KR20060065801A

KR20060065801A - 공기조화기

Info

Publication number: KR20060065801A
Application number: KR1020040104214A
Authority: KR
Inventors: 강동훈; 구재철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-14

Abstract

압축기에서 압축되는 냉매의 용량을 보다 효율적으로 가변하기 위하여, 본 발명은 바이패스 수단을 구비하고, 상기 바이패스 수단이 개폐됨에 따라 압축되는 냉매의 용량을 가변할 수 있는 압축기; 그리고 상기 압축기에서 바이패스된 냉매를 상기 압축기의 흡입측 및 토출측 중 어느 일측에 선택적으로 연결시키는 스위칭 수단을 포함하여 이루어지는 공기조화기를 제공한다.

공기조화기, 로터리압축기, 용량가변, 솔레노이드밸브

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

도 1은 종래기술에 따른 용량 가변형 로터리 압축기의 구조를 나타낸 측단면도.

도 2는 종래기술에 따른 용량 가변형 로터리 압축기의 실린더의 구조를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기를 나타낸 구성도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 용량가변형 압축기에서 바이패스 밸브 및 실린더 구조를 나타낸 단면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 용량가변형 압축기에서 3방밸브에 의하여 바이패스관의 연결구조를 변경시키는 것을 나타낸 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 용량가변형 압축기에서 4방밸브에 의하여 바이패스관의 연결구조를 변경시키는 것을 나타낸 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3 : 압축기 5 : 전동부

6 : 압축부 17 : 롤링피스톤

18 : 베인 21 : 흡입배관

22 : 토출배관 30,40 : 스위칭수단

31 : 바이패스관 32 : 제1배관

33 : 제2배관 41 : 어큐뮬레이터

114 : 실린더 124 : 바이패스밸브

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용량 가변형 압축기를 갖는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 상기 냉매와 실내 또는 실외의 공기 간의 열교환을 통하여 실내 공기를 조화시키는 장치이다. 이때, 상기 냉매의 상태는 압축기-응축기-팽창장치-증발기를 지나면서 열역학적 사이클에 따라서 변화되고, 특히 상기 증발기 및 응축기에서 발생되는 냉매의 상변화를 통한 열전달에 의하여 실내공기를 냉방 또는 난방시킨다.

한편, 상기 압축기는 상기와 같은 열역학적 사이클을 순환시키기 위하여 외부에서 에너지가 공급되는 장치가 바로 압축기이다. 여기서, 상기 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 상기 유체를 압축하는 방식에 따라 로터리 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류된다.

도 1은 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 구성을 나타내는 측단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 로터리 압축기(3)는 케이스(10) 내부에 전동부(5)와 압축부(6)를 함께 구비하고, 전동부(5)와 압축부(6)를 회전축(13) 양단에 각각 결합하여 전동부(5)의 회전력을 압축부(6)에 전달한다.

보다 상세히, 전동부(5)는 케이스(10)의 내주면에 장착된 고정자(11)와 상기 고정자의 내측에 회전가능하게 구비된 회전자(12)를 포함하는데, 상기 회전자(12)는 회전축(13)과 결합된다. 따라서, 상기 전동부(5)에 전원이 공급되면 상기 고정자(11)와 회전자(12) 사이에 형성된 회전자계에 의하여 상기 회전자(12)와 회전축(13)은 함께 회전된다.

한편, 상기 압축부(6)는 실린더(14)와 상기 회전축과 연결된 롤링피스톤(17)을 포함하여 이루어지고, 상기 롤링피스톤(17)은 상기 회전축(13)과 편심 결합되어 회전된다.

도 2는 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 실린더 내부 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 실린더(14)의 내측에는 원통형의 압축공간이 형성되고, 상기 롤링피스톤(17)은 외주면 일측이 상기 실린더(14) 내주면과 접하도록 회전축(13)에 편심되게 연결된다.

또한, 실린더(14)의 내부 일측에는 반경방향을 따라 전진 및 후진 가능하게 설치되어 롤링피스톤(17)의 외주면에 접촉되어 내부 공간을 흡입실(S)과 압축실(C)로 구획하는 베인(18)이 구비된다. 여기서, 상기 베인(18)은 실린더(14)의 일측에 형성된 베인수용부(18a)를 따라서 슬라이딩되고, 상기 베인(18)의 후방은 스프링(18b)에 의하여 탄성적으로 지지된다.

그리고, 상기 베인(18)의 일측에는 냉매가 흡입되는 흡입구(14a)가 형성되 고, 타측에는 압축된 냉매가 토출되는 토출구(14b)가 형성된다. 여기서, 상기 흡입구(14a)는 흡입배관(21)과 연결되고, 상기 토출구(14b)는 토출포트(15a)와 연결된다. 상기 토출포트(15a)의 상단에는 상측을 향하여 탄성적으로 개폐되는 토출밸브(19)가 구비된다.

이하, 상기 로터리 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 전동부(5)에 전원이 인가되면 회전축(13)이 시계방향으로 회전되고, 이에 따라 상기 회전축(13)에 연결된 롤링피스톤(17)이 실린더(14) 내부공간에서 편심되어 회전된다. 이때, 상기 베인(18)에 의하여 구획된 흡입실(S)에는 흡입구(14a)를 통하여 냉매가 유입되고, 압축실(C)의 냉매는 압축되어 토출구(14b)를 통하여 토출되는 과정이 반복된다. 상기 토출된 냉매는 토출포트(15a)를 지나서 상측으로 이동되어 케이스(10)의 상부에 구비된 토출배관(22)으로 이동된다. 이후, 상기 압축된 냉매는 토출배관(22)을 통하여 응축기로 안내된다.

한편, 상기 공기조화기의 작동상태에 맞게 냉매의 압축용량을 조절하기 위하여, 필요에 따라 압축되는 냉매의 용량이 가변될 수 있는 압축기가 요구된다. 예컨대, 초기 구동시 또는 요구되는 열전달량이 큰 경우에는 상기 용량을 증가시키고, 정상 작동시 또는 요구되는 열전달량이 적은 경우에는 상기 용량을 감소시킬 필요가 있다.

이를 위하여, 종래에는 압축기의 회전수를 제어하여 상기 용량을 가변하는 방식이 주로 알려져 있으나, 이는 복잡한 제어기(예를 들어, 인버터(Inverter) 시스템)를 필요로 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 인버터를 사용하여 압축기의 회전수를 제어하는 시스템에 있어서는 전력의 불필요한 손실이 상대적으로 큰 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은 보다 조작하기 간단하고 전력소모를 감소시키는 용량가변형 압축기를 갖는 공기조화기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바이패스 수단을 구비하고, 상기 바이패스 수단이 개폐됨에 따라 압축되는 냉매의 용량을 가변할 수 있는 압축기; 그리고 상기 압축기에서 바이패스된 냉매를 상기 압축기의 흡입측 및 토출측 중 어느 일측에 선택적으로 연결시키는 스위칭 수단을 포함하여 이루어지는 공기조화기를 제공한다.

여기서, 상기 압축기는 냉매가 흡입되는 흡입구와 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 실린더; 그리고 상기 실린더 내주면을 따라서 편심 회전되어 흡입된 냉매를 압축하는 롤링 피스톤을 포함하여 이루어지고, 상기 바이패스 수단은 상기 실린더의 일측에 구비되어 흡입된 냉매의 일부를 바이패스시킨다.

상기 바이패스 수단은 상기 실린더 내부와 선택적으로 연통되는 바이패스관; 그리고 상기 바이패스관과 실린더의 경계지점에 구비되어, 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 개폐되는 바이패스 밸브를 포함하여 이루어진다.

상기 바이패스밸브는 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 이동되 어 상기 바이패스관과 실린더의 내부를 선택적으로 연통시키는 개폐부재; 그리고 상기 개폐부재의 이동을 가이드하는 몸체를 포함하여 이루어진다.

상기 스위칭수단은 3방밸브 또는 4방밸브로 이루어짐이 바람직하다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증발기로부터 흡입된 냉매를 원통형 실린더 내부에 구비된 롤링 피스톤의 회전에 의하여 압축하여 응축기로 토출하는 로터리 압축기; 상기 실린더 내부와 선택적으로 연통되는 바이패스관; 상기 바이패스관과 실린더의 경계지점에 구비되어, 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 개폐되는 바이패스 밸브; 그리고 상기 바이패스관을 선택적으로 상기 압축기 흡입측 또는 토출측과 연결시키도록 내부에 구비된 스풀의 이동에 의하여 유로를 변경시키는 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성도이고, 도 4a 및 도 4b는 상기 공기조화기에 구비된 용량가변형 압축기의 작동과정에 따른 실린더 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 도 4b에서 보는 바와 같이, 상기 용량가변형 압축기(3)의 케이스(10) 내부에는 회전자(12)와 고정자(11)로 이루어진 전동부(5)와 상기 전동부의 하측에 구비된 압축부(6)가 구비된다. 상기 압축부(6)는 내부에 원통형 압축공간이 형성된 실린더(114)와 상기 압축공간 내에 편심되어 회전가능하게 구비된 롤링피스톤(17)을 포함하여 이루어진다.

상기 롤링피스톤(17)은 상기 회전자(12)와 연결된 회전축(13)에 편심되어 연 결되고, 상기 전동부(5)에 전원이 공급되면 상기 회전자(12)와 고정자(11) 사이에 형성되는 회전자계에 의하여 상기 회전자(12) 및 회전축(13)은 함께 회전된다. 이때, 상기 회전축(13)의 하부에 연결된 롤링피스톤(17)도 함께 회전된다. 여기서, 상기 회전자(12)는 일측이 실린더(14)의 내주면과 접촉되도록 편심되어 장착된다.

또한, 상기 실린더(14)의 내부 일측에는 반경방향을 따라 전진 및 후진 가능하게 설치되어 롤링피스톤(17)의 외주면에 접촉되어 내부 공간을 흡입실(S)과 압축실(C)로 구획하는 베인(18)이 구비된다. 여기서, 상기 베인(18)은 실린더의 일측에 형성된 베인수용부(18a)를 따라서 슬라이딩되고, 상기 베인(18)의 후방은 스프링(18b)에 의하여 탄성적으로 지지된다.

그리고, 상기 베인(18)의 일측에는 흡입배관(21)과 연결되어 냉매가 흡입되는 흡입구(14a)가 형성되고, 상기 흡입구(14a)에는 탄성적으로 개폐되어 일방향으로만 냉매를 흡입하는 흡입포트(미도시)가 구비된다. 상기 베인(18)의 타측에는 압축된 냉매가 토출되는 토출구(14b)가 형성된다. 여기서, 상기 토출구(14b)는 토출포트(15a)와 연결되고, 상기 토출포트(15a)의 상단에는 상측을 향하여 탄성적으로 개폐되는 토출밸브(19)가 구비된다. 상기 토출구(14b)를 통하여 토출된 압축된 냉매는 케이스(10)의 상부에 구비된 토출배관(22)을 통하여 토출된다.

여기서, 상기 흡입배관(21)을 통하여 증발기(51)로부터 저압의 냉매가 유입되고, 상기 토출배관(22)을 통하여 응축기(53)로 고압의 냉매가 토출된다. 또한, 상기 응축기(53)에서 토출된 냉매는 팽창밸브(52)를 지나서 증발기(51)로 유입됨으로써 전체적으로 상기 장치들을 지나는 냉매는 열역학적 사이클을 따라서 상태가 변화된다.

한편, 상기 베인(18)이 위치된 부분으로부터 소정각도 이격된 위치에는 바이패스홀(31a)이 형성되고, 상기 바이패스홀(31a)에는 바이패스관(31)이 연결된다. 상기 바이패스관(31)과 실린더(114) 내부 공간은 상호 바이패스 밸브(124)에 의하여 선택적으로 연통된다.

상기 압축기 조립체에서 실린더(114) 내에 흡입된 냉매의 일부를 상기 바이패스관(31)을 통하여 선택적으로 다시 상기 압축기 흡입구(14a)로 유입시키는 구성을 통하여 압축되는 냉매의 용량을 가변시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 대용량의 냉매를 압축하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 실린더(114)에 최초 흡입되는 냉매의 용량은 도 4a에서 보는 바와 같이 실린더(114) 내부에 빗금쳐진 부분이다. 상기 롤링피스톤(17)이 시계방향으로 회전한다고 가정하면, 흡입실(S)에는 진공압이 형성되어 흡입구(14a)를 통하여 냉매가 흡입되고, 이와 동시에 압축실(C)에서는 이미 흡입된 냉매가 상기 롤링피스톤(17)과 실린더(114) 내벽 사이에서 압축된다.

즉, 상기 바이패스관(31)이 폐쇄된 상태인 경우 전술한 최초 흡입된 용량의 냉매는, 4b에서 보는 바와 같이, 우측의 압축실(C)의 용적만큼으로 압축된다. 이러한 방식으로, 일정 압력 이상으로 압축된 냉매는 상기 토출구(14b)를 통하여 배출된다.

한편, 용량을 가변하여 소용량의 냉매를 압축하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 바이패스관(31)이 실린더 내부 압축실(C)과 연통된 경우에는 도 4a에 도시된 상태로부터 도 4b에 도시된 상태로 롤링피스톤(17)이 회전되는 동안에 냉매는 압축되지 않고 바이패스관(31)을 통하여 유출된다.

이후, 상기 롤링피스톤(17)이 더욱 회전되어 바이패스홀(31a)과 접하게 된 다음부터는 압축실(C)이 바이패스관(31a)과 연통되지 않게 되므로 냉매는 압축되기 시작한다. 따라서, 최초 흡입된 냉매 중에서 상기 바이패스관(31a)을 통하여 유출된 냉매를 제외한 나머지 소용량의 냉매만이 실제로 압축되게 된다. 이러한 경우, 압축기에서 토출되는 압축된 냉매의 용량이 감소하는 대신에 대용량을 압축할 때보다 소요전력을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

전술한 바와 같이, 상기 바이패스관(31)과 실린더(114) 내부의 압축공간을 선택적으로 연통시킴으로써 압축기에서 압축되는 냉매의 용량을 조절할 수 있다. 이를 위하여, 상기 바이패스관(31)과 실린더(114) 내부공간의 경계지점에는 바이패스 밸브(124)가 구비되어 바이패스홀(31a)을 선택적으로 개폐한다.

도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 상기 바이패스 밸브(124)는 개폐부재(124a)와 상기 개폐부재(124a)의 이동을 안내하는 몸체(124b)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 개폐부재(124a)는 상기 홀(31a)을 선택적으로 막기 위하여 플레이트 또는 구의 형상으로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 상기 개폐부재(124a)는 실린더측과 바이패스관측 사이의 압력차이에 의하여 이동되어 바이패스홀(31a)을 선택적으로 막음으로써 바이패스관(31)과 실린더(114)의 내부를 선택적으로 연통시킨다. 더욱이, 상기 개폐부재(124a)의 후방은 바이패스홀(31a)을 폐쇄하는 방향으로 회복력을 제공하는 탄성 스프링(124c)에 의하여 지지됨이 바람직하다.

여기서, 상기 개폐부재(124a)을 기준으로 실린더측 압력이 바이패스관측 압력보다 높은 경우에는 바이패스홀(31a)은 개방되고, 반대로 상기 개폐부재(124a)를 기준으로 실린더측 압력이 바이패스관측 압력보다 낮은 경우에는 바이패스홀(31a)은 폐쇄된다.

이하, 상기 개폐부재(124a)의 양측의 압력을 효과적으로 조절하여 바이패스 밸브(124)를 선택적으로 개폐시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스관(31)은 스위칭 수단(30,40)과 연결되는데, 상기 스위칭 수단은 바이패스관(31)을 선택적으로 상기 압축기(3) 흡입측 또는 토출측과 연결시킨다.

보다 상세히, 상기 압축기의 흡입구측은 흡입배관(21)과 연결되고, 토출구측은 토출배관(22)과 연결된다. 여기서, 상기 흡입배관(21)에는 압축기로 흡입되는 냉매를 기상과 액상으로 분리하여 기상의 냉매만 압축기로 유입시키는 어큐뮬레이터(41)가 구비된다. 이를 통하여, 액상의 냉매가 압축기에 유입되어 압축기가 손상되는 것을 방지한다.

또한, 실린더(114)에 형성된 바이패스홀(31a)은 바이패스관(31)의 일단과 연결되고, 상기 바이패스관(31)의 타단은 스위칭 수단(30,40)과 연결된다. 상기 스위칭 수단(30,40)은 흡입구측과 연결된 제1배관(32), 그리고 압축기 토출구측과 연결된 제2배관(33)과도 동시에 연결된다.

여기서, 상기 스위칭 수단(30,40)은 상기 배관들의 연결상태를 선택적으로 변화시킨다. 즉, 상기 스위칭수단은 상기 바이패스관(31)을 제1배관(32) 또는 제2 배관(33)과 선택적으로 연결되도록 조작된다. 이를 위하여, 상기 스위칭 수단은 내부에 구비된 스풀의 이동에 의하여 유로를 변경시키는 솔레노이드 밸브로 이루어짐이 바람직하다. 상기 솔레노이드 밸브의 내부에는 좌우로 선택적인 왕복운동에 의하여 유로를 변경시키는 스풀이 구비되고, 상기 스풀은 수동 또는 전자석의 흡입력을 이용하여 자동으로 이동된다.

이때, 상기 스풀이 자동으로 이동되는 방식에서는 원통형으로 감긴 코일의 내부에 가동철심이 삽입되어, 상기 코일에 전원이 공급됨에 따라서 상기 가동철심이 좌우로 이동되면서 상기 스풀을 선택적으로 이동시킨다. 따라서, 상기 솔레노이드 밸브는 전기스위치와 연결되어 원격으로 조작될 수 있다.

한편, 상기 솔레노이드 밸브는 3개의 배관 연결구가 구비된 3방밸브 또는 4개의 배관 연결구가 구비된 4방밸브로 이루어질 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 상기 스위칭수단으로서 3방밸브(30)를 사용한 압축기 조립체의 작동을 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 5a를 참조하여, 상기 바이패스 밸브가 폐쇄되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 3방밸브(30)는 바이패스관(31), 제1배관(32), 그리고 제2배관(33)과 연결된다. 여기서, 대용량의 냉매를 압축시키는 경우에, 스풀(30a)은 제2배관(33)과 바이패스관(31)을 연통시킨다. 이때, 상기 제1배관(32)의 내부를 흐르는 냉매는 상기 3방밸브(30)에 가로막혀 정체된 상태가 된다.

상기 제2배관(33)은 고압의 냉매가 흐르는 압축기의 토출배관(22)에 연결되므로, 상기 제2배관(33)을 통하여 고압의 냉매가 바이패스관(31)으로 유입된다.

따라서, 도 4a 또는 도 4b를 참조하면, 상기 바이패스 밸브(124)의 내부에 구비된 개폐부재(124a)의 바이패스관측의 압력이 높게 되므로, 상기 개폐부재는 전후 양측의 압력차이에 의하여 바이패스홀(31a)을 폐쇄하는 방향으로 이동된다.

따라서, 상기 바이패스 밸브(124)는 폐쇄된 상태가 되고, 이를 통하여 전술한 바와 같이 냉매의 압축 과정에서 바이패스관(31)을 통하여 유출되지 않음으로써 전체적으로 대용량의 냉매를 압축할 수 있다.

한편, 도 5b를 참조하여, 상기 바이패스 밸브가 개방되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 3방밸브(30)의 스풀(30a)이 이동되어 상기 바이패스관(31)을 제1배관(32)과 연통시킨다. 여기서, 상기 제1배관(32)은 저압의 냉매가 흐르는 흡입배관(21)과 연결되므로, 상기 제1배관(32)을 통하여 저압의 냉매가 바이패스관(31)으로 유입된다.

이때, 상기 바이패스관(31) 내의 압력에 비하여 실린더(114) 내의 압력이 더 높게된다. 따라서, 도 4a 또는 도 4b를 참조하면, 상기 바이패스 밸브(124)의 내부에 구비된 개폐부재(124a)의 실린더측의 압력이 더 높게 되므로, 상기 개폐부재(124a)는 상기 양측의 압력차이에 의하여 바이패스홀(31a)을 개방하는 방향으로 이동된다.

따라서, 상기 바이패스 밸브(124a)는 개방된 상태가 되고, 실린더(114) 내의 냉매가 압축되는 과정에서 바이패스관(31)을 통하여 일부가 유출되므로 소용량의 냉매만이 압축된다. 여기서, 상기 바이패스관(31)을 통하여 유출된 냉매는 제1배관(32)을 통하여 흡입밸브(21)로 유입되어 다시 실린더(114) 내부로 공급된다.

한편, 도 6은 상기 솔레노이드 밸브로서 4방밸브(40)를 사용하는 경우를 나타낸 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이, 상기 4방밸브(40)의 일측의 연결구를 폐쇄하여 전술한 3방밸브와 동일한 구조로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 공기조화기에 적용되는 용량가변형 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상대적으로 큰 냉매의 압축용량을 필요로 하는 압축기의 초기 구동시에는, 제어부의 조작에 의하여 상기 3방밸브(30) 또는 4방밸브(40)와 같은 솔레노이드 밸브의 내부에 구비된 스풀(30a,40a)을 이동시켜 상기 바이패스관(31)이 제2배관(33)과 연통되도록 한다(도 5a 참조). 이때, 상기 제2배관(33)을 경유하여 고압의 냉매가 흐르는 압축기 토출배관(22)과 바이패스관(31)이 상호 연통된다.

전술한 바와 같이, 상기 압축기(3)의 실린더(114)와 바이패스관(31)의 연결부분에는 바이패스 밸브(124)가 구비되고, 상기 바이패스 밸브(124)를 기준으로 실린더측의 압력보다 바이패스관측의 압력이 더 높은 경우에는 개폐부재(124a)에 의하여 바이패스홀(31a)이 폐쇄된다.

따라서, 상기 바이패스관(31)이 토출배관(22)과 연통된 경우 상기 바이패스밸브(124)는 폐쇄되고, 상기 압축기 실린더(114)에서 압축되는 냉매는 유출되지 않고 대용량의 냉매가 압축된다. 따라서, 상기 압축기의 초기 구동시 충분한 용량의 냉매가 압축되어 토출될 수 있다.

한편, 공기조화기의 계속적인 작동에 의하여 실내의 상태가 정상상태에 근접하게 된 경우에는 상기 압축기(3)에서는 소용량의 냉매만이 압축됨이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 솔레노이드 밸브의 내부에 구비된 스풀(30a,40a)을 이동시켜 상기 바이패스관(31)이 제1배관(32)과 연통되도록 한다(도 5b 참조). 이때, 상기 제1배관(32)을 경유하여 저압의 냉매가 흐르는 압축기 흡입배관(22)은 바이패스관(31)과 연통된다.

여기서, 상기 흡입배관(21) 내부를 흐르는 냉매의 압력은 바이패스관(31)과 연결된 실린더(114) 내부에서 압축되는 냉매의 압력보다 낮으므로, 상기 바이패스 밸브(124)에 구비된 개폐부재(124a)는 상기 양측의 압력 차이에 의하여 바이패스관(31) 방향으로 이동되어 개방된다.

따라서, 상기 바이패스관(31)이 압축기 흡입배관(21)과 연통된 경우 상기 바이패스 밸브(124)는 개방되고, 상기 압축기 실린더(114)에서 압축되는 냉매의 일부는 바이패스관(31)을 통하여 유출되므로 소용량의 냉매가 압축된다. 이때, 상기 베인(18)이 장착된 위치에서 바이패스홀(31a)의 이격된 각도의 정도에 따라서 상기 유출되는 냉매의 용량이 다르게 된다.

전술한 바와 같이, 초기구동 시에는 상기 압축기가 대용량의 냉매를 압축하여 토출시킬 있고, 실내의 공기조화 상태가 정상상태에 근접하게 된 경우에는 상기 스위칭 수단의 조작을 통하여 상기 압축기가 소용량의 냉매만을 압축하여 토출시킬 수 있다. 따라서, 실내의 냉방부하 또는 난방부하의 크기에 따라서 압축기의 용량을 가변하여 구동할 수 있다. 즉, 공기조화기에서 압축되어 이동되는 냉매의 유량의 대소에 따라서 실내 공기와 냉매 사이의 열전달량을 크거나 작게 할 수 있으므로, 실내의 상태에 맞도록 공기조화기가 운전되도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경하여 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 상기 스위칭 수단에 의하여 상기 바이패스관을 선택적으로 흡입배관 또는 토출배관과 연결시킴으로써 복잡한 회로장치의 구성 없이도 간단하게 압축기의 냉매 압축용량을 조절할 수 있다. 따라서, 실내의 냉방 또는 난방 부하의 크기에 대응하여 공기조화기를 작동시킬 수 있다.

둘째, 상기 바이패스관을 사용하여 압축기가 소용량의 냉매를 압축하는 경우에는 대용량의 냉매를 압축하는 경우에 비하여 공급되는 전력이 감소되도록 구성함으로써 전체적으로 소비전력을 감소시킬 수 있으며, 인버터를 사용하여 전력을 조절하는 경우에 비하여도 불필요한 전력의 소비를 감소시킬 수 있다.

셋째, 상기 바이패스 밸브의 개폐가 단일의 솔레노이드 밸브에 구비된 스풀의 조작만으로 이루어질 수 있으므로 용량가변 압축기의 생산단가를 저감시킬 수 있다.

Claims

바이패스 수단을 구비하고, 상기 바이패스 수단이 개폐됨에 따라 압축되는 냉매의 용량을 가변할 수 있는 압축기;

상기 압축기에서 바이패스된 냉매를 상기 압축기의 흡입측 및 토출측 중 어느 일측에 선택적으로 연결시키는 스위칭 수단을 포함하여 이루어지는 공기조화기.
제1항에 있어서,

상기 압축기는

냉매가 흡입되는 흡입구와 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 실린더; 그리고

상기 실린더 내주면을 따라서 편심 회전되어 흡입된 냉매를 압축하는 롤링 피스톤을 포함하여 이루어지고, 상기 바이패스 수단은 상기 실린더의 일측에 구비되어 흡입된 냉매의 일부를 바이패스시킴을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,

상기 바이패스 수단은

상기 실린더 내부와 선택적으로 연통되는 바이패스관; 그리고

상기 바이패스관과 실린더의 경계지점에 구비되어, 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 개폐되는 바이패스 밸브를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기.
제3항에 있어서,

상기 바이패스밸브는

실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 이동되어 상기 바이패스관과 실린더의 내부를 선택적으로 연통시키는 개폐부재; 그리고

상기 개폐부재의 이동을 가이드하는 몸체를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,

상기 스위칭수단은 3방밸브인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제1항에 있어서,

상기 스위칭수단은 4방밸브인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
증발기로부터 흡입된 냉매를 원통형 실린더 내부에 구비된 롤링 피스톤의 회전에 의하여 압축하여 응축기로 토출하는 로터리 압축기;

상기 실린더 내부와 선택적으로 연통되는 바이패스관;

상기 바이패스관과 실린더의 경계지점에 구비되어, 실린더측과 바이패스관측의 압력차이에 의하여 개폐되는 바이패스 밸브; 그리고

상기 바이패스관을 선택적으로 상기 압축기 흡입측 또는 토출측과 연결시키 도록 내부에 구비된 스풀의 이동에 의하여 유로를 변경시키는 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지는 공기조화기.