KR100724452B1

KR100724452B1 - 용량 가변형 로터리 압축기

Info

Publication number: KR100724452B1
Application number: KR1020050136068A
Authority: KR
Inventors: 변상명; 이근형; 조승연; 차강욱; 김진수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-06-04

Abstract

본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기는, 케이싱의 내부공간과 분리되는 베인챔버가 형성되는 실린더와, 상기 실린더의 압축공간에서 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 베인챔버의 내부압력에 의해 지지되어 상기 실린더의 압축공간을 흡입실과 압축실로 구분하는 베인과, 상기 실린더의 입구에 가스흡입관으로 연결되어 그 실린더로 흡입되는 냉매에서 액냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 포함한 압축기유닛; 상기 실린더의 베인챔버에 고압 또는 저압의 분위기가 선택적으로 형성되도록 하는 메인밸브부와, 상기 메인밸브부에 연결되어 그 메인밸브부가 상기 실린더의 베인챔버에 고압 또는 저압의 분위기가 선택적으로 형성되도록 제어하는 서브밸브부를 포함한 밸브유닛; 및 상기 밸브유닛이 압축기유닛에 연결되어 그 밸브유닛에 따라 압축기유닛이 제어되도록 하는 연결유닛;을 포함함으로써, 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, 밸브를 모듈화하여 케이싱이나 어큐뮬레이터에 고정 설치함에 따라 밸브로 인한 압축기 진동의 증가를 미연에 방지할 수 있고 배관 조립을 규격화하여 생산성을 높일 수 있다.

Description

용량 가변형 로터리 압축기{MODULATION TYPE ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도,

도 2 및 도 3은 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 압축실 면적을 보인 개략도,

도 4는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도,

도 5는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기를 보인 종단면도,

도 6 내지 도 8은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 밸브유닛을 지지하는 밸브지지유닛의 각 실시예를 보인 사시도,

도 9 및 도 10은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 동작을 보인 종단면도,

도 11은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 밸브유닛과 연결유닛의 조립과정을 분리하여 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 케이싱 200 : 전동기구부

300 : 제1 압축기구부 400 : 제2 압축기구부

410 : 제2 실린더 411 : 제2 베인슬롯

412 : 배압공간 420 : 하부베어링

430 : 제2 롤링피스톤 440 : 제2 베인

450 : 제2 토출밸브 500 : 밸브유닛

510 : 메인밸브부 520 : 메인측 밸브하우징

530 : 모드전환밸브 531,532 : 제1,제2 압축부

533 : 연결부 550 : 서브밸브부

560 : 서브측 밸브하우징 570 : 전자석

580 : 배압전환밸브 591,592 : 밸브스프링

600 : 연결유닛 610 : 저압측 연결관

620 : 고압측 연결관 630 : 공용측 연결관

700 : 밸브지지유닛 710 : 브라켓

721,722 : 제1,제2 브라켓 730 : 클램프

SP1,SP2 : 제1,제2 가스흡입관

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로, 특히 케이싱의 내부공간과 분리된 베인챔버에 흡입압 또는 토출압의 압력을 교차 공급하여 베인을 지지하는 용량 가변형 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, 배제용적절환기술로 약칭함)이 널리 알려지고 있다.

도 1은 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도이고, 도 2 및 도 3은 종래 용량 가변형 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 압축실 면적을 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래 용량 가변형 로터리 압축기는, 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 2에서와 같이 상기 바이패스밸브(V3)를 밀어 케이싱(10) 내부에 고정하는 실린더(20)의 바이패스구멍(21)이 차단됨으로써 회전축(30)에 의해 선회운동을 하는 롤링피스톤(40)과 그 롤링피스톤(40)에 압접되는 베인(50)에 의해 상기 실린더(20)의 압축공간으로 흡입되는 냉매 전부가 압축되면 서 토출되는 상기한 가스토출관(P2)으로 토출되는 일련의 과정을 반복하도록 구성되어 있다.

반면, 압축기가 절약운전을 하는 경우에는 도 1의 토출측 밸브(V1)가 닫히고 흡입측 밸브(V2)가 열림에 따라 상기 바이패스밸브(V3)의 압력배면이 흡입압 환경이 되면서 도 3에서와 같이 상기 바이패스밸브(V3)가 밀려 실린더(20)의 바이패스구멍(21)이 열리고 이 열린 바이패스구멍(21)을 통해 압축공간에서 압축되던 냉매의 일부가 도 1의 점선 화살표를 따라 저압측 연결관(P5)을 통해 어큐뮬레이터(60)로 바이패스됨으로써 상기 롤링피스톤(80)과 베인(90)에 의해 상기 실린더(10)의 압축공간으로 흡입되는 냉매의 일부만 압축되어 토출되도록 구성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 1은 응축기, 2는 팽창기구, 3은 증발기이다.

그러나, 상기와 같은 종래 로터리 압축기는, 도 1에서와 같이 상기 실린더(20)의 측면에 바이패스회로를 별도로 설치함에 따라 절약운전시 가스가 바이패스될 때 저항이 커지면서 냉동능력저하율이 작고 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또, 상기 케이싱(10)의 외부에 바이패스관(P2)과 고압측 연결관(P3) 그리고 저압측 연결관(P5)이 설치되어 에어콘의 배관에 연결됨에 따라 상기 에어콘의 배관을 조립하는 작업이 난해할 뿐만 아니라 상기 배관에 토출측 밸브(V1)와 흡입측 밸브(V2)를 별도로 설치하여야 함에 따라 부품수가 증가되어 비용이 가중되는 문제점이 있었다.

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

또, 압축기의 용량을 용이하면서도 간소하게 가변할 수 있을 뿐만 아니라 이를 위한 부품수를 줄여 생산비용을 절감할 수 있는 용량 가변형 로터리 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부공간과 분리되는 베인챔버가 형성되는 실린더와, 상기 실린더의 압축공간에서 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 베인챔버의 내부압력에 의해 지지되어 상기 실린더의 압축공간을 흡입실과 압축실으로 구분하는 베인과, 상기 실린더의 입구에 가스흡입관으로 연결되어 그 실린더로 흡입되는 냉매에서 액냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 포함한 압축기유닛; 상기 실린더의 베인챔버에 고압 또는 저압의 분위기가 선택적으로 형성되도록 하는 메인밸브부와, 상기 메인밸브부에 연결되어 그 메인밸브부가 상기 실린더의 베인챔버에 고압 또는 저압의 분위기가 선택적으로 형성되도록 제어하는 서브밸브부를 포함한 밸브유닛; 및 상기 밸브유닛이 압축기유닛에 연결되어 그 밸브유닛에 따라 상기 압축기유닛이 제어되도록 상기 압축기유닛에 조립되어 연결되는 가스흡입관에 일체로 연결되는 연결유닛;을 구비하는 용량 가변형 로터리 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 계통도이고, 도 5는 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기를 보인 종단면도이며, 도 6 내지 도 8은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 밸브유닛을 지지하는 밸브지지유닛의 각 실시예를 보인 사시도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기의 정상운전시와 절약운전시에 대한 용량 가변 동작을 보인 종단면도이며, 도 11은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기에서 밸브유닛과 연결유닛의 조립과정을 분리하여 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 용량 가변형 복식 로터리 압축기는, 복수 개의 가스흡입관(SP1)(SP2)과 한 개의 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부(200)와, 상기 케이싱(100)의 하측에 설치되어 상기 전동기구부(200)에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 제1 압축기구부(300) 및 제2 압축기구부(400)와, 상기 제2 압축기구부의 제2 베인(440)의 배면을 고압분위기 또는 저압분위기로 전환하면서 상기한 제2 압축기구부(400)가 정상운전 또는 절약운전을 하도록 하는 밸브유닛(500)과, 상기 밸브유닛(500)에 의해 상기 제2 압축기구부(400)가 제어되도록 상기 밸브유닛(500)이 케이싱(100)과 제2 압축기구부(400)에 연결되도록 하는 연결유닛(600)과, 상기 밸브유닛(500)이 케이싱(100) 또는 어큐뮬레이터(110)에 고정되어 지지되도록 하는 밸브지지유닛(700)으로 구성된다.

상기 전동기구부(200)는 정속 구동을 하거나 또는 인버터 구동을 하는 것으로 상기 케이싱(100)의 내부에 고정되어 외부에서 전원이 인가되는 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내부에 일정 공극을 두고 배치되어 상기한 고정자(210)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)에 결합되어 회전력을 상기한 제1 압축기구부(300)와 제2 압축기구부(400)로 전달하는 회전축(230)으로 이루어진다.

상기 제1 압축기구부(300)는 환형으로 형성되어 상기 케이싱(100)의 내부에 설치되는 제1 실린더(310)와, 상기 제1 실린더(310)의 상하 양측이 복개되어 함께 제1 압축공간(S1)을 이루면서 상기한 회전축(230)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링플레이트(이하,상부베어링)(320) 및 중간베어링플레이트(이하,중간베어링)(330)와, 상기 회전축(230)의 상측 편심부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 실린더(310)의 제1 압축공간(S1)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(340)과, 상기 제1 롤링피스톤(340)의 외주면에 압접되도록 상기 제1 실린더(310)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 제1 실린더(310)의 제1 압축공간(S1)이 제1 흡입실과 제1 압축실로 각각 구획되는 제1 베인(350)과, 상기 제1 베인(350)의 후방측이 탄력 지지되도록 압축스프링으로 된 베인지지스프링(360)과, 상기 상부베어링(320)의 중앙부근에 구비된 제1 토출구(321) 선단에 개폐 가능하게 결합되어 상기 제1 압축공간(S1)의 압축실에서 토출되는 냉매가스의 토출을 조절하는 제1 토출밸브(370)와, 상기 제1 토출밸브(370)가 수용되도록 내부체적이 구비되어 상기 상부베어링(320)에 결합되는 제1 머플러(380)로 이루어진다.

상기 제2 압축기구부(400)는 환형으로 형성되어 상기 케이싱(100) 내부의 제1 실린더(310) 하측에 설치되는 제2 실린더(410)와, 상기 제2 실린더(410)의 상하 양측을 복개하여 함께 제2 압축공간(S2)을 이루면서 상기한 회전축(230)을 반경방 향 및 축방향으로 지지하는 중간베어링(330) 및 하부베어링(420)과, 상기 회전축(230)의 하측 편심부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제2 실린더(410)의 제2 압축공간(S2)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제2 롤링피스톤(430)과, 상기 제2 롤링피스톤(430)의 외주면에 압접하거나 이격되도록 상기 제2 실린더(410)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제2 실린더(410)의 제2 압축공간(S2)이 제2 흡입실과 제2 압축실로 각각 구획 또는 연통되도록 하는 제2 베인(440)과, 상기 하부베어링(420)의 중앙부근에 구비한 제2 토출구(421) 선단에 개폐 가능하게 결합되어 상기 제2 압축실에서 토출되는 냉매가스의 토출을 조절하는 제2 토출밸브(450)와, 상기 제2 토출밸브(450)가 수용되도록 소정의 내부체적이 구비되어 상기 하부베어링(420)에 결합하는 제2 머플러(460)로 이루어진다.

상기 제2 실린더(410)는 도 5에서와 같이 제2 압축공간(S2)을 이루는 내주면의 일측에 상기한 제2 베인(440)이 반경방향으로 왕복운동을 하도록 제2 베인슬롯(411)이 형성되고, 상기 제2 베인슬롯(411)의 일측에는 냉매가 제2 압축공간(S2)으로 유도되도록 하는 제2 흡입구(미도시)가 반경방향으로 형성되며, 상기 제2 베인슬롯(411)의 타측에는 냉매가 상기 케이싱(100)의 내부로 토출되도록 하는 제2 토출안내홈(미도시)이 축방향으로 경사지게 형성된다. 또, 상기 제2 베인슬롯(411)의 방사상 후방측에는 후술할 연결유닛(600)의 공용측 연결관(630)에 연통되어 상기 제2 베인(440)의 후방측이 흡입압 또는 토출압 분위기를 이루도록 상기 케이싱(100)의 내부와 분리되어 밀폐공간으로 된 베인챔버(412)가 형성된다.

상기 베인챔버(412)는 상기 공용측 연결관(630)과 연통되어 상기 제2 베인 (440)이 완전히 후진하여 상기 제2 베인슬롯(411)의 안쪽에 수납되더라도 그 제2 베인(440)의 후면이 상기한 공용측 연결관(630)을 통해 공급되는 압력에 대해 압력면을 이루도록 소정의 내부체적을 갖게 형성된다.

여기서, 상기 제2 실린더(410)는 필요에 따라 제1 실린더(310)와 압축공간(S1)의 용적이 동일하게 형성될 수도 있고 상이하게 형성될 수도 있다. 예컨대, 두 실린더(310)(410)의 용적이 동일하게 형성되는 경우에는 어느 한 쪽 실린더가 절약운전하면 압축기는 나머지 다른 실린더의 용적만큼만 일을 하므로 압축기 성능은 50%로 가변되는 반면 두 실린더(310)(410)의 용적을 상이하게 형성하는 경우에는 정상운전을 하는 실린더의 용적만큼의 비율로 압축기 성능이 가변되는 것이다.

상기 밸브유닛(500)은 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(412)에 연결되는 메인밸브부(510)와, 상기 메인밸브부(510)에 연결되어 그 메인밸브부(510)의 개폐동작을 제어하는 서브밸브부(550)로 이루어진다.

상기 메인밸브부(510)는 소정의 내부공간을 구비하여 원통모양으로 형성되는 메인측 밸브하우징(520)과, 상기 메인측 밸브하우징(520)에 미끄러지게 삽입되어 상기 베인챔버(412)로 흡입압 또는 토출압의 압력이 공급되도록 제어하는 모드전환밸브(530)로 이루어진다.

상기 메인측 밸브하우징(520)은 그 중앙부 일측 주면이 후술할 저압측 연결관(610)과 고압측 연결관(620)을 통해 상기 제2 가스흡입관(SP2)의 중간과 케이싱(100)의 내부공간에 연결되고, 상기 메인측 밸브하우징(520)의 중앙부 타측 주면이 후술할 공용측 연결관(630)을 통해 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(412)에 연결 된다. 또, 상기 메인측 밸브하우징(520)의 양단은 후술할 제2 모세관(562)과 제3 모세관(563)을 통해 서브측 밸브하우징(560)에 연결된다.

상기 모드전환밸브(530)는 그 양단에 상기 메인측 밸브하우징(520)과 미끄럼 접촉하도록 형성되는 복수의 압력부(531)(532)와, 상기 양측 압력부(531)(532) 사이를 연결하고 상기 공용측 연결관(630)이 저압측 연결관(610) 또는 고압측 연결관(620)과 선택적으로 연통되도록 작은 직경으로 형성하는 연통부(533)로 이루어진다. 또, 상기 압력부(531)(532)에는 고압측 연결관(620)을 통해 양측 압력부(531)(532) 사이의 메인측 밸브하우징(520)으로 유입되는 고압의 냉매가스가 그 양측 압력부(531)(532) 밖으로 미세하게 누설되어 압력차를 유발하도록 미세통공(h1)(h2)이 각각 형성된다.

여기서, 상기 메인측 밸브하우징(520)과 상기 모드전환밸브(530)의 압력부(531)(532)는 용접시 변형되거나 장시간 사용시 마모되는 것을 방지할 수 있도록 금속재질 또는 내열성이나 내마모성이 우수한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 서브밸브부(550)는 상기 메인측 밸브하우징(520)에 연결되도록 원통모양으로 형성되는 서브측 밸브하우징(560)과, 상기 서브측 밸브하우징(560)의 일측에 설치되어 전원의 인가 여부에 따라 자력을 발생하는 전자석(570)과, 상기 서브측 밸브하우징(560)의 내부에 미끄러지게 삽입되어 상기 전자석(570)의 자력 발생 여부에 따라 이동하면서 상기 메인밸브부(510)의 양측에 압력차를 발생시키는 배압전환밸브(580)와, 상기 서브측 밸브하우징(560)과 배압전환밸브(580)의 사이에 설치되어 그 배압전환밸브(580)가 탄력적으로 움직이도록 하는 복수의 밸브스프링 (591)(592)으로 이루어진다.

상기 서브측 밸브하우징(560)은 그 중간부 일측에 후술할 저압측 연결관(610)에 연결되도록 제1 모세관(561)이 설치되고, 상기 제1 모세관(561)의 양측에는 상기 메인측 밸브하우징(520)의 양측에 각각 연결되도록 상기 제2 모세관(562)과 제3 모세관(563)이 설치된다.

상기 밸브스프링(591)(592)은 전자석(570)의 전원을 오프시키는 경우 상기 배압전환밸브(580)를 전자석에서 먼쪽으로 이동시킬 수 있도록 그 전자석(570)쪽에 위치하는 밸브스프링(592)이 반대쪽의 밸브스프링(591) 보다 스프링상수가 크게 형성된다.

상기 연결유닛(600)은 상기 제2 가스흡입관(SP2)에서 분관되어 상기 메인밸브부(510)의 메인측 밸브하우징(520)에 연결되는 저압측 연결관(610)과, 상기 케이싱(100)의 내부공간에 연결되어 상기 메인밸브부(510)의 메인측 밸브하우징(520)에 연결되는 고압측 연결관(620)과, 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(412)에 연결되어 상기 저압측 연결관(610)과 고압측 연결관(620)에 교차 연통되도록 상기 메인밸브부(510)의 메인측 밸브하우징(520)에 연결되는 공용측 연결관(630)으로 이루어진다.

상기 연결유닛(600)은 도 11에서와 같이 상기 밸브유닛(500)을 일체로 결합한 상태에서 그 일부, 즉 상기 저압측 연결관(610)이 어큐뮬레이터(110)의 출구에 연결되는 상기 제2 가스흡입관(SP2)의 중간에 일체로 결합되어 최종 조립현장에서는 상기 제1 가스흡입관(SP1)과 제2 가스흡입관(SP2) 그리고 고압측 연결관(620)과 공용측 연결관(630)이 상기 케이싱(100)에 후조립될 수 있도록 구성하는 것이 조립공정을 간소화할 수 있어 바람직하다.

한편, 상기 밸브지지유닛(700)은 도 6에서와 같이 그 일단이 케이싱(100) 또는 어큐뮬레이터(110)의 외주면에 용접이나 볼팅 등으로 고정되고 그 타단이 밸브유닛(500)의 메인밸브부(510)(경우에 따라서 서브밸브부에도 적용할 수 있슴) 외주면에 역시 용접이나 볼팅 등으로 고정되는 한 개 이상의 브라켓(710)으로 이루어지거나, 또는 도 7에서와 같이 케이싱(100) 또는 어큐뮬레이터(110)에 용접이나 볼팅 등으로 고정되는 제1 브라켓(721)과 상기 제1 브라켓(721)에 용접이나 볼팅 등으로 결합하여 상기 밸브유닛(500)의 메인밸브부(510)(경우에 따라서 서브밸브부에도 적용할 수 있슴)에 역시 용접이나 볼팅 등으로 고정되는 제2 브라켓(722)으로 이루어거나, 또는 도 8에서와 같이 그 일단은 상기 밸브유닛(500)의 메인밸브부(510)(경우에 따라서 서브밸브부에도 적용할 수 있슴)을 감아 탄력적으로 지지하고 그 타단은 상기 케이싱(100) 또는 어큐뮬레이터(110)에 용접이나 볼팅 등으로 고정되는 한 개 이상의 클램프(730)로 이루어진다. 또, 그 이외에도 상기 밸브유닛(500)을 케이싱(100)이나 어큐뮬레이터(110)에 고정할 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 용량 가변형 복식 로터리 압축기가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 상기 전동기구부(200)의 고정자(210)에 전원을 인가하여 상기 회전자 (220)가 회전하면, 상기 회전축(230)이 상기 회전자(220)와 함께 회전하면서 상기 전동기구부(200)의 회전력을 상기 제1 압축기구부(300)와 제2 압축기구부(400)에 전달하고, 에어콘에서의 필요 용량에 따라 상기 제1 압축기구부(300)와 제2 압축기구부(400)가 함께 정상운전을 하여 대용량의 냉력을 발생하거나 상기 제1 압축기구부(300)만 정상운전을 하고 상기 제2 압축기구부(400)는 절약운전을 실시하여 소용량의 냉력을 발생한다.

여기서, 상기한 압축기 또는 이를 적용한 에어콘이 정상운전을 하는 경우에는 도 9에서와 같이 상기 서브밸브부(550)의 전자석(570)에 전원이 인가되어 상기 배압전환밸브(580)가 전자석(570)쪽으로 이동하고, 이에 따라 상기 제1 모세관(561)과 제3 모세관(563)이 연통되면서 흡입압의 냉매가 도면의 점선화살표와 같이 상기 메인측 밸브하우징(520)쪽으로 이동하여 상기 모드전환밸브(530)의 제2 압력부(532) 바깥쪽으로 유입된다. 이와 동시에 상기 케이싱(100) 내부의 고압 가스 또는 고압의 오일이 도면의 실선화살표와 같이 고압측 연결관(620)을 통해 상기 메인측 밸브하우징(520)으로 이동되어 상기 모드전환밸브(530)의 양쪽 압축부(531)(532) 사이로 유입된다. 이 고압의 냉매 가스 또는 오일은 상기 양쪽 압축부(531)(532)에 구비된 미세통공(h1)(h2)을 통해 미소량의 고압 냉매 또는 오일이 각 압축부(531)(532)의 미세통공(h1)(h2)을 통해 바깥쪽으로 이동하여 그 중 제1 압축부(531) 바깥쪽으로 이동하는 고압 가스 또는 오일은 제2 모세관(562)이 닫힘에 따라 제1 압축부(531) 바깥쪽이 고압상태를 유지하는 반면 제2 압축부(532) 바깥쪽으로 이동하는 고압 가스 또는 오일은 제3 모세관(563)이 열림에 따라 제2 압축부 (532) 바깥쪽을 저압상태로 유지하게 된다. 이에 따라 상기 모드전환밸브(530)가 제2 압력부(532)쪽의 압력이 낮음에 따라 그 제2 압력부(532)쪽으로 이동을 하면서 상기 저압측 연결관(610)은 차단되는 반면 상기 고압측 연결관(620)이 공용측 연결관(630)과 연결되어 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(412)로는 고압인 토출압의 오일 또는 냉매가 공급됨으로써 상기 제2 베인(440)이 베인챔버(412)의 압력에 밀려 상기 제2 롤링피스톤(430)에 압접된 상태를 유지하면서 상기 제2 압축공간(S2)으로 유입되는 냉매가스를 정상적으로 압축하여 토출시키게 된다.

이렇게 하여 상기 제1 베인(350)과 제2 베인(440)이 각각의 롤링피스톤(340)(430)에 압접되어 상기 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, 상기 압축기 또는 이를 적용한 에어콘이 기동할 때와 같이 절약운전을 하는 경우에는 도 10에서와 같이 상기 전자석(570)에 전원이 오프되어 상기 배압전환밸브(580)가 정상운전과는 반대로 작동하여 상기 저압측 연결관(610)과 공용측 연결관(630)을 연통시키고, 이에 따라 상기 제2 실린더(410)로 흡입되는 저압의 냉매가스 일부를 상기 베인챔버(412)로 유입시킴으로써 상기 제2 베인(440)이 제2 압축공간(S2)의 압력에 밀려 제2 베인슬롯(411)의 안쪽으로 수납되면서 제2 압축공간(S2)의 흡입실과 압축실이 연통되어 제2 압축공간(S2)으로 흡입되는 냉매가스가 흡입실로 누설되면서 압축되지 못하도록 한다. 이때, 상기 제2 실린더(41)의 측압유로(미도시) 또는 스토퍼핀(미도시)의 하단에도 토출압이 가해지면서 상기한 제2 베 인(440)을 제2 베인슬롯(411)의 내부에서 구속하여 움직이지 못하도록 한다.

이렇게 하여 상기 제2 실린더(410)의 압축실과 흡입실이 연통됨에 따라 상기 제2 실린더(410)의 흡입실로 흡입되는 냉매 전체가 압축되지 않고 상기 롤링피스톤(430)의 궤적을 따라 다시 흡입실로 이동하게 되어 상기 제2 압축기구부(400)는 일을 하지 않음으로써 결국 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 제1 압축기구부(300)의 용량만큼만 운전을 하게 된다.

한편, 본 발명에서와 같은 복식 로터리 압축기의 경우에는 상기 제1 압축기구부(300)와 제2 압축기구부(400)가 서로 대칭되게 배치됨에 따라 압축기 진동이 감소하기는 하지만 일정정도의 압축기 진동은 그대로 잔류하여 시스템으로 전달될 수 있고 특히 상기 연결유닛(600)이 케이싱(100)에 결합되고 그 연결유닛(600)에 밸브유닛(500)이 설치됨에 따라 케이싱(100)이 진동할 때 상기 밸브유닛(500)이 무게에 의해 가진되면서 압축기 진동을 증가시킬 수 있으나, 본 발명에서와 같이 상기 밸브유닛(500)이 밸브지지유닛(700)에 의해 케이싱(100) 또는 어큐뮬레이터(110)에 고정 설치됨에 따라 압축기의 진동이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 도 11에서와 같이 상기 밸브유닛(500)이 밸브지지유닛(700)에 의해 어큐뮬레이터(110)에 고정 설치된 상태에서 그 밸브유닛(500)에 결합된 연결유닛(600)이 상기 어큐뮬레이터(110)에 구비된 가스흡입관(SP2)에 일체로 결합된 상태로 최종 조립 공정에서 상기 케이싱(100)에 연결함으로써 압축기의 조립 공정을 규격화하고 간소화하여 생산성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기는, 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, 밸브를 모듈화하여 케이싱이나 어큐뮬레이터에 고정 설치함에 따라 밸브로 인한 압축기 진동의 증가를 미연에 방지할 수 있고 배관 조립을 규격화하여 생산성을 높일 수 있다.

Claims

케이싱의 내부공간과 분리되는 베인챔버가 형성되는 실린더와, 상기 실린더의 압축공간에서 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 베인챔버의 내부압력에 의해 지지되어 상기 실린더의 압축공간을 흡입실과 압축실로 구분하는 베인과, 상기 실린더의 입구에 가스흡입관으로 연결되어 그 실린더로 흡입되는 냉매에서 액냉매를 분리하는 어큐뮬레이터를 포함한 압축기유닛;

상기 실린더의 베인챔버에 고압 또는 저압의 분위기가 선택적으로 형성되도록 하는 메인밸브부와, 상기 메인밸브부에 연결되어 그 메인밸브부가 상기 실린더의 베인챔버에 고압 또는 저압의 분위기가 선택적으로 형성되도록 제어하는 서브밸브부를 포함한 밸브유닛; 및

상기 밸브유닛이 압축기유닛에 연결되어 그 밸브유닛에 따라 상기 압축기유닛이 제어되도록 상기 압축기유닛에 조립되어 연결되는 가스흡입관에 일체로 연결되는 연결유닛;을 구비하는 용량 가변형 로터리 압축기.
제1항에 있어서,

상기 메인밸브부는 상기 압축기유닛의 실린더 흡입측과 토출측 그리고 베인챔버에 각각 연결되고 그 양측으로 각각 흡입압과 토출압이 교차 공급되도록 상기 서브밸브부에 연결되는 메인측 밸브하우징과, 상기 메인측 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입되어 양측의 압력차에 따라 미끄럼운동을 하면서 상기 실린더의 흡입측 또는 토출측이 상기 베인챔버에 교차 연통되도록 하는 모드전환밸브로 이루어진 용량 가변형 로터리 압축기.
제1항에 있어서,

상기 서브밸브부는 상기 실린더의 흡입측과 상기 메인밸브부의 양측에 각각 연결되는 서브측 밸브하우징과, 상기 서브측 밸브하우징의 일측에 설치되어 전원의 인가 여부에 따라 자력을 발생하는 전자석과, 상기 서브측 밸브하우징의 내부에 미끄러지게 삽입되어 상기 전자석의 자력 발생 여부에 따라 이동하면서 상기 메인밸브부의 양측에 압력차를 발생시키는 배압전환밸브와, 상기 서브측 밸브하우징과 배압전환밸브의 사이에 설치되어 그 배압전환밸브가 탄력적으로 움직이도록 하는 밸브스프링으로 이루어진 용량 가변형 로터리 압축기.
제1항에 있어서,

상기 밸브유닛이 압축유닛의 케이싱 또는 어큐뮬레이터에 고정되어 지지되도록 밸브지지유닛이 더 구비되는 용량 가변형 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 밸브지지유닛은 그 일단이 케이싱 또는 어큐뮬레이터의 외주면에 고정되고 타단이 밸브유닛의 외주면에 고정되도록 이루어지는 용량 가변형 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 밸브지지유닛은 케이싱 또는 어큐뮬레이터에 고정되는 제1 브라켓과, 상기 제1 브라켓에 결합하도록 상기 밸브유닛에 고정되는 제2 브라켓으로 이루어진 용량 가변형 로터리 압축기.
제4항에 있어서,

상기 밸브지지유닛은 상기 밸브유닛을 감아 클램핑하여 케이싱 또는 어큐뮬레이터에 고정되도록 이루어지는 용량 가변형 로터리 압축기.
제1항에 있어서,

상기 연결유닛은 상기 압축기유닛의 실린더 흡입측에 연결되는 가스흡입관에서 분관되어 상기 메인밸브부에 연결되는 저압측 연결관과, 상기 케이싱의 내부공간에 연결되어 상기 메인밸브부에 연결되는 고압측 연결관과, 상기 압축기유닛의 실린더의 베인챔버에 연결되어 상기 저압측 연결관과 고압측 연결관에 교차 연통되도록 상기 메인밸브부에 연결되는 공용측 연결관으로 이루어진 용량 가변형 로터리 압축기.
제8항에 있어서,

상기 저압측 연결관이 상기 서브밸브부를 통해 상기 메인밸브부의 양측에 교차 연통되어 상기 압축기유닛의 운전모드가 전환되도록 상기 저압측 연결관이 서브 밸브부에 연결되는 용량 가변형 로터리 압축기.
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