KR100507979B1 - 용량가변 회전압축기 - Google Patents

Abstract

회전축이 회전함에 따라 편심부시의 외주면과 롤러의 내주면이 마모되어 소착되는 현상을 방지할 수 있는 용량가변 회전압축기를 제공한다. 이 회전압축기는 내용적이 다른 상하부 압축실, 회전축, 회전축에 동일방향으로 편심 설치되는 상하부 편심캠, 상하부 편심캠의 외주면에 최대 편심부가 서로 대향되게 배치되며 그 사이에 슬롯이 형성된 상하부 편심부시, 상하부 편심부시를 선택적으로 최대 편심회전 위치로 전환시키는 걸림핀, 그리고 상하부 편심부시의 외주면에 배치되어 압축작용을 수행하는 상하부 롤러를 구비한다. 상하부 편심부시와 접촉하는 상하부 롤러의 내주면은 높은 경도를 갖도록 이온질화 방법에 의해 표면 처리되어 접촉면에서 소착되는 현상을 방지한다.

Description

용량가변 회전압축기{Variable Capacity Rotary Compressor}

본 발명은 회전압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전축에 배치되는 편심장치에 의해 내용적이 다른 두 개의 압축실 중의 어느 하나에서 선택적으로 압축동작이 이루어지도록 하여 용량을 가변시킬 수 있는 회전압축기에 관한 것이다.

공기조화기와 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 이용하여 특정공간을 냉각시키는 냉각장치에는 냉동사이클의 폐회로를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 압축기가 설치된다. 이러한 냉각장치의 냉각능력은 통상적으로 압축기의 압축용량에 따라 정해지게 되며, 따라서 압축기의 압축용량을 가변시킬 수 있도록 구성하게 되면 실제온도와 설정온도의 차이와 같은 주변상황에 따라 냉각장치를 최적의 상태에서 운전되도록 하여 특정공간을 적절하게 냉각시킬 수 있게 됨과 동시에, 에너지를 절감할 수 있게 된다.

냉각장치에 사용되는 압축기로는 회전압축기와 왕복동 압축기 등이 있는데, 본 출원인은 대한민국 특허출원 10-2002-0061462호를 통해 내용적이 다른 두 개의 압축실 중에서 어느 한 쪽의 압축실에서만 선택적으로 압축동작이 이루어지도록 하여 용량을 가변시키는 용량가변 회전압축기를 출원한 바 있다.

이 용량가변 회전압축기의 각 압축실 내에는 회전축의 회전방향에 따라 어느 하나의 압축실에서만 압축동작이 이루어지게 하는 편심장치가 배치되어 있다. 이 편심장치는 압축실들을 관통하는 회전축의 외면에 마련되는 두 개의 편심캠과, 상기 각 편심캠의 외면에 회전 가능하게 배치되는 두 개의 편심부시와, 상기 각 편심부시의 외면에 회전 가능하게 배치되어 냉매가스를 압축하는 두 개의 롤러와, 회전축이 회전하는 방향에 따라 하나의 편심부시는 회전축의 중심선에 대해 편심 위치로 전환되게 하고 다른 하나의 편심부시는 동심 위치로 전환되게 하도록 설치된 걸림핀을 포함하여 구성된다.

따라서 회전축이 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되면 상기와 같이 구성된 편심장치에 의해 내용적이 다른 두 개의 압축실 중에서 어느 하나에서만 압축동작이 이루어지게 됨으로써 압축기의 용량을 가변시킬 수 있게 되는 것이다.

용량가변 압축기의 이러한 압축 동작시 각 편심부시는 각 롤러의 내주면에 접촉한 상태에서 회전축과 편심된 채로 자전하게 되고, 이에 따라 각 롤러는 자전과 함께 각 압축실의 내주면을 따라 공전하는 동작이 이루어지게 된다.

그러나 종래의 용량가변 압축기는 롤러들과 편심부시들의 표면 경도가 충분히 높지 않기 때문에, 반복적인 압축 동작이 수행되게 되면 각 롤러의 내주면과 각 편심부시의 외주면에서 마모가 발생될 뿐만 아니라, 높은 마찰열에 의해 마모 부위가 소착되는 현상이 발생될 가능성이 있다.

또한, 각 압축실의 내주면과 접촉하는 각 롤러의 외주면도 반복적인 동작에 의해 마모가 발생하여 원활한 압축작용이 이루어지지 않게 될 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축이 회전함에 따라 편심부시의 외주면과 롤러의 내주면이 마모되어 소착되는 현상을 방지할 수 있는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는,

서로 다른 내용적으로 구획된 상부 및 하부 압축실과, 상기 상부 및 하부 압축실을 관통하는 회전축과, 상기 회전축에 마련된 상부 및 하부 편심캠과, 각각 상기 상부 및 하부 편심캠의 외주면에 배치되는 상부 및 하부 편심부시와, 각각 상기 상부 및 하부 편심부시의 외주면에 배치되어 상기 상부 및 하부 압축실의 내주면을 따라 회전하는 상부 및 하부 롤러와, 상기 상부 편심부시와 하부 편심부시 사이에 마련된 슬롯과, 상기 슬롯과 작용하여 상기 상부 및 하부 편심부시를 선택적으로 최대 편심위치로 전환시키는 걸림핀을 구비하며, 상기 상부 및 하부 롤러의 표면은 이온질화 처리되어 일정 경도 이상으로 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 및 하부 롤러의 표면이 이온질화 처리됨에 따라 그 표면에는 일정 두께의 백층이 형성되고, 그 표면 아래에는 일정 두께의 확산층이 형성되어 그 내부에 비해 높은 경도를 갖게 된다.

바람직하게, 상기 상부 및 하부 롤러의 표면 경도는 대략 비커스 경도로 800 이상으로 된다.

바람직하게, 상기 상부 및 하부 롤러는 일정 소재를 선삭 가공한 후에 상기 이온질화 처리를 하고, 다시 연삭 가공됨으로써 만들어진다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 밀폐용기(10)의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동부(20)와, 상기 구동부(20)의 회전력에 의해 기체를 압축하는 압축부(30)를 구비한다. 구동부(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 원통형의 고정자(22)와, 상기 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자(23)와, 상기 회전자(23)의 중심부로부터 연장하도록 설치되어 회전자(23)와 함께 정회전(제 1 회전방향) 또는 역회전(제 2 회전방향)하게 되는 회전축(21)으로 구성된다.

압축부(30)는 상부와 하부에 각각 내용적이 다른 원통형의 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)이 마련되어 있는 하우징(33)과, 상기 하우징(33)의 상단과 하단에 배치되어 회전축(21)을 회전 가능하게 지지하는 상부 플랜지(35) 및 하부 플랜지(36)와, 상기 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32) 사이에 배치되어 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)이 서로 구획되도록 하는 중간판(34)을 포함한다.

상부 압축실(31)의 높이는 하부 압축실(32)의 높이보다 더 크게 형성되어서 상부 압축실(31)의 내용적이 하부 압축실(32)의 내용적보다 더 크게 되며, 이에 따라 상부 압축실(31)에서는 하부 압축실(32)에 비해 더 많은 유량의 기체를 압축할 수 있게 됨으로써 본 발명에 따른 회전 압축기가 가변용량을 갖게 되는 것이다.

물론, 하부 압축실(32)의 높이를 상부 압축실(31)의 높이보다 더 크게 하면 하부 압축실(32)에서 더 많은 유량의 기체를 압축할 수 있도록 하부 압축실(32)의 내용적이 상부 압축실(31)의 내용적보다 더 크게 된다.

상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)의 내부에는 회전축(21)의 회전방향에 따라 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32) 중에서 어느 하나에서만 선택적으로 압축동작이 이루어질 수 있도록 하는 편심장치(40)가 배치되는데, 이 편심장치(40)의 구조와 동작에 대해서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 후술할 것이다.

상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)에는 또한 각각 상기 편심장치(40)의 외주면에 회전 가능하게 배치되는 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)가 설치되고, 하우징(33)에는 각각 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)과 연통하도록 배치된 상하부 흡입구(63)(64)와 상하부 토출구(65)(66)(도 4 및 도 6 참조)가 형성되어 있다.

상기 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)는 편심장치(40)의 외주면과 접촉한 상태에서 자전함과 동시에, 각각 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)의 내주면을 따라 공전하면서 기체를 흡입하여 압축하고 배출되도록 한다.

상부 흡입구(63)와 상부 토출구(65) 사이에는 상부 베인(61)이 지지스프링(61a)에 의해 상부 롤러(37)와 밀착된 상태로 반경방향으로 배치되어 있으며(도 4 참조), 하부 흡입구(64)와 하부 토출구(66) 사이에는 하부 베인(62)이 지지스프링(62a)에 의해 하부 롤러(38)와 밀착된 상태로 반경방향으로 배치되어 있다(도 6 참조).

또한, 액냉매를 분리하여 가스냉매만 압축기로 유입되도록 하는 어큐뮬레이터(69)의 출구관(69a)에는 하우징(33)에 형성된 상부 및 하부 흡입구(63)(64) 중에서 압축동작이 이루어지는 흡입구 측으로만 가스냉매가 공급되도록 각 흡입유로(67)(68)를 선택적으로 개폐시키는 유로 전환장치(70)가 설치된다. 상기 유로 전환장치(70)의 내부에는 상부 흡입구(63)와 연결된 흡입유로(67)와 하부 흡입구(64)와 연결된 흡입유로(68)의 압력차에 의해 이 흡입유로(67)(68)들 중에서 어느 하나만을 개방하여 냉매가스가 공급되도록 하는 밸브장치(71)가 좌우이동 가능하게 배치되어 있다.

다음에는 본 발명의 특징적인 구성을 이루는 회전축과 편심장치, 그리고 상부 및 하부 롤러의 구조를 도 2와 도 3을 참조하여 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 편심장치와 상하부 롤러가 회전축에서 분리된 상태를 보인 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 편심장치와 롤러가 회전축에 결합된 상태를 보인 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 편심장치(40)는 회전축(21)에서 각각 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)에 대응하는 위치에 마련된 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42), 각각 상기 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42)의 외주면에 배치되는 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52), 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42) 사이에 설치된 걸림핀(43), 상기 걸림핀(43)이 걸려지도록 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52) 사이에 일정길이로 마련된 슬롯(53)을 구비하여 이루어진다.

상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42)은 회전축(21)의 외주면으로부터 횡방향으로 일체로 돌출하여 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 편심된 상태로 수직하게 배치된다. 또한, 상부 및 하부 편심캠(41)(42)은 회전축(21)으로부터 최대로 돌출한 상부 및 하부 편심캠(41)(42)의 각 최대 편심부와 회전축(21)으로부터 최소로 돌출한 상부 및 하부 편심캠(41)(42)의 각 최소 편심부를 연결하는 상부 편심선(L1-L1)과 하부 편심선(L2-L2)이 서로 일치되도록 배치된다.

걸림핀(43)은 나사산이 형성된 몸통부(44)와, 이 몸통부(44)의 선단에서 몸통부(44)보다 약간 더 큰 직경으로 형성된 머리부(45)로 이루어져서, 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42) 사이의 회전축(21)에서 상기 편심선(L1-L1)(L2-L2)들과 대략 90도 각도를 이루도록 하는 위치에 형성된 나사홀(46)에 상기 몸통부(44)가 나사 결합됨으로써 회전축(21)에 체결된다.

상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)는 그들 사이를 연결하는 연결부(54)에 의해 일체로 형성되며, 걸림핀(43)의 머리부(45)의 직경보다 약간 큰 폭을 가진 상기 슬롯(53)은 연결부(54)에 원주방향으로 형성된다.

따라서, 연결부(54)에 의해 일체로 연결되어 형성된 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)를 회전축(21)에 끼우고 슬롯(53)을 통해 걸림핀(43)을 회전축(21)의 나사홀(46)에 체결하면 걸림핀(43)이 슬롯(53)에 끼워진 상태로 회전축(21)에 설치되게 된다.

이러한 상태에서 회전축(21)이 정회전 또는 역회전하게 될 때 걸림핀(43)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)과 제 2 단(53b) 중의 어느 하나에 걸리기 전까지는 상부 및 하부 편심부시(51)(52)는 회전하지 않게 되며, 걸림핀(43)이 제 1 단(53a) 또는 제 2 단(53b)에 걸리게 되면 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)가 회전축(21)과 함께 정회전 또는 역회전하게 된다.

한편, 상부 편심부시(51)의 최대 편심부와 최소 편심부를 연결하는 편심선(L3-L3)과 슬롯(53)의 제 1 단(53a)과 연결부(54)의 중심을 잇는 선 사이의 각도는 대략 90도를 이루도록 형성되고, 하부 편심부시(52)의 최대 편심부와 최소 편심부를 연결하는 편심선(L4-L4)과 슬롯(53)의 제 2 단(53b)과 연결부(54)의 중심을 잇는 선 사이의 각도도 마찬가지로 대략 90도를 이루도록 형성된다.

또한, 상부 편심부시(51)의 편심선(L3-L3)과 하부 편심부시(52)의 편심선(L4-L4)은 서로 동일 평면상에 위치하되 상부 편심부시(51)의 최대 편심부와 하부 편심부시(52)의 최대 편심부는 서로 반대측을 향하도록 편심 배치되며, 연결부(54)에 원주방향을 따라 형성된 슬롯(53)의 제 1 단(53a)과 제 2 단(53b)을 연결하는 선도 180도의 각도를 이루도록 형성된다.

상기와 같은 배치구조에 의해 걸림핀(43)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려져서 상부 편심부시(51)가 회전축(21)과 함께 제 1 회전방향으로 회전(물론, 하부 편심부시도 함께 회전하게 됨)하게 되는 각위치에서 상부 편심부시(51)는 상부 편심캠(41)의 최대 편심부와 상부 편심부시(51)의 최대 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축(21)과 최대로 편심된 상태로 정회전하게 되는 반면에(도 4 참조), 하부 편심부시(52)는 하부 편심캠(42)의 최대 편심부와 하부 편심부시(52)의 최소 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축(21)과 동심을 이룬 상태로 정회전하게 된다(도 5 참조).

상기와 반대로, 걸림핀(43)이 슬롯(53)의 제 2 단(53b)에 걸려져서 하부 편심부시(52)가 회전축(21)과 함께 제 2 회전방향으로 회전하게 되는 각위치에서 하부 편심부시(52)는 하부 편심캠(42)의 최대 편심부와 하부 편심부시(52)의 최대 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축(21)과 최대로 편심된 상태로 역회전하게 되는 반면에(도 6 참조), 상부 편심부시(51)는 상부 편심캠(41)의 최대 편심부와 상부 편심부시(51)의 최소 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축과 동심을 이룬 상태로 역회전하게 된다(도 7 참조).

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)가 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되면 그 내주면이 각각 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)의 외주면에 접촉한 상태로 배치된 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)는 상하부 편심부시(51)(52)의 회전방향과 동일한 방향으로 자전함과 동시에, 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)의 내주면을 따라 공전하게 된다.

따라서 상기와 같은 동작이 장시간 반복되어 이루어지게 되면, 상하부 롤러(37)(38)와 상하부 편심부시(51)(52)의 접촉부위, 즉 상부 롤러(37)의 내주면과 상부 편심부시(51)의 외주면, 그리고 하부 롤러(38)의 내주면과 하부 편심부시(52)의 외주면에서는 마모가 발생하게 되는 한편, 고속회전에 따른 접촉부위에서의 마찰열에 의해 마모부위가 소착되는 현상이 발생할 수 있게 된다.

상기와 같은 마모가 발생하지 않도록 하거나 이를 최소화하여서 상하부 롤러(37)(38)와 상하부 편심부시(51)(52) 사이에서 소착 현상이 발생하지 않게 하기 위해 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)의 표면에는 이온질화 방법에 의해 표면 처리된 이온질화 처리부(80)가 형성되어 있다.

이러한 이온질화 처리에 의해 일정한 두께의 이온질화 처리부(80)가 형성됨으로써 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)의 표면은 경도가 매우 높게 되어서 상하부 편심부시(51)(52)와 지속적인 접촉 회전에 의해서도 마모가 거의 발생하지 않게 되며, 이에 따라 소착 현상도 발생하지 않게 되는 것이다.

상기 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)는 이온질화 방법에 의해 표면 처리되기 전에, 먼저 소재를 소정의 형상으로 성형한 후에 선삭 가공을 거치게 되며, 선삭 가공이 끝난 후에 이온질화 처리되게 된다. 이렇게 그 표면이 이온질화 처리된 후에는 다시 연삭 가공을 통해서 최종적으로 완성품으로 만들어지게 되는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)는 별도의 열처리를 거치지 않고도 종래에 비해 더욱 높은 경도, 즉 비커스 경도로 Hv 800 이상의 경도를 가질 수 있게 된다.

상기와 같이 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)의 표면이 이온질화 방법에 의해 처리되게 되면 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)의 표면에는 일정 두께의 백층이 형성되고, 그 표면 아래에는 일정 두께의 확산층이 형성되어 그 내부에 비해 높은 경도를 갖게 되는 것이다.

이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 상기와 같이 구성된 편심장치와 상하부 롤러에 의해 상부 압축실 또는 하부 압축실에서 선택적으로 냉매가스가 압축되는 동작에 대해 설명하고자 한다.

도 4는 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이고, 도 5는 도 4에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(21)이 제 1 회전방향(도 4에서는 반시계방향)으로 회전하여 회전축(21)에서 돌출한 걸림핀(43)이 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52) 사이에 형성된 슬롯(53)에 끼워진 상태로 일정각도 회동하게 되면 걸림핀(43)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려져서 상부 편심부시(51)가 회전축(21)과 함께 회전하게 된다.

걸림핀(43)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려진 상태에서는 전술한 바와 같이, 상부 편심캠(41)의 최대 편심부가 상부 편심부시(51)의 최대 편심부와 맞닿게 되어 상부 편심부시(51)가 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 최대 편심위치로 전환된 상태에서 회전하게 되며, 이에 따라 상부 롤러(37)는 그 내주면이 상부 편심부시(51)의 외주면과 접촉한 상태로 자전함과 동시에, 그 외주면이 상부 압축실(31)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 접촉한 상태로 공전하게 되면서 압축동작을 수행하게 된다.

이와 동시에, 도 5에 도시된 바와 같이 하부 편심캠(42)의 최대 편심부는 하부 편심부시(52)의 최소 편심부에 맞닿게 되어 하부 편심부시(52)가 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 동심을 이루는 위치로 전환된 상태에서 회전하게 되며, 이에 따라 하부 롤러(38)는 그 내주면이 하부 편심부시(52)의 외주면과 접촉한 상태로 자전함과 동시에, 그 외주면이 하부 압축실(32)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 일정간격으로 이격된 채로 공전하게 되면서 압축동작이 이루어지지 않게 된다.

따라서 회전축(21)이 제 1 회전방향으로 회전하게 되면 상대적으로 내용적이 큰 상부 압축실(31)에서는 상부 롤러(37)에 의해 상부 흡입구(63)로 유입된 냉매가스가 압축되어 상부 토출구(65)를 통해 배출되게 되고, 상대적으로 내용적이 작은 하부 압축실(32)에서는 압축동작이 이루어지지 않게 되어서, 회전 압축기는 압축용량이 큰 상태로 가변되어 작동하게 되는 것이다.

이 때, 본 발명에 따른 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)는 그 표면에 이온질화 처리부(80)가 형성되어 매우 높은 표면 경도를 갖기 때문에, 상기와 같은 동작이 장기간 계속되더라도 상하부 롤러(37)(38)와 상하부 편심부시(51)(52) 사이에서 소착 현상이 발생하지 않게 된다.

도 6은 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이고, 도 7은 도 6에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(21)이 제 2 회전방향(도 6에서는 시계방향)으로 회전하게 되면 도 4와 도 5에서와 같이 상부 압축실(31)에서만 압축작용이 이루어지는 동작과 반대로 동작하게 되어 하부 압축실(32)에서만 압축작용이 이루어지게 된다.

즉, 회전축(21)의 제 2 회전방향으로의 회전에 의해 회전축(21)에서 돌출한 걸림핀(43)이 슬롯(53)의 제 2 단(53b)에 걸려지게 되어서 하부 편심부시(52)와 상부 편심부시(51)가 회전축(21)에 의해 제 2 회전방향으로 회전하게 된다.

이러한 전환동작에 의해 하부 편심캠(42)의 최대 편심부가 하부 편심부시(52)의 최대 편심부와 맞닿게 되어 하부 편심부시(52)가 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 최대로 편심된 상태로 전환되어 회전하게 되고, 이에 따라 하부 롤러(38)가 하부 압축실(32)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 접촉한 상태로 회전하게 되면서 압축동작을 수행하게 된다.

이와 동시에, 도 7에 도시된 바와 같이 상부 편심캠(41)의 최대 편심부는 상부 편심부시(51)의 최소 편심부와 맞닿게 되어 상부 편심부시(51)는 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 동심을 이루는 상태로 전환되어 회전하게 되며, 이에 따라 상부 롤러(37)가 상부 압축실(31)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 일정간격으로 이격된 채로 회전하게 되면서 압축동작이 이루어지지 않게 된다.

따라서 상대적으로 내용적이 작은 하부 압축실(32)에서는 하부 롤러(38)에 의해 하부 흡입구(64)로 유입된 냉매가스가 압축되어 하부 토출구(66)를 통해 배출되게 되고, 상대적으로 내용적이 큰 상부 압축실(31)에서는 압축동작이 이루어지지 않게 되어서, 회전 압축기는 압축용량이 작은 상태로 가변되어 작동하게 되는 것이다.

상기와 같은 동작 시에도 본 발명에 따른 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)는 그 표면에 이온질화 처리부(80)가 형성되어서 매우 높은 표면 경도를 갖기 때문에, 상하부 롤러(37)(38)와 상하부 편심부시(51)(52) 사이에서 소착 현상이 발생하지 않게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 서로 다른 내용적을 가진 상부 압축실과 하부 압축실에서 정방향 또는 역방향으로 회전하는 편심장치에 의해 압축용량을 가변시킬 수 있는 구조로 이루어져서 주위공간을 적절하게 냉각시킬 수 있음과 동시에, 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 용량가변 압축기는 상부 롤러와 하부 롤러의 표면이 이온질화 방법에 의해 표면 처리되어 있어서 상하부 롤러와 상하부 편심부시 사이에서 소착 현상이 발생하지 않게 되기 때문에 안정적으로 작동되고 수명이 연장되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 편심장치와 롤러가 회전축에서 분리된 상태를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 편심장치와 롤러가 회전축에 결합된 상태를 보인 단면도이다.

도 4는 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이다.

도 5는 도 4에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

도 6은 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이다.

도 7은 도 6에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

21: 회전축 31: 상부 압축실

32: 하부 압축실 37: 상부 롤러

38: 하부 롤러 40: 편심장치

41: 상부 편심캠 42: 하부 편심캠

43: 걸림핀 51: 상부 편심부시

52: 하부 편심부시 53: 슬롯

80: 이온질화 처리부

Claims (4)

1. 서로 다른 내용적으로 구획된 상부 및 하부 압축실과, 상기 상부 및 하부 압축실을 관통하는 회전축과, 상기 회전축에 마련된 상부 및 하부 편심캠과, 각각 상기 상부 및 하부 편심캠의 외주면에 배치되는 상부 및 하부 편심부시와, 각각 상기 상부 및 하부 편심부시의 외주면에 배치되어 상기 상부 및 하부 압축실의 내주면을 따라 회전하는 상부 및 하부 롤러와, 상기 상부 편심부시와 하부 편심부시 사이에 마련된 슬롯과, 상기 슬롯과 작용하여 상기 상부 및 하부 편심부시를 선택적으로 최대 편심위치로 전환시키는 걸림핀을 구비하며, 상기 상부 및 하부 롤러의 표면은 이온질화 처리되어 일정 경도 이상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 롤러의 표면이 이온질화 처리됨에 따라 그 표면에는 일정 두께의 백층이 형성되고, 그 표면 아래에는 일정 두께의 확산층이 형성되어 그 내부에 비해 높은 경도를 갖게 되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 롤러의 표면 경도는 대략 비커스 경도로 800 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 롤러는 일정 소재를 선삭 가공한 후에 상기 이온질화 처리를 하고, 다시 연삭 가공됨으로써 만들어지는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.