회전압축기

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개실용신안공보(U)
(51) Int. Cl.
6
F04C 29/00
(11) 공개번호 실1999-002723
(43) 공개일자 1999년01월25일
(21) 출원번호 실1997-016305
(22) 출원일자 1997년06월28일
(71) 출원인 삼성전자 주식회사 윤종용
경기도 수원시 팔달구 매탄동 416번지
(72) 고안자 소순갑
경기도 안산시 사동 1357-5
(74) 대리인 서상욱, 서봉석
심사청구 : 있음
(54) 회전압축기
요약
본 고안은 회전압축기에 관한 것으로, 그 목적은 회전자 저부에 부착된 밸런서를 수용하여 오일이 혼입
된 압축냉매와 접하는 것을 억제함으로써, 이의 회전을 원활하게 하는 것이다.
본 고안에 따른 회전압축기는 회전자(220) 저부에 마련된 밸런서(221)가 수용되도록 커버부재(400)가 설
치되어 오일이 혼입된 압축냉매가 고속회전하는 밸런서(221)와 접촉하는 것이 억제된다. 이에 따라 회
전자(220)는 회전 마찰저항이 감소되어 원활하게 회전하기 때문에 압축기의 전체적인 압축효율이 향상되
는 이점이 있다.
대표도
도2
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 종래 회전압축기의 전체적인 구성을 보인 단면도이다.
도 2는 본 고안에 따른 회전압축기의 전체적인 구성을 보인 단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 커버부재를 보인 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
100..밀폐용기 110..냉매유입관 120..냉매토출관 122..홀
200..구동부 210..고정자 220..회전자 221..밸런서
230..회전축 240..편심부 300..압축부 310..실린더
320..롤러 330..상부베어링 340..하부베어링 350..머플러
400..커버부재 400a..공간 410..밑면 411..결합공
고안의 상세한 설명
고안의 목적
고안이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 고안은 공기조화기 등에 장착되는 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일단부가 밀폐용기 내
부까지 연장되어 압축냉매가 토출되는 냉매토출관에 관한 것이다.
일반적으로 회전압축기는 냉매를 매개체로 하여 압축, 응축, 팽창, 증발과정이 연속적으로 수행되는 공
기조화기 등의 냉동사이클에서 냉매를 고온고압으로 압축하여 외부로 내보내는 작용을 한다.
이러한 기능을 하는 종래 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 저부에 작동체를 윤활 및 냉각하도록
오일이 저장되는 밀폐용기(10) 내부에 냉매를 흡입하여 압축하는 압축부(30), 압축부(30)를 구동하기 위
한 구동부(20)가 구성되어 있고, 냉매의 유입과 토출을 안내하기 위한 냉매유입관(11)과 냉매토출관(12)
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공개실용신안실1999-002723
이 밀폐용기(10) 내부와 연통되게 설치되어 있다. 미설명부호 13은 어큐뮤레이터이다.
압축부(30)는 내부에 압축실(31a)을 형성하도록 양면이 개구된 실린더(31)와 압축실(31a)내에 마련되어
회전 및 자전운동하여 냉매를 흡입 압축하는 롤러(32)로 이루어진다. 실린더(31)의 일측에는 냉매유입
관(11)이 결합되는 냉매흡입구(31b)가 형성되어 있어서, 어큐뮤레이터(13) 내부의 냉매가
냉매유입관(11)과 냉매흡입구(31b)를 통해 압축실(31a)로 유입된다.
구동부(20)는 롤러(32)와 결합되어 편심회전하도록 편심부(24)가 일체로 형성된 회전축(23), 회전축(23)
이 압입되는 회전자(22) 및 자장을 형성하여 이 회전자(22)를 고속회전시키는 고정자(21)로 구성되어 있
다. 회전축(23)의 하단부는 오일을 펌핑하기 위한 중공부(25)와 오일토출공(26)이 마련되고 이의 선단
부가 오일에 수용되어 있어서, 회전시 오일을 각 슬라이딩부로 펌핑, 윤활하게 된다.
미설명부호 22a는 회전자(22)의 저부에 부착된 밸런서로, 편심부(24)와 어긋나게 마련되어 편심질량을
보상한다.
그리고 압축실(31a)을 형성함과 동시에 회전축(23)을 회전가능하게 지지하는 상부베어링(33)과 하부베어
링(34)이 실린더(31)를 사이에 두고 구성되고, 실린더(31)의 내측면에는 롤러(32)의 외주면과 접촉하여
압축실(31)이 흡입실과 토출실로 구획되도록 진퇴운동하는 베인(미도시)이 설치된다. 이 베인(미도시)
을 중심으로 냉매흡입구(31b)와 대향하는 압축실(31a)의 실린더(31)측면에는 후술하는 토출포트(33a)로
냉매토출을 원활하게 안내하도록 외향경사지게 반달홈(31c), 반달홈(31c)과 연계되어 잔류냉매의 재팽창
으로 인해 발생하는 소음을 감쇄시키는 공명기(31d)가 형성된다.
한편, 상부베어링(33)에는 반달홈(31c)과 상응하는 부분에 수직 상방으로 천공되어 압축실(31a)과 후술
하는 머플러(35)내부를 연통하는 토출포트(33a)가 형성되어 있고, 이의 상측에 토출포트(33a)를 개폐하
는 토출밸브(33b)가 마련된다. 상부베어링(33) 상부에는 압축냉매의 토출로 인해 발생하는 소음을 차폐
하기 위한 머플러(35)가 설치되는데, 이것은 상부베어링(33)의 상부에 별도의 구획된 공간을 형성하고
여기에 압축냉매가 토출되어 소음이 차폐된다. 그리고 머플러(35)의 상면에는 토출공(35a)이 형성되어
압축냉매가 밀폐용기(10) 내부공간으로 다시 토출된다.
이와 같이 구성된 회전압축기는 전원이 인가됨에 따라 고정자(21)와 회전자(22)의 상호작용으로 인해 회
전축(23)이 고속으로 회전하게 되고, 편심부(24)와 함께 롤러(32)가 실린더(31)의 압축실(31a)에서 편심
회전운동 및 자전운동을 하게 된다. 이에 따라 냉매유입관(11)과 냉매흡입구(31b)를 통해 압축실(31a)
로 유입되는 냉매가 일정 압력에 도달하게 되면 토출밸브(33b)가 개방되고, 반달홈(31c)과
토출포트(33a)를 통해 머플러(35) 내부로 압축냉매가 토출되어 소음이 차폐된다. 계속하여 압축냉매는
토출공(35a)을 통해 밀폐용기(10) 내부로 토출되고 고정자(21)와 회전자(22)사이의 에어갭을 통해 상측
으로 올라간다. 그리고 이러한 냉매는 냉동사이클과 연계되며 밀폐용기(10) 상측에 수직되게 마련된 냉
매토출관(12)을 통해 밀폐용기(10) 외부로 빠져나간다.
이러한 냉매의 압축 토출행정은 편심부(24)의 1회전당 1회씩 수행하기 때문에, 회전압축기의 기계적 효
율을 향상시키기 위해서는 회전축(23)이 압입된 회전자(22)의 회전운동을 원활하게 해야 한다.
그러나 종래의 회전압축기는 회전자(22)의 하부에 편심질량을 보상하기 위한 밸런서(22a)가 마련되어 있
으며, 회전자(22)의 고속회전시 밸런서(22a)의 측면부가 오일이 혼입된 압축냉매와 마찰하기 때문에 상
당한 회전저항을 받게 된다. 즉, 회전자(22)의 유체에 의한 저항손실(LB.W)은 압축냉매의 밀도(ρ)와 회
전속도(W)에 비례(LB.W ∝ρ*W)에 비례하는데, 압축냉매의 밀도는 오일이 혼입되어 있어 순수냉매의 밀도
보다 월등히 높다. 따라서 고속으로 회전하는 밸런서(22a)의 측면부가 오일이 혼입된 압축냉매와 지속
적으로 마찰하여 회전저항을 받게 되고, 이에 의한 기계적 손실이 발생되어 압축기의 압축효율이 저하되
는 문제점이 있다.
고안이 이루고자하는 기술적 과제
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 회전자 저부에 부착된 밸런서가 수
용되도록 커버부재를 설치하여 고속회전시 압축냉매와 접촉하는 것을 방지함으로써, 회전자의 회전저항
을 최소로하여 기계적손실을 줄이고 압축효율을 향상시키는 회전압축기를 제공하는 것이다.
고안의 구성 및 작용
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 저부에 오일이 저장되는 밀폐용기, 밀폐용기에 내장되며 롤
러의 회전 및 자전운동에 따라 냉매를 흡입 압축하여 밀폐용기 내부로 토출하는 압축실이 마련된 실린
더, 롤러가 결합되며 압축실에서 편심 회전운동하는 편심부가 마련된 회전축, 회전축이 압입되어 회전
하는 회전자, 회전자의 저부에 마련되어 편심부에 의한 편심질량을 보상하는 밸런서를 구비하는 회전압
축기에 있어서, 밸런서가 수용되어 압축냉매와의 접촉을 억제하는 커버부재를 구비하는 것을 특징으로
한다.
이하에서는 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는
본 고안에 따른 회전압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 커버부재를 보
인 사시도이다.
본 고안에 따른 회전압축기는 이에 도시한 바와 같이, 외부와 구획되게 밀폐되며 오일이 저장되는 밀폐
용기(100)에 전원을 인가받아 동력을 발생하는 구동부(200), 구동부(200)의 동력을 전달받아 구동하여
냉매를 흡입 압축하여 토출하는 압축부(300)가 내장되어 있고, 어큐뮤레이터(130)와 결합되는 냉매유입
관(110)과 압축냉매를 냉동사이클로 안내하는 냉매토출관(120)을 구비한다.
구동부(200)는 전원을 공급받아 자장을 형성하는 고정자(210), 고정자(210)의 내부에 에어갭이 형성되도
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록 설치되어 고속회전하는 회전자(220), 회전자(220)에 압입되어 같이 회전하며 하단부위에 편심부(240)
가 마련된 회전축(230) 등으로 이루어져 있다. 그리고 각 슬라이딩부의 윤활과 냉각을 위해서
회전축(230)의 하단부위에 중공부(231)와 오일토출공(232)이 형성되고, 이의 선단부는 오일에 수용되어
있다. 한편, 회전자(220)의 저부에는 하향 돌출되며 편심부와 어긋나는 위치에 무게 밸런서(221)가 부
착되어 있어서, 편심부(240)에 의한 편심질량을 보상한다.
구동부(200)의 동력으로 작동하는 압축부(300)는 편심회전하는 편심부(240)에 결합되어 회전 및 자전운
동하는 롤러(320)가 설치되도록 압축실(311)을 형성하며 측면에 냉매흡입구(312)가 이루어진
실린더(310), 회전축(230)을 회전가능하게 지지하는 상부, 하부베어링(330,340)을 포함하는데,
실린더(310) 하부의 하부베어링(340)에 의해 지지되는 회전축(230)의 단부는 오일에 수용된다. 그리고
롤러(320)의 외측면과 결합되어 압축실(311)을 흡입실과 토출실로 구획하는 베인(미도시)이 마련된다.
베인을 중심으로 냉매흡입구(312)와 대향하는 압축실(311)의 실린더(310) 상측면에는 냉매토출을 안내하
는 반달홈(313)이 외향경사지게 이루어져 있고, 반달홈(313)과 연계되어 소음을 감쇄하는 공명기(314)가
형성된다. 반달홈(313)의 수직상방과 대응하는 상부베어링(330)에는 토출포트(331)와 이를 개폐하는 토
출밸브(332)가 구성된다. 상부베어링(330)의 상부면에는 내부에 일정공간이 이루어져 압축냉매의 토출
시 소음을 차폐하는 머플러(350)가 설치되어 있는데, 머플러(350)의 상면에는 압축냉매가 밀폐용기(100)
내부로 토출되도록 안내하는 토출공(351)이 형성된다.
한편, 상부베어링(330)에는 밑면(410)을 갖으며 내부에 공간부(400a)가 형성된 통상의 커버부재(400)가
결합되어 있는데, 이것은 하향 돌출된 밸런서(221)가 압축냉매와 접하는 것을 방지하여 회전자(220)의
회전저항을 줄이기 위한 것이다. 이러한 커버부재(400)는 도 3에 도시한 바와 같이, 직경이
밸런서(221)의 회전반경보다 크게 이루어지며, 상부는 밸런서(221)의 하단부가 삽입 수용되도록 개구되
고 하부는 폐쇄된 밑면(410)으로 구성되어 있다. 밑면(410)의 중심부에는 상부베어링(330)의 외측면에
끼워져 결합되도록 결합공(411)이 형성된다. 따라서 회전자(220)의 회전시 밸런서(221)는
커버부재(400)의 내부공간(400a)에서 회전되기 때문에, 머플러(350)에서 토출되는 압축냉매와의 접촉이
억제된다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 회전압축기의 작동을 설명한다. 본 고안에 따른 회전압축기
는 전원이 인가되면 고정자(210)와 상호작용하여 회전자(220)와 회전축(230)이 고속회전하며, 편심회전
되는 편심부(240)와 함께 롤러(320)가 압축실(311)에서 편심회전 및 자전운동한다. 이에 따라 냉매유입
관(110)과 냉매흡입구(312)를 통해 냉매가 압축실(311)로 유입되고, 일정압력에 도달하게 되면
토출밸브(332)가 개방되어 반달홈(313)과 토출포트(331)를 통해 머플러(350) 내부에 형성된 공간으로 토
출된다. 그리고 토출공(351)을 통해 밀폐용기(100) 내부로 토출되며 에어갭을 통해 상측으로 올라가 냉
매토출관(120)을 통해 냉동사이클로 공급된다.
한편, 회전축(230)의 고속 회전으로 오일이 펌핑되어 각 슬라이딩부를 윤활 및 냉각시키고, 일부는 압축
되는 냉매에 혼입되어 밀폐용기(100) 내부로 비산되는데, 이러한 오일이 혼입된 압축냉매가 고속회전하
는 밸런서(221)의 측면부와 접촉하는 것이 억제되어 회전자(220)는 회전저항을 최소로 받게 된다. 즉,
고속 회전하는 회전자(220)의 하부에는 편심부(240)의 편심질량을 보상하는 밸런서(221)가 마련되어 있
는데, 이것은 상부베어링(330)에 결합된 통상의 커버부재(400) 내부공간(400a)에서 회전됨으로써, 오일
이 혼입되어 밀도가 높은 압축냉매와 접촉하는 것이 억제된다. 이에 따라 압축냉매와의 접촉으로 인한
기계적 손실이 크게 감소되고 회전자(220)가 원활하게 회전하여 회전압축기의 압축효율이 증대된다.
고안의 효과
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 회전압축기는 회전자 저부에 마련된 밸런서가 수용
되도록 커버부재가 설치되어 오일이 혼입된 압축냉매가 고속회전하는 밸런서와 접촉하는 것이 억제된다.
따라서 회전자는 회전 마찰저항이 감소되어 원활하게 회전하기 때문에 압축기의 전체적인 압축효율이 향
상되는 이점이 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
저부에 오일이 저장되는 밀폐용기, 상기 밀폐용기에 내장되며 롤러의 회전 및 자전운동에 따라 냉매를
흡입 압축하여 상기 밀폐용기 내부로 토출하는 압축실이 마련된 실린더, 상기 롤러가 결합되며 상기 압
축실에서 편심 회전운동하는 편심부가 마련된 회전축, 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링,
상기 회전축이 압입되어 회전하는 회전자, 상기 회전자의 저부에 마련되어 상기 편심부에 의한 편심질
량을 보상하는 밸런서를 구비하는 회전압축기에 있어서, 상기 밸런서(221)가 수용되어 압축냉매와의 접
촉을 억제하는 커버부재(400)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전압축기.
청구항 2
제 1항에 있어서, 상기 커버부재(400)는 상기 밸런서(221)가 수용되도록 상부가 개구되고 하부는 폐쇄된
밑면(410)을 갖도록 마련되며, 상기 밑면(410)에 상기 베어링(330)과 결합되는 결합공(411)을 구비하는
것을 특징으로 하는 회전압축기.
도면
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도면1
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도면2
도면3
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