KR20210009208A - 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로 중심부에 압축실이 형성되고, 반경 방향으로 베인슬롯이 형성되는 실린더와 외주면 일측에 롤러 홈이 형성되고 상기 압축실에 구비되어 회전축에 의하여 선회 운동하는 롤러와 선단 측에 형성된 힌지 헤드가 상기 롤러 홈에 결합하고 후단 측이 상기 베인슬롯에 삽입되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 직선 운동하는 베인과 상기 실린더 상, 하측에 각각 상기 압축실이 밀폐되도록 결합하는 제 1, 2플레이트 부재를 포함하고, 상기 제 1플레이트 부재에는 상기 베인의 후단 측에 상기 베인의 직선 왕복 운동 방향으로 제 1플레이트 부재 홈이 형성된다.

Description

로터리 압축기{Rotary Compressor}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 압축기는 롤러가 실린더에서 선회 운동을 하면서 실린더에 삽입 장착된 베인이 직선 운동을 하게 되고, 이에 따라 흡입실과 토출실은 체적이 가변되는 압축실을 형성하여 냉매를 흡입, 압축 및 토출이 이루어지게 된다.

이러한 로터리 압축기는 롤러와 베인의 결합 유무에 따라 결합형과 비결합형으로 분류될 수 있다.

도 1과 2는 각각 종래의 결합형 로터리 압축기의 요부를 도시한 단면도와 상면도이다.

도 1과 2를 참조하면, 회전축(S)에 형성된 편심부(S1)와 롤러(200)의 내주면이 결합되어 실린더(100)의 중심부에 형성된 압축실(110)에서 선회 운동이 이루어진다.

또한, 상기 롤러(200)의 외주면에 형성되는 롤러 홈(210)에 선단 측에 형성되는 힌지가 결합되고 후단 측이 실린더(100) 일측에 형성된 베인 슬롯(120)에 삽입되는 베인(300)은 상기 롤러(200)의 선회 운동에 따라 직선 왕복 운동이 수행된다.

이때, 상기 베인(300)과 롤러(200) 간의 결합 시 형상 공차, 체결 변형 등의 이유로 베인(300)이 선단 측을 기준으로 후단 측이 상, 하측으로 기울어지는 경우가 빈번하게 발생한다.

이에 따라, 상기 베인(300)의 후단이 실린더(100) 상, 하측에 각각 결합되는 제 1, 2플레이트 부재(400, 500)와 간섭 또는 마찰이 발생하여 압축기의 효율과 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 롤러와 베인이 결합되는 결합형 로터리 압축기에 있어서, 베인이 높이 측으로 기울어짐에 따라 발생하는 실린더의 상, 하측에 구비되는 플레이트 부재와의 마찰을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 로터리 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실린더와 베인 사이의 높이 간격을 작게 형성할 수 있도록 구조가 개선된 로터리 압축기를 제공하는데 있다.

본 발명은 롤러와 베인이 결합되는 결합형 로터리 압축기에 있어서, 베인의 후단과 실린더 상, 하측에 결합되는 베어링 등의 플레이트 부재와의 간섭 또는 마찰을 방지하는 것을 기술적 특징으로 한다.

구체적으로 중심부에 압축실이 형성되고, 반경 방향으로 베인슬롯이 형성되는 실린더와 외주면 일측에 롤러 홈이 형성되고 상기 압축실에 구비되어 회전축에 의하여 선회 운동하는 롤러와 선단 측에 형성된 힌지 헤드가 상기 롤러 홈에 결합하고 후단 측이 상기 베인슬롯에 삽입되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 직선 운동하는 베인과 상기 실린더 상, 하측에 각각 상기 압축실이 밀폐되도록 결합하는 제 1, 2플레이트 부재를 포함한다.

또한, 상기 제 1플레이트 부재에는 상기 베인의 후단 측에 상기 베인의 직선 왕복 운동 방향으로 제 1플레이트 부재 홈이 형성된다.

보다 바람직하게 상기 제 1플레이트 부재 홈의 폭은 상기 베인의 폭보다 크게 형성된다.

또한, 상기 제 1플레이트 부재 홈의 길이는 상기 베인 전체 길이의 1/10보다 크게 형성된다.

또한, 상기 제 1플레이트 부재 홈의 길이는 상기 제 1플레이트의 외경으로부터 상기 실린더의 내경까지의 길이보다 작게 형성된다.

또한, 상기 제 2플레이트 부재에는 상기 베인의 후단 측에 상기 베인의 직선 왕복 운동 방향으로 제 2플레이트 부재 홈이 형성된다.

또한, 상기 제 2플레이트 부재 홈의 폭은 상기 제 1플레이트 부재 홈의 폭과 동일하게 형성된다.

또한, 상기 제 2플레이트 부재 홈의 길이는 상기 제 2플레이트 부재 홈의 길이와 동일하게 형성된다.

또한, 본 발명은 베인의 후단과 실린더 상, 하측에 결합되는 베어링 등의 플레이트 부재와의 간섭 또는 마찰을 방지하는 구조를 통하여 실린더 높이와 베인의 높이 간격을 최소화하는 것을 기술적 특징으로 한다.

보다 구체적으로 상기 실린더의 높이와 상기 베인의 높이 간격은 10㎛이하이다.

또한, 상기 실린더의 높이가 상기 베인의 높이보다 크게 형성된다.

본 발명에 따른 로터리 압축기는 결합공차, 체결공차, 열변형 등에 의하여 베인이 선단 측을 기준으로 후단 측이 상, 하측으로 기울어짐에 따라 베인과 실린더의 상, 하측에 결합되는 베어링 등의 플레이트 부재와의 간섭 또는 마찰을 방지함으로써 압축기의 내구성과 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 베어링 홈과 플레이트 부재 홈으로 인하여 베인과 실린더의 높이 간격을 최소화할 수 있으므로 베인과 실린더의 높이 차로 인한 유체의 누설을 방지함으로써 압축 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 결합형 로터리 압축기의 요부를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 결합형 로터리 압축기의 압축부를 도시한 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 단면을 도시한 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 일부 구성을 제외한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 요부를 도시한 상면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 요부를 도시한 측단면도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 로터리 압축기를 실시 예들에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3과 4는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 사시도와 단면을 나타낸 절개사시도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 일부 구성을 제외한 사시도이다, 또한, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 요부를 도시한 상면도이다.

도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기는 실린더(100)와 롤러(200)와 베인(300)과 제 1플레이트 부재(400) 및 제 2플레이트 부재(500)를 포함한다.

실린더(100)는 중심부에 압축실(110)이 형성되며, 반경 방향으로 베인 슬롯(120)이 형성되고, 전체적인 형상은 환형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 실린더(100)는 베인 슬롯(120)이 형성되는 측이 베인 슬롯(120)이 형성되지 않은 측과 대비하여 보다 큰 직경을 갖도록 일부가 외주면 측으로 돌출되어 형성될 수 있다.

롤러(200)는 외주면 일측에 롤러 홈(210)이 형성되어 상기 압축실(110) 내에 구비된다. 또한 상기 롤러(200)는 구동모터(미도시)와 결합되어 회전하는 회전축(S)에 형성된 편심부(S1)에 의하여 상기 압축실(110) 내에서 선회 운동을 수행한다.

보다 구체적으로 상기 롤러(200)는 환형으로 형성되어 중심부에 편심부(S1)가 위치하도록 회전축(S)이 관통된다.

이에 따라, 상기 롤러(200)의 내주면은 편심부(S1)와 접촉하고 롤러(200)의 외주면은 상기 압축실(110)을 형성하는 실린더(100)의 내주면에 접촉하면서 선회 운동을 수행한다.

베인(300)은 선단(320) 측에 상기 롤러 홈(210)에 결합하는 힌지 헤드(310)가 형성되고, 후단(330) 측이 상기 베인 슬롯(120)에 삽입되어 상기 롤러(200)의 선회 운동에 따라 직선 왕복 운동이 수행된다.

이때, 상기 베인(300)이 상기 실린더(100)의 외주면 측으로 최대한 이동한 상태를 상사점이라 하고, 상기 실린더(100)의 외주면 측으로 최대한 이동한 상태를 하사점이라 정의한다.

제 1플레이트 부재(400)는 상기 실린더(100)의 상측 또는 하측에 상기 압축실(110)이 밀폐되도록 결합한다. 보다 구체적으로 상기 제 1플레이트 부재(400)는 상기 베인(300)이 하사점에 위치한 경우 회전축(S)의 중심으로부터 베인(300)의 후단(330)까지 길이보다 큰 외경으로 형성되며, 중심부에는 회전축(S)에 의하여 관통된다.

또한, 상기 제 1플레이트 부재(400)는 상기 베인(300)의 후단(330) 측에 상기 베인(300)의 직선 왕복 운동 방향으로 형성되는 제 1플레이트 부재 홈(310)을 포함한다.

보다 구체적으로 상기 제 1플레이트 부재 홈(310)은 상기 제 1플레이트 부재(400)의 외주면에 형성된다. 또한, 상기 제 1플레이트 부재 홈(310)의 폭은 상기 베인(300)의 폭보다 크게 형성된다.

또한, 상기 제 1플레이트 부재 홈(310)의 길이(L)는 상기 베인(300) 전체 길이(L2)의 1/10보다 크고 상기 제 1플레이트 부재(400)의 외경으로부터 상기 실린더(100)의 내경까지의 길이(L1)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제 1플레이트 부재 홈(310)의 길이(L)는 제 1플레이트 부재(400)의 외주면으로부터 회전축(S)의 중심으로 베인(300)이 직선 왕복 운동하는 방향의 길이를 의미한다.

상기한 바와 같은 제 1플레이트 부재 홈(310) 길이의 제한을 통하여 본 발명에 따른 로터리 압축기는 압축실(110)의 유체가 상기 제 1플레이트 부재 홈(310)을 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다.

제 2플레이트 부재(500)는 상기 실린더(100)를 기준으로 상기 제 1플레이트 부재(400)의 반대측에 상기 압축실(110)이 밀폐되도록 결합한다.

즉, 상기 압축실(110)은 실린더(100) 중심부에 형성된 공간에 상, 하 양측이 제 1플레이트 부재(400)와 제 2플레이트 부재(500)에 의하여 밀폐되어 냉매 등의 유체가 압축되는 공간이다.

또한, 상기 제 2플레이트 부재(500)는 상기 실린더(100)의 베인 슬롯(120)이 형성된 측의 직경과 동일한 직경을 갖도록 형성될 수 있으며, 중심부가 회전축(S)에 의하여 관통된다.

또한, 상기 제 2플레이트 부재(500)에는 상기 베인(300)의 후단(330) 측에 상기 베인(300)의 직선 운동 방향으로 형성되는 제 2플레이트 부재 홈(510)이 형성된다.

상기 제 2플레이트 부재 홈(510)의 폭과 길이는 각각 상기 제 1플레이트 부재 홈(410)의 폭과 길이와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 상기 제 1플레이트 부재 홈(410)과 제 2플레이트 부재 홈(510)은 상기 베인(300)의 중심축을 기준으로 상 하측에 대칭되어 형성될 수 있다.

즉, 상기 제 2플레이트 부재 홈(510)의 폭은 상기 베인(300)의 폭보다 크게 형성된다. 또한, 상기 제2 플레이트 부재 홈(510)의 길이는 상기 베인(300) 전체 길이(L2)의 1/10보다 크고 상기 제 1플레이트(400)의 외경으로부터 상기 실린더(100)의 내경까지의 길이(L1)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 플레이트 부재 홈(510)의 길이의 제한을 통하여 본 발명에 따른 로터리 압축기는 압축실(110)의 유체가 상기 제 2플레이트 부재 홈(510)을 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 후단(330)이 힌지 헤드(310)를 중심으로 상측 또는 하측으로 기울어지는 경우 제 1, 2플레이트 부재 홈(410, 510)에 의하여 베인(300)의 후단(330)과 제 1, 2플레이트(400, 500) 간에 발생하는 간섭 또는 마찰을 방지하여 압축기의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 제 1, 2플레이트 부재 홈(410, 510)에 의하여 베인(300)의 길이를 비교적 길게 형성할 수 있으므로 압축실(110) 내에서 베인(300)에 가해지는 측면 반력을 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 도 3과 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 실린더(100)와 롤러(200) 및 베인(300)을 각각 2개씩 구비하는 트윈 로터리 압축기를 포함한다.

상기한 구조의 트윈 로터리 압축기에서 상측에 위치한 실린더(100)의 하측에 결합되는 제 2플레이트 부재(500)는 하측에 위치한 실린더(100)의 상측에 결합되므로, 상기 제 1, 2플레이트 부재(400, 500)는 실린더(100)위 형성 위치를 기준으로 하는 상대적인 구성으로 싱글 로터리 압축기는 물론 트윈 로터리 압축기에 적용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로터리 압축기의 요부를 도시한 측단면도이다.

도 7을 참조하여 본 발명의 따른 로터리 압축기의 세부 구성 및 효과를 설명하면 하기와 같다.

롤러(200)에 결합된 베인(300)은 형상공차, 열변형, 체결변형 등의 이유로 롤러 홈(210)에 결합된 힌지 헤드(310)를 중심으로 후단(330)이 상측 또는 하측으로 기울어질 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 베인(300)의 기울어짐 정도가 커질수록 실린더(100)의 베인 슬롯(120)을 따라 직선 운동하는 베인(300)의 후단(330)은 실린더(100)의 상, 하측에 결합하는 제 1, 2플레이트 부재(400, 500)와 간섭 또는 마찰이 발생한다.

이에 따라, 일반적으로 베인(300)의 높이(b)는 실린더(100)의 높이(c)보다 낮게 설계하는 것이 바람직하나, 상기한 베인(300)과 실린더(100)의 높이 간격이 커짐에 따라 베인(300)과 실린더(100) 사이의 누설을 발생시켜 로터리 압축기의 효율 저하를 가져온다.

또한, 베인(300)의 길이(d)가 길어질수록 베인(300)과 실린더(100)의 높이 간격은 더욱 커져 베인(300)과 실린더(100) 사이의 누설을 더욱 크게 발생시킨다.

보다 구체적으로 롤러(200)와 베인(300) 각각의 형상공차가 9㎛이고, 압축실(110) 내에서 발생하는 열에 의한 베인(300)의 열변형량이 2.4㎛이며, 롤러(200)와 베인(300)의 체결 변형량이 1.4㎛인 경우 베인(300)과 실린더(100)의 높이 간격은 최소 12.8㎛가 확보되어야 한다.

그러나, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 상기한 제 1, 2플레이트 부재 홈(410, 510)으로 인하여 베인(300)과 실린더(100)의 높이 간격을 10㎛ 이하로 최소화할 수 있어 베인(300)과 실린더(100)의 높이 간격에 의하여 발생되는 누설을 최소화하여 압축기의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

S. 회전축
S1. 편심부
L. 제 1플레이트 부재 홈의 길이
L1. 제 1플레이트 부재의 외경으로부터 실린더의 내경까지의 거리
L2. 베인 전체 길이
100. 실린더
110. 압축실
120. 베인슬롯
200. 롤러
210. 롤러 홈
300. 베인
310. 힌지 헤드
320. 선단
330. 후단
400. 제 1플레이트 부재
410. 제 1플레이트 부재 홈
500. 제 2플레이트 부재
510. 제 2플레이트 부재 홈

Claims (10)

1. 중심부에 압축실이 형성되고, 반경 방향으로 베인슬롯이 형성되는 실린더;
   외주면 일측에 롤러 홈이 형성되고 상기 압축실에 구비되어 회전축에 의하여 선회 운동하는 롤러;
   선단 측에 형성된 힌지 헤드가 상기 롤러 홈에 결합하고 후단 측이 상기 베인슬롯에 삽입되어 상기 롤러의 선회 운동에 따라 직선 운동하는 베인;
   상기 실린더 상측에 상기 압축실이 밀폐되도록 결합하는 제 1플레이트 부재; 및
   상기 실린더 하측에 상기 압축실이 밀폐되도록 결합하는 제 2플레이트 부재;를 포함하고,
   상기 제 1플레이트 부재에는 상기 베인의 후단 측에 상기 베인의 직선 왕복 운동 방향으로 제 1플레이트 부재 홈이 형성되는 로터리 압축기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1플레이트 부재 홈은 상기 제 1플레이트의 외주면에 형성되는 로터리 압축기.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 제 1플레이트 부재 홈의 폭은 상기 베인의 폭보다 크게 형성되는 로터리 압축기.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 제 1플레이트 부재 홈의 길이는 상기 베인 전체 길이의 1/10보다 크게 형성되는 로터리 압축기.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제 1플레이트 부재 홈의 길이는 상기 제 1플레이트의 외경으로부터 상기 실린더의 내경까지의 길이보다 작게 형성되는 로터리 압축기.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 실린더의 높이와 상기 베인의 높이 간격은 10㎛이하인 로터리 압축기.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 실린더의 높이가 상기 베인의 높이보다 크게 형성되는 로터리 압축기.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2플레이트 부재에는 상기 베인의 후단 측에 상기 베인의 직선 왕복 운동 방향으로 제 2플레이트 부재 홈이 형성되는 로터리 압축기.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제 2플레이트 부재 홈의 폭은 상기 제 1플레이트 부재 홈의 폭과 동일하게 형성되는 로터리 압축기.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2플레이트 부재 홈의 길이는 상기 제 2플레이트 부재 홈의 길이와 동일하게 형성되는 로터리 압축기.
    

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