KR101951199B1 - 베인 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 회전시 압축실의 체적이 감소되면서 냉매 등의 유체가 압축되는 베인 로터리 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 압축된 냉매의 압력이 리어 헤드의 연통홈을 통해 베인 힌지부 내측의 플랩에 작용하여, 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.

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, 좌측 상단의 일점 쇄선 화살표는 고압으로 압축된 냉매의 유동을 표시한 것이며, 점선 화살표는 유분리 파이프를 지나면서 오일이 분리되는 냉매의 유동을 표시한 것이다. 아울러, 우측 하단의 일점 쇄선 화살표는 분리된 오일의 유동을 표시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 베인 로터리 압축기(10)는 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(C_e)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(C_e)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 실린더가 내부에 설치되는 하우징; 상기 실린더 내에 설치되어 회전 샤프트에 의해 구동원의 동력을 전달받아 회전하고, 외주면에 복수의 슬롯이 형성되며, 상기 슬롯의 내측에 플랩 가이드 홈이 형성되는 로터; 상기 실린더의 중공 후방을 폐쇄하며, 상기 회전 샤프트의 후단이 삽입되는 장착홈과 상기 장착홈의 일측에 이격하여 형성되는 연통홈을 포함하는 리어 헤드; 및 상기 슬롯에 힌지 결합되는 힌지부와, 상기 힌지부에서 연장 형성되어 상기 실린더의 내주면 방향으로 회동하는 날개부와, 상기 힌지부의 내측에 돌출 형성되어 상기 플랩 가이드 홈을 따라 이동하는 플랩을 포함하고, 상기 실린더의 중공을 복수의 압축실로 구획하는 복수의 베인;을 포함하며, 상기 베인은, 상기 날개부의 끝단에 폭이 확장 형성되는 웨이트부를 더 포함하고, 상기 로터 회전시 상기 연통홈에 의해 상기 압축실과 상기 플랩 가이드 홈이 연통되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공된다.

여기서, 상기 연통홈은 상기 실린더의 일측에 형성되는 토출구와 인접하도록 형성되고, 상기 토출구를 지나는 압축실의 냉매가 상기 연통홈을 통해 상기 플랩 가이드 홈으로 유입된다.

이때, 상기 플랩 가이드 홈은 상기 로터의 상기 리어 헤드 쪽 일면에 형성되는 것이 바람직하다.

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한편, 상기 슬롯의 일측에 상기 베인의 날개부를 수용하는 날개부 수용홈과 상기 웨이트부를 수용하는 웨이트부 수용홈이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 베인 로터리 압축기에 의하면, 고압으로 압축된 냉매의 압력이 연통홈을 통해 베인의 플랩에 작용함으로써, 베인이 실린더의 내주면 방향으로 가압된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 로터 회전시 베인의 끝단이 실린더의 내주면에 연속적으로 컨택하며 회전한다.

이에 따라, 로터 회전시 베인의 회전 작동 지연이 방지되며, 흡입 유량 증대에 따른 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, 로터의 내측에 모든 구성이 적용되므로, 압축실 내부에 별도의 부품을 추가할 필요가 없고, 종래의 압축기에 용이하게 적용 가능하다.

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 일 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 횡단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 헤드의 내측면을 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 사시도.
도 8은 종래의 베인과 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 무게중심 형성 위치를 비교한 평면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 사시도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 사용 상태도.

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.

실시예

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 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 일 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.

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.

하우징(200)의 바닥면 즉, 프론트 헤드부(220)의 실린더(300) 대향면에는, 일측이 흡입포트(221)와 연통되는 제1 흡입홈(225)이 함몰 형성되며, 실린더부(210)에 실린더(300) 장착시 제1 흡입홈(225)의 타측이 압축실(320)의 일측으로 연통된다.

리어 헤드(500)의 실린더 (300) 대향면에는 제1 흡입홈(225)과 대향하도록 제2 흡입홈(530, 도 6 참조)이 함몰 형성된다. 이 제2 흡입홈(530)은 실린더(300)의 일측에 축 방향으로 관통 형성되는 관통홈(330)에 의해 제1 흡입홈(225)과 연통되며, 제2 흡입홈(530)의 일측은 압축실(320)의 일측으로 연통된다.

따라서, 외부로부터 흡입포트(221)를 통해 흡입된 냉매는 제1 흡입홈(225)을 거쳐 압축실(320)로 유입되며, 제1 흡입홈(225)으로 유입된 냉매의 일부는 실린더(300)의 관통홈(330)을 거쳐 제2 흡입홈(530)을 통해 압축실(320)로 유입된다.

관통홈(330)의 축 방향 양단에는, 압축실(320)과 연통되는 잔압배출홈(370)이 각각 형성된다. 이 잔압배출홈(370)은, 토출구(360)를 통해 배출되지 못하고 베인(600)의 외주면과 실린더(300) 내주면 사이 공간에 갇힌 냉매를, 관통홈(330)과 제1,제2 흡입홈(225,530)을 통해 다시 압축실(320)로 유도하는 역할을 한다.

실린더(300)의 외주면 일측에는 압축된 고압의 냉매가 토출되는 토출부(350)가 함몰 형성된다. 토출부(350)의 일측에는 압축실(320)과 연통되는 복수의 토출구(360)가 관통 형성되며, 토출부(350)의 타측에는 고압의 냉매를 토출포트(222) 방향으로 안내하는 가이드 유로(미도시)가 형성된다.

토출포트(222)에는 유분리 파이프(700)가 설치되며, 고압의 냉매가 유분리 파이프(700)의 외주면을 따라 선회하면서 냉매에 포함된 오일이 유분리 파이프(700)의 하부로 분리된다. 이렇게 분리된 오일은 하우징(200)의 실린더부(210, 도 4 참조) 하부에 형성되는 오일 저장실(230)에 저장된다.

즉, 하우징(200)의 원주방향 일측에 토출부(350)와 가이드 유로를 포함하는 고압실이 형성되고, 하우징(200)의 원주방향 타측에 오일 저장실(230)이 형성된다. 이때, 고압실과 오일 저장실(230)은 실린더(300)의 외주면과 실린더부(210)의 내주면이 서로 밀착하는 밀착면에 의해 구분된다.

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.

로터(400)의 외주면에는 곡면 날개 타입의 베인(600)이 서로 이격하여 복수 개 힌지 결합된다. 상기 베인(600)의 일측은 로터(400)의 외주면에 복수 개 형성되는 슬롯(410)에 각각 힌지 결합되며, 로터(400) 회전시 베인(600)의 타측 선단부가 원심력과 냉매의 압력, 그리고 후술하는 연통홈(540)을 통해 베인(600)의 플랩(611)에 가해지는 압력에 의해 실린더(300) 내주면 방향으로 회동하여 밀착된다.

슬롯(410)의 내측에 플랩 가이드 홈(430)이 형성되며, 이 플랩 가이드 홈(430)은 베인(600) 회전시 플랩(611)의 이동 방향을 안내하는 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.

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(360) 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(360) 부근에서 로터(400)의 외주면 일측이 실린더(300)의 중공 내주면에 밀착된다. 이를 위해, 로터(400)의 외주면에는 베인(600)을 수용하는 수용홈(420)이 베인(600)의 개수에 대응하여 원주방향으로 복수 개 형성된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 헤드의 내측면을 도시한 평면도이다.

리어 헤드(500)의 내측면 중앙에는 회전 샤프트(310, 도 4 참조)의 후단이 삽입되는 장착홈(510)이 함몰 형성된다. 또한, 장착홈(510)의 반경 방향 외측으로 이격하여 리어 헤드(500)의 내측면 테두리 부분에 오일 유도홀(520)이 형성된다. 상기 오일 유도홀(520)은 전술한 하우징(200, 도 5 참조) 하부의 오일 저장실(230, 도 5 참조)과 연통한다. 이때, 일단이 오일 유도홀(520)과 연통하고 타단이 장착홈(510)과 연통하는 홈이 내부에 형성된 오일 유도부(미도시)가, 리어 헤드(500)의 외측면에 돌출 형성될 수 있다.

한편, 리어 헤드(500)의 일측, 장착홈(510)과 오일 유도홀(520) 사이에 전술한 제2 흡입홈(530)이 형성된다. 이 제2 흡입홈(530)은 하우징(200) 바닥면의 제1 흡입홈(225)과 대응되는 형태로 형성된다.

장착홈(510)과 제2 흡입홈(530) 사이에 연통홈(540)이 함몰 형성된다. 연통홈(540)은, 실린더부(210, 도 5 참조)에 실린더(300, 도 5 참조)를 장착했을 때 실린더(300)의 중공에 대응하여 토출구(360, 도 5 참조)와 인접하게 형성되며, 로터(400, 도 5 참조) 회전시 후술하는 플랩 가이드 홈(430, 도 5 참조)과 연통된다.

즉, 압축실(320, 도 5 참조)에서 고압으로 압축된 냉매가 토출구(360)를 통해 토출될 때, 그 일부가 연통홈(540)을 통해 플랩 가이드 홈(430)으로 유입되어 베인(600, 도 5 참조)의 플랩(611, 도 5 참조)을 밀게 되는 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인의 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 베인(600)은 로터(400, 도 5 참조)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부(610)와, 힌지부(610)의 일측으로부터 만곡지게 연장 형성되는 날개부(620)와, 날개부(620)의 끝단에서 폭이 확장 형성되는 웨이트부(630)를 포함한다.

베인(600)의 힌지부(610)는 로터(400)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 것으로, 로터(400)의 외주면 일측에 형성된 원호 단면 형태의 슬롯(410, 도 5 참조)에 원형 단면 형태의 힌지부(610)가 회전 가능하게 결합된다. 이때, 힌지부(610)가 로터(400)의 반경방향 외측으로 이탈되지 않게끔 하는 것이 바람직하다.

힌지부(610)의 일측 하단(리어 헤드(500) 쪽)에는 소정의 폭과 높이를 가진 플랩(611)이 로터(400)의 내측 방향으로 돌출 형성된다. 상기 플랩(611)은 후술하는 웨이트부(630)가 실린더(300, 도 5 참조)의 내주면에 밀착 지지되게끔 하는 역할을 한다. 즉, 연통홈(540, 도 6 참조)을 통해 플랩 가이드 홈(430, 도 5 참조)으로 유입된 고압의 냉매에 의해 플랩(611)과 힌지부(610)가 회전할 때, 힌지부(610)와 일체로 형성되는 웨이트부(630)의 선단이 실린더(300) 내주면 방향으로 회동하여 지지된다. 이때, 플랩(611)의 선단부는 마찰 감소를 위해 라운드지게 형성되는 것이 바람직하다.

베인(600)의 날개부(620)는 힌지부(610)의 일측에서 만곡지게 연장 형성되며, 날개부(620)의 끝단에 웨이트부(630)가 형성된다.

상기 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(631)이 돌출 형성되어, 로터(400) 회전시 이 곡면(631)이 항상 실린더(300)의 중공 내주면에 접촉된 상태를 유지하게 된다.

아울러, 웨이트부(630)의 내측 즉, 로터(400)의 외주면과 대향하는 타측은 평면(632)으로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 웨이트부(630) 내측의 볼륨을 줄여 웨이트부(630)의 무게중심이 외측 즉, 실린더(300)의 내주면 방향으로 치우쳐 형성되도록 하기 위함이다.

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 8은 이처럼 무게중심을 웨이트부 방향으로 이동시킨 본 발명의 일실시예에 따른 베인(600)과 종래의 베인(40)의 무게중심 위치를 비교한 평면도이다.

도 8에 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, 도 5 참조) 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.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(310)가 로터(400)의 중앙을 관통하여 결합되며, 로터(400)의 외주면에는 원호 형태의 슬롯(410)과, 슬롯(410)의 일측에서 원주방향으로 연장 형성되는 수용홈(420)이 형성된다. 이때, 수용홈(420)은 베인(600)의 날개부(620)가 수용되는 날개부 수용홈(421)과, 날개부(620) 끝단의 웨이트부(630)가 수용되는 웨이트부 수용홈(422)을 포함한다.

슬롯(410)의 내측에서 로터(400)의 내측 방향으로 플랩 가이드 홈(430)이 형성된다. 전술한 베인(600, 도 7 참조) 힌지부(610, 도 7 참조)의 플랩(611, 도 7 참조)은 이 플랩 가이드 홈(430)에 수용되어, 베인(600) 회동시 힌지부(610)의 회전과 함께 플랩 가이드 홈(430)을 따라 이동하게 된다. 따라서, 플랩 가이드 홈(430)은 플랩(611)의 이동을 안내할 수 있도록, 슬롯(410) 하단부 즉, 리어 헤드(500)와 대향하는 면에 부채꼴 형태로 함몰 형성된다.

로터(400) 회전시, 플랩 가이드 홈(430)은 전술한 리어 헤드(500, 도 6 참조)의 연통홈(540, 도 6 참조)과 연통하게 되며, 토출구(360, 도 5 참조)를 통해 토출되는 고압의 압축 냉매 중 일부가 연통홈(540)을 통해 플랩 가이드 홈(430)으로 유입되어 베인(600)의 플랩(611)을 밀게 된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 사용 상태도로서, 실린더(300)에서 리어 헤드(500) 방향으로 바라본 모습을 도시하고 있다. 이때, 이해가 용이하도록 하우징(200, 도 4 참조)의 도시는 생략하였다.

하우징(200) 후단에 리어 헤드(500, 도 6 참조)가 결합되면, 로터(400) 회전시 플랩 가이드 홈(430)의 일측이 연통홈(540)을 지나면서 연통홈(540)과 연통하게 된다.

이때, 연통홈(540)이 토출구(360, 도 5 참조)와 인접하여 위치하므로, 토출구(360)와 연통하는 압축실(320)의 압축 냉매가 연통홈(540)을 통해 플랩 가이드 홈(430)으로 유입된다. 플랩 가이드 홈(430)으로 유입된 냉매는 베인(600)의 플랩(611)을 밀어서 플랩 가이드 홈(430)을 따라 이동시키며, 이때 플랩(611)과 일체로 형성되는 힌지부(610)의 회전에 의해, 로터(400) 회전시 웨이트부(630)의 선단이 실린더(300) 내주면에 접촉된 상태를 유지하게 된다.

즉, 토출구(360)와 연통하는 압축실(320)의 냉매가, 연통홈(540)을 통해, 토출구(360)를 지나서 압축 행정이 종료된 베인(600)의 플랩(611)을 밀어줌으로써, 웨이트부(630)의 선단이 실린더(300) 내주면에 접촉된 상태를 계속 유지하게끔 하는 것이다.

한편, 플랩 가이드 홈(430)으로 유입된 냉매에 함유된 오일은, 플랩(611)과 플랩 가이드 홈(430) 사이의 마찰면을 윤활하게 된다. 또한, 플랩 가이드 홈(430)을 통해 슬롯(410)으로 유입된 오일은 베인(600)의 힌지부(610)와 로터(400)의 슬롯(410) 사이 마찰면을 윤활하게 된다. 아울러, 슬롯(410)을 통해 압축실(320)로 유입된 오일은 실린더(300) 내주면을 윤활하게 된다. 이처럼 본 발명의 일 실시예에 의하면, 주요 윤활 부위가 효율적으로 윤활됨에 따라, 압축기(100)의 내구성이 증대되는 효과도 있다.

100 : 압축기 200 : 하우징
230 : 오일 저장실 300 : 실린더
310 : 회전 샤프트 320 : 압축실
400 : 로터 410 : 슬롯
420 : 수용홈 430 : 플랩 가이드홈
500 : 리어 헤드 510 : 장착홈
540 : 연통홈 600 : 베인
610 : 힌지부 611 : 플랩
620 : 날개부 630 : 웨이트부
700 : 유분리 파이프

Claims (5)

1. 중공 형상의 실린더(300)가 내부에 설치되는 하우징(200);
   상기 실린더(300) 내에 설치되어 회전 샤프트(310)에 의해 구동원의 동력을 전달받아 회전하고, 외주면에 복수의 슬롯(410)이 형성되며, 상기 슬롯(410)의 내측에 플랩 가이드 홈(430)이 형성되는 로터(400);
   상기 실린더(300)의 중공 후방을 폐쇄하며, 상기 회전 샤프트(310)의 후단이 삽입되는 장착홈(510)과 상기 장착홈(510)의 일측에 이격하여 형성되는 연통홈(540)을 포함하는 리어 헤드(500); 및
   상기 슬롯(410)에 힌지 결합되는 힌지부(610)와, 상기 힌지부(610)에서 연장 형성되어 상기 실린더(300)의 내주면 방향으로 회동하는 날개부(620)와, 상기 힌지부(610)의 내측에 돌출 형성되어 상기 플랩 가이드 홈(430)을 따라 이동하는 플랩(611)을 포함하고, 상기 실린더(300)의 중공을 복수의 압축실(320)로 구획하는 복수의 베인(600);을 포함하며,
   상기 베인(600)은,
   상기 날개부(620)의 끝단에 폭이 확장 형성되는 웨이트부(630)를 더 포함하고,
   상기 로터(400) 회전시 상기 연통홈(540)에 의해 상기 압축실(320)과 상기 플랩 가이드 홈(430)이 연통되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연통홈(540)은 상기 실린더(300)의 일측에 형성되는 토출구(360)와 인접하도록 형성되고, 상기 토출구(360)를 지나는 압축실(320)의 냉매가 상기 연통홈(540)을 통해 상기 플랩 가이드 홈(430)으로 유입되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 플랩 가이드 홈(430)은 상기 로터(400)의 상기 리어 헤드(500) 쪽 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬롯(410)의 일측에 상기 베인(600)의 날개부(620)를 수용하는 날개부 수용홈(421)과 상기 웨이트부(630)를 수용하는 웨이트부 수용홈(422)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
   

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