KR20230041923A - 로터리 압축기 - Google Patents

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KR20230041923A
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설세석
강승민
박준홍
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되는 흡입구를 구비하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 내부의 일 측에서 배압력이 제공되는 복수의 베인슬롯이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 롤러; 및 상기 롤러와 함께 회전하도록 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 배압력에 의해 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되어 상기 압축공간을 복수 개의 압축실로 구획하는 복수의 베인을 포함하고, 상기 복수의 베인 중 하나와 상기 실린더의 내주 사이에는 고압 냉매가 수용 가능하도록 이루어지고, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스 될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압력은 기 결정된 크기로 유지되는 로터리 압축기를 제공한다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 토출구간을 연장하여 흡입구간의 채터링을 저감하는 로터리 압축기에 관한 것이다.
압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기, 로터리 압축기, 스크롤 압축기로 구분될 수 있다. 왕복동식 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축공간이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 유체를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 방식이다.
이 중에서, 로터리 압축기는 롤러가 실리더에 대해 회전하는 방식에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어 로터리 압축기는 롤러가 실린더에 대해 편심 회전하는 편심 로터리 압축기와, 롤러가 실린더에 대해 동심 회전하는 동심 로터리 압축기로 구분될 수 있다.
또한, 로터리 압축기는 압축실을 구분하는 방식에 따라서도 구분될 수 있다. 예를 들어 베인이 롤러 또는 실린더에 접촉되어 압축공간을 구획하는 베인 로터리 압축기와, 타원으로 된 롤러의 일부가 실린더에 접촉되어 압축공간을 구획하는 타원형 로터리 압축기로 구분될 수 있다.
상기와 같은 로터리 압축기는 구동모터가 구비되고, 구동모터의 회전자에 회전축이 결합되어 그 회전축을 통해 구동모터의 회전력을 롤러에 전달하여 냉매를 압축하고 있다.
특허문헌 1에는, 로터와 로터의 외주면의 외측에서 둘러싸고 내주면을 가지는 실린더와 상기 로터에 형성한 베인 홈으로 슬라이드 가능하게 삽입되는 복수의 판형 베인과 상기 로터 및 상기 실린더의 양단을 각각 막는 2개의 사이드 블록을 구비하고, 상기 베인은 베인 선단이 상기 실린더의 내주면에 맞닿아 복수의 압축실을 형성하는 것이며 이들 형성된 각 압축실이 상기 로터의 1회전의 기간에 기체의 흡입, 압축 및 토출을 1 사이클만 수행하도록, 상기 실린더의 내주면의 윤곽 형상이 설정된 기체 압축기가 개시된다.
특허문헌 1에서와 같은, 베인 타입의 압축기는 베인과 실린더 간의 접촉력에 의한 성능 및 신뢰성 확보를 위해 멀티 배압구조를 가지고 있다. 또한, 흡입 구간에서는 베인 후단에 중간 압력을 형성하여 실린더와 베인 사이의 마찰 손실을 줄이고 토출 구간에서는 토출 배압을 형성하여 베인이 뒤로 밀리지 않게 한다.
토출 구간의 토출 배압은 실린더와 로터의 간극이 가장 작은 접점까지 연결되어 있다. 접점은 토출구간과 흡입구간을 나누는 경계이고 흡입측의 마찰손실을 최소화하기 위해 현재 대부분 베인형 압축기의 배압구조는 접점까지 토출 배압력을 유지하는 구조이다. 단, 베인이 접점을 지날 때 로터 베인 구폭과 베인 노즈 사이에 정체되어 있는 고압 또는 극압 소스가 토출 배압이 끝나는 시점에서 베인을 순간적으로 뒤로 밀리게 한 뒤 흡입구 근방을 타격하는 채터링 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 기존 베인 타입 멀티 배압 구조에서 액이 유입될 때 로터와 베인 노즈부의 사체적에 고압의 액이 잔류하게 되고 배압력이 떨어지는 구간에서 배압력이 떨어지는 구간에서 베인을 밀어 채터링 현상이 발생될 수 있는 문제점도 있었다.
이러한 채터링 현상에 의해, 압축기의 효율이 저하되고, 압축기 신뢰성의 문제가 있었기에, 개선이 요구된다.
특히, 고압의 누적된 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 될 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있어서, 채터링 현상을 방지하고, 압축기의 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구조의 로터리 압축기의 개발이 요구된다.
일본 공개 특허 특개2014-125962
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은, 고압의 누적된 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 될 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시키는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 흡입 구간에서의 채터링을 예방하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은, 자동차나 공조용 로터리 압축기에서 베인 선단의 잔류 가스에 의한 채터링을 저감하고자 토출 배압력을 접점 부근이 아닌 흡입구까지 유지하여 채터링과 누설을 저감시킴으로써 성능을 향상시키는 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 베인 노즈를 통한 지시 손실을 개선하기 위해서 토출 배압력을 흡입 개시 시점으로 연장하는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은, 베인 타입의 차량용, 공조용 압축기에서 흡입구간의 면압을 축소하기 위한 배압 포켓의 형상을 변경시켜 신뢰성을 향상시키고 지시손실을 개선하는 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 베인의 선단과 실린더 내주 사이에서 누적될 수 있는 고압 냉매를 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 수 있으며, 상기 고압 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시키는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 로터리 압축기는, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되는 흡입구를 구비하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 내부의 일 측에서 배압력이 제공되는 복수의 베인슬롯이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 롤러; 및 상기 롤러와 함께 회전하도록 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 배압력에 의해 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되어 상기 압축공간을 복수 개의 압축실로 구획하는 복수의 베인을 포함하고, 상기 복수의 베인 중 하나와 상기 실린더의 내주 사이에는 고압 냉매가 수용 가능하도록 이루어지고, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스 될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압력은 기 결정된 크기로 유지된다.
이로 인해, 베인의 후단의 고압의 배압력이 유지될 수 있는 구조에 의해, 고압의 누적된 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 될 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기는, 상기 실린더의 양 단에 각각 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 더 포함하고, 상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고, 상기 베인슬롯의 내측단에는 상기 배압포켓에 연통된 상태에서 상기 배압포켓으로부터 배압력을 제공받아 상기 베인을 상기 실린더의 내주를 향해 가압하게 하도록 상기 베인의 후단이 수용되는 배압챔버가 형성되며, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압포켓은 상기 배압챔버와 연통된다.
상기 구조에 따르면, 베인의 선단과 실린더 내주 사이에서 누적될 수 있는 고압 냉매를 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 수 있으며, 상기 고압 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시키게 할 수 있다.
상기 메인 베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2메인배압포켓을 포함할 수 있다.
상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2서브배압포켓을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1메인배압포켓에서의 배압은, 상기 제2메인배압포켓에서의 배압 보다 클 수 있다.
상기 배압챔버는 적어도 일부가 원호면으로 형성되고, 상기 배압챔버의 원호면의 직경은 상기 제1메인배압포켓 및 상기 제2메인배압포켓 사이의 거리보다 작을 수 있다.
상기 제1메인배압포켓에서의 배압(Pd); 상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에서의 압력(Pdv); 상기 베인슬롯의 내측단의 배압챔버의 배압(Pvh); 및 상기 제2메인배압포켓에서의 배압(Pm)은, 상기 베인이 상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점을 지나 상기 흡입구를 지날 때까지 [수학식 1]의 조건을 만족한다.
[수학식 1]
Pd = Pdv = Pvh > Pm
바람직하게는, 제1 및 제2메인배압포켓, 제1 및 제2서브배압포켓은, 내주면은 원호로 형성되고, 외주면은 타원의 호로 형성될 수 있다.
상기 롤러의 중심을 원점으로 할 때, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점과, 상기 흡입구의 일 측까지의 각도는, 38도 내지 40도일 수 있다.
또한, 상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 베인의 선단면은 곡면으로 형성되며, 상기 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에는 상기 고압 냉매가 수용될 수 있다.
또 다른 상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 로터리 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동모터; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되는 흡입구를 구비하는 실린더; 상기 구동모터로부터 전달되는 회전 동력에 의해 회전 가능하도록 상기 실린더의 압축공간에 설치되고, 내부의 일 측에서 배압력이 제공되는 복수의 베인슬롯이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 롤러; 상기 롤러와 함께 회전하도록 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 배압력에 의해 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되어 상기 압축공간을 복수 개의 압축실로 구획하는 복수의 베인; 및 상기 실린더의 양 단에 각각 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고, 상기 복수의 베인 중 하나와 상기 실린더의 내주 사이에는 고압 냉매가 수용되고, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스 될 때까지, 상기 배압력이 기 결정된 크기로 유지되어 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉된다.
이로 인해, 베인의 후단의 고압의 배압력이 유지될 수 있는 구조에 의해, 고압의 누적된 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 될 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 구동모터는, 상기 케이싱의 내주에 고정 설치되는 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자; 및 상기 회전자의 내부에 결합되어 상기 회전자와 함께 회전하며, 상기 롤러에 연결되어 상기 롤러를 회전 가능하게 하는 회전력을 전달하는 회전축을 포함할 수 있다.
상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고, 상기 베인슬롯의 내측단에는 상기 배압포켓에 연통된 상태에서 상기 배압포켓으로부터 배압력을 제공받아 상기 베인을 상기 실린더의 내주를 향해 가압하게 하는 배압챔버가 형성되며, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압포켓은 상기 배압챔버와 연통될 수 있다.
상기 구조에 따르면, 베인의 선단과 실린더 내주 사이에서 누적될 수 있는 고압 냉매를 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 수 있으며, 상기 고압 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시키게 할 수 있다.
상기 메인 베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2메인배압포켓을 포함할 수 있다.
상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2서브배압포켓을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1메인배압포켓에서의 배압은, 상기 제2메인배압포켓에서의 배압 보다 클 수 있다.
상기 제1메인배압포켓에서의 배압(Pd); 상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에서의 압력(Pdv); 상기 베인슬롯의 내측단의 배압챔버의 배압(Pvh); 및 상기 제2메인배압포켓에서의 배압(Pm)은, 상기 베인이 상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점을 지나 상기 흡입구를 지날 때까지 [수학식 1]의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Pd = Pdv = Pvh > Pm
제1 및 제2메인배압포켓, 제1 및 제2서브배압포켓은, 내주면은 원호로 형성되고, 외주면은 타원의 호로 형성될 수 있다.
상기 롤러의 중심을 원점으로 할 때, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점과, 상기 흡입구의 일 측까지의 각도는, 38도 내지 40도일 수 있다.
상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 베인의 선단면은 곡면으로 형성되며, 상기 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에는 상기 고압 냉매가 수용될 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기는 베인의 후단의 고압의 배압력이 유지될 수 있는 구조에 의해, 고압의 누적된 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 될 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기는 메인 및 서브베어링 중 하나에 배압포켓이 구비되고, 베인슬롯의 내측단에는 배압챔버가 형성되고 베인의 선단면이 실린더의 내주에 접촉되도록 고압의 배압포켓이 배압챔버와 연통되는 구조에 의해, 베인의 선단과 실린더 내주 사이에서 누적될 수 있는 고압 냉매를 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 수 있으며, 상기 고압 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시키게 할 수 있다.
이 때, 로터의 베인과, 실린더 사이의 사체적에 수용된 고압 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 할 때까지 베인이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킴으로써, 흡입 구간에서의 채터링을 예방하여 신뢰성을 향상시킬 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기는 토출 배압 각도 변경으로 채터링 개선하고, 특히, 냉매유입 및 저부하 조건에서 채터링 개선을 통한 흡입구 찍힘 현상을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 로터리 압축기는, 효율 조건에서 베인 떨어짐에 의한 손실이 개선되어 효율이 1.1% 개선된다.
도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부를 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 로터리 압축기의 압축부를 도시하는 횡단면도.
도 4는 본 발명의 로터리 압축기의 압축부를 도시하는 분해사시도.
도 5는 메인베어링의 저부와, 서브베이링의 상부를 각각 도시하는 사시도.
도 6은 토출 배압이 유지되어 베인의 선단면이 실린더의 흡입구에 인접하도록 배치된 예를 도시하는 사시도.
도 7은 베인의 선단면이 흡입구에 인접할 때, 토출배압이 유지되는 예를 도시하는 도 3의 A 부분의 확대도.
도 8은 베인 선단에서의 압력 구간과 베인 후단에서의 압력 구간을 도시하는 개념도.
도 9는 베인의 선단면과, 로터와 실린더 간의 접점과, 실린더의 내주 사이에서 고압 냉매가 수용되는 사체적을 도시하는 확대단면도.
도 10a은 베인의 선단면이 실린더의 접점 근처에 배치되는 때에, 베인의 후단에 토출압이 가해지는 작용력을 도시하는 개념도.
도 10b은 베인의 선단면이 실린더의 접점 근처에 배치되는 때에, 베인의 후단에 중간압이 가해지는 작용력을 도시하는 개념도.
도 11은 토출구 측과 흡입구 측에 각각 가속도 센서를 설치한 예를 도시한 개념도.
도 12는 도 11에서 액유입전과 액유입시의 토출구 측과 흡입구 측에서 가속도를 측정한 결과를 도시하는 표.
도 13은 종래 기술과 본 발명의 효율을 비교하여 도시하는 그래프.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 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 실시 예를 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.
도 1은 본 발명의 로터리 압축기(100)를 도시하는 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 로터리 압축기(100)의 압축부(130)를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 로터리 압축기(100)의 압축부(130)를 도시하는 횡단면도이고, 도 4는 본 발명의 로터리 압축기(100)의 압축부(130)를 도시하는 분해사시도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 로터리 압축기(100)에 대하여 서술한다.
본 발명에 따른 로터리 압축기(100)는 베인 로터리 압축기일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 로터리 압축기(100)는 실린더(133), 롤러(134) 및 복수의 베인(1351, 1352, 1353)을 포함한다.
실린더(133)는 내주면이 환형으로 형성되어 압축공간(V)을 형성한다. 또한, 실린더(133)는 흡입구(1331)를 구비하는데, 흡입구(1331)는 냉매를 흡입하여 압축공간(V)에 제공하도록 압축공간(V)에 연통되도록 형성된다.
실린더(133)의 내주면(1332)은 타원 형상으로 형성될 수 있는데, 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 복수의 타원, 예를 들어 서로 다른 장단비를 가지는 4개의 타원이 2개의 원점을 갖도록 조합되어 비대칭 타원 형상으로 형성될 수 있으며, 실린더(133)의 내주면의 형상에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
롤러(134)는 실린더(133)의 압축공간(V)에 회전 가능하게 구비된다. 또한, 롤러(134)는 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성된다. 또한, 실린더(133)의 내주와 롤러(134)의 외주 사이에는 압축공간(V)이 형성되게 된다.
즉, 압축공간(V)은, 실린더(133)의 내주면과 롤러(134)의 외주면 사이에 형성되는 공간이다. 또한, 압축공간(V)은 복수의 베인(1351, 1352, 1353)에 의해 베인(1351, 1352, 1353)의 개수만큼의 공간으로 구획되게 된다.
일례로, 도 3을 참조하면, 압축공간(V)은, 3개의 베인(1351, 1352, 1353)에 의해, 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 측에 구비된 제1압축공간(V1)과, 흡입구(1331) 측에 구비된 제2압축공간(V2)과, 흡입구(1331) 측과 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 측 사이에 구비된 제3압축공간(V3)으로 구획되어 있는 예가 도시된다.
베인(1351, 1352, 1353)은, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)에 미끄러지게 삽입되며, 롤러(134)와 함께 회전되는 구성이다. 또한, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에서는 배압력이 제공되어 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)은 실린더(133)의 내주에 접촉되게 된다.
본 발명에서 베인(1351, 1352, 1353)은 복수개로 구비되어서 멀티 배압 구조를 형성하게 되며, 복수 개의 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주에 접촉됨으로써 압축공간(V)은 복수 개의 압축공간(V1, V2, V3)으로 구획된다.
본 발명에서 베인(1351, 1352, 1353)은 3개로 구비되는 예가 도 3 등에 도시되어 있으며, 이로 인해 압축공간(V)은 3개의 압축공간(V1, V2, V3)으로 구획되게 된다.
본 발명의 로터리 압축기(100)는, 복수의 베인(1351, 1352, 1353) 중 하나와 실린더(133)의 내주 사이에 고압 냉매가 수용되는데, 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스 될 때까지 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)은 실린더(133)의 내주에 접촉되도록 기 결정된 배압력이 유지된다.
기 결정된 배압력은 고압 냉매를 압축공간(V)의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)를 통해 케이싱(110)의 내부공간으로 토출 가능하게 하는 토출 배압력으로 이해될 수 있다.
또한, 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스 될 때의 시점을 흡입을 시작하는 시점인, “흡입 개시 시점”으로 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 로터리 압축기(100)에 대하여 보다 상세히 서술한다.
도 1을 참조하면, 본 발명 따른 로터리 압축기(100)는, 케이싱(110) 및 케이싱(110)의 내부에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동모터(120)를 더 포함할 수 있다. 구동모터(120)는 케이싱(110)의 상측 내부공간(110a)에, 압축부(130)는 케이싱(110)의 하측 내부공간(110a)에 각각 설치될 수 있고, 구동모터(120)와 압축부(130)는 회전축(123)으로 연결될 수 있다.
케이싱(110)은 압축기의 외관을 이루는 부분으로, 압축기의 설치양태에 따라 종형 또는 횡형으로 구분될 수 있다. 종형은 구동모터(120)와 압축부(130)가 축방향을 따라 상하 양측에 배치되는 구조이고, 횡형은 구동모터(120)와 압축부(130)가 좌우 양측에 배치되는 구조이다. 본 실시예에 따른 케이싱(110)은 종형을 중심으로 설명하나, 횡형에도 적용되는 것을 배제하는 것은 아니다.
케이싱(110)은 원통형으로 형성되는 중간쉘(111), 중간쉘(111)의 하단을 복개하는 하부쉘(112), 중간쉘(111)의 상단을 복개하는 상부쉘(113)을 포함할 수 있다.
중간쉘(111)에는 구동모터(120)와 압축부(130)가 삽입되어 고정 결합되고, 흡입관(115)이 관통되어 압축부(130)에 직접 연결될 수 있다. 하부쉘(112)은 중간쉘(111)의 하단에 밀봉 결합되고, 압축부(130)로 공급될 오일이 저장되는 저유공간(110b)이 압축부(130)의 하측에 형성될 수 있다. 상부쉘(113)은 중간쉘(111)의 상단에 밀봉 결합되고, 압축부(130)에서 토출되는 냉매에서 오일을 분리하도록 유분리공간(110c)이 구동모터(120)의 상측에 형성될 수 있다.
구동모터(120)는 전동부를 이루는 부분으로, 압축부(130)를 구동시키는 동력을 제공한다. 구동모터(120)는 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함한다.
고정자(121)는 케이싱(110)의 내부에 고정 설치될 수 있으며, 케이싱(110)의 내주면에 열박음 등으로 압입되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정자(121)는 중간쉘(110a)의 내주면에 압입되어 고정될 수 있다.
회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 회전자(122)의 중심에는 회전축(123)이 압입되어 결합된다. 이에 따라, 회전축(123)은 회전자(122)와 함께 동심 회전을 하게 된다.
회전축(123)의 중심에는 오일유로(125)가 중공홀 형상으로 형성되고, 오일유로(125)의 중간에는 오일통공(126a, 126b)이 회전축(123)의 외주면을 향해 관통 형성된다. 오일통공(126a, 126b)은 후술할 메인부시부(1312)의 범위에 속하는 제1 오일통공(126a)과 제2 베어링부(1322)의 범위에 속하는 제2 오일통공(126b)으로 이루어진다. 제1 오일통공(126a)과 제2 오일통공(126b)은 각각 1개씩 형성될 수도 있고, 복수씩 형성될 수 있다. 본 실시예는 복수씩 형성된 예를 도시하고 있다.
오일유로(125)의 중간 또는 하단에는 오일픽업(127)이 설치될 수 있다. 일례로, 오일픽업(127)은 기어펌프, 점성펌프 및 원심펌프 중 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예는 원심펌프가 적용된 예를 도시하고 있다. 이에 따라 회전축(123)이 회전을 하면 케이싱(110)의 저유공간(110b)에 채워진 오일은 오일픽업(127)에 의해 펌핑되고, 이 오일은 오일유로(125)를 따라 흡상되다가 제2 오일통공(126b)을 통해 서브부시부(1322)의 서브베어링(132)면(1322b)으로, 제1 오일통공(126a)을 통해 메인부시부(1312)의 메인베어링면(1312b)으로 공급될 수 있다.
또한, 회전축(123)은, 롤러(134)와 일체로 형성되거나 또는 롤러(134)가 압입되어 후조립될 수 있다. 본 실시예에서는 롤러(134)가 회전축(123)에 일체로 형성된 예를 중심으로 설명하되, 롤러(134)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
회전축(123)은, 롤러(134)를 기준으로 회전축(123)의 상반부, 즉 회전자(122)에 압입되는 주축부(123a)와 주축부(123a)에서 롤러(134)를 향해 연장되는 메인베어링부(123b)의 사이에는 제1 베어링지지면(미도시)이 형성되고, 롤러(134)를 기준으로 회전축(123)의 하반부, 즉 서브베어링(132)의 하단에 있는 회전축(123)에는 제2 베어링지지면(미도시)이 형성될 수 있다. 제1 베어링지지면은 후술할 제1 축지지면(미도시)과 함께 제1 축방향지지부(151)를 형성하고, 제2 베어링지지면은 후술할 제2 축지지면(미도시)과 함께 제2 축방향지지부(152)를 형성한다. 제1 베어링지지면 및 제2 베어링지지면에 대해서는 나중에 제1 축방향지지부(151) 및 제2 축방향지지부(152)와 함께 다시 설명한다.
본 발명의 로터리 압축기(100)는, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)을 더 포함할 수 있다.
메인베어링(131) 및 서브베어링(132)은 실린더(133)의 양 단에 각각 설치될 수 있다. 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 서로 이격되도록 배치되어 전술한 압축공간(V)의 양 면을 각각 형성하게 된다.
일례로, 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 메인베어링(131)은 실린더(133)의 상단에 설치되어 압축공간(V)의 상면을 형성하고, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하단에 설치되어 압축공간(V)의 하면을 형성하도록 구성된 예가 도시된다.
메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 중 적어도 하나에는 압축공간(V)에 연통되도록 오목하게 형성되는 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 적어도 하나 구비될 수 있다.
베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단에는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 형성될 수 있는데, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)에 연통된 상태에서 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)으로부터 배압력을 제공받아 베인(1351, 1352, 1353)을 실린더(133)의 내주를 향해 가압하게 한다.
배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단에 구비되는데, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단 사이에 형성되는 공간으로 이해될 수 있다. 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 후술하는 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)과 연통 가능하게 되어, 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)으로부터 배압력을 제공받아 배압력의 세기에 근거하여 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주에 접촉하거나, 실린더(133)의 내주와 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있게 된다.
배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 적어도 일부가 원호면으로 형성되고, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 원호면의 직경은 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 이로 인해, 토출배압에 의한 고압의 제1메인배압포켓(1315a)에 연통되어 토출배압을 제공받을 때, 동시에, 제2메인배압포켓(1315b)과도 연통됨으로써 제2메인배압포켓(1315b)의 중간압도 함께 제공받아 베인(1351, 1352, 1353) 후단의 배압이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 3에는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 원호면을 구비한 형태로 이루어진 채로, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)에 연결되어 있고, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 원호면의 직경은 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b) 사이의 거리보다 작도록 이루어진 예가 도시된다.
일례로, 제1메인배압포켓(1315a) 및 제1서브배압포켓(1325a)으로부터 고압의 배압력을 제공받게 되면, 베인(1351, 1352, 1353)은 최대 인출되어 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주에 접촉하게 되고, 제2메인배압포켓(1315b) 및 제2서브배압포켓(1325b)으로부터 중간압의 배압력을 제공받게 되면, 베인(1351, 1352, 1353)은 상대적으로 적게 인출되어 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주와 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있게 된다.
베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 흡입구(1331)에 인접하게 되어, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)의 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스 될 때까지 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주에 접촉되도록 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되어 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b) 내의 기 결정된 배압력이 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)를 통하여 베인(1351, 1352, 1353)의 후단을 가압하고, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)은 실린더(133)의 내주를 가압하며 접촉되게 된다.
본 발명에서는, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 모두에 구비되어 있는 예에 대하여 서술한다.
또한, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 각각에 하나 이상으로 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 각각에 두 개로 형성되는 예에 대하여 서술한다.
하지만, 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 메인베어링(131)에만 구비되어 있을 수 있으며, 또한, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 각각에 하나 또는 세개의 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 형성되는 예도 가능하다.
메인베어링(131)은 실린더(133)의 상측을 복개하도록 상기 실린더(133)와 결합되는 메인플레이트(1311)를 포함할 수 있다.
또한, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하측을 복개하도록 상기 실린더(133)와 결합되는 서브플레이트(1321)를 포함할 수 있다.
배압포켓은, 메인베어링(131)의 메인플레이트(1311)의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격 형성되는 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)을 포함할 수 있다. 또한, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 서브베어링(132)의 상면에서 기 결정된 간격을 두고 이격 형성되는 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)을 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)의 세부 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
만일, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)의 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스 될 때까지 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되지 않는 경우, 베인(1351, 1352, 1353) 후단의 압력이 낮아지게 되어 베인(1351, 1352, 1353)이 후단으로 밀리는 힘에 의해 순간적으로 뒤로 밀리게 한뒤 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 흡입구(1331) 근방을 타격하는 채터링 현상이 발생할 수 있다.
채터링 현상에 의해 로터리 압축기(100)의 효율을 저하시키고 신뢰성 이슈를 발생시키는 문제가 있었다.
본 발명의 로터리 압축기(100)는, 이하에서 서술되는 베인(1351, 1352, 1353)의 후단의 고압의 배압력이 유지될 수 있는 구조에 의해, 고압의 누적된 냉매가 실린더(133) 측면의 흡입구(1331)로 바이패스 될 때까지 베인(1351, 1352, 1353)이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있다.
한편, 실린더(133), 롤러(134), 복수의 베인(1351, 1352, 1353), 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)을 포함하여 압축부(130)를 구성하게 되는 것으로 이해될 수 있다. 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 실린더(133)의 상하 양측에 각각 구비되어 실린더(133)와 함께 압축공간(V)을 형성하고, 롤러(134)는 압축공간(V)에 회전 가능하게 설치되며, 베인(1351, 1352, 1353)은 롤러(134)에 미끄러지게 삽입되고, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)의 내주와 각각 맞닿아 압축공간(V)은 복수의 압축실로 구획된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 메인베어링(131)은 케이싱(110)의 중간쉘(111)에 고정 설치될 수 있다. 예를 들어 메인베어링(131)은 중간쉘(111)에 삽입되어 용접될 수 있다.
메인베어링(131)은 실린더(133)의 상단에 밀착되어 결합될 수 있다. 이에 따라 메인베어링(131)은 압축공간(V)의 상측면을 형성하고, 롤러(134)의 상면을 축방향으로 지지하는 동시에 회전축(123)의 상반부를 반경방향으로 지지한다.
메인베어링(131)은 메인플레이트부(1311)를 포함할 수 있다. 메인플레이트부(1311)는 실린더(133)의 상측을 복개하도록 실린더(133)와 결합될 수 있다.
메인베어링(131)은 메인부시부(1312)를 더 포함할 수 있다.
메인부시부(1312)는 메인플레이트부(1311)의 중심에서 구동모터(120)를 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 상반부를 지지한다.
메인플레이트부(1311)는 원판형상으로 형성되고, 메인플레이트부(1311)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면에 밀착되어 고정될 수 있다. 메인플레이트부(1311)에는 적어도 한 개 이상의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 형성되고, 메인플레이트부(1311)의 상면에는 각각의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)를 개폐하는 복수의 토출밸브(1361, 1362, 1363)가 설치되며, 메인플레이트부(1311)의 상측에는 토출구(1313a, 1313b, 1313c)와 토출밸브(1361, 1362, 1363)를 수용하도록 토출공간(미부호)을 구비한 토출머플러(137)가 설치될 수 있다. 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
도 5는 메인베어링(131)의 저부와, 서브베어링(132)의 상부를 각각 도시하는 사시도이고, 도 6은 토출 배압이 유지되어 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 흡입구(1331)에 인접하도록 배치된 예를 도시하는 사시도이며, 도 7은 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 흡입구(1331)에 인접할 때, 토출배압이 유지되는 예를 도시하는 개념도이다. 또한, 도 8은 베인(1351, 1352, 1353) 선단에서의 압력 구간과 베인(1351, 1352, 1353) 후단에서의 압력 구간을 도시하는 개념도이고, 도 9는 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)과, 로터와 실린더(133) 간의 접점과, 실린더(133)의 내주 사이에서 고압 냉매가 수용되는 사체적(V4)을 도시하는 확대단면도, 도 10a은 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)에 실린더(133)의 접점 근처에 배치되는 때에, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 토출압이 가해지는 작용력을 도시하는 개념도이고, 도 10b은 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)에 실린더(133)의 접점 근처에 배치되는 때에, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 중간압이 가해지는 작용력을 도시하는 개념도이다.
도 5에는 도 4에서의 메인베어링(131)의 저부와, 서브베어링(132)의 상부를 보이기 위해, 메인베어링(131)과 서브베어링(132)만 도시되어 있으며, 도 4에서의 롤러(134) 및 실린더(133)의 구성은 도시되어 있지 않다.
도 5를 참조하면, 메인플레이트부(1311)의 축방향 양쪽 측면 중에서 롤러(134)의 상면을 마주보는 메인플레이트부(1311)의 하면에는 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)이 형성될 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 원호 형상으로 형성되어 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 내주면은 원형으로 형성되되, 외주면은 후술할 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)을 고려하여 타원 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 도 5 및 도 7 등을 참조하면, 상대적으로 넓은 폭을 구비하는 제1메인배압포켓(1315a)과 상대적으로 좁은 폭을 구비하는 제2메인배압포켓(1315b)의 예가 도시되며, 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b) 모두 내주면은 원형으로 형성되며 외주면은 타원형으로 형성되는 예가 도시되나 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1메인배압포켓(1315a)은 고압의 냉매가 수용되어, 고압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 제공 가능하게 하고, 제2메인배압포켓(1315b)은 중간압의 냉매가 수용되어, 중간압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 제공 가능하게 한다.
제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 롤러(134)의 외경범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V)으로부터 분리될 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)에서의 배압은 제2메인배압포켓(1315b)에서의 배압 보다 클 수 있다. 즉, 제1메인배압포켓(1315a)은, 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에 부근에 구비됨으로써, 토출 배압을 제공할 수 있다. 또한, 제2메인배압포켓(1315b)은 흡입압과 토출압 사이의 중간압을 형성할 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)은 후술할 제1 메인베어링돌부(1316a)와 롤러(134)의 상면(134a) 사이의 미세통로를 오일(냉매오일)이 통과하여 제1메인배압포켓(1315a)으로 유입될 수 있다.
제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V) 중에서 중간압을 이루는 압축실의 범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제2메인배압포켓(1315b)은 중간압을 유지하게 된다.
제2메인배압포켓(1315b)은 제1메인배압포켓(1315a)에 비해 낮은 압력인 중간압을 형성한다. 제2메인배압포켓(1315b)은 제1 오일통공(126a)을 통해 메인베어링(131)의 메인베어링구멍(1312a)으로 유입되는 오일이 제2메인배압포켓(1315b)으로 유입될 수 있다. 제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V) 중에서 흡입압을 이루는 압축실(V2)의 범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제2메인배압포켓(1315b)은 흡입압을 유지하게 된다.
또한, 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 내주측에는 각각 제1 메인베어링돌부(1316a)와 제2 메인베어링돌부(1316b)가 메인부시부(1312)의 메인베어링면(1312b)으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)이 외부에 대해 실링되는 동시에 회전축(123)이 안정적으로 지지될 수 있다.
제1 메인베어링돌부(1316a)와 제2 메인베어링돌부(1316b)는 동일한 높이로 형성되되 제2 메인베어링돌부(1316b)의 내주측 단부면에 오일연통홈(미도시) 또는 오일연통홀(미도시)이 형성될 수 있다. 또는 제2 메인베어링돌부(1316b)의 내주측 높이가 제1 메인베어링돌부(1316a)의 내주측 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 이에 따라 메인베어링면(1312b)의 내측으로 유입되는 고압의 오일(냉매오일)은 제1메인배압포켓(1315a)으로 유입될 수 있다. 제1메인배압포켓(1315a)은 제2메인배압포켓(1315b)에 비해 고압(토출압)을 형성하게 된다.
한편, 메인부시부(1312)는 중공된 부시 형상으로 형성되고, 메인부시부(1312)의 내주면을 이루는 메인베어링구멍(1312a)의 내주면에는 제1 오일그루브(1312c)가 형성될 수 있다. 제1 오일그루브(1312c)는 메인부시부(1312)의 상하 양단 사이에서 사선 또는 나선형으로 형성되어 그 하단이 제1 오일통공(126a)에 연통될 수 있다.
도 4에는 메인부시부(1312)가 메인플레이트(1311)에서 중공된 부시 형상으로 상방향로 형성되고, 메인부시부(1312)의 내주면을 이루는 메인베어링구멍(1312a)의 내주면에는 사선 방향으로 제1 오일그루브(1312c)가 형성되는 예가 도시된다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 회전축(123)의 외주면, 즉 메인베어링부(123b)의 외주면에도 오일그루브가 사선 또는 나선형으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하단에 밀착되어 결합될 수 있다. 이에 따라 서브베어링(132)은 압축공간(V)의 하측면을 형성하고, 롤러(134)의 하면을 축방향으로 지지하는 동시에 회전축(123)의 하반부를 반경방향으로 지지한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 서브베어링(132)은 서브플레이트부(1321)를 포함할 수 있다. 서브플레이트부(1321)는 실린더(133)의 하측을 복개하도록 실린더(133)와 결합될 수 있다.
또한, 서브베어링(132)은 서브부시부(1322)를 더 포함할 수 있다. 서브부시부(1322)는 서브플레이트부(1321)의 중심에서 하부쉘(112)을 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 하반부를 지지한다.
서브플레이트부(1321)는 메인플레이트부(1311)와 마찬가지로 원판형상으로 형성되고, 서브플레이트부(1321)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면으로부터 이격될 수 있다.
서브플레이트부(1321)의 축방향 양쪽 측면 중에서 롤러(134)의 하면을 마주보는 서브플레이트부(1321)의 상면에는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)이 형성될 수 있다.
제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 앞서 설명한 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)에 각각 롤러(134)를 중심으로 대칭되게 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상대적으로 넓은 폭을 구비하는 제1서브배압포켓(1325a)과 상대적으로 좁은 폭을 구비하는 제2서브배압포켓(1325b)의 예가 도시되며, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b) 모두 내주면은 원형으로 형성되며 외주면은 타원형으로 형성되는 예가 도시되나 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제1서브배압포켓(1325a)에는 고압의 냉매가 수용되어, 고압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 제공 가능하게 하고, 제2서브배압포켓(1325b)은 중간압의 냉매가 수용되어, 중간압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 제공 가능하게 한다.
또한, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)은 각각 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b)과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1서브배압포켓(1325a)은 롤러(134)를 사이에 두고 제1메인배압포켓(1315a)과 서로 대칭되고, 제2서브배압포켓(1325b)은 롤러(134)를 사이에 두고 제2메인배압포켓(1315b)과 서로 대칭되게 형성될 수 있다.
한편, 제1서브배압포켓(1325a)의 내주측에는 제1 서브베어링돌부(1326a)가, 제2서브배압포켓(1325b)의 내주측에는 제2 서브베어링돌부(1326b)가 각각 형성될 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)에 각각 롤러(134)를 중심으로 비대칭되게 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)과는 다른 깊이로 형성될 수 있다.
또한, 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)의 사이, 정확하게는 제1 서브베어링돌부(1326a)와 제2 서브베어링돌부(1326b)의 사이 또는 제1 서브베어링돌부(1326a)와 제2 서브베어링돌부(1326b)가 서로 연결되는 부분에는 급유홀(미도시)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 급유홀(미도시)의 입구를 이루는 제1 단은 저유공간(110b)에 잠기도록 형성되고, 급유홀의 출구를 이루는 제2 단은 후술할 롤러(134)의 하면을 마주보는 서브플레이트부(1321)의 상면에서 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 회전경로상에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 롤러(134)의 회전시 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 급유홀(미도시)과 주기적으로 연통되면서 저유공간(110b)에 저장된 고압의 오일이 급유홀(미도시)을 통해 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)에 주기적으로 공급될 수 있고, 이를 통해 각각의 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)의 내주면(1332)을 향해 안정적으로 지지될 수 있다.
한편, 서브부시부(1322)는 중공된 부시 형상으로 형성되고, 서브부시부(1322)의 내주면을 이루는 서브베어링구멍(1322a)의 내주면에는 제2 오일그루브(1322c)가 형성될 수 있다. 제2 오일그루브(1322c)는 서브부시부(1322)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성되어 그 상단이 회전축(123)의 제2 오일통공(126b)에 연통될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 회전축(123)의 외주면, 즉 서브베어링(132)부(123c)의 외주면에도 오일그루브가 사선 또는 나선형으로 형성될 수 있다.
또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 메인베어링(131)이나 서브베어링(132) 중에서 어느 한쪽에만 형성될 수도 있다.
한편, 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 앞서 설명한 바와 같이 메인베어링(131)에 형성될 수 있다.
하지만, 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 서브베어링(132)에 형성되거나 또는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 각각 형성될 수도 있고, 실린더(133)의 내주면과 외주면 사이를 관통하여 형성될 수도 있다. 본 실시예는 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 메인베어링(131)에 형성된 예를 중심으로 설명한다.
토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 한 개만 형성될 수도 있다. 하지만 본 실시예에 따른 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 압축진행방향(또는 롤러(134)의 회전방향, 도 3에서 롤러(134)에 화살표로 표시된 시계방향)을 따라 기설정된 간격을 두고 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 형성될 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 2개씩 쌍을 이루며, 총 6개의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 메인베어링(131)을 관통하도록 형성되어 있는 예가 도시된다.
통상, 베인 로터리 압축기(100)는 롤러(134)가 압축공간(V)에서 대해 편심지게 배치됨에 따라 그 롤러(134)의 외주면(1341)과 실린더(133)의 내주면(1332) 사이에 거의 접촉하는 근접점(P1)이 발생되고, 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 근접점(P1) 근처에 형성되게 된다. 이에 따라 압축공간(V)은 근접점(P1)에 근접할수록 실린더(133)의 내주면(1332)과 롤러(134)의 외주면(1341) 사이의 간격이 크게 좁아지게 되므로 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 면적을 확보하기가 어렵게 된다.
근접점(P1)은 도 3 등에서 확인되는 바와 같이, 도 3 상에서 롤러(134)의 최상단 위치의 센터 라인에 구비될 수 있는데, 반드시 이러한 위치에 한정되는 것은 아니다.
이에, 본 실시예와 같이 토출구(1313a, 1313b, 1313c)를 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)로 나눠 롤러(134)의 회전방향(또는 압축진행방향)을 따라 형성될 수 있다. 또한, 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 각각 한 개씩 형성할 수도 있지만, 본 실시예와 같이 2개 한 쌍씩 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 근접부(1332a)에서 상대적으로 멀게 배치된 토출구(1313a, 1313b, 1313c)부터 제1 토출구(1313a), 제2 토출구(1313b), 제3 토출구(1313c) 순으로 배열되는 예가 도시된다. 도 3에서 도시된 예에 따르면, 한 개의 압축실에 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 연통될 수 있게 된다.
한편, 도면에서 도시되지는 않았지만, 제1 토출구(1313a)와 제2 토출구(1313b) 사이의 제1 간격과, 제2 토출구(1313b)와 제3 토출구(1313c) 사이의 제2 간격과, 제3 토출구(1313c)와 제1 토출구(1313a) 사이의 제3 간격은 서로 동일하게 형성될 수도 있다. 제1 간격, 제2 간격 및 제3 간격 각각은 제1 압축실(V1)의 원주길이, 제2 압축실(V2)의 원주길이, 제3 압축실(V3)의 원주길이와 대략 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 한 개의 압축실에 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 연통될 수 있고, 한 개의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에 복수의 압축실이 연통되지 않고, 제1 압축실(V1)에 제1 토출구(1313a)가, 제2 압축실(V2)에 제2 토출구(1313b)가, 제3 압축실(V3)에 제3 토출구(1313c)가 각각 연통될 수도 있다.
다만, 본 실시예와 다르게 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 비등간격으로 형성되는 경우에는 각 압축실(V1, V2, V3)의 원주길이가 상이하게 형성되고, 한 개의 압축실에 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 연통되거나 한 개의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에 복수의 압축실이 연통될 수도 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에는 토출홈(1314)이 연장 형성될 수도 있다. 토출홈(1314)은 압축진행방향(롤러(134)의 회전방향)을 따라 원호 형상으로 연장될 수 있다. 이에 따라 선행 압축실에서 배출되지 않는 냉매가 토출홈(1314)을 통해 후행 압축실에 연통된 토출구(1313a, 1313b, 1313c)로 안내하여 그 후행 압축실에서 압축되는 냉매와 함께 토출되도록 할 수 있다. 이를 통해 압축공간(V)에서의 잔류냉매를 최소화하여 과압축을 억제함으로써 압축기 효율을 높일 수 있다.
상기와 같은 토출홈(1314)은 최종 토출구(1313a, 1313b, 1313c)(예를 들어, 제3 토출구, 1313c)에서 연장되도록 형성될 수 있다. 통상 베인 로터리 압축기(100)에서는 압축공간(V)이 근접부(근접점, 1332a)를 사이에 두고 양쪽에 흡입실과 토출실로 구획되므로, 흡입실과 토출실 사이의 실링을 고려하면 토출구(1313a, 1313b, 1313c)가 근접부(1332a)에 위치한 근접점(P1)에 중첩될 수 없다. 이에 따라 근접점(P1)과 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 사이에는 실린더(133)의 내주면(1332)과 롤러(134)의 외주면(1341) 사이가 이격되는 잔류공간이 원주방향을 따라 형성되고, 이 잔류공간에 냉매가 최종 토출구(1313a, 1313b, 1313c)를 통해 토출되지 못하고 잔류하게 된다. 잔류된 냉매는 최종 압축실의 압력을 상승시켜 과압축으로 인한 압축효율의 저하를 야기할 수 있다.
하지만, 본 실시예와 같이 토출홈(1314)이 최종 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에서 잔류공간로 연장되는 경우에는 그 잔류공간에 잔류하는 냉매가 토출홈(1314)을 통해 최종 토출구(1313a, 1313b, 1313c)로 역류하여 추가 토출되므로 최종 압축실에서의 과압축으로 인한 압축효율의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 토출홈(1314) 외에 잔류공간에 잔류배출공이 형성될 수도 있다. 잔류배출공은 토출구(1313a, 1313b, 1313c)에 비해 내경이 작게 형성되고, 잔류배출공은 토출구(1313a, 1313b, 1313c)와 달리 토출밸브에 의해 개폐되지 않고 항상 개방되도록 형성될 수 있다.
또한, 복수의 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 앞서 설명한 각각의 토출밸브(1361, 1362, 1363)에 의해 개폐될 수 있다. 각각의 토출밸브(1361, 1362, 1363)는 일단이 고정단을 이루고 타단이 자유단을 이루는 외팔보 형태의 리드밸브로 이루어질 수 있다. 이러한 각각의 토출밸브(1361, 1362, 1363)는 통상의 로터리 압축기(100)에서 널리 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 실린더(133)는 메인베어링(131)의 하면에 밀착되어 서브베어링(132)과 함께 메인베어링(131)에 볼트로 체결될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 메인베어링(131)은 케이싱(110)에 고정 결합되기에, 실린더(133)는 메인베어링(131)에 의해 케이싱(110)에 고정 결합될 수 있다.
실린더(133)는 중앙에 압축공간(V)을 이루도록 빈공간부를 구비한 환형으로 형성될 수 있다. 빈공간부는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 밀봉되어 앞서 설명한 압축공간(V)이 형성되고, 압축공간(V)에는 롤러(134)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실린더(133)는 흡입구(1331)가 내외주면을 관통하여 형성될 수 있다. 하지만, 도 2와는 다르게, 흡입구(1331)는 메인베어링(131) 또는 서브베어링(132)의 내외주면을 관통하여 형성될 수도 있다.
흡입구(1331)는 후술할 근접점(P1)을 중심으로 원주방향 일 측에 형성될 수 있다. 앞서 설명한 토출구(1313a, 1313b, 1313c)는 근접점(P1)을 중심으로 흡입구(1331)의 반대쪽인 원주방향 타측에서 메인베어링(131)에 형성될 수 있다.
실린더(133)의 내주면(1332)은 타원 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 복수의 타원, 예를 들어 서로 다른 장단비를 가지는 4개의 타원이 2개의 원점을 갖도록 조합되어 비대칭 타원 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 롤러(134)의 회전중심(축중심 또는 실린더(133)의 외경중심)을 제1 원점(Or), 제1 원점(Or)에 대해 원접부(1332b)쪽으로 치우친 제2 원점(O')을 가지도록 형성될 수 있다.
제1 원점(Or)을 중심으로 형성되는 X-Y 평면은 제3 사분면과 제4 사분면을 형성하고, 제2 원점(O')을 중심으로 형성되는 X-Y 평면은 제1 사분면과 제2 사분면을 형성하게 된다. 제3 사분면은 제3 타원에 의해, 제4 사분면은 제4 타원에 의해 각각 형성되고, 제1 사분면은 제1 타원에 의해, 제2 사분면은 제2 타원에 의해 각각 형성된다.
또한, 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 근접부(1332a), 원접부(1332b) 및 곡면부(1332c)를 포함할 수 있다. 근접부(1332a)는 롤러(134)의 외주면(또는, 롤러(134)의 회전중심, Or)으로부터 가장 근접하는 부분이고, 원접부(1332b)는 롤러(134)의 외주면(1341)으로부터 가장 멀리 위치하는 부분이며, 곡면부(1332c)는 근접부(1332a)와 원접부(1332b)의 사이를 연결하는 부분이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 롤러(134)는 실린더(133)의 압축공간(V)에 회전 가능하게 구비되고, 롤러(134)에는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 삽입될 수 있다. 이에 따라 압축공간(V)에는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 개수만큼의 압축실이 구획되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 3개로 이루어져 압축공간(V)은 3개의 압축실로 구획되는 예를 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 롤러(134)는 그 외주면(1341)이 원형으로 형성되고, 롤러(134)의 회전중심(Or)에는 회전축(123)이 단일체로 연장되거나 또는 후조립되어 결합될 수 있다. 이에 따라 롤러(134)의 회전중심(Or)은 회전축(123)의 축중심(미부호)과 동축상에 위치하게 되며, 롤러(134)는 회전축(123)과 함께 동심 회전을 하게 된다.
다만, 앞서 설명한 바와 같이 실린더(133)의 내주면(1332)이 특정방향으로 치우친 비대칭 타원 형상으로 형성됨에 따라, 롤러(134)의 회전중심(Or)은 실린더(133)의 외경중심(Oc)에 대해 편심지게 배치될 수 있다. 이에 따라 롤러(134)는 그 외주면(1341)의 일측이 실린더(133)의 내주면(1332), 정확하게는 근접부(1332a)와 거의 접촉되어 근접점(P1)을 형성하게 된다.
근접점(P1)은 앞서 설명한 바와 같이 근접부(1332a)에 형성될 수 있다. 이에 따라 근접점(P1)을 지나는 가상선은 실린더(133)의 내주면(1332)을 이루는 타원곡선의 단축에 해당할 수 있다.
또한, 롤러(134)는 그 외주면(1341)에 원주방향을 따라, 서로 이격되도록 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 형성될 수 있는데, 각 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)마다에는 후술할 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 각각 미끄러지게 삽입 결합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)은 압축진행방향(롤러(134)의 회전방향, 도 3에 롤러(134) 상에 시계 방향의 화살표 표시)을 따라 제1 베인슬롯(1342a), 제2 베인슬롯(1342b), 제3 베인슬롯(1342c)이 도시된다. 제1 베인슬롯(1342a), 제2 베인슬롯(1342b), 제3 베인슬롯(1342c)은 원주방향을 따라 등간격 또는 비등간격을 두고 서로 동일 폭과 깊이를 가지도록 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 등간격으로 이격 배치되어 형성되는 예가 도시된다.
예를 들어, 복수의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)은 각각 반경방향에 대해 기설정된 각도만큼 경사지게 형성되어, 베인(1351, 1352, 1353)의 길이가 충분히 확보될 수 있다. 이에 따라 실린더(133)의 내주면(1332)이 비대칭 타원형상으로 형성되는 경우에 롤러(134)의 외주면(1341)으로부터 실린더(133)의 내주면(1332)까지의 거리가 멀어지더라도 베인(1351, 1352, 1353)이 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)으로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있고, 이를 통해 실린더(133)의 내주면(1332)에 대한 설계 자유도를 높일 수 있다.
베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 기울어지는 방향은 롤러(134)의 회전방향에 대해 역방향, 즉 실린더(133)의 내주면(1332)과 접하는 각 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 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.
한편, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단에는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 각각 연통되도록 형성될 수 있다.
배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 각 베인(1351, 1352, 1353)의 후방측, 즉 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b,1352b,1353b)쪽으로 토출압 또는 중간압의 냉매(또는 오일)이 수용되는 공간으로, 이 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)에 채워지는 냉매(또는 오일)의 압력에 의해 각각의 베인(1351, 1352, 1353)은 실린더(133)의 내주면을 향해 가압될 수 있다. 편의상, 이하에서는 베인(1351, 1352, 1353)의 운동방향을 기준으로 실린더(133)를 향하는 방향을 전방, 반대쪽을 후방이라고 정의하여 설명할 수 있다.
배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 상단과 하단에서 각각 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 밀봉되도록 형성될 수 있다. 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 각각의 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)에 대해 독립적으로 연통될 수도 있고, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)에 의해 서로 연통되도록 형성될 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 적어도 일부가 원호면으로 형성되고, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 원호면의 직경은 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 이로 인해, 토출배압에 의한 고압의 제1메인배압포켓(1315a)에 연통되어 토출배압을 제공받을 때, 동시에, 제2메인배압포켓(1315b)과도 연통됨으로써 제2메인배압포켓(1315b)의 중간압도 함께 제공받아 베인(1351, 1352, 1353) 후단의 배압이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 7에는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 원호면을 구비한 형태로 이루어진 채로, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)에 연결되어 있고, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 원호면의 직경은 제1 및 제2메인배압포켓(1315a, 1315b) 사이의 거리보다 작도록 이루어진 예가 도시된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 각각의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)에 미끄러지게 삽입될 수 있다. 이에 따라 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 각각의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)과 대략 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 롤러(134)의 회전방향을 따라 제1 베인(1351), 제2 베인(1352), 제3 베인(1353)이라고 정의되고, 제1 베인(1351)은 제1 베인슬롯(1342a)에, 제2 베인(1352)은 제2 베인슬롯(1342b)에, 제3 베인(1353)은 제3 베인슬롯(1342c)에 각각 삽입될 수 있으며, 이러한 구성은 도 3 및 도 4에 도시된다.
복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 모두 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 각각 대략 직육면체로 형성되고, 실린더(133)의 내주면(1332)과 접하는 선단면(1351a, 1352a, 1353a)은 곡면으로 형성되며, 각각의 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)를 마주보는 후단면(1351b, 1352b, 1353b)은 직선면으로 형성될 수 있다.
한편, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)에는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)를 통해 배압력이 전달되도록 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)이 구비될 수 있다. 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)은 도 3 및 도 4 등에 도시되는 바와 같이, 기 결정된 폭을 구비하며 베인(1351, 1352, 1353)의 연장 방향과 나란하도록 형성될 수 있다. 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)에는 냉매 혹은 오일 등이 수용됨으로써, 베인(1351, 1352, 1353)에 배압력을 전달할 수 있게 한다.
복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)에 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)이 형성되어 있는 경우는, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)을 통해서 뿐만 아니라 동시에 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)을 통해서도 배압력이 전달될 수 있게 된다.
도 3 및 도 4 등에는 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)이 구비되어 있는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 예가 도시되어 있으나, 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)은 필수적인 구성은 아니며, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)을 구비하지 않으며, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)을 통해서만 배압력을 전달하는 예도 물론 가능하다.
상기와 같은 하이브리드 실린더(133)가 구비된 베인 로터리 압축기(100)는, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 구동모터(120)의 회전자(122)와 회전자(122)에 결합된 회전축(123)이 회전을 하게 되고, 회전축(123)에 결합되거나 일체로 형성된 롤러(134)가 회전축(123)과 함께 회전을 하게 된다.
그러면, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 롤러(134)의 회전에 의해 발생되는 원심력과 그 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)을 지지하는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)의 배압력에 의해 각각의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)으로부터 인출되어 실린더(133)의 내주면(1332)에 접하게 된다.
그러면, 실린더(133)의 압축공간(V)은 복수의 베인(1351, 1352, 1353)에 의해 그 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 개수만큼의 압축실(흡입실이나 토출실을 포함, V1, V2, V3)로 구획되고, 각각의 압축실(V1, V2, V3)은 롤러(134)의 회전을 따라 이동하면서 실린더(133)의 내주면(1332) 형상과 롤러(134)의 편심에 의해 체적이 가변되며, 각각의 압축실(V1, V2, V3)로 흡입되는 냉매는 롤러(134)와 베인(1351, 1352, 1353)을 따라 이동하면서 압축되어 케이싱(110)의 내부공간으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
특히, 복수의 베인(1351, 1352, 1353) 중 하나와 상기 실린더(133)의 내주 사이에 수용된 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스 될 때까지, 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 상기 실린더(133)의 내주에 접촉되도록 상기 배압력이 기 결정된 크기로 유지되게 된다.
도 3 및 도 6에서는 제1베인(1351)의 선단면(1351a)이 흡입구(1331)측 실린더(133)에 접촉하기 시작하는 예가 도시되어 있는데, 제1베인(1351)의 후단에서는 고압의 배압력이 제공됨으로써 채터링의 발생되지 않으며, 제1베인(1351)은 실린더(133)의 내주에 접촉되게 되며, 제1베인(1351)의 선단면(1351a)이 흡입구(1331)를 지나면서, 상기 제1베인(1351) 선단면(1351a, 1352a, 1353a)과 실린더(133) 내주 사이의 고압 냉매는 흡입구(1331)로 바이패스된다.
도 6에는 롤러(134)가 시계 방향으로 회전할 때, 제1베인(1351)이 접점을 지난 후에 사체적(V4, 도 6 및 도 9에 도시) 내에 수용된 고압 냉매가 실린더(133)의 흡입구(1331)와 연통되면서, 흡입구(1331)로 바이패스되는 예가 도시된다.
이때, 제1메인배압포켓(1315a) 및 제1서브배압포켓(1325a)과 연통되는 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)에 고압의 배압에 의해 제1베인(1351)의 선단면(1351a)은 뒤로 밀리지 않으면서, 실린더(133)의 내주에 접촉되게 된다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 기존 베인 타입 멀티 배압 구조에서 액이 유입될 때 로터와 베인(1351, 1352, 1353) 노즈부의 사체적(V4, 도 6 및 도 9에 도시)에 고압의 액이 잔류하게 되고 배압력이 떨어지는 구간에서 배압력이 떨어지는 구간에서 베인(1351, 1352, 1353)을 밀어 채터링 현상이 발생하게 된다.
이에, 본 발명의 로터리 압축기(100)는, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 중 적어도 하나에는 상기 압축공간(V)에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 구비되고, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단에는 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)에 연통된 상태에서 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)으로부터 배압력을 제공받아 상기 베인(1351, 1352, 1353)을 상기 실린더(133)의 내주를 향해 가압하게 하도록 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 후단이 수용되는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 형성되며, 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스될 때까지, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주에 접촉되도록 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은 상기 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통된다.
이로 인해, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단과 실린더(133) 내주 사이에서 누적될 수 있는 고압 냉매를 실린더(133) 측면의 흡입구(1331)로 바이패스 할 수 있으며, 상기 고압 냉매가 실린더(133) 측면의 흡입구(1331)로 바이패스 할 때까지 베인(1351, 1352, 1353)이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있다.
도 7에는 좌측의 제1메인배압포켓(1315a) 및 제1서브배압포켓(1325a)에 고압이 형성되고, 우측의 제2메인배압포켓(1315b) 및 제2서브배압포켓(1325b)에 중간압이 형성되는 예가 도시된다. 제1메인배압포켓(1315a) 및 제1서브배압포켓(1325a)에는 제1배압챔버(1343a) 및 제3배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 연통되어 있는데, 제1배압챔버(1343a)는 제1메인배압포켓(1315a) 및 제1서브배압포켓(1325a)과, 제1베인(1351)이 접점 이후 실린더(133)의 흡입구(1331) 시작점에 접촉할 때까지 연통되도록 배치되어 있는 예가 도시된다.
또한, 도 7을 참조하면, 제1메인배압포켓(1315a)에서의 배압(Pd)과; 상기 제1베인(1351)의 선단면(1351a, 도 9)과, 상기 실린더(133)의 내주와, 상기 롤러(134)의 외주와 상기 실린더(133)의 내주가 접하는 접점 사이에서의 압력(Pdv)과; 상기 베인슬롯(1342a, 도 9)의 내측단의 배압챔버(1343a)의 배압(Pvh)과; 제2메인배압포켓(1315b)에서의 배압(Pm)이 도시되어 있다.
이 압력들은, 제1베인(1351)이 상기 제1베인(1351)의 선단면(1351a)과, 상기 실린더(133)의 내주와, 상기 롤러(134)의 외주와 상기 실린더(133)의 내주가 접하는 접점을 지나 상기 흡입구(1331)를 지날 때까지 [수학식 1]의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Pd = Pdv = Pvh > Pm
[수학식 1]을 만족함으로써, 제1베인(1351)의 선단면(1351a)과 후단에서의 압력이 동일하게 형성됨으로써, 제1베인(1351)이 실린더(133)의 내주를 타격하는 채터링의 발생이 억제될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, [수학식 1]을 만족하기 위해서, 제1메인배압포켓(1315a) 및/또는 제1서브배압포켓(1325a)은, 제1배압챔버(1343a)와 연통되는 상태를 유지하여야 한다. 도 3에는 제1베인(1351)이 실린더(133)의 흡입구(1331)의 일 측에 접촉하는 상태에서도 제1배압챔버(1343a)와 제1메인배압포켓(1315a) 및/또는 제1서브배압포켓(1325a)이 연통된 상태를 유지하고 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 로터리 압축기(100)는 베인(1351, 1352, 1353)의 후단의 고압의 배압력이 유지될 수 있는 구조에 의해, 고압의 누적된 냉매가 실린더 측면의 흡입구로 바이패스 될 때까지 베인(1351, 1352, 1353)이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기(100)는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 중 하나에 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 구비되고, 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단에는 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)가 형성되고 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 내주에 접촉되도록 고압의 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)이 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되는 구조에 의해, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)과 실린더(133) 내주 사이에서 누적될 수 있는 고압 냉매를 실린더(133) 측면의 흡입구(1331)로 바이패스 할 수 있으며, 상기 고압 냉매가 실린더 측면의 흡입구(1331)로 바이패스 할 때까지 베인(1351, 1352, 1353)이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시키게 할 수 있다.
이 때, 베인(1351, 1352, 1353)과, 실린더(133) 사이의 사체적(V4)에 수용된 고압 냉매가 실린더(133) 측면의 흡입구(1331)로 바이패스 할 때까지 베인(1351, 1352, 1353)이 뒤로 밀리지 않도록 토출 배압력을 유지시킴으로써, 흡입 구간에서의 채터링을 예방하여 신뢰성을 향상시킬 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기(100)는 토출 배압 각도 변경으로 채터링 개선하고, 특히, 냉매유입 및 저부하 조건에서 채터링 개선을 통한 흡입구 찍힘 현상을 개선할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 롤러(134)의 중심을 원점으로 하여, 상기 롤러(134)의 외주와 상기 실린더(133)의 내주가 접하는 접점(P1)과, 상기 흡입구(1331)의 일 측까지의 각도 A는, 38도 내지 40도일 수 있다.
40도까지는 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 고압의 토출 배압이 제공되어야 한다.
만일, 상기 각도 A가 40도 이상인 위치까지 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 고압의 토출 배압이 제공되면, 베인(1351, 1352, 1353)과 실린더(133) 간의 기계 마찰 손실이 증가되고, 신뢰성 이슈가 발생되는 문제가 발생되게 된다.
도 9에는 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)과, 로터와 실린더(133) 간의 접점(P1)과, 실린더(133)의 내주 사이에서 고압 냉매가 수용되는 사체적(V4)이 도시된다. 도 9의 사체적(V4)에 고압의 가스 및 액이 누적되어 있으며, 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)의 흡입구(1331)로 바이패스될 때까지, 사체적(V4) 내에서의 고압 냉매에 의한 압력이 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)에 작용하게 된다. 물론, 이때, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에서 고압이 작용하여 베인(1351, 1352, 1353)의 선후단에 균일한 압력이 작용하여 채터링의 발생이 억제되는 점에 대해서는 전술하였다.
또한, 도 10a는 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 접점 근처에 배치되는 때에, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 토출압이 가해지는 작용력을 도시되는데, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와, 제1메인배압포켓(1315a)과 제1서브배압포켓(1325a)이 연통되어, 제1메인배압포켓(1315a)과 제1서브배압포켓(1325a)으로부터 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)로 토출압이 제공되는데, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)과, 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)을 통해서 토출배압이 제공되는 예가 도시된다.
도 10a에서, 제1메인배압포켓(1315a)과 제1서브배압포켓(1325a)이, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되는 경우에는 제2메인배압포켓(1315b)과 제2서브배압포켓(1325b)이, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되지 않는다.
한편, 도 10b는 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1352a, 1353a)이 실린더(133)의 접점 근처에 배치되는 때에, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단에 중간압이 가해지는 작용력을 도시되는데, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와, 제2메인배압포켓(1315b)과 제2서브배압포켓(1325b)이 연통되어, 제2메인배압포켓(1315b)과 제2서브배압포켓(1325b)으로부터 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)로 중간압이 제공되는데, 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b, 1352b, 1353b)과, 가압유로홈(1351c, 1352c, 1353c)을 통해서 중간압이 제공되는 예가 도시된다.
또한, 도 10b에서, 제2메인배압포켓(1315b)과 제2서브배압포켓(1325b)이, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되는 경우에는 제1메인배압포켓(1315a)과 제1서브배압포켓(1325a)이, 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)와 연통되지 않는다.
도 11은 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 측과 흡입구(1331) 측에 각각 가속도 센서를 설치한 예를 도시한 개념도이고, 도 12는 도 11에서 액유입전과 액유입시의 토출구(1313a, 1313b, 1313c) 측과 흡입구(1331) 측에서 가속도를 측정한 결과를 도시하는 표이며, 도 13은 종래 기술과 본 발명의 효율을 비교하여 도시하는 그래프이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 채터링 유무를 판단하기 위해 기존구조와 본 발명의 구조의 실린더(133)에 가속도 센서를 설치하여 가속도를 측정하였다. 기존구조의 안정화 상태를 100%로 비교했을 때 액유입시 토출측의 과압축으로 인한 가속도 증가는 286%로 증가하였고, 흡입측은 흡입 안정상태 가속도 대비 343% 증가하여 채터링이 유발됨을 확인할 수 있다.
도 12에서, 본 발명의 특허 구조의 가속도 측정결과 액유입전 흡입측의 가속도가 소폭 증가하는 부분은 베인(1351, 1352, 1353)과 실린더(133) 간의 접촉력이 기존구조대비 증가하기 때문이나 우려할 수준은 아니며 액유입시 기존구조 안정상태 대비 토출측은 75% 수준 흡입측은 110%수준으로 채터링이 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
또한, 도 13을 참조하면, 효율 영향도 검토를 위해 공조용 압축기 냉방표준 조건으로 검토한 결과 기존 배압 각도의 베어링 대비 본 발명에서의 메인/서브 베어링의 적용에 의해 본 발명의 로터리 압축기(100)는, 냉방능력이 증가하고 입력이 감소하여 효율이 1.1% 향상됨을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 로터리 압축기(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
110: 케이싱 110a: 내부공간
110b: 저유공간 110c: 유분리공간
111: 중간쉘 112: 하부쉘
113: 상부쉘 115: 흡입관
116: 토출관 120: 구동모터
121: 고정자 122: 회전자
123: 회전축 123a: 주축부
123b: 메인베어링부 123c: 서브베어링부
125: 오일유로 126a: 제1 오일통공
126b: 제2 오일통공 127: 오일픽업
130: 압축부 131: 메인베어링
1311: 메인플레이트부 1312: 메인부시부
1312a: 메인베어링구멍 1312b: 메인베어링면
1312c: 제1 오일그루브 1313, 1313a,1313b,1313c: 토출구
1314: 토출홈 1315a: 제1 메인배압포켓
1315b: 제2 메인배압포켓 1316a: 제1 메인베어링돌부
1316b: 제2 메인베어링돌부 132: 서브베어링
1321: 서브플레이트부 1322: 서브부시부
1322a: 서브베어링구멍 1322b: 서브베어링면
1322c: 제2 오일그루브 1325a: 제1 서브배압포켓
1325b: 제2 서브배압포켓 1326a: 제1 서브베어링돌부
1326b: 제2 서브베어링돌부 133: 실린더
1331: 흡입구 1332: 실린더의 내주면
1332a: 근접부 1332b: 원접부
134: 롤러 1341: 롤러의 외주면
1342a: 제1 베인슬롯 1342b: 제2 베인슬롯
1342c: 제3 베인슬롯 1343a: 제1 배압챔버
1343b: 제2 배압챔버 1343c: 제3 배압챔버
1351,1352,1353: 베인 1351a,1352a,1353a: 베인의 선단면
1351b,1352b,1353b: 베인의 후단면 1361,1362,1363: 토출밸브
137: 토출머플러 151: 제1 축방향지지부
152: 제2 축방향지지부
Or: 롤러의 중심 O': 압축공간 중심
P1: 접점
V: 압축공간 V1: 제1압축공간
V2: 제2압축공간 V3: 제3압축공간
V4: 사체적

Claims (20)

  1. 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되는 흡입구를 구비하는 실린더;
    상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 내부의 일 측에서 배압력이 제공되는 복수의 베인슬롯이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 롤러; 및
    상기 롤러와 함께 회전하도록 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 배압력에 의해 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되어 상기 압축공간을 복수 개의 압축실로 구획하는 복수의 베인을 포함하고,
    상기 복수의 베인 중 하나와 상기 실린더의 내주 사이에는 고압 냉매가 수용 가능하도록 이루어지고, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스 될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압력은 기 결정된 크기로 유지되는 로터리 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 양 단에 각각 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 더 포함하고,
    상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고,
    상기 베인슬롯의 내측단에는 상기 배압포켓에 연통된 상태에서 상기 배압포켓으로부터 배압력을 제공받아 상기 베인을 상기 실린더의 내주를 향해 가압하게 하도록 상기 베인의 후단이 수용되는 배압챔버가 형성되며,
    상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압포켓은 상기 배압챔버와 연통되는 로터리 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2메인배압포켓을 포함하는 로터리 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2서브배압포켓을 더 포함하는 로터리 압축기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1메인배압포켓에서의 배압은, 상기 제2메인배압포켓에서의 배압 보다 큰 로터리 압축기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 배압챔버는 적어도 일부가 원호면으로 형성되고, 상기 배압챔버의 원호면의 직경은 상기 제1메인배압포켓 및 상기 제2메인배압포켓 사이의 거리보다 작은 로터리 압축기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1메인배압포켓에서의 배압(Pd);
    상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에서의 압력(Pdv);
    상기 베인슬롯의 내측단의 배압챔버의 배압(Pvh); 및
    상기 제2메인배압포켓에서의 배압(Pm)은,
    상기 베인이 상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점을 지나 상기 흡입구를 지날 때까지 [수학식 1]의 조건을 만족하는 로터리 압축기.
    [수학식 1]
    Pd = Pdv = Pvh > Pm
  8. 제4항에 있어서,
    제1 및 제2메인배압포켓, 제1 및 제2서브배압포켓은, 내주면은 원호로 형성되고, 외주면은 타원의 호로 형성되는 로터리 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 롤러의 중심을 원점으로 할 때, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점과, 상기 흡입구의 일 측까지의 각도는, 38도 내지 40도인 로터리 압축기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 베인의 선단면은 곡면으로 형성되며,
    상기 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에는 상기 고압 냉매가 수용되는 로터리 압축기.
  11. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동모터;
    상기 케이싱의 내부에 설치되고, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되는 흡입구를 구비하는 실린더;
    상기 구동모터로부터 전달되는 회전 동력에 의해 회전 가능하도록 상기 실린더의 압축공간에 설치되고, 내부의 일 측에서 배압력이 제공되는 복수의 베인슬롯이 외주면을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 롤러;
    상기 롤러와 함께 회전하도록 상기 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되며, 상기 배압력에 의해 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되어 상기 압축공간을 복수 개의 압축실로 구획하는 복수의 베인; 및
    상기 실린더의 양 단에 각각 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고,
    상기 복수의 베인 중 하나와 상기 실린더의 내주 사이에는 고압 냉매가 수용되고, 상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스 될 때까지, 상기 배압력이 기 결정된 크기로 유지되어 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되는 로터리 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동모터는,
    상기 케이싱의 내주에 고정 설치되는 고정자;
    상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자; 및
    상기 회전자의 내부에 결합되어 상기 회전자와 함께 회전하며, 상기 롤러에 연결되어 상기 롤러를 회전 가능하게 하는 회전력을 전달하는 회전축을 포함하는 로터리 압축기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고,
    상기 베인슬롯의 내측단에는 상기 배압포켓에 연통된 상태에서 상기 배압포켓으로부터 배압력을 제공받아 상기 베인을 상기 실린더의 내주를 향해 가압하게 하는 배압챔버가 형성되며,
    상기 고압 냉매가 상기 흡입구로 바이패스될 때까지, 상기 베인의 선단면이 상기 실린더의 내주에 접촉되도록 상기 배압포켓은 상기 배압챔버와 연통되는 로터리 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 메인 베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2메인배압포켓을 포함하는 로터리 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되는 제1 및 제2서브배압포켓을 더 포함하는 로터리 압축기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1메인배압포켓에서의 배압은, 상기 제2메인배압포켓에서의 배압 보다 큰 로터리 압축기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1메인배압포켓에서의 배압(Pd);
    상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에서의 압력(Pdv);
    상기 베인슬롯의 내측단의 배압챔버의 배압(Pvh); 및
    상기 제2메인배압포켓에서의 배압(Pm)은,
    상기 베인이 상기 베인의 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점을 지나 상기 흡입구를 지날 때까지 [수학식 1]의 조건을 만족하는 로터리 압축기.
    [수학식 1]
    Pd = Pdv = Pvh > Pm
  18. 제15항에 있어서,
    제1 및 제2메인배압포켓, 제1 및 제2서브배압포켓은, 내주면은 원호로 형성되고, 외주면은 타원의 호로 형성되는 로터리 압축기.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 롤러의 중심을 원점으로 할 때, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점과, 상기 흡입구의 일 측까지의 각도는, 38도 내지 40도인 로터리 압축기.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 실린더의 내주면과 접하는 상기 베인의 선단면은 곡면으로 형성되며,
    상기 선단면과, 상기 실린더의 내주와, 상기 롤러의 외주와 상기 실린더의 내주가 접하는 접점 사이에는 상기 고압 냉매가 수용되는 로터리 압축기.
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