KR100862823B1 - 다단 압축식 로터리 컴프레서 - Google Patents

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마사야 다다노
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다까야스 사이또
노리유끼 쯔다
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Abstract

부품의 변경을 억제하여 비용을 삭감하고, 또한 컴프레서의 치수 확대를 방지하면서 최적의 배제 용적비를 용이하게 설정할 수 있는 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제조 방법을 제공한다. 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)의 제조 방법은 하부 실린더(40)의 두께(높이) 치수를 변경하지 않고, 당해 하부 실린더(40)의 내경(D1)을 변경함으로써, 제1 회전 압축 요소(32)와 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적비를 최적값으로 설정한다. 즉 제2 회전 압축 요소의 배제 용적을, 제1 회전 압축 요소의 배제 용적의 40% 이상 75% 이하로 설정한다.
다단 압축식 로터리 컴프레서, 베인, 제상 장치, 압력 조정 밸브, 배압실

Description

다단 압축식 로터리 컴프레서 {MULTI-STAGE COMPRESSION TYPE ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 제1 회전 압축 요소에서 압축되어 밀폐 용기 내로 토출된 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 회전 압축 요소를 구비하며, CO2 냉매를 압축하는 로터리 컴프레서에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 냉매를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 다단 압축식 로터리 컴프레서를 사용한 냉매 회로의 제상 장치에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 다단 압축식 로터리 컴프레서, 특히 내부 중간압형 다단 압축식 로터리 컴프레서에서는, 제1 회전 압축 요소의 흡입 포트로부터 냉매 가스가 실린더내의 저압실측에 흡입되고, 롤러와 베인의 동작에 의해 압축되어 중간압이 되고, 실린더의 고압실측부터 토출 포트, 토출 소음실을 거쳐서 밀폐 용기내 로 토출된다. 그리고, 이 밀폐 용기내의 중간압의 냉매 가스는 제2 회전 압축 요소의 흡입 포트로부터 실린더의 저압실측에 흡입되고, 롤러와 베인의 동작에 의해 2단째의 압축이 실행되어 고온 고압의 냉매 가스가 되며, 고압실측부터 토출 포트, 토출 소음실을 거쳐서 방열기에 유입되어 방열한 후, 팽창 밸브에서 교축되어 증발기에서 흡열하고, 제1 회전 압축 요소에 흡입되는 사이클을 반복하는 것이었다.
또한, 제1 및 제2 회전 압축 요소의 토출 소음실에는 실린더내에서 압축되어 토출 소음실에 토출된 냉매의 역류를 막기 위하여 토출 밸브가 형성되어 있으며, 이 토출 밸브에 의해 토출 포트가 개폐 가능하게 폐색된다.
또한, 이러한 로터리 컴프레서에, 고저압의 차가 큰 냉매인 이산화탄소(CO2)를 냉매로 사용한 경우, 토출 냉매 압력은 고압이 되는 제2 회전 압축 요소에서 12 ㎫G에 달하고, 한편, 저단측이 되는 제1 회전 압축 요소에서 8 ㎫G(중간압)이 된다(제1 회전 압축 요소의 흡입 압력 LP은 4 ㎫G).
이러한 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 제1 및 제2 회전 압축 요소의 토출 소음실에는 실린더내에서 압축되어 토출 소음실에 토출된 냉매의 역류를 막기 위하여 토출 밸브가 형성되어 있으며, 이 토출 밸브에 의해 토출 포트가 개폐된다.
여기에서, 고저압의 차가 큰 냉매, 예를 들면 이산화탄소를 냉매로서 사용한 경우, 토출 냉매 압력은 도6에 나타낸 바와 같이 고압 HP가 되는 제2 회전 압축 요소에서 12 ㎫G에 달하고, 한편, 저단측이 되는 제1 회전 압축 요소에서 8 ㎫G(중간 압 MP)가 된다(제1 회전 압축 요소의 흡입 압력 LP는 4 ㎫G). 그 결과, 2단째의 단차압(제2 회전 압축 요소의 흡입 압력 MP와 제2 회전 압축 요소의 토출 압력 HP의 차)는 4 ㎫G로 커진다. 또한, 외기 온도가 낮고 냉매의 증발 온도가 낮아지면 제1 회전 압축 요소의 회전 압축 요소의 토출 압력 MP가 낮아지게 되기 때문에, 2단째의 단차압(제2 회전 압축 요소의 흡입 압력 MP와 제2 회전 압축 요소의 토출 압력 HP)이 더욱 커진다.
또한, 이러한 로터리 컴프레서에, 고저압의 차가 큰 냉매, 예를 들면 CO2(이산화탄소)를 냉매로서 사용한 경우, 토출 냉매 압력은 고압이 되는 제2 회전 압축 요소에서 12 ㎫G에 달하고, 한편, 저단측이 되는 제1 회전 압축 요소에서 8 ㎫G가 되며, 이것이 밀폐 용기내의 중간압이 된다. 제1 회전 압축 요소의 흡입 압력은 4 ㎫G 정도이다.
이와 같은 다단 압축식 로터리 컴프레서에 부착된 베인은 실린더의 반경 방향으로 형성된 홈 내에 이동 가능하게 삽입되어 있다. 이러한 베인은 롤러에 눌러붙여져서 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 것이며, 베인의 후측에는 당해 베인을 롤러측에 탄성 지지하는 스프링이 형성됨과 아울러, 홈에는 베인을 롤러 측에 탄성지지하기 위하여 실린더의 고압실과 연통하는 배압실이 형성되어 있다.
여기에서, 내부 중간압형의 로터리 컴프레서에서는, 밀폐 용기내의 압력보다도 제2 회전 압축 요소의 실린더내의 쪽이 압력이 높아지기 때문에, 이 제2 회전 압축 요소의 베인을 탄성지지하는 배압실에는, 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측의 압력이 가해진다.
그러나, 이러한 다단 압축식 로터리 컴프레서에, 고저압의 차가 큰 냉매, 예를 들면 이산화탄소(CO2)를 냉매로 사용한 경우, 도6에 나타낸 바와 같이 토출 냉매 압력은 고압(HP)이 되는 제2 회전 압축 요소에서 12 ㎫G에 달한다. 이 때문에, 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측의 압력을 배압실에 가한 경우, 베인을 롤러에 눌러붙이는 압력이 필요 이상으로 높아져서 베인 선단과 롤러 외주의 슬라이딩 부분에 현저하게 부담이 가해져서, 베인 및 롤러가 현저하게 마모되게 되고, 최악의 경우에는 파손되는 문제가 생기고 있었다.
본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 내부 중간압형의 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 베인 및 롤러의 내구성을 향상하고, 베인 및 롤러의 파손을 미연에 회피하는 것을 목적으로 한다.
또한, 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 특히 고저압의 차가 큰 냉매, 예를 들면 이산화탄소(CO2)를 냉매로 이용한 경우, 토출 냉매 압력은 도6에 나타낸 바와 같이 고압(HP)이 되는 제2 회전 압축 요소에서 12 ㎫G에 달하고, 저단측이 되는 제1 회전 압축 요소에서 8 ㎫G(중간압 MP)이 된다(제1 회전 압축 요소의 흡입 압력 LP는 4 ㎫G). 그 결과, 2단째의 단차압(제2 회전 압축 요소의 흡입 압력 MP 와 제2 회전 압축 요소의 토출 압력 HP의 차)은 4 ㎫G로 커진다. 특히, 낮은 외기 온도에서는, 제1 회전 압축 요소의 토출 압력 MP가 낮아지기 때문에, 2단째의 단차압(제2 회전 압축 요소의 흡입 압력 MP와 제2 회전 압축 요소의 토출 압력 HP의 차)이 매우 커지며, 제2 회전 압축 요소의 압축 부하가 증대되고, 내구성 및 신뢰성이 저하한다는 문제가 있었다.
이 때문에, 종래에는 제2 회전 압축 요소의 배제 용적이 제1 회전 압축 요소의 배제 용적보다 작아지도록 제1 회전 압축 요소의 실린더의 두께(높이) 치수를 변경함으로써, 2단째의 단차압이 작아지도록 배제 용적비를 설정하고 있었다.
그러나, 이와 같은 설정 방법에서는, 제1 실린더의 두께(높이) 치수가 커지기 때문에, 그에 따라서 제1 회전 압축 요소의 실린더 소재, 편심부, 롤러 등의 전 부품을 변경해야만 하였다. 또한, 실린더의 두께(높이) 치수가 커짐에 따라서 회전 압축 기구부의 두께(높이) 치수도 커지기 때문에, 다단 압축식 로터리 컴프레서의 전체 치수도 커지게 되어, 컴프레서의 소형화를 도모하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 부품의 변경을 억제하여 비용을 삭감하고, 또한 컴프레서의 치수 확대를 방지하면서 최적의 배제 용적비를 용이하게 설정할 수 있는 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 고저압의 차가 큰 냉매, 예를 들면 이산화탄소(CO2)를 냉매로서 이용 한 경우, 토출 냉매 압력은 도6에 나타낸 바와 같이 고압 HP가 되는 제2 회전 압축 요소에서 12 ㎫G 이상에 달하고, 한편, 저단측이 되는 제1 회전 압축 요소에서는 외기 온도 15 ℃에서 8 ㎫G(중간압 MP)가 된다(제1 회전 압축 요소의 흡입 압력 LP는 4 ㎫G). 그 결과, 1단째의 단차압(제1 회전 압축 요소의 흡입 압력 LP와 제1 회전 압축 요소의 토출 압력 HP의 차)은 4 ㎫G로 커진다. 또한, 외기 온도가 높아질수록 제1 회전 압축 요소의 토출 압력 MP은 급격히 높아지기 때문에, 1단째의 단차압(제1 회전 압축 요소의 흡입 압력 LP와 제1 회전 압축 요소의 토출 압력 MP의 차)이 더욱 커진다.
이와 같이 1단째의 단차압이 커지면, 제1 회전 압축 요소의 토출 포트를 개폐하는 토출 밸브의 내외의 압력차가 매우 커지고, 토출 밸브가 파손되는 등 내구성 및 신뢰성이 저하한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 1단째의 단차압이 너무 커짐에 따른 내구성, 신뢰성의 저하를 미연에 회피할 수 있는 다단 압축식 로터리 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
로터리 컴프레서에서 사용되는 베인은 실린더의 반경방향으로 형성된 안내홈내에 이동이 가능하게 삽입된다. 그리고, 이 베인은 상시 롤러 측에 눌러붙여 둘 필요가 있기 때문에, 종래부터 스프링에 의해 베인을 롤러측에 탄성지지하는데 부가하여, 실린더 내에 배압실을 형성하여 이 배압실에 베인을 롤러측에 탄성지지하기 위한 배압을 가하는 구성이 채택되어 있어, 구조의 복잡화를 초래하고 있었다.
특히, 상술한 바와 같이, 내부 중간압형 다단 압축식의 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소에서는, 밀폐 용기내의 중간압보다도 실린더내의 압력이 높아지기 때문에, 배압실에 고압의 배압을 가하는 통로의 형성이 필요하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하기 위한 베인에 구조의 간소화를 도모한 로터리 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 2단째의 단차압이 커지면, 제2 회전 압축 요소의 토출 밸브 내외의 압력차가 매우 커지고, 이 압력차에 의해 제2 회전 압축 요소의 토출 밸브 등이 파손되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 2단째의 단차압에 의해 생기는 제2 회전 압축 요소의 토출 밸브 등의 파손 고장을 미연에 회피할 수 있는 다단 압축식 로터리 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다단 압축식 로터리 컴프레서를 이용한 냉매 회로에 있어서, 증발기에는 착상(着霜)이 발생하기 때문에, 제상(除霜)을 행해야만 하는데, 이 증발기의 제상을 위하여 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 고온 냉매를 감압 장치에서 감압하지 않고 증발기에 공급(증발기에 직접 공급하는 경우와, 감압 장치를 통과시키지만 그곳에서 감압하지 않고 통과시키는 것만으로 공급하는 경우를 포함)하면, 제1 회전 압축 요소의 흡입 압력이 상승하고, 이에 따라서, 제1 회전 압축 요소의 토출 압력(중간압)이 높아진다. 이 냉매는 제2 회전 압축 요소를 지나서 토출되는데, 감압이 행해지지 않기 때문에 제2 회전 압축 요소의 토출 압력이 제1 회전 압축 요소의 흡입 압력과 비슷해지기 때문에 제2 회전 압축 요소의 토출과 흡입에서 압력의 역전 현상이 발생하게 되는 문제가 있었다.
여기에서, 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 감압하지 않고 증발기에 공급하기 위한 냉매 회로를 형성하고, 제상시에는 이 냉매 회로에 의해 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매도 증발기에 공급하도록 하면, 제2 회전 압축 요소에 있어서의 토출과 흡입의 압력 역전을 회피할 수 있다.
그러나, 이 경우에는 제1 회전 압축 요소의 토출측과 제2 회전 압축 요소의 토출측이 연통되는 형태가 되며, 그에 따라 제2 회전 압축 요소의 흡입측과 토출측이 동일한 압력이 되기 때문에, 제2 회전 압축 요소의 베인 점프가 발생하는 등 제2 회전 압축 요소의 운전이 불안정하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 다단 압축식 로터리 컴프레서를 이용한 냉매 회로에 있어서, 증발기의 제상 운전 시에 생기는 불안정한 운전 상황을 회피할 수 있는 제상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 냉매 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져 서 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측에 탄성지지하기 위한 배압실과, 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측과 배압실을 연통하는 연통로와, 이 연통로를 통하여 배압실에 가해지는 압력을 조정하기 위한 압력 조정 밸브를 구비하고 있으므로, 이 압력 조정 밸브에 의해, 롤러에 대한 베인의 누름력을 적정하게 유지할 수 있다. 또한, 배압실의 압력을 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측의 압력보다 낮고, 또한 밀폐 용기내의 압력보다 높은 소정의 값으로 유지함으로써, 이른바 베인 점프를 방지하면서 필요이상의 배압이 베인에 가해지는 것을 방지하고, 롤러에의 베인의 탄성 지지력을 최적화하는 것이 가능해진다.
이에 따라, 베인 선단 및 롤러 외주의 슬라이딩 부분에 가해지는 부담이 경감되고, 베인 및 롤러의 파손을 미연에 회피하여 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기에 더하여, 실린더의 개구면을 폐색함과 아울러, 전동 요소의 회전축의 축받이를 갖는 지지 부재와, 이 지지 부재 내에 구성된 토출 소음실을 구비하며, 연통로를 지지 부재 내에 형성하여 토출 소음실과 배압실을 연통함과 아울러, 압력 조정 밸브를 지지 부재 내에 형성하였으므로, 밀폐 용기내의 한정된 스페이스를 유효하게 활용하면서, 구조를 복잡하게 하지 않고, 베인의 배압실내의 압력 조정을 행할 수 있게 된다. 또한, 지지 부재 내에 연통로와 압력 조정 밸브를 미리 형성해 둘 수 있으므로, 조립 작업성도 양호하게 되는 것이다.
본 발명의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제조 방법은 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 이들 제1 및 제2 회전 압축 요소는 제1 및 제2 실린더 및 상기 전동 요소의 회전축에 형성된 제1 및 제2 편심부에 끼워 맞춰져서 각 실린더 내에서 편심 회전하는 제1 및 제2 롤러로 구성됨과 아울러, 제1 회전 압축 요소에서 압축되고, 토출된 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서를 제조할 때, 제1 실린더의 두께(높이) 치수를 변경하지 않고, 당해 실린더의 내경을 변경함으로써, 제1 및 제2 회전 압축 요소의 배제 용적비를 설정하는 것이다.
따라서, 제1 회전 압축 요소의 실린더 소재나 롤러, 회전축의 편심부 등의 전 부품을 변경하지 않고, 예를 들면 롤러만, 또는 롤러와 편심부만을 변경하는 등으로 극력 억제하여, 비용을 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 컴프레서의 전체 치수의 확대도 방지할 수 있으므로, 치수의 소형화를 도모할 수가 있다.
또한 본 발명의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제조 방법은 상기에 있어서, 제2 회전 압축 요소의 배제 용적을, 제1 회전 압축 요소의 배제 용적의 40% 이상 75% 이하로 설정하는 것이다.
이에 따라, 제2 회전 압축 요소의 배제 용적을, 제1 회전 압축 요소의 배제 용적의 40% 이상 75% 이하로 설정하면, 제1 및 제2 회전 압축 요소의 배제 용적비가 최적의 것이 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축되 고, 토출된 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측을 연통하는 연통로와, 이 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 형성하며, 이 밸브 장치는 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측의 압력차가 소정의 상한값 이상이 된 경우, 연통로를 개방하도록 하였으므로, 1단째의 단차압인 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측의 압력차를 소정의 상한값 이하로 억제할 수 있게 된다. 이에 따라, 1단째의 단차압이 너무 커져서 제1 회전 압축 요소에 형성된 토출 밸브가 파손되는 등의 문제점을 미연에 회피하고, 로터리 컴프레서의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 회전 압축 요소를 구성하는 실린더와, 이 실린더의 개구면을 폐색함과 아울러, 전동 요소의 회전축의 축받이를 갖는 지지 부재와, 이 지지 부재 내에 구성된 흡입 통로 및 토출 소음실을 구비하며, 연통로를 지지 부재 내에 형성하여 흡입 통로와 토출 소음실을 연통함과 아울러, 밸브 장치는 지지 부재 내에 형성하였으므로, 연통로와 밸브 장치를 제1 회전 압축 요소의 실린더 내에 집약하여 소형화를 실현할 수 있게 됨과 아울러, 미리 실린더 내에 밸브 장치를 조립하여 두므로, 조립 작업성도 개선되는 것이다.
본 발명에서는, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 회전 압축 요소를 구비하며, CO2 냉매를 압축하는 로터리 컴프레서에 있어서, 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더와, 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 걸어 맞춰져서 실린더 내에서 편심 이동하는 롤러부를 갖는 스윙 피스톤과, 이 스윙 피스톤에 형성되며, 롤러부로부터 반경방향으로 돌출하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인부와, 실린더에 형성되며, 스윙 피스톤의 베인부를 슬라이딩 및 요동이 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고 있으므로, 회전축의 편심부의 편심 회전에 맞추어, 스윙 피스톤은 지지부를 중심으로 하여 요동 및 슬라이딩하고, 그 베인부는 상시 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하게 된다.
이에 따라, 종래와 같이 베인을 롤러 측에 탄성지지하기 위한 스프링이나 배압실 및 당해 배압실에 배압을 인가하기 위한 구조를 형성할 필요가 없어지며, 로터리 컴프레서의 구조의 간소화와 생산 비용의 저감을 도모할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에서는, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 CO2 가스를 밀폐 용기 내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서에 있어서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더와, 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 걸어 맞춰져서 실린더 내에서 편심 이동하는 롤러부를 갖는 스윙 피스톤과, 이 스윙 피스톤에 형성되며, 롤러부로부터 반경방향으로 돌출하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인부와, 실린더에 형성되며, 스윙 피스톤의 베인부를 슬라이딩 및 요동이 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고 있으므로, 마찬가지로 회전축의 편심부의 편심 회전에 맞추어, 스윙 피스톤은 지지부를 중심으로 하여 요동 및 슬라이딩하고, 그 베인부는 상시 제2 회전 압축 요소의 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하게 된다.
이에 따라, 종래와 같이 베인을 롤러측에 탄성지지하기 위한 스프링이나 배압실 및 당해 배압실에 배압을 인가하기 위한 구조를 형성할 필요가 없어진다. 특히, 본 발명과 같이 밀폐 용기 내부가 중간압이 되는 이른바 다단 압축식의 로터리 컴프레서에서는, 배압을 인가하는 구조가 복잡하게 되는데, 스윙 피스톤을 이용함으로써, 현저한 구조의 간소화와 생산 비용의 저감을 도모할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에서는 상기에 더하여, 지지부를, 실린더에 형성되며, 스윙 피스톤의 베인부가 이동 가능하게 진입하는 안내홈과, 이 안내홈에 회동이 가능하게 형성되며, 베인부를 슬라이딩이 가능하게 지지하는 푸시로 구성하고 있으므로, 스윙 피스톤의 요동 및 슬라이딩 동작의 원활화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 로터리 컴프레서의 성능과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에서는, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 것으로, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스의 통과 경로와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측을 연통하는 연통로와, 이 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 구비하며, 당해 밸브 장치는 중간압의 냉매 가스와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측의 냉매 가스의 압력차가 소정의 상한값 이상이 된 경우, 연통로를 개방하도록 하 였으므로, 제2 회전 압축 요소의 토출 압력과 흡입 압력간의 압력차, 즉 2단째의 단차압을 소정의 상한값보다 낮게 억제할 수 있게 된다.
이에 따라, 제2 회전 압축 요소의 토출 밸브의 파손 등의 고장 발생을 미연에 회피할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에서는, 상기에 더하여, 제2 회전 압축 요소를 구성하는 실린더와, 이 실린더 내에서 압축된 냉매 가스를 토출하는 토출 소음실을 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스를 밀폐 용기 내로 토출하고, 제2 회전 압축 요소는 밀폐 용기내의 중간압의 냉매 가스를 흡인함과 아울러, 연통로는 토출 소음실을 구획하는 벽내에 형성하여, 밀폐 용기 내부와 토출 소음실을 연통하고, 밸브 장치는 상기 벽내에 형성하고 있으므로, 제 1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스의 통과 경로와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측을 연통하는 연통로, 및 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 제2 회전 압축 요소의 벽내에 집약할 수 있게 된다.
이에 따라, 구조의 간소화와 전체 치수의 소형화를 실현할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 제상 장치는 밀폐 용기 내에 전동 요소 및 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 냉매를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 다단 압축식 로터리 컴프레서와, 이 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매가 유입되는 가스 냉각기와, 이 가스 냉각기의 출구측에 접속된 제1 감압 장치와, 이 제1 감압 장치 의 출구측에 접속된 증발기를 구비하여 구성되며, 이 증발기로부터 나온 냉매를 제1 회전 압축 요소에 의해 압축하는 냉매 회로에 있어서, 제1 및 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 감압하지 않고 증발기에 공급하기 위한 제상(除霜) 회로와, 이 제상 회로의 냉매 유통을 제어하는 제1 유로 제어 장치와, 이 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 제2 회전 압축 요소에 공급하기 위한 냉매 통로에 형성된 제2 감압 장치와, 이 제2 감압 장치에 냉매를 흘릴 것인지 당해 제2 감압 장치를 우회하여 냉매를 흘릴 것인지를 제어하는 제2 유로 제어 장치를 구비하며, 이 제2 유로 제어 장치는 제1 유로 제어 장치에 의해 제상 회로에 냉매를 흘릴 때에는, 제2 감압 장치에 냉매를 흘리도록 하고 있으므로, 증발기의 제상 운전 시에는 제1 회전 압축 요소와 제2 회전 압축 요소의 토출 냉매가 감압되지 않고 증발기에 공급되며, 이에 따라서 제2 회전 압축 요소에 있어서의 압력의 역전 현상은 회피된다.
특히, 본 발명에 따르면, 이러한 제상 시에 제2 회전 압축 요소에 공급되는 냉매는 냉매 통로에 형성된 감압 장치를 지나서 제2 회전 압축 요소에 공급되게 되므로, 제2 회전 압축 요소에 있어서는 흡입과 토출 사이에 소정의 압력차가 구성되게 된다.
이에 따라, 제2 회전 압축 요소의 운전도 안정되고, 신뢰성이 향상된다. 특히, CO2 가스를 냉매로 사용하는 냉매 회로에 있어서 특히 현저한 효과를 갖는다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 냉매 가스를 밀폐 용기 내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 실린더 내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측에 탄성지지하기 위한 배압실과, 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측과 배압실을 연통하는 연통로와, 이 연통로를 통하여 배압실에 가해지는 압력을 조정하기 위한 압력 조정 밸브를 구비하며, 배압실의 압력을 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측의 압력보다 낮고, 또한 밀폐 용기내의 압력보다 높은 소정의 값으로 유지함으로써, 이른바 베인 점프를 방지하면서 필요이상의 배압이 베인에 가해지는 것을 방지하고, 롤러에의 베인의 탄성 지지력을 최적화하는 것이 가능해진다.
이에 따라, 베인 선단 및 롤러 외주의 슬라이딩 부분에 가해지는 부담이 경감되고, 베인 및 롤러의 내구성을 향상시키고, 베인 및 롤러의 파손을 미연에 회피하여 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 더하여, 실린더의 개구면을 폐색함과 아울러, 전동 요소의 회전축의 축받이를 갖는 지지 부재와, 이 지지 부재 내에 구성된 토출 소음실을 구비하며, 연통로를 지지 부재 내에 형성하여 토출 소음실과 배압실을 연통함과 아울러, 압력 조정 밸브를 지지 부재 내에 형성하였으므로, 밀폐 용기 내의 한정된 스페이스를 유효하게 활용하면서, 구조를 복잡하게 하지 않고, 베인의 배압실 내의 압력 조정을 행할 수 있게 된다. 또한, 지지 부재 내에 연통로와 압력 조정 밸브를 미리 형성해 둘 수 있으므로, 조립 작업성도 양호하게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 이들 제1 및 제2 회전 압축 요소는 제1 및 제2 실린더 및 상기 전동 요소의 회전축에 형성된 제1 및 제2 편심부에 끼워 맞춰져서 각 실린더 내에서 편심 회전하는 제1 및 제2 롤러로 구성됨과 아울러, 상기 제1 회전 압축 요소에서 압축되고, 토출된 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서를 제조할 때, 제1 실린더의 두께(높이) 치수를 변경하지 않고, 당해 실린더의 내경을 변경함으로써, 제1 및 제2 회전 압축 요소의 배제 용적비를 설정하도록 하고 있으므로, 제1 회전 압축 요소의 실린더 소재나 롤러, 회전축의 편심부 등의 전 부품을 변경하지 않고, 예를 들면 롤러만, 또는 롤러와 편심부만을 변경하는 등으로 억제하여, 비용을 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 컴프레서의 전체 치수의 확대도 방지할 수 있으므로, 치수의 소형화를 도모할 수도 있다. 그리고, 예를 들면 제2 회전 압축 요소의 배제 용적을, 제1 회전 압축 요소의 배제 용적의 40% 이상 75% 이하로 설정하면, 제1 및 제2 회전 압축 요소의 배제 용적비가 최적의 것이 된다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축되고, 토출된 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서에 있어서, 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측을 연통하는 연통로와, 이 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 형성하며, 이 밸브 장치는 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측의 압력차가 소정의 상한값 이상이 된 경우, 연통로를 개방하도록 하였으므로, 1단째의 단차압인 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측의 압력차를 소정의 상한값 이하로 억제할 수 있게 된다. 이에 따라, 1단째의 단차압이 너무 커져서 제1 회전 압축 요소에 형성된 토출 밸브가 파손되는 등의 문제점을 미연에 회피하고, 로터리 컴프레서의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 회전 압축 요소를 구성하는 실린더와, 이 실린더의 개구면을 폐색함과 아울러, 전동 요소의 회전축의 축받이를 갖는 지지 부재와, 이 지지 부재 내에 구성된 흡입 통로 및 토출 소음실을 구비하며, 연통로를 지지 부재 내에 형성하여 흡입 통로와 토출 소음실을 연통함과 아울러, 밸브 장치는 지지 부재 내에 형성하였으므로, 연통로와 밸브 장치를 제1 회전 압축 요소의 실린더 내에 집약하여 소형화를 실현할 수 있게 됨과 아울러, 미리 실린더 내에 밸브 장치를 조립하여 두므로, 조립 작업성도 개선되는 것이다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 회전 압축 요소를 구비하며, CO2 냉매를 압축하는 로터리 컴프레서에 있어서, 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더와, 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 걸어 맞춰져서 실린더 내에서 편심 이동하는 롤러부를 갖는 스윙 피스톤과, 이 스윙 피스톤에 형성되며, 롤러부로부터 반경방향으로 돌출하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인부와, 실린더에 형성되며, 스윙 피스톤의 베인부를 슬라이딩 및 요동이 가능하게 지지하는 지지부를 구비하고 있으므로, 회전축의 편심부의 편심 회전에 맞추어, 스윙 피스톤은 지지부를 중심으로 하여 요동 및 슬라이딩하고, 그 베인부는 상시 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하게 된다.
이에 따라, 종래와 같이 베인을 롤러측에 탄성지지하기 위한 스프링이나 배압실 및 당해 배압실에 배압을 인가하기 위한 구조를 형성할 필요가 없어지며, 로터리 컴프레서의 구조의 간소화와 생산 비용의 저감을 도모할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 CO2 냉매 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서에 있어서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더와, 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 걸어 맞춰져서 실린더 내에서 편심 이동하는 롤러부를 갖는 스윙 피스톤과, 이 스윙 피스톤에 형성되며, 롤러부로부터 반경방향으로 돌출하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인부와, 실린더에 형성되며, 스윙 피스톤의 베인부를 슬라이딩 및 요동이 가능하 게 지지하는 지지부를 구비하고 있으므로, 마찬가지로 회전축의 편심부의 편심 회전에 맞추어, 스윙 피스톤은 지지부를 중심으로 하여 요동 및 슬라이딩하고, 그 베인부는 상시 제2 회전 압축 요소의 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하게 된다.
이에 따라, 종래와 같이 베인을 롤러측에 탄성지지하기 위한 스프링이나 배압실 및 당해 배압실에 배압을 인가하기 위한 구조를 형성할 필요가 없어진다. 특히, 본 발명과 같이 밀폐 용기 내부가 중간압이 되는 이른바 다단 압축식의 로터리 컴프레서에서는, 배압을 인가하는 구조가 복잡하게 되는데, 스윙 피스톤을 이용함으로써, 현저한 구조의 간소화와 생산 비용의 저감을 도모할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기에 더하여, 지지부를, 실린더에 형성되며, 스윙 피스톤의 베인부가 이동 가능하게 진입하는 안내홈과, 이 안내홈에 회동이 가능하게 형성되며, 베인부를 슬라이딩이 가능하게 지지하는 푸시로 구성하고 있으므로, 스윙 피스톤의 요동 및 슬라이딩 동작의 원활화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 로터리 컴프레서의 성능과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에 흡인하고, 압축하여 토출하는 것으로서, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스의 통과 경로와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측을 연통하는 연통로와, 이 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 구비하며, 당해 밸브 장치는 중간압의 냉매 가스와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측 의 냉매 가스의 압력차가 소정의 상한값 이상이 된 경우, 연통로를 개방하도록 하였으므로, 제2 회전 압축 요소의 토출 압력과 흡입 압력간의 압력차, 즉 2단째의 단차압을 소정의 상한값보다 낮게 억제할 수 있게 된다.
이에 따라, 제2 회전 압축 요소의 토출 밸브의 파손 등의 고장 발생을 미연에 회피할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기에 더하여, 제2 회전 압축 요소를 구성하는 실린더와, 이 실린더 내에서 압축된 냉매 가스를 토출하는 토출 소음실을 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스를 밀폐 용기 내로 토출하고, 제2 회전 압축 요소는 이 밀폐 용기내의 중간압의 냉매 가스를 흡인함과 아울러, 연통로는 토출 소음실을 구획하는 벽내에 형성하여, 밀폐 용기 내부와 토출 소음실을 연통하고, 밸브 장치는 상기 벽내에 형성하고 있으므로, 제 1 회전 압축 요소에서 압축된 중간압의 냉매 가스의 통과 경로와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측을 연통하는 연통로, 및 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 제2 회전 압축 요소의 커버 내에 집약할 수 있게 된다.
이에 따라, 구조의 간소화와 전체 치수의 소형화를 실현할 수 있게 되는 것이다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 밀폐 용기내에 전동 요소 및 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 압축 요소에서 압축된 냉매를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 다단 압축식 로터리 컴프레서와, 이 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매가 유입되는 가스 냉각기와, 이 가스 냉각기의 출구측에 접속된 제1 감압 장치와, 제1 감압 장치의 출구측에 접속된 증발기를 구비하여 구성되며, 이 증발기로부터 나온 냉매를 제1 회전 압축 요소에 의해 압축하는 냉매 회로에 있어서, 제1 및 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 감압하지 않고 증발기에 공급하기 위한 제상(除霜) 회로와, 이 제상 회로의 냉매 유통을 제어하는 제1 유로 제어 장치와, 이 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 제2 회전 압축 요소에 공급하기 위한 냉매 통로에 형성된 제2 감압 장치와, 이 제2 감압 장치에 냉매를 흘릴 것인지 당해 제2 감압 장치를 우회하여 냉매를 흘릴 것인지를 제어하는 제2 유로 제어 장치를 구비하며, 이 제2 유로 제어 장치는 제1 유로 제어 장치에 의해 제상 회로에 냉매를 흘릴 때에는, 제2 감압 장치에 냉매를 흘리도록 하고 있으므로, 증발기의 제상 운전 시에는 제1 회전 압축 요소와 제2 회전 압축 요소의 토출 냉매가 감압되지 않고 증발기에 공급되며, 이에 따라서 제2 회전 압축 요소에 있어서의 압력의 역전 현상은 회피된다.
특히, 본 발명에 따르면, 이러한 제상 시에 제2 회전 압축 요소에 공급되는 냉매는 냉매 통로에 형성된 감압 장치를 지나서 제2 회전 압축 요소에 공급되게 되므로, 제2 회전 압축 요소에 있어서는 흡입과 토출 사이에 소정의 압력차가 구성되게 된다.
이에 따라, 제2 회전 압축 요소의 운전도 안정되고, 신뢰성이 향상된다. 특히, CO2 가스를 냉매로 사용하는 냉매 회로에 있어서 특히 현저한 효과를 갖는다.
다음에, 도면에 의거하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명하겠다. 도1a 내지 도1f는 본 발명의 로터리 컴프레서의 실시예로서, 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)를 구비한 내부 중간압형 다단(2단) 압축식의 로터리 컴프레서(10)의 종단면도, 도2는 로터리 컴프레서(10)의 압력 조정 밸브(107) 부분의 확대 단면도, 도3은 로터리 컴프레서(10)의 정면도, 도4는 로터리 컴프레서(10)의 측면도를 각각 나타내고 있다.
각 도면에 있어서, 참조번호 10은 이산화탄소(CO2)를 냉매로 하는 내부 중간압형의 로터리 컴프레서로, 이 로터리 컴프레서(10)는 강판으로 이루어지는 원통형상의 밀폐 용기(12)와, 이 밀폐 용기(12)의 내부 공간의 상측에 배치 수납된 전동 요소(14) 및 이 전동 요소(14)의 하측에 배치되며, 전동 요소(14)의 회전축(16)에 의해 구동되는 제1 회전 압축 요소(32)(1단째) 및 제2 회전 압축 요소(34)(2단째)로 이루어지는 회전 압축 기구부(18)에 의해 구성되어 있다.
또, 실시예의 로터리 컴프레서(10)의 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적은 제1 회전 압축 요소(32)의 배제 용적보다도 작게 설정되어 있다.
밀폐 용기(12)는 저부를 오일 받이로 하고, 전동 요소(14)의 회전 압축 기구부(18)를 수납하는 용기 본체(12A)와, 이 용기 본체(12A)의 상부 개구를 폐색하는 대략 주발형상의 단부 캡(뚜껑체)(12B)으로 구성되며, 또한 이 단부 캡(12B)의 상면 중심에는 원형의 부착 구멍(12D)이 형성되어 있으며, 이 부착 구멍(12D)에는 전 동 요소(14)에 전력을 공급하기 위한 터미널(배선을 생략)(20)이 부착되어 있다.
전동 요소(14)는 밀폐 용기(12)의 상부 공간의 내주면을 따라서 환형상으로 부착된 스테이터(22)와, 이 스테이터(22)의 내측에 약간의 간격을 형성하여 삽입설치된 로터(24)로 이루어진다. 이 로터(24)는 중심을 지나서 연직 방향으로 연장되는 회전축(16)에 고정되어 있다.
스테이터(22)는 도넛 형상의 전자 강판을 적층한 적층체(26)와, 이 적층체(26)의 톱니부에 직권(집중 감기) 방식에 의해 바깥 감김된 스테이터 코일(28)을 갖고 있다. 또한, 로터(24)도 스테이터(22)와 마찬가지로 전자 강판의 적층체(30)로 형성되며, 이 적층체(30)내에 영구 자석(MG)을 삽입하여 형성되어 있다.
상기 제1 회전 압축 요소(32)와 제2 회전 압축 요소(34) 사이에는 중간 칸막이판(36)이 끼워져 있다. 즉 제1 회전 압축 요소(32)와 제2 회전 압축 요소(34)는 중간 칸막이판(36)과, 이 중간 칸막이판(36)의 상하에 배치된 상부 실린더(38), 하부 실린더(40)와, 180도의 위상차를 갖고 회전축(16)에 형성한 상하 편심부(42, 44)에 끼워 맞춰져서 상하 실린더(38, 40)내부를 편심 회전하는 상하 롤러(46, 48)와, 이 상하 롤러(46, 48)에 접촉하여 상하 실린더(38, 40) 내부를 각각 저압실측과 고압실측으로 구획하는 상하 베인(50, 52)과, 상부 실린더(38)의 상측의 개구면 및 하부 실린더(40)의 하측의 개구면을 폐색하여 회전축(16)의 축받이를 겸용하는 지지 부재로서의 상부 지지 부재(54) 및 하부 지지 부재(56)에 의해 구성된다.
또, 제1 회전 압축 요소(32)의 배제 용적과 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적의 비는 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적/제1 회전 압축 요소(32)의 배제 용적 ×100= 40%∼75%로 되어 있다.
상기 제2 회전 압축 요소(34)를 구성하는 상부 실린더(38)내에는 도2에 나타낸 바와 같이 상술한 베인(50)을 수납하는 안내홈(70)이 형성되어 있으며, 이 안내홈(70)의 외측, 즉 베인(50)의 배면측에는, 스프링 부재로서의 스프링(74)을 수납하는 수납부(70A)가 형성되어 있다. 이 스프링(74)은 베인(50)의 배면측 단부에 접촉하고, 상시 베인(50)을 롤러(46)측에 탄성 지지한다. 그리고, 이 수납부(70A)는 안내홈(70)측과 밀폐 용기(12)(용기 본체(12A))측에 개구되어 있으며, 수납부(70A)에 수납된 스프링(74)의 밀폐 용기(12)측에는 금속제의 플러그(137)가 형성되며, 스프링(74)의 이탈 방지의 역할을 한다. 또한, 플러그(137)의 둘레면에는 당해 플러그(137)와 수납부(70A)의 내면 사이를 밀봉하기 위한 도시하지 않은 O링이 부착되어 있다.
또한, 안내홈(70)과 수납부(70A) 사이에는 스프링(74)과 함께 베인(50)을 상시 롤러(46)측에 탄성지지하기 위하여, 제2 회전 압축 요소(34)의 냉매 토출 압력을 베인(5)에 인가하는 배압실(99)이 형성되어 있다. 이 배압실(99)의 상면은 후술하는 제2 통로(106)에 연통한다.
제2 및 제1 회전 압축 요소(34, 32)를 각각 구성하는 상하 실린더(38, 40)는 실시예에서는 동일한 두께 치수의 소재로 구성되어 있다. 또한, 각 실린더(38, 40)를 절삭가공함으로써 구성되는 각각의 내경을 D2, D1이라 하면, 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)의 배제 용적비를 변경하는 경우에는, 상기 제1 회전 압축 요소(32)의 하부 실린더(40)의 내경(D1)을 변경함으로써, 배제 용적비를 설정한다.
여기에서, 예를 들면 하부 실린더(40)의 두께(높이) 치수를 변경함으로써 배제 용적비를 설정하는 경우에는, 하부 실린더(40)의 소재, 하부 편심부(44) 및 하부 롤러(48)의 두께(높이) 치수를 모두 변경해야만 한다. 즉 이 경우에는 적어도 하부 실린더(40) 및 하부 롤러(48)의 소재를 변경하고, 하부 편심부(44)에 대해서는 회전축(16)의 절삭 가공을 변경할 필요가 생긴다. 한편, 본 발명의 경우에는, 적어도 하부 실린더(40)에 대해서는 소재는 그대로 두고, 절삭 가공할 때에 내경만 변경하면 충분하다. 또한, 하부 롤러(48)에 대해서는 적어도 외부직경을 변경할 필요가 있지만, 내경이 동일하다면 하부 편심부(44)의 변경은 필요하지 않다. 이와 같이, 본 발명에 따르면, 적어도 하부 실린더(40)의 소재는 그대로 두고, 그 절삭 가공과 하부 롤러(48)의 외부 직경의 변경, 또는 하부 롤러(48)의 외부 직경 및 내경의 변경과 하부 편심부(44)의 변경만으로 대처 가능하게 된다. 이에 따라, 부품 변경을 최소한으로 억제하면서, 최적의 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)의 배제 용적비를 설정 가능하게 된다. 실시예에서는 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적을, 제1 회전 압축 요소(32)의 배제 용적의 40% 이상 75% 이하로 설정하고 있다.
제1 회전 압축 요소(32)에는 하부 편심부(44)에 걸어 맞춰져서 편심 회전하는 하부 롤러(48)와, 이 하부 롤러(48)에 접촉하여 하부 실린더(40) 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인(52)이 형성되어 있다. 실린더(40)에는 베인(52)을 활주 가능하게 수납하기 위한 안내홈과, 이 안내홈의 외측에 배치된 스프링(76)이 형성되어 있으며, 이 스프링(76)은 베인(52)의 외측 단부에 접촉하여, 상시 베 인(52)을 롤러(48)측에 탄성 지지한다. 그리고, 이 스프링(76)의 밀폐 용기(12)측의 수납부 내에는 금속제의 플러그(137)가 형성되며, 스프링(76)의 이탈방지의 역할을 한다.
실린더(40)의 안내홈은 베인(52)의 외측단측에 있어서 밀폐 용기(12)내에 연통해 있으며, 이에 따라서, 밀폐 용기(12)내의 후술하는 중간압이 베인(52)의 배압으로서 인가되도록 구성되어 있다.
또한, 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38)내에는 스윙 피스톤(110)이 형성되어 있으며, 이 스윙 피스톤(110)은 롤러부(112)와 베인부(114)로 구성되어 있다(도12). 롤러부(112)는 회전축(16)의 상부 편심부(42)에 걸어 맞춰지며, 상부 편심부(42)는 이 롤러부(112) 내에서 회전하고, 롤러부(112) 자체는 이 상부 편심부(42)의 편심 회전에 맞추어, 상부 실린더(38)의 내면에 접촉하면서 편심 이동하도록 구성되어 있다.
베인부(114)는 이 롤러부(112)로부터 반경 방향으로 돌출해 있으며, 후술하는 푸시(116)의 지지홈(116A)에 진입하여 지지되며, 상부 실린더(38) 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하도록 구성되어 있다(도12).
또한, 상부 실린더(38)에는 내주로부터 반경방향으로 연장하는 안내홈(70)이 형성되어 있으며, 이 안내홈(70)의 내측단에는 상하 방향으로 대략 원통형의 지지구멍(88)이 확개(擴開)형성되어 있다. 그리고, 이 지지 구멍(88)내에는 상술한 푸시(116)가 삽입되며, 이 푸시(116)는 지지 구멍(88)내에서 상하방향의 축을 회전 중심으로 하여 회동이 가능하게 지지되어 있다.
그리고, 이 푸시(116)의 중심을 통과하여 푸시(116)의 직경 방향(상부 실린더(38)의 반경방향)으로 상술한 지지홈(116A)이 관통 형성되어 있으며, 스윙 피스톤(110)의 베인부(114)는 안내홈(70)에 진입하여 이 지지홈(116A) 내부를 통과하고, 당해 지지홈(116A)에 슬라이딩이 가능하게 지지되어 있다. 이 상태에서 베인부(114)는 안내홈(70)내에 있어서 이동 가능하게 됨과 아울러, 푸시(116) 자체가 회동함으로써, 스윙 피스톤(110) 자체도 원활하게 슬라이딩 및 요동이 가능하게 지지된다.
즉, 스윙 피스톤(110)은 전동 요소(114)의 회전축(16)에 형성된 상부 편심부(42)에 걸어 맞춰져서 상부 실린더(38)내에서 편심 이동하는 롤러부(112)를 가지며, 이 롤러부(112)로부터 반경방향으로 돌출하여 상부 실린더(38) 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인부(114)를 구비하고 있다. 그리고, 스윙 피스톤(110)은 상부 편심부(42)의 편심 회전에 따라서, 상부 실린더(38) 내에 있어서 요동하게 된다. 그리고, 이 경우, 안내홈(70)와 푸시(116)에 의해 본 발명에 있어서의 지지부가 구성되어 있다.
이 경우, 지지구멍(88)과 푸시(116) 사이 및 지지홈(116A)과 베인부(114) 사이는 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 압력이 유출되지 않도록 오일에 의해 봉지되는 칫수로 된다. 이와 같은 구조로 함으로써, 제2 회전 압축 요소(34)에는 제1 회전 압축 요소(32)에 형성한 베인(52)을 롤러(48)측에 탄성 지지하는 스프링이 불필요하게 된다. 또한, 제2 회전 압축 요소(34)를 제1 회전 압축 요소(32)와 같이 구성한 경우에는, 베인에 배압을 가하여 베인을 롤러측에 탄성 지지하게 되는데, 제2 회전 압축 요소(34)에는 스윙 피스톤(110)을 형성하고 있으므로, 베인으로의 배압이 불필요하게 된다. 그리고, 스윙 피스톤(110)을 푸시(116)에 의해 슬라이딩 및 요동이 가능하게 지지하고 있으므로, 스윙 피스톤(110)에 의한 베인부(114)의 동작의 원활화를 도모할 수 있게 되고, 로터리 컴프레서(10)의 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 도8 내지 도11에 나타낸 바와 같이, 상부 지지 부재(54) 및 하부 지지 부재(56)에는, 흡입 포트(161, 162)에 의해 상하 실린더(38, 40)의 내부와 각각 연통하는 흡입 통로(58, 60)와, 상부 지지 부재(54) 및 하부 지지 부재(56)의 오목부를 벽으로서의 커버에 의해 폐쇄함으로써 형성된 토출 소음실(62, 64)이 형성되어 있다. 즉 토출 소음실(62)은 토출 소음실(62)을 구획하는 벽으로서의 상부 커버(66), 토출 소음실(64)은 토출 소음실(64)을 구획하는 벽으로서의 하부 커버(68)에 의해 폐쇄된다.
이 경우, 상부 지지 부재(54)의 중앙에는 축받이(54A)가 기립 형성되어 있다. 또한, 하부 지지 부재(56)의 축받이(56A)가 관통 형성되어 있으며, 회전축(16)은 상부 지지 부재(54)의 축받이(54A)와 하부 지지 부재(56)의 축받이(56A)에 지지되어 있다.
여기에서, 상기 제1 회전 압축 요소(32)의 흡입 통로(60)와 토출 소음실(64) 사이의 하부 지지 부재(56)내에는 연통로(100)가 형성되어 있다. 이 연통로(100)는 제1 회전 압축 요소(32)의 냉매 흡입측인 흡입 통로(60)와 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축된 중간압의 냉매가 토출되는 냉매 토출측인 토출 소음실(64)을 연 통하는 통로이며, 자세한 것은 도7에 나타낸다. 즉 토출 소음실(64)에는 제1 통로(101)의 일단이 개구되고, 이 제1 통로(101)의 타단은 밸브 장치 수납실(102)에 개구되어, 토출 소음실(64)과 밸브 장치 수납실(102)을 연통하고 있다.
이 밸브 장치 수납실(102)은 수직 방향으로 형성되어 있으며, 흡입통로(60)측의 상부 개구 및 하부 커버(38)측의 하부 개구는 각각 밀봉재(104, 105)에 의해 막혀져 있다.
그리고, 밸브 장치 수납실(102)의 제1 통로(101)가 개구되는 위치보다 상측에는, 제2 통로(103)의 일단이 개구되어 있으며, 이 제2 통로(103)의 타단은 흡입 통로(60)에 개구되고, 밸브 장치 수납실(102)과 흡입 통로(60)를 연통하고 있다. 이들 제1 및 제2 통로(101, 103)와 밸브 장치 수납실(102)은 하부 지지 부재(56)내에 형성되며, 이들이 상기 연통로(100)를 구성한다. 그리고, 밸브 장치 수납실(102)내에는 릴리스 밸브로서 기능하는 밸브 장치(106)가 상하로 이동 가능하게 수납되어 있다. 이 밸브 장치(106)의 상면에는 신축이 자유로운 스프링(107)의 일단이 접촉하여 형성되어 있으며, 이 스프링(107)의 타단은 밀봉재(104)에 고정되며, 이에 따라 밸브 장치(106)는 스프링(107)에 의해 상시 하측으로 탄성 지지된다.
또한, 밸브 장치(106)가 도7과 같이 제1 통로(101)의 개구 위치와 제2 통로(103)의 개구 위치 사이에 위치해 있을 때에는, 흡입 통로(60)내의 압력(저압 LP)과 스프링(107)에 의해 밸브 장치(106)를 하측으로 밀어내리는 방향으로 탄성적으로 지지되고, 제1 통로(101)로부터는 중간압이 밸브 장치(106)를 밀어올리는 방 향으로 탄성적으로 지지하게 된다. 즉 스프링(107)의 탄성 지지력을 맞춘 냉매 흡입측의 저압의 냉매 가스와 냉매 토출측의 중간압의 냉매 가스의 압력차에 의해 밸브 장치 수납실(102) 내부를 밸브 장치(106)가 상하 이동한다.
또한, 본 실시예에서는, 저압의 냉매 가스와 중간압의 냉매 가스의 압력차가 5 ㎫G미만일 때, 밸브 장치 수납실(102)내에 수납된 밸브 장치(106)는 도7의 상태가 되고, 밸브 장치 수납실(102)내의 제1 통로(101)의 타단과 제2 통로(103) 사이에 위치해 있기 때문에, 밸브 장치(106)에 의해 냉매 흡입측과 냉매 토출측은 연통되지 않고 폐색되어 있다.
그리고, 중간압이 상승하고, 저압의 냉매 가스와 중간압의 냉매 가스의 압력차가 확대되어 5 ㎫G(상한값)에 달했을 때, 밸브 장치(106)는 제1 통로(101)로부터 유입되는 중간압의 냉매 가스에 의해 제2 통로(103)의 상측까지 밀어 올려지고, 제1 통로(101)와 제2 통로(103)를 연통[연통로(100)를 연통]시켜서 냉매 토출측의 중간압의 냉매 가스가 냉매 흡입측의 흡입 통로(60)에 흘러 들어가도록 스프링(107)의 탄성 지지력을 설정하고 있다. 그리고, 양자의 압력차가 5 ㎫G보다 작아지면, 밸브 장치(106)는 제2 통로(103) 하측의 제1 통로(101)의 연통 위치와 제2 통로(103)의 연통 위치 사이로 하강하고, 제1 통로(101)와 제2 통로(103)를 막아서 연통로(100)를 폐색한다. 이에 따라, 제1 회전 압축 요소(32)의 냉매 토출측과 냉매 흡입측의 압력차인 1단째의 단차압이 상한값보다 낮아지도록 하고 있다.
다음에, 상기 하부 커버(68)는 도넛 형상의 원형 강판으로 구성되어 있으며, 주변부의 메인 볼트(129)에 의해 아래에서부터 하부 지지 부재(56)에 고정되며, 토 출 포트(41)에 의해 제1 회전 압축 요소(32)의 하부 실린더(40) 내부와 연통하는 토출 소음실(64)의 하부 개구부를 폐색한다. 이 메인 볼트(129)의 선단은 상부 지지 부재(54)에 나사 결합된다. 도8은 하부 지지 부재(56)의 하면을 나타내고 있으며, 참조번호 128은 토출 소음실(64)내에 있어서 토출 포트(141)를 개폐하는 제1 회전 압축 요소(32)의 토출 밸브이다.
그리고, 토출 소음실(64)과 밀폐 용기(12) 내부에 있어서의 상부 커버(66)의 전동 요소(14)측은 상하 실린더(38, 40)나 중간 칸막이판(36)을 관통하는 구멍인 도시하지 않은 연통로에 의해 연통되어 있다. 이 경우, 연통로의 상단에는 중간 토출관(121)이 기립형성되어 있으며, 이 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12)내에 중간압의 냉매가 토출된다.
또한, 상부 커버(66)는 토출 포트(39)에 의해 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38) 내부와 연통하는 토출 소음실(62)의 상면 개구부를 폐색하고, 밀폐 용기(12) 내부를 토출 소음실(62)과 전동 요소(14)측으로 칸막이한다. 이 상부 커버(66)는 도9에 나타낸 바와 같이 상기 상부 지지 부재(54)의 축받이(54A)가 관통하는 구멍이 형성된 대략 도넛 형상의 원형 강판으로 구성되어 있으며, 주변부가 메인 볼트(78)에 의해, 위에서부터 상부 지지 부재(54)에 고정되어 있다. 이 메인 볼트(78)의 선단은 하부 지지 부재(56)에 나사 결합된다. 도9에 있어서, 참조번호 127은 토출 소음실(62)내에 있어서 토출 포트(39)를 개폐하는 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 밸브이다.
여기에서, 토출 밸브(127, 128)는 세로로 길다란 금속판으로 이루어지는 탄 성 부재에 의해 구성되어 있으며, 토출 밸브(127, 128)의 일측은 토출 포트(39, 41)에 접촉하여 밀폐함과 아울러, 타측은 토출 포트(38, 42)와 소정의 간격을 두어 형성된 도시하지 않은 나사 구멍에 도시하지 않은 나사로 고정되어 있다. 토출 밸브(127, 128)는 토출 포트(39, 41)에 일정한 탄성 지지력으로 접촉하여, 탄성력에 의해 토출 포트(39, 41)를 개폐 가능하게 폐색한다.
도1c에 있어서 참조번호 96은 제1 회전 압축 요소(32)의 흡입 배관이며, 하부 지지 부재(56)의 흡입 통로(60)에 연통하여 부착되어 있다. 또한, 97 및 98은 제2 회전 압축 요소(34)의 흡입 배관 및 토출 배관이며, 흡입 배관(97)의 일단은 상부 커버(66) 상측에서 밀폐 용기(12)내에 연통하고, 타단은 제2 회전 압축 요소(34)의 흡입 통로(58)에 연통해 있다. 토출 배관(98)은 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 소음실(62)에 연통하여 부착되어 있다.
또한, 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 커버(66)내에는, 본 발명의 연통로(200)가 형성되어 있다. 상기 연통로(200)는 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축된 중간압의 냉매 가스의 통과 경로인 밀폐 용기(12) 내부와 제2 회전 압축 요소의 냉매 토출측의 토출 소음실(62)을 연통하는 통로이며, 도13에 나타낸 바와 같이 수평으로 연장하는 제1 통로(201)의 일단이 밀폐 용기(12)내에 연통해 있으며, 제1 통로(201)의 타단은 밸브 장치 수납실(202)에 연통해 있다. 이 밸브 장치 수납실(202)은 상부 커버(66)를 연직 방향으로 관통하는 구멍이며, 밸브 장치 수납실(202)의 상면은 밀폐 용기(12)에 개구됨과 아울러, 하면은 토출 소음실(62)에 개구해 있다. 또한, 이 밸브 장치 수납실(202)의 상하 개구는 각각 밀봉재(203, 204)에 의해 막혀져 있다.
그리고, 밸브 장치 수납실(202)의 하부에 형성된 밀봉재(204)에는 밸브 장치 수납실(202)과 토출 소음실(62)을 연통하는 제2 통로(205)가 형성되어 있다. 이들 제1 통로(201), 밸브 장치 수납실(202) 및 제2 통로(205)에 의해 연통로(200)가 구성된다. 또한, 이 연통로(200)의 밸브 장치 수납실(202)내에는 구형상의 밸브 장치(207)가 수납되어 있으며, 이 밸브 장치(207)의 상면에는 신축 자유로운 스프링(206)(탄성지지 부재)의 일단이 접촉하여 형성되어 있다. 이 스프링(206)의 타단은 상측의 밀봉재(203)에 고정되며, 밸브 장치(207)는 이러한 스프링(206)에 의해 상시 하측을 향하여 탄성지지되며, 평소에는 제2 통로(205)를 폐색하고 있다.
또한, 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매가 제1 통로(201)로부터 밸브 장치 수납실(202)내에 유입되고, 밸브 장치(207)를 하측을 향하여 탄성 지지함과 아울러, 토출 소음실(62)내의 고압의 냉매가 하측의 밀봉재(204)에 형성된 제2 통로(205)로부터 밸브 장치 수납실(202)내에 유입되어 밸브 장치(207)의 하면에서부터 밸브 장치(207)를 상측을 향하여 탄성지지하는 구조로 되어 있다.
이와 같이 밸브 장치(207)는 스프링(206)이 접촉하는 측, 즉 상측에서부터 중간압의 냉매 가스와 스프링(206)에 의해 하측을 향하여 탄성 지지되며, 반대측으로부터는 고압의 냉매 가스에 의해 상측을 향하여 탄성적으로 지지된다. 그리고, 평소에는 밸브 장치(207)의 하면은 제2 통로(205)에 접촉하여 밀폐하고 있으며, 이에 따라서 연통로(200)는 밸브 장치(207)에 의해 폐색되어 있다.
또, 스프링(206)의 탄성 지지력은 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매 가스와 토출 소음실(62)내의 고압의 냉매 가스의 압력차가 상한값인 예를 들면 8 ㎫G에 달한 경우에, 제1 통로(205)에 접촉하여 밀폐하고 있던 밸브 장치(207)가 제2 통로(205)로부터 유입되는 고압의 냉매 가스에 의해 상측으로 밀어 올려지도록 설정되어 있는 것으로 한다. 따라서, 상기 압력차가 8 ㎫G(상한값) 이상으로 개방한 경우, 밸브 장치 수납실(202)을 통하여 제1 통로(201)와 제2 통로(205)가 연통하고, 토출 소음실(62)내의 고압의 냉매 가스가 밀폐 용기(12) 내로 유출된다. 그리고, 상기 압력차가 8 ㎫G 미만까지 좁혀지면, 스프링(206)은 밸브 장치(207)를 제2 통로(205)에 접촉시켜서 밀폐하고, 제1 통로(201)와 제2 통로(205)는 밸브 장치(207)에 의해 막히게 된다. 이에 따라, 2단째의 단차압이 매우 커지는 것을 미연에 회피한다.
또, 토출 소음실(64)과 밀폐 용기(12) 내부는 상하 실린더(38, 40)나 중간 칸막이판(36)을 관통하는 연통로에 의해 연통되어 있으며, 연통로의 상단에는 중간 토출관(121)이 기립형성되며, 이 중간 토출관(121)으로부터 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축된 중간압의 냉매 가스가 밀폐 용기(12)내로 토출된다.
그리고, 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38) 내부와 연통하는 토출 소음실(62)의 상면 개구부를 폐색하는 상부 커버(66)는 밀폐 용기(12)내부를 토출 소음실(62)과 전동 요소(14)측으로 칸막이한다.
또한, 상부 지지 부재(54)내에는 연통로(100)가 형성되어 있다. 이 연통로(100)는 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38)의 도시하지 않은 토출 포트에 연통하는 토출 소음실(62)과 상기 배압실(99)을 연통하는 통로이며, 도2에 나타 낸 바와 같이 상부 지지 부재(54)를 상하로 관통하고, 상측이 상부 커버(66)에 의해 폐색되는 밸브 수납실(102)과, 이 밸브 수납실(102)의 상단과 토출 소음실(62)을 연통하는 제1 통로(101)와, 밸브 수납실(102)의 외측에 위치하여 당해 밸브 수납실(102)과 배압실(99)을 연통하는 제2 통로(106)로 구성된다.
상기 밸브 수납실(102)은 연직 방향으로 연장하는 원통형상의 구멍이며, 하단은 밀봉재(103)에 의해 폐색되어 있다. 그리고, 밀봉재(103)의 상측에는 스프링 부재(104)(코일 스프링)의 하단이 부착되며, 이 스프링 부재(104)의 상단에 밸브 부재(105)가 부착되어 있다. 이 밸브 부재(105)는 밸브 수납실(102)내에 상하이동 가능하게 형성됨과 아울러, 당해 밸브 수납실(102)의 둘레벽에 활주가 가능하게 접촉하여 밸브 수납실(102)을 상하로 구획한다. 이들 밸브 부재(105) 및 스프링 부재(104)에 의해 본 발명의 압력 조정 밸브(107)가 구성되어 있다.
상기 제2 통로(106)는 밸브 수납실(102)의 하단에서부터 소정 높이의 위치로부터 하측의 배압실(99)까지 형성되어 있으며, 상기 밸브 부재(105)가 제2 통로(106)보다 위에 있을 때에는 연통로(100)는 닫혀지며, 밸브 부재(105)의 상면이 제2 통로(106)의 상단보다 아래에 오면, 연통로(100)가 개방되는 구성으로 되어 있다. 상기 스프링 부재(104)는 상시 이 밸브 부재(105)를 들어올리는 방향으로 탄성 지지한다.
또한, 밸브 부재(105)는 제1 통로(101)로부터 밸브 수납실(102)내로 유입되는 고압의 냉매 가스에 의해 상측에서부터 밀려 내려가는 방향의 힘을 받으며, 제2 통로(106)로부터는 배압실(99)내의 압력에 의해 하측에서부터 들어올려지는 방향의 힘을 받는다. 즉 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38)내에서 압축되고, 토출 소음실(62)에 토출된 냉매 가스의 압력과, 스프링 부재(114)의 탄성 지지력+배압실(99) 내의 압력에 의해 밸브 수납실(102) 내부를 밸브 부재(105)가 상하 이동한다.
이 스프링 부재(104)의 탄성 지지력은 예를 들면 토출 소음실(62)과 배압실(99)의 압력차(토출 소음실(62)의 압력-배압실(99)의 압력)가 예를 들면 2 ㎫G보다 커지면, 밸브 부재(105)의 상면이 제2 통로(106)의 상단보다 밀려 내려가서, 연통로(100)를 개방하고, 압력차가 2 ㎫G 이하로 줄어들면, 밸브 부재(105)가 밀어 올려져서 그 상면이 제2 통로(106)의 상단보다도 올라가서, 연통로(100)를 닫도록 설정되어 있는 것으로 한다.
이 경우, 냉매로서는 지구 환경에 친화적이고, 가연성 및 독성 등을 고려하여 자연 냉매인 상기 이산화탄소(CO2)를 사용하고, 윤활유로서의 오일은 예를 들면 광물유(미네랄 오일), 알킬벤젠유, 에테르유, 에스테르유, PGA(폴리알킬글리콜) 등 기존의 오일이 사용된다.
밀폐 용기(12)의 용기 본체(12A)의 측면에는 상부 지지 부재(54)와 하부 지지 부재(56)의 흡입 통로(60)(상측은 도시하지 않음), 토출 소음실(62) 및 상부 커버(66)의 상측(전동 요소(14)의 하단에 대략 대응하는 위치)에 대응하는 위치에, 슬리이브(141, 142, 143 및 144)가 각각 용접 고정되어 있다. 슬리이브(141과 142)는 상하로 인접함과 아울러, 슬리이브(143)는 슬리이브(141)의 대략 대각선상 에 있다. 또한, 슬리이브(144)는 슬리이브(141)와 대략 90도 어긋난 위치에 있다.
그리고, 슬리이브(144)내에는 상부 실린더(38)에 냉매 가스를 도입하기 위한 냉매 도입관(92)의 일단이 삽입 접속되며, 이 냉매 도입관(92)의 일단은 상부 실린더(38)의 도시하지 않은 흡입 통로와 연통한다. 이 냉매 도입관(92)은 밀폐 용기(12)의 상측을 통과하여 슬리이브(144)에 이르며, 타단은 슬리이브(144)내에 삽입접속되어 밀폐 용기(12)내에 연통한다.
또한, 슬리이브(142)내에는 하부 실린더(40)에 냉매 가스를 도입하기 위한 냉매 도입관(94)의 일단이 삽입접속되며, 이 냉매 도입관(94)의 일단은 하부 실린더(40)의 흡입 통로(60)와 연통한다. 이 냉매 도입관(94)의 타탄은 어큐뮬레이터(146)의 하단에 접속되어 있다. 또한, 슬리이브(143)내에는 냉매 토출관(96)이 삽입접속되며, 이 냉매 토출관(96)의 일단은 토출 소음실(62)과 연통한다.
상기 어큐뮬레이터(146)는 흡입 냉매의 기액 분리를 행하는 탱크이며, 밀폐 용기(12)의 용기 본체(12A)의 상부 측면에 용접 고정된 밀폐 용기측의 브래킷(147)에 어큐뮬레이터측의 브래킷(148)을 개재하여 부착되어 있다(도3).
그리고, 본 실시예의 로터리 컴프레서(10)는 도5에 나타낸 바와 같은 급탕 장치(153)의 냉매 회로에 사용된다. 즉 로터리 컴프레서(10)의 냉매 토출관(96)은 물 가열용의 가스 냉각기(154)의 입구에 접속된다. 이 가스 냉각기(154)가 급탕 장치(153)의 도시하지 않은 저탕 탱크에 형성된다. 가스 냉각기(154)를 나온 배관은 감압 장치로서의 팽창 밸브(156)를 거쳐서 증발기(157)의 입구에 이르며, 증발기(157)의 출구는 냉매 도입관(94)에 접속된다. 또한, 냉매 도입관(92)의 중도부 로부터는 도5에 나타낸 바와 같이 제상 회로를 구성하는 디프로스트관(158)이 분기되며, 유로 제어 장치로서의 전자 밸브(159)를 통하여 가스 냉각기(154)의 입구에 이르는 냉매 토출관(96)에 접속되어 있다. 도5에서는 어큐뮬레이터(146)는 생략되어 있다.
다음에, 도14는 본 발명을 적용한 실시예의 급탕 장치(153)의 냉매 회로를 나타내고 있으며, 상술한 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)는 도14에 나타낸 급탕 장치(153)의 냉매 회로의 일부를 구성한다. 즉 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)의 냉매 토출관(96)은 가스 냉각기(154)의 입구에 접속되어 있으며, 이 가스 냉각기(154)는 물을 가열하여 온수를 생성하기 위하여, 급탕 장치(153)의 도시하지 않은 저탕 탱크에 형성되어 있다. 가스 냉각기(154)를 나온 배관은 제1 감압 장치로서의 팽창 밸브(156)를 거쳐서 증발기(157)의 입구에 이르며, 증발기(157)의 출구는 상기 어큐뮬레이터(도14에서는 도시 생략)를 통하여 냉매 도입관(94)에 접속된다.
또한, 밀폐 용기(12)내의 냉매를 제2 회전 압축 요소(34)에 도입하기 위한 냉매 도입관(냉매 통로)(92)의 도중으로부터는 제상 회로를 구성하는 디프로스트관(158)이 분기되며, 제1 유로 제어 장치로서의 전자 밸브(159)를 통하여 가스 냉각기(154)의 입구에 이르는 냉매 토출관(96)에 접속되어 있다.
한편, 냉매 토출관(96)과 팽창 밸브(156) 및 증발기(157) 사이의 배관을 연통하는 또 하나의 디프로스트관(168)이 형성되며, 이 디프로스트관(168)에는 제1 유로 제어 장치를 구성하는 또 하나의 전자 밸브(169)가 개재되어 있다. 또한, 디 프로스트관(158)의 분기점(17)보다도 하류측의 냉매 도입관(92)에는, 제2 감압 장치로서의 캐필러리 튜브(160)와, 이 캐필러리 튜브(160)에 병렬 접속된 제2 유로 제어 장치로서의 전자 밸브(163)가 형성되어 있다.
그리고, 전자 밸브(159, 169) 및 전자 밸브(163)의 밸브의 개폐는 제어 장치(164)에 의해 제어된다. 전자 밸브(163)는 제어 장치(164)에 의해 통상의 가열 운전 시에는 개방되고, 제상 운전시가 되면 닫혀진다. 이에 따라, 제상 운전 시에, 제2 회전 압축 요소(34)에 공급되는 냉매 가스는 냉매 도입관(92)(냉매 통로)에 형성된 캐필러리 튜브(160)(감압 장치)를 지나서 감압된 후, 제2 회전 압축 요소(34)에 공급되게 된다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이 제2 회전 압축 요소(34)의 흡입측과 토출측에 압력차가 생기기 때문에, 베인 점프를 방지할 수 있게 되며, 제상 운전시의 불안정한 운전 상황을 회피하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상의 구성에 이어서 동작을 설명하겠다. 통상의 가열 운전에서는 전자 밸브(159)는 닫혀져 있는 것으로 한다. 터미널(20) 및 도시하지 않은 배선을 통하여 전동 요소(14)의 스테이터 코일(28)에 통전되면, 전동 요소(14)가 기동하여 로터(24)가 회전한다. 이 회전에 의해 회전축(16)과 일체로 형성한 상부 편심부(42)에 걸어맞춰진 스윙 피스톤(110)의 롤러부(112)가 상술한 바와 같이 상부 실린더(38)내에서 공전(公轉) 이동하고, 하부 편심부(44)에 걸어맞춰진 롤러(48)가 하부 실린더(40)내를 편심 회전한다.
이에 따라, 흡기 배관(96), 하부 지지 부재(56)에 형성된 흡입 통로(60)를 경유하여, 도10의 하부 실린더(40)의 하면도에 나타낸 흡입 포트(162)로부터 하부 실린더(40)의 저압실측에 흡입된 저압(LP)의 냉매는 하부 롤러(48)와 하부 베인(52)의 동작에 의해 압축되어 중간압(MP)이 되고, 하부 실린더(40)의 고압실측에서 토출 포트, 하부 지지 부재(56)에 형성된 토출 소음실(64)에 토출된다.
이 때, 냉매 흡입측의 흡입 통로(60)내의 냉매 가스와 냉매 토출측의 토출 소음실(64)내의 냉매 가스의 압력차가 5 ㎫G미만이라면, 밸브 장치(106)는 밸브 장치 수납실(102)내의 제1 통로(101)와 제2 통로(103)의 연통 위치 사이에 위치하기 때문에, 연통로(100)는 폐색되어 있다. 그리고, 토출 소음실(64)에 토출된 중간압의 냉매 가스는 도시하지 않은 연통로를 거쳐서 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12)내로 토출된다. 이에 따라, 밀폐 용기(12) 내부는 중간압이 된다.
여기에서, 예를 들면 외기 온도가 상승하여 후술하는 증발기의 증발 온도가 높아지고, 그에 따라 중간압이 높아지고, 저압측의 흡입 통로(60)내의 냉매 가스와 중간압측의 토출 소음실(64)내의 냉매 가스의 압력차가 상술한 상한값인 5 ㎫G에 달한 경우, 이 높은 중간압에 의해 밸브 장치(106)는 밸브 장치 수납실(102)내의 제2 통로(103)의 연통 위치보다 상측으로 밀어올려지기 때문에, 제1 통로(101)와 제2 통로(103)가 연통하고, 중간압의 냉매 가스가 저압측의 흡입 통로(60)에 흘러들어간다. 이러한 중간압 냉매의 흡입측으로의 유출(릴리스)에 의해 양자의 압력차가 5 ㎫G미만이 되면, 밸브 장치(106)는 제2 통로(103)의 연통 위치보다 하측으로 되돌아가고, 이에 따라 연통로(100)(제1 통로(101), 밸브 장치 수납실(102) 및 제2 통로(103))는 밸브 장치(106)에 의해 막힌다.
그리고, 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매 가스는 흡입 배관(97)을 지나서 밀폐 용기(12)내로부터 상부 지지 부재(54)에 형성된 흡입 통로(58)로 들어가고, 그곳을 경유하여 도11의 상부 실린더(38)의 상면도에 나타낸 흡입 포트(161)로부터 상부 실린더(38)의 저압실측에 흡입된다. 흡입된 중간압의 냉매 가스는 상부 롤러(46)와 상부 베인(50)의 동작에 의해 2단째의 압축이 실행되어 고온 고압의 냉매 가스(HP)가 되고, 고압실측부터 토출 포트(39)를 지나서, 상부 지지 부재(54)에 형성된 토출 소음실(62)로부터 토출 배관(98)을 통하여 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)의 외부에 형성된 도시하지 않은 방열기에 유입된다. 이후, 방열기로부터 도시하지 않은 팽창 밸브, 증발기에 순차로 유입되게 된다.
이와 같이, 밀폐 용기(12)내에 전동 요소(14)와, 전동 요소(14)에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)를 구비하며, 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축되고, 토출된 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소(34)에 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)에 있어서, 제1 회전 압축 요소(32)의 냉매 흡입측과 냉매 토출측을 연통하는 연통로(100)와, 이 연통로(100)를 개폐하는 밸브 장치(106)를 형성하며, 밸브 장치(106)는 제1 회전 압축 요소(32)의 냉매 흡입측과 냉매 토출측의 압력차가 소정의 상한값(5 ㎫G)이상이 된 경우, 연통로(100)를 개방하도록 하고 있으므로, 1단째의 단차압을 상한값 이하로 억제할 수 있게 된다. 이에 따라, 제1 회전 압축 요소(32)의 토출 밸브(127) 내외의 압력차를 상한값 이하로 억제하고, 토출 밸브(127)가 압력차에 의해 파손되는 문제점을 회피할 수 있게 된다.
또한, 실시예에서는 제1 회전 압축 요소(32)를 구성하는 하부 실린더(40)의 개구면을 폐색함과 아울러, 전동 요소(14)의 회전축(16)의 축받이를 갖는 하부 지지 부재(56)내에 구성된 흡입 통로(60) 및 토출 소음실(64)을 하부 지지 부재(56)내에 형성한 연통로(100)에 의해 연통함과 아울러, 밸브 장치(10)도 하부 지지 부재(56)내에 형성하고 있으므로, 연통로(100)와 밸브 장치(106)를 하부 지지 부재(56)내에 집약하여 소형화할 수 있다. 또한, 미리 하부 지지 부재(56)내에 연통로(100)를 형성하고, 그곳에 밸브 장치(106)를 부착해 두어 조립하는 것이 가능하게 되므로, 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)의 조립 작업성을 개선할 수 있게 된다.
제어 장치(164)는 가열 운전시에는 전자 밸브(159, 169)를 닫고 있으며, 전자 밸브(163)는 상술한 바와 같이 열려 있다. 터미널(20) 및 도시하지 않은 배선을 통하여 전동 요소(14)의 스테이터 코일(28)에 통전되면, 전동 요소(14)가 기동하여 로터(24)가 회전한다. 이 회전에 의해 회전축(16)과 일체로 형성한 상하 편심부(42, 44)에 끼워맞춰진 상하 롤러(46, 48)가 상하 실린더(38, 40) 내부를 편심 회전한다.
이에 따라, 냉매 도입관(94) 및 하부 지지 부재(56)에 형성된 흡입 통로(60)를 경유하여 도시하지 않은 흡입 포트로부터 하부 실린더(40)의 저압실측에 흡입된 저압(1단째 흡입 압력: 4 ㎫G)의 냉매는 하부 롤러(48)와 하부 베인(52)의 동작에 의해 압축되어 중간압(1단째 토출 압력: 8 ㎫G)이 되고, 하부 실린더(40)의 고압실측부터 도시하지 않은 토출 포트, 하부 지지 부재(56)에 형성된 토출 소음실(64)에 토출된다. 그리고, 토출 소음실(64)내로 토출된 중간압의 냉매 가스는 상기 연통 로를 거쳐서 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12)내로 토출되고, 이에 따라, 밀폐 용기(12) 내부는 중간압(8 ㎫G)이 된다.
그리고, 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매 가스는 슬리이브(144)로부터 나와서 냉매 도입관(92) 및 상부 지지 부재(54)에 형성된 도시하지 않은 흡입 통로를 경유하여 도시하지 않은 흡입 포트로부터 상부 실린더(38)의 저압실측에 흡입된다. 흡입된 중간압의 냉매 가스는 상부 실린더(38)의 지지구멍(88)에 회동이 가능하게 지지된 푸시(116)에 형성된 지지홈(116A)에 슬라이딩이 가능하게 지지된 스윙 피스톤(100)(베인부(114) 및 롤러부(112))의 요동에 의해, 2단째의 압축이 행해져서 고온 고압의 냉매 가스가 되고(2단째 토출 압력:12 ㎫G), 고압실측으로부터 도시하지 않은 토출 포트를 지나서 상부 지지 부재(54)에 형성된 토출 소음실(62)로 토출된다.
토출 소음실(62)로 토출된 냉매 가스는 냉매 토출관(96)을 경유하여 가스 냉각기(154)내에 유입된다. 이 때의 냉매 온도는 대략 +100 ℃까지 상승해 있으며, 이러한 고온 고압의 냉매 가스는 방열하여, 저탕 탱크내의 물을 가열하여, 약 +90 ℃의 온수를 생성한다.
한편, 가스 냉각기(154)에 있어서 냉매 자체는 냉각되며, 가스 냉각기(154)를 나온다. 그리고, 팽창 밸브(156)에서 감압된 후, 증발기(157)에 유입되어 증발되고, 어큐뮬레이터(146)(도5에서는 도시 생략)를 거쳐서 냉매 도입관(94)으로부터 제1 회전 압축 요소(32)내에 흡입되는 사이클을 반복한다.
특히, 낮은 외기 온도의 환경에서는 이러한 가열 운전으로 증발기(157)에는 착상이 생성된다. 따라서, 제어 장치(164)는 정기적으로 또는 임의의 지시 조작에 의거하여 전자 밸브(159, 169)를 개방하고, 전자 밸브(163)를 닫고, 또한 팽창 밸브(156)를 전부 개방하여 증발기(157)의 제상 운전을 실행한다. 전자 밸브(159)와 (169)가 열림으로써, 제1 회전 압축 요소(32)로부터 토출된 밀폐 용기(12)내의 냉매 가스는 냉매 도입관(92), 디프로스트관(158), 냉매 토출관(96), 디프로스트관(168)을 거쳐서 팽창 밸브(156)의 하류측으로 흐르는 것과, 가스 냉각기(154)나 팽창 밸브(156)(전부 열림 상태)를 거쳐서 흐르는 것의 양측의 흐름에 의해, 어떤 감압됨 없이 직접 증발기(157)에 유입된다.
또한, 제2 회전 압축 요소(34)로부터 토출된 냉매 가스는 냉매 토출관(96), 디프로스트관(168)을 거쳐서 팽창 밸브(156)의 하류측으로 흐르고, 감압되지 않고 직접 증발기(157)에 유입되게 된다. 이러한 고온 냉매 가스의 유입에 의해 증발기(157)는 가열되고, 착상은 융해 제거되어 간다.
여기에서, 전자 밸브(159와 169)가 개방됨으로써, 제2 회전 압축 요소(34)의 토출측과 흡입측은 냉매 토출관(96), 디프로스트관(158), 냉매 도입관(92)을 통해 연통되기 때문에, 그 상태에서는 동일 압력이 되게 되는데, 본 발명에서는 제상 운전시에는 전자 밸브(163)가 닫히기 때문에, 제2 회전 압축 요소(34)의 흡입측(냉매 도입관(92)측)과 토출측(냉매 토출관(96)측) 사이에 캐필러리 튜브(160)가 개재되는 형태가 된다.
이에 따라, 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축되어, 밀폐 용기(12)내에 토출되며, 냉매 도입관(92)을 지나서 제2 회전 압축 요소(34)에 공급된 냉매 가스는 이 캐필러리 튜브(160)를 지나서 제2 회전 압축 요소(34)에 공급되게 된다. 즉 캐필러리 튜브(160)에 의해 감압되기 때문에, 제2 회전 압축 요소(34)의 흡입측과 토출측에 압력차가 생기고, 이에 따라, 베인 점프의 발생 등을 방지하고, 제상 운전시의 불안정한 운전 상황을 회피하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 제상 운전은 예를 들면 증발기(157)의 소정의 제상 종료 온도, 시간 등에 의해 종료한다. 제어 장치(164)는 제상이 종료되면, 각 전자 밸브(159, 169)를 닫고, 전자 밸브(163)를 열어서 통상의 가열 운전으로 복귀하게 된다.
한편, 실시예에서는, 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)를 급탕 장치(153)의 냉매 회로에 사용하였으나, 이것에 한정되지 않고, 실내의 난방용 등에 사용하더라도, 본 발명은 유효하다. 또한, 실시예에서는 내부 중간압형의 다단 압축식 로터리 컴프레서를 채용하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 제1 회전 압축 요소(32)로부터 토출된 냉매를 밀폐 용기(12) 내부를 통하지 않고, 냉매 도입관(92)에 의해 제2 회전 압축 요소(34)에 공급하는 것에서도 유효하다.
이와 같은 가열 운전 중, 토출 소음실(62)내의 압력은 상술한 바와 같이 12 ㎫G정도의 극히 고압이 되는데, 이 때, 배압실(99)내의 압력이 토출 소음실(62)내의 압력보다 낮고, 그 차가 2 ㎫G보다 클 때에는, 상술한 바와 같이 압력 조정 밸브(107)의 밸브 부재(105)가 연통로(100)를 개방한다. 이에 따라, 토출 소음실(62)내의 고압의 냉매 가스가 배압실(99) 내로 유입된다.
이러한 압력 도입에 의해 배압실(99)내의 압력이 상승하고, 배압실(99)내의 압력과 토출 소음실(52)내의 압력의 차가 2 ㎫G까지 줄어들면, 상술한 바와 같이 압력 조정 밸브(107)의 밸브 부재(105)가 연통로(100)를 닫기 때문에, 배압실(99)로의 냉매 가스의 유입은 정지된다.
이에 따라, 2단째 토출 압력이 12 ㎫G인 경우에는, 배압실(99)내의 압력은 중간압 8 ㎫G보다 높고 2단째 토출 압력 12 ㎫G보다 낮은 약 10 ㎫G로 유지되도록 되므로, 이른바 베인 점프를 방지하면서 필요이상의 배압이 베인(50)에 가해지는 것을 방지하고, 상부 롤러(46)에의 베인(50)의 탄성 지지력을 최적화하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 베인(50)의 선단 및 상부 롤러(46) 외주의 슬라이딩 부분에 가해지는 부담이 경감되며, 베인(50) 및 상부 롤러(46)의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 베인(50) 및 상부 롤러(46)의 파손을 미연에 회피할 수 있게 된다.
여기에서, 특히 외기 온도가 낮은 환경에서는 이와 같은 가열 운전에 의해 증발기(157)에는 착상(着霜)이 성장한다. 이 경우에는 전자 밸브(159)를 개방하고, 팽창 밸브(156)는 모두 열림 상태로 하여 증발기(157)의 제상 운전을 실행한다. 이에 따라, 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매(제2 회전 압축 요소(34)로부터 토출된 소량의 고압 냉매를 포함함)은 디프로스트관(158)을 지나서 가스 냉각기(154)에 이른다. 이 냉매의 온도는 +50∼+60 ℃정도이며, 가스 냉각기(154)에서는 방열하지 않고, 당초에는 반대로 냉매가 열을 흡수하는 형태가 된다. 그리고, 가스 냉각기(154)로부터 나온 냉매는 팽창 밸브(156)를 통과하여, 증발기(157)에 이르게 된다. 즉, 증발기(157)에는 대략 중간압의 비교적 온도가 높은 냉매가 감압되지 않고 실질적으로 직접 공급되는 형태가 되며, 이에 따라 증발기(157)는 가열되어, 제상되게 된다.
이와 같이, 밀폐 용기(12)내에 전동 요소(14)와, 전동 요소(14)에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)를 구비하며, 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축된 중간압의 냉매 가스를 밀폐 용기(12)내로 토출하고, 다시 이 토출된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소(34)에서 압축하는 것으로, 제2 회전 압축 요소(32)를 구성하기 위한 상부 실린더(38) 및 전동 요소(14)의 회전축(16)에 형성된 상부 편심부(42)에 끼워 맞춰져서 상부 실린더(38)내에서 편심 회전하는 상부 롤러(46)와, 이 상부 롤러(46)에 접촉하여 상부 실린더(38) 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인(50)과, 이 베인(50)을 상시 상부 롤러(46)측에 탄성지지하기 위한 배압실(99)과, 제2 회전 압축 요소(34)의 냉매 토출측과 배압실(99)을 연통하는 연통로(100)와, 이 연통로(100)를 통하여 배압실(99)에 가해지는 압력을 조정하기 위한 압력 조정 밸브(107)를 구비하고 있으므로, 이 압력 조정 밸브(107)에 의해, 배압실(99)의 압력을 제2 회전 압축 요소(34)의 냉매 토출측의 고압보다 낮고, 또한 밀폐 용기(12)내의 중간압보다 높은 소정의 값으로 유지함으로써, 소위 베인 점프를 방지하면서 필요이상의 배압이 베인(50)에 가해지는 것을 방지하고, 상부 롤러(46)에의 베인(50)의 탄성 지지력을 최적화하는 것이 가능하게 된다.
이에 따라, 베인(50)의 선단 및 상부 롤러(46) 외주간의 슬라이딩 부분에 가해지는 부담이 경감되며, 베인(50) 및 상부 롤러(46)의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 베인(50) 및 상부 롤러(46)의 파손을 미연에 회피할 수 있게 된다.
특히, 연통로(100)를 상부 지지 부재(54)내에 형성하여 토출 소음실(62)과 배압실(99)을 연통함과 아울러, 압력 조정 밸브(107)를 상부 지지 부재(54)내에 형 성하고 있으므로, 밀폐 용기(12)내의 한정된 스페이스를 유효하게 활용하면서, 구조를 복잡하게 하지 않고, 베인(50)의 배압실(99)내의 압력 조정을 행할 수 있게 된다. 또한, 상부 지지 부재(54)내에 연통로(100)와 압력 조정 밸브(107)를 미리 형성해 둘 수 있으므로, 조립 작업성도 양호하게 된다.
이와 같이, 하부 실린더(40)의 두께(높이) 치수를 변경하지 않고, 당해 하부 실린더(40)의 내경(D1)을 변경하고, 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적을, 제1 회전 압축 요소(32)의 배제 용적의 40% 이상 75% 이하로 설정함으로써, 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)의 배제 용적비를 설정하고 있으므로, 실린더 소재나 편심부, 롤러 등의 부품의 변경을 극력 억제하면서, 제2 회전 압축 요소(34)의 압축 부하를 작게 하고, 단차압을 극력 억제한 최적의 배제 용적비로 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 회전 압축 기구부(18)의 상하 치수도 확대되지 않으므로, 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)의 소형화를 도모할 수 있게 된다.
또, 실시예에서는, 상하 실린더(38, 40)를 동일 두께(높이) 치수로 하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 각각 다른 두께(높이) 치수의 것에 있어서, 제1 회전 압축 요소의 실린더의 내경을 변경함으로써, 배제 용적비를 설정하는 경우도 포함한다.
이와 같이, 제2 회전 압축 요소(34)를 구성하기 위한 상부 실린더(38)와, 전동 요소(14)의 회전축(16)에 형성된 상부 편심부(42)에 걸어 맞춰져서 상부 실린더(38)내에서 편심 이동하는 롤러부(112)를 갖는 스윙 피스톤(110)을 구비하고 있으며, 스윙 피스톤(110)에 롤러부(112)로부터 반경방향으로 돌출하여 상부 실린 더(38) 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인부(114)를 형성함과 아울러, 상부 실린더(38)에 스윙 피스톤(110)의 베인부(114)를 슬라이딩 및 요동이 가능하게 지지하도록 하고 있으므로, 종래와 같이 베인에 배압을 가하는 구조 및 베인을 롤러측에 탄성 지지하는 스프링이 불필요하게 된다. 특히, 실시예와 같은 내부 중간압형 다단 압축식의 로터리 컴프레서에서는, 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 압력을 베인에 배압으로서 인가하는 구조가 불필요하게 되므로, 로터리 컴프레서(10)의 구조를 간소화할 수 있어서 생산 비용을 대폭 저감할 수 있게 된다.
또, 상기 실시예에서는 제2 회전 압축 요소(34)에 스윙 피스톤(110)을 형성하였으나, 이것에 한정되지 않고, 스윙 피스톤(110)을 제1 회전 압축 요소(32)에 형성해도 본 발명은 유효하다. 다만, 실시예와 같이 제2 회전 압축 요소(34)에만 스윙 피스톤(110)을 형성함으로써, 부품 비용을 저감할 수 있다. 또한, 실시예에서는 내부 중간압형의 다단 압축식 로터리 컴프레서에 본 발명을 적용하였으나, 그것에 한정되지 않고, 통상의 단일 실린더형의 롤러에도 유효하다.
이에 따라, 하부 지지 부재(56)에 형성된 흡입 통로(60)를 경유하여 도9에 나타낸 바와 같이 흡입 포트(162)로부터 하부 실린더(40)의 저압실측에 흡입된 저압의 냉매는 하부 롤러(48)와 하부 베인(52)의 동작에 의해 압축되어 중간압이 되고, 하부 실린더(40)의 고압실측부터 토출 포트(41), 하부 지지 부재(56)에 형성된 토출 소음실(64)로부터 도시하지 않은 연통로를 거쳐서 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12) 내로 토출된다.
그리고, 밀폐 용기(12) 내의 중간압의 냉매 가스는 도시하지 않은 냉매 통로 를 지나서, 상부 지지 부재(54)에 형성된 흡입 통로(58)를 경유하여 도11에 나타낸 바와 같이 흡입 포트(161)로부터 상부 실린더(38)의 저압실측에 흡입된다. 흡입된 중간압의 냉매 가스는 상부 롤러(46)와 상부 베인(52)의 동작에 의해 2단째의 압축이 실행되어 고온 고압의 냉매 가스가 되고, 고압실측으로부터 토출 포트(39)를 지나서 상부 지지 부재(54)에 형성된 토출 소음실(62)로 토출된다.
이 때, 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매 가스와 토출 소음실(62) 내의 고압의 냉매 가스의 압력차가 8 ㎫G미만이라면, 상술한 바와 같이 밸브 장치(207)는 밸브 장치 수납실(202)내의 제2 통로(205)에 접촉하여 밀폐하기 때문에, 연통로(200)는 개방되지 않고, 토출 소음실(62)에 토출된 고압의 냉매 가스는 도시하지 않은 냉매 통로를 지나서 모두 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)의 외부에 형성된 도시하지 않은 방열기에 유입된다.
방열기에 유입된 냉매는 여기에서 방열하여 가열 작용을 발휘한다. 방열기를 나온 냉매는 도시하지 않은 감압 장치에서 감압된 후, 이것도 도시하지 않은 증발기에 들어가고, 그곳에서 증발된다. 그리고, 최종적으로는 제1 회전 압축 요소(32)의 흡입 통로(60)로 흡입되는 순환을 반복한다.
여기에서, 외기 온도가 저하되어 상기 발열기에 있어서의 냉매의 증발 온도가 낮아지면, 상술한 바와 같이 제1 회전 압축 요소(32)로부터 밀폐 용기(12)내로 토출되는 냉매의 압력(중간압)도 높아지기 어려워진다. 이와 같이 하여 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매 가스와 토출 소음실(62)내의 고압의 냉매 가스의 압력차가 8 ㎫G에 달한 경우, 토출 소음실(62)내의 압력에 의해 제2 통로(205)에 접촉해 있는 밸브 장치(207)는 스프링(206)에 대해 밀어올려져서, 제2 통로(205)로부터 멀어지기 때문에, 제1 통로(201)와 제2 통로(205)가 연통하고, 고압의 냉매 가스가 중간압측의 밀폐 용기(12)내에 흘러들어간다. 그리고, 양자의 압력차가 8 ㎫G미만까지 저하되면, 밸브 장치(207)는 제2 통로(205)에 접촉하여 밀폐하고, 이에 따라서 제2 통로(205)는 밸브 장치(207)에 의해 막힌다.
이와 같이, 밀폐 용기(12)내에 전동 요소(14)와, 이 전동 요소(14)에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)를 구비하며, 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소(34)에 흡인하고, 압축하여 토출하는 것으로, 제1 회전 압축 요소(32)에서 압축된 중간압의 냉매 가스의 통과 경로와 제2 회전 압축 요소(34)의 냉매 토출측을 연통하는 연통로(200)와, 이 연통로(200)를 개폐하는 밸브 장치(207)를 구비하며, 당해 밸브 장치(207)는 중간압의 냉매 가스와 제2 회전 압축 요소(34)의 냉매 토출측의 냉매 가스의 압력차가 소정의 상한값인 8 ㎫G이상이 된 경우, 연통로(200)를 개방하는 것으로 하고 있으므로, 2단째의 단차압을 상한값보다 낮게 억제하고, 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 밸브(128)의 파손을 미연에 회피할 수 있게 된다.
또한, 제2 회전 압축 요소(34)를 구성하는 상부 실린더(38)와, 이 상부 실린더(38)내에서 압축된 냉매 가스를 토출하는 토출 소음실(62)과, 이 토출 소음실(62)을 구획구성하는 벽으로서의 상부 커버(66)를 구비하며, 연통로(200)는 상부 커버(66)내에 형성되며, 밀폐 용기(12) 내부와 토출 소음실(62)을 연통함과 아울러, 밸브 장치(207)는 상부 커버(66)내에 형성하고 있으므로, 연통로(200)를 복잡 한 구조로 하지 않고, 2단째의 단차압을 억제할 수 있게 된다.
또, 실시예에서는, 밸브 장치(207)를 구형상의 밸브 장치로 하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 도14에 나타낸 바와 같이 원통형상의 밸브 장치(217)로 해도 된다. 이 경우, 밸브 장치(217)는 밸브 장치 수납실(202)의 벽면에 접촉하여 밀폐하도록 형성되어 있으며, 통상, 제1 통로(201)와 제2 통로(205) 사이의 밸브 장치 수납실(202)내에 위치하여, 연통로(200)를 폐쇄하고 있다. 그리고, 압력차가 8 ㎫G를 넘는 경우, 밸브 장치(217)가 제1 통로(201)의 상측으로 밀어 올려짐으로써 제1 통로(201)와 제2 통로(205)가 연통하고, 고압의 냉매 가스가 중간압의 밀폐 용기(12)내에 흘러 들어간다. 그리고, 양자의 압력차가 8 ㎫G미만이 되면, 밸브 장치(217)는 제1 통로(201)의 하측으로 돌아가고, 제1 통로(201)와 제2 통로(205)는 밸브 장치(217)에 의해 막힌다.
또, 실시예에 나타낸 각 압력값은 그것에 한정되는 것은 아니며, 컴프레서 각각의 용량·능력에 따라서 적절히 설정할 수 있는 것으로 한다. 또한, 실시예에서는 회전축(16)을 세로배치형으로 한 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)에 관하여 설명하였으나, 본 발명은 회전축을 가로배치형으로 한 다단 압축식 로터리 컴프레서에도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 실시예에서 나타낸 1단째의 단차압의 상한값도 이것에 한정되지 않으며, 로터리 컴프레서의 용량, 사용 압력 등에 따라서 적절히 설정하는 것으로 한다.
또한, 다단 압축식 로터리 컴프레서를 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비한 2단 압축식 로터리 컴프레서에 관하여 설명하였으나, 이것에 한정되지 않으며 회전 압축 요소를 3단, 4단 또는 그 이상의 회전 압축 요소를 구비한 다단 압축식 로터리 컴프레서에 적용해도 된다. 또한, 실시예에서는 다단 압축식 로터리 컴프레서(10)를 급탕 장치(153)의 냉매 회로에 사용하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 실내 난방용 등에 사용하더라도 본 발명은 유효하다.
도1a 내지 도1f는 본 발명의 실시예의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 종단면도.
도2는 도1a의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 압력 조정 밸브 부분의 확대 단면도.
도3은 도1a 내지 도1f의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 정면도.
도4는 도1a 내지 도1f의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 측면도.
도5는 도1a 및 도1b의 다단 압축식 로터리 컴프레서를 적용한 급탕 장치의 냉매 회로도.
도6은 외기 온도와 다단 압축식 로터리 컴프레서의 각 압력의 관계를 나타낸 도면.
도7은 도1c의 다단 압축식 로터리 본 발명의 실시예의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 종단면도.
도8은 도1c 및 도1e의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 하부 지지 부재의 하면도.
도9는 도1c 및 도1e의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 상부 지지 부재 및 상부 커버의 상면도.
도10은 도1c 및 도1e의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 하부 실린더의 하면도.
도11은 도1c 및 도1e의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 상부 실린더의 하면 도.
도12는 도1d의 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 스윙 피스톤 부분의 확대도.
도13은 도1e의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 연통로 부분의 확대 단면도.
도14는 다른 실시예의 다단 압축식 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 연통로 부분의 확대 단면도.
도15는 본 발명을 적용한 급탕 장치의 냉매 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 다단 압축식 로터리 컴프레서
12: 밀폐 용기
14: 전동 요소
16: 회전축
18: 회전 압축 기구부
22: 스테이터
24: 로터
32: 제1 회전 압축 요소
34: 제2 회전 압축 요소
36: 중간 칸막이판
38, 40: 상하 실린더
46, 48: 상하 롤러
50, 52: 베인
54: 상부 지지 부재
62: 토출 소음실
66: 상부 커버
70: 안내홈
70A: 수납부
74: 스프링
99: 배압실
100: 연통로
101: 제1 통로
102; 밸브 수납실
103: 밀봉재
104: 스프링 부재
105: 밸브 부재
106: 제2 통로
107: 압력 조정 밸브
153: 급탕 장치
154: 가스 냉각기
156: 팽창 밸브
157: 증발기
158: 디프로스트관
159: 전자 밸브
160: 캐필러리 튜브
163: 전자 밸브
164: 제어 장치
168: 디프로스트관
169: 전자 밸브

Claims (2)

  1. 밀폐 용기 내에 전동 요소와, 상기 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 상기 제1 회전 압축 요소에서 압축되고, 토출된 냉매 가스를 상기 제2 회전 압축 요소로 흡인하고, 압축하여 토출하는 다단 압축식 로터리 컴프레서이며,
    상기 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측을 연통하는 연통로와, 상기 연통로를 개폐하는 밸브 장치를 구비하며,
    상기 밸브 장치는 상기 제1 회전 압축 요소의 냉매 흡입측과 냉매 토출측의 압력차가 소정의 상한값 이상이 된 경우, 상기 연통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 다단 압축식 로터리 컴프레서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 압축 요소를 구성하는 실린더와,
    상기 실린더의 개구면을 폐색함과 아울러, 상기 전동 요소의 회전축의 축받이를 갖는 지지 부재와,
    상기 지지 부재내에 구성된 흡입 통로 및 토출 소음실을 구비하며,
    상기 연통로는 상기 지지 부재내에 형성되며, 상기 흡입 통로와 토출 소음실을 연통함과 아울러, 상기 밸브 장치는 상기 지지 부재내에 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 압축식 로터리 컴프레서.
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