WO2018151428A1

WO2018151428A1 - 로터리 압축기

Info

Publication number: WO2018151428A1
Application number: PCT/KR2018/000935
Authority: WO
Inventors: 신진웅; 문석환; 이병철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-08-23
Also published as: KR102591415B1; KR20180095391A

Abstract

본 발명은, 구동모터; 회전축; 상기 케이스에 고정되고, 상기 회전축을 따라 설치되는 메인베어링과 서브베어링; 실린더; 롤러; 및 적어도 두 개 이상의 베인을 포함하며, 상기 메인베어링의 하면 또는 상기 서브베어링의 상면에는, 일정한 반경을 따라 배압공간이 각각 형성되고, 상기 각 배압공간에는 상기 오일유로를 따라 이동하는 오일이 수용되어 상기 각 베인의 후단부에 압력을 전달하는 로터리 압축기에 관한 것이다.

Description

로터리 압축기

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 회전하는 롤러에 의해 돌출되는 베인과 실린더의 내주면이 서로 접촉하면서 냉매를 압축하는 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다. 회전식 압축기는 피스톤이 실린더에서 회전 또는 선회운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이고, 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이다. 회전식 압축기로는, 전동부의 회전력을 이용하여 피스톤이 회전을 하면서 냉매를 압축하는 로터리 압축기가 알려져 있다.

로터리 압축기는 지속적으로 고효율화, 소형화와 관련된 기술 개발이 강조되고 있다. 또, 소형화의 경우 압축기 운전속도 가변 범위를 증대시킴으로써 더 많은 냉방 능력(Cooling Capacity)을 만족하는 기술 개발이 이루어지고 있다.

로터리 압축기는 실린더의 개수에 따라 단식 로터리 압축기와 복식 로터리 압축기로 구분할 수 있다. 복식 로터리 압축기는 복수 개의 실린더를 적층하여 복수 개의 압축공간을 형성하는 방식과, 한 개의 실린더에 복수 개의 압축공간을 형성하는 방식으로 구분될 수 있다.

전자의 경우는 회전축에 복수 개의 롤러가 높이차를 두고 구비되고, 이 복수 개의 롤러가 각 실린더의 압축공간에서 편심 회전운동을 하면서 각 압축공간에서 냉매를 번갈아 흡입, 압축하여 토출하는 방식이다. 이 경우, 복수 개의 실린더를 축방향으로 설치함에 따라 그만큼 압축기의 크기가 증가할 뿐만 아니라, 재료비용이 증가하게 되는 단점이 있다.

로터리 압축기는 베인의 전단부가 실린더의 내주면에 접한 상태에서 운동하므로, 냉매의 압축과정에 있어 기계적 마찰 손실이 발생할 수 밖에 없게 된다. 이에, 기계적 마찰 손실을 줄이기 위한 다양한 연구가 수행되고 있으며, 베인의 후단부가 위치되는 배압챔버에 작용되는 압력을 줄이기 위한 다양한 시도가 있다.

도 1과 도 2는, 종래의 로터리 압축기의 내부모습을 나타내는 도면으로, 내부에 위치되는 압축유닛의 모습을 보여준다.

도 1에서 보듯이, 종래의 로터리 압축기는 케이스(10), 구동모터(미도시) 및 압축유닛을 포함하고, 압축유닛은 실린더(33), 롤러(34), 베인(35), 제1 베어링(31) 및 제2 베어링(32)을 포함한다. 흡입유로(미도시)를 통해 실린더(33)의 내부로 유입되는 냉매는, 베인(35)의 회전함에 따라 압축된 후 토출유로(미도시)를 통해 토출되게 된다.

케이스(10)는 외관을 형성하며 내부에는 압축유닛이 설치되고, 압축유닛을 통해 흡입된 냉매는 압축된 후 토출된다. 냉매의 흡입과 토출은, 압축 공간을 형성하는 실린더(33)에서 이루어지게 된다. 실린더(33)의 내부에는, 회전축(23)을 중심으로 회전하며 베인(35)과 함께 복수개의 압축 공간을 형성하는 롤러(34)가 설치된다. 롤러(34)는 회전축(23)과 동심 회전운동을 하게 된다.

각 베인(35)은 후단부에 형성되는 오일의 배압력과 롤러(34)의 회전에 의한 원심력에 의해, 베인슬롯(미도시)으로부터 돌출되어 실린더(33)의 내주면과 접해, 실린더(33)의 내부 공간에 압축 공간을 형성하게 된다.

종래의 로터리 압축기는, 베인(35)의 후단부에 오일에 의한 배압력을 형성하기 위해, 내부에 수용된 오일을 오일피터(36)를 통해 오일유로를 향해 공급하여, 베인(35)의 후단부에 작용시키게 된다. 오일유로(50)는 제1, 2 베어링(31, 32)과 실린더(33)를 관통하도록 형성되며, 고압의 오일이 이동할 수 있게 된다.

각 베인(35)은, 후단부에 형성되는 오일의 배압력과 롤러(34)의 회전에 의한 원심력에 의해 베인슬롯(미도시)으로부터 돌출되며, 실린더(33)의 내주면과 밀착되어 실린더(33)의 내부 공간에 압축 공간을 형성할 수 있게 된다.

배압포켓(36)에는 토출압 배압공간(42)과 중간압 배압공간(41)을 각각 형성할 수 있다. 롤러(34)가 회전하면, 각 베인(35)의 후단부가 제1, 2 베어링(31, 32)에 형성되는 배압포켓(36)과 연통되어 토출압 또는 중간압이 작용될 수 있게 된다.

우선, 베인(358)의 후단부에 중간압이 작용하는 과정을 살펴보면, 오일피더(36)에 의해 고압의 오일은 오일유로(50)를 따라 이동하여, 제1 베어링(31)의 좌측단과 제2 베어링(32)의 우측단에 각각 형성된 오일수용부(미도시)에 수용된 후, 베인의 후단부와 연통되는 중간압 배압공간(41)으로 이동하게 된다. 여기서, 오일수용부(미도시)에 수용된 고압의 오일은, 압력에 의해 각 베어링(31, 32)과 회전축(23)의 외주면 사이의 간극을 통해 중간압 배압공간(41)으로 이동하게 된다. 이때, 고압의 오일이 좁은 간극을 거쳐 중간압 배압공간(41)으로 이동하면 오일의 압력이 낮아지게 되므로, 각 베인의 후단부는 중간압 배압공간(41)과 연통되어 줄어든 압력이 작용될 수 있다. 즉, 제1 베어링(31)과 제2 베어링(32)에 각각 형성되는 배압포켓(36)은 각 베인의 후단부와 연통되어, 배압포켓(36)에 형성되는 압력을 작용받을 수 있게 된다.

토출압 배압공간(42)의 체적은 중간압 배압공간(41)의 체적보다 작도록 이루어지므로, 중간압 배압공간(41)에 수용된 오일이 롤러(34)가 회전함에 따라 토출압 배압공간(42)으로 수용되면, 토출압 배압공간(42)에 형성되는 압력이 높아져 오일피더(36)에 의해 공급되는 오일의 압력(Pd)보다 더 큰 압력으로 상승하는 문제점이 있게 된다. 토출압 배압공간(42)에 형성되는 압력이 상승하게 되면, 토출압 배압공간(42)과 연통되는 베인의 후단부에는 더 높은 압력이 작용하므로, 베인과 실린더 사이에는 높은 기계적 손실이 발생해 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

로터리 압축기에서 기계적인 손실을 저감시키는 것은, 압축기의 효율과도 직결되는 문제이다. 이에, 각 베인이 회전함에 따라, 베인의 후단부에 작용하는 배압력을 조절하여 실린더의 내주면과 베인 사이에 발생하는 접촉력을 줄임으로써, 베인과 실린더 사이에서 발생하는 기계적인 마찰 손실을 줄일 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 일 목적은, 베인의 후단부에 형성되는 압력을 조절하여, 베인과 실린더 사이의 접촉력을 줄일 수 있는 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 베인의 후단부에 형성되는 압력을 공급되는 오일의 압력과 중간압으로 각각 나누어 형성시킬 수 있는 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 베인의 후단부에 중간압을 형성시킬 때, 해당 값의 조절이 가능하며, 이를 통해, 베인과 실린더 사이의 접촉력을 줄일 수 있는 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 베인의 후단부에 중간압이 형성될 때, 압력의 맥동을 줄일 수 있는 구조를 가지는 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로터리 압축기는, 케이스, 구동모터, 회전축, 상기 회전축과 함께 회전하여 실린더의 내주면 사이에서 냉매가 압축되는 압축공간을 형성하는 롤러, 실린더의 내주면과 접해, 압축공간을 흡입실과 압축실로 각각 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인을 포함하며, 메인베어링의 하면 또는 서브베어링의 상면에 형성되는 배압공간에는, 오일 유로를 따라 이동하는 오일이 수용되어 베인의 후단부에 압력을 전달할 수 있게 된다. 이에 의해, 베인의 후단부에 형성되는 압력을 조절함으로써, 베인과 실린더 사이의 접촉력을 줄일 수 있게 된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 메인베어링의 하면에만 배압공간이 형성되거나, 상기 서브베어링의 상면에만 배압공간이 형성되는 것도 가능하며, 혹은 메인베어링의 하면 및 서브베어링의 상면에 각각 배압공간이 형성될 수 있다. 배압공간에는 오일 유로를 따라 이동하는 오일이 수용되어 베인의 후단부에 압력을 전달할 수 있게 된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 일정한 반경을 따라 배압공간이 각각 형성되고, 상기 각 배압공간에는 상기 오일유로를 따라 이동하는 오일이 수용되어 각 베인의 후단부에 압력을 전달할 수 있게 된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 배압공간은, 제1 배압공간과 제2 배압공간으로 각각 구분할 수 있다. 제1 배압공간은, 상기 회전축의 외주면으로부터 일정한 거리만큼 이격되고, 일정한 길이의 원호를 따라 형성되며, 중간압이 형성되며, 제2 배압공간은, 일정한 길이의 원호를 따라 상기 제1 배압공간과 마주보도록 형성되며, 상기 오일유로의 일 측과 연통되어 상기 오일에 의한 압력이 형성된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 각 베인은 상기 롤러와 함게 회전하고, 롤러가 회전함에 따라 각 베인의 후단부에는, 상기 각 배압공간에 노출되도록 이루어져, 상기 제1 배압공간 또는 제2 배압공간에 형성되는 압력을 인가받을 수 있게 된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 오일 유로는, 상기 회전축이 연장된 방향으로 상기 회전축의 중심부를 따라 고압의 오일이 이동하는 제1 오일유로, 상기 제1 오일유로와 연통되고, 상기 회전축을 관통하며 상기 제1 오일유로와 교차되는 방향으로 형성되는 제2 오일유로를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 오일유로를 따라 이동하는 오일은, 상기 회전축과 상기 메인베어링 및 상기 회전축과 상기 메인베어링 사이의 간극을 통해, 상기 제1 배압공간으로 이동하여 중간압을 형성할 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 오일유로는, 상기 제2 배압공간과 연통되어, 상기 제2 오일유로에 형성되는 압력이 상기 제2 배압공간에 전달될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 메인베어링의 내부 또는 서브베어링의 내부에는 상기 제1 배압공간의 일 측과 상기 실린더의 압축공간이 연통되도록, 압축실 연통유로가 각각 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 메인베어링의 내부 또는 서브베어링의 내부에는, 상기 제1 배압공간의 일 측과 상기 실린더의 리조네이터 공간과 연통되는 리조네이터 연통유로가 각각 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 제1 배압공간은, 일정한 길이의 원호를 따라 이루어지며, 적어도 두 개 이상의 공간부로 구획될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 로터리 압축기는, 베인의 후단부에 형성되는 압력을 회전축을 따라 이동하는 오일의 압력을 통해 형성시킴으로써, 베인과 실린더의 사이의 접촉력을 줄일 수 있다.

또한, 베인의 후단부에 형성되는 압력을, 공급되는 오일의 압력과 베어링과 의 간극을 통해 형성되는 중간압으로 각각 형성할 수 있어, 베인의 후단부에 계속해서 높은 압력을 인가하는 것에 비해, 베인과 실린더 사이의 마찰 손실을 줄일 수 있게 된다.

또한, 베인의 후단부에 인가되는 중간압은, 압축실과 연통된 유로를 통해 조절 가능하고, 압축실의 압력이 베어링과 오일유로의 간극을 통해 이동하는 오일의 압력보다 더 낮으므로, 베인과 실린더 사이의 마찰 손실을 줄일 수 있게 된다.

또한, 중간압배압챔버를 실린더의 레조네이터 공간과 연통시킴으로써, 베인의 후단부에 인가되는 중간압의 맥동이 줄어들게 되어, 베인과 실린더 사이의 접촉력이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.

도 1은, 종래의 로터리 압축기의 내부모습을 나타내는 단면도.

도 2는, 도 1의 로터리 압축기의 압축유닛의 모습을 나타내는 개념도.

도 3은, 본 발명에 따르는 로터리 압축기의 구조를 나타내는 단면도.

도 4a는, 도 3의 로터리 압축기의 압축유닛의 모습을 나타내는 개념도.

도 4b는, 도 4a의 로터리 압축기의 압축유닛의 다른 모습을 나타내는 개념도.

도 5는, 회전각도에 따른 각 배압공간에 형성되는 압력의 크기를 나타내는 그래프.

도 6a는, 본 발명에 따르는 로터리 압축기의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 6b는, 배압공간이 압축공간과 연통되는 모습을 나타내는 확대도.

도 7은, 제1 배압공간과 압축공간이, 압축실 연통유로에 의해 연통되는 모습을 나타내는 개념도.

도 8은, 회전각도에 따른 각 배압공간의 압력과 압축공간에 형성되는 압력 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 9a는 리조네이터 공간부와 제1 배압공간이 연통되는 모습을 나타내는 단면도.

도 9b는, 리조네이터 공간부와 제1 배압공간이 연통되는 모습의 확대도.

도 10은, 제1 배압공간과 리조네이터 공간부가 서로 연통되어 있을 때와 그렇지 않을 때의, 회전각도와 제1 배압공간에 형성되는 압력 사이의 관계를 보여주는 그래프.

도 11은, 제1 배압공간이 두 개의 공간부로 구획된 모습을 나타내는 개념도.

도 12는, 도 11의 압축기에서, 제1 배압공간 및 제2 배압공간에서 형성되는 압력을 나타내는 그래프.

력인 토출압(Pd)보다 낮은 압력이 형성된다. 제1 배압공간(141)에는 토출압(Pd)보다 낮은 중간압(Pm)이 형성됨으로써 실린더(133)와 베인(135) 사이의 기계적 손실을 낮출 수 있으며, 제2 배압공간(142)은 제2 오일유로(152)와 연통됨으로써 토출압(Pd)보다는 낮은 압력이 형성되게 된다. 만일, 제2 배압공간(142)에 토출압(Pd)보다 높은 압력이 형성된다면, 실린더(133)와 베인(135) 사이에는 큰 기계적인 마찰 손실이 생기게 될 것이다.

도 6a는, 본 발명에 따르는 로터리 압축기(100)의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에는 각각 제1 배압공간(141)과 제2 배압공간(142)이 형성되어, 롤러(134)의 회전에 따라 각 베인(135)의 후단부에 작용되는 압력은 변화될 수 있게 된다. 각 베인(135)의 후단부에, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력과 제2 배압공간(142)에 형성되는 압력이 각각 형성될 수 있음은 앞서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.

본 발명에 따르는 로터리 압축기(100)는, 제1 배압공간(141)이 압축공간과 연통되도록 이루어질 수 있다. 제1 배압공간(141)과 압축공간(V)은 압축실연통유로(160)에 의해 연통될 수 있다. 메인베어링(131)의 내부에는 제1 배압공간(141)의 일 측과 상기 실린더(133)의 압축공간(V)을 연통시키는 제1 압축실연통유로(미도시)가 형성될 수 있다. 마찬가지로, 서브베어링(132)의 내부에는 제1 배압공간(141)의 일 측과 상기 실린더(133)의 압축공간(V)을 연통시키는 제2 압축실연통유로(미도시)가 형성될 수 있다.

상기 제1 압축실 연통유로(미도시)와 제2 압축실 연통유로(미도시)는, 제1 배압공간(141)에 형성되는 중간압의 크기를 낮추는 역할을 하게 된다. 또한, 제1 압축실 연통유로(미도시)와 제2 압축실 연통유로(미도시)의 형상은 제한되지 않으며, 제1 배압공간(141)의 일 측면에서 반경 방향으로 압축공간(V)과 중첩되는 길이만큼 연장 형성될 수 있다.

메인베어링(131)과 서브베어링(132)의 간극을 통해 이동하는 오일에 의해 형성되는 중간압은 제1 배압공간(141)에 형성될 수 있으며, 제1 배압공간(141)은 압축공간(V)과 연통되도록 이루어져, 제1 배압공간(141)에 형성되는 중간압의 크기는 더욱 낮아질 수 있게 된다. 이 경우, 베인(135)의 전단부와 실린더(133)의 내주면 사이에 형성되는 마찰손실은 저감될 수 있게 된다.

도 6b는, 제1 배압공간(141)이 압축공간(V)과 연통되는 모습의 확대도이다.

압축실 연통유로(160)는, 제1 배압공간(141)과 압축공간(V)을 연통시키게 된다. 제1 오일유로(151)를 따라 이동하는 고압의 오일은, 제2 오일유로(152)를 따라 회전축(123)의 반경방향으로 이동하며, 메인베어링(131)과 롤러(134)의 간극을 통해, 제1 배압공간(141)으로 이동하게 된다. 이때, 고압의 오일이 제1 배압공간(141)으로 이동하면서 중간압으로 그 압력이 낮아짐은 앞서 설명한 바와 동일하다.

제1 배압공간(141)과 압축공간(V)은 압축실 연통유로(160)에 의해 서로 연통될 수 있다. 여기서, 제1 배압공간(141)과 연통되는 압축공간의 위치는, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력이 낮아질 수 있도록, 흡입행정부터 압축행정의 종반의 압축공간의 임의의 지점에 형성될 수 있다. 다만, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력을 통해, 베인(135)이 돌출되어 베인(135)의 전단부와 실린더(133) 내주면은 서로 접하게 되므로, 제1 배압공간(141)에 일정한 크기 이하의 압력이 형성되는 것을 제한하도록, 압축실 연통유로(160)는 압축이 개시되기 시작하는 시점이후부터 압축공간(V)의 일 측과 연통되는 것이 바람직할 것이다.

압축공간(V)에 수용된 냉매의 압력이 제1 배압공간(141)에 수용된 오일의 압력보다 낮아지면, 제1 배압공간(141)에 수용된 오일의 일부가 압축공간으로 이동하면서, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력은 낮아질 수 있게 된다.

도 7은, 제1 배압공간(141)이 압축실 연통유로(160)를 통해 압축공간(V)과 연통되는 모습을 나타내는 도면이다. 제1 배압공간(141)은 압축실 연통유로(160)를 통해 압축공간과 연통될 수 있으며, 이에, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력은 압축공간(V)과 연통되지 않을 때보다 더 낮아질 수 있게 된다.

도 8은, 회전각도에 따른 배압공간(141, 142)의 압력과 압축공간(V)에 형성되는 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 그래프에서 회전각도는, 롤러(134)와 실린더(133)의 내주면이 서로 접하는 접촉점을 회전축(123)의 중심과 연결하는 기준선으로하여 나타낸 것이고, 제1 배압공간(141), 제2 배압공간(142) 및 압축공간(V)에 형성되는 압력은 임의의 값을 기준으로 하나, 이는 사용자에 의해 임의로 설정될 수 있다.

제1 배압공간(141)이 압축공간(V)과 연통되면, 압축공간(V)에 형성되는 압력은 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력보다 낮으므로, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력이 감소하게 될 것이다. 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력은, 오일피더(136)를 통해 공급되는 오일의 압력인 토출압(Pd)보다 낮은 크기를 가질 수 있으며, 압축공간(V)과 연통됨으로써 그 크기는 더 낮아질 수 있게 된다.

제1 배압공간(141)은, 메인베어링(131)의 하부면과 서브베어링(132)의 상부면에 각각 흡입행정부터 압축행정의 종반의 범위인 -60°에서 160° 범위의 영역에 형성되게 된다. 제2 배압공간(142)은, 160°에서 300°의 범위의 영역에 형성될 수 있다. 제1 배압공간(141)이 압축공간(V)과 연통되면, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력은 압축공간(V)의 압력에 의해 감소될 수 있어, 베인(135)의 후단부에 작용하는 힘이 감소될 수 있게 된다. 이에, 제1 배압공간(141)에 위치되는 베인(135)과 실린더(133)의 내주면 사이에 형성되는 기계적인 마찰손실은 줄어들 수 있게 된다.

도 9a는 실린더(133)의 리조네이터 공간부(171)와 제1 배압공간(141)이 연통되는 모습을 나타내며, 도 9b는 리조네이터 연통유로(170)를 통해, 제1 배압공간(141)과 리조네이터 공간부(171)가 서로 연통되는 모습을 확대한 도면이다. 도 10은, 리조네이터 연통유로(170)를 통해, 제1 배압공간(141)과 리조네이터 공간부(171)가 연통될 때와 연통되지 않을 때의 압력의 크기를 나타내는 그래프이다.

제1 배압공간(141)에는 토출압의 크기보다 작은 중간압이 형성된다. 다만, 제1 배압공간(141)에 형성되는 중간압은 일정한 범위에서 압력의 크기가 변화되는 압력 맥동 현상이 발생하게 된다. 이에, 베인(135)의 후단부에 작용하는 압력의 크기가 변화되어, 실린더(133)의 내주면과 베인(135)의 전단부 사이에 형성되는 접촉력의 크기도 달라지게 된다.

본 발명에 따르는 로터리 압축기(100)는, 실린더(133)의 중심부에 형성되는 내부공간과 서로 이격된 위치에 일정한 공간을 구비하도록 형성되는 리조네이터 공간부(171)를 구비하며, 상기 제1 배압공간(141)은 리조네이터 연통유로(170)를 통해, 상기 리조네이터 공간부(171)와 서로 연통되도록 이루어진다.

리조네이터 공간부(171)는 일정한 공간을 가지며, 제1 배압공간(141)과 연통됨으로써, 제1 배압공간(141)에 형성되는 중간압의 크기가 변화되는 압력 맥동 현상을 감소시킬 수 있다. 이에, 베인(135)의 후단부에 일정한 배압력이 작용되도록 하게 된다.

도 10의 실선은 제1 배압공간(141)과 리조네이터 공간부(171)가 서로 연통되어 있지 않을 때의 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력을 나타내는 것으로, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력은 회전 각도에 따라 P_max에서 P_min 범위에서 변화되는 압력이 변화되는 압력맥동현상이 발생하게 된다.

도 10의 점선은 리조네이터 공간부(171)와 제1 배압공간(141)이 연통되어 있을 때, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력의 크기를 나타낸다. 제1 배압공간(141)과 리조네이터 공간부(171)가 연통되어 있을 때에는, 제1 배압공간(141)에는 일정한 크기의 중간압(Pm)이 형성되게 된다.

도 9b를 보면, 실린더(133)에 형성되는 리조네이터 공간부(171)와 제1 배압공간(141)은 리조네이터 연통유로(170)를 통해 연통된다. 리조네이터 공간(171)부는 제1 배압공간(141)의 일 측으로부터 실린더(133)의 리조네이터 공간부(171)가 형성되는 위치까지 연장 형성된다. 리조네이터 공간부(171)에 형성되는 압력의 크기는 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력보다 낮아, 제1 배압공간(141)에 형성되는 중간압의 크기를 더욱 줄임으로써 베인(135)과 실린더(133)의 내주면 사이에 형성되는 기계적 손실을 줄일 수 있게 된다.

제1 오일유로(151)를 따라 이동하는 고압의 오일은, 제2 오일유로(152)를 따라 회전축(123)의 반경방향으로 이동하며, 메인베어링(131)과 롤러(134) 사이의 간극을 통해 제1 배압공간(141)으로 압력이 감소된 상태로 유입되게 된다. 제1 배압공간(141)은 리조네이터 공간부(171)와 연통되면, 제1 배압공간(141)에 형성되는 중간압의 크기가 줄어들면서, 압력 맥동 현상도 줄어들 수 있게 된다. 또한, 도 9b에서는 리조네이터 연통유로(170)가 압축공간(V)과 연통되어 있지는 않으나, 리조네이터 연통유로(170)는 압축공간(V)과도 연통되는 것도 가능할 것이다.

도 11은, 제1 배압공간(141)이 두 개의 공간부로 구획된 모습을 나타내는 도면이고, 도 12는, 도 11의 구조를 가지는 압축기에서, 제1 배압공간(141)과 제2 배압공간(142)에서의 압력 변화를 나타내는 그래프이다.

제1 배압공간(141)은, 설정된 길이의 원호를 따라 형성되는 적어도 두 개이상의 공간부로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 배압공간(141)은 도 11에서 보듯이, 두 개의 영역으로 구분될 수 있을 것이다.

제1 배압공간(141)은 흡입행정부터 압축행정의 종반 사이에서 베인(135)의 후단부에 작용하는 배압력의 크기를 줄이는 것을 목적으로 한다. 다만, 도 11에서와 같이, 제1 배압공간(141)을 두 개의 공간으로 구획하게 되면, 제1 배압공간(141)에 형성되는 압력은 단계적으로 변화될 수 있으며, 일체로 형성되는 것에 비해, 베인(135)의 후단에 작용하는 배압력의 전체적인 크기의 합이 줄어들게 되어, 베인(135)과 실린더(133)의 내주면 사이에 형성되는 기계적인 마찰 손실은 감소될 수 있게 된다.

특히, 흡입행정이 개시되는 -60°와 압축행정이 진행되는 120° 사이의 영역에서는, 제1 배압공간(141)이 일체로 형성되는 것에 비해 낮은 압력이 형성되어 베인(135)과 실린더(133) 내주면의 사이에 형성되는 기계적인 마찰 손실은 줄어들게 된다. 도 12에서 보듯이, 회전각도가 -60°와 에서 120° 사이의 영역에 형성되는 압력은, 120°에서 160°의 사이의 영역에 형성되는 압력보다 그 크기가 낮음을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 로터리 압축기(100)를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

본 발명은, 냉매를 압축하는 것이 필요한 산업 분야에서 이용될 수 있으며, 로터리 압축기를 실시하기 위한 산업 분야에서 응용될 수 있을 것이다.

Claims

케이스의 내부에 설치되고, 회전력을 발생시키는 구동모터;

상기 구동모터에서 형성되는 회전력을 전달하고, 중심부에 축 방향을 따라 오일유로가 형성되는 회전축;

상기 케이스에 고정되고, 상기 회전축을 따라 설치되는 메인베어링과 서브베어링;

상기 메인베어링과 서브베어링의 사이에 고정 설치되고, 중심부에 냉매가 수용되는 실린더;

상기 실린더의 중심부에 위치되고, 상기 회전축과 함께 회전하여 상기 실린더의 내주면과 사이에서 냉매가 압축되는 압축공간을 형성하는 롤러; 및

후단부에 작용하는 압력에 의해 상기 롤러로부터 돌출되며, 실린더의 내주면과 접해 상기 압축공간을 각각 흡입실과 압축실로 구획하는 적어도 두 개 이상의 베인을 포함하며,

상기 메인베어링의 하면 또는 상기 서브베어링의 상면에는, 일정한 반경을 따라 배압공간이 각각 형성되고, 상기 각 배압공간에는 상기 오일유로를 따라 이동하는 오일이 수용되어 상기 각 베인의 후단부에 압력을 전달하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제1항에 있어서,

상기 배압공간은,

상기 회전축의 외주면으로부터 일정한 거리만큼 이격되고, 일정한 길이의 원호를 따라 형성되며, 중간압이 형성되는 제1 배압공간; 및

일정한 길이의 원호를 따라 상기 제1 배압공간과 마주보도록 형성되며, 상기 오일유로의 일 측과 연통되어 상기 오일에 의한 압력이 형성되는 제2 배압공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제2항에 있어서,

상기 각 베인은 상기 롤러와 함게 회전하고,

상기 롤러가 회전함에 따라 상기 각 베인의 후단부에는, 상기 각 배압공간에 노출되도록 이루어져, 상기 제1 배압공간 또는 제2 배압공간에 형성되는 압력을 인가받는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제2항에 있어서,

상기 오일 유로는,

상기 회전축이 연장된 방향으로 상기 회전축의 중심부를 따라 고압의 오일이 이동하는 제1 오일유로; 및

상기 제1 오일유로와 연통되고, 상기 회전축을 관통하며 상기 제1 오일유로와 교차되는 방향으로 형성되는 제2 오일유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 제2 오일유로를 따라 이동하는 오일은, 상기 회전축과 상기 메인베어링 및 상기 회전축과 상기 메인베어링 사이의 간극을 통해, 상기 제1 배압공간으로 이동하여 중간압을 형성하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 제2 오일유로는, 상기 제2 배압공간과 연통되어, 상기 제2 오일유로에 형성되는 압력이 상기 제2 배압공간에 전달되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제6항에 있어서,

상기 메인베어링의 내부에는, 상기 제1 배압공간의 일 측과 상기 실린더의 압축공간을 연통시키는 압축실 연통유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제6항에 있어서,

상기 서브베어링의 내부에는, 상기 제1 배압공간의 일 측과 상기 실린더의 압축공간을 연통시키는 압축실 연통유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제6항에 있어서,

상기 메인베어링의 내부에는, 상기 제1 배압공간의 일 측과 상기 실린더의 리조네이터 공간과 연통되는 리조네이터 연통유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제6항에 있어서,

상기 서브베어링의 내부에는, 상기 제1 배압공간의 일 측과 상기 실린더의 리조네이터 공간과 연통되는 리조네이터 연통유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제2항에 있어서,

상기 제1 배압공간은, 일정한 길이의 원호를 따라 적어도 두 개 이상의 공간부로 구획되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.