KR100677524B1

KR100677524B1 - 밸브조립체 및 이를 적용한 로터리 압축기

Info

Publication number: KR100677524B1
Application number: KR1020050058543A
Authority: KR
Inventors: 김정훈; 변상명; 조승연; 홍성재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-02-02
Also published as: KR20070002853A

Abstract

본 발명은 밸브조립체 및 이를 적용한 로터리 압축기에 관한 것으로, 압축기구부의 흡입측과 토출측 그리고 베인챔버에 각각 연결하도록 적어도 3개의 연결관을 가지는 동시에 일측에는 흡입측 연결관에서 분지하여 연결하는 반면 타측에는 토출측 연결관에서 분지하여 연결하는 주입관을 각각 구비하여 흡입압과 토출압을 공급하도록 금속재질로 형성하는 밸브하우징과, 금속재질로 형성하여 그 내부에 연통구멍을 축방향으로 관통 형성하고 연통구멍의 일측에 역류방지밸브를 장착하여 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입하는 모드전환밸브와, 흡입측 주입관의 분지지점 보다 상류의 흡입측 연결관에 설치하여 상기한 밸브하우징의 일측에 흡입압을 공급하거나 차단하는 배압전환밸브를 포함한 밸브유닛으로 구성함으로써, 압축기의 용량가변제어를 용이하게 하고 배관을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 이 압축기를 에어콘에 적용할 때 모드전환이 용이하여 쾌적성과 에너지 절감성을 높일 수 있고 다른 배관과의 간섭을 줄여 에어콘의 조립성을 향상시킬 수 있으며 밸브의 개수를 줄여 생산비용을 절감할 수 있다. 또, 모드전환밸브를 금속재질로 제작하여 베인챔버 등에 용접하여 연결할 때 용접열에 의해 밸브가 변형되거나 장시간 사용으로 인해 마모되는 것을 막아 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

밸브조립체 및 이를 적용한 로터리 압축기{VALVE ASSEMBLY AND ROTARY COMPRESSOR WITH THIS}

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 5는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명 밸브조립체의 일례에서 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 동작을 보인 종단면도,

도 7a 및 도 7b는 본 발명 밸브조립체의 변형예에서 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 동작을 보인 종단면도,

도 8 및 도 9는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 베인을 고정하는 방식을 각각 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 전동기구부

30 : 제1 압축기구부 40 : 제2 압축기구부

41 : 제2 실린더 41a : 제2 베인슬롯

41b : 배압공간 42 : 하부베어링

43 : 제2 롤링피스톤 44 : 제2 베인

45 : 제2 토출밸브 50 : 밸브유닛

51 : 밸브스프링 51a : 공용측 연결관

51b : 흡입측 연결관 51c : 토출측 연결관

51d : 흡입측 주입관 51e : 토출측 주입관

52 : 모드전환밸브 52a,52b : 제1,제2 차단부

52c : 연통부 52d : 연통구멍

53 : 역류방지밸브 54,55 : 제1,제2 밸브스프링

56 : 배압전환밸브 57 : 밸브스토퍼

57a : 밸브시트면 SP1,SP2 : 제1,제2 가스흡입관

S1,S2 : 제1,제2 압축공간

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로, 특히 베인챔버에 흡입압 또는 토출압의 압력을 교차 공급하여 베인을 지지하는 밸브조립체 및 이를 적용한 로터리 압축기에 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, 절약운전으로 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 중 간에 토출측 연결관(P3)으로 연결하는 반면 타단은 증발기(5)와 어큐뮬레이터(6)를 연결하는 가스흡입관(P4)의 중간에 흡입측 연결관(P5)으로 연결하고 있다. 또, 토출측 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 7은 회전축, 8은 롤링피스톤, 9는 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(6)로 바이패스됨으로써 실린더(1)의 압축공간으로 흡입되는 냉매의 일부만 압축되어 토출되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 로터리 압축기의 용량 가변 장치는, 실린더(1)의 측면에 바이패스회로를 별도로 설치함에 따라 절약운전시 가스가 바이패스될 때 저항이 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 밸브조리체 및 이를 적용한 로터리 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

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

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입측과 토출측 그리고 베인챔버에 각각 연결하도록 적어도 3개의 연결관을 가지는 동시에 일측에는 흡입측 연결관에서 분지하여 연결하는 반면 타측에는 토출측 연결관에서 분지하여 연결하는 주입관을 각각 구비하여 흡입압과 토출압을 공급하도록 금속재질로 형성하는 밸브하우징과, 금속재질로 형성하여 그 내부에 연통구멍을 축방향으로 관통 형성하고 연통구멍의 일측에 역류방지밸브를 장착하여 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입하는 모드전환밸브와, 흡입측 주입관의 분지지점 보다 상류의 흡입측 연결관에 설치하여 상기한 밸브하우징의 일측에 흡입압을 공급하거나 차단하는 배압전환밸브를 포함한 것을 특징으로 하는 밸브조립체를 제공한다.

또, 복수 개의 베어링플레이트와 함께 압축공간을 형성하고 그 압축공간에 연통하는 베인슬롯을 형성하며 베인슬롯의 외곽측에 밀폐된 베인챔버를 형성하여 상기한 토출압 상태를 유지하는 케이싱의 내부에 고정 설치하는 실린더와, 실린더의 압축공간에서 회전축에 편심 결합되어 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 롤링피스톤에 압접하여 실린더의 베인슬롯에서 직선으로 왕복운동을 하면서 상기한 롤링피스톤과 함께 냉매를 흡입 압축하여 케이싱의 내부로 토출하는 베인을 포함한 압축기구부와; 압축기구부의 흡입측과 토출측 그리고 베인챔버에 각각 연결하도록 적어도 3개의 연결관을 가지는 동시에 일측에는 흡입측 연결관에서 분지하여 연결하는 반면 타측에는 토출측 연결관에서 분지하여 연결하는 주입관을 각각 구비하여 흡입압과 토출압을 공급하도록 금속재질로 형성하는 밸브하우징과, 금속재질로 형성하여 그 내부에 연통구멍을 축방향으로 관통 형성하고 연통구멍의 일측에 역류방지밸브를 장착하여 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입하는 모드전환밸브와, 흡입측 주입관의 분지지점 보다 상류의 흡입측 연결관에 설치하여 상기한 밸브하우징의 일측에 흡입압을 공급하거나 차단하는 배압전환밸브를 포함한 밸브유닛으로 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 밸브조립체 및 이를 적용한 로터리 압축기를 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 5는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명 밸브조립체의 일례에서 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 동작을 보인 종단면도이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명 밸브조립체의 변형예에서 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 동작을 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, 제2 압축기구부의 제2 베인(44)의 배면을 고압분위기 또는 저압분위기로 전환하면서 상기한 제2 압축기구부(40)가 정상운전 또는 절약운전을 하도록 하는 밸브유닛(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(S1)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(S1)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 압축공간(S1)을 제1 흡입실과 제1 압축실로 각각 구획하는 제1 베인(35)과, 제1 베인(35)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 베인지지스프링(36)과, 상부베어링(32)의 중앙부근에 구비한 제1 토출구(32a) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 제1 압축공간(S1)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(S2)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(S2)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(S2)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(S2)을 이루는 내주면의 일측에 상기한 제2 베인(44)이 반경방향으로 왕복운동을 하도록 제2 베인슬롯(41a)을 형성하고, 제2 베인슬롯(41a)의 일측에는 냉매를 제2 압축공간(S2)으로 유도하는 제2 흡입구(미도시)를 반경방향으로 형성하며, 제2 베인슬롯(41a)의 타측에는 냉매를 케이싱(10)의 내부로 토출하는 제2 토출안내홈(미도시)을 축방향으로 경사지게 형성한다. 또, 제2 베인슬롯(41a)의 방사상 후방측에는 후술할 밸브유닛(50)의 공용측 연결관(51a)에 연통하여 제2 베인(44)의 후방측이 흡입압 또는 토출압 분위기를 이루도록 밀폐공간으로 된 베인챔버(41b)를 형성한다.

베인챔버(41b)는 밸브유닛(50)의 공용측 연결관(53)과 연통하여 상기 제2 베인(44)이 완전히 후진하여 제2 베인슬롯(41a)에 수납되더라도 그 제2 베인(44)의 후면이 상기한 공용측 연결관(51a)을 통해 공급되는 압력에 대해 압력면을 이루도록 소정의 내부체적을 갖게 형성한다.

여기서, 제2 실린더(41)는 필요에 따라 제1 실린더(31)와 압축공간(S1)의 용 적을 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.

밸브유닛(50)은 도 5에서와 같이 케이싱(10)의 외부에 고정 설치하고 그 내부에 소정의 내부공간을 가지는 밸브하우징(51)과, 밸브하우징(51)의 내부에 설치하여 후술할 공용측 연결관(51a)을 흡입측 연결관(51b)과 토출측 연결관(51c)에 교차 연통시켜 상기한 베인챔버(41b)의 내부압력을 흡입압과 토출압으로 교차 형성되도록 하는 모드전환밸브(52)와, 모드전환밸브(52)의 연통구멍(52d)을 개폐하도록 그 모드전환밸브(52)의 일측면, 보다 정확하게는 후술할 흡입측 모세관쪽에 설치하는 역류방지밸브(53)와, 모드전환밸브(52)의 양측에 구비하여 상기한 모드전환밸브(52)의 탄력 지지하는 제1 밸브스프링(54) 및 제2 밸브스프링(55)과, 양쪽 밸브스프링(54)(55)과 함께 모드전환밸브(52)가 밸브하우징(51)의 내부에서 이동하면서 공용측 연결관(51a)을 흡입측 연결관(51b) 또는 토출측 연결관(51c)에 연결시킬 수 있도록 후술할 흡입측 연결관(51b)의 중간에 설치하는 배압전환밸브(56)로 이루어진다.

밸브하우징(51)은 금속재질로 이루어져 양측이 상기한 모드전환밸브(52)와 밸브스프링(54)(55)을 삽입한 후 폐쇄되도록 원통모양으로 형성하되, 후술할 흡입측 주입관(51d)쪽에는 밸브스토퍼(57)를 삽입하여 폐쇄시키고 그 밸브스토퍼(57)에 는 절약운전시 역류방지밸브(53)를 차단하도록 밸브시트면(57a)을 돌출 형성한다. 또, 밸브하우징(51)의 일측 주벽에는 그 밸브하우징(51)의 내부공간을 제2 실린더(41)의 베인챔버(41b)에 연통하는 공용측 연결관(51a)을 연결하고, 밸브하우징(51)의 타측 주벽에는 그 밸브하우징(51)의 내부공간을 제2 실린더(41)의 흡입측에 연통하는 흡입측 연결관(51b)과 밸브하우징(51)의 내부공간을 제2 실린더(41)의 토출측에 연통하는 토출측 연결관(51c)을 연결 설치한다. 또, 흡입측 연결관(51b)의 중간, 보다 정확하게는 배압전환밸브(56)의 하류에서 상기한 밸브하우징(51)의 일측면에 흡입측 주입관(51d)을 연결 설치하고, 토출측 연결관(51c)의 중간에서 상기한 밸브하우징(51)의 타측면에 토출측 주입관(51e)을 연결 설치한다.

공용측 연결관(51a)은 케이싱(10)을 관통하여 제2 실린더(41)의 베인챔버(41b)에 연통하여 연결하고, 흡입측 연결관(51b)은 어큐뮬레이터(6)의 출구측, 즉 제2 가스흡입관(SP2)의 중간에 분지하여 연결하며, 토출측 연결관(51c)은 케이싱(10)의 내부공간, 보다 바람직하게는 오일이 유입될 수 있도록 제2 압축기구부(40)의 하측에 연통하여 연결한다. 여기서, 토출측 연결관(51c)을 가스토출관(DP)의 중간에서 분지하여 연결할 수도 있다.

모드전환밸브(52)는 밸브하우징(51)의 내부에서 미끄러지게 결합하는 것으로, 밸브하우징(51)의 용접시 변형되거나 장시간 사용시 밸브하우징(51)과 마모되는 것을 방지할 수 있도록 금속재질 또는 내열성이나 내마모성이 우수한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 모드전환밸브(52)는 좌우 양측에는 흡입측 연결관(51b)과 토출측 연결관 (51c)을 개폐할 수 있는 길이를 가지고 각각의 바깥쪽에서 배압전환밸브(56)를 통해 유입된 냉매에 의해 가압되도록 상기한 밸브하우징(51)의 내주면에 미끄럼 접촉하는 제1 차단부(52a)와 제2 차단부(52b)를 큰 직경으로 형성하고, 양쪽 차단부(52a)(52b)의 사이에는 그 양측 차단부(52a)(52b)를 연결하여 흡입측 연결관(51b)이나 토출측 연결관(51c)을 공용측 연결관(51a)에 연통시키는 연통부(54c)를 작은 직경으로 형성하며, 그 내부에는 밸브하우징(51)의 양측을 연통하도록 길이방향으로 연통구멍(52d)을 형성한다. 연통구멍(52d)의 일측면, 즉 흡입측 주입관(51d)에 대응하는 측면에는 운전시 흡입측 주입관(51d)쪽의 압력이 토출측 주입관(51e) 방향으로 역류하는 것을 차단하도록 역류방지밸브(53)를 설치한다. 역류방지밸브(53)는 후술할 제2 밸브스프링(55)으로 눌러 고정할 수 있다.

제1 밸브스프링(54)과 제2 밸브스프링(55)은 모드전환밸브(52)의 제1 차단부(52a)와 제2 차단부(52b)를 밸브하우징(51)에 대해 탄력 지지할 수 있도록 압축코일스프링으로 형성하되, 정상운전시에는 모드전환밸브(52)가 토출측 주입관(51e)쪽으로 이동하는 반면 절약운전시에는 모드전환밸브(52)가 흡입측 주입관(51d)쪽으로 이동할 수 있도록 상기한 제2 밸브스프링(55)이 제1 밸브스프링(54)의 스프링강성 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

배압전환밸브(56)는 정상운전시에는 흡입측 연결관(51b)을 폐쇄하는 반면 절약운전시에는 흡입측 연결관(51b)을 개방하도록 온/오프밸브(개폐밸브)로 이루어진다.

한편, 제2 압축기구부가 절약운전을 할 때 제2 베인(44)을 제2 베인슬롯 (41a)의 내부에서 구속하는 것이 바람직한데, 이를 위하여는 도 8에서와 같이 케이싱(10) 내부의 토출압이 상기 제2 베인(44)의 두께방향 측면으로 공급되도록 상기한 제2 실린더(41) 또는 중간베어링이(33)나 하부베어링(42)에 적어도 한 개 이상의 측압유로(도면에선, 실린더에 형성)(41c)를 형성한다. 측압유로(41c)는 제2 베인(44)을 기준으로 토출안내홈(미부호)쪽에 그 제2 베인(44)의 높이방향을 따라 동일한 단면적으로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 제2 베인(44)은 별도의 스토퍼를 이용하여서 구속할 수도 있다. 예컨대, 도 9에서와 같이 하부베어링(42)에 스토퍼핀(58)을 핀스프링(59)으로 지지 설치하여 베인챔버(41b)와 케이싱(10) 내부의 압력차에 따라 상기 스토퍼핀(58)이 제2 베인(44)을 향해 가압되면서 상기한 제2 베인(44)을 걸어 구속하거나 밀려나면서 해제되어 상기한 제2 베인(44)을 구속 또는 해제하도록 할 수 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 3은 응축기, 4는 팽창기구, 5는 증발기이다.

상기와 같은 본 발명의 밸브조립체를 복식 로터리 압축기에 적용하는 경우 그 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 절약 운전을 실시하여 소용량의 냉력을 발생한다.

여기서, 상기한 압축기 또는 이를 적용한 에어콘이 정상운전을 하는 경우에는 도 6a에서와 같이 배압전환밸브(56)가 닫혀 케이싱(10)에서 토출압의 냉매 또는 오일이 토출측 주입관(51e)을 통해 밸브하우징(51)으로 유입되고, 이 토출압의 냉매 또는 오일은 일부가 밸브하우징(51)의 일측, 즉 토출측 주입관(51e)쪽에 머물러 모드전환밸브(52)를 지지하는 한편 일부는 역류방지밸브(53)를 이기고 모드전환밸브(52)의 연통구멍(52d)을 통해 흡입측 주입관(51d)쪽으로 이동한다. 이 과정에서 배압전환밸브(56)가 닫힘에 따라 밸브하우징(51)의 흡입측 주입관(51d)쪽도 토출압이 되고, 제2 밸브스프링(55)이 제1 밸브스프링(54)의 스프링강성 보다 크므로 결국 모드전환밸브(52)는 토출측 주입관(51e)쪽으로 이동하여 토출측 연결관(51c)과 공용측 연결관(51a)이 연통되면서 베인챔버(41b)로는 토출압이 유입된다. 이로써 제2 베인(44)이 베인챔버(41b)의 압력에 밀려 제2 롤링피스톤(43)에 압접된 상태를 유지하면서 제2 압축공간(S2)으로 유입되는 냉매가스를 정상적으로 압축하여 토출시키게 된다. 이때, 제2 실린더(41)의 측압유로(41c) 또는 스토퍼핀(58)의 하단에도 토출압이 가해지나 상기한 베인챔버(41b)의 내부가 토출압을 유지함에 따라 상기한 제2 베인(44)은 정상적으로 왕복운동을 하게 된다. 이렇게 하여 제1 베인(35)과 제2 베인(44)이 각각의 롤링피스톤(34)(43)에 압접되어 제1 압축공간(S1)과 제2 압축공간(S2)을 흡입실과 압축실로 구획하면서 각각의 흡입실로 흡입되는 냉매 전체를 압축하여 토출함으로써 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 100% 운전을 하게 된다.

반면, 상기한 압축기 또는 이를 적용한 에어콘이 기동할 때와 같이 절약운전을 하는 경우에는 도 6b에서와 같이 상기한 배압전환밸브(56)가 정상운전과는 반대로 열리게 되어 토출측 주입관(51e)을 통해 주입되는 토출압이 연통구멍(52d)을 통과하여 흡입측 주입관(51d)쪽으로 이동을 하나, 흡입측 연결관(51b)이 열림에 따라 모드전환밸브(52)가 토출측 주입관(51e)쪽 압력과 제1 밸브스프링(55)에 밀려 흡입측 주입관(51d)쪽으로 완전히 이동하면서 역류방지밸브(53)가 밸브스토퍼(57)의 밸브시트면(57a)에 밀착하여 흡입측 연결관(51b)과 공용측 연결관(51a)을 연통시킨다. 이 과정에서 제2 실린더(41)로 흡입되는 저압의 냉매가스 일부를 상기 베인챔버(41b)로 유입시킴으로써 제2 베인(44)이 제2 압축공간(S2)의 압력에 밀려 제2 베인슬롯(41a)의 안쪽으로 수납되면서 제2 압축공간(S2)의 흡입실과 압축실이 연통되어 제2 압축공간(S2)으로 흡입되는 냉매가스가 압축되지 못하도록 한다. 이때, 제2 실린더(41)의 측압유로(41c) 또는 스토퍼핀(55)의 하단에도 토출압이 가해지면서 상기한 제2 베인(44)을 제2 베인슬롯(41a)의 내부에서 구속한다. 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, 본 발명에 의한 밸브조립체 및 이를 구비한 로터리 압축기의 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 모드전환밸브(52)의 양측에 각각 제1 밸브스프링 (54)과 제2 밸브스프링(55)을 구비하는 것이나, 본 실시예는 상기 밸브스프링(54)(55)을 제거하고 모드전환밸브(52)의 양측면에 압력수용홈(52e)(52f)을 더 형성하여 압력만으로 상기한 모드전환밸브(52)를 운전모드에 따라 이동시키는 것이다. 예컨대, 도 7a에서와 같이 정상운전시에는 배압전환밸브(56)를 폐쇄함에 따라 모드전환밸브(52)의 양쪽이 모두 토출압이 되어 모드전환밸브(52)는 밸브하우징(51)의 중간에 위치하게 되는데, 이때 흡입측 연결관(51b)은 제2 차단부(52b)에 의해 폐쇄되고 토출측 연결관(51c)과 공용측 연결관(51a)이 연통되어 베인챔버(41b)에는 토출압 분위기가 형성되며 압축기는 100%의 운전을 실시하게 된다. 반면, 도 7b에서와 같이 절약운전시에는 배압전환밸브(56)를 개방함에 따라 흡입측 주입관(51d)쪽이 저압이 되어 모드전환밸브(52)가 저압측 주입관(51d)쪽으로 이동함으로써 토츨측 연결관(51a)은 제1 차단부(52a)에 의해 폐쇄되고 흡입측 연결관(51b)과 공용측 연결관(51a)이 연통되어 베인챔버(41b)는 흡입압 분위가 형성되며 압축기는 제2 압축기구부(40)가 공회전을 하여 제1 압축기구부(30)의 용량만큼만 일을 하게 된다.

본 발명에 의한 밸브조립체 및 이를 구비한 로터리 압축기는, 제2 베인의 후방측에 밀폐된 베인챔버를 형성하고 그 베인챔버에 흡입압 또는 토출압을 교차 공급할 수 있도록 3방밸브로 된 모드전환밸브와 배압전환밸브를 설치함으로써, 압축기의 용량가변제어를 용이하게 하고 배관을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 이 압축기를 에어콘에 적용할 때 모드전환이 용이하여 쾌적성과 에너지 절감성을 높일 수 있고 다른 배관과의 간섭을 줄여 에어콘의 조립성을 향상시킬 수 있으며 밸브의 개수를 줄여 생산비용을 절감할 수 있다. 또, 모드전환밸브를 금속재질로 제작하여 베인챔버 등에 용접하여 연결할 때 용접열에 의해 밸브가 변형되거나 장시간 사용으로 인해 마모되는 것을 막아 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims

흡입측과 토출측 그리고 베인챔버에 각각 연결하도록 적어도 3개의 연결관을 가지는 동시에 일측에는 흡입측 연결관에서 분지하여 연결하는 반면 타측에는 토출측 연결관에서 분지하여 연결하는 주입관을 각각 구비하여 흡입압과 토출압을 공급하도록 금속재질로 형성하는 밸브하우징과,

금속재질로 형성하여 그 내부에 연통구멍을 축방향으로 관통 형성하고 연통구멍의 일측에 역류방지밸브를 장착하여 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입하는 모드전환밸브와,

흡입측 주입관의 분지지점 보다 상류의 흡입측 연결관에 설치하여 상기한 밸브하우징의 일측에 흡입압을 공급하거나 차단하는 배압전환밸브를 포함한 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
제1항에 있어서,

모드전환밸브의 양측에는 흡입측 주입관에 대응되는 쪽이 상대적으로 큰 스프링강성을 가지도록 형성하는 복수 개의 밸브스프링을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,

역류방지밸브는 흡입측 주입관에 대응되는 쪽 모드전환밸브의 측면에 장착하 는 것을 특징으로 하는 밸브조립체.
복수 개의 베어링플레이트와 함께 압축공간을 형성하고 그 압축공간에 연통하는 베인슬롯을 형성하며 베인슬롯의 외곽측에 밀폐된 베인챔버를 형성하여 상기한 토출압 상태를 유지하는 케이싱의 내부에 고정 설치하는 실린더와, 실린더의 압축공간에서 회전축에 편심 결합되어 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 롤링피스톤에 압접하여 실린더의 베인슬롯에서 직선으로 왕복운동을 하면서 상기한 롤링피스톤과 함께 냉매를 흡입 압축하여 케이싱의 내부로 토출하는 베인을 포함한 압축기구부와;

압축기구부의 흡입측과 토출측 그리고 베인챔버에 각각 연결하도록 적어도 3개의 연결관을 가지는 동시에 일측에는 흡입측 연결관에서 분지하여 연결하는 반면 타측에는 토출측 연결관에서 분지하여 연결하는 주입관을 각각 구비하여 흡입압과 토출압을 공급하도록 금속재질로 형성하는 밸브하우징과, 금속재질로 형성하여 그 내부에 연통구멍을 축방향으로 관통 형성하고 연통구멍의 일측에 역류방지밸브를 장착하여 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입하는 모드전환밸브와, 흡입측 주입관의 분지지점 보다 상류의 흡입측 연결관에 설치하여 상기한 밸브하우징의 일측에 흡입압을 공급하거나 차단하는 배압전환밸브를 포함한 밸브유닛으로 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

모드전환밸브의 양측에는 흡입측 주입관에 대응되는 쪽이 상대적으로 큰 스프링강성을 가지도록 형성하는 복수 개의 밸브스프링을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

역류방지밸브는 흡입측 주입관에 대응되는 쪽 모드전환밸브의 측면에 장착하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

실린더 또는 베어링플레이트에는 케이싱 내부의 토출압을 상기 베인의 두께방향 측면으로 공급하여 그 베인을 구속하도록 적어도 한 개 이상의 측압유로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

베어링플레이트에 축방향으로 관통 삽입하여 베인챔버와 케이싱 내부의 압력차에 따라 베인을 향해 가압되면서 상기한 베인을 걸어 구속하는 스토퍼핀과, 베인챔버의 압력이 토출압인 경우 그 스토퍼핀을 복귀시켜 베인과 이격되도록 하는 핀스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기.