KR200381834Y1 - 로터리 압축기의 용량 가변 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 로터리 압축기의 용량 가변 장치에 관한 것으로, 적어도 한 개 이상의 실린더를 구비하고, 그 실린더를 복개하는 베어링의 일측에 토출밸브를 설치하며, 실린더의 내부에서 선회운동을 하면서 베인과 함께 압축실의 체적을 가변하여 냉매를 압축하도록 롤링피스톤을 설치하여서 된 로터리 압축기에 있어서, 전류의 인가 여부에 따라 자력을 발생하면서 상기 토출밸브를 임의로 개폐할 수 있도록 전자석을 설치하여 구성함으로써, 세이빙모드로 운전할 때 상기 전자석에 전원을 인가하여 토출밸브가 계속되도록 하고 이를 통해 해당 압축유닛에서는 공회전이 일어나도록 하여 고가의 인버터 모터를 사용하지 않고도 압축기의 용량을 간소하면서도 용이하게 가변할 수 있다.

Description

로터리 압축기의 용량 가변 장치{MODULATION APPARATUS FOR ROTARY COMPRESSOR}

본 고안은 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 저렴하면서도 용량을 원활하게 가변할 수 있는 로터리 압축기의 용량 가변 장치에 관한 것이다.

일반적으로 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 터보형으로 분류할 수 있다. 용적형 압축기(positive displacement compressor)는 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 방식이고, 터보형 압축기(turbo compressor)는 가스의 운동에너지를 압력에너지로 변환시켜 압축을 이루는 방식이다. 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 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.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 고가의 인버터 모터를 사용하지 않고도 압축기의 용량 가변을 원활하게 할 수 있는 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 제공하려는데 본 고안의 목적이 있다.

본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 적어도 한 개 이상의 실린더를 구비하고, 그 실린더를 복개하는 베어링의 일측에 토출밸브를 설치하며, 실린더의 내부에서 선회운동을 하면서 베인과 함께 압축실의 체적을 가변하여 냉매를 압축하도록 롤링피스톤을 설치하여서 된 로터리 압축기에 있어서, 전류의 인가 여부에 따라 자력을 발생하면서 상기 토출밸브를 임의로 개폐할 수 있도록 전자석을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 제공한다.

이하, 본 고안에 의한 로터리 압축기의 용량 가변 장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 고안 복식 로터리 압축기에서 용량 가변 장치의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 고안에 의한 복식 로터리 압축기는, 밀폐공간을 내부에 형성하는 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내부에 설치하여 구동력을 발생하는 구동유닛(2)과, 구동유닛(2)에 연결하여 냉매를 압축하는 제1 압축유닛(10) 및 제2 압축유닛(20)과, 제2 압축유닛(20)의 하부베어링(22)에 설치하여 제2 토출밸브(22a)의 개폐를 임의로 조절하는 밸브개폐부(30)를 포함한다.

케이싱(1)은 냉동사이클의 증발기 출구에 각각의 압축유닛(10)(20)을 연통하도록 복수 개의 냉매흡입관(SP1)(SP2)을 연결 설치하고, 냉동사이클의 응축기 입구에 케이싱(1)의 밀폐공간을 연통하도록 한 개의 냉매토출관(DP)을 관통 설치한다.

구동유닛(2)은 케이싱(1)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정자(2a)와, 고정자(2a)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기 고정자(2a)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(2b)와, 회전자(2b)와 일체로 결합하여 구동력을 압축유닛(10)(20)으로 전달하는 회전축(2c)으로 이루어진다.

제1 압축유닛(10)은 환형으로 형성하여 케이싱(1)의 내부에 설치하는 제1 실린더(11)와, 제1 실린더(11)의 상하 양측을 복개하여 함께 제1 내부공간(V1)을 이루면서 회전축(2c)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링(12) 및 중간베어링(13)과, 회전축(2c)의 상측 편심부에 삽입하여 제1 실린더(11)의 제1 내부공간(V1)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(14)과, 제1 롤링피스톤(14)의 외주면에 압접하도록 제1 실린더(11)에 반경 방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제1 실린더(11)의 제1 내부공간(V1)을 제1 흡입실과 제1 압축실로 각각 구획하는 제1 베인(미도시)과, 상부베어링(12)에 제1 압축실과 연통되도록 형성하는 제1 토출구멍(12a)을 개폐 가능하게 결합하여 제1 압축실에서 토출되는 냉매의 토출을 조절하는 제1 토출밸브(15)와, 제1 토출밸브(15)를 수용하여 상부베어링(12)에 설치하는 제1 머플러(16)로 이루어진다.

제2 압축유닛(20)은 환형으로 형성하여 상기 제1 실린더(11) 하측에 위치하며 상기 중간베어링(13)에 접촉하는 제2 실린더(21)와, 제2 실린더(21)의 상면에 결합하여 함께 제2 내부공간(V2)을 이루면서 상기 회전축(2c)을 반경방향 및 축방향으로 지지하는 하부베어링(22)과, 회전축(2c)의 하측 편심부에 회전 가능하게 결합하여 상기 제2 실린더(21)의 제2 내부공간(V2)에 위치하는 압축하는 제2 롤링피스톤(23)과, 제2 롤링피스톤(23)의 외주면에 압접하도록 제2 실린더(21)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 제2 실린더(21)의 제2 내부공간(V2)을 제2 흡입실과 제2 압축실로 구획하는 제2 베인(미도시)과, 하부베어링(22)의 일측에 제2 압축실과 연통되도록 형성하는 제2 토출구멍(22a)을 개폐 가능하게 결합하여 제2 압축실에서 토출되는 냉매의 토출을 조절하는 제2 토출밸브(24)와, 제2 토출밸브(24)를 수용하여 하부베어링(22)에 설치하는 제2 머플러(25)로 이루어진다.

제2 토출밸브(24)는 하부베어링(22)의 제2 토출구멍(22a)을 개폐할 수 있도록 그 일단은 하부베어링(22)에 고정하고 타단은 제2 토출구멍(22a)을 개폐할 수 있도록 자유단으로 형성하는 밸브체(24a)와, 그 밸브체(24a)의 압력배면에 위치하여 상기한 밸브체(24a)의 열림량을 제한하도록 함께 고정하는 리테이너(24b)로 이루어진다.

밸브개폐부(30)는 외부로부터 별도의 전원을 인가 받아 상기한 밸브체(24a)를 임의로 개폐할 수 있도록 상기한 리테이너(24b)에 전자석을 고정 설치하여 이루어진다. 여기서, 전자석은 그 전압량을 가변하여 인가함으로써 상기한 밸브체(24a)의 열림량을 임의로 조절하여 압축기의 용량을 보다 다양하게 제어할 수도 있다.

상기와 같은 본 고안 복식 로터리 압축기의 용량 가변 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 구동유닛(2)의 고정자(2a)에 전원을 인가하여 회전자(2b)가 회전하면, 회전축(2c)이 회전자(2b)와 함께 회전하면서 구동유닛(2)의 회전력을 제1 압축유닛(10)과 제2 압축유닛(20)에 전달하고, 에어콘에서의 필요 용량에 따라 밸브개폐부(30)를 적절하게 조절하여 파워모드로 운전하면서 대용량의 냉력을 발생하거나 세이빙운전을 실시하면서 소용량의 냉력을 발생한다.

예컨대, 파워모드로 운전하는 경우에는 도 2a에서와 같이 밸브개폐부(30)의 전자석에 전원을 인가하지 않아 제2 토출밸브(24)의 밸브체(24a)가 본래의 압력차에 따른 개폐동작을 유지하면서 제1 압축유닛(10)은 물론 제2 압축유닛(20)으로 냉매가 정상적으로 흡입 압축되어 100%의 냉력을 발생하는 것이다.

반면, 세이빙모드로 운전하는 경우에는 도 2b에서와 같이 밸브개폐부(30)의 전자석에 전원을 인가하여 제2 토출밸브(24)의 밸브체(24a)가 자력에 끌려 열리도록 함으로써 제2 압축유닛(20)에서는 공회전(idling)을 하면서 냉매를 압축하지 못하여 결국 제1 압축유닛(10)의 용량만큼만의 냉력을 발생하는 것이다.

한편, 전술한 일실시예에서는 복수 개의 압축유닛을 구비한 복식 로터리 압축기를 예로 들어 살펴보았으나, 경우에 따라서는 한 개의 압축유닛을 구비한 단식 로터리 압축기에도 적용할 수 있다. 이 경우 압축기의 기동시에 많은 부하가 걸리게 되므로 기동시 압축기를 세이빙모드로 공회전시켜 운전함으로써 기동토오크를 줄일 수 있고 이를 통해 압축기가 원활하게 기동될 수 있도록 할 수 있다.

본 고안에 의한 로터리 압축기의 용량 가변 장치는, 토출밸브 주변에 전자석을 설치하여 세이빙모드로 운전할 때 상기 전자석에 전원을 인가하여 토출밸브가 계속 개방되도록 함으로써, 해당 압축유닛에서는 공회전이 일어나도록 하여 고가의 인버터 모터를 사용하지 않고도 압축기의 용량을 간소하면서도 용이하게 가변할 수 있다.

도 1은 본 고안 복식 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2a 및 도 2b는 본 고안 복식 로터리 압축기에서 용량 가변 장치의 일례를 보인 종단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 제1 압축유닛 20 : 제2 압축유닛

24 : 제2 토출밸브 24a : 밸브체

24b : 리테이너 30 : 밸브개폐부

Claims (2)

1. 적어도 한 개 이상의 실린더를 구비하고, 그 실린더를 복개하는 베어링의 일측에 토출밸브를 설치하며, 실린더의 내부에서 선회운동을 하면서 베인과 함께 압축실의 체적을 가변하여 냉매를 압축하도록 롤링피스톤을 설치하여서 된 로터리 압축기에 있어서,

   전류의 인가 여부에 따라 자력을 발생하면서 상기 토출밸브를 임의로 개폐할 수 있도록 전자석을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치.
2. 제1항에 있어서,

   토출밸브는 일단이 고정되고 타단이 자유롭게 개폐되는 밸브체 및 그 밸브체의 열림량을 제한하는 리테이너로 이루어지되, 상기 전자석을 리테이너에 설치하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 용량 가변 장치.