KR20070030538A

KR20070030538A - 용량가변 회전압축기

Info

Publication number: KR20070030538A
Application number: KR1020050085272A
Authority: KR
Inventors: 이정배
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-16
Also published as: JP4220514B2; KR100780785B1; JP2007077978A; CN100476212C; CN1932297A

Abstract

공회전이 이루질 때 압축실 내부의 압력과 밀폐용기 내부의 압력이 같아지도록 함으로써 압축실로 오일이 유입되는 현상을 방지하여 회전저항을 최소화할 수 있도록 한 용량가변 회전압축기를 개시한다. 이 용량가변 회전압축기는 밀폐용기와, 밀폐용기 내에 설치되는 구동모터 및 압축기구를 포함하고, 압축기구는 압축실을 갖춘 하우징과, 압축실 내에서 회전하는 롤러와, 롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 압축실을 구획하며 상호 슬라이딩 가능하게 지지된 제1베인 및 제2베인과, 압축용량 제어를 위해 제1베인을 구속하거나 구속 해제하는 베인제어장치를 포함하며, 제1베인이 후퇴하여 구속될 때 밀폐용기 내부와 압축실이 연통하도록 제1베인의 운동경로에 마련된 연통공을 포함한다.

Description

용량가변 회전압축기{VARIABLE CAPACITY ROTARY COMPRESSOR}

도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 구성을 나타낸 단면도로, 압축동작이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 구성을 나타낸 단면도로, 공회전동작이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.

도 3은 도 3의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 상부플랜지 구성을 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 밀폐용기, 20: 구동모터,

21: 회전축, 30: 압축기구,

32: 압축실, 40: 압축장치,

41: 편심부, 42: 롤러,

43: 제1베인, 44: 제2베인,

45: 베인스프링, 51: 흡입구,

52: 토출구, 54: 연통공,

60: 베인제어장치, 61: 실린더,

62: 피스톤, 63: 스프링,

67: 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 제1베인의 구속에 의해 압축실에서 공회전이 이루어질 때 밀폐용기 내부의 압력보다 압축실 내부의 압력이 낮아지기 때문에 밀폐용기의 하부에 채워진 오일이 압축실 내부로 유입되는 현상이 있었다. 그리고 압축실에 오일이 유입될 경우에는 롤러의 회전저항이 커지기 때문에 압축기의 효율이 낮아질 수 있었다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공회전이 이루질 때 압축실 내부의 압력과 밀폐용기 내부의 압력이 같아지도록 함으로써 압축실로 오일이 유입되는 현상을 방지하고 베인의 전단과 후단에 작용하는 압력이 같아지도록 하여 회전저항을 최소화할 수 있도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기 내에 설치되는 구동모터 및 압축기구를 포함하고, 상기 압축기구는 압축실을 갖춘 하우징과, 상기 압축실 내에서 회전하는 롤러와, 상기 롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 상기 압축실을 구획하며 상호 슬라이딩 가능하게 지지된 제1베인 및 제2베인과, 압축용량 제어를 위해 상기 제1베인을 구속하거나 구속 해제하는 베인제어장치를 포함하며, 상기 제1베인이 후퇴하여 구속될 때 상기 밀폐용기 내부와 상기 압축실이 연통하도록 상기 제1베인의 운동경로에 마련된 연통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하우징은 중앙에 상기 압축실이 형성된 바디와, 상기 압축실의 상부 및 하부를 폐쇄하도록 상기 바디의 상부와 하부에 각각 결합된 상부 및 하부플랜지를 포함하며, 상기 연통공은 상기 제1베인의 운동경로 쪽 상기 상부플랜지에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 베인제어장치는 상기 제1베인 쪽의 상기 하우징에 설치된 실린더와, 상기 실린더 내에 진퇴 가능하게 설치되며 상기 제1베인과 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 한다.

또한 상기 베인제어장치는 상기 피스톤을 상기 롤러 쪽으로 가압하도록 상기 실린더 내에 설치된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(10)의 내측 상부에 설치된 구동모터(20)와, 밀폐용기(10)의 내측 하부에 설치되며 구동모터(20)와 회전축(21)을 통해 연결된 압축기구(30)를 구비한다.

구동모터(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 구동모터(20)는 회전축(21)을 회전시킴으로써 압축기구(30)를 구동시킨다.

압축기구(30)는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 압축실(32)을 형성하는 하우징과, 압축실(32) 내에 마련된 압축장치(40)을 구비한다.

하우징은 원통형의 압축실(32)이 형성된 바디(31), 압축실(32)의 상측 개구와 하측 개구를 폐쇄함과 동시에 회전축(21)을 지지하도록 바디(31)의 상부와 하부에 각각 장착된 제1 및 제2플랜지(33,34)를 포함한다. 회전축(21)은 압축실(32) 내부의 압축장치(40)를 동작시킬 수 있도록 압축실(32)의 중심을 관통한다.

압축장치(40)는 압축실(32)의 회전축(21) 외면에 마련된 편심부(41)와, 압축실(32)의 내면과 접하여 회전하도록 편심부(41)의 외면에 회전 가능하게 결합된 롤러(42)를 포함한다. 또 압축장치(40)는 롤러(42)의 회전에 따라 압축실(32)의 반경방향으로 진퇴하면서 압축실(32)을 구획하며 상호 접하는 면이 슬라이딩 가능하게 지지된 제1베인(43) 및 제2베인(44)을 포함한다. 따라서 압축실(32)은 상대적으로 폭이 큰 작은 상부의 제1베인(43)과 상대적으로 폭이 큰 하부의 제2베인(44)에 의하여 구획된다. 또한 제2베인(44)은 롤러(42)가 회전할 때 진퇴할 수 있도록 후단이 베인스프링(45)에 의해 지지된다. 그리고 제1베인(43)은 제1베인(43)을 구속하거나 구속 해제함으로써 압축용량을 가변시킬 수 있도록 베인제어장치(60)와 연결된다.

베인제어장치(60)는 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)의 후단 쪽에 설치된 실린더(61)와, 제1베인(43)의 진퇴방향으로 진퇴하도록 실린더(61)의 내에 설치되며 제1베인(43)의 후단과 연결된 피스톤(62), 평소 피스톤(62)을 롤러(42) 쪽으로 가압하도록 실린더(61) 내에 설치된 스프링(63)을 포함한다. 스프링(63)은 피스톤(62)을 가압함으로써 제1베인(43) 선단이 롤러(42)의 외면에 접촉할 수 있도록 한 것으로 베인스프링(45)보다는 약한 탄성을 구비한다.

또 베인제어장치(60)는 실린더(61)의 내부와 연통하는 제1유로(64)를 형성하도록 실린더(61)의 후단에 연결된 제1압력조절관(64a)과, 압축기의 토출측과 제1유로(64)를 연통시키는 제2유로(65)를 형성하도록 토출배관(12)으로부터 분기되며 제1압력조절관(64a)에 연결되는 제2압력조절관(65a)과, 압축기의 흡입측과 제1유로(64)를 연통시키는 제3유로(66)를 형성하도록 냉매흡입배관(14)으로부터 연장되며 제1압력조절관(64a)에 연결되는 제3압력조절관(66a)과, 제1, 제2, 제3압력조절관(64a,65a,66a)이 연결되는 지점에 설치된 유로가변밸브(67)를 포함한다. 유로가변밸브(67)는 전기적인 제어신호에 의해 동작하는 통상의 삼방밸브로 이루어질 수 있다.

이러한 베인제어장치(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 유로가변밸브(67)의 동작에 의해 실린더(61) 내부가 압축기의 토출측과 연통될 때 피스톤(62)이 토출압력에 의해 가압됨으로써 제1베인(43)이 롤러(42)의 외면과 접한 상태에서 진퇴할 수 있도록 한 것이다. 따라서 이때는 압축동작이 이루어진다. 그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 유로가변밸브(67)의 동작에 의해 실린더(61) 내부가 압축기의 흡입측과 연통될 때 피스톤(62)이 흡입압력에 의해 후퇴함으로써 제1베인(43)이 롤러(42)의 외면과 이격된 상태에서 구속될 수 있도록 한 것이다. 따라서 이때는 공회전을 한다.

또 바디(31)에는 도 3에 도시한 바와 같이, 압축실(32) 내부로 가스가 유입되는 흡입구(51)가 형성되고, 이 흡입구(51)에는 어큐뮬레이터(13)로부터 연장된 냉매흡입배관(14)이 연결된다. 그리고 상부의 제1플랜지(33)에는 압축실(32)에서 가압된 가스의 토출을 위해 토출구(52)가 형성되고, 토출구(52) 상측에는 리드형 토출밸브(53)가 설치된다(도 4참조). 따라서 압축기가 가동될 때 밀폐용기(10) 내부는 토출구(52)를 통해 배출되는 압축가스에 의해 고압으로 유지되고, 밀폐용기(10) 내부의 압축가스는 밀폐용기(10) 상부에 마련된 토출배관(12)을 통해 외부로 안내된다.

또한 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 베인제어장치(60)의 동작에 의해 제1베인(43)이 후퇴한 상태에서 구속될 때 압축기구(30) 외측의 밀폐용기(10) 내부 압력과 압축실(32)의 압력이 같아질 수 있도록 하는 연통공(54)을 구비한다. 이 연통공(54)은 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)의 운동경로 상의 상부플랜지(33)에 형성되며 제1베인(43)이 후퇴할 때 밀폐용기(10) 내부와 압축실(32)이 연통하도록 한다. 즉 도 1에 도시한 바와 같이 제1베인(43)의 구속이 해제될 때는 연통공(54)이 제1베인(43)에 의해 폐쇄되고, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)이 구속될 때는 제1베인(43)의 선단이 연통공(54)의 위치보다 후방으로 후퇴하므로 연통공(54)이 개방된다.

이는 제1베인(43)의 구속에 의해 공회전이 이루어질 때 압축실(32) 내부와 압축기구(30) 외측의 밀폐용기(10) 내부가 연통공(54)을 통해 연통됨으로써 압축실(32)과 밀폐용기(10)의 압력이 같아지도록 한 것이다. 따라서 본 발명은 공회전을 하는 동안 압축실(32) 내부와 밀폐용기(10)의 내부압력이 같기 때문에 압축실(32) 내부로 오일이 유입되지 않고 베인들(43,44)의 선단과 후단에 작용하는 압력도 같아지게 된다. 따라서 공회전을 할 때 회전저항이 작아진다.

다음은 이러한 용량가변 회전압축기의 전체적인 동작에 관하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유로가변밸브(67)의 동작에 의해 제2유로(65)가 제1유로(64)와 연통된 상태에서 압축기의 동작이 이루어지면, 베인제어장치(60)의 실린더(61) 내에 토출 측의 압력이 작용하므로 피스톤(62)이 제1베인(43)을 가압한다. 따라서 제1베인(43)은 롤러(42)의 회전에 따라 롤러(42)의 외면과 접한 상태로 진퇴한다. 또 제2베인(44)은 베인스프링(45)에 의해 가압되므로 제1베인(43)과 함께 진퇴하면서 압축실(32)을 구획한다. 따라서 이때는 압축동작이 이루어진다.

이러한 압축동작의 초기에는 토출압력이 생기지 않은 상태이므로 피스톤(62)이 실린더(61) 내부의 스프링(63)에 의해 가압됨으로써 제1베인(43)이 롤러(42) 외면에 접한다. 그리고 수회 동작하여 토출압력이 생긴 후에는 피스톤(62)이 토출압력에 의해 가압된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 유로가변밸브(67)의 동작에 의해 제3유로(66)가 제1유로(64)와 연통된 상태에서 압축기의 동작이 이루어지면, 베인제어장치(60)의 실린더(61) 내에 흡입측의 압력이 작용하므로 피스톤(62)이 스프링(63)의 탄성력을 이기고 후퇴하고, 피스톤(62)의 후퇴에 의해 제1베인(43)의 선단이 롤러(42)의 외면으로부터 이격된 상태를 유지한다. 따라서 이때는 공회전이 이루어진다.

또 공회전이 이루어질 때는 도 2에 도시한 바와 같이, 연통공(54)을 통해 밀폐용기(10)의 내부와 압축실(32)이 연통되므로 압축실(32) 내부의 압력과 밀폐용기(10) 내부의 압력이 같아진다. 따라서 압축실(32) 내부로 오일이 유입되지 않을 뿐 아니라 베인들(43,44)의 선단과 후단에 작용하는 압력이 같으므로 회전축(21)은 회 전저항 없이 쉽게 회전한다. 이는 압축기의 효율향상에 기여한다.

또 본 발명은 베인제어장치(60)의 동작사이클을 제어함으로써 압축용량을 다양하게 가변시킬 수 있다. 즉 베인제어장치(60)의 동작에 의해 압축동작과 공회전동작이 반복되도록 함으로써 압축용량을 가변시킬 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 제1베인이 후퇴하여 공회전이 이루질 때 압축실 내부와 밀폐용기 내부가 연통공을 통해 연통되기 때문에 압축실 내부의 압력과 밀폐용기 내부의 압력이 같아지고, 베인들의 선단과 후단에 작용하는 압력이 같아진다. 따라서 본 발명은 공회전이 이루어질 때 압축실로 오일이 유입되는 현상을 방지할 수 있고 회전저항을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

밀폐용기와, 상기 밀폐용기 내에 설치되는 구동모터 및 압축기구를 포함하고,

상기 압축기구는 압축실을 갖춘 하우징과, 상기 압축실 내에서 회전하는 롤러와, 상기 롤러의 반경방향으로 진퇴하면서 상기 압축실을 구획하며 상호 슬라이딩 가능하게 지지된 제1베인 및 제2베인과, 압축용량 제어를 위해 상기 제1베인을 구속하거나 구속 해제하는 베인제어장치를 포함하며, 상기 제1베인이 후퇴하여 구속될 때 상기 밀폐용기 내부와 상기 압축실이 연통하도록 상기 제1베인의 운동경로에 마련된 연통공을 포함하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 하우징은 중앙에 상기 압축실이 형성된 바디와, 상기 압축실의 상부 및 하부를 폐쇄하도록 상기 바디의 상부와 하부에 각각 결합된 상부 및 하부플랜지를 포함하며, 상기 연통공은 상기 제1베인의 운동경로 쪽 상기 상부플랜지에 형성된 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 제1베인 쪽의 상기 하우징에 설치된 실린더와, 상기 실린더 내에 진퇴 가능하게 설치되며 상기 제1베인과 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 하는 용량가변 회전압축기.
제3항에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 피스톤을 상기 롤러 쪽으로 가압하도록 상기 실린더 내에 설치된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.