KR102254378B1 - 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 로터리 압축기는, 회전축; 상기 회전축을 지지하는 복수 개의 플레이트; 상기 복수 개의 플레이트 사이에 구비되어 압축공간을 형성하며, 베인슬롯이 구비되는 실린더; 상기 회전축에 미끄러지게 결합되어 상기 실린더의 내부에 구비되고, 외주면에 힌지홈이 형성되는 롤러; 및 일단은 상기 실린더의 베인슬롯에 미끄러지게 결합되고, 타단은 상기 롤러의 힌지홈에 회전 가능하게 결합되는 베인;를 포함하고, 상기 복수 개의 플레이트를 마주보는 상기 롤러의 축방향 양쪽 단면 중에서 적어도 어느 한쪽 단면에는 기설정된 깊이를 가지는 딤플부가 형성된다. 이를 통해, 롤러와 플레이트의 접촉면이 과도하게 밀착되는 것을 억제하여 롤러 또는 플레이트가 손상되거나 마찰손실로 인한 압축기의 성능저하를 억제하여 압축기의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 롤러와 베인이 결합되는 로터리 압축기에 관한 것이다.

로터리 압축기는 실린더의 압축공간에서 선회운동을 하는 롤러와 그 롤러의 외주면에 접하여 실린더의 압축공간을 복수 개의 공간으로 구획하는 베인을 이용하여 냉매를 압축하는 방식이다.

로터리 압축기는 롤러와 베인의 결합 여부에 따라 롤링피스톤 방식과 힌지베인 방식으로 구분될 수 있다. 롤링피스톤 방식은 베인이 롤러로부터 분리 가능하게 결합되어 베인이 롤러에 밀착되는 방식이고, 힌지베인 방식은 베인이 롤러에 힌지 결합되는 방식이다. 특허문헌 1과 특허문헌 2는 각각 힌지베인 방식을 개시한 것으로, 이러한 힌지베인 방식은 롤링피스톤 방식에 비해 베인의 거동이 안정되어 축방향 누설을 줄일 수 있다.

하지만, 로터리 압축기는 압축과정시 압축공간에서의 압축반력이 발생되고, 이 압축반력에 의해 롤러는 축방향으로의 힘을 받게 된다. 이때 롤러와 베인, 그리고 롤러의 양쪽에 위치한 플레이트 사이에는 허용오차 만큼의 간극이 존재하게 된다. 이 간극에 의해 롤러는 운전중에 축중심에 대해 한쪽으로 기울어지는 틸팅현상이 발생하면서 롤러와 플레이트는 충돌하거나 압착되게 된다. 특히, 베인을 중심으로 토출측에 위치하는 롤러의 일부분에서는 다른 부분에 비해 상대적으로 열변형량이 크게 증가하면서 마모가 심하게 발생될 수 있다.

롤링피스톤 방식의 로터리 압축기는, 롤러가 베인에 구속되지 않음에 따라, 운전중에 롤러가 틸팅되어 플레이트에 충돌하면 그 충돌을 회피할 수 있는 자세로 신속하게 회복될 수 있다. 이로 인해, 롤링피스톤 방식은 롤러와 플레이트 사이에서 발생될 수 있는 마모를 미연에 방지할 수 있다.

반면, 힌지베인 방식의 로터리 압축기는, 롤러가 베인에 구속됨에 따라, 롤러가 틸팅되어 플레이트에 충돌하더라도 그 충돌을 회피할 수 있는 자세로 신속하게 회복되지 못하고 충돌 또는 압착된 상태로 플레이트에 대해 회전을 지속하게 된다. 이로 인해, 힌지베인 방식에서는 롤러와 플레이트 사이에서의 마모가 심하게 발생될 수 있다. 특히, 힌지베인 방식에서는 베인에 의해 롤러의 위치가 거의 고정됨에 따라, 롤러 중에서 토출측에 위치하는 부분에서의 열변형량이 증가하게 된다. 이로 인해 힌지베인 방식에서는 롤러와 플레이트와의 마모가 더욱 확대되어 압축기 효율이 저하될 수 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 롤러는 이러한 롤러와 플레이트 간의 마모를 고려하고 있지 않으며, 특허문헌 2에 개시된 연통경로는 롤러의 일측 단면에 구비되어 토출경로를 확보하는 것일 뿐이어서 이러한 문제는 특허문헌 1은 물론 특허문헌 2에서도 여전히 발생될 수 있다.

특허문헌 1: 한국공개특허공보 제10-2016-0034071호 (2016.03.29) 특허문헌 2: 일본공개특허공보 제2010-168977호(2010.08.05)

본 발명의 목적은, 힌지베인 방식에서 롤러가 그 롤러의 축방향 양쪽에 위치한 플레이트와 충돌하거나 압착되는 것을 억제할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 본 발명은 힌지베인 방식에서 롤러의 축방향 단면 또는 이를 마주보는 플레이트의 축방향 측면에 딤플부 또는 윤활부를 형성하여, 롤러가 축방향에 대해 틸팅되더라도 그 롤러가 플레이트에 충돌하거나 또는 압착하는 것을 피할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.

더 나아가, 본 발명은 롤러 또는 그 롤러의 축방향 양단에 위치한 플레이트의 열변형을 고려하여 딤플부 또는 윤활부를 형성함으로써, 롤러가 플레이트에 과도하게 충돌하게 되거나 또는 압착하게 되는 것을 효과적으로 피할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.

더 나아가, 본 발명은 베인을 중심으로 흡입실과 토출실이 형성되는 점을 감안하여 딤플부 또는 윤활부를 형성함으로써, 그 딤플부 또는 윤활부에 의해 압축되는 냉매가 누설되는 것을 미연에 방지할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 베인이 롤러에 힌지 결합되는 로터리 압축기에서, 상기 롤러의 외측 모서리에는 축방향으로 함몰된 딤플부 또는 윤활부가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 롤러의 외주면에는 상기 베인이 힌지 결합되는 힌지홈이 형성되고, 상기 딤플부 또는 윤활부는 힌지홈과 연통되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 딤플부 또는 윤활부부는 상기 힌지홈을 중심으로 토출측에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 딤플부 또는 윤활부는 상기 힌지홈을 중심으로 토출측과 흡입측에 각각 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더의 내부에 환형부재와 판형부재가 힌지 결합되어 구비되고, 상기 환형부재는 회전축의 편심부에 회전 가능하게 결합되며, 상기 판형부재는 상기 실린더에 미끄러지게 결합되며, 상기 판형부재를 중심으로 원주방향 일측에는 흡입압을 이루는 공간이, 원주방향 타측에는 토출압을 이루는 공간이 형성되며, 상기 토출압을 이루는 공간에 속하는 상기 환형부재의 축방향 양쪽 단면에는 축방향으로 딤플부 또는 윤활부가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 환형부재의 축방향 양쪽에는 상기 실린더와 함께 상기 흡입압을 이루는 공간과 토출압을 이루는 공간을 형성하는 복수 개의 플레이트가 구비되고, 상기 복수 개의 플레이트 중에서 어느 한쪽 플레이트에는 토출구가 형성되며, 상기 각각의 딤플부 또는 윤활부의 깊이는 동일하거나 상이하게 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 롤러와 베인이 결합되는 로터리 압축기에서, 상기 롤러의 외주면에는 상기 베인이 회전 가능하게 결합되도록 힌지홈이 축방향을 따라 연장 형성되며, 상기 딤플부 또는 윤활부의 내주면은 상기 힌지홈의 반경방향 깊이보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터; 상기 구동모터의 회전력을 전달하며 편심부를 가지는 회전축; 상기 구동모터의 일측에 구비되는 실린더; 상기 실린더의 축방향 양쪽에 구비되어 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 복수 개의 플레이트; 상기 회전축의 편심부에 결합되며, 외주면에 힌지홈이 형성되는 롤러; 및 상기 롤러의 힌지홈에 일정 각도만큼 회전 가능하게 결합되는 힌지돌기를 구비하여 상기 실린더에 이동 가능하게 결합되는 베인;을 포함하고, 상기 롤러의 축방향 양쪽 단면 또는 상기 롤러를 마주보는 상기 플레이트의 축방향 측면에는 딤플부 또는 윤활부가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기가 제공될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 회전축; 상기 회전축을 지지하는 복수 개의 플레이트; 상기 복수 개의 플레이트 사이에 구비되어 압축공간을 형성하며, 베인슬롯이 구비되는 실린더; 상기 회전축에 미끄러지게 결합되어 상기 실린더의 내부에 구비되고, 외주면에 힌지홈이 형성되는 롤러; 및 일단은 상기 실린더의 베인슬롯에 미끄러지게 결합되고, 타단은 상기 롤러의 힌지홈에 회전 가능하게 결합되는 베인;를 포함하고, 상기 복수 개의 플레이트를 마주보는 상기 롤러의 축방향 양쪽 단면 중에서 적어도 어느 한쪽 단면에는 기설정된 깊이를 가지는 딤플부가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 딤플부는 상기 롤러의 축방향 단면과 내주면 사이의 모서리 또는 상기 롤러의 축방향 단면과 외주면 사이의 모서리 보다 깊게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 딤플부와 상기 롤러의 내주면 사이에는 내측 실링면이 형성되며, 상기 딤플부와 상기 롤러의 외주면 사이에는 외측 실링면이 형성되고, 상기 내측 실링면과 외측 실링면은 상기 딤플부의 축방향 측면보다 높게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 딤플부는 상기 롤러의 축방향 단면과 상기 힌지홈의 내주면 사이를 분리하도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 딤플부는 상기 롤러의 축방향 단면과 상기 힌지홈의 내주면을 연결하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 딤플부의 반경방향 깊이는 상기 힌지홈의 반경방향 깊이보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 딤플부는 복수 개의 딤플로 형성되고, 상기 복수 개의 딤플 중에서 적어도 2개 이상의 딤플은 서로 다른 체적을 가지도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 딤플부는 상기 힌지홈에 인접한 딤플이 상기 힌지홈으로부터 멀리 위치한 딤플에 비해 체적이 크게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 딤플부는 원주방향으로 길게 형성되며, 상기 딤플부는 원주방향을 따라 단면적이 상이하게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 딤플부는 상기 힌지홈에 인접한 쪽의 단면적이 상기 힌지홈으로부터 먼쪽의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 롤러의 중심과 상기 힌지홈의 중심을 지나는 제1 가상선 및 상기 롤러의 중심을 지나고 상기 제1 가상선에 대해 직교하는 제2 가상선에 의해 4개의 분면으로 구분할 때, 상기 딤플부는 상기 힌지홈에 인접한 분면의 범위내에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 롤러는 상기 힌지홈을 기준으로 그 힌지홈에 인접한 한쪽 분면에 속하는 부분을 제1 부분, 인접한 다른쪽 분면에 속하는 부분을 제2 부분이라고 하고, 상기 압축공간에서 상기 제2 부분은 상기 제1 부분에 비해 높은 압력을 가지는 공간을 형성할 때, 상기 딤플부는 상기 제2 부분의 범위 내에 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 회전축; 상기 회전축을 지지하는 복수 개의 플레이트; 상기 복수 개의 플레이트 사이에 구비되어 압축공간을 형성하며, 베인슬롯이 구비되는 실린더; 상기 회전축에 결합되며, 축방향 양쪽 단면이 상기 플레이트의 스러스트면에 미끄럼 접촉되도록 각각 실링면을 형성하는 롤러; 및 일단은 상기 실린더의 베인슬롯에 미끄러지게 결합되고, 타단은 상기 롤러에 결합되며, 원주방향 일측은 흡입압을 이루는 공간을, 원주방향 타측은 토출압을 이루는 공간을 형성하는 베인; 및 상기 롤러의 양쪽 실링면 중에서 적어도 어느 한쪽 실링면에 형성되거나, 또는 상기 복수 개의 플레이트 중에서 적어도 어느 한쪽 플레이트의 스러스트면에 형성되는 윤활부;를 포함하고, 상기 윤활부는 상기 토출압을 이루는 공간에 적어도 일부가 포함되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 복수 개의 플레이트 중에서 어느 한쪽 플레이트에는 토출구가 형성되고, 상기 윤활부는 상기 롤러의 양쪽 실링면에 각각 형성되며, 상기 윤활부 중에서 상기 토출구가 형성되는 플레이트를 마주보는 쪽인 제1 실링면에 형성되는 제1 윤활부의 축방향 깊이가 반대쪽인 제2 실링면에 형성되는 제2 윤활부의 축방향 깊이보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 복수 개의 플레이트 중에서 어느 한쪽 플레이트에는 토출구가 형성되고, 상기 윤활부는 상기 토출구가 형성된 플레이트에 형성되며, 상기 윤활부는 상기 토출구와 연통되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 로터리 압축기는, 힌지베인 방식에서 롤러의 축방향 양쪽 단면 또는 이를 마주보는 메인 플레이트와 서브 플레이트의 축방향 측면에 축방향으로 리세스된 딤플부 또는 윤활부가 형성될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 운전시 발생되는 롤러의 틸팅 또는 열팽창에 의해 그 롤러가 플레이트에 충돌하거나 또는 압착하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 롤러와 플레이트의 접촉면이 과도하게 밀착되는 것을 억제하여 롤러 또는 플레이트가 손상되거나 마찰손실로 인한 압축기의 성능저하를 억제하여 압축기의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은, 힌지베인 방식에서 롤러의 축방향 단면 또는 이를 마주보는 플레이트의 축방향 측면에 딤플부 또는 윤활부를 형성하되, 이 딤플부 또는 윤활부가 힌지홈을 사이에 두고 양쪽에 각각 형성할 수 있다. 이를 통해, 힌지베인 방식에서 롤러가 베인에 구속되어 발생될 수 있는 힌지홈 주변에서의 압착 또는 마모를 억제하여 압축기의 신뢰성과 성능을 더욱 높일 수 있다.

또, 본 발명은, 힌지베인 방식에서 롤러의 축방향 단면 또는 이를 마주보는 플레이트의 축방향 측면에 딤플부 또는 윤활부를 형성하되, 압축반력과 열팽창량을 고려하여 딤플부 또는 윤활부의 크기와 위치를 형성할 수 있다. 이를 통해, 상대적으로 틸팅량이 많거나 열변형량이 큰 부분에서의 접촉 가능성을 낮춤으로써, 압축기의 신뢰성과 성능을 더욱 높일 수 있다.

또, 본 발명은 R32와 같은 고압냉매를 사용할 때 롤러의 틸팅현상이 더욱 크게 발생될 수 있으므로, 이러한 고압냉매가 적용되는 힌지베인 방식의 로터리 압축기에 앞서 설명한 딤플부 또는 윤활부가 유용하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 로터리 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 로터리 압축기에서 압축부를 보인 횡단면도,
도 3은 도 2에 따른 베인롤러에서 롤러와 베인의 결합부위를 확대하여 보인 횡단면도,
도 4는 본 실시예에 따른 베인롤러에서 롤러와 베인을 분해하여 보인 사시도,
도 5는 도 4의 베인롤러에서 롤러와 베인을 조립하여 보인 사시도,
도 6은 본 실시예에 따른 딤플부의 규격을 설명하기 위해 보인 개략도,
도 7은 본 실시예에 따른 딤플부의 위치를 설명하기 위해 롤러를 축방향 상측에서 보인 개략도,
도 8 및 도 9는 본 실시예에 따른 딤플부의 형상을 설명하기 위해 보인 확대도들,
도 10 내지 도 12는 본 실시예에 따른 베인롤러의 딤플부에 대한 또다른 실시예들을 보인 사시도,
도 13 및 도 14는 본 실시예에 따른 베인롤러의 제1 딤플부와 제2 딤플부에 대한 또다른 실시예들을 보인 개략도들,
도 15는 본 발명에 따른 로터리 압축기에서 압축부에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도,
도 16은 도 15의 압축부를 조립하여 롤러의 일부를 보인 단면도.

이하, 본 발명에 의한 로터리 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 로터리 압축기는 실린더의 개수에 따라 단식 로터리 압축기 또는 복식 로터리 압축기로 구분될 수 있다. 본 발명은 롤러와 베인이 결합된 힌지베인 방식의 로터리 압축기에서 롤러 또는 이 롤러가 마주보는 플레이트의 축방향 측면 형상에 관한 것이다. 따라서, 단식 로터리 압축기나 복식 로터리 압축기에 모두 적용될 수 있다. 이하에서는 단식 로터리 압축기를 예로 들어 설명하지만, 복식 로터리 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 로터리 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 로터리 압축기에서 압축부를 보인 횡단면도이며, 도 3은 도 2에 따른 베인롤러에서 롤러와 베인의 결합부위를 확대하여 보인 횡단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 케이싱(10)의 내부공간(11)에 전동부(20)가 설치되고, 전동부(20)의 하측에는 회전축(30)에 의해 기구적으로 연결되는 압축부(100)가 케이싱(10)의 내부공간(11)에 설치된다.

전동부(20)는 케이싱(10)의 내주면에 압입되어 고정되는 고정자(21)와, 고정자(21)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(22)로 이루어진다. 회전자(22)에는 회전축(30)이 압입되어 결합된다. 회전축(30)에는 편심부(35)가 축부(31)에 대해 편심지게 형성되고, 편심부(35)에는 후술할 베인롤러(140)의 롤러(141)가 미끄러지게 결합된다.

압축부(100)는 메인 플레이트(110)와, 서브 플레이트(120)와, 실린더(130)와 베인롤러(140)를 포함한다. 메인 플레이트(110)와 서브 플레이트(120)는 실린더(130)를 사이에 두고 축방향 양쪽에 구비되어 실린더(130)의 내부에 압축공간(V)을 형성한다. 또, 메인 플레이트(110)와 서브 플레이트(120)는 실린더(130)를 관통하는 회전축(30)을 반경방향으로 지지한다. 베인롤러(140)는 회전축(30)의 편심부(35)에 결합되어 실린더(130)에서 선회운동을 하면서 냉매를 압축한다.

메인 플레이트(110)는 원판 모양으로 형성되고, 가장자리에는 케이싱(10)의 내주면에 열박음되거나 용접되도록 측벽부(111)가 형성된다. 메인 플레이트(110)의 중앙에는 메인 축수부(112)가 상향으로 돌출 형성되고, 메인 축수부(112)에는 회전축(30)이 삽입되어 지지되도록 메인 축수구멍(113)이 관통 형성된다.

메인 축수부(112)의 일측에는 압축공간(V)과 연통되어 그 압축공간(V)에서 압축되는 냉매를 케이싱(10)의 내부공간(11)으로 토출시키는 토출구(114)가 형성된다. 토출구는 경우에 따라서는 메인 플레이트(110)가 아니라 서브 플레이트(120)에 형성될 수도 있다.

서브 플레이트(120)는 원판 모양으로 형성되어 실린더(130)와 함께 메인 플레이트(110)에 볼트로 체결될 수 있다. 물론, 실린더(130)가 케이싱(10)에 고정되는 경우에는 메인 플레이트(110)는 서브 플레이트(120) 실린더(130)에 각각 볼트 체결될 수 있고, 서브 플레이트(120)가 케이싱(10)에 고정되는 경우에는 실린더(130)와 메인 플레이트(110)가 서브 플레이트(120)에 볼트로 체결될 수 있다.

서브 플레이트(120)의 중앙에는 서브 축수부(122)가 하향 돌출 형성되고, 서브 축수부(122)에는 서브 축수구멍(123)이 메인 축수구멍(113)과 동일축선 상에서 관통 형성된다. 서브 축수구멍(123)에는 회전축(30)의 하단을 지지하게 된다.

실린더(130)는 그 내주면의 내경이 동일한 진원형상의 환형으로 형성된다. 실린더(130)의 내경은 롤러(141)의 외경보다 크게 형성되어 실린더(130)의 내주면과 롤러(141)의 외주면 사이에 압축공간(V)이 형성된다. 이에 따라, 실린더(130)의 내주면은 압축공간(V)의 외벽면을, 롤러(141)의 외주면은 압축공간(V)의 내벽면을, 베인(145)은 압축공간(V)의 측벽면을 각각 형성할 수 있다. 따라서, 롤러(141)가 선회운동을 함에 따라 압축공간(V)의 외벽면은 고정벽을 이루는 반면 압축공간(V)의 내벽면과 측벽면은 그 위치가 가변되는 가변벽을 형성하게 될 수 있다.

실린더(130)에는 흡입구(131)가 형성되고, 흡입구(131)의 원주방향 일측에는 베인슬롯(132)이 형성되며, 베인슬롯(132)을 사이에 두고 흡입구(131)의 반대쪽에는 토출안내홈(133)이 형성된다.

흡입구(131)는 반경방향으로 관통되도록 형성되며, 케이싱(10)을 관통하는 흡입관(12)이 연결된다. 이에 따라, 냉매는 흡입관(12)과 흡입구(131)를 통해 실린더(130)의 압축공간(V)으로 흡입된다.

베인슬롯(132)는 실린더(130)의 내주면에 외주면을 향하는 방향으로 길게 형성된다. 베인슬롯(132)의 내주측은 개구되고, 외주측은 막히거나 또는 케이싱(10)의 내주면에 의해 막히도록 개구되어 형성된다. 베인슬롯(132)은 후술할 베인롤러(140)의 베인(145)이 미끄러질 수 있도록 베인(145)의 두께 또는 폭과 대략 비슷한 정도의 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 베인(145)의 양쪽 측면은 베인슬롯(132)의 양쪽 내벽면에 의해 지지되어 대략 직선으로 미끄러지게 된다.

토출안내홈(133)은 실린더(130)의 내측 모서리에 모따기 형상으로 형성된다. 토출안내홈(133)은 실린더의 압축공간에서 압축된 냉매를 메인 플레이트(110)의 토출구(114)로 안내하는 역할을 한다. 하지만, 토출안내홈은 사체적을 발생시키므로 가급적 토출안내홈을 형성하지 않는 것이 바람직하며, 토출안내홈을 형성하더라도 그 체적이 최소가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 베인롤러(140)는 앞서 설명한 바와 같이 롤러(141)와 베인(145)으로 이루어진다. 롤러(141)와 베인이 단일체로 형성될 수도 있고, 상대운동을 할 수 있도록 결합될 수도 있다. 본 실시예는 롤러와 베인이 회전 가능하게 결합된 예를 중심으로 설명한다.

롤러(141)는 회전축(30)의 편심부(35)에 회전 가능하게 삽입되어 결합되고, 베인(145)은 실린더(130)의 베인슬롯(132)에 미끄러지게 결합되어 롤러(141)의 외주면에 힌지 결합된다. 이에 따라, 회전축(30)의 회전시 롤러(141)는 편심부(35)에 의해 실린더(130)의 내부에서 선회운동을 하고 베인은 롤러(141)에 결합된 상태로 왕복운동을 하게 된다.

롤러(141)는 기설정된 직경과 두께를 가지는 원통 형상으로 형성된다. 예를 들어, 롤러(141)는 그 내주면이 회전축(30)의 편심부(35) 외주면과 미끄럼 접촉될 수 있는 정도의 내경을 가지도록 환형으로 형성된다. 롤러(141)의 두께는 후술할 힌지홈(1414)과 실링거리를 확보할 수 있을 정도의 두께로 형성된다.

롤러(141)의 외주면에는 후술할 베인(145)의 힌지돌기(1452)가 삽입되어 회전할 수 있도록 한 개의 힌지홈(1414)이 형성된다. 힌지홈에 대해서는 나중에 베인롤러를 설명하면서 다시 설명한다.

한편, 베인(145)은 베인몸체(1451), 힌지돌기(1452) 및 간섭회피면(1453)을 포함한다.

베인몸체(1451)는 기설정된 길이와 두께를 가지는 평판모양으로 형성된다. 예를 들어, 베인몸체(1451)는 전체적으로는 장방형의 6면체 형상으로 형성된다. 또, 베인몸체(1451)는 롤러(141)가 베인슬롯(132)의 반대쪽으로 완전히 이동한 상태에서도 베인(145)이 베인슬롯(132)에 남아있을 정도의 길이로 형성된다.

힌지돌기(1452)는 롤러(141)를 마주보는 베인몸체(1451)의 전방측 단부에 연장되어 형성된다. 힌지돌기(1452)는 힌지홈(1414)에 삽입되어 회전할 수 있는 단면적을 가지도록 형성된다. 힌지돌기(1452)는 힌지홈(1414)에 대응하도록 반원형 또는 연결부분을 제외한 거의 원형 단면 단면 형상으로 형성될 수 있다.

간섭회피면(1453)은 베인(145)이 롤러(141)에 대해 회전운동을 할 때, 베인몸체(1451)가 힌지홈(1414)의 축방향 모서리에 간섭되는 것을 방지하기 위해 형성되는 부분이다. 따라서, 간섭회피면(1453)은 베인몸체(1451)와 힌지돌기(1452) 사이의 면적이 감소하는 방향으로 형성된다. 간섭회피면(1453)은 통상 쐐기단면 형상으로 형성되거나 곡면진 단면 형상으로 형성된다.

도면중 미설명 부호인 150은 토출밸브, 160은 머플러이다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 로터리 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 전동부(20)에 전원이 인가되면 전동부(20)의 회전자(22)가 회전을 하여 회전축(30)이 회전시키게 된다. 그러면 회전축(30)의 편심부(35)에 결합된 베인롤러(140)의 롤러(141)가 선회운동을 하면서 냉매를 실린더(130)의 압축공간(V)으로 흡입하게 된다. 이 냉매는 베인롤러(140)의 롤러(141)와 베인(145)에 의해 압축되어 메인 플레이트(110)에 구비된 토출구(114)를 통해 케이싱(10)의 내부공간(11)으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 롤링피스톤 방식에서는 운전시 발생되는 베인 점핑 현상으로 인해 롤러(141)와 베인(145)의 사이가 벌어지게 되고, 이 벌어진 틈새를 통해 압축실 간 냉매누설이 발생될 수 있다. 반면, 본 실시예와 같이 힌지베인 방식에서는 베인 점핑 현상이 억제되어 압축공간에서의 냉매누설이 줄일 수 있다.

하지만, 앞서 설명한 바와 같이, 로터리 압축기는 그 특성상 롤러(141)가 압축반력에 의해 축중심에 대해 틸팅되어 롤러(141)의 축방향 양쪽 단면이 메인 플레이트(110)의 축방향 측면과 서브 플레이트(120)의 축방향 측면에 충돌하거나 압착된다. 또, 롤러(141)는 압축공간의 온도가 상승함에 따라 열변형되고, 이 열변형된 롤러(141)가 압축반력에 의해 축방향으로 틸팅되어 메인 플레이트(110) 또는 서브 플레이트(120)에 더욱 강하게 충돌하거나 압착되게 된다.

특히, 본 실시예와 같이 베인(145)이 롤러(141)에 결합되는 힌지베인 방식에서는 롤러(141)가 베인(145)에 의해 구속되어 롤러(141)의 축방향 단면 중에서 특정 부위가 메인 플레이트(110) 또는 서브 플레이트(120)의 축방향 측면에 압착된 상태로 선회운동을 지속하게 된다. 그러면 롤러(141)의 축방향 상단 또는 하단 모서리가 압축공간을 형성하는 메인 플레이트(110) 또는 서브 플레이트(120)의 축방향 측면을 긁어, 롤러(141)의 축방향 상단 모서리나 하단 모서리 또는 메인 플레이트(110)의 축방향 측면이나 서브 플레이트(120)의 축방향 측면을 마모시키게 된다. 그러면 마모된 부위가 벌어져 압축기의 운전시 압축공간에서의 냉매누설을 발생시켜 압축효율이 저하되거나 또는 롤러가 플레이트를 긁는 과정에서 이물질이 발생되어 다른 베어링면이나 접촉면에서의 마모를 발생시킬 수 있다.

이에, 본 실시예에서는 롤러의 축방향 양쪽 단면 또는 그 롤러의 축방향 양쪽 단면이 마주보는 메인 플레이트와 서브 플레이트의 축방향 측면에 딤플부 또는 윤활부가 형성될 수 있다. 이하에서는 딤플부로 통일하여 설명한다.

도 4는 본 실시예에 따른 베인롤러에서 롤러와 베인을 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 베인롤러에서 롤러와 베인을 조립하여 보인 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 베인롤러(140)는, 앞서 설명한 바와 같이, 롤러(141)와, 롤러(141)에 힌지 결합되는 베인(145)으로 이루어진다.

롤러(141)는 롤러몸체(1411), 실링면(1412)(1413), 힌지홈(1414) 및 딤플부(1415)(1416)를 포함한다.

롤러몸체(1411)는 원통 형상으로 형성된다. 롤러몸체(1411)의 축방향 높이는 실린더(130)의 내주면 높이와 대략 동일하게 형성된다. 하지만, 롤러(141)가 메인 플레이트(110)와 서브 플레이트(120)에 대해 미끄럼 운동을 하여야 하므로, 롤러몸체(1411)의 축방향 높이는 실린더(130)의 내주면 높이보다 약간 작게 형성될 수도 있다.

또, 롤러몸체(1411)의 내주면 높이와 외주면 높이는 거의 동일하게 형성된다. 이에 따라, 롤러몸체(1411)의 내주면과 외주면 사이를 연결하는 양쪽 축방향 단면은 앞서 설명한 실링면(1412)(1413)을 형성하게 되고, 이 실링면(1412)(1413)은 롤러몸체(1411)의 내주면 또는 외주면에 대해 각각 직각을 이루게 된다.

실링면(1412)(1413)은 메인 플레이트(110)의 축방향 측면 또는 서브 플레이트(120)의 축방향 측면을 마주보는 면으로, 각각의 축방향 측면과 평행하게 형성된다. 이하에서는 메인 플레이트(110)의 축방향 측면을 제1 스러스트면(1111)으로, 서브 플레이트(120)의 축방향 측면을 제2 스러스트면(1211)으로 정의하고, 실링면(1412)(1413) 중에서 제1 스러스트면(1111)을 마주보는 면을 제1 실링면(1412)으로, 제2 스러스트면(1211)을 마주보는 면을 제2 실링면(1413)으로 정의하여 설명한다.

제1 실링면(1412) 및 제2 실링면(1413)의 반경방향 길이는 압축실(V)의 냉매가 롤러몸체(1411)의 내주면쪽으로 누설되는 것을 억제할 수 있을 정도의 실링길이를 확보할 수 있도록 형성된다.

또, 롤러몸체(1411)의 내주면(1411a)과 실링면(1412)(1413) 사이를 연결하는 내측 모서리(1411c1)(1411c2) 또는 롤러몸체(1411)의 외주면(1411b)과 실링면(1412)(1413) 사이를 연결하는 외측 모서리(1411d1)(1411d2)는 각각 직각으로 형성될 수도 있고, 미세하게 경사지거나 곡면으로 형성될 수도 있다. 이하에서는 상기한 모서리가 직각인 경우를 예로 들어 설명하지만, 경사지거나 곡면인 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

힌지홈(1414)은 롤러몸체(1411)의 제1 실링면(1412)과 제2 실링면(1413) 사이를 서로 연결하도록 축방향으로 길게 형성된다.

힌지홈(1414)은 평면투영시 원호 형상으로 형성된다. 예를 들어, 힌지홈(1414)은 반원형 단면 형상으로 형성될 수도 있지만, 힌지돌기(1452)가 이탈되지 않도록 반원보다는 큰 원호길이를 가지도록 형성된다.

도 5와 같이, 딤플부(1415)(1416)는 제1 실링면(1412)과 제2 실링면(1413) 중에서 적어도 어느 한쪽 실링면에 형성된다. 더 정확하게는, 딤플부(1415)(1416)는 외측 모서리와 내측 모서리로부터 일정 간격만큼 이격된 위치에서 기 설정된 깊이를 가지도록 형성된다.

본 실시예에 따른 딤플부(1415)(1416)는 축방향 양쪽에 위치하는 실링면에 모두 형성된 예를 중심으로 설명한다. 또, 이하에서는 제1 실링면에 형성되는 딤플부와 제2 실링면에 형성되는 딤플부를 구분할 필요가 있는 경우에는 제1 실링면(1412)이 포함되는 외측 모서리(1411d1)에 형성된 딤플부를 제1 딤플부(1415), 제2 실링면(1413)이 포함되는 외측 모서리(1411d2)에 형성된 딤플부를 제2 딤플부(1416)라고 정의하여 설명한다. 하지만, 제1 딤플부와 제2 딤플부를 굳이 구분할 필요가 없는 경우에는 딤플부로 통칭하여 설명한다.

딤플부(1415)(1416)는 롤러(141)가 압축기의 운전 중에 축중심에 대해 치우치거나 기울어질 때, 그 롤러(141)의 제1 실링면(1412)과 제2 실링면(1413)이 메인 플레이트(110)의 제1 스러스트면(1111) 또는 서브 플레이트(120)의 제2 스러스트면(1211)과 충돌되거나 압착되는 것을 회피할 수 있도록 한다.

본 실시예와 같은 로터리 압축기에서는, 베인(145)을 기준으로 토출실(V2)을 형성하는 부분에서 토출압을 형성하게 된다. 그러면 롤러(141)는 토출실(V2)의 범위에 속하는 부분에서 가장 큰 압축반력을 받아 가장 크게 틸팅되게 된다.

특히, 본 실시예와 같이 롤러(141)가 베인(145)에 구속되어 자전을 하지 못하는 경우에는 롤러(141)의 특정 부위, 즉 베인(145)이 결합된 힌지홈(1414)의 주변이 가장 크게 틸팅되면서 메인 플레이트(110) 또는 서브 플레이트(120)에 충돌되거나 압착될 수 있다.

따라서, 딤플부(1415)(1416)는 롤러(141)의 실링면 중에서 토출실(V)을 형성하는 부분 또는 토출실(V)을 형성하는 부분으로부터 가장 근접된 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 베인(145)이 결합되는 힌지홈(1414)을 기준으로 보면 그 힌지홈(1414)을 포함하거나 또는 힌지홈(1414)의 주변에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 따른 딤플부의 위치는 롤러의 틸팅량과 열변형량을 고려하여 형성될 수 있다. 도 6은 본 실시예에 따른 딤플부의 규격을 설명하기 위해 보인 개략도이다. 참고로, 도 6에서는 부재간 간격을 과장해서 도시하였다.

도 6을 참고하면, 딤플부(1415)(1416)는 롤러(141)의 틸팅량을 고려하여 롤러(141)의 외측 모서리(1411d1)(1411d2)에 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 롤러(141)의 실링면(1412)(1423)과 이를 마주보는 메인 플레이트(110)의 제1 스러스트면(1111) 또는 서브 플레이트(120)의 제2 스러스트면(1211) 사이를 제1 간격(t1)이라고 하고, 롤러몸체(1411)의 내주면(1411a)과 이를 마주보는 회전축(30)의 편심부(35)의 외주면(35a) 사이를 제2 간격(t2)이라고 할 때, 제1 간격과 제2 간격으로 인해 압축기의 운전시 롤러는 축중심(O)에 대해 일정 각도(θ)만큼 틸팅을 하게 된다.

그러면, 앞서 설명한 바와 같이, 롤러(141)의 틸팅시 외측 모서리(1411d1)(1411d2)가 가장 먼저 메인 플레이트(110)의 제1 스러스트면(1111) 또는 서브 플레이트(120)의 제2 스러스트면(1211)에 충돌하거나 압접되게 된다.

이에 따라, 딤플부(1415)(1416)는 롤러(141)의 내측 모서리(1411c1)(1411c2)와 외측 모서리(1411d1)(1411d2)로부터 각각 이격되어 형성되되, 가능한 한 외측 모서리(1411d1)(1411d2)쪽으로 집중하여 형성되는 것이 바람직하다. 이는 후술할 열변형량을 고려해도 마찬가지이다.

한편, 딤플부(1415)(1416)는 열변형을 고려하여 형성될 수 있다. 즉, 앞서 설명한 제1 간격(t1)은 제2 간격(t2)에 의해 1차적으로 규정된다. 하지만, 제1 간격(t1)은 롤러(141)의 원주방향을 따라 항상 일정한 것은 아니다. 특히, 압축기가 운전을 할 때에는 압축열에 의해 열변형이 발생되고, 이 열변형은 롤러(141)의 원주방향 위치에 따라 다르게 형성될 수 있다.

예를 들어, 롤러(141)는 토출실(V2)을 형성하는 부분에서의 열변형량이 흡입실(V1)을 형성하는 부분에서의 열변형량보다 크게 발생될 수 있다. 따라서, 제1 간격(t1)은 롤러(141)의 원주방향을 기준으로 볼 때, 토출실(V2)이 위치하는 부분에서 가장 좁게 형성될 수 있다. 제1 간격(t1)이 가장 좁다는 것은 그 부분에서 롤러가 플레이트에 압착될 가능성이 가장 크다는 것을 의미하므로, 딤플부(1415)(1416)는 열변형이 가장 크게 발생되는 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

결국, 딤플부(1415)(1416)는 롤러(141)의 원주방향을 기준으로 압축반력이 가장 큰 부분과 열변형량이 가장 큰 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 롤러(141)에서의 이 부분은 앞서 설명한 바와 같이 토출실(V2)을 형성하는 범위에 속한다. 따라서, 본 실시예에 따른 딤플부(1415)(1416)는 힌지홈(1414)을 기준으로 할 때, 그 힌지홈(1414)의 원주방향 양쪽 중에서 메인 플레이트(110)의 토출구(114)가 속한 쪽에 형성되는 것이 바람직하다.

도 7은 본 실시예에 따른 딤플부의 위치를 설명하기 위해 롤러를 축방향 상측에서 보인 개략도이다.

도 7을 참조하면, 롤러(141)의 중심(O')과 힌지홈(1414)의 중심(O")을 지나는 선을 제1 가상선(L1)이라고 하고, 롤러(141)의 중심(O')을 지나고 제1 가상선(L1)에 대해 직교하는 선을 제2 가상선(L2)이라고 하면, 롤러(141)의 실링면(1412)(1413)은 평면 투영시 제1 가상선(L1)과 제2 가상선(L2)에 의해 4개의 분면으로 구분될 수 있다. 이때, 딤플부(1415)(1416)는 힌지홈(1414)에 인접한 분면(이하에서는 이 분면을 제1 분면과 제2 분면이라고 정의한다)의 범위내에 형성된다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 롤러(141)의 실링면(1412)(1413)은 힌지홈(1414)을 기준으로 그 힌지홈(1414)에 인접한 제1 분면에 속하는 부분을 제1 부분(S1), 인접한 제2 분면에 속하는 부분을 제2 부분(S2)이라고 하고, 압축공간(V)에서 제1 부분(S1)은 흡입실(V1)을, 제2 부분(S2)은 토출실(V2)을 각각 형성한다고 할 때, 딤플부(1415)(1416)는 제2 부분(S2)에 형성된다.

여기서, 토출실(V2)을 이루는 제2 부분(S2)은 흡입실(V1)을 이루는 제1 부분(S1)에 비해 높은 압력을 가지는 공간을 형성하게 된다. 이에 따라, 제2 부분(S2)은 제1 부분(S1)에 비해 열변형이 크게 발생하게 되므로, 딤플부(1415)(1416)는 제1 부분(S1)보다는 제2 부분(S2)에 형성되는 것이 바람직하다.

또, 본 실시예에 따른 딤플부(1415)(1416)는 가능한 한 힌지홈(1414)으로부터 최단 거리까지 근접하게 형성되거나 또는 힌지홈(1414)과 연통되게 형성되는 것이 바람직하다. 앞서 설명한 바와 같이, 압축공간은 베인(145)에 의해 복수 개의 공간, 즉 흡입실(V1)과 토출실(V2)로 분리됨에 따라 베인(145)으로부터 가장 가까운 지점에서의 틸팅량 및 열변형량이 가장 크다. 따라서, 딤플부(1415)(1416)는 힌지홈(1414)의 내주면(1414a)까지 연장되도록 형성되는 것이 롤러(141)의 틸팅 및 열변형에 따른 마모를 줄이는데 유리하다.

이때, 도 5 및 도 6을 다시 참조하면, 딤플부(1415)(1416)에서의 축방향 깊이인 제1 깊이(H1)는 그 딤플부(1415)(1416)를 벗어난 부위에서 롤러의 축방향 높이인 제2 높이(H2)보다 낮게 형성되고, 힌지홈(1414)에는 롤러(141)의 제2 높이(H2)와 동일한 높이를 가지는 베인(145)의 힌지돌기(1452)가 삽입된다.

따라서, 딤플부(1415)(1416)가 힌지홈(1414)까지 연장되어 힌지홈(1414)에서의 롤러본체(1411)의 높이가 낮아지더라도, 토출실(V2)을 이루는 공간과 흡입실(V1)을 이루는 공간이 힌지돌기(1452)에 의해 차단되어 압축실 간 냉매누설을 억제할 수 있다.

다만, 딤플부(1415)(1416)의 반경방향 넓이(D1)는 힌지홈(1414)의 반경방향 깊이(D2)보다 작거나 같게 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 딤플부(1415)(1416)의 반경방향 넓이(D1)가 힌지홈(1414)의 반경방향 깊이(D2)보다 크게(깊게) 형성되면 딤플부(1415)(1416)가 힌지홈(1414)의 범위를 벗어나게 된다.

그러면 힌지홈(1414)을 벗어난 부위에서의 딤플부(1415)(1416)는 베인(145)의 범위를 벗어나게 되어, 딤플부(1415)(1416)가 일종의 압축실 간 냉매통로 역할을 하게 된다. 그러면 토출실(V2)을 이루는 공간에서의 냉매가 흡입실(V1)을 이루는 공간으로 누설되어 압축손실이 발생되게 된다. 따라서, 딤플부(1415)(1416)의 반경방향 넓이(D1)는 힌지홈(1414)의 반경방향 깊이(D2) 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.

하지만, 딤플부(1415)(1416)에 오일이나 냉매가 보유되도록 하기 위해서는 딤플부(1415)(1416)와 힌지홈(1414) 사이에는 적정 실링거리만큼 이격되는 것이 바람직할 수 있다. 아울러, 딤플부(1415)(1416)는 롤러의 내주면과 외주면으로부터도 적정 실링거리만큼 이격되는 것이 바람직하다.

다시 도 6을 참조하면, 딤플부(1415)(1416)는 그 딤플부(1415)(1416)의 내측과 롤러몸체(1411)의 내주면(1411a) 사이에 내측 실링면(1412a)(1413a)이 형성되고, 딤플부(1415)(1416)의 외측과 롤러몸체(1411)의 외주면(1411b) 사이에 외측 실링면(1412b)(1413b)이 형성될 수 있다.

여기서, 내측 실링면(1412a)(1413a)과 외측 실링면(1412b)(1413b)은 딤플부(1415)(1416)의 축방향 측면보다 높게 형성될 수 있다. 이에 따라, 딤플부(1415)(1416)의 내부공간은 힌지홈(1414)은 물론 롤러몸체(1411)의 내주면(1411a)과 외주면(1411b)으로부터 분리되어 축방향 측면을 제외한 모든 면이 밀폐된 공간을 형성하게 되고, 이 공간으로 오일이나 냉매가 채워지게 된다.

한편, 딤플부(1415)(1416)의 체적은 원주방향을 따라 상이하게 형성될 수도 있고, 동일하게 형성될 수도 있다. 도 8 및 도 9는 본 실시예에 따른 딤플부의 형상을 설명하기 위해 보인 확대도들이다.

도 8을 참고하면, 제1 딤플부(1415)는 롤러(141)의 제1 실링면(1412)에 구비되는 다수 개의 딤플(14151)들로 형성되고, 제2 딤플부(1216)는 복수 개의 딤플(14161)들로 형성될 수 있다. 그러면 딤플(14151)(14161)들은 기설정된 원주방향 범위내에서 동일한 체적을 가지도록 형성될 수도 있지만, 도 8에 도시된 실시예와 같이 힌지홈(1414)으로 갈수록 딤플(14151)(14161)들의 전체 체적이 증가하도록 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 제1 딤플부를 중심으로 설명하되, 제2 딤플부는 제1 딤플부와 동일하다.

이는, 앞서 설명한 바와 같이, 힌지홈(1414)의 토출측 주변에서의 열변형량이 가장 크게 발생할 뿐만 아니라 힌지홈(1414)이 형성된 부위가 베인(145)에 의해 가장 크게 틸팅될 수 있게 된다. 따라서, 힌지홈(1414)으로 갈수록 딤플(14151)들의 전체 체적이 증가하도록 형성하여 힌지홈(1414)의 주변에 상대적으로 많은 양의 오일 또는 냉매가 공급되도록 하는 것이 유리하다.

이를 위해, 힌지홈(1414)의 주변에 형성되는 딤플(14151)의 넓이나 깊이가 힌지홈에서 먼 딤플(14151)의 넓이나 깊이에 비해 크게 형성될 수 있다.

도 9를 참고하면, 제1 딤플부(1415)는 한개의 딤플로 이루어질 수도 있다. 이 경우에도 딤플은 힌지홈(1414)쪽으로 갈수록 깊거나 넓게 형성하여 힌지홈(1414)쪽의 체적이 넓게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 딤플부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 전술한 실시예에서는 딤플부가 실링홈을 중심으로 원주방향 한쪽에만 형성되는 것이나, 본 실시예는 딤플부가 실링홈을 중심으로 원주방향 양쪽에 형성되는 것이다.

도 10 내지 도 12는 본 실시예에 따른 베인롤러의 딤플부에 대한 또다른 실시예들을 보인 사시도들이다. 이들 도면에서도 제1 딤플부를 중심으로 살펴보지만, 제2 딤플부도 마찬가지이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 딤플부(1415)는 롤러몸체(1411)의 흡입측인 제1 부분(S1)과 토출측인 제2 부분(S2)에 걸쳐 형성된다. 제1 딤플부(1415)는 제1 가상선(L1)을 기준으로 제1 부분(S1)에 형성되는 딤플부를 흡입측 딤플부(1415a), 제2 부분(S2)에 형성되는 딤플부를 토출측 딤플부(1415b)라고 정의한다.

흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)는 동일한 형상으로 형성될 수도 있고, 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 도 10은 흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)가 대칭인 경우를 도시한 도면이다.

흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)가 동일한 형상으로 형성되는 경우에는 양쪽 딤플부(1415a)(1415b)를 한번의 가공으로 형성할 수 있으므로 그만큼 가공이 용이하게 형성할 수 있다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이 롤러몸체(1411)는 제1 부분(S1)에 비해 제2 부분(S2)에서의 열변형량이 크게 발생하기 때문에, 롤러몸체(1411)가 힌지홈(1414)을 중심으로 대략 제1 부분(S1)과 제2 부분(S2)이 동일한 각도로 틸팅된다고 하더라도 제2 부분(S2)에서의 마모량이 제1 부분(S1)에서의 마모량보다 크게 발생될 수 있다.

이를 감안하여, 도 11과 같이, 흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)는 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡입측 딤플부(1415a)는 복수 개의 딤플(14151)들로 형성되는 반면 토출측 딤플부(1415b)는 한 개의 딤플로 형성될 수 있다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이 동일한 범위와 동일한 축방향 깊이를 가지는 경우라면 한개의 딤플로 된 딤플부가 복수 개의 딤플로 된 딤플부에 비해 열변형 여유를 더 크게 확보할 수 있고 전체 체적도 크게 확보할 수 있다. 따라서, 상대적으로 열변형량이 큰 제2 부분(S2)에 구비되는 토출측 딤플부(1415b)를 한개의 딤플로 형성하하는 것이 유리할 수 있다.

또, 도 12와 같이, 흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)의 사이에 격벽부(1415c)가 형성될 수도 있다. 이 격벽부(1415c)는 흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)가 힌지홈(1414)을 사이에 두고 이격되게 배치됨으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)는 동일한 형상으로 형성되거나 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)가 서로 동일하게 형성되는 경우에는 양쪽 딤플부(1415a)(1415b)를 용이하게 형성할 수 있고, 흡입측 딤플부(1415a)와 토출측 딤플부(1415b)가 상이하게 형성되는 경우에는 조건에 따라 딤플부를 적절하게 선택할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 딤플부에 대한 다른 실시예들이 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 전술한 실시예들에서는 제1 실링면에 구비된 제1 딤플부와 제2 실링면에 구비된 제2 딤플부의 형상 및 크기가 서로 대칭되게 형성된 것이나, 본 실시예는 제1 딤플부와 제2 딤플부의 형상 및 크기가 비대칭되게 형성된 것이다. 본 실시예에서는 제1 딤플부와 제2 딤플부는 각각의 조건에 따라 상이하게 형성될 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 실시예에 따른 베인롤러의 제1 딤플부와 제2 딤플부에 대한 또다른 실시예들을 보인 개략도들이다.

도 13을 참조하면, 제1 딤플부(1415)와 제2 딤플부(1416)는 각각 복수 개씩의 딤플들로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 딤플부(1415)를 이루는 각 딤플들의 축방향 깊이(D11)는 제2 딤플부(1416)를 이루는 각 딤플들의 축방향 깊이(D21)보다 깊게 형성될 수 있다.

물론 도면으로 도시하지는 않았으나, 제1 딤플부를 이루는 각 딤플들의 반경방향 넓이는 제2 딤플부를 이루는 각 딤플들의 반경방향 넓이보다 크게 형성될 수 있다. 또, 제1 딤플부를 이루는 딤플들은 서로 다른 깊이를 가지고, 제2 딤플부를 이루는 딤플들도 서로 다른 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우에는 제1 딤플부를 이루는 딤플들의 전체 깊이는 제2 딤플부를 이루는 딤플들의 전체 깊이에 비해 깊게 형성될 수 있다.

도 14를 참조하면, 제1 딤플부(1415)와 제2 딤플부(1416)가 상이한 형상으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 딤플부(1415)는 한 개의 딤플로 형성되고, 제2 딤플부(1416)는 복수 개의 딤플들로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 딤플부를 이루는 딤플의 넓이 또는 깊이는 제2 딤플부를 이루는 딤플의 넓이 또는 깊이보다 크거나 깊게 형성될 수 있다.

상기와 같은 제1 딤플부(1415)와 제2 딤플부(1416)의 기본적인 구성 및 그에 따른 효과는 전술한 실시예들과 대동소이하다. 따라서 이에 대한 설명은 기본적인 설명은 전술한 실시예에 대한 설명으로 대신한다.

다만, 본 실시예들과 같이, 제1 딤플부(1415)와 제2 딤플부(1416)의 축방향 깊이를 상이하게 형성하는 경우에는 롤러(141)의 제1 실링면(1412)과 제2 실링면(1413)의 열변형량이 서로 다르더라도 각각의 플레이트(110)(120)에 대한 제1 실링면(1412)에서의 간극과 제2 실링면(1413)에서의 간극은 대략 일정하게 유지할 수 있다.

즉, 제1 딤플부(1415)의 주변에 토출구(114)가 형성됨에 따라, 토출구(114)에 인접한 롤러(141)는 제1 실링면(1412)에서의 열변형량이 토출구(114)에서 멀리 위치한 제2 실링면(1413)에서의 열변형량보다 크게 발생될 수 있다. 하지만, 본 실시예들과 같이 제1 딤플부(1415)의 축방향 깊이가 제2 딤플부(1416)의 축방향 깊이 보다 깊게 형성되거나 또는 제1 딤플부(1415)는 한 개의 딤플로, 제2 딤플부(1416)는 복수 개의 딤플로 형성됨에 따라, 제1 딤플부(1415)의 체적이 제2 딤플부(1416)의 체적보다 깊게 형성되어 열변형량의 차이로 인한 압착정도 또는 마모량의의 차이를 보상할 수 있게 된다. 그러면 각각의 플레이트(110)(120)에 대한 제1 실링면(1412)에서의 간극과 제2 실링면(1413)에서의 간극은 대략 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 로터리 압축기에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 롤러의 제1 실링면과 제2 실링면에 각각 딤플부가 형성되는 것이나, 본 실시예는 롤러의 제1 실링면과 제2 실링면을 마주보는 메인 플레이트의 축방향 측면 및/또는 서브 플레이트의 축방향 측면에 딤플부가 형성되는 것이다.

도 15는 본 발명에 따른 로터리 압축기에서 압축부에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도이고, 도 16은 도 15의 압축부를 조립하여 롤러의 일부를 보인 단면도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 메인 플레이트(110)의 제1 스러스트면(1111)에는 제1 딤플부(1111)가 형성되고, 서브 플레이트(120)의 제2 스러스트면(1211)에는 제2 딤플부(1212)가 형성된다.

본 실시예에 따른 딤플부에 대한 구성 및 그에 따른 효과는 전술한 실시예들에서 설명한 딤플부와 대략 동일하다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 앞서 설명한 실시예들에 대한 설명으로 대신한다.

다만, 본 실시예에 따른 딤플부 중에서 제1 딤플부(1112)는 토출구가 구비된 제1 스러스트면에 형성됨에 따라, 제1 딤플부(1111)와 토출구(114)의 관계를 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 1 딤플부(1112)는 롤러(141)의 궤적을 고려하여, 롤러(141)가 선회운동을 하면서 통과하는 위치에 형성될 수 있다. 이때, 제1 딤플부(1112)는 토출구(114)의 주변을 완전히 감싸거나 또는 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 제1 딤플부(1112)는 토출구(114)와 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 롤러(141)가 틸팅되어 그 롤러(141)의 제1 실링면(1412)이 메인 플레이트(110)의 제1 스러스트면(1111)에 근접되더라도 그 롤러(141)의 제1 실링면(1412)이 메인 플레이트(110)의 제1 스러스트면(1111)에 압착되는 것을 방지할 수 있다. 또, 본 실시예에 따른 딤플부(1112)는 토출구(114)와 연통됨에 따라 일종의 토출안내홈 역할을 하여 토출손실을 줄일 수도 있다.

다만, 제1 딤플부(1112)의 횡방향 단면적이 넓은 경우, 예를 들어 토출구의 단면적보다 넓은 경우에는 토출구(114)와 제1 딤플부(1112) 사이가 분리되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 만약, 제1 딤플부(1112)의 횡방향 단면적이 넓은 경우에는 토출압력에 도달하지 못한 냉매가 제1 딤플부(1112)를 통해 토출구(114)로 누설될 수 있다. 따라서, 제1 딤플부(1112)의 횡방향 단면적이 넓은 경에는 토출구(114)와 제1 딤플부(1112) 사이가 분리되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 본 실시예에 따른 딤플부는 롤러의 실링면과 이들 롤러의 제1 실링면과 제2 스러스트면을 마주보는 메인 플레이트의 제1 스러스트면과 서브 플레이트의 제2 스러스트면에 각각 딤플부가 형성될 수도 있다. 이에 대한 기본적인 구성은 전술한 실시예들과 대동소이하므로 이에 대한 설명은 전술한 실시예들에 대한 설명으로 대신한다.

이렇게 하여, 힌지베인 방식에서 압축기의 운전시 롤러가 틸팅되더라도 그 롤러와 플레이트 사이에서의 윤활성을 높여 롤러나 플레이트의 접촉면이 과도하게 밀착되는 것을 억제할 수 있고, 이를 통해 롤러와 플레이트 사이에서의 마찰손실을 줄여 압축기 성능을 높이고 롤러 또는 플레이트의 마모를 억제하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 힌지베인 방식에서 롤러의 축방향 단면 또는 이를 마주보는 플레이트의 축방향 측면에 리세스된 딤플부 또는 윤활부를 형성하되, 그 딤플부 또는 윤활부의 크기와 위치를 조절하여 딤플부 또는 윤활부에 의해 압축효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 롤러의 상단 모서리와 하단 모서리가 직각인 경우를 예를 중심으로 설명하였으나, 롤러의 상단 모서리와 하단 모서리에 원주방향을 따라 환형 경사면 또는 환형 곡면으로 형성된 경우에도 앞서 설명한 딤플부 또는 윤활부가 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 롤러의 실링면은 롤러의 내주면 또는 외주면에 대해 직각을 이루는 축방향 단면이고, 딤플부 또는 윤활부는 롤러의 실링면에 형성되는 것이다. 따라서, 롤러의 상단 모서리 또는 하단 모서리에 환형 경사면이나 환형 곡면이 형성되는 경우에는 그 환형 경사면이나 환형 곡면은 엄격하게 보면 롤러의 실링면에 해당하지 않는다. 이에 따라, 롤러의 상단 모서리 또는 하단 모서리에 환형 경사면이나 환형 곡면이 형성되는 경우에는 딤플부 또는 윤활부가 환형 경사면 또는 환형 곡면보다 반경방향으로 중첩되지 않는 위치에 형성된다.

또, 전술한 실시예들에서는 롤러와 베인이 회전 가능하게 결합된 예를 중심으로 설명하였으나, 딤플부 또는 윤활부는 롤러와 베인이 단일체로 형성되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

또, 전술한 실시예들에서는 롤러와 베인이 힌지 결합되는 베인롤러 방식에 적용된 예를 중심으로 설명하였으나, 롤러와 베인이 단일체로 형성되는 경우 또는 베인이 롤러의 외주면에 미끄러지게 접촉되는 롤링피스톤 방식에도 적용될 수 있다. 다만, 롤링피스톤 방식에서는 롤링피스톤이 베인에 의해 구속되지 않음에 따라, 딤플부 또는 윤활부는 롤링피스톤의 축방향 양단이 마주보는 메인베 어링 또는 서브 베어링의 축방향 측면에 각각 형성될 수 있다.

또, 앞서 설명한 딤플부는 롤러와 베인이 단일체로 형성되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

또, 전술한 실시예들에서는 실린더가 한 개인 예를 중심으로 설명하였으나, 딤플부 또는 윤활부는 실린더가 복수 개인 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

한편, 본 발명은 R32와 같은 고압냉매를 사용할 때 롤러의 틸팅현상이 더욱 크게 발생될 수 있으므로, 이러한 고압냉매가 적용되는 힌지베인 방식의 로터리 압축기에 본 실시예에 따른 딤플부 또는 윤활부가 유용하게 적용될 수 있다.

110: 메인 플레이트 1111: 제1 스러스트면
120: 서브 플레이트 1211: 제2 스러스트면
130 : 실린더 131 : 베인슬롯
140 : 베인롤러 141: 롤러
1411: 롤러몸체 1412,1413: 제1,제2 실링면
1414: 힌지홈 1415,1416: 제1,제2 딤플부
L1,L2: 제1,2 가상선 O: 축중심
O': 롤러의 중심 O": 힌지홈의 중심
S1,S2: 롤러의 제1,2 부분 t1: 실링면과 스러스트면 간격
t2: 롤러와 편심부 간격 H1: 딤플부에서의 롤러 높이
H2: 딤플부 밖의 롤러 D1: 딤플부의 반경방향 깊이
D2: 힌지홈의 반경방향 깊이 D11: 제1 딤플부의 깊이
D21: 제2 딤플부의 깊이 θ: 틸팅각

Claims (15)

1. 회전축;
   상기 회전축을 지지하는 복수 개의 플레이트;
   상기 복수 개의 플레이트 사이에 구비되어 압축공간을 형성하며, 베인슬롯이 구비되는 실린더;
   상기 회전축에 미끄러지게 결합되어 상기 실린더의 내부에 구비되고, 외주면에 힌지홈이 형성되는 롤러; 및
   일단은 상기 실린더의 베인슬롯에 미끄러지게 결합되고, 타단은 상기 롤러의 힌지홈에 회전 가능하게 결합되는 베인;를 포함하고,
   상기 복수 개의 플레이트를 마주보는 상기 롤러의 축방향 양쪽 단면 중에서 적어도 어느 한쪽 단면에는 기설정된 깊이를 가지는 딤플부가 상기 롤러의 축방향 단면과 이어지는 내주면 모서리와 외주면 모서리 사이에 형성되고,
   상기 딤플부와 상기 롤러의 내주면 사이에는 내측 실링면이 형성되며, 상기 딤플부와 상기 롤러의 외주면 사이에는 외측 실링면이 형성되고, 상기 내측 실링면과 상기 외측 실링면은 상기 딤플부의 축방향 측면보다 높게 형성되며,
   상기 딤플부는 상기 힌지홈에 인접한 쪽의 단면적이 상기 힌지홈으로부터 먼쪽의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 딤플부는 상기 롤러의 축방향 단면과 상기 힌지홈의 내주면 사이를 분리하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 딤플부는 상기 롤러의 축방향 단면과 상기 힌지홈의 내주면을 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 딤플부의 반경방향 깊이는 상기 힌지홈의 반경방향 깊이보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 딤플부는 복수 개의 딤플로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 딤플부는 반경방향 길이보다 원주방향 길이가 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
10. 삭제
11. 제1항, 제4항 내지 제7항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러의 중심과 상기 힌지홈의 중심을 지나는 제1 가상선 및 상기 롤러의 중심을 지나고 상기 제1 가상선에 대해 직교하는 제2 가상선에 의해 4개의 분면으로 구분할 때,
    상기 딤플부는 상기 힌지홈에 인접한 분면의 범위내에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 롤러는 상기 힌지홈을 기준으로 그 힌지홈에 인접한 한쪽 분면에 속하는 부분을 제1 부분, 인접한 다른쪽 분면에 속하는 부분을 제2 부분이라고 하고, 상기 압축공간에서 상기 제2 부분은 상기 제1 부분에 비해 높은 압력을 가지는 공간을 형성할 때,
    상기 딤플부는 상기 제2 부분의 범위 내에 형성되고,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이를 이루는 상기 힌지홈의 반경방향 선 상에는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 분리하는 격벽부가 형성되며, 상기 격벽부는 상기 롤러의 축방향 단면과 동일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
13. 회전축;
    상기 회전축을 지지하는 복수 개의 플레이트;
    상기 복수 개의 플레이트 사이에 구비되어 압축공간을 형성하며, 베인슬롯이 구비되는 실린더;
    상기 회전축에 결합되며, 축방향 양쪽 단면이 상기 플레이트의 스러스트면에 미끄럼 접촉되도록 각각 실링면을 형성하는 롤러; 및
    일단은 상기 실린더의 베인슬롯에 미끄러지게 결합되고, 타단은 상기 롤러에 결합되며, 원주방향 일측은 흡입압을 이루는 공간을, 원주방향 타측은 토출압을 이루는 공간을 형성하는 베인; 및
    상기 복수 개의 플레이트 중에서 적어도 어느 한쪽 플레이트의 스러스트면에 형성되는 윤활부;를 포함하고,
    상기 복수 개의 플레이트 중에서 어느 한쪽 플레이트에는 토출구가 형성되며,
    상기 윤활부는 상기 토출압을 이루는 공간에 적어도 일부가 포함되어 상기 토출구에 인접한 쪽의 단면적이 상기 토출구으로부터 먼 쪽의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
14. 삭제
15. 제13항에 있어서,
    상기 윤활부는 상기 토출구가 형성된 플레이트에 형성되며, 상기 윤활부는 상기 토출구와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.

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