KR20170040409A - 베인 로터리 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베인 로터리 압축기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 실린더의 외주면에 형성된 토출실에 오일분리기를 설치함으로써, 축방향으로의 압축기 크기를 축소할 수 있고, 이로인해 중량 및 제조비용을 줄일 수 있는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.

Description

베인 로터리 압축기{VANE ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 베인 로터리 압축기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 실린더의 외주면에 형성된 토출실에 오일분리기를 설치함으로써, 축방향으로의 압축기 크기를 축소할 수 있고, 이로인해 중량 및 제조비용을 줄일 수 있는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 베인 로터리 압축기는 공조장치 등에 사용되며, 냉매를 흡입한 후 압축하여 배출하게 된다.
도 1은 일본공개특허 2015-028343호(특허문헌 1)에 개시된 종래의 베인 로터리 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 베인 로터리 압축기(1)는, 전방하우징(10)과, 상기 전방하우징(10)의 내부에 삽입되며 실린더(21)를 갖는 후방하우징(20)과, 상기 전,후방하우징(10,20)에 회전가능하게 결합되는 샤프트(30)와, 상기 실린더(21)내 압축실(22)에 배치되어 상기 샤프트(30)와 결합되는 압축기구(40)를 포함하여 이루어진다.
상기 실린더(21)의 반경방향 외주면에는 토출실(25)에 형성되고, 상기 후방하우징(20)내의 후방측에는 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리기(26) 및 상기 분리된 오일을 저장하는 오일저장실(27)이 형성된다.
상기 오일분리기(26) 및 오일저장실(27)은 상기 샤프트(30)의 축방향으로 상기 실린더(21)의 후방측에 형성된다.
한편, 상기 압축기구(40)는, 상기 샤프트(30)에 결합되는 로터와, 상기 로터의 외주면에 유동가능하게 설치되는 복수개의 베인(미도시)으로 구성된다.
상기 베인은 상기 실린더(21)내의 압축실(22)을 복수개로 구획하게 된다.
따라서, 외부로부터 흡입된 냉매는 상기 실린더(21)내의 압축실(22)로 유입되고, 이때 상기 압축실(22)에서 회전하는 상기 압축기구(40)의 압축작용에 의해 냉매가 압축되며, 이렇게 압축된 냉매는 상기 실린더(21) 외주면의 토출실(25)로 토출된다.
상기 토출실(25)로 토출된 냉매는 실린더(21)의 둘레를 따라 유동한 후, 상기 후방하우징(20)내의 후방측에 구비된 상기 오일분리기(26)를 거쳐 외부로 토출되게 된다.
상기의 과정에서, 냉매는 상기 오일분리기(26)에서 오일이 분리되며, 이렇게 분리된 오일은 하측방향으로 흘러 상기 오일저장실(27)에 저장되게 된다.
한편, 상기 오일저장실(27)에 저장된 오일은 상기 압축실(22)로 리턴되어 윤활하게 된다.
그러나, 종래의 베인 로터리 압축기(1)는, 부품수를 줄이기 위해 상기 후방하우징(20)내의 후방측에 오일분리기(26) 및 오일저장실(27)을 배치하여 주조로 제작하다 보니, 금형 추출 난이의 문제로 불필요한 살이 과다하고, 축방향으로의 압축기(1) 크기가 커져 중량 및 제조비용이 상승하는 문제가 있었다.
JP 2015-028343 A (2015.2.12 공개)
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 실린더의 외주면에 형성된 토출실에 오일분리기를 설치함으로써, 축방향으로의 압축기 크기를 축소할 수 있고, 이로인해 중량 및 제조비용을 줄일 수 있는 베인 로터리 압축기를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징의 내부에 구비되며 압축실을 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 압축실을 관통하여 상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 샤프트와, 상기 압축실내에 배치되며 상기 샤프트와 함께 회전하면서 냉매를 압축하는 압축기구와, 상기 하우징내의 실린더 외주면에 구비되며 상기 압축실에서 압축되어 토출된 냉매가 유입되는 토출실을 포함하여 이루어진 베인 로터리 압축기에 있어서, 상기 토출실에는, 상기 압축실에서 토출된 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리기가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 실린더의 외주면에 형성된 토출실에 오일분리기를 샤프트와 평행하게 설치함으로써, 축방향으로의 압축기 크기를 축소할 수 있고, 이로인해 중량 및 제조비용을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 베인 로터리 압축기를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기를 나타내는 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기를 나타내는 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기를 나타내는 단면도,
도 7은 도 5의 B-B선 단면도,
도 8은 도 5의 C-C선 단면도,
도 9는 도 5의 D-D선 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 베인 로터리 압축기(100)는, 하우징과, 실린더(130)와, 샤프트(140)와, 압축기구(105)를 포함하여 구성되며, 냉매가스를 흡입하여 압축한 후 토출하게 된다.
상기 하우징은, 중공의 전방하우징(110)과, 상기 전방하우징(110)의 내부에 삽입되는 후방하우징(120)으로 구성된다.
상기 후방하우징(120)에는 상기 실린더(130)가 일체로 형성된다.
즉, 상기 실린더(130)가 일체로 형성된 후방하우징(120)이 상기 전방하우징(110)의 내부에 삽입되어 조립되게 되며, 상기 전방하우징(110)은 상기 후방하우징(120)의 외측을 감싸게 된다.
또한, 상기 실린더(130)의 내부에는 압축실(131)이 형성되며, 상기 압축실(131)에 상기 압축기구(105)가 회전가능하게 설치된다.
한편, 상기 후방하우징(120)의 실린더(130)는 상기 전방하우징(110)측으로 연장되며, 실린더(130)의 단부는 상기 전방하우징(110)의 내측면과 밀착된다. 따라서 상기 실린더(130)의 압축실(131)은 상기 전,후방하우징(110,120)의 사이에서 밀폐된 공간을 형성하게 된다.
그리고, 상기 전방하우징(110)의 외측면에는 외부로부터 냉매가 흡입되는 흡입포트(111)와, 냉매가 외부로 토출되는 토출포트(112)가 형성된다.
아울러, 상기 전방하우징(110)의 전방측은 폐쇄되고 후방측은 개방되는 구조이나, 상기 전방하우징(110)의 개방된 후방측은 상기 후방하우징(120)에 의해 폐쇄된다.
한편, 상기 전방하우징(110)의 전방측에는 전자클러치(미도시)가 설치되며, 상기 전자클러치는 상기 전방하우징(110)을 관통하는 샤프트(140)와 연결되어, 외부 동력을 상기 샤프트(140)에 전달하게 된다.
또한, 상기 전방하우징(110)과 후방하우징(120)에는 상기 샤프트(140)를 회전가능하게 지지하는 축지지부(113,121)가 각각 형성된다.
그리고, 상기 샤프트(140)는 상기 실린더(130)의 압축실(131)을 관통하여 상기 하우징에 회전가능하게 설치된다.
즉, 상기 샤프트(140)의 일단부는 상기 전방하우징(110)의 축지지부(113)에 회전가능하게 지지되고, 샤프트(140)의 타단부는 상기 후방하우징(120)의 축지지부(121)에 회전가능하게 지지된다.
그리고, 상기 하우징내의 실린더(130) 외주면에는, 상기 압축실(131)에서 압축되어 토출된 냉매가 유입되는 토출실(135)이 형성된다.
여기서, 상기 토출실(135)은, 상기 실린더(130)의 중심 보다 높은 위치에 형성된다.
또한, 상기 실린더(130)에는, 상기 압축실(131)과 토출실(135)을 연통시키는 토출홀(133)이 형성된다.
아울러, 상기 토출실(135)에는 상기 토출홀(133)을 개폐하는 개폐밸브(170)가 설치된다.
상기 개폐밸브(170)는, 상기 압축실(131)에서 압축기구(105)에 의해 압축되는 냉매의 압력이 일정 이상일 경우에만 토출홀(133)을 개방하여 냉매를 토출하게 된다.
즉, 상기 압축실(131)로 유입된 냉매는 상기 압축기구(105)에 의해 압축되게 되는데, 이때 상기 압축되는 냉매의 압력이 일정 이상이 되면 상기 개폐밸브(170)가 개방되어 상기 압축실(131)내에서 압축된 냉매가 상기 토출홀(133)을 통해 토출실(135)에 토출되게 된다.
한편, 상기 실린더(130)의 일측면에는 상기 전방하우징(110)의 흡입포트(111)와 상기 압축실(131)을 연통시키는 흡입홈(132)이 형성된다. 따라서, 상기 흡입포트(111)를 통해 유입된 냉매가 상기 실린더(130)의 흡입홈(132)을 통해 상기 압축실(131)로 흡입되게 된다.
상기 실린더(130)내의 압축실(131)은, 상기 샤프트(140)와 편심되게 형성된다. 다시말해, 상기 실린더(130)의 외경은 상기 샤프트(140)와 동심으로 형성되지만 상기 실린더(130)의 내경 즉, 상기 압축실(131)은 상기 샤프트(140)와 편심되게 형성되는 것이다.
그리고, 상기 압축기구(105)는, 상기 압축실(131)내에 배치되며, 상기 압축실(131)내에서 상기 샤프트(140)와 결합되어 있다. 따라서, 상기 압축기구(105)는 상기 샤프트(140)와 함께 회전하면서 냉매를 압축하게 된다.
상기 압축기구(105)는, 상기 샤프트(140)와 결합되어 압축실(131)내에 배치되는 로터(150)와, 상기 로터(150)의 외주면에 유동가능하게 결합되는 복수개의 베인(160)으로 이루어진다.
이때, 상기 압축실(131)이 상기 샤프트(140)와 편심되게 형성되기 때문에, 상기 로터(150)의 일측이 상기 압축실(131)과 접하게 되고 타측은 상기 압축실(131)과 이격되게 된다. 도면에서와 같이, 상기 로터(150)의 외주면 상측이 상기 압축실(131)의 상측과 접하게 된다.
또한, 상기 로터(150)의 외주면에는 서로 일정간격 이격되어 복수개의 결합홈(151)이 형성되고, 상기 베인(160)은 상기 결합홈(151)에 유동가능하게 결합된다.
따라서, 상기 로터(150)가 회전하게 되면, 상기 복수개의 베인(160)에는 원심력이 작용하여 상기 베인(160)의 선단부가 상기 압축실(131)의 내주면에 접촉한 상태로 회전하게 된다.
이때, 상기 압축실(131)내에서 상기 로터(150)가 편심되어 있기 때문에, 상기 로터(150)가 회전하면 상기 복수개의 베인(160)이 압축실(131)의 내주면에 접촉한 상태로 회전하게 되면서 결합홈(151)으로 들어갔다 나왔다를 반복하게 된다.
이러한, 상기 복수개의 베인(160)은 상기 압축실(131)의 내부를 복수개로 구획하게 된다. 이때, 상기 복수개로 구획된 영역 중 상기 실린더(130)의 흡입홈(132)과 인접한 영역은 로터(150) 회전시 체적이 증가하여 냉매를 흡입하게 되고, 상기 실린더(130)의 토출홀(133)과 인접한 영역은 로터(150) 회전시 체적이 감소하여 냉매를 압축하게 된다.
그리고, 상기 토출실(135)에는, 상기 압축실(131)에서 토출된 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리기(136)가 구비된다.
상기 오일분리기(136)는, 일정길이의 원통형으로 형성되며, 상기 샤프트(140)와 평행하게 배치된다.
또한, 상기 오일분리기(136)의 내부에는, 상기 토출실(135)과 후방하우징(120)의 토출통로(137)를 연통시키는 연통로(136a)가 형성된다.
한편, 상기 후방하우징(120)에는 상기 토출실(135)의 냉매를 상기 토출포트(112)로 토출시키는 토출통로(137)가 형성된다.
따라서, 상기 압축실(131)에서 토출실(135)내로 토출된 냉매가 상기 오일분리기(136)의 둘레를 선회하는 과정에서 오일이 분리되고, 이렇게 분리된 오일은 후술하는 오일저장실(138)로 흘러내려가 저장된다.
또한, 상기 오일분리기(136)의 둘레를 선회하면서 오일과 분리된 냉매는 상기 오일분리기(136)내의 연통로(136a)를 통해 후방하우징(120)의 토출통로(137)로 유동하게 되며, 상기 토출통로(137)로 유동한 냉매는 토출포트(112)를 통해 외부로 토출된다.
그리고, 상기 오일분리기(136)는, 도 7과 같이 상기 토출실(135)내에서 상기 토출홀(133)과 어긋난 위치에 구비된다. 따라서, 상기 토출홀(133)을 통해 토출된 냉매가 상기 오일분리기(136)의 둘레를 원활하게 선회할 수 있는 것이다.
한편, 상기 오일분리기(136)는, 상기 후방하우징(120)에 일체로 형성되는 것이 바람직하지만, 상기 전방하우징(110)에 일체로 형성하는 것도 가능하다.
그리고, 상기 실린더(130)의 외주면 하부에는, 상기 오일분리기(136)로부터 분리된 오일을 저장하는 오일저장실(138)이 형성된다.
즉, 상기 오일분리기(136)의 둘레를 선회하는 냉매로부터 분리된 오일은 하측방향으로 흘러내려 상기 오일저장실(138)에 저장되는 것이다.
또한, 상기 하우징에는, 상기 샤프트(140)를 회전가능하게 지지하는 축지지부(121)과 상기 오일저장실(138)을 연통시키는 오일공급통로(139)가 형성된다.
상기 오일공급통로(139)는, 상기 후방하우징(120)의 축지지부(121)과 오일저장실(138)을 연통시켜, 상기 오일저장실(138)내의 오일이 상기 오일공급통로(139)를 통해 축지지부(121)로 유동한 후 상기 실린더(130)의 압축실(131)내로 공급되어 윤활하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 외부 구동원의 동력에 의해 상기 샤프트(140)가 회전하게 되면, 상기 샤프트(140)와 함께 회전하는 로터(150)가 상기 압축실(131)의 내부에서 회전하게 되면서 냉매를 흡입 및 압축하게 된다.
즉, 상기 로터(150)가 압축실(131)의 내부에서 회전하게 되면, 복수개의 베인(160)에 의해 구획된 압축실(131)의 내부에서는 체적이 증가하는 영역과 체적이 감소하는 영역이 발생하게 되고, 이때 체적이 증가하는 영역에서는 토출포트(112)로부터 압축실(131)내로 냉매를 흡입하고, 체적이 감소하는 영역에서는 냉매를 압축하게 되는 것이다.
계속해서, 상기 압축실(131)에서 압축되는 냉매의 압력이 일정 이상 상승하게 되면, 상기 토출실(135)내의 개폐밸브(170)가 토출홀(133)을 개방하게 되고, 이때 상기 압축실(131)내의 압축 냉매가 상기 토출홀(133)을 통해 토출실(135)내로 토출된다.
상기 토출실(135)내로 토출된 냉매는 상기 오일분리기(136)의 둘레를 따라 선회하게 되는데, 이 과정에서 오일이 분리되며, 이때 오일은 하측방향으로 흘러내려 상기 오일저장실(138)로 유입되어 저장되고, 냉매는 상기 오일분리기(136)내의 연통로(136a)를 통해 후방하우징(120)의 토출통로(137)로 유동한 후, 토출포트(112)를 통해 외부로 토출된다.
한편, 상기 오일저장실(138)에 저장된 오일은 상기 오일공급통로(139)를 통해 후방하우징(120)의 축지지부(121)로 유동한 후 상기 실린더(130)의 압축실(131)내로 공급되어 윤활하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는, 상기 실린더(130)의 외주면에 형성된 토출실(135)에 오일분리기(136)를 샤프트(140)와 평행하게 설치함으로써, 축방향으로의 압축기 크기를 축소할 수 있고, 이로인해 중량 및 제조비용을 줄일 수 있는 것이다.
100: 베인 로터리 압축기 105: 압축기구
110: 전방하우징
111: 흡입포트 112: 토출포트
113: 축지지부
120: 후방하우징 121: 축지지부
130: 실린더 131: 압축실
132: 흡입홈 133: 토출홀
135: 토출실 136: 오일분리기
137: 토출통로 138: 오일저장실
139: 오일공급통로
140: 샤프트 150: 로터
151: 결합홈 160: 베인
170: 개폐밸브

Claims (11)

  1. 하우징의 내부에 구비되며 압축실(131)을 형성하는 실린더(130)와,
    상기 실린더(130)의 압축실(131)을 관통하여 상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 샤프트(140)와,
    상기 압축실(131)내에 배치되며 상기 샤프트(140)와 함께 회전하면서 냉매를 압축하는 압축기구(105)와,
    상기 하우징내의 실린더(130) 외주면에 구비되며 상기 압축실(131)에서 압축되어 토출된 냉매가 유입되는 토출실(135)을 포함하여 이루어진 베인 로터리 압축기에 있어서,
    상기 토출실(135)에는, 상기 압축실(131)에서 토출된 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리기(136)가 구비된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오일분리기(136)는, 상기 샤프트(140)와 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오일분리기(136)는, 원통형으로 형성되어 상기 토출실(135)내로 토출된 냉매가 상기 오일분리기(136)의 둘레를 선회하면서 오일이 분리되도록 한 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 중공의 전방하우징(110)과, 상기 전방하우징(110)의 내부에 삽입되며 상기 실린더(130)를 형성하는 후방하우징(120)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오일분리기(136)는, 상기 후방하우징(120)에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 오일분리기(136)는, 상기 전방하우징(110)에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더(130)의 외주면 하부에는, 상기 오일분리기(136)로부터 분리된 오일을 저장하는 오일저장실(138)이 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하우징에는, 상기 샤프트(140)를 회전가능하게 지지하는 축지지부(121)와 상기 오일저장실(138)을 연통시키는 오일공급통로(139)가 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 전방하우징(110)에는, 냉매가 흡입되는 흡입포트(111)와, 냉매가 토출되는 토출포트(112)가 형성되고,
    상기 후방하우징(120)에는 상기 토출실(135)의 냉매를 상기 토출포트(112)로 토출시키는 토출통로(137)가 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 오일분리기(136)의 내부에는, 상기 토출실(135)과 토출통로(137)를 연통시키는 연통로(136a)가 형성된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 실린더(130)에는, 상기 압축실(131)과 토출실(135)를 연통시키는 토출홀(133)이 형성되고,
    상기 오일분리기(136)는, 상기 토출실(135)내에서 상기 토출홀(133)과 어긋난 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
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