KR100765194B1 - 용량가변 회전압축기 - Google Patents

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Abstract

기기의 구조를 종래보다 단순화하여 제조비용을 줄일 수 있고 제조과정에서 조립시간을 단축시킬 수 있으며, 용량가변동작이 더욱 원활해질 수 있도록 한 용량가변 회전압축기를 개시한다. 이 용량가변 회전압축기는 상호 용적이 다른 제1 및 제2압축실, 두 압축실 내의 회전축에 각각 마련된 두 편심캠, 두 편심캠의 외면에 회전 가능하게 설치된 두 편심부시, 두 편심부시를 연결하며 회전방향으로 길게 걸림홈이 형성된 연결부, 걸림홈에 진입하도록 회전축으로부터 돌출하는 걸림핀, 걸림핀이 걸릴 수 있도록 걸림홈의 양단부에 회전축의 길이방향으로 소정깊이 함몰되도록 형성된 구속홈을 포함한다.

Description

용량가변 회전압축기{VARIABLE CAPACITY ROTARY COMPRESSOR}
도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 구성을 나타낸 종방향 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 편심장치 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 회전축이 제1방향으로 회전할 때 제1압축실의 압축동작을 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 회전축이 제1방향으로 회전할 때 제2압축실의 공회전동작을 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 회전축이 제2방향으로 회전할 때 제1압축실의 공회전동작을 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 회전축이 제2방향으로 회전할 때 제2압축실의 압축동작을 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 걸림핀과 걸림홈의 구성을 나타낸 사시도로, 걸림핀의 걸림이 해제된 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 걸림핀과 걸림홈의 구성을 나타낸 사시도로, 걸림핀이 구속홈에 걸린 상태를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 편심장치 구성을 나타낸 상세 단면도로, 걸림핀의 걸림이 해제된 상태를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 편심장치 구성을 나타낸 상세 단면도로, 걸림핀이 구속홈에 걸린 상태를 도시한 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 밀폐용기, 20: 전동기구부,
21: 회전축, 22: 고정자,
23: 회전자, 30: 압축기구부,
31: 제1압축실, 32: 제2압축실,
37: 제1롤러, 38: 제2롤러,
40: 제1편심장치, 50: 제2편심장치,
80: 걸림장치, 81: 걸림핀,
82: 걸림홈, 91a,91b: 구속홈,
92: 스프링, 93: 스프링지지턱,
94: 스프링수용홈.
본 발명은 용량가변 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편심부시의 슬립을 방지할 수 있도록 한 용량가변 회전압축기에 관한 것이다.
냉매 압축능력을 가변시킬 수 있는 용량가변 회전압축기에 관한 기술은 본 출원인이 대한민국 특허출원 10-2002-0061462호(공개번호:10-2004-0032358호, 공개일:2004/04/17)로 출원한 바 있다. 이 용량가변 회전압축기는 회전축의 회전방향 변화에 따라 각 압축실의 롤러가 편심되거나 편심 해제되면서 압축 및 압축해제 동작을 수행할 수 있게 하는 편심장치를 구비한다.
또 편심장치는 각 압축실의 회전축 외면에 마련되는 두 편심캠, 두 편심캠의 외면에 회전 가능하게 결합되고 그 외면에 롤러가 결합되는 두 편심부시, 회전축이 회전 할 때 두 편심부시 중 어느 하나가 편심되는 위치에서 걸리고 다른 하나가 편심되지 않는 위치에서 걸리도록 하는 걸림핀을 포함한다.
이는 편심장치의 동작에 의해 내부용적이 다른 두 압축실 중 어느 한 쪽에서만 압축동작이 이루어지도록 함으로써 회전축의 회전방향을 변경하는 것만으로 용량가변운전을 수행할 수 있게 한 것이다.
또 본 출원인은 위와 같은 압축기가 압축동작을 수행하는 과정에서 편심부시의 슬립(Slip)이 생기지 않도록 하는 용량가변 회전압축기에 관하여 대한민국 특허출원 10-2003-0068059호(공개번호:10-2005-0031797, 공개일:2005/04/06)로 출원한 바 있다.
이 압축기는 걸림핀이 구속될 수 있도록 편심부시의 걸림홈 양단부에 각각 설치되며 소정의 탄성을 구비하여 걸림핀의 외면을 가압 결속하는 구속부재를 갖추고 있다. 구속부재는 "Ω"형으로 벤딩된 스프링으로 이루어진 것이었다.
이 압축기는 압축동작을 수행할 때 걸림홈 양단부에 설치된 구속부재에 의해 걸림핀이 구속되어 편심부시의 슬립현상이 방지되도록 함으로써 걸림핀과 편심부시의 충돌에 의한 소음을 방지할 수 있도록 한 것이다.
그러나 이 압축기는 걸림홈 양단부에 구속부재를 설치해야 했기 때문에 부품수가 많아 제조원가가 높아질 수 있었고, 제조과정에서 부품들의 조립시간이 길게 걸릴 수 있었다.
본 발명은 상술한 용량가변 회전압축기를 개선하여 그 기능을 더욱 발전시키기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 종래보다 구조를 단순화하여 제조비용을 줄일 수 있고, 제조과정에서 조립시간을 단축시킬 수 있으며, 용량가변동작이 더욱 원활해지도록 하는 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는, 상호 용적이 다른 제1 및 제2압축실, 상기 두 압축실 내의 회전축에 각각 마련된 두 편심캠, 상기 두 편심캠의 외면에 회전 가능하게 설치된 두 편심부시, 상기 두 편심부시를 연결하며 회전방향으로 길게 걸림홈이 형성된 연결부, 상기 걸림홈에 진입하도록 상기 회전축으로부터 돌출하는 걸림핀, 상기 걸림핀이 걸릴 수 있도록 상기 걸림홈의 양단부에 상기 회전축의 길이방향으로 소정깊이 함몰된 구속홈을 포함하는 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 걸림핀이 상기 구속홈으로 진입할 수 있도록 상기 두 편심부시와 상기 연결부가 상기 회전축의 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 두 편심부시를 축방향으로 가압하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 스프링의 지지를 위해 상기 회전축에 마련된 스프링지지턱과, 상기 두 편심부시 중 하나에 마련된 스프링수용홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 구속홈은 반원형인 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(10)의 내측 상부에 설치되어 회전력을 발생시키는 전동기구부(20)와, 밀폐용기(10)의 내측 하부에 설치되며 회전축(21)을 통해 전동기구부(20)와 연결되는 압축기구부(30)를 구비한다.
전동기구부(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 원통형의 고정자(22)와, 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 중심부가 회전축(21)과 결합되는 회전자(23)를 포함한다. 이러한 전동기구부(20)는 고정자(22)에 인가되는 전류의 제어에 따라 회전자(23)의 회전방향이 변한다. 따라서 회전축(21)을 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있다.
압축기구부(30)는 원통형의 제1압축실(31)이 형성된 상부하우징(33a)과, 제1압축실(31)보다 내용적이 적은 원통형의 제2압축실(32)이 형성된 하부하우징(33b) 을 구비한다. 또 제1압축실(31)과 제2압축실(32)을 구획하도록 상부하우징(33a)과 하부하우징(33b)의 사이에 설치되는 중간판(34)과, 제1압축실(31)의 상부와 제2압축실(32)의 하부를 폐쇄함과 동시에 회전축(21)을 회전 가능하게 지지하도록 상부하우징(33a)의 상면과 하부하우징(33b)의 하면에 각각 설치되는 제1 및 제2플랜지(35,36)를 포함한다.
제1압축실(31)과 제2압축실(32) 내부의 회전축(21)에는 도 2, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 상부의 제1편심장치(40)와 하부의 제2편심장치(50)가 각각 마련된다. 또 이들 편심장치(40,50)의 외면에는 제1롤러(37)와 제2롤러(38)가 각각 회전 가능한 상태로 결합된다.
제1 및 제2압축실(31,32)의 흡입구(63,64)와 토출구(65,66) 사이에는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2롤러(37,38)의 외면과 각각 접한 상태에서 반경방향으로 진퇴하는 제1베인(61)과 제2베인(62)이 설치되며, 두 베인(61,62)은 각각 제1 및 제2베인스프링(61a,62a)을 통해 지지된다. 또 두 압축실(31,32)의 흡입구(63,64)와 토출구(65,66)는 베인(61,62)을 기준으로 상호 반대위치에 배치된다.
제1 및 제2편심장치(40,50)는 제1 및 제2압축실(31,32)의 회전축(21) 외면에 동일한 방향으로 편심되도록 형성되는 제1편심캠(41)과 제2편심캠(51)을 구비하고, 제1 및 제2편심캠(41,51)의 외면에 회전 가능하게 결합되는 상부의 제1편심부시(42)와 하부의 제2편심부시(52)를 구비한다. 상부의 제1편심부시(42)와 하부의 제2편심부시(52)는 도 2에 도시한 바와 같이, 원통형의 연결부(43)를 통해 일체로 연결되며 편심 방향이 상호 반대이다. 그리고 상술한 제1 및 제2롤러(37,38)는 제1 및 제2편심부시(42,52)의 외면에 각각 회전 가능하게 결합된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1편심캠(41)과 제2편심캠(51) 사이의 회전축(21) 외면에는 제1 및 제2편심캠(41,51)과 동일 방향으로 편심된 편심부(44)가 마련된다. 그리고 이 편심부(44)와 상술한 연결부(43)에는 회전축(21)의 회전방향 변화에 따라 제1 및 제2편심부시(42,52)가 회전축(21)과 편심 상태로 회전하거나 편심이 해제된 상태에서 회전할 수 있도록 하는 걸림장치(80)가 마련된다.
걸림장치(80)는 편심부(44)의 일측 외면에 나사 결합되는 걸림핀(81)과, 회전축(21)의 회전에 따라 걸림핀(81)이 편심부시들(42,52)의 편심위치와 편심 해제위치에서 각각 걸릴 수 있도록 연결부(43)에 회전방향으로 길게 형성되는 걸림홈(82)을 포함한다.
이러한 구성은 회전축(21)의 편심부(44)에 결합된 걸림핀(81)이 연결부(43)의 걸림홈(82)에 진입한 상태에서 회전축(21)이 회전할 때 걸림핀(81)이 걸림홈(82) 양단의 제1 및 제2걸림부(82a,82b) 중 어느 한쪽에 걸리도록 함으로써 제1 및 제2편심부시(42,52)가 회전축(21)과 함께 회전할 수 있도록 한 것이다. 또 이러한 구성은 걸림핀(81)이 걸림홈(82) 양측의 제1 및 제2걸림부(82a,82b) 중 어느 한쪽에 걸릴 때 제1 및 제2편심부시(42,52) 중 하나가 편심되고 다른 하나가 편심 해제되도록 함으로써 제1 및 제2압축실(31,32) 중 어느 한 쪽에서 압축동작이 이루어지고 다른 쪽에서 공회전이 이루어질 수 있도록 한 것이다. 또 회전축(21)의 회전방향이 바뀔 때는 제1 및 제2편심부시(42,52)의 편심상태가 위의 경우와 반대로 될 수 있게 한 것이다.
또 본 발명은 도 2와 도 7에 도시한 바와 같이, 회전축(21)의 회전에 의해 걸림핀(81)이 걸림홈(82)의 양단부에 위치할 때 걸림핀(81)이 걸릴 수 있도록 걸림홈(82)의 양단부에 회전축(21)의 길이방향으로 소정깊이 반원형으로 함몰된 구속홈들(91a,91b)을 구비한다. 그리고 제1 및 제2편심부시(42,52) 및 연결부(43)는 회전축(21)의 길이방향으로 소정구간 이동 가능하게 설치된다. 또 제2편심캠(51)과 제2편심부시(52) 사이에는 제1 및 제2편심부시(42,52)와 연결부(43)를 회전축(21)의 길이방향으로 가압하는 스프링(92)이 설치된다. 이때 스프링(92)은 일단이 회전축(21)에 마련되는 스프링지지턱(93)에 지지되고, 타단이 제2편심부시(52) 내주부에 형성된 스프링수용홈(94)에 지지된다.
이러한 구성은 걸림핀(81)이 걸림홈(82)의 양단부에 위치할 때 스프링(92)의 탄성력에 의해 제1 및 제2편심부시(42,52) 및 연결부(43)가 축방향으로(상방으로) 이동하도록 함으로써 걸림핀(81)이 구속홈들(91a,91b)로 진입하여 걸릴 수 있도록 한 것이다. 그리고 이를 통해 압축동작이 이루어지는 동안 제1 및 제2편심부시(42,52)의 슬립현상이 방지될 수 있도록 한 것이다. 이때 구속홈(91a,91b)의 깊이는 걸림핀(81)의 반경보다 작게 하여 회전축(21)이 반대방향으로 회전할 때 걸림핀(81)이 구속홈들(91a,91b)으로부터 이탈할 수 있어야 한다.
구속홈들(91a,91b)의 깊이를 깊게 하고 스프링(92)의 탄성력을 크게 할 경우에는 걸림핀(81)의 결속력을 크게 할 수 있다. 하지만 이럴 경우 회전축(21)의 회전방향이 바뀌더라도 걸림핀(81)이 구속홈들(91a,91b)으로부터 이탈하지 않아 용량가변동작에 문제가 생길 수 있다. 따라서 구속홈들(91a,91b)의 깊이를 너무 깊게 하지 않아야 하고 스프링(92)의 탄성력을 너무 크게 하지 않아야 한다. 구속홈들(91a,91b)의 깊이와 스프링(92)의 탄성력에 의해 결정되는 걸림핀(81)의 결속력은 압축동작이 이루어지는 동안 편심부시들(42,52)의 슬립현상을 방지할 수 있는 정도이면 충분하다.
또한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 흡입배관(69)의 냉매가 제1압축실(31)의 제1흡입구(63)와 제2압축실(32)의 제2흡입구(64) 중에서 압축동작이 이루어지는 흡입구 쪽으로만 냉매의 흡입이 이루어질 수 있도록 흡입유로를 가변시키는 유로가변장치(70)를 구비한다.
이 유로가변장치(70)는 원통형의 몸체부(71)와, 몸체부(71) 내에 설치되는 밸브장치를 구비한다. 몸체부(71) 중앙의 입구(72)에는 흡입배관(69)이 연결되고, 몸체부(71)의 양측의 제1출구(73)와 제2출구(74)에는 제1압축실(31)의 제1흡입구(63)와 제2압축실(32)의 제2흡입구(64)에 각각 연결되는 배관들(67,68)이 연결된다. 몸체부(71) 내부의 밸브장치는 중앙에 설치되는 원통형의 밸브시트(75), 이 밸브시트(75) 양단의 개폐를 위해 몸체부(71)의 양측 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 제1개폐부재(76)와 제2개폐부재(77), 그리고 두 개폐부재(76,77)가 함께 움직이도록 두 개폐부재(76,77)를 연결하는 연결부재(78)로 이루어진다. 이러한 유로가변장치(70)는 제1압축실(31)과 제2압축실(32) 중 어느 한쪽에서 압축동작이 이루어질 때 두 출구(73,74) 쪽에 작용하는 압력차에 의해 몸체부(71)의 내부의 제1개폐부재(76)와 제2개폐부재(77)가 압력이 낮은 쪽으로 이동함으로써 자동으로 흡입유로의 전환이 이루어지도록 한다.
다음은 이러한 용량가변 회전압축기의 동작을 설명한다.
회전축(21)이 어느 한 방향으로 회전할 때는 도 3에 도시한 바와 같이, 제1압축실(31)의 제1편심부시(42) 외면이 회전축(21)과 편심된 상태에서 걸림핀(81)이 걸림홈(82)의 일측 걸림부(82a)에 걸린 상태가 되므로 제1롤러(37)가 제1압축실(31) 내면과 접하여 회전을 하면서 제1압축실(31)의 압축동작이 이루어진다. 이때 제2압축실(32)의 경우는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1편심부시(42)와 반대방향으로 편심된 제2편심부시(52)의 외면이 회전축(21)과 동심을 이룬 상태가 되고 제2롤러(38)가 제2압축실(32)의 내면과 이격된 상태가 되므로 공회전이 이루어진다. 또 제1압축실(31)에서 압축동작이 이루어질 때는 제1압축실(31)의 흡입구(63) 쪽으로 냉매의 흡입이 이루어지므로 유로가변장치(70)의 동작에 의해 제1압축실(31) 쪽으로만 냉매가 흡입될 수 있도록 흡입유로가 형성된다.
이러한 동작은 제1편심캠(41)과 제2편심캠(51)이 동일한 방향으로 편심되는 구조이고 제1편심부시(42)와 제2편심부시(52)가 상호 반대로 편심되는 구조이기 때문에 가능해진다. 즉 제1편심캠(41)의 최대편심부와 제1편심부시(42)의 최대편심부의 방향이 일치될 경우 제2편심캠(51)의 최대편심부와 제2편심부시(52)의 최대편심부의 방향이 상호 반대로 되기 때문이다.
회전축(21)이 상술한 경우와 반대로 회전하면서 압축동작을 수행할 때는 도 5에 도시한 바와 같이, 제1압축실(31)의 제1편심부시(42) 외면이 회전축(21)과 편심 해제된 상태에서 걸림핀(81)이 걸림홈(82)의 다른 쪽 걸림부(82b)에 걸린 상태가 되고 제1롤러(37)가 제1압축실(31) 내면과 이격되므로 제1압축실(31)의 공회전 이 이루어진다. 이때 제2압축실(32)의 경우는 도 6에 도시한 바와 같이, 제2편심부시(52)의 외면이 회전축(21)과 편심되고, 제2롤러(38)가 제2압축실(32)의 내면과 접하여 회전하므로 제2압축실(32)의 압축이 이루어진다.
또 제2압축실(32)에서 압축동작이 이루어질 때는 제2압축실(32)의 흡입구(64) 쪽으로 냉매의 흡입이 이루어지므로 유로가변장치(70)의 동작에 의해 제2압축실(32) 쪽으로만 냉매가 흡입될 수 있도록 흡입유로가 형성된다.
한편 이러한 압축동작이 이루어질 때는 도 8과 도 10에 도시한 바와 같이, 걸림핀(81)이 걸림홈(82)의 양단부 중 어느 한 쪽에 마련된 구속홈(91b)으로 진입하여 구속된다. 즉 회전축(21)의 회전에 의해 걸림핀(81)이 걸림홈(82) 양단부에 위치하면 스프링(92)의 탄성력에 의해 제1 및 제2편심부시(42,52)와 연결부(43)가 상승하여 걸림핀(81)이 구속홈(91b)에 걸리게 된다. 그리고 이러한 동작에 의해 제1 및 제2편심부시(42,52)가 제1 및 제2편심캠(41,51)보다 빠르게 회전하면서 생기는 슬립(Slip)현상을 방지할 수 있게 된다.
이 상태에서 압축용량의 변화를 위해 회전축(21)의 반대방향으로 회전할 때는 도 7과 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2편심부시(42,52)에 회전저항이 걸리게 되므로 걸림핀(81)이 구속홈(91b)으로부터 이탈하여 걸림홈(82)의 반대편 걸림부(82a) 쪽으로 이동한다. 이때 걸림핀(81)은 구속홈(91b)이 반원형이기 때문에 구속홈(91b)으로부터 쉽게 이탈할 수 있게 되며, 걸림핀(81)이 구속홈(91b)으로부터 이탈될 때는 제1 및 제2편심부시(42,52) 및 연결부(43)가 소정구간 하강하며 스프링(92)은 약간 압축된다. 그리고 걸림핀(81)이 걸림홈(82)의 반대편 걸림부(82a) 에 이르면 다시 스프링(92)의 탄성에 의해 제1 및 제2편심부시(42,52) 및 연결부(43)가 상승하게 되므로 걸림핀(81)이 구속홈(91a)에 구속된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 압축동작을 수행할 때 걸림핀이 걸림홈 양단부에 형성된 구속홈으로 진입하여 구속되는 구조이기 때문에 종래보다 기기의 구성이 단순화할 수 있으면서도 편심부시들의 슬립을 방지할 수 있고, 용량가변동작도 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 걸림핀을 구속하는 수단이 종래보다 단순하기 때문에 제조비용을 줄일 수 있고 제조과정에서 조립시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 상호 용적이 다른 제1 및 제2압축실, 상기 두 압축실 내의 회전축에 각각 마련된 두 편심캠, 상기 두 편심캠의 외면에 회전 가능하게 설치된 두 편심부시, 상기 두 편심부시를 연결하며 회전방향으로 길게 걸림홈이 형성된 연결부, 상기 걸림홈에 진입하도록 상기 회전축으로부터 돌출하는 걸림핀을 포함하는 용량가변 회전압축기에 있어서,
    상기 걸림핀이 걸릴 수 있도록 상기 걸림홈의 양단부에 상기 회전축의 길이방향으로 소정깊이 함몰된 구속홈을 포함하는 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 걸림핀이 상기 구속홈으로 진입할 수 있도록 상기 두 편심부시와 상기 연결부가 상기 회전축의 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두 편심부시를 축방향으로 가압하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스프링의 지지를 위해 상기 회전축에 마련된 스프링지지턱과, 상기 두 편심부시 중 하나에 마련된 스프링수용홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구속홈은 반원형인 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
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