KR20160071721A - 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 사상에 따른 압축기의 고정 스크롤에는 흡입부와 압축부를 연결하는 바이패스 유로와, 바이패스 유로 상에 마련되는 실린더 공간과, 실린더 공간의 내부에 진퇴 가능하게 배치되어 토출부의 토출압과 흡입부의 흡입압의 차이에 따라 상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐 밸브가 마련되어, 토출압과 흡입압의 차이가 상대적으로 적은 저부하 조건에서 흡입부와 압축부를 연통시킴으로써 압축기의 용량을 저감하도록 할 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}
본 발명은 용량 가변 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 스크롤 압축기는 나선 형상의 랩(Wrap)을 가지는 고정 스크롤과 선회 스크롤을 조합하여 상대적인 운동에 의해 냉매를 압축하는 장치이다. 스크롤 압축기는 왕복동식 압축기 또는 로타리 압축기에 비해 효율이 높고, 진동 및 소음이 낮으며 소형 및 경량화가 가능하여 냉동 사이클 장치에 널리 사용되고 있다.
공기 조화기의 압축기는 일반적으로 최대 냉방 부하를 고려하여 냉방 능력이 설계된다. 그러나, 냉방 부하는 외기에 따라 변화하며, 압축기는 냉방 부하가 최대일 때 보다 그 보다 낮을 때 운전되는 경우가 대부분이다.
이와 같이 최대 냉방 부하 보다 낮은 부하에서 압축기가 운전될 때는 압축기의 냉방 능력이 오히려 부하 보다 크기 때문에 이를 맞추도록 적절하게 온/오프 운전을 해야 하고 이에 따라 전력 소모가 많아져서 효율이 떨어진다.
이러한 현상을 개선하기 위해 압축 용량이 가변하는 압축기가 사용되기도 한다. 압축기의 용량 가변 구조는 대표적으로 인버터 모터를 이용하여 회전 속도를 조절하는 구조와, 토출부의 냉매 또는 흡입부의 냉매를 바이패스시키는 구조가 있으나, 인버터 모터를 사용하는 구조는 저속 회전 시에 누설이나 오일 급유 불량 등의 문제가 발생하여 속도를 낮추는데 한계가 있으며, 바이패스시키는 구조는 조립 및 제어 등이 복잡하여 신뢰성이 떨어지고 있다.
본 발명의 일 측면은 토출압과 흡입압의 차이가 소정의 설정압 보다 작으면 압축부와 흡입부가 연결됨으로써 압축되는 냉매의 용량이 가변되는 압축기를 개시한다.
본 발명의 사상에 따르면 압축기는 케이스;와, 상기 케이스의 내부에 고정되는 고정 스크롤;과, 상기 고정 스크롤에 대해 공전 운동하도록 마련되는 선회 스크롤;과, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤에 의해 형성되고, 상기 선회 스크롤의 회전에 따라 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤의 중심을 향하여 이동하면서 체적이 감소되는 압축부;와, 상기 압축부로 냉매가 흡입되는 흡입부; 및 상기 압축부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출부; 를 포함하고, 상기 고정 스크롤은, 상기 흡입부와 상기 압축부를 연결하는 바이패스 유로;와, 상기 바이패스 유로 상에 마련되는 실린더 공간; 및 상기 실린더 공간의 내부에 진퇴 가능하게 배치되어 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이에 따라 상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐 밸브; 를 포함한다.
상기 개폐 밸브는 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이가 소정의 설정압 보다 작으면 상기 바이패스 유로를 개방하고, 상기 개폐 밸브는 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이가 소정의 설정압 보다 크면 상기 바이패스 유로를 폐쇄할 수 있다.
상기 압축기는 상기 실린더 공간에 배치되어 상기 개폐 밸브가 상기 바이패스 유로를 개방하도록 탄성 바이어스시키는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 탄성 부재는 코일 스프링을 포함할 수 있다.
상기 고정 스크롤은 상기 탄성 부재의 일단을 지지하는 탄성 부재 지지부를 포함할 수 있다.
상기 탄성 부재의 일단은 상기 탄성 부재 지지부에 지지되고, 상기 탄성 부재의 타단은 상기 개폐 밸브에 지지될 수 있다.
상기 바이패스 유로는 상기 흡입부와 상기 실린더 공간을 연결하는 흡입부 유로와, 상기 압축부와 상기 실린더 공간을 연결하는 압축부 유로를 포함할 수 있다.
상기 고정 스크롤은 상기 토출부와 상기 실린더 공간을 연결하는 토출부 유로를 포함할 수 있다.
상기 개폐 밸브는, 상기 흡입부의 흡입압에 의해 가압되는 제 1 가압부;와, 상기 토출부의 토출압에 의해 가압되고 상기 개폐 밸브의 진행 방향에 따른 상기 제 1 가압부의 반대 측에 형성되는 제 2 가압부; 및 상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐부; 를 포함할 수 있다.
상기 고정 스크롤은 하측으로 랩부가 연장되는 경판부를 포함하고, 상기 실린더 공간은 상기 경판부의 내부에 형성될 수 있다.
상기 고정 스크롤은 하측으로 랩부가 연장되는 경판부와, 상기 경판부의 상면에 결합되는 밸브 하우징을 포함하고, 상기 실린더 공간은 상기 밸브 하우징의 내부에 형성될 수 있다.
상기 밸브 하우징은, 상기 경판부의 상면에 결합되고, 상기 실린더 공간의 일부를 형성하는 바닥 하우징;과, 상기 바닥 하우징에 결합되고, 상기 실린더 공간의 나머지 일부를 형성하는 중간 하우징; 및 상기 중간 하우징에 결합되고, 상기 실린더 공간과 상기 토출부를 연결하는 토출부 유로가 형성되는 커버 하우징; 을 포함할 수 있다.
상기 고정 스크롤은 하측으로 랩부가 연장되는 경판부와, 상기 경판부의 상면에 결합되는 밸브 하우징을 포함하고, 상기 실린더 공간의 일부는 상기 경판부에 형성되고, 나머지 일부는 상기 밸브 하우징의 내부에 형성될 수 있다.
상기 개폐 밸브는 원기둥 형상을 포함할 수 있다.
상기 개폐 밸브는 구 형상을 포함할 수 있다.
상기 개폐 밸브는 상기 실린더 공간에서 수직 방향으로 진퇴하도록 마련될 수 있다.
상기 개폐 밸브는 상기 실린더 공간에서 수평 방향으로 진퇴하도록 마련될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면 압축기는 케이스;와, 상기 케이스의 내부에 고정되는 고정 스크롤;과, 상기 고정 스크롤에 대해 공전 운동하도록 마련되고, 상기 고정 스크롤과 함께 흡입부와, 압축부를 형성하는 선회 스크롤;과, 상기 압축부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출부;와, 상기 고정 스크롤에 마련되는 실린더 공간;과, 상기 실린더 공간과 상기 흡입부를 연결하는 흡입부 유로;와, 상기 실린더 공간과 상기 압축부를 연결하는 압축부 유로;와, 상기 실린더 공간과 상기 토출부를 연결하는 토출부 유로;와, 상기 실린더 공간의 내부에 진퇴 가능하게 마련되고, 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이에 따라 상기 흡입부 유로와 상기 압축부 유로를 연결하거나 연결 해제하는 개폐 밸브; 및 상기 개폐 밸브를 탄성 지지하도록 상기 실린더 공간에 마련되는 탄성 부재; 를 포함한다.
상기 개폐 밸브는, 상기 흡입부의 흡입압에 의해 가압되는 제 1 가압부;와, 상기 토출부의 토출압에 의해 가압되고 상기 개폐 밸브의 진행 방향에 따른 상기 제 1 가압부의 반대 측에 형성되는 제 2 가압부; 및 상기 압축부 유로를 개폐하는 개폐부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 실제 부하 조건의 대부분을 차지하는 저부하 조건에서 공기 조화기의 고효율을 도모할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 바이패스 구조를 이용한 용량 가변 구조가 케이스 내부의 고정 스크롤에 마련되므로 조립성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 압축기의 기동 시에 개폐 밸브가 개방된 상태가 되므로 기동 시 압축기에 걸리는 부하가 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 외관을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 압축기의 대략적인 구성을 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 도면.
도 4는 도 1의 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도.
도 5는 도 1의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 단면도.
도 6은 도 1의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도.
도 8은 도 7의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면.
도 9는 도 7의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도.
도 11은 도 10의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면.
도 12는 도 10의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면.
도 14는 도 13의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면.
도 15는 외기 온도에 따른 냉방 부하와 정속 압축기의 냉방 능력을 비교하여 도시한 도면.
도 16은 외기 온도에 따른 냉방 부하와 2단 용량 가변 압축기의 냉방 능력을 비교하여 도시한 도면.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기의 외관을 도시한 도면이다. 도 2 는 도 1의 압축기의 대략적인 구성을 도시한 단면도이다. 도 15는 외기 온도에 따른 냉방 부하와 정속 압축기의 냉방 능력을 비교하여 도시한 도면이다. 도 16은 외기 온도에 따른 냉방 부하와 2단 용량 가변 압축기의 냉방 능력을 비교하여 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 압축기(1)는 밀폐된 내부 공간을 가지는 케이스(10)와, 냉매를 압축하는 압축 기구부(30)와, 압축 기구부(30)에 구동력을 제공하는 전동 기구부(20)를 포함한다.
케이스(10)는 상단과 하단이 개방된 대략 원통 형상의 메인 케이스(11)와, 개방된 상단을 밀폐하는 상부 케이스(12)와, 개방된 하단을 밀폐하는 하부 케이스(13)가 결합되어 형성될 수 있다. 케이스(10)에는 바닥면에 안정적으로 지지되기 위한 바닥판(19)과, 실외기 등과의 고정을 위한 고정 부재(18)가 구비될 수 있다.
케이스(10)의 일측에는 냉매가 유입되는 흡입관(13)이 연결되고, 다른 일측에는 압축된 냉매가 토출되는 토출관(14)이 연결될 수 있다.
전동 기구부(20)는 케이스(10)의 하부에 마련될 수 있다. 전동 기구부(20)는 외측의 고정자(24)와, 고정자(24)의 내측에서 회전하는 회전자(23)와, 회전자(23)의 내측에 장착되어 회전자(23)와 함께 회전하며 전동 기구부(20)의 회전력을 압축 기구부(30)에 전달하는 회전 샤프트(21)를 포함한다.
회전 샤프트(21)의 상단에는 회전 샤프트(21)의 회전 중심에서 일측으로 치우치도록 형성되는 편심부(25)가 마련된다. 편심부(25)는 선회 스크롤(50)의 축 결합부(53)에 결합되어 회전력을 선회 스크롤(50)에 전달할 수 있다. 회전 샤프트(21)의 내부에는 회전 샤프트(21)의 축방향으로 급유 유로(22)가 형성될 수 있다. 급유 유로(22)의 하단부에는 오일 펌프(미도시)가 마련될 수 있다.
회전자(23)의 상부 또는 하부에는 회전자(23)의 회전 시의 회전 불균형을 조절할 수 있는 밸런스 웨이트(17)가 설치될 수 있다.
케이스(10)의 내측 상부 및 하부에는 케이스(10) 내부의 각종 구조물을 고정하기 위한 상부 프레임(15)와 하부 프레임(16)이 마련될 수 있다. 상부 프레임(15)의 중심에는 회전 샤프트(21)를 회전 가능하게 지지하는 축 지지부(15a)가 형성될 수 있다.
압축 기구부(30)는 케이스(10)의 내부에 고정되는 고정 스크롤(60)과, 고정 스크롤(60)의 하측에 배치되고 회전하는 선회 스크롤(50)를 포함할 수 있다. 고정 스크롤(60)과 선회 스크롤(50)은 상부 프레임(15)의 상측에 마련될 수 있다.
고정 스크롤(60)은 대략 편평한 원형으로 형성되는 경판부(鏡板部,62)와, 경판부(62)의 하면에 돌출되는 고정 랩부(wrap,61)를 포함한다. 고정 랩부(61)는 나선 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 고정 랩부(61)는 인벌루트(involute) 형상이나 대수나선 형상(algebraic spiral)을 가질 수 있다.
고정 스크롤(60)은 상부 프레임(15)에 고정 결합될 수 있다. 고정 스크롤(60)은 상부 프레임(15)에 나사 결합될 수 있다. 이를 위해 고정 스크롤(60)에는 나사 체결공(65a,도 3)이 형성될 수 있다. 나사 체결공(65a)은 경판부(62)에서 외측으로 돌출되는 플랜지부(65,도 3)에 형성될 수 있다.
선회 스크롤(50)은 대략 편평한 원형으로 형성되는 경판부(52)와, 경판부(52)의 상면에 돌출되는 선회 랩부(51)를 포함할 수 있다. 경판부(52)의 중심 하면에는 회전 샤프트(21)가 결합되는 축 결합부(53)가 형성될 수 있다. 선회 랩부(51)는 나선 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 선회 랩(51)은 인벌루트(involute) 형상이나 대수나선 형상(algebraic spiral)을 가질 수 있다.
고정 스크롤(60)의 고정 랩부(61)와, 선회 스크롤(50)의 선회 랩부(51)는 상호 맞물리도록 마련되고, 냉매를 압축하는 압축부(41)와, 압축부(41)에 냉매를 흡입하는 흡입부(40)를 형성할 수 있다. 압축부(41)는 선회 스크롤(50)이 회전함에 따라 고정 스크롤(60)과 선회 스크롤(50)의 중심부로 이동하면서 체적이 감소되도록 마련되어 냉매를 압축할 수 있다. 압축부(41)에서 압축된 냉매는 토출부(42)로 토출될 수 있다.
고정 스크롤(60)의 중심에는 압축부(41)에서 압축된 냉매를 케이스(10)의 상측의 토출부(42)로 토출시키는 토출홀(63)이 형성된다. 토출홀(63)에는 토출되는 냉매가 역류하는 것을 방지하는 역류 방지 부재(70)가 마련될 수 있다.
선회 스크롤(50)과 상부 프레임(15) 사이에는 올담링 수용부(44)가 마련될 수 있다. 올담링 수용부(44)에는 선회 스크롤(50)이 자전하는 것을 방지하여 공전하도록 하는 올담링(Oldham's ring,43)이 수용될 수 있다.
케이스(10)의 하부에는 오일 저장부(80)가 마련될 수 있다. 회전 샤프트(21)의 하단은 오일 저장부(80)의 오일이 회전 샤프트(21)의 급유 유로(22)을 통해 상승할 수 있도록 오일 저장부(80)까지 연장될 수 있다.
오일 저장부(80)에 저장되는 오일은 회전 샤프트(21)의 하단에 설치되는 오일 펌프(미도시)에 의해 펌핑되어 회전 샤프트(21)의 내부에 형성되는 급유 유로(22)을 따라 회전 샤프트(21)의 상단까지 상승할 수 있다. 회전 샤프트(21)의 상단에 도달한 오일은 선회 스크롤(50)의 회전에 따라 각 구성품 사이에 공급되어 윤활 작용을 할 수 있다.
고정 스크롤(50)에는 용량 가변 구조가 마련될 수 있다. 고정 스크롤(50)에는 흡입부(40)와 압축부(41)를 연통시키는 바이패스 유로(100)가 형성되고, 바이패스 유로(100)에는 토출부(42)의 토출압과 흡입부(40)의 흡입압의 차이에 따라 바이패스 유로(100)를 개폐하는 개폐 밸브(150)가 마련될 수 있다. 고정 스크롤(50)의 경판부(52)의 상면에는 밸브 하우징(170)이 결합될 수 있다.
이러한 용량 가변 구조는 최대 냉방 부하 보다 낮은 부하 조건에서 압축기가 온/오프 없이 운전할 수 있도록 압축기의 용량을 저감하기 위한 것이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 일반적으로 냉방 부하(load)는 외기 온도에 따라 변화한다. 즉, 냉방 부하는 외기 온도가 높아질수록 커지고 외기 온도가 낮아질수록 작아진다.
일반적으로 압축기의 냉방 능력(capacity)은 최대 냉방 부하를 고려하여 설계된다. 이에 따라 최대 냉방 부하 보다 낮은 부하에서는(일례로 외기 온도가 A일 때) 냉방 능력이 오히려 부하 보다 크게 되어서 손실(L)이 발생하고 이를 맞추도록 온/오프 운전을 해야 하며, 이에 따라 전력 소모가 많아져 효율이 떨어지게 된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 이러한 손실은 인버터 모터를 사용하여 회전 속도를 낮춤으로써 어느 정도(L1) 보상 가능할 수 있다. 즉, 저속 모드에서의 압축기의 냉방 능력(capacity2)은 고속 모드에서의 압축기의 냉방 능력(capacity1) 보다 낮게 형성될 수 있다.
그러나, 회전 속도가 지나치게 낮아지게 되면 누설이나, 오일 급유 불량 등의 문제가 발생하므로, 회전 속도를 낮추는데 한계가 있으며, 따라서, 여전히 손실(L2)이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압축기의 용량 저감 구조는 압축되는 냉매의 용량을 줄임으로써 이러한 손실(L2)을 더욱 보상할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 용량 저감 구조는 흡입부(40)와 압축부(41)를 연통시킴으로써, 실질적으로 냉매의 압축을 어느 정도의 위상 차를 갖고 늦게 시작함으로써 압축되는 냉매의 용량을 저감할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압축기의 용량 저감 구조는 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)가 소정의 설정압(Pr) 보다 작으면 압축기의 용량을 저감하고, 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)가 소정의 설정압(Pr) 보다 크면 압축기의 용량을 저감하지 않도록 마련된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 용량 저감 구조는 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)를 기초로 작동한다. 다만, 이와는 달리 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 압축비(Pd/Ps)를 기초로 작동하도록 마련될 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 압축기의 용량 저감 구조가 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)를 기초로 작동하게 한 이유는, 부하 조건에 따라 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)가 변화하기 때문이다.
알려진 바와 같이, 냉방 부하가 클수록 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps) 및 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 압력비(Pd/Ps)가 커지며, 냉방 부하가 작을수록 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps) 및 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 압력비(Pd/Ps)가 작아진다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 용량 저감 구조는 저부하 조건에서 압축 용량을 저감시키고, 반대로 고부하 조건에서 정해진 최대 압축 용량으로 압축되도록 할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 용량 저감 구조는 인버터 압축기에 사용되는 경우에 인버터 압축기의 저속 모드에서 더욱 용량을 저감함으로써 최적의 효과를 낼 수 있으나, 인버터 압축기가 아닌 정속 압축기에 사용될 수도 있음은 물론이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 용량 저감 구조에 대해 이하에서 상술한다.
도 3은 도 1의 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 도면이다. 도 4는 도 1의 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도이다. 도 5는 도 1의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 단면도이다. 도 6은 도 1의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 단면도이다. 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도이다. 도 11은 도 10의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면이다. 도 12는 도 10의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6에 표시된 화살표는 개폐 밸브에 작용하는 흡입압(Ps)과 토출압(Pd)의 작용 방향을 의미한다.
도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압축기의 용량 저감 구조를 설명한다.
고정 스크롤(60)의 상면에는 밸브 하우징(170)이 결합될 수 있다. 밸브 하우징(170)은 고정 스크롤(60)의 상면에 결합되는 바닥 하우징(173)과, 바닥 하우징(173)에 결합되는 중간 하우징(172)과, 중간 하우징(173)에 결합되는 커버 하우징(171)을 포함할 수 있다. 밸브 하우징(170)은 나사 부재(S)에 의해 고정 스크롤(60)에 결합될 수 있다. 다만, 밸브 하우징(170)은 본 실시예와는 달리 일체로 형성되거나 또는 2 개 이하의 부품으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
고정 스크롤(60)에는 흡입부(40)와 압축부(41)를 연결하는 바이패스 유로(100)와, 바이패스 유로(100) 상에 마련되는 실린더 공간(140)과, 실린더 공간(140)의 내부에 진퇴 가능하게 배치되어 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)에 따라 바이패스 유로(100)를 개폐하는 개폐 밸브(150)가 마련된다.
바이패스 유로(100)는 실린더 공간(140)과 흡입부(40)를 연결하는 흡입부 유로(110)와, 실린더 공간(140)과 압축부(41)를 연결하는 압축부 유로(120)를 포함할 수 있다. 여기서, Pm 은 압축부(41)의 압력을 표시한다. 냉매는 흡입부(40)에서 흡입되어 압축부(41)에서 압축되어 토출부(42)로 토출되므로, Ps < Pm < Pd 의 관계가 성립할 수 있다. 고정 스크롤(60)에는 실린더 공간(140)과 토출부(42)를 연결하는 토출부 유로(130)가 형성될 수 있다.
실린더 공간(140)에 배치되는 개폐 밸브(150)는 수직 방향으로 진퇴 가능하게 마련될 수 있다. 즉, 실린더 공간(140)은 수직 방향으로 길게 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예와 달리 개폐 밸브(150)는 수평 방향 또는 기타 대각 방향으로 진퇴 가능하게 마련될 수도 있음은 물론이다.
개폐 밸브(150)는 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 개폐 밸브(150)는 흡입부(40)의 흡입압(Ps)에 의해 가압되는 제 1 가압부(151)와, 토출부(42)의 토출압(Pd)에 의해 가압되는 제 2 가압부(152)를 갖는다. 제 1 가압부(151)와 제 2 가압부(152)는 상호 반대 측에 위치한다.
개폐 밸브(150)는 바이패스 유로(100)를 개폐하는 개폐부(153)를 갖는다. 개폐부(153)는 개폐 밸브(150)의 측면에 마련될 수 있다.
실린더 공간(140)에는 개폐 밸브(150)를 탄성 지지하는 탄성 부재(160)가 마련될 수 있다. 이러한 탄성 부재(160)는 코일 스프링일 수 있다. 탄성 부재(160)의 일단은 탄성 부재 지지부(141)에 지지되고, 타단은 개폐 밸브(150)에 지지될 수 있다.
탄성 부재(160)의 타단은 구체적으로 개폐 밸브(150)의 제 1 가압부(151)에 지지될 수 있다. 즉, 탄성 부재(160)는 개폐 밸브(150)를 기준으로 토출부 유로(130) 측이 아닌 흡입부 유로(110) 측에 배치될 수 있다.
탄성 부재(160)는 개폐 밸브(150)를 토출부 유로(130) 측으로 탄성 바이어스 시키도록 마련될 수 있다. 즉, 탄성 부재(160)는 개폐 밸브(150)가 흡입부 유로(110)와 압축부 유로(120)를 연결시키도록 개폐 밸브(150)를 토출부 유로(130) 측으로 탄성 바이어스시킬 수 있다.
실린더 공간(140)의 토출부 유로(130) 측에는 개폐 밸브(150)의 이동 거리를 제한하는 스토퍼부(142)가 마련될 수 있다.
이러한 구성으로, 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)에 의해 개폐 밸브(150)에 작용하는 힘과, 탄성 부재(160)의 탄성력에 의해 개폐 밸브(150)에 작용하는 힘의 합력에 의해 개폐 밸브(150)가 진퇴할 수 있다.
따라서, 탄성 부재(160)의 탄성 계수는 바이패스 유로(100)가 개방되거나 폐쇄되는 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps), 즉 설정압(Pr)을 결정하는 인자가 된다. 즉, 탄성 부재(160)의 탄성 계수를 조절함으로써, 바이패스 유로(100)를 개방하거나 폐쇄하는 토출압(Ps)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps), 즉 설정압(Pr)을 결정할 수 있다.
다만, 본 실시예와 달리, 탄성 부재(160)를 사용하지 않는 대신에 개폐 밸브(150)의 제 1 가압부(151)와 제 2 가압부(152)의 단면적을 서로 다르게 함으로써 설정압(Pr)을 결정할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 토출압(Ps)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)가 소정의 설정압(Pr) 보다 작은 경우에(즉, 저부하 조건에서) 개폐 밸브(150)는 토출부 유로(130) 측으로 이동하며 흡입부 유로(110)와 압축부 유로(120)를 연결시킬 수 있다. 즉, 바이패스 유로(100)가 개방될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 토출압(Ps)과 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)가 소정의 설정압(Pr) 보다 큰 경우에(즉, 고부하 조건에서) 개폐 밸브(150)는 흡입부 유로(110) 측으로 이동하며 흡입부 유로(110)와 압축부 유로(120)의 연결을 해제할 수 있다. 즉, 바이패스 유로(100)가 폐쇄될 수 있다.
실린더 공간(140)은 밸브 하우징(170)의 바닥 하우징(173)에 형성되는 하부 실린더 공간(140a)과 밸브 하우징(170)의 중간 하우징(172)에 형성되는 상부 실린더 공간(140b)으로 구성될 수 있다.
압축부 유로(120)는 고정 스크롤(60)의 경판부(62)에 형성되는 제 1 압축부 유로(120a)와, 밸브 하우징(170)의 바닥 하우징(173)에 형성되는 제 2 압축부 유로(120b)가 연결되어 형성될 수 있다.
토출부 유로(130)는 밸브 하우징(170)의 커버 하우징(171)에 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도이다. 도 8은 도 7의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면이다. 도 9는 도 7의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압축기의 바이패스 구조의 요부를 도시한 분해 사시도이다. 도 11은 도 10의 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면이다. 도 12는 도 10의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면이다. 도 8, 도 9, 도 11, 도 12에 표시된 화살표는 개폐 밸브에 작용하는 흡입압(Ps)과 토출압(Pd)의 작용 방향을 의미한다.
도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압축기의 바이패스 구조를 설명한다. 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 설명은 생략할 수 있다.
고정 스크롤(60)의 상면에는 밸브 하우징(270)이 결합될 수 있다. 고정 스크롤(60)의 경판부(62)는 상측으로 돌출되는 돌출부(62a)를 포함할 수 있다. 밸브 하우징(270)은 돌출부(62a)에 결합될 수 있다. 밸브 하우징(270)은 나사 부재(S)에 의해 돌출부(62a)에 결합될 수 있다.
고정 스크롤(60)에는 흡입부(40)와 압축부(41)를 연결하는 바이패스 유로(200)와, 바이패스 유로(200) 상에 마련되는 실린더 공간(240)과, 실린더 공간(240)의 내부에 진퇴 가능하게 배치되어 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이(Pd-Ps)에 따라 바이패스 유로(200)를 개폐하는 개폐 밸브(250)가 마련된다.
바이패스 유로(200)는 실린더 공간(240)과 흡입부(40)를 연결하는 흡입부 유로(210)와, 실린더 공간(240)과 압축부(41)를 연결하는 압축부 유로(220)를 포함할 수 있다. 고정 스크롤(60)에는 실린더 공간(240)과 토출부(42)를 연결하는 토출부 유로(230)가 형성될 수 있다.
실린더 공간(240)에 배치되는 개폐 밸브(250)는 수직 방향으로 진퇴 가능하게 마련될 수 있다. 즉, 실린더 공간(240)은 수직 방향으로 길게 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예와 달리 개폐 밸브(250)는 수평 방향 또는 기타 대각 방향으로 진퇴 가능하게 마련될 수도 있음은 물론이다.
개폐 밸브(250)는 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 개폐 밸브(250)는 흡입부(40)의 흡입압(Ps)에 의해 가압되는 제 1 가압부(251)와, 토출부(42)의 토출압(Pd)에 의해 가압되는 제 2 가압부(252)를 갖는다. 제 1 가압부(251)와 제 2 가압부(252)는 상호 반대 측에 위치한다.
개폐 밸브(250)는 바이패스 유로(200)를 개폐하는 개폐부(253)를 갖는다. 개폐부(253)는 개폐 밸브(250)의 측면에 마련될 수 있다.
다만, 개폐 밸브(350)의 형상은 원 기둥에 한정되는 것은 아니며, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 개폐 밸브(350)는 구 형상을 가질 수 있다. 개폐 밸브(350)가 구 형상을 가짐으로써 개폐 밸브(350)와 실린더 공간(240)의 마찰이 저감되고 개폐 밸브(350)의 거동 안정성이 향상될 수 있다.
실린더 공간(240)에는 개폐 밸브(250)를 탄성 지지하는 탄성 부재(260)가 마련될 수 있다. 이러한 탄성 부재(260)는 코일 스프링일 수 있다. 탄성 부재(260)의 일단은 탄성 부재 지지부(241)에 지지되고, 타단은 개폐 밸브(250)에 지지될 수 있다.
탄성 부재(260)의 타단은 구체적으로 개폐 밸브(250)의 제 1 가압부(251)에 지지될 수 있다. 즉, 탄성 부재(260)는 개폐 밸브(250)를 기준으로 토출부 유로(230) 측이 아닌 흡입부 유로(210) 측에 배치될 수 있다.
탄성 부재(260)는 개폐 밸브(250)를 토출부 유로(230) 측으로 탄성 바이어스 시키도록 마련될 수 있다. 즉, 탄성 부재(260)는 개폐 밸브(250)가 흡입부 유로(210)와 압축부 유로(220)를 연결시키도록 개폐 밸브(250)를 토출부 유로(230) 측으로 탄성 바이어스시킬 수 있다.
실린더 공간(240)의 토출부 유로(230) 측에는 개폐 밸브(250)의 이동 거리를 제한하는 스토퍼부(242)가 마련될 수 있다.
실린더 공간(240)은 경판부(62)의 돌출부(62a)에 형성되는 하부 실린더 공간(240a)과 밸브 하우징(270)에 형성되는 상부 실린더 공간(240b)으로 구성될 수 있다. 토출부 유로(230)는 밸브 하우징(270)에 형성될 수 있다.
개폐 밸브(250)의 동작에 관하여는 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
이러한 구성으로 제 1 실시예에 비해 보다 적은 수의 부품 수를 갖고 조립성이 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 압축기의 바이패스 유로가 열린 상태를 도시한 도면이다. 도 14는 도 13의 압축기의 바이패스 유로가 닫힌 상태를 도시한 도면이다. 도 13 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 압축기의 용량 저감 구조를 설명한다. 전술한 실시예들과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 설명은 생략할 수 있다. 도 13 내지 도 14에 표시된 화살표는 개폐 밸브에 작용하는 흡입압(Ps)과 토출압(Pd)의 작용 방향을 의미한다.
고정 스크롤(60)에는 흡입부(40)와 압축부(41)를 연결하는 바이패스 유로(400)와, 바이패스 유로(400) 상에 마련되는 실린더 공간(440)과, 실린더 공간(440)의 내부에 진퇴 가능하게 배치되어 토출부(42)의 토출압(Pd)과 흡입부(40)의 흡입압(Ps)의 차이에 따라 바이패스 유로(400)를 개폐하는 개폐 밸브(450)가 마련된다.
바이패스 유로(400)는 실린더 공간(440)과 흡입부(40)를 연결하는 흡입부 유로(410)와, 실린더 공간(440)과 압축부(41)를 연결하는 압축부 유로(420)를 포함할 수 있다.
고정 스크롤(60)에는 실린더 공간(440)과 토출부(42)를 연결하는 토출부 유로(430)가 형성될 수 있다.
바이패스 유로(400)와, 실린더 공간(440)과, 흡입부 유로(410)와, 압축부 유로(420)와, 토출부 유로(430)은 모두 고정 스크롤(60)의 경판부(62)의 내부에 형성될 수 있다.
이로써, 용량 저감 구조가 고정 스크롤(60)의 경판부(62)의 외측으로 돌출되지 않게 되고, 고정 스크롤(60)의 두께가 최소화될 수 있다.
실린더 공간(440)에 배치되는 개폐 밸브(250)는 수평 방향으로 진퇴 가능하게 마련될 수 있다. 즉, 실린더 공간(440)은 수평 방향으로 길게 형성될 수 있다.
개폐 밸브(250)는 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 개폐 밸브(450)는 흡입부(40)의 흡입압(Ps)에 의해 가압되는 제 1 가압부(451)와, 토출부(42)의 토출압(Pd)에 의해 가압되는 제 2 가압부(452)를 갖는다. 제 1 가압부(451)와 제 2 가압부(452)는 상호 반대 측에 위치한다.
개폐 밸브(450)는 바이패스 유로(400)를 개폐하는 개폐부(453)를 갖는다. 개폐부(453)는 개폐 밸브(450)의 측면에 마련될 수 있다.
실린더 공간(440)에는 개폐 밸브(450)를 탄성 지지하는 탄성 부재(460)가 마련될 수 있다. 탄성 부재(460)의 일단은 탄성 부재 지지부(441)에 지지되고, 타단은 개폐 밸브(450)에 지지될 수 있다.
탄성 부재(460)의 타단은 구체적으로 개폐 밸브(450)의 제 1 가압부(451)에 지지될 수 있다. 즉, 탄성 부재(460)는 개폐 밸브(450)를 기준으로 토출부 유로(430) 측이 아닌 흡입부 유로(410) 측에 배치될 수 있다.
탄성 부재(460)는 개폐 밸브(450)를 토출부 유로(430) 측으로 탄성 바이어스 시키도록 마련될 수 있다. 즉, 탄성 부재(460)는 개폐 밸브(450)가 흡입부 유로(410)와 압축부 유로(420)를 연결시키도록 개폐 밸브(450)를 토출부 유로(430) 측으로 탄성 바이어스시킬 수 있다.
실린더 공간(440)의 토출부 유로(430) 측에는 개폐 밸브(450)의 이동 거리를 제한하는 스토퍼부(442)가 마련될 수 있다.
개폐 밸브(450)의 동작에 관하여는 다른 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
특정 실시예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
1 : 압축기 10 : 케이스
20 : 전동 기구부 30 : 압축 기구부
40 : 흡입부 41 : 압축부
42 : 토출부 43 : 올담링
50 : 선회 스크롤 60 : 고정 스크롤
61 : 고정 랩부 62 : 경판부
100 : 바이패스 유로 110 : 흡입부 유로
120 : 압축부 유로 130 : 토출부 유로
140 : 실린더 공간 150 : 개폐 밸브
160 : 탄성 부재

Claims (19)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 내부에 고정되는 고정 스크롤;
    상기 고정 스크롤에 대해 공전 운동하도록 마련되는 선회 스크롤;
    상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤에 의해 형성되고, 상기 선회 스크롤의 회전에 따라 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤의 중심을 향하여 이동하면서 체적이 감소되는 압축부;
    상기 압축부로 냉매가 흡입되는 흡입부; 및
    상기 압축부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출부; 를 포함하고,
    상기 고정 스크롤은,
    상기 흡입부와 상기 압축부를 연결하는 바이패스 유로;
    상기 바이패스 유로 상에 마련되는 실린더 공간; 및
    상기 실린더 공간의 내부에 진퇴 가능하게 배치되어 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이에 따라 상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐 밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이가 소정의 설정압 보다 작으면 상기 바이패스 유로를 개방하고,
    상기 개폐 밸브는 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이가 소정의 설정압 보다 크면 상기 바이패스 유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 공간에 배치되어 상기 개폐 밸브가 상기 바이패스 유로를 개방하도록 탄성 바이어스시키는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 상기 탄성 부재의 일단을 지지하는 탄성 부재 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 일단은 상기 탄성 부재 지지부에 지지되고, 상기 탄성 부재의 타단은 상기 개폐 밸브에 지지되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 유로는 상기 흡입부와 상기 실린더 공간을 연결하는 흡입부 유로와, 상기 압축부와 상기 실린더 공간을 연결하는 압축부 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 상기 토출부와 상기 실린더 공간을 연결하는 토출부 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는,
    상기 흡입부의 흡입압에 의해 가압되는 제 1 가압부;
    상기 토출부의 토출압에 의해 가압되고 상기 개폐 밸브의 진행 방향에 따른 상기 제 1 가압부의 반대 측에 형성되는 제 2 가압부; 및
    상기 바이패스 유로를 개폐하는 개폐부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 하측으로 랩부가 연장되는 경판부를 포함하고,
    상기 실린더 공간은 상기 경판부의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 하측으로 랩부가 연장되는 경판부와, 상기 경판부의 상면에 결합되는 밸브 하우징을 포함하고,
    상기 실린더 공간은 상기 밸브 하우징의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징은,
    상기 경판부의 상면에 결합되고, 상기 실린더 공간의 일부를 형성하는 바닥 하우징;
    상기 바닥 하우징에 결합되고, 상기 실린더 공간의 나머지 일부를 형성하는 중간 하우징; 및
    상기 중간 하우징에 결합되고, 상기 실린더 공간과 상기 토출부를 연결하는 토출부 유로가 형성되는 커버 하우징; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 하측으로 랩부가 연장되는 경판부와, 상기 경판부의 상면에 결합되는 밸브 하우징을 포함하고,
    상기 실린더 공간의 일부는 상기 경판부에 형성되고, 나머지 일부는 상기 밸브 하우징의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 원기둥 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 구 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 상기 실린더 공간에서 수직 방향으로 진퇴하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 상기 실린더 공간에서 수평 방향으로 진퇴하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  18. 케이스;
    상기 케이스의 내부에 고정되는 고정 스크롤;
    상기 고정 스크롤에 대해 공전 운동하도록 마련되고, 상기 고정 스크롤과 함께 흡입부와, 압축부를 형성하는 선회 스크롤;
    상기 압축부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출부;
    상기 고정 스크롤에 마련되는 실린더 공간;
    상기 실린더 공간과 상기 흡입부를 연결하는 흡입부 유로;
    상기 실린더 공간과 상기 압축부를 연결하는 압축부 유로;
    상기 실린더 공간과 상기 토출부를 연결하는 토출부 유로;
    상기 실린더 공간의 내부에 진퇴 가능하게 마련되고, 상기 토출부의 토출압과 상기 흡입부의 흡입압의 차이에 따라 상기 흡입부 유로와 상기 압축부 유로를 연결하거나 연결 해제하는 개폐 밸브; 및
    상기 개폐 밸브를 탄성 지지하도록 상기 실린더 공간에 마련되는 탄성 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는,
    상기 흡입부의 흡입압에 의해 가압되는 제 1 가압부;
    상기 토출부의 토출압에 의해 가압되고 상기 개폐 밸브의 진행 방향에 따른 상기 제 1 가압부의 반대 측에 형성되는 제 2 가압부; 및
    상기 압축부 유로를 개폐하는 개폐부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
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