KR101913153B1 - 냉매 압축기의 제어 질량 흐름을 위한 회전 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매 압축기(13)의 제어 질량 흐름을 위한 회전 필터(1)에 관한 것으로서, 상기 회전 필터는, 상기 회전 부재(2)가 회전 방향(8)으로 인접하게, 유체 유입 개구(4)를 갖는 적어도 하나의 유체 유입 챔버(6) 및 유체 유출 개구(5)를 갖는 적어도 하나의 유체 유출 챔버(7)를 구비하고, 이 경우 분리벽의 적어도 하나의 부분 영역이 상기 유체 유입 챔버(6)와 유체 유출 챔버(7) 사이에 여과면(3)으로서 형성되어 있으며, 그리고 상기 회전 부재(2)가 회전할 때, 여과될 유체의 유동 경로가 상기 유체 유입 개구(4)를 통해 상기 유체 유입 챔버(6) 내로 가이드 된 다음, 상기 여과면(3)을 지나 상기 유체 유출 챔버(7) 내로 가이드 되고 상기 유체 유출 개구(5)까지 이어지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

냉매 압축기의 제어 질량 흐름을 위한 회전 필터{ROTARY FILTER, IN PARTICULAR FOR CONTROL MASS FLOWS OF REFRIGERANT COMPRESSORS}

본 발명은 전반적으로 흐르는 유체로부터 고체 입자를 분리하기 위한 회전 필터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 회전 필터 내에서는 여과면(filter surface)과 여과될 유체가 회전하고, 결국 원심력이 분리될 고체 입자에도 작용한다.

본 발명의 특수한 적용 분야는 이동성 냉매 압축기의 제어 및 윤활 질량 흐름과 같은 바이패스 흐름(bypass flow) 정화하기 위한 본 발명에 따른 회전 필터들의 적용예이다. 특히 사판식 압축기(wobble plate compressor), 회전 사판식 압축기(swash plate compressor) 및 스크롤 압축기(scroll compressor) 그리고 전동식 스크롤 압축기(electric Scroll compressor) 경우, 냉매-오일-혼합물의 바이패스 흐름은 윤활 목적, 제어 목적 또는 상기 두 목적 모두에 사용되며, 이 경우 고체 입자는 회전 필터에 의해 상기 바이패스 흐름으로부터 제거될 수 있다.

특히 이동성 냉매 압축기는 압축기 장치의 윤활을 위해 그리고 압축기 제어 목적으로 내부 냉매-오일-순환계를 갖는 것이 공지되어 있으며, 이때 상기 냉매-오일-순환계는 제어 질량 흐름으로도 표현된다. 상기 제어 질량 흐름은 흔히 많은 양의 오일을 포함하고 있으며, 이러한 오일 내에는 원하지 않는 고체 입자가 현탁되어 있다.

JP 2008175063 A호에는 냉매 오일용 필터 부재를 갖는 오일 분리기를 구비한 냉매 압축기가 공지되어 있다.

또한, JP 09209929 A호에는 냉매 오일용 필터 부재를 구비하는 사판식 압축기로서 냉매 압축기가 공지되어 있다.

제어 질량 흐름의 냉매-오일-입자-혼합물은 일반적으로 고압측으로부터 스로틀 부재(throttle element)를 거쳐 압축기의 크랭크 케이스(crankcase) 내로 안내된 다음, 상기 크랭크 케이스로부터 추가 스로틀 부재를 거쳐 압축기의 흡입측으로 가이드 된다. 흔히 고압측 경로 상에는 전자 제어 밸브가 위치하고, 저압측 경로 상에는 스로틀이 위치한다. 또한, 상기와 반대로 적용되는 적용예들 및 어레인지먼트들 그리고 지름이 일치하는 2개의 스로틀, 즉 고압측 스로틀과 저압측 스로틀을 갖는 어레인지먼트들도 공지되어 있다. 각각의 경우 제어 밸브뿐만 아니라 스로틀도 필터(filter)들 또는 여과기(sieve)들을 갖는데, 이렇게 함으로써 원하지 않는 입자로부터 상기 부재들이 보호되고 밸브들과 압축기의 기능이 보장될 수 있다. 이 경우 고체 입자는 압축기 또는 전체 냉매 장치 시스템의 제조 잔류물일 수 있거나, 또는 압축기 수명 동안 이러한 압축기의 작동에 의해 부스러기 또는 마모 입자 형태로도 생성될 수 있다. 고체 입자에 의한 필터의 무리한 하중은 바람직하지 않은 효과를 야기한다. 한 편으로는, 필터 내에서 지나치게 높은 압력 손실이 발생할 수 있는데, 상기와 같은 압력 손실은 압축기의 제어성(controllability)에 영향을 주고 작동 범위를 제한한다. 다른 한 편으로는 추가될 필터가 내부 제어 질량 흐름을 완전히 차단할 수 있고, 그리고 지속적인 윤활에 필요한 장치에의 오일 공급을 방해할 수 있다. 이러한 경우 윤활 부족으로 인해 압축기 고장이 발생할 수 있다.

선행 기술에서는 이러한 문제점이 흔히, 필터 면적 추가(블로킹으로도 언급됨)를 방지하기 위해 여과면이 증대됨으로써 발생된다. 그러나 특히, 예를 들어 차량용 에어컨을 위한 이동성 냉각 기술에서 압축기를 사용할 경우, 사용되는 설치 공간이 제한되고, 더불어 사용되는 여과면도 제한된다. 또한, 선행 기술의 단점은 필터의 사용 수명 동안 변동되는 필터 입자 하중과 더불어 변동되는 압력 손실 및 필터를 통과하는 유량이 언급된다. 이 때문에 압축기의 수명 동안 압축기의 기능도 변한다. 또한, 필터가 완전히 막힐 수 있으며, 이러한 필터 막힘 현상은 압축기의 고장을 야기할 수 있다.

따라서 본 발명의 과제는 기능상 가장 적은 제한 상황에서 필터 수명 연장을 보장하는 것이다.

상기 과제의 해결은 청구항 1에 따른 특징들을 갖는 대상에 의해서 이루어진다. 개선예들은 종속 특허 청구항들에 기재되어 있다.

본 발명의 과제 해결은 특히 회전 필터에 의해서 이루어지며, 상기 회전 필터는 회전하는 여과면들을 갖는 회전 부재를 구비한다. 상기 회전 필터는, 유체 흐름으로부터 고체 입자를 분리하기 위해 특히 냉매 압축기의 제어 질량 흐름에 적합하다. 회전 필터는 특히, 회전 부재가 회전 방향으로 인접하게, 관련된 유입 개구를 갖는 적어도 하나의 유체 유입 챔버 및 관련된 유체 유출 개구를 갖는 적어도 하나의 유체 유출 챔버를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 두 챔버는 분리벽에 의해 서로 분리되어 있고, 상기 분리벽의 적어도 하나의 부분 영역은 상기 유체 유입 챔버와 유체 유출 챔버 사이에 여과면으로 형성되어 있다. 여과될 유체의 유동 경로는, 회전 부재가 회전할 때 유체 유입 개구를 통해 유체 유입 챔버 내로 가이드 된 다음, 여과면을 지나 유체 유출 챔버로 가이드 되고, 이어서 유체 유출 개구를 통해 상기 회전 부재로부터 외부로 가이드 된다. 따라서 여과면은, 선행 기술에 따른 회전 필터와 같이 둘레에 배치되어 있지 않고, 방사 방향으로 또는 준 방사 방향으로 배치되어 있다. 본 발명의 의미에서 방사 방향 또는 준 방사 방향은 회전축에서부터 회전 둘레까지 연결을 의미한다. 따라서 엄밀한 의미에서, 여과면은 회전축에서부터 외부로 직선 방사 방향으로, 회전축을 따라 회전하는 평평한 면을 형성하는 방식으로 배치되어 있다. 실시예들은 면의 만곡 또는 접지(folding)에 의해 증명된다. 본 발명의 의미에서, 회전 부재의 회전에 의한 원심력의 결과로서 여과면에 침전되는 고체 입자는 상기 여과면을 따라서 또는 상기 여과면으로부터 외부로 이동되는데, 이때 상기 여과면에는 고체 입자가 모이거나 축적되긴 하지만, 그러나 이때 상기 여과면은 더 이상 차단되지 않는다. 원심 분리기와 같은 선행 기술에 따른 회전 필터와의 차이점은, 여과면들이 바로 둘레에 형성되어 있지 않고, 회전 방향으로 섹터들 사이에 형성되어 있다는 것이다.

본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 회전 부재 내에는 회전 방향으로, 할당된 유체 유입 개구들을 갖는 2개의 유입 챔버 그리고 재차 할당된 유체 유출 개구들을 갖는 2개의 유체 유출 챔버가 제공되어 있으며, 이 경우 상기 유체 유입 챔버들과 유체 유출 챔버들은 회전 방향으로 교대로 배치되어 있다. 따라서 유체 유입 챔버들과 유체 유출 챔버들은 쌍으로 하나의 기능 유닛을 형성하는 방식으로 배치되어 있다. 바람직한 상기 실시예에 따르면, 할당된 유체 유출 챔버들과 함께 2개의 유체 유입 챔버들은 평행하게 관류되고, 그리고 축 방향으로 회전 부재를 지나는 방식으로 2개의 평행한 유동 경로가 형성되어 있다.

본 발명의 특히 바람직한 한 실시예에 따르면, 회전 부재는 원형 실린더로서 형성되어 있다. 따라서 유체 유입 챔버들과 유체 유출 챔버들은 원의 이웃한 섹터이며, 이 경우 입구 벽으로서 원형 실린더의 단부면은 유체 유입 개구를 갖고, 출구 벽으로서 원형 실린더의 마주 놓인 단부면은 유체 유출 개구를 갖는다. 이 때문에 유체 유입 챔버와 유체 유출 챔버를 갖는 실시예의 경우, 횡단면으로 관찰했을 때 반원형 세그먼트들이 주어지는데, 즉 2개의 유입 챔버 및 2개의 유출 챔버로서 횡단면으로 관찰했을 때 사분원 섹터가 만들어진다.

바람직하게는 여과면이 평면으로서 방사 방향으로 설계되어 있음으로써, 결과적으로 회전축을 따라 형성된 에지와 반지름을 따라 형성된 다른 에지를 갖는 직사각형 면이 여과면으로 주어진다.

방사 방향으로의 평면 설계에 대안적으로 여과면은, 예컨대 회전 부재의 외부 지름에, 낫 모양으로 점차 좁아지는 횡단면을 갖는 공간이 입자 수집 공간으로 형성되도록 방사 방향으로 휘어지는 방식으로 임으로도 형성된다. 외부 지름에 있는 입자 수집 공간 내에는 원심 분리 효과로 인해 고체 입자가 모인다.

유체 유입 챔버는 바람직하게 방사 방향으로 여과면의 단부에 입자 수집 공간을 갖고, 상기 입자 수집 공간은 입자 분리 벽을 갖는 입자 수집 공간로서 형성되어 있다. 이 경우 상기 입자 수집 공간 내에는 원심 분리 결과로서 고체 입자들이 모이고, 그리고 상기 고체 입자는 미리 주어진 제한부들에 의해서 유체가 있는 유입 챔버 내에서 다시 원활하게 분포될 수 없다.

본 발명의 바람직한 한 구조상의 실시예에 따르면, 회전 부재는 하우징에 의해 둘러싸여 있고, 그리고 상기 회전 부재와 하우징 이 둘이 함께 회전한다.

본 발명의 대안적인 한 구조상의 실시예에 따르면, 회전 부재는 하우징 내에서 회전하는 방식으로 배치되어 있고, 이 경우 상기 하우징은 회전 부재에 상대적으로 고정되거나 상이한 회전 속도로 회전한다. 하우징을 지나 회전 부재 둘레를 도는 여과되지 않은 유체의 단락 유동을 방지하기 위해, 이 두 경우 회전 부재는 하우징에 대해 O자형 링과 같은 밀봉부들, 리브 밀봉부들, 갭 밀봉부들 또는 래버린스 밀봉부들을 통해 밀봉되어 있다.

회전 부재의 입구벽과 하우징 사이에는 바람직하게 분배 챔버가 배치되어 있다. 따라서 유체가 상기 분배 챔버를 통해 하우징으로 중앙 공급될 때, 유체는 회전 부재의 입구벽 내에 있는 다수의 유체 유입 개구들로 분배될 수 있고, 이에 상응하게 다수의 유동 경로에서 대규모 여과면에 의해 동시에 여과될 수 있다.

특히 바람직한 한 실시예에 따르면, 입자 수집 공간 내에는 예를 들면 고체 입자를 고정시키기 위해 기공성 장치로 이루어진 매트릭스가 배치되어 있으며, 결과적으로 소정의 시간 동안 상기 입자 수집 공간 내에 모이는 고체 입자가 상기 기공성 장치 내에 부착된다.

회전 필터가 냉매 압축기의 압축기 샤프트 내에 배치되어 있거나 상기 압축기 샤프트의 부분으로서 형성되어 있는 경우, 이로 인해 본 발명에 따른 회전 필터의 특히 바람직한 실시예 및 적용예가 주어진다. 이러한 경우 고체 입자의 회전 분리는 추가적인 설치 공간 없이 기능에 따라 회전하는 압축기 샤프트 내에서 제공될 수 있고, 이와 더불어 추가적인 필터 부재를 위한 공간이 절약될 수 있다.

특히 바람직하게 대안적으로 회전 필터의 회전 부재는 회전하는 부품들의 전달 부재들에 의해 냉매 압축기 내에 회전하는 방식으로 구동 가능하게 형성될 수 있다. 이 경우에는, 고체 입자의 원심 분리를 위한 회전 운동 그리고 필터 또는 여과면의 깨끗한 상태 상태로의 유지가 상응하게 사이즈 설계된 회전 운동에 의해 보장된다는 점이 중요하다.

그러므로 본 발명의 구상에서는, 여과면과 유체가 회전하고, 회전 운동 및 이러한 회전 운동에 따라 발생하는 원심력이 고체 입자에 작용하며, 상기 여과면이 고체 입자로부터 자유로운 상태로 유지되며, 그 결과 유체는 전반적으로 고체 입자에 의해 방해받지 않고 여과면을 관류할 수 있다. 따라서 고체 입자는 이러한 고체 입자에 작용하는 원심력 때문에 여과면으로부터 멀리 이동한다. 특히 바람직하게 필터 부재는 냉매 압축기의 압축기 샤프트와 같이 기능상 자체 회전하는 부품 내에 조립되거나 이러한 부품 내에 통합된다. 대안적으로 필터 부재는 자립형 부품으로도 구성될 수 있으며, 이러한 부품은 압축기 내에서 회전하는 부품들의 전달 부재들에 의해서 회전 구동된다. 회전 부재로도 표기되는 필터 부재는 여과면들을 포함하고, 이러한 여과면들은 필터 부재에 의해 회전한다. 유체 흐름, 예를 들어 냉매 압축기의 제어 질량 흐름은 회전하는 부품 및 그에 따라 회전되는 필터에 의해서 안내된다. 고체 입자에 대한 원심력으로 인해, 이러한 고체 입자는 여과면을 따라서 또는 여과면으로부터 멀리 외부로 이동되는 반면, 회전축 근처에 있는, 회전 방향으로 여과면의 내부 영역은 입자가 없는 상태로 유지되어 유체 관류를 위한 충분한 면적을 제공한다. 외부로 이동된 입자는 그대로 유지되거나 방사 방향으로 필터 직물의 외부 영역들에서 유지되고, 이와 더불어 제어 질량 흐름을 방해하지 않으며, 또는 고체 입자가 적합하게 형성된 챔버들 내에 수집될 수 있다. 냉매 압축기를 위한 회전 필터 적용예에서는, 회전하는 필터 부재의 설치 장소에 대한 여러 가능성이 주어진다. 액시얼 베어링 내 냉매 압축기의 압축기 샤프트에 필터 부재 장착 시, 필터 부재의 단부면으로부터 유체가 유입된다. 이러한 경우 제어 질량 흐름은 유입 개구를 통해 제 1 챔버에 이르고, 그리고 제 2 챔버와 유출구에 도달하기 위해 회전 방향에 반대 방향으로 여과면을 통과해야 한다. 실시예에 따라, 여과면을 배가시키기 위해 2개의 유입구 챔버 그리고 2개의 유출구 챔버가 제공된다. 이 경우 상기 챔버의 수배, 예컨대 2개, 4개, 8개 및 그 이상의 챔버를 갖는 변형예들이 고려될 수 있다. 우선 유체의 관류 방향은 중요하지 않은데, 그 이유는 필터 부재들이 대칭적으로 형성되어 있기 때문이다. 필터 부재는 크랭크 케이스의 유입부 상의 고압측뿐만 아니라 크랭크 케이스에서 압축기 흡입측까지의 바이패스 흐름 경로 상의 저압측에도 제공될 수 있다. 바람직하게 유입 또는 유출을 위한 개구는 피스톤 브리지들 영역의 샤프트 내에 배치되며, 그러나 상기 샤프트 내에서는 각각 다른 포지션이 실행될 수 있다. 예를 들어 피스톤 브리지들과 액시얼 베어링 사이 영역, 액시얼 베어링 수용부 영역, 레이디얼 베어링 영역 또는 샤프트 밀봉부 영역에서 각각 다른 포지션이 실행될 수 있다. 한 추가 실시예에 따르면, 피봇-핀도 중공 형태로 설계될 수 있으며, 결과적으로 크랭크 케이스와 필터 부재 사이 커뮤니케이션은 피봇-핀에 의해 이루어진다. 크랭크 케이스에서 필터 부재의 샤프트 내부로 향하는 유동 방향의 경우에 있어서는 샤프트 내에서 회전하는 개구에 의해 오일 또는 입자의 추가적인 분리 효과가 주어진다. 입자는 먼저 회전하는 유입 개구에 도달하되, 그러나 상기 위치에서는 상기 입자가 보어 벽에 충돌하는 한 원심력에 의해 다시 밖으로 유출된다.

원칙적으로 유체 유입구 또는 유출구는 크랭크 케이스 압력을 갖는 임의의 장소에 배치될 수 있다. 회전 필터 자체는 예를 들면, 샤프트 내에서와 같이 회전하는 부재 또는 고유한 하우징 내에 배치될 수 있다. 이 경우 회전 필터 자체 또는 단지 회전 부재만 회전하는 방식으로 설계될 수 있다.

바람직하게는 수집 공간들을 갖지 않는 직선 여과면이 사용된다. 특히, 필터의 긴 수명과 관련하여 분리 공정을 향상시키고 고체 입자의 단점적인 분포 효과를 줄이기 위하여, 필터 부재들에는 원심력에 의해 외부로 운반되는 입자를 고정시키기 위한, 외부 지름에 있는 수집 공간들이 설치된다. 입자 챔버들은 추가 분리벽에 의해 형성될 수 있다. 바람직한 한 추가 실시예에 따르면, 필터 평면은 휘어지게 설계될 수 있으며, 그 결과 입자 수집 공간으로 역할을 하는 낫 모양의 챔버가 외부 지름에 형성된다. 한 추가 실시예에 따르면, 상기 낫 모양의 입자 수집 공간들은 추가적으로 분리벽에 의해 입자 수집 공간로 형성될 수 있다.

고체 입자 억류 및 집중 효과는, 입자 수집 공간들 내에 고체 입자의 순환을 저지하기 위한 수단들이 제공됨으로써 강화된다. 예를 들어 이러한 상황은 기공성 장치 제공에 의해 달성되는데, 고체 입자는 점착에 의해 상기 기공성 장치의 구멍 내에 고정되어 쌓이게 된다.

본 발명은 여러 장점들과 연결되어 있다. 특히 냉매 압축기의 제어 질량 흐름을 정화하기 위한 적용예에서는 압축기의 수명 또는 압축기의 수명 동안 일정한 기능 보장이 뚜렷하게 연장된다. 압축기의 수명이 증가함으로써, 유지 보수가 상대적으로 더 많이 필요하지 않은 작동으로 인해 유지 보수 비용 절감 정도가 증가한다. 또한, 필터가 추가되지 않음으로써 상당한 비용이 절약된다.

본 발명의 실시예들의 또 다른 세부 사항, 특징들 및 장점들은 관련 도면을 참조하는 실시예들에 대한 하기의 설명으로부터 드러난다. 도면부에서:
도 1a는 회전축을 따라 도시한 회전 부재의 측면도이고,
도 1b는 회전축 방향으로 도시한 회전 부재의 정면도이며,
도 1c는 회전 부재의 A-A 횡단면을 도시한 단면도이고,
도 1d는 회전 부재의 사시도이며,
도 1e는 하우징을 갖는 회전 부재의 사시도이고,
도 2a는 수집 공간 및 돌출한 여과면을 갖는 회전 부재의 횡단면도이며,
도 2b는 회전 부재와 하우징을 사시도로 도시한 도면이고,
도 3a는 낫 모양으로 만곡된 여과면들을 갖는 회전 부재의 횡단면도이며,
도 3b는 낫 모양으로 만곡된 여과면들과 하우징을 갖는 회전 부재를 사시도로 도시한 도면이고,
도 4a는 낫 모양으로 만곡된 여과면들과 입자 수집 공간을 갖는 회전 부재의 횡단면도이며,
도 4b는 회전 필터를 갖는 회전 부재를 사시도로 도시한 도면이고, 그리고
도 5는 회전 필터를 갖는 냉매 압축기를 피팅 위치에서 도시한 도면이다.

도 1a 내지 도 1d는 회전 부재(2)를 다양한 묘사와 절단면으로 보여준다.

도 1a는 자세하게 표시되지 않은 회전축을 따라, 절단면 A-A를 갖는 회전 부재(2)의 측면도를 보여준다. 상기 회전 부재(2)는 실린더의 단부면에서는 입구벽(10)에 의해 도시된 길이 방향으로 그리고 마주 놓인 단부면에서는 출구벽(11)에 의해 축 방향으로 경계가 정해진다. 상기 입구벽(10)과 출구벽(11) 사이에서 회전축의 길이 방향으로 도면의 하부 부분에는 유체 유입 챔버(6)가 그리고 도면의 상부 부분에는 유체 유출 챔버(7)가 배치되어 있다. 상기 두 챔버(6, 7)는 벽들에 의해 서로 분리되어 있으며, 이 경우 벽의 적어도 한 부분은 여과면(3)으로서 설계되어 있다. 여과면(3)으로 설계된, 챔버(6, 7)들 사이 벽을 통과하여, 유체는 유체 유입 챔버에서 유체 유출 챔버에 이르며, 결과적으로 상기 유체 유입 챔버로부터 나온 유체는 유체 유출 챔버(7)에 이르기 위해 상기 여과면(3)을 통해 필터를 통과해야 한다. 도 1b에는 축 방향으로 회전 부재(2)의 입구벽(10)에 대한 정면도가 도시되어 있다. 입구벽(10) 내에는 2개의 유체 유입 개구(4)가 배치되어 있다. 또한, 횡단면으로 관찰했을 때 4개의 섹터로의 분할이 표시되어 있으며, 이 경우 마주 놓인 2개의 사분원 섹터의 연장부는 회전축을 따라 각각 유체 유입 챔버(6)로서 설계되어 있고, 다른 2개의 사분원 섹터는 유체 유출 챔버(7)로서 설계되어 있다. 동일한 유형의 상기 챔버들은 기능상 서로 나란히 설계되어 있지 않고, 마주 놓이도록 설계되어 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이 상이한 유형의 챔버(6, 7)들 사이에는 여과면(3)들이 배치되어 있다. 도 1c에는 단면적 A-A가 도시되어 있으며, 이 경우 유체 유출 개구(5)들을 갖는 후면 출구벽(11)이 도시되어 있다. 이웃한 유체 유입 챔버(6)들과 유체 유출 챔버(7)들은 여과면(3)을 갖는 필터에 의해 서로 분리되어 있다. 여과면(3)은 각각 평평하고 그리고 방사 방향으로 형성되어 있다. 챔버(6, 7)들 사이 벽들은 적어도 부분적으로, 그러나 경우에 따라서는 또한 전체적으로 필터 장치들로 설계되어 있다. 여과면(3)은 회전 사용으로 인해 바람직하게는 챔버들 사이에 있는 챔버 벽에서 회전 방향에 반대 방향으로 여과 공정을 위해 설계되어 있다. 이에 상응하게 회전 방향으로 형성된 챔버 벽은 여과면(3)으로 설계되어 있지 않다. 도 1d에는 회전 부재(2)의 사시도가 도시되어 있다. 도면들에서 회전 방향(8)은 회전 부재(2)의 회전 방향을 의미한다. 회전축은 원통형이고 대칭적으로 설계된 회전 부재(2)의 중심부에 놓여 있다. 고체 성분들로부터 분리될 유체는 입구벽(10) 내에 있는 유체 유입 개구(4)들을 통과하여 유체 유출 챔버(6)들 내로 유입된다. 유체 유출 챔버(6)들은 마주 놓인 출구벽(11)의 단부면에 유출 개구들을 갖지 않는데, 결과적으로 유체는 길이 방향에서 축 방향으로 연장되는, 여과면(3)으로 설계된 분리벽에 의해서 이웃한 유체 유출 챔버(7)들 내로 넘어가고 동시에 여과된다. 유체 유출 챔버(7) 내에서 출구벽(11) 내에는 유체 유출 개구(5)가 배치되어 있으며, 상기 출구벽에 의해서는 고체 입자 없는 여과액이 회전 부재(2)로부터 유출된다. 유체가 관류하는 동안 회전 부재(2)가 회전 방향(8)으로 회전함으로써, 마찬가지로 유체 유입 챔버(6) 내에 포함된 고체 입자도 가속화하며, 이때 상기 고체 입자는 원심력 때문에 가장 큰 지름에 그리고 그에 따라 원통형 회전 부재(2)의 둘레에 모인다. 따라서 유효한 방식으로 여과면(3)의 정화 효과가 실현되는데, 그 이유는 경우에 따라 상기 여과면(3)을 지나는 유체 이송에 의해 상기 여과면에 붙어 있는 고체 입자가 원심력에 의해 외부 둘레 방향으로 이동되기 때문이다. 이 때문에 회전축에서 외부 둘레까지 연장되는 여과면(3)은 전반적으로 축적되는 고체 입자 없이 유지되며, 이때 상기 고체 입자는 실린더의 외부 영역들에만 축적된다.

도 1e에는 도 1a 내지 도 1d에 따른 묘사의 실시예로 그리고 회전 필터(1)와 이러한 회전 필터의 하우징(9) 내에 배치된 회전 부재(2)가 도시되어 있다. 회전 부재(2)는 하우징(9) 내에서 회전하고, 입구 벽(10) 앞, 상기 하우징(9) 내에는 분배 챔버(15)가 형성되어 있으며, 이러한 분배 챔버로부터는 여과될 유체가 입구벽(10) 내에 있는 유체 유입 개구(4)들을 통해 유체 유입 챔버(6) 내로 이른다. 이 점에 있어서는 분배 챔버(15)를 통해 회전 부재(2) 내부에 있는 개별 유동 경로들로 분배되는 유체 흐름의 분배가 특히 바람직한데, 그 이유는 회전 부재(2) 그리고 상응하는 유체 유입 챔버(6) 내에서 임의의 수의 상기 회전 부재의 유체 유입 개구들에 유체가 동시에 공급될 수 있기 때문이다. 다수의 챔버들 사용 및 상기 챔버들 사이에 배치된 여과면들은 여과면과 유동 경로의 증가를 가능하게 하고, 이 경우 바람직하게는 각각의 유체 유입 챔버(6)에 여과면(3)과 유체용 유동 경로를 갖는 유체 유출 챔버(7)가 할당되어 있다.

도 2a에는 회전 부재(2)의 횡단면도가 도시되어 있으며, 그리하여 관련된 유체 유출 개구(5)들을 갖는 출구벽(11)이 도시되어 있다. 유체 유입 챔버(6)들 및 유체 유출 챔버(7)들은 여과면(3)에 의해 서로 분리되어 있다.

도 2b에는 분배 챔버(15)의 형성 하에 하우징(9) 내에 있는 회전 부재(2)의 사시도가 도시되어 있다. 챔버 분리벽들 외에, 도 2a 및 도 2b에는 유체 유입 챔버(6)의 추가적인 분리 또는 분할이 설계되어 있다. 입자 분리벽(16)에 의해, 유체 유입 챔버(6)로부터는 방사 방향으로 외부 단부에 있는 입자 수집 공간(12)이 분할된다. 입자 수집 공간(12) 내에서, 원심력에 의해 외부로 가압되는 고체 입자는 상기 입자 수집 공간(12) 내에서 방사 방향 단부에 있는 여과면(3) 근처에 축적된다. 여과면(3)은 입자 수집 공간(12)의 형성을 위해 유체 유출 챔버(7) 내로 돌출하여, 만곡된 또는 낫 모양의 형상에 대한 경계 설정에서 폴딩되는 것으로 또는 돌출되는 방식으로 표시된다.

도 3a에는 회전 부재(2)가 횡단면도로 도시되어 있으며, 이때 상기 회전 부재는 재차 2개의 유체 유입 챔버 및 2개의 유체 유출 챔버(6, 7)를 구비한다. 단면도에 의해서 동시에 출구벽(11)이 도시되고 이에 상응하게 유체 유출 챔버(7)용 유체 유출 개구(5)들이 위치하는지 표시되어 있다. 유체 유입 챔버(6)와 유체 유출 챔버(7) 사이 여과면(3)들은 만곡되어 낫 모양으로 설계되어 있다. 낫 모양 형성에 의해서는 원심력에 의해 외부로 가압되는 고체 입자가 유효하게 여과면(3)에서부터 외부로 이를 수 있는데, 그 이유는 고체 입자는 면을 따라 가압되지 않고, 면에서 멀리 떨어져서 외부로 가압되기 때문이다. 이러한 경우 고체 입자는 입자 수집 공간(12) 내에 축적되는데, 이때 상기 입자 수집 공간은 횡단면으로 관찰했을 때 낫 모양의 공간으로서 여과면(3)들의 방사 방향 단부에 형성되어 있다. 뾰족하게 진행되는 상기 공간은 고체 입자의 집중이 이루어지고 고체 수집 공간(12)을 위한 추가 분리벽이 필요하지 않다. 도 3b는 도 2b의 묘사와 유사하게 회전 필터(1)의 하우징(9) 내에 배치된 회전 부재(2)의 배치를 보여준다.

도 4a 및 도 4b에 따른 실시예는 도 3a 및 도 3b에 따른 실시예와 달리 여과면(3)의 더 작은 휨 또는 만곡을 보여주며, 이 경우 여과면과 회전 부재 둘레 사이에 있는 상기 여과면(3)의 방사 방향 단부에는 입자 분리 벽(16)에 의한 입자 수집 공간(12)이 형성되어 있다.

도 2a, 3a 및 도 4a는 도 1c의 묘사와 유사하게 각각 단면도를 보여주는데, 이러한 단면도에 의해서는 유체 유출 개구(5)들을 갖는 출구벽(11)이 각각 도시되어 있다.

도 5는 냉매 압축기(13)의 압축기 샤프트(14)에 적용되는 회전 필터(1)의 바람직한 적용예를 보여준다. 예시적으로 왕복 압축기(reciprocating compressor)가 도시되어 있으나, 기본적으로 회전 필터(1)는 기계식 왕복 압축기 및 스크롤 압축기 그리고 전동식 왕복 압축기 및 스크롤 압축기로서 냉매 압축기(13)의 실시예에서 바람직하게 사용 가능하다. 상기 왕복 압축기는 기본적으로 압축기 하우징(17); 그리고 풀리(pulley)(23)에 의한 구동 장치를 갖고, 레이디얼 베어링(21)과 액시얼 베어링(22)에 의해 지지된 압축기 샤프트(14);로 구성되어 있다. 피스톤(24)은 스위블 링(swivel ring)(26) 및 피봇-핀(25)에 의해 움직이고, 흡입압 챔버(28)에서 고압 챔버(27)로 가는 가스를 밀폐한다. 회전 필터(1)는 단부에서 축 방향으로 그리고 압축기 샤프트(14) 중앙에서 이러한 압축기 샤프트(14)에 동축으로 배치되어 있으며, 이 경우 상기 압축기 샤프트(14)는 샤프트 밀봉부(20)에 의해 외부로 밀봉되어 있다. 여과될 유체는 크랭크 케이스(18)로부터 커뮤니케이션 연결부(communication connection)를 거쳐 맨 먼저 압축기 샤프트(14)의 축 방향 중심부에 방사 방향으로 흐른 다음, 이어서 축 방향 채널을 통과하여 회전 필터(1)까지 흐른다. 여과액은 간극 및 흡입압 챔버(28)로 가는 채널들을 통해서 회전 필터(1)를 벗어난다. 냉매-오일-혼합물의 고체 입자는 회전 필터(1) 내에 가두어져 축적된다.

1: 회전 필터
2: 회전 부재
3: 여과면
4: 유체 유입 개구
5: 유체 유출 개구
6: 유체 유입 챔버
7: 유체 유출 챔버
8: 회전 방향
9: 하우징
10: 입구벽
11: 출구벽
12: 입자 수집 공간, 입자 수집 공간
13: 냉매 압축기
14: 압축기 샤프트
15: 분배 챔버
16: 입자 분리벽
17: 압축기 하우징
18: 크랭크 케이스
19: 커뮤니케이션 연결부
20: 샤프트 밀봉부
21: 레이디얼 베어링
22: 액시얼 베어링
23: 풀리
24: 피스톤
25: 피봇-핀
26: 스위블 링, 회전판
27: 고압 챔버
28: 흡입압 챔버

Claims (12)

1. 회전 부재(2)를 갖는 회전 필터(1)로서,
   상기 회전 부재(2)가 회전 방향(8)으로 인접하게, 유체 유입 개구(4)를 갖는 적어도 하나의 유체 유입 챔버(6) 및 유체 유출 개구(5)를 갖는 적어도 하나의 유체 유출 챔버(7)를 구비하고, 분리벽의 적어도 하나의 부분 영역이 상기 유체 유입 챔버(6)와 유체 유출 챔버(7) 사이에 방사 방향으로 배치되는 여과면(filter surface)(3)으로 형성되어 있으며, 그리고 상기 회전 부재(2)가 회전할 때, 여과될 유체의 유동 경로가 상기 유체 유입 개구(4)를 통해 상기 유체 유입 챔버(6) 내로 가이드 된 다음, 상기 여과면(3)을 지나 상기 유체 유출 챔버(7) 내로 가이드 되고 상기 유체 유출 개구(5)까지 이어지는 방식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(2)가 회전 방향(8)으로 2개의 유체 유입 챔버 및 2개의 유체 유출 챔버(7)를 구비하고, 상기 챔버들은 회전 방향(8)으로 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(2)가 원형 실린더로서 그리고 상기 유체 유입 챔버(6)와 유체 유출 챔버(7)가 상기 원형 실린더의 인접한 섹터로서 형성되어 있고, 상기 원형 실린더의 단부면은 상기 유체 유입 개구(4)를 갖는 입구벽(10)으로서 그리고 상기 원형 실린더의 마주 놓인 단부면은 상기 유체 유출 개구(5)를 갖는 출구벽(11)으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 여과면(3)이 평탄하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
5. 제 1 항에 있어서,
   외부 지름에 입자 수집 공간(12)으로서, 낫 모양으로(sickle-shaped) 점차 좁아지는 횡단면을 갖는 공간이 형성되는 방식으로 상기 여과면(3)이 방사 방향으로 휘어진 형태로 형성되어 있고, 상기 입자 수집 공간 내에는 원심 분리 결과로서 고체 입자가 모이는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 유입 챔버(6)가 방사 방향으로 상기 여과면(3)의 단부에, 입자 분리벽(16)을 갖는 입자 수집 공간(12)을 구비하고, 원심 분리 결과로서 고체 입자가 상기 입자 수집 공간(12) 내에 모이는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(2)가 하우징(9)과 함께 회전하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 부재(2)가 하우징(9) 내에 회전하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 회전 부재(2)의 입구벽(10)과 하우징(9) 사이에 분배 챔버(15)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터.
10. 제 5 항에 있어서,
    고체 입자를 고정시키기 위한 기공성 장치로 이루어진 매트릭스가 상기 입자 수집 공간(12) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 필터
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 회전 필터(1)를 갖는 냉매 압축기(13)로서,
    상기 회전 필터(1)가 압축기 샤프트(14) 내에 배치되어 있거나 상기 압축기 샤프트(14)의 부분으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉매 압축기.
12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 회전 필터(1)를 갖는 냉매 압축기(13)로서,
    상기 회전 필터(1)의 회전 부재(2)가 회전하는 부품들의 전달 부재(transmission element)들에 의해 상기 냉매 압축기(13) 내에서 회전하는 방식으로 구동 가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉매 압축기.

Images