KR20200107204A - 베인 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명을 따르는 베인 로터리 압축기는 회전축, 상기 회전축의 일단에 구비되며, 환형으로 형성되는 실린더, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하며, 상기 실린더의 일면과 타면을 각각 덮도록 결합되어 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인 베어링과 서브 베어링, 상기 압축공간에 구비되어, 상기 실린더와 기 설정된 간극을 이루는 접촉점을 형성하고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 롤러, 상기 롤러에 슬라이드 가능하게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축공간을 복수개의 영역으로 분리시키도록 구비되는 적어도 하나 이상의 베인 및 상기 접촉점이 기 설정된 위치에 형성되게 상기 실린더를 상기 메인 베어링에 결합시키도록 형성되는 접촉점 형성부를 포함할 수 있다.

Description

베인 로터리 압축기{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.

이러한 베인 로터리 압축기는 통상 복수 개의 베인이 롤러와 함께 회전을 하면서 그 베인의 선단면이 실린더의 내주면과 접촉된 상태에서 미끄러지게 되므로 일반적인 로터리 압축기에 비해 마찰손실이 증가하게 된다.

또한, 베인 로터리 압축기는 실린더의 내주면이 원형 형상으로 형성되기도 하지만, 최근에는 실린더의 내주면이 타원 또는 타원과 원이 조합된 형상으로 형성되어 마찰손실을 줄이면서도 압축효율을 높이는 소위 하이브리드 실린더를 구비한 베인 로터리 압축기(이하, 하이브리드 로터리 압축기)가 소개되고 있다.

이와 같은 하이브리드 로터리 압축기에서는 실린더의 내주면이 비대칭 형상으로 형성되는 특성상 냉매가 유입되어 압축 행정이 시작되는 영역과 압축된 냉매의 토출 행정이 수행되는 영역을 구분하는 접촉점이 형성되는 위치가 압축기의 효율에 지대한 영향을 미치게 된다.

특히, 압축 경로를 최대한 증가시켜 높은 압축비를 이루기 위하여 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 흡입구와 토출구가 순차적으로 인접하게 형성되는 구조에서는 그 접촉점의 위치가 압축기의 효율에 큰 영향을 미치게 된다.

그러나, 압축기의 조립시 조립 공차 등에 의하여 설계된 위치에 접촉점이 형성되지 못함에 따라 압축기의 효율이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 이에 기인하여, 제작된 압축기의 효율의 편차가 커지게 되었다.

본 발명의 목적은 압축기 조립시 실린더의 이동을 제한하여 설계된 위치에 롤러와 실린더의 접촉점이 용이하게 형성될 수 있는 로터리 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

나아가, 본 발명의 목적은 설계된 위치에서 일정한 간극을 지니는 롤러와 실린더의 접촉점을 형성할 수 있는 로터리 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

나아가, 본 발명의 목적은 일정한 위치에 롤러와 실린더의 접촉점을 형성하여 조립 공차로 인하여 압축기의 효율이 달라지는 것을 방지할 수 있는 로터리 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

나아가, 본 발명의 목적은 메인 베어링, 실린더 및 서브 베어링에 의해 압축 공간이 형성되는 베인 로터리 압축기에 있어서, 롤러와 실린더의 접촉점이 용이하게 형성될 수 있는 로터리 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명을 따르는 로터리 압축기는 회전축, 상기 회전축 일단에 구비되며, 환형으로 형성되는 실린더, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하며, 상기 실린더의 일면과 타면을 각각 덮도록 결합되어 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인 베어링과 서브 베어링, 상기 압축공간에 구비되어, 상기 실린더와 기 설정된 간극을 이루는 접촉점을 형성하고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 롤러, 상기 롤러에 슬라이드 가능하게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축공간을 복수개의 영역으로 분리시키도록 구비되는 적어도 하나 이상의 베인 및 상기 접촉점이 기 설정된 위치에 형성되게 상기 실린더를 상기 메인 베어링에 결합시키도록 형성되는 접촉점 형성부를 포함할 수 있다.

다시 말해, 상기 접촉점 형성부는 상기 접촉점이 기 설정된 위치에 형성되게 상기 실린더를 상기 메인 베어링에 결합시킬 수 있다.

여기서, 상기 접촉점은 롤러외 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이의 간극이 가장 작은 지점을 의미할 수 있다.

또한, 본 발명을 따르면, 상기 기 설정된 간극은 20 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위에 포함될 수 있다.

여기서, 상기 실린더는, 상기 냉매를 상기 압축공간의 일 영역으로 흡입되도록 형성되는 흡입구 및 상기 흡입구에서 압축기의 회전 방향과 반대 방향으로 이격된 위치에 구비되어, 압축된 냉매를 토출시키도록 형성되는 토출구를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 접촉점은 상기 흡입구와 상기 토출구 사이의 기 설정된 위치에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명을 따르면 상기 토출구는 회전 방향을 따라 순차적으로 형성되는 제1 토출구와 제2 토출구를 포함할 수 있다. 여기서, 접촉점은 상기 제1 토출구 보다 상기 흡입구와 더 인접한 상기 제2 토출구와 상기 흡입구 사이에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 접촉점 형성부는 상기 실린더를 축 방향으로 관통하여 구비되며, 적어도 일 단부가 상기 메인 베어링 또는 상기 서브 베어링에 결합되는 핀을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 접촉점 형성부는, 상기 실린더와 마주하는 상기 메인 베어링의 일면에서 리세스되게 형성되어 상기 핀의 일 단부를 수용하는 제1 홈 및 상기 실린더를 축 방향으로 관통하여 상기 핀의 적어도 일부를 수용하는 핀 수용홀을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 핀 수용홀은 상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태에서 상기 제1 홈과 축 방향으로 중첩되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 접촉점 형성부는, 상기 실린더와 마주하는 상기 서브 베어링의 일면에서 리세스되게 형성되어 상기 핀의 타 단부를 수용하는 제2 홈을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 핀 수용홀은 상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태에 상기 제2 홈과 축 방향으로 중첩되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따르면, 상기 접촉점 형성부는 상기 실린더와 마주하는 상기 메인 베어링의 일면에서 돌출 형성되는 돌출부 및 상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태에서 상기 돌출부와 축 방향으로 중첩되게 형성되어 상기 돌출부를 수용하는 돌출부 수용홈을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 돌출부와 상기 돌출부 수용홈은 적어도 2개 이상으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따르면, 상기 접촉점 형성부는 상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태로 상기 실린더의 적어도 일부를 수용하도록 상기 메인 베어링에 형성되는 실린더 수용부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 실린더는 상기 실린더 수용부에 끼워짐에 따라 상기 메일 베어링과 결합될 수 있다.

또한, 상기 실린더 수용부는 상기 실린더와 마주하는 상기 메인 베어링의 일면에서 돌출 형성되는 적어도 2개 이상으로 구비되는 돌출돌기에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 로터리 압축기는 회전축, 상기 회전축 일단에 구비되며, 환형으로 형성되는 실린더, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하며, 상기 실린더의 일면과 타면을 각각 덮도록 결합되어 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인 베어링과 서브 베어링, 상기 압축공간에 구비되어, 상기 실린더와 기 설정된 간극을 이루는 접촉점을 형성하고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 롤러, 상기 롤러에 슬라이드 가능하게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축공간을 복수개의 영역으로 분리시키도록 구비되는 적어도 하나 이상의 베인을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 메인 베어링은 상기 실린더와 일체로 형성되며, 상기 서브 베어링과 상기 실린더의 결합시, 상기 접촉점을 기 설정된 위치에 형성되도록 구성되는 접촉점 형성부를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 메인 베어링은 상기 회전축의 적어도 일부를 수용하여 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 축수부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 서브 베어링은 상기 회전축의 적어도 일부를 수용하여 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제2 축수부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 축수부와 상기 제2 축수부는, 상기 롤러가 기 설정된 위치에서 상기 접촉점을 형성하도록 상기 회전축을 위치시킬 수 있다.

본 발명을 따르면, 접촉점 형성부에 의해 압축기의 조립시 실린더의 반경 방향 이동이 제한되므로, 메인 베어링에 대한 상대 위치가 달라지는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 롤러와 실린더의 접촉점이 용이하게 형성될 수 있다.

또한, 접촉점 형성부에 의해, 실린더와 메인 베어링의 축 방향과 수직으로 교차하는 방향으로의 상대 위치가 조절되어, 접촉점(P1)이 설계된 위치에 형성될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따르면, 접촉점 형성부에 의해 롤러와 실린더의 접촉점이 설계된 위치에서, 롤러와 실린더 사이의 간극을 일정하게 형성할 수 있게 되므로, 간극이 지나치게 작게 형성되어 롤러와 실린더 사이에 마찰 마모가 발생하거나, 간극이 지나치게 크게 형성되어 접촉점을 통해 냉매가 누설되어 체적 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 설계된 위치에 롤러와 실린더의 접촉점을 형성할 수 있어, 접촉점이 설계된 위치에 형성되지 않음으로써 발생할 수 있는 효율 저하가 방지될 수 있다. 나아가, 제작된 압축기 마다 일정한 위치에 롤러와 실린더의 접촉점을 형성함에 따라 조립 공차로 인하여 압축기의 효율이 달라지는 것을 방지될 수 있다. 이로 인하여, 조립 공차에 의한 압축기의 효율 편차가 감소하게 될 수 있어, 제작된 압축기의 효율이 상향평준화될 수 있다.

구조적 복잡성으로 인하여, 별개의 부재로 이루어지는 메인 베어링, 실린더 및 서브 베어링에 의해 압축 공간이 형성되는 베인 로터리 압축기의 조립시, 롤러와 실린더의 접촉점이 용이하게 형성될 수 있어, 생산성이 증가될 수 있다.

도 1은 본 발명을 따르는 로터리 압축기의 종 단면도를 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 베인 로터리 압축기에서 A-A에 따른 압축부의 횡단면도이다.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 본 실시예에 따른 실린더에서 냉매가 흡입, 압축되어 토출되는 과정을 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 압축기의 압축기구부의 분해 사시도를 보인 도면이다.
도 5는 도 4의 압축기구부의 종 단면도를 보인 도면이다.
도 6a는 일 실시예의 변형예에 따른 메인 베어링과 실린더의 결합관계를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 메인 베어링과 실린더의 결합된 상태를 보인 단면도이다.
도 7a는 일 실시예의 다른 변형예에 따른 메인 베어링과 실린더의 결합관계를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 메인 베어링과 실린더의 결합된 상태를 보인 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 베어링과 실린더의 형성관계를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 메인 베어링과 실린더의 결합된 상태를 보인 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 베인 로터리 압축기에서 A-A에 따른 압축부의 횡단면도이다.

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)이 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(110b)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. 고정자(121)에 전원이 인가되면, 고정자(121)와 회전자(122)의 자기적 상호작용에 따라, 회전자(122)는 회전하게 된다. 이에 따라, 회전자(122)에 결합된 회전축(123)은 회전자(122)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 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.

오일유로(125)의 중간 또는 하단에는 오일피더(150)가 설치된다. 이에 따라, 회전축(123)이 회전을 하면 케이싱의 하부에 채워진 오일은 오일피더(150)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 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 메인 베어링(131)의 베어링면 및 서브 베어링(132)의 베어링면(1311a)(1321a)으로 공급되는 오일이 후술할 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)에 신속하게 유입될 수 있다.

압축유닛(130)에는 축방향 양측에 설치되는 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 의해 압축공간(410)이 형성되는 실린더(133)를 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)는 케이싱(110)에 고정 설치되고, 회전축(123)을 따라 서로 이격되게 설치된다. 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)는 회전축(123)을 반경방향으로 지지하는 동시에 실린더(133)와 롤러(134)를 축방향으로 지지하는 역할을 한다. 이에 따라, 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)는 회전축(123)을 반경방향으로 지지하는 축수부(1311)(1321)와, 축수부(1311)(1321)에서 반경방향으로 연장되는 플랜지부(1312)(1322)로 각각 이루어질 수 있다. 편의상, 메인 베어링(131)의 축수부를 제1 축수부(1311) 및 플랜지부를 제1 플랜지부(1312)로, 서브 베어링(132)의 축수부를 제2 축수부(1321) 및 제2 플랜지부(1322)로 정의한다.

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 것이다.

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 소정의 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.

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 발명은 하이브리드 실린더에만 적용되는 것이 아닌, 대칭형 타원 형상으로 이루어지는 실린더에도 적용될 수 있다.

도 2에 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, 메인 베어링(131)이나 서브 베어링(132)가 케이싱(110)의 내주면에 고정되고, 실린더(133)는 케이싱(110)에 고정된 메인 베어링(131) 또는 서브 베어링(132)에 볼트로 체결될 수도 있다.

또, 실린더(133)의 중앙부에는 내주면을 포함하여 압축공간(V)을 이루도록 빈 공간부가 형성된다. 이 빈공간부는 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 의해 밀봉되어 압축공간(V)을 형성하게 된다. 압축공간(V)에는 후술할 외주면이 원형으로 형성되는 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 제1 지점(P1)을 중심으로 원주방향 양쪽에 각각 흡입구(1331)와 토출구(1332a)(1332b)가 형성된다.

즉, 흡입구(1331)는 압축경로(회전 방향)을 기준으로 전류 측에, 토출구(1332a)(1332b)는 냉매가 압축되는 방향에서 휴류 측에 형성될 수 있다. 달리 말해, 흡입구(1331)는 토출구(1332a)(1332b)가 형성된 위치에서 반시계 방향으로 소정의 간격 이격되어 형성될 수 있다. 실린더(133)의 내주면(133a)에서 흡입구(1331)와 토출구(1332a) 사이에 위치할 수 있다.

흡입구(1331)는 케이싱(110)을 관통하는 흡입관(113)이 직접 연결되고, 토출구(1332a)(1332b)는 케이싱(110)의 내부공간(S)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(S)으로 토출되었다가 토출관(114)으로 배출된다. 따라서, 케이싱(110)의 내부공간(S)은 토출압을 이루는 고압상태가 유지된다.

보다 구체적으로, 토출구(1332a)(1332b)에서 토출된 고압의 냉매들은 압축유닛(130)에 인접한 내부공간(S)에 머무르게 된다. 한편, 메인 베어링(131)은 케이싱(110)의 내주면에 고정되므로, 케이싱(110)의 내부공간(S)의 상측과 하측을 경계짓게 된다. 이 경우, 압축유닛(130)에 인접한 내부공간(S)에 머무르는 고압의 냉매들은 토출유로(1316)를 통해 상승하게 되며, 케이싱(110)의 상측에 구비되는 토출관(114)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

토출유로(1316)는 메인 베어링(131)의 플랜지부(1312)를 축 방향으로 관통하여 형성될 수 있으며, 유로 저항이 생기지 않도록 충분한 유로 면적을 확보할 수 있다. 보다 구체적으로, 토출유로(1316)는 실린더(133)와 축 방향으로 중첩되지 않는 영역에서 원주 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 즉, 토출유로(1316)는 원호 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

또한, 토출유로(1316)는 원주 방향으로 이격되는 복수의 구멍들로 이루어질 수 있다. 이와 같이 최대한의 유로면적을 확보함에 따라, 고압의 냉매가 케이싱(110)의 상측에 구비되는 토출관(114)으로 이동할 때 유로 저항이 저감될 수 있다.

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 2에서와 같이 평평한 밸브시트면을 확보할 수 있도록 삼각형 모양으로 형성될 수 있다.

한편, 토출구(1332a)(1332b)는 압축경로(압축진행방향)를 따라 복수 개로 구비될 수 있다. 편의상, 복수 개의 토출구(1332a)(1332b)는 압축경로를 기준으로 상류측에 위치하는 토출구를 부 토출구(또는, 제2 토출구)(1332b), 하류측에 위치하는 토출구를 주 토출구(또는, 제1 토출구)(1332a)라고 한다.

전술한 제1 지점(P)을 기준으로 설명하면, 제1 토출구(1332a)는 제1 지점(P1)과 인접하게 형성되며, 제2 토출구(1332b)는 제1 토출구(1332a)에서 반 시계 방향으로 이격된 위치에 형성된다.

하지만, 부 토출구(1332b)는 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, 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.

이하에서는, 제1 지점(P1)은 편의상 접촉점이라 칭한다. 롤러(134)의 중심(Or)은 실린더(133)의 중심(Oc), 즉 실린더(133)의 내부공간의 중심(Oc)에 대해 편심되어 그 롤러(134)의 외주면(134c) 일측이 실린더(133)의 내주면(133a)과 거의 접촉된다.

롤러(134)의 외주면(134c)은 실린더(133)의 내주면(133a)과 실제 접촉하는 것은 아니나, 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이는 이격되어 마찰 손상이 발생하지 않으면서도, 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이를 통해 토출압 영역에서의 고압의 냉매가 흡입압 영역으로 누설되는 것이 제한되어야 할 정도로 인접해야 되므로, 편의상 제1 지점(P1)을 접촉점(P1)이라 지칭하여 설명한다.

롤러(134)의 일측이 거의 접촉되는 실린더(133)의 지점을 접촉점(P1)이라고 할 때, 그 접촉점(P1)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 베인슬롯(342)이 형성되고, 베인슬롯(1333a,1333b,1333c)마다에는 베인(1351,1352,1353)이 미끄러지게 결합된다. 베인슬롯(1333a,1333b,1333c)은 롤러(134)의 중심을 기준으로 반경방향을 향해 형성될 수도 있지만, 이 경우에는 베인의 길이를 충분히 확보하기 어렵게 된다. 따라서 베인슬롯(1333a,1333b,1333c)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 선단면이 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(1333a,1333b,1333c)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. 배압챔버(1334a,1334b,1334c)는 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 의해 밀봉 형성된다. 이 배압챔버(1334a,1334b,1334c)는 각각 독립적으로 배압포켓(1313)(1323)과 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 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 각각 형성될 수도 있다. 하지만, 경우에 따라서는 메인 베어링(131)이나 서브 베어링(132) 중에서 어느 한 쪽에만 형성될 수도 있다. 본 실시예는 배압포켓(1313)(1323)이 메인 베어링(131)과 서브 베어링(132)에 모두 형성된 예를 설명한다. 편의상, 배압포켓은 메인 베어링(131)에 형성되는 것을 메인측 배압포켓(1313)으로, 서브 베어링(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 베인챔버와 연통되고, 메인측 제2 포켓(1313b)과 서브측 제2 포켓(1323b)은 베인 중에서 상대적으로 하류측(토출행정에서 흡입행정 전)에 위치하는 베인이 속하는 베인챔버와 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. 여기서, 제1 압축실(V1)을 흡입실(V1), 제3 압축실(V3)을 토출실(V3)이라 할 수 있다.

베인(1351,1352,1353)은 대략 직육면체 형상으로 형성된다. 여기서, 베인의 길이방향 양단 중에서 실린더(133)의 내주면(133a)에 접하는 면을 베인의 선단면이라고 하고, 배압챔버(1334a,1334b,1334c)에 대향하는 면을 후단면이라고 정의한다.

베인(1351,1352,1353)의 선단면은 실린더(133)의 내주면(133a)과 선접촉하도록 곡면 형상으로 형성되고, 베인(1351,1352,1353)의 후단면은 배압챔버(1334a,1334b,1334c)에 삽입되어 배압력을 고르게 받을 수 있도록 평면지게 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 110a는 상부쉘, 110c는 하부쉘이다. 상부쉘(110a)과 하부쉘(110c)은 중간쉘(110c)과 함께 압축기(100)의 외관을 형성하며, 외부로부터 내부공간(S)을 밀봉할 수 있다.

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(1333a,1333b,1333c)으로부터 인출되어, 각 베인(1351,1352,1353)의 선단면이 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 포함)(V1,V2,V3을 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 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 본 실시예에 따른 실린더에서 냉매가 흡입, 압축되어 토출되는 과정을 보인 단면도이다. 본 실시예에 따른 실린더에서 냉매가 흡입, 압축되어 토출되는 과정을 보인 단면도이다. 도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)에서는 메인베어링을 투영하여 도시하였고, 도면으로 도시하지 않은 서브베어링은 메인베어링과 동일하다.

도 3의 (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 3의 (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 3의 (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 3의 (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.

이로써, 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 발명과 같은 하이브리드 실린더를 구비하는 베인 로터리 압축기에서는 실린더(133)의 내주면(133a)이 비대칭 형상으로 형성되므로, 접촉점(P1)의 위치에 따라 압축기의 효율이 달라진다. 이하에서는, 접촉점(P1)이 일정한 위치에 형성되게 조립될 수 있는 구조에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 압축기의 압축기구부의 분해 사시도를 보인 도면이며, 도 5는 도 4의 압축기구부의 종 단면도를 보인 도면이다.

본 발명을 따르는 전동식 압축기는 압축기의 조립시 접촉점(P1)이 일정한 위치에 형성되게 조립시도록 형성되는 접촉점 형성부(140)를 포함한다. 접촉점 형성부(140)는 압축기의 조립시 메인 베어링(131)에 대한 실린더(133)의 상대 위치를 규제하여 조립이 완료된 후, 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 접촉점(P1)을 형성할 수 있다.

보다 구체적으로, 접촉점 형성부(140)는 핀(141), 핀 수용홀(142b), 제1 홈(142a) 및 제2 홈(142c)을 포함할 수 있다.

핀(141)은 실린더(133)를 축 방향으로 관통하여 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 핀(141)은 소정의 직경 및 길이를 지니는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 핀(141)은 축 방향과 나란하게 실린더(133)에 삽입될 수 있다.

핀(141)이 삽입되는 실린더(133)의 일 영역에는 핀 수용홀(142b)이 형성될 수 있다. 핀 수용홀(142b)은 실린더(133)를 축 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 또한, 핀 수용홀(142b)은 제1 및 제2 토출구(1332a, 1322b), 흡입구(1331) 등과 간섭되지 않는 영역에 형성될 수 있다.

또한, 핀 수용홀(142b)은 핀(141)의 외주면의 형상과 대응되도록 단면이 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 핀 수용홀(142b)의 내경과 핀(141)의 외경은 실질적으로 동일한 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 핀(141)은 핀 수용홀(142b)에 끼워지게 결합될 수 있다.

한편, 핀(141)의 일 단부 또는 타 단부 중 적어도 어느 하나는 일 단부가 메인 베어링(131) 또는 서브 베어링(132)에 결합될 수 있다. 핀(141)은 실린더(133)의 축 방향 길이보다 길게 연장되게 형성될 수 있다. 이 경우, 핀(141)은 축 방향과 나란하게 실린더(133)에 삽입되므로, 일 단부 또는 타 단부 중 적어도 하나 이상은 실린더(133)에서 돌출되게 구비된다.

여기서, 핀(141)의 돌출된 부분은 메인 베어링(131)에 형성되는 제1 홈(142a) 또는 서브 베어링(132)에 형성되는 제2 홈(142b)에 삽입될 수 있다.

제1 홈(142a)은 실린더(133)와 마주하는 메인 베어링(131)의 일면에서 리세스되게 형성될 수 있다. 제1 홈(142a)은 핀 수용홀(142b)과 마찬가지로 핀(141)의 외주면과 대응되게 단면이 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 제1 홈(142a)의 내경 역시 핀 수용홀(142b)과 마찬가지로 핀(141)의 외경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

롤러(134)는 회전축(123)에 결합되며, 회전축(123)은 메인 베어링(131)에 구비되는 제1 축부수(1311)에 의해 반경 방향으로 지지되므로, 메인 베어링(131)과 실린더(133) 사이의 상대적 위치는 접촉점(P1)의 형성 위치가 달라지게 된다.

따라서, 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 접촉점(P1)이 형성되도록 실린더(133)와 메인 베어링(131)이 정렬된 상태에서 제1 홈(142a)과 핀 수용홀(142b)은 축 방향으로 중첩되게 형성될 수 있다.

한편, 압축공간(V)이 메인 베어링(131), 실린더(133), 서브 베어링(132)에 의해 형성되는 구조에서는 회전축(123)이 서브 베어링(132)에 구비되는 제2 축수부(1321)에 의해서도 반경 방향으로 지지될 수 있다. 따라서, 서브 베어링(132)과 실린더(133) 사이의 상대적 위치에 따라서도 접촉점(P1)의 형성 위치가 달라지므로, 일정한 위치에 접촉점(P1)의 형성하기 위해, 메인 베어링(131), 실린더(133), 서브 베어링(132) 간의 상대적인 위치를 규제하는 것이 상대적으로 중요해진다.

이에 따라, 핀(141)은 메인 베어링(131) 뿐만 아니라, 서브 베어링(132)에도 삽입되어 결합될 수 있다. 이 경우, 핀(141)은 실린더(133)에서 메인 베어링(131)을 향하면 일면에서도 돌출되게 구비될 뿐만 아니라, 상기 일면과 반대면인 타면에서도 돌출되게 구비될 수 있다. 즉, 핀(141)은 실린더(133)에서 서브 베어링(132)을 향하면 타면에서도 돌출되게 구비될 수 있다.

핀(141)의 실린더(133)의 타면에서 돌출된 부분은 서브 베어링(132)의 제2 홈(142c)에 삽입될 수 있다. 제2 홈(142c)은 실린더(133)와 마주하는 메인 베어링(131)의 일면에서 리세스되게 형성될 수 있다.

또한, 제2 홈(142c)은 핀 수용홀(142b)과 마찬가지로 핀(141)의 외주면과 대응되게 단면이 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 제2 홈(142c)의 내경 역시 핀 수용홀(142b)과 마찬가지로 핀(141)의 외경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 아울러, 제2 홈(142c)과 핀 수용홀(142b)은 접촉점(P1)이 형성되도록 실린더(133)와 서브 베어링(132)이 정렬된 상태에서 축 방향으로 중첩되게 형성될 수 있다.

즉, 제1 홈(142a), 핀 수용홀(142b), 제2 홈(142c)은 연속적인 원통형 공간을 형성하며, 핀(141)이 상기 원통형 공간에 삽입되어, 설계된 위치에 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 접촉점(P1)을 형성할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 접촉점(P1)에서 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 간극은 마찰이 발생하지 않을 정도로 이격되면서도, 상기 간극을 통해 냉매가 누설되는 것이 방지될 정도로 인접해야 된다. 이러한 관점에서 접촉점(P1)에서 요구되는 롤러(134)의 외주면(134c)과 실린더(133)의 내주면(133a) 사이의 간극은 20 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위일 수 있다.

상기 설정된 위치에 접촉점(P1)이 형성되면서도 전술한 범위의 간극을 형성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 접촉점 형성부(140)는 복수개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 접촉점 형성부(140)가 2개로 구비되는 경우, 접촉점(P1)은 접촉점 형성부(140)의 사이에 위치하도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 접촉점(P1)과 접촉점 형성부(140)는 가상의 일 직선 상에 위치하도록 구비될 수 있다.

한편, 도 6a는 일 실시예의 변형예에 따른 메인 베어링과 실린더의 결합관계를 아래에서 바라본 사시도이며, 도 6b는 도 6a에 도시된 메인 베어링과 실린더의 결합된 상태를 보인 단면도이다.

본 실시예에서는, 접촉점 형성부(240)는 돌출부(241)와 돌출부(241)가 수용되는 돌출부 수용홈(242)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 돌출부(241)는 실린더(133)와 마주하는 메인 베어링(131)의 일면에서 돌출되어 형성될 수 있다. 한편, 돌출부(241)가 수용되는 돌출부 수용홈(242)은 메인 베어링(131)과 마주하는 실린더(133)의 일면에서 리세스되게 형성될 수 있다.

돌출부(241)는 대략 소정의 직경을 지니는 원기둥 형상을 이루도록 형성될 수 있으며, 돌출부 수용홈(242)은 돌출부(241)의 형상과 대응되게 원기둥 형상의 공간으로 이루어질 수 있다. 아울러, 돌출부(241)의 외경과 돌출부 수용홈(242)의 내경은 실질적으로 동일하게 형성되어, 돌출부(241)가 돌출부 수용홈(242)에 끼워져 결합될 수 있다.

한편, 돌출부 수용홈(242)은 접촉점(P1)이 형성되도록 실린더(133)와 메인 베어링(131)이 정렬된 상태에서 돌출부(241)와 축 방향으로 중첩되게 형성되어 돌출부(241)를 수용할 수 있다.

한편, 전술한 실시예와 마찬가지로, 압축공간(V)이 메인 베어링(131), 실린더(133), 서브 베어링(132)에 의해 형성되는 구조인 경우, 접촉점 형성부(240)는 실린더와 마주하는 서브 베어링(132)의 일면에서 돌출되는 돌출부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 도시된 바와 같이 돌출부 수용홈(242)은 축 방향으로 연장되게 형성되어 홀을 이룰 수 있다.

서브 베어링(132)의 상기 돌출부는 축 방향으로 연장되게 형성되는 돌출부 수용홈(242)에 삽입되어 메인 베어링(131), 실린더(133)와 함께 롤러(134)와 실린더(133) 사이에 접촉점(P1)을 형성시킬 수 있다.

도 7a는 일 실시예의 다른 변형예에 따른 메인 베어링과 실린더의 결합관계를 아래에서 바라본 사시도이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 메인 베어링과 실린더의 결합된 상태를 보인 단면도이다.

한편, 본 실시예에 따르면, 접촉점 형성부(340)는 메인 베어링(131)에 실린더(133)의 적어도 일부가 수용되도록 형성되는 실린더 수용부(341a)를 포함할 수 있다. 실린더 수용부(341a)는 실린더(133)와 마주하는 메인 베어링(131)의 일면에서 돌출되게 형성되는 복수의 돌출돌기(341)에 의해 형성될 수 있다.

복수의 돌출돌기(341)는 적어도 2개 이상의 돌기들로 형성되며, 실린더(133)가 메인 베어링(131)에 결합되는 경우, 실린더(133)의 외주면과 접촉될 수 있다. 다시 말해, 실린더(133)는 메인 베어링(131)에서 돌출되는 복수의 돌출돌기(341)에 끼워지도록 결합될 수 있다.

다시 말해, 복수의 돌출돌기(341)들은 실린더(133)들은 실린더(133)의 외주면의 적어도 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.

이와 같은 복수의 돌출돌기(341)들에 의해, 실린더(133)와 메인 베어링(132)의 축 방향과 수직으로 교차하는 방향으로의 상대 위치가 조절되어, 접촉점(P1)이 설계된 위치에 형성될 수 있다.

한편, 도시하지 않았으나, 실린더(133)와 접촉하는 복수의 돌출돌기(341)의 일면은 특정 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 아울러, 복수의 돌출돌기(341)에 접촉되는 실린더(133)의 외주면 부분은 상기 복수의 돌출돌기(341)의 일면의 형상과 대응되게 형성될 수 있다. 이 경우, 메인 베어링(131)과 실린더(133)의 원주 방향 또는 회전 방향의 설계된 상대 위치를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

한편, 복수의 돌출돌기(341)는 토출유로(1316)와 회전축(123)의 축 중심에서 반경 방향으로 동일한 위치에 형성될 수 있다. 즉, 복수의 돌출돌기(341)와 복수의 구멍으로 이루어지는 토출유로(1316)는 회전축(123)의 축 중심에서 방사 방향으로 동일한 거리 이격된 위치에서 원주 방향을 따라 교번하여 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에서도 전술한 실시예와 마찬가지로 압축공간(V)이 메인 베어링(131), 실린더(133), 서브 베어링(132)에 의해 형성되는 구조인 경우, 복수의 돌출돌기(341)는 실린더(133)와 마주하는 서브 베어링(132)의 일면에서 돌출되게 형성될 수 있다.

도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메인 베어링과 실린더의 형성관계를 아래에서 바라본 사시도이며, 도 8b는 도 8a에 도시된 메인 베어링과 실린더의 결합된 상태를 보인 단면도이다.

도시된 바에 따르면, 메인 베어링(231)과 실린더(233)는 일체로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 메인 베어링(231)과 실린더(233)가 일체로 형성되므로, 메인 베어링(231)과 실린더(233) 사이의 상대 위치를 조절하는 것을 생략할 수 있게 된다.

본 실시예와 같은 구조에서는 압축기의 조립시, 롤러(233)를 압축공간(V)에 구비되도록 서브 베어링(232)이 메인 베어링(231) 및 실린더(233)와는 별개의 부재로 이루어져야 한다. 따라서, 본 실시예에서는 회전축(123)을 반경 방향으로 지지하는 서브 베어링(232)과 실린더(233)의 상대 위치를 조절하는 것으로서, 롤러(234)와 실린더(233) 사이의 접촉점(P1)을 형성할 수 있게 된다.

이 경우, 전술한 실시예들에서 설명한 서브 베어링(233)과 실린더(233)의 결합시 기 접촉점을 기 설정된 위치에 형성하도록 구성되는 접촉점 형성부(140, 240, 340)를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 로터리 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.

Claims (12)

1. 회전축;
   상기 회전축의 일단에 구비되며, 환형으로 형성되며, 내주면이 비대칭 형상을 이루는 실린더;
   상기 회전축을 반경방향으로 지지하며, 상기 실린더의 일면과 타면을 각각 덮도록 결합되어 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인 베어링과 서브 베어링;
   상기 압축공간에 구비되어, 상기 실린더와 기 설정된 간극을 이루는 접촉점을 형성하고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 롤러;
   상기 롤러에 슬라이드 가능하게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축공간을 복수개의 영역으로 분리시키도록 구비되는 적어도 하나 이상의 베인; 및
   상기 메인 베어링과 상기 실린더의 결합시, 상기 접촉점을 기 설정된 위치에 형성한 접촉점 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실린더는,
   상기 냉매를 상기 압축공간의 일 영역으로 흡입되도록 형성되는 흡입구; 및
   상기 흡입구에서 압축기의 회전 방향과 반대 방향으로 이격된 위치에 구비되어, 압축된 냉매를 토출시키도록 형성되는 토출구를 포함하며,
   상기 접촉점은 상기 흡입구와 상기 토출구 사이의 기 설정된 위치에 구비되는 베인 로터리 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기 설정된 간극은 20 ㎛ 내지 30 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   접촉점 형성부는 상기 실린더를 축 방향으로 관통하여 구비되며, 적어도 일 단부가 상기 메인 베어링 또는 상기 서브 베어링에 결합되는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 접촉점 형성부는,
   상기 실린더와 마주하는 상기 메인 베어링의 일면에서 리세스되게 형성되어 상기 핀의 일 단부를 수용하는 제1 홈; 및
   상기 실린더를 축 방향으로 관통하여 상기 핀의 적어도 일부를 수용하는 핀 수용홀을 포함하며,
   상기 핀 수용홀은 상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태에서 상기 제1 홈과 축 방향으로 중첩되게 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 접촉점 형성부는,
   상기 실린더와 마주하는 상기 서브 베어링의 일면에서 리세스되게 형성되어 상기 핀의 타 단부를 수용하는 제2 홈을 더 포함하며,
   상기 핀 수용홀은 상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태에 상기 제2 홈과 축 방향으로 중첩되게 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 접촉점 형성부는,
   상기 실린더와 마주하는 상기 메인 베어링의 일면에서 돌출 형성되는 돌출부; 및
   상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태에서 상기 돌출부와 축 방향으로 중첩되게 형성되어 상기 돌출부를 수용하는 돌출부 수용홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 돌출부와 상기 돌출부 수용홈은 적어도 2개 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 접촉점 형성부는,
   상기 접촉점이 형성되도록 상기 실린더와 상기 메인 베어링이 정렬된 상태로 상기 실린더의 적어도 일부를 수용하도록 상기 메인 베어링에 형성되는 실린더 수용부를 포함하는 것을 특징으로 베인 로터리 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 실린더 수용부는 상기 실린더와 마주하는 상기 메인 베어링의 일면에서 돌출 형성되는 적어도 2개 이상으로 구비되는 돌출돌기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
11. 회전축;
    상기 회전축의 일단에 구비되며, 환형으로 형성되는 실린더;
    상기 회전축을 반경방향으로 지지하며, 상기 실린더의 일면과 타면을 각각 덮도록 결합되어 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인 베어링과 서브 베어링;
    상기 압축공간에 구비되어, 상기 실린더와 기 설정된 간극을 이루는 접촉점을 형성하고, 상기 회전축에 결합되어 회전에 따라 냉매를 압축시키는 롤러;
    상기 롤러에 슬라이드 가능하게 삽입되며, 상기 실린더의 내주면에 각각 접촉되어 상기 압축공간을 복수개의 영역으로 분리시키도록 구비되는 적어도 하나 이상의 베인을 포함하며,
    상기 메인 베어링은 상기 실린더와 일체로 형성되며,
    상기 서브 베어링과 상기 실린더의 결합시, 상기 접촉점을 기 설정된 위치에 형하게 구성되는 접촉점 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 메인 베어링은 상기 회전축의 적어도 일부를 수용하여 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제1 축수부를 포함하며,
    상기 서브 베어링은 상기 회전축의 적어도 일부를 수용하여 상기 회전축을 반경 방향으로 지지하는 제2 축수부를 포함하고,
    상기 제1 축수부와 상기 제2 축수부는,
    상기 롤러가 기 설정된 위치에서 상기 접촉점을 형성하도록 상기 회전축을 위치시키는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.

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