KR20160034073A

KR20160034073A - 압축기

Info

Publication number: KR20160034073A
Application number: KR1020140125140A
Authority: KR
Inventors: 문석환; 사범동; 이병철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-03-29
Also published as: EP3194780A4; WO2016043455A1; CN106795883B; CN106795883A; US20170306961A1; US10962010B2; KR102324513B1; EP3194780A1

Abstract

본 발명에 의한 압축기는, 타원형 롤러에 가스력이 받는 무게중심을 이동시키는 토크부하 저감부가 형성됨으로써, 상기 롤러의 회전 중심에서 가스력이 작용하는 작용점까지의 거리가 짧아지고 이로 인해 상기 롤러에 대한 토크부하가 감소되어 압축 효율이 향상될 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 타원형 롤러를 가지는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다. 상기 회전식 압축기는 피스톤이 실린더에서 회전 또는 선회운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이고, 상기 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이다. 상기 회전식 압축기로는 상기 전동부의 회전력을 이용하여 피스톤이 회전을 하면서 냉매를 압축하는 로터리 압축기가 알려져 있다.

상기 로터리 압축기는 실린더의 압축공간에서 편심 회전운동을 하는 롤링피스톤과 그 롤링피스톤의 외주면에 접하여 상기 실린더의 압축공간을 흡입실과 토출실로 구획하는 베인을 이용하여 냉매를 압축하는 방식이다.

상기와 같은 로터리 압축기는 압축공간의 개수에 따라 단식 로터리 압축기와 복식 로터리 압축기로 구분할 수 있다. 상기 복식 로터리 압축기는 한 개의 압축공간을 가지는 실린더를 적층하여 복수 개의 압축공간을 형성하는 방식과, 한 개의 실린더에 복수 개의 압축공간을 형성하는 방식으로 구분될 수 있다. 전자의 경우는 회전축에 복수 개의 편심부가 높이차를 두고 형성되어 각 실린더의 압축공간에서 편심 회전운동을 하면서 양쪽 압축공간에서 냉매를 번갈아 압축하여 토출하는 방식이나, 후자의 경우는 도 1에서와 같이 회전축(1)에 타원형의 롤러(2)가 구비되어 한 개의 실린더(3)에서 동심 회전운동을 하면서 복수 개의 베인(4a)(4b)과 함께 복수 개의 압축공간(V1)(V2)을 형성하고, 이 복수 개의 압축공간(V1)(V2)에서 냉매를 동시에 압축하여 토출하는 방식이다. 따라서, 후자의 경우는 상기 회전축이 1회전을 할 때 두 개의 압축공간(V1)(V2)에서 동일 위상으로 냉매가 흡입,압축,토출되므로 상기 회전축(1)의 중심에 전달되는 가스력은 서로 상쇄되어 저널방향으로 존재하는 반력이 거의 사라지면서 압축기의 진동 소음이 감소될 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 타원형 롤러를 가지는 로터리 압축기에서는, 도 1에서와 같이 상기 롤러(2)의 형상이 원형에서 타원형으로 바뀌면서 가스력이 받는 무게 중심, 즉 가스력(F)에 의한 작용점(이하, 가스력 도심)(C)이 타원형의 양쪽 날개부로 이동하게 되고, 이로 인해 상기 회전축의 회전 중심(이하, 롤러의 회전 중심과 혼용함)(O)과 가스력 도심(C) 사이의 거리(이하, 도심 거리)(r)가 멀어지면서 토크부하가 증가하여 압축 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 타원형 롤러를 가지는 경우 그 롤러의 토크부하를 줄일 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 가스력이 받는 무게 중심인 가스힘 도심과 회전 중심 사이의 거리를 줄일 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터; 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축; 상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더; 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및 상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 적어도 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인;을 포함하고, 상기 롤러에는 그 롤러에 의해 가스력이 받는 무게중심을 이동시키는 토크부하 저감부가 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접하는 복수 개의 접점을 잇는 롤러의 장축방향 중심선 상에 적어도 일부가 위치하도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접하는 복수 개의 접점을 잇는 롤러의 장축방향 중심선을 기준으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접하는 복수 개의 접점을 잇는 롤러의 장축방향 중심선을 기준으로 서로 비대칭되게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 장축방향 중심선을 기준으로 상기 롤러의 회전방향으로 전방측에 상기 토크부하 저감부의 기하학적 중심이 위치하도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부는 그 토크부하 저감부의 외벽면을 연결하는 가상 타원의 장축지름은 상기 회전축의 직경보다는 크고 상기 롤러의 장축지름보다는 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 롤러의 외주면으로부터 소정의 누설거리만큼 이격되어 형성되고, 상기 토크부하 저감부의 장축지름은 상기 회전축의 직경에 상기 누설거리를 더한 값보다는 크거나 같고 상기 롤러의 장축지름에서 상기 누설거리를 뺀 값보다는 작거나 같게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부는 그 토크부하 저감부의 외벽면을 연결하는 가상 타원의 단축지름은 상기 회전축의 직경보다 크고 상기 롤러의 단축지름보다는 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 롤러의 외주면으로부터 소정의 누설거리만큼 이격되게 형성되고, 상기 토크부하 저감부의 단축지름은 상기 회전축의 직경에 상기 누설거리를 더한 값보다는 크거나 같고 상기 롤러의 단축지름에서 상기 누설거리를 뺀 값보다는 작거나 같게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부는 그 외벽면과 내벽면 사이의 최대 간격이 0보다는 크고 상기 롤러의 장축지름에서 회전축의 직경을 뺀 값의 절반보다 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 롤러의 외주면으로부터 소정의 누설거리만큼 이격되게 형성되고, 상기 토크부하 저감부는 그 외벽면과 내벽면 사이의 최대 간격은 0보다는 크고 상기 롤러의 장축지름에서 상기 누설거리와 회전축의 직경을 뺀 값의 절반보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터; 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축; 상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더; 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및 상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 적어도 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인;을 포함하고, 상기 롤러에는 가스력의 작용점인 도심을 상기 롤러의 회전 중심쪽으로 이동시키는 토크부하 저감부가 형성되며, 상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 롤러의 양쪽 접점을 연결하는 장축방향 중심선이 상기 양쪽 베인의 길이방향 중심선을 연결하는 가상선에 직교하는 위치일 때, 상기 토크부하 저감부의 기하학적 중심이 상기 도심보다 상기 회전 중심으로부터 같거나 멀리 위치하게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터; 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축; 상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더; 외주면의 두 지점이 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및 상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 두 개의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 두 개의 베인;을 포함하고, 상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 롤러의 양쪽 접점을 연결하는 장축방향 중심선이 상기 양쪽 베인의 길이방향 중심선을 연결하는 가상선에 직교하는 위치일 때, 상기 롤러에 가해지는 가스력의 작용점인 도심과 상기 롤러의 회전 중심 사이의 길이가 (0.0749×롤러의 장축지름)보다는 크거나 같고 (0.212×롤러의 장축지름)보다는 작거나 같은 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터; 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축; 상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더; 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및 상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 적어도 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인;을 포함하고, 상기 롤러와 회전축은 이종재질로 형성되며, 상기 롤러의 밀도는 상기 회전축의 밀도보다 낮은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

본 발명에 의한 압축기는, 상기 롤러에 소정의 체적을 가지는 토크부하 저감부가 형성됨에 따라, 롤러의 회전 중심에서 가스력이 받는 무게 중심까지의 거리가 짧아지고 이로 인해 상기 롤러에 대한 토크부하가 감소되어 압축 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 종래 타원형 롤러를 가지는 로터리 압축기에서 압축부를 보인 평면도,
도 2는 본 발명에 의한 로터리 압축기를 보인 종단면도,
도 3은 도 2에 따른 로터리 압축기에서 압축부를 분해하여 보인 사시도,
도 4는 도 2에 따른 로터리 압축기에서 압축부를 보인 평면도,
도 5는 도 4에 따른 롤러에서 토크부하 저감부의 규격을 설명하기 위해 보인 개략도,
도 6은 도 5에 따른 롤러에서 도심 거리를 보인 개략도,
도 7은 상기 토크부하 저감부의 내벽면과 외벽면에 대한 제한요소를 고려하지 않은 토크부하 저감부의 형성시 크랭크 각에 대한 도심 거리의 변화를 보인 그래프,
도 8은 상기 토크부하 저감부의 외벽면에 대한 제한요소를 고려한 토크부하 저감부의 형성시 크랭크 각에 대한 도심 거리의 변화를 보인 그래프,
도 9 내지 11은 도 2에 따른 롤러에서 토크부하 저감부에 대한 다른 실시예를 보인 평면도.

이하, 본 발명에 의한 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 로터리 압축기를 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 로터리 압축기에서 압축부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 로터리 압축기에서 압축부를 보인 평면도이고, 도 5는 도 4에 따른 롤러에서 토크부하 저감부의 규격을 설명하기 위해 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 전동부(20)가 설치되고, 상기 전동부(20)의 하측에는 회전축(30)에 의해 기구적으로 연결되는 압축부(100)가 설치될 수 있다.

상기 전동부(20)는 케이싱(10)의 내주면에 압입되어 고정되는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)의 내부에 회전 가능하게 삽입되어 설치되는 회전자(22)로 이루어질 수 있다. 상기 회전자(22)에는 상기 회전축(30)이 압입되어 결합될 수 있다.

상기 압축부(100)는 상기 회전축(30)을 지지하도록 메인베어링(110) 및 서브베어링(120)과, 상기 메인베어링(110)과 서브베어링(120)의 사이에 설치되어 압축공간을 형성하는 실린더(130)와, 상기 회전축(30)에 형성되어 상기 실린더(130)의 압축공간(V)에서 회전운동을 하는 롤러(140)와, 상기 롤러(140)의 외주면에 접촉되어 상기 실린더(130)에 이동 가능하게 결합되는 베인(150)을 포함할 수 있다. 상기 롤러(140)는 실린더(130)의 내주면(130a)에 적어도 두 군데 이상이 접하여 상기 실린더(130)의 압축공간(V)을 적어도 두 개 이상으로 구획하고, 상기 베인(150)은 적어도 2개 이상 구비되어 상기 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획할 수 있다. 이하에서는 2개의 압축공간을 가지는 압축부를 대표예로 살펴본다.

상기 메인베어링(110)은 원판 모양으로 형성되고, 가장자리에는 상기 케이싱(10)의 내주면에 열박음되거나 용접되도록 측벽부(111)가 형성될 수 있다. 상기 메인베어링(110)의 중앙에는 메인축수부(112)가 상향으로 돌출 형성되고, 상기 메인축수부(112)에는 상기 회전축(30)이 삽입되어 지지되도록 축수구멍(113)이 관통 형성될 수 있다. 상기 메인축수부(112)의 일측에는 후술할 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에 연통되어 그 각각의 압축공간(V1)(V2)에서 압축되는 냉매를 케이싱(10)의 내부공간(11)으로 토출시키는 제1 토출구(114a)와 제2 토출구(114b)가 형성될 수 있다. 상기 제1 토출구(114a)와 제2 토출구(114b)는 원주방향으로 180도의 간격을 두고 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1 토출구(114a)와 제2 토출구(114b)는 경우에 따라서는 서브베어링에 형성될 수도 있다.

상기 서브베어링(120)은 원판 모양으로 형성되어 상기 실린더(130)와 함께 메인베어링(110)에 볼트로 체결될 수 있다. 물론, 상기 실린더(130)가 케이싱(10)에 고정되는 경우에는 상기 메인베어링(110)과 함께 실린더(130)에 볼트로 체결될 수 있고, 상기 서브베어링(120)이 케이싱(10)에 고정되는 경우에는 상기 실린더(130)와 메인베어링(110)이 서브베어링(120)에 볼트로 체결될 수 있다.

그리고 상기 서브베어링(120)의 중앙에는 서브축수부(122)가 하향 돌출 형성되고, 상기 서브축수부(122)에는 상기 메인베어링(110)의 축수구멍(113)과 동일축선상에 관통되어 상기 회전축(30)의 하단을 지지하는 축수구멍(123)이 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 실린더(130)는 그 내주면(130a)이 진원형상으로 된 환형으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 실린더(130)의 내주면 양측에는 후술할 제1 베인(151)과 제2 베인(152)이 이동 가능하게 삽입되는 제1 베인슬롯(131a)과 제2 베인슬롯(131b)이 반경방향으로 형성될 수 있다. 상기 제1 베인슬롯(131a)과 제2 베인슬롯(131b)은 원주방향으로 180도의 간격을 두고 형성될 수 있다.

상기 제1 베인슬롯(131a)과 제2 베인슬롯(131b)의 원주방향 일측에는 제1 흡입구(132a)와 제2 흡입구(132b)가 형성될 수 있다. 상기 제1 흡입구(132a)와 제2 흡입구(132b)는 원주방향으로 180도의 간격을 두고 형성될 수 있다. 상기 제1 흡입구(132a)와 제2 흡입구(132b)는 상기 실린더(130)에 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 서브베어링 또는 메인베어링에 형성될 수도 있다.

상기 제1 베인슬롯(131a)과 제2 베인슬롯(131b)의 원주방향 타측에는 상기 메인베어링의 제1 토출구(114a)와 제2 토출구(114b)에 각각 대응되도록 제1 토출안내홈(133a)과 제2 토출안내홈(133b)이 형성될 수 있다. 상기 제1 토출안내홈(133a)과 제2 토출안내홈(133b)은 원주방향으로 180도의 간격을 두고 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 토출안내홈(133a)과 제2 토출안내홈(133b)은 경우에 따라서는 형성되지 않을 수도 있다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 롤러(140)는 상기 회전축(30)에 일체로 형성될 수도 있고, 상기 회전축(30)에 후조립되어 결합될 수도 있다. 상기 롤러(140)는 좌우 양방향으로 길게 연장되어 제1 날개부(141)와 제2 날개부(142)가 형성될 수 있다. 상기 제2 날개부(142)는 상기 제1 날개부(141)를 회전 중심(O)을 중심으로 180도 회전시켜 대칭되게 형성되므로 이하에서는 제1 날개부를 중심으로 살펴본다.

상기 제1 날개부(141)는 그 외주면이 상기 실린더(130)의 내주면(130a)과 점 접촉되도록 타원 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 상기 제1 날개부와 실린더의 내주면이 점접촉을 하면 그 제1 날개부와 실린더 사이에 윤활면적이 좁아 유막형성이 곤란할 수 있으므로, 상기 제1 날개부의 외주면이 상기 실린더의 내주면과 면접촉하도록 형성될 수도 있다.

상기 제1 날개부(141)에는 그 제1 날개부(141)의 편심에 의해 발생되는 토크부하를 줄일 수 있는 토크부하 저감부(145)가 형성될 수 있다. 상기 토크부하 저감부(145)는 상기 제1 날개부(141)에만 형성될 수도 있다. 하지만 이 경우 양쪽 날개부의 무게가 상이하게 되어 압축기 진동이 증가될 수 있으므로, 상기 제2 날개부(142)에도 토크부하 저감부(146)가 형성되는 것이 바람직할 수 있고, 상기 제1 날개부(141)에 형성되는 토크부하 저감부(이하, 제1 토크부하 저감부)(145)와 상기 제2 날개부(142)에 형성되는 토크부하 저감부(이하, 제2 토크부하 저감부)(146)는 회전축(30)의 회전 중심(O)을 기준으로 서로 대칭되게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 상기 제1 날개부와 제2 날개부가 서로 다른 밀도를 가지도록 형성되는 경우에는 상기 토크부하 저감부는 상대적으로 밀도가 큰 부위에만 형성될 수 있다.

상기 제1 토크부하 저감부(145)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 제1 토크부하 저감부(145)는 반원 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 토크부하 저감부(145)는 곡면 형상으로 형성되는 외벽면(145a)과, 상기 외벽면(145a)의 양단을 직선으로 연결하는 내벽면(145b)으로 형성될 수 있다.

이 경우 상기 제1 토크부하 저감부(145)의 외벽면(145a)은 그 제1 날개부(141)의 외주면과 동일한 곡률을 가지도록 형성되는 것이 동일한 누설 거리(t)를 확보하는데 바람직할 수 있다. 즉, 상기 제1 토크부하 저감부(145)의 외벽면(145a) 곡률이 제1 날개부(141)의 곡률보다 크거나 작은 경우에는 그 제1 날개부(141)의 외주면에서 상기 제1 토크부하 저감부(145)의 외벽면(145a)까지의 누설 거리(t)가 균일하지 않게 된다. 그러면 상기 누설 거리(t) 중에서 상대적으로 짧은 부위에서는 압축공간(V1)(V2)에서 압축되는 냉매의 일부가 공간부를 형성하는 제1 토크부하 저감부(145a)의 내부로 유입될 수 있다. 만약, 상기 제1 날개부의 외주면 곡률과 제1 토크부하 저감부의 외벽면 곡률이 상이한 경우 최소 누설 거리가 적정 누설 거리를 만족하기 위해서는 최소 누설 거리가 형성된 부위를 제외한 다른 부위에서의 누설 거리는 과도하게 길어지면서 제1 토크부하 저감부의 체적을 제한하게 된다. 이는 상기 가스력 도심과 회전 중심 사이의 거리(이하, 도심 거리)를 줄이는데 한계를 야기시키는 요소로 작용하게 된다. 도 5는 상기 제1 토크부하 저감부는 물론 제2 토크부하 저감부의 외벽면을 서로 연결하는 가상선(점선으로 표시됨)의 곡률이 롤러의 외주면 곡률과 동일하게 형성된 예를 보인 것이다. 따라서, 도 5에 도시된 롤러에서는 상기 제1 토크부하 저감부(145)와 제2 토크부하 저감부(146)의 바깥쪽에는 실링부(147)가 형성되고, 상기 실링부(147)의 폭, 즉 상기 제1 토크부하 저감부(145)와 제2 토크부하 저감부(146)에 대한 누설 거리(t)는 균일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 토크부하 저감부(145)와 제2 토크부하 저감부(146)의 체적을 최대한으로 넓게 확보하여 그만큼 도심 거리를 줄일 수 있다.

상기 제1 토크부하 저감부(145)와 제2 토크부하 저감부(146)는 각 날개부(141)(142)를 축방향으로 관통하는 구멍 형상으로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 상기 메인베어링(110)과 서브베어링(120)에 접하여 축방향 베어링면을 형성하는 롤러의 상하 측면에 소정의 깊이를 가지는 홈 형상으로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 제1 토크부하 저감부와 제2 토크부하 저감부는 도면에서와 같이 독립적으로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 두 토크부하 저감부의 양쪽 끝이 서로 연결되어 한 개의 토크부하 저감부로 형성될 수도 있다.

상기 베인(150)은 상기 제1 베인슬롯(131a)에 미끄러지게 삽입되는 제1 베인(151)과, 상기 제2 베인슬롯(131b)에 미끄러지게 삽입되는 제2 베인(152)으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 베인(151)과 제2 베인(152)은 상기 제1 베인슬롯(131a)과 제2 베인슬롯(131b) 사이의 간격과 마찬가지로 원주방향을 따라 180도의 간격을 두고 배치될 수 있다. 이로써, 상기 제1 베인(151)은 제1 압축공간(V1)의 흡입실(V11)과 제2 압축공간(V2)의 압축실(V22)을 구분하고, 상기 제2 베인(152)은 제2 압축공간(V2)의 흡입실(V21)과 제1 압축공간(V1)의 압축실(V12)을 구분한다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 로터리 압축기의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 상기 전동부(20)에 전원이 인가되어 그 전동부(20)의 회전자(22)와 이 회전자(22)에 결합된 회전축(23)이 회전을 하면 상기 롤러(140)가 회전축(30)과 함께 회전운동을 하면서 냉매를 실린더(130)의 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)으로 동시에 흡입하게 된다. 이 냉매는 상기 롤러(140)와 제1 베인(151) 및 제2 베인(152)에 의해 동시에 압축되면서 상기 메인베어링(110)에 구비된 제1 토출구(114a)와 제2 토출구(114b)를 통해 상기 케이싱(10)의 내부공간(11)으로 동시에 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이에 따라 상기 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에서 냉매가 동시에 흡입되어 압축되므로, 상기 회전축(30)의 중심방향으로 전달되는 가스력은 서로 상쇄되어 반경방향으로의 반력은 거의 제로가 되면서 압축기 진동이 현저하게 감소될 수 있다.

또, 본 실시예에 의한 롤러(140)는 도 5 및 도 6에서와 같이, 타원 형상으로 형성되지만 각각의 날개부(141)(142)에 소정의 체적을 가지는 토크부하 저감부(145)(146)가 형성됨에 따라 상기 롤러의 회전 중심(O)과 각 가스력 도심(C1) 사이의 거리인 도심 거리(r1)를 줄일 수 있고, 이를 통해 토크부하가 감소되어 압축 효율이 향상될 수 있다.

즉, 상기 롤러(140)가 타원형으로 형성됨에 따라 그 타원형 롤러(140)가 원형 실린더(130)에서 회전을 하면서 냉매를 압축하는 과정에서 가스력이 받는 무게중심인 가스력 도심(C1)이 타원형인 각 날개부(141)(142)로 이동하게 된다. 그러면 상기 가스력 도심(C1)이 롤러의 회전 중심(O)으로부터 멀어지면서 동일한 가스력(F)에 대해 도심 거리(r1)와 비례하는 토크부하(T)가 증가하게 된다. 하지만, 본 실시예와 같이 상기 롤러(140)의 각 날개부(141)(142)에 축방향으로 관통되거나 또는 소정의 깊이를 가지는 토크부하 저감부(145)(146)가 각각 형성되면, 그만큼 가스력이 받는 무게중심, 즉 가스력 도심(C1)이 롤러의 회전 중심(O)쪽으로 이동을 하게 되어 상기 도심 거리(r1)가 짧아지게 된다. 그러면 상기 압축공간(V1)(V2)에서의 가스력(F)이 동일하다고 할 때 도심 거리(r1)에 비례하는 토크부하가 감소하게 되어 동일 냉력 대비 전동부(20)에 인가되는 입력이 낮아지므로 압축 효율이 향상될 수 있다.

여기서, 상기 토크부하 저감부(145)(146)는 그 체적이 크고 롤러의 외주면에 근접하게 위치할수록 상기 가스력 도심(C1)을 회전 중심(O)쪽으로 이동시켜 토크부하를 더 많이 줄일 수 있다. 도 7은 상기 토크부하 저감부의 내벽면과 외벽면에 대한 제한요소를 고려하지 않은 토크부하 저감부의 형성시 크랭크 각에 대한 도심 거리의 변화를 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 토크부하 저감부가 없는 종래의 경우에는 크랭크 각이 90도에서 상기 도심 거리(r)가 가장 길어지게 되나, 본 실시예에서는 크랭크 각이 90도에서 상기 도심 거리(r1)가 가장 짧아지는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 토크부하 저감부가 없는 종래의 경우 크랭크 각이 90도에서는 도심 거리(r)가 대략 0.212×롤러의 장축지름(L1)인 반면 토크부하 저감부가 있는 본 발명①의 경우에는 도심 거리(r1)가 대략 0.0749×A가 된다. 여기서, 토크(T)는 가스력(F)과 도심 거리(r1)에 각각 비례하므로, 상기 가스력이 동일하다고 하면 상기 토크는 도심 거리에 의해 결정된다. 따라서 본 발명①과 같이 토크부하 저감부가 있는 것이 종래와 같이 토크부하 저감부가 없는 것에 비해 토크부하를 동일한 롤러의 장축지름(L1)을 기준으로 할 때 최대 64.7% 정도 낮출 수 있다.

이러한 경우, 상기 토크부하 저감부(145)(146)의 규격은 다음과 같다. 즉, 상기 제1 토크부하 저감부(145)와 제2 토크부하 저감부(146)의 외벽면(145a)(146b)을 연결하는 가상 타원의 장축지름(L1')은 상기 회전축의 직경(D)보다는 크고 롤러의 장축지름(L1)보다는 작게 형성될 수 있다. 또, 상기 각 토크부하 저감부(141)(142)의 외벽면(145a)(146a)을 연결하는 타원의 단축지름(L2')은 상기 회전축의 직경(D)보다는 크고 롤러의 단축지름(L2)보다는 작게 형성될 수 있다.

또, 상기 각 토크부하 저감부(145)(146)의 장축방향 거리(H), 즉 각 토크부하 저감부(145)(146)의 외벽면(145a)(146a)과 내벽면(145b)(146b) 사이의 최대 간격은 적어도 0보다는 크고 롤러의 장축지름(L1)에서 회전축의 직경(D)을 뺀 값의 절반보다는 작게 형성될 수 있다.

하지만, 상기 토크부하 저감부(145)(146)는 롤러(140)의 평면 안에서 형성되어야 하므로 상기 토크부하 저감부의 외벽면(145a)(146a)과 내벽면(145b)(146b)의 한계가 정해질 수 있다. 즉, 상기 토크부하 저감부는 일종의 사체적에 해당하므로 그 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 압축공간(V1)(V2)의 냉매가 토크부하 저감부의 내부로 유입되지 못하도록 상기 롤러(140)의 외주면으로부터 일정 정도만큼의 누설 거리를 확보하는 것이 바람직할 수 있다. 또, 상기 토크부하 저감부(145)(146)의 내벽면(145b)(146b)은 적어도 회전축(30)과 중첩되지 않으면서도 회전축를 고정할 수 있는 고정강도를 확보하는 것이 바람직할 있다. 도 7은 상기 토크부하 저감부의 외벽면에 대한 제한요소를 고려한 토크부하 저감부의 형성시 크랭크 각에 대한 도심 거리의 변화를 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 토크부하 저감부가 없는 종래의 경우에는 크랭크 각이 90도인 경우 상기 도심 거리가 가장 길어지게 되나, 본 실시예와 같이 상기 누설 거리를 대략 5mm 정도 두고 상기 토크부하 저감부(145)(146)를 형성하는 본 발명②의 경우에는 크랭크 각이 90도에서 도심 거리(r1)가 상당히 짧게 개선되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 토크부하 저감부가 없는 종래의 경우 크랭크 각이 90도에서는 도심 거리(L2)가 대략 0.212×A인 반면 토크부하 저감부가 있는 본 발명②의 경우에는 0.193×A가 된다. 여기서도, 상기 가스력(F)은 동일하다고 하면 상기 토크는 도심 거리r1)에 의해 결정되므로, 동일한 롤러의 장축지름(L1)을 기준으로 할 때 상기 토크부하 저감부가 있는 것이 없는 것에 비해 최대 토크부하를 대략 8.8% 정도 낮출 수 있다.

이러한 경우, 상기 토크부하 저감부의 규격은 다음과 같다. 즉, 상기 제1 토크부하 저감부(145)와 제2 토크부하 저감부(146)의 외벽면(145a)(146a)을 연결하는 가상 타원의 장축지름(L1')은 상기 회전축의 직경(D)에 누설 거리를 더한 값보다는 크거나 같고 롤러의 장축지름에서 누설 거리를 뺀 값보다는 작거나 같게 형성될 수 있다. 또, 상기 각 토크부하 저감부(145)(146)의 외벽면(145a)(146a)을 연결하는 가상 타원의 단축지름(L2')은 상기 회전축의 직경(D)에 누설 거리를 더한 값보다는 크거나 같고 롤러의 단축지름에서 누설 거리를 뺀 값보다는 작거나 같게 형성될 수 있다. 또, 상기 토크부하 저감부(145)(146)의 장축방향 거리(H)는 적어도 0보다는 크거나 같고 롤러의 장축지름에서 누설거리를 뺀 값에 회전축의 직경을 뺀 값의 절반보다는 작게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 상기 토크부하 저감부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 토크부하 저감부(145)(146)의 내벽면(145b)(146b)이 직선면으로 형성된 것이나, 본 실시예에서는 도 9에서와 같이 각 날개부(141)(142)가 타원 형상임을 고려하여 내벽면(145b)이 외벽면(145a)을 향해 복록한 곡면 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 내벽면(145b)의 곡률반경(R2)은 외벽면(145a)의 곡률반경(R1)보다 크게 형성하는 것이 상기 제1 토크부하 저감부의 장축방향 단면적(A)을 가장 크게 할 수 있어 상기 가스력 도심(C1)을 회전 중심(O)쪽으로 더 많이 이동시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 상기 토크부하 저감부에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 토크부하 저감부(145)(146)는 각 날개부에 한 개씩 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 도 10에서와 같이 상기 토크부하 저감부(145)(146)가 각 날개부(141)(142)에 복수 개씩 형성될 수 있다. 상기 토크부하 저감부(145)(146)는 동일한 형상 또는 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

이와 같이 상기 토크부하 저감부(141)가 각 날개부마다 복수 개씩 형성되는 경우에는 장축(CL) 선상 또는 장축과 근접하게 위치하는 토크부하 저감부의 단면적이 가장 크게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

즉, 전술한 실시예들에서는 상기 토크부하 저감부가 양쪽 날개의 중심을 잇는 장축(CL)을 기준으로 대칭되게 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 도 11에서와 같이 상기 토크부하 저감부(145)(146)가 상기 장축(CL)을 기준으로 비대칭되게 형성될 수도 있다. 이 경우에 상기 토크부하 저감부(145)(146)는 상기 장축(CL)을 기준으로 전방측, 즉 상기 장축(CL)을 기준으로 롤러의 회전방향을 전방이라고 할 때 그 장축(CL)보다 전방측에 위치하도록 형성되는 것이 후방측에 위치하는 것에 비해 유리할 수 있다.

또, 이 경우에도 상기 토크부하 저감부(145)(146)가 롤러의 회전 중심(O)을 기준으로 점대칭되도록 형성되는 것이 압축기 진동 측면에서도 바람직할 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 롤러와 회전축은 이종재질로 형성되며, 상기 롤러의 밀도는 상기 회전축의 밀도보다 낮은 재질로 형성될 수도 있다. 이 경우에도 상기 롤러의 도심 거리를 줄여 토크부하를 줄일 수 있다.

30 : 회전축 110 : 메인베어링
114a,114b : 제1,제2 토출구 120 : 서브베어링
130 : 실린더 130a : 실린더 내주면
131a,131b : 제1,제2 베인슬롯 132a,132b : 제1,제2 흡입구
133a,133b : 제1,제2 토출안내홈 140 : 롤러
141,142 : 제1,제2 날개부 145,146 : 토크부하 저감부
145a,146a : 외벽면 146a,146b : 내벽면
147 : 실링부 151,152 : 제1,제2 베인
CL : 롤러의 장축 L1 : 롤러의 장축지름
L1' : 토크부하 저감부의 장축지름 L2 : 롤러의 단축지름
L2' : 토크부하 저감부의 단축지름 D : 회전축 직경
H : 토크부하 저감부 높이

Claims

구동모터;
상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축;
상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더;
외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및
상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 적어도 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인;을 포함하고,
상기 롤러에는 그 롤러에 의해 가스력이 받는 무게중심을 이동시키는 토크부하 저감부가 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접하는 복수 개의 접점을 잇는 롤러의 장축방향 중심선 상에 적어도 일부가 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접하는 복수 개의 접점을 잇는 롤러의 장축방향 중심선을 기준으로 서로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접하는 복수 개의 접점을 잇는 롤러의 장축방향 중심선을 기준으로 서로 비대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제4항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 상기 롤러의 장축방향 중심선을 기준으로 상기 롤러의 회전방향으로 전방측에 상기 토크부하 저감부의 기하학적 중심이 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 그 토크부하 저감부의 외벽면을 연결하는 가상 타원의 장축지름은 상기 회전축의 직경보다는 크고 상기 롤러의 장축지름보다는 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제4항에 있어서,
상기 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 롤러의 외주면으로부터 소정의 누설거리만큼 이격되어 형성되고,
상기 토크부하 저감부의 장축지름은 상기 회전축의 직경에 상기 누설거리를 더한 값보다는 크거나 같고 상기 롤러의 장축지름에서 상기 누설거리를 뺀 값보다는 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 그 토크부하 저감부의 외벽면을 연결하는 가상 타원의 단축지름은 상기 회전축의 직경보다 크고 상기 롤러의 단축지름보다는 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서,
상기 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 롤러의 외주면으로부터 소정의 누설거리만큼 이격되게 형성되고,
상기 토크부하 저감부의 단축지름은 상기 회전축의 직경에 상기 누설거리를 더한 값보다는 크거나 같고 상기 롤러의 단축지름에서 상기 누설거리를 뺀 값보다는 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토크부하 저감부는 그 외벽면과 내벽면 사이의 최대 간격이 0보다는 크고 상기 롤러의 장축지름에서 회전축의 직경을 뺀 값의 절반보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제10항에 있어서,
상기 토크부하 저감부의 외벽면은 상기 롤러의 외주면으로부터 소정의 누설거리만큼 이격되게 형성되고,
상기 토크부하 저감부는 그 외벽면과 내벽면 사이의 최대 간격은 0보다는 크고 상기 롤러의 장축지름에서 상기 누설거리와 회전축의 직경을 뺀 값의 절반보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
구동모터;
상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축;
상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더;
외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및
상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 적어도 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인;을 포함하고,
상기 롤러에는 가스력의 작용점인 도심을 상기 롤러의 회전 중심쪽으로 이동시키는 토크부하 저감부가 형성되며,
상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 롤러의 양쪽 접점을 연결하는 장축방향 중심선이 상기 양쪽 베인의 길이방향 중심선을 연결하는 가상선에 직교하는 위치일 때, 상기 토크부하 저감부의 기하학적 중심이 상기 도심보다 상기 회전 중심으로부터 같거나 멀리 위치하게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
구동모터;
상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축;
상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더;
외주면의 두 지점이 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및
상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 두 개의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 두 개의 베인;을 포함하고,
상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 롤러의 양쪽 접점을 연결하는 장축방향 중심선이 상기 양쪽 베인의 길이방향 중심선을 연결하는 가상선에 직교하는 위치일 때,
상기 롤러에 가해지는 가스력의 작용점인 도심과 상기 롤러의 회전 중심 사이의 길이가 (0.0749×롤러의 장축지름)보다는 크거나 같고 (0.212×롤러의 장축지름)보다는 작거나 같은 것을 특징으로 하는 압축기.
구동모터;
상기 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축;
상기 구동모터의 일측에 설치되는 실린더;
외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 실린더의 내주면에 접하고, 상기 회전축에 구비되어 회전하며, 상기 실린더의 중심과 회전 중심이 동일한 롤러; 및
상기 실린더에 이동 가능하게 구비되어 상기 롤러의 외주면에 접하고, 상기 실린더와 상기 롤러에 의해 형성되는 적어도 두 개 이상의 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인;을 포함하고,
상기 롤러와 회전축은 이종재질로 형성되며, 상기 롤러의 밀도는 상기 회전축의 밀도보다 낮은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.