KR100807282B1 - 터미널 조립체, 회전식 압축기 및 이를 갖는 공기조화기 - Google Patents

터미널 조립체, 회전식 압축기 및 이를 갖는 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 터미널 조립체, 회전식 압축기 및 이를 갖는 공기조화기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 구동모터 및 실린더를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱에 결합되어 상기 구동모터에 전원을 공급하는 회전식 압축기용 터미널 조립체는, 상기 케이싱과 결합되는 캡과; 핀 본체를 가지며, 복수로 마련된 핀과; 상기 핀을 상기 캡에 결합하는 절연부재를 포함하며, 상기 복수의 핀 중 적어도 하나에는 상기 케이싱 내부에 배치되는 상기 핀 본체 부분에 절단부가 포함된 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 구동모터에 인가되는 부하를 저감할 수 있으며, 구동모터의 기동을 용이하게 할 수 있다.

Description

터미널 조립체, 회전식 압축기 및 이를 갖는 공기조화기{TERMINAL ASSEMBLY, ROTARY COMPRESSOR AND AIR CONDITIONER HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기의 사시도,
도 2는 도 1의 회전식 압축기의 제1실시예를 나타낸 단면도,
도 3A는 도 2의 터미널 조립체를 나타낸 단면도,
도 3B는 도 2의 절단부의 다른 실시예를 나타낸 단면도,
도 4는 도 3의 터미널 조립체의 작동과정을 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 공기조화기 110 : 실내기
120 : 실외기 123 : 실외팬
210 : 회전식 압축기 215 : 케이싱
220 : 구동모터 230 : 회전축
241 : 롤링피스톤 243 : 회전캠
250 : 상부 레이디얼베어링 260 : 하부 레이디얼베어링
270 : 터미널 조립체 271 : 캡
273 : 절연부재 275 : 핀
277 : 핀 본체 279 : 절단부
280 : 클러스터 281 : 핀수용부
본 발명은, 터미널 조립체, 회전식 압축기 및 이를 갖는 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터미널 조립체의 구조를 개선한 회전식 압축기 및 이를 갖는 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 사용자의 요구에 의해 난방 모드 및 냉방 모드로 구동된다. 추운 겨울에 난방 모드로 실내를 따뜻하게 하며, 더운 여름에 냉방 모드로 실내를 시원하게 한다. 이와 더불어 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
일반적으로 공기조화기는 실내를 냉방 또는 난방시키는 실내 열교환기 및 실내팬이 장착된 실내기와, 실외 열교환기와 실외팬 및 회전식 압축기 등를 갖는 실외기를 포함한다.
난방 모드에 의한 난방 사이클은, 먼저 회전식 압축기에서 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 실내 열교환기로 공급되어 열교환에 의해 실내측으로 따뜻한 공기가 방출되어 실내를 따뜻하게 유지할 수 있다.
냉방 모드에 의한 냉방 사이클은, 먼저 회전식 압축기에서 냉매를 압축한다. 압축된 냉매는 실외 열교환기로 공급되어 열교환에 의해 실내측으로 차가운 공기가 방출되어 실내를 차갑게 유지할 수 있다. 그리고, 실내를 통과한 냉매는 실외 열교 환기로 공급된다.
이러한 냉방 및 난방과정에서 회전식 압축기는 냉매를 매개로 하여 압축과정을 반복하며, 공기조화기에서는 압축→응축→팽창→증발과정이 연속적으로 수행된다.
일반적으로 회전식 압축기는, 고정자와 회전자로 구성된 구동모터의 자속변화에 의해 회전되는 구동축과, 구동축의 편심부에 결합되어 구동축의 회전에 따라 실린더의 내부공간에서 회전되는 롤링피스톤을 포함한다. 회전식 압축기는 실린더의 일측에 반경방향으로 직선왕복운동 가능하도록 삽입됨과 아울러 그 단부가 롤링피스톤의 외주면에 선 접촉되어 실린더의 내주면과 롤링피스톤의 외주면에 의해 형성되는 공간부를 압축실과 토출실로 변환시키는 베인을 포함한다. 베인은 롤링피스톤을 향해 출입 가능하게 실린더의 일측에 형성된 베인실에 수용된다. 이러한 부품들은 케이싱에 수용되어 지지된다.
케이싱 내부의 구동모터로 외부에서 전원을 공급하기 위해 케이싱의 상부에 터미널 조립체가 결합된다. 터미널 조립체와 구동모터 사이에 케이블에 의해 전기적으로 연결된다. 그리고, 구동모터가 작동되는 과정에서 케이싱 내부에 이상 고압이 발생하게 된다. 이상 고압이 발생되면 케이싱의 가장 약한 부분인 터미널 조립체가 파손되는 것이 일반적이다.
그런데, 종래기술은 터미널 조립체의 약한 부분이 파손되더라도 전기적 연결은 그대로 유지된다는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은, 터미널 조립체의 전기적 연결을 용이하게 차단할 수 있는 터미널 조립체, 회전식 압축기 및 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 비교적 안전성 및 신뢰성을 향상시킨 터미널 조립체, 회전식 압축기 및 공기조화기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 구동모터 및 실린더를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱에 결합되어 상기 구동모터에 전원을 공급하는 회전식 압축기용 터미널 조립체에 있어서, 상기 케이싱과 결합되는 캡과; 핀 본체를 가지며, 복수로 마련된 핀과; 상기 핀을 상기 캡에 결합하는 절연부재를 포함하며, 상기 복수의 핀 중 적어도 하나에는 상기 케이싱 내부에 배치되는 상기 핀 본체 부분에 절단부가 포함된 것을 특징으로 하는 터미널 조립체에 의해 달성된다.
상기 케이싱 내부에 이상 고압이 작용한 상태에서 상기 캡이 변형되며, 상기 캡의 변형에 의해 상기 절단부는 절단되는 것을 특징으로 한다.
상기 핀은 세 개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 절단부는 상기 핀 본체의 단면적보다 단면적이 감소하는 부분을 포함한다.
상기 절단부는 상기 핀 본체의 재질보다 취성이 약한 재질을 포함한다.
한편, 본 발명의 목적은 구동모터 및 실린더를 수용하는 케이싱과; 상기 케이싱에 결합되어 상기 구동모터에 전원을 공급하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터미널 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기에 의해 달성된 다.
한편, 본 발명의 목적은 공기조화기에 있어서, 냉매를 압축하며, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터미널 조립체를 포함하는 회전식 압축기와; 상기 압축기에서 공급되는 냉매와 공기를 열교환시키는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기에 의해 달성된다.
이하에서는 본 발명에 따른 공기조화기를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 공기조화기는 천정형 뿐만 아니라 창문 매입형, 실내 스탠드형 등을 포함할 수 있으나, 이하에서 본 발명의 실시예로 실내기와, 실외기를 갖는 공기조화기에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 3B에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기조화기(100)는, 회전식 압축기(210)를 포함한다. 공기조화기(100)는 실외팬(123)과, 실외기(120)를 포함한다. 공기조화기는 실내기(미도시)를 포함한다.
실외기(120)는 회전식 압축기(210)와, 실외팬(123)과, 실외 열교환기(125)를 포함한다. 실외기(120)는 케이싱(127)과 냉매배관(129)을 더 포함한다. 실외기(120)는 실내기와 전기적으로 연결되어 실내기와 전기적 신호 및 전원 공급에 의해 회전식 압축기(210) 및 실외팬(123) 등을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.
실외팬(123)은 실외 열교환기(125)와 근접하게 설치되어 실외 공기를 실외 열교환기(125)에 접촉시켜 실외 열교환기(125)와 실외 공기를 열교환시킨다.
실외 열교환기(125)는 실외팬(123)과 근접하게 설치되어 외부 공기와 열교환 이 이루어지도록 접촉 면적을 넓게 마련하고 있다.
케이싱(127)은 회전식 압축기(210), 실외팬(123)과, 실외 열교환기(125)를 수용하고 외관을 형성한다.
냉매배관(129)은 냉매를 수용하여 실외기(120)와 실내기 사이로 출입시킨다.
회전식 압축기(210)는, 회전축(230)과, 구동모터(220)와, 회전캠(243)과, 상부 레이디얼베어링(250)과 하부 레이디얼베어링(260)을 포함한다. 회전식 압축기(210)는 케이싱(215)과, 롤링피스톤(241)과, 실린더(240)를 갖는다. 회전식 압축기(210)는 기액분리관(미도시)을 갖는 어큐뮬레이터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 회전식 압축기(210)는 증발기(미도시)에서 증발한 냉매를 흡입, 압축하여 압력을 높여서 비교적 높은 온도에서도 액화(기체가 액체로 되는 것)할 수 있는 상태를 만든다. 회전식 압축기(210)는 냉매가 냉매배관(129)을 통해 흐르도록 한다.
케이싱(215)은, 회전식 압축기(210)의 외관을 형성하며, 상부에 결합되어 압축된 고압 냉매의 토출을 안내하는 냉매토출구(미도시)를 포함한다. 케이싱(215)은 미도시된 하부케이싱과 상부케이싱으로 나누어져 케이싱(215) 내부에 각 부품을 조립한 후 하부케이싱과 상부케이싱이 결합된다. 이러한 케이싱(215)은 터미널 조립체(270)의 캡(271) 보다 높은 압력을 견딜 수 있는 것이 바람직하다.
구동모터(220)는, 전원을 인가받아 자장을 형성하는 고정자(221)와, 고정자(221)에 회전 가능하게 설치되어 회전축(230)에 결합되는 회전자(223)를 포함한다.
회전축(230)은 긴 봉 형상으로 마련되어 회전자(223)의 회전력을 롤링피스 톤(241)에 전달한다. 회전축(230)은, 롤링피스톤(241)과 결합되는 부위에 축 중심에서 편심되어 돌출된 편심된 회전캠(243)을 포함한다.
회전축(230)이 회전함에 따라 회전 반경방향의 레이디얼하중과 회전축방향으로 작용하는 하중인 스러스트하중이 발생된다. 회전축(230)의 레이디얼하중은 상부 레이디얼베어링(250) 및 하부 레이디얼베어링(260)에 의해 지지된다.
실린더(240)는 케이싱(215) 하부 영역에 압축 냉매가 출입되도록 형성되어 있다. 실린더(240)는 개폐밸브(미도시) 등과 연통되어 냉매가 실린더(240)로 흡입 및 배출될 수 있다. 실린더(240) 내부에는 롤링피스톤(241)이 편심으로 배치되어 있다.
롤링피스톤(241)은, 회전축(230)의 회전캠(243)과 결합되어 회전축(230)의 회전에 따라 회전캠(243)과 함께 회전한다.
미도시된 베인은, 회전축(230)의 회전 반경방향으로 직선왕복운동 가능하도록 실린더(240)에 출입 가능하게 결합되고 그 단부가 롤링피스톤(140)의 외주면에 선 접촉되어 실린더 내부를 압축실과 토출실로 변환시킨다.
회전캠(243)은 회전축(230)의 하부에 마련되어 롤링피스톤(241)과 결합된다. 회전캠(243)은 상부 레이디얼베어링(250)과 가까운 상부캠면(245)과 제2지지부재(273)와 접촉되는 하부캠면(247)을 포함한다.
상부 레이디얼베어링(250)은 회전자(223)와 실린더(240) 사이에 회전축(230)과 결합되어 있다.
하부 레이디얼베어링(260)은 실린더(240) 하부에 회전축(230)과 결합되어 있 다.
터미널 조립체(270)는 실시예와 같이 케이싱(215)의 상부에 결합되어 있으며, 필요에 따라 케이싱(215)의 다양한 위치에 결합될 수 있다. 터미널 조립체(270)는 케이싱(215) 외부에서 전원을 공급받아 케이싱(215) 내부의 구동모터(220)로 전원을 공급하는 기능을 한다. 또한, 터미널 조립체(270)는 케이싱(215)에 이상 고압이 발생된 경우 이상 고압의 압력을 배출시킬 수 있도록 변형되어 파손되는 기능을 가질 수 있다.
터미널 조립체(270)는 구동모터(220)로 전원을 공급하기 위해 케이싱(215) 내부에서 클러스터(280)와 조립된다.
터미널 조립체(270)는 캡(271)과, 절연부재(273)와, 핀(275)을 포함한다.
캡(271)은 케이싱(215)과 결합되며 절연부재(273)와, 핀(275)을 지지한다. 캡(271)은 케이싱(215)과 용접, 나사 결합 등 공지된 다양한 방법으로 결합된다. 캡(271)은 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생시 변형 가능한 재질을 포함한다. 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생되면, 이러한 캡(271)의 변형은 순간적으로 발생된다. 캡(271)의 변형에 의해 핀(275)과 핀(275) 사이의 거리(도 3A 및 도 3B의 "D1" 참조)가 멀어질 수 있다. 캡(271)에는 복수의 핀(275)이 결합될 수 있으며, 구동모터(220)로 공급되는 전원이 삼상을 포함하므로 세 개의 핀(275)이 결합되는 것이 바람직하다.
핀(275)은 도전체로 마련되며 케이싱(215)의 외부와 내부를 전기적으로 연결시킨다. 핀(275)은 핀 본체(277)와 절단부(279)를 포함한다. 핀(275)은 복수로 마 련되나 전술한 바와 같이 삼상의 전원을 가질 수 있으므로 세 개를 포함하는 것이 바람직하나, 필요에 따라 세 개 이상의 여섯 개 등으로 마련될 수 있다.
핀 본체(277)는 원형의 긴 막대 형상을 갖는 것이 바람직하다. 핀 본체(277)의 하부 영역에 절단부(279)가 형성되어 있다. 즉, 핀 본체(277)는 절단부(279)에 의해 나누어져 있다. 핀 본체(277)의 하단부는 클러스터(280)에 결합되어 고정된다. 즉, 핀 본체(277)의 하단부는 클러스터(280)의 핀수용부(281)에 결합된다. 이에, 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 형성되더라도 클러스터(280)가 변형되어 파손되지 않으면, 핀(275) 사이의 거리(도 3A 및 도 3B의 "D1" 참조)도 변하지 않는 구조를 갖는다.
절단부(279)는 복수의 핀(275) 중 적어도 하나의 케이싱(215) 내부에 수용 내지 배치되는 부분에 형성된다. 절단부(279)는 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생하여 캡(271) 등의 변형시 절단되도록 핀(275)의 하부영역에 형성되어 있다. 절단부(279)는 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생하여 캡(271)이 변형되면 핀(275) 상부의 간격이 벌어져서(도 4의 "D1"에서 "D2"로 변형됨을 참조) 또는 좁아져서 파단 내지 절단되는 구조를 갖는다.
절단부(279)는 복수의 핀(275) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 즉, 공급되는 삼상 중 어느 하나의 전원이라도 공급이 되지 않으면, 케이싱(215) 내부로 전원이 공급되지 않는다. 그러나, 보다 안정적으로 핀(275)의 절단부(279)가 절단되어 구동모터(220)로 공급되는 전원을 끊기 위해 절단부(279)는 복수의 핀(275) 각각에 형성되는 것이 바람직하다.
절단부(279)는 다양한 실시예를 포함할 수 있지만, 이하에서 도 3A 및 도 3B를 참조하여 설명한다.
절단부(279)는, 도 3A와 같이, 핀 본체(277)의 단면적보다 단면적이 감소하는 부분을 포함한다. 이에, 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생되어 캡(271)의 변형으로 인해, 단면적이 감소된 부분인 절단부(279)에서 미소한 변형에 의해서도 파단 내지 절단이 일어날 수 있다.
절단부(279)는, 도 3B와 같이, 핀 본체(277)의 재질보다 취성이 강한 재질로 이루어져 있다. 이에, 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생되어 캡(271)의 변형으로 인해, 취성이 강한 절단부(279)에서 미소한 변형에 의해서도 파단 내지 절단이 일어날 수 있다.
이에, 핀(275)에 절단부(279)가 마련되어 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생되는 경우, 캡(271)의 변형과 함께 절단부(279)가 파단 내지 절단되어 구동모터(220)로 공급되는 전원을 끊을 수 있다. 회전식 압축기(210)가 파손된 경우에도 사용자는 비교적 안정적으로 회전식 압축기(210)에 접근할 수 있다. 따라서, 신뢰성 있는 회전식 압축기(210)를 제공할 수 있다.
절연부재(273)는 핀(275)과 캡(271) 사이에 개재되어 도체와 도체 사이를 절연시킨다.
클러스터(280)는 핀 본체(277)의 하단부와 결합된다. 클러스터(280)는 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 발생하더라도 파손되지 않아 핀 본체(277)를 결합한 채로 핀(275) 사이의 간격을 유지할 수 있는 강도를 갖는다. 클러스터(280)에는 구 동모터(220)에 고온 등과 같은 이상시 전원이 차단되는 과부하보호장치(미도시)가 포함될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 일실시예에 따른 공기조화기(100)의 회전식 압축기(210)의 작동과정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
공기조화기(100)에 전원이 인가되면, 회전식 압축기(210)의 구동모터(220)에 전류가 공급된다. 이에, 고정자(221)와 회전자(223)의 상호 작용에 의해 회전자(223) 및 회전자(223)에 결합된 회전축(230)이 회전한다. 회전축(230)의 하부에 마련된 회전캠(243)의 회전에 따라 회전캠(243)의 외주면에 결합된 롤링피스톤(241)도 회전한다. 이에 실린더(240)에 결합되어 롤링피스톤(241)과 접촉되는 베인에 의해 흡입실과 압축실이 구획되며, 롤링피스톤(241)의 회전에 의해 냉매가 흡입, 압축 및 배출되는 과정을 반복한다.
이러한 정상 운전 이외에, 과부하보호장치(미도시) 등의 작동 불량, 고장 등으로 인해 케이싱(215) 내부에서 이상 고압이 발생하는 경우에 대해 이하에서 설명한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 케이싱(215) 내부에 이상 고압이 작용하면 캡(271)이 부풀어 오르면서 변형된다. 이 때, 핀(275) 사이의 간격이 벌어져, 핀 본체(277)의 상단부의 간격이 "D1" 에서 "D2" 으로 변한다(도 4의 점선부분 참조). 이에, 핀 본체(277)의 하단부는 클러스터(280)의 핀수용부(281)에 결합되어 핀 본체(277) 사이의 간격이 변하지 않으므로 핀(275) 중 가장 약한 부분인 절단부(279)에서 파단 내지 절단이 발생된다. 외부에서 구동모터(220)로 공급되는 전원이 끊어 지게 된다.
도 4는 핀(275) 사이의 간격이 벌어지는 경우에 대하여 설명하였지만, 핀(275) 사이의 간격이 오므려드는 경우에도 동일하다. 또한, 도 4에서는 도 3A와 같이, 절단부(279)가 단면적이 줄어든 형상인 경우에만 설명하였지만, 도 3B와 같이 재질이 다른 경우에도 전술한 바와 같이 동일한 동작과정을 거친다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화기는 전술한 실시예들에만 적용되지 않으며 다양한 종류의 공기조화기에 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 터미널 조립체의 전기적 연결을 용이하게 차단할 수 있다.
또한, 회전식 압축기에 이상이 발생되는 경우 비교적 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 구동모터 및 실린더를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱에 결합되어 상기 구동모터에 전원을 공급하는 회전식 압축기용 터미널 조립체에 있어서,
    상기 케이싱과 결합되는 캡과;
    핀 본체를 가지며, 복수로 마련된 핀과;
    상기 핀을 상기 캡에 결합하는 절연부재를 포함하며,
    상기 복수의 핀 중 적어도 하나에는 상기 케이싱 내부에 배치되는 상기 핀 본체 부분에 절단부가 포함된 것을 특징으로 하는 터미널 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱 내부에 이상 고압이 작용한 상태에서 상기 캡이 변형되며, 상기 캡의 변형에 의해 상기 절단부는 절단되는 것을 특징으로 하는 터미널 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핀은 세 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 절단부는 상기 핀 본체의 단면적보다 단면적이 감소하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 절단부는 상기 핀 본체의 재질보다 취성이 강한 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 터미널 조립체.
  6. 회전식 압축기에 있어서,
    구동모터 및 실린더를 수용하는 케이싱과;
    상기 케이싱에 결합되어 상기 구동모터에 전원을 공급하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터미널 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축기.
  7. 공기조화기에 있어서,
    냉매를 압축하며, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 터미널 조립체를 포함하는 회전식 압축기와;
    상기 압축기에서 공급되는 냉매와 공기를 열교환시키는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10196573A (ja) 1997-01-14 1998-07-31 Toshiba Corp 密閉形圧縮機
JP2001059480A (ja) 1999-08-23 2001-03-06 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
KR20030025100A (ko) * 2001-09-19 2003-03-28 엘지전자 주식회사 유체기계의 전원 차단 장치

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