KR20150018200A - 압축기 및 이를 포함하는 공기조화기 - Google Patents

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KR20150018200A
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refrigerant
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rolling piston
check valve
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KR1020130094828A
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남기훈
박수돌
이정배
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삼성전자주식회사
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Abstract

압축기의 토출온도를 저감할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 압축기 및 이를 포함하는 공기조화기를 개시한다. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 있어서,압축기는 외관을 형성하는 케이싱, 내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더, 상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트, 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나에 마련되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 인젝션 라인(Injection Line) 및 상기 인젝션 라인 상에 설치되는 체크밸브(Check Valve)를 포함하고, 상기 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용할 수 있다.

Description

압축기 및 이를 포함하는 공기조화기{COMPRESSOR AND AIR CONDITIONER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것으로, 상세하게는 압축기의 토출온도를 낮추도록 개선된 구조를 가지는 압축기 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 실외기와 실내기를 포함하며, 실외기에는 압축기와, 실외측 열교환기와, 팽창밸브가 마련되며, 실내기에는 실내측 열교환기가 마련된다.
압축기와, 실외측 열교환기와, 팽창밸브와, 실내측 열교환기는 냉매배관에 의해 연결되어 냉난방 사이클을 형성할 수 있도록 구성된다.
일반적인 공기조화기에서, R32 냉매를 이용할 경우, R22 냉매를 사용할 때 보다 압축기 토출온도가 10내지 20℃ 높아진다. 토출온도가 높아지면, 압축기의 온도가 상승하고, 전동요소 절연재의 내열 온도를 오버하여 신뢰성 저하를 초래한다는 문제점이 있다.
또한, 공기조화기의 압축기로써, 밀폐용기에 윤활유를 넣은 밀폐형 압축기가 사용된다. 밀폐형 압축기에서는 압축장치가 작동하는 부위에 윤활유를 공급하여 마모를 방지한다. 그러나, 압축기 토출온도가 높아지면, 압축기 전체의 내부온도가 상승하여, 윤활유의 온도도 상승한다. 그 결과, 윤활유의 점도가 저하되고, 압축장치의 마모를 초래한다.
본 발명의 일 측면은 압축기의 토출온도를 저감할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 압축기 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 냉매 유량을 증가시켜 난방 성능이 향상되도록 개선된 구조를 가지는 압축기 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 압축기는 냉매를 압축하여 토출하고, 외관을 형성하는 케이싱, 내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더, 상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트, 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나에 마련되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 인젝션 라인(Injection Line) 및 상기 인젝션 라인 상에 설치되는 체크밸브(Check Valve)를 포함할 수 있다.
상기 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나를 관통하여 설치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 실린더는 상기 내부공간으로 냉매를 공급하는 제 1공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 1토출관을 구비하는 제 1실린더 및 상기 제 1실린더와 상기 케이싱 저면 사이에 위치하고, 상기 제 1공급관에서 분기한 제 2공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 2토출관을 구비하는 제 2실린더를 포함할 수 있고, 상기 복수의 플레이트는 상기 제 1실린더의 상측에 위치하는 제 1플레이트, 상기 제 1실린더와 상기 제 2실린더 사이에 위치하는 제 2플레이트 및 상기 제 2실린더와 상기 케이싱 저면 사이에 위치하는 제 3플레이트를 포함할 수 있다.
상기 체크밸브는 상기 제 1실린더를 관통하여, 상기 제 1실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 1실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 1플레이트를 관통하는 상기 제 1토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 제 2실린더를 관통하여, 상기 제 2실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 2실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 3플레이트를 관통하는 상기 제 2토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 제 1실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 대응하는 위치에 상기 제 1플레이트를 관통하여 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 1실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 1플레이트를 관통하는 상기 제 1토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 제 1실린더 또는 상기 제 2실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도의 영역에 대응하는 위치에 상기 제 2플레이트를 관통하여 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 1실린더 또는 상기 제 2실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 1플레이트를 관통하는 상기 제 1토출관 또는 상기 제 3플레이트를 관통하는 상기 제 2토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 제 2실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도의 영역에 대응하는 위치에 상기 제 3플레이트를 관통하여 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 2실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 3플레이트를 관통하는 상기 제 2토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출될 수 있다.
상기 제 1플레이트에 설치된 상기 체크밸브는 상기 제 1실린더의 내부공간을 향하여 절곡된 형상을 가지고, 상기 제 2플레이트에 설치된 상기 체크밸브는 상기 제 1실린더 또는 상기 제 2실린더를 향하여 절곡된 형상을 가지고, 상기 제 3플레이트에 설치된 상기 체크밸브는 상기 제 2실린더를 향하여 절곡된 형상을 가질 수 있다.
상기 중간압 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 압축기, 상기 압축기로부터 얻어진 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기, 상기 응축기에서 토출된 냉매를 저압 상태로 변환시키는 팽창밸브 및 상기 팽창밸브에서 배출된 냉매를 증발시켜 저온저압 상태로 변환시키는 증발기를 포함하고, 상기 압축기는 외관을 형성하는 케이싱, 내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더, 상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트 및 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나에 마련되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 체크밸브(Check Valve)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 제 1영역 또는 상기 복수의 플레이트에서 상기 제 1영역에 대응하는 제 2영역에 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 상기 응축기와 상기 압축기를 연결하는 인젝션라인(Injection Line)을 더 포함할 수 있다.
상기 체크밸브는 상기 인젝션라인에 마련될 수 있다.
상기 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 체크밸브는 상기 응축기로부터 상기 인젝션 라인을 통해 유입된 냉매의 상태에 따라, 액체 또는 기체 상태의 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 압축기는 외관을 형성하는 케이싱, 내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더, 상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트, 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나를 관통하여 설치되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 인젝션 라인(Injection Line), 상기 인젝션 라인 상에 설치되는 체크밸브(Check Valve) 및 내부에 상기 적어도 하나의 실린더와 상기 복수의 플레이트를 관통하는 회전축을 가지고, 상기 롤링피스톤이 선회운동 할 수 있는 원동력을 제공하는 전동요소를 포함할 수 있다.
상기 전동요소는 상기 회전축의 회전속도 변동이 가능한 BLDC 모터 또는 상기 회전축의 회전속도가 일정한 정속형 모터를 포함할 수 있다.
상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 마련될 수 있다.
또한, 상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 대응하는 상기 복수의 플레이트 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 실린더는 상기 내부공간으로 냉매를 공급하는 제 1공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 1토출관을 구비하는 제 1실린더 및 상기 제 1실린더와 상기 케이싱 저면 사이에 위치하고, 상기 제 1공급관과 별도로 설치된 제 2공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 2토출관을 구비하는 제 2실린더를 포함할 수 있고, 상기 제 1공급관 또는 상기 제 2공급관에 공급되는 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 인젝션라인은 상기 케이싱 표면에 돌출된 토출배관을 통해 토출된 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기와 연결될 수 있다.
저온중간압의 냉매를 추가적으로 공급하여, 압축기의 토출온도 낮출 수 있다.
냉매 유량을 증가시켜, 공기조화기의 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
체크밸브 또는 인젝션 라인에 의해 실린더 내부에 형성된 홀(Hole)이 공명기로 작용하여 압축기의 소음을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 구성을 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 마련된 일부 구성요소의 분해 사시도
도 3내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 일부 구성요소에 체크밸브가 삽입된 구조를 도시한 도면
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전 시 압축기에 중간압 냉매가 주입되는 과정을 도시한 도면
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전시 압축기에 중간압 냉매의 주입이 방지되며, 과냉 제어를 필요로 하지 않는 경우를 도시한 도면
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전 시 압축기에 중간압 냉매의 주입이 방지되며, 과냉 제어를 필요로 하는 경우를 도시한 도면
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 구성을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 마련된 일부 구성요소의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)는 외관을 형성하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내측 상부에 설치되는 전동요소(20)와, 케이싱(10)의 내측 하부에 설치되며 전동요소(20)와 회전축(23)을 통해 연결되는 압축요소(30)를 구비할 수 있다.
전동요소(20)는 케이싱(10)의 내면에 고정된 원통형 고정자(21)와, 고정자(21)의 내부에 회전 가능하게 설치되고 중심부가 회전축(23)에 결합된 회전자(22)를 포함한다. 전동요소(20)는 전원을 인가할 때 회전자(22)가 회전함으로써 회전축(23)에 의해 연결된 압축요소(30)를 구동시킬 수 있다.
전동요소(20)는 회전축(23)의 회전속도 변동이 가능한 BLDC 모터 또는 회전축(23)의 회전속도가 일정한 정속형 모터를 포함할 수 있다.
고정자(21)에는 전동요소(20)에서 발생하는 열을 흡수하기 위한 절연재(미도시)가 마련될 수 있다.
실린더는 적어도 하나가 구비될 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 2개가 구비되는 것으로 한다.
압축요소(30)는 상호 구획된 내부공간(50,52)을 가지는 복수의 실린더(32,34)와, 복수의 실린더(32,34) 상하에 배치되어 내부공간(50,52)을 형성하는 복수의 플레이트(40,42,44)와, 복수의 실린더(32,34) 내부공간(50,52)으로 중간압의 냉매를 공급하는 인젝션라인(100)을 포함할 수 있다.
복수의 실린더(32,34)는 내부공간(50,52)과, 내부공간(50,52)에서 편심을 가지고 선회운동하는 롤링피스톤(60,62)과, 롤링피스톤(60,62)에 반경방향으로 접하고 내부공간(50,52)을 흡입실(미도시)과 압축실(미도시)로 구획하는 베인(71,81)과, 베인(71,81)이 진퇴하도록 내부공간(50,52)의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버(70,80)를 포함한다. 복수의 실린더(32,34)는 케이싱(10)의 내부에 마련될 수 있다.
실린더는 제 1내부공간(50)이 형성된 제 1실린더(32)와, 제 2내부공간(52)이 형성되며, 제 1실린더(32)의 하부에 배치되는 제 2실린더(34)를 포함할 수 있다.
플레이트는 복수의 실린더(32,34) 각각의 상하에 배치되어 내부공간(50,52)을 형성하는 구성으로, 제 1실린더(32)의 상측에 위치하는 제 1플레이트(40), 제 1실린더(32)와 제 2실린더(34) 사이에 위치하는 제 2플레이트(42) 및 제 2실린더(34)와 케이싱(10) 저면 사이에 위치하는 제 3플레이트(44)를 포함할 수 있다.
제 1실린더(32)와 제 2실린더(34)에는 제 1내부공간(50)과 제 2내부공간(52) 내부로 냉매가 유입될 수 있도록 공급관(90,92)들과 연결되는 공급구(91,93)와, 압축실(미도시) 내부에서 압축된 냉매가 케이싱(10) 내부로 토출되도록 하는 토출관(94,95)들이 형성된다. 따라서, 압축기(1)가 가동될 때 케이싱(10) 내부는 토출관(94,95)들을 통해 배출되는 압축가스에 의해 고압으로 유지되고, 케이싱(10) 내부의 압축가스는 케이싱(10) 상부 표면에 돌출 형성된 토출배관(96)을 통해 외부로 안내된다.
구체적으로, 제 1실린더(32)는 제 1내부공간(50) 내부로 냉매를 공급하는 제 1공급관(90)과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 1토출관(94)을 구비할 수 있다.
또한, 제 2실린더(34)는 제 1공급관(90)에서 분기한 제 2공급관(92)과 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 2토출관(95)을 구비할 수 있다.
어큐뮬레이터(2)는 압축기(1)에 접하여 배치 되고, 이는 증발기로부터 토출된 저온저압의 냉매 중에 가스에 이르지 못하고 액상으로 존재하는 냉매가 압축기(1)에 유입되는 것을 방지한다. 증발기로부터 토출된 저온저압의 냉매는 흡입배관(97)을 통해 어큐뮬레이터(2)로 유입된다.
냉매는 어큐뮬레이터(Accumulator)(2)를 거친 후 공급관(90,92)들을 통해 각 내부공간(50,52)의 공급구(91,93)로 안내된다.
회전축(23)은 제 1내부공간(50) 및 제 2내부공간(52)의 중심을 관통하며 제 1내부공간(50)과 제 2내부공간(52)의 내부에 마련되는 제 1롤링피스톤(60)과 제 2롤링피스톤(62)에 연결될 수 있다.
제 1롤링피스톤(60)과 제 2롤링피스톤(62)은 회전축(23)과 결합하며, 자세하게는 상호 방향이 다른 편심을 가지고 결합할 수 있다. 이러한 구성을 통해 내부공간(50,52) 상에서 편심회전하며 피압축매체(냉매)를 압축할 수 있다.
베인(71,81)은 제 1실린더(32)에 구비되는 제 1베인(71)과 제 2실린더(34)에 구비되는 제 2베인(81)으로 구성되며, 롤링피스톤(60,62)에 반경방향으로 접하도록 마련되어 내부공간(50,52)을 흡입실(미도시)과 압축실(미도시)로 구획할 수 있다.
베인챔버(70,80)는 제 1실린더(32)에 구비되는 제 1베인챔버(70)와 제 2실린더(34)에 구비되는 제 2베인챔버(80)를 포함할 수 있다.
베인챔버(70,80)는 내부공간(50,52)의 외측을 향해 함몰형성되는 구성으로서, 제 1베인챔버(70)는 제 1내부공간(50)의 내벽면에서 외측을 향해 함몰 형성되는 제 1베인(71)을 가이드하는 제 1베인가이드부(72)와, 제 1베인(71)이 제 1내부공간(50)을 구획할 수 있도록 제 1베인(71)을 제 1롤링피스톤(60) 쪽으로 가압하는 제 1베인스프링(74)이 설치되는 제 1베인스프링수용부(73)를 포함할 수 있다.
제 2베인챔버(80)는 제 2내부공간(52)의 내벽면에서 외측을 향해 함몰 형성되는 제 2베인(81)을 가이드하는 제 2베인가이드부(82)와, 제 2베인(81)이 제 2내부공간(52)을 구획할 수 있도록 제 2베인(81)을 제 2롤링피스톤(62) 쪽으로 가압하는 제 2베인스프링(84)이 설치되는 제 2베인스프링수용부(83)로 이루어 질 수 있다.
인젝션라인(100)은 복수의 실린더(32,34) 및 복수의 플레이트(40,42,44) 중 적어도 하나를 관통하여 설치될 수 있다.
인젝션라인(100)을 통해 복수의 실린더(32,34) 중 적어도 하나의 내부공간(50,52)으로 공급되는 중간압냉매는 복수의 실린더(32,34) 중 적어도 하나의 내부 벽면에 형성된 인젝션 공급구(101)를 통과할 수 있다.
인젝션라인(100)은 제 1공급관(90) 또는 제 2공급관(92)과 같은 방향 또는 다른 방향에 설치될 수 있다.
또한, 제 2공급관(92)은 제 1공급관(90)에서 분기하지 않고, 별도로 설치될 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 일부 구성요소에 체크밸브가 삽입된 구조를 도시한 도면이다.
체크밸브(Check Valve)(200)는 인젝션라인(100) 상에 형성될 수 있다.
체크밸브(200)는 유체가 일정 방향으로만 흐르게 하는 밸브이다. 특히, 인젝션라인(100)의 내부압력보다 인젝션라인(100)이 삽입된 제 1실린더(32) 또는 제 2실린더(34)의 내부압력이 큰 경우, 냉매가 인젝션라인(100) 쪽으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
체크밸브(200)는 웨이퍼식(Wafer type), 분할식(Split type), 스윙식(Swing type), 리프트식(Lift type), 머쉬룸식(Mushroom type) 및 디스크식(Disc check valve)을 포함할 수 있다.
인젝션라인(100) 말단에 마련된 체크밸브(200)는 복수의 실린더(32,34) 및 복수의 플레이트(40,42,44) 중 적어도 하나를 관통하여 설치될 수 있다.
체크밸브(200)는 복수의 실린더(32,34)중 적어도 하나의 베인(71,81) 위치로부터 롤링피스톤(60,62)의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역(제 1영역)에 마련될 수 있다.
또한, 체크밸브(200)는 복수의 플레이트(40,42,44) 중 적어도 하나에서 제 1영역에 대응하는 제 2영역에 마련될 수 있다.
베인(71,81) 위치로부터 롤링피스톤(60,62)의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역은 인젝션라인(100) 내부의 압력보다 실린더(32,34) 내부의 압력이 더 크기 때문에 인젝션라인(100) 쪽으로 냉매의 역류가 발생할 수 있다.
따라서, 복수의 실린더(32,34) 중 적어도 하나의 베인(71,81) 위치로부터 롤링피스톤(60,62)의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역(제 1영역) 또는 복수의 플레이트(40,42,44) 중 적어도 하나에서 제 1영역에 대응하는 제 2영역에 체크밸브(200)를 설치함으로써, 중간압 냉매의 역류를 방지할 수 있다.
구체적으로 체크밸브(200)는 제 1실린더(32)를 관통하여, 제 1실린더(32)의 제 1베인(71) 위치로부터 제 1롤링피스톤(60)의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 설치될 수 있고, 체크밸브(200)로부터 제 1실린더(32)의 내부공간(50)에 공급된 중간압 냉매는 제 1롤링피스톤(60)에 의해 압축되고, 제 1플레이트(40)를 관통하는 제 1토출관(94)을 통해 케이싱(10) 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 체크밸브(200)는 제 2실린더(34)를 관통하여, 제 2실린더(34)의 제 2베인(81) 위치로부터 제 2롤링피스톤(62)의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 설치될 수 있고, 체크밸브(200)로부터 제 2실린더(34)의 내부공간(52)에 공급된 중간압 냉매는 제 2롤링피스톤(62)에 의해 압축되고, 제 3플레이트(44)를 관통하는 제 2토출관(95)을 통해 케이싱(10) 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 체크밸브(200)는 제 1실린더(32)의 제 1베인(71) 위치로부터 제 1롤링피스톤(60)의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 대응하는 위치에 제 1플레이트(40)를 관통하여 설치될 수 있고, 체크밸브(200)로부터 제 1실린더(32)의 내부공간(50)에 공급된 중간압 냉매는 제 1롤링피스톤(60)에 의해 압축되고, 제 1플레이트(40)를 관통하는 제 1토출관(94)을 통해 케이싱(10) 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 체크밸브(200)는 제 1실린더(32) 또는 제 2실린더(34)의 베인(71,81) 위치로부터 롤링피스톤(60,62)의 회전방향으로 220도 내지 340도의 영역에 대응하는 위치에 제 2플레이트(42)를 관통하여 설치될 수 있고, 체크밸브(200)로부터 제 1실린더(32) 또는 제 2실린더(34)의 내부공간에 공급된 중간압 냉매는 롤링피스톤(60,62)에 의해 압축되고, 제 1플레이트(40)를 관통하는 제 1토출관(94) 또는 제 3플레이트(44)를 관통하는 제 2토출관(95)을 통해 케이싱(10) 내부공간으로 토출될 수 있다.
또한, 체크밸브(200)는 제 2실린더(34)의 제 2베인(81) 위치로부터 제 2롤링피스톤(62)의 회전방향으로 220도 내지 340도의 영역에 대응하는 위치에 제 3플레이트(44)를 관통하여 설치될 수 있고, 체크밸브(200)로부터 제 2실린더(34)의 내부공간(52)에 공급된 중간압 냉매는 제 2롤링피스톤(62)에 의해 압축되고, 제 3플레이트(44)를 관통하는 제 2토출관(95)을 통해 케이싱(10) 내부공간으로 토출될 수 있다.
체크밸브(200)는 절곡된 형태를 가질 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1플레이트(40)에 설치된 체크밸브(200)는 제 1실린더(32)의 내부공간(50)을 향하여 절곡된 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2플레이트(42)에 설치된 체크밸브(200)는 제 1실린더(32) 또는 제 2실린더(34)를 향하여 절곡된 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 3플레이트(44)에 설치된 체크밸브(200)는 제 2실린더(34)를 향하여 절곡된 형상을 가질 수 있다.
제 2플레이트(42)에 설치된 체크밸브(200)는 제 1실린더(32) 및 제 2실린더(34) 모두를 향하여 절곡된 "ㅗ" 형상을 가질 수 있다.
복수의 플레이트(40,42,44)에 설치된 체크밸브(200)는 제 1실린더(32)의 내부공간(50) 또는 제 2실린더(34)의 내부공간(52)을 향해 중간압의 냉매를 분사시킬 수 있도록, 다양한 형상을 가질 수 있고, 상기 예에 한정하지 않는다.
압축기(1)에 사용되거나, 인젝션라인(100)으로부터 압축기(1)에 공급되는 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합한 것일 수 있다.
R1234yf, R1234ze 및 R152A 중에서 선택된 적어도 하나의 냉매 10~60% 및 R32 40~90% 혼합된 냉매가 사용될 수 있다.
또는, R32가 단독으로 사용될 수 있다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다.
도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 공기조화기(900)는 실외기(400) 및 실내기(500)를 구비하며, 실외기(400)에는 폐회로를 구성하도록 냉매배관에 순차적으로 연결된 압축기(1)와, 냉난방을 전환하는 사방밸브(301)와, 실외측 열교환기(303)와, 팽창밸브(304)가 마련되며, 실내기(500)에는 실내측 열교환기(302)가 마련된다.
난방 운전 시에는 압축기(1)에서 냉매가 고온, 고압으로 압축되며, 압축된 냉매는 실내측 열교환기(302)로 공급되어 실내측 열교환기(302)에서 액화되며, 액화된 냉매는 팽창밸브(304)로 공급되어 팽창밸브(304)에서 감압, 팽창되며, 감압, 팽창된 냉매는 실외측 열교환기(303)로 공급되어 실외측 열교환기(303)에서 기화된 후, 다시 압축기(1)로 공급됨으로써, 냉매가 순환하게 된다.
냉방 운전 시에는 압축기(1)에서 냉매가 고온, 고압으로 압축되며, 압축된 냉매는 실외측 열교환기(303)로 공급되어 실외측 열교환기(303)에서 액화되며, 액화된 냉매는 팽창밸브(304)로 공급되어 팽창밸브(304)에서 감압, 팽창되며, 감압, 팽창된 냉매는 실내측 열교환기(302)로 공급되어 실내측 열교환기(302)에서 기화된 후, 다시 압축기(1)로 공급됨으로써, 냉매가 순환하게 된다.
공기조화기(900)는 난방 운전 및 냉방 운전 시 압축기(1)의 효율이 저하된 경우 압축기(1)로 중간압 냉매를 주입하여 압축기(1)의 효율이 향상되도록 한다.
도 9내지 도 10에 도시된 바와 같이, 압축기(1)로 중간압 냉매가 주입될 수 있도록 하기 위해 공기조화기(900)는 실내측 열교환기(302)와 실외측 열교환기(303) 사이에 마련되어 열교환을 통해 중간압 냉매를 생성하는 내부 열교환기(310)와, 실내측 열교환기(302)와 실외측 열교환기(303)를 연결하는 냉매배관(P2, P3)에서 바이패스되어 내부 열교환기(310)에 연결되는 바이패스 배관(B1)과, 바이패스 배관(B1)에 마련되어 바이패스 배관(B1)을 통과하는 냉매를 팽창시키며 바이패스 배관(B1)으로 냉매가 진입되거나 또는 진입이 방지되도록 제어하는 전동팽창밸브(304)와, 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매를 압축기(1)로 안내하는 중간압 냉매 안내배관(P5)에 마련되어 압축기(1)로 중간압 냉매를 분사하는 중간압 냉매 분사포트(300)와, 중간압 냉매 안내배관(P5)에서 분기되는 중간압 냉매 분기배관(B2)에 마련되어 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되거나 또는 주입이 방지되도록 제어하는 개폐밸브(306)와, 중간압 냉매 안내배관(P5)에 마련되어 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되거나 또는 주입이 방지되도록 제어하는 체크밸브(200)를 포함한다.
또한, 공기조화기(900)는 압축기(1)로부터 토출되는 냉매의 온도를 감지하는 토출온도센서(1000)를 더 포함할 수 있다. 토출온도센서(1000)는 압축기(1)로부터 토출되는 고온, 고압의 냉매가 이동하는 냉매배관에 설치되거나 압축기(1)에 설치될 수 있다.
공기조화기(900)에 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 제조되는 냉매를 사용하면 AHRI540(Air Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute 540) 조건에서 기존의 냉매(일 예: R22)를 사용할 때 보다 압축기(1)에서 토출되는 냉매의 토출온도가 높아질 수 있다.
토출온도센서(1000)에 의해 감지되는 압축기(1)에서 토출되는 냉매의 토출온도가 높은 경우에는 체크밸브(200)가 중간압 냉매를 압축기(1)에 주입함으로써 냉매의 토출온도를 낮출 수 있다.
내부 열교환기(310)는 실내측 열교환기(302)와 실외측 열교환기(303) 사이에 마련되며, 판형 열교환기로 이루어지거나 이중관 구조로 이루어질 수 있다.
공기조화기가 난방 운전을 할 경우에는 응축기로 사용되는 실내측 열교환기(302)로부터 응축된 냉매가 내부 열교환기(310)를 거쳐 실외측 열교환기(303)로 이동된다.
실내측 열교환기(302)로부터 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매의 일부는 내부 열교환기(310)를 통과하여 팽창밸브(304)를 거쳐 증발기로 사용되는 실외측 열교환기(303)로 공급되어 증발된다.
실내측 열교환기(302)로부터 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매의 나머지 일부는 바이패스 배관(B1)을 통해 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입하게 된다.
바이패스 배관(B1)으로 바이패스되는 냉매는 바이패스 배관(B1)을 통과하는 과정에서 바이패스 배관(B1)에 마련된 전동팽창밸브(304)를 통과하며 팽창된 상태로 내부 열교환기(310)로 진입하게 된다.
바이패스 배관(B1)으로 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입한 냉매는 실내측 열교환기(302)에서 내부 열교환기(310)를 통과하여 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매와 열교환하게 되며, 열교환을 통해 실내측 열교환기(302)로부터 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매는 과냉된 상태로 실외측 열교환기(303)로 공급되며, 바이패스 배관(B1)으로 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입한 냉매는 과열되어 과열증기 상태의 중간압 냉매로 중간압 냉매 안내배관(P5)을 통해 압축기(1)로 주입된다.
공기조화기(900)가 냉방 운전을 할 경우에는 도 10에 도시된 바와 같이, 응축기로 사용되는 실외측 열교환기(303)로부터 응축된 냉매가 내부 열교환기(310)를 거쳐 실내측 열교환기(302)로 이동된다.
실외측 열교환기(303)로부터 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매의 일부는 팽창밸브(304)를 거쳐 내부 열교환기(310)를 통과하여 증발기로 사용되는 실내측 열교환기(302)로 공급되어 증발된다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 냉방 운전 시에는 팽창밸브(304)가 내부 열교환기(310)와 실내측 열교환기(302) 사이에 마련되도록 하여 실외측 열교환기(303)로부터 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매의 일부가 내부 열교환기(310)를 통과하여 팽창밸브(304)를 거쳐 증발기로 사용되는 실내측 열교환기(302)로 공급되어 증발될 수 있다.
실외측 열교환기(303)로부터 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매의 나머지 일부는 바이패스 배관(B1)을 통해 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입하게 된다.
바이패스 배관(B1)으로 바이패스되는 냉매는 바이패스 배관(B1)을 통과하는 과정에서 바이패스 배관(B1)에 마련된 전동팽창밸브(30)를 통과하며 팽창된 상태로 내부 열교환기(310)로 진입하게 된다.
바이패스 배관(B1)으로 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입한 냉매는 실외측 열교환기(303)에서 내부 열교환기(310)를 통과하여 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매와 열교환하게 되며, 열교환을 통해 실외측 열교환기(303)로부터 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매는 과냉된 상태로 실내측 열교환기(302)로 공급되며, 바이패스 배관(B1)으로 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입한 냉매는 과열되어 과열증기 상태의 중간압 냉매로 중간압 냉매 안내배관(P5)을 통해 압축기(1)로 주입된다.
바이패스 배관(B1)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제 2 냉매배관(P2)에서 바이패스되어 내부 열교환기(310)와 연결되도록 마련되어 바이패스 배관(B1)으로 바이패스된 냉매가 내부 열교환기(310)로 진입하도록 할 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 3 냉매배관(P3)에서 바이패스 되어 내부 열교환기(310)와 연결되도록 마련되어 바이패스 배관(B1)으로 바이패스된 냉매가 내부 열교환기(310)로 진입하도록 할 수 있다.
전동팽창밸브(304)는 바이패스 배관(B1)에 마련되어 바이패스 배관(B1)으로 바이패스된 냉매가 내부 열교환기(310)로 진입할 때 팽창된 상태로 진입할 수 있도록 한다.
또한, 개폐 여부에 따라 바이패스 배관(B1)으로 바이패스된 냉매가 내부 열교환기(310)로 진입하거나 또는 진입이 방지되도록 제어하게 되는데, 전동팽창밸브(304)가 개방되면 바이패스 배관(B1)으로 바이패스된 냉매가 내부 열교환기(310)로 진입하여 내부 열교환기(310) 내에서 난방 시에는 실내측 열교환기(302)에서 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매와 열교환을 통해 각각 과냉 및 과열되도록 하고, 냉방 시에는 실외측 열교환기(303)에서 실내측 열교환기(302)로 이동되는 냉매와 열교환을 통해 각각 과냉 및 과열되도록 하며, 과열된 냉매는 과열증기 상태의 중간압 냉매로 중간압 냉매 안내배관(P5)을 통해 이동하여 압축기(1)에 주입된다.
전동팽창밸브(304)가 차단되면 바이패스 배관(B1)으로 냉매가 진입할 수 없어 내부 열교환기(310) 내부에서의 열교환은 이루어지지 않게 되며, 내부 열교환기(310)에서 중간압 냉매가 생성되지 않아 압축기(1)로 중간압 냉매가 주입되는 것이 방지된다.
중간압 냉매 분사포트(300)는 내부 열교환기(310)에서 열교환을 통해 생성된 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되도록 안내하는 중간압 냉매 안내배관(P5)에 마련된다.
중간압 냉매 분사포트(300)는 압축기(1)의 효율이 저하된 경우 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매가 압축기(1)로 분사되도록 하여 압축기(1)의 효율이 향상되도록 한다.
압축기(1)의 효율이 저하된 경우에는 압축기(1)의 토출온도가 높아지게 되고, 압축기(1)의 효율을 향상시키기 위해 압축기(1)의 토출온도를 낮출 필요가 있는데, 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입됨으로써, 압축기(1)의 토출온도가 낮아지도록 할 수 있다.
개폐밸브(306)는 중간압 냉매 안내배관(P5)에서 분기되는 중간압 냉매 분기배관(B2)에 마련되며, 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되거나 또는 주입이 방지되도록 제어한다.
개폐밸브(306)가 차단되면 중간압 냉매 분기배관(B2)을 통해 어큐뮬레이터(2)로 이동되는 통로가 차단됨으로써, 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매는 중간압 냉매 안내배관(P5)을 통해 압축기(1)로 주입되게 되고, 개폐밸브(306)가 개방되면 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매는 중간압 냉매 안내배관(P5)에서 분기된 중간압 냉매 분기배관(B2)을 따라 이동하여 중간압 냉매 분기배관(B2)에 연결되도록 마련된 어큐뮬레이터(2)에 저장된다.
도면상에 도시되어 있지는 않지만, 중간압 냉매 안내배관(P5)에서 분기된 중간압 냉매 분기배관(B2)은 어큐뮬레이터 없이 바로 제 4 냉매배관(P5)에 연결되도록 마련되어 개폐밸브(306)가 개방되었을 때 중간압 냉매 분기배관(B2)을 통해 주입되는 중간압 냉매가 실외측 열교환기(303)에서 압축기(1)로 이동되는 냉매와 함께 압축기(1)로 공급되도록 할 수 있다.
상기의 경우는 난방 운전 시의 경우이고, 냉방 운전 시에는 개폐밸브(306)가 개방되었을 때 중간압 냉매 분기배관(B2)을 통해 주입되는 중간압 냉매가 실내측 열교환기(302)에서 압축기(1)로 이동되는 냉매와 함께 압축기(1)로 공급되도록 할 수 있다.
체크밸브(200)는 중간압 냉매 안내배관(P5)에 마련되어 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되거나 또는 주입이 방지되도록 제어한다.
체크밸브(200)가 개방되면 중간압 냉매 안내배관(P5)을 따라 이동되는 중간압 냉매는 압축기(1)로 주입되게 되고, 체크밸브(200)가 차단되면 중간압 냉매는 압축기(1)로 주입되지 않게 된다. 공기조화기(900)의 난방 운전 시 압축기(1)로부터 토출된 고온, 고압의 냉매는 냉매배관에 표시된 화살표를 따라 사방밸브(301)를 거쳐 제 1 냉매배관(P1)을 통해 응축기로 작동되는 실내측 열교환기(302)로 유입된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전 시 압축기에 중간압 냉매가 주입되는 과정을 도시한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 공기조화기의 난방 운전 시 압축기(1)로부터 토출된 고온, 고압의 냉매는 냉매배관에 표시된 화살표를 따라 사방밸브(301)를 거쳐 제 1 냉매배관(P1)을 통해 응축기로 작동되는 실내측 열교환기(302)로 유입된다.
유입된 고온, 고압의 냉매는 실내측 열교환기(302)에서 실내측 열교환기(302) 외부의 실내공기와 열교환하여 실내공기를 따뜻하게 한다.
실내측 열교환기(302)를 경유한 냉매는 제 2 냉매배관(P2)과 제 3 냉매배관(P3)을 통해 이동하며, 제 3 냉매배관(P3)에 마련된 팽창밸브(304)를 거치면서 팽창되어 감압된 후 실외측 열교환기(303)로 유입되고, 제 4 냉매배관(P4)을 통해 다시 압축기(1)로 재순환하여 난방 사이클을 형성한다.
압축기(1)로부터 토출된 고온, 고압의 냉매가 이동하는 냉매배관에는 압축기(1)로부터 토출된 냉매의 온도를 감지할 수 있도록 토출온도센서(1000)가 설치될 수 있다. 토출온도센서(1000)는 냉매배관 뿐만 아니라, 압축기(1)에 마련될 수 있다.
이때, 압축기(1)의 효율이 저하되면, 압축기(1)로부터 토출되어 토출온도센서(1000)에 의해 감지되는 냉매의 토출온도가 높아지게 되는데, 압축기(1)의 효율이 향상되도록 하기 위해서는 압축기(1)로부터 토출되는 냉매의 토출온도를 낮춰야 하며, 토출온도를 낮추기 위해 압축기(1)로 중간압 냉매를 주입하게 된다.
압축기(10)의 토출온도를 낮추기 위해 제 2 냉매배관(P2)과 제 3 냉매배관(P3) 사이에 마련된 내부 열교환기(310)에서 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매와 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동하다가 바이패스 배관(B1)으로 바이패스되어 내부 열교환기(310)로 진입하는 냉매의 열교환을 통해 중간압 냉매를 생성하여 중간압 냉매를 압축기(1)로 주입하게 된다.
이를 위해, 우선은 내부 열교환기(310)에서 중간압 냉매를 생성하기 위한 열교환이 이루어질 수 있도록 바이패스 배관(B1)에 마련된 전동팽창밸브(304)를 개방하여 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매의 일부가 바이패스 배관(B1)으로 바이패스 되도록 한다.
내부 열교환기(310)로 바이패스된 냉매는 내부 열교환기(310) 내부에서 제 2 냉매배관(P2)과 제 3 냉매배관(P3)을 통해 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매와 열교환을 하게 되고, 열교환을 통해 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매는 과냉되어 실외측 열교환기(303)로 공급되고 내부 열교환기(310)로 바이패스된 냉매는 과열되어 중간압 냉매 안내배관(P5)을 따라 흐르게 된다.
중간압 냉매 안내배관(P5)을 따라 흐르는 중간압 냉매가 압축기(1)로 안내될 수 있도록 중간압 냉매 안내배관(P5)에서 분기되는 중간압 냉매 분기배관(B2)에 마련되는 개폐밸브(306)를 차단한다.
개폐밸브(306)를 차단해주면, 중간압 냉매는 중간압 냉매 분기배관(B2)으로 이동할 수 없기 때문에 중간압 냉매 안내배관(P5)을 따라 이동하게 된다.
중간압 냉매 안내배관(P5)을 따라 중간압 냉매가 이동되면, 체크밸브(200)를 개방하여 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되도록 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전시 압축기에 중간압 냉매의 주입이 방지되며, 과냉 제어를 필요로 하지 않는 경우를 도시한 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 압축기(1)에서 토출되어 토출온도센서(1000)에 의해 감지된 냉매의 토출온도가 낮아지면, 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되지 않도록 하여 압축기(1)를 보호하여야 한다.
압축기(1)의 운전 주파수가 최적의 주파수를 유지하게 되거나 토출온도가 낮아져 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되지 않도록 하면서, 과냉 제어를 필요로 하지 않는 경우에는 도 12에 도시된 바와 같이, 압축기(1)로 중간압 냉매가 주입되지 않도록 하기 위해 내부 열교환기(310)에서 냉매의 열교환이 이루어지지 않도록 전동팽창밸브(304)를 차단한다.
전동팽창밸브(304)가 차단되면, 바이패스 배관(B1)으로 냉매가 흐르는 것이 방지되어 내부 열교환기(310)에서 중간압 냉매가 생성되지 않으므로 압축기(1)로 중간압 냉매가 주입되는 것이 방지된다.
이때, 압축기(1)로 중간압 냉매가 주입되는 것이 방지된 상태이기 때문에 개폐밸브(306)는 차단하여야 하지만, 중간압 냉매 안내배관(P5)의 내부 유동에 의해 배관응력 상승이 방지되도록 하기 위해 개폐밸브(306)는 개방된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 난방 운전 시 압축기에 중간압 냉매의 주입이 방지되며, 과냉 제어를 필요로 하는 경우를 도시한 도면이다.
토출온도센서(1000)에서 감지한 압축기(1) 토출 냉매의 온도가 낮아져 중간압 냉매가 압축기(1)로 주입되지 않도록 하면서, 과냉 제어를 필요로 하는 경우에는 도 13에 도시된 바와 같이, 내부 열교환기(310)에서 냉매의 열교환이 이루어지도록 전동팽창밸브(304)를 개방하고, 압축기(1)로 중간압 냉매가 주입되지 않도록 하기 위해 개폐밸브(306)를 개방하여 내부 열교환기(310)에서 생성된 중간압 냉매가 중간압 냉매 분기배관(B2)을 따라 이동하여 어큐뮬레이터(2)에 저장되도록 한다.
전동팽창밸브(304)를 개방하면, 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매 중 바이패스 배관(B1)을 통해 바이패스된 냉매와 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매가 내부 열교환기(310)에서 열교환을 하게 되고, 열교환을 통해 바이패스 배관(B1)을 통해 바이패스된 냉매는 과열되어 중간압 냉매 안내배관(P5)에서 분기된 중간압 냉매 분기배관(B2)을 따라 이동하여 어큐뮬레이터(2)에 저장되고, 실내측 열교환기(302)에서 실외측 열교환기(303)로 이동되는 냉매는 과냉되어 실외측 열교환기(303)로 이동하게 된다.
공기조화기(900)의 냉방 운전 시의 냉방 사이클은 난방 운전 시의 반대 방향으로 냉매가 흐르는 차이가 있을 뿐이므로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
압축기(1)는 공기조화기(900) 뿐만 아니라, 냉장고 등에도 적용 가능하다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1 : 압축기 2 : 어큐뮬레이터(Accumulator)
10 : 케이싱 20 : 전동요소
30 : 압축요소 32 : 제 1실린더
34 : 제 2실린더 40 : 제 1플레이트(Plate)
42 : 제 2플레이트 44 : 제 3플레이트
50 : 제 1내부공간 52 : 제 2내부공간
60 : 제 1롤링피스톤 62 : 제 2롤링피스톤
70 : 제 1베인챔버 71 : 제 1베인
72 : 제 1베인가이드부 73 : 제 1베인스프링수용부
74 : 제 1베인스프링 80 : 제 2베인챔버
81 : 제 2베인 82 : 제 2베인가이드부
83 : 제 2베인스프링수용부 84 : 제 2베인스프링
90 : 제 1공급관 92 : 제 2공급관
91 : 제 1공급구 93 : 제 2공급구
94 : 제 1토출관 95 : 제 2토출관
96 : 토출배관 97 : 흡입배관
21 : 고정자 22 : 회전자
23 : 회전축 100 : 인젝션라인(Injection Line)
101 : 인젝션 공급구 200 : 체크밸브(Check Valve)
300 : 분사포트 301 : 사방밸브
302 : 실내측 열교환기 303 : 실외측 열교환기
304 : 팽창밸브 305 : 전동팽창밸브
306 : 개폐밸브 310 : 내부 열교환기
400 : 실외기 500 : 실내기
900 : 공기조화기 1000 : 토출온도센서

Claims (20)

  1. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 있어서,
    외관을 형성하는 케이싱;
    내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더;
    상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트;
    상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나에 마련되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 인젝션 라인(Injection Line); 및
    상기 인젝션 라인 상에 설치되는 체크밸브(Check Valve);를 포함하고,
    상기 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 실린더는 상기 내부공간으로 냉매를 공급하는 제 1공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 1토출관을 구비하는 제 1실린더; 및
    상기 제 1실린더와 상기 케이싱 저면 사이에 위치하고, 상기 제 1공급관에서 분기한 제 2공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 2토출관을 구비하는 제 2실린더;를 포함하고,
    상기 복수의 플레이트는 상기 제 1실린더의 상측에 위치하는 제 1플레이트;
    상기 제 1실린더와 상기 제 2실린더 사이에 위치하는 제 2플레이트; 및
    상기 제 2실린더와 상기 케이싱 저면 사이에 위치하는 제 3플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 제 1실린더를 관통하여, 상기 제 1실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 1실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 1플레이트를 관통하는 상기 제 1토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 제 2실린더를 관통하여, 상기 제 2실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 2실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 3플레이트를 관통하는 상기 제 2토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 제 1실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 대응하는 위치에 상기 제 1플레이트를 관통하여 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 1실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 1플레이트를 관통하는 상기 제 1토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 제 1실린더 또는 상기 제 2실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도의 영역에 대응하는 위치에 상기 제 2플레이트를 관통하여 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 1실린더 또는 상기 제 2실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 1플레이트를 관통하는 상기 제 1토출관 또는 상기 제 3플레이트를 관통하는 상기 제 2토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 제 2실린더의 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도의 영역에 대응하는 위치에 상기 제 3플레이트를 관통하여 설치되고, 상기 체크밸브로부터 상기 제 2실린더의 내부공간에 공급된 상기 중간압 냉매는 상기 롤링피스톤에 의해 압축되고, 상기 제 3플레이트를 관통하는 상기 제 2토출관을 통해 상기 케이싱 내부공간으로 토출되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1플레이트에 설치된 상기 체크밸브는 상기 제 1실린더의 내부공간을 향하여 절곡된 형상을 가지고, 상기 제 2플레이트에 설치된 상기 체크밸브는 상기 제 1실린더 또는 상기 제 2실린더를 향하여 절곡된 형상을 가지고, 상기 제 3플레이트에 설치된 상기 체크밸브는 상기 제 2실린더를 향하여 절곡된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 압축기;
    상기 압축기로부터 얻어진 고온고압의 냉매를 응축하는 응축기;
    상기 응축기에서 토출된 냉매를 저압 상태로 변환시키는 팽창밸브; 및
    상기 팽창밸브에서 배출된 냉매를 증발시켜 저온저압 상태로 변환시키는 증발기;를 포함하는 공기조화기에 있어서,
    상기 압축기는 외관을 형성하는 케이싱;
    내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더;
    상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트; 및
    상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나에 마련되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 체크밸브(Check Valve);를 포함하고,
    상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 제 1영역 또는 상기 복수의 플레이트 중 적어도 하나에서 상기 제 1영역에 대응하는 제 2영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 응축기와 상기 압축기를 연결하는 인젝션라인(Injection Line)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 인젝션라인에 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 응축기로부터 상기 인젝션 라인을 통해 유입된 냉매의 상태에 따라, 액체 또는 기체 상태의 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  15. 외관을 형성하는 케이싱;
    내부공간과, 상기 내부공간에서 편심을 가지고 선회운동을 하는 롤링피스톤과, 상기 롤링피스톤에 반경방향으로 접하고 상기 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인과, 상기 베인이 진퇴하도록 상기 내부공간의 외측을 향해 함몰형성되는 베인챔버를 갖고, 상기 케이싱 내부에 마련되는 적어도 하나의 실린더;
    상기 적어도 하나의 실린더 상하에 배치되어 상기 내부공간을 형성하는 복수의 플레이트;
    상기 적어도 하나의 실린더 및 상기 복수의 플레이트 중 하나를 관통하여 설치되고, 중간압 냉매를 상기 적어도 하나의 실린더 내부공간에 공급하는 인젝션 라인(Injection Line);
    상기 인젝션 라인 상에 설치되는 체크밸브(Check Valve); 및
    내부에 상기 적어도 하나의 실린더와 상기 복수의 플레이트를 관통하는 회전축을 가지고, 상기 롤링피스톤이 선회운동 할 수 있는 원동력을 제공하는 전동요소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 전동요소는 상기 회전축의 회전속도 변동이 가능한 BLDC 모터 또는 상기 회전축의 회전속도가 일정한 정속형 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 체크밸브는 상기 적어도 하나의 실린더 베인 위치로부터 상기 롤링피스톤의 회전방향으로 220도 내지 340도에 해당하는 영역에 대응하는 상기 복수의 플레이트 중 적어도 하나에 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 실린더는 상기 내부공간으로 냉매를 공급하는 제 1공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 1토출관을 구비하는 제 1실린더; 및
    상기 제 1실린더와 상기 케이싱 저면 사이에 위치하고, 상기 제 1공급관과 별도로 설치된 제 2공급관과 상기 케이싱 내부공간으로 압축된 냉매를 토출하는 제 2토출관을 구비하는 제 2실린더;를 포함하고,
    상기 제 1공급관 또는 상기 제 2공급관에 공급되는 냉매는 R1234yf, R1234ze 및 R152A 중 적어도 하나와 R32를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 인젝션라인은 상기 케이싱 표면에 돌출된 토출배관을 통해 토출된 고온고압의 냉매를 응축시키는 응축기와 연결되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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