간격 이격되어 상기 회전자(102) 외주를 둘러싸며 상기 케이싱(100)에 고정되는 고정자(103)로 구성된다. 또한 상기 압축부(11)는 상기 회전축(101)으로부터 편심되게 연장된 편심부(101a)와 롤러피스톤(110)이 일체로 마련되는 실린더(106)가 형성되어 있으며, 상기 실린더(106)의 상하면은 상기 회전축(101)을 지지하는 상부플랜지(107) 및 하부플랜지(108)에 의하여 각각 기밀하게 밀착되어 있는데 상기 상부플랜지(107)에는 압축실에서 압축된 고압의 냉매가 토출되는 토출구멍(107a)이 있고, 상기 토출구멍(107a)을 개폐하기 위한 토출밸브(112) 및 상기 토출밸브(112)의 과다한 개방으로 인한 탄성변형을 방지하기 위한 밸브저지판(112a)이 필연적으로 구성되어 있다. 또한 상기 상부플랜지는 압축냉매의 토출시에 소음을 줄이기 위한 머플러(111)가 마련되고 상기 머플러(111)에는 압축냉매를 배출하기 위한 배출홀(111a)이 형성되어 있다.

도2는 상기 압축부의 상단면도를 표현한 것으로 이를 참조하여 로터리 압축기의 압축동작을 설명한다.

회전축(101)이 도2에서 도시된 실선화살표 방향으로 회전을 하게 되면 편심부(101a)의 회전에 상응하여 롤러피스톤(110)이 실린더(106) 내주면에 접하면서 편축회전하게 되고 이에 따라 흡입실(204)의 체적은 커지면서 흡입구(105)를 통해서 저압의 냉매가 실린더(106)의 흡입실(204)로 흡입된다. 그러나 이와는 대응되게 압축실(205)의 체적은 작아지며 그 만큼 상기 압축실(205)의 공기는 압축되어 고압으로 되어간다. 이 때 상기 흡입실(204)과 상기 압축실(205)은 스프링(201a)에 의해 전진 및 후퇴운동이 가능한 배인(201)에 의하여 구획되어 있어 상기 압축실(205)과 상기 흡입실(204)의 가스교환을 차단한다. 상기와 같은 동작에 의하여 압축된 고압가스의 압력에 의해 도1의 토출밸브(112)가 밸브 저지판(112a)까지 열리게 되고, 이어서, 압축된 공기는 배출홀(111a) 및 토출구(109)를 통해 토출되어 지게 되는것이다.

그러나, 상기와 같은 로터리압축기는 토출밸브(112) 및 밸브저지판(112a)을 필연적으로 구성해야 함에 따른 별도의 부품을 마련해야 하고, 또한 토출행정시 토출밸브(112) 및 밸브저지판(112a)과의 사이에 발생하는 소음을 줄이기 위해 머플러(111)를 구성하는 것이 일반적이어서, 압축기를 제작하는데 있어 잡다한 구성이 추가되어 압축기의 원가 상승 및 토출밸브에 의한 압축기의 효율 손실을 가져오는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축을 통하여 냉매를 토출시키는 토출구조를 마련하여 토출밸브 및 밸브저지판의 구성 및 이에 따른 머플러의 구성을 압축기로부터 배제시킴으로 인하여 밸브에 의한 효율 손실 및 토출밸브와 밸브저지판 사이의 소음을 없애고, 압축기의 생산비용을 절감할 수 있는 로터리압축기를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 로터리압축기를 도시한 측단면도이다

도2는 로터리 압축기의 압축기작을 표현하기 위한 실린더의 단면도이다.

도3a, 3b, 3c는 본 발명의 실시례에 따른 상부 및 하부베어링과 롤러피스톤의 분해 사시도 및 이에 대응하는 회전축에 대한 사시도 및 측단면도이다.

도4a, 4b, 4c는 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 상부 및 하부베어링과 롤러피스톤의 분해 사시도 및 이에 대응하는 회전축에 대한 사시도 및 측단면도이다.

도5는 본 명에 따른 또다른 일실시례를 표현한 측단면도이다.

도6은 본 발명에 따른 상기 실시례를 변형한 동일한 발명을 표현하는 측단면도이다.

도7는 본 발명의 또 다른 실시례를 표현한 측단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

301: 회전축301a: 편심부

302: 상부플랜지302a, 302b, 302c, 302d: 토출홈

303: 하부플랜지304: 토출유로

304a: 유입구304b: 유출구A

304c: 유출구B305: 롤러피스톤

306: 회전축 삽입홀307: 압축실

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실린더, 상기 실린더 내에 구비되는 롤러피스톤을 편축회전 운동시키는 편심부를 가지는 회전축 및 상기 회전축을 지지하며 상기 실린더의 상면에 밀착되는 상부플랜지를 포함하는 로터리압축기에 있어서, 상기 실린더와 밀착되는 상기 상부플랜지의 하부에는, 상기 실린더의 압축실로부터 상기 회전축까지 유로를 형성하는 토출홈이 형성되고, 상기 회전축의 내심에형성되며 유입구는 상기 회전축의 360도 회전을 주기로 상기 토출홈에 일치되고 유출구A는 상기 회전축의 상측에 형성되는 토출유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일실시례를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하 동일한 작용 및 효과를 가지는 구성에 대하여는 동일 부호를 붙이도록 하고 중복되는 설명은 가급적 생략하기로 한다.

도3a, 3b, 3c는 본 발명의 일실시례에 따른 로터리압축기의 토출 구조를 도시한 것이다.

도3a는 상부플랜지(302) 및 하부플랜지(303)와 롤러피스톤(305)만 간략하게 도시한 것으로 편의상 압축실과 흡입실을 구비한 실린더 내부의 공간은 종래기술에서 설명한 바와 같은 구성을 가지므로 도시를 축약하였다. 즉, 상기 롤러피스톤(305) 외측으로 실린더의 내부공간이 존재하게 되고 상기 압축실과 흡입실은 상기 롤러피스톤(305)의 회전에 따라서 가변적인 공간을 형성하게 된다. 도3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 특징적 구조로 상기 상부플랜지(302)의 하단에는 실린더의 압축실로부터 회전축이 삽입되는 회전축삽입홀(306)까지 일정한 깊이로 토출홈(302a)이 형성되어 상기 실린더의 압축실로부터 상기 회전축삽입홀(306)까지 연장되는 유로가 형성되어 있다. 이러한 상부플랜지는 다음 도3b에 도시되어 상기 회전축삽입홀(306)에 삽입되며 상기 상부플랜지(302)에 의해 지지될 회전축(301)에 대응하게 된다. 즉, 상기 회전축(301)의 내심에는 상기 회전축(301)의 편심부(301a)와 접하는 부분에 유입구(304a)를 상기 회전축(301)의 상면에는 유출구A(304b)를 가지는 토출유로(304)가 형성되어 있다. 상기 유입구(304a)는 상기 회전축(301)의 회전에 따라 상기 실린더 압축실의 내부용적이 최소로 되어 냉매가 최고의 압력을 가질 경우에 상기 토출홈(302a)에 연통될 수 있도록 형성되어짐이 바람직하다.

상기와 같은 실시례에 따른 본 발명의 작용에 대하여 상기 도3a의 상부플랜지(302)와 상기 도3b에 도시된 회전축(301)의 결합을 도시한 도3c를 참조하여 설명한다.

도2를 참조한 종래기술의 설명에서 살펴보았듯이 상기 회전축(301)이 회전하게 되면 상기 회전축(301)의 편심부(301a)에 의하여 롤러피스톤(305)은 실린더 내주면에 접하며 편축회전하게 된다. 이에 따라 베인에 의해서 압축실(307)과 흡입실로 구획된 실린더 내부의 공간에서 압축실(307)의 용적이 점점 작아지게 됨으로 인하여 상기 압축실(307)의 냉매는 점점 고압이 되어 간다. 물론 상기 압축실(307)과 동일한 밀폐공간을 형성하는 토출홈(302a)의 냉매도 압축실과 동일한 압력의 냉매로 존재하게 된다. 그러나 이렇게 점점 고압이 되어 강한 유체압이 발생하게 되더라도 상기 입구(304a)와 토출홈(302a)의 일 측이 일치되지 않는 한 고압으로 점점 더 압축되는 냉매가 토출되는 부분이 존재하지 않게 되어 상기 압축실의 고압의 냉매는 토출되지 못하게 된다. 그런데 가장 바람직하게는 상기 압축실(307)의 냉매가 가장 고압이 되어졌을 때 회전운동하고 있는 상기 회전축(301)에 형성된 토출유로(304)의 유입구(304a)가 상기 압축실(307)과 공동 공간을 형성하는 토출홈(302a)의 일 측과 일치하게 되면 상기 압축실(307)은 상기 토출홈(302a)을통하여 상기 토출유로(304)와 연통되고 이에 따라 상기 압축실의 고압의 냉매는 토출홈(302a) 및 상기 토출유로(304)를 순차적으로 거쳐 상기 토출유로(304)의 유출구A(304b)를 통하여 상기 압축실을 빠져나가게 된다.

도4a, 4b, 4c는 근본적으로 상기의 도3a, 3b, 3c을 참조하여 설명한 실시례와 기술적사상은 동일하지만 구성면에서는 소정의 차이를 보이는 또 다른 실 실시례로서, 기본적인 작용에 대한 설명은 상기 도3a, 3b, 3c에서 설명한 바와 같다. 따라서 소정의 차이를 보이는 구성을 중심으로 하여 설명한다.

도4a에 나타난 바와 같이 상부플랜지(302)에는 토출홈(302b)이 회전축삽입홀(306)까지 연장되어 형성되지 않고 그에 못미치는 지점까지 형성되어 있다. 이러한 상부플랜지(302)에 대응하는 회전축은 도4b에 도시되어 있다. 상기 회전축(301)에는 상기 회전축(301) 편심부(301a)의 상면에는 유입구(304a)를 상기 회전축(301)의 상면에는 유출구A(301b)를 가지는 토출유로(304)가 상기 회전축(301)의 내심에 형성되어 있다. 이러한 도4a에 도시된 상부플랜지(302)와 도4b에 도시된 회전축(301)의 결합 관계는 도4c에 보여지는 바와 같다. 즉, 압축기의 일정한 작동에 따라 실린더에서 압축된 고압의 냉매는 상기 편심부(301a)의 상면에 형성된 유입구(304a)가 상기 회전축(301)의 회전에 따라 상기 토출홈(302b)에 일치되는 순간 상기 토출홈(302b) 및 상기 토출유로(304)를 거쳐 실린더의 압축실을 빠져나가게 된다.

도5는 상기의 두가지 실시례와 동일한 기술적 사상을 가지며 구성면에서 소정의 차이를 보이는 또 다른 실시례로서, 도5에서 보여지듯 회전축(301)의 내심에 형성되는 토출유로의 유입구가 상기 회전축(301)의 편심부(301a)로부터 소정간격을 이루고 형성되어 있고, 이에 대응하여 상부플랜지(302)에 형성되는 토출홈(302c) 또한 상기 상부플랜지(302)의 내주면까지 연장 형성되어 있는 것으로 이에 따른 작용은 기본적으로 상기의 실시례와 동일할뿐더러 구성 또한 상기의 실시례로부터 자명한 구성이므로 이에 따른 상세한 설명은 생략한다.

도6은 상기의 세 가지 실시례와는 조금 다른 차이를 보이는 구성을 가지는 실시례이나 이 또한 기술적사상은 상기 세 가지 실시례와 동일하고 그 구성 또한 당해 기술 분야에 속한 기술자라면 지극히 자명한 사항이므로 이에 대한 설명은 압축하겠다. 즉, 도6에서 도시된 바와 같이 상기 세 가지 실시례와는 달리 토출홈이 하부플랜지(303)에 형성되고 회전축(301) 내심에 형성되는 토출유로(304)의 유입구(304a)는 상기 회전축(301) 편심부(301a)의 하면에 형성되어 있다. 이에 따른 압축기의 동작 및 작용은 상기의 세 가지 실시례와 동일 및 극히 유사하여 당해 기술분야에 속하는 기술자라면 자명한 사실이므로 생략한다.

도7은 본 발명에 따른 다른 하나의 실시례로서, 상기의 실시례와는 구성면에서 상당한 차이를 보인다.

도7에서 회전축(301)의 내심에 형성된 토출유로(304)는 상기 회전축(301)의 상면으로는 유출구A(304b)를 상기 회전축(301)의 하면으로는 유출구B(304c)를 형성하고 있다. 이러한 구성에 있어서 압축기의 동작은 상기에서 설명한 바와 동일하나 유출구B(304c)를 별도로 구성함에 따라 도3a 내지 도6을 통하여 설명한 실시례와는 소정의 상이한 작용과 그에 따른 효과를 가져오게 된다. 즉, 상기 토출유로(304)의 유입구(304a)와 토출홈(302e)의 일 측이 일치하게 되면 실린더의 압축실에서 압축된 고압의 냉매는 상기 토출홈(302e) 및 유입구(304a)를 순차적으로 거치며 유출구A(304b) 및 유출구B(304c)로 토출되게 된다. 이러한 경우 토출냉매에는 압축기의 원활한 동작을 위해 공급된 오일이 미세한 분말 형태로 포함되어 지게 되는데, 이러한 경우 유출구A(304b)로 토출되는 냉매에 포함된 오일은 중력에 의하여 상기 출구B(304c) 쪽으로 떨어지게 되어 토출되는 냉매가스의 오일함유량을 줄일 수 있으며, 또한 상기 도3, 도4, 도5 및 도6을 참조한 실시례의 경우 계속된 압축기의 동작으로 인하여 토출유로가 오일에 의하여 막히는 현상이 발생할 수 있으나 본 실시례에 의하는 경우에는 오일이 중력의 영향으로 유출구B(304c)를 통하여 빠져나가게 됨으로 인하여 상기 토출유로(304)가 오일에 의하여 막힐 염려가 없게 된다.

이상에서 설명한 것 외에도 상부 또는 하부플랜지에 토출홈을 대신하여 토출관을 형성할 수 있는 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 설명만으로도 쉽게 상기와 동일 범주내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있을 것이다.

상기와 같은 구성에 따르는 로터리압축기는 토출밸브를 필요로 하지 않음으로 인하여 토출밸브저지판 및 토출밸브 장착에 따른 구성을 필요로 하지 않고, 또한, 상기 토출밸브의 진동으로 인한 상기 토출밸브저지판과의 사이에 발생하는 소음이 발생하지 않아 소음 저감을 위한 별도의 머플러가 필요치 않음으로 인하여 생산비용의 절감 및 소음 저감의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 실린더, 상기 실린더 내에 구비되는 롤러피스톤을 편축회전 운동시키는 편심부를 가지는 회전축, 및 상기 회전축을 지지하며 상기 실린더의 상면에 밀착되는 상부플랜지을 포함하는 로터리압축기에 있어서,

   상기 실린더와 밀착되는 상기 상부플랜지의 하부에는, 상기 실린더의 압축실로부터 상기 회전축의 일지점까지 연장되는 유로를 형성하는 토출홈이 형성되고,

   상기 회전축의 내심에 형성되며, 유입구는 상기 회전축의 360도 회전을 주기로 상기 토출홈에 일치되게 마련되고, 유출구A는 상기 회전축의 상측에 마련되는 토출유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입구는 상기 편심부의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리압축기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 토출유로는 상기 회전축의 하측에 유출구B를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 로터리압축기.