KR100495154B1 - 용량가변형 회전압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전압축기의 압축능력을 손쉽게 가변시킬 수 있도록 하는 용량가변형 회전압축기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기는, 내부에 원형의 압축실이 형성된 하우징, 상기 압축실의 내면과 접한 상태로 상기 압축실 내에서 편심 회전하는 링 피스톤, 상기 링 피스톤의 외면과 접한 상태로 진퇴하면서 상기 압축실 내부를 구획하는 제1베인, 상기 제1베인의 양측에 상기 압축실 내부와 연통하도록 각각 형성된 흡입구와 제1토출구, 상기 제1베인과 이격된 위치에서 상기 압축실 내부를 구획하도록 상기 하우징에 진퇴 가능하게 설치되는 용량가변용 제2베인, 상기 제2베인과 인접하는 쪽에 상기 압축실 내부와 연통하도록 형성되는 용량가변용 제2토출구, 상기 제2베인의 동작이 멈추도록 하거나 동작하도록 조절하는 조절장치를 포함한다.

Description

용량가변형 회전압축기{VARIABLE CAPACITY ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매의 압축능력을 가변시킬 수 있는 용량가변형 회전압축기에 관한 것이다.

일반적으로 공조화기나 냉장고 등의 냉매 압축용으로 사용되는 회전압축기는 내부에 원통형의 압축실이 형성된 하우징을 구비하고, 이 하우징의 압축실 내에서 편심 회전하도록 설치되는 링 피스톤을 구비한다. 또 회전압축기는 하우징의 내부공간을 흡입구와 연통하는 흡입공간과, 토출구와 연통하는 토출공간으로 구획하는 것으로 링 피스톤의 외면과 접한 상태에서 반경방향으로 진퇴하도록 설치되는 베인을 구비한다. 이러한 회전압축기는 구동모터의 동작에 의해 압축실 내부의 링 피스톤이 편심회전을 할 때 흡입구 쪽의 냉매가 압축실 내로 흡입된 후 토출구 쪽으로 가압 토출되도록 함으로써 냉매의 압축이 이루어지도록 한다.

그런데 이러한 회전압축기는 압축효율이 높은 장점이 있기는 하지만 압축기의 압축능력을 조절하기 어렵기 때문에 냉각능력의 가변이 요구되는 냉장고나 공기조화기 등의 냉각장치에 적용하기가 어려운 결점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 압축능력을 손쉽게 가변시킬 수 있도록 하는 용량가변형 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기는, 내부에 원형의 압축실이 형성된 하우징, 상기 압축실의 내면과 접한 상태로 상기 압축실 내에서 편심 회전하는 링 피스톤, 상기 링 피스톤의 외면과 접한 상태로 진퇴하면서 상기 압축실 내부를 구획하는 제1베인, 상기 제1베인의 양측에 상기 압축실 내부와 연통하도록 각각 형성된 흡입구와 제1토출구, 상기 제1베인과 이격된 위치에서 상기 압축실 내부를 구획하도록 상기 하우징에 진퇴 가능하게 설치되는 용량가변용 제2베인, 상기 제2베인과 인접하는 쪽에 상기 압축실 내부와 연통하도록 형성되는 용량가변용 제2토출구, 상기 제2베인의 동작이 멈추도록 하거나 동작하도록 조절하는 조절장치를 포함한다.

또한 상기 조절장치는 상기 제2베인을 상기 링 피스톤 쪽으로 가압하는 베인스프링과, 상기 하우징의 외측에 마련되는 솔레노이드코일과, 상기 솔레노이드코일의 작용에 의해 진퇴하는 가동자와, 상기 제2베인의 진퇴동작을 위해 상기 가동자와 상기 제2베인 사이를 연결하는 연결부재를 포함하는 것이다.

또한 상기 조절장치는 평소 상기 가동자를 통해 상기 제2베인을 당겨서 구속하도록 동작하고, 감압운전시에 상기 제2베인의 구속을 해제하여 상기 제2베인이 상기 링 피스톤 외면에 접한 상태에서 진퇴하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1토출구와 상기 제2토출구에는 각각 유체의 역류를 방지하기 위한 제1토출밸브와 제2토출밸브가 설치된다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(10)의 내부에 설치되는 것으로, 회전력을 발생시키는 구동부(20)와, 이 구동부(20)와 회전축(21)을 통해 연결되는 압축기부(30)를 구비한다.

구동부(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 원통형의 고정자(22)와, 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 그 중심부의 회전축(21)에 결합되는 회전자(23)로 구성된다.

압축기부(30)는 중앙에 원통형의 압축실(32)이 형성되며 외면이 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 하우징(31)과, 압축실(32)의 개방된 상부와 하부를 폐쇄함과 동시에 회전축(21)을 회전 가능하게 지지하도록 하우징(31)의 상부와 하부에 각각 결합되며 축결합부(33a,34a)를 구비한 두 플랜지(33,34)를 포함한다.

압축실(32) 내부의 회전축(21)에는 편심부(35)가 마련되고, 이 편심부(35)의 외면에는 원통형의 링 피스톤(36)이 회전 가능하게 결합된다. 이때 링 피스톤(36)은 외면이 압축실(32)의 내면에 접하여 편심 회전하도록 구성된다.

또 하우징(31)의 일측에는 내부의 압축실(32)과 연통하는 흡입구(37)가 형성되고, 이 흡입구(37)에는 통상적인 냉각장치 증발기 쪽의 저온 저압 냉매가 흡입구(37)로 유입되도록 안내하는 냉매흡입관(11)이 연결된다. 도면에서 부호 13은 냉매흡입관(11)의 중도에 설치되는 어큐뮬레이터이다.

또한 흡입구(37)와 인접하는 쪽의 상측 플랜지(33)에는 압축실(32)이 밀폐용기(10)의 내부와 연통되도록 하는 제1토출구(38)가 형성되고, 이 제1토출구(38)의 출구 측에는 가압 토출된 냉매의 역류방지를 위한 제1토출밸브(39)가 설치된다. 그리고 밀폐용기(10)의 상부에는 밀폐용기(10) 내의 압축된 냉매가 통상적인 냉각장치의 응축기 쪽으로 토출되도록 안내하는 냉매토출관(12)이 설치된다.

또한 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 링 피스톤(36)이 회전할 때 압축실(32)의 반경방향으로 진퇴하면서 압축실(32)의 내부를 흡입구(37)와 연통되는 흡입공간(32a)과 제1토출구(38)와 연통되는 압축공간(32b)으로 구획할 수 있도록 미끄럼 가능하게 장착되는 제1베인(40)을 구비하며, 하우징(31)에는 이 제1베인(40)을 진퇴가능하게 지지하는 제1베인결합홈(41)이 형성된다. 또 제1베인결합홈(41) 내에는 제1베인(40)을 링 피스톤(36) 쪽으로 가압하는 베인스프링(42)이 설치된다.

이러한 구성들은 회전축(21)의 편심부(35)가 회전을 할 때 링 피스톤(36)이 압축실(32) 내에서 편심회전을 하면서 흡입구(37) 쪽의 냉매를 흡입하여 제1토출구(38)쪽으로 가압 토출시킬 수 있도록 한 것이다.

또한 본 발명은 흡입구(37) 맞은편 하우징(31)에 압축실(32)의 반경방향으로 형성된 제2베인결합홈(51)이 형성되고, 이 제2베인결합홈(51)에는 압축기의 용량가변을 위한 제2베인(50)이 진퇴 가능하게 설치된다. 그리고 밀폐용기(10) 외면 쪽에는 제2베인(50)의 동작이 멈추거나 동작하도록 조절하기 위한 조절장치(60)가 설치된다.

이 조절장치(60)는 밀폐용기(10)의 외면 쪽에 설치되는 원통형의 솔레노이드코일(61)과, 이 솔레노이드코일(61)의 내에 소정구간 진퇴 가능하게 설치되는 가동자(62), 가동자(62)의 동작에 의해 제2베인(50)이 진퇴할 수 있도록 가동자(62)와 제2베인(50)을 연결하는 연결부재(63)를 포함한다. 이때 연결부재(63)는 밀폐용기(10)를 관통하도록 설치되며 그 양단에 각각 가동자(62)와 제2베인(50)이 연결된다. 또한 제2베인결합홈(51) 내에는 평소 제2베인(50)을 링 피스톤(36) 쪽으로 가압하는 베인스프링(52)이 설치된다.

이러한 구성은 솔레노이드코일(61)에 전원이 인가될 때 가동자(62)가 동작하면서 제2베인(50)을 구속하도록 당겨주고, 솔레노이드코일(61)에 전원이 인가되지 않을 때 제2베인(50)의 구속이 해제되면서 베인스프링(52)의 탄성에 의해 제2베인(50)이 진퇴동작 하도록 한 것이다.

또한 제2베인(50)과 인접하는 쪽의 상측 플랜지(33)에는 제2베인(50)이 동작할 때 제1베인(40)과 제2베인(50) 사이의 구간에서 압축되는 소정량의 냉매가 배출될 수 있도록 제2토출구(71)가 형성되고, 이 제2토출구(71)의 출구 측에는 가압 토출된 냉매의 역류방지를 위한 제2토출밸브(72)가 설치된다(도 1참조).

다음은 이러한 용량가변형 회전압축기의 동작을 설명한다.

압축능력을 크게 할 때에는 도 2에 도시한 바와 같이, 조절장치(60)의 솔레노이드코일(61)에 전원이 인가되어 가동자(62)가 연결부재(63)를 통해 제2베인(50)을 당겨주도록 함으로써 제2베인(50)이 압축실(32) 외측방향으로 당겨진 상태에서 구속되도록 한다.

이 상태에서 압축기가 가동되면 회전축(21)이 회전되고, 회전축(21)의 편심부(35)를 통해 링 피스톤(36)이 압축실(32) 내에서 편심회전을 한다. 따라서 이때는 제1베인(40)만 반경방향으로 진퇴하게 되고, 압축실(32)의 내부는 회전하는 링 피스톤(36)과 제1베인(40)의 동작에 의해 흡입공간(32a)의 용적과 토출공간(32b)의 용적이 변화하는 현상이 반복되면서 흡입구(37)를 통해 흡입되는 저압의 냉매가 제1토출구(38) 쪽으로 가압 토출된다. 즉 이때는 링 피스톤(36)의 회전동작에 의해 압축실(32) 내부 전역에 걸쳐 냉매의 압축이 이루어지기 때문에 최대의 압축능력을 발휘할 수 있게 된다. 한편 이러한 압축동작이 이루어질 때는 링 피스톤(36)이 제2토출구(71)를 지나는 시점에서의 압축실(32) 내부압력이 압축기의 토출 측 압력(밀폐용기의 내부압력)보다 낮은 상태를 유지하기 때문에 제2토출구(71) 쪽으로의 토출이 이루어지지 않게 된다.

압축능력을 작게 할 때는 도 3에 도시한 바와 같이, 솔레노이드코일(61)에 전원이 인가되지 않도록 하여 제2베인(50)의 구속이 해제되도록 한다. 따라서 이때는 제2베인(50)이 베인스프링(52)에 의해 가압되기 때문에 링 피스톤(36)의 외면과 접한 상태에서 진퇴하게 된다.

이 상태에서 냉매의 압축이 이루어지게 되면, 흡입구(37)를 통해 압축실(32)로 흡입되는 냉매가 흡입구(37)와 제2베인(50) 사이의 구간에서만 압축이 이루어진 후 제2토출구(71)를 통해 가압 토출된다. 따라서 이때는 실질적인 압축이 이루어지는 압축실(32)의 내용적이 제1베인(40)과 제2베인(50) 사이 구간에 형성되는 공간으로 한정되기 때문에 압축기의 압축능력이 감소하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기는 조절장치를 통해 제2베인이 동작하도록 하거나 멈추도록 구속할 수 있고, 이를 통해 실질적인 압축실의 내용적을 조절할 수 있기 때문에, 압축기의 압축능력이 손쉽게 가변되도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기의 구성을 보인 종방향 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기의 횡방향 단면도로, 제2베인이 구속된 상태를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 용량가변형 회전압축기의 횡방향 단면도로, 제2베인의 구속이 해제된 상태를 도시한 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 밀폐용기, 11: 냉매흡입관,

12: 냉매토출관, 20: 구동부,

21: 회전축, 22: 고정자,

23: 회전자, 30: 압축기부,

31: 하우징, 32: 압축실,

33,34: 플랜지, 35: 편심부,

36: 링 피스톤, 37: 흡입구,

38: 제1토출구, 40: 제1베인,

50: 제2베인, 60: 조절장치,

61: 솔레노이드코일, 62: 가동자,

63: 연결부재, 71: 제2토출구.

Claims (4)

1. 내부에 원형의 압축실이 형성된 하우징, 상기 압축실의 내면과 접한 상태로 상기 압축실 내에서 편심 회전하는 링 피스톤, 상기 링 피스톤의 외면과 접한 상태로 진퇴하면서 상기 압축실 내부를 구획하는 제1베인, 상기 제1베인의 양측에 상기 압축실 내부와 연통하도록 각각 형성된 흡입구와 제1토출구, 상기 제1베인과 이격된 위치에서 상기 압축실 내부를 구획하도록 상기 하우징에 진퇴 가능하게 설치되는 용량가변용 제2베인, 상기 제2베인과 인접하는 쪽에 상기 압축실 내부와 연통하도록 형성되는 용량가변용 제2토출구, 및 상기 용량가변용 제2베인을 선택적으로 동작하도록 조절하는 조절장치를 포함하는 용량가변형 회전압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조절장치는 상기 제2베인을 평소 상기 링 피스톤 쪽으로 가압하는 베인스프링과, 상기 하우징의 외측에 마련되는 솔레노이드코일과, 상기 솔레노이드코일의 작용에 의해 진퇴하는 가동자와, 상기 제2베인의 진퇴를 위해 상기 가동자와 상기 제2베인 사이를 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 회전압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 조절장치는 평소 상기 가동자를 통해 상기 제2베인을 당겨서 구속하도록 동작하고, 감압운전시에 상기 제2베인의 구속을 해제하여 상기 제2베인이 상기 링 피스톤 외면에 접한 상태에서 진퇴하도록 하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 회전압축기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1토출구와 상기 제2토출구에는 각각 유체의 역류를 방지하기 위한 제1토출밸브와 제2토출밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 용량가변형 회전압축기.