KR20080068441A

KR20080068441A - 용량가변 회전압축기

Info

Publication number: KR20080068441A
Application number: KR1020070006259A
Authority: KR
Inventors: 최지훈; 박정일; 강정훈; 장필수; 조경래; 최진규; 서형준; 이인주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-23
Also published as: US7775782B2; CN101225820A; US20080175736A1; CN101225820B

Abstract

베인과 롤러의 충돌소음을 줄일 수 있는 용량가변 회전압축기를 개시한다.

이 용량가변 회전압축기는 압축실을 갖춘 하우징과, 압축실의 반경방향으로 진퇴하며 압축실을 구획하는 베인과, 베인의 동작 안내를 위해 하우징에 형성된 베인안내홈과, 용량가변을 위해 베인의 동작을 제어하는 베인제어장치를 포함하고, 베인제어장치는 베인안내홈에 토출압력과 흡입압력을 선택적으로 인가하도록 유로를 전환하는 제어밸브와, 베인안내홈과 제어밸브를 연통시키는 연결유로와, 압축기 토출 측과 제어밸브를 연통시키는 고압유로와, 압축기 흡입 측과 제어밸브를 연통시키는 저압유로와, 베인안내홈에 인가되는 초기 토출압력의 저감을 위해 고압유로와 연결유로 중 적어도 하나에 유로가 축소되도록 마련된 교축부를 포함한다.

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 5, 도 6, 도 7, 도 8은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 베인제어장치 교축부의 다른 실시 형태들을 나타낸 것이다.

* 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: 제어밸브,

80,110,120,130: 교축부, 81,111: 교축관,

131: 교축밸브.

본 발명은 용량가변 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베인의 구속 및 구속해제를 통하여 압축용량을 가변시킬 수 있는 용량가변 회전압축기에 관한 것이다.

베인의 동작제어를 통하여 압축용량을 가변시키는 용량가변 회전압축기는 대한민국 등록특허공보 10-621026호(2006년 9월 15일 공고)에 개시되어 있다.

위 공보의 회전압축기는 상측의 압축실을 구획하는 제1베인과, 하측의 압축실을 구획하는 제2베인을 구비하고, 제2베인을 선택적으로 구속하거나 구속해제 함으로써 압축용량을 가변시키는 베인제어장치를 구비한다. 베인제어장치는 제2베인의 배압공간에 연결된 연결관, 연결관에 연결되는 고압관, 연결관에 연결되는 저압관, 그리고 관들의 연결지점에 설치되는 3방밸브 형태의 배압절환밸브를 포함한다.

베인제어장치는 배압절환밸브의 절환동작에 의해 제2베인의 배압공간에 흡입압력이 인가되어 제2베인이 구속되도록 하거나 배압공간에 토출압력이 인가되어 제2베인의 진퇴가 이루어지도록 한다.

그러나 이러한 회전압축기는 제2베인이 후퇴한 상태(정지 상태)를 유지하다가 제2베인의 배압공간으로 토출압력이 인가될 경우 제2베인이 토출압력에 의해 압축실 쪽으로 이동하면서 롤러와 충돌하기 때문에 충돌소음이 생기는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 베인과 롤러의 충돌소음을 줄일 수 있도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 압축실을 갖춘 하우징과, 상기 압축실의 반경방향으로 진퇴하며 상기 압축실을 구획하는 베인과, 상기 베인의 동작 안내를 위해 상기 하우징에 형성된 베인안내홈과, 용량가변을 위해 상기 베인의 동작을 제어하는 베인제어장치를 포함하고, 상기 베인제어장치는 상기 베인안내홈에 토출압력과 흡입압력을 선택적으로 인가하도록 유로를 전환하는 제어밸브와, 상기 베인안내홈과 상기 제어밸브를 연통시키는 연결유로와, 상기 압축기 토출 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 고압유로와, 상기 압축기 흡입 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 저압유로와, 상기 베인안내홈에 인가되는 초기 토출압력의 저감을 위해 상기 고압유로와 상기 연결유로 중 적어도 하나에 유로가 축소되도록 마련된 교축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 베인제어장치는 상기 연결유로의 형성을 위한 연결관과, 상기 고압유로의 형성을 위한 고압관과, 상기 저압유로의 형성을 위한 저압관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 매입되며 상기 고압관 또는 상기 저압관의 내경보다 작은 내경을 갖춘 교축관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 관경이 축소되도록 성형된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 연결되며 상기 고압관 또는 상기 저압관의 내경보다 작은 내경을 갖춘 교축관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 설치되며 유로의 개도를 조절할 수 있는 교축밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 상기 제1 및 제2압축실의 반경방향으로 진퇴하며 상기 제1 및 제2압축실을 각각 구획하는 제1 및 제2베인과, 상기 제1 및 제2베인의 동작 안내를 위해 상기 하우징에 형성된 제1 및 제2베인안내홈과, 용량가변을 위해 상기 제1베인의 동작을 제어하는 베인제어장치를 포함하고, 상기 베인제어장치는 상기 제1베인안내홈에 토출압력과 흡입압력을 선택적으로 인가하도록 유로를 전환하는 제어밸브와, 상기 제1베인안내홈과 상기 제어밸브를 연통시키는 연결유로와, 상기 압축기 토출 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 고압유로와, 상기 압축기 흡입 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 저압유로와, 상기 제1베인안내홈에 인가되는 초기 토출압력 의 저감을 위해 상기 고압유로와 상기 연결유로 중 적어도 하나에 유로가 축소되도록 마련된 교축부를 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 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 설치된 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 제2롤러(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, 대체로 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 제1베인(43)의 후단을 수용하는 밀폐실(46)이 형성된다. 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 제1베인(43)을 구속하거나 구속을 해제함으로써 제1압축실(31) 쪽에서 압 축 또는 공회전이 이루어지도록 하여 압축용량을 가변시킬 수 있도록 한다. 베인제어장치(60)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

제1바디(33)와 제2바디(34)에는 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 내부로 가스가 유입될 수 있도록 흡입관들(71,72)과 연결되는 흡입구들(73, 도 2참조)과, 각 압축실(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)로 안내된다.

베인제어장치(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 유로를 전환하는 제어밸브(64), 제1베인안내홈(44)과 제어밸브(64)를 연결하는 연결관(61), 토출배관(77)과 제어밸브(64)를 연결하는 고압관(62), 그리고 흡입배관(70)과 제어밸브(64)를 연결하는 저압관(63)을 포함한다. 제어밸브(64)는 연결관(61)이 고압관(62)과 저압관(63)에 선택적으로 연통될 수 있도록 유로를 전환함으로써 제1베인안내홈(44) 후방의 밀폐실(46)로 흡입압력과 토출압력이 선택적으로 인가될 수 있도록 한다.

베인제어장치(60)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 고압관(62)이 연결관(61)과 연통하도록 제어밸브(64)가 동작할 때는 밀폐실(46)에 토출압력이 가해진다. 따라서 이때는 제1베인(43)이 토출압력에 의해 제1압축실(31) 쪽으로 밀리므로 제1베인(43)이 제1롤 러(42)의 편심 회전에 따라 진퇴한다. 반면 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 저압관(63)이 연결관(61)과 연통하도록 제어밸브(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)을 구속하거나 구속 해제하도록 제어함으로써 제1압축실(31) 쪽에서 압축 또는 공회전이 이루어지도록 할 수 있어 압축용량을 가변시킬 수 있다. 즉 제1베인안내홈(44) 후방에 토출압력을 인가하여 제1베인(43)의 진퇴가 이루어지도록 하면, 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 모두에서 압축동작이 이루어지므로 대용량의 압축이 이루어진다. 반면 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 제1베인안내홈(44)에 흡입압력을 인가하여 제1베인(43)을 구속하면, 제1압축실(31)에서 공회전이 이루어지고, 제2압축실(32)에서만 압축동작이 이루어지므로 압축용량이 감소한다.

또 베인제어장치(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1베인안내홈(44)으로 인가되는 초기 토출압력을 저감시키기 위해 고압관(62)에 마련된 교축(絞縮)부(80)를 구비한다. 교축부(80)는 고압관(62)에 매입되며 그 내경이 고압관(62)의 내경보다 작아 유로를 축소시키는 교축관(81)으로 이루어진다.

이러한 구성은 도 3에 도시한 바와 같이, 제1베인(43)이 후퇴한 상태를 유지하다가 도 1에 도시한 바와 같이, 제1베인안내홈(44)의 밀폐실(46)로 토출압력을 인가하게 될 경우 토출가스가 교축관(81)의 협소유로를 통과하면서 압력이 낮아지도록 하고, 이를 통해 제1베인안내홈(44)에 인가되는 초기 토출압력이 저감되도록 한 것이다. 제1베인안내홈(44)으로 인가되는 초기 토출압력이 저감되면, 제1베인(43)의 동작 초기에 제1베인(43)이 제1롤러(42) 쪽으로 이동하여 부딪히는 힘이 약해지므로 제1베인(43)과 제1롤러(42)의 충돌에 따른 소음을 저감시킬 수 있다. 이러한 기능이 원활하도록 교축관(81)의 내경은 1.0~1.5mm정도로 하는 것이 좋고, 교축관(81)의 길이는 대략 30~40mm정도로 하는 것이 좋다.

도 5는 교축부가 고압관(62)과 연결관(61)의 내부에 각각 매입되도록 설치된 제1교축관(81)과 제2교축관(82)으로 구성된 경우를 나타낸 것이다. 교축부는 압축기의 토출 측으로부터 제1베인안내홈(44)으로 토출압력이 유입되는 경로에 마련되면 되는 것이므로 고압관(62)과 연결관(61) 중 어느 하나에 마련되거나 도 5의 예처럼 고압관(62)과 연결관(61) 모두에 마련될 수 있다. 도 5의 예처럼 고압관(62)과 연결관(61)에 각각 제1 및 제2교축관(82,83)이 설치되는 형태는 제1베인안내홈(44)으로 인가되는 초기 토출압력을 더욱 저감시킬 수 있으므로 제1베인(43)의 충돌소음 저감효과를 더욱 높일 수 있다. 실험결과 이러한 구성은 교축부가 없는 종래 압축기와 비교할 때 제1베인(43)의 충돌에 따른 소음을 대략 5dB정도 저감시킬 수 있었다.

도 6, 도 7, 도 8은 교축부의 다른 실시형태들을 각각 나타낸 것이다. 도 6의 교축부(110)는 교축관(111)의 양단이 용접에 의해 고압관(62) 또는 연결관(61)과 연결되는 형태이고, 도 7의 교축부(120)는 고압관(62) 또는 연결관(61)의 관경이 축소되도록 성형된 형태이다. 도 8의 교축부(130)는 고압관(62) 또는 연결관(61)에 개도조절이 가능한 교축밸브(131)를 설치한 형태이다. 도 8의 교축밸 브(131)는 수동 또는 전동방식으로 유로의 개도를 조절함으로써 제1베인안내홈(44)에 인가되는 초기 토출압력을 조절할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 베인제어장치의 고압관과 연결관 중 적어도 하나에 마련된 교축부를 통하여 베인안내홈으로 인가되는 초기 토출압력을 저감시킬 수 있기 때문에 베인과 롤러의 충돌소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

압축실을 갖춘 하우징과, 상기 압축실의 반경방향으로 진퇴하며 상기 압축실을 구획하는 베인과, 상기 베인의 동작 안내를 위해 상기 하우징에 형성된 베인안내홈과, 용량가변을 위해 상기 베인의 동작을 제어하는 베인제어장치를 포함하는 용량가변 회전압축기에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 베인안내홈에 토출압력과 흡입압력을 선택적으로 인가하도록 유로를 전환하는 제어밸브와, 상기 베인안내홈과 상기 제어밸브를 연통시키는 연결유로와, 상기 압축기 토출 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 고압유로와, 상기 압축기 흡입 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 저압유로와, 상기 베인안내홈에 인가되는 초기 토출압력의 저감을 위해 상기 고압유로와 상기 연결유로 중 적어도 하나에 유로가 축소되도록 마련된 교축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제1항에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 연결유로의 형성을 위한 연결관과, 상기 고압유로의 형성을 위한 고압관과, 상기 저압유로의 형성을 위한 저압관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제2항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 매입되며 상기 고압관 또는 상기 저압관의 내경보다 작은 내경을 갖춘 교축관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제2항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 관경이 축소되도록 성형된 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제2항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 연결되며 상기 고압관 또는 상기 저압관의 내경보다 작은 내경을 갖춘 교축관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제2항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 설치되며 유로의 개도를 조절할 수 있는 교축밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
상호 구획된 제1 및 제2압축실을 갖춘 하우징과, 상기 제1 및 제2압축실의 반경방향으로 진퇴하며 상기 제1 및 제2압축실을 각각 구획하는 제1 및 제2베인과, 상기 제1 및 제2베인의 동작 안내를 위해 상기 하우징에 형성된 제1 및 제2베인안내홈과, 용량가변을 위해 상기 제1베인의 동작을 제어하는 베인제어장치를 포함하는 용량가변 회전압축기에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 제1베인안내홈에 토출압력과 흡입압력을 선택적으로 인가하도록 유로를 전환하는 제어밸브와, 상기 제1베인안내홈과 상기 제어밸브를 연통시키는 연결유로와, 상기 압축기 토출 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 고압유로와, 상기 압축기 흡입 측과 상기 제어밸브를 연통시키는 저압유로와, 상기 제1베인안내홈에 인가되는 초기 토출압력의 저감을 위해 상기 고압유로와 상기 연결유로 중 적어도 하나에 유로가 축소되도록 마련된 교축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제7항에 있어서,

상기 베인제어장치는 상기 연결유로의 형성을 위한 연결관과, 상기 고압유로의 형성을 위한 고압관과, 상기 저압유로의 형성을 위한 저압관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제8항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 매입되며 상기 고압관 또는 상기 저압관의 내경보다 작은 내경을 갖춘 교축관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제8항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 관경이 축소되도록 성형된 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제8항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 연결되며 상기 고압관 또는 상기 저압관의 내경보다 작은 내경을 갖춘 교축관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
제8항에 있어서,

상기 교축부는 상기 고압관과 상기 연결관 중 적어도 하나에 설치되며 유로의 개도를 조절할 수 있는 교축밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.