KR100908376B1

KR100908376B1 - 로터리 컴프레서

Info

Publication number: KR100908376B1
Application number: KR1020080098428A
Authority: KR
Inventors: 하루히사 야마사끼; 마사야 다다노; 겐조 마쯔모또; 가즈야 사또; 다이 마쯔우라; 다까야스 사이또
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2009-07-20
Also published as: EP1312880A2; EP1312880A3; US6732542B2; CN1420330A; CN1245600C; KR20080093959A; TW568996B; CN100390421C; KR100889202B1; KR20030041785A; US20030106330A1; CN1737374A

Abstract

소위 내부 중간압형 2단 압축식의 로터리 컴프레서를 사용한 냉매 회로에 있어서, 증발기의 제상시에 생기는 베인 이탈의 발생을 방지한다.

제1 회전 압축 요소에서 압축된 냉매 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서(10)와, 가스 냉각기(154)와, 팽창 밸브(156)와, 증발기(157)를 구비한다. 증발기의 제상시에, 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 팽창 밸브에서 감압하지 않고 증발기에 유입시키고, 또한 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 증발기에 유입시킴과 아울러, 로터리 컴프레서의 전동 요소를 소정의 회전수로 운전하고, 또한 당해 회전수에 있어서의 베인의 관성력이, 스프링 부재의 탄성지지력보다도 작아지도록 하였다.

스프링 부재의 탈락을 방지하기 위한 플러그가 소정 위치에 설치되고, 또한, 실린더의 변형도 방지가능한 로터리 컴프레서를 제공한다.

로터리 컴프레서의 회전 압축 요소(34)를 구성하기 위한 상부 실린더(38) 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 상부 실린더내에서 편심 회전하는 롤러(46)와, 이 롤러에 접촉하여 상부 실린더내를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인(50)와, 이 베인을 상시 롤러측으로 탄성지지하기 위한 스프링(76)과, 상부 실린더에 형성되며, 베인측과 밀폐 용기(12)측에 개구된 스프링의 수납부(70A)와, 스프링의 밀폐 용기측에 위치하여 수납부내에 간극 끼움에 의해 삽입된 플러그(137)를 구비하며, 이 플러그(137)의 스프링(76)측에 위치하는 수납부(70A)의 내벽에는 플러그(137)가 소정 위치에서 접촉하는 걸림부(201)를 형성하였다.

로터리 컴프레서, 가스 냉각기, 냉매 회로, 베인, 증발기

Description

로터리 컴프레서 {ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 소위 내부 중간압형의 2단 압축식 로터리 컴프레서를 사용한 냉매 회로의 제상 장치 및 냉매 회로용 로터리 컴프레서에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 밀폐 용기내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 냉매 회로, 특히 내부 중간압형의 2단 압축식 로터리 컴프레서를 사용한 냉매 회로에서는, 로터리 컴프레서의 제1 회전 압축 요소의 흡입 포트로부터 냉매 가스가 실린더의 저압실측에 흡입되고, 롤러와 베인의 동작에 의해 압축되어 중간압이 되고 실린더의 고압실측부터 토출 포트, 토출 소음실을 거쳐서 밀폐 용기내로 토출된다. 그리고, 이 밀폐 용기내의 중간압의 냉매 가스는 제2 회전 압축 요소의 흡입 포트로부터 실린더의 저압실측에 흡입되어, 롤러와 베인의 동작에 의해 2단째의 압축이 실행되어 고온 고압의 냉매 가스가 되며, 고압실측부터 토출 포트, 토출 소음실을 거쳐서 냉매 회로를 구성하는 가스 냉각기 등의 방열기에 유입되고, 방열하여 가열 작용을 발휘한 후, 팽창 밸브(감압 장치)에서 압축되어 증발기에 들어가고, 그곳에서 흡열하여 증발된 후, 제1 회전 압축 요소에 흡입되는 사이클을 반복한다.

또한, 이러한 로터리 컴프레서에, 고저압의 차가 큰 냉매, 예를 들면 탄산 가스의 일례로서의 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 되고, 이것이 밀폐 용기내의 중간압이 된다. 또, 제1 회전 압축 요소의 흡입 압력은 4㎫G 정도이다.

이와 같은 내부 중간압형의 2단 압축식 로터리 컴프레서를 사용한 냉매 회로에 있어서, 증발기에는 착상(着霜)이 성장하기 때문에, 제상(除霜)을 행해야만 하는데, 이 증발기의 제상을 위하여 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 고온 냉매 가스를 감압 장치에서 감압하지 않고 증발기에 공급[증발기에 직접 공급하는 경우와, 팽창 밸브(감압 장치)를 통과시키지만 그곳에서 감압하지 않고(팽창밸브 전부 열림) 통과시키는 것만으로 공급하는 경우를 포함]하면, 제1 회전 압축 요소의 흡입 압력이 상승하고, 이에 따라, 제1 회전 압축 요소의 토출 압력(중간압)이 높아진다.

이 냉매는 제2 회전 압축 요소에 흡입되어 토출되는데, 팽창 밸브에서는 감압되지 않으므로, 제2 회전 압축 요소의 토출 압력이 제1 회전 압축 요소의 흡입 압력과 같아지기 때문에 제2 회전 압축 요소의 토출(고압)과 흡입(중간압)에서 압력의 역전 현상이 발생하게 된다.

따라서, 이와 같은 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스 외에 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스(중간압)도 감압하지 않고 증발기에 유입시키면, 이러한 제2 회전 압축 요소에 있어서의 토출과 흡입의 압력차가 없어지기 때문에, 이러한 압력 역전을 방지할 수 있다.

여기에서, 상기 베인에는 스프링 부재에 의한 탄성지지력과 제2 회전 압축 요소의 토출 압력이 배압으로서 가해지고, 로터리 컴프레서의 운전 당초에는 주로 스프링 부재의 탄성지지력으로, 운전 개시후에는 배압에 의해 상기 롤러에 눌려지는 것인데, 상술한 바와 같이 증발기의 제상시에 제1 및 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 증발기에 유입시키도록 하면, 롤러에 베인을 누르는 배압이 없어지기 때문에, 스프링 부재에 의한 탄성지지력만으로 되어 롤러로부터 베인이 떨어지는 소위 베인 이탈이 발생하여, 내구성이 저하하는 문제가 생긴다.

본 발명은 이러한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 소위 내부 중간압형 2단 압축식의 로터리 컴프레서를 사용한 냉매 회로에 있어서, 증발기의 제상시에 생기는 베인 이탈의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하며, 또한 이러한 베인 이탈을 방지할 수 있는 로터리 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이와 같은 로터리 컴프레서에 장착된 베인은 실린더의 반경 방향으로 형성된 홈에 실린더의 반경 방향으로 이동이 자유롭게 삽입되어 있다. 그리고, 베인의 후측(밀폐 용기측)에 실린더의 외측으로 개구하는 스프링 구멍(수납부)을 형성하고, 이 스프링 구멍에 베인을 상시 롤러측으로 탄성지지하는 코일 스프링(스프링 부재)을 삽입하고, 실린더 외측의 개구로부터 스프링 구멍에 ○링을 삽입한 후, 플러그(이탈 방지)로 폐색하여 스프링의 튀어나감을 방지하고 있었다.

이 경우, 롤러의 편심 회전에 의해 플러그는 스프링 구멍으로부터 외측으로 밀려나는 방향의 힘을 받게 된다. 특히, 내부 중간압형의 로터리 컴프레서에서는, 밀폐 용기 내부가 제2 회전 압축 요소의 실린더 내부보다도 저압이 되기 때문에, 실린더 내외의 압력차에 의해서도 플러그는 밀려나는 형태가 된다. 이 때문에, 종 래에는 플러그를 스프링 구멍에 압입함으로써 실린더에 고정하고 있었으나, 이 압입에 의해 실린더가 부풀리도록 변형하게 되어, 실린더의 개구면을 막는 지지 부재(축받이)와의 사이에 간극이 생겨서, 실린더 내의 밀봉성을 확보할 수 없게 되어, 성능이 저하하게 되는 문제가 발생하고 있었다.

따라서, 예를 들면, 플러그의 외경 칫수를 스프링 구멍의 내경 칫수보다도 작게 하여 스프링의 변형을 저지하고자 하면(또, 이 경우에는 플러그가 밀폐 용기측으로 빠지지 않도록 할 필요가 있다), 로터리 컴프레서가 정지하여 제2 회전 압축 요소의 토출측 압력인 고압이 저하되면 당해 압력이 인가되어 있는 플러그의 스프링측 압력이 플러그의 밀폐 용기측인 밀폐 용기의 압력보다 낮아지게 되어, 밀폐 용기내의 중간압에 의해 플러그가 스프링측으로 밀어넣어져서, 스프링을 찌부러뜨려서 동작에 지장을 주게 되는 문제가 발생한다.

한편, 예를 들면 플러그의 외경 칫수를 실린더가 변형되지 않을 정도로 스프링 구멍의 내경 칫수보다도 크게 한 경우, 스프링 구멍에 플러그를 압입해 가는 과정에서 어디까지 삽입하면 좋을지를 판별하기 어려운 문제가 발생한다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 스프링 부재의 탈락을 방지하기 위한 플러그를 소정 위치에 형성하고, 또한 실린더의 변형도 방지가능한 로터리 컴프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 제1 발명의 제상 장치는 밀폐 용기내에 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 제 2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서와, 이 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매가 유입되는 가스 냉각기와, 이 가스 냉각기의 출구측에 접속된 감압 장치와, 이 감압 장치의 출구측에 접속된 증발기를 구비하며, 이 증발기로부터 나온 냉매를 제1 회전 압축 요소에 의해 압축하는 냉매 회로에 있어서, 로터리 컴프레서는 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 상기 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측에 탄성지지하기 위한 스프링 부재와, 베인에 제2 회전 압축 요소의 토출 압력을 배압으로서 가하기 위한 배압실을 구비하며, 증발기의 제상시에, 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 감압 장치에서 감압하지 않고 당해 증발기에 유입시키고, 또한 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 증발기에 유입시킴과 아울러, 로터리 컴프레서의 전동 요소를 소정의 회전수로 운전하고, 또한 당해 회전수에 있어서의 베인의 관성력이, 스프링 부재의 탄성지지력보다도 작아지도록 한 것을 특징으로 한다.

제2 발명의 제상 장치는 밀폐 용기내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 이 제1 회전 압축 요소에서 압축된 냉매 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 냉매 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서와, 이 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매가 유입되는 가스 냉각기와, 이 가스 냉각기의 출구측에 접속된 감압 장치와, 이 감압 장치의 출구측에 접속된 증발기를 구비하며, 이 증발기로부터 나온 냉매를 제1 회전 압축 요소에 의해 압축하는 냉매 회로에 있어서, 로터리 컴프레서는 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측에 탄성지지하기 위한 스프링 부재와, 베인에 제2 회전 압축 요소의 토출 압력을 배압으로서 가하기 위한 배압실을 구비하며, 증발기의 제상시에, 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 감압 장치에서 감압하지 않고 당해 증발기에 유입시키고, 또한 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 증발기에 유입시킴과 아울러, 베인의 관성력이 스프링 부재의 탄성지지력보다도 작아지는 회전수로 로터리 컴프레서의 전동요소를 운전하는 것을 특징으로 한다.

제3 발명의 로터리 컴프레서는 밀폐 용기내에 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 압축함과 아울러, 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매가 유입되는 가스 냉각기와, 이 가스 냉각기의 출구측에 접속된 감압 장치와, 이 감압 장치의 출구측에 접속된 증발기를 구비하여 당해 증발기의 제상시에 전동 요소를 소정의 회전수로 운전하고, 또한 제1 및 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 감압하지 않고 증발기에 유입시키는 냉매 회로에 사용되는 것으로서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측에 탄성지지하기 위한 스프링 부재와, 베인에 제2 회전 압축 요소의 토출 압력을 배압으로서 가하기 위한 배압실을 구비하며, 증발기의 제상시의 전동 요소의 회전수에 있어서의 베인의 관성력이, 스프링 부재의 탄성지지력보다도 작아지는 것을 특징으로 한다.

제4 발명의 냉매 회로의 제상 장치 또는 냉매 회로용 로터리 컴프레서는 상기 각 발명에 있어서 각 회전 압축 요소는 CO₂ 가스를 냉매로 하여 압축하는 것을 특징으로 한다.

제5 발명의 냉매 회로의 제상 장치 또는 냉매 회로용 로터리 컴프레서는 상기 각 발명에 있어서 가스 냉각기로부터의 방열에 의해 온수를 생성하는 것을 특징으로 한다.

제6 발명의 로터리 컴프레서는 밀폐 용기내에 전동 요소와, 이 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 것으로서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측으로 탄성지지하기 위한 스프링 부재와, 실린더에 형성되며, 베인측과 밀폐 용기측으로 개구된 스프링 부재의 수납부와, 스프링 부재의 밀폐 용기측에 위치하여 수납부내에 형성되며, 당해 수납부를 밀봉하기 위한 플러그를 구비하며, 이 플러그의 스프링 부재측에 위치하는 수납부의 내벽에는, 플러그가 소정 위치에서 접촉하는 걸림부를 형성한 것을 특징으로 한다.

제7 발명의 로터리 컴프레서는, 상기에 있어서 플러그의 외경은 당해 플러그를 수납부내에 삽입한 경우에, 실린더가 변형하지 않는 범위에서 수납부의 내경보다도 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제8 발명의 로터리 컴프레서는, 제6 발명에 있어서 플러그의 외경은 수납부의 내경보다도 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제9 발명의 로터리 컴프레서는 상기 각 발명에 있어서 걸림부는 수납부의 내주벽을 단차 형상으로 직경을 축소시켜 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제10 발명의 로터리 컴프레서는 상기 각 발명에 있어서 제1 및 제2 회전 압축 요소는 CO₂가스를 냉매로 하여 압축하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 증발기의 제상시에 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스와 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매 가스를 감압하지 않고 증발기에 유입시키도록 하고 있으므로, 증발기의 제상시에 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 토출과 흡입의 압력 역전이 발생하는 문제점을 미연에 방지할 수 있게 된다.

특히, 증발기의 제상시의 전동 요소의 회전수에 있어서의 베인의 관성력이, 스프링 부재의 탄성지지력보다도 작아지므로, 증발기의 제상시에 제2 회전 압축 요소에 있어서 베인 이탈이 발생하는 문제점도 회피된다. 이에 따라, 로터리 컴프레서의 내구성을 손상하지 않고, 증발기의 제상을 행하는 것이 가능하게 되는 것이다.

그리고, 본 발명은 제4 발명과 같이 CO₂ 가스를 냉매로 사용하는 경우에 있어서 특히 현저한 효과를 갖는다. 또한, 제5 발명과 같이 가스 냉각기에서 온수를 생성하는 것인 경우에는, 냉매에 의해 가스 냉각기의 온수의 열을 증발기에 반송하는 것이 가능하게 되며, 증발기의 제상을 더욱 신속하게 행할 수 있게 되는 효과도 갖는다.

또한, 제6 발명에 따르면, 밀폐 용기내에 전동 요소와, 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 제1 회전 압축 요소에서 압축된 가스를 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 이 토출된 중간압의 가스를 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서에 있어서, 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와, 이 롤러에 접촉하여 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과, 이 베인을 상시(常時) 롤러측으로 탄성지지하기 위한 스프링 부재와, 실린더에 형성되며, 베인측과 밀폐 용기측으로 개구된 스프링 부재의 수납부와, 스프링 부재의 밀폐 용기측에 위치하여 수납부내에 형성되며, 당해 수납부를 밀봉하기 위한 플러그를 구비하며, 이 플러그의 스프링 부재측에 위치하는 수납부 의 내벽에는, 플러그가 소정 위치에서 접촉하는 걸림부를 형성하였으므로, 플러그는 이 걸림부에 의해 더 이상 스프링 부재측으로 이동할 수 없게 된다.

이에 따라, 플러그의 위치를 소정 위치로 규정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들면 제7 발명과 같이, 플러그의 외경을, 당해 플러그를 수납부내에 삽입한 경우에, 실린더가 변형하지 않는 범위에서 수납부의 내경보다도 크게 설정하였을 때에는, 플러그 삽입에 의한 실린더의 변형을 회피하면서, 플러그를 수납부내에 압입할 때의 위치결정을 행할 수 있으며, 플러그의 장착 작업성이 향상된다.

또한, 예를 들면 제8 발명과 같이 플러그의 외경을, 수납부의 내경보다도 작게 설정한 경우에는, 로터리 컴프레서가 정지하였을 때에, 밀폐 용기내의 중간압에 의해 플러그가 스프링 부재측으로 밀려들어가는 문제점을 회피할 수 있게 되는 것이다.

제9 발명에 따르면, 상기 각 발명에 더하여 걸림부를, 수납부의 내주벽을 단차 형상으로 직경확대시킴으로써 형성하고 있으므로, 실린더의 수납부에 걸림부를 용이하게 형성할 수 있게 되어, 생산 비용이 절감되는 것이다.

특히, 제10 발명과 같이 CO₂가스를 냉매로 사용하고, 압력차가 커지는 경우에는, 본 발명은 로터리 컴프레서의 성능 개선에 현저한 효과를 갖는 것이다.

다음에, 도면에 의거하여 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명하겠다. 도1은 본 발명에 사용하는 로터리 컴프레서의 실시예로서, 제1 및 제2 회전 압축 요 소(32, 34)를 구비한 내부 중간압형 다단(2단) 압축식의 로터리 컴프레서(10)의 종단면도, 도2는 로터리 컴프레서(10)의 정면도, 도3은 로터리 컴프레서(10)의 측면도, 도4는 로터리 컴프레서(10)의 또 하나의 종단면도, 도5는 로터리 컴프레서(10)의 다른 또 하나의 종단면도, 도6은 로터리 컴프레서(10)의 전동 요소(14) 부분의 평단면도, 도7은 로터리 컴프레서(10)의 회전 압축 기구부(18)의 확대 단면도를 각각 나타내고 있다.

각 도면에 있어서, 참조번호 10은 이산화탄소(CO₂)를 냉매로 사용하는 내부 중간압형 다단 압축식의 로터리 컴프레서로, 이 로터리 컴프레서(10)는 강판으로 이루어지는 원통형상의 밀폐 용기(12)와, 이 밀폐 용기(12)의 내부 공간의 상측에 배치수납된 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)로 구성되어 있다. 실시예의 로터리 컴프레서(10)의 높이 치수는 220㎜(외경 120㎜), 전동 요소(14)의 높이 치수는 약 80㎜(외경 110㎜), 회전 압축 기구부(18)의 높이 치수는 약 70㎜(외경 110㎜)이고, 전동 요소(14)와 회전 압축 기구부(18)간의 간격은 약 5㎜로 되어 있다. 또한, 제2 회전 압축 요소(34)의 배제 용적은 제1 회전 압축 요소(32)의 배제 용적보다도 작게 설정되어 있다.

밀폐 용기(12)는 실시예에서는 두께 4.5㎜의 강판으로 구성되며, 저부를 오일 받이로 하고, 전동 요소(14)와 회전 압축 기구부(18)를 수납하는 용기 본 체(12A)와, 이 용기 본체(12A)의 상부 개구를 폐쇄하는 대략 주발 형상의 엔드 캡(뚜껑체)(12B)으로 구성되며, 또한 이 엔드 캡(12B)의 상면 중심에는 원형의 장착 구멍(12D)이 형성되어 있으며, 이 장착 구멍(12D)에는 전동 요소(14)에 전력을 공급하기 위한 터미널(배선을 생략)(20)이 부착되어 있다.

이 경우, 터미널(20) 주위의 엔드 캡(12B)에는, 스폿 페이싱 성형에 의해 소정 곡률의 단차부(단차)(12C)가 고리 형상으로 형성되어 있다. 또한, 터미널(20)은 전기적 단자(139)가 관통하여 장착된 원형의 유리부(20A)와, 이 유리부(20A) 주위에 형성되며, 경사 외측 하측에 턱형상으로 뻗어나온 금속제의 장착부(20B)로 구성되어 있다. 장착부(20B)의 두께 치수는 2.4±0.5㎜의 범위로 되어 있다. 그리고, 터미널(20)은 그 유리부(20A)를 하측으로부터 장착 구멍(12D)에 삽입하여 상측에 면하게 하고, 장착부(20B)를 장착 구멍(12D)의 둘레가장자리에 접촉시킨 상태에서 엔드 캡(12B)의 장착 구멍(12D) 둘레가장자리에 장착부(20B)를 용접함으로써, 엔드 캡(12B)에 고정되어 있다.

전동 요소(14)는 밀폐 용기(12)의 상부 공간의 내주면을 따라서 고리 형상으로 장착된 스테이터(22)와, 이 스테이터(22)의 내측에 약간의 간극을 형성하여 삽입배치된 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 바로감기(집중 감기) 방식에 의해 권취된 스테이터 코일(28)을 갖고 있다(도6). 또한, 로터(24)도 스테이터(22)와 마찬가지로 전자 강판의 적층 체(30)로 형성되며, 이 적층체(30)내에 영구 자석(MG)을 삽입하여 구성되어 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 실린더(38), 실린더(40)와, 이 상하 실린더(38, 40) 내부를 180도의 위상차를 갖고 회전축(16)에 형성한 상하 편심부(42, 44)에 끼워맞춰져서 편심 회전하는 상하 롤러(46, 48)와, 이 상하 롤러(46, 48)에 접촉하여 상하 실린더(38, 40) 내를 각각 저압실측과 고압실측으로 구획하는 후술하는 상하 베인(50)(하측의 베인은 도시하지 않음)과, 상부 실린더(38)의 상측 개구면 및 하부 실린더(40)의 하측 개구면을 폐쇄하여 회전축(16)의 축받이를 겸용하는 지지 부재로서의 상부 지지 부재(54) 및 하부 지지 부재(56)로 구성된다.

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, 오목한 토출 소음실(62, 64)이 형성됨과 아울러, 이들 양 토출 소음실(62, 64)의 개구부는 각각 커버에 의해 폐색된다. 즉 토출 소음실(62)은 커버로서의 상부 커버(66), 토출 소음실(64)은 커버로서의 하부 커버(68)에 의해 폐색된다.

이 경우, 상부 지지 부재(54)의 중앙에는 축받이(54A)가 기립형성되어 있으며, 이 축받이(54A) 내면에는 통형상의 푸셔(122)가 장착되어 있다. 또한, 하부 지지 부재(56)의 중앙에는 축받이(56A)가 관통형성되어 있고, 이 축받이(56A) 내면에도 통형상의 푸셔(123)가 장착되어 있다. 이들 푸셔(122, 123)는 후술하는 바와 같이 슬라이딩성이 좋은 재료로 구성되어 있으며, 회전축(16)은 이들 푸셔(122, 123)를 통하여 상부 지지 부재(54)의 축받이(54A)와 하부 지지 부재(56)의 축받이(56A)에 지지된다.

이 경우, 하부 커버(68)는 도넛 형상의 원형 강판으로 구성되며, 주변부의 4부위를 메인 볼트(129…)에 의해 아래로부터 하부 지지 부재(56)에 고정되며, 토출 포트(41)에 의해 제1 회전 압축 요소(32)의 하부 실린더(40) 내부와 연통하는 토출 소음실(64)의 하면 개구부를 폐색한다. 이 메인 볼트(129…)의 선단은 상부 지지 부재(54)에 나사결합한다. 하부 커버(68)의 내측둘레가장자리는 하부 지지 부재(56)의 축받이(56A) 내면보다 안쪽으로 돌출해 있으며, 이에 따라 푸셔(123)의 하단면은 하부 커버(68)에 의해 지지되어 탈락이 방지되어 있다(도9). 도10은 하부 지지 부재(56)의 내면을 나타내고 있으며, 참조 번호 128은 토출 소음실(64)내에 있어서 토출 포트(41)를 개폐하는 제1 회전 압축 요소(32)의 토출 밸브이다.

여기에서, 하부 지지 부재(56)는 철 계통의 소결 재료(주물이어도 됨)에 의해 구성되어 있으며, 하부 커버(68)를 부착하는 측의 면(하면)은 평면도 0.1㎜ 이하로 가공된 후, 스팀 처리가 실시되어 있다. 이 스팀 처리에 의해 하부 커버(68)를 부착하는 측의 면은 산화철이 되기 때문에, 소결 재료 내부의 구멍이 막혀서 밀봉성이 향상된다. 이에 따라, 하부 커버(68)와 하부 지지 부재(56) 사이에 개스킷을 개재할 필요가 없어진다.

또, 토출 소음실(64)과 밀폐 용기(12)내에 있어서의 상부 커버(66)의 전동 요소(14)측은 상하 실린더(38, 40)나 중간 칸막이판(36)을 관통하는 구멍인 연통 로(63)에 의해 연통되어 있다(도4). 이 경우, 연통로(63)의 상단에는 중간 토출관(121)이 기립형성되어 있으며, 이 중간 토출관(121)은 상측의 전동 요소(14)의 스테이터(22)에 감겨진 서로 인접하는 스테이터 코일(28, 28) 사이의 간극으로 지향하고 있다(도6).

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 도11에 나타낸 바와 같이 두께 2㎜ 이상 10㎜ 이하(실시예에서는 가장 바람직한 6㎜로 되어 있음)이고, 상기 상부 지지 부재(54)의 축받이(54A)가 관통하는 구멍이 형성된 대략 도넛 형상의 원형 강판으로 구성되어 있으며, 상부 지지 부재(54)와의 사이에 비드 장착된 개스킷(124)을 끼워넣은 상태에서, 당해 개스킷(124)을 통하여 주변부가 4개의 메인 볼트(78…)에 의해, 위에서부터 상부 지지 부재(54)에 고정되어 있다. 이 메인 볼트(78…)의 선단은 하부 지지 부재(56)에 나사결합한다.

상부 커버(66)를 이러한 두께 치수로 함으로써, 밀폐 용기(12) 내부보다도 고압이 되는 토출 소음실(62)의 압력에 충분히 견디면서, 소형화를 달성하고, 전동 요소(14)와의 절연 거리를 확보할 수 있게 된다. 또한, 이 상부 커버(66)의 내측둘레가장자리와 축받이(54A)의 외면 사이에는 O링(126)이 형성되어 있다(도12). 이러한 O링(126)에 의해 축받이(54A)측의 밀봉을 행함으로써, 상부 커버(66)의 내측둘레가장자리에서 충분히 밀봉을 행하여, 가스 누설을 막을 수 있게 되며, 토출 소음실(62)의 용적을 확대할 수 있음과 아울러, C링에 의해 상부 커버(66)의 내측둘레가장자리를 축받이(54A)에 고정할 필요도 없어진다. 여기에서, 도11에 있어서, 참조번호 127은 토출 소음실(62)내에 있어서 토출 포트(39)를 개폐하는 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 밸브이다.

다음으로, 상부 실린더(38) 하측의 개구면 및 하부 실린더(40) 상측의 개구면을 폐색하는 중간 칸막이판(36)내에는, 상부 실린더(38)내의 흡입측에 대응하는 위치에, 도13, 도14에 나타낸 바와 같이 외주면으로부터 내주면에 이르며, 외주면과 내주면을 연통하여 급유로를 구성하는 관통 구멍(131)이 뚫려 있으며, 이 관통로(131)의 외주면측의 밀봉재(132)를 압입하여 외주면측의 개구를 밀봉하고 있다. 또한, 이 관통 구멍(131)의 중도부에는 상측으로 연장하는 연통 구멍(133)이 뚫려 있다.

한편, 상부 실린더(38)의 흡입 포트(161)(흡입측)에는 중간 칸막이판(36)의 연통 구멍(133)에 연통하는 연통 구멍(134)이 뚫려 있다. 또한, 회전축(16)내에는 도7에 나타낸 바와 같이 축중심으로 연직방향인 오일 구멍(80)과, 이 오일 구멍(80)에 연통하는 가로 방향의 급유 구멍(82, 84)[회전축(16)의 상하 편심부(42, 44)에도 형성되어 있음]이 형성되어 있으며, 중간 칸막이판(36)의 관통 구멍(131)의 내주면측의 개구는 이들 급유 구멍(82, 84)을 통하여 오일 구멍(80)에 연통하고 있다.

후술하는 바와 같이 밀폐 용기(12) 내부는 중간압으로 되므로, 2단째에서 고압이 되는 상부 실린더(38)내에는 오일의 공급이 곤란해지는데, 중간 칸막이판(36) 을 이러한 구성으로 함으로써, 밀폐 용기(12)내의 저부의 오일 받이로부터 퍼올려져서 오일 구멍(80)을 상승하여, 급유 구멍(82, 84)으로부터 나온 오일은 중간 칸막이판(36)의 관통 구멍(131)에 들어가고, 연통 구멍(133, 134)으로부터 상부 실린더(38)의 흡입측(흡입 포트(161))에 공급되게 된다.

도16 중의 참조부호 L은 상부 실린더(38)내의 흡입측의 압력 변동을 나타내며, 도면중 P1은 중간 칸막이판(36)의 내주면의 압력을 나타낸다. 이 도면에 L1으로 나타낸 바와 같이 상부 실린더(38)의 흡입측의 압력(흡입 압력)은 흡입 과정에서는 흡입 압력손실에 의해 중간 칸막이판(36)의 내주면측의 압력보다도 저하된다. 이 기간에 중간 칸막이판(36)의 관통 구멍(131), 연통 구멍(133)으로부터 상부 실린더(38)의 연통 구멍(134)을 거쳐서 상부 실린더(38)내로 급유가 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이 상하 실린더(38, 40), 중간 칸막이판(36), 상하 지지 부재(54, 56) 및 상하 커버(66, 68)는 각각 4개의 메인 볼트(78…)와 메인 볼트(129…)에 의해 상하로 체결되는데, 또한 상하 실린더(38, 40), 중간 칸막이판(36), 상하 지지 부재(54, 56)는 이들 메인 볼트(78, 129)의 외측에 위치하는 보조 볼트(136, 136)에 의해 체결된다(도4). 이들 보조 볼트(136, 136)는 상부 지지 부재(54)측에서부터 삽입되며, 선단은 하부 지지 부재(56)에 나사결합되어 있다.

또한, 이 보조 볼트(136)는 상술한 베인(50)의 후술하는 안내홈(70)의 근방에 위치해 있다. 이와 같이 보조 볼트(136)를 추가하여 회전 압축 기구부(18)를 일체화함으로써, 내부가 극히 고압이 되는 것에 대한 밀봉성의 확보가 이루어짐과 아울러, 베인(50)의 안내홈(70) 근방을 체결하므로, 후술하는 바와 같이 베인(50)에 가해지는 배압(배압실(201)내의 압력)의 누설도 방지할 수 있게 된다.

한편, 상부 실린더(38)내에는 상술한 베인(50)을 수납하는 안내홈(70)과, 이 안내홈(70)의 외측에 위치하여 스프링 부재로서의 스프링(76)을 수납하는 수납부(70A)가 형성되어 있으며, 이 수납부(70A)는 안내홈(70)측과 밀폐 용기(12)(용기 본체(12A))측에 개구되어 있다(도8). 상기 스프링(76)은 베인(50)의 외측 단부에 접촉하여, 상시 베인(50)을 롤러(46)측에 탄성지지한다. 그리고, 이 스프링(76)의 밀폐 용기(12)측의 수납부(70A)내에는 수납부(70A)의 외측(밀폐 용기(12)측)의 개구로부터 금속제의 플러그(137)가 압입되어 형성되며, 스프링(76)의 이탈방지의 역할을 한다.

이 경우, 플러그(137)의 외부 치수는 수납부(70A)의 내부 치수보다도 작게 설정되며, 플러그(137)는 수납부(70A)에 간극 끼움에 의해 삽입된다. 또한, 플러그(137)의 둘레면에는 당해 플러그(137)와 수납부(70A)의 내면 사이를 밀봉하기 위한 O링(138)이 부착되어 있다. 그리고 상부 실린더(38)의 외측단, 즉 수납부(70A)의 외측단과 밀폐 용기(12)의 용기 본체(12A)간의 간격은 O링(138)으로부터 플러그(137)의 밀폐 용기(12)측의 단부까지의 거리보다도 작게 설정되어 있다. 그리고, 베인(50)의 안내홈(70)에 연통하는 배압실(201)에는 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 압력인 고압이 배압으로서 인가된다. 따라서, 플러그(137)의 스프링(76)측은 고압, 밀폐 용기(12)측은 중간압이 된다.

이러한 치수 관계로 함으로써, 플러그(137)를 수납부(70A)내에 압입 고정하 는 경우와 같이, 상부 실린더(38)가 변형되어 상부 지지 부재(54)와의 사이의 밀봉성이 저하되고, 성능 악화를 초래하는 문제점을 미연에 회피할 수 있게 된다. 또한, 이러한 간극 끼움이더라도, 상부 실린더(38)와 밀폐 용기(12)간의 간격을 O링(138)으로부터 플러그(137)의 밀폐 용기(12)측의 단부까지의 거리보다도 작게 설정하고 있으므로, 스프링(76)측의 고압(베인(50)의 배압)에 의해 플러그(137)가 수납부(70A)로부터 밀려나는 방향으로 이동하더라도, 밀폐 용기(12)에 접촉하여 이동이 저지된 시점에서 여전히 O링(138)은 수납부(70A)내에 위치하여 밀봉하므로, 플러그(138)의 기능에는 아무런 문제가 생기지 않는다.

또한, 플러그(137)의 외경 치수는 그것을 수납부(70A)내에 압입하였을 때에 상부 실린더(38)가 변형을 일으키지 않을 정도, 수납부(70A)의 내경 치수보다도 크게 설정되어 있다. 즉 실시예에서는 플러그(137)의 외경 치수는 수납부(70A)의 내경 치수보다도4㎛∼23㎛ 크게 설계되어 있다. 또한, 플러그(137)의 둘레면에는 당해 플러그(137)와 수납부(70A)의 내면 사이를 밀봉하기 위한 O링(138)이 장착되어 있다.

또한, 도22에 확대하여 나타낸 바와 같이, 플러그(137)의 외측단이 수납부(70A)의 외측(밀폐 용기(12)측)의 개구가장자리(수납부(70A)의 외측단)에 위치하는 소정 위치까지 플러그(137)를 압입한 시점에서, 당해 플러그(137)의 스프링(76)측의 단부(내측단)가 위치하는 수납부(70A)의 부위에는, 당해 플러그(137)의 내측단이 접촉하는 걸림부(201)가 형성되어 있다. 이 걸림부(201)는 수납부(70A)를 상부 실린더(38)내에 절삭 가공할 때에, 그것보다 내측(베인(50)측)의 수납부(70A)의 내경을 절삭가공하는 드릴을 외측에 절삭가공하는 것보다도 가느다란 것으로 변경하여, 수납부(70A)의 내주벽을 단차 형상으로 직경확대시킴으로써 형성되어 있다.

그리고, 상부 실린더(38)의 외측단, 즉 수납부(70A)의 외측단과 밀폐 용기(12)의 용기 본체(12A)간의 간격은 ○링(138)으로부터 플러그(137)의 외측단(밀폐 용기(12)측의 단부)까지의 거리보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 베인(50)의 안내홈(70)에 연통하는 도시하지 않은 배압실에는, 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 압력인 고압이 배압으로서 인가된다. 따라서, 플러그(137)의 스프링(76)측은 고압, 밀폐 용기(12)측은 중간압이 된다.

플러그(137)와 수납부(70A)의 치수 관계를 상기와 같이 함으로써, 플러그(137)의 압입에 의해 상부 실린더(38)가 변형하고, 상부 지지 부재(54)와의 사이의 밀봉성이 저하되어 성능 악화를 초래하는 문제점을 미연에 회피할 수 있게 된다. 또한, 이러한 구조로 함으로써, 플러그(137)를 수납부(70A)의 외측의 개구로부터 압입해 간 경우에, 도22에 나타낸 소정 위치(플러그(137)의 외측단이 수납부(70A)의 외측의 개구가장자리에 위치하는 상태)가 된 곳에서, 플러그(137)가 걸림부(201)에 접촉하여 더 이상 압입할 수 없게 되므로, 플러그(137)를 수납부(70A)내에 압입할 때의 위치 결정을 행할 수 있으며, 플러그(137)의 장착 작업성이 향상된다. 특히, 무리하게 플러그(137)를 밀어넣는 일이 없어지므로, 무리한 압입에 따른 상부 실린더(38)의 변형도 미연에 회피할 수 있게 된다.

그런데, 회전축(16)과 일체로 180도의 위상차를 갖고 형성되는 상하 편심부(42, 44)의 상호간을 연결하는 연결부(90)는 그 단면 형상을 회전축(16)의 원형 단면보다 단면적을 크게 하여 강성을 지니게 하기 위하여 비원형 형상의 소위 럭비볼 형상으로 되어 있다(도17). 즉, 회전축(16)에 형성한 상하 편심부(42, 44)를 연결하는 연결부(90)의 단면 형상은 상하 편심부(42, 44)의 편심 방향으로 직교하는 방향으로 그 두께를 크게 하고 있다(도면중 해칭 부분).

이에 따라, 회전축(16)에 일체로 형성된 상하 편심부(42, 44)를 연결하는 연결부(90)의 단면적이 크게 되고, 단면 2차 모멘트를 증가하여 강도(강성)를 증대시키며, 회전축(16)의 내구성과 신뢰성을 향상시키고 있다. 특히, 사용 압력이 높은 냉매를 2단 압축하는 경우, 고저압의 압력차가 크기 때문에 회전축(16)에 가해지는 하중도 커지는데, 연결부(90)의 단면적을 크게 하여 그 강도(강성)를 증가시켜서, 회전축(16)이 탄성변형되는 것을 방지하고 있다.

이 경우, 상측의 편심부(42)의 중심을 ○1으로 하고, 하측의 편심부(44)의 중심을 ○2로 하면, 편심부(42)의 편심 방향측의 연결부(90)의 면의 원호의 중심은 ○1, 편심부(44)의 편심 방향측의 연결부(90)의 중심은 ○2로 하고 있다. 이에 따라, 회전축(16)을 절삭 가공기에 척(chuck)하여 상하 편심부(42, 44)와 연결부(90)를 절삭가공할 때, 편심부(42)를 가공한 후, 반경만을 변경하여 연결부(90)의 일면을 가공하고, 척 위치를 변경하여 연결부(90)의 타면을 가공하고, 반경만을 변경하여 편심부(44)를 가공하는 작업이 가능하게 된다. 이에 따라, 회전축(16)을 다시 척하는 횟수가 감소하여, 생산성이 현저히 향상된다.

그리고, 이 경우 냉매로서는 지구 환경에 친화적이고, 가연성 및 독성 등을 고려하여 자연 냉매인 탄산 가스의 일례로서의 상기 이산화탄소(CO₂)를 사용하고, 윤활유로서의 오일은 예를 들면 광물유(미네랄 오일), 알킬벤젠유, 에테르유, 에스테르유 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(58, 60), 토출 소음실(62) 및 상부 커버(66)의 상측(전동 요소(14)의 하단에 대략 대응하는 위치)에 대응하는 위치에, 슬리브(141, 142, 143 및 144)가 각각 용접 고정되어 있다. 슬리브(141, 142)는 상하로 인접함과 아울러, 슬리브(143)는 슬리브(141)의 대략 대각선상에 있다. 또한, 슬리브(144)는 슬리브(141)와 대략 90도 변위된 위치에 있다.

그리고, 슬리브(141)내에는 상부 실린더(38)에 냉매 가스를 도입하기 위한 냉매 도입관(92)의 일단이 삽입접속되며, 이 냉매 도입관(92)의 일단은 상부 실린더(38)의 흡입 통로(58)에 연통된다. 이 냉매 도입관(92)은 밀폐 용기(12)의 상측을 통과하여 슬리브(144)에 이르고, 타단은 슬리브(144)내에 삽입접속되어 밀폐 용기(12)내에 연통한다.

또한, 슬리브(142)내에는 하부 실린더(40)에 냉매 가스를 도입하기 위한 냉매 도입관(94)의 일단이 삽입접속되고, 이 냉매 도입관(94)의 일단은 하부 실린더(40)의 흡입 통로(60)에 연통된다. 이 냉매 도입관(94)의 타단은 어큐뮬레이터(146)의 하단에 접속되어 있다. 또한, 슬리브(143)내에는 냉매 토출관(96)이 삽입접속되며, 이 냉매 토출관(96)의 일단은 토출 소음실(62)에 연통된다.

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 통하여 부착되어 있다. 이 브래킷(148)은 브래킷(147)으로부터 상측으로 연장되며, 어큐뮬레이터(146)의 상하 방향의 대략 중앙부를 지지하고 있으며, 그 상태로, 어큐뮬레이터(146)는 밀폐 용기(12)의 측방을 따른 형태로 배치된다. 냉매 도입관(92)은 슬리브(141)에서 나온 후, 실시예에서는 좌우로 굴곡된 후, 상승하고 있으며, 어큐뮬레이터(146)의 하단은 이 냉매 도입관(92)에 근접하는 형태가 된다. 따라서, 어큐뮬레이터(146)의 하단으로부터 하강하는 냉매 도입관(94)은 슬리브(141)에서 보아 냉매 도입관(92)의 굴곡 방향과는 반대인 좌측을 우회하여 슬리브(142)에 이르도록 터닝되어 있다(도3).

즉, 상부 지지 부재(38)와 하부 지지 부재(40)의 흡입 통로(58, 60)에 각각 연통하는 냉매 도입관(92, 94)은 밀폐 용기(12)에서 보아 수평 방향에서 반대 방향으로 굴곡된 형태로 되어 있으며, 이에 따라 어큐뮬레이터(146)의 상하 치수를 확대하여 용적을 늘리더라도, 각 냉매 도입관(92, 94)이 서로 간섭하지 않도록 고안되어 있다.

또한, 슬리브(141, 143, 144)의 외면 주위에는 배관 접속용의 커플러가 결합가능한 턱부(151)가 형성되어 있으며, 슬리브(142)의 내면에는 배관 접속용의 나사홈(152)이 형성되어 있다. 이에 따라, 슬리브(141, 143, 144)에는 로터리 컴프레서(10)의 제조 공정에 있어서의 완성 검사에서 기밀 시험을 행하는 경우에 시험용 배관의 커플러를 턱부(151)에 쉽게 접속할 수 있게 됨과 아울러, 슬리브(142)에는 나사홈(152)을 사용하여 시험용 배관을 쉽게 나사고정할 수 있게 된다. 특히, 상하로 인접하는 슬리브(141와 142)는 한쪽의 슬리브(141)에 턱부(151)가, 다른 쪽의 슬리브(142)에 나사홈(152)이 형성되어 있으므로, 좁은 공간에서 시험용 배관을 각 슬리브(141, 142)에 접속가능하게 된다.

도18은 본 발명을 적용한 실시예의 급탕 장치(153)의 냉매 회로를 나타내고 있다. 상술한 로터리 컴프레서(10)는 도18에 나타낸 급탕 장치(153)의 냉매 회로의 일부를 구성한다. 즉 로터리 컴프레서(10)의 냉매 토출관(96)은 물을 가열하여 온수를 생성하기 위한 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 중도부로부터는 도2, 도3에서는 도시하지 않았지만 제상 회로를 구성하는 디프로스트관(158)이 분기되고, 유로 제어 장치로서의 전자 밸브(159)를 통하여 가스 냉각기(154)의 입구에 이르는 냉매 토출관(96)에 접속되어 있다. 도18에서는 어큐뮬레이터(146)는 생략되어 있다.

이상의 구성에 이어서 동작을 설명하겠다. 도18에 있어서, 참조 번호 202는 마이크로컴퓨터로 구성되는 제어 장치이다. 제어 장치(202)는 로터리 컴프레서(10)의 전동 요소(14)의 회전수를 제어함과 아울러, 전자 밸브(159)나 팽창 밸브(156)도 제어한다. 그리고, 가열 운전에서는 제어 장치(202)는 전자 밸브(159)는 닫혀져 있는 것으로 한다. 제어 장치(202)에 의해 터미널(20) 및 도시하지 않 은 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 흡입 포트(162)로부터 하부 실린더(40)의 저압실측에 흡입된 저압(1단째 흡입 압력 LP: 4㎫G)의 냉매 가스는 롤러(48)와 베인의 동작에 의해 압축되어 중간압(MP1: 8㎫G)이 되며, 하부 실린더(40)의 고압실측부터 토출 포트(41), 하부 지지 부재(56)에 형성된 토출 소음실(64)로부터 연통로(63)를 지나서 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12) 내부로 토출된다.

이 때, 중간 토출관(121)은 상측의 전동 요소(14)의 스테이터(22)에 감겨진 서로 이웃하는 스테이터 코일(28, 28) 사이의 간극에 지향해 있으므로, 아직 비교적 온도가 낮은 냉매 가스를 전동 요소(14) 방향으로 적극적으로 공급할 수 있게 되며, 전동 요소(14)의 온도 상승이 억제되게 된다. 또한, 이에 따라, 밀폐 용기(12) 내부는 중간압(MP1)이 된다.

그리고, 밀폐 용기(12) 내의 중간압의 냉매 가스는 슬리브(144)로부터 나와서(중간 토출 압력은 상기 MP1) 냉매 도입관(92) 및 상부 지지 부재(54)에 형성된 흡입 통로(58)를 경유하여 흡입 포트(161)로부터 상부 실린더(38)의 저압실측에 흡입된다(2단째 흡입 압력 MP2). 흡입된 중간압의 냉매 가스는 롤러(46)와 베인(50)의 동작에 의해 2단째의 압축이 행해져서 고온 고압의 냉매 가스가 되고(2단째 토 출 압력 HP: 12㎫G), 고압실측으로부터 토출 포트(39)를 지나서 상부 지지 부재(54)에 형성된 토출 소음실(62), 냉매 토출관(96)을 경유하여 가스 냉각기(154)내에 유입된다. 이 때의 냉매 온도는 대략 +100℃까지 상승해 있으며, 이러한 고온 고압의 냉매 가스는 가스 냉각기(154)로부터 방열하여, 저탕 탱크내의 물을 가열하여 약 +90℃의 온수를 생성한다.

한편, 가스 냉각기(154)에 있어서 냉매 자체는 냉각되어, 가스 냉각기(154)를 나온다. 그리고, 팽창 밸브(156)에서 감압된 후, 증발기(157)에 유입되어 증발되고(이 때 주위로부터 흡열함), 어큐뮬레이터(146)(도18에서는 도시하지 않음)를 거쳐서 냉매 도입관(94)으로부터 제1 회전 압축 요소(32) 내부에 흡입되는 사이클을 반복한다.

특히, 외기 온도가 낮은 환경에서는 이와 같은 가열 운전에 의해 증발기(157)에는 착상이 성장한다. 이 경우, 상기 제어 장치(202)는 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 포함)는 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 가열 되고, 제상된다. 이 때, 가스 냉각기(154)로부터는 온수의 열이 냉매에 의해 증발기(157)에 반송되는 형태가 된다.

제2 회전 압축 요소(34)로부터 토출된 고압 냉매를 감압하지 않고 증발기(157)에 공급하여 제상한 경우에는, 팽창 밸브(156)가 전부 열리기 때문에 제1 회전 압축 요소(32)의 흡입 압력이 상승하고, 이에 따라 제1 회전 압축 요소(32)의 토출 압력(중간압)이 높아진다. 이 냉매는 제2 회전 압축 요소(34)를 지나서 토출되는데, 팽창 밸브(156)가 전부 열리기 때문에 제2 회전 압축 요소(34)의 토출 압력이 제1 회전 압축 요소(32)의 흡입 압력과 동일하게 되기 때문에 제2 회전 압축 요소(34)의 토출(고압)과 흡입(중간압)에서 압력의 역전 현상이 발생한다. 그러나, 상술한 바와 같이 제1 회전 압축 요소(32)로부터 토출된 중간압의 냉매 가스를 밀폐 용기(12)로부터 배출하여 증발기(157)의 제상을 행하도록 하고 있으므로, 이러한 고압과 중간압의 역전 현상을 방지할 수 있게 된다.

여기에서, 제2 회전 압축 요소(34)의 베인(50)의 관성력 Fvi는 다음 식①로 표현된다.

Fvi[θ]=-mv·d²x[θ]/dt² …①

상기 mv는 베인(50)의 질량이다. 따라서, 베인(50)의 관성력 Fvi는 베인(50)의 질량과 전동 요소(14)의 회전수 f로 결정되며, 그 최대값은 도21에 나타낸 바와 같이 회전수 f가 상승할수록 커진다. 또한, 스프링(76)의 탄성지지력(스프링력) Fvs의 최대값은 전동 요소(14)의 회전수 f에 관계없이 도21에 나타낸 바와 같이 거의 일정하다.

그리고, 도21에 나타낸 바와 같이 예를 들면 전동 요소(14)의 회전수 f1까지는 베인(50)의 관성력 Fvi가 스프링(76)의 탄성지지력 Fvs보다 작고, f1에서 역전하는 것으로 하면, 제어 장치(202)는 증발기(157)의 제상 운전중, 로터리 컴프레서(10)의 전동 요소(14)의 회전수 f를 상기 f1 또는 그 이하의 회전수로 운전한다.

여기에서, 증발기(157)의 제상중에는, 상술한 바와 같이 제2 회전 압축 요소(34)로부터 토출된 냉매 가스를 팽창 밸브(156)에서 감압하지 않고 증발기(157)에 유입시키며, 또한 제1 회전 압축 요소(32)로부터 밀폐 용기(12)내로 토출된 냉매 가스도 증발기(157)에 유입시키도록 하고 있으므로, 제2 회전 압축 요소(34)의 토출과 흡입의 압력차가 없어진다. 이 때문에, 베인(50)에는 배압실(201)로부터 배압이 가해지지 않게 되며, 베인(50)을 롤러(46)에 누르는 힘은 스프링(76)의 탄성지지력(Fvs)만이 된다.

따라서, 베인(50)의 관성력 Fvi가 이 스프링(76)의 탄성지지력 Fvs를 상회하면, 베인(50)이 롤러(46)에서 떨어지게 되는 소위 베인 이탈이 발생하게 되는데, 상술한 바와 같이 제어 장치(202)는 증발기(157)의 제상중, 전동 요소(14)의 회전수를 f1 또는 그 이하로 하므로, 베인(50)의 관성력 Fvi가 스프링(76)의 탄성지지력 Fvs를 상회하지 않게 되며, 베인 이탈에 의한 내구성의 저하가 회피된다.

또, 상기 실시예에서는, 증발기(157)의 제상시, 제어 장치(202)가 로터리 컴프레서(10)의 전동 요소(14)의 회전수를 제어하여 베인 이탈을 회피하였으나, 그것에 한정되지 않고, 제상시에 있어서의 전동 요소(14)의 회전수가 소정값(예를 들 면, 실시예의 급탕 장치(153)에서는 100㎐정도가 된다)으로 미리 설정되어 있는 경우에는, 로터리 컴프레서(10)의 베인(50)의 소재나 형상을 설계할 때에, 당해 질량 mv로부터 생기는 관성력이 상기 제상시에 있어서의 회전수(100㎐)에 있어서 스프링(76)의 탄성지지력보다 커지지 않도록 해도 좋다. 또한, 반대로 스프링(76)을 채용할 때에, 그 탄성지지력이 상기 회전수에 있어서의 베인(50)의 관성력을 상회하도록 선택해도 좋다.

상기 실시예에서는, 플러그(137)의 외경 치수를 수납부(70A)의 내경 치수보다도 상부 실린더(38)가 변형되지 않을 정도로 크게 설정하고, 플러그(137)를 수납부(70A)내에 압입하도록 하였으나, 이것에 한정되지 않고, 플러그(137)의 외경 치수를 수납부(70A)의 내경 치수보다도 작게 설정하여, 플러그(137)를 수납부(70A)내에 간극 끼움에 의해 삽입해도 좋다.

이러한 치수 관계로 하면, 상부 실린더(38)가 변형되어 상부 지지 부재(54)와의 사이의 밀봉성이 저하되고, 성능 악화를 초래하는 문제점을 확실하게 회피할 수 있게 된다. 또한, 이러한 간극 끼움이더라도, 상술한 바와 같이 상부 실린더(38)와 밀폐 용기(12)간의 간격을 ○링(138)으로부터 플러그(137)의 밀폐 용기(12)측의 단부까지의 거리보다도 작게 설정하고 있으므로, 스프링(76)측의 고압(베인(50)의 배압)에 의해 플러그(137)가 수납부(70A)로부터 밀려나는 방향으로 이동하더라도, 밀폐 용기(12)에 접촉하여 이동이 저지된 시점에서 여전히 ○링(138)은 수납부(70A)내에 위치하여 밀봉하므로, 플러그(138)의 기능에는 아무런 문제가 생기지 않는다.

또한, 로터리 컴프레서(10)가 정지하면, 냉매 회로를 통하여 상부 실린더(38)내의 압력이 저압측에 영향을 받아, 밀폐 용기(12)내의 중간압보다도 저하된다. 이 경우, 플러그(137)는 밀폐 용기(12)내의 압력에 의해 스프링(76)측으로 밀려들어가려고 하는데, 이 경우에도 플러그(137)는 걸림부(201)에 접촉하여 더 이상 스프링(76)측으로 이동할 수 없으므로, 스프링(76)이 이 플러그(137)의 이동에 의해 찌부러지게 되는 문제점도 생기지 않게 된다.

여기에서, 도19는 본 발명을 적용한 급탕 장치(153)의 다른 냉매 회로를 나타내고 있다. 이 도면에서 도18과 동일 부호는 동일 또는 동등한 작용을 갖는 것으로 한다. 이 경우에는 도18의 냉매 회로에 부가하여 냉매 토출관(96)과 팽창 밸브(156) 및 증발기(157) 사이의 배관을 연통하는 또 하나의 디프로스트관(158A)이 형성되며, 이 디프로스트관(158A)에는 또 하나의 전자 밸브(159A)가 개재된 형태로 되어 있다. 한편, 이 경우에도 이 도면에는 도시하지 않은 제어 장치(202)에 의해 로터리 컴프레서(10), 팽창 밸브(156) 및 전자 밸브(159, 159A)는 제어된다.

이러한 구성에서 가열 운전에서는 양 전자 밸브(159, 159A)를 닫고 있으므로 동작은 상술한 바와 동일하다. 한편, 증발기(157)의 제상시에는 전자 밸브(159, 159A) 둘 모두를 개방한다. 그러면, 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매와 제2 회전 압축 요소(34)로부터 토출된 소량의 고압 냉매는 디프로스트관(158과 158A)을 거쳐서 팽창 밸브(156)의 하류측에 흐르며, 감압되지 않고 직접 증발기(157)에 유입되게 된다. 이러한 구성에 의해서도 제2 회전 압축 요소(34)에 있어서의 압력 역전은 회피된다.

또한, 도20은 급탕 장치(153)의 또 다른 냉매 회로를 나타내고 있다. 이 경우의 도18과 동일 부호는 동일 또는 동등한 작용을 갖는 것으로 하고, 역시 이 도면에는 도시하지 않은 제어 장치(202)에 의해 로터리 컴프레서(10), 팽창 밸브(156) 및 전자 밸브(159)는 제어된다. 이 경우, 도18에 있어서의 디프로스트관(158)은 가스 냉각기(154)의 입구에는 접속되지 않고, 팽창 밸브(156) 및 증발기(157) 사이의 배관에 접속되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 전자 밸브(159)를 개방한 경우, 도19와 마찬가지로 밀폐 용기(12)내의 중간압의 냉매는 팽창 밸브(156)의 하류측에 흐르며, 감압되지 않고 직접 증발기(157)에 유입되게 된다. 이에 따라, 제상시에 생기는 제2 회전 압축 요소(34)의 압력 역전이 생기지 않게 될 뿐만 아니라, 도19에 비하면 전자 밸브의 수를 줄일 수 있다는 이점이 있다.

여기에서, 실시예에서는, 로터리 컴프레서(10)를 급탕 장치(153)의 냉매 회로에 사용하였으나, 제1 내지 제4 발명에서는 이것에 한정되지 않고, 실내의 난방용 등에 사용해도 본 발명은 유효하다.

도1은 본 발명에 적용하는 실시예의 로터리 컴프레서의 종단면도.

도2는 도1의 로터리 컴프레서의 정면도.

도3은 도1의 로터리 컴프레서의 측면도.

도4는 도1의 로터리 컴프레서의 또 하나의 종단면도.

도5는 도1의 로터리 컴프레서의 다른 또 하나의 종단면도.

도6은 도1의 로터리 컴프레서의 전동 요소 부분의 평단면도.

도7은 도1의 로터리 컴프레서의 회전 압축 기구부의 확대 단면도.

도8은 도1의 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 베인 부분의 확대 단면도.

도9는 도1의 로터리 컴프레서의 하부 지지 부재 및 하부 커버의 단면도.

도10은 도1의 로터리 컴프레서의 하부 지지 부재의 하면도.

도11은 도1의 로터리 컴프레서의 상부 지지 부재 및 상부 커버의 상면도.

도12는 도1의 로터리 컴프레서의 상부 지지 부재 및 상부 커버의 단면도.

도13은 도1의 로터리 컴프레서의 중간 칸막이판의 상면도.

도14는 도13의 A-A선 단면도.

도15는 도1의 로터리 컴프레서의 상부 실린더의 상면도.

도16은 도1의 로터리 컴프레서의 상부 실린더의 흡입측의 압력 변동을 나타낸 도면.

도17은 도1의 로터리 컴프레서의 회전축의 연결부의 형상을 설명하기 위한 단면도.

도18은 본 발명을 적용한 급탕 장치의 냉매 회로도.

도19는 본 발명을 적용한 다른 실시예의 급탕 장치의 냉매 회로도.

도20은 본 발명을 적용한 다른 또 하나의 실시예의 급탕 장치의 냉매 회로도.

도21은 도1의 로터리 컴프레서의 전동 요소의 회전수에 대한 베인의 관성력의 최대값과 스프링의 탄성지지력의 최대값을 나타낸 도면.

도22는 도1의 로터리 컴프레서의 제2 회전 압축 요소의 플러그 부분의 확대 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 다단 압축식 로터리 컴프레서

12: 밀폐 용기

14: 전동 요소

16: 회전축

18: 회전 압축 기구부

20: 터미널

32: 제1 회전 압축 요소

34: 제2 회전 압축 요소

36: 중간 칸막이판

38, 40: 실린더

39, 41: 토출 포트

42: 편심부

44: 편심부

46: 롤러

48: 롤러

50: 베인

54: 상부 지지 부재

56: 하부 지지 부재

62: 토출 소음실

64: 토출 소음실

66: 상부 커버

68: 하부 커버

70: 안내 홈

70A: 수납부

76: 스프링(스프링 부재)

92, 94: 냉매 도입관

96: 냉매 토출관

153: 급탕 장치

154: 가스 냉각기

156: 팽창 밸브

157: 증발기

158, 158A: 디프로스트관

159, 159A: 전자 밸브

201: 배압실

202: 제어 장치

Claims

삭제
밀폐 용기내에 전동 요소와, 상기 전동 요소에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하며, 상기 제1 회전 압축 요소에서 압축된 가스를 상기 밀폐 용기내로 토출하고, 또한 상기 토출된 중간압의 가스를 상기 제2 회전 압축 요소에서 압축하는 로터리 컴프레서에 있어서,

상기 제2 회전 압축 요소를 구성하기 위한 실린더 및 상기 전동 요소의 회전축에 형성된 편심부에 끼워맞춰져서 상기 실린더내에서 편심 회전하는 롤러와,

이 롤러에 접촉하여 상기 실린더 내부를 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인과,

이 베인을 상시(常時) 상기 롤러측으로 탄성지지하기 위한 스프링 부재와,

상기 실린더에 형성되며, 상기 베인측과 상기 밀폐 용기측으로 개구된 상기 스프링 부재의 수납부와,

상기 스프링 부재의 상기 밀폐 용기측에 위치하여 상기 수납부내에 형성되며, 상기 수납부를 밀봉하기 위한 플러그를 구비하며,

상기 플러그의 상기 스프링 부재측에 위치하는 상기 수납부의 내벽에는, 상기 플러그가 소정 위치에서 접촉하는 걸림부를 형성하고,

상기 플러그의 외경은 상기 플러그를 상기 수납부내에 삽입한 경우에, 상기 실린더가 변형하지 않는 범위에서 상기 수납부의 내경보다도 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 컴프레서.
삭제
제2항에 있어서, 상기 걸림부는 상기 수납부의 내주벽을 단차 형상으로 직경을 축소시켜 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 컴프레서.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 회전 압축 요소는 CO₂가스를 냉매로 하여 압축하는 것을 특징으로 하는 로터리 컴프레서.