KR100315804B1 - 2단 능력가변형 로터리 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래의 능력가변형 로터리 압축기는 유량조절부에 고압과 저압을 교체하기 위하여 고가의 전동식 3방밸브를 사용하므로 전체 시스템의 가격이 상승되는 문제점이 있기 때문에; 증발기를 통과한 저압의 냉매가스가 유입되는 냉매흡입부와, 냉매가스가 압축되는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 회전되면서 냉매를 압축하는 롤러와, 일단이 상기 롤러에 접촉되어 상기 실린더 내부의 고압부와 저압부를 구획하는 베인과, 압축된 고압의 기체냉매가 토출되고 응축기에 연결된 냉매토출부와, 고압부의 냉매중 일부가 상기 냉매흡입부측으로 귀환되는 통로로 사용되는 귀환로와, 상기 귀환로상에 설치되고 피스톤을 이용하여 귀환로를 개폐시킴으로써 상기 압축기의 능력을 변화시키는 유량조절부와, 솔레노이드를 이용하여 상기 유량조절부에 고압 또는 저압을 인가하는 압축능력 제어부로 구성됨으로써; 유량조절부에 인가되는 압력을 제어하기 위하여 고가인 전동식 3방밸브 대신에 저가의 솔레노이드 타입 밸브를 사용하므로 시스템의 원가를 절감시킬 수 있는 능력가변형 로터리 압축기에 관한 것이다.

Description

2단 능력가변형 로터리 압축기 {2 step rotaty compressor}
본 발명은 냉동회로에서 냉매를 압축하기 위하여 사용되는 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 압축된 냉매의 일부를 재순환시킬 수 있도록 하여 회로내를 흐르는 냉매의 양을 가변시킴으로써 냉동회로의 능력을 변화시킬 수 있도록 한 2단 능력가변형 로터리 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 능력가변형 로터리 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 에어컨과 같은 냉방장치의 냉동회로에 주로 사용된다. 즉, 로터리 압축기(10)는 냉매를 압축시키기 위하여 사용되는 바, 로터리 압축기(10)에서 압축된 냉매는 응축기(30)를 통과하면서 냉각되어 응축되고, 응축된 액냉매가 감압밸브(40)를 통과하면서 일부가 기화되어 2상냉매가 되며, 증발기(20)에서는 2상냉매가 주위공기를 냉각시키면서 완전히 기화되어 저압의 기체냉매가 된다. 저압의 기체냉매는 다시 로터리 압축기(10)에 공급되어 압축된 후, 상기의 경로를 다시 순환되는 것이다.
여기서, 상기 로터리 압축기(10)는 능력가변형으로서 응축기(30) 또는 증발기(20) 측의 냉매압력을 이용하여 압축능력을 변화시키고 있다. 즉, 로터리 압축기(10)의 유량조절장치(17)에 증발기(20) 측의 저압을 인가하면 압축기(10)의 능력이 50%로 떨어지고, 응축기(30) 측의 고압을 인가하면 압축기(10)의 능력을 100% 발휘하고 있는 것이다.
상기한 종래의 능력가변형 로터리 압축기는 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 증발기(20)를 통과한 저압의 냉매가스가 유입되는 냉매흡입부(14)와, 냉매가스가 압축되는 실린더(11)와, 상기 실린더(11)의 내부에서 회전되면서 냉매를 압축하는 롤러(12)와, 일단이 상기 롤러(12)에 접촉되어 상기 실린더(11) 내부의 고압부와 저압부를 구획하는 베인(13)과, 압축된 고압의 기체냉매가 토출되고 응축기(30)에 연결된 냉매토출부(14)와, 고압부의 냉매중 일부가 상기 냉매흡입부(11)측으로 귀환되는 통로로 사용되는 귀환로(16)와, 상기 귀환로(16)상에 설치되고 피스톤(17')을 이용하여 귀환로(16)를 개폐시킴으로써 압축기(10)의 능력을 변화시키는 유량조절부(17)와, 상기 유량조절부(17)에 고압 또는 저압을 인가하여 피스톤(17')의 위치를 변화시킴으로써 압축기(10)의 능력을 변화시키는 3방밸브(18)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 능력가변형 로터리 압축기는 유량조절부에 고압 또는 저압을 인가하여 피스톤의 위치를 변화시킴으로써 압축능력을 변화시키고 있다.
압축기의 능력을 100% 작동시킬 때는 도 2a에 도시된 바와 같이 유량조절부(17)에 고압을 인가한다. 즉, 3방밸브(18)의 A유로가 열리게 되므로 응축기(30) 앞부분의 냉매압력이 3방밸브(18)를 통해 유량조절부(17)에 인가된다. 따라서, 유량조절부(17)의 피스톤(17')은 상승되어 귀환로(16)를 차단하게 되고, 귀환로(16)가 차단됨에 따라 실린더(11)의 고압부에 있는 고압냉매는 모두가 냉매토출부(15)를 통해 응축기(30)쪽으로 공급된다. 이때, 응축기(30)쪽으로 공급되는 냉매의 일부가 상기 3방밸브(18)를 통해 유량조절부(17)에 인가되므로, 피스톤(17') 양측의 압력이 균형을 이루어 피스톤(17')은 그 위치를 유지하게 된다.
압축기(10)의 능력이 과다한 것으로 판단되면 50% 능력만을 발휘하도록 할 수 있다. 이 경우에는 3방밸브(18)의 A유로가 차단되고 B유로가 열리게 함으로써 증발기(20) 측의 저압이 유량조절부(17)에 인가되도록 하는 것이다. 따라서, 유량조절부(17)의 피스톤(17')은 양측의 압력차에 의해 하강되고, 피스톤(17')의 하강에 따라 귀환로(16)가 개방되어 실린더(11)의 고압부에 있는 고압냉매의 일부가 귀환로(16)를 통해 냉매흡입부(14)측으로 흐르게 된다. 결국, 실린더(11)의 내부로 유입되는 냉매의 압력이 상승되어 압축기(10)가 하는 일은 절반 정도로 감소되는 것이다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 능력가변형 로터리 압축기는 유량조절부에 고압과 저압을 교체하기 위하여 고가의 전동식 3방밸브를 사용하므로 전체 시스템의 가격이 상승되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 솔레노이드 방식을 이용하여 유량조절부에 인가되는 압력을 조절함으로써, 전체시스템의 원가를 절감시킬 수 있는 2단 능력가변형 로터리 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 능력가변형 로터리 압축기가 포함된 냉동회로가 도시된 구성도,
도 2a는 종래의 능력가변형 로터리 압축기가 100%의 능력을 발휘할 때 압축기의 상태가 도시된 작동도,
도 2b는 종래의 능력가변형 로터리 압축기가 50%의 능력을 발휘할 때 압축기의 상태가 도시된 작동도,
도 3은 본 발명에 의한 2단 능력가변형 로터리 압축기가 도시된 구성도,
도 4a는 본 발명의 요부구성인 압축능력 제어부에서 100%의 능력을 발휘할 때의 상태가 도시된 작동도,
도 4b는 본 발명의 요부구성인 압축능력 제어부에서 100%의 능력을 발휘할 때의 상태가 도시된 작동도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50 : 로터리 압축기 51 : 실린더
52 : 롤러 53 : 베인
54 : 냉매흡입부 55 : 냉매토출부
56 : 귀환로 57 : 유량조절부
60 : 압축능력 제어부 61 : 솔레노이드
62 : 케이스 63 : 피스톤
64 : 슬라이더 65 : 스토퍼
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증발기를 통과한 저압의 냉매가스가 유입되는 냉매흡입부와, 냉매가스가 압축되는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 회전되면서 냉매를 압축하는 롤러와, 일단이 상기 롤러에 접촉되어 상기 실린더 내부의 고압부와 저압부를 구획하는 베인과, 압축된 고압의 기체냉매가 토출되고 응축기에 연결된 냉매토출부와, 고압부의 냉매중 일부가 상기 냉매흡입부측으로 귀환되는 통로로 사용되는 귀환로와, 상기 귀환로상에 설치되고 피스톤을 이용하여 귀환로를 개폐시킴으로써 압축기의 능력을 변화시키는 유량조절부와, 상기 유량조절부에 고압 또는 저압을 인가하는 유량 조절하는 압축능력 제어부를 포함하는 2단 능력가변형 로터리 압축기에 있어서, 상기 압축능력 제어부는 고압측과 저압측 및 상기 유량조절부에 연결되는 포트가 각각 형성된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 설치되어 전후 이동되고 돌출부가 형성된 피스톤과; 상기 케이스의 외부에 설치되고 상기 피스톤을 전후 이동시키는 솔레노이드와; 상기 피스톤에 의해 이동되어 고압측 포트를 차단하는 슬라이더와, 상기 슬라이더의 이동을 차단하여 저압측 포트가 폐쇄되도록 하는 스토퍼로 이루어지는 압축능력 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 2단 능력가변형 로터리 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이 증발기를 통과한 저압의 냉매가스가 유입되는 냉매흡입부(54)와, 냉매가스가 압축되는 실린더(51)와, 상기 실린더(51)의 내부에서 회전되면서 냉매를 압축하는 롤러(52)와, 일단이 상기 롤러(52)에 접촉되어 상기 실린더(51) 내부의 고압부와 저압부를 구획하는 베인(53)과, 압축된 고압의 기체냉매가 토출되고 응축기에 연결된 냉매토출부(55)와, 고압부의 냉매중 일부가 상기 냉매흡입부(54) 측으로 귀환되는통로로 사용되는 귀환로(56)와, 상기 귀환로(56)상에 설치되고 피스톤(57')을 이용하여 귀환로(56)를 개폐시킴으로써 압축기(50)의 능력을 변화시키는 유량조절부(57)와, 솔레노이드(61)를 이용하여 상기 유량조절부(57)에 고압 또는 저압을 인가하는 압축능력 제어부(60)로 구성된다.
상기 압축능력 제어부(60)는 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 고압측과 저압측 및 상기 유량조절부에 연결되는 포트가 각각 형성된 케이스(62)와, 상기 케이스(62)의 내부에 설치되어 전후 이동되고 돌출부(63')가 형성된 피스톤(63)과, 상기 케이스(62)의 외부에 설치되고 상기 피스톤(63)을 전후 이동시키는 솔레노이드(61)와, 상기 피스톤(63)에 의해 이동되어 고압측 포트를 차단하는 슬라이더(64)와, 상기 슬라이더(64)의 이동을 차단하여 저압측 포트가 폐쇄되도록 하는 스토퍼(65)로 구성된다.
여기서, 상기 슬라이더(64)는 전후 방향으로만 이동되고, 상기 피스톤(63)이 후퇴된 상태에서 상기 슬라이더(64)가 스토퍼(65)에 밀착된 상태를 유지하도록 슬라이더(64)를 탄발시키는 리턴스프링(미 도시)이 더 설치되기도 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 능력가변형 로터리 압축기는 솔레노이드의 동작에 따라 압축기의 압축능력이 100% 또는 50%로 변화하게 된다.
압축기(50)의 압축능력을 100% 발휘하는 경우에는 도 4a에 도시된 바와 같이 솔레노이드(61)가 동작되지 않아 피스톤(63) 및 슬라이더(64)가 후퇴된 상태에 있게 된다. 즉, 슬라이더(64)가 고압측의 압력에 의해 스토퍼(65)에 밀착된 상태를 유지함으로써 저압측 포트를 폐쇄시키게 된다. 따라서, 고압측의 냉매가 고압측 포트와 유량조절부(57) 사이에 형성된 B유로를 통해 유량조절부(57)에 인가되고, 유량조절부(57)의 피스톤(57')이 상승되어 귀환로(56)를 차단하게 된다. 결국, 실린더(51)의 고압부에 있는 고압냉매는 모두가 냉매토출부(55)를 통해 응축기쪽으로 공급되고, 압축기(50)는 그 능력을 100% 사용하게 된다.
압축기(50)의 능력을 50%만 발휘하도록 하기 위해서는 솔레노이드(61)에 전원을 인가한다. 솔레노이드(61)에 전원이 인가되면 피스톤(63)이 전진하게 되고, 피스톤(63)의 돌출부(63')에 의해 슬라이더(64)가 전진되어 고압측 포트를 차단하게 된다. 따라서, 고압측 포트와 유량조절부(57) 사이에 형성된 B유로가 차단되고, 저압측 포트와 유량조절부(57) 사이에 형성된 A유로가 열리게 되어 유량조절부(57)에 저압이 인가된다.
유량조절부(57)에 저압이 인가되면 유량조절부(57)의 피스톤(57') 양단에 걸리는 압력 차이로 피스톤(57')이 하강되고, 그에 따라 귀환로(56)가 개방되어 실린더(51)의 고압부에 있는 고압냉매의 일부가 귀환로(56)를 통해 냉매흡입부(54) 측으로 흐르게 된다. 결과적으로, 실린더(51)의 내부로 유입되는 냉매의 압력은 상승되고 압축기(50)가 하는 일은 감소되며 압축기(50)의 능력은 50% 정도만 발휘하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 2단 능력가변형 로터리 압축기는 유량조절부에 인가되는 압력을 제어하기 위하여 고가인 전동식 3방밸브 대신에 저가의 솔레노이드 타입 밸브를 사용하므로 시스템의 원가를 절감시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 증발기를 통과한 저압의 냉매가스가 유입되는 냉매흡입부와, 냉매가스가 압축되는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 회전되면서 냉매를 압축하는 롤러와, 일단이 상기 롤러에 접촉되어 상기 실린더 내부의 고압부와 저압부를 구획하는 베인과, 압축된 고압의 기체냉매가 토출되고 응축기에 연결된 냉매토출부와, 고압부의 냉매중 일부가 상기 냉매흡입부측으로 귀환되는 통로로 사용되는 귀환로와, 상기 귀환로상에 설치되고 피스톤을 이용하여 귀환로를 개폐시킴으로써 압축기의 능력을 변화시키는 유량조절부와, 상기 유량조절부에 고압 또는 저압을 인가하는 유량 조절하는 압축능력 제어부를 포함하는 2단 능력가변형 로터리 압축기에 있어서,
    상기 압축능력 제어부는 고압측과 저압측 및 상기 유량조절부에 연결되는 포트가 각각 형성된 케이스와; 상기 케이스의 내부에 설치되어 전후 이동되고 돌출부가 형성된 피스톤과; 상기 케이스의 외부에 설치되고 상기 피스톤을 전후 이동시키는 솔레노이드와; 상기 피스톤에 의해 이동되어 고압측 포트를 차단하는 슬라이더와, 상기 슬라이더의 이동을 차단하여 저압측 포트가 폐쇄되도록 하는 스토퍼로 이루어지는 압축능력 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2단 능력가변형 로터리 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤이 후퇴된 상태에서 상기 슬라이더가 스토퍼에 밀착된 상태를 유지하도록 슬라이더를 탄발시키는 리턴스프링이 구비된 것을 특징으로 하는 2단 능력가변형 로터리 압축기.
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