KR101189916B1 - 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것이다. 본 발명에서는 쉘의 내부와 하부 베어링의 내부를 연통시키는 연통 부재의 내부에 상기 연통 부재를 따라서 이동가능하게 설치되는 볼 부재에 의하여 상기 하부 베어링의 내부에서 상기 쉘의 내부로의 냉매의 토출이 제어된다. 따라서 본 발명에 의하면, 토출되는 냉매의 압력에 의하여 이동하는 볼 부재에 의하여 냉매의 토출이 제어됨으로써, 압축기의 동작 과정에서 발생되는 소음의 감소 및 압축기의 동작신뢰성의 증가를 기대할 수 있게 된다.

Description

압축기{Compressor}
본 발명은 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기 모터나 터빈 등과 같은 동력발생장치로부터 동력을 전달받아서 공기나 냉매와 같은 냉매를 압축시키는 기계장치이다. 이와 같은 압축기는 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기에 널리 사용되고 있다.
상기 압축기는 크게 왕복동식 압축기, 로터리식 압축기 및 스크롤식 압축기로 구분될 수 있다. 상기 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)는, 피스톤과 실린더 사이에 냉매가 흡입 및 토출되는 압축공간이 형성되고, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하여 냉매를 압축한다. 상기 로터리식 압축기(Rotary compressor)는, 편심 회전되는 롤러와 실린더 사이에 냉매가 흡입 및 토출되는 압축공간이 형성되고, 상기 롤러가 상기 실린더 내벽을 따라서 편심 회전하여 냉매를 압축한다. 그리고 상기 스크롤식 압축기(Scroll compressor)는, 선회 스크롤과 고정 스크롤 사이에 냉매가 흡입 및 토출되는 압축공간이 형성되고, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 따라서 회전하여 냉매를 압축한다.
한편 상기 로터리식 압축기는, 냉매의 압축 방식에 따라서 로터리식 트윈 압축기 및 로터리식 2단 압축기로 발전되었다. 상기 로터리식 트윈 압축기는, 2개의 압축기구가 병렬로 연결되고, 상기 압축기구에서 전체 압축 용량을 일부와 나머지를 각각 압축한다. 그리고 상기 로터리식 2단 압축기는, 2개의 압축기구가 직렬로 연결되고, 상기 압축기구 중 어느 하나에서 압축된 냉매를 상기 압축기구 중 나머지 하나에서 압축한다.
최근에는 상기 로터리식 압축기 중에는, 트윈 압축 및 2단 압축을 선택적으로 수행할 수 있는 압축기가 출시되고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 압축기를 보인 종단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 압축기(1)는, 외관을 쉘(10)이 형성한다. 상기 쉘(10)은, 탑 캡(11), 바텀 캡(13) 및 케이싱(15)을 포함한다. 상기 탑 캡(11) 및 바텀 캡(13)은 상기 압축기(1)의 상하부 외관 일부를 형성하고, 상기 케이싱(15)이 상기 압축기(1)의 나머지 외관을 형성한다. 그리고 상기 쉘(10)의 내부에는, 모터(20), 상부 압축기구(30), 하부 압축기구(40), 상부 베어링(60), 및 하부 베어링(70)이 구비된다.
상기 모터(20)는 상기 쉘(10)의 내부공간의 상부에 위치된다. 그리고 상기 모터(20)에는 회전축(21)이 구비된다.
상기 상부 압축기구(30) 및 하부 압축기구(40)는, 상기 모터(20)의 하방에 해당하는 상기 쉘(10)의 내부에 상하로 적층된다. 상기 상부 압축기구(30) 및 하부 압축기구(40)에는 냉매의 흡입을 위한 각각 상부 냉매 흡입구(31) 및 하부 냉매 흡입구(41)가 구비된다. 그리고 상기 상부 압축기구(30) 및 하부 압축기구(40) 사이에는 양자를 구획하는 중간 베어링(50)이 설치된다.
한편 상기 상부 베어링(60) 및 하부 베어링(70)은, 각각 상기 상부 압축기구(30)의 상방 또는 상기 하부 압축기구(40)의 하방에 위치된다. 상기 상부 베어링(60)에는, 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63)가 구비된다. 상기 제1냉매 토출 포트(61)는, 상기 상부 압축기구(30)에서 압축된 냉매 또는 상기 하부 압축기구(40) 및 상부 압축기구(30)에서 2단으로 압축된 냉매가 상기 쉘(10)의 내부 공간으로 토출되는 곳이다. 그리고 상기 제2냉매 토출 포트(63)는, 상기 하부 압축기구(40)에서 압축된 냉매가 상기 쉘(10)의 내부 공간으로 토출되는 곳이다. 그리고 상기 하부 베어링(70)에는, 냉매 흡입 포트(71), 연결 포트(73), 및 중간압 냉매 토출 포트(75)가 구비된다. 상기 냉매 흡입 포트(71)는, 상기 하부 압축기구(40)에서 압축된 냉매가 상기 하부 베어링(70)의 내부 공간으로 흡입되는 곳이다. 그리고 상기 연결 포트(73)는, 상기 쉘(10)의 내부 공간으로 토출되는 상기 하부 베어링(70)의 내부의 냉매가 상기 제2냉매 토출 포트(63)로 전달되는 곳이다. 상기 중간압 냉매 토출 포트(75)는, 상기 하부 베어링(70)의 내부의 냉매가 상기 상부 압축기구(30)로 전달되기 위하여 토출되는 곳이다.
상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63) 및 상기 냉매 흡입 포트(71) 상에는 각각 제1 및 제2냉매 토출 밸브(61V)(63V) 및 중간압 냉매 흡입 밸브(71V)가 구비된다. 상기 제1 및 제2냉매 토출 밸브(61V)(63V)는, 각각 상기
제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63)를 통하여 토출되는 냉매의 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63)를 통하여 상기 쉘(10)의 내부로 토출되도록 제어한다. 그리고 상기 중간압 냉매 흡입 밸브(71V)는, 상기 냉매 흡입 포트(71)를 통하여 토출되는 냉매의 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 상기 냉매 흡입 포트(71)를 통하여 상기 하부 베어링(70)의 내부로 중간압 냉매가 토출되도록 제어한다. 또한 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63), 및 상기 냉매 흡입 포트(71)는 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63) 및 상기 냉매 흡입 포트(71)를 통한 냉매의 역류를 방지하는 역할도 한다.
또한 상기 하부 압축기구(40)에 의하여 압축되어 상기 쉘(10)의 내부 공간으로 토출되는 냉매가 유동되는 냉매 토출 유로(P1)가 구비된다. 실질적으로 상기 냉매 토출 유로(P1)는 상기 상부 압축기구(30), 하부 압축기구(40) 및 중간 베어링(50)을 관통한다. 그리고 상기 냉매 토출 유로(P1)의 상하단부는, 각각 상기 제2냉매 토출 포트(63) 및 상기 연결 포트(73)와 연통된다.
그리고 상기 압축기(1)에는, 상기 상부 압축기구(30) 및 하부 압축기구(40)와 어큐뮬레이터(80) 사이의 냉매의 유동을 위하여 4개의 파이프가 구비된다. 상기 파이프는, 상기 상부 압축기구(30)로 냉매를 공급하는 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(81)(83), 상기 하부 압축기구(40)로 냉매를 공급하는 하부 냉매 공급 파이프(85), 및 상기 하부 압축기구(40)에서 압축된 냉매를 상기 어큐뮬레이터(80)로 전달하는 중간압 냉매 토출 파이프(87)를 포함한다.
상기 제1상부 냉매 공급 파이프(81)의 양단은 상기 상부 냉매 흡입구(31) 및 후술할 사방변(89)에 각각 연결된다. 그리고 상기 제2상부 냉매 공급 파이프(83)의 양단은 상기 어큐뮬레이터(80) 및 사방변(89)에 각각 연결된다. 또한 상기 하부 냉매 공급 파이프(85)의 양단은, 상기 하부 냉매 흡입구(41) 및 어큐뮬레이터(80)에 각각 연결된다. 그리고 상기 중간압 냉매 토출 파이프(87)의 양단은 상기 중간압 냉매 토출 포트(75) 및 사방변(89)에 각각 연결된다.
상기 사방변(89)은 트윈 압축 방식 및 2단 압축 방식에 따라서 상기 상부 압축기구(30) 및 하부 압축기구(40)로 냉매를 공급한다. 이를 위하여 상기 사방변(89)은, 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(81)와 상기 제2상부 냉매 공급 파이프(83) 또는 상기 중간압 냉매 토출 파이프(87)를 선택적으로 연결한다.
한편 상기 파이프가 연결되는 상기 상부 냉매 흡입구(31), 하부 냉매 흡입구(41) 및 중간압 냉매 토출 포트(75)는 각각 상기 상부 압축기구(30), 하부 압축기구(40) 및 하부 베어링(70)에 구비된다. 그리고 상기 상부 압축기구(30), 하부 압축기구(40) 및 하부 베어링(70)은, 실질적으로 상하로 적층된다. 따라서 상기 파이프는, 실질적으로 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(81), 하부 냉매 공급 파이프(85) 및 중간압 냉매 토출 파이프(87)의 순서로 상하로 위치된다고 할 수 있다.
그러나 종래 기술에 의한 압축기에는 다음과 같은 문제점이 발생된다.
종래에는, 상기 제1 및 제2냉매 토출 밸브(61V)(63V) 및 중간압 냉매 흡입 밸브(71V)로, 그 일단이 상기 상부 베어링(60) 또는 하부 베어링(70)에 고정된 상태에서 그 탄성에 의하여 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63) 및 냉매 흡입 포트(71)를 통한 냉매의 토출을 제어하는 리드 타입의 밸브가 사용된다. 따라서 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63) 및 냉매 흡입 포트(71)를 통하여 냉매가 토출되는 과정에서, 탄성변형되는 상기 제1 및 제2냉매 토출 밸브(61V)(63V) 및 중간압 흡입 밸브(71V)에서 소음이 발생될 우려가 있다.
또한 상기 압축기(1)의 장기간의 사용시에는, 상기 상부 베어링(60) 또는 하부 베어링(70)에 고정된 상기 제1 및 제2냉매 토출 밸브(61V)(63V) 및 냉매 흡입 포트(71)의 고정된 부분이 헐거워지거나, 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63) 및 냉매 흡입 포트(71)가 변형되어 그 탄성력이 감소될 수 있다. 따라서 실제 설계된 압력 미만의 경우에도 상기 제1 및 제2냉매 토출 포트(61)(63) 또는 냉매 흡입 포트(71)를 통하여 냉매가 토출됨으로써, 실질적으로 제품의 동작신뢰성이 저하될 수 있다. 특히, 상기 제1냉매 토출 밸브(61V)의 경우에는, 상기 제1냉매 토출 포트(61)를 통하여 냉매가 토출되지 않는 2단 압축 방식에서도 상기 하부 베어링(70)의 내부의 냉매에 의하여 가압되므로, 그 탄성의 저하에 따른 동작신뢰성이 저하가 더욱 문제된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 동작과정에서의 소음을 방지할 수 있는 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 동작신뢰성을 확보할 수 있는 압축기를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일양태에 의한 압축기는, 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 상기 쉘의 내부에 구비되고, 냉매를 압축하는 제1압축기구; 상기 쉘의 내부에 구비되고, 상기 제1압축기구와 동시에 냉매를 압축하거나 상기 제1압축기구에 의하여 압축된 냉매를 순차적으로 재압축하는 제2압축기구; 상기 쉘의 내부에 구비되고, 상기 제1압축기구에서 압축되어 상기 쉘의 내부로 토출되는 냉매를 전달받으며, 상기 쉘의 내부로의 냉매의 토출을 위한 연결 포트가 구비되는 제1베어링; 상기 쉘의 내부에 구비되고, 상기 제2압축기구에서 상기 제1압축기구와 동시에 압축 또는 상기 제1압축기구와 순차적으로 압축된 냉매를 상기 쉘의 내부로 토출하는 제1냉매 토출 포트 및 상기 제1압축기구에서 압축되어 상기 제1베어링의 내부로 전달된 냉매를 상기 쉘의 내부 공간으로 토출하는 제2냉매 토출 포트가 구비되는 제2베어링; 상기 연결 포트 및 제2냉매 토출 포트를 연통시키고, 상기 제2압축기구에서 압축된 냉매가 상기 쉘의 내부로 토출되도록 하기 위하여, 상기 제2압축기구에서 압축된 냉매를 상기 제2냉매 토출 포트로 안내하는 연통 부재; 상기 연통 부재의 내부에 구비되고, 상기 제1베어링으로 전달된 냉매가 기설정된 압력 이상인 경우에만 상기 쉘의 내부로 토출되도록 제어하는 밸브 장치; 를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 압축기의 실시예에서는, 토출되는 냉매의 압력에 의하여 이동하는 볼 부재에 의하여 냉매의 토출이 제어된다.
따라서 압축기의 동작 과정에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
또한 상기 압축기의 장기간의 동작에 의한 밸브의 변형이나 손상이 방지됨으로써, 실질적인 압축기의 동작신뢰성의 저하를 방지할 수 있게 된다. 특히, 트윈 압축 방식에서는 냉매가 토출되도록 포트를 개방하고, 2단 압축 방식에서 소정의 압력으로 가압된 상태로 상기 포트의 차폐를 유지하는 밸브를 상술한 바와 같은 볼 부재 등로 구성하는 경우에는, 압축기의 동작신뢰성의 증가를 기대할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 압축기를 보인 종단면도.
도 2는 본 발명에 의한 압축기의 제1실시예를 보인 종단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 압축기의 제1실시예의 압축 방식에 따른 동작상태를 보인 종단면도.
도 5는 본 발명에 의한 압축기의 제2실시예를 보인 종단면도.
도 6은 본 발명에 의한 압축기의 제3실시예를 보인 종단면도.
이하에서는 본 발명에 의한 압축기의 제1실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 압축기의 제1실시예를 보인 종단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 압축기(100)의 외관을 쉘(110)이 형성한다. 그리고 상기 쉘(110)은, 탑 캡(111), 바텀 캡(113) 및 케이싱(115)을 포함한다. 실질적으로 상기 탑 캡(111) 및 바텀 캡(113)은 압축기의 상하부 외관 일부를 형성하고, 상기 케이싱(115)이 압축기의 나머지 외관을 형성한다. 그리고 상기 쉘(110)의 내부에는 냉매의 압축을 위한 각종 구성요소, 즉 모터(120), 상부 압축기구(130), 하부 압축기구(140), 상부 베어링(160), 및 하부 베어링(170)이 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 모터(120)는, 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)에 의한 냉매의 압축을 위한 구동력을 제공한다. 이를 위하여 상기 모터(120)는 상기 쉘(110)의 상부에 위치되고, 상기 모터(120)에는 모터축(121)이 구비된다. 또한 도시되지는 않았으나, 상기 모터축(121)의 하단에는 오일의 펌핑을 위한 프로펠러가 구비된다. 예를 들면, 상기 모터(120)로는, 속도의 조절이 가능한 주파수 가변 모터가 사용될 수 있다.
상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)는, 각각 상기 모터(120)에 의하여 구동하여 냉매를 압축한다. 이때 냉매가 병렬 또는 직렬로 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)를 유동함으로써, 냉매의 트윈 압축 또는 2단 압축을 수행한다. 이하에서는, 냉매가 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)를 병렬로 유동하여 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)에서 각각 압축이 이루어지는 경우를 트윈 압축 방식, 냉매가 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)를 직렬로 유동하여 상기 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매가 상기 상부 압축기구(130)에서 압축되는 경우를 2단 압축 방식이라 칭한다.
상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)는, 상기 모터(120)의 하방에 해당하는 상기 쉘(110)의 내부에 상하로 적층된다. 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140) 사이에는 중간 베어링(150)이 구비된다. 상기 중간 베어링(150)은, 실질적으로 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)를 상하로 구획한다. 그리고 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)는, 각각 상부 실린더(131) 및 상부 롤링 피스톤(139), 하부 실린더(141) 및 하부 롤링 피스톤(149)을 포함한다.
상기 상부 실린더(131)는 상기 상부 롤링 피스톤(139)에 의한 냉매의 압축을 위하여 소정의 공간을 제공한다. 그리고 상기 상부 실린더(131)에는 냉매의 흡입 및 토출을 위한 상부 냉매 흡입구(132)가 구비된다. 상기 상부 냉매 흡입구(132)의 양단부는 각각 상기 상부 실린더(131)의 내주면 및 외주면에 형성된다. 상기 상부 냉매 흡입구(132)의 내측단부 및 외측단부는 각각 상기 상부 실린더(131)의 내부 공간 및 후술할 제1상부 냉매 공급 파이프(181)와 연통된다.
그리고 상기 하부 실린더(141)는, 상기 하부 롤링 피스톤(149)에 의한 냉매의 압축을 위하여 소정의 공간을 제공한다. 상기 하부 실린더(141)에는 냉매의 흡입 및 토출을 위한 하부 냉매 흡입구(142)가 구비된다. 상기 하부 냉매 흡입구(142)의 양단부는 각각 상기 하부 실린더(141)의 내주면 및 외주면에 형성된다. 그리고 상기 하부 냉매 흡입구(142)의 내측단부 및 외측단부는, 각각 후술할 하부 냉매 공급 파이프(185) 및 상기 하부 실린더(141)의 내부 공간과 연통된다.
그리고 상기 상부 롤링 피스톤(139) 및 하부 롤링 피스톤(149)은, 각각 상기 상부 실린더(131) 및 하부 실린더(141)의 내부에 편심 회전가능하게 설치된다. 이를 위하여 상기 상부 롤링 피스톤(139) 및 하부 롤링 피스톤(149)은 각각 상기 모터축(121)에 연결된다. 실질적으로, 상기 상부 실린더(131) 및 하부 실린더(141)의 내부에서 편심 회전하는 상기 상부 롤링 피스톤(139) 및 하부 롤링 피스톤(149)에 의하여 상기 상부 실린더(131) 및 하부 실린더(141)의 내부의 냉매가 압축된다.
한편 상기 상부 베어링(160) 및 하부 베어링(170)은, 각각 상기 상부 실린더(131)의 상방 또는 상기 하부 실린더(141)의 하방에 위치된다. 상기 상부 베어링(160)은, 상기 상부 압축기구(130) 또는 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매의 토출을 위한 것이다. 그리고 상기 하부 베어링(170)은, 상기 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매의 토출을 위한 것이다.
보다 상세하게는, 상기 상부 베어링(160)은, 상기 상부 압축기구(130)의 상방에 해당하는 상기 쉘(110)의 내부에 설치된다. 상기 상부 베어링(160)에는, 제1 및 제2냉매 토출 포트(161)(163)가 구비된다. 상기 제1냉매 토출 포트(161)는, 트윈 압축 방식의 경우에 상기 상부 압축기구(130)에서 압축된 냉매 또는, 2단 압축 방식의 경우에 상기 하부 압축기구(140) 및 상부 압축기구(130)에서 2단으로 압축된 냉매가 상기 쉘(110)의 내부공간으로 토출되는 곳이다. 그리고 상기 제2냉매 토출 포트(163)는, 트윈 압축 또는 2단 압축 방식의 경우에 상기 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매가 상기 쉘(110)의 내부공간으로 토출되는 곳이다. 상기 제2냉매 토출 포트(163)는, 후술할 연통 부재(210)와 연통된다.
또한 상기 제2냉매 토출 포트(163) 상에는 냉매 토출 밸브(163V)가 구비된다. 상기 냉매 토출 밸브(163V)는, 상기 상부 압축기구(130) 또는/및 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매가 기설정된 압력 이상인 경우에만, 상기 제2냉매 토출 포트(163)를 통하여 토출되도록 조절한다. 또한 실질적으로 상기 제1 및 제2냉매 토출 밸브에 의하여 냉매의 역류가 방지될 수 있다. 상기 냉매 토출 밸브(163V)는, 도 1에 도시된 종래의 밸브와 대동소이하다.
상기 하부 베어링(170)은, 상기 하부 압축기구(140)의 하방에 해당하는 상기 쉘(110)의 내부에 설치된다. 상기 하부 베어링(170)에는, 중간압 냉매 흡입 포트(171), 연결 포트(173) 및 중간압 냉매 토출 포트(175)가 구비된다. 상기 중간압 냉매 흡입 포트(171)는, 트윈 압축 방식 또는 2단 압축 방식의 경우에 상기 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매가 상기 하부 베어링(170)의 내부로 토출되는 곳이다. 이를 위하여 상기 중간압 냉매 흡입 포트(171)는, 상기 하부 베어링(170)의 내부 공간과 연통된다. 그리고 트윈 압축 방식의 경우에 상기 연결 포트(173)는, 상기 하부 베어링(170)의 내부의 냉매가 상기 제2냉매 토출 포트(163)로 전달되는 곳이다. 이를 위하여 상기 연결 포트(173)는 연통 부재(210)의 하단과 연통된다. 그리고 상기 중간압 냉매 토출 포트(175)는, 2단 압축 방식의 경우에 상기 하부 베어링(170)의 내부의 냉매가 상기 상부 압축기구(130)로 전달되기 위하여 토출되는 곳이다. 따라서 상기 중간압 냉매 토출 포트(175)는 후술할 중간압 냉매 토출 파이프(187)와 연결된다.
그리고 상기 중간압 냉매 흡입 포트(171) 상에는 냉매 흡입 밸브(171V)가 구비된다. 상기 냉매 흡입 밸브는, 상기 하부 압축기구(140)에서 압축된 냉매가 기설정된 압력 이상인 경우에만, 상기 중간압 냉매 흡입 포트(171)를 통하여 토출되도록 조절한다. 또한 실질적으로 상기 냉매 흡입 밸브(171V)에 의하여 냉매의 역류가 방지될 수 있다. 상기 냉매 흡입 밸브(171V)도, 상술한 상기 냉매 토출 밸브(163V)와 동일하게, 도 1에 도시된 종래의 밸브와 대동 소이하다.
한편 상기 압축기(100)의 내부에는 연통 부재(210)가 구비된다. 상기 연통 부재(210)는, 트윈 압축 방식의 경우에, 상기 하부 압축기구(140)에 의하여 압축되어 상기 하부 베어링(170)의 내부로 공급된 냉매를 상기 쉘(110)의 내부로 토출되도록 안내하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 연통 부재(210)는, 상기 상부 실린더(131), 하부 실린더(141) 및 중간 베어링(150)을 관통하여 형성된다. 그리고 상기 연통 부재(210)의 상단은 상기 제1냉매 토출 포트(161)와 연통되고, 상기 연통 부재(210)의 하단은 상기 연결 포트(173)와 연통된다.
본 실시예에서는, 상기 연통 부재(210)의 길이가 상기 상부 실린더(131)의 상면 및 상기 하부 실린더(141)의 저면 사이의 길이와 동일한 값으로 설정된다. 그리고 상기 연통 부재(210)의 내경은 상기 제1냉매 토출 포트(161) 및 연결 포트(173)의 직경과 동일한 값으로 설정된다. 따라서 상기 연통 부재(210)는, 그 상하단부가 각각 상기 상부 베어링(160)의 저면 및 상기 하부 베어링(170)의 상면에 밀착된 상태에서 임의로 탈거되지 않게 된다.
그리고 상기 연통 부재(210)의 내부에는 밸브 장치가 구비된다. 상기 밸브 장치는 상기 연통 부재(210)를 통하여 상기 쉘(110)의 내부로 토출되는 냉매의 압력이 기설정된 압력 이상인 경우에만, 상기 제1냉매 토출 포트(161)를 통하여 상기 쉘(110)의 내부로 냉매가 토출되도록 한다. 상기 밸브 장치는, 볼 부재(220), 걸림 돌기(230) 및 스토퍼(240)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 볼 부재(220)는 상기 연통 부재(210)의 내부에 상기 연통 부재(210)를 따라서 상하로 이동가능하게 설치된다. 이때 상기 볼 부재(220)는, 상기 연통 부재(210)를 유동하는 냉매의 압력이 기설정된 압력 이상인 경우에만 상기 연통 부재(210)의 상방으로 이동하도록 소정의 중량을 갖는다. 즉 상기 볼 부재(220)는, 상기 연통 부재(210)를 유동하는 냉매의 압력이 기설정된 압력 이상인 경우에는 상방으로 이동하고, 나머지 경우에는 그 자중에 의하여 하방으로 이동하게 된다.
상기 걸림 돌기(230)는, 상기 연통 부재(210)의 내부에 위치된다. 상기 걸림 돌기(230)는, 상기 연통 부재(210)의 내부를 유동하는 냉매의 압력이 기설정된 압력 미만인 경우에, 상기 볼 부재(220)가 상기 연통 부재(210)의 하방으로 완전하게 탈거되는 현상을 방지한다. 이를 위하여 상기 걸림 돌기(230)는, 예를 들면, 그 내경이 적어도 상기 볼 부재(220)의 직경 미만인 링 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 상기 걸림 돌기(230)의 중앙부를 통하여 냉매의 유동은 이루어지면서 상기 볼 부재(220)는 상기 걸림 돌기(230)에 걸릴 수 있게 된다. 즉, 상기 걸림 돌기(230)의 내부에 냉매가 유동되는 유동홀(231)이 형성된다고 할 수 있다.
그리고 상기 스토퍼(240)는 상기 연통 부재(210)의 내부에 위치된다. 이때 상기 스토퍼(240)는, 적어도 상기 걸림 돌기(230)의 상면으로부터 상기 볼 부재(220)의 직경 이상의 거리만큼 이격된다. 상기 스토퍼(240)는, 상기 연통 부재(210)의 내부를 유동하는 냉매의 압력이 기설정된 압력 이상인 경우에, 상기 볼 부재(220)가 상기 연통 부재(210)의 상방으로 완전하게 탈거되는 현상을 방지한다. 이를 위하여 상기 스토퍼(240)는 상기 연통 부재(210)의 내부에 위치되는 판상으로 형성된다. 또한 상기 스토퍼(240)에는 냉매의 유동을 위한 냉매공(241)이 형성된다.
본 실시예에서는, 상기 연통 부재(210)의 내부에 상기 볼 부재(220), 걸림 돌기(230) 및 스토퍼(240)가 설치된 상태에서, 상기 연통 부재(210)가 상기 상부 실린더(131), 하부 실린더(141), 상부 베어링(160) 및 하부 베어링(170)을 관통하여 설치된다. 즉, 상기 연통 부재(210)에 냉매의 토출을 제어하기 위한 밸브 장치가 설치된 상태에서, 상기 압축기(100)에 설치된다고 할 수 있다. 이때 상기 연통 부재(210)는, 상기 상부 실린더(131), 하부 실린더(141)에 압입될 수 있다.
한편 상기 압축기(100)에는 어큐뮬레이터(180)에서 액상의 냉매가 제거된 기상의 냉매가 공급된다. 그리고 상기 어큐뮬레이터(180)와 상기 압축기(100) 사이의 냉매를 전달을 위하여 4개의 파이프가 구비된다. 상기 파이프는, 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183), 하부 냉매 공급파이프(185), 및 중간압 냉매 토출 파이프(187)를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181)는, 트윈 압축 방식시에는 상기 상부 압축기구(130)로 저압의 냉매를 공급한다. 그리고 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181)는 2단 압축 방식시에는, 상기 상부 압축기구(130)로 상기 하부 압축기구(140)에 의하여 압축된 중간압의 냉매를 공급한다.
상기 제2상부 냉매 공급 파이프(183)는, 트윈 압축 방식시에는 후술할 사방변(189)에 의하여 개방되어 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181)와 연통된다. 그러나 상기 제2상부 냉매 공급 파이프(183)는, 2단 압축 방식시에는 사방변(189)에 의하여 차폐된다. 따라서 트윈 압축 방식시에는, 상기 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)에 의하여 저압의 냉매가 상기 하부 압축기구(140)에 공급된다.
상기 하부 냉매 공급 파이프(185)는, 모드와 무관하게 상기 하부 압축기구(140)로 저압의 냉매를 공급한다. 즉 상기 하부 냉매 공급 파이프(185)는, 트윈 압축 방식 및 2단 압축 방식의 경우에 상기 하부 압축기구(140)로 저압의 냉매를 공급한다.
또한 상기 중간압 냉매 토출 파이프(187)는, 파워 모스시에는 사방변(189)에 의하여 차폐되고, 2단 압축 방식시에는 사방변(189)에 의하여 상기 하부 실린더(141)와 연통된다. 따라서 2단 압축 방식 시에는, 상기 하부 압축기구(140)에서 압축된 중압의 냉매가 상기 중간압 냉매 토출 파이프(187) 및 제1상부 냉매 공급 파이프(181)에 의하여 상기 상부 압축기구(130)로 공급된다.
한편 상기 어큐뮬레이터(180)에는 사방변(189)이 구비된다. 상기 사방변(189)은, 상기 압축기(100), 실질적으로는, 상기 상부 압축기구(130) 및 하부 압축기구(140)가 트윈 압축 방식 또는 2단 압축 방식으로 냉매를 압축하도록 냉매의 유동을 제어한다. 보다 상세하게는, 상기 사방변(189)은, 트원 압축 방식의 경우에는, 상기 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)를 서로 연통시키고, 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181) 및 중간압 냉매 토출 파이프(187)를 차폐시킨다. 그리고 상기 사방변(189)은, 2단 압축 방식의 경우에는, 상기 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)를 차폐시키고, 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181) 및 중간압 냉매 토출 파이프(187)를 서로 연통시킨다. 따라서 상기 사방변(189)에 의하여, 트원 압축 방식의 경우에는, 상기 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)에 의하여 상기 상부 압축기구(130)로 저압의 냉매가 공급되고, 상기 하부 냉매 공급 파이프(185)에 의하여 상기 하부 압축기구(140)로 저압의 냉매가 공급된다. 그리고 2단 압축 방식의 경우에는, 상기 사방변(189)에 의하여 상기 하부 냉매 공급 파이프(185)에 의하여 상기 하부 압축기구(140)로 저압의 냉매가 공급되고, 상기 중간압 냉매 토출 파이프(187) 및 제1상부 냉매 공급 파이프(181)에 의하여 상기 상부 압축기구(130)로 상기 하부 압축기구(140)에 의하여 압축된 중간압의 냉매가 공급된다.
이하에서는 본 발명에 의한 압축기의 제1실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 압축기의 제1실시예의 압축 방식에 따른 동작상태를 보인 종단면도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 트원 압축 방식의 경우에는, 사방변(189)이 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)를 연통시키고, 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181) 및 중간압 냉매 토출 파이프(187)를 차폐시킨다. 따라서 상기 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)에 의하여 상부 압축기구(130)로 저압의 냉매가 공급되고, 상기 하부 냉매 공급 파이프(185)에 의하여 하부 압축기구(140)로 저압의 냉매가 공급된다.
상기 상부 압축기구(130)에 의하여 압축된 고압의 냉매는, 제1냉매 토출 포트(161)를 통하여 쉘(110)의 내부 공간으로 토출된다. 또한 상기 하부 압축기구(140)에 의하여 압축된 냉매는, 제3토출 포트(171)를 통하여 하부 베어링(170)의 내부로 전달된다. 그리고 상기 하부 베어링(170)의 내부로 전달된 냉매는, 연결 포트(173)를 통하여 연통 부재(210)로 배출되고, 상기 연통 부재(210)를 유동하여 제2냉매 토출 포트(163)를 통하여 상기 쉘(110)의 내부 공간으로 토출된다. 이때 상기 중간압 냉매 토출 파이프(187)가 상기 사방변(189)에 의하여 차폐된 상태이므로, 상기 하부 베어링(170)의 내부의 냉매가 중간압 냉매 토출 포트(175)를 통하여 상기 중간압 냉매 토출 파이프(187)를 유동하는 현상이 방지된다.
보다 상세하게는, 상기 하부 실린더(141)의 내부의 냉매의 압력에 의하여 볼 부재(220)가 연통 부재(210)의 내부에서 상방으로 이동한다. 즉, 상기 볼 부재(220)는, 그 자중에 의하여 걸림 돌기(230)에 지지된 위치에서, 상기 연통 부재(210)의 내부의 냉매의 압력에 의하여 스토퍼(240)에 지지되는 위치까지 이동한다. 따라서 상기 연통 부재(210)를 유동하여 상기 하부 실린더(141)의 내부의 냉매가 상기 쉘(100)의 내부로 토출된다.
한편 도 4를 참조하면, 2단 압축 방식의 경우에는, 상기 사방변(189)이 상기 제1 및 제2상부 냉매 공급 파이프(181)(183)를 차폐시키고, 상기 제1상부 냉매 공급 파이프(181) 및 중간압 냉매 토출 파이프(187)를 서로 연통시킨다. 따라서 상기 하부 냉매 공급 파이프(185)에 의하여 상기 하부 압축기구(140)로 저압의 냉매가 공급되고, 상기 중간압 냉매 토출 파이프(187) 및 제1상부 냉매 공급 파이프(181)에 의하여 상기 상부 압축기구(130)로 상기 하부 압축기구(140)에 의하여 압축된 중간압의 냉매가 공급된다. 그리고 상기 상부 압축기구(130)로 공급된 중간압의 냉매는 상기 상부 압축기구(130)에 의하여 고압으로 압축되어 상기 제1냉매 토출 포트(161)를 통하여 상기 쉘(110)의 내부 공간으로 토출된다.
그런데 상술한 바와 같이, 상기 하부 실린더(141)의 내부의 냉매가 상기 상부 압축기구(130)로 전달되므로, 상기 밸브 부재(210)에 작용하는 냉매의 압력에 비하여 상기 볼 부재(220)의 자중이 더 크게 작용한다. 따라서 상기 볼 부재(220)가 하방으로 이동한 상태, 즉 상기 걸림 돌기(230)에 지지된 상태를 유지함으로써, 상기 연통 부재(210)가 차폐된다.
이하에서는 본 발명에 의한 압축기의 제2 및 제3실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 압축기의 제2실시예를 보인 종단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 압축기의 제3실시예를 보인 종단면도이다. 본 발명의 제2 및 제3실시예의 구성요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 도 1 내지 도 4의 도면 부호를 원용하고 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
먼저 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에서는, 연통 부재(210)의 길이가 상부 실린더(131)의 상면 및 하부 실린더(141)의 저면 사이의 거리에서, 상기 상부 실린더(131) 및 하부 실린더(141)의 두께를 제외한 값으로 설정된다. 그리고 상기 연통 부재(210)의 내경이 제1냉매 토출 포트(161) 및 연결 포트(173)의 직경 이상의 값, 바람직하게는 동일한 값으로 설정된다. 따라서 상기 연통 부재(210)의 상하단부는 실질적으로 상기 상부 실린더(131)의 상면 내측 및 상기 하부 실린더(141)의 하면 내측에 지지될 것이다.
한편 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에서는, 상기 상부 실린더(131)의 상면 내측 및 상기 하부 실린더(141)의 저면 내측에 각각 지지 부재(250)가 구비된다. 상기 지지 부재(250)는, 상기 제1냉매 토출 포트(161) 및 연결 포트(173) 이하의 내경을 가지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 연통 부재(210)의 상하단이 상기 지지 부재(250)에 밀착된다. 실질적으로 상기 지지 부재(250)는, 상기 상부 실린더(131) 및 하부 실린더(141)와 연통 부재(210) 사이의 틈새를 차폐하여 냉매의 누설을 보다 효율적으로 방지하는 역할을 한다. 즉, 상기 지지 부재(250)에 의하여 상기 연통 부재(210)의 상하단부가 보다 압착됨으로써, 상기 상부 실린더(131) 및 하부 실린더(141)와 상기 연통 부재(210) 사이의 틈새의 형성이 보다 효율적으로 방지될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 밀폐 공간을 형성하는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 구비되고, 냉매를 압축하는 제1압축기구;
    상기 쉘의 내부에 구비되고, 상기 제1압축기구와 동시에 냉매를 압축하거나 상기 제1압축기구에 의하여 압축된 냉매를 순차적으로 재압축하는 제2압축기구;
    상기 쉘의 내부에 구비되고, 상기 제1압축기구에서 압축되어 상기 쉘의 내부로 토출되는 냉매를 전달받으며, 상기 쉘의 내부로의 냉매의 토출을 위한 연결 포트가 구비되는 제1베어링;
    상기 쉘의 내부에 구비되고, 상기 제2압축기구에서 상기 제1압축기구와 동시에 압축 또는 상기 제1압축기구와 순차적으로 압축된 냉매를 상기 쉘의 내부로 토출하는 제1냉매 토출 포트 및 상기 제1압축기구에서 압축되어 상기 제1베어링의 내부로 전달된 냉매를 상기 쉘의 내부 공간으로 토출하는 제2냉매 토출 포트가 구비되는 제2베어링;
    상기 연결 포트 및 제2냉매 토출 포트를 연통시키고, 상기 제2압축기구에서 압축된 냉매가 상기 쉘의 내부로 토출되도록 하기 위하여, 상기 제2압축기구에서 압축된 냉매를 상기 제2냉매 토출 포트로 안내하는 연통 부재;
    상기 연통 부재의 내부에 구비되고, 상기 제1베어링으로 전달된 냉매가 기설정된 압력 이상인 경우에만 상기 쉘의 내부로 토출되도록 제어하는 밸브 장치; 를 포함하는 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 장치는,
    상기 연통 부재의 내부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 상기 제1베어링의 내부의 냉매의 압력이 기설정된 압력 이상인 경우에만 상기 연통 부재의 내부에서 상방으로 이동하는 볼 부재;
    상기 제1베어링의 내부의 냉매의 압력이 기설정된 압력 미만인 경우에 상기 볼 부재를 지지하는 걸림 돌기; 및
    상기 제1베어링의 내부의 냉매의 압력이 기설정된 압력 이상인 경우에 상기 볼 부재가 상기 연통 부재의 내부에서 상방으로 이동하여 상기 연통 부재의 외부로 완전하게 탈거되는 현상을 방지하는 스토퍼; 를 포함하는 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연통 부재는, 상기 제1압축기구의 저면 및 상기 제2압축기구의 상면 사이의 거리와 동일한 값으로 설정되고,
    상기 연통 부재의 내경은, 상기 연결 포트 및 제2냉매 토출 포트의 직경 이상의 값으로 설정되는 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연통 부재의 길이는, 상기 제1압축기구의 저면 및 상기 제2압축기구의 상면 사이의 거리에서 상기 제1압축기구의 두께 및 상기 제2압축기구의 두께를 제외한 값으로 설정되고,
    상기 연통 부재의 내경은 상기 연결 포트 및 제2냉매 토출 포트의 직경 이상의 값으로 설정되는 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연통 부재의 양단부에는, 상기 연결 포트 및 제2냉매 토출 포트의 직경 이상의 내경을 가지고, 상기 제1베어링의 상면 또는 상기 제2베어링의 저면에 각각 밀착되는 지지 부재가 구비되고,
    상기 연통 부재의 길이는, 상기 제1압축기구의 저면 및 상기 제2압축기구의 상면 사이의 거리에서 상기 제1압축기구의 두께 및 상기 제2압축기구의 두께, 및 상기 지지 부재의 두께를 제외한 값으로 설정되는 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연통 부재의 양단부는, 상기 제1베어링의 상면 및 제2베어링의 저면, 상기 제1압축기구의 저면 및 상기 제2압축기구의 상면, 및 상기 제1베어링의 상면 및 상기 제1압축기구의 저면 사이 또는 상기 제2베어링의 저면 및 상기 제2압축기구의 상면 사이에 위치되는 지지 부재 중 적어도 하나에 의하여 지지되는 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연통 부재는, 그 내부에 상기 밸브 장치가 설치된 상태에서 상기 제1 및 제2압축기구를 관통하여 설치되는 압축기.
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