KR100487961B1 - 이중용량 압축기의 래칭기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중용량 압축기에 관한 것이다. 본 발명에서는 크랭크축(60)에 구비되는 편심부(62)의 외주면과 편심슬리브(70)의 내주면이 상대적으로 습동면이 되도록 한다. 상기 편심슬리브(70)는 상기 편심부(62)가 안착되는 관통공(72)이 편심슬리브(70)의 기하학적 중심에서 편심된 위치에 형성된다. 상기 편심슬리브(70)의 상단에는 상기 편심슬리브(70)의 임의 회전이 방지되도록 래칭핀(80)이 구비된다. 상기 래칭핀(80)의 일단부는 상기 편심슬리브(70)의 외부로 돌출되게 설치된다. 상기 편심슬리브(70)를 중간에 개재한 상태로 상기 편심부(62)에 커넥팅로드(90)의 대단경(92)이 회동가능하게 연결된다. 상기 대단경(92)에는 상기 래칭핀(80)이 걸어지는 걸림단(93,93')이 형성된다. 상기 편심슬리브(70)의 하단에는 래칭웨이트(74)가 구비된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 편심부(62)와 편심슬리브(70)의 사이에 형성되는 습동부에 상기 편심부(62)의 내부로부터 직접 오일공급을 받을 수 있어 오일공급이 보다 원활하게 되고, 커넥팅로드(90)의 길이가 상대적으로 짧아지게 되는 이점이 있다.

Description

이중용량 압축기의 래칭기구{Latching mechanism of dual capacity compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크축의 회전방향에 따라 피스톤의 행정거리가 달라져 압축용량을 변화시킬 수 있는 이중용량 압축기의 래칭기구에 관한 것이다.

이중용량 압축기란 크랭크축의 회전방향에 따라 커넥팅로드에 의해 크랭크축과 연결된 피스톤의 행정거리가 변하여 압축용량이 달라지는 일종의 왕복동식 압축기이다. 이러한 이중용량 압축기는 냉장고와 같은 냉동사이클을 사용하는 기기에서, 냉동부하의 크기에 따라 압축용량을 조절하여 압축기의 효율을 높일 수 있다.

이와 같은 이중용량 압축기로서 미국특허 4,236,874호가 있는데, 이를 도 1 과 도 2를 참고하여 설명한다. 이에 도시된 바에 따르면, 모터부의 회전자와 일체로 회전되는 크랭크축(1)에는 그 회전중심(1a)과 편심되게 편심부(3)가 구비된다. 도면 부호 3a는 상기 편심부(3)의 중심이다.

상기 편심부(3)의 외주면을 둘러싸도록 편심슬리브(4)가 구비된다. 상기 편심슬리브(4)는 제1편심부(4a)와 제2편심부(4b)로 구성되는데, 상기 제1편심부(4a)와 제2편심부(4b)가 형성하는 내부원(상기 편심부(3)가 위치되는 원)은 편심슬리브(4) 자체의 중심에서 편심되어 있다. 여기서, 상기 편심슬리브(4)의 내부원이 상기 제2편심부(4b)로 치우쳐 형성되어, 평면도로 볼 때, 상기 제1편심부(4a)는 그 외주면에서 상기 내부원까지의 거리가 상대적으로 크고, 제2편심부(4b)는 상대적으로 작게 형성된다. 이와 같은 편심슬리브(4)는 상기 편심부(3)의 중심(3a)을 회전중심으로 한다.

상기 편심부(3)에는 커넥팅로드(5)가 연결되는데, 상기 커넥팅로드(5)의 내주면과 상기 편심부(3)의 사이에 상기 편심슬리브(4)가 위치된다. 여기서 상기 편심부(3)와 편심슬리브(4)가 접촉되는 부분 일측에는 편심부(3)의 외주연과 편심슬리브(4)의 제1편심부(4a)의 내주연을 따라 소정 길이만큼 완충홈(11,12)이 형성되고, 상기 완충홈(11,12)을 관통하여 상기 편심부(3)와 편심슬리브(4)사이의 일정 이상의 상대회전이 방지되게 하는 래칭핀(6)이 설치된다.

상기 커넥팅로드(5)는 실린더(8)의 내부에 구비된 피스톤(7)과 연결되어 상기 크랭크축(1)의 회전을 상기 피스톤(7)의 직선왕복운동으로 변환시키게 된다. 상기 커넥팅로드(5)는 그 대단경(5')이 상기 크랭크축(1)의 편심부(3)에 상기 편심슬리브(4)를 개재한 상태로 연결된다.

상기와 같은 구성을 가지는 종래 기술에서, 크랭크축(1)의 편심부(3)의 중심(3a)에 대해 회전하는 편심슬리브(4)에 의해 피스톤(7)의 행정거리가 조절되는데, 냉동부하가 크게 요구될 때에는 크랭크축(1)을, 도 2를 기준으로 시계방향으로 회전시키고 냉동부하가 작게 요구될 때는 크랭크축(1)을 반시계방향으로 회전시킨다.

즉, 도 2의 A,B는 대용량의 경우 크랭크축(1)을 시계방향으로 회전시켰을 때를 나타내는 것으로, A는 피스톤이 상사점에 있는 경우이고, B는 피스톤이 하사점에 있는 경우이다. 이 경우 편심량이 최대이기 때문에 행정거리(L)이 최대가 된다.

그리고 도 2 C,D는 소용량의 경우 크랭크축(1)을 반시계방향으로 회전시켰을 때를 나타내는 것으로, C는 피스톤이 하사점에 있는 경우이고, D는 피스톤이 상사점에 있는 경우이다. 이 경우 편심량이 최소이기 때문이 행정거리(L')가 최소로 된다.

이때, 상기 래칭핀(6)은 상기 크랭크축(1)의 회전방향이 바뀔 때마다, 상기 완충홈(11,12)내에서 상기 편심부(3)와 편심슬리브(4)의 상대적인 회전에 따라 그 위치가 변경되면서 상기 편심부(3)와 편심슬리브(4) 사이의 상대위치를 고정하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 래칭핀(6)은 상기 편심부(3)와 편심슬리브(4)의 상대적인 회전에 따라 상기 완충홈(11,12)의 내면과 마찰되면서 그 설치 위치가 변경되는데, 상기 완충홈(11,12)의 내면과 래칭핀(6) 외면의 접촉에 의해 압축기의 입력상승이 발생하는 문제점이 있다. 이는 상기 래칭핀(6) 전체가 상기 완충홈(11,12)의 내면과 접촉하면서 이동되는 구성에 기인한다.

그리고, 상기와 같은 구성에서 상기 커넥팅로드(5)의 대단경(5') 내면과 편심슬리브(4)의 외주면이 서로 습동된다. 이와 같은 습동면에는 오일을 충분히 공급하여 주어야 하는데, 상기 커넥팅로드(5)의 조립구조상 상기 습동면의 높이가 상대적으로 높아 크랭크축(1)의 내부를 통해 공급되는 오일이 제대로 전달되지 않아 충분한 유막두께를 형성할 수 없다. 따라서 상기 커넥팅로드(5)의 대단경(5') 내면과 편심슬리브(4)의 외주면에 마멸이 많이 발생하게 된다.

또한, 종래 기술에서는 상기 래칭핀(6)이 상기 편심부(3)와 편심슬리브(4) 사이에 설치되는 구조상 커넥팅로드(5)의 길이가 상대적으로 길어질 수 밖에 없어 성능측면에서 불리하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상대적으로 입력을 줄일 수 있는 이중용량 압축기의 래칭기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이중용량 압축기의 래칭기구에 구비되는 습동부에 보다 원활하게 윤활유를 공급하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이중용량 압축기의 래칭기구를 단순화하여 커넥팅로드의 길이를 최소화하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 모터부에 의해 회전하는 크랭크축의 일단부에 구비되고 크랭크축의 회전중심과 편심되어 회전하는 편심부와, 상기 편심부가 관통되는 관통공이 편심되게 형성되고 상기 관통공에 안착된 편심부와 상대회전하는 일체로 형성되는 편심슬리브와, 일단부가 상기 편심슬리브를 중간에 개재한 상태로 상기 편심부와 연결되고 타단부가 피스톤과 연결되어 크랭크축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드와, 상기 편심슬리브에 설치되고 상기 크랭크축의 회전에 따른 편심슬리브의 회전에 의해 상기 편심슬리브가 커넥팅로드의 일측에 선택적으로 걸어져 상기 편심슬리브와 편심부가 상대회전하게 하는 래칭핀을 포함하여 구성된다.

상기 래칭핀이 걸어지는 걸이단은 상기 커넥팅로드의 대단경 상에 형성된다.

상기 편심슬리브의 하단에는 래칭웨이트가 구비된다.

상기 편심부의 상단은 상기 편심슬리브의 관통공 내부에서 상기 관통공을 횡으로 관통하는 래칭핀보다 하부에 위치한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구에 의하면 편심부와 편심슬리브가 서로 상대회전되므로 상대적으로 원활한 오일공급이 가능하여 압축기의 내구성과 동작신뢰성이 높아지고, 커넥팅로드의 길이를 상대적으로 짧게 할 수 있어 성능측면에서 유리하게 되는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구의 바람직한 실시예가 단면도로 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 프레임(50)의 일측에는 실린더(52)가 형성되고, 상기 실린더(52)의 내부에는 피스톤(54)이 직선왕복운동되게 설치된다. 상기 프레임(50)은 압축기의 밀폐용기의 내부에 설치되는 것으로 압축기를 구성하는 각종부품이 구비된다.

상기 프레임(50)을 상하로 관통하여서 크랭크축(60)이 설치된다. 상기 크랭크축(60)은 모터부의 회전자에 의해 회전되는 것으로, 그 상단에 편심부(62)가 형성된다. 상기 편심부(62)는 상기 크랭크축(60)의 회전중심에서 편심된 위치에 형성된다. 상기 편심부(62)의 존재에 의해 크랭크축(60)에 회전불균형이 발생하는 것을 방지하기 위해 균형추(64)가 상기 편심부(62)의 반대쪽으로 치우치게 상기 크랭크축(60)에 구비된다.

한편, 크랭크축(60)의 하부에서 크랭크축(60)의 회전에 의해 흡상되는 오일이 전달되는 오일유로(66)가 크랭크축(60)에 구비된다. 상기 오일유로(66)는 상기 편심부(62)의 내부에 까지 연장되어 형성된다. 그리고 상기 편심부(62)에는 그 외주면으로 오일을 공급하기 위한 오일공급공(68)이 내부에서 외주면까지 관통하여 형성된다.

편심슬리브(70)는 상기 편심부(62)를 둘러싸도록 설치되는 것으로, 상기 편심부(62)에 대해 상대회전을 하게 된다. 상기 편심슬리브(70)에는 상하로 관통되어 관통공(72)이 형성된다. 상기 관통공(72)은 상기 편심슬리브(70)의 기하학적 중심에서 일정 거리 편심되게 그 중심이 형성된다. 상기 편심슬리브(70)의 관통공(72)에는 상기 편심부(62)가 안착되는데, 따라서 상기 관통공(72)의 내주면과 상기 편심부(62)의 외주면은 상대운동되면서 습동부를 이룬다.

상기 편심슬리브(70)의 하단에는 래칭웨이트(74)가 설치된다. 상기 래칭웨이트(74)는 상기 편심슬리브(70)와 일체로 형성되거나, 별개로 형성되어 장착될 수 있다. 상기 래칭웨이트(74)는 상기 편심슬리브(70)에 의해 회전불균형이 발생하지 않도록 하는 역할을 한다.

상기 편심슬리브(70)의 상단에는 래칭핀(80)이 구비된다. 상기 래칭핀(80)은 상기 편심슬리브(70)의 상단에 편심슬리브(70)를 횡방향으로 관통되게 고정되어 설치된다. 이때 래칭핀(80)의 일단부는 상기 편심슬리브(70)의 외주면을 관통하여 돌출된다.

커넥팅로드(90)는 상기 크랭크축(60)의 회전을 상기 피스톤(54)의 직선왕복운동으로 바꾸어주는 것이다. 상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92)은 상기 편심부(62)에 상기 편심슬리브(70)를 개재한 상태로 연결된다. 상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92)에는 걸림단(93,93')이 구비된다. 상기 걸림단(93,93')은 다른 부분보다 상대적으로 높게 단차진 부분으로 상기 래칭핀(80)의 일단부가 걸어지는 부분이다. 상기 걸림단(93,93')은 상기 래칭핀(80)이 걸어짐에 의해 상기 편심슬리브(70)에 의해 형성되는 편심량이 달라지게 한다.

본 실시예에서는 상기 걸림단(93,93') 사이를 연결하는 부분이 상대적으로 상부로 돌출되어 형성되고 나머지 부분은 돌출되지 않도록 되어, 서로 180°떨어진 위치에 상기 걸림단(93,93')이 형성되어 있다. 하지만 상기 걸림단(93,93')의 위치나 형성방법은 상기 편심슬리브(70)의 편심정도 등 여러가지 요인에 따라 달라질 수 있다.

상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92) 반대쪽에는 소단경(94)이 구비되고, 상기 소단경(94)은 상기 피스톤(54)가 연결되어 있다. 상기 소단경(94)은 상기 피스톤(54)의 내부에서 피스톤핀(96)에 의해 상기 피스톤(54)과 회동가능하게 연결된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구의 작용을 설명한다.

본 발명에서는 상기 크랭크축(60)의 회전방향에 따라, 상기 피스톤(54)의 행정거리가 달라지면서, 피스톤(54)이 실린더(52)의 내부에서 작동유체를 압축할 수 있는 양이 달라진다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 크랭크축(60)이 시계방향으로 회전하는 경우를 설명한다. 이때에는 상기 크랭크축(60)이 시계방향으로 회전함에 의해 상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92) 전체가 시계방향으로 회전되는 궤적을 그리게 된다. 따라서, 상기 편심슬리브(70)에 고정되어 있는 래칭핀(80)의 일단부가 상기 걸림단(93)에 걸어지게 된다.

상기 래칭핀(80)이 상기 걸림단(93)에 걸어짐에 의해 상기 편심슬리브(70)는 더 이상 회전하지 못한다. 따라서, 상기 크랭크축(60)과 함께 회전하는 상기 편심부(62)는 상기 편심슬리브(70)에 대해 상대회전을 하게 된다. 즉, 상기 편심슬리브(70)의 관통공(72) 내주면과 상기 편심부(62)의 외주면은 습동면을 이루게 된다. 상기 습동면으로는 상기 오일유로(66)와 오일공급공(68)을 통해 오일이 공급되어 윤활작용을 한다.

이때, 상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92)의 중심이 있는 가상선(C)에 비해 상기 편심부(62)의 중심이 있는 가상선(S)이 상대적으로 상기 커넥팅로드(90)가 피스톤(54)과 연결되는 반대쪽으로 이동하여 있다. 따라서 상기 대단경(92)의 회전중심이 상대적으로 피스톤(54)에서 먼쪽에 형성되고 상대적으로 피스톤(54)의 행정거리가 길어지면서 압축용량이 커지게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 크랭크축(60)이 반시계방향으로 회전하는 경우를 설명한다. 이때에는 상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92) 전체가 반시계방향으로 회전되는 궤적을 그리게 된다. 따라서, 상기 편심슬리브(70)에 고정되어 있는 래칭핀(80)의 일단부는 상기 걸림단(93')에 걸어지게 된다.

상기 래칭핀(80)이 걸림단(93')에 걸어짐에 의해 상기 편심슬리브(70)는 더 이상 회전하지 못하고, 상기 크랭크축(60)과 함께 회전하는 상기 편심부(62)는 상기 편심슬리브(70)에 대해 상대회전을 하게 된다.

이때, 상기 커넥팅로드(90)의 대단경(92)의 중심이 있는 가상선(C)에 비해 상기 편심부(62)의 중심이 있는 가상선(S)은 상대적으로 상기 커넥팅로드(90)가 피스톤(54)과 연결되는 쪽으로 이동하여 있다. 따라서 상기 대단경(92)의 회전중심이 상대적으로 피스톤(54)에서 가까운쪽에 형성됨에 의해 상기 피스톤(54)의 행정거리가 짧아지면서 압축용량이 작아지게 된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구에서는 래칭핀을 편심슬리브에 고정하고 용량가변시에 래칭핀이 커넥팅로드의 대단경에 형성된 걸림단에 걸려 고정되게 하도록 하였다. 따라서 편심슬리브는 커넥팅로드에 대해서는 상대운동을 하지 않고 크랭크축의 편심부와는 상대운동을 하게 된다.

이와 같은 구성에 의해 편심슬리브와 편심부와의 사이에 형성되는 습동면에 편심부를 통해 오일을 보다 원활하게 공급할 수 있게 되어 편심부와 편심슬리브 사이의 마찰을 최소화할 수 있어 압축기의 내구성이 좋아고 입력이 최소화되는 이점이 있다.

그리고 편심슬리브의 관통공 내주면과 크랭크축 편심부의 외주면이 서로 습동면이 되도록 함에 의해 커넥팅로드의 길이가 짧아져 압축기의 성능이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구를 보인 평면도.

도 2는 종래 기술에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구가 동작되는 것을 보인 동작상태도.

도 3은 본 발명에 의한 이중용량 압축기의 래칭기구의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명 실시예가 동작되는 것을 보인 동작상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50: 프레임 52: 실린더

54: 피스톤 60: 크랭크축

62: 편심부 64: 균형추

66: 오일유로 68: 오일공급공

70: 편심슬리브 72: 관통공

74: 래칭웨이트 80: 래칭핀

90: 커넥팅로드 92: 대단경

93,93': 걸림단 94: 소단경

Claims (4)

1. 모터부에 의해 회전하는 크랭크축의 일단부에 구비되고 크랭크축의 회전중심과 편심되어 회전하는 편심부와,

   상기 편심부가 관통되는 관통공이 편심되게 형성되고 상기 관통공에 안착된 편심부와 상대회전하는 일체로 형성되는 편심슬리브와,

   일단부가 상기 편심슬리브를 중간에 개재한 상태로 상기 편심부와 연결되고 타단부가 피스톤과 연결되어 크랭크축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드와,

   상기 편심슬리브에 설치되고 상기 크랭크축의 회전에 따른 편심슬리브의 회전에 의해 상기 편심슬리브가 커넥팅로드의 일측에 선택적으로 걸어져 상기 편심슬리브와 편심부가 상대회전하게 하는 래칭핀을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 래칭기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 래칭핀이 걸어지는 걸이단은 상기 커넥팅로드의 대단경 상에 형성됨을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 래칭기구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 편심슬리브의 하단에는 래칭웨이트가 구비됨을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 래칭기구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 편심부의 상단은 상기 편심슬리브의 관통공 내부에서 상기 관통공을 횡으로 관통하는 래칭핀보다 하부에 위치함을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 래칭기구.