KR20230057525A - 로터리 압축기 - Google Patents

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노기율
이민호
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되되 측방향으로 형성되는 흡입구를 구비하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 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 단에서 상기 베인의 양 면에 각각 접촉되도록 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고, 상기 메인베어링 및 서브베어링과 접촉하는 상기 베인의 적어도 하나의 면은, 기 결정된 곡률을 구비하는 곡면으로 형성되는 로터리 압축기를 제공한다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 베인 회전 시의 단면의 윤활 특성을 개선함으로써 손실을 최소화할 수 있는 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.
종래의 로터리 압축기는 로터부 내에서 베인이 로터부와 같이 고속으로 회전하면서 실린더 내면으로 돌출되어, 베인의 선단부가 실린더 내주와 접촉된다.
로터부의 외주부 부근에 로터부의 중심축과 평행한 원통형상의 부시 지지부가 설치되고, 그 속에 한 쌍의 개략 반원주형의 부시를 통하여 베인이 지지된다.
또한, 베인의 배면에 배치된 홈에 베인 얼라이너 돌기를 감입되어 회전 시에 베인이 내주의 법선 방향 또는 실린더 내주의 법선 방향에 대해 일정한 경사를 갖도록 지지된다.
베인의 선단부의 곡률은 실린더 내주의 곡률과 거의 동등하고, 또한 상기 베인의 선단과 실린더의 내주는 법선이 항상 거의 일치하는 상태로 압축 동작 진행되는데, 베인 얼라이너 중의 적어도 하나를 베인과 일체로 구성하여 베인 선단과 실린더 내주를 비접촉으로 할 수 있는 구조의 로터리 압축기가 알려져 있다.
이러한 종래의 로터리 압축기는, 베인 얼라이너와 같은 부품이 추가되어 비용 증가되는 문제가 있었다.
또한, 베인 배면 홈에 베인 얼라이너 돌기를 감입하기 때문에 베인 얼라이너가 같이 회전하게 되고, 이로 인한 얼라이너 단면과 측면에 마찰이 발생되는 문제가 있었다.
또한, 베인의 움직임이 얼라이너 돌기에 의해 구속되어 응력이 돌기에 전달되어 신뢰성의 문제가 발생되는 문제가 있었다.
한편, 종래의 베인 로터리 압축기에서, 압축과정 동안에 베인은 회전, 돌출 및 후퇴하는 움직임을 가지며, 이 과정에서 많은 마찰을 발생시킨다.
베인의 선단부는 실린더의 내면과 접촉하여 고속 회전하며, 롤러에 있는 베인 슬롯과의 접촉에 의해 베인 측면에는 마찰이 발생하게 된다.
특히, 베인은 기울어진 상태로 회전하기 때문에 압축기 운전 종류 후에 기구부를 분해하여 마모 정도를 확인해보면, 베인의 상하단 각각에 접촉된 베어링의 단면에는 베인 회전 영역과 동일한 짙은 마모흔이 발생되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 베어링의 마모를 저감할 수 있는 구조의 로터리 압축기의 개발이 요구된다.
또한, 베인 회전 시의 단면의 윤활 특성을 개선함으로써 손실을 최소화할 수 있는 고효율의 로터리 압축기의 개발이 요구된다.
일본 공개 특허 특개2014-125962
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은, 베인의 상하단과 베어링 사이에서 선접촉하던 부분을 면접촉하도록 유도할 수 있는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 베인 회전 시에, 베인과 베어링 사이의 윤활 특성을 개선함으로써 손실을 최소화할 수 있는 고효율의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은, 고속으로 회전하는 축과 베인, 및 압축부의 기밀 유지를 위해 고정된 베어링의 단면 사이에서 발생하는 마찰을 저감시킴으로, 로터리 압축기의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은, 베인의 회전 시에 베어링과 베인 사이에서의 윤활 특성을 개선할 수 있는 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은, 베인의 회전 시에 베인이 기울어지더라도 곡률에 의한 면접촉할 수 있게 하여 누설길이가 길어짐으로써 유막이 파괴되는 것을 방지하기 위한 구조의 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은, 베인이 수용되는 부분에서의 유압을 감소시키도록 일부 오일을 회수하며 전체적인 윤활 구조를 변경할 수 있는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 로터리 압축기는, 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되되 측방향으로 형성되는 흡입구를 구비하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 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 단에서 상기 베인의 양 면에 각각 접촉되도록 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고, 상기 메인베어링 및 서브베어링과 접촉하는 상기 베인의 적어도 하나의 면은, 기 결정된 곡률을 구비하는 곡면으로 형성된다.
이러한 구조에 의해, 베인의 상하 단면에 곡률을 적용함으로써 베인의 상하단과 베어링 사이에서 선접촉하던 부분을 면접촉하게 할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 상기 메인베어링 및 서브베어링에는, 상기 베인의 곡면과 연결되는 홈부가 형성된다.
베인의 상하 단면과 접촉하는 베어링의 단면에 홈이 구비되어 베인의 회전 시에, 베인과 베어링 사이의 윤활 특성을 개선함으로써 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 베인의 곡면에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는, 상기 베인의 면과 상기 메인베어링 및 서브베어링 사이의 조립 공차 보다 크고, 0.2 mm 이하일 수 있다.
한편, 상기 홈부는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가질 수 있다.
상기 홈부는 상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 일 면에 상기 메인베어링 및 서브베어링의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
이로 인해, 로터와 함께 베인이 회전하는 경우, 유압이 증가하는 베인과 베인 슬롯 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 메인베어링은 상기 실린더의 상단에 설치되고, 상기 홈부는, 상기 베인의 하나의 면과 접촉하는 상기 메인베어링에 구비되고, 상기 실린더의 상단과 나란하도록 형성되는 제1부분; 및 상기 제1부분과 교차하도록 상기 제1부분에 연결되게 형성되어 측면을 형성하는 제2부분을 포함할 수 있다.
실린더의 상단에 설치되는 메인베어링은 유막이 부족하기에, 메인베어링의 홈부에 오일이 수용되게 되어 기존 보다 향상된 윤활 환경이 조성될 수 있다.
또한, 상기 서브베어링은 상기 실린더의 하단에 설치되고, 상기 홈부는, 상기 베인의 하나의 면과 접촉하는 상기 서브베어링에 구비되고, 상기 실린더의 상단과 나란하도록 형성되는 제3부분; 및 상기 제3부분과 교차하도록 상기 제3부분에 연결되게 형성되어 측면을 형성하는 제4부분을 포함할 수 있다.
상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고, 상기 홈부는, 상기 배압포켓과 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 메인베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1메인배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2메인배압포켓을 포함하며, 상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 상기 제1 메인배압포켓과, 상기 제2메인배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되고, 상기 복수 개의 홈부 중에서 일부의 홈부는 다른 홈부 보다 크게 형성되고, 크게 형성되는 홈부는, 상기 제1 및 제2메인배압포켓의 사이에 구비될 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따르면, 상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1서브배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2서브배압포켓을 포함하며, 상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 상기 제1 서브배압포켓과, 상기 제2 서브배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되고, 상기 복수 개의 홈부 중에서 일부의 홈부는 다른 홈부 보다 크게 형성되고, 크게 형성되는 홈부는, 상기 제1 및 제2서브배압포켓의 사이에 구비될 수 있다.
또 다른 상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 로터리 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동모터; 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되되 측방향으로 형성되는 흡입구를 구비하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 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 단에서 상기 베인의 양 면에 각각 접촉되도록 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고, 상기 메인베어링 및 서브베어링과 접촉하는 상기 베인의 적어도 하나의 면은, 기 결정된 곡률을 구비한다.
이러한 구조에 의해, 베인의 상하 단면에 곡률을 적용함으로써 베인의 상하단과 베어링 사이에서 선접촉하던 부분을 면접촉하게 할 수 있다.
또한, 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 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 상기 메인베어링 및 서브베어링에는, 상기 베인의 곡면과 연결되는 홈부가 형성될 수 있다.
베인의 상하 단면과 접촉하는 베어링의 단면에 홈이 구비되어 베인의 회전 시에, 베인과 베어링 사이의 윤활 특성을 개선함으로써 손실을 최소화할 수 있다.
상기 베인의 곡면에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는, 상기 베인의 면과 상기 메인베어링 및 서브베어링 사이의 조립 공차 보다 크고, 0.2 mm 이하일 수 있다.
상기 홈부는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가질 수 있다.
상기 홈부는 상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 일 면에 상기 메인베어링 및 서브베어링의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되고, 상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격될 수 있다.
상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고, 상기 홈부는, 상기 배압포켓과 이격되도록 배치될 수 있다.
이로 인해, 로터와 함께 베인이 회전하는 경우, 유압이 증가하는 베인과 베인 슬롯 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
상기 메인베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1메인배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2메인배압포켓을 포함하며, 상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 상기 제1 메인배압포켓과, 상기 제2메인배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고, 상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1서브배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2서브배압포켓을 포함하며, 상기 홈부는 상기 제1 서브배압포켓과, 상기 제2 서브배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
본 발명의 로터리 압축기는, 베인의 상하 단면에 곡률을 적용함으로써 베인의 상하단과 베어링 사이에서 선접촉하던 부분을 면접촉하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기는, 베인의 상하 단면과 접촉하는 베어링의 단면에 홈이 구비되어 베인의 회전 시에, 베인과 베어링 사이의 윤활 특성을 개선함으로써 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 베인의 기울어지는 방향이 바뀌는 경우에도, 자연스럽게 방향 전환을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기는, 베인의 상하 단면에 곡률을 적용하고, 이에 접촉하는 베어링의 단면에 홈을 구비하여 베인과 베어링 사이의 누설 길이가 길어짐으로써 유막이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 로터리 압축기는, 베인의 상면 및 하면이 곡면으로 형성되고, 베인의 곡면에 접촉하는 메인베어링 및 서브베어링에는 베인의 곡면과 연결되도록 홈부가 형성되어 있어, 로터와 함께 베인이 회전하는 경우, 유압이 증가하는 베인과 베인 슬롯 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
특히, 실린더의 상단에 설치되는 메인베어링은 유막이 부족하기에, 메인베어링의 홈부에 오일이 수용되게 되어 기존 보다 향상된 윤활 환경이 조성될 수 있다.
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 도 4에서의 메인베어링의 저면을 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명의 로터리 압축기의 압축부에서 베인과 메인/서브베어링 단면의 마찰 영역을 도시하는 개념도.
도 7은 로터, 베인과 메인/서브베어링을 확대하여 도시한 단면도.
도 8a는 흡입 및 압축 과정에서 베인이 베인슬롯 내부에서 기울어지는 예를 도시하는 단면도.
도 8b는 흡입 및 압축 과정에서 베인이 실린더의 내주를 향해 돌출되는 예를 도시하는 단면도.
도 9a는 토출 과정에서 베인이 베인슬롯 내부에 기울어지지 않고 반듯이 수용되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 9b는 토출 과정에서 베인이 후퇴되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 10a는 베인을 도시하는 사시도.
도 10b는 베인을 도시하는 평면도.
도 10c는 베인을 도시하는 종단면도.
도 11은 도 10에서 누설방지영역 내에 홈부가 형성되어 있는 예를 도시하는 평면도.
도 12는 흡입 및 압축 과정에서 베인슬롯 내부에서 기울어진 베인의 하단을 도시하는 단면도.
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 분해사시도이고, 도 5는 도 4에서의 메인베어링(131)의 저면을 도시하는 사시도이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 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), 복수의 베인(1351, 1352, 1353), 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)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.
도 3을 참조하면, 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, 제1압축공간(V1) 내지 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 후단면(1351b,1352b,1353b)에서는 배압력이 제공되어 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)은 실린더(133)의 내주에 접촉되게 된다.
본 발명에서 베인(1351, 1352, 1353)은 복수 개로 구비되는 멀티 배압 구조를 형성하게 되며, 복수 개의 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)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 구비되고, 이로 인해 압축공간(V)은 3개의 압축공간(V1, V2, V3)으로 구획되게 된다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)의 두께는 일례로, 3 mm일 수 있다.
또한, 후술하는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)과 접촉하는 베인(1351, 1352, 1353)의 적어도 하나의 면은 곡면(1351c, 1351d)으로 형성될 수 있다. 상기 곡면(1351c, 1351d)은, 기 결정된 곡률을 구비한다.
베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에서, 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는, 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 면과 상기 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 사이의 조립 공차 보다 크고, 0.2 mm 이하일 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
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.
베인(1351, 1352, 1353)의 회전 시에 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 면에 접촉하는 상기 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)에는, 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)과 연결되는 홈부(1317, 1327)가 형성될 수 있다.
일례로, 도 1 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 실린더(133)의 상단에서 베인(1351, 1352, 1353)의 상면에 접촉되도록 메인베어링(131)이 설치되고, 실린더(133)의 하단에서 베인(1351, 1352, 1353)의 하면에 접촉되도록 서브베어링(132)이 설치되어 있는 예가 도시된다.
즉, 홈부(1317, 1327)는 베인(1351, 1352, 1353)의 상면에 접촉하는 메인베어링(131)의 하면에 형성될 수 있고, 베인(1351, 1352, 1353)의 하면에 접촉하는 서브베어링(132)의 상면에 형성될 수 있다.
본 발명의 도 3 내지 도 5 및 도 7 등에서, 메인베어링(131)의 하면과 서브베어링(132)의 상면 모두에 홈부(1317, 1327)가 형성되어 있는 예로 도시된다.
홈부(1317, 1327)는 베인(1351, 1352, 1353)의 회전 시에 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 면에 접촉하는 일 면에 상기 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 홈부(1317, 1327)는 복수 개로 형성될 수 있는데, 복수 개의 홈부(1317, 1327)는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 9개의 홈부(1317, 1327)가 원주 방향을 따라서 서로 이격되도록 배치되는 예가 도시된다.
9개의 홈부(1317, 1327) 중에서 일부의 홈부(1317, 1327)는 다른 홈부(1317, 1327) 보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.
도 3에는, 좌우 방향으로 2개의 큰 홈부(1317, 1327)가 배치되어 있고, 나머지 7개의 작은 홈부(1317, 1327)가 형성되어 있는 예가 도시되며, 도 5에는 도 3 기준으로 일부 회전되어 상하 방향으로 2개의 큰 홈부(1317, 1327)가 배치되어 있는 예가 도시된다.
상대적으로 크게 형성되는 홈부(1317, 1327)는 일례로, 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b) 사이 또는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b) 사이에 형성될 수 있다.
상대적으로 크게 형성되는 홈부(1317, 1327)가 배치되는 구간은 다른 구간에 비해 단면 마찰이 넓을 수 있으며, 이로 인해 큰 홈부(1317, 1327)가 배치되는 부분에서 실린더(133)와 메인베어링(131), 실린더(133)와 서브베어링(132)의 사이의 마찰이 감소하는 효과를 기대할 수 있다.
일례로, 홈부(1317, 1327)는, 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가질 수 있다. 한편, 홈부(1317, 1327)의 깊이가 깊어질수록 사체적은 증가하게 되므로, 5mm 이하가 되어야 한다.
한편, 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.
또한, 홈부(1317, 1327)는 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)과 이격되도록 배치될 수 있다.
메인베어링(131)은 상기 실린더(133)의 상측을 복개하도록 상기 실린더(133)와 결합되는 메인플레이트부(1311)를 포함할 수 있다.
또한, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 제1메인배압포켓(1315a)과, 제2메인배압포켓(1315b)을 포함할 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)과, 제2메인배압포켓(1315b)은 메인플레이트부(1311)의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 서로 이격되도록 배치되는데, 제1메인배압포켓(1315a)은 토출 배압을 형성하고, 제2메인배압포켓(1315b)은 중간 배압을 형성할 수 있다.
메인플레이트부(1311)의 하면은, 실린더(133) 내주의 압축공간을 형성하는 면으로 이해될 수 있다.
또한, 복수 개의 홈부(1317, 1327)는 상기 제1메인배압포켓(1315a)과, 상기 제2메인배압포켓(1315b)의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
도 5에는, 메인베어링(131)이 원판 형상의 메인플레이트부(1311)를 포함하는 예가 도시되며, 메인플레이트부(1311)의 하면에서 기 결정된 간격으로 서로 이격되며 반달 형상으로 형성되는 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)의 예가 도시되며, 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)의 외주에는 9개의 홈부(1317, 1327)가 서로 이격되도록 배치되어 있는 예가 도시된다.
9개의 홈부(1317, 1327) 중에서 일부의 홈부(1317, 1327)는 다른 홈부(1317, 1327) 보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.
도 3에는, 좌우 방향으로 2개의 큰 홈부(1317, 1327)가 배치되어 있고, 나머지 7개의 작은 홈부(1317, 1327)가 형성되어 있는 예가 도시되며, 도 5에는 도 3 기준으로 일부 회전되어 상하 방향으로 2개의 큰 홈부(1317, 1327)가 배치되어 있는 예가 도시된다.
상대적으로 크게 형성되는 홈부(1317, 1327)는 일례로, 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b) 사이 또는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b) 사이에 형성될 수 있다.
상대적으로 크게 형성되는 홈부(1317, 1327)가 배치되는 구간은 다른 구간에 비해 단면 마찰이 넓을 수 있으며, 이로 인해 큰 홈부(1317, 1327)가 배치되는 부분에서 실린더(133)와 메인베어링(131), 실린더(133)와 서브베어링(132)의 사이의 마찰이 감소하는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 11 등을 참조하면, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)에는, 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)의 외주와 압축실(V) 사이에는 반경 방향으로 누설길이(도 11 점선 내에 형성)가 구비될 수 있다. 홈부(1317, 1327)는 누설길이 보다는 작도록 형성되어야 한다.
누설길이는 반경 방향으로 3mm 일 수 있는데, 이 경우, 홈부(1317, 1327)의 직경이 3mm 이상이 되면 연통로가 되기 때문에 누설이 발생하게 되므로, 홈부(1317, 1327)는 3mm 이하의 직경을 가져야 한다.
즉, 홈부(1317, 1327)의 직경은 롤러(134)의 직경과 배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)의 외경의 차이값을 2로 나눈 값보다는 작도록 형성되는 것이다.
또한, 서브 베어링은 실린더(133)의 하측을 복개하도록 상기 실린더(133)와 결합되는 서브플레이트부(1321)를 포함할 수 있다.
배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 제1서브배압포켓(1325a)과, 제2서브배압포켓을 포함할 수 있다.
제1서브배압포켓(1325a)과, 제2서브배압포켓(1325b)은 서브플레이트부(1321)의 상면에서 기 결정된 간격을 두고 서로 이격되도록 배치되는데, 제1서브배압포켓(1325a)은 토출 배압을 형성하고, 제2서브배압포켓(1325b)은 중간 배압을 형성할 수 있다.
서브플레이트부(1321)의 상면은, 실린더(133) 내주의 압축공간을 형성하는 면으로 이해될 수 있다.
또한, 복수 개의 홈부(1317, 1327)는 상기 제1서브배압포켓(1325a)과, 상기 제2서브배압포켓(1325b)의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
도 4에는, 서브 베어링이 원판 형상의 서브플레이트부(1321)를 포함하는 예가 도시되며, 서브플레이트부(1321)의 상면에서 기 결정된 간격으로 서로 이격되며 반달 형상으로 형성되는 제1 및 제2서브배압포켓의 예가 도시되며, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)의 외주에는 9개의 홈부(1317, 1327)가 서로 이격되도록 배치되어 있는 예가 도시된다.
베인(1351, 1352, 1353)과 접촉하는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
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 서브베어링면(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.
전술한 바와 같이, 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 후단면(1351b,1352b,1353b)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내측단 사이에 형성되는 공간으로 이해될 수 있다.
배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)는 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)과 연통 가능하게 되어, 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)으로부터 배압력을 제공받아 배압력의 세기에 근거하여 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)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(1315b)(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) 후단면(1351b,1352b,1353b)의 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(1315b)(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, 1351b, 1351c)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, 1351b, 1351c)이 실린더(133)의 내주와 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있게 된다.
베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)이 실린더(133)의 흡입구(1331)에 인접하게 되어, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)의 고압 냉매가 흡입구(1331)로 바이패스 될 때까지 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)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 후단면(1351b,1352b,1353b)을 가압하고, 베인(1351, 1352, 1353)의 선단면(1351a, 1351b, 1351c)은 실린더(133)의 내주를 가압하며 접촉되게 된다.
한편, 흡입 및 압축 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 압축공간으로 돌출될 때, 베인(1351, 1352, 1353)은 차압에 의해 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 내부에서 측방향으로 기울어질 수 있는데, 이 과정에서 기존 구조의 베인(1351, 1352, 1353)의 경우 상하 단면의 모서리가 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)의 단면과 마찰이 발생되게 된다.
반면, 본원의 경우 베인(1351, 1352, 1353)의 상단과 하단이 곡률을 가진 곡면(1351c, 1351d)으로 형성됨으로써 베인(1351, 1352, 1353)이 기울어지더라도 기존의 모서리 접촉이 아닌, 곡면(1351c, 1351d)에 의한 면접촉을 가능하게 하여 누설길이가 길어질 수 있어서 유막이 파괴되는 것을 개선할 수 있다.
또한, 회전이 이루어지는 동안 베인(1351, 1352, 1353)과 롤러(134)의 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이에서 유압이 증가하게 되고, 베인(1351, 1352, 1353)과 접촉하는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 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.
배압포켓(1315a, 1315b, 1325a, 1325b)은, 메인베어링(131)의 메인플레이트(1311)의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격 형성되는 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(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(1315b)(1315a, 1315b)과, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)의 세부 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
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)가 형성될 수 있고, 메인플레이트부(1311)의 상면에는 토출구(1313a)를 개폐하는 토출밸브(1361)가 설치되며, 메인플레이트부(1311)의 상측에는 토출구(1313a)와 토출밸브(1361)를 수용하도록 토출공간(미부호)을 구비한 토출머플러(137)가 설치될 수 있다. 토출구(1313a)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
토출구(1313a)는 도 3 등에서, 2개의 한쌍으로 형성되어 있는 예가 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 2개씩 한 쌍을 이루어 복수 쌍으로 형성될 수 있다. 일례로, 토출구(1313a)는 2개씩 한 쌍을 이루어 세쌍으로 형성될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)에는 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)과 연결되도록 홈부(1317, 1327)가 형성될 수 있다.
홈부(1317, 1327)는, 베인(1351, 1352, 1353)의 상면에 접촉되는 메인베어링(131)의 하면 및 서브베어링(132)의 상면 중 적어도 하나에 형성될 수 있는데, 메인베어링(131) 또는 서브베어링(132)의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 홈부(1317, 1327)는 복수 개로 형성될 수 있는데, 복수 개의 홈부(1317, 1327)는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 9개의 홈부(1317, 1327)가 메인베어링(131)의 하면 및 서브베어링(132)의 상면에서 원주 방향을 따라서 서로 이격되도록 배치되는 예가 도시된다.
도 7 이하에서, 본 발명의 홈부(1317, 1327)의 구조에 대하여 보다 상세히 서술한다.
도 7은 롤러(134), 베인(1351, 1352, 1353)과 메인/서브베어링(132)을 확대하여 도시한 단면도이고, 도 8a는 흡입 및 압축 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 내부에서 기울어지는 예를 도시하는 단면도이며, 도 8b는 흡입 및 압축 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 실린더(133)의 내주를 향해 돌출되는 예를 도시하는 단면도이고, 도 9a는 토출 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 내부에 기울어지지 않고 반듯이 수용되어 있는 예를 도시하는 단면도이고, 도 9b는 토출 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 후퇴되어 있는 예를 도시하는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 베인(1351, 1352, 1353)의 상단 곡면(1351c, 1351d)에 인접하도록, 홈부(1317, 1327)가 베인(1351, 1352, 1353)의 하나의 면과 접촉하는 메인베어링(131)에 구비되고, 실린더(133)의 상단과 나란하도록 형성되는 제1부분(1317a) 및 제1부분(1317a)과 교차하도록 제1부분(1317a)에 연결되게 형성되어 측면을 형성하는 제2부분(1317b)을 포함하도록 이루어지는 예가 도시된다.
홈부(1317, 1327)가 원통형상의 홈인 경우, 제2부분(1317b)은 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 또한, 일례로, 제1 및 제2부분(1317a, 1317b)은 서로 직교할 수 있다.
또한, 도 7에는, 베인(1351, 1352, 1353)의 하단 곡면(1351c, 1351d)에 인접하도록, 베인(1351, 1352, 1353)의 하나의 면과 접촉하는 서브베어링(132)에 구비되고, 실린더(133)의 상단과 나란하도록 형성되는 제3부분(1327a) 및 제3부분(1327a)과 교차하도록 제3부분(1327a)에 연결되게 형성되어 측면을 형성하는 제4부분(1327b)을 포함하도록 이루어지는 예가 도시된다.
홈부(1317, 1327)가 원통형상의 홈인 경우, 제4부분(1327b)은 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 또한, 일례로, 제3 및 제4부분(1327a, 1327b)은 서로 직교할 수 있다.
베인(1351, 1352, 1353)과 접촉하는 메인베어링(131)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
또한, 메인베어링(131)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해 베인(1351, 1352, 1353)의 상단 곡면(1351c, 1351d)과 메인베어링(131)의 단면과의 마찰 면적이 감소될 수 있으며, 베인 회전 시에 베인(1351, 1352, 1353)의 상단과 메인베어링(131)의 사이에서 형성될 수 있는 유압 상승을 저감할 수 있게 한다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)의 회전에 따라 베인(1351, 1352, 1353)의 상단과 접촉되는 메인베어링(131) 부분에 고여서 함께 회전하는 오일에 대하여 홈부(1317, 1327)가 이를 회수함으로써 전체적으로 오일이 균등하게 존재할 수 있게 된다.
또한, 실린더(133)의 하단에 설치되는 서브베어링(132)에는 누적된 오일이 수용되는 반면, 실린더(133)의 상단에 설치되는 메인베어링(131)은 유막이 부족하기에, 메인베어링(131)의 홈부(1317, 1327)에 오일이 수용되게 되어 기존 보다 향상된 윤활 환경이 조성될 수 있다.
한편, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 냉매가 실린더(133)의 내부로 흡입 및 압축될 때, 베인(1351, 1352, 1353)이 도 8에서와 같이, 압축공간에서 실린더(133)의 내주로 돌출되는데, 이 때, 베인(1351, 1352, 1353)은 차압에 의해 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)의 내부에서 측방향으로 기울어질 수 있는데, 베인(1351, 1352, 1353)의 상단과 하단 중 하나의 면이 곡면(1351c, 1351d)으로 형성됨으로써 베인(1351, 1352, 1353)이 고압에서 저압 기울어지더라도, 후술하는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)과의 접촉에 있어서, 곡면(1351c, 1351d)에 의한 면접촉이 가능하게 되고, 누설길이가 길어질 수 있으며, 유막이 파괴되는 것을 개선할 수 있다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)의 기울어지는 방향이 바뀌는 경우에도, 자연스럽게 방향 전환을 유도할 수 있다.
도 9a 및 도 9b에는, 토출 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 내부에 기울어지지 않고 반듯이 수용되어 있는 예와, 토출 과정에서 베인(1351, 1352, 1353)이 후퇴되어 있는 예가 도시되어 있다.
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(1315b)(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 후단면(1351b,1352b,1353b)에 제공 가능하게 하고, 제2메인배압포켓(1315b)은 중간압의 냉매가 수용되어, 중간압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b,1352b,1353b)에 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.
복수 개의 홈부(1317, 1327)는, 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(1315a, 1315b)의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치될 수 있다.
도 5에는, 메인베어링(131)이 원판 형상의 메인플레이트부(1311)를 포함하는 예가 도시되며, 메인플레이트부(1311)의 하면에서 기 결정된 간격으로 서로 이격되며 반달 형상으로 형성되는 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(1315a, 1315b)의 예가 도시되며, 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(1315a, 1315b)의 외주에는 9개의 홈부(1317, 1327)가 서로 이격되도록 배치되어 있는 예가 도시된다.
베인(1351, 1352, 1353)과 접촉하는 메인베어링(131)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
또한, 메인베어링(131)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해 베인(1351, 1352, 1353)의 하단 곡면(1351c, 1351d)과 메인베어링(131)의 단면과의 마찰 면적이 감소될 수 있으며, 베인(1351, 1352, 1353)의 회전 시에 베인(1351, 1352, 1353)의 하단과 메인베어링(131)의 사이에서 형성될 수 있는 유압 상승을 저감할 수 있게 한다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)의 회전에 따라 베인(1351, 1352, 1353)의 상단과 접촉되는 메인베어링(131) 부분에 고여서 함께 회전하는 오일에 대하여 홈부(1317, 1327)가 이를 회수함으로써 전체적으로 오일이 균등하게 존재할 수 있게 된다.
또한, 누적된 오일이 수용되는 서브베어링(132)과는 다르게, 유막이 부족한 메인베어링(131)에서, 홈부(1317, 1327)에 오일이 수용되게 되어 기존 보다 향상된 윤활 환경이 조성될 수 있다.
한편, 제1메인배압포켓(1315a)에서의 배압은 제2메인배압포켓(1315b)에서의 배압 보다 클 수 있다. 즉, 제1메인배압포켓(1315a)은, 토출구(1313a)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 메인베어링(131)돌부(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 후단면(1351b,1352b,1353b)에 제공 가능하게 하고, 제2서브배압포켓(1325b)은 중간압의 냉매가 수용되어, 중간압의 배압을 베인(1351, 1352, 1353)의 후단면(1351b,1352b,1353b)에 제공 가능하게 한다.
또한, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)은 각각 제1 및 제2메인배압포켓(1315b)(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.
또한, 상기 제1서브배압포켓(1325a)과, 상기 제2서브배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서, 복수 개의 홈부(1317, 1327)가 배치될 수 있다.
도 4에는, 원판 형상의 서브플레이트부(1321)를 포함하는 예가 도시되며, 서브플레이트부(1321)의 상면에는 서로 이격되며 반달형상으로 형성되는 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)의 예가 도시되며, 제1 및 제2서브배압포켓(1325a, 1325b)의 외주에는 9개의 홈부(1317, 1327)가 서로 이격되도록 배치되어 있는 예가 도시된다.
베인(1351, 1352, 1353)과 접촉하는 서브베어링(132)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
또한, 서브베어링(132)의 단면에 홈부(1317, 1327)를 형성하는 것에 의해 베인(1351, 1352, 1353)의 하단 곡면(1351c, 1351d)과 서브베어링(132)의 단면과의 마찰 면적이 감소될 수 있으며, 베인 회전 시에 베인(1351, 1352, 1353)의 하단과 서브베어링(132)의 사이에서 형성될 수 있는 유압 상승을 저감할 수 있게 한다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)의 회전에 따라 베인(1351, 1352, 1353)의 하단과 접촉되는 서브베어링(132) 부분에 고여서 함께 회전하는 오일에 대하여 홈부(1317, 1327)가 이를 회수함으로써 전체적으로 오일이 균등하게 존재할 수 있게 된다.
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 서브베어링(132)구멍(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)는 앞서 설명한 바와 같이 메인베어링(131)에 형성될 수 있다.
하지만, 토출구(1313a)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)가 메인베어링(131)에 형성된 예를 중심으로 설명한다.
토출구(1313a)는 한 쌍만 형성될 수도 있고, 전술한 바와 같이 세 쌍으로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서 도시되지는 않았지만, 토출구(1313a)는 압축진행방향(또는 롤러(134)의 회전방향, 도 3에서 롤러(134)에 화살표로 표시된 시계방향)을 따라 기설정된 간격을 두고 복수 쌍의 토출구(1313a)가 형성될 수도 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 2개씩 쌍을 이루며, 총 2개 한 쌍의 토출구(1313a)가 메인베어링(131)을 관통하도록 형성되어 있는 예가 도시된다.
통상, 베인(1351, 1352, 1353) 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)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) 면적을 확보하기가 어렵게 된다.
이에, 도면에서 도시되지는 않았지만, 한 쌍 이상의 토출구(1313a)의 경우, 본 실시예와 같이 토출구(1313a)를 복수의 토출구(1313a)로 나눠 롤러(134)의 회전방향(또는 압축진행방향)을 따라 형성될 수 있다. 또한, 복수의 토출구(1313a)는 각각 한 개씩 형성할 수도 있지만, 본 실시예와 같이 2개 한 쌍씩 형성될 수 있다.
다만, 본 실시예와 다르게 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c)이 비등간격으로 형성되는 경우에는 각 압축실(V1, V2, V3)의 원주길이가 상이하게 형성되고, 복수의 쌍의 토출구(1313a)가 형성되는 경우, 한 개의 압축실에 복수의 토출구(1313a)가 연통되거나 한 개의 토출구(1313a)에 복수의 압축실이 연통될 수도 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 토출구(1313a)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)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 토출구(1313a)에서 연장되도록 형성될 수 있다. 통상 베인(1351, 1352, 1353) 로터리 압축기(100)에서는 압축공간(V)이 근접부(근접점, 1332a)를 사이에 두고 양쪽에 흡입실과 토출실로 구획되므로, 흡입실과 토출실 사이의 실링을 고려하면 토출구(1313a)가 근접부(1332a)에 위치한 근접점(P1)에 중첩될 수 없다. 이에 따라 근접점(P1)과 토출구(1313a) 사이에는 실린더(133)의 내주면(1332)과 롤러(134)의 외주면(1341) 사이가 이격되는 잔류공간이 원주방향을 따라 형성되고, 이 잔류공간에 냉매가 토출구(1313a)를 통해 토출되지 못하고 잔류하게 된다. 잔류된 냉매는 압축실의 압력을 상승시켜 과압축으로 인한 압축효율의 저하를 야기할 수 있다.
하지만, 본 실시예와 같이 토출홈(1314)이 토출구(1313a)에서 잔류공간로 연장되는 경우에는 그 잔류공간에 잔류하는 냉매가 토출홈(1314)을 통해 토출구(1313a)로 역류하여 추가 토출되므로 압축실에서의 과압축으로 인한 압축효율의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 토출홈(1314) 외에 잔류공간에 잔류배출공이 형성될 수도 있다. 잔류배출공은 토출구(1313a)에 비해 내경이 작게 형성되고, 잔류배출공은 토출구(1313a)와 달리 토출밸브에 의해 개폐되지 않고 항상 개방되도록 형성될 수 있다.
또한, 토출구(1313a)는 앞서 설명한 토출밸브(1361)에 의해 개폐될 수 있다. 토출밸브(1361)는 일단이 고정단을 이루고 타단이 자유단을 이루는 외팔보 형태의 리드밸브로 이루어질 수 있다. 이러한 토출밸브(1361)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)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 곡면(1351c, 1351d)부(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, 곡면(1351c, 1351d)부(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, 1351b, 1351c)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(1315b)(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)의 후단면(1351b,1352b,1353b)의 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(1315b)(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, 1351b, 1351c)은 곡면(1351c, 1351d)으로 형성되며, 각각의 배압챔버(1343a, 1343b, 1343c)를 마주보는 후단면(1351b, 1352b, 1353b)은 직선면으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 전술한 바와 같이, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)과 접촉하는 하나의 면은 기 결정된 곡률을 구비하는 곡면(1351c, 1351d)으로 형성된다.
일례로, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 상면과 하면 중 적어도 하나는 기 결정된 곡률을 구비하는 곡면(1351c, 1351d)으로 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8a 등에는 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 상면과 하면 모두 곡면(1351c, 1351d)으로 형성되어 있는 예가 도시된다.
이와 같이, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 상면과 하면 중 적어도 하나가 곡면(1351c, 1351d)으로 형성됨에 따라, 메인/서브베어링(132)과의 면접촉이 가능하게 되고, 누설길이가 길어질 수 있으며, 유막이 파괴되는 것을 개선할 수 있다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)이 기울어지는 방향이 바뀌는 경우에도, 자연스럽게 방향 전환을 유도할 수 있다.
도 10a는 베인(1351, 1352, 1353)을 도시하는 사시도이고, 도 10b는 베인(1351, 1352, 1353)을 도시하는 평면도이고, 도 10c는 베인(1351, 1352, 1353)을 도시하는 종단면도이다. 또한, 도 11은 도 10에서 누설방지영역 내에 홈부(1317, 1327)가 형성되어 있는 예를 도시하는 평면도이고, 도 12는 흡입 및 압축 과정에서 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 내부에서 기울어진 베인(1351, 1352, 1353)의 하단을 도시하는 단면도이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 베인(1351, 1352, 1353)은, 롤러(134)로부터 인출되어 실린더(133)의 내주에 접하는 선단면, 선단면의 반대편에 배치되는 후단면(1351b,1352b,1353b), 및 기 결정된 곡률을 구비하는 상하단의 곡면(1351c, 1351d)을 구비하는 예가 도시된다.
또한, 전술한 바와 같이, 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에서, 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는, 상기 베인(1351, 1352, 1353)의 면과 상기 메인베어링(131) 및 서브베어링(132) 사이의 조립 공차 보다 크고, 0.2 mm 이하일 수 있다.
도 10c를 참조하면, 베인(1351, 1352, 1353)의 양 측 중에서, 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에서 곡률이 시작되는 지점 간의 상하 방향으로의 거리가 H2이고, 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)의 상하단 간의 거리가 H1인 예가 도시된다.
본 발명에서 “베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는”, 도 10c에서 H2의 최상부 지점부터 H1의 최상단 지점까지의 거리를 의미한다.
“베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리”가 조립 공차 보다 작게 되면, 윤활 특성이 저감될 수 있다.
즉, 일례로 조립 공차는 20 ㎛일 수 있으며, 베인(1351, 1352, 1353)이 기울어졌을 때를 기준으로 보면, 베인(1351, 1352, 1353)의 높이 공차 및 곡률이 형성되는 높이의 높이차를 감안하여 윤활 특성이 개선될 수 있다.
또한, “베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리”가 2 mm 보다 크게 되면, 조립시 간섭이 일어나거나, 동작 중에 파손이 일어날 수 있다.
즉, 형성된 곡률의 높이가 2 mm 보다 크게 되면 누설 거리가 짧아지고 누설 연통로의 크기가 커지게 되어 문제가 될 수 있다.
한편, 도 10c에서, H1의 상부에서 H2의 상부 사이의 거리가 클수록 냉매 등의 누설량이 적게 된다.
도 11에는 누설방지영역 내에 홈부(1317, 1327)가 형성되어 있는 예가 도시된다. 누설방지영역은, 압축공간 내의 냉매의 누설을 위해, 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)과, 롤러(134) 사이에서 접촉되어 형성되는 영역이다. 복수의 홈부(1317, 1327)는 전술한 바와 같이, 원주 방향을 따라 이격 배치되도록 형성되며, 도 11에서와 같이, 누설방지영역 내에 형성될 수 있다.
누설방지영역은, 오일의 누설 등을 고려하여, 롤러(134)의 기 결정된 범위 내에 형성될 수 있으며, 도 11에는 점선으로 표현되어 있다.
복수의 홈부(1317, 1327)는 누설방지영역 내에 형성되어 롤러(134)와 함께 베인(1351, 1352, 1353)이 회전하는 경우, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인 슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 되도록 할 수 있다.
한편, 도 12는 흡입 및 압축 과정에서 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 내부에서 기울어진 베인(1351, 1352, 1353)의 하단이 도시된다. 도 12에서, 홈부(1317, 1327)의 깊이는 H3으로 표시되어 있으며, 전술한 바와 같이, 홈부(1317, 1327)의 깊이는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가질 수 있다.
홈부(1317, 1327)의 깊이는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가짐으로 인해, 오일의 배치는 균등하게 될 수 있다.
만일, 홈부(1317, 1327)의 깊이는 0.1 mm 이하가 된다면, 체적이 작게되어 오일 포용력이 낮고 오일의 배치를 균등하게 할 수 없게 된다.
또한, 홈부(1317, 1327)의 깊이가 5 mm 이상이 된다면, 베인에 있는 오일의 양이 이보다 작기 때문에 홈부(1317, 1327) 내에 오일이 체워지지 못하게 되면 홈부(1317, 1327)는 사체적으로 작용할 수 있게 되기 때문에 누설을 야기할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 홈부(1317, 1327)의 깊이는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가져야 하지만, 바람직하게는 홈부(1317, 1327)의 깊이는 0.5 mm 보다 크고 1 mm 이하인 깊이를 가질 수 있다.
홈부(1317, 1327)의 깊이는, (압축실체적(cm^3)의 0.5 내지 1%)/(π*(홈부(1317, 1327)(cm)의 직경/2)^2)의 값일 수 있다.
본 발명의 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.
한편, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)이 롤러(134)의 회전에 의해 인출되어 실린더(133)의 내주면에 접하는 경우, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)은 양 측의 압력 차이에 의해 기울어질 수 있는데, 복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 상면과 하면 중 하나가 곡면(1351c, 1351d)으로 형성됨에 따라 베인(1351, 1352, 1353)이 기울어지는 경우에도 메인/서브베어링(132)과 면접촉을 가능하게 하고, 누설 길이가 길어짐으로써 유막의 파괴가 방지되게 된다.
또한, 베인(1351, 1352, 1353)이 기울어지는 방향이 바뀌는 경우에도, 자연스럽게 방향 전환이 가능하다.
복수의 베인(1351, 1352, 1353)의 상면과 하면 중 적어도 하나는 곡면(1351c, 1351d)으로 형성되고, 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)에 접촉하는 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)에는 베인(1351, 1352, 1353)의 곡면(1351c, 1351d)과 연결되도록 홈부(1317, 1327)가 형성되어 있어, 롤러(134)와 함께 베인(1351, 1352, 1353)이 회전하는 경우, 유압이 증가하는 베인(1351, 1352, 1353)과 베인슬롯(1342a, 1342b, 1342c) 사이의 부분에서 일부 오일을 회수하여 유압을 감소시키고, 홈부(1317, 1327)에 고여있는 오일을 통해서 전체적인 윤활환경이 개선되게 된다.
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 1313a: 토출구
1315a: 제1 메인배압포켓 1317, 1327:홈부
1317a:제1부분 1327a:제3부분
1317b:제2부분 1327b:제4부분
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 1327:서브 흡입 가이드부
133: 실린더
1331: 흡입구 1332: 실린더의 내주면
1332a: 근접부 1332b: 원접부
1333:흡입통로 1333a:제1흡입통로
1333b:제2흡입통로 1335:유입 가이드부
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: 토출밸브
1351c, 1351d:곡면
137: 토출머플러 151: 제1 축방향지지부
152: 제2 축방향지지부
Or: 롤러의 중심 O': 압축공간 중심
P1: 접점
V: 압축공간 V1: 제1압축공간
V2: 제2압축공간 V3: 제3압축공간

Claims (22)

  1. 압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되되 측방향으로 형성되는 흡입구를 구비하는 실린더;
    상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 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 단에서 상기 베인의 양 면에 각각 접촉되도록 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고,
    상기 메인베어링 및 서브베어링과 접촉하는 상기 베인의 적어도 하나의 면은, 기 결정된 곡률을 구비하는 곡면으로 형성되는 로터리 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 상기 메인베어링 및 서브베어링에는, 상기 베인의 곡면과 연결되는 홈부가 형성되는 로터리 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베인의 곡면에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는, 상기 베인의 면과 상기 메인베어링 및 서브베어링 사이의 조립 공차 보다 크고, 0.2 mm 이하인 로터리 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홈부는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가지는 로터리 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 일 면에 상기 메인베어링 및 서브베어링의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되는 로터리 압축기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 메인베어링은 상기 실린더의 상단에 설치되고,
    상기 홈부는,
    상기 베인의 하나의 면과 접촉하는 상기 메인베어링에 구비되고, 상기 실린더의 상단과 나란하도록 형성되는 제1부분; 및
    상기 제1부분과 교차하도록 상기 제1부분에 연결되게 형성되어 측면을 형성하는 제2부분을 포함하는 로터리 압축기.
  7. 제2항 또는 제6항에 있어서,
    상기 서브베어링은 상기 실린더의 하단에 설치되고,
    상기 홈부는,
    상기 베인의 하나의 면과 접촉하는 상기 서브베어링에 구비되고, 상기 실린더의 상단과 나란하도록 형성되는 제3부분; 및
    상기 제3부분과 교차하도록 상기 제3부분에 연결되게 형성되어 측면을 형성하는 제4부분을 포함하는 로터리 압축기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되는 로터리 압축기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고,
    상기 홈부는, 상기 배압포켓과 이격되도록 배치되는 로터리 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 메인베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1메인배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2메인배압포켓을 포함하며,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 상기 제1 메인배압포켓과, 상기 제2메인배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치되는 로터리 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되고,
    상기 복수 개의 홈부 중에서 일부의 홈부는 다른 홈부 보다 크게 형성되고, 크게 형성되는 홈부는, 상기 제1 및 제2메인배압포켓의 사이에 구비되는 로터리 압축기.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1서브배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2서브배압포켓을 포함하며,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 상기 제1 서브배압포켓과, 상기 제2 서브배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치되는 로터리 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되고,
    상기 복수 개의 홈부 중에서 일부의 홈부는 다른 홈부 보다 크게 형성되고, 크게 형성되는 홈부는, 상기 제1 및 제2서브배압포켓의 사이에 구비되는 로터리 압축기.
  14. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동모터;
    압축공간을 형성하도록 내주면이 환형으로 형성되고, 냉매를 흡입하여 제공하도록 상기 압축공간에 연통되되 측방향으로 형성되는 흡입구를 구비하는 실린더;
    상기 실린더의 압축공간에 회전 가능하게 구비되며, 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 단에서 상기 베인의 양 면에 각각 접촉되도록 설치되며, 서로 이격되도록 배치되어 상기 압축공간의 양 면을 각각 형성하는 메인베어링 및 서브베어링을 포함하고,
    상기 메인베어링 및 서브베어링과 접촉하는 상기 베인의 적어도 하나의 면은, 기 결정된 곡률을 구비하는 곡면으로 형성되는 로터리 압축기.
  15. 제14항에 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.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 상기 메인베어링 및 서브베어링에는, 상기 베인의 곡면과 연결되는 홈부가 형성되는 로터리 압축기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 베인의 곡면에서 곡률이 시작되는 양 측에서부터의 상기 곡률의 접선까지의 거리는, 상기 베인의 면과 상기 메인베어링 및 서브베어링 사이의 조립 공차 보다 크고, 0.2 mm 이하인 로터리 압축기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 홈부는 0.1 mm 보다 크고 5 mm 이하인 깊이를 가지는 로터리 압축기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 베인의 회전 시에 상기 베인의 면에 접촉하는 일 면에 상기 메인베어링 및 서브베어링의 외주에서 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되고,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 원주 방향을 따라서 서로 기 결정된 거리만큼 이격되도록 배치되는 로터리 압축기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 메인베어링 및 서브베어링 중 적어도 하나에는 상기 압축공간에 연통되도록 오목하게 형성되는 적어도 하나의 배압포켓이 구비되고,
    상기 홈부는, 상기 배압포켓과 이격되도록 배치되는 로터리 압축기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 메인베어링은 상기 실린더의 상측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 메인플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 메인플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1메인배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2메인배압포켓을 포함하며,
    상기 홈부는 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 홈부는 상기 제1 메인배압포켓과, 상기 제2메인배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치되는 로터리 압축기.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 서브 베어링은 상기 실린더의 하측을 복개하도록 상기 실린더와 결합되는 서브플레이트부를 포함하고,
    상기 배압포켓은, 상기 서브플레이트부의 하면에서 기 결정된 간격을 두고 이격되도록 배치되되 토출 배압을 형성하는 제1서브배압포켓과, 중간 배압을 형성하는 제2서브배압포켓을 포함하며,
    상기 홈부는 상기 제1 서브배압포켓과, 상기 제2 서브배압포켓의 외주에서 이격되도록 원주 방향을 따라서 배치되는 로터리 압축기.
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