KR20050033435A - 압축기 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 기밀 용기와 파이프 사이의 연결 부분으로부터 외부로의 냉매 가스의 유출을 저비용으로 확실하게 방지할 수 있는 압축기를 제공하는 것이다. 압축기는 냉매 도입 파이프가 연결되는 기밀 용기와, 기밀 용기 내에 수납되어 기밀 용기 내로 냉매를 토출하는 압축 요소를 포함한다. 냉매 도입 파이프는 원통형 파이프 본체와, 파이프 본체의 팁 내에 형성된 조오형 플랜지 부분을 갖는다. 원통형 연결 슬리브가 냉매 도입 파이프와 기밀 용기 사이에 배치된다. 제1 볼트가 연결 슬리브를 기밀 용기에 연결하도록 배치되고, 제2 볼트가 연결 슬리브를 냉매 도입 파이프의 플랜지 부분에 연결하도록 배치된다. 냉매 도입 파이프의 플랜지 부분은 제1 볼트를 은폐한다.

Description

압축기 및 그의 제조 방법 {Compressor and Method of Manufacturing the Same}
본 발명은 예를 들어 차량용 공조기 또는 물 가열기용으로 사용되는 압축기에 관한 것이다.
차량용 공조기 또는 물 가열기는 종래에 열 교환기 및 압축기로 구성된 냉매 회로를 포함했다. 예를 들어, 압축기는 전기 요소와, 전기 요소에 연결된 제1 및 제2 압축 요소와, 전기 요소 및 압축 요소를 수납하는 기밀 용기를 포함한다. 압축기는 전기 요소에 의해 압축 요소를 구동하고, 이에 의해 도입된 저압 냉매를 제1 압축 요소에서 압축하여 냉매를 중압에 의해 기밀 용기 내로 공급한다. 또한, 압축기는 제2 압축 요소에서 기밀 용기 내의 중압 냉매를 압축하여, 냉매를 고압에 의해 토출한다. 복수의 파이프가 기밀 용기에 연결된다. 즉, 냉매는 파이프를 통해 제1 압축 요소로 도입되어, 파이프를 통해 토출된다 (예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2003-120561호 참조).
각각의 파이프는 예를 들어 원통형 파이프 본체와, 파이프 본체의 팁 내에 형성된 조오(jaw)형 플랜지 부분을 포함한다. 파이프는 파이프의 플랜지 부분을 볼트를 통해 기밀 용기의 표면에 고정시킴으로써 기밀 용기에 장착된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 기밀 용기는 중압의 냉매로 충전된다. 결과적으로, 파이프를 기밀 용기에 연결시키는 볼트의 팁이 기밀 용기 내로 돌출할 때, 즉 볼트가 기밀 용기를 관통할 때, 중압의 냉매가 볼트의 기밀 용기와의 맞물림 부분으로부터 외부로 누출되는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 기밀 용기 내로의 볼트의 돌출은 절단 또는 용접에 의해 다른 부분보다 더 두꺼운, 파이프(이하에서, 파이프 연결 부분으로서 언급됨)에 연결되는 기밀 용기의 부분을 형성함으로써 방지된다.
그러나, 파이프 연결 부분이 절단에 의해 형성되더라도, 기밀 용기의 형상은 복잡해지고, 압축기의 제조 비용은 증가한다. 또한, 파이프 연결 부분이 다른 부재를 기밀 용기에 용접함으로써 형성되더라도, 용접 열이 기밀 용기의 강도 저하를 야기한다.
본 발명은 기밀 용기와 파이프 사이의 연결 부분으로부터 외부로의 냉매의 누출을 저비용으로 확실하게 방지하도록 설계된 압축기를 제공한다.
본 발명의 제1 태양은 냉매의 파이프가 연결되는 기밀 용기와, 기밀 용기 내에 수납되어 냉매를 기밀 용기 내로 토출하는 압축 요소를 포함하는 압축기에 관한 것이고, 파이프는 원통형 파이프 본체 및 파이프 본체의 팁 내에 형성된 조오형 플랜지 부분을 갖고, 슬리브가 파이프와 기밀 용기 사이에 배치되고, 제1 연결 공구가 연결 슬리브를 기밀 용기에 연결하도록 배치되고, 제2 연결 공구가 연결 슬리브를 파이프의 플랜지 부분에 연결하도록 배치되고, 파이프의 플랜지 부분은 제1 연결 공구를 은폐한다.
본 발명에 따르면, 기밀 용기와 연결 슬리브는 제1 연결 공구에 의해 서로 연결되고, 그 다음 연결 슬리브와 파이프의 플랜지 부분은 제2 연결 공구에 의해 서로 연결된다. 이 때, 제1 연결 공구의 팁이 기밀 용기 내로 돌출하여, 제1 연결 공구와 기밀 용기 사이의 개구를 통과하여 기밀 용기 내로 토출된 냉매가 제1 연결 공구 측으로 누출되더라도, 파이프의 플랜지 부분이 제1 연결 공구를 은폐하므로, 제1 연결 공구로부터 외부로의 냉매의 누출을 확실하게 방지하는 것이 가능하다. 기밀 용기 자체에 대해 두꺼운 부분이 필요 없으므로, 기밀 용기의 형상은 단순화되어 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 용접 열이 기밀 용기에 가해질 필요가 없으므로, 기밀 용기의 강도 저하를 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 제2 태양은 가스켓이 적어도 기밀 용기와 연결 슬리브 사이 또는 연결 슬리브와 파이프 사이에 배치되는 상기 압축기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기밀 용기와 연결 슬리브 사이에 가스켓을 배치함으로써, 기밀 용기의 냉매의 연결 슬리브와 기밀 용기 사이의 개구를 통한 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 연결 슬리브와 파이프 사이에 가스켓을 배치함으로써, 기밀 용기의 냉매가 제1 연결 공구 측으로 누출되더라도, 냉매의 연결 슬리브와 파이프 사이에서 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 제3 태양은 기밀 용기와 연결 슬리브가 알루미늄으로 만들어진 상기 압축기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기밀 용기와 연결 슬리브가 알루미늄으로 만들어지므로, 기밀 용기의 일부를 압착하도록 연결 슬리브를 기밀 용기에 가압하여 연결 슬리브를 기밀 용기에 결합시킴으로써, 기밀 용기 내로 토출된 냉매의 연결 슬리브와 기밀 용기 사이의 개구를 통한 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 연결 슬리브의 일부를 압착하도록 파이프를 연결 슬리브에 가압하여 연결 슬리브를 파이프에 결합시킴으로써, 기밀 용기의 냉매가 제1 연결 공구 측으로 누출되더라도, 냉매의 연결 슬리브와 파이프 사이에서 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 압축기에 따르면, 다음과 같은 효과가 제공될 수 있다. 기밀 용기와 연결 슬리브가 제1 연결 공구에 의해 서로 연결되고, 그 다음 연결 슬리브와 파이프의 플랜지 부분이 제2 연결 공구에 의해 서로 연결된다. 이 때, 제1 연결 공구의 팁이 기밀 용기 내로 돌출하여, 제1 연결 공구와 기밀 용기 사이의 개구를 통과하여 기밀 용기 내로 토출된 냉매가 제1 연결 공구 측으로 누출되더라도, 파이프의 플랜지 부분이 제1 연결 공구를 은폐하므로, 제1 연결 공구로부터 외부로의 냉매의 누출을 확실하게 방지하는 것이 가능하다. 기밀 용기 자체에 대해 두꺼운 부분이 필요 없으므로, 기밀 용기의 형상은 단순화되어 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 기밀 용기에 용접 열이 가해질 필요가 없으므로, 기밀 용기의 강도 저하를 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 목적은 압축 요소와 기밀 용기가 저융점 재료로 만들어지더라도 압축 요소를 기밀 용기에 확실하게 고정시킬 수 있는 압축기의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 태양은 전기 요소와, 전기 요소에 연결된 압축 요소와, 전기 요소 및 압축 요소를 내부에 수납하는 기밀 용기를 포함하고, 전기 요소에 의해 압축 요소를 구동하여 도입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기의 제조 방법에 관한 것이고, 방법은 압축 요소를 기밀 용기의 내부와 접촉시키는 단계와, 기밀 용기의 외부로부터 기밀 용기를 관통하여 압축 요소의 소정의 깊이에 도달하는 관통 구멍을 형성하는 단계와, 기밀 용기와 압축 요소를 서로 용접하기 위해 용접기 와이어로부터 관통 구멍 내로 액적을 적하하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 먼저, 압축 요소는 예를 들어 가열 끼워 맞춤에 의해 기밀 용기의 내부와 접촉한다. 다음으로, 기밀 용기를 관통하여 압축 요소의 소정의 깊이에 도달하는 관통 구멍은 예를 들어 드릴링에 의해 기밀 용기의 외부로부터 형성된다. 그 후에, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스의 분위기에서 용접기 와이어와 관통 구멍 사이에 아크가 발생되고, 액적이 용접기 와이어로부터 관통 구멍 내로 적하되어 구멍을 충전하고, 기밀 용기와 압축 요소가 서로 용접된다. 따라서, 소정 깊이의 구멍이 미리 압축 요소 내에 형성되므로, 압축 요소를 액적에 의해 충분히 용융시킬 필요가 없다. 따라서, 압축 요소 또는 기밀 용기가 저융점 재료로 만들어지더라도 압축 요소를 기밀 용기에 확실하게 고정시키는 것이 가능하다.
본 발명의 제5 태양은 기밀 용기, 및 기밀 용기와 접촉하는 압축 요소의 적어도 일부가 알루미늄으로 만들어진 상기 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기밀 용기, 및 기밀 용기와 접촉하는 압축 요소의 적어도 일부가 알루미늄으로 만들어지므로, 압축기의 강도 및 강성을 유지하면서 중량을 감소시키는 것이 가능하다.
와이어의 외측 크기는 1 mm 이상 내지 2.5 mm 이하로 설정될 수 있고, 관통 구멍의 직경은 와이어의 외측 크기보다 두배 또는 네배만큼 더 크게 설정될 수 있다. 따라서, 압축 요소는 와이어로부터의 액적으로 관통 구멍을 확실하게 충전함으로써 기밀 용기에 더욱 확실하게 용접될 수 있다. 관통 구멍의 직경이 와이어의 외측 크기의 두배보다 작다면, 와이어로부터의 액적이 압축 요소 내에 형성된 구멍에 도달하지 않을 위험이 있다. 다른 한편으로, 관통 구멍의 직경이 와이어의 외측 크기보다 네배가 더 큰 크기를 초과하면, 관통 구멍이 와이어로부터의 액적으로 완전히 충전되지 않을 위험이 있다.
또한, 압축 요소 내에 형성된 관통 구멍의 깊이는 기밀 용기의 판 두께의 10% 이상일 수 있다. 따라서, 압축 요소로 들어가는 액적이 충분히 확보될 수 있다. 따라서, 압축 요소를 기밀 용기에 더욱 확실하게 용접하는 것이 가능하다. 압축 요소의 깊이가 기밀 용기의 판 두께의 10%보다 작으면, 압축 요소 내에 형성된 구멍을 충전하는 소량의 액적 때문에 확실한 용접이 실행되지 않을 위험이 있다.
관통 구멍은 기밀 용기와 압축 요소 사이의 접촉 표면을 따라 소정의 간격으로 형성될 수 있다. 따라서, 압축 요소를 기밀 용기와의 접촉 표면을 따라 균일한 힘에 의해 고정시키는 것이 가능하다.
즉, 본 발명의 압축기 제조 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 제공될 수 있다. 전기 요소와, 전기 요소에 연결된 압축 요소와, 전기 요소 및 압축 요소를 수납하는 기밀 용기를 포함하고, 전기 요소에 의해 압축 요소를 구동함으로써 도입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 대해, 다음과 같은 제조 공정이 채용된다. 압축 요소는 기밀 용기의 내부와 접촉하고, 기밀 용기를 관통하여 압축 요소의 소정의 깊이에 도달하는 관통 구멍은 기밀 용기의 외부로부터 형성되고, 액적은 용접기 와이어로부터 관통 구멍 내로 적하되어 기밀 용기와 압축 요소를 서로 용접한다. 특히, 압축 요소는 예를 들어 가열 끼워 맞춤에 의해 기밀 용기의 내부와 접촉한다. 다음으로, 기밀 용기를 관통하여 압축 요소의 소정의 깊이에 도달하는 관통 구멍은 예를 들어 드릴링에 의해 기밀 용기의 외부로부터 형성된다. 그 후에, 액적은 용접기 와이어로부터 관통 구멍 내로 적하되어 구멍을 충전하고, 기밀 용기와 압축 요소가 서로 용접된다. 따라서, 소정 깊이의 구멍이 미리 압축 요소 내에 형성되므로, 액적에 의해 압축 요소를 충분히 용융시킬 필요가 없다. 따라서, 압축 요소 또는 기밀 용기가 저융점 재료로 만들어지더라도, 압축 요소를 기밀 용기에 확실하게 고정시키는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 목적은 슬리브가 나사에 의해 기밀 용기에 고정될 때, 기밀 용기와 슬리브 사이의 밀봉의 열화를 방지하는 것이다. 기밀 용기와 슬리브 사이의 밀봉의 열화를 방지하기 위한 목적은 단순히 가스켓이 기밀 용기와 슬리브 사이에 배치되는 간단한 구조에 의해 실현된다.
본 발명의 제6 태양은 구동 요소와, 기밀 용기 내에서 구동 요소에 의해 구동되는 압축 요소를 포함하고, 냉매 도입 측의 냉매 파이프를 통해 흡입된 냉매가 압축 요소에 의해 압축되어 냉매 토출 측의 냉매 파이프를 통해 토출되는, 압축기에 관한 것이고, 기밀 용기의 만곡된 표면 내에 형성된 구멍에 대응하여 장착되고 냉매 파이프가 연결되는 슬리브가 배치되고, 편평 표면이 구멍 둘레에서 기밀 용기의 외측 표면 내에 형성되고, 슬리브는 가스켓을 통해 나사에 의해 기밀 용기의 편평 표면에 고정되고, 압축 요소와 연통하는 칼라가 밀봉 재료에 의해 슬리브의 내부와 접촉한다.
본 발명의 제7 실시예는 기밀 용기가 알루미늄으로 만들어진 상기 압축기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기밀 용기 내에 구동 요소 및 구동 요소에 의해 구동되는 압축 요소를 포함하고, 냉매 도입 측의 냉매 파이프로부터 흡입된 냉매를 압축 요소에 의해 압축하여 냉매를 냉매 토출 측의 냉매 파이프를 통해 토출하는 밀봉식 압축기가 제공된다. 기밀 용기의 만곡된 표면 내에 형성된 구멍에 대응하여 장착되고 냉매 파이프가 연결되는 슬리브가 배치되고, 편평 표면이 구멍 둘레에서 기밀 용기의 외측 표면 내에 형성되고, 슬리브는 가스켓을 통해 나사에 의해 기밀 용기의 편평 표면에 고정되고, 압축 요소와 연통하는 칼라가 밀봉 재료에 의해 슬리브의 내부와 접촉한다. 따라서, 예를 들어 청구범위 제2항에서 한정된 바와 같이, 기밀 용기가 알루미늄 재료로 만들어지더라도 밀봉을 보장하면서 슬리브를 기밀 용기에 쉽게 고정시키는 것이 가능하다.
특히, 슬리브가 기밀 용기의 외측 표면 내에 형성된 구멍 둘레의 편평 표면에 가스켓을 통해 나사에 의해 고정되므로, 예를 들어 가스켓 부분은 릴리프 밸브의 역할을 할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 밀봉식 압축기의 압축 요소에 의해 압축된 냉매 가스의 압력이 과도하게 증가하여 기밀 용기 내에 비정상적으로 높은 압력을 설정하면, 가스켓 부분으로부터 고압을 해제하는 것이 가능하다. 그러므로, 기밀 용기 내의 비정상적으로 높은 압력에 의해 야기되는 기밀 용기의 파괴 위험을 방지하는 것이 가능하므로, 압축기의 내구성이 크게 개선될 수 있으며 신뢰성이 보장될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이하의 실시예에서, 유사한 구성요소는 유사한 도면 부호에 의해 표시되고, 그에 대한 설명은 생략되거나 단순화될 것이다.
(제1 실시예)
도1은 일 실시예에 따른 제1 및 제2 회전식 압축 요소(32, 34)를 포함하는 내부 중압식 다단(2단) 압축 시스템의 압축기인 회전식 압축기(10)를 도시하는 수직 단면도이다.
회전식 압축기(10)는 전기 자동차(HEV 또는 PEV)와 같은 차량의 기관실 내에 장착되어 냉매로 이산화탄소(CO2)를 사용하는 내부 중압식 다단 압축 시스템의 회전식 압축기이다. 이러한 회전식 압축기(10)는 알루미늄으로 만들어진 원통형 기밀 용기(12)와, 기밀 용기(12)의 내부 공간의 상부 측 내에 수납된 전기 요소(14)와, 기밀 용기(12)의 내부 공간의 하부 측 내에 수납된 압축 요소인 회전식 압축 메커니즘 섹션(18)을 포함한다.
전기 요소(14)는 기밀 용기(12)의 상부 공간의 내측 주연 표면을 따라 환형으로 형성된 고정자(22)와, 고정자(22) 내부의 약간의 개구를 통해 회전 가능하게 배치된 회전자(24)를 포함한다. 회전자(24)는 그의 회전 중심을 통해 축방향으로 연장되는 회전 샤프트(16)를 갖는다.
고정자(22)는 도넛형 전자석 강철 판들이 적층되어 있는 라미네이트 부재(26)와, 일련의 권취(동심 권취)에 의해 라미네이트 부재(26)의 치형부 상에 권취된 고정자 코일(28)을 갖는다. 회전자(24)는 고정자(22)의 경우에서와 같이 전자석 강철 판들이 적층되어 있는 라미네이트 부재(30)와, 라미네이트 부재(30) 내에 배열된 영구 자석(MG)을 포함한다.
다른 한편으로, 회전식 압축 메커니즘 섹션(18)은 전기 요소(14)에 의해 구동되는 제1 및 제2 압축 요소로서 제1 및 제2 회전식 압축 요소(32, 1단 및 34, 2단)와, 제2 회전식 압축 요소(34)의 상부 측면 상에 배열된 상부 지지 부재(54) 및 상부 커버(66)와, 제1 및 제2 회전식 압축 요소(32, 34)들 사이에 배열된 중간 격벽 판(36)과, 회전 샤프트(16)의 베어링으로서도 역할하는 제1 회전식 압축 요소(32)의 하부 측면 상에 배열된 하부 지지 부재(56) 및 하부 커버(68)를 포함한다. 제2 회전식 압축 요소(34)의 변위 체적은 제1 회전식 압축 요소(32)의 변위 체적보다 더 작다.
도2에 도시된 바와 같이, 제2 회전식 압축 요소(34)는 상부 실린더(38)와, 상부 실린더(38) 내에 배열되어 회전 샤프트(16)에 고정된 상부 편심 부분(42)과, 상부 편심 부분(42) 둘레에 끼워진 상부 롤러(46)와, 상부 롤러(46)와 접촉하여 상부 실린더(38)의 내부를 저압 및 고압 챔버 측으로 분할하는 (아래에서 설명되는) 상부 베인(50)을 포함한다. 상부 실린더(38) 내에, 흡입 포트(161)가 형성되어 상부 지지 부재(54)의 (아래에서 설명되는) 흡입 통로를 저압 챔버 측과 연통시킨다. 단열 판(140, 141)이 상부 실린더(38)와 상부 지지 부재(54) 사이 그리고 상부 실린더(38)와 중간 격벽 판(36) 사이에 배치된다.
제2 회전식 압축 요소(34)에 따르면, 냉매 가스는 상부 실린더(38)의 저압 측으로부터 실린더 내로 흡입된다. 이러한 상태에서, 회전 샤프트(16)가 회전되어 상부 편심 부분(42) 및 상부 롤러(46)의 편심 회전을 일으키고, 이에 의해 냉매 가스를 흡입한 실린더 내의 공간이 감소된다. 결과적으로, 냉매 가스가 압축되어 고압이 되고, 상부 실린더(38)의 고압 측으로부터 토출된다.
상부 지지 부재(54)는 상부 실린더(38)의 흡입 포트(161)에 연결된 흡입 통로와, 상부 측면 상에 리세스되도록 형성되어 토출 포트(39, 도2 참조)를 통해 상부 실린더(38)의 고압 챔버 측에 연결되는 토출 소음(消音) 챔버(62)를 포함한다. 또한, 상부 지지 부재(54) 내에, 토출 밸브가 배치되어 토출 포드(39)를 개방/폐쇄한다.
상부 커버(66)는 상부 지지 부재(54)의 토출 소음 챔버(62)를 폐쇄한다. 따라서, 토출 소음 챔버(62)는 기밀 용기(12) 내의 전기 요소(14) 측으로부터 분리된다. 이러한 상부 커버(66)는 상부 지지 부재(54)의 베어링(54A)이 끼워지는 구멍이 형성된 대체로 도넛형의 원형 강철 판으로 만들어진다. 상부 커버(66)는 기밀 용기(12)의 내측 주연 표면과 접촉하여, 용접에 의해 그에 고정된다.
제1 회전식 압축 요소(32)는 하부 실린더(40)와, 하부 실린더(40) 내의 상부 편심 부분(42)으로부터 180°의 위상차로 회전 샤프트(16)에 고정된 하부 편심 부분(44)과, 하부 편심 부분(44) 둘레에 끼워진 하부 롤러(48)와, 하부 롤러(48)와 접촉하여 하부 실린더(40)의 내부를 저압 및 고압 챔버 측으로 분할하는 하부 베인을 포함한다. 하부 실린더(40) 내에, 흡입 포트가 형성되어 하부 지지 부재(56)의 (아래에서 설명되는) 흡입 통로(60)를 저압 챔버 측과 연통시킨다.
제1 회전식 압축 요소(32)에 따르면, 냉매 가스는 하부 실린더(40)의 저압 측으로부터 실린더 내로 흡입된다. 이러한 상태에서, 회전 샤프트(16)가 회전되어 하부 편심 부분(44) 및 하부 롤러(48)의 편심 회전을 일으키고, 이에 의해 냉매 가스를 흡입한 실린더 내의 공간이 감소된다. 결과적으로, 냉매 가스가 압축되어 고압이 되고, 하부 실린더(40)의 고압 측으로부터 토출된다.
하부 지지 부재(56)는 하부 실린더(40)의 흡입 포트에 연결된 흡입 통로(60)와, 하부 측면 상에 리세스되도록 형성되어 토출 포트를 통해 하부 실린더(40)의 고압 챔버 측에 연결되는 토출 소음 챔버(64)를 포함한다. 또한, 하부 지지 부재(56) 내에, 토출 밸브가 배치되어 토출 포트를 개방/폐쇄한다.
하부 커버(68)는 하부 지지 부재(56)의 토출 소음 챔버(64)를 폐쇄한다. 하부 커버(68)는 도넛형의 원형 강철 판으로 만들어져서 하부 지지 부재(56)에 고정된다. 하부 커버(68)의 내측 주연 모서리는 하부 지지 부재(56)의 베어링(56A)의 내측 표면으로부터 내측으로 돌출한다. 따라서, 부시(123)의 하단부 표면이 하부 커버(68)에 의해 유지되어 떨어지는 것이 방지된다.
상부 및 하부 실린더(38, 40), 중간 격벽 판(36), 상부 및 하부 지지 부재(54, 56), 그리고 상부 및 하부 커버(66, 68)는 네 개의 주 볼트(128, 129)에 의해 상부 및 하부 측으로부터 체결된다. 즉, 주 볼트(128)는 상부 커버(66) 측으로부터 삽입되고, 그의 팁은 하부 지지 부재(56)와 맞물린다. 주 볼트(129)는 하부 커버(68) 측으로부터 삽입되고, 그의 팁은 상부 지지 부재(54)와 맞물린다.
상부 및 하부 실린더(38, 40)와 중간 격벽 판(36) 내에, 연통 통로가 형성되어 기밀 용기(12) 내에서 하부 지지 부재(56)의 토출 소음 챔버(64)를 상부 커버(66)의 상부 측과 연통시킨다. 중간 토출 파이프가 연통 경로의 상단부 내에서 직립한다. 이러한 중간 토출 파이프는 전기 요소(14)의 고정자(22) 상에 권취된 인접한 고정자 코일(28)들 사이의 개구를 향해 연장된다. 따라서, 비교적 저압의 냉매 가스를 전기 요소에 활발하게 공급함으로써 전기 요소(14)의 온도 증가를 억제하는 것이 가능하다.
회전 샤프트(16) 내에, 오일 구멍(80)이 축방향으로 연장되도록 형성되고, 오일 공급 구멍(82, 84)이 오일 구멍(80)으로부터 축 교차 방향으로 연장되도록 형성된다. 오일 공급 구멍(82, 84)은 회전식 압축 요소(32, 34)의 상부 및 하부 편심 부분(42, 44)의 외측 주연 표면으로 연장된다. 중간 격벽 판(36)의 내측 주연 표면 측은 상부 및 하부 편심 부분(42, 44)의 외측 주연 표면과 연통된다. 중간 격벽 판(36) 내에, 관통 구멍(131)이 뚫려서 외주 주연 표면을 내측 주연 표면과 연통시키고, 밀봉 재료가 관통 구멍(131)의 외측 주연 표면 측 내로 가압되어 관통 구멍을 밀봉한다. 또한, 연통 구멍이 관통 구멍(131)의 중간에서 상방으로 연장되도록 뚫린다. 다른 한편으로, 상부 실린더(38)의 흡입 포트(161) 내에, 연통 구멍이 중간 격벽 판(36)의 연통 구멍에 연결되도록 뚫린다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 기밀 용기(12) 내에 중압이 설정되어 기밀 용기 내의 압력이 상부 실린더(38) 내의 압력보다 더 높아지므로, 상부 실린더(38) 내로의 오일 공급이 어려워진다. 그러나, 전술한 오일 공급 메커니즘에 따르면, 오일은 오일 펌프(99)에 의해 기밀 용기(12) 내의 바닥의 오일 저장소로부터 위로 흡입되어 오일 구멍(80)을 통해 상승되고, 오일 공급 구멍(82, 84), 중간 격벽 판(36)의 관통 구멍(131), 및 연통 구멍을 통해 상부 실린더(38)의 흡입 포트(161)로 공급된다.
냉매로서, 지구 환경에 친화적인 천연 냉매인 이산화탄소(CO2)가 가연성 및 독성 등을 고려하여 사용된다. 오일(윤활유)로서, 광물유, 알킬벤젠 오일, 에테르 오일, 또는 에스터 오일과 같은 기존의 오일이 사용된다.
전술한 회전식 압축기(10)의 기밀 용기(12)는 알루미늄으로 만들어지고, 전기 요소(14) 및 회전식 압축 메커니즘 섹션(18)을 수납하는 원통형 용기 본체(12A)와, 용기 본체(12A)의 바닥 개구부에 가까운 오일 저장소가 되는 바닥 부분과, 용기 본체(12A)의 상부 개구부에 가까운 대체로 사발 형상의 단부 캡(12B, 캡 부재)를 포함한다.
단부 캡(12B)은 좌굴 사출 성형에 의해 형성되어 소정의 곡률을 갖는 환형 단차부와, 중심에 형성된 환형 장착 구멍(12D)을 포함한다. 단자(20, 배선은 생략됨)가 장착 구멍(12D)에 장착되어 전기 요소(14)에 전원을 공급한다. 이러한 단자(20)는 전기 단자(139)가 고정되는 원형 유리 부분(20A)과, 유리 부분(20A) 둘레에 형성되어 외측 및 하방으로 비스듬히 조오 형상으로 팽창된 금속 장착 부분(20B)을 포함한다.
냉매 도입 파이프(94) 및 냉매 토출 파이프(96)가 파이프로서 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A)의 외측 표면에 연결된다. 냉매 도입 파이프(94)는 연결 슬리브(73)를 통해 용기 본체(12A)에 연결되고, 하부 지지 부재(56)의 흡입 통로(60)와 연통된다. 냉매 토출 파이프(96)는 연결 슬리브(74)를 통해 용기 본체(12A)에 연결되고, 상부 지지 부재(54)의 토출 소음 챔버(62)와 연통된다. 연결 슬리브(73)는 대체로 연결 슬리브(74)의 대각선 상에 위치된다.
또한, 냉매 도입 부분(92)이 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A) 내에 배치된다. 이러한 냉매 도입 부분(92)은 상하로 연장되고, 연결 슬리브(73) 위에 위치된다. 냉매 도입 부분(92)은 기밀 용기(12) 내에서 상부 지지 부재(54)의 흡입 통로를 전기 요소(14) 측과 연통시킨다.
냉매 도입 부분(92)은 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A) 내에 일체로 형성된 두꺼운 부분(13B)과, 두꺼운 부분(13B)의 외부에 장착된 캡 부재(112)를 갖는다. 두꺼운 부분(13B)은 기밀 용기(12) 내의 전기 요소(14) 측을 외부와 연통시키는 연통 파이프(93A)와, 상부 지지 부재(54)의 흡입 통로를 외부와 연통시키는 연통 파이프(93B)와, 연통 파이프(93A, 93B)들 사이에 형성된 반원호 단면의 홈을 갖는다. 다른 한편으로, 캡 부재(112)는 두꺼운 부분(13B)의 홈에 대향한 섹션 상에 형성된 반원호 단면의 홈을 갖는다. 두꺼운 부분(13B)과 캡 부재(112)는 가스켓(114)을 통해 서로 결합되어 냉매 도입 부분(92)을 형성한다.
이제, 냉매 도입 파이프(94), 연결 슬리브(73), 및 용기 본체(12A)의 연결 구조가 도3 및 도4를 참조하여 설명될 것이다. 냉매 토출 파이프(96), 연결 슬리브(74), 및 용기 본체(12A)의 연결 구조는 위와 유사하다. 기밀 용기(12)와 연결 슬리브(73)는 제1 연결 공구인 두 개의 제1 볼트(77)에 의해 서로 연결되고, 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94)는 제2 연결 공구인 하나의 제2 볼트(78)에 의해 서로 연결된다.
특히, 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A) 내에, 암나사들이 제1 볼트(77)와 맞물리도록 형성되어 있는 두 개의 용기 암나사 부분(121)이 형성된다. 냉매 도입 파이프(94)는 원통형 파이프 본체(71)와, 파이프 본체(71)의 팁 내에 형성된 대체로 삼각형의 플랜지 부분(72)을 갖는다. 플랜지 부분(72) 내에, 플랜지 삽입 부분(721)이 전방 표면 및 후방면을 관통하도록 형성된다.
연결 슬리브(73)는 냉매 도입 플랜지 부분(72)의 경우에서와 같이 대체로 삼각형 단면이고, 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72)과 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A) 사이에 배치된다. 연결 슬리브(73)의 내측 표면은 냉매 도입 파이프(94)의 파이프로부터 공급된 냉매가 통과하는 관통 구멍(734)이다. 연결 슬리브(73)는 냉매 도입 파이프(94) 측의 단부 표면 내에 형성된 두 개의 슬리브 구멍 부분(731)과, 슬리브 구멍 부분(731)의 바닥 표면 및 기밀 용기(12) 측의 단부 표면을 관통하는 슬리브 삽입 부분(732)을 갖는다. 또한, 연결 슬리브(73)는 냉매 도입 파이프(94) 측의 단부 표면의 슬리브 구멍 부분(731)과 다른 위치에 형성되어 제2 볼트(78)와 맞물리는 슬리브 암나사 부분(733)을 갖는다.
두 개의 슬리브 구멍 부분(731)들은 관통 구멍(734)을 사이에 두고 대향한 측면들 상에 배열되고, 슬리브 암나사 부분(733)은 두 개의 슬리브 구멍 부분(731)과 함께 대체로 삼각형 형상을 형성하도록 배열된다.
가스켓(75, 76)은 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A)와 연결 슬리브(73) 사이 그리고 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72) 사이에 배치된다. 가스켓(75)은 연결 슬리브(73)의 단면 형상에 대응하는 대체로 삼각형 형상이고, 개구부가 관통 구멍(734) 및 슬리브 삽입 부분(732)에 대응하는 위치에 형성된다. 가스켓(76)은 연결 슬리브(73)의 단면 형상에 대응하는 대체로 삼각형 형상이고, 개구부가 관통 구멍(734)에 대응하는 위치에 형성된다.
냉매 도입 파이프(94), 연결 슬리브(73), 및 용기 본체(12A)는 다음과 같은 공정에 의해 연결된다. 연결 슬리브(73)가 기밀 용기(12)와 접촉한 상태에서, 제1 볼트(77)가 슬리브 구멍 부분(731) 내로 삽입되고, 슬리브 삽입 부분(732)을 통해 삽입되어 용기 암나사 부분(121)과 맞물린다. 따라서, 기밀 용기(12)와 연결 슬리브(73)가 제1 볼트(77)에 의해 서로 연결된다.
다음으로, 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72)이 연결 슬리브(73)와 접촉하여 연결 슬리브의 슬리브 구멍 부분(731)을 덮고, 이에 의해 제1 볼트(77)를 은폐한다. 이러한 상태에서, 제2 볼트(78)가 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72) 측으로부터 플랜지 삽입 부분(721) 내로 삽입되고, 슬리브 암나사 삽입 부분(73)과 맞물려서 연결 슬리브(73)를 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72)에 연결시킨다.
따라서, 제1 볼트(77)의 팁이 기밀 용기(12)의 용기 본체(12A) 내로 돌출하고, 중압의 냉매가 제1 볼트(77)와 용기 본체(12A) 사이의 개구를 통해 슬리브 구멍 부분(731)으로 누출되더라도, 냉매의 슬리브 구멍 부분(731)으로부터 외부로의 누출을 확실하게 방지하는 것이 가능하고, 이는 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72)이 제1 볼트(77)를 은폐하기 때문이다. 또한, 슬리브 구멍 부분(731)을 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분(72)으로 덮기만 하면 되므로, 회전식 압축기(10)는 더 간단하게 구성될 수 있다.
용기 본체(12A)에 대해 두꺼운 부분이 필요 없으므로, 용기 본체의 형상은 단순화되어 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 불필요한 용접 열이 용기 본체(12A)에 가해지지 않으므로, 용기 본체(12A)의 강도 저하를 방지하는 것이 가능하다.
또한, 가스켓(76)을 용기 본체(12A)와 연결 슬리브(73) 사이에 배치함으로써, 중압 냉매의 연결 슬리브(73)와 용기 본체(12A) 사이의 개구를 통한 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다. 가스켓(75)을 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94) 사이에 배치함으로써, 냉매가 슬리브 구멍 부분(731)으로 누출되더라도 중압 냉매의 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94) 사이의 개구를 통한 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
회전식 압축기(10)는 대체로 원통형의 방음 벽(202)을 갖는 지지 장치(200) 내에 수용된다. 이러한 지지 장치(200)는 차량의 기관실 내에 설치된다. 전기 요소(14)의 작동과 수반되는 소음(騷音)의 외부로의 누출은 회전식 압축기(10)의 기밀 용기(12)를 소정의 간격으로 덮음으로써 방지된다.
대체로 원형의 구멍(206)이 방음 벽(202)의 상단부 내에 형성된다. 구멍(206) 내부에, 기밀 용기(12)의 단자(20)를 덮는 단자 커버(100)와, 단자 커버(100)와 구멍(206) 사이의 개구를 폐쇄하는 환형의 상부 탄성 지지 부재(207)가 배치된다.
단자 커버(100)는 볼트(102)에 의해 기밀 용기(12)의 단부 캡(12B)에 고정된다. 상부 탄성 지지 부재(207)는 단단한 고무와 같은 탄성 재료로 만들어지고, 전체 주연부 상에서 만곡되어 구부러진다. 상부 탄성 지지 부재(207)는 내부에서 단자 커버(100)에 장착되고, 외부에서 방음 벽(202)의 구멍(206)의 내부에 장착된다. 따라서, 상부 탄성 지지 부재(207)는 만곡된 부분에 의해 단자 커버(100)로부터 전달되는 진동을 흡수하여 회전식 압축기(10)로부터 방음 벽(202)으로의 진동 전달을 방지한다.
방음 벽(202)의 바닥 표면 내에, 회전식 압축기(10)의 기밀 용기(12)의 하부 표면에 장착되는 지지 다리(150)와, 지지 다리(150)를 지지하는 탄성 마운팅(204)이 배치된다. 탄성 마운팅(204)은 단단한 고무와 같은 탄성 재료로 만들어지고, 그의 하부 표면은 방음 벽(202)에 고정된다. 지지 다리(150)는 용기 본체(12A)의 하부 표면으로부터 외측으로 확장되는 형상으로 형성된 두꺼운 알루미늄 판으로 만들어지고, (도시되지 않은) 볼트에 의해 탄성 마운팅(204)에 고정된다.
다음으로, 회전식 압축기(10)의 작동이 설명될 것이다. 먼저, 전원이 단자(20) 및 (도시되지 않은) 배선을 통해 전기 요소(14)의 고정자 코일(28)에 공급되면, 전기 요소(14)는 회전자(24)를 회전시키기 시작한다. 따라서, 회전식 압축 요소(32, 34)의 상부 및 하부 롤러(46, 48)가 상부 및 하부 실린더(38, 40) 내에서 회전 샤프트(16)와 상부 및 하부 편심 부분(42, 44)에 의해 편심으로 회전된다.
그 다음, 냉매 도입 파이프(94) 내의 저압(1단 흡입 압력(LP): 4 MPaG) 냉매 가스가 회전식 압축기(10) 내로 흡입된다. 특히, 냉매 가스는 하부 지지 부재(56)의 흡입 통로(60)를 통과하여, 흡입 포트로부터 하부 실린더(40)의 저압 챔버 측 내로 흡입된다. 흡입된 저압 냉매 가스는 제1 회전식 압축 요소(32)의 하부 롤러(48) 및 베인의 작동에 의해 압축되어, 중압(1단 토출 압력(MP1): 8 MPaG)의 냉매 가스가 된다. 중압의 냉매 가스는 하부 실린더(40)의 고압 챔버 측으로부터 토출 포트, 하부 지지 부재(56)의 토출 소음 챔버(64), 연통 경로, 및 중간 토출 파이프를 통과하여, 기밀 용기(12) 내로 토출된다.
기밀 용기(12) 내의 중압 냉매 가스는 냉매 도입 부분(92), 상부 지지 부재(54)의 흡입 통로, 및 흡입 포트(161)를 통과하여, 상부 실린더(38)의 저압 챔버 측 내로 흡입된다 (2단 흡입 압력(MP2): 8 MPaG). 흡입된 중압 냉매 가스는 제2 회전식 압축 요소(34)의 상부 롤러(46) 및 상부 베인(50)의 작동에 의해 더욱 압축되어, 고온, 고압(2단 토출 압력(HP): 12 MPaG)의 냉매 가스가 된다. 고압의 냉매 가스는 상부 실린더(38)의 고압 챔버 측으로부터 토출 포트(39) 및 상부 지지 부재(54)의 토출 소음 챔버(62)를 통과하여, 냉매 토출 파이프(96) 내로 토출된다.
(제2 실시예)
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기밀 용기(12A)와 냉매 도입 파이프(94) 사이의 연결 부분의 확대된 단면도이다. 기밀 용기(12A)의 냉매 토출 파이프(96)와의 연결 부분은 위의 구조와 유사하다.
상기 실시예에 따르면, 용기 본체(12A)와 연결 슬리브(73) 사이의 구조와, 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94) 사이의 구조가 제1 실시예와 다르다. 즉, 상기 실시예에 따르면, 연결 슬리브(73A)는 기밀 용기(12A)의 경우에서와 같이 알루미늄으로 만들어진다. 용기 본체(12A)와 연결 슬리브(73A) 사이에 가스켓이 배치되지 않는다. 기밀 용기(12A) 상의 연결 슬리브(73A)의 단부 표면은 기밀 용기(12A)에 의해 압착되어 그에 결합된다. 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94) 사이에 가스켓이 배치되지 않는다. 냉매 도입 파이프(94) 상의 연결 슬리브(73A)의 단부 표면은 냉매 도입 파이프(94)의 플랜지 부분에 의해 압착되어 기밀 용기(12A)에 결합된다.
따라서, 기밀 용기(12A)와 연결 슬리브(73A)가 알루미늄으로 만들어지므로, 연결 슬리브(73A)는 기밀 용기(12A)에 가압되어 기밀 용기를 일부를 압착하고, 연결 슬리브(73A)는 기밀 용기(12A)에 결합된다. 따라서, 기밀 용기(12A)의 냉매의 연결 슬리브(73A)와 기밀 용기(12A) 사이의 개구를 통한 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 냉매 도입 파이프(94)는 연결 슬리브(73A)에 가압되어 연결 슬리브의 일부를 압착하고, 연결 슬리브(73A)는 냉매 도입 파이프(94)에 결합된다. 따라서, 기밀 용기(12A)의 냉매가 슬리브 구멍 부분(731)으로 누출되더라도, 냉매의 연결 슬리브(73A)와 냉매 도입 파이프(94) 사이의 개구를 통한 외부로의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명은 이전의 실시예로 제한되지 않으며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 변형 및 개선 등도 본 발명 내에 있다. 예를 들어, 제1 실시예에 따르면, 가스켓(76)이 용기 본체(12A)와 연결 슬리브(73) 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 연결 슬리브(73)가 용기 본체(12A)에 결합될 수 있는 한 가스켓이 배치될 필요가 없다. 유사하게, 상기 실시예에 따르면, 가스켓(75)이 연결 슬리브(73)와 냉매 도입 파이프(94) 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 냉매 도입 파이프(94)가 연결 슬리브(73)에 결합될 수 있는 한 가스켓이 배치될 필요가 없다.
또한, 상기 실시예에 따르면, 회전식 압축기(10)는 2단 압축 시스템이다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 회전식 압축기는 단상(1단) 압축 시스템 또는 3단 이상의 압축 시스템일 수 있다. 예를 들어, 단상 압축 시스템의 회전식 압축기는 냉매가 외부로부터 도입되고 도입된 냉매가 압축 요소에 의해 압축되어 기밀 용기 내로 토출되고 냉매가 기밀 용기로부터 외부로 토출되는 방식으로 구성된다.
(제3 실시예)
다음으로, 본 발명의 다른 실시예가 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 회전식 압축 요소(232, 234)를 포함하는 내부 중압식 다단(2단) 압축 시스템의 압축기인 회전식 압축기(210)를 도시하는 수직 단면도이다.
회전식 압축기(210)는 냉매로 이산화탄소(CO2)를 사용하는 내부 중압식 다단 압축 시스템의 회전식 압축기이다. 이러한 회전식 압축기(210)는 알루미늄으로 만들어진 원통형 기밀 용기(212)와, 기밀 용기(212)의 내부 공간의 상부 측 내에 수납된 전기 요소(214)와, 기밀 용기(212)의 내부 공간의 하부 측 내에 수납된 압축 요소인 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)을 포함한다.
특히, 회전식 압축기(210)의 높이는 220 mm(외경 120 mm)이고, 전기 요소(214)의 높이는 약 80 mm(외경 110 mm)이고, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)의 높이는 약 70 mm(외경 110 mm)이다. 전기 요소(214)와 회전식 압축 메커니즘 섹션(218) 사이의 공간은 약 5 mm이다.
도7에 도시된 바와 같이, 전기 요소(214)는 기밀 용기(212)의 상부 공간의 내측 주연 표면을 따라 환형으로 형성된 고정자(222)와, 고정자(222) 내부의 약간의 개구를 통해 회전 가능하게 배치된 회전자(224)를 포함한다. 회전자(224)는 그의 회전 중심을 통해 축방향으로 연장되는 회전 샤프트(126)를 갖는다.
고정자(222)는 도넛형 전자석 강철 판들이 적층되어 있는 라미네이트 부재(226)와, 일련의 권취(동심 권취)에 의해 라미네이트 부재(226)의 치형부 상에 권취된 고정자 코일(228)을 갖는다. 회전자(224)는 고정자(222)의 경우에서와 같이 전자석 강철 판들이 적층되어 있는 라미네이트 부재(230)와, 라미네이트 부재(230) 내에 배열된 영구 자석(MG)을 포함한다.
다른 한편으로, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)은 전자기 요소(214)에 의해 구동되는 제1 및 제2 회전식 압축 요소(232, 1단 및 234, 2단)와, 제2 회전식 압축 요소(234)의 상부 측면 상에 배열된 상부 지지 부재(254) 및 상부 커버(266)와, 제1 및 제2 회전식 압축 요소(232, 234)들 사이에 배열된 중간 격벽 판(236)과, 회전 샤프트(216)의 베어링으로서도 역할하는 제1 회전식 압축 요소(232)의 하부 측면 상에 배열된 하부 지지 부재(256) 및 하부 커버(268)를 포함한다. 제2 회전식 압축 요소(234)의 변위 체적은 제1 회전식 압축 요소(232)보다 더 작다.
도8에 도시된 바와 같이, 제2 회전식 압축 요소(234)는 상부 실린더(238)와, 상부 실린더(238) 내에 배열되어 회전 샤프트(216)에 고정된 상부 편심 부분(242)과, 상부 편심 부분(242) 둘레에 끼워진 상부 롤러(246)와, 상부 롤러(246)와 접촉하여 상부 실린더(38)의 내부를 저압 및 고압 챔버 측으로 분리하는 (이하에서 설명되는) 상부 베인(250)을 포함한다. 상부 실린더(238) 내에, 흡입 포트(361)가 형성되어 상부 지지 부재(254)의 (이하에서 설명되는) 흡입 통로(258)를 저압 챔버 측과 연통시킨다.
제2 회전식 압축 요소(234)에 따르면, 냉매 가스는 상부 실린더(238)의 저압 측으로부터 실린더 내로 흡입된다. 이러한 상태에서, 회전 샤프트(216)가 회전되어 상부 편심 부분(242) 및 상부 롤러(246)의 편심 회전을 일으키고, 이에 의해 냉매 가스를 흡입한 실린더 내의 공간이 감소된다. 결과적으로, 냉매 가스는 압축되어 고압이 되고, 상부 실린더(238)의 고압 측으로부터 토출된다.
상부 지지 부재(254)는 상부 실린더(238)의 흡입 포트(361)에 연결된 흡입 통로(258)와, 상부 측면 상에 리세스되도록 형성되어 토출 포트(239, 도8 참조)를 통해 상부 실린더(238)의 고압 챔버 측에 연결되는 토출 소음 챔버(262)를 포함한다. 또한, 상부 지지 부재(254) 내에, 토출 밸브가 배치되어 토출 포트(239)를 개방/폐쇄한다.
베어링(254A)이 상부 지지 부재(254)의 중심에서 직립한다. 원통형 부시(322)가 베어링(254A)의 내측 표면에 고정된다. 부시(322)는 양호한 미끄럼 특성의 재료로 만들어진다.
상부 커버(266)는 알루미늄으로 만들어지고, 상부 지지 부재(254)의 토출 소음 챔버(262)를 폐쇄한다. 따라서, 토출 소음 챔버(262)는 기밀 용기(212) 내의 전기 요소(214) 측으로부터 분리된다. 이러한 상부 커버(266)는 상부 지지 부재(254)의 베어링(254A)이 끼워지는 구멍이 형성된 대체로 도넛형으로 형성된다. 상부 커버(266)는 비드를 갖는 가스켓(324)이 상부 지지 부재(254)와 함께 유지되는 상태에서 상부 지지 부재(254)에 고정된다. 상부 커버(266)는 기밀 용기(212)의 내측 주연 표면과 접촉하여, 용접에 의해 그에 고정된다.
O-링(326)이 상부 커버(266)의 내측 주연 모서리와 베어링(254A)의 외측 표면 사이에 배치된다. 토출 소음 챔버(262)로부터의 가스 누출이 이러한 O-링(326)에 의해 방지되어 그의 체적을 증가시킬 수 있다. 상부 커버(266)의 내측 주연 모서리 측면을 C-링에 의해 베어링(254A)에 고정시킬 필요가 없다.
상부 커버(266)의 두께는 2 mm 이상 내지 10 mm 이하(본 실시예에 따르면 가장 양호하게는 6 mm)이다. 상부 커버(266)를 그러한 두께로 설정함으로써, 기밀 용기(212)보다 더 높아지는 토출 소음 챔버(262)의 압력을 충분히 견디면서 소형화를 달성하고, 전기 요소(214)로부터의 절연 거리를 확보하는 것이 가능하다.
제1 회전식 압축 요소(232)는 하부 실린더(240)와, 하부 실린더(240) 내의 상부 편심 부분(242)으로부터 180°의 위상차로 회전 샤프트(216)에 고정된 하부 편심 부분(244)과, 하부 편심 부분(244) 둘레에 끼워진 하부 롤러(248)와, 하부 롤러(248)와 접촉하여 하부 실린더(240)의 내부를 저압 및 고압 챔버 측으로 분할하는 (도시되지 않은) 하부 베인을 포함한다. 하부 실린더(240) 내에, 흡입 포트(362)가 형성되어 하부 지지 부재(256)의 (아래에서 설명되는) 흡입 통로(260)를 저압 챔버 측과 연통시킨다.
제1 회전식 압축 요소(232)에 따르면, 냉매 가스가 하부 실린더(240)의 저압 측으로부터 실린더 내로 흡입된다. 이러한 상태에서, 회전 샤프트(216)가 회전되어 하부 편심 부분(244) 및 하부 롤러(248)의 편심 회전을 일으키고, 이에 의해 냉매 가스를 흡입한 실린더 내의 공간이 감소된다. 결과적으로, 냉매 가스는 압축되어 고압이 되고, 하부 실린더(240)의 고압 측으로부터 토출된다.
하부 지지 부재(256)는 하부 실린더(240)의 흡입 포트(362)에 연결되는 흡입 통로(260)와, 하부 측면 상에 리세스되도록 형성되어 토출 포트를 통해 하부 실린더(240)의 고압 챔버 측에 연결되는 토출 소음 챔버(264)를 포함한다. 또한, 하부 지지 부재(256) 내에, 토출 밸브가 배치되어 토출 포트를 개방/폐쇄한다.
베어링(256A)이 하부 지지 부재(256)의 중심을 통해 형성되고, 원통형 부시(323)가 베어링(256A)의 내측 표면에 고정된다. 부시(322)의 경우에서와 같이, 부시(323)는 양호한 미끄럼 특성의 재료로 만들어진다. 회전 샤프트(216)는 상부 지지 부재(254)의 베어링(254A) 및 하부 지지 부재(256)의 베어링(256A)에 의해 부시(322, 323)를 통해 유지된다.
하부 지지 부재(256)는 철 소결 재료로 만들어지거나 (주조된다). 하부 커버(268)가 장착되는 표면(하부 표면)은 0.1 mm 이하의 평활도로 가공되고, 그 다음 증기 처리를 받는다. 하부 커버(268)가 장착되는 표면은 증기 처리에 의해 산화철이 되고, 따라서 소결 재료 내의 구멍이 폐쇄되어 밀봉을 개선한다. 따라서, 하부 커버(268)와 하부 지지 부재(256) 사이에 가스켓이 배치될 필요가 없다.
하부 커버(268)는 하부 지지 부재(256)의 토출 소음 챔버(264)를 폐쇄한다. 하부 커버(268)는 도넛형의 원형 강철 판으로 만들어지고, 하부 지지 부재(256)에 고정된다. 하부 커버(268)의 내측 주연 모서리는 하부 지지 부재(256)의 베어링(256A)의 내측 표면으로부터 내측으로 돌출한다. 따라서, 부시(323)의 하단부 표면은 하부 커버(268)에 의해 유지되어 떨어지는 것이 방지된다.
상부 및 하부 실린더(238, 240), 중간 격벽 판(236), 상부 및 하부 지지 부재(254, 256), 그리고 상부 및 하부 커버(266, 268)는 상부 및 하부 측면으로부터 네 개의 주 볼트(278, 329)에 의해 체결된다. 즉, 주 볼트(278)는 상부 커버(266) 측으로부터 삽입되어, 그의 팁이 하부 지지 부재(256)와 맞물린다. 주 볼트(329)는 하부 커버(268) 측으로부터 삽입되어, 그의 팁이 상부 지지 부재(254)와 맞물린다.
또한, 상부 및 하부 실린더(238, 240), 중간 격벽 판(326), 그리고 상부 및 하부 지지 부재(254, 256)는 주 볼트(278, 329) 외부에 위치된 보조 볼트(336)에 의해 체결된다. 보조 볼트(336)는 상부 지지 부재(254) 측으로부터 삽입되어, 그의 팁이 하부 지지 부재(256)와 맞물린다. 또한, 보조 볼트(336)는 상부 베인(250)의 (아래에서 설명되는) 안내 홈(270) 근방에 위치된다.
따라서, 회전식 압축 메커니즘 섹션(18)이 주 볼트(278, 329) 이외에 보조 볼트(336, 336)에 의해 통합되므로, 그의 밀봉이 보장될 수 있고, 상부 베인(250)의 안내 홈(270)의 주위가 체결될 수 있고, 상부 베인(250)에 가해지는 압력의 누출이 방지될 수 있다.
상부 및 하부 실린더(238, 240) 및 중간 격벽 판(236) 내에, 연통 경로가 형성되어 하부 지지 부재(256)의 토출 소음 챔버(264)를 기밀 용기(212) 내의 상부 커버(266)의 상부 측과 연통시킨다. 중간 토출 파이프(321)가 연통 경로의 상단부 내에서 직립한다. 이러한 중간 토출 파이프(321)는 전기 요소(214)의 고정자(222) 상에 권취된 인접한 고정자 코일(228)들 사이의 개구를 향해 연장된다. 따라서, 비교적 낮은 온도의 냉매 가스를 전기 요소에 활발하게 공급함으로써 전기 요소(214)의 온도 증가를 억제하는 것이 가능하다.
회전 샤프트(216) 내에, 오일 구멍(280)이 축방향으로 연장되도록 형성되고, 오일 공급 구멍(282, 284)이 오일 구멍(280)으로부터 축 교차 방향으로 연장되도록 형성된다. 오일 공급 구멍(282, 284)은 회전식 압축 요소(232, 234)의 상부 및 하부 편심 부분(242, 244)의 외측 주연 표면으로 연장된다. 중간 격벽 판(236)의 내측 주연 표면 측은 상부 및 하부 편심 부분(242, 244)의 외측 주연 표면과 연통된다. 중간 격벽 판(236) 내에, 도9에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(331)이 뚫려서 외측 주연 표면을 내측 주연 표면과 연통시키고, 밀봉 재료(332)가 관통 구멍(331)의 외측 주연 표면 측 내로 가압되어 관통 구멍을 밀봉한다. 또한, 연통 구멍(333)은 관통 구멍(331)의 중간에서 상방으로 연장되도록 뚫린다. 다른 한편으로, 상부 실린더(238)의 흡입 포트(361) 내에, 연통 구멍(334)이 중간 격벽 판(236)의 연통 구멍(333)에 연결되도록 뚫린다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 기밀 용기(212) 내에 중압이 설정되고 그 안의 압력이 상부 실린더(238) 내의 압력보다 더 높아지므로, 상부 실린더(238) 내로의 오일의 공급이 어려워진다. 그러나, 전술한 오일 공급 메커니즘에 따르면, 오일은 기밀 용기(212) 내의 바닥의 오일 저장소로부터 위로 흡입되어 오일 구멍(280)을 통해 상승되어, 오일 공급 구멍(282, 284), 중간 격벽 판(236)의 관통 구멍(331), 및 연통 구멍(333, 334)을 통해 상부 실린더(238)의 흡입 포트(361)로 공급된다.
냉매로서, 지구 환경에 친화적인 천연 냉매인 이산화탄소(CO2)가 가연성 및 독성 등을 고려하여 사용된다. 오일(윤활유)로서, 광물유, 알킬벤젠 오일, 에테르 오일, 또는 에스터 오일과 같은 기존의 오일이 사용된다.
이제, 제2 회전식 압축 요소(234)가 설명될 것이다. 제1 회전식 압축 요소(232)의 구성은 대체로 유사하다. 즉, 도10에 도시된 바와 같이, 제2 회전식 압축 요소(234)의 상부 실린더(238) 내에, 내측 주연 표면(상부 롤러(246) 측)으로부터 외측 주연 측면으로 연장되는 안내 홈(270)과, 안내 홈(270)의 외측 주연 측면을 외측 주연 표면(기밀 용기(212)의 용기 본체(212A) 측면)과 연통시키는 하우징 부분(270A)이 형성된다.
상부 베인(250)은 안내 홈(270) 내에 수납되고, 하우징 부분(270A)은 스프링(276)과, 스프링(276)의 기밀 용기(212) 측으로의 당김을 방지하는 금속 플러그(337)를 수용한다. 따라서, 스프링(276)은 항상 상부 베인(250)을 상부 롤러(246) 측으로 가압한다. 제2 회전식 압축 요소(234)의 토출 압력인 고압이 (도시되지 않은) 배압 챔버로부터 안내 홈(270)으로 배압으로서 가해진다. 따라서, 플러그(337)의 스프링(276) 측은 고압이 되고, 기밀 용기(212) 측은 중압이 된다.
플러그(337)의 외부 크기는 하우징 부분(270A)의 내경보다 더 작게 설정되고, 플러그(337)는 개구를 갖는 하우징 부분(270A) 내에 끼워진다. O-링(338)이 플러그(337)의 외측 주연 표면에 장착되고, 플러그(337)와 하우징 부분(270A) 사이의 개구가 밀봉된다. 플러그(337)의 내측 단부로부터 O-링(338)까지의 크기는 플러그(337)의 외측 단부와 기밀 용기(212)의 용기 본체(212A) 사이의 공간보다 더 크게 설정된다.
따라서, 하우징 부분(270A) 내로의 플러그(337)의 가압 및 고정의 경우에서와 같이, 상부 실린더(238)의 변형으로 인한 상부 실린더(238)와 상부 지지 부재(254) 사이의 밀봉 저하에 의해 야기되는 성능 열화의 문제점을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 스프링(276) 측의 고압이 플러그(337)를 하우징 부분(270A)으로부터 외부로 밀어서 기밀 용기(212)와 접촉시키더라도, O-링(338)은 플러그(337)와 하우징 부분(270A) 사이의 개구를 여전히 밀봉한다.
상부 편심 부분(242)을 하부 편심 부분(244)에 연결하는 회전 샤프트(216)의 부분은 연결 부분(290)이다. 이러한 연결 부분(290)의 단면 형상은 타원형이고, 그의 단면적은 원형 단면의 회전 샤프트(216)의 다른 부분과 비교하여 더 크다. 즉, 연결 부분(290)의 단면 형상은 상부 및 하부 편심 부분(242, 244)의 편심 방향에서 더 두껍다.
따라서, 연결 부분(290)의 단면의 제2 모멘트는 회전 샤프트(216)의 다른 부분보다 더 크게 설정되어 강도(강성)을 보장하고, 이에 의해 내구성 및 신뢰성이 개선될 수 있다. 결과적으로, 고압과 저압 사이의 차이가 큰 냉매가 사용되어 회전 샤프트(216)에 대한 부하를 크게 하더라도, 회전 샤프트(216)의 변형이 방지될 수 있다.
기밀 용기(212)는 알루미늄으로 만들어지고, 전기 요소(214) 및 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)을 수납하는 원통형 용기 본체(212A)와, 용기 본체(212A)의 바닥 개구부를 폐쇄하는 오일 저장소인 바닥 부분과, 용기 본체(212A)의 상부 개구부를 폐쇄하는 대체로 사발 형상의 단부 캡(212B, 캡 부재)을 포함한다.
단부 캡(212B)은 좌굴 사출 성형에 의해 형성되어 소정의 곡률을 갖는 환형 단차부(212C)와, 중심에 형성된 원형 장착 구멍(212D)을 포함한다. 단자(220, 배선은 생략됨)가 장착 구멍(212D)에 장착되어, 전기 요소(214)에 전원을 공급한다. 이러한 단자(220)는 전기 단자(339)가 고정되는 원형 유리 부분(220A)과, 유리 부분(220A) 둘레에 형성되어 외측 및 하방으로 비스듬히 조오 형상으로 팽창된 금속 장착 부분(220B)을 포함한다. 장착 부분(220B)의 두께는 2.4±0.5 mm로 설정된다. 단자(220)는 유리 부분(220A)을 하부 측으로부터 상부 측으로 노출되도록 장착 구멍(212D) 내로 삽입하고, 장착 부분(220B)을 장착 구멍(212D)의 주연 모서리와 접촉시킨다. 이러한 상태에서, 단부 캡(212B)의 장착 구멍(212D)의 주연 모서리와 장착 부분(220B)이 서로 용접되어, 단자(20)가 단부 캡(212B)에 고정된다.
흡입된 냉매의 액체로부터 가스를 분리하는 축압기가 브라켓(347)을 통해 기밀 용기(212)에 장착된다.
기밀 용기(212)의 용기 본체(212A)의 외측 표면 내에, 냉매 도입 파이프(294)가 삽입되는 슬리브(343)와, 냉매 도입 파이프(292)가 삽입되는 슬리브(341, 344)와, 냉매 토출 파이프(296)가 삽입되는 슬리브(343)가 배치된다. 특히, 슬리브(341, 342, 343, 344)는 원통형이고, 용접에 의해 용기 본체(212A)에 고정된다. 슬리브(341, 342)는 서로 상하로 인접하고, 슬리브(343)는 대체로 슬리브(341)의 대각선 상에 있다. 슬리브(344)는 슬리브(341)로부터 약 90°만큼 변위된 위치에 있다.
조오 부분(351)은 슬리브(341, 343, 344)의 팁의 외측 주연부 내에 형성되고, (도시되지 않은) 나사 홈이 슬리브(342)의 내측 주연부 내에 형성된다. 기밀 테스트 파이프 연결을 위한 커플러가 조오 부분(351)과 탈착 가능하게 맞물릴 수 있고, 기밀 테스트 파이프 연결을 위한 커넥터가 나사에 의해 나사 홈 내에 고정될 수 있다. 따라서, (도시되지 않은) 압축 공기 발생기로부터의 기밀 테스트 파이프가 커플러 또는 커넥터를 사용함으로써 쉽게 연결될 수 있으므로, 기밀 테스트는 단시간 내에 종료될 수 있다. 특히, 서로 상하로 인접한 슬리브(341, 342)의 경우에, 조오 부분(351)이 하나의 슬리브(341) 내에 형성되고 나사 홈이 다른 슬리브(342) 내에 형성되므로, 커넥터와 비교하여 비교적 큰 커플러를 인접하게 장착할 필요가 없고, 슬리브(341, 342)들 사이의 공간이 좁아질 수 있다.
냉매 도입 파이프(294)의 일 단부는 슬리브(342)를 통해 하부 지지 부재(256)의 흡입 통로(260)에 연결되고, 타 단부는 축압기의 하단부에 연결된다. 냉매 도입 파이프(292)의 일 단부는 슬리브(341)를 통해 상부 지지 부재(254)의 흡입 통로(258)에 연결되고, 타 단부는 슬리브(344)를 통해 기밀 용기(212) 내의 전기 요소(214) 측에 연결된다. 냉매 토출 파이프(296)는 슬리브(343)를 통해 상부 지지 부재(254)의 토출 소음 챔버(262)에 연결된다.
다음으로, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)을 기밀 용기(212)에 용접하는 공정이 도11을 참조하여 설명될 것이다. 먼저, 가열 끼워 맞춤에 의해, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)의 상부 커버(266)가 기밀 용기(212)의 용기 본체(212A)의 내부와 접촉한다.
다음으로, 용기 본체(212A)의 외부로부터 용기 본체(212A)를 관통하여 상부 커버(266)의 소정의 깊이에 도달하는 관통 구멍(370)이 원추형 팁을 갖는 드릴에 의해 형성된다. 관통 구멍(370)은 구멍 직경(D)을 갖고, 용기 본체(212A)와 상부 커버(266) 사이의 접촉 표면을 따라 소정의 간격으로, 특히 용기 본체(212A)의 외측 주연 방향으로 형성된다. 따라서, 용기 본체(212A)의 판 두께(t), 즉 깊이(t)를 갖는 관통 구멍(371)이 용기 본체(212A) 내에 형성된다. 상부 커버(266) 내에, 소정의 깊이(s)를 갖는 사발 형상의 구멍 부분(372)이 형성된다.
결과적으로, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스의 분위기에서 외경(dw)을 갖는 와이어(373)와 관통 구멍(370) 사이에 아크가 발생되고, 와이어(373)로부터 관통 구멍(370) 내로 액적이 적하되고, 용기 본체(212A)와 상부 커버(266)가 서로 용접된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 와이어(373)의 외경(dw)은 1.6 mm이고, 용기 본체(212A)의 판 두께는 5.0 mm이고, 관통 구멍(370)의 구멍 직경(D)은 5.0 mm이고, 구멍 부분(372)의 깊이(s)는 2.0 mm이고, 용접 위치는 네 개이다.
따라서, 소정 깊이의 구멍이 미리 압축 요소 내에 형성되므로, 압축 요소가 충분히 용융되지 않더라도 금속 덩어리가 액적에 의해 쉽게 형성될 수 있다. 결과적으로, 압축 요소 또는 기밀 용기가 저융점 재료로 만들어지더라도, 압축 요소는 기밀 용기에 확실하게 고정될 수 있다.
용기 본체(212A)와 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)이 알루미늄으로 만들어지므로, 회전식 압축기(210)의 강도 및 강성을 보장하면서 중량을 감소시키는 것이 가능하다. 와이어(373)의 외경(dw)은 1.6 mm 이하로 설정되고, 관통 구멍(370)의 구멍 직경(D)은 5.0 mm로 설정된다. 따라서, 관통 구멍(370)은 와이어(373)로부터의 액적에 의해 확실하게 폐쇄될 수 있고, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)은 용기 본체(212A)에 확실하게 용접될 수 있다.
상부 커버(266) 내에 형성된 구멍 부분(372)의 깊이(s)는 2.0 mm로 설정된다. 따라서, 상부 커버(266)의 구멍 부분(372)으로 들어가는 충분한 액적이 보장될 수 있다. 결과적으로, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)은 용기 본체(212A)에 더 확실하게 용접될 수 있다. 또한, 관통 구멍(370)이 용기 본체(212A)와 상부 커버(266) 사이의 접촉 표면을 따라 소정의 간격으로 형성되므로, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)은 용기 본체(212A)와의 접촉 표면을 따라 균일한 힘에 의해 고정될 수 있다.
도12는 전술한 회전식 압축기(210)가 적용된 물 가열기(353)를 도시한다. 물 가열기(353)는 가스 냉각기(354)를 갖는 (도시되지 않은) 고온수 탱크와, 증발기(357)와, 축압기(346)와, 회전식 압축기(210)를 포함한다.
회전식 압축기(210)에 연결된 냉매 토출 파이프(296)는 물을 가열하는 가스 냉각기(354)에 연결된다. 가스 냉각기(354) 및 증발기(357)는 파이프에 의해 감압 장치인 팽창 밸브(356)를 통해 서로 연결된다. 증발기(357)는 파이프에 의해 축압기(346)에 연결된다. 축압기(346)는 회전식 압축기(210)에 연결된 냉매 도입 파이프(294)에 연결된다. 냉매 도입 파이프(292)와 냉매 토출 파이프(296)는 제상 도관을 구성하는 제상 파이프(358)에 의해 유동 경로 제어 장치인 솔레노이드 밸브(359)를 통해 서로 연결된다.
다음으로, 물 가열기(353)의 작동이 도6 및 도11을 참조하여 설명될 것이다. 솔레노이드 밸브(359)는 가열 및 운전 중에 폐쇄된다.
먼저, 전원이 단자(220) 및 (도시되지 않은) 배선을 통해 전기 요소(214)의 고정자 코일(228)에 공급되면, 전기 요소(214)는 회전자(224)를 회전시키기 시작한다. 따라서, 회전식 압축 요소(232, 234)의 상부 및 하부 롤러(246, 248)는 상부 및 하부 실린더(238, 240) 내에서 회전 샤프트(216)와 상부 및 하부 편심 부분(242, 244)에 의해 편심으로 회전된다.
그 다음, 냉매 도입 파이프(294) 내의 저압(1단 흡입 압력(LP): 4 MPaG) 냉매 가스가 회전식 압축기(210) 내로 흡입된다. 특히, 냉매 가스는 하부 지지 부재(256)의 흡입 통로(260)를 통과하여, 흡입 포트(362)로부터 하부 실린더(240)의 저압 챔버 측 내로 흡입된다. 흡입된 저압 냉매 가스는 제1 회전식 압축 요소(232)의 하부 롤러(248) 및 베인의 작동에 의해 압축되어 중압(1단 토출 압력(MP1): 8 MPaG)의 냉매 가스가 된다. 중압의 냉매 가스는 하부 실린더(240)의 고압 챔버 측으로부터 토출 포트, 하부 지지 부재(256)의 토출 소음 챔버(264), 연통 경로, 및 중간 토출 파이프(321)를 통과하여, 기밀 용기(212) 내로 토출된다.
기밀 용기(212) 내의 중압 냉매 가스는 냉매 도입 파이프(292), 상부 지지 부재(254)의 흡입 통로(258), 및 흡입 포트(361)를 통과하여, 상부 실린더(238)의 저압 챔버 측 내로 흡입된다 (2단 흡입 압력(MP2): 8 MPaG). 흡입된 중압 냉매 가스는 제2 회전식 압축 요소(234)의 상부 롤러(246) 및 상부 베인(250)의 작동에 의해 더욱 압축되어, 고온, 고압(2단 토출 압력(HP): 12 MPaG)의 냉매 가스가 된다. 고압의 냉매 가스는 상부 실린더(238)의 고압 챔버 측으로부터 토출 포트(239) 및 상부 지지 부재(254)의 토출 소음 챔버(262)를 통과하여, 냉매 토출 파이프(296) 내로 토출된다.
회전식 압축기(210)로부터 토출된 냉매 토출 파이프(296)의 냉매 가스는 약 +100℃로 상승되어, 가스 냉각기(354) 내로 흐른다. 고온, 고압의 냉매 가스는 가스 냉각기(354) 내에서 열을 방출하여 고온수 탱크 내의 물을 가열하고, 약 +90℃의 고온수를 발생시킨다. 결과적으로, 냉매 가스의 온도는 낮아지고, 그의 압력은 팽창 밸브(356)를 통해 감소된다. 그 다음, 냉매 가스는 증발기(357) 내로 흐르고, 축압기(346)를 통과하여, 냉매 도입 파이프(294) 내로 흐른다.
위에서 설명한 바와 같이, 냉매 가스는 회전식 압축기(210), 가스 냉각기(354), 증발기(357), 및 축압기(346)를 통해 순차적으로 순환되는 사이클을 반복한다.
또한, 예를 들어 겨울의 낮은 외부 온도 환경에서, 물 가열기(353)의 운전은 증발기(357) 내에 성애를 발생시킨다. 그러한 경우에, 솔레노이드 밸브(359)가 개방되고, 팽창 밸브(356)가 완전히 개방되어 증발기(357)의 제상 운전을 실행한다. 따라서, 냉매 도입 파이프(292) 내의 중압 냉매 가스는 제상 파이프(358)를 통과하여 냉매 토출 파이프(296) 내로 흐르고, 그 다음 냉매 토출 파이프 내의 소량의 고압 냉매 가스와 합쳐져서 가스 냉각기(354) 내로 흐른다. 이러한 냉매의 온도는 약 +50 내지 60℃이다. 가스 냉각기(354)에서 열이 방출되지 않고, 오히려 열이 흡수된다. 그 다음, 가스 냉각기(354) 내에서 온도가 비교적 높아진 냉매 가스는 증발 밸브(356)를 통과하여 증발기(357)에 도달한다. 따라서, 증발기(357)는 가열되어 제상되고, 이는 대체로 중압의 비교적 고온의 냉매가 증발기 내로 흐르기 때문이다.
이제, 고압의 냉매가 증발기를 제상하기 위해 압력이 감소되지 않고 증발기(357)에 공급되었으므로, 회전식 압축기(210)의 제1 회전식 압축 요소(232)의 흡입 압력이 상승하고, 그의 토출 압력이 높아진다. 따라서, 제2 회전식 압축 요소(234)의 흡입 압력은 그의 토출 압력과 대체로 동일해져서, 압력 역전 현상이 제2 회전식 압축 요소(234)의 흡입 측(저압 측)과 토출 측(고압 측) 사이에서 일어날 우려를 발생시킨다. 그러나, 위에서 설명한 바와 같이, 증발기(357)가 제1 회전식 압축 요소(232)로부터 토출된 중압의 냉매 가스를 사용함으로써 제상되므로, 고압과 중압 사이의 역전 현상을 방지하는 것이 가능하다.
압축기는 본 실시예의 내부 중압식 다단 압축 시스템의 회전식 압축기로 제한되지 않는다. 단일 실린더의 회전식 압축기가 본 발명 내에 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 회전식 압축기(210)는 물 가열기(353)의 냉매 회로용으로 사용된다. 그러나, 회전식 압축기(210)는 이에 제한되지 않고 실내 가열용으로 사용될 수 있다.
본 발명은 본 실시예로 제한되지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 변형 및 개선 등이 본 발명 내에 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따르면, 기밀 용기(212)의 용기 본체(212A)와 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)의 상부 커버(266)는 알루미늄으로 만들어지고, 상부 커버(266)는 용기 본체(212A)에 용접된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)의 다른 구성 부재, 즉 제1 회전식 압축 요소(232), 제2 회전식 압축 요소(234), 상부 지지 부재(254), 상부 커버(266), 중간 격벽 판(236), 하부 지지 부재(256), 하부 커버(268)가 알루미늄으로 만들어져서 용기 본체(212A)에 용접될 수 있다. 즉, 전체 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)이 알루미늄으로 만들어질 수 있다. 또는, 용기 본체(212A)에 용접되는 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)의 부재만이 알루미늄으로 만들어지고, 다른 부재들은 철로 만들어질 수 있다. 전체 회전식 압축 메커니즘 섹션(218)이 알루미늄으로 만들어지면, 중량 감소가 실현될 수 있어서, 차량용 공조기 등을 위해 적합하게 사용된다. 예를 들어, 상부 실린더(238) 또는 하부 실린더(240)가 알루미늄으로 만들어져서, 용기 본체(212A)에 용접될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 사발 형상의 구멍 부분(272)이 원추형 팁을 갖는 드릴에 의해 형성된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 도13에 도시된 바와 같이, 편평한 바닥 표면을 갖는 구멍 부분(372A)이 형성될 수 있다. 또는, 도14에 도시된 바와 같이, 대체로 반구형 형상의 구멍 부분(372B)이 형성될 수 있다.
(제4 실시예)
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예가 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 도15는 본 실시예에 따른 제1 및 제2 회전식 압축 요소(432, 434)를 포함하는 내부 중압식 다단(2단) 압축 시스템의 회전식 압축기(410)를 도시하는 수직 단면도이다.
도면에서, 도면 부호 410은 내부 중압식 다단(2단) 압축 시스템의 회전식 압축기를 표시하고, 이산화탄소(CO2)가 냉매로 사용된다. 이러한 회전식 압축기(410)는 원통형 기밀 용기(412)와, 기밀 용기(412)의 내부 공간의 상부 측 내에 수납된 구동 요소인 전기 요소(414)와, 전기 요소(414) 아래에 배열되어 전기 요소(414)의 회전 샤프트(416)에 의해 구동되는 제1 및 제2 압축 요소인 제1 회전식 압축 요소(432, 1단) 및 제2 회전식 압축 요소(434, 2단)를 포함하는 회전식 압축 메커니즘 섹션(418)을 포함한다.
본 실시예의 기밀 용기(412)는 알루미늄 재료로 만들어지고, 전기 요소(414) 및 회전식 압축 메커니즘 섹션(418)을 수납하는 용기 본체(412A)와, 용기 본체(412A)의 상부 개구부를 폐쇄하는 대체로 얇은 사발형 단부 캡(412B, 캡 부재)을 포함한다. 원형 장착 구멍(412D)이 단부 캡(412B)의 상부 표면 중심에 형성된다. 전체 주연부가 전기 요소(414)에 전원을 공급하기 위해 주연부 상에 형성된 복수의 볼트 구멍(412C)을 갖는 (도시되지 않은) 금속(철) 커버로 덮인 단자(배선은 생략됨)가 장착 구멍(412D)으로 개방된다. 단부 캡(412B)이 용기 본체(412A)의 상단부 내측 벽 내로 삽입된 상태에서, 단부 캡은 외부로부터 아크 용접되어 고정되고, 이에 의해 기밀 용기(412)를 형성한다.
전기 요소(414)는 소위 극성 동심 권취 시스템의 DC 모터이고, 기밀 용기(412)의 상부 공간의 내측 주연 표면을 따라 환형으로 장착된 고정자(422)와, 고정자(422) 내부의 약간의 개구를 통해 삽입되어 설치된 회전자(424)를 포함한다. 회전자(424)는 기밀 용기(412)의 중심을 통해 수직 방향으로 연장되는 회전 샤프트(416)에 고정된다. 고정자(422)는 도넛형 전자석 강철 판들을 적층시킴으로써 구성되어 기밀 용기(412)의 내측 표면에 가열 끼워 맞춤된 라미네이트 부재(426)와, 일련의 권취(동심 권취)에 의해 라미네이트 부재(426)의 치형부 상에 권취된 고정자 코일(428)을 갖는다. 회전자(424)는 고정자(422)의 경우에서와 같은 전자석 강철 판들의 라미네이트 부재(430)와, 라미네이트 부재(430) 내로 삽입된 영구 자석(MG)을 포함한다.
오일 펌프(499)가 오일 공급 수단으로서 회전 샤프트(416)의 하단부 내에 형성된다. 이러한 오일 펌프(499)에 의해, 윤활유가 기밀 용기(412)의 바닥 부분 내에 형성된 오일 저장소로부터 위로 흡입되어, 회전 샤프트(416)의 축 중심에 수직 방향으로 형성된 (도시되지 않은) 오일 구멍을 통과하고, 오일 구멍과 연통하는 수평 오일 공급 구멍(482, 484; 아래에서 설명되는 상부 및 하부 편심 부분(442, 444) 내에 형성됨)으로부터 상부 및 하부 편심 부분(442, 444)과 제1 및 제2 회전식 압축 요소(432, 434)의 미끄럼 부분 등으로 공급된다. 따라서, 제1 및 제2 회전식 압축 요소(432, 434)의 마모 방지 및 밀봉이 실시된다.
중간 격벽 판(436)이 제1 및 제2 회전식 압축 요소(432, 434)들 사이에 유지된다. 즉, 제1 및 제2 회전식 압축 요소(432, 434)는 중간 격벽 판(436)과, 중간 격벽 판(436) 위와 아래에 배열된 상부 및 하부 실린더(438, 440)와, 상부 및 하부 실린더(438, 440) 내에서 180°의 위상차로 회전 샤프트(416) 내에 배치된 하부 및 상부 편심 부분(442, 444)에 의해 편심으로 회전되는 상부 및 하부 롤러(446, 448)와, 상부 하부 롤러(446, 448)와 접촉하여 상부 및 하부 실린더(438, 440)의 내부를 저압 및 고압 챔버 측으로 분할하는 (도시되지 않은) 베인과, 상부 실린더(438)의 상부 개방 표면 및 하부 실린더(440)의 하부 개방 표면을 폐쇄하며 회전 샤프트(416)의 베어링으로도 역할하는 지지 부재인 상부 및 하부 지지 부재(454, 456)를 포함한다.
상부 및 하부 지지 부재(454, 456)는 흡입 포트(561, 562)를 통해 상부 및 하부 실린더(438, 440)의 내부와 연통하는 흡입 통로(458, 460)와, 부분적으로 리세스되어 상부 및 하부 커버(466, 468)로 리세스된 부분을 덮음으로써 형성된 토출 소음 챔버(462, 464)를 포함한다.
상부 커버(466)는 알루미늄 재료로 만들어지고, 그의 외측 주연 표면이 기밀 용기(412)의 내측 벽과 접촉할 수 있도록 형성된다. 상부 커버(466)의 외측 주연 표면은 구부러져서, 도시된 바와 같이 종방향(회전 샤프트의 축방향, 본 실시예에서는 상향 방향)으로 상승한다. 상부 커버(466)는 그의 구부러져서 상승된 외측 주연 표면을 기밀 용기에 가용접함으로써 기밀 용기(412)에 장착된다.
상부 커버(466)는 상부 지지 부재(454)의 리세스의 상부 개구부를 폐쇄하여, 상부 지지 부재(454) 내의 (도시되지 않은) 토출 포트를 통해 제2 회전식 압축 요소(434)의 상부 실린더(438)의 내부와 연통하는 토출 소음 챔버(466)를 한정한다. 전기 요소(414)는 상부 커버(466)로부터 소정의 간격으로 상부 커버 위에 배치된다. 이러한 경우에, 전기 요소(414)의 고정자 코일(428)의 하단부는 상부 커버(466)의 외측 주연 표면의 구부러져서 상승된 상단부와 토출 소음 챔버(462)를 덮는 상부 커버(466)의 표면 사이에 위치된다.
상부 커버(466)는 중심에 형성된 (도시되지 않은) 원형 관통 구멍을 갖는 대체로 도넛형의 원형 알루미늄 판으로 만들어진다. 회전 샤프트(416)의 베어링(454A)이 배치되는 상부 지지 부재(454)가 관통 구멍 내로 삽입되고, 그의 주연부가 네 개의 주 볼트(478)에 의해 상부 측으로부터 상부 지지 부재(454)에 고정된다. 주 볼트(478)는 상부 지지 부재(454)를 관통하고, 그의 팁은 하부 지지 부재(456)와 맞물려서, 상부 커버(466), 상부 지지 부재(454), 상부 실린더(438), 중간 격벽 판(436), 하부 실린더(440), 및 하부 지지 부재(456)를 통합한다. 또한, 하부 커버(468)는 볼트(476)에 의해 하부 지지 부재(456)에 고정된다.
기밀 용기(412)의 용기 본체(412A) 내에, 냉매 토출 부분(492) 및 냉매 도입 부분(496)이 상부 및 하부 지지 부재(454, 456)의 토출 소음 챔버(462, 464)에 대응하는 위치에 형성된다. 냉매 토출 부분(492)에 대해, 두꺼운 부분(413A)이 기밀 용기(412)의 용기 본체(412A)와 일체로 형성된다. 냉매 도입 부분(496)에 대해, 두꺼운 부분(413B)이 기밀 용기(412)의 용기 본체(412A)와 일체로 형성된다.
구멍(502)이 기밀 용기(412)의 냉매 토출 부분(492) 내에 형성되어 기밀 용기의 내부를 외부와 연통시킨다. 구멍(502)을 둘러싸는 원통형 기밀 용기(412)의 외측 표면 내에, 편평 표면(504)이 소정 범위의 평면 상에 형성된다 (도16). 냉매를 토출 소음 챔버(462)로부터 기밀 용기(412)의 외부로 토출하기 위해, 구리, 알루미늄, 또는 황동과 같은 재료로 만들어진 (도시되지 않은) 중공 냉매 파이프와 연결되는 슬리브(470)가 구멍(502)에 장착된다. 또한, 구멍(502)의 직경은 칼라(508)를 (아래에서 설명되는) 튜브 흡입구(506)에 쉽게 끼우도록 칼라(508)보다 소정의 크기만큼 더 크게 설정된다.
슬리브(470)는 냉매 파이프와 유사한 재료로 만들어지고, 그의 내부는 냉매 파이프를 삽입하기 위한 원통형 형상을 나타낸다. 연결 부분(470A)이 슬리브(470)의 일 측면 상에 배치되고, 장착 부분(470B)이 연결 부분(470A)에 이어서 슬리브(470)를 기밀 용기(412)에 고정시키도록 타 측면 상에 배치된다. 장착 부분(470B)은 연결 부분(470A)보다 직경이 더 크게 형성되고, 냉매 파이프가 삽입되는 삽입 부분(470C)이 슬리브(470) 내에 형성된다.
연결 부분(470A)에 대향한 장착 부분(470B)의 측면은 평평하게 형성되고, 이러한 평평 부분은 기밀 용기(412)의 편평 표면(504)에 결합될 수 있다. (도시되지 않은) 스토퍼가 슬리브(470) 내에 형성된 삽입 부분(470C) 내에 배치되어, 소정의 크기 이상의 냉매 파이프의 삽입을 방지한다. 본 실시예에 따르면, (도시되지 않은) 두 개의 나사 구멍이 장착 부분(470B) 내에 형성되어 슬리브(470)를 고정시킨다. 그러나, 하나(하나의 나사)가 강도에 대해 충분하다. 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413A) 내에, (도시되지 않은) 나사 구멍이 슬리브(470)의 나사 구멍에 대응하는 위치에 배치된다. 이러한 나사 구멍은 두꺼운 부분(413A)을 관통하지 않는 깊이로 형성되어, 냉매 가스의 기밀 용기(412) 내부로부터 외부로의 누출을 방지한다.
냉매 파이프는 슬리브(470)의 연결 부분(470A) 측으로부터 삽입 부분(470C) 내로 스토퍼와 접촉할 때까지 삽입되고, 냉매 파이프의 외측 주연 표면과 연결 부분(470A)이 용접에 의해 서로 고정된다. 냉매 파이프가 슬리브(470)의 연결 부분(470A)에 용접되어 고정된 상태에서, 튜브 흡입구(506)의 일 측면은 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413A) 내에 형성된 구멍(502)으로부터 상부 지지 부재(454)의 토출 소음 챔버(462)와 연통하는 연통 경로(462A)에 끼워지고, 칼라(508)는 튜브 흡입구(506)의 타 측면 내로 끼워진다.
(도시되지 않은) 홈이 슬리브(470)의 삽입 부분(470C)의 내측 주연 표면(장착 부분(470B) 측면) 내에 형성된다. 열 저항성 합성 고무로 만들어진 (본 발명의 밀봉 재료에 상응하는) 탄성 O-링(516)이 홈 내에 맞물려서, 삽입 부분(470C)과 칼라(508) 사이의 가스 누출을 방지한다. 또한, 기밀 용기(412)의 냉매 토출 부분(492) 내에 배치된 두꺼운 부분(413A)의 편평 표면(504)과 장착 부분(470B) 사이에, 유연하고 부드러운 금속 판으로 만들어진 가스켓(510)이 삽입되어 가스 누출을 방지한다.
그 다음, 나사(474)가 장착 부분(470B) 내에 배치된 나사 구멍으로부터 삽입되어, 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413A) 내에 배치된 나사 구멍 내로 체결된다. 따라서, 슬리브(470)는 기밀 용기(412)의 냉매 토출 부분(492)에 고정된다. 이 때, 칼라(508)는 기밀 용기(412)의 편평 표면(504)으로부터 소정의 크기만큼 돌출하여, 슬리브(470)의 삽입 부분(470C) 내로 소정의 크기만큼 삽입된다. 슬리브(470) 내로 삽입된 칼라(508)와 삽입 부분(470C)은 O-링(516)의 탄성력에 의해 서로로부터 강력하게 밀봉된다. 따라서, 슬리브(470)의 삽입 부분(470C)과 칼라(508) 사이에서의 기밀 용기(412)의 가스 누출을 방지하는 것이 가능하다.
가스켓(510)이 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413A)의 편평 표면(504)과 장착 부분(470B) 사이에 배치되므로, 두꺼운 부분(413A)의 편평 표면(504)과 장착 부분(470B)은 서로로부터 밀봉될 수 있다. 따라서, 기밀 용기(412)의 중압 냉매 가스의 구멍(502)으로부터 가스켓(510), 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413A)의 편평 표면(504), 및 슬리브(470)의 장착 부분(470B) 사이로의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
냉매 도입 부분(496)은 냉매 토출 부분(492)의 경우에서와 같이 구성된다. 즉, 두꺼운 부분(413A)과 유사한 두꺼운 부분(413B)이 기밀 용기(412)의 만곡된 표면 내에 배치되고, 구멍(502)과 유사한 구멍(522)이 두꺼운 부분(413B) 내에 배치된다. 또한, 편평 표면(504)과 유사한 편평 표면(524)이 구멍(522) 둘레에서 기밀 용기의 외측 표면 내에 형성된다.
기밀 용기(412)의 외부로부터 흡입 포트(562) 내로 냉매를 흡입하기 위해, 구리, 알루미늄, 또는 황동과 같은 재료로 만들어진 (도시되지 않은) 중공 냉매 파이프와 연결되는 위와 유사한 슬리브(470)가 구멍(522)에 장착된다. 또한, (도시되지 않은) 나사 구멍이 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413B) 내의 슬리브(470)의 나사 구멍에 대응하는 위치에 배치된다. 이러한 나사 구멍은 두꺼운 부분(413B)을 관통하지 않는 깊이로 형성되어, 기밀 용기(412)의 내부로부터 외부로의 냉매 가스의 누출을 방지한다.
냉매 파이프는 슬리브(470)의 연결 부분(470A) 측으로부터 삽입 부분(470C) 내로 스토퍼와 접촉할 때까지 삽입되고, 냉매 파이프의 외측 주연 표면과 연결 부분(470A)은 용접에 의해 서로 고정된다. 냉매 파이프가 슬리브(470)의 연결 부분(470A)에 용접되어 고정된 상태에서, 위와 유사한 튜브 흡입구(506)의 일 측면이 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413B) 내에 형성된 구멍(522)으로부터 하부 지지 부재(456)의 흡입 포트(562)와 연통하는 흡입 통로(460)에 끼워지고, 칼라(508)는 튜브 흡입구(506)의 타 측면 내로 끼워진다.
위와 유사한 (도시되지 않은) 홈이 슬리브(470)의 삽입 부분(470C)의 내측 주연 표면(장착 부분(470B) 측면) 둘레에 형성된다. 열 저항성 합성 고무로 만들어진 (본 발명의 밀봉 재료에 상응하는) 탄성 O-링(516)이 홈 내로 삽입되어, 삽입 부분(470C)과 칼라(508) 사이의 가스 누출을 방지한다. 또한, 기밀 용기(412)의 냉매 도입 부분(496) 내에 배치된 두꺼운 부분(413B)의 편평 표면(524)과 장착 부분(470B) 사이에, 유연하고 부드러운 금속 판으로 만들어진 가스켓(510)이 삽입되어 가스 누출을 방지한다.
그 다음, 나사(474, 일 측면이 도시되지 않음)가 장착 부분(470B) 내에 배치된 나사 구멍으로부터 삽입되어, 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413B) 내에 배치된 나사 구멍 내로 체결된다. 따라서, 슬리브(470)가 기밀 용기(412)의 냉매 도입 부분(496)에 고정된다. 이 때, 칼라(508)는 기밀 용기(412)의 편평 표면(504)으로부터 소정의 크기만큼 돌출하여, 슬리브(470)의 삽입 부분(470C) 내로 소정의 크기만큼 삽입된다. 슬리브(470) 내로 삽입된 칼라(508)와 삽입 부분(470C)은 O-링(516)의 탄성력에 의해 서로로부터 강력하게 밀봉된다. 따라서, 슬리브(470)의 삽입 부분(470C)과 칼라(508) 사이에서의 기밀 용기(412)의 가스의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
가스켓(510)이 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413B)의 편평 표면(524)과 장착 부분(470B) 사이에 배치되므로, 두꺼운 부분(413B)의 편평 표면(524)과 장착 부분(470B)은 서로로부터 밀봉될 수 있다. 따라서, 기밀 용기(412)의 중압 냉매 가스의 구멍(502)으로부터 가스켓(510), 기밀 용기(412)의 두꺼운 부분(413B)의 편평 표면(524), 및 슬리브(470)의 장착 부분(470B) 사이로의 누출을 방지하는 것이 가능하다.
냉매로서, 지구 환경에 친화적인 천연 냉매인 이산화탄소(CO2)가 가연성 및 독성 등을 고려하여 사용된다. 윤활유인 오일로서, 광물유, 알킬벤젠 오일, 에테르 오일, 에스터 오일, 또는 폴리알킬 글라이콜(PAG)과 같은 기존의 오일이 사용된다. 이산화탄소가 본 발명에 따른 냉매로 사용된다. 그러나, 본 발명은 그러한 냉매로 제한되지 않는다. 탄화수소와 같은 다른 기존의 냉매가 사용될 수 있다.
다음으로, 전술한 방식으로 구성된 본 발명의 회전식 압축기(10)의 작동이 설명될 것이다. 전원이 (도시되지 않은) 배선 및 단자를 통해 회전식 압축기(10)의 전기 요소(414)의 고정자 코일(428)에 공급되면, 전기 요소(414)는 회전자(424)를 회전시키기 시작한다. 이러한 회전에 의해, 회전 샤프트(416)와 일체로 배치된 상부 및 하부 편심 부분(442, 444)에 끼워진 상부 및 하부 롤러(446, 448)가 상부 및 하부 실린더(438, 440) 내에서 편심으로 회전된다.
따라서, 냉매 파이프로부터 하부 지지 부재(456) 내에 형성된 흡입 통로(460)를 통과하여 (도시되지 않은) 흡입 포트로부터 하부 실린더(440)의 저압 챔버 측 내로 흡입된 저압 냉매 가스는 롤러(448) 및 (도시되지 않은) 베인의 작동에 의해 압축되어 중압의 냉매 가스가 되고, 하부 실린더(440)의 고압 챔버 측으로부터 (도시되지 않은) 중간 토출 파이프를 통해 기밀 용기(412) 내로 토출된다. 결과적으로, 기밀 용기(412) 내에 중압이 설정된다. 이 때, 냉매 가스는 구멍(502, 522) 내로 흘러서, 그 안에 중압을 설정한다. 그러나, 가스켓(510)이 슬리브(470)들의 두꺼운 부분(413A, 413B)들 사이에 삽입되므로, 기밀 용기(412) 내로 토출된 냉매 가스는 기밀 용기 외부로 누출되지 않는다.
그 다음, 기밀 용기(412) 내의 중압 냉매 가스는 상부 커버(466) 내에 형성된 흡입 통로(458) 내로 흐르고, 흡입 통로(561)로부터 제2 회전식 압축 요소(434)의 상부 실린더(438)의 저압 챔버 측 내로 흡입된다. 상부 실린더(438)의 저압 챔버 측 내로 흡입된 중압 가스 냉매는 롤러(466) 및 (도시되지 않은) 베인의 작동에 의해 제2단 압축을 받아서 고온, 고압의 냉매 가스가 된다. 고압의 냉매 가스는 고압 챔버 측으로부터 (도시되지 않은) 토출 포트 및 상부 지지 부재(454) 내에 형성된 토출 소음 챔버(462)를 통과하여, 냉매 토출 부분(492)으로부터 외부로 토출된다.
따라서, 회전식 압축기(410)는 전기 요소(414)와, 기밀 용기(412) 내에서 전기 요소(414)에 의해 구동되는 제1 및 제2 압축 요소(432, 434)를 포함하고, 냉매 도입 측의 냉매 파이프로부터 흡입된 냉매를 제1 및 제2 압축 요소(432, 434)에 의해 압축하여 냉매를 냉매 토출 측의 냉매 파이프로부터 토출한다. 기밀 용기(412)의 만곡된 표면 내에 형성된 구멍(502, 522)에 대응하여 장착되고 냉매 파이프가 연결되는 슬리브(470)가 배치된다. 편평 표면(504, 524)이 구멍(502, 522) 둘레에서 기밀 용기(412)의 외측 표면 내에 형성되고, 슬리브(470)는 가스켓(510)을 통해 나사(474)에 의해 기밀 용기(412)의 편평 표면(504, 524)에 고정된다. 제1 및 제2 압축 요소(432, 434)와 연통하는 칼라(508)가 O-링(516)을 통해 슬리브(470)의 내부와 접촉한다. 따라서, 기밀 용기(412)가 알루미늄 재료로 만들어지더라도 슬리브(470)를 기밀 용기(412)에 쉽게 고정시키는 것이 가능하다.
따라서, 기밀 용기(412)와 슬리브(470)는 슬리브(470)가 나사(474)에 의해 기밀 용기(412)에 고정되었을 때 잘 밀봉될 수 있다. 또한, 기밀 용기(412) 내로 토출된 냉매 가스의 외부로의 누출이 확실하게 방지될 수 있으므로, 밀봉식 회전 압축기(410)의 성능을 크게 개선하는 것이 가능하다.
특히, 슬리브(470)가 기밀 용기(412)의 외측 표면 내에 형성된 구멍 둘레에서 가스켓(510)을 통해 나사(474)에 의해 편평 표면(504, 524)에 고정되므로, 가스켓(510) 부분은 릴리프 밸브의 역할을 할 수 있다. 따라서, 회전식 압축기(410)의 제1 및 제2 회전식 압축 요소(432, 434)에 의해 압축된 냉매 가스의 압력이 과도하게 증가하여 기밀 용기(412) 내에 비정상적으로 높은 압력을 설정하면, 고압을 가스켓(510) 부분으로부터 기밀 용기(412)의 외부로 해제하는 것이 가능하다. 또한, 기밀 용기 내의 비정상적으로 높은 압력에 의해 야기되는 기밀 용기(412)의 파괴 위험을 방지하는 것이 가능하므로, 회전식 압축기(410)의 내구성이 크게 개선될 수 있으며 그의 신뢰성이 보장될 수 있다.
본 실시예는 밀봉식 압축기가 내부 중압식 다단 압축 시스템의 회전식 압축기(410)인 경우에서 설명되었다. 그러나, 밀봉식 압축기는 내부 중압식 다단 압축 시스템의 회전식 압축기(410)로 제한되지 않는다. 밀봉식 압축기는 기밀 용기(412) 내에 중압이 설정되는 다단 압축 시스템의 압축기일 수 있다. 본 발명은 밀봉식 압축기가 다단 압축 시스템의 압축기(410)가 아니고 단일 압축 시스템의 압축기이더라도 유사하게 효과적이다.
본 발명에 따르면, 기밀 용기와 파이프 사이의 연결 부분으로부터 외부로의 냉매의 누출을 저비용으로 확실하게 방지하도록 설계된 압축기를 제공할 수 있다. 기밀 용기에 용접 열이 가해질 필요가 없으므로, 기밀 용기의 강도 저하를 방지하는 것이 가능하고, 또한 압축 요소와 기밀 용기가 저융점 재료로 만들어지더라도 압축 요소를 기밀 용기에 확실하게 고정시킬 수 있다. 아울러, 밀봉식 압축기의 압축 요소에 의해 압축된 냉매 가스의 압력이 과도하게 증가하여 기밀 용기 내에 비정상적으로 높은 압력을 설정하더라도 고압을 해제하는 것이 가능하므로, 기밀 용기 내의 비정상적으로 높은 압력에 의해 야기되는 기밀 용기의 파괴 위험을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기를 도시하는 수직 단면도.
도2는 상기 실시예의 제2 압축 요소를 도시하는 단면도.
도3은 상기 실시예의 기밀 용기와 파이프 사이의 연결 부분의 확대된 정면도.
도4는 상기 실시예의 기밀 용기와 파이프 사이의 연결 부분의 확대된 단면도.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기밀 용기와 파이프 사이의 연결 부분의 확대된 단면도.
도6은 본 발명의 다른 실시예(제3 실시예)에 따른 압축기를 도시하는 수직 단면도.
도7은 상기 실시예의 압축기를 구성하는 전기 요소의 단면도.
도8은 상기 실시예의 압축기를 구성하는 제2 회전식 압축 요소의 단면도.
도9는 상기 실시예의 압축기를 구성하는 중간 격벽 판의 단면도.
도10은 상기 실시예의 압축기를 구성하는 제2 회전식 압축 요소의 수직 단면도.
도11은 상기 실시예의 압축기를 구성하는 기밀 용기와 압축 요소를 서로 용접하는 방법을 도시하는 확대된 단면도.
도12는 상기 실시예의 압축기가 적용된 물 가열기의 개략도.
도13은 본 발명의 변형예에 따른 기밀 용기와 압축 요소를 서로 용접하는 방법을 도시하는 확대된 단면도.
도14는 본 발명의 변형예에 따른 기밀 용기와 압축 요소를 서로 용접하는 방법을 도시하는 확대된 단면도.
도15는 본 발명의 또 다른 실시예(제4 실시예)에 따른 압축기로서 제1 및 제2 회전식 압축 요소를 포함하는 내부 중압식 다단(2단) 압축 시스템의 회전식 압축기의 수직 단면도.
도16은 도15의 회전식 압축기의 주요 부분의 확대도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 210, 410 : 압축기
12, 212, 412 : 기밀 용기
32, 232, 432 : 제1 회전식 압축 요소
34, 234, 434 : 제2 회전식 압축 요소
73, 73A, 470 : 슬리브
94, 292, 294 : 냉매 도입 파이프
96, 296 : 냉매 토출 파이프
77 : 제1 볼트
78 : 제2 볼트
128, 129, 278, 329, 478 : 주 볼트
336 : 보조 볼트

Claims (7)

  1. 냉매 파이프가 연결되는 기밀 용기와, 기밀 용기 내에 수납되어 기밀 용기 내로 냉매를 토출하는 압축 요소를 포함하는 압축기이며,
    파이프는 원통형 파이프 본체와, 파이프 본체의 팁 내에 형성된 조오형 플랜지 부분을 갖고,
    연결 슬리브는 파이프와 기밀 용기 사이에 배치되고, 제1 연결 공구는 연결 슬리브를 기밀 용기에 연결하도록 배치되고, 제2 연결 공구는 연결 슬리브를 파이프의 플랜지 부분에 연결하도록 배치되고,
    파이프의 플랜지 부분은 제1 연결 공구를 은폐하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 가스켓은 적어도 기밀 용기와 연결 슬리브 사이 또는 연결 슬리브와 파이프 사이에 배치되는 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 기밀 용기와 연결 슬리브는 알루미늄으로 만들어진 압축기.
  4. 전기 요소와, 전기 요소에 연결된 압축 요소와, 전기 요소 및 압축 요소를 내부에 수납하는 기밀 용기를 포함하며, 전기 요소에 의해 압축 요소를 구동하여 도입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기의 제조 방법이며,
    압축 요소를 기밀 용기의 내부와 접촉시키는 단계와,
    기밀 용기의 외부로부터 기밀 용기를 관통하여 압축 요소의 소정의 깊이에 도달하는 관통 구멍을 형성하는 단계와,
    기밀 용기와 압축 요소를 서로 용접하기 위해 용접기의 와이어로부터 관통 구멍 내로 액적을 적하하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 기밀 용기, 및 기밀 용기와 접촉하는 압축 요소의 적어도 일부는 알루미늄으로 만들어지는 방법.
  6. 구동 요소와, 기밀 용기 내에서 구동 요소에 의해 구동되는 압축 요소를 포함하고, 냉매 도입 측의 냉매 파이프를 통해 흡입된 냉매가 압축 요소에 의해 압축되어 냉매 토출 측의 냉매 파이프를 통해 토출되는, 압축기이며,
    기밀 용기의 만곡된 표면 내에 형성된 구멍에 대응하여 장착되고 냉매 파이프가 연결되는 슬리브가 배치되고,
    편평 표면이 구멍 둘레에서 기밀 용기의 외측 표면 내에 형성되고, 슬리브는 가스켓을 통해 나사에 의해 기밀 용기의 편평 표면에 고정되고,
    압축 요소와 연통하는 칼라가 밀봉 재료에 의해 슬리브의 내부와 접촉하는 압축기.
  7. 제6항에 있어서, 기밀 용기는 알루미늄으로 만들어진 압축기.
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