KR20070030027A

KR20070030027A - 용량가변 회전압축기

Info

Publication number: KR20070030027A
Application number: KR1020050084768A
Authority: KR
Inventors: 이정배
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-15
Also published as: CN1932295A; JP2007077977A

Abstract

압축용량의 가변범위를 종래보다 확대할 수 있고, 압축용량을 다양하게 변화시킬 수 있으며, 베인의 진퇴동작을 제어하는 장치를 종래보다 단순화할 수 있도록 한 용량가변 회전압축기를 개시한다. 이 용량가변 회전압축기는 상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 제1 및 제2압축실 내에 각각 설치된 제1 및 제2롤러와, 제1롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 제1압축실을 구획하는 제1베인과, 제2롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 제2압축실을 구획하며 상호 슬라이딩 가능하게 지지된 제2베인 및 제3베인과, 압축용량 제어를 위해 제3베인을 구속하거나 구속 해제하는 베인제어장치를 포함한다.

Description

용량가변 회전압축기{VARIABLE CAPACITY ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 용량가변 회전압축기의 구성을 나타낸 단면도로, 제2압축실에서 압축동작이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 용량가변 회전압축기의 구성을 나타낸 단면도로, 제2압축실에서 공회전이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 용량가변 회전압축기의 베인제어장치를 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 용량가변 회전압축기의 베인제어장치를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 밀폐용기, 20: 전동기구부,

21: 회전축, 30: 압축기구부,

31: 제1압축실, 32: 제2압축실,

42: 제1롤러, 43: 제1베인,

52: 제2롤러, 53: 제2베인,

54: 제3베인, 70,80,90: 베인제어장치,

71: 실린더, 72: 피스톤,

76: 유로가변밸브.

본 발명은 용량가변 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베인의 진퇴동작 제어를 통해 압축용량을 가변시킬 수 있는 용량가변 회전압축기에 관한 것이다.

대한민국 공개특허공보 10-2004-0021140호에는 베인의 진퇴동작 제어에 의해 압축용량을 가변시키는 용량가변 회전압축기가 개시되어 있다. 이 회전압축기는 원통형의 압축실이 형성된 하우징, 하우징의 압축실 내에서 편심 회전하는 롤러, 롤러의 반경방향으로 진퇴하는 베인을 구비한다. 베인은 상호 분리된 상부의 제1베인과 하부의 제2베인으로 이루어져 있고, 제1베인 쪽에는 필요에 따라 제1베인을 롤러의 외면으로 이격시킬 수 있도록 제1베인을 구속하는 구속수단이 설치되어 있다.

이 회전압축기는 구속수단에 의해 제1베인이 구속될 때 공회전을 하고 구속수단에 의해 제1베인이 구속되지 않을 때 압축동작을 수행한다. 따라서 필요에 따라 제1베인을 구속하거나 구속 해제하는 것을 통해 압축용량을 가변시킬 수 있다.

그러나 이 회전압축기는 하나의 압축실만을 구비하는 것이고, 구속수단의 제어에 의해 압축동작 또는 공회전동작을 조절함으로써 압축용량을 가변시키는 것이 기 때문에 보다 다양한 범위로 압축용량을 가변시키는데 한계가 있었다.

또 이 회전압축기는 압축실이 하나인 관계로 초기동작 시 제1베인을 롤러 쪽으로 가압할 수 있는 스프링을 구비해야 하기 때문에 구속수단의 구성이 복잡하였다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축용량의 가변범위를 종래보다 확대할 수 있고, 압축용량을 다양하게 변화시킬 수 있도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 베인의 진퇴동작을 제어하는 장치를 종래보다 단순화할 수 있도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 상기 제1 및 제2압축실 내에 각각 설치된 제1 및 제2롤러와, 상기 제1롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 상기 제1압축실을 구획하는 제1베인과, 상기 제2롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 상기 제2압축실을 구획하며 상호 슬라이딩 가능하게 지지된 제2베인 및 제3베인과, 압축용량 제어를 위해 상기 제3베인을 구속하거나 구속 해제하는 베인제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베인제어장치는 상기 제3베인 쪽의 상기 하우징에 설치된 실린더와, 상기 실린더 내에 진퇴 가능하게 설치되며 상기 제3베인과 연결된 피스톤과, 상기 실 린더 내부와 연통된 제1유로와, 상기 압축기의 토출측과 상기 제1유로를 연결하는 제2유로와, 상기 압축기의 흡입측과 상기 제1유로를 연결하는 제3유로와, 상기 제1, 제2, 제3유로가 상호 연결되는 지점에 설치된 유로가변밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유로가변밸브는 상기 제1유로가 상기 제2유로와 상기 제3유로 중 하나에 선택적으로 연통되도록 하는 삼방밸브인 것을 특징으로 한다.

상기 베인제어장치는 상기 제3베인의 외면에 마련된 구속홈과, 상기 제3베인의 구속을 위해 상기 구속홈에 진입하도록 진퇴 가능하게 설치된 구속핀과, 상기 구속핀을 진퇴시키는 솔레노이드 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 솔레노이드 구동수단은 상기 구속핀과 연결된 플런저와, 상기 플런저 외측에 배치되는 솔레노이드코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베인제어장치는 상기 제3베인의 후단을 부착시켜 구속할 수 있도록 상기 제3베인의 후방에 설치된 전자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3베인의 폭은 상기 제2베인의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 제1압축실과 상기 제2압축실은 내부용적이 상호 다르게 된 것을 특징으로 한다.

상기 제1베인과 상기 제2베인은 스프링의 탄성에 의해 상기 제1 및 제2롤러 쪽으로 각각 가압되고, 상기 제3베인은 압축기의 토출압력에 의해 상기 제2롤러 쪽으로 가압되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 용량가변 회전압축기를 나타낸 것이다. 제1실시 예의 용량가변 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(10)의 내측 상부에 설치된 전동기구부(20), 밀폐용기(10)의 내측 하부에 설치되며 전동기구부(20)와 회전축(21)을 통해 연결된 압축기구부(30)를 구비한다.

전동기구부(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 원통형의 고정자(22), 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 중심부가 회전축(21)과 결합된 회전자(23)를 포함한다. 이러한 전동기구부(20)는 전원인가에 따라 회전자(23)가 회전하고, 회전자(23)가 회전축(21)을 회전시킴으로써 압축기구부(30)를 구동시킨다.

압축기구부(30)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상호 구획된 제1압축실(31)과 제2압축실(32)을 갖춘 하우징과, 가스의 압축을 수행하도록 제1 및 제2압축실(31,32) 내에 각각 마련되는 제1 및 제2압축장치(40,50)을 구비한다.

하우징은 원통형의 제1압축실(31)이 형성된 상부의 제1바디(33), 원통형의 제2압축실(32)이 형성되며 제1바디(33)의 하부에 설치된 제2바디(34), 제1압축실(31)과 제2압축실(32)을 구획하기 위해 제1 및 제2바디(33,34) 사이에 개재된 중간판(35), 제1압축실(31)의 상측 개구와 제2압축실(32)의 하측 개구를 폐쇄함과 동시에 회전축(21)을 지지하도록 제1바디(33)의 상부와 제2바디(34)의 하부에 각각 장착된 제1 및 제2플랜지(36,37)를 포함한다. 회전축(21)은 제1 및 제2압축실(31,32) 내부의 압축장치들(40,50)을 동작시킬 수 있도록 제1 및 제2압축실(31,32)의 중심을 관통한다.

제1 및 제2압축장치(40,50)는 각 압축실(31,32)의 회전축(21) 외면에 마련된 제1 및 제2편심부(41,51)와, 각 압축실(31,32)의 내면과 접하여 회전하도록 제1 및 제2편심부(41,51)의 외면에 각각 회전 가능하게 결합된 제1 및 제2롤러(42,52)를 포함한다. 회전축(21)의 외면에 마련되는 제1편심부(41)와 제2편심부(51)는 상호 반대방향으로 편심된다. 이는 양측이 균형을 유지함으로써 회전축(21)이 회전할 때 회전토크의 변화를 최소화하고 진동발생을 줄이기 위함이다.

또 제1압축장치(40)는 제1롤러(42)의 회전에 따라 제1압축실(31)의 반경방향으로 진퇴하면서 제1압축실(31)을 구획하는 제1베인(43)과, 제1베인(43)을 제1롤러(42) 쪽으로 가압하는 제1베인스프링(44)을 포함한다.

또한 제2압축장치(50)는 제2롤러(52)의 회전에 따라 제2압축실(32)의 반경방향으로 진퇴하면서 제2압축실(32)을 구획하며 상호 접하는 면이 슬라이딩 가능하게 지지된 제2베인(53) 및 제3베인(54)과, 제2베인(53)을 제2롤러(52) 쪽으로 가압하는 제2베인스프링(55)을 포함한다. 따라서 제2압축실(32)은 상대적으로 폭이 큰 하부의 제2베인(53)과 상대적으로 폭이 작은 상부의 제3베인(54)에 의하여 구획된다. 그리고 제3베인(54)은 제3베인(54)을 구속하거나 구속 해제함으로써 압축용량을 가변시키는 베인제어장치(70)에 의해 진퇴가 제어된다. 베인제어장치(70)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

제1 및 제2바디(33,34)에는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2압축실(31,32) 내부로 가스가 유입되는 제1 및 제2흡입구(61,62)가 각각 형성되고, 이들 흡입구(61,62)에는 제1 및 제2흡입관(15,16)이 각각 연결된다. 제1 및 제2흡 입관(15,16)은 도 1에 도시한 바와 같이, 어큐뮬레이터(13)로부터 연장된 냉매흡입배관(14)으로부터 분기된다. 그리고 상부의 제1플랜지(36)와 하부의 제2플랜지(37)에는 각 압축실(31,32)에서 가압된 가스의 토출을 위해 각각 제1토출구(63)와 제2토출구(64)가 형성된다. 따라서 압축기가 가동될 때 밀폐용기(10) 내부는 제1 및 제2토출구(63,64)를 통해 배출되는 압축가스에 의해 고압으로 유지되고, 밀폐용기(10) 내부의 압축가스는 밀폐용기(10) 상부에 마련된 토출배관(12)을 통해 외부로 안내된다.

베인제어장치(70)는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 제3베인(54)의 후단 쪽에 설치된 실린더(71)와, 제3베인(54)의 진퇴방향으로 진퇴하도록 실린더(71)의 내에 설치되며 제3베인(54)의 후단과 연결된 피스톤(72)을 구비한다. 또 베인제어장치(70)는 실린더(71)의 내부와 연통하는 제1유로(73)를 형성하도록 실린더(71)의 후단에 연결된 제1압력조절관(73a)과, 압축기의 토출측과 제1유로(73)를 연통시키는 제2유로(74)를 형성하도록 토출배관(12)으로부터 분기되며 제1압력조절관(73a)에 연결되는 제2압력조절관(74a)과, 압축기의 흡입측과 제1유로(73)를 연통시키는 제3유로(75)를 형성하도록 냉매흡입배관(14)으로부터 분리되며 제1압력조절관(73a)에 연결되는 제3압력조절관(75a)과, 제1, 제2, 제3압력조절관(73a,74a,75a)이 연결되는 지점에 설치된 유로가변밸브(76)를 포함한다. 유로가변밸브(76)는 전기적인 제어신호에 의해 동작하는 통상의 삼방밸브로 이루어질 수 있다.

다음은 이러한 용량가변 회전압축기의 동작에 관하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유로가변밸브(76)의 동작에 의해 제2유로(74)가 제1유로(73)와 연통된 상태에서 압축기의 동작이 이루어지면, 베인제어장치(70)의 실린더(71) 내에 토출 측의 압력이 작용하므로 피스톤(72)이 제3베인(54)을 가압한다. 따라서 제3베인(54)은 제2롤러(52)의 회전에 따라 제2롤러(52)의 외면과 접한 상태로 진퇴한다. 또 제1베인(43)은 제1베인스프링(44)에 의해 가압되므로 제1롤러(42)의 회전에 따라 진퇴하면서 제1압축실(31)을 구획하고, 제2베인(53)은 제2베인스프링(55)에 의해 가압되므로 제3베인(54)과 함께 진퇴하면서 제2압축실(32)을 구획한다. 따라서 이때는 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 모두에서 압축동작이 이루어지므로 압축용량이 최대가 된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 유로가변밸브(76)의 동작에 의해 제3유로(75)가 제1유로(73)와 연통된 상태에서 압축기의 동작이 이루어지면, 베인제어장치(70)의 실린더(71) 내에 흡입측의 압력이 작용하므로 피스톤(72)이 후퇴하고, 피스톤(72)의 후퇴에 의해 제3베인(54)의 선단이 제2롤러(52)의 외면으로부터 이격된 상태를 유지한다. 따라서 이때는 제2압축실(32)의 공회전이 이루어지므로 압축용량이 감소한다. 제1압축실(31)의 용적과 제2압축실(32)의 용적이 같을 경우 제2압축실(32)에서 압축이 이루어지지 않으므로 압축용량은 최대 압축용량 대비 50%가 된다.

또 본 발명은 제1압축실(31)의 용적과 제2압축실(32)의 용적을 다르게 할 경우 압축용량의 가변범위를 다르게 할 수 있다. 즉 제1압축실(31) 용적과 제2압축실(32) 용적의 비를 40:60으로 하고 제2압축실(32)의 공회전이 이루어지도록 하면, 압축용량은 최대 압축용량 대비 40%가 된다. 제1압축실(31)과 제2압축실(32)의 용적비를 30:70으로 하고 제2압축실(32)의 공회전이 이루어지도록 하면, 압축용량은 최대 압축용량 대비 30%가 된다.

또한 본 발명은 베인제어장치(70)의 동작사이클을 제어함으로써 최소로부터 최대까지의 압축용량 가변범위를 더욱 다양화 할 수 있다. 즉 제3베인(54)의 구속 및 구속해제를 반복함으로써 제2압축실(32) 쪽에서 압축동작과 공회전동작이 반복되도록 하면 압축용량의 가변범위를 더욱 다양화 할 수 있다.

예를 들어, 제1압축실(31)과 제2압축실(32)의 용적비가 50:50인 경우에 제3베인(54)의 구속을 50%로 설정하면, 압축용량은 최대 압축용량 대비 75%가 되고, 같은 경우에 제3베인(54)의 구속을 80%로 설정하면 압축용량은 최대 압축용량 대비 60%가 된다.

또 제1압축실(31)과 제2압축실(32)의 용적비가 30:70인 경우에 제3베인(54)의 구속을 50%로 설정하면 압축용량은 최대 압축용량 대비 65%가 되고, 같은 경우에 제3베인(54)의 구속을 80%로 설정하면 압축용량은 최대 압축용량 대비 44%가 된다.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 용량가변 회전압축기의 베인제어장치를 나타낸 것이다. 제2실시 예의 베인제어장치(80)는 제3베인(54)의 외면에 마련되는 구속홈(81)과, 구속홈(81)으로 진입하여 제3베인(54)을 구속할 수 있도록 제3베인(54)의 진퇴방향과 교차하는 방향으로 진퇴하는 구속핀(82)과, 구속핀(82)을 진퇴시키도록 중간판(35)에 설치된 솔레노이드 구동수단을 포함한다. 솔레노이드 구동수단은 구속핀(82)과 연결된 플런저(83)와, 플런저(83)의 주위에 배치된 솔레노이드 코일(84)을 포함한다. 이는 솔레노이드 코일(84)에 인가되는 전원을 제어하여 플런저(83)를 진퇴시킴으로써 구속핀(82)을 진퇴시킬 수 있도록 한 것이고, 구속핀(82)이 구속홈(81)으로 진입하여 제3베인(54)을 구속할 수 있도록 한 것이다. 그 밖의 구성은 제1실시 예와 동일하다.

도 5의 예에서 제3베인(54)의 구속을 해제한 상태로 압축기가 가동되면, 제1압축실(31) 쪽의 압축동작에 의한 압력이 밀폐용기 내부에 작용하고, 밀폐용기(10) 내부의 압력이 제3베인(54)의 후단 쪽에 작용하므로 제3베인(54)이 제2롤러(52) 쪽으로 가압된다. 따라서 제3베인(54)과 제2베인(53)이 함께 진퇴하게 되므로 제2압축실(31)에서 압축동작이 이루어진다.

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 용량가변 회전압축기의 베인제어장치를 나타낸 것이다. 제3실시 예의 베인제어장치(90)는 제3베인(54)의 후단을 부착시켜 구속할 수 있도록 제3베인(54)의 후방에 설치된 전자석(91)을 포함한다. 이는 전자석(91)에 전원을 인가함으로써 제3베인(54)이 후퇴할 때 제3베인(54)의 후단이 전자석(91)에 부착되어 구속될 수 있도록 한 것이다. 그 밖의 구성은 제1실시 예와 동일하다.

도 6의 예도 제3베인(54)의 구속을 해제한 상태로 압축기가 가동되면, 제3베인(54)의 후단에 토출압력이 작용하기 때문에 제3베인(54)이 제2롤러(52) 쪽으로 가압된다. 따라서 제3베인(54)과 제2베인(53)이 함께 진퇴하게 되므로 제2압축실(32)에서 압축동작이 이루어진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 제1압축실에서 압축동작이 이루어지는 가운데 베인제어장치를 통해 제3베인의 진퇴를 제어함으로써 제2압축실의 압축동작 또는 공회전동작을 조절할 수 있기 때문에 압축용량의 가변범위를 종래보다 확대할 수 있고 압축용량을 연속적으로 다양하게 변화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 제3베인이 토출압력에 의해 제2롤러 쪽으로 가압됨으로써 제3베인의 진퇴가 이루어지기 때문에 별도의 스프링이 없이도 제3벤인의 진퇴를 구현할 수 있어 종래보다 베인제어장치의 구성을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 상기 제1 및 제2압축실 내에 각각 설치된 제1 및 제2롤러와, 상기 제1롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 상기 제1압축실을 구획하는 제1베인과, 상기 제2롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 상기 제2압축실을 구획하며 상호 슬라이딩 가능하게 지지된 제2베인 및 제3베인과, 압축용량 제어를 위해 상기 제3베인을 구속하거나 구속 해제하는 베인제어장치를 포함하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 제3베인 쪽의 상기 하우징에 설치된 실린더와, 상기 실린더 내에 진퇴 가능하게 설치되며 상기 제3베인과 연결된 피스톤과, 상기 실린더 내부와 연통된 제1유로와, 상기 압축기의 토출측과 상기 제1유로를 연결하는 제2유로와, 상기 압축기의 흡입측과 상기 제1유로를 연결하는 제3유로와, 상기 제1, 제2, 제3유로가 상호 연결되는 지점에 설치된 유로가변밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제2항에 있어서,

상기 유로가변밸브는 상기 제1유로가 상기 제2유로와 상기 제3유로 중 하나에 선택적으로 연통되도록 하는 삼방밸브인 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축 기.
제1항에 있어서,

상기 베인제어장치 상기 제3베인의 외면에 마련된 구속홈과, 상기 제3베인의 구속을 위해 상기 구속홈에 진입하도록 진퇴 가능하게 설치된 구속핀과, 상기 구속핀을 진퇴시키는 솔레노이드 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제4항에 있어서,

상기 솔레노이드 구동수단은 상기 구속핀과 연결된 플런저와, 상기 플런저 외측에 배치되는 솔레노이드코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 제3베인의 후단을 부착시켜 구속할 수 있도록 상기 제3베인의 후방에 설치된 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 제3베인의 폭이 상기 제2베인의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 용량 가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 제1압축실과 상기 제2압축실은 내부용적이 상호 다르게 된 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 제1베인과 상기 제2베인은 스프링의 탄성에 의해 상기 제1 및 제2롤러 쪽으로 각각 가압되고, 상기 제3베인은 압축기의 토출압력에 의해 상기 제2롤러 쪽으로 가압되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.