WO2021235703A1 - 로터리 압축기 - Google Patents

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WO2021235703A1
WO2021235703A1 PCT/KR2021/004733 KR2021004733W WO2021235703A1 WO 2021235703 A1 WO2021235703 A1 WO 2021235703A1 KR 2021004733 W KR2021004733 W KR 2021004733W WO 2021235703 A1 WO2021235703 A1 WO 2021235703A1
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cylinder
chamber
vanes
vane
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PCT/KR2021/004733
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사범동
설세석
문석환
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present application relates to a rotary compressor, and more particularly, to a rotary compressor including a rotating vane.
  • a compressor is a machine that increases the pressure of the working fluid by receiving power from a power generating device such as an electric motor or a turbine and applying compression work to a working fluid such as air or a refrigerant.
  • a power generating device such as an electric motor or a turbine
  • compression work to a working fluid such as air or a refrigerant.
  • Such compressors are widely used in air conditioners and refrigerators, that is, from small devices such as household appliances to large devices such as oil refineries and chemical plants.
  • Such a compressor may be classified into a positive displacement compressor and a turbo compressor (dynamic compressor or turbo compressor) according to a compression method.
  • a positive displacement compressor is widely used in industry, and has a compression method that increases the pressure by reducing the volume.
  • the displacement compressor may be classified into a reciprocating compressor and a rotary compressor according to a compression mechanism.
  • the reciprocating compressor compresses a working fluid by means of a piston reciprocating linearly inside a cylinder, and has the advantage of producing high compression efficiency with relatively simple mechanical elements.
  • the reciprocating compressor has a limitation in rotational speed due to the inertia of the piston, and has a disadvantage in that significant vibration occurs due to the inertial force.
  • the rotary compressor compresses the working fluid by the rotor rotating inside the cylinder, and can produce high compression efficiency at a low speed compared to the reciprocating compressor. Accordingly, the rotary compressor has the advantage of generating less vibration and noise, and has recently been used more widely than the reciprocating type, particularly in home appliances.
  • Such a rotary compressor is arranged in a cylinder and is divided into a fixed vane type compressor and a rotating vane type compressor according to the operation method of a vane that divides the inner space of the cylinder into variable subspaces (ie, compression space).
  • the fixed vane type compressor includes a rotor that rotates eccentrically along an inner circumferential surface of a cylinder, and vanes that are disposed in a stationary state between the cylinder and the rotor.
  • the rotating vane compressor includes a rotor rotating in a cylinder and a vane rotating together with the rotor between the cylinder inner circumferential surface and the rotor.
  • the vane is configured to form a variable compression space in the cylinder. Therefore, if the vane does not have an accurate orientation at the correct position, leakage of the working fluid may occur between the cylinder and the vane, precisely between the cylinder inner circumferential surface and the end of the vane facing the same. Especially. As the vanes rotate at high speed with the rotor, the correct placement and orientation of the vanes can be even more important to the reliability and stability of the compressor. In addition, although the vane is under a harsh operating environment such as continuous high-speed rotation, it does not have a structure and shape having high strength and rigidity. Therefore, in order to secure the reliability and stability of the compressor, it is necessary to consider the structural stability and reliability of the vane.
  • Japanese Patent No. JP5660919 discloses a rotary compressor configured to position the vanes relatively accurately with respect to the rotor and the cylinder.
  • the rotary compressor of Japanese Patent Registration JP5660919 uses many members such as a vane guide and a vane bush for guiding the vanes, it causes an increase in production cost and a decrease in productivity.
  • Japanese Patent Registration JP5660919 does not specifically consider the structural stability of the vane itself.
  • the present application has been devised to solve the above-described problem, and an object of the present application is to provide a rotary compressor configured to accurately orient the vanes while having a simple structure.
  • Another object of the present invention is to provide a rotary compressor having a structurally stable and reliable vane.
  • the present application provides a guide structure of a vane having a simple structure in order to solve the above-mentioned problems. Since the guide mechanism is implemented through a simple mechanical structure such as a slot and a groove, it can be formed by simple mechanical processing, and the number of parts is not increased. In addition, this guiding mechanism can accurately orient the vanes without failure or breakage due to its simple structure.
  • the present application may include an additional bearing structure configured to support the rotational motion of the vane.
  • This bearing structure can prevent wear and breakage of the vanes while enabling the rotational movement of the vanes.
  • a cylinder a chamber eccentrically formed in the cylinder and configured to receive a predetermined working fluid; a rotor rotatably received within the chamber and disposed concentrically with the cylinder; first and second bearings respectively disposed above and below the cylinder to close the chamber and configured to support a drive shaft of the rotor; a plurality of vanes movably installed in the rotor in a radial direction thereof and configured to protrude from the rotor to an inner circumferential surface of the cylinder to divide the chamber into a plurality of compression spaces; formed concentrically with the chamber on the chamber-facing surfaces of the first and second bearings to receive a portion of the vanes, and to continuously project the vanes to the inner circumferential surface of the cylinder while the rotor rotates first and second guide grooves for guiding; and an auxiliary bearing provided in any one of the first and second guide grooves and configured to rotate together with the vanes.
  • the auxiliary bearing includes: an outer ring fixed in any one of the first and second guide grooves; and an inner ring in contact with a portion of the vane and configured to rotate relative to the outer ring together with a portion of the vane.
  • the auxiliary bearing may further include a rolling member disposed between the outer ring and the inner ring.
  • the auxiliary bearing may further include a cover configured to isolate the bearing from the chamber.
  • the cover may be configured to entirely cover a surface of the auxiliary bearing facing the chamber.
  • the auxiliary bearing may be accommodated so as not to protrude in any one of the first and second grooves.
  • the auxiliary bearing may be disposed to overlap the rotor. More specifically, the width of the overlap region of the auxiliary bearing and the rotor may be set to at least 1.5 mm.
  • the vanes may include: a body extending radially long of the rotor and including a first end disposed in the rotor and a second end adjacent to an inner circumferential surface of the cylinder; and a pin extending from the first end of the body and inserted into any one of the first and second guide grooves to contact the auxiliary bearing.
  • the pin may be configured to contact the inner ring of the auxiliary bearing, and furthermore, may be fixed to the inner ring of the auxiliary bearing.
  • the pin may be formed integrally with the body or may be detachably installed on the body.
  • a lubricating member having a low coefficient of friction may be additionally disposed in the first and second grooves.
  • the compressor according to the present application includes only the slot of the rotor and the guide groove of the bearing as the guide mechanism of the vane.
  • a guiding mechanism can be formed by simple mechanical processing and does not increase the number of parts. Accordingly, this guide mechanism has a simple structure and can be easily provided to the compressor by a simple process.
  • the guiding mechanism can accurately orient and move the vanes towards the center of the rotor and cylinder during operation of the compressor. For this reason, the guiding mechanism can increase the productivity of the compressor while also bringing reliability and stability of operation.
  • the compressor according to the present application includes an additional auxiliary bearing for rotatably supporting the vanes.
  • Auxiliary bearings allow the vanes to rotate smoothly while in contact with a stationary bearing instead of the vanes to support the vanes. Therefore, the auxiliary bearing can significantly reduce the relative speed of the vane with respect to the stationary bearing, and accordingly, the wear and breakage due to friction of the vane can also be significantly reduced. For this reason, the auxiliary bearing can greatly increase the structural stability and reliability of the vane, and thus the stability and reliability of the compressor itself.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a rotary compressor according to the present application.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the compression unit of the rotary compressor according to the present application.
  • FIG. 3 is a plan view showing the compression unit from which the upper bearing is removed.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an assembly of a lower bearing and a vane.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the vane in detail.
  • FIG. 6 is a plan view showing the operation of the rotary compressor according to the present application in stages.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating an assembly of a lower bearing and a vane of a compression unit including an auxiliary bearing according to the present application.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a compression unit including an auxiliary bearing.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an embodiment of the auxiliary bearing obtained along the line I-I in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another embodiment of the auxiliary bearing taken along line I-I of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 8 .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a compression unit including an auxiliary bearing applied to an upper bearing.
  • Examples described in this application relate to a rotary compressor comprising a vane that rotates with a rotor.
  • the principles and configuration of the examples described may be applied without substantial modification to any type of devices having vanes moving without substantial modification.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a rotary compressor according to the present application.
  • the rotary compressor 1 may include a case 2 , a power unit 10 and a compression unit 100 positioned inside the case 1 .
  • the power unit 10 is located above the compressor 1
  • the compression unit 100 is located below the compressor 1 , but their positions may be interchanged as needed.
  • An upper cap 3 and a lower cap 5 are respectively installed at the upper and lower portions of the case 2 to form a sealed inner space.
  • the suction pipe 7 is installed on the side of the case 1 , and can suck a working fluid such as a refrigerant or air from the outside of the compressor 1 .
  • an accumulator 8 may be connected to the suction pipe 7 to separate lubricants and other foreign substances from the working fluid.
  • a discharge pipe 9 through which the compressed working fluid is discharged may be installed at the center of the upper cap 3 .
  • the lower cap 5 may be filled with a certain amount of lubricating oil 0 for lubrication and cooling of the moving member.
  • the power unit 10 may be formed of any power device capable of supplying power required for the rotary compressor 1 .
  • the power unit 10 may be formed of an electric motor that is compact and generates power with high efficiency. More specifically, the power unit 10 includes a stator 11 fixed to the case 2 , a rotor 12 rotatably supported inside the stator 11 , and a drive shaft coupled to the rotor 12 . (13) may be included.
  • the rotor 12 is rotated by the stator 11 and electromagnetic force generated by the rotor 12 , and the driving shaft 13 transmits the rotational force of the rotor 12 to the compression unit 100 .
  • a terminal 4 may be installed in the upper cap 3 .
  • the compression unit 100 compresses the working fluid to have a predetermined pressure, and may be configured to discharge the compressed working fluid.
  • the compression unit 100 may be connected to the suction pipe 7 to receive the working fluid to be compressed, as shown in FIG. 1 .
  • the compression unit 100 may communicate with the discharge pipe 9 to discharge the compressed working fluid. That is, as shown, the compressed working fluid is discharged from the extrusion unit 100 to the inner space of the sealed case 2 , and then may be discharged to the outside of the case 2 through the discharge pipe 9 .
  • the discharge pipe 9 may be directly connected to the compression unit 100 .
  • the compression unit 100 may be connected to the power unit 10 by the drive shaft 13 to receive the rotational force required for compression. Since the compression unit 100 includes parts moving at high speed by the power of the power unit 10 , it can be firmly fixed in the case 2 . Such a compression unit 100 will be described in more detail below with reference to the related drawings.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the compression unit of the rotary compressor according to the present application.
  • 3 is a plan view showing the compression unit from which the upper bearing is removed
  • FIG. 4 is a perspective view showing the assembly of the lower bearing and the vane
  • 5 is a perspective view showing the vane in detail.
  • Figure 6 is a plan view showing the operation of the rotary compressor according to the present application step by step.
  • the top view of FIG. 3 shows the assembly of the cylinder, rotor, lower bearing, and vane with the upper bearing removed to better show the inside of the cylinder
  • FIG. 6 also includes plan views of the same assembly for the same purpose.
  • the compression unit 100 may include a cylinder 110 disposed in the case (2).
  • the cylinder 110 may generally have a ring-shaped body 111 having a predetermined thickness, and may have a body of another shape, if necessary.
  • the cylinder 110 may include a chamber 112 of a predetermined size formed in the body 111 .
  • the chamber 112 may form a working space for accommodating a working fluid for compression.
  • the cylinder 110 is formed in the body 111 and may include an inlet 113 and an outlet 114 communicating with the chamber 112 .
  • the suction port 113 is connected to the suction pipe 7 to supply the working fluid into the chamber 112 , and the discharge port 114 may communicate with the discharge pipe 9 for discharging the compressed working fluid.
  • Such inlet 113 and outlet 114 may be disposed in the body 111 spaced apart from each other at a predetermined angle and spacing for the smooth suction and discharge of the working fluid that does not interfere with each other.
  • the cylinder 110 has a recess formed around the inlet 113 and the outlet 114 on its inner circumferential surface (to be precise, the inner circumferential surface of the body 111 ) forming the chamber 112 . (recess) or dimples (dimple) (113a, 114a) may be included. These recesses (113a, 114a) prevent the vortex of the working fluid due to the rapid suction and discharge of the working fluid, and thus the working fluid can be smoothly sucked and discharged.
  • the size of the chamber 112 is substantially expanded by the recesses 113a and 114a, so that a larger amount of the working fluid can be smoothly sucked and discharged.
  • the chamber 112 may be arranged radially eccentrically to the cylinder 110 , as best shown in FIG. 3 . That is, the center C of the chamber 112 may be radially spaced apart from the center O of the cylinder 110 at a predetermined interval. This arrangement is for the cylinder 110 to form a variable compression space together with other members of the compression unit 100, which will be described later in more detail.
  • the compression unit 100 may also include a rotor 120 rotatably accommodated in the chamber 112 of the cylinder 110 .
  • the rotor 120 may have a body 121 having a circular cross-section, ie in the form of a disk, as best shown in FIGS. 2 and 3 .
  • the rotor 120 has a through hole 121a disposed in the central portion of the body 121 thereof, and the drive shaft 13 of the power unit 10 may be press-fitted into the through hole 121a. Accordingly, the rotor 120 may rotate about its central axis, that is, the driving shaft 13 by the power provided from the power unit 10 in the chamber 112 of the cylinder 110 .
  • the rotor 120 may be disposed concentrically with the cylinder 110 as shown in FIG. 3 .
  • the rotor 120 may be disposed radially eccentrically as well as in the chamber 112 eccentric to the cylinder 110 . That is, the rotor 120 shares the same center O as the cylinder 110 , and this center O may be radially spaced apart from the center C of the chamber 112 at a predetermined interval.
  • the center O of the rotor 120 is disposed on the central axis of the drive shaft 13 , and thus can rotate in the chamber 112 without eccentricity by the drive shaft 13 . With such an arrangement, the rotor 120 is disposed at the radial end of the chamber 112 , as well shown in FIG.
  • the outer periphery of the rotor 120 is the outer periphery of the chamber 112 , that is, It may be disposed adjacent to the inner peripheral surface or the inner peripheral portion of the cylinder body (111). Accordingly, a space having a cross-section or volume varying along the circumferential direction of the cylinder 112 or chamber 112 is formed between the outer periphery of the rotor 120 and the chamber 112 opposing the outer periphery adjacent to each other, and practically Therefore, this space can be used as a compression space to receive and compress the working fluid.
  • the compression unit 100 may include a bearing 130 disposed in the cylinder 110 and configured to close the chamber 112 of the interior 110 thereof.
  • the bearing 130 is disposed on the lower and upper (ie, bottom and top surfaces) of the cylinder 110 precisely of its body 111 , respectively, first and second configured to cover the chamber 112 . It may include bearings 130a and 130b.
  • the bearings 130: 130a, 130b are connected to the body 111 of the cylinder 110. ) can be firmly coupled using a fastening member to the bearings 130: 130a, 130b may be configured to support the drive shaft 13 coupled to the rotor 120.
  • the bearing may include sleeves 132 surrounding the drive shaft 13, as shown in Fig. 2.
  • the sleeve 132 of the first bearing 130a is the rotor 130.
  • the sleeve 132 of the second bearing 130b supports a portion of the drive shaft 13 below, and the sleeve 132 of the second bearing 130b may support a portion of the drive shaft 13 above the rotor 130. Therefore, With such sleeves 132 , the rotor 120 can rotate stably at high speed in the cylinder 110 .
  • the compression unit 100 may include a plurality of vanes 140 provided to the rotor 120 .
  • the compression unit 100 may include 1-3 first vanes 140a, 140b, and 140c, and if necessary, fewer or more vanes. may include 140 .
  • the vanes 140 : 140a - 140c may extend radially from the rotor 120 and may be spaced apart from each other at equal intervals and angles, for example at intervals of 120° as shown, and may have the same radial length as each other.
  • the vanes 140 are eccentric to the remaining space of the chamber 112 except for the space occupied by the rotor 120 in the chamber 112 (ie, the chamber 112).
  • an effective space of the chamber 112 It is disposed in a space between the outer periphery of the rotor 120 and the outer periphery of the chamber 112 (hereinafter, an effective space of the chamber 112 ), and the effective space is used as a plurality of compression spaces for compressing the working fluid. That is, the vanes 140 may divide the effective space while extending across the effective space of the chamber 112 from the outer periphery of the rotor 120. Also, as discussed above, , the effective space may have a volume and a cross-section that change along the circumferential direction of the cylinder 110.
  • each compression space between these vanes 140 is formed while the vanes 140 rotate together with the rotor 120 , that is, they move in the circumferential direction of the cylinder 110 .
  • the vanes 140 divide the chamber 112 in the cylinder 110, that is, the effective space, so that the rotor 120 or the vanes 140 are variable during rotation. That is, it is possible to form a plurality of compression spaces that are continuously changed during such rotation, and each of these variable compression spaces independently sucks the working fluid using its changed volume during rotation of the rotor 120, Compression and discharge, and this series of operations will be described in more detail with reference to the related drawings.
  • the vanes 140 need to reach the outer periphery of the chamber 112 from the rotor 120 , that is, the inner periphery (or inner circumferential surface) of the body 111 of the cylinder 110 .
  • the rotor 120 is relatively eccentric to the chamber 112, as well shown in FIG. 3, one point of the rotor 120 and the inner periphery of the cylinder 110 (that is, the chamber ( The distance between the outer periphery of 112) may be continuously changed while the rotor 120 rotates.
  • the vane 140 disposed at one point of the rotor 120 changes to reach the inner periphery of the cylinder 110, and the distance between the one point of the rotor 120 and the inner periphery of the cylinder 110 changes.
  • it may be configured to protrude from the rotor 120 at different distances.
  • the rotor 120 will first include slots 122 corresponding to the vanes 140: 140a-140c as a guide mechanism.
  • the slot 122 may extend a predetermined length radially inward from the outer periphery of the body 121 of the rotor 120, and the vane 130 may be accommodated therein.
  • the length of the slot 122 may determine the minimum protrusion length of the vane 140 .
  • the outer periphery of the rotor 120 is partially on the outer periphery of the chamber 112 , that is, the inner periphery of the body 111 of the cylinder 110 . Since it is adjacent, when the vane 140 protrudes greatly, it may interfere with the cylinder 110 . Accordingly, the length of the slot 122 , actually the radial length, may be set so that such interference does not occur, for example, may be set to be substantially equal to the length of the vane 140 .
  • the vane 140 is disposed at the correct position as designed and is not oriented correctly, leakage of the working fluid may occur between the inner periphery of the cylinder 110 and the end of the vane 140 facing it. . More specifically, if the vane 140 is not accurately oriented along the radial direction of the rotor 140, that is, the cylinder 110 and is tilted at a predetermined angle with respect to the radial direction, such vane 140 ) may be tilted with respect to the inner periphery of the cylinder 110 as well, and a large gap is formed between the end of the tilted vane 140 and the inner periphery of the cylinder 110, thereby causing leakage.
  • the slot 122 may be configured to be oriented toward the center O of the cylinder 110 . That is, the slot 122 extends along the radial direction of the cylinder 110 , and the longitudinal centerline of the slot 122 may pass through the center O of the cylinder 110 .
  • both side portions 122 and 122b of the slot 122 may be configured to be in close contact with the side surface of the vane 140 so that a gap is not generated. Accordingly, by such a slot 122, the vane 140 can be accurately oriented toward the center O of the cylinder 140 along the radial direction of the cylinder 140, and can move along the radial direction. have.
  • the slot 122 can accurately guide the vane 140 to move in the radial direction of the cylinder 110 to protrude from the rotor 120 to the inner periphery of the cylinder 110 .
  • the compression unit 100 may include a guide groove 150 as an additional guide mechanism.
  • the guide groove 150 may be configured to receive a portion of each vane 140 to basically guide the movement of the vane 140, as shown in FIGS.
  • the guide groove 150 accommodates a portion of the vane 140 while not interfering with the compression in the chamber 112 and other components of the compression unit 100, the cylinder 110 or the bearing facing the chamber 112 ( 130) may be formed on the surface.
  • the guide groove 150 includes first and second guide grooves 150a and 150b respectively formed in the first and second bearings 130a and 130b. It can be done, and accordingly, it is possible to accommodate the portions disposed on the upper and lower portions of the vane 140, respectively.
  • the guide groove 150 may be continuously extended over the entire circumferential direction while having a ring shape, that is, a certain radius, and thus actually guide the entire rotational movement of the vane 140 according to the rotation of the rotor 120 . can
  • the guide groove 150 may be eccentric to the rotor 120 but concentric with the chamber 121 , that is, to share the same center C of the chamber 121 . That is, the guide groove 150 may maintain a constant distance in the radial direction with respect to the outer periphery of the chamber 112 , that is, the inner periphery of the cylinder 110 , and this distance is generally the same as the radial length of the vane 140 . can be set.
  • the vane 140 is constrained by the guide groove 150 while the rotor 120 rotates and the cylinder 110 along the guide groove 150 . ), it can rotate continuously while reaching the inner periphery.
  • the guide groove 150 may apply a force to the vane 140 to move relative to the rotor 120 eccentric to the chamber 112 by restraining the vane 140 . Accordingly, the vane 140 is guided by the slot 122 from the eccentric rotor 120, and reciprocates in the radial direction, and continuously maintains the state reaching the inner periphery of the cylinder 110 by this relative reciprocating motion. can be maintained as For this reason, the guide groove 150 may be configured to continuously guide the vanes 140 to protrude from the rotor 120 to the inner periphery of the cylinder 110 while the rotor 120 rotates, and accordingly, the chamber A plurality of closed compression spaces can be formed in the 112 .
  • the guide groove 150 is formed concentrically with the chamber 112 so that a fixed distance can be maintained between the outer periphery of the guide groove 150 and the outer periphery of the chamber 112 .
  • the distance between the end of the vane 140 constrained to the guide groove 150 and the inner periphery of the cylinder 110 can be adjusted similarly by adjusting such a fixed distance. Therefore, by adjusting the distance between the guide groove 150 and the outer periphery of the chamber 112, the end of the vane 140 can be configured to reach the inner periphery of the cylinder 110, but not directly contact.
  • each vane 140 may include a body 141 elongated radially of the rotor 120 .
  • the body 141 may have a rectangular prism shape with a thin thickness, and may have any other shape if necessary.
  • Such a body 141 has a first end portion 141a disposed in the rotor 120 so as not to be separated from the rotor 120 and a first end portion 141a protruding from the rotor 120 and adjacent to the inner periphery of the cylinder 110 . It may include two end portions (141b).
  • the vane 140 may include a pin 142 extending vertically from the first end 141 of the body 141 toward the adjacent guide groove 150 .
  • the pin 142 may be inserted into the guide groove 150 to guide the rotation of the vane 140 .
  • the pin 142 may include first and second pins 142a and 142b respectively inserted into the first and second guide grooves 150a and 150b.
  • the first pin 142a extends downward from the bottom surface of the body 141 by a predetermined length so as to be inserted into the first and second guide grooves 150a and 150b, respectively, and the second pin 142b includes the body ( 141) may extend upward by a predetermined length from the upper surface.
  • the slot 122 is also formed at the inner end of the rotor 120, that is, the closed end, and is configured to stably receive the pins 142: 142a, 142b. ) (122c). Since the pin 142 moves along the guide groove 150 during rotation of the rotor 120 , the vane 140 can rotate stably without being separated from the guide groove 150 . More specifically, the pins 142:142a, 142b may be integrally formed with the body 141, and high structural strength may be secured. On the other hand, the pins 142: 142a, 142b may be detachably coupled to the body 141, and may be replaced with other pins when wear and tear are derived.
  • Such a compression unit 100 can effectively and efficiently perform compression of the working fluid in a stable and reliable manner by the cooperation of its parts, and this compression operation will be described in detail step by step below with reference to FIG. 6 . do.
  • the first and third vanes 140a , 140b and 140c may divide the chamber 112 , precisely its effective space, into a plurality of compression spaces. That is, a first compression space 112a is formed between the first and second vanes 140a and 140b, and a second compression space 112b is formed between the second and third vanes 140b and 140c. , a third compression space 112c may be formed between the third and first vanes 140c and 140a.
  • the compression spaces 112a, 112b, and 112c may have different sizes due to the rotor 120 being relatively eccentric to the chamber 112 .
  • the first vane 140a is disposed at the point S closest to the inner periphery of the cylinder 110 , and the first compression space 112a is the current suction port 113 . It communicates with and sucks the working fluid.
  • the compression operation of the compression unit 100 is described in relation to the first vane 140a and the first compression space 112a.
  • the first compression space 112a communicates with the outlet 114 and starts to discharge the compressed working fluid to the outside.
  • the first compression space 112a is gradually reduced, and more compressed working fluid is continuously supplied through the outlet 114.
  • FIG. 6(a) when the first vane 140a rotates up to 360°, one cycle consisting of suction-compression-discharge ends. After the end of this cycle, the same cycle may be repeatedly performed by the continuous rotation of the rotor 120 .
  • the same cycles may be simultaneously performed in the second and third compression spaces 112b and 112c, and may be repeated as well.
  • the guide mechanism of the vane 140 consists only of the slot 122 and the guide groove 150, it can be formed by simple mechanical processing and does not increase the number of parts. Accordingly, this guide mechanism has a simple structure and can be easily provided to the compressor 1 by a simple process. Further, the guiding mechanism can accurately orient and move the vane 100 in the radial direction of the cylinder 110 during operation of the compression unit 100 . For this reason, the guiding mechanism can increase the productivity of the compressor 1 while also bringing reliability and stability of operation. Nevertheless, improvement of the reliability and stability of the compressor 1 and the compression unit 100 in various aspects may be additionally considered.
  • the compression unit 100 may further include an auxiliary bearing 200 configured to rotate together with the vanes 140 to support the rotation of the vanes 140 .
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating an assembly of a lower bearing and a vane of the compression unit including the auxiliary bearing according to the present application
  • FIG. 8 is a plan view illustrating the compression unit including the auxiliary bearing.
  • 9 and 10 are cross-sectional views showing an embodiment and another embodiment of the auxiliary bearing taken along the line I-I of FIG. 7
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 8
  • 12 is a cross-sectional view of a compression unit including an auxiliary bearing applied to the upper bearing.
  • the auxiliary bearing 200 may be provided in any one of the first and second guide grooves 150a and 150b so as to be easily connected to the vane 140 . can Even if the auxiliary bearing 200 is provided in any one of the first and second guide grooves 150a and 150b, the auxiliary bearing 200 can rotate together while supporting the vanes 140 relative to the stationary bearing 130 . That is, the auxiliary bearing 200 is interposed between the bearing 130 (including the guide grooves 150) and the vane 140 to rotate together with the vane 140, and to support the vane 140. 140 ) may instead contact the stationary bearing 130 .
  • the auxiliary bearing 200 can significantly reduce the relative speed of the vanes 140 with respect to the stationary bearing 140 and the guide grooves 150 . Therefore, in the following description, the auxiliary bearing 200 will be described with reference to the examples of FIGS. 7-11 applied to the first guide groove 150a. However, as shown in FIG. 12 , the auxiliary bearing 200 may be disposed in the second guide grooves 150b of the second bearing 130b, and on the other hand, the first and second guide grooves 150a. , 150b) may be placed in both. Since the auxiliary bearing 200 disposed in the second bearing 130b is the same as the auxiliary bearing 200 disposed in the first bearing 130a of FIGS. 7-11, a description thereof is provided in FIGS. 7-11. It is replaced with the description of the auxiliary bearing 200 disposed on the first bearing 130a given below with reference to, and further description will be omitted below.
  • the auxiliary bearing 200 may include an outer ring 210 disposed in the first guide groove 150a.
  • the outer ring 210 may be immovably fixed in the first guide groove 150a to rotatably support the inner ring 220 and the vane 140 (precisely, a part thereof), which will be described later.
  • the outer ring 210 may be disposed adjacent to the sidewall of the first guide groove 150a to allow space within the first guide groove 150a for accommodating the inner ring 220 and a portion of the vane 140 .
  • the outer ring 210 may be disposed adjacent to the radially outer wall of the first guide groove 150a, that is, the outer periphery thereof, and, on the other hand, the radius of the first guide groove 150a. It may be disposed adjacent to its inner periphery, which is a directional inner wall.
  • the outer ring 210 may have a continuous ring-shaped body in order to stably support the entire rotation of the vane 140 and the inner ring 210 . That is, the outer ring 210 may continuously extend in the circumferential direction along the first bearing 130a or the first guide groove 150a.
  • the auxiliary bearing 200 may also include an inner ring 220 disposed in the first guide groove 150a together with the outer ring 210 .
  • the inner ring 220 may be configured to be rotatable relative to the fixed outer ring 210 to enable the rotational movement of the vane 140 .
  • the inner ring 220 may be rotatably disposed between the outer ring 210 and a portion of the vane 140 disposed in the first guide groove 150a, that is, the pin 142a. As described above, when the outer ring 220 is disposed adjacent to any one side wall of the first guide groove 150a, a portion of the vane 140, that is, the pin 142a is opposed to the first guide groove 150a.
  • the pin 142a is the radius of the first guide groove 150a. It may be disposed adjacent to the directional inner wall, that is, the inner periphery thereof, and the inner ring 220 may be disposed between the outer ring 220 and the pin 142a.
  • the inner ring 220 may be disposed between the outer ring 220 and the pin 142a.
  • the outer ring 210 adjacent to the outer periphery of the first guide groove 150a, the pin 142a adjacent to the inner periphery of the first guide groove 150a, and the inner ring 220 therebetween are described in relation to , these characteristics are the same without significant deformation even in the auxiliary bearing 220 having the opposite arrangement, that is, the outer ring 210 adjacent to the inner periphery of the first guide groove 150a.
  • Inner ring 220 may also extend circumferentially for a limited length to support only a portion of vane 140 , ie, pin 142a.
  • the inner ring 220 has a continuous ring-shaped body, and the first bearing 130a or the first guide groove 150a in the circumferential direction. may be continuously extended to face the outer ring 210 .
  • Such an inner ring 220 may be configured to contact a portion of the vane 140 so as to rotate together with the vane 140 .
  • the inner ring 220 may contact any part of the vane 140 that enables simultaneous rotation, for example, a part of the vane 140 adjacent to the first guide groove 150a, that is, the lower part thereof and can be contacted
  • the inner ring 220 may be configured to contact the pin 142a which is a part of the vane 140 inserted into the first guide groove 150a for stable contact.
  • the outer surface (in the drawing, the inner circumferential surface) of the inner ring 220 is in contact with the outer surface of the pin 142a, whereas the outer circumferential surface of the inner ring 220 faces the inner circumferential surface of the outer ring 210.
  • the inner ring 220 may be in contact with the pin 142a but may not be fixed to the pin 142a. Even in this case, partial slip occurs so that the inner ring 220 can rotate relative to the pin 142a (ie, the vane 140), but due to the contact resistance between the inner ring 220 and the pin 142a The inner ring 220 may rotate together with the vane 140 .
  • the pin 142a may be immovably coupled or fixed to the inner ring 220 .
  • the inner ring 220 can rotate at the same speed simultaneously with the pin 142a and the vane 140 without any relative motion, and the relative speed of the vane 140 with respect to the bearing 130 is completely reduced. can be removed
  • the inner ring 220 may be configured to be in direct contact with the outer ring 210 so as to be rotatable relative to the outer ring 210 fixed to the bearing 130 . More specifically, the outer periphery of the inner ring 220 may be configured to be in direct contact with the inner periphery of the outer ring 210 , and the inner ring 220 is relative to the outer ring 210 by the outer periphery of the inner ring 220 . can be rotatably guided and supported. In addition, resistance and wear due to friction with the outer ring 210 may occur on the outer periphery of the inner ring 220 .
  • the inner ring 220 may include a lubricating member 221 provided on the outer periphery.
  • the lubricating member 221 may be made of a material having high strength and a low coefficient of friction, and if necessary, may be coated with a predetermined lubricating fluid.
  • the lubricating member 221 may be continuously extended in the circumferential direction and formed over the entire outer periphery of the inner ring 220 .
  • the outer ring 210 may include a groove 211 for accommodating the lubricating member 221 on its inner periphery. Accordingly, the inner ring 220 can be rotated relatively smoothly and stably by the lubricating member 221 while in contact with the outer ring 210 .
  • the auxiliary bearing includes a rolling member 240 disposed between the outer ring 210 and the inner ring 220 .
  • the auxiliary bearing may include more. More specifically, the inner ring 220 and the outer ring 210 are spaced apart from each other at a predetermined distance, and the rolling member 240 may be disposed between the spaced outer ring 210 and the inner ring 220 to contact them. have.
  • the rolling member 240 is configured to contact the inner periphery of the outer ring 210 and the outer periphery of the inner ring 220 , respectively, and the inner periphery and the inner ring of the outer ring 210 to stably accommodate the rolling member 240 .
  • the outer periphery of 220 may include recesses 210a and 220a respectively extending in a circumferential direction thereof.
  • the rolling member 240 may have a shape that is easy to roll, for example, a spherical shape as shown, and on the other hand may have a cylindrical shape. Accordingly, the rolling member 240 may allow the inner ring 220 to rotate stably and smoothly with respect to the outer ring 210 while rolling between the outer ring 210 and the inner ring 220 .
  • the auxiliary bearing 200 may include a cover 230 configured to cover its surface.
  • the cover 230 may be configured to completely cover the entire surface facing the chamber 112 of the auxiliary bearing 200 . More specifically, the cover 230 is an exposed portion of the auxiliary bearing 200 disposed in the first guide groove 150a, that is, the bottom of the first guide groove 150a of the outer ring 210 and the inner ring 220 . It may include a first cover 231 disposed on end portions (upper portions in the drawing) opposite to the portion.
  • the first cover 231 may extend horizontally in the radial direction from the end of the outer ring 210 to the end of the inner ring 220 .
  • the first cover 231 when extending over the entire first guide groove 150a in the circumferential direction of the outer ring 210 or the inner ring 220, the first cover 231 likewise has such an outer ring 210 and the inner ring 220 It may extend continuously in the circumferential direction to cover.
  • the cover 230 may include a second cover 232 extending vertically from the first cover 231 .
  • the second cover 232 may be disposed between the outer ring 210 and the inner surface of the first guide groove 150a, and may be coupled to the outer ring 210 .
  • the outer ring 210 may be stably fixed in the first guide groove 150a.
  • the auxiliary bearing 200 that is, the outer ring 210 and the inner ring 220 thereof may be wrapped, and thus may be isolated from the chamber 112 to prevent leakage, and stably supported.
  • a lubricating member 200a may be additionally disposed in the first guide groove 150a.
  • the lubricating member 200a may be disposed on the inner surface of the first guide groove 150a in contact with the pin 142a and the inner ring 220 .
  • the lubricating member 200a may be disposed on the inner circumferential surface of the first guide groove 150a and interposed between the inner circumferential surface and the pin 142a.
  • the lubricating member 200a may be disposed on the bottom surface of the first guide groove 150a and interposed between the bottom surface and the pin 142a/inner ring 220 .
  • the lubricating member 200a may be made of a material having high strength and a low coefficient of friction, and if necessary, may be coated with a predetermined lubricating fluid.
  • the pin 142a and the inner ring 220 can rotate stably and smoothly by the lubricating member 221 while in contact with the lubricating member 220a.
  • the auxiliary bearing 200 allows the vane 140 to rotate smoothly while in contact with the stationary bearing 130 instead of the vane 140 to support the vane 140 . Accordingly, the auxiliary bearing 200 can significantly reduce the relative speed of the vanes 140 with respect to the stationary bearing 140 and the guide grooves 150, and thus the vane 140, precisely its pin. Wear and breakage due to the friction of 142 can also be significantly reduced. For this reason, the auxiliary bearing 200 may greatly increase the structural stability and reliability of the vane 140 , and thus may also increase the stability and reliability of the compressor 1 itself.
  • the auxiliary bearing 200 since the rotor 120 rotates in the chamber 112 at high speed, if the auxiliary bearing 200 protrudes into the chamber 112 , it may interfere with the rotor 120 and may be damaged. Accordingly, as shown in FIGS. 9 and 10 as well as in FIG. 11 , the auxiliary bearing 200 , that is, the entire parts 210 to 240 thereof, may be accommodated without protruding from the first guide groove 150a. In addition, since the rotor 120 is disposed relatively eccentrically in the first guide groove 150a, as shown in FIG. Likewise, it may be disposed so as not to overlap the auxiliary bearing 200 , that is, not to at least partially cover the auxiliary bearing 200 .
  • the auxiliary bearing 200 may be disposed to at least partially overlap the rotor 120 .
  • the radial length or width W of such an overlap region V can be practically set to at least 1.5 mm.

Abstract

본 출원은 베인을 정확하게 배향시키도록 구성되는 압축기에 관한 것이다. 본 출원은 실린더: 상기 실린더내에 편심되게 형성되며 소정의 작업유체를 수용하도록 구성되는 챔버(chamber); 상기 챔버내에 회전가능하게 수용되며, 상기 실린더와 동심으로(concentrically) 배치되는 로터; 상기 챔버를 폐쇄하도록 상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 배치되며, 상기 로터의 구동축을 지지하도록 구성되는 제 1 및 제 2 베어링; 상기 로터에 이의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버를 다수개의 압축공간으로 분할하도록 상기 로터로부터 상기 실린더의 내주면까지 돌출되도록 구성되는 다수개의 베인들(vane); 상기 베인들의 일부를 수용하도록 상기 제 1 및 제 2 배어링들의 상기 챔버와 마주하는 표면들상에 상기 챔버와 동심으로 형성되며, 상기 로터가 회전하는 동안 상기 베인들을 계속적으로 상기 실린더 내주면까지 돌출하도록 안내하는 제 1 및 제 2 안내홈(guide groove); 및 상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나에 제공되며, 상기 베인들과 함께 회전하도록 구성되는 보조 베어링을 포함하는 로터리 압축기를 제공한다.

Description

로터리 압축기
본 출원은 로터리 압축기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 회전하는 베인(vane)을 포함하는 로터리 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 압축기는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기, 냉매등과 같은 작업유체(working fluid)에 압축일을 가함으로써, 작업유체의 압력을 높여주는 기계이다. 이러한 압축기는 공기조화기 및 냉장고, 즉, 가전제품과 같은 작은 장치에서부터 정유, 화학 플랜트와 같은 대형 장치에까지 널리 사용된다.
이러한 압축기는 압축 방식에 따라 용적형 압축기(positive displacement compressor)와 터보형 압축기(dynamic compressor or turbo compressor)로 분류될 수 있다. 이 중에서도, 산업에 널리 쓰이는 것은 용적형 압축기로서, 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 압축방식을 갖는다. 용적용 압축기는 압축 메커니즘에 따라 다시 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)와 로터리 압축기(rotary compressor)로 분류될 수 있다.
왕복동식 압축기는 실린더 내부를 직선 왕복운동하는 피스톤에 의해 작업유체를 압축하는 것으로서, 비교적 간단한 기계요소들로 높은 압축효율을 생산하는 장점이 있다. 그러나, 상기 왕복동식 압축기는 피스톤의 관성으로 인해 회전속도에 한계가 있으며, 관성력으로 인해 상당한 진동이 발생하는 단점이 있다. 반면, 로터리 압축기는 실린더 내부를 회전하는 로터에 의해 작업유체를 압축하며, 왕복동식 압축기에 비해 저속으로 높은 압축효율을 생산할 수 있다. 따라서, 로터리 압축기는 진동과 소음이 적게 발생하는 장점을 더 가지며, 최근에는 특히 가전기기들에 왕복동형보다도 보다 널리 사용되고 있다. 이와 같은 로터리 압축기는 실린더 내에 배치되어 실린더의 내부공간을 가변되는 서브공간들(즉, 압축공간)로 분할하는 베인(vane)의 작동방식에 따라, 고정 베인형 압축기와 회전 베인형 압축기로 세분될 수 있다. 고정 베인형 압축기는 실린더내 내주면을 따라 편심된 상태로 회전하는 로터 및 실린더와 로터사이에 정지된 상태로 배치되는 베인을 포함한다. 또한, 회전베인형 압축기는 실린더내에서 회전하는 로터 및 상기 실린더 내주면과 상기 로터사이에서 상기 로터와 함께 회전하는 베인을 포함한다.
이와 같은 회전 베인형 압축기에 있어서, 베인은 실린더내에 가변되는 압축공간을 형성하도록 구성된다. 따라서, 베인이 정확한 위치에서 정확한 배향(orientation)을 갖지 못하면, 실린더과 베인사이에서, 정확하게는 실린더 내주면과 이와 마주하는 베인의 끝단사이에서 작업유체의 누설이 발생될 수 있다. 특히. 베인은 로터와 함께 고속으로 회전하므로, 베인의 정확한 배치 및 배향은 압축기의 신뢰성 및 안정성에 있어서 더욱 더 중요할 수 있다. 또한, 베인은 계속적인 고속회전과 같은 가혹한 작동환경하에 있으나, 높은 강도 및 강성을 갖는 구조 및 형상을 갖지 못한다. 따라서, 압축기의 신뢰성 및 안정성의 확보를 위해, 베인의 구조적 안정성 및 신뢰성도 고려될 필요가 있다.
이와 관련하여, 일본등록특허 JP5660919는 베인을 로터 및 실린더에 대해 상대적으로 정확하게 배치시키도록 구성되는 로터리 압축기를 개시한다. 그러나, 일본등록특허 JP5660919의 로터리 압축기는 베인 가이드 및 베인 부시(bush)와 같은 많은 부재들을 베인의 안내를 위해 사용하므로, 생산비용의 증가 및 생산성의 저하를 가져온다. 또한, 일본등록특허 JP5660919는 베인 자체의 구조적 안정성에 대해서는 특별하게 고려하지 않는다.
본 출원은 상술된 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 출원의 목적은 단순한 구조를 가지면서도 베인을 정확하게 배향시키도록 구성되는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구조적으로 안정되고 신뢰성을 갖는 베인을 포함하는 로터리 압축기를 제공하는 것이다.
본 출원은 상술된 문제점을 해결하기 위해 단순한 구조를 갖는 베인의 안내구조를 제공한다. 안내 메커니즘은 슬롯과 홈과 같은 단순한 기계적 구조를 통해 구현되므로, 단순한 기계적 가공에 의해 형성될 수 있으며, 부품수를 증가시키지 않는다. 또한, 이러한 안내 메커니즘은 이의 단순한 구조로 인해 고장이나 파손없이도 베인을 정확하게 배향시킬 수 있다.
또한 본 출원은 베인의 회전운동을 지지하도록 구성되는 추가적인 베어링 구조를 포함할 수 있다. 이러한 베어링 구조는 베인이 회전운동을 가능하게 하면서도 베인의 마모 및 파손을 방지할 수 있다.
이와 같은 본 출원은 보다 상세하게는, 실린더: 상기 실린더내에 편심되게 형성되며 소정의 작업유체를 수용하도록 구성되는 챔버(chamber); 상기 챔버내에 회전가능하게 수용되며, 상기 실린더와 동심으로(concentrically) 배치되는 로터; 상기 챔버를 폐쇄하도록 상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 배치되며, 상기 로터의 구동축을 지지하도록 구성되는 제 1 및 제 2 베어링; 상기 로터에 이의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버를 다수개의 압축공간으로 분할하도록 상기 로터로부터 상기 실린더의 내주면까지 돌출되도록 구성되는 다수개의 베인들(vane); 상기 베인들의 일부를 수용하도록 상기 제 1 및 제 2 배어링들의 상기 챔버와 마주하는 표면들상에 상기 챔버와 동심으로 형성되며, 상기 로터가 회전하는 동안 상기 베인들을 계속적으로 상기 실린더 내주면까지 돌출하도록 안내하는 제 1 및 제 2 안내홈(guide groove); 및 상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나에 제공되며, 상기 베인들과 함께 회전하도록 구성되는 보조 베어링을 포함하는 로터리 압축기를 제공할 수 있다.
상기 보조 베어링은: 상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나내에 고정되는 외륜; 및 상기 베인의 일부와 접촉하며, 상기 베인의 일부와 함께 상기 외륜에 상대적으로 회전하도록 구성되는 내륜을 포함할 수 있다. 상기 보조 베어링은 상기 외륜 및 상기 내륜사이에 배치되는 구름부재를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 베어링은 상기 베어링을 상기 챔버와 격리시키도록 구성되는 커버를 더 포함할 수 있다. 상기 커버는 상기 챔버와 마주하는 상기 보조 베어링의 표면을 전체적으로 덮도록 구성될 수 있다.
상기 보조 베어링은 상기 제 1 및 제 2 홈들중 어느 하나에 돌출되지 않게 수용될 수 있다.
상기 보조 베어링은 상기 로터와 오버랩되도록 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 보조 베어링과 상기 로터의 오버랩 영역의 폭은 최소 1.5 mm로 설정될 수 있다.
상기 베인은: 상기 로터의 반경방형으로 길게 연장되며, 상기 로터내에 배치되는 제 1 끝단부 및 상기 실린더의 내주면에 인접한 제 2 끝단부를 포함하는 몸체; 및 상기 몸체의 제 1 끝단부로부터 연장되며 상기 보조 베어링과 접촉하도록 상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나내에 삽입되는 핀(pin)을 포함할 수 있다.
상기 핀은 상기 보조 베어링의 내륜에 접촉하도록 구성될 수 있으며, 더 나나가, 상기 보조 베어링의 내륜에 고정될 수 있다. 또한, 상기 핀은 상기 몸체와 일체로 형성되거나 상기 몸체에 탈착가능하게 설치될 수 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 홈내에는 낮은 마찰계수를 갖는 윤활부재가 추가적으로 배치될 수 있다.
본 출원에 따른 압축기는 베인의 안내 메커니즘으로서 로터의 슬롯 및 베어링의 안내홈만을 포함한다. 이러한 안내 메커니즘은 단순한 기계적 가공에 의해 형성될 수 있으며, 부품수를 증가시키지 않는다. 따라서, 이러한 안내 메커니즘은 단순한 구조를 가지며, 단순한 공정에 의해 용이하게 압축기에 제공될 수 있다. 또한, 안내 메커니즘은 압축기의 작동중 로터 및 실린더의 중심을 향해 베인을 정확하게 배향시키고 이동시킬 수 있다. 이러한 이유로, 안내 메커니즘은 압축기의 생산성을 증가시키면서도 작동의 신뢰성 및 안정성도 가져올 수 있다.
또한, 본 출원에 따른 압축기는 베인을 회전가능하게 지지하는 추가적인 보조 베어링을 포함한다. 보조 베어링은 베인을 지지하도록 상기 베인대신에 정지된 베어링과 접촉하면서, 상기 베인이 원활하게 회전할 수 있게 한다. 따라서, 보조 베어링은 정지된 베어링에 대한 베인의 상대속도를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 베인의 마찰로 인한 마모 및 파손도 현저하게 감소시킬 수 있다. 이러한 이유로, 보조 베어링은 베인의 구조적 안정성 및 신뢰성을 크게 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 압축기의 자체의 안정성 및 신뢰성도 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 출원에 따른 로터리 압축기를 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 출원에 따른 로터리 압축기의 압축 유닛을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 상부 베어링이 제거된 압축 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 4는 하부 베어링과 베인의 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 5는 베인을 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 출원에 따른 로터리 압축기의 작동을 단계적으로 나타내는 평면도들이다.
도 7은 본 출원에 따른 보조 베어링을 포함하는 압축유닛의 하부 베어링과 베인의 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 8은 보조 베어링을 포함하는 압축유닛을 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 7의 I-I선을 따라 얻어진 보조 베어링의 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 7의 I-I선을 따라 얻어진 보조 베어링의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 8의 II-II선을 따라 얻어진 단면도들이다.
도 12는 상부 베어링에 적용된 보조 베어링을 포함하는 압축유닛의 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 출원에 따른 로터리 압축기의 예들이 다음에서 상세히 설명된다.
이러한 예들의 설명에 있어서, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 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. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "이루어진다(comprise)", "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 같은 이유에서, 본 출원은 개시된 발명의 의도된 기술적 목적 및 효과에서 벗어나지 않는 한 앞선 언급된 용어를 사용하여 설명된 관련 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품의 조합으로부터도 일부 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품등이 생략된 조합도 포괄하고 있음도 이해되어야 한다.
본 출원에서 설명되는 예들은 로터와 함께 회전하는 베인을 포함하는 로터리 압축기에 관한 것이다. 설명된 예들의 원리(principle) 및 구성(configuration)은 실질적인 변형없이 이동하는 베인을 갖는 어떠한 형태의 장치들에도 실질적인 변형없이 적용될 수 있다.
먼저, 본 출원에 따른 로터리 압축기의 일 예의 전체적인 구성이 관련된 도면을 참조하여 다음에서 설명된다. 이와 관련하여, 도 1은 본 출원에 따른 로터리 압축기를 나타내는 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 출원에 따른 로터리 압축기(1)는 케이스(2)와 상기 케이스(1)의 내부에 위치하는 동력유닛(10) 및 압축유닛(100)으로 이루어질 수 있다. 도 1에서 동력유닛(10)는 압축기(1)의 상부에 압축유닛(100)은 압축기(1)의 하부에 위치하나 필요에 따라 이들의 위치들은 서로 바뀔 수 있다. 케이스(2)의 상부와 하부에는 각각 상부캡(3)과 하부캡(5)이 설치되어, 밀폐된 내부공간을 형성할 수 있다. 흡입관(7)은 케이스(1)의 측부에 설치되며, 냉매 또는 공기와 같은 작업유체를 압축기(1)외부로부터 흡입할 수 있다. 또한, 작업유체로부터 윤활유 및 기타 이물질을 분리하기 위해 어큐뮬레이터(accumulator)(8)가 흡입관(7)에 연결될 수 있다. 상부캡(3)의 중심에는 압축된 작업유체가 토출되는 토출관(9)이 설치될 수 있다. 또한 하부캡(5)에는 운동하는 부재의 윤활 및 냉각을 위해 일정량의 윤활유(0)가 채워질 수 있다.
동력유닛(10)은 로터리 압축기(1)에 요구되는 동력을 공급할 수 있는 어떠한 동력장치로도 이루어질 수 있다. 이러한 동력장치들중, 일 예로서, 동력유닛(10)은 컴팩트하면서도 높은 효율로 동력을 발생시키는 전기모터로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 동력유닛(10)은 케이스(2)에 고정되는 스테이터(11), 상기 스테이터(11)의 내부에 회전 가능하게 지지되는 로터(12), 상기 로터(12)에 결합되는 구동축(13)을 포함할 수 있다. 로터(12)는 스테이터(11) 및 상기 로터(12)에 의해 발생되는 전자기력에 의해 회전하며, 구동축(13)은 로터(12)의 회전력을 압축유닛(100)에 전달한다. 스테이터(11)에 외부 전원을 공급하기 위해, 상부캡(3)에는 터미널(4)이 설치될 수 있다.
압축유닛(100)은 작업유체를 소정 압력을 갖도록 압축시키며, 압축된 작업유체를 토출하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 작업유체의 압축을 위해, 압축유닛(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 압축될 작업유체를 공급받도록 흡입관(7)과 연결될 수 있다. 또한, 압축유닛(100)은 압축된 작업유체를 배출하도록 토출관(9)과 연통(communicate)될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 압축된 작업유체는 압출유닛(100)으로부터 밀폐된 케이스(2) 내부공간으로 토출되고, 이 후 토출관(9)을 통해 케이스(2)외부로 배출될 수 있다. 다른 한편으로, 흡입관(7)과 마찬가지로, 토출관(9)은 압축유닛(100)과 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 압축유닛(100)은 압축에 요구되는 회전력을 공급받도록 구동축(13)에 의해 동력유닛(10)과 연결될 수 있다. 압축유닛(100)은 동력유닛(10)의 동력에 의해 고속으로 운동하는 부품들을 포함하므로, 케이스(2)내에 견고하게 고정될 수 있다. 이와 같은 압축유닛(100)이 관련된 도면을 참조하여 다음에서 보다 상세하게 설명된다.
도 2는 본 출원에 따른 로터리 압축기의 압축 유닛을 나타내는 분해 사시도이다. 도 3은 상부 베어링이 제거된 압축 유닛을 나타내는 평면도이며, 도 4는 하부 베어링과 베인의 어셈블리를 나타내는 사시도이다. 도 5는 베인을 상세하게 보여주는 사시도이다. 끝으로, 도 6은 본 출원에 따른 로터리 압축기의 작동을 단계적으로 나타내는 평면도들이다. 도 3의 평면도는 실린더 내부를 잘 보여주기 위해 상부 베어링이 제거된 실린더, 로터, 하부 베어링, 및 베인의 어셈블리를 보여주며, 도 6도 동일한 목적으로 동일한 어셈블리에 대한 평면도들을 포함한다.
먼저, 압축유닛(100)은 케이스(2)내에 배치되는 실린더(110)를 포함할 수 있다. 실린더(110)는 대체적으로 일정 두께를 갖는 링 형상의 몸체(111)를 가질 수 있으며, 필요한 경우, 다른 형상의 몸체를 가질 수도 있다. 실린더(110)는 몸체(111)내에 형성되는 소정크기의 챔버(chamber)(112)를 포함할 수 있다. 챔버(112)는 압축을 위해 작업유체를 수용하는 작업공간을 형성할 수 있다. 실린더(110)는 몸체(111)에 형성되어 챔버(112)와 연통하는 흡입구(113) 및 배출구(114)를 포함할 수 있다. 흡입구(113)는 흡입관(7)과 연결되어 작업유체를 챔버(112)내에 공급하며, 배출구(114)는 압축된 작업유체의 배출을 위해 배출관(9)과 연통될 수 있다. 이와 같은 흡입구(113) 및 배출구(114)는 서로 간섭되지 않는 원활한 작업유체의 흡입 및 배출을 위해 서로 소정 각도 및 간격으로 이격되어 몸체(111)에 배치될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더(110)는 챔버(112)를 형성하는 이의 내주면(정확하게는 몸체(111)의 내주면)에서 흡입구(113) 및 배출구(114) 주위에 형성되는 리세스(recess) 또는 딤플(dimple)(113a,114a)를 포함할 수 있다. 이들 리세스(113a,114a)는 작업유체의 급격한 흡입 및 배출로 인한 작업유체의 와류를 방지하며, 이에 따라 작업유체가 원활하게 흡입되고 배출되게 할 수 있다. 또한, 리세스(113a,114a)에 의해 실질적으로 챔버(112)의 크기가 확장되어 보다 많은 량의 작업유체가 원활하게 흡입 및 배출될 수 있다. 이와 같은 실린더(110)에서, 챔버(112)는 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 실린더(110)에 반경방향으로 편심되게(eccentrically) 배치될 수 있다. 즉, 챔버(112)의 중심(C)는 실린더(110)의 중심(O)으로부터 소정간격으로 반경반향으로 이격될 수 있다. 이와 같은 배치는 실린더(110)가 압축유닛(100)의 다른 부재들과 함께 가변되는 압축공간을 형성하기 위한 것이며, 나중에 보다 상세하게 설명된다.
압축유닛(100)은 또한, 실린더(110)의 챔버(112)내에 회전가능하게 수용되는 로터(120)를 포함할 수 있다. 로터(120)는 도 2 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 원형 단면을 갖는, 즉 디스크 형성의 몸체(121)을 가질 수 있다. 또한, 로터(120)는 이의 몸체(121)의 중앙부에 배치되는 관통공(121a)를 가지며, 동력유닛(10)의 구동축(13)은 상기 관통공(121a)에 압입될 수 있다. 따라서, 로터(120)는 실린더(110)의 챔버(112)내에서 동력유닛(10)에서 제공되는 동력에 의해 이의 중심축, 즉 구동축(13)을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 로터(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더(110)와 동심으로(concentrically) 배치될 수 있다. 따라서, 로터(120)는 실린더(110)에 편심되는 챔버(112)에 마찬가지로 반경방향으로 편심되게 배치될 수 있다. 즉, 로터(120)는 실린더(110)와 동일한 중심(O)을 공유하며, 이러한 중심(O)은 챔버(112)의 중심(C)로부터 소정간격으로 반경방향으로 이격될 수 있다. 또한, 로터(120)의 중심(O)은 구동축(13)의 중심축상에 배치되며, 이에 따라 구동축(13)에 의해 편심없이 챔버(112)내에서 회전할 수 있다. 이와 같은 배치에 의해, 로터(120)는 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 챔버(112)의 반경방향 끝단부에 배치되며, 이에 따라 로터(120)의 외주부는 챔버(112)의 외주부, 즉 실린더 몸체(111)의 내주면 또는 내주부에 인접하게 배치될 수 있다. 따라서, 서로 인접한 외주부들에 대향되는 로터(120) 및 챔버(112)의 외주부들 사이에는 실린더(112) 또는 챔버(112)의 원주방향을 따라 변화하는 단면 또는 체적을 갖는 공간이 형성되며, 실제적으로 이러한 공간이 작업유체를 수용하여 압축시키는 압축공간으로서 사용될 수 있다.
또한, 압축유닛(100)은 실린더(110)에 배치되어 이의 내부(110)의 챔버(112)를 폐쇄하도록 구성되는 베어링(130)을 포함할 수 있다. 베어링(130)은 실린더(110) 정확하게는 이의 몸체(111)의 하부 및 상부(즉, 하면 및 상면(bottom and top surfaces)에 각각 배치되어 챔버(112)를 덮도록 구성되는 제 1 및 제 2 베어링들(130a,130b)을 포함할 수 있다. 챔버(112)내에서 높은 압력으로 압축되는 작동유체의 누설을 방지하기 위해, 베어링(130:130a,130b)은 실린더(110)의 몸체(111)에 체결부재를 이용하여 견고하게 결합될 수 있다. 또한, 베어링(130:130a,130b)은 로터(120)와 결합되는 구동축(13)을 지지하도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게는, 베어링(130:130a,130b)은 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축(13)을 감싸는 슬리브들(132)을 포함할 수 있다. 제 1 베어링(130a)의 슬리브(132)는 로터(130)의 아래쪽(below)의 구동축(13)의 일부를 지지하며, 제 2 베어링(130b)의 슬리브(132)는 로터(130)의 위쪽(above) 구동축(13)의 일부를 지지할 수 있다. 따라서, 이와 같은 슬리브들(132)에 의해 로터(120)는 실린더(110)내에서 고속으로 안정적으로 회전할 수 있다.
또한, 압축유닛(100)은 로터(120)에 제공되는 다수개의 베인들(140)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 압축유닛(100)은 제 1-3 베인들(140a,140b,140c)를 포함할 수 있으며, 필요한 경우 더 적거나 더 많은 갯수의 베인들(140)을 포함할 수 있다. 베인들(140:140a-140c)은 로터(120)로부터 반경방형으로 연장되면서 서로 동일한 간격 및 각도로, 예를 들어 도시된 바와 같이 120°의 간격으로 이격되고 서로 동일한 반경방향 길이를 가질 수 있다. 이와 같은 베인들(140)은 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(112)내에, 정확하게는 로터(120)가 차지하는 공간을 제외한 챔버(112)의 나머지 공간(즉, 챔버(112)에 편심된 로터(120)의 외주부 및 챔버(112)의 외주부사이의 공간 (이하, 챔버(112)의 유효공간(effective space))내에 배치되며, 이와 같은 유효공간을 작업유체의 압축을 위한 다수개의 압축공간들로 분할할 수 있다. 즉, 베인들(140)은 로터(120)의 외주부로부터 챔버(112)의 유효공간을 가로질러 연장되면서 상기 유효공간을 분할할 수 있다. 또한, 앞서 논의된 바와 같이, 유효공간은 실린더(110)의 원주방향을 따라 변화되는 체적 및 단면을 가질 수 있다. 따라서, 유효공간을 반경방향으로 분할하는 베인들(140)사이에는 도시된 바와 같이, 서로 다른 체적의 압축공간들이 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 베인들(140)사이의 각각의 압축공간들은 로터(120)와 함께 베인들(140)이 회전하는 동안, 즉 실린더(110)의 원주방향으로 이동하는 동안 계속적으로 변화될 수 있다. 즉, 베인들(140)은 실린더(110)내의 챔버(112), 즉 유효공간을 분할하여, 로터(120) 또는 베인(140)의 회전동안 가변되는(variable), 즉 그와 같은 회전동안 계속적으로 변화되는 다수개의 압축공간들을 형성할 수 있다. 이와 같은 각각의 가변 압축공간은 로터(120)의 회전동안 이의 변화되는 체적을 이용하여 독립적으로 작업유체를 흡입, 압축 및 토출하며 이러한 일련의 작동은 관련 도면을 참조하여 보다 상세하세 설명된다.
한편, 이와 같은 압축공간들은 높은 압력으로 작업유체를 압축시키기 위해서는 적절하게 밀폐될 필요가 있다. 따라서, 적절한 밀폐를 위해서 베인들(140)은 로터(120)로부터 챔버(112)의 외주부에, 즉 실린더(110) 몸체(111)의 내주부(또는 내주면)에 도달할 필요가 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 로터(120)는 챔버(112)에 상대적으로 편심되어 있으므로, 도 3에도 잘 나타나는 바와 같이, 로터(120)의 일 지점과 실린더(110)의 내주부(즉, 챔버(112)의 외주부)사이의 거리는 로터(120)가 회전하는 동안 계속적으로 변화될 수 있다. 따라서, 그와 같은 로터(120)의 일 지점에 배치되는 베인(140)은 실린더(110)의 내주부에 도달하도록 변화하는 로터(120)의 일 지점과 실린더(110)내주부 사이의 거리변화에 대응하여 서로 다른 거리로 로터(120)로부터 돌출되게 구성될 수 있다.
이와 같은 로터(120)회전중의 베인(140)의 이동을 가능하게 하기 위해, 로터(120)는 먼저 안내 메커니즘으로서 베인들(140:140a-140c)에 대응되는 슬롯들(122)을 포함할 수 있다. 슬롯(122)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로터(120)의 몸체(121)의 외주부로부터 반경방향 안쪽으로 소정길이로 연장될 수 있으며, 베인(130)을 그 내부에 수용할 수 있다. 따라서, 슬롯(122)의 길이는 베인(140)의 최소 돌출 길이를 결정할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 로터(120)의 챔버(112)에 대한 상대적 편심에 의해 로터(120)의 외주부는 부분적으로 챔버(112)의 외주부, 즉 실린더(110) 몸체(111)의 내주부에 인접하므로, 베인(140)이 크게 돌출되면 실린더(110)와 간섭할 수 있다. 따라서, 슬롯(122)의 길이, 실제적으로 반경방향 길이는 그와 같은 간섭이 발생하지 않도록 설정될 수 있으며, 예를 들어, 베인(140)의 길이와 대체적으로 동일하게 설정될 수 있다.
또한, 베인(140)이 설계된 바와 같은 정확한 위치에 배치되어 정확하게 배향(orient)되지 못하면, 실린더(110) 내주부와 이와 마주하는 베인(140)의 끝단사이에서 작업유체의 누설이 발생될 수 있다. 보다 상세하게는, 베인(140)이 만일 로터(140), 즉 실린더(110)의 반경방향으로 따라 정확하게 배향되지 못하고 반경방향에 대해 소정각도로 틸드(tilt)되는 경우, 그와 같은 베인(140)의 끝단은 마찬가지로 실린더(110)의 내주부에 대해 틸트될 수 있으며, 틸트된 베인(140)의 끝단과 실린더(110)내주부사이에 간격이 크게 형성되어 누설이 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 슬롯(122)은 실린더(110)의 중심(O)를 향해 배향되도록 구성될 수 있다. 즉, 슬롯(122)은 실린더(110)의 반경방향을 따라 연장되며, 슬롯(122)의 길이방향 중심선은 실린더(110)의 중심(O)을 지나갈 수 있다. 또한, 슬롯(122)의 양 측부(122,122b)는 간극이 발생되지 않게 베인(140)의 측면과 밀착되게 구성될 수 있다. 따라서, 이와 같은 슬롯(122)에 의해 베인(140)은 실린더(140)의 반경방향을 따라 상기 실린더(140)의 중심(O)을 향해, 정확하게 배향될 수 있으며, 상기 반경방향을 따라 이동할 수 있다. 또한, 슬롯(122)은 베인(140)이 실린더(110)의 반경방향으로 이동하여 로터(120)로부터 실린더(110)의 내주부까지 돌출되게 정확하게 안내할 수 있다.
또한, 로터(120)의 회전도중, 베인(140)이 실린더(110)의 내주부에 도달하기 위해서는 적절한 구동력이 베인(140)을 상기 로터(120)와 상기 실린더(110)사이의 거리변화에 상당하게 이동시키도록 상기 베인(140)에 가해질 필요가 있다. 이와 같은 구동력을 가하기 위해, 추가적인 안내 메커니즘으로서 압축유닛(100)은 안내홈(guide groove)(150)을 포함할 수 있다. 안내홈(150)은 도 2-도 4에 도시된 바와 같이, 기본적으로 베인(140)의 이동을 안내하기 위해 각각의 베인(140)의 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 안내홈(150)은 베인(140)의 일부를 수용하면서도 압축유닛(100)의 다른 부품들 및 챔버(112)내의 압축과 간섭하기 않도록, 실린더(110) 또는 챔버(112)와 마주하는 베어링(130)의 표면상에 형성될 수 있다. 베인(140)의 이동을 안정적으로 안내하기 위해, 안내홈(150)은 제 1 및 제 2 베어링들(130a,130b)에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 안내홈들(150a,150b)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 베인(140)의 상부 및 하부에 배치된 일부들을 각각 수용할 수 있다. 안내홈(150)은 링 형상, 즉 일정 반경을 가지면서 원주방향 전체에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있으며, 이에 따라 실제적으로 로터(120)의 회전에 따른 베인(140)의 회전운동 전체를 안내할 수 있다.
또한, 안내홈(150)은 도 3에 도시된 바와 같이, 로터(120)와는 편심되나 챔버(121)와 동심으로, 즉 챔버(121)의 동일 중심(C)를 공유하도록 배치될 수 있다. 즉, 안내홈(150)은 챔버(112)의 외주부, 즉 실린더(110)의 내주부에 대해 반경방향으로 일정한 거리를 유지할 수 있으며, 이러한 거리는 대체적으로 베인(140)의 반경방향 길이와 동일하게 설정될 수 있다. 이와 같은 구성(configuration)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이, 베인(140)은 로터(120)가 회전하는 동안 안내홈(150)에 의해 구속되어 상기 안내홈(150)을 따라 실린더(110)의 내주부에 도달한 상태로 계속적으로 회전할 수 있다. 즉, 안내홈(150)은 베인(140)을 구속함으로써 챔버(112)에 편심된 로터(120)에 대해 상대적으로 이동하도록 상기 베인(140)에 힘을 가할 수 있다. 따라서, 베인(140)은 편심된 로터(120)로부터 슬롯(122)에 의해 안내되면서, 반경방향으로 왕복운동을 하며, 이러한 상대적인 왕복운동에 의해 실린더(110)의 내주부에 도달된 상태를 계속적으로 유지할 수 있다. 이러한 이유로, 안내홈(150)은 로터(120)가 회전하는 동안 베인들(140)을 계속적으로 실린더(110) 내주부까지 상기 로터(120)로부터 돌출하도록 안내하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 챔버(112)내에 다수개의 밀폐된 압축공간들을 형성할 수 있다.
더 나아가, 앞서 설명된 바와 같이, 안내홈(150)은 챔버(112)와 동심상으로 형성됨으로써 상기 안내홈(150)의 외주부 및 상기 챔버(112)의 외주부사이에 고정된 거리를 유지할 수 있으므로, 안내홈(150)에 구속된 베인(140)의 끝단과 실린더(110) 내주부 사이의 거리는 그와 같은 고정된 거리를 조절함으로써 마찬가지로 조절될 수 있다. 따라서, 안내홈(150)과 챔버(112)의 외주부들사이의 거리를 조절하여, 베인(140)의 끝단은 실린더(110) 내주부까지는 도달되나 직접적으로 접촉하지 않도록 구성될 수 있다. 이러한 베인(140)의 끝단은 실린더(110) 내주부까지 아주 미세한 간극만을 형성하므로 실질적인 작업유체의 누설을 발생시키지 않으면서도 실린더(110) 내주부와의 접촉에 의해 발생될 수 있는 진동 및 소음은 크게 감소시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 도 5를 참조하면, 베인(140)도 효과적인 압축을 수행할 수 있도록, 앞서 설명된 바와 같은 안내 메커니즘, 즉 슬롯(122) 및 안내홈(150)에 의해 안내되기에 유리한 구조를 가질 수 있다. 먼저, 로터(120)의 슬롯(122)에 의해 안내되기에 유리하도록, 각각의 베인(140)은 상기 로터(120)의 반경방형으로 길게 연장되는(elongated) 몸체(141)를 포함할 수 있다. 몸체(141)는 도시된 바와 같이, 얇은 두께의 직사각기둥 형상을 가질 수 있으며, 필요한 경우 다른 어떠한 형태도 가질 수 있다. 이와 같은 몸체(141)는 로터(120)로부터 분리되지 않게 상기 로터(120)내에 배치되는 제 1 끝단부(141a) 및 상기 로터(120)로부터 돌출되어 실린더(110)의 내주부에 인접하는 제 2 끝단부(141b)를 포함할 수 있다.
또한 베인(140)은 인접하는 안내홈(150)을 향해 몸체(141)의 제 1 끝단부(141)로부터 수직하게 연장되는 핀(pin)(142)을 포함할 수 있다. 핀(142)은 베인(140)의 회전을 안내하기 위해 안내홈(150)내에 삽입될 수 있다. 즉, 핀(142)는 제 1 및 제 2 안내홈들(150a,150b)내에 각각 삽입되는 제 1 및 제 2 핀들(142a,142b)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 안내홈들(150a,150b)내에 각각 삽입되도록, 제 1 핀(142a)은 몸체(141)의 바닥면으로부터 아래쪽으로 소정길이로 연장되며, 제 2 핀(142b)은 몸체(141)의 상면으로부터 위쪽으로 소정길이로 연장될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬롯(122)도 이의 로터(120) 내부의 끝단, 즉 폐쇄된 끝단에 형성되며 핀(142:142a,142b)을 안정적으로 수용하도록 구성되는 자리부(seat)(122c)를 포함할 수 있다. 이와 같은 핀(142)이 안내홈(150)을 따라 로터(120)의 회전중에 함께 이동하므로, 베인(140)은 안내홈(150)으로부터 이탈되지 않고 안정적으로 회전할 수 있다. 보다 상세하게는, 핀(142:142a,142b)은 몸체(141)와 일체로 형성될 수 있으며, 높은 구조적 강도를 확보할 수 있다. 다른 한편, 핀(142:142a,142b)은 몸체(141)에 탈착가능하게 결합될 수 있으며, 마모 및 파손이 파생되면 다른 핀으로 교환될 수 있다.
이와 같은 압축유닛(100)은 이의 부품들의 협업에 의해 작동유체의 압축을 안정적이고 신뢰성 있는 방식으로 효과적이고 효율적으로 수행할 수 있으며, 이러한 압축작동이 도 6을 참조하여 다음에서 단계적으로 상세하게 설명된다.
먼저, 도 6(a)를 참조하면, 제 1-제 3 베인들(140a,140b,140c)은 챔버(112), 정확하게는 이의 유효공간을 다수개의 압축공간들로 분할할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 베인(140a,140b)사이에는 제 1 압축공간(112a)가 형성되며, 제 2 및 제 3 베인들(140b,140c)사이에는 제 2 압축공간(112b)가 형성되며, 제 3 및 제 1 베인들(140c,140a)사이에는 제 3 압축공간(112c)가 형성될 수 있다. 압축공간들(112a,112b,112c)은 챔버(112)에 상대적으로 편심된 로터(120)로 인해 서로 다른 크기들을 가질 수 있다. 보다 상세하게는, 베인들(140)중, 제 1 베인(140a)가 실린더(110)의 내주부에 가장 인접한 지점(S)에 배치되며, 제 1 압축공간(112a)는 현재 흡입구(113)와 연통되어 작업유체를 흡입하고 있다. 다음에서는 명확하고 간결한 설명을 위해, 압축유닛(100)의 압축작동이 제 1 베인(140a) 및 제 1 압축공간(112a)와 관련하여 설명된다.
도 6(a)의 상태에서, 제 1 베인(140a)이 시계방향으로 회전하기 시작하면, 제 1 압축공간(112a)는 점차적으로 확장되면서 흡입구(113)을 통해 더 많은 작업유체를 계속적으로 흡입할 수 있다. 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 제 1 베인(140a)이 시작점(S)로부터 90°로 회전하면, 제 1 압축공간(112a)는 크게 확장되어 충분한 작업유체를 흡입하며, 제 1 베인(140a)은 흡입구(113)를 지나가서 상기 흡입구(113)를 제 1 압축공간(112a)로부터 격리시킬 수 있다. 도 6(b)의 상태에서 제 1 베인(140a)이 계속 시계방향으로 180°를 거쳐 270°까지 회전하면, 제 1 압축공간(112a)은 도 6(c) 및 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 다시 점차적으로 축소되면서, 그 내부의 작업유체를 압축시킬 수 있다. 도 6(d)의 상태에서, 제 1 압축공간(112a)은 배출구(114)와 연통되어 압축된 작업유체를 외부로 배출하기 시작한다. 도 6(d)의 상태에서 제 1 베인(140a)가 시계방향으로 더 회전하면, 제 1 압축공간(112a)는 점차적으로 더 축소되면서, 배출구(114)를 통해 더 많은 압축된 작업유체를 계속적으로 배출할 수 있으며, 제 1 베인(140a)가 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 360°까지 회전하면, 흡입-압축-배출로 이루어지는 하나의 사이클이 종료된다. 이러한 사이클의 종료후, 로터(120)의 계속적인 회전에 의해 동일한 사이클이 반복적으로 수행될 수 있다. 또한, 이와 동일한 사이클들이 제 2 및 제 3 압축공간들(112b,112c)에서도 동시에 수행될 수 있으며, 마찬가지로 반복될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 베인(140)의 안내 메커니즘은 슬롯(122) 및 안내홈(150)만으로 이루어지므로, 단순한 기계적 가공에 의해 형성될 수 있으며, 부품수를 증가시키지 않는다. 따라서, 이러한 안내 메커니즘은 단순한 구조를 가지며, 단순한 공정에 의해 용이하게 압축기(1)에 제공될 수 있다. 또한, 안내 메커니즘은 압축유닛(100)의 작동동안 실린더(110)의 반경방향으로 베인(100)을 정확하게 배향시키고 이동시킬 수 있다. 이러한 이유로, 안내 메커니즘은 압축기(1)의 생산성을 증가시키면서도 작동의 신뢰성 및 안정성도 가져올 수 있다. 그럼에도 불구하고, 여러가지 측면에서 압축기(1) 및 압축유닛(100)의 신뢰성 및 안정성의 향상이 추가적으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 베어링(130)은 완전히 정지된 상태인 반면, 베인(140)은 로터(120)와 함께 베어링(130)에 형성된 안내홈(150)을 따라 고속으로 이동한다. 따라서, 베인(140) 및 이의 핀(142)는 베어링(130) 및 안내홈(150)에 대해 상당히 큰 상대속도를 갖게 되며, 이에 따라 핀(142)에 발생되는 마찰 및 마모가 커지게 될 수 있다. 이와 같은 이유로, 압축유닛(100)은 베인들(140)의 회전을 지지하기 위해 베인들(140)과 함께 회전하도록 구성되는 보조 베어링(200)을 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 출원에 따른 보조 베어링을 포함하는 압축유닛의 하부 베어링과 베인의 어셈블리를 나타내는 사시도이며, 도 8은 보조 베어링을 포함하는 압축유닛을 나타내는 평면도이다. 도 9 및 도 10은 도 7의 I-I선을 따라 얻어진 보조 베어링의 실시예 및 다른 실시예를 나타내는 단면도들이며, 도 11은 도 8의 II-II선을 따라 얻어진 단면도들이다. 또한, 도 12는 상부 베어링에 적용된 보조 베어링을 포함하는 압축유닛의 단면도이다. 이들 도면들을 참조하며, 보조 베어링(200)을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
안내홈(150)이 베인(140)과 인접하게 배치되므로, 보조 베어링(200)은 베인(140)과 연결되기 용이하도록 제 1 및 제 2 안내홈들(150a,150b)중 어느 하나에 제공될 수 있다. 이러한 보조 베어링(200)은 제 1 및 제 2 안내홈들(150a,150b)중 어느 하나에 제공되어도, 정지된 베어링(130)에 상대적으로 베인들(140)을 지지하면서 함께 회전할 수 있다. 즉, 보조 베어링(200)은 베어링(130)(안내홈들(150) 포함)과 베인(140)사이에 개재되어 베인(140)과 함께 회전하며, 상기 베인(140)을 지지하도록 상기 베인(140) 대신에 정지된 베어링(130)과 접촉할 수 있다. 따라서, 보조 베어링(200)은 정지된 베어링(140) 및 안내홈들(150)에 대한 베인들(140)의 상대속도를 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서, 다음의 설명에서는 제 1 안내홈(150a)에 적용된 도 7-도 11의 예를 참조하여 보조 베어링(200)이 설명된다. 그러나, 도 12에 도시된 바와 같이, 보조 베어링(200)은 제 2 베어링(130b)의 제 2 안내홈들(150b)에 배치될 수 있으며, 다른 한편, 제 1 및 제 2 안내홈들(150a,150b) 둘 다에 배치될 수도 있다. 이와 같은 제 2 베어링(130b)에 배치된 보조 베어링(200)은 도 7-도 11의 제 1 베어링(130a)에 배치된 보조 베어링(200)과 동일하므로, 이에 대한 설명은 도 7-도 11을 참조하여 다음에서 주어지는 제 1 베어링(130a)에 배치된 보조 베어링(200)에 대한 설명으로 대체되며 추가적인 설명은 다음에서 생략된다.
도 7 및 도 8과 더불어 도 9 및 도 10을 먼저 참조하면, 보조 베어링(200)은제 1 안내홈(150a)에 배치되는 외륜(210)을 포함할 수 있다. 외륜(210)은 후술되는 내륜(220) 및 베인(140)(정확하게는, 이의 일부)를 회전가능하게 지지하기 위해 제 1 안내홈(150a)내에 움직이지 않게(immovably) 고정될 수 있다. 외륜(210)은 내륜(220) 및 베인(140)의 일부을 수용하기 위한 제 1 안내홈(150a)내의 공간을 허용하기 위해 상기 제 1 안내홈(150a)의 측벽에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 외륜(210)은 제 1 안내홈(150a)의 반경방향 외측벽, 즉 이의 외주부에 인접하게 배치될 수 있으며, 다른 한편으로, 제 1 안내홈(150a)의 반경방향 내측벽인 이의 내주부에 인접하게 배치될 수 있다. 외륜(210)은 베인(140) 및 내륜(210)의 전체 회전을 안정적으로 지지하기 위해, 연속적인 링 형상의 몸체를 가질 수 있다. 즉 외륜(210)은 제 1 베어링(130a) 또는 제 1 안내홈(150a)을 따라 원주방향으로 연속적으로 연장될 수 있다.
보조 베어링(200)은 또한 외륜(210)과 함께 제 1 안내홈(150a)내에 배치되는 내륜(220)을 포함할 수 있다. 내륜(220)은 베인(140)의 회전운동을 가능하게 하기 위해 고정된 외륜(210)에 상대적으로 회전가능하게 구성될 수 있다. 내륜(220)은 외륜(210)과 제 1 안내홈(150a)내에 배치되는 베인(140)의 일부, 즉 핀(142a)사이에 회전가능하게 배치될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 외륜(220)이 제 1 안내홈(150a)의 어느 한 측벽에 인접하게 배치되면, 베인(140)의 일부, 즉 핀(142a)은 대향되는 제 1 안내홈(150a)의 다른 측벽에 인접하게 배치되며, 내륜(220)은 이들 외륜(220) 및 핀(142a)사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 외륜(210)이 제 1 안내홈(150a)의 반경방향 외측벽, 즉 이의 외주부에 인접하게 배치되는 경우, 핀(142a)는 제 1 안내홈(150a)의 반경방향 내측벽, 즉 이의 내주부에 인접하게 배치될 수 있으며, 내륜(220)은 이와 같은 외륜(220) 및 핀(142a)사이에 배치될 수 있다. 다른 한편으로, 외륜(220) 및 핀(142a)이 도시된 것과 반대되게 배치되는 경우에도, 내륜(220)은 상기 외륜(220) 및 핀(142a)사이에 배치될 수 있다. 다음에서는 설명의 간결함을 위해, 제 1 안내홈(150a)의 외주부에 인접하는 외륜(210), 제 1 안내홈(150a)의 내주부에 인접하는 핀(142a) 및 이들 사이의 내륜(220)과 관련하여 보조 베어링(220)의 특징들이 설명되나, 이러한 특징들은 대향되는 배치, 즉 제 1 안내홈(150a)의 내주부에 인접한 외륜(210)를 갖는 보조 베어링(220)에서도 큰 변형없이 동일하게 적용될 수 있다. 내륜(220)은 또한 베인(140)의 일부, 즉 핀(142a)만을 지지도록 제한된 길이로 원주방향으로 연장될 수 있다. 다른 한편, 도시된 바와 같이, 안정적인 베인(140)의 지지를 위해, 내륜(220)은 연속적인 링 형상의 몸체를 가지며, 제 1 베어링(130a) 또는 제 1 안내홈(150a)을 따라 원주방향으로 연속적으로 외륜(210)을 마주하도록 연장될 수 있다.
이와 같은 내륜(220)은 베인(140)과 함께 회전하도록 상기 베인(140)의 일부와 접촉하도록 구성될 수 있다. 내륜(220)은 동시적인 회전을 가능하게 하는 베인(140)의 어떠한 일부와도 접촉할 수 있으며, 예를 들어 제 1 안내홈(150a)에 인접하는 베인(140)의 일부, 즉 이의 하부와 접촉할 수 있다. 더 나아가, 내륜(220)은 안정적인 접촉을 위해 제 1 안내홈(150a)내에 삽입되는 베인(140)의 일부인 핀(142a)과 접촉하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 넓은 접촉면을 확보하기 위해 내륜(220)의 외면(도면상, 내주면)은 핀(142a)의 외면과 접촉하는 반면, 상기 내륜(220)의 외주면이 외륜(210)의 내주면과 마주할 수 있다. 보다 상세하게는, 내륜(220)은 핀(142a)와 접촉하지만 상기 핀(142a)과는 고정되지 않을 수 있다. 이러한 경우에도, 부분적인 슬립이 발생되어 내륜(220)이 핀(142a)(즉, 베인(140))에 상대적으로 회전할 수는 있으나 내륜(220)과 핀(142a)사이의 접촉저항에 의해 내륜(220)은 베인(140)과 함께 회전할 수 있다. 따라서, 상기 베인(140)의 베어링(130)에 대한 상대적인 속도는 효과적으로 감소될 수 있다. 다른 한편, 핀(142a)는 내륜(220)에 움직이지 않게 결합 또는 고정될 수 있다. 이러한 경우, 내륜(220)은 핀(142a) 및 베인(140)에 대해 어떠한 상대적인 운동없이 이들과 동시에 동일한 속도로 회전할 수 있으며, 상기 베인(140)의 베어링(130)에 대한 상대적인 속도를 완전하게 제거할 수 있다.
또한, 내륜(220)은 도 9에 도시된 바와 같이, 베어링(130)에 고정되어 정지된 외륜(210)에 상대적으로 회전가능하도록 상기 외륜(210)과 직접적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게는, 내륜(220)의 외주부는 외륜(210)의 내주부와 직접적으로 접촉하도록 구성될 수 있으며, 내륜(220)은 내륜(220)의 외주부에 의해 상기 외륜(210)에 대해 상대적으로 회전가능하게 안내 및 지지될 수 있다. 또한, 이와 같은 내륜(220)의 외주부에는 외륜(210)과의 마찰에 의한 저항 및 마모가 발생될 수 있다. 따라서, 내륜(220)은 외주부에 제공되는 윤활부재(221)를 포함할 수 있다. 윤활부재(221)는 높은 강도 및 낮은 마찰계수를 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 필요한 경우, 소정의 윤활유체로 도포될 수도 있다. 윤활부재(221)는 원주방향으로 연속적으로 연장되어 내륜(220)의 외주부 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 외륜(210)은 이의 내주부에 상기 윤활부재(221)를 수용하는 홈(groove)(211)을 포함할 수 있다. 따라서, 내륜(220)는 외륜(210)과 접촉하면서, 윤활부재(221)에 의해 안정적이고 원활하게 상대적으로 회전할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 내륜(220)의 외륜(210)에 대한 상대적인 회전을 위해, 보조 베어링은 상기 외륜(210) 및 상기 내륜(220)사이에 배치되는 구름부재(240)를 더 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 내륜(220)과 외륜(210)은 서로 소정 간격으로 이격되며, 이와 같은 이격된 외륜(210) 및 내륜(220)사이에 이들과 접촉하도록 구름부재(240)가 배치될 수 있다. 정확하게는, 구름부재(240)는 외륜(210)의 내주부 및 내륜(220)의 외주부와 각각 접촉하도록 구성되며, 구름부재(240)를 안정적으로 수용하기 위해 외륜(210)의 내주부 및 내륜(220)의 외주부는 각각 이의 원주방향으로 길게 연장되는 리세스들(210a,220a)을 포함할 수 있다. 구름부재(240)는 구르기에 용이한 형상, 예를 들어, 도시된 바와 같이 구 형상을 가질 수 있으며, 다른 한편 원통 형상을 가질 수도 있다. 따라서, 구름부재(240)는 외륜(210) 및 내륜(220)사이에서 구르면서 내륜(220)을 외륜(210)에 대해 안정적이고 원활하게 회전하도록 허용할 수 있다.
이와 같은 보조 베어링(200)의 설치로 인해, 제 1 안내홈(150a)은 실질적으로 확장될 수 있으며, 보조 베어링(220)을 통해 챔버(112)내의 작업유체가 누설될 수 있다. 따라서, 보조 베어링(200)은 이의 표면을 감싸도록 구성되는 커버(230)을 포함할 수 있다. 작업유체의 누설을 방지하기 위해, 커버(230)는 정확하게는 보조 베어링(200)의 챔버(112)와 마주하는 표면을 전체적으로 덮도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게는, 커버(230)는 제 1 안내홈(150a)내에 배치되는 보조 베어링(200)의 노출되는 부위, 즉 외륜(210) 및 내륜(220)의 제 1 안내홈(150a)의 바닥부에 대향되는 끝단부들(도면상 상부들)상에 배치되는 제 1 커버(231)를 포함할 수 있다. 제 1 커버(231)는 그와 같은 외륜(210)의 끝단부로부터 내륜(220)의 끝단부까지 반경방향 안쪽으로 수평하게 연장될 수 있다. 또한, 외륜(210) 또는 내륜(220)의 원주방향으로 제 1 안내홈(150a) 전체에 걸쳐 연장되는 경우, 마찬가지로 제 1 커버(231)은 그와 같은 외륜(210) 및 내륜(220)을 덮도록 원주방향으로 연속적으로 연장될 수 있다. 또한, 커버(230)는 제 1 커버(231)로부터 수직하게 연장되는 제 2 커버(232)를 포함할 수 있다. 제 2 커버(232)는 외륜(210)과 제 1 안내홈(150a)의 내면사이에 배치될 수 있으며, 상기 외륜(210)과 결합될 수 있다. 따라서, 외륜(210)은 제 1 안내홈(150a)내에 안정적으로 고정될 수 있다. 이와 같은 커버(230)에 의해 보조 베어링(200), 즉 이의 외륜(210) 및 내륜(220)은 감싸질 수 있으며, 이에 따라 누설을 방지하도록 챔버(112)와 격리될 수 있으며, 안정적으로 지지될 수 있다.
또한, 핀(142a)와 내륜(220)의 보다 원활한 회전을 위해, 제 1 안내홈(150a)내에는 윤활부재(200a)가 추가적으로 배치될 수 있다. 이러한 윤활부재(200a)는 핀(142a) 및 내륜(220)과 접촉하는 제 1 안내홈(150a)의 내면상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 윤활부재(200a)는 제 1 안내홈(150a)의 내주면상에 배치되어 상기 내주면 및 핀(142a)사이에 개재될 수 있다. 또한, 윤활부재(200a)는 제 1 안내홈(150a)의 바닥면상에 배치되어 상기 배닥면과 핀(142a)/내륜(220)사이에 개재될 수 있다. 윤활부재(200a)는 높은 강도 및 낮은 마찰계수를 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 필요한 경우, 소정의 윤활유체로 도포될 수도 있다. 핀(142a)와 내륜(220)은 윤활부재(220a)와 접촉하면서 상기 윤활부재(221)에 의해 안정적이고 원활하게 상대적으로 회전할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 보조 베어링(200)은 베인(140)을 지지하도록 상기 베인(140) 대신에 정지된 베어링(130)과 접촉하면서, 상기 베인(140)이 원활하게 회전할 수 있게 한다. 따라서, 보조 베어링(200)은 정지된 베어링(140) 및 안내홈들(150)에 대한 베인들(140)의 상대속도를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 베인(140), 정확하게는 이의 핀(142)의 마찰로 인한 마모 및 파손도 현저하게 감소시킬 수 있다. 이러한 이유로, 보조 베어링(200)은 베인(140)의 구조적 안정성 및 신뢰성을 크게 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 압축기(1)의 자체의 안정성 및 신뢰성도 증가시킬 수 있다.
한편, 로터(120)는 고속으로 챔버(112)내를 회전하므로, 만일 이와 같은 보조 베어링(200)이 챔버(112)내로 돌출되면, 로터(120)와 간섭되며 파손될 수 있다. 따라서, 도 9, 도 10뿐만 아니라 도 11에도 도시된 바와 같이, 보조 베어링(200), 즉 이의 전체 부품(210-240)은 제 1 안내홈(150a)으로부터 돌출되지 않게 수용될 수 있다. 또한, 로터(120)는 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 안내홈(150a)에 상대적으로 편심되게 배치되므로, 로터(120)의 일부, 특히 이의 외주부는 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 보조 베어링(200)과 오버랩되지 않게, 즉 상기 보조 베어링(200)을 적어도 부분적으로 덮기 않도록 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 로터(120)의 외주부와 보조 베어링(200)사이에는 간극이 발생되며, 상기 간극을 통해 작업유체의 누설이 발생될 수 있다. 즉, 압축공간들이 완전하게 밀폐되지 않고 그와 같은 간극통해 서로 연통될 수 있으며, 압축효율이 저하될 수 있다. 이러한 이유로, 작업유체의 누설을 방지하기 위해, 도 11(b)에 영역(V)로 표시된 바와 같이, 보조 베어링(200)은 적어도 부분적으로 로터(120)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 보다 확실한 밀폐를 보장하기 위해, 그와 같은 오버랩 영역(V)의 반경방향 길이 또는 폭(W)은 실제적으로 최소 1.5mm로 설정될 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 출원의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 출원의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 출원의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 실린더:
    상기 실린더내에 편심되게 형성되며 소정의 작업유체를 수용하도록 구성되는 챔버(chamber);
    상기 챔버내에 회전가능하게 수용되며, 상기 실린더와 동심으로(concentrically) 배치되는 로터;
    상기 챔버를 폐쇄하도록 상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 배치되며, 상기 로터의 구동축을 지지하도록 구성되는 제 1 및 제 2 베어링;
    상기 로터에 이의 반경방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버를 다수개의 압축공간으로 분할하도록 상기 로터로부터 상기 실린더의 내주면까지 돌출되도록 구성되는 다수개의 베인들(vane);
    상기 베인들의 일부를 수용하도록 상기 제 1 및 제 2 배어링들의 상기 챔버와 마주하는 표면들상에 상기 챔버와 동심으로 형성되며, 상기 로터가 회전하는 동안 상기 베인들을 계속적으로 상기 실린더 내주면까지 돌출하도록 안내하는 제 1 및 제 2 안내홈(guide groove); 및
    상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나에 제공되며, 상기 베인들과 함께 회전하도록 구성되는 보조 베어링을 포함하는 로터리 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 베어링은:
    상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나내에 고정되는 외륜; 및
    상기 베인의 일부와 접촉하며, 상기 베인의 일부와 함께 상기 외륜에 상대적으로 회전하도록 구성되는 내륜을 포함하는 로터리 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 베어링은 상기 외륜 및 상기 내륜사이에 배치되는 구름부재를 더 포함하는 로터리 압축기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 베어링은 상기 베어링을 상기 챔버와 격리시키도록 구성되는 커버를 더 포함하는 로터리 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 챔버와 마주하는 상기 보조 베어링의 표면을 전체적으로 덮도록 구성되는 로터리 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 베어링은 상기 제 1 및 제 2 홈들중 어느 하나에 돌출되지 않게 수용되는 로터리 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 베어링은 상기 로터와 오버랩되도록 배치되는 로터리 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보조 베어링과 상기 로터의 오버랩 영역의 폭은 최소 1.5 mm로 설정되는 로터리 압축기.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 베인은:
    상기 로터의 반경방형으로 길게 연장되며, 상기 로터내에 배치되는 제 1 끝단부 및 상기 실린더의 내주면에 인접한 제 2 끝단부를 포함하는 몸체; 및
    상기 몸체의 제 1 끝단부로부터 연장되며 상기 보조 베어링과 접촉하도록 상기 제 1 및 제 2 안내홈들중 어느 하나내에 삽입되는 핀(pin)을 포함하는 로터리 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 보조 베어링의 내륜에 접촉하도록 구성되는 로터리 압축기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 보조 베어링의 내륜에 고정되도록 구성되는 로터리 압축기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 몸체와 일체로 형성되거나 상기 몸체에 탈착가능하게 설치되는 로터리 압축기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 홈내에는 낮은 마찰계수를 갖는 윤활부재가 배치되는 로터리 압축기.
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