KR100608866B1

KR100608866B1 - 로터리 압축기의 용량 가변 장치

Info

Publication number: KR100608866B1
Application number: KR1020050042209A
Authority: KR
Inventors: 김정훈; 변상명; 조승연; 홍성재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-08-08

Abstract

본 발명에 의한 로터리 압축기의 용량 가변 장치는, 케이싱의 내부에 복수 개의 압축공간을 독립적으로 형성하고, 한 쪽 베인의 배면에 흡입압과 토출압의 압력이 번갈아 공급되도록 케이싱의 내부와 분리된 배압공간을 구비하는 복수 개의 실린더와; 복수 개의 실린더를 복개하면서 복수 개의 압축공간으로 구획하고, 한 쪽에는 배압공간에 연통하여 배압조절구멍과 배압밸브구멍을 연속 형성하는 복수 개의 베어링플레이트와; 압축기의 운전모드에 따라 배압공간에 흡입압의 압력을 선택적으로 공급하는 배압절환밸브와; 배압공간의 압력과 케이싱의 압력에 따라 배압조절구멍을 개폐하도록 상기 배압밸브구멍에 구비하는 배압조절밸브와; 배압공간의 압력이 흡입압일 경우에는 배압조절밸브가 배압조절구멍을 차단하도록 하는 반면 토출압일 경우에는 개방하도록 하는 배압조절스프링과; 배압밸브구멍의 끝단에 설치하여 상기 배압조절밸브의 개폐동작을 제한하는 배압밸브스토퍼로 구성함으로써, 압축기의 용량가변제어를 용이하게 하고 배관을 간소화하며 에어콘에 적용시 쾌적성과 에너지 절감성을 높이고 에어콘의 조립성을 향상시킬 수 있으며 생산비용을 절감할 수 있다. 또, 배압조절밸브를 수납하는 배압밸브구멍의 주벽에 배압공급구멍을 형성함으로써, 배압조절밸브가 열렸을 경우 배압밸브구멍의 측면에서 오일과 가스가 신속하게 공급되도록 하여 압축기 성능을 더욱 높일 수 있다.

Description

로터리 압축기의 용량 가변 장치{MODULATION APPARATUS FOR ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도,

도 2a 및 도 2b는 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 압축실 면적을 보인 개략도,

도 3은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도,

도 4는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기를 보인 종단면도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 상태를 보인 종단면도,

도 6은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 베인구속부에 대한 변형예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 전동기구부

30 : 제1 압축기구부 40 : 제2 압축기구부

41 : 제2 실린더 41a : 제2 베인슬릿

41b : 배압공간 41c : 측압유로

42 : 하부베어링 42a : 제2 토출포트

42b : 배압조절구멍 42c : 배압밸브구멍

42d : 배압공급구멍 42e : 핀구멍

43 : 제2 롤링피스톤 44 : 제2 베인

45 : 제2 토출밸브 46 : 제2 머플러

47 : 배압조절밸브 48 : 배압밸브스토퍼

49 : 배압조절스프링 50 : 베인제어유닛

51 : 저압측 연결관 52 : 고압측 연결관

53 : 공용측 연결관 54 : 2방밸브

55 : 스토퍼핀 56 : 핀스프링

DP : 가스토출관 SP1,SP2 : 제1,제2 가스흡입관

V1,V2 : 제1,제2 압축공간

본 발명은 로터리 압축기의 용량 가변 장치에 관한 것으로, 특히 2방밸브를 적용할 때 베인의 배면측 압력차와 케이싱 내부의 압력을 이용하여 해당 베인의 왕복운동을 구속하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치 및 이를 적용한 에어콘에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 압축기는 주로 에어콘과 같은 공기조화기에 적용하는 것으로, 최근 들어 에어콘의 기능이 다양해지면서 로터리 압축기 역시 용량을 가변할 수 있는 제품을 요구하는 추세이다. 로터리 압축기에서 용량을 가변하는 기술로는 주로 인버터 모터를 채용하여 압축기의 회전수를 제어하는 소위 인버터 방식이 알려져 있으나, 이 기술은 인버터 모터 자체가 고가여서 원가 부담이 클 뿐만 아니라 통계상 대부분의 에어콘은 냉방기로 사용하는 점을 감안할 때 에어콘용 압축기에서 더욱 중요한 냉방조건에서의 냉동능력을 높이는 것이 오히려 난방조건에서의 냉동능력을 높이는 것에 비해 어렵다는 한계가 있다.

이에 따라 최근에는 인버터 방식을 대신하여 실린더에서 압축되는 냉매가스의 일부를 실린더의 외부로 바이패스 시켜 압축실의 용적을 가변하는 소위 "배제용적절환에 의한 냉동능력가변기술"(이하, 배제용적절환기술로 약칭함)이 널리 알려지고 있다.

도 1은 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도이고, 도 2a 및 도 2b는 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 압축실 면적을 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 용량 가변형 로터리 압축기는, 실린더(1)의 압축공간 중간에서 압축되는 냉매의 일부를 압축기의 운전상태에 따라 바이패스할 수 있도록 상기 실린더의 바이패스구멍(1a)을 형성하고, 그 바이패스구멍(1a)에 바이패스관(P1)을 케이싱(2)의 외부로 연결 설치하며, 바이패스관(P1)의 끝단에서 분관하여 그 일단은 케이싱(2)의 토출측과 응축기(3)를 연결하는 가스토출관(P2)의 중간에 토출측 연결관(P3)으로 연결하는 반면 타단은 증발기(4)와 어큐뮬레이터(5)를 연결하는 가스흡입관(P4)의 중간에 흡입측 연결관(P5)으로 연결하고 있다. 또, 토 출측 연결관(P3)의 중간과 흡입측 연결관(P5)의 중간에는 각각 토출측 밸브(V1)와 흡입측 밸브(V2)를 설치하고, 바이패스관(P1)의 입구측 끝단에는 상기 토출측 밸브(V1)와 흡입측 밸브(V2)의 개폐에 따라 상기 실린더(1)의 바이패스구멍(1a)을 개폐하도록 바이패스밸브(V3)를 설치하고 있다.

도면중 미설명 부호인 6은 회전축, 7은 롤링피스톤, 8은 베인이다.

상기와 같은 종래 용량 가변형 로터리 압축기에서 압축기가 정상운전을 하는 경우에는 도 1의 토출측 밸브(V1)가 열리고 흡입측 밸브(V2)가 닫힘에 따라 가스토출관(P2)으로 토출되던 냉매의 일부가 실선 화살표를 따라 바이패스관(P1)으로 유입되고 그 고압의 냉매가 도 2a에서와 같이 바이패스밸브(V3)를 밀어 상기 실린더(1)의 바이패스구멍(1a)을 차단함으로써 실린더(1)의 압축공간으로 흡입되는 냉매 전부가 압축되면서 토출되는 상기한 가스토출관(P2)으로 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

반면, 압축기가 절약운전을 하는 경우에는 도 1의 토출측 밸브(V1)가 닫히고 흡입측 밸브(V2)가 열림에 따라 바이패스밸브(V3)의 압력배면이 흡입압 환경이 되면서 도 2b에서와 같이 상기 바이패스밸브(V3)가 밀려 바이패스구멍(1a)이 열리고 이 열린 바이패스구멍(1a)을 통해 압축공간에서 압축되던 냉매의 일부가 도 1의 점선 화살표를 따라 흡입측 연결관(P5)을 통해 어큐뮬레이터(5)로 바이패스됨으로써 실린더(1)의 압축공간으로 흡입되는 냉매의 일부만 압축되어 토출되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 로터리 압축기의 용량 가변 장치는, 실린더의 측면에 바이패스회로를 별도로 설치함에 따라 절약운전시 가스가 바이패스될 때 저항 이 커지면서 냉동능력저하율이 작고 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또, 압축기 케이싱(2)의 외부에 바이패스관(P2)과 토출측 연결관(P3) 그리고 흡입측 연결관(P5)을 설치하여 에어콘의 배관에 연결함에 따라 에어콘 배관을 조립하는 작업이 난해할 뿐만 아니라 상기 배관에 토출측 밸브(V1)와 흡입측 밸브(V2)를 별도로 설치하여야 함에 따라 부품수가 증가하여 비용이 가중되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 로터리 압축기의 용량 가변 장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 절약운전시 냉동능력저하율을 높여 효율을 높일 수 있는 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 압축기의 용량 가변 장치를 용이하면서도 간소하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라 부품수를 줄여 생산비용을 절감할 수 있는 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 복수 개의 압축공간을 독립적으로 형성하고, 그 압축공간을 각각의 롤링피스톤과 베인에 의해 흡입실과 압축실로 구획하며, 그 중 어느 한 쪽 베인의 배면에 흡입압과 토출압의 압력이 번갈아 공급되도록 케이싱의 내부와 분리된 배압공간을 구비하는 복수 개의 실린더와; 복수 개의 실린더를 복개하면서 복수 개의 압축공간으로 구획하고, 그 중 어느 한 쪽에는 배압공간에 연통하여 케이싱 내 토출압의 압력이 상기 배압공간으로 공 급되도록 배압조절구멍과 배압밸브구멍을 연속 형성하는 복수 개의 베어링플레이트와; 실린더의 흡입측에서 분관하여 상기 배압공간에 연통 설치하는 관로상에 개폐 가능하게 설치하여 압축기의 운전모드에 따라 배압공간에 흡입압의 압력을 선택적으로 공급하는 배압절환밸브와; 배압공간의 압력과 케이싱의 압력에 따라 배압조절구멍을 개폐하도록 상기 배압밸브구멍에 구비하는 배압조절밸브와; 배압공간의 압력이 흡입압일 경우에는 배압조절밸브가 배압조절구멍을 차단하도록 하는 반면 토출압일 경우에는 개방하도록 하는 배압조절스프링과; 배압밸브구멍의 끝단에 설치하여 상기 배압조절밸브의 개폐동작을 제한하는 배압밸브스토퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도이고, 도 4는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기를 보인 종단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 상태를 보인 종단면도이고, 도 6은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 베인구속부에 대한 변형예를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 복식 로터리 압축기는, 복수 개의 가스흡입관(SP1)(SP2)과 한 개의 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부(20)와, 케이싱(10)의 하측에 설치하여 상기 전동기구부(20)에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 제1 압축기구부(30) 및 제2 압축기구부(40)와, 복구 개의 가스흡입관(SP1)(SP2)과 가스토출관(DP)의 중간에 연결 설치하여 후술할 제2 베인(44)의 배면을 고압분위기 또는 저압분위기로 절환하면서 상기한 제2 베인(44)을 지지함과 아울러 제2 베인(44)의 측면에 고압의 압력을 공급하여 상기 제2 베인(44)의 배면에 공급되는 압력과 측면에 공급되는 압력의 차이에 의해 상기한 제2 베인(44)을 선택적으로 구속하는 베인제어유닛(50)으로 구성한다.

전동구동부(20)는 정속 구동을 하거나 또는 인버터 구동을 하는 것으로 케이싱(10)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정자(21)와, 고정자(21)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기한 고정자(21)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(22)와, 회전자(22)에 결합하여 회전력을 상기한 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)로 전달하는 회전축(23)으로 이루어진다.

제1 압축기구부(30)는 환형으로 형성하여 케이싱(10)의 내부에 설치하는 제1 실린더(31)와, 제1 실린더(31)의 상하 양측을 복개하여 함께 제1 압축공간(V1)을 이루면서 상기한 회전축(23)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링플레이트(이하,상부베어링)(32) 및 중간베어링플레이트(이하,중간베어링)(33)와, 회전축(23)의 상측 편심부에 회전 가능하게 결합하여 제1 실린더(31)의 제1 압축공간(V1)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(34)과, 제1 롤링피스톤(34)의 외주면에 압접하도록 제1 실린더(31)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제1 실린더(31)의 제1 내부공간(V1)을 제1 흡입실과 제1 압축실로 각각 구획하는 제1 베인(35)과, 제1 베인(35)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 제1 베인스 프링(36)과, 상부베어링(32)의 중앙부근에 구비한 제1 토출구(32a) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 제1 내부공간(V1)의 압축실에서 토출되는 냉매가스의 토출을 조절하는 제1 토출밸브(37)와, 제1 토출밸브(37)를 수용하도록 내부체적을 구비하여 상기 상부베어링(32)에 결합하는 제1 머플러(38)로 이루어진다.

제2 압축기구부(40)는 환형으로 형성하여 케이싱(10) 내부의 제1 실린더(31) 하측에 설치하는 제2 실린더(41)와, 제2 실린더(41)의 상하 양측을 복개하여 함께 제2 압축공간(V2)을 이루면서 상기한 회전축(23)을 반경방향 및 축방향으로 지지하는 중간베어링(33) 및 하부베어링(42)과, 회전축(23)의 하측 편심부에 회전 가능하게 결합하여 제2 실린더(41)의 제2 압축공간(V2)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제2 롤링피스톤(43)과, 제2 롤링피스톤(43)의 외주면에 압접하거나 이격되도록 제2 실린더(41)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제2 실린더(41)의 제2 압축공간(V2)을 제2 흡입실과 제2 압축실로 각각 구획 또는 연통하는 제2 베인(44)과, 하부베어링(42)의 중앙부근에 구비한 제2 토출구(42a) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 제2 압축실에서 토출되는 냉매가스의 토출을 조절하는 제2 토출밸브(45)와, 제2 토출밸브(45)를 수용하도록 소정의 내부체적을 구비하여 상기 하부베어링(42)에 결합하는 제2 머플러(46)로 이루어진다.

제2 실린더(41)는 도 4에서와 같이 제2 압축공간(V2)을 이루는 내주면의 일측에 상기한 제2 베인(44)이 반경방향으로 왕복운동을 하도록 제2 베인슬릿(41a)을 형성하고, 제2 베인슬릿(41a)의 일측에는 냉매를 제2 압축공간(V2)으로 유도하는 제2 흡입구(미도시)를 반경방향으로 형성하며, 제2 베인슬릿(41a)의 타측에는 냉매 를 케이싱(10)의 내부로 토출하는 제2 토출안내홈(미도시)을 축방향으로 경사지게 형성한다. 또, 제2 베인슬릿(41a)의 방사상 후방측에는 후술할 베인제어유닛(50)의 공용측 연결관(53)에 연통하여 제2 베인(44)의 후방측에 흡입압 또는 토출압 분위기를 이루도록 소정의 내부체적을 가지는 배압공간(41b)을 형성하고, 제2 베인(44)의 운동방향에 대해 직교하거나 또는 소정의 엇갈림각을 갖는 방향으로 케이싱(10)의 내부와 제2 베인슬릿(41a)을 연통하여 토출압으로 제2 베인(44)을 구속하도록 측압유로(41c)를 형성한다.

배압공간(41b)은 후술할 베인제어유닛(50)의 공용측 연결관(53)과 연통하여 상기 제2 베인(44)이 완전히 후진하여 제2 베인슬릿(41a)에 수납되더라도 그 제2 베인(44)의 후면이 상기한 공용측 연결관(53)을 통해 공급되는 압력에 대해 압력면을 이루도록 소정의 내부체적을 갖게 형성한다.

측압유로(41c)는 제2 베인(44)을 중심으로 제2 실린더(41)의 토출안내홈(41c)쪽에 형성하는 것으로, 상기 제2 베인(44)의 높이 방향을 따라 복수 개(도면에선, 상하 양단의 경우를 도시함) 형성하는 것이 바람직하다. 또, 측압유로(41c)의 전체 단면적은 배압공간(41b)을 통해 제2 베인(44)의 배면에 가하는 압력면 넓이 보다 같거나 좁게 형성하는 것이 상기한 제2 베인(44)이 과도하게 구속되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.

하부베어링(42)은 제2 실린더(41)와 함께 제2 압축공간(V2)을 형성하도록 원판모양으로 형성하되 배압공간(41b)을 이루는 부위에는 배압조절구멍(42b)을 형성하고, 배압조절구멍(42b)의 입구단에는 상기 배압공간(41b)의 압력변화에 따라 배 압조절구멍(42b)을 개폐하는 배압조절밸브(47)를 수용하도록 배압밸브구멍(42c)을 확장 형성하며, 배압밸브구멍(42c)의 끝단에는 상기 배압조절밸브(47)의 열림정도를 제어하도록 배압밸브스토퍼(48)를 고정 설치한다. 또, 배압밸브구멍(42c)의 일측 주벽에는 케이싱(10)의 압력이 배압조절구멍(42b)을 통해 상기한 배압공간(41b)으로 공급되도록 배압공급구멍(42d)을 형성한다.

배압조절밸브(47)는 상기 배압조절구멍(42c)의 내부에서 축방향으로 움직이도록 판형으로 형성하되 그 외주면에는 가스나 오일이 유통될 수 있도록 수 개의 유체유동홈(미도시)을 형성할 수도 있다. 또, 배압조절밸브(47)와 배압조절구멍(42b)의 사이에는 배압공간(41b)의 압력이 흡입압인 경우에는 배압조절밸브(47)가 배압조절구멍(42b)을 닫도록 하는 반면 토출압인 경우에는 열도록 압축코일스프링으로 된 배압조절스프링(48)을 설치하여 이루어진다. 배압조절스프링(48)은 배압조절밸브(47)의 하측에서 인장코일스프링을 이용하여 배압조절밸브(47)와 배압밸브스토퍼(48) 사이에 설치할 수도 있다.

배압밸브스토퍼(48)는 판체로 형성하여 하부베어링(42)의 배압밸브구멍(42b)을 복개하도록 그 저면에 볼트 체결하고, 그 중앙에는 케이싱(10)의 압력을 배압조절밸브(47)의 압축배면에 공급하도록 가압구멍(48a)을 형성한다.

여기서, 제2 실린더(41)는 필요에 따라 제1 실린더(31)와 압축공간(V1)의 용적을 동일하게 형성할 수도 있고 상이하게 형성할 수도 있다. 예컨대, 두 실린더(31)(41)의 용적을 동일하게 형성하는 경우에는 어느 한 쪽 실린더를 절약운전하면 나머지 다른 실린더의 용적만 일을 하므로 압축기 성능은 50%로 가변되는 반면 두 실린더(31)(41)의 용적을 상이하게 형성하는 경우에는 정상운전을 하는 나머지 실린더의 용적만큼의 비율로 압축기 성능이 가변되는 것이다.

베인제어유닛(50)은 제2 실린더(41)의 흡입측에서 연통하는 저압측 연결관(51)의 중간에 설치하여 흡입압의 냉매가스가 제2 실린더(41)의 배압공간(41b)으로 유입되는 것을 제어하는 2방밸브인 배압절환밸브(51)와, 제2 실린더(41)에 구비하여 제2 베인(44)이 상기 제2 실린더(41)의 제2 베인슬릿(44)에 밀착하도록 상기한 제2 베인(44)의 측면에 토출압을 공급하는 베인구속부로 이루어진다.

베인구속부는 전술한 바와 같이 케이싱(10) 내부의 토출압이 상기 제2 베인(44)의 두께방향 측면으로 공급되도록 상기한 제2 실린더(41)에 적어도 한 개 이상(도면에선 상하 양측)의 측압유로(41c)를 형성하되, 제2 베인(44)을 기준으로 토출안내홈(41c)쪽에 그 베인의 높이방향을 따라 동일한 단면적으로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 베인구속부는 도 6에서와 같이 하부베어링(42)에 구비하는 핀구멍(42e)에 미끄러지게 삽입하여 배압공간(41b)과 케이싱(10) 내부의 압력차에 따라 제2 베인(44)을 향해 가압되어 상기한 제2 베인(44)의 핀걸림홈(44a)을 걸어 구속하는 스토퍼핀(55)과, 그 스토퍼핀(55)을 복귀시켜 제2 베인(44)과 이격되도록 하는 핀스프링(56)으로 구성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 3은 응축기, 4는 증발기, 31b는 제1 흡입구이다.

상기와 같은 본 발명 로터리 압축기의 용량 가변 장치가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부(20)의 고정자(21)에 전원을 인가하여 회전자(22)가 회전하면, 회전축(23)이 회전자(22)와 함께 회전하면서 전동기구부(20)의 회전력을 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)에 전달하고, 에어콘에서의 필요 용량에 따라 제1 압축기구부(30)와 제2 압축기구부(40)가 함께 정상운전을 하여 대용량의 냉력을 발생하거나 제1 압축기구부(30)만 정상운전을 하고 제2 압축기구부(40)는 절약운전을 실시하여 소용량의 냉력을 발생한다.

여기서, 상기한 압축기 또는 이를 적용한 에어콘이 정상운전을 하는 경우에는 도 5a에서와 같이 2방밸브인 배압조절밸브(54)가 폐쇄되어 배압공간(41b)의 내부압력은 대략 흡입압과 토출압의 중간 정도가 된다. 이 상태가 되면 배압공간(41b)의 가스력에 의한 힘과 배압조절스프링(49)의 탄성력을 합한 힘이 케이싱(10)의 내부압력에 의한 힘 보다 커지면서 상기 배압조절밸브(47)가 개방되고, 이 열린 배압조절구멍(42b)과 그 주벽의 배압공급구멍(42d)을 통해 케이싱(10) 내부의 오일이 함께 배압공간(41b)으로 신속하게 유입되어 상기한 배압공간(41b)은 고압을 형성하면서 제2 베인(44)을 지지하여 자유롭게 왕복운동을 하도록 하는 동시에 오일이 제2 베인(44)과 제2 베인슬릿(41a) 사이를 윤활하게 된다. 이렇게 하여 제1 베인(35)과 제2 베인(44)이 각각의 롤링피스톤(34)(43)에 압접되어 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 흡입실과 압축실로 구획하면서 각각의 흡입실로 흡입되는 냉매 전체를 압축하여 토출함으로써 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 100% 운전을 하게 된다.

다음, 상기한 압축기 또는 이를 구비한 에어콘이 절약운전을 하는 경우에는 도 5b에서와 같이 2방밸브인 배압조절밸브(50)가 개방되어 배압공간(41b)이 저압이 되면서 배압공간(41b)의 가스력에 의한 힘과 배압조절스프링(49)의 탄성력을 합한 힘이 반대로 케이싱(10)의 내부압력에 의한 힘 보다 작아면서 상기 배압조절밸브(47)가 배압조절구멍(42b)을 닫아 상기한 배압공간(41b)의 압력이 제2 압축공간(V2)의 압력 보다 낮아지도록 한다. 이 과정에서 제2 베인(44)이 후퇴하여 제2 베인슬릿(41a)에 수납되고, 제2 실린더의 측압유로(41c)를 통해 고압의 가스력이 제2 베인(44)에 작용하여 그 제2 베인(44)을 제2 베인슬릿(41a)의 측면으로 밀착시켜 구속하게 된다. 이렇게 하여 제2 실린더(41)의 압축실과 흡입실이 연통됨에 따라 제2 실린더(41)의 흡입실로 흡입되는 냉매 전체가 압축되지 않고 롤링피스톤(43)의 궤적을 따라 다시 흡입실로 이동하게 되어 제2 압축기구부(40)는 일을 하지 않음으로써 결국 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 제1 압축기구부(30)의 용량만큼만 운전을 하게 된다.

한편, 도 6에서와 같이 베인구속부로 스토퍼핀을 이용하는 경우 정상운전시에는 제2 실린더(41)의 배압공간(41b)의 압력에 의한 힘과 핀스프링(56)의 탄성력을 합한 힘이 제2 머플러(46) 내부의 압력에 의한 힘 보다 커서 상기한 스토퍼핀(55)이 하향으로 밀려 내려가면서 상기한 제2 베인(44)이 제2 베인슬릿(41a)에서 자유롭게 직선 왕복운동을 하는 반면, 절약운전시에는 배압공간(41b)의 압력에 의한 힘과 핀스프링(56)의 탄성력을 합한 힘이 제2 머플러(46)의 내부공간의 압력에 의한 힘 보다 작아 스토퍼핀(55)이 밀려 올라가면서 제2 베인(44)의 핀걸림홈(44a) 에 끼워져 제2 베인(44)의 직선운동을 구속하게 된다.

본 발명에 의한 로터리 압축기의 용량 가변 장치는, 2방밸브인 배압절환밸브와 배압조절밸브를 이용하여 한 쪽 베인의 배면과 측면에 압력차를 발생시키고 그 베인을 선택적으로 구속하면서 해당 실린더의 압축공간을 흡입실과 압축실로 구획하거나 연통되도록 구성함으로써, 압축기의 용량가변제어를 용이하게 하고 배관을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 이 압축기를 에어콘에 적용할 때 모드절환이 용이하여 쾌적성과 에너지 절감성을 높이고 다른 배관과의 간섭을 미연에 방지하여 에어콘의 조립성을 향상시킬 수 있고 밸브의 개수를 줄여 생산비용을 절감할 수 있다. 또, 배압조절밸브를 수납하는 배압밸브구멍의 주벽에 배압공급구멍을 형성함으로써, 배압조절밸브가 열렸을 경우 배압밸브구멍의 측면에서 오일과 가스가 신속하게 공급되도록 하여 압축기 성능을 더욱 높일 수 있다.

Claims

케이싱의 내부에 복수 개의 압축공간을 독립적으로 형성하고, 그 압축공간을 각각의 롤링피스톤과 베인에 의해 흡입실과 압축실로 구획하며, 그 중 어느 한 쪽 베인의 배면에 흡입압과 토출압의 압력이 번갈아 공급되도록 케이싱의 내부와 분리된 배압공간을 구비하는 복수 개의 실린더와;

복수 개의 실린더를 복개하면서 복수 개의 압축공간으로 구획하고, 그 중 어느 한 쪽에는 배압공간에 연통하여 케이싱 내 토출압의 압력이 상기 배압공간으로 공급되도록 배압조절구멍과 배압밸브구멍을 연속 형성하는 복수 개의 베어링플레이트와;

실린더의 흡입측에서 분관하여 상기 배압공간에 연통 설치하는 관로상에 개폐 가능하게 설치하여 압축기의 운전모드에 따라 배압공간에 흡입압의 압력을 선택적으로 공급하는 배압절환밸브와;

배압공간의 압력과 케이싱의 압력에 따라 배압조절구멍을 개폐하도록 상기 배압밸브구멍에 구비하는 배압조절밸브와;

배압공간의 압력이 흡입압일 경우에는 배압조절밸브가 배압조절구멍을 차단하도록 하는 반면 토출압일 경우에는 개방하도록 하는 배압조절스프링과;

배압밸브구멍의 끝단에 설치하여 상기 배압조절밸브의 개폐동작을 제한하는 배압밸브스토퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치.
제1항에 있어서,

배압조절밸브는 상기 배압조절구멍의 내부에서 축방향으로 움직이도록 판형으로 형성하고, 배압조절스프링은 압축코일스프링으로 이루어져 배압조절구멍과 배압조절밸브 사이에 배치하며, 배압밸브스토퍼의 중앙에는 케이싱의 압력을 배압조절밸브의 압축배면에 공급하도록 가압구멍을 형성하고, 배압밸브구멍의 주벽에는 케이싱의 압력이 배압조절구멍을 통해 배압공간으로 공급되도록 배압공급구멍을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치.
제2항에 있어서,

실린더에는 케이싱 내부의 토출압을 상기 베인의 두께방향 측면으로 공급하여 그 베인이 베인슬릿에 밀착되어 구속되도록 적어도 한 개 이상의 측압유로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치.
제2항에 있어서,

베인이 상사점에 도달하였을 때 중첩되도록 베어링플레이트에 핀구멍을 형성하고, 배압공간과 케이싱 내부의 압력차에 따라 상기 베인을 향해 가압되어 그 베인을 걸어 구속하도록 스토퍼핀을 상기한 핀구멍에 미끄러지게 삽입 설치하며, 스토퍼핀에는 배압공간의 압력이 토출압인 경우 상기 스토퍼핀을 복귀시켜 베인과 이격되도록 하는 핀스프링을 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복식 로터리 압축기의 용량 가변 장치.