KR100711637B1 - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스; 흡입된 냉매를 압축시켜 토출시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 압축부; 상기 압축부를 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부; 상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 센서; 및 상기 센서에서 감지된 냉매의 상태에 따라 상기 압축부에서 토출되는 냉매의 일부가 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합되도록 냉매를 바이패스시키는 바이패스기구를 포함함을 특징으로 하며, 이는 압축되기 전의 냉매의 온도가 적정 온도보다 낮은 경우 압축되어 토출되는 고온 냉매의 일부를 압축되기 전의 냉매와 혼합시켜 압축기의 운전상태를 최적의 상태로 유지시키는 우수한 효과를 갖는다.

압축기, 냉매, 바이패스, 온도, 밸브

Description

압축기{Compressor}

도1은 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조와 히트파이프를 갖는 압축기의 제1 실시예를 나타낸 단면도;

도2는 도1의 평단면도;

도3은 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기의 제2 실시예를 나타낸 단면도;

도4는 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

100, 200, 300 : 압축기 140, 240, 340 : 압축부

142 : 실린더 144 : 피스톤

150, 250, 350 : 구동부 156, 256, 356 : 회전축

170, 270, 370 : 센서 180 : 바이패스관

182, 282, 382 : 밸브 190 : 히트파이프

191A : 증발부 191B : 응축부

192 : 히트파이프 장착부재 244 : 회전피스톤

280 : 냉매바이패스홀 342 : 고정스크롤

344 : 선회스크롤 380 : 바이패스구멍

P : 압축포켓

본 발명은 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축되기 전의 냉매의 온도가 적정 온도보다 낮은 경우 압축되어 토출되는 고온 냉매의 일부를 압축되기 전의 냉매와 혼합시키도록 된 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 냉동용 압축기는 밀폐된 냉동사이클을 이루는 4개의 중요한 구성요소 중의 하나이며, 냉동사이클에서 냉매를 순환시키는 역할을 수행한다. 나머지는 응축기, 증발기 및 팽창기구이다.

이러한 압축기는 압축방식에 따라 크게 용적식 압축기와 터보식 압축기로 나뉘어지며, 특히 용적식 압축기는 압축실 내의 체적을 감소시켜 냉매의 압력을 증가시키는 구조를 가지며, 왕복동식, 로타리식(회전 피스톤식, 로타리 베인식, 스크류식), 스크롤식, 트로코이드식 등을 포함한다.

이론적인 압축기의 성능은 냉동능력, 소비동력 및 소음과 진동 등 여러 가지 요소를 종합하여 평가하지만, 실제적인 압축기의 성능은 다양한 종류의 손실 및 냉매 상태 등에 의해 이론적인 경우와는 많은 차이를 갖게 되며, 이는 압축기의 소비동력은 증가시키고 성능은 감소시키는 결과를 초래한다.

따라서, 압축기의 운전 상태가 최적의 상태로 유지되려면 압축기의 성능을 감소시키는 다양한 종류의 손실이 제거되어야 함은 물론이고, 게다가 냉매 조건이 최적의 상태를 유지하여야 한다.

다양한 종류의 손실에 의한 압축기의 성능 저하는, 압축기를 이루는 여러 구성 부품들의 기계적인 가공 정도 향상 및 구조적인 변화 등 손실의 제거를 위한 노력으로 상당한 정도 개선되고 있으나, 냉매 조건에 의한 압축기의 성능 저하는, 냉매사이클을 이루는 여러 구성 요소들의 조건 변화에 의해 냉매 조건을 최적의 상태로 유지시키는 것이 매우 곤란하다.

즉, 냉매 조건에 의한 압축기의 성능 저하는, 압축되기 전의 냉매의 온도 및 압력이 최적의 범위에서 유지되어야만 압축기를 손상시키지 않고 최적의 냉매사이클을 이루면서 냉방 및 난방이 제대로 수행된다.

보다 상세하게는, 압축되기 전의 냉매의 조건은 기체와 액체가 공존하는 포화상태보다 약간 더 승온된 상태로 하여 기상 냉매만 존재하도록 하는 것이 바람직하며, 이는 액상 냉매가 압축되는 경우 압축기의 압축 능력을 저하시키는 것은 물론 그 압축기를 이루는 구성부품들을 손상시키기 때문이며, 이러한 문제점은 기액 분리기에서 분리된 기상 냉매를 압축기에 공급하는 간단한 방법에 의해 해결될 수 있다. 다만, 압축기가 가동되면 고열이 발생되고, 그 고열에 의해 압축기를 이루는 여러 부품들이 열화에 의해 변형 및 마모됨으로써 압축기의 성능을 저하시키는 것이지만, 이러한 문제점을 해결하기 위한 간단한 방법이 개시되어 있지 않았다.

그리고, 압축되기 전의 냉매의 상태가 기체와 액체가 공존하는 포화상태보다 과도하게 승온된 상태인 경우 압축기를 이루는 구성부품들이 열화되어 압축기의 수명이 현저하게 감소되며, 압축효율을 현저하게 저하시키는 문제점을 갖는데, 이러한 문제점은, 대한민국 특허출원번호 제2000-56277호, 제2000-56278호, 제2000-56279호 등에 개시된 것처럼 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 낮춤에 의해 압축되기 전의 냉매가 기체와 액체가 공존하는 포화상태보다 과도하게 높게 되는 것을 방지하여 압축기의 압축부하를 감소시키는 방법에 의해 해결될 수 있다.

반면, 압축되기 전의 냉매의 온도가 너무 낮은 경우, 압축기의 결로 현상 및 냉, 난방이 제대로 수행되지 않는 여러 가지 문제점이 발생되는 것이지만, 이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술은 개시되어 있지 않은 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축되기 전의 냉매의 온도가 적정 온도보다 낮은 경우 압축되어 토출되는 고온 냉매의 일부를 압축되기 전의 냉매와 혼합시켜 압축되기 전의 냉매의 온도를 최적의 상태로 유지시킴에 의해 압축기의 운전 상태를 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 된 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 고열에 의해 압축기를 이루는 여러 부품들이 열화에 의해 변형 및 마모되는 문제점을 비교적 간단한 구조에 의해 해결함으로써 압축기의 성능 저하를 방지하도록 된 압축기를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스; 흡입된 냉매를 압축시켜 토출시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 압축부; 상기 압축부를 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부; 상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 센서; 및 상기 센서에서 감지된 냉매의 상태에 따라 상기 압축부에서 토출되는 냉매의 일부가 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합되도록 냉매를 바이패스시키는 바이패스기구를 포함함을 특징으로 하는 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기를 마련함에 의한다.

본 발명에서, 상기 바이패스기구는 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 센서는 냉매의 온도를 감지하는 온도 센서임을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 센서는 냉매의 압력을 감지하는 압력 센서임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 고정 설치된 실린더와, 상기 실린더에 왕복 운동하도록 설치된 피스톤과, 상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 형성되는 냉매의 압력변동에 의해 피동적으로 개폐되어 저온저압의 냉매를 흡입파이프를 통해 실린더의 내부로 공급하고 고온고압의 냉매를 토출파이프를 통해 실린더의 외부로 토출시키도록 설치된 냉매 흡입 및 토출밸브 조립체로 이루어진 왕복동형 압축부; 상기 피스톤을 왕복 운동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부; 상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 센서; 및 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어진 바이패스기구를 포함함을 특징으로 하는 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기를 마련함에 의한다.

본 발명에서, 상기 냉매 흡입 및 토출밸브 조립체는 흡입머플러와 토출머플러를 매개로 상기 흡입파이프와 토출파이프에 각각 연결됨을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 바이패스유로는 상기 흡입파이프와 토출파이프를 연결시키도록 설치된 바이패스관임을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 센서는 냉매의 온도를 감지하는 온도 센서임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 고정 설치되고 압축실을 갖는 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 수용되어 저온저압의 냉매를 흡입파이프를 통해 실린더의 압축실로 공급하고 고온고압의 냉매를 토출파이프를 통해 실린더의 압축실 외부로 토출시키도록 편심된 상태로 회전 구동되는 회전피스톤으로 이루어진 로터리형 압축부; 상기 피스톤을 회전 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부; 상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 센서; 및 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어진 바이패스기구를 포함함을 특징으로 하는 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기를 마련함에 의한다.

본 발명에서, 상기 실린더에는 냉매가 토출되는 부위에 토출머플러가 설치되고, 상기 바이패스유로는 상기 실린더와 토출머플러를 연결시키도록 형성된 냉매바이패스홀임을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 센서는 냉매의 온도를 감지하는 온도 센서임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 고정 설치되고 고정스크롤 랩을 갖는 고정스크롤과, 상기 케이스의 내부에 편심 회전 운 동되도록 설치되고 상기 고정스크롤 랩에 대응되는 선회스크롤 랩을 갖는 선회스크롤과, 상기 고정스크롤 랩과 선회스크롤 랩의 사이에 형성되는 압축 포켓으로 저온저압의 냉매를 유입시키도록 상기 고정스크롤에 형성된 냉매흡입공과, 상기 압축 포켓에서 고온고압의 냉매를 토출시키며 토출밸브에 의해 개폐되도록 상기 고정스크롤에 형성된 냉매토출공을 갖는 스크롤형 압축부; 상기 선회스크롤을 편심 회전 운동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부; 상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 센서; 및 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어진 바이패스기구를 포함함을 특징으로 하는 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기를 마련함에 의한다.

본 발명에서, 상기 바이패스유로는 상기 고정스크롤에 형성되어 상기 압축포켓과 토출파이프를 연결시키는 바이패스구멍임을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 센서는 냉매의 온도를 감지하는 온도 센서임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스와, 흡입된 냉매를 압축시켜 토출시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 압축부 및 상기 압축부를 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부를 포함하여 저온저압의 냉매를 고온 고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 상하로 길게 형성된 밀폐된 공간에 열매체가 충진되어 하부의 증발부에서 증발된 열매체는 상승하고 상부의 응축부에서 응축된 열매체는 하강하는 자연적인 순환 방식에 의해 열전달을 수행하며 그 증발부가 상기 케이스의 외표면부에 접촉되어 케이스의 고열을 흡수하도록 설치된 히트파이프가 포함됨을 특징으로 하는 압축기를 마련함에 의한다.

본 발명에서, 상기 히트파이프는 상기 케이스의 외표면부에 고정 설치된 히트파이프 장착부재에 그 히트파이프의 증발부가 장착됨을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 히트파이프는 그 증발부가 상기 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 히트파이프의 응축부는 냉동장치의 냉동사이클을 따라 순환하는 냉매와 간접 열교환하도록 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스와, 흡입된 냉매를 압축시켜 토출시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 압축부 및 상기 압축부를 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부를 포함하여 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서, 상하로 길게 형성된 밀폐된 공간에 열매체가 충진되어 하부의 증발부에서 증발된 열매체는 상승하고 상부의 응축부에서 응축된 열매체는 하강하는 자연적인 순환 방식에 의해 열전달을 수행하며 그 증발부가 상기 케이스의 내부에 위치되어 고열을 흡수하도록 설치된 히트파이프가 포함됨을 특징으로 하는 압축기를 마련함에 의한다.

본 발명에서, 상기 히트파이프는 상기 케이스의 내표면부에 고정 설치된 히 트파이프 장착부재에 그 히트파이프의 증발부가 장착됨을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 히트파이프는 그 증발부가 상기 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 히트파이프의 응축부는 냉동장치의 냉동사이클을 따라 순환하는 냉매와 간접 열교환하도록 설치됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도1은 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기의 제1 실시예를 나타낸 단면도이고, 도2는 평단면도로서, 일반적인 구조의 왕복동형 압축기에 냉매 바이패스 구조가 채택된 예를 나타낸다.

왕복동형 압축기(100)는 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)에 의해 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스를 갖는다.

상기 케이스의 내부 공간에 압축부(140)와 구동부(150)가 구비되며, 상기 압축부(140)와 구동부(150)는 압축스프링 또는 판스프링 등을 매개로 케이스에 지지되는 방진 및 방음 구조를 갖는 것이 좋다.

상기 압축부(140)와 구동부(150)는 프레임(130)을 매개로 케이스에 장착되며, 상기 프레임(130)은 지지구(132)에 의해 케이스에 지지된다.

상기 프레임(130)은 케이스의 내부 공간을 상하로 분리하는 형태로 설치되며, 상기 압축부(140)는 프레임(130)의 상부에 배치되고, 상기 구동부(150)는 프레임(130)의 하부에 배치된다. 물론, 구동부가 프레임(130)의 상부에 배치되고, 압축 부가 프레임(130)의 하부에 배치되어도 좋다.

상기 압축부(140)는 프레임(130)에 고정 설치된 실린더(142)와, 상기 실린더(142)의 내부에서 왕복 운동하도록 설치된 피스톤(144)을 포함하며, 상기 실린더(142)는 흡입 및 토출밸브 조립체(160)에 연결 설치됨으로써 흡입머플러(162)를 통해 냉매를 흡입하고 토출머플러(164)를 통해 냉매를 토출시키는 구조를 갖는다. 물론, 상기 흡입머플러(162)는 흡입파이프(166)에 연결되어 그 흡입파이프(166)로부터 저온저압의 냉매를 제공받고, 상기 토출머플러(164)는 토출파이프(168)에 연결되어 그 토출파이프(168)에 고온고압의 냉매를 토출한다.

그리고, 상기 흡입 및 토출밸브 조립체(160)는 탄성을 갖는 플래퍼(Flapper) 등으로 구성되어 소형의 박판 구조를 갖는 것이 바람직하며, 피스톤(144)의 왕복운동에 의해 형성되는 냉매의 압력변동에 의해 피동적으로 개폐되어 냉매를 실린더(142)의 내부로 공급하고 또한 냉매를 실린더(142)의 외부로 토출시키는 구조를 갖는다.

즉, 피스톤(144)이 후진하면 저온저압의 냉매가 흡입파이프(166)와 흡입머플러(162)를 통해 증발기(미도시됨)로부터 실린더(142)의 내부로 흡입되고, 피스톤(144)이 전진하면 고온고압의 냉매가 토출머플러(164)와 토출파이프(168)를 통해 실린더(142)의 내부로부터 응축기(미도시됨)로 토출된다. 이때, 흡입머플러(162)와 토출머플러(164)는 냉매를 내부에 충전하여 냉매의 흡입 및 토출시 발생하는 압력의 맥동에 의한 소음을 저감시키는 기능을 수행한다.

상기 구동부(150)는 프레임(130)에 고정 설치된 고정자(152)와, 상기 고정자(21)에 회전 가능하게 삽입된 회전자(154)를 포함하며, 상기 회전자(154)에는 프레임(130)에 회전 가능하도록 지지되고 회전자(154)와 함께 회전하도록 된 회전축(156)이 결합된다.

그리고, 상기 회전축(156)의 일측 단부는 프레임(130)을 관통하여 압축부(140) 쪽으로 연장 형성되며, 이 회전축(156)의 연장부에 편심축(157)이 형성되며, 상기 편심축(157)에는 원통형 베어링(170)이 끼워 설치되며, 상기 베어링(170)과 피스톤(144)이 연결막대(158)를 매개로 서로 연결됨으로써, 편심축(157)의 회전에 의해 피스톤(144)이 왕복 운동하여 냉매를 압축시킨다.

또한, 압축부(140)와 구동부(150)의 원활한 운전을 위하여 케이스의 하부에 윤활유가 저장되며, 이 윤활유는 회전축(156)에 나선 형상을 갖도록 형성된 윤활유 공급홈을 따라 윤활이 필요한 부위로 공급된다.

본 발명은 실린더(142)의 내부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하기 위한 센서를 가지며, 이 센서는 흡입파이프(166)나 흡입머플러(162)에 장착되어 냉매의 상태, 바람직하게는 냉매의 온도를 감지한다. 본 발명에서는 냉매의 온도를 감지하기 위한 센서(170)가 흡입파이프(166)에 설치된 구조를 일례로서 제시한다.

물론, 센서가 실린더(142)의 외벽에 장착되어 그 실린더(142)의 온도를 감지하는 구조에 의해 실린더(142)의 내부로 흡입되는 냉매의 상태를 파악하여도 좋으며, 케이스에 장착되어 그 케이스의 온도를 감지하는 구조에 의해 실린더(142)의 내부로 흡입되는 냉매의 상태를 파악하여도 좋다.

또한, 본 발명은 실린더(142)에서 토출된 냉매의 일부를 실린더(142)로 흡입 되는 냉매에 제공할 수 있도록 냉매를 바이패스시키는 바이패스기구를 가지며, 본 실시예에서는 냉매 바이패스관과, 상기 냉매 바이패스관에 장착되어 냉매의 유로를 개폐시킴은 물론 개도를 조절할 수 있도록 된 밸브(182)를 포함하며, 상기 밸브(182)의 개도는 상기 센서(170)에서 감지된 온도값에 의해 결정된다.

상기 바이패스관은 흡입파이프(166)와 토출파이프(168)를 연결시키도록 설치되거나, 흡입머플러(162)와 토출머플러(164)를 연결시키도록 설치되거나, 흡입파이프(166)와 토출머플러(164)를 연결시키도록 설치되거나, 흡입머플러(162)와 토출파이프(168)를 연결시키도록 설치될 수 있다. 본 발명에서는 바이패스관(180)이 흡입파이프(166)와 토출파이프(168)를 연결시키도록 설치된 구조를 일례로서 제시한다.

물론, 상기 센서(170)는 압축기(100)가 설치된 냉동장치의 전원공급 및 제어부(미도시됨)에 냉매의 온도를 제공하도록 연결되며, 상기 전원공급 및 제어부는 센서(170)에서 제공된 냉매의 온도 정보에 의해 상기 바이패스관(180)의 밸브(182)를 개폐시키고 그 개도를 조절하도록 미리 프로그래밍된다. 예컨대, 상기 전원공급 및 제어부에는 설정된 냉매의 온도 정보가 기준온도로서 입력되고, 센서(170)에서 제공된 실제 냉매의 온도를 기준온도와 비교함으로써 밸브(182)의 개폐 여부 및 그 개도의 정도가 결정된다.

이때, 센서(170)에서 제공된 실제 냉매의 온도가 기준온도에 비하여 낮은 경우, 전원공급 및 제어부에 의해 상기 밸브(182)가 개방되고, 이러한 동작에 의해 실린더(142)에서 토출된 고온고압의 냉매의 일부가 실린더(142)로 흡입되는 저온저압의 냉매로 공급되며, 이는 실린더(142)로 흡입되는 냉매의 온도를 상승시켜 압축 기의 운전 상태를 최적의 상태로 유지시킨다.

또한, 본 발명의 압축기(100)에는 케이스의 중앙부 또는 하부에 히트파이프(190)가 장착되는바, 상기 히트파이프(190)는 밀폐된 공간에 열매체가 충진되어 하부에서 증발된 열매체는 상승하고 상부에서 응축된 열매체는 하강하는 자연적인 순환 방식에 의해 열전달을 수행하는 일반적인 구조를 가지면 충분하다.

보다 상세하게는, 압축기(100)의 가동에 의해 고열 상태를 유지하는 케이스의 중앙부 또는 하부에 히트파이프 장착부재(192)가 고정 설치되며, 이 히트파이프 장착부재(192)에 상기 히트파이프(190)의 하단 부위가 장착된다.

상기 히트파이프(190)는 그 하단 부위에 보다 많은 열교환을 위해 넓은 면적을 갖는 증발부(191A)를 갖는 것이 좋으며, 상단 부위에 응축부(191B)를 갖는다. 물론, 상기 응축부(191B)도 증발부(191A)와 마찬가지로 넓은 면적을 가짐으로써 보다 많은 열교환이 수행될 수 있는 구조를 갖는 것이 좋다.

그리고, 상기 히트파이프 장착부재(192)는 상기 히트파이프(190)의 증발부(191A)를 수용하여 그 증발부(191A)가 압축기(100)의 케이스에 면접촉될 수 있도록 지지하는 구조를 갖는다.

이때, 상기 히트파이프(190)의 응축부(191B)는 압축기 주변의 공기와 열교환에 의해 열매체가 응축되는 구조를 갖거나, 냉동장치의 냉동사이클을 따라 순환하는 냉매와 간접 열교환하도록 된 구조를 가질 수 있다. 후자의 경우, 상기 히트파이프(190)의 응축부(191B)는 냉동사이클을 이루는 증발기에서 배출된 냉매, 또는 압축기로 유입되기 전의 냉매 등과 간접 열교환될 수 있다.

물론, 상기 히트파이프(190)는 그 증발부(191A)가 압축기(100)의 케이스의 외부에 위치되도록 설치되거나, 압축기(100)의 케이스의 내부에 위치되도록 설치될 수 있으며, 후자의 경우, 히트파이프(190)는 압축기(100)의 케이스를 관통하여 기밀성있게 설치된다.

이와 같은 히트파이프(190)는 압축기의 케이스에서 고열을 흡수하여 대기로 방출하거나 냉동사이클을 순환하는 냉매에 방출함으로써 압축기의 케이스를 냉각시키는 작용을 하고, 이는 압축기가 고열에 의해 효율이 저하되거나 손상되는 것을 방지한다.

또한, 상기한 히트파이프(190)의 구조에서 응축부(191B)를 필요에 의해 압축기의 케이스에서 이격되게 하여 열교환이 수행되지 않도록 차단하는 구성을 갖거나, 응축부(191B)가 냉동사이클을 순환하는 냉매와 간접 열교환하는 경우, 필요에 의해 응축부(191B)와 냉매의 열교환이 수행되지 않도록 서로 접촉하지 않도록 이격시키는 구성을 가질 수 있다.

그리고, 상기한 히트파이프(190)의 구조는 후술하는 본 발명의 제2 및 제3 실시예에도 동일하게 채택될 수 있으며, 편의상 제2 및 제3 실시예에 히트파이프가 적용된 구조의 설명은 생략하고자 한다.

도3은 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기의 제2 실시예를 나타낸 단면도로서, 일반적인 구조의 로터리형 압축기에 냉매 바이패스 구조가 채택된 예를 나타낸다.

로터리형 압축기(200)는 상부 케이스(212), 본체 케이스(210) 및 하부 케이 스(214)에 의해 밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스를 가지며, 상기 케이스의 내부 공간에 압축부(240)와 구동부(250)가 구비된다.

상기 압축부(240)는 본체 케이스(210)의 내부에 고정 설치된 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 편심된 상태로 회전되는 회전피스톤을 포함한다.

상기 실린더는 소정 간격 떨어져 서로 평행하게 배치되고 대략 대칭 구조를 갖는 상부 플랜지(241)와 하부 플랜지(242) 및, 상기 상, 하부 플랜지(241)(242)의 사이에 배치되고 내부에 회전피스톤(244)을 회전 가능하게 수용하는 압축공간인 압축실(245)이 형성된 몸체(243)를 포함한다. 물론, 상기 실린더의 압축실(245)은 흡입파이프(266)로부터 냉매를 흡입하도록 연결되고, 압축된 냉매를 토출포트(261) 및 토출공(263)을 갖는 토출머플러(262)를 통해 토출파이프(268)로 토출시키도록 연결된다.

즉, 회전피스톤(244)이 회전하면 저온저압의 냉매가 어큐뮬레이터(267)와 흡입파이프(266)를 통해 증발기(미도시됨)로부터 실린더의 압축실(245)로 흡입되어 압축되고 이렇게 압축된 고온고압의 냉매가 토출머플러(262)와 토출파이프(268)를 통해 실린더의 압축실(245)로부터 응축기(미도시됨)로 토출된다.

상기 구동부(250)는 본체 케이스(210)에 고정 설치된 고정자(252)와, 상기 고정자(252)에 회전 가능하게 삽입된 회전자(254)를 포함하며, 상기 회전자(254)에는 그와 함께 회전하도록 된 회전축(256)이 고정 설치되며, 상기 회전축(256)은 상부 플랜지(241)를 관통하여 압축부(240) 쪽으로 길게 연장 형성되며, 상기 회전축(256)의 연장부에 캠 형상의 편심축(257)이 형성되어 압축실(245)의 내부에 배치되고, 이 편심축(257)을 감싸는 형상으로 상기 회전피스톤(244)이 설치된다.

또한, 압축부(240)와 구동부(250)의 원활한 운전을 위하여 케이스의 하부에 윤활유가 저장되며, 이 윤활유는 회전축(256)에 형성된 윤활유 흡수공(258)을 통해 윤활이 필요한 부위로 공급된다.

본 발명은 실린더의 압축실(245)로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하기 위한 센서(270)를 가지며, 이 센서(270)는 흡입파이프(266)에 장착되어 냉매의 상태, 예컨대 냉매의 온도를 감지하는 기능을 갖는다.

제1 실시예와 마찬가지로, 실린더를 이루는 몸체(243), 상부 플랜지(241) 또는 하부 플랜지(242)의 외벽에 장착되어 그 실린더의 온도를 감지하는 구조에 의해 실린더의 압축실(245)로 흡입되는 냉매의 상태를 파악하여도 좋으며, 케이스에 장착되어 그 케이스의 온도를 감지하는 구조에 의해 실린더의 압축실(245)로 흡입되는 냉매의 상태를 파악하여도 좋다.

또한, 본 발명은 실린더의 압축실(245)에서 토출된 냉매의 일부를 압축실(245)로 흡입되는 냉매에 제공할 수 있도록 냉매를 바이패스시키는 바이패스기구를 가지며, 본 실시예에서는 냉매 바이패스홀과, 상기 냉매 바이패스홀에 장착되어 냉매의 유로를 개폐시킴은 물론 개도를 조절할 수 있도록 된 밸브(282)를 포함하며, 상기 밸브(282)의 개도는 상기 센서(270)에서 감지된 온도값에 의해 결정된다.

상기 냉매 바이패스홀은 흡입파이프(266)와 토출파이프(268)를 직접 연결시키도록 설치되거나, 흡입파이프(266)와 토출머플러(262)를 연결시키도록 설치되거 나, 기타 다른 구성을 가질 수 있으며, 본 발명에서는 냉매바이패스홀(280)이 상부플랜지(241)에 형성되어 흡입파이프(266)와 토출머플러(262)를 연결시키도록 설치된 구조를 일례로서 제시한다.

제1실시예와 마찬가지로, 상기 센서(270)는 압축기(200)가 설치된 냉동장치의 전원공급 및 제어부(미도시됨)에 냉매의 온도를 제공하도록 연결되며, 상기 전원공급 및 제어부는 센서(270)에서 제공된 냉매의 온도 정보에 의해 상기 냉매바이패스홀(280)의 밸브(282)를 개폐시키고 그 개도를 조절하도록 미리 프로그래밍된다. 예컨대, 상기 전원공급 및 제어부에는 설정된 냉매의 온도 정보가 기준온도로서 입력되고, 상기 센서(270)에서 제공된 실제 냉매의 온도를 기준온도와 비교함으로써 밸브(282)의 개폐 여부 및 그 개도의 정도가 결정된다.

이때, 센서(270)에서 제공된 실제 냉매의 온도가 기준온도에 비하여 낮은 경우, 전원공급 및 제어부에 의해 상기 밸브(282)가 개방되고, 이러한 동작에 의해 압축부(240)에서 토출된 고온고압의 냉매의 일부가 압축부(240)로 흡입되는 저온저압의 냉매로 공급되며, 이는 압축부(240)로 흡입되는 냉매의 온도를 상승시켜 압축기의 운전 상태를 최적의 상태로 유지시킨다.

도4는 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기의 제3 실시예를 나타낸 단면도로서, 일반적인 구조의 스크롤 압축기에 냉매 바이패스 구조가 채택된 예를 나타낸다.

스크롤 압축기(300)는 밀폐된 케이스(310)를 가지며, 상기 케이스(310)의 내부 공간에 압축부(340)와 구동부(350)가 구비된다.

상기 압축부(340)는 케이스(310)의 내측 상부에 고정 설치된 상부 프레임(320)에 고정되고, 상기 구동부(350)는 케이스(310)의 내측 하부에 고정 설치된 하부 프레임(미도시됨)에 지지된다.

상기 압축부(340)는 상부 프레임(320)의 상측에 고정 설치된 고정스크롤(342)과, 상기 고정스크롤(342)과 상부 프레임(320)의 사이에 배치되어 회전 가능하게 설치된 선회스크롤(344)을 포함하며, 상기 선회스크롤(344)의 하단 중앙에 파이프 형상의 보스(345)가 형성되고, 상기 보스(345)에는 상기 구동부(350)를 이루는 회전축(356)의 상단에 편심되게 형성된 편심축(357)이 삽입 결합된다.

그리고, 상기 고정스크롤(342)과 선회스크롤(344)에는 서로 마주하는 부분에 고정스크롤 랩(343)과 선회스크롤 랩(345)이 각각 형성됨으로써 상기 고정스크롤 랩(343)과 선회스크롤 랩(345)의 사이에 냉매가 유입되어 압축되는 압축 포켓(P)이 형성되며, 상기 고정스크롤(342)에는 흡입파이프(366)를 통해 상기 압축 포켓(P)으로 저온저압의 냉매가 유입되는 냉매흡입공(367)과 고온고압의 냉매를 토출파이프(368)로 토출시키는 냉매토출공(369)이 형성된다.

즉, 상기 회전축(356)이 회전하면 저온저압의 냉매가 흡입파이프(366)와 냉매흡입공(367)을 통해 증발기(미도시됨)로부터 압축 포켓(P)으로 흡입되고, 상기 회전축(356)의 회전에 의해 선회스크롤(344)이 회전하면 저온저압의 냉매가 압축 포켓(P)의 체적 축소에 의해 고온고압으로 압축되어 냉매토출공(369)과 토출파이프(368)를 통해 압축 포켓(P)에서 응축기(미도시됨)로 토출된다.

이때, 상기 고정스크롤(342)의 냉매토출공(369)에는 토출되는 고압의 냉매가 압축 포켓(P)으로 역류되는 것을 방지하기 위한 토출밸브(330)가 설치된다.

상기 구동부(350)는 하부 프레임에 설치되는 다양한 구동구조, 예컨대 하부 프레임에 고정 설치되는 고정자(미도시됨)와, 그 고정자에 회전 가능하게 삽입된 회전자(미도시됨)를 포함하는 구조를 가지며, 상기 회전자에는 상기 회전축(356)이 장착되어 회전자와 함께 회전된다.

그리고, 상기 압축부(340)와 구동부(350)의 원활한 운전을 위하여 케이스(310)의 하부에 윤활유가 저장되며, 이 윤활유는 상기 회전축(356)에 형성된 윤활유공급공을 통해 윤활이 필요한 부위로 공급된다.

본 발명은 압축 포켓(P)의 내부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하기 위한 센서를 가지며, 이 센서는 흡입파이프(366)나 냉매흡입공(367)에 장착되어 냉매의 상태, 바람직하게는 냉매의 온도를 감지한다. 본 발명에서는 냉매의 온도를 감지하기 위한 센서(370)가 흡입파이프(366)에 설치된 구조를 일례로서 제시한다.

또한, 본 발명은 압축 포켓(P)에서 토출된 냉매의 일부를 압축 포켓(P)으로 흡입되는 냉매에 제공할 수 있도록 냉매를 바이패스시키는 바이패스기구를 가지며, 본 실시예에서는 고정스크롤(342)에 형성되어 압축 포켓(P)과 냉매흡입공(367)을 연결시키도록 형성된 바이패스구멍(380)과, 상기 바이패스구멍(380)에 장착되어 냉매의 유로를 개폐시킴은 물론 개도를 조절할 수 있도록 된 밸브(382)를 포함하며, 상기 밸브(382)의 개도는 상기 센서(370)에서 감지된 온도값에 의해 결정된다.

상기 바이패스구멍(380)은 흡입파이프(366)와 토출파이프(368)를 직접 연결 시키도록 설치되거나, 본 발명에서와 같이 고정스크롤(342)에 형성되어 압축포켓(P)과 냉매흡입공(367)을 연결시키도록 구성될 수 있다.

물론, 상기 센서(370)는 전술한 것처럼 압축기(300)가 설치된 냉동장치의 전원공급 및 제어부(미도시됨)에 냉매의 온도를 제공하도록 연결되며, 상기 전원공급 및 제어부는 센서(370)에서 제공된 냉매의 온도 정보에 의해 상기 바이패스구멍(380)의 밸브(382)를 개폐시키고 그 개도를 조절하도록 미리 프로그래밍된다. 예컨대, 상기 전원공급 및 제어부에는 설정된 냉매의 온도 정보가 기준온도로서 입력되고, 센서(370)에서 제공된 실제 냉매의 온도를 기준온도와 비교함으로써 밸브(382)의 개폐 여부 및 그 개도의 정도가 결정된다.

이때, 센서(370)에서 제공된 실제 냉매의 온도가 기준온도에 비하여 낮은 경우, 전원공급 및 제어부에 의해 상기 밸브(382)가 개방되고, 이러한 동작에 의해 압축 포켓(P)에서 토출된 고온고압의 냉매의 일부가 압축 포켓(P)으로 흡입되는 저온저압의 냉매로 공급되며, 이는 압축 포켓(P)으로 흡입되는 냉매의 온도를 상승시켜 압축기의 운전 상태를 최적의 상태로 유지시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉매 바이패스 구조를 갖는 압축기에 의하면, 압축되기 전의 냉매의 온도가 적정 온도보다 낮은 경우 압축되어 토출되는 고온 냉매의 일부를 압축되기 전의 냉매와 혼합시켜 압축되기 전의 냉매의 온도를 최적의 상태로 유지시킴에 의해 압축기의 운전 상태를 최적의 상태로 유지시킬 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

특히, 압축되기 전의 냉매의 온도가 너무 낮아 압축기의 결로 현상 및 냉, 난방이 제대로 수행되지 않는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 히트파이프를 이용하여 압축기에서 발생되는 고열을 흡수하여 대기로 방출하거나 냉동사이클을 순환하는 냉매에 방출함으로써 압축기를 냉각시킴에 의하여 이는 압축기가 고열에 의해 효율이 저하되거나 손상되는 것을 방지하는 우수한 효과를 갖는다.

Claims (22)

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7. 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서,

   밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스;

   상기 케이스의 내부에 고정 설치된 실린더와, 상기 실린더에 왕복 운동하도록 설치된 피스톤과, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 형성되는 냉매의 압력변동에 의해 피동적으로 개폐되어 저온저압의 냉매를 흡입파이프를 통해 실린더의 내부로 공급하고 고온고압의 냉매를 토출파이프를 통해 실린더의 외부로 토출시키도록 설치된 냉매 흡입 및 토출밸브 조립체로 이루어져 흡입된 냉매를 압축시켜 토출시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 왕복동형 압축부;

   상기 압축부를 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부;

   상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 온도 센서와 압력센서; 및

   상기 흡입파이프와 토출파이프를 연결시키도록 설치된 바이패스관으로 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어져 상기 센서에서 감지된 냉매의 상태에 따라 상기 압축부에서 토출되는 냉매의 일부가 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합되도록 냉매를 바이패스시키는 바이패스기구와,

   상기 케이스의 외표면부 또는 내표면부에 고정 설치된 히트파이프 장착부재에 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치되어 히트파이프의 증발부가 장착되고, 그 증발부가 상기 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치되며, 상하로 길게 형성된 밀폐된 공간에 열매체가 충진되어 하부의 증발부에서 증발된 열매체는 상승하고 상부의 응축부에서 응축된 열매체는 하강하는 자연적인 순환 방식에 의해 열전달을 수행하며 그 증발부가 상기 케이스의 외표면부 또는 내표면부에 접촉되어 케이스의 고열을 흡수하도록 설치된 히트파이프를 포함하되, 상기 히트파이프의 응축부는 냉동장치의 냉동사이클을 따라 순환하는 냉매와 간접 열교환하도록 설치됨을 특징으로 하는 압축기.
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10. 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서,

    밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스;

    상기 케이스의 내부에 고정 설치되고 압축실을 갖으며 냉매가 토출되는 부위에 토출머플러가 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 수용되어 저온저압의 냉매를 흡입파이프를 통해 실린더의 압축실로 공급하고 고온고압의 냉매를 토출파이프를 통해 실린더의 압축실 외부로 토출시키도록 편심된 상태로 회전 구동되는 회전피스톤으로 이루어진 로터리형 압축부;

    상기 피스톤을 회전 구동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부;

    상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 온도센서; 및

    상기 실린더와 토출머플러를 연결시키도록 형성된 냉매바이패스홀이며 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어진 바이패스기구와,

    상기 케이스의 외표면부 또는 내표면부에 고정 설치된 히트파이프 장착부재에 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치되어 히트파이프의 증발부가 장착되고, 그 증발부가 상기 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치되며, 상하로 길게 형성된 밀폐된 공간에 열매체가 충진되어 하부의 증발부에서 증발된 열매체는 상승하고 상부의 응축부에서 응축된 열매체는 하강하는 자연적인 순환 방식에 의해 열전달을 수행하며 그 증발부가 상기 케이스의 외표면부 또는 내표면부에 접촉되어 케이스의 고열을 흡수하도록 설치된 히트파이프를 포함하되, 상기 히트파이프의 응축부는 냉동장치의 냉동사이클을 따라 순환하는 냉매와 간접 열교환하도록 설치됨을 특징으로 하는 압축기.
11. 삭제
12. 삭제
13. 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축하는 통상의 압축기에 있어서,

    밀폐된 내부 공간을 제공하는 케이스;

    상기 케이스의 내부에 고정 설치되고 고정스크롤 랩을 갖는 고정스크롤과, 상기 케이스의 내부에 편심 회전 운동되도록 설치되고 상기 고정스크롤 랩에 대응되는 선회스크롤 랩을 갖는 선회스크롤과, 상기 고정스크롤 랩과 선회스크롤 랩의 사이에 형성되는 압축 포켓으로 저온저압의 냉매를 유입시키도록 상기 고정스크롤에 형성된 냉매흡입공과, 상기 압축 포켓에서 고온고압의 냉매를 토출시키며 토출밸브에 의해 개폐되도록 상기 고정스크롤에 형성된 냉매토출공을 갖는 스크롤형 압축부;

    상기 선회스크롤을 편심 회전 운동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 구동부;

    상기 흡입파이프를 통해 압축부로 흡입되는 냉매의 상태를 감지하도록 설치된 온도센서; 및

    상기 고정스크롤에 형성되어 상기 압축포켓과 토출파이프를 연결시키는 바이패스구멍이며 상기 압축부로부터 토출되는 냉매의 일부를 상기 압축부로 흡입되는 냉매와 혼합시키도록 상기 케이스의 내부에서 냉매 유로를 형성시키는 바이패스유로와, 상기 바이패스유로에 설치되어 냉매 유로를 개폐시키고 그 개도를 조절하는 밸브 및, 상기 센서에서 제공된 냉매의 상태에 의해 상기 밸브를 작동시키도록 미리 프로그램이 입력된 전원공급 및 제어부로 이루어진 바이패스기구와,

    상기 케이스의 외표면부 또는 내표면부에 고정 설치된 히트파이프 장착부재에 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치되어 히트파이프의 증발부가 장착되고, 그 증발부가 상기 케이스의 중앙 또는 하부에 접촉되도록 설치되며, 상하로 길게 형성된 밀폐된 공간에 열매체가 충진되어 하부의 증발부에서 증발된 열매체는 상승하고 상부의 응축부에서 응축된 열매체는 하강하는 자연적인 순환 방식에 의해 열전달을 수행하며 그 증발부가 상기 케이스의 외표면부 또는 내표면부에 접촉되어 케이스의 고열을 흡수하도록 설치된 히트파이프를 포함하되, 상기 히트파이프의 응축부는 냉동장치의 냉동사이클을 따라 순환하는 냉매와 간접 열교환하도록 설치됨을 특징으로 하는 압축기.
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