KR100635821B1 - 인버터 압축기의 급유량 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터에 의하여 구동부의 회전속도가 제어되는 인버터 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 인버터에 의한 압축기의 고주파수 운전 또는 저주파수 운전에 따른 용적펌프의 설계 기준에 상관없이 기계적인 작동에 의해서 항상 크랭크축의 오일 갤러리를 통한 적정량의 오일 공급이 이루어질 수 있도록 한 인버터 압축기의 급유량 제어장치에 관한 것으로서, 상기 크랭크축과 직각을 이루는 방향으로 오일 갤러리와 연통되게 형성되어 크랭크축의 회전에 따른 원심력에 의해서 상기 오일 갤러리를 통과하는 오일의 일부를 바이패스시키고, 원심력의 크기에 따라 바이패스되는 오일량을 조절하는 제어밸브가 구비됨으로써 기존에 과도한 오일 갤러리 인한 유토출량의 증가와 급유량 부족에 따른 압축기의 마모 및 손실에 의한 압축기의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

제어밸브, 밸브 하우징, 오일 유입구, 연통구, 바이패스홀, 피스톤

Description

인버터 압축기의 급유량 제어장치{The controling oil suppling capacity device for inverter compressor}

도 1은 일반적인 선회베인 압축기의 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1의 압축과정을 나타낸 작동상태도.

도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 반단면 사시도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 작동상태를 나타낸 것으로서,

도 4a는 압축기의 기동전 상태를 나타낸 단면도.

도 4b는 저주파수 운전상태를 나타낸 단면도.

도 4c는 고주파수 운전상태를 나타낸 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100:제어밸브

110:밸브 하우징

111:오일 유입구 112:연통구

113,114:바이패스홀

120:피스톤 130:스프링

본 발명은 인버터에 의하여 구동부의 회전속도가 제어되는 인버터 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 인버터에 의한 압축기의 고주파수 운전 또는 저주파수 운전에 따른 용적펌프의 설계 기준에 상관없이 기계적인 작동에 의해서 항상 크랭크축의 오일 갤러리를 통한 적정량의 오일 공급이 이루어질 수 있도록 한 인버터 압축기의 급유량 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 선회베인 압축기는 베인의 선회운동에 의해서 실린더의 내부에 내.외측 압축실이 형성되도록 구성한 것으로서, 도 1은 냉장고 또는 에어컨 등과 같은 밀폐형 냉매 압축기로써 적용 가능하게 본원인이 제안한 바 있는 저압식 밀폐형 선회베인 압축기이다.

상기 저압식 선회베인 압축기는, 구동부(D)와 압축부(P)가 하나의 쉘(1) 내부에 밀폐된 형태를 이루고, 상기 구동부(D)와 압축부(P)는 상.하부 양단이 메인프레임(6) 및 서브프레임(7)에 의해서 회전 가능하게 지지되는 수직의 크랭크축(8)으로 상호 연결되어 상기 크랭크축(8)을 통하여 구동부(D)의 동력이 압축부(P) 측으로 전달될 수 있도록 구성된다.

상기 구동부(D)는 상기 메인프레임(6)과 서브프레임(7)의 사이에 고정되는 스테이터(2)와, 상기 스테이터(2)의 내부에 구비되어 인가된 전원에 의해서 수직으로 관통하는 크랭크축(8)을 회전시키는 로터(3)로 구성되고, 상기 로터(3)의 상.하부에 균형추(3a)가 서로 대칭되게 형성되어 크랭크핀(81)에 의한 크랭크축(8)의 회전 불균형을 방지하도록 되어 있다.

상기 압축부(P)는 하부측의 보스(55)가 크랭크핀(81)에 결합된 선회 베인(5)이 실린더(4)의 내부에서 선회운동을 하는 것에 의하여 상기 실린더(4)의 내부로 유입된 냉매가스가 압축될 수 있도록 구성한 것으로서, 실린더(4)는 하부측으로 돌출된 내측링(41)을 포함하고, 상기 선회 베인(5)은 상부측에 원형 베인(51)이 수직으로 돌출되게 형성되어 상기 내측링(41)과 실린더(4)의 내벽 사이에 형성된 환형공간(42)의 내부에서 선회운동을 하도록 구성되어 있으며, 이 선회운동에 의하여 원형 베인(51)을 중심으로 내.외측에 압축실이 형성되도록 구성하고, 상기 압축실에서 압축된 냉매가스는 상부측 실린더(4)의 내.외측 토출구(44)(44a)를 통해서 실린더(4)의 외부로 토출될 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 메인프레임(6)과 선회 베인(5)의 사이에 자전 방지기구인 올담링(9)이 구비되며, 크랭크축(8)의 내부에는 오일 갤러리(82)를 상.하로 관통되게 형성하여 상기 크랭크축(8)의 하단부에 설치된 용적펌프(83)의 작동에 의해서 압축부(P)에 대한 급유가 이루어지도록 구성된다.

여기에 도시된 본 발명의 선회베인 압축기는 압축부(P)에 의해서 압축된 냉매가스가 실린더(4)의 내.외측 토출구(44)(44a)를 통해서 상부측 고압실(12)로 토출되는 저압식 선회베인 압축기로서, 상기 고압실(12)에 토출튜브(13)가 쉘(1)을 관통하여 설치되고, 상기 토출튜브(13)의 하부측, 즉 메인프레임(6)의 일측부에는 상기 쉘(1)을 관통하여 흡입튜브(11)가 설치된다.

이와같이 구성된 본 발명은 먼저, 인가된 전원에 의해서 구동부(D)의 로터(3)가 회전되어 크랭크축(8)이 회전되고, 상기 크랭크축(8)의 회전에 의해서 크랭크축(8)의 크랭크핀(81)에 하부측 보스(55)가 편심되게 결합된 압축부(P)의 선회베인(5)이 회전반경을 따라 선회운동을 하게 된다.

이에 따라, 실린더(4)의 내벽과 내측링(41) 사이의 환형공간(42)에 삽입된 선회베인(5)의 원형베인(51)도 함께 선회운동을 하면서 상기 환형공간(42)의 내부로 흡입된 냉매가스를 압축하게 되는데, 이때 환형공간(42)의 내부에는 원형베인(51)을 중심으로 내.외측에 각각 압축실이 형성되고, 이 압축된 냉매가스는 상기 각각의 압축실과 통하는 실린더(4)의 내.외측 토출구(44)(44a)를 통해서 상부측 고압실(12)로 토출되어 토출튜브(13)를 통한 고온 고압의 냉매가스의 송출이 이루어지게 되는 것이다.

도 2는 도 1의 압축과정을 나타낸 작동상태도이다.

이에 도시된 바와같이 본 발명은 크랭크축(8)을 통해 구동부(D)로부터 동력을 전달받아 압축부(P)의 선회 베인(5)이 구동되면(도 1 참조.), 실린더(4)의 환형공간(42) 내부에 삽입된 선회 베인(5)의 원형 베인(51)이 화살표와 같이 실린더(4)의 내벽과 내측링(41)의 사이에 형성된 환형공간(42)의 내부에서 선회운동을 하면서 흡입구(43)를 통해 환형공간(42)의 내부로 흡입된 냉매가스를 압축하게 된다.

즉, 최초의 작동상태(0°)는 상기 흡입구(43) 및 원형 베인(51)의 관통공(52)을 통해 내측 흡입실(A1)의 내부로 냉매가스의 흡입이 진행되고, 원형 베인의 외측 압축실(B2)은 흡입구(43) 및 외측 토출구(44a)와 차단된 상태에서 압축이 시작되며, 내측 압축실(A2)은 냉매가스에 대한 압축과 토출이 동시에 이루어 진다.

90°회전된 상태에서는 원형 베인의 외측 압축실(B2)에 대한 압축이 계속 진행중이며, 원형 베인의 내측 압축실(A2)은 내측 토출구(44)를 통한 압축 냉매가스의 토출이 거의 완료된 상태가 되고, 전 단계에서 존재하지 않았던 외측 흡입실(B1)이 생성되어 흡입구(43)를 통해 냉매가스의 흡입이 이루어진다.

180°회전된 상태에서는 전 단계에서 존재하던 내측 흡입실(A1)은 사라지고, 그 대신 상기 내측 흡입실(A1)이 내측 압축실(A2)로 되어 압축을 시작하게 되는 것이며, 외측 압축실(B2)은 외측 토출구(44a)와 통하게 되어 압축된 냉매가스에 대한 토출이 진행한다.

270°회전된 상태에서는 원형 베인의 외측 압축실(B2)은 외측 토출구(44a)를 통한 압축된 냉매가스에 대한 토출을 거의 완료하게 되며, 내측 압축실(A2)도 압축을 계속 진행하고, 외측 흡입실(B1)에 대한 압축은 시작되는 것으로서, 상기의 상태에서 90°더 회전되면 전 단계에서 존재하던 외측 흡입실(B1)이 외측 압축실(B2)로 되어 상기 외측 압축실(B2)에 대한 압축을 진행하면서 최초의 상태로 돌아가게 됨으로써 크랭크축의 1회전을 기준으로 한 사이클이 연속 반복적으로 이루어지게 되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 인버터 압축기에서 급유장치로써 사용되는 용적펌프는 저주파수 운전을 기준으로 하여 설계하거나 또는 고주파수 운전을 기준으로 하여 설계된다.

따라서, 저주파수 운전을 기준으로 설계된 용적펌프가 적용된 인버터 압축기 를 고주파수로 운전하는 경우, 과도한 급유가 되어 유토출량이 증가하는데 반해, 고주파수 운전을 기준으로 설계된 용적펌프가 적용된 인버터 압축기를 저주파수로 운전하는 경우에는 급유량이 부족하여 압축기의 마모 및 손실을 초래함으로써 압축기의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 인버터에 의한 압축기의 고주파수 운전 또는 저주파수 운전에 따른 용적펌프의 설계 기준에 상관없이 기계적인 작동에 의해서 항상 크랭크축의 오일 갤러리를 통한 적정량의 오일 공급이 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 크랭크축을 통하여 구동부의 동력을 전달받아 압축부에서 냉매가스에 대한 압축이 이루어지도록 구성되고, 상기 크랭크축을 관통하는 오일 갤러리가 형성되며, 상기 구동부는 인버터에 의해서 제어되는 인버터 압축기에 있어서, 상기 크랭크축과 직각을 이루는 방향으로 오일 갤러리와 연통되게 형성되어 크랭크축의 회전에 따른 원심력에 의해서 상기 오일 갤러리를 통과하는 오일의 일부를 바이패스시키고, 원심력의 크기에 따라 바이패스되는 오일량을 조절하는 제어밸브가 구비된 것을 특징으로 한 인버터 압축기의 급유량 제어장치가 제공된다.

또한, 상기 제어밸브는 일측에 크랭크축의 오일 갤러리와 연통하는 오일 유입구가 형성되고, 상기 오일 흡입구의 타측에 연통구가 형성되며, 유입구측 상.하 부에 바이패스홀이 형성된 밸브 하우징과; 상기 밸브 하우징의 내부에 이동이 자유롭게 구비되어 그 이동에 의해서 바이패스홀을 개폐시키는 피스톤과; 상기 피스톤을 상시 오일 유입구 및 바이패스홀을 폐쇄시키는 방향으로 탄력 지지하는 스프링;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 하우징의 오일 유입구 및 연통구는 상기 피스톤 및 스프링보다 작은 직경으로 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

통상의 선회베인 압축기에 있어, 본 발명은 크랭크축(8)의 오일 갤러리(82)를 통하여 공급되는 오일을 용적펌프(83)와 무관하게 크랭크축(8)의 회전속도에 따라 기계적인 작동에 의해서 적합한 급유량으로 자동 제어될 수 있도록 하는데 있고, 이를 위하여 구동부(D)와 서브프레임(7)의 사이의 크랭크축(8)에 제어밸브(100)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 제어밸브 구조를 나타낸 반단면 사시도이다.

이에 도시된 바와같이 상기 제어밸브(100)는 크랭크축(8)에 대하여 직각을 이루고 상기 크랭크축(8)의 오일 갤러리(82)와 연통되는 밸브 하우징(110)으로 구성되고, 상기 밸브 하우징(110)은 일측 및 타측으로 상기 오일 갤러리(82)와 연통하는 오일 유입구(111) 및 연통구(112)를 가지며, 상기 흡입구측의 밸브 하우징(110)에는 상.하로 바이패스홀(113)(114)이 형성된다.

그리고, 상기 밸브 하우징(110)의 내부에는 측방향으로 이동이 자유로운 피 스톤(120)을 구비하되, 상기 피스톤(120)이 밸브 하우징(110)의 오일 유입구(111)를 통하여 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 오일 유입구(111)는 피스톤(120)보다 작은 직경으로 형성된다.

또한, 상기 피스톤(120)과 밸브 하우징(110)의 연통구(112) 사이에는 피스톤(120)을 상시 오일 유입구(111)측으로 탄력 지지하는 스프링(130)이 구비되고, 상기 스프링(130)은 오일 유입구(111)의 타측 단부에 결합된 캡(140)에 의해서 밸브 하우징(110)으로부터 이탈됨이 없이 고정된다.

상기 캡(140)은 대략 오일 유입구(111)와 동일한 직경, 즉 코일스프링 형태를 이루는 스프링(130)보다 작은 직경을 갖는 연통구(112)와, 밸브 하우징(110) 측으로 연장된 길이를 갖는 관체부(141)를 포함하는데, 이때 상기 관체부(141)는 밸브 하우징(110)의 내부로 삽입될 수 있도록 상기 밸브 하우징(110)보다 작은 직경으로 형성된다.

또한, 상기 관체부(141)가 일체로 형성된 캡(140)을 밸브 하우징(110)에 결합 및 고정하기 위한 수단으로서, 관체부(141)의 선단에 외측으로 고정턱(142)이 환형으로 돌출되게 형성되고, 밸브 하우징(110)에 내측에는 상기 관체부(141)의 고정턱(142)이 삽입 고정될 수 있도록 환형의 고정홈(143)이 형성된다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 작동상태를 나타낸 것으로서, 도 4a는 작동전의 상태를 나타낸 단면도이다.

이에 도시된 바와같이 압축기의 기동전에는 밸브 하우징(110) 내부의 피스톤(120)이 스프링(130)의 탄성력에 의해서 흡입구측으로 밀려 오일 유입구(111) 및 상.하부 바이패스홀(113)(114)을 폐쇄하게 된다.

이러한 상태에서 압축기가 저속으로 운전되면, 크랭크축(8)의 회전에 의해서 피스톤(120)에 작은 원심력이 발생하게 되고, 이 원심력에 의해서 상기 피스톤(120)은 스프링(130)을 다소 압축하면서 바깥쪽으로 밀려 도 4b에 도시된 바와같이 오일 유입구(111)를 개방시킴과 아울러 상.하부 바이패스홀(113)(114)의 일부를 개방시키게 된다.

그리고, 크랭크축(8)의 오일 갤러리(82)를 수직으로 통과하는 오일에도 원심력이 생겨 오일 유입구(111)를 통하여 밸브 하우징(110)의 내부로 오일이 유입되고, 이 유입된 오일은 밸브 하우징(110)의 바이패스홀(113)(114)을 통하여 밸브 하우징(110)의 외부로 배출되는데, 이때 상기 바이패스홀(113)(114)은 저속운전으로 인한 피스톤(120)의 이동량이 적어 완전 개방된 상태가 아닌 일부만 개방된 상태이므로 오일의 바이패스를 최소화한다.

도 4c는 고속운전시 작동상태를 나타낸 것으로서, 압축기가 고속으로 운전되면, 크랭크축(8)의 고속회전에 의해서 피스톤(120)에 원심력이 크게 발생하게 되고, 이 원심력에 의해서 스프링(130)에 대한 피스톤(120)의 압축량 및 이동량도 커지게 됨으로써 밸브 하우징(110)의 바이패스홀(113)(114)이 많이 열리게 된다.

또한, 크랭크축(8)의 오일 갤러리(82)를 수직으로 통과하는 오일에 대한 원심력도 커져 오일 유입구(111)를 통하여 밸브 하우징(110)의 내부로 유입되는 오일량도 많아지게 되고, 이 유입된 많은 량의 오일은 다시 거의 개방된 상태인 바이패스홀(113)(114)을 통하여 배유됨으로써 고속운전에 따른 과도한 오일 공급을 적절 량으로 제어할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와같이 본 발명은 인버터에 의한 압축기의 고주파수 운전 또는 저주파수 운전에 따른 용적펌프의 설계 기준에 상관없이 기계적인 작동에 의해서 항상 크랭크축의 오일 갤러리를 통한 적정량의 오일 공급이 이루어질 수 있도록 함으로써 기존에 과도한 오일 갤러리 인한 유토출량의 증가와 급유량 부족에 따른 압축기의 마모 및 손실에 의한 압축기의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 크랭크축에 대하여 직각을 이루는 방향으로 돌출되게 형성되므로 구동부의 회전 불균형을 해소하기 위해 설치되었던 균형추의 기능을 겸할 수 있는 이점도 갖게 된다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 크랭크축을 통하여 구동부의 동력을 전달받아 압축부에서 냉매가스에 대한 압축이 이루어지도록 구성되고, 상기 크랭크축을 관통하는 오일 갤러리가 형성되며, 상기 구동부는 인버터에 의해서 제어되는 인버터 압축기에 있어서,

   상기 크랭크축과 직각을 이루는 방향으로 오일 갤러리와 연통되게 형성되어 크랭크축의 회전에 따른 원심력에 의해서 상기 오일 갤러리를 통과하는 오일의 일부를 바이패스시키고 원심력의 크기에 따라 바이패스되는 오일량을 조절하는 제어밸브가 구비되고;

   상기 제어밸브는 일측에 크랭크축의 오일 갤러리와 연통하는 오일 유입구가 형성되고 상기 오일 흡입구의 타측에 연통구가 형성되며 유입구측 상.하부에 바이패스홀이 형성된 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내부에 이동이 자유롭게 구비되어 그 이동에 의해서 바이패스홀을 개폐시키는 피스톤과, 상기 피스톤을 상시 오일 유입구 및 바이패스홀을 폐쇄시키는 방향으로 탄력 지지하는 스프링으로 구성되며;

   상기 밸브 하우징의 연통구는 밸브 하우징의 단부에 결합되는 캡에 형성되고, 상기 캡은 밸브 하우징 측으로 연장된 길이를 갖는 관체부를 포함하고, 상기 관체부는 관체부의 선단 외측에 형성되는 환형의 걸림턱과, 밸브 하우징의 내측에 형성되는 환형의 고정홈에 의해서 결합될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한 인버터 압축기의 급유량 제어장치.

Images