KR102630536B1 - 로터리 압축기 - Google Patents

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KR102630536B1
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Abstract

본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되는 롤러; 상기 롤러에 회전력을 제공하도록 상기 롤러의 내주에 결합되는 회전축; 상기 실린더의 양 단에 각각 배치되되 상기 회전축의 외주에 결합되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링; 및 상기 서브베어링의 일단을 덮도록 상기 서브베어링에 결합되어 상기 서브베어링과의 사이에서 상기 압축공간에 연통되되 압축된 냉매를 토출 가능하게 수용하는 상기 토출 챔버를 형성하는 서브베어링 커버를 포함하고, 상기 서브베어링 또는 상기 서브베어링 커버는 상기 토출 챔버 내에 구비되는 일면에서 돌출 형성되는 제1격벽을 구비하고, 상기 제1격벽은 상기 토출 챔버 내의 반대편 타면과 기 결정된 간격으로 이격되는 로터리 압축기를 제공한다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 오일 회수를 원활하게 할 수 있는 구조의 로터리 압축기에 관한 것이다.
압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기, 로터리 압축기, 스크롤 압축기로 구분될 수 있다. 왕복동식 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축공간이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 유체를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 방식이다.
이 중에서, 로터리 압축기는 롤러가 실리더에 대해 회전하는 방식에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어 로터리 압축기는 롤러가 실린더에 대해 편심 회전하는 편심 로터리 압축기와, 롤러가 실린더에 대해 동심 회전하는 동심 로터리 압축기로 구분될 수 있다.
또한, 로터리 압축기는 압축실을 구분하는 방식에 따라서도 구분될 수 있다. 예를 들어 베인이 롤러 또는 실린더에 접촉되어 압축공간을 구획하는 베인 로터리 압축기와, 타원으로 된 롤러의 일부가 실린더에 접촉되어 압축공간을 구획하는 타원형 로터리 압축기로 구분될 수 있다.
상기와 같은 로터리 압축기는 구동모터가 구비되고, 구동모터의 회전자에 회전축이 결합되어 그 회전축을 통해 구동모터의 회전력을 롤러에 전달하여 냉매를 압축하고 있다.
특허문헌 1에는, 고압측 오일 섬프와 저압측 모터를 갖는 셸을 이용한 압축기가 제공된다. 상기 압축기는, 셸의 내부를 기구부와, 고압부와 저압부로 분리하는데, 고압부와 저압부는 씰을 통해 분리되게 된다. 특허문헌 1에서, 씰의 위치는 상/하베어링이나 실린더에 적용이 가능하다. 또한, 저압 공간에서 흡입 오리피스를 통해 압축실로 냉매가스 전달하고, 압축된 가스는 압축부에서 배플 공간으로 배출된다. 배플의 토출 구 앞에 디스크를 설치하여 토출 가스와 오일을 원심 분리시켜 오일을 오일 섬프로 회수한다. 최종 토출가스는 토출 튜브를 통해 외부로 방출된다.
특허문헌 1의 압축기는, 베플 토출구, 토출 튜브가 오일섬프와 가까이 있어 기동 시 혹은 특정 운전조건에서 오일 유면이 상승했을 때 토출을 간섭하게 되는 문제가 있다.
특허문헌 2에는 저압식 회전식 압축기가 개시되는데, 회전식 압축기는, 밀폐 케이스 내의 상부에 전동기부를 하부에 압축기부를 설치하고 상기 압축기부의 상부에 메인 베어링이 배설되고 상기의 메인 베어링 내를 크랭크샤프트가 감 통해지고 있고 상기 메인 베어링의 전부 또는 일부가 냉동기유의 기름면에서(보다) 아래에 있는 것을 특징으로 한다.
특허문헌 2의 압축기는, 기동 시 또는 특정 운전조건에서 오일 유면이 상승했을 때 흡입을 간섭할 수 있는 문제가 있었다.
특허문헌 3에는 냉매 압축기가 개시되는데, 냉매 압축기는 밀폐 용기와, 밀폐 용기에 수납되고, 상기 밀폐 용기 내에 냉매가 흡입된 후에 상기 밀폐 용기 내부의 냉매를 흡입하여 압축하는 압축 기구부와, 상기 밀폐 용기에 수납되어, 상기 압축 기구부를 구동하는 모터와, 냉매를 상기 밀폐 용기 내에 흡입하기 위한 흡입관과, 상기 흡입관의 출구에 대향하여 설치되고, 상기 흡입관으로부터 흡입한 냉매를 충돌시켜 기액 분리한 액냉매를 상기 모터의 권선상에 낙하시키는 커버와, 기액 분리된 가스 냉매를 상기 압축기구 부에 설치된 압축 실의 입구로 안내하는 흡입 통로를 구비한다.
특허문헌 3의 냉매 압축기는, 흡입 손실이 상승되고, 오일 회수를 위한 추가 구조가 적용되어야 하는 문제가 있었다.
특허문헌 4에는 저압축비 조건 하에서의 베인의 채터링 발생을 방지할 수 있음과 동시에, 베인에 과대한 배압이 발생하는 것에 의한 동력 증가를 방지할 수 있는 압축기가 개시된다. 또한, 특허문헌 4에는 횡형 구조의 압축기와, 고압/저압 분리 구조와, 차압을 통한 급유와, 베인 뒤의 차압을 중간압으로 형성하는 특징이 개시된다.
특허문헌 4는, 오일 회수를 위한 별도의 장치, 일례로 밸브가 적용되어야 하는 문제가 있었다.
한편, 압축기 외부에서 실린더의 내부로 냉매가 직접 흡입되는 형식의 고압식 구조를 적용한 베인 압축기의 경우, 액 냉매의 유입 시에 베인이 틸팅되는 등의 신뢰성으로 취약한 부분을 가지고 있고, 모터의 온도에 따라 운전 영역이 제한된다.
반면, 압축기의 케이싱 내부로 냉매가 유입된 후, 실린더의 내부로 유입되는 저압식 구조를 적용한 베인 압축기의 경우는 고압식 구조 대비 신뢰성, 모터 온도 및 소음의 측면에 장점이 있지만, 높은 유순환율의 문제가 있다.
따라서, 저압식 구조를 적용하면서도, 유순환율을 저감할 수 있는 구조의 로터리 압축기의 개발이 요구된다.
또한, 오일 회수를 위한 별도의 밸브 등의 장치를 적용하지 않으면서도 오일 회수를 원활하게 할 수 있는 구조의 로터리 압축기의 개발이 요구된다.
공개 특허 제10-2003-7007124호 JP 특허 공개 공보 1989-318788 PCT 공개공보 WO2013-175566 JP 특허 공개 공보 2015-137576
본 발명의 제1목적은, 저압식 구조를 적용하면서도 오일 유순환율이 취약한 단점을 극복할 수 있는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 오일 회수를 위한 밸브가 흡입유로 또는 토출유로에 설치되지 않는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3목적은 저압식 구조를 적용하면서도, 충돌유로를 구성함으로써 밸브사용을 대체하면서도 오일 회수를 가능하게 하는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4목적은, 기동 시 또는 특정 운전 조건에서, 베플 토출구나 토출 튜브 등의 구성이 오일 섬프의 근처에 배치되기에 발생할 수 있었던 종래의 오일 유면과의 간섭을 방지하면서 오일 유순환율을 향상시킬 수 있는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제5목적은, 압축기 외부로 빠져나간 오일이 전체 라인을 순환하고 다시 흡입되었을 때, 저압측에 쌓일 수 있는 오일을 회수할 수 있는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 로터리 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되는 롤러; 상기 롤러에 회전력을 제공하도록 상기 롤러의 내주에 결합되는 회전축; 상기 실린더의 양 단에 각각 배치되되 상기 회전축의 외주에 결합되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링; 및 상기 서브베어링의 일단을 덮도록 상기 서브베어링에 결합되어 상기 서브베어링과의 사이에서 상기 압축공간에 연통되되 압축된 냉매를 토출 가능하게 수용하는 상기 토출 챔버를 형성하는 서브베어링 커버를 포함하고, 상기 서브베어링 또는 상기 서브베어링 커버는 상기 토출 챔버 내에 구비되는 일면에서 돌출 형성되는 제1격벽을 구비하고, 상기 제1격벽은 상기 토출 챔버 내의 반대편 타면과 기 결정된 간격으로 이격된다.
이로 인해, 토출 챔버 내에서, 오일이 제1격벽에 의해 유동이 제한되면서, 오일과 냉매가 함께 외부로 토출되는 것을 방지하고, 오일 회수를 원활하게 할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1격벽은 상기 서브베어링 커버에 구비되고, 상기 서브베어링은, 상기 토출 챔버 내에 구비되는 상기 제1격벽이 형성되는 반대편에서 돌출 형성되는 제2격벽을 구비하고, 상기 제2격벽은 상기 서브 베어링 커버와 기 결정된 간격으로 이격될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 격벽을 지나서 반대 공간으로 지나가면서 경우에 오일이 분리되면서 냉매의 토출을 원활하게 할 수 있다.
또한, 서브베어링 커버에 의해 저유 공간과 서브베어링을 분리하여 간섭을 최소화할 수 있다.
제2격벽과 제1격벽은 서로 다른 면에서 형성되는 대칭 구조를 형성할 수 있으며, 이로 인해, 냉매와 오일이 토출 챔버 내에서 유동하는 유로의 길이를 보다 길게 확보할 수 있으며, 제1 및 제2격벽에 의해 오일이 분리된 냉매가 토출될 수 있다.
상기 제2격벽은 상기 서브베어링의 내주 측벽의 두 지점에 맞닿도록 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2격벽은 상기 서브베어링의 내주 측벽의 두 지점에 맞닿도록 형성될 수 있다.
제1 및 제2격벽은, 서브베어링의 내주 측벽의 두 지점에 맞닿도록 형성되어서, 제1 및 제2격벽의 측방향으로의 냉매와 오일의 유동을 제한하게 하고, 냉매와 오일이 토출 챔버 내에서 유동하는 유로의 길이를 보다 길게 확보할 수 있으며, 제1 및 제2격벽에 의해 오일이 분리된 냉매가 토출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 서브베어링은, 일 측에서 상기 압축공간과 상기 토출 챔버 사이에 구비되는 서브유입공을 구비하고, 타 측에 상기 압축된 냉매를 외부로 토출하는 토출관이 설치하고, 상기 제1 및 제2격벽은 상기 서브유입공과 상기 토출관 사이에 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 메인베어링은, 상기 압축공간에 연통되어 압축기의 내부로 유입된 냉매를 흡입 가능하게 하도록 상하 방향으로 관통 형성되는 흡입구를 구비하고, 상기 메인베어링은, 상기 흡입구와 연통되도록 상면에 형성되는 오일 섬프 공간을 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 오일 섬프 공간은 원주 방향으로 연장 형성될 수 있다.
이로 인해, 냉매가 실린더로 흡입되는 과정에서 오일이 압축실로 유입되도록 유도 가능한 구조를 형성하고, 압축실로 유입된 오일은 토출 과정에서 분리 가능하게 한다.
특히, 오일 섬프 공간이 원주 방향으로 형성됨에 따라, 오일은 압축실로 너무 빠르게 유입되지 않으며, 기 결정된 시간 동안 지연될 수 있게 된다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 서브베어링은, 상기 토출 챔버와 상기 실린더의 저부 사이에서 연통되고 상기 토출 챔버 내의 오일의 배출을 가능하게 하는 오일 연통 유로를 구비하고, 상기 실린더는, 상기 오일 연통 유로에 연통되어 오일을 제공받아 수용하는 오일 배출 공간과, 상기 오일 배출 공간과 상기 실린더의 외주 사이에 연통되어 상기 오일 배출 공간 내의 오일을 배출하는 오일 배출 유로를 구비할 수 있다.
상기 오일 연통 유로는 상기 토출 챔버의 측부에서 측방향으로 연통되어 측방향으로 오일을 유동 가능하게 하는 제1유로; 및 상기 제1유로로부터 상방향으로 형성되고, 상기 오일 배출 공간에 연통되는 제2유로를 포함할 수 있다.
이러한 구조에 의해, 토출 챔버에 추가 공간이 부여될 수 있고, 고압의 가스가 압축공간으로부터 토출되는 순간 쌓여있던 오일은 격벽쪽으로 이동하는 양이 최소화될 수 있다. 즉, 고압 가스 토출 시에, 오일 연통 유로는 댐퍼 역할을 하게되며, 일정량 이상의 오일을 서브베어링의 외주와 케이싱 사이의 틈을 통해서 저유공간으로 배출되게 한다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따르면, 상기 서브베어링은, 상기 토출 챔버의 측부와 상기 서브베어링의 외주 사이에 관통 형성되는 오일 배출 유로를 구비할 수 있다.
상기 오일 배출 유로는 상기 토출 챔버의 측부에서 측방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
일례로, 상기 오일 배출 유로는, 상기 토출 챔버의 측부에서 상기 서브베어링의 외주로 적어도 2회 절곡된 형상으로 형성될 수 있다.
상기 오일 배출 유로는, 상기 토출 챔버의 측부에 연통되고 측방향으로 형성되는 제1 배출 유로; 상기 제1 배출 유로와 나란하도록 일 단이 상기 서브베어링의 외주에 연통되는 제2 배출 유로; 및 상기 제1 및 제2 배출 유로 사이를 연통하도록 상하 방향으로 형성되는 제3 배출 유로를 포함할 수 있다.
이러한 오일 배출 유로의 구조에 의해, 토출 챔버에 추가 공간이 부여될 수 있고, 고압의 가스가 압축공간으로부터 토출되는 순간 쌓여있던 오일은 격벽쪽으로 이동하는 양이 최소화될 수 있다. 즉, 고압 가스 토출 시에, 오일 배출 유로는 댐퍼 역할을 하게되며, 일정량 이상의 오일을 서브베어링의 외주와 케이싱 사이의 틈을 통해서 저유공간으로 배출되게 한다.
또한, 상기 메인베어링은, 상기 회전축의 외주와 대면하여 오일의 유동을 제한하도록 상기 회전축의 외주와의 사이를 밀봉하는 밀봉부; 및 상기 밀봉부와 상기 메인베어링의 외주 사이에서 연통되고, 상기 밀봉부에 적층된 오일의 배출을 유도하도록 형성되는 오일 유도 유로를 구비할 수 있다.
상기 오일 유도 유로는, 상기 밀봉부와 상기 메인베어링의 외주 사이에서 적어도 일부가 하방향으로 경사지도록 연통될 수 있다.
일례로, 상기 오일 유도 유로는, 일 측이 상기 밀봉부에 연통되고, 상기 메인베어링의 외주를 향해 하방향으로 경사지도록 형성되는 제1 유도 유로; 및 상기 제1 유도 유로 및 상기 메인베어링의 외주 사이에 연통되는 제2 유도 유로를 포함할 수 있다.
상기 제2 유도 유로는 상기 메인베어링의 저부에서 측방향과 나란하게 형성될 수 있다.
이러한 오일 유도 유로의 구조에 의해, 메인베어링의 밀봉부 내의 오일은 메인베어링의 외주와 케이싱 사이의 틈을 통해서 저유공간으로 배출되게 한다.
상기 케이싱에는, 냉매를 내부로 유입 가능하도록 상기 케이싱에 결합되는 흡입관; 및 압축된 냉매를 외부로 토출 가능하게 하는 상기 토출 챔버에 연통되는 토출관이 설치되고, 상기 토출관은 상기 흡입관 보다 하측에 위치될 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기는, 토출 압력 중간 배압 구조에서 압축실 압력 순응 중간 배압 구조로 개선함으로써, 베인 선단에 작용하는 접촉 마찰 손실 및 마모 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기는, 토출 챔버가 작은 공간으로 형성되는 경우에, 오일이 제2격벽에 의해 유동이 제한되면서, 오일과 냉매가 함께 외부로 토출되는 것을 방지하고, 오일 회수를 원활하게 할 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기는, 격벽을 지나서 반대 공간으로 지나가면서 경우에 오일이 분리되면서 냉매의 토출을 원활하게 할 수 있다.
또한, 서브베어링 커버에 의해 저유 공간과 서브베어링을 분리하여 저유 공간과 서브베어링 간의 간섭을 최소화할 수 있다.
제1격벽과 제2격벽은 서로 다른 면에서 형성되는 대칭 구조를 형성할 수 있으며, 이로 인해, 냉매와 오일이 토출 챔버 내에서 유동하는 유로의 길이를 보다 길게 확보할 수 있으며, 제1 및 제2격벽에 의해 오일이 분리된 냉매가 토출될 수 있다.
본 발명은, 메인베어링의 상면에 흡입구와, 이에 연통되는 오일 섬프 공간을 구비하여, 냉매가 실린더로 흡입되는 과정에서 오일이 압축실로 유입되도록 유도 가능한 구조를 형성하고, 압축실로 유입된 오일은 토출 과정에서 분리 가능하게 한다. 특히, 오일 섬프 공간이 원주 방향으로 형성됨에 따라, 오일은 압축실로 너무 빠르게 유입되지 않으며, 기 결정된 시간 동안 지연될 수 있게 된다.
본 발명은, 오일 배출 유로의 구조에 의해, 토출 챔버에 추가 공간이 부여될 수 있고, 고압의 가스가 압축공간으로부터 토출되는 순간 쌓여있던 오일은 격벽쪽으로 이동하는 양이 최소화될 수 있다. 즉, 고압 가스 토출 시에, 오일 배출 유로는 댐퍼 역할을 하게되며, 일정량 이상의 오일을 서브베어링의 외주와 케이싱 사이의 틈을 통해서 저유공간으로 배출되게 한다.
도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부를 분해하여 도시하는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 로터리 압축기의 압축부를 도시하는 종단면도이다.
도 4a는 서브베어링의 내측을 도시하는 평면도이다.
도 4b는 서브베어링 커버의 내측을 도시하는 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부를 도시하는 종단면도이다.
도 5b는 도 5a의 메인베어링의 상부를 도시하는 횡단면도이다.
도 5c는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부에서 흡입되는 유로를 도시하는 종단면도이다.
도 6a는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부의 일면를 도시하는 종단면도이다.
도 6b는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부의 다른 일면에서 오일 연통 유로 및 오일 배출 공간을 도시하는 종단면도이다.
도 6c는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부의 오일 배출 유로의 일례를 도시되는 종단면도이다.
도 6d는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부의 오일 배출 유로의 다른 일례를 도시되는 종단면도이다.
도 7은 서브베어링 내의 토출 챔버를 도시하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 예의 로터리 압축기를 도시하는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 예의 로터리 압축기를 도시하는 종단면도이다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
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 1은 본 발명의 로터리 압축기(100)를 도시하는 종단면도이다. 도 2는 본 발명의 로터리 압축기(100)의 압축부를 분해하여 도시하는 분해사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 로터리 압축기(100)의 압축부를 도시하는 종단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 로터리 압축기(100)에 대하여 서술한다.
본 발명에 따른 로터리 압축기(100)는 베인 로터리 압축기(100)일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 로터리 압축기(100)는 케이싱(110), 실린더(133), 롤러(134), 회전축(123), 메인베어링(131), 서브베어링(132), 및 서브베어링 커버(136)를 포함한다.
케이싱(110)은 압축기의 외관을 형성한다.
실린더(133)는 케이싱(110)에 설치되고, 압축공간(V)을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성된다.
롤러(134)는 실린더(133)의 압축공간(V)에 회전 가능하게 구비된다.
일례로, 롤러(134)에는, 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 배치되는 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)에 베인이 미끄러지게 삽입될 수 있다. 이 경우, 본 발명은, 동심 로터리 압축기일 수 있다. 하지만, 본 발명은, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 베인이 실린더 내주에 미끄러지게 삽입되는 다른 형태의 로터리 압축기가 될 수도 있다.
회전축(123)은, 롤러(134)에 회전력을 제공하도록 롤러(134)의 내주에 결합된다.
메인베어링(131) 및 서브베어링(132)은, 실린더(133)의 양 단에 각각 배치되되 상기 회전축(123)의 외주에 결합되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간(V)의 양 면을 각각 형성한다.
서브베어링(132)은, 상기 압축공간(V)과 연통 가능하도록 형성되고, 압축된 냉매를 토출 가능하도록 수용하는 토출 챔버(1321a)를 구비한다.
서브베어링 커버(136)는 서브베어링(132)의 일단을 덮도록 상기 서브베어링(132)에 결합되어 상기 서브베어링(132)과의 사이에서 상기 압축공간에 연통되되 압축된 냉매를 토출 가능하게 수용하는 상기 토출 챔버(1321a)를 형성한다.
또한, 상기 서브베어링(132) 또는 상기 서브베어링 커버(136)는 상기 토출 챔버(1321a) 내에 구비되는 일면에서 돌출 형성되는 제1격벽(136d)을 구비한다.
제1격벽(136d)은 상기 토출 챔버(1321a) 내의 반대편 타면과 기 결정된 간격으로 이격된다.
상기 제1격벽(136d)은 상기 서브베어링 커버(136)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 서브베어링(132)은, 상기 토출 챔버(1321a) 내에 구비되는 상기 제1격벽(136d)이 형성되는 반대편에서 돌출 형성되는 제2격벽(1321b)을 구비하고, 상기 제2격벽(1321b)은 상기 서브 베어링 커버(136)와 기 결정된 간격으로 이격될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 서브베어링(132)은 제2격벽(1321b)을 구비하는데, 제2격벽(1321b)은, 토출 챔버(1321a) 내에 구비되는 서브베어링(132)의 일면에서 돌출 형성된다. 또한, 제2격벽(1321b)은 서브베어링(132)의 일면과 마주하는 반대편 타면과 기 결정된 간격으로 이격된다.
서브베어링(132)의 토출 챔버(1321a)에 제2격벽(1321b)이 구비됨에 따라, 토출 챔버(1321a)가 작은 공간으로 형성되는 경우에, 오일이 제2격벽(1321b)에 의해 유동이 제한되면서, 오일과 냉매가 함께 외부로 토출되는 것을 방지하고, 오일 회수를 원활하게 할 수 있다.
서브베어링(132)은 일단이 개구되도록 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 로터리 압축기(100)는 서브베어링(132)의 개구된 일단을 덮도록 결합되어 토출 챔버(1321a)를 형성하는 서브베어링 커버(136)를 더 포함할 수 있다.
서브베어링 커버(136)는, 토출 챔버(1321a) 내에 구비되는 서브베어링 커버(136)의 일면에서 돌출 형성되는 제1격벽(136d)을 구비하고, 제1격벽(136d)은 상기 서브베어링(132)의 일면과 기 결정된 간격으로 이격될 수 있다.
제2격벽(1321b)과 제1격벽(136d)은 서로 다른 면에서 형성되는 대칭 구조를 형성할 수 있으며, 이로 인해, 냉매와 오일이 토출 챔버(1321a) 내에서 유동하는 유로의 길이를 보다 길게 확보할 수 있으며, 제1 및 제2격벽(1321b, 136d)에 의해 오일이 분리된 냉매가 토출될 수 있다.
보다 상세하게는, 도 3에서 도시되는 바와 같이, 냉매와 오일은 제1격벽(136d)과 토출 챔버(1321a)의 상면 사이를 통과하면서, 제1격벽(136d)에 의해 막히게 되는 오일은 냉매로부터 일부 분리되고, 제1격벽(136d)을 통과하게 된다. 그 후, 제2격벽(1321b)과 서브베어링 커버(136)의 면, 즉 토출 챔버(1321a)의 하면을 통과하면서, 냉매는 오일은 2차로 분리하게 된다.
서브베어링(132)은, 일 측에서 상기 압축공간(V)과 상기 토출 챔버(1321a) 사이에 구비되는 서브유입공을 구비하고, 타 측에 상기 압축된 냉매를 외부로 토출하는 토출관(1112)이 설치하고, 상기 제1 및 제2격벽(1321b, 136d)은 상기 일 측과 타 측 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
도 3에는 토출 챔버(1321a)의 상부 중앙 부근에 구비되는 서브베어링(132)에 서브유입공이 구비되고, 토출 챔버(1321a)의 우측단에 토출관(1112)이 설치되는 예가 도시되는데, 제1 및 제2격벽(1321b, 136d)은 서브유입공과 토출관(1112)의 사이에 배치되어 있다.
이러한 구조에 따르면, 제1 및 제2격벽(1321b, 136d)에 의해 냉매와 오일이 유동하는 유로의 길이가 길어지면서, 오일은 2차에 걸쳐서 분리되게 된다.
한편, 도 4a에는, 제2격벽(1321b)은 서브베어링(132)의 내주 측벽에 두 지점에 맞닿도록 형성되는 예가 도시된다. 또한, 도 4b에는 명백히 도시되지는 않았지만, 서브베어링 커버(136)가 서브베어링(132)에 결합된 경우, 제1격벽(136d)은 서브베어링(132)의 내주 측벽 두 지점에 맞닿도록 형성된다. 이러한 구조에 의해, 제1 및 제2격벽(1321b, 136d)은 토출 챔버(1321a)의 상면 또는 하면 사이에서만 이격되게 되는 구조를 형성하여, 냉매로부터 오일을 분리하는 유리한 구조가 될 수 있다.
이하, 도 2등을 참조하여, 실린더(133) 및 롤러(134) 등의 구성에 대해 서술하기로 한다.
실린더(133)는 내주면이 환형으로 형성되어 압축공간(V)을 형성한다. 또한, 실린더(133)는 냉매의 흡입유로를 구비한다. 흡입유로는, 흡입공(133a)과 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)을 포함할 수 있다.
흡입공(133a)은 압축기의 내부로 유입된 냉매를 실린더(133)의 내부로 흡입 가능하게 한다.
흡입공(133a)은, 냉매를 흡입하여 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)을 통해 압축공간(V)에 제공하도록 압축공간(V)에 연통되도록 형성된다.
흡입공(133a)으로 흡입되는 냉매는, 냉매 가스일 수 있으며, 어큐뮬레이터(accumulator)에서 냉매액과 냉매 가스로 분리되어 분리된 냉매 가스는 실린더(133)의 흡입공(133a)을 통해 압축공간(V)으로 유입되고, 냉매액은 증발기로 다시 유입되게 된다.
실린더(133)는 흡입공(133a)에 연통되는 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)을 구비할 수 있는데, 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)은 도 5a에 도시되는 바와 같이, 상하로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)은 흡입공(133a)과 압축공간(V)의 사이에서 연통되도록 배치될 수 있다. 도 5a에 도시되는 바와 같이, 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)은 서로 평행하며 측방향으로 형성되는 예가 도시되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 유로 손실을 최소화하고 흡입 효율 등을 고려하여 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)은 기 결정된 각도 경사지도록 형성될 수도 있다.
압축기의 내부로 유입된 냉매는 흡입공(133a), 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)을 지나서 압축공간(V)으로 유입되게 된다.
특히, 흡입공(133a)을 지나서 압축기의 내부로 유입된 냉매는, 제1 및 제2연통홀(133b, 133c), 즉 2개의 연통홀(133b, 133c)을 지나서 유입됨에 따라, 하나의 연통홀로 유입되는 경우에 비해, 액체 상태의 냉매는 덜 유입될 수 있으며, 기체 상태의 냉매는 흡입되는 시간이 확보되기에 거의 동일한 양으로 유입되게 되며, 유입되는 냉매의 유량은 조절될 수 있게 된다.
실린더(133)의 내주면(1332)은 타원 형상으로 형성될 수 있는데, 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 복수의 타원, 예를 들어 서로 다른 장단비를 가지는 4개의 타원이 2개의 원점을 갖도록 조합되어 비대칭 타원 형상으로 형성될 수 있으며, 실린더(133)의 내주면의 형상에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
롤러(134)는 실린더(133)의 압축공간(V)에 회전 가능하게 구비된다. 또한, 롤러(134)는 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성된다. 또한, 실린더(133)의 내주와 롤러(134)의 외주 사이에는 압축공간(V)이 형성되게 된다.
즉, 압축공간(V)은, 실린더(133)의 내주면과 롤러(134)의 외주면 사이에 형성되는 공간이다. 또한, 압축공간(V)은 복수의 베인(1351, 1352, 1353)에 의해 베인(1351, 1352, 1353)의 개수만큼의 공간으로 구획되게 된다.
일례로, 도 3을 참조하면, 압축공간(V)은, 3개의 베인(1351, 1352, 1353)에 의해, 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 측에 구비된 제1압축공간과, 흡입구(1311a)(1331) 측에 구비된 제2압축공간과, 흡입구(1311a)(1331) 측과 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 측 사이에 구비된 제3압축공간으로 구획될 수 있다.
베인(1351, 1352, 1353)은, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)에 미끄러지게 삽입되며, 롤러(134)와 함께 회전되는 구성이다. 또한, 롤러(134)의 내측에 삽입되는 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에서는 배압력이 제공되어 반대편인 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면은 실린더(133)의 내주에 접촉되게 된다.
본 발명에서 베인(1351, 1352, 1353)은 복수개로 구비되어서 멀티 배압 구조를 형성하게 되며, 복수 개의 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면이 실린더(133)의 내주에 접촉됨으로써 압축공간(V)은 복수 개의 압축공간(V)으로 구획될 수 있다.
본 발명에서 베인(1351, 1352, 1353)은 3개로 구비되는 예가 도 3 등에 도시되어 있으며, 이로 인해 압축공간(V)은 3개의 베인(1351, 1352, 1353) 사이에서 3개의 압축공간(V)으로 구획될 수 있다.
이하, 본 발명의 로터리 압축기(100)에 대하여 보다 상세히 서술한다.
도 1을 참조하면, 본 발명 따른 로터리 압축기(100)는, 케이싱(110)의 내부에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동모터(120)를 더 포함할 수 있다. 구동모터(120)는 케이싱(110)의 상측 내부공간(110a)에, 압축부(130)는 케이싱(110)의 하측 내부공간(110a)에 각각 설치될 수 있고, 구동모터(120)와 압축부(130)는 회전축(123)으로 연결될 수 있다.
케이싱(110)은 압축기의 외관을 이루는 부분으로, 압축기의 설치양태에 따라 종형 또는 횡형으로 구분될 수 있다. 종형은 구동모터(120)와 압축부(130)가 축방향을 따라 상하 양측에 배치되는 구조이고, 횡형은 구동모터(120)와 압축부(130)가 좌우 양측에 배치되는 구조이다. 본 실시예에 따른 케이싱(110)은 종형을 중심으로 설명하나, 횡형에도 적용되는 것을 배제하는 것은 아니다.
또한, 상기 케이싱(110)에는, 냉매를 내부로 유입 가능하도록 상기 케이싱(110)에 결합되는 흡입관(1111); 및 압축된 냉매를 외부로 토출 가능하게 하는 상기 토출 챔버(1321a)에 연통되는 토출관(1112)이 설치되고, 상기 토출관(1112)은 상기 흡입관(1111) 보다 하측에 위치될 수 있다.
케이싱(110)은 원통형으로 형성되는 중간쉘(111), 중간쉘(111)의 하단을 복개하는 하부쉘(112), 중간쉘(111)의 상단을 복개하는 상부쉘(113)을 포함할 수 있다.
중간쉘(111)에는 구동모터(120)와 압축부(130)가 삽입되어 고정 결합된다. 또한, 중간쉘(111)에는 흡입관(1111)이 관통 설치될 수 있다. 도 1에서는 흡입관(1111)이 구동모터(120)와 압축부 사이의 중간쉘(111)에 관통 설치되는 예가 도시된다.
이와 같이, 본 발명의 로터리 압축기(100)는 냉매가 케이싱(110)의 내부로 유입된 후, 케이싱(110) 내에서 유동하여 실린더(133)의 압축 공간으로 유입되는 저압식일 수 있다.
하부쉘(112)은 중간쉘(111)의 하단에 밀봉 결합되고, 압축부(130)로 공급될 오일이 저장되는 저유공간(110b)이 압축부(130)의 하측에 형성될 수 있다. 상부쉘(113)은 중간쉘(111)의 상단에 밀봉 결합된다.
구동모터(120)는 전동부를 이루는 부분으로, 압축부(130)를 구동시키는 동력을 제공한다. 구동모터(120)는 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함한다.
고정자(121)는 케이싱(110)의 내부에 고정 설치될 수 있으며, 케이싱(110)의 내주면에 열박음 등으로 압입되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정자(121)는 중간쉘(111)의 내주면에 압입되어 고정될 수 있다.
회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 회전자(122)의 중심에는 회전축(123)이 압입되어 결합된다. 이에 따라, 회전축(123)은 회전자(122)와 함께 동심 회전을 하게 된다.
회전축(123)의 중심에는 오일유로(125)가 중공홀 형상으로 형성되고, 오일유로(125)의 중간에는 오일통공(126a, 126b)이 회전축(123)의 외주면을 향해 관통 형성된다. 오일통공(126a, 126b)은 후술할 메인부시부(1312)의 범위에 속하는 제1 오일통공(126a)과 제2 베어링부(1322)의 범위에 속하는 제2 오일통공(126b)으로 이루어진다. 제1 오일통공(126a)과 제2 오일통공(126b)은 각각 1개씩 형성될 수도 있고, 복수씩 형성될 수 있다. 본 실시예는 복수씩 형성된 예를 도시하고 있다. 오일유로(125)는 회전축(123)의 저부에서 메인베어링(131)의 하부까지 형성되어 있다.
오일유로(125)의 중간 또는 하단에는 오일픽업(127)이 설치될 수 있다. 일례로, 오일픽업(127)은 기어펌프, 점성펌프 및 원심펌프 중 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예는 원심펌프가 적용된 예를 도시하고 있다. 이에 따라 회전축(123)이 회전을 하면 케이싱(110)의 저유공간(110b)에 채워진 오일은 오일픽업(127)에 의해 펌핑되고, 이 오일은 오일유로(125)를 따라 흡상되다가 제2 오일통공(126b)을 통해 서브부시부(1322)의 서브베어링(132)면(1322b)으로, 제1 오일통공(126a)을 통해 메인부시부(1312)의 메인베어링(131)면(1312b)으로 공급될 수 있다. 오일픽업(127)은 회전되어 오일을 흡상 가능하게 하는 프로펠러(127a)를 구비할 수 있다.
또한, 회전축(123)은, 롤러(134)와 일체로 형성되거나 또는 롤러(134)가 회전축(123)에 압입되도록 설치될 수 있다.
회전축(123)은, 롤러(134)를 기준으로 회전축(123)의 상반부, 즉 회전자(122)에 압입되는 주축부와 주축부에서 롤러(134)를 향해 연장되고 메인베어링(131)이 삽입되는 메인베어링부와, 서브베어링(132)이 삽입되는 서브베어링부를 구비할 수 있다.
메인베어링(131) 및 서브베어링(132)은 실린더(133)의 양 단에 각각 설치될 수 있다. 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 서로 이격되도록 배치되어 전술한 압축공간(V)의 양 면을 각각 형성하게 된다.
일례로, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 메인베어링(131)은 실린더(133)의 상단에 설치되어 압축공간(V)의 상면을 형성하고, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하단에 설치되어 압축공간(V)의 하면을 형성하도록 구성된 예가 도시된다.
도 1을 참조하면, 메인베어링(131)은 케이싱(110)의 중간쉘(111)에 고정 설치될 수 있다. 예를 들어 메인베어링(131)은 중간쉘(111)에 삽입되어 용접될 수 있다.
메인베어링(131)은 실린더(133)의 상단에 밀착되어 결합될 수 있다. 이에 따라 메인베어링(131)은 압축공간(V)의 상측면을 형성하고, 롤러(134)의 상면을 축방향으로 지지하는 동시에 회전축(123)의 상반부를 반경방향으로 지지한다.
메인베어링(131)은 메인플레이트부(1311) 및 메인부시부(1312)를 포함할 수 있다.
메인플레이트부(1311)는 실린더(133)의 상측을 복개하도록 실린더(133)와 결합될 수 있다.
메인부시부(1312)는 메인플레이트부(1311)의 중심에서 구동모터(120)를 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 상반부를 지지한다.
메인플레이트부(1311)는 원판형상으로 형성되고, 메인플레이트부(1311)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면에 밀착되어 고정될 수 있다.
이하, 저압측에 쌓이는 오일을 회수하는 구조와 냉매가 흡입되어 압축공간(V)으로 유입되는 구조에 대하여 서술한다.
메인베어링(131)의 상면에는 오일 섬프 공간(131b)이 구비될 수 있다. 오일 섬프 공간(131b)은 흡입구(1311a)와 연결될 수 있으며, 냉매 가스의 흡입 과정에서 압축공간(V)으로 흡입되도록 유도하고 토출 과정에서 회수하게 한다.
또한, 본 발명에서 메인베어링(131)의 상면은 흡입 냉매가 수용되는 공간으로 저압을 형성하고, 메인베어링(131)의 아래에는 고압을 형성하게 된다.
보다 상세하게는, 일례로, 도 1, 도 5a 등에 도시되는 바와 같이, 메인베어링(131)의 상면 중앙 부근에, 밀봉부(1314)가 형성되고, 메인베어링(131)의 측부에는 케이싱(110)의 내부에 구비되는 밀봉부가 접촉되게 된다. 이와 같이 밀봉부들에 의해, 흡입공간(111a)은 저압, 밀봉부(1314)의 아래 부분은 고압으로 이해될 수 있다.
오일 섬프 공간(131b)은 메인베어링(131)의 상면에서 원주 방향으로 형성될 수 있다.
도 5b에는 메인플레이트부(1311)의 상면에 오일 섬프 공간(131b)이 원주 방향으로 형성되고, 후술하는 흡입구(1311a)와 연통되어 있는 예가 도시된다.
또한, 메인베어링(131)의 상면에는 흡입구(1311a)가 형성될 수 있는데, 흡입구(1311a)는, 메인베어링(131)을 상하 방향으로 관통되도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 흡입관(1111)을 통해 유입된 냉매는 흡입구(1311a)를 통해서 하방향으로 이동하여 실린더(133)의 압축공간(V)으로 유입될 수 있다.
도 5a에는 흡입구(1311a)가 메인베어링(131)의 상하단을 관통하도록 형성되는 예가 도시된다.
한편, 도 5b에는 오일 섬프 공간(131b)에 연결되도록 흡입구(1311a)가 형성되는 예가 도시되며, 흡입구(1311a)는 횡단면을 기준으로 단면이 원주 방향으로 기 결정된 각도만큼 형성될 수 있다.
흡입구(1311a)는, 케이싱(110)에 설치된 흡입통로를 통해 유입된 냉매를 실린더(133)의 압축공간(V)으로 안내한다.
도 5b에서 살펴보면, 흡입구(1311a)와 흡입공(133a)은 상부에서 보았을 때 서로 중첩되도록 배치된다.
흡입구(1311a)와 흡입공(133a)이 도 5b에서 중첩되는 위치에 배치됨에 따라, 저압 내부의 냉매는 유로 손실을 최소화하며, 메인베어링(131)의 흡입구(1311a)와 실린더(133)의 흡입공(133a)을 지나 압축공간(V)의 내부로 유입되는 구조를 형성할 수 있다.
실린더(133)의 흡입공(133a)은, 도 5a에서 도시되는 바와 같이, 상하 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 실린더(133)는 흡입공(133a)과 압축공간(V) 사이에서 연통되는 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)을 구비할 수 있다. 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)은 흡입공(133a)과 압축공간(V) 사이에서 연통되어 흡입공(133a)으로부터 제공된 냉매를 압축공간(V) 내로 유입 가능하게 한다.
제1 및 제2연통홀(133b, 133c)은 상하 방향으로 이격되도록 형성될 수 있으며, 흡입공(133a)에서 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)로 유입되면서 유입되는 냉매의 유량은 조절되게 된다.
이와 같이, 저압측, 즉 메인베어링(131)의 상측에 쌓이는 오일은 오일 섬프 공간(131b)을 통해서 흡입구(1311a)로 유입되게 된다. 또한, 흡입관(1111)을 통해 로터리 압축기(100)의 내부로 유입된 냉매는 메인베어링(131)의 흡입구(1311a), 실린더(133)의 흡입공(133a), 제1 및 제2연통홀(133b, 133c)을 통해 압축공간(V)으로 유입된다.
전술한 바와 같이, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하단에 설치되어 압축공간(V)의 하면을 형성할 수 있다.
서브베어링(132)은 내부에 토출되는 냉매와 오일을 수용하는 토출 챔버(1321a)를 구비하는데, 토출 챔버(1321a)의 형성을 위해, 서브베어링(132)의 저부에는 서브베어링 커버(136)가 결합될 수 있다.
서브베어링(132)은, 서브플레이트부(1321) 및 서브부시부(1322)를 포함할 수 있다.
서브플레이트부(1321)는 실린더(133)의 하측을 복개하도록 실린더(133)와 결합될 수 있다.
서브부시부(1322)는 서브플레이트부(1321)의 중심에서 하부쉘(112)을 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 하반부를 지지한다.
서브플레이트부(1321)는 메인플레이트부(1311)와 마찬가지로 원판형상으로 형성되고, 서브플레이트부(1321)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면으로부터 이격될 수 있다.
서브베어링(132)은, 서브측벽(1323)을 더 포함할 수 있다.
서브측벽(1323)은 서브플레이트부(1321)의 가장자리 측부에서 하방을 향해 돌출되도록 형성된다. 또한, 서브측벽(1323)은, 서브플레이트부(1321)의 가장자리 측부에서 원주 방향을 따라서 연장되도록 형성된다.
도 5a 등을 참조하면, 서브측벽(1323)은, 케이싱(110)의 내주에 결합되어 서브부시부(1322)의 내주에서 회전축(123)이 안정되도록 지지될 수 있게 된다.
서브측벽(1323)은 기 결정된 폭을 구비할 수 있으며, 케이싱(110)의 내주에 결합되어 충분한 강성을 유지할 수 있게 한다.
서브측벽(1323)의 내주 공간에는 서브베어링 커버(136)와의 사이에서 토출 챔버(1321a)가 형성될 수 있다.
또한, 서브측벽(1323)의 저부는 서브베어링 커버(136)의 상면과 대면하게 된다.
도 5a 등을 참조하면, 서브베어링(132)의 저부에는 서브베어링 커버(136)가 결합되는 예가 도시된다.
서브베이링 커버(136)는 서브베어링(132)을 향해 돌출되는 서브보스부(136b)를 구비할 수 있다. 서브보스부(136b)는, 서브베어링 커버(136)의 내주에서 기 결정된 거리만큼 이격된 부분에서 상부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 서브보스부(136b)는 내주가 서브베어링(132)의 서브부시부(1322)의 외주에 접촉되도록 삽입되는 구조를 형성하게 된다.
또한, 서브보스부(136b)의 내측에는 서브지지부(136c)를 구비하여, 서브베어링 커버(136)는 서브베어링(132)의 서브부시부(1322)의 하단을 지지하며 서브베어링(132)에 삽입 결합되는 구조를 형성하게 된다.
본 발명에서는, 서브베어링(132)의 저부에 서브베어링 커버(136)가 결합됨으로써, 토출 챔버(1321a)를 형성함으로써, 압축된 냉매의 토출 과정에서 오일 저부에 적층되는 오일과의 간섭이 방지될 수 있게 된다.
하지만, 서브베어링(132)과 서브베어링 커버(136)에 의해 형성되는 토출 챔버(1321a)는 내부 공간이 작기에, 토출된 오일 및 냉매 가스가 바로 압축기의 외부로 빠져나갈 가능성이 있었다. 또한, 빠져나간 오일이 전체 라인을 순환하고 다시 흡입되었을 때 저압측에 쌓일 수 있으므로, 이에 대한 회수가 필요하게 된다.
이를 위해, 전술한 바와 같이, 서브베어링(132)과 서브베어링 커버(136)에는 각각 제1 및 제2격벽(1321b, 136d)이 형성될 수 있다.
서브베어링(132)의 제2격벽(1321b)은 서브베어링(132)의 토출 챔버(1321a)가 형성되는 내부에서 상면에서 서브베어링 커버(136)를 향해 돌출 형성될 수 있다. 서브베어링(132)의 제2격벽(1321b)은 반경 방향으로 배치되는 예가 도 4a에 도시된다.
일례로, 서브베어링(132)의 제2격벽(1321b)은 서브베어링(132)의 중심 부분으로부터 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되어 있다.
또한, 서브베어링 커버(136)의 격벽(제1격벽(136d))은 서브베어링 커버(136)의 내측에서 돌출되도록 형성된다.
서브베어링(132)의 격벽은 서브베어링(132)의 중심 부분으로부터 기 결정된 거리 이격되도록 배치된다.
또한, 도 3에 도시되는 바와 같이, 서브베어링(132)의 제2격벽(1321b)과 서브베어링 커버(136)의 제1격벽(136d)은 도면 기준으로 측방향으로 이격되도록 배치될 수 있다.
서브베어링(132)과 서브베어링 커버(136)에 각각 격벽이 형성됨으로써, 토출 챔버(1321a)에서 외부로 배출되기 전에, 오일이 격벽에 충돌됨으로써 외부로 배출되지 않고 회수되게 된다.
서브베어링(132)의 내부에는 실린더(133) 내의 압축공간(V)에서 압축된 냉매를 토출 가능하게 하는 토출밸브(1322a)가 구비되고, 압축공간(V) 내에서 압축된 냉매는 토출밸브(1322a)가 개방되면 토출 챔버(1321a)로 토출되게 된다.
이때, 서브베어링(132)과 서브베어링 커버(136)에 각각 형성된 격벽에 의해 충돌되게 되고, 가스와 함께 이동하는 오일이 회수되게 된다.
토출 챔버(1321a)의 높이 보다 1 내지 2 mm 낮은 서브베어링 커버(136)의 격벽 상단을 통과하면 서브베어링(132) 격벽으로 인해 하단으로 통과할 수 있으며, 이 과정에서 가스의 이동 거리가 증가하게 되며, 격벽과 이에 인접한 좁은 유로에 의해 협소한 구조에서 충돌이 야기될 수 있다.
토출 챔버(1321a) 내에서 격벽을 통과한 냉매는 토출관(1112)를 통해 최종 토출되게 된다.
종래 방식의 저압식 베인 로타리 압축기는 일반적으로 횡형 구조를 취하면서 저압 부분에 쌓이는 오일의 최소화 또는 유순환율의 최소화를 위해 밸브를 사용하였다. 횡형이 아닌 입형 구조의 경우는 저압측에 쌓이는 오일을 재흡입으로 유도하여 해결할 수 있다.
본 발명에서 오일 회수를 위해 적용하는 밸브는 격벽 구조 적용을 통해서 대체될 수 있으며, 이는 가공 변경으로 밸브를 제거하는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 메인베어링(131)의 저널과 토출 챔버(1321a)에 쌓이는 오일 처리 관련하여 서술한다.
토출 챔버(1321a) 내에 쌓이는 오일의 처리를 위해, 도 6b에 도시되는 바와 같이, 서브베어링(132)은, 토출 챔버(1321a)와 연통하는 오일 연통 유로(1321d)를 구비할 수 있다.
오일 연통 유로(1321d)는 토출 챔버(1321a)에 측방향으로 연통되는 제1유로(1321e) 및 제1유로(1321e)에 연통되고 상방향으로 형성되는 제2유로(1321f)를 포함할 수 있다.
오일 연통 유로(1321d)에 의해, 서브베어링(132)의 격벽쪽으로 유동하는 오일이 최소화되고, 격벽의 반대쪽으로 오일을 유동하여 저유공간으로 제공하게 한다.
한편, 오일 연통 유로(1321d)는 실린더(133)의 저부와 연통되게 된다. 도 6b에 도시되는 바와 같이, 실린더(133)는 오일 연통 유로(1321d)와 연통하는 오일 배출 공간(133d)을 구비할 수 있다. 오일 배출 공간(133d)은, 실린더(133)의 저부에서 오일 연통 유로(1321d)와 연통되도록 형성된다.
도 6b에 도시되는 바와 같이, 오일 배출 공간(133d)은 오일 연통 유로(1321d)보다 큰 직경을 구비할 수 있다.
또한, 실린더(133)는 오일 배출 공간(133d)과 연통되고, 측방향으로 형성되는 오일 배출 유로(133e)를 구비할 수 있다. 오일 배출 유로(133e)는 일 측은 오일 배출 공간(133d)과 연통되고, 타 측은 실린더(133)의 외주를 관통하도록 형성된다. 오일 배출 유로(133e)로 배출된 오일은, 실린더(133)와 케이싱(110)의 내주 사이의 틈을 통해서 하방향으로 유동하여 저유공간으로 배출되게 된다.
실린더(133)는 케이싱(110)의 내주에 삽입되도록 결합될 수 있다. 실린더(133)와 케이싱(110)는 실린더(133)의 외주와 케이싱(110)의 내주 사이에 오일이 지나갈 수 있는 미세한 틈이 형성되도록 서로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 도 6c를 참조하면, 서브베어링(132)은, 상기 토출 챔버(1321a)의 측부와 상기 서브베어링(132)의 외주 사이에 관통 형성되는 오일 연통 유로(1321g)를 구비하는 예가 도시된다.
오일 연통 유로(1321g)는 상기 토출 챔버(1321a)의 측부에서 측방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
토출 챔버(1321a)로부터 오일 연통 유로(1321g)로 배출된 오일은, 실린더(133)와 케이싱(110)의 내주 사이의 틈을 통해서 하방향으로 유동하여 저유공간으로 배출되게 된다.
도 6d에는, 다른 일례의 오일 연통 유로(1321g')가 도시되는데, 오일 연통 유로(1321g')는, 상기 토출 챔버(1321a)의 측부에서 상기 서브베어링(132)의 외주로 적어도 2회 절곡된 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 오일 연통 유로(1321g')는, 상기 토출 챔버(1321a)의 측부에 연통되고 측방향으로 형성되는 제1 배출 유로(1321h)와, 제1 배출 유로(1321h)와 나란하도록 일 단이 상기 서브베어링(132)의 외주에 연통되는 제2 배출 유로(1321j)와, 제1 및 제2 배출 유로(1321j) 사이를 연통하도록 상하 방향으로 형성되는 제3 배출 유로(1321i)를 포함할 수 있다.
도 6d에는 이와 같이, 2회 절곡된 형상으로 형성되고, 오일 연통 유로(1321g')가 제1 내지 제3 배출 유로(1321h, 1321j, 1321i)를 포함하도록 이루어져서, 토출 챔버(1321a)로부터 제1 내지 제3 배출 유로(1321h, 1321j, 1321i)로 배출된 오일은, 실린더(133)와 케이싱(110)의 내주 사이의 틈을 통해서 하방향으로 유동하여 저유공간으로 배출되게 된다.
메인베어링(131)과 회전축(123)의 사이에는 밀봉부(1314)가 구비된다. 도 6b 내지 도 6d에 도시되는 바와 같이, 메인베어링(131)의 상부 내측에는 밀봉부(1314)가 구비되는 예가 도시된다. 메인베어링(131) 상부에 설치되는 밀봉부(1314)에 의해, 메인베어링(131)과 회전축(123) 사이를 밀봉함으로써, 압축공간(V) 내에서 저압측으로의 고압의 오일이 토출되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 밀봉부(1314)에 오일이 고여서 정체될 수 있기에, 밀봉부(1314)에 고여서 정체되는 오일을 고압측의 저유공간으로 유동시켜야 한다. 밀봉부(1314)은 내부에 오링(1314a)을 구비할 수 있다.
이를 위해, 메인베어링(131)에는 밀봉부(1314)와 메인베어링(131)의 외주 사이를 연통 가능하게 형성되는 오일 유도 유로(1311d)가 구비될 수 있다. 오일 유도 유로(1311d)는 메인베어링(131)에서 하측방향으로의 오일의 유동을 가능하게 하여, 밀봉부(1314)에 의해 정체되는 오일을 저유공간으로 제공 가능하게 한다.
오일 유도 유로(1311d)는 밀봉부(1314)와 상기 메인베어링(131)의 외주 사이에서 적어도 일부가 하방향으로 경사지도록 연통될 수 있다.
오일 유도 유로(1311d)는 제1 유도 유로(1311d-1) 및 제2 유도 유로(1311d-2)를 포함할 수 있다. 제1 유도 유로(1311d-1)는, 일 측이 상기 밀봉부(1314)에 연통되고, 상기 메인베어링(131)의 외주를 향해 하방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.
제1 유도 유로(1311d-1)는 도 6b 내지 도 6d에 도시되는 바와 같이, 회전축(123)이 배치되는 우측 상단(도면 전체를 기준으로는 중앙 상부)에서 좌측 하부까지 형성되는 예가 도시된다.
제2 유도 유로(1311d-2)는 일 측이 제1 유도 유로(1311d-1)의 하측부분에 연통되고 다른 일 측이 메인베어링(131)의 외주에 연통되도록 배치될 수 있다.
제2 유도 유로(1311d-2)는 또한, 메인베어링(131)의 저부에서 측방향과 나란하게 형성될 수 있다.
오일 유도 유로(1311d)에 의해 밀봉부(1314)에서 정체되는 오일을 메인베어링(131)과 케이싱(110)의 사이의 틈으로 유동시켜서, 저유공간으로 오일을 배출시킨다.
메인베어링(131)은 실린더(133)의 상부에서 케이싱(110)의 내주에 삽입되도록 결합될 수 있다. 메인베어링(131)과 케이싱(110)는, 메인베어링(131)의 외주와 케이싱(110)의 내주 사이에 오일이 지나갈 수 있는 미세한 틈이 형성되도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 5a 등을 참조하면, 메인플레이트부(1311)의 축방향 양쪽 측면 중에서 롤러(134)의 상면을 마주보는 메인플레이트부(1311)의 하면에는 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)이 형성될 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 원호 형상으로 형성되어 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 내주면은 원형으로 형성되되, 외주면은 후술할 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)을 고려하여 타원 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b) 모두 내주면은 원형으로 형성되며 외주면은 타원형으로 형성될 수 있으나 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 또한, 일례로, 제1메인배압포켓(1315a)은 고압의 냉매가 수용되어, 고압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 제공 가능하게 하고, 제2메인배압포켓(1315b)은 중간압의 냉매가 수용되어, 중간압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 제공 가능하게 한다.
제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 롤러(134)의 외경범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V)으로부터 분리될 수 있다.
일례로, 제1메인배압포켓(1315a)에서의 배압은 제2메인배압포켓(1315b)에서의 배압 보다 클 수 있다. 즉, 제1메인배압포켓(1315a)은, 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에 부근에 구비됨으로써, 토출 배압을 제공할 수 있다. 또한, 제2메인배압포켓(1315b)은 흡입압과 토출압 사이의 중간압을 형성할 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)은 후술할 제1 메인베어링돌부(1316a)와 롤러(134)의 상면(134a) 사이의 미세통로를 오일(냉매오일)이 통과하여 제1메인배압포켓(1315a)으로 유입될 수 있다.
제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V) 중에서 중간압을 이루는 압축공간(V)의 범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제2메인배압포켓(1315b)은 중간압을 유지하게 된다.
제2메인배압포켓(1315b)은 제1메인배압포켓(1315a)에 비해 낮은 압력인 중간압을 형성할 수 있다. 제2메인배압포켓(1315b)은 제1 오일통공(126a)을 통해 메인베어링(131)의 메인베어링(131)구멍(1312a)으로 유입되는 오일이 제2메인배압포켓(1315b)으로 유입될 수 있다. 제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V) 중에서 흡입압을 이루는 압축공간의 범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제2메인배압포켓(1315b)은 흡입압을 유지하게 된다.
또한, 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 내주측에는 각각 제1 메인베어링돌부와 제2 메인베어링돌부가 메인부시부(1312)의 메인베어링(131)면(1312b)으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)이 외부에 대해 실링되는 동시에 회전축(123)이 안정적으로 지지될 수 있다.
베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c, 도 2)의 내측단에는 배압챔버(미도시)가 형성될 수 있는데, 배압챔버는 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)에 연통된 상태에서 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)으로부터 배압력을 제공받아 베인(1351, 1352, 1353)을 실린더(133)의 내주를 향해 가압하게 한다.
배압챔버와 베인 슬롯 등의 구성에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서는, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 모두에 구비되어 있는 예에 대하여 서술한다.
또한, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 각각에 하나 이상으로 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 각각에 두 개로 형성되는 예에 대하여 서술한다.
하지만, 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 메인베어링(131)에만 구비되어 있을 수 있으며, 또한, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 각각에 하나 또는 세개의 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 형성되는 예도 가능하다.
메인베어링(131)은 실린더(133)의 상측을 복개하도록 상기 실린더(133)와 결합되는 메인플레이트(1311)를 포함할 수 있다.
또한, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하측을 복개하도록 상기 실린더(133)와 결합되는 서브플레이트(1321)를 포함할 수 있다.
배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 메인베어링(131)의 메인플레이트(1311)의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격 형성되는 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)을 포함할 수 있다. 또한, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 서브베어링(132)의 상면에서 기 결정된 간격을 두고 이격 형성되는 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)을 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)의 세부 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 실린더(133), 롤러(134), 복수의 베인(1351, 1352, 1353), 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)을 포함하여 압축부(130)를 구성하게 되는 것으로 이해될 수 있다. 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 실린더(133)의 상하 양측에 각각 구비되어 실린더(133)와 함께 압축공간(V)을 형성하고, 롤러(134)는 압축공간(V)에 회전 가능하게 설치되며, 베인(1351, 1352, 1353)은 롤러(134)에 미끄러지게 삽입되고, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)의 내주와 각각 맞닿아 압축공간(V)은 복수의 압축공간(V)으로 구획된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하단에 밀착되어 결합될 수 있다. 이에 따라 서브베어링(132)은 압축공간(V)의 하측면을 형성하고, 롤러(134)의 하면을 축방향으로 지지하는 동시에 회전축(123)의 하반부를 반경방향으로 지지한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 서브베어링(132)은 서브플레이트부(1321) 및 서브부시부(1322)를 포함할 수 있다.
서브플레이트부(1321)는 실린더(133)의 하측을 복개하도록 실린더(133)와 결합될 수 있다.
서브부시부(1322)는 서브플레이트부(1321)의 중심에서 하부쉘(112)을 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 하반부를 지지한다.
서브플레이트부(1321)는 메인플레이트부(1311)와 마찬가지로 원판형상으로 형성되고, 서브플레이트부(1321)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면으로부터 이격될 수 있다.
서브플레이트부(1321)의 축방향 양쪽 측면 중에서 롤러(134)의 하면을 마주보는 서브플레이트부(1321)의 상면에는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)이 형성될 수 있다.
제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 앞서 설명한 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)에 각각 롤러(134)를 중심으로 대칭되게 형성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)은 각각 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1서브배압포켓(1325a)은 롤러(134)를 사이에 두고 제1메인배압포켓(1315a)과 서로 대칭되고, 제2서브배압포켓(1325b)은 롤러(134)를 사이에 두고 제2메인배압포켓(1315b)과 서로 대칭되게 형성될 수 있다.
한편, 제1서브배압포켓(1325a)의 내주측에는 제1 서브베어링돌부가, 제2서브배압포켓(1325b)의 내주측에는 제2 서브베어링돌부가 각각 형성될 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)에 각각 롤러(134)를 중심으로 비대칭되게 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)과는 다른 깊이로 형성될 수 있다.
또한, 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)의 사이, 정확하게는 제1 서브베어링돌부와 제2 서브베어링돌부의 사이 또는 제1 서브베어링돌부와 제2 서브베어링돌부가 서로 연결되는 부분에는 급유홀(미도시)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 급유홀(미도시)의 입구를 이루는 제1 단은 저유공간(110b)에 잠기도록 형성되고, 급유홀의 출구를 이루는 제2 단은 후술할 롤러(134)의 하면을 마주보는 서브플레이트부(1321)의 상면에서 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 회전경로상에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 롤러(134)의 회전시 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 급유홀(미도시)과 주기적으로 연통되면서 저유공간(110b)에 저장된 고압의 오일이 급유홀(미도시)을 통해 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)에 주기적으로 공급될 수 있고, 이를 통해 각각의 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)의 내주면(1332)을 향해 안정적으로 지지될 수 있다.
한편, 서브부시부(1322)는 중공된 부시 형상으로 형성되고, 서브부시부(1322)의 내주면을 이루는 서브베어링(132)구멍(1322a)의 내주면에는 제2 오일그루브(1322c)가 형성될 수 있다. 제2 오일그루브(1322c)는 서브부시부(1322)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성되어 그 상단이 회전축(123)의 제2 오일통공(126b)에 연통될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 회전축(123)의 외주면, 즉 서브베어링부(123c)의 외주면에도 오일그루브가 사선 또는 나선형으로 형성될 수 있다.
또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 메인베어링(131)이나 서브베어링(132) 중에서 어느 한쪽에만 형성될 수도 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 실린더(133)는 메인베어링(131)의 하면에 밀착되어 서브베어링(132)과 함께 메인베어링(131)에 볼트로 체결될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 메인베어링(131)은 케이싱(110)에 고정 결합되기에, 실린더(133)는 메인베어링(131)에 의해 케이싱(110)에 고정 결합될 수 있다.
실린더(133)는 중앙에 압축공간(V)을 이루도록 빈공간부를 구비한 환형으로 형성될 수 있다. 빈공간부는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 밀봉되어 앞서 설명한 압축공간(V)이 형성되고, 압축공간(V)에는 롤러(134)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 3 및 도 4를 참조하면, 롤러(134)는 실린더(133)의 압축공간(V)에 회전 가능하게 구비되고, 롤러(134)에는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 삽입될 수 있다. 이에 따라 압축공간(V)에는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 개수만큼의 압축공간(V)이 구획되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 3개로 이루어져 압축공간(V)은 3개의 압축공간(V)으로 구획될 수 있다.
또한, 롤러(134)는 그 외주면(1341)에 원주방향을 따라, 서로 이격되도록 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 형성될 수 있는데, 각 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)마다에는 후술할 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 각각 미끄러지게 삽입 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)은 제1 베인슬롯(1342a), 제2 베인슬롯(1342b), 제3 베인슬롯(1342c)이 도시된다. 제1 베인슬롯(1342a), 제2 베인슬롯(1342b), 제3 베인슬롯(1342c)은 원주방향을 따라 등간격 또는 비등간격을 두고 서로 동일 폭과 깊이를 가지도록 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 등간격으로 이격 배치되어 형성되는 예가 도시된다.
예를 들어, 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)은 각각 반경방향에 대해 기설정된 각도만큼 경사지게 형성되어, 베인(1351, 1352, 1353)의 길이가 충분히 확보될 수 있다. 이에 따라 실린더(133)의 내주면(1332)이 비대칭 타원형상으로 형성되는 경우에 롤러(134)의 외주면(1341)으로부터 실린더(133)의 내주면(1332)까지의 거리가 멀어지더라도 베인(1351, 1352, 1353)이 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)으로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있고, 이를 통해 실린더(133)의 내주면(1332)에 대한 설계 자유도를 높일 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기(100)의 동작에 대하여 서술하기로 한다.
로터리 압축기(100)는, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 구동모터(120)의 회전자(122)와 회전자(122)에 결합된 회전축(123)이 회전을 하게 되고, 회전축(123)에 결합되거나 일체로 형성된 롤러(134)가 회전축(123)과 함께 회전을 하게 된다.
그러면, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 롤러(134)의 회전에 의해 발생되는 원심력과 그 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면을 지지하는 배압챔버(미도시)의 배압력에 의해 각각의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)으로부터 인출되어 실린더(133)의 내주면(1332)에 접하게 된다.
그러면, 실린더(133)의 압축공간(V)은 복수의 베인(1351, 1352, 1353)에 의해 그 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 개수만큼의 압축공간(V)으로 구획되고, 각각의 압축공간(V)은 롤러(134)의 회전을 따라 이동하면서 실린더(133)의 내주면(1332) 형상과 롤러(134)의 편심에 의해 체적이 가변되며, 각각의 압축공간(V)으로 흡입되는 냉매는 롤러(134)와 베인(1351, 1352, 1353)을 따라 이동하면서 압축되어 서브베어링(132)의 토출 챔버(1321a)로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
냉매와 오일은 토출 챔버(1321a) 내에서, 제1격벽(136d)과 토출 챔버(1321a)의 상면 사이를 통과하면서, 제1격벽(136d)에 의해 막히게 되는 오일은 냉매로부터 일부 분리되고, 제1격벽(136d)을 통과하게 된다. 그 후, 제2격벽(1321b)과 서브베어링 커버(136)의 면, 즉 토출 챔버(1321a)의 하면을 통과하면서, 냉매는 오일은 2차로 분리하게 된 후, 토출관(1112)을 통해 압축기의 외부로 배출되게 된다.
또한, 오일 배출 유로(133e)의 제1 내지 제3 배출 유로(1321h, 1321j, 1321i)를 통해서, 서브베어링(132)의 측방향을 통해 오일이 배출되게 된다.
오일 배출 유로(133e)의 구조에 의해, 토출 챔버(1321a)에 추가 공간이 부여될 수 있고, 고압의 가스가 압축공간(V)으로부터 토출되는 순간 쌓여있던 오일은 격벽쪽으로 이동하는 양이 최소화될 수 있다. 즉, 고압 가스 토출 시에, 오일 배출 유로(133e)는 댐퍼 역할을 하게되며, 일정량 이상의 오일을 서브베어링(132)의 외주와 케이싱(110) 사이의 틈을 통해서 저유공간으로 배출되게 한다.
도 8은 본 발명의 다른 예의 로터리 압축기(200)를 도시하는 종단면도이다.
도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 일 예의 로터리 압축기(200)에 대하여 서술한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 8의 로터리 압축기(200)는, 케이싱(210), 구동모터(220), 압축부 등의 구성을 포함한다.
케이싱(210)은 원통형으로 형성되는 중간쉘(211), 중간쉘(211)의 하단을 복개하는 하부쉘(212), 중간쉘(211)의 상단을 복개하는 상부쉘(213)을 포함할 수 있다.
구동모터(220)는 전동부를 이루는 부분으로, 압축부(230)를 구동시키는 동력을 제공한다. 구동모터(220)는 고정자(221), 회전자(222) 및 회전축(223)을 포함한다.
도 1 등에서 전술한 로터리 압축기(200)와 마찬가지로, 도 8의 로터리 압축기(200)는, 압축부가 실린더(233), 롤러, 메인베어링(231) 및 서브베어링(232)을 포함하도록 구성된다.
실린더(233)는 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성된다.
롤러는 실린더(233)의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 배치되는 베인슬롯에 베인이 미끄러지게 삽입된다.
메인베어링(231)과 서브베어링(232)은 실린더(233)의 상하 양측에 각각 구비되어 실린더(233)와 함께 압축공간을 형성하고, 롤러는 압축공간에 회전 가능하게 설치되며, 베인은 롤러에 미끄러지게 삽입되고, 복수의 베인이 실린더(233)의 내주와 각각 맞닿아 압축공간은 복수의 압축실로 구획될 수 있다.
도 8의 로터리 압축기(200)는, 압력분리와 관련하여, 구동모터(220)는 상부에 설치되어 있다. 또한, 압축기 외부에서 냉매는 흡입관(2111)을 통해 실린더(233) 내의 압축공간으로 직접 공급되게 되고, 압축된 냉매가 공급되는 서브베어링(232) 내에는 형성된 토출 챔버는 고압으로 형성되고, 케이싱(210)의 내부에서, 구동모터(220)의 상부 공간이나, 저유공간 등은 저압으로 형성된다. 토출 챔버에는 토출관(2112)이 결합되어 토출된 냉매는 외부로 배출되게 된다.
또한, 급유 관련하여, 도 1의 로터리 압축기(200)와 마찬가지로, 축 프로펠러를 구비하는 원심급유를 통해 수행될 수 있다.
또한, 오일의 회수와 관련하여, 토출 챔버에는 도 1의 로터리 압축기(200)와 마찬가지로, 제1 및 제2격벽이 구비될 수 있다.
또한, 메인베어링(231)의 밀봉부의 오일과, 토출 챔버 내에 누적된 오일은 배압 포켓으로 회수 가능하다.
도 8과 관련하여, 설명되지 않은 부분은, 도 1 내지 도 7의 설명 부분으로 갈음하기로 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 예의 로터리 압축기(300)를 도시하는 종단면도이다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 예의 로터리 압축기(300)에 대하여 서술한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 도 9의 로터리 압축기(300)는, 케이싱(310), 구동모터(320), 압축부 등의 구성을 포함한다.
케이싱(310)은 원통형으로 형성되는 중간쉘(311), 중간쉘(311)의 하단을 복개하는 하부쉘(312), 중간쉘(311)의 상단을 복개하는 상부쉘(313)을 포함할 수 있다.
구동모터(320)는 전동부를 이루는 부분으로, 압축부(330)를 구동시키는 동력을 제공한다. 구동모터(320)는 고정자(321), 회전자(322) 및 회전축(323)을 포함한다.
도 1 등에서 전술한 로터리 압축기(300)와 마찬가지로, 도 9의 로터리 압축기(300)는, 압축부가 실린더(333), 롤러, 메인베어링(331) 및 서브베어링(332)을 포함하도록 구성된다.
실린더(333)는 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성된다.
롤러는 실린더(333)의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 배치되는 베인슬롯에 베인이 미끄러지게 삽입된다.
메인베어링(331)과 서브베어링(332)은 실린더(333)의 상하 양측에 각각 구비되어 실린더(333)와 함께 압축공간을 형성하고, 롤러는 압축공간에 회전 가능하게 설치되며, 베인은 롤러에 미끄러지게 삽입되고, 복수의 베인이 실린더(333)의 내주와 각각 맞닿아 압축공간은 복수의 압축실로 구획될 수 있다.
도 9의 로터리 압축기(300)는, 압력분리와 관련하여, 구동모터(320)는 하부에 설치되어 있다. 또한, 압축기 외부에서 냉매는 흡입관(3111)을 통해 케이싱(310) 내의 공간으로 공급되게 되고, 압축된 냉매가 공급되는 서브베어링(332) 내에는 형성된 토출 챔버는 고압으로 형성되고(케이싱 내의 상부 공간), 케이싱(310)의 내부에서, 압축부의 아래의 공간과, 저유공간 등은 저압으로 형성된다. 상부쉘(313)에는 토출관(3112)이 결합되어 토출된 냉매는 외부로 배출되게 된다.
또한, 급유 관련하여, 도 1의 로터리 압축기(100)와 마찬가지로, 축 프로펠러를 구비하는 원심급유를 통해 수행될 수 있다.
또한, 오일의 회수와 관련하여, 토출 챔버에는 도 1의 로터리 압축기(100)와 마찬가지로, 제1 및 제2격벽이 구비될 수 있다.
또한, 메인베어링(331)의 토출 챔버 내에 누적된 오일과 고압 측의 누적오일은 배압 포켓으로 차압 급유 가능하다.
도 9과 관련하여, 설명되지 않은 부분은, 도 1 내지 도 7의 설명 부분으로 갈음하기로 한다.
이상에서 설명한 로터리 압축기(100, 200, 300)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
110:케이싱 1111:흡입관
1112:토출관 1111a: 흡입공간
120:구동모터
133:실린더 133a: 흡입공
133b, 133c: 제1 및 제2연통홀
V: 압축공간 133d: 오일 배출 공간
133e: 오일 배출 유로
131:메인베어링 1311:메인플레이트부
131b: 오일 섬프 공간 1311a: 흡입구
1314: 밀봉부 1311d: 오일 유도 유로
1311d-1:제1 유도 유로 1311d-2:제2 유도 유로
134:롤러
1321:서브플레이트부 1322:서브부시부
1323: 서브측벽 1321a :토출 챔버
1321b: 제2격벽 1321c :서브유입공
1321d :오일 연통 유로 1321e: 제1유로
1321f: 제2유로 1322a: 밸브
1321g: 오일 배출 유로 1321h: 제1 배출 유로
1321j: 제2 배출 유로 1321i: 제3 배출 유로
136:서브베어링 커버 136b: 서브보스부
136a: 서브커버플레이트 136d: 제1격벽

Claims (18)

  1. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되고, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되는 실린더;
    상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되는 롤러;
    상기 롤러에 회전력을 제공하도록 상기 롤러의 내주에 결합되는 회전축;
    상기 실린더의 양 단에 각각 배치되되 상기 회전축의 외주에 결합되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링; 및
    상기 서브베어링의 일단을 덮도록 상기 서브베어링에 결합되어 상기 서브베어링과의 사이에서 상기 압축공간에 연통되되 압축된 냉매를 토출 가능하게 수용하는 토출 챔버를 형성하는 서브베어링 커버를 포함하고,
    상기 서브베어링 또는 상기 서브베어링 커버는 상기 토출 챔버 내에 구비되는 일면에서 돌출 형성되는 제1격벽을 구비하고,
    상기 제1격벽은 상기 토출 챔버 내의 반대편 타면과 기 결정된 간격으로 이격되며,
    상기 제1격벽은 상기 서브베어링의 내주 측벽의 두 지점에 맞닿도록 형성되는 로터리 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1격벽은 상기 서브베어링 커버에 구비되고,
    상기 서브베어링은, 상기 토출 챔버 내에 구비되는 상기 제1격벽이 형성되는 반대편에서 돌출 형성되는 제2격벽을 구비하고,
    상기 제2격벽은 상기 서브 베어링 커버와 기 결정된 간격으로 이격되는 로터리 압축기.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2격벽은 상기 서브베어링의 내주 측벽의 두 지점에 맞닿도록 형성되는 로터리 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 서브베어링은, 일 측에서 상기 압축공간과 상기 토출 챔버 사이에 구비되는 서브유입공을 구비하고, 타 측에 상기 압축된 냉매를 외부로 토출하는 토출관이 설치하고, 상기 제1 및 제2격벽은 상기 서브유입공과 상기 토출관 사이에 배치되는 로터리 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인베어링은, 상기 압축공간에 연통되어 압축기의 내부로 유입된 냉매를 흡입 가능하게 하도록 상하 방향으로 관통 형성되는 흡입구를 구비하고,
    상기 메인베어링은, 상기 흡입구와 연통되도록 상면에 형성되는 오일 섬프 공간을 구비하는 로터리 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오일 섬프 공간은 원주 방향으로 연장 형성되는 로터리 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서브베어링은, 상기 토출 챔버와 상기 실린더의 저부 사이에서 연통되고 상기 토출 챔버 내의 오일의 배출을 가능하게 하는 오일 연통 유로를 구비하고,
    상기 실린더는, 상기 오일 연통 유로에 연통되어 오일을 제공받아 수용하는 오일 배출 공간과, 상기 오일 배출 공간과 상기 실린더의 외주 사이에 연통되어 상기 오일 배출 공간 내의 오일을 배출하는 오일 배출 유로를 구비하는 로터리 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오일 연통 유로는 상기 토출 챔버의 측부에서 측방향으로 연통되어 측방향으로 오일을 유동 가능하게 하는 제1유로; 및
    상기 제1유로로부터 상방향으로 형성되고, 상기 오일 배출 공간에 연통되는 제2유로를 포함하는 로터리 압축기.
  10. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되고, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되는 실린더;
    상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되는 롤러;
    상기 롤러에 회전력을 제공하도록 상기 롤러의 내주에 결합되는 회전축;
    상기 실린더의 양 단에 각각 배치되되 상기 회전축의 외주에 결합되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링; 및
    상기 서브베어링의 일단을 덮도록 상기 서브베어링에 결합되어 상기 서브베어링과의 사이에서 상기 압축공간에 연통되되 압축된 냉매를 토출 가능하게 수용하는 토출 챔버를 형성하는 서브베어링 커버를 포함하고,
    상기 서브베어링 또는 상기 서브베어링 커버는 상기 토출 챔버 내에 구비되는 일면에서 돌출 형성되는 제1격벽을 구비하고,
    상기 제1격벽은 상기 토출 챔버 내의 반대편 타면과 기 결정된 간격으로 이격되며,
    상기 서브베어링은, 상기 토출 챔버의 측부와 상기 서브베어링의 외주 사이에 관통 형성되는 오일 연통 유로를 구비하는 로터리 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오일 연통 유로는 상기 토출 챔버의 측부에서 측방향으로 나란하게 형성되는 로터리 압축기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 오일 연통 유로는, 상기 토출 챔버의 측부에서 상기 서브베어링의 외주로 적어도 2회 절곡된 형상으로 형성되는 로터리 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 오일 연통 유로는,
    상기 토출 챔버의 측부에 연통되고 측방향으로 형성되는 제1 배출 유로;
    상기 제1 배출 유로와 나란하도록 일 단이 상기 서브베어링의 외주에 연통되는 제2 배출 유로; 및
    상기 제1 및 제2 배출 유로 사이를 연통하도록 상하 방향으로 형성되는 제3 배출 유로를 포함하는 로터리 압축기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 메인베어링은,
    상기 회전축의 외주와 대면하여 오일의 유동을 제한하도록 상기 회전축의 외주와의 사이를 밀봉하는 밀봉부; 및
    상기 밀봉부와 상기 메인베어링의 외주 사이에서 연통되고, 상기 밀봉부에 적층된 오일의 배출을 유도하도록 형성되는 오일 유도 유로를 구비하는 로터리 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오일 유도 유로는, 상기 밀봉부와 상기 메인베어링의 외주 사이에서 적어도 일부가 하방향으로 경사지도록 연통되는 로터리 압축기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 오일 유도 유로는,
    일 측이 상기 밀봉부에 연통되고, 상기 메인베어링의 외주를 향해 하방향으로 경사지도록 형성되는 제1 유도 유로; 및
    상기 제1 유도 유로 및 상기 메인베어링의 외주 사이에 연통되는 제2 유도 유로를 포함하는 로터리 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 유도 유로는 상기 메인베어링의 저부에서 측방향과 나란하게 형성되는 로터리 압축기.

  18. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱에는,
    냉매를 내부로 유입 가능하도록 상기 케이싱에 결합되는 흡입관; 및
    압축된 냉매를 외부로 토출 가능하게 하는 상기 토출 챔버에 연통되는 토출관이 설치되고,
    상기 토출관은 상기 흡입관 보다 하측에 위치되는 로터리 압축기.






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