KR20100014104A - 바이패스 포트들을 포함하는 스크롤 압축기용 라인 공급식 영구자석 동기 모터 - Google Patents

Abstract

스크롤 압축기에는 바이패스 포트와 같은 용적 축소 기술을 제공된다. 스크롤 압축기 구동용 전기 모터는 유도 모터가 아니라, 영구 자석을 가진 라인 동기식 모터가 사용된다. 이러한 모터들은 전체적으로 더 높은 효율을 가지며, 이로써 축소된 용적 작동에 더 효율적이게 될 것이다.

스크롤 압축기, 동기식 모터 , 바이패스 포트

Description

바이패스 포트들을 포함하는 스크롤 압축기용 라인 공급식 영구자석 동기 모터{LINE FED PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS TYPE MOTOR FOR SCROLL COMPRESSOR WITH BYPASS PORTS}

본 발명은 라인 공급식 영구자석 동기 모터(permanent magnet synchronous type motor)를 포함하는 스크롤 압축기(scroll compressor)에 관한 것으로, 상기 라인 공급식 영구자석 동기 모터는 하중 변화에 따라 상대적으로 일정한 동력 곡선(power curve)을 가지며, 상기 스크롤 압축기는 용적(capacity)을 축소시키는 기능을 제공한다.

스크롤 압축기는 냉매 압축 용도로 널리 사용되고 있다. 스크롤 압축기 내, 한 쌍의 스크롤 요소들 각각은 베이스 및 상기 베이스로부터 확장되는 전형적인 나선형 날개(wrap)를 가진다. 상기 날개들은 압축 챔버들을 형성하기 위해 상호 끼워 맞춰진다(interfit). 전기 모터는 샤프트를 구동하고, 상기 샤프트는 비-회전 커플 결합을 통해 두 스크롤 부재 중 또 다른 스크롤 부재에 대해 회전하는 두 스크롤 부재 중 하나를 구동한다.

기본적인 스크롤 압축기 디자인에 많은 향상이 있어왔다. 한 개선 예에서는, 압축기와 관련된 냉매 시스템을 위해 축소된 용적이 필요할 때, 압축기 모터 상에서 하중을 감소하기 위해 부분적 또는 완전히 압축된 냉매가 흡입 압력으로 다시 돌아갈 수 있다(tapped back). 상기한 바는 바이패스(bypass) 또는 비 적재 작동(unloaded operation)으로써 공지되었다.

또한 가령 배압실(back pressure chamber)에 대한 펄스 폭 변조과 같이, 압축기의 용적을 축소시키는 그 외 다른 방법들도 공지되어 있다. 상기 모든 기능들로, 압축기 모터 상의 토크는 감소된다.

공지된 모든 스크롤 압축기 디자인에서, 유도 모터(induction motor)가 사용되어 왔다. 유도 모터는 특정한 하중 토크에서 최고 효율을 가지며, 상기 특정한 하중 토크 이하 일 때와 이상 일 때에는 효율이 감소된다. 에너지를 절약하기 위해 용적을 축소시키는 것은 감소된 효율에 의하여 그 가치가 다소 떨어진다.

개시된 본 발명의 실시예에서, 용적을 축소시키는 방법을 포함하는 스크롤 압축기에 라인 공급식 영구 자석 동기 모터가 제공된다.

상기 영구 자석 모터는 선행 기술의 유도 모터와 비교할 때 더 높은 최대 효율 및 토크 곡선에 대해 더 평평한 효율 곡선(flatter efficiency curve)을 가진다.

본 발명의 특징과 또 다른 특징은 후술 될 간단한 설명과 도면 및 상세한 설명에 의해 잘 이해될 수 있다.

도 1에서 스크롤 압축기(20)가 도시된다. 상기 도시한 바에 의하면, 모터 스테이터(stator,22)는 모터 로터(rotor,23)를 회전시킨다. 로터(23)가 회전할 때, 샤프트(24)가 회전하도록 구동된다. 공지된 바와 같이, 샤프트(24)는 비 선회 스크롤(28)에 대해 선회 스크롤(orbiting scroll,26)을 궤도회전(orbit)시킨다. 여기서 기술된 요소들은 쉘(shell,30) 내에 수용된다. 흡입 포트(32)는 냉매 사이클로부터 흡입 냉매(suction refrigerant)를 받고, 선회 스크롤(orbiting scroll,26)과 비 선회 스크롤(non-orbiting scroll,28) 사이에 있는 압축기 챔버들로 상기 냉매를 전달한다. 배출관(discharge tube,34)는 압축된 냉매를 냉매 사이클 내로 하류로 인도한다.

바이패스 포트들(36)은 압축기 챔버들과 소통되고 가령 흡입관(32)와 같이, 흡입 압력부(suction pressure)로 부분적으로 또는 완전히 압축된 냉매를 복귀시킬 수 있다. 도시한 바와 같이, 바이패스 라인(38)은 원래의 흡입 포트로 냉매를 선택적으로 소통하기 위해서 밸브(40)를 통합한다. 그러나, 원래의 흡입 압력부로 부분적으로 또는 완전히 압축된 냉매를 소통하는 그 외 다른 방법들도 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 또한, 압축기의 용적을 조절하는 다른 방법들도 본 발명의 범위 내에 있을 것이다. 한 예로써, 두 스크롤 압축기들 중 하나 뒤에 편향력(biasing force)이 제공된 스크롤 압축기들이 공지되어 있다. 스크롤 부재들이 각각에 대해 이격 되고 용적이 축소 되도록 특정 조건 하에서 편향력을 낮추게 펄스 폭 변조 기술은 이용될 수 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기는 선회 스크롤 부재(26)를 통하여 배압 챔버(102) 내로 연장되는 탭(100)을 포함한다. 공지된 바와 같이, 상기한 바는 비 선회 스크롤 부재(28)와 접촉하는 선회 스크롤 부재(26)를 고정하는 편향력을 야기한다. 또한, 샤프트(24)와 스크롤 압축기(26) 사이의 구동부는 슬라이더 방지 배열부(slider block arrangement,110)를 통과한다. 상기 배열은 선회 스크롤(26)의 방사상 운동을 하게 한다. 축 방향 컴플라이언스와 방사상의 컴플라이언스에 의해 스크롤 부재들의 날개들이 서로 접촉된 것으로부터 이동하게 함으로써 용적이 축소된다. 상기 용적을 축소시키는 기술들은 공지되어 있다. 용적을 축소시키기 위하여 이러한 기능을 가진 특정 모터를 사용하는 것은 본 발명에서 신규한 특징이다.

그 외의 다른 용적 변조 기술들은 본 발명의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 스크롤 압축기의 용적을 축소기능을 포함하는 모든 스크롤 압축기 용 영구 자석 동기식 모터의 사용에 관한 것이다. 이러한 모터들은 높은 최고효율 및 토크에 대해 더 평평한 효율 곡선을 가진다. 이로써, 용적이 축소되었을 때, 모터(22/23)는 유도 모터를 사용하는 공지 기술보다 더 효율적으로 작동할 것이다.

본 발명의 실시예를 개시로써, 당업자는 어떠한 수정도 본 발명의 범위 내임을 인지할 것이다. 상기 근거로, 후술 될 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 및 내용을 결정하기 위해 검토되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기를 도시한 도면.

Claims (5)

1. 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 나선형 날개를 포함하는 제 1 스크롤 부재;

   베이스 및 상기 베이스로부터 확장되는 나선형 날개를 포함하며, 상기 나선형 날개는 압축 챔버들을 형성하도록 상호 맞춤 되는 제 2 스크롤 부재;및

   교대로 회전 샤프트를 구동하도록 작동가능한 전기 모터를 포함하며 상기 모터는 상기 제 2 스크롤 부재가 상기 제 1 스크롤 부재에 대해 궤도회전을 야기하게 하고, 상기 전기 모터는 영구 자석 동기식 모터이며, 상기 영구 자석식 모터는 주파수 인버터(frequency inverter)의 필요 없이 주요부(main)로부터 직접적으로 구동하는 라인 공급식 모터(line fed motor)를 포함하는 스크롤 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 스크롤 압축기는 용적 축소 특징을 가져서 특정 조건들 하에서는 상기 스크롤 압축기에 의해 용적이 축소되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
3. 제 1항에 있어서, 바이패스 포트는 스크롤 압축기의 용적을 축소하도록 제공되는 스크롤 압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스크롤 부재와 상기 제 1 스크롤 부재는 함께 고정되나, 각 부재로부터 축 방향으로 이격되게 이동가능한 스크롤 압축기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스크롤 부재의 덮개는 함께 고정되나, 각 부재로부터 방사상으로 이격되게 이동할 수 있는 스크롤 압축기.

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