KR102387189B1 - 로터리 압축기 - Google Patents

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Abstract

로터리 압축기가 제공된다. 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 로터리 압축기는 외주면에 형성되는 돌출부를 포함하는 회전축; 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 및 제2 베어링; 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 사이에 배치되고, 압축 공간을 형성하는 실린더; 상기 압축 공간에 배치되고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 로터; 및 상기 로터에 슬라이드 가능하게 삽입되고, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축 공간을 복수의 영역으로 분리시키는 적어도 하나의 베인을 포함하고, 상기 로터는 내주면에 형성되고 상기 돌출부와 대향하는 홈을 포함한다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}
본 명세서는 로터리 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 베인이 회전하는 로터에서 돌출되어 실린더의 내주면에 접촉하면서 압축실을 형성하는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하도록 이루어지는 장치를 말한다. 구체적으로, 압축기는 압축기는 산업 전반이나 가전 제품, 특히 증기압축식 냉동사이클(이하 '냉동 사이클'로 칭함) 등에 널리 적용되고 있다.
이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 로터리 압축기(Rotary compressor), 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
로터리 압축기는 베인이 실린더에 미끄러지게 삽입되어 롤러에 접촉하는 방식과, 베인이 롤러에 미끄러지게 삽입되어 실린더에 접촉되는 방식으로 구분될 수 있다. 통상적으로 전자는 로터리 압축기라고 하고, 후자는 베인 로터리 압축기라고 구분한다.
로터리 압축기는 실린더에 삽입된 베인이 탄성력 또는 배압력에 의해 롤러를 향해 인출되어 그 롤러의 외주면에 접촉하게 된다. 반면, 베인 로터리 압축기는 롤러에 삽입된 베인이 롤러와 함께 회전운동을 하면서 원심력과 배압력에 의해 인출되어 실린더의 내주면에 접촉하게 된다.
로터리 압축기는 롤러의 회전당 베인의 개수만큼의 압축실을 독립적으로 형성하여, 각각의 압축실이 동시에 흡입, 압축, 토출행정을 실시하게 된다.
반면, 베인 로터리 압축기는 롤러의 회전당 베인의 개수만큼의 압축실을 연속적으로 형성하여, 각각의 압축실이 순차적으로 흡입, 압축, 토출행정을 실시하게 된다.
이러한 베인 로터리 압축기는 통상 복수 개의 베인이 롤러와 함께 회전을 하면서 그 베인의 선단면이 실린더의 내주면과 접촉된 상태에서 미끄러지게 되므로 일반적인 로터리 압축기에 비해 마찰손실이 증가하게 된다.
또한, 베인 로터리 압축기는 실린더의 내주면이 원형 형상으로 형성되기도 하지만, 최근에는 실린더의 내주면이 타원 또는 타원과 원이 조합된 형상으로 형성되어 마찰손실을 줄이면서도 압축효율을 높이는 소위 하이브리드 실린더를 구비한 베인 로터리 압축기(이하, 하이브리드 로터리 압축기)가 소개되고 있다.
이와 같은 하이브리드 로터리 압축기에서는 실린더의 내주면이 비대칭 형상으로 형성되는 특성상 냉매가 유입되어 압축 행정이 시작되는 영역과 압축된 냉매의 토출 행정이 수행되는 영역을 구분하는 접촉점이 형성되는 위치가 압축기의 효율에 지대한 영향을 미치게 된다.
특히, 압축 경로를 최대한 증가시켜 높은 압축비를 이루기 위하여 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 흡입구와 토출구가 순차적으로 인접하게 형성되는 구조에서는 그 접촉점의 위치가 압축기의 효율에 큰 영향을 미치게 된다.
그러나, 회전축이 로터에 압입되어 일체로 형성되는 경우 회전축의 상하 이동에 따라 로터도 상하로 이동하므로 메인 베어링의 스러스트면(thrush surface)와 마찰에 의해 제품의 손실이 가고 압축 효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 세레이션(serration) 가공된 로터의 내주면에 회전축을 압입 결합시키는 경우 로터의 회전에 따른 부하를 감당하지 못하는 문제가 있었다.
일본 등록특허공보 5,445,550 B9 (2014.03.19. 공고) 일본 등록특허공보 5,932,608 B9 (2016.05.13. 공고)
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 로터의 메인 베어링의 마찰을 줄여 제품의 손상을 방지하고 압축 효율을 향상시킬 수 있는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 로터에 회전에 따른 부하를 감당할 수 있는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 로터리 압축기는 외주면에 형성되는 돌출부를 포함하는 회전축; 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 및 제2 베어링; 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 사이에 배치되고, 압축 공간을 형성하는 실린더; 상기 압축 공간에 배치되고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 로터; 및 상기 로터에 슬라이드 가능하게 삽입되고, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축 공간을 복수의 영역으로 분리시키는 적어도 하나의 베인을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 로터는 내주면에 형성되고 상기 돌출부와 대향하는 홈을 포함할 수 있다.
이를 통해, 로터의 메인 베어링의 마찰을 줄여 제품의 손상을 방지하고 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 로터에 회전에 따른 부하를 감당할 수 있다.
또한, 상기 회전축과 상기 로터는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부의 축 방향 길이는 상기 홈의 축 방향 길이보다 작을 수 있다.
또한, 상기 돌출부의 축 방향 길이는 상기 홈의 축 방향 길이의 0.65배와 1배 사이일 수 있다.
또한, 상기 홈의 축 방향 길이와 상기 돌출부의 축 방향 길이의 차는 1mm 이하일 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 서로 이격되는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 홈은 서로 이격되는 복수의 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 돌출부 간의 이격 거리는 서로 대응될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 베인의 개수는 상기 복수의 돌출부의 개수에 대응될 수 있다.
또한, 상기 돌출부의 외측면과 상기 홈의 내측면 사이의 거리는 상기 로터의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 거리보다 작을 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 상기 적어도 하나의 베인과 반경 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
또한, 상기 돌출부의 외측면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부의 하면은 상기 제2 베어링의 상면과 면 접촉할 수 있다.
또한, 상기 제2 베어링의 상면은 제1 및 제2 포켓을 포함하고, 상기 돌출부의 하면은 상기 제2 베어링의 상면 중 상기 제1 및 제2 포켓 사이의 공간과 면 접촉할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 로터리 압축기는 외주면에 형성되는 홈을 포함하는 회전축; 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 및 제2 베어링; 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 사이에 배치되고, 압축 공간을 형성하는 실린더; 상기 압축 공간에 배치되고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 로터; 및 상기 로터에 슬라이드 가능하게 삽입되고, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축 공간을 복수의 영역으로 분리시키는 적어도 하나의 베인을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 로터는 내주면에 형성되고 상기 홈과 대향하는 돌출부를 포함할 수 있다.
이를 통해, 로터의 메인 베어링의 마찰을 줄여 제품의 손상을 방지하고 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 로터에 회전에 따른 부하를 감당할 수 있다.
또한, 상기 회전축과 상기 로터는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 홈의 축 방향 길이와 상기 돌출부의 축 방향 길이의 차는 1mm 이하일 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 서로 이격되는 복수의 돌출부를 포함하고, 상기 홈은 서로 이격되는 복수의 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 돌출부 간의 이격 거리는 서로 대응될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 베인의 개수는 상기 복수의 돌출부의 개수에 대응될 수 있다.
또한, 상기 돌출부의 외측면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
본 명세서를 통해 로터의 메인 베어링의 마찰을 줄여 제품의 손상을 방지하고 압축 효율을 향상시킬 수 있는 로터리 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서를 통해 로터에 회전에 따른 부하를 감당할 수 있는 로터리 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 종 단면도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 횡 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 일부 구성의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 A-A` 단면도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터의 사시도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 회전축의 사시도이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터와 회전축의 평면도이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터와 회전축의 측면도이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 회전축의 사시도이다.
도 11 은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 일부 구성의 사시도이다.
도 12 내지 도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 동작도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(discloser)에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 명세서(discloser)의 용어는 document, specification, description 등의 용어로 대체할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 종 단면도이다. 도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 횡 단면도이다. 도 3 및 도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 일부 구성의 분해 사시도이다. 도 5는 도 2의 A-A` 단면도이다. 도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터의 사시도이다. 도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 회전축의 사시도이다. 도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터와 회전축의 평면도이다. 도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터와 회전축의 측면도이다. 도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 회전축의 사시도이다. 도 11 은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 일부 구성의 사시도이다. 도 12 내지 도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기의 동작도이다.
도 1 내지 도 14를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터리 압축기(100)는 케이싱(110)과, 구동 모터(120)와, 압축 유닛(131, 132, 133, 134)을 포함할 수 있으나, 이외 추가적인 구성을 배제하지 않는다.
케이싱(110)은 로터리 압축기(100)의 외관을 형성할 수 있다. 케이싱(110)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 케이싱(110)은 로터리 압축기(100)의 설치양태에 따라 종형 또는 횡형으로 구분될 수 있다. 종형은 구동 모터(120)와 압축 유닛(131, 132, 133, 134)이 축 방향을 따라 상하 양측에 배치되는 구조이고, 횡형은 구동 모터(120)와 압축 유닛(131, 132, 133, 134)이 좌우 양측에 배치되는 구조일 수 있다. 케이싱(110)의 내부에는 구동 모터(120)와, 회전축(123)과, 압축 유닛(131, 132, 133, 134)이 배치될 수 있다. 케이싱(110)은 상부쉘(110a)과, 중간쉘(110b)과, 하부쉘(110c)를 포함할 수 있다. 상부쉘(110a)과, 중간쉘(110b)과, 하부쉘(110c)은 내부 공간(S)을 밀폐시킬 수 있다.
구동 모터(120)는 케이싱(110)에 배치될 수 있다. 구동 모터(120)는 케이싱(110)의 내부에 배치될 수 있다. 구동 모터(120)의 일측에는 회전축(123)에 의해 기구적으로 연결되는 압축 유닛(131, 132, 133, 134)이 설치될 수 있다.
구동 모터(120)는 냉매를 압축하는 동력을 제공할 수 있다. 구동 모터(120)는 고정자(121)와, 회전자(122)와, 회전축(123)을 포함할 수 있다.
고정자(121)는 케이싱(110)에 배치될 수 있다. 고정자(121)는 케이싱(110)의 내부에 배치될 수 있다. 고정자(121)는 케이싱(110)의 내부에 고정될 수 있다. 고정자(121)는 원통형 케이싱(110)의 내주면에 열박음 등의 방법으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 고정자(121)는 중간쉘(110b)의 내주면에 고정 설치될 수 있다.
회전자(122)는 고정자(121)와 서로 이격될 수 있다. 회전자(122)는 고정자(121)의 내측에 배치될 수 있다. 회전자(122)의 중심에는 회전축(122)이 배치될 수 있다. 회전자(122)의 중심에는 회전축(123)이 압입 결합될 수 있다.
회전축(123)은 회전자(122)에 배치될 수 있다. 회전축(123)은 회전자(122)의 중심에 배치될 수 있다. 회전축(123)은 회전자(122)의 중심에 압입 결합될 수 있다.
고정자(121)에 전원이 인가되면, 고정자(121)와 회전자(122)의 전자기적 상호작용에 따라 회전자(122)가 회전될 수 있다. 이에 따라, 회전자(122)에 결합된 회전 축(123)은 회전자(122)와 함께 동심 회전을 할 수 있다.
회전축(123)의 중심에는 오일 유로(125)가 형성될 수 있다. 오일 유로(125)는 축 방향으로 연장될 수 있다. 오일 유로(125)의 중간에는 오일 통공(126a, 126b)이 회전축(123)의 외주면을 향해 관통 형성될 수 있다.
오일 통공(126a, 126b)은 제1 축수부(1311)의 범위에 속하는 제1 오일 통공(126a)과, 제2 축수부(1321)의 범위에 속하는 제2 오일 통공(126b)을 포함할 수 있다. 제1 오일 통공(126a)과, 제2 오일 통공(126b)는 각각 1개씩 형성될 수도 있고, 각각 복수개로 형성될 수도 있다.
오일 유로(125)의 중간 또는 하단에는 오일 피더(150)가 배치될 수 있다. 회전축(123)이 회전을 하면 케이싱(110)의 하부에 채워진 오일은 오일 피더(150)에 의해 펌핑될 수 있다. 이에 따라, 오일은 오일 유로(125)를 따라 상승하고, 제2 오일 통공(126b)을 통해 서브 베어링면(1321a)으로 공급되고, 제1 오일 통공(126a)을 통해 메인 베어링면(1311a)으로 공급될 수 있다.
제1 오일 통공(126a)은 제1 오일 그루브(1311b)에 중첩되도록 형성될 수 있다. 제2 오일 통공(126b)은 제2 오일 그루브(1321b)에 중첩되도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 오일 통공(126a)과, 제2 오일 통공(126b)을 통해 메인 베어링(131)의 메인 베어링면(1311a)과, 서브 베어링(132)의 서브 베어링면(1321a)으로 공급되는 오일이 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)에 신속하게 유입될 수 있다.
압축 유닛(131, 132, 133, 134)은 축 방향 양측에 설치되는 메인 베어링(131)과, 서브 베어링(132)에 의해 압축 공간(410)이 형성되는 실린더(133)와, 실린더(133)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터(134)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 케이싱(110)에 배치될 수 있다. 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 케이싱(110)에 고정될 수 있다. 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 회전축(123)을 따라 서로 이격될 수 있다. 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 축 방향으로 서로 이격될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서 축 방향이란 도 1을 기준으로 상하 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시예에서 메인 베어링(131)은 '제1 베어링'으로, 서브 베어링(132)은 '제2 베어링'으로 호칭될 수 있다.
메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 회전축(123)을 반경 방향으로 지지할 수 있다. 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 실린더(133)와 로터(134)를 축 방향으로 지지할 수 있다. 이를 위해, 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)은 회전축(123)을 반경 방향으로 지지하는 축수부(1311, 1321)와, 축수부(1311, 1321)에서 반경 방향으로 연장되는 플랜지부(1312, 1322)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 메인 베어링(131)은 회전축(123)을 반경 방향으로 지지하는 제1 축수부(1311)와, 제1 축수부(1311)에서 반경 방향으로 연장되는 제1 플랜지부(1312)를 포함하고, 서브 베어링(132)은 회전축(123)을 반경 방향으로 지지하는 제2 축수부(1321)와, 제2 축수부(1321)에서 반경 방향으로 연장되는 제2 플랜지부(1322)를 포함할 수 있다.
제1 축수부(1311)와, 제2 축수부(1321)는 각각 부시(bush) 형상으로 형성될 수 있다. 제1 플랜지부(1312)와, 제2 플랜지부(1322)는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 제1 축수부(1311)의 반경 반향 내주면인 메인 베어링면(1311a)에는 제1 오일 그루브(1311b)가 형성될 수 있다. 제2 축수부(1321)의 반경 방향 내주면인 서브 베어링면(1321a)에는 제2 오일 그루브(1321b)가 형성될 수 있다. 제1 오일 그루브(1311b)는 제1 축수부(1311)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성될 수 있다. 제2 오일 그루브(1321b)는 제2 축수부(1321)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성될 수 있다.
제1 오일 그루브(1311b)에는 제1 연통 유로(1315)가 형성될 수 있다. 제2 오일 그루브(1321b)에는 제2 연통 유로(1325)가 형성될 수 있다. 제1 연통 유로(1315)와 제2 연통 유로(1325)는 메인 베어링면(1311a)과, 서브 베어링면(1321a)으로 유입되는 오일을 메인측 배압 포켓(1313)과, 서브측 배압 포켓(1323)으로 안내할 수 있다.
제1 플랜지부(1312)에는 메인측 배압 포켓(1313)이 형성될 수 있다. 제2 플랜지부(1322)에는 서브측 배압 포켓(1323)이 형성될 수 있다. 메인측 배압 포켓(1313)은 메인측 제1 포켓(1313a)과, 메인측 제2 포켓(1313b)을 포함할 수 있다. 서브측 배압 포켓(1323)은 서브측 제1 포켓(1323a)와, 서브측 제2 포켓(1323b)를 포함할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서 제1 포켓(1313a, 1323a)은 메인측 제1 포켓(1313a)과, 서브측 제1 포켓(1323a)을 포함하고, 제2 포켓(1313b, 1323b)은 메인측 제1 포켓(1313b)과, 서브측 제2 포켓(1323b)를 포함할 수 있다.
메인측 제1 포켓(1313a)과, 메인측 제2 포켓(1313b)은 원주 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성될 수 있다. 서브측 제1 포켓(1323a)와, 서브측 제2 포켓(1323b)은 원주 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성될 수 있다.
메인측 제1 포켓(1313a)은 메인측 제2 포켓(1313b)에 비해 낮은 압력, 예를 들어, 흡입 압력과 토출 압력 사이의 중간 압력을 형성할 수 있다. 서브측 제1 포켓(1323a)은 서브측 제2 포켓(1323b)에 비해 낮은 압력, 예를 들어, 흡입 압력과 토출 압력 사이의 중간 압력을 형성할 수 있다. 메인측 제1 포켓(1313a)의 압력과 서브측 제1 포켓(1323a)의 압력은 서로 대응될 수 있다.
메인측 제1 베어링돌부(1314a)와 로터(134)의 상면(134a) 사이의 미세 통로를 오일이 통과하여 메인측 제1 포켓(1313a)으로 유입되면서, 메인측 제1 포켓(1313a)은 감압되어 중간 압력이 형성될 수 있다. 서브측 제1 베어링돌부(1314a)와 로터(134)의 하면(134b) 사이의 미세 통로를 오일이 통과하여 서브측 제1 포켓(1323a)으로 유입되면서, 서브측 제1 포켓(1323a)은 감압되어 중간 압력이 형성될 수 있다.
제1 오일 통공(126a)을 통해 메인 베어링면(1311a)으로 유입되는 오일은 제1 연통 유로(1315)를 통해 메인측 제2 포켓(1313b)으로 유입되므로, 메인측 제2 포켓(1313b)은 토출 압력 또는 토출 압력과 비슷하게 유지될 수 있다. 제2 오일 통공(126b)를 통해 서브 베어링면(1321a)으로 유입되는 오일은 제2 연통 유로(1325)를 통해 서브측 제2 포켓(1323b)으로 유입되므로, 서브측 제2 포켓(1323b)은 토출 압력 또는 토출 압력과 비슷하게 유지될 수 있다.
실린더(133)의 내주면은 한 쌍의 장축과 단축을 가지는 대칭형 타원 형상이나, 여러 쌍의 장축과 단축을 가지는 비대칭형 타원 형상으로 형성될 수 있다. 이에 반해, 실린더(133)는 압축 공간(410)을 이루는 내주면이 원 형상으로 형성될 수도 있다. 실린더(133)는 케이싱(110)에 고정된 메인 베이렁(131) 또는 서브 베어링(132)에 볼트로 체결될 수 있다.
실린더(133)의 중앙부에는 내주면을 포함하여 압축 공간(410)을 이루도록 빈 공간부가 형성될 수 있다. 빈 공간부는 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 의해 밀폐되어 압축 공간(410)을 형성할 수 있다. 압축 공간(410)에는 외주면이 원형으로 형성되는 로터(134)가 회전 가능하게 배치될 수 있다.
실린더(133)의 내주면(133a)에는 실린더(133)의 내주면(133a)과 로터(134)의 외주면(134c)이 거의 접촉되는 접촉점(P)을 중심으로 원주 방향 양쪽에 각각 흡입구(1331)와 토출구(1332)가 형성될 수 있다. 흡입구(1331)와 토출구(1332)는 서로 이격될 수 있다. 즉, 흡입구(1331)의 압축 경로(회전 방향)을 기준으로 전류 측에 형성될 수 있고, 토출구(1332)는 냉매가 압축되는 방향에서 후류 측에 형성될 수 있다.
흡입구(1331)는 케이싱(110)을 관통하는 흡입관(113)이 직접 연결될 수 있다. 토출구(1332)는 케이싱(110)의 내부 공간(S)을 향해 연통되어 케이싱(110)에 관통 결합되는 토출관(114)과 간접적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 냉매는 흡입구(1331)를 통해 압축 공간(410)으로 직접 흡입되고, 압축된 냉매는 토출구(1332)를 통해 케이싱(110)의 내부 공간(S)으로 토출되었다가 토출관(114)으로 배출될 수 있다. 따라서, 케이싱(110)의 내부 공간(S)은 토출 압력을 이루는 고압 상태가 유지될 수 있다.
보다 구체적으로, 토출구(1332)에서 토출된 고압의 냉매들은 압축 유닛(131, 132, 133, 134)에 인접한 내부 공간(S)에 머무를 수 있다. 한편, 메인 베어링(131)은 케이싱(110)의 내주면에 고정되므로, 케이싱(110)의 내부 공간(S)의 상측과 하측을 경계지을 수 있다. 이 경우, 내부 공간(S)에 머무르는 고압의 냉매들은 토출 유로(1316)를 통해 상승하고, 케이싱(110)의 상측에 구비되는 토출관(114)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
토출 유로(1316)는 메인 베어링(131)의 제1 플랜지부(1312)를 축 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 토출 유로(1316)는 유로 저항이 생기지 않도록 충분한 유로 면적을 확보할 수 있다. 구체적으로, 토출 유로(1316)는 실린더(133)와 축 방향으로 중첩되지 않는 영역에서 원주 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 즉, 토출 유로(1316)는 원호 형상을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 토출 유로(1316)는 원주 방향으로 이격되는 복수의 구멍들로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 최대한의 유로 면적을 확보함에 따라, 고압의 냉매가 케이싱(110)의 상측에 구비되는 토출관(114)으로 이동할 때 유로 저항이 감소될 수 있다.
또한, 흡입구(1331)에는 별도의 흡입 밸브가 설치되지 않은 반면, 토출구(1332)에는 토출구(1332)를 개폐하는 토출 밸브(1335)가 배치될 수 있다. 토출 밸브(1335)는 일단이 고정되고 타단이 자유단을 이루는 리드형 밸브를 포함할 수 있다. 이와 달리, 토출 밸브(1335)는 피스톤 밸브 등 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
토출 밸브(1335)가 리드형 밸브로 이루어지는 경우 실린더(133)의 외주면에는 토출 밸브(1335)가 장착될 수 있도록 토출홈(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 토출구(1332)의 길이가 최소한으로 줄어들어 사체적을 줄일 수 있다. 밸브홈의 적어도 일부는 도 2와 같이 평평한 밸브시트면을 확보할 수 있도록 삼각형 형상으로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서 토출구(1332)는 1개로 구비되는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되지 않고 토출구(1332)는 압축 경로(압축 진행 방향)을 따라 복수개로 구비될 수 있다.
로터(134)는 실린더(133)에 배치될 수 있다. 로터(134)는 실린더(133)의 안에 배치될 수 있다. 로터(134)는 실린더(133)의 압축 공간(410)에 배치될 수 있다. 로터(134)의 외주면(134c)은 원형으로 형성될 수 있다. 로터(134)의 중심에는 회전축(123)이 배치될 수 있다. 로터(134)의 중심에는 회전축(123)이 일체로 결합될 수 있다. 이를 통해, 로터(134)는 회전축(123)의 축중심(Os)와 일치하는 중심(Or)을 가지고, 로터(134)의 중심(Or)을 중심으로 하여 회전축(123)과 함께 동심 회전할 수 있다.
로터(134)의 중심(Or)은 실린더(133)의 중심(Oc), 즉 실린더(133)의 내부 공간의 중심(Oc)에 대해 편심될 수 있다. 로터(134)의 외주면(134c)의 일측이 실린더(133)의 내주면(133a)과 거의 접촉될 수 있다. 로터(134)의 외주면(134c)은 실린더(133)의 내주면(133a)과 실제 접촉되지는 않으나, 로터(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이는 서로 이격되어 마찰 손상이 발생하지 않으면서도, 로터(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이를 통해 토출 압력 영영에서의 고압의 냉매가 흡입 압력 영역으로 누설되는 것이 제한되어야 할 정도로 인접하여야 한다. 로터(134)의 일측이 거의 접촉되는 실린더(133)의 지점을 접촉점(P)으로 볼 수 있다.
로터(134)는 외주면(134c)의 원주 방향을 따라 적당 개소에 적어도 하나의 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c)이 형성될 수 있다. 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c)은 제1 베인 슬롯(1341a)과, 제2 베인 슬롯(1341b)과, 제3 베인 슬롯(1341c)을 포함할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c)은 3개로 형성되는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되지 않고 베인(1351, 1352, 1353)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
제1 내지 제3 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c) 각각에는 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각이 미끄러지게 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 내지 제3 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c) 각각을 연장한 직선은 로터(134)의 중심(Or)을 지나지 않는 경우를 예로 들어 설명한다. 이와 달리, 제1 내지 제3 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c) 각각은 로터(134)의 중심(Or)을 기준으로 반경 방향을 향해 형성될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c) 각각을 연장한 직선은 각각 로터(134)의 중심(Or)을 지날 수 있다.
제1 내지 제3 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c) 각각의 내측단에는 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각이 후방측으로 오일 또는 냉매가 유입되도록 하여 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각을 실린더(133)의 내주면 방향으로 가세할 수 있는 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c) 각각이 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c)는 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 의해 밀폐될 수 있다. 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c)는 각각 독립적으로 배압 포켓(1313, 1323)과 연통될 수 있다. 이와 달리, 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c)가 배압 포켓(1313, 1323)에 의해 서로 연통될 수도 있다.
배압 포켓(1313, 1323)은 도 1에서와 같이 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 각각 형성될 수 있다. 이와 달리, 배압 포켓(1313, 1323)은 메인 베어링(131)이나 서브 베어링(132) 중 어느 한쪽에만 형성될 수도 있다. 본 명세서의 일 실시예에서는 배압 포켓(1313, 1323)이 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 모두 형성된 것을 예로 들어 설명한다. 배압 포켓(1313, 1323)은 메인 베어링(131)에 형성되는 메인측 배압 포켓(1313)과, 서브 베어링(132)에 형성되는 서브측 배압 포켓(1323)을 포함할 수 있다.
메인측 배압 포켓(1313)은 메인측 제1 포켓(1313a)과, 메인측 제2 포켓(1313b)을 포함할 수 있다. 메인측 제2 포켓(1313b)은 메인측 제1 포켓(1313a)에 비해 고압을 형성할 수 있다. 서브측 배압 포켓(1323)은 서브측 제1 포켓(1323a)과, 서브측 제2 포켓(1323b)를 포함할 수 있다. 서브측 제2 포켓(1323b)은 서브측 제1 포켓(1323a)에 비해 고압을 형성할 수 있다. 이를 통해, 메인측 제1 포켓(1313a)과 서브측 제1 포켓(1323a)은 베인(1351, 1352, 1353) 중에서 상대적으로 상류측(흡입 행정에서 토출 행정 전)에 위치하는 베인이 속하는 베인 챔버와 연통될 수 있고, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 베인(1351, 1352, 1352) 중에서 상대적으로 하류측(토출 행정에서 흡입 행전 전)에 위치하는 베인이 속하는 베인 챔버와 연통될 수 있다.
제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353)은 압축 진행 방향을 기준으로 접촉점(P)에 가장 근접하는 베인을 제1 베인(1351)이라고 하고, 이어서 제2 베인(1352), 제3 베인(1353)이라고 할 수 있다. 이 경우, 제1 베인(1351)과 제2 베인(1352)의 사이와, 제2 베인(1352)와 제3 베인(1353)의 사이와, 제3 베인(1353)과 제1 베인(1351)의 사이는 모두 동일한 원주각만큼 이격될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 베인(1351)과 제2 베인(1352)이 이루는 압축실을 제1 압축실(V1), 제2 베인(1352)과 제3 베인(1353)이 이루는 압축실을 제2 압축실(V2), 제3 베인(1353)과 제1 베인(1351)이 이루는 압축실을 제3 압축실(V3)이라고 할 때, 모든 압축실(V1, V2, V3)은 동일한 크랭크각에서 동일한 체적을 가지게 된다. 여기에서, 제1 압축실(V1)을 흡입실이라고 하고, 제3 압축실(V3)을 토출실이라고 할 수 있다.
제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각은 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 여기에서, 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각의 길이 방향 양단 중에서 실린더(133)의 내주면(133a)에 접하는 면을 선단면이라고 하고, 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c) 각각에 대향하는 면을 후단면이라고 할 수 있다.
제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각의 선단면은 실린더(133)의 내주면(133a)과 선 접촉하도록 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면은 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c) 각각에 삽입되어 배압력을 고르게 받을 수 있도록 평평하게 형성될 수 있다.
로터리 압축기(100)는 구동 모터(120)에 전원이 인가되고, 회전자(122)와 회전축(123)이 회전하게 되면, 로터(134)가 회전축(123)과 함께 회전하게 된다. 이 경우, 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각이 로터(134)의 회전에 의해 발생하는 원심력과, 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c) 각각의 후방측에 배치되는 제1 내지 제3 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c) 각각의 배압력에 의해, 제1 내지 제3 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c) 각각으로부터 인출될 있다. 이를 통해, 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각의 선단면이 실린더(133)의 내주면(133a)에 접하게 된다.
본 명세서의 일 실시예에서 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각의 선단면이 실린더(133)의 내주면(133a)에 접한다는 것은, 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각의 선단면이 실린더(133)의 내주면(133a)에 직접 접촉한다는 것을 의미할 수도 있고, 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353) 각각의 선단면이 실린더(133)의 내주면(133a)에 직접 접촉할 만큼 인접하다는 것을 의미할 수 있다.
실린더(133)의 압축 공간(410)이 제1 내지 제3 베인(1351, 1352, 1353)에 의해 압축실(흡입실이나 토출실을 포함)(V1, V2, V3)을 형성하게 되고, 각각의 압축실(V1, V2, V3)은 로터(134)의 회전에 따라 이동하면서 로터(134)의 편심에 의해 체적이 가변될 수 있다. 이를 통해, 각각의 압축실(V1, V2, V3)에 채워지는 냉매는 로터(134)와 베인(1351, 1352, 1353)을 따라 이동하면서 냉매를 흡입 및 압축하여 토출하게 된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 베인(1351, 1352, 1353)과, 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c)과, 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c)는 각각 3개인 것을 예로 들어 설명하였으나, 베인(1351, 1352, 1353)과, 베인 슬롯(1341a, 1341b, 1341c)과, 배압 챔버(1342a, 1342b, 1342c) 각각의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2 내지 도 11을 참조하면, 회전축(123)은 본체(123a)와, 결합부(123b)와, 돌출부(123c)를 포함할 수 있다. 회전축(123)은 로터(134)와 다른 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전축(123)은 금속 재질로 형성되고, 로터(134)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해, 로터리 압축기(100)에서 발생하는 소음을 줄이고 제조 비용을 줄일 수 있다.
본체(123a)는 축 방향으로 연장될 수 있다. 본체(123a)의 단면은 원 형상으로 형성될 수 있다. 본체(123a)는 메인 베어링(131)과, 로터(123)와, 서브 베어링(132)를 관통할 수 있다.
결합부(123b)는 본체(123a)에 형성될 수 있다. 결합부(123b)는 본체(123a)의 하부 영역에 형성될 수 있다. 결합부(123b)는 로터(134)의 안에 배치될 수 있다. 결합부(123b)는 로터(134)의 내주면(134d)과 대향할 수 있다. 결합부(123b)는 로터(134)의 내주면(134d)과 접촉할 수 있다. 결합부(123b)는 로터(134)의 홈(134e)과 대향할 수 있다.
돌출부(123c)는 본체(123a)에 배치될 수 있다. 돌출부(123c)는 본체(123a)의 하부 영역에 배치될 수 있다. 돌출부(123c)는 본체(123a)의 외주면에서 외측으로 돌출될 수 있다. 돌출부(123c)는 결합부(123b)에 배치될 수 있다. 돌출부(123c)는 결합부(123b)의 외주면에서 외측으로 돌출될 수 있다. 돌출부(123c)는 로터(134)의 홈(134e)과 대향할 수 있다. 돌출부(123c)는 로터(134)의 홈(134e)에 배치될 수 있다. 돌출부(123c)는 로터(134)의 홈(134e)과 소정 거리(d2, d3) 이격될 수 있다. 이를 통해, 로터(134)의 회전시 로터(134)와 회전축(123)에 가해지는 부하를 줄일 수 있다.
돌출부(123c)의 외측면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 돌출부(123c)는 베인(1351, 1352, 1353)과 반경 방향으로 중첩(overlap)되지 않을 수 있다. 이를 통해, 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
돌출부(123c)의 축 방향 길이(d4)는 로터(134)의 홈(134e)의 축 방향 길이(d5)보다 작거나 같을 수 있다. 이를 통해, 회전축(123)이 로터(134)에 대해 상하로 이동할 수 있으므로, 로터(134)가 메인 베어링(131)의 하면 및/또는 서브 베어링(132)의 상면과의 접촉으로 발생하는 마찰을 줄여 제품의 손상을 방지하고 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
돌출부(123c)의 축 방향 길이(d4)는 로터(134)의 홈(134e)의 축 방향 길이(d5)의 0.65배와 1개 사이일 수 있다. 돌출부(123c)의 축 방향 길이(d4)는 로터(134)의 홈(134e)의 축 방향 길이(d5)의 0.65배보다 작을 경우에는 로터(134)의 회전 운동시 로터(134)의 축 방향 움직임이 커져 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다.
돌출부(123c)의 축 방향 길이(d4)와 로터(134)의 홈(134e)의 축 방향 길이(d5)의 차는 1mm 이하일 수 있다. 돌출부(123c)의 축 방향 길이(d4)와 로터(134)의 홈(134e)의 축 방향 길이(d5)의 차가 1mm 보다 큰 경우에는 로터(134)의 회전 운동시 로터(134)의 축 방향 움직임이 커져 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다.
돌출부(123c)의 외측면과 로터(134)의 홈(134e)의 내측면 사이의 거리(d2, d3)는 로터(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 거리(d1), 예를 들면 최소 거리보다 작을 수 있다. 돌출부(123c)의 외측면과 로터(134)의 홈(134e)의 내측면 사이의 거리(d2, d3)가 로터(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 거리(d1)보다 큰 경우에는, 로터(134)의 회전 운동시 로터(134)의 축 방향 움직임이 커져 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다.
돌출부(123c)의 하면(123d)은 제2 베어링(132)의 상면(1323c)과 접촉할 수 있다. 돌출부(123c)의 하면(123d)은 제2 베어링(132)의 상면(1323c)과 면 접촉(surface-contact)할 수 있다. 돌출부(123c)의 하면(123d)과 접촉하는 제2 베어링(132)의 상면(1323c)은 서브측 제1 포켓(1323a)과 서브측 제2 포켓(1323b) 사이에 배치될 수 있다. 돌출부(123c)의 하면(123d)은 연삭 가공될 수 있다. 이 경우, 돌출부(123c)의 하면(123d)과 제2 베어링(132)의 상면(1323c)은 스러스트 면(thrust surface)이라 칭할 수 있다.
돌출부(123c)는 복수의 돌출부를 포함할 수 있다. 회전축(123)의 복수의 돌출부의 개수는 복수의 홈의 개수와 대응될 수 있다. 복수의 돌출부는 서로 이격될 수 있다. 복수의 돌출부 중 인접하는 돌출부들 간의 이격되는 거리들은 서로 동일할 수 있다. 회전축(123)의 중심을 기준으로 복수의 돌출부의 이격 각도는 서로 대응될 수 있다. 복수의 돌출부의 개수는 베인(1351, 1352, 1353)의 개수에 대응될 수 있다. 복수의 돌출부는 베인(1351, 1352, 1353)과 반경 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
로터(134)의 내주면(134d)에는 홈(134e)이 형성될 수 있다. 로터(134)의 홈(134e)은 로터(134)의 내주면(134d)에서 내측으로 오목하게 형성될 수 있다. 로터(134)의 홈(134e)은 돌출부(123c)와 대향할 수 있다. 로터(134)의 홈(134e)에는 돌출부(123c)가 배치될 수 있다. 로터(134)의 홈(134e)의 내측면은 돌출부(123c)의 외측면과 소정 거리(d2, d3) 이격될 수 있다. 돌출부(123c)의 외측면과 마주보는 로터(134)의 홈(134e)의 내측면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 로터(134)의 홈(134e)은 베인(1351, 1352, 1353)과 반경 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
로터(134)의 홈(134e)은 복수의 홈을 포함할 수 있다. 로터(134)의 복수의 홈은 서로 이격될 수 있다. 로터(134)의 복수의 홈의 이격 거리는 서로 대응될 수 있다. 로터(134)의 중심(Or)을 기준으로 로터(134)의 복수의 홈이 이루는 각도는 서로 대응될 수 있다. 로터(134)의 복수의 홈의 개수는 복수의 돌출부의 개수에 대응될 수 있다. 로터(134)의 복수의 홈의 개수는 베인(1351, 1352, 1353)의 개수와 대응될 수 있다. 로터(134)의 복수의 홈은 베인(1351, 1352, 1353)과 반경 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 포켓(1313a, 1323a)는 비대칭 형상으로 형성될 수 있다. 제1 포켓(1313a, 1323a)의 외경은 토출구(1332)를 향할수록 작아질 수 있다. 제2 포켓(1313b, 1323b)은 비대칭 형상으로 형성될 수 있다 제2 포켓(1313b, 1323b)의 외경은 토출구(1332)를 향할수록 작아질 수 있다. 이를 통해, 베인(1351, 1352, 1353)의 거동성을 안정화하고, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면과 실린더(133)의 내주면 사이의 공간으로 냉매가 누설되는 것을 방지하여 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 포켓(1313a, 1323a)과 제2 포켓(1313b, 1323b)은 서로 다른 압력을 가질 수 있다. 구체적으로, 제2 포켓(1313b, 1323b)은 제1 포켓(1313a, 1323a)에 비해 높은 압력을 가질 수 있다. 이를 통해, 제품의 소형화가 가능하다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제2 포켓(1313b, 1323b)은 제1 포켓(1313a, 1323a)에 비해 회전축(123)에 인접하게 배치될 수 있다. 여기에서, 제2 포켓(1313b, 1323b)은 관통홀(1317, 1327)과 연통될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 관통홀(1317, 1327)은 메인 베어링(131)에서 회전축(123)이 관통하는 제1 관통홀(1317)과, 서브 베어링(132)에서 회전축(123)이 관통하는 제2 관통홀(1327)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 로터리 압축기(100)의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 실린더(133)에서 냉매가 흡입 및 압축되어 토출되는 과정을 설명한다.
도 12를 참조하면, 제2 베인(1352)이 흡입구(1331)을 통과하고, 제1 베인(1351)이 흡입 완료 시점에 도달하기 전까지 제1 압축실(V1)의 체적은 지속적으로 증가하게 된다. 이 경우, 냉매는 흡입구(1331)에서 제1 압축실(V1)로 지속적으로 유입될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 베인(1351)이 흡입 완료 시점(또는 압축 개시 시점)을 지나 압축 행정을 진행하게 되면, 제1 압축실(V1)은 밀폐 상태가 되어 로터(134)와 함께 토출구 방향으로 이동할 수 있다. 이 과정에서, 제1 압축실(V1)의 체적은 지속적으로 감소하게 되고, 제1 압축실(V1)의 냉매는 점진적으로 압축될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제2 베인(1352)이 토출구(1332)를 통과하고 제1 베인(1351)이 토출구(1332)에 도달하지 않은 상태가 되면, 제1 압축실(V1)은 토출구(1332)와 연통되면서 제1 압축실(V1)의 압력에 의해 토출 밸브(1335)가 개방될 수 있다. 이 경우, 제1 압축실(V1)의 냉매가 토출구(1332)를 통해 케이싱(110)의 내부 공간으로 토출될 수 있다.
메인측 제1 포켓(1313a)에는 흡입 압력과 토출 압력 사이의 중간 압력이 형성되고, 메인측 제2 포켓(1313b)에는 토출 압력(실제로는 토출 압력보다 약간 낮은 압력)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 메인측 제1 포켓(1313a)에는 토출 압력보다 낮은 중간 압력이 형성됨으로써 실린더(133)와 베인(1351, 1352, 1353) 사이의 기계 효율을 높일 수 있다. 또한, 메인측 제2 포켓(1313b)은 토출압 또는 토출 압력보다 약간 낮은 압력이 형성됨에 따라 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)에 인접하게 배치되어 압축실 간 누설을 억제하면서도 기계 효율을 높일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서 돌출부(123c)는 회전축(123)의 외주면에 형성되고 홈(134e)은 로터(134)의 내주면(134d)에 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이와 달리 돌출부(123c)가 로터(134)의 내주면(134d)에 형성되고 홈(134e)이 회전축(123)의 외주면에 형성될 수 도 있다. 이 경우, 돌출부(123c)와 홈(134e)은 서로 대향할 수 있다. 돌출부(123c)는 홈(134e)에 배치될 수 있고, 돌출부(123c)의 외측면은 홈(134e)의 내측면과 소정 거리(d2, d3) 이격될 수 있다. 또한, 홈(134e)의 축 방향 길이와 돌출부(123c)의 축 방향 길이의 차는 1mm일 수 있다. 돌출부(123c)의 외측면은 곡면 형상으로 형성될 수 있고, 돌출부(123c)의 외측면과 대향하는 홈(134e)의 내측면은 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우에도, 돌출부(123c)는 서로 이격되는 복수의 돌출부를 포함하고, 홈(134e)은 서로 이격되는 복수의 홈을 포함할 수 있다. 복수의 돌출부 사이의 이격 거리는 서로 대응되고, 복수의 홈 사이의 이격 거리는 서로 대응될 수 있다. 베인(1351, 1352, 1353)의 개수는 복수의 돌출부 및/또는 복수의 홈의 개수와 대응될 수 있다.
앞에서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.
100: 로터리 압축기 110: 케이싱
110a: 상부쉘 110b: 중간쉘
110c: 하부쉘 113: 흡입관
114: 토출관 120: 구동 모터
121: 고정자 122: 회전자
123: 회전축 123a: 본체
123b: 결합부 123c: 돌출부
123d: 돌출부의 하면 125: 오일 유로
126a: 제1 오일 통공 126b: 제2 오일 통공
131: 메인 베어링 1311: 제1 축수부
1311a: 메인 베어링면 1311b: 제1 오일 그루브
1312: 제1 플랜지부 1313: 메인측 배압 포켓
1313a: 메인측 제1 포켓 1313b: 메인측 제2 포켓
1314a: 메인측 제1 베어링돌부 1314b: 메인측 제2 베어링돌부
1315: 제1 연통 유로 1316: 토출 유로
1317: 제1 관통홀 132: 서브 베어링
1321: 제2 축수부 1321a: 서브 베어링면
1321b: 제2 오일 그루브 1322: 제2 플랜지부
1323: 서브측 배압 포켓 1323a: 서브측 제1 포켓
1323b: 서브측 제2 포켓 1323c: 서브 베어링의 상면
1324a: 서브측 제1 베어링돌부 1324b: 서브측 제2 베어링돌부
1325: 제2 연통 유로 1327: 제2 관통홀
133: 실린더 133a: 내주면
1331: 흡입구 1332: 토출구
1335: 토출 밸브 134: 로터
134a: 상면 134b: 하면
134c: 외주면 134d: 내주면
134e: 홈 1341a: 제1 베인 슬롯
1341b: 제2 베인 슬롯 1341c: 제3 베인 슬롯
1342a: 제1 배압 챔버 1342b: 제2 배압 챔버
1342c: 제3 배압 챔버 1351: 제1 베인
1352: 제2 베인 1353: 제3 베인
150: 오일 피더 410: 압축 공간

Claims (20)

  1. 외주면에 형성되는 돌출부를 포함하는 회전축;
    상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 및 제2 베어링;
    상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 사이에 배치되고, 압축 공간을 형성하는 실린더;
    상기 압축 공간에 배치되고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 로터; 및
    상기 로터에 슬라이드 가능하게 삽입되고, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축 공간을 복수의 영역으로 분리시키는 적어도 하나의 베인을 포함하고,
    상기 로터는 내주면에 형성되고 상기 돌출부와 대향하는 홈을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 베인 각각을 연장하는 직선 각각은 상기 로터의 중심을 지나지 않고,
    상기 돌출부는 상기 적어도 하나의 베인과 반경 방향으로 중첩되지 않으며,
    상기 회전축이 상기 로터에 대해 축 방향으로 이동가능하게 결합되도록 상기 돌출부와 상기 홈의 사이는 소정 거리만큼 이격되고, 상기 돌출부의 축 방향 길이는 상기 홈의 축 방향 길이보다 작게 형성되는 로터리 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 로터는 서로 다른 재질로 형성되는 로터리 압축기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 축 방향 길이는 상기 홈의 축 방향 길이의 0.65배와 1배 사이인 로터리 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈의 축 방향 길이와 상기 돌출부의 축 방향 길이의 차는 1mm 이하인 로터리 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 서로 이격되는 복수의 돌출부를 포함하고,
    상기 홈은 서로 이격되는 복수의 홈을 포함하는 로터리 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부 중 인접하는 돌출부들 간의 이격되는 거리들은 서로 동일한 로터리 압축기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    적어도 하나의 베인의 개수는 상기 복수의 돌출부의 개수에 대응되는 로터리 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 외측면과 상기 홈의 내측면 사이의 거리는 상기 로터의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 거리보다 작은 로터리 압축기.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 외측면은 곡면 형상으로 형성되는 로터리 압축기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부의 하면은 상기 제2 베어링의 상면과 면 접촉하는 로터리 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 베어링의 상면은 제1 및 제2 포켓을 포함하고,
    상기 돌출부의 하면은 상기 제2 베어링의 상면 중 상기 제1 및 제2 포켓 사이의 공간과 면 접촉하는 로터리 압축기.
  14. 외주면에 형성되는 홈을 포함하는 회전축;
    상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 및 제2 베어링;
    상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링의 사이에 배치되고, 압축 공간을 형성하는 실린더;
    상기 압축 공간에 배치되고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 로터; 및
    상기 로터에 슬라이드 가능하게 삽입되고, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축 공간을 복수의 영역으로 분리시키는 적어도 하나의 베인을 포함하고,
    상기 로터는 내주면에 형성되고 상기 홈과 대향하는 돌출부를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 베인 각각을 연장하는 직선 각각은 상기 로터의 중심을 지나지 않고,
    상기 돌출부는 상기 적어도 하나의 베인과 반경 방향으로 중첩되지 않으며,
    상기 회전축이 상기 로터에 대해 축 방향으로 이동가능하게 결합되도록 상기 돌출부와 상기 홈의 사이는 소정 거리만큼 이격되고, 상기 돌출부의 축 방향 길이는 상기 홈의 축 방향 길이보다 작게 형성되는 로터리 압축기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 로터는 서로 다른 재질로 형성되는 로터리 압축기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 홈의 축 방향 길이와 상기 돌출부의 축 방향 길이의 차는 1mm 이하인 로터리 압축기.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 돌출부는 서로 이격되는 복수의 돌출부를 포함하고,
    상기 홈은 서로 이격되는 복수의 홈을 포함하는 로터리 압축기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부 중 인접하는 돌출부들 간의 이격되는 거리들은 서로 동일한 로터리 압축기.
  19. 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 베인의 개수는 상기 복수의 돌출부의 개수에 대응되는 로터리 압축기.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 돌출부의 외측면은 곡면 형상으로 형성되는 로터리 압축기.
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