KR20080011231A - 밀폐형 압축기 - Google Patents
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Abstract
흡입구(114)가 흡입관(101)의 개구부(102)에 대하여, 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름에 대하여 흡입구(114)의 상류로부터 회전자(105)의 회전 방향 측에 오프셋 배치함으로써, 저온의 냉매를 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름에 대하여 흡입구(114)의 상류로부터 공급하고, 저온의 냉매를 효율적으로 흡입구(114)로부터 흡입하여, 실린더(111)에 저온의 냉매를 공급할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공한다.
Description
본 발명은 냉장고에 사용할 수 있는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.
종래, 고효율을 목적으로 한 밀폐형 압축기에는, 흡입 머플러의 흡입구를 흡입관과 근접 대향한 것이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
이하, 도면을 참조하면서 상기 종래의 밀폐형 압축기를 설명한다.
도 4는 특허문헌 1에 기재된 종래의 밀폐형 압축기의 단면도이다. 도 5는 특허문헌 1에 기재된 종래의 밀폐형 압축기의 개구부의 축심 방향으로부터 본 요부 개략도이다.
도 4 및 도 5에 있어서, 밀폐 용기(1) 내에 수용되고 고정자(2)와 회전자(3)로 구성된 전동 요소(4)와, 전동 요소(4)에 의해 구동되는 압축 요소(5)와, 밀폐 용기(1) 내외를 연통하여 밀폐 용기(1) 내로 개방하는 개구부(6)를 갖는 흡입관(7)을 갖고, 압축 요소(5)는 회전자(3)와 함께 회전하는 축(8)과, 압축실(9)을 형성하는 실린더(10)와, 실린더(10)에 연통하는 소음 공간(11)을 형성하는 흡입 머플러(12)를 구비하고, 흡입 머플러(12)에 소음 공간(11)과 밀폐 용기(1) 내 공간을 연통하는 흡입구(13)를 형성하는 동시에 흡입구(13)의 축심과 개구부(6)의 축심이 일치하도록 배치되어 있다.
이상과 같이 구성된 밀폐형 압축기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다.
고정자(2)가 통전되고, 회전자(3)와 함께 축(8)이 회전하는 것에 의해, 외부 냉동 시스템(도시하지 않음)으로부터 흘러 온 냉매는, 흡입관(7)을 거쳐서 개구부(6)로부터 일단 밀폐 용기(1) 내로 개방되고 나서 흡입구(13)를 통해 흡입 머플러(12) 내로 흡입되어, 소음 공간(11)을 통해 실린더(10) 내에 흡입된다.
그러나, 상기 종래의 구성에서는, 밀폐 용기(1) 내의 냉매는 회전자(3)의 회전과 동일한 방향으로 회전하고 있어, 개구부(6)로부터 밀폐 용기(1) 내로 개방된 저온의 냉매는 회전자(3)의 회전 방향으로 흘러버린다. 그 때문에, 흡입구(13)를 통해 흡입 머플러(12) 내로 흡입되는 냉매는 밀폐 용기(1) 내의 고온의 냉매를 높은 비율로 흡입해버리기 때문에, 냉매의 단위 시간당의 흡입 질량(냉매 순환량)이 적어져, 충분한 효율 향상 효과를 얻을 수 없었다.
「특허문헌 1」 미국 특허 제 5,496,156 호 명세서
발명의 요약
본 발명은 냉매 순환량이 많고 높은 효율을 구비한 밀폐형 압축기를 제공한다.
본 발명의 밀폐형 압축기는, 흡입 머플러의 흡입구를 흡입관의 개구부에 대하여 회전자의 회전 방향으로 오프셋(offset) 배치한 것으로, 흡입구 전방의 냉매의 흐름에 대하여 상류측으로부터 저온의 냉매를 유입시키는 것에 의해, 저온의 냉 매의 혼합 비율을 높게 함으로써 냉매 순환량을 많게 하는 작용을 갖는다.
본 발명의 밀폐형 압축기는 냉매 순환량을 많게 할 수 있으므로, 체적 효율이 상승하여, 높은 효율을 구비한 밀폐형 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 밀폐형 압축기의 평면 단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 밀폐형 압축기의 개구부 축심 방향으로부터의 투영도,
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 밀폐형 압축기의 흡입구의 오프셋 위치와 냉동 성능의 관계도,
도 4는 종래의 밀폐형 압축기의 단면도,
도 5는 종래의 밀폐형 압축기의 개구부의 축심 방향으로부터 본 요부 개략도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 밀폐형 압축기의 평면 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 밀폐형 압축기의 개구부 축심 방향으로부터의 투영도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 흡입관(101)은 개구부(102)에서 밀폐 용기(103)에 고정되는 동시에 밀폐 용기(103) 내로 개방하고 있고, 타단은 외부 냉동 시스템(도시하지 않음)의 저압측에 접속되어 있다.
밀폐 용기(103) 내에는, 인버터 제어 장치(도시하지 않음)와 연결되어 있는 고정자(104)과 회전자(105)로 이루어지는 전동 요소(106)와, 전동 요소(106)에 의해 구동되는 압축 요소(107)가 수용되어 있다. 전동 요소(106)는 복수의 회전수로 운전된다. 또한, 밀폐 용기(103) 내에는 냉매가 충전되어 있다.
압축 요소(107)는 복수의 코일 스프링(108)에 탄성 지지되어 있고, 회전자(105)에 고정된 축(109)과, 압축실(110)을 형성하는 실린더(111)와, 소음 공간(112)을 형성하는 흡입 머플러(113)를 구비하고 있다.
밀폐 용기(103)에는, 일단이 냉동 시스템(도시하지 않음)에 연통하고, 타단이 밀폐 용기(103) 내로 개방하는 개구부(102)를 갖은 흡입관(101)이 고정되어 있다.
흡입 머플러(113)의 소음 공간(112)은 실린더(111)에 연통하고 있다. 흡입 머플러(113)의 밀폐 용기측 외벽면(115)의 면 위에는, 소음 공간(112)과 밀폐 용기(103) 내 공간을 연통하는 흡입구(114)가 밀폐 용기(103) 내측을 향해 개방하도록 형성되어 있다.
흡입구(114)는 흡입관(101)의 개구부(102)에 근접하고 있다. 흡입관(101)의 개구부(102)의 축심 방향으로부터 보면, 흡입구(114)의 중심은 개구부(102)의 중심에 대하여 회전자(105)의 회전방향 측으로 비켜 놓은 위치에 배치되어 있다[이후, 이 배치를 「오프셋 배치」라 한다].
여기에서, 회전자(105)는 도 1에 있어서 (우회전 또는 시계의 회전 방향)으로 회전한다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 개구부(102)의 개구 면적은 흡입구(114)의 개구 면적보다 크다. 개구부(102)의 축심 방향으로부터 보면, 개구부(102)와 흡입구(114)는 적어도 일부가 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 흡입 머플러(113)의 회전자(105)의 회전 방향측 측면에는, 밀폐 용기(103) 내측면 방향으로 돌출한 벽부(116)가 마련되고 있다.
이상과 같이 구성된 압축기에 대해서, 이하 그 동작·작용을 설명한다.
전동 요소(106)의 고정자(104)에 인버터 제어 기반(도시하지 않음)에 의해 통전이 되어, 회전자(105)와 축(109)이 회전한다. 이 회전에 의해, 흡입 행정시에 실린더(111) 내의 압력이 저하함으로써 밀폐 용기(103) 내의 압력이 저하한다. 그 결과, 냉동 시스템(도시하지 않음)으로부터 흡입관(101)의 개구부(102)를 통해 냉매가 밀폐 용기(103) 내로 유입한다. 이 냉매는 흡입구(114)로부터 흡입 머플러(113) 내로 흡입되고, 소음 공간(112)을 통해 실린더(111) 내에서 압축되어, 다시 냉동 시스템(도시하지 않음)으로 토출된다.
이 때, 밀폐 용기(103) 내의 냉매는 회전자(105)의 회전과 같은 방향으로 회전하고 있다. 또한, 개구부(102)로부터 밀폐 용기(103) 내로 개방된 냉매는, 밀폐 용기(103) 내의 냉매에 흘려지면서 밀폐 용기(103) 내의 냉매와 혼합해 간다.
보통, 냉동 사이클(도시하지 않음)로 되돌아온 냉매는 외기(外氣) 온도에 가까운 온도이며, 흡입관(101)의 개구부(102)에 도달한 냉매는 대체로 이 낮은 온도를 유지하고 있다. 한편, 밀폐 용기(103) 내의 냉매는 고온으로 되는 압축 요소(107)나 전동 요소(106)에 드러내어져 외기 온도보다 훨씬 고온으로 되어 있다. 그 때문에, 개구부(102)로부터 밀폐 용기(103) 내로 개방된 냉매는, 밀폐 용기(103) 내의 냉매에 흘려지면서 온도가 상승해 간다.
본 실시형태 1에서는, 흡입구(114)가 흡입관(101)의 개구부(102)에 근접하고 있고, 회전자(105)의 회전 방향측으로 오프셋 배치되어 있기 때문에, 개구부(102)의 저온의 냉매는 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름에 대하여 흡입구(114)의 상류로부터 밀폐 용기(103) 내로 개방된다. 따라서, 흘려온 저온의 냉매는 효율적으로 흡입구(114)로부터 흡입되어, 밀폐 용기(103) 내의 고온의 냉매가 흡입되는 비율을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 실린더(111)에 저온의 냉매가 효율적으로 공급되어, 밀폐형 압축기의 냉동 성능이 향상한다. 이렇게, 밀폐형 압축기의 체적 효율을 높이는 것에 의해, 높은 효율을 구비한 밀폐형 압축기가 실현된다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 밀폐형 압축기의 흡입구의 오프셋 위치와 냉동 성능의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 흡입구(114)의 위치를 흡입관(101)의 개구부(102)에 대하여 회전자(105)의 회전 방향측으로부터 반대 회전 방향측으로 순차적으로 떼어 놓으면(이 떼어 놓은 위치를 「오프셋 위치」라 한다), 냉동 성능의 피크(peak)가 존재한다. 그리고, 이 피크가 회전자(105)의 반대 회전 방향측에 떨어진 위치에 있는 것이 판명된다.
흡입구(114)의 위치를 흡입관(101)의 개구부(102)에 대하여 회전자(105)의 회전 방향측으로 크게 오프셋 배치하면, 급격하게 냉동 성능이 떨어진다. 그 이유는, 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름에 대하여 개구부(102)를 하류측에 배치하면, 대부분의 저온의 냉매가 흡입구(114)로부터 흡입되지 않고 흘려져 버리기 때문이다.
한편, 회전자(105)의 반대 회전 방향측으로 크게 오프셋 배치하면 냉동 성능이 떨어져 간다. 그 이유는, 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름에 대하여 상류측으로 크게 간격이 벌어지기 때문에, 저온의 냉매가 흡입구(114) 전방에 도달할때까지 고온의 냉매와 혼합해 온도가 상승해버리기 때문이다.
또한, 도 3에 있어서, 인버터 제어에 의한 축(109)의 회전수가 변화되어도, 냉동 성능이 가장 향상되는 개구부(102)의 오프셋 위치는 너무 크게 변화되지 않고 있다.
개구부(102)로부터 밀폐 용기(103) 내로 개방된 냉매의 흐름은, 밀폐 용기(103) 내의 냉매의 흐름에 의존한다. 따라서, 인버터 제어에 의해 복수의 회전수로 운전하면, 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐르는 방향은, 회전자(105)의 최고 회전수 운전시와 최저 회전수 운전시에서 크게 다르다. 그러나, 고회전수 운전시에서는 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름은 빠르지만, 냉매의 순환량이 많기 때문에 냉동 사이클(도시하지 않음)로 되돌아오는 냉매의 속도도 빨라져 있다. 한편, 저회전수 운전시에서는 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름은 느리지만, 냉매의 순환량이 적기 때문에 냉동 사이클(도시하지 않음)로 되돌아오는 냉매의 속도도 늦어 진다. 따라서, 냉동 성능이 가장 향상되는 개구부(102)의 오프셋 위치는 거의 일정하게 되는 것으로 추정된다.
압축 요소(107)는 코일 스프링(108)에 탄성 지지되어 있기 때문에, 압축기의 설치 상태 등의 영향으로 압축기가 기울어버리면 밀폐 용기(103) 내로 기운다. 따라서, 흡입구(114)와 개구부(102)의 상대 위치가 변화되어 버린다. 코일 스프링(108)은 압축기의 진동을 저감하기 위해 강성을 낮게 하고 있어, 흡입구(114)와 개구부(102)의 상대 위치의 변화를 막는 것은 어렵다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 흡입구(114)가 흡입관(101)의 개구부(102)에 대하여 회전자(105)의 회전 방향측으로 오프셋 배치하면, 반대 회전 방향측과 비교하여 급격하게 냉동 성능이 저하해 버린다.
그래서, 본 실시형태 1에서는, 흡입 머플러(113)의 밀폐 용기측 외벽면(115)에 흡입구(114)를 배치한다. 개구부(102)의 축심 방향으로부터 본 투영도에 있어서, 개구부(102)와 흡입구(114)가 일부 겹치도록 배치하고, 개구부(102)의 개구 면적을 흡입구(114)의 개구 면적보다 크게 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 압축기가 다소 기울어서 설치되어도, 흡입구(114)가 흡입관(101)의 개구부(102)에 대하여 회전자(105)의 회전 방향측으로 크게 오프셋 배치되는 것을 막을 수 있다. 또한, 흡입구(114)로부터 유입하지 않은 저온의 냉매가 흡입 머플러(113)의 밀폐 용기측 외벽면(115)을 냉각하고, 소음 공간(112)부 내의 냉매를 냉각할 수 있다. 따라서, 실린더(111)에 저온의 냉매가 공급된다. 그 결과, 설치 조건에 불구하고, 밀폐형 압축기의 냉동 성능을 안정하게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 1에서는, 흡입구(114)의 회전자(105)의 회전 방향측에 밀폐 용기(103) 내측면 방향으로 흡입 머플러(113)로부터 돌출한 벽부(116)가 마련되고 있다. 벽부(116)는 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름을 저해하고, 그 흐름을 느리게 한다. 따라서, 흡입구(114) 전방에 비교적 저온의 냉매가 머물고, 개구부(102)로부터 밀폐 용기(103) 내로 개방된 냉매의 온도 상승이 작아진다. 그 결과, 실린더(111)로 저온의 냉매가 공급되어, 밀폐형 압축기의 냉동 성능이 향상한다.
또, 본 실시형태 1에서는 전동 요소를 인버터로 했지만, 회전자(105)의 회전수가 일정 속도의 유도(induction)이어도 좋다. 유도이더라도, 흡입구(114) 전방의 냉매의 흐름에 맞추어, 흡입구(114)를 개구부(102)에 대하여 오프셋 배치함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 높은 효율 및 신뢰성을 구비하는 것이 가능해지므로, 에어컨, 냉동 냉장 장치 등에 사용되는 밀폐형 압축기에도 적용할 수 있다.
Claims (5)
- 밀폐 용기 내에 수용되고 고정자와 회전자로 이루어지는 전동 요소와,상기 전동 요소에 의해 구동되는 압축 요소와,상기 밀폐 용기 내외를 연통하여 상기 밀폐 용기 내로 개방하는 개구부를 갖는 흡입관을 구비하고,상기 압축 요소는,코일 스프링에 의해 탄성적으로 지지되고, 상기 회전자와 함께 회전하는 축과, 압축실을 형성하는 실린더와, 상기 실린더에 연통하는 소음 공간을 형성하는 흡입 머플러를 갖고,상기 흡입 머플러에 상기 소음 공간과 상기 밀폐 용기 내 공간을 연통하는 흡입구를 형성하는 동시에, 상기 흡입구를 상기 개구부에 대하여 상기 회전자의 회전 방향으로 오프셋 배치한밀폐형 압축기.
- 제 1 항에 있어서,상기 개구부의 축심 방향으로부터 본 투영도에 있어서, 상기 개구부와 상기 흡입구가 적어도 일부에서 겹치도록 배치된밀폐형 압축기.
- 제 1 항에 있어서,상기 흡입구의 상기 회전자의 회전 방향 측에, 상기 밀폐 용기 내측면 방향으로 돌출한 벽부를 마련한밀폐형 압축기.
- 제 1 항에 있어서,상기 흡입 머플러에 상기 밀폐 용기 내측면에 대향하는 외벽면을 형성하고, 상기 흡입구를 상기 흡입 머플러의 상기 외벽면에 배치한밀폐형 압축기.
- 제 1 항에 있어서,상기 개구부의 개구 면적을 상기 흡입구의 개구 면적보다 크게 한밀폐형 압축기.
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