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WO2011019116A1 - 압축기 - Google Patents

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Publication number
WO2011019116A1
WO2011019116A1 PCT/KR2009/007168 KR2009007168W WO2011019116A1 WO 2011019116 A1 WO2011019116 A1 WO 2011019116A1 KR 2009007168 W KR2009007168 W KR 2009007168W WO 2011019116 A1 WO2011019116 A1 WO 2011019116A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
discharge
roller
vane
fixed shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2009/007168
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이강욱
사범동
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to CN2009801605973A priority Critical patent/CN102472277A/zh
Priority to US13/387,446 priority patent/US8858205B2/en
Publication of WO2011019116A1 publication Critical patent/WO2011019116A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/02—Arrangements of bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
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    • F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
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    • F04C23/008—Hermetic pumps
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    • F04C23/02—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
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    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0071—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
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    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/0085—Prime movers
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    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation
    • F04C29/023—Lubricant distribution through a hollow driving shaft
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    • F04C2230/60—Assembly methods
    • F04C2230/603—Centering; Aligning
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    • F04C2240/30—Casings or housings
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/40—Electric motor
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    • F04C2240/50—Bearings
    • F04C2240/52—Bearings for assemblies with supports on both sides
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/60—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/12—Vibration

Definitions

  • the present invention relates to a compressor for compressing a refrigerant while rotating in a state in which a rotating member is suspended on a fixed member and supported on a bearing, and in particular, it is possible to improve structural assembly as well as to improve structural stability, and a refrigerant suction passage and a refrigerant discharge. It is related with the compressor which can remove a valve by improving a flow path.
  • a compressor is a mechanical device that increases power by receiving air from a power generator such as an electric motor or a turbine and compressing air, a refrigerant, or various other working gases, and a home appliance such as a refrigerator and an air conditioner. Or widely used throughout the industry.
  • compressors can be classified into reciprocating compressors for compressing refrigerant while linearly reciprocating inside the cylinders by forming a compression space in which the working gas is absorbed and discharged between the piston and the cylinder.
  • the rotary compressor is configured such that the motor portion and the compression mechanism portion are mounted on the drive shaft in a sealed container.
  • a roller located around the eccentric portion of the drive shaft is positioned in a cylinder forming a cylindrical compression space, and at least one vane It extends between the compression spaces and partitions the compression space into the suction zone and the compression zone, and the roller is located eccentrically in the compression space.
  • the vane is supported by a spring in the groove portion of the cylinder to pressurize the surface of the roller, and by this vane, the compression space is divided into a suction zone and a compression zone as described above.
  • the suction shaft gradually grows as the drive shaft rotates, the suction zone or the working fluid is sucked into the suction zone, and the compression zone gradually decreases, thereby compressing the refrigerant or the working fluid therein.
  • the height of the compressor is inevitably increased as a whole.
  • the weight of the motor portion and the compression mechanism portion are different from each other, not only a difference in inertia force is generated but also an unbalance inevitably occurs on the upper and lower sides of the driving shaft. Therefore, in order to compensate for the imbalance of the motor portion and the compression mechanism portion, the weight member can be added to the relatively small weight, but this causes a result of applying an additional load to the rotating body, which causes a problem of lowering driving efficiency and compression efficiency. .
  • the eccentric portion of the drive shaft rotates to continuously slide contact with the inner surface of the stationary cylinder on which the roller is fixed, and also continuously slides with the end surface of the vane on which the roller is fixed.
  • This changing rotary compressor is disclosed.
  • the rotary compressor disclosed in the Japanese Laid-Open Patent Publication is conventionally provided between the vane and the eccentric portion (piston portion) because the vane is in sliding contact with the outer surface of the eccentric portion (piston portion) which is fixed and supported at the same time by the rotating rotor.
  • the rotary compressor disclosed in the Japanese Patent Laid-Open Publications is practically applicable because it does not disclose any possible configuration for the suction and discharge flow paths of the working fluid, the lubricating oil in the compression mechanism part, and the mounting of the bearing member. There is not enough.
  • US Patent Publication No. 7,217,110 discloses a rotary compressor in which a fixed shaft and an eccentric part are integrally formed, and a compression space is formed between the outer surface of the roller rotatably positioned in the eccentric and the inner surface of the rotating rotor.
  • the rotational force of the rotor has a configuration that is transmitted to the roller through the vane fixed to the upper and lower plates of the rotor that rotates integrally with the rotor, by using the pressure difference in the sealed container and the pressure difference in the compression space, the center of the fixed shaft
  • the working fluid and the lubricating oil are introduced into the compression space through the formed longitudinal flow path.
  • the rotary compressor disclosed in the US Patent Publication also forms a compression mechanism inside the rotor, it is considered that the problems caused by the motor portion and the compression mechanism portion installed in the height direction in the conventional rotary compressor can be solved.
  • the rotor, vanes and rollers since the rotor, vanes and rollers all rotate integrally, there is no difference in relative speed between them, and there is no fear of friction loss due to them.
  • the rotary compressor disclosed in the U.S. Patent Publication discloses that one end of the fixed shaft is fixed to the hermetically sealed container, but the other end of the fixed shaft is manufactured to be suspended in the sealed container in a state in which the other end of the fixed shaft is separated from the hermetically sealed container. It is difficult to center, very vulnerable to lateral vibrations due to the inevitable eccentric rotation due to the nature of the rotary compressor, the actual production is quite difficult, or assembly productivity is poor. In addition, since the vanes protrude inwardly from the rotor and the vane grooves are formed in the rollers to guide the movement trajectory of the vanes, the rollers inevitably become large in order to form the vane grooves.
  • the lubricating oil may be used by using a pressure difference in a sealed container and a compression space. Since it is configured to circulate with the working fluid by pulling up into the compression space, in this case, inevitably a large amount of lubricating oil is incorporated into the working fluid, and there is a problem in that the lubrication performance can be lowered because the compressor can exit the compressor together with the working fluid.
  • an object of the present invention is to provide a compressor that can be easily assembled to center the parts in the sealed container to increase the structural safety.
  • an object of the present invention is to provide a compressor that not only reduces the lateral vibration due to eccentric rotation but also is easy to assemble in actual production.
  • an object of the present invention is to provide a compressor that can reduce the height of the product and at the same time can effectively achieve the suction and discharge of the refrigerant without a bab.
  • an object of the present invention is to provide a compressor capable of preventing refrigerant leakage in a compression space by improving the refrigerant suction passage and the refrigerant discharge passage.
  • Compressor for solving the above problems is a sealed container in which the refrigerant is sucked and discharged; A stator fixed in a sealed container; A first fixing member having an upper end thereof installed so as not to move in the sealed container and having a fixed shaft extended into the sealed container and an eccentric portion formed to be eccentric to the fixed shaft; A cylindrical rotor that rotates about a fixed shaft by a rotating electromagnetic field from the stator, rotates with the cylindrical rotor by receiving the rotational force of the cylindrical rotor, and rotates about the eccentric to form a compression space between the cylindrical rotor.
  • Roller and vane which transfers rotational force from the cylindrical rotor to the roller and divides the compressed space into the suction pocket where the refrigerant is sucked in and the compression pocket where the refrigerant is compressed and discharged, and forms the upper and lower parts of the compressed space and fixes it together with the cylindrical rotor.
  • Rotating member consisting of the upper and lower bearing cover to rotate around the axis, wherein any one of the upper and lower bearing cover is characterized in that the suction inlet for sucking the refrigerant into the compression space.
  • the suction port is formed to overlap the roller and the cylindrical rotor at the position where the vane is retracted to the maximum in the circumferential direction of the cylindrical rotor, the suction guide in the form of a half moon groove in the portion overlapping the suction port in the cylindrical rotor An additional feature is formed.
  • the suction port is formed so as to overlap only the cylindrical rotor
  • the cylindrical rotor is characterized in that the suction guide portion of the groove shape is formed in the portion overlapping the suction port.
  • the roller and the vane is characterized in that at least one groove is provided along the center of the surface in contact with the upper or lower bearing cover to prevent leakage through the upper or lower bearing cover and the bearing surface.
  • the roller and the groove of the vane is characterized in that the sealing member (Tip seal) in line contact with the upper or lower bearing cover is mounted.
  • the refrigerant discharge passage provided on the roller and the eccentric portion and the fixed shaft so that the high-pressure refrigerant is discharged from the compression space; characterized in that it further comprises.
  • the refrigerant discharge passage and the vertical discharge passage vertically communicated along the center axis direction of the fixed shaft and the eccentric portion, and the horizontal discharge passage horizontally communicated along the radial direction of the eccentric portion so as to communicate with the vertical discharge passage;
  • the compressed refrigerant while blocking or communicating the discharge guide flow path and the compression space according to the rotation angle of the roller with respect to the eccentric part and the discharge guide flow path formed only in a circumferential direction between the eccentric part and the roller so as to communicate with the horizontal discharge flow path. It characterized in that it comprises a discharge port provided in the roller to discharge from the compression space.
  • the vertical discharge passage is characterized in that the backflow prevention valve is provided to prevent the reverse flow in the direction in which the compressed refrigerant is discharged.
  • the discharge guide flow path is characterized in that the groove portion formed only in a predetermined section along the circumferential outer surface.
  • the groove portion of the eccentric portion is characterized in that the depth or width is uniform.
  • the eccentric portion of the groove portion is characterized in that the depth or width is formed differently at the portion where the discharge of the refrigerant is started and the portion where the discharge of the refrigerant is completed.
  • the discharge port is partitioned from the suction port of the upper bearing cover by the vane, characterized in that located in close proximity to the vane to reduce the dead volume.
  • the present invention further comprises an oil supply passage formed in the lower portion and the eccentric to the fixed shaft for supplying the oil stored in the sealed container, the oil supply passage is formed to bypass the refrigerant discharge flow path to be isolated from the refrigerant discharge flow path It features.
  • the oil supply passage includes a first oil supply passage formed in the axial direction below the fixed shaft, and a second oil supply passage formed in the eccentric portion so as to communicate with the first oil supply passage and the upper or outer peripheral surface of the eccentric portion. Characterized in that.
  • the second fixing member is formed so as to be spaced apart from the lower end of the first fixing member and is installed so as not to move in the lower portion of the sealed container, the rotating member is rotatable while applying a load to the second fixing member. It is characterized in that it is supported.
  • the lower shaft portion formed to surround the fixed shaft in the lower bearing cover is formed to extend than the lower end of the fixed shaft, the end of the lower shaft portion is rotatably supported while applying the load of the rotating member to the second fixing member. It is characterized by.
  • the compressor according to the present invention configured as described above is assembled to suspend the rotating member to the fixing member, and then the fixing member is fixed to the upper bearing and the rotating member is rotatably supported on the lower bearing, and the upper and lower bearings are sealed. Since the parts are fixed to the container, the parts can be easily assembled and centered in the sealed container, thereby increasing structural safety and assemblability.
  • the compressor according to the present invention even if the eccentric portion is eccentric from the axial center of the fixed shaft is projected in all the radial directions of the fixed shaft to maintain a stationary state, eccentric rotation because the rotating member rotates around the fixed shaft or eccentric portion around the Is not generated, and as a result, not only the lateral vibration due to the eccentric rotation can be reduced, but also the balance weight employed to reduce the vibration due to the eccentric rotation can be omitted, so that the efficiency can be increased, and the actual production assembly is easy. have.
  • the compressor according to the present invention is fixed because the inlet port is provided in the bearing cover coupled in the axial direction of the rotating member even when the rotating member is installed on the outer surface of the fixing member and the refrigerant discharge passage is provided in the axial direction on the fixed shaft of the fixing member.
  • the rotating member is provided on the outer circumference of the member, even if the height of the compressor is configured to be low, effective suction and discharge of the refrigerant are achieved.
  • the compression pocket of the compression space of the compression space is limited to only a certain section depending on the angle of rotation of the rotating member relative to the fixing member. Since the discharge of the compressed refrigerant is made in communication with the refrigerant discharge passage, there is an advantage that the discharge valve and the valve stopper can be eliminated.
  • the compressor according to the present invention is formed so that the suction port provided in the upper bearing cover does not overlap with the roller, and the groove is formed on one surface of the roller and the vane in contact with the upper bearing cover, and then the sealing member is inserted into the seal.
  • the refrigerant in the space can be prevented from leaking through between the roller and the vane and the upper bearing cover.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional perspective view showing an example of a compressor according to the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a compressor according to the present invention.
  • Figure 3 is a side sectional view showing an example of a compressor according to the present invention.
  • Figure 4 is a plan view showing an example of the vane mounting structure of the compressor according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing the operation cycle of the compression mechanism in the compressor according to the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view showing an example of the refrigerant flow path of the compression mechanism applied to the low-pressure compressor of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of the refrigerant flow path of the compression mechanism applied to the low-pressure compressor of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing an example of the leakage preventing structure of the compression mechanism applied to the low-pressure compressor of the present invention.
  • Figure 9 is a perspective view showing a refrigerant discharge passage of the fixed shaft applied to the low pressure compressor of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams illustrating an example of a compressor according to the present invention.
  • One example of the compressor according to the present invention is a stator by the sealed container 110, the stator 120 fixed in the sealed container 110, and a rotating electromagnetic field from the stator 120 as shown in FIGS. (120)
  • Rotating member 130 is rotatably installed in the inside and the rotating member 130 and the rotating member 130 is installed so as to hang on the outer circumferential surface at the same time the upper and lower ends of the fixed shaft 141 does not move in the sealed container (110).
  • Fixed member 140 fixed to prevent the upper end of the fixed shaft 141, the upper bearing 150 for fixing the inside of the sealed container 110, and the lower end of the fixed shaft 141 and at the same time rotating member 130 It includes a lower bearing 160 is fixed to the inside of the sealed container 110 to be rotatably supported on the upper surface.
  • the electric mechanism for providing power through the electrical action comprises a rotor 131 of the rotating member 130, including the stator 120, the compressor mechanism for compressing the refrigerant through the mechanical action rotating member 130 It includes a fixing member 140, including. Therefore, by installing the transmission mechanism and the compression mechanism in the radial direction, the overall compressor height can be lowered.
  • the airtight container 110 is formed of a cylindrical body portion 111 and the upper and lower shells 112 and 113 coupled to the upper and lower portions of the body portion 111, the rotating member 130 and the fixing member 140 therein.
  • the oil lubricating) may be stored up to an appropriate height.
  • one side of the upper shell 112 is provided with a suction tube 114, the refrigerant is sucked, the center of the upper shell 112 as an example of the discharge tube discharged the compressed refrigerant
  • the fixed shaft 141 is provided to expose directly.
  • the suction pipe and the discharge pipe may be changed accordingly.
  • the fixed shaft 141 which is a kind of discharge tube is provided so as to project out of the sealed container (110).
  • the fixed shaft 141 does not need to protrude excessively outside the sealed container 110, it is preferable to install a suitable fixed structure outside the sealed container 110 to connect to the external refrigerant pipe.
  • the upper shell 112 is provided with a terminal 115 for supplying power to the stator 120.
  • the stator 120 is composed of a core and a coil wound around the core, and fixed to the inside of the body portion 111 of the sealed container 110 by shrinkage.
  • the core employed in the existing BLDC motor has nine slots along the circumference, whereas in the preferred embodiment of the present invention, the diameter of the stator 120 is relatively large so that the core of the BLDC motor has twelve slots along the circumference. It is composed. As the number of slots of the core increases, the number of turns of the coil increases, so that the height of the core may be lowered in order to generate the electromagnetic force of the stator 120 as in the prior art.
  • the rotating member 130 includes a cylindrical rotor 131, 132, a roller 133, a vane 134, a bush 135, and upper and lower bearing covers 136, 137.
  • the cylindrical rotors 131 and 132 are provided with a rotor 131 having a plurality of permanent magnets in the axial direction so as to rotate from the stator 220 by a rotating electromagnetic field, and are located inside the rotor 131 to rotate integrally with the rotor 131. While it is made of a cylinder 132 having a compression space therein, the rotor 131 and the cylinder 132 may be separately configured and molded, but integrally formed in the form of a powder sintered body or a laminate in which iron pieces are laminated.
  • the cylindrical rotors (131, 132) is composed of the rotor 131 and the cylinder 132 separately, the inner peripheral surface of the rotor 131 is provided with four fastening grooves (131A) at the same time the cylinder 132 Four fastening protrusions (131A) are provided on the outer circumferential surface of each other to be mated. At this time, the upper surface of the rotor 131 is maintained higher than the upper surface of the cylinder 132.
  • the cylinder 131 is provided with a vane mounting hole 132H, on which the vane 134 can be mounted, on the inner circumferential surface, and a vane evacuation protrusion 132B having a larger shape than the fastening protrusion 132A protrudes on the outer circumferential surface,
  • the vane mounting opening 132H is formed to extend to the vane evacuation protrusion 132B.
  • the roller 133 is cylindrically mounted on the outer circumferential surface of the eccentric portion 142 of the fixing member 140 to be described below, and for this purpose, a lubrication structure is applied between the roller 133 and the eccentric portion 142. It is preferable. At this time, between the roller 133 and the eccentric portion 142 is provided with a discharge guide flow path 142C through which the refrigerant can be discharged only in a predetermined section along the circumferential direction, and the roller 133 communicates with the discharge guide flow path 142C. Discharge port 133H is provided.
  • the vane 134 is integrally provided on the outer circumferential surface of the roller 133 so as to be located at one side of the discharge port 133H of the roller 133, and is provided on the inner rotor surfaces of the cylindrical rotors 131 and 132 or the cylinder 132. It is installed to be fitted to the vane mounting holes (132H).
  • the bush 135 is installed to support both end surfaces of the vanes 134 fitted into the vane mounting holes 132H of the cylindrical rotors 131 and 132.
  • a lubrication structure is applied to allow the vane 134 to move smoothly between the vane mounting holes 132H and the bush 135 of the cylindrical rotors 131 and 132.
  • the upper bearing cover 136 and the lower bearing cover 137 are coupled to the cylindrical rotors 131 and 132 in the axial direction, and form a compression space between the cylindrical rotors 131 and 132 and the rollers 133 and the vanes 134.
  • the bearing In contact with the fixing member 140, the bearing is installed to contact the journal bearing or the thrust bearing.
  • the upper bearing cover 136 is provided with a suction port 136H through which the refrigerant compressed in the compression space can be sucked, and the vane 133 is isolated by the discharge port 133H of the roller 133 and the vane 133. It is preferable to be located adjacent to).
  • the upper bearing cover 136 is bolted to the cylinder 13, the outer peripheral surface of the upper bearing cover 136 is provided with a plurality of fastening projections (136A) corresponding to the fastening protrusion 132A of the cylinder 132. .
  • the upper bearing cover 136 configured as described above is coupled to the upper surface of the cylinder 131, and the lower bearing cover 137 is coupled to the lower surface of the cylinder 131 and the rotor 131, which is a kind of long bolt on the cylinder 131. It may be fastened at the same time by a fastening member such as, and the like, in addition, only the lower bearing cover 137 may be bolted to the rotor 131.
  • the fixed member 140 has a fixed shaft 141 provided in a cylindrical shape and a fixed shaft 141 in all radial directions of the fixed shaft 141 to have a cylindrical shape having a larger diameter than the cylinder of the fixed shaft 141. And an eccentric portion 142 eccentrically formed on the fixed shaft 141 at the same time.
  • a lower portion of the fixed shaft 141 is formed with a first oil supply passage 141A through which the oil stored in the sealed container 210 can be supplied, while a compressed refrigerant can be discharged from the upper portion of the fixed shaft 141.
  • the eccentric portion 142 is formed to extend in all radial directions of the fixed shaft 141, the first penetrating to the upper surface of the eccentric portion 142 to communicate with the first oil supply passage (141A) of the fixed shaft 141 A two oil supply passage 142A is provided, and a horizontal discharge passage 142B extends to the outer circumferential surface in the radial direction of the eccentric portion 142 so as to communicate with the vertical discharge passage 141B of the fixed shaft 141.
  • the roller 133 rotates along the outer circumferential surface of the eccentric portion 142, the circumferential direction is constant between the inner circumferential surface of the roller 133 and the circumferential outer surface of the eccentric portion 142 including the discharge port 133H provided in the roller 133.
  • the discharge guide passage 142C is provided in the section. Therefore, when the discharge port 133H of the roller 133 overlaps the discharge guide flow path 142C between the roller 133 and the eccentric portion 142, the compressed refrigerant in the compressed space is discharged 133H of the roller 133 and the roller.
  • the sealed container 110 along the discharge guide passage 142C between the 133 and the eccentric portion 142, the horizontal discharge passage 142B of the eccentric portion 142, and the vertical discharge passage 141B of the fixed shaft 141. Although discharged to the outside, if the discharge port 133H of the roller 133 does not overlap with the discharge guide flow path 142C between the roller 133 and the eccentric portion 142, the refrigerant is compressed in the compression space.
  • a supply passage for lubricating oil is formed on the upper and lower surfaces of the eccentric portion 142. Since the roller 133 abuts on the outer circumferential surface of the eccentric portion 142 so as to be rotatable, it is preferable that a supply passage for the lubricating oil extending to the outer circumferential surface is formed inside the eccentric portion 142.
  • the upper and lower bearings 150 and 160 fix the fixed shaft 141 to the airtight container 110 so as not to move and at the same time rotatably support the rotating member 130.
  • the upper bearing 150 is fixed to the upper shell 112 of the sealed container 110 by welding, the upper portion of the fixed shaft 141 is fitted. At this time, the upper bearing 150 is formed smaller in the radial direction than the lower bearing 160, in order to prevent interference with the discharge tube 114 or the terminal 115 provided in the upper shell (112).
  • the lower bearing 160 is spaced apart from the lower portion of the fixed shaft 141, the shaft portion of the lower bearing cover 136 surrounding the lower portion of the fixed shaft 141 is rotatably supported by the thrust bearing 161,
  • the body portion 111 of the sealed container 110 is fixed by shrinkage or three-point welding or the like.
  • the upper and lower bearings 150 and 160 are manufactured by press working, but the vanes 133, the upper and lower bearing covers 135 and 136, the fixed shaft 141 and the eccentric portion 142 are all cast from cast iron, It is manufactured by grinding and further machining.
  • the oil supply member 170 is installed to engage the lower portion of the lower bearing cover 137, the oil supply member 170 is oil stored under the sealed container 110 by the rotational force of the lower bearing cover 137 Pumping oil to be supplied along the first oil supply passage 141A of the fixed shaft 141 and the second oil supply passage 142A of the eccentric portion 142, and the oil is supplied to the first and second oil supply passages 141A. Lubricate the parts while staying in the oil supply hole and oil reservoir, in communication with (142A).
  • the upper and lower bearing cover (136,138) is rotatably installed on the fixing member 130 and the lower bearing 160.
  • the upper bearing cover 136 has an upper shaft portion 136a provided with a journal bearing on an inner circumferential surface surrounding the upper portion of the fixed shaft 141, and an upper cover provided with a thrust bearing on a bottom surface in contact with the upper surface of the eccentric portion 142. Part 136b, but the upper cover 136b is bolted to the cylinder 131 on the bottom.
  • the lower bearing cover 138 includes a lower shaft portion 138a having a journal bearing on an inner circumferential surface surrounding the lower portion of the fixed shaft 141, and a lower cover portion having a thrust bearing on an upper surface of the lower bearing portion 142. 138b, but the lower cover portion 138b is bolted to the rotor 131 and the cylinder 132 on the upper surface.
  • the lower bearing 160 has a stepped cylindrical bearing portion 160a surrounding the lower shaft portion 138a and a mounting portion 160b extended in the radial direction of the bearing portion 160a to be welded and fixed inside the sealed container 110.
  • the inner circumferential surface of the bearing portion 160a is provided with a journal bearing for journal-supporting the outer circumferential surface of the lower shaft portion 138a, and a thrust bearing for thrust supporting the lower end of the lower shaft portion 138a on the stepped bottom surface of the bearing portion 160a. It may be provided, or a separate plate-shaped thrust bearing 161 may be inserted therebetween.
  • the bottom surface of the upper cover portion 136b of the upper bearing cover 136 is the cylinder 131.
  • the bolt is fastened to abut on the upper surface, and the cover 138b of the lower bearing cover 138 is bolted to abut on the bottom surface of the rotor 131 and the cylinder 132.
  • the upper bearing cover 136 is fixed member 140
  • Lower bearing cover 138 because the lower shaft portion 138a is journal bearing supported under the fixed shaft 141 and the lower cover portion 138b is thrust supported on the bottom of the eccentric portion 142. Is rotatably installed relative to the fixing member 140.
  • the lower shaft portion 138a of the lower bearing cover 138 is fitted to the bearing portion 160a of the lower bearing 160, and the lower bearing cover 138 is supported by the bearings on the journal surface or the thrust surface which are in contact with each other. It is rotatably supported with respect to the lower bearing 160.
  • Figure 4 is a plan sectional view showing a vane mounting structure in one example of a compressor according to the present invention.
  • the inner circumferential surface of the cylinder 132 is formed long in the radial direction and the axially penetrated vane mounting holes 132H to extend to the vane evacuation protrusion (132A)
  • the vanes 134 integrally provided on the outer circumferential surface of the roller 133 are fitted between the bushes 135.
  • the compression space is provided between the cylinder 132 and the roller 133, the compression space is divided into the suction pocket (S) and the compression pocket (D) by the vane 134.
  • the vane 134 integrally manufactured with the roller 133 in the compressor of the present invention is assembled to be slidably movable between the bushes 135. The friction loss caused by the sliding contact generated by the spring can be eliminated, and refrigerant leakage can be reduced between the suction pocket S and the compression pocket D.
  • the cylinder 132 rotates together with the rotor 131.
  • the rotational force of the cylinder 132 is transmitted to the roller 133.
  • the vane 134 is bushed according to both rotations. 135) a reciprocating linear motion. That is, the inner circumferential surface of the cylinder 132 has portions corresponding to each other on the outer circumferential surface of the roller 133. The portions corresponding to each other contact the cylinder 132 and the roller 133 each time, and then contact each other. While repeating the process away from the suction pocket (S) gradually increases the suction or the working fluid into the suction pocket (S) and at the same time the compression pocket (D) gradually decreases, compressing the refrigerant or working fluid therein, Discharge.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating an operation cycle of the compression mechanism in one example of the compressor according to the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a refrigerant passage of a compression mechanism applied to a low pressure compressor of the present invention
  • FIG. 7 is a plan view illustrating an example of a refrigerant passage of a compression mechanism applied to a low pressure compressor of the present invention.
  • the inner space of the sealed container 110 is configured of a low pressure type filled with a low pressure suction refrigerant, as shown in Fig. 1, 6, 7 refrigerant in the upper portion of the sealed container 110 Is provided with a suction pipe 114 that can be sucked, a vertical discharge passage (141B) is provided with a compressed refrigerant can be discharged to the hollow space above the fixed shaft 141 fixed to the closed container (110).
  • a suction pipe 114 communicating with the inner space of the sealed container 110 is provided outside the upper surface of the sealed container 110, and a suction pocket S of the inner space and the compressed space of the sealed container 110 is provided.
  • the inlet 136H is provided in the upper bearing cover 136 so as to communicate with the upper bearing cover 136, and the inlet 136H of the upper bearing cover 136 communicates with the suction pocket S (shown in FIG. 4) of the compression space.
  • Semicircular or circular guide grooves 132a are provided on the inner circumferential surface of the cylinder 132.
  • the inlet 136H of the upper bearing cover 136 is located close to the vane 134, the vane 134 is located at the point where the vane mounting hole 132H in the outer circumferential direction of the cylinder 132 most retreat
  • the suction port 136H of the upper bearing cover 136 is installed to overlap with the guide groove 132a of the cylinder 132 and a part of the upper surface of the roller 133.
  • a vertical discharge passage 141B is provided in the axial direction on the upper portion of the fixed shaft 141 and horizontally extended to the outer peripheral surface in the radial direction of the eccentric portion 142 so as to communicate with the vertical discharge passage 141B.
  • a discharge passage 142B is provided, and circumferentially between the circumferential surface of the eccentric portion 142 and the inner circumferential surface of the roller 133 so as to communicate the horizontal discharge passage 142B and the compression pocket (D: shown in FIG. 4) of the compression space.
  • the discharge guide passage 142C is provided only in a predetermined section a, and a discharge hole 133H penetrated through the roller 133 is provided to communicate with the discharge guide passage 142C.
  • the vertical discharge passage 141B is discharged while the compressed refrigerant rises, and may be equipped with a non-return valve (not shown) such as a check valve in order to prevent backflow.
  • the horizontal discharge passage 142B may be formed obliquely in the radial direction of the eccentric portion 142 or may be formed in various shapes and numbers.
  • Discharge guide flow path 142C is not only relatively thick, but is preferably composed of only a groove portion in a predetermined section along the center of the outer circumferential surface of the eccentric portion 142, which is easy to machine, constant along the center of the inner circumferential surface of the roller 133 It may be configured in the form of a groove in the section.
  • the depth, width, and the like of the groove portion forming the discharge guide flow path 142C may be uniformly formed along the circumferential direction, but the flow rate of the compressed refrigerant passing through the discharge guide flow path 142C starts and ends when the discharge starts.
  • the depth, width, etc. of the groove portion forming the discharge guide flow path 142C may be configured differently along the circumferential direction.
  • the discharge port 133H of the roller 133 is partitioned by the suction port 136H and the vane 134 of the upper bearing cover 136, and is preferably located close to the vane 134 to reduce the dead volume.
  • the low pressure refrigerant when the low pressure refrigerant is filled in the inner space of the airtight container 110 through the suction pipe 114 of the airtight container 110, the low pressure refrigerant is inlet 136H of the upper bearing cover 136, the cylinder 132. It is introduced into the suction pocket (S: shown in Figure 4) of the compression space through the guide groove (132a).
  • the eccentric portion 142 remains stationary, but the cylinder 132 and the upper and lower bearing covers 136 and 137 rotate about the fixed shaft 141 and the vane integral rollers 133 and 134 are eccentric portions ( 142, so that the volume of the suction pocket (S: shown in Figure 4) and the compression pocket (D: shown in Figure 4) is gradually changed as described above, and the refrigerant is compressed. Thereafter, when the roller 133 rotates about the eccentric portion 142 and the discharge port 133H of the roller 133 meets the discharge guide flow path 142C between the roller 133 and the eccentric portion 142, the compression space Of the refrigerant compressed in the compression pocket (D: shown in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view showing an example of the leakage preventing structure of the compression mechanism applied to the low-pressure compressor of the present invention.
  • the inlet 136H of the upper bearing cover 136 is the cylinder 132. It may be installed to overlap a portion of the upper surface of the guide groove 132a or the roller 133, as shown in Figure 8 the inlet 136H of the upper bearing cover 136 is the guide groove 132a of the cylinder 132 ) And a separate sealing member (not shown) may be employed on the upper surface of the roller 133 and the vane 134 that are installed to overlap only the bottom surface of the upper bearing cover 136.
  • the guide groove 132a of the cylinder 132 is formed in a circular shape, it is formed to be inclined at the inner peripheral end of the upper surface of the cylinder 132.
  • the rollers 133 and the vanes 134 may have grooves 133a and 134a formed along the centers of the upper surfaces thereof, and at the same time, the grooves 133a and 134a may be provided with a sealing member having a pointed upper end.
  • the vane 134 when the sealing member is provided in line contact with the bottom surface of the upper bearing cover 136, it is possible to block the leakage of the refrigerant.
  • the sealing member may be mounted on the surface where the roller 133, the vane 134, and the lower bearing cover 137 (shown in FIG. 2) contact each other.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the refrigerant discharge passage of the fixed shaft applied to the low-pressure compressor of the present invention.
  • the refrigerant discharge passage and the oil supply passage are respectively formed in the fixed shaft 141 and the eccentric portion 142.
  • the oil supply passage is fixed shaft 141 to prevent oil from being discharged together with the refrigerant. And it is preferably formed to bypass the refrigerant discharge passage in the eccentric portion (142).
  • the refrigerant discharge passage extends to the outer circumferential surface of the eccentric portion 142 so that the hollow space above the fixed shaft 141 communicates with the vertical discharge passage 141B and the vertical discharge passage 141B.
  • the discharge guide flow path 142C in the form of a groove only in a predetermined section in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the eccentric part 142 so as to communicate with the horizontal discharge flow path 142B.
  • the oil supply passage supplies the second oil extending to the upper and outer peripheral surfaces of the eccentric portion 142 so as to communicate with the first oil supply passage 141A, which is a hollow space below the fixed shaft 141, and the first oil supply passage 141A.
  • An oil supply hole 141h penetrating the fixed shaft 141 is provided to communicate with the flow passage 142A and the first oil supply passage 141A.
  • oil storage grooves (a, b, c) for lubricating the roller 133 (shown in Figure 2)
  • the first oil storage groove (a) of the eccentric portion (142) It is provided in the form of a recess in the bottom and the outer peripheral surface of the fixed shaft 141 directly below it to lubricate the lower bearing cover 137 (shown in Figure 2)
  • the second oil storage groove (b) of the eccentric portion 142 It is provided in the form of a recess on the upper surface and the outer peripheral surface of the fixed shaft 141 immediately above it to lubricate the upper bearing cover 136 (shown in FIG. 2)
  • the third oil storage groove (c) is formed on the outer circumferential surface of the eccentric portion 142. Only a partial section is provided in the form of a groove to lubricate the roller 133 (shown in FIG. 4).
  • the discharge port 133H (shown in FIG. 4) of the roller 133 is shown in FIG. Is communicated with the discharge guide flow path 142C of the eccentric portion 142 according to the rotation angle, but is not communicated with the third oil storage groove c of the eccentric portion 142.
  • the first oil supply passage 141A of the fixed shaft 141 is formed to be isolated from the vertical discharge passage 141B of the fixed shaft 141, and the second oil of the eccentric portion 142 is provided.
  • the supply passage 142A is preferably formed so as not to communicate with the horizontal discharge passage 142A of the eccentric portion 142.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 회전부재(130)가 고정부재(140)에 매달린 상태에서 회전하면서 냉매를 압축시키는 압축기에 관한 것으로서, 특히 회전부재(130)가 제1고정부재(150)에 매달리도록 설치되는 동시에 제1고정부재(150)와 떨어져 있는 제2고정부재(160) 위에 회전 가능하게 지지되기 때문에 구조적으로 안정화될 뿐 아니라 부품들의 중심을 맞추어 손쉽게 조립할 수 있고, 냉매흡입유로 및 냉매토출유로를 개선하여 밸브가 없더라도 냉매의 흡입과 토출이 이루어지도록 할 수 있다.

Description

압축기
본 발명은 회전부재가 고정부재에 매달리는 동시에 축받이 위에 지지된 상태에서 회전하면서 냉매를 압축시키는 압축기에 관한 것으로서, 특히 구조적 안정화를 도모할 뿐 아니라 조립성을 향상시킬 수 있고, 냉매흡입유로 및 냉매토출유로를 개선하여 밸브를 삭제할 수 있는 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 그 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 형성되는 압축공간에서 작동가스를 압축시키는 로터리식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나눠진다.
왕복동식 압축기는 기계적인 효율이 우수한 반면, 이러한 왕복 운동은 심각한 진동과 소음 문제를 야기한다. 이러한 문제 때문에, 로터리식 압축기가 콤팩트하다는 특징과 우수한 진동 특성 때문에 발전되어 왔다.
로터리식 압축기는 밀폐용기 내에서 모터부와 압축기구부가 구동축에 장착되도록 구성되는데, 구동축의 편심부 주변에 위치하는 롤러가 원통 형상의 압축공간을 형성하는 실린더 내에 위치하고, 적어도 하나의 베인이 롤러와 압축공간 사이에 연장되어 압축공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획하고, 롤러는 압축공간 내에서 편심되어 위치하게 된다. 일반적으로 베인은 실린더의 요홈부에 스프링에 의해 지지되어 롤러의 면을 가압하도록 구성되고 이러한 베인에 의해 압축공간은 전술한 바와 같이 흡입영역과 압축영역으로 구획된다. 구동축의 회전에 따라 흡입영역이 점진적으로 커지면서 냉매나 작동유체를 흡입영역으로 흡입함과 동시에 압축영역이 점진적으로 작아지면서 그 안의 냉매나 작동유체를 압축하게 된다.
이러한 종래의 로터리식 압축기에서는 모터부와 압축기구부가 상하로 적층되기 때문에 불가피하게 전체적으로 압축기의 높이가 커지는 문제점이 있다. 또한, 종래의 로터리식 압축기에서는 모터부와 압축기구부의 중량이 서로 다르기 때문에 관성력의 차이가 발생될 뿐 아니라 구동축을 중심으로 상하측에 불가피하게 불균형의 문제점이 발생된다. 따라서, 모터부와 압축기구부의 불균형을 보상하기 위하여 상대적으로 중량이 작은 쪽에 중량 부재를 부가할 수 있지만, 이것은 회전체에 추가적인 부하를 가하는 결과를 초래하여 구동 효율 및 압축 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 종래의 로터리식 압축기에서 압축기구부에서 구동축에 편심부가 형성되기 때문에 구동축이 회전됨에 따라 편심부가 함께 회전되면서 편심부 밖에 있는 롤러를 구동시키게 되는데, 결과적으로 압축기구부에서 구동축과 편심부의 편심 회전에 따른 진동이 불가피하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 로터리식 압축기에서 구동축의 편심부가 회전하면서 롤러가 고정되어 있는 실린더(stationary cylinder) 내면과 계속적으로 미끄럼 접촉(sliding contact)하고, 역시 롤러가 고정되어 있는 베인의 끝단면과 계속적으로 미끄럼 접촉하기 때문에 이렇게 미끄럼 접촉하는 구성요소들 사이에는 높은 상대 속도가 존재함에 따라 마찰 손실이 발생하고, 이는 압축기의 효율 저하로 이어지며, 나아가 미끄럼 접촉하는 베인과 롤러 사이의 접촉면에서 냉매 누설 가능성도 상존하여 기구적인 신뢰성도 떨어지게 된다.
종래의 로터리 압축기는 고정되어 있는 실린더의 내부에서 구동축이 회전하는 구성을 갖는 반면, 일본공개특허공보 62-284985호와, 64-100291호에서는, 축선 방향으로 흡입포트를 갖는 샤프트와, 샤프트보다 큰 직경으로 편심되어 상기 샤프트의 흡입포트와 연통되는 포트를 반경 방향으로 갖는 피스톤부가 일체로 형성된 고정축; 출목 가능하게 설치되는 베인; 상기 베인을 수용한 채로 회전 가능한 로터; 토출 포트를 갖는 상부 베어링; 하부 베어링; 외경과 내경의 차이보다 높이가 더 큰 중공원통 형상이며, 하부 베어링에 고정되는 영구자석; 영구자석의 외주에 회전되지 않는 코일;을 포함하되, 상부 베어링과 로터와 하부 베어링을 차례로 연결하여 회전 가능하게 구성함으로써, 로터, 상부 베어링 및 하부 베어링과 피스톤부 사이의 공간을 베인이 둘러싸면서 용적이 변화되는 회전식 압축기를 개시하고 있다.
상기 일본공개특허공보에 개시된 회전식 압축기는 스테이터 안쪽에 중공원통 형상의 영구자석이 위치하고, 영구자석 안쪽으로 베인을 포함하는 로터 및 압축 기구부가 위치하기 때문에 종래의 로터리 압축기에서 모터부와 압축기구부가 높이 방향으로 설치되기 때문에 발생되는 문제점을 해결할 수 있을 것으로 생각된다.
그러나, 상기 일본공개특허공보에 개시된 회전식 압축기는 베인이 회전하는 로터에 탄성 지지되는 동시에 고정되어 있는 편심부(피스톤부)의 외면과 미끄럼 접촉하기 때문에 베인과 편심부(피스톤부) 사이에는 종래의 로터리 압축기와 마찬가지로 높은 상대속도 차이가 존재하여 마찰손실이 발생할 뿐 아니라 미끄럼 접촉하는 베인과 편심부 사이의 접촉면에서 냉매 누설의 가능성이 상존하는 문제점을 여전히 갖고 있다. 또한, 상기 일본공개특허공보들에 개시된 회전식 압축기는 작동유체의 흡입 및 토출 유로나, 압축 기구부 내의 윤활유 급유나, 베어링 부재의 장착을 위한 실현 가능한 구성에 대해서는 전혀 개시하는 바가 없기 때문에 실제 적용할 수 있을 정도에 이르지 못하고 있다.
다르게는, 미국특허공개공보 7,217,110호에도 고정축과 편심부가 일체로 형성되고, 편심부에 회전 가능하게 위치하는 롤러의 외면과 회전하는 로터의 내면 사이에 압축공간이 형성되는 로터리 압축기를 개시하고 있다. 여기서, 로터의 회전력은 로터와 일체로 회전하는 로터의 상하부판에 고정된 베인을 통해 롤러에 전달되는 구성을 갖고, 밀폐용기 내부의 압력과 압축공간 내부의 압력차를 이용하여, 고정축의 중심에 형성된 길이방향의 유로를 통해 작동유체와 윤활유를 압축공간 내부로 도입하고 있다.
따라서, 상기 미국특허공개공보에 개시된 로터리 압축기도 로터 안쪽에서 압축 기구부를 형성하기 때문에 종래의 로터리 압축기에서 모터부와 압축 기구부가 높이 방향으로 설치되기 때문에 생기는 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 생각된다. 아울러, 상기 일본공개특허공보들과 달리 로터, 베인 및 롤러가 모두 일체로 회전하기 때문에 이들 사이에 상대 속도의 차이가 존재하지 않으며, 그에 기인하는 마찰손실의 우려도 없을 것으로 생각된다.
그러나, 상기 미국특허공개공보에 개시된 로터리 압축기는 고정축의 일단부가 밀폐용기에 고정되지만, 고정축의 타단부가 밀폐용기로부터 이격된 상태에서 밀폐용기에 매달려 있는 형상으로 제작되기 때문에 고정축의 중심을 맞추어서 조립하기(centering) 어렵고, 로터리 압축기의 속성상 피할 수 없는 편심 회전에 기인하는 횡방향 진동에 매우 취약하며, 실제 제작이 상당히 곤란하거나, 조립 생산성이 열악해지는 문제점이 있다. 또한, 베인이 로터로부터 내측으로 돌출 형성되고, 베인의 이동 궤적을 가이드하도록 베인 홈이 롤러에 형성되기 때문에 베인 홈의 형성을 위하여 불가피하게 롤러의 부피가 커지게 되며, 상대적으로 큰 부피의 롤러가 편심 회전에 의해 횡방향의 진동을 가진시키는 결과를 초래하는 문제점이 있다. 윤활유를 이용하지 않는 구성에 대해서도 개시하고 있으나, 이를 위해서는 구성부품들을 매우 값비싼 재질로 제작하여야 하는 문제점이 있으며, 윤활유를 이용하는 구성의 경우에는 밀폐용기 내부와 압축공간 내의 압력 차이를 이용하여 윤활유를 압축공간 내부로 끌어올려 작동유체와 함께 순환하도록 구성하기 때문에 이 경우에 작동유체 내에 불가피하게 많은 윤활유가 합입될 뿐 아니라 작동 유체와 함께 압축기를 빠져나갈 수 있어 윤활 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 부품들을 밀폐용기에 손쉽게 중심을 맞추어 조립할 수 있어 구조적 안전성을 높일 수 있는 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 편심 회전에 의한 횡방향 진동을 저감시킬 뿐 아니라 실제 생산 조립이 용이한 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 제품의 높이를 낮추는 동시에 냉매의 흡입 및 토출이 배브 없이도 효과적으로 이뤄질 수 있는 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉매흡입유로 및 냉매토출유로를 개선하여 압축공간 내에서 냉매 누설을 방지할 수 있는 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 압축기는 냉매가 흡입 토출되는 밀폐용기; 밀폐용기 내에 고정된 스테이터; 밀폐용기에 움직이지 않도록 그 상단이 설치되고 밀폐용기 내부로 길게 연장된 고정축과, 고정축에 편심되도록 형성된 편심부를 포함하는 제1고정부재; 스테이터로부터의 회전 전자기장에 의해 고정축을 중심으로 회전하는 실린더형 로터, 실린더형 로터의 회전력을 전달받아 실린더형 로터와 함께 회전하되 편심부를 중심으로 회전함으로써 실린더형 로터와의 사이에 압축공간을 형성하는 롤러, 실린더형 로터로부터 롤러로 회전력을 전달하고 압축공간을 냉매가 흡입되는 흡입포켓과 냉매가 압축 및 토출되는 압축포켓으로 구획하는 베인, 압축공간의 상부 및 하부를 형성하여 실린더형 로터와 함께 고정축을 중심으로 회전하는 상부 및 하부 베어링 커버로 이루어지는 회전부재;를 포함하고, 상부 및 하부 베어링 커버 중 어느 하나에는 압축공간으로 냉매를 흡입하는 흡입구가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 흡입구는 베인이 실린더형 로터의 외주 방향으로 최대로 후퇴한 위치에서 롤러 및 실린더형 로터와 겹쳐지게 형성되고, 실린더형 로터에서 흡입구와 겹쳐지는 부분에는 반달홈 형태의 흡입 안내부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 흡입구는 실린더형 로터와만 겹쳐지게 형성되고, 실린더형 로터에는 흡입구와 겹쳐지는 부분에는 홈 형태의 흡입 안내부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 롤러 및 베인은 상부 또는 하부 베어링 커버와 베어링된 면을 통한 누설을 방지하기 위하여 상부 또는 하부 베어링 커버와 맞닿는 면의 중심을 따라 적어도 하나 이상의 홈이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 롤러 및 베인의 홈에는 상부 또는 하부 베어링 커버와 선접촉하는 실링부재(Tip seal)가 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 고압의 냉매가 압축공간으로부터 토출되도록 롤러와 편심부 및 고정축 상부에 구비된 냉매토출유로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 냉매토출유로는 고정축 상부 및 편심부의 중심 축방향을 따라 수직하게 연통된 수직토출유로와, 수직토출유로와 연통되도록 편심부의 반경 방향을 따라 수평하게 연통된 수평토출유로와, 수평토출유로와 연통되도록 편심부와 롤러 사이의 원주 방향을 따라 일정 구간에만 형성된 토출안내유로와, 편심부에 대한 롤러의 회전각도에 따라 토출안내유로와 압축공간을 차단 또는 연통시키면서 압축냉매를 압축공간으로부터 토출시키도록 롤러에 구비된 토출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 수직토출유로에는 압축 냉매가 토출되는 방향에 대해 역류하는 것을 방지하기 위하여 역류방지밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 토출안내유로는 편심부 외주면을 따라 일정 구간에만 형성된 홈부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 편심부의 홈부는 깊이 또는 넓이가 균일한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 편심부의 홈부는 냉매의 토출이 시작되는 부분과 냉매의 토출이 완료되는 부분에서 깊이 또는 넓이가 다르게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 토출구는 베인에 의해 상부 베어링 커버의 흡입구와 구획되고, 사체적을 줄이기 위하여 베인과 근접하게 위치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 밀폐용기 하부에 저장된 오일을 공급하기 위하여 고정축 하부 및 편심부에 형성된 오일공급유로를 더 포함하고, 오일공급유로는 냉매토출유로와 격리되도록 냉매토출유로를 우회하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 오일공급유로는 고정축 하부에 축방향으로 형성된 제1오일공급유로와, 제1오일공급유로와 편심부 상면 또는 외주면과 연통되도록 편심부에 형성된 제2오일공급유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 제1고정부재의 하단과 이격되도록 형성되며 밀폐용기의 하부에 움직이지 않도록 설치되는 제2고정부재를 더 포함하고, 회전부재는 제2고정부재에 하중을 가하면서 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 하부 베어링 커버에 고정축을 에워싸도록 형성된 하부 축부는, 고정축의 하단보다 연장되도록 형성되고, 하부 축부의 단부가 제2고정부재에 회전부재의 하중을 가하면서 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압축기는 회전부재를 고정부재에 매달리도록 조립한 다음, 고정부재를 상부 축받이에 고정시키는 동시에 회전부재를 하부 축받이에 회전 가능하게 지지하고, 상부 및 하부 축받이를 밀폐용기에 고정시키기 때문에 부품들을 밀폐용기에 손쉽게 중심을 맞추어 조립할 수 있어 구조적 안전성 및 조립성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 압축기는 편심부가 고정축의 축중심으로부터 편심되더라도 고정축의 모든 반경 방향으로 돌출되어 정지된 상태를 유지하고, 그 주변에 고정축 또는 편심부를 중심으로 회전부재가 회전하기 때문에 편심 회전이 발생되지 않으며, 그 결과 편심 회전에 의한 횡방향 진동을 저감시킬 뿐 아니라 편심 회전에 의한 진동을 줄이기 위하여 채용된 밸런스 웨이트를 생략할 수 있어 효율을 높일 수 있으며, 실제 생산 조립이 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 압축기는 고정부재 외주면에 회전부재가 설치되더라도 회전부재 중에 축방향에서 결합된 베어링 커버에 흡입구가 구비되는 동시에 고정부재의 고정축에 축방향으로 냉매토출유로가 구비되기 때문에 고정부재 외주에 회전부재가 구비됨에 따라 압축기의 높이를 낮게 구성하더라도 효과적인 냉매의 흡입 및 토출이 이뤄지도록 하며, 회전부재가 고정부재에 대해 회전하는 각도에 따라 일부 구간에서만 압축공간의 압축포켓을 고정축의 냉매토출유로와 연통시켜 압축 냉매의 토출이 이뤄지도록 하기 때문에 토출밸브 및 밸브 스토퍼를 없앨 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 압축기는 상부 베어링 커버에 구비된 흡입구를 롤러과 겹치지 않도록 형성하고, 상부 베어링 커버와 맞닿는 롤러 및 베인의 일면에 홈을 가공한 다음, 실링부재(Tip seal)를 삽입하기 때문에 압축공간의 냉매가 롤러 및 베인과 상부 베어링 커버 사이를 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 측단면 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 압축기의 베인 장착구조 일예가 도시된 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 압축기에서 압축기구부의 운전사이클이 도시된 평면도.
도 6은 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 압축기구부의 냉매유로 일예가 도시된 사시도.
도 7은 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 압축기구부의 냉매유로 일예가 도시된 평면도.
도 8은 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 압축기구부의 누설방지구조 일예가 도시된 평면도.
도 9는 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 고정축의 냉매토출유로가 도시된 사시도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 일예가 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 압축기의 일예는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 밀폐용기(110)와, 밀폐용기(110) 내에 고정된 스테이터(120)와, 스테이터(120)로부터의 회전 전자기장에 의해 스테이터(120) 내측에서 회전 가능하게 설치되어 냉매를 압축시키는 회전부재(130)와, 회전부재(130)가 외주면에 매달리도록 설치되는 동시에 고정축(141)의 상하단이 밀폐용기(110)에 움직이지 않도록 고정된 고정부재(140)와, 고정축(141)의 상단을 밀폐용기(110) 내측에 고정시키는 상부 축받이(150)와, 고정축(141)의 하단과 이격되는 동시에 회전부재(130)가 상면에 회전 가능하게 지지되도록 밀폐용기(110) 내측에 고정되는 하부 축받이(160)를 포함한다. 이때, 전기적인 작용을 통하여 동력을 제공하는 전동기구부는 스테이터(120)을 비롯한 회전부재(130)의 로터(131)를 포함하고, 기구적인 작용을 통하여 냉매를 압축시키는 압축기구부는 회전부재(130)를 비롯한 고정부재(140)를 포함한다. 따라서, 전동기구부와 압축기구부가 반경 방향으로 설치함으로써, 전체적인 압축기 높이를 낮출 수 있다.
밀폐용기(110)는 원통형의 몸통부(111)와, 몸통부(111) 상/하부에 결합된 상/하부 쉘(112,113)로 이루어지되, 그 내부에는 회전부재(130)와 고정부재(140)를 윤활시키는 오일이 적정 높이까지 저장될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 저압식으로 구성되는데, 상부 쉘(112)의 일측에는 냉매가 흡입되는 흡입관(114)이 구비되고, 상부 쉘(112)의 중심에는 압축 냉매가 토출되는 토출관의 일예로 직접 고정축(141)이 노출되도록 구비된다. 물론, 밀폐용기(110)의 내부가 압축된 냉매로 충진되는지 혹은 압축되기 전의 냉매로 충진되는지에 따라서 고압식 또는 저압식으로 결정되며, 이에 따라 흡입관 및 토출관이 바뀔 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 저압식으로 구성되고, 일종의 토출관인 고정축(141)이 밀폐용기(110) 외부로 돌출되도록 구비된다. 하지만, 고정축(141)이 밀폐용기(110) 외부로 과도하게 돌출된 필요는 없으며, 적당한 고정구조를 밀폐용기(110) 외부에 설치하여 외부의 냉매관과 연결하도록 하는 것이 바람직하다. 추가로, 상부 쉘(112)에는 스테이터(120)로 전원을 공급하는 터미널(115)이 구비된다.
스테이터(120)는 코어와, 코어에 집중 권선된 코일로 이루어지고, 밀폐용기(110)의 몸통부(111) 내측에 열박음으로 고정된다. 기존의 BLDC 모터에 채용된 코어는 원주를 따라 9개의 슬롯을 가지는 반면, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스테이터(120)의 직경이 상대적으로 커져서 BLDC 모터의 코어가 원주를 따라 12개의 슬롯을 가지도록 구성된다. 코어의 슬롯이 많을수록 코일의 권선수도 많아지기 때문에 기존과 같은 스테이터(120)의 전자기력을 발생시키기 위해서, 코어의 높이가 낮아지더라도 무방할 것이다.
회전부재(130)는 실린더형 로터(131,132)와, 롤러(133)와, 베인(134)과, 부시(135)와, 상부 및 하부 베어링 커버(136,137)로 이루어진다.
실린더형 로터(131,132)는 스테이터(220)로부터 회전 전자기장에 의해 회전하도록 축 방향으로 복수개의 영구자석이 구비된 로터(131)와, 로터(131) 내측에 위치하여 로터(131)와 일체로 회전하면서 압축공간을 내부에 구비한 실린더(132)로 이루어지되, 로터(131)와 실린더(132)가 별도로 구성되어 형합될 수도 있지만, 분말 소결체 또는 철편이 적층된 적층체 등의 형태로 일체로 구성될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는, 실린더형 로터(131,132)가 로터(131)와 실린더(132)가 별도로 구성되고, 로터(131)의 내주면에는 네 개의 체결홈(131A)이 구비되는 동시에 실린더(132)의 외주면에는 네 개의 체결돌기(131A)가 구비되어 서로 형합된다. 이때, 로터(131)의 상면이 실린더(132)의 상면보다 더 높게 유지된다. 또한, 실린더(131)는 베인(134)이 장착될 수 있는 베인 장착구(132H)가 내주면에 구비되는데, 체결돌기(132A)보다 더 큰 형상의 베인 피난 돌기부(132B)가 외주면에 돌출되며, 베인 장착구(132H)가 베인 피난 돌기부(132B)까지 연장되도록 형성된다.
롤러(133)는 원통 형상으로 하기에서 설명될 고정부재(140)의 편심부(142) 외주면에 회전 가능하게 장착되고, 이를 위하여 롤러(133)와 편심부(142) 사이에는 윤활 구조가 적용되는 것이 바람직하다. 이때, 롤러(133)와 편심부(142) 사이에는 원주 방향을 따라 일정 구간에만 냉매가 토출될 수 있는 토출안내유로(142C)가 구비되고, 롤러(133)에는 토출안내유로(142C)와 연통되는 토출구(133H)가 구비된다. 베인(134)은 롤러(133)의 토출구(133H) 일측에 위치하도록 롤러(133)의 외주면에 반경 방향으로 확장되도록 일체로 구비되고, 실린더형 로터(131,132) 또는 실린더(132)의 내주면에 구비된 베인 장착구(132H)에 끼워지도록 설치된다. 부시(135)는 실린더형 로터(131,132)의 베인 장착구(132H)에 끼워진 베인(134)의 단부 양측면을 지지하도록 설치된다. 물론, 베인(134)이 실린더형 로터(131,132)의 베인 장착구(132H) 및 부시(135) 사이에서 원활하게 움직이도록 하기 위하여 윤활 구조가 적용된다.
상부 베어링 커버(136)와 하부 베어링 커버(137)는 축방향에서 실린더형 로터(131,132)에 결합되는데, 실린더형 로터(131,132)와 롤러(133) 및 베인(134) 사이에 압축공간을 형성하고, 고정부재(140)와 맞닿는 부분에서 저널 베어링 또는 트러스트 베어링 접촉하도록 설치된다. 또한, 상부 베어링 커버(136)에는 압축공간에서 압축된 냉매가 흡입될 수 있는 흡입구(136H)가 구비되는데, 상기 롤러(133)의 토출구(133H)와 베인(133)에 의해 격리되도록 베인(133)과 인접하게 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상부 베어링 커버(136)는 실린더(13) 위에 볼트 체결되는데, 상부 베어링 커버(136)의 외주면에는 실린더(132)의 체결돌기(132A)와 대응되는 복수개의 체결돌기(136A)가 구비된다. 이와 같이 구성된 상부 베어링 커버(136)가 실린더(131)의 상면에 결합되고, 하부 베어링 커버(137)는 실린더(131) 및 로터(131)의 하면에서 결합되는데, 실린더(131)에 일종의 장볼트 등과 같은 체결부재에 의해 한꺼번에 체결되고, 추가로 하부 베어링 커버(137)만 로터(131)에 볼트 체결될 수도 있다.
고정부재(140)는 원기둥 형상으로 구비된 고정축(141)과, 고정축(141)의 원기둥에 비해 큰 직경을 갖는 원기둥 형상을 가지도록 고정축(141)의 모든 반경 방향으로 고정축(141)으로부터 돌출됨과 동시에 고정축(141)에 편심되게 형성된 편심부(142)로 이루어진다. 고정축(141)의 하부에는 밀폐용기(210)에 저장된 오일이 공급될 수 있는 제1오일공급유로(141A)가 형성되는 반면, 고정축(141)의 상부에는 압축 냉매가 토출될 수 있는 수직토출유로(141B)가 형성되고, 제1오일공급유로(141A)와 수직토출유로(141B)는 격리되도록 형성됨에 따라 오일이 냉매와 함께 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 편심부(142)는 고정축(141)의 모든 반경 방향에 대해서 확장되도록 형성되는데, 고정축(141)의 제1오일공급유로(141A)와 연통되도록 편심부(142)의 상면까지 관통된 제2오일공급유로(142A)가 구비되고, 고정축(141)의 수직토출유로(141B)와 연통되도록 편심부(142)의 반경 방향으로 외주면까지 연장된 수평토출유로(142B)가 구비된다. 물론, 롤러(133)가 편심부(142)의 외주면을 따라 회전하지만, 롤러(133)에 구비된 토출구(133H)를 비롯하여 롤러(133) 내주면과 편심부(142) 외주면 사이에 원주 방향의 일정 구간에 토출안내유로(142C)가 구비된다. 따라서, 롤러(133)의 토출구(133H)가 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C)와 겹치면, 압축공간의 압축 냉매는 롤러(133)의 토출구(133H), 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C), 편심부(142)의 수평토출유로(142B), 고정축(141)의 수직토출유로(141B)를 따라 밀폐용기(110) 외부로 토출되지만, 롤러(133)의 토출구(133H)가 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C)와 겹치지 않으면, 냉매가 압축공간 내부에서 압축된다. 이러한, 편심부(142)의 상/하면이 상부 및 하부 베어링 커버(136,137)와 맞닿으면서 트러스트 면으로 작용하기 때문에 편심부(142)의 상/하면에는 윤활유의 공급유로가 형성되는 것이 바람직하고, 편심부(142)의 외주면에 롤러(133)가 회전 가능하도록 맞닿도록 설치되기 때문에 편심부(142)의 내측에는 외주면까지 연장된 윤활유의 공급유로가 형성되는 것이 바람직하다.
상부 및 하부 축받이(150,160)는 고정축(141)을 움직이지 않도록 밀폐용기(110)에 고정시키는 동시에 회전부재(130)를 회전 가능하게 지지한다. 상부 축받이(150)는 고정축(141)의 상부가 끼워진 다음, 용접 등에 의해 밀폐용기(110)의 상부 쉘(112)에 고정된다. 이때, 상부 축받이(150)가 하부 축받이(160)에 비해 반경 방향으로 작게 형성되는데, 이는 상부 쉘(112)에 구비되는 토출관(114) 또는 터미널(115)과 간섭을 방지하기 위함이다. 반면, 하부 축받이(160)는 고정축(141)의 하부와 이격되고, 고정축(141)의 하부를 감싸는 하부 베어링 커버(136)의 축부가 트러스트 베어링(161)에 회전 가능하게 지지된 다음, 밀폐용기(110)의 몸통부(111) 측면에 열박음 또는 3점 용접 등으로 고정된다. 이러한 상부 및 하부 축받이(150,160)는 프레스 가공에 의해 제조되지만, 베인(133), 상부 및 하부 베어링 커버(135,136), 고정축(141) 및 편심부(142) 등은 모두 주철로 주조한 다음, 연삭 및 추가 기계 가공에 의해 제조된다.
그 외에도, 오일공급부재(170)가 하부 베어링 커버(137)의 하부에 맞물리도록 설치되는데, 오일공급부재(170)는 하부 베어링 커버(137)의 회전력에 의해 밀폐용기(110) 하부에 저장된 오일을 펌핑하여 고정축(141)의 제1오일공급유로(141A)와 편심부(142)의 제2오일공급유로(142A)를 따라 공급되도록 하고, 이러한 오일이 제1,2오일공급유로(141A,142A)와 연통된 오일공급홀 및 오일저장홈에 머물면서 부품들 사이를 윤활시킨다.
한편, 회전부재(130)가 고정부재(140)에 회전 가능하게 조립된 구조를 살펴보면, 상부 및 하부 베어링 커버(136,138)가 고정부재(130) 및 하부 축받이(160)에 회전 가능하게 설치된다. 보다 상세하게, 상부 베어링 커버(136)는 고정축(141) 상부를 감싸는 내주면에 저널 베어링이 구비된 상부 축부(136a)와, 편심부(142) 상면과 접하는 저면에 트러스트 베어링이 구비된 상부 커버부(136b)로 이루어지되, 상부 커버부(136b)는 저면에 실린더(131)가 볼트 체결된다. 또한, 하부 베어링 커버(138)는 고정축(141) 하부를 감싸는 내주면에 저널 베어링이 구비된 하부 축부(138a)와, 편심부(142) 저면과 접하는 상면에 트러스트 베어링이 구비된 하부 커버부(138b)로 이루어지되, 하부 커버부(138b)는 상면에 로터(131) 및 실린더(132)가 볼트 체결된다. 또한, 하부 축받이(160)는 하부 축부(138a)를 감싸는 단차진 원통형상의 베어링부(160a)와, 베어링부(160a)의 반경 방향으로 확장되어 밀폐용기(110) 내측에 용접 고정되는 장착부(160b)로 이루어진다. 이때, 베어링부(160a)의 내주면에는 하부 축부(138a) 외주면을 저널 지지하는 저널 베어링이 구비되고, 베어링부(160a)의 단차진 저면에는 하부 축부(138a)의 하부 끝단을 트러스트 지지하는 트러스트 베어링이 구비되거나, 그 사이에 별도의 플레이트 형상의 트러스트 베어링(161)이 삽입될 수도 있다.
따라서, 상부 및 하부 베어링 커버(136,138)가 축방향에서 실린더형 로터(131,132) 및 고정부재(240)에 결합되면, 상부 베어링 커버(136)의 상부 커버부(136b)의 저면이 실린더(131) 상면과 맞닿도록 볼트 체결되고, 하부 베어링 커버(138)의 커버부(138b)가 로터(131) 및 실린더(132) 저면과 맞닿도록 볼트 체결된다. 이때, 상부 축부(136a)가 고정축(141) 상부에 저널 베어링 지지되는 동시에 상부 커버부(136b)가 편심부(142) 상면에 트러스트 지지되기 때문에 상부 베어링 커버(136)가 고정부재(140)에 대해 회전 가능하게 설치되며, 하부 축부(138a)가 고정축(141) 하부에 저널 베어링 지지되는 동시에 하부 커버부(138b)가 편심부(142) 저면에 트러스트 지지되기 때문에 하부 베어링 커버(138)가 고정부재(140)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 또한, 하부 베어링 커버(138)의 하부 축부(138a)는 하부 축받이(160)의 베어링부(160a)에 끼워지게 되는데, 서로 맞닿는 저널 면 또는 트러스트 면에서 베어링 지지됨에 따라 하부 베어링 커버(138)가 하부 축받이(160)에 대해 회전 가능하게 지지된다.
도 4는 본 발명에 따른 압축기의 일예에서 베인 장착구조가 도시된 평단면도이다.
베인(134)의 장착구조를 도 4를 참조하여 살펴보면, 실린더(132)의 내주면에 반경 방향으로 길게 형성되는 동시에 축방향으로 관통된 베인 장착구(132H)가 베인 피난 돌기부(132A)까지 연장되도록 구비되고, 베인 장착구(132H)에 한 쌍의 부시(135)가 끼워진 다음, 롤러(133)의 외주면에 일체로 구비된 베인(134)이 부시들(135) 사이에 끼워지게 된다. 이때, 실린더(132)와 롤러(133) 사이에 압축공간이 구비되는데, 압축공간이 베인(134)에 의해 흡입포켓(S)과 압축포켓(D)으로 나뉘어진다. 상기에서 설명한 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시)의 흡입구(136H : 도 2에 도시)는 실린더(132)의 내주 모서리 부분에 안내홈(132a)을 통하여 흡입포켓(S)과 연통되도록 위치하도록 베인(134)의 일측에 위치하고, 롤러(133)의 토출구(133H)는 압축포켓(D)과 연통되도록 베인(134)의 다른 일측에 위치하되, 사체적을 줄이기 위하여 베인(134)과 근접하게 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 발명의 압축기에서 롤러(133)와 일체로 제작된 베인(134)이 부시들(135) 사이에 슬라이딩 이동 가능하게 조립되는 것은 기존의 로터리 압축기에서 롤러 또는 실린더와 별도로 제작된 베인이 스프링에 의해 지지됨에 따라 발생하는 미끄럼 접촉에 의한 마찰 손실을 없앨 수 있고, 흡입포켓(S)과 압축포켓(D) 사이에 냉매 누설을 저감시킬 수 있다.
따라서, 로터(131)가 스테이터(120 : 도 1에 도시)와의 회전 자계에 의해 회전력을 받으면, 실린더(132)가 로터(131)와 함께 회전한다. 베인(134)이 실린더(132)의 베인 장착구(132H)에 끼워진 상태에서 실린더(132)의 회전력을 롤러(133)에 전달하게 되는데, 이 때 양자의 회전에 따라 베인(134)이 부시(135) 사이에서 왕복 직선 운동하게 된다. 즉, 실린더(132)의 내주면은 롤러(133)의 외주면에 서로 대응하는 부분을 갖게 되는데, 이렇게 서로 대응하는 부분들은 실린더(132)와, 롤러(133)가 1회전할 때마다 접촉했다가 서로 멀어지는 과정을 반복하면서 흡입포켓(S)이 점진적으로 커지면서 냉매나 작동유체를 흡입포켓(S)으로 흡입함과 동시에 압축포켓(D)이 점진적으로 작아지면서 그 안의 냉매나 작동유체를 압축시킨 다음, 토출시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 압축기의 일예에서 압축기구부의 운전사이클이 도시된 평면도이다.
압축기구부의 흡입, 압축, 토출되는 과정을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 실린더(132)와 롤러(133)가 회전하면서 (a), (b), (c), (d)로 상대적인 위치가 변하게 되는 1싸이클을 보여준다. 보다 상세하게, 실린더(132) 및 롤러(133)가 (a)에 위치하면, 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시)의 흡입구(136H : 도 2에 도시) 및 실린더(132)의 안내홈(132a)을 통하여 흡입포켓(S)으로 냉매나 작동유체가 흡입되고, 흡입포켓(S)과 베인(134)으로 구획되는 토출되는 압축포켓(D)에서는 압축이 일어난다. 실린더(132) 및 롤러(133)가 회전하면서 (b)에 도착할 때에도, 흡입포켓(S)이 늘어나는 동시에 압축포켓(D)이 줄어들면서, 흡입포켓(S)으로 냉매나 작동유체가 흡입되고, 압축포켓(D)에서 압축이 계속 일어난다. 실린더(132) 및 롤러(133)가 회전하면서 (c)에 도착하면, 흡입포켓(S)으로 계속 흡입되고, 압축포켓(D)에서 냉매나 작동유체의 압력이 설정된 압력이상으로 높아진 상태에서 롤러(133)의 토출구(133H)가 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C)와 연통됨에 따라 일련의 냉매토출유로를 따라 토출하게 된다. (d)에서는 냉매나 작동유체의 흡입과 토출이 거의 끝나게 된다.
도 6은 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 압축기구부의 냉매유로 일예가 도시된 사시도이고, 도 7은 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 압축기구부의 냉매유로 일예가 도시된 평면도이다.
본 발명의 실시예에서는, 밀폐용기(110)의 내부 공간이 저압의 흡입 냉매로 채워지는 저압식으로 구성되는데, 도 1, 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이 밀폐용기(110) 상부에 냉매가 흡입될 수 있는 흡입관(114)이 구비되고, 밀폐용기(110)에 고정된 고정축(141) 상부의 중공공간으로 압축 냉매가 토출될 수 있는 수직토출유로(141B)가 구비된다.
냉매의 흡입을 위하여, 밀폐용기(110) 상면 외측에 밀폐용기(110)의 내부 공간과 연통되는 흡입관(114)이 구비되고, 밀폐용기(110)의 내부 공간과 압축공간의 흡입포켓(S : 도 4에 도시)과 연통되도록 상부 베어링 커버(136)에 흡입구(136H)가 구비되고, 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H)와 압축공간의 흡입포켓(S : 도 4에 도시)을 연통시키기 위하여 실린더(132) 내주면에 반원 또는 원형의 안내홈(132a)이 구비된다. 이때, 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H)는 베인(134)과 근접하게 위치되고, 베인(134)이 실린더(132)의 외주 방향으로 베인 장착구(132H)에 가장 후퇴한 지점에 위치한 경우, 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H)가 실린더(132)의 안내홈(132a)과 롤러(133)의 상면 일부와 겹치도록 설치된다.
냉매의 토출을 위하여, 고정축(141)의 상부에 축방향으로 수직토출유로(141B)가 구비되고, 수직토출유로(141B)와 연통되도록 편심부(142)의 반경 방향으로 외주면까지 연장된 수평토출유로(142B)가 구비되며, 수평토출유로(142B)와 압축공간의 압축포켓(D : 도 4에 도시)을 연통시키기 위하여 편심부(142) 외주면과 롤러(133) 내주면 사이에 원주 방향으로 일정 구간(a)에만 토출안내유로(142C)가 구비되는 동시에 토출안내유로(142C)와 연통되도록 롤러(133)에 관통된 토출구(133H)가 구비된다. 수직토출유로(141B)는 압축 냉매가 상승되면서 토출되는데, 역류하는 것을 방지하기 위하여 일종의 체크 밸브와 같은 역류방지밸브(미도시)가 장착될 수도 있다. 수평토출유로(142B)는 편심부(142)의 반경 방향으로 비스듬하게 형성되거나, 다양한 형태 및 개수로 형성되더라도 무방하다. 토출안내유로(142C)는 비교적 두께가 두꺼울 뿐 아니라 기계 가공이 용이한 편심부(142)의 외주면 중심을 따라 일정 구간에 홈부 형태로만 구성되는 것이 바람직하나, 롤러(133)의 내주면 중심을 따라 일정 구간에 홈부 형태로 구성될 수도 있다. 이때, 토출안내유로(142C)를 형성하는 홈부의 깊이, 폭 등을 원주 방향을 따라 균일하게 형성시킬 수도 있지만, 토출안내유로(142C)를 지나는 압축 냉매의 유량은 토출이 시작되는 시점과 끝나는 시점에서 달라지게 되는데, 이를 고려하여 토출안내유로(142C)를 형성하는 홈부의 깊이, 폭 등을 원주 방향을 따라 다르게 구성할 수 있다. 롤러(133)의 토출구(133H)는 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H)와 베인(134)에 의해 구획되는데, 사체적을 줄이기 위하여 베인(134)과 근접하게 위치되는 것이 바람직하다.
따라서, 저압의 냉매가 밀폐용기(110)의 흡입관(114)을 통하여 밀폐용기(110)의 내부 공간에 채워지면, 저압의 냉매가 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H), 실린더(132)의 안내홈(132a)을 통하여 압축공간의 흡입포켓(S : 도 4에 도시)으로 유입된다. 이때, 편심부(142)는 정지된 상태를 유지하지만, 실린더(132)와 상부 및 하부 베어링 커버(136,137)가 고정축(141)을 중심으로 회전하는 동시에 베인 일체형 롤러(133,134)가 편심부(142)를 중심으로 회전하기 때문에 상기에서 설명한 바와 같이 흡입포켓(S : 도 4에 도시)과 압축포켓(D : 도 4에 도시)의 체적이 점차 변하면서 냉매의 압축이 이루어진다. 이후, 롤러(133)가 편심부(142)를 중심으로 회전하다가 롤러(133)의 토출구(133H)가 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C)와 만나면, 압축공간의 압축포켓(D : 도 4에 도시)에서 압축된 냉매가 롤러(133)의 토출구(133H), 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C), 편심부(142)의 수평토출유로(142B), 고정축(141)의 수직토출유로(141B)를 통하여 밀폐용기(110) 외부로 빠져나간다. 물론, 압축 냉매의 토출은 롤러(133)가 편심부(142)에 대해 상대적인 회전 위치에 따라 단속되기 때문에 별도의 토출밸브 및 토출밸브의 개폐정도를 조절하는 밸브 스토퍼가 구비되지 않는다. 이와 같이, 저압의 냉매는 계속 압축공간의 흡입포켓(S : 도 4에 도시)으로 흡입되는 반면, 압축 냉매는 롤러(133)의 토출구(133H)가 롤러(133)와 편심부(142) 사이의 토출안내유로(142C)와 만나는 구간에서만 압축공간의 압축포켓(D : 도 4에 도시)으로부터 압축 냉매가 일련의 유로를 따라 토출된다.
도 8은 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 압축기구부의 누설방지구조 일예가 도시된 평면도이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 베인(134)이 실린더(132)의 외주 방향으로 베인 장착구(132H)에 가장 후퇴한 지점에 위치한 경우, 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H)가 실린더(132)의 안내홈(132a) 또는 롤러(133)의 상면 일부와 겹치도록 설치될 수 있는데, 도 8에 도시된 바와 같이 상부 베어링 커버(136)의 흡입구(136H)가 실린더(132)의 안내홈(132a)과만 겹치도록 설치되고, 상부 베어링 커버(136)의 저면과 맞닿는 롤러(133) 및 베인(134)의 상면에 별도의 실링부재(미도시)가 채용될 수 있다. 이때, 실린더(132)의 안내홈(132a)은 원형으로 형성되는데, 실린더(132)의 상면 내주단에 경사지게 형성된다. 또한, 롤러(133)와 베인(134)은 각각의 상면 중심을 따라 홈(133a,134a)이 형성되도록 하는 동시에 상기 홈(133a,134a)에는 상단이 뾰족한 실링부재가 설치되도록 하고, 롤러(133)와 베인(134)에 구비된 실링부재가 상부 베어링 커버(136)의 저면과 선접촉하도록 결합시하면, 냉매의 누설을 차단시킬 수 있다. 물론, 롤러(133)와 베인(134)과 하부 베어링 커버(137 : 도 2에 도시)가 접하는 면에서도 실링부재를 장착할 수 있다.
도 9는 본 발명의 저압식 압축기에 적용된 고정축의 냉매토출유로가 도시된 사시도이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 고정축(141) 및 편심부(142) 내에 냉매토출유로와 오일공급유로가 각각 형성되는데, 오일이 냉매와 같이 토출되는 것을 방지하기 위하여 오일공급유로가 고정축(141) 및 편심부(142) 내에서 냉매토출유로를 우회하도록 형성되는 것이 바람직하다.
냉매토출유로는 상기에 설명한 바와 같이 고정축(141) 상부의 중공공간이 수직토출유로(141B)와, 수직토출유로(141B)와 연통되도록 편심부(142) 외주면까지 연장된 수평토출유로(142B)와, 수평토출유로(142B)와 연통되도록 편심부(142) 외주면에 원주 방향으로 일정 구간에만 홈부 형태로 토출안내유로(142C)가 구비된다.
오일공급유로는 고정축(141) 하부의 중공공간인 제1오일공급유로(141A)와, 제1오일공급유로(141A)와 연통되도록 편심부(142) 상면 및 외주면까지 연장된 제2오일공급유로(142A)와, 제1오일공급유로(141A)와 연통되도록 고정축(141)을 관통하는 오일공급홀(141h)이 구비된다. 이때, 제1,2오일공급유로(141A,142A) 및 오일공급홀(141h)을 통하여 공급된 오일을 저장하면서 고정축(141)과 편심부(142)가 맞닿는 상부 및 하부 베어링 커버(136,137 : 도 2에 도시)와 롤러(133 : 도 2에 도시)를 윤활시킬 수 있는 오일저장홈들(a,b,c)이 구비되는데, 제1오일저장홈(a)은 편심부(142)의 저면 및 그 바로 아래 쪽의 고정축(141) 외주면에 요홈부 형태로 구비되어 하부 베어링 커버(137 : 도 2에 도시)를 윤활시키고, 제2오일저장홈(b)은 편심부(142)의 상면 및 그 바로 위쪽의 고정축(141) 외주면에 요홈부 형태로 구비되어 상부 베어링 커버(136 : 도 2에 도시)를 윤활시키며, 제3오일저장홈(c)은 편심부(142) 외주면에 일부 구간에만 홈부 형태로 구비되어 롤러(133 : 도 4에 도시)를 윤활시킨다.
따라서, 압축 냉매와 오일이 섞이는 것을 방지하기 위하여, 롤러(133 : 도 4에 도시)가 편심부(142)를 따라 회전하더라도 롤러(133 : 도 4에 도시)의 토출구(133H : 도 4에 도시)가 편심부(142)의 토출안내유로(142C)와는 회전 각도에 따라 연통되지만, 편심부(142)의 제3오일저장홈(c)과 연통되지 않도록 구성된다. 그 외에도, 상기에서 설명한 바와 같이 고정축(141)의 제1오일공급유로(141A)가 고정축(141)의 수직토출유로(141B)와 격리되도록 형성되며, 편심부(142)의 제2오일공급유로(142A)가 편심부(142)의 수평토출유로(142A)와 연통되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

Claims (15)

  1. 냉매가 흡입 토출되는 밀폐용기;
    밀폐용기 내에 고정된 스테이터;
    밀폐용기에 움직이지 않도록 그 상단이 설치되고 밀폐용기 내부로 길게 연장된 고정축과, 고정축에 편심되도록 형성된 편심부를 포함하는 제1고정부재;
    스테이터로부터의 회전 전자기장에 의해 고정축을 중심으로 회전하는 실린더형 로터, 실린더형 로터의 회전력을 전달받아 실린더형 로터와 함께 회전하되 편심부를 중심으로 회전함으로써 실린더형 로터와의 사이에 압축공간을 형성하는 롤러, 실린더형 로터로부터 롤러로 회전력을 전달하고 압축공간을 냉매가 흡입되는 흡입포켓과 냉매가 압축 및 토출되는 압축포켓으로 구획하는 베인, 압축공간의 상부 및 하부를 형성하여 실린더형 로터와 함께 고정축을 중심으로 회전하는 상부 및 하부 베어링 커버로 이루어지는 회전부재;를 포함하고,
    상부 및 하부 베어링 커버 중 어느 하나에는 압축공간으로 냉매를 흡입하는 흡입구가 구비된 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    흡입구는 베인이 실린더형 로터의 외주 방향으로 최대로 후퇴한 위치에서 롤러 및 실린더형 로터와 겹쳐지게 형성되고,
    실린더형 로터에서 흡입구와 겹쳐지는 부분에는 반달홈 형태의 흡입 안내부가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    흡입구는 실린더형 로터와만 겹쳐지게 형성되고,
    실린더형 로터에는 흡입구와 겹쳐지는 부분에는 홈 형태의 흡입 안내부가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    롤러 및 베인은 상부 또는 하부 베어링 커버와 베어링된 면을 통한 누설을 방지하기 위하여 상부 또는 하부 베어링 커버와 맞닿는 면의 중심을 따라 적어도 하나 이상의 홈이 구비된 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    롤러 및 베인의 홈에는 상부 또는 하부 베어링 커버와 선접촉하는 실링부재(Tip seal)가 장착되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    고압의 냉매가 압축공간으로부터 토출되도록 롤러와 편심부 및 고정축 상부에 구비된 냉매토출유로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    냉매토출유로는 고정축 상부 및 편심부의 중심 축방향을 따라 수직하게 연통된 수직토출유로와, 수직토출유로와 연통되도록 편심부의 반경 방향을 따라 수평하게 연통된 수평토출유로와, 수평토출유로와 연통되도록 편심부와 롤러 사이의 원주 방향을 따라 일정 구간에만 형성된 토출안내유로와, 편심부에 대한 롤러의 회전각도에 따라 토출안내유로와 압축공간을 차단 또는 연통시키면서 압축냉매를 압축공간으로부터 토출시키도록 롤러에 구비된 토출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    수직토출유로에는 압축 냉매가 토출되는 방향에 대해 역류하는 것을 방지하기 위하여 역류방지밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제7항에 있어서,
    토출안내유로는 편심부 외주면을 따라 일정 구간에만 형성된 홈부인 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    편심부의 홈부는 깊이 또는 넓이가 균일한 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제9항에 있어서,
    편심부의 홈부는 냉매의 토출이 시작되는 부분과 냉매의 토출이 완료되는 부분에서 깊이 또는 넓이가 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제8항에 있어서,
    토출구는 베인에 의해 상부 베어링 커버의 흡입구와 구획되고, 사체적을 줄이기 위하여 베인과 근접하게 위치한 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제7항에 있어서,
    밀폐용기 하부에 저장된 오일을 공급하기 위하여 고정축 하부 및 편심부에 형성된 오일공급유로를 더 포함하고,
    오일공급유로는 냉매토출유로와 격리되도록 냉매토출유로를 우회하도록 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    오일공급유로는 고정축 하부에 축방향으로 형성된 제1오일공급유로와, 제1오일공급유로와 편심부 상면 또는 외주면과 연통되도록 편심부에 형성된 제2오일공급유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제1항에 있어서,
    제1고정부재의 하단과 이격되도록 형성되며 밀폐용기의 하부에 움직이지 않도록 설치되는 제2고정부재를 더 포함하고,
    회전부재는 제2고정부재에 하중을 가하면서 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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