KR100383127B1 - 가변용량 압축기용 팽창장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변용량 압축기와 연계되는 팽창장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가변용량 압축기용 팽창장치는, 응축기로부터 증발기로 이어지는 냉매유로 상에 구비되며, 그 전면이 상기 압축기의 토출관과 연결되고, 측면이 상기 응축기의 토출관과 연결되는 실린더와; 상기 응축기의 토출관과 실린더 사이에 구비되며, 상기 응축기 토출관으로부터 토출된 냉매가 상기 압축기의 가동용량 변화에 맞게 개방된 일측관을 통해 상기 실린더 내로 유입되도록 하는 좌우 분기관과; 상기 좌우 분기관을 통해 실린더 내로 유입된 냉매를 압축기의 가동용량 변화에 맞게 개방된 일측 모세관 튜브를 통해 저온 저압 상태의 냉매로 감압시킬 수 있도록 상기 좌우 분기관 및 실린더와 연통되게 상기 실린더의 타측에 형성된 전용량 모세관 튜브 및 반용량 모세관 튜브와; 상기 압축기로부터 실린더 전면으로 유입되는 냉매의 압력을 통해 상기 실린더 내부를 직선 운동하면서 상기 압축기의 가동용량에 맞게 상기 좌우 분기관 및 각 모세관 튜브를 선택적으로 개방시켜 상호 연통되도록 상기 실린더에 내장되는 플런저; 및 상기 압축기로부터 유입된 냉매에 의해 가압 이동된 플런저의 위치를 탄성 복원시킬 수 있도록 상기 플런저를 중심으로 압축기의 토출관 반대측 실린더 내벽에 고정된 압축스프링으로 구성되어 있어, 이에 따른 종래 전자식 팽창장치에 비해 상기 팽창장치의 구조를 간단히 할 수 있는 특징과 함께, 상기와 같이 구성된 팽창장치의 가격이 저렴해지면서 이로 인한 에어컨의 생산비 역시 절감할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Description

가변용량 압축기용 팽창장치{Expansion device for 2 step rotary compressor}

본 발명은 에어컨의 팽창장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변용량 압축기와 연계되는 팽창장치에 관한 것이다.

일반적인 에어컨은 하절기와 같이 기온이 높은 계절에 실내의 더운공기를 흡입하여 열교환 작용을 통해 냉각시킨 다음 다시 실내로 분출함으로써 실내의 기온을 적절히 조절하기 위한 것으로, 도 1에 나타난 것과 같이 압축기(10)와 응축기(20), 증발기(30) 및 팽창장치(40) 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉기를 생성하기 위한 기기들과, 생성된 냉기를 배출하는 송풍팬(50) 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 에어컨에 의하면 저온 저압의 기체상태 냉매가 압축기(10)에 의해 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기체상태 냉매가 응축기(20)에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치(40)에 의해 저온 저압의 이상(異狀)상태로 변화되고, 계속해서 증발기(30)에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기(30) 주위 공기를 냉각시키게 된다. 냉각된 공기는 송풍팬(50)에 의해 에어컨 외부로 배출됨으로써 실내의 기온이 조절된다.

한편, 상술한 바와 같은 에어컨에 적용되는 압축기(10)는 구조 및 압축 방식 등에 따라 다양하게 구분되는데, 이중에서 로터리 방식의 가변용량 압축기는 도 2에 나타난 것과 같이 실린더(11)와, 상기 실린더(11)에 흡입된 기체 상태의 저압 냉매를 압축하는 롤러(12)와, 증발기(30)와 연결된 흡입관(13) 및 응축기(20)와 연결된 토출관(14), 상기 흡입관(13)과 토출관(14) 사이를 차단함으로써 실린더(11) 내부를 고압부와 저압부로 구분하는 베인(15), 압축용량을 조절하기 위한 유량조절장치를 포함하여 이루어져 있다.

여기서, 상기 유량조절장치는 실린더(11)에 장착된 콘트롤 밸브(16) 및 상기 콘트롤 밸브(16)와 흡입관(13)을 연결하는 보조관(17), 상기 콘트롤 밸브(16)와 연결된 삼방밸브(18)와, 상기 삼방밸브(18)를 거쳐 콘트롤 밸브(16)와 연결된 고압 냉매관(181) 및 저압 냉매관(182)으로 이루어져 있다. 상기 고압 냉매관(181)은 토출관(14)에서 분기되고, 상기 저압 냉매관(182)은 흡입관(13)에서 분기되는 구조로 이루어져 있으며(도 1 참조), 콘트롤 밸브(16)에는 피스톤(161)이 이동 가능하게 내장되어 있다.

상술한 바와 같은 종래기술에 의하면, 먼저 압축기(10)의 전용량 가동 시에는 도 2의 a에 나타난 것과 같이 삼방밸브(18)에 의해 고압 냉매관(181)이 개방되고, 저압 냉매관(182)이 차단됨으로써 콘트롤 밸브(16) 내부로 고압냉매가 유입된다.

따라서, 콘트롤 밸브(16) 내의 피스톤(161)이 고압 냉매관(181)을 통해 유입되는 고압 냉매에 의해 폐쇄위치로 밀림으로써 보조관(17)을 차단하게 되고 롤러(12)는 실린더(11)로 흡입된 냉매를 전량 압축하게 된다.

압축기(10)의 반용량 가동 시에는 도 2의 b에 나타난 것과 같이 삼방밸브(18)에 의해 고압 냉매관(181)이 차단되고, 저압 냉매관(182)이 개방되는데, 이와 같이 되면 실린더(11) 내부의 압력에 의해 피스톤(161)이 개방위치로 밀림으로써 보조관(17)을 개방하게 되고, 흡입관(13)에 의해 흡입된 냉매의 일부는 보조관(17)을 통해 순환하게 됨으로써 결과적으로 롤러(12)는 실린더(11)로 흡입된 냉매의 일부만을 압축하게 된다.

그리고, 이와 같이 압축기(10)의 가변용량 작용에 의해 냉매의 토출량이 달라지는 경우에는 팽창장치(40)의 냉매 처리용량 역시 조절되어 냉매의 유동량이 적절히 조절된다.

한편, 상기 팽창장치(40)로는 냉매 처리용량 조절의 용이한 제어를 위해 대개 전자식 팽창밸브가 사용되는데, 상기 전자식 팽창밸브는 가격이 비싸기 때문에 팽창장치로서 전자식 팽창밸브를 사용하는 종래기술에 의하면 에어컨의 생산비가 높아진다는 문제점이 발생한다.

상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은, 압축기의 가동용량 변화 즉, 반용량 가동이나 전용량 가동에 따른 냉매의 압력에 따라 좌우 분기관 및 각 모세관 튜브를 선택적으로 연계시켜 응축기 토출관으로부터 토출된 냉매를 감압시킬 수 있도록 하는 등의 가변용량 압축기용 팽창장치를 구성하므로서, 이에 따른 종래 전자식 팽창장치에 비해 상기 팽창장치의 구조를 간단히 할 수 있으며, 상기와 같이 구성된 팽창장치의 가격이 저렴해지면서 이로 인한 에어컨의 생산비 역시 절감할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 에어컨의 냉각시스템을 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 2의 a, b는 일반적인 에어컨의 냉각시스템에 적용된 가변용량 압축기의 구조 및 가동상태를 나타낸 개략도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 압축기용 팽창장치가 적용된 에어컨의 냉각 시스템을 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 4의 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 압축기용 팽창장치의 구조 와 가동상태를 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 압축기 11: 실린더

12: 롤러 13: 흡입관

14: 토출관 15: 베인

16: 콘트롤 밸브 161: 피스톤

17: 보조관 18: 삼방밸브

181: 고압 냉매관 182: 저압 냉매관

20: 응축기 30: 증발기

60: 팽창장치 61: 실린더

611: 중심돌기 621: 좌측 분기관

622: 우측 분기관 63: 전용량 모세관 튜브

64: 반용량 모세관 튜브 65: 플런저

651: 좌측 밀착부 652: 우측 밀착부

653: 연결부 66: 압축 스프링

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 가변용량 압축기용 팽창장치는, 압축기 및 응축기, 팽창밸브, 증발기의 냉동 사이클 작용을 통해 생성된 냉기를 실내로 토출시켜 실내 냉방이 이루어지도록 하는 에어컨에 있어서;상기 응축기로부터 증발기로 이어지는 냉매유로 상에 구비되며, 그 전면이 상기 압축기의 토출관과 연결되고, 측면이 상기 응축기의 토출관과 연결되는 실린더와;상기 응축기의 토출관과 실린더 사이에 구비되며, 상기 응축기 토출관으로부터 토출된 냉매가 상기 압축기의 가동용량 변화에 맞게 개방된 일측관을 통해 상기 실린더 내로 유입되도록 하는 좌우 분기관과;상기 좌우 분기관을 통해 실린더 내로 유입된 냉매를 압축기의 가동용량 변화에 맞게 개방된 일측 모세관 튜브를 통해 저온 저압 상태의 냉매로 감압시킬 수 있도록 상기 좌우 분기관 및 실린더와 연통되게 상기 실린더의 타측에 형성된 전용량 모세관 튜브 및 반용량 모세관 튜브와;상기 압축기로부터 실린더 전면으로 유입되는 냉매의 압력을 통해 상기 실린더 내부를 직선 운동하면서 상기 압축기의 가동용량에 맞게 상기 좌우 분기관 및 각 모세관 튜브를 선택적으로 개방시켜 상호 연통되도록 상기 실린더에 내장되는 플런저; 및 상기 압축기로부터 유입된 냉매에 의해 가압 이동된 플런저의 위치를 탄성 복원시킬 수 있도록 상기 플런저를 중심으로 압축기의 토출관 반대측 실린더 내벽에 고정된 압축스프링으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 3과 도 4를 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 내용 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.

먼저, 도 3에 나타난 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 압축기용 팽창장치(60)는 응축기(20)로부터 증발기(30)로 이어지는 냉매유로상에 구비되며, 그 전면이 압축기(10)의 토출관(14)과 연결되고, 측면이 응축기(20)의 토출관(21)과 연결되는 실린더(61)와, 응축기(20)의 토출관(21)과 실린더(61) 사이에 구비되어 냉매가 실린더(61) 내로 분기유입되도록 하는 좌우 분기관(621)(622)과, 상기 실린더(61)에 부착되어 유입된 냉매를 저압 저온의 이상상태로 변화시키는 전용량 모세관 튜브(63) 및 반용량 모세관 튜브(64)와, 상기 실린더(61) 내에서 압축기로(10)부터 유입되는 냉매의 압력 즉, 압축기(10)의 가동용량에 맞게 상기 좌우 분기관(621)(622)과 각 모세관 튜브(63)(64)를 선택적으로 연계시키는 조절수단을 포함하여 이루어진다.

상기 조절수단은 실린더(61)에 직선 왕복이동 가능하게 내장되는 플런저(65)와, 상기 플런저(65)를 중심으로 압축기(10)의 토출관(14)과 반대측에 구비되어 플런저(65)에 대해 탄성적인 팽창력을 발휘하는 압축스프링(66)으로 이루어진다.

여기서, 상기 플런저(65)는 소정의 두께만큼 실린더(61)의 내주면에 밀착되어 그 위치에 따라 좌우 분기관(621)(622) 및 각 모세관 튜브(63)(64)를 개폐하는 좌우 밀착부(651)(652)와, 상기 좌우 밀착부(651)(652) 사이를 연결하는 직경이 작은 봉 형태의 연결부(653)로 이루어지고, 실린더(61) 내면에는 플런저(65)의 양 밀착부(651)(652) 사이에서 플런저(65)가 일측으로 지나치게 치우치는 것을 방지하는 중심돌기(611)가 구비된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 압축기용 팽창장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기(10)의 반용량 가동 시에는 도 4의 a에 나타난 것과 같이 압축기(10)의 토출관(14)으로부터 실린더(61)로 유입되는 냉매의 압력이 약하기 때문에 압축스프링(66)이 압축되지 않으며, 이때, 플런저(65)는 소위 반용량 위치에 있게된다.

따라서, 플런저(65)의 위치상 우측 밀착부(652)에 의해 전용량 모세관 튜브 (63)및, 이에 대응되는 우측 분기관(622)이 폐쇄되며, 반용량 모세관 튜브(64) 및 좌측 분기관(621)이 연통되어 상기 좌측 분기관(621)을 통해 실린더(61)로 유입된 냉매가 상기 반용량 모세관 튜브(64)를 통해 분출된다.

다음으로, 압축기(10)의 전용량 가동 시에는 도 4의 b에 나타난 것과 같이 압축기(10)의 토출관(14)으로부터 실린더(61)로 유입되는 강한 압력의 냉매에 의해 플런저(65)가 압축스프링(66)을 압축시키면서 밀리게 되어, 플런저(65)가 소위 전용량 위치로 이동하게 된다. 상기 전용량 위치에서는 좌측 분기관(621) 및 반용량 모세관 튜브(64)가 폐쇄되고, 우측 분기관(622) 및 전용량 모세관 튜브(63)가 연통 개방됨으로써 실린더(61)로 유입된 냉매가 상기 전용량 모세관 튜브(63)를 통해 분출된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 압축기용 팽창장치는 압축스프링(66)과 같은 탄성수단과 연계하여 압축기(10)의 가동용량 변화에 맞게끔 적절히 작동조절되는 이른바 기계식이라 할 수 있는데, 이러한 기계식 팽창장치는 종래의 전자식 팽창밸브와 같이 복잡한 팽창장치에 비해 구조가 간단하여 가격이 저렴하다.

본 발명은, 압축기의 가동용량 변화 즉, 반용량 가동이나 전용량 가동에 따라 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 압축기의 토출관과 연결된 실린더의 전면을 통해 유입됨과 동시에, 상기 유입된 냉매가 실린더 내부에 설치된 플런저를 가압하여 상기 압축기의 가동용량에 맞게 상기 응축기 토출관과 연결된 좌우 분기관 및 실린더, 그리고 상기 실린더의 타측단에 형성된 전용량 모세관 튜브 및 반용량 모세관 튜브를 선택적으로 연계(연통)되도록 하여 상기 응축기 토출관으로부터 토출된 냉매를 감압시킬 수 있도록 하는 가변용량 압축기용 팽창장치를 구성하므로서, 이에 따른 종래 전자식 팽창장치에 비해 상기 팽창장치의 구조를 간단히 할 수 있는 특징과 함께, 상기와 같이 구성된 팽창장치의 가격이 저렴해지면서 이로 인한 에어컨의 생산비 역시 절감할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압축기 및 응축기, 팽창밸브, 증발기의 냉동 사이클 작용을 통해 생성된 냉기를 실내로 토출시켜 실내 냉방이 이루어지도록 하는 에어컨에 있어서;

   상기 응축기로부터 증발기로 이어지는 냉매유로 상에 구비되며, 그 전면이 상기 압축기의 토출관과 연결되고, 측면이 상기 응축기의 토출관과 연결되는 실린더와;

   상기 응축기의 토출관과 실린더 사이에 구비되며, 상기 응축기 토출관으로부터 토출된 냉매가 상기 압축기의 가동용량 변화에 맞게 개방된 일측관을 통해 상기 실린더 내로 유입되도록 하는 좌우 분기관과;

   상기 좌우 분기관을 통해 실린더 내로 유입된 냉매를 압축기의 가동용량 변화에 맞게 개방된 일측 모세관 튜브를 통해 저온 저압 상태의 냉매로 감압시킬 수 있도록 상기 좌우 분기관 및 실린더와 연통되게 상기 실린더의 타측에 형성된 전용량 모세관 튜브 및 반용량 모세관 튜브와;

   상기 압축기로부터 실린더 전면으로 유입되는 냉매의 압력을 통해 상기 실린더 내부를 직선 운동하면서 상기 압축기의 가동용량에 맞게 상기 좌우 분기관 및 각 모세관 튜브를 선택적으로 개방시켜 상호 연통되도록 상기 실린더에 내장되는 플런저; 및 상기 압축기로부터 유입된 냉매에 의해 가압 이동된 플런저의 위치를 탄성 복원시킬 수 있도록 상기 플런저를 중심으로 압축기의 토출관 반대측 실린더 내벽에 고정된 압축스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기용 팽창장치.
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