KR20190129132A

KR20190129132A - 압축기

Info

Publication number: KR20190129132A
Application number: KR1020197032880A
Authority: KR
Inventors: 부디 리날디; 비외른 파겔리
Original assignee: 브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 콤만디트게젤샤프트 뷔르츠부르크
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2019-11-19
Also published as: DE102017207145A1; US20200191146A1; CN110582644A; WO2018197458A1; JP2020517858A

Abstract

본 발명은 유체(F)를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기에 관한 것으로, 이 압축기는 하우징 저부(6)를 갖는 압축기 하우징(4)을 가지고, 그리고 저압 측 유입구(46)로부터 고압 측 유출구(16)로 유체(F)를 이송시키기 위한, 압축기 하우징(4)에 장착되는 압축기 부품(8)을 가지며, 분리 디바이스(14)는 하우징 저부(6)로 삽입되며, 이 분리 디바이스(14)는 유출구(16)에 연결되는 원통형 분리 챔버(18) 및, 유체(F)에 보유된 윤활제(24)를 분리하기 위한, 분리 챔버(18)에 동축으로 배열되는 분리기(20)를 가지고, 그리고 압축기 하우징(4)의 고압 챔버(40)는 통로 덕트(27)에 의해 유동의 관점에서 분리 챔버(18)에 커플링되며, 그리고 통로 덕트(27)는, 상기 통로 덕트(27)가 반경 방향으로 오프셋되게 그리고 분리기(20)의 외부 측 상에서 분리 챔버(18)로 개방하는 방식으로 고압 챔버(40)와 분리 챔버(18) 사이의 중간 벽(44)에서 만들어진다.

Description

압축기

본 발명은, 저압 측 유입구로부터 고압 측 유출구로 유체를 운반하기 위한, 압축기 하우징에 장착되는, 압축기 부품을 가지는 유체 압축용 압축기에 관한 것이다. 이러한 맥락에서, 압축기는 특히, 자동차의 공조 유닛(air-conditioning unit)을 위한, 바람직하게는 전동기를 갖는 냉매 압축기를 의미하는 것으로 간주된다.

차량들에서, 압축-유형 냉동 유닛의 방식으로 차량 내부를 냉각시킬 수 있는 공조 유닛을 설치하는 것이 일반적인 관례이다. 근본적으로, 이러한 종류의 시스템들은 냉매, 예컨대, R-134a(1,1,1,2-테트라플로오로에탄) 또는 R-774(CO₂)를 보유하는 회로를 갖는다. 작동 동안, 냉매는 압축기에 의해 압축되어, 냉매의 압력 및 온도의 증가로 이어진다. 특히, 압축기는 이러한 맥락에서 전동기(electric motor)에 의해 구동된다.

차량의 환경들과 열 접촉하는 콘덴서는 유동의 관점에서 (냉매) 압축기의 하류에 위치결정된다. 그 결과, 냉매의 온도는 응축기에서 저하되며, 그리고 그 후, 냉매는 유동의 관점에서 하류에 위치결정되는 증발기로 들어간다. 증발기에서, 냉매는 원래 압력으로 팽창되며, 그 결과 냉매의 온도는 추가적으로 떨어진다.

공조 유닛의 송풍기 라인과 열 접촉하여, 차량의 내부로 이어지는 추가의 열 교환기가 유동의 관점에서 증발기의 하류에 위치결정된다. 이러한 상황에서, 열적 에너지는 열적으로 접촉된 컴포넌트로부터 냉매로 전달되어, 컴포넌트의 냉각 및 냉매의 가열로 이어진다. 회로를 폐쇄하기 위해, 냉매는 압축기로 다시 공급된다.

회로의 압축기에서 그리고 상기 압축기에서, 하우징 저부를 갖는 압축기 하우징에서의 유동 방향으로 직렬로 배열되면, 압축기 부품의 제1 저압 측 압축기 요소 및 압축기 부품의 제2 고압 측 압축기 요소 ─ 이는 유체를 압축시키기 위해 고정된 방식으로 장착됨 ─ 뿐만 아니라, 고압 챔버 및 분리 디바이스가 존재한다.

압축기 내에, 작동 동안 기체 냉매와 혼합되는 윤활제가 존재한다. 윤활제(오일)는, 제1 압축기 요소와 고정된 방식으로 장착되는 제2 고압 측 압축기 요소 사이의 압축기에서 작동 동안 발생하는 마찰을 감소시키는 역할을 한다. 게다가, 윤활제는 밀봉 기능을 수행하여, 압축기 요소들 사이에서 발생하는 임의의 (냉매) 누출들이 매우 큰 정도로 감소되거나 완전히 회피되는 것을 보장하며, 이는 냉매 압축기의 효율을 증가시킨다.

특히, 윤활제와 혼합된 냉매는, 압축기의 압축기 부품에 의해 압축된 후에, 결국, 통로 덕트에 의해 분리 디바이스에 커플링되는 고압 챔버로 유동한다. 분리 디바이스에서, 오일은 냉매로부터 분리되며, 그리고, 이에 따라, 분리된 오일은 밸브 및 윤활제 덕트를 통해 압축기로 복귀되거나 이에 따라 복귀될 수 있으며, 그리고 냉매는 오일 없이 가능한 한 멀리 분리 디바이스의 유출구를 통해 냉매 회로를 지나게 된다.

분리 디바이스는 유출구에 연결되는 분리 챔버, 및 상기 챔버에서, 동축으로 배열되는 분리기를 가지며, 그 결과, 환형 공간은 분리기와 분리 챔버의 내부 벽 사이에 형성된다. 분리 디바이스의 통로 덕트는 둥근 홀로서 구체화되며, 여기서 유체는 고압 챔버로부터 통로 덕트를 통해 분리 챔버의 환형 공간으로 유동한다. 이러한 공정에서, 유체는 작동 동안 발생하고 그리고 통로 덕트의 클리어 폭(clear width)에 의해 결정되는 운반 체적에 대해 일치되는 유동 단면을 통해 고압 챔버로부터 분리 챔버로 유동한다. 유동 단면의 단면적이 작동 동안 발생하는 운반 체적에 대해 일치되어야 하기 때문에, 유체 유동은, 분리기의 2개의 측들을 따라 대향 유동의 방향들로 안내되는 2개의 부분 유동들로 분기한다. 이는 분리기와 분리 챔버의 챔버 내부 벽 사이의 환형 공간에서 원치 않은 와동 형성(eddy formation)을 수반한다.

본 발명의 근간이 되는 목적은, 운반되는 유체가 가능한 한 작은 와동 형성과 함께 분리 챔버를 통해 유동하는 특히 적합한 압축기를 특정하는 것이다.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 제1 항의 특징들에 의해 달성된다. 유리한 실시예들 및 개량들은 종속항들의 청구 대상을 형성한다.

본 발명에 따른 디바이스는, 유체, 특히 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하며, 여기서 압축기는 공조 시스템의 냉매 회로에서 유동의 관점에서 열 교환기와 응축기 사이에 배열된다. 여기서, 압축기는 운반된 유체의 압력을 증가시키는 작업을 갖는다. 압축기는, 하우징 저부를 가지는 (압축기) 하우징 및 저압 측 유입구로부터 고압 측 유출구로 유체를 운반하기 위한, 하우징에 장착되는 압축기 부품을 갖는다.

압축기 부품 내에서 그리고 압축기 부품의 구동부, 바람직하게는 전동기 구동부에, 작동 동안 기체 냉매와 혼합된 윤활제가 존재한다. 이 윤활제는 압축기 부품에서 그리고 이의 구동부에서 마찰을 감소시키는 역할을 하고, 그리고, 윤활제가 제1 저압 측 압축기 요소와 제2 고압 측 압축기 요소 ─ 제2 고압 측 압축기 요소는 고정된 방식으로 장착됨 ─ 사이에서 매우 큰 정도로 누출들을 감소시키거나 완전히 방지한다는 점에서, 압축기 부품에서 밀봉 기능을 수행한다. 윤활제는, 냉매 회로로 지나기 전에 유체로부터 분리되어야 한다. 분리되고 그리고 (윤활제) 저장소에 수집되는 오일은 밸브 및 윤활제 통로를 통해 압축기 부품으로 유리하게 복귀될 수 있으며, 압축기 요소들의 개선된 윤활로 이어지고 그리고 압축기 부품에서 마찰을 감소시킨다. 유체로부터의 윤활제의 분리에 의해 부여되는 추가의 이점은 냉매 회로의 열 교환기로의 개선된 열 전달이며, 이는 (공조 또는 공조 유닛 시스템의) 공조 유닛의 효율을 증가시킨다.

이러한 목적을 위해, 유체에 보유되는 윤활제를 분리하기 위한 분리 디바이스는 하우징 저부로 삽입되며, 여기서 분리 디바이스는 유출구에 연결되는 원통형 분리 챔버를 가지고, 그리고 상기 분리 챔버에 동축으로 배열되는 분리기를 갖는다.

유체는, 압축기 부품으로부터 압축기 하우징의 고압 챔버로 유동하며, 상기 챔버는 유동의 관점에서 상기 부품의 하류에 위치결정된다. 고압 챔버는 분리 챔버 및 고압 챔버의 공통의 중간 벽에서 통로 덕트에 의해 유동의 관점에서 분리 디바이스에 커플링된다. 여기서, 통로 덕트는, 통로 덕트가 분리기의 중앙 중심선에 대해 반경 방향으로 오프셋된 방식으로 개방되는 방식으로 도입되며, 이 분리기는 분리 챔버에 동축으로 배열되고, 그리고 특히, 원통형이며, 이는 분리기의 단지 일 측을 따른 유동의 선택적인 안내를 보장한다.

특히, 압축기는 차량의 공조 유닛을 위한 전동기 냉매 압축기이다. 작동시에, 공조 유닛은, 예를 들어, 차량의 내부를 냉각하는 데 또는 전동기로 작동되는 차량을 구동시키기 위한 에너지 저장 디바이스를 냉각하는 데 사용된다.

열 교환기는 고전압 에너지 저장 디바이스의 임의의 에너지 셀들과 또는 자동차의 내부로 이어지는 송풍기 라인과 열 접촉한다. 이러한 경우에, 냉매로의 열 에너지의 전달이 발생하여, 열 교환기와 접촉하는 컴포넌트의 냉각 그리고 냉매의 가열로 이어진다. 응축기는, 주위 온도로 또는 적어도 냉매의 온도보다 낮게 냉매의 온도를 조절하는 데 사용되고, 그리고 바람직하게는 환경들과 열 접촉한다.

압축기 부품은 적합하게는 스크롤 압축기로서 구체화된다. 이는, 양 변위 펌프의 방식으로 냉매 압축기로서 작동하며, 여기서 전동기는 고정된 스크롤 부품에 대해 편심적으로 이동 스크롤 부품을 구동시키고, 그리고 그렇게 하면서, 유체를 압축한다. 스크롤 부품들은 압축기 부품의 압축기 요소들을 형성하고, 그리고 이러한 경우에, 스파이럴들 또는 스크롤들의 안착된 쌍(nested pair)으로서 통상적으로 구체화된다. 이러한 경우에, 스파이럴들 중 하나는 압축기 하우징에 대해 고정되고, 그리고 전동기에 의해 궤도(orbiting) 방식으로 구동되는 제2 스파이럴에서 적어도 부분적으로 맞물린다. 이러한 맥락에서, 궤도 움직임은, 특히, 제2 스파이럴 그 자체가 그의 자신의 축선을 중심으로 회전하지 않는 편심 원형 궤도를 의미하는 것으로 간주될 수 있다. 이에 의해, 2개의 실질적으로 초승달-형상 냉매 챔버들(이 냉매 챔버들의 체적은 움직임의 과정에서 감소됨(압축됨))은 각각의 궤도 움직임 동안 스파이럴들 사이에서 형성된다. 냉매는 고정된 스크롤 부품에서 유출구를 통해 고압 챔버로 배출된다.

윤활제는, 편리하게, (윤활) 오일이며, 여기서 용어 “오일”은 광유들(mineral oils)로서 제한적으로 해석되지 않아야 한다. 이와는 반대로, 완전 합성 또는 부분적으로 합성 오일들, 예컨대 실리콘 오일들, 또는 유압 유체 또는 냉각 윤활제들과 같은 다른 오일형 유체들을 사용하는 것이 또한 가능하다.

분리 디바이스는 원심 분리기(사이클론 분리기)의 방식으로 유체로부터 윤활제를 분리시킨다. 분리 챔버로 접선 방향으로 유동하는 유체는 특히 원통형인 분리 챔버에서 (사이클론의 방식으로) 나선 방식으로 분리기를 따라 안내된다. 이러한 공정 동안, 원심력들은 냉매 및 윤활제의 혼합물 상에서 분리 매커니즘(mechanism)으로서 작용한다. 하나의 고려가능한 실시예에서, 윤활제 저장소는 유체 유동에 의해 이미 분리된 윤활제의 입자들의 흡수(take-up)를 회피하기 위해 환형 슬롯을 형성하도록 원뿔부(cone)에 의해 부분적으로 폐쇄된다.

편리한 실시예에서, 하우징 저부와 함께, 압축기 하우징 및 분리 디바이스의 분리 챔버는 다이캐스팅(diecasting) 방법에 의해 형성된다. 재료들로 특히 경제적인 그리고 값싼 제조가 이에 의해 보장된다.

편리한 실시예에서, 통로 덕트는, 운반되는 유체가 분리기에 대해 접선 방향으로 분리 챔버로 유동하는 분리 챔버와 고압 챔버 사이의 중간 벽으로의 이러한 방식으로 도입되며, 이에 의해 통로 덕트의 특히 적합한 위치결정을 보장한다. 이러한 경우에, 유체는, 예를 들어, 하우징 저부에 90°미만의 각도로 유입한다. 유체의 유입 방향이 하우징 저부에 대해 수직한 방식으로 통로 덕트가 중간 벽으로 도입되는 것이 또한 가능하며, 그 결과 통로 덕트를 통한 유체의 유동 방향은 압축기 부품에 의해 유체의 운반 방향과 실질적으로 동일하며, 그리고 보다 적은 와ㄹ류(eddying)는 통로 덕트에서 발생한다. 이러한 맥락에서, 유입 방향은 유체가 분리 챔버로 유동하는 분리기에 대해 접선 방향을 의미하는 것으로 고려될 수 있다.

본 발명은, 유체의 유동이 분리기의 단지 일 측을 따라 선택적으로 안내된다면, 분리기와 분리 챔버의 챔버 내부 벽 사이의 환형 공간에서의 원치 않은 와동 형성이 상당히 감소될 수 있는 고려 사항들로부터 진행한다. 이러한 목적을 위해, 환형 공간으로 개방하는 통로 덕트는 분리기의 직경에 대해 방위각으로(azimuthally) 완전히 오프셋된 방식으로 가능한 한 멀리 위치결정되어야 한다.

바람직한 실시예에서, 통로 덕트의 클리어 폭(clear width)은 분리기와 분리 챔버의 내부 벽 사이에 형성된 환형 갭의 갭 폭을 초과한다. 다시 말해, 통로 덕트의 클리어 폭은 환형 갭의 갭 폭보다 더 작거나 동일하다. 그 결과, 유체는 특히 유리하게는 환형 갭으로 접선 방향으로 유동하고, 그리고 분리기의 단지 일 측을 따라 선택적으로 안내되며, 이에 의해 와동 형성을 상당히 감소시킨다.

적합한 실시예에서, 통로 덕트는 내부 벽을 가지며, 이 내부 벽은 환형 갭으로의 유체의 유입 방향에 대해 접선 방향으로 배향된다. 다시 말해, 통로 덕트의 내부 벽은 분리 챔버로의 유체의 유입 방향에 대해 평행하게 배향되며, 이의 유리한 결과로서, 보다 적은 와동이 유입 동안 통로 덕트에서 발생한다.

유리한 개량에서, 원통형 분리 챔버는, 적합하게는 포트-타입(pot-type) 형상인, 압축기 하우징의 하우징 저부에 대해 반경 방향으로 연장한다. 여기서, 통로 덕트는 이러한 반경 방향을 따라 세장형 형상이다. 고압 챔버로부터 분리 챔버로의 유체의 유입 동안 통로 덕트의 클리어 폭에 의해 형성되는 유동 단면은 작동 동안 발생하는 유체 운반 체적에 일치된다.

고압 챔버로부터 분리 챔버로의 통로 덕트의 클리어 폭에 의해 형성되는 유동 단면이 작동 동안 발생하는 운반 체적에 일치되어야 하며, 그리고 통로 덕트의 클리어 폭이 바람직하게는 분리기와 분리 챔버의 내부 벽 사이에 형성되는 갭의 갭 폭보다 더 작거나 동일하기 때문에, 통로 덕트는 결과적으로 분리 디바이스의 중앙 중심선을 따라 세장형 설계이다.

원치 않은 와동 형성을 회피하기 위해, 통로 덕트는 분리 디바이스의 중심선에 대해 또는 분리기의 중심선에 대해 반경 방향으로 오프셋된다. 이러한 경우에, 통로 덕트의 클리어 폭을 포함하는 오프셋은, 유리하게는 원통형 분리 챔버의 반경보다 더 작거나 동일하다. 그 결과, 유체는 분리기와 분리 챔버의 내부 벽 사이에 형성되는 갭으로 접선 방향으로 유동한다. 그 결과로서, 유체는 와동-없는 경로를 따라 분리기의 단지 일 측 상에서 선택적으로 안내된다. 와동-없는 경로로부터 순환의 반대 방향으로 분리기를 따라 안내될 것이고, 와동-없는 경로와 충돌할 것이고 그리고 와동들의 형성으로 이어질 것인 유체의 부분적인 유동의 분기(branching off)는 회피된다.

통로 덕트가 중간 벽에 있는 슬롯형 애퍼처라면, 특히 유리하다. 편리한 실시예에서, 통로 덕트의 형상은 실질적으로 직사각형 단면 형상을 갖는다. 하나의 고려가능한 실시예에서, 통로 덕트의 단면 형상은 타원형이거나 계란형이다. 여기서, 통로 덕트의 형상은, 통로 덕트의 클리어 폭이 단지 분리 챔버의 축선을 따라 변하는 방식으로 작동 운반 속도(operational delivery rate)에 일치된다. 다시 말해, 분리 챔버와 고압 챔버 사이의 통로 덕트는, 운반되는 유체가 단지 약간의 와동 형성과 함께 분리 챔버를 통해 유동하는 방식으로 냉매의 작동상 요구되는 운반 체적에 일치된다.

편리한 개량에서, 분리 챔버는, 하우징 저부의 내부 벽(상기 벽은 압축기 부품을 향함)과 고압 챔버 사이에 형성되며, 여기서 분리 챔버는 적어도 부분적으로 축방향으로 고압 챔버로 돌출한다. 특히 공간-절약 및 재료-절약 실시예가 이에 의해 형성된다.

바람직한 실시예에서, 하우징 저부는, 내부 및 외부 환형 영역을 형성하는, 분리 챔버를 넘어 축방향으로 돌출하는 환형 벽을 갖는다. 고압 챔버로부터 분리 챔버로의 통로 덕트는 내부 환형 영역에서 유출구의 방향에 반경 방향으로 오프셋된 채 배열되며, 그 결과, 유체 유동은 사이클론-유형 경로를 따라 특히 유리한 방식으로 분리 챔버의 분리기 주위에서 안내된다. 특히, 이는 냉매로부터의 윤활제의 개선된 분리를 보장한다.

게다가, 압축기 부품이 환형 벽 상에 놓인다면, 적합하다. 이러한 경우에, 고압 챔버는 하우징 저부, 환형 벽 및 압축기 부품에 의해 형성된다. 특히, 고압 챔버의 부가의 밀봉 요소들은 요구되지 않으며, 이는 공간을 절약하고 그리고 유동의 관점에서 특히 유리하다.

본 발명에 의해 획득되는 이점들은, 특별히, 요구되는 운반 체적을 고려하여, 분리 챔버에서의 유체 유동의 와동 형성이 통로 덕트의 특히 적합한 배열 및 실시예로 인해 상당히 감소된다는 점에 있다. 특히, 통로 덕트의 단면 형상은 여기서, 유리한 유입 거동의 목적을 위해, 통로 덕트의 클리어 폭이 분리 챔버와 분리기 사이에 형성된 환형 공간(환형 갭)의 갭 폭을 초과하지 않는 방식으로, 그리고 유리하게는 분리 챔버의 축선을 따라 세장형 설계이도록 적응된다.

감소된 와동 형성의 결과로서, 윤활제는 냉매로부터 보다 양호하게 분리되고, 그리고 냉매 회로로 운반되지 않으며, 이러한 이유로 열 교환기들과 냉매 회로에서의 냉매 사이의 보다 양호한 열 전달이 존재한다. 게다가, 개선된 분리로 인해, 분리되고 그리고 복귀된 윤활제에 의해 압축기 부품의 윤활이 개선되어, 감소된 마모 및 이에 따라 압축기의 보다 긴 수명을 초래한다. 더욱이, 압축기의 효율이 개선된다.

본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조로 하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 하우징 및 압축기 부품을 가지는 압축기를 통과하는 그리고 하우징 저부 측 상의 분리 디바이스의 길이 방향 단면을 도시한다.
도 2는, 슬롯형 단면 형상의 통로 덕트를 갖는, 저부 측 분리 디바이스의 방향으로 본, 압축기 하우징을 평면도로 도시한다.
도 3은 분리 디바이스 및 통로 덕트를 통한 그리고 도 2의 선(III-III)을 따른 분리 디바이스의 유체의 유동 경로를 단면도로 도시한다.
도 4는 도 3으로부터 분리 디바이스의 중심선에 대해 오프셋된 통로 덕트를 가지고 그리고 분리 디바이스의 유체의 유동 경로가 없는 단면도를 도시한다.

모든 도면들에서, 대응하는 부품들에는 모든 경우들에서 동일한 도면 부호들이 제공된다.

유체(F)를 압축시키기 위한, 도 1의 단면도에 예시되는 압축기(2)는 바람직하게는 자동차의 공조 유닛의 냉매 회로(구체적으로 예시되지 않음)에 전동기 냉매 압축기로서 설치된다. 압축기(2)는, 하우징 저부(6)를 가지는 압축기 하우징(4), 및 하우징(4)에 장착되는 압축기 부품(8)을 갖는다. 압축기 부품(8)은 압축기 하우징(4)에 대해 고정되는 제1 압축기 요소(8a), 및 내부에서 맞물리고 그리고 모터 샤프트(12)에 의해 샤프트 저널들(shaft journals)(10) 및 전동기(구체적으로 예시되지 않음)에 의하여 이동되는 제2 이동 압축기 요소(8b)를 갖는다. 여기서, 압축기 부품(8)은 스크롤 압축기로서 구체화된다.

압축기(2) 내에서, 압축기 부품(8)을 윤활시키고 그리고 밀봉 기능을 수행하여, 따라서 압축기 요소들(8a 및 8b) 사이의 누출들을 회피하는 데 사용되는 윤활제(S)가 존재한다. 작동 조건들로 인해, 냉매(K) 및 윤활제(S)는 이러한 경우에 유체(F)와 혼합한다.

압축기 하우징(4)은 포트(pot)의 방식으로 구체화된다. 압축기 하우징(4)에 대한 반경 방향 및 압축기 부품(8)의 방향으로 하우징 저부(6)에 대해 수직한 축방향은 인접한 방향 다이어그램에서 각각 R 및 A 의해 표시된다.

유출구(16)에 연결되는 분리 디바이스(14)는 하우징 저부(6)로 삽입된다. 분리 디바이스(14)는 내부에 동축으로 배열되는 중공-원통형 분리기(20) 및 원통형 분리 챔버(18)를 갖는다. 분리 디바이스(14)는, 원심 분리기의 방식으로 유체(F)에서 보유되는 윤활제(S)를 윤활제 저장소(26)로 분리하는 역할을 한다. 분리 챔버(18)에서, 통로 덕트(27)를 통해 유입 방향(E)(도 3)으로 분리 챔버(18)로 유동하는 유체(F)는 윤활제 저장소(26)의 방향으로 분리기(20) 주위를 나선으로 (사이클론의 방식으로) 유동하며, 여기서 유체(F)에 보유된 냉매(K)에 대해 그리고 유체(F)에 보유된 윤활제(S)에 대해 작용하는 원심력은 분리 매커니즘으로서 작용한다. 그 후, 윤활제(S)로부터 분리된 냉매(K)는 중공-원통형 분리기(20) 및 유출구(16)를 통해 냉매 회로로 유출된다. 이러한 맥락에서, 유입 방향(E)은 유체(F)가 분리 챔버(18)로 유동하는 분리기(20)에 대해 접선 방향을 의미하는 것으로 간주될 수 있다.

분리된 윤활제(S)는 밸브 또는 제한기(28)를 통해 그리고 윤활제 덕트(30)를 통해 고정된 압축기 요소(8b)로 다시 공급된다. 이러한 배열에서, 제한기(26)는 압축기 하우징(4)에서 착좌된다. 그 후, 복귀된 윤활제(S)는 안내 외형부들을 통해 전동기(구체적으로 예시되지 않음)의 롤링 베어링들(32)로 유동하여 상기 베어링들을 윤활시키고 그리고/또는 냉각시킨다.

분리 디바이스(14)의 축방향, 즉 원통형 분리 챔버(18) 및 그 내부에 동축으로 배열되는 분리기의 축방향은 X로 표시된다. 유입 방향(E)에 대해 수직한 분리 디바이스(14)의 반경 방향 및 유입 방향(E)에 대해 평행한 분리 디바이스(14)의 반경 방향은 각각 Y 및 Z에 의해 표시된다(도 2).

게다가, 하우징 저부(6)는 분리 챔버(18)를 넘어 돌출하는 환형 벽(34)을 갖는다. 이는, 고정된 압축기 부품(8b)에 의해 그리고 압축기 하우징(4)에 의해 둘러싸인 공간을 내부 환형 영역(36)으로 그리고 외부 환형 영역(38)으로 분할한다. 고압 챔버(40)는, 하우징 저부(6), 환형 벽(34) 및 환형 벽(34) 상에 놓이는 압축기 요소(8b)에 의해 경계형성되는 내부 환형 영역(36)에 의해 형성된다.

분리 챔버(18)는 하우징 저부(6)의 내부 벽(41)과 고압 챔버(40) 사이에 형성되며, 여기서 분리 챔버(18)는 축방향(A)으로 고압 챔버(40)로 적어도 부분적으로 돌출한다. 통로 덕트(27)는 유동의 관점에서 고압 챔버(40)를 분리 챔버(18)에 커플링시킨다. 통로 덕트(27)는, 통로 덕트(27)가 분리 디바이스(14)의 축방향(X)에 대해 분리 디바이스(14)의 반경 방향(Y)을 따라 오프셋된 방식으로 분리 챔버(18)로 개방되는 방식으로 분리 챔버(18)와 고압 챔버(40) 사이의 중간 벽(44)으로 도입된다. 이러한 경우에, 통로 덕트(27)는, 통로 덕트(27)가 분리 디바이스(14)의 축방향(X)으로 또는 유출구를 향해 압축기 하우징(4)의 반경 방향(R)으로 오프셋되는 방식으로, 환형 벽(34)의 내부 환형 영역(36)에서 배열된다.

압축기 부품(8)의 저압 측 상에서, 유체(F)는 유입구(46)를 통해 압축기 부품(8)으로 유동한다. 이러한 경우에 스크롤 압축기인 압축기 부품(8)은 양 변위 펌프(positive displacement pump)의 방식으로 유체(F)를 압축시킨다. 유체(F)는 압축기 부품 챔버(47)에서 압축되고, 그리고 그 후, 고압 측 압축기 부품 유출구(48)를 통해 압축기 부품(8)으로부터 고압 챔버(40)로 유동한다.

도 2는 압축기 부품(8)이 제거된 경우의 포트-유형 압축기 하우징(4)을 도시하며, 축방향(A)을 따라 압축기 하우징(4)의 하우징 저부(6)를 바라본다. 환형 벽(34)은 분리 디바이스(14)를 넘어 돌출하여, 내부 환형 영역(36) 및 외부 환형 영역(38)을 형성한다. 압축기 부품(8)(도 2에서 예시되지 않음) 및 압축기 하우징(4)의 하우징 저부(6)와 함께, 환형 벽(34)은 고압 챔버(40)을 형성한다.

게다가, 압축기 하우징(4)은, 압축기(2)가 압축기(2)의 모터가 삽입되는 구동 모듈(drive module)(예시되지 않음)에 체결되는 것을 가능하게 하기 위해 플랜지 표면(49)을 따른 나사 소켓들(50)을 갖는다. 보다 명료하게 하기 위해, 단지 2개의 나사 소켓들(50)에는 도 2에서 참조 부호가 제공된다.

분리 챔버(18)는 압축기 하우징(4)의 하우징 저부(6)에 대해 반경 방향(R)으로 연장한다. 이러한 경우에, 통로 덕트(27)는 내부 환형 영역(36)에서 분리 챔버(18)의 유출구(16)를 향해 반경 방향(R)으로 오프셋되고, 그리고 분리 디바이스(14)의 축방향(X)을 따라 세장형 형상이다. 통로 덕트(27)는 중간 벽(44)에서 슬롯형 애퍼처로서 구체화되며, 여기서 애퍼처는 실질적으로 직사각형 단면 형상을 갖는다. 통로 덕트(27)의 단면 형상은 슬롯형 또는 계란형 설계일 수 있다.

도 3은 압축기 하우징(4)의 하우징 저부(6)로 삽입되는 분리 디바이스(14)를 도시하며, 도 2의 선(III-III)을 따른 단면도로 반경 방향으로 오프셋된 통로 덕트(27)를 향해 바라본다. 명백한 바와 같이, 이러한 통로는, 운반된 유체(F)가 유입 방향(E)으로 분리기(20)에 대해 접선 방향으로 분리 챔버(18)로 유동하는 방식으로 고압 챔버(40)와 분리 챔버(18) 사이의 중간 벽(44)에 위치결정된다.

이러한 경우에, 통로 덕트(27)는 내부 벽(55)을 가지며, 이 내부 벽은 통로 덕트(27)에서 유체(F)의 유입 방향(E)에 대해 접선 방향으로 배향된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 유체(F)는, 유입 방향(E) 및 통로 덕트(27)의 내부 벽(55) 둘 모두가 하우징 저부(6)에 대해 수직하게 배향되는 방식으로 분리 챔버(18)로 유동한다. 통로 덕트(27)의 내부 벽(55)의 이러한 측 ─ 파선들로 예시되는, 유입 방향(E)에 대해 평행한, 또는 이러한 예시적인 실시예에서는, 하우징 저부(6)에 대해 수직한 분리 디바이스(14)의 반경 방향 또는 선(Z)으로부터 이 측의 거리(c)(도 4)가 보다 짧음 ─ 은 55a로 표시된다(축선에 보다 가까운 측). 통로 덕트(27)의 내부 벽(55)의 반대 측은 55b로 표시된다(축선으로부터 멀리 있는 측).

고압 챔버(40)로부터 분리 챔버(18)로의 유체(F)의 유입 동안, 통로 덕트(27)의 클리어 구역(clear area)에 의해 형성되는 유동 단면은, 작동상 요구되는 유체 운반 체적에 일치된다. 분리 챔버(18)에서 유체(F)의 유동의 와동 형성을 회피하기 위해, 통로 덕트(27)는 여기서, 통로 덕트(27)의 클리어 폭이 바람직하게는 분리기(20)와 분리 챔버(18)의 내부 벽(56) 사이에 형성되는 환형 갭(58)의 갭 폭(b)(a < b)보다 더 작은 방식으로 작동상 요구되는 운반 체적에 일치된다. 그러나, 클리어 폭은 또한, 갭 폭(b)(a = b)과 동일할 수 있다. 더욱이, 통로 덕트(27)는 분리 디바이스(14)의 축방향(X)을 따라 세장형 형상이다. 그 결과, 유체(F)는 환형 갭(58)으로 접선 방향으로 유동하고, 그리고 와동-없는 경로(60)를 따라서, 분리기(20)의 일 측을 따라 배타적으로 안내된다. 와동-없는 경로(60)로부터 순환의 반대 방향으로의 분리기(20)를 따라 안내될 것이고 그리고 와동-없는 경로(60)와 충돌할 것인, 도 3에서 파선의 화살표들로 표시되는, 유체(F)의 제2 부분적인 유동의 분기()가 이에 의해 회피된다.

도 4는, 도 3의 단면도로, 하우징 저부(6)로 삽입되는 분리 디바이스(14)를 도시하며, 이 때 통로 덕트(27)는 클리어 폭(a) 및 분리 챔버(18)의 내부 벽(56)과 분리기(20)에 의해 형성되는 갭(갭 폭(b)을 가짐)을 갖는다.

원치 않은 와동 형성을 회피하기 위해, 유체(F)는 분리기(20)와 분리 챔버(18)의 내부 벽(56) 사이에 형성되는 환형 갭(58)으로 접선 방향으로 유동한다. 그 결과로서, 유체(F)는 와동-없는 경로(60)를 따라 분리기(20)의 단지 일 측 상에서 선택적으로 안내된다(도 3). 이러한 목적을 위해, 통로 덕트(27)는, 이러한 예시적인 실시예에서, 분리 디바이스(14)의 중심선(X)에 대해 또는 분리기(20)의 중심선(X)에 대해 분리 디바이스(14)의 반경 방향(Y)을 따라 오프셋되며, 여기서 통로 덕트(27)의 클리어 폭(a)과 함께 오프셋(c)은 분리 챔버(18) 또는 이의 내부 벽(56)의 반경(d)보다 더 작거나 동일하다(즉, c + a ≤ d). 다시 말해, 오프셋(c)은 유입 방향(E)에 대해 평행한 분리 디바이스(14)의 반경 방향(Z)과 중앙 중심선(X)을 향하는 통로 덕트(27)의 내부 벽(55)의 이러한 측(55a) 사이의 거리이다.

본 발명은 전술된 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다. 이와는 반대로, 본 발명의 다른 변경들은 당업자에 의해 본 발명의 청구 대상을 초과하지 않고 그로부터 유도될 수 있다. 특히, 게다가, 예시적인 실시예들과 연계하여 설명되는 모든 개별적인 특징들은 또한, 본 발명의 청구 대상으로부터 벗어나지 않고 상이한 방식들로 조합될 수 있다.

2 압축기
4 압축기 하우징
6 하우징 저부
8 압축기 부품
8a 제1 압축기 요소
8b 제2 압축기 요소
10 샤프트 저널
12 모터 샤프트
14 분리 디바이스
16 유출구
18 분리 챔버
20 분리기
26 윤활제 저장소
27 통로 덕트
28 제한기
30 윤활제 덕트
32 롤링 베어링
34 환형 벽
36 내부 환형 영역
38 외부 환형 영역
40 고압 챔버
41 하우징 저부의 내부 벽
44 중간 벽
46 유입구
47 압축기 부품 챔버
48 압축기 부품 유출구
49 플랜지 표면
50 나사 소켓들
55 통로 덕트의 내부 벽
55a 축선에 더 가까운 내부 벽의 측
55b 축선에 멀리 있는 내부 벽의 측
56 분리 챔버의 내부 벽
58 환형 갭
60 유체의 유동 경로
A 압축기 하우징의 축방향
E 유입 방향
F 유체
K 냉매
S 윤활제
M 분리기의 중심선
R 압축기 하우징의 반경 방향
X 분리 디바이스의 축방향/중심선
Y 유입 방향에 대해 수직한 분리 디바이스의 반경 방향
Z 유입 방향에 대해 평행한 분리 디바이스의 반경 방향
a 클리어 폭
b 갭 폭
c 거리/오프셋
d 분리 챔버의 내부 벽의 반경

Claims

유체(F)를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매(electric-motor refrigerant) 압축기로서,
상기 압축기는 하우징 저부(6)를 갖는 압축기 하우징(compressor housing)(4)을 가지고, 그리고 저압 측 유입구(46)로부터 고압 측 유출구(16)로 상기 유체(F)를 운반시키기 위한, 상기 압축기 하우징(4)에 장착되는 압축기 부품(compressor part)(8)을 가지며,
분리 디바이스(separating device)(14)는 상기 하우징 저부(6)로 삽입되며, 상기 분리 디바이스는 상기 유출구(16)에 연결되는 원통형 분리 챔버(18) 및, 상기 유체(F)에 보유된 윤활제(24)를 분리하기 위한, 상기 분리 챔버에 동축으로 배열되는 분리기(20)를 가지고,
상기 압축기 하우징(4)의 고압 챔버(40)는 통로 덕트(27)에 의해 유동의 관점에서 상기 분리 챔버(18)에 커플링되며, 그리고
상기 통로 덕트(27)는, 상기 통로 덕트가 상기 분리기(20)의 중앙 중심선(M)에 대해 반경 방향으로 오프셋된 방식으로 상기 분리 챔버(18)로 개방하는 방식으로 상기 고압 챔버(40)와 상기 분리 챔버(18) 사이의 중간 벽(44)으로 도입되고,
상기 통로 덕트(27)의 클리어 폭(clear width)(a)은 상기 분리기(20)와 상기 분리 챔버(18)의 내부 벽(56) 사이에 형성되는 환형 갭(58)의 갭 폭(gap width)(b)보다 더 작거나 동일한 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 통로 덕트(27)는, 운반된 상기 유체(F)가 상기 분리기(20)에 대해 접선 방향으로 상기 분리 챔버(18)로 유동하는 방식으로 위치결정되는 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 통로 덕트(27)는 상기 분리기(20)의 중앙 중심선(M)에 대해 반경 방향으로 오프셋되며, 상기 통로 덕트(27)의 오프셋(c) 및 클리어 폭(a)의 합은 상기 분리 챔버(18)의 반경(d)보다 더 작거나 동일한 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통로 덕트(27)는 내부 벽(55)을 가지며, 상기 내부 벽은 상기 유체(F)의 유입 방향(E)에 대해 평행하게 그리고/또는 상기 하우징 저부(6)에 대해 수직하게 배향되는 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 챔버(18)는 상기 하우징 저부(6)에 대해 반경 방향으로 배향되며, 상기 통로 덕트(27)는 이러한 반경 방향(R)을 따라 세장형 형상인 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통로 덕트(27)는 상기 중간 벽(44)의 슬롯형 애퍼처(slotted aperture)인 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제6 항에 있어서,
상기 애퍼처는 실질적으로 직사각형 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 챔버(18)는 상기 하우징 저부(6)의 내부 벽(41)과 상기 고압 챔버(40) 사이에 형성되고, 그리고 상기 고압 챔버로 적어도 부분적으로 돌출하는 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 저부(6)는 환형 벽(34)을 가지며, 상기 환형 벽은, 상기 고압 챔버를 형성하기 위해 상기 분리 챔버(18)를 넘어 축방향으로 돌출하며, 그리고
상기 통로 덕트(27)는, 특히 상기 유출구(16)의 방향으로 반경 방향으로 오프셋되는 방식으로 상기 환형 벽(34) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.
제9 항에 있어서,
상기 압축기 부품(8)은 상기 환형 벽(34) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는,
유체를 압축시키기 위한 압축기(2), 특히 전동기 냉매 압축기.