KR100286714B1 - 베어링부에 흡입구조를 가지는 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링부에 흡입구조를 가지는 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 밀폐용기내에 전동요소인 회전자와 고정자로 구성되고, 상기 회전자는 열박음되어 회전자의 회전과 함께 실린더내에서 편심회전하는 크랭크축과 이 회전축에 접동되어 자전하는 롤러와, 상기 롤러의 외주에 베인스프링 및 배압에 의해 압접되어 직선왕복 운동을 하는 베인과, 상기 실린더내로 유입된 냉매개스는 상기 베인이 상사점의 위치에 있을 때 흡입행정을 개시하여 크랭크축과 롤러의 회전운동에 의해 점자 압축되어 고온,고압의 냉매개스를 토출하는 토출구 및 토출밸브를 구비한 로터리 압축기에 있어서, 상부 베어링 또는 하부 베어링 또는 상,하부 베어링 모두에 냉매개스가 흡입되는 흡입구를 형성함으로써, 실린더내에서 재팽창 발생시 냉매개스가 유출에 의한 체적 효율 저하를 방지하고, 초기 압축과정중 발생하는 동력손실을 방지하는 것이다.

Description

베어링부에 흡입구조를 가지는 로터리 압축기{The Rotary Compressor with the System of Suction through Bearing}

본 발명은 베어링에 흡입구조를 가지는 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 기존 로터리 압축기에서는 실린더 옆면을 통해 냉매를 흡입하여 압축하였는데, 실린더 하부(혹은 상부)에 장착되어 있는 상,하부베어링을 통하여 냉매를 흡입함으로써, 실린더내에서 압축이 끝난후 발생하는 재팽창 현상 및 그로인한 체적 효율 감소를 방지하도록 한 것이다.

일반적인 종래의 로터리 압축기구조를 도 1 및 도 2 에 도시한 바와같이 살펴보면,

먼저, 도 1 에 도시한 바와같이 밀폐용기(1)내에 압축기구부와 이를 구동하는 전동기구부와, 상기 전동기구부의 구동에 의해서 오일이 급유되는 급유부로 구성되어 있다.

상기 전동기구부는 전원이 인가되면, 자력이 발생되는 고정자(2)와, 상기 고정자의 자력에 의해 회전하는 회전자(3)와, 상기 회전자(3)에 축설되어 회전하는 크랭크축(4)으로 구성되어 있다.

도 2 의 (가)에 도시한 바와같이 상기 압축기구부는 전동기구부의 하부에 위치하여 냉매가스를 흡입구(12)와 토출구(13)로 흡입 및 토출시키는 실린더(7)와, 상기 실린더(7)에 형성된 실린더 슬롯(11)과, 상기 실린더(7)의 상,하부에 조립되어 크랭크축(4)을 지지하는 상부베어링(5)과 하부베어링(6)과, 상기 크랭크축(4)의 하단부에 일체로 고정설치되어 실린더(7)내에서 편심되게 회전하는 편심륜(16)과, 상기 편심륜(16)에 끼워져서 실린더(7)의 내주면을 따라 자전과 공전운동을 하는 롤러(8)와, 상기 실린더(7)에 설치되어 베인스프링(10)에 의하여 자전과 공전운동을 하는 롤러(8)의 외주면을 따라 형성된 고압측인 압축실(15)과 저압측인 흡입실(14)을 구분하는 베인(9)으로 구성되어 있다.

상기 베인(9)은 베인스프링(10)에 의한 힘과 베인후면의 배압 및 자체관성력에 의해 롤러(8)와 밀착되어 축의 운동에 따라 실린더 슬롯(11)에서 상하운동을 하게 된다.

축의 편심부가 축중심을 기준으로 편심되어 공정운동을 하게 되면, 상기 베인(9)과 롤러(8)에 의해 형성된 흡입실(14)은 체적이 증가하게 되어 새로운 냉매를 상기 흡입구(12)로부터 흡입하게 되고, 압축실(15)은 체적을 감소시키며 냉매를 압축하게 된다.

축회전각이 210°부근에 이르게 되면, 압축실(15)의 압력은 실린더(7)외부의 토출개스의 압보다 커지게 되어 토출구(13)를 통해 냉매개스를 외부로 토출시키게 된다.

상기 토출구(13)근방까지 축이 회전하면, 냉매개스의 토출과정은 완료되며, 상기 베어링에 설치되어 있는 토출밸브(미도시)는 닫힌다.

이 때, 도 2 의 (나)에 도시된 바와같이 상기 토출구(13)로부터 밸브까지의 냉매개스를 토출시키도록 형성되어 있는 유로에 잔류하던 압축된 냉매개스가 흡입실(14)측으로 재팽창하게 된다.

토출계측에 잔류되어 있는 고압의 압축개스가 재팽하게 되면, 흡입실(14)측으로 고온의 열과 압력이 전달되며, 재팽창 발생시 흡입개스가 흡입구(12)측으로 역류되기도 하며, 흡입개스가 흡입구(12)를 통해 흡입실(14)로 들어오지 못하게도 된다.

상기와 같이 토출계측에 잔류되어 있는 압축개시의 재팽창 현상시, 흡입구(12)로 흡입개스와 재팽창되는 개스의 역류가 발생하며, 이로 인해 재팽창 발생기간동안 충분히 흡입개스가 실린더의 흡입실(14)로 유입되지 못한다.

이러한 현상은 압축기 실린더(7)의 총 체적을 냉매개스 유입에 활용하지 못하게 되는 것을 의미하며, 압축기의 체적 효율 감소를 가져온다.

즉, 재팽창 기간동안 유입되지 못하는 흡입개스의 냉매 질량유동율의 손실 되는 것이며, 압축기의 효율이 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.

또한, 기존 구조에서는 흡입구(12)가 실린더(7) 반경 방향의 외부에서 내부로 형성되어 있기 때문에 적정 면적을 가지는 흡입구(12)를 가공하게 되면, 흡입구 (12)가공위치가 베인 상사점과 실린더 중심을 기준으로 α°가되며, 흡입구(12)가 놓여지는 최대각도는 β° 가 된다.

보통 흡입구(12)가 놓여지는 최대 각도는 35∼45° 가 되는데, 이구간 동안 축이 회전하더라고 흡입구(12)를 통해 냉매의 유출입이 가능하기 때문에 압축과정은 일어나지 않게 된다.

그러므로, β° 만큼 압축기는 0 의 일을 한 셈이 된다.

그러나, 축이 한일은 0 이지만 그 구간동안 베인/롤러, 축/베어링등 압축기구부에서 마찰이 발생하기 때문에 손실은 계속 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 발명된 것으로 실린더내에 설치된 상부 베어링 또는 하부 베어링 또는 상,하부 베어링 모두에 냉매가스가 흡입되는 흡입구를 형성함으로써, 실린더내에서 압축이 끝난후 발생하는 재팽창 현상 및 그로인한 체적 효율 감소를 방지하도록 한 로타리 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 로터리 압축기의 종단면도.

도 2 는 종래 로터리 압축기의 베인 작동상태도로서,

(가)는 로터리 압축기의 베인 평면도.

(나)는 로터리 압축기의 재팽창상태도.

도 3 은 본 발명 로터리 압축기의 종단면도.

도 4 는 본 발명 로터리 압축기의 평면도.

도 5 는 본 발명 로터리 압축기의 흡입구 적용상태도.

도 6 은 본 발명 로터리 압축기의 흡입구와 파이프의 결합상태도로서,

(가)는 흡입구와 파이프의 용접에 의한 결합상태도.

(나)는 흡입구와 파이프의 용접 및 오-링 결합상태도.

(다)는 흡입구와 파이프 탭 이용 연결상태도.

(라)는 흡입파이프를 이중관으로 결합한 상태도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101:밀폐용기 102:회전자

103:고정자 104:실린더

105:크랭크축 106:롤러

107:베인스프링 108:베인

109:토출구 110:상부 베어링

111:하부 베어링 112:흡입구

113:홈 114:어큐물레이터

115:흡입파이프 115a:이중관

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로터리 압축기는, 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내에 설치되는 회전자와 고정자와; 상기 회전자에 열박음되어 회전자와 함께 회전하는 크랭크축과; 상기 크랭크축의 접동되어 자전하는 롤러와; 상기 롤러가 자전되는 공간을 가지는 실린더와; 상기 실린더의 상하부에 고정되는 상부 및 하부베어링과, 상기 밀폐용기의 일측에 연결되는 어큐물레이터를 포함하는 로타리 압축기에 있어서, 상기 하부베어링에는 상면과 저면을 관통하는 흡입구가 형성되고, 상기 실린더에는 홈이 형성되며, 상기 흡입구에는 상기 어큐물레이터에 연결된 흡입파이프가 고정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로터리 압축기의 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 로터리 압축기를 나타낸 단면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 로터리 압축기를 나타낸 평단면도이다. 그리고, 도 6은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 흡입파이프의 결합 상태를 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 로터리 압축기는 밀폐용기(101)내에 전동요소인 회전자(102)와 고정자(103)로 구성되고, 상기 회전자(102)는 열박음되어 회전자(102)의 회전과 함께 실린더(104)내에서 편심회전하는 크랭크축(105)과 이 회전축(105)에 접동하여 자전하는 롤러(106)와 상기 롤러(106)의 외주에 베인스프링(107) 및 배압에 의해 압접되어 직선왕복 운동을 하는 베인(108)과, 상기 실린더(104)내로 유입된 냉매개스는 상기 베인(108)이 상사점의 위치에 있을 때 흡입 행정을 개시하여 크랭크축(105)과 롤러(106)의 회전운동에 의해 점차 압축되어 고온,고압의 냉매개스를 토출하는 토출구(109) 및 토출밸브(미도시)를 구비한다.

상기 상부 베어링(110) 또는 하부 베어링(111) 또는 상,하부 베어링 모두에 냉매개스가 흡입되는 흡입구(112)를 구성한다. 이 흡입구(112)는 하부베어링(111)의 상면에서 하면으로 수직으로 관통 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 베어링의 흡입구(112)에 대응하는 실린더(104)의 상부면에 흡입구(112)에서 실린더(104)의 흡입실로 냉매개스를 안내하기 위한 홈(113)을 형성한다.

그리고, 상기 실린더(104)내에서 재팽창시 체적 손실방지와 압축초기 과정에서 동력 손실 방지를 위하여 베어링의 흡입구(112)를 실린더(104)중심과 베인(108) 중심을 기준으로 각을 40˚이내로 형성한다.

그리고, 상기 흡입구(112)와 어큐물레이터(114)를 연결하는 흡입파이프(115)는 냉매개스를 단열할수 있도록 이중관(115a) 또는 단열재포함관(미도시) 또는 코팅된 관(미도시)으로 형성한다.

그리고, 상기 흡입구(112)의 형태는 실린더(104)중심과 베인(108)중심선에서의 각도를 최대한 줄이기 위하여 타원형 또는 직사각형으로 형성한다.

본 발명의 로터리 압축기 작동상태를 도 3 내지 도 6 에 도시한 바와같이 살펴보기로 한다.

먼저 도 3 에 도시한 바와같이 실린더(104)내의 상부 방향으로 압축기의 흡입구(112)를 설치한다.

상기 흡입구(112)는 상부 베어링(110) 또는 하부 베어링(111) 또는 상,하부 베어링(110), (111)양쪽에 동시에 설치할수 있고, 여기서는 하부 베어링(110)에 흡입구(112)를 설치한 경우를 예로 하면, 다음과 같다.

도 4 에 도시한 바와같이 베어링부에 설치된 흡입구(112)를 실린더(104)에서 베인(108)과 실린더(104)중심을 기준으로 볼 때 γ = 40˚이내에 위치하며, 충분한 흡입구(112)를 형성하기 위해서 실린더(104)부에 반달홈(113) 형태의 홈을 가공할 수 있다.

그리고, 상기 베어링부에 가공한 흡입구(112)와 외부의 어큐물레이터(114)와 연결하기 위해 흡입파이프(115)를 압축기의 쉘내부로 삽입하고, 상기 베어링부 용접 또는 탭 가공을 통해 연결한다.

이와 같은 기존 구조에서 재팽창시 발생하는 체적손실 현상을 방지하기 위해서 흡입구(112)의 가공 위치를 변경하였는데, 원리는 다음과 같다.

체적손실이 발생하는 주된 이유는 재팽창시 팽창되는 개스에 의해 흡입된 냉매개스가 외부로 유출되기 때문인데, 상기 흡입구(112)를 베어링부에 설치하면, 재팽창이 주로 발생하는 구간에서 롤로(106)가 흡입구(112)를 닫게 되므로 흡입된 냉매개스가 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.

상기 흡입개스의 유출방지는 체적 효율을 상승시키게 되며, 이는 압축기의 성능 향상 효과도 연결된다. 뿐만 아니라, 상기 롤러(106)가 흡입구(112)에 간섭을 일으키 흡입구(112)의 면적을 줄임으로써, 기존 구조에서 최대 40˚까지 압축 과정없이 동력손실만 발생하는 현상을 대폭 줄일수 있다.

그리고, 상기 베어링에 설치하는 흡입구(112)의 형태는 실린더(104)중심과 베인(108)중심선에서의 각도를 최대한 줄이기 위해서 타원형 또는 슬림형 또는 직사각형으로 형성시킬수 있다.

도 6 의 (a)(b)(c)(d)에 도시한 바와같이 상기 흡입구(112)와 흡입파이프(115)의 연결하는 방법은 용접 또는 오-링적용 또는 탭 가공으로 설치하고, 상기 흡입구(112)를 연결하는 흡입파이프(115)의 형태는 단열재 또는 이중관(115a)으로 구성하여 장착을 용이하게 하고 체적효율을 향상시킬 수 있다.

상부 베어링 또는 하부 베어링 또는 상,하부 베어링 모두에 냉매개스가 흡입되는 흡입구를 형성함으로써, 실린더내에서 재팽창 발생시 냉매개스 유출에 의한 체적 효율 저하를 방지하고, 초기 압축과정중 발행하는 동력 손실을 방지할수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내에 설치되는 회전자와 고정자와; 상기 회전자에 열박음되어 회전자와 함께 회전하는 크랭크축과; 상기 크랭크축의 접동되어 자전하는 롤러와; 상기 롤러가 자전되는 공간을 가지는 실린더와; 상기 실린더의 상하부에 고정되는 상부 및 하부베어링과, 상기 밀폐용기의 일측에 연결되는 어큐물레이터를 포함하는 로타리 압축기에 있어서, 상기 하부베어링에는 상면과 저면을 관통하는 흡입구가 형성되고, 상기 실린더에는 홈이 형성되며, 상기 흡입구에는 상기 어큐물레이터에 연결된 흡입파이프가 고정되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡입구(112)는 실린더(104) 중심과 베인(108) 중심을 기준으로 40˚각도 이내의 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 흡입파이프(115)는 이중관(115a) 또는 단열재포함관 또는 코팅된 관인 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 흡입구(112)는 단면이 타원 또는 직사각형 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.