KR102508198B1 - 로터리 압축기 - Google Patents

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KR102508198B1
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이세동
강승민
박준홍
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 실시예에 의한 로터리 압축기는, 압축공간에서 냉매를 배출시키는 배출통로를 포함하되, 배출통로는 메인베어링 또는 서브베어링에 구비되는 제1배출안내부와, 롤러의 축방향 양단 사이를 관통하는 제2배출안내부와, 롤러를 중심으로 제1배출안내부가 구비된 베어링의 맞은 편 베어링에 구비되어 제2배출안내부를 통해 제1배출안내부와 연통되는 제3배출안내부를 포함할 수 있다. 이를 통해, 압축공간에서의 냉매잔류량을 최소화하여 압축효율을 높일 수 있다. 또한 베인의 전방면에서의 압력차를 해소하여 베인점핑을 억제함으로써 베인 또는 실린더의 마모를 줄일 수 있다. 또한 배출통로가 주기적으로 개방됨에 따라 압축행정 중에 냉매가 유출되는 것을 억제하여 부족압축이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}
본 발명은 회전하는 롤러에 베인이 미끄러지게 삽입되는 베인식 로터리 압축기에 관한 것이다.
로터리 압축기는 베인이 실린더에 미끄러지게 삽입되어 롤러에 접촉되는 방식과, 베인이 롤러에 미끄러지게 삽입되어 실린더에 접촉되는 방식으로 구분할 수 있다. 전자는 편심 로터리 압축기라고 하고, 후자는 베인 로터리 압축기(또는 동심 로터리 압축기)라고 구분한다.
편심 로터리 압축기는 실린더에 삽입된 베인이 탄성력 또는 배압력에 의해 롤러를 향해 인출되어 그 롤러의 외주면에 접촉하게 된다. 반면 베인 로터리 압축기는 롤러에 삽입된 베인이 롤러와 함께 회전운동을 하면서 원심력과 배압력에 의해 실린더를 향해 인출되어 그 실린더의 내주면에 접촉하게 된다.
편심 로터리 압축기는 롤러의 1회전당 베인의 개수만큼의 압축실을 독립적으로 형성하여, 각각의 압축실이 동시에 흡입, 압축, 토출행정을 실시하게 된다. 반면 베인 로터리 압축기는 롤러의 1회전당 베인의 개수만큼의 압축실을 연속적으로 형성하여, 각각의 압축실이 순차적으로 흡입, 압축, 토출행정을 실시하게 된다. 따라서, 베인 로터리 압축기는 편심 로터리 압축기에 비해 높은 압축비를 형성하게 된다. 이에 따라, 베인 로터리 압축기는 R32, R410a, CO2와 같이 오존층파괴지수(ODP) 및 지구온난화지수(GWP)가 낮은 고압 냉매를 사용하는데 더 적합하다.
특허문헌 1(미국공개특허 US2014/0369878 A1), 특허문헌 2(일본공개특허 제2000-265984호) 특허문헌 3(일본공개특허 제2013-72429호)은 각각 베인 로터리 압축기를 개시하고 있다. 이들 베인 로터리 압축기는 토출구와 흡입구 사이에 롤러의 외주면과 실린더의 내주면 사이가 거의 접촉되는 접촉점이 구비되어 토출구와 흡입구 사이가 분리되게 된다.
그러나, 종래의 베인 로터리 압축기는, 토출구와 접촉점 사이에 원주방향으로 간격이 발생되고, 이로 인해 압축된 냉매가 토출행정에서 전량 토출되지 못하고 압축된 일부의 냉매가 토출구와 접촉점 사이의 공간에 잔류하게 될 수 있다. 이 냉매는 후행하는 압축실로 역류하여 과압축이 발생되어 모터입력이 증가하면서 압축기 효율이 저하될 수 있다.
또한, 종래의 베인 로터리 압축기는 잔류냉매의 과압축으로 인해 베인의 전방측 압력이 과도하게 상승하여 베인의 떨림현상이 발생되고, 이러한 베인의 떨림현상으로 인해 압축기의 진동소음이 증가되는 것은 물론 베인의 전방면 또는 실린더의 내주면이 손상되어 압축기의 신뢰성이 저하될 수 있다.
또한, 종래의 베인 로터리 압축기는, 베인의 떨림현상이 지속되면서 압축행정 중의 냉매가 흡입행정쪽으로 역류하여 그 흡입행정쪽 냉매를 가열시킬 수 있다. 이로 인해 흡입냉매의 비체적이 상승하여 냉매흡입량이 감소함에 따라 흡입손실이 발생하여 압축기 효율이 저하될 수 있다.
또한, 종래의 베인 로터리 압축기는, 실린더에 토출구가 형성되는 경우에는 그 토출구를 지나는 베인의 전방면과 실린더의 내주면 사이에서의 면압이 증가하면서도 일정하게 형성되지 못하여 베인의 전방면 또는 실린더의 내주면이 마모될 수 있다. 아울러 실린더의 외주면에 밸브수용홈을 형성함에 따라 실린더에 대한 가공이 복잡하게 되어 제조비용이 증가하게 되고, 밸브수용홈으로 인해 실린더의 강성이 저하되어 베인의 떨림현상이 증가하면서 압축기의 진동소음이 가중될 수 있다.
미국공개특허 US2014/0369878 A1 (공개일: 2014.12.18.) 일본공개특허 제2000-265984호 (공개일: 2000.09.26.) 일본공개특허 제2013-72429호 (공개일: 2013.04.22.)
본 발명의 목적은, 토출되지 못하고 압축공간에 남는 냉매잔류량을 줄일 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 압축공간에서의 냉매잔류량을 줄이면서도 압축행정시 냉매가 유출되는 것을 억제할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
더 나아가, 본 발명은 잔류공간이 케이싱의 내부공간에 주기적으로 연통될 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 토출행정시 냉매가 신속하게 토출될 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 냉매의 토출유효면적을 넓혀 냉매토출량을 확대할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 실질적인 토출행정을 길게 연장할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 베인 또는 실린더의 마모를 억제하는 동시에 압축기의 진동 소음을 낮출 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 베인의 전방면에 작용하는 압력과 베인의 후방면에 작용하는 배압력의 차이를 해소할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 베인의 전방면에 작용하는 압력을 균일화할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, R32, R410a, CO2와 같은 고압 냉매를 사용하는 경우에도 베인의 떨림현상을 억제할 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 로터리 압축기는, 케이싱, 실린더, 롤러, 베인, 메인베어링, 서브베어링 및 배출통로를 포함할 수 있다. 상기 케이싱은 밀폐된 내부공간을 구비한다. 상기 실린더는 상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 압축공간을 형성한다. 상기 롤러는 실린더의 내부에서 회전 가능하도록 회전축에 구비되며, 상기 실린더의 내주면에 근접한 접촉점을 가지도록 상기 압축공간의 중심에 대해 편심지게 위치한다. 상기 베인은 상기 롤러에 구비된 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되어 상기 롤러와 함께 회전한다. 상기 메인베어링 및 서브베어링은 상기 실린더의 축방향 양쪽에 각각 배치되어, 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성한다. 상기 배출통로는 일부가 상기 롤러를 관통하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 롤러의 회전각에 따라 토출행정 이후의 잔류공간 또는 토출행정 중인 압축공간이 케이싱의 내부공간에 주기적으로 연통될 수 있다. 이를 통해, 실린더의 구조를 간소화하여 용이하게 가공 하며, 토출홀 주변에서의 베인과 실린더 사이에서의 면압을 낮추고 베인의 떨림현상을 줄여 베인과 실린더 사이에서의 마모와 진동소음을 억제할 수 있다. 또한, 잔류공간에 남는 냉매를 배출하거나 또는 토출행정중의 냉매를 신속하게 토출시켜 압축공간에서의 냉매잔류량을 줄일 수 있다. 또한 베인의 전후방 압력차를 줄여 베인의 떨림현상으로 인한 마모 및 진동소음을 줄일 수 있다.
예를 들어, 상기 배출통로는, 상기 롤러의 회전에 따라 주기적으로 개방될 수 있다. 이를 통해, 토출행정 이후 또는 토출행정 중의 냉매는 주기적으로 배출하는 반면 토출행정 전의 냉매가 미리 토출되는 것을 억제하여 부족압축을 방지할 수 있다.
또한, 상기 배출통로는, 상기 롤러의 원주방향을 따라 등간격을 두고 복수 개가 구비될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 동일한 회전각을 두고 개방되어 토출행정 이후 또는 토출행정 중의 냉매는 등간격을 두고 주기적으로 배출될 수 있다.
또한, 상기 롤러에는 복수 개의 베인슬롯이 원주방향을 따라 형성될 수 있다. 상기 배출통로의 일부는, 상기 복수 개의 베인슬롯 사이에 각각 형성될 수 있다. 이를 통해, 각각의 압축실에서 압축되는 냉매가 롤러의 회전각에 따라 각각의 배압통로를 통해 주기적으로 배출될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 로터리 압축기는, 케이싱, 실린더, 롤러, 베인, 메인베어링, 서브베어링 및 배출통로를 포함할 수 있다. 상기 케이싱은 밀폐된 내부공간을 구비한다. 상기 실린더는 상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 압축공간을 형성한다. 상기 롤러는 실린더의 내부에서 회전 가능하도록 회전축에 구비되며, 상기 실린더의 내주면에 근접한 접촉점을 가지도록 상기 압축공간의 중심에 대해 편심지게 위치한다. 상기 베인은 상기 롤러에 구비된 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되어 상기 롤러와 함께 회전한다. 상기 메인베어링 및 서브베어링은 상기 실린더의 축방향 양쪽에 각각 배치되어, 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성한다. 상기 배출통로는 상기 압축공간에서 냉매를 상기 케이싱의 내부공간으로 배출시키도록 제1배출안내부, 제2배출안내부 및 제3배출안내부를 포함한다. 상기 제1배출안내부는 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에 구비된다. 상기 제2배출안내부는 상기 롤러의 축방향 양단 사이를 관통하며, 상기 제1배출안내부와 연통될 수 있다. 상기 제3배출안내부는 상기 롤러를 중심으로 상기 제1배출안내부가 구비된 베어링의 맞은 편 베어링에 구비되며, 상기 제2배출안내부를 통해 상기 제1배출안내부와 연통될 수 있다. 이를 통해, 잔류공간에 남는 냉매를 배출하여 압축공간에 냉매가 남는 것을 줄이는 동시에 실질적인 토출유효면적이 확대되어 압축되는 냉매가 신속하게 배출됨에 따라 냉매잔류량이 감소되면서 압축효율이 향상될 수 있다. 또한 베인의 전방면에서의 압력차를 해소하여 베인점핑을 억제함으로써 베인 또는 실린더의 마모를 줄일 수 있다. 또한 배출통로가 주기적으로 개방됨에 따라 압축행정 중에 냉매가 유출되는 것을 억제하여 부족압축이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
일례로, 상기 제2배출안내부는, 상기 제1배출안내부와 주기적으로 연통될 수 있다. 이를 통해, 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
다른 예로, 상기 제2배출안내부는, 상기 제3배출안내부와 주기적으로 연통될 수 있다. 이를 통해, 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
다른 예로, 상기 제1배출안내부는 상기 롤러의 회전시 상기 제2배출안내부에 의해 상기 제3배출안내부와 주기적으로 연통될 수 있다. 이를 통해, 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
다른 예로, 상기 제2배출안내부의 개수는, 상기 제1배출안내부의 개수 또는 상기 제3배출안내부의 개수보다 많게 형성될 수 있다. 이를 통해, 잔류공간의 냉매는 원활하게 배출하면서도 압축 중인 냉매가 누설되는 것은 억제할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는 각각 한 개씩 구비될 수 있다. 상기 제2배출안내부는, 복수 개가 구비되어 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 잔류냉매를 배출하는 배출통로가 롤러의 1회전당 1회씩 개방되되 최종 압축실에 연통되는 잔류공간에서 주기적으로 개방되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2배출안내부를 마주보는 상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는 동일축선상에 형성될 수 있다. 상기 제2배출안내부는 축방향으로 관통될 수 있다. 이를 통해, 제2배출안내부의 길이를 최소화하여 제2배출안내부에 대한 가공을 용이하게 하는 동시에 잔류냉매가 신속하게 배출될 수 있다.
또한, 상기 제2배출안내부를 마주보는 상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는 서로 다른 축선상에 형성될 수 있다. 상기 제2배출안내부는 축방향에 대해 경사지게 관통될 수 있다. 이를 통해, 제1배출안내부에 대한 가공을 용이하게 하는 동시에 제1배출안내부에 대한 설계자유도를 높일 수 있다. 또한 제2배출안내부가 경사지게 형성됨에 따라 제2배출안내부를 통과하는 냉매에 대한 원심력이 증가하여 잔류공간 또는 토출행정 중인 압축공간의 더욱 신속하게 배출될 수 있다.
다른 예로, 상기 제1배출안내부는, 상기 압축공간과 연통되는 제1안내홈; 및 일단은 상기 제1안내홈에 연통되고, 타단은 상기 제2배출안내부에 연통되는 제2안내홈을 포함할 수 있다. 상기 제2안내홈은 상기 제1안내홈보다 상기 롤러의 회전중심에 근접하게 연장될 수 있다. 이를 통해, 잔류공간의 냉매가 롤러를 주기적으로 통과하여 케이싱의 내부공간으로 배출될 수 있다.
구체적으로, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성될 수 있다. 상기 제1안내홈은, 적어도 일부가 상기 토출구와 축방향으로 중첩될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 유효토출면적을 확대하여 압축공간에서 냉매가 신속하게 토출되거나 또는 잔류냉매를 원활하게 배출할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 제1안내홈은 상기 토출구와 적어도 50% 이상 축방향으로 중첩될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 유효토출면적을 더욱 확대하여 압축공간에서 냉매가 더욱 신속하게 토출되거나 또는 잔류냉매를 더욱 원활하게 배출할 수 있다.
또한, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성될 수 있다. 상기 제1안내홈은, 상기 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 상기 토출구의 단면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 압축공간에서 냉매가 더욱 신속하게 토출되거나 또는 잔류냉매를 더욱 원활하게 배출할 수 있다.
또한, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성될 수 있다. 상기 제1안내홈은, 상기 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 상기 토출구보다 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 후위측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 토출행정 후 잔류공간에 남은 잔류냉매를 효과적으로 배출하여 압축효율을 높이는 동시에 베인점핑을 억제하여 베인 또는 실린더의 마모를 억제할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1안내홈은, 원주방향을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 제1안내홈의 사이에는 상기 복수 개의 제1안내홈을 서로 연통시키는 중간연결홈이 구비될 수 있다. 이를 통해, 토출통로가 해당 압축실의 원주방향 범위 또는 해당 압축실의 원주방향 범위 밖까지 연장되어 냉매잔류량을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라 압축실의 원호길이보다 토출통로의 원호길이가 길거나 같게 형성됨에 따라 연속토출이 가능하여 압력맥동을 낮출 수 있다.
또한, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성될 수 있다. 상기 제1안내홈은, 상기 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 상기 토출구보다 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 전위측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 유효토출면적을 확대하여 압축실의 냉매가 더욱 신속하게 토출될 수 있고, 잔류공간으로 이동하는 냉매량이 줄어 냉매잔류량이 억제될 수 있다.
예를 들어, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 복수 개의 토출구가 형성될 수 있다. 상기 제1안내홈은, 상기 복수 개의 토출구에 각각 연통되도록 상기 복수 개의 토출구의 사이에 위치할 수 있다. 이를 통해, 토출구의 유효토출면적이 확대되어 압축실의 냉매가 신속하게 토출될 수 있다.
또한, 상기 롤러를 축방향으로 마주보는 상기 메인베어링의 일측면과 상기 서브베어링의 일측면에는, 서로 다른 압력을 갖는 복수 개의 배압포켓이 원주방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제2안내홈은, 상기 제1안내홈보다 가늘고 길게 형성되어 상기 복수 개의 배압포켓의 원주방향 사이에 구비될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 롤러를 통과하여 주기적으로 개방되도록 형성할 수 있다.
다른 예로, 상기 베인슬롯은 원주방향을 따라 복수 개가 형성될 수 있다. 상기 제2배출안내부는, 원주방향으로 서로 이웃하는 상기 베인슬롯의 사이마다에 각각 구비될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 주기적으로 개방되어 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제2배출안내부의 양단 및 이를 마주보는 상기 제1배출안내부의 단부와 상기 제3배출안내부의 단부 중에서 적어도 어느 한쪽 단부에는 단면적이 확장되는 확장홈이 형성될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 서로 연통되어 개방되는 주기를 늘려 잔류냉매가 더욱 신속하게 배출될 수 있다.
다른 예로, 상기 롤러를 축방향으로 마주보는 상기 메인베어링의 일측면과 상기 서브베어링의 일측면에는, 서로 다른 압력을 갖는 복수 개의 배압포켓이 원주방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제3배출안내부는, 상기 복수 개의 배압포켓의 원주방향 사이에 구비될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 주기적으로 개방되어 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
다른 예로, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 토출구를 수용하는 토출머플러가 구비될 수 있다. 상기 제3배출안내부는, 상기 토출머플러의 외부에서 상기 케이싱의 내부공간을 향해 개구될 수 있다. 이를 통해, 냉매가 토출머플러의 외부에서 배출됨에 따라 토출머플러의 내부압력이 증가하는 것을 억제함으로써 토출밸브가 신속하게 개방되는 동시에, 토출공간에서의 와류현상을 억제하여 각각의 토출구에서 냉매가 더욱 신속하게 토출될 수 있다.
구체적으로, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링은, 상기 실린더의 축방향 측면에 결합되는 플레이트부; 및 상기 플레이트부의 축방향 일측면에서 축방향으로 연장되어 상기 회전축이 관통되는 보스부를 포함할 수 있다. 상기 제3배출안내부는, 상기 보스부에서 상기 케이싱의 내부를 향해 개구될 수 있다.
다른 예로, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 토출구를 수용하는 토출머플러가 구비될 수 있다. 상기 제3배출안내부는, 상기 토출머플러의 내부공간을 향해 개구될 수 있다. 이를 통해, 베어링에 구비되는 배출통로의 길이를 줄여 배출통로를 용이하게 가공할 수 있다.
구체적으로, 상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링은, 상기 실린더의 축방향 측면에 결합되는 플레이트부; 및 상기 플레이트부에서 축방향으로 연장되어 상기 회전축이 관통되는 보스부를 포함할 수 있다. 상기 제3배출안내부는, 상기 플레이트부를 관통할 수 있다.
다른 예로, 상기 메인베어링과 상기 서브베어링중에서 어느 한쪽 베어링에는 토출밸브에 의해 개폐되는 토출구가 구비될 수 있다. 상기 제1배출안내부는, 상기 토출구가 구비되지 않은 베어링에 형성될 수 있다. 이를 통해, 압축공간에서 잔류하는 냉매를 주기적으로 배출하여 잔류냉매량을 줄이면서도 부족압축을 미연에 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 압축공간에서 냉매를 배출시키는 배출통로를 포함하되, 배출통로는 메인베어링 또는 서브베어링에 구비되는 제1배출안내부와, 롤러의 축방향 양단 사이를 관통하는 제2배출안내부와, 롤러를 중심으로 제1배출안내부가 구비된 베어링의 맞은 편 베어링에 구비되어 제2배출안내부를 통해 제1배출안내부와 연통되는 제3배출안내부를 포함할 수 있다. 이를 통해, 실린더의 구조를 간소화하여 용이하게 가공 하며, 토출홀 주변에서의 베인과 실린더 사이에서의 면압을 낮추는 동시에 일정하게 유지하는 한편 베인의 떨림현상을 줄여 베인과 실린더 사이에서의 마모와 진동소음을 억제할 수 있다. 또한 잔류공간에 남는 냉매를 배출하여 압축공간에 냉매가 남는 것을 줄이는 동시에 실질적인 토출유효면적이 확대되어 압축되는 냉매가 신속하게 배출됨에 따라 냉매잔류량이 감소되면서 압축효율이 향상될 수 있다. 또한 베인의 전방면에서의 압력차를 해소하여 베인점핑을 억제함으로써 베인 또는 실린더의 마모를 줄일 수 있다. 또한 배출통로가 주기적으로 개방됨에 따라 압축행정 중에 냉매가 유출되는 것을 억제하여 부족압축이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 제1배출안내부는 롤러의 회전시 제2배출안내부에 의해 제3배출안내부와 주기적으로 연통될 수 있다. 이를 통해, 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 제1배출안내부와 제3배출안내부는 각각 한 개씩 구비되고, 상기 제2배출안내부는 복수 개가 구비되어 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 잔류냉매를 배출하는 배출통로가 롤러의 1회전당 1회씩 개방되되 최종 압축실에 연통되는 잔류공간에서 주기적으로 개방되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 제1배출안내부는 압축공간과 연통되는 제1안내홈; 및 일단은 제1안내홈에 연통되고, 타단은 제2배출안내부에 연통되는 제2안내홈을 포함하며, 제2안내홈은 제1안내홈보다 롤러의 회전중심에 근접하게 연장될 수 있다. 이를 통해, 잔류공간의 냉매가 롤러를 주기적으로 통과하여 케이싱의 내부공간으로 배출될 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 메인베어링 또는 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고, 제1안내홈은 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 토출구의 단면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 압축공간에서 냉매가 더욱 신속하게 토출되거나 또는 잔류냉매를 더욱 원활하게 배출할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 메인베어링 또는 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고, 제1안내홈은 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 토출구보다 롤러의 회전방향을 기준으로 후위측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 토출행정 후 잔류공간에 남은 잔류냉매를 효과적으로 배출하여 압축효율을 높이는 동시에 베인점핑을 억제하여 베인 또는 실린더의 마모를 억제할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 메인베어링 또는 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고, 제1안내홈은 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 토출구보다 롤러의 회전방향을 기준으로 전위측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 유효토출면적을 확대하여 압축실의 냉매가 더욱 신속하게 토출될 수 있고, 잔류공간으로 이동하는 냉매량이 줄어 냉매잔류량이 억제될 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 제2안내홈은 제1안내홈보다 가늘고 길게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2안내홈이 베어링에 구비된 배압포켓 사이에 형성될 수 있어 배출통로가 롤러를 통과하여 주기적으로 개방되도록 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 베인슬롯은 원주방향을 따라 복수 개가 형성되고, 제2배출안내부는 원주방향으로 서로 이웃하는 상기 베인슬롯의 사이마다에 각각 구비될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 주기적으로 개방되어 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 롤러를 축방향으로 마주보는 메인베어링의 일측면과 서브베어링의 일측면에는 서로 다른 압력을 갖는 복수 개의 배압포켓이 원주방향을 따라 이격되어 형성되고, 제3배출안내부는 복수 개의 배압포켓의 원주방향 사이에 구비될 수 있다. 이를 통해, 배출통로가 주기적으로 개방되어 냉매잔류량을 줄이면서도 압축되는 냉매가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 메인베어링 또는 서브베어링에는 토출구를 수용하는 토출머플러가 구비되고, 제3배출안내부는 토출머플러의 외부에서 케이싱의 내부공간을 향해 개구될 수 있다. 이를 통해, 냉매가 토출머플러의 외부에서 배출됨에 따라 토출머플러의 내부압력이 증가하는 것을 억제함으로써 토출밸브가 신속하게 개방되는 동시에, 토출공간에서의 와류현상을 억제하여 각각의 토출구에서 냉매가 더욱 신속하게 토출될 수 있다.
본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 메인베어링 또는 서브베어링에는 토출구를 수용하는 토출머플러가 구비되고, 제3배출안내부는 토출머플러의 내부공간을 향해 개구될 수 있다. 이를 통해, 베어링에 구비되는 배출통로의 길이를 줄여 배출통로를 용이하게 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기의 일실시예를 보인 단면도,
도 2는 도 1에서 압축부의 일부를 분해하여 보인 사시도,
도 3은 도 2에서 압축부를 조립하여 보인 평면도,
도 4는 도 1에서 압축부를 분해하여 배출통로를 보인 사시도,
도 5는 도 4에서 압축부의 조립된 상태를 파단하여 배출통로를 보인 사시도,
도 6은 도 5에서 배출통로를 보인 단면도,
도 7은 도 1에 따른 베인 로터리 압축기에서 제1배출안내부의 위치를 설명하기 위해 보인 개략도,
도 8a 내지 도 8c는 본 실시예에 따른 배출통로를 통해 잔류냉매가 배출되는 과정을 보인 개략도들,
도 9는 배출통로에 대한 다른 실시예를 보인 평면도,
도 10은 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 평면도,
도 11은 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 평면도
도 12는 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도,
도 13은 도 12의 단면도,
도 14는 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 분해사시도,
도 15는 도 14의 조립단면도,
도 16은 도 14의 배출통로가 개방된 상태를 보인 개략도,
도 17 및 도 18은 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도 및 단면도.
이하, 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 롤러에 베인스프링이 구비되는 것으로, 이는 베인이 롤러에 미끄러지게 삽입되는 베인 로터리 압축기에는 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어 실린더의 내주면이 복수 개의 곡률로 이루어지는 타원형(이하에서는 비대칭 타원형) 실린더를 구비한 베인 로터리 압축기는 물론, 실린더의 내주면이 한 개의 곡률로 이루어진 원형 실린더를 구비한 베인 로터리 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 베인이 미끄러지게 삽입되는 베인슬롯을 롤러의 반경방향에 대해 기설정된 각도만큼 기울어지게 형성하는 베인 로터리 압축기는 물론, 베인슬롯을 롤러의 반경방향으로 형성하는 베인 로터리 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다. 이하에서는 베인슬롯이 실린더의 내주면이 비대칭 타원형상이며 베인이 롤러의 반경방향에 대해 경사진 예를 대표예로 삼아 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 베인 로터리 압축기의 일실시예를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1에서 압축부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 3은 도 2의 압축부를 조립하여 보인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는, 케이싱(110), 구동모터(120) 및 압축부(130)를 포함한다. 구동모터(120)는 케이싱(110)의 상측 내부공간(110a)에, 압축부(130)는 케이싱(110)의 하측 내부공간(110a)에 각각 설치되고, 구동모터(120)와 압축부(130)는 회전축(123)으로 연결된다.
케이싱(110)은 압축기의 외관을 이루는 부분으로, 압축기의 설치양태에 따라 종형 또는 횡형으로 구분될 수 있다. 종형은 구동모터(120)와 압축부(130)가 축방향을 따라 상하 양측에 배치되는 구조이고, 횡형은 구동모터(120)와 압축부(130)가 좌우 양측에 배치되는 구조이다. 본 실시예에 따른 케이싱은 종형을 중심으로 설명한다.
케이싱(110)은 원통형으로 형성되는 중간쉘(111), 중간쉘(111)의 하단을 복개하는 하부쉘(112), 중간쉘(111)의 상단을 복개하는 상부쉘(113)을 포함한다.
중간쉘(111)에는 구동모터(120)와 압축부(130)가 삽입되어 고정 결합되고, 흡입관(115)이 관통되어 압축부(130)에 직접 연결될 수 있다. 하부쉘(112)은 중간쉘(111)의 하단에 밀봉 결합되고, 압축부(130)로 공급될 오일이 저장되는 저유공간(110b)이 압축부(130)의 하측에 형성될 수 있다. 상부쉘(113)은 중간쉘(111)의 상단에 밀봉 결합되고, 압축부(130)에서 토출되는 냉매에서 오일을 분리하도록 유분리공간(110c)이 구동모터(120)의 상측에 형성될 수 있다.
구동모터(120)는 전동부를 이루는 부분으로, 압축부(130)를 구동시키는 동력을 제공한다. 구동모터(120)는 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함한다.
고정자(121)는 케이싱(110)의 내부에 고정 설치되며, 케이싱(110)의 내주면에 열박음 등으로 압입되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정자(121)는 중간쉘(110a)의 내주면에 압입되어 고정될 수 있다.
회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 삽입되며, 회전자(122)의 중심에는 회전축(123)이 압입되어 결합될 수 있다. 이에 따라, 회전축(123)은 회전자(122)와 함께 동심 회전을 하게 된다.
회전축(123)의 중심에는 오일유로(125)가 중공홀 형상으로 형성되고, 오일유로(125)의 중간에는 오일통공(126a)(126b)이 회전축(123)의 외주면을 향해 관통 형성된다. 오일통공(126a)(126b)은 후술할 메인부시부(1312)의 범위에 속하는 제1오일통공(126a)과 서브베어링부(1322)의 범위에 속하는 제2오일통공(126b)으로 이루어진다. 제1오일통공(126a)과 제2오일통공(126b)은 각각 1개씩 형성될 수도 있고, 복수씩 형성될 수 있다. 본 실시예는 복수씩 형성된 예를 도시하고 있다.
오일유로(125)의 중간 또는 하단에는 오일픽업(127)이 설치될 수 있다. 오일픽업(127)은 기어펌프, 점성펌프, 원심펌프 등이 적용될 수 있다. 본 실시예는 원심펌프가 적용된 예를 도시하고 있다. 이에 따라 회전축(123)이 회전을 하면 케이싱(110)의 저유공간(110b)에 채워진 오일은 오일픽업(127)에 의해 펌핑되고, 이 오일은 오일유로(125)를 따라 흡상되다가 제2오일통공(126b)을 통해 서브부시부(1322)의 서브베어링면(1322b)으로, 제1오일통공(126a)을 통해 메인부시부(1312)의 메인베어링면(1312b)으로 공급될 수 있다.
한편, 회전축(123)에는 후술할 롤러(134)가 구비될 수 있다. 롤러(134)는 회전축(123)에서 단일체로 연장되거나 또는 회전축(123)과 롤러(134)를 각각 제작하여 후조립될 수 있다. 본 실시예는 롤러(134)에 회전축(123)이 삽입되어 후조립되는 것으로, 예를 들어 롤러(134)의 중심에 구비된 축구멍(1341)이 축방향으로 관통되고, 축구멍(1341)에는 회전축(123)이 압입되어 결합되거나 또는 축방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있다. 회전축(123)이 롤러(134)에 축방향으로 이동 가능하게 결합되는 경우에는 그 회전축(123)과 롤러(134) 사이에 회전방지부(미도시)가 구비되어 회전축(123)이 롤러(134)에 대해 원주방향으로는 구속되도록 할 수 있다.
압축부(130)는 메인베어링(131), 서브베어링(132), 실린더(133), 롤러(134) 및 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)을 포함한다. 메인베어링(131)과 서브베어링(132)은 실린더(133)의 상하 양측에 각각 구비되어 실린더(133)와 함께 압축공간(V)을 형성하고, 롤러(134)는 압축공간(V)에 회전 가능하게 설치되며, 베인(1351)(1352)(1353)은 롤러(134)에 미끄러지게 삽입되어 압축공간(V)을 복수 개의 압축실로 구획된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 메인베어링(131)은 케이싱(110)의 중간쉘(111)에 고정 설치될 수 있다. 예를 들어 메인베어링(131)은 중간쉘(111)에 삽입되어 용접될 수 있다.
메인베어링(131)은 실린더(133)의 상단에 밀착되어 결합될 수 있다. 이에 따라 메인베어링(131)은 압축공간(V)의 상측면을 형성하고, 롤러(134)의 상면을 축방향으로 지지하는 동시에 회전축(123)의 상반부를 반경방향으로 지지한다.
메인베어링(131)은 메인플레이트부(1311), 메인부시부(1312)를 포함할 수 있다. 메인플레이트부(1311)는 실린더(133)의 상측을 복개하여 실린더(133)와 결합되고, 메인부시부(1312)는 메인플레이트부(1311)의 중심에서 구동모터(120)를 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 상반부를 지지한다.
메인플레이트부(1311)는 원판형상으로 형성되고, 메인플레이트부(1311)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면에 밀착되어 고정될 수 있다. 메인플레이트부(1311)에는 적어도 한 개 이상의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)가 형성되고, 메인플레이트부(1311)의 상면에는 각각의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)를 개폐하는 복수 개의 토출밸브(1361)(1362)(1363)가 설치되며, 메인플레이트부(1311)의 상측에는 토출구(1313a)(1313b)(1313c)와 토출밸브(1361)(1362)(1363)를 수용하도록 토출공간(미부호)을 구비한 토출머플러(137)가 설치될 수 있다.
이에 따라, 토출구(1313a)(1313b)(1313c)가 실린더(133)가 아닌 메인베어링(또는 서브 베어링)(131)에 형성됨에 따라, 실린더(133)의 구조를 간소화하여 실린더를 용이하게 가공할 수 있다. 아울러 토출구(1313a)(1313b)(1313c) 주변에서의 베인(133)의 전방면과 이를 마주보는 실린더(131)의 내주면 사이에서의 면압을 낮추는 동시에 일정하게 유지하는 한편, 베인(1351)(1352)(1353)의 떨림현상을 줄여 베인(1351)(1352)(1353)의 전방면과 이를 마주보는 실린더(133)의 내주면 사이에서의 마모와 진동소음을 억제할 수 있다. 토출구에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
메인플레이트부(1311)의 축방향 양쪽 측면 중에서 롤러(134)의 상면을 마주보는 메인플레이트부(1311)의 하면, 즉 메인슬라이딩면(1311a)에는 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)이 형성될 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 원호 형상으로 형성되어 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 내주면은 원형으로 형성되되, 외주면은 후술할 베인슬롯을 고려하여 타원형상으로 형성될 수 있다.
제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 롤러(134)의 외경범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V)으로부터 분리될 수 있다. 다만, 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)은 메인플레이트부(1311)의 하면인 메인슬라이딩면(1311a)과 이를 마주보는 롤러(134)의 상면 사이에 별도의 실링부재를 구비하지 않는 한 양쪽 면 사이의 틈새를 통해서는 미세하게 연통될 수는 있다.
제1메인배압포켓(1315a)은 제2메인배압포켓(1315b)에 비해 낮은 압력, 예를 들어 흡입압과 토출압 사이의 중간압을 형성한다. 제1메인배압포켓(1315a)은 후술할 제1메인베어링돌부(1316a)와 롤러(134)의 상면 사이의 미세통로를 오일(냉매오일)이 통과하여 제1메인배압포켓(1315a)으로 유입될 수 있다. 제1메인배압포켓(1315a)은 압축공간(V) 중에서 중간압을 이루는 압축실의 범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)은 중간압을 유지하게 된다.
제2메인배압포켓(1315b)은 제1메인배압포켓(1315a)에 비해 높은 압력, 예를 들어 토출압 또는 토출압에 근접한 흡입압과 토출압 사이의 중간압을 형성한다. 제2메인배압포켓(1315b)은 제1오일통공(126a)을 통해 메인베어링(1312)의 메인베어링구멍(1312a)으로 유입되는 오일이 제2메인배압포켓(1315b)으로 유입될 수 있다. 제2메인배압포켓(1315b)은 압축공간(V) 중에서 토출압을 이루는 압축실의 범위 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 제2메인배압포켓(1315b)은 토출압을 유지하게 된다.
또한, 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 내주측에는 각각 제1메인베어링돌부(1316a)와 제2메인베어링돌부(1316b)가 메인부시부(1312)의 메인베어링면(1312b)으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)이 외부에 대해 실링되는 동시에 회전축(123)이 안정적으로 지지될 수 있다.
제1메인베어링돌부(1316a)와 제2메인베어링돌부(1316b)는 동일한 높이로 형성될 수도 있고, 서로 다른 높이로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 제1메인베어링돌부(1316a)와 제2메인베어링돌부(1316b)가 동일한 높이로 형성되는 경우에는 제2메인베어링돌부(1316b)의 단부면에 제2메인베어링돌부(1316b)의 내주면과 외주면이 연통되도록 오일연통홈(미도시) 또는 오일연통홀(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라 메인베어링면(1312b)의 내측으로 유입되는 고압의 오일(냉매오일)이 오일연통홈(미도시) 또는 오일연통홀(미도시)을 통해 제2메인배압포켓(1315b)으로 유입되도록 할 수 있다.
반면, 제1메인베어링돌부(1316a)와 제2메인베어링돌부(1316b)가 서로 다른 높이로 형성되는 경우에는 제2메인베어링돌부(1316b)의 높이가 제1메인베어링돌부(1316a)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 이에 따라 메인베어링구멍(1312a)의 내측으로 유입되는 고압의 오일(냉매오일)이 제2메인베어링돌부(1316b)를 넘어 제2메인배압포켓(1315b)으로 유입되도록 할 수 있다.
또한, 메인슬라이딩면(1311a)에는 후술할 잔류냉매배출통로(140)의 일부를 이루는 제3배출안내부(143)가 형성될 수 있다. 제3배출안내부(143)는 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 사이에 형성될 수 있다. 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)은 후술할 롤러(134)의 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)에 주기적으로 연통되도록 형성되고, 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 후술할 메인부시부(1312)를 축방향으로 관통하여 케이싱(110)의 내부공간(110a)을 향해 개구될 수 있다. 제3배출안내부(143)에 대하여는 나중에 잔류냉매배출통로(140)와 함께 다시 설명한다.
한편, 메인부시부(1312)는 중공된 부시 형상으로 형성되고, 메인부시부(1312)의 내주면을 이루는 메인베어링구멍(1312a)의 내주면에는 제1오일그루브(1312c)가 형성될 수 있다. 제1오일그루브(1312c)는 메인부시부(1312)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성되어 제1오일통공(126a)에 연통될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 서브베어링(132)은 실린더(133)의 하단에 밀착되어 결합될 수 있다. 이에 따라 서브베어링(132)은 압축공간(V)의 하측면을 형성하고, 롤러(134)의 하면을 축방향으로 지지하는 동시에 회전축(123)의 하반부를 반경방향으로 지지한다.
서브베어링(132)은 서브플레이트부(1321), 서브부시부(1322)를 포함할 수 있다. 서브플레이트부(1321)는 실린더(133)의 하측을 복개하여 실린더(133)와 결합되고, 서브부시부(1322)는 서브플레이트부(1321)의 중심에서 하부쉘(112)을 향해 축방향으로 연장되어 회전축(123)의 하반부를 지지한다.
서브플레이트부(1321)는 메인플레이트부(1311)와 마찬가지로 원판형상으로 형성되고, 서브플레이트부(1321)의 외주면이 중간쉘(111)의 내주면으로부터 이격될 수 있다.
서브플레이트부(1321)의 축방향 양쪽 측면 중에서 롤러(134)의 하면을 마주보는 서브플레이트부(1321)의 상면, 서브슬라이딩면(1321a)에는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)이 형성될 수 있다.
제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 앞서 설명한 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)에 각각 롤러(134)를 중심으로 대칭되게 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1서브배압포켓(1325a)은 제1메인배압포켓(1315a)과 대칭되고, 제2서브배압포켓(1325b)은 제2메인배압포켓(1315b)과 대칭되게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1서브배압포켓(1325a)의 내주측에는 제1서브베어링돌부(1326a)가, 제2서브배압포켓(1325b)의 내주측에는 제2서브베어링돌부(1326b)가 각각 형성될 수 있다.
제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b), 제1서브베어링돌부(1326a)와 제2서브베어링돌부(1326b)에 대하여는 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b), 제1메인베어링돌부(1316a)와 제2메인베어링돌부(1316b)에 대한 설명으로 대신한다.
하지만, 경우에 따라서는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)에 각각 롤러(134)를 중심으로 비대칭되게 형성될 수 있다. 예를 들어 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)보다 더 깊게 형성될 수 있다.
또한, 서브슬라이딩면(1321a)에는 후술할 잔류냉매배출통로(140)의 일부를 이루는 제1배출안내부(141)가 형성될 수 있다. 제1배출안내부(141)는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)의 사이에 형성될 수 있다. 제1배출안내부(141)의 일측은 압축공간(V), 더 정확하게는 잔류공간(S)에 연통되고, 제1배출안내부(141)의 타측은 롤러(134)에 구비된 후술할 제2배출안내부(142)와 주기적으로 연통되도록 형성될 수 있다. 제1배출안내부(141)에 대하여는 나중에 잔류냉매배출통로(140)와 함께 다시 설명한다.
한편, 서브부시부(1322)는 중공된 부시 형상으로 형성되고, 서브부시부(1322)의 내주면을 이루는 서브베어링구멍(1322a)의 내주면에는 오일그루브(1322c)가 형성될 수 있다. 오일그루브(1322c)는 서브부시부(1322)의 상하 양단 사이에서 직선 또는 사선으로 형성되어 회전축(123)의 제2오일통공(126b)에 연통될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 배압포켓[(1315a)(1315b)][(1325a)(1325b)]은 메인베어링(131)이나 서브베어링(132) 중에서 어느 한쪽에만 형성될 수도 있다.
한편, 토출구(1313)는 앞서 설명한 바와 같이 메인베어링(131)에 형성될 수 있다. 하지만 토출구(1313)는 서브베어링(132)에 형성되거나 또는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 각각 형성될 수도 있고, 실린더(133)의 내주면과 외주면 사이를 관통하여 형성될 수도 있다. 본 실시예는 토출구(1313)가 메인베어링(131)에 형성된 예를 중심으로 설명한다.
토출구(1313)는 한 개만 형성될 수도 있다. 하지만 본 실시예에 따른 토출구(1313)는 압축진행방향(또는 롤러의 회전방향)을 따라 기설정된 간격을 두고 복수 개의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)가 형성될 수 있다.
통상, 베인 로터리 압축기는 롤러(134)가 압축공간(V)에서 대해 편심지게 배치됨에 따라 그 롤러(134)의 외주면(1342)과 실린더(133)의 내주면(1332) 사이에 거의 접촉하는 접촉점(P)이 발생되고, 토출구(1313)는 접촉점(P)을 중심으로 흡입구(1331)의 반대쪽에서 접촉점(P)에 인접하도록 형성된다. 이에 따라 압축공간(V)은 접촉점(P)에 근접할수록 실린더(133)의 내주면(1332)과 롤러(134)의 외주면(1342) 사이의 간격이 크게 좁아지게 되므로 토출구(1313) 면적을 확보하기가 어렵게 된다.
이에, 본 실시예에 따른 토출구(1313)는 내경이 작은 복수 개의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)로 분리되고, 복수 개의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)는 원주방향, 즉 롤러(134)의 회전방향을 따라 기설정된 간격을 두고 배치될 수 있다.
또한, 복수 개의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)는 각각 한 개씩으로 형성할 수도 있지만, 본 실시예와 같이 2개 한 쌍씩으로 형성될 수 있다. 예를 들어 토출구(1313)는 근접부(1332a)에서 가장 인접한 토출구부터 제1토출구(1313a), 제2토출구(1313b), 제3토출구(1313c) 순으로 배열될 수 있다.
각 토출구(1313a)(1313b)(1313c) 사이의 간격은 대략 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어 제1토출구(1313a)의 후단과 제2토출구(1313b)의 선단 사이의 제1간격은 제2토출구(1313b)의 후단과 제3토출구(1313c)의 선단 사이의 제2간격과 대략 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 토출구(1313)의 선단으로부터 후단까지의 간격, 즉 토출구(1313)의 원호길이는 각 압축실(V1)(V2)(V3)의 원호길이와 대략 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어 제1토출구(1313a)의 선단으로부터 제3토출구(1313b)의 후단 사이의 원호길이는 선행하는 베인과 후행하는 베인 사이의 간격, 즉 각 압축실(V1)(V2)(V3)의 원호길이와 대략 유사하게 형성될 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제1토출구(1313a)의 선단으로부터 제3토출구(1313b)의 후단 사이의 원호길이는 선행하는 베인과 후행하는 베인 사이의 간격, 즉 각 압축실(V1)(V2)(V3)의 원호길이보다 크게 형성될 수 있다. 이 경우에는 토출구(1313)의 원주방향 범위 내에 적어도 한 개의 압축실(V1)(V2)(V3)이 위치함에 따라 연속토출이 가능하게 되고, 이를 통해 과압축 또는/및 압력맥동이 억제될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 후술할 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)이 비등간격으로 형성되는 경우에는 각 압축실(V1)(V2)(V3)의 원주길이가 상이하게 형성되고, 한 개의 압축실에 복수 개의 토출구가 연통되거나 한 개의 토출구에 복수 개의 압축실이 연통될 수도 있다.
또한, 복수 개의 토출구(1313a)(1313b)(1313c)는 앞서 설명한 각각의 토출밸브(1361)(1362)(1363)에 의해 개폐될 수 있다. 각각의 토출밸브(1361)(1362)(1363)는 일단이 고정단을 이루고 타단이 자유단을 이루는 외팔보 형태의 리드밸브로 이루어질 수 있다. 이러한 각각의 토출밸브(1361)(1362)(1363)는 통상의 로터리 압축기에서 널리 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 실린더(133)는 메인베어링(131)의 하면에 밀착되어 서브베어링(132)과 함께 메인베어링(131)에 볼트로 체결될 수도 있다. 이에 따라 실린더(133)는 메인베어링(131)에 의해 케이싱(110)에 고정 결합될 수 있다.
실린더(133)는 중앙에 압축공간(V)을 이루도록 빈공간부를 구비한 환형으로 형성될 수 있다. 빈공간부는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 밀봉되어 앞서 설명한 압축공간(V)이 형성되고, 압축공간(V)에는 후술할 롤러(134)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
실린더(133)는 흡입구(1331)가 외주면에서 내주면으로 관통되어 형성될 수 있다. 하지만 흡입구는 메인베어링(131) 또는 서브베어링(132)을 관통하여 형성될 수도 있다.
흡입구(1331)는 후술할 접촉점(P)을 중심으로 원주방향 일측에 형성될 수 있다. 앞서 설명한 토출구(1313)는 접촉점(P)을 중심으로 흡입구(1331)의 반대쪽인 원주방향 타측에서 메인베어링(131)에 형성될 수 있다.
실린더(133)의 내주면(1332)은 타원형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 복수 개의 타원, 예를 들어 서로 다른 장단비를 가지는 4개의 타원이 2개의 원점을 갖도록 조합되어 비대칭 타원형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 후술할 롤러(134)의 중심 또는 롤러(134)의 회전중심(축중심 또는 실린더의 외경중심)(Or)을 제1원점(O), 제1원점(O)에 대해 접촉점(P)쪽으로 치우친 제2원점(O')을 가지도록 형성될 수 있다.
제1원점(O)을 중심으로 형성되는 X-Y 평면은 제3사분면(Q3)과 제4사분면(Q4)을 형성하고, 제2원점(O')을 중심으로 형성되는 X-Y 평면은 제1사분면(Q1)과 제2사분면(Q2)을 형성하게 된다. 제3사분면(Q3)은 제3타원에 의해, 제4사분면(Q4)은 제4타원에 의해 각각 형성되고, 제1사분면(Q1)은 제1타원에 의해, 제2사분면(Q2)은 제2타원에 의해 각각 형성된다.
또한, 본 실시예에 따른 실린더(133)의 내주면(1332)은 근접부(1332a), 원접부(1332b) 및 곡면부(1332c)를 포함할 수 있다. 근접부(1332a)는 롤러(134)의 외주면(또는, 롤러의 회전중심)(1341)으로부터 가장 근접하는 부분이고, 원접부(1332b)는 롤러(134)의 외주면(1342)으로부터 가장 멀리 위치하는 부분이며, 곡면부(1332c)는 근접부(1332a)와 원접부(1332b)의 사이를 연결하는 부분이다.
근접부(1332a)는 접촉점(P)이라고도 정의할 수 있고, 근접부(1332a)를 중심으로 앞서 설명한 제1사분면(Q1)과 제4사분면(Q4)이 구분될 수 있다. 근접부(1332a)를 중심으로 제1사분면(Q1)에는 흡입구(1331)가, 제4사분면(Q4)에는 토출구(1313)가 양쪽에 각각 형성될 수 있다. 이에 따라 베인(1351)(1352)(1353)이 접촉점(P) 지날 때 롤러(1351)(1352)(1353)의 회전방향쪽 압축면은 저압인 흡입압을 받지만 그 반대쪽인 압축배면은 고압인 토출압을 받게 된다. 그러면 롤러(134)가 접촉점(P)을 통과하는 과정에서 실린더(133)의 내주면에 접하는 각 베인(1351)(1352)(1353)의 전방면(1351a)(1352a)(1353a)과 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)를 향하는 각 베인(1351)(1352)(1353)의 후단면(1351b)(1352b)(1353b) 사이에서의 가장 큰 변동압력을 받게 되고, 이로 인해 베인(1351)(1352)(1353)의 떨림현상이 크게 발생될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 롤러(134)는 실린더(133)의 압축공간(V)에 회전 가능하게 구비되고, 롤러(134)에는 후술할 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)이 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 삽입될 수 있다. 이에 따라 압축공간(V)에는 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)의 개수만큼의 압축실이 구획되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)이 3개로 이루어져 압축공간(V)은 3개의 압축실(V1)(V2)(V3)로 구획되는 예를 중심으로 설명한다.
롤러(134)는 앞서 설명한 바와 같이 회전축(123)에서 단일체로 연장되거나 또는 회전축(123)과 별개로 제작되어 후조립될 수 있다. 본 실시예에서는 롤러(134)가 회전축(123)과 후조립되는 예를 중심으로 설명한다.
하지만, 롤러(134)가 회전축(123)에 단일체로 연장되는 경우에도 회전축(123)과 롤러(134)는 본 실시예와 유사하게 형성될 수 있고, 그에 따른 기본적인 작용효과도 본 실시예와 거의 유사할 수 있다. 다만 본 실시예와 같이 롤러(134)가 회전축(123)에 후조립되는 경우에는 롤러(134)는 회전축(123)과 다른 소재, 예를 들어 회전축(123)보다 가벼운 경질소재로 형성될 수 있다. 이 경우 롤러(134)의 가공을 용이하게 하는 동시에 롤러(134)를 포함한 회전체의 무게를 낮춰 압축기 효율을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 롤러(134)는 단일체, 즉 한 개의 롤러본체(미부호)로 이루어진 일체형 롤러로 형성될 수 있다. 하지만 롤러(134)는 반드시 일체형 롤러로 형성될 필요는 없다. 예를 들어 롤러(134)는 복수 개의 롤러본체(미부호)로 분리된 분리형 롤러로 형성될 수도 있다. 이에 대하여는 나중에 다른 실시예로 설명하고, 본 실시예에서는 단일체로 된 일체형 롤러(134)를 중심으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 롤러(134)는 그 중심에 축구멍(1341)이 구비되어 환형으로 형성될 수 있다. 예를 들어 롤러(134)는 내주면과 외주면이 구비되고, 롤러(134)의 내주면과 외주면은 각각 원형으로 형성될 수 있다. 다만 롤러(134)의 내주면은 연속면으로 형성되는 반면 롤러(134)의 외주면은 후술할 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)의 개구면이 구비되어 그 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)의 개수만큼 불연속면으로 형성될 수 있다.
또한, 롤러(134)의 회전중심(Or)은 회전축(123)의 축중심(미부호)과 동축상에 위치하며, 롤러(134)는 회전축(123)과 함께 동심 회전을 하게 된다. 다만 앞서 설명한 바와 같이 실린더(133)의 내주면(1332)이 특정방향으로 치우친 비대칭 타원형상으로 형성됨에 따라, 롤러(134)의 회전중심(Or)은 실린더(133)의 외경중심(Oc)에 대해 편심지게 배치될 수 있다. 이에 따라 롤러(134)는 그 외주면(1341b)의 일측이 실린더(133)의 내주면(1332), 정확하게는 근접부(1332a)와 거의 접촉되어 접촉점(P)을 형성하게 된다.
접촉점(P)은 앞서 설명한 바와 같이 근접부(1332a)에 형성될 수 있다. 이에 따라 접촉점(P)을 지나는 가상선은 실린더(133)의 내주면(1332)을 이루는 타원곡선의 단축에 해당할 수 있다.
롤러(134)는 복수 개의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)이 형성되며, 각 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)마다에는 후술할 베인(1351)(1352)(1353)이 각각 미끄러지게 삽입되어 결합될 수 있다. 복수 개의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)은 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되며, 롤러(134)의 외주면(1342)은 반경방향으로 개구된 개구면이 형성되고, 개구면의 반대쪽인 내측단부는 후술할 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)가 각각 구비되어 반경방향으로 막힌 형상으로 형성될 수 있다.
복수 개의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)은 압축진행방향(롤러의 회전방향)을 따라 제1베인슬롯(1343a), 제2베인슬롯(1343b), 제3베인슬롯(1343c)이라고 정의되며, 제1베인슬롯(1343a), 제2베인슬롯(1343b), 제3베인슬롯(1343c)은 각각 원주방향을 따라 등간격 또는 비등간격을 두고 서로 동일하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 각각의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)은 각각 반경방향에 대해 기설정된 각도만큼 경사지게 형성되어, 베인(1351)(1352)(1353)의 길이가 충분히 확보될 수 있다. 이에 따라 실린더(133)의 내주면(1332)이 비대칭 타원형상으로 형성되는 경우에 롤러(134)의 외주면(1342)으로부터 실린더(133)의 내주면(1332)까지의 거리가 멀어지더라도 베인(1351)(1352)(1353)이 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)으로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있고, 이를 통해 실린더(133)의 내주면(1332)에 대한 설계자유도는 물론 롤러(134)에 대한 설계자유도를 높일 수 있다.
베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)이 기울어지는 방향은 롤러(134)의 회전방향에 대해 역방향, 즉 실린더(133)의 내주면(1332)과 접하는 각 베인(1351)(1352)(1353)의 전방면(1351a)(1352a)(1353a)이 롤러(134)의 회전방향 쪽으로 기울어지도록 하는 것이 압축이 빨리 시작될 수 있도록 압축개시각을 롤러(134)의 회전방향 쪽으로 당길 수 있어 바람직할 수 있다.
각 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)의 내측단에는 각각의 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)가 연통되도록 형성될 수 있다. 각각의 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)는 각 베인(1351)(1352)(1353)의 후방측, 즉 베인(1351)(1352)(1353)의 후단면(1351c,1352c,1353c)쪽으로 토출압 또는 중간압의 오일(또는 냉매)이 수용되는 공간으로, 이 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)에 채워지는 오일(또는 냉매)의 압력에 의해 각각의 베인(1351)(1352)(1353)은 실린더(133)의 내주면을 향해 가압될 수 있다. 이하에서는 베인의 운동방향을 기준으로 실린더의 내주면을 향하는 방향을 전방, 반대쪽을 후방이라고 정의하여 설명할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 복수 개의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)은 롤러(134)의 회전중심(Or)에 대해 반경방향, 즉 방사상으로 형성될 수도 있다. 이에 따른 작용효과는 복수 개의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)이 롤러(134)의 회전중심(Or)에 대해 경사지게 형성되는 후술할 실시예에서와 유사하므로 이에 대한 설명은 후술할 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
롤러(134)에는 후술할 잔류냉매배출통로(140)의 일부를 이루는 제2배출안내부(142)가 형성될 수 있다. 제2배출안내부(142)는 복수 개가 구비되어 원주방향으로 서로 이웃하는 베인슬롯[(1343a,1343b)(1343b,1343c)(1343c,1343a)]의 사이에 각각 형성될 수 있다. 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)은 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)에 주기적으로 연통되도록 형성되고, 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)은 후술할 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)과 주기적으로 연통되도록 형성될 수 있다. 제2배출안내부(142)에 대하여는 나중에 잔류냉매배출통로(140)와 함께 다시 설명한다.
한편, 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)는 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 의해 각각 밀봉되도록 형성될 수 있다. 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)는 각각의 배압포켓[(1315a)(1315b)][(1325a)(1325b)]에 대해 독립적으로 연통될 수도 있고, 배압포켓[(1315a)(1315b)][(1325a)(1325b)]에 의해 서로 연통되도록 형성될 수도 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)은 각각의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)에 미끄러지게 삽입될 수 있다. 이에 따라 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)은 각각의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)과 대략 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)은 롤러(134)의 회전방향을 따라 제1베인(1351), 제2베인(1352), 제3베인(1353)이라고 정의될 수 있다. 제1베인(1351)은 제1베인슬롯(1343a)에, 제2베인(1352)은 제2베인슬롯(1343b)에, 제3베인(1353)은 제3베인슬롯(1343c)에 각각 삽입될 수 있다.
복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)은 대략 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)은 각각 대략 직육면체로 형성되되, 실린더(133)의 내주면(1332)과 접하는 베인(1351)(1352)(1353)의 전방면(1351a)(1352a)(1353a)은 원주방향을 따라 곡면으로 형성될 수 있다. 이에 따라 베인(1351)(1352)(1353)의 전방면(1351a)(1352a)(1353a)은 실린더(133)의 내주면(1332)에 선접촉을 하게 되어 마찰손실을 줄일 수 있다.
한편, 서브베어링(132)과 롤러(134) 그리고 메인베어링(131)에는 잔류공간(S)에 연통되어 그 잔류공간(S)에 남은 냉매를 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출시키는 잔류냉매배출통로(140)가 형성될 수 있다.
잔류냉매배출통로(140)는 서브베어링(132)에 구비되는 제1배출안내부(141), 롤러에 구비되는 제2배출안내부(142), 메인베어링(131)에 구비되는 제3배출안내부(143)를 포함하고, 제1배출안내부(141)와 제2배출안내부(142) 그리고 제3배출안내부(143)는 연이어 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 잔류공간(S)에 남은 냉매는 제1배출안내부(141)와 제2배출안내부(142) 그리고 제3배출안내부(143)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출될 수 있다. 잔류냉매배출통로(140)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
상기와 같은 하이브리드 실린더가 구비된 베인 로터리 압축기는, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 구동모터(120)의 회전자(122)와 회전자(122)에 결합된 회전축(123)이 회전을 하게 되고, 회전축(123)에 결합되거나 일체로 형성된 롤러(134)가 회전축(123)과 함께 회전을 하게 된다.
그러면, 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)은 롤러(134)의 회전에 의해 발생되는 원심력과 그 베인(1351)(1352)(1353)의 후단면(1351b)(1351b)(1351c)을 지지하는 배압챔버(1344a)(1344b)(1344c)의 배압력에 의해 각각의 베인슬롯(1343a)(1343b)(1343c)으로부터 인출되어 실린더(133)의 내주면(1332)에 접하게 된다.
그러면 실린더(133)의 압축공간(V)이 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)에 의해 그 복수 개의 베인(1351)(1352)(1353)의 개수만큼의 압축실(흡입실이나 토출실을 포함)(V1)(V2)(V3)로 구획되고, 각각의 압축실(V1)(V2)(V3)은 롤러(134)의 회전을 따라 이동하면서 실린더(133)의 내주면(1332) 형상과 롤러(134)의 편심에 의해 체적이 가변되며, 각각의 압축실(V1)(V2)(V3)로 흡입되는 냉매는 롤러(134)와 베인(1351)(1352)(1353)을 따라 이동하면서 압축되어 케이싱(110)의 내부공간으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
이때, 실린더(133)의 내주면(1332)과 롤러(134)의 외주면(1322) 사이의 간격은 접촉점(P)에 근접할수록 급격하게 좁아지게 되므로, 최종 토출구인 제3토출구(1313c)는 접촉점(P)으로부터 원주방향으로 소정의 간격을 두고 형성된다. 이에 따라 제3토출구(1313c)와 접촉점(P) 사이에는 잔류공간(S)이 형성되고, 이 잔류공간(S)에 제3토출구(1313c)에서도 토출되지 못한 미토출 냉매가 잔류하게 된다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 잔류공간(S)에서의 과압축이 발생되어 압축기효율이 저하될 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 일단은 제3토출구(1313c)와 접촉점(P)의 사이에 연통되고 타단은 케이싱(110)의 내부공간(110a)에 연통되는 잔류냉매배출통로(이하, 배출통로)(140)가 더 형성될 수 있다. 이에 따라 잔류공간(S)에 잔류하는 냉매를 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출시켜 잔류공간(S)에 냉매가 잔류하는 것을 억제하거나 최소화함으로써 냉매의 과압축으로 인한 압축기 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에 따른 배출통로(140)는 토출구가 구비되지 않은 베어링에 배출통로(140)의 입구가, 롤러(134)를 사이에 두고 토출구가 구비된 베어링에 배출통로(140)의 출구가 각각 형성되며, 롤러(134)에는 배출통로(140)의 입구와 배출통로(140)의 출구 사이를 주기적으로 또는 간헐적으로 연통시키는 중간통로가 형성될 수 있다. 이에 따라 잔류공간(S)에 남는 냉매는 배출통로(140)의 입구와 출구가 중간통로에 의해 연통될 때에 배출통로(140)의 입구, 배출통로(140)의 중간통로, 그리고 배출통로(140)의 출구를 차례대로 통과하여 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출될 수 있다.
예를 들어, 토출구(1313a)(1313b)(1313c)와 토출머플러(137)가 메인베어링(131)에 구비되는 경우에는 배출통로(140)의 입구는 서브베어링(132)에 형성되고, 배출통로(140)의 출구는 메인베어링(131)에 형성될 수 있다. 하지만 토출구와 토출머플러가 서브베어링(132)에 구비되는 경우에는 배출통로(140)의 입구는 메인베어링(131)에 형성되고, 배출통로(140)의 출구는 서브베어링(132)에 형성될 수도 있다.
상기와 같이 배출통로(140)의 입구와 출구가 서로 반대쪽 베어링에 형성되는 경우에도 배출통로(140)의 기본적인 형상이나 그에 따른 작용효과는 동일할 수 있다. 이하에서는 배출통로(140)의 입구가 서브베어링(132)에 형성되고, 배출통로(140)의 출구가 메인베어링(131)에 형성되는 예를 중심으로 설명한다.
도 4는 도 1에서 압축부를 분해하여 배출통로를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4에서 압축부의 조립된 상태를 파단하여 배출통로를 보인 사시도이며, 도 6은 도 5에서 배출통로를 보인 단면도이고, 도 7은 도 1에 따른 베인 로터리 압축기에서 제1배출안내부의 위치를 설명하기 위해 보인 개략도이다.
다시 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 로터리 압축기는, 메인베어링(131)의 메인플레이트부(1311)에 토출구(1313a)(1313b)(1313c)가 축방향으로 관통되어 형성되고, 메인플레이트부(1311)의 일측면, 즉 메인슬라이딩면(1311a)의 반대쪽 측면에는 토출구(1313a)(1313b)(1313c)를 개폐하는 토출밸브(1361)(1362)(1363)가 구비되며, 메인베어링(131)의 외측면에는 토출구(1313a)(1313b)(1313c)와 토출밸브(!361)(1362)(1363)를 수용하는 토출머플러(137)가 구비될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 토출머플러(137)는 머플러고정부(1371) 및 토출공간부(1372)를 포함할 수 있다.
머플러고정부(1371)는 메인베어링(131)의 외측면에 체결되도록 플랜지 형상으로 형성되고, 토출공간부(1372)는 머플러고정부(1371)의 내주면에서 연장되어 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 머플러고정부(1371)의 외경은 메인플레이트부(1311)의 외경보다 작게 형성되고, 원주방향을 따라 복수 개의 볼트구멍(미부호)이 형성되어 메인베어링(131)에 실린더(133) 및 서브베어링(132)과 함께 볼트 체결될 수 있다.
토출공간부(1372)는 머플러고정부(1371)에서 축방향으로 돌출되도록 절곡되어 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 토출공간부(1372)의 내측면은 메인플레이트부(1311)의 외측면으로부터 이격되어 토출공간(1372a)이 형성되며, 토출공간(1372a)에는 앞서 설명한 토출구(1313a)(1313b)(1313c)와 토출밸브(1361)(1362)(1363)가 수용될 수 있다.
메인플레이트부(1311)의 상면을 기준으로 하는 토출공간부(1372)의 높이(H1)는 메인부시부(1312)의 높이(H2)보다 낮게 형성되고, 토출공간부(1372)의 중앙에는 베어링관통공(1372b)이 형성될 수 있다. 이에 따라 토출공간부(1372)는 메인베어링(131)의 메인부시부(1312)에 삽입되어 결합될 수 있다.
베어링관통공(1372b)의 내주면은 메인부시부(1312)의 외주면과 기설정된 간격만큼 이격되어, 베어링관통공(1372b)의 내주면은 메인부시부(1312)의 외주면 사이에 배출간격(D)이 형성될 수 있다. 이에 따라 압축실(V1,V2,V3)에서 압축된 냉매는 토출구(1313a)(1313b)(1313c)를 통과하여 토출머플러(137)의 토출공간(1372a)으로 토출되고, 이 냉매는 토출머플러(137)의 내주면과 메인보스부(1312)의 외주면 사이의 배출간격(D)을 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출된다. 이때 냉매는 토출공간(1372a)에서 맥동압력이 감소될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 제1배출안내부(141)는 서브베어링(132)에, 제2배출안내부(142)는 롤러(134)에, 제3배출안내부(143)는 메인베어링(131)에 각각 형성될 수 있다.
예를 들어, 본 실시예에 따른 제1배출안내부(141)는 제1안내홈(1411) 및 제2안내홈(1412)을 포함할 수 있다. 제1안내홈(1411)은 압축공간(V), 더 정확하게는 잔류공간(S)에 연통되고, 제2안내홈(1412)은 제2배출안내부(142)에 연통될 수 있다.
제1안내홈(1411)은 최종 토출구인 제3토출구(1313c)와 대략 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1안내홈(1411)은 원형단면형상으로 형성될 수 있다.
제1안내홈(1411)은 축방향으로 제3토출구(1313c)와 적어도 일부가 중첩될 수 있는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어 제3토출구(1313c)가 도 3과 같이 2개 한 쌍으로 이루어지는 경우에는 제1안내홈(1411)은 상대적으로 접촉점에 인접한 제3토출구(이하, 후위측 제3토출구)(1313c2)와 적어도 일부가 중첩될 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)와 동일축선상에 위치하도록 형성되거나 또는 후위측 제3토출구(1313c2)보다 접촉점(P)에 더 인접하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 후위측 제3토출구(1313c2)의 끝단이 접촉점(P)으로부터의 최소실링거리(또는 실링각도)(α)인 대략 5°이상으로 벌어져 위치에 형성되는 경우에는 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)보다 접촉점(P)쪽으로 편심되게 형성될 수 있다. 이 경우 제1안내홈(1411)은 앞서 설명한 최소실링거리(α)를 확보할 수 있도록 접촉점(P)으로부터 대략 5°이상으로 벌어진 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 고압의 냉매가 제1안내홈(1411)에 의해 접촉점(P)을 넘어 흡입측으로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
반면, 후위측 제3토출구(1313c2)의 끝단이 접촉점(P)으로부터 최소실링거리(α)인 대략 5°가 되는 위치에 형성되는 경우에는 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)와 대략 동일축선상에 위치하도록 형성될 수 있다. 이 경우에도 고압의 냉매가 제1안내홈(1411)에 의해 접촉점(P)을 넘어 흡입측으로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1안내홈(1411)은 그 제1안내홈(1411)의 전체면적 대비 대략 50% 이상이 후위측 제3토출구(1313c2)와 축방향으로 중첩되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제1안내홈(1411)이 앞서 설명한 잔류공간(S)과 축방향으로 중첩되는 면적이 넓어져 잔류냉매를 효과적으로 배출할 수 있다.
본 실시예에 따른 토출통로원호각(β)은 베인사잇각(θ)보다 크거나 같게, 바람직하게는 토출통로원호각(β)은 베인사잇각(θ)보다 크게 형성될 수 있다. 도 7에서는 토출통로원호각(β)은 베인사잇각(θ)보다 작게 도시되었으나, 제1안내홈(1411)을 원주방향으로 긴 장방형상으로 형성할 경우 토출통로원호각(β)은 베인사잇각(θ)보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
여기서, 토출통로원호각(β)은 최초 토출구를 이루는 제1토출구(1313a)의 시작단에서 최종 토출구를 이루는 제3토출구(1313c)보다 후위에 위치한 제1안내홈(1411)의 끝단까지의 양단 사이의 원호각으로 정의되고, 베인사잇각(θ)은 3개의 베인(1351)(1352)(1353)이 롤러(134)의 원주방향을 따라 등간격으로 배치될 경우 이웃하는 양쪽 베인(1351,1352)(1352,1353)(1353c,1351)들 사이의 각각의 원호각으로 정의될 수 있다.
이 경우 베인사잇각(θ)이 각각 120 °를 이루고, 토출통로원호각(β)은 대략 120 °보다는 크거나 같게, 바람직하게는 120 °보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 토출구와 배출통로(140)를 포함한 토출통로가 해당 압축실의 원주방향 범위 또는 해당 압축실의 원주방향 범위 밖까지 연장될 수 있다. 그러면 해당 압축실에서의 냉매에 대한 토출행정의 길이를 압축행정의 길이보다 길게 확보할 수 있고, 이를 통해 해당 압축실에서의 토출행정 이후에 잔류하거나 또는 접촉점(P)에 인접한 잔류공간(S)에 잔류하는 압축 냉매의 양을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라 압축실의 원호길이보다 토출통로의 원호길이가 길거나 같게 형성됨에 따라 연속토출이 가능하여 압력맥동을 낮출 수 있다.
또한, 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)의 단면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 잔류냉매와 중첩되는 제1안내홈(1411)의 면적이 확대되어 잔류냉매를 더욱 효과적으로 배출할 수 있다. 하지만 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)의 단면적보다 작게 형성될 수도 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제1안내홈(1411)은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 도 4 내지 도 8에서는 제1안내홈(1411)이 한 개만 형성되는 것이나 경우에 따라 제1안내홈(1411)은 제3토출구와 마찬가지로 2개 한 쌍으로 형성되되 서로 연통되도록 형성되거나 또는 한 개의 장홈 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우 제1안내홈(1411)이 원주방향으로 길어져 잔류냉매를 더욱 효과적으로 배출할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2안내홈(1412)의 제1단(1412a)은 제1안내홈(1411)에 연통되고, 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)은 제2배출안내부(142)에 연통될 수 있다. 예를 들어 제2안내홈(1412)은 반경방향으로 길게 연장되는 장방형으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2안내홈(1412)의 제1단(1412a)은 반경방향으로 외측에 위치하고, 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)은 반경방향으로 내측에 위치할 수 있다. 이에 따라 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)은 제1안내홈(1411)보다 롤러(134)의 회전중심(Or)에 근접한 위치하도록 형성될 수 있다.
제2안내홈(1412)의 단면적(또는 폭)은 제1안내홈(1411)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어 제2안내홈(1412)은 제1안내홈(1411)보다 가늘고 길게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2안내홈(1412)의 일부가 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)의 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어 제2안내홈(1412)의 제1단(1412a)은 제1서브배압포켓(1325a)의 외주면과 제2서브배압포켓(1325b)의 외주면을 잇는 포켓가상원(C)보다 밖에 형성되는 반면, 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)은 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)의 원주방향 사이에 형성될 수 있다.
제2안내홈(1412)은 후술할 제2배출안내부(142)와 동일축선상에서 제2배출안내부(142)의 단면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2안내홈(1412)은 롤러(134)의 회전시 그 롤러(134)에 구비된 제2배출안내부(142)와 주기적으로 연통될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2배출안내부(142)는 롤러(134)의 축방향 양쪽 측면을 관통하여 형성될 수 있다. 예를 들어 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)은 서브슬라이딩면(1321a)을 마주보는 롤러(134)의 하면으로 개구되고, 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)은 메인베어링(131)면을 마주보는 롤러(134)의 상면으로 개구될 수 있다.
제2배출안내부(142)는 축방향으로 관통될 수 있다. 이에 따라 제2배출안내부(142)는 용이하게 가공할 수 있다. 하지만 제2배출안내부(142)는 반드시 축방향으로 관통될 필요는 없다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 제2배출안내부(142)는 축방향에 대해 경사지게, 예를 들어 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)에서 제2단(142b)까지는 롤러(134)의 회전방향에 대해 순방향으로 경사지게 형성될 수도 있다. 이 경우 제1배출안내부(141)의 냉매가 제2배출안내부(142)를 통과하면서 원심력을 받아 더욱 신속하게 배출될 수 있다.
제2배출안내부(142)는 전술한 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)과 축방향으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라 롤러(134)의 회전시 제2배출안내부(142)는 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)과 주기적으로 연통될 수 있다.
제2배출안내부(142)는 한 개 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제2배출안내부(142)는 제1배출안내부(141)의 개수, 더 정확하게는 제2안내홈(1412)의 개수보다 많게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2배출안내부(142)는 롤러(134)의 1회전당 제2안내홈(1412)과 복수 회, 정확하게는 제2배출안내부(142)의 개수만큼 연통되되, 제2안내홈(1412)을 포함한 제1배출안내부(141)는 롤러(134)의 1회전당 제3배출안내부(143)와 한 번씩 연통될 수 있다.
제2배출안내부(142)는 베인(135)의 개수(또는 압축실의 개수)와 대응되도록 형성되되, 제1배출안내부(141)와 제3배출안내부(143)는 각각 한 개씩 형성될 수 있다. 다시 말해 제1배출안내부(141)와 제3배출안내부(143)는 동일축선상에 형성되고, 제2배출안내부(142)는 원주방향을 따라 등간격, 예를 들어 베인(135)이 3개인 경우에는 각각의 제2배출안내부(142)는 120°의 간격을 두고 원주방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있다. 이에 따라 제2배출안내부(142)는 롤러(또는 회전축)(134)의 회전각을 기준으로 120°마다 제1배출안내부(141)와 제3배출안내부(143)를 연통시킬 수 있다.
그러면 배출통로(140)는 120°마다 한번씩 개방되어 각각의 압축실(V1,V2,V3)에서 배출되지 않은 잔류냉매가 각각의 제2배출안내부(142)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출될 수 있다. 이에 따라 압축행정 중에는 배출통로(140)가 차단되어 압축중인 냉매가 배출통로(140)를 통해 유출되는 것을 억제함으로써 배출통로(140)로 인해 부족압축이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제2배출안내부(142)는 서로 이웃하는 베인(1351,1352)(1352,1353)(1353,1351)의 사이, 즉 각각 압축실(V1,V2,V3)에 복수 개씩 형성될 수도 있다. 이 경우에도 각각의 압축실(V1,V2,V3)에서 배출되지 않은 잔류냉매를 각각의 제2배출안내부(142)를 통해 배출할 수 있다.
제2배출안내부(142)는 각각의 압축실(V1,V2,V3)마다에서 동일한 개수 또는 동일한 단면적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 각각의 압축실에서 배출되지 않은 잔류냉매가 균등하게 배출될 수 있다.
제2배출안내부(142)의 내경은 제2안내홈(1412)의 폭보다 넓거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)을 통과하는 냉매는 막힘없이 제2배출안내부(142)로 이동하게 되어 잔류냉매가 신속하게 배출될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 제3배출안내부(143)는 메인베어링(131)의 축방향 양쪽 측면 사이를 관통하여 형성될 수 있다. 예를 들어 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)은 메인플레이트부(1311)의 메인슬라이딩면(1311a)으로 개구되고, 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 메인보스부(1312)의 외주면으로 개구될 수 있다.
제3배출안내부(143)는 제2배출안내부(142)를 통해 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)과 연통되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 제2배출안내부(142)가 축방향으로 관통되는 경우에는 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)은 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)과 동일축선상에 위치하도록 형성될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제2배출안내부(142)가 경사지게 형성되는 경우에는 제2배출안내부(142)의 제1단이 제2안내홈(1412)의 제2단(1412b)과 연통되는 시점에서 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)이 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)과 연통되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 원주방향 사이에 형성될 수 있다. 이에 따라 제2배출안내부(142)는 메인보스부(1312)를 축방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)은 제1메인배압포켓(1315a)의 외주면과 제2메인배압포켓(1315b)의 외주면이 연결되는 포켓가상원(C)보다 바깥에 형성될 수도 있다. 이 경우에는 제2배출안내부(142)는 메인보스부(1312)를 축방향에 대해 경사지게 관통하여 형성되거나 또는 메인보스부(1312)의 외주면에 반경방향으로 연장되는 안내돌부(미도시)를 축방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
제3배출안내부(143)는 제2배출안내부(142)의 개수보다 적게 형성될 수 있다. 예를 들어 제3배출안내부(143)는 제1배출안내부(141)와 1개씩만 형성되되, 동일축선상에 위치하도록 형성될 수 있다. 이 경우 제2배출안내부(142)는 압축실(V1,V2,V3)의 개수, 즉 3개가 원주방향을 따라 등간격으로 형성되되, 각각의 제2배출안내부(142)와는 동일축선상에 형성될 수 있다. 이에 따라 제3배출안내부(143)는 롤러(134)의 1회전당 제1배출안내부(141)와 한 번씩 연통될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제3배출안내부(143)는 제1배출안내부(141)와 상이한 개수로 형성될 수도 있다. 예를 들어 제3배출안내부(143)는 한 개만 형성되되, 제1배출안내부(141)는 복수 개가 형성될 수도 있고, 반대로 제3배출안내부(143)는 복수 개가 형성되되, 제1배출안내부(141)는 한 개가 형성될 수도 있다. 다만 이들 경우에도 각각의 제2배출안내부(142)와는 동일축선상에 형성되어, 제3배출안내부(143)는 롤러(134)의 1회전당 제1배출안내부(141)와 한 번씩 연통되도록 형성될 수 있다.
제3배출안내부(143)의 내경은 제2배출안내부(142)의 내경보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 예를 들어 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)의 단면적은 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)의 단면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2배출안내부(142)를 통과하는 냉매는 막힘없이 제3배출안내부(143)로 이동하게 되어 잔류냉매가 신속하게 배출될 수 있다.
제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 메인보스부(1312)의 외주면에서 케이싱(110)의 내부공간(110a)을 향해 개구될 수 있다. 예를 들어 메인플레이트부(1311)의 상면을 기준으로 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)의 높이(H3)는 토출머플러(137)의 토출공간부(1372)의 높이(H1)보다 높게 형성될 수 있다. 다시 말해 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 토출머플러(137)의 토출공간부(1372)보다 높은 위치에서 메인보스부(1312)의 외주면으로 개구될 수 있다. 이에 따라 제3배출안내부(143)를 통과하는 냉매는 토출머플러(137)의 토출공간(1372a)을 거치지 않고 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 직접 배출될 수 있다. 이를 통해 냉매가 토출머플러(137)의 내부압력이 증가하는 것을 억제하여 토출밸브(1361,1362,1363)가 신속하게 개방되는 동시에, 토출공간(1372a)에서의 와류현상을 억제하여 각각의 토출구(1313a,1313b,1313c)에서 냉매가 더욱 신속하게 토출될 수 있다.
또한, 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 메인보스부(1312)의 외주면으로 개구됨에 따라 제3배출안내부(143)를 통과하여 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출되는 냉매가 고정자(121)의 내주면과 회전자(122)의 내주면 사이의 공극, 또는 고정자(121)의 내부공극, 또는 고정자(121)의 외주면과 케이싱(110)의 내주면 사이의 공극을 향해 원활하게 안내되어, 토출관(116)을 향해 신속하게 이동할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 메인보스부(1312)의 상단면으로 개구될 수도 있다. 이 경우 제3배출안내부(143)가 단일 가공으로 형성됨에 따라 제3배출안내부(143)를 용이하게 가공할 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 로터리 압축기는 다음과 같은 작용효과가 있다.
다시 도 3을 참조하면, 베인(1351)(1352)(1353)이 롤러(134)와 함께 회전함에 따라 해당 압축실(V1,V2,V3)은 제1토출구(1313a)에서 제3토출구(1313c)를 거치면서 각각의 토출구(1313a)(13131b)(1313c)를 차례대로 통과하게 된다. 이때 해당 압축실(V1,V2,V3)에서 압축된 냉매의 대부분은 각각의 토출구(1313a)(13131b)(1313c)를 통해 토출머플러(137)의 토출공간(1372a)으로 토출되어 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출된다. 하지만 일부의 냉매는 제3토출구(1313c)를 지나도록 토출되지 못하고 제3토출구(1313c)와 접촉점(P) 사이의 잔류공간(S)에 잔류냉매로 남게 된다.
이에, 본 실시예에서는 제3토출구(1313)의 후위측에 배출통로(140)를 구비하여 잔류공간(S)에 남은 냉매를 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출할 수 있다. 다시 말해 본 실시예와 같이 배출통로(140)의 일부를 이루는 제1배출안내부(141)가 최종 토출구인 제3토출구(1313c)의 후위측 제3토출구(1313c2) 또는 잔류공간(S)과 중첩되는 위치에 형성되는 경우에는 잔류공간(S)에 남은 냉매가 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)로 이루어지는 배출통로(140)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 직접 배출될 수 있다. 이에 따라 잔류공간(S)에 고압의 냉매가 남는 것을 최소화하여 모터입력을 낮추거나 베인의 거동이 불안정하게 되는 것을 억제할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 실시예에 따른 배출통로를 통해 잔류냉매가 배출되는 과정을 보인 개략도들이다. 편의상 도 8a 내지 도 8c에서는 제2안내홈, 제2배출안내부 및 제3배출안내부의 내경을 다르게 도시하였다. 하지만 이들 제2안내홈, 제2배출안내부 및 제3배출안내부의 내경은 도면과 같이 다르게 형성될 수도 있고 서로 동일하게 형성될 수도 있다.
도 8a는 롤러(134)가 회전하여 해당 베인(135)이 제3토출구(1313c)에 인접한 위치에 도달한 상태이다. 이 상태에서는 해당 베인(135)이 아직 제3토출구(1313c)를 통과하는 과정이어서 제3토출구(1313c)는 아직 열린 상태이고, 이에 따라 제3토출구(1313c)에 연통된 잔류공간(S)도 밀봉되지 않고 열린 상태를 유지하게 된다. 이때 롤러(134)에 구비된 제2배출안내부(142)는 서브베어링(132)의 제1배출안내부(141)와 메인베어링(131)의 제3배출안내부(143) 사이에 아직 도달하지 못한 불연통상태가 된다. 그러면 잔류공간(S)의 냉매는 해당 압축실의 냉매와 함께 해당 베인(135)이 제3토출구(1313c)를 이루는 후위측 제3토출구(1313c2)를 통과하기 전까지는 제3토출구(1313c)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 토출되게 된다.
도 8b는 롤러(134)가 더 회전하여 해당 베인(135)이 제3토출구(1313c)를 막 통과한 상태이다. 이 상태에서는 해당 베인(135)이 제3토출구(1313c)와 잔류공간(S) 사이에 위치하게 되고, 잔류공간(S)은 제3토출구(1313c)로부터 분리되어 밀봉된 상태가 된다. 이때 롤러(134)에 구비된 제2배출안내부(142)는 서브베어링(132)의 제1배출안내부(141)와 메인베어링(131)의 제3배출안내부(143) 사이에 도달하여 연통상태가 된다. 그러면 잔류공간(S)의 냉매는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 차례대로 통과하여 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출될 수 있다. 이에 따라 잔류공간(S)이 밀봉되어 일부의 냉매가 잔류하더라도 그 잔류냉매는 배출통로(140)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출됨으로써 잔류공간(S)에 고압의 냉매가 남는 것을 억제할 수 있다.
도 8c는 롤러(134)가 더 회전하여 해당 베인(135)이 제3토출구(1313c)를 통과하여 접촉점(P)에 거의 도달한 상태이다. 이 상태에서는 선행 베인이 제3토출구(1313c)를 이미 통과한 상태이나 후행 베인이 아직 제3토출구(1313c)에 도달하기 전이어서 제3토출구(1313c)는 열린 상태가 된다. 이에 따라 제3토출구(1313c)에 연통된 잔류공간(S)도 밀봉되지 않고 열린 상태를 유지하게 된다. 이때 롤러(134)에 구비된 제2배출안내부(142)는 서브베어링(132)의 제1배출안내부(141)와 메인베어링(131)의 제3배출안내부(143) 사이를 통과하여 불연통상태가 된다. 그러면 잔류공간(S)의 냉매는 후행 압축실의 냉매와 함께 후행 베인이 제3토출구(1313c)를 이루는 후위측 제3토출구(1313c2)를 통과하기 전까지는 제3토출구(1313c)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 토출되게 된다.
이렇게 하여, 토출행정 이후에도 압축공간에 남는 잔류냉매가 배출통로를 통해 케이싱의 내부공간으로 배출됨에 따라, 토출행정 이후에도 압축공간에 냉매가 남는 것을 최소화할 수 있다. 동시에 배출통로가 주기적으로 개방됨에 따라 압축행정 중에 냉매가 유출되는 것을 억제하여 부족압축이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 토출구 외에 토출안내부가 더 구비되어 토출통로를 형성함에 따라 압축된 냉매를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출유효면적이 확대될 수 있고, 이를 통해 토출행정시 압축실에서 압축되는 냉매가 더욱 신속하게 토출되어 과압축 손실을 억제할 수 있다.
또한, 잔류공간에 고압의 냉매가 잔류하는 것을 억제함에 따라 베인의 전방면에 작용하는 압력을 균일화할 수 있고, 이를 통해 베인의 전방면과 후방면에 작용하는 압력차를 해소하여 베인의 점핑현상을 억제할 수 있다. 또한 이를 통해 베인의 전방면 또는 이를 마주보는 실린더의 내주면이 마모되는 것을 억제하는 동시에 베인의 떨림으로 인한 진동 소음을 낮출 수 있다. 뿐만 아니라 고압의 냉매가 접촉점(P)을 넘어 흡입측으로 유입되는 것을 억제하여 흡입손실을 줄일 수 있다.
또한, 배출통로를 포함한 토출통로가 해당 압축실의 원주방향 범위 또는 해당 압축실의 원주방향 범위 밖까지 연장될 수 있고, 이를 통해 토출행정시 연속토출이 가능하게 되어 압력맥동을 낮출 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 로터리 압축기는, R32, R410a, CO2와 같은 고압 냉매를 사용하는 경우에 앞서 설명한 효과를 더욱 크게 얻을 수 있다.
한편, 배출통로에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 배출통로의 입구가 토출구와 잔류공간의 사이에 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 배출통로의 입구가 토출구보다 전위쪽에 형성될 수도 있다.
도 9는 배출통로에 대한 다른 실시예를 보인 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 이들 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 제1배출안내부(141)는 제1안내홈(1411)과 제2안내홈(1412)으로 이루어지되, 제1안내홈(1411)은 최종 토출구인 후위측 제3토출구(1313c2)보다 전위측에 위치할 수 있다. 예를 들어 제1안내홈(1411)은 전위측 제3토출구(1313c1)보다 원주방향으로 전위측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제2토출구(1313b)를 통과한 냉매의 일부는 전위측 제3토출구(1313c1)으로 이동하기 전에 배출통로(140)의 입구를 이루는 제1배출안내부(141)로 유입되고, 이 냉매는 제2배출안내부(142)와 제3배출안내부(143)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 미리 배출될 수 있다.
이 경우에도 제1안내홈(1411)은 전위측 제3토출구(1313c1)와 축방향으로 대략 50% 이상이 중첩되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 배출통로(140)로 인해 해당 압축실의 냉매가 부족압축되는 것을 억제할 수 있다.
상기와 같이 배출통로(140)의 입구를 이루는 제1배출안내부(141)의 제1안내홈(1411)이 전위측 제3토출구(1313c1)보다 전위에 위치하는 경우에는 제3토출구(1313c)의 유효토출면적이 확대될 수 있다. 이에 따라 압축실에서 압축된 냉매가 제3토출구(1313c)는 물론 배출통로(140)를 통해서도 신속하게 토출될 수 있어 그만큼 해당 압축실에서의 미토출량이 감소될 수 있다. 이를 통해 해당 압축실에서 토출되지 못하고 잔류공간으로 이동하는 냉매잔류량이 감소하여 앞서 설명한 압축공간에서의 과압축으로 인한 모터효율의 저하 및 베인의 떨림으로 인한 마모와 진동 소음이 억제될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 후위측 제3토출구(1313c2)가 접촉점(P)으로부터 최소실링거리(α)인 5° 이상으로 벌어진 위치에 형성되는 경우에는 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)의 전위측, 예를 들어 전위측 제3토출구(1313c1)보다 전위측에서 후위측 제3토출구(1313c2)보다 후위측 구간 내에 형성될수 있다. 이들 경우에도 제1안내홈(1411)은 최소실링거리를 확보하는 위치에서 전위측 제3토출구(1313c1) 또는/및 후위측 제3토출구(1313c2)와 축방향으로 대략 50% 이상이 중첩되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한 이들 경우에도 그 작용효과는 앞서 설명한 실시예와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
한편, 배출통로에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예들에서는 배출통로의 입구가 토출구에 대해 후위측 또는 전위측에 편심지게 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 배출통로의 입구가 토출구와 거의 동일축선상에 형성될 수도 있다.
도 10은 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 이들 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 제1배출안내부(141)는 제1안내홈(1411)과 제2안내홈(1412)으로 이루어지되, 제1안내홈(1411)은 최종 토출구인 제3토출구(1313c)와 적어도 일부가 동일축선상에 위치할 수 있다. 예를 들어 후위측 제3토출구(1313c2)는 접촉점(P)으로부터 최소실링거리(α)에 해당하는 5°가 되는 위치에 형성되고, 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)와 대략 동일축선상에 위치할 수 있다.
이 경우, 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)와 전위측 제3토출구(1313c1)의 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어 제1안내홈(1411)은 전위측 제3토출구(1313c1)보다는 후위(또는 동일축선상)에 위치하지만 후위측 제3토출구(1313c2)보다는 전위(또는 동일축선상)에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)와 전위측 제3토출구(1313c1)에 일부씩 연통될 수 있다.
상기와 같이 배출통로(140)의 입구를 이루는 제1배출안내부(141)의 제1안내홈(1411)이 최종 토출구인 후위측 제3토출구(1313c2)보다 전위에 위치하는 경우에는 배출통로(140)가 일종의 토출구 또는 바이패스통로의 역할을 하게 된다. 즉, 제2토출구(1313b)를 통과한 냉매의 일부는 배출통로(140)의 입구를 이루는 제1배출안내부(141)로 유입되고, 이 냉매는 배출통로(140)를 이루는 제2배출안내부(142)와 제3배출안내부(143)를 통해서도 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 배출될 수 있다.
이에 따라, 배출통로(140)가 제3토출구(1313c)의 역할을 하면서 제3토출구(1313c)의 유효토출면적이 확대되어 압축실에서 압축된 냉매가 더욱 신속하게 토출될 수 있다. 이를 통해 해당 압축실에서 토출되지 못하고 잔류공간으로 이동하는 냉매잔류량이 감소하여 앞서 설명한 압축공간에서의 과압축으로 인한 모터효율의 저하 및 베인의 떨림으로 인한 마모와 진동 소음이 억제될 수 있다.
또한, 제1안내홈(1411)이 후위측 제3토출구(1313c2)보다 전위측에 위치하면서도 전위측 제3토출구(1313c1)보다는 같거나 후위에 위치함에 따라 해당 압축실의 냉매가 부족압축상태로 유출되는 것을 억제할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 후위측 제3토출구(1313c2)가 접촉점(P)으로부터 최소실링거리(α)인 5°가 되는 위치에 형성되는 경우에는 제1안내홈(1411)은 전위측 제3토출구(1313c1)보다 전위측에 위치하도록 형성될 수도 있다. 다시 말해 제1안내홈(1411)은 후위측 제3토출구(1313c2)와 중첩되는 위치에서부터 전위측 제3토출구(1313c1)보다 전위측까지의 구간 내에 형성될 수 있다. 이들 경우에도 제1안내홈(1411)은 최소실링거리를 확보하는 위치에서 전위측 제3토출구(1313c1) 또는/및 후위측 제3토출구(1313c2)와 축방향으로 대략 50% 이상이 중첩되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한 이들 경우에도 그 작용효과는 앞서 설명한 실시예와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
한편, 배출통로에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 배출통로의 입구가 한 개만 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 배출통로의 입구는 복수 개로 형성될 수도 있다.
도 11은 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 평면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 이들 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 제1배출안내부(141)는 제1안내홈(1411)과 제2안내홈(1412)으로 이루어지되, 제1안내홈(1411a)(1411b)은 2개 한 쌍으로 형성될 수 있다.
이 경우 제2안내홈(1412)은 2개의 제1안내홈(1411a)(1411b) 중에서 어느 한쪽 제1안내홈(예를 들어 후위측 제1안내홈)(1411b)에 연통되고, 2개의 제1안내홈(1411)은 서로 연통될 수 있다. 예를 들어 도 11과 같이 복수 개의 제1안내홈(1411a)(1411b)은 원주방향을 따라 기설정된 간격만큼 이격되되 중간연결홈(1411c)으로 서로 연결되거나, 또는 도면으로 도시하지 않았으나 양쪽 제1안내홈(1411a)(1411b)의 일부가 원주방향으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
이 경우 토출통로원호각(β)은 앞서 설명한 바와 같이 베인사잇각(θ)보다 크거나 같게, 다시 말해 베인사잇각(θ)은 각각 120 °를 이루되 토출통로원호각(β)은 대략 120 °보다는 크거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 토출구와 배출통로(140)를 포함한 토출통로가 해당 압축실의 원주방향 범위 또는 해당 압축실의 원주방향 범위 밖까지 연장되어 해당 압축실 또는 잔류공간(S)에서의 냉매잔류량을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라 압축실의 원호길이보다 토출통로의 원호길이가 길거나 같게 형성됨에 따라 연속토출이 가능하여 압력맥동을 낮출 수 있다.
상기와 같이 제1안내홈(1411a)(1411b)이 복수 개로 형성되는 경우에는 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1326b) 사이의 간격이 좁아 그 포켓들 사이에 제2안내홈(1412)을 한 개만 형성하는 경우에도 제1안내홈(1411a)(1411b)은 복수 개를 형성하여 잔류냉매 또는 압축냉매를 더욱 신속하게 배출할 수 있다. 이를 통해 최종 압축실에서의 과압축을 억제하여 모터효율을 더욱 높일 수 있다.
한편, 배출통로에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 배출통로는 동일한 내경으로 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 배출통로의 내경이 상이하게 형성될 수도 있다.
도 12는 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 13은 도 12의 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 이들 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예들에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 제2배출안내부(142)의 일단 또는 양단에는 단면적이 확장되는 확장홈(1421)(1422)이 형성될 수 있다. 예를 들어 확장홈(1421)(1422)은 제2배출안내부(142)의 양단에 각각 형성되되, 각각의 확장홈(1421)(1422)은 서로 동일한 형상으로 형성될 수도 있고 상이한 형상으로 형성될 수도 있다. 이하에서는 확장홈(1421)(1422)이 제1배출안내부(142)의 양단에서 동일한 형상으로 형성된 예를 중심으로 설명한다.
예를 들어, 제2배출안내부(142)의 내경은 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)의 폭(또는 내경)과 동일하게 형성되되, 각각의 확장홈(1421)(1422)은 제2배출안내부(142)의 제1단(142a) 및 제2단(142b)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.
확장홈(1421)은 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)과 동심상에 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)에 대해 편심지게 형성될 수 있다.
상기와 같이 제2배출안내부(142)의 양단에 확장홈(1421)(1422)이 형성되는 경우에는 제1배출안내부와 제2배출안내부(142)의 연통주기 및 제2배출안내부(142)와 제3배출안내부(143)가 연통주기가 증가할 수 있다. 이에 따라 잔류냉매가 더욱 신속하게 배출될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 확장홈은 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)이 마주보는 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)에 형성될 수도 있고, 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)이 마주보는 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)에 형성될 수도 있다. 또는, 확장홈은 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)과 이를 마주보는 제1배출안내부(141)의 제2안내홈(1412)에 각각 형성될 수도 있고, 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)과 마주보는 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)에 각각 형성될 수도 있다. 이들 실시예에 대한 작용효과는 전술한 실시예와 유사하거나 잔류냉매의 배출효과가 향상될 수 있다.
한편, 배출통로에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 배출통로의 일부를 이루는 제2배출안내부는 롤러를 축방향으로 관통하는 것이나, 경우에 따라서는 축방향에 대해 경사지게 형성될 수도 있다.
도 14는 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 분해사시도이고, 도 15는 도 14의 조립단면도이며, 도 16은 도 14의 배출통로가 개방된 상태를 보인 개략도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 실시예에 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 이들 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예들에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 제1배출안내부(141)와 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)은 제1서브포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)보다 외곽, 다시 말해 포켓가상원(C)보다 외곽에 위치하도록 형성되고, 제3배출안내부(143)는 전술한 실시예들과 같이 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b)의 사이, 다시 말해 포켓가상원(C)의 내측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제1배출안내부(141)는 전술한 실시예들과 상이하게 한개의 안내홈으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1배출안내부(141)는 전술한 실시예에서의 제2안내홈(1412)은 배제되고 제1안내홈(1411)으로만 형성될 수 있다. 이 경우 제1안내홈(1411)은 그 일부가 롤러(134)의 외주면(1342)보다 안쪽에 위치하도록 제3토출구(1313)의 내경보다 크게 형성되거나 또는 반경방향으로 긴 장홈 형상으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 제1배출안내부(141)가 한 개의 안내홈, 즉 제1안내홈(1411)으로만 형성되는 경우에는 제1배출안내부(141)의 가공이 용이하게 될 뿐만 아니라, 제1배출안내부(141)가 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)보다 외곽에 위치함에 따라 제1배출안내부(141)의 형상이나 위치에 대한 설계자유도를 높일 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제1배출안내부(141)는 전술한 실시예와 같이 제1안내홈(1411)과 제2안내홈(1412)으로 형성되는 경우에 제2안내홈(1412)의 길이가 짧게 형성될 수 있다. 이 경우에도 제1배출안내부(141)의 전체 길이가 짧아지면서 제1배출안내부(141)의 가공이 용이하게 될 뿐만 아니라, 제1배출안내부(141)가 제1서브배압포켓(1325a)과 제2서브배압포켓(1325b)보다 외곽에 위치함에 따라 제1배출안내부(141)의 형상이나 위치에 대한 설계자유도를 높일 수 있다.
또한, 제1배출안내부(141)와 제3배출안내부(143)가 서로 다른 축선상에 위치함에 따라, 제2배출안내부(142)는 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어 제2배출안내부(142)의 제1단(142a)은 제1배출안내부(141)와 동일축선상에 위치하도록 포켓가상원(C)보다 외곽에 형성되고, 제2배출안내부(142)의 제2단(142b)은 제3배출안내부(143)와 동일축선상에 위치하도록 포켓가상원(C)의 내에 형성될 수 있다.
상기와 같이 제2배출안내부(142)가 경사지게 형성됨에 따라 제2배출안내부(142)를 통과하는 냉매는 원심력을 받게 되고, 이로 인해 잔류공간(S) 또는 토출행정 중인 압축공간(V)의 냉매는 제2배출안내부(142)를 통해 더욱 신속하게 제3배출안내부(143)로 이동하여 배출될 수 있다.
한편, 배출통로에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예들에서는 배출통로의 출구가 메인베어링의 메인보스부를 관통하여 성되는 것이나, 경우에 따라서는 배출통로의 입구가 토출구와 거의 동일축선상에 형성될 수도 있다.
도 17 및 도 18은 배출통로에 대한 또 다른 실시예를 보인 사시도 및 단면도이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 실시예에 배출통로(140)는 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)를 포함할 수 있다. 이들 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 제3배출안내부(143)의 제1단(143a)은 롤러(134)를 축방향으로 마주보는 메인슬라이딩면(1311a)을 이루는 메인플레이트부(1311)의 하면으로 개구되고, 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 메인플레이트부(1311)의 상면에서 토출머플러(137)의 토출공간부(1372)를 향해 개구될 수 있다. 다시 말해 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 메인플레이트부(1311)에 형성됨에 따라 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)의 높이(H3')는 토출공간부(1372)의 높이(H1)보다 낮게 형성될 수 있다.
이 경우 제3배출안내부(143)의 제2단(143b)은 제1메인배압포켓(1315a)과 제2메인배압포켓(1315b) 사이에 위치하되, 각각의 토출밸브(1361,1362,1363)와 이격되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제3배출안내부(143)를 통해 토출머플러(137)의 토출공간(1372a)으로 배출되는 냉매가 각각의 토출밸브(1361,1362,1363)에 의해 막히지 않고 토출머플러(137)의 토출공간(1372a)에 대해 항상 개방될 수 있다.
상기와 같이 제3배출안내부(143)가 메인플레이트부(1311)를 관통하여 형성되는 경우에는 그 제3배출안내부(143)의 길이가 단축되어 제3배출안내부(143)를 용이하게 가공할 수 있다. 특히 제3배출안내부(143)의 내경이 작은 경우에도 용이하게 가공할 수 있어 제조비용을 낮출 수 있다.
또한 제3배출안내부(143)가 메인플레이트부(1311)에 형성됨에 따라 제1배출안내부(141)의 길이, 다시 말해 제2안내홈(1412)의 길이를 단축할 수 있어 그만큼 제1배출안내부(141)를 용이하게 가공할 수 있다. 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 제2안내홈(1412)이 제1메인배압포켓과 제2메인배압포켓의 밖에, 즉 제1메인배압포켓(1315a)의 외주면과 제2메인배압포켓(1315b)의 외주면을 연결하는 포켓가상원(C)보다 바깥에 형성될 수도 있다. 이 경우 제2안내홈(1412)의 폭을 넓게 형성하거나 또는 제2안내홈(1412)을 복수 개로 형성할 수 있어 그만큼 냉매를 더욱 신속하게 배출할 수 있다.
한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 토출구(1313a,1313b,1313c)가 서브베어링(132)에 형성될 수도 있다. 이 경우에는 배출통로(140)를 이루는 제1배출안내부(141)는 메인베어링(131)에, 제2배출안내부(142)는 롤러(134)에, 제3배출안내부(143)는 서브베어링(132)에 각각 형성될 수 있다. 이 경우에도 제1배출안내부(141), 제2배출안내부(142) 및 제3배출안내부(143)의 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 동일하게 형성될 수 있다. 이에 대한 설명은 전술한 실시예들에 대한 설명으로 대신한다.
또한, 앞서 설명한 실시예들에서는 일부 토출구에 토출홈(1314a)(1314b)이 연장 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1토출구(1313a)와 제2토출구(1313b)에는 토출홈(1314a)(1314b)이 각각 연장되되, 각각의 토출홈(1314a)(1314b)은 압축진행방향(롤러의 회전방향)을 따라 원호 형상으로 연장될 수 있다. 이에 따라 선행 압축실에서 배출되지 않는 냉매가 각각의 토출홈(1314a)(1314b)을 통해 후행 압축실에 연통된 토출구(1313a)(1313b)로 안내하여 그 후행 압축실에서 압축되는 냉매와 함께 토출되도록 할 수 있다. 이를 통해 압축공간(V)에서의 잔류냉매를 최소화하여 과압축을 억제함으로써 압축기 효율을 높일 수 있다.
110: 케이싱 110a: 내부공간
110b: 저유공간 110c: 유분리공간
111: 중간쉘 112: 하부쉘
113: 상부쉘 115: 흡입관
116: 토출관 120: 구동모터
121: 고정자 122: 회전자
123: 회전축 125: 오일유로
126a: 제1오일통공 126b: 제2오일통공
127: 오일픽업 130: 압축부
131: 메인베어링 1311: 메인플레이트부
1311a: 메인슬라이딩면 1312: 메인부시부
1312a: 메인베어링구멍 1312b: 메인베어링면
1312c: 제1오일그루브 1313, 1313a,1313b,1313c: 토출구
1313c1: 전위측 제3토출구 1313c2: 후위측 제3토출구
1314: 토출홈 1315a: 제1메인배압포켓
1315b: 제2메인배압포켓 1316a: 제1메인베어링돌부
1316b: 제2메인베어링돌부 132: 서브베어링
1321: 서브플레이트부 1321a: 서브슬라이딩면
1322: 서브부시부 1322a: 서브베어링구멍
1322b: 서브베어링면 1322c: 오일그루브
1325a: 제1서브배압포켓 1325b: 제2서브배압포켓
1326a: 제1서브베어링돌부 1326b: 제2서브베어링돌부
133: 실린더 1331: 흡입구
1332: 실린더의 내주면 1332a: 근접부
1332b: 원접부 1332c: 곡면부
134: 롤러 1341: 축구멍
1342: 롤러의 외주면 1343a,1343b,1343c: 베인슬롯
1344a,1344b,1344c: 배압챔버 135,1351,1352,1353: 베인
1351a,1352a,1353a: 베인의 선단면 1351b,1352b,1353b: 베인의 후단면
1361,1362,1363: 토출밸브 137: 토출머플러
1371: 머플러고정부 1372: 토출공간부
1372a: 토출공간 1372b: 베어링관통공
140: 잔류냉매배출통로 141: 제1배출안내부
1411: 제1안내홈 1411a: 전위측 제1안내홈
1411b: 후위측 제1안내홈 1411c: 중간연결홈
1412: 제2안내홈 1412a: 제2안내홈의 제1단
1412b: 제2안내홈의 제2단 142: 제2배출안내부
142a: 제2배출안내부의 제1단 142b: 제2배출안내부의 제2단
143: 제3배출안내부 143a: 제3배출안내부의 제1단
143b: 제3배출안내부의 제2단 C: 포켓가상원
D: 배출간격 H1: 토출공간부의 높이
H2: 메인부시부의 높이 H3,H3': 배출통로의 출구높이
O: 제1원점 O': 제2원점
Or: 롤러의 중심 Oc: 실린더의 외경중심
P: 근접점(접촉점) Q1,Q2,Q3,Q4:
S: 잔류공간 V: 압축공간
V1,V2,V3: 제1,2,3 압축실 α: 최소실링거리
β: 토출통로원호각 θ: 베인사잇각

Claims (28)

  1. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 실린더의 내부공간에서 회전 가능하도록 회전축에 구비되며, 상기 실린더의 내주면에 근접한 접촉점을 가지도록 상기 압축공간의 중심에 대해 편심지게 위치하는 롤러;
    상기 롤러에 구비된 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되어 상기 롤러와 함께 회전하는 베인;
    상기 실린더의 축방향 양쪽에 각각 배치되어, 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인베어링과 서브베어링; 및
    상기 압축공간에서 냉매를 상기 케이싱의 내부공간으로 배출시키는 배출통로를 포함하고,
    상기 배출통로는,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에 구비되는 제1배출안내부;
    상기 롤러의 축방향 양단 사이를 관통하며, 상기 제1배출안내부와 연통되는 제2배출안내부; 및
    상기 롤러를 중심으로 상기 제1배출안내부가 구비된 베어링의 맞은 편 베어링에 구비되고, 상기 제2배출안내부를 통해 상기 제1배출안내부와 연통되는 제3배출안내부를 포함하며,
    상기 제1배출안내부는,
    상기 메인베어링과 상기 서브베어링 중에서 토출구가 구비되지 않은 베어링에 형성되는 로터리 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출통로는,
    상기 롤러의 회전에 따라 주기적으로 개방되는 로터리 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배출통로는,
    상기 롤러의 원주방향을 따라 등간격을 두고 복수 개가 구비되는 로터리 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롤러에는 복수 개의 베인슬롯이 원주방향을 따라 형성되고,
    상기 배출통로의 일부는,
    상기 복수 개의 베인슬롯 사이에 각각 형성되는 로터리 압축기.
  5. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에 구비되어 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 실린더의 내부공간에서 회전 가능하도록 회전축에 구비되며, 상기 실린더의 내주면에 근접한 접촉점을 가지도록 상기 압축공간의 중심에 대해 편심지게 위치하는 롤러;
    상기 롤러에 구비된 베인슬롯에 미끄러지게 삽입되어 상기 롤러와 함께 회전하는 베인;
    상기 실린더의 축방향 양쪽에 각각 배치되어, 상기 실린더와 함께 압축공간을 형성하는 메인베어링과 서브베어링; 및
    상기 압축공간에서 냉매를 상기 케이싱의 내부공간으로 배출시키는 배출통로를 포함하고,
    상기 배출통로는,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에 구비되는 제1배출안내부;
    상기 롤러의 축방향 양단 사이를 관통하며, 상기 제1배출안내부와 연통되는 제2배출안내부; 및
    상기 롤러를 중심으로 상기 제1배출안내부가 구비된 베어링의 맞은 편 베어링에 구비되고, 상기 제2배출안내부를 통해 상기 제1배출안내부와 연통되는 제3배출안내부를 포함하며,
    상기 제1배출안내부는,
    상기 압축공간과 연통되는 제1안내홈; 및
    일단은 상기 제1안내홈에 연통되고, 타단은 상기 제2배출안내부에 연통되는 제2안내홈을 포함하고,
    상기 제2안내홈은 상기 제1안내홈보다 상기 롤러의 회전중심에 근접하게 연장되는 로터리 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2배출안내부는,
    상기 롤러의 회전을 따라 상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부 중에서 적어도 어느 한쪽 배출안내부와는 주기적으로 연통되는 로터리 압축기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는,
    상기 롤러의 회전각에 따라 상기 제2배출안내부를 통해 서로 연통되는 로터리 압축기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2배출안내부의 개수는,
    상기 제1배출안내부의 개수 또는 상기 제3배출안내부의 개수보다 많게 형성되는 로터리 압축기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는 각각 한 개씩 구비되고,
    상기 제2배출안내부는,
    복수 개가 구비되어 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 로터리 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2배출안내부를 마주보는 상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는 동일축선상에 형성되고,
    상기 제2배출안내부는 축방향으로 관통되는 로터리 압축기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2배출안내부를 마주보는 상기 제1배출안내부와 상기 제3배출안내부는 서로 다른 축선상에 형성되고,
    상기 제2배출안내부는 축방향에 대해 경사지게 관통되는 로터리 압축기.
  12. 삭제
  13. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고,
    상기 제1안내홈은,
    적어도 일부가 상기 토출구와 축방향으로 중첩되는 로터리 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1안내홈은 상기 토출구와 적어도 50% 이상 축방향으로 중첩되는 로터리 압축기.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고,
    상기 제1안내홈은,
    상기 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 상기 토출구의 단면적보다 크거나 같게 형성되는 로터리 압축기.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고,
    상기 제1안내홈은,
    상기 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 상기 토출구보다 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 후위측에 위치하도록 형성되는 로터리 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1안내홈은,
    원주방향을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 제1안내홈의 사이에는 상기 복수 개의 제1안내홈을 서로 연통시키는 중간연결홈이 구비되는 로터리 압축기.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 적어도 한 개 이상의 토출구가 형성되고,
    상기 제1안내홈은,
    상기 제1안내홈이 축방향으로 중첩되는 상기 토출구보다 상기 롤러의 회전방향을 기준으로 전위측에 위치하도록 형성되는 로터리 압축기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 복수 개의 토출구가 형성되고,
    상기 제1안내홈은,
    상기 복수 개의 토출구에 각각 연통되도록 상기 복수 개의 토출구의 사이에 위치하는 로터리 압축기.
  20. 제5항에 있어서,
    상기 롤러를 축방향으로 마주보는 상기 메인베어링의 일측면과 상기 서브베어링의 일측면에는, 서로 다른 압력을 갖는 복수 개의 배압포켓이 원주방향을 따라 이격되어 형성되고,
    상기 제2안내홈은,
    상기 제1안내홈보다 가늘고 길게 형성되어 상기 복수 개의 배압포켓의 원주방향 사이에 구비되는 로터리 압축기.
  21. 제5항에 있어서,
    상기 베인슬롯은 원주방향을 따라 복수 개가 형성되고,
    상기 제2배출안내부는,
    원주방향으로 서로 이웃하는 상기 베인슬롯의 사이마다에 각각 구비되는 로터리 압축기.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2배출안내부의 양단 및 이를 마주보는 상기 제1배출안내부의 단부와 상기 제3배출안내부의 단부 중에서 적어도 어느 한쪽 단부에는 단면적이 확장되는 확장홈이 형성되는 로터리 압축기.
  23. 제5항에 있어서,
    상기 롤러를 축방향으로 마주보는 상기 메인베어링의 일측면과 상기 서브베어링의 일측면에는, 서로 다른 압력을 갖는 복수 개의 배압포켓이 원주방향을 따라 이격되어 형성되고,
    상기 제3배출안내부는,
    상기 복수 개의 배압포켓의 원주방향 사이에 구비되는 로터리 압축기.
  24. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 토출구를 수용하는 토출머플러가 구비되며,
    상기 제3배출안내부는,
    상기 토출머플러의 외부에서 상기 케이싱의 내부공간을 향해 개구되는 로터리 압축기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링은,
    상기 실린더의 축방향 측면에 결합되는 플레이트부; 및
    상기 플레이트부의 축방향 일측면에서 축방향으로 연장되어 상기 회전축이 관통되는 보스부를 포함하고,
    상기 제3배출안내부는,
    상기 보스부에서 상기 케이싱의 내부를 향해 개구되는 로터리 압축기.
  26. 제5항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링에는 토출구를 수용하는 토출머플러가 구비되며,
    상기 제3배출안내부는,
    상기 토출머플러의 내부공간을 향해 개구되는 로터리 압축기.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 메인베어링 또는 상기 서브베어링은,
    상기 실린더의 축방향 측면에 결합되는 플레이트부; 및
    상기 플레이트부에서 축방향으로 연장되어 상기 회전축이 관통되는 보스부를 포함하고,
    상기 제3배출안내부는,
    상기 플레이트부를 관통하는 로터리 압축기.
  28. 제5항 내지 제11항, 제13항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인베어링과 상기 서브베어링중에서 어느 한쪽 베어링에는 토출밸브에 의해 개폐되는 토출구가 구비되며,
    상기 제1배출안내부는,
    상기 토출구가 구비되지 않은 베어링에 형성되는 로터리 압축기.
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