KR100273026B1 - 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 냉매 누설방지 구조에 관한 것으로서, 특히 베인의 헤드를 통해 압축실로부터 흡입실로 냉매가 누설되는 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상시키는 데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 축의 하부에 편심되어 있는 축 편심부와 상기 축의 회전에 따라 냉매를 흡입, 압축 토출하도록 축 편심부의 외주면에 축설되는 롤러와 상기롤러의 작용 공간이 되는 실린더와, 상기 롤러의 회전에 따라 실린더에 형성되어 있는 슬롯내의 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 상기 실린더를 지지하는 메인 베어링 및 서브 베어링으로 구성된 로터리 압축기의 압축기구부의 구성에 있어서, 고압의 냉매가 압축실측에서 흡입실측으로 누설되는 현상을 막기 위해 누설 방지 수단이 베어링과, 베인 또는 축 편심부의 사이에 형성되는 것이다

Description

로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 냉매가 베인의 헤드면을 통해 고압측에서 저압측으로 누설되는 현상을 막기 위한 냉매 누설 방지구조에 관한 것이다.

일반적인 로터리 압축기는 제1도에 도시된 바와 같이, 압축기의 외관을 이루는 밀폐용기(1)내에 압축기구부와, 이를 구동하는 전동기구부로 구성하였다.

상기 전동기구부는 전원이 인가되면 자력을 발생하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 자력에 의해 회전하는 회전자(3)와 상기회전자(3)에 압입되어 회전자(3)와 같이 크랭크축(4)으로 구비된다.

상기 압축기구부는 전동기구부의 하부에 위치하며, 제2도에 도시된 바와 같이 냉매가 흡입 및 압축되는 원통형의 실린더(5)와 크랭크축(4) 하부에 편심된 상태에서 축설되어 실린더(5) 내주면을 따라 공전하면서 냉매를 흡입 및 압축하는 롤러(6)와 상기 롤러(6)에 의해 실린더(5)의 슬롯(7) 내에서 진퇴하며 상기 실린더의 내부를 흡입실(8)과 압축실(9)을 구획하는 베인(10)으로 구비된다.

그리고, 실린더(5)의 상, 하방에는 상기 크랭크축(4)을 지지하기 위한 메인 베어링(11) 및 서브베어링(12)이 장착되며, 상기 롤러(8)가 일정각이 되면 냉매가 흡입되는 흡입구(13)가 실린더(5)의 흡입실(8)측을 관통하며, 롤러(6)에 의해 실린더(5)의 슬롯(7) 내를 진퇴하는 베인(10)에 의해 탄성을 탄성력을 부여하는 베인 스프링(14)니 설치되어 있다. 또한 상기 실린더(5)의 압축실(9) 일측에는 압축실(9)에서 압축된 냉매를 토출시키는 반달형의 토출구(15)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 로터리 압축기에 전원이 인가되면 고정자(2)와 회전자(3)사이에 유도전류가 발생하여 회전자(3)가 회전하게 되고, 상기 회전자(3)의 회전에 따라 회전자(3)에 압입된 크랭크축(4)이 회전하게 된다.

상기 크랭크축(4) 의 회전하게 되면 크랭크축(4) 하부에 편심된 롤러(6)가 실린더(5)의 내주면을 따라 공전하게 되고, 이때 베인(10)은 롤러(6)의 회전에 따라 실린더(5)의 슬롯(7) 내를 진퇴하면서 흡입실(8)과 압축실(9)로 분리 구획하게 된다.

한편 롤러(6)가 회전하기 시작하면 흡입력이 발생하여 냉매가 실린더(5)의 흡입구(13)를 통해 실린더(5)내로 유입되고, 롤러(6)가 일정각 이상으로 회전하게 되면 냉매의 압축이 시작되며, 상기 롤러(6)의 회전각 200°근방에 왔을 때 압축실(9)내의 압력이 토출압과 같거나 커지게 되어 토출구(15)의 밸브(도면상에 미도시)가 열리고, 토출이 이루어지게 된다.

이때, 제3도에 도시된 바와 같이 베인(10)에 의해 분리되는 흡입실(8)과 압축실(9)의 내부압력차이에 의해 베인(10)의 헤드를 통해 고압측(압축실)에서 저압측(흡입실) 방향으로 냉매가 누설되는 현상이 발생된다.

이와 같은 냉매 누설현상은 토출개시점을 중심으로 축회전이 360°로 완료되기 까지 계속되며, 이 부근에서 흡입실(8)과 압축실(9)내의 압차가 가장 크게 발생됨을 알 수 있다.

이 때문에 흡입실(8)의 냉매는 압축실(9)로부터 누설된 냉매에 의해 가열되어 체적효율의 손실이 유발되고 압축실(9)내의 내의 냉매가 흡입실로(8)누설됨으로써 압축 효율이 감소된다,

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 베인(10)헤드와 메인 베어링(11) 및 서브 베어링(12)의 틈새를 줄이고, 이 틈새에 오일을 충진시켜 윤활작용 및 실링작용을 하도록 하고 있다.

그러나, 이와 같은 실링방법으로는 압축실과 흡입실 압차에 발생하는 누설을 근본적으로 해결하기 어렵게 되며, 또한 대체 냉매 등 기존 R22냉매에 비해 흡입실과 압축실의 차압이 큰 냉매의 사용시에는 이와 같은 누설에 의해 성능이 급격히 감소되는 문제점이 있었다,

본 발명은 이러하 점을 감안하여 메인 베어링 및 서브베어링에 홈을 가공하여, 이 홈에 실링재를 착설함으로써 베인의 헤드를 통해 압축실로부터 흡입실로 냉매가 누설되는 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다,

제1도는 일반적인 로터리 압축기의 구성도.

제2도는 종래 로터리 압축기의 압축기구부 구성도.

제3도는 종래 로터리 압축기의 베인 헤드면을 통한 냉매의 누설현상을 나타낸 개략도.

제4도는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 압축기구부 구성도.

제5도는 본 발명에 다른 실시예의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 축 102 : 축 편심부

103 : 롤러 104 : 실린더

105 : 베인 106 : 메인 베어링

107 : 서브베어링 108, 108′ : 홈

109,109′,209 : 실링재

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기의 축 하부에 편심된 축 편심부와, 상기 축 편심부에 축설되며 축의 회전에 따라 편심 회전되며 냉매를 흡입 및 압축 그리고 토출시키는 동기를 부여하는 롤러와, 상기 롤러를 수용한 상태에서 롤러의 작용공간인 실린더와, 상기 롤러의 회전에 따라 상기 실린더에 형성된 슬롯 내측에서 진퇴하며 흡입실과 압축실을 분리 구획하는 베인과, 상기 실린더의 상, 하방에 장착 지지되는 메인 베어링과 섭베어링을 갖춘 로터리 압축기에 있어서, 상기 베인의 상, 하측면과 상응하는 위치인 상기 메인 베어링과 상기 서브 베어링의 하측면과 상측면에는 상기 베인의 길이방향으로 홈이 함몰되고, 상기 홈에는 상기 압축실측의 냉매가 상기 흡입실측으로 유입되는 것을 차단하는 실링부재가 구비된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매누설 방지구조를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도 는 발명에 의한 로터리 압축기의 압축 기구부을 구성도로서, 축(101)의 하부에 편심되게 형성되어 있는 축 편심부(102)와, 상기 축 편심부(102)에 축설되며 상기 축(101)의 회전에 따라 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러(103)와, 상기 롤러(103)의 작용 공간이 되는 실린더(104)와, 상기 롤러(103)의 회전에 따라 실린더(104)에 형성되어 있는 슬롯(도면상에 미도시)내를 진퇴하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인(105)과 상기 실린더(104)의 상, 하부에서 이를 지지하는 메인베어링(106) 및 서브베어링(107)으로 구성된다.

또한, 상기 메인 베어링(106) 및 서브 베어링(107)의 베인 운동면 상에는 일자형의 홈(108)(108′)이 형성되고 , 이 홈(108)(108′)에는 실링재(109)(109′)가 착설된다.

상기 실링재(109)(109′)는 제조과정에서 메인 베어링측 실링재(109)와 서브 베어링측 실링재(109′)로 분리 가공되는데, 상기 메인 베어링측 실링재(109)는 2단 꺾임 가동되고, 서브 베어링측 실링재 (109′)는 직선형으로 가공된다.

이때, 상기 메인 베어링측 실링재는(109)의 2단 꺾임 부분이 축 편심부(102)와 접촉하도록 하고, 실링재(109)의 평행부분은 베인(105)의 헤드면과 접촉하도록 구성한다.

이와 같이 구성된 상태에서 축(101)이 회전하게 되면 축 편심부(102)에 축설 된 롤러(103)가 실린더(104)의 내주면을 따라 자전 및 공전하면서 냉매을 흡입, 압축 그리고 토출하게되고, 베인(105)은 롤러(103)의 회전에 따라 슬롯내를 진퇴하면서 흡입실과 압축실을 분리하게 된다.

상기 롤러(103)의 각이 일정각 이상이 되면 냉매의 압축이 시작되며, 이에 따라 흡입실과 압축실에는 압차가 발생되어 압축실에 있는 고압의 냉매가 흡입실 방향으로 이동하려는 성질을 갖게 된다..

만일 압축실측에서 흡입측실에으로 냉매가 누설되면 압축기의 체적효율이 저감되어 결과적으로 성능저하가 유발되므로 이러한 현상을 방지하려는 노력을 해왔으며, 본 발명에 의한 실시예에서는 각 베어링(106)(107)과 축편심부(102) 및 롤러(103) 사이를 실링하여 이를 해결하도록 한 것이다.

이를 위해 먼저 제조과정에서 메인 베어링(106) 및 서브베어링(107)의 베인 운동면 상에 직선형의 홈(108)(108′)을 구성하고, 이 홈(108)(108′)에 실링재(109)(109′)를 착설하여 이 실링제(109)(109′)가 축 편심부(102)와 베어링(106)(107)의 사이 또는 베인 (105)과 베어링(106)(107)의 사이를 실링하도록 한다.

그러나 상기 베인(105)이 하사점으로 내려왔을 때는 실링재(109)(109′)와 베인(105)의 헤드면이 접촉하게 되어 실링효과를 구현 할 수 있지만, 상사점으로 이동하게 되면 메인 베어링측 실링재(109)와 베인(105)의 헤드면에서는 면접촉이 없게 되므로 메인 베어링측 실링재(109)가 서브베어링(107)방향으로 기울어지게 되어 실링재(109)(109′)의 실링효과를 반감되고, 심하게는 작동성에 문제를 유발하게 된다.

따라서, 냉매의 베인(105)의 헤드부를 통한 누설을 효과적으로 방지하기 위하여 메인베어링측 실링재(109)의 끝단을 "ㄱ"형으로 2단 꺾임 가공하여 구성하고, 이 꺾임 부위가 축 편심부(102)에 접촉하도록 위치시키게 된 것이다.

즉, 축편심부(102)와 베어링(106)(107) 간의 높이가 축(101)의 종방향 운동성을 확보하기 위하여 롤러(103)와 베어링(106(107) 간의 높이 보다 10~15배 정도 높게 구성되어 있으므로 롤러(103)를 거쳐 축 편심부(102)에 "ㄱ"자 형으로 접촉하게 되는 것이다.

이에 따라, 초기 기동시 축(101)이 종방향으로 급격한 진동운동을 하게 되더라도 축(101)의 종방향 운동을 이 실링재(109)가 완충시키게 되어 축(101)진동을 저감 할 수 있으며, 축(101) 진도에 따른 축 편심부(102)와 베어링(106)(107)간의 마찰 문제 및 롤러(103)를 통한 냉매 누설의 문제도 자연히 해결되는 효과도 더불어 얻게 되는 것이다,

제5도는 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 메인 베어링 측 실링제(209)의 끝단을 "ㅓ"형으로 가공하여, 이 부위가 롤러(103)의 헤드면에 접촉하도록 위치시키게 된다.

이때 베인(105)이 상사점으로 이동하게 되면 메인 베어링측 실링재(209)의 중심은 축 편심부의(102)의 헤드면에 위치하게 되지만 실링재(209)의 끝단 양날개 부분은 항상 롤러(103)의 헤드면에 접촉되어 있는 상태이므로 실링재 (209)의 기울어짐 없이 냉매 누설을 효과적으로 차단 할 수 있는 것이다.

여기서, 서브베어링측 실링재(109′)는 중력의 영향을 배제할 수 있으므로 설명을 생략하기로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 베인의 헤드면을 통해 압축실내의 냉매가 흡입실로 누설되는 현상을 방지하게 되어 압축효율 및 체적효율이 증가되며, 흡입실내로 냉매가 누설되지 않으므로 흡입성능이 증가되어 동일 조건하에서 단위시간당 질량유동량이 증가되기 때문에 냉방능력이 향상되는 효과가 있다. 또한, 초기 기동시 축의 축방향으로 진동이 발생되더라도 실링재가 완충작용을 하게 되어 축 방향 진동에 의한 축 편심부와 베어링간의 마찰 문제 및 롤러 헤드부를 통한 냉매의 누설 문제가 해결되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 압축기의 축 하부에 편심된 축 편심부와, 상기 축 편심부에 축설되며 축의 회전에 따라 편심 회전되며 냉매를 흡입 및 압축 그리고 토출시키는 동기를 부여하는 롤러와, 상기 롤러를 수용한 상태에서 롤러 작용공간인 실린더와, 상기 롤러의 회전에 따라 상기 실린더에 형성된 슬롯 내측에서 진퇴하며 흡입실과 압축실을 분리, 구획하는 베인과 상기 실린더의 상, 하방에 장착 지지되는 메인 베어링과 서브 베어링을 갖춘 로터리 압축기에 있어서, 상기 베인의 상, 하측면과 상응하는 위치인 상기 메인 베어링과 상기 서브베어링의 하측면과 상측면에서는 상기 베인의 길이방향으로 홈이 함몰 형성되고, 상기 홈에는 상기 압축실측의 냉매가 상기 흡입실측으로 유입되는 것을 차단하는 실링부재가 구비된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매누설 방지구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 상기베인의 일부와 상기 축 편심부와 전부 그리고 상기 롤러의 일부를 공유하며 형성된 것을 특징으로 하는 로터기 압축기의 냉매누설 방지구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 메인 측에 장착된 상기 실링부재의 일단부는 "ㄱ"자 형상으로 절곡되고, 상기 서브 베어링 측에 장착된 실링부재는 직선상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 로터기 압축기의 냉매누설 방지구조.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 메인 베어링 측에 장착된 상기 실링부재의 일단부는 상기 축 편심부의 일측 외주연 상방에 접촉되고, 그 타측의 수평부분은 상기 메인 베어링의 홈에서 상기 베인의 헤드 상측 일부면과 접촉되도록 배치된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매누설 방지구조

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