KR101519698B1 - 베인 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 회전시 압축실의 체적이 감소되면서 냉매 등의 유체가 압축되는 베인 로터리 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는, 실린더와 하우징 사이의 공간을, 고압의 냉매가 토출되는 고압실과, 냉매에 포함된 오일이 분리 저장되는 오일저장실로 구분하여 구성하고, 로터와 헤드부 사이의 갭을 이용하여 오일의 감압구조를 적용한 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.

Description

베인 로터리 압축기{VANE ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 로터 회전시 압축실의 체적이 감소되면서 냉매 등의 유체가 압축되는 베인 로터리 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더와 하우징 사이의 공간을, 고압의 냉매가 토출되는 고압실과, 냉매에 포함된 오일이 분리 저장되는 오일저장실로 구분하여 구성한 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.

베인 로터리 압축기는 공기조화기 등에 사용되며, 냉매 등의 유체를 압축하여 외부로 공급한다.

도 1은 일본공개특허 특개2010-31759(특허문헌 1)에 개시된 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 베인 로터리 압축기(10)는 리어 하우징(11)과 프론트 하우징(12)으로 구성되는 하우징(H)이 외관을 이루며, 리어 하우징(11)의 내부에는 원통 형상의 실린더(13)가 수용된다.

이때, 실린더(13)의 내주면은 도 2에 도시된 바와 같이 타원 단면 형상으로 이루어진다.

또한, 리어 하우징(11)의 내부에 있어서, 실린더(13)의 전방에는 프론트 커버(14)가 결합되고, 실린더(13)의 후방에는 리어 커버(15)가 결합되며, 실린더(13)의 외주면과, 이와 대향하는 리어 하우징(11)의 내주면, 프론트 커버(14), 및 리어 커버(15) 사이에 토출공간(Da)이 형성된다.

프론트 커버(14) 및 리어 커버(15)에는 회전축(17)이 실린더(13)를 관통하여 회전 가능하게 설치되며, 회전축(17)에는 원통 형상의 로터(18)가 결합되어 회전축(17)의 회전시 회전축(17)과 함께 실린더(13) 내에서 회전하게 된다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 로터(18)의 외주면에는 방사상으로 다수의 슬롯(18a)이 형성되고, 각각의 슬롯(18a)에는 베인(20)이 슬라이드 이동 가능하게 수용되며, 슬롯(18a) 내에는 윤활유가 공급된다.

그리고, 회전축(17)의 회전에 의해 로터(18)가 회전하게 되면, 베인(20)의 선단부가 슬롯(18a)의 외측으로 돌출되어 실린더(13)의 내주면에 밀착되며, 이에 따라 로터(18)의 외주면과, 실린더(13)의 내주면, 및 서로 인접하는 한 쌍의 베인(20)과, 실린더(13)와 대향하는 프론트 커버(14)의 대향면(14a), 및 리어 커버(15)의 대향면(15a)으로 이루어지는 압축실(21)이 복수 개 구획 형성된다.

여기서, 베인 로터리 압축기의 경우, 로터(18)의 회전방향에 따라 압축실(21)의 체적이 확대되는 행정이 흡입행정이며, 압축실(21)의 체적이 감소되는 행정이 압축행정이 된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 프론트 하우징(12)의 상부에는 흡입포트(24)가 형성되고, 이 흡입포트(24)와 연통되는 흡입공간(Sa)이 프론트 하우징(12)의 내부에 형성된다.

그리고, 프론트 커버(14)에는 흡입공간(Sa)과 연통되는 흡입구(14b)가 형성되며, 흡입구(14b)와 연통하는 흡입통로(13b)가 실린더(13)의 축방향으로 관통 형성된다.

아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더(13)의 외주면 양측에는 내측으로 함몰된 토출실(13d)이 형성되고, 이들 한 쌍의 토출실(13d)은 토출공(13a)에 의해 압축실(21)과 연통되며, 토출공간(Da)의 일부를 형성한다.

또한, 리어 하우징(11)에는 리어 커버(15)에 의해 구획되며 압축된 냉매가 유입되는 고압실(30)이 형성된다. 즉, 리어 하우징(11)의 내부는 리어 커버(15)에 의해 토출공간(Da)과 고압실(30)로 구획된다. 이때, 한 쌍의 토출실(13d) 중 어느 하나에는 고압실(30)과 연통되는 토출구(15e)가 형성된다.

따라서, 회전축(17) 회전시 로터(18)와 베인(20)이 회전하면, 냉매가 흡입공간(Sa)으로부터 흡입구(14b) 및 흡입통로(13b)를 거쳐 각각의 압축실(21)로 흡입되며, 압축실(21)의 체적감소에 따라 압축된 냉매는 토출공(13a)을 통해 토출실(13d)로 토출되어, 토출구(15e)를 통해 고압실(30)로 유입되고, 배출포트(31)를 통해 외부로 공급된다.

한편, 고압실(30)에는 고압실(30)로 유입된 압축냉매에서 윤활유를 분리하기 위한 유분리기(40)가 구비되는데, 케이스(41)의 상부에 유분리 파이프(43)가 설치되고, 유분리 파이프(43)의 하부에는 분리된 오일이 떨어지는 유분리실(42)이 형성되며, 유분리실(42)의 오일은 오일통로(41b)를 통해 고압실(30) 하부에 형성되는 오일저장실(32)로 흘러내리게 된다.

오일저장실(32)에 저장된 오일은 오일공급통로(15d)를 통해 회전축(17)의 후단을 지지하는 부시(bush)의 윤활공간을 거쳐 리어 커버(15)와 로터(18)의 습동면을 윤활하게 되며, 토출공간(Da)과 고압실(30)의 압력차에 의해 오일리턴홈(45)을 통해 다시 토출구(15e)로 유입된다.

그런데, 종래의 베인 로터리 압축기와 같이 리어 하우징(11), 프론트 하우징(12), 실린더(3), 프론트 커버(14) 및 리어 커버(15) 등 하우징의 개수가 많아지면, 제작 공수의 증대를 초래할 뿐만 아니라 각 하우징 사이 결합부위를 실링(sealing)해야 하므로 실링 관리가 어렵고 비용 증가가 뒤따르게 된다.

또한, 리어 하우징(11)에 오일저장실(32)이 형성됨에 따라 전체 패키지의 전장이 증가하는 문제가 있으며, 냉매에서 분리된 오일이 회전축(17) 후단에서 토출구(15e)에 이르기까지 감압구조가 복잡하여 가공공수 증가에 따른 비용 상승의 문제가 있다.

일본공개특허 특개2010-31759 (2010.02.12)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 실린더, 실린더를 수용하는 실린더부와 상기 실린더부의 일측을 폐쇄하는 제1헤드부가 일체로 형성되는 하우징, 및 상기 실린더부의 타측을 폐쇄하는 제2헤드부를 포함하는 3 피스(piece) 구조의 베인 로터리 압축기와 관련된다.

또한, 본 발명의 일실시예는, 실린더부의 내주면과 실린더의 외주면 사이 공간에, 고압의 냉매가 토출되는 고압실과, 냉매에 포함된 오일이 분리 저장되는 오일저장실이 각각 분리 형성되는 베인 로터리 압축기와 관련된다.

아울러, 본 발명의 일실시예는, 로터와 헤드부 사이의 갭(gap)을 이용하여 감압구조가 형성되는 베인 로터리 압축기와 관련된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 중공 형상의 실린더; 상기 실린더가 설치되도록 공간부가 형성되는 실린더부와, 상기 실린더부의 축방향 일측을 폐쇄하는 제1헤드부가 일체로 형성되는 하우징; 상기 실린더부의 축방향 타측을 폐쇄하는 제2헤드부; 상기 실린더 내에 설치되며 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터; 상기 로터의 외주면으로부터 상기 실린더의 내주면 방향으로 출몰하며 상기 실린더의 중공을 복수의 압축실로 구획하는 복수의 베인; 상기 하우징의 일측에 형성되고, 상기 압축실에서 압축된 고압의 냉매가 토출되며, 토출포트로 연통되는 토출공이 형성되는 고압실; 및 상기 하우징의 타측에 형성되고, 상기 토출포트에 구비되는 유분리 파이프에 의해 유분리된 오일을 저장하는 오일저장실;을 포함하되, 상기 고압실은 상기 실린더부의 외주면 일측에 돌출 형성되는 머플러 공간을 포함하며, 상기 토출공은 머플러 공간의 일측에 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공된다.

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또한, 상기 오일저장실은, 상기 하우징의 외주면에 반경방향으로 돌출 형성된다.

이때, 상기 오일저장실의 일측으로부터 상기 로터의 회전 샤프트 후단이 장착되는 장착홈의 일측으로 오일유도홀이 연장 형성된다.

또한, 상기 장착홈의 테두리를 따라 제1팽창홈이 형성된다.

이때, 상기 제1팽창홈의 일측으로부터 반경방향 외측으로 제2팽창홈이 인벌류트 곡선의 형태로 연장 형성될 수 있다.

다른 한편으로, 상기 제1팽창홈으로부터 반경방향 외측으로 이격하여 적어도 하나 이상의 제2팽창홈이 원주방향을 따라 형성될 수 있다.

이때, 상기 로터에는 상기 제2팽창홈과 연통하도록 복수의 오일유로가 축방향으로 관통 형성되고, 상기 제2팽창홈은 상기 오일유로와 대응되는 위치에 형성된다.

이때, 상기 제2팽창홈은, 상기 로터의 압축 회전방향으로, 상기 실린더의 일측에 형성되는 흡입홀과 토출구 사이 영역에 대응하여 원호 형태로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 오일유로와 연통하도록, 상기 회전 샤프트의 전단이 삽입되는 삽입홀의 테두리를 따라 확장홈이 형성된다.

그리고, 상기 베인은, 상기 로터의 외주면 일측에 일단이 힌지 결합되고, 상기 로터의 회전에 따라 타단이 상기 실린더의 내주면에 접촉된다.

아울러, 상기 실린더의 중공 내주면이 원주방향을 따라 인벌류트 곡선 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기에 의하면, 실린더, 하우징, 제2헤드부의 3피스 구조로 전체 하우징이 구성되므로, 부품수 감소에 따른 비용 절감과, 자동차 경량화에 일조할 수 있게 된다.

또한, 하우징의 실린더부와 실린더 사이 공간에, 고압의 냉매가 토출되는 고압실과, 냉매에 포함된 오일이 분리 저장되는 저압의 오일저장실이 각각 분리 형성되므로, 패키지 전장 축소에 따른 압축기의 소형화가 가능하다.

아울러, 로터와 헤드부 사이 습동면의 갭과 헤드부의 팽창홈을 이용하여 감압유로를 형성하게 되므로, 종래와 같이 감압유로 형성을 위한 복잡한 가공이 필요없어 제작비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 길이방향 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징의 사시도.
도 6은 도 5의 하우징에 실린더와 로터가 장착된 모습을 보인 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더와 로터의 결합을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2헤드부의 사시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기를 후방에서 바라본 사시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 오일 감압구조를 보인 부분 확대도.
도 11은 제2헤드부에 형성되는 제2팽창홈의 다양한 예를 보인 개략도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, 실린더와, 실린더가 수용되도록 일측이 개방된 하우징과, 하우징의 개방부를 덮어서 폐쇄하는 제2헤드부에 의해 3피스 구조를 형성한다.

여기서, 하우징은, 실린더가 수용되도록 내부에 공간부가 형성되는 실린더부와, 실린더부의 공간부 일측을 폐쇄하도록 실린더부의 일측에 일체로 형성되는 제1헤드부를 포함한다.

이때, 실린더부의 공간부를 전방에서 폐쇄하는 헤드부를 '프론트 헤드부'라 하고, 실린더부의 공간부를 후방에서 폐쇄하는 헤드부를 '리어 헤드부'라고 하면, 본 발명의 실시예에 따른 하우징은 프론트 헤드부와 실린더부가 일체로 형성될 수도 있고, 리어 헤드부와 실린더부가 일체로 형성되는 것도 가능하다.

따라서, 도 3 내지 도 10에 도시된 본 발명의 실시예는, 프론트 헤드부(아래 실시예에서, '제1헤드부')와 실린더부가 일체로 하우징을 형성하는 예를 도시하고 있으나, 필요에 따라 리어 헤드부(아래 실시예에서, '제2헤드부')와 실린더부가 일체로 하우징을 형성할 수 있음은 물론이다.

이하, 도 3 내지 도 10에 도시된 실시예를 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 길이방향 단면도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기(100)는, 하우징(300)과 제2헤드부(400)의 결합에 의해 베인 로터리 압축기(100)의 전체적인 외관이 형성된다.

그리고, 하우징(300)은, 내부에 공간부(311)가 형성되는 실린더부(310)와, 실린더부(310)의 축방향 전방에서 실린더부(310)와 일체로 형성되어 공간부(311)의 전방을 폐쇄하는 제1헤드부(320)를 포함하며, 공간부(311)에는 중공 형태의 실린더(200)가 장착된다.

이때, 실린더(200) 내부에는 구동원의 동력에 의해 회전하는 회전 샤프트(530)와, 회전 샤프트(530)의 회전력을 전달받아 회전 샤프트(530)와 함께 회전하는 로터(500)와, 로터(500)의 외주면에 출몰 가능하게 결합되는 복수의 베인(600)이 장착된다.

또한, 하우징(300)의 축방향 후방에는 제2헤드부(400)가 결합되어 공간부(311)의 후방을 폐쇄한다.

한편, 하우징(300)의 제1헤드부(320) 외주면에는 외부로부터 냉매를 흡입하는 흡입포트(330)와, 실린더(200) 내에서 압축된 고압의 냉매를 외부로 토출하는 토출포트(340)가 원주방향으로 서로 이격하여 구비된다.

이때, 제1헤드부(320)의 전방 중앙에는 전자클러치(미도시)의 풀리(900)가 결합되도록, 풀리결합부(910)가 연장 형성된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하우징을 후방에서 바라본 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하우징(300)은, 실린더(200)를 수용하도록 내부에 공간부(311)가 형성된 원통 형태의 실린더부(310)와, 실린더부(310)의 전방에서 일체로 형성되어 공간부(311)의 전방을 폐쇄하는 제1헤드부(320)를 포함한다.

이때, 제1헤드부(320)의 중앙에는 회전 샤프트(530)의 전단이 삽입되는 삽입홀(321)이 관통 형성되며, 제1헤드부(320)의 내측면 일측에는 흡입포트(330)와 연통하는 흡입홈(323)이 원주방향(C)으로 소정 각도 연장 형성된다.

또한, 제1헤드부(320)의 내측면에는 삽입홀(321)의 테두리를 따라 소정 각도로 확장홈(322)이 연장 형성되는데, 이는 회전 샤프트(530)의 윤활을 위한 것으로 이에 대하여는 후술하기로 한다.

실린더부(310)의 외주면 일측에는 머플러 공간(710)이 돌출 형성되며, 머플러 공간(710)의 일측에는 토출포트(340)와 연통되는 토출공(711)이 형성되는데, 후술하는 압축실(210)에서 고압으로 압축된 냉매는 이 머플러 공간(710)으로 유입되면서 맥동과 소음이 저하된 후, 토출공(711)을 통해 토출포트(340) 방향으로 유동하게 된다.

한편, 실린더부(310)를 이루는 측벽의 일측에는 제1오일저장실(810)이 외측으로 돌출 형성되며, 이 제1오일저장실(810)에는 토출포트(340)에서 유분리 파이프(350)에 의해 분리된 오일이 유입되어 저장된다.

도 6은 도 5의 하우징에 실린더와 로터가 장착된 모습을 보인 단면도이다.

여기서, 도 6에 도시된 굵은 화살표는 냉매의 흡입 및 토출방향을 표시하고, 실선 화살표는 회전 샤프트의 회전방향을 표시하며, 일점쇄선 화살표는 고압으로 압축된 냉매의 유동을 표시하고, 점선 화살표는 오일파이프를 지나면서 오일이 분리되는 냉매의 유동을 표시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 실린더(200)의 중공은 회전 샤프트(530)가 설치되는 실린더(200)의 중심에서 일측으로 약간 편심되어 형성되며, 이 중공에 베인(600)을 가진 로터(500)가 삽입 장착됨으로써, 실린더(200)의 중공은 유입된 냉매가 로터(500) 회전에 의해 압축되는 압축공간을 이루게 된다.

이때, 외부로부터 흡입포트(330)를 통해 흡입된 냉매는 제1헤드부(320)의 흡입홈(323)을 통해 압축공간인 실린더(200)의 중공으로 유입된다.

로터(500)는 구동모터(미도시), 혹은 엔진벨트(미도시)에 의해 구동되는 클러치(미도시)와 연결된 회전 샤프트(530)에 결합되어 회전 샤프트(530)와 함께 축회전하며, 이때 로터(500)에는 복수의 오일유로(510)가 축방향으로 관통 형성된다.

또한, 회전 샤프트(530)는 실린더(200)의 중심 축선을 따라 장착되며, 따라서 로터(500)는 실린더(200) 중공의 중심으로부터 일측으로 약간 벗어나, 실린더(200) 중공 내에서 편심 회전하게 된다.

로터(500)의 외주면에는 외팔보 형태의 베인(600)이 서로 이격하여 복수 개 힌지 결합된다. 이때, 베인(600)의 일측은 로터(500)의 외주면 슬롯(520)에 힌지 결합되며, 로터(500) 회전시 베인(600)의 타측 선단부가 냉매의 압력에 의해 실린더(200)의 내주면 방향으로 펼쳐져서 압축공간을 다수의 압축실(210)로 구획한다.

즉, 인접하는 한 쌍의 베인(600)과, 로터(500)의 외주면, 및 실린더(200)의 내주면으로 이루어지는 공간에 의해 각각의 압축실(210)이 형성되며, 이때 압축실(210)의 전단은 제1헤드부(320)에 의해, 그리고 압축실(210)의 후단은 제2헤드부(400)에 의해 밀폐된다.

로터(500) 회전시 베인(600)의 선단부는 중공 내측벽을 따라 로터(500)의 회전방향으로 함께 회전하며, 로터(500)가 중공 내에 편심하여 위치함에 따라, 로터(500)의 외주면과 중공 내측벽 사이의 간격이 점점 좁아지면서 압축실(210)의 체적이 감소하고, 압축실(210)에 갇힌 냉매가 압축된다.

실린더(200)의 외주면 일측에는 압축된 고압의 냉매가 토출되는 토출부(720)가 함몰 형성되고, 이 토출부(720)의 일측에는 압축실(210)과 연통되는 복수의 토출구(721)가 관통 형성되며, 토출부(720)의 타측에는 고압의 냉매를 토출포트(340) 방향으로 안내하는 가이드 유로(730)가 형성된다.

이때, 전술한 하우징(300)의 실린더부(310)에 형성된 머플러 공간(710)이 가이드 유로(730)의 일측에 대응하도록 위치하게 되며, 따라서 토출구(721)를 통해 토출부(720)로 토출된 고압의 냉매는 가이드 유로(730)를 따라 머플러 공간(710)으로 들어간 후, 토출공(711)을 통해 토출포트(340) 방향으로 유동하게 된다.

토출공(711)을 통과한 고압의 냉매는, 유분리 파이프(350)의 외주면을 따라 선회하면서 냉매에 포함된 오일이 유분리 파이프(350)의 하부로 분리되며, 분리된 오일은 하우징(300)의 실린더부(310)에 형성되는 제1오일저장실(810)로 유동하여 저장된다.

이때, 실린더(200)의 외주면 타측이 소정 형상으로 함몰되어, 제1오일저장실(810)의 하측에 제1오일저장실(810)과 연통되는 제2오일저장실(820)이 형성된다.

여기서, 토출부(720)와 가이드 유로(730) 및 머플러 공간(710)은 베인 로터리 압축기(100)에서 고압의 냉매가 유동하는 고압실(700)을 이루며, 이 고압실(700)은 실린더부(310)와 실린더(200) 사이 공간의 일측에 형성된다.

또한, 제1오일저장실(810)과 제2오일저장실(820)을 포함하는 오일저장실(800)은 실린더부(310)와 실린더(200) 사이 공간의 타측에 형성되며, 고압실(700)과 오일저장실(800)은 실린더(200)의 외주면과 실린더부(310)의 내주면이 밀착하는 밀착면(230)에 의해 구분된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기(100)는, 종래 리어 헤드에 형성되었던 오일저장실(800)이 고압실(700)과 함께 하우징(300)의 실린더부(310)에 형성됨으로써, 패키지를 컴팩트하게 구성할 수 있게 되는 것이며, 이때 대체로 하우징(300)의 실린더부(310)와 실린더(200) 사이 상측 공간은 고압실(700)로 활용되고, 실린더부(310)와 실린더(200) 사이 하측 공간은 오일저장실(800)로 활용된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더와 로터의 결합을 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같이 실린더(200')의 중공 내주면이 인벌류트 곡선 형태로 이루어지는 것도 가능하다.

이 경우, 실린더(200')의 내주면과 로터(500)의 외주면이 단면상 동심을 이루도록 실린더(200')의 중공에 로터(500)가 설치된다. 즉, 실린더(200')의 내주면을 따라 그려지는 인벌류트 곡선은, 시작점과 종료점의 중심이 로터(500)의 중심과 일치하게 되며, 따라서 로터(500)의 편심 배치에 따른 진동과 소음을 감소시킬 수 있다.

이때, 실린더(200')의 내주면이 흡입홀(220)에서 토출구(721) 방향으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 인벌류트 곡선 형태로 이루어짐에 따라, 화살표로 도시된 로터(500)의 압축 회전 방향을 따라 실린더(200')의 내주면과 로터(500)의 외주면 사이 간격이 좁혀지면서 베인(600) 사이에 형성되는 압축실(210)의 체적이 점차 감소하여 냉매의 압축이 이루어지게 된다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2헤드부의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기를 후방에서 바라본 사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 제2헤드부(400)는 하우징(300)의 후방에 결합되어 실린더부(310)의 축방향 후방에서 공간부(311)의 후방을 폐쇄한다.

이때, 제2헤드부(400)의 외측면 중앙에는 도 9에 도시된 바와 같이 샤프트 수용부(420)가 외측으로 돌출 형성되며, 도 8에 도시된 바와 같이 제2헤드부(400)의 내측면 중앙에는 샤프트 수용부(420)에 대응되는 장착홈(410)이 형성되고, 이 장착홈(410)에 회전 샤프트(530)의 후단이 삽입 장착된다.

또한, 장착홈(410)의 테두리를 따라 제1팽창홈(430)이 형성되고, 제1팽창홈(430)으로부터 반경방향 외측으로 이격하여 제2팽창홈(440)이 원주방향(C)을 따라 형성된다.

이때, 제2팽창홈(440)은 로터(500)의 압축 회전방향을 따라, 실린더(200)의 일측에 각각 형성되는 흡입홈(323)과 토출구(721) 사이의 압축 영역, 그 중에서도 압축실(210)에서 중간압이 형성되는 영역에 대응하여 원호 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서 '중간압'이라 함은, 복수의 압축실(210) 중, 흡입홈(323)을 통해 냉매가 유입되어 압축이 시작되는 압축실(210)의 압력과, 압축 행정이 완료되어 냉매가 토출구(721)를 통해 토출되는 압축실(210)의 압력의 중간 압력을 일컫는다.

이때, 제1팽창홈(430)과 제2팽창홈(440)은 로터(500)와 제2헤드부(400)의 습동면에서 이루어지는 오일의 감압을 위한 것으로, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

한편, 오일저장실(800)에 저장된 오일은 샤프트 수용부(420)로 유동하게 되는데, 이를 위해 일측이 오일저장실(800)과 연통되고 타측이 샤프트 수용부(420)의 장착홈(410)으로 연통되는 오일유도홀(421)이 제2헤드부(400)의 내측면 일측에 형성된다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 오일 감압구조를 보인 부분 확대도이며, 일점쇄선으로 표시된 화살표는 오일의 유동방향을 가리킨다.

오일저장실(800)에 저장된 오일은 오일유도홀(421)을 통해 샤프트 수용부(420)의 장착홈(410)으로 유동하여 회전 샤프트(530)의 후단부를 윤활하며, 회전 샤프트(530)의 외주면을 따라 전방으로 유동한다.

이때, 회전 샤프트(530)의 외주면과 장착홈(410)의 내주면 사이에 형성되는 갭(gap)에 의해 오일은 1차 감압되고, 제1팽창홈(430)으로 유입되면서 팽창한다.

제1팽창홈(430)으로 유입된 오일은, 로터(500)의 회전에 의해 반경방향 외측으로 퍼지면서 로터(500)와 제2헤드부(400)의 습동면을 윤활하게 되는데, 이때 로터(500)와 제2헤드부(400) 사이의 갭에 의해 오일은 2차 감압되고, 제2팽창홈(440)으로 유입되면서 다시 팽창한 후, 외측으로 퍼지면서 로터(500)와 제2헤드부(400)의 습동면에서 3차 감압된다.

로터(500)와 제2헤드부(400)의 습동면을 윤활하는 오일은 제2팽창홈(440)과 오일유로(510)가 연통함에 따라, 로터(500)의 오일유로(510)를 통해 전방으로 이동하여 로터(500)와 제1헤드부(320)의 습동면을 윤활하게 되며, 오일유로(510)와 연통하는 확장홈(322)을 통해 삽입홀(321)로 유동하여 회전 샤프트(530)의 전단부를 윤활하게 되는데, 회전 샤프트(530) 전단부의 외주면과 삽입홀(321) 내주면 사이의 갭에 의해 다시 감압되고, 이후 냉매와 함께 압축실(210)로 흡입되어 전술한 과정을 다시 거치게 된다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기(100)는, 로터(500)와 제2헤드부(400) 사이의 갭과 팽창홈(430,440)을 통해 오일의 감압유로를 다단으로 구성함으로써, 종래와 같이 복잡한 감압유로의 형성을 위해 별도의 부품을 필요로 하거나, 가공비용이 증대되는 문제를 피할 수 있게 된다.

이때, 제2팽창홈(440)의 형태를 적절히 선택함으로써, 로터(500)와 제2헤드부(400)의 습동면 중 어느 영역을 국부적으로 집중 윤활하거나, 2차, 3차 감압이 연속적으로 이루어지게끔 할 수 있는데, 도 11은 제2헤드부에 형성되는 제2팽창홈의 다양한 예를 보인 개략도이다.

여기서, 도 11의 (a)에 도시된 예는 제2팽창홈(440)을 원주방향으로 복수 개 형성하여, 로터(500)와 제2헤드부(400)의 습동면에서 원하는 영역을 국부적으로 집중 윤활할 수 있도록 한 것이고, 도 11의 (b)에 도시된 예는 흡입행정과 압축행정 모두에 걸쳐 오일이 감압되어 토출될 수 있도록 구성한 것이다.

또한, 도 11의 (c)에 도시된 예는 도 11의 (b)에 도시된 예에서, 제1팽창홈(430)과 제2팽창홈(440)을 반경방향으로 연결하는 연결홈(450)이 더 형성되는 예를 도시한 것이며, 도 11의 (d)에 도시된 예는 제1팽창홈(430)에서 제2팽창홈(440)이 인벌류트 곡선의 형태로 외측으로 연장 형성되는 예를 도시한 것으로, 제2팽창홈(440)이 반경방향 외측으로 연속하여 형성됨에 따라 감압효과가 증대되는 장점이 있다.

100 : 베인 로터리 압축기 200 : 실린더
210 : 압축실 300 : 하우징
310 : 실린더부 320 : 제1헤드부
330 : 흡입포트 340 : 토출포트
350 : 유분리 파이프 400 : 제2헤드부
500 : 로터 530 : 회전 샤프트
600 : 베인 700 : 고압실
710 : 머플러 공간 720 : 토출부
730 : 가이드 유로 800 : 오일저장실
900 : 풀리

Claims (12)

1. 중공 형상의 실린더(200,200');
   상기 실린더(200,200')가 설치되도록 공간부(311)가 형성되는 실린더부(310)와, 상기 실린더부(310)의 축방향 일측을 폐쇄하는 제1헤드부(320)가 일체로 형성되는 하우징(300);
   상기 실린더부(310)의 축방향 타측을 폐쇄하는 제2헤드부(400);
   상기 실린더(200,200') 내에 설치되며 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터(500);
   상기 로터(500)의 외주면으로부터 상기 실린더(200,200')의 내주면 방향으로 출몰하며 상기 실린더(200,200')의 중공을 복수의 압축실(210)로 구획하는 복수의 베인(600);
   상기 하우징(300)의 일측에 형성되고, 상기 압축실(210)에서 압축된 고압의 냉매가 토출되며, 토출포트(340)로 연통되는 토출공(711)이 형성되는 고압실(700); 및
   상기 하우징(300)의 타측에 형성되고, 상기 토출포트(340)에 구비되는 유분리 파이프(350)에 의해 유분리된 오일을 저장하는 오일저장실(800);을 포함하되,
   상기 고압실(700)은,
   상기 실린더부(310)의 외주면 일측에 돌출 형성되는 머플러 공간(710)을 포함하며, 상기 토출공(711)은 상기 머플러 공간(710)의 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 오일저장실(800)은,
   상기 하우징(300)의 외주면에 반경방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 오일저장실(800)의 일측으로부터 상기 로터(500)의 회전 샤프트(530) 후단이 장착되는 장착홈(410)의 일측으로 오일유도홀(421)이 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 장착홈(410)의 테두리를 따라 제1팽창홈(430)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1팽창홈(430)의 일측으로부터 반경방향 외측으로 제2팽창홈(440)이 인벌류트 곡선의 형태로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1팽창홈(430)으로부터 반경방향 외측으로 이격하여 적어도 하나 이상의 제2팽창홈(440)이 원주방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 로터(500)에는 상기 제2팽창홈(440)과 연통하도록 복수의 오일유로(510)가 축방향으로 관통 형성되고, 상기 제2팽창홈(440)은 상기 오일유로(510)와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
9. 청구항 7에 있어서, 상기 제2팽창홈(440)은,
   상기 로터(500)의 압축 회전방향으로, 상기 실린더(200,200')의 일측에 형성되는 흡입홈(323)과 토출구(721) 사이 영역에 대응하여 원호 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 오일유로(510)와 연통하도록, 상기 회전 샤프트(530)의 전단이 삽입되는 삽입홀(321)의 테두리를 따라 확장홈(322)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
    
11. 청구항 1에 있어서, 상기 베인(600)은,
    상기 로터(500)의 외주면 일측에 일단이 힌지 결합되고, 상기 로터(500)의 회전에 따라 타단이 상기 실린더(200,200')의 내주면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 실린더(200')의 중공 내주면이 원주방향을 따라 인벌류트 곡선 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.

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