KR102034799B1

KR102034799B1 - 베인 누설과 마찰 손실을 저감한 로터리 압축기

Info

Publication number: KR102034799B1
Application number: KR1020180053902A
Authority: KR
Inventors: 이세동; 사범동; 설세석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2019-10-21

Abstract

본 발명은 베인과 베인슬롯 사이의 누설과 마찰 손실을 저감한 로터리 압축기에 관한 것이다.
본 발명은 밀페공간을 제공하는 케이스와, 상기 케이스 내부에 배치되는 압축유닛을 포함하고, 상기 압축유닛은 압축실과 압축실에서 외측으로 형성된 베인슬롯을 구비하는 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 내부에서 선회운동하는 롤러와, 상기 베인슬롯에 배치되어 단부가 상기 롤러에 접촉되는 상태를 유지하며 직선운동하는 롤러를 포함하는 로터리 압축기에 있어서, 상기 베인의 일면에는 압축실 측에 베인슬롯을 향하여 돌출된 베인돌기부가 구비되고, 상기 베인의 일면에 대응하는 상기 베인슬롯의 일면에는 상기 베인을 향하여 돌출된 슬롯돌기부가 구비되는 구조를 제공한다.

Description

베인 누설과 마찰 손실을 저감한 로터리 압축기{A Rotary Compressor Having Reduced Vane leak and Vane Friction loss}

본 발명은 베인과 베인슬롯 사이의 누설과 마찰 손실을 저감한 로터리 압축기에 관한 것이다.

로터리 압축기는 외관을 형성하는 케이스의 내부에 구동모터 및 압축유닛이 포함되며 흡입된 냉매를 압축한 후 토출하게 된다. 구동모터는 회전축을 중심으로 회전자와 고정자 순으로 이루어지며, 고정자에 전원이 인가되면 회전자는 고정자의 내부에서 회전하면서 회전축을 회전시키게 된다.

압축유닛은 압축실을 형성하는 실린더, 회전축에 결합되는 롤러 및 압축실을 흡입영역실과 압축영역실로 구획하는 베인으로 이루어진다.

실린더의 내부에는, 회전축이 회전함에 따라 회전축을 중심으로 회전하며 실린더의 내주면에 접하며 구르는 롤러가 설치된다. 롤러는 회전축과 편심 회전운동을 하게 된다.

회전축의 편심부 주변에 위치하는 롤러가 원통 형상의 압축실을 형성하는 실린더 내에 위치하고, 베인이 롤러와 압축실 사이에서 압축실을 흡입영역실과 압축영역실로 구획한다.

베인은 실린더에 마련된 베인슬롯에서 슬라이딩 이동하며 롤러의 면을 가압하도록 구성되어, 베인에 의해 압축실이 흡입영역실과 압축영역실로 구획된다.

회전축의 회전에 따라 흡입영역실이 점진적으로 커지면서 유체를 흡입영역실로 흡입함과 동시에 압축영역실이 점진적으로 작아지면서 압축영역실 내부의 유체를 압축할 수 있다.

이러한 로터리 압축기의 특성상 베인슬롯과 베인의 간극에 의한 냉매 누설은 피할 수 없다.

선행특허로는 일본공개특허 2017-31934호 (공개일자 2017년 2월 9일)가 있다. 상기 선행문헌은 베인과 베인슬롯 사이의 간극을 실린더 내주측 간극(G1)과 실린더 외주측 간극(G2)이 G1>G2 으로 설정함으로써, 베인의 움직임을 원화하게 하고 냉매의 누설을 저감하는 구조를 제공한다.

도 1은 상기 선행특허의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 살펴보면, 배압실(52) 측의 베인(55)과 베인슬롯 사이의 간격(G2)이 압축실측의 베인(55)과 베인슬롯 사이의 간격(G1) 보다 좁게 형성되어 있다. 이는 오일이 공급되는 입구가 좁게 형성된 것이어서 베인(55)과 베인슬롯 사이로 오일의 공급이 원활하게 이루어지지 않을 수 있는 문제점을 가지고 있다.

또한, 베인(55)이 베인슬롯에 안정적으로 지지되지 못하고 틸팅될 우려도 있다.

본 발명은 베인과 베인슬롯의 형상을 개선하여 실링 거리를 확보함으로써 냉매 누설을 저감하고, 베인의 윤활을 향상하여 마찰 손실을 저감하기 위한 것이다.

일본공개특허 2017-31934호 (공개일자 2017년 2월 9일)

본 발명의 목적은 로터리 압축기의 실린더에 구비되는 베인슬롯과 베인 사이의 냉매 누설을 저감할 수 있는 로터리 압축기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 실린더에 구비되는 베인슬롯과 베인 사이에 급유가 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 베인과 베인슬롯 사이의 마찰 손실을 저감할 수 있는 로터리 압축기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 베인과 실린더에 구비되는 베인슬롯 사이에 발생되는 냉매 누설 및 마찰 손실을 저감하여 로터리 압축기의 체적 효율 및 기계 효율을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명은 밀페공간을 제공하는 케이스와, 상기 케이스 내부에 배치되는 압축유닛을 포함하고, 상기 압축유닛은 압축실과 압축실에서 외측으로 형성된 베인슬롯을 구비하는 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 내부에서 선회운동하는 롤러와, 상기 베인슬롯에 배치되어 단부가 상기 롤러에 접촉되는 상태를 유지하며 직선운동하는 롤러를 포함하는 로터리 압축기에 있어서, 상기 베인의 일면에는 압축실 측에 베인슬롯을 향하여 돌출된 베인돌기부가 구비되고, 상기 베인의 일면에 대응하는 상기 베인슬롯의 일면에는 상기 베인을 향하여 돌출된 슬롯돌기부가 구비되는 구조를 제공한다.

이 때, 상기 베인돌기부와 상기 슬롯돌기부의 사이에 상기 베인의 이동에 따라 체적이 가변되는 저유실이 형성되어, 상기 저유실을 통해서 상기 베인돌기부로 오일이 원활하게 공급될 수 있다.

그리고, 본 발명은 냉매가 흡입되어 압축되는 압축실을 제공하며, 흡입 포트와 토출포트를 구비하는 실린더; 상기 압축실 내부에서 상기 압축실의 내주면에 접하며 선회운동하는 롤러; 상기 실린더에 구비되는 베인슬롯; 상기 베인슬롯에 배치되어 상기 롤러의 외주면에 밀착되며 직선운동하는 베인; 및 상기 베인슬롯과 연통되며 상기 베인이 돌출되는 압력을 제공하는 배압실;을 포함하며, 상기 베인의 흡입측베인면은 압축실 측에 베인돌기부를 구비하고, 상기 베인슬롯의 흡입측슬롯면은 배압실 측에 슬롯돌기부를 구비하여 상기 베인돌기부와 상기 슬롯돌기부 사이에 체적이 가변하는 저유실이 형성되는 로터리 압축기를 제공한다.

상기 슬롯돌기부는 상기 베인이 최대돌출위치에서 상기 흡입측슬롯면을 벗어나지 않도록 배치되는 것이 바람직하며, 상기 슬롯돌기부는 상기 베인의 왕복운동범위에서 상기 흡입측슬롯면과의 접촉구간의 길이가 적어도 2mm 이상 확보될 수 있도록 하면 더욱 바람직하다.

또한, 상기 베인의 토출측슬롯면과 상기 베인슬롯의 토출측슬롯면의 대면구간은 일정한 간극이 유지되는 직선구간과, 실린더의 외측으로 갈수록 간극이 증가하는 테이퍼구간을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 직선구간은 압축실과 연통되고, 상기 테이퍼구간은 상기 배압실과 연통되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 베인의 왕복운동범위 에서 상기 직선구간의 길이가 최소 2mm 이상 유지되도록 하면 더욱 바람직하다.

추가적으로, 상기 실린더는, 상기 베인슬롯과 상기 배압실을 가로지르도록 배치되는 탄성부재수용홈을 구비하고, 상기 탄성부재수용홈에 배치되어 상기 베인이 돌출되는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하여, 상기 탄성부재가 상기 베인의 단부의 상기 롤러에 대한 가압력을 증가시키도록 할 수 있다. 이 때, 상기 탄성부재의 직경은 상기 베인의 폭의 2배 이상이 되도록 하면 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 로터리 압축기는 베인과 베인슬롯 사이의 마찰면적을 감소시켜 압축기의 기계 손실을 저감하는 효과를 가져온다.

본 발명에 따른 로터리 압축기는 베인과 베인슬롯의 마찰부분에 오일이 원활하게 공급될 수 있는 구조를 제공함으로써, 기계 손실과 냉매 누설을 저감하는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 베인이 베인슬롯에서 안정적으로 지지될 수 있는 구조를 제공함으로써, 베인의 직선 왕복 운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과를 가져온다.

도 1은 종래의 로터리 압축기의 베인과 베인슬롯의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 로터리 압축기의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 로터리 압축기의 압축 유닛의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시한 바와 같은 로터리 압축기의 운전 조건에 따른 기계 손실을 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 압축기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 압축기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 로터리 압축기를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 로터리 압축기에 대해, 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2는 로터리 압축기의 내부 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 로터리 압축기의 압축 유닛의 구조를 나타낸 개념도이다.

로터리 압축기는, 내부에 밀폐 공간을 제공하는 케이스(110), 회전력을 제공하는 구동수단(120) 및 냉매를 흡입하고 압축하는 압축유닛(130)을 포함한다.

케이스(110)는 외관을 형성하는 것으로, 일 방향을 따라 연장되는 원통형의 형상으로 이루어질 수 있으며, 회전축(123)의 연장 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.

케이스(110)의 내부에는 흡입된 냉매가 수용되어 압축된 후 토출되는 압축실(170)을 형성하는 실린더(133)가 설치된다.

케이스(110)는 제1 쉘(110a), 제2 쉘(110b) 및 제3 쉘(110c)로 이루어질 수 있다. 제2 쉘(110b)의 내측면에는 구동모터(120)와 압축유닛(130)이 고정 설치될 수 있으며, 제2 쉘(110b)의 일측과 타측에는 각각 제1 쉘(110a) 및 제3 쉘(110c)이 위치되어 내부에 위치되는 구성 요소들을 밀폐하게 된다.

구동수단(120)은 구동모터 또는 엔진 등이 적용될 수 있다. 구동수단(120)은 도시한 바와 같이 압축 유닛(130)의 상부에 배치될 수 있다. 물론 구동수단(120)은 압축 유닛(130)의 하부에 배치될 수도 있다.

압축유닛(130)은 냉매를 흡입한 후 압축하여 토출시키는 역할을 하는 것으로, 롤러(134), 베인(135), 실린더(133), 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)을 포함할 수 있다.

구동수단(120)은 압축유닛(130)의 일측에 위치되고, 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공하는 역할을 한다. 구동수단(120)은 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함하는 구동모터가 될 수 있다.

고정자(121)는 케이스(110)의 내부에 고정되도록 설치되며, 원통형의 케이스(110)의 내주면에 열박음의 방법으로 장착될 수 있다. 또한, 고정자(121)는 제2 쉘(110b)의 내주면에 고정될 수 있다.

회전자(122)는 고정자(121)와 이격 배치되며, 고정자(121)의 내측에 배치될 수 있다. 고정자(121)에 전원이 인가되면, 고정자(121)와 회전자(122)의 사이에 형성된 자기장에 따라 발생하는 힘에 의해 회전자(122)가 회전되며, 회전자(122)의 중심을 관통하는 회전축(123)에 회전력을 전달하게 된다.

제2 쉘(110b)의 일 측에는 실린더의 흡입포트(133a)로 연결되는 흡입배관(미도시)이 설치되고, 제1 쉘(110a)의 일 측에는 토출배관(114)이 설치된다. 토출배관(114)을 통하여 케이스(110)의 내부의 냉매가 케이스(110)의 외부로 토출된다.

실린더(133)에 구비된 흡입포트(133a)는 흡입배관을 통하여 냉동사이클을 형성하는 증발기(미도시)와 연결되고, 케이스(110)에 설치되는 토출배관(114)은 냉동사이클을 형성하는 응축기(미도시)와 연결된다.

케이스(110)의 내부에 설치되는 압축유닛(130)은, 흡입된 냉매를 압축시킨 후 토출하게 된다. 냉매의 흡입과 토출은 압축실(170)이 형성되는 실린더(133)의 내부에서 이루어지게 된다.

실린더(133)는 회전축(123)이 관통하고, 중심부에 냉매가 수용될 수 있는 압축실(170)을 형성하며, 압축실(170)과 연통되는 흡입포트(133a)와 토출포트(133b)를 구비한다.

실린더(133)에 구비되는 흡입포트(133a)를 통해 유입된 냉매는 압축실(170) 내부에서 압축된 토출포트(133b)를 통해 토출된다.

실린더에는 실린더 내부의 압축실(170)을 흡입영역실과 압축영역실로 구획하는 베인(135)이 설치된다. 베인(135)은 실린더에 구비된 베인슬롯(136)에서 배치된다. 상기 베인(135)은 롤러(134)의 외주면에 접촉한 상태를 유지하며 직선 왕복운동하게 된다.

실린더 내부의 압축실(170)은 베인(135)에 의하여 흡입포트(133a)와 연통되는 흡입영역실(L)과 토출포트(133b)와 연통되는 압축영역실(H)로 구획된다.

실린더(133)의 내부에는 회전축(123)에 편심된 상태로 형성된 편심부(125)와 편심부(125)에 결합된 롤러(134)가 배치된다.

편심부(125)의 외주면은 롤러(134)의 내주면과 밀착되고 롤러(134)의 외주면은 실린더(133)의 내주면과 밀착된다. 회전축(123)이 회전함에 따라 롤러(134)는 실린더(133)의 내주면과 접하는 지점인 접점부(B)에서 접하며 구르게 된다.

구동모터(120)에 의해 회전축(123)이 회전하면 편심부(125)에 결합된 롤러(134)가 압축실(170) 내부에서 선회운동을 하게 된다. 롤러(134)가 선회운동 함에 따라 흡입영역실(L)의 용적이 증가됨으로써 흡입영역실(L)로 냉매가스가 흡입된다.

이와 동시에 먼저 흡입된 냉매는 롤러(134)의 외주면이 실린더 내주면과 밀착하여 선회운동 함에 따라 압축영역실(H)의 용적은 감소하게 되므로, 압축영역실(H) 내부의 냉매가스는 압축된다.

냉매가스가 일정한 압력에 도달하면 토출포트(133b)와 연통되는 토출구멍(137)을 막고 있는 토출밸브(138)가 열리면서 냉매가스가 실린더 내부의 압축실(170)에서 외부(케이스 내부)로 토출된다. 압축실에서 토출된 냉매는 케이스 내부에서 이동한 후 토출배관(114)을 통하여 로터리 압축기(100)의 외부로 토출된다.

한편, 도 3을 참조하면 베인(135)에 의하여 상대적으로 낮은 압력의 냉매를 수용하는 흡입영역실(L)과 상대적으로 높은 압력의 냉매를 수용하는 압축영역실(H)이 구획되는 것을 확인할 수 있다.

베인(135)은 실린더(133)에 구비된 베인슬롯(136)의 내부에서 왕복 운동해야 하므로, 베인(135)과 베인슬롯(136)의 사이에는 베인(135)의 운동을 위한 간극이 존재하게 된다.

따라서, 베인(135)과 베인슬롯(136) 사이의 간극을 통하여 압축영역실(H)과 흡입영역실(L) 사이의 냉매의 누설이 발생하게 된다.

또한, 베인(135)은 베인슬롯(136)의 양측 내면에 지지되며 왕복운동하게 되므로, 베인(135)과 베인슬롯(136)의 내면 사이의 마찰로 인한 기계손실도 발생한다.

아래의 표 1은 도 2와 같은 구조의 로터리 압축기의 누설 경로에 따른 기계적 손실을 나타낸 것이다.

누설 경로	분리형 Vane
Set Clearance	71.0%
Vane / Roller	13.6%
Roller 단면(흡입측)	2.0%
Roller 단면(압축측)	3.7%
Vane 단면	8.2%
Vane Slot	1.6%
Total Loss	100%
Leakage Losses [Watt]	13.03

베인슬롯(136)을 통한 냉매의 누설이 전체 누설의 1.6% 정도를 차지하는 것을 알 수 있다.

도 4는 도 3에 도시한 바와 같은 로터리 압축기의 운전 조건에 따른 기계 손실을 나타낸 그래프이다.

도 3의 그래프를 살펴보면 베인 측면에 의한 마찰 손실이 운전 조건에 따라서 전체 마찰 손실의 16~21% 차지하는 것을 확인할 수 있다.

이는 베인과 베인슬롯 사이의 윤활 성능을 개선하는 것으로 마찰손실을 저감을 통하여 상단한 효율 증가를 가져올 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 베인과 베인슬롯 사이의 윤활 성능에 개선되면 그에 의하여 베인과 베임홈 사이의 냉매 누설에 따른 손실 저감 효과도 가져오게 된다.

본 발명은 베인과 베인슬롯 사이의 마찰을 저감하고, 베인이 안정적으로 직선운동할 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 압축기의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5는 베인이 베인슬롯에 완전히 수용된 상태를 나타낸 것이고, 도 6은 베인이 베인슬롯에서 최대로 돌출된 상태를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 압축기는 실린더(200)에 구비되는 베인슬롯(230)과, 상기 베인슬롯(230)에서 왕복운동하며 롤러(400)에 접촉하는 베인(300)을 포함한다. 베인슬롯(230)은 외측의 배압실(260)과 연결된다. 배압실(260)은 케이스와 연통되어 케이스 내부의 압력이 배압실(260)로 작용하여, 냉매와 오일이 배압실(260)로 공급된다.

베인슬롯(230)은 베인(300)의 양측면 대향하여 두개의 측면을 구비한다. 이하에서는 베인슬롯(230)의 흡입포트(210) 측의 측면을 흡입측슬롯면(240)이라 칭하고, 베인슬롯(230)의 토출포트(220) 측의 측면을 토출측슬롯면(250)이라 칭한다.

또한, 이하에서 방향을 설명함에 있어서 압축실의 중심부를 향하는 방향을 내측으로, 실린더의 외부를 향하는 방향을 외측으로 칭한다.

마찬가지로, 베인(300)의 흡입포트(210) 측의 측면을 흡입측베인면(310)이라 칭하고, 베인(300)의 토출포트(220) 측의 측면을 토출측베인면(320)이라 칭한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 압축기는 베인(300)의 흡입측베인면(310)과 베인슬롯(230)의 흡입측슬롯면(240)의 형상을 개선하여 윤활성능과, 베인 거동의 안정성을 향상시킨 것이다.

본 발명의 제1실시예 따른 로터리 압축기는, 베인(300)의 흡입측베인면(310)은 내측에 베인돌기부(312)를 구비하고, 베인슬롯(230)의 흡입측슬롯면(240)의 외측에 슬롯돌기부(242)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 베인(300)의 흡입측베인면(310)에 구비된 베인돌기부(312)는 도 6에 도시된 바와 같이 베인(300)이 최대로 돌출되더라도, 상기 베인슬롯(230)의 흡입측슬롯면(240)을 벗어나지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.

다시말해, 베인(300)이 하사점에 위치하더라도 베인(300)의 흡입측베인면(310)에 구비된 베인돌기부(312)가 베인슬롯(230)의 흡입측슬롯면(240)에 면접촉하며 지지될 수 있도록 배치되는 것이다.

이 때, 흡입측베인면(310)의 접촉구간(360)의 최소길이는 2mm 이상인 것이 바람직하다. 이는 베인(300)의 거동을 안정적으로 지지하고 냉매의 누설을 차단하기 위한 실링간격을 확보하기 위한 것이다. 여기서 접촉구간(360)의 최소길이는 베인(300)이 최대 돌출된 상태에서 흡입측베인면(310)의 베인돌기부(312)가 흡입측슬롯면(240)에 접촉하는 면의 길이를 의미한다.

이러한 구조는 흡입측베인면(310)의 베인돌기부(312)와 흡입측슬롯면(240)의 슬롯돌기부(242)의 사이에 저유실(350)을 형성하게 된다.

상기 저유실(350)은 베인(300)이 베인슬롯(230)으로부터 돌출되는 방향으로 이동함에 따라 체적이 증가하게 된다. 반대로, 베인(300)이 베인슬롯(230)의 내부로 수용되는 방향으로 이동하면 저유실(350)의 체적은 감소하게 된다.

흡입측베인면(310)과 흡입측슬롯면(240) 사이의 마찰은 베인돌기부(312)와 슬롯돌기부(242)가 대향하는 면에 접촉되는 구간에서만 이루어지게 된다. 따라서 마찰면적이 감소되므로 마찰 손실을 저감할 수 있다.

또한, 베인(300)의 왕복운동 범위 내에서는 베인돌기부(312)와 슬롯돌기부(242)가 모두 대향면에 접촉하는 상태를 유지하기 된다. 따라서, 베인(300)의 운동범위 내에서 베인(300)과 베인슬롯(230)의 지지가 2개의 지지면에 의하여 이루어지게 되므로 베인(300)이 안정적으로 직선 왕복 운동하며 거동할 수 있다.

아울러, 베인(300)이 돌출되는 과정에서는 저유실(350)의 체적이 증가하게 되므로, 저유실(350) 내부로 오일이 유입되고 베인(300)이 밀려들어가는 과정에서는 흡입측베인면(310)의 베인돌기부(312)가 저유실(350)에 유입된 오일에 의하여 윤활될 수 있다. 따라서 마찰부분에서 오일 부족에 의한 마찰손실 증가의 문제를 감소시킬 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 압축기의 구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 압축기는 앞서 설명한 제1실시예의 흡입측베인면(310)과 흡입측슬롯면(240) 구조에 토출측베인면(320)과 토출측슬롯면(250)의 구조가 추가된 것이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 압축기는 토출측베인면(320)과 토출측베인면(320)이 대면하는 대면구간이 직선구간(330)과 테이퍼구간(340)을 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다. 여기서 대면구간이라 함은 서로 마주하고 있는 구간을 의미한다. 다시말해 대면구간은 베인슬롯(230) 내부에 수용되어 있는 토출측베인면(320)의 구간과 그와 동일한 구간의 토출측베인면(320)을 의미한다.

이 때, 테이퍼구간(340)은 배압실측의 간극이 압축실측의 간극보다 상대적으로 좁게 설정된 모양으로 형성된다. 이는 오일이 공급되는 입구면적을 확보하여 원활한 급유가 이루어질 수 있도록 하는 효과를 가져온다.

도 7과 도 8은 모두 베인이 최대 돌출된 상태를 나타낸 것으로, 도 7의 경우 토출측베인면(320)에 경사면을 구비하여 테이퍼구간(340)을 형성한 것이고, 도 8은 토출측슬롯면(250)에 경사면을 구비하여 테이퍼구간(340)을 형성한 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 토출측베인면(320)에 구비된 베인경사면(322)은 배압실(260) 측으로 갈수록 베인(300)의 중심을 향하는 방향으로 경사지게 형성된다.

베인경사면(322)의 경사각도(θ)는 5ㅀ 이하인 것이 바람직하다. 경사각도가 5ㅀ 를 초과하면, 베인(300)의 배압실측 후면의 단면적이 축소되어 베인(300)의 롤러(400)에 대한 가압력이 감소될 수 있기 때문이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 토출측슬롯면(250)에 구비된 슬롯경사면(252)은 배압실(260) 측으로 갈수록 베인슬롯(230)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다.

직선구간(330)은 테이퍼구간(340)의 압축실측 간극이 일정하게 유지되는 구간이다. 직선구간(330)은 베인(300)의 직선운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

직선구간(330)은 베인(300)이 최대로 돌출된 상태에서도 일정거리 이상 확보될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 앞서 설명한 흡입측베인면(310)의 베인돌기부(312)가 최대돌출시에 흡입측슬롯면(240)을 벗어나지 않도록 배치되는 것과 마찬가지이다.

직선구간(330)은 베인(300)이 최대돌출된 하사점에서 2mm 이상 유지될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 실링거리의 확보와 베인 거동의 안정성 확보를 위한 것이다.

직선구간(330)이 확보되지 않으며, 베인(300)이 직선운동하지 못하고 틸팅되며 이동할 수 있고, 이러한 현상은 기계손실과 냉매누설을 가중시키는 문제를 가져올 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 로터리 압축기의 구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제3실시예는 베인(300)의 롤러(400)에 대한 가압력을 보조하기 위한 탄성부재(275)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도시한 바와 같이, 실린더(200)는 배압실(260)과 베인슬롯(230)을 가로질러 베인(300)의 운동 방향과 나란하게 탄성부재수용홈(270)이 형성되고, 상기 탄성부재수용홈(270)의 내부에 탄성부재(275)가 배치된다.

상기 탄성부재(275)는 베인(300)이 돌출되는 방향으로 탄성력을 제공한다. 이 때, 탄성부재(275)의 외경(d)은 베인의 두께(t)의 2배 이상이 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 이는 탄성부재(275)의 가압력이 베인(300)에 원활하게 전달될 수 있도록 하기 위한 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 로터리 압축기는 베인의 양면과 베인슬롯의 양면을 비대칭 형상으로 형성하여, 베인과 베인슬롯 사이에 원활한 급유가 이루어지도록 함으로써, 마찰손실과 누설손실을 저감할 수 있도록 한 것으로, 로터리 압축기의 체적효율과 기계효율을 향상시키는 효과를 가져온다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 로터리 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

100: 로터리 압축기 110: 케이스
120: 구동모터 121: 고정자
122: 회전자 123: 회전축
125: 편심부 130: 압축유닛
131: 메인베어링 132: 서브베어링
134: 롤러 135: 베인
136: 실린더 137: 토출구
138: 토출밸브 150: 급유유로
170: 압축실 H: 압축영역실
L: 흡입영역실 B: 접점부
200: 실린더 210: 흡입포트
220: 토출포트 230: 베인슬롯
240: 흡입측슬롯면 242: 슬롯돌기부
250: 토출측슬롯면 252: 슬롯경사면
260: 배압실 270: 탄성부재수용홈
275: 탄성부재 300: 베인
310: 흡입측베인면 312: 베인돌기부
320: 토출측베인면 322: 베인경사면
330: 직선구간 340: 테이퍼구간
350: 저유실 360: 접촉구간
400: 롤러

Claims

냉매가 흡입되어 압축되는 압축실을 제공하며, 흡입 포트와 토출포트를 구비하는 실린더;
상기 압축실 내부에서 상기 압축실의 내주면에 접하며 선회운동하는 롤러;
상기 실린더에 구비되는 베인슬롯;
상기 베인슬롯에 배치되어 상기 롤러의 외주면에 밀착되며 직선운동하는 베인; 및
상기 베인슬롯과 연통되며 상기 베인이 돌출되는 압력을 제공하는 배압실;을 포함하며,
상기 베인의 흡입측베인면은 압축실 측에 베인돌기부를 구비하고, 상기 베인슬롯의 흡입측슬롯면은 배압실 측에 슬롯돌기부를 구비하여 상기 베인돌기부와 상기 슬롯돌기부 사이에 형성되어 상기 베인의 돌출량이 증가함에 따라 체적이 증가하는 저유실을 포함하는 로터리 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯돌기부는 상기 베인이 최대돌출위치에서 상기 흡입측슬롯면을 벗어나지 않는 로터리 압축기.
제 2 항에 있어서,
상기 슬롯돌기부는 상기 베인의 왕복운동범위에서 상기 흡입측슬롯면과 접촉하는 접촉구간의 길이가 적어도 2mm 이상 유지되는 로터리 압축기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 베인의 토출측슬롯면과 상기 베인슬롯의 토출측슬롯면의 대면구간은 일정한 간극이 유지되는 직선구간과, 실린더의 외측으로 갈수록 간극이 증가하는 테이퍼구간을 포함하는 로터리 압축기.
제 5 항에 있어서,
상기 직선구간은 압축실과 연통되고, 상기 테이퍼구간은 배압실과 연통되는 로터리 압축기.
제 6 항에 있어서,
상기 베인의 왕복운동범위에서 상기 직선구간이 유지되는 로터리 압축기.
제 7 항에 있어서,
상기 직선구간의 길이가 최소 2mm 이상 유지되는 로터리 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더는
상기 베인슬롯과 상기 배압실을 가로지르도록 배치되는 탄성부재수용홈을 구비하고,
상기 탄성부재수용홈에 배치되어 상기 베인이 돌출되는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 로터리 압축기.
제 9 항에 있어서,
상기 탄성부재의 직경은 상기 베인의 두께의 2배 이상인 로터리 압축기.
밀페공간을 제공하는 케이스와, 상기 케이스 내부에 배치되는 압축유닛을 포함하고, 상기 압축유닛은 압축실과 압축실에서 외측으로 형성된 베인슬롯을 구비하는 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 내부에서 선회운동하는 롤러와, 상기 베인슬롯에 배치되어 단부가 상기 롤러에 접촉되는 상태를 유지하며 직선운동하는 베인을 포함하는 로터리 압축기에 있어서,
상기 베인의 일면에는 압축실 측에 베인슬롯을 향하여 돌출된 베인돌기부가 구비되고, 상기 베인의 일면에 대응하는 상기 베인슬롯의 일면에는 상기 베인을 향하여 돌출된 슬롯돌기부가 구비되어 상기 베인돌기부와 상기 슬롯돌기부 사이에 형성되어 상기 베인의 돌출량이 증가함에 따라 체적이 증가하는 저유실을 포함하는 로터리 압축기.
삭제