KR20090040152A - 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더조립체의 압축공간과 흡입측이 선택적으로 연통되도록 상기 밀폐용기의 외부에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 상기 압축공간의 냉매를 흡입측으로 바이패스 시켜 압축기의 용량을 가변할 수 있도록 함으로써, 고가의 인버터 모터를 사용하지 않고도 압축기의 용량을 용이하면서도 정확하게 가변시킬 수 있다.

바이패스 구멍, 바이패스 관, 바이패스 밸브, 파워운전, 세이빙운전

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 압축기는 외부를 둘러싸는 밀폐용기의 내측 상부에는 고정자와 회전자로 구성되는 전동기구부가 설치되어 있다. 그리고 상기 밀폐용기의 내측 하부에는 상기 회전자의 내경에 압입, 고정되고 그 하부에는 편심부가 형성된 크랭크축과, 상기 크랭크축의 하부에는 그 크랭크축의 편심부를 수용하는 실린더와, 상기 편심부에 삽입되어 크랭크축의 회전에 의해 상기 실린더의 내경을 접하면서 회전하는 롤링피스톤과, 상기 실린더의 일측에 상기 롤링피스톤과 축방향으로 선접촉되게 결합되어 상기 실린더의 내부를 흡입영역과 압축영역으로 구분하는 베인을 포함한 압축기구부가 설치되어 있다.

상기와 같은 로터리 압축기는 전류가 인가되어 회전자가 회전하게 되면 그 회전자에 압입된 크랭크축의 회전에 의해 롤링피스톤이 상기 실린더의 내주면을 내접하면서 선회운동을 하게 되고, 그 롤링피스톤의 선회운동에 의해 상기 베인이 상기 롤링피스톤에 의해 축방향으로 전후진 운동을 하면서 상기 실린더의 흡입영역으로 흡입된 냉매를 압축하여 상기 실린더의 압축영역에서 상기 밀폐용기의 내부공간 으로 토출하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 로터리 압축기에서는, 주로 인버터 모터를 채용하여 압축기의 용량을 가변시키는 방식이 알려져 있으나, 이는 인버터 모터를 제어하기 위한 드라이버의 비용이 상승하고 제어기술이 난해하여 널리 상용화되는 데는 한계가 있었다.

본 발명은 종래의 로터리 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로 저비용으로도 에너지 효율(SEER)을 높일 수 있는 로터리 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되는 실린더조립체와, 그 실린더조립체의 압축공간에서 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 그 롤링피스톤에 접촉되어 직선운동을 하면서 상기 압축공간을 흡입영역과 압축영역으로 구분하는 베인을 가지는 압축기구부; 및 상기 실린더조립체의 압축공간과 흡입측이 선택적으로 연통되도록 상기 밀폐용기의 외부에 설치되고, 압축기의 운전모드에 따라 상기 압축공간에서 압축되는 냉매를 흡입측으로 바이패스 시키는 용량가변부;를 포함한 로터리 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 로터리 압축기는, 실린더조립체의 압축공간과 흡입측이 선택적으로 연통되도록 상기 밀폐용기의 외부에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 상기 압축공간의 냉매를 흡입측으로 바이패스 시켜 압축기의 용량을 가변할 수 있도록 함으로써, 고가의 인버터 모터를 사용하지 않고도 압축기의 용량을 용이하면서도 정확하게 가변시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 로터리 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 로터리 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 밀폐용기(10)와, 상기 밀폐용기(10)의 상측에 설치되어 회전력을 발생하는 전동기구부(20)와, 상기 밀폐용기(10)의 하측에 설치되어 상기 전동기구부(20)에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 압축기구부(30)와, 상기 압축기구부(30)의 압축공간(V)에서 압축되는 냉매의 일부를 선택적으로 바이패스 시키는 용량가변부(40)를 포함한다. 그리고 상기 가스흡입관(SP)에는 상기 압축기구부(30)로 흡입되는 냉매에서 액냉매와 오일을 분리하도록 설치되는 어큐뮬레이터(50)가 더 포함된다.

상기 전동기구부(20)는 상기 밀폐용기(10)의 내부에 고정되어 외부에서 전원이 인가되는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)의 내부에 일정 공극을 두고 배치되어 상기 고정자(21)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(22)와, 상기 회전자(22)에 결합되어 회전력을 상기 압축기구부(30)로 전달하는 회전축(23)으로 이루어진다. 상기 회전축(23)은 그 하반부에 돌출되어 상기 압축공간(V)에 수용되는 편심부(23a)가 형성되고, 상기 편심부(23a)에는 후술할 압축기구부(30)의 롤링피스톤(34)이 회전 가능하게 삽입된다.

상기 압축기구부(30)는 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 밀폐용기(10)의 내부에 설치되는 실린더(31)와, 상기 실린더(31)의 상하 양측을 복개하여 함께 압축공간(V)을 가지는 실린더조립체를 이루고 상기 회전축(23)을 반경방향으로 지지하는 상부베어링플레이트(이하, 상부베어링)(32) 하부베어링플레이트(이하, 하부베어링)(33)와, 상기 회전축(23)의 편심부(23a)에 회전 가능하게 결합되어 상기 실린더(31)의 압축공간(V)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(34)과, 상기 롤링피스톤(34)의 외주면에 압접되도록 상기 실린더(31)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 실린더(31)의 압축공간(V)을 흡입영역과 압축영역으로 구획하는 베인(35)과, 상기 베인(35)의 후방측이 탄력 지지되도록 압축코일스프링으로 된 베인지지스프링(36)과, 상기 상부베어링(32)에 구비된 토출구(32a) 선단에 개폐 가능하게 결합되어 상기 압축공간(V)에서 토출되는 냉매의 토출을 조절하는 토출밸브(37)와, 상기 토출밸브(37)가 수용되어 상기 상부베어링(32)에 결합되는 머플러(38)로 이루어진다.

상기 실린더(31)는 도 2에서와 같이 환형으로 형성되어 그 중앙에 상기 압축공간(V)이 형성되고, 상기 실린더(31)의 일측에는 상기 베인(35)이 미끄러지게 삽입되도록 반경방향으로 베인슬롯(31a)이 형성되며, 상기 베인슬롯(31a)의 원주방향 일측에는 상기 가스흡입관(SP)이 연결되어 냉매가 상기 압축공간(V)으로 흡입되도록 안내하는 흡입구(31b)가 반경방향으로 형성되고, 상기 베인슬롯(31a)을 중심으로 상기 흡입구(31b)의 반대쪽에는 상기 상부베어링(32)의 토출구(32a)와 대응되어 압축공간(V)에서 토출되는 냉매를 상기 토출구(32a)로 안내하는 토출안내홈(31c)이 형성된다. 그리고 상기 실린더(31)의 흡입구(31a)와 토출안내홈(31c)의 사이, 즉 상기 롤링피스톤(34)의 이동궤적 방향의 중간에는 상기 압축공간(V)에서 압축되는 냉매의 일부가 압축기의 운전모드에 따라 선택적으로 바이패스 되도록 바이패스 유 로의 제1 유로를 이루도록 후술할 바이패스 구멍(41)이 형성된다.

상기 용량가변부(40)는 상기 바이패스 구멍(41)과, 그 바이패스 관(41)과 함께 바이패스 유로의 제2 유로를 이루며 상기 바이패스 구멍(41)의 출구단과 상기 가스흡입관(SP)을 연결하는 바이패스 관(42)와, 상기 바이패스 관(42)의 중간에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 그 바이패스 관(42)을 개폐하는 바이패스 밸브(43)로 이루어진다.

상기 바이패스 구멍(41)은 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 실린더(31)의 내주면에서 외주면으로 소정의 직경을 가지고 관통되도록 형성될 수도 있고, 도 3에서와 같이 상기 실린더의 상면 또는 하면(미도시)에 소정의 깊이를 가지고 반경방향으로 음각지게 형성될 수도 있다. 상기 바이패스 구멍(41)이 상기 실린더(31)의 상면 또는 하면에 음각지게 형성되는 경우에는 그 바이패스 구멍(41)이 상부베어링(32) 또는 하부베어링(33)으로 실링되도록 하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우 별도의 실링부재(미도시)를 상기 바이패스 구멍(41)의 양쪽에 반경방향으로 개재하여 냉매가 누설되는 것을 차단할 수도 있다.

그리고 상기 바이패스 구멍(41)은 그 입구가 상기 토출밸브(37)가 열리는 시점, 즉 압축기의 파워운전모드에서 압축공간(V)의 냉매가 토출되기 시작하는 시점보다 앞에 형성되는 것이 압축용량을 조절하는데 바람직하다. 그리고 상기 바이패스 구멍(41)은 상기 흡입구(31b)의 직경보다 작거나 같게 형성하는 것이 냉매의 누설량을 조절하는데 바람직하다.

상기 바이패스 관(42)의 양단을 각각 밀폐용기(10)와 가스흡입관(SP)에 용접 결합된다. 여기서, 상기 바이패스 관(42)의 양단은 도 4에서와 같이 냉매의 누설을 방지할 수 있도록 별도의 안내부재(44)를 먼저 실린더(31)의 바이패스구멍(41) 또는 가스안내관(SP)에 압입이나 용접 결합한 후 그 안내부재(44)에 상기 바이패스 관(42)에 압입하거나 용접 결합할 수 있다. 그리고 상기 바이패스 관(42)의 양단 외주면과 이에 각각 연결되는 부위의 내주면에는 오-링과 같은 별도의 실링부재(미도시)가 개재될 수도 있다.

상기 바이패스 밸브(43)는 압축기의 운전모드를 가변할 수 있는 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되어 상기 바이패스 관(42)을 개폐할 수 있도록 솔레노이드 밸브와 같은 온/오프 밸브로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 의한 로터리 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 전동기구부(20)의 고정자(21)에 전원이 인가되어 상기 회전자(22)가 회전하면, 상기 회전축(23)이 상기 회전자(22)와 함께 회전하면서 상기 전동기구부(20)의 회전력을 상기 압축기구부(30)의 롤링피스톤(34)에 전달하게 된다. 상기 롤링피스톤(34)이 상기 회전축(23)에 의해 선회운동을 하면서 냉매가 흡입영역에서 압축영역으로 이동하게 되는 동시에 상기 베인(35)에 막혀 냉매는 압축되었다가 상기 상부베어링(32)의 토출구(32a)를 통해 상기 밀폐용기(10)의 내부공간으로 토출된다. 이 과정에서 상기 로터리 압축기가 장착된 에어콘 등에서의 필요 용량에 따라 상기 압축기구부(30)가 파워운전 또는 세이빙운전을 하게 되는 것이다.

예컨대, 상기 압축기가 파워운전을 하는 경우에는, 도 5에서와 같이 상기 제어부에 의해 상기 바이패스 밸브(43)가 폐쇄되고, 이에 따라 상기 실린더(31)의 흡 입영역으로 흡입되는 냉매 전체가 상기 롤링피스톤(34)의 선회운동을 따라 압축되면서 압축영역으로 이동하고, 이 냉매는 상기 롤링피스톤(34)과 베인(35)에 의해 지속적으로 압축되다가 어느 시점에서는 상기 토출밸브(37)를 열면서 상기 실린더(31)의 토출안내홈(31c)과 상기 상부베어링(32)의 토출구(32a)를 통해 상기 밀폐용기(10)로 토출된다.

반면, 상기 압축기가 세이빙운전을 하는 경우에는, 도 6에서와 같이 상기 제어부에 의해 상기 바이패스 밸브(43)가 개방되고, 이에 따라 상기 실린더(31)의 흡입영역으로 흡입되어 상기 롤링피스톤(34)을 따라 압축영역으로 이동하면서 압축되던 냉매의 일부가 상기 바이패스 구멍(41)과 바이패스 관(42)을 통해 상기 가스흡입관(SP)으로 바이패스되며, 이에 따라 상기 밀폐용기(10)의 내부공간으로 토출되는 냉매의 양이 파워운전시 보다 감소된다. 즉, 상기 실린더(31)의 내주면에 대해 상기 롤링피스톤(34)의 외주면이 상기 실린더(31)의 흡입구(31b)에서 바이패스 구멍(41)까지 이동하는 동안에는 그 압축공간(V)의 냉매가 상기 바이패스 구멍(41)을 통해 상기 가스흡입관(SP)으로 누설되다가 상기 바이패스 구멍(41)을 통과한 시점부터 상기 베인(35) 사이의 냉매는 상기 롤링피스톤(34)에 의해 지속적으로 이동하면서 압축되어 상기 토출구(32a)를 통해 상기 밀폐용기(10)의 내부공간으로 토출된다.

한편, 본 발명에 의한 로터리 압축기에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 바이패스 구멍이 상기 실린더의 중간 또는 상 하 측면에 형성되는 것이나, 본 실시예는 상기 바이패스 구멍이 상기 상부베어링 또는 하부베어링에 형성되는 것이다.

예컨대, 도 7에서와 같이 상기 바이패스 구멍(41)이 상부베어링(하부베어링에 형성될 수도 있슴)(32)에 관통 형성될 수도 있다. 이 경우에도 상기 바이패스 구멍(41)의 형성위치는 전술한 실시예와 대동소이하다. 다만, 이 경우에는 도 7에서와 같이 상기 바이패스 구멍(41)으로 냉매를 안내할 수 있도록 바이패스안내홈(31d)이 상기 실린더의 모서리에 형성될 수 있다.

또, 도 8에서와 같이 상기 하부베어링(33)에 바이패스 구멍(41)이 축방향으로 관통 형성되고, 상기 바이패스 구멍(41)이 수용되도록 소정의 밀폐공간을 가지는 하우징(45)이 상기 하부베어링(33)에 결합되도록 할 수도 있다. 이 경우에도 상기 바이패스 구멍(41)의 형성위치와 상기 바이패스안내홈(31d)은 구성은 전술한 실시예들과 대동소이하다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 로터리 압축기의 작용 효과는 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에 의한 로터리 압축기는 복식일 경우에서도 동일하게 적용될 수 있다.

예컨대, 도 9에서와 같이 상기 압축기구부가 제1 압축기구부(130)와 제2 압축기구부(140)로 구성되고, 상기 제1 압축기구부(130)는 항상 파워운전을 할 수 있도록 구성되는 반면, 상기 제2 압축기구부(140)는 전술한 실시예들이 동일하게 적용된 용량가변부가 채용되어 압축기의 운전모드에 따라 파워운전과 세이빙운전이 선택적으로 가능할 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예들을 토대로 하여 충분히 실시할 수 있으므로 생략한다. 다만, 이 경우에는, 상기 제2 압축기구부(140)의 운전용량을 제어할 수 있으므로 압축기의 운전모드를 더욱 다양하게 할 수 있다. 물론, 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 제1 압축기구부(130)와 제2 압축기구부(140) 모두를 전술한 실시예와 같은 구성을 채용하여 용량 가변될 수 있도록 구성할 수도 있다. 이 경우에는 압축기의 운전모드를 더욱 다양하게 할 수 있다. 도면중 SP1,SP2는 각각 제1 가스흡입관,제2 가스흡입관이다.

도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 보인 종단면도,

도 2는 도 1의 "Ｉ-Ｉ"선단면도,

도 3은 도 1에 따른 로터리 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 4는 도 1에 따른 로터리 압축기에서 바이패스 관의 연결상태를 보인 개략도,

도 5 및 도 6은 도 1에 따른 로터리 압축기의 파워운전과 세이빙운전을 보인 횡단면도,

도 7 및 도 8은 도 1에 따른 로터리 압축기에서 바이패스 관의 연결위치에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 9는 본 발명의 로터리 압축기가 복식인 경우를 보인 종단면도.

Claims (13)

1. 밀폐용기;

   상기 밀폐용기의 내부에 설치되는 실린더조립체와, 상기 실린더조립체의 압축공간에서 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 그 롤링피스톤에 접촉되어 직선운동을 하면서 상기 압축공간을 흡입영역과 압축영역으로 구분하는 베인을 가지는 압축기구부; 및

   상기 실린더조립체의 압축공간과 흡입측이 선택적으로 연통되도록 상기 밀폐용기의 외부에 설치되고, 압축기의 운전모드에 따라 상기 압축공간에서 압축되는 냉매를 흡입측으로 바이패스 시키는 용량가변부;를 포함한 로터리 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용량가변부는 압축되는 냉매의 일부를 그 압축기구부의 흡입측으로 안내하는 바이패스 유로와, 그 바이패스 유로의 중간에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 상기 바이패스 유로를 선택적으로 개폐하는 바이패스 밸브로 이루어지는 로터리 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 바이패스 유로는 상기 실린더조립체의 압축공간에서 그 실린더의 외주면으로 관통 형성되는 제1 유로와, 상기 제1 유로의 끝단에 그 일단이 연결되고 상 기 밀폐용기의 외곽에서 압축기구부의 흡입측에 그 타단이 연결되는 제2 유로를 포함한 로터리 압축기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 유로는 압축기의 파워운전모드에서 상기 압축공간의 냉매가 토출을 시작하는 시점보다 앞에 형성되는 로터리 압축기.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제2 유로는 상기 밀폐용기의 외곽에서 상기 압축기구부의 흡입측에 연결되는 흡입관의 중간에 연결되는 로터리 압축기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 실린더조립체는 환형으로 형성되는 실린더와, 그 실린더의 상하 양측에 각각 결합되어 함께 압축공간을 형성하는 복수 개의 베어링플레이트로 이루어지고,

   상기 실린더에 구비되어 상기 압축공간에서 압축되는 냉매의 일부가 상기 압축기구부의 흡입측으로 바이패스 되도록 바이패스 유로가 형성되는 로터리 압축기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 바이패스 유로는 상기 실린더에 구멍형상으로 형성되는 로터리 압축기.
8. 제6항에 있어서,

   상기 바이패스 유로는 상기 실린더의 상하 양측면 중에서 적어도 어느 한쪽면에 음각지게 형성되어 상기 베어링플레이트에 복개되는 로터리 압축기.
9. 제1항에 있어서,

   상기 실린더조립체는 환형으로 형성되는 실린더와, 그 실린더의 상하 양측에 각각 결합되어 함께 압축공간을 형성하는 복수 개의 베어링플레이트로 이루어지고,

   상기 베어링플레이트에 구비되어 상기 압축공간에서 압축되는 냉매의 일부가 상기 압축기구부의 흡입측으로 바이패스 되도록 바이패스 유로가 형성되는 로터리 압축기.
10. 제9항에 있어서,

    상기 바이패스 유로는 상기 베어링플레이트에 관통 형성되는 로터리 압축기.
11. 제9항에 있어서,

    상기 바이패스 유로는 상기 베어링플레이트의 베어링면에 음각지게 형성되어 상기 실린더에 의해 복개되는 로터리 압축기.
12. 제9항에 있어서,

    상기 베어링플레이트의 외측면에는 상기 바이패스 유로가 연통되도록 소정의 밀폐공간을 가지는 하우징이 설치되고, 그 하우징의 밀폐공간과 상기 압축기구부의 흡입측이 바이패스 관으로 연결되는 로터리 압축기.
13. 제1항 내지 제12항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 실린더조립체는 적어도 한 개 이상으로 구성되고, 그 중 적어도 한 개 이상의 실린더조립체의 압축공간에서 냉매를 흡입측으로 바이패스 시키도록 구성되는 로터리 압축기.

Images