KR101911780B1 - 베인 로터리 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로터 회전시 압축실의 체적이 감소되면서 냉매 등의 유체가 압축되는 베인 로터리 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예는 곡면 날개 타입(curved wing type) 베인과 로터 사이에 잔류하는 고압의 냉매에 의해, 베인의 끝단이 실린더의 내주면에 연속적으로 컨택하여 회전하는 베인 로터리 압축기를 제공한다.

Description

베인 로터리 압축기{VANE ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 로터 회전시 압축실의 체적이 감소되면서 냉매 등의 유체가 압축되는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 곡면 날개 타입(curved wing type) 베인과 로터 사이에 잔류하는 고압의 냉매에 의해, 베인의 끝단이 실린더의 내주면에 연속적으로 컨택하여 회전하는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.
베인 로터리 압축기는 공기조화기 등에 사용되며, 냉매 등의 유체를 압축하여 외부로 공급한다.
도 1은 한국공개특허 제10-2013-0011941호(특허문헌 1)에 개시된 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
여기서, 굵은 화살표는 냉매의 흡입 및 토출방향을 표시한 것이며, 실선 화살표는 회전 샤프트의 회전방향을 표시한 것이다. 또한, 일점 쇄선 화살표는 고압으로 압축된 냉매의 유동을 표시한 것이며, 점선 화살표는 유분리 파이프를 지나면서 오일이 분리되는 냉매의 유동을 표시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(20) 내에 중공 형태의 실린더(30)가 장착된다. 그리고, 실린더(30)의 중공에 베인(40)을 가진 로터(50)가 삽입 장착되며, 실린더(30)의 중공은 유입된 냉매가 로터(50) 회전에 의해 압축되는 압축공간을 이룬다.
실린더(30)의 일측에는 각각 압축공간의 일측으로 연통되는 흡입구(31)와 토출구(32)가 형성된다. 이때, 흡입구(31)의 일측은 하우징(20)의 외주면에 형성되는 흡입포트(21)와 연통된다. 또한, 토출구(32)의 일측은 하우징(20)의 외주면에 원주방향을 따라 흡입포트(21)와 이격하여 형성되는 토출포트(22)와 연통된다.
따라서, 외부로부터 흡입포트(21)를 통해 흡입된 냉매는, 흡입구(31)를 거쳐 압축공간인 실린더(30)의 중공으로 들어가서 압축과정을 거친 후, 고압의 상태에서 토출구(32)를 거쳐 토출포트(22)를 통해 외부로 공급된다.
베인(40)은 로터(50)의 외주면을 따라 원주방향으로 서로 이격하여 복수 개가 구비되며, 실린더(30)의 중공은 복수 개의 베인(40)에 의해 복수 개의 압축실(33)로 구획된다.
이때, 베인(40)은 곡면 날개 타입(curved wing type)으로 형성되며, 로터(50)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부(41)와, 힌지부(41)에서 만곡지게 연장 형성되는 날개부(42)를 포함한다. 또한, 로터(50)의 외주면에는 베인(40)의 날개부(42)를 수용하는 수용홈(51)이 형성된다.
한편, 흡입포트(21)와 흡입구(31)를 통해 압축실(33)로 유입된 냉매는, 로터(50) 회전시 압축실(33)의 체적이 감소함에 따라 압축된다. 이를 위해, 실린더(30)의 내주면은 냉매 압축시 로터(50)의 회전방향을 따라, 흡입구(31)에서 토출구(32) 방향으로 갈수록 직경이 점차 감소하는 인벌류트 곡선의 형태로 형성된다. 이때, 실린더(30)의 내주면을 따라 그려지는 인벌류트 곡선은, 시작점과 종료점의 중심이 로터(50)의 중심과 동일하다.
도 2는 도 1에 개시된 곡면 날개 타입 베인의 작동 상태를 도시한 개략도이다.
로터(50) 회전시 베인(40)의 끝단부가 압축 종료 지점(Ce)에 다다르면, 베인(40)이 수용홈(51)에 접혀진다. 이후, 로터(50) 회전과 함께, 원형 점선으로 도시된 실린더(30) 중공 내주면과의 접점이 베인(40)의 외측면을 따라 로터(50)의 회전 방향과 반대 방향으로 계속 이동한다(도 2(a) ~ 도 2(b) 참조). 접점이 베인(40)의 외측면을 벗어나면, 다시 베인(40)의 끝단부로 급격하게 이동한다(도 2(d) 참조).
즉, 베인(40)의 끝단부가 압축 종료 지점(Ce)에 다다르면, 로터(50)가 소정 각도 회전하는 동안 베인(40)의 외측면이 실린더(30)의 내주면에 의해 계속 눌려지면서 수용홈(51)에 수용된 상태를 유지한다. 이후, 실린더(30)와의 접점이 베인(40)의 외측면을 벗어나서 베인(40)을 누르고 있던 힘이 제거되면, 베인(40)이 수용홈(51)으로부터 회동하여 펼쳐지면서 끝단부가 실린더(30)의 중공 내주면에 접촉하게 된다.
이때, 곡면 날개 타입의 베인(40)은, 베인(40)의 무게중심이 힌지부(41) 가까이에 형성되며, 이에 따라 로터(50) 회전시 베인(40)의 회전 모멘트가 작다.
이로 인해, 로터(50)의 수용홈(51)으로부터 베인(40)이 펼쳐져서 그 선단부가 실린더(30)의 내주면에 접촉하기까지의 회전 작동 시간이 지연된다. 그 지연 시간 동안 내부 리크(leak)가 발생하며, 이는 압축냉매의 유량을 저하시키는 원인이 된다(도 2(c) ~ 도 2(d)참조).
이에 대하여, 도 3을 참고하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 로터 회전시 곡면 날개 타입의 베인에 작용되는 힘들을 개략적으로 도시한 도 2의 일부 확대도이다.
도 1과 도 2에 도시된 베인 로터리 압축기(10)의 경우, 로터(50) 회전시 베인(40)이 로터(50)의 수용홈(51)으로부터 펼쳐지고, 그 선단부가 실린더(30)의 내주면에 밀착됨으로써 압축실(33)을 형성하게 된다.
도 2와 도 3을 참고하여 베인(40)에 가해지는 힘들을 그 작용 방향별로 살펴보면, 로터(50) 회전에 의한 원심력(A1)과 베인(40)의 무게중심에 따른 회전 모멘트(A2)가 베인(40)의 선단부를 실린더(30) 내주면 방향으로 밀어서 회전시키는 힘으로 작용한다.
이에 대하여, 베인(40)의 힌지 마찰력(B1), 회전 관성 모멘트(B2), 압축실(33) 냉매의 유체저항(B3), 베인(40)과 실린더(30) 사이 마찰력(B4), 및 윤활오일의 점착력(B5)은 베인(40)의 선단부를 로터(50)의 외주면 방향으로 끌어당기는 힘으로 작용한다.
이때, 베인(40)의 선단부를 로터(50)의 외주면 방향으로 끌어당기는 힘(B1~B5)이 실린더(30) 내주면 방향으로 미는 힘(A1~A2)보다 크면, 도 3에 도시된 바와 같이 베인(40)과 실린더(30) 사이에 간극이 형성된다.
이 경우, 베인(40)에 의해 압축실(33)이 완전히 밀폐되지 못하게 되어, 인접하는 압축실(33) 간에 내부 리크(leak)가 발생하여 냉매의 압축 유량이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 베인(40)의 회전 작동이 지연되는 동안, 로터(50)의 회전에 의해 베인(40)과 실린더(30) 사이 간극이 점차 증가하게 되는데, 로터(50)의 회전에 따른 원심력(A1)과 베인(40)의 회전 모멘트(A2)에 의해, 베인(40)의 선단부가 실린더(30)의 내주면에 순간적으로 접촉하면서 타격 소음이 발생하게 되는 문제가 있다.
KR 10-2013-0011941 A (2013.01.30 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 로터 회전시 베인의 회전 작동 지연으로 인한 타격 소음을 없앨 수 있고, 내부 리크를 줄여 성능 증대의 효과가 있는 베인 로터리 압축기의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 중공 형상의 실린더, 상기 실린더가 내부에 설치되는 하우징, 상기 실린더의 중공에 설치되고 회전 샤프트에 의해 구동원의 동력을 전달받아 회전하며 외주면에 형성되는 복수의 슬롯과 상기 슬롯의 일측에 형성되는 복수의 수용홈을 포함하는 로터, 및 상기 슬롯에 힌지 결합되는 힌지부와 상기 수용홈에 대응 결합되는 날개부를 각각 포함하고 상기 실린더의 중공을 복수의 압축실로 구획하는 복수의 베인을 포함하며, 상기 날개부의 선단에 실링면이 형성되고, 상기 수용홈과 상기 날개부의 내측면 사이에 간극이 형성되어, 상기 간극에 잔류하는 고압의 냉매에 의해 상기 날개부가 상기 실린더의 내주면 방향으로 가압되는 베인 로터리 압축기가 제공된다.
이때, 상기 날개부의 선단부에 웨이트부가 형성되고, 상기 날개부와 상기 웨이트부의 내측면이 동일 평면으로 형성된다.
이때, 상기 날개부의 내측면에 제1 잔류가스 저장홈이 형성된다.
또한, 상기 제1 잔류가스 저장홈의 테두리를 따라 제1 실링부재가 구비된다.
또한, 상기 날개부의 내측면과 대향하는 상기 수용홈의 일면에 제2 잔류가스 저장홈이 형성된다.
이때, 상기 제2 잔류가스 저장홈의 테두리를 따라 제2 실링부재가 구비된다.
한편, 상기 수용홈의 일측에 제3 실링부재가 삽입되는 실링홈이 형성된다.
이때, 상기 실링홈은 상기 수용홈의 코너부에 형성된다.
이때, 상기 제3 실링부재의 일측에 연통홈이 형성되며, 상기 연통홈을 통해 상기 실링홈으로 유입되는 고압의 냉매에 의해, 상기 제3 실링부재가 상기 날개부의 선단에 밀착된다.
또한, 상기 베인은 상기 날개부의 끝단에 폭이 확장 형성되는 웨이트부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베인 로터리 압축기에 의하면, 베인의 날개부 내측면과 로터 사이에 잔류하는 고압의 냉매에 의해, 베인이 실린더의 내주면 방향으로 가압된다.
이에 따라, 로터 회전시 베인의 끝단이 실린더의 내주면에 연속적으로 컨택하여 회전하며, 따라서 베인의 회전 작동 지연 방지와, 흡입 유량 증대에 따른 압축기 성능 개선의 효과가 있다.
또한, 회전 작동 지연에 의한 타격 소음 발생을 방지할 수 있으며, 내부 리크를 줄여 압축기의 성능을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 압축 행정 종료시 베인과 로터 사이의 간극에 고압의 냉매가 잔류하도록 그 주변부를 실링하게 되므로, 복잡한 추가 구성을 필요로 하지 않는다.
도 1은 종래의 베인 로터리 압축기를 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 베인의 작동 상태도.
도 3은 로터 회전시 베인에 작용하는 힘들을 개략적으로 도시한 도 2의 일부 확대도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 횡단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인의 사시도.
도 7은 종래의 베인과 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인의 무게중심 형성 위치를 비교한 평면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 베인의 사시도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터의 사시도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터의 사시도.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터의 사시도.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 횡단면도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
또한, 이하의 실시예는, 베인 로터리 압축기의 외관이 하우징과 제2헤드부의 결합에 의해 이루어지고, 하우징 내에 실린더가 수용된 예를 설명하고 있으나, 본 발명은 이러한 베인 로터리 압축기의 외관을 이루는 하우징과 헤드부 및 실린더의 결합관계에 의해 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다.
제1 실시예
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인 로터리 압축기(이하, '압축기')(100)는, 하우징(200)과 리어 헤드(500)의 결합에 의해 압축기(100)의 전체적인 외관이 형성된다.
여기서, 하우징(200)은, 내부에 공간부가 형성되는 실린더부(210)와, 실린더부(210)의 공간부 전방을 폐쇄하는 프론트 헤드부(220)를 포함한다. 프론트 헤드부(220)는 실린더부(210)의 축방향 전방에 실린더부(210)와 일체로 형성된다. 본 발명의 다른 예로서, 실린더부(210)와 후술하는 리어 헤드(500)가 일체로 하우징을 형성하고, 하우징 전방에 별도의 프론트 헤드가 결합되는 것도 가능하다.
실린더부(210)의 공간부에 중공 형태의 실린더(300)가 장착된다. 또한, 실린더(300) 내부에는 구동원(미도시)의 동력에 의해 회전하는 회전 샤프트(310)와, 회전 샤프트(310)의 회전력을 전달받아 회전 샤프트(310)와 함께 회전하는 로터(400)와, 로터(400)의 외주면에 로터(400)의 반경 방향으로 회동 가능하게 힌지 결합되는 복수의 베인(600)이 장착된다.
하우징(200)의 축방향 후방에는 리어 헤드(500)가 결합되어 실린더부(210)의 공간부 후방을 폐쇄한다. 상기 리어 헤드(500)의 내측 중앙에는 장착홈(510)이 형성되며, 회전 샤프트(310)의 후단부가 장착홈(510)에 삽입되어 회전 가능하게 지지된다. 회전 샤프트(310)의 전단부는 프론트 헤드부(220)의 중공에 회전 가능하게 지지된다.
한편, 하우징(200)의 프론트 헤드부(220) 외주면에는 외부로부터 냉매를 흡입하는 흡입포트(221, 도 5 참조)와, 실린더(300) 내에서 압축된 고압의 냉매를 외부로 토출하는 토출포트(222, 도 5 참조)가 원주방향으로 서로 이격하여 구비된다.
프론트 헤드부(220)의 전방 중앙에는 전자클러치(미도시)의 풀리(223)가 결합되도록, 풀리결합부(224)가 연장 형성된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 횡단면도이다. 여기서, 도 5에 도시된 실선 화살표는 회전 샤프트(310)와 로터(400)의 회전방향을 표시한 것이다. 또한, 점선 화살표는 흡입 냉매의 유동 방향을 표시하며, 일점 쇄선 화살표는 압축된 고압 냉매의 유동 방향을 표시한 것이다.
실린더(300)의 중공 내주면은 인벌류트 곡선 형태로 형성된다. 이 실린더(300)의 중공에 복수 개의 베인(600)을 가진 로터(400)가 삽입 장착되며, 복수 개의 베인(600)에 의해 실린더(300)의 중공은 복수 개의 압축실(320)로 구획된다.
실린더(300)의 일측에 흡입홀(330)이 형성된다. 흡입홀(330)의 일측은 프론트 헤드부(220, 도 4 참조)의 흡입포트(221)와 연통되고, 타측은 흡입구(340)를 통해 실린더(300) 내 압축실(320)로 연통된다. 즉, 외부로부터 흡입포트(221)를 통해 흡입된 냉매는 실린더(300)의 흡입홀(330)과 흡입구(340)를 거쳐 압축실(320)로 유입된다.
실린더(300)의 외주면 일측에는 압축된 고압의 냉매가 토출되는 토출부(미도시)가 함몰 형성된다. 토출부의 일측에는 압축실(320)과 연통되는 토출구(미도시)가 관통 형성되며, 토출부의 타측에는 고압의 냉매를 토출포트(222) 방향으로 안내하는 가이드 유로(미도시)가 형성된다.
로터(400)는 구동모터(미도시), 혹은 엔진벨트(미도시)에 의해 구동되는 클러치(미도시)와 연결된 회전 샤프트(310)에 결합되어, 회전 샤프트(310)와 함께 축회전한다. 상기 회전 샤프트(310)는 실린더(300)의 중심 축선을 따라 장착된다.
상기 로터(400)의 외주면에는 복수 개의 슬롯(410)이 원주방향을 따라 서로 이격하여 형성되며, 슬롯(410)의 일측에는 수용홈(420)이 원주방향으로 연장 형성된다.
로터(400)의 외주면에는 곡면 날개 타입의 베인(600)이 서로 이격하여 복수 개 힌지 결합된다. 상기 베인(600)의 일측은 로터(400)의 슬롯(410)에 각각 힌지 결합된다. 베인(600)의 타측은 로터(400) 회전에 따라 수용홈(420)에 접혀지거나 수용홈(420)으로부터 펼쳐져서 실린더(300) 내주면 방향으로 회동한다.
즉, 흡입 행정시에는 베인(600)의 선단부가 로터(400) 회전시 원심력과 냉매의 압력, 그리고 후술하는 잔류 냉매의 압력에 의해 실린더(300) 내주면 방향으로 회동하여 밀착된다. 또한, 압축 행정시에는 로터(400)와 실린더(300) 내주면 사이 간격이 좁혀짐에 따라, 베인(600)의 선단부가 수용홈(420) 방향으로 접혀진다.
압축 행정 종료시, 베인(600)의 선단부가 수용홈(420)에 완전히 수용되면, 베인(600)의 선단부 내측면과 수용홈(420) 사이에 소정 간격의 간극(clearance)이 형성된다. 상기 간극에는 토출구(미도시)를 통해 토출되지 못한 고압의 냉매 일부가 갇혀서 베인(600)의 선단부 내측면을 실린더(300) 내주면 방향으로 가압하게 된다.
이때, 간극에 갇힌 잔류 냉매의 누설 방지를 위해, 베인(600)의 선단부에 실링면(631)이 형성된다. 이하, 수용홈(420)에서 베인(600)의 선단부 내측면과 대향하는 면을 바닥면(421)이라 하고, 베인(600) 선단부의 실링면(631)과 대향하는 면을 측벽(422)이라 한다.
베인(600)의 선단부가 수용홈(420)에 완전히 수용되면, 베인(600) 선단부의 실링면(631)이 수용홈(420)의 측벽을 실링(sealing)하게 된다. 이에 따라, 베인(600) 선단부와 수용홈(420) 사이 간극으로 유입된 잔류 냉매의 누설이 방지된다.
간극에 갇힌 잔류 냉매는 흡입 행정 초기에 베인(600)의 선단부를 실린더(300) 내주면 방향으로 가압하여, 베인(600)의 선단부가 실린더(300) 내주면에 접촉된 상태를 계속 유지하게끔 하는 역할을 한다.
한편, 본 실시예에서는 로터(400)의 외주면을 따라 세 개의 베인(600)이 구비되는 예를 도시하고 있으나, 베인(600)의 개수는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.
압축실(320)은 인접하는 한 쌍의 베인(600)과, 로터(400)의 외주면, 및 실린더(300)의 내주면으로 이루어지는 공간으로 구획 형성된다. 상기 압축실(320)의 전방은 프론트 헤드부(220, 도 4 참조)에 의해 밀폐되고, 압축실(320)의 후방은 리어 헤드(500, 도 4 참조)에 의해 밀폐된다.
로터(400) 회전시 베인(600)의 선단부는 실린더(300)의 중공 내주면을 따라 로터(400)의 회전방향으로 함께 회전한다. 이때, 실린더(300)의 내주면이 흡입구(340)에서 토출구 방향으로 갈수록 점차 폭이 감소하는 인벌류트 곡선 형태로 이루어지므로, 로터(400) 회전시 로터(400)의 외주면과 실린더(300)의 중공 내주면 사이의 간격이 점점 좁아지면서 압축실(320)의 체적이 감소하고, 압축실(320)에 갇힌 냉매가 압축된다.
압축행정에서 압축실(320)의 체적 감소를 최대로 하기 위해, 토출구 부근에서 로터(400)의 외주면 일측이 실린더(300)의 중공 내주면에 밀착된다. 이때, 베인(600)의 선단부는 수용홈(420)에 완전히 수용된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인의 사시도이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 베인(600)은 로터(400)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부(610)와, 힌지부(610)의 일측으로부터 만곡지게 연장 형성되는 날개부(620)를 포함한다. 이때, 날개부(620)의 끝단에는 폭이 확장된 웨이트부(630)가 형성된다.
베인(600)의 힌지부(610)는 로터(400)의 외주면에 힌지 결합되는 것으로, 로터(400)의 외주면 일측에 형성된 원호 단면 형태의 슬롯(410)에 원형 단면 형태의 힌지부(610)가 회전 가능하게 결합된다. 이때, 힌지부(610)가 로터(400)의 반경방향 외측으로 이탈되지 않게끔 하는 것이 바람직하다.
베인(600)의 날개부(620)는 힌지부(610)의 일측에서 만곡지게 연장 형성되며, 날개부(620)의 끝단에 웨이트부(630)가 형성된다. 이때, 날개부(620)와 웨이트부(630)의 내측면(실린더(300) 내주면과 대향하는 면의 반대면)은 연속하는 평면으로 이루어진다. 이는, 전술한 간극에 갇힌 고압의 냉매가 베인(600)의 날개부(620)와 웨이트부(630)의 내측면에 균일하게 작용하도록 하기 위함이다. 이와 대응되는 수용홈(420)의 바닥면(421) 역시 평면으로 형성된다.
웨이트부(630)의 선단부에는 평면인 실링면(631)이 형성된다. 이 실링면(631)은 웨이트부(630)가 수용홈(420)에 완전히 수용되었을 때, 수용홈(420)의 측벽(422)을 실링하여 간극에 갇힌 잔류 냉매가스의 누설을 방지하는 역할을 한다.
이때, 웨이트부(630)는 날개부(620)의 폭보다 더 넓은 폭으로 형성되는데, 이는 베인(600)의 무게중심을 최대한 힌지부(610)의 힌지중심으로부터 이격시켜 웨이트부(630)에 가깝게 형성시키기 위함이다.
또한, 웨이트부(630)의 외측 즉, 실린더(300)의 내주면과 대향하는 일측에는 소정 곡률의 곡면(632)이 돌출 형성되어, 로터(400) 회전시 이 곡면(632)이 항상 실린더(300)의 중공 내주면에 접촉된 상태를 유지하게 된다. 웨이트부(630)의 내측 즉, 로터(400)의 수용홈(420)과 대향하는 면은 날개부(620)의 내측면과 동일한 평면(633)을 이룬다.
이와 같이 베인(600)의 선단부에 웨이트부(630)가 형성되면, 종래 힌지부(610) 가까이에 위치하였던 베인(600)의 무게중심이 웨이트부(630) 방향으로 이동하게 된다.
도 7은 이처럼 무게중심을 웨이트부 방향으로 이동시킨 본 발명의 일실시예에 따른 베인(600)과 종래의 베인(40)의 무게중심 위치를 비교한 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 베인(40)의 무게중심(M)과 힌지중심(C)의 이격거리(L)에 비해, 본 발명의 일실시예에 따른 베인(600)의 무게중심(M')과 힌지중심(C)의 이격거리(L')가 더 크다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 의하면 로터(400) 회전시 베인(600)의 회전 모멘트가 종래의 예에 비해 더욱 크며, 따라서 종래와 같은 베인(600)의 회전 작동 지연을 감소시키는 효과가 있다.
한편, 베인(600)이 로터(400)의 수용홈(420, 도 5 참조)에 완전히 접혀졌을 때, 로터(400)의 중심으로부터 날개부(620) 외측면까지의 외경은 힌지부(610)와 웨이트부(630)의 외경보다 더 작게 형성된다. 즉, 날개부(620)는 실린더(300) 중공 내주면과 접촉하지 않으며, 날개부(620)의 선단에 형성된 웨이트부(630)가 계속하여 실린더(300)의 중공 내주면에 접촉한 상태를 유지하게 된다.
제2 실시예
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 베인의 사시도이다. 본 발명의 제2 실시예는, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 날개부(620) 내측면에 제1 잔류가스 저장홈(640)이 형성된다는 점에서 전술한 제1 실시예와 차이점이 있다. 그 외의 압축기 구성은 전술한 제1 실시예와 대동소이하므로, 앞서 설명된 동일 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 날개부(620) 내측면에 제1 잔류가스 저장홈(640)이 함몰 형성된다. 제1 잔류가스 저장홈(640)의 폭과 길이 등 규격은 압축기의 냉매 토출량, 또는 토출 압력 등의 설계 조건을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 잔류가스 저장홈(640)은, 간극에 갇히는 잔류 냉매가스의 양을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 전술한 제1 실시예에 비해, 제1 잔류가스 저장홈(640)의 체적만큼 잔류 냉매가스의 양이 증가하게 된다. 이는, 흡입 행정 초기에 베인(600)의 날개부(620)에 가해지는 압력을 증가시켜, 베인(600)의 웨이트부(630) 선단이 더욱 신속하게 실린더(300) 내주면으로 회동하여 밀착되게끔 한다.
한편, 제2 실시예의 제1 변형예로서, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 날개부(620) 내측면이 수용홈(420)의 바닥면에 대하여 간극없이 밀착되도록 함으로써, 제1 잔류가스 저장홈(640) 주변을 따라 실링이 이루어지게 하는 것도 가능하다. 제2 실시예의 제1 변형예에 의하면, 전술한 제1 실시예와 제2 실시예의 간극은 제1 잔류가스 저장홈(640)에 의해 형성된다.
또한, 제2 실시예의 제2 변형예로서, 제1 잔류가스 저장홈(640)의 테두리를 따라 제1 실링부재(미도시)가 결합될 수 있다. 이때, 제1 실링부재는 고무나 실리콘, 합성수지 등 연성 재질로 이루어질 수 있으며, 억지끼움 또는 접착 등의 방식으로 결합될 수 있다. 제2 실시예의 제2 변형예에 의하면, 제1 잔류가스 저장홈(640)은 제1 실링부재에 의해 실링된다.
이때, 전술한 제2 실시예의 제1 변형예와 같이, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 날개부(620) 내측면이 수용홈(420)의 바닥면(421)에 대하여 간극없이 밀착되도록 함으로써 제1 잔류가스 저장홈(640)의 1차 실링이 이루어지도록 하고, 동시에 제2 실시예의 제2 변형예와 같이 제1 실링부재에 의해 2차 실링이 이루어지도록 할 수도 있음은 물론이다.
제3 실시예
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터의 사시도이다. 본 발명의 제3 실시예는, 로터(400)의 수용홈(420) 바닥면(421)에 제2 잔류가스 저장홈(430)이 형성된다는 점에서 전술한 제1 실시예와 차이점이 있다. 그 외의 압축기 구성은 전술한 제1 실시예와 대동소이하므로, 앞서 제1 실시예에서 설명된 동일 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 의하면, 로터(400)의 수용홈(420) 바닥면(421)에 제2 잔류가스 저장홈(430)이 함몰 형성된다. 제2 잔류가스 저장홈(430)의 폭과 길이 등 규격은 압축기의 냉매 토출량, 또는 토출 압력 등의 설계 조건을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 잔류가스 저장홈(430)은, 간극에 갇히는 잔류 냉매가스의 양을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 전술한 제1 실시예에 비해, 제2 잔류가스 저장홈(430)의 체적만큼 잔류 냉매가스의 양이 증가하게 된다. 이는, 흡입 행정 초기에 베인(600)의 날개부(620)에 가해지는 압력을 증가시켜, 베인(600)의 웨이트부(630) 선단이 더욱 신속하게 실린더(300) 내주면으로 회동하여 밀착되게끔 한다.
한편, 제3 실시예의 변형 예로서, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 날개부(620) 내측면이 수용홈(420)의 바닥면에 대하여 간극없이 밀착되도록 함으로써, 제2 잔류가스 저장홈(430) 주변을 따라 실링이 이루어지게 하는 것도 가능하다. 제3 실시예의 변형 예에 의하면, 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 간극은 제2 잔류가스 저장홈(430)에 의해 형성된다.
제4 실시예
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터의 사시도이다. 본 발명의 제4 실시예는, 제2 잔류가스 저장홈(430)의 테두리를 따라 제2 실링부재(710)가 구비된다는 점에서 전술한 제3 실시예와 차이점이 있다. 그 외의 압축기 구성은 전술한 제1 실시예와 대동소이하므로, 앞서 제1 실시예에서 설명된 동일 구성에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 의하면, 로터(400)의 수용홈(420) 바닥면(421)에 형성되는 제2 잔류가스 저장홈(430)의 테두리를 따라 제2 실링부재(710)가 결합된다. 이때, 제2 실링부재(710)는 고무나 실리콘, 합성수지 등 연성 재질로 이루어질 수 있으며, 억지끼움 또는 접착 등의 방식으로 결합될 수 있다.
이때, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 날개부(620) 내측면과 수용홈(420)의 바닥면(421) 사이에는 소정 간격의 간극이 형성될 수 있다.
또한, 다른 예로서, 베인(600)의 날개부(620) 내측면을 제2 잔류가스 저장홈(430) 주변에 간극없이 밀착시켜 제2 잔류가스 저장홈(430)의 1차 실링이 이루어지도록 하고, 동시에 전술한 제2 실링부재(710)에 의해 2차 실링이 이루어지도록 할 수도 있음은 물론이다.
제5 실시예
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터의 사시도이고, 도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 횡단면도이다.
본 발명의 제5 실시예는, 수용홈(420)의 일측에 제3 실링부재(720)가 삽입되는 실링홈(440)이 형성된다는 점에서 전술한 제1 실시예와 차이점이 있다. 그 외의 압축기 구성은 전술한 제1 실시예와 대동소이하다. 따라서, 앞서 설명된 동일 기능의 동일 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 수용홈(420)의 코너부 내측 즉, 수용홈(420)의 바닥면(421)과 측벽(422)이 만나는 모서리 부분 내측에 실링홈(440)이 형성된다.
실링홈(440)에는 바(bar) 형태의 제3 실링부재(720)가 삽입된다. 이때, 제3 실링부재(720)는 고무나 실리콘, 합성수지 등 연성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제3 실링부재(720)의 이탈 방지를 위해, 실링홈(440) 일측(수용홈(420) 방향)의 폭은 제3 실링부재(720)의 폭보다 좁게 형성되는 것이 바람직하다.
제3 실링부재(720)의 일측에 연통홈(721)이 관통 형성된다. 상기 연통홈(721)을 통해 수용홈(420)의 고압 냉매가 실링홈(440)으로 유입된다. 실링홈(440)으로 유입된 고압의 냉매는 제3 실링부재(720)를 수용홈(420) 방향으로 밀며, 이때 제3 실링부재(720)가 웨이트부(630) 선단의 실링면(631) 일측 즉, 실링면(631)과 웨이트부(630)의 내측면 사이 코너부에 밀착됨으로써 실링면(631)과 함께 간극의 실링이 이루어진다. 따라서, 제3 실링부재(720)의 뒷면(수용홈(420) 방향 반대면)과 실링홈(440) 사이에는 고압의 냉매가 유입될 수 있도록 약간의 간격이 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 간극은 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 내측면과 수용홈(420)의 바닥면(421) 사이 간격으로 형성될 수도 있고, 전술한 제2 실시예와 같이 제1 잔류가스 저장홈(640)에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 전술한 제3 실시예와 같이 제2 잔류가스 저장홈(430)에 의해 형성되는 것도 가능하다.
아울러, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 전술한 제1 실링부재, 제2 실링부재(710), 제3 실링부재(720) 중 적어도 둘 이상을 선택하여 복합적으로 적용할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 웨이트부(630)를 포함하는 베인(600)의 내측면과 수용홈(420)의 바닥면(421) 사이에 간극이 형성될 수 있다. 이때, 제1 실링부재에 의해 테두리가 실링된 제1 잔류가스 저장홈(640)이 베인(600)의 내측면에 형성될 수 있다. 여기에 더하여, 제2 실링부재(710)에 의해 테두리가 실링된 제2 잔류가스 저장홈(430)이 로터(400)의 수용홈(420) 바닥면(421)에 더 형성될 수 있다. 또한, 수용홈(420)의 코너부에 제3 실링부재(720)가 삽입된 실링홈(440)이 더 형성되는 것도 가능하다.
100 : 압축기 200 : 하우징
210 : 실린더부 220 : 프론트 헤드부
300 : 실린더 310 : 회전 샤프트
320 : 압축실 400 : 로터
410 : 슬롯 420 : 수용홈
430 : 제2 잔류가스 저장홈 440 : 실링홈
500 : 리어 헤드 600 : 베인
610 : 힌지부 620 : 날개부
630 : 웨이트부 631 : 실링면
640 : 제1 잔류가스 저장홈 710 : 제2 실링부재
720 : 제3 실링부재 721 : 연통홈

Claims (10)

  1. 중공 형상의 실린더(300);
    상기 실린더(300)가 내부에 설치되는 하우징(200);
    상기 실린더(300)의 중공에 설치되고, 회전 샤프트(310)에 의해 구동원의 동력을 전달받아 회전하며, 외주면에 형성되는 복수의 슬롯(410)과, 상기 슬롯(410)의 일측에 형성되는 복수의 수용홈(420)을 포함하는 로터(400); 및
    상기 슬롯(410)에 힌지 결합되는 힌지부(610)와, 상기 수용홈(420)에 대응 결합되는 날개부(620)를 각각 포함하고, 상기 실린더(300)의 중공을 복수의 압축실(320)로 구획하는 복수의 베인(600);을 포함하며,
    상기 날개부(620)의 선단에 실링면(631)이 형성되고, 상기 수용홈(420)과 상기 날개부(620)의 내측면 사이에 간극이 형성되어, 상기 간극에 잔류하는 고압의 냉매에 의해 상기 날개부(620)가 상기 실린더(300)의 내주면 방향으로 가압되는 베인 로터리 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 날개부(620)의 선단부에 웨이트부(630)가 형성되고, 상기 날개부(620)와 상기 웨이트부(630)의 내측면이 동일 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 날개부(620)의 내측면에 제1 잔류가스 저장홈(640)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 잔류가스 저장홈(640)의 테두리를 따라 제1 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 날개부(620)의 내측면과 대향하는 상기 수용홈(420)의 일면에 제2 잔류가스 저장홈(430)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 잔류가스 저장홈(430)의 테두리를 따라 제2 실링부재(710)가 구비되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용홈(420)의 일측에 제3 실링부재(720)가 삽입되는 실링홈(440)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실링홈(440)은 상기 수용홈(420)의 코너부에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 실링부재(720)의 일측에 연통홈(721)이 형성되며, 상기 연통홈(721)을 통해 상기 실링홈(440)으로 유입되는 고압의 냉매에 의해, 상기 제3 실링부재(720)가 상기 날개부(620)의 선단에 밀착되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 베인(600)은,
    상기 날개부(620)의 끝단에 폭이 확장 형성되는 웨이트부(630)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.



KR1020130067571A 2013-06-13 2013-06-13 베인 로터리 압축기 KR101911780B1 (ko)

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