KR940011715B1 - 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로터리 압축기

제1도는 본 발명의 로터리 압축기의 1실시예의 종단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.

제3도는 제1도에 도시한 로터리압축기 내의 구체화된 크랭크축의 편향 모드의 설명도.

제4도는 본 발명의 로터리 압축기의 또다른 실시예를 도시한 종단면도.

제5도는 제4도에 도시한 로터리 압축기의 크랭크축의 편향모드의 설명도.

제6도는 종래의 로터리 압축기의 종단면도.

제7도는 제6도의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도.

제8도는 또다른 종래의 로터리 압축기의 종단면도.

제9도는 제6도에 도시한 종래의 로터리 압축기의 크랭크축의 편향모드의 설명도.

제10도는 제8도에 도시한 종래의 로터리 압축기의 크랭크축의 편향모드의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전동기 2 : 압축 기구부

3 : 크랭크축 4 : 실린더

5 : 롤링피스톤 7 : 주축받이

8 : 부축받이 10 : 쓰러스트 베어링

본 발명은 주로 공기조절기에 사용될 수 있는 로터리 압축기에 관한 것으로, 특히 고속동작시에 신뢰성의 확보와 성능 향상에 적합한 로터리 압축기에 관한 것이다.

제6도 내지 제10도를 참조하여 종래의 로터리의 압축기를 설명한다.

제6도에 있어서, 종래의 로터리 압축기의 회전자(1a)와 고정자(1b)를 포함하는 전동기(1), 압축 기구부(2), 압축 기구부(2)가 전동기(1)에 의해 구동되도록 접속되는 크랭크축(3), 전동기(1), 압축 기구부(2)와 크랭크축(3)을 수용하는 밀폐용기(13)을 갖는다.

압축 기구부(2)는 밀폐용기(13)의 내부표면에 고정되고 그 안에 형성된 실린더구멍(4a)를 갖는 실린더 블럭(4), 실린더구멍(4a)안에 위치한 크랭크축의 편심부(3a)에 의해 회전되는 롤링피스톤(5), 롤링피스톤(5)의 회전에 따라서 왕복운동하는 베인(6), 실린더 구멍(4a)의 상하단을 밀폐하고 크랭크축(3)을 회전하도록 지지하는 주축받이(7) 및 부축받이(8)을 갖는다.

크랭크축(3)의 편심부(3a)는 롤링피스톤(5)와 슬라이드하게 끼워맞춰진 핀부(9)의 양단에 접속되고 주축받이, 부축받이(7,8)과 슬라이드 가능하게 끼워 맞춰진 쓰러스트 베어링(10)을 갖는다.

크랭크축(3)은 크랭크축(3)과 롤링피스톤(5)의 틈사이로 윤활유를 주축받이(7)과 부축받이(8)에 공급하는 윤활유 통로인 축구멍(12)를 갖는다.

제7도에 도시된 바와같이, 핀부(9)의 축 O는 크랭크축(3)의 축O에서 거리 또는 직경 ra만큼 어긋나서, 편심량 ra에 기인하는(ma,ra)로 표현된 모멘트의 불균형을 발생시킨다. 여기에서 ma는 핀부의 질량을 나타낸다.

각각의 실린더 베어링부(10)는 핀부(9)의 축O를 중심으로한 호ACB와 크랭크축(3)의 축O를 중심으로 한 호ADB에 의해 한정되는 구성을 갖는다. 또한 모멘트의 불균형은 쓰러스트 베어링부(10)의 구성을 결정하는 2개의 호의축의 편심에 따라 쓰러스트 베어링부(10)상에 존재한다.

그러므로, 그 기하학적에 의한 편심부(3a)는 쓰러스트 베어링부(10)의 불균형과 핀부(9)의 불균형(ma,ra)의 합계인 종합 불균형 MR을 발생시킨다.

또한 롤링피스톤(5)가 핀부(9)와 동일한 편심량 ra로 실린더내에서 축O에 회전하기 때문에 mr, ra(mr은 롤링피스톤의 질량을 나타냄)로 표시된 부가적인 불균형이 핀부(9)에 인가된다. 따라서, 크랭크축(3)이 각속도 w로 회전할 때, [(MR+mr,ra)w²]으로 표현된 원심력이 편심부(3a)에 작용한다.

크랭크축(3)의 편심부(3a)의 회전력과 롤링피스톤(5)의 편심회전력에 의한 불균형력을 제거하기 위하여 제1의 균형기(14)와 제2의 균형기(15)를 각각 주축받이(7)에 인접한 크랭크축(3)의 단에 접속된 회전자(1)의 상부단 및 하부단에 부착시킨다.

또, 제8도에 도시한 바와같이 제1 및 제2의 균형기(14,15)에 부가하여 부축받이(8)에 인접한 크랭크축(3)의 끝에 제3의 균형기(16)을 부착한 로터리 압축기가 알려져 있다.

제9도는 제3의 균형기(16)이 없는 제6도의 종래의 로터리 압축기의 크랭크축의 편향모드를 나타낸 것이며, 제10도는 제3의 균형기(16)을 갖는 종래의 로터리 압축기의 크랭크축의 편향모드를 나타낸 것이다. 이 두 경우에 있어서, 크랭크축(3)은 주 및 부축받이(7,8)에 의해 편향되어 이들 축받이(7,8)의 구멍의 상하단에서 불균형하게 접속된다.

종래의 이런 종류의 로터리 압축기는 일본국 특허공개공보 소화 60-1385호에 기재되어 있다.

이러한 종래의 로터리 압축기의 동작에 있어서, 축은 롤링피스톤과 크랭크축의 편심부의 편심회전력에 의한 원심력과 균형에 따라 편향된다. 원심력의 레벨은 크랭크축의 각속도 w의 제공에 비례하여 증가된다. 따라서, 압축기의 회전속도가 빠른 경우에는 더 큰 불균형력과 더 큰 편향력이 크랭크축상에서 발생되어 축받이의 상하단에 아주 심한 불균형 접촉을 일으킨다. 심한 불균형 접촉은 크랭크축과 축받이 사이를 들러붙게하여 마찰에 의해 전력의 손실을 증가시키므로, 더 많은 전력의 요구와 소비를 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 주 및 부축받이의 축받이 구멍의 상하단에서의 불균형 접속을 감소시키기 위해 크랭크축의 편심부상에서 발생하는 불균형력을 현저하게 감소시켜, 고속동작시에 압축기의 신뢰성을 향상시키며 압축기에 입력될 전력을 감소시키는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 특징에 따르면, 전동기, 그 안에 형성된 실린더 구멍을 갖는 실린더블럭, 제2의 축을 가지며 실린더 구멍에 배치된 핀부를 포함하고 제1의 축에 대하여 전동기로 구동되는 크랭크축, 크랭크축을 회전하도록 지지하고 실린더 구멍의 양끝을 밀폐하도록 배치된 한쌍의 축방향의 공간이 있는 축받이 부재와 크랭크축의 회전력에 따라 제1의 축에 대하여 회전하도록 실린더 구멍내에 배치되고 핀부에 의해 회전 가능하게 이송되는 롤링피스톤을 포함하는 로터리 압축기가 마련되고, 제1의 축에 대하여 핀부의 불균형 양을 줄이기 위해 적어도 하나의 관통구멍이 핀부내에 형성되어 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 크랭크축에 의해 구동되도록 접속된 압축 기구부와 전동기를 수용한 밀폐용기, 제1의 축을 갖는 단부를 포함하고 압축 기구부에 의해 구동되도록 접속된 편심부와 전동기의 회전자에 고정된 크랭크축, 크랭크축의 편심부를 수용하는 실린더 구멍을 그 안에 형성하는 실린더 블럭, 실린더 구멍내에 배치되고 크랭크축의 편심부상에 회전가능하게 탑재되어 제1의 축에 대하여 크랭크축의 편심부의 편심회전력에 의해 실린더구멍에서 회전하는 롤링피스톤, 롤링피스톤의 회전에 따라 왕복운동하는 베인과 실린더구멍의 대향단에 가깝고 크랭크축을 회전가능하게 지지하는 제1 및 제2의 축받이 부재를 포함하는 압축 기구부 롤링피스톤과 크랭크축의 편심부의 편심회전력에 의해 발생된 불균형력을 제거하기 위한 균형기 수단을 포함하는 로터리 압축기가 마련되며, 크랭크축의 편심부는 롤링피스톤의 내부주면에 슬라이드 가능하게 끼워맞춰 배치되고 제1의 축에 제2의 축편심을 갖는 핀부를 포함하고, 핀부는 실린더구멍의 직경보다 작은 축직경을 갖고 제1의 축에 관하여 크랭크축의 편심부의 불균형양을 줄이기 위하여 적어도 하나의 축관통구멍을 그 안에 형성하며, 또한 크랭크축의 편심부는 제1 및 제2의 축받이 부재의 축대향 표면과 슬라이드하게 접촉되어 실린더구멍내에 배치되고 크랭크축상에 형성된 한쌍의 쓰러스트 베어링부와 제1의 축에 동심관계이며 편심편부와 쓰러스트 베어링부 수단중의 하나와의 사이에 각각 형성된 동심원부를 포함한다.

본 발명의 하나의 특징은 로터리 압축기에 있어서, 크랭크축의 편심부상에 작용하는 불균형력은 질량 불균형이 크랭크축의 편심부의 핀부에 형성된 적어도 하나의 관통구멍에 의해 감소됨으로써 감소된다.

따라서, 압축기의 고속동작중에 종래의 로터리 압축기에서는 피할 수 없는 축받이 부재와 크랭크축의 불균형 접속을 감소하거나 제거함으로써 크랭크축의 편향도를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 또다른 특징으로 로터리 압축기는 1개의 특징, 즉 관통구멍의 마련에 부가하여, 크랭크축의 편심부는 핀부, 핀부와 쓰러스트 베어링부중의 하나와의 사이에 각각 배치된 동심원부와 쓰러스트 베어링부를 포함한다. 따라서, 크랭크축의 회전축에서 편심되는 핀부의 축치수는 실린더 구멍의 축치수에 따라서 현저하게 감소되며, 핀부의 회전질량 불균형이 대응하여 감소된다. 또한, 핀부와 쓰러스트 베어링부 사이에 마련된 비편심부 또는 동심원부는 크랭크축의 회전축에 대하여 일반적으로 편심되는 쓰러스트 베어링부의 축치수를 감소시키도록 작용한다. 따라서, 쓰러스트 베어링부의 질량과 회전질량의 불균형을 감소시킨다. 그러므로, 핀부, 동심원부와 쓰러스트부를 포함하는 편심부의 전체질량과 로터리 압축기의 동작동안의 편심부상에 작용하는 전체불균형력은 상술한 종래의 로터리 압축기 종류에 비해 감소되므로, 크랭크축의 평향도가 감소되어 크랭크축과 축받이 구멍사이의 불균형 접촉이 현저하게 감소되는 큰장점이 있다.

이하, 제1도~제5도를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도에 있어서, 본 발명의 로터리 압축기는 회전자(1a)와 고정자(1b)를 포함하는 전동기(1), 압축 기구부(2), 전동기(1)의 회전자(1a)에 그의 한쪽 끝부분(3b)를 접속한 크랭크축(3)과 전동기(1), 압축 기구부(2) 및 크랭크축(3)을 수용하는 밀폐용기(13)을 갖는다.

압축 기구부(2)는 밀폐용기(13)의 내부표면에 고정되고 그 안에 형성된 실린더 구멍(4a)를 갖는 실린더 블럭(4), 실린더 구멍(4a)안에 위치하여 크랭크축(3)의 편심부(3a)에 의해 회전가능한 링형상의 롤링피스톤(5), 롤링피스톤(5)의 회전에 따라서 왕복운동하도록 롤링피스톤(5)에 의해 슬라이드가능하게 지지되는 베인(6)과 실린더구멍(4a)의 상하단을 밀폐하고 크랭크축(3)을 회전하도록 지지하는 주 및 부축받이(7,8)을 갖는다. 고리형태의 롤링피스톤(5)의 양측단표면은 주 및 부축받이(7,8)의 축대향면과 미끄러져 접촉된다.

크랭크축(3)의 편심부(3a)는 롤링피스톤(5)의 내부표면에 미끄러져 접촉되는 핀부(9), 주축받이(7) 및 부축받이(8)에 미끄러지게 끼워맞춰진 플랜지형 쓰러스트 베어링부(10), 핀부(9)와 쓰러스트 베어링부(10) 중의 하나와의 사이에 각각 배치된 동심원부(11)을 갖는다. 각 동심원부(11)은 쓰러스트 베어링부(10)의 직경보다 작으며 크랭크축(3)의 축과 동심원이다. 핀부(9)는 롤링피스톤(5)의 축중앙부에 배치되어 있다. 크랭크축(3)은 롤링피스톤(5)와 주 및 부축받이(7,8)의 축받이 표면에 윤활유를 공급하는 윤활유 흐름구멍(12)로 사용되는 축구멍을 중앙에 마련하고 있다.

핀부(9)는 가능한 작게 결정된 축높이 h를 갖는다. 좀더 상술하면, 핀부(9)의 축높이 h는 최소값으로서, 즉 압축기의 동작동안 발생할 수 있는 롤링피스톤의 가장 큰 기울기, 핀부(9)와 롤링피스톤(5) 사이에 형성된 오일막 두께등을 고려해서 허용할 수 있는 최소값으로 설정된다.

상술한 종류의 종래의 로터리 압축기에 있어서, 로터리 압축기의 핀부의 축높이 h는 실린더 구멍의 축높이 H의 60~80%이다. 그러나, 본 발명에서는 실린더구멍의 축직경 H의 35~60% 범위까지 감소시킬 수 있으며, 상기 실시예에서 핀부(9)의 축높이 h는 45%이다.

제2도에 도시한 바와같이 핀부(9)는 핀부(9)의 편심영역에 형성된 다수의 축 관통구멍(17)을 갖는다. 설명한 실시예에서, 이러한 축 관통구멍(17)은 3개가 마련된다. 이들 축 관통구멍(17)은 쓰러스트 베어링부(10)의 일부 둘레면의 방사상으로 바깥쪽에 위치하며 크랭크축(3)의 축에 대하여 핀부(9)의 편향도의 방향을 나타내는 x축에 수직인 y축에 대하여 가능한 한 방사상으로 바깥쪽으로 거리를 두게하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 핀부(9)의 직경이 26.3mm일때 각 축 관통구멍의 직경은 4.2mm로 하는 것이 바람직하다.

또, 제1도에 있어서, 주축받이(7)과 부축받이(8)에 미끄러져 접촉하는 각 쓰러스트 베어링부(10)의 축높이 hs는 쓰러스트 베어링부(10)이 로터리 압축기의 동작중에 발생될 최대 쓰러스트하 중에 견딜 수 있는 충분한 두께로써 가능한한 최소의 높이로 결정한 것이다. 설명한 실시예에서, 각 쓰러스트 베어링부(10)의 축 높이 hs와 실린더구멍(4a)의 축 높이 H의 비는 약 9%이다. 그러나 이 비율은 5%~10% 사이로 할 수도 있다. 따라서, 각 동심원부(11)의 축 높이는 실린더구멍(4a)의 축 높이 H의 10%~27.5%의 범위로 할 수 있다.

핀부(9)와 쓰러스트 베어링부(10)중의 하나와의 사이의 각 동심원부(11)은 크랭크축(3)의 축에 동심인 원형 단면을 갖는다. 따라서, 두 동심원부(11)은 어떠한 회전질량 불균형도 발생시키지 않는다.

상술한 구조적 특성에 의하면, 크랭크축(3)의 전체 펴님부(3a)의 질량불균형의 양은 상술한 종래로터리 압축기 종류에 비해 약 40%가 감소된다. 또한 편심부(3a)의 상술한 불균형과 롤링피스톤(5)의 편향회전에 의한 불균형을 포함하는 전체 질량불균형은 종래의 로터리 압축기의 불균형에 비해 약 70%를 줄일 수 있다.

또, 제1도에 있어서, 각각의 제1 균형기(14)와 제2 균형기(15)는 롤링피스톤(5)와 크랭크축(3)의 편심부(3a)에 의해 발생된 회전질량 불균형을 보정하기 위하여 전동기(1)의 회전자(1a)의 상하단에 부착되어 있다.

설명된 실시예에 따르면, 롤링피스톤(5)와 편심부(3a)에 의한 회전질량 불균형을 상술한 바와같이 현저하게 감소시킬 수 있으므로, 균형기(14) 및 (15)의 치수와 질량을 감소시킬 수 있다.

제3도는 설명된 실시예의 크랭크축의 편향모드를 나타낸 것이다. 크랭크축의 편향의 양이 주축받이(7)과 부축받이(8)의 양쪽에서 감소되므로 제9도에 도시된 종래의 로터리 압축기의 크랭크축 편향과 비교하여 주축받이(7) 및 부축받이(8)과 크랭크축(3) 사이의 불균형한 접촉을 감소시킴을 알 수 있다.

제4도는 다른실시예로서, 제3의 균형기(16)이 부축받이(8)에 인접한 크랭크축(3)의 끝에 부착된 것이고, 제5도는 이 실시예의 크랭크축(3)의 편향의 모드를 도시한 것이다. 주축받이(7)과 부축받이(8)의 양쪽에서 편향의 양이 감소되므로, 제1의 실시예의 경우와 같이, 주축받이(7) 및 부축받이(8)과 크랭크축(3) 사이의 불균형 접촉이 감소됨을 알 수 있다.

앞선 실시예의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 크랭크축의 편심부(3a)의 회전질량불균형이 현저하게 감소됨에 따라 축받이와 크랭크축의 불균형한 접촉을 크게 감소시킬 수 있다. 그러므로 크랭크축과 축받이 사이의 둘러붙음이나 마모를 방지할 수 있다. 따라서, 크랭크축이 크게 편향되는 고속일때, 압축기의 동작 신뢰성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 크랭크축과 축받이 사이의 불균형 접촉의 감소가 마찰에 따른 전력의 손실을 감소시켜서, 압축기에 입력될 전력이 감소되고, 압축기의 성능에 커다란 개선을 가져온다. 또한, 마찰에 의한 전력손실의 감소를 크랭크축의 핀부와 롤링피스톤(5) 사이의 슬라이딩 끼워맞춤에서도 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 실제로 상술한 실시예의 압축기는 상술한 종래의 로터리 압축기에 비해 입력전력의 약 1.5%의 감소를 얻는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 크랭크축(3)에 의해 구동되도록 접속된 압출기구부(2)와 전동기(1)을 수납하는 밀폐용기(13), 상기 전동기의 회전자(1a)에 고정되고 제1의 축을 갖는 단부(3a)와 상기 압축 기구부에 구동되도록 접속된 편심부(3a)를 갖는 상기 크랭크축(3), 상기 크랭크축(3)의 상기 편심부를 수용하는 실린더구멍을 그안에 형성하는 실린더 블럭(4), 상기 실린더 구멍에 배치되고 상기 크랭크축의 상기 편심부에 회전가능하게 탑재되며 상기 제1의 축에 대하여 상기 크랭크축의 상기 편심부의 편심회전력에 의하여 상기 실린더 구멍내에서 회전가능한 롤링피스톤(5), 상기 롤링피스톤의 회전에 따라 왕복운동하는 베인(6)과 상기 크랭크축을 회전 가능하게 지지하고 상기 실린더구멍의 대향끝을 밀폐하는 제1 및 제2의 축받이 부재(7,8)을 구비한 상기 압축 기구부(2), 상기 롤링피스톤(5)와 상기 크랭크축(3)의 상기 편심부(3a)의 편심회전에 의해 발생된 불균형력을 제거하는 균형기수단을 포함하며, 상기 크랭크축(3)의 상기 편심부(3a)는 상기 제1의 축에서 제2의 축편심을 가지며 상기 롤링피스톤의 내부 둘레면과 슬라이드 가능하게 끼워맞춰서 배치된 핀부(9)를 포함하고, 상기 핀부는 상기 실린더구멍의 치수보다 작은 축치수를 갖고, 상기 제1의 축에 대하여 상기 크랭크축의 상기 편심부의 불균형양을 감소시키기 위하여 그 안에 적어도 하나의 축관통구멍(17)이 형성되며, 상기 크랭크축의 상기 편심부(3a)는 또 상기 크랭크축상에 형성되고 상기 제1 및 제2의 축받이 부재의 축대향 표면과 미끄러져 접촉되게 상기 실린더구멍에 배치되는 한쌍의 쓰러스트 베어링부(10)과 상기 제1의 축에 동심원 관계를 형성하고 상기 편심 핀부와 상기 쓰러스트 베어링 수단의 하나와의 사이에 각각 형성되는 동심원부(11)를 포함하는 로터리 압축기.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 쓰러스트 베어링 수단(10)은 각각 상기 크랭크축(3)상에 형성된 플랜지형 쓰러스트 베어링부를 포함하고, 상기 동심원부는 플랜지형 쓰러스트 베어링부의 각각의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 로터리 압축기.
3. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 크랭크축의 핀부(9)는 그 안에 다수의 축관통구멍을 형성하고, 상기 축 관통구멍은 상기 플랜지형 쓰러스트 베어링부(10)의 외부둘레면의 방사상으로 바깥쪽에 배치되는 로터리 압축기.
4. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 편심 핀부는 상기 실린더구멍의 축치수의 35~60%의 축치수 범위를 갖고, 상기 동심원부의 각각은 상기 실린더구멍은 축치수 10~27.5%의 축치수 범위를 가지며, 플랜지형 쓰러스트 베어링부의 각각은 상기 실린더구멍의 상기 축치수의 5~10%의 축치수 범위를 갖는 로터리 압축기.
5. 전동기(1), 그 안에 형성된 실린더 구멍을 갖는 실린더 블럭(4), 제1의 축에 대하여 상기 전동기에 의해 회전되고, 상기 실린더구멍에 배치된 핀부를 포함하며, 상기 제1의 축에 편심하는 제2의 축을 갖는 크랭크축(3), 상기 크랭크축을 회전 가능하게 지지하고, 상기 실린더구멍의 대향끝을 밀폐하도록 배치된 한 쌍의 축방향의 공간이 있는 축받이 부재(7,8), 제1의 축에 대하여 상기 크랭크축에 의해 회전되도록 상기 실린더구멍에 배치되고, 상기 핀부상에 회전 가능하게 탑재된 롤링피스톤(5)을 포함하며, 상기 크랭크축(3)의 핀부(9)는 상기 제1의 축에 대하여 상기 핀부의 불균형량을 줄이기 위하여 적어도 하나의 관통구멍을 그 안에 형성하는 로터리 압축기.
6. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 상기 크랭크축(3)은 또 상기 축방이 부재의 축대향면과 각각 슬라이드하게 끼워맞춰지도록 상기 실린더 구멍안에 배치된 한쌍의 플랜지형 쓰러스트 베어링부(10), 상기 핀부(9)와 상기 쓰러스트 베어링부중의 하나와의 사이의 상기 크랭크축상에 각각 형성되며 제1의 축에 원형 단면 동심원을 갖는 한쌍의 동심원부(11)을 포함하는 로터리 압축기.
7. 특허청구의 범위 제6항에 있어서, 상기 각 동심원부는 상기 플랜지형 쓰러스트 베어링부의 각각의 직경보다 작은 직경을 갖는 로터리 압축기.