KR19980027426U - 에어컨용 압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에어컨의 개선된 압축기를 개시한다.

종래에는 피스톤의 스트로크가 크랭크축의 회전반경의 두배와 동일하게 구성되었는 바, 동일한 크기의 압축기에서의 냉매용량 변경이 구조적으로 불가능하였다.

본 고안에서는 커넥팅로드를 피스톤에 연결되는 제1로드와, 크랭크축에 연결되는 제2로드 및 제1,2로드간에 양단부가 그들의 타단에 각각 고정되는 인장코일스프링으로 구성하여, 피스톤의 스트로크가 동일크기의 압축기에 비해 인장코일스프링의 탄성변형량만큼 감소하도록 함으로써 압축기의 제반구조의 변경 없이도 냉매량을 간단히 변경할 수 있도록 하였다.

Description

에어컨용 압축기

본 고안은 에어컨(air conditioner)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 그 냉각사이클(cooling cycle)을 구동하는 압축기(compressor)의 커넥팅로드(connecting rod)에 관한 것이다.

냉각사이클을 이용하여 실내를 냉각시키는데 사용되는 에어컨은 압축기에서 고온,고압으로 압축된 냉매가스(冷媒gas)를 응축기(condenser)에서 액화시킨 뒤, 팽창밸브(expansion valve)를 통해 증발기(evaporator)에서 기화시킴으로써 냉매의 기화열에 의해 냉각작용을 수행하는 공기조절장치이다.

이와 같은 에어컨은 사용장소에 따라 요구되는 냉방능력이 달라지게 되는 바, 소비자는 필요 냉방능력에 따라 다양한 용량의 에어컨을 요구하게 되고, 이에 따라 에어컨의 제작시 소비자의 요구에 따라 해당 에어컨의 냉방능력을 적절히 변화시켜 설정하게 된다. 그런데 에어컨은 압축기에 의해 그 냉각사이클이 구동되는 바, 그 냉방능력은 압축기의 용량에 따라 결정되는 것이 일반적이다.

도 1에는 이러한 에어컨용 압축기의 종래의 실린더 구성을 모식적으로 도시하였다. 이것은 엔진(engen:도시하지 않음) 등에 의해 크랭크축(crank shaft:4)이 회전하면, 커넥팅로드(5)에 연결된 피스톤(piston:3)이 점선으로 도시한 하사점으로 하강함으로써 실린더(cylinder:1)의 압축실(1a)에 흡입력이 발생된다. 그러면 실린더헤드(2)의 흡입밸브(suction valve:6)가 피스톤(3)의 이동으로 생긴 흡입력에 의해 개방되고, 이에 따라 냉매가 증발기(도시하지 않음)로부터 실린더(1)내로 흡입된다. 이어서 계속된 크랭크축(4)의 회전에 의해 피스톤(3)이 다시 상승하면 흡입밸브(6)가 닫힘으로써 압축실(1a)내의 냉매가 소정압력으로 압축되고, 이에 따라 실린더헤드(2)의 배출밸브(7)가 열리게 됨으로써 압축된 냉매가 응축기(도시하지 않음)로 배출된다.

그런데 이러한 압축기는 크랭크축(4)의 회전반경(R)에 따른 피스톤(3)의 스트로크(stroke:L')가 2R=L'인 일정한 관계가 성립되어 압축기의 용량변환이 구조적으로 불가능하게 된다. 이로 인해 압축기의 용량을 변화시키기 위해서는 크랭크축(4)의 회전반경(R)과 피스톤(3)의 지름등 압축기의 제반구조 자체를 변경하지 않으면 안되므로 대단히 어렵고 번잡한 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 냉매라인중에 솔레노이드(solenoid)를 구비하여 요구되는 냉방능력에 따라 압축된 냉매의 일부를 증발기측으로 바이패스(bypass) 시킴으로써 냉매량을 조절하고 있기도 하나, 이 경우 시스템의 구조가 상당히 복잡해질 뿐 아니라 고가의 솔레노이드를 구비해야 하는 경제적부담을 야기시킨다.

본 고안의 목적은 상술한 종래의 문제들을 감안하여 크랭크축의 회전반경이나 피스톤의 지름 등을 변경하지 않고서도 냉매용량을 변화시킬 수 있는 에어컨용 압축기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 별도의 냉매 바이패스용 솔레노이드를 구비하지 않고서도 냉매용량을 간단히 변화시킬 수 있는 에어컨용 압축기를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 고안에 의한 에어컨용 압축기는, 흡입밸브 및 배출밸브를 가지는 실린더와, 이 실린더내에서 승강하는 피스톤과, 이 피스톤을 승강시키는 크랭크축과, 이 크랭크축과 피스톤을 연결하는 커넥팅로드를 구비하는 에어컨용 압축기에 있어서, 커넥팅로드가, 피스톤에 일단이 연결되는 제1로드)와, 커넥팅로드에 일단이 연결되는 제2로드와, 제1 및 제2로드의 타단에 양 단부가 각각 고정되는 인장코일스프링을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 한 바람직한 특징에 의하면, 인장코일스프링의 탄성이 피스톤의 하강으로 발생되는 실린더내의 압축실의 흡입력보다 작게 구성된다.

본 고안의 다른 바람직한 특징에 의하면, 피스톤의 스트로크가 크랭크축의 회전반경의 두배에서 인장코일스프링의 탄성변형량을 뺀 값으로 구성된다.

이에 따라 본 고안은, 압축기의 제반 구성을 변경하거나 별도의 솔레노이드를 구비하지 않고서도 압축기의 냉매용량을 간단하게 변경할 수 있게 되므로 에어컨의 제작성향상과 원가절감 등에 큰 효과를 발휘한다.

도 1은 일반적인 압축기의 실린더를 개략적으로 보인 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 압축기의 실린더를 개략적으로 보인 단면도,

도 3은 본 고안의 요부를 발췌하여 도시한 측면도들,

도 4는 본 고안의 작동을 보인 단면도들이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 실린더(cylinder)13 : 피스톤(piston)

14 : 크랭크축(crank shaft) 15 : 커넥팅로드(connecting rod)

16 : (커넥팅로드의) 제1로드 17 : (커넥팅로드의) 제2로드

18 : (커넥팅로드의) 인장코일스프링

19 : 흡입밸브 20 : 배출밸브

L : (피스톤의) 스트로크(stroke)

S : (인장코일스프링의) 탄성변형량

R : (크랭크축의) 탄성변형량

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3에서, 본 고안에 의한 에어컨용 압축기는 실린더(11)의 내부에 피스톤(13)이 이동 가능하게 삽입되어 커넥팅로드(15)를 통해 크랭크축(14)과 연결된다. 크랭크축(14)은 도시하지 않은 엔진 등에 연결되어 구동된다. 실린더헤드(12)에는 증발기(도시하지 않음)로부터의 냉매흡입을 제어하는 흡입밸브(19)와, 압축된 냉매의 응축기(도시하지 않음)로의 배출을 제어하는 배출밸브(20)가 각각 구비된다. 흡입밸브(19)와 배출밸브(20)는 도시하지 않은 탄성수단에 의해 폐쇄방향으로 탄성바이어스(elestic bias) 되어 피스톤(13)의 승강에 의한 실린더(11)의 압축실(11a) 압력에 의해 선택적으로 개폐된다.

한편 본 고안의 특징에 따라 커넥팅로드(15)는 일단이 피스톤(13)에 연결되는 제1로드(16)와, 크랭크축(14)에 일단이 연결되는 제2로드(17) 및 제1로드(16)와 제2로드(17)의 사이에 개재되어 양 단부가 제1 및 제2로드(16)(17)의 타단에 각각 고정되는 인장코일스프링(18)으로 구성된다. 이러한 본 고안 커넥팅로드(15)는 그 전체 길이가 동일용량의 통상의 압축기의 커넥팅로드(도 1의 5)의 길이와 동일하게 구성되고, 인장코일스프링(18)의 탄성은 바람직하기로 피스톤(13)의 하강에 의해 실린더(11)의 압축실(11a)에 발생되는 흡입력 보다 작게 구성된다.

이에 따라 본 고안 압축기의 피스톤(13) 상사점은 통상의 압축기와 동일하나, 하사점은 도 2에 점선으로 도시한 바와 같이 가상으로 도시한 통상의 하사점 보다 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S) 만큼 상승하게 된다. 따라서 압축기의 냉매용량을 결정짓는 피스톤(13)의 스트로크(L)는 크랭크축(14)의 회전반경(R)의 두배에서 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S)을 뺀 값, 즉 L=2R-S로 되는 바, 본 고안 압축기는 동일용량의 통상의 압축기 보다 커넥팅로드(15)의 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S) 만큼 흡입되는 냉매용량이 감소하게 된다.

그러므로 본 고안은 커넥팅로드(15)의 인장코일스프링(18)의 길이(h), 즉 그 탄성변형량(S)을 적절히 조절함에 따라 동일한 용량의 압축기에서 코넥팅로드(15)의 교체만으로도 압축기의 냉매용량을 간단하게 변경할 수 있게 된다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 고안 압축기의 작동을 도 4를 통해 살펴보기로 한다.

도 4에서, (가)는 피스톤(13)이 상사점에 위치한 상태로 압축기가 정지한 상태이다. 이 상태에서 (나)에 도시한 바와 같이 엔진 등에 의해 크랭크축(14)이 구동되어 소정방향으로 회전하면, 커넥팅로드(15)에 의해 피스톤(13)이 하강됨으로써 실린더(11)의 압축실(11a)에 흡입력이 발생된다. 이에 따라 실린더헤드(12)의 흡입밸브(19)가 개방되어 증발기로부터 실린더(11)의 압축실(11a)내로 냉매가 흡입되는데, 이때 커넥팅로드(15)의 인장코일스프링(18)이 압축실(11a)의 흡입력에 의해 도 3의 (나)와 같이 탄성변형되어 피스톤(13)의 하사점이 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S) 만큼 상승하게 된다. 따라서 동일용량의 통상의 압축기에 비해 흡입되는 냉매량이 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S) 만큼 감소하게 되는 것이다.

이어서 크랭크축(14)의 계속된 회전으로 (다)에 도시한 바와 같이 피스톤(13)이 상승하게 되면, 흡입밸브(19)가 닫히고 실린더(11)의 압축실(11a)에 흡입된 냉매가 압축된다. 그러면 압축실(11a)의 압력에 의해 인장코일스프링(18)이 초기상태로 복원됨과 동시에 배출밸브(20)가 개방되어 압축실(11a)내의 압축냉매가 응축기로 배출된다. 따라서 본 고안은 냉매의 흡입량과 토출량이 동일한 용량의 통상의 압축기보다 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S) 만큼 줄어들게 되므로, 과도한 냉방능력이 필요없는 장소에서 커넥팅로드(15)만을 교체함으로써 압축기의 용량을 간단히 변경할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 종래와 같이 실린더의 지름이나 커넥팅로드의 회전반경등 압축기의 제반구조를 변경하지 않고서도 동일크기의 압축기 용량을 간단히 변경할 수 있음은 물론 별도의 냉매량 조절용 솔레노이드를 구비할 필요도 없게 된다. 따라서 본 고안은 종래에 비해 압축기의 제작성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 그 제작원가도 현저히 줄일 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 흡입밸브 및 배출밸브를 가지는 실린더와, 상기 실린더내에서 승강하는 피스톤과, 상기 피스톤을 승강시키는 크랭크축과, 상기 크랭크축과 피스톤을 연결하는 커넥팅로드를 구비하는 에어컨용 압축기에 있어서,

   상기 커넥팅로드(15)가,

   상기 피스톤(13)에 일단이 연결되는 제1로드(16)와,

   상기 커넥팅로드(14)에 일단이 연결되는 제2로드(17)와,

   상기 제1 및 제2로드(16)(17)의 타단에 양 단부가 각각 고정되는 인장코일스프링(18)을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에어컨용 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인장코일스프링(18)의 탄성이 상기 피스톤(13)의 하강으로 발생되는 상기 실린더(11)내의 압축실(11a)의 흡입력보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 에어컨용 압축기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 피스톤(13)의 스트로크(L)가 상기 크랭크축(14)의 회전반경(R)의 두배에서 상기 인장코일스프링(18)의 탄성변형량(S)을 뺀 값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어컨용 압축기.