JP4101826B2 - 容量可変回転圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、容量可変回転圧縮機に関するもので、詳しくは、偏心ブッシュのスリップによる衝突現象を防止できる容量可変回転圧縮機に関するものである。
一般に、容量可変回転圧縮機は、回転軸の回転方向の変化に応じて各圧縮室内に配置されたローラが偏心または偏心解除されながら、圧縮及び圧縮解除動作を行える偏心装置を備えている。このような冷媒圧縮能力を可変できる容量可変回転圧縮機は、本出願人によって出願された特許文献１に開示されている。偏心装置は、各圧縮室の回転軸外面に形成された二つの偏心カムと、これら二つの偏心カムの外面に回転自在に結合される二つの偏心ブッシュと、各偏心ブッシュの外面に回転自在に結合されるローラと、回転軸の回転時、二つの偏心ブッシュのうちいずれか一つを偏心位置で係止させ、他の一つを偏心されない位置で係止させる係止ピンとを含んでいる。この偏心装置では、相異なる内容積を有する二つの圧縮室のいずれか一側のみで圧縮動作が行われるため、回転軸の回転方向を変更するだけで容量可変動作を実現できる。
また、上記のような圧縮動作を行う過程で、偏心ブッシュのスリップを防止する他の容量可変回転圧縮機は、本出願人によって出願された特許文献２に開示されている。この圧縮機は、回転軸の回転時、偏心ブッシュを拘束する拘束装置を含んでおり、この拘束装置は、回転軸の回転によって発生する遠心力を受けて、回転軸から外側に突出しながら偏心ブッシュを拘束する拘束部材と、この拘束部材の進退範囲を制限するように回転軸内に設置される内側支持ピンと、回転軸が回転しないとき、拘束部材を回転軸の中心方向に復元して偏心ブッシュの拘束を解除するように、内側支持ピンの外面に設置された復元スプリングと、を備えている。上述したように、この圧縮機は、回転軸の回転によって発生する遠心力を受けて、拘束部材が回転軸から外側に突出しながら偏心ブッシュを拘束することで、偏心ブッシュのスリップを防止するとともに、偏心ブッシュと係止ピンとの衝突による騷音の発生を防止する。
大韓民国特許出願１０−２００２−００６１４６２号 大韓民国特許出願１０−２００３−００４４４５９号
本発明は、上記の容量可変圧縮機を改善してその機能を一層発展させるものであり、偏心ブッシュを拘束する拘束装置を改善することで、製作及び設置が一層容易になり、動作が一層円滑に行われる拘束装置を備えた容量可変回転圧縮機を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明による容量可変回転圧縮機は、第１及び第２の偏心ブッシュを連結する連結部において円周方向に形成されたスロットと、回転軸の回転時、所定区間回動して前記スロットの両端のうちいずれか一端に係止されるように前記回転軸に設置される係止ピンと、前記回転軸の回転時、前記第１及び第２の偏心ブッシュを拘束する拘束装置とを含み、前記拘束装置は、前記回転軸に設置されて前記回転軸の半径方向に進退する、中空部を備えた拘束部材と、前記拘束部材の中空部内に挿入されるように前記係止ピンから延長された支持軸と、前記回転軸が回転しないとき、前記拘束部材を前記回転軸の内側方向に移動するように、前記支持軸の外面と前記拘束部材との間に設置される復元スプリングとを含むことを特徴とする。
また、前記拘束装置は、前記復元スプリングの一端を支持するために、前記拘束部材に形成された内側突出部と、前記復元スプリングの他端を支持するために、前記拘束部材の内部に延長される前記支持軸の端部にねじ結合されるナットとを含むことを特徴とする。
また、前記拘束部材は、前記係止ピンの反対側に位置する前記スロットの一端に係止されるように、前記回転軸に設置されることを特徴とする。
また、前記拘束部材は、前記回転軸の半径方向に形成された結合孔に進退自在に結合される大径部と、前記スロットに挿入されて係止されるように、前記大径部よりも小さい外径を有する小径部とを含むことを特徴とする。
また、前記係止ピンは、前記回転軸の外面から外側に突出し、前記スロットに挿入されて係止される頭部と、前記頭部より小さく、前記支持軸より大きい外径を有して前記回転軸に締結されるねじ部とを含むことを特徴とする。
本発明による拘束装置を備えた容量可変回転圧縮機は、偏心ブッシュの回転を選択的に拘束する。さらに、拘束装置は、拘束部材が係止ピンから延長される支持軸によって支持され、復元スプリングが拘束部材の内部に延長される支持軸の外面と拘束部材の中空部の内面との間に設置され、ナットが支持軸の端部にねじ結合されて復元スプリングを支持する構造であるため、製作及び設置が容易になり、動作が円滑に行われるという効果がある。
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明による容量可変回転圧縮機は、図１に示すように、密閉容器１０の内部に設けられるものであり、回転力を発生する駆動部２０と、この駆動部２０と回転軸２１を介して連結される圧縮部３０とを備えている。
駆動部２０は、密閉容器１０の内面に固定される円筒状の固定子２２と、この固定子２２の内部に回転自在に設置され、その中心部が回転軸２１に結合される回転子２３と、から構成される。この駆動部２０は、回転軸２１を正方向または逆方向に回転させる。
圧縮部３０は、相異なる容積を有する円筒状の第１圧縮室３１及び第２圧縮室３２がそれぞれ形成された上部ハウジング３３ａ及び下部ハウジング３３ｂを備えている。また、
上部ハウジング３３ａの上面及び下部ハウジング３３ｂの下面には、第１圧縮室３１の上部及び第２圧縮室３２の下部を閉鎖するとともに、回転軸２１を回転自在に支持する上部及び下部フランジ３５，３６がそれぞれ設けられ、上部及び下部ハウジング３３ａ，３３ｂの間には、第１圧縮室３１と第２圧縮室３２とを区画する中間板３４が配設される。
また、第１圧縮室３１及び第２圧縮室３２の回転軸には、図１ないし図４に示すように、第１偏心装置４０及び第２偏心装置５０がそれぞれ設けられ、これら第１及び第２偏心装置４０，５０の外面には、第１ローラ３７及び第２ローラ３８がそれぞれ回転自在に結合される。また、第１圧縮室３１の吸入口６３と吐出口６５との間には、第１ベーン６１が設置され、第２圧縮室３２の吸入口６４と吐出口６６との間には、第２ベーン６２が設置される。第１及び第２ベーン６１，６２は、各ローラ３７，３８の外面と接した状態で半径方向に進退しながら圧縮動作を行い、図３及び図４に示すように、第１及び第２ベーンスプリング６１ａ，６２ａによって支持される。また、第１圧縮室３１の吸入口６３及び吐出口６５、そして、第２圧縮室３２の吸入口６４及び吐出口６６は、各ベーン６１，６２を基準に相互対向する位置に配置される。このような構成によると、回転軸２１の回転方向が変わるとき、第１及び第２圧縮室３１，３２内に設置された第１及び第２偏心装置４０，５０では、第１及び第２圧縮室３１，３２のうちいずれか一側のみで圧縮動作が行われるため、容量可変圧縮動作を実現できる。第１及び第２偏心装置４０，５０に対する詳しい構成は、後述することにする。
本発明による容量可変回転圧縮機は、図１に示すように、吸入配管６９の冷媒が第１圧縮室３１の吸入口６３及び第２圧縮室３２の吸入口６４のうち、圧縮動作が行われる吸入口側のみに吸入されるように吸入流路を可変させる流路可変装置７０を備えている。
この流路可変装置７０は、円筒状の胴体部７１と、この胴体部７１内に設置されるバルブ装置と、を含む。ここで、胴体部７１の上部中央の入口７２には、吸入配管６９が連結され、胴体部７１の下面両側の第１出口７３及び第２出口７４には、第１圧縮室３１の吸入口６３及び第２圧縮室３２の吸入口６４にそれぞれ連結される第１及び第２配管６７，６８が連結される。胴体部７１内に設置されるバルブ装置は、中央に設置される円筒状のバルブシート７５と、このバルブシート７５の両端を開閉するために、胴体部７１の両側内部に進退自在に設置される第１開閉部材７６及び第２開閉部材７７と、これら第１及び第２開閉部材７６，７７が一緒に動くように第１及び第２開閉部材７６，７７を互いに連結する連結部材７８と、から構成される。このように構成される流路可変装置７０では、第１圧縮室３１及び第２圧縮室３２のうちいずれか一方で圧縮動作が行われるとき、第１及び第２出口７３，７４側に作用する圧力差によって、胴体部７１内の第１開閉部材７６及び第２開閉部材７７が圧力の低い側に移動しながら自動に吸入流路を切り替える。
第１及び第２偏心装置４０，５０は、図１ないし図４に示すように、第１及び第２圧縮室３１，３２に対応する位置の回転軸２１の外面に同一方向に偏心回転されるように形成される第１偏心カム４１及び第２偏心カム５１と、第１及び第２偏心カム４１，５１の外面に回転自在に結合される第１偏心ブッシュ４２及び第２偏心ブッシュ５２と、を含む。ここで、上部の第１偏心部材４２及び下部の第２偏心ブッシュ５２は、図２に示すように、円筒状に形成された連結部４３を介して一体に連結され、互いに反対方向に偏心回転される。また、第１及び第２ローラ３７，３８は、第１及び第２偏心ブッシュ４２，５２の外面に回転自在に結合される。
また、第１偏心カム４１と第２偏心カム５１との間の回転軸２１の外面には、図２に示すように、偏心カム４１，５１と同一方向に偏心回転された偏心部４４が設けられ、この偏心部４４には、回転軸２１の回転方向の変化に応じて第１及び第２偏心ブッシュ４２，５２を選択的に偏心回転させる係止装置と、回転軸２１の回転によって発生する遠心力を受けて、回転軸２１の半径方向外側に突出しながら偏心ブッシュ４２，５２を拘束する拘束装置９０が設置される。
係止装置８０は、偏心部４４の一側外面に形成される平面部にねじ結合方式により固定され、その平面部から外側に突出される係止ピン８１と、回転軸２１が正方向または逆方向に回転するとき、係止ピン８１が偏心ブッシュ４２，５２の偏心位置及び偏心解除位置でそれぞれ係止されるように、第１偏心部材４２と第２偏心ブッシュ５２とを連結する連結部４３に円周方向に長く形成されるスロット８２とを含む。また、係止ピン８１は、回転軸２１の外面から外側に突出してスロット８２に挿入される頭部８１ａと、この頭部８１ａより小さい外径を有して回転軸２１に締結されるねじ部８１ｂとを含む。このような構成によると、係止ピン８１が回転軸２１の偏心部４４に結合されて連結部４３のスロット８２に挿入された状態で、回転軸２１の回転時、係止ピン８１が所定区間回動してスロット８２の第１及び第２端８２ａ，８２ｂのいずれか一方に係止されることで、第１及び第２偏心ブッシュ４２，５２が回転軸２１と一緒に回転される。また、係止ピン８１がスロット８２の第１及び第２端８２ａ，８２ｂのいずれか一の側に係止されるとき、第１及び第２偏心ブッシュ４２，５２のいずれか一つは偏心状態になり、他の一つは偏心解除状態になるので、第１及び第２圧縮室３１，３２のいずれか一方では圧縮動作が行われ、他の一方では空回転が行われる。もちろん、回転軸２１の回転方向が変わると、第１及び第２偏心ブッシュ４２，５２の偏心状態も上述の場合と反対になる。
拘束装置９０は、図２ないし図８に示すように、係止ピン８１の反対側に設置される。また、この拘束装置９０は、回転軸２１の回転によって発生する遠心力を受けて、偏心部４４から外側に突出するように回転軸２１の半径方向に進退自在に設置される中空部９２を備えた円筒状の拘束部材９１と、この拘束部材９１の進退を案内するとともに、拘束部材９１を支持するように、係止ピン８１のねじ部８１ｂから拘束部材９１の中空部９２の内側に延長された支持軸９３と、回転軸２１が回転しないとき、拘束部材９１を回転軸２１の内側方向に加圧するように、支持軸９３の外面と拘束部材９１の中空部９２の内面との間に設置される復元スプリング９４とを含む。このとき、支持軸９３は、係止ピン８１と一体に形成されるが、容易に設置するために、その外径が係止ピン８１のねじ部８１ｂの外径よりも小さく形成されるとよい。
また、拘束装置９０は、復元スプリング９４の一端が支持されるように、拘束部材９１の中空部９２の一端に内径が縮小する形態で設けられる内側突出部９５と、復元スプリング９４の他端が支持されるように、拘束部材９１の内部に延長された支持軸９３の端部にねじ結合されるナット９６とを含む。このとき、復元スプリング９４は、その両端が内側突出部９５及びナット９６に容易に支持されるように、コーン状に形成されるとよい。このような構成によると、図８に示すように、回転軸２１が回転しないとき、復元スプリング９４の弾性によって拘束部材９１が回転軸２１の内側方向に移動することで、拘束部材９１による拘束が解除される。
また、拘束部材９１は、回転軸２１の半径方向に形成される結合孔９７に進退自在に結合されて相対的に大きな外径を有する大径部９１ａと、スロット８２に挿入されて係止されるように、大径部９１ａよりも小さい外径を有する小径部９１ｂとを含む。このような構成によると、図７に示すように、回転軸２１の回転によって発生する遠心力を受けて、拘束部材９１が回転軸２１の半径方向外側に突出するとき、拘束部材９１の小径部９１ｂのみがスロット８２に挿入されて第２端８２ｂに係止される。この場合、拘束部材９１の大径部９１ａは、スロット８２の第２端８２ｂに係止されてスロット８２に挿入されないため、拘束部材９１の外側への突出が制限される。また、大径部９１ａは、拘束部材９１の重さを増加することで、回転軸２１の回転時、拘束部材９１が回転軸２１から円滑かつ安定的に外側に突出される。
拘束装置９０及び係止ピン８１を回転軸２１に装着するとき、まず、拘束部材９１を回転軸２１の結合孔９７内に完全に挿入した後、回転軸２１の外面に連結部４３によって連結された偏心ブッシュ４２，５２を嵌め込み、拘束部材９１の反対側から係止ピン８１を締結する。このような係止ピン８１の締結状態で、係止ピン８１から延長された支持軸９３は、拘束部材９１の中空部９２内に挿入される。引き続いて、係止ピン８１の頭部８１ａがスロット８２の第１端８２ａに係止されるまで回転軸２１を回転することで、拘束部材９１の中空部９２が反対側のスロット８２を通して外部に露出される。その後、拘束部材９１の中空部９２に復元スプリング９４を挿入し、拘束部材９１にナット９６を締結すればよい。このとき、係止ピン８１から延長される支持軸９３が拘束部材９１の中央に位置して固定状態を維持するため、復元スプリング９４及びナット９６を拘束部材９１に容易に締結できる。
以下、このような容量可変回転圧縮機の動作を説明する。
回転軸２１が第１回転方向に回転するとき、図３に示すように、第１圧縮室３１に設置された第１偏心部材４２の外面が回転軸２１と偏心され、係止ピン８１がスロット８２の第１端８２ａに係止された状態になるので、第１ローラ３７が第１圧縮室３１の内面と接して回転しながら第１圧縮室３１の圧縮動作が行われる。このとき、第２圧縮室３２では、図４に示すように、第１偏心部材４２と反対方向に偏心回転された第２偏心ブッシュ５２の外面が回転軸２１と同心をなし、第２ローラ３８が第２圧縮室３２の内面と離隔された状態になって空回転が行われる。また、第１圧縮室３１で圧縮動作が行われるとき、冷媒が第１圧縮室３１の吸入口６３側に吸入されるので、流路可変装置７０の動作によって第１圧縮室３１側のみに冷媒が吸入されるように吸入流路が形成される。
このような動作は、第１偏心カム４１及び第２偏心カム５１が同一方向に偏心回転され、第１偏心部材４２及び第２偏心ブッシュ５２が互いに反対方向に偏心回転される構造であるゆえに可能である。つまり、第１偏心カム４１の最大偏心部と第１偏心部材４２の最大偏心部の方向が一致するとき、第２偏心カム５１の最大偏心部と第２偏心ブッシュ５２の最大偏心部の方向が互いに反対になるためである。
また、上記のような圧縮動作が行われるとき、図７に示すように、回転軸２１の回転によって発生する遠心力を受けて、拘束部材９１が回転軸２１から外側に突出しながら係止ピン８１の反対側に位置するスロット８２の第２端８２ｂに係止され、偏心ブッシュ４２，５２を拘束するようになる。また、このような拘束部材９１の作用によると、偏心ブッシュ４２，５２が偏心カム４１，５１より早く回転することによって発生する偏心ブッシュ４２，５２のスリップ現象を防止することができ、よって、係止ピン８１とスロット８２の第１及び第２端８２ａ，８２ｂとの衝突現象を防止できるようになる。すなわち、拘束部材９１が偏心ブッシュ４２，５２を拘束した状態であるので偏心ブッシュのスリップ及び衝突現象が発生しなくなり、その結果、動作騷音が減少し、かつ、圧縮機の耐久性及び信頼性が向上する。
圧縮機の動作が停止するとき、拘束装置９０では、図８に示すように、復元スプリング９３の弾性によって拘束部材９１が回転軸２１の内側に進入しながら偏心ブッシュ４２，５２の拘束を解除する。そして、この状態で拘束部材９１が第１回転方向と反対の第２回転方向に回転すると、係止ピン８１がスロット８２の第１端８２ａに沿って反対側に移動する間、拘束部材９１が連結部４３内に進入した状態であるので、拘束部材９１は、連結部４３との干渉なしに回転するようになり、その結果、係止ピン８１の位置及び拘束部材９１の位置が容易に変わる。係止ピン８１の位置及び拘束部材９１の位置が変わる間には、偏心ブッシュ４２，５２は回転せず、回転軸２１のみが所定区間を回転する。
回転軸２１が第１回転方向と反対の第２回転方向に回転するとき、図５に示すように、第１圧縮室３１に配置された第１偏心部材４２の外面が回転軸２１と偏心解除され、係止ピン８１がスロット８２の第２端８２ｂに係止された状態になるので、第１ローラ３７が第１圧縮室３１の内面から離隔された状態で回転し、第１圧縮室３１では空回転が行われる。このとき、第２圧縮室３２では、図６に示すように、第２偏心ブッシュ５２の外面が回転軸２１と偏心回転された状態になり、第２ローラ３８が第２圧縮室３２の内面と接して回転する状態になるので、圧縮動作が行われる。
また、第２圧縮室３２で圧縮動作が行われるとき、冷媒が第２圧縮室３２の吸入口６４側に吸入されるので、流路可変装置７０の動作により第２圧縮室３２側のみに冷媒が吸入されるように吸入流路が形成される。また、このときも同様に、回転軸２１の回転によって発生する遠心力を受けて、拘束部材９１が回転軸２１から外側方向に突出しながら、係止ピン８１の反対側に位置するスロット８２の第１端８２ａに係止されて偏心ブッシュ４２，５２の拘束が行われる。
本発明による容量可変回転圧縮機の内部構造を示した縦断面図である。 図１の容量可変回転圧縮機に設けられた偏心装置を示した分解斜視図である。 本発明による容量可変回転圧縮機の回転軸が第１回転方向に回転するときの第１圧縮室の圧縮動作を示した断面図である。 回転軸が第１回転方向に回転するときの第２圧縮室の空回転動作を示した断面図である。 回転軸が第２回転方向に回転するときの第１圧縮室の空回転動作を示した断面図である。 回転軸が第２回転方向に回転するときの第２圧縮室の圧縮動作を示した断面図である。 図１の容量可変回転圧縮機に設けられた拘束装置の拘束動作を示した断面図である。 図７の拘束装置の拘束解除動作を示した断面図である。
符号の説明
２１ 回転軸
３７，３８ 第１及び第ローラ
４０，５０ 偏心装置
４２，５２ 偏心ブッシュ
４３ 連結部
４４ 偏心部
８１ 係止ピン
８１ａ 頭部
８１ｂ ねじ部
８２ スロット
８２ａ，８２ｂ 第１及び第２端
９０ 拘束装置
９１ 拘束部材
９１ａ 大径部
９１ｂ 小径部
９２ 中空部
９３ 支持軸
９４ 復元スプリング
９５ 内側突出部
９６ ナット
９７ 結合孔

Claims (5)

  1. 第１及び第２の偏心ブッシュを連結する連結部において円周方向に形成されたスロットと、回転軸の回転時、所定区間回動して前記スロットの両端のうちいずれか一端に係止されるように前記回転軸に設置される係止ピンと、前記回転軸の回転時、前記第１及び第２の偏心ブッシュを拘束する拘束装置と、を含む容量可変回転圧縮機であって、
    前記拘束装置は、前記回転軸に設置されて前記回転軸の半径方向に進退する、中空部を備えた拘束部材と、前記拘束部材の中空部内に挿入されるように前記係止ピンから延長された支持軸と、前記回転軸が回転しないとき、前記拘束部材を前記回転軸の内側方向に移動するように、前記支持軸の外面と前記拘束部材との間に設置される復元スプリングとを含むことを特徴とする容量可変回転圧縮機。
  2. 前記拘束装置は、前記復元スプリングの一端を支持するために、前記拘束部材に形成された内側突出部と、前記復元スプリングの他端を支持するために、前記拘束部材の内部で延長される前記支持軸の端部にねじ結合されるナットとを含むことを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
  3. 前記拘束部材は、前記係止ピンの反対側に位置する前記スロットの一端に係止されるように、前記回転軸に設置されることを特徴とする請求項２に記載の容量可変回転圧縮機。
  4. 前記拘束部材は、前記回転軸の半径方向に形成された結合孔に進退自在に結合される大径部と、前記スロットに挿入されて係止されるように、前記大径部よりも小さい外径を有する小径部とを含むことを特徴とする請求項３に記載の容量可変回転圧縮機。
  5. 前記係止ピンは、前記回転軸の外面から外側に突出し、前記スロットに挿入されて係止される頭部と、前記頭部より小さく、前記支持軸より大きい外径を有して前記回転軸に締結されるねじ部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
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