KR820000586Y1 - 개량된 왕복 압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

개량된 왕복 압축기

제1도는 본 고안을 포함하는 왕복압축기를 갖는 냉동기의 개략도.

제2도는 제3도의 라인 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 압축기의 단면도.

제3도는 제2도의 라인 Ⅲ-Ⅲ를 따라 취한 압축기의 단면도.

제4도는 제3도의 라인 Ⅳ-Ⅳ을 따라 취한 압축기의 단면도.

제5도는 제3도와 비슷하며, 본 발명의 제2실시예를 보여주는 압축기의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 압축기 50 : 제2부분

70 : 관장치 72 : 제 1부분

71 : 제 2부분 74 : 바이메탈밸브

82 : 바이메탈밸브 84 : 관장치

본 고안은 개량된 왕복압축기에 관한 것이며, 특히 압축기의 최초 시동시에,압축기에 투하된 부하를 감소시키기 위한 시스템에 관한 것이다.

왕복압축기는 다양한 상태하에서 사용되어지며, 여러 적용면에서, 압축기는 일정 부하하에서 작동되도록 설계된다. 따라서 이러한 압축기를 구동시키도록 전형적으로 사용되는 모터는 최초 시동상태일 때라도, 압축기에 부가된 부하를 처리하기에 충분한 토오크를 제공하도록 선택될 것이다. 또한 압축기를 구동시키도록 사용되는 모터는 정상 작동속도에 도달될 때까기 최대 토오크를 제공하지 않음을 이해할 것이다.

또 다른 적용면에서 압축기는 부하가 가변적으로 부가되는 시스템에서 작동한다. 압축기에 부가되는 최대부하를 처리하도록 시동상태에서 충분한 토오크릍 제공하기 위해 전기모터가 선택될 것이다. 그렇지만 이러한 모터의 사용은 비경제적이다. 이렇게 불리한 조건하에서 모터가 사용되어질 때 압축기가 비교적 큰부하를 받는 시동중에 고전류를 발생시키기 위한 권선을 제공하는데 드는 비용의 증가를 대부분 피할 수 없게 된다.

냉동장치에 압축기를 사용하는 것은 대표적으로 가변부하의 적용시이다. 주위온도가 비교적 높을 때, 냉동장치의 응축압력은 비슷하게 높은 수준에 있게되며, 압축기의 배출압력은 응축기 압력보다 조금 높게 된다. 따라서 압축기의 초기부하는 비교적 높다.

과부하상태하에서 모터는 정상작동속도에 도달하기에 필요한 토오크를 발생하도록 과도전류를 인입시킬 것이다. 과도전류는 과도전류에 의해 권선이 손상되는 것을 방지하기 위해 사용된 안전장치를 고장나게 하거나, 모터의 권선을 손상시킬 수 있다. 만약 압축기에 부과된 부하가 대단히 크다면, 모터의 회전자가 정지상태로되어 모터의 완전한 파괴를 초래한다.

미합중국특허 제1,607,657호에는 압축기의 시동을 쉽게하기 위해 실린더를 대기와 통할 수 있게 하도록 온도조절식으로 제어되는 니이들밸브를 발표하고 있다. 니이들밸브와 조합으로 팽창가능한 주름통을 사용하는 것은 압축기에 바람직한 부하감소를 달성하기에는 오히려 비싸고 거치장스러운 장치를 제공하게 되어 버린다.

압축기에 부가되는 초기부하를 감소시키기 위한 효과적인 장치는 흡인압력 하에서 작동하는 부분과 압축기가 배출 압력하에서 작동하는 부분을 연통시킴으로써 성취될 수 있으며, 이러한 것은 일부의 고온고압유체와 저온저압유체의 온도는 이로인해 상승되며 따라서 밀도는 낮아진다. 흡인유체의 밀도가 감소됨으로써 압축기는 유체를 배출압력에 도달하게 끔 압축하는 일이 보다 적게 요구된다.

부가적으로, 유체가 배출압력하로 압축기의 흡입측내로 유입되는 결과로 인해, 유체의 흡입압력이 증가되며 흡입압력이 증가됨으로써 압축기에서의 압력차가 감소되며 이로인해 압축기에 부가되는 시동부하는 더욱 감소된다.

그러므로, 본 고안의 목적은 압축기 시동시에 압축기에 부가되는 부하를 감소시키는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 압축기의 시동을 조장시키도록 압축기에 부가된 부하를 자동적으로 감소시키는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은 신뢰할 수 있는 소형이며 비교적 저렴한 무부하장치에 의해 압축기 시동상태 중에 압축기를 무부하상태로 되게 하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 압축기가 시동될 때 압축기의 흡입압력하에서 작동하는 부분과 배출압력하에서 작동하는 부분을 연통시키는 것이다.

본 고안의 위와 같은 목적들 및 또 다른 목적들은 압축기 흡입압력하에서 작동하는 압축기의 제1부분과 압축기 배출압력하에서 작동하는 압축기의 제2 부분을 연통시키기 위한 관장치를 포함하는 왕복압축기로 달성된다. 유체의 온도에 감응하는 밸브 장치가 관을 통과하는 유체의 흐름을 제어하도록 제공되며, 밸브는 유체의 온도가 낮을 때는 유체가 압축기의 제2부분으로부터 제1부분으로 흐를 수 있게하도록 보통 개방된다. 또한 밸브는 압축기의 계속적인 작동으로 인해 유체의 온도가 증가할때 관을 통해 흐르는 유체를 차단하기 위해 관에 대해 폐쇄위치로 이동한다.

이제 본문에서 설명한 바와같이 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 양호한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 전형적으로 공기조화시스템에 사용되는 냉동장치를 도식적으로 도시하였으며, 상기 냉동장치는 본 고안이 적합하게 사용되는 가변부하 적용상의 장치를 나타낸다. 냉각장치 10은 왕복압축기로 설명된 압축기 12를 포함한다. 고압냉매개스는 압축기 12로부터 관 14를 통해, 냉매응측기로서 작용하는 제1열교환기 16으로 송출된다. 주변공기와 같은 비교적 저온매체가 응축기를 통해 흐르는 증기 냉매와 열교환을 하며, 증기 냉매와 요구되는 열전달을 하는 주위공기를 공급하도록 전동기 20에는 송풍기 18이 연결되어 있다. 주위공기는 증기냉매로부터 열을 흡수하여, 냉매를 응축시킨다.

액체냉매는 관 22와 열 팽창장치 24 및 관 26을 통과해 냉매 증발기로서 작용하는 제2열교환기 28로 흐른다. 냉각될 공기는 열교환코일 28을 통과하는 냉매와 열교환을 하면서 통과하며, 냉매는 공기로부터 열을 흡수하여 공기를 냉각시킨다. 모터 32에 적합하게 연결된 송풍기 30은 바람직한 열전달이 실현되도록 공기를 통과할 수 있게 설치된다. 관 33은 압축기 12의 흡입측에 증기 냉매를 공급하며, 이렇게 설명된 냉동장치는 종래적인 것이므로 더 이상 설명할 필요가 없다고 생각된다.

이제 압축기의 일부 단면도인 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 압축기 12는 왕복압축기로서, 컨넥팅로드 36을 통해 크랭크 샤프트(도시안됨)에 연결된 피스턴 34를 포함하며, 상기 피스톤 34는 실린더블럭의 벽 40에 의해 한정된 실린더 38내에서 왕복할 수 있도록 채택되어 있다.

실린더블럭 42는 살바로 부오노크 및 하아비 지. 스텐저와 죠오지 티. 프라이본의 이름으로 1974년 1읠15일 특허된 미합중국 특허 제3,785,453호에 기술된 형일 것이다. 실린더블럭 42는 실린더 38주위에 방사상으로 배치된 다수의 챔버들을 포함하는데, 챔버(chamber)52와 71은 실린더 38로부터 배출 압력하로 개스를 흡입한다.

압축기는 또한 실린더헤드 44를 포함하며, 상기 실린더헤드 44는 실린더헤드 44로 흡입개스를 공급시키는 통로 46혹은 개구를 포함한다. 배출관 48은 실린더 헤드와 실린더블럭내에 각기 한정된 챔버 50과 52와 연결되며, 배출관 48은 압축된 냉매개스를 압축기로부터 관 14로 전달한다.

압축기는 또한 밸브판 54를 포함하며, 제2,3,4도에 도시된 바와 같이 밸브판 54에는 흡입밸브 56과 배출밸브 58이 고정되어 있다. 볼트 62와 넛트 64에 의해 밸브판에 고착되는 가이드(guide) 60은 배출밸브58의 운동을 제한시킨다.

밸브판은 제2,3,4도에 상세히 도시된 바와 같이 다수의 통로를 포함하는데 통로 67은 실린더 38로부터 실린더헤드내의 챔버 49안으로 압축된 고압개스릍 흐르게 허락하며 그 후 관 48로 배출되게 끔 허락한다. 밸브판의 통로 65는 실린더 블럭의 챔버 52와 실린더의 챔버 50을 연결시키며, 통로 66은 흡입개스가 실린더헤드 44내에 있는 흡입실 72로부터 실린더 38안으로 흐를 수 있게 하도록 제공된다.

또한 밸브판은 흡입실 72와 배출실 71을 서로 연통시키는 통로 70을 포함하며, 통로 70에는 통로 70을 통과하는 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 정상상태에서는 개방되는 열감응밸브 74가 설치되어 있다. 밸브 74는 바람직하게 바이메탈부재로 형성되며, 리벳트 76과 같은 적합한 장치에 의해 밸브판에 체결된다.

압축기의 초기 시동시에, 흡입압력하로 냉매 개스는 통로 66을 통해 실린더 38내로 흡입되는데, 상기개스는 실린더 38내에서 피스톤 34의 작동에 의해 압축된다. 이 개스의 대부분은 배출통로 67을 통해 챔버 50,52내로 외부로 배출되며, 소량의 개스만이 통로 70을 통해 바깥쪽으로 통과하여, 압축실린더 38로유입되기 전에 흡입개스와 혼합되도록 압축기의 흡입측으로 귀환된다. 일부 배출가스가 흡입개스와 혼합됨으로써 흡입개스의 온도는 증가되어 밀도가 저하되고, 흡입개스의 밀도가 저하됨으로 인해 개스가 배출압력에 이르기까기 소요되는 압축기의 일량이 감소된다.

앞서 설명한 바와 같이 밸브 74는 바이베탈과 같은 열감응재료로 제작되며, 압축개스의 온도가 상승될때 밸브는 흡입실 72로의 압축개스의 흐름을 중단하기 위해 폐쇄위치로 휜다. 또한 압축기모터가 정상작동속도에 도달될때까지 확실하게 밸브가 폐쇄되지 않게 하도록 밸브가 정상적으로 열린 위치에 있을때 유도로 70과 밸브 사이의 요구되는 간격은 정확히 결정될 수 있다.

흡입개스와 일부의 압축개스를 혼합시킴으로써, 유체의 밀도는 감소된다. 부가로 유체의 흡입압력은 실린더내에 유입되기전에 상승된다. 유체밀도의 감소와 압력증가로 인해 시동시에 압축기모터에 부가되는 부하는 감소된다. 따라서 압축기모터에 부가된 초기부하를 극복하기에 충분한 시동토오크를 제공하는 모터의 능력은 대체로 상승된다.

본 고안의 제2실시예가 도시된 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제5도는 다음에 상세히 설명될 상이한 검을 제외하고는 제3도와 동일하다. 이미 설명된 바와같이 실린더헤드 44내에 형성된 챔버 49는 배출압력하에 있으며, 반면에 챔버 72는 홈입압력하에 있다. 또한 이미 설명된 열감응밸브 74와 유사하며, 정상시에 개방되는 밸브 82는 챔버 49내에 설치되며, 통로 84는 챔버 49와 챔버 72를 서로 연결시키도록 실린더 헤드에 설치된다. 밸브 82는 고압배출개스가 챔버 49로부터 챔버 72로 통과할 수 있도록 정상시에는 통로에 대해 개방위치에 있게 된다. 이와 같이 밸브 82는 밸브 72와 동일한 방식으로 작용한다.

실제의 테스트에는, 텍사스 인스투트먼트, 인코오 포테이티드에서 제작한 바이에탈부재 P675R을 사용하였다. 상기의 상기메탈부재는 망간 72%, 구리 18%, 니켈 10%로 구성되었다. 바이메탈부재의 초기의 만곡은 압축기모터에 전원이 공급된 후에 무부하밸브를 상이한 시간간격을 두고 페쇄시키게 하도록 변형되었다.

특히 1분 내지 30초 가량의 사간지연으로 높은 주위온도로 인해초래되는 극심한 압력차를 조절할 수 있었다.

본 고안은 압축기를 시동할 때 압축기모터에 부가되는 부하를 감소시키기 위해효율이 높으며 저렴한 장치를 제공한다.

본 고안의 실시예를 도시하고 설명하였지만 본 고안의 청구범위 내에서라면 또 다른 실시예가 적용될 수 있다.

Claims (1)

1. 비교적 고압유체를 제공하도록 작동될 수 있으며 흡입압력에서 작동하는 제1부분과 방출압력에서 작동하는 제2부분을 갖는 왕복압축기(12)에 있어서, 압축기 방출압력에서 작동하는 제2부분(50,71)과 압축기 흡입압력에서 작동하는 제1부분(72)을 연결하는 관장치(70,84)와, 상기 관을 통해 유체의 흐름을 제어하기 위해 상기 유체의 온도에 직접 반응하여 유체의 온도가 상기 압축기(12)의 상기 제2부분(50,71)로부터 상기 제1부분(72)까지의 유체의 흐름을 허용하는 비교적 저온일때 정상적으로 개방상태에 놓이며 또 유체의 온도가 상기 압축기(12)의 계속된 작용에 기인하여 증가하기 때문에 상기 관장치(70,84)를 통한 유체의 흐름을 종결하기 위해 폐쇄위치로 이동되는 바이메탈 밸브(74,82)를 포함하는 것으로 특징되는 개량된 왕복 압축기.