KR20120103605A - 냉각 컴프레서 - Google Patents

Abstract

냉각 컴프레서는 상기 컴프레서의 구성 부품들을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 컴프레서의 열 효율을 증가시키기 위하여, 컴프레서 하우징에 대해 인접하거나 내부에 배열될 수 있는 축열 물질(6)은 컴프레서가 온(on)인 동안에 열을 흡수할 수 있고 컴프레서가 오프(off)인 동안에 열을 리젝트할 수 있는 열 캐패시터로서 작용한다. 축열 물질은 상 변화 물질(PCM)일 수 있다.

Description

냉각 컴프레서{REFRIGERATION COMPRESSOR}

본 발명은 냉각 컴프레서에 관한 것으로서, 특히, 상기 컴프레서가 냉각 시스템에 적용될 때 열 전이로부터의 특징을 이용함으로써 냉각이 수행되는 컴프레서에 관한 것이다.

컴프레서는 냉각 사이클을 수행하는 데에 요구된 압력으로 특정한 액량(fluid volume)의 압력을 증가시키는 기능을 갖는다. 냉각 산업에서, 일반적으로 컴프레서 부품들이 장착되는 밀봉된 하우징을 포함하는 밀폐형 컴프레서를 사용하는 것이 일반적이고: 모터-컴프레서 어셈블리는 실린더 내부에 한정된 압축 챔버에 연결되는 배출 챔버를 한정하는 실린더 헤드에 의해 폐쇄되는 종단을 갖는 실린더 블록을 포함하며, 압축 챔버는 실린더 종단과 실린더 헤드 사이에 제공된 밸브에 의해 폐쇄된다.

컴프레서의 작동 동안에, 가스의 압축에 의해 발생된 열은 결국 컴프레서의 구성 부품들을 가열한다.

냉각 산업의 하나의 주된 사안은 냉각 컴프레서의 성능이다. 사실은, 다양한 작업 및 연구가 이러한 성능, 특히 흡입 동안에 흡입된 가스의 양을 증가시키고 가스를 압축하는 데에 요구되는 동력을 감소시키는 것을 목표로 하는 것을 증가시키는 관점으로 이루어져 왔다.

이런 해결안들은 (밀도를 증가시키는) 흡입 동안에 가스 온도를 감소시키는 것 및 가스와 접촉하는 압축 챔버벽의 온도를 감소시키는 것을 요구한다. 이런 점에서, 컴프레서의 온도 레벨(level)의 감소를 촉진하는 해결안들의 개발이 체적 효율 및 전기 효율의 증가에 직접 작용하고, 후자는 열역학적인 부분의 결과(압축 공정 효율의 증가 및 과열로 인한 손실의 감소)인 것이 이해되어야 한다.

수년간, 다양한 열 개념(thermal concept)이 컴프레서의 내부 온도 레벨을 감소시키기 위하여 채택되어 왔다.

이런 개념들 중 하나는 컴프레서의 주된 내부 열원들 중 하나인, 배출 시스템을 절연하는 것에 있다. 이런 종류의 접근법에 관련된 해결안들은 미국 특허 3,926,009호 및 미국 특허 4,371,319호에서 발견될 수 있고, 이는 이중벽 개념들(폐쇄된 공간에 의한 열 절연)을 적용함으로써 배출 절연을 개발한다.

하지만, 특허 WO 2007/068072호는 실린더의 열원을 절연하는 개념을 이용한다. 문헌에 따라, 간격 도관(spacing conduit)은 밸브 플레이트에 걸쳐 만들어지고, 밸브 플레이트로부터 이격된 컴프레서 실린더 캡(cap)을 유지하고 간극 도관 주위에 환형 플리넘(plenum)을 형성하는, 컴프레서 하우징의 내부 캐비티로 통하게 된다. 이는 실린더 캡으로부터 밸브 플레이트로의 열 전달을 감소키도록 하고, 이는 결국 컴프레서의 효율을 증가시키면서, 압축 챔버의 영역에서 실린더 블록의 가열을 감소시킨다.

컴프레서의 내부 열역학을 제어하는 다른 방법은 열-전달 요소들의 포함을 통해, 컴프레서의 열 효율에 더 높은 영향을 끼치는 소스들로부터 열을 제거하고 이런 열을 그것으로부터 떨어진 영역들로 전달하는 목적을 지지한다. 이런 개념에서, 이는 실린더와 접촉하는 가열된 부분들로부터 열을 제거하는 열 튜브를 이용하는 컴프레서의 효율을 증가시키는 해결안을 제안하는, 특허 WO 2007/014443호를 언급할 가치가 있다. 상기 문헌은 방열 시스템을 갖는 밀폐형 컴프레서를 제안하고, 방열 시스템에서 열 에너지 전달 덕트는 실린더 블록에 결합된다. 덕트는 실린더 상의 흡열(heat absorption) 종단 및 실린더 블록으로부터 이격된 다른 발열(heat release) 종단을 가져서, 실린더 내부에서 냉각수 압축으로 발생된 열이 흡수되고 실린더에서 더 멀리 떠나 소멸되는 데, 이에 의해 실린더 온도를 감소시키고 또한 컴프레서 효율을 증가시킨다.

압축 실린더의 온도를 감소시키기 위한 다른 가능한 해결안은 냉각 수단으로서 컴프레서의 윤활유의 사용을 최적화하는 것이다. 실제로 오일은 부품들의 신뢰성 및 내구성을 보장하기 위하여 컴프레서 기어 장치를 윤활하는 주된 기능을 갖는다. 미국 특허 4,569,639호는 실린더 냉각 목적을 위한 오일의 사용을 기초하고, 여기서 발명자는 실린더 헤드 상의 배플(baffle) 및 샤프트 출력 상의 연장부의 사용을 제안하여서, 샤프트 연장부로부터 나오는 오일 유동은 실린더 헤드로 배향되는 데, 이에 의해 실린더를 냉각시킨다. 이런 실린더 연장부는 오일이 통과하여 실린더 헤드 배플을 향하여 수평으로 배출되는 홀을 갖는 동시에, 이런 연장부는 회전된다. 배플은 또한 오일이 배출되는 높이와 대략 동일한 높이에서 홀을 가져서, 오일은 실린더 헤드 상에서 유동하고 냉각된다.

상기에 언급된 종래 기술의 설명에 의해, 상이한 개념들 및 해결안들이 컴프레서의 내부 온도를 감소시키기 위하여 적용되어 온 것이 보여질 수 있지만, 이러한 해결안들은 분리되게 열 장치로서 보여진 컴프레서에 주목하여 개발되어 온 것이 언급되어야 한다.

본 발명은 동일하게 냉각 시스템에 적용될 때 컴프레서로부터 열 전이의 특징을 사용함으로써 컴프레서의 냉각을 촉진하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명은 신뢰할만하고 효율적으로 내부 온도의 감소를 달성하고 이에 따라 컴프레서의 성능을 향상시키는, 컴프레서와 압축 시스템 사이에 존재하는 열역학을 이용한다.

본 발명은 컴프레서 하우징에 대해 인접하거나, 또는 내부 체적을 차지하는 축열 물질을 갖는, 컴프레서의 구성 부품들을 밀폐하는 하우징을 포함하는 밀폐형 컴프레서에 의해 상기의 목적들을 달성한다. 축열 물질은 컴프레서의 열 효율을 증가시키기 위하여, 컴프레서가 온(on)인 동안에 다량(high amount)의 열을 흡수할 수 있고 컴프레서가 오프(off)인 동안에 열을 리젝트할(reject) 수 있는 열 캐패시터로서 작용한다.

본 발명의 구체예에서, 축열 물질은 컴프레서가 온인 동안에 제 1 양의 열, 및 컴프레서가 오프인 동안에 제 2 양의 열로 열을 리젝트한다. 이런 점에서, 축열 물질은 컴프레서가 온인 동안에 최소량의 열을 리젝트할 수 있고, 컴프레서가 오프인 동안에 다량의 열을 리젝트할 수 있다.

축열 물질이 컴프레서가 온인 동안에 열을 흡수할 수 있고 컴프레서가 오프인 동안에 이런 열로부터 일부를 컴프레서의 구성요소들 중 하나에 리젝트할 수 있다는 것이 또한 언급되어야 한다.

축열 물질은 잠열 어큐뮬레이터(latent heat accumulator) 또는 감열 어큐뮬레이터(sensitive heat accumulator)일 수 있지만, PCM(phase-chage material; 상-변화 물질)의 사용은 제안된 발명의 개념을 위하여 특히 바람직하다.

이런 점에서, 본 발명을 위하여, PCM은 실질적으로 일정한 온도에서 높은 흡열 능력을 갖는 공정인, 특정한 설계 온도에서, 잠열을 수용하기 시작하는, 전체 물질을 포함한다. 이런 점에서, 비록 PCM 물질이 액상과 고상 사이의 변화를 겪는 물질로서 종종 한정되더라도, 상을 변화시키는 것 대신에, 이런 물질들의 구조를 변화시키는 몇몇의 PCM 물질이 존재하고; 이런 PCM은 고체-고체 PCM으로 불린다. 따라서, 비록 상 변화가 본문에 걸쳐 언급되더라도, PCM 명명법은 또한 높은 열소비율을 흡수하는, 특정한 설계 온도에서 구조를 변화시키는 물질을 포함시킨다.

축열 물질은 컴프레서 내부에 아이들 체적(idle volume)을 차지할 수 있거나, 또는 심지어 컴프레서 부품들 중 적어도 하나로부터 구조의 일부일 수 있다.

도 1은 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 1 구체예를 도시한다.
도 2와 도 3은 도 2에 도시된 구체예에 의해 획득된 열 제거를 나타내는 수치 시뮬레이션의 결과 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 2 구체예를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 3 구체예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 4 구체예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 5 구체예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 6 구체예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 7 구체예를 도시한다.
도 10은 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 8 구체예를 도시한다.
도 11a와 도 11b는 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 9 구체예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 냉각 컴프레서의 제 10 구체예를 도시한다.

하기에서, 본 발명은 도면들에서 도시된 바와 같이 실시예들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 상세한 설명은 실시예로서 냉각을 위한 대안적인 컴프레서를 사용하는 반면에, 본 발명의 원리가 냉각 컴프레서의 어떠한 타입, 크기 또는 배열에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야만 한다. 따라서, 본 발명은 밀폐형 또는 반-밀폐형 왕복 컴프레서에 적용될 수 있거나, 또는 회전 컴프레서 또는 스크롤링(scrolling) 컴프레서에 적용될 수 있거나, 또는 열 캐패시터로서 작용하는 축열 물질의 체적을 수용할 수 있는 어떠한 타입의 냉각 컴프레서에 적용될 수 있다.

컴프레서가 작동을 시작할 때, 즉시 이후에 다양한 구성요소들, 예를 들어 엔진, 압축 실린더 및 배출 면적에서 열 발생을 시작한다. 컴프레서가 열-안정화 체제에서 보여질 때, 뜨거운 구성요소들에 의해 발생된 모든 에너지는 다른 것에서 소멸된다. 하지만, (온도가 여전히 상승하지 않을 때) 가열 주기 동안에, 소멸된 것보다 발생된 에너지의 대다수가 내부 에너지, 및 이에 따른 온도를 증가시키도록, 구성 요소 자체에 의해 흡수된다. 전이 주기 동안에 이런 에너지를 저장하는 능력은 각각의 구성요소의 열 용량(heat capacity)에 직접 관련된다. 만약 구성요소가 무한대를 향하는 경향이 있는 열 용량을 갖는다면, 이의 온도는 너무 많은 에너지가 온도를 증가시키기 위하여 필요로 하게 될 것임에 따라, 사실상 일정할 것이다. 이런 최적 시나리오에서, 구성요소는 사실상 초기 온도에서 작동할 것이고, 이는 다른 구성요소들이 가열되지 않고, 소멸된 열을 0으로 유도할 것이다.

안정화된 온도 체제(실질적으로 길고 중단되지 않는 작업 시간)에서 작동하는 컴프레서를 관찰할 때, 열 용량은 구성요소들의 가열 시간을 변경하는 것만을 제공하기에, 어떠한 역할도 하지 않는다

하지만, 이런 시스템의 동적 특징으로 인해, 냉각 시스템에 대한 컴프레서의 적용을 관찰할 때, 컴프레서는 중단되지 않게 작동하지 않는다. 이는 순환 공정을 겪되, 몇몇의 경우에, 온(on) 상태에서보다 오프(off) 상태에서 더 길게 남는다. 따라서, 냉각 시스템에서 작동 동안에 컴프레서의 내부 구성요소들의 온도는 안정화되지 않는다.

본 발명은 컴프레서 작동 시간 동안에 뜨거운 구성요소들로부터 열을 흡수할 수 있는 요소들의 사용을 기초한다. 이런 요소들의 사용은 컴프레서의 열역학적 효율을 증가시키면서, 이런 구성요소들의 온도 감소에 직접 영향을 준다. 사실상, 본 발명은 컴프레서 시스템이 온일 때 구성요소들의 열 거동의 사용을 하게 하는 데, 이에 의해 작동 주기 동안에 컴프레서의 가열을 감소시키는 컴프레서를 위한 열 관리 메커니즘을 개시한다.

따라서, 본 발명에 의해 제안된 개념이 효율적으로 적용될 수 있기 위하여, 개념을 냉각 시스템에 대한 적용의 맥락에 더하는 것이 필요하다.

만약 컴프레서가 높은 열 함량 용량을 갖고 중단하지 않게 작동한다면, 이런 요소들의 온도는 연속적으로 증가하고 온도 감소는 달성되지 않을 것이다. 하지만, 냉각 시스템에서 컴프레서의 실제 작동 사이클을 관찰하자마자, 컴프레서가 오프인 동안에 긴 시간 주기가 존재하고, 이런 시간 주기에서, 충분한 시간이 이런 높은 열 함량 요소들에 의해 흡수된 에너지가 컴프레서 환경으로 소멸되고 그것으로부터 외부 환경으로 소멸되도록 경과될 수 있다.

따라서, 냉각 사이클에서 컴프레서의 실제 작동 사이클을 감안하면, 폐쇄 사이클이 달성될 수 있되, 높은 열 용량 요소에 의해 흡수된 열 에너지가 새로운 온-주기(on-period)가 발생하기 이전에 리젝트(reject)된다는 것이 보여질 수 있다.

여기서 사용된 용어 "높은 열 함량 요소들(high heat content elements)"은 흡열 요소들을 의미하되, 넓은 범위의 물질들이 이러한 요소들을 제조하는 데에 사용될 수 있다.

유사하게는, 비록 용어 "요소들(elements)"이 여기서 사용되더라도, 본 발명은 컴프레서 하우징에 대해 인접하거나, 또는 내부 체적을 차지하는 축열 물질의 사용을 기초하고, 컴프레서의 내부 공간에 삽입되는 "자립형 요소(self-contained element)"로 한정되지 않는다.

상-변화 흡열 요소의 사용에 관련된 내재된 장점은 (이런 흡수를 촉진하고 또한 이런 구성요소들이 다른 구성요소들을 가열하는 것을 방지하는) 흡열 공정 동안에 실질적으로 일정한 온도로 작동한다는 사실에 놓인다. 게다가, 일단 이런 구성 요소들로부터 작동 온도가 (요구된 상-변화 온도를 갖는 물질을 선택함으로써) 설정된다면, 시스템 동력을 기초한 최적 지점에서 내부 구성요소들로부터 작동 온도를 조절하는 것이 가능할 수 있는 데, 이에 의해 해결안에 걸친 더 높은 제어를 달성한다.

따라서, 이전에 설정될 수 있는 일정한 온도에서 작동하는 흡열 물질을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

상기에 도시된 장점 및 필요성의 관점에서, 본 발명의 바람직한 구체예에서, 흡열 공정 동안에 상 변화를 겪는 물질(잠열 어큐뮬레이터; latent heat accumulator)이 사용된다. PCM(phase change material; 상 변화 물질)로서 알려진, 이런 물질들은 다른 구성요소들 사이에서, 파라핀, 특수 목적 그리스(grease)를 포함하고, 이는 상이한 설계 온도에서 상을 변경하도록 제조될 수 있다. 하지만, 대부분의 상 변화가 고체-고체인 반면에, 또한 설계 온도에서 다량(high amount)의 열을 흡수할 수 있는 물질로부터의 구조 변화(고체-고체 PCM)는 또한 본 발명의 범위 내에서 포함된다는 것이 이해되는 것이다.

채택된 물질의 조성을 통해 상-변화 온도를 제어할 수 있다는 것 이외에, 이런 공정은 현저한 온도 변화를 수반하는, 감열 축적(sensitive heat accumlation) 공정과는 대조적으로, 실질적으로 일정한 온도를 갖는 높은 에너지 흡수 용량을 제공한다.

물론, 비록 본 발명의 바람직한 구체예가 PCM을 채택하더라도, 다른 높은 비열(specific heat) 물질이 또한 온도에서 느린 증가를 갖는 열을 흡수할 수 있기에, 또한 사용될 수 있다(감열 어큐뮬레이터; sensitive heat accumulator). 본 발명에 의해 제공되는 장점들에 따라 적용될 수 있는 높은 비열 물질의 일 실시예는 물이다.

특히, 본 발명은 컴프레서의 하우징에 대해 인접하거나 또는 내부 체적을 차지하는 축열 물질의 포함을 기초한다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, (PCM인지 어떤 다른 높은 열 함량 물질인지 하는) 이런 물질은 컴프레서 내에서 많은 위치들에서 채택될 수 있되, 이런 위치는 내부 구성요소들, 이런 구성요소들을 할당하는 이용가능한 공간, 포함된 비용 및 목적을 달성하기 위한 기술적 시도로부터 온도를 감소시키는 데에 있어 효력에 따라 결정되어야 한다.

본 발명의 기본 원리에 따라, 축열 물질은 컴프레서가 온인 동안에 다량의 열을 흡수하고 컴프레서가 오프인 동안에 이런 열을 리젝트하는, 열 캐패시터로서 작용한다.

이런 "열 캐패시터(thermal capacitor)"의 동적 거동은 2개의 상이한 형태들로 취할 수 있다: 이는 컴프레서가 온 상태인 동안에 가능한 한 적게 리젝트하면서, 다량의 열을 흡수할 수 있고, 이어서 오프 상태 동안에 열을 리젝트할 수 있거나, 또는 이는 온 상태 동안에 다량의 열을 흡수할 수 있고 온 시간 및 오프 시간 동안에 균일한 열 제거율을 유지할 수 있다. 이런 후자의 형태에서, 비록 컴프레서가 온인 동안에 열 리젝트(heat rejection)가 존재하더라도, 발생된 에너지 제거는 열 프로파일의 저하에 기여하면서, 이런 동일한 주기 동안에 훨씬 더 높다.

하나 또는 다른 동적 특징의 존재는 입열(heat input) 경계 조건 및 출열(heat output) 경계 조건(대류 계수 및 포텐셜 온도(temperature potential))에 따를 것이고, 설계에 따라 변할 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 구체예를 도시하되, 축열 물질이 컴프레서 실린더 캡과 실린더 캡을 둘러싸는 케이싱(casing) 사이에 형성된 체적 내에 위치된다.

실린더 캡의 이런 영역은 다양한 가스가 그것을 통해 유동을 연결하기에 컴프레서에 대하여 임계적이다. 실린더에 들어가기 위하여, 흡입 가스는 실린더 캡과 접촉하는 흡입 머플러(suction muffler)의 영역에 걸쳐 지난다. 압축으로부터 높은 온도 가스는 또한 배출 시스템의 나머지로 이어지는 곳으로부터, 캡으로 배출된다. 따라서, 실린더 캡 상의 가스 열을 제거하고 이에 따라 이의 온도를 저하시킴으로써, 컴프레서의 내부 환경과 가스 자체 사이의 포텐셜 온도가 감소되기에, 하나가 흡입 머플러 출력 상에 더 낮은 가열을 관찰할 수 있고, 캡 하류에서 배출 시스템에 걸친 방열이 감소된다. 게다가, 냉각되자마자, 캡은 컴프레서의 열역학적 효율을 촉진하면서, 실린더로부터 더 많은 열을 흡수한다.

도 1에서, 컴프레서의 일부는 실린더(3)의 캡(2)을 둘러싸는 케이싱(1)과 함께 도시된다. 케이싱(1)과 캡(2) 사이에 형성된 공간 내부에, 체적(4)이 생성되고, 여기서 축열 물질이 저장된다(예전에 언급된 바와 같이, 이런 물질은 그리스, 파라핀, 다른 타입의 PCM 또는 심지어 높은 열 용량을 갖는 다른 물질일 수 있다).

도 1에 보여질 수 있는 바와 같이, 케이싱(1)은 외부 핀(5)들을 더 포함할 수 있다. 외부 핀(5)들을 추가하는 것의 선택은 그 자체의 시스템 열역학으로부터 기인한다: 실린더 캡으로부터 가스가 높은 열 전달율을 발생시키면서, 고속에서 각각의 캡의 벽들에 충돌함에 따라, 이런 시스템으로의 열의 입구는 꽤 강력하다. 하지만, 컴프레서의 내부 환경으로부터 열을 리젝트하기 위하여, 내부 환경에서 가스만이 자연 대류에 의해 이동할 때, 가스 속도는 특히 컴프레서가 오프인 동안에 더 낮아진다. 컴프레서가 온인 시간 주기 동안에 높은 속도로 흡수된 모든 열을 리젝트할 수 있기 위하여, 외부 열전달 면적은 핀(5)들을 추가함으로써 증가된다. 선택적으로, 다크 페인팅(dark painting)은 복사에 의한 열 전달을 증가시키도록, 케이싱(1)과 핀(5)들을 위해 선택될 수 있다.

하지만, 핀(5)들의 포함만이 바람직한 구체예이고, 실린더 캡(2)과 케이싱(1) 사이에 형성된 체적으로 축열 물질을 추가함으로써 획득된 장점들을 달성하기 위하여 요구되지 않는다는 것이 언급되어야 한다.

동일한 방식으로, 핀들은 구조를 따라 열의 유동을 용이하게 할, 축열 물질에 인접한 내부 핀들일 수 있다. 몇몇 물질이 낮은 열 전도성을 나타냄에 따라, 핀들의 포함은 재료를 따라 열 유동을 최대화하도록 한다. 게다가, 축열 물질을 따라 열 전달을 최대화하도록 설계된 다른 해결안들은 또한 예를 들어, 열 어큐뮬레이터(heat accumulator)와 함께 주입된 다공성 금속 매트릭스들과 같은, 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.

본 발명의 효력을 입증하기 위하여, 수치 시뮬레이션은 (축열 물질이 컴프레서 실린더 캡과 실린터 캡을 둘러싸는 케이싱 사이에 형성된 체적 내에 위치되는)도 1에 도시된 예시적인 구체예의 개념을 사용하여, 컴프레서의 실린더 캡의 열 제거 포텐셜을 나타내면서, 수행되었다.

도 2와 도 3은 수행된 시뮬레이션으로부터의 결과를 나타내는 그래프를 도시한다(도면에서, 선 A는 축열 물질의 체적을 갖는 구체예에 대응하고, 선 B는 종래 컴프레서에 대응한다).

도 2는 실린더 캡으로부터 컴프레서의 내부 환경으로 리젝트된 열을 나타내는 그래프를 도시한다. 비록 축열 물질을 갖는 캡이 일반적인 캡보다 더 많은 열을 소멸시키는 것 같더라도, 이는 실린더 캡 내부에서 냉각 가스로부터 제거된 열이 분석되어야만 한다. 도 3에 도시된, 이런 분석은 컴프레서가 온(도면에서 ON 주기)인 동안에 축열 요소는 일반적인 캡보다 많은 약 3W를 소멸시키지만, 동일한 주기 동안에, 시스템은 가스로부터 추가적인 8W를 제거하는 것을 도시한다. 따라서, 전체적인 균형에서, 가스 냉각이 달성되고, 이에 따라 컴프레서의 열 프로파일은 저하되고, 이는 에너지 효율을 증가시키는 데에 기여한다.

도 2와 도 3으로부터의 그래프는 시스템 거동의 하기의 분석에 따라 해석될 수 있다: 열은 높은 속도 및 온도에서 가스로부터 축열 물질에 들어간다. 하지만, 컴프레서의 내부 환경으로 동일한 양의 열을 배출하기 위하여, 이는 더 낮은 포텐셜 온도를 갖고 더 낮은 속도(낮은 대류 계수)에서 가스로 배출되기에, 더 많은 시간이 요구된다. 따라서, 이는 열 장전(heat charge) 및 배출 시간을 마감하기 위하여 컴프레서가 온인 동안의 시간 주기보다 많이 요구되고, 이에 따라 이런 공정은 연속적인 배출 공정이나 (주기가 본 발명의 목적을 위해 고려되어야만 하는) 컴프레서가 온인 주기 동안에 훨씬 더 강력한 열 가스 흡수를 가짐으로써, 귀결된다.

도 4는 본 발명의 제 2 구체예를 도시한다. 본 구체예에서, 축열 물질은 컴프레서의 배출 시스템으로 제공된다.

도 4에 보여질 수 있는 바와 같이, 본 구체예에서, 축열 물질의 인클로저(6; enclosure)는 실린더 캡(2) 하류에서 배출 체적(V)으로 추가된다. 따라서, 동심 케이싱(7)은 밀폐형 체적을 생성하면서, 배출 튜브에 용접되고, 여기서 축열 물질이 증착된다. 본 구체예의 주된 장점은 단순 구성 그 자체에 의한 것이라는 것이 언급되어야 한다.

실린더 캡 또는 하류에서 어떠한 다른 구성요소 상의, 축열 물질을 배출 경로에 추가함으로부터의 장점들 중 하나는 설계 최적화에 따라, 컴프레서 출구 상에서 실질적으로 감소된 가스 온도를 달성하자마자 후자는 응축 온도(및 압력)를 저하시키는 것을 포함하는, 시스템 콘덴서(condenser)에서 더 적은 열을 리젝트해야 할 것이고, 이에 따라, 가열된 소스(콘덴서)의 온도 및 차가운 소스(증발기)의 온도 사이의 차이가 감소되기에, 사이클 효율은 전체적으로 증가될 것이라는 것이다.

제 1 구체예에 대하여 상기에 도시되었던 바와 유사하게, 도 4에 도시된 본 구체예는, 바람직하게는 동심 케이싱(7)에 부착되고 외부에 배열되는 핀(5)들을 포함할 수 있다. 이런 핀들의 존재는 외부 면적을 증가시키고, 이에 따라, 컴프레서가 오프인 동안에 열을 제거하는 것을 돕는다.

본 발명의 제 1 구체예에 대하여 언급된 바와 같이, 내부 핀들은 열 어큐뮬레이터 매트릭스를 따라 열 전달을 최대화하기 위하여 제공될 수 있다.

도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 본 발명의 제 3 구체예를 도시하되, 축열 물질은 컴프레서 크랭크실(8)의 영역에 대해 외부에 채택된다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 구체예에서 상-변화 물질(6)의 체적이 컴프레서의 내부 환경으로부터 이격된 체적 내의 컴프레서의 하측부에 제공된다. 이런 체적은 열 어큐뮬레이터 체적과 내부 컴프레서 체적 사이의 밀봉을 보장하도록, 용접, 글루잉(gluing) 또는 종속된 영역의 밀폐성을 보장할 수 있는 다른 형태들에 의해 폐쇄되는 저장소(9)의 형태를 취할 수 있다.

도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 저장소(9)는 축열 물질로부터 외부 환경으로의 열 전달을 용이하게 함으로써, 열 배출 공정의 효율을 최대화하기 위하여, 열 어큐뮬레이터 체적의 영역에서 금속 핀(10)들을 포함할 수 있다.

도 5a 내지 도 5c에 도시된 구체예는 2개의 현저한 장점들을 갖는다: 일단 오일이 냉각되면, 더 낮은 온도에서 존재하기에, 오일은 (실린더 영역 및 흡입 필터)를 포함하는) 냉각되는 이런 구성요소들을 야기하면서, 구성요소들을 따라 지남에 따라 컴프레서의 다른 구성요소들로부터 열을 제거한다. 만약 컴프레서가 실린더 및 실린더 헤드가 오일 다음의 영역에 위치되는 구성을 나타낸다면, 오일 및 인접한 면적들의 냉각이 더 효율적으로 압축 실린더에 도달하기에, 이런 영역으로 이런 타입의 어큐뮬레이터(accumulator)의 포함으로부터 기인하는 효과가 훨씬 더 크다.

게다가, 냉각 시스템에서 컴프레서의 작동 동안에, 컴프레서 구성요소, 이런 경우에, 오일은 상당한 차별적 온도 체제를 겪을 수 있다. 풀-다운(pull-down) 테스트(임계적 시나리오)에서 오일은 꽤 뜨겁고, 전력 소모 테스트에서, 오일은 훨씬 더 차갑다. 따라서, 오일 점성은 2개의 체제들 사이에서 상당히 상이하고, 이는 전체적인 베어링 설계(bearing design)에 영향을 미치고, 이런 구성요소들이 정밀하게 최적화되지 않도록 한다. 특정한 온도에서 상-변화 열 어큐뮬레이터의 포함은 높은 온도 체제에서 더 남은 열을 제거하고, 이에 따라 임계적 체제, 예를 들어 이에 따라 상호 간에 더 근접한 풀-다운 작동 모드 및 전력 소비 작동 모드 모두로부터 온도를 가져오는 풀-다운에서 오일 온도를 감소시키기 위하여, 조절되도록 한다. 따라서, 적용에 있어 오일 점성 변화는 컴프레서의 증가된 에너지 효율로 이어지는, 더 최적화된 베어링 설계를 감안하면서, 감소된다.

본 발명의 제 4 예시적인 구체예는 컴프레서 하우징의 외측부 상의 영역으로 축열 물질을 추가하는 것을 포함하고, 상기 영역은 컴프레서 베이스 플레이트와 연관되어 발생된다.

도 6에 도시된, 본 구체예는 컴프레서 크랭크실 영역(8)의 외측부에 인접한 부분에서 컴프레서의 베이스 플레이트(12)와 연관되어 형성된 인클로저(11)를 제공하는 것을 포함한다.

따라서, 인클로저(11)의 몸체는 베이스 플레이트(12)의 부품을 사용하는 데, 이에 의해 조립 공정을 용이하게 한다.

다른 구체예들에 대하여 언급되었던 바와 유사하게, 인클로저(11)의 외부벽은 열 전달을 용이하게 하고 외부 환경으로의 방열 공정의 효율을 최대화하기 위하여, 핀(13)들을 구비할 수 있다.

본 발명의 제 5 예시적인 구체예는 컴프레서 크랭크실(8)의 영역에 형성된 인클로저(14)로 축열 물질을 추가하는 것을 포함하되, 인클로저(14)는 컴프레서에 대해 외부에 존재한다.

도 7에 도시된 본 구체예는 하우징의 내부벽 및 이격된 벽(15)에 의해 부분적으로 한정된 인클로저를 포함하되, 이에 따라 한정된 인클로저(14)는 컴프레서 오일로 함침된 영역에 위치된다.

다른 구체예들에 대하여 언급되었던 바와 유사하게, 인클로저(14)의 벽은 열 전달을 용이하게 하고 공정의 효율을 최대화하기 위하여 핀(16)들을 구비할 수 있다.

본 발명의 제 3 예시적인 구체예에 대하여 예전에 도시된 바와 같이, 크랭크실 영역 내의 오일을 위한 열 어큐뮬레이터의 사용은 본 출원의 목적에 따라, 2개의 중요한 장점들을 가져올 수 있다.

현재 컴프레서 작동 동안에 오일의 냉각을 촉진함으로써, 축열 물질은 컴프레서의 온도 레벨을 감소되도록 하고 이에 따라 에너지 효율 및 체적 효율을 증가시키면서, 구성요소로부터 제거되는 열의 양을 향상시킨다.

임계적인 적용 조건에 주목하는 오일의 냉각을 촉진함으로써, 임계적 조건으로부터 공칭 적용 조건으로 온도 차이를 감소시킴으로써, (점성 변화가 감소되기에) 장치의 설계 및 최적화를 용이하게 하는 것이 가능하다.

크랭크실 영역 상으로 열 어큐뮬레이터의 제공은 컴프레서 작동 시간 동안에 저장된 열을 위한 방열 요소들로서 베이스 플레이트와 함께 하우징의 전체 베이스 영역에 따라 이용하고, 이는 이런 열 캐패시터의 배출 공정이 더 용이하게 실시되도록 한다.

이런 점에서, 잠열 어큐뮬레이터(특히 상 변화 물질 - PCM)의 제공은 흡입 챔버 및 실린더 온도를 감소시킬 뿐만 아니라, 오일 온도를 제어하고 조절하도록 채택될 수 있기에, 이런 시나리오에서 상당히 바람직하다. 컴프레서의 크랭크실 영역에 주목하는 적용을 설계함으로써, (PCM 흡열을 통해) 극한 조건에서 과열하고 이에 따라 극한 시나리오에 더 근접한 적용의 점성 레벨을 야기하는 것을 방지하기 위하여, 설정된 온도 범위에서 오일로부터 열 에너지를 저장하는 것이 가능하게 된다.

이런 결과는 설계 제약(적용의 임계 조건 및 공칭 조건을 동시에 만족시키는 필요 조건)의 감소에 직접 영향을 미치고, 이에 따라 더 높은 에너지 효율을 갖는 새로운 메커니즘의 개발을 용이하게 한다.

이런 점에서, 축열 물질이 크랭크실에 근접한 영역에 제공되는 도 5와 도 6에 도시된 본 발명의 구체예가 도 7의 구체예에 대하여 상기에 설명된 바와 유사한 장점들을 나타내는 것이 언급되어야 한다.

도 8은 본 발명의 제 6 예시적인 구체예를 도시하되, 축열 물질은 흡입 머플러에 추가된다.

이런 도면으로부터 보여질 수 있는 바와 같이, 축열 물질(18)을 갖는 인클로저는 컴프레서의 흡입 필터(20)의 흡입 튜브(19)에 제공된다.

따라서, 축열 물질은 실린더 입구에서 온도를 감소시키고, 이에 따라 에너지 효율 및 체적 효율을 증가시키면서, 튜브(19)를 통과할 때 가스의 냉각에 작용한다.

축열 물질이 잠열 어큐뮬레이터(PCM)인 경우, 상 변화 온도는 예를 들어, 열 제거를 촉진하는 포텐셜 온도를 발생시키는, 튜브의 영역에서 가스 온도보다 낮아야만 한다.

축열 물질이 감열 어큐뮬레이터(예를 들어, 물 또는 오일)일 수 있되, 이런 경우에, 축열 매트릭스에 의해 방열 및 흡열 공정 모두에서 온도 변화를 고려하면서, 주의 깊게 설계되어야 한다는 것이 언급되어야 한다. 바람직하게는, 열 어큐뮬레이터는 시스템 특징들의 관점에서 흡입 머플러에 제공된다: 컴프레서에서 에너지 비효율의 주된 원인은 흡입 동안에 가스 과열이고, 흡입 파이프로부터 압축 실린더로의 경로를 따르는 가스의 불필요한 가열을 기초한다. 실질적인 효율 게인은 플라스틱 흡입 필터에 대해 금속 흡입 필터를 변경함으로써 이전에 관찰되었다. 요즈음, 사실상 가정 냉각에 적용을 위한 모든 컴프레서는 플라스틱 필터들을 채택하나, 그럼에도 불구하고 실린더 입구에서 가스의 온도는 약 20 내지 30℃이고, 이는 컴프레서 입구에서 온도보다 높다.

따라서, 본 발명의 제 6 구체예에서, 축열 물질은 실린더 입구에서 온도를 감소시키고 이에 따라 에너지 효율 및 체적 효율을 증가시키면서, 튜브(19)를 통과할 때 가스의 냉각에 작용한다.

잠열 어큐뮬레이터(PCM)가 사용되는 경우, 상 변화 온도는 예를 들어, 열 제거를 촉진하는 포텐셜 온도를 발생시키는, 튜브의 영역에서 가스 온도보다 더 낮아야 한다. 하나는 감열 어큐뮬레이터(예를 들어, 물 또는 오일)를 선택할 수 있지만, 이런 설계는 컴프레서가 오프인 동안에 열 어큐뮬레이터의 열 배출을 보장하기 위하여 주위깊게 계획되어야 한다.

상기 본 발명의 다른 구체예들에 대한 바와 유사하게, 도면들에 보여진 바와 같은 핀들만이 열 어큐뮬레이터를 위한 적용 설계에 따라 제공되어야 하는지 하는 예시적인 구체예이다. 이러한 핀들의 제공은 튜브로부터 열 어큐뮬레이터의 영역으로 (면적들을 증가시킴으로써) 가스 열 제거를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

열 어큐뮬레이터 및 흡입 필터를 위한 물질들로부터 혼합된 용액은 열 제거의 성능을 최대화하기 위하여 창안될 수 있다. 예를 들어, PCM에 대한 가스의 더 낮은 열 저항성을 감안하면서, 금속 물질(예를 들어, 강철 또는 알루미늄)로부터 (상기의 설계를 위한 흡입 튜브를 포함하는) 흡입 캡의 사용이 고려될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 7 예시적인 구체예를 도시하되, 축열 물질은 컴프레서 실린더(3)의 영역에 제공된다.

본 구체예에서, 축열 물질(24)을 위한 유지 채널(23)들은 실린더를 따라 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 채널(23)들은 실린더 헤드(22) 자체의 밀봉에 의해 폐쇄될 수 있다. 하지만, 대안적으로, 채널들은 용접, 글루잉 또는 어떠한 다른 적절한 수단에 의해 폐쇄될 수 있다.

축열 물질이 잠열 어큐뮬레이터(PCM)인 경우, 규칙적인 컴프레서 작동 시간 동안에 열 제거에 작용하도록 물질의 특징을 제어하는 것이 가능한 데, 이에 의해 실린더의 온도 및 이에 따른 그 안의 가스의 온도를 감소시킨다. 이런 감소는 컴프레서의 에너지 효율의 증가에 직접 영향을 미친다. 예를 들어: 만약 실린더가 90℃의 온도에서 공칭적으로 작동한다면, 물질이 60℃의 온도에서 상을 변경하고 열 전달을 향상시키도록 설계될 수 있어서, 새로운 실린더 온도는 90℃보다 낮고, 이에 따라 열역학적 효율에 있어 증가로 이어진다.

실린더의 영역을 위한 다른 가능한 적용은 예를 들어, 극한 작동 체제 예를 들어, 높은 열 응력 체제에 대해 열 어큐뮬레이터의 적절한 작동을 조정하는, 임계 작동 주기에서보다 훨씬 낮고 연속적인 작동 온도보다 높은 상 변화 온도를 갖는 물질의 추가일 것이다. 윤활 및 베어링 공정은 실린더(3), 피스톤(21) 및 이런 영역에서 오일이 이런 체제에서 더 낮은 온도에서 작동하도록 함으로써 향상되기에, 이는 바람직하게는 제품에 강인함(robustness)을 부여한다. 게다가, 극한 조건에서 더 높은 강인함을 가짐으로써, 일반적인 작동 조건에서 컴프레서 작동을 향상시키는 것을 허용하면서, (예를 들어, 높은 온도에서 PCM은 적절한 점성을 확보하기에, 오일 점성을 감소시키는 것과 같은) 설계 기준 중 몇몇이 완화될 수 있기에, 효율이 간접적으로 증가될 수 있다.

상기에 설명된 다른 구체예와 유사하게, 핀들의 존재는 선택적이고, 관련된 설계에 따른다. 도면에 도시된 상기의 구체예에서, 실린더 내부에서 높은 대류로 인해, 열 장전이 컴프레서의 내부 환경의 측에서보다 더 강력함에 따라 핀(25)들은 (잠재 - PCM - 또는 감지일 수 있는) 축열 매트릭스의 교환 면적을 증가시킴으로서 열 배출을 용이하게 하는 관점을 구비하였다.

도 10은 본 발명의 제 8 구체예를 도시하되, 축열 물질은 (도 10을 참조하여, 숫자 25가 로터(rotor)를 나타내고 숫자 26이 스테이터(stator)를 나타내는) 컴프레서의 전기 모터의 인클로저 또는 실린더 자켓(27) 내에 포함된다.

도시된 구체예에서, 실린더 자켓(27)은 예를 들어, 이런 종류의 어셈블리에 내재된 열 저항성을 최소로 감소시키도록, 스테이터(26)의 외부 영역으로의 간섭에 의해 맞춰진다.

따라서, 열 어큐뮬레이터의 적용에서 특정된 특정 작동 온도에 도달하자마자, 모터가 가열됨에 따라, 후자는 열 어큐뮬레이터의 존재없이 작동하는 것보다 더 낮은 온도에서 작동하도록 하는, 모터에 의해 소멸된 열을 흡수할 것이다.

모터 자체의 냉각 이외에, 열 어큐뮬레이터의 존재는 이런 구성요소로 소멸된 열이 캐비티 온도의 감소 및 가스의 과열로 인한 에너지 손실의 간접적인 감소를 초래하면서, 컴프레서의 내부 환경으로 벗어나는 것을 방지한다.

이런 해결안으로부터의 다른 장점은 예를 들어, 낮은 에너지 효율을 갖고 이에 따라 강철 및 특히 구리의 사용을 감소시키는 컴프레서(낮은-비용 컴프레서들)와 같은, 임계적 온도 체제에서 작동하는 컴프레서의 신뢰성을 보장할 수 있다는 것이다.

도면에 도시된 구체예에서, 소멸 핀들이 포함되지 않았지만, 이러한 핀들은 본 발명의 발명 개념 내에 추가될 수 있다.

도 11a와 도 11b는 본 발명의 제 9 구체예를 도시하되, 축열 물질은 흡입 튜브(28), 배출 튜브(29), 또는 흡입 튜브 및 배출 튜브(28, 29)(튜브들) 모두에 적용된다.

흡입 튜브로의 열 어큐뮬레이터의 적용은 적어도 2개의 장점들을 발생시킨다. 첫째는 더 높은 압력에 존재하는, 하우징에 의한 이런 튜브의 가열로 인해, 컴프레서에 들어가기 이전에 흡입 가스의 과열에 관한 것이다. 튜브를 통과하자마자, 열의 이런 유동은 흡입 가스에 대한 더 낮은 저항성을 발견하고, 이는 후자가 자연 대류로서 일반적으로 특징지어지기에, 외부측보다 훨씬 높은 열 전달 계수를 나타낸다. 흡입 튜브(28) 주위에 인클로저(30)로 축열 물질의 추가는 흡입 가스와 상이한, 하우징으로부터 나오는 열의 유동을 위한 바람직한 통로를 생성하는 것으로 의도된다. 따라서, 핀(31)들의 추가는 열 어큐뮬레이터를 위한 교환 면적을 증가시킬 수 있다.

이런 적용으로부터 다른 장점은 배출 튜브(29)로부터 나오는 열을 위한 배리어(barrier)를 생성하는 데 놓이고, 이는 흡입 튜브(28) 및 하우징 자체보다 훨씬 더 뜨겁다. 몇몇 컴프레서들에서, 설계 요구조건으로 인해, 흡입 튜브(28) 및 배출 튜브(29)는 상호 간에 꽤 근접한다(예를 들어, 도시된 예시적인 구체예를 참조). 따라서, 흡입 가스와 배출 가스 사이에 높은 온도 구배가 존재하기에, 열 단락(thermal short-circuit)이 예상되어야 한다. 하지만, 이런 축열 요소의 존재는 또한 이런 구성요소로부터 나오는 열을 위한 바람직한 통로를 생성함으로써 작용한다.

이런 동일한 효과는 열 어큐뮬레이터(32)가 이런 열 에너지를 흡입 면적을 향하여 운반하는 것보다 다른 바람직한 열을 위한 통로를 형성하면서, 배출 튜브(29)에 적용될 때 요구된다. 동일한 방식으로, 핀(33)들의 존재는 축열 매트릭스로의 이런 열 전달을 용이하게 하는 기능을 한다.

이런 어큐뮬레이터를 위한 방열이 향상되기에, 배출 튜브(29)에 대한 열 어큐뮬레이터(32)의 적용에 내재된 다른 장점은 배출 가스의 온도 감소이다. 배출 온도가 감소됨에 따라, 콘덴서에서 이런 열을 교환하는 감소된 필요로 인해 간접 효율 게인이 존재할 수 있다. 콘덴서에서 교환되는 열에 있어 이런 감소로부터의 결과로서, 이는 감소된 크기(비용 감소)를 가질 수 있거나, 또는 콘덴서의 크기를 유지하는 동안에, 열역학적 사이클의 효율을 증가시키면서, 그 안의 압력 및 포화 온도가 감소된다.

또 다른 가능한 구체예로서, 열 어큐뮬레이터를 위한 인클로저가 금속 및/또는 플라스틱으로 제조될 수 있되, 금속으로 제조될 때, 후자는 튜브 및 하우징에 용접될 수 있다. 플라스틱의 경우에, 글루잉이 우선 실현가능한 선택일 수 있다.

도 12는 본 발명의 제 10 구체예를 도시하되, 축열 물질은 컴프레서 하우징의 상부(35)에 적용된다.

도시된 구체예에서, 이런 바람직한 금속 플레이트(36)는 컴프레서 캡에 걸쳐 놓이고, 상기 구성요소들은 축열 물질을 수용하는 밀폐형 인클로저의 형성을 보장하면서, 어떠한 적절한 수단(예를 들어, 용접 또는 글루잉)에 의해 접합된다.

이런 면적으로의 적용으로부터의 결과로서, 공칭 하우징보다 낮은 온도 레벨은 내부 환경으로부터 더 많은 열을 흡수하고, 내부 온도 및 이에 따른 흡입 공정 동안에 가스의 과열로 인한 손실을 감소시키면서 달성된다.

다른 도시된 구체예들에 대하여 언급된 바와 같이, 플레이트(36)는 열전달 면적을 증가시키도록 의도된 핀(38)들을 포함할 수 있다.

상기의 도면들에 대하여 도시된 설명은 본 발명의 냉각 컴프레서를 위한 가능한 구체예들에 관한 것이고 이의 실제 범위는 첨부된 청구항들에서 한정된 바와 같다는 것이 이해되어야 한다.

이런 점에서, 본 발명의 근본적인 발명 개념은 효율적이고 신뢰할만하게 내부 컴프레서 온도에 있어 감소를 달성하고 이에 따라 컴프레서의 성능을 증가시키기 위하여, 컴프레서와 냉각 시스템 사이에 존재하는 열역학으로부터 장점을 취하는 데에 놓인다.

발명 개념은 컴프레서의 열 효율을 증가시키도록, 열 캐패시터로서 작용하는 축열 물질을 포함하는 냉각 컴프레서에 의해 실시된다.

비록 어떤 다른 종류의 축열 물질(예를 들어, 잠열 어큐뮬레이터 또는 감열 어큐뮬레이터)은 본 발명의 범위 내에 사용될 수 있더라도, 상기 설명은 명백하게 본 발명이 상-변화 물질(PCM)로서 잠열 어큐뮬레이터의 사용으로 특히 효율적이다는 것을 도시한다.

축열 물질의 배열 및 컴프레서의 구성에 대한 이의 적용 수단이 컴프레서 설계에 따르고, 상세한 설명에서 도시된 구체예들은 단지 가능한 구체예들의 실시예이다.

이런 점에서, 도면들은 축열 물질(바람직하게는, PCM)이 목적을 위해 특별하게 설계되는 인클로저 내에서, 또는 컴프레서의 구성 요소들 사이에 형성된 공간 내에서, 또는 컴프레서의 구성요소들 내부에 형성된 폐쇄된 공간 내에서, 또는 컴프레서 하우징에 외측으로 인접한 체적에서- 컴프레서 하우징 내부의 아이들 체적(idle volume)에 적용된다. 하지만, 본 발명은 여기서 설명된 구체예에 한정되지 않는다는 것이 언급되어야 한다.

예를 들어, 2개의 플레이트들 사이에 생성된 체적을 사용하기보다 본 발명은, 예를 들어, 그 안에 PCM을 갖는 탄성 물질(고무 시트)을 사용할 수 있되, 상기 물질은 글루(glue) 또는 다른 접착 수단에 의해 컴프레서 하우징에 부착될 수 있다. 이런 변화는 PCM 물질이 시간에 걸쳐 변화되도록 한다.

게다가, 축열 물질(바람직하게는 PCM)은 예를 들어, 컴프레서 구성요소들 중 하나의 제조에서 또는 심지어 컴프레서 하우징에서 직접 사용될 수 있다.

유사한 방법으로, 구조를 따라 열의 유동을 용이하게 하기 위하여, 설명된 구체예들에서 제공된 핀들은 도면들에 도시된 바와 같이 외부에 존재할 수 있거나, 또는 축열 물질에 인접하게 내부에 존재할 수 있다. 본문에 걸쳐 언급된 바와 같이, 핀들의 추가는 물질을 따라 열의 유동을 최대화하도록 한다. 이런 점에서, 축열 물질을 따라 열 전달을 최대화하기 위한 다른 해결안들이 또한 예를 들어, 열 어큐뮬레이터와 함께 주입된 다공성 금속 매트릭스들과 같이 본 발명의 범위 내에 사용될 수 있다.

비록 본 발명이 어떠한 종류의 축열 물질을 사용할 수 있더라도, 본 발명의 범위 내에 사용될 수 있는 PCM 재료의 하기의 실시예들이 유용한 목적을 위하여 나열된다: Rubi-therm Technologies GmbH로부터 이용가능한 모델 RT52 및 RT65, Change Material Products Limited로부터 이용가능한 모델 플러스 아이스 - S58 및 S72(수화염을 기초한 PCM 용액) 및 모델 플러스 아이스 A55, A62 및 A70(유기 염기 PCM 용액), 및 Climator Sweden AB로부터 이용가능한 모델 Climsel C58 및 Climsel C70.

Claims (25)

1. 냉각 컴프레서(상기 냉각 컴프레서는 상기 컴프레서의 구성 부품들을 둘러싸는 하우징을 포함한다)에 있어서,
   상기 냉각 컴프레서는 컴프레서의 열 효율을 증가시키기 위하여, 컴프레서가 온(on)인 동안에 다량의 열을 흡수할 수 있고 컴프레서가 오프(off)인 동안에 열을 리젝트할 수 있는 열 캐패시터로서 작용하는 축열 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   축열 물질은 컴프레서가 온인 동안에 제 1 양의 열을 리젝트하고 컴프레서가 오프인 동안에 제 2 양의 열을 리젝트하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   축열 물질은 컴프레서가 온인 동안에 최소량의 열을 리젝트하고 컴프레서가 오프인 동안에 다량의 열을 리젝트하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   축열 물질은 컴프레서가 온인 동안에 열을 흡수하고 컴프레서가 오프인 동안에 상기 열로부터의 일부를 컴프레서 구성요소들 중 하나로 리젝트하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   축열 물질이 잠열 어큐뮬레이터인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   축열 물질이 감열 어큐뮬레이터인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   축열 물질은 컴프레서 하우징에 대해 인접하거나(9,11,30,32,37) 또는 내부에(4,7,15,18,23,27) 존재하는 체적을 차지하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   축열 물질은 컴프레서의 내부에서 아이들 체적을 차지하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   축열 물질이 컴프레서 부품들 중 적어도 하나의 구조의 일부인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서 실린더(3)의 캡(2)과 컴프레서 실린더(3)의 캡(1)을 둘러싸는 케이싱(1) 사이에 형성된 체적(4) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서 배출 튜브에 실질적으로 동심인 케이싱(7)에 의해 형성된 밀폐형 체적(6)을 차지하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
12. 제 7 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 하측부에 인접한 저장소(9) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
13. 제 8 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 베이스 플레이트(12)와 관련하여 형성된 인클로저(11) 내에 배열되고,
    상기 인클로저(11)는 컴프레서의 외부에 존재하고, 베이스 플레이트(12)의 일부에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
14. 제 8 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서 크랭크실(8)의 내부 면적에 형성된 인클로저(14) 내에 배열되되,
    상기 인클로저(14)는 컴프레서 하우징의 내부벽과 이격된 벽(15) 사이에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
15. 제 8 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 흡입 필터(20)의 흡입 튜브(10)에 제공된 인클로저(18) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
16. 제 8 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 전기 모터에 형성된 실린더 자켓(27) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
17. 제 7 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서 상부 벽 및 이격된 플레이트(36)에 의해 형성된 밀폐형 인클로저(37) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
18. 제 9 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 실린더를 따라 형성된 유지 채널(23)들에 제공되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
19. 제 9 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 흡입 튜브(28)에 적용되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
20. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    축열 물질이 컴프레서의 배출 튜브(29)에 적용되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축열 물질이 물질을 따른 열의 유동을 최대화하기 위하여 내부 핀들을 갖는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
22. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    축열 물질을 둘러싸는 영역은 외부 영역과의 열 전달을 최대화하기 위하여 외부 핀들을 갖는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
23. 냉각 컴프레서(상기 냉각 컴프레서는 상기 컴프레서의 구성 부품들을 둘러싸는 하우징을 포함한다)에 있어서,
    상기 냉각 컴프레서는 컴프레서 하우징에 대해 인접하거나(9,11,30,32,37) 또는 내부에서(4,7,15,18,23,27) 체적을 차지하는 상 변화 물질(PCM)을 포함하고,
    컴프레서의 열 효율을 증가시키기 위하여, 상기 상 변화 물질(PCM)은 컴프레서가 온인 동안에 다량의 열을 흡수할 수 있고 컴프레서가 오프인 동안에 열을 리젝트할 수 있는 열 캐패시터로서 작용하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
24. 제 23 항에 있어서,
    상 변화 물질(PCM)은 컴프레서의 내부에서 아이들 체적을 차지하는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    
25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상 변화 물질이 컴프레서 부품들 중 적어도 하나의 구조의 일부인 것을 특징으로 하는 컴프레서.
    

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