KR101268612B1 - 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법 - Google Patents

주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내로 유입되기 전의 냉매가 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 및 제1 및 제2 압축기구부가 트윈 로터리 압축기 형식 또는 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 냉매의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
인버터, 2단 압축, 트윈 압축, 로터리, 사방밸브, 압축방식 전환

Description

주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법{VARIABLE FREQUENCY COMPRESSOR AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 주파수 가변 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 로터리식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉 매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
특히 로터리식 압축기는, 상, 하부에 두 개의 롤러와 두 개의 실린더를 구비하고, 상, 하부의 롤러와 실린더 쌍이 전체 압축 용량을 일부와, 나머지를 압축하는 로터리식 트윈 압축기 및 상, 하부에 두 개의 롤러와 두 개의 실린더를 구비하고, 두 개의 실린더가 연통되어 한 쌍은 상대적으로 저압의 냉매를 압축하고, 다른 한 쌍은 저압 압축 단계를 지난 상대적으로 고압의 냉매를 압축하는 로터리식 2단 압축기 등으로 더 발전되었다.
대한민국 등록특허공보 특1994-0001355에 로터리식 압축기가 개시되어 있다. 쉘 내부에 전동기가 위치하고, 전동기를 관통하도록 회전축이 설치된다. 또한 전동기의 하부에는 실린더가 위치하고, 실린더의 내부에 회전축에 끼워진 편심부와, 편심부에 끼워진 롤러가 위치한다. 실린더에는 냉매 토출홀과 냉매 유입홀이 형성되고, 냉매 토출홀과 냉매 유입홀 사이에는 압축되지 않은 저압의 냉매가 압축된 고압의 냉매와 섞이지 않게 하는 베인이 설치된다. 또한 편심되어 회전하는 롤러와 베인이 접촉된 상태를 유지하기 위해, 베인의 일단에는 스프링이 설치된다. 전동기에 의해 회전축이 회전하면 편심부와 롤러가 실린더의 내주를 따라 회전하면서 냉매 가스를 압축하고, 압축된 냉매 가스는 냉매 토출홀을 통해 토출된다.
대한민국 공개특허공보 10-2005-0062995는 로터리식 트윈 압축기를 개시하고 있다. 도 1을 참조하면, 동일용량을 압축하는 2 개의 실린더(1035, 1045)와 중간판(1030)을 구비하여, 압축 용량을 1단 압축기에 비해 2배 향상시켰다.
대한민국 공개특허공보 10-2007-0009958은 로터리식 2단 압축기를 개시하고 있다. 도 2를 참조하면, 압축기(2001)는 밀폐 용기(2013) 내부의 상방에 고정자(2007)와 회전자(2008)를 갖는 전동기(2014)를 구비하고, 전동 기구부에 연결된 회전축(2002)은 2개의 편심부를 구비한다. 회전축(2002)에 대해 전동 기구부(2014)측으로부터 차례로 주베어링(2009), 고압용 압축 요소(2020b), 중간판(2015), 저압용 압축 요소(2020a) 및 부베어링(2019)이 적층되어 있다. 또한 저압용 압축 요소(2020a)에서 압축된 냉매를 고압용 압축 요소(2020b)로 유입하는 중간관(2040)이 개시되어 있다.
로터리식 압축기는 전동 기구부로 작동 주파수를 가변할 수 있는 주파수 가변 모터를 구비하여, 압축기에 요구되는 냉력의 변화에 따라 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 가변하여 압축기의 압축 용량을 가변할 수 있다. 압축기를 제어하는 제어부는 압축기에 요구되는 냉력을 입력받거나 감지하고, 상용전원(AC)을 입력받아 직류로 변환하여 상용의 주파수에서 직류(DC)로 정류시키는 컨버터, 이 직류를 원하는 교류의 전압/주파수로 재변환시키는 인버터를 제어하여 출력 주파수를 조절한다. 또한, 전동 기구부인 주파수 가변 모터는 인버터에 의해 주파수 변환된 교류를 이용하여 제어부에 의해 조절된 주파수로 압축기의 압축 기구부를 구동시킨다.
도 3은 종래의 DC 주파수 가변 모터를 전동 기구부로 구비하는 압축기의 냉난방 부하(운전 주파수)에 따른 효율과 연간 운전 시간을 도시한 그래프이다. 그래프를 살펴보면, 일반적으로 냉방 및 난방 운전을 위해 이용되는 가변속 DC 인버터 압축기의 경우, 중속~고속 운전시에 가변석 DC 인버터 압축기의 효율이 가장 높다. 그러나, 가변속 DC 인버터 압축기의 경우, 저속~중속의 범위에서 연간운전시간이 가장 길다. 따라서 실제 공조부하가 높고, 사용 빈도가 높은 저속~중속 운전 시의 가변속 DC 인버터 압축기의 성능을 개선하는 것이 요구된다.
본 발명은 전동 기구부로서 DC 주파수 가변 모터를 채택하는 인버터 압축기가 저용량의 압축 용량이 요구되어 주파수 가변 모터를 저속으로 운전시켜 압축 용량을 조절하면 주파수 가변 모터의 에너지 효율이 저하되는 것을 개선하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 인버터 압축기에 의해 구동되는 2개의 압축 기구부가 압축기에 요구되는 냉력에 따라 트윈형 압축 방식 또는 2단 압축 방식 중 어느 한 방식으로 냉매를 압축하도록 선택되어, 주파수 가변 모터의 운전 주파수를 조절하는 것 외에 압축 기구부의 전체 압축 용량이 조절될 수 있는 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 압축기에 요구되는 압축 용량이 작은 경우, DC 주파수 가변 모터이 속도를 저속으로 감속하는 대신 2개의 압축 기구부가 2단 압축 방식으로 냉매를 압축하도록 제어하여 압축 용량이 작을 때의 에너지 효율을 향상시킨 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 압축기에 요구되는 압축 용량이 작아 DC 주파수 가변 모터가 저속으로 운전될 때, 압축 기구부가 2단 압축 방식으로 냉매를 압축하여 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내에 구비되며, 내부에서 냉매가 압축되는 복수 개의 압축실; 압축실에서 냉매를 압축하는 동력을 발생시키는 주파수 가변 모터; 및 복수 개의 압축실에서 냉매를 순차로 또는 동시에 압축하도록 복수 개의 압축실로 흡토출되는 냉매의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함하되, 주파수 가변 모터의 주파수가 중주파수 이하의 주파수로 조절될 때, 복수 개의 압축실 중 둘 이상에서 냉매가 순차로 다단 압축되도록 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 복수 개의 압축실은, 롤링 피스톤 및 실린더를 포함하는 압축기구부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 복수 개의 압축실 중 적어도 둘은, 하나의 압축기구부 내에서 격벽에 의해 구획되는 두 개의 공간인 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 복수 개의 압축실은 적어도 두 개의 압축기구부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 복수 개의 압축실로 냉매가 흡입하거나 복수 개의 압축실로부터 냉매가 토출되는 복수 개의 유로;를 더 포함하고, 밸브는 유로 내에서 냉매의 흡입 또는 토출 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 복수 개의 압축실로 냉매가 흡입하거나 복수 개의 압축실로부터 냉매가 토출되는 복수 개의 유로;를 더 포함하고, 밸브는 복수 개의 유로를 서로 연결하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축 기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제어부는 압축기에 요구되는 압축 용량이 적을 때, 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 저주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 복수 개의 압축실 중 적어도 하나는, 압축된 냉매를 밀폐 용기 내로 토출하는 내부 유로 및 압축된 냉매를 밸브 측으로 토출하는 중간압 유로와 연결되고, 밸브는, 복수 개의 압축실 중 다른 하나로 냉매를 흡입하는 유로와 중간압 유로를 연결하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 제1 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제1 흡입 유로; 제1 압축기구부로부터 냉매가 토출되는 제1 토출 유로; 제2 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제2 흡입 유로; 제2 흡입 유로와 제1 토출 유로를 연결하는 중간압 유로; 및 중간압 유로와 제2 흡입 유로 상에 연결되며, 제2 흡입 유로의 일부와 중간압 유로를 서로 연결 및 차단하고, 제2 흡입 유로의 나머지 일부를 폐쇄 및 개방하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내로 유입되기 전의 냉매가 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 제1 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제1 흡입 유로; 제1 압축기구부로부터 쉘 내로 냉매가 토출되는 제1 토출 유로; 제2 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제2 흡입 유로; 및 제2 흡입 유로 상에 두 개의 밸브공이 위치하고, 제1 토출 유로 상에 두개의 밸브공이 위치하며, 제1 토출유로로 토출되는 냉매를 선택적으로 제2 흡입 유로로 흡입시키거나 쉘 내로 토출되도록 제어하는 사방 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제1 토출 유로 및 제2 흡입 유로 상에 위치하는 체크 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 복수 개의 압축실, 주파수 가변 모터, 복수 개의 압축실로 흡토출되는 냉매의 흐름을 제어하는 밸브 및 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법에 있어서, 주파수 가변 모터의 작동 주파수가 중 주파수 이하일 때, 복수 개의 압축실에서 냉매가 다단으로 압축되도록 밸브를 제어 하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 압축기에 요구되는 압축 용량이 적을 때, 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 저주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 요구되는 압축 용량에 따라 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 조절하는 단계; 및 주파수 가변 모터의 작동 주파수가 소정 주파수 이하일 때, 복수 개의 압축실에서 냉매를 동시에 압축하는 병렬 압축 방식 및 복수 개의 압축실에서 냉매를 순차로 압축하는 다단 압축 방식 중 어느 하나의 압축 방식에 의해 냉매가 압축되도록 밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 조절하는 단계는, 요구되는 압축 용량의 변화 및 압축 방식의 변경에 따라 계속적으로 반복되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내로 유입되기 전의 냉매가 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 및 제1 및 제2 압축기구부가 트윈 로터리 압축기 형식 또는 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압 축하도록 냉매의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 및 제2 압축기구부로 냉매가 흡입 또는 토출되는 유로;를 더 포함하고, 밸브는 유로 내에서 냉매의 흡입 또는 토출 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 압축기구부로부터 토출되는 냉매가 흐르는 유로는, 밀폐 용기 내로 압축된 냉매를 토출하는 내부 유로 및 밸브로 압축된 냉매를 토출하는 중간압 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제2 압축기구부로부터 유입되는 냉매가 흐르는 유로는, 어큐뮬레이터와 밸브를 연결하는 유로 및 제1 압축기구부로부터 밸브로 압축된 냉매를 토출하는 중간압 유로 중 어느 하나가 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제2 압축기구부로 흡입되는 냉매가 흐르는 유로는, 어큐뮬레이터로부터 냉매가 흡입되는 유리 및 제1 압축기구부에서 압축된 냉매가 흡입되는 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 더 포함하며, 제어부는, 압축기에 요구되는 냉력이 작은 때 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 밸브를 조절하고, 압축기에 요구되는 냉력이 큰 때 트윈 로 터리 압축기 형석으로 냉매를 압축하도록 밸브를 조절하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제어부는 압축기에 요구되는 냉력에 따라 주파수 가변 모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제어부는 주파수 가변 모터가 최대 효율을 낼 수 있는 속도보다 낮은 속도에서 운전될 때, 제1 및 제2 압축기구부가 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 밸브를 조절하는 것을 특징으로 하는 용량 가변식 인버터 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내로 유입되기 전의 냉매가 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 제1 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제1 흡입 유로; 제1 압축기구부로부터 냉매가 토출되는 제1 토출 유로; 제2 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제2 흡입 유로; 제2 흡입 유로와 제1 토출 유로를 연결하는 중간압 유로; 및 중간압 유로와 제2 흡입 유로 상에 연결되며, 제2 흡입 유로의 일부와 중간압 유로를 서로 연결 및 차단하고, 제2 흡입 유로의 나머지 일부를 폐쇄 및 개방하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가 변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 밸브는 제2 흡입 유로의 일부와 중간압 유로가 연결될 때, 제2 흡입 유로의 나머지 일부를 폐쇄하고, 제2 흡입 유로의 일부와 중간압 유로가 서로 차단될 때 제2 흡입 유로의 나머지 일부를 개방하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 토출 유로의 일단에 소정 압력 이상에서 제1 토출 유로를 개방하여, 냉매가 쉘 내로 토출되게 하는 제1 토출 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 토출 밸브의 개방 압력은, 중간압 유로와 제2 흡입 유로의 일부가 서로 연결된 때에는 제1 압축기구부에서 토출된 냉매가 제2 흡입 유로로 흡입되도록 제1 토출 밸브가 개방되지 않도록 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 압축기구부의 하부에 위치하며, 제1 압축기구부에서 토출된 냉매가 일시적으로 저장되며, 제1 토출 유로가 연결되는 하부 베어링;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 하부 베어링에 설치되며, 제1 압축기구부에서 압축된 냉매가 소정 압력 이상인 경우 개방되는 중간압 토출 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 중간압 유로는 하부 베어링에 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 토출 유로는 제1 압축기구부 및 제2 압축기구부를 관통하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 중간압 유로는 제1 토출 유로 및 밸브에 각각 양단이 위치하는 파이프에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 중간압 유로를 형성하는 파이프는, 일단이 제2 압축기구부에 삽입되어, 제2 압축기구부에 형성된 제1 토출유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 중간압 유로를 형성하는 파이프는, 제2 압축기구부로부터 상측으로 연장되어 밸브에 연결되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내로 유입되기 전의 냉매가 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 제1 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제1 흡입 유로; 제1 압축기구부로부터 쉘 내로 냉매가 토출되는 제1 토출 유로; 제2 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제2 흡입 유로; 제2 흡입 유로 상에 두 개의 밸브공이 위치하고, 제1 토출 유로 상에 두개의 밸브공이 위치하며, 제1 토출유로로 토출되는 냉매를 제2 흡입 유로로 흡입시키거나, 쉘 내로 토출되도록 제어하는 사방 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 토출 유로 상에 위치하는 체크 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제2 흡입 유로 상에 위치하는 체크 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내에 위치하며, 냉매를 압축하는 복수 개의 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 복수 개의 압축기구부로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터; 복수 개의 압축기구부로 흡입 및 토출 방향을 제어하여 복수 개의 압축기구부가 트윈 로터리 압축기 형식 또는 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 제1 압축기구부의 하부에 위치하며, 제1 압축기구부로부터 토출된 냉매를 일시적으로 저장하는 하부 베어링; 제2 압축기구부의 상부에 위치하는 상부 베어링; 상부 베어링에 위치하며, 제1 압축기구부로부터 토출되는 냉매가 소정 압력 이상일 때 개방되는 제1 토출 포트; 상부 베어링에 위치하며, 제2 압축기구부로부터 토출되는 냉매가 소정 압력 이상일 때 개방되는 제2 토출 포트; 하부 베어링과 제1 토출 포트를 연결하는 내부 유로; 쉘로 유입되기 전 냉매를 일시적으로 저장하는 어큐뮬레이터; 제1 압축기구부의 냉매 토출 유로 및 제2 압축기구부의 냉매 흡입 유로를 선택하여 제1 압축기구부 및 제2 압축기구부가 트윈형 로터리 압축기 형식 또는 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 제어하는 사방밸브; 어큐뮬레이터로부터 제1 압축기구부의 냉매 흡입홀 사이의 냉매 유로를 제공하는 제1 흡입 파이프; 하부 베어링과 사방밸브 사이에 냉매 유로를 제공하는 중간압 흡입 파이프; 어큐뮬레이터와 사방밸브로 사이의 냉매 유로를 제공하는 제2 흡입 파이프; 및 사방밸브와 제2 압축기구부의 냉매 흡입홀 사이의 냉매 유로를 제공하는 제3 흡입 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 제1 압축기구부에서 압축된 냉매가 제1 압축기구부 및 제2 압축기구부를 관통하여 쉘 내로 토출되도록 유로를 제공하는 내부 유로; 쉘로 유입되기 전 냉매를 일시적으로 저장하는 어큐뮬레이터; 제1 압축기구부의 냉매 토출 유로 및 제2 압축기구부의 냉매 흡입 유로를 선택하여 제1 압축기구부 및 제2 압축기구부가 트윈형 로터리 압축기 형식 또는 2단 로터리 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 제어하는 사방밸브; 어큐뮬레이터로부터 제1 압축 기구부의 냉매 흡입홀 사이의 냉매 유로를 제공하는 제1 흡입 파이프; 내부 유로과 사방밸브 사이의 냉매 유로를 제공하는 중간압 흡입 파이프; 어큐뮬레이터와 사방밸브로 사이의 냉매 유로를 제공하는 제2 흡입 파이프; 및 사방밸브와 제2 압축기구부의 냉매 흡입홀 사이의 냉매 유로를 제공하는 제3 흡입 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 중간압 흡입 파이프는, 쉘의 상부를 관통하며 쉘에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 밀폐 공간을 형성하는 쉘; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부; 쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부; 제1 압축기구부의 하부에 위치하며, 제1 압축기구부로부터 토출된 냉매를 일시적으로 저장하는 하부 베어링; 제2 압축기구부의 상부에 위치하는 상부 베어링; 상부 베어링에 위치하며, 제2 압축기구부로부터 토출되는 냉매가 소정 압력 이상일 때 개방되는 토출 포트; 쉘로 유입되기 전 냉매를 일시적으로 저장하는 어큐뮬레이터; 어큐뮬레이터로부터 제1 압축기구부의 냉매 흡입홀 사이의 냉매 유로를 제공하는 제1 흡입 파이프; 하부 베어링에 일단이 연결되며, 제1 압축기구부에서 압축된 냉매가 쉘 내로 토출되는 유로를 제공하는 제1 토출 파이프; 어큐뮬레이터로부터 제2 압축기구부의 냉매 흡입홀 사이의 냉매 유로를 제공하는 제2 흡입 파이프; 및 제1 토출 파이프 상에 두 개의 밸브공이 위치하고, 제2 흡입 파이프 상에 두 개의 밸브공이 위치하며, 제1 토출 파 이프를 통해 흐르는 냉매가 쉘 및 제2 압축기구부 중 어느 한 쪽으로 흐르도록 토출 방향을 제어하는 사방밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제1 토출 파이프에서 사방 밸브와 쉘을 연결하는 부분에 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제2 흡입 파이프에서 사방 밸브와 어큐뮬레이터를 연결하는 부분에 역류방지밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 제어부에서 요구 냉력을 입력받는 제1 단계; 밸브를 조절하여, 압축 기구부의 구동 방식을 트윈 압축 방식 및 2단 압축 방식 중 어느 하나를 선택하는 제2 단계; 및 주파수 가변 모터의 구동 속도를 조절하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 제어부에서 요구 냉력을 입력받는 제1 단계; 요구 냉력과 주파수 가변 모터가 최대 효율을 낼 수 있는 속도에서의 트윈 압축 방식으로 압축 시 압축 용량을 비교하는 제2 단계; 및 제2 단계의 결과에 따라 압축 기구부의 구동 방식을 트윈 압축 방식 및 2단 압축 방식 중 어느 하나를 선택하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 주파수 가변 모터의 구동 속도를 조절하는 제4 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방 법을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 태양으로서, 제3 단계는, 사방 밸브를 조절하여 압축 기구부의 구동 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법을 제공한다.
본 발명이 제공하는 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법은 종래의 트윈 압축기에 비해, 작은 압축 용량이 요구되는 상황에서도 주파수 가변 모터가 비교적 높은 효율을 내는 중속~고속 운전 범위에서 운전될 수 있다.
또한, 본 발명이 제공하는 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법은 주파수 가변 모터의 효율이 떨어지는 저주파수의 작동 주파수에서 2단 압축 방식으로 냉매를 압축하여 1단 압축 또는 트윈 압축 방식에 비해 과압축 손실을 줄일 수 있어, 비교적 자주 이용되는 저 용량 압축 운전에서의 압축기 효율을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명이 제공하는 주파수 가변 압축기 및 그 제어 방법은 압축에 요구되는 냉력이 증가하는 경우, 압축 방식을 트윈 압축 방식으로 전환하고 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 높여 압축 용량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 주파수 가변 압축기는 압축 가능한 용량의 범위가 넓어질 뿐 아니라, 압축기 자체의 에너지 효율을 상당히 향상시킬 수 있다.
도 4는 일반적인 주파수 가변형 압축기의 시간 경과에 따른 작동 주파수의 변화를 도시한 그래프이다. 일반적으로 압축기는 공기조화기, 냉장고 등의 냉방 장치나, 히트 펌프를 이용한 난방 장치 등 냉동 싸이클의 일부를 이룬다. 냉방 장치 또는 난방 장치는 처음 가동 시에는 환경 온도가 희망 온도에 도달할 때까지 파워 모드로 가동되고, 희망 온도에 도달한 이후부터는 세이빙 모드로 가동된다. 파워 모드는 압축기의 압축 용량을 크게 하여 냉방 장치 또는 난방 장치의 냉방 또는 난방 능력을 높이는 운전 모드이고, 세이빙 모드는 압축기의 압축 용량을 작게 하여 냉방 장치 또는 난방 장치의 냉방 또는 난방 능력을 낮추는 운전 모드이다. 주파수 가변형 모터를 냉매 압축을 위한 구동 장치로 이용하는 주파수 가변형 압축기의 경우, 파워 모드에서는 모터의 작동주파수를 고주파수~ 중주파수(대략 120Hz ~ 60Hz)로 하여 모터를 작동시키고, 세이빙 모드에서는 중주파수 ~ 저주파수(대략 60Hz ~ 20Hz)로 작동시킨다. 그러나 일반적인 냉방 장치 및 난방 장치의 경우, 초기에 환경 온도에서 희망 온도로 도달할 때까지만 온도 변화를 일으키기위하여 파워 모드로 가동되고, 희망 온도에 도달한 이후에는 희망 온도를 유지해주면 되므로 대체적으로 세이빙 모드로 가동된다. 따라서 파워 모드로 가동되는 시간보다 세이빙 모드로 가동되는 시간이 훨씬 길다. 그러나 배경기술에서 기술한 것과 같이 주파수 가변 모터(주파수 가변 모터)의 경우, 중주파수(대략 50 ~ 70 Hz 내외)에서 효율이 가장 좋고, 고주파수(70Hz 이상)에서도 대체적으로 효율이 좋으나, 저주파수(50Hz 이하)에서는 효율이 크게 떨어진다. 그러므로 저주파수(50Hz 이하)영역에서의 주파수 가변 압축기의 효율을 개선할 필요가 있다. 저주파수 영역, 중주파수 영역, 고주파수 영역은 주파수 가변 모터의 구체적인 스펙에 따라 달라질 수 있으나, 일반 적으로 주파수 가변 모터가 가장 좋은 효율을 나타내는 영역이 중주파수 영역, 중주파수보다 낮은 주파수 영역대로서 주파수 가변 모터의 효율이 급격히 감소하는 영역이 저주파수 영역, 중주파수보다 높은 영역대로서 주파수 가변 모터의 효율이 점차 감소하는 영역이 고주파수 영역으로 볼 수 있다. 중주파수 영역은 주파수 모터의 최대 효율에 대비 5% 내외의 차이의 효율을 보이는 주파수 영역으로 본다.
본 발명에 따른 주파수 가변 압축기는, 복수 개의 압축실을 구비한다. 압축실은 냉매가 흡입되어 압축이 이루어지는 공간으로, 로터리 압축기와 같은 경우, 실린더, 롤링 피스톤를 포함하는 압축기구부 내에 형성되는 공간이다. 복수 개의 압축실은 각각 하나의 압축기구부 내에 형성될 수도 있지만, 하나의 압축기구부 내에 둘 이상의 압축실이 형성될 수도 있다. 본 발명에서의 복수 개의 압축실은, 하나의 압축기구부에 복수 개의 압축실이 형성된 경우, 복수 개의 압축기구부에 동일한 수의 압축실이 형성된 경우, 복수 개의 압축기구부에 압축기구부보다 많은 수의 압축실이 형성된 경우를 모두 의미한다.
복수 개의 압축실로 냉매가 흡입되고 압축되어 토출되는 것이 병렬적으로 행해질 수 있다. 복수 개의 압축실에서 병렬적으로 냉매를 압축하는 대표적인 예로 트윈(이중) 압축기, 삼중 압축기 등을 들 수 있다. 또한 복수 개의 압축실 중 하나로 냉매가 흡입되고 압축된 다음, 다른 압축실로 재흡입되어 압축되고 토출될 수 있다. 이렇게 복수 개의 압축실에서 순차적으로 냉매를 압축하는 대표적인 예로, 2단 압축기, 3단 압축기 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 주파수 가변형 압축기는 중주파수 이상으로 운전될 때는 복 수 개의 압축실에서 병렬적으로 냉매를 압축하고, 저주파수로 운전될 때 복수 개의 압축실에서 순차적으로 냉매를 압축한다. 일반적으로 압축기에서는 냉매를 압축할 때 냉매의 일부를 필요 압력 이상으로 압축할 때 발생하는 과압축 손실이 일어난다. 그런데 다단으로 냉매를 압축하는 경우에는, 최종 단계에서 압축될 때만 압축 손실이 있게 된다. 또한 다단 압축 시 최종 단계에서 압축해야 할 냉매의 체적이 1단 압축이나 병렬로 압축할 때에 비해 작기 때문에 압축 손실 역시 적기 때문에, 중주파수 이하의 주파수에서 운전될 때 다단 압축은 1단 압축이나 다중 압축에 비해 압축기의 효율이 높다. 따라서 본 발명에 따른 주파수 가변형 압축기는 저주파수로 운전될 때, 복수 개의 압축실에서 순차적으로 냉매를 압축하는 다단 압축 방식으로 냉매를 압축한다.
본 발명에 따른 주파수 가변형 압축기는, 쉘 내에 냉매가 압축되는 단위 공간이 압축실을 복수 개 구비하고, 압축실에서 냉매가 압축되도록 압축기구부에 구동력을 주는 주파수 가변 모터를 구비한다. 앞서 말했듯이, 압축실은 압축기구부 내에 구비되며, 단일 압축기구부 내에 하나의 압축실이 형성될 수도 있고 복수 개의 압축실이 형성될 수도 있다. 압축실에서 냉매가 압축되어 토출되기 위해서는 압축실로 냉매를 유입하는 냉매 흡입 유로와 압축실로부터 쉘로 냉매가 토출되는 냉매 토출 유로가 구비되어야 한다.
복수 개의 압축실 중 적어도 하나(이하, 제1 압축실)는 쉘 내로 압축된 냉매를 토출하는 제1 토출 유로와 복수 개의 압축실 중 적어도 다른 하나(이하, 제2 압축실)로 압축된 냉매를 흡입시키는 중간압 유로를 함께 구비한다. 중간압 유로와 제1 토출 유로는 제1 압축실에 연결된 중간압 토출 유로는 제2 압축실에 연결된 제2 흡입 유로에 선택적으로 연결된다. 즉, 중간압 유로와 제2 흡입 유로는 밸브에 의해 서로 연결되거나, 차단될 수 있다. 또한 제2 흡입 유로는 밸브가 연결된 곳을 기준으로 두 부분으로 구분될 수 있다. 즉, 밸브가 연결된 곳을 기준으로 제2 흡입 유로는 제2 압축실에 직접 연결되며 제2 압축실로 냉매를 흡입시키는 부분(제1 부분) 및 제1 부분에 연결되며 저압의 냉매를 도입하는 부분(제2 부분)으로 구분할 수 있다.
밸브가 중간압 유로와 제2 흡입 유로를 서로 차단하는 경우, 제1 압축실로부터 토출된 냉매는, 중간압 유로를 통해 제2 흡입 유로로 흡입될 수 없으므로 제1 토출 유로를 통해 쉘 내로 토출된다. 또한 이와 병렬적으로 제2 흡입 유로는 저압의 냉매를 흡입하여 제2 압축실 내에서 압축하여 쉘 내로 토출한다. 반면, 밸브가 중간압 유로와 제2 흡입 유로의 제1 부분을 서로 연결하는 경우, 밸브는 제2 흡입 유로의 제2 부분에서 저압의 냉매가 흡입되는 것을 막고, 중간압 유로를 통해 제1 압축실에서 압축된 냉매가 제2 흡입 유로의 제2 부분을 통해 흡입되도록 한다. 제2 압축실에서의 흡입압 때문에 제1 압축실에서 압축된 냉매는 제1 토출 유로를 통해 쉘 내로 토출되지 않고 중간압 유로를 통해 제2 압축실로 흡입되게 된다. 제2 압축실로 흡입된 냉매는 다시 압축을 거쳐서 쉘 내로 토출될 수 있다. 또한 제2 압축실에서 압축된 냉매도 복수 개의 압축실 중 다른 하나(제3 압축실)로 흡입되어 3단 압축된 다음 쉘 내로 토출될 수도 있다.
복수 개의 압축실, 흡토출 유로, 중간압 유로 및 밸브의 구성은 복수 개의 압축실에서 밸브에 의해 다단 압축 및 다중 압축이 선택적으로 일어날 수 있는 구성이면 어느 구성이어도 무방하다. 또한, 제1 압축실과 제2 압축실에서 2단 압축이 일어나고, 제3 압축실과 제4 압축실에서 2단 압축이 일어나며, 각 2단 압축이 병렬적으로 행해지는 형태도 가능하며, 3단 압축과 1단 압축이 병렬적으로 행해지는 형태 등 다양한 압축 형태가 가능할 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 주파수 가변형 압축기의 효율을 도시한 그래프이다.주파수 가변형 압축기 중 압축기구부를 2개 구비하며 압축실이 각각의 압축기구에 하나씩 구비되는 실시예의 압축기를 이용하여 효율을 비교하였다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변형 압축기의 작동 주파수가 20Hz의 저주파수일 때, 2단 압축 방식으로 압축하는 것이 트윈 압축 방식으로 압축할 때에 비하여 10 ~ 15% 정도 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 80Hz 이상의 고주파수 영역에서 작동될 때, 트윈 압축 방식이 2단 압축 방식보다 효율이 높은 것을 알 수 있다. 이는 고주파수로 압축기가 작동되면, 2단 압축 방식에서는 밸브에 의한 손실이 커져서 트윈 압축 방식보다 효율이 떨어지게 된다. 따라서 저주파수 영역에서 압축기의 효율을 향상시키기 위해, 주파수 가변형 압축기의 작동 주파수가 저주파수 영역에 있을 때, 밸브를 조절하여 2단 압축 방식으로 냉매를 압축시키는 것이 바람직하다. 즉, 주파수 가변형 압축기의 작동 주파수가 저주파수 영역에 있을 때, 복수 개의 압축실에서는 다단 압축이 일어나는 것이 바람직하다.
이하에서는 두 개의 압축기구부를 구비하며, 각각의 압축기구부에 단일의 압축실을 구비하는 주파수 가변 압축기의 실시예를 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 가변 압축기를 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 가변 압축기는 압축기구부를 2개 구비하며, 파워 모드에서 트윈 압축 방식으로, 세이빙 모드에서 2단 압축 방식으로 냉매를 압축하도록 구성되어 있다. 주파수 가변 압축기는 압축기의 외관을 구성하는 쉘(100)을 구비하며 쉘(100) 내에 DC 가변속 주파수 가변 모터(200, 이하 주파수 가변 모터)가 전동 기구부로서 설치되고, 주파수 가변 모터(200)에는 주파수 가변 모터(200)의 회전력을 전달하는 회전축(300)이 연결된다. 본 발명의 제1 실시예에서는 주파수 가변 모터(200)가 쉘(100) 내에서 상측에 위치하고, 회전축(300)은 주파수 가변 모터(200)로부터 하방으로 뻗어있다. 주파수 가변 모터(200)의 하측에는 압축기구부(400)가 설치되며, 압축기구부(400)는 회전축(300)을 통해 주파수 가변 모터(200)로부터 동력을 전달받아 냉매를 압축한다. 압축기구부(400)는 제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420)를 포함하며, 제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420)는 모두 로터리식 압축 기구이다. 즉, 제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420)는 각각 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 실린더(411, 421), 롤링 피스톤(412, 422), 냉매 흡입홀(410h, 420h), 냉매 토출홀(410d, 420d) 및 베인(미도시)을 구비한다. 제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420)는 각각 소정 용량의 냉매를 압축할 수 있다.
제1 압축기구부(410)의 하부에는 하부 베어링(500)이 설치되고, 제2 압축기구부(420)의 상부에는 상부 베어링(600)이 설치된다. 하부 베어링(500)에는 제1 압축기구부에서 압축되는 냉매가 소정의 압력 이상일 때 개방되는 중간압 토출 밸 브(510)가 설치된다. 중간압 토출 밸브(510)를 통해 토출된 중간압의 냉매는 일시적으로 하부 베어링(500) 내에 머물게 된다. 상부 베어링(600)에는, 소정 압력 이상에서 하부 베어링(500) 내에 일시적으로 저장되는 냉매를 쉘(100) 내로 토출하는 제1 토출 포트(610) 및 제2 압축 기구부(420)에서 압축된 냉매를 쉘 내로 토출하는 제2 토출 포트(620)가 형성된다. 제1 토출 포트(610)는 토출 유로(820)를 통해 하부 베어링(500) 내부의 공간과 연결되며, 토출 유로(820)는 하부 베어링(500)으로부터 제1 토출 포트(610)로 냉매가 이동하는 경로를 제공한다. 토출 유로(820)는 제1 압축기구부(410)의 실린더(411) 및 제2 압축기구부(420)의 실린더(421)를 관통하며 하부 베어링(500)과 제1 토출 포트(610)를 연결하는 내부 유로로 형성될 수 있다.
제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420)는 어큐뮬레이터(900)로부터 흡입 유로(810, 840, 850)를 통해 냉매가 흡입된다. 어큐뮬레이터(900)는 주파수 가변 압축기와 함께 냉동 싸이클을 이루는 다른 장치로부터 냉매가 유입되어 일시적으로 저장된다. 어큐뮬레이터(900)에 제1 흡입 유로(810) 및 제2 흡입 유로(840, 850)가 연결되며, 어큐뮬레이터(900)에서 액냉매와 기체 냉매가 분리되어 기체 상태의 냉매만이 제1 흡입 유로(810) 및 제2 흡입 유로(840, 850)로 흡입된다. 또한 하부 베어링(500)에 연결되어, 제1 압축기구부(410)에서 1차 압축된 냉매가 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)를 통해 제2 압축기구부(420)로 흡입될 수 있도록, 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)와 하부 베어링(500)을 연결하는중간압 유로(830)가 구비된다.
또한 본 실시예에 따른 이중 용량 가변형 인버터 압축기는 중간압 유로(830)와 연결되고, 제2 흡입 유로(840, 850)의 중간에 연결되어 제2 흡입 유로(840, 850)를 두 부분(840, 850)으로 나누는 사방 밸브(700)를 포함한다. 사방 밸브(700)는 제2 흡입 유로(840, 850) 중 제2 압축기구부(420)에 연결되는 일부(850)에 제2 흡입 유로(840, 850)의 다른 일부(840) 및 중간압 유로(830) 중 어느 하나를 선택적으로 연결시키는 역할을 한다. 밸브(700)의 조절과 무관하게 밸브(700)와 연결되어 있지 않은 제1 흡입 유로(810)를 통해 제1 압축기구부(410)로 항상 냉매가 흡입된다.
밸브(700)는 제어부(미도시)에 의해 압축기구부(400)를 트윈 압축 방식 또는 2단 압축 방식으로 냉매를 압축할 수 있도록 조절한다. 또한 제어부(미도시)는 밸브(700)의 제어뿐만 아니라, 주파수 가변 모터(200)의 속도를 조절한다. 제어부(미도시)는 이중 용량 가변형 인버터 압축기가 포함된 냉방/난방 싸이클의 실내기 등에서 요구되는 냉력을 입력받거나 전달받아 주파수 가변 모터(200)의 속도를 조절하거나, 밸브(700)를 조절하여 압축기구부(400)의 압축 방식을 제어한다. 즉, 제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420)는, 제1 압축기구부(410)와 제2 압축기구부(420)가 각각 별도로 소정 용량의 냉매를 압축하여 쉘 내로 압축된 냉매를 토출하는 로터리식 트윈 압축기 형식으로 냉매를 압축할 수도 있고, 제1 압축기구부(410)에서 압축된 냉매를 제2 압축기구부(420)로 흡입하여 재압축 후 쉘 내로 2단 압축된 냉매를 토출하는 로터리식 2단 압축기 형식으로 냉매를 압축할 수 있다.
도 6은 밸브(700)가 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)와 다른 일부(840) 를 서로 연결시키고, 중간압 유로(830)를 폐쇄하여 압축기구부(400)가 로터리식 트윈 압축기 형태로 냉매를 압축하는 것을 도시한 것이다. 어큐뮬레이터(900)에서 제1 흡입 유로(810)를 통해 냉매가 제1 압축기구부(410)로 흡입되며, 동시에 제2 흡입 유로(840, 850)를 통해 냉매가 제2 압축기구부(420)로 흡입된다. 실린더(411, 421) 내로 흡입된 냉매는 주파수 가변 모터(200)의 동력을 회전축(300)을 통해 전달받아 회전하는 롤링 피스톤(412, 422)에 의해 압축된다. 제1 압축기구부(410)에서 소정 압력 이상으로 압축된 냉매는 중간압 토출 밸브(510)를 개방시키며 냉매 토출홀(410d)을 통해 하부 베어링(500)으로 토출된다. 밸브(700)에 의해 중간압 유로(830)가 폐쇄되어, 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부로 냉매가 유입될 수 없으므로, 하부 베어링(500)에 일시적으로 저장된 냉매는 토출 유로(820)를 통해 제1 토출 포트(610)를 통해 쉘(100) 내로 토출된다. 이때 제1 토출 포트(610) 상에는 제1 토출 밸브(610v)가 설치되어, 냉매가 소정 압력 이상인 경우에만 제1 토출 포트(610)를 통해 쉘(100) 내로 냉매가 토출될 수 있도로 한다. 한편 제2 압축기구부(420)에서는 제2 흡입 유로(840, 850)를 통해 흡입된 냉매를 압축하여 제2 토출 포트(620)를 통해 쉘(100) 내로 냉매를 토출한다. 제2 토출 포트(620) 상에도 역시 제2 토출 밸브(620v)가 설치되어, 소정 압력 이상에서만 냉매가 쉘(100) 내로 토출될 수 있도록 한다. 이렇게 제1 압축기구부(410) 및 제2 압축기구부(420) 각각에서 소정 용량의 냉매를 압축하여 각각 쉘(400) 내로 토출하며, 냉매의 총 압축 용량은 제1 압축기구부(410)의 압축 용량과 제2 압축기구부의(420)의 압축 용량을 합한 것과 같다. 이때 압축기의 총 압축 용량은 주파수 가변 모터(200)의 속도(주파수)에 따라 조절될 수 있다.
도 7은 밸브(700)가 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)를 다른 일부(840)로부터 차단하고, 대신 중간압 유로(830)가 연통하도록 하여 압축기구부(400)가 2단 압축기 형식으로 냉매를 압축하도록 조절한 것을 도시한 것이다. 제1 흡입 유로(810)를 통해 어큐뮬레이터(900)에 저장된 냉매가 제1 압축기구부(410)으로 흡입되어 압축된 다음, 하부 베어링(500)으로 토출된다. 그 다음, 밸브(700)에 의해, 중간압 유로(830)가 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)와 연결되어 있으므로, 하부 베어링(500)으로 토출된 냉매는 중간압 유로(830) 및 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)를 통해 제2 압축기구부(420)로 흡입된다. 회전축(300)에 끼워맞춰져서 실린더(421) 내에서 회전하는 롤링 피스톤(422) 때문에 실린더(421) 내에 음압이 발생하며, 이는 냉매를 흡입하는 흡입 압력으로 작용한다. 따라서, 하부 베어링(500)으로 토출된 냉매는, 도 4에서와 같이 토출 유로(820)를 통해 쉘(100) 내로 토출되지 않고 중간압 유로(830) 및 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)를 통해서 제2 압축기구부(420)로 흡입되는 것이다. 제2 압축기구부(420)에서는 제1 압축기구부(410)에서 압축된 냉매를 재압축하여, 상부 베어링(600)의 제2 토출포트(620)를 통해 쉘(100) 내로 2단 압축된 냉매를 토출한다.
여기서 제2 압축기구부(420)의 흡입압에 의해 쉘(100) 내의 냉매가 제1 토출 포트(610)-토출 유로(820)-하부 베어링(500)-중간압 유로(830)을 통해 다시 제2 압축기구부(420)로 흡입되지 않도록 제1 토출 포트(610)에 설치된 제1 토출 밸브(610v)는 역류 방지 밸브인 것이 바람직하다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 가변 압축기를 도시한 도면이다. 쉘(100), 주파수 가변 모터(200), 회전축(300), 압축기구부(400), 하부 베어링(500), 상부 베어링(600), 밸브(700), 어큐뮬레이터(900)의 구성은 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로, 여기서 반복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에서는 중간압 유로(830')가 쉘(100)의 상부를 관통하도록 구성된다. 이러한 구성으로 인해, 중간압 유로(830')에 생기는 배관진동을 상당히 저감할 수 있다. 또한 도면에서는 토출 유로(820) 및 제1 토출 포트(610)를 중간압 토출 밸브(510) 및 제2 토출 포트(620)와 겹치지 않게 하기 위해 토출 유로(820) 및 제1 토출 포트(610)가 중간압 토출 밸브(510) 및 제2 토출 포트(620)와 반대 방향에 형성된 것으로 도시하였으나, 실제 토출 유로(820) 및 제1 토출 포트(610)가 중간압 토출 밸브(510) 및 제2 토출 포트(620)는 상당히 가까운 위치에 설치된다. 중간압 토출 밸브(510)로부터 토출 유로(820)까지의 거리가 먼 경우, 즉 제1 압축기구부(410)의 토출홀(410d)로부터 토출 유로(820)까지의 거리가 먼 경우, 하부 베어링(500) 내에서 유동에 의해 냉매의 압력 손실이 발생하기 때문이다. 따라서 중간압 유로(830')가 토출 유로(820)에 연결되는 경우, 즉, 제2 압축기구부(420)의 실린더(421)에 삽입되는 경우, 중간압 유로(830')의 길이를 상당히 줄일 수 있다. 따라서 중간압 유로(830')를 따라 흐르며 발생하는 냉매의 압력 손실을 저감할 수 있다.
도 8은 로터리식 트윈 압축기로 작동되는 것을 도시한 도면이고, 도 7은 로터리식 2단 압축기로 작동되는 것을 도시한 도면이다. 중간압 유로(830')의 위치 외에 실시예 1과 동일한 구성을 가지므로, 트윈 압축기와 2단 압축기로 작동되는 작동 방법은 실시예 1과 같다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 주파수 가변 압축기를 도시한 도면이다. 도 10은 트윈 압축기 방식으로 냉매를 압축하는 것을 도시한 것이고, 도 11은 2단 압축기 방식으로 냉매를 압축하는 것을 도시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 주파수 가변 압축기 역시 제1 및 제2 실시예와 같이, 쉘(100), 주파수 가변 모터(200), 회전축(300), 압축기구부(400), 하부 베어링(500), 상부 베어링(600), 밸브(700) 및 어큐뮬레이터(900)를 구비하며, 흡입 유로 및 토출 유로의 구성만 제1 및 제2 실시예와 상이하다.
먼저 도 10을 참고로 하여 트윈 압축기 방식 구동에 대해 설명하면, 제1 흡입 유로(810)를 통해 냉매가 제1 압축기구부(410)로 흡입되어 압축된 다음, 하부 베어링(500)으로 토출된다. 그 다음 하부 베어링(500)에 연결된 중간압 유로(830")를 통해 밸브(700)로 압축된 냉매가 흐른다. 중간압 유로(830")는 밸브(700)에 의해 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)로 흐르는 것이 차단되어 있으며, 제2 흡입 유로(840, 850)의 다른 일부(840)가 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부와 연통하도록 되어 있다. 따라서 중간압 유로(830")는 밸브(700)에 연결되어 있는 제1 토출 유로(820')를 통해 쉘(100) 내로 토출된다. 제1 토출 유로(820') 상에는 체크 밸브(800v)가 설치되어, 쉘(100)로부터 제1 토출 유로(820') 측으로 냉매가 유입되는 것을 방지한다. 한편, 제2 흡입 유로(840, 850)를 통해 어큐뮬레이터(900)로부터 제2 압축기구부(420)로 냉매가 흡입되어 압축된 다음 쉘(100) 내로 토출된다.
도 11을 참고로 하여 2단 압축기 방식 구동에 대해 설명하면, 제1 흡입 유로(810)를 통해 냉매가 제1 압축기구부(410)로 흡입되어 압축된 다음, 하부 베어링(500)으로 토출된다. 그 다음 하부 베어링(500)에 연결된 중간압 유로(830")를 통해 밸브(700)로 압축된 냉매가 흐른다. 밸브(700)는 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)와 중간압 유로(830")가 연통될 수 있도록 조절하며, 제2 흡입 유로(840, 850)의 다른 일부(840)를 폐쇄한다. 중간압 유로(830") 및 제2 흡입 유로(840, 850)의 일부(850)를 통해 제2 압축기구부(420)로 흡입된 중간압의 냉매는 고압으로 압축된 다음 제2 토출 포트(620)를 통해 쉘(100) 내로 토출된다. 본 발명의 제3 실시예에서는 제1 토출 포트는 별도로 형성되지 않는다. 한편, 체크 밸브(800v)는 밸브(700)에서 쉘(100) 내로 냉매가 흐르는 것만을 허용하고, 쉘(100) 내로부터 밸브(700) 측으로 냉매가 흐르는 것을 허용하지 않는다. 따라서 중간압 유로(830") 나 토출 유로(820)보다 압력이 높은 쉘(100) 내에서 토출 유로(820)를 통해 냉매가 역류하는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로 주파수 가변 모터(200)의 효율은 주파수 가변 모터(200)가 낼 수 있는 속도의 범위(작동 주파수)의 중간 정도에서 가장 높다. 또한 중속~고속 운전 시에 주파수 가변 모터(200)의 효율이 저속~중속 운전 시의 주파수 가변 모터(200)의 효율에 비해 상당히 높다. 따라서 제어부(미도시)는 주파수 가변 모터(200)가 가능한 한 중속~고속 운전을 할 수 있도록 제어하는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 압축기와 종래 인버터 압축기의 압축기 효율을 비교한 그래프이다. 2단 압축 방식으로 냉매를 압축할 경우, 제1 및 제2 압축기구부의 압축 용량이 동일하다는 가정 하에 트윈 압축 방식으로 냉매를 압축하는 때에 비해 약 50% 정도로 압축 용량을 저감할 수 있다. 따라서 종래의 압축기에서 주파수 가변 모터(200)로 저속~중속 구간으로 운전하여 압축하여야 했던 용량의 경우, 2단 압축 방식으로 압축하게 되면, 중속~고속 구간으로 압축할 수 있다.
예를 들어, 트윈 압축 방식으로 주파수 가변 모터(200)가 최대 효율을 낼 수 있는 속도로 압축했을 때의 용량을 100이라 하고 제1 및 제2 압축기구부(410, 420)의 압축 용량을 각각 50이라고 할 때, 요구 냉력이 70인 경우, 2단 압축 방식으로 압축하면 압축기구부(420)에서의 압축 용량이 대략 50이 되므로, 주파수 가변 모터(200)의 속도를 140% 상승시키면 고속 운전을 할 수 있게 된다. 따라서 주파수 가변 모터(200)가 비교적 높은 효율을 내는 중속~고속 운전 범위에서 운전될 수 있다.
또한, 압축기가 연결된 냉방 장치 또는 난방 장치에서의 냉방 또는 난방 부하가 커지는 경우, 즉 압축기에 요구되는 압축 용량이 커지는 경우, 압축 방식을 트윈 압축 방식으로 전환하고 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 높여 압축 용량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 주파수 가변 압축기는 압축 가능한 용량의 범위가 넓어질 뿐 아니라, 압축기 자체의 에너지 효율을 상당히 향상시킬 수 있다.
나아가 2단 압축 방식은 1단 압축 또는 트윈 압축 방식에 비해 과압축 손실이 적다는 장점을 가진다. 따라서 주파수 가변 압축기가 저속에서 작동 되는 경우, 즉 저주파 영역에서 작동되는 경우 밸브를 조절하여, 복수 개의 압축실에서 냉매가 다단으로 압축되게 하면 과압축 손실을 줄일 수 있다. 또한 제어부는 압축기에서 압축하는 냉매의 용량을 압축기에 요구되는 압축 용량으로 조절하기 위해 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 조절하면서, 작동 주파수가 저주파 영역이 되면 밸브를 조절하여 복수 개의 압축실에서 냉매가 다단으로 압축되도록 제어한다. 따라서 상대적으로 운전 시간이 가장 긴 저주파 영역의 작동 주파수에서 압축기의 효율을 개선하면, 다른 작동 주파수 영역에서 압축기의 효율을 개선한 것보다 더 큰 효율 개선 효과를 거둘 수 있다.
이하 본 발명에 따른 주파수 가변 압축기를 제어하는 제어 방법에 대해 설명한다. 앞서 설명한 바와 냉방 장치 또는 난방 장치에 구비되는 압축기의 경우, 압축기에 요구되는 냉매의 단위 시간당 압축 용량이 초기에는 크지만, 환경 온도가 희망하는 온도에 도달한 이후에는 압축기에 요구되는 냉매의 단위 시간당 압축 용량이 작다. 따라서 종래의 주파수 가변 압축기는 도 4에 도시된 것과 같이 시간이 지남에 따라 작동 주파수가 점점 작아지며, 희망 온도에 도달한 이후에는 30 ~ 40Hz의 저주파수로 작동된다.
본 발명의 주파수 가변 압축기는 역시 가동 초기에 요구되는 압축 용량이 클 것이므로, 트윈 압축 방식과 같은 다중 압축 방식으로 가동되기 시작한다. 또한 희망 온도에 도달하기까지는 본 발명의 주파수 가변 압축기의 작동 주파수는 도 4에 도시된 종래의 주파수 가변 압축기의 작동 주파수와 유사한 양상으로 제어될 것이다. 이후, 본 발명의 주파수 가변 압축기에 요구되는 압축 용량이 작아짐에 따라, 주파수 가변 모터를 제어하는 제어부에서 모터의 작동 주파수를 저주파수로 조절한다. 작동 주파수가 저주파수(대략 20 ~ 40Hz)가 되면, 제어부는 복수 개의 압축실에 연결된 흡입 유로, 토출 유로, 중간압 유로의 연결을 제어하고 냉매의 흐름을 변경하여 냉매가 다단 압축 방식으로 압축되도록 한다.
본 발명에 따른 주파수 가변 압축기를 제어하는 제어방법의 다른 일 실시예는 다음과 같다. 먼저, 제어부는 주파수 가변 압축기가 포함되는 싸이클의 다른 기구로부터 요구 냉력을 입력받거나, 입력 받은 요구 냉력에 관한 정보를 전송받는다. 이러한 요구 냉력과 트윈 압축 방식으로 중속(주파수 가변 모터가 최대 효율을 낼 수 있는 속도) 운전할 때의 압축 용량을 비교한다. 트윈 압축 방식으로 중속 운전할 때의 압축 용량보다 요구 냉력이 크거나 같은 경우, 트윈 압축 방식으로 운전시킬 수 있도록 밸브를 조절하고, 트윈 압축 방식으로 중속 운전할 때의 압축 용량보다 요구 냉력이 작은 경우 2단 압축 방식으로 압축기구부를 운전시킬 수 있도록 밸브를 조절한다. 트윈 압축 방식 및 2단 압축 방식 중 어느 하나로 압축 방식이 정해지면, 요구 냉력과 같은 압축 용량을 낼 수 있도록 주파수 가변 모터의 속도를 제어한다.
도 1은 종래 기술에 따른 로터리식 트윈 압축기를 도시한 도면;
도 2는 종래 기술에 따른 로터리식 2단 압축기를 도시한 도면;
도 3은 종래의 DC 주파수 가변 모터를 전동 기구부로 구비하는 압축기의 냉난방 부하(운전 주파수)에 따른 효율과 연간 운전 시간을 도시한 그래프;
도 4는 일반적인 주파수 가변형 압축기의 시간 경과에 따른 작동 주파수의 변화를 도시한 그래프;
도 5는 본 발명에 따른 주파수 가변형 압축기의 효율을 도시한 그래프;
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 가변 압축기를 도시한 도면;
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 가변 압축기를 도시한 도면;
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 주파수 가변 압축기를 도시한 도면;
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변 압축기와 종래 인버터 압축기의 압축기 효율을 비교한 그래프.

Claims (15)

  1. 밀폐 공간을 형성하는 쉘;
    쉘 내에 구비되며, 내부에서 냉매가 압축되는 복수 개의 압축실;
    압축실에서 냉매를 압축하는 동력을 발생시키는 주파수 가변 모터; 및
    복수 개의 압축실에서 냉매를 순차로 또는 동시에 압축하도록 복수 개의 압축실로 흡토출되는 냉매의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함하되,
    주파수 가변 모터의 주파수가 중주파수 이하의 주파수로 조절될 때, 복수 개의 압축실 중 둘 이상에서 냉매가 순차로 다단 압축되도록 밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    복수 개의 압축실은, 롤링 피스톤 및 실린더를 포함하는 압축기구부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    복수 개의 압축실 중 적어도 둘은, 하나의 압축기구부 내에서 격벽에 의해 구획되는 두 개의 공간인 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    복수 개의 압축실은 적어도 두 개의 압축기구부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    복수 개의 압축실로 냉매가 흡입하거나 복수 개의 압축실로부터 냉매가 토출되는 복수 개의 유로;를 더 포함하고,
    밸브는 유로 내에서 냉매의 흡입 또는 토출 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    복수 개의 압축실로 냉매가 흡입하거나 복수 개의 압축실로부터 냉매가 토출되는 복수 개의 유로;를 더 포함하고,
    밸브는 복수 개의 유로를 서로 연결하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    제어부는 압축기에 요구되는 압축 용량이 적을 때, 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 저주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    복수 개의 압축실 중 적어도 하나는, 압축된 냉매를 밀폐 용기 내로 토출하는 내부 유로 및 압축된 냉매를 밸브 측으로 토출하는 중간압 유로와 연결되고,
    밸브는, 복수 개의 압축실 중 다른 하나로 냉매를 흡입하는 유로와 중간압 유로를 연결하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  9. 밀폐 공간을 형성하는 쉘;
    쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부;
    쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부;
    쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터;
    제1 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제1 흡입 유로;
    제1 압축기구부로부터 냉매가 토출되는 제1 토출 유로;
    제2 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제2 흡입 유로;
    제2 흡입 유로와 제1 토출 유로를 연결하는 중간압 유로; 및
    중간압 유로와 제2 흡입 유로 상에 연결되며, 제2 흡입 유로의 일부와 중간압 유로를 서로 연결 및 차단하고, 제2 흡입 유로의 나머지 일부를 폐쇄 및 개방하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  10. 밀폐 공간을 형성하는 쉘;
    쉘 내로 유입되기 전의 냉매가 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터;
    쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제1 압축기구부;
    쉘 내에 위치하며, 롤링 피스톤, 실린더, 냉매 흡입홀, 냉매 토출홀 및 베인을 구비하여 냉매를 압축하는 제2 압축기구부;
    쉘 내에 위치하며, 회전축을 통해 제1 및 제2 압축기구부의 롤링 피스톤으로 동력을 전달하는 주파수 가변 모터;
    제1 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제1 흡입 유로;
    제1 압축기구부로부터 쉘 내로 냉매가 토출되는 제1 토출 유로;
    제2 압축기구부로 냉매를 흡입하는 제2 흡입 유로;
    제2 흡입 유로 상에 두 개의 밸브공이 위치하고, 제1 토출 유로 상에 두개의 밸브공이 위치하며, 제1 토출유로로 토출되는 냉매를 선택적으로 제2 흡입 유로로 흡입시키거나 쉘 내로 토출되도록 제어하는 사방 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 토출 유로 및 제2 흡입 유로 상에 위치하는 체크 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기.
  12. 복수 개의 압축실, 주파수 가변 모터, 복수 개의 압축실로 흡토출되는 냉매 의 흐름을 제어하는 밸브 및 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법에 있어서,
    주파수 가변 모터의 작동 주파수가 중 주파수 이하일 때, 복수 개의 압축실에서 냉매가 다단으로 압축되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    압축기에 요구되는 압축 용량이 적을 때, 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 저주파수로 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법.
  14. 요구되는 압축 용량에 따라 주파수 가변 모터의 작동 주파수를 조절하는 단계; 및
    주파수 가변 모터의 작동 주파수가 소정 주파수 이하일 때, 복수 개의 압축실에서 냉매를 동시에 압축하는 병렬 압축 방식 및 복수 개의 압축실에서 냉매를 순차로 압축하는 다단 압축 방식 중 어느 하나의 압축 방식에 의해 냉매가 압축되도록 밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    주파수 가변 모터의 작동 주파수를 조절하는 단계는, 요구되는 압축 용량의 변화 및 압축 방식의 변경에 따라 계속적으로 반복되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 압축기의 제어 방법.
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