KR19990053106A - 2단 압축용 로타리압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2단압축용 로타리압축기에 관한 것으로, 특히 로타리압축기의 압축과정을 다단으로 분리한 후 l차 압축된 냉매가스의 온도를 효과적으로 저감시켜 압축기의 효율을 향상시키는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 실린더(4)를 분리판(22)을 이용하여 1단압축부(4')와 2단압축부(4")로 분리하여 1단 압축후 1차 압축가스를 밀폐용기(1)에 연통된 1단압축가스 토출파이프(22)를 통하여 인터쿨러(18) 내부에 열교환 파이프(19)를 지날 때 응축기(16)로 부터 발생하는 응축수를 인터쿨러(18)내부로 분사하여 주는 분사노즐(23)에 의하여 무화된 응축수와의 열교환으로 온도를 저감시킨후 다시 2단 압축가스 흡입파이프(21)를 통해 흡입되어 2단 압축과정을 한 뒤 토출되도록 구성하였다.

Description

2단 압축용 로타리압축기

본 발명은 로타리 압축기에 관한 것으로서, 특히 로타리 압축기의 압축과정을 다단으로 분리한 후 1차 압축된 냉매가스의 온도를 효과적으로 저감시켜 압축기의 효율을 향상시키기 위한 압축기구조에 관한 것이다.

도1은 밀폐형 압축기의 구조를 나타낸 것으로, 그 구조를 살펴보면, 밀폐용기(1)내에는 전동요소인 회전자(2)와 고정자(3)와, 상기 회전자(2)의 회전과 함께 실린더(4)내에서 편심회전하는 축(10)으로 구성되며, 메인베어링(11)과 서브베어링(12) 사이에 위치하는 압축부는 (나)에 도시된 바와같이 회전축(10)에 접동하여 자전하는 롤러(7)와, 상기 롤러(7)의 외주에 압접되어 스프링(8)의 탄성력에 의해 직선왕복운동을 하는 베인(9)과, 상기 실린더(4)내로 흡입파이프(13)를 통하여 유입된 냉매가스는 베인(9)이 상사점의 위치에 있을 때 흡입실(5) 내에서 흡입행정을 개시하여 축(10)과 롤러(7)의 회전운동에 의해 압축실(6) 내에서 점차 압축된 후 고온고압의 냉매가스를 토출하는 토출구 및 토출밸브로 이루어진다.

도면중 미설명 부호 14는 토출파이프를 나타낸다.

이와같은 종래 압축기의 압축 시스템은 도2에 도시된 바와같이 흡입에서 토출까지의 과정, 즉 1-2 구간에서 별도의 냉각이 없이 상태1(저온, 저압)에서 상태2(고온, 고압)로 압축되며 압축기가 한 일(Δh)은 상태2의 엔탈피(h2)에서 상태1의 엔탈피(h1)을 뺀 값이 된다.

즉, Δh=h2-h1 이 된다.

이러한 구조의 냉방 싸이클은 도3에서와 같이 증발기(15)에서 실내공기와의 열교환을 통해 증발된 저온저압의 냉매가스가 상기 로타리압축기의 흡입실(5)로 흡입되어 고온고압의 냉매가스로 압축되어 토출되며, 토출된 냉매가스는 응축기(16)에서 외부로 열을 방출하여 액화되고 액화된 냉매는 모세관(17)을 통하여 압력 강하가 이루어지고, 이 상태의 저온, 저압의 액냉매가 다시 증발기(15)로 유입되어 냉방싸이클을 이루게 된다.

그러나 이러한 종래의 압축기는 압축과정중에 소요되는 엔탈피의 변화가 커서 압축기의 소요동력이 증가하고 결과적으로 냉방시스템의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

그리고 흡입실과 압축실과의 차압이 커서 압축실 내부의 냉매누설에 의한 체적효율 저하가 크고 따라서 압축기의 성능을 저하시킬 가능성이 크다. 특히, 흡입압과 토출압이 큰 대체냉매(R410a)를 사용할 경우 누설에 의한 성능저하가 더욱 증가하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 실린더를 1단압축부와 2단압축부로 분리하여 설치한 후, 1단압축부에서 압축된 냉매가스는 압축기 쉘 외부에 연결된 인터쿨러에 의해 온도가 떨어지고, 온도가 떨어진 냉매가스는 다시 2단 압축부의 흡입실로 유입되어 잔여 압축과정을 행하도록 함으로, 1차 압축된 냉매가스의 온도를 효과적으로 저감시켜 압축기의 효율을 향상시키는데 목적이 있다.

도1은 종래 로타리압축기를 나타낸 것으로서,

(a)는 압축기 단면도.

(b)는 (a)의 A-A'부 단면도.

도2는 종래 압축기 냉방 싸이클의 P-h 선도.

도3은 종래 압축기를 이용한 냉방싸이클 구성도.

도4는 본 발명 압축기를 이용한 냉방싸이클 구성도.

도5는 본 발명 압축기를 이용한 냉방 싸이클 P-h 선도.

도6은 본 발명 압축기의 인터쿨러 상세 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밀폐용기 2 : 회전자

3 : 고정자 4' : 1단압축부

4" : 2단압축부 7 : 롤러

9 : 베인 10 : 회전축

13 : 흡입파이프 15 : 증발기

16 : 응축기 17 : 모세관

18 : 인터쿨러 19 : 열교환파이프

20 : 1단압축가스토출파이프 21 : 2단압축가스흡입파이프

22 : 분리판 23 : 액냉매분사노즐

24 : 다공성물질 25 : 배수장치

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

본 발명의 압축기는 종래 구성과 원리는 크게 상이하지 않으나 도4에서와 같이 압축부가 2개의 압축부로 분리되어 구성되며, 1단 압축부에서 압축된 냉매가스는 압축기 셀외부에 연결된 인터쿨러(intercooler)에 의해 온도가 떨어지고, 온도가 떨어진 냉매가스는 다시 2단 압축부의 흡입실로 유입되어 잔여 압축과정을 행하게 된다.

도5는 본 발명의 냉방싸이클의 압력-엔탈피 선도이다.

1단 압축부(4')를 통해 3점의 상태로 압축된 냉매가스는 압축기쉘 외부에 설치된 인터쿨러(18)와 열교환이 이루어져 4점의 상태로 냉각된 후 다시 2단 압축부(4")의 흡입실로 유입되어 잔여 압축과정을 행한후 5점의 상태로 된다.

상기 인터쿨러(18)는 도4에 도시한 바와같이 응축기(16)에서 발생하는 응축수를 인터쿨러로 유입시켜 인터쿨러내부에 장착된 분사기구(23)를 통하여 1단 압축부의 토출측과 2단 압축부의 흡입측에 연결된 열교환기로 분사되는 구조이다. 이와같이 인터쿨러(18)에 의해 응측기(16)에서 발생되는 응축수를 곧바로 배출시키지 않고 인터쿨러(18)를 통과하면서 열교환파이프(19)와 열교환을 행함으로써 응축수는 1단 압축후 인터쿨러(18)내로 유입된 냉매가스와 열교환을 통하여 완전 증발되도록 되어있다. 만일 열균형이 맞지 않을 경우 발생할 수 있는 미소한 양의 응측수는 인터쿨러(18)에 장착된 배수장치(25)를 통하여 배출되도록 되어있다.

본 발명의 엔탈피 변화과정은 (스캔)h=(h3-h1)+(h5-h4)이다.

그런데 종래기술에 의한 압축기의 압축과정과 비교해 볼 때 압축과정 1-3은 기울기가 비슷하지만 2단 압축과정인 4-5의 과정은 본 발명의 압축과정이 더 각도가 가파르다. 따라서 압축기 내부에서 이루어지는 본 발명의 총 엔탈피 변화량이 종래의 압축기보다 적어지게 되고, 결과적으로 압축기의 소요동력은 감소하며 따라서 냉방시스템의 효율이 향상되는 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명의 압축기장치는 압축기의 소요동력을 저감시켜 냉방싸이클의 효율을 향상시키고, 1단압축부와 2단압축부로 분리되어 있으므로 각각의 압축기구부 내부에서 발생하는 차압은 종래의 압축기구부보다 작아 차압에 의한 냉매가스누설이 저감되며, 따라서 체적효율이 향상되고 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 밀폐용기(1)내에 전동요소인 회전자(2)와 고정자(3)로 구성되며, 회전자(2)에 열박음되어 회전자(2)의 회전과 함께 실린더내에서 편심회전하는 축(10)과, 상기 회전축(10)에 접동하여 자전하는 롤러(7)와, 상기 롤러(7)의 외주에 압접되어 직선왕복운동을 하는 베인(9) 등을 포함하여 구성되는 로타리압축기에 있어서, 상기 실린더를 l단 압축부(4')와 2단 압축부(4")로 분리하는 분리판(22)과, 1단압축된 압축가스를 밀폐용기(1)에 연통된 1단 압축가스 토출파이프(20)를 통하여 인터쿨러(18)내부의 열교환파이프(19)를 지날 때 응축기(16)로 부터 발생하는 응축수를 인터쿨러(18)내부로 분사하여 주는 분사노즐(23)과, 상기 분사노즐(23)에 의하여 무화된 응축수와의 열교환으로 온도를 저감시킨 후 다시 2단 압축부(4")로 흡입하는 2단 압축가스 흡입파이프(21)로 이루어짐을 특징으로 하는 2단압축용 로타리압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 인터쿨러(18)내의 열교환파이프(19)는 열전달계수를 향상시키도록 나선형 구조로 형성함을 특징으로 하는 2단압축용 로타리압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 인터쿨러(18)내의 열교환파이프(19) 상단부에는 스크린과 같은 다공성 물질(24)이 구비됨을 특징으로 하는 2단압축용 로타리압축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 인터쿨러(18) 하단에는 잔여 응축수의 배출이 용이하도록 배수부(25)가 구비됨을 특징으로 하는 2단압축용 로타리압축기.