KR20090012855A - 로터리식 2단 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐 용기, 밀폐 용기 내에 구비되며, 회전력을 전달하는 회전축, 회전축이 관통하는 저압 편심부, 저압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 저압 롤러, 저압 편심부와 저압 롤러가 수용되는 저압 실린더 및 저압 실린더 내부 공간을 구획하는 저압 베인을 구비하는 저압 압축 어셈블리, 회전축이 관통하는 고압 편심부, 고압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 고압 롤러, 고압 편심부와 고압 롤러가 수용되는 실린더 및 고압 실린더 내부 공간을 구획하는 고압 베인을 구비하는 고압 압축 어셈블리, 저압 실린더 및 고압 실린더 사이를 구획하는 중간판, 저압 압축 어셈블리에서 압축된 냉매가 고압 압축 어셈블리로 유입되도록 중간판을 관통하는 내부유로 및 내부유로, 고압 실린더 및 저압 실린더 중 어느 하나에 연결되는 인젝션 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 인젝션 관이 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리 내부를 관통하는 내부유로에 직접 연결하여 압축기의 효율을 높일 수 있다.
로터리식 압축기, 2단 압축, 인젝션, 인젝션 관, 인렛 튜브, 칼라

Description

로터리식 2단 압축기{2 STAGE ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 로터리식 2단 압축기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 상분리기에서 분리된 기체 냉매를 1단 압축된 냉매가 지나는 유로에 분사하는 인젝션 관을 포함하는 로터리식 2단 압축기에 관한 것이다. 또한, 인젝션 관으로 밀폐 용기 내의 고압의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 냉매 유입관 설치 구조를 구비하는 로터리식 2단 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전 되면서 냉매를 압축시키는 로터리식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
특히 로터리식 압축기는, 상, 하부에 두 개의 롤러와 두 개의 실린더를 구비하고, 상, 하부의 롤러와 실린더 쌍이 전체 압축 용량을 일부와, 나머지를 압축하는 로터리식 트윈 압축기 및 상, 하부에 두 개의 롤러와 두 개의 실린더를 구비하고, 두 개의 실린더가 연통되어 한 쌍은 상대적으로 저압의 냉매를 압축하고, 다른 한 쌍은 저압 압축 단계를 지난 상대적으로 고압의 냉매를 압축하는 로터리식 2단 압축기 등으로 더 발전되었다.
대한민국 등록특허공보 특1994-0001355에 로터리식 압축기가 개시되어 있다. 쉘 내부에 전동기가 위치하고, 전동기를 관통하도록 회전축이 설치된다. 또한 전동기의 하부에는 실린더가 위치하고, 실린더의 내부에 회전축에 끼워진 편심부와, 편심부에 끼워진 롤러가 위치한다. 실린더에는 냉매 토출홀과 냉매 유입홀이 형성되고, 냉매 토출홀과 냉매 유입홀 사이에는 압축되지 않은 저압의 냉매가 압축된 고압의 냉매와 섞이지 않게 하는 베인이 설치된다. 또한 편심되어 회전하는 롤러와 베인이 접촉된 상태를 유지하기 위해, 베인의 일단에는 스프링이 설치된다. 전동기에 의해 회전축이 회전하면 편심부와 롤러가 실린더의 내주를 따라 회전하면서 냉매 가스를 압축하고, 압축된 냉매 가스는 냉매 토출홀을 통해 토출된다.
대한민국 공개특허공보 10-2005-0062995는 로터리식 트윈 압축기를 개시하고 있다. 도 1을 참조하면, 동일용량을 압축하는 2 개의 실린더(1035, 1045)와 중간판(1030)을 구비하여, 압축 용량을 1단 압축기에 비해 2배 향상시켰다.
대한민국 공개특허공보 10-2007-0009958은 로터리식 2단 압축기를 개시하고 있다. 도 2를 참조하면, 압축기(2001)는 밀폐 용기(2013) 내부의 상방에 고정자(2007)와 회전자(2008)를 갖는 전동기(2014)를 구비하고, 전동기에 연결된 회전축(2002)은 2개의 편심부를 구비한다. 회전축(2002)에 대해 전동기(2014)측으로부터 차례로 주베어링(2009), 고압용 압축 요소(2020b), 중간판(2015), 저압용 압축 요소(2020a) 및 부베어링(2019)이 적층되어 있다. 또한 저압용 압축 요소(2020a)에서 압축된 냉매를 고압용 압축 요소(2020b)로 유입하는 중간관(2040)이 개시되어 있다.
본 발명은 냉동 사이클의 상분리기에서 분리된 기체 상태의 냉매를 1단 압축된 냉매와 함께 고압(2단) 압축되도록 분사하는 인젝션 관이 설치된 로터리식 2단 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 인젝션 관이 분사하는 상분리기에서 분리된 기체 상태의 냉매가 1단 압축된 중간압의 냉매와 혼합되면서 생성될 수 있는 액체 상태의 냉매가 고압 압축 어셈블리로 유입되지 않도록 인젝션 관이 설치된 로터리식 2단 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 밀폐 용기 내에 충진되어 있는 고압의 냉매가 인젝션 관 또는, 인젝션 관과 인젝션 관이 삽입되는 홀 사이의 틈으로 유입되는 것을 방지하는 인젝션 관 설치 구조를 구비하는 로터리식 2단 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 밀폐 용기, 밀폐 용기 내에 구비되며, 회전력을 전달하는 회전축, 회전축이 관통하는 저압 편심부, 저압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 저압 롤러, 저압 편심부와 저압 롤러가 수용되는 저압 실린더 및 저압 실린더 내부 공간을 구획하는 저압 베인을 구비하는 저압 압축 어셈블리, 회전축이 관통하는 고압 편심부, 고압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 고압 롤러, 고압 편심부와 고압 롤러가 수용되는 실린더 및 고압 실린더 내부 공간을 구획하는 고압 베인 을 구비하는 고압 압축 어셈블리, 저압 실린더 및 고압 실린더 사이를 구획하는 중간판, 저압 압축 어셈블리에서 압축된 냉매가 고압 압축 어셈블리로 유입되도록 중간판을 관통하는 내부유로 및 내부유로, 고압 실린더 및 저압 실린더 중 어느 하나에 연결되는 인젝션 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 인젝션 관이 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리 내부를 관통하는 내부유로에 직접 연결하여 압축기의 효율을 높일 수 있다. 또한 필요에 따라 인젝션 관을 저압 실린더 또는 고압 실린더에 연결할 수도 있다. 예를 들어, 인젝션 관을 통해 유입된 냉매의 압력이 저감되는 것을 최소화하기 위해서, 인젝션 관을 고압 실린더에 연결할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 밀폐 용기의 상부 및 하부 중 어느 하나로부터 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리가 순차로 적층되고, 저압 압축 어셈블리의 하부 및 상부 중 어느 하나에 위치하며, 중간압실을 형성하는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 밀폐 용기의 상부로부터 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리가 순차로 적층되고, 저압 압축 어셈블리의 상부에 위치하는 중간압실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 밀폐 용기의 하부로부터 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리가 순차로 적층되고, 저압 압축 어셈블리의 하부에 위치하는 중간압실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 내부유로 상에 위치하는 중간압실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다. 저압 압축 어셈블리와 고압 압축 어셈블리의 편심부의 위상 차로 인해, 저압 압축 어셈블리에서의 냉매 토출 순간과, 고압 압축 어셈블리의 냉매 유입 순간이 달라질 수 있다. 중간압실은 저압 압축 어셈블리의 냉매 토출 순간과 고압 압축 어셈블리의 냉매 유입 순간의 불일치가 있어도, 고압 압축 어셈블리로 중간압의 냉매를 원활히 공급하기 위한 완충 공간 역할을 한다. 또한 중간압실은 상부 베어링 및 하부 베어링 중 어느 한 곳에 형성될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 내부유로는 저압 실린더를 관통하는 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인젝션 관은, 저압 실린더에 형성된 내부유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 내부유로는 고압 실린더의 내경을 향해 경사진 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인젝션 관은 고압 실린더에 형성된 내부유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인젝션 관은 중간압실로 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인젝션 관은 중간판에 형성된 내부유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 저압 실린더 및 고압 실린더 중 어느 하나는 외경으로부터 내경까지 관통하는 홀을 구비하고, 인젝션 관은 저압 실린더 및 고압 실린더의 홀에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 저압 실린더에 연결되는 냉매 유입관;을 더 포함하고, 내부유로는 냉매 유입관과 겹치지 않는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 저압 실린더에서 저압 베인의 일측에 연결되는 냉매 유입관 및 저압 실린더에서 저압 베인의 타측에 형성되는 중간압 토출홀을 더 포함하고, 내부유로는 저압 실린더에서 저압 베인으로부터 냉매 유입관 및 중간압 토출홀의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 냉매 유입관과 인젝션 관은 압축기의 축방향에서 볼 때, 서로 겹치지 않도록 냉매 유입관과 인젝션 관의 삽입 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 용기, 밀폐 용기 내에 구비되며, 회전력을 전달하는 회전축, 회전축이 관통하는 저압 편심부, 저압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 저압 롤러, 저압 편심부와 저압 롤러가 수용되는 저압 실린더, 저압 실린더 내부 공간을 구획하는 저압 베인 및 저압 실린더에 형성되며 냉매가 유입되는 저압 유입홀 및 관통홀을 구비하는 저압 압축 어셈블리, 회전축이 관통하는 고압 편심부, 고압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 고압 롤러, 고압 편심부와 고압 롤러가 수용되는 실린더 및 고압 실린더 내부 공간을 구획하는 고압 베인을 구비하는 고압 압축 어셈블리, 저압 실린더 및 고압 실린더 사이를 구획하는 중간판, 저압 압축 어셈블리에서 압축된 냉매가 고압 압축 어셈블리로 유입되도록 중간판을 관통하며, 관통홀과 연결되는 내부유로, 저압 유입홀에 삽입되어 저압 실린더로 저압의 냉매를 유입하는 냉매 유입관, 밀폐용기의 외부로부터 저압 실린더의 관통홀까지 삽입되는 인렛 튜브(inlet tube), 인렛 튜브의 내부에 삽입되는 칼라(collar) 및 칼라에 삽입되어, 관통홀을 통해 내부유로로 냉매를 유입하는 인젝션 관을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 2단 압축 후 밀폐 용기 내로 토출된 고압의 냉매가 인젝션 관으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인렛 튜브 및 칼라는 저압 실린더 내부에 삽입되는 부분보다, 저압 실린더 바깥에 위치하는 부분의 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 저압 실린더와 인렛 튜브 사이의 틈을 통해, 내부 유로로 고압의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인젝션 관은 직경이 더 큰 부분에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 저압 실린더의 관통홀은 내부 유로 측의 직경이 더 작고, 외주 측의 직경이 더 크도록 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 인렛 튜브는 밀폐 용기의 외부에서 밀폐 용기와 용접되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 밀폐용기의 외부로부터 저압 실린더의 저압 유입홀까지 삽입되는 저압 인렛 튜브 및 저압 인렛 튜브의 내부에 삽입되는 저압 칼라를 더 포함하고, 냉매 유입관은 저압 칼라에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 이미 2단 압축된 고압의 냉매가 저압 유입홀을 통해 저압 실린더로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 저압 인렛 튜브 및 저압 칼라는, 저압 실린더 내부에 삽입되는 부분보다, 저압 실린더 바깥에 위치하는 부분의 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 저압 실린더의 저압 유입홀은 실린더의 내부 공간 측의 직경이 더 작고, 외주 측의 직경이 더 크도록 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기를 제공한다.
본 발명이 제공하는 로터리식 2단 압축기는, 냉동 사이클 상의 상 분리기에서 기체 냉매를 분리해서 압축기로 유입하여 저압 압축이 끝난 냉매와 함께 고압 압축되므로, 냉동 사이클의 압축 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 로터리식 2단 압축기는, 저압 압축 어셈블리, 중간 판 및 고압 압축 어셈블리의 내부에 형성된 내부 유로에 인젝션 관이 연결되어 압축된 냉매의 압력 강하를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 로터리식 2단 압축기는, 압축 어셈블리 내부에 유입된 액체 상태의 냉매 및 압축 어셈블리 내부에서 액화된 냉매가 하부 베어링으로 흐르도록 내부 유로가 형성되어, 압축기를 안정적으로 구동할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 로터리식 2단 압축기는, 인젝션 관 및 냉매유입관이 인렛 튜브 및 칼라를 통해 압축 어셈블리에 연결되어, 밀폐 용기 내에 충진된 고압의 냉매가 압축 어셈블리로 다시 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 로터리식 2단 압축기가 구성하는 냉동 사이클의 일 예를 도시한 개략도이다. 난방 사이클은 로터리식 2단 압축기(100), 응축기(300), 증발기(400), 상분리기(500: phase seperator), 4방 밸브(600)와 같은 부품들을 포함한다. 이 중 응축기(300)는 실내 유닛을 구성하고, 압축기(100), 증발기(400), 상분리기(500)는 실외 유닛을 구성한다. 압축기(100)에서 압축된 냉매는 4방 밸브(600)를 거쳐 실내기의 응축기(300)로 유입되어, 압축된 냉매 기체가 주위와 열교환하며 응축된다. 응축된 냉매는 팽창밸브를 거치며 저압이 된다. 팽창밸브를 거친 냉매는 상분리기(500)에서 기체와 액체로 분리되어, 액체는 증발기(400)로 유입된다. 액체는 증발기(400)에서 열교환을 하며 증발하여, 기체 상태로 어큐뮬레이터(200)로 유입되고, 어큐뮬레이터(200)에서 압축기(100) 냉매유입관(151)을 통해 저압 압축 어셈블리(미도시)로 유입된다. 또한 상분리기(500)에서 분리된 기체는 인젝션 관(153)을 통해 압축기(100)로 유입된다. 압축기(100)의 저압 압축 어셈블리에서 압축된 중간압의 냉매와, 인젝션 관(153)을 통해 유입된 냉매는 압축기(100)의 고압 압축 어셈블리(미도시)로 유입되어 고압으로 압축된 뒤, 냉매토출관(152)을 통해 다시 압축기(100)의 외부로 토출된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기(100)는 밀폐 용기(101) 내에 하부로부터, 저압 압축 어셈블리(120), 중간판(140), 고압 압축 어셈블리(130) 및 전동기(110)를 포함한다. 또한 밀폐 용기(101)를 관통하며, 어큐뮬레이터(200)와 연결된 냉매 유입관(151) 및 압축된 냉매를 밀폐 용기의 외부로 토출하는 냉매 토출관(152)을 포함한다.
전동기(110)는 스테이터(111), 로터(112) 및 회전축(113)을 포함한다. 스테이터(111)는 링 형상의 전자 강판을 적층한 라미네이션과 라미네이션에 권선된 코일을 구비한다. 로터(112)도 전자 강판을 적층한 라미네이션을 구비한다. 회전축(113)은 로터(112)의 중앙을 관통하며, 로터(112)에 고정된다. 전동기(110)에 전류가 인가되면, 스테이터(111)와 로터(112) 사이의 상호전자기력에 의해 로터(112)가 회전하며, 로터(112)에 고정된 회전축(113) 또한 로터(112)와 함께 회전한다. 회전축(113)은 저압 압축 어셈블리(120), 중간판(140), 고압 압축 어셈블리(130)의 중앙부를 관통하도록 로터(112)로부터 저압 압축 어셈블리(120)까지 뻗어있다.
저압 압축 어셈블리(120) 및 고압 압축 어셈블리(130)는, 중간판(140)을 사이에 두고, 하부로부터 저압 압축 어셈블리(120)-중간판(140)-고압 압축 어셈블 리(130) 순으로 적층될 수 있다. 또한 반대로 하부로부터 고압 압축 어셈블리(120)-중간판(140)-고압 압축 어셈블리(130) 순으로 적층될 수도 있다. 또한 저압 압축 어셈블리(120), 중간판(140) 및 고압 압축 어셈블리(130)의 적층 순서와 관계없어, 적층된 어셈블리의 하부 및 상부에는 각각 하부 베어링(161) 및 상부 베어링(162)이 설치되어 회전축(113)의 회전을 도우며, 수직으로 적층된 2단 압축 어셈블리의 각 부품의 하중을 지지한다. 상부 베어링(162)은 밀폐 용기(101)에 3점 용접되어, 2단 압축 어셈블리의 하중을 지지하고, 밀폐 용기(101)에 고정한다.
저압 압축 어셈블리(120)는 외부로부터 밀폐용기(101)를 관통하여 들어온 냉매유입관(151)이 연결된다. 또한, 저압 압축 어셈블리(120)의 하부에는 하부 베어링(161) 및 하부 커버(171)가 위치한다. 하부 베어링(161)과 하부 커버(171) 사이에 중간압실(Pm)이 형성된다. 중간압실(Pm)은 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 냉매가 토출되는 공간이며, 고압 압축 어셈블리(130)로 냉매가 유입되기 전에 냉매가 일시적으로 저장되는 공간으로, 저압 압축 어셈블리(120)로부터 고압 압축 어셈블리(130)로 냉매가 흐르는 유로 상에서 완충 공간의 역할을 한다.
고압 압축 어셈블리(130)의 상부에 위치하는 상부 베어링(162)의 상부에는 토출 포트(미도시)가 설치된다. 상부 베어링(162)의 토출 포트를 통해 고압 압축 어셈블리(130)로부터 토출된 고압의 냉매는 밀폐용기(101)의 상부에 위치한 냉매토출관(152)을 통해 외부로 토출된다.
하부 베어링(161), 저압 압축 어셈블리(120), 중간판(140) 및 고압 압축 어셈블리(130)에는 저압 압축 어셈블리(120)로부터 고압 압축 어셈블리(130)로 냉매 가 흐르도록 연결하는 내부유로(180)가 형성된다. 내부유로(180)는 압축기의 축방향과 대략 평행하도록, 수직으로 형성된다.
도 5는 저압 압축 어셈블리(120)의 단면을 도시한 도면이다. 저압 압축 어셈블리(120)는 저압 실린더(121), 저압 편심부(122), 저압 롤러(123), 저압 베인(124), 저압 탄성부재(125), 저압 유입홀(126) 및 중간압 토출홀(127)을 포함한다. 회전축(113)이 저압 실린더(121)의 중앙부를 지나며, 회전축(113)에 저압 편심부(122)가 고정된다. 이때, 저압 편심부(122)는 회전축(113)과 일체로 형성될 수도 있다. 또한 저압 편심부(122)에는 저압 롤러(123)가 회전 가능하게 설치되어, 회전축(113)의 회전에 따라 저압 롤러(123)가 저압 실린더(121)의 내경을 따라 구르면서 회전한다. 저압 베인(124)의 양측에 저압 유입홀(126)과 중간압 토출홀(127)이 형성된다. 또한 저압 실린더(121) 내의 공간은 저압 베인(124)과 저압 롤러(123)에 의해 구획되어, 압축 전, 후의 냉매가 저압 실린더(121) 내에 공존한다. 저압 베인(124)과 저압 롤러(123)에 의해 구획되며, 저압 냉매 유입홀(126)이 포함되는 부분을 저압 냉매 유입부(Sl), 중간압 토출홀(127)이 포함되는 부분을 중간압 냉매 토출부(Dm)라 한다. 여기서 저압 탄성부재(125)는 저압 베인(124)이 저압 롤러(123)와 접촉을 유지하도록, 저압 베인(124)에 힘을 가해주는 수단이다. 저압 베인(124)이 위치할 수 있도록 저압 실린더(121)에 형성된 베인 홀(124h)은 저압 실린더(121)를 횡방향으로 관통하도록 형성된다. 베인 홀(124)을 통해, 저압 베인(124)이 안내되며, 저압 베인(124)에 힘을 가해주는 저압 탄성부재(125)가 저압 실린더(121)를 관 통하여 밀폐 용기(101)까지 연장된다. 저압 탄성부재(125)의 일단은 저압 베인(124)과 접촉하고, 타단은 밀폐 용기(101)와 접촉하여, 저압 베인(124)이 저압 롤러(123)와 접촉을 유지하도록 저압 베인(124)을 밀어준다.
또한 저압 실린더(121)에는 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 냉매가 하부 베어링(161)이 형성하는 중간압실(Pm)을 거쳐 고압 압축 어셈블리(130)로 유입될 수 있도록 중간압 연통홀(120a)이 형성된다. 중간압 연통홀(120a)은 저압 유입홀(126)에 삽입되는 냉매 유입관(151)과 겹치지 않도록, 즉, 내부유로(180)와 냉매 유입관(151)이 겹치지 않도록, 냉매 유입관(151)을 피해 형성된다. 냉매 유입관(151)과 일부 겹치더라도 중간압의 냉매가 중간압실(Pm)로부터 고압 압축 어셈블리(130)로 유입되도록 형성한다. 그러나, 이 경우 내부유로(180)가 냉매 유입관(151)에 겹쳐지는 단면적만큼 손실을 볼 수 있으므로 바람직한 것은 아니다. 또한 냉매가 냉매 유입관(151) 주변을 우회하면서, 압력이 저하될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 회전축(113)의 회전에 의해 저압 편심부(122)가 회전하고, 저압 롤러(123)가 저압 실린더(121)를 따라 구르면, 저압 유입부(Sl)의 체적이 늘어나면서 저압 유입부(Sl)가 저압이 되므로, 저압 유입홀(126)을 통해 냉매가 유입된다. 반면, 중간압 토출부(Dm)의 체적은 줄어들면서, 중간압 토출부(Dm)에 채워진 냉매가 압축되어, 중간압 토출홀(127)을 통해 토출된다. 저압 편심부(122)와 저압 롤러(123)의 회전에 따라 저압 유입부(Sl)와 중간압 토출부(Dm)의 부피는 계속 변하며, 1회전 시마다 압축 냉매를 토출하게 된다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기의 일부이다. 하부로부터 순차로, 하부 베어링(161), 저압 압축 어셈블리(120), 중간판(140), 고압 압축 어셈블리(130)가 적층되어 있다. 전술한 바와 같이, 저압의 냉매가 냉매 유입관(151) 및 저압 유입홀(126)을 통해 저압 실린더(121)로 유입되어 압축된 뒤, 중간압 토출홀(127)을 통해 저압 압축 어셈블리(120)의 하면과 하부 베어링(161) 및 하부 커버(171)에 의해 제한되는 공간인 중간압실(Pm)으로 토출된다. 중간압 토출홀(127)과 하부 베어링(161)의 중간압 토출홀(161h)이 서로 겹쳐질 수 있도록 하부 베어링(161)에 중간압 토출홀(161h)이 형성되고, 하부 베어링(161)의 중간압 토출홀(161h) 하부에는 밸브(미도시)가 설치되어 저압 압축 어셈블리(120)의 중간압 토출부(Dm)에서 압축된 냉매가 소정의 압력까지 압축되면, 중간압실(Pm)로 토출되도록 한다. 중간압실(Pm)로 토출된 냉매는 다시 하부 베어링(161)에 형성된 중간압 연통홀(161a)을 통해, 저압 실린더(121)에 형성된 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)에 형성된 중간압 연통홀(140a)를 지나 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(130a)를 통해 고압 압축 어셈블리(130)로 유입된다. 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a), 저압 압축 어셈블리의 중간압 연통홀(120a), 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a) 및 고압 압축 어셈블리(130)의 중간압 유입홈(130a)은 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 중간압의 냉매가 지나가는 내부유로(180)를 형성한다. 이때, 고압 압축 어셈블리(130)의 중간압 유입홈(130a)은 고압 실린더(131)의 내부 공간과 연통할 수 있도록, 경사진 홈의 형태로 형성된다. 중간압 유입홈(130a)의 하부 일부는 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)와 맞닿도록 형성되어, 내부유로(180)의 일부를 이루며, 압축된 중간압의 냉매는 중간압 유입홈(130a)을 통해 고압 실린더(131) 내부로 유입된다. 내부유로(180)를 통해, 중간압의 냉매가 고압 압축 어셈블리(130)로 유입되면, 고압 압축 어셈블리(130)에서는 저압 압축 어셈블리(120)에서와 같은 작동원리로 중간압의 냉매를 고압으로 압축한다.
상기한 바와 같이 중간압의 냉매가 지나가는 내부유로(180)가 별도의 관에 의해 형성되지 않고, 밀폐 용기(101)의 내부에 형성하면, 소음을 저감할 수 있고, 내부유로(180)의 길이를 단축할 수 있어, 저항에 의한 냉매압의 손실을 줄일 수 있다. 또한 상기에서는 중간압실(Pm)이 하부 베어링(161)에 형성되는 일 예를 설명하고 있으나, 중간압실(Pm)은 상부 베어링(162) 및 중간판(140) 중 어느 하나에 형성될 수도 있다. 이에 따라, 구체적인 구조가 조금씩 달라질 수 있으나, 어느 경우에도 2단 압축 어셈블리 내부에 내부 유로(180)를 형성하여, 내부 유로(180)를 통해 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 중간압의 냉매가 고압 압축 어셈블리(130)로 안내된다. 이러한 구성을 통해, 중간압의 냉매가 안내되는 유로의 길이를 단축하여, 유동 손실을 최소화할 수 있고, 밀폐 용기(101)를 관통하는 연결 관을 지나지 않아 소음 및 진동을 저감할 수 있다.
이때, 냉매 유입관(151)에 의해 내부유로(180)가 가로막히지 않도록, 내부유로(180)를 이루는 저압 압축 어셈블리(120)의 중간압 연통홀(120a), 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a) 및 고압 압축 어셈블리(130)의 중간압 유입홈(130a)는, 압축기(100)의 축방향에서 보았을 때, 냉매 유입관(151)과 이격되어 형성된다.
하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a)은 저압 실린더(121)에 연결된 냉매 유입관(151)과 겹쳐져서 막히지 않도록 냉매 유입관(151)이 삽입되는 위치를 피해서 형성된다. 냉매 유입관(151)은 저압 실린더(121)에 형성된 저압 유입홀(126)에 삽입된다. 저압 유입홀(126)은 저압 베인(124: 도 5에 도시)이 삽입되는 저압 베인 삽입홀(124h)에 가깝게 형성된다. 저압 베인(124: 도 5에 도시)에서 저압 유입홀(126)이 멀어질수록, 저압 실린더(121)의 내부 공간 중에서 냉매의 압축에 기여하지 못하는 사체적이 커지기 때문이다.
또한 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(130a)은 고압 실린더(131)의 하부로부터 상부까지 관통하도록 형성되지 않고, 고압 실린더(131)의 하부로부터 고압 실린더(131)의 내부 공간으로 연통하도록 비스듬하게 형성된다. 이때, 중간압 유입홈(130a)은 고압 베인(미도시)이 삽입되는 고압 베인홀(134h)에 가깝게 형성된다. 저압 압축 어셈블리에서와 마찬가지로, 중간압 유입홈(130a)이 고압 베인(미도시)에 가깝게 형성되어야 고압 실린더(131) 내부 공간에서 사체적을 줄일 수 있기 때문이다.
저압 베인(124)과 고압 베인(미도시)은 동일 축 상에 위치한다. 따라서, 하부 베어링(161)에 형성된 중간압 연통홀(161a)과 고압 실린더(131)에 형성된 중간압 유입홈(130a)이 동일 축 상에 형성되지 못하고, 수평방향 위치가 서로 이격되어 형성된다. 본 발명의 제3 실시예에서는 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a)과 고압 실린더(131)의 중간압 연통홀(130a)을 연결하기 위해, 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)가 대략 나선형으로 형성된다. 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통 홀(140a)는 나선형으로 서로 겹치도록 형성된다. 즉, 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a)과 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)이 겹쳐서 나선형의 연통홀을 형성한다. 이때, 나선형의 연통홀의 일단은 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a)과 겹치고, 타단은 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(130a)과 겹친다. 여기서 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a)의 일단은 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a)과 연결되도록 관통된다. 즉, 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a)은 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a)과 맞닿는 일단이 저압 실린더(121)의 수직 방향으로 관통되도록 형성되고, 중간압 연통홀(120a)의 나머지 부분은, 관통된 일단으로부터 타단으로 갈수록 중간압 연통홀(120a)의 하단 부분이 점차 높아지면서, 전체적으로 나선형으로 형성된다. 또한, 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)은 이와 반대로, 나선형의 연통홀의 타단, 즉 상부 실린더(130)의 중간압 유입홈(130a)과 겹치는 타단이 중간판(140)의 수직 방향으로 관통되도록 형성된다. 또한, 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a)과 겹치는 일단으로부터 타단으로 갈수록 중간압 연통홀(120a)의 상단 부분이 점차 높아지면서, 전체적으로 나선형으로 형성된다.
저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)이 나선형으로 형성되면, 냉매가 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)을 따라서 받게 되는 저항이 감소된다는 장점이 있다. 물론 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)은 나선형뿐만 아니라, 상단 또는 하단의 높이가 변함이 없는 원 호(弧)형과 같은 형상으로 형성될 수도 있다.
또한, 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)이 나선형 또는 호형으로 형성되면, 나선형 또는 호형의 중간압 연통홀(120a, 140a)의 중심 부분에 체결 홀(120b, 140b)을 형성할 수 있다. 하부 베어링(161), 저압 실린더(121), 중간판(140), 고압 실린더(131), 상부 베어링(162)는 일반적으로 볼트를 통해 체결된다. 이때, 볼트가 체결되는 체결 홀(161b, 120b, 130b, 140b, 162b)은 냉매 유입관(151), 중간압 연통홀(161a, 120a, 130a, 162a), 중간압 유입홈(140a) 및 중간압 토출홀(127)과 같은 다양한 부재 및 내부 유로를 피해서 형성되어야 한다. 또한 체결 홀(161b, 120b, 130b, 140b, 162b)은 적어도 세 곳 이상에 형성되어야 하며, 체결력을 전체 압축기 어셈블리(105)에 고르게 분산할 수 있어야 한다. 이때, 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)은 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a) 및 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(130a)에 비해 길이가 길어, 체결 홀(161b, 120b, 130b, 140b, 162b)을 다수 개 형성하는 데 방해가 된다. 따라서, 저압 실린더의 중간압 연통홀(120a) 및 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)이 나선형 또는 원호형과 같은 형태로 형성되면, 나선형 또는 원호형의 중심에 체결 홀(161b, 120b, 130b, 140b, 162b)을 형성할 수 있어, 다수 개의 체결 홀(161b, 120b, 130b, 140b, 162b)을 전체 압축기 어셈블리(105)에 분산 배치하는데 유리하다.
도 9는 본 발명에 따른 로터리식 2단 압축기가 구비하는 회전축의 일 예이다. 회전축(113)에는 저압 편심부(122)와 고압 편심부(132)가 결합되어 있다. 저압 편심부(122)와 고압 편심부(132)는 진동을 저감하기 위해, 일반적으로 180°의 위상차를 가지며 회전축(113)에 결합된다. 또한 회전축(113)은 내부가 비어있는 중공축이며, 저압 편심부(122)의 하부와 고압 편심부(132)의 상부에 오일 연통홀(103a)을 구비한다. 또한, 회전축(113)의 내부에는 나선형으로 휘어진 박판의 스터러(103b)가 삽입된다. 스터러(103b)는 회전축(113) 내부에 끼워지며, 회전축(113)이 회전할 때, 회전축(130)과 함께 회전한다. 회전축(113)의 회전에 의해 스터러(103b)가 함께 회전하면서, 밀폐 용기(101: 도 4에 도시) 하부에 충진되어 있던 오일이 스터러(103b)를 따라 회전축(113) 내부를 따라 올라가게 되며, 회전축(113)에 형성된 오일 연통홀(103a)을 통해 일부가 저압 실린더(121), 중간판(140) 및 고압 실린더(131)으로 빠져나와, 저압 롤러(123: 도 5에 도시) 및 고압 롤러(미도시) 등을 윤활하게 된다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 2단 압축기는 내부유로(180)가 별도의 관이 아니므로, 상술한 상분리기(500)에서 분리된 냉매 기체가 유입되는 인젝션 관(153)은 내부유로(180)의 어느 곳에 설치되어도 무방하다. 예를 들어, 중간압실(Pm)을 형성하는 하부 베어링(161), 중간판(140), 고압 실린더(131) 중 어느 하나에 관통홀(153h)을 형성하고, 관통홀(153h)에 인젝션 관(153)을 삽입하여, 냉매 기체가 유입되도록 할 수 있다. 도 8에서와 같이, 저압 실린더(121)의 중간압 토출홀(127)을 관통하도록 관통홀(153h)을 형성하거나, 하부 베어링(161)에 관통홀(153h)을 형성하고, 이 관통홀(153h)에 인젝션 관(153)을 삽입하면, 중간압실(Pm)과 내부유로(180)를 지나면 서 압력 로스가 생긴다는 단점이 있다. 그러나 인젝션 관(153)을 통해 액상의 냉매가 유입되더라도 중간압실(Pm)의 하부로 흘러서 고이게 되므로, 압축기(100)의 거동이 안정하다는 장점이 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면이다. 제2 실시예에서는 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a)에 대략 수직으로 관통홀(153h)을 형성하고, 이 관통홀(153h)에 인젝션 관(153)이 삽입한다. 따라서 제1 실시예와 마찬가지로, 인젝션 되는 냉매의 압력 로스는 줄이면서, 액상의 냉매는 하부로 흘러서 중간압실(Pm)의 하부에 고이도록 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 인젝션 관(153)이 삽입될 수 있는 공간을 확보하기 위해, 중간판(140)이 두꺼워져야 하므로, 압축기(101) 전체의 크기가 증가한다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면이다. 고압 실린더(131)에 관통홀(153h)을 형성하고, 이 관통홀(153h)에 인젝션 관(153)이 삽입되면, 인젝션 되는 냉매의 압력 로스가 적다는 장점이 있다. 그러나 고압 실린더(131)로 액상의 냉매가 유입될 염려가 있어, 압축기(100)의 거동이 불안정해진다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면이다. 하부 베어링(161)에 관통홀(153h)을 형성하고, 이 관통홀(153h)에 인젝션 관(153)을 삽입하면, 중간압실(Pm)과 내부유로(180)를 지나면서 압력 로스가 생긴다는 단점이 있다. 그러나 인젝션 관(153)을 통해 액상의 냉매가 유입되더라도 중간압실(Pm)의 하부로 흘러서 고이게 되므로, 압축기(100)의 거동이 안정하다는 장점이 있다.
제1 내지 제4 실시예에 따라 인젝션 관(153)을 통해 유입된 냉매 기체는 고압 실린더(131)로 유입되어, 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 중간압의 냉매와 함께 압축된 뒤, 상부 베어링(162)과 상부 커버(172)가 형성하는 토출 공간으로 토출된다. 그 다음, 상부 커버(172)에 형성된 토출 포트를 통해 밀폐 용기(101) 내부로 토출된 다음, 냉매토출관(152)을 통해 외부로 토출된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 관의 설치 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 인젝션 관(153)은 저압 실린더(121)에 형성된 관통홀(153h)에 삽입된다. 관통홀(153h)은 저압 실린더(121)의 외경으로부터 내부유로(180: 도 4에 도시)의 일부를 구성하는 중간압 연통홀(120a)까지 형성된 홀이다. 관통홀(153h)은 저압 실린더(121)의 외경 측의 직경이 크고, 중간압 연통홀(120a) 측의 직경이 작아, 단차가 형성되어 있다.
또한 관통홀(153h)에는 인렛 튜브(inlet tube: 153a)가 삽입되고, 인렛 튜브(153a)의 내에는 칼라(collar: 153b)가 삽입된다. 인렛 튜브(153a)와 칼라(153b)는 관통홀(153h)의 직경이 큰 부분까지 압입기에 의해 펀치 압입되며, 칼라(153b) 내로 인젝션 관(153)이 삽입된다. 따라서, 밀폐 용기(101) 내에 충진된 고압의 냉매가 인젝션 관(153)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 인렛 튜브(153a) 및 칼라(153b)는 저압 실린더(121)의 외측에 위치하는 부분이 압입기에 의해 확장되어, 저압 실린더(121)의 외경에 밀착하여 관통홀(153h)을 밀봉한다. 따라서 밀폐 용기(101) 내에 충진된, 고압으로 압축된 냉매 가 관통홀(153h)과 인렛 튜브(153a) 사이의 틈으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 인렛 튜브(153a)는 밀폐 용기(101)의 외부에서 밀폐 용기(101)와 용접된다.
또한, 인젝션 관(153)뿐만 아니라, 저압 압축 어셈블리(120) 내로 저압의 냉매를 유입하는 냉매유입관(151)도 인젝션 관(153)과 동일한 방법으로 설치된다. 저압 실린더(121)의 저압 유입홀(126) 역시 저압 실린더(121)의 내부 공간까지 연결되며, 저압 실린더(121)의 내부 공간 측의 직경이 저압 실린더(121)의 외경 측의 직경보다 작게 단차가 형성된다. 또한 저압 인렛 튜브(151a)가 저압 유입홀(126)의 직경이 큰 부분에 삽입되고, 저압 인렛 튜브(151a)의 내에 저압 칼라(151b)가 삽입된다. 저압 인렛 튜브(151a)와 저압 칼라(151b)는 저압 실린더(121)의 외측에 위치하는 부분이 압입기에 의해 확장되어, 저압 실린더(121)의 외경에 밀착된다. 또한 저압 칼라(151b) 내에 냉매유입관(151)이 설치된다. 저압 인렛 튜브(121) 역시 밀폐 용기(101)에 용접된다. 이러한 구성을 통해, 냉매유입관(151) 또는 저압 유입홀(126)과 냉매유입관(151)의 틈새를 통해 밀폐 용기(101) 내에 충진되어 있는 고압의 냉매가 저압 압축 어셈블리(120)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기의 개략적인 작동 원리를 설명한다.
냉동 사이클을 순환하는 냉매는 압축기(100)로 유입되기 전, 어큐뮬레이터(200)에 일시적으로 저장된다. 어큐뮬레이터(200)는 냉매의 일시적인 저장공간 역할을 하며, 압축기(100)로 기체만이 유입되도록 기액분리기의 기능도 한다. 어큐뮬레이터(200)에서 기체의 냉매가 냉매유입관(151)을 통해 저압 압축 어셈블 리(120)의 저압 실린더(121) 내부로 유입된다. 냉매유입관(151)은 밀폐용기(101)를 관통하며, 밀폐용기(101)에 용접에 의해 고정된다. 또한 저압 실린더(121)에 형성된 냉매 유입홀(126)에 삽입된다. 냉매 유입홀(126)은 저압 실린더(121)의 내경까지 관통되어 있다. 냉매 유입홀(126)을 통해 저압 실린더(121)의 내부 공간으로 유입된 냉매는 저압 실린더(121)와 저압 롤러(123)의 상대운동에 의해, 저압 실린더(121), 저압 롤러(123) 및 저압 베인(124)에 의해 정의된 공간의 체적 변화에 의해 압축된다. 압축된 냉매는 저압 실린더(121)로부터 내부유로(180)을 통해 고압 실린더(131)로 유입된 뒤, 고압 압축 어셈블리(130)에 의해 압축된다.
내부유로(180)는 저압 실린더(121)의 중간압 토출홀(127), 중간압실(Pm), 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a), 저압 실린더의 중간압 연통홀(120a), 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a) 및 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(130a)에 의해 중간압의 냉매가 저압 실린더(121)로부터 고압 실린더(131)로 유입될 수 있도록 연결하는 유로이다. 여기서 중간압실(Pm)은 파이프로 치환하거나 삭제할 수도 있다.
즉, 저압 압축 어셈블리(120)에 의해 압축된 냉매는 저압 실린더(121)에 형성된 중간압 토출홀(127)에 의해 저압 실린더(121) 하부에 형성된 중간압실(Pm)으로 토출된다. 중간압실(Pm)은 하부 베어링(161)과 하부 커버(171)에 의해 정의된다. 또한 하부 베어링(161)에는 저압 실린더(121)의 중간압 토출홀(127)과 겹치도록 중간압 토출홀(161h)이 형성된다. 또한 하부 베어링(161)에는 중간압 토출홀(161)을 개폐하는 밸브(191)가 설치되어 있다. 밸브(191)는 설정된 압력 이상에 서 저압 실린더(121)의 중간압 토출홀(127) 및 하부 베어링(161)의 중간압 토출홀(161h)을 개방한다. 밸브(191)의 개방에 의해 중간압실(Pm)로 토출된 중간압의 냉매는 하부 베어링(161)의 중간압 연통홀(161a), 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a), 중간판(140)의 중간압 연통홀(140a) 및 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(131a)을 통해 고압 실린더(131)의 내부 공간으로 유입된다. 이때, 저압 실린더(121)의 중간압 연통홀(120a)에는 인젝션 관(153)이 연결되며, 인젝션 관(153)을 통해 상분리기(500)에서 분리된 기체의 냉매가 내부 유로(180)로 분사된다. 상분리기(500)에서 분리된 냉매는 증발기(400)를 거친 냉매보다 고압이므로, 상분리기(500)에서 분리된 냉매를 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 냉매와 함께 고압 압축 어셈블리(130)로 유입하여 압축한 뒤 토출하면, 압축기(100)의 입력 전력을 저감할 수 있다.
상분리기(500)에서 분리된 냉매와, 저압 압축 어셈블리(120)에서 압축된 냉매는 고압 실린더(131)의 중간압 유입홈(130a)를 통해 고압 실린더(131)의 내부로 유입되고, 고압 압축 어셈블리(130)에 의해 저압 압축 어셈블리(120)와 같은 작동 원리로 고압으로 압축된다. 고압 압축 어셈블리(130)에서 고압으로 압축된 냉매는 고압 실린더(131)의 고압 토출홀(137)과, 상부 베어링(162)에 형성된 고압 토출홀(162h)을 통해 상부 베어링(162)과 상부 커버(172) 사이에 마련된 토출 공간(D)으로 토출된다. 이때 상부 베어링(162)의 상부에는 밸브(192)가 설치되어, 고압 실린더(131)의 고압 토출홀(137)과 상부 베어링(162)의 고압 토출홀(162h)를 개폐한다. 따라서 고압 압축 어셈블리(130)에서 소정 압력 이상으로 냉매가 압축된 경우 에만 고압 실린더(131)의 고압 토출홀(137) 및 상부 베어링(162)의 고압 토출홀(162h)을 개방하여 냉매가 토출공간(D)으로 토출되도록 한다. 고압의 냉매는 토출공간(D)에 일시적으로 저장되며, 이후 상부 커버(172)의 토출 포트(172p)를 통해 밀폐 용기(101)의 상부로 토출된다. 밀폐 용기(101)의 내부는 고압의 냉매로 충진된다. 밀폐 용기(101)에 충진된 고압의 냉매는 밀폐 용기(101)의 상부를 관통하는 토출관(152)를 통해 외부로 토출되어, 냉동 사이클을 순환한 뒤, 다시 어큐뮬레이터(200) 및 상분리기(500)를 통해 압축기(100)로 유입되어 압축 과정을 거친다.
또한 밀폐 용기(101)의 하부에는 압축기 어셈블리(105)를 윤활하기 위한 윤활 오일이 충진되어 있다. 윤활 오일은 회전축(113)에 삽입된 스터러(103b)의 회전에 의해 회전축(113)의 내부를 따라 올라가다, 회전축(113)에 형성된 오일 연통홀(103)을 통해 저압 압축 어셈블리(120) 및 고압 압축 어셈블리(130)로 유입되어 압축기 어셈블리(105)를 윤활한다. 또한, 저압 실린더(121) 및 고압 실린더(131)에 형성된 베인 홀(124h, 134h)을 통해 저압 압축 어셈블리(120) 및 고압 압축 어셈블리(130)로 유입되어 압축기 어셈블리(105)를 윤활하기도 한다.
도 1은 종래의 로터리식 2단 압축기의 일 예를 도시한 도면;
도 2는 종래의 로터리식 트윈 압축기의 일 예를 도시한 도면;
도 3은 로터리식 2단 압축기가 포함되는 싸이클의 일 예를 도시한 개략도;
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기의 저압 압축 어셈블리를 도시한 도면;
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기의 일부를 상방 및 하방에서 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 2단 압축기의 일부를 절개한 도면;
도 9는 본 발명의 로터리식 2단 압축기가 구비하는 회전축의 일 예를 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 관이 설치된 로터리식 2단 압축기를 도시한 도면;
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면;
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면;
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인젝션 관이 삽입된 압축기를 도시한 도면;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 관의 설치 구조를 개략적으로 도시한 도면.

Claims (22)

  1. 밀폐 용기;
    밀폐 용기 내에 구비되며, 회전력을 전달하는 회전축;
    회전축이 관통하는 저압 편심부, 저압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 저압 롤러, 저압 편심부와 저압 롤러가 수용되는 저압 실린더 및 저압 실린더 내부 공간을 구획하는 저압 베인을 구비하는 저압 압축 어셈블리;
    회전축이 관통하는 고압 편심부, 고압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 고압 롤러, 고압 편심부와 고압 롤러가 수용되는 실린더 및 고압 실린더 내부 공간을 구획하는 고압 베인을 구비하는 고압 압축 어셈블리;
    저압 실린더 및 고압 실린더 사이를 구획하는 중간판;
    저압 압축 어셈블리에서 압축된 냉매가 고압 압축 어셈블리로 유입되도록 중간판을 관통하는 내부유로; 및
    내부유로, 고압 실린더 및 저압 실린더 중 어느 하나에 연결되는 인젝션 관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    밀폐 용기의 상부로부터 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리가 순차로 적층되고,
    저압 압축 어셈블리의 상부에 위치하는 중간압실;을 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    밀폐 용기의 하부로부터 저압 압축 어셈블리, 중간판 및 고압 압축 어셈블리가 순차로 적층되고,
    저압 압축 어셈블리의 하부에 위치하는 중간압실;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    내부유로 상에 위치하는 중간압실;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부유로는 저압 실린더를 관통하는 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    인젝션 관은, 저압 실린더에 형성된 내부유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부유로는 고압 실린더의 내경을 향해 경사진 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    인젝션 관은 고압 실린더에 형성된 내부유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  9. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    인젝션 관은 중간압실로 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    인젝션 관은 중간판에 형성된 내부유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    저압 실린더 및 고압 실린더 중 어느 하나는 외경으로부터 내경까지 관통하는 홀을 구비하고,
    인젝션 관은 저압 실린더 및 고압 실린더의 홀에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    저압 실린더에 연결되는 냉매 유입관;을 더 포함하고,
    내부유로는 냉매 유입관과 겹치지 않는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    저압 실린더에서 저압 베인의 일측에 연결되는 냉매 유입관; 및
    저압 실린더에서 저압 베인의 타측에 형성되는 중간압 토출홀;을 더 포함하고,
    내부유로는 저압 실린더에서 저압 베인으로부터 냉매 유입관 및 중간압 토출홀의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  14. 제12항에 있어서,
    냉매 유입관과 인젝션 관은 압축기의 축방향에서 볼 때, 서로 겹치지 않도록 냉매 유입관과 인젝션 관의 삽입 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  15. 밀폐 용기;
    밀폐 용기 내에 구비되며, 회전력을 전달하는 회전축;
    회전축이 관통하는 저압 편심부, 저압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 저압 롤러, 저압 편심부와 저압 롤러가 수용되는 저압 실린더, 저압 실린더 내부 공간을 구획하는 저압 베인 및 저압 실린더에 형성되며 냉매가 유입되는 저압 유입홀 및 관통홀을 구비하는 저압 압축 어셈블리;
    회전축이 관통하는 고압 편심부, 고압 편심부의 외부에 회전 가능하게 결합되는 고압 롤러, 고압 편심부와 고압 롤러가 수용되는 실린더 및 고압 실린더 내부 공간을 구획하는 고압 베인을 구비하는 고압 압축 어셈블리;
    저압 실린더 및 고압 실린더 사이를 구획하는 중간판;
    저압 압축 어셈블리에서 압축된 냉매가 고압 압축 어셈블리로 유입되도록 중간판을 관통하며, 관통홀과 연결되는 내부유로;
    저압 유입홀에 삽입되어 저압 실린더로 저압의 냉매를 유입하는 냉매 유입관;
    밀폐용기의 외부로부터 저압 실린더의 관통홀까지 삽입되는 인렛 튜브(inlet tube);
    인렛 튜브의 내부에 삽입되는 칼라(collar); 및
    칼라에 삽입되어, 관통홀을 통해 내부유로로 냉매를 유입하는 인젝션 관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  16. 제15항에 있어서,
    인렛 튜브 및 칼라는, 저압 실린더 내부에 삽입되는 부분보다, 저압 실린더 바깥에 위치하는 부분의 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    인젝션 관은, 직경이 더 큰 부분에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  18. 제15항에 있어서,
    저압 실린더의 관통홀은, 내부 유로 측의 직경이 더 작고, 외주 측의 직경이 더 크도록 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  19. 제15항에 있어서,
    인렛 튜브는, 밀폐 용기의 외부에서 밀폐 용기와 용접되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  20. 제15항에 있어서,
    밀폐용기의 외부로부터 저압 실린더의 저압 유입홀까지 삽입되는 저압 인렛 튜브; 및
    저압 인렛 튜브의 내부에 삽입되는 저압 칼라;를 더 포함하고,
    냉매 유입관은 저압 칼라에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  21. 제20항에 있어서,
    저압 인렛 튜브 및 저압 칼라는, 저압 실린더 내부에 삽입되는 부분보다, 저압 실린더 바깥에 위치하는 부분의 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
  22. 제20항에 있어서,
    저압 실린더의 저압 유입홀은, 실린더의 내부 공간 측의 직경이 더 작고, 외주 측의 직경이 더 크도록 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 로터리식 2단 압축기.
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