KR20050011227A - 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조에 관한 것으로, 본 발명은 소정의 내부공간을 가지고 그 내부공간과 연통하는 복수 개의 베인슬롯을 관통 형성하며 그 베인슬롯의 일측에 상기 내부공간과 연통하는 복수 개의 토출구를 형성하는 실린더조립체와, 실린더조립체의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 블레이드부를 구비한 회전축과, 블레이드부의 상하 양 측면에 접촉하도록 실린더조립체의 베인슬롯에 삽입하여 상기 블레이드부의 형상을 따라 축방향으로 왕복운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 압축하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서, 회전축의 블레이드부는 그 외주면이 일정 구간은 평활면으로 형성하는 반면 다른 일정 구간은 소정의 깊이로 음형지는 그루브형성면으로 형성함으로써, 그루브를 통한 냉매가스의 누설을 미연에 방지할 수 있으면서도 실린더와의 접촉면적을 줄여 마찰손실로 인한 압축기의 성능저하를 방지할 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조{STRUCTRE FOR REDUCING FRICTION OF ENCLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 블레이드부의 외주면에 적당부위에만 그루브를 형성하여 냉매가스의 누설없이 마찰손실을 줄이고자 하는 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조에 관한 것이다.

일반적으로 베인식 압축기는 회전체에 베인을 압접시켜 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획한 상태에서 회전체를 회전하여 상기 흡입영역과 압축영역을 서로 연속적으로 바꾸면서 유체를 흡입 압축 토출하도록 하는 것이다.

이러한 베인식 압축기로는 회전축에 블레이드부를 두어 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하고 각 밀폐공간에 베인을 각각 두어 복수 개의 압축공간을 이루도록 하는 방식이 알려져 있다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 압축기구부를 파단하여 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 베인식 밀폐형 압축기는, 케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생하도록 설치하는 고정자(Ms)와 회전자(Mr)로 된 전동기구부와, 전동기구부의 하부에 회전자(Mr)와 연결하여 유체를 흡입 압축 토출하도록 설치하는 압축기구부로 구성하고 있다.

압축기구부는 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 상부베어링플레이트(3A) 및 하부베어링플레이트(3B)와, 실린더조립체의 내부공간(V)을 복수 개의 밀폐공간(S1)(S2)으로 구획하도록 블레이드부(4B)를 구비하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 회전축(4)의 블레이드부(4B) 양측에 각각 접촉하여 상기 회전축(4)의 회전시 각각의 공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 제1 베인(5A) 및 제2 베인(5B)과, 각 베인(5A)(5B)을 탄력 지지하는 제1스프링 조립체(6A) 및 제2 스프링 조립체(6B)와, 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 외곽면에 설치하여 각 공간(S1)(S2)에서 토출하는 압축가스의 토출소음을 감쇠하는 상부머플러(7A) 및 하부머플러(7B)를 포함하고 있다.

상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)는 실린더(2)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 그 일측에는 상기한 베인(5A)(5B)을 삽입하도록 베인슬릿(3a)(3a)을 형성하고, 베인슬릿(3a)(3a)의 원주방향 일측에는 각각의 공간에 독립적으로 연통하는 토출구(3b)(3b)를 형성하고 있다.

회전축(4)은 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)를 관통하도록 전동기구부의 회전자(Mr)에 결합하여 동력을 전달하는 축부(4A)와, 축부(4A)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 상기 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면에 미끄럼 지지하는 베어링부(4B)와, 베어링부(4B)의 외주면에서 확장 형성하여 실린더조립체의 내부공간(V)을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하는 블레이드부(4C)로 이루어져 있다.

블레이드부(4C)는 외주면이 실린더(2)의 내주면에 미끄럼 접촉하도록 평면 투영시 원판형으로 형성하고, 양 측면은 측면 전개시 내주면에서 외주면까지 동일한 두께를 갖는 정현파 모양의 캠면으로 형성하고 있다.

또, 블레이드부(4C)의 외주면은 대개 평활면으로 이루어져 있으나, 실린더(2)의 내주면과 미끄럼 접촉하는 점을 감안하여 마찰손실을 줄이고자 도 2 및 도 3에서와 같이 외주면을 따라 소정의 폭과 깊이를 가지는 그루브(4a)를 원주방향 전체에 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 2a는 흡입구, SP는 흡입관이다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 회전자(Mr)에 결합한 회전축(4)이 어느 한 방향으로 회전하고, 이 회전축(4)의 블레이드부(4C) 상하 양 측면에 각각 접촉한 베인(5A,5B)이 블레이드부(4C)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 왕복하면서 실린더(2)의 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변한다. 이에 따라 흡입관(SP)을 통해 새로운 냉매가스가 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 연속으로 흡입하고, 이 냉매가스는 회전축(4)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 블레이드부(4C)의 양쪽 볼록면이 토출개시시점에 도달하는 순간에서 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 토출구(3b)(3b)를 지나는 순간까지 각각의 토출구(3b)(3b)를 통해 번갈아 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 회전축(4)의 블레이드부(4C)를 사이에 두고 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)이 각각 압축영역과 흡입영역을 형성함에 따라 두 공간(S1)(S2) 사이의 압력차가 크게 발생하고 이를 감안하여 상기 블레이드부(4C)의 외주면은 실린더(2)의 내주면과 긴밀하게 접촉하도록 형성하여 냉매가스의 영역간 누설을 차단하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기에 있어서는, 블레이드부(4C)의 외주면이 실린더(2)의 내주면과 상대운동을 함에 따라 마찰손실이 크게 발생하여 도 2 및 도 3에서와 같이 마찰손실을 줄일 수 있도록 블레이드부(4C)의 외주면 전체에 원주방향을 따라 그루브(4a)를 형성하고 있었으나, 이는 실린더(2)의 흡입구(2a)를제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)이 함께 연통하도록 구비하는 경우 냉매가스의 일부가 양 공간(S1)(S2) 사이의 압력차에 의해 그루브(4a)로 유입되어 상기한 흡입구(2a)를 통해 누설되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 베인식 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉매가스가 흡입구로 누설되는 것을 방지하면서도 마찰손실을 줄일 수 있는 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 종래 압축기구부를 파단하여 보인 사시도,

도 3은 종래 회전축의 블레이드부를 보인 평면도,

도 4는 본 발명 밀폐형 압축기의 압축기구부를 파단하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 회전축의 블레이드부를 보인 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 회전축 13 : 블레이드부

13a : 그루브

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정의 내부공간을 가지고 그 내부공간과 연통하는 복수 개의 베인슬롯을 관통 형성하며 그 베인슬롯의 일측에 상기 내부공간과 연통하는 복수 개의 토출구를 형성하는 실린더조립체와, 실린더조립체의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 블레이드부를 구비한 회전축과, 블레이드부의 상하 양 측면에 접촉하도록 실린더조립체의 베인슬롯에 삽입하여 상기 블레이드부의 형상을 따라 축방향으로 왕복운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 압축하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서, 회전축의 블레이드부는 그 외주면이 일정 구간은 평활면으로 형성하는 반면 다른 일정 구간은 소정의 깊이로 음형지는 그루브형성면으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 사체적 저감 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 밀폐형 압축기의 압축기구부를 파단하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 회전축의 블레이드부를 보인 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 베인식 압축기의 압축기구부는, 케이싱(도 1에 도시)(1)의 내부에 고정 설치하는 실린더조립체와, 실린더조립체에 회전 가능하게 설치하여 상기 실린더조립체의 내부공간(V)을 밀폐공간인 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구획하도록 블레이드부(13)를 구비하는 회전축(10)과, 회전축(10)의 블레이드부(13) 상하 양 측면에 압접하도록 상기 실린더조립체에 삽입하여 냉매가스의 이동을 차단하는 제1 베인(5A)과 제2 베인(5B)으로 구성한다.

실린더조립체는 환형으로 형성하여 그 일측에는 양쪽 공간(S1)(S2)에 함께 연통하도록 한 개의 흡입구(2a)를 형성하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상하 양 측면에 고정 설치하여 상기 실린더(2)와 함께 내부공간(V)을 형성하는 상부베어링플레이트(도 1에 도시)(3A) 및 하부베어링플레이트(도 1에 도시)(3B)로 이루어진다.

회전축(10)은 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)를 관통하도록 전동기구부의 회전자에 결합하여 동력을 전달하는 축부(11)와, 축부(11)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 상기 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면에 미끄럼 지지하는 베어링부(12)와, 베어링부(12)의 외주면에서 확장 형성하여 실린더조립체의 내부공간(V)을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하는 블레이드부(13)로 이루어진다.

블레이드부(13)는 외주면이 실린더(2)의 내주면에 미끄럼 접촉하도록 평면투영시 원판형으로 형성하고, 양 측면은 측면 전개시 내주면에서 외주면까지 동일한 두께를 갖는 정현파 모양의 캠면으로 형성한다.

또, 블레이드부(13)의 외주면은 대부분 평활면으로 형성하되 도 4 및 도 5에서와 같이 특정부위(α), 예컨대 각 공간측 볼록면 중심(0°,180°)을 기준으로 할 때 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 압력차가 상대적으로 미비한 0°~ 20°범위 또는 180°~ 200°범위에는 소정의 깊이를 가지는 그루브(13a)를 음형지게 가공하여 그루브형성면으로 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 밀폐형 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전축(10)이 회전하면, 이 회전축(10)의 블레이드부(13)가 실린더(2)의 내부공간(V)에서 회전하면서 흡입구(2a)를 통해 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 냉매가스를 번갈아 흡입하고, 이 냉매가스는 회전축(10)이 지속적으로 회전하는 과정에서 블레이드부(13)를 따라 이동하다가 각각의 베인(5A)(5B)에 의해 압축되면서 각 공간(S1)(S2)의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 토출된다.

이때, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)은 번갈아 냉매가스를 흡입하여 압축함에 따라 한 쪽 공간은 압축을 진행하는 동안에 다른 한쪽 공간은 흡입을 진행하므로 두 공간 사이에는 압력차가 발생하게 되나, 특정 부위(α) 즉, 볼록면 중심을 기준으로 0°~ 20°범위 또는 180°~ 200°부근에서는 토출압이 발생하지 않음에 따라 양쪽 공간 사이의 압력차가 거의 발생하지 않게 된다. 따라서, 이 범위(α)에 해당하는 블레이드부(13)의 외주면에 그루브(13a)를 형성할 경우에는 이 그루브(13a)로 냉매가스가 유입되지 않아 흡입구(2a)와 연통하더라도 냉매가스의 누설이 거의 발생하지 않는다.

이렇게 하여, 블레이드부의 외주면 중에서 압력차가 발생하지 않는 범위에만 그루브를 형성할 경우 그루브를 통한 냉매가스의 누설을 미연에 방지할 수 있으면서도 그루브의 표면적 만큼 실린더와의 접촉면적을 줄여 마찰손실을 낮출 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조는, 블레이드부의 외주면 중에서 토출압이 발생하지 않는 부위에만 그루브를 형성함으로써, 그루브를 통한 냉매가스의 누설을 미연에 방지할 수 있으면서도 실린더와의 접촉면적을 줄여 마찰손실로 인한 압축기의 성능저하를 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 소정의 내부공간을 가지고 그 내부공간과 연통하는 복수 개의 베인슬롯을 관통 형성하며 그 베인슬롯의 일측에 상기 내부공간과 연통하는 복수 개의 토출구를 형성하는 실린더조립체와, 실린더조립체의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 블레이드부를 구비한 회전축과, 블레이드부의 상하 양 측면에 접촉하도록 실린더조립체의 베인슬롯에 삽입하여 상기 블레이드부의 형상을 따라 축방향으로 왕복운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 압축하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서,

   회전축의 블레이드부는 그 외주면이 일정 구간은 평활면으로 형성하는 반면 다른 일정 구간은 소정의 깊이로 음형지는 그루브형성면으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조.
2. 제1항에 있어서,

   그루브형성면은 상하 양측면 중에서 실린더조립체와 접하는 각각의 볼록면 중심을 기준으로 할 때 회전방향으로 각각 0°~ 20°내외 구간에 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 마찰 저감 구조.