KR20060075526A - 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조는, 고압 상태를 유지하는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기내에 결합되는 실린더와, 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되어 회전하는 롤러와, 회전력을 발생시키는 구동 모터에 결합되며 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되는 회전축과, 상기 실린더의 양측에 각각 복개 결합되어 그 실린더의 내부 공간을 밀폐시키는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 회전축에 형성된 베인 슬롯에 삽입되며 그 회전축의 회전에 따라 상기 실린더의 내부 공간을 흡입 공간과 압축 공간으로 구획하는 베인을 포함하여 구성된 베인 회전형 압축기에 있어서, 상기 롤러와 실린더의 사이에 배치되어 롤러의 회전과 함께 회전하는 회전수단이 구비됨으로써, 본 발명은 롤러와 실린더 사이에 마찰력을 저감시켜 롤러가 원활하게 회전을 할 수 있을 뿐만 아니라 베인과 롤러의 마찰도 감소시켜 마찰에 따른 소음 및 마모를 줄이고 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조{FRICTION REDUCING STRUCTURE OF VANE ROTATING TYPE COMPRESSOR}

도 1 및 2는 연구 개발 중인 베인 회전형 압축기를 도시한 종단면도 및 횡단면도,

도 3은 상기 베인 회전형 압축기의 작동 상태를 도시한 평면도,

도 4는 본 발명의 베인 회전형 압축기의 베인 지지구조의 일 실시예가 구비된 베인 회전형 압축기를 도시한 종단면도,

도 5은 본 발명의 베인 회전형 압축기의 요부를 도시한 분해 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10; 밀폐 용기 20; 구동 모터

30; 실린더 40; 회전축

41: 동심 단차부 42; 베인 슬롯

50; 메인 베어링 51; 토출구멍

60; 서브 베어링 70: 베인

80: 스프링 90: 밸브조립체

100: 롤러 200: 회전수단

P; 내부 공간 P1; 흡입 공간

P2; 압축 공간

본 발명은 베인 회전형 압축기에 관한 것으로, 특히 롤러와 실린더 사이에 마찰력을 감소시킬 수 있도록 한 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환시키며 그 운동 에너지에 의해 냉매 가스를 압축하게 된다. 상기 압축기는 응축기, 모세관, 증발기와 함께 냉동 사이클 시스템을 구성하며, 그 냉동 사이클 시스템은 냉장고, 에어컨 등에 장착된다.

상기 냉동 사이클 시스템을 구성하는 부품 중 압축기가 가장 핵심 부품이며, 그 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있고, 또한 그 종류가 다양하다.

도 1 및 도 2는 본 출원인이 현재 개발 중이며 또한 출원 중인 베인 회전형 로터리 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 베인 회전형 압축기는 밀폐 용기(10)와, 상기 밀폐 용기(10)의 내부에 장착되어 회전력을 발생시키는 구동 모터(20)와, 내부에 일정 내경을 갖는 원형의 내부 공간(P)이 구비되며 상기 구동 모터(20)와 일정 간격을 두고 상기 밀폐 용기(10)내에 결합되는 실린더(30)와, 회전 중심과 동심원을 갖는 동심 단차부(41)가 구비되어 상기 구동 모터(20)에 결합됨과 아울러 그 동심 단차부(41)가 상기 실린더의 내부 공간(P)에 위치 하는 회전축(40)과, 상기 실린더(30)의 상부와 하부에 각각 복개 결합되어 그 실린더(30)의 내부 공간(P)을 밀폐시키는 메인 베어링(50) 및 서브 베어링(60)과, 상기 회전축의 동심 단차부(41)에 형성되는 베인 슬롯(42)에 삽입되어 상기 실린더(30)의 내부 공간(P)을 구획하는 베인(70)과, 상기 베인 슬롯(42)에 삽입되어 그 베인(70)을 탄성 지지하는 스프링(80)과, 상기 메인 베어링(50)에 형성된 토출 구멍(51)을 개폐하는 밸브 조립체(90)를 포함하여 구성된다.

상기 밀폐 용기(10)에 가스가 흡입되는 흡입관(11)과 가스가 토출되는 토출관(12)이 각각 결합된다.

상기 실린더 내부 공간(P)의 중심은 상기 회전축(40)의 중심과 편심되게 위치하며, 그 실린더(30)의 내부 공간(P)에 롤러(100)가 삽입된다. 상기 롤러(100)는 일정 길이와 외경을 갖는 원통 형태로 형성된다. 상기 롤러(100)의 외경은 상기 실린더(30)의 내부 공간(P)의 내경과 상응하게 형성된다. 상기 베인(70)은 상기 롤러(100)의 내면과 선접촉되며, 그 베인(70)은 스프링(80)에 의해 탄성 지지된다. 상기 롤러(100)는 베인(70)과 실린더 내부 공간(P)의 내주면사이의 마찰을 감소시키게 된다.

상기 회전축(40)은 일정 길이를 가지며 상기 구동 모터(20)와 결합되는 축부(43)와, 상기 축부(43)의 일측에 그 축부(43)의 외경보다 큰 외경과 일정 길이를 갖도록 형성되는 동심 단차부(41)와, 그 동심 단차부(41)에 일정 폭과 깊이를 갖는 베인 슬롯(42)을 구비하여 이루어진다. 상기 동심 단차부(41)의 중심은 축부(43)의 중심과 일치하게 된다. 상기 베인 슬롯(42)은 동심 단차부(41)의 외주면에서 그 동 심 단차부(41)의 중심 방향으로 형성된다.

상기 메인 베어링(50)과 서브 베어링(60)은 그 내부에 회전축(40)이 삽입되며, 그 메인 베어링(50)과 서브 베어링(60)은 상기 회전축(40)을 지지하게 된다. 상기 서브 베어링(60)에 실린더 내부 공간(P)으로 가스가 흡입되는 흡입 구멍(61)이 구비된다.

미설명 부호 11은 흡입관이고, 21은 고정자이고, 22는 회전자이다.

상기한 바와 같은 베인 회전형 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기에 전원이 인가되면 구동 모터(20)가 작동하여 회전력을 발생시키게 되고 그 구동 모터(20)의 회전력이 회전축(40)에 전달되어 그 회전축(40)이 회전하게 된다. 상기 회전축(40)의 회전에 따라 그 회전축의 동심 단차부(41)가 실린더의 내부 공간(P)에서 회전하게 된다.

상기 실린더의 내부 공간(P)으로 흡입되는 가스는 흡입관(11)과 흡입 구멍(61)을 통해 흡입되고, 그 실린더의 내부 공간(P)에서 압축된 고온 고압의 가스는 상기 밸브 조립체(90)의 작동과 함께 토출 구멍(51)을 통해 밀폐 용기(10)내에 토출된다. 상기 밀폐 용기(10)내로 토출된 압축 가스는 토출관(12)을 통해 밀폐 용기(10)외부로 빠져나가게 된다.

한편, 상기 과정에서 상기 회전축 동심 단차부(41)의 베인 슬롯(42)에 삽입된 베인(70)이 상기 회전축(40)이 회전함에 따라 상기 롤러(100)에 접촉된 상태로 그 베인 슬롯(42)에서 직선 왕복하게 된다. 이때 상기 베인(70)은 상기 메인 베어링(50)과 서브 베어링(60)에 의해 밀폐된 상태가 되고, 그 베인(70)의 양측에 위치 하는 공간은 가스가 흡입되는 흡입 공간(P1)과 가스가 압축되는 압축 공간(P2)을 이루게 된다.

상기 회전축의 동심 단차부(41)가 실린더의 내부 공간(P)에서 회전함에 따라 그 동심 단차부(41)의 외주면 일측과 롤러(100)의 내주면 일측이 접촉되고 그 동심 단차부(41)에 삽입된 베인(70)이 롤러(100)의 내주면에 접촉된 상태에서 회전하게 된다. 이로 인하여, 상기 동심 단차부(41)와 베인(70)에 의해 두개로 구획된 실린더의 내부 공간(P)이 각각 체적이 변화되면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

이때, 상기 롤러(100)와 접촉되어 회전하는 동심 단차부(41)와 베인(70)이 롤러(100)의 내주면과 미끄럼 운동하게 되고 이와 동시에 그 롤러(100)가 회전하면서 그 롤러(100)의 외주면과 실린더 내부 공간(P)의 내주면이 미끄럼 운동하게 된다. 하지만, 상기 롤러(100)의 외주면과 실린더(30)의 내주면 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이, 서로간의 상대 속도의 차이로 인하여 압축력이 작용하면서 마찰이 일어나게 된다. 특히 상기 롤러(100)와 상기 실린더(30)의 재질이 보통 금속을 이용하여 제작하게 되므로 금속 간 마찰에 의한 소음 및 마모가 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축의 회전에 따라 그 회전축에 삽입된 베인이 실린더의 내부에 삽입된 롤러와 접촉되어 회전하는 과정에서, 롤러와 실린더 사이에 형성된 마찰을 저감시킬 수 있도록 한 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조를 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고압 상태를 유지하는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기내에 결합되는 실린더와, 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되어 회전하는 롤러와, 회전력을 발생시키는 구동 모터에 결합되며 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되는 회전축과, 상기 실린더의 양측에 각각 복개 결합되어 그 실린더의 내부 공간을 밀폐시키는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 회전축에 형성된 베인 슬롯에 삽입되며 그 회전축의 회전에 따라 상기 실린더의 내부 공간을 흡입 공간과 압축 공간으로 구획하는 베인을 포함하여 구성된 베인 회전형 압축기에 있어서, 상기 롤러와 실린더의 사이에 배치되어 롤러의 회전과 함께 회전하는 회전수단이 제공된다.

이하, 본 발명의 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명의 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조의 일 실시예가 구비된 베인 회전형 압축기를 도시한 종단면도이고, 도 5는 본 발명의 요부를 도시한 분해 사시도이다. 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하였다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 베인형 압축기의 마찰 저감구조는 고압 상태를 유지하는 밀폐 용기(10)와, 상기 밀폐 용기(10)내에 결합되는 실린더(30)와, 상기 실린더(30)의 내부 공간(P)에 삽입되어 회전하는 롤러(100)와, 회전력을 발생시키는 구동 모터(20)에 결합되며 상기 실린더(30)의 내부 공간(P)에 삽입되는 회전축(40)과, 상기 실린더(30)의 양측에 각각 복개 결합되어 그 실린더(30)의 내부 공간(P)을 밀폐시키는 메인 베어링(50) 및 서브 베어링(60)과, 상기 회전축(40)에 형성된 베인 슬롯(42)에 삽입되며 그 회전축(40)의 회전에 따라 상기 실린더(30)의 내부 공간(P)을 흡입 공간과 압축 공간으로 구획하는 베인(70)을 포함하여 구성된 베인 회전형 압축기에 있어서, 상기 롤러(100)와 실린더(30)의 사이에 배치되어 롤러(100)의 회전과 함께 회전하는 회전수단(200)을 포함하여 구성된다.

상기 밀폐 용기(10)에 가스가 흡입되는 흡입관(11)과 가스가 토출되는 토출관(12)이 각각 결합된다.

상기 롤러(100)는 일정 길이와 외경을 갖는 원통 형태로 형성된다. 상기 롤러(100)의 외경은 상기 실린더(30)의 내부 공간(P)의 내경과 상응하게 형성된다. 상기 베인(70)은 상기 롤러(100)의 내면과 선접촉되며, 그 베인(70)은 스프링(80)에 의해 탄성 지지된다. 상기 롤러(100)는 베인(70)과 실린더 내부 공간(P)의 내주면사이의 마찰을 감소시키게 된다.

상기 회전축(40)은 일정 길이를 가지며 상기 구동 모터(20)와 결합되는 축부(43)와, 상기 축부(43)의 일측에 그 축부(43)의 외경보다 큰 외경과 일정 길이를 갖도록 형성되는 동심 단차부(41)와, 그 동심 단차부(41)에 일정 폭과 깊이를 갖는 베인 슬롯(42)을 구비하여 이루어진다. 상기 동심 단차부(41)의 중심은 축부(43)의 중심과 일치하게 된다. 상기 베인 슬롯(42)은 동심 단차부(41)의 외주면에서 그 동심 단차부(41)의 중심 방향으로 형성된다.

상기 메인 베어링(50)과 서브 베어링(60)은 그 내부에 회전축(40)이 삽입되 는 관통구멍(53, 63)이 형성되며, 그 메인 베어링(50)과 서브 베어링(60)은 상기 회전축(40)을 지지하게 된다.

상기 메인 베어링(50)에는 수직 방향으로 연장 형성된 연장부(54)가 형성되는 것이 회전축(40)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 서브 베어링(60)에 실린더 내부 공간(P)으로 가스가 흡입되는 흡입 구멍(61)이 구비된다.

상기 회전 수단(200)은 원기둥 모양으로 형성된 니들 롤러 베어링(needle-roller bearing)으로 형성되어 선접촉을 하는 것이 바람직하다.

상기 회전수단(200)은 상기 실린더(30)의 내주면에 장착되어 상기 롤러(100)와 접촉하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전수단(200)은 상기 롤러(100)의 외주면에 장착되어 상기 실린더(30)와 접촉하도록 형성할 수도 있다.

또한, 상기 회전수단(200)은 볼 베어링으로 형성되며 상기 실린더의 내주면에 위치하여 상기 롤러(100)와 점접촉을 형성할 수도 있다.

도면중 미설명 부호 11은 흡입관이고, 21은 고정자이고, 22는 회전자이다.

상기와 같은 본 발명의 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베인 회전형 압축기의 작동은 위에서 설명한 바와 같이, 전원이 인가되면 구동 모터(20)가 작동하여 회전력을 발생시키게 되고 그 구동 모터(20)의 회전력이 회전축(40)에 전달되어 그 회전축(40)이 회전하게 된다. 상기 회전축(40)의 회전에 따라 그 회전축의 동심 단차부(41)가 실린더의 내부 공간(P)에서 회전하게 된다.

상기 회전축의 동심 단차부(41)가 실린더의 내부 공간(P)에서 회전함에 따라 그 동심 단차부(41)의 외주면 일측과 롤러(100)의 내주면 일측이 접촉되고 그 동심 단차부(41)에 삽입된 베인(70)이 롤러(100)의 내주면에 접촉된 상태에서 회전하게 된다. 이로 인하여, 동심 단차부(41)와 베인(70)에 의해 실린더의 내부 공간(P)이 두개의 공간으로 구획됨과 아울러 그 체적이 변화되면서 가스를 흡입하고 그 흡입된 가스를 압축하여 토출시키게 된다.

이 때, 상기 롤러(100)는 상기 실린더와의 접촉면에 삽입된 상기 회전수단(200)의 회전에 의하여 미끄럼 접촉함으로서 마찰을 감소시킬 수 있다. 즉, 종래에 롤러(100)와 실린더(30)의 내주면 사이에서 면접촉하여 발생하던 마찰을 선접촉 내지는 면접촉하도록 회전수단을 삽입함으로서 마찰을 감소시킬 수 있는 것이다. 또한, 부수적으로 롤러(100)의 원활한 회전에 따라 베인(70)과 롤러의 상대 속도의 차도 감소하여 마찰도 감소시키는 효과가 있다. 또한, 마찰에 따른 소음 및 마모도 감소시킬 수 있어 압축기의 신뢰성 뿐만 아니라 마찰에 따른 손실을 줄임으로서 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 롤러와 실린더 사이에 마찰력을 저감시켜 롤러가 원활하게 회전을 할 수 있을 뿐만 아니라 베인과 롤러의 마찰도 감소시켜 마찰에 따른 소음 및 마모를 줄이고 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 고압 상태를 유지하는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기내에 결합되는 실린더와, 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되어 회전하는 롤러와, 회전력을 발생시키는 구동 모터에 결합되며 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되는 회전축과, 상기 실린더의 양측에 각각 복개 결합되어 그 실린더의 내부 공간을 밀폐시키는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 회전축에 형성된 베인 슬롯에 삽입되며 그 회전축의 회전에 따라 상기 실린더의 내부 공간을 흡입 공간과 압축 공간으로 구획하는 베인을 포함하여 구성된 베인 회전형 압축기에 있어서,

   롤러와 실린더의 사이에 배치되어 롤러의 회전과 함께 회전하는 회전수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조.
2. 제1항에 있어서,

   회전수단은 상기 실린더의 내주면에 장착되어 상기 롤러와 접촉하는 것을 특징으로 하는 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조.
3. 제1항에 있어서,

   회전수단은 상기 롤러의 외주면에 장착되어 상기 실린더와 접촉하는 것을 특징으로 하는 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조.
4. 제1항에 있어서,

   회전수단은 볼 베어링으로서 상기 실린더의 내주면에 위치하여 상기 롤러와 접촉하는 것을 특징으로 하는 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조.
5. 제1항에 있어서,

   회전 수단은 원기둥 모양으로 형성된 니들 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 베인 회전형 압축기의 마찰 저감구조.

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