KR20070052549A - 히트 파이프를 갖는 압축기 - Google Patents

히트 파이프를 갖는 압축기 Download PDF

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고재윤
황진하
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기는 모터부의 구동축이 히트 파이프로 이루어져, 히트 파이프가 압축 기구부를 압축 작동시킴과 아울러 모터부의 열을 직접 흡수하여 외부로 방열시키므로, 모터부의 열이 신속하고 효율좋게 방열되는 이점이 있다.
히트 파이프, 압축기, 모터부, 구동축, 압축 기구부, 전열 핀

Description

히트 파이프를 갖는 압축기{Compressor having heat pipe}
도 1은 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 일실시예의 일부 절결 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 일실시예의 일부 절결 횡단면도,
도 3은 도 1에 도시된 히트 파이프의 상세 구조가 도시된 단면도,
도 4은 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 다른 실시예의 개략 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 또 다른 실시예의 개략 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
2: 밀폐 용기 10: 압축 기구부
11; 압축실 15: 실린더
19: 편심륜 20: 롤러
30: 모터부 36: 히트 파이프
36′: 구동축 37; 그루부
42: 증발부 44: 응축부
46: 전열핀 60: 히트 파이프
62: 증발부 64: 응축부
66: 전열핀
본 발명은 유체를 압축하는 압축기에 관한 것으로서, 특히 히트 파이프가 구동축을 구성하거나 구동축에 연결되어 모터부를 직접적이고 효율적으로 방열시키는 히트 파이프를 갖는 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 로터리 압축기, 스크롤 압축기, 리니어 압축기 등이 있고, 크게 냉매 가스 등을 압축하는 압축실을 갖는 압축 기구부와, 상기 압축실을 가변시키는 구동축을 갖는 모터부와, 상기 압축 기구부 또는 모터부를 윤활하기 위한 오일 펌프를 포함하여 구성된다.
한편, 최근에는 히트 파이프를 이용하여 상기 압축기를 방열하는 추세이고, 등록특허공보 10-0286835호에는 방열을 위해 히트 파이프를 설치한 압축기가 개시되어 있다.
상기 압축기는 밀폐 용기의 상부 캡 및 하부캡의 연결부위에 복수개의 삽입공을 형성하고, 상기 복수개의 삽입공에 각각 히트 파이프가 관통 삽입되어, 상기 히트 파이프의 일단은 밀폐용기의 내부의 공간에 타단은 밀폐용기의 외부로 노출되 어 설치된다.
상기 압축기는 밀폐 용기 내부의 흡입된 냉매 가스의 열을 밀폐 용기 외부로 방출시켜, 밀폐 용기 내부의 과열을 방지함과 아울러 냉매 가스의 비체적 증가를 억제시켜 흡입 냉매가스의 밀도를 증가시켜 냉동 능력을 증대시키고, 흡입 가스 과열로 인한 토출가스 온도상승 저감 및 모터부 방열에 의한 토출 가스 온도 상승을 억제하여 고온 실외 분위기에 사용하는 냉방시스템의 신뢰성을 향상시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 압축기는 히트 파이프가 밀폐용기를 관통하여 일부가 밀폐용기 내부의 공간에 위치하고 흡입 가스와 접촉되어 흡입 가스의 열을 외부로 방열시키므로, 모터부의 열을 직접 방열시키지 못하여 모터부의 방열 성능이 낮고, 모터부의 수명이 짧은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히트 파이프가 모터부의 구동축을 구성하거나 모터의 구동축에 직접 연결되어 히트 파이프가 모터부의 열을 직접적으로 방열시키는 것에 의해 방열 성능이 우수하고 수명이 긴 히트 파이프를 갖는 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기는 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 유체를 압축하는 압축실을 갖는 압축 기구부와; 상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 상기 압축실을 가변 작동시키는 구동축이 히트 파이프로 이루어진 모터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기는 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 유체를 압축하는 압축실을 갖는 압축 기구부와; 상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 상기 압축실을 가변 작동시키는 구동축을 갖는 모터부와; 상기 구동축과 함께 회전되도록 상기 구동축에 설치되어 상기 구동축의 열을 상기 밀폐용기 외부로 방출하는 히트 파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 파이프는 상기 밀폐용기의 외부로 돌출되도록 상기 밀폐용기를 관통하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 파이프는 상기 밀폐용기 외부로 돌출된 부분에 전열 핀이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 파이프는 내벽면에 액상의 작동 유체가 따라 흐르는 그루브가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 파이프는 내벽면에 액상의 작동 유체가 따라 흐르는 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 파이프는 프레온계 냉매와 아세톤 메탄올 중 하나의 작동 유체가 내장된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 파이프는 Al, Cu, Steel, SUS304 중 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 일실시예의 일부 절결 종단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 일실시예의 일부 절결 횡단면도이다.
본 실시예에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 밀폐 용기(2)와, 상기 밀폐용기(2)의 내부에 설치되고 유체를 압축하는 압축실을 갖는 압축 기구부(10)와; 상기 밀폐용기(2)의 내부에 설치되고 상기 압축실을 가변 작동시키는 모터부(30)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 히트 파이프를 갖는 압축기는 로터리 압축기, 스크롤 압축기, 리니어 압축기 중의 어느 하나로서, 이하 설명의 편의를 위해 로터리 압축기로 한정하여 설명한다.
상기 밀폐 용기(2)는 원통체(2a)와, 상기 원통체(2a)의 상부를 덮는 상부 캡(2b)과, 상기 원통체(2a)의 하부를 막는 하부 캡(2c)으로 구성된다.
상기 밀폐 용기(2)는 하부에 모터부(30)의 구동축(36)이 회전 가능하게 관통되는 관통홀(3)이 형성됨과 아울러, 상기 관통홀(3)을 통해 냉매 가스 등의 유체가 출입되는 것을 막는 실링부재(4)가 설치된다.
상기 압축 기구부(10)는 모터부(30)의 하부에 위치하여 압축실(11)이 형성되고, 냉매 가스 등의 유체를 흡입구(13)와 토출구(14)로 흡입 및 토출시키는 실린더(15)와, 상기 실린더(15)에 형성된 실린더 슬롯(16)과, 상기 실린더(15)의 상,하부 에 조립되어 구동축(32)을 지지하는 상부 베어링(17) 및 하부 베어링(18)과, 상기 모터부(30)의 구동축(36)에 편심되게 설치되어 실린더(15) 내에서 편심되게 회전되는 편심륜(19)과, 상기 편심륜(19)에 설치되어 실린더(15)의 내주면을 따라 자전 및 공전 운동하는 롤러(20)와, 상기 실린더(15)에 설치되어 베인 스프링(21)에 의하여 자전과 공전운동하는 롤러(20)의 외주면을 따라 형성된 고압측인 압축실(11)과 저압측인 흡입실(22)을 구분하는 베인(23)을 포함하여 구성된다.
상기 모터부(30)는 상기 밀폐용기의 내벽면에 설치된 고정자(32)와, 상기 고정자(32)와의 상호 작용으로 회전되는 회전자(34)로 구성된다.
상기 회전자(34)에는 상기 압축실을 가변 작동시키는 구동축(36)이 구비된다.
상기 구동축(36)는 상기 모터부(20)의 열을 방열하도록 히트 파이프로 이루어진다.
상기 구동축 즉, 히트 파이프(36)는 상부가 상기 모터부(30)의 회전자(34)의 중앙측에 연결되고, 상기 밀폐용기(2)의 내부 중앙에 상하로 길게 배치되어 상기 실린더(15)를 관통하며, 하부가 상기 밀폐용기(2)의 하부로 돌출되게 배치된다.
상기 히트 파이프(36)는 기화나 액화가 용이하고 전열성이 높은 프레온계 냉매와 아세톤 메탄올 중 하나의 작동 유체(Working Fluid:F)가 내장된다.
상기 히트 파이프(26)는 전열성이 높도록 Al, Cu, Steel, SUS304 중 하나로 이루어진다.
상기 히트 파이프(36)는 상기 회전자(34)에 구비된 부분이 작동유체(F)가 주 변의 열을 흡수하면서 기체(점선)로 증발되는 증발부(42)이고, 상기 밀폐용기(2) 외부로 돌출된 부분이 작동유체(F)가 주변으로 열을 방출하면서 액체(실선)로 응축되는 응축부(44)로 이루어진다.
상기 히트 파이프(36)는 상기 밀폐용기(2)의 외부로 돌출된 부분 즉, 응축부(44)에 전열 핀(46)이 설치된다.
참조 부호 50은 상기 실린더(15)의 흡입구에 연결된 흡입 배관이고, 참조 부호 52는 상기 흡입 배관이 연결되어 액체 냉매가 담겨지는 어큐물레이터이며, 참조 부호 54는 상기 밀폐용기(2)의 상부에 설치된 토출 배관이다
도 3은 도 1에 도시된 히트 파이프의 상세 구조가 도시된 단면도이다.
상기 히트 파이프(36)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 회전시 응축부(44) 내부의 액상의 작동유체가 원심력에 의해 상기 히트 파이프(36)의 내벽면을 용이하게 타고 상승되도록 증발부(42)의 내부 단면적이 응축부(44)의 내부 단면적 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 히트 파이프(36)는 액상의 작동 유체가 따라 흐르기 용이토록 작동 유체(F)의 회전 방향으로 내벽면에 1°~ 3°정도의 테이퍼를 형성함이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 압축기는 상기 모터부(30)로 전원이 인가되어 상기 모터부(30)가 구동되면, 상기 히트 파이프(36)가 회전되고, 상기 히트 파이프(36)의 회전시 상기 압축 기구부(10)는 압축실(11)이 압축/팽창되면서 냉매 가스 등의 유체를 흡입하여 압축한 후 토출한다.
이때, 상기 히트 파이프(36) 내부 하부에 있는 액상의 작동 유체(F)는 상기 히트 파이프(36)의 회전에 의한 원심력에 의해 히트 파이프(36)의 내벽면으로 몰리고, 상기 원심력에 의해 상기 히트 파이프(36)을 타고 상승된다.
상기 상승되는 작동 유체(F)는 상기 히트 파이프(36)의 내측 상부에 도달되고, 상기 모터부(30)의 열에 의해 가열되면서 기체(점선) 상태로 증발된다.
상기 기화된 작동 유체는 상기 히트 파이프(36)의 내측 중앙을 통해 상기 히트 파이프(36)의 내측 하부로 다시 이송되고, 상기 응축부(44)에서 주변으로 열을 방출하면서 응축되며, 이후 상기 히트 파이프(36)를 타고 다시 상승되면서 상기와 같은 순환을 반복한다.
상기와 같은 순환을 반복하는 작동 유체는 상기 모터부(30)의 열을 상기 밀폐 용기(2)의 외부로 운반한다.
즉, 상기 히트 파이프(36)는 상기 모터부(30)에 의해 회전되면서 상기 압축 기구부를 동작시키고, 아울러 모터부(30)의 열을 밀폐 용기(2) 외부로 직접 방열시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 다른 실시예의 개략 단면도이다.
본 실시예에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이, 구동축(36′)에 구동축(36′)과 함께 회전되어 구동축(36′)의 열을 상기 밀폐용기(2) 외부로 방출하는 히트 파이프(60)가 설치된다.
상기 히트 파이프(60)는 상기 구동축(36′)의 길이 방향으로 연결되고, 상기 구동축(36′)과 같은 회전 중심을 갖는다.
상기 히트 파이프(60)는 상기 구동축(36′)의 하단에 연결되는 부분이 작동유체(F)가 주변의 열을 흡수하면서 증발되는 증발부(62)이고, 상기 밀폐용기(2) 외부로 돌출된 부분이 작동유체(F)가 주변으로 열을 방출하면서 응축되는 응축부(64)로 이루어진다.
상기 히트 파이프(60)는 상기 밀폐용기(2)의 외부로 돌출된 부분 즉, 응축부(64)에 전열 핀(66)이 설치된다.
상기 구동축(36′)과 히트 파이프(60) 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 일실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 히트 파이프를 갖는 압축기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 압축기는 상기 모터부(30)로 전원이 인가되어 상기 모터부(30)가 구동되면, 상기 구동축(36′)이 회전되고, 상기 구동축(36′)의 회전시 상기 압축 기구부(10)는 압축실(11)이 압축/팽창되면서 냉매 가스 등의 유체를 흡입하여 압축한 후 토출한다.
이때, 상기 히트 파이프(60) 내부 하부에 있는 액상의 작동 유체(F)는 상기 히트 파이프(60)의 회전에 의한 원심력에 의해 히트 파이프(60)의 내벽면으로 몰리고, 상기 원심력에 의해 상기 히트 파이프(60)을 타고 상승된다.
상기 상승되는 작동 유체(F)는 상기 히트 파이프(60)의 내측 상부에 도달되고, 상기 모터부(30)에서 상기 구동축(36′)으로 전달된 열에 의해 가열되면서 기체(점선) 상태로 증발된다.
상기 기화된 작동 유체는 상기 히트 파이프(60)의 내측 중앙을 통해 상기 히트 파이프(60)의 내측 하부로 다시 이송되고, 상기 응축부(644)에서 주변으로 열을 방출하면서 응축되며, 이후 상기 히트 파이프(60)를 타고 다시 상승되면서 상기와 같은 순환을 반복한다.
즉, 상기 히트 파이프(60) 내부의 작동 유체는 상기 구동축(36′)의 열을 상기 밀폐 용기(2)의 외부로 운반한다.
즉, 상기 히트 파이프(60)는 상기 구동축(36′)과 함께 회전되면서 상기 구동축(36′)의 열을 밀폐 용기(2) 외부로 직접 방열시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기 또 다른 실시예의 개략 단면도이다.
본 실시예에 따른 히트 파이프를 갖는 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(36)의 내벽면에 액상의 작동 유체가 따라 흐르는 그루브(37)가 나선 방향으로 연속 형성되고, 상기 그루브(37) 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 일실시예와 동일하므로 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 히트 파이프(36)의 회전시, 응축부(44)에 있던 액체 상태의 작동 유체(F,실선)는 상기 그루브(37)를 따라 나선 방향으로 회전되면서 응축부(44)로 다시 낙하되지 않고 증발부(42)로 신속하게 이동되며, 모터부(30)의 열은 상기 작동 유체(F)이 이동이 빠르므로 밀폐 용기 외부로 보다 신속하게 방출된다.
한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 상기 모터부(30)가 밀폐용기(2)의 내측 하부에 장착되고, 압축 기구부(10)가 밀폐용기의 내측 상부에 설치되는 경우에도 적용 가능함은 물론이고, 상기 압축 기구부(10)가 구동축의 회전에 따라 직선 왕복되는 커넥팅 로드와 상기 커넥팅 로드에 연결되어 실린더로 직선 왕복되는 피스톤 등을 포함하는 경우에도 적용 가능함은 물론이며, 이 발명이 속하는 기술적 범주 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기는 모터부의 구동축이 히트 파이프로 이루어져, 히트 파이프가 압축 기구부를 압축 작동시킴과 아울러 모터부의 열을 직접 흡수하여 외부로 방출시키므로, 모터부의 열이 신속하고 효율좋게 방열시킴과 아울러 압축기의 성능을 향상시킴과 아울러 압축기의 수명을 연장시키는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기는 모터부의 구동축에 히트 파이프가 구동축과 함께 회전되도록 연결되어 히트 파이프가 구동축과 함께 회전되면서 구동축의 열을 외부로 방열시키므로, 히트 파이프를 구동축에 길이 방향으로 장착하는 간편한 작업 및 구조로 모터부의 열을 신속하게 방열시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기는 작동 유체가 모터부의 열을 빼앗으면서 증발되는 증발부의 내부 단면적이 작동 유체가 외부로 열을 방출하면서 응축되는 응축부의 내부 단면적 보다 크게 형성되어, 히트 파이프의 회전시 액체 상태의 작동 유체가 원심력에 의해 증발부로 신속하게 이동되므로, 모터부가 보다 신속하게 방열되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기는 히트 파이프가 Al, Cu, Steel, SUS304 중 하나로 이루어지고, 작동 유체가 프레온계 냉매와 아세톤 메탄올 중 하나로 이루어져, 방열 성능이 높은 이점이 있다.
또한, 본 발명의 히트 파이프를 갖는 압축기는 히트 파이프의 내벽면에 액상의 작동 유체가 따라 흐르는 그루브가 형성되어, 히트 파이프의 내벽면을 따라 흐르는 작동 유체가 밑으로 낙하되지 않고 모두 증발부로 이동되므로, 방열 성능이 높은 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 밀폐용기와;
    상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 유체를 압축하는 압축실을 갖는 압축 기구부와;
    상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 상기 압축실을 가변 작동시키는 구동축이 히트 파이프로 이루어진 모터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  2. 밀폐용기와;
    상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 유체를 압축하는 압축실을 갖는 압축 기구부와;
    상기 밀폐용기의 내부에 장착되고 상기 압축실을 가변 작동시키는 구동축을 갖는 모터부와;
    상기 구동축과 함께 회전되도록 상기 구동축에 설치되어 상기 구동축의 열을 상기 밀폐용기 외부로 방출하는 히트 파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 상기 밀폐용기의 외부로 돌출되도록 상기 밀폐용기를 관 통하는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 증발부의 내부 단면적이 응축부의 내부 단면적 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 상기 밀폐용기 외부로 돌출된 부분에 전열 핀이 설치된 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 프레온계 냉매와 아세톤 메탄올 중 하나의 작동 유체가 내장된 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 Al, Cu, Steel, SUS304 중 하나인 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 내벽면에 액상의 작동 유체가 따라 흐르는 그루브가 형 성된 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 갖는 압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9446731B1 (en) 2015-05-01 2016-09-20 Ford Global Technologies, Llc Inflatable chamber integrated into center floor console
KR20190040429A (ko) 2017-10-10 2019-04-18 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
KR20210110249A (ko) * 2021-08-18 2021-09-07 한국이미지시스템(주) 모터 냉각용 히트파이프 및 이에 의하여 냉각되는 모터
EP4145062A1 (en) * 2021-09-07 2023-03-08 BSH Hausgeräte GmbH Heat pump system with improved compressor cooling and process for operating the heat pump system

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