KR101870180B1 - 2단 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2단 로터리 압축기에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 케이싱: 상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축; 상기 제1 및 제2 편심부와 함께 제1 및 제2 압축실을 형성하는 제1 및 제2 실린더; 상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판; 상기 제1 실린더와 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링; 상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및 상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서, 상기 연결유로 또는 상기 챔버로부터 분기되는 분기 유로; 및 상기 분기 유로와 연통되는 보조 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기가 제공된다.

Description

2단 로터리 압축기{2 STAGE ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 2단 로터리 압축기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 2개의 실린더 및 피스톤을 통해서 냉매를 2개의 단계에 걸쳐서 압축하는 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉장고나 에어콘과 같은 증기압축식 냉동사이클 등에 널리 사용되고 있다. 상기 압축기는 일정한 속도로 구동되는 등속형 압축기 또는 회전 속도가 제어되는 인버터형 압축기가 소개되고 있다. 상기 압축기는 통상 전동기인 구동모터와 그 구동모터에 의해 작동되는 압축부가 밀폐된 케이싱의 내부공간에 함께 설치되는 경우를 밀폐형 압축기라고 하고, 상기 구동모터가 케이싱의 외부에 별도로 설치되는 경우를 개방형 압축기라고 할 수 있다. 가정용 또는 업소용 냉동기기는 대부분 밀폐형 압축기가 사용되고 있다. 그리고, 상기 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 스크롤식, 로터리식 등으로 구분될 수 있다.

상기 로터리 압축기는 실린더의 압축공간에서 편심 회전운동을 하는 롤링피스톤과 그 롤링피스톤에 접하여 상기 실린더의 압축공간을 흡입실과 토출실로 구획하는 베인을 이용하여 냉매를 압축하는 방식이다.

근래에는 복수 개의 실린더를 구비하고 그 복수 개의 실린더에 각각 롤링피스톤과 베인을 독립적으로 구비하여 한 개의 구동모터를 이용하여 냉매를 압축하는 복식 로터리 압축기가 알려져 있다. 상기 복식 로터리 압축기는 복수 개의 실린더가 서로 독립되어 냉매를 독립적으로 압축하는 용량 가변식 로터리 압축기와, 복수 개의 실린더가 서로 연통되어 냉매를 순차적으로 압축하는 2단 로터리 압축기로 구분될 수 있다.

이러한 2단 로터리 압축기의 일 예로 대한민국 특허출원 제10-2009-0120793호에 개시되어 있다. 상기 2단 로터리 압축기에서는 1차로 압축된 냉매를 2차 압축실로 공급하기 위한 연결관을 포함하게 된다. 상기 연결관은 대략 U자 형태를 가지게 되는데, 1차 압축실과 2차 압축실에서의 흡입 및 토출 정도에 따라서 공급되는 냉매가 원활하게 유입되지 못하거나, 2차 압축실에서 필요로 하는 정도보다 과도한 양의 냉매가 1차 압축실로부터 공급되는 경우에 압력 맥동이 생기게 된다. 이러한 압력 맥동은 압축 효율을 저하시킬 뿐 아니라 소음 및 진동 발생의 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 압력 맥동의 발생을 최소화할 수 있는 2단 로터리 압축기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 케이싱: 상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축; 상기 제1 및 제2 편심부와 함께 제1 및 제2 압축실을 형성하는 제1 및 제2 실린더; 상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판; 상기 제1 실린더와 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링; 상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및 상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서, 상기 연결유로 또는 상기 챔버로부터 분기되는 분기 유로; 및 상기 분기 유로와 연통되는 보조 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 제2 실린더로 공급되는 냉매의 유로로부터 분지되는 분기 유로 및 상기 분기 유로와 연결되는 보조 챔버를 두어, 상기 보조 챔버가 압력 맥동 발생시에 일종의 완충공간으로서 작용할 수 있도록 하여 압력 맥동이 발생되는 것을 최소화하고 있다. 이러한 보조 챔버는 압축기의 운전속도가 일정한 등속 운전 압축기에서도 효과를 발휘하지만, 인버터를 이용하여 운전속도가 불규칙적으로 변화되도록 제어되는 인버터 제어 압축기에서 특히 유용하다.

여기서, 상기 연결유로는 상기 제1 및 제2 실린더 외측에서 상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연결하는 연결관 내에 형성되고, 상기 분기 유로는 상기 연결관으로부터 분기될 수 있다. 여기서, 상기 연결관은 'U'자 형태를 가질 수 있다.

또한, 상기 보조 챔버는 반드시 상기 연결관에 구비될 필요는 없으며, 상기 로터리 압축기를 구성하는 임의의 위치에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 보조 챔버는 상기 상부 베어링, 제1 실린더 또는 상기 중간판에 형성될 수 있고, 각각의 경우에 상기 챔버로부터 보조 챔버까지 연장되는 분기 유로가 형성되게 된다.

이때, 상기 분기 유로는 상기 연결관처럼 제1 및 제2 실린더 외측에 구비될 수도 있지만, 장치의 크기를 줄이고 단순화하기 위해서 상기 압축기의 내부에 구비될 수도 있다. 일 예로, 상기 보조 챔버가 중간판에 형성되는 경우에, 상기 챔버로부터 상기 하부 베어링 및 상기 제1 실린더를 관통하여 상기 보조 챔버까지 연장되도록 상기 분기 유로가 형성될 수 있다.

만일, 상기 보조 챔버가 상기 제1 실린더에 형성되면, 상기 분기 유로는 상기 챔버로부터 상기 하부 베어링을 관통하여 상기 보조 챔버까지 연장될 수 있다. 또한, 상기 보조 챔버가 상기 상부 베어링에 형성되는 경우, 상기 분기 유로는 상기 챔버로부터 상기 하부 베어링, 상기 제1 실린더, 상기 중간판 및 상기 제2 실린더를 순차적으로 관통하여 상기 보조 챔버까지 연장될 수 있다.

한편, 상기 챔버로부터 토출되어 제2 압축실로 유입되는 냉매에는 오일이 혼입되어 있으므로, 상기 오일이 상기 보조 챔버로 유입되는 경우에는 용이하게 배출되지 못하고 보조 챔버 내에 고이게 된다. 따라서, 보조 챔버로의 오일 유입을 최소화할 필요가 있으며, 이를 위해서 하부 베어링과 상기 보조 챔버 사이의 유로에서 다음의 관계를 만족하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 유로는 하부 베어링에 일시적으로 저장된 압축 냉매가 상기 하부 베어링에서 상기 보조 챔버로 도달하는 유로를 의미하며, 상술한 연결관의 일부와 분기 유로의 합이거나(보조 챔버가 연결관에 구비되는 경우) 상기 분기 유로(보조 챔버가 압축기 내부에 구비되는 경우)를 의미하게 된다. 즉, 상기 유로 중 상기 하부 베어링과 상기 보조 챔버 사이의 구간에 있어서, 상기 유로의 종단면적을 A1, 횡단면적을 A2라 할 때,

A2 / A1 ≥ 1.23

의 관계를 만족하도록 할 수 있다. 여기서, 상기 A2는 연결관의 반경을 r, 상기 구간의 길이를 L이라 할 때, 2rL로 정의된다. 이러한 관계를 통해서, A2가 A1 보다 일정비율만큼 크게 함으로서 유입되는 냉매에 혼입된 오일이 상기 연결관 또는 분기 유로의 벽에 달라붙어서 오일의 혼입량을 줄일 수 있게 된다. 즉, 상기 유로가 일종의 필터로서 기능하도록 하는 것이지만, 지나치게 A2가 커지면 흐름 저항이 커지는 문제가 있을 수 있으므로 압축기에 요구되는 압력 및 냉매의 종류나 운전조건 등을 고려하여 당업자가 적절하게 상기 A2의 상한선을 설정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 케이싱: 상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축; 상기 제1 및 제2 편심부와 함께 제1 및 제2 압축실을 형성하는 제1 및 제2 실린더; 상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판; 상기 제1 실린더와 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링; 상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및 상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서, 상기 연결유로와 각각 연통되는 흡입홀과 토출홀을 갖는 보조 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기가 제공된다.

상기 측면에서 상기 보조 챔버는 흡입홀과 토출홀을 모두 가지고 있어서, 상기 연결유로의 일부를 구성한다. 그리고, 상기 연결유로는 제1 및 제2 실린더의 외측에 구비되는 연결관의 형태를 갖거나, 상기 압축기의 내부를 관통하도록 형성될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 제1 압축실; 상기 제1 압축실로부터 토출된 냉매를 흡입하여 재차 압축하는 제2 압축실; 및 상기 제1 압축실로부터 토출된 냉매를 상기 제2 압축실로 유도하는 냉매유로;를 포함하는 2단 로터리 압축기로서, 상기 제1 압축실로부터 토출된 냉매가 상기 제2 압축실로 이동하는 과정에서 적어도 일부가 상기 냉매유로와 연결된 보조 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기가 제공된다.

본 발명의 또 다른측면에 의하면, 제1 압축실; 상기 제1 압축실로부터 토출된 냉매를 흡입하여 재차 압축하는 제2 압축실; 및 상기 제1 압축실로부터 토출된 냉매를 상기 제2 압축실로 유도하는 냉매유로;를 포함하는 2단 로터리 압축기로서, 상기 제1 압축실로부터 토출된 냉매가 상기 제2 압축실로 이동하는 과정에서 상기 냉매유로와 연결된 보조 챔버를 통과한 후 상기 제2 압축실로 유입되는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기가 제공된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 제1 압축실에서 토출된 냉매가 제2 압축실로 흡입되는 과정에서 발생될 수 있는 압력맥동을 최소화할 수 있다. 아울러, 압축기의 구조를 크게 변경하지 않고 보조 챔버를 구현할 수 있으므로, 제조 단가의 증가를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 별도의 필터를 구비하지 않더라도 유로의 직경 및 길이를 조정하여 보조 챔버 내부로 오일이 유입되는 것을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 상기 제1 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 상기 제1 실시예에서 크랭크축을 도시한 사시도이다.
도 4는 상기 도 1에서 유로의 종단면적 및 횡단면적의 의미를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제2 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제3 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제4 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제5 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제6 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제7 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 11은 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제8 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 2단 로터리 압축기의 제1 실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 상기 제1 실시예의 일부를 확대하여 도시한 단면도이며, 도 3은 상기 제1 실시예에서 크랭크축을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 실시예(1)의 밀폐용기(101)의 내부공간에는 구동력을 발생하는 구동모터(102)가 설치되고, 상기 구동모터(102)의 하측에는 하부로부터 저압측을 이루는 제1 압축유닛(110)과 고압측을 이루는 제2 압축유닛(120)이 중간판(130)에 의해 분리되어 설치된다. 그리고 상기 밀폐용기(101)의 측면에는 그 밀폐용기(101)를 관통하여 상기 제1 압축유닛(110)의 입구에 연결되는 냉매흡입관(11)이 설치되고, 상기 밀폐용기(101)의 상단에는 그 밀폐용기(101)의 내부공간에 연결되어 냉매를 응축기(2)로 토출하기 위한 냉매토출관(12)이 설치된다.

상기 구동모터(102)는 밀폐용기(101)의 내주면에 고정 설치되는 스테이터(103)와, 상기 스테이터(103)의 안쪽에서 회전 가능하게 설치되는 로터(104)와, 상기 로터(104)의 중심에 결합되어 회전력을 각 압축유닛에 전달하는 크랭크축(105)으로 이루어진다.

상기 스테이터(103)는 링 형상의 강판을 적층한 라미네이션에 코일(C)이 권선되어 이루어진다. 상기 로터(104)는 링 형상의 강판을 적층한 라미네이션으로 이루어진다. 상기 크랭크축(105)은 소정의 길이를 갖는 봉 형상으로 형성되고 상기 로터(104)의 축중심을 관통하여 일체로 고정되는 축부(106)와, 상기 축부(106)의 하단부에 반경방향으로 편심지게 돌출되어 후술할 제1 롤링피스톤(112)과 제2 롤링피스톤(122)이 각각 회전 가능하게 결합되는 제1 편심부(107)와 제2 편심부(108)로 이루어진다.

상기 축부(106)는 그 하단에서 상단으로 오일유로(106a)가 관통 형성되고, 상기 오일유로(106a)의 하단에는 오일피더(109)가 결합된다.

상기 제1 편심부(107)와 제2 편심부(108)는 상기 제1 압축유닛(110)의 흡입행정과 토출행정이 상기 제2 압축유닛(120)의 흡입행정과 토출행정에 대해 대략 180°의 위상차를 가지도록 형성된다. 그리고 상기 제1 편심부(107)와 제2 편심부(108)는 후술할 제1 실린더(111)와 제2 실린더(121)에 수용될 수 있는 넓이와 높이로 형성된다.

상기 제1 압축유닛(110)과 제2 압축유닛(120)은 중간판(130)을 사이에 두고 하부로부터 제1 압축유닛(110)-중간판(130)-제2 압축유닛(120) 순으로 적층될 수도 있고, 반대로 제2 압축유닛(120)-중간판(130)-제1 압축유닛(110) 순으로 적층될 수도 있다.

상기 제1 압축유닛(110)은 제1 압축공간(V1)을 갖는 제1 실린더(111)와, 상기 제1 실린더(111)에 선회 가능하게 수납되고 상기 제1 편심부(107)에 회전 가능하게 결합되는 제1 롤링피스톤(112)과, 상기 제1 실린더(111)에 직선 운동 가능하게 결합되어 상기 제1 롤링피스톤(112)의 외주면에 압접되는 제1 베인(113)과, 상기 제1 베인(113)의 후방측에 탄력 지지되는 제1 베인스프링(114)을 포함한다.

상기 제1 실린더(111)는 그 제1 압축공간(V1)이 후술할 제2 압축공간(V2)과 동일하게 형성될 수도 있으나, 상기 실시예와 같이 2단 로터리 압축기의 경우에는 상기 제1 압축유닛(110)이 제2 압축유닛(120)에 비해 상대적으로 저압을 이루게 상기 제1 압축공간(V1)이 제2 압축공간(V2)보다 넓게, 즉 상기 제1 실린더(111)가 제2 실린더(121)보다 두껍게 형성될 수 있다. 뿐만 아니라 상기 냉매흡입관(11)이 상기 제1 실린더(111)에 연결되므로 상기 냉매흡입관(11)이 안전하게 연결될 수 있기 위해서는 상기 제1 실린더(111)의 제1 흡입구 양측에 소정의 살두께(t1)를 가져야 하므로 그만큼 제1 실린더(111)의 높이(H1)가 제2 실린더(121)의 높이(H2)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제1 실린더(111)는 그 일측에 상기 냉매흡입관(11)과 연결되는 제1 흡입구(115)가 형성되고, 상기 제1 흡입구(115)의 일측에는 상기 제1 베인(113)이 미끄러지게 삽입되는 제1 베인슬롯(116)이 형성되며, 상기 제1 베인슬롯(116)의 타측에는 상기 제1 토출구(141)와 연결되도록 제1 토출안내홈(미도시)이 형성된다.

상기 제2 압축유닛(120)은 제2 압축공간(V2)을 갖는 제2 실린더(121)와, 상기 제2 실린더(121)에 선회 가능하게 수납되고 상기 제2 편심부(108)에 회전 가능하게 결합되는 제2 롤링피스톤(122)과, 상기 제2 실린더(121)에 직선 운동 가능하게 결합되어 상기 제2 롤링피스톤(122)의 외주면에 압접되는 제2 베인(123)과, 상기 제2 베인(123)의 후방측에 탄력 지지되는 제2 베인스프링(124)을 포함한다.

상기 제2 실린더(121)는 그 일측에 상기 연결관(14)을 통해 제1 실린더(111)와 연결되는 제2 흡입구(125)가 형성되고, 상기 제2 흡입구(125)의 일측에는 상기 제2 베인(123)이 미끄러지게 삽입되는 제2 베인슬롯(126)이 형성되며, 상기 제2 베인슬롯(126)의 타측에는 상기 제2 토출구(125)와 연결되도록 제2 토출안내홈(미도시)이 형성된다.

그리고, 상기 제1 압축유닛(110)과 제2 압축유닛(120)의 적층 순서와 관계없이 적층된 압축유닛의 하부와 상부에는 상기 크랭크축(105)을 축방향으로 지지하는 동시에 후술할 실린더(111)(121)들과 함께 각각 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 형성하도록 하부 베어링(140)과 상부 베어링(150)이 설치된다.

상기 하부 베어링(140)은 그 일측에 상기 제1 실린더(111)에서 1단 압축된 냉매가 토출되도록 제1 토출구(141)가 형성되고, 상기 제1 토출구(141)의 끝단에는 제1 토출밸브(142)가 설치된다. 그리고 상기 하부 베어링(140)의 일측면, 즉 베어링면의 반대쪽 면에는 상기 제1 토출구(141)로부터 토출된 압축 냉매가 일시적으로 저장될 수 있는 챔버(143)가 형성되며, 상기 챔버(143)는 상기 하부 베어링(140)에 결합되는 덮개판(144)에 의해 복개된다. 그리고 상기 챔버(143)의 일측에는 그 챔버(143)로 토출되는 냉매를 연결관(14)을 통해 후술할 제2 실린더(121)로 배출하기 위한 연통홀(145)이 형성된다.

상기 상부 베어링(150)은 그 일측에 상기 제2 실린더(121)에서 2단 압축된 냉매가 토출되도록 제2 토출구(151)가 형성되고, 상기 제2 토출구(151)의 끝단에는 제2 토출밸브(152)가 설치된다. 그리고 상기 상부 베어링(150)의 일측면, 즉 베어링면의 반대쪽 면에는 상기 제2 토출밸브(152)를 수용하도록 머플러(153)가 설치된다.

상기 챔버(143)와 제2 실린더(121)는 별도의 연결관(14)을 통해 연결된다. 즉, 상기 연결관(143)은 상기 챔버(143)에 형성된 상기 연통홀(145)과 상기 제2 실린더(121)의 제2 흡입구(125)를 서로 연결하도록 배치되며, 대략 'U'자 형태를 갖는다. 그리고, 상기 연결관(14)은 도시된 바와 같이, 상기 밀폐용기(101)의 외부로 돌출되어 배치된다.

한편, 상기 연결관(14)에는 상기 연결관(14)의 내부공간과 연통되도록 배치되는 보조 챔버(160)가 위치하며, 상기 보조 챔버(160)의 흡입홀(161)과 상기 연결관(14)의 내부 공간을 연통시키는 분기 유로(162)에 의해 상기 연결관(14)과 상기 보조 챔버(160)가 서로 연통된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 복식 로터리 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(102)의 스테이터(103)에 전원을 인가하여 상기 로터(104)가 회전하면, 상기 크랭크축(105)이 상기 로터(104)와 함께 회전하면서 상기 구동모터(102)의 회전력을 상기 제1 압축유닛(110)과 제2 압축유닛(120)에 전달하고, 상기 제1 압축유닛(110)과 제2 압축유닛(120)에서는 각각 제1 롤링피스톤(112)과 제1 베인(113) 그리고 상기 제2 롤링피스톤(122)과 제2 베인(123)이 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에서 편심 회전운동을 하면서 180°의 위상차를 두고 냉매를 압축하게 된다.

예컨대, 상기 제1 압축공간(V1)이 흡입행정을 시작하면, 냉매가 냉매흡입관(11)을 통해 상기 제1 실린더(111)의 제1 압축공간(V1)로 흡입되어 1단 압축되고, 이 제1 압축공간(V1)에서 1단 압축된 냉매는 상기 제1 토출구(141)를 통해 상기 하부베어링(140)의 챔버(143)로 토출된다.

그리고 상기 제1 압축공간(V1)에서 압축행정을 진행되는 동안에 그 제1 압축공간(V1)과 180°의 위상차를 가지는 상기 제2 실린더(121)의 제2 압축공간(V2)은 흡입행정을 시작하게 된다. 그러면, 상기 제1 실린더(111)에서 1단 압축되어 상기 하부베어링(140)의 챔버(143)로 토출된 냉매는 상기 연결관(14)을 통해 제2 실린더(121)의 제2 압축공간(V2)으로 흡입되고, 그 제2 압축공간(V2)으로 흡입되는 냉매는 상기 제2 실린더(121)의 제2 압축공간(V2)에서 2단 압축된 후 제2 토출구(151)와 머플러(153)를 통해 상기 밀폐용기(101)의 내부공간으로 유출되어 상기 냉매토출관(12)을 통해 냉동사이클로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이 과정에서, 일부의 냉매는 상기 제2 압축공간으로 유입되는 대신에, 상기 보조 챔버(160)로 유입되며, 이렇게 유입된 보조 챔버(160)는 상기 제2 압축공간으로 유입되어야 할 냉매를 일시적으로 저장하는 버퍼로서 기능하게 된다. 아울러, 상기 보조 챔버(160)는 제1 압축유닛과 제2 압축유닛의 작동에 있어 부조화가 생겨 압력 맥동이 발생하더라도 이러한 압력 맥동에 의한 충격파를 흡수하여 압력 맥동을 상쇄하거나 최소화하는 역할을 하게 된다.

다만, 상기 보조 챔버(160)의 경우 흡입홀만 존재하고 토출홀이 형성되어 있지 않아 냉매와 함께 유입된 오일이 외부로 배출되기 어려운 구조를 갖고 있다. 따라서, 냉매에 혼입된 오일이 유입되는 것을 최소화할 필요가 있는데, 상기 실시예에서는 상기 연통홀(145)에서 상기 흡입홀까지의 유로의 길이 및 반경을 조절하여 오일 유입을 최소화하고 있다.

즉, 상기 연통홀(145)에서 상기 흡입홀(161)까지의 구간에 있어서 유로의 단면적을 작게 하거나, 유로의 길이를 증가시켜서 냉매에 혼입된 오일이 상기 흡입홀(161)까지 흐르는 과정에서 상기 연결관의 내벽에 점착되도록 유도하고 있다. 구체적으로, 상기 구간에 있어서 유로의 종단면적을 A1, 횡단면적을 A2라 할 때,

[수학식 1]

A2 / A1 ≥ 1.23

의 관계를 만족하도록 하고 있다. 여기서, 상기 종단면적의 경우 도시된 바와 같이 유로의 반경이 구간마다 달라지므로 평균 종단면적으로 대체할 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 정의되는 횡단면적의 경우, 상기 구간에서의 평균 반경을 r이라 할 때,

A2 = 2rL

로 정의될 수 있다.

여기서, 상기 구간은 반드시 흡입홀까지로 설정할 필요는 없고, 상기 흡입홀이 상기 연결관으로부터 분지되는 지점까지로 설정할 수도 있다. 이를 통해서, 오일의 유입을 감소시킬 수 있으나, A2를 지나치게 크게 하거나, A1을 지나치게 작게 하면 유로의 흐름저항 증가로 이어져 압축 효율을 저하하는 원인이 될 수 있다. 그리고, 상기 구간 이외의 구간에서는 오일 혼입의 우려가 없으므로 유로 저항을 최소화하는 관점에서 직경 및 길이를 설정할 수 있다.

한편, 상기 제1 실시예에서는 상기 분기 유로가 상기 연결관에서 분기되도록 형성되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 분기 유로가 상기 제1 및 제2 실린더, 중간판 및 하부 베어링을 관통하여 형성되는 예도 고려할 수 있다. 아울러, 상기 보조 챔버도 상기 상부 베어링, 중간판 또는 상기 제1 실린더에 형성되는 예도 고려할 수 있다.

도 5는 상기 보조 챔버(160)가 상기 제1 실린더(111)에 형성된 예를 도시한 단면도이다. 도 5에서, 상기 보조 챔버(160)는 상기 제1 실린더(111)의 내부에 오목하게 형성되어 있고, 분기 유로(162)는 상기 하부 베어링의 챔버(143)로부터 상방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 아울러, 상기 분기 유로(162)에서도 상기 수학식 1을 만족하도록 유로의 단면적과 길이가 설정된다. 특히, 도 5에서는 흡입홀이 보조 챔버(160)의 저면에 위치하므로, 유입된 오일이 신속하게 배출될 수 있다.

도 6은 상기 보조 챔버(160)가 상기 상부 베어링(150)에 형성된 예를 도시한 단면도이다. 도 6에서, 상기 보조 챔버(160)는 상기 상부 베어링(150)의 내부에 오목하게 형성되어 있고, 분기 유로(162)는 상기 하부 베어링의 챔버(143)로부터 상방향으로 연장되어, 상기 하부 베어링의 상측면, 제1 실린더, 중간판 및 제2 실린더를 순차적으로 관통하여 상기 보조 챔버까지 연통되도록 형성되어 있다. 아울러, 상기 분기 유로(162)에서도 상기 수학식 1을 만족하도록 유로의 단면적과 길이가 설정된다. 도 6에서도 흡입홀이 보조 챔버(160)의 저면에 위치하므로, 유입된 오일이 신속하게 배출될 수 있다.

도 7은 상기 보조 챔버(160)가 상기 중간판(130)에 형성된 예를 도시한 단면도이다. 도 7에서, 상기 보조 챔버(160)는 상기 중간판(130)의 내부에 오목하게 형성되어 있고, 분기 유로(162)는 상기 하부 베어링의 챔버(143)로부터 상방향으로 연장되어, 상기 하부 베어링의 상측면 및 제1 실린더를 순차적으로 관통하여 상기 보조 챔버까지 연통되도록 형성되어 있다. 아울러, 상기 분기 유로(162)에서도 상기 수학식 1을 만족하도록 유로의 단면적과 길이가 설정된다. 도 7에서도 흡입홀이 보조 챔버(160)의 저면에 위치하므로, 유입된 오일이 신속하게 배출될 수 있다.

한편, 상술한 실시예들에서 상기 보조 챔버에는 흡입홀만이 형성되어 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 흡입홀 및 토출홀이 보조 챔버에 각각 형성되어 별도의 분기 유로를 필요로 하지 않는 예도 고려할 수 있다.

도 8은 상기 연결관(14)에 보조 챔버(160)가 구비된 예를 도시한 단면도이다. 도 8에서 상기 보조 챔버(160)는 분기 유로 없이 연결관에 직접 연결되어 있고, 냉매가 유입되는 흡입홀(161)과 냉매가 토출되는 토출홀(163)을 모두 구비하고 있어, 상기 챔버에서 상기 제2 실린더까지의 유로 중 일부를 형성하고 있다. 분기 유로를 생략함으로써 압축기의 구조를 더욱 단순화할 수 있게 되며, 상기 예에서도 상술한 수학식 1의 조건을 만족하도록 연결관의 직경 및 상기 보조 챔버(160)의 위치가 설정된다. 다만, 흡입홀이 보조 챔버의 바닥면에 형성되어 있고, 상기 보조 챔버의 하부에 상기 챔버가 위치하고 있으므로, 오일이 상기 보조 챔버 내에 장기간 포집되지는 않으므로 반드시 상기 수학식 1의 조건을 만족할 필요는 없다.

이외에도, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상기 보조 챔버(160)가 제1 실린더(111), 상부 베어링(150) 또는 중간판(130)에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 하부 베어링의 챔버와 상기 제2 압축실을 연결하는 연결유로가 압축기의 밀폐용기의 내부에 배치되어 있으므로, 압축기의 구조를 더욱 단순화할 수 있게 된다.

Claims (16)

1. 케이싱:
   상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축;
   상기 제1 편심부와 함께 제1 압축실을 형성하는 제1 실린더;
   상기 제2 편심부와 함께 제2 압축실을 형성하고, 상기 제1 실린더의 상 측에 위치되는 제2 실린더;
   상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판;
   상기 제1 실린더의 하부에 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링;
   상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및
   상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서,
   상기 연결유로 또는 상기 챔버로부터 분기되는 분기 유로; 및
   상기 분기 유로와 연통되는 보조 챔버;를 포함하고,
   상기 보조 챔버는 상기 상부 베어링에 형성되고, 상기 분기 유로는 상기 챔버로부터 상기 하부 베어링, 상기 제1 실린더, 상기 중간판 및 상기 제2 실린더를 순차적으로 관통하여 상기 보조 챔버까지 연장되는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결유로는 상기 제1 및 제2 실린더 외측에서 상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연결하는 연결관 내에 형성되고, 상기 분기 유로는 상기 연결관으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결관은 'U'자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 케이싱:
   상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축;
   상기 제1 및 제2 편심부와 함께 제1 및 제2 압축실을 형성하는 제1 및 제2 실린더;
   상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판;
   상기 제1 실린더와 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링;
   상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및
   상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서,
   상기 연결유로 또는 상기 챔버로부터 분기되는 분기 유로; 및
   상기 분기 유로와 연통되는 보조 챔버;를 포함하고,
   상기 하부 베어링과 상기 보조 챔버를 연결하는 유로에 있어서, 상기 유로의 평균 종단면적을 A1, 횡단면적을 A2라 할 때,
   A2 / A1 ≥ 1.23
   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
   단, A2는 상기 유로의 반경을 r, 길이를 L이라 할 때, 2rL로 정의됨.
8. 케이싱:
   상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축;
   상기 제1 편심부와 함께 제1 압축실을 형성하는 제1 실린더;
   상기 제2 편심부와 함께 제2 압축실을 형성하고, 상기 제1 실린더의 상 측에 위치되는 제2 실린더;
   상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판;
   상기 제1 실린더의 하부에 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링;
   상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및
   상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서,
   상기 연결유로와 각각 연통되는 흡입홀과 토출홀을 갖는 보조 챔버;를 포함하고,
   상기 보조 챔버는 상기 상부 베어링에 형성되고, 상기 연결유로는 상기 챔버로부터 상기 하부 베어링, 상기 제1 실린더, 상기 중간판 및 제2 실린더를 관통하여 상기 제2 압축실까지 연장되는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 연결유로는 상기 제1 및 제2 실린더 외측에서 상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연결하는 연결관 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 연결관은 'U'자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 케이싱:
    상기 케이싱 내에서 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 편심부를 구비하는 회전축;
    상기 제1 및 제2 편심부와 함께 제1 및 제2 압축실을 형성하는 제1 및 제2 실린더;
    상기 제1 및 제2 실린더 사이에 배치되는 중간판;
    상기 제1 실린더와 접하도록 배치되며, 제1 실린더로부터 토출된 유체를 일시적으로 저장하는 챔버가 형성되는 하부 베어링;
    상기 제2 실린더의 상부를 덮는 상부 베어링; 및
    상기 챔버와 상기 제2 압축실을 연통시켜, 상기 챔버로 토출된 유체를 상기 제2 압축실로 공급하는 연결유로;를 포함하는 2단 압축기로서,
    상기 연결유로 또는 상기 챔버로부터 분기되는 분기 유로; 및
    상기 분기 유로와 연통되는 보조 챔버;를 포함하고,
    상기 연결유로 중 상기 하부 베어링과 상기 보조 챔버 사이의 구간에 있어서, 상기 연결유로의 종단면적을 A1, 횡단면적을 A2라 할 때,
    A2 / A1 ≥ 1.23
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 2단 로터리 압축기.
    단, A2는 연결유로의 반경을 r, 상기 구간의 길이를 L이라 할 때, 2rL로 정의됨.
15. 삭제
16. 삭제

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