KR102274748B1 - 로터리 압축기 및 이를 포함하는 압축 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기 및 이를 포함하는 압축 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기에는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되며, 냉매를 도입하기 위한 흡입부 및 상기 흡입부에서 흡입된 냉매의 압축공간을 가지는 실린더; 상기 케이스에 형성되며, 상기 흡입부와 대응되는 위치에 배치되는 홀; 상기 홀에 결합되어, 상기 케이스의 외부로 연장되는 케이스 흡입부; 상기 케이스 흡입부의 내주면에 결합되며, 상기 실린더의 흡입부로 연장되는 칼라; 및 상기 칼라에 연통하며, 기액 분리기에서 배출된 냉매를 상기 칼라로 전달하는 연결 파이프가 포함되며, 상기 연결 파이프에는, 상기 기액 분리기에 연결되는 파이프 본체; 및상기 파이프 본체의 내경보다 큰 내경을 가지며, 상기 칼라에 결합되는 확관부가 포함된다.

Description

로터리 압축기 및 이를 포함하는 압축 시스템{A rotary compressor}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 로터리 압축기(Rotary compressor) 및 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

도 1 및 도 2에는 종래기술에 따른 로터리 압축기의 구조가 개시된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 로터리 압축기(1)에는, 내부 공간을 형성하는 케이스(1a)와, 상기 케이스(1a)의 상측에 결합되는 탑 커버(1b) 및 상기 케이스(1a)의 하측에 결합되는 바텀 커버(1c)가 포함된다.

상기 케이스(1a)의 내부에는, 고정자(2)가 설치된다. 상기 고정자(2)에는, 전류가 인가되는 코일(2a)이 구비되며, 상기 인가된 전류에 의하여 자력이 발생될 수 있다.

상기 케이스(1a)의 내부에는, 압축 기구부(3)가 설치된다. 상기 압축 기구부(3)는, 상기 고정자(2)와의 상호 작용을 통해 발생되는 유도 기전력에 의하여 냉매를 압축하도록 구성될 수 있다.

상세히, 상기 압축 기구부(3)에는, 상기 고정자(2)의 내측에 제공되어 회전하는 회전자(3a)가 포함된다. 상기 고정자(2) 및 회전자(3a)는 압축기 모터의 구성요소로서 이해된다. 그리고, 상기 회전자(3a)에 결합되어 상기 회전자(3a)의 회전에 따라 회전되는 회전축(4)이 더 포함된다. 상기 회전자(3a)는 상기 회전축(4)의 외주면 중 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상기 로터리 압축기(1)에는, 상기 회전축(4)의 하부에 편심 결합되어 상기 회전축(4)의 회전에 따라 일정한 편심 궤적을 가지고 회전되는 롤러(5)와, 상기 롤러(5)가 수용되며 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더(6)와, 상기 실린더(6)의 상부 및 하부에 제공되어 상기 실린더(6)를 지지하는 메인 베어링(7) 및 서브 베어링(8)이 더 포함된다. 상기 메인 베어링(7)과 서브 베어링(8)은 대략 원판 형상으로 제공되어, 상기 실린더(6)의 상측 및 하측을 각각 지지할 수 있다.

상기 로터리 압축기에는, 상기 롤러(5)의 회전에 따라 상기 실린더(6)에 형성된 슬롯 내를 왕복운동 하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인(미도시, vane)과, 상기 실린더(6)의 압축공간으로 냉매를 흡입하는 흡입구(9) 및 상기 압축공간에서 압축된 냉매를 토출시키는 토출구(미도시)와, 상기 토출구의 상부에 제공되어 냉매의 토출 소음을 저감하는 머플러(11)가 더 포함된다. 일례로, 상기 흡입구(9)는, 상기 실린더(6)의 외주면으로부터 반경 방향으로 함몰되도록 구성될 수 있다.

상기 구성에 따른 작용을 간단하게 설명한다. 상기 회전축(4)의 회전되면, 상기 롤러(5)는 일정한 편심괘적을 그리면서 상기 실린더(6)의 내주면을 따라 자전 및 공전하게 된다. 그리고, 냉매는 상기 흡입구(9)를 통하여 상기 실린더(6)의 압축공간으로 유입되며, 상기 롤러(5)가 회전되는 과정에서 상기 압축공간에서 냉매의 압축이 이루어질 수 있다.

상기 압축공간내 압력이 토출 압력 이상이 되면, 상기 토출구의 일측에 제공되는 토출 밸브(미도시)가 개방되고, 압축 냉매는 개방된 토출 밸브를 통하여 상기 토출구에서 토출된다. 상기 토출 밸브는 상기 실린더(6) 상측의 메인 베어링(7)에 배치될 수 있다.

상기 토출구를 통하여 토출된 냉매는 상기 메인 베어링(7) 상부의 머플러(11)로 유입되고, 상기 머플러(11)는 토출 냉매의 소음을 저감하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 메인 베어링(7)은 상기 실린더(6)의 상측에 제공되어, 상기 실린더(6) 내에서 발생되는 냉매의 압축력 또는 상기 압축기 모터(2,3a)에서 발생되는 힘을 상기 케이스(1a)측으로 분산하는 기능을 수행한다.

상기 케이스(1a)에는, 케이스 흡입부(31)가 결합된다. 상기 케이스 흡입부(31)는 기액 분리기(20)로부터 배출된 냉매를 상기 케이스(1a)의 내부로 가이드 하기 위한 기구의 일 구성으로서 이해된다. 상기 케이스 흡입부(31)는 상기 케이스(1a)의 외주면에 형성된 홀에 결합되어, 외부 방향으로 돌출되도록 구성된다. 일례로, 상기 케이스 흡입부(31)는 원형 파이프 형상을 가질 수 있다.

상기 로터리 압축기(1)에는, 상기 케이스 흡입부(31)의 내측에 결합되는 칼라(33)가 더 포함된다. 일례로, 상기 칼라(33)는 원형 파이프 형상을 가질 수 있다. 상기 칼라(33)는 상기 케이스(1a)의 홀을 관통하여 상기 케이스(1a)의 내부로 연장되며, 상기 흡입구(9)까지 연장될 수 있다. 그리고, 상기 칼라(33)의 적어도 일부분은 상기 케이스(1a)의 외부 방향으로 연장될 수 있다.

상기 로터리 압축기(1)에는, 상기 칼라(33)의 내측에 결합되는 연결 파이프(35)가 더 포함된다. 상기 연결 파이프(35)는 상기 기액분리기(20)로부터 상기 칼라(33)를 향하여 연장되며, 상기 기액분리기(20)에서 배출된 냉매를 상기 케이스(1a)의 내부로 유입시키는 것을 가이드 한다.

상기 케이스 흡입부(31), 칼라(33) 및 연결 파이프(35)는 상기 케이스(1a)와 기액 분리기(20)를 연결하여, 로터리 압축기(1)로의 냉매 흡입을 가이드 하는 흡입 가이드 기구로서 작용한다. 상기 연결 파이프(35) 및 칼라(33)의 내부에는, 냉매의 흡입유로가 형성될 수 있다.

종래의 로터리 압축기(1)에 의하면, 상기 연결 파이프(35)로부터 상기 칼라(33)를 향하여 연장되는 흡입유로의 크기 또는 단면적이 대략 일정하게 형성된다. 이러한 구조에 의하면, 상기 흡입유로를 통하여 유동하는 냉매의 유속이 대략 일정하게 형성되고 이 과정에서 맥동이 상대적으로 크게 형성되는 문제점이 있었다 (도 7의 종래기술 선도 참조).

그리고, 상기 맥동이 크게 형성됨에 따라, 냉매의 흡입유로 손실이 커지고 흡입 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 압축기의 흡입 효율을 개선할 수 있는 로터리 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기에는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되며, 냉매를 도입하기 위한 흡입부 및 상기 흡입부에서 흡입된 냉매의 압축공간을 가지는 실린더; 상기 케이스에 형성되며, 상기 흡입부와 대응되는 위치에 배치되는 홀; 상기 홀에 결합되어, 상기 케이스의 외부로 연장되는 케이스 흡입부; 상기 케이스 흡입부의 내주면에 결합되며, 상기 실린더의 흡입부로 연장되는 칼라; 및 상기 칼라에 연통하며, 기액 분리기에서 배출된 냉매를 상기 칼라로 전달하는 연결 파이프가 포함되며, 상기 연결 파이프에는, 상기 기액 분리기에 연결되는 파이프 본체; 및상기 파이프 본체의 내경보다 큰 내경을 가지며, 상기 칼라에 결합되는 확관부가 포함된다.

또한, 상기 파이프 본체에는, 상기 기액 분리기에 연결되는 상부; 상기 확관부를 형성하는 하부; 및 상기 상부로부터 하부를 향하여 라운드지게 연장되는 라운딩부가 포함된다.

또한, 상기 칼라에는, 상기 확관부에 결합되는 제 1 연장부; 및 상기 제 1 연장부로부터 상기 케이스의 내측으로 연장되는 제 2 연장부가 포함된다.

또한, 상기 제 1 연장부의 내경(b)은 상기 확관부의 내경(a)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 연장부의 내경(b)에 대한, 상기 확관부의 내경(a)의 비율은 0.77 이상 0.83 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 연장부의 내경(b1)은 상기 제 1 연장부의 내경(b)보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확관부에는, 상기 칼라에 삽입되는 삽입부가 포함되며, 상기 확관부의 전체 길이(d)에 대한, 상기 삽입부의 길이의 비율은 0.30 이상 0.60 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칼라의 내주면과 상기 삽입부의 사이에 구비되는 용접부가 더 포함된다.

다른 측면에 따른 압축 시스템에는, 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기; 상기 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매를 흡입하는 로터리 압축기; 상기 기액 분리기에 결합되며, 냉매유로의 단면적을 확장시키는 확관부를 가지는 연결 파이프; 상기 연결 파이프에 결합되며, 상기 로터리 압축기의 케이스 외부로부터 내부를 향하여 연장되는 칼라; 및 상기 케이스로부터 외부 방향으로 연장되며, 상기 칼라에 결합되는 케이스 흡입부가 포함되며, 상기 칼라의 내경은 상기 확관부의 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칼라의 내경에 대한, 상기 확관부의 내경의 비율은 0.77 이상 0.88 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확관부의 적어도 일부분은 상기 칼라의 내부에 삽입되며, 상기 확관부의 전체 길이에 대한, 상기 칼라의 내부에 삽입되는 부분의 길이 비율은 0.30 이상 0.60 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칼라에는, 상기 케이스의 외부로 연장되는 제 1 연장부 및 상기 제 케이스의 내부로 연장되는 제 2 연장부가 포함되며, 상기 제 1 연장부의 내경은 상기 제 2 연장부의 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 기액 분리기로부터 로터리 압축기의 칼라로 연장되는 연결 파이프에 확관부가 구성됨으로써, 상기 확관부를 통과하는 냉매의 유속이 감소하게 되고 이에 따라 냉매 유동에 따른 맥동이 줄어들게 된다.

결국, 줄어드는 맥동에 대응하여, 상기 로터리 압축기로 흡입되는 냉매의 유로 손실이 감소하게 되고 이에 따라 냉매의 흡입효율이 개선될 수 있다.

또한, 칼라의 내경과, 상기 연결 파이프의 확관부 내경의 비율에 대한 최적의 수치값이 제안됨으로써, 압축기로 흡입되는 냉매의 흡입 효율이 더욱 개선될 수 있다.

또한, 상기 확관부의 일방향 전체 길이에 대하여, 상기 칼라의 내부로 삽입되는 부분의 일방향 길이 대한 최적의 수치값이 제안됨으로써, 상기 칼라와 연결 파이프가 안정적으로 결합되어 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있으며, 상기 칼라의 내부유로를 상대적으로 크게 형성시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 로터리 압축기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리기의 하부에 연결 파이프가 결합된 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기의 케이스와, 기액 분리기 사이의 결합구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 C 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기에서 발생되는 맥동의 변화와, 종래의 로터리 압축기에서 발생되는 맥동의 변화모습을 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 칼라의 내경(b)과, 연결 파이프의 확관부의 내경(a)의 비율값에 따라, 변화되는 흡입 효율을 보여주는 그래프이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 기액분리기와 로터리 압축기의 연결구조를 제외한, 로터리 압축기의 내부 구성에 대한 설명은 도 1,2에서 설명한 내용을 원용한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리기의 하부에 연결 파이프가 결합된 모습을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기의 케이스와, 기액 분리기 사이의 결합구성을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 C 부분을 확대한 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축 시스템에는, 로터리 압축기(100)의 흡입측에 배치되며, 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 상기 로터리 압축기(100)로 공급하는 기액 분리기(200)가 포함된다.

상기 기액 분리기(200)에는, 냉매가 수용되며 기액분리 하부(215)를 가지는 기액분리 본체(210) 및 상기 기액분리 하부(215)에 결합되는 연결 파이프(150)가 포함된다.

상기 기액분리 본체(210)의 내부에는, 상기 기액 분리기(200)에서 분리된 기상 냉매의 배출을 가이드 하는 기상냉매 배출관(220)이 설치된다. 상기 기상냉매 배출관(220)은 상기 기액분리 본체(210) 내부의 상부로부터 하부까지 상하 방향으로 연장될 수 있다.

상기 기상냉매 배출과(220)의 하부는 상기 기액분리 하부(215)의 내측에 삽입된다. 상기 기액 분리기(200)에는, 상기 기상냉매 배출관(220)의 하단부에 결합되는 하부 결합부(225)가 포함된다. 상기 하부 결합부(225)는, 상기 기상냉매 배출관(220)의 하단부로부터 외부 방향 및 내부 방향으로 돌출되도록 구성되며, 상기 기액분리 하부(215)의 하단부에 지지된다.

상기 연결 파이프(150)는 상기 기액분리 하부(215)의 내측에 삽입되며 하방으로 연장될 수 있다. 상세히, 상기 연결 파이프(150)에는, 상기 기액분리기(200)에 결합되는 상부, 로터리 압축기(100)에 결합되는 하부 및 상기 상부로부터 하부를 향하여 라운드지게 연장되는 라운딩부(152)를 가지는 파이프 본체(151)가 포함된다.

상기 연결 파이프(150)에는, 상기 파이프 본체(151)의 하부에 형성되며 상기 연결 파이프(150)를 유동한 냉매를 배출하여 칼라(120)의 내부로 가이드 하는 배출부(155)가 더 포함된다.

상기 파이프 본체(151)의 상부는 상기 기액분리 하부(215)의 내측에 삽입된다. 그리고, 상기 파이프 본체(151)의 상부 외주면은 상기 하부 결합부(225)의 내측면에 결합될 수 있다. 즉, 상기 파이프 본체(151)의 상부가 상기 하부 결합부(225)에 지지됨으로써 상기 연결 파이프(150)는 상기 기액 분리기(200)에 견고하게 결합될 수 있다.

상기 라운딩부(152)는 상기 연결 파이프(150)의 대략 중앙부에 형성된다. 즉, 상기 파이프 본체(151)는, 상기 파이프 본체(151)의 상부로부터 하방으로 연장되고 상기 라운딩부(152)에서 방향 전환되어 상기 압축기(100)의 케이스(110)를 향하여 측방으로 연장될 수 있다.

상기 측방으로 연장된 부분을 상기 파이프 본체(151)의 하부로 정의할 수 있다. 상기 파이프 본체(151)의 하부에는, 확관부(153)가 포함된다.

상기 확관부(153)는, 상기 파이프 본체(151) 중 다른 부분보다 큰 내경을 가지는 부분으로서 이해될 수 있다. 일례로, 상기 확관부(153)의 내경(a)은 상기 파이프 본체(151)의 상부 또는 라운딩부(152)의 내경(e)보다 크게 형성될 수 있다.

냉매가 상기 파이프 본체(151)의 상부로부터 상기 확관부(153)를 향하여 유동할 때, 냉매의 유속은 상대적으로 큰 유동 단면적을 가지는 확관부(153)에서 감소된다. 그리고, 감소된 유속에 대응하여, 냉매 유동에서 발생되는 맥동이 줄어들게 되고 이에 따라 맥동에 의한 흡입유로 손실이 감소될 수 있다.

상기 로터리 압축기(100)에는, 실린더(115)를 수용하는 케이스(110)가 포함된다. 상기 케이스(110)에는, 종래기술에서 설명한, 모터(고정자,회전자), 회전축, 메인 베어링 및 서브 베어링과 같은 부품이 설치될 수 있다.

상기 케이스(110)에는, 냉매의 압축공간을 형성하는 실린더(115)가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 실린더(115)에는, 냉매를 상기 압축공간으로 흡입하기 위한 흡입부(116)가 형성된다.

상기 흡입부(116)는 상기 실린더(115)의 외주면으로부터 내부 반경방향으로 함몰되도록 구성된다. 상기 연결 파이프(150)로부터 배출된 냉매는 칼라(120)를 경유하며, 상기 흡입부(116)를 거쳐 상기 실린더(115)의 압축공간으로 흡입될 수 있다.

상기 케이스(110)의 외주면에는, 상기 흡입부(116)와 대응되는 위치에 설치되며 상기 칼라(120)와 결합되는 케이스 흡입부(130)가 설치된다. 상기 케이스 흡입부(130)는 상기 흡입부(116)의 외측에서, 외부 방향으로 연장될 수 있다.

상세히, 상기 케이스(110)에는, 상기 실린더(115)의 흡입부(116)와 대응되는 위치에 형성되는 홀(112)이 포함된다. 상기 케이스 흡입부(130)는 상기 홀(112)에 결합되어 상기 케이스(110)의 외부 방향으로 연장된다. 일례로, 상기 케이스 흡입부(130)는 원형의 파이프로 구성될 수 있다.

상기 칼라(120)는 상기 케이스 흡입부(130)에 삽입된다. 일례로, 상기 칼라(120)는 원형의 파이프로 구성될 수 있다.

상세히, 상기 칼라(120)에는, 상기 케이스 흡입부(130)의 내주면에 결합되는 제 1 연장부(121) 및 상기 제 1 연장부(121)로부터 상기 실린더(115)의 내부로 연장되는 제 2 연장부(125)가 포함된다.

상기 제 1 연장부(121)는 상기 케이스(110)의 외부에 위치되며, 상기 제 2 연장부(125)는 상기 케이스(110)의 내부에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 연장부(121)는 상기 흡입부(116)의 외측에 형성되는 부분이며, 상기 제 2 연장부(125)는 상기 흡입부(116)의 내측에 형성되는 부분으로서 이해된다.

상기 제 1 연장부(121)의 내경(b)은 상기 확관부(153)의 내경(a)보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 냉매가 상기 확관부(153)로부터 상기 제 1 연장부(121)로 유동할 때, 유동 단면적이 커지는 것에 기인하여, 냉매의 유속이 저하되고 이에 따라 냉매 유동에 의한 맥동이 감소될 수 있다. 결국, 냉매의 흡입유로 손실이 감소될 수 있다.

상기 제 1 연장부(121)의 내경(b)에 대한 상기 확관부(153)의 내경(a)의 비율이 제안될 수 있다. 상기 a/b의 값이 0.77 이상 0.83 이하의 값을 가지도록, 상기 제 1 연장부(121) 및 상기 확관부(153)의 치수가 설계될 수 있다 (도 8 참조).

만약, 상기 a/b의 값이 너무 크면, 즉 a와 b의 비율이 1에 가까워지면, 냉매의 유로 단면적의 증가폭이 작아지게 되므로 맥동을 줄이는 효과가 줄어들게 된다. 반면에, 상기 a/b의 값이 너무 작으면, 즉 상대적으로 a가 b보다 많이 작아지게 되면, 상기 연결 파이프(150)의 유로 크기가 너무 작아져서 유동 손실이 발생하게 된다. 이러한 문제점들을 방지하기 위하여, 본 실시예는 상기한 바와 같이, a/b에 관한 최적의 수치범위를 제안한다.

한편, 상기 제 1 연장부(121)의 내경(b)은 상기 제 2 연장부(125)의 내경(b1)보다 크게 형성될 수 있다. 냉매는 상기 제 1 연장부(121)로부터 상기 흡입부(116)를 경유하여 상기 제 2 연장부(125)로 유동할 수 있다. 이 과정에서, 냉매는 점점 작아지는 유동 단면적을 통과하게 되므로, 상기 실린더(115)의 압축공간으로 유입되는 냉매의 유속이 빨라지고 이에 따라 흡입 효율이 개선될 수 있다.

한편, 상기 제 2 연장부(125)의 내경은 상기 확관부(153)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 연결 파이프(150)로부터 상기 칼라(120)의 제 2 연장부(125)에 이르기까지 냉매의 유동방향을 기준으로, 냉매의 흡입유로는 상기 확관부(1543)에서 1차로 확장되어 냉매유동의 맥동을 감소시킬 수 있다. 그리고, 상기 냉매의 흡입유로는 상기 칼라(120)의 제 1 연장부(121)에서 2차로 확장되어 냉매유동의 맥동을 감소시킬 수 있다.

반면에, 상기 제 1 연장부(121)로부터 상기 제 2 연장부(125)로 향할 때, 흡입유로는 감소되어 냉매의 유속이 증가하고 이에 따라 실린더(115)의 압축공간으로 냉매의 흡입이 용이하게 이루어질 수 있다.

상기 연결 파이프(150)의 확관부(153)는 상기 칼라(120)에 결합된다.

상세히, 상기 확관부(153)에는, 상기 칼라(120)에 삽입되는 삽입부(153a)가 포함된다. 상기 삽입부(153a)는 상기 칼라(120)의 내주면에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 확관부(153)와 상기 칼라(120)는 용접 결합될 수 있다. 상기 삽입부(153a)와 상기 칼라(120)의 내주면 사이에는, 용접부(160)가 형성될 수 있다.

상기 확관부(153)의 일부분이 상기 칼라(120)에 삽입되므로, 상기 확관부(153)의 일방향에 대한 전체 길이(d)는 상기 삽입부(153a)의 일방향에 대한 길이(c)보다 크게 형성될 수 있다. 상기 "일방향"이라 함은, 상기 확관부(153)가 상기 칼라(120)에 결합되는 방향 또는 냉매가 유동하는 방향에 대응될 수 있다.

상기 확관부(153)의 전체 길이(d)에 대한 상기 삽입부(153a)의 길이(c)의 비율이 제안될 수 있다. 상기 c/d의 값이 0.30 이상 0.60 이하의 값을 가지도록, 상기 확관부(153) 및 삽입부(153a)의 치수가 설계될 수 있다 (도 8 참조).

만약, 상기 c/d의 값이 너무 크면, 상기 확관부(153)가 상기 칼라(120)의 내부로 너무 깊게 삽입되는 것이므로, 상기 칼라(120) 내부의 냉매 유로가 작아지게 되는 문제점이 발생될 수 있다. 반면에, 상기 c/d의 값이 너무 작으면, 상기 확관부(153)가 상기 칼라(120)의 내부에 너무 얕게 삽입되는 것이므로, 냉매의 유동간 상기 확관부(153) 또는 칼라(120)에서 진동 또는 소음이 발생되는 문제점이 발생될 수 있다. 이러한 문제점들을 방지하기 위하여, 본 실시예는 상기한 바와 같이, c/d에 관한 최적의 수치범위를 제안한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로터리 압축기에서 발생되는 맥동의 변화와, 종래의 로터리 압축기에서 발생되는 맥동의 변화모습을 비교한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 칼라의 내경(b)과, 연결 파이프의 확관부의 내경(a)의 비율값에 따라, 변화되는 흡입 효율을 보여주는 그래프이다.

먼저, 도 7을 참조하면, 도 1,2와 같은 종래의 로터리 압축기 구조에서, 냉매가 기액분리기에서 배출되어 흡입이 시작되는 시점으로부터, 칼라를 통과하여 실린더(115)로 흡입완료되는 시점까지, 냉매 유동에 따라 발생되는 맥동은 상하 변동폭이 상대적으로 크게 형성된다.

반면에, 본 실시예와 같이, 냉매의 흡입유로가 확관부(153)에서 1차 확장, 제 1 연장부(121)에서 2차 확장되는 구조에서 발생되는 맥동은 종래에 비하여, 그 상하 변동폭이 작게 형성된다. 결국, 감소된 맥동에 기인하여, 흡입유로 손실이 감소하며 이에 따라 냉매의 흡입효율이 개선될 수 있다.

다음으로, 도 8에는, 상기 제 1 연장부(121)의 내경(b)에 대한 상기 확관부(153)의 내경(a)이 증가함에 따라 냉매의 흡입효율이 변화되는 실험 결과가 도시된다.

상기 a/b의 값이 0.65일 때 흡입효율은 상대적으로 낮게 형성되며, 상기 a/b의 값이 증감함에 따라 흡입효율은 개선된다. 실험에 앞서, 상기 로터리 압축기의 성능을 고려할 때 요구되는 흡입효율(η1)이 미리 설정되었다.

상기 미리 설정된 흡입효율(η1)은, 상기 a/b의 값이 x1일 때 도달할 수 있었다. 일례로, 상기 x1은 0.77일 수 있다. 그리고, 상기 a/b의 값이 약 0.81일 때 최고 흡입효율을 나타내었으며, 이후 상기 a/b가 증가함에 따라 상기 흡입효율은 낮아졌다.

상기 흡입효율이 낮아지는 과정에서, 다시 상기 미리 설정된 흡입효율(η1)을 나타내는 a/b의 값은 x2였다. 일례로, 상기 x2는 0.83일 수 있다.

결국, 위 그래프에서 알 수 있듯이, 상기 a/b의 값이 0.77 이상 0.83 이하의 값을 가질 때, 상기 로터리 압축기(100)의 흡입 효율은 요구되는 효율 이상을 얻을 수 있었다. 따라서, 본 실시예는 상기 a/b의 값이 0.77 이상 0.83 이하의 값을 가질 수 있도록, 상기 연결 파이프(150) 및 칼라(120)를 설계할 수 있다.

100 : 로터리 압축기 110 : 케이스
115 : 실린더 116 : 흡입부
120 : 칼라 121 : 제 1 연장부
125 : 제 2 연장부 130 : 케이스 흡입부
150 : 연결 파이프 151 : 파이프 본체
153 : 확관부 155 : 배출부
200 : 기액 분리기 225 : 하부 결합부

Claims (12)

1. 케이스;
   상기 케이스의 내부에 설치되며, 냉매를 도입하기 위한 흡입부 및 상기 흡입부에서 흡입된 냉매의 압축공간을 가지는 실린더;
   상기 케이스에 형성되며, 상기 흡입부와 대응되는 위치에 배치되는 홀;
   상기 홀에 결합되어, 상기 케이스의 외부로 연장되는 케이스 흡입부;
   상기 케이스 흡입부의 내주면에 결합되는 제 1 연장부, 및 상기 제 1 연장부로부터 상기 실린더의 흡입부로 연장되며, 상기 제 1 연장부의 내경보다 작은 내경을 가지는 제 2 연장부가 구비되는 칼라; 및
   상기 칼라에 연통하며, 기액 분리기에서 배출된 냉매를 상기 칼라로 전달하는 연결 파이프가 포함되며,
   상기 연결 파이프에는,
   상기 기액 분리기에 연결되는 파이프 본체;
   상기 파이프 본체의 내경보다 크고 상기 제 1 연장부의 내경보다 작은 내경을 가지며, 상기 제 1 연장부의 내측에 결합되는 확관부가 포함되고,
   상기 제 2 연장부의 내경은, 상기 확관부의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파이프 본체에는,
   상기 기액 분리기에 연결되는 상부;
   상기 확관부를 형성하는 하부; 및
   상기 상부로부터 하부를 향하여 라운드지게 연장되는 라운딩부가 포함되는 로터리 압축기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 연장부의 내경(b)에 대한, 상기 확관부의 내경(a)의 비율은 0.77 이상 0.83 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 확관부에는, 상기 제 1 연장부에 삽입되는 삽입부가 포함되며,
   상기 확관부의 전체 길이(d)에 대한, 상기 삽입부의 길이(c)의 비율은 0.30 이상 0.60 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 연장부의 내주면과 상기 삽입부의 사이에 구비되는 용접부가 더 포함되는 로터리 압축기.
9. 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기;
   상기 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매를 흡입하는 로터리 압축기;
   상기 기액 분리기에 결합되며, 냉매유로의 단면적을 확장시키는 확관부를 가지는 연결 파이프;
   상기 연결 파이프의 확관부에 결합되며 상기 로터리 압축기의 케이스 외부에 위치하는 제 1 연장부, 및 상기 제 1 연장부로부터 상기 로터리 압축기의 케이스 내부를 향하여 연장되며 상기 제 1 연장부의 내경보다 작은 내경을 가지는 제 2 연장부가 구비되는 칼라; 및
   상기 케이스로부터 외부 방향으로 연장되며, 상기 칼라의 제 1 연장부가 내측에 결합되는 케이스 흡입부가 포함되며,
   상기 확관부의 내경은, 상기 제 1 연장부의 내경 및 상기 제 2 연장부의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 연장부의 내경에 대한, 상기 확관부의 내경의 비율은 0.77 이상 0.88 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 압축 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 확관부의 적어도 일부분은 상기 제 1 연장부의 내부에 삽입되며,
    상기 확관부의 전체 길이에 대한, 상기 제 1 연장부의 내부에 삽입되는 부분의 길이 비율은 0.30 이상 0.60 이하인 것을 특징으로 하는 압축 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 확관부의 적어도 일부분과 상기 제 1 연장부의 내주면 사이에는 용접부가 형성되는 압축 시스템.

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