KR20060008559A - 용량가변 회전압축기 - Google Patents

Abstract

작동 중에 발생하는 미세진동에 의해 걸림핀이 결합홀에서 풀려지지 않도록 한 용량가변 회전압축기를 제공한다. 이 회전압축기는 내용적이 다른 상하부 압축실, 회전축, 회전축에 동일방향으로 편심 설치되는 상하부 편심캠, 상하부 편심캠의 외주면에 최대 편심부가 서로 대향되게 배치되며 그 사이에 슬롯이 형성된 상하부 편심부시, 상하부 편심부시를 선택적으로 최대 편심회전 위치로 전환시키는 걸림핀을 구비한다. 걸림핀에는 체결방향과 반대되는 방향으로 돌출한 걸림턱이 형성되어 있고, 결합홀에는 걸림턱이 걸려지는 걸림홈이 형성되어 있어서 걸림핀이 결합홈에 체결된 상태에서 풀림방향으로 회전하지 않게 되며, 이에 따라 걸림핀에 전달되는 미세진동에 의해 걸림핀이 결합홀에서 풀려지지 않도록 한다.

Description

용량가변 회전압축기{Variable Capacity Rotary Compressor}

도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 편심장치가 회전축에서 분리된 상태를 보인 분해 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 걸림핀과 결합홀을 확대하여 도시한 부분 사시도이다.

도 4는 걸림핀이 결합홀에 체결된 상태를 보인 부분 단면도이다.

도 5는 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이다.

도 6은 도 5에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

도 7은 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이다.

도 8은 도 7에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

21: 회전축 31: 상부 압축실

32: 하부 압축실 40: 편심장치

41: 상부 편심캠 42: 하부 편심캠

51: 상부 편심부시 52: 하부 편심부시

53: 슬롯 80: 걸림핀

81: 머리부 82: 몸통부

83: 걸림턱 90: 결합홀

91: 제 1 결합부 92: 제 2 결합부

93: 걸림홈

본 발명은 회전압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전축에 배치되는 편심장치에 의해 내용적이 다른 두 개의 압축실 중의 어느 하나에서 선택적으로 압축동작이 이루어지도록 구성하여 용량을 가변시킬 수 있도록 한 용량가변 회전압축기에 관한 것이다.

공기조화기와 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 이용하여 주위공간을 냉각시키는 냉각장치는 냉동사이클의 폐회로를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 압축기를 구비한다. 이러한 냉각장치의 냉각능력은 통상적으로 압축기의 압축용량에 따라 정해 지게 되며, 따라서 압축기의 압축용량을 가변시킬 수 있도록 구성하게 되면 주위의 온도와 설정온도 차이에 따라 냉각장치를 최적의 상태에서 운전되도록 하여 주위공간을 효율적으로 냉각시킬 수 있게 되며, 이에 따라 에너지를 절감할 수 있게 된다.

냉각장치에 사용되는 압축기에는 회전압축기와 왕복동 압축기 등이 있는데 본 발명에 적용되는 회전압축기에 대하여 설명하면 다음과 같다.

종래의 회전압축기는 밀폐용기의 내부에 설치된 고정자와 회전자, 회전자를 관통하여 설치된 회전축, 회전축과 일체로 형성된 편심캠, 압축실의 내부에서 편심캠의 외주면에 배치된 롤러를 구비하여서, 회전축이 회전함에 따라 압축실 내부에 배치된 편심캠과 롤러의 편심 회전운동에 의해 압축실 내부로 기체를 흡입하여 압축한 후에 밀폐용기 외부로 토출시키게 된다.

그러나 상기와 같은 구조를 가진 종래의 회전압축기는 일정한 압축용량만을 갖기 때문에 주위의 온도와 설정온도 차이에 따라 압축용량을 조절하지 못하는 단점이 있다.

즉, 주위의 온도가 설정온도보다 매우 높게 되면 주위공간을 신속하게 냉방시키기 위해 압축기가 큰 압축용량으로 작동하는 것이 필요하고, 주위의 온도와 설정온도의 차이가 크지 않으면 에너지 절감을 위해 작은 압축용량으로 운전하는 것이 필요하게 되지만, 종래의 회전압축기는 주위의 온도와 설정온도 차이와는 상관없이 동일한 압축용량으로만 운전되기 때문에 주위 공간의 온도변화에 따라 신속하고 적절하게 대응하지 못하게 됨과 동시에, 에너지를 낭비하게 되는 단점을 야기시 키게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축에 배치되는 편심장치에 의해 내용적이 다른 두 개의 압축실 중의 어느 하나에서 선택적으로 압축동작이 이루어지도록 하여 용량을 가변시킬 수 있는 회전압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 목적은 걸림핀이 회전축의 체결홀에 견고하게 결합되도록 한 용량가변 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는,

서로 다른 내용적으로 구획된 상부 및 하부 압축실과, 상기 상부 및 하부 압축실을 관통하는 회전축과, 상기 회전축에 편심 설치되어 상기 각 압축실의 내부에 배치되는 상부 및 하부 편심캠과, 각각 상기 상부 및 하부 편심캠의 외주면에 배치되는 상부 및 하부 편심부시와, 상기 상부 편심부시와 하부 편심부시 사이에 마련된 슬롯과, 상기 회전축에 형성된 결합홀과, 상기 결합홀에 결합되어 상기 회전축의 회전방향에 따라 상기 슬롯의 양단 중의 어느 하나에 걸려지는 걸림핀과, 상기 걸림핀이 상기 결합홀에 체결된 상태에서 풀려지지 않도록 제한하는 풀림 방지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 풀림 방지수단은 상기 걸림핀에서 체결방향과 반대되는 방향으로 돌출하여 형성된 걸림턱과, 풀림방향에서 상기 걸림턱이 걸려지도록 상기 결합홀에 형 성된 걸림홈으로 구성되어 상기 걸림핀이 상기 결합홈에 체결된 상태에서 풀림방향으로 회전하지 않도록 한다.

상기 걸림핀은 상기 걸림턱이 형성된 머리부와 상기 머리부의 직경보다 작은 직경을 가진 몸통부로 이루어지고, 상기 결합홀은 상기 몸통부에 대응하는 제 1 결합부와 상기 머리부에 대응하며 상기 걸림홈이 형성된 제 2 결합부로 이루어진다.

또한, 상기 머리부의 길이는 상기 제 2 결합부의 길이보다 더 크게 형성되어 상기 걸림핀이 상기 결합홀에 체결된 상태에서 상기 머리부가 상기 제 2 결합부로부터 돌출되며, 상기 걸림턱은 상기 제 2 결합부의 길이에 대응하는 길이로 상기 머리부의 내측단으로부터 연장하여 형성된다.

바람직하게, 상기 머리부의 원주면은 상기 머리부의 내측단에서 외측단을 향해 직경이 커지는 테이퍼면을 형성하고, 이에 대응하는 상기 제 2 결합부의 원주면도 상기 머리부와 동일하게 외측을 향해 직경이 커지는 테이퍼면을 형성하여 이루어진다.

바람직하게, 상기 머리부와 제 2 결합부의 테이퍼 각도는 대략 2도에서 5도의 범위로 되도록 한다.

또한, 상기 제 1 결합부와 상기 몸통부에는 나사산이 형성되어 있어서, 상기 걸림핀은 상기 몸통부가 상기 제 1 결합부에 나사 결합되고 상기 머리부의 걸림턱이 상기 제 2 결합부의 걸림홈에 걸려져서 상기 결합홀에 고정되도록 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 밀폐용기(10)의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동부(20)와, 상기 구동부(20)의 회전력에 의해 기체를 압축하는 압축부(30)를 구비한다. 구동부(20)는 밀폐용기(10)의 내부에 설치되는 원통형의 고정자(22)와, 상기 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자(23)와, 상기 회전자(23)의 중심부로부터 연장하도록 설치되어 회전자(23)와 함께 정회전(제 1 회전방향) 또는 역회전(제 2 회전방향)하게 되는 회전축(21)으로 구성된다.

압축부(30)는 상부와 하부에 각각 내용적이 다른 원통형의 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)이 마련되어 있는 하우징(33)과, 상기 하우징(33)의 상단과 하단에 배치되어 회전축(21)을 회전 가능하게 지지하는 상부 플랜지(35) 및 하부 플랜지(36)와, 상기 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32) 사이에 배치되어 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)이 서로 구획되도록 하는 중간판(34)을 포함한다.

상부 압축실(31)의 높이는 하부 압축실(32)의 높이보다 더 크게 형성되어서 상부 압축실(31)의 내용적이 하부 압축실(32)의 내용적보다 더 크게 되며, 이에 따라 상부 압축실(31)에서는 하부 압축실(32)에 비해 더 많은 유량의 기체를 압축할 수 있게 됨으로써 본 발명에 따른 회전 압축기가 가변용량을 갖게 된다.

물론, 하부 압축실(32)의 높이를 상부 압축실(31)의 높이보다 더 크게 하면 하부 압축실(32)의 내용적이 상부 압축실(31)의 내용적보다 더 크게 되어 하부 압축실(32)에서 더 많은 유량의 기체를 압축할 수 있게 된다.

상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)의 내부에는 회전축(21)의 회전방향에 따라 상부 압축실(31)과 하부 압축실(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.

또한, 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)에는 상기 편심장치(40)의 외주면에 회전 가능하게 배치되는 상부 롤러(37)와 하부 롤러(38)가 설치되고, 하우징(33)에는 각각 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)과 연통하도록 배치된 상하부 흡입구(63)(64)와 상하부 토출구(65)(66)(도 5 및 도 7 참조)가 형성되어 있다.

상부 흡입구(63)와 상부 토출구(65) 사이에는 상부 베인(61)이 지지스프링(61a)에 의해 상부 롤러(37)와 밀착된 상태로 반경방향으로 배치되어 있으며(도 5 참조), 하부 흡입구(64)와 하부 토출구(66) 사이에는 하부 베인(62)이 지지스프링(62a)에 의해 하부 롤러(38)와 밀착된 상태로 반경방향으로 배치되어 있다(도 7 참조).

또한, 액냉매를 분리하여 가스냉매만 압축기로 유입되도록 하는 어큐뮬레이터(69)의 출구관(69a)에는 하우징(33)에 형성된 상부 및 하부 흡입구(63)(64) 중에서 압축동작이 이루어지는 흡입구 측으로만 가스냉매가 공급되도록 각 흡입유로(67)(68)를 선택적으로 개폐시키는 유로 전환장치(70)가 설치된다. 상기 유로 전환장치(70)의 내부에는 상부 흡입구(63)와 연결된 흡입유로(67)와 하부 흡입구(64)와 연결된 흡입유로(68)의 압력차에 의해 이 흡입유로(67)(68)들 중에서 어느 하나만을 개방하여 냉매가스가 공급되도록 하는 밸브장치(71)가 좌우이동 가능하게 배치 되어 있다.

다음에는 본 발명의 특징적인 구성을 이루는 회전축과 편심장치의 구조를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 편심장치가 회전축에서 분리된 상태를 보인 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 걸림핀과 결합홀을 확대하여 도시한 부분 사시도이며, 도 4는 걸림핀이 결합홀에 체결된 상태를 보인 부분 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 편심장치(40)는 회전축(21)에서 각각 상부 압축실(31)과 하부 압축실(32)에 대응하는 위치에 마련된 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42), 각각 상기 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42)의 외주면에 배치되는 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52), 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42) 사이에 설치되는 걸림핀(80), 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52) 사이에 일정길이로 마련되어 회전축(21)이 정방향 또는 역방향으로 회전함에 따라 상기 걸림핀(80)이 걸려져서 클러칭 동작을 하게 되는 슬롯(53)을 구비하여 이루어진다.

상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42)은 회전축(21)의 외주면으로부터 횡방향으로 일체로 돌출하여 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 편심된 상태로 수직하게 배치된다. 또한, 상부 및 하부 편심캠(41)(42)은 회전축(21)으로부터 최대로 돌출한 상부 및 하부 편심캠(41)(42)의 각 최대 편심부와 회전축(21)으로부터 최소로 돌출한 상부 및 하부 편심캠(41)(42)의 각 최소 편심부를 연결하는 상부 편심선(L1-L1)과 하부 편심선(L2-L2)이 서로 일치되도록 배치된다.

여기서, 상부 편심캠(41)의 종방향의 길이는 상부 압축실(31)의 높이와 동일 하게 형성되며, 하부 편심캠(42)의 종방향의 길이는 하부 압축실(32)의 높이와 동일하게 형성된다.

걸림핀(80)은 조임 또는 풀림 홈이 형성된 머리부(81)와, 상기 머리부(81)로부터 일정길이 연장하여 형성된 몸통부(82)로 이루어져서, 상부 편심캠(41)과 하부 편심캠(42) 사이의 회전축(21)에서 상기 편심선(L1-L1)(L2-L2)들과 대략 90도 각도를 이루도록 하는 위치에 형성된 결합홀(90)에 결합됨으로써 회전축(21)에 체결된다. 상기 걸림핀(80)이 회전축(21)의 결합홀(90)에 결합되는 상세 구조에 대해서는 도 3과 도 4를 참조하여 후술한다.

상부 편심캠(41)에 대응하는 종방향의 길이를 가진 상부 편심부시(51)와, 하부 편심캠(42)에 대응하는 종방향의 길이를 가진 하부 편심부시(52)는 그들 사이를 연결하는 연결부(54)에 의해 일체로 형성되며, 걸림핀(80)의 머리부(81)의 직경보다 약간 큰 폭을 가진 상기 슬롯(53)은 연결부(54)에 원주방향으로 형성된다.

따라서, 연결부(54)에 의해 일체로 연결되어 형성된 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)를 회전축(21)에 끼우고 슬롯(53)을 통해 걸림핀(80)을 회전축(21)의 결합홀(90)에 체결하면 걸림핀(80)이 슬롯(53)에 끼워진 상태로 회전축(21)에 설치되게 된다.

이러한 상태에서 회전축(21)이 정회전 또는 역회전하게 될 때 걸림핀(80)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)과 제 2 단(53b) 중의 어느 하나에 걸리기 전까지는 상부 및 하부 편심부시(51)(52)는 회전하지 않게 되며, 걸림핀(90)이 제 1 단(53a) 또는 제 2 단(53b)에 걸리게 되면 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52)가 회전축(21) 과 함께 정회전 또는 역회전하게 된다.

한편, 상부 편심부시(51)의 최대 편심부와 최소 편심부를 연결하는 편심선(L3-L3)과 슬롯(53)의 제 1 단(53a)과 연결부(54)의 중심을 잇는 선 사이의 각도는 대략 90도를 이루도록 형성되고, 하부 편심부시(52)의 최대 편심부와 최소 편심부를 연결하는 편심선(L4-L4)과 슬롯(53)의 제 2 단(53b)과 연결부(54)의 중심을 잇는 선 사이의 각도도 마찬가지로 대략 90도를 이루도록 형성된다.

또한, 상부 편심부시(51)의 편심선(L3-L3)과 하부 편심부시(52)의 편심선(L4-L4)은 서로 동일 평면상에 위치하되 상부 편심부시(51)의 최대 편심부와 하부 편심부시(52)의 최대 편심부는 서로 반대측을 향하도록 편심 배치되며, 연결부(54)에 원주방향을 따라 형성된 슬롯(53)의 제 1 단(53a)과 제 2 단(53b)을 연결하는 선도 180도의 각도를 이루도록 형성된다.

상기와 같은 배치구조에 의해 걸림핀(80)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려져서 상부 편심부시(51)가 회전축(21)과 함께 제 1 회전방향으로 회전(물론, 하부 편심부시도 함께 회전하게 됨)하게 되는 각위치에서 상부 편심부시(51)는 상부 편심캠(41)의 최대 편심부와 상부 편심부시(51)의 최대 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축(21)과 최대로 편심된 상태로 정회전하게 되는 반면에(도 5 참조), 하부 편심부시(52)는 하부 편심캠(42)의 최대 편심부와 하부 편심부시(52)의 최소 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축(21)과 동심을 이룬 상태로 정회전하게 된다(도 6 참조).

상기와 반대로, 걸림핀(80)이 슬롯(53)의 제 2 단(53b)에 걸려져서 하부 편 심부시(52)가 회전축(21)과 함께 제 2 회전방향으로 회전하게 되는 각위치에서 하부 편심부시(52)는 하부 편심캠(42)의 최대 편심부와 하부 편심부시(52)의 최대 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축(21)과 최대로 편심된 상태로 역회전하게 되는 반면에(도 7 참조), 상부 편심부시(51)는 상부 편심캠(41)의 최대 편심부와 상부 편심부시(51)의 최소 편심부가 서로 맞닿게 되어 회전축과 동심을 이룬 상태로 역회전하게 된다(도 8 참조).

한편, 걸림핀(80)은 회전축(21)의 결합홀(90)에 견고하게 체결되어 풀어지지 않게 되는 구조를 갖게 되는데, 다음에는 도 3과 도 4를 참조하여 걸림핀(80)이 결합홀(90)에 체결되는 구조에 대해서 설명하고자 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 결합홀(90)은 결합홀(90)의 내측부분에 위치하며 일정피치의 나사산이 형성된 제 1 결합부(91)와, 결합홀(90)의 입구부분에 위치하며 제 1 결합부(91)의 직경보다 더 큰 직경으로 형성되되 나사산이 형성되어 있지 않은 제 2 결합부(92)로 이루어진다.

제 2 결합부(92)는 내측에서 입구를 향해 일정한 각도(θ)(도 4 참조)로 직경이 커지도록 형성되어 원주면이 테이퍼면을 형성하게 되며, 원주면의 일측에는 종방향을 따라 연장한 걸림홈(93)이 형성되어 있다. 상기 걸림홈(93)은 제 2 결합부(92)의 원주면으로부터 컷팅되어 형성된다.

상기와 같이 구성된 결합홀(90)에 끼워지는 걸림핀(80)은 결합홀(90)의 제 2 결합부(92)에 대응하는 형상을 가진 머리부(81)와, 결합홀(90)의 제 1 결합부(91)와 동일한 직경으로 상기 머리부(81)로부터 연장하며 제 1 결합부(91)에 대응하는 나사산이 형성되어 있는 몸통부(82)로 이루어진다.

즉, 걸림핀(80)의 머리부(81)는 몸통부(82)와 맞닿은 내측으로부터 외측을 향해 직경이 일정한 각도(θ)로 커지도록 형성되어 원주면이 테이퍼면을 형성하게 되며, 머리부(81)의 원주면의 일측에는 제 2 결합부(92)의 걸림홈(93)에 걸려지게 되는 걸림턱(83)이 형성되어 있는 구조를 가진다.

이러한 머리부(81)의 길이는 제 2 결합부(92)의 길이보다 더 커서 걸림핀(80)이 결합홀(90)에 체결된 상태에서 머리부(81)가 제 2 결합부(92)로부터 돌출되게 되어 슬롯(53)의 내부에서 클러칭 동작을 할 수 있게 된다(도 4 참조).

또한, 상기와 같은 머리부(81)에 형성된 걸림턱(83)은 걸림핀(80)이 결합홀(90)에 체결되는 체결방향(도 3의 화살표 방향)과 반대방향(또는 풀림방향)으로 돌출하며, 그 길이는 제 2 결합부(92)에 축방향으로 형성된 걸림홈(93)의 길이에 대응하는 크기를 가진다.

상기와 같은 걸림핀(80)과 결합홀(90)의 구조에 의해 걸림핀(80)을 결합홀(90)에 끼워서 머리부(81)를 큰 회전력으로 돌리게 되면 도 4에 도시된 바와 같이, 머리부(81)가 결합홀(90)의 제 2 결합부(92)를 따라 강제 회전하게 되면서 몸통부(82)가 결합홀(90)의 제 1 결합부(91)에 나사 결합됨과 동시에 걸림턱(83)이 걸림홈(93)에 걸려져서 걸림핀(80)이 결합홀(90)에 체결되게 된다.

이렇게 걸림턱(83)이 걸림홈(93)에 결려져서 체결된 상태에서는 편심장치(40)의 작동에 따라 발생하는 미세 진동이나 충격이 걸림핀(80)에 전달되게 되어도 걸림핀(80)이 결합홀(90)에서 풀림방향으로 회전하는 것이 억제되어서 견고한 체결 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 걸림핀(80)에 형성된 걸림턱(83)과 결합홀(90)에 형성된 걸림홈(93)은 걸림핀(80)이 결합홀(90)에 체결된 상태에서 풀림방향으로 회전하지 않도록 하는 풀림 방지수단으로 기능하게 된다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 상기와 같이 구성된 편심장치에 의해 상부 압축실 또는 하부 압축실에서 선택적으로 냉매가스가 압축되는 동작에 대해 설명하고자 한다.

도 5는 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이고, 도 6은 도 5에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 1 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 회전축(21)이 제 1 회전방향(도 5에서는 반시계방향)으로 회전하여 회전축(21)에서 돌출한 걸림핀(80)이 상부 편심부시(51)와 하부 편심부시(52) 사이에 형성된 슬롯(53)에 끼워진 상태로 일정각도 회동하게 되면 걸림핀(80)(더 정확하게는 걸림핀(80)의 머리부(81))이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려져서 상부 편심부시(51)가 회전축(21)과 함께 회전하게 된다.

걸림핀(80)이 슬롯(53)의 제 1 단(53a)에 걸려진 상태에서는 전술한 바와 같이, 상부 편심캠(41)의 최대 편심부가 상부 편심부시(51)의 최대 편심부와 맞닿게 되어 상부 편심부시(51)가 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 최대 편심위치로 전환된 상태에서 회전하게 되며, 이에 따라 상부 롤러(37)가 상부 압축실(31)을 형성 하는 하우징(33)의 내주면과 접촉한 상태로 회전하게 되면서 압축동작을 수행하게 된다.

이와 동시에, 도 6에 도시된 바와 같이 하부 편심캠(42)의 최대 편심부는 하부 편심부시(52)의 최소 편심부에 맞닿게 되어 하부 편심부시(52)가 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 동심을 이루는 위치로 전환된 상태에서 회전하게 되며, 이에 따라 하부 롤러(38)가 하부 압축실(32)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 일정간격으로 이격된 채로 회전하게 되면서 압축동작이 이루어지지 않게 된다.

따라서 회전축(21)이 제 1 회전방향으로 회전하게 되면 상대적으로 내용적이 큰 상부 압축실(31)에서는 상부 롤러(37)에 의해 상부 흡입구(63)로 유입된 냉매가스가 압축되어 상부 토출구(65)를 통해 배출되게 되고, 상대적으로 내용적이 작은 하부 압축실(32)에서는 압축동작이 이루어지지 않게 되어서, 회전 압축기는 압축용량이 큰 상태로 가변되어 작동하게 되는 것이다.

도 7은 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 하부 압축실에서 압축작용이 이루어지는 것을 보인 도면이고, 도 8은 도 7에 대응하는 도면으로서, 회전축이 제 2 회전방향으로 회전하여 본 발명에 따른 편심장치에 의해 상부 압축실에서 압축작용이 이루어지지 않는 것을 보인 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 회전축(21)이 제 2 회전방향(도 7에서는 시계방향)으로 회전하게 되면 도 5와 도 6에서와 같이 상부 압축실(31)에서만 압축작용이 이루어지는 동작과 반대로 동작하게 되어 하부 압축실(32)에서만 압축작용이 이루어지게 된다.

즉, 회전축(21)의 제 2 회전방향으로의 회전에 의해 회전축(21)에서 돌출한 걸림핀(80)이 슬롯(53)의 제 2 단(53b)에 걸려지게 되어서 하부 편심부시(52)와 상부 편심부시(51)가 회전축(21)에 의해 제 2 회전방향으로 회전하게 된다.

이러한 전환동작에 의해 하부 편심캠(42)의 최대 편심부가 하부 편심부시(52)의 최대 편심부와 맞닿게 되어 하부 편심부시(52)가 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 최대로 편심된 상태로 전환되어 회전하게 되고, 이에 따라 하부 롤러(38)가 하부 압축실(32)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 접촉한 상태로 회전하게 되면서 압축동작을 수행하게 된다.

이와 동시에, 도 8에 도시된 바와 같이 상부 편심캠(41)의 최대 편심부는 상부 편심부시(51)의 최소 편심부와 맞닿게 되어 상부 편심부시(51)는 회전축(21)의 중심선(C1-C1)에 대해 동심을 이루는 상태로 전환되어 회전하게 되며, 이에 따라 상부 롤러(37)가 상부 압축실(31)을 형성하는 하우징(33)의 내주면과 일정간격으로 이격된 채로 회전하게 되면서 압축동작이 이루어지지 않게 된다.

따라서 상대적으로 내용적이 작은 하부 압축실(32)에서는 하부 롤러(38)에 의해 하부 흡입구(64)로 유입된 냉매가스가 압축되어 하부 토출구(66)를 통해 배출되게 되고, 상대적으로 내용적이 큰 상부 압축실(31)에서는 압축동작이 이루어지지 않게 되어서, 회전 압축기는 압축용량이 작은 상태로 가변되어 작동하게 되는 것이다.

상기와 같이 회전축(21)과 상하부 편심부시(51)(52), 그리고 상하부 롤러(37)(38)의 회전동작에 의해 결합홀(90)에 체결된 걸림핀(80)에 지속적으로 미세한 진동이 전달됨과 동시에, 걸림핀(80)이 슬롯(53)의 양단(53a)(53b)에 반복적으로 부딪히게 되어 걸림핀(80)이 결합홀(90)로부터 풀려질 수도 있지만, 걸림핀(80)의 머리부(81)에서 풀림방향으로 돌출하여 형성된 걸림턱(83)이 결합홀(90)의 제 2 결합부(92)에 형성된 걸림홈(93)에 걸려져 있기 때문에 걸림핀(80)이 결합홀(90)에서 풀려지지 않고 체결된 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량가변 회전압축기는 서로 다른 내용적을 가진 상부 압축실과 하부 압축실에서 정방향 또는 역방향으로 회전하는 편심장치에 의해 압축용량을 가변시킬 수 있는 구조로 이루어져서 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 용량가변 압축기는 클러치 기능을 하는 걸림핀이 회전축에 마련된 결합홀에 견고하게 결합되는 구조로 이루어져서 걸림핀에 미세 진동이 나 충격이 전달되어도 걸림핀이 결합홀에서 풀려지는 현상이 발생하지 않게 되며, 이에 따라 편심장치가 원활하게 작동하는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

1. 서로 다른 내용적으로 구획된 상부 및 하부 압축실과, 상기 상부 및 하부 압축실을 관통하는 회전축과, 상기 회전축에 편심 설치되어 상기 각 압축실의 내부에 배치되는 상부 및 하부 편심캠과, 각각 상기 상부 및 하부 편심캠의 외주면에 배치되는 상부 및 하부 편심부시와, 상기 상부 편심부시와 하부 편심부시 사이에 마련된 슬롯과, 상기 회전축에 형성된 결합홀과, 상기 결합홀에 결합되어 상기 회전축의 회전방향에 따라 상기 슬롯의 양단 중의 어느 하나에 걸려지는 걸림핀과, 상기 걸림핀이 상기 결합홀에 체결된 상태에서 풀려지지 않도록 제한하는 풀림 방지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 풀림 방지수단은 상기 걸림핀에서 체결방향과 반대되는 방향으로 돌출하여 형성된 걸림턱과, 풀림방향에서 상기 걸림턱이 걸려지도록 상기 결합홀에 형성된 걸림홈으로 구성되어 상기 걸림핀이 상기 결합홈에 체결된 상태에서 풀림방향으로 회전하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 걸림핀은 상기 걸림턱이 형성된 머리부와 상기 머리부의 직경보다 작은 직경을 가진 몸통부로 이루어지고, 상기 결합홀은 상기 몸통부에 대응하는 제 1 결합부와 상기 머리부에 대응하며 상기 걸림홈이 형성된 제 2 결 합부로 이루어진 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 머리부의 길이는 상기 제 2 결합부의 길이보다 더 크게 형성되어 상기 걸림핀이 상기 결합홀에 체결된 상태에서 상기 머리부가 상기 제 2 결합부로부터 돌출되며, 상기 걸림턱은 상기 제 2 결합부의 길이에 대응하는 길이로 상기 머리부의 내측단으로부터 연장하여 형성된 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 머리부의 원주면은 상기 머리부의 내측단에서 외측단을 향해 직경이 커지는 테이퍼면을 형성하고, 이에 대응하는 상기 제 2 결합부의 원주면도 상기 머리부와 동일하게 외측을 향해 직경이 커지는 테이퍼면을 형성하는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 머리부와 제 2 결합부의 테이퍼 각도는 대략 2도에서 5도의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 결합부와 상기 몸통부에는 나사산이 형성되어 있어서, 상기 걸림핀은 상기 몸통부가 상기 제 1 결합부에 나사 결합되고 상기 머리부의 걸림턱이 상기 제 2 결합부의 걸림홈에 걸려져서 상기 결합홀에 고정되는 것을 특징으로 하는 용량가변 회전압축기.

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