KR20180093472A - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱; 회전축을 구동시키는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하는 압축 유닛; 및 상기 흡입구로 액체 상태의 냉매가 흡입되는 것을 제한하도록 이루어지는 어큐뮬레이터를 포함하며, 상기 어큐뮬레이터는, 유입구를 구비하는 하우징; 일 단은 상기 하우징에 삽입되어 상기 유입구와 기설정된 간격으로 이격 배치되는 유출구를 형성하고 타 단은 상기 흡입구에 연결되는 연결 튜브; 및 상기 유입구 및 유출구 사이에 배치되며, 상기 유출구에 가까울수록 내경이 증가되도록 형성되는 액냉매 유도 부재를 구비한다. 이에 의하여, 기냉매의 유동 저항이 크게 증가되지 않으면서 액냉매는 유출구로 유입되는 것이 제한될 수 있다.

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매가 상변화하며 순환하는 냉동 사이클을 구성하는 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.

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

로터리 압축기 등의 밀폐형 압축기가 냉동 사이클을 구성하여 냉매를 압축하도록 이루어지는 경우, 액체 상태의 냉매(액냉매)의 유입이 문제될 수 있다. 특히,증발기를 통과한 냉매의 과열도가 크지 않은 상황에서, 냉동 사이클의 운전 조건이 다양하게 가변되는 경우 액냉매가 유입될 수 있는 가능성은 더욱 높아진다.

이러한 경우, 밀폐형 압축기는 액체를 압축하도록 작동되므로 동력 입력이 상승되어 효율이 저하된다. 또한, 액체 입자가 회전형 등으로 이루어지는 압축부의 구성요소들에 지속적으로 충돌되어 물리적 손상을 일으킬 수 있어 문제가 될 수 있다.

이에 대처하기 위하여, 밀폐형 압축기의 흡입 배관 측에는 어큐뮬레이터가 설치된다. 어큐뮬레이터는, 액체와 기체가 혼합된 상태로 유입된 냉매가 기체 상태의 냉매로 밀폐형 압축기로 흡입되도록 설계된다.

특허문헌 1에 개시된 것과 같은 종래의 기술은, 어큐뮬레이터 내부에 회전부가 장착되어 원심력에 의해 액냉매와 기체 상태의 냉매(기냉매)를 서로 분리하도록 이루어져 있었다.

그러나 특허문헌 1의 구조는, 회전부 및 지지 구조물이 추가되어 제작 비용이 커지고 구성이 복잡해지며, 회전부의 구동에 추가 동력이 요구되는 문제점이 있었다. 또한, 회전부를 구성하는 부품들이 운전 중에 분리되는 경우 분리된 부품이 유출관을 통해 압축기로 흡입되어 기구부를 손상시킬 위험성도 있어, 압축기의 신뢰성이 저하될 수 있는 우려가 있었다.

공개특허공보 KR10-2004-0107722 A (2004.12.23. 공개)

본 발명의 첫 번째 목적은, 코안다 효과(Coanda effect)에 의해 상대적으로 점성이 큰 액체 상태의 냉매가 분리될 수 있도록 이루어지는 어큐뮬레이터를 구비하는 밀폐형 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 액냉매 흡입을 방지하기 위한 구조물의 제작 및 조립이 단순하고, 또한, 구성요소들이 분리되어 압축부 내부로 유입될 위험이 적은 어큐뮬레이터를 구비하는 밀폐형 압축기를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱 내부에서 회전되는 회전축을 구동시키는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하여, 냉매를 압축하도록 이루어지는 압축 유닛; 및 상기 흡입구로 액체 상태의 냉매가 흡입되는 것을 제한하도록 이루어지는 어큐뮬레이터를 포함하며, 상기 어큐뮬레이터는, 유입구를 구비하는 하우징; 일 단은 상기 하우징에 삽입되어 상기 유입구와 기설정된 간격으로 이격 배치되는 유출구를 형성하고 타 단은 상기 흡입구에 연결되어, 상기 케이싱과 하우징을 서로 연통시키도록 이루어지는 연결 튜브; 및 상기 유입구 및 유출구 사이에 배치되며, 상기 유출구에 가까울수록 내경이 증가되도록 형성되는 액냉매 유도 부재를 구비한다.

본 발명의 두 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 밀폐형 압축기는, 케이싱 내부에서 회전되는 회전축을 구동시키는 구동 유닛; 실린더와 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하여 냉매를 압축하는 압축 유닛; 및 흡입구로 액체 상태의 냉매가 흡입되는 것을 제한하는 어큐뮬레이터를 포함하며, 어큐뮬레이터는, 유입구를 구비하는 하우징; 하우징에 삽입되어 유출구를 형성하고 케이싱과 하우징을 서로 연통시키도록 연장되는 연결 튜브; 및 상기 유입구 및 유출구 사이에 배치되며, 유입구에 삽입 장착되도록 원통형으로 연장 형성되는 연결부와, 연결부의 단부에서 연장되고 연결부에서 멀어질수록 직경이 증가되도록 형성되는 원뿔대부를 구ㅎ하는 액냉매 유도 부재를 포함한다.

한편, 상기 액냉매 유도 부재는 상기 유입구로부터 유입되는 냉매와 접촉하도록 내주면에서 돌출 형성되는 돌출부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 액냉매 유도 부재는 내주면과 외주면을 서로 연통시키도록 관통 형성되는 관통홀을 구비할 수 있다.

또는, 상기 연결부는, 상기 유입구로부터 유입되는 냉매와 접촉하도록 내주면에서 돌출 형성되는 돌출부; 및 상기 돌출부에서 상기 연결부의 내주면과 외주면 사이를 관통하도록 형성되는 관통홀을 구비할 수 있다.

다른 한편으로, 상기 어큐뮬레이터는 상기 액냉매 유도 부재에 연결되고 상기 유입구와 유출구 사이를 가로막도록 형성되는 스크린부를 더 구비할 수 있다.

이때, 상기 스크린부는 상기 하우징의 내주면을 향하여 반경이 증가됨에 따라 하 측에 위치되도록 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 스크린부의 하단은 상기 유출구보다 하 측에 위치될 수 있다.

나아가, 상기 스크린부는 상기 하우징의 내주면과 상기 유출구 사이를 가로막도록 구면(spherical surface)의 일부를 이루는 형상을 가질 수 있다..

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

첫 번째, 본 발명의 밀폐형 압축기를 구성하는 어큐뮬레이터는 액냉매 유도 부재를 포함함으로써, 유입구로부터 유입된 냉매 중 점성이 상대적으로 큰 액냉매가 코안다 효과에 의해 유출구를 회피하여 외측으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 별도의 동력이 사용되지 않고, 상대적으로 기냉매의 유동 저항이 크게 증가되지 않는 이점이 있다.

두 번째, 본 발명의 어큐뮬레이터에 포함되는 액냉매 유도 부재는, 유입구 측 삽입되는 형태로 고정되므로 결합 구조가 간결하게 구현될 수 있다. 따라서, 부품 제조 및 조립 시 편의성이 증대될 수 있다. 또한, 연결부와 원뿔대부가 일체형으로 유입구에 장착되어 부품들이 분리되어 유출구를 통하여 압축부로 흡입될 위험이 감소될 수 있어, 압축기 작동의 신뢰성이 향상될 수 있다. 나아가 원뿔대부는 기냉매가 와류를 형성하는 것을 제한하여 유동 저항을 완화시킬 수 있다.

한편, 액냉매 유도 부재의 내주면에 형성되는 돌출부에 의해, 액냉매가 접촉될 수 있는 표면적이 확대되어, 액냉매 유도 부재의 표면을 타고 흐르면서 분리되는 액냉매의 양이 더 증가될 수 있다.

아울러, 액냉매 유도 부재의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 관통홀에 의해, 액냉매는 액냉매 유도 부재의 외측으로 빠져나가 흐를 수 있어, 액냉매가 유출구로 유입될 수 있는 가능성이 더 감소될 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 어큐뮬레이터에는 스크린부가 더 구비됨으로써, 유입구의 중심부에서 유입되는 액냉매가 곧바로 유출구로 흐르는 것이 방지될 수 있다.

이때, 스크린부는 반경이 증가됨에 따라 하 측으로 연장되도록 경사지게 이루어짐으로써, 와류 형성을 제한하여 유동 저항이 감소될 수 있다.

아울러, 경사진 스크린부의 외주 측 단부가 유출구보다 하 측에 위치됨으로써, 스크린부를 타고 흐른 액냉매가 곧바로 유출구로 배출될 가능성이 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시된 어큐뮬레이터의 내부를 보인 종단면도.
도 3은 도 2에 도시된 액냉매 유도 부재를 절개하여 보인 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 액냉매 유도 부재의 저면도.
도 5는 도 3에 도시된 영역 A를 확대하여 보인 확대도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액냉매 유도 부재가 장착된 어큐뮬레이터를 보인 종단면도.

이하, 본 발명에 관련된 밀폐형 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 실시 예의 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, 10)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 압축실이 형성된다. 롤러(132)의 회전에 따라 압축실은 체적이 변화되면서 회전되는데, 특히, 압축실은 베인에 의해 구획될 수 있고, 구획된 압축실에 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 압축실을 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)에서 케이싱(110)의 흡입구(111) 측에는 어큐뮬레이터(140)가 장착된다. 본 발명에서 흡입구(111) 측으로 유입되는 냉매는 냉동 사이클을 구성하는 증발기(10)를 통과한 냉매일 수 있다. 이때, 증발기(10)를 통과한 냉매는 냉동 사이클의 운전 환경에 따라, 완전히 기화되지 않은 상태일 수 있다. 즉, 액체 상태의 냉매(액냉매)가 흡입구(111) 측으로 유입될 수 있으며, 액냉매가 압축되는 경우 기체 상태의 냉매(기냉매)가 압축되는 경우에 비하여 동력 입력이 증대될 수 있다. 또한, 압축 유닛(130)에 구비되는 실린더(131), 롤러(132) 및 베인 등의 구성요소들이 액냉매 입자의 충돌에 의해 손상될 위험이 존재한다.

어큐뮬레이터(140)는 위와 같은 문제점들을 완화하고자, 액냉매가 흡입구(111) 측으로 유입되는 것을 제한하도록 기능한다. 도 1에 보인 것과 같이 어큐뮬레이터(140)는 케이싱(110)의 흡입구(111) 측에 장착되도록 이루어지며, 증발기(10)를 통과한 냉매가 어큐뮬레이터(140)를 거쳐 흡입구(111)로 흡입될 수 있도록 배치될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 밀폐형 압축기(100)에 장착되는 어큐뮬레이터(140)의 구체적인 구조 및 기능에 대하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 어큐뮬레이터의 내부를 보인 종단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 액냉매 유도 부재(143)를 절개하여 보인 사시도이다. 그리고 도 4는 도 3에 도시된 액냉매 유도 부재의 저면도이다. 도 2 내지 4을 참조하면, 어큐뮬레이터(140)는 하우징(141), 연결 튜브(142) 및 액냉매 유도 부재(143)를 포함한다.

하우징(141)은 유입구(141a)를 구비하며, 유입구(141a)는 앞서 설명한 냉동 사이클의 증발기(10)와 연통되는 배관이 연결될 수 있다. 즉, 액체 및 기체 상태가 혼합된 냉매가 유입구(141a)를 통하여 하우징(141)으로 유입될 수 있다. 하우징(141)은, 액냉매와 기냉매가 서로 분리되고, 또한 액냉매가 기냉매로 기화될 수 있는 공간을 제공한다.

도 2에 도시된 것처럼, 하우징(141)은 케이싱(110)과 고정되도록 위치될 수 있고, 케이싱(110)의 외주면에 장착되는 결합 구조를 가질 수 있다. 케이싱(110)이 회전축(123)의 축방향으로 연장되는 원통형으로 이루어지는 경우, 하우징(141)은 케이싱(110)과 나란하게 회전축(123)의 축방향으로 연장 형성되는 원통형으로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서 회전축(123)의 축방향은 도 1 및 2에 보인 것과 같이 상하 방향이 될 수 있고, 이때, 하 측이 중력이 작용되는 방향일 수 있다. 본 실시예에서 유입구(141a)는 하우징(141)의 상단부에 위치될 수 있다.

아울러, 연결 튜브(142)는 케이싱(110)과 하우징(141) 내부를 서로 연통시키는 역할을 수행한다. 연결 튜브(142)의 일 단은 하우징(141)에 삽입 장착되어, 유입구(141a)와 기설정된 간격으로 이격 배치되는 유출구(142a)를 형성한다. 도 2에 보인 것처럼, 유출구(142a)는 케이싱(110)의 상단부에 위치되는 유입구(141a)와 나란하게 상하로 배치될 수 있다. 즉, 연결 튜브(142)는 하우징(141)의 하단부에서 삽입되어 상 측으로 연장되는 연장부(142b)를 형성할 수 있다. 또한, 연결 튜브(142)의 타 단은 케이싱(110)의 흡입구(111)에 장착될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(110)의 측면에 형성되는 흡입구(111)에 삽입 장착될 수 있다.

결과적으로 도 1에 보인 바와 같이, 전체적으로 연결 튜브(142)는 L자형의 형상으로 연장되어 케이싱(110)과 하우징(141)을 서로 연통시킬 수 있다. 그리고, 연결 튜브(142)의 일 단이 되는 유출구(142a)는 하우징(141)의 하부면으로부터 기설정된 높이로 이격되도록 위치될 수 있다.

이때, 하우징(141)의 하부면으로부터 유출구(142a) 까지의 연장부(142b)가 위치되는 하우징(141) 내부 공간의 적어도 일부는, 액냉매가 일정 수위를 형성하며 저장되는 공간이 될 수 있다. 즉, 유입구(141a)로부터 하우징(141)으로 흘러들어온 액냉매는, 후술하는 액냉매 유도 부재(143)에 의하여 기냉매와 분리되어 하우징(141)의 하부 공간에 저장될 수 있다. 저장된 액냉매는, 연결 튜브(142)를 통하여 케이싱(110) 측으로부터 열을 전달 받음으로써 기화될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 유입구(141a) 및 유출구(142a) 사이에는 액냉매 유도 부재(143)가 위치된다. 액냉매 유도 부재(143)는, 유입구(141a)를 통하여 하우징(141) 내부로 유입된 액냉매가 곧바로 유출구(142a)로 흘러나가게 되어 케이싱(110) 내부의 압축 유닛(130)으로 흡입되는 것을 제한하는 역할을 수행하는 구성요소이다.

액냉매 유도 부재(143)는, 유입구(141a)로부터 유출구(142a)에 가까울수록 내경이 증가되도록 형성된다. 도 2에 보인 것처럼, 유입구(141a)와 유출구(142a)가 서로 상하 방향으로 마주보도록 배치되었을 때, 액냉매 유도 부재(143)는 상부에서는 내경이 작고, 하부로 갈수록 상대적으로 내경이 증가되도록 형성된다.

이와 같이, 본 발명의 액냉매 유도 부재(143)가 구비됨으로써, 유입구(141a)로 유입된 액냉매는 코안다 효과(Coanda effect)에 의하여 액냉매 유도 부재(143)의 내측면을 따라 흐를 수 있다. 여기서 코안다 효과란, 유체의 유로 상에 임의의 벽면이 위치되면 유체가 벽면을 따라 흐르게 되며, 벽면이 굴곡지게 배치되는 경우 유체의 경로가 벽면을 따라 흐르는 방향으로 전환되는 효과를 말한다.

코안다 효과는 유체의 점성(viscosity)에 기인한 것으로써, 본 발명의 액냉매 유도 부재(143)는 점성이 큰 액냉매의 흐름에 더 큰 영향을 미칠 수 있다. 즉, 유입구(141a)로 유입된 기냉매는 상대적으로 액냉매 유도 부재(143)의 영향을 적게 받는 반면, 유입구(141a)로 유입된 액냉매는 액냉매 유도 부재(143)를 따라 흐를 수 있게 된다. 액냉매 유도 부재(143)는 하 측으로 향할수록 내경이 증가되므로, 액냉매는 유출구(142a)가 위치되는 중심부를 회피하여 하우징(141)의 내주면 측으로 이동된다. 이와 같이, 유출구(142a)를 회피한 액냉매는 하우징(141)의 하부 공간에 채워져, 연결 튜브(142)와의 열교환에 의해 기화될 수 있게 된다.

반면, 유입구(141a)로 유입된 기냉매는 상대적으로 액냉매 유도 부재(143)에 의한 유동 저항을 적게 받게 된다. 따라서, 기냉매는 액냉매 유도 부재(143)를 따라 흐르는 액냉매와 서로 분리될 수 있고, 이에 별도의 동력이 투입되지 않으므로 효율적이다.

한편, 도 2 내지 4에 보인 것과 같이, 액냉매 유도 부재(143)는 연결부(143a)와 원뿔대부(143b)를 포함하도록 이루어질 수 있다. 연결부(143a)는 본 발명의 액냉매 유도 부재(143)의 결합 구조를 간소화하기 위한 구성요소이고, 원뿔대부(143b)는 코안다 효과에 의하여 액냉매의 분리를 수행하기 위한 구성요소이다.

도 2 및 3에 보인 것과 같이, 연결부(143a)는 원통형으로 연장 형성되는 튜브 형상으로 이루어질 수 있다. 도 2에 보인 것처럼, 연결부(143a)는 하우징(141)의 상단부에 위치되는 유입구(141a)에 삽입 장착될 수 있다. 이때, 연결부(143a)의 직경은 유입구(141a)에 압입을 통하여 장착될 수 있도록 그 직경이 설계될 수 있다.

또한, 원뿔대부(143b)는 연결부(143a)의 단부로부터 연장되고, 연결부(143a)에서 멀어질수록 직경이 증가되는 속이 빈 원뿔대 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 도 2 및 3에 보인 것과 같이, 유입구(141a)로부터 하 측으로 연결부(143a)가 기설정된 길이로 연장되고, 원뿔대부(143b)는 그 연결부(143a)의 하단부로부터 하 측으로 직경이 증가되도록 연장될 수 있다. 연결부(143a)와 원뿔대부(143b)는 동심으로 나란하게 위치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 액냉매 유도 부재(143)는, 연결부(143a)를 통하여 유입구(141a)에 장착되도록 이루어짐으로써, 어큐뮬레이터(140) 내부에 고정되는 결합 구조가 간결하게 구현될 수 있는 이점이 있다.

또한, 액냉매 유도 부재(143)는 연결부(143a)와 원뿔대부(143b)가 일체로 이루어지는 단순한 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 어큐뮬레이터(140)는 액냉매 분리가 효과적으로 수행되면서도 제조 및 조립이 손쉽게 이루어질 수 있다. 아울러, 이러한 일체형의 액냉매 유도 부재(143)는, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 동작 중에 어큐뮬레이터(140)로부터 분리되더라도 유출구(142a)를 통하여 케이싱(110) 내부의 압축 유닛(130) 등으로 흘러들어갈 위험성이 없다.

나아가, 본 발명에 포함되는 액냉매 유도 부재(143)의 원뿔대부(143b)는, 기냉매의 와류(vortex) 형성을 제한하는 효과가 있다. 구체적으로, 하우징(141) 내부 공간으로 유입된 기냉매 유동은, 별도의 가이드 구조물이 없는 경우, 수력 직경(hydraulic diameter)의 급작스러운 증가를 겪게 된다. 따라서, 기냉매 유동은 와류를 형성하는 등으로 난류(turbulence)에 가까운 흐름을 보이게 되고, 이는 유동 저항의 증대 및 그에 따른 동력 입력 증가를 초래하게 된다. 그러나 본 발명의 원뿔대부(143b)가 점진적으로 내경(즉, 수력 직경)이 확대되도록 이루어짐으로써, 난류 형성이 억제되는 등으로 원활하게 기냉매가 흐를 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100)의 어큐뮬레이터(140)에 장착되는 액냉매 유도 부재(143)의 전체적인 구조 및 기능에 대해 설명하였다. 이하에서는, 도 3에 도시된 영역 A를 확대하여 보인 확대도인 도 5를 참조하여, 액냉매 유도 부재(143)의 세부적인 구조적 특징 및 효과를 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 액냉매 유도 부재(143)는 돌출부(143c)를 더 구비할 수 있고, 돌출부(143c)는 액냉매와의 접촉 면적의 확대에 기여할 수 있다.

구체적으로, 돌출부(143c)는 유입구(141a)로부터 유입되는 냉매와 접촉 가능하도록 액냉매 유도 부재(143)의 내주면에서 중심을 향하는 측으로 돌출 형성될 수 있다. 도 5에 보인 것과 같이, 돌출부(143c)는 원통의 튜브 형상으로 이루어지는 연결부(143a)의 내주면에서 돌출되어, 전체적으로 링(ring) 형상을 이룰 수 있다.

이와 같은 돌출부(143c)가 추가적으로 형성됨으로써, 유입구(141a)로부터 흘러들어온 액냉매가 액냉매 유도 부재(143)와 접촉될 수 있는 표면적이 확대된다. 결국, 돌출부(143c)에 부딪혀 액냉매 유도 부재(143)를 타고 흘러, 액냉매 유도 부재(143)의 내주면을 따라 유출구(142a)를 회피하여 분리될 수 있는 액냉매의 양이 증가될 수 있다.

나아가, 도 5에 보인 것과 같이, 액냉매 유도 부재(143)는 관통홀(143d)을 더 구비할 수 있다. 관통홀(143d)은 액냉매 유도 부재(143)의 내주면과 외주면 사이를 관통하도록 형성될 수 있고, 특히, 유입구(141a)에 가까운 연결부(143a)에 위치될 수 있다.

관통홀(143d)이 형성됨으로써, 최초에 유입구(141a)를 통하여 액냉매 유도 부재(143)의 내주면 상으로 유입된 액냉매는, 코안다 효과에 의해 관통홀(143d)을 통과하여 액냉매 유도 부재(143)의 외주면 상으로 흐를 수 있다. 액냉매 유도 부재(143)의 외주면 측으로 흘러나간 액냉매는, 액냉매 유도 부재(143)에 가로막혀 유출구(142a)로 흘러나갈 수 없게 되므로, 액냉매 분리유출 방지에 매우 효과적이다.

도 5에 보인 것과 같이, 본 실시예에서는 돌출부(143c)와 관통홀(143d)이 동시에 구비될 수 있고, 특히, 관통홀(143d)이 돌출부(143c) 상에 위치될 수 있다. 이 경우, 돌출부(143c)에 부딪힌 다량의 액냉매가, 관통홀(143d)을 통하여 액냉매 유도 부재(143)의 외주면 상으로 흘러나갈 수 있다.

이때, 관통홀(143d)은 연결부(143a)의 내주면과 외주면을 수평으로 관통할 수도 있지만, 도 5에 보인 것과 같이, 하 측으로 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 경사진 배치에 의해, 액냉매가 보다 효과적으로 관통홀(143d)로 흘러 외주면 측으로 흘러나갈 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기(100)에서, 어큐뮬레이터(140) 내부에는 스크린부(144)가 더 구비될 수 있고, 스크린부(144)는 액냉매가 유출구(142a)로 흘러나가는 것을 직접적으로 제한할 수 있다.

도 2 내지 4에 보인 것과 같이, 스크린부(144)는 하우징(141) 내부에서 유입구(141a)와 유출구(142a) 사이를 가로막도록 형성될 수 있다. 이때, 스크린부(144)는 액냉매 유도 부재(143)에 장착되어 액냉매 유도 부재(143)와 일체로 이루어질 수 있다.

스크린부(144)는 하우징(141) 내부에서 상하 방향으로 배치되는 유입구(141a)와 유출구(142a)를 가로막도록 대략 수평으로 연장되는 판형으로 이루어질 수 있다. 또는, 도 2 및 3에 보인 것과 같이, 스크린부(144)는 위로 볼록한 판형으로 이루어질 수 있다. 즉, 스크린부(144)는 하우징(141)의 내주면을 향하여 측면으로 반경이 증가됨에 따라 하 측으로 기울어지도록 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 스크린부(144)의 볼록한 상부면은 액냉매 유도 부재(143)의 원뿔대부(143b)의 내주면과 마주보도록 위치될 수 있다. 아울러, 스크린부(144)의 볼록한 상부면에서는 복수 개의 리브(rib, 144a)가 돌출되도록 형성될 수 있다. 또한, 복수 개의 리브(144a)에 의하여 지지되는 장착부(144b)가 형성되어, 원뿔대부(143b)의 내주면에 삽입 장착될 수 있다.

스크린부(144)가 구비됨으로써, 액냉매는 유입구(141a)로부터 유출구(142a)로 곧바로 흘러나가는 것이 방지될 수 있다. 앞서 설명한 액냉매 유도 부재(143)는 직접적으로 액냉매를 하우징(141)의 내주면 측으로 이동시키는 것은 아니므로, 유입구(141a)의 중심축 측에서 흐르는 냉매는 유출구(142a)로 쉽게 빠져나갈 수 있다. 이때, 스크린부(144)가 추가됨으로써, 유입구(141a)로 유입된 냉매는, 원뿔대부(143b)의 내경 증가와 스크린부(144)의 경사진 형상에 의해 방사상으로 퍼져 나가는 유동을 형성할 수 있다.

이때 액냉매는, 점성에 의해 상대적으로 기냉매보다 원뿔대부(143b)와 스크린부(144)에 잘 달라붙게 되어, 기냉매와 분리될 수 있다. 그리고 기냉매는, 하 측으로 경사지게 형성되는 스크린부(144)를 타고 부드럽게 흐를 수 있어, 난류 형성이 억제되는 등으로 유동 저항이 감소될 수 있다.

이상에서 설명한 액냉매와 기냉매가 분리되는 흐름은, 도 2를 참조할 때 다음과 같이 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 어큐뮬레이터(140)의 하우징(141) 형성되는 유입구(141a)로 유입되는 냉매는, 액냉매(L)와 기냉매(G)가 혼합된 상태(L+G)일 수 있다.

먼저, 냉매는 액냉매 유도 부재(143)의 연결부(143a)에 형성되는 돌출부(143c) 및 관통홀(143d)에 의하여, 액냉매 유도 부재(143)의 외주 측으로 이동될 수 있다. 특히 코안다 효과에 의해, 액냉매 유도 부재(143)의 외주면 측으로는 액냉매(L)가 더 많이 이동되어 흐를 수 있다.

다음으로, 냉매가 액냉매 유도 부재(143)의 원뿔대부(143b)를 통과할 때, 상대적으로 액냉매(L)가 원뿔대부(143b) 측에 가까이 또는 원뿔대부(143b)에 부착되어 흐를 수 있다. 이는 앞서 설명한 것과 같이, 점성이 큰 액냉매(L)가 코안다 효과의 영향을 크게 받는 것에 기인한다. 원뿔재부(143b)를 따라 흐르는 액냉매(L)는 일정 질량이 축적되면 중력에 의하여 하우징의 저면으로 낙하하여 채워질 수 있다.

한편, 액냉매(L)에 비하여 점성이 작고 질량이 가벼운 기냉매(G)는, 액냉매 유도 부재(143) 및 스크린부(144)를 통과하여 상대적으로 자유롭게 유출구(142a)로 배출될 수 있다.

도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린부(244)가 장착된 어큐뮬레이터(140)를 보인 종단면도이다. 본 실시예는 스크린부(244) 및 유출구(142a)의 상하 위치관계를 고려하여 형성된 어큐뮬레이터(140)를 보인 예이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 어큐뮬레이터(140)에서는 스크린부(244)의 하단이 유출구(142a)보다 하 측에 위치되도록 이루어질 수 있다. 앞선 일 실시예와 마찬가지로, 스크린부(244)는 액냉매 유도 부재(143)의 내주면과 이격되는 위치에 형성될 수 있고, 액냉매 유도 부재(143)와 일체로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 스크린부(244)는 하우징(141)의 내주면과 유출구(142a) 사이를 가로막도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 스크린부(244)는 상 측을 향해 볼록한 구면(spherical surface)의 일부를 이루는 형상으로 이루어질 수 있다.

본 실시예와 같이 유출구(142a)보다 스크린부(244)의 단부가 하 측에 위치됨으로써, 유입구(141a)로부터 유입되어 스크린부(244)를 타고 흐른 액냉매는 연결 튜브(142)의 연장 방향을 따라 하 측으로 이동될 가능성이 더 높아질 수 있다. 기냉매의 흐름이 스크린부(244)의 내측 하단으로부터 유출구(142a)를 향하여 상승되더라도, 상대적으로 입자가 무겁고 점성이 큰 액냉매는 상승 기류를 따라 이동되기 어렵게 된다.

따라서, 액냉매의 직접적인 배출에 의한 케이싱(110) 내부의 압축 유닛(130)의 손상이 방지되고, 액냉매 압축에 따른 동력 입력의 증가가 방지될 수 있는 효과가 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.

10: 증발기 100: 밀폐형 압축기
110: 케이싱 111: 흡입구
112: 토출구 113: 메인 베어링
114: 서브 베어링 115: 머플러
120: 구동 유닛 121: 스테이터
122: 로터 123: 회전축
130: 압축 유닛 131: 실린더
132: 롤러 140: 어큐뮬레이터
141: 하우징 141a: 유입구
142: 연결 튜브 142a: 유출구
142b: 연장부 143: 액냉매 유도 부재
143a: 연결부 143b: 원뿔대부
143c: 돌출부 143d: 관통홀
144, 244: 스크린부 144a: 리브
144b: 장착부

Claims (10)

1. 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱;
   상기 케이싱 내부에서 회전되는 회전축을 구동시키는 구동 유닛;
   상기 케이싱에 고정되는 실린더와, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 회전되는 롤러를 구비하여, 냉매를 압축하도록 이루어지는 압축 유닛; 및
   상기 흡입구로 액체 상태의 냉매가 흡입되는 것을 제한하도록 이루어지는 어큐뮬레이터를 포함하며,
   상기 어큐뮬레이터는,
   유입구를 구비하는 하우징;
   일 단은 상기 하우징에 삽입되어 상기 유입구와 기설정된 간격으로 이격 배치되는 유출구를 형성하고 타 단은 상기 흡입구에 연결되어, 상기 케이싱과 하우징을 서로 연통시키도록 이루어지는 연결 튜브; 및
   상기 유입구 및 유출구 사이에 배치되며, 상기 유출구에 가까울수록 내경이 증가되도록 형성되는 액냉매 유도 부재를 구비하는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 액냉매 유도 부재는 상기 유입구에 삽입 장착되도록 원통형으로 연장 형성되는 연결부를 구비하는 밀폐형 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 액냉매 유도 부재는 상기 연결부의 단부에서 연장되고, 상기 연결부에서 멀어질수록 직경이 증가되도록 형성되는 원뿔대부를 구비하는 밀폐형 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 액냉매 유도 부재는 상기 유입구로부터 유입되는 냉매와 접촉하도록 내주면에서 돌출 형성되는 돌출부를 구비하는 밀폐형 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 액냉매 유도 부재는 내주면과 외주면을 서로 연통시키도록 관통 형성되는 관통홀을 구비하는 밀폐형 압축기.
6. 제2항에 있어서,
   상기 연결부는,
   상기 유입구로부터 유입되는 냉매와 접촉하도록 내주면에서 돌출 형성되는 돌출부; 및
   상기 돌출부에서 상기 연결부의 내주면과 외주면 사이를 관통하도록 형성되는 관통홀을 구비하는 밀폐형 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 어큐뮬레이터는 상기 액냉매 유도 부재에 연결되고 상기 유입구와 유출구 사이를 가로막도록 형성되는 스크린부를 더 구비하는 밀폐형 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 스크린부는 상기 하우징의 내주면을 향하여 반경이 증가됨에 따라 하 측에 위치되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 스크린부의 하단은 상기 유출구보다 하 측에 위치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
10. 제7항에 있어서,
    상기 스크린부는 상기 하우징의 내주면과 상기 유출구 사이를 가로막도록 구면(spherical surface)의 일부를 이루는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.

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