KR100595725B1 - 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 원가를 절감하면서도 안정성 있게 스크롤 압축기의 흡입용량을 조절할 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소 시킬 수 있으며, 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 외형을 이루는 본체부와; 상기 본체부 내에 구비되어 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 동력발생부와; 인벌류트 형상의 선회랩을 갖는 선회스크롤과 상기 선회스크롤과 함께 압축실을 형성하도록 상기 선회스크롤의 선회랩과 맞물림되게 인벌류트 형상의 고정랩을 갖는 고정스크롤을 포함하여 구성되며, 상기 동력발생부에서 발생된 구동력을 전달받아 흡입포트를 통해 흡입된 냉매를 압축한 다음 토출포트를 통해 토출하는 압축부;를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 서로 분리된 복수개의 조리개판이 상기 흡입포트의 직경방향을 따라 조임 또는 확장 가능하게 설치되어 상기 흡입포트를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절하는 흡입량조절수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기를 제공한다.

스크롤 압축기, 흡입포트, 흡입량조절수단, 개폐판, 조리개판

Description

흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기{SCROOL COMPRESSOR HAVING SUCTION CAPACITY VARIABLE DEVICE}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 도시한 도면

도 2는 본 발명에 따른 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기의 구조를 도시한 도면

도 3은 도 2의 흡입용량 가변장치의 작동상태를 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따른 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기의 다른 실시예를 도시한 도면

도 5는 도 4의 흡입용량 가변장치의 작동상태를 도시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 본체부 21 : 동력발생부

22 : 압축부 23 : 선회스크롤

24 : 선회랩 25 : 고정스크롤

26 : 고정랩 27 : 흡입포트

28 : 토출포트 29a : 개폐판

29b : 조리개판 30 : 냉매 통과공

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡입량조절수단을 통해 흡입포트로 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절함으로써, 원가를 절감하면서도 안정성 있게 스크롤 압축기의 흡입용량을 조절할 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소 시킬 수 있으며, 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있는 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류하게 된다.

상기 스크롤 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식과는 달리 원심식이나 베인식과 같이 회전체를 이용하여 냉매 가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기이다.

이하, 종래의 스크롤 압축기의 일예를 첨부한 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 스크롤 압축기의 구성은 크게 전체적인 외형을 이루는 본체부와, 상기 본체부 내에 구비되어 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 동력발생부, 그리고 동력발생부에서 발생된 구동력을 받아 유체인 냉매를 흡입하여 압축한 다음 토출하는 압축부로 나뉘어 진다.

이를 보다 구체화 하면, 본체(1) 내의 공간부에 고정자(2a)와 회전자(2b)로 이루어져 구동력을 발생시키는 모터(2)가 고정되어 있고, 상기 모터를 이루는 회전자(2a)의 중심부에는 모터(2)의 구동력을 받아 회전되도록 크랭크 축(3)이 압입되어 있으며, 상기 크랭크 축은 본체(1) 내에 고정된 프레임(4)에 의해 베어링 지지되어 있다.

또한, 상기 크랭크 축(3)의 상단에는 인벌류트(Involute) 형상의 선회랩(5a)을 갖는 선회스크롤(5)이 편심된 상태로 결합되어 있으며, 상기 프레임(4)의 상부면에는 선회스크롤(5)과 함께 압축실(6)을 형성하도록 상기 선회스크롤(5)의 선회랩(5a)과 맞물림되게 인벌류트 형상의 고정랩(7a)을 갖는 고정스크롤(7)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 본체(1) 내의 공간부중 고정스크롤(7) 윗부분은 압축실(6)에서 압축된 냉매가 토출되기 위한 토출실(8)을 이루고 있으며, 상기 고정스크롤(7)에는 압축실(6)에서 압축된 냉매가스가 토출실(8)로 빠져나가도록 하면서 상기 토출실로 토출된 냉매가스가 다시 압축실(6)로 역류되지 못하도록 하는 체크밸브장치(12)가 갖추어져 있다.

따라서, 상기 스크롤 압축기를 냉장고나 에어컨디셔너의 냉동싸이클을 이루는 구성요소로 사용한 상태에서 상기 냉동싸이클이 운전되면, 본체(1) 내의 공간부에 고정되어 있는 모터(2)의 회전자(2b)가 회전하게 되므로 상기 회전자의 중심부에 압입된 크랭크 축(3)도 함께 회전을 하는데, 이때 상기 크랭크 축의 상단에 편심된 상태로 결합되어 있는 선회스크롤(5)이 프레임(4)과 선회스크롤(5) 사이에 설 치되어 있는 올담링(도시하지 않음)에 의해 자전운동은 방지되면서 공전운동을 하게 된다.

한편, 상기 모터(2)를 이루는 회전자(2b)의 회전에 의해 함께 회전하는 크랭크 축(3)은 본체(1) 내의 공간부에 고정되어 있는 프레임(4)에 의해 베어링 지지되어 있으므로 회전되는 과정에서 흔들리거나 하지 않고 안정을 이루게 됨은 이해 가능하다.

이와 같이 상기 선회스크롤(5)이 회전하면, 이 선회스크롤의 선회랩(5a)과 프레임(4)의 상부면에 결합되어 있는 고정스크롤(7)의 고정랩(7a)이 각각 인벌류트 형상을 가지면서 서로 맞물려 압축실(6)을 형성하고 있음을 감안할 때 상기 압축실의 체적이 변화되고, 이에 따라 흡입, 압축, 토출행정이 연속적으로 반복되는데, 상기 흡입행정시에는 냉매가 흡입포트(10)를 통해 본체(1) 내로 흡입된 다음 계속해서 압축실(6) 내로 흡입되고, 이 흡입된 냉매는 압축행정시에 상기 압축실 내에서 압축되며, 이 압축된 냉매는 토출행정시에 고정스크롤(7)에 갖추어져 있는 체크밸브장치(12)를 통해 본체(1) 내의 공간부중 고정스크롤(7) 상부인 토출실(8)로 토출된 다음 계속해서 토출포트(9)를 통해 본체(1) 외부로 빠져나간다.

이러한 스크롤 압축기는 대부분 에어콘과 같은 공기조화기에 적용하는데, 최근 에어콘의 다기능화에 부응하여 소비전력 감소 및 압축기 효율을 향상 시킬 수 있는 용량 가변형 스크롤 압축기가 요구되고 있는 추세이다.

이를 위해 종래에는 압축기의 회전수를 제어하여 압축기 용량을 가변하는 방식이 주로 알려져 있으나, 이는 복잡한 제어기(예를 들어, 인버터(Inverter) 시스 템) 등을 구비하여야 했던 바, 이로 인해 제조비용이 상승하게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 원가를 절감하면서도 안정성 있게 스크롤 압축기의 흡입용량을 조절할 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소 시킬 수 있으며, 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외형을 이루는 본체부와; 상기 본체부 내에 구비되어 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 동력발생부와; 인벌류트 형상의 선회랩을 갖는 선회스크롤과 상기 선회스크롤과 함께 압축실을 형성하도록 상기 선회스크롤의 선회랩과 맞물림되게 인벌류트 형상의 고정랩을 갖는 고정스크롤을 포함하여 구성되며, 상기 동력발생부에서 발생된 구동력을 전달받아 흡입포트를 통해 흡입된 냉매를 압축한 다음 토출포트를 통해 토출하는 압축부;를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 서로 분리된 복수개의 조리개판이 상기 흡입포트의 직경방향을 따라 조임 또는 확장 가능하게 설치되어 상기 흡입포트를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절하는 흡입량조절수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 흡입용량 가변장치의 작동상태를 도시한 도면이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 흡입용량 가변장치의 작동상태를 도시한 도면이다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기는, 외형을 이루는 본체부(20)와; 상기 본체부(20) 내에 구비되어 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 동력발생부(21)와; 인벌류트 형상의 선회랩(24)을 갖는 선회스크롤(23)과 상기 선회스크롤(23)과 함께 압축실을 형성하도록 상기 선회스크롤(23)의 선회랩(24)과 맞물림되게 인벌류트 형상의 고정랩(26)을 갖는 고정스크롤(25)을 포함하여 구성되며, 상기 동력발생부(21)에서 발생된 구동력을 전달받아 흡입포트(27)를 통해 흡입된 냉매를 압축한 다음 토출포트(28)를 통해 토출하는 압축부(22);를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 흡입포트(27)에는 이 흡입포 트(27)를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절하는 흡입량조절수단이 구비되어 있다.

상기 흡입량조절수단은 상기 흡입포트(27)가 부분적으로 개방될 수 있게 흡입포트(27)의 직경방향을 따라 개폐 가능하게 설치되는 개폐판(29a)으로서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 개폐판(29a)은 흡입포트(27)의 직경방향을 따라 개폐되며 흡입포트(27)를 부분적으로 개방시켜 이를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절할 수 있게 한다.

이때, 상기 개폐판(29a)은 원형 형상으로 형성된 것으로 예시되어 있지만, 이는 원형 이외에 사각형 및 다양한 형상으로 형성할 수 있음은 물론이다.

따라서, 이와 같은 구조는 상기와 같은 스크롤 압축기가 에어콘에 적용되었을 경우, 에어콘의 냉방에 의한 실내의 온도가 설정온도에 도달하기 전에는 상기 개폐판(29a)을 완전히 개방시켜 흡입포트(27)를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 100%로 구현하여 정상적인 냉방성능을 가질 수 있게 하고, 아울러 에어콘의 냉방에 의한 실내의 온도가 설정온도에 도달한 후에는 상기 개폐판(29a)을 통해 흡입포트(27)의 일정 부분만이 개방되도록 하여 이를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 적절히(예를 들어, 10~90%의 냉매 흡입량) 구현함으로써 압축기의 정지없이 실내온도를 유지할 수 있게 한다.

즉, 상기와 같은 구조는 종래와 같이 설정온도에 도달한 실내온도를 유지하기 위한 압축기의 정지→기동 싸이클의 반복없이 단지 냉매의 흡입량 조절을 통해 실내온도를 유지할 수 있게 하는 바, 이는 압축기의 소비전력을 감소시키고 효율을 증대시킬 수 있게 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 흡입량조절수단은 첨부한 도 4와 같이, 서로 분리된 복수개의 조리개판(29b)으로 구성되어 상기 흡입포트(27)의 직경방향을 따라 소용돌이 방식으로 조임 또는 확장 가능하게 설치될 수 있다.

이와 같은 구조는 카메라의 조리개(Iris Diaphragm)와 같은 방식으로 작동되는 것으로서, 첨부한 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 조리개판(29b)은 설정온도 및 실내온도에 따라 조임 또는 확장되며 흡입포트(27)를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절할 수 있게 한다.

또한, 상기 조리개판(29b)으로 구성된 흡입량조절수단은 흡입포트(27)의 중심을 기준으로 그 직경방향을 따라 조임 또는 확장되며 흡입포트(27) 내부에서 냉매 통과공(30)을 형성하도록 되어 있는 바, 이는 상기 개폐판(29a)으로 구성된 흡입량조절수단보다 효과적으로 냉매의 흡입량을 조절할 수 있게 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기에 의하면, 흡입량조절수단을 통해 흡입포트로 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절함으로써, 원가를 절감하면서도 안정성 있게 스크롤 압축기의 흡입용량을 조절할 수 있고, 이에 따라 소비전력을 감소 시킬 수 있으며, 압축기의 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 외형을 이루는 본체부와; 상기 본체부 내에 구비되어 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 동력발생부와; 인벌류트 형상의 선회랩을 갖는 선회스크롤과 상기 선회스크롤과 함께 압축실을 형성하도록 상기 선회스크롤의 선회랩과 맞물림되게 인벌류트 형상의 고정랩을 갖는 고정스크롤을 포함하여 구성되며, 상기 동력발생부에서 발생된 구동력을 전달받아 흡입포트를 통해 흡입된 냉매를 압축한 다음 토출포트를 통해 토출하는 압축부;를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,

   서로 분리된 복수개의 조리개판이 상기 흡입포트의 직경방향을 따라 조임 또는 확장 가능하게 설치되어 상기 흡입포트를 통해 흡입되는 냉매의 흡입량을 조절하는 흡입량조절수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 흡입용량 가변장치를 구비한 스크롤 압축기.
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