KR20200087602A - 베인 로터리 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 베인 로터리 압축기는, 흡입구와 토출구를 갖는 압축공간이 형성되는 실린더; 일측 외주면이 상기 실린더의 내주면에 근접하여 접촉점을 형성하며, 일단이 외주면으로 개구되는 복수 개의 베인슬롯이 원주방향을 따라 형성되는 롤러; 및 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면을 향하는 방향으로 돌출되어 상기 압축공간을 복수 개로 구획하는 복수 개의 베인;을 포함하며, 상기 롤러의 외주면 또는 상기 실린더의 내주면 중에서 적어도 어느 한쪽에는 원주방향으로 상기 접촉점을 포함하는 기설정된 구간에서 상기 롤러의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 간격이 일정하게 유지되는 면접촉부가 형성될 수 있다. 이에 따라, 접촉점 부근에서의 냉매누설을 억제할 수 있다.

Description

베인 로터리 압축기{VAIN ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 베인이 회전하는 롤러에서 돌출되어 실린더의 내주면에 접촉하면서 압축실을 형성하는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.
로터리 압축기는 베인이 실린더에 미끄러지게 삽입되어 롤러에 접촉되는 방식과, 베인이 롤러에 미끄러지게 삽입되어 실린더에 접촉되는 방식으로 구분할 수 있다. 통상적으로 전자는 로터리 압축기라고 하고, 후자는 베인 로터리 압축기라고 구분한다.
로터리 압축기는 실린더에 삽입된 베인이 탄성력 또는 배압력에 의해 롤러를 향해 인출되어 그 롤러의 외주면에 접촉하게 된다. 반면, 베인 로터리 압축기는 롤러에 삽입된 베인이 롤러와 함께 회전운동을 하면서 원심력과 배압력에 의해 인출되어 실린더의 내주면에 접촉하게 된다.
로터리 압축기는 롤러의 회전당 베인의 개수만큼의 압축실을 독립적으로 형성하여, 각각의 압축실이 동시에 흡입, 압축, 토출행정을 실시하게 된다. 반면, 베인 로터리 압축기는 롤러의 회전당 베인의 개수만큼의 압축실을 연속적으로 형성하여, 각각의 압축실이 순차적으로 흡입, 압축, 토출행정을 실시하게 된다. 따라서, 베인 로터리 압축기는 로터리 압축기에 비해 높은 압축비를 형성하게 된다. 이에 따라, 베인 로터리 압축기는 R32, R410a, CO2와 같이 오존층파괴지수(ODP) 및 지구온난화지수(GWP)가 낮은 고압 냉매를 사용하는데 더 적합하다.
이러한 베인 로터리 압축기는 특허문헌[일본공개특허: JP2013-213438A, (공개일: 2013.10.17)]에 개시되어 있다. 특허문헌에 개시된 베인 로터리 압축기는 모터실의 내부공간이 흡입냉매가 채워지는 저압방식이나, 복수 개의 베인이 회전하는 롤러에 미끄러지게 삽입되는 구조는 베인 로터리 압축기의 특징을 개시하고 있다.
특허문헌은 베인의 후단부에 배압챔버(R)가 각각 형성되고, 배압챔버는 배압포켓(21,31)(22,32)이 연통되도록 형성되어 있다. 배압포켓은 제1 중간압을 형성하는 제1 포켓(21,31)과 제1 중간압보다 높고 토출압에 근접한 제2 중간압을 형성하는 제2 포켓(22,32)으로 나뉜다. 제1 포켓은 회전축과 베어링 사이가 터져 연통되어 오일이 회전축과 베어링 사이로 감압되어 제1 포켓으로 유입되고, 제2 포켓은 회전축과 베어링 사이가 막혀 베어링을 관통하는 유로(34a)를 통해 거의 압력손실 없이 제2 포켓으로 유입된다. 따라서, 흡입측에서 토출측을 향하는 방향을 기준으로 제1 포켓은 상류측에 위치하는 배압챔버에 연통되고, 제2 포켓은 하류측에 위치하게 되는 배압챔버에 연통된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 베인 로터리 압축기에서, 베인의 후방면은 제1 중간압 또는 제2 중간압의 압력을 받게 되는 반면, 베인의 전방면은 베인의 이동방향을 기준으로 선행측면과 후행측면이 서로 다른 압력을 받게 된다. 특히, 실린더와 롤러가 거의 접촉하는 접촉점을 기준으로 하여 베인의 전방면은 압축압력과 흡입압력을 연속으로 받게 된다. 압축압력은 배압력보다 크고 흡입압력은 배압력보다 작으므로, 베인은 실린더와 롤러의 접촉점을 지나면서 그 베인의 전방면이 받는 압력의 차이로 인해 떨림 현상이 발생하게 된다. 이때, 실린더와 롤러는 접촉점에서 거의 축방향 선접촉을 하기 때문에 실링면적이 좁아지게 되고, 베인이 떨리는 과정에서 후퇴할 때 그 베인의 전방면과 실린더의 내주면 사이가 이격되게 된다. 그러면, 베인의 선행측면이 이루는 흡입실(선행측 압축실)과 베인의 후행측면이 이루는 토출실(후행측 압축실) 사이가 베인슬롯에 의해 연통되게 된다. 그러면 토출실의 냉매 일부가 흡입실로 유입되어 흡입손실 및 압축손실을 초래하게 되는 문제가 있었다.
또, 상기와 같은 현상은 R32, R410a, CO2와 같은 고압 냉매를 사용하는 경우에 앞서 설명한 문제가 더욱 크게 발생될 수 있다. 즉, 고압 냉매를 사용하게 되면 베인의 개수를 늘려 각 압축실의 체적을 줄이더라도 R134a와 같은 상대적으로 저압 냉매를 사용하는 것과 동등한 수준의 냉력을 얻을 수 있다. 하지만, 베인의 개수를 늘리게 되면 그만큼 베인과 실린더 사이의 마찰면적이 증가하게 된다. 따라서, 회전축에 베어링면이 감소하게 되면 그만큼 회전축의 거동이 더욱 불안정하게 되어 기계적 마찰손실이 더욱 증가하게 된다. 이는 난방 저온 조건, 높은 압력비 조건(Pd/Ps ≥ 6), 그리고 고속 운전 조건(80Hz 이상)에서 더 크게 영향을 받게 될 수 있다.
특허문헌: 일본공개특허: JP2013-213438A, (공개일: 2013.10.17)
본 발명의 목적은, 실린더와 롤러의 접촉점을 포함하는 구간에서의 냉매 누설을 억제할 수 있는 베인 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 접촉점을 포함하는 구간에서 실린더와 롤러 사이의 실링면적을 확보할 수 있는 베인 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
더 나아가, 본 발명은 접촉점 부근에서 실린더의 내주면 곡률과 롤러의 외주면 곡률을 동일하게 형성되도록 하여 면접촉되도록 하는 베인 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
또 본 발명의 다른 목적은, 접촉점을 포함하는 구간에서 실린더와 롤러가 면접촉을 하면서도 마찰손실을 줄일 수 있는 베인 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 접촉점을 포함하는 구간에서의 실린더의 내주면을 이중 곡률로 형성하되, 그 이중 곡률로 된 면에 마찰회피홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공될 수 있다.
더 나아가, 접촉점을 포함하는 구간에서의 실린더의 내주면을 이중 곡률로 된 실링면으로 형성하되, 실링면의 범위를 최적화하여 마찰손실을 최소화할 수 있는 베인 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, R32, R410a, CO2와 같은 고압 냉매를 사용하는 경우에 앞서 설명한 베인슬롯을 통한 냉매누설을 억제하는 동시에 마찰손실을 최소화할 수 있는 베인 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입구와 토출구를 갖는 압축공간이 형성되는 실린더; 일측 외주면이 상기 실린더의 내주면에 근접하여 접촉점을 형성하며, 일단이 외주면으로 개구되는 복수 개의 베인슬롯이 원주방향을 따라 형성되는 롤러; 및 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면을 향하는 방향으로 돌출되어 상기 압축공간을 복수 개로 구획하는 복수 개의 베인;을 포함하며, 상기 롤러의 외주면 또는 상기 실린더의 내주면 중에서 적어도 어느 한쪽에는 원주방향으로 상기 접촉점을 포함하는 기설정된 구간에서 상기 롤러의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 간격이 일정하게 유지되는 면접촉부가 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 면접촉부는 상기 실린더의 내주면이 상기 롤러의 외주면 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 흡입구와 상기 면접촉부 사이의 횡방향 최단거리는 상기 베인의 횡방향 두께보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 면접촉부의 원호길이는 상기 롤러의 축중심에서 상기 베인슬롯의 외주측 양단을 연결하여 형성되는 원호길이보다 같거나 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 실린더의 내주면과 상기 롤러의 외주면 사이에는 마찰회피부가 더 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마찰회피부는 상기 면접촉부에 기설정된 깊이와 넓이를 가지도록 리세스된 딤플로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 마찰회피부는 상기 실린더의 내주면에 형성되고, 상기 마찰회피부는 상기 롤러의 회전방향으로 상기 접촉점에서 상기 마찰회피부의 끝단까지의 원주방향 직선길이가 상기 롤러의 횡방향 두께 이상이 되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마찰회피부는 상기 접촉점을 중심으로 토출구가 위치하는 쪽으로 편심지게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마찰회피부는 상기 토출구의 범위 밖에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마찰회피부는 상기 베인슬롯과 연결되는 상기 롤러의 외주면에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마찰회피부는 상기 베인슬롯을 이루는 양쪽 측벽면 중에서 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 후행측 측벽면과 연결되는 상기 롤러의 외주면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 면접촉부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면 중에서 상기 접촉점을 포함하는 기설정된 구간의 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 롤러의 외주면은 적어도 한 개 이상의 곡률을 가지도록 형성되고, 상기 면접촉부에 상기 베인슬롯이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 베인슬롯은 그 베인슬롯을 이루는 양쪽 측벽면 중에서 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 선행측 측벽면쪽으로 편심지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 실린더의 축방향 양쪽에는 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하며, 회전축을 반경방향으로 지지하는 복수 개의 베어링이 구비되고, 상기 복수 개의 베어링 중에서 적어도 어느 한쪽 베어링에는 상기 베인슬롯의 후방측과 연통되는 배압포켓이 형성되며, 상기 배압포켓은 원주방향을 따라 분리되어 서로 다른 내부압력을 갖는 복수 개의 포켓으로 형성되고, 상기 복수 개의 포켓은, 상기 회전축의 외주면을 마주보는 내주측에 구비되어 상기 회전축의 외주면에 대해 반경방향 베어링면을 이루는 베어링돌부가 각각 형성될 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 포켓은, 제1 압력을 가지는 제1 포켓; 및 상기 제1 압력보다 높은 압력을 가지는 제2 포켓;으로 이루어지고, 상기 제2 포켓의 베어링돌부에는 상기 회전축의 외주면을 마주보는 상기 베어링돌부의 내주면과 그 반대쪽 측면인 외주면을 연통시키도록 연통유로가 형성될 수 있다..
본 발명에 따른 베인 로터리 압축기는, 접촉점 부근에서의 실린더의 내주면 또는 롤러의 외주면에 면접촉부를 형성함에 따라, 실린더와 롤러의 접촉점을 포함하는 구간에서의 실링면적을 넓게 확보할 수 있다. 이에 따라, 베인이 베인슬롯의 내부로 삽입되더라도 접촉점 부근에서의 압축실 간 냉매 누설을 억제할 수 있다.
나아가, 본 발명은 접촉점을 포함하는 구간에서 실린더의 내주면을 이중 곡률로 형성하거나 또는 롤러의 외주면을 이중곡률로 형성함에 따라, 상기한 영역에서 실린더의 내주면과 롤러의 외주면이 면접촉하는 면접촉부가 형성될 수 있다. 이에 따라, 접촉점 부근에서의 면접촉부를 용이하게 형성하여 고효율의 베인 로터리 압축기를 제공할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은 접촉점 부근에서 실린더의 내주면 곡률과 롤러의 외주면 곡률을 동일하게 형성하여 상기한 면접촉부를 형성할 수 있다. 이에 따라, 접촉점 부근에서의 실링효과를 높일 수 있다.
또, 본 발명의 로터리 압축기는, 접촉점을 포함하는 구간에서 실린더의 내주면과 롤러의 외주면 사이에 면접촉부를 형성하고, 면접촉부에 기설정된 넓이와 깊이를 가지는 딤플을 형성함에 따라, 접촉점 부근에서의 압축실 간 실링면적을 넓히면서도 마찰손실을 줄일 수 있다.
나아가, 본 발명은 접촉점을 포함하는 구간에서의 실린더의 내주면을 이중 곡률로 형성하되, 그 이중 곡률로 된 면에 딤플형상으로 된 마찰회피홈을 형성함으로써, 앞서 설명한 바와 같이 접촉점 부근에서의 압축실 간 실링면적을 넓히면서도 마찰손실을 줄일 수 있다.
더 나아가, 접촉점을 포함하는 구간에 앞서 설명한 실링면을 형성하되, 실링면의 범위를 최적화함으로써, 실린더와 롤러 사이에서의 마찰손실을 최소화할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기는, R32, R410a, CO2와 같은 고압 냉매를 사용하는 경우에도 실린더와 롤러 사이에 면접촉구간이 형성되도록 함으로써, 접촉점 부근에서의 베인의 떨림현상으로 인한 압축실 간 누설을 억제할 수 있다. 이를 통해 흡입손실과 압축손실을 줄여 고압 냉매를 사용하는 베인 로터리 압축기에서의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기는, 난방 저온 조건, 높은 압력비 조건과 고속 운전 조건에서도 앞서 설명한 효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기의 일례를 종단면하여 보인 단면도,
도 2 및 도 3은 도 1에 적용된 압축유닛를 횡단면하여 보인 단면도로서, 도 2는 도 1의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이고, 도 3은 도 2의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도,
도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)는 본 실시예에 따른 실린더에서 냉매가 흡입, 압축되어 토출되는 과정을 보인 단면도,
도 5는 본 실시예에 의한 베인 로터리 압축기에서, 각 배압챔버의 배압력을 설명하기 위해 압축부를 종단면하여 보인 단면도,
도 6은 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기에서, 실린더를 보인 사시도,
도 7은 본 실시예에 따른 실린더와 롤러의 접촉점 부근에서 실린더와 롤러 그리고 베인의 접촉상태를 확대하여 보인 평면도,
도 8은 본 실시예에 따른 실린더와 롤러 사이의 면접촉부를 설명하기 위해 보인 개략도,
도 9는 본 실시예에 따른 면접촉부가 구비된 베인 로터리 압축기에서, 베인이 접촉점을 지날 때 면접촉부에 의해 냉매가 실링되는 과정을 설명하기 위해 보인 개략도,
도 10은 본 발명에 따른 실린더의 면접촉부에 대한 다른 실시예를 확대하여 보인 사시도,
도 11은 도 10의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도,
도 12는 도 10에 따른 면접촉부 주변을 전개하여 보인 정면도,
도 13은 본 실시예에 따른 마찰회피부에 대한 다른 실시예를 보인 평면도,
도 14는 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기에서, 롤러에 대한 다른 실시예를 보인 평면도,
도 15는 도 14에서 실린더에 대한 다른 실시예를 보인 평면도,
이하, 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기의 일례를 종단면하여 보인 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 적용된 압축유닛를 횡단면하여 보인 단면도로서, 도 2는 도 1의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이고, 도 3은 도 2의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기는, 케이싱(110)의 내부에 구동모터(120)가 설치되고, 구동모터(120)의 일측에는 회전축(123)에 의해 기구적으로 연결되는 압축유닛(130)가 설치된다.
케이싱(110)은 압축기의 설치양태에 따라 종형 또는 횡형으로 구분될 수 있다. 종형은 구동모터와 압축유닛가 축방향을 따라 상하 양측에 배치되는 구조이고, 횡형은 구동모터와 압축유닛가 좌우 양측에 배치되는 구조이다.
구동모터(120)는 냉매를 압축하는 동력을 제공하는 역할을 한다. 구동모터(120)는 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함한다.
고정자(121)는 케이싱(110)의 내부에 고정 설치되며, 원통형 케이싱(110)의 내주면에 열박음 등의 방법으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 고정자(121)는 중간쉘(110a)의 내주면에 고정 설치될 수 있다.
회전자(122)는 고정자(121)와 서로 이격되도록 배치되며, 고정자(121)의 내측에 위치된다. 회전자(122)의 중심에는 회전축(123)이 압입되어 결합된다. 이에 따라, 회전축(123)은 회전자(120)와 함께 동심 회전을 하게 된다.
회전축(123)의 중심에는 오일유로(125)가 축방향으로 형성되고, 오일유로(125)의 중간에는 오일통공(126a)(126b)이 회전축(123)의 외주면을 향해 관통 형성된다. 오일통공(126a)(126b)은 후술할 제1 축수부(1311)의 범위에 속하는 제1 오일통공(126a)과 제2 축수부(1321)의 범위에 속하는 제2 오일통공(126b)으로 이루어진다. 제1 오일통공(126a)과 제2 오일통공(126b)은 각각 1개씩 형성될 수도 있고, 복수 개씩 형성될 수 있다. 본 실시예는 복수 개씩 형성된 예를 도시하고 있다.
오일유로(125)의 중간 또는 하단에는 오일피더(127)가 설치된다. 이에 따라, 회전축(123)이 회전을 하면 케이싱의 하부에 채워진 오일은 오일피더(127)에 의해 펌핑되어 오일유로(125)를 따라 흡상되다가 제2 오일통공(126b)을 통해 제2 축수부와의 서브베어링면(1321a)으로, 제1 오일통공(126b)을 통해 메인베어링면(1311a)으로 공급된다.
제1 오일통공(126a)은 후술할 제1 오일그루브(1311b)에, 제2 오일통공(126b)은 제2 오일그루브(1321b)에 각각 중첩되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 제1 오일통공(126a) 및 제2 오일통공(126b)을 통해 메인베어링(131)의 베어링면 및 서브베어링(132)의 베어링면(1311a)(1321a)으로 공급되는 오일이 후술할 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)에 신속하게 유입될 수 있다. 이에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
압축유닛(130)에는 축방향 양측에 설치되는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 압축공간(410)이 형성되는 실린더(133)를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 케이싱(110)에 고정 설치되고, 회전축(123)을 따라 서로 이격되게 설치된다. 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 회전축(123)을 반경방향으로 지지하는 동시에 실린더(133)와 롤러(134)를 축방향으로 지지하는 역할을 한다. 이에 따라, 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 회전축(123)을 반경방향으로 지지하는 축수부(1311)(1321)와, 축수부(1311)(1321)에서 반경방향으로 연장되는 플랜지부(1312)(1322)로 각각 이루어질 수 있다. 편의상, 메인베어링(131)의 축수부를 제1 축수부(1311) 및 플랜지부를 제1 플랜지부(1312)로, 서브베어링(132)의 축수부를 제2 축수부(1321) 및 제2 플랜지부(1322)로 정의한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 축수부(1311)와 제2 축수부(1321)는 각각 부시 형상으로 형성되고, 제1 플랜지부와 제2 플랜지부는 원판 형상으로 형성된다. 제1 축수부(1311)의 내주면인 반경방향 베어링면(이하, 베어링면 또는 제1 베어링면으로 약칭함)(1311a)에는 제1 오일그루브(1311b)가, 제2 축수부(1321)의 내주면인 반경방향 베어링면(이하, 베어링면 또는 제2 베어링면으로 약칭함)(1321a)에는 제2 오일그루브(1321b)가 각각 형성된다. 제1 오일그루브(1311b)는 제1 축수부(1311)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성되고, 제2 오일그루브(1321b)는 제2 축수부(1321)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성된다.
제1 오일그루브(1311b)에는 후술할 제1 연통유로(1315)가, 제2 오일그루브(1321b)에는 후술할 제2 연통유로(1325)가 각각 형성된다. 제1 연통유로(1315)와 제2 연통유로(1325)는 각각의 베어링면(1311a)(1321a)으로 유입되는 오일을 메인측 배압포켓(1313)과 서브측 배압포켓(1323)으로 안내하기 위한 것으로, 이에 대해서는 나중에 배압포켓과 함께 다시 설명한다.
제1 플랜지부(1312)에는 메인측 배압포켓(1313)이, 제2 플랜지부(1322)에는 서브측 배압포켓(1323)이 각각 형성된다. 메인측 배압포켓(1313)은 메인측 제1 포켓(1313a)과 메인측 제2 포켓(1313b)으로, 서브측 배압포켓(1323)은 서브측 제1 포켓(1323a)과 서브측 제2 포켓(1323b)으로 이루어진다.
메인측 제1 포켓(1313a)과 메인측 제2 포켓(1313b)은 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되며, 서브측 제1 포켓(1323a)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성된다.
메인측 제1 포켓(1313a)은 메인측 제2 포켓(1313b)에 비해 낮은 압력, 예를 들어 흡입압과 토출압 사이의 중간압을 형성하며, 서브측 제1 포켓(1323a)은 서브측 제2 포켓(1323b)에 비해 낮은 압력, 예를 들어 메인측 제1 포켓(1313a)과 거의 같은 중간압을 형성한다. 메인측 제1 포켓(1313a)은 후술할 메인측 제1 베어링돌부(1314a)와 롤러(134)의 상면(134a) 사이의 미세통로를, 서브측 제1 포켓(1323a)은 후술할 서브측 제1 베어링돌부(1314a)와 롤러(134)의 하면(134b) 사이의 미세통로를 오일이 각각 통과하여 메인측 및 서브측 제1 포켓(1313a)(1323a)으로 유입되면서 감압되어 중간압을 형성하게 된다. 하지만, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 제1 오일통공(126a)과 제2 오일통공(126b)을 통해 메인베어링면(1311a)과 서브베어링면(1321a)으로 유입되는 오일이 후술할 제1 연통유로(1315)와 제2 연통유로(1325)를 통해 메인측 및 서브측 제2 포켓(1313b)(1323b)으로 유입되므로 토출압 또는 거의 토출압 상태의 압력을 유지하게 된다. 이에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
실린더(133)는 압축공간(V)을 이루는 내주면이 타원 형상으로 형성된다. 실린더(133)의 내주면은 한 쌍의 장축과 단축을 가지는 대칭형 타원 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 본 실시예에서는 실린더(133)의 내주면이 여러 쌍의 장축과 단축을 가지는 비대칭형 타원 형상으로 형성된다. 이러한 비대칭형 타원으로 된 실린더(133)를 통상 하이브리드 실린더라고 하고, 본 실시예는 하이브리드 실린더가 적용되는 베인 로터리 압축기를 설명한다. 다만, 본 발명에 따른 배압포켓의 구조는 대칭형 타원 형상의 베인 로터리 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 실린더(이하, 실린더로 약칭함)(133)는 그 외주면은 원형으로 형성될 수도 있지만, 비원형이라도 케이싱(110)의 내주면에 고정되는 형상이면 족할 수 있다. 물론, 메인베어링(131)이나 서브베어링(132)이 케이싱(110)의 내주면에 고정되고, 실린더(133)는 케이싱(110)에 고정된 메인베어링(131) 또는 서브베어링(132)에 볼트로 체결될 수도 있다.
또, 실린더(133)의 중앙부에는 내주면을 포함하여 압축공간(V)을 이루도록 빈 공간부가 형성된다. 이 빈공간부는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 밀봉되어 압축공간(V)을 형성하게 된다. 압축공간(V)에는 후술할 롤러(134)가 회전 가능하게 결합된다.
실린더(133)의 내주면(133a)에는 그 실린더(133)의 내주면(133a)과 롤러(134)의 외주면(134c)이 거의 접촉되는 지점을 중심으로 원주방향 양쪽에 각각 흡입구(1331)와 토출구(1332a)(1332b)가 형성된다.
흡입구(1331)는 케이싱(110)을 관통하는 흡입관(113)이 직접 연결되고, 토출구(1332a)(1332b)는 케이싱(110)의 내부공간(110)을 향해 연통되어 그 케이싱(110)에 관통 결합되는 토출관(114)과 간접적으로 연결된다. 이에 따라, 냉매는 흡입구(1331)를 통해 압축공간(V)으로 직접 흡입되는 반면, 압축된 냉매는 토출구(1332a)(1332b)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110)으로 토출되었다가 토출관(114)으로 배출된다. 따라서, 케이싱(110)의 내부공간(110)은 토출압을 이루는 고압상태가 유지된다.
또, 흡입구(1331)에는 별도의 흡입밸브가 설치되지 않는 반면, 토출구(1332a)(1332b)에는 그 토출구(1332a)(1332b)를 개폐하는 토출밸브(1335a)(1335b)가 설치된다. 토출밸브(1335a)(1335b)는 일단이 고정되고 타단이 자유단을 이루는 리드형 밸브로 이루어질 수 있다. 하지만, 토출밸브(1335a)(1335b)는 리드형 밸브 외에도 피스톤 밸브 등 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
또, 토출밸브(1335a)(1335b)가 리드형 밸브로 이루어지는 경우 실린더(133)의 외주면에는 그 토출밸브(1335a)(1335b)가 장착될 수 있도록 밸브홈(1336a,1336b)이 형성된다. 이에 따라, 토출구(1332a)(1332b)의 길이가 최소한으로 줄어들어 사체적을 줄일 수 있다. 밸브홈(1336a,1336b)은 도 2 및 도 3과 같이 평평한 밸브시트면을 확보할 수 있도록 삼각형 모양으로 형성될 수 있다.
한편, 토출구(1332a)(1332b)는 압축경로(압축진행방향)를 따라 복수 개가 형성된다. 편의상, 복수 개의 토출구(1332a)(1332b)는 압축경로를 기준으로 상류측에 위치하는 토출구를 부 토출구(또는, 제1 토출구)(1332a), 하류측에 위치하는 토출구를 주 토출구(또는, 제2 토출구)(1332b)라고 한다.
하지만, 부 토출구는 반드시 필요한 필수구성은 아니고, 필요에 따라 선택적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예와 같이 실린더(133)의 내주면(133a)이 후술하는 바와 같이 압축주기를 길게 형성하여 냉매의 과압축을 적절하게 감소시키는 경우라면 부 토출구를 형성하지 않을 수도 있다. 다만, 압축되는 냉매의 과압축량을 최소한으로 줄이기 위해서라면 종래와 같은 부 토출구(1332a)를 주 토출구(1332b)의 앞쪽, 즉 압축진행방향을 기준으로 주 토출구(1332b)보다 상류측에 형성할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 실린더(133)의 압축공간(V)에는 앞서 설명한 롤러(134)가 회전 가능하게 구비된다. 롤러(134)는 그 외주면(134c)이 원형으로 형성되고, 롤러(134)의 중심에는 회전축(123)이 일체로 결합된다. 이로써, 롤러(134)는 회전축(123)의 축중심(Os)과 일치하는 중심(Or)을 가지며, 그 롤러(134)의 중심(Or)을 중심으로 하여 회전축(123)과 함께 동심 회전을 하게 된다.
롤러(134)의 중심(Or)은 실린더(133)의 중심(Oc), 즉 실린더(133)의 내부공간의 중심(이하에서는, 편의상 실린더의 중심으로 정의한다)(Oc)에 대해 편심되어 그 롤러(134)의 외주면(134c) 일측이 실린더(133)의 내주면(133a)과 거의 접촉된다. 여기서, 롤러(134)의 외주면 일측이 실린더(133)의 내주면에 가장 근접하여 롤러(134)가 실린더(133)에 거의 접촉하게 되는 실린더(133)의 임의의 지점을 접촉점(P)이라고 할 때, 그 접촉점(P)과 실린더(133)의 중심을 지나는 중심선이 실린더(133)의 내주면(133a)을 이루는 타원곡선의 단축에 해당하는 위치가 될 수 있다.
롤러(134)는 그 외주면에 원주방향을 따라, 적당개소에 복수 개의 베인슬롯(1341a,1341b,1341c)이 형성되고, 각 베인슬롯(1341a,1341b,1341c)마다에는 베인(1351,1352,1353)이 각각 미끄러지게 삽입되어 결합된다. 베인슬롯(1341a,1341b,1341c)은 롤러(134)의 중심을 기준으로 반경방향을 향해 형성될 수도 있지만, 이 경우에는 베인의 길이를 충분히 확보하기 어렵게 된다. 따라서 베인슬롯(1341a,1341b,1341c)은 반경방향에 대해 소정의 경사각만큼 경사지게 형성되는 것이 베인의 길이를 충분히 확보할 수 있어 바람직할 수 있다.
여기서, 베인(1351,1352,1353)이 기울어지는 방향은 그 롤러(134)의 회전방향에 대해 역방향, 즉 실린더(133)의 내주면(133a)과 접하는 베인(1351,1352,1353)의 전방면이 롤러(134)의 회전방향 쪽으로 기울어지도록 하는 것이 압축이 빨리 시작될 수 있도록 압축개시각을 롤러(134)의 회전방향 쪽으로 당길 수 있어 바람직할 수 있다.
또, 베인슬롯(1341a,1341b,1341c)의 내측단에는 베인(1351,1352,1353)의 후방측으로 오일(또는 냉매)이 유입되도록 하여 각 베인(1351,1352,1353)을 실린더(133)의 내주면 방향으로 가세할 수 있는 배압챔버(1334a,1334b,1334c)가 형성된다. 편의상, 베인의 운동방향을 기준으로 실린더를 향하는 방향을 전방, 반대쪽을 후방이라고 정의한다.
배압챔버(1334a,1334b,1334c)는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 밀봉 형성된다. 이 배압챔버(1334a,1334b,1334c)는 각각 독립적으로 배압포켓(1313)(1323)와 연통될 수도 있지만, 복수 개의 배압챔버(1334a,1334b,1334c)가 배압포켓(1313)(1323)에 의해 서로 연통되도록 형성될 수도 있다.
배압포켓(1313)(1323)은 도 1에서와 같이 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 각각 형성될 수도 있다. 하지만, 경우에 따라서는 메인베어링(131)이나 서브베어링(132) 중에서 어느 한쪽에만 형성될 수도 있다. 본 실시예는 배압포켓(1313)(1323)이 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 모두 형성된 예를 설명한다. 편의상, 배압포켓은 메인베어링(131)에 형성되는 것을 메인측 배압포켓(1313)으로, 서브베어링(132)에 형성되는 것을 서브측 배압포켓(1323)으로 정의한다.
앞서 설명한 바와 같이, 메인측 배압포켓(1313)은 다시 메인측 제1 포켓(1313a)과 메인측 제2 포켓(1313b)으로, 서브측 배압포켓(1323)은 서브측 제1 포켓(1323a)과 서브측 제2 포켓(1323b)으로 이루어진다. 또, 메인측과 서브측 모두 제2 포켓이 제1 포켓에 비해 고압을 형성하게 된다. 따라서, 메인측 제1 포켓(1313a)과 서브측 제1 포켓(1323a)은 베인 중에서 상대적으로 상류측(흡입행정에서 토출행정 전)에 위치하는 베인이 속하는 배압챔버와 연통되고, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 베인 중에서 상대적으로 하류측(토출행정에서 흡입행정 전)에 위치하는 베인이 속하는 배압챔버와 연통될 수 있다.
베인(1351,1352,1353)은 압축진행방향을 기준으로 접촉점(P)에서 가장 근접하는 베인을 제1 베인(1351)이라고 하고, 이어서 제2 베인(1352), 제3 베인(1353)이라고 하면, 제1 베인(1351)과 제2 베인(1352)의 사이, 제2 베인(1352)과 제3 베인(1353)의 사이, 제3 베인(1353)과 제1 베인(1351)의 사이는 모두 동일한 원주각만큼 이격된다.
따라서, 제1 베인(1351)과 제2 베인(1352)이 이루는 압축실을 제1 압축실(V1), 제2 베인(1352)과 제3 베인(1353)이 이루는 압축실을 제2 압축실(V2), 제3 베인(1353)과 제1 베인(1351)이 이루는 압축실을 제3 압축실(V3)이라고 할 때, 모든 압축실(V1,V2,V3)은 동일한 크랭크각에서 동일한 체적을 가지게 된다.
베인(1351,1352,1353)은 대략 직육면체 형상으로 형성된다. 여기서, 베인의 길이방향 양단 중에서 실린더(133)의 내주면(133a)에 접하는 면을 베인의 전방면이라고 하고, 배압챔버(1334a,1334b,1334c)에 대향하는 면을 후방면이라고 정의한다.
베인(1351,1352,1353)의 전방면은 실린더(133)의 내주면(133a)과 선접촉하도록 곡면 형상으로 형성되고, 베인(1351,1352,1353)의 후방면은 배압챔버(1334a,1334b,1334c)에 삽입되어 배압력을 고르게 받을 수 있도록 평면지게 형성될 수 있다.
도면중 미설명 부호인 110b는 상부쉘, 110c는 하부쉘이다.
상기와 같은 하이브리드 실린더가 구비된 베인 로터리 압축기는, 구동모터(120)에 전원이 인가되어 그 구동모터(120)의 회전자(122)와 이 회전자(122)에 결합된 회전축(123)이 회전을 하게 되면, 롤러(134)가 회전축(123)과 함께 회전을 하게 된다.
그러면, 베인(1351,1352,1353)이 롤러(134)의 회전에 의해 발생되는 원심력과 그 베인(1351,1352,1353)의 후방측에 구비된 배압챔버(1334a,1334b,1334c)의 배압력에 의해 각각의 베인슬롯(1341a,1341b,1341c)으로부터 인출되어, 각 베인(1351,1352,1353)의 전방면이 실린더(133)의 내주면(133a)에 접하게 된다.
그러면 실린더(133)의 압축공간(V)이 복수 개의 베인(1351,1352,1353)에 의해 그 베인(1351,1352,1353)의 개수만큼의 압축실(흡입실이나 토출실을 포함한 선행측 압축실과 후행측 압축실)(V1,V2,V3)을 형성하게 되고, 각각의 압축실(V1,V2,V3)은 롤러(134)의 회전을 따라 이동하면서 실린더(133)의 내주면(133a) 형상과 롤러(134)의 편심에 의해 체적이 가변되며, 각각의 압축실(V1,V2,V3)에 채워지는 냉매는 롤러(134)와 베인(1351,1352,1353)을 따라 이동하면서 냉매를 흡입, 압축하여 토출하게 된다.
이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다. 도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)는 본 실시예에 따른 실린더에서 냉매가 흡입, 압축되어 토출되는 과정을 보인 단면도이다. 도 4의 (a) 내지 도 4의 (d)에서는 메인베어링을 투영하여 도시하였고, 도면으로 도시하지 않은 서브베어링은 메인베어링과 동일하다.
도 4의 (a)와 같이, 제1 베인(1351)이 흡입구(1331)를 통과하고 제2 베인(1352)이 흡입완료시점에 도달하기 전까지 제1 압축실(V1)의 체적은 지속적으로 증가하게 되어, 냉매가 흡입구(1331)에서 제1 압축실(V1)로 지속적으로 유입된다.
이때, 제1 베인(1351)의 후방측에 구비된 제1 배압챔버(1334a)는 메인측 배압포켓(1313)의 제1 포켓(1313a)에, 제2 베인(1352)의 후방측에 구비된 제2 배압챔버(137b)는 메인측 배압포켓(1313)의 제2 포켓(1313b)에 각각 노출된다. 이에 따라 제1 배압챔버(1334a)에는 중간압, 제2 배압챔버(1334b)에는 토출압 또는 토출압에 근접한 압력(이하, 토출압으로 정의함)이 형성되고, 제1 베인(1351)은 중간압으로, 제2 베인(1352)은 토출압으로 각각 가압되어 실린더(133)의 내주면에 밀착된다.
도 4의 (b)와 같이, 제2 베인(1352)이 흡입완료시점(또는, 압축개시각)을 지나 압축행정을 진행하게 되면 제1 압축실(V1)은 밀봉상태가 되어 롤러(134)와 함께 토출구 방향으로 이동을 하게 된다. 이 과정에서 제1 압축실(V1)의 체적은 지속적으로 감소하게 되면서 그 제1 압축실(V1)의 냉매는 점진적으로 압축된다.
이때, 제1 압축실(V1)의 냉매 압력이 상승하게 되면 제1 베인(1351)이 제1 배압챔버(1334a)쪽으로 밀려날 수 있고, 이에 따라 제1 압축실(V1)이 선행하는 제3 압축실(V3)과 연통되면서 냉매 누설이 발생할 수 있다. 따라서 냉매의 누설을 방지하기 위해서는 제1 배압챔버(1334a)에 더욱 높은 배압력이 형성되어야 한다.
도면을 보면, 제1 베인(1351)의 배압챔버(1334a)는 메인측 제1 포켓(1313a)을 지나 메인측 제2 포켓(1313b)으로 진입하기 전단계에 위치하고 있다. 이에 따라, 제1 베인(1351)의 제1 배압챔버(1334a)에 형성되는 배압은 곧 중간압에서 토출압으로 상승되게 된다. 이에 제1 배압챔버(1334a)의 배압력이 상승하면서 제1 베인(1351)이 후방으로 밀려나는 것을 억제할 수 있다.
도 4의 (c)와 같이, 제1 베인(1351)은 제1 토출구(1332a)를 통과하고 제2 베인(1352)은 제1 토출구(1332a)에 도달하지 않은 상태가 되면, 제1 압축실(V1)은 제1 토출구(1332a)와 연통되면서 그 제1 압축실(V1)의 압력에 의해 제1 토출구(1332a)가 개방된다. 그러면 제1 압축실(V1)의 냉매 일부가 제1 토출구(1332a)를 통해 케이싱(110)의 내부공간으로 토출되어, 제1 압축실(V1)의 압력이 소정의 압력으로 하강하게 된다. 물론, 제1 토출구(1332a)가 없는 경우에는 제1 압축실(V1)의 냉매가 토출되지 않고 주 토출구인 제2 토출구(1332b)를 향해 더 이동을 하게 된다.
이때, 제1 압축실(V1)의 체적은 더욱 감소하여 제1 압축실(V1)의 냉매는 더욱 압축되게 된다. 하지만, 제1 베인(1351)이 수용된 제1 배압챔버(1334a)는 완전히 메인측 제2 포켓(1313b)에 연통된 상태여서 제1 배압챔버(1334a)는 거의 토출압을 형성하게 된다. 그러면, 제1 베인(1351)은 제1 배압챔버(1334a)의 배압력에 의해 밀려나는 것이 저지되면서 압축실 간 누설을 억제할 수 있게 된다.
도 4의 (d)와 같이, 제1 베인(1351)이 제2 토출구(1332b)를 통과하고 제2 베인(1352)이 토출개시각에 도달하게 되면, 제1 압축실(V1)의 냉매 압력에 의해 제2 토출구(1332b)가 개방되면서 제1 압축실(V1)의 냉매가 제2 토출구(1332b)를 통해 케이싱(110)의 내부공간으로 토출된다.
이때, 제1 베인(1351)의 배압챔버(1334a)는 토출압 영역인 메인측 제2 포켓(1313b)을 지나 중간압 영역인 메인측 제1 포켓(1313a)으로 진입하기 직전이다. 따라서 제1 베인(1351)의 배압챔버(1334a)에 형성되는 배압은 곧 토출압에서 중간압으로 낮아지게 된다.
반면, 제2 베인(1352)의 배압챔버(1334b)는 토출압 영역인 메인측 제2 포켓(1313b)에 위치하고, 제2 배압챔버(1334b)에는 토출압에 해당하는 배압이 형성된다.
도 5는 본 실시예에 의한 베인 로터리 압축기에서, 각 배압챔버의 배압력을 설명하기 위해 압축부를 종단면하여 보인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 메인측 제1 포켓(1313a)에 위치하게 되는 제1 베인(1351)의 후단부에는 흡입압과 토출압 사이의 중간압(Pm)이, 제2 포켓(1313b)에 위치하게 되는 제2 베인(1352)의 후단부에는 토출압(Pd)(실제로는 토출압보다 약간 낮은 압력)이 형성된다. 특히, 메인측 제2 포켓(1313b)은 제1 오일통공(126a)과 제1 연통유로(1315)를 통해 오일유로(125)와 직접 연통됨에 따라, 그 메인측 제2 포켓(1313b)에 연통되는 제2 배압챔버(1334b)의 압력이 토출압(Pd) 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 메인측 제1 포켓(1313a)에는 토출압(Pd)보다 크게 낮은 중간압(Pm)이 형성됨으로써 실린더(133)와 베인(135) 사이의 기계효율을 높일 수 있으며, 메인측 제2 포켓(1313b2)은 토출압(Pd) 또는 토출압(Pd)보다는 약간 낮은 압력이 형성됨에 따라 베인이 실린더에 적절하게 밀착되어 압축실 간 누설을 억제하면서도 기계효율을 높일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 메인측 배압포켓(1313)의 제1 포켓(1313a)과 제2 포켓(1313b)은 제1 오일통공(126a)을 통해 오일유로(125)와 연통되고, 서브측 배압포켓(1323)의 제1 포켓(1323a)과 제2 포켓(1323b)은 제2 오일통공(126b)을 통해 오일유로(125)와 연통된다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 메인측 제1 포켓(1313a)과 서브측 제1 포켓(1323a)은 메인측 및 서브측 제1 베어링돌부(1314a)(1324a)에 의해 메인측 및 서브측 제1 포켓(1313a)(1323a)이 마주보는 각각의 베어링면(1311a)(1321a)에 대해 폐쇄된다. 이에 따라, 메인측 및 서브측 제1 포켓(1313a)(1323a)의 오일(냉매오일)은 각각의 오일통공(126a)(126b)을 통해 베어링면(1311a)(1321a)으로 유입된 후, 메인측 및 서브측 제1 베어링돌부(1314a)(1324a)와 마주보는 롤러(134)의 상면(134a) 또는 하면(134b) 사이를 통과하면서 감압되어 중간압을 형성하게 된다.
반면, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 메인측 및 서브측 제2 베어링돌부(1314b)(1324b)에 의해 메인측 및 서브측 제2 포켓(1313b)(1323b)이 마주보는 각각의 베어링면(1311a)(1321a)에 대해 연통된다. 이에 따라, 메인측 및 서브측 제2 포켓(1313b)(1323b)의 오일(냉매오일)은 각각의 오일통공(126a)(126b)을 통해 베어링면(1311a)(1321a)으로 유입된 후, 메인측 및 서브측 제2 베어링돌부(1314b)(1324b)를 통과하여 각각의 제2 포켓(1313b)(1323b)으로 유입됨에 따라 토출압 또는 토출압보다 다소 낮은 압력을 형성하게 된다.
다만, 본 실시예 따른 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 그 메인측 및 서브측 제2 포켓(1313b)(1323b)이 마주보는 각각의 베어링면(1311a)(1321a)에 대해 완전히 개구되어 연통되지는 않는다. 즉, 메인측 제2 베어링돌부(1314b)와 서브측 제2 베어링돌부(1324b)는 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)을 대부분 차단하기는 하지만, 일부는 연통유로(1315)(1325)를 두고 각각의 제2 포켓(1313b)(1323b)을 차단하게 된다.
메인베어링(131)의 플랜지부(1312)에는 앞서 설명한 메인측 제1 포켓(1313a)과 제2 포켓(1313b)이 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되고, 서브베어링(132)의 플랜지부(1322)에는 앞서 설명한 서브측 제1 포켓(1323a)과 제2 포켓(1323b)이 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성된다.
메인측 제1 포켓(1313a)과 제2 포켓(1313b)의 내주측은 각각 메인측 제1 베어링돌부(1314a)와 제2 베어링돌부(1314b)에 의해 차단되고, 서브측 제1 포켓(1323a)과 제2 포켓(1323b)의 내주측은 각각 서브측 제1 베어링돌부(1324a)와 제2 베어링돌부(1324b)에 의해 차단된다. 이에 따라, 메인베어링(131)의 축수부(1311)는 거의 연속면으로 된 원통형의 베어링면(1311a)을 형성하게 되고, 서브베어링(132)의 축수부(1321)는 거의 연속면으로 된 원통형의 베어링면(1321a)을 형성하게 된다. 아울러, 메인측 제1 베어링돌부(1314a)와 제2 베어링돌부(1314b), 그리고 서브측 제1 베어링돌부(1324a)와 제2 베어링돌부(1324b)는 일종의 탄성베어링면을 형성하게 된다.
메인베어링(131)의 베어링면(1311a)에는 앞서 설명한 제1 오일그루브(1311b)가 형성되고, 서브베어링(132)의 베어링면(1321a)에는 앞서 설명한 제2 오일그루브(1321b)가 형성된다. 메인측 제2 베어링돌부(1314b)에는 메인베어링면(1311a)과 메인측 제2 포켓(1313b)을 연통시키는 제1 연통유로(1315)가 형성되고, 서브측 제2 베어링돌부(1324b)에는 서브베어링면(1321a)과 서브측 제2 포켓(1323b)을 연통시키는 제2 연통유로(1325)가 형성된다.
제1 연통유로(1315)는 메인측 제2 베어링돌부(1315b)와 중첩되는 동시에 제1 오일그루브(1311b)와 중첩되는 위치에 형성되고, 제2 연통유로(1325)는 서브측 제2 베어링돌부(1324b)와 중첩되는 동시에 제2 오일그루브(1321b)와 중첩되는 위치에 형성된다.
또, 제1 연통유로(1315) 및 제2 연통유로(1325)는 도 5에서와 같이 메인측 및 서브측 제2 베어링돌부(1315b)(1325b)의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 연통구멍으로 형성되거나 또는 도면으로 도시하지는 않았으나 메인측 제2 베어링돌부(1315b)와 서브측 제2 베어링돌부(1325b)의 단면에 소정의 폭과 깊이를 가지도록 리세스된 연통홈으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)에서도 대부분은 연속된 베어링면을 형성함에 따라, 회전축(123)의 거동을 안정시켜 압축기의 기계효율을 높일 수 있다.
또, 메인측 제2 베어링돌부(1314b)와 서브측 제2 베어링돌부(1324b)가 연통유로를 제외하고는 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)을 거의 폐쇄함에 따라 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)이 일정한 체적을 유지하게 된다. 이를 통해, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)에서 베인을 지지하는 배압력의 압력맥동을 낮춰 베인의 거동을 안정시키는 동시에 떨림을 억제시키고, 이에 따라 베인과 실린더 사이의 충돌소음을 낮추며 압축실 간 누설을 줄여 압축효율을 향상시킬 수 있다.
또, 장시간 운전시에도 이물질이 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)으로 유입되었다가 베어링면(1311a)(1321a)과 회전축(123) 사이로 흘러들어 누적되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 베어링(131)(132) 또는 회전축(123)이 마모되는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, R32, R410a, CO2와 같은 고압 냉매를 사용하는 경우에 R134a와 같은 중저압 냉매를 사용하는 것에 비해 베어링에 대한 면압이 높아질 수 있다. 하지만, 앞서 설명한 회전축(123)에 대한 반경방향 지지력을 높일 수 있다. 아울러, 고압 냉매의 경우 베인에 대한 면압도 상승하여 압축실 간 누설이 발생되거나 떨림이 발생할 수 있으나, 각 베인에 따라 배압챔버의 배압력을 적절하게 유지하여 베인(1351,1352,1353)과 실린더(133) 사이의 접촉력을 적절하게 유지할 수 있다. 아울러, 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, 롤러(134)의 외주면과 실린더(133)의 내주면 사이에 면접촉구간을 형성함에 따라 접촉점 부근에서의 압축실 간 누설을 억제할 수 있다. 이를 통해, 상기의 고압 냉매를 사용하는 베인 로터리 압축기에서의 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, 난방 저온 조건, 높은 압력비 조건과 고속 운전 조건에서도 앞서 설명한 회전축에 대한 반경방향 지지력을 높일 수 있다. 아울러, 롤러(134)의 외주면과 실린더(133)의 내주면 사이의 실링면적을 확보함에 따라 압축실 간 누설을 억제할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, 앞서 설명한 바와 같이, 실린더와 롤러의 접촉점 부근에서 베인의 떨림 현상이 발생되어 타격소음이나 진동, 또는 실린더나 베인의 마모가 발생될 수 있다. 특히, 베인이 접촉점을 포함하는 접촉점 부근을 지날 때에는 그 베인이 삽입된 베인슬롯 역시 접촉점 부근을 지나게 되어, 접촉점에서는 실린더의 내주면과 롤러의 외주면이 베인슬롯에 의해 크게 이격되게 된다. 이때, 베인의 전방면이 실린더의 내주면으로부터 이격되게 되면, 그 베인슬롯이 일종의 냉매통로가 되면서 흡입손실이나 압축손실이 크게 발생될 수 있다.
이를 감안하여, 본 실시예에서는 실린더의 내주면 또는 롤러의 외주면에 면접촉부를 형성하여, 베인의 전방면이 접촉점 부근에서 실린더의 내주면으로부터 이격되더라도 실린더와 롤러 사이에 충분한 실링면적이 확보되도록 할 수 있다. 이를 통해, 접촉점 부근에서 후행측 압축실인 토출실의 냉매가 선행측 압축실인 흡입실로 유입되는 것을 억제하여 흡입손실 및 압축손실을 낮출 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기에서, 실린더를 보인 사시도이고, 도 7은 본 실시예에 따른 실린더와 롤러의 접촉점 부근에서 실린더와 롤러 그리고 베인의 접촉상태를 확대하여 보인 평면도이다. 이하에서는, 편의상 접촉점 주변에 위치하는 베인을 중심으로 설명한다. 하지만, 베인은 롤러와 함께 회전을 하게 되므로 다른 베인에 대해서도 동일한 구성 및 효과를 가지게 된다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 실린더(133)에는 앞서 설명한 접촉점(P)을 중심으로 양쪽에 흡입구(1331)와 제2 토출구(1332b)가 형성되고, 롤러(134)에는 베인(1352)이 미끄러지게 삽입되도록 베인슬롯(1341b)이 형성되며, 베인슬롯(1341b)의 후방측 단부에는 배압포켓[(1313a)(1313b)][(1323a)(1323b)]과 연통되도록 배압챔버(1342c)가 형성된다.
베인슬롯(1341b)의 길이는 베인(1352)의 길이보다 짧게 형성된다. 하지만, 베인슬롯(1341b)의 후방측에 배압챔버(1342b)가 형성되고, 배압챔버(1342b)의 내경과 베인슬롯(1341b)의 길이를 합한 길이가 베인(1352)의 길이보다 길게 형성된다. 따라서, 베인(1352)은 베인슬롯(1341b)과 배압챔버(1342b)의 내부에서 전후방향(또는 롤러의 내외방향)으로 이동을 할 수 있게 된다.
이에 따라, 베인(1352)이 배압챔버(1342b)와 베인슬롯(1341b)에 완전히 삽입된 상태가 되면 베인(1352)의 전방면은 베인슬롯(1341b)의 외주단보다 안쪽으로 삽입된 상태가 된다. 그러면, 베인슬롯(1341b)이 형성된 부분에서 롤러(134)의 외주면은 실린더(133)의 내주면(133a)에 대해 함몰된 형태가 되어, 실린더(133)와 롤러(134)가 이격되면서 냉매의 누설통로가 될 수 있다. 이에 본 실시예에서는 실린더(133)의 내주면 중에서 접촉점(P)을 포함하는 기설정된 구간에 롤러(134)의 외주면과 면접촉하는 면접촉부(1333)를 형성함으로써, 베인(1352)이 베인슬롯(1341b)에 완전히 삽입되더라도 냉매의 누설통로를 차단하는 실링면적을 확보하게 할 수 있다.
예를 들어, 도 6 및 도 7과 같이, 실린더(133)의 내주면(133a)은 전체적으로 한개의 원으로 된 원형 실린더로 형성될 수도 있고, 복수 개의 원으로 된 타원형 실린더로 이루어질 수도 있다. 본 실시예는 타원형 실린더를 예로들어 설명한다.
실린더(133)의 내주면(133a) 중에서 접촉점(P)을 포함하는 기설정된 구간(A)에서는 앞서 설명한 면접촉부(1333)를 형성할 수 있도록 다른 구간(특히, 면접촉구간에 연이은 구간)에 비해 큰 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 면접촉부(1333)에서의 곡률(R2)은 접촉점 주변에서의 실린더(133)의 내주면 곡률(R1)보다는 크게 형성되고, 롤러(134)의 외주면 곡률(R3)과는 동일하거나 거의 동일하게 형성될 수 있다.
다시 말해, 롤러(134)의 외주면(134c)은 한 개의 곡률을 가지는 원형으로 형성됨에 따라, 실린더(133)의 내주면(133a)은 원주방향으로 접촉점(P)을 포함하는 기설정된 구간(A)에서 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a)이접촉되거나 거의 접촉된 상태로 미세한 간격을 일정하게 유지하게 되는 면접촉부(1333)가 형성될 수 있다.
면접촉부(1333)는 제2 토출구(1332b)와 흡입구(1331) 사이에 형성될 수 있다. 면접촉부(1333)는 횡방향 투영시 축방향으로 긴 직사각형 모양으로 형성될 수 있다. 즉, 베인(1352)이 축방향으로 직선을 이루는 직육면체를 형성함에 따라, 면접촉부(1333) 역시 축방향으로 직선을 이루는 직사각형 모양으로 형성될 수 있다.
이 경우, 면접촉부(1333)의 횡방향 양쪽 측면은 베인(1352)의 회전방향을 기준으로 제2 토출구(1332b)의 끝단과 이를 마주보는 흡입구(1331)의 시작단 사이에 형성될 수 있다.
또, 면접촉부(1333)는 그 축방향 길이가 실린더(133)의 축방향 길이와 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 면접촉부(1333)는 실린더(133)의 축방향 양단이 개구되는 형상으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 실시예에 따른 실린더와 롤러 사이의 면접촉부를 설명하기 위해 보인 개략도이다.
이에 도시된 바와 같이, 면접촉부(1333)의 원호길이(L1)는 베인슬릿(1341b)이 접촉점(P)을 타고 넘어가는 각도를 고려하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 베인슬릿(1341b)이 접촉점(P)을 타고 넘어가는 각도가 대략 7.8°정도가 되므로, 면접촉부(1333)의 원호길이(L1)는 대략 0.136×d(롤러의 외주면 또는 실린더의 내주면의 반지름) 정도가 될 수 있다.
다만, 면접촉부(1333)가 흡입구(1331)에 과도하게 근접하게 되면 압력차에 의해 후행측 압축실인 토출실의 냉매가 선행측 압축실인 흡입실로 역류할 수 있다. 따라서, 면접촉부(1333)와 흡입구(1331) 사이에는 적절한 실링길이가 필요하다. 예를 들어, 면접촉부(1333)와 흡입구(1331) 사이의 횡방향 최단거리(L2)는 대략 베인베인(1352)의 횡방향 폭(t)만큼, 예를 들어 베인의 횡방향 폭보다 약간 작거나 또는 크거나 같게 형성되는 것이 베인슬롯(1341b)을 통해 냉매누설이 발생되는 것을 억제할 수 있어 바람직하다. 통상 베인(1352)의 횡방향 두께를 대략 2~3mm 정도라고 할 때, 베인슬롯의 횡방향 폭(t)은 베인(1352)의 횡방향 두께보다 미세하게 크거나 대략 유사하므로 베인슬롯의 횡방향 폭(t) 역시 대략 2~3mm정도라고 할 수 있다. 그러면, 면접촉부(1333)와 흡입구(1331) 사이의 횡방향 최단거리(L2)는 대략 2mm 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 면접촉부(1333)가 원주방향으로 크면 클수록 실링면적은 확대되어 냉매누설을 효과적으로 억제할 수 있다. 하지만, 면접촉부(1333)가 크면 클수록 오일점성에 의한 전단력 손실이 발생되고, 이로 인해 모터 입력이 증가하면서 모터 효율이 낮아져 압축기 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 면접촉부(1333)는 실링면적을 확보하는 범위내에서 최소한으로 작게 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 면접촉부(1333)는 롤러(134)의 축중심(Or)에서 베인슬롯(1341b)의 외주측 양단을 연결하여 형성되는 원호길이의 범위(B)내에 형성될 수 있다.
도 9는 본 실시예에 따른 면접촉부가 구비된 베인 로터리 압축기에서, 베인이 접촉점을 지날 때 면접촉부에 의해 냉매가 실링되는 과정을 설명하기 위해 보인 개략도이다.
즉, 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기는, 베인(1352)이 롤러(134)와 함께 회전하면서 접촉점(P) 부근에서 압력차에 의해 떨림 현상이 발생되고, 이 떨림 현상으로 인해 베인(1352)이 베인슬롯(1341b) 속으로 삽입될 수 있다. 그러면 베인슬롯(1341b)이 일종의 냉매누설 통로가 되어 후행측 압축실의 냉매가 선행측 압축실인 흡입실로 누설될 수 있다.
하지만, 본 실시예와 같이 실린더(133)의 내주면 중에서 접촉점(P)을 포함하는 구간(A)에 면접촉부(1333)를 형성하게 되면, 베인(1352)이 베인슬롯(1341b)의 내부로 삽입되어 냉매통로가 형성되더라도 실린더(133)의 내주면(133a)과 롤러(134)의 외주면(134c)이 실린더(133)의 면접촉부(1333)에서 거의 면접촉이 되면서 실링면적을 확보할 수 있게 된다. 그러면, 후행측 압축실과 선행측 압축실이 분리된 상태를 유지하게 되어 후행측 압축실의 냉매가 선행측 압축실로 누설되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 그러면 베인 로터리 압축기의 접촉점(P) 부근에서 후행측 압축실의 냉매가 선행측 압축실로 누설되는 것을 억제하여 압축손실 및 흡입손실을 줄일 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 면접촉부(1333)의 원주방향 길이(L1)가 길면 길수록 실링면적이 증가되어 냉매누설을 억제하는데는 유리하나, 실링면적이 넓을수록 오일점성에 의한 마찰면적이 증가하게 되어 압축기 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 실링면적을 확보하면서도 마찰손실이 과도하게 증가하는 것을 억제할 수 있도록 마찰회피부가 더 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 실린더의 면접촉부에 대한 다른 실시예를 확대하여 보인 사시도이고, 도 11은 도 10의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도이며, 도 12는 도 10에 따른 면접촉부 주변을 전개하여 보인 정면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 면접촉부(1333)의 중간에 앞서 설명한 마찰회피부(1334)가 더 형성될 수 있다. 예를 들어, 마찰회피부(1334)는 면접촉부(1333)의 범위내에 기설정된 깊이와 넓이를 가지도록 리세스된 딤플로 형성될 수 있다. 이에 따라, 마찰회피부(1334)는 실린더(133)의 내주면에 형성될 수 있다.
마찰회피부(1334)는 롤러(134)의 회전방향으로 접촉점(P)에서 마찰회피부(1334)의 끝단까지의 횡방향 길이(L3)가 베인의 횡방향 두께(t) 이상이 될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 마찰회피부(1334)는 접촉점(P)을 중심으로 제2 토출구(1332b)가 위치하는 쪽으로 편심지게 형성되되, 제2 토출구(1332b)의 범위 밖에 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 딤플형상으로 리세스된 마찰회피부(1334)가 제2 토출구(1332b)와 중첩되도록 형성되게 되면, 마찰회피부(1334)가 제2 토출구(1332b)와 연통되어 압축기의 사체적이 증가하게 될 수 있다. 또, 마찰회피부(1334)와 제2 토출구(1332b)가 연통되면 베인(1352)이 제2 토출구(1332b)를 통과하는 시점에서 제2 토출구(1332b)에 연통된 마찰회피부(1334)가 후행측 압축실인 토출실과 선행측 압축실인 흡입실 사이를 연통시킴에 따라, 마찰회피부(1334)가 오히려 냉매누설의 통로로 작용할 수 있다. 따라서, 마찰회피부(1334)는 제2 토출구(1332b)와 연통되지 않도록 중첩되지 않는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
또, 마찰회피부(1334)는 도 12와 같이 횡방향 투영시 직사각형 형상으로 형성되되, 축방향 양단에는 각각 실링면(1333a)이 형성될 수 있도록 실린더(133)의 축방향 길이보다는 짧게 형성될 수 있다. 이에 따라, 면접촉부에서의 실링면적을 확보할 수 있다.
또, 마찰회피부(1334)는 앞서 설명한 바와 같이, 한 개의 직사각형 단면 형상으로 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 축방향을 따라 복수 개로 나뉘어 함몰진 형상이나 엠보싱 형상으로도 형성될 수도 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 마찰회피부가 실린더의 내주면, 즉 면접촉부에 형성되는 것이나, 본 실시예에서와 같이 마찰회피부가 롤러의 외주면에 형성될 수도 있다. 도 13은 본 실시예에 따른 마찰회피부에 대한 다른 실시예를 보인 평면도이다. 참고로, 도 13에서 마찰회피부는 설명의 편의상 과장되게 도시하였다.
도 13에 도시된 바와 같이, 마찰회피부(1344)는 롤러(134)의 외주면에 형성되되, 롤러(134)의 외주면 중에서 베인슬롯(1341b)에 연결되는 부분에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이 경우, 마찰회피부(1344)는 베인슬롯(1341b)의 외주측을 가로질러 절개함으로써 베인슬롯(1341b)의 양쪽 측벽면에 형성될 수도 있다. 하지만, 베인슬롯(1341b)의 선행측 측벽면(1341b1)은 베인(1352)의 흡입측 측면에 대응하는 면이어서 가능한 한 넓은 면적을 유지하는 것이 바람직하다. 만약, 베인슬롯(1341b)의 선행측 측벽면(1341b1)에 마찰회피부를 형성하게 되면, 그 베인슬롯(1341b)의 선행측 측벽면(1341b1)의 횡방향 길이가 짧아게 된다. 그러면, 베인(1352)이 접촉점(P)을 통과하지 않은 시점에서 그 베인(1352)이 후퇴할 때 후행측 압축실인 토출실이 선행측 압축실인 흡입실과 연통될 수 있다. 그러면 후행측 압축실인 토출실(Vd)의 냉매가 선행측 압축실인 흡입실(Vs)로 누설되어 압축손실이나 흡입손실이 발생될 수 있다. 따라서, 롤러(1352)의 외주면에 마찰회피부(1344)가 형성되는 경우에는 베인슬롯(1341b)의 양쪽 측벽면 중에서 후행측 측벽면(1341b2)에 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 마찰회피부(1344)가 베인슬롯(1341b)의 후행측 측벽면(1341b2)에 형성되면 선행측 측벽면(1341b1)의 횡방향 길이(L4)를 유지할 수 있다. 그러면 베인(1352)이 후행측 측면(1341b2)에서 선행측 측면(1341b1)을 향하는 방향으로 높은 압력의 토출압을 받더라도 베인슬롯(1341b)의 선행측 측면(1341b1)이 베인(1352)의 선행측 측면(1341b1)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.
나아가, 상기와 같이 롤러(134)의 외주면에 마찰회피부(1344)가 형성되는 경우에는 그 마찰회피부(1344)는 각각의 베인슬롯(1341a)(1341b)(1341c)마다에 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예들에서는 면접촉부가 실린더의 내주면에 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 면접촉부가 롤러의 외주면에 형성되는 것이다. 도 14는 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기에서, 롤러에 대한 다른 실시예를 보인 평면도이고, 도 15는 도 14에서 실린더에 대한 다른 실시예를 보인 평면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 롤러(134)는 그 외주면이 복수 개의 곡률을 가지는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 롤러(134)의 외주면(134c)은 상대적으로 큰 곡률을 가지는 제1 부분(134c1)과 상대적으로 작은 곡률을 가지는 제2 부분(134c2)으로 이루어질 수 있다. 제1 부분(134c1)과 제2 부분(134c2)은 원주방향을 따라 교번되게 배열될 수 있다.
제1 부분(134c1)의 곡률은 실린더(133)의 내주면 곡률, 정확하게는 접촉점(P)을 포함하여 제2 토출구(1332b)와 흡입구(1331) 사이의 구간에의 내주면 곡률(R1)과 동일하거나 또는 거의 동일한 곡(R4)률을 가지도록 형성되는 부분으로서, 접촉점 부근에서는 면접촉부를 이루는 부분이다. 제2 부분(134c2)은 앞서 설명한 구간에서의 실린더(133)의 내주면 곡률(R1)보다 작은 곡률(R5)을 가지도록 형성되는 부분으로서, 접촉점 부근에서는 압축공간을 형성하는 부분이다.
면접촉부를 이루는 제1 부분(134c1)에는 각각 베인슬롯(1341a)(1341b)(1341c)이 형성된다. 베인슬롯(1341a)(1341b)(1341c)은 앞서 설명한 실시예와 동일한 형상으로 형성되며, 제1 부분(134c1)의 원호길이는 베인슬롯(1341a)(1341b)(1341c)의 원호길이보다 같거나 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이하에서는 편의상 접촉점에 근접한 제1 부분을 중심으로 설명하나, 다른 제1 부분에도 동일하게 적용될 수 있다.
또, 도 15와 같이, 베인슬롯(1341b)은 각 제1 부분(134c1)의 반경방향 중심선(CL)에 대해 편심지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 롤러(134)의 회전방향을 기준으로 베인슬롯(1341b)의 선행측 측벽면(1341b1)이 제1 부분(134c1)의 선행측 끝단(도면에서는 왼쪽 끝단)에 연결되도록 형성되는 것이 실링 측면에서 바람직하다.
또, 상기와 같은 경우에 롤러(134)의 제1 부분(134c1)과 실린더(133)의 내주면이 면접촉되면서 마찰이 증가될 수 있다. 이에, 실린더(133)의 내주면, 특히 제2 토출구(1332b)와 흡입구(1331)의 사이에 마찰회피부(1334)가 더 형성될 수 있다. 마찰회피부(1334)는 앞서 설명한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다.
상기와 같이 롤러(134)의 외주면에 면접촉부를 이루는 제1 부분(134c1)이 형성되는 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 실린더(133)와 롤러(134) 사이에 형성되는 접촉점(P) 부근에서의 실링면적을 확보할 수 있어 압축효율을 높일 수 있다.
나아가, 본 실시예는 제1 부분(134c1)에서의 곡률반지름이 증가하여 베인슬롯(1341b)의 외주측 두께가 증가하면서 베인(1352)이 받는 횡방향 힘을 상쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 베인(1352)을 안정적으로 지지할 수 있다. 또, 베인을 안정적으로 지지함에 따라 베인(1352)의 횡방향 두께를 얇게 형성할 수 있어, 베인(1352)에 의한 실린더와의 마찰손실을 줄일 수 있다.

Claims (16)

  1. 흡입구와 토출구를 갖는 압축공간이 형성되는 실린더;
    일측 외주면이 상기 실린더의 내주면에 근접하여 접촉점을 형성하며, 일단이 외주면으로 개구되는 복수 개의 베인슬롯이 원주방향을 따라 형성되는 롤러; 및
    상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면을 향하는 방향으로 돌출되어 상기 압축공간을 복수 개로 구획하는 복수 개의 베인;을 포함하며,
    상기 롤러의 외주면 또는 상기 실린더의 내주면 중에서 적어도 어느 한쪽에는 원주방향으로 상기 접촉점을 포함하는 기설정된 구간에서 상기 롤러의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 간격이 일정하게 유지되는 면접촉부가 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면접촉부는 상기 실린더의 내주면이 상기 롤러의 외주면 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡입구와 상기 면접촉부 사이의 횡방향 최단거리는 상기 베인의 횡방향 두께보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 면접촉부의 원호길이는 상기 롤러의 축중심에서 상기 베인슬롯의 외주측 양단을 연결하여 형성되는 원호길이보다 같거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 실린더의 내주면과 상기 롤러의 외주면 사이에는 마찰회피부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마찰회피부는 상기 면접촉부에 기설정된 깊이와 넓이를 가지도록 리세스된 딤플로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마찰회피부는 상기 실린더의 내주면에 형성되고,
    상기 마찰회피부는 상기 롤러의 회전방향으로 상기 접촉점에서 상기 마찰회피부의 끝단까지의 원주방향 직선길이가 상기 롤러의 횡방향 두께 이상이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마찰회피부는 상기 접촉점을 중심으로 토출구가 위치하는 쪽으로 편심지게 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마찰회피부는 상기 토출구의 범위 밖에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 마찰회피부는 상기 베인슬롯과 연결되는 상기 롤러의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마찰회피부는 상기 베인슬롯을 이루는 양쪽 측벽면 중에서 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 후행측 측벽면과 연결되는 상기 롤러의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 면접촉부는 상기 롤러의 외주면이 상기 실린더의 내주면 중에서 상기 접촉점을 포함하는 기설정된 구간의 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 롤러의 외주면은 적어도 한 개 이상의 곡률을 가지도록 형성되고, 상기 면접촉부에 상기 베인슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 베인슬롯은 그 베인슬롯을 이루는 양쪽 측벽면 중에서 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 선행측 측벽면쪽으로 편심지게 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더의 축방향 양쪽에는 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하며, 회전축을 반경방향으로 지지하는 복수 개의 베어링이 구비되고,
    상기 복수 개의 베어링 중에서 적어도 어느 한쪽 베어링에는 상기 베인슬롯의 후방측과 연통되는 배압포켓이 형성되며, 상기 배압포켓은 원주방향을 따라 분리되어 서로 다른 내부압력을 갖는 복수 개의 포켓으로 형성되고,
    상기 복수 개의 포켓은,
    상기 회전축의 외주면을 마주보는 내주측에 구비되어 상기 회전축의 외주면에 대해 반경방향 베어링면을 이루는 베어링돌부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수 개의 포켓은,
    제1 압력을 가지는 제1 포켓; 및
    상기 제1 압력보다 높은 압력을 가지는 제2 포켓;으로 이루어지고,
    상기 제2 포켓의 베어링돌부에는 상기 회전축의 외주면을 마주보는 상기 베어링돌부의 내주면과 그 반대쪽 측면인 외주면을 연통시키도록 연통유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
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