KR20080016349A - 용량가변 회전압축기 - Google Patents

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최지훈
조경래
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삼성전자주식회사
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Abstract

베인의 구속동작을 신속히 수행할 수 있고, 베인의 동작제어에 따른 소음을 방지할 수 있는 용량가변 회전압축기를 개시한다. 이 용량가변 회전압축기는 압축실을 갖춘 하우징과, 압축실의 반경방향으로 진퇴하는 베인과, 하우징에 형성된 베인안내홈과, 흡입압력과 토출압력을 이용하여 베인의 구속을 제어하는 베인제어장치를 포함하고, 베인안내홈은 베인의 후단부를 수용하며 베인제어장치의 유로와 연통된 밀폐실을 포함하며, 밀폐실은 내부용적 최소화를 위해 베인의 후단부 외형과 대응하는 내면을 구비한다.

Description

용량가변 회전압축기{VARIABLE CAPACITY ROTARY COMPRESSOR}
도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기를 나타낸 단면도로, 제1압축실에서 압축동작이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기를 나타낸 단면도로, 제1압축실에서 공회전이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 밀폐실 구조를 상세히 도시한 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 밀폐용기, 20: 전동요소,
21: 회전축, 30: 압축요소,
31: 제1압축실, 32: 제2압축실,
35: 중간판, 43: 제1베인,
44: 제1베인안내홈, 46: 밀폐실,
53: 제2베인, 54: 제2베인안내홈,
56: 제2밀폐실, 60: 베인제어장치,
61: 연결관, 62: 고압관,
63: 저압관, 64: 개폐밸브.
본 발명은 용량가변 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베인의 구속 및 구속해제를 통하여 압축용량을 가변시킬 수 있는 용량가변 회전압축기에 관한 것이다.
베인의 진퇴동작 제어를 통하여 압축용량을 가변시키는 용량가변 회전압축기는 대한민국 공개특허공보 2004-5336호 및 대한민국 공개특허공보 2004-78308호에 개시되어 있다.
공개특허공보 2004-5336호의 회전압축기는 흡입압력과 토출압력의 차를 이용해 베인의 진퇴범위를 가변시킴으로써 압축용량을 조절하는 조절수단을 갖추고 있다. 조절수단은 밀폐용기 외면에 결합된 조절실린더와, 조절실린더 내에 진퇴 가능하게 설치되며 연결부재를 통하여 베인과 연결된 조절피스톤과, 조절피스톤을 진퇴시켜 베인의 진퇴범위를 조절하도록 조절실린더 내에 흡입압력 또는 토출압력이 선택적으로 가해지도록 하는 유로가변밸브를 포함한다.
그러나 이 회전압축기는 밀폐용기 외면에 장착되는 조절실린더와 조절실린더 내에 설치되는 조절피스톤 등을 포함하는 것이기 때문에 베인의 동작제어를 위한 장치의 구성이 복잡하였다.
공개특허공보 2004-78308호의 회전압축기는 베인이 상부의 제1베인과 하부의 제2베인으로 이루어지고 제1베인을 선택적으로 구속하는 베인구속장치를 갖추고 있다. 베인구속장치는 하우징의 외측에 설치되는 실린더, 흡입압력과 토출압력에 의해 실린더 내에서 진퇴하는 피스톤, 피스톤의 진퇴에 따라 제1베인을 구속하거나 구속 해제하는 걸림부재를 포함한다.
그러나 이 회전압축기도 하우징의 외측에 장착되는 실린더 및 실린더 내부에 설치되는 피스톤, 피스톤에 결합되는 걸림부재 등을 포함하기 때문에 베인의 동작제어를 위한 장치의 구성이 복잡하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 베인의 동작제어를 위한 장치를 종래보다 단순화할 수 있도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 베인의 구속동작을 신속히 수행할 수 있고, 베인의 동작제어에 따른 소음을 방지할 수 있도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 압축실을 갖춘 하우징과, 상기 압축실의 반경방향으로 진퇴하는 베인과, 상기 하우징에 형성된 베인안내홈과, 흡입압력과 토출압력을 이용하여 상기 베인의 구속을 제어하는 베인제어장치를 포함하고, 상기 베인안내홈은 상기 베인의 후단부를 수용하며 상기 베인제어장치의 유로와 연통된 밀폐실을 포함하며, 상기 밀폐실은 내부용적 최소화를 위해 상기 베인의 후단부 외형과 대응하는 내면을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 베인제어장치는 상기 밀폐실과 직접 통하도록 연결된 연결관과, 상기 연결관과 상기 압축기의 토출 측을 연결하는 고압관과, 상기 연결관과 상기 압축기의 흡입 측을 연결하는 저압관과, 상기 저압관과 상기 고압관이 상기 연결관에 선택적으로 연통되도록 하는 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 개폐밸브는 상기 고압관, 상기 저압관, 상기 연결관에 연결되는 삼방밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 상기 제1 및 제2압축실의 반경방향으로 각각 진퇴하는 제1 및 제2베인과, 상기 제1 및 제2베인의 진퇴 안내를 위해 상기 하우징에 형성된 제1 및 제2베인안내홈과, 흡입압력과 토출압력을 이용하여 상기 제1베인의 구속을 제어하는 베인제어장치를 포함하고, 상기 제1베인안내홈은 상기 제1베인의 후단을 수용하며 상기 베인제어장치의 유로와 연통된 밀폐실을 포함하고, 상기 밀폐실은 내부용적 최소화를 위해 상기 제1베인의 후단부 외형과 대응하는 내면을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 밀폐용 기(10)의 내측 상부에 설치된 전동요소(20), 밀폐용기(10)의 내측 하부에 설치되며 전동요소(20)와 회전축(21)을 통해 연결된 압축요소(30)를 구비한다.
전동요소(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정된 원통형 고정자(22)와, 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되고 중심부가 회전축(21)에 결합된 회전자(23)를 포함한다. 전동요소(20)는 전원을 인가할 때 회전자(23)가 회전함으로써 회전축(21)에 의해 연결된 압축요소(30)를 구동시킨다.
압축요소(30)는 상호 구획된 상부의 제1압축실(31)과 하부의 제2압축실(32)을 갖춘 하우징과, 제1 및 제2압축실(31,32) 내에 각각 마련되며 회전축(21)에 의해 동작하는 제1 및 제2압축유닛(40,50)을 포함한다.
압축요소(30)의 하우징은 제1압축실(31)이 형성된 상부의 제1바디(33), 제2압축실(32)이 형성되며 제1바디(33)의 하부에 설치된 제2바디(34), 제1압축실(31)과 제2압축실(32)의 구획을 위해 제1 및 제2바디(33,34) 사이에 설치된 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)의 중심을 관통하며 제1 및 제2압축실(31,32) 내부의 압축유닛들(40,50)에 연결된다.
제1 및 제2압축유닛(40,50)은 제1 및 제2압축실(31,32)의 회전축(21)에 각각 마련된 제1 및 제2편심부(41,51), 제1 및 제2압축실(31,32)의 내면과 접하여 회전하도록 제1 및 제2편심부(41,51)의 외면에 각각 회전 가능하게 결합된 제1 및 제2 롤러(42,52)를 포함한다. 제1편심부(41)와 제2편심부(51)는 균형을 유지하도록 편심방향이 상호 반대로 배치된다.
제1 및 제2압축유닛(40,50)은 제1 및 제2롤러(42,52)의 회전에 따라 각 압축실(31,32)의 반경방향으로 진퇴하면서 각 압축실(31,32)을 구획하는 제1베인(43)과 제2베인(53)을 포함한다. 제1베인(43)과 제2베인(53)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 각 압축실(31,32)의 반경방향으로 길게 형성된 제1 및 제2베인안내홈(44,54)에 수용되어 진퇴가 안내된다. 제2베인안내홈(54) 내에는 제2베인(53)이 제2압축실(32)을 구획할 수 있도록 제2베인(53)을 제2롤러(52) 쪽으로 가압하는 베인스프링(55)이 설치된다.
제1베인안내홈(44) 후방에는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)의 후단을 수용하는 밀폐실(46)이 형성된다. 이 밀폐실(46)은 중간판(35) 및 제1플랜지(36)에 의하여 밀폐용기(10) 내부공간과 구획된다.
또 본 발명은 밀폐실(46)에 흡입압력을 인가함으로써 제1베인(43)을 후퇴시킨 상태에서 구속하거나 밀폐실(46)에 토출압력을 인가함으로써 제1베인(43)의 진퇴가 이루어지도록 하는 베인제어장치(60)를 구비한다. 베인제어장치(60)는 이러한 방식으로 제1베인(43)을 구속하거나 구속을 해제함으로써 제1압축실(31) 쪽에서 압축 또는 공회전이 이루어지도록 하여 압축용량을 가변시킬 수 있도록 한다. 베인제어장치(60)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
제1바디(33)와 제2바디(34)에는 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 내부로 가스가 유입될 수 있도록 흡입관들(71,72)과 연결되는 흡입구들(73)과, 각 압축 실(31,32) 내부에서 압축된 가스가 밀폐용기(10) 내부로 토출되도록 하는 토출구들(75,76)이 형성된다. 따라서 압축기가 가동될 때 밀폐용기(10) 내부는 토출구들(75,76)을 통해 배출되는 압축가스에 의해 고압으로 유지되고, 밀폐용기(10) 내부의 압축가스는 밀폐용기(10) 상부에 마련된 토출배관(77)을 통해 외부로 배출된다. 흡입되는 가스는 어큐뮬레이터(78)를 거친 후 흡입관들(71,72)을 통해 각 압축실(31,32)의 흡입구로 안내된다.
베인제어장치(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1베인안내홈(44) 후방의 밀폐실(46)과 직접 통하도록 연결된 연결관(61), 연결관(61)과 토출배관(77)을 연결하는 고압관(62), 연결관(61)과 흡입배관(70)을 연결하는 저압관(63), 고압관(62)과 저압관(63)이 연결관(61)에 선택적으로 연통되도록 하는 개폐밸브(64)를 포함한다. 개폐밸브(64)는 연결관(61), 고압관(62), 저압관(63)이 연결되는 지점에 설치되는 전동식 삼방밸브로 이루어진다. 연결관(61)의 출구는 밀폐실(46) 후방에 형성된 연통유로(47)와 직접 연결된다. 이는 밀폐실(46)이 제1베인안내홈(44) 후방공간에 의해 이루어지고, 연결관(61)이 밀폐실(46)과 직접 연통하도록 함으로써 종래보다 베인제어장치의 구성을 단순화할 수 있도록 한 것이다.
베인제어장치(60)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 고압관(61)이 연결관(61)과 연통하도록 개폐밸브(64)가 동작할 때는 밀폐실(46)에 토출압력이 가해진다. 따라서 이때는 제1베인(43)이 토출압력에 의해 제1압축실(31) 쪽으로 밀리므로 제1베인(43)이 제1롤러(42)의 편심 회전에 따라 진퇴한다. 반면 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 저압 관(63)이 연결관(61)과 연통하도록 개폐밸브(64)가 동작할 때는 밀폐실(46)에 흡입압력이 가해진다. 따라서 이때는 제1베인(43)이 후퇴한 상태에서 정지되므로 제1압축실(31)에서 공회전이 이루어진다.
이처럼 본 발명은 베인제어장치(60)를 통하여 제1베인(43)의 구속을 제어함으로써 제1압축실(31) 쪽에서 압축 또는 공회전이 이루어지도록 할 수 있고, 이를 통해 압축용량을 가변시킬 수 있다. 즉 제1베인안내홈(44) 후방의 밀폐실(46)에 토출압력을 인가하여 제1베인(43)의 진퇴가 이루어지도록 하면, 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 모두에서 압축동작이 이루어지므로 대용량의 압축이 이루어진다. 반면 밀폐실(46)에 흡입압력을 인가하여 제1베인(43)을 구속하면, 제1압축실(31)에서 공회전이 이루어지고, 제2압축실(32)에서만 압축동작이 이루어지므로 압축용량은 감소한다.
한편 제1베인안내홈(44) 후방에 형성되는 밀폐실(46)은 도 5에 도시한 바와 같이, 그 내면의 형상이 제1베인(43)의 후단부 외형과 동일하게 이루어진다. 즉 밀폐실(46)은 그 폭이 제1베인(43)의 폭과 동일하게 형성되고, 후단부 형상도 제1베인(43) 후단의 곡면부(43a)와 대응하는 곡면(46a)으로 이루어진다. 이러한 구성은 도 4에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)이 후퇴할 때 제1베인(43)의 후단과 밀폐실(46)의 내면(46a)이 밀착될 수 있도록 함으로써 밀폐실(46)의 내부용적을 최소화하여 밀폐실(46) 내에 수용되는 가스의 양을 최소화할 수 있도록 한 것이다.
이처럼 밀폐실(46)의 용적을 작게 하면 밀폐실(46) 내부에 수용되는 가스의 양이 적기 때문에 밀폐실(46) 내부의 가스를 빠르게 배출시킬 수 있다. 따라서 압 축용량의 가변을 위해 제1베인(43)을 구속할 때 제1베인(43)을 빠르게 후퇴시켜 구속할 수 있다. 따라서 용량가변제어를 신속히 수행할 수 있다. 특히 이러한 구성은 제1베인(43)을 빠르게 후퇴시켜 구속할 수 있기 때문에 제1베인(43)이 후퇴하는 과정에서 제1롤러(42)와 제1베인(43)의 충돌에 따른 소음을 방지할 수 있고, 후퇴과정에서 제1베인(43)이 떨리는 채터링(Chattering)현상도 방지할 수 있다. 또 밀폐실(46)을 작게 하면, 연결관(61) 등의 직경을 줄일 수 있고 개폐밸브(64)도 작은 것을 채용할 수 있기 때문에 베인제어장치(60)의 제조비용도 줄일 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 베인안내홈의 후방에 밀폐실이 형성되고, 베인제어장치의 연결관이 밀폐실과 직접 통하도록 연결되는 구조이기 때문에 베인제어장치의 구성을 종래보다 단순화할 수 있으면서도 베인의 구속 및 구속해제를 위한 제어를 신뢰성 있게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 베인 후단부와 밀폐실의 내면이 대응하는 형상으로 마련되어 밀폐실의 용적을 최소화할 수 있기 때문에 베인의 구속제어를 수행할 때 밀폐실의 가스를 신속히 배출시킬 수 있다. 따라서 베인의 구속제어를 수행할 때 베인을 빠르게 후퇴시켜 구속할 수 있기 때문에 용량가변제어를 신속히 수행할 수 있고, 베인과 롤러의 충돌에 따른 소음 및 베인의 떨림에 의한 소음을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 밀폐실의 용적이 작기 때문에 직경이 작은 연결관 및 크기가 작은 개폐밸브를 채용하면서도 베인의 구속제어를 신속히 수행할 수 있는 효과가 있다. 또 연결관 및 개폐밸브를 소형화할 수 있기 때문에 베인제어장치의 구성을 위한 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 압축실을 갖춘 하우징과, 상기 압축실의 반경방향으로 진퇴하는 베인과, 상기 하우징에 형성된 베인안내홈과, 흡입압력과 토출압력을 이용하여 상기 베인의 구속을 제어하는 베인제어장치를 포함하는 용량가변 회전압축기에 있어서,
    상기 베인안내홈은 상기 베인의 후단부를 수용하며 상기 베인제어장치의 유로와 연통된 밀폐실을 포함하고, 상기 밀폐실은 내부용적 최소화를 위해 상기 베인의 후단부 외형과 대응하는 내면을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베인제어장치는 상기 밀폐실과 직접 통하도록 연결된 연결관과, 상기 연결관과 상기 압축기의 토출 측을 연결하는 고압관과, 상기 연결관과 상기 압축기의 흡입 측을 연결하는 저압관과, 상기 저압관과 상기 고압관이 상기 연결관에 선택적으로 연통되도록 하는 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 개폐밸브는 상기 고압관, 상기 저압관, 상기 연결관에 연결되는 삼방밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  4. 상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 상기 제1 및 제2압축실의 반경방향으로 각각 진퇴하는 제1 및 제2베인과, 상기 제1 및 제2베인의 진퇴 안내를 위해 상기 하우징에 형성된 제1 및 제2베인안내홈과, 흡입압력과 토출압력을 이용하여 상기 제1베인의 구속을 제어하는 베인제어장치를 포함하고,
    상기 제1베인안내홈은 상기 제1베인의 후단을 수용하며 상기 베인제어장치의 유로와 연통된 밀폐실을 포함하고, 상기 밀폐실은 내부용적 최소화를 위해 상기 제1베인의 후단부 외형과 대응하는 내면을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베인제어장치는 상기 밀폐실과 직접 통하도록 연결된 연결관과, 상기 연결관과 상기 압축기의 토출 측을 연결하는 고압관과, 상기 연결관과 상기 압축기의 흡입 측을 연결하는 저압관과, 상기 저압관과 상기 고압관이 상기 연결관에 선택적으로 연통되도록 하는 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 개폐밸브는 상기 고압관, 상기 저압관, 상기 연결관에 연결되는 삼방밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112211819A (zh) * 2019-07-12 2021-01-12 上海海立电器有限公司 一种旋转式压缩机以及方法

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