KR20160001467A

KR20160001467A - 압축기

Info

Publication number: KR20160001467A
Application number: KR1020140080055A
Authority: KR
Inventors: 김필환; 임한섭; 노창준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-01-06
Also published as: EP2960514B1; US20150377237A1; CN105275821A; US10012232B2; EP2960514A3; EP2960514A2

Abstract

본 발명에 의한 압축기는, 내주면과 외주면을 갖는 환형으로 된 압축공간; 및 상기 압축공간의 축방향과 평행한 방향으로 연통되어 그 압축공간에서 압축된 냉매를 외부로 토출시키는 토출구;를 포함하고, 상기 토출구는 전체 단면적 중에서 상기 압축공간의 외주면보다 바깥쪽에 위치하는 부위의 단면적이 안쪽에 위치하는 부위의 단면적 대비 10% 이하가 되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 압축공간에서의 사체적을 줄여 압축기 효율이 향상될 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은 압축기의 토출구에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉장고나 에어콘과 같은 증기압축식 냉동사이클(이하, 냉동사이클로 약칭함)에 적용되고 있다. 압축기는 일정한 속도로 구동되는 등속형 압축기 외에도 최근에는 회전 속도가 제어되는 인버터형 압축기가 소개되고 있다.

압축기는 전동부와 그 전동부에 의해 작동되는 압축부가 밀폐된 케이싱의 내부공간에 함께 설치되는 경우를 밀폐형 압축기라고 하고, 상기 전동부가 케이싱의 외부에 별도로 설치되는 경우를 개방형 압축기라고 할 수 있다. 가정용 또는 업소용 냉동기기는 대부분 밀폐형 압축기가 사용되고 있다.

압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다. 상기 회전식은 피스톤이 실린더에서 회전 또는 선회운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이고, 상기 왕복동식은 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이다.

상기 회전식 압축기와 왕복동식 압축기를 포함하는 대부분의 압축기에서는 냉매를 흡입하고 압축하여 토출하는 과정에서 크고 작은 사체적이 발생할 수 있다. 특히 냉매가 압축공간에서 토출되는 과정에서 발생하는 사체적은 압축기 효율에 큰 영향을 미치게 되므로 가급적 토출과정에서 발생될 수 있는 사체적을 최소화하는 것이 압축기 효율을 높이는데 중요할 수 있다.

압축기의 사체적은 대부분이 유로 상에서 발생할 수 있다. 특히 토출과정에서의 사체적은 토출구의 넓이와 길이에 밀접한 관련이 있다. 따라서, 토출구의 넓이를 최적화하는 동시에 길이를 최소한으로 줄이는 것이 압축기의 토출 사체적을 줄이는데 바람직할 수 있다.

한편, 상기 토출구의 위치와 형상 역시 토출 사체적과 밀접한 관련이 있다. 상기 토출구의 위치가 압축공간으로부터 멀리 위치하는 경우에는 그 압축공간과 토출구를 연결하는 연결유로가 필요하게 되고, 이 연결유로는 대부분 사체적으로 작용하게 될 수 있다. 따라서 상기 압축공간과 토출구 사이를 최단으로 좁혀 연결유로를 없애거나 제거하여 토출 사체적을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 이 경우 토출구의 형상을 최적화하여 필요한 토출면적을 확보하는 것이 바람직할 수 있다.

도 1은 종래 로터리 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 토출구의 위치를 보인 종단면도이며, 도 3은 도 2에 따른 토출구의 형상을 보인 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 로터리 압축기는, 압축기 케이싱(1)의 내부에 전동부(2)가 설치되고, 상기 전동부(2)의 하측에는 압축부(3)가 설치되어 있다. 상기 전동부(2)와 압축부(3)는 크랭크축(23)에 의해 기구적으로 연결되어 있다.

상기 전동부(2)는 압축기 케이싱(1)의 내부에 고정자(21)가 압입되어 고정되고, 상기 고정자(21)의 내부에는 회전자(22)가 회전 가능하게 삽입되어 있다. 상기 회전자(22)의 중심에는 크랭크축(23)이 압입되어 결합되어 있다.

상기 압축부(3)는 크랭크축(23)을 지지하도록 메인베어링(31)과 서브베어링(32)이 일정 간격을 두고 압축기 케이싱(1)에 고정되며, 상기 메인베어링(31)과 서브베어링(32)의 사이에는 압축공간(S)을 형성하는 실린더(33)가 설치되어 있다. 상기 실린더(33)의 압축공간(33a)에는 크랭크축(23)의 편심부(23a)에 결합되어 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(34)이 결합되어 있다.

상기 실린더(33)에는 흡입구(33b)가 반경방향으로 관통 형성되고, 상기 흡입구(33a)에는 압축기 케이싱(1)을 관통하여 흡입관을 이루는 냉매관(4)이 연결되어 있다. 상기 실린더(33)에는 흡입구(33a)의 원주방향 일측에 베인(35)이 미끄러지게 삽입되는 베인슬롯(33b)이 형성되고, 상기 베인슬롯(33b)의 일측, 즉 상기 흡입구(33a)와 반대쪽에는 도 2에서와 같이 상기 메인베어링(31)의 토출구(31a)로 냉매를 안내하는 토출안내홈(33c)이 형성되어 있다. 상기 토출안내홈(33c)은 실린더(33)의 상면방향으로 갈수록 점점 단면적이 넓어지도록 경사진 단면 형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 도 3에서와 같이 상기 메인베어링(31)의 토출구(31a)는 진원형으로 이루어져 토출안내홈(33c)과 중첩되는 위치에 형성되어 있다. 상기 토출안내홈(33c)의 전체 단면적 대비 대략 30% 이상이 실린더(33)의 압축공간(S) 바깥에 위치하도록 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 11은 흡입관, 12는 토출관, 31b는 실링돌부, 36은 토출밸브이다.

상기와 같은 종래의 로터리 압축기는, 전동부(2)에 전원이 인가되어 그 전동부(2)의 회전자(22)와 크랭크축(23)이 회전을 하면 롤링피스톤(34)이 선회운동을 하면서 냉매를 실린더(33)의 압축공간(S)으로 흡입하게 된다. 이 냉매는 롤링피스톤(34)과 베인(35)에 의해 압축되어 실린더(33)의 토출안내홈(33c)과 메인베어링(31)의 토출구(31a)를 통해 케이싱(1)의 내부공간으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 로터리 압축기에서는, 상기 토출안내홈(33b)과 토출구(31a)는 압축된 냉매가 적체되어 일종의 사체적 공간이 되면서 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 특히, 토출안내홈(33b)의 경우에는 압축공간(S)의 냉매를 토출구(31a)로 안내하는데만 작용하게 되나, 토출안내홈(33b)이 삭제되면 그만큼 토출유로의 적정 면적을 확보하지 못해 과압축과 그로 인한 토출손실이 발생할 수 있다. 또, 이를 감안하여 토출구(31a)의 직경(D5)은 유지한 상태에서 토출안내홈(33b)의 단면적 만큼 토출구를 실린더의 중심쪽으로 이동시킬 수 있으나, 이 경우에는 토출밸브의 설치공간이 부족하거나 또는 메인베어링의 축수부를 파고 들어가게 되어 그만큼 베어링의 신뢰성이 저하될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 과압축을 방지하면서도 사체적을 최소화하여 높은 효율을 얻을 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 압축공간에서 압축된 냉매가 토출되는 유로 상에 토출안내홈을 제거하면서도 냉매가 원활하게 토출될 수 있는 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내주면과 외주면을 갖는 환형으로 된 압축공간; 및 상기 압축공간의 축방향과 평행한 방향으로 연통되어 그 압축공간에서 압축된 냉매를 외부로 토출시키는 토출구;를 포함하고, 상기 토출구는 전체 단면적 대비 상기 압축공간을 벗어난 부위의 단면적 비율이 10% 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 토출구는 비진원형 단면 형상, 예를 들어 일방향으로 긴 단면 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 압축공간에는 그 압축공간의 내주면을 이루며 상기 압축공간의 외주면과 접촉되어 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 환형으로 된 피스톤부재가 더 구비되고, 상기 토출구의 단축방향 폭은 상기 피스톤부재의 반경방향 실링두께 대비 1.1배 이하가 되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 압축공간에는 그 압축공간의 내주면을 이루며 상기 압축공간의 외주면과 접촉되어 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 환형으로 된 피스톤부재가 더 구비되고, 상기 압축공간의 외주면에서 상기 토출구의 내주면 사이의 최대 간격은 상기 피스톤부재의 반경방향 실링두께보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토출구는 그 입구단의 단면적보다 출구단의 단면적이 크게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 토출구는 복수 개로 형성될 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 환형으로 된 압축공간이 형성되는 실린더; 환형으로 형성되어 그 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접촉된 상태로 상기 압축공간에서 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤; 상기 실린더에 미끄러지게 삽입되어 상기 롤링피스톤에 접촉된 상태에서 상기 압축공간을 흡입실과 토출실로 구분하는 베인; 및 상기 실린더의 상하 양측에 결합되어 상기 압축공간을 형성하며, 적어도 어느 한 쪽에는 상기 압축공간에 압축된 냉매가 토출되는 토출구를 가지는 복수 개의 베어링;을 포함하고, 상기 롤링피스톤의 반경방향 실링두께 대비 상기 토출구의 반경방향 폭길이 비율이 1.1 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 실린더의 내주면 바깥쪽에 위치하여 그 실린더에 가려지는 토출구의 단면적이 전체 토출구 단면적의 10% 이하가 되도록 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 실린더의 내주면에서 상기 토출구의 내주면 사이의 최대 간격은 상기 롤링피스톤의 반경방향 실링두께보다 작거나 같게 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 토출구는 일방향으로 긴 단면 형상으로 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 토출구는 원형 단면 형상으로 형성되고, 상기 토출구의 입구단의 단면적은 출구단의 단면적보다 작게 형성될 수도 있다.

본 발명에 의한 압축기는, 토출구가 압축공간의 반경방향 범위 내에 형성되거나 또는 일부가 압축공간의 반경방향 밖에 위치하더라도 대부분은 압축공간의 반경방향 범위 내에 위치하게 되므로, 상기 실린더에서 토출안내홈을 삭제하거나 최소화할 수 있고 이를 통해 사체적이 감소되어 압축기 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 종래 로터리 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 토출구의 위치를 보인 종단면도,
도 3은 도 2에 따른 토출구의 형상을 보인 평면도,
도 4는 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 압축부를 보인 종단면도,
도 5는 도 4에 따른 토출구의 위치를 설명하기 위해 보인 개략도,
도 6은 도 5에 따른 토출구의 위치에 대한 다른 실시예를 보인 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 토출구의 전체 단면적(A)에 대한 압축공간 밖에 속하는 단면적(N)의 비(N/A)에 따른 압축기 효율(EER)을 보인 그래프,
도 8은 도 4에 따른 토출구에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,
도 9 내지 도 12는 도 4에 따른 토출구에 대한 다른 실시예들을 보인 평면도,
도 13은 도 4에 따른 로터리 압축기에서 롤링피스톤과 토출구 사이의 관계를 설명하기 위해 보인 종단면도,
도 14는 본 발명에 따른 롤링피스톤의 반경방향 실링두께(t)에 대한 토출구의 반경방향 폭(P)의 비(P/t)에 따른 압축기 효율(EER)을 보인 그래프.

본 발명에 의한 압축기의 일례를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 압축부를 보인 종단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 압축기 케이싱(1)의 내부에 전동부(2)가 설치되고, 상기 전동부(2)의 하측에는 압축부(100)가 설치될 수 있다. 상기 전동부(2)와 압축부(100)는 크랭크축(23)에 의해 기구적으로 연결될 수 있다.

상기 전동부(2)는 압축기 케이싱(1)의 내부에 압입되어 고정되는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)의 내부에 회전 가능하게 삽입되어 설치되는 회전자(22)와, 상기 회전자(22)의 중심에 압입되어 결합되는 크랭크축(23)으로 이루어질 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 압축부(100)는 크랭크축(23)을 지지하도록 압축기 케이싱(1)에 고정 결합되는 메인베어링(110) 및 서브베어링(120)과, 상기 메인베어링(110)과 서브베어링(120)의 사이에 설치되어 압축공간(S)을 형성하는 실린더(130)와, 상기 크랭크축(23)의 편심부(23a)에 결합되어 실린더(130)에서 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(140)과, 상기 롤링피스톤(140)의 외주면에 접촉되어 압축공간(S)을 흡입실과 토출실로 분리하는 베인(도 9에 도시)(150)을 포함할 수 있다.

상기 메인베어링(110)에는 압축공간(S)과 연통되어 그 압축공간(S)에서 압축되는 냉매를 케이싱(1)의 내부공간으로 토출시키기 위한 토출구(111)가 형성될 수 있다. 상기 메인베어링(110)의 상면에는 상기 토출구(111)를 개폐하는 토출밸브(160)가 설치될 수 있다.

상기 실린더(130)는 그 내주면이 진원형으로 형성되는 환형 모양으로 형성될 수 있다. 상기 실린더(130)의 내경(D1)은 롤링피스톤(140)의 외경(D2)보다 크게 형성되어 상기 실린더(130)의 내주면(130a)과 롤링피스톤(140)의 외주면(140a)에 압축공간(S)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 실린더(130)의 내주면(130a)은 압축공간(S)의 외벽면을, 상기 롤링피스톤(140)의 외주면(140a)은 압축공간(S)의 내벽면을 각각 형성할 수 있다. 따라서, 상기 롤링피스톤(140)이 선회운동을 함에 따라 압축공간(S)의 외벽면은 고정벽을 이루는 반면 압축공간(S)의 내벽면은 그 위치가 가변되는 가변벽을 형성하게 될 수 있다.

상기 실린더(130)에는 흡입구(131)가 반경방향으로 관통 형성되고, 상기 흡입구(131)에는 압축기 케이싱(1)을 관통하여 흡입관(11)이 연결될 수 있다. 그리고 상기 실린더(130)에는 흡입구(131)의 원주방향 일측에 베인(150)이 미끄러지게 삽입되는 베인슬롯(132)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 베인슬롯(132)의 일측, 즉 상기 흡입구(131)와 반대쪽에는 경우에 따라서는 상기 메인베어링(110)의 토출구(111)로 냉매를 안내하는 토출안내홈이 형성될 수 있다. 하지만, 상기 토출안내홈은 사체적을 발생시키므로 가급적 토출안내홈을 형성하지 않는 것이 바람직하며, 굳이 형성하더라도 그 체적이 최소가 되도록 형성되는 것이 사체적을 줄여 압축 효율을 높일 수 있다.

상기 실린더(130)에 토출안내홈이 형성되지 않거나 형성되더라도 최소가 되도록 형성됨에 따라 압축공간(S)의 냉매를 원활하게 토출시키기 위한 토출구(111)는 토출구 전체가 압축공간(S)의 평면상 범위내에 속하도록 형성하거나 또는 토출구(111)의 전체 단면적 중 최대한의 단면적이 압축공간(S)에 속하면서 토출구의 전체 단면적 중 일부만 압축공간(S) 밖에 위치하도록 형성되는 것이 과압축을 최소화할 수 있어 바람직할 수 있다.

도 5는 도 4에 따른 토출구의 위치를 설명하기 위해 보인 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 토출구(111)는 그 입구단(111a) 전체가 압축공간(S) 내에 위치하도록, 즉 토출구(111)의 내주면(111b) 중에서 실린더(130)의 중심으로부터 가장 먼 토출구(111)의 내주면(111b)이 상기 실린더(130)의 내주면(130a)에 접하거나 실린더(130)의 내주면(130a)보다 안쪽에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 실린더(130)에는 종래와 같은 토출안내홈이 형성될 필요가 없어 토출안내홈으로 인한 사체적이 제거될 수 있다.

하지만, 경우에 따라서는 도 6에서와 같이 상기 토출구(111)의 전체 단면적 중 일부(B)가 실린더(130)의 내주면(130a) 밖에, 즉 실린더에 가려져 위치하도록 형성될 수도 있다. 이 경우 상기 토출구(111)의 전체 단면적 중에서 적어도 90% 이상은 압축공간(S)의 내부에 속하도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 토출구(111)의 전체 단면적 중에서 대략 85%~95%의 단면적에 해당하는 부위(A_B)는 실린더(130)의 내주면(130a)보다 안쪽에, 대략 5%~15%의 단면적에 해당하는 부위(A_C)는 실린더(130)의 내주면(130a)보다 바깥쪽에 각각 위치하도록 형성되는 것이 토출안내홈을 없애 사체적을 줄이면서도 원활하게 토출시킬 수 있어 바람직할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 토출구의 전체 단면적(A)에 대한 압축공간을 벗어난 부위의 단면적(N)의 비(N/A)에 따른 압축기 효율(EER)을 보인 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이 상기 비(N/A)가 0.5일 때를 압축기 효율 100%라고 가정하면, 0.1 이상인 경우에는 오히려 압축기 효율이 크게 저하되는 반면 0.1 이하에서는 압축기 효율이 상승하는 것을 볼 수 있다. 특히, 0.5~0.2 구간까지는 압축기 효율이 크게 상승하지는 않지만, 0.1 이하에서 압축기 효율이 크게 향상되는 것을 알 수 있다. 이에 따라 상기 토출구는 상기 비(N/A)가 0.1 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 상기 토출구(111)는 도 5와 같이 입구단(111a)의 내경(D3)과 출구단(정확하게는, 실링돌부(112) 이전)(111c)의 내경(D4)이 동일한 기둥 단면 형상으로 형성될 수도 있지만, 도 8과 같이 상기 입구단(111a)의 내경(D3)보다 출구단(111c)의 내경(D3)이 큰 테이퍼 단면 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 토출구(111)의 내주면(111b)은 입구단(111a)에서 출구단(111c) 사이에 출구단 방향으로 확장되는 경사면으로 형성되어 토출되는 냉매가 상기 경사진 내주면(111b)을 따라 출구단(111c)으로 안내되어 신속하게 토출될 수 있다. 이는, 상기 토출구(111)가 압축공간(S)의 폭 범위 내(정확하게는, 실린더의 내주면 안쪽)에 형성할 때 압축기의 규격상 상기 토출구(111)의 입구단 내경(D3)을 크게 할 수 없는 경우가 있는데, 이 경우 상기 토출구(111)의 입구단 내경(D3)은 조금 작게 형성하더라도 출구단 내경(D4)은 크게 형성하여 냉매의 토출속도를 높임으로써 과압축이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 아울러, 도 8과 같은 구조에서는 상기 토출구(111)의 출구단 내경(D3)이 확장됨에 따라 그만큼 토출밸브(160)에 냉매의 토출압을 고르게 분산시켜 토출밸브(160)의 열림속도를 높이고 토출밸브(160)가 닫힐 때 넓은 면적을 지지하여 밸브타음을 최소화하는 효과도 기대할 수도 있다.

한편, 상기 토출구는 그 단면 형상을 다양하게 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 상기 토출구(111)는 종래와 같이 진원형으로 형성될 수도 있다. 이 경우 토출구(111)의 가공이 가장 용이할 수 있다. 하지만, 상기 토출구(111)가 진원형으로 형성되는 경우 토출구(111)의 내경이 커서 압축공간(S)의 반경방향 범위내, 즉 실린더(130)의 내주면(130a)보다 안쪽에만 위치하도록 형성하기가 곤란할 수 있다. 즉, 상기 압축공간(S)은 실린더(130)의 내주면(13a)과 롤링피스톤(140)의 외주면(140a)으로 이루어지는 것이므로 실제 압축공간(S)의 반경방향 폭은 롤링피스톤(140)의 선회운동을 감안하면 넓은 편이 아니다. 하지만, 상기 토출구(111)의 내경이 너무 작으면 냉매가 신속하게 토출되지 못하여 과압축으로 인한 압축기 효율의 저하가 발생될 수 있다.

이를 감안하여, 상기 토출구(111)를 도 10과 같이 일방향으로 긴 단면 형상, 예를 들어 타원 형상으로 형성하거나 또는 도 11과 같이 장공 형상 또는 원호 형상(미도시)으로 형성하여 토출구의 반경방향 폭을 최소화하면서도 적절한 단면적을 확보할 수 있다. 이런 경우들에서, 상기 토출구(111)는 단축(a)이 반경방향으로, 장축(b)이 반경방향에 직교하는 방향(대략, 원주방향)으로 위치하도록 형성될 수 있다.

상기와 같이 토출구(111)가 타원 또는 장공 또는 원호 형상으로 형성되는 경우에는 그 토출구(111)의 반경방향 폭이 짧아져 상기 압축공간(S)의 범위내에 토출구를 위치시키기가 용이할 수 있다. 이는, 도 12에서와 같이 상기 토출구(111)가 복수 개로 형성되어 대략 원주방향으로 배열되는 경우에도 동일한 효과를 기대할 수 있다. 즉, 상기 토출구(111)가 복수 개인 경우에는 그만큼 토출구의 내경을 작게 형성할 수 있으므로 각각의 토출구(111)가 압축공간(S)의 범위내에서 형성되도록 할 수 있다.

한편, 상기 토출구(111)는 진원형인 경우는 물론이거니와 타원이나 장공 형상인 경우에도 상기 롤링피스톤(140)의 두께와의 관계를 고려하여 토출구의 반경방향 폭을 적절하게 형성하여야 한다. 즉, 도 13에서 상기 토출구(111)의 반경방향 폭길이(P)가 롤링피스톤의 실링두께(t)보다 많이 큰 경우에는 상기 롤링피스톤(140)의 외주면(140a)이 내주면(140b, 더 정확하게는 외측 모서리면과 내측 모서리면)이 토출구(111)의 반경방향 폭 범위에 모두 노출될 수 있다. 그러면 상기 롤링피스톤(140)의 외측인 압축공간(S)에서 토출되는 냉매의 일부가 롤링피스톤(140)의 내측인 편심부(23a)쪽으로 넘어오는 냉매 누설이 발생할 수 있다.

이를 감안하여, 상기 토출구(111)의 반경방향 폭(P)은 롤링피스톤(140)의 반경방향 실링두께(t)에 대한 비(P/t)로 제한할 수 있다. 이 비(P/t)는 대략 1.1 이하가 되는 것이 바람직할 수 있다. 도 14는 본 발명에 따른 롤링피스톤의 반경방향 실링두께(t)에 대한 토출구의 반경방향 폭(P)의 비(P/t)에 따른 압축기 효율(EER)을 보인 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이 상기 비(P/t)가 1.1 이상인 경우 압축기 효율(EER)이 점차 낮아지는 반면 1.1 이하인 경우 압축기 효율(EER)이 거의 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 따라서, 상기 비(P/t)는 1.1 이하가 되는 위치에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 압축기의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 상기 전동부(2)에 전원이 인가되어 그 전동부(2)의 회전자(22)와 크랭크축(23)이 회전을 하면 롤링피스톤(140)이 선회운동을 하면서 냉매를 실린더(130)의 압축공간(S)으로 흡입하게 된다. 이 냉매는 상기 롤링피스톤(140)과 베인(150)에 의해 압축되면서 메인베어링(110)에 구비된 토출구(111)를 통해 압축기 케이싱(1)의 내부공간으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 토출구(111)가 압축공간(S)의 반경방향 범위 내에 형성되거나 또는 일부가 압축공간의 반경방향 밖에 위치하더라도 대부분은 압축공간(S)의 반경방향 범위 내에 위치하게 되므로 상기 실린더(130)에는 별도의 토출안내홈을 형성할 필요가 없다. 따라서, 상기 실린더(130)에서 사체적을 발생시키는 토출안내홈이 제거됨에 따라 그만큼 사체적이 감소되어 압축기 효율이 향상될 수 있다.

또, 상기 토출구(111)가 압축공간(S)의 반경방향 범위 내에 형성되면서도 그 토출구(111)의 반경방향 폭(P)이 롤링피스톤(140)의 반경방향 실링두께(t)보다 너무 크지 않게 형성됨에 따라, 상기 토출구(111)를 통해 롤링피스톤(140)의 내측과 외측이 과도하게 연통되는 것을 최소화할 수 있고 이를 통해 토출되는 냉매가 롤링피스톤(140)의 안쪽으로 누설되는 것을 최소화하여 압축기 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 토출구(111)는 가급적이면 압축공간(S) 안에 위치하도록 형성하여야 하지만, 상기 롤링피스톤(140)의 실링두께와의 관계를 고려하여 적절한 위치에 형성하여야 한다. 즉, 상기 압축공간(S)의 외주벽은 실린더의 내주면(130a)에 의해, 상기 압축공간(S)의 내주벽은 롤링피스톤의 외주면(140a)에 의해 형성된다. 그 중에서 상기 압축공간(S)의 내주벽을 이루는 롤링피스톤(140)은 고정된 부재가 아니라 선회운동을 하는 부재이므로 상기 토출구(111)가 압축공간(S)의 내주벽 쪽으로 너무 근접되게 형성되는 경우에는 토출된 냉매의 일부가 상기 토출구(111)를 통해 롤링피스톤(140)의 안쪽인 편심부 쪽으로 역류하여 압축손실이 발생할수 있다. 따라서, 상기 토출구(111)는 그 반경방향 내주면과 실린더의 내주면까지의 최대 간격, 상기 토출구의 반경방향 폭(P)이 상기 롤링피스톤(140)의 실링두께(t)보다 작거나 같은 위치에 형성되는 것이 가장 바람직할 수 있다.

1 : 케이싱 2 : 전동부
23 : 크랭크축 23a : 편심부
100 : 압축부 110 : 메인베어링
111 : 토출구 111a : 입구단
111b : 내주면 111c : 출구단
112 : 실링돌부 120 : 서브베어링
130 : 실린더 130a : 실린더의 내주면
131 : 흡입구 132 : 베인슬롯
140 : 롤링피스톤 140a : 롤링피스톤의 외주면
150 : 베인 P : 토출구 폭길이
t : 롤링피스톤의 실링두께 a : 토출구의 단축
b : 토출구의 장축 A : 토출구의 전체 단면적
N : 압축공간 밖의 토출구 단면적

Claims

내주면과 외주면을 갖는 환형으로 된 압축공간; 및
상기 압축공간의 축방향과 평행한 방향으로 연통되어 그 압축공간에서 압축된 냉매를 외부로 토출시키는 토출구;를 포함하고,
상기 토출구는 전체 단면적 대비 상기 압축공간을 벗어난 부위의 단면적 비율이 10% 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출구는 비진원형 단면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제2항에 있어서,
상기 토출구는 일방향으로 긴 단면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제3항에 있어서,
상기 압축공간에는 그 압축공간의 내주면을 이루며 상기 압축공간의 외주면과 접촉되어 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 환형으로 된 피스톤부재가 더 구비되고,
상기 토출구의 단축방향 폭은 상기 피스톤부재의 반경방향 실링두께 대비 1.1배 이하인 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 압축공간에는 그 압축공간의 내주면을 이루며 상기 압축공간의 외주면과 접촉되어 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 환형으로 된 피스톤부재가 더 구비되고,
상기 압축공간의 외주면에서 상기 토출구의 내주면 사이의 최대 간격은 상기 피스톤부재의 반경방향 실링두께보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출구는 그 입구단의 단면적보다 출구단의 단면적이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출구는 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
환형으로 된 압축공간이 형성되는 실린더;
환형으로 형성되어 그 외주면이 상기 실린더의 내주면에 접촉된 상태로 상기 압축공간에서 선회운동을 하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤;
상기 실린더에 미끄러지게 삽입되어 상기 롤링피스톤에 접촉된 상태에서 상기 압축공간을 흡입실과 토출실로 구분하는 베인; 및
상기 실린더의 상하 양측에 결합되어 상기 압축공간을 형성하며, 적어도 어느 한 쪽에는 상기 압축공간에 압축된 냉매가 토출되는 토출구를 가지는 복수 개의 베어링;을 포함하고,
상기 롤링피스톤의 반경방향 실링두께 대비 상기 토출구의 반경방향 폭길이 비율이 1.1 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서,
상기 실린더의 내주면 바깥쪽에 위치하여 그 실린더에 의해 가려지는 토출구의 단면적이 전체 토출구 단면적의 10% 이하가 되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서,
상기 실린더의 내주면에서 상기 토출구의 내주면 사이의 최대 간격은 상기 롤링피스톤의 반경방향 실링두께보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서,
상기 토출구는 일방향으로 긴 단면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서,
상기 토출구는 원형 단면 형상으로 형성되고, 상기 토출구의 입구단의 단면적은 출구단의 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.