KR20180089778A - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 로터리 압축기는, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱 내부에 수용되어 회전력을 발생시키는 스테이터 및 로터와, 상기 로터와 연결되어 회전되는 회전축을 구비하는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정되도록 위치되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되고 상기 실린더에서 편심 회전 운동하여 냉매를 압축하는 롤링피스톤을 구비하는 압축 유닛; 및 상기 토출구와 상기 구동 유닛 사이에 배치되고 상기 케이싱에 고정되도록 위치되는 유분리판을 포함한다. 이에 의하면, 오일이 상기 토출구로 유출되는 것을 감소시키는 기능이 수행됨에 있어, 동력 감소 및 안정성 증대가 달성될 수 있다.

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 오일이 압축기 내부 및 냉동 사이클을 순환하는 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다. 회전식 압축기는 피스톤이 실린더에서 회전 또는 선회운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이고, 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이다. 회전식 압축기로는 전동부의 회전력을 이용하여 피스톤이 회전을 하면서 냉매를 압축하는 로터리 압축기가 알려져 있다.

로터리 압축기는 롤러와 베인이 접촉되어, 그 베인을 중심으로 실린더의 압축공간이 흡입실과 토출실로 구분되는 압축기이다. 일반적인 로터리 압축기는 롤러가 선회운동을 하면서 실린더에 삽입 장착된 베인이 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 흡입실과 토출실은 체적(용적)이 가변되는 압축실을 형성하여 냉매를 흡입, 압축, 토출하게 된다.

다만, 베인이 롤러에 삽입되어, 그 롤러와 함께 회전운동을 하면서 원심력과 배압력에 의해 인출되면서 압축공간을 형성하는 베인 로터리 압축기도 알려져 있다. 또한 최근에는, 실린더의 내주면이 타원 또는 타원과 원이 조합된 형상으로 형성되어 마찰손실을 줄이면서도 압축효율을 높이는 소위 하이브리드 실린더를 구비한 베인 로터리 압축기도 소개되고 있다.

또한, 일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부 공간에 구동력을 발생시키는 구동모터 및 그 구동모터의 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축부가 함께 구비되어 있는 방식을 말한다.

밀폐형으로 구성되는 로터리 압축기의 케이싱 내부에서는, 구성요소의 윤활 및 냉각을 위하여 오일이 냉매와 함께 혼합되어 흐른다. 오일은 냉매와 함께 흡입되어, 실린더 내부에서의 롤러의 회전에 의해 압축된 냉매와 함께, 회전축 및 로터를 포함하는 전동부를 통과하면서 윤활 및 냉각을 수행한다.

냉매와 함께 전동부의 냉각을 수행한 오일의 일부는 케이싱 내부의 저유 공간으로 회수되도록 이루어지나, 다른 일부는 토출 배관을 통해 로터리 압축기에서 배출된다. 배출된 오일은 로터리 압축기와 연결되는 냉동사이클을 순환하여 다시 로터리 압축기로 흡입되는 유순환 과정을 거치게 된다.

이때, 압축기의 회전수가 증가할수록 냉매의 유동이 빠르게 형성되고, 케이싱의 외부로 순환되는 유순환율은 증가하는 경향을 갖게 된다. 유순환율의 증가는 로터리 압축기 내부의 오일양의 감소를 가져오게 되므로 압축기 습동부의 마모를 야기할 수 있고, 아울러 열교환기에서는 열교환 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다.

오일의 유순환율을 감소시키기 위하여, 종래의 로터리 압축기는 토출 배관이 장착되는 케이싱의 상부의 높이를 높게 하거나, 특허문헌 1과 같이, 전동부와 토출 배관 사이에 배치되는 커버가 추가되기도 하였다.

하지만, 종래의 대처 방식으로는 고속 운전 시에 유순환율의 증가를 효과적으로 방지하지 못하였다. 특허문헌 1의 경우, 스테이터와 로터 사이의 에어 갭에서 흘러나오는 냉매 및 오일이 커버의 하부를 따라 좁은 틈으로 흐르면서 속도가 증가될 수 있다. 이러한 유동은 오히려 스테이터 측에서 흘러나오는 오일을 상 측으로 함께 끌어올릴 수 있고, 결국 오일의 유순환율이 효과적으로 저감될 수 있다고 보기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 전동부에서 상 측으로 유출되는 오일의 유동 분포를 정확하게 파악하여, 보다 효과적으로 유순환율이 저감되는 커버 구조를 도출하는 것이 요구된다. 아울러, 이와 같은 커버 구조에 오일이 충돌되어, 케이싱의 저면 측을 향하여 오일이 원활하게 흘러내릴 수 있는 구조를 구체화하는 것이 필요한 실정이다.

일본 공개특허공보 JP2015-140660 A (2015.08.03. 공개)

본 발명의 첫 번째 목적은, 스테이터와 로터 사이의 에어 갭에서 흘러나오는 냉매 유동과 스테이터 측에서 흘러나오는 오일 유동을 서로 분리하여, 유순환율을 저감시킬 수 있도록 이루어지는 밀폐형 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 스테이터 측에서 흘러나오는 오일이 충돌되어 케이싱의 내주면 측으로 흐르도록 형성되는 커버부재를 구비하여, 오일이 원활하게 회수될 수 있도록 이루어지는 밀폐형 압축기를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱에 고정되도록 위치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 내 측에 이격 배치되어 회전되는 로터 및 회전축을 구비하는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정되도록 위치되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하여, 상기 실린더 및 롤러 사이에 형성되는 압축실에서 냉매를 압축하도록 이루어지는 압축 유닛; 및 상기 구동 유닛과 상기 토출구 사이에서 상기 스테이터와 로터 사이의 에어 갭(air gap)과 나란하게 배치되어, 상기 에어 갭에서 흘러나오는 냉매를 상기 토출구로 가이드하도록 형성되는 커버부재를 포함한다.

이때, 상기 커버부재는 상기 회전축의 축방향으로 연장 형성되는 원통형의 가이드부를 구비하고, 상기 가이드부의 내주면은 상기 에어 갭의 외측면을 형성하는 상기 스테이터의 내측면과 나란하게 위치될 수 있다.

또한, 상기 스테이터는 상기 로터를 중심으로 상기 회전축의 원주방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 절연부를 구비하고, 상기 커버부재는 상기 복수 개의 절연부 사이에 형성되는 스테이터 간극을 상기 회전축의 축방향으로 오버랩하도록 형성되는 스테이터 커버부를 구비할 수 있다.

본 발명의 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 내 측에서 회전되는 로터 및 회전축을 구비하는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하여, 냉매를 압축하도록 이루어지는 압축 유닛; 및 상기 구동 유닛과 상기 토출구 사이에서 상기 스테이터와 로터 사이의 에어 갭(air gap)과 나란하게 배치되는 커버부재를 포함하며, 상기 스테이터는 상기 로터를 중심으로 상기 회전축의 원주방향으로 서로 이격 배치되는 복수 개의 절연부를 구비하고, 상기 커버부재는 상기 복수 개의 절연부 사이에 형성되는 스테이터 간극을 상기 회전축의 축방향으로 오버랩하도록 형성되는 스테이터 커버부를 구비하며, 상기 스테이터 커버부의 하부면은 상기 회전축의 반경방향을 따라 상기 스테이터를 향하도록 경사지게 형성된다.

한편, 상기 커버부재는 상기 스테이터와 고정되도록 위치될 수 있다.

구체적으로, 상기 구동 유닛은 상기 스테이터의 상 측에 장착되어 상기 구동 유닛에 전원을 공급하도록 이루어지는 전원 연결부를 더 구비하고, 상기 커버부재는 상기 전원 연결부에 장착될 수 있다.

다른 한편으로, 상기 스테이터 커버부는 상기 케이싱을 바라보는 외주면에서 상기 회전축을 향하여 리세스되도록 형성되는 복수 개의 리세스부를 구비할 수 있다.

특히, 상기 스테이터에는, 상기 케이싱의 내부 공간을 상기 축방향으로 연통시키도록 상기 케이싱의 내주면과 이격되게 형성되고 상기 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 복수 개의 디컷(D-cut)부가 형성되고, 상기 복수 개의 리세스부는 상기 축방향으로 상기 디컷부와 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

또 다른 한편으로, 상기 스테이터 커버부의 하부면에는 상기 회전축의 반경방향으로 연장되도록 상 측으로 리세스되는 복수 개의 오일 홈이 형성될 수 있다.

이때, 상기 복수 개의 오일 홈은 상기 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치될 수 있다.

이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫 번째, 본 발명의 밀폐형 압축기는 스테이터와 로터 사이의 에어 갭과 나란하게 형성되는 커버부재를 구비함으로써, 에어 갭에서 흘러나오는 냉매가 로터의 회전에 의한 원심력으로 강한 상승기류를 형성하여 스테이터 간극에서 흘러나오는 오일을 토출구 측으로 상승시키는 것을 제한할 수 있다. 이에 의해, 주된 오일 유로인 스테이터 간극을 통한 오일의 회수가 촉진되어, 본 발명의 밀폐형 압축기의 유순환율이 저감될 수 있다.

이때, 커버부재는 원통형의 가이드부를 구비하고 그 내주면과 에어 갭이 나란하게 배치됨으로써, 에어 갭으로 흘러나오는 냉매가 회전축의 반경방향으로 퍼지지 않고 균일하게 가이드될 수 있다.

또한, 커버부재는 스테이터 간극을 오버랩하도록 이루어지는 스테이터 커버부를 구비함으로써, 스테이터 간극으로 유출되는 다량의 오일이 상 측으로 이동되는 것이 제한될 수 있다. 또한, 오일이 에어 갭 유동과 서로 공간적으로 분리되는 상태가 유지될 수 있다.

두 번째, 본 발명의 밀폐형 압축기는 스테이터 커버부가 직경이 증가될수록 하 측으로 경사지게 형성됨으로써, 스테이터 간극으로 유출되는 오일이 스테이터 커버부에 부딪혀 중력에 의해 케이싱의 내주면 측으로 흘러 원활하게 회수될 수 있다.

한편, 커버부재는 스테이터와 고정되도록 이루어짐으로써, 종래 회전축과 함께 회전되는 경우와 비교하여 동력 입력을 증가시키지 않으며, 제작 비용이 절감되고, 회전체에 의한 내부 구조물 손상 위험이 제거된다.

이때, 커버부재는 스테이터의 상 측에 장착되는 전원 연결부에 결합됨으로써, 커버부재가 스테이터의 상부로부터 일정 간격으로 이격되어 위치되는 구조가 별도의 부재 추가 없이도 손쉽게 구현될 수 있다.

다른 한편으로, 복수 개의 리세스부가 스테이터 커버부의 외주면에 형성되고, 스테이터에 형성되는 디컷부와 서로 지그재그로 배치됨으로써, 디컷부를 통하여 상승 기류가 형성되는 것을 억제할 수 있어, 오일이 하 측으로 회수되는 유동이 형성되는 것을 도울 수 있다.

나아가, 커버부재의 스테이터 커버부의 하부면에 오일 홈이 형성됨으로써, 스테이터 간극으로 흘러나오는 오일이 정체되지 않고 케이싱의 내주면 측으로 흘러 회수되는 것이 가이드될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기를 보인 종단면도.
도 2는 도 1에 도시된 라인 AA를 따라 취한 스테이터의 횡단면도.
도 3은 도 1에 도시된 영역 B의 확대도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버부재를 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버부재를 보인 사시도.

이하, 본 발명에 관련된 로터리 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에 개시된 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예들을 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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기를 보인 종단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100)는, 케이싱(110), 구동 유닛(120) 및 압축 유닛(130)을 포함한다.

케이싱(110)은 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 외관을 형성하며, 후술하는 내부의 구성요소들이 장착 및 지지되는 역할을 수행한다. 케이싱(110)은, 예를 들면, 후술하는 회전축(123)의 연장 방향을 따라 길게 연장되는 원통형으로 이루어질 수 있다.

케이싱(110)에 구비되는 흡입구(111) 및 토출구(112)는, 케이싱(110)의 내부에 냉매 및 오일이 출입되는 통로 역할을 수행한다. 본 실시예에서는 도 1에 보인 것과 같이, 흡입구(111)는 케이싱(110)의 일 측면에 연결되고, 토출구(112)는 케이싱(110)의 상부에 위치될 수 있다.

흡입구(111)는 본 발명의 밀폐형 압축기(100)가 연결된 냉동사이클의 증발기(evaporator)로부터의 흡입 배관과 케이싱(110)을 연통시키는 것일 수 있고, 토출구(112)는 본 발명의 밀폐형 압축기(100)가 연결된 냉동사이클의 응축기(condenser)로 향하는 토출 배관과 케이싱(110)을 연통시키는 것일 수 있다.

구동 유닛(120)은 냉매를 압축하는 동력을 제공하도록 작동된다. 구동 유닛(120)은 스테이터(121), 로터(122) 및 회전축(123)을 구비한다. 도 1에 보인 것과 같이, 스테이터(121)는 케이싱(110)과 고정되도록 위치되며, 예를 들면 원통형 케이싱(110)의 내주면에 장착될 수 있다. 로터(122)는 스테이터(121)와 이격 배치되며, 스테이터(121)의 내측에 배치될 수 있다. 스테이터(121) 및 로터(122)는 본 발명의 밀폐형 압축기(100)에 전력이 인가되면 상호 간에 작용하는 힘에 의해 회전력을 발생시키고, 이에 따라 로터(122)의 중심에 연결되는 회전축(123)이 회전됨으로써 동력이 발생된다.

한편, 압축 유닛(130)은 냉매를 압축하는 역할을 수행하며, 실린더(131), 롤러(132)를 포함하고, 베인(미도시)을 더 포함할 수 있다. 실린더(131)는 케이싱(110)에 고정되도록 위치되며, 롤러(132)는 회전축(123)과 연결된다. 롤러(132)는 실린더(131)의 내측에 위치되고, 실린더(131)의 내주면과 롤러(132)의 외주면 사이에는 압축실(V)이 형성된다. 롤러(132)의 회전에 따라 압축실(V)은 체적이 변화되면서 회전되는데, 특히, 압축실(V)은 베인에 의해 구획될 수 있고, 구획된 압축실(V)에 냉매가 흡입되고 압축되어 토출될 수 있다.

본 실시예에서, 앞서 설명한 압축 유닛(130)은 구동 유닛(120)의 하 측에 위치될 수 있고, 이때, 압축 유닛(130)은 베어링에 의해 지지될 수 있다. 도 1에 보인 것과 같이, 베어링은 실린더(131)의 상부를 지지하는 메인 베어링(113)과 실린더(131)의 하부를 지지하는 서브 베어링(114)을 포함할 수 있다. 베어링은 압축 유닛(130)을 회전축(123)의 축방향으로 고정시키도록 형성될 수 있고, 특히 압축실(V)을 밀폐시키도록 이루어질 수 있다. 또한, 베어링은 그 중심부에서는 회전축(123) 및 롤러(132)를 회전 가능하게 지지한다.

또한 본 실시예에서는, 도 1에 보인 것과 같이 실린더(131) 및 롤러(132)가 두 개씩 상하로 장착되어 압축공간이 두 개 형성될 수 있다. 흡입구(111)를 통해 흡입되는 냉매는 각각의 압축공간으로 유입되고, 실린더(131) 내부에서의 롤러(132)의 편심 회전에 의해 냉매가 압축된다. 압축된 냉매는 메인 베어링(113)의 상부에 형성되는 머플러(115)를 통과하여 토출되고, 앞서 설명한 구동 유닛(120)을 통과하여 흘러 토출구(112)로 배출된다.

한편, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 동작 과정에서, 구동 유닛(120)의 냉각과 윤활을 위해 오일이 순환된다. 오일은 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 저유 공간에 채워질 수 있으며, 예를 들면 케이싱(110)의 저면일 수 있다. 케이싱(110)의 저면에 보관되는 오일은 회전축(123)의 하부에 형성되는 오일피더(123a)에 의해 흡상되어 회전축(123)과 베어링을 포함하는 내부 구성요소들의 윤활에 사용된다.

본 발명의 밀폐형 압축기(100) 작동 시, 오일은 냉매와 함께 머플러(115)를 통과하거나, 메인 베어링(113)과 회전축(123) 사이의 오일 그루브(미도시)를 통과하여 구동 유닛(120)으로 향할 수 있다. 오일은 구동 유닛(120)을 통과하면서 구동 유닛(120)의 냉각을 수행할 수 있다.

오일은 구동 유닛(120)을 통과하면서 일부는 충돌에 의해 저유공간으로 회수되어 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 케이싱(110) 내부에서만 순환될 수 있다. 그러나, 회수되지 않은 다른 일부의 오일은 토출구(112)를 통하여 냉매와 함께 배출될 수 있고, 배출된 오일은 냉동 사이클을 냉매와 함께 흘러 다시 흡입구(111)로 유입되어 순환될 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 외부로 순환되는 유순환율(Oil Circulation Rate, OCR)이 높게 되면, 냉동 사이클의 열교환기의 효율 저하, 케이싱(110) 내부 오일 부족으로 인한 구성요소들의 마모 등이 야기될 수 있고, 특히, 고속 운전 환경에서 더욱 증가되는 유순환율에 대처하는 것이 문제가 된다.

도 2는 도 1에 도시된 라인 AA를 따라 취한 스테이터(121)의 횡단면도이다. 도 2를 참조하면, 냉매와 혼합된 오일이 구동 유닛(120)을 상하로 통과할 수 있는 유로는 크게 세 가지 경로가 있다.

먼저, 회전되는 로터(122)와 정지되어 있는 스테이터(121) 사이의 에어 갭(air gap, G)을 통하는 경로(P1)가 존재한다. 특히, 에어 갭(G)을 통하는 경로를 따라 흐르는 냉매와 오일의 유동은, 로터(122)의 회전력에 의해 힘을 받아 와류(vortex)를 형성하면서 상승하게 된다.

다음으로 도 2에 보인 것과 같이, 스테이터(121)의 일부를 구성하며 회전축(123)의 원주 방향으로 이격 배치되는 복수 개의 절연부(121a) 사이사이의 스테이터 간극(121b)을 통하는 경로(P2)가 존재한다. 케이싱(110)의 상 측으로 흐르는 오일의 유량은 이 스테이터 간극(121b)을 통하는 경로에서 가장 큰 것으로 알려져 있다.

끝으로 도 2에 도시된 것처럼, 스테이터(121)의 외주면과 케이싱(110)의 내주면 사이에 형성되는 디컷(D-cut)부(121c)를 통하는 경로(P3)가 존재한다. 디컷부(121c)는 스테이터(121)의 외주면에 일부 절단면을 형성하여 케이싱(110)과 서로 이격되는 공간을 확보한 부분이며, 오일이 케이싱(110)의 내주면을 타고 하 측으로 흘러내려 저유공간으로 회수되도록 하기 위한 구성이다.

한편, 종래 냉매와 오일을 구동 유닛(120)의 상 측에서 분리하기 위한 유분리 구조물로서, 로터(122)와 함께 회전되는 운동형 유분리판이나, 스테이터(121) 측에 고정되는 고정형 유분리판 등이 존재하였다. 이들은 회전축(123)의 반경방향으로 냉매와 오일이 흘러 케이싱(110)의 내주면에 부딪히도록 하고, 케이싱(110)의 내주면 측에서 냉매는 상승되고 오일은 하강됨으로써 유분리가 구현되는 것을 의도하였다.

그러나 종래의 구조에서는, 에어 갭(G)을 통하는 경로(P1)를 통하여 빠른 유속으로 흐르는 유동이 스테이터 간극(121b)을 통한 경로(P2)로 상승하는 유동과 합류되고, 스테이터 간극(121b)을 통하여 냉매와 함께 이동되는 다량의 오일이 상승하는 것을 오히려 촉진할 가능성이 존재하였다. 나아가, 에어 갭(G)을 통하는 유동이 케이싱(110)의 내주면까지 부딪히게 됨으로써, 분리된 오일이 디컷부(121c)를 통하여 흘러내리는 유동이 형성되는 것이 방해될 가능성도 존재하였다.

도 3은 도 1에 도시된 영역 B의 확대도이다. 도 1 및 3을 참조하면, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100)에는 에어 갭(G)을 통하는 토출 유동을 다른 유동과 분리시키는 역할을 하는 커버부재(140)가 더 포함될 수 있다.

커버부재(140)는 스테이터(121)와 로터(122) 사이의 에어 갭(G)과 나란하게 배치되어, 에어 갭(G)을 통하여 상승하는 냉매와 오일의 혼합 유동을 토출구(112)를 향하여 가이드하도록 형성된다. 에어 갭(G)은 로터(122)의 외측면과 스테이터(121)의 내측면에 의해 형성되는 원통형의 공간이 될 수 있으므로, 커버부재(140)도 에어 갭(G)의 상단부에 대응되는 형상으로 나란하게 배치될 수 있다.

구체적으로, 커버부재(140)는 에어 갭(G)에 대응되도록, 회전축(123)의 축방향으로 연장 형성되는 원통형의 가이드부(141)를 구비할 수 있다. 이때, 가이드부(141)의 내주면은 에어 갭(G)의 외측면을 형성하는 스테이터(121)의 내측면과 정렬되도록 나란하게 위치될 수 있다.

커버부재(140)가 에어 갭(G) 유동을 가이드하도록 형성됨으로써, 에어 갭(G)에서 흘러나오는 토출 유동은 앞서 설명한 스테이터 간극(121b)이나 디컷부(121c)를 통한 유동과 서로 격리될 수 있다. 따라서, 강한 유속으로 와류를 형성하는 에어 갭(G)으로부터 토출된 유동이, 다른 경로들을 통하여 상승되는 유동에 포함된 오일까지 함께 상승시켜 토출구(112)로 토출시키는 현상이 방지될 수 있다. 특히, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 운전 속도가 증가되어 고속 운전되더라도, 스테이터 간극(121b)을 통한 오일이 고속의 유동에 의해 토출구(112)로 토출되는 것이 감소될 수 있으므로, 고속 운전 시의 유순환율이 저감될 수 있다.

본 발명과 같은 커버부재(140)가 구비되는 경우, 에어 갭(G)을 통하여 토출되는 냉매 유동에 포함된 오일은 토출구(112)로 별다른 제약 없이 토출될 수 있다. 그러나, 스테이터 간극(121b)을 통하여 흐를 수 있는 오일양은, 에어 갭(G)을 통하여 흐를 수 있는 오일양에 비교할 때, 유로의 단면적 측면에서 보더라도 훨씬 크게 설계되는 것이 일반적이다. 아울러, 에어 갭(G)을 통한 고속의 와류에 의한 악영향을 고려할 때, 본 발명과 같이 에어 갭(G)을 통하는 경로(P1)를 격리하는 구성이 고속 운전 시의 유순환율 저감에 효과적이다.

한편, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100)에 구비되는 커버부재(140)는, 스테이터 커버부(142)를 더 포함할 수 있다. 스테이터 커버부(142)는 앞서 설명한 스테이터 간극(121b)을 통하여 흘러나오는 오일의 상승을 제한하는 역할을 한다.

스테이터 커버부(142)는, 도 2에 도시된 복수 개의 스테이터 간극(121b)을 회전축(123)의 축방향으로 오버랩하도록 형성된다. 스테이터 커버부(142)는 앞서 설명한 가이드부(141)의 외주면에서 돌출되는 형상으로, 가이드부(141)를 회전축(123)의 원주방향으로 둘러싸도록 이루어질 수 있다. 이때, 스테이터 커버부(142)는 케이싱(110)의 내주면까지 연장되어 케이싱(110)에 지지될 수도 있고, 후술하는 바와 같이, 구동 유닛(120)의 전원 연결부(124)에 장착되어 지지될 수도 있다.

스테이터 커버부(142)가 스테이터 간극(121b)을 오버랩하도록 배치됨으로써, 스테이터 간극(121b)으로 냉매와 함께 상승되는 다량의 오일이 스테이터 커버부(142)에 부딪힐 수 있다. 스테이터 커버부(142)에 의해 이동이 제약된 오일은, 상대적으로 우회되어 상 측으로 흐르기 쉬운 냉매와 분리되고, 추후 저유공간으로 회수될 수 있다.

나아가, 스테이터 커버부(142)의 하부면은 회전축(123)의 반경방향을 따라 연장되면서 스테이터(121)를 향하는 하 측으로 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 스테이터(121) 거버부는 도 1 및 3에 보인 것처럼, 에어 갭(G)과 나란하게 위치되는 가이드부(141) 측에서보다 케이싱(110)의 내주면에 가까운 외주 측에서 스테이터(121)와 더 가깝도록 이루어질 수 있다.

스테이터 간극(121b)으로 유출되어 스테이터 커버부(142)에 부딪힌 오일은, 가이드부(141)와 스테이터 커버부(142)에 의해 회전축(123)의 반경 방향으로 퍼져 흐르게 된다. 이때, 위와 같이 경사진 스테이터 커버부(142)에 의해, 중력의 도움을 받아 케이싱(110)의 내주면 측으로 원활하게 흐를 수 있게 된다. 또한, 스테이터 커버부(142)를 따라 흐르는 오일은 경사진 면을 따라 하 측으로의 속도 성분을 갖게 되므로, 케이싱(110)의 하 측으로 효과적으로 회수될 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버부재(140)는, 스테이터(121)와 고정되도록 위치될 수 있다. 즉, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 동작 중에도 스테이터(121)에 고정되어 회전되지 않도록 이루어질 수 있다.

이러한 결합 구조에 따르면, 회전축(123)과 함께 회전되는 경우에 비하여, 구동 유닛(120)의 동력 입력을 증가시키지 않고, 절연을 고려한 재질 선택의 제약 조건이 줄어 경제성 및 편의성 면에서 유리하게 된다. 또한, 회전체에 의한 내부 구조물 손상 위험이 제거될 수 있다.

대표적으로 종래 회전형 유분리판의 회전 시, 위치상으로 서로 간섭되어 문제가 될 수 있는 구성요소는, 스테이터(121)의 상 측에 장착되어 구동 유닛에 전원을 공급하는 전원 연결부(124)와 이에 연결되는 전선 등이 있다. 본 발명의 밀폐형 압축기(100)에 구비되는 커버부재(140)는, 스테이터(121) 측에서 상 측으로 돌출되도록 장착되는 전원 연결부(124)에 장착되어 고정될 수 있다.

즉, 커버부재(140)는 전원 연결부(124)의 상 측에 결합되도록 장착되고, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 작동 시에도 전원 연결부(124) 및 그와 연결되는 스테이터(121), 나아가 케이싱(110)과 고정되는 상태가 유지된다. 이로써, 커버부재(140)가 스테이터(121)의 상부로부터 일정 간격으로 이격되어 위치되는 구조가 별도의 부재 추가 없이도 손쉽게 구현될 수 있다. 이때, 스테이터(121)의 상부와 커버부재(140)가 서로 이격된 공간으로는 스테이터 간극(121b)으로 흘러나온 냉매와 오일이 케이싱(110)의 내주면 측으로 우회되어 흐를 수 있는 공간이 된다.

이상에서는, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)에 구비되어 유순환율을 효과적으로 감소시킬 수 있는 커버부재(140)에 대하여, 다른 구조물과의 배치 및 결합 관계와 주요한 구조적 특징을 중심으로 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예 및 또 다른 실시예를 들어, 커버부재가 가질 수 있는 세부적인 구조적 특징에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버부재(240)를 보인 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 커버부재(240)에 리세스부(243)가 형성됨으로써, 냉매와 오일의 유동이 보다 효과적으로 상호 분리될 수 있다.

본 실시예에서 커버부재(240)는, 앞선 일 실시예와 마찬가지로 가이드부(241)와 스테이터 커버부(242)를 포함한다. 그리고 스테이터 커버부(242)는 스테이터(121)의 절연부(121a) 사이의 스테이터 간극(121b)을 오버랩하도록 형성될 수 있다.

아울러, 본 실시예에서는, 스테이터 커버부(242)의 외주면에 리세스부(243)가 형성될 수 있다. 리세스부(243)는, 케이싱(110)의 내주면과 마주보는 스테이터 커버부(242)의 외주면에서 중심을 향하여 리세스되는 형상으로 이루어질 수 있다. 도 4에 보인 것과 같이, 리세스부(243)는 스테이터 커버부(242)의 외주면을 따라 이격되도록 복수 개가 배치될 수 있다.

스테이터 커버부(242)에 리세스부(243)가 구비됨으로써, 리세스부(243)를 통하여 냉매가 상 측으로 흐를 수 있는 유로가 추가로 확보될 수 있다. 토출되는 냉매가 충분히 토출구(112)로 흐를 수 있도록 유로를 확보하는 것을 고려하여, 스테이터 커버부(242) 전체의 직경을 줄이는 대신 본 실시예와 같이 리세스부(243)를 형성할 수 있다.

한편, 리세스부(243)의 배치는 스테이터(121)의 외주면에 형성되는 디컷부(121c)를 고려하여 이루어질 수 있다. 앞선 실시예에서 도 2에 보인 것과 같이, 스테이터(121)의 둘레를 따라 복수 개의 디컷부(121c)가 형성될 수 있고, 예를 들면 6개가 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 디컷부(121c)를 통하여는 냉매로부터 분리된 오일이 하 측으로 케이싱(110)의 내주면을 타고 흐르도록 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 리세스부(243)는 회전축(123)의 축방향에서 볼때, 각각의 디컷부(121c) 사이에 위치하도록 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 도 4에 보인 것과 같이, 예를 들면 디컷부(121c)에 대응되는 6개의 리세스부(243)가 스테이터 커버부(242)에 형성될 수 있고, 리세스부(243)들이 6개의 디컷부(121c) 사이사이에 놓이도록 커버부재(240)가 스테이터(121) 또는 케이싱(110)에 결합될 수 있다.

이와 같은 리세스부(243)의 배치에 의해, 디컷부(121c)는 상 측에서는 리세스부(243)와 리세스부(243) 사이에서 회전축(123)의 반경 방향으로 상대적으로 돌출되는 스테이터 커버부(242)에 오버랩될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 냉매가 디컷부(121c)를 통하여 직접 상승되는 기류를 형성하는 것이 제한될 수 있고, 디컷부(121c)를 통하여는 오일이 하 측으로 회수되는 유로가 형성되기에 유리한 효과가 있다.

또한, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버부재(340)를 보인 사시도이다. 도 5에 도시된 커버부재(340)의 스테이터 커버부(342)는 분리된 오일의 흐름을 촉진시킬 수 있도록 기능하는 오일 홈(343)을 구비한다.

본 실시예의 커버부재(340)는, 앞선 일 실시예와 마찬가지로 가이드부(341)와 스테이터 커버부(342)를 구비한다. 이때, 스테이터 커버부(342)는 스테이터(121) 측을 향하여 경사지게 형성될 수도 있다.

또한 본 실시예의 스테이터 커버부(342)는, 그 하부면에 회전축(123)의 반경방향으로 연장 형성되며, 상 측으로 리세스되는 적어도 하나의 오일 홈(343)이 형성될 수 있다. 도 5에 보인 것과 같이, 스테이터 커버부(342)의 하부면에 형성되는 오일 홈(343)은, 사각 덕트 형상으로 외주면 측을 향하여 연장되게 이루어질 수 있다.

그리고 오일 홈(343)이 복수 개 형성되는 경우, 가이드부(341)를 중심으로 그 둘레를 따라 기설정된 간격으로 이격 배치될 수 있다. 회전축(123)의 원주방향으로의 오일 홈(343) 사이의 간격과 오일 홈(343) 자체의 폭과 형상 등은, 오일 입자의 크기 및 냉매 유속 등과 가공 편의성 등을 고려하여 최적화될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 스테이터(121)의 상부와 스테이터 커버부(342)의 하부면 사이의 공간에서는, 토출된 냉매가 회전축(123)의 반경방향으로 흘러 케이싱(110)의 내주면에 인접하여 다시 상 측으로 흐르도록 우회된다. 그리고, 이러한 우회 유동 과정에서, 상대적으로 입자의 질량이 큰 오일이 큰 곡률반경을 그리며 회전되어 스테이터 커버부(342)의 하부면이나 케이싱(110)의 내주면에 부딪혀 냉매와 분리될 수 있다.

이와 같은 유분리 과정에서, 유동 방향으로 연장되는 오일 홈(343)이 스테이터 커버부(342)의 하부면에 형성됨으로써, 스테이터 커버부(342)의 하부면에 부착되는 오일이 정체되지 않고 원활하게 회전축(123)의 반경방향으로 흐를 수 있다. 이때, 스테이터 커버부(342)는 앞선 일 실시예에서와 같이 하 측으로 경사지게 형성됨으로써, 중력의 영향을 받아 하 측으로 오일이 흐를 수 있는 가능성이 높아질 수 있다. 오일 홈(343)을 따라 흐른 오일은 디컷부(121c)를 통하여 하 측으로 흘러 저유공간으로 회수될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 밀폐형 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

100: 밀폐형 압축기 110: 케이싱
111: 흡입구 112: 토출구
113: 메인 베어링 114: 서브 베어링
115: 머플러 120: 구동 유닛
121: 스테이터 121a: 절연부
121b: 스테이터 간극 121c: 디컷부
122: 로터 123: 회전축
124: 전원 연결부 130: 압축 유닛
131: 실린더 132: 롤러
140, 240, 340: 커버부재 141, 241, 341: 가이드부
142, 242, 342: 스테이터 커버부 243: 리세스부
343: 오일 홈

Claims (10)

1. 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱;
   상기 케이싱에 고정되도록 위치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 내 측에 이격 배치되어 회전되는 로터 및 회전축을 구비하는 구동 유닛;
   상기 케이싱에 고정되도록 위치되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하여, 상기 실린더 및 롤러 사이에 형성되는 압축실에서 냉매를 압축하도록 이루어지는 압축 유닛; 및
   상기 구동 유닛과 상기 토출구 사이에서 상기 스테이터와 로터 사이의 에어 갭(air gap)과 나란하게 배치되어, 상기 에어 갭에서 흘러나오는 냉매를 상기 토출구로 가이드하도록 형성되는 커버부재를 포함하는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커버부재는 상기 회전축의 축방향으로 연장 형성되는 원통형의 가이드부를 구비하고,
   상기 가이드부의 내주면은 상기 에어 갭의 외측면을 형성하는 상기 스테이터의 내측면과 나란하게 위치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스테이터는 상기 로터를 중심으로 상기 회전축의 원주방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 절연부를 구비하고,
   상기 커버부재는 상기 복수 개의 절연부 사이에 형성되는 스테이터 간극을 상기 회전축의 축방향으로 오버랩하도록 형성되는 스테이터 커버부를 구비하는 밀폐형 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 스테이터 커버부의 하부면은 상기 회전축의 반경방향을 따라 상기 스테이터를 향하도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 커버부재는 상기 스테이터와 고정되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 구동 유닛은 상기 스테이터의 상 측에 장착되어 상기 구동 유닛에 전원을 공급하도록 이루어지는 전원 연결부를 더 구비하고,
   상기 커버부재는 상기 전원 연결부에 장착되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
7. 제3항에 있어서,
   상기 스테이터 커버부는 상기 케이싱을 바라보는 외주면에서 상기 회전축을 향하여 리세스되도록 형성되는 복수 개의 리세스부를 구비하는 밀폐형 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 스테이터에는, 상기 케이싱의 내부 공간을 상기 축방향으로 연통시키도록 상기 케이싱의 내주면과 이격되게 형성되고 상기 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 복수 개의 디컷(D-cut)부가 형성되고,
   상기 복수 개의 리세스부는 상기 축방향으로 상기 디컷부와 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
9. 제3항에 있어서,
   상기 스테이터 커버부의 하부면에는 상기 회전축의 반경방향으로 연장되도록 상 측으로 리세스되는 복수 개의 오일 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 오일 홈은 상기 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.

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