KR100873682B1 - 다단 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다단 로터리 압축기는 밀폐 공간을 내부에 형성한 케이싱과, 상기 케이싱에 내장되어 구동력을 생산하는 구동 유닛과, 상기 구동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 제1 압축 유닛 및 제2 압축유닛과, 상기 제1 압축 유닛 및 제2 압축 유닛을 연결하여 제2 압축 유닛에서 토출된 냉매가 제1 압축유닛으로 바로 흡기되어 재압축되도록 냉매를 안내하는 연결 유닛을 포함하여 구성됨으로써, 복수의 압축 유닛을 모두 사용하면서도 용량 가변이 가능하며 세이빙 모드에 적합한 절전 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

다단 로터리 압축기 {MULTI-STAGE ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 다단으로 압축되는 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 복수개의 압축 유닛을 모두 사용하면서도 압축 효율을 극대화할 수 있는 다단 로터리 압축기에 관한 것이다.

압축기는 전기 모터 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 특수가스에 압축일을 가함으로써 작동가스를 압축시켜 압력을 높여 주는 장치로서 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다. 압축기는 압축을 이루는 방식에 따라서 용적형과 터어보형으로 분류할 수 있다. 용적형압축기(positive displacement compressor)는 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 압축방식을 지니며, 터어보형 압축기(turbo compressor)는 가스의 운동에너지를 압력에너지로 변환시켜 압축을 이룬다. 용적형 압축기 중 로터리 압축기는 주로 에어컨과 같은 공기조화기에 적용하는 것으로 최근 들어 에어컨의 기능이 다양해지는 추세에 부응하여 로터리 압축기도 용량을 가변할 수 있는 제품을 요구하고 있는 실정이다.

로터리 압축기는 냉매로서 지금까지 CFC계의 염소를 포함하는 냉매를 이용하고 있었다. 그러나 이러한 냉매는 오존층을 파괴하여 지구 온난화의 원인이 되므로 규제되고 있으며 기존의 냉매를 대신하는 대체 냉매의 연구 개발이 왕성하게 행해 지고 있다. 대체 냉매로는 이산화탄소가 기대되고 있다. 더구나 지구온난화 문제는 냉매를 대체하는 문제에서 그치는 것이 아니고 기기의 에너지효율을 높여 주어야만 하는 과제로 연결된다. 이는 전기에너지의 많은 부분이 아직 화석연료를 사용하여 얻어지고 있는 바, 화석연료를 연소할 때 발생하는 이산화탄소는 지구온난화의 주범이기 때문이다.

냉동 시스템의 심장이라고 할 수 있는 압축기에서도 자연히 초유의 관심사는 어떻게 지구환경에 무해한 대체 냉매들을 기존의 압축기에 성능상의 손실이 없이 적용할 수 있는가에 있다.

용량을 가변할 수 있으며, 대체 냉매를 이용할 수 있는 압축기로서 복수의 압축 유닛을 구비한 다단 로터리 압축기가 있다.

통상적인 다단 로터리 압축기는 각각 냉매를 흡입하고 압축 후 토출하는 복수의 압축 유닛과, 상기 압축 유닛을 구동하는 구동 유닛이 밀폐 용기안에 수납되어 이루어진다.

상기 압축 유닛은 상기 구동 유닛에 의해 회전하는 회전축에 복수개의 편심캠이 일체로 형성되고, 각 편심캠에는 롤링 피스톤이 외주면에 끼움 고정된다. 상기 롤링 피스톤은 실린더 내부에 위치하고 실린더의 내경과 접촉하면서 구름 이동한다. 실린더 내부에는 롤링 피스톤과 접촉하는 베인에 의해 흡기실과 압축실로 구획된다. 상기 구동 유닛은 회전축을 회전시키는 모터로 구성되고, 압축 유닛과 함께 밀폐 용기내에 수납된다.

이러한 통상의 다단 로터리 압축기는 롤링 피스톤이 실린더의 내경과 일점 접촉하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출이 연속하여 행해진다. 부하가 많이 발생하여 큰 용량을 내고 싶으면(이하, 파우어 모드; power mode) 압축 유닛을 각각 구동시키면 된다. 이때, 압축기의 용량은 각각의 압축 유닛이 토출하는 냉매의 합이 될 것이다. 만약 부하가 줄어 적은 용량을 내면서 절전의 효과를 얻고 싶으면(이하, 세이빙 모드; saving mode) 일부의 압축 유닛으로 흡기되는 냉매를 차단하던지, 아니면 베인을 후퇴 후 피이스(piece) 등으로 고정시켜 흡기실과 압축실의 구획을 없애서 롤링피스톤이 냉매를 압축하지 못하고 공회전(idling)하게 한다.

또는 구동 유닛으로 제어 드라이브가 구비된 인버터 모터를 사용하여 속도 가변을 통해 냉매의 용량 가변을 구현한다.

이러한 통상적인 로터리 압축기의 구조 및 운전 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 압축 유닛으로 흡기되는 냉매를 차단하는 경우에는 다양한 용량 변화를 구현할 수 없다.

둘째, 세이빙 모드시에 베인을 후퇴 고정시키는 방식은 피이스 등의 별도 부품과 부품을 장착할 공간이 필요하고 제작 공정수가 증가하는 등의 문제점이 있다.

셋째, 피이스가 반복적으로 베인에 대해 충격이 가해짐으로써 시간이 지날수록 표면을 상할 우려가 있으며, 마모 혹은 이물질 발생등의 신뢰성 문제가 유발될 수 있다.

넷째, 공회전하는 경우나 냉매의 흡입을 차단하는 경우나 모두 일부의 압축 유닛을 사용하지 않으므로 압축기의 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다.

다섯째, 구동 유닛으로 인버터 모터를 사용할 경우에는 일반적으로 고가여서 제작 단가의 상승을 가져온다. 따라서, 가격이 비교적 저렴한 정속 모터를 사용하면서도 용량 가변을 실현할 필요성이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 압축 유닛을 모두 사용하면서도 압축 효율을 극대화할 수 있으며 필요에 따라 다른 압축실로 배기하여 냉력을 조절할 수 있도록 하는 다단 로터리 압축기를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 로터리 압축기는 밀폐 공간을 내부에 형성한 케이싱과, 상기 케이싱에 내장되어 구동력을 생산하는 구동 유닛과, 상기 구동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 복수의 압축 유닛과, 상기 복수의 압축 유닛을 연결하여 압축 유닛에서 토출된 냉매가 다음의 압축유닛으로 바로 흡기되어 재압축되도록 냉매를 안내하는 연결 유닛을 포함하여 구성된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 제3 실시예의 파우어 모드의 동작을 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 제3 실시예의 세이빙 모드의 동작을 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 제4 실시예를 도시한 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 실린더의 부피비와 압축효율을 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 케이싱 110: 토출관

130: 어큐뮬레이터 200: 구동유닛

210: 고정자 220: 회전자

230: 회전축 300: 제1 압축유닛

310: 제1 실린더 320: 상부베어링

330: 제1 내부공간 340: 제1 롤링피스톤

350: 중간베어링 360: 제1 토출구멍

370: 제1 토출밸브 400: 제2 압축유닛

410: 제2 실린더 430: 제2 내부공간

440: 제2 롤링피스톤 450: 하부베어링

460: 제2 토출구멍 470: 제2 토출밸브

500, 600, 700: 연결유닛 610: 제 2흡입관

620: 제1 챔버 630: 제2 챔버

640: 제1 연결유로 650: 제2 연결유로

710: 제1 흡입관 720: 제1 제어밸브

730: 제2 흡입관 740: 챔버

750: 제2 제어밸브 760: 제1 연결관

770: 제2 연결관 780: 제3 연결관

이하, 본 발명에 의한 다단 로터리 압축기를 첨부도면에 도시한 실시 예들에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 다단 로터리 압축기의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다단 로터리 압축기는 밀폐 공간을 내부에 형성한 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)에 내장되어 구동력을 생산하는 구동유닛(200)과, 상기 구동유닛(200)에 연결되어 냉매를 압축하는 2개의 압축유닛(300, 400)과, 상기 2개의 압축유닛(300, 400)을 연결하여 제2 압축유닛(400)에서 토출된 냉매가 제1 압축 유닛(300)으로 바로 흡기되어 재압축되도록 냉매를 안내하는 연결유닛(500)을 포함하여 구성된다.
상기 케이싱(100)에 토출관(110)과 제2 흡입관(510)이 각각 관통되어 설치한다.
상기 구동유닛(200)은 케이싱(100)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기 고정자와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)와 일체로 형성되어 구동력을 압축유닛(300, 400)으로 전달하며 2개의 편심부를 구비한 회전축(230)으로 구성한다.
상기 구동유닛(200)은 정속 모터로 구성되는 것이 바람직하다. 정속 모터는 일반적으로 제어 드라이브가 구비된 인버터 모터보다 가격이 저렴한 장점이 있다. (종래 기술에 언급됨)
상기 제1 압축유닛(300)은 환형으로 형성하여 케이싱(100)의 내부에 설치하는 제1 실린더(310)와, 상기 제1 실린더(310)의 상하 양측을 복개하여 함께 제1 내부공간(330)을 이루면서 회전축(230)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링(320) 및 중간베어링(350)과, 상기 회전축(230)의 상측 편심부에 삽입되어 제1 실린더(310)의 제1 내부공간(330)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(340)과, 상기 제1 롤링피스톤(340)의 외주면에 압접하도록 제1 실린더(310)에 반경 방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제1 실린더(310)의 제1 내부공간(330)을 제1 흡입실과 제1 압축실로 각각 구획하는 제1 베인(미도시)과, 상기 상부베어링(320)에 제1 압축실과 연통되도록 형성된 제1 토출 구멍(360) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 제1 압축실에서 토출되는 냉매의 토출을 조절하는 제1 토출밸브(370)로 이루어진다. 상기 제1 베인은 일반적인 로터리 압축기에 구비되는 것이다.
상기 제2 압축 유닛(400)은 환형으로 형성하여 상기 제1 실린더(310) 하측에 위치하며 상기 중간베어링(350)에 접촉하는 제2 실린더(410)와, 제2 실린더(410)의 상면에 결합하여 함께 제2 내부 공간(430)을 이루면서 상기 회전축(230)을 반경방향 및 축방향으로 지지하는 하부베어링(450)과, 상기 회전축(230)의 하측 편심부에 회전 가능하게 결합되어 상기 제2 실린더(410)의 제2 내부공간(430)에 위치하는 압축하는 제2 롤링피스톤(440)과, 상기 제2 롤링피스톤(440)의 외주면에 접하도록 제2 실린더(410)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제2 실린더(410)의 제2 내부공간(430)을 제2 흡입실과 제2 압축실로 각각 구획하는 제2 베인(미도시)과, 상기 하부베어링(450)의 일측에 제2 압축실과 연통되도록 형성된 제2 토출 구멍(460) 선단에 개폐 가능하게 결합되는 제2 토출밸브(470)로 이루어진다.
상기 제2 베인은 일반적인 로터리 압축기에 구비되는 것이다.
상기 제1 실린더(310)의 제1 내부공간(330)의 체적과 제2 실린더(410)의 제2 내부공간(430)의 체적은 서로 상이하게 형성될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제2 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피와 상기 제1 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피비는 1:0.5~0.8인 것이 압축 성능 관점에서 바람직하다. 보다 효과적으로, 상기 제2 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피와 상기 제1 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피비는 1:0.6~0.65인 것이 바람직하다.
상기 연결 유닛(500)은 냉매를 제2 압축유닛(400)으로 안내하는 제2 흡입관(510)과, 상기 제2 압축유닛(400)의 제2 토출 밸브(470)를 복개하여 제2 압축유닛(400)에서 토출된 냉매를 일시 저장하는 챔버(chamber)(520)와, 상기 챔버(520)에서 제1 압축유닛(300)으로 냉매를 안내하는 제1 연결유로(530)를 포함하여 구성된다.
상기 제2 흡입관(510)의 흡입측은 냉매의 기액을 분리하는 어큐뮬레이터(accumulator)(130)와 연결된다.
상기 챔버(520)는 하부베어링(450)의 하부에 냉매가 누설되지 않도록 기밀을 유지하도록 설치되며 압축기의 운전시 저소음을 실현할 수 있도록 머플러(muffler)의 역할도 동시에 수행할 수 있게 한다.
상기 제1 연결유로(530)는 하부베어링(450), 제2 실린더(410) 및 중간베어링(450)을 축방향으로 관통하여 제1 실린더(310)의 반경방향으로 연장 형성되어 제1 실린더(310)의 제1 내부공간(330)과 연결된다.
이상과 같은 본 발명의 다단 로터리 압축기의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
구동 유닛(200)에 전원을 인가하면, 회전축(230)이 회전을 하고 제1 롤링피스톤(340)과 제2 롤링피스톤(440)이 각 실린더의 내부공간(330, 430)에서 선회운동을 하면서 제1 베인(미도시) 및 제2 베인(미도시)과의 사이에 용적을 형성하여 냉매를 흡입한다. 어큐뮬레이터(130)를 경유한 냉매는 제2 흡입관(510)을 통해 제2 압축유닛(400)으로 흡입된 후 압축되었다가 제2 토출구멍(460)를 경유하여 챔버(520)의 내부로 토출된다. 그 챔버(520)로 토출된 냉매는 제1 연결유로(530)를 통해 제1 압축유닛(300)으로 흡입되어 재압축된다. 재압축된 냉매는 제1 토출구멍(360)를 통해 케이싱(100)의 내부로 토출되고 토출관(110)을 통해 압축기의 외부로 안내된다.
냉매가 제2 압축유닛(400)과 제1 압축유닛(300)을 순차적으로 거치면서 토출 압력에 이르게 된다. 적정 수준의 토출 압력을 얻기 위하여 2단계의 압축 과정을 거치며, 특히 제1 압축유닛의 경우에는 제2 압축유닛(400)에 의해 어느 정도 압축된 냉매가 흡입되므로 소요 동력이 적게 든다.
도 2는 본 발명에 의한 제2 실시예를 도시한 단면도이다. 이하, 제1 실시예와 동일한 사항에 대하여는 설명을 생략한다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 연결 유닛(600)은 냉매를 제2 압축유닛(400)으로 안내하는 제2 흡입관(610)과, 상기 제2 압축유닛(400)의 제2 토출 밸브(470)를 복개하여 제2 압축 유닛(400)에서 토출된 냉매를 일시 저장하는 제1 챔버(620)와, 상기 제1 챔버(620)에서 냉매를 공급받아 냉매를 일시 저장하는 제2 챔버(630)와, 상기 제1 챔버(620)에서 제2 챔버(630)로 냉매를 안내하는 제1 연결유로(640)와, 상기 제2 챔버(630)에서 제1압축유닛(300)으로 냉매를 안내하는 제2 연결유로(650)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 챔버(620)는 하부베어링(450)의 하부에 냉매가 누설되지 않도록 기밀을 유지하도록 설치된다.
상기 제2 챔버(630)는 상부베어링(320)의 상부에 냉매가 누설되지 않도록 설치된다.
상기 제1 연결유로(640)는 베어링(320, 350, 450) 및 제1,2 실린더(310, 410)를 축방향으로 관통하여 제1 챔버(620) 및 제2 챔버(630)가 연통되도록 형성된다.
상기 제2 연결유로(650)는 상부베어링(320)을 관통하여 형성되어 제2 챔버(630)와 제2 실린더(410)의 제2 내부공간(430)을 연결한다.
본 발명의 제2 실시예도 제1 실시예와 유사하게 작동하나 차이점을 살펴보면 다음과 같다.
제2 압축유닛(400)에서 제1 챔버(620)내로 토출된 냉매는 제1 연결유로(640)를 통하여 제2 챔버(630)내로 이동하며, 다시 제2 연결유로(650)를 통하여 제1 압축유닛(300)의 내부공간(330)으로 안내된다. 본 실시예에서는 챔버(620, 630)를 두 개 사용함으로써 머플러 기능을 강화하여 저소음 운전을 실현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 단면도이다. 이하, 제1 실시예와 동일한 사항에 대하여는 설명을 생략한다.
도 3에서 표시된 700은 연결유닛을 나타낸 것이며, 그 연결유닛(700)은 제2 압축유닛(400)에서 토출된 냉매가 제1 압축유닛(300)으로 바로 흡기되어 압축되거나, 제1 압축유닛과 제2 압축유닛에서 각각 1회 압축된 후 토출되도록 냉매를 선택적으로 안내하게 된다.
상기 케이싱(100)은 토출관과 2개의 흡입관(710, 730)을 연통하여 설치하며, 일측에 후술하는 제3 연결관(780)과 연통된다.
상기 연결 유닛(700)은 냉매를 제1 압축유닛(300)으로 안내하는 제1 흡입관(710)과, 상기 제1 흡입관(710)에 장착되어 흡입 냉매를 단속하는 제1 제어밸브(720)와, 냉매를 제2 압축유닛(400)으로 안내하는 제2 흡입관(730)과, 제2 압축유닛의 토출 냉매를 단속하는 제2 토출 밸브(470)를 복개하여 제2 압축 유닛(400)에서 토출된 냉매를 일시 저장하는 챔버(740)와, 냉매 흐름 방향을 조절하는 제2 제어밸브(750)와, 상기 챔버(740)와 상기 제2 제어밸브(750)를 연결하는 제1 연결관(760)과, 상기 제2 제어밸브(750)와 제1 연결관(760)을 연결하여 제1 압축유닛(300)으로 냉매를 안내하는 제2 연결관(770)과, 상기 제2 제어밸브(750)와 케이싱(100)을 연결하여 냉매를 케이싱(100)의 내부 공간으로 안내하는 제3 연결관(780)을 포함하여 구성된다.
상기 제1 흡입관(710) 및 제2 흡입관(730)의 흡입측은 냉매의 기액을 분리하는 어큐뮬레이터(130)와 연결된다. 상기 어큐뮬레이터(130)는 외부에서 냉매를 받는 하나의 어큐뮬레이터 파이프(accumulator pipe)(135)로부터 기액 분리후 기체 성분만을 제1 흡입관(710)및 제2 흡입관(730)으로 내보내게 된다.
상기 챔버(740)는 하부베어링(450) 하부에 냉매가 누설되지 않도록 기밀을 유지하는 한편, 제2 연결관(770)을 통해 상기 제2 제어밸브(750)와 연결된다. 상기 챔버(740)는 확대된 공간을 갖게 되기 때문에 압축기의 운전시 저소음을 실현할 수 있도록 머플러의 역할도 동시에 수행할 수 있게 된다.
상기 제2 제어밸브(750)는 3 방향 밸브(3 way valve)로서 제어에 의해 제1 연결관(760)과 제2 연결관(770)을 연통시키거나, 또는 제1 연결관(760)과 제3 연결관(780)을 연통시킨다.
이상과 같은 본 발명의 다단 로터리 압축기는 다음과 같이 작동한다. 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 파우어 모드(power mode)시 작동을 나타낸 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 먼저 파우어 모드일 경우를 설명하면, 제1 제어밸브(720)를 on시켜 흡입냉매가 제1 압축유닛(300)으로 유입되게 한다. 이와 동시에 제2 제어밸브(750)를 제어하여 제1 연결관(760)과 제3 연결관(780)이 연통되게 하는데, 이때 제2 연결관(770)쪽으로는 냉매가 흐르지 않도록 한다.
구동 유닛(200)에 전원을 인가하면, 회전축(230)이 회전을 하고 제1 롤링피스톤(340)과 제2 롤링피스톤(440)이 각 실린더의 내부공간(330, 430)에서 선회운동을 하면서 제1 베인(미도시) 및 제2 베인(미도시)과의 사이에 용적을 형성하여 냉매를 흡입한다. 어큐뮬레이터(130)를 경유한 냉매중 일부는 제1 흡입관(710)을 통해 제1 압축유닛(300)으로 흡입되고 압축되어 제1 토출구멍(360)를 통해 케이싱(100)의 내부로 토출된다. 어큐뮬레이터(130)를 경유한 나머지 냉매는 제2 흡입관(730)을 통해 제2 압축유닛(400)으로 흡입되고 압축되어 상기 제2 토출구멍(460)를 통해 챔버(740)내로 토출된다. 챔버(740)에 토출되었던 냉매는 제1 연결관(760), 제2 제어밸브(750) 및 제3 연결관(780)을 통해 케이싱(100)의 내부로 토출된다. 제1 압축유닛(300)과 제2 압축유닛(400)에서 각각 토출된 냉매는 케이싱(100)의 내부를 포화시키게 되고 토출관을 통해 케이싱(100) 외부로 토출되는 과정을 반복하게 된다.
이와 같이, 파우어 모드일 경우에는 상기 제1 및 제2 압축유닛이 병렬로 연결되어 각각 압축되고 토출되며 케이싱(100)의 내부에서 합쳐진 후 토출관을 통해 압축기의 외부로 이동하게 되므로 후술하는 세이빙 모드(saving mode)에 비해 냉매의 토출량이 많다.
다음 세이빙 모드를 도 5을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1 제어밸브(720)를 오프(off)시켜 어큐뮬레이터를 경유한 흡입냉매가 제1 압축유닛(300)으로 유입되지 못하게 하는 동시에 제2 제어밸브(750)를 제어하여 제1 연결관(760)과 제2 연결관(770)이 연통되게 한다. 어큐뮬레이터(130)를 경유한 냉매는 제2 흡입관(730)을 통해 전량 제2 압축유닛(400)으로 흡입되어 압축되었다가 제2 토출구멍(460)를 통해 챔버(740)내로 토출된다. 챔버(740)에 일시 저장되었던 냉매는 제1 연결관(760), 제2 제어밸브(750) 및 제2 연결관(770)을 통해 제1 압축유닛(300)으로 흡입되어 재압축된다. 재압축된 냉매는 제1 토출구멍(360)를 통해 케이싱(100)의 내부로 토출되고 토출관을 통해 외부의 냉동시스템으로 안내된다.
이와 같이, 세이빙 모드일 경우에는 상기 제2 압축유닛(400)에서 일단 압축된 냉매가 다시 제1 압축유닛(300)으로 이동하여 재압축된다. 즉, 압축유닛이 직렬로 연결되어 냉매가 제2 압축유닛(400)과 제1 압축유닛(300)을 순차적으로 거치면서 토출되므로 상대적으로 냉매의 토출량은 작게되나 고압축비를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예를 도시한 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 상기 제1 흡입관은 어큐뮬레이터를 거쳐서 압축유닛에 유입되나 제2 흡입관은 어큐뮬레이터를 거치지 않고 바로 압축유닛에 흡입된다.
도 7은 본 발명에 따른 실린더의 부피비에 따른 압축 효율을 도시한 그래프이다. 본 그래프의 x축은 제1 실린더의 제1 내부공간의 부피를 제2 실린더의 제2 내부공간의 부피로 나눈 부피비(volume ratio)이고, 본 그래프의 y축은 압축효율(efficiency of compression)을 나타낸다. 압축효율은 내부의 틈새누설이나 흡토출 손실, 열전달, 재팽창으로 인한 손실 등에 의해 영향을 받게 되는 효율 계수이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 부피비는 0.5 ~ 0.8일 부근에서 가장 높은 압축 효율을 가진다.
제1 실린더의 제1 내부공간의 부피와 제2 실린더의 제2 내부공간의 부피는 1: 0.60~0.65일때가 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다단 로터리 압축기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에서는 일단 압축된 냉매를 다시 재압축시키므로 높은 토출압력을 달성할 수 있으며, 체적 효율이 향상된다. 또한, 재압축시 일단 압축된 냉매를 이용하게 되므로 토출압력인 케이싱 내부로의 누설이 줄어들 뿐만 아니라 흡입측의 저온 냉매로 전달되는 열량도 대폭 감소시킬 수 있다.

둘째, 본 발명은 세이빙 모드시 베인을 후퇴 고정시키는 방식에 비하여 별도 부품과 장착 공간이 필요없으며, 제작 공정이 단순하다. 또한, 베인을 후퇴고정시키기 위한 피이스(piece)가 필요없으므로 마모 및 이물질 발생등의 문제가 생기지 않아 신뢰성이 향상된다.

셋째, 세이빙 모드시에도 복수의 압축 유닛을 모두 사용하므로 모터 및 압축기의 효율이 향상된다. 또한 파우어 모드에 비하여 일단 압축된 냉매를 재압축하게 되므로 소요동력이 적게 들어 절전 효과가 있다.

넷째, 가격이 저가인 정속 모터를 사용하면서 용량을 가변시키게 되어 제작 단가를 감소시킬 수 있다.

Claims (18)

1. 밀폐 공간을 내부에 형성한 케이싱과,

   상기 케이싱에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 유닛과,

   상기 구동 유닛으로부터 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 제1 압축 유닛 및 제2 압축유닛과,

   상기 제2 압축유닛에서 토출된 냉매가 제1 압축유닛으로 흡기되어 재압축되거나 또는 각각의 압축유닛에서 독립적으로 압축된 후 토출되도록 냉매를 선택적으로 안내하는 연결유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동유닛은 정속 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 압축 유닛 및 제2 압축유닛은 압축 냉매를 흡입하여 압축하는 내부 공간이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제2 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피와 상기 제1 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피비는 1:0.5~0.8인 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제2 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피와 상기 제1 압축유닛의 실린더의 내부공간의 부피비는 1:0.6~0.65인 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
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13. 삭제
14. 삭제
15. 제 1항 내지 제 5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 연결유닛은 냉매를 제1 압축유닛으로 안내하는 제1 흡입관과,

    상기 제1 흡입관에 장착되어 흡입냉매를 단속하는 제1 제어밸브와,

    냉매를 제2 압축유닛으로 안내하는 제2 흡입관과,

    상기 제2 압축유닛의 토출냉매를 단속하는 제2 토출밸브를 복개하여 제2 압축유닛에서 토출된 냉매를 일시 저장하는 챔버와,

    냉매 흐름방향을 조절하는 제2 제어밸브와,

    상기 챔버와 상기 제2 제어밸브를 연결하는 제1 연결관과,

    상기 제2 제어밸브와 제1 연결관을 연결하여 제1 압축유닛으로 냉매를 안내하는 제2 연결관과,

    상기 제2 제어밸브와 케이싱을 연결하여 냉매를 케이싱의 내부공간으로 안내하는 제3 연결관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
16. 제 15항에 있어서, 상기 제1 흡입관 및 제2 흡입관의 흡입측은 냉매의 기액을 분리하는 어큐뮬레이터와 각각 연결된 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
17. 제 15항에 있어서, 상기 제1 흡입관 또는 제2 흡입관 중에서 하나만 어큐뮬레이터와 연결된 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.
18. 제 15항에 있어서, 상기 제2 제어밸브는 파이로트밸브인 것을 특징으로 하는 다단 로터리 압축기.

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