KR101441927B1

KR101441927B1 - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR101441927B1
Application number: KR1020080076679A
Authority: KR
Inventors: 박경준; 엄상준; 남혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2014-09-22
Also published as: KR20100017000A

Abstract

본 발명에 의한 왕복동식 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 왕복동식 압축기는, 축방향으로 배치된 자석들 사이에서의 자력을 이용하여 파워운전시에는 피스톤이 편심부의 편심량과 편심슬리브의 편심량을 합한 총편심량의 2배만큼 왕복운동을 하는 반면 세이빙운전시에는 상기 피스톤이 편심부의 편심량의 2배만큼 왕복운동을 하도록 래칭수단이 구성됨으로써, 압축기의 파워운전시와 세이빙운전시 상기 피스톤의 상사점 위치가 동일하게 이루어질 수 있고, 이를 통해 세이빙운전시 상기 피스톤과 토출밸브 사이의 사체적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 냉력가변비율을 확대할 수 있다. 또, 반경방향으로 움직이면서 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하도록 래칭핀을 포함함으로써 자력으로 구속할 때의 구속력을 높여 압축기의 냉각가변효율을 높일 수 있다.

이중용량, 왕복, 편심량, 상사점, 래칭, 자력

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 구동모터의 회전운동을 피스톤의 직선운동으로 변환하여 냉매를 압축하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치이다. 상기 압축기는 유체에 대한 압축방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다.

상기 왕복동식 압축기는 밀폐용기의 내부에 회전력을 발생하는 구동모터와 그 구동모터의 동력을 전달받아 압축성 유체인 냉매를 압축하는 압축기구부가 함께 구비되어 있다.

상기 압축기구부는 커넥팅로드에 의해 크랭크축에 연결된 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 것으로, 최근에는 냉동부하의 크기에 따라 압축용량을 조절할 수 있도록 하는 용량 가변 왕복동식 압축기가 소개되고 있다. 상기 용량 가변 왕복동식 압축기 중에서 이중용량 왕복동식 압축기(이하, "이중용량 압축기"라고 약칭함)는 상기 크랭크축의 회전방향에 따라 상기 피스톤의 행정거리가 변하면서 파워운전과 세이빙운전을 수행하게 된다.

도 1에 종래 이중용량 압축기의 일례가 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 이중용량 압축기는, 압축기의 운전모드에 따라 정회전과 역회전을 하는 구동모터(1)의 크랭크축(2)에 편심부(3)가 형성되고, 상기 편심부(1)에 편심슬리브(4)가 회전 가능하게 편심 결합되며, 상기 편심슬리브(4)에 커넥팅로드(5)가 회전 가능하게 결합되고, 상기 커넥팅로드(5)의 끝단에는 실린더(C)에서 왕복운동을 하는 피스톤(6)이 결합되어 있다.

상기 크랭크축의 편심부(1)에는 원심력에 의해 돌출되면서 상기 편심슬리브(4)의 걸림턱(4a)(4b)에 걸려 압축기의 운전모드에 따라 상기 피스톤(6)의 행정거리를 가변하도록 래칭유닛(7)이 설치되어 있다.

상기와 같은 종래의 이중용량 압축기는, 상기 구동모터에 전원이 인가되어 상기 크랭크축이 회전을 하면, 상기 크랭크축의 편심부(1)에 설치된 래칭유닛(7)이 돌출되어 운전모드에 따라 상기 편심슬리브(4)의 제1 걸림단(4a) 또는 제2 걸림단(4b)에 결합되며, 상기 편심슬리브(4)가 크랭크축과 함께 편심 회전운동을 하면서 상기 커넥팅로드(5)를 선회운동시키고, 상기 커넥팅로드(5)에 결합된 상기 피스톤(6)이 실린더(C)의 내부에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하게 된다.

이때, 도 2에서와 같이 상기 크랭크축이 역회전(반시계방향 회전)을 하는 파워운전시에는 상기 피스톤(6)이 편심부의 편심량(E)과 편심슬리브의 편심량(ε)을 합한 총편심량(E +ε)의 두 배만큼 왕복운동을 하여 최대 냉력운전을 하게 되는 반면, 도 3에서와 같이 상기 크랭크축이 정회전(시계방향 회전)을 하는 세이빙운전시에는 상기 피스톤(6)이 편심부의 편심량(E)에서 편심슬리브의 편심량(ε)을 뺀 총 편심량(E -ε)의 두 배만큼 왕복운동을 하여 최소 냉력운전을 하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 이중용량 압축기에 있어서는, 전술한 바와 같이 세이빙운전시 상기 편심부의 편심량(E)에서 편심슬리브의 편심량(ε)을 뺀 만큼을 운동하게 되어 그 피스톤(6)의 상사점이 실린더(C)의 끝단(토출밸브가 설치된 위치)까지 도달하지 못하면서 도 3에서와 같이 사체적(dead volume)이 발생하게 되고 이로 인해 상기 압축기의 동일압력조건 대비 용량가변비가 감소하여 효율(EER)이 저하된다. 그리고 용량가변비가 감소함에 따라 재팽창과정이 증가하여 재팽창손실이 증가하면서 압축기 효율은 더욱 저감되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 이중용량 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 파워운전시와 세이빙운전시 상기 피스톤의 상사점 위치를 동일하게 하여 사체적을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양방향으로 회전을 하고 그 회전중심과 편심지게 편심부가 구비되는 크랭크축; 상기 크랭크축의 편심부에 편심지게 삽입되는 편심슬리브; 상기 편심슬리브에 삽입되고 그 타단이 실린더에 미끄러지게 삽입되는 피스톤에 결합되는 커넥팅로드; 및 상기 크랭크축의 어느 한 방향 회전시에는 상기 커넥팅로드와 편심슬리브가 서로 구속되고 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브의 사이가 베어링면이 되어 세이빙운전을 하는 반면, 상기 크랭크축의 다른 방향 회전시에는 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브가 서로 구속되고 상기 커넥팅로드와 편심슬리브의 사이가 베어링면이 되어 파워운전을 하도록 하는 래칭수단;을 포함하고, 상기 래칭수단은 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브 사이에 설치되는 제1 래칭유닛과, 상기 편심슬리브와 상기 커넥팅로드의 사이에 설치되는 제2 래칭유닛으로 이루어지며, 상기 제2 래칭유닛은 상기 편심슬리브와 커넥팅로드 사이를 기구적으로 걸어 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하도록 제2 래칭핀을 포함하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 자력을 이용하여 상기 크랭크축의 역회전시에는 크랭크축의 정회전시에는 상기 편심슬리브와 커넥팅로드가 서로 구속되어 함께 선회운동을 하면서 세이빙운전을 하는 반면, 상기 크랭크축의 역회전시에는 상기 편심슬리브와 커넥팅로드가 서로 구속되지 않고 독립적으로 선회운동을 하면서 파워운전을 하도록 래칭수단을 구성함으로써, 상기 크랭크축이 정회전을 할 때에는 상기 피스톤이 편심부의 편심량(E)의 2배만큼 왕복운동을 하는 반면 상기 크랭크축이 역회전을 할 때에는 상기 피스톤이 편심부의 편심량(E)과 편심슬리브의 편심량(ε)을 합한 총편심량(E+ε)의 2배만큼 왕복운동을 할 수 있다. 이를 통해 상기 압축기의 파워운전시와 세이빙운전시 상기 피스톤의 상사점 위치가 동일하게 제어될 수 있어 세이빙운전시 상기 피스톤과 토출밸브 사이의 사체적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 냉력가변비율을 확대할 수 있다.

또, 반경방향으로 움직이면서 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하도록 제2 래칭핀을 포함함으로써 자력으로 구속할 때의 구속력을 높여 압축기의 냉각가변효율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 이중용량 압축기는, 밀폐용기의 내부에 설치되어 양방향으로 회전을 하는 구동모터(1)와, 상기 구동모터(1)의 상측에 설치되어 그 구동모터(1)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기 구부로 구성된다.

상기 구동모터(1)는 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터 또는 인버터 모터로서 상기 밀폐용기의 내부에 프레임으로 지지되어 탄력 설치되는 고정자(미부호)와, 상기 고정자의 안쪽에 회전 가능하게 설치되는 회전자(미도시)와, 상기 회전자의 중심에 결합되어 회전력을 압축기구부에 전달하는 크랭크축(10)으로 이루어진다.

상기 크랭크축(10)은 그 상단에 상기 편심슬리브(20)가 결합되어 상기 피스톤(40)이 왕복운동을 하도록 편심부(11)가 축중심에서 일정한 편심량(E)을 가지도록 편심지게 형성되고, 상기 편심부(11)에는 후술할 제1 래칭핀(51)이 반경방향으로 이동 가능하게 결합되도록 핀구멍(12)과 핀홈(13)이 대략 180°의 위상차를 두고 일직선상에 형성된다.

상기 압축기구부는 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 회전 가능하게 결합되는 편심슬리브(20)와, 상기 편심슬리브(20)의 외주면에 반경방향으로 결합되어 상기 크랭크축(10)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 커넥팅로드(30)와, 상기 커넥팅로드(30)의 타단에 결합되고 상기 실린더(C)의 압축공간 내부에서 반경방향으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤(40)과, 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)와 상기 편심슬리브(20) 사이에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 상기 편심슬리브(20)가 상기 크랭크축(10)에 구속되거나 해제되도록 하는 제1 래칭유닛(50)과, 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30) 사이에 설치되어 자력을 이용하여 압축기의 운전모드에 따라 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)를 구속하거나 해제하는 슬리브구속유닛(60)과, 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30) 사이에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)를 기구적으로 구속하는 제2 래칭유닛(70)으로 이루어진다.

상기 실린더(C)는 원통모양으로 형성되어 상기 프레임에 일체로 형성되거나 또는 조립하여 형성되고, 상기 실린더(C)의 선단에는 통상 흡입밸브와 토출밸브로 된 밸브조립체가 결합된다.

상기 편심슬리브(20)는 그 외주면이 진원형인 원판모양으로 형성되고, 그 중앙에서 어느 한 방향으로 편심된 지점에는 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 회전 가능하게 결합되도록 축구멍(21)이 축방향으로 관통 형성된다. 상기 축구멍(21)은 그 중심이 편심슬리브(20)의 중심에서 일정한 편심량(ε)을 가지도록 형성된다. 그리고 상기 편심슬리브(20)의 외주면 일측에는 후술할 제2 래칭핀(71)이 삽입될 수 있도록 소정의 깊이로 핀홈(22)이 형성된다. 상기 핀홈(22)은 도 7에서와 같이 파워운전시에는 제2 래칭핀(71)이 원심력에 의해 돌출되지 않는 반면 세이빙운전시 원심력에 의해 돌출되도록 그 깊이방향 중심선(CL)이 상기 슬리브(20)의 회전중심(O)과 일치하지 않도록 형성된다.

상기 커넥팅로드(30)는 상기 편심슬리브(20)의 외주면에 회전 가능하게 결합되는 축연결부(31)와, 그 축연결부(31)에서 연장되어 상기 피스톤(40)에 회동 가능하게 결합되는 피스톤연결부(32)로 이루어진다.

상기 축연결부(31)는 그 내주면이 상기 편심슬리브(20)의 외주면과 미끄럼 접촉할 수 있는 원형띠 모양으로 형성되고, 상기 축연결부(32)의 양측 외주면에는 후술할 제2 자석(62)이 고정 설치되기 위한 제2 자석안착부(33)(33)가 대략 180°의 위상차를 두고 방사상으로 돌출 형성된다. 그리고 상기 축연결부(31)의 내주면 일측에는 상기 편심슬리브(20)의 핀홈(22)과 대응되도록 핀걸림홈(34)이 형성된다. 상기 핀걸림홈(34)은 도 7에서와 같이 그 깊이방향 중심선이 상기 핀홈(22)의 깊이방향 중심선과 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(40)은 그 일단이 막히고 속빈 원통모양으로 형성되어 안쪽에 상기 커넥팅로드(30)의 피스톤연결부(32)가 회동 가능하게 결합된다.

상기 래칭유닛(50)은 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 설치되어 후술할 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)에 구속되거나 해제되는 제1 래칭핀(51)과, 상기 제1 래칭핀(51)을 항상 인출되는 방향으로 탄력 지지하는 제1 핀스프링(52)과, 상기 편심슬리브(20)에 체결되고 상기 제1 래칭핀(51)이 걸려 상기 크랭크축(10)과 편심슬리브(20) 사이가 구속되거나 해제되도록 하는 핀스토퍼(53)으로 이루어진다.

또, 상기 핀스토퍼(53)는 상기 제1 래칭핀(51)이 파워운전시에는 걸림단(56)에 걸리는 반면 세이빙운전시에는 상기 걸림단(56)의 반대단 내주면을 미끄러져 통과할 수 있도록 그 핀스토퍼(53)의 내주면 전체가 2개 이상 복수의 원으로 조합된 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 상기 핀스토퍼(53)는 그 내주면이 한 개의 원으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 핀스토퍼(53)는 그 내주면이 상기 크랭크축(10)의 편심부(11) 중심을 기준으로 편심지게 배치하는 것이 상기 제1 래칭핀(51)을 운전모드에 따라 선택적으로 구속할 수 있어 바람직하다. 또, 이 경우, 상기 핀스토퍼(53)는 상기 제1 래칭핀(51)이 걸리는 걸림단(56)에만 체결할 수 있 으므로 상기 제1 래칭핀(51)이 걸에 걸릴 때 그 하중을 충분히 견딜 수 있도록 볼트의 개수와 크기를 고려하여야 한다.

그리고 상기 핀스토퍼(53)의 양측 외주면에는 후술할 제1 자석들(61)을 안착하기 위한 제1 자석안착부들(57)(57)이 상기 제1 자석안착부들(33)(33)과 각각 축방향으로 대응할 수 있도록 대략 180°의 위상차를 두고 방사상으로 돌출 형성된다.

상기 슬리브구속유닛(60)은 도 4 및 도 5에서와 같이, 상기 편심슬리브(20), 보다 정확하게는 핀스토퍼(53)에 결합되는 복수 개의 제1 자석들(61)(61)과, 상기 제1 자석들(61)(61)의 축방향 하측에 공극(t)을 두고 상기 커넥팅로드(30)에 결합되는 복수 개의 제2 자석들(62)(62)로 이루어진다.

상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 전기각(elecric angle)의 1주기 안에 +극과 -극이 적어도 1회 이상씩 나타나도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 영구자석으로 이루어질 수도 있으나, 경우에 따라서는 전자석으로 이루어질 수도 있다.

여기서, 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)이 영구자석인 경우에는 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)이 원주방향을 따라 방사상으로 복수 개씩 배열되고, 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 서로 대응되는 축방향 양단이 서로 다른 극성으로 형성되도록 배열되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 6에서와 같이 상기 제1 자석들(61)(61) 중에서 도면의 좌측 제1 자석(61)의 하단이 N극인 경우에는 도면의 우측 제1 자석(61)의 하단은 S극이 되도록 형성되는 반면, 상기 제2 자석 들(62) 중에서 도면의 좌측 제2 자석(62)의 상단이 S극인 경우에는 도면의 우측 제2 자석(62)의 상단은 N극이 되도록 배열되는 것이 상기 크랭크축이 시계방향으로 회전을 할 때, 즉 세비잉운전을 할 때 상기 제1 자석들(61)(61)과 제2 자석들(62)(62)이 서로 다른 극성을 찾아가면서 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)가 서로 구속되는 위치를 정확하게 잡는데 바람직하다.

그리고 상기 제1 자석들(61)(61)과 제2 자석들(62)(62)이 실린더(C)에서의 가스압이나 각 미끄럼부위에서의 마찰력 그리고 상기 구동모터(1)의 회전력에 의한 원심력 등을 이기고 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)를 작동시키려면 상기 제1 자석들(61)(61)과 제2 자석들(62)(62)의 마그네트 토오크(Magnet Torque)가 적정량 이상이 될 수 있어야 한다. 예를 들어, 적어도 0.25(kgf/cm)이 되는 것이 바람직하다.

상기 제2 래칭유닛(70)은 상기 편심슬리브(20)의 핀홈(22)에 반경방향으로 미끄러지게 삽입되는 제2 래칭핀(71)과, 상기 커넥팅로드(30)의 핀걸림홈(34)에 삽입되어 상기 제2 래칭핀(71)을 핀홈(22)쪽으로 탄력 지지하는 제2 핀스프링(72)과, 상기 제2 핀스프링(72)의 끝단, 즉 상기 제2 래칭핀(71)과 접하는 끝단을 감싸 상기 제2 래칭핀(71)이 제2 핀스프링(72)에 의해 마모되는 것을 방지하는 스프링슈즈(73)로 이루어진다.

상기 제2 래칭핀(71)은 도 7에서와 같이 그 일단, 즉 제2 핀스프링(72)에 대향하는 끝단(71a)이 평평하게 형성될 수도 있고, 상기 제2 래칭핀(71)은 원형단면 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 핀홈(22)은 제2 래칭핀(71)과 동일한 형 상, 즉 원형홈으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 제2 래칭핀(71)은 도 8에서와 같이 그 일단, 즉 제2 핀스프링(72)에 대향하는 끝단(71a)이 경사지거나 곡면지게 형성될 수도 있다. 예컨대, 상기 제2 래칭핀(71)의 끝단(71a)은 파워운전시 회전방향이 낮고 세이빙운전시 회전방향이 높게 형성될 수 있다. 그리고 이 경우에는 상기 제2 래칭핀(71)이 핀홈(22)에서 회전하지 못하도록 상기 제2 래칭핀(71)과 핀홈(22) 또는 핀걸림홈(34)이 사각단면형상 등으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(1)의 고정자에 전원이 인가되면, 그 고정자와 회전자의 상호작용력에 의해 상기 회전자가 크랭크축(10)과 함께 회전을 하고, 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 상기 편심슬리브(20)를 사이에 두고 결합된 상기 커넥팅로드(30)가 선회운동을 하며, 상기 커넥팅로드(30)에 결합된 상기 피스톤(40)이 실린더(C)의 압축공간에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 9 및 도 10에서와 같이, 압축기가 파워운전을 하는 경우에는 상기 크랭크축(10)이 반시계방향으로 역회전을 하게 되고, 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 구비된 제1 래칭핀(51)이 상기 제1 핀스프링(52)에 지지되어 반경방향으로 돌출되며, 이 제1 래칭핀(51)이 상기 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)에 걸리게 된다. 이때, 상기 제1 래칭핀(51)이 상기 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)에 걸려 상기 크 랭크축(10)과 편심슬리브(20)가 일체로 묶여 강제로 회전을 하게 됨에 따라 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)는 제1 자석들(61)(61)과 제2 자석들(62)(62) 사이의 자력을 이기고 서로 미끄럼운동을 하게 된다.

여기서, 상기 핀홈(22)이 편심슬리브(20)의 회전중심과 일치하지 않게 형성되므로 상기 편심슬리브(20)의 핀홈(22)에 삽입되어 있는 제2 래칭핀(71)은 원심력에 크게 영향받지 않게 된다. 이로 인해 상기 제2 래칭핀(71)은 상기 핀홈(22)에서 돌출되지 않거나 상기 제2 핀스프링(72)에 의해 제2 래칭핀(71)의 끝단이 제한된다. 그리고 상기 제2 래칭핀(71)의 끝단(71a)은 상기 편심슬리브(20)의 회전방향으로 경사지거나 곡면지게 형성되는 경우에는 상기 커넥팅로드(30)의 핀걸림홈(34)에 걸리지 않고 미끄러짐에 따라 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)의 사이는 베어링면을 형성하게 된다. 이에 따라 상기 크랭크축(10)과 편심슬리브(20)가 최대 편심량으로 함께 회전을 하게 되어 상기 피스톤(40)은 상기 편심부의 편심량과 편심슬리브의 편심량을 합한 총 편심량의 두 배(L1) 만큼 왕복운동을 하면서 압축기는 최대냉동능력이 발생하게 된다.

반면, 도 11 및 도 12에서와 같이, 압축기가 세이빙운전을 하는 경우에는 상기 크랭크축(10)이 시계방향으로 정회전을 하게 되어 상기 제1 래칭핀(51)이 제1 핀스프링(52)에 의해 돌출되더라도 그 제1 래칭핀(51)이 상기 핀스토퍼(53)의 걸림단(56) 반대쪽 끝단에 걸리지 않고 그 내주면을 따라 미끄러지게 된다. 이 과정에서 상기 편심슬리브(20)가 크랭크축(10)과 독립적으로 회전운동을 하려는 경향이 발생하게 되나, 상기 편심슬리브(20)에 설치된 제1 자석들(61)(61)과 상기 커넥팅 로드(30)에 설치된 제2 자석들(62)(62) 사이에 자력이 발생되어 그 자력에 의해 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)가 일체로 묶여 함께 회전을 하게 된다.

이와 동시에, 상기 편심슬리브(20)의 핀홈(22)에 삽입되어 있는 제2 래칭핀(71)이 원심력에 의해 돌출되면서 그 제2 래칭핀(71)이 상기 제2 핀스프링(72)을 밀면서 상기 커넥팅로드(30)의 핀걸림홈(34)에 걸치게 된다. 상기 제2 래칭핀(71)은 제2 핀스프링(72)에 의해 상기 핀홈(22)에서 완전히 이탈되지 않고 그 핀홈(22)과 핀걸림홈(34) 사이에 걸치도록 함으로써, 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)의 사이가 더욱 견고하게 구속되도록 한다. 이에 따라 상기 피스톤(40)은 상기 편심부(11)의 편심량의 두 배(L2) 만큼 왕복운동을 하면서 압축기는 최소냉동능력이 발생하게 된다. 여기서, 상기 피스톤(40)은 그 왕복거리(L2)가 파워운전을 할 때의 왕복거리(L1)보다는 짧지만 상기 편심슬리브(20)가 상기 피스톤(40)에 대해 최대 편심지는 위치에서 고정된 상태로 상기 커넥팅로드(30)를 끌고 선회운동을 함에 따라 결국 상기 피스톤(40)의 상사점이 파워운전시에서의 상사점과 거의 동일한 지점까지 이동하게 되는 것이다.

본 발명의 왕복동식 압축기는 냉력을 가변할 수 있는 가정용 냉장고는 물론 산업용 냉동장치 등에 사용될 수 있다.

도 1은 종래 이중용량 왕복동식 압축기를 보인 사시도,

도 2 및 도 3은 도 1에 따른 파워운전 및 세이빙운전시 행정거리 변화를 보인 개략도,

도 4는 본 발명 이중용량 왕복동식 압축기를 보인 사시도,

도 5는 도 4에 따른 압축기의 압축기구부를 보인 평면도,

도 6은 도 4에 따른 슬리브구속유닛을 보인 종단면도,

도 7은 도 5에 따른 압축기에서 제2 래칭유닛을 보인 횡단면도,

도 8은 도 5에 따른 압축기에서 제2 래칭유닛에 대한 다른 실시예를 보인 횡단면도,

도 9 및 도 10은 도 4에 따른 압축기의 파워운전시 행정거리 변화를 보인 평면도,

도 11 및 도 12는 도 4에 따른 압축기의 세이빙운전시 행정거리 변화를 보인 평면도,

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 회전축 11 : 편심부

12 : 핀구멍 13 : 핀홈

20 : 편심슬리브 21 : 축구멍

22 : 핀홈 30 : 커넥팅로드

31 : 축연결부 32 : 피스톤연결부

33 : 제2 자석안착부 34 : 핀걸림홈

40 : 피스톤 50 : 제1 래칭유닛

51 : 제1 래칭핀 52 : 제1 핀스프링

53 : 핀스토퍼 56 : 걸림단

57 : 제1 자석안착부 60 : 슬리브구속유닛

61 : 제1 자석 62 : 제2 자석

70 : 제2 래칭유닛 71 : 제2 래칭핀

72 : 제2 핀스프링 73 : 스프링슈즈

L1 : 파워운전시 피스톤의 행정거리 L2 : 세이빙운전시 피스톤의 행정거리

t : 제1 자석과 제2 자석 사이의 공극

Claims

양방향으로 회전을 하고 그 회전중심과 편심지게 편심부가 구비되는 크랭크축;

상기 크랭크축의 편심부에 편심지게 삽입되는 편심슬리브;

상기 편심슬리브에 삽입되고 그 타단이 실린더에 미끄러지게 삽입되는 피스톤에 결합되는 커넥팅로드; 및

상기 크랭크축의 어느 한 방향 회전시에는 상기 커넥팅로드와 편심슬리브가 서로 구속되고 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브의 사이가 베어링면이 되어 세이빙운전을 하는 반면, 상기 크랭크축의 다른 방향 회전시에는 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브가 서로 구속되고 상기 커넥팅로드와 편심슬리브의 사이가 베어링면이 되어 파워운전을 하도록 하는 래칭수단;을 포함하고,

상기 래칭수단은 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브 사이에 설치되는 제1 래칭유닛과, 상기 편심슬리브와 상기 커넥팅로드의 사이에 설치되는 제2 래칭유닛으로 이루어지며,

상기 제2 래칭유닛은 상기 편심슬리브와 커넥팅로드 사이를 기구적으로 걸어 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하도록 제2 래칭핀을 포함하고,

상기 편심슬리브에는 상기 제2 래칭핀이 삽입되도록 핀홈이 형성되고, 상기 핀홈에 대응하는 상기 커넥팅로드의 내주면에는 상기 제2 래칭핀이 걸리도록 핀걸림홈이 형성되는 왕복동식 압축기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 핀홈은 그 깊이방향 중심선이 상기 편심슬리브의 회전중심과 일치하지 않도록 형성되는 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 커넥팅로드의 핀걸림홈에는 상기 제2 래칭핀을 탄력 지지하도록 탄성부재가 설치되는 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 편심슬리브와 커넥팅로드 사이에는 자력을 이용하여 압축기의 운전모드에 따라 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하거나 해제하는 슬리브구속유닛이 더 구비되고,

상기 슬리브구속유닛은 상기 편심슬리브에 구비되는 제1 자석과, 상기 제1 자석의 축방향 하측에 공극을 두고 상기 커넥팅로드에 구비되어 상기 제1 자석과의 사이에 발생되는 자력(magnetic force)으로 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하는 제2 자석으로 이루어지는 왕복동식 압축기.
제5항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 전기각(elecric angle)의 1주기 안에 +극과 -극이 적어도 1회 이상씩 나타나도록 형성되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 원주방향을 따라 각각 일정 간격을 두고 적어도 두 개 이상씩이 배열되는 왕복동식 압축기.
제7항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 각각 원주방향을 따라 대향되는 면이 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 왕복동식 압축기.
양방향으로 회전을 하고 그 회전중심과 편심지게 편심부가 구비되는 크랭크축;

상기 크랭크축의 편심부에 편심지게 삽입되는 편심슬리브;

상기 편심슬리브에 삽입되고 그 타단이 실린더에 미끄러지게 삽입되는 피스톤에 결합되는 커넥팅로드; 및

상기 크랭크축의 어느 한 방향 회전시에는 상기 커넥팅로드와 편심슬리브가 서로 구속되고 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브의 사이가 베어링면이 되어 세이빙운전을 하는 반면, 상기 크랭크축의 다른 방향 회전시에는 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브가 서로 구속되고 상기 커넥팅로드와 편심슬리브의 사이가 베어링면이 되어 파워운전을 하도록 하는 래칭수단;을 포함하고,상기 래칭수단은 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브 사이에 설치되는 제1 래칭유닛과, 상기 편심슬리브와 상기 커넥팅로드의 사이에 설치되는 제2 래칭유닛 및 상기 편심슬리브와 커넥팅로드 사이에 자력을 이용하여 압축기의 운전모드에 따라 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하거나 해제하는 슬리브구속유닛을 포함하고,

상기 제2 래칭유닛은 상기 편심슬리브와 커넥팅로드 사이를 기구적으로 걸어 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하도록 제2 래칭핀을 포함하고,

상기 슬리브구속유닛은 상기 편심슬리브에 구비되는 제1 자석과, 상기 제1 자석의 축방향 하측에 공극을 두고 상기 커넥팅로드에 구비되어 상기 제1 자석과의 사이에 발생되는 자력(magnetic force)으로 상기 편심슬리브와 커넥팅로드를 구속하는 제2 자석으로 이루어지는 왕복동식 압축기.