KR100626704B1 - 용량가변 회전압축기 - Google Patents

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조성해
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삼성전자주식회사
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Abstract

회전축의 회전력을 두 편심부시에 전달하는 클러치핀의 제작과 조립을 간편하고 신속하게 할 수 있게 한 용량가변 회전압축기를 제공한다. 본 발명의 용량가변 회전압축기는 서로 다른 내용적을 가진 제 1 및 제 2 압축실, 상기 두 압축실을 관통하는 회전축, 상기 회전축에 편심 설치되어 각각 상기 제 1 및 제 2 압축실에 배치되는 제 1 및 제 2 편심캠, 각각 상기 제 1 및 제 2 편심캠의 외주면에 배치되는 제 1 및 제 2 편심부시, 상기 제 1 및 제 2 편심부시 사이에 마련된 슬롯, 상기 회전축에 마련된 핀홀에 끼워져서 상기 슬롯에 배치되는 클러치핀을 포함하고, 상기 클러치핀은 실린더형상으로 이루어지고 길이방향으로 슬릿이 형성된 구조를 가져서 상기 핀홀에 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

용량가변 회전압축기{Capacity Variable Rotary Compressor}
도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 편심장치가 회전축에서 분리된 것을 보인 분해 사시도이다.
도 3과 도 4는 도 2의 부분 확대도로서 도 3은 클러치핀이 회전축에 결합되기 전의 형태를 보인 것이고, 도 4는 클러치핀이 회전축에 결합된 후의 형태를 보인 것이다.
도 5는 회전축이 정회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이다.
도 6은 도 5에 대응하는 도면으로서 회전축이 정회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 도면이다.
도 7은 회전축이 역회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이다.
도 8은 도 7에 대응하는 도면으로서 회전축이 역회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
21: 회전축 31: 제 1 압축실
32: 제 2 압축실 40: 편심장치
41: 제 1 편심캠 42: 제 2 편심캠
51: 제 1 편심부시 52: 제 2 편심부시
80: 클러치핀 81: 슬릿
85: 핀홀
본 발명은 용량가변 회전압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전축의 회전력을 두 편심부시에 전달하는 클러치핀의 제작과 조립을 간편하고 신속하게 할 수 있게 한 용량가변 회전압축기에 관한 것이다.
공기조화기와 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 이용하여 특정공간을 냉각시키는 냉각장치는 압축기를 구비하여 냉매가스를 압축시키게 된다. 이러한 냉각장치의 냉각능력은 통상적으로 압축기의 압축용량에 의해 정해지게 되는데, 압축기의 압축용량을 가변시킬 수 있도록 구성하게 되면 주위상황에 따라 냉각장치를 최적의 상태에서 운전되도록 제어할 수 있어서 에너지를 절감할 수 있게 된다.
본 출원인은 한국 공개특허공보 10-2005-0060561호로 공개된 용량가변 회전압축기를 출원한 바 있다. 상기 종래의 용량가변 회전압축기는 서로 다른 내용적을 가진 두 개의 압축실 중에서 어느 하나의 압축실에서만 선택적으로 압축동작이 이 루어지도록 하여 용량을 가변시키게 되는 편심장치를 포함한다.
상기 편심장치는 각 압축실을 관통하는 회전축과, 회전축의 외면에서 돌출하여 형성된 두 개의 편심캠과, 각 편심캠의 외면에 회전 가능하게 배치되는 두 개의 편심부시와, 각 편심부시의 외면에 회전 가능하게 배치되어 기체를 압축하는 두 개의 롤러와, 회전축의 회전방향에 따라 하나의 편심부시는 회전축의 중심선에 대해 편심위치로 전환되게 하고 다른 하나의 편심부시는 동심위치로 전환되게 하는 클러치핀을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 용량가변 회전압축기는 회전축이 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되면 편심장치에 의해 내용적이 다른 두 개의 압축실 중에서 어느 하나에서만 압축동작이 이루어지게 되어 압축용량을 가변시키게 된다.
그러나 이러한 종래의 용량가변 회전압축기는 용량을 가변시키기 위해 회전축에서 돌출한 클러치핀이 원주형상으로 형성되어 회전축에 마련된 핀홀에 억지끼움 방식으로 결합되는 구조를 가져서 클러치핀의 제작과 조립에 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축의 회전력을 두 편심부시에 전달하는 클러치핀의 제작과 조립을 간편하고 신속하게 할 수 있게 한 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는,
서로 다른 내용적을 가진 제 1 및 제 2 압축실, 상기 두 압축실을 관통하는 회전축, 상기 회전축에 편심 설치되어 각각 상기 제 1 및 제 2 압축실에 배치되는 제 1 및 제 2 편심캠, 각각 상기 제 1 및 제 2 편심캠의 외주면에 배치되는 제 1 및 제 2 편심부시, 상기 제 1 및 제 2 편심부시 사이에 마련된 슬롯, 상기 회전축에 마련된 핀홀에 끼워져서 상기 슬롯에 배치되는 클러치핀을 포함하고, 상기 클러치핀은 실린더형상으로 이루어지고 길이방향으로 슬릿이 형성된 구조를 가져서 상기 핀홀에 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치핀의 외경은 그 외주면에 압축력이 작용되지 않은 상태에서는 상기 핀홀의 직경보다 더 크고, 일정 크기의 압축력이 작용된 상태에서는 상기 핀홀의 직경보다 작게 된다.
상기 클러치핀은 일정크기의 압축력이 작용한 상태에서 상기 핀홀에 끼우게 되면 상기 핀홀에 신속하고 견고하게 결합되게 된다.
상기 클러치핀에 일정크기의 압축력이 작용된 상태에서는 상기 슬릿의 간격이 제로가 된다.
바람직하게, 상기 클러치핀은 탄력성을 가진 판형상의 강판을 롤 형태로 말아서 만들어진다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 대략적인 내부구조를 보인 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 밀폐용기 (10)의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동부(20)와, 이 구동부(20)의 회전력을 전달받아 기체를 압축시키는 압축부(30)를 구비한다.
구동부(20)는 밀폐용기(10)의 내부에 설치되는 원통형의 고정자(22)와, 이 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자(23)와, 이 회전자(23)의 중심부로부터 연장하여 회전자(23)와 함께 정회전(또는 반시계방향) 또는 역회전(또는 시계방향)하게 되는 회전축(21)을 포함한다.
압축부(30)는 상부와 하부에 각각 내용적이 다른 제 1 압축실(31)과 제 2 압축실(32)이 마련되어 있는 원통형의 하우징(33)과, 이 하우징(33)의 상단과 하단에 배치되어 회전축(21)을 회전 가능하게 지지하는 제 1 플랜지(35) 및 제 2 플랜지(36)와, 제 1 압축실(31)과 제 2 압축실(32) 사이에 배치되어 제 1 및 제 2 압축실(31)(32)이 서로 구획되도록 하는 중간판(34)을 포함한다.
제 1 압축실(31)의 높이는 제 2 압축실(32)의 높이보다 더 크게 형성되어서 제 1 압축실(31)이 제 2 압축실(32)보다 용적이 더 크게 됨으로써 본 발명의 회전압축기가 가변용량을 갖게 된다. 물론, 본 발명의 용량가변 회전압축기는 제 2 압축실(32)의 용적을 제 1 압축실(31)의 용적보다 더 크게 한 구조를 가질 수도 있다.
제 1 및 제 2 압축실(31)(32)의 내부에는 회전축(21)의 회전방향에 따라 제 1 및 제 2 압축실(31)(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 8을 참조하여 후술할 것이다.
제 1 및 제 2 압축실(31)(32)에는 편심장치(40)의 외주면에 회전 가능하게 배치되는 제 1 롤러(37)와 제 2 롤러(38)가 각각 설치되고, 하우징(33)에는 각각 제 1 및 제 2 압축실(31)(32)과 연통되도록 배치된 제 1 및 제 2 흡입구(63)(64)와 제 1 및 제 2 토출구(65)(66)(도 5 및 도 7 참조)가 형성되어 있다.
제 1 흡입구(63)와 제 1 토출구(65) 사이에는 제 1 베인(61)이 지지스프링(61a)에 의해 제 1 롤러(37)와 밀착된 상태로 반경방향으로 배치되어 있으며(도 5 참조), 제 2 흡입구(64)와 제 2 토출구(66) 사이에는 제 2 베인(62)이 지지스프링(62a)에 의해 제 2 롤러(38)와 밀착된 상태로 반경방향으로 배치되어 있다(도 7 참조).
액냉매를 분리하여 가스냉매만 압축기로 유입되도록 하는 어큐뮬레이터(69)의 출구관(69a)에는 하우징(33)에 형성된 제 1 및 제 2 흡입구(63)(64) 중에서 압축동작이 이루어지는 흡입구 측으로만 가스냉매가 공급되도록 각 흡입유로(67)(68)를 선택적으로 개폐시키는 유로 전환장치(70)가 설치된다. 유로 전환장치(70)의 내부에는 제 1 흡입구(63)와 연결된 흡입유로(67)와 제 2 흡입구(64)와 연결된 흡입유로(68)의 압력차에 의해 작동하는 밸브장치(71)가 좌우이동 가능하게 배치되어 있다.
다음에는 본 발명의 특징적인 구성을 이루는 편심장치(40)의 구조를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 편심장치가 회전축에서 분리된 것을 보인 분해 사시도이고, 도 3과 도 4는 도 2의 부분 확대도로서 도 3은 클러치핀이 회전축에 결합되기 전의 형태를 보인 것이고, 도 4는 클러치핀이 회전축 에 결합된 후의 형태를 보인 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 편심장치(40)는 회전축(21)에서 각각 제 1 및 제 2 압축실(31)(32)에 대응하는 위치에 마련된 제 1 편심캠(41)과 제 2 편심캠(42),각각 제 1 및 제 2 편심캠(41)(42)의 외주면에 배치되는 제 1 편심부시(51)와 제 2 편심부시(52), 제 1 및 제 2 편심캠(41)(42) 사이에 형성된 핀홀(85)에 결합되는 클러치핀(80), 제 1 및 제 2 편심부시(51)(52) 사이에서 일정길이로 형성되어 회전축(21)이 정방향 또는 역방향으로 회전함에 따라 클러치핀(80)이 걸려져서 클러칭 동작을 할 수 있게 하는 슬롯(53)을 구비한다.
제 1 및 제 2 편심캠(41)(42)은 회전축(21)의 외주면으로부터 동일한 방향으로 편심되도록 일체로 돌출하여 형성되며, 각각 제 1 및 제 2 편심캠(41)(42)의 외면을 둘러싸는 제 1 및 제 2 편심부시(51)(52)는 서로 대향하는 방향으로 편심되도록 형성된다.
제 1 및 제 2 편심부시(51)(52)는 그들 사이를 연결하는 연결부(54)에 의해 일체로 형성되며, 클러치핀(80)이 끼워져서 회동하게 되는 슬롯(53)은 이 연결부(54)에 원주방향으로 형성된다. 따라서 제 1 및 제 2 편심부시(51)(52)는 클러치핀(80)이 슬롯(53)을 따라 회동하면서 슬롯(53)의 제 1 단(53a) 또는 제 2 단(53b)에 걸려지게 되면 클러치핀(80)에 의해 함께 회전하게 되면서 회전축(21)에 대해 동심위치로 전환되거나 최대 편심위치로 전환되게 된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(21)의 외면에서 회전축(21)의 중 심을 향해 반경방향으로 형성된 핀홀(85)에 끼워져서 회전축(21)에서 돌출하게 배치되는 클러치핀(80)은 실린더형상으로 형성되고 길이방향으로 일정폭의 슬릿(81)이 형성된 구조를 가진다.
상기 클러치핀(80)은 탄성력이 좋고 강도가 높은 일정크기의 사각형상의 강판을 양단이 맞닿지 않게 롤 형태로 말아서 만들어진다. 물론, 탄성력이 좋고 강도가 높다면 강판 대신에 다른 금속으로 만들어질 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 클러치핀(80)은 정상상태, 즉 클러치핀(80)의 외주면에 압축력이 작용하지 않은 상태에서는 그 외경이 핀홀(85)의 직경보다 더 큰 크기를 가지게 되며, 그 외주면에 일정크기의 압축력이 작용하여 슬롯(81)의 폭이 제로가 된 상태에서는 그 외경이 핀홀(85)의 직경보다 더 작은 크기를 갖도록 형성된다.
따라서 클러치핀(80)에 일정크기의 압축력을 가하여 슬롯(81)의 폭이 제로가 되도록 한 상태에서 클러치핀(80)을 핀홀(85)에 끼우게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이 클러치핀(80)은 그 외경이 핀홀(85)의 직경과 동일하게 되면서 핀홀(85)에 신속하게 조립되게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이렇게 클러치핀(80)이 핀홀(85)에 끼워져서 그 선단부가 회전축(21)에서 횡방향으로 돌출한 상태에서는 클러치핀(80)의 슬릿(81)의 폭이 도 3에서와 같이 클러치핀(80)의 외주면에 압축력이 작용하지 않은 상태에서의 슬릿(81)의 폭보다 작게 되며, 따라서 클러치핀(80)은 핀홀(85)에서 견고하게 결합될 수 있게 되는 것이다.
물론, 상기와 같이 구성된 클러치핀(80)을 회전축(21)의 핀홀(85)에 조립하기 전에 먼저 회전축(21)의 제 1 및 제 2 편심캠(41)(42)이 제 1 및 제 2 편심부시(51)(52)에 끼워지고 핀홀(85)이 슬롯(53)을 통해 외부로 노출된 상태에서 핀홀(85)에 클러치핀(80)이 조립되게 된다.
다음에는 도 5 내지 도 8을 참조하여 상기와 같이 구성된 편심장치에 의해 제 1 및 제 2 압축실에서 선택적으로 냉매가스가 압축되는 동작에 대해 설명하고자 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(21)이 정회전(도면에서는 반시계방향)하게 되면 회전축(21)에서 돌출한 클러치핀(80)이 슬롯(53)을 따라 회동하게 되면서 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려져서 제 1 및 제 2 편심부시(51)(52)가 회전축(21)과 함께 회전하게 된다.
이렇게 클러치핀(80)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려진 상태로 회전하게 되면 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 편심부시(51)는 회전축(21)의 중심에 대해 최대로 편심된 위치로 전환되어 제 1 롤러(37)가 제 1 압축실(31)에서 하우징(33)의 내주면과 접촉한 상태로 회전하게 됨으로써 제 1 압축실(31)에서 압축동작이 이루어지게 된다.
반면에, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 편심부시(51)와 반대측으로 편심되어 있는 제 2 편심부시(52)는 회전축(21)의 중심에 대해 동심을 이루는 위치로 전환되어 제 2 롤러(38)가 제 2 압축실(32)에서 하우징(33)의 내주면과 일정간격으로 이격되어 공회전하게 됨으로써 압축동작이 이루어지지 않게 된다.
따라서 회전축(21)이 정회전하게 되면 상대적으로 내용적이 큰 제 1 압축실(31)에서는 제 1 롤러(37)에 의해 제 1 흡입구(63)로 유입된 냉매가스가 압축되어 제 1 토출구(65)를 통해 배출되게 되고, 상대적으로 내용적이 작은 제 2 압축실(32)에서는 압축동작이 이루어지지 않아서 회전압축기는 압축용량이 큰 상태로 가변되어 작동하게 된다.
상기와 반대로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 회전축(21)이 역회전(도면에서는 시계방향)하게 되면 회전축(21)에서 돌출한 클러치핀(80)이 슬롯(53)을 따라 회동하게 되면서 슬롯(53)의 제 2 단(53b)에 걸려져서 제 1 및 제 2 편심부시(51)(52)가 회전축(21)과 함께 회전하게 된다.
이렇게 클러치핀(80)이 슬롯(53)의 제 2 단(53b)에 걸려진 상태로 회전하게 되면 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 편심부시(52)는 회전축(21)의 중심에 대해 최대로 편심된 위치로 전환되어 제 2 롤러(38)가 제 2 압축실(32)에서 하우징(33)의 내주면과 접촉한 상태로 회전하게 됨으로써 제 2 압축실(32)에서 압축동작이 이루어지게 된다.
반면에, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 편심부시(52)와 반대측으로 편심되어 있는 제 1 편심부시(51)는 회전축(21)의 중심에 대해 동심을 이루는 위치로 전환되어 제 1 롤러(37)가 제 1 압축실(31)에서 하우징(33)의 내주면과 일정간격으로 이격되어 공회전하게 됨으로써 압축동작이 이루어지지 않게 된다.
따라서 회전축(21)이 역회전하게 되면 상대적으로 내용적이 작은 제 2 압축실(32)에서는 제 2 롤러(38)에 의해 제 2 흡입구(64)로 유입된 냉매가스가 압축되 어 제 2 토출구(66)를 통해 배출되게 되고, 상대적으로 내용적이 큰 제 1 압축실(31)에서는 압축동작이 이루어지지 않아서 회전압축기는 압축용량이 작은 상태로 가변되어 작동하게 된다.
이렇게 회전축(21)이 정역회전 함에 따라 클러치핀(80)은 핀홀(85)에 견고하게 고정된 상태에서 슬롯(53)의 양단(53a)(53b)에 선택적으로 걸려져서 클러칭 작용을 수행하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 클러치핀이 간단하게 만들어져서 핀홀에 간편하고 신속하게 조립될 수 있는 구조를 갖기 때문에 제조 및 조립시간을 단축시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims (5)

  1. 서로 다른 내용적을 가진 제 1 및 제 2 압축실, 상기 두 압축실을 관통하는 회전축, 상기 회전축에 편심 설치되어 각각 상기 제 1 및 제 2 압축실에 배치되는 제 1 및 제 2 편심캠, 각각 상기 제 1 및 제 2 편심캠의 외주면에 배치되는 제 1 및 제 2 편심부시, 상기 제 1 및 제 2 편심부시 사이에 마련된 슬롯, 상기 회전축에 마련된 핀홀에 끼워져서 상기 슬롯에 배치되는 클러치핀을 포함하고, 상기 클러치핀은 실린더형상으로 이루어지고 길이방향으로 슬릿이 형성된 구조를 가져서 상기 핀홀에 결합되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 클러치핀의 외경은 그 외주면에 압축력이 작용되지 않은 상태에서는 상기 핀홀의 직경보다 더 크고, 일정 크기의 압축력이 작용된 상태에서는 상기 핀홀의 직경보다 작게 되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 클러치핀은 일정 압축력을 작용한 상태에서 상기 핀홀에 끼우게 되면 상기 핀홀에 신속하고 견고하게 결합되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 클러치핀에 일정 크기의 압축력이 작용된 상태에서 는 상기 슬릿의 간격이 제로가 되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 클러치핀은 탄력성을 가진 강판을 롤 형태로 말아서 만들어지는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
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