KR20070054662A - Rotary compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두개의 압축용량을 갖는 로터리 압축기를 개시한다. 위를 위하여 본 발명은 시계 및 반시계방향으로 회전가능하며 소정크기의 편심부를 갖는 구동축; 소정크기의 내부체적을 형성하는 실린더; 상기 실린더 내주면에 접하도록 상기 편심부의 외주면에 회전가능하게 설치되어, 상기 내주면을 따라 구름운동을 하며 상기 내주면과 함께 유체의 흡입 및 압축을 위한 유체챔버를 형성하는 롤러; 상기 롤러와 계속적으로 접촉하도록상기 실린더에 탄성적으로 설치되는베인; 상기 실린더 상하부에 각각 설치되어 각각 상기 구동축을 회전가능하게 지지하며, 상기 내부체적을 밀폐하는 상부 및 하부 베어링들; 상기 베어링들 및 상기 구동축사이에 오일을 균일하게 유동시키도록 구성되는 오일유로; 상기 유체챔버와 연통하는 토출포트들; 상기 유체챔버와 연통하며 서로 소정각도로 이격되는 흡입포트들; 그리고 상기 흡입포트들중 어느 하나를 상기 구동축의 회전방향에 따라 선택적으로 개방하는 밸브 어셈블리로 이루어지는 로터리 압축기를 제공한다.The present invention discloses a rotary compressor having two compression capacities. To this end, the present invention is a clock and a counterclockwise rotatable drive shaft having a predetermined size of the eccentric; A cylinder forming an internal volume of a predetermined size; A roller rotatably installed on an outer circumferential surface of the eccentric portion so as to contact the inner circumferential surface of the cylinder, and having a rolling motion along the inner circumferential surface to form a fluid chamber together with the inner circumferential surface for suction and compression of the fluid; A vane elastically installed on the cylinder to continuously contact the roller; Upper and lower bearings respectively installed on upper and lower portions of the cylinder to rotatably support the driving shaft, and seal the internal volume; An oil channel configured to uniformly flow oil between the bearings and the drive shaft; Discharge ports communicating with the fluid chamber; Suction ports communicating with the fluid chamber and spaced apart from each other by a predetermined angle; And it provides a rotary compressor consisting of a valve assembly for selectively opening any one of the suction ports in accordance with the rotation direction of the drive shaft.
Description
본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 압축기의 압축용량을 변화시키는 메커니즘에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary compressor, and more particularly to a mechanism for changing the compression capacity of the compressor.
일반적으로, 압축기는 전기모터나 터빈 등의 동력 발생장치로부터 동력을 전달받아 공기, 냉매등과 같은 작동유체에 압축일을 가함으로써, 작동유체의 압력을 높여주는 기계이다. 이러한 압축기는 공기조화기 및 냉장고등의 일반적인 가전제품에서부터 플랜트 산업에까지 널리 사용된다.In general, a compressor is a machine that increases the pressure of a working fluid by receiving power from a power generating device such as an electric motor or a turbine and applying a compression work to a working fluid such as air or a refrigerant. Such compressors are widely used in general household appliances such as air conditioners and refrigerators to the plant industry.
이러한 압축기는 압축 방식에 따라 용적형 압축기(positive displacement compressor)와 터보형 압축기(dynamic compressor or turbo compressor)로 분류된다. 이 중에서도, 산업 현장에 널리 쓰이는 것은 용적형 압축기로서, 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 압축방식을 갖는다. 상기 용적용 압축기는 다시 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)와 로터리 압축기(rotary compressor)로 분류된다.Such compressors are classified into positive displacement compressors and dynamic compressors or turbo compressors according to the compression method. Among them, a volume compressor is widely used in the industrial field, and has a compression method of increasing pressure through volume reduction. The volumetric compressor is further classified into a reciprocating compressor and a rotary compressor.
상기 왕복동식 압축기는 실린더 내부를 직선 왕복운동하는 피스톤에 의해 작동유체를 압축하는 것으로서, 비교적 간단한 기계요소들로 높은 압축효율을 생산하는 장점이 있다. 그러나, 상기 왕복동식 압축기는 피스톤의 관성으로 인해 회전속 도에 한계가 있으며, 관성력으로 인해 상당한 진동이 발생하는 단점이 있다. 상기 로터리 압축기는 실린더 내부를 편심된 채로 공전하는 롤러에 의해 작동유체를 압축하며, 상기 왕복동식 압축기에 비해 저속으로 높은 압축효율을 생산할 수 있다. 따라서, 상기 로터리 압축기는 진동과 소음이 적게 발생하는 장점을 더 갖는다.The reciprocating compressor compresses the working fluid by a linear reciprocating piston inside the cylinder, and has the advantage of producing high compression efficiency with relatively simple mechanical elements. However, the reciprocating compressor has a limitation in the rotational speed due to the inertia of the piston, there is a disadvantage that a considerable vibration occurs due to the inertia force. The rotary compressor compresses the working fluid by a roller revolving in the cylinder eccentrically, and can produce a high compression efficiency at a low speed compared to the reciprocating compressor. Thus, the rotary compressor further has an advantage of less vibration and noise.
최근, 최소 2 개의 압축용량을 갖는 왕복동형 압축기들이 개발되고 있다. 이들 이중용량 압축기들은 부분적으로 변형된 압축 메커니즘을 사용하여 회전방향(즉, 시계방향 또는 반시계방향)에 따라 서로 다른 압축용량을 갖는다. 이러한 이중용량 압축기는 요구되는 부하의 크기에 따라 압축 용량을 조절할 수 있기 때문에, 작동유체의 압축이 필요한 여러 장치 특히, 냉장고등과 같이 냉동 사이클을 이용하는 가전기기에 작동효율을 증가시키기 위해 널리 적용되고 있다.Recently, reciprocating compressors having at least two compression capacities have been developed. These dual displacement compressors have different compression capacities depending on the direction of rotation (ie clockwise or counterclockwise) using a partially modified compression mechanism. Since the dual capacity compressor can adjust the compression capacity according to the required load size, it is widely applied to increase the operating efficiency in various devices that require the compression of the working fluid, in particular, home appliances such as refrigerators. have.
그러나, 종래 로터리 압축기는 실린더와 통하는 흡입구와 토출구를 각각 하나씩 가지고 있으며, 상기 롤러는 상기 흡입구측에서 토출구측으로 상기 실린더의 내주면을 따라 구름 운동하면서 작동유체를 압축한다. 따라서, 상기 롤러가 반대방향으로(토출구측에서 흡입구측으로) 구름 운동할 경우, 작동유체가 압축되지 않는다. 즉, 종래의 로터리 압축기는 회전방향의 변경에 의해 서로 다른 압축 용량을 갖는 것이 불가능하다. 따라서, 전술된 고유한 장점을 가질 뿐만 아니라 가변 압축용량을 갖는 로터리 압축기의 개발이 필요하다.However, the conventional rotary compressor has one inlet port and one discharge port communicating with the cylinder, and the roller compresses the working fluid while rolling along the inner circumferential surface of the cylinder from the inlet side to the outlet side. Therefore, when the roller rolls in the opposite direction (from the discharge port side to the suction port side), the working fluid is not compressed. That is, the conventional rotary compressor cannot have different compression capacities by changing the rotational direction. Therefore, there is a need for the development of a rotary compressor having not only the unique advantages described above but also a variable compression capacity.
또한, 이와 같은 압축기에 있어서, 모터 및 구동축등과 같은 구동부들은 고속 운동뿐만 아니라 압축용량 변화로 인해 가혹한 작동환경에 놓이게 된다. 따라서, 가변 용량 메커니즘에 부가적으로 이에 적절한 윤활 메커니즘도 함께 개발되어 야 한다.In addition, in such a compressor, the driving units such as the motor and the drive shaft, etc., are placed in a harsh operating environment due to the change in compression capacity as well as the high speed movement. Therefore, in addition to the variable displacement mechanism, a suitable lubrication mechanism should be developed.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 구동축의 시계 및 반시계 방향의 회전 둘 다에 있어서 압축이 가능한 로터리 압축기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary compressor capable of compression in both clockwise and counterclockwise rotation of the drive shaft.
본 발명의 다른 목적은 압축용량을 가변할 수 있는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a rotary compressor capable of varying the compression capacity.
본 발명의 또 다른 목적은 용량 가변 메커니즘에 적합한 윤활 메커니즘을 갖는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a rotary compressor having a lubrication mechanism suitable for a variable displacement mechanism.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시계 및 반시계방향으로 회전가능하며 소정크기의 편심부를 갖는 구동축; 소정크기의 내부체적을 형성하는 실린더; 상기 실린더 내주면에 접하도록 상기 편심부의 외주면에 회전가능하게 설치되어, 상기 내주면을 따라 구름운동을 하며 상기 내주면과 함께 유체의 흡입 및 압축을 위한 유체 챔버를 형성하는 롤러; 상기 롤러와 계속적으로 접촉하도록상기 실린더에 탄성적으로 설치되는 베인; 상기 실린더 상하부에 각각 설치되어 각각 상기 구동축을 회전가능하게 지지하며, 상기 내부체적을 밀폐하는 상부 및 하부 베어링들; 상기 베어링들 및 상기 구동축사이에 오일을 균일하게 유동시키도록 구성되는 오일유로; 상기 유체챔버와 연통하는 토출포트들; 상기 유체챔버와 연통하며 서로 소정각도로 이격되는 흡입포트들; 그리고 상기 흡입포트들중 어느 하나를 상기 구동축의 회전방향에 따라 선택적으로 개방하는 밸브 어셈블리로 이루어져, 상기 구동축의 회전방향에 따라 상기 유체챔버내에 서로 다른 크기의 압축공간들이 형성되어 서로 다른 두개의 압축용량을 갖는 로터리 압축기를 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a drive shaft rotatable clockwise and counterclockwise and having an eccentric portion of a predetermined size; A cylinder forming an internal volume of a predetermined size; A roller rotatably installed on an outer circumferential surface of the eccentric portion so as to be in contact with the inner circumferential surface of the cylinder, for rolling along the inner circumferential surface and forming a fluid chamber together with the inner circumferential surface for suction and compression of the fluid; A vane elastically installed in the cylinder to continuously contact the roller; Upper and lower bearings respectively installed on upper and lower portions of the cylinder to rotatably support the driving shaft, and seal the internal volume; An oil channel configured to uniformly flow oil between the bearings and the drive shaft; Discharge ports communicating with the fluid chamber; Suction ports communicating with the fluid chamber and spaced apart from each other by a predetermined angle; And a valve assembly for selectively opening any one of the suction ports in accordance with the rotational direction of the drive shaft. Compression spaces having different sizes are formed in the fluid chamber in accordance with the rotational direction of the drive shaft. Disclosed is a rotary compressor having a capacity.
상기 토출포트는 상기 베인에 대해 서로 대향되게 위치하는 제 1 및 제 2 토출포트를 포함한다.The discharge port includes first and second discharge ports positioned to face each other with respect to the vane.
상기 흡입포트는 상기 베인 근처에 위치되는 제 1 흡입 포트와 상기 제 1 흡입 포트로부터 소정의 각도로 이격되는 제 2 흡입포트를 포함한다. 또한, 상기 흡입포트는 상기 제 2 흡입 포트와 상기 베인 사이에 위치되는 제 3 흡입포트를 더 포함한다.The suction port includes a first suction port positioned near the vane and a second suction port spaced at a predetermined angle from the first suction port. The suction port further includes a third suction port positioned between the second suction port and the vane.
상기 밸브 어셈블리는 상기 실린더와 베어링사이에 회전가능하게 설치되는 제 1 밸브와 상기 제 1 밸브의 회전운동을 안내하는 제 2 밸브로 이루어진다. 먼저, 상기 제 1 밸브는 상기 구동축의 편심부와 접촉하여 상기 구동축의 회전방향으로 회전하는 원판 부재로 이루어진다. 상기 제 1 밸브는 상기 구동축의 어느 한 방향 회전시 상기 제 1 흡입포트와 연통되는 제 1 개구부 및 상기 구동축의 다른 방향 회전시 상기 제 2 흡입포트와 연통되는 제 2 개구부를 포함한다. 바람직하게는, 상기 제 1 밸브는 상기 제 2 흡입포트의 개방과 동시에 제 3 흡입포트를 개방하는 제 3 개구부를 더 포함한다. 다른 한편으로, 상기 제 1 밸브는 상기 제 2 흡입포트의 개방과 동시에 상기 제 3 흡입포트를 개방시키는 제 1 개구부를 포함한다. 또한, 상기 제 2 밸브는 상기 실린더와 상기 베어링 사이에 고정되며 상기 제 1 밸브를 수용하는 자리부를 갖는다.The valve assembly comprises a first valve rotatably installed between the cylinder and the bearing and a second valve for guiding the rotational movement of the first valve. First, the first valve is made of a disc member that contacts the eccentric portion of the drive shaft and rotates in the rotational direction of the drive shaft. The first valve includes a first opening in communication with the first suction port when the drive shaft is rotated in one direction and a second opening in communication with the second suction port when the drive shaft is rotated in another direction. Preferably, the first valve further includes a third opening that opens the third suction port simultaneously with the opening of the second suction port. On the other hand, the first valve includes a first opening that opens the third suction port simultaneously with opening the second suction port. Also, the second valve is fixed between the cylinder and the bearing and has a seat to receive the first valve.
상기 밸브 어셈블리는 각각의 회전방향에 있어서 해당 흡입포트를 정확하게 개방시키도록 상기 제 1 밸브의 회전각도를 제어하는 수단을 더 포함한다. 또한, 상기 제어 수단은 상기 제 1 밸브에 형성되는 소정길이의 만곡홈과 상기 베어링상에 형성되며 상기 홈내에 삽입되는 스토퍼를 포함한다.The valve assembly further comprises means for controlling the angle of rotation of the first valve to accurately open the corresponding suction port in each direction of rotation. The control means also includes a curved groove of a predetermined length formed in the first valve and a stopper formed on the bearing and inserted into the groove.
다른 한편, 상기 제어 수단은 상기 제 1 밸브에 반경방향으로 돌출되는 돌출부와 상기 제 2 밸브에 형성되며 상기 돌출부를 이동가능하게 수용하는 홈을 포함한다. 다른 한편, 상기 제어 수단은 상기 제 2 밸브에 반경방향으로 돌출되는 돌출부와 상기 제 1 밸브에 형성되며 상기 돌출부를 이동가능하게 수용하는 홈을 포함한다. 다른 한편, 상기 제어 수단은 상기 제 2 밸부에 반경방향 안쪽으로 돌출되는 돌출부와 상기 제 1 밸부에 형성되는 상기 돌출부를 이동가능하게 수용하는 절개부로 이루어진다.On the other hand, the control means includes a projection projecting radially in the first valve and a groove formed in the second valve and movably receiving the projection. On the other hand, the control means includes a projection projecting radially in the second valve and a groove formed in the first valve and movably receiving the projection. On the other hand, the control means includes a protrusion that radially inwardly protrudes in the second valley portion and a cutout that movably houses the protrusion formed in the first valley portion.
상기 오일유로는 바람직하게는 시계 및 반시계방향 회전 둘 다에 있어서 상기 베어링들 및 상기 구동축 사이에 오일을 유동시키도록 구성된다. 상세하게는, 상기 오일유로는 상기 베어링에 형성되며 상기 구동축의 회전방향들에 상관없이 오일을 유동시키는 적어도 하나의 직선 홈으로 이루어진다. 다른 한편, 상기 오일유로는 상기 베어링에 형성되며 상기 구동축의 해당 회전방향에서 오일을 유동시키도록 각각 구성되는 제 1 및 제 2 나선 홈들로 이루어진다. 상기 제 1 및 제 2 나선 홈들은 서로 반대방향으로 연장되며, 서로 교차되지 않는다.The oil passage is preferably configured to flow oil between the bearings and the drive shaft both in clockwise and counterclockwise rotation. Specifically, the oil passage is formed in the bearing and consists of at least one linear groove for flowing oil regardless of the rotational directions of the drive shaft. On the other hand, the oil passage consists of first and second spiral grooves formed in the bearing and configured to flow oil in a corresponding direction of rotation of the drive shaft. The first and second spiral grooves extend in opposite directions and do not cross each other.
또한, 상기 오일유로는 바람직하게는 상기 베어링에 제공되며 상기 구동축의 편심이 적게 발생하는 위치에 형성된다. 상기 오일유로는 실제적으로 상기 베인으로부터 상기 구동축의 중심축에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 소정각도로 이격되게 상기 베어링에 형성된다. 이와 같은 경우, 상기 직선 홈은 상기 베인으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 170˚- 210˚로 이격되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 베인으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 190˚로 이격된다. 상기 제 1 및 제 2 나선홈들은 각각 상기 베인으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 130˚-190˚ 및 190˚- 250˚로 이격되는 것이 바람직하다.Further, the oil flow path is preferably provided in the bearing and is formed at a position where less eccentricity of the drive shaft occurs. The oil passage is formed in the bearing to be substantially spaced apart from the vane at a predetermined angle in a clockwise or counterclockwise direction with respect to the central axis of the drive shaft. In this case, the linear groove is preferably spaced 170 to 210 degrees clockwise or counterclockwise from the vane, more preferably 190 degrees clockwise or counterclockwise from the vane. Preferably, the first and second spiral grooves are spaced apart from the vanes by 130 ° -190 ° and 190 ° -250 ° in a clockwise or counterclockwise direction, respectively.
상기 오일유로는 실제적으로 상기 베어링들중 적어도 어느 하나에 형성되는 베어링 유로로 이루어진다. 상기 베어링 유로는 적어도 상기 상부 베어링에 형성된다. 또한 상기 베어링 유로는 상기 베어링의 내주면에 형성되며, 상기 베어링의 하단에서 상단까지 연속적으로 연장된다.The oil passage substantially consists of a bearing passage formed in at least one of the bearings. The bearing flow path is formed at least in the upper bearing. In addition, the bearing flow path is formed on the inner circumferential surface of the bearing and extends continuously from the lower end to the upper end of the bearing.
상기 오일 유로는 바람직하게는 상기 구동축의 저널들중 적어도 어느 하나에 형성되는 보조유로를 더 포함한다. 상기 보조유로는 상기 저널의 외주면에 형성된다. 상기 보조유로는 바람직하게는 시계 및 반시계방향 회전 둘 다에 있어서 상기 베어링들 및 상기 구동축 사이에 오일을 유동시키도록 구성된다. 상세하게는, 상기 보조유로는 상기 구동축의 회전방향들에 상관없이 오일을 유동시키는 적어도 하나의 직선 홈으로 이루어진다. 다른 한편, 상기 보조유로는 상기 구동축의 해당 회전방향에서 오일을 유동시키도록 각각 구성되는 제 1 및 제 2 나선 홈들로 이루어진다.The oil passage preferably further includes an auxiliary passage formed in at least one of the journals of the drive shaft. The auxiliary flow passage is formed on the outer circumferential surface of the journal. The auxiliary flow passage is preferably configured to flow oil between the bearings and the drive shaft both in clockwise and counterclockwise rotation. In detail, the auxiliary flow passage includes at least one linear groove for flowing oil regardless of the rotation directions of the drive shaft. On the other hand, the auxiliary flow passage consists of first and second spiral grooves respectively configured to flow oil in a corresponding rotational direction of the drive shaft.
상기 본 발명의 압축기는 바람직하게는 상기 흡입포트들과 연결되며, 압축될 유체를 예비적으로 저장하는 흡입 플레넘을 더 포함한다. 상기 흡입 플레넘은 저장된 유체로부터 분리된 오일을 수용하며, 상기 흡입포트에 인접하게 상기 베어링의 하부에 장착된다. 상기 흡입플레넘의 체적은 상기 유체챔버 체적의 100%-400%인 것이 바람직하다.The compressor of the present invention preferably further comprises a suction plenum connected to the suction ports and preliminarily storing the fluid to be compressed. The suction plenum receives oil separated from the stored fluid and is mounted to the bottom of the bearing adjacent the suction port. The volume of the suction plenum is preferably 100% -400% of the fluid chamber volume.
상술된 본 발명에 의해 로터리 압축기에서 두개의 서로 다른 압축용량이 얻어진다. 또한, 해당 구동부는 이와 같은 두 개의 압축용량을 위해 작동하는 동안 적절하게 윤활된다.The invention described above results in two different compression capacities in the rotary compressor. In addition, the drive is properly lubricated during operation for these two compression capacities.
본 발명의 특징 및 장점들은 뒤따르는 본 발명의 실시예의 상세한 설명과 함께 다음의 첨부된 도면들을 참고하여 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들중:The features and advantages of the present invention may be better understood with reference to the following accompanying drawings in conjunction with the following detailed description of embodiments of the invention, of which:
도 1은 본 발명에 따른 로터리 압축기를 나타내는 부분 종단면도;1 is a partial longitudinal sectional view showing a rotary compressor according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 압축부를 나타내는 분해 사시도;2 is an exploded perspective view showing a compression unit of the rotary compressor according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 압축부를 나타내는 단면도;3 is a sectional view showing a compression unit of the rotary compressor according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 실린더 내부를 도시한 횡단면도;4 is a cross-sectional view showing the inside of a cylinder of a rotary compressor according to the present invention;
도 5A 및 도 5B는 본 발명의 로터리 압축기의 하부 베어링을 나타내는 평면도;5A and 5B are plan views showing the lower bearing of the rotary compressor of the present invention;
도 6은 본 발명의 로터리 압축기의 밸브 어셈블리를 나타내는 평면도;6 is a plan view showing a valve assembly of the rotary compressor of the present invention;
도 7A-도 7C는 밸브 어셈블리의 변형예(modification)를 나타내는 평면도들;7A-7C are plan views showing modifications of the valve assembly;
도 8A-도 8B는 밸브 어셈블리의 회전제한수단을 나타내는 평면도;8A-8B are plan views showing rotation limiting means of the valve assembly;
도 8C는 상기 도 8B의 부분 단면도;8C is a partial cross-sectional view of FIG. 8B;
도 9A 및 도 9B는 밸브 어셈블리의 회전제한수단의 변형예를 나타내는 평면도;9A and 9B are plan views showing modifications of the rotation limiting means of the valve assembly;
도 10A 및 도 10B는 밸브 어셈블리의 회전제한수단의 다른 변형예를 나타내는 평면도;10A and 10B are plan views showing another modification of the rotation limiting means of the valve assembly;
도 11A 및 도 11B는 밸브 어셈블리의 회전제한수단의 또 다른 변형예를 나타낸는 평면도;11A and 11B are plan views showing yet another variation of the rotation limiting means of the valve assembly;
도 12는 흡입 플레넘(suction plenum)을 포함하는 본 발명에 따른 로타리 압축기의 압축부를 나타내는 분해 사시도;12 is an exploded perspective view showing a compression part of a rotary compressor according to the present invention including a suction plenum;
도 13은 도 12의 압축부를 나타내는 단면도;FIG. 13 is a sectional view of the compression unit of FIG. 12; FIG.
도 14A-도 14C는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 반시계방향으로 공전할 때 실린더 내부들을 순차적으로 나타내는 횡단면도들;14A-14C are cross-sectional views sequentially showing the interiors of cylinders when the roller revolves counterclockwise in a rotary compressor according to the present invention;
도 15A-도 15C는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 시계방향으로 공전할 때 실린더 내부들을 순차적으로 나타내는 횡 단면도들;15A-15C are transverse cross-sectional views sequentially showing the interiors of cylinders when the roller idles clockwise in a rotary compressor according to the present invention;
도 16은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 오일유로를 나타내는 정면도;16 is a front view showing an oil channel of the rotary compressor according to the present invention;
도 17A는 베어링 유로의 제 1 실시예를 나타내는 도 16의 I-I선을 따라 얻어지는 단면도;FIG. 17A is a sectional view taken along line II of FIG. 16 showing a first embodiment of a bearing flow path; FIG.
도 17B는 베어링 유로의 제 1 실시예를 포함하는 베어링의 내주면을 나타내는 부분 평면도;17B is a partial plan view showing an inner circumferential surface of a bearing including the first embodiment of the bearing flow path;
도 17C는 베어링 유로의 제 1 실시예의 최적 형성(setting) 각도를 나타내는 그래프;17C is a graph showing an optimal setting angle of the first embodiment of the bearing flow path;
도 18A는 베어링 유로의 제 2 실시예를 나타내는 도 16의 I-I선을 따라 얻어지는 단면도;FIG. 18A is a sectional view taken along line II of FIG. 16 showing a second embodiment of a bearing flow path;
도 18B는 베어링 유로의 제 2 실시예를 포함하는 베어링의 내주면을 나타내는 부분 평면도;18B is a partial plan view showing an inner circumferential surface of a bearing including a second embodiment of a bearing flow path;
도 18C는 베어링 유로의 제 2 실시예의 최적 형성(setting) 각도를 나타내는 그래프; 그리고18C is a graph showing the optimum setting angle of the second embodiment of the bearing flow path; And
도 19A 및 도 19B는 보조유로를 나타내는 구동축의 부분 정면도들이다.19A and 19B are partial front views of a drive shaft showing an auxiliary flow path.
발명의 실시를 위한 최선의 형태 또는 발명의 실시를 위한 형태BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above objects can be specifically realized are described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same reference numerals are used for the same configuration and additional description thereof will be omitted below.
도 1은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 구성을 도시한 종단면도이다. 그리고 도 2는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 압축부를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 압축부를 나타내는 단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a rotary compressor according to the present invention. 2 is an exploded perspective view illustrating a compression unit of the rotary compressor according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the compression unit of the rotary compressor according to the present invention.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 케이스(1)와 상기 케이스(1)의 내부에 위치하는 동력발생부(10)와 압축부(20)로 이루어진다. 도 1에서 상기 동력발생부(10)는 압축기의 상부에 상기 압축부(20)는 압축기의 하부에 위치하나 필요에 따라 이들의 위치들은 서로 바뀔 수 있다. 상기 케이스(1)의 상부와 하부에는 각각 상부캡(3)과 하부캡(5)이 설치되어, 밀폐된 내부공간을 형성한다. 작업 유체를 흡입하는 흡입관(7)은 상기 케이스(1)의 일측에 설치되고, 또한 냉매로부터 윤활유를 분리하는 어큐물레이터(8)에 연결된다. 그리고, 상기 상부캡(3)의 중심에는 압축된 유체가 토출되는 토출관(9)이 설치된다. 또한 상기 하부캡(5)에는 마찰 운동하는 부재의 윤활 및 냉각을 위해 일정량의 윤활유(0)가 채워진다. 이 때, 상기 구동축(13)의 단부는 상기 윤활유(0)에 잠겨져 있다.First, as shown in FIG. 1, the rotary compressor according to the present invention includes a case 1 and a
상기 동력발생부(10)는 상기 케이스(1)에 고정되는 스테이터(11)와, 상기 스테이터(11)의 내부에 회전 가능하게 지지되는 로터(12)와, 상기 로터(12)에 압입되는 구동축(13)을 포함한다. 상기 로터(12)는 전자기력에 의해 회전하며, 상기 구동축(13)은 로터(12)의 회전력을 상기 압축부(20)에 전달한다. 상기 스테이터(20)에 외부 전원을 공급하기 위해, 상기 상부캡(3)에 터미널(4)이 설치된다.The
상기 압축부(20)는 크게 상기 케이스(1)에 고정되는 실린더(21), 상기 실린더(21)내부에 위치되는 롤러(22), 및 상기 실린더(21)의 상하부에 각각 설치되는 상부 및 하부 베어링(24,25)으로 이루어진다. 그리고 상기 압축부(20)는 상기 하부 베어링(24)과 실린더(21) 사이에 설치되는 밸브 어셈블리(100)를 포함한다. 이러한 압축부(20)를 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The
상기 실린더(21)는 소정 크기의 내부체적을 가지며 압축되는 유체의 압력을 견딜수 있도록 충분한 강도를 갖는다. 상기 실린더(21)는 또한 상기 내부체적내에 상기 구동축(13)에 형성되는 편심부(13a)를 수용한다. 상기 편심부(13a)는 일종의 편심된 캠으로서, 상기 구동축(13)의 회전 중심으로부터 일정거리만큼 이격된 중심을 갖는다. 그리고, 상기 실린더(21)에 이의 내주면으로부터 일정 깊이로 연장되는 홈(21b)이 형성된다. 상기 홈(21b)에는 후술되는 베인(23)이 설치된다. 상기 홈(21b)은 상기 베인(90)을 완전히 수용할 수 있도록 충분한 길이를 갖는다.The
상기 롤러(22)는 실린더(21)의 내경보다 작은 외경을 갖는 링 부재이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 롤러(22)는 상기 실린더(21)의 내주면에 접하며 상기 편심부(13a)에 회전가능하게 결합된다. 따라서 상기 롤러(22)는 구동축(13)이 회전할 때 상기 편심부(13a)의 외주면상에서 자전하면서 상기 실린더(21)의 내주면상에서 구름운동한다. 또한 상기 구름운동동안 상기 롤러(22)는 동시에 상기 회전중심(0)에 대해 상기 편심부(13a)에 의해 소정거리로 이격되어 공전한다. 이와 같은 롤러(22)의 외주면은 상기 편심부(13a)에 의해 항상 실린더 내주면과 접하고 있으므로 롤러(22)의 외주면 및 실린더 내주면은 상기 내부체적내에 별도의 유체챔버(29)를 형성한다. 이 유체챔버(29)는 로터리 압축기에서 유체의 흡입 및 압축에 이용된다.The
상기 베인(23)은 앞서 언급된 바와 같이 상기 실린더(21)의 홈(21b)내에 설치된다. 또한 상기 홈(21b)내에는 상기 베인(23)을 탄성적으로 지지하도록 탄성부재(23a)가 설치되며, 상기 베인(23)은 상기 롤러(22)와 계속적으로 접촉한다. 즉, 상기 탄성부재(23a)는 일단이 상기 실린더(21)에 고정되고 타단이 상기 베인(90)에 결합되어, 상기 베인(23)을 롤러(22) 측으로 밀어낸다. 따라서 상기 베인(23)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유체챔버(29)를 2개의 독립적인 공간들(29a,29b)로 분할한다. 상기 구동축(13)의 회전 즉, 상기 롤러(22)의 공전 동안 상기 공간들(29a,29b)의 크기는 변화하나 상보적(complementary)이다. 즉, 상기 롤러(22)가 시 계방향으로 회전하는 경우, 어느 하나의 공간(29a)은 점점 축소하는 반면 상기 다른 하나의 공간(29b)은 상대적으로 점점 증가된다. 그러나 상기 공간들(29a,29b)의 합은 항상 일정하며 상기 소정의 유체챔버(29)의 크기와 대체적으로 일치한다. 이와 같은 공간들(29a,29b)은 구동축의 회전방향중 어느 하나(즉, 시계 또는 반시계방향)에서 각각 유체를 흡입하는 흡입실과 유체를 압축하는 압축실로 상대적으로 작용한다. 따라서 앞서 설명된 바와 같이 상기 롤러(22)의 회전에 따라 상기 공간들(29a,29b)중 압축실은 이전에 흡입된 유체를 압축하도록 점점 축소되며 흡입실은 상대적으로 유체를 새롭게 흡입하도록 점차적으로 확장된다. 만일 롤러(22)의 회전방향이 역전되면 이와 같은 각 공간들(29a,29b)의 기능도 서로 바뀐다. 즉, 상기 롤러(22)가 반시계방향으로 공전하면 상기 롤러(22)의 우측 공간(29b)이 압축실이 되고, 상기 롤러(22)가 시계방향으로 공전하면 좌측 공간(29a)이 토출부가 된다.The
상기 상부 베어링(24)과 하부 베어링(25)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 실린더(21)의 상하부에 설치되며 슬리브(sleeve) 및 그 내부에 형성된 관통공 (24b,25b)을 이용하여 상기 구동축(13)을 회전가능하게 지지한다. 보다 상세하게는, 상기 상하부 베어링(24,25)과 상기 실린더(21)는 서로 대응되도록 형성된 다수개의 체결공들(24a,25a,21a)을 포함한다. 그리고 볼트와 너트와 같은 체결부재를 사용하여 상기 실린더(21) 및 상하부베어링(24,25)은 상기 실린너 내부체적 특히, 상기 유체챔버(29)가 밀폐되도록 서로 견고하게 체결된다.The
상기 상부 베어링(24)에는 토출포트들(26a,26b)이 형성된다. 상기 토출포트(26a,26b)는 압축된 유체가 토출될 수 있도록 상기 유체챔버(29)와 연통된다. 상기 토출포트들(26a,26b)은 상기 유체챔버(29)와 직접 연통될 수 있으며 다른 한편, 상기 실린더(21) 및 상부베어링(24)에 형성되는 소정길이 유로(21d)를 통해 상기 유체챔버(29)와 연통될 수 있다. 그리고 이러한 토출포트들(26a,26b)을 개폐하도록 상기 상부 베어링(24)에 토출밸브(26c,26d)가 설치된다. 상기 토출밸브(26c,26d)는 상기 챔버(29)의 압력이 일정 압력 이상일 경우에만 상기 토출포트(26a,26b)를 선택적으로 개방한다. 이를 위해, 상기 토출밸브(26c,26d)는, 일단은 상기 토출포트(26a,26b) 부근에 고정되며 타단은 자유롭게 변형가능한 판 스프링인 것이 바람직하다. 도시되지는 않았으나 상기 토출밸브(26c,26d)의 상부에 상기 밸브들이 안정적으로 작동하도록 그 변형량을 제한하는 리테이너가 설치될 수도 있다. 또한, 상기 상부 베어링(24)의 상부에는 압축된 유체의 토출시 발생하는 소음을 감소시키는 머플러(도시안됨)가 설치될 수 있다.
상기 하부 베어링(25)에는 상기 유체챔버(29)와 연통하는 흡입포트들(27a,27b,27c)이 형성된다. 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)은 압축될 유체를 상기 유체챔버(29)로 안내하는 역할을 한다. 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)은 압축기 외부의 유체가 상기 챔버(29)내에 유입도록 상기 흡입관(7)과 연결된다. 보다 상세하게는, 상기 흡입관(7)은 다수개의 보조관(7a)으로 분기되어 상기 흡입포트들(27)에 각각 연결된다. 필요한 경우, 상기 토출포트(26a,26b)가 하부 베어링(25)에 상기 흡입포트(27a,27b,27c)가 상부베어링(24)에 형성될 수도 있다.
이와 같은 흡입 및 토출포트들(26,27)은 로터리 압축기의 압축용량의 결정에 있어서 중요한 요소가 되며 도 4 및 도 5를 참조하여 다음에서 보다 상세하게 설명 된다. 도 4는 상기 흡입포트(27)를 명확하게 보여주도록 밸브 어셈블리(100)없이 상기 하부 베어링(25)과 결합된 실린더(21)를 도시한다.These suction and discharge ports 26 and 27 are important factors in determining the compression capacity of the rotary compressor and will be described in more detail below with reference to FIGS. 4 and 5. 4 shows the
먼저 본 발명의 압축기는 적어도 2개 이상의 토출포트(26a,26b)를 포함한다. 도시된 바와 같이 상기 롤러(22)가 어느 방향으로 공전하더라도, 그 공전경로내에 위치하는 흡입포트와 베인(23)사이에 하나의 토출포트가 존재하여야 압축된 유체를 토출할 수 있다. 따라서 각 회전방향에 대해 하나의 토출포트가 필요하며, 이는 본 발명의 압축기가 상기 롤러(22)의 공전방향(즉, 구동축(13)의 회전방향)에 관계없이 유체를 토출할 수 있게 한다. 한편, 앞서 설명된 바와 같이 상기 공간들(29a,29b)중 압축실은 상기 롤러(22)가 상기 베인(23)에 가까이 접근해 갈수록 유체가 압축되도록 점점 작아진다. 따라서 최대한 압축된 유체를 토출하기 위하여 상기 토출포트(26a,26b)는 상기 베인(23)의 근처에 서로 대향되게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 토출포트(26a,26b)는 상기 베인(23)의 좌우측에 각각 위치된다. 그리고 상기 토출포트(26a,26b)는 가능한 한 상기 베인(23)에 근접하게 위치되는 것이 바람직하다.First, the compressor of the present invention includes at least two
이러한 토출포트(26a,26b)와 롤러(22)사이에서 유체가 압축될 수 있도록 상기 흡입포트(27)는 적절하게 위치된다. 실제적으로 로터리 압축기에서 유체는 어느 하나의 흡입포트에서부터 상기 롤러(22)의 공전경로내에 위치하는 임의의 토출포트까지 압축된다. 즉, 해당 토출포트에 대한 흡입포트의 상대위치가 압축용량을 결정하며, 이에 따라 회전방향에 따라 서로 다른 흡입포트들(27)을 사용함으로서 2개의 압축용량을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 압축기는 상기 2개의 토출포트 (26a,26b)에 각각 대응하는 2개의 제 1 및 제 2 흡입포트(27a,27b)를 가지며, 이들 흡입포트들은 중심(0)에 대해 서로 다른 2개의 압축용량을 위해 서로 소정각도로 이격된다.The suction port 27 is suitably positioned so that the fluid can be compressed between the
바람직하게는 상기 제 1 흡입포트(27a)는 상기 베인(23) 근처에 위치된다. 이에 따라 상기 롤러(22)는 어느 한 방향 회전(도면상 반시계방향)에서 상기 제 1 흡입포트(27a)에서부터 상기 베인(23) 건너편에 위치하는 제 2 토출포트(26b)까지 유체를 압축한다. 이러한 제 1 흡입포트(27a)에 의해 상기 롤러(22)는 상기 챔버(29) 전체를 이용하여 압축을 하며, 이에 따라 압축기는 반시계 방향의 회전에서 최대 압축용량을 갖는다. 즉, 상기 챔버(29) 전체 체적만큼의 냉매가 압축된다. 이와 같은 제 1 흡입포트(27a)는 도 4 및 도 5A에 도시된 바와 같이 실제적으로 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 10˚의 각도(θ1)로 이격된다. 본 발명의 도면들에서는 반시계방향으로 상기 각도(θ1)만큼 이격된 제 1 흡입포트(27a)가 도시된다. 이러한 이격각도(θ1)에서 상기 베인(23)과의 간섭없이 상기 유체챔버(29)전체가 압축에 이용될 수 있다.Preferably the
상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 제 1 흡입 포트(27a)로부터 상기 중심(0)에 대해 소정각도로 이격된다. 상기 롤러(22)는 시계방향 회전중 제 2 흡입포트(27b)로터 상기 제 1 토출포트(26a)까지 유체를 압축한다. 상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 베인(22)으로부터 시계방향으로 상당한 각도로 이격되어 있으므로 상기 롤러(22)는 상기 챔버(29)의 일부분만을 이용하여 압축하며 이에 따라 반시계 방향보다 적은 압축용량을 낸다. 즉, 상기 챔버(29)의 일부체적만큼의 냉매가 압축된다. 바 람직하게는 상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계방향으로 90˚- 180˚ 범위를 갖는 각도(θ2)로 이격된다. 또한 상기 제 2 흡입포트(27b)는 각 회전방향에서의 적절한 압축용량의 차이 및 서로간의 간섭배제를 위하여 상기 제 1 흡입포트(27)에 대향되게 위치되는 것이 더욱 바람직하다.The
도 5A에 도시된 바와 같이, 상기 흡입포트들(27a,27b)은 일반적으로 원형이며 이들의 직경은 6-15mm인 것이 바람직하다. 또한, 유체의 흡입량을 증가시키기 위하여 상기 흡입포트들(27a,27b)은 직사각형을 포함하여 여러가지 형상을 가질 수 있다. 더 나아가, 상기 직사각형 흡입포트들(27a,27b)은 도 5B에 도시된 바와 같이, 소정의 곡률을 가질 수 있으며, 이에 따라 작동중 인접한 다른 부품들, 특히 롤러(22)와의 간섭을 최소화할 수 있다.As shown in Fig. 5A, the
한편, 각 회전방향에서 원하는 압축용량을 얻기 위해서는 어느 하나의 회전방향에서는 유효한 흡입포트가 하나만 존재하여야 한다. 만일 롤러(22)의 회전경로내에서 두 개의 흡입포트가 존재하면 이들 흡입포트들 사이에서는 압축이 발생하지 않는다. 즉, 상기 제 1 흡입포트(27a)가 개방되면, 상기 제 2 흡입포트(27b)는 폐쇄되어야 하며 반대의 경우도 마찬가지이다.(vice versa). 따라서 밸브 어셈블리(100)가 상기 흡입포트들(27a,27b)중 어느 하나만을 상기 롤러(22)의 공전방향에 따라 선택적으로 개방하기 위해 본 발명의 압축기에 설치된다.On the other hand, in order to obtain the desired compression capacity in each rotation direction, only one suction port valid in any one rotation direction should exist. If there are two suction ports in the rotation path of the
도 2,3 및 6에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(100)는 상기 흡입포트들과 인접하도록 상기 실린더(21) 및 하부 베어링(25)사이에 설치되는 제 1 및 제 2 밸브(110,120)를 포함한다. 만일 상기 흡입포트(27a,27b,27c)들이 상기 상부 베 어링(24)에 형성되는 경우, 상기 제 1 및 제 2 밸브(110,120)는 상기 실린더(21) 및 상부 베어링(24)사이에 설치된다.2, 3 and 6, the
먼저 상기 제 1 밸브(110)는 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 구동축(13) 보다 정확하게는 편심부(13a)와 접촉하도록 설치된 원판부재다. 따라서 상기 구동축(13)이 회전(롤러(22)가 공전)할 때 상기 제 1 밸브(110)는 같은 방향으로 회전한다. 상기 제 1 밸브(110)는 상기 실린더(21)의 내경보다 큰 직경을 갖는 것이 바람직하며, 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제 1 밸브(110)의 일부(즉 외주부)는 상기 실린더(21)에 의해 안정적으로 회전하도록 지지된다. 상기 제 1 밸브(110)의 두께는 0.5mm-5mm 인 것이 적당하다.First, as shown in FIG. 3, the
도 2 및 도 6을 참조하면, 이와 같은 제 1 밸브(110)는 특정 회전방향에서 상기 제 1 및 제 2 흡입 포트(27a,27b)와 각각 연통하는 제 1 및 제 2 개구부(111,112)와 상기 구동축(13)이 통과하는 관통공(110a)을 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 제 1 개구부(111)는 상기 롤러(22)가 어느 한 방향으로 회전할 때 상기 제 1 밸브(110)의 회전에 의해, 상기 제 1 흡입포트(27a)와 연통하며, 상기 제 2 흡입포트(27b)는 상기 제 1 밸브(110)의 몸체에 의해 폐쇄된다. 그리고 상기 제 2 개구부(112)는 상기 롤러(22)가 다른 한 방향으로 회전할 때 상기 제 2 흡입 포트(27b)와 연통하며, 이때 상기 제 1 흡입포트(27a)는 상기 제 1 밸브(110)의 몸체에 의해 폐쇄된다. 이러한 제 1 및 제 2 개구부(111,112)는 원형 또는 다각형이 될 수 있다. 상기 개구부들(111,112)이 원형인 경우 이들의 직경은 6-15mm인 것이 바람직하다. 또한 상기 개구부들(111,112)은 도 7A에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 갖 는 직사각형 또는 도 7B에 도시된 바와 같은 절개부가 될 수 있으며 이에 따라 상기 개구부들의 크기가 확장되어 유체가 원활하게 흡입될 수 있다. 이와 같은 개구부들(111,112)이 상기 제 1 밸브(110)의 중심에 인접하게 형성되면, 상기 롤러(22) 및 편심부(13a)와 간섭할 가능성이 커진다. 또한 상기 개구부들(111,112)이 상기 롤러(22) 및 편심부(13a)사이의 공간과 연통되어 유체들이 상기 구동축(13)을 따라 외부로 누출될 가능성이 있다. 따라서 실제적으로 상기 개구부들(111,112)은 도 7C에 도시된 바와 같이 상기 제 1 밸브의 외주에 인접하게 위치되는 것이 바람직하다. 다른 한편, 상기 제 1 밸브(110)의 회전각도를 조절함으로서 상기 제 1 개구부(111)가 각각의 회전방향에서 상기 제 1 및 제 2 흡입포트(27a,27b)를 각각 개방할 수 있다. 즉, 상기 구동축(13)의 어느 한 방향 회전에서는 상기 제 2 흡입포트(27b)를 폐쇄하면서 상기 제 1 개구부(11)가 상기 제 1 흡입포트(27a)와 연통되며 다른 하나의 회전방향에서는 상기 제 1 흡입포트(27a)가 폐쇄되면서 상기 제 1 개구부(111)가 상기 제 2 흡입포트(27b)와 연통될 수 있다. 이러한 단일의 개구부(111)를 이용한 흡입포트의 제어는 상기 제 1 밸브(110)의 구조를 더욱 단순하게 하므로 바람직하다.2 and 6, the
도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 제 2 밸브(120)는 회전하는 상기 제 1 밸브(110)의 운동을 안내하도록 상기 실린더(21) 및 하부 베어링(25) 사이에 고정된다. 상기 제 2 밸브(120)는 상기 제 1 밸브(110)를 회전가능하게 수용하는 자리부(121)를 갖는 링 형태의 부재이다. 상기 제 2 밸브(120)는 또한 상기 실린더(21) 및 상하부 베어링(24,25)과 함께 체결부재에 의해 체결될 수 있도록 체결공(120a) 을 포함한다. 그리고 유체의 누설방지 및 안정적 지지를 위해서 상기 제 2 밸브(120)의 두께는 상기 제 1 밸브(110)의 두께와 동일한 것이 바람직하다. 또한 상기 제 1 밸브(110)는 상기 실린더(21)에 의해 부분적으로 지지되므로, 상기 제 2 밸브(120)의 원활한 회전을 위한 간극을 형성하기 위하여 상기 제 1 밸브(110)의 두께는 상기 제 2 밸브(120)의 두께보다 조금 작을 수도 있다.2, 3 and 6, the
한편, 도 4를 참조하면, 시계방향회전의 경우, 상기 롤러(22)가 상기 베인(23)으로부터 상기 제 2 흡입포트(27b)까지 공전하는 동안, 상기 베인(23)과 롤러(22)사이에 유체의 흡입이나 토출이 발생하지 않는다. 따라서 영역(V)은 진공상태가 된다. 이와 같은 진공영역(V)은 구동축(13)의 동력손실을 가져오며 큰 소음을 발생시킨다. 따라서 이와 같은 진공영역(V)을 해소하기 위하여 상기 하부 베어링(25)에 제 3 흡입포트(27c)가 형성된다. 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 2 흡입포트(27b)와 상기 베인(23)사이에 형성되어, 상기 롤러(22)가 상기 제 2 흡입포트(27b)를 지나가기 이전에 진공상태가 형성되지 않도록 상기 롤러(22)와 상기 베인(23)사이의 공간에 유체를 공급하는 역할을 한다. 상기 제 3 흡입포트(27c)는 진공상태를 빠르게 해소시킬 수 있도록 상기 베인(23) 근처에 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 1 흡입 포트(27a)와 다른 회전방향에서 작동하므로 상기 제 1 흡입포트(27a)에 대향되게 위치된다. 실제적으로 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 10˚의 각도(θ3)로 이격된다. 또한, 도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이 상기 제 3 흡입포트(27c)는 앞선 제 1 및 제 2 흡입포트(27a,27b)와 마찬가지로 원형 또는 만곡 진 직사각형이 될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4, in the clockwise rotation, while the
이와 같은 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 2 흡입포트(27b)와 함께 작용하므로 상기 롤러(22)의 어느 한 방향의 공전중에 이들 흡입포트들(27b,27c)은 동시에 개방되어야 한다. 따라서 상기 제 1 밸브(110)는 상기 제 2 흡입포트(27b)가 개방될 때 동시에 상기 제 3 흡입포트(27c)와 연통하도록 구성된 제 3 개구부를 더 포함한다. 본 발명에 있어서 상기 제 3 개구부(113)는 도 6A에 점선으로 도시된 바와 같이 독립적으로 형성될 수 있다. 그러나 상기 제 1 및 제 3 흡입포트(27a,27c)는 서로 인접하므로 상기 제 1 밸브(110)의 회전각도를 증가시켜 상기 제 1 개구부(111)가 회전방향에 따라 상기 제 1 및 제 3 흡입포트(27a,27c) 둘 다를 개방하는 것이 바람직하다.Since the
상기 제 1 밸브(110)는 롤러(22)의 회전방향에 따라 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)을 개방할 수 있으나 원하는 압축용량을 얻기 위해서는 해당 흡입포트들이 정확하게 개방되어야 한다. 그리고 이러한 흡입포트들의 정확한 개방은 상기 제 1 밸브의 회전각도를 제어함으로서 얻어질 수 있다. 따라서 상기 밸브 어셈블리(100)는 바람직하게는 상기 제 1 밸브(110)의 회전각도를 제어하는 수단을 더 포함하며 이러한 수단은 도 8-도 11을 참조하여 상세하게 설명된다. 상기 도 8-도 11은 상기 제한수단의 기능을 잘 나타내기 위하여 하부 베어링(25)과 결합된 밸브 어셈블리를 도시한다.The
상기 제어수단은 먼저 도 8A 및 도 8B에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 밸브(110)에 형성되는 소정길이의 홈(114)과 상기 홈(114)에 삽입되며 상기 하부 베어 링(25)상에 형성되는 스토퍼(114a)를 포함한다. 이러한 홈(114)과 스토퍼(114a)는 도 5A, 도 5B 및 도 6에도 도시된다. 상기 홈(114)은 상기 스토퍼(114)의 괘적의 역할을 하며 직선 홈 또는 곡선 홈 둘 다가 될 수 있다. 상기 홈(114)은 작동중 상기 쳄버(29)에 노출되면 유체의 재팽창을 유발하는 사영역(dead volume)이 된다. 따라서 공전하는 롤러(22)에 의해 상기 홈(114)의 많은 부분이 덮혀지도록, 상기 홈(114)은 상기 제 1 밸브(110)의 중심에 인접하게 위치되는 것이 바람직하다. 상기 홈(114)의 양쪽 끝단사이의 각도(α)는 상기 제 1 밸브(110)의 중심에 대해 30˚-120˚ 정도가 적절하다. 또한, 상기 스토퍼(114a)가 상기 홈(114)에서 돌출되면 상기 롤러(22)와 간섭하게 된다. 따라서 상기 스토퍼(114a)의 두께(t2)는 도 8C에 도시된 바와 같이 상기 밸브(110)의 두께(t1)와 동일한 것이 바람직하다. 상기 제 1 밸브(110)가 안정적으로 회전할 수 있도록 상기 스토퍼(114a)의 폭(L)도 상기 홈(114)의 폭과 같은 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 8A and 8B, the control means is first inserted into the
이와 같은 제한수단이 이용되는 경우, 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전하면 상기 제 1 밸브(110)는 상기 구동축의 편심부(13a)와 함께 반시계방향으로 회전한다. 이후 도 8A에 도시된 바와 같이 상기 스토퍼(114a)가 홈(114)의 하나의 끝단에 걸리면서 상기 제 1 밸브(110)는 정지되며, 이 때 상기 제 1 개구부(111)는 상기 제 1 흡입포트(27a)와 정확하게 연통하며 나머지 제 2 및 제 3 흡입포트(27b,27c)는 폐쇄된다. 따라서 서로 연통된 제 1 흡입포트(27a) 및 제 1 개구부(11)를 통하여 유체가 실린더 내부로 유입된다. 이와는 반대로 상기 구동축(13)이 시계방향으로 회전하면, 상기 제 1 밸브(110)도 시계방향으로 회전한다. 동시에 도 8A에 점선화살표로 표시된 바와 같이 상기 제 1 개구부(111)와 제 2 개구부(112)도 시계방향으로 이동한다. 도 8B에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼(114a)가 상기 홈(114)의 다른 하나의 끝단에 걸리면서 상기 제 1 개구부(111)와 제 2 개구부(112)는 상기 제 3 흡입포트(27c)와 제 2 흡입포트(27b)를 함께 개방한다. 그리고 상기 제 1 흡입포트(27a)는 제 1 밸브(110)에 의해 폐쇄된다. 따라서 유체는 서로 연통된 제 2 흡입포트(27b)/제 2 개구부(112) 및 제 3 흡입포트(27c)/제 1 개구부(111)를 통해 유입된다.When the limiting means is used, when the
상기 제한 수단은 도 9A 및 도 9B에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 밸브(110)로부터 반경방향으로 돌출되는 돌출부(115)와 상기 제 2 밸브(220)에 형성되며 상기 돌출부(115)를 이동가능하게 수용하는 홈(123)으로 이루어질 수도 있다. 여기서 상기 홈(123)은 제 2 밸브(220)에 형성되어 상기 실린더(21)의 내부체적에 노출되지 않으므로 실린더 내부에 사영역을 형성하지 않는다. 또한 상기 제한수단은 도 10A 및 도 10B에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 밸브(120)로부터 반경방향 안쪽으로 돌출되는 돌출부(124)와 상기 제 1 밸브(110)에 형성되며 상기 돌출부(124)를 이동가능하게 수용하는 홈(116)으로 이루어질 수도 있다.As shown in FIGS. 9A and 9B, the restricting means are formed on the
이와 같은 제한수단이 이용되는 경우, 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전하면 도 9A 및 도 10A에 도시된 바와 같이 상기 돌출부들(115,124)이 상기 홈들(123,116)의 하나의 끝단에 걸린다. 따라서, 상기 제 1 개구부(111)는 상기 제 1 흡입포트(27a)와 유체가 흡입되도록 연통하며 나머지 제 2 및 제 3 흡입포트(27b,27c)는 폐쇄된다. 이와는 반대로 상기 구동축(13)이 시계방향으로 회전하면, 도 9B 및 도 10B에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부들(115,124)이 상기 홈들(123,116)의 다른 하나의 끝단에 걸리면서, 상기 제 1 개구부(111)와 제 2 개구부(112)는 유체를 흡입하도록 상기 제 3 흡입 포트(27c)와 제 2 흡입포트(27b)를 함께 개방한다. 그리고 상기 제 1 흡입포트(27a)는 제 1 밸브(110)에 의해 폐쇄된다.When such a limiting means is used, when the driving
또한, 상기 제한 수단은 도 11A 및 도 12B에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 밸브(120)로부터 반경방향 안쪽으로 돌출되는 돌출부(125)와 상기 제 1 밸브(110)에 형성되며 상기 돌출부(125)를 이동가능하게 수용하는 절개부(117)로 이루어질 수도 있다. 이러한 제한수단에서 상기 절개부(117)를 적절하게 크게 형성함으로서 상기 돌출부(125)와 절개부(117)사이에 형성되는 간격이 상기 제 1 흡입포트(27a) 및 제 2 흡입포트(27b)를 개방할 수 있다. 따라서, 앞서 설명된 제한 수단이 갖는 홈들이 생략되었으므로 상기 제한수단은 사체적을 실질적으로 감소시킨다.11A and 12B, the limiting means is formed in the
보다 상세하게는, 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전하면 도 11A에 도시된 바와 같이 상기 돌출부(125)의 한 쪽 끝단이 상기 절개부(117)의 하나의 끝단에 맞닿는다. 따라서, 상기 돌출부(125) 및 절개부(117)의 다른 하나의 끝단들 사이의 간격이 상기 제 1 흡입포트(27a)를 개방시킨다. 또한 상기 구동축(13)이 시계방향으로 회전하면, 도 11B에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(125)가 상기 절개부(117)와 걸린다. 이 때, 제 2 개구부(112)는 제 2 흡입포트(27b)를 개방하며 동시에 앞서 설명된 바와 같이 상기 돌출부(125)와 상기 절개부(117)사이에 형성된 간극이 상기 제 3 흡입포트(27b)를 개방한다. 이와 같은 제한수단에 있어서, 상기 돌출부(125)의 양 끝단 사이의 각도(β1)는 10˚정도, 상기 절개부(117)의 양 끝단사 이의 각도(β2)는 30˚-120˚인 것이 적당하다.More specifically, when the
한편, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)은 상기 실린더(21)내의 유체챔버(29)내에 유체를 공급하기 위하여 다수개의 흡입관들(7a)과 개별적으로 연결된다. 그러나 이러한 흡입관들(7a)로 인해 부품수가 증가되며 구조가 복잡하게 된다. 또한, 작동중 서로 분리된 흡입관들(7b)내부의 압력상태는 서로 달라질 수 있으므로, 유체가 상기 실린더(21)내에 적절하게 공급되지 않을 수도 있다. 따라서 본 발명에 있어서 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 압축기가 흡입될 유체를 예비적으로 저장하는 흡입 플레넘(200)을 갖는 것이 바람직하다.On the other hand, as described with reference to Figure 2, the
상기 흡입 플레넘(200)은 유체를 공급할 수 있도록 상기 흡입포트들(27a,27b,27c) 모두와 직접적으로 연통된다. 따라서 상기 흡입 플레넘(200)은 상기 흡입 포트들(27a,27b,27c)에 인접하게 하부 베어링(25)의 하부에 장착된다. 도면에서 상기 흡입포트들(27a,27b,27c)이 하부 베어링(25)에 형성되어 있으나 필요에 따라 상부베어링(24)에 형성될 수 있으며 이러한 경우 상기 흡입플레넘(200)은 상기 상부베어링(24)에 장착된다. 상기 플레넘(200)은 상기 베어링(25)에 용접에 의해 직접 고정될 수 있으며, 체결부재를 이용하여 상기 실린더(21), 상하부 베어링(24,25), 벨브 어셈블리(100)와 함께 체결될 수도 있다. 상기 하부 베어링(24)의 슬리브(sleeve)(25d)는 상기 구동축(13)을 윤활하기 위하여 상기 케이스(1) 하부의 윤활유에 잠겨야 한다. 따라서 상기 흡입플레넘(200)은 상기 슬리브를 위한 관통공(200a)을 포함한다. 상기 플레넘(200)의 체적은 유체를 안정적으로 공급하기 위하 여 상기 유체챔버(29) 체적의 100%-400%인 것이 바람직하다. 상기 흡입 플레넘(200)은 또한 유체를 저장하기 위하여 상기 흡입관(7)과 연결된다. 보다 상세하게는, 상기 흡입 플레넘(200)은 소정의 유로를 통해 상기 흡입관(7)과 연결될 수 있다. 이러한 경우, 상기 유로는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(21), 상기 밸브 어셈블리(100) 및 상기 하부 베어링(25)을 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 유로는 상기 실린더(21)의 흡입홀(21c), 상기 제 2 밸브의 흡입홀(122), 및 상기 하부베어링의 흡입공(25c)으로 이루어진다.The
이와 같은 흡입 플레넘(200)은 일정량의 유체를 항상 저장하는 공간을 형성함으로서 흡입유체의 압력변화를 완충하며 유체를 안정적으로 상기 흡입포트(27a,27b,27c)에 공급할 수 있다. 또한 상기 흡입 플레넘(200)은 저장된 유체로부터 분리되는 오일을 수용할 수 있으며 이에 따라 상기 어큐물레이터(8)를 보조하거나 대신할 수 있다.Such a
이하, 본 발명에 따른 로터리 압축기의 작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the rotary compressor according to the present invention in detail.
도 14A 내지 14C는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 반시계방향으로 공전할 때의 작용을 순차적으로 도시한 횡단면도이다.14A to 14C are cross-sectional views sequentially showing the action when the roller rotates counterclockwise in the rotary compressor according to the present invention.
먼저 도 14a에는 상기 구동축(13)이 반시계방향으로 회전할 때 실린더 내부의 각 부품들의 상태가 나타난다. 먼저 상기 제 1 흡입포트(27a)는 상기 제 1 개구부(111)와 연통되며 나머지 제 2 흡입포트(27b) 및 제 2 흡입포트(27c)는 폐쇄된다. 이러한 반시계 방향에서의 흡입포트들의 상태는 앞서 도 8A, 9A, 10A 및 도 11A를 참조하여 설명되었으므로 상세한 설명은 생략된다.First, in FIG. 14A, the state of each component inside the cylinder when the
상기 제 1 흡입포트(27a)가 개방된 상태에서, 상기 롤러(22)는 구동축(13)의 회전으로 인해, 상기 실린더(21)의 내주면을 따라 구름운동을 하면서 반시계방향으로 공전한다. 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 도 4B에 도시된 바와 같이, 상기 공간(29b)의 크기가 줄어들면서 이미 흡입되어 있던 유체가 압축된다. 이 과정 중, 상기 베인(23)은 탄성부재(23a)의해 탄성적으로 상하 운동을 하면서 상기 유체 챔버(29)를 2개의 공간(29a,29b)으로 밀폐되게 분할한다. 이와 동시에 상기 제 1 흡입포트(27)를 통해 새로운 유체가 다음 행정에서 압축되기 위하여 계속 상기 공간(29a)으로 흡입된다.In the state where the
상기 공간(29b)내의 유체 압력이 일정 값 이상이 되면, 상기 제 2 토출밸브(26d, 도2 참조)가 개방된다. 따라서, 도 14C에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 토출포트(26b)를 통해 토출된다. 상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 공간(29b)내의 모든 유체는 상기 제 2 토출포트(26b)를 통해 토출된다. 유체가 모두 토출되고 나면, 상기 제 2 토출밸브(26d)는 자체 탄성에 의해 상기 제 2 토출포트(26c)를 폐쇄하게 된다.When the fluid pressure in the
이와 같은 하나의 행정이 종료된 후, 상기 롤러(22)는 계속 반시계방향으로 공전하며, 동일한 행정을 반복하며 유체를 토출한다. 상기 반시계방향의 행정에 있어서, 상기 롤러(22)는 상기 제 1 흡입포트(27a)로부터 제 2 토출포트(26b)까지 공전하면서 유체를 압축한다. 앞서 설명된 바와 같이 제 1 흡입포트(27a)와 제 2 토출포트(27b)는 서로 대향되게 상기 베인(23) 근처에 위치되므로 상기 반시계방향 행정중 전체 유체챔버(29)의 체적을 이용하여 유체가 압축되며 이에 따라 최대의 압축용량이 얻어진다.After this one stroke is finished, the
도 15A 내지 15C는 본 발명에 따른 로터리 압축기에 있어서 롤러가 시계방향으로 공전할 때의 작용을 순차적으로 도시한 횡단면도이다.15A to 15C are cross-sectional views sequentially showing the action when the roller rotates clockwise in the rotary compressor according to the present invention.
먼저 도 15A에는 상기 구동축(13)이 시계방향으로 회전할 때 실린더 내부의 각 부품들의 상태가 나타난다. 상기 제 1 흡입포트(27a)는 폐쇄되며 제 2 흡입포트(27b) 및 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제 2 개구부(112)와 제 1 개구부(111)와 각각 연통된다. 만일 상기 제 1 밸브(110)가 추가적으로 제 3 개구부(113)를 갖는 경우(도 6 참조), 상기 제 3 흡입포트(27c)는 상기 제3 개구부(113)와 연통된다. 이러한 시계 방향에서의 흡입포트들의 상태는 앞서 도 8B, 9B, 10B 및 도 11B를 참조하여 설명되었으므로 상세한 설명은 생략된다.First, in FIG. 15A, the states of the respective components inside the cylinder are shown when the
상기 제 2 및 제 3 흡입포트(27b,27c)가 개방된 상태에서, 상기 롤러(22)는 구동축(13)의 시계방향 회전으로 인해, 상기 실린더(21)의 내주면을 따라 구름운동을 하면서 시계방향으로 공전하기 시작한다. 이러한 초기단계의 공전중, 상기 롤러(22)가 상기 제 2 흡입포트(27b)에 도달할 때까지 흡입되어 있던 유체들은 압축되지 않고 도 15A에 도시된 바와 같이 상기 롤러(22)에 의해 상기 제 2 흡입포트(27b)를 통해 실린더(21)의 외부로 밀려나간다. 따라서 상기 유체들은 도 15B에 도시된 바와 같이 상기 롤러(22)가 상기 제 2 흡입포트(27b)를 지나간 이후에 압축되기 시작한다. 동시에, 상기 제 2 흡입포트(27b)와 상기 베인(23)사이의 공간, 즉 공간(29b)은 진공상태가 된다. 그러나, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 롤러(22)의 공전이 시작되면 상기 제 3 흡입포트(27c)는 유체를 흡입하도록 상기 제 1 개구부(111)(또는 제 3 개구부(113))와 연통되어 개방된다. 따라서, 흡입된 유체에 의해 진공상태가 해소되며 소음의 발생 및 동력손실이 억제된다.In the state in which the second and
상기 롤러(22)가 계속 공전함에 따라, 상기 공간(29a)의 크기가 줄어들면서 이미 흡입되어 있던 유체가 압축된다. 이러한 압축과정중, 상기 베인(23)은 탄성부재(23a)의해 탄성적으로 상하 운동을 하면서 상기 유체 챔버(29)를 2개의 공간(29a,29b)으로 밀폐되게 분할한다. 그리고 상기 제 2 흡입포트(27b) 및 제 3 흡입포트(27c)를 통해 새로운 유체가 다음 행정에서 압축되기 위하여 계속 상기 공간(29b)으로 흡입된다.As the
상기 공간(29a)내의 유체 압력이 일정 값 이상이 되면, 도 15C에 도시된 바와 같이 상기 제 1 토출밸브(26c, 도2 참조)가 개방되며, 상기 제 1 토출포트(26a)를 통해 토출된다. 유체가 모두 토출되고 나면, 상기 제 1 토출밸브(26c)는 자체 탄성에 의해 상기 제 1 토출포트(26a)를 폐쇄하게 된다.When the fluid pressure in the
이와 같은 하나의 행정이 종료된 후, 상기 롤러(22)는 계속 시계방향으로 공전하며, 동일한 행정을 반복하며 유체를 토출한다. 상기 반시계방향의 행정에 있어서, 상기 롤러(22)는 상기 제 2 흡입포트(27b)로부터 제 1 토출포트(26a)까지 공전하면서 유체를 압축한다. 따라서 상기 반시계방향 행정중 전체 유체챔버(29)의 일부분만을 이용하여 유체가 압축되며 상기 시계방향의 압축용량보다 적은 압축용량이 얻어진다.After this one stroke is finished, the
앞서 설명된 각 행정(즉, 시계 및 반시계방향 행정)에서, 토출된 압축유체는 케이스 내부(1)의 로터(12)와 스테이터(11) 사이의 공간 및 상기 스테이터(11)와 케이스(1) 사이의 공간을 통해 상부로 이동하며 최종적으로 토출관(9)을 통해 압축기 외부로 토출된다.In each of the strokes described above (ie, clockwise and counterclockwise strokes), the discharged compressed fluid is spaced between the
한편, 이와 같은 압축기의 작동중, 모터(11,12), 구동축(13), 및 롤러(22)와 같은 기계요소들(elements)은 고속으로 운동한다. 특히, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 구동축(13)은 시계 및 반시계 방향 회전들을 번갈아가면서 반복하므로 본 발명의 로터리 압축기에서 보다 가혹한 작동환경하에 놓이게 된다. 따라서, 적절한 윤활 및 이를 위한 윤활 메커니즘이 상기 압축기의 원활한 작동을 위해서는 매우 중요하다. 본 발명은 상기 윤활 메커니즘으로서 상술된 각 구동요소들에 오일, 즉 윤활유(0)를 공급하도록 구성되는 오일 유로를 제공하며 이러한 오일유로가 관련된 도면을 참조하여 다음에서 상세하게 설명된다.On the other hand, during the operation of such a compressor, mechanical elements such as
도 16은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 오일유로를 나타내는 정면도이다. 그리고 도 17A-도 17C는 상기 오일유로에 포함된 베어링유로의 제 1 실시예를 나타내는 도면들이며, 도 18A-도 18C는 상기 베어링유로의 제 2 실시예를 나타내는 도면들이다.16 is a front view showing an oil channel of the rotary compressor according to the present invention. 17A to 17C are views showing a first embodiment of a bearing passage included in the oil passage, and FIGS. 18A to 18C are views showing a second embodiment of the bearing passage.
도시된 바와 같이, 본 발명의 윤활 메커니즘, 즉 오일유로(300)는 구동축(13) 및 베어링들(24,25)을 따라 형성된다. 상기 구동축(13)의 저널들(13b,13c)은 각각 상기 상부 및 하부 베어링(24,25)에 의해 감싸지며, 중심축에 수직한 방향의 하중을 지지하는 레이디얼(radial) 베어링을 실질적으로 형성한다. 또한 칼라들(13d,13e)은 상기 베어링들(24,25)과 함께 작동중 축방향의 하중을 지지하는 스러 스트(thrust) 베어링을 형성한다. 상기 오일유로(300)는 이와 같은 구동축(13)내에 형성되는 축 유로(310)(이하 "제 1 유로" )로 주로(mainly) 이루어진다.As shown, the lubrication mechanism of the present invention,
보다 상세하게는, 상기 제 1 유로(310)는 상기 구동축(13)의 하부 끝단으로부터 상부끝단까지 형성되어 실질적으로 상기 구동축(13)을 이의 길이방향을 따라 관통한다. 또한 상기 제 1 유로(310)의 하단부에는 오일 펌프(311)가 장착된다. 이러한 오일 펌프(310)는 일종의 원심펌프이며, 오일 픽업(pick up)(311a)과 상기 픽업(311a)내부에 삽입되는 프로펠러(311b)를 포함한다. 상기 오일 펌프(310)는 압축기 저면에 수용되는 윤활유, 즉 오일(0)내로 잠기며(도 1 참조) 이에 따라 오일은 오일펌프(150)를 거쳐 상기 제 1 유로(130)에 유입될 수 있게 된다. 이 후, 상기 오일은 상기 제 1 유로(130)를 따라 펌핑되어 상기 구동축(13)의 상부 끝단에서 각 구동부로 공급되도록 비산된다. 또한, 상기 제 1 유로(310)는 상기 편심부(13a)의 상부 및 하부에 상기 제 1 유로(310)와 연통되도록 형성되는 홀들(312a,312b)을 더 포함한다. 상기 오일은 상기 롤러(22) 및 편심부(13a)를 윤활하도록 상기 홀들(312a,312b)을 통해 먼저 실린더(21) 내부로 공급된다. 상기 홀들(312a,312b)은 또한 상기 상하부 베어링들(24,25) 및 상기 구동축, 정확하게는 저널들(13b,13c)사이에 오일이 공급되게 한다.More specifically, the
그러나, 도시된 바와 같이, 상기 저널들(13b,13c) 및 베어링들(24,25)은 상당히 큰 마찰면들을 형성하므로, 상기 오일은 상기 홀들(312a,312b)을 통한 공급만으로는 상기 마찰면들의 끝단들까지 도달하지 못한다. 즉, 상기 오일은 상기 마찰면들상에 균일하게 퍼지지(spread) 못하며, 마모방지를 위한 유막을 전체적으로 형 성하지 못한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 있어서 상기 오일유로(300)는 도 16, 도 17A-17B 및 도 18A-18B에 도시된 바와 같은 상기 베어링들(24,25)중 적어도 어느 하나에 형성되는 베어링 유로(320)(이하 "제 2 유로" )를 갖는다. 상기 제 2 유로(320)는 실제적으로 상기 베어링들중 어느 하나의 내주면에 형성되는 홈으로서 형성된다. 그리고, 상기 제 2 유로(320)는 상기 구동축(13), 정확하게는 상기 제 1 유로(310)로부터 오일을 공급받도록 인접하는 홀들(312a,312b)중 어느 하나와 연통한다. 또한 상기 제 2 유로(320)는 바람직하게는 상기 내주면의 상단 및 하단사이에 연속적으로 연장된다. 따라서, 상기 오일은 상기 홀들(312a,312b)중 어느 하나로부터 상기 제 2 유로(320)로 공급되며, 상기 제 2 유로(320)를 따라 상기 내주면의 양 끝단부 사이를 유동하게 된다. 즉, 상기 제 2 유로(320)로 인해, 상기 오일유로(300)는 상기 베어링들(24,25) 및 상기 구동축(13) 사이에 오일을 균일하게 유동시키도록 구성된다. 상기 오일은 이 후 상기 제 2 유로(320)로부터 상기 마찰면들상에 균일하게 퍼져나가 마모를 효과적으로 방지하도록 유막을 전체적으로 형성한다. 이와 같은 제 2 유로(320)는 적어도 상기 상부 베어링(24)에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 하부 베어링(24)에서는 상기 오일이 중력에 의해 상기 홀(312b)로부터 어느정도까지 아래로 유동할 수 있기 때문이다. 그러나, 보다 안정적인 윤활을 위해서는 상기 상부 및 하부 베어링(24,25) 둘 다에 상기 제 2 유로들(320) 형성되는 것이 더욱 바람직하다.However, as shown, the
앞서 설명된 바와 같이, 상기 구동축(13)은 시계 및 반시계 방향으로 회전하므로 상기 제 2 유로(320)는 구동축(13)의 두 회전방향 모두에 있어서 오일을 유동 시킬 수 있어야 한다. 상기 제 2 유로(320)는 나선 홈으로 형성될 수 있으며, 이러한 나선 홈은 유동경로를 확장시켜 충분한 오일공급을 가능하게 한다. 그러나, 상기 나선 홈은 자신의 기하학적 특성상 상기 구동축(13)의 어느 한 회전방향에 대해서만 오일을 유동시킬 수 있다. 즉, 상기 나선 홈은 상기 구동축(13)의 회전방향과 반대방향으로 연장될 때에만 그 내부에 오일을 유동 및 상승시킬 수 있다. 따라서, 제 1 실시예에 있어서 상기 제 2 유로(320)는 도 17A 및 도 17B에 도시된 바와 같이, 단일 직선 홈의 형태를 갖는다. 상기 나선 홈과는 달리 상기 직선 홈은 기하학적 특성에 영향받지 않으며, 회전방향에 상관없이 구동축(13)에 의해 발생되는 원심력에 의해 오일을 유동시킬 수 있다. 다른 한편, 제 2 실시예로서, 상기 제 2 유로(320)는 도 18A 및 도 18B에 도시된 바와 같이 두 개의 제 1 및 제 2 나선 홈(320a,320b)으로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 앞서 설명된 바와 같이, 나선 홈은 상기 구동축(13)의 어느 한방향 회전에 대해서만 오일을 유동시킬 수 있다. 따라서, 각 회전 방향에 대응하는 별도 2개의 나선오일 홈이 본 발명에 적용되며, 이들은 서로 반대방향(시계 및 반시계방향들)으로 연장된다. 또한, 제 1 및 제 2 나선 홈들(320a,320b)이 상기 베어링들(24,25)의 내주면들에서 서로 교차되는 경우, 오일이 어느 하나의 나선 홈으로 유동하는 도중 다른 나선 홈으로 유출된다. 이러한 유출은 상기 베어링들(24,25) 및 저널들(13b,13c)이 전체적으로 윤활되지 않게 하므로 상기 오일 홈들(243a,243b)이 서로 교차되지 않는 것이 최적의 윤활에 있어 중요하다.As described above, since the
한편, 도 17A 및 도 18A를 참조하면, 상기 베어링들(24,25)과 구동축(13), 정확하게는 상기 저널들(13b,13c) 사이에는 소정크기의 간극(C)이 형성되며, 상기 오일은 상기 제 2 유로(320)를 이용하여 상기 간극(C)사이에 유막을 형성하도록 채워진다. 압축기의 작동중 상기 구동축(13)은 압축된 작동유체로부터 압력을 받게되며, 상기 베어링들(24,25)의 중심(0)으로부터 소정거리로 편심(eccentric)되면서 회전한다. 또한, 상기 제 2 유로(320)는 상기 베어링들(24,25)의 내주면들을 길이방향으로 연속적으로 파손시키므로, 상기 간극(C)은 상기 제 2 유로(320)에서 증가되며 이러한 증가된 간극(C)으로 인해 상기 제 2 유로주변에는 충분한 유막이 형성되지 않는다. 따라서, 상기 제 2 유로(320)가 상기 구동축(13)의 편심이 크게 발생하는 곳에 위치되면, 상기 구동측(13)은 상기 베어링들(24,25)의 내주면들과 접촉할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 베어링(24,25) 및 구동축(13)의 마모가 발생되며 동시에 압축기의 작동중 소음이 발생될 수 있다. 또한, 초과적인 마찰로 인해 구동축(13)의 동력 손실도 발생될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 유로(320)는 상기 구동축(13)의 편심이 적게 발생되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 상기 제 2 유로(320)는 상기 구동축(13)의 편심이 적게 발생되는 위치와 마주하는 상기 베어링들(24,25)의 내주면들의 일부에 형성된다.Meanwhile, referring to FIGS. 17A and 18A, a gap C having a predetermined size is formed between the
본 발명에 있어서, 상기 제 2 유로(320)의 최적위치는 실험을 통해 결정되었으며, 도 17C 및 도 18C는 각각 상기 제 2 유로(320)의 제 1 및 제 2 실시예에 대한 최적위치를 위해 고려된 실험결과들을 나타낸다.In the present invention, the optimum position of the
도시된 바와 같이, 상기 도 17C 및 18C는 베인으로부터의 각도에 대한 편심율의 변화를 나타내는 그래프들이다. 먼저 상기 각도는 상기 베어링들(24,25) 밑에 (beneath) 있는 베인(23)의 위치에서 0°로 설정되었으며, 최대 압축용량을 생성하는 회전방향으로 증가된다. 상기 실험에서는 압축기는 반시계 방향의 회전에서 최대 압축용량이 발생되도록 설정되었으며, 이에 따라 상기 각도도 도시된 바와 같이 반시계 방향을 따라 증가하는 것으로 설정되었다. 그리고, 상기 편심율(eccentricity ratio)은 상기 간극(C)에 대한 구동축의 편심거리(즉, 베어링 중심(0)로부터 상기 구동축 중심까지의 거리)의 비율로서 정의된다. 이러한 편심율은 실질적으로 회전중 상기 구동축(13)이 상기 베어링들(24,25) 내주면들에 얼마나 근접하는지를 나타내는 무차원값이 된다. 즉, 상기 간극(C)은 일정한 값을 가지므로 상기 큰 편심율은 상기 구동축(13)이 큰 편심량을 가져 상기 베어링들(24,25) 내주면들에 근접함을 의미한다. 상기 편심율들은 또한 도시된 바와 같이 최대압축용량 및 최소 압축용량 둘 다에 대해서 측정되었다. 최대용량의 편심율은 앞서 언급된 바와 같이 구동축(13)의 반시계방향회전에서 측정되었으며, 최소용량의 편심율은 구동축(13)의 시계방향회전에서 측정되었다. 압축용량의 차이 및 회전방향에 따른 압축용량의 차이 및 여러 가지 작동조건의 차이로 인해 최대용량 및 최소용량의 편심율들은 서로다른 위상(phase)들을 갖는다. 실험결과, 이러한 편심율은 압축기의 사양(specification)에 따라 크게 변화되지는 않았으며, 거의 동일한 경향을 보였다.As shown, FIGS. 17C and 18C are graphs showing the change in the eccentricity with respect to the angle from the vanes. First the angle is set to 0 ° at the position of the
먼저, 도 17C 및 18C에 도시된 바와 같이, 작동유체는 상기 베인(23) 근처에서 최대로 압축되기 때문에 상기 편심율들은 최대압축용량 및 최소압축용량 둘다에 있어서, 0°(360°), 즉 상기 베인(23)에서 비교적 높은 값을 갖는다. 또한, 상기 제 2유로(320)가 상기 베인(23)바로 위에 형성되는 경우, 상기 베인(23)부근에서 최고의 압력을 갖는 작동유체가 상기 제 2 유로(320)로 누출될 수도 있다. 이러한 조건들을 고려할 때, 상기 제 2 유로(320)는 기본적으로 상기 중심(0)에 대해 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 이격되는 것이 바람직하다.First, as shown in Figs. 17C and 18C, since the working fluid is compressed to maximum near the
보다 상세하게는, 상기 제 2 유로(320)의 제 1 실시예에 있어서, 도 17C에 도시된 바와 같이, 상기 최대 및 최소용량들의 편심율들은 170°-210° 에서 비교적 적은 값은 갖는다. 따라서, 제 1 실시예에 따른 단일 직선 홈은 상기 베인(23)으로부터 반시계 방향으로 170°-210° 범위를 갖는 각도(A)로 이격되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 압축기는 필요에 따라 시계방향에서 최대압축용량을 갖도록 설계될 수 있다.(반시계방향에서 최소압축용량) 이와 같은 경우에도 도 17A와 반대되게 상기 각도가 최대 압축용량의 방향인 시계방향으로 증가하도록 설정되면 도 17C와 동일한 실험결과가 얻어진다는 사실을 이해가능하다. 따라서, 상기 단일 직선 홈은 상기 베인(23)으로부터 시계 또는 반시계 방향으로 170°-210°로 이격될 수 있다. 또한, 상기 편심율들은 190°에서 서로 동일한 낮은 값을 가지게 된다. 즉, 상기 시계 및 반시계 방향회전 둘 다에서 접촉 가능성이 최소화된다. 따라서, 상기 각도(A)가 190°인 것이 가장 바람직하다. 제 2 실시예의 경우, 상기 제 2 유로(320)는 제 1 및 제 2 나선홈(320a,320b)으로 이루어지므로, 이들 나선홈들(320a,320b)을 서로 간섭하지 않도록 비교적 낮은 편심율들을 갖는 각도 범위들내에 배치하는 것이 중요하다. 도 18C를 참조하면, 상기 190°의 주변의 각도범위들에서 상기 편심율들을 비교적 낮은 값들을 갖는다. 따라서, 도시된 바와 같이, 상 기 제 1 및 제 2 나선홈들(320a,320b)은 시계 또는 반시계 방향으로 상기 베인(23)으로부터 각각 각도(B1) 및 각도(B2)로 이격되며, 상기 각도(B1,B2)들은 각각 130°-190° 및 190°-250°의 범위들을 갖는다. 또한, 상기 제 2 유로(320)는 유막형성을 방해하는 베어링 내주면 파손을 감소시키면서 동시에 충분한 량의 오일을 유동시킬 수 있도록 적절한 폭(w) 및 깊이(d)를 가져야 한다. 이러한 폭(w) 및 깊이(d)는 압축기의 사양에 따라 조금 변할 수 있지만 각각 3.8mm 및 1.67mm인 것이 바람직하다.More specifically, in the first embodiment of the
한편, 상기 베어링들(24,25) 및 구동축 사이에 보다 충분하게 오일을 유동시키기 위하여 상기 오일유로는(300)은 도 17A, 18A 및 도 19A-19B에 도시된 바와 같이 보조유로(330)를 더 포함할 수 있다. 이러한 보조유로(330)는 실질적으로 상기 저널들(13b,13c)을 따라 형성되는 홈들로 이루어지며, 바람직하게는 상기 저널들(13b,13c)의 길이전체에 걸쳐 연장된다. 마찬가지로, 상기 보조유로(330)도 상기 구동축(13)의 모든 방향의 회전에 있어서 오일을 유동시킬 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 도 17A 및 19A에 도시된 바와 같이 상기 보조유로(330)는 단일 직선홈으로 이루어지거나 도 18A 및 19B에 도시된 바와 같이 두 개의 나선홈들(330a,330b)로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in order to flow the oil more sufficiently between the
상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등범위내의 모든 실시예는 본 발명의 범주내에 포함된다.Although several embodiments have been described above, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other forms without departing from the spirit and scope thereof. Accordingly, the described embodiments are to be considered as illustrative and not restrictive, and all embodiments within the scope of the appended claims and their equivalents are included within the scope of the present invention.
본 발명에 따른 로터리 압축기는 상기 구동축이 어느 방향으로 회전하더라도 유체를 압축할 수 있으며 상기 구동축의 회전방향에 따라 가변되는 압축용량들을 갖는다. 더 나아가, 본 발명의 로터리 압축기는 적절하게 배열된 흡입 및 배출포트들과 상기 흡입포트들을 회전방향에 따라 선택적으로 개방시키는 단순한 밸브 어셈블리를 가짐으로서 기 설계된 유체챔버 전체를 이용하여 유체를 압축할 수 있다. 또한, 본 발명의 압축기는 앞서 언급된 용량가변 메커니즘을 서포트(support)하도록 가장 가혹한 운동환경에 있는 구동축 및 이의 베어링 사이에 오일을 균일하게 공급하는 윤활 메커니즘을 갖는다. 이러한 본 발명의 로터리 압축기는 다음과 같은 효과를 제공한다.The rotary compressor according to the present invention can compress the fluid in any direction in which the drive shaft rotates and has compression capacities that vary according to the rotational direction of the drive shaft. Furthermore, the rotary compressor of the present invention has a properly arranged suction and discharge ports and a simple valve assembly that selectively opens the suction ports in the rotational direction to compress the fluid using the entire designed fluid chamber. have. In addition, the compressor of the present invention has a lubrication mechanism for uniformly supplying oil between the drive shaft and its bearing in the harshest kinetic environment to support the aforementioned variable capacity mechanism. This rotary compressor of the present invention provides the following effects.
첫째, 종래에는 이중용량 압축을 구현하기 위해, 여러 가지 장치를 조합하였다. 예를 들어, 이중압축용량을 위하여 압축용량이 다른 2개의 압축기와 인버터를 조합하였다. 이 경우, 구조가 상당히 복잡해지고, 단가가 상승할 수 밖에 없었다. 그러나, 본 발명은 하나의 압축기만으로도 이중용량압축을 구현할 수 있다. 특히, 본 발명은 종래 로터리 압축기에서 최소한의 부품만을 변경함으로써, 이중용량 압축을 구현할 수 있다.First, in the prior art, various devices were combined to realize double capacity compression. For example, two compressors and inverters with different compression capacities were combined for double compression capacities. In this case, the structure is considerably complicated and the unit price has to rise. However, the present invention can implement double capacity compression with only one compressor. In particular, the present invention can realize double capacity compression by changing only minimal components in the conventional rotary compressor.
둘째, 종래 단일 압축용량을 갖는 압축기는 공기조화기나 냉장고 등의 다양한 운전조건에 적합한 압축용량을 생산할 수 없었다. 이러한 경우, 소비전력이 필요 이상으로 낭비될 수 밖에 없었다. 그러나, 본 발명은 기기의 운전조건에 대응하 는 적합한 압축용량을 생산할 수 있다.Second, conventional compressors having a single compression capacity could not produce a compression capacity suitable for various operating conditions such as an air conditioner or a refrigerator. In this case, power consumption was inevitably wasted more than necessary. However, the present invention can produce a suitable compression capacity corresponding to the operating conditions of the device.
셋째, 본 발명의 로터리 압축기는 이중압축용량을 생산함에 있어서 기설계된 유체챔버를 전체를 사용한다. 이는 본 발명의 압축기가 동일한 실린더 크기, 즉 동일한 유체챔버 크기를 갖는 종래의 로터리 압축기와 적어도 같은 압축용량을 갖는 다는 것을 의미한다. 즉, 본 발명의 로터리 압축기는 실린더 크기등과 같은 기본부품들의 설계변경없이도 종래의 로터리 압축기를 대체할 수 있다. 따라서 본 발명의 로터리 압축기는 압축용량에 대한 고려와 생산단가의 증가없이도 요구되는 시스템에 자유롭게 적용될 수 있다.Third, the rotary compressor of the present invention uses the entire predesigned fluid chamber in producing the double compression capacity. This means that the compressor of the invention has at least the same compression capacity as a conventional rotary compressor having the same cylinder size, ie the same fluid chamber size. That is, the rotary compressor of the present invention can replace the conventional rotary compressor without changing the design of the basic parts such as the cylinder size. Therefore, the rotary compressor of the present invention can be freely applied to the required system without considering the compression capacity and increasing the production cost.
넷째, 본 발명의 로터리 압축기에 있어서, 상술된 윤활 메커니즘에 의해 상기 구동축 및 베어링에는 균일한 유막이 형성된다. 따라서, 가혹한 작동환경하에서도 상기 구동축의 마모는 효과적으로 방지된다. 또한, 이러한 윤활 메커니즘은 상기 구동축의 모든 회전방향에서 오일을 유동시키며, 구동축의 편심이 적게 발생되는 위치에 형성된다. 따라서, 상기 구동축 마모방지를 위한 윤활은 안정적이고 보다 효율적이 된다.Fourth, in the rotary compressor of the present invention, a uniform oil film is formed on the drive shaft and the bearing by the lubrication mechanism described above. Thus, wear of the drive shaft is effectively prevented even under severe operating environments. This lubrication mechanism also flows oil in all rotational directions of the drive shaft, and is formed at a location where less eccentricity of the drive shaft occurs. Therefore, the lubrication for preventing the drive shaft wear becomes more stable and more efficient.
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