KR20100005569A

KR20100005569A - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR20100005569A
Application number: KR1020080065658A
Authority: KR
Inventors: 박경준; 김영환; 하승형
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-15
Also published as: KR101441926B1

Abstract

본 발명에 의한 왕복동식 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 왕복동식 압축기는, 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.

이중용량, 왕복운동, 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 걸림단(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 있었다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양방향으로 회전을 하는 크랭크축에 편심부가 형성되고, 상기 편심부에 편심슬리브가 편심지게 삽입되며, 상기 편심슬리브에 커넥팅로드가 삽입되고, 상기 커넥팅로드에 피스톤이 결합되어 실린더에서 왕복운동을 하는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 편심슬리브와 커넥팅로드의 사이에는 자석들이 서로 대응되게 설치되어 상기 크랭크축이 어느 한 방향으로 회전을 할 때 상기 자석들 사이의 자력(magnetism)에 의해 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브는 상호 미끄럼운동을 하는 반면 상기 편심슬리브와 커넥팅로드는 서로 구속되어 함께 회전되도록 하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

또, 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; 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브 사이에 설치되고 상기 크랭크축의 어느 한 방향 회전시에는 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브가 서로 구속되어 파워운전을 하도록 하는 래칭유닛; 및 상기 편심슬리브와 상기 커넥팅로드의 사이에 설치되고 상기 크랭크축의 다른 방향 회전시에는 상기 커넥팅로드와 편심슬리브가 서로 구속되어 세이빙운전을 하는 슬리브구속유닛;을 포함하고, 상기 슬리브구속유닛은 자력(magnetic force)을 이용하여 작동하는 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.

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 압축기구부로 구성된다.

상기 구동모터(1)는 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터 또는 인버터 모터로서 상기 밀폐용기의 내부에 프레임으로 지지되어 탄력 설치되는 고정자(S)와, 상기 고정자(S)의 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 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 래칭유닛(50)과, 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30) 사이에 설치되어 압축기의 운전모드에 따라 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)를 구속하거나 해제하는 슬리브구속유닛(60) 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 도 6에서와 같이 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. 그리고 상기 편심슬리브(20)의 외주면 또는 외주면측 상부 모서리에는 후술할 제1 자석(61)이 고정 설치된다.

상기 축구멍(21)은 그 중심이 편심슬리브(20)의 중심에서 일정한 편심량(ε)을 가지도록 형성된다. 또, 상기 축구멍(21)의 주변에는 후술할 핀스토퍼(53)가 고정될 수 있도록 체결홈(22)이 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 내주면 또는 내주면측 상부 모서리에는 후술할 제2 자석(62)이 고정 설치된다.

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 래칭핀(51)과, 상기 래칭핀(51)을 항상 인출되는 방향으로 탄력 지지하는 핀스프링(52)과, 상기 편심슬리브(20)에 체결되고 상기 래칭핀(51)이 걸려 상기 크랭크축(10)과 편심슬리브(20) 사이가 구속되거나 해제되도록 하는 핀스토퍼(53)으로 이루어진다.

도 7에서와 같이, 상기 래칭핀(51)은 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 구비된 핀구멍(12)과 핀홈(13)을 관통하여 결합되도록 봉 형상으로 형성되고, 그 중간에 링모양으로 확장되어 상기 편심부(11)의 핀구멍에 걸리도록 확장부(51a)가 형성된다.

상기 핀스프링(52)은 압축코일스프링으로 형성되어 상기 래칭핀(51)이 항상 인출되는 방향으로 지지될 수 있도록 그 일단은 상기 래칭핀(51)의 확장부(51a)에 지지되는 반면 그 타단은 상기 핀홈(13) 주변의 내주면에 지지된다.

또, 상기 핀스프링(52)은 상기 래칭핀(51)이 상기 편심부(11)의 안쪽에 위치하였다가 원심력에 의해 인출될 수 있도록 지지할 수도 있다. 상기 핀스프링(52)은 전술한 바와 같이 압축코일스프링 외에 상기 래칭핀(51)에 탄성력을 가세할 수 있는 재질이나 형상이면 족하다.

상기 핀스토퍼(53)의 양단에는 각각 상기 편심슬리브(20)의 체결홈(22)에 대응되도록 복수의 관통공(55)이 형성된다. 상기 관통공(55)은 핀스토퍼(53)의 양측에 동일한 크기와 동일한 개수로 형성될 수도 있으나, 도 5 및 도 8에서와 같이 상기 래칭핀(51)이 걸리는 걸림단(56) 쪽에 보다 많은 하중이 부가되므로 가급적 걸 림단(56) 쪽의 관통공 개수를 더 많게 하거나 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)은 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)가 상기 피스톤(40)에서 가장 크게 편심지는 위치, 즉 상기 크랭크축(10)의 중심과 편심부(11)의 중심을 잇는 가상선과 일직선상에서 상기 래칭핀(51)이 걸리도록 배치되는 것이 상기 편심슬리브(20)의 편심량을 최대로 하는데 바람직하다.

또, 상기 핀스토퍼(53)는 상기 래칭핀(51)이 파워운전시에는 걸림단(56)에 걸리는 반면 세이빙운전시에는 상기 걸림단(56)의 반대단 내주면을 미끄러져 통과할 수 있도록 도 8에서와 같이 그 핀스토퍼(53)의 내주면 전체가 2개 이상(도면에선, 3개) 복수의 원으로 조합된 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 도 9에서와 같이 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 래칭핀(51)을 운전모드에 따라 선택적으로 구속할 수 있어 바람직하다. 또, 이 경우, 상기 핀스토퍼(53)는 상기 래칭핀(51)이 걸리는 걸림단에만 체결할 수 있으므로 상기 래칭핀(51)이 걸에 걸릴 때 그 하중을 충분히 견딜 수 있도록 볼트의 개수와 크기를 고려하여야 한다.

상기 슬리브구속유닛(60)은 상기 편심슬리브(20)에 결합되는 제1 자석들(61)과, 상기 제1 자석들(61)의 외주면과 공극(t)을 두고 상기 커넥팅로드(30)의 축연결부(31)에 결합되는 제2 자석들(62)로 이루어진다.

상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 도 10에서와 같이 전기각(elecric angle)의 1주기 안에 +극과 -극이 적어도 1회 이상씩 나타나도록 형성되는 것이 바 람직하고, 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, 도 5 및 도 11에서와 같이 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 각각 그 내주면과 외주면이 서로 다른 극성으로 형성되어 폐루프를 이루도록 배열되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 그 원호각이 동일하게 형성되고, 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)은 각각 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 번갈아 배치되도록 배열되는 것이 상기 크랭크축이 시계방향으로 회전을 할 때, 즉 세이빙운전을 할 때 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)이 서로 다른 극성을 찾아가면서 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)가 서로 구속되는 위치를 정확하게 잡는데 바람직하다.

그리고, 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62)이 서로 대향되는 면, 즉 상기 제1 자석들(61)의 외주면과 상기 제2 자석들(62)의 내주면은 상기 래칭핀(51)이 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)과 접촉되는 시점에서 그 양쪽 자석들의 중심이 서로 일치하면서 서로 다른 극성을 가지도록 배열되는 것이 마그네트 토오크를 가장 크게 할 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고 상기 제1 자석들(61)과 제2 자석들(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 자석 들(61)과 제2 자석들(62)의 마그네트 토오크(Magnet Torque)가 적정량 이상이 될 수 있어야 한다. 예를 들어, 적어도 0.25(kgf/cm)이 되는 것이 바람직하다.

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 12 및 도 13에서와 같이, 압축기가 파워운전을 하는 경우에는 상기 크랭크축(10)이 반시계방향으로 역회전을 하게 되고, 상기 크랭크축(10)의 편심부(11)에 구비된 래칭핀(51)이 상기 핀스프링(52)에 지지되어 반경방향으로 돌출되며, 이 래칭핀(51)이 상기 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)에 걸리게 된다. 이때, 상기 래칭핀(51)이 상기 핀스토퍼(53)의 걸림단(56)에 걸려 상기 크랭크축(10)과 편심슬리브(20)가 일체로 묶여 강제로 회전을 하게 됨에 따라 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)는 제1 자석들(61)과 제2 자석들(62) 사이의 자력을 이기고 서로 미끄럼운동을 하게 된다. 이에 따라 상기 크랭크축(10)과 편심슬리브(20)가 최대 편심량으로 함께 회전을 하게 되어 상기 피스톤(40)은 상기 편심부의 편심량(E)과 편심슬리브의 편심량(ε)을 합한 총 편심량(E + ε)의 두 배(L1) 만큼 왕복운동을 하면 서 압축기는 최대냉동능력이 발생하게 된다.

반면, 도 14 및 도 15에서와 같이, 압축기가 세이빙운전을 하는 경우에는 상기 크랭크축(10)이 시계방향으로 정회전을 하게 되어 상기 래칭핀(51)이 핀스프링(52)에 의해 돌출되더라도 그 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)과 상기 커넥팅로드(30)에 설치된 제2 자석들(62) 사이에 자력이 발생되어 그 자력에 의해 상기 편심슬리브(20)와 커넥팅로드(30)가 일체로 묶여 함께 회전을 하게 된다. 이에 따라 상기 피스톤(40)은 상기 편심부(11)의 편심량(E)의 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 압축기의 요부를 보인 분해사시도,

도 7은 도 4에 따른 래칭유닛의 래칭핀을 보인 사시도,

도 8은 도 4에 따른 핀스토퍼 형상을 보인 평면도,

도 9는 도 4에 따른 핀스토퍼에 대한 다른 실시예를 보인 평면도,

도 10은 도 4에 따른 슬리브구속유닛에서 제1 자석과 제2 자석의 자기회로를 분석한 결과표,

도 11은 도 4에 따른 슬리브구속유닛에서 제1 자석과 제2 자석의 배치에 따른 자기회로를 보인 개략도,

도 12 및 도 13은 도 4에 따른 파워운전시 행정거리 변화를 보인 평면도,

도 14 및 도 15는 도 4에 따른 세이빙운전시 행정거리 변화를 보인 평면도,

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 회전축 11 : 편심부

12 : 핀구멍 13 : 핀홈

20 : 편심슬리브 21 : 축구멍

30 : 커넥팅로드 31 : 축연결부

32 : 피스톤연결부 40 : 피스톤

50 : 래칭유닛 51 : 래칭핀

52 : 핀스프링 53 : 핀스토퍼

55 : 관통공 56 : 걸림단

60 : 슬리브구속유닛 61 : 제1 자석

62 : 제2 자석 C : 실린더

E : 편심부의 편심량 ε : 편심슬리브의 편심량

L1 : 파워운전시 피스톤의 행정거리 L2 : 세이빙운전시 피스톤의 행정거리

t : 제1 자석과 제2 자석 사이의 공극

Claims

양방향으로 회전을 하는 크랭크축에 편심부가 형성되고, 상기 편심부에 편심슬리브가 편심지게 삽입되며, 상기 편심슬리브에 커넥팅로드가 삽입되고, 상기 커넥팅로드에 피스톤이 결합되어 실린더에서 왕복운동을 하는 왕복동식 압축기에 있어서,

상기 편심슬리브와 커넥팅로드의 사이에는 자석들이 서로 대응되게 설치되어 상기 크랭크축이 어느 한 방향으로 회전을 할 때 상기 자석들 사이의 자력(magnetism)에 의해 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브는 상호 미끄럼운동을 하는 반면 상기 편심슬리브와 커넥팅로드는 서로 구속되어 함께 회전되도록 하는 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 편심부와 편심슬리브는 미끄럼운동을 하는 반면 상기 편심슬리브와 커넥팅로드가 서로 구속되도록 하는 방향으로 상기 크랭크축이 회전을 할 때에는 상기 피스톤의 왕복거리가 상기 편심부의 편심량(E)의 2배만큼이 되는 왕복동식 압축기.
제2항에 있어서,

상기 피스톤의 상사점 위치는 상기 크랭크축의 회전방향에 관계없이 대략 동 일하게 되는 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;

상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브 사이에 설치되고 상기 크랭크축의 어느 한 방향 회전시에는 상기 크랭크축의 편심부와 편심슬리브가 서로 구속되어 파워운전을 하도록 하는 래칭유닛; 및

상기 편심슬리브와 상기 커넥팅로드의 사이에 설치되고 상기 크랭크축의 다른 방향 회전시에는 상기 커넥팅로드와 편심슬리브가 서로 구속되어 세이빙운전을 하는 슬리브구속유닛;을 포함하고,

상기 슬리브구속유닛은 자력(magnetic force)을 이용하여 작동하는 왕복동식 압축기.
제4항에 있어서,

상기 래칭유닛은 상기 크랭크축의 회전방향에 따라 상기 편심슬리브를 구속하거나 또는 해제하도록 구성되는 반면, 상기 슬리브구속유닛은 상기 래칭유닛이 편심슬리브를 구속하는 경우 해제되고 상기 편심슬리브가 래칭유닛에서 해제되는 경우 상기 편심슬리브와 커넥팅로드가 고정되도록 구성되는 왕복동식 압축기.
제5항에 있어서,

상기 래칭유닛은 상기 크랭크축의 편심부에 반경방향으로 결합되는 래칭핀과, 상기 래칭핀이 상기 크랭크축의 회전방향에 따라 구속되거나 해제되도록 상기 편심슬리브에 구비되는 핀스토퍼로 이루어지는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 래칭핀은 그 걸림단이 상기 편심부의 바깥쪽으로 인출되는 방향으로 가세하는 탄성부재에 의해 지지되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 래칭핀은 그 걸림단이 원심력에 의해 인출될 수 있도록 상기 편심부의 안쪽으로 인입되는 방향으로 가세하는 탄성부재에 의해 지지되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 그 내주면이 복수 개의 원이 조합되어 형성되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 원호형상으로 형성되어 그 양단이 상기 편심슬리브에 결합되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 원호형상으로 형성되어 그 일단이 상기 편심슬리브에 결합되는 왕복동식 압축기.
제11항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 그 양단의 내주면이 상기 래칭핀의 중심에서 서로 다른 거리에 위치하도록 형성되는 왕복동식 압축기.
제11항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 그 일단이 상기 래칭핀에 원주방향으로 걸리는 반면 타단이 상기 래칭핀에 원주방향으로 걸리지 않도록 형성되고,

상기 래칭핀에 걸리는 끝단이 타단에 비해 높은 체결력으로 결합되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 그 내주면이 한 개의 원으로 형성되는 왕복동식 압축기.
제14항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 그 내주면 중심이 상기 크랭크축의 편심부 중심과 편심지게 배치되는 왕복동식 압축기.
제14항에 있어서,

상기 핀스토퍼는 상기 래칭핀에 걸리는 끝단이 상기 편심슬리브에 결합되는 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,

상기 래칭핀과 핀스토퍼는 상기 크랭크축의 편심부가 상기 피스톤에서 가장 크게 편심지는 위치에서 걸려 구속되도록 형성되는 왕복동식 압축기.
제5항에 있어서,

상기 슬리브구속유닛은 상기 편심슬리브에 결합되는 제1 자석과, 상기 제1 자석의 외주면과 공극을 두고 상기 커넥팅로드에 구비되는 제2 자석으로 이루어지는 왕복동식 압축기.
제18항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 전기각(elecric angle)의 1주기 안에 +극과 -극이 적어도 1회 이상씩 나타나도록 형성되는 왕복동식 압축기.
제18항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 복수 개씩이 원주방향을 따라 방사상으로 배열되는 왕복동식 압축기.
제20항에 있어서,

상기 복수 개씩의 제1 자석들과 제2 자석들은 각각 폐루프를 이루도록 배열되는 왕복동식 압축기.
제20항에 있어서,

상기 제1 자석들과 제2 자석들은 각각 그 내주면과 외주면이 서로 다른 극성으로 형성되고, 상기 제1 자석들과 제2 자석들은 각각 원주방향을 따라 번갈아 서로 다른 극성으로 형성되는 왕복동식 압축기.
제18항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 영구자석으로 이루어지는 왕복동식 압축기.
제18항에 있어서,

상기 제1 자석과 제2 자석은 전자석으로 이루어지는 왕복동식 압축기.