KR20100005572A - Reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 압축공간의 일부 냉매를 누설 또는 차단시켜 압축기의 운전모드를 가변하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor, and more particularly to a reciprocating compressor that changes the operation mode of the compressor by leaking or blocking some refrigerant in the compression space.
압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치이다. 상기 압축기는 유체에 대한 압축방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다.Compressors are devices that convert mechanical energy into compressive energy of a compressive fluid. The compressor may be classified into a reciprocating type, a rotary type, and a scroll type according to a compression method for the fluid.
상기 왕복동식 압축기는 밀폐용기의 내부에 회전력을 발생하는 구동모터와 그 구동모터의 동력을 전달받아 압축성 유체인 냉매를 압축하는 압축기구부가 함께 구비되어 있다. The reciprocating compressor is provided with a drive motor for generating a rotational force inside the hermetically sealed container and a compressor mechanism for compressing a refrigerant that is a compressive fluid by receiving power from the drive motor.
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. 이러한 용량 가변 왕복동식 압축기로 이중용량 왕복동식 압축기가 알려져 있다. 상기 이중용량 왕복동식 압축기(이하, "이중용량 압축기"라고 약칭함)는 상기 크랭크축의 회전방향에 따라 상기 피스톤의 행정거리가 변하면서 파워운전과 세이빙운전 을 수행하는 방식이다.The compressor unit is a piston connected to the crankshaft by the connecting rod to compress the refrigerant while reciprocating in the cylinder, and recently a variable displacement reciprocating compressor has been introduced to adjust the compression capacity according to the size of the refrigeration load. . As such a variable displacement reciprocating compressor, a double displacement reciprocating compressor is known. The double displacement reciprocating compressor (hereinafter, abbreviated as "double displacement compressor") is a method of performing a power operation and a saving operation while the stroke distance of the piston is changed according to the rotational direction of the crankshaft.
그러나, 상기와 같은 종래 이중용량 압축기는, 세이빙운전시 피스톤의 상사점이 실린더의 끝단(토출밸브가 설치된 위치)까지 도달하지 못하면서 사체적(dead volume)이 발생하게 되고, 이로 인해 상기 압축기의 동일압력조건 대비 용량가변비가 감소하여 효율(EER)이 저하되며, 용량가변비가 감소함에 따라 재팽창과정이 증가하여 재팽창손실이 증가하면서 압축기와 이 압축기를 채용한 냉동기기의 효율이 더욱 저감되는 문제점이 있었다.However, in the conventional double capacity compressor as described above, dead volume is generated when the top dead center of the piston does not reach the end of the cylinder (the position where the discharge valve is installed) during the saving operation, thereby causing the same pressure of the compressor. The efficiency (EER) decreases due to the decrease in capacity variable ratio compared to the condition, and the re-expansion process increases due to the decrease in capacity variable ratio. there was.
또, 압축기의 운전모드가 2개로 제한되어 그만큼 압축기의 운전모드가 다양하게 되지 못하게 되고, 이에 따라 상기 압축기를 채용한 냉동기기의 운전모드를 다양하게 구현하는데 한계가 있었다.In addition, the operation mode of the compressor is limited to two, so that the operation mode of the compressor does not vary, and accordingly, there was a limit in implementing various operation modes of the refrigeration apparatus employing the compressor.
본 발명은 상기와 같은 종래 용량 가변 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 파워운전시와 세이빙운전시 상기 피스톤의 상사점 위치를 동일하게 하여 사체적을 줄이면서도 압축기의 운전모드를 제어할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있었다.The present invention solves the problems of the conventional variable displacement reciprocating compressor as described above, and can control the operation mode of the compressor while reducing the dead volume by equalizing the top dead center position of the piston during power operation and saving operation. It was an object of the present invention to provide a reciprocating compressor.
또, 압축기와 이 압축기를 채용한 냉동기기의 운전모드를 다양하게 가변할 수 있도록 하는 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a reciprocating compressor which can vary the operation mode of a compressor and a refrigerating machine employing the compressor.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐된 케이싱의 내부공간에 설치되고 그 회전자에 결합되어 회전력을 전달하도록 크랭크축을 갖는 구동모터; 상기 크랭크축의 편심부에 결합되는 슬리브; 상기 슬리브에 결합되어 상기 크랭크축의 회전운동을 직선운동으로 전환시키는 커넥팅로드; 상기 커넥팅로드에 결합되어 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤; 상기 피스톤이 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하도록 압축공간이 구비되고, 그 압축공간에서 상기 케이싱의 내부공간으로 연통되어 압축되는 냉매가 누설되도록 적어도 한 개의 배기구멍이 형성되는 실린더; 및 상기 실린더에 설치되어 그 실린더의 배기구멍을 선택적으로 개폐하기 위한 모드전환유닛;을 포함하고, 상기 모드전환유닛은 전원공급에 의해 작동되는 구동부(actuator)와, 상기 구동부에 결합되는 연결부재와, 상기 연결부재에 결합되어 직선으로 왕복운동을 하면서 상기 배기구멍을 개폐하는 적어도 한 개 이상의 밸 브부로 이루어지는 왕복동식 압축기가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, the drive motor is installed in the inner space of the sealed casing and coupled to the rotor having a crank shaft to transmit the rotational force; A sleeve coupled to the eccentric portion of the crankshaft; A connecting rod coupled to the sleeve for converting a rotational movement of the crankshaft into a linear movement; A piston coupled to the connecting rod to linearly reciprocate; A cylinder having a compression space provided to compress the refrigerant while the piston is inserted and reciprocating in a straight line, and at least one exhaust hole formed to communicate with the internal space of the casing and leak the refrigerant compressed therein; And a mode switching unit installed in the cylinder to selectively open and close the exhaust hole of the cylinder, wherein the mode switching unit includes an actuator operated by power supply, a connecting member coupled to the driving unit; In addition, there is provided a reciprocating compressor comprising at least one valve portion coupled to the connecting member to open and close the exhaust hole while linearly reciprocating.
본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 복수 개의 래칭유닛을 이용하여 상기 압축기의 파워운전시와 세이빙운전시 상기 피스톤의 상사점 위치가 동일하게 제어될 수 있도록 하여 세이빙운전시 상기 피스톤과 토출밸브 사이의 사체적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축가스의 일부를 선택적으로 누설시킬 수 있도록 하여 압축기의 냉력가변비율을 확대할 수 있다.In the reciprocating compressor according to the present invention, the position of the top dead center of the piston in the power operation and the saving operation of the compressor by using a plurality of latching units can be controlled to be the same between the piston and the discharge valve during the saving operation. In addition to reducing the dead volume, it is possible to selectively leak some of the compressed gas, thereby increasing the cold power variable ratio of the compressor.
이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the reciprocating compressor according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 양방향으로 회전을 하는 구동모터(10)와, 상기 구동모터(10)의 상측에 설치되어 그 구동모터(10)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구부(20)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the reciprocating compressor according to the present invention includes a
상기 구동모터(10)는 한 방향 또는 양방향으로 회전하는 정속 모터 또는 인버터 모터로서 상기 밀폐용기(1)의 내부에 프레임(2)으로 지지되어 탄력 설치되는 고정자(11)와, 상기 고정자(11)의 안쪽에 회전 가능하게 설치되는 회전자(12)와, 상기 회전자(12)의 중심에 결합되어 회전력을 압축기구부(20)에 전달하는 크랭크축(13)으로 이루어진다. The
상기 압축기구부(20)는 상기 크랭크축(13)의 편심부에 회전 가능하게 결합되 는 슬리브(21)와, 상기 슬리브(21)의 외주면에 반경방향으로 결합되어 상기 크랭크축(13)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 커넥팅로드(22)와, 상기 커넥팅로드(22)의 타단에 결합되는 피스톤(23)과, 상기 피스톤(23)이 반경방향으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하도록 선형으로 압축공간(V1)이 구비되는 실린더(24)를 포함한다.The compression mechanism 20 is the
상기 슬리브(21)는 그 외주면과 내주면이 진원형인 원통모양으로 형성되어 상기 크랭크축(13)의 편심부에 회전 가능하게 결합된다. 여기서, 상기 슬리브(21)는 그 축중심이 회전중심과 일치하는, 즉 중심원통모양으로 형성될 수도 있으나, 축중심이 회전중심에 대해 편심지는 편심원통모양으로 형성될 수도 있다.The
상기 커넥팅로드(22)는 그 양단이 각각 상기 슬리브(21)와 피스톤(23)에 회전 가능하게 삽입되거나 핀으로 결합된다.Both ends of the connecting
상기 피스톤(23)은 그 일단이 막히고 속빈 원통모양으로 형성되어 안쪽에 상기 커넥팅로드(22)가 회동 가능하게 결합된다.One end of the
상기 실린더(24)는 도 1 및 도 2에서와 같이, 그 내부에 상기 피스톤(23)이 직선으로 왕복운동을 하도록 압축공간(V1)이 선형으로 형성되고, 상기 실린더(24)의 선단에는 통상 흡입밸브와 토출밸브로 된 밸브조립체(25)가 결합된다. 그리고 상기 실린더(24)는 그 반경방향, 즉 상기 압축공간(V1)에서 피스톤(23)이 왕복운동을 하는 운동방향에 대해 대략 직교하는 방향으로 복수 개의 배기구멍들(24a)이 관통 형성되고, 상기 배기구멍들(24a)과 직교하는 방향으로는 후술할 모드전환유닛(100)의 밸브부들(130)이 미끄러지게 삽입될 수 있도록 밸브홈들(24b)이 상기 배 기구멍들(24a)과 직교하도록 형성된다. 그리고 상기 실린더(24)의 일측면에는 상기 피스톤(23)의 왕복운동 방향으로 움직이면서 상기 배기구멍들(24a)을 선택적으로 개폐하면서 압축기의 운전모드를 결정하는 모드전환유닛(100)이 설치된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
상기 배기구멍들(24a)은 그 내측단이 상기 압축공간(V1)의 내주면에 관통되는 반면 그 외측단은 상기 케이싱(1)의 내부공간에 연통되도록 형성된다. 그리고 상기 배기구멍들(24a)은 도 3에서와 같이, 피스톤의 압축행정시 적정량의 냉매가 누설되는 동시에 흡입행정시 상기 케이싱(1)의 내부공간으로부터 냉매가 과도하게 흡입되지 않는 위치, 예컨대 상기 배기구멍(24a)의 중심선에서 피스톤(23)의 상사점까지의 거리(B)를 상기 피스톤의 왕복거리(S)로 나눈 값(A)이 0.7 ≤ A ≤ 1.0의 범위가 되는 위치에 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 그리고 상기 배기구멍(24a)은 한 개만 형성할 수도 있으나, 도 2에서와 같이 원주방향을 따라 복수 개가 형성될 수도 있다. 상기 배기구멍들(24a)이 복수 개인 경우에는 그 복수 개의 배기구멍들(24a)이 동일한 원주상에 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 압축공간(V1)에서의 냉매 누설량과 케이싱의 내부공간에서의 냉매 흡입량을 고려하여 서로 다른 원주 상에 형성될 수도 있다. The
상기 모드전환유닛(100)은 도 2 내지 도 4에서와 같이, 전원공급에 의해 작동되는 구동부(actuator)(110)와, 상기 구동부(110)의 일단에 결합되는 한 개의 연결부재(120)와, 상기 연결부재(120)의 양단에 결합되어 상기 실린더(24)의 밸브홈들(24b)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 상기 배기구멍들(24a)을 개폐하는 복수 개의 밸브부들(130)로 이루어진다. 여기서, 상기 배기구멍이 한 개인 경우에는 밸 브부도 한 개면 족하다.The
상기 구동부(110)는 실린더(24)의 외주면에 고정 설치되는 전자석(111)과, 그 전자석(111)에 공급되는 전원의 인가 여부에 따라 피스톤(23)의 운동방향으로 직선 왕복운동을 하는 안내봉(112)으로 이루어진다. 여기서, 상기 전자석(111)에 전원이 공급되면 전자기력이 발생되어 상기 안내봉(112)이 전자기력에 끌려 직선으로 이동하는 반면 상기 전자석(111)으로의 전원공급이 중단되면 상기 안내봉(112)이 원위치로 복귀하도록 이루어진다.The
상기 연결부재(120)는 삼각형 모양의 프레임으로 형성되고, 각 꼭지점에는 각각 구동부(110)의 안내봉(112)이 결합되는 제1 고정구멍(121)과 후술할 각 밸브부의 밸브봉(131)이 결합되는 제2 고정구멍(122)이 형성된다. 상기 연결부재(120)는 도 3에서와 같이 삼각형 모양의 프레임 외에 밸브부에 따라 다양한 각형이나 플레이트 모양으로도 형성될 수 있다. The connecting
상기 밸브부(130)는 긴 봉 형상으로 형성되고 그 일단은 상기 연결부재(120)에 결합되는 밸브봉들(131)과, 상기 밸브봉들(131)의 타단에 각각 결합되어 상기 밸브홈들(24b)에 미끄럼 접촉되며 상기 배기구멍들(24a)을 각각 개폐하는 밸브링들(132)로 이루어진다.The
그리고 상기 밸브부(130)의 일측, 즉 상기 밸브홈(24b) 안쪽 끝단에는 그 밸브부들(130)의 운동방향과 동일한 방향으로 탄성력을 갖는 탄성부재들(140)이 더 구비되는 것이 상기 밸브부들(130)이 신속하게 복귀할 수 있어 바람직하다.One side of the
여기서, 압축기를 적용한 냉동기기가 기동할 때를 제외하고는 주로 세이빙운 전을 하는 특성을 고려하여 상기 모드전환유닛(100)에 전원이 공급되지 않을 때에는 상기 배기구멍들(24a)을 개방하는 반면 전원이 공급될 때 상기 배기구멍들(24a)을 폐쇄하도록 구성되는 것이 바람직하다.Here, the
도면중 미설명 부호인 26은 흡입머플러, 27은 토출커버, V2는 토출공간이다.In the drawings,
상기와 같은 본 발명의 이중용량 압축기는 다음과 같이 동작된다.The double capacity compressor of the present invention as described above is operated as follows.
즉, 상기 구동모터(10)의 고정자(11)에 전원이 인가되면, 그 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용력에 의해 상기 회전자(12)가 크랭크축(13)과 함께 회전을 하고, 상기 크랭크축(13)의 편심부에 상기 슬리브(21)를 사이에 두고 결합된 상기 커넥팅로드(22)가 선회운동을 하며, 상기 커넥팅로드(22)에 결합된 상기 피스톤(23)이 실린더(24)의 압축공간(V1)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이때, 상기 모드전환유닛(100)에 전원을 인가하거나 또는 단락시킴으로써 상기 압축공간(V1)에서 압축되는 냉매의 일부가 상기 케이싱(1)의 내부공간으로 누설되도록 하여 압축기의 운전모드를 파워운전 또는 세이빙운전으로 전환하게 된다.That is, when power is applied to the
예컨대, 도 5에서와 같이, 압축기가 파워운전을 하는 경우에는 상기 모드전환유닛(100)의 구동부(110)에 전원이 인가되어 그 구동부(110)에 연결부재(120)로 연결된 밸브부들(130)이 상기 밸브홈들(24b)에서 미끄러져 이동하면서 상기 배기구멍들(24a)을 차단하게 된다. 이에 따라 상기 압축공간(V1)으로 흡입되는 냉매는 상기 피스톤(23)의 왕복운동에 의해 모두 압축되어 토출커버(27)의 토출공간(V2)으로 토출된다.For example, as shown in FIG. 5, when the compressor performs power operation, power is applied to the
반면, 도 6에서와 같이, 압축기가 세이빙운전을 하는 경우에는 상기 모드전환유닛(100)의 구동부(110)에 전원이 인가되지 않아 그 구동부(110)가 원위치로 복귀하게 되고, 상기 구동부(110)에 연결부재(120)로 연결된 밸브부들(130)이 상기 밸브홈들(24b)에서 미끄러져 복원되면서 상기 배기구멍들(24a)을 개방하게 된다. 이에 따라 상기 압축공간(V1)으로 흡입되는 냉매의 일부가 상기 피스톤(23)의 왕복운동시 케이싱(1)의 내부공간으로 누설되고 그 압축된 냉매의 일부만 완전히 압축되어 상기 토출커버(27)의 토출공간(V2)으로 토출된다.On the other hand, as shown in FIG. 6, when the compressor performs the saving operation, power is not applied to the
한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.On the other hand, if there is another embodiment of the reciprocating compressor according to the present invention is as follows.
즉, 전술한 실시예는 상기 피스톤(23)의 왕복거리가 일정하게 제어되는 경우 그 압축공간(V1)에서 압축되는 냉매의 일부를 누설시켜 압축기의 용량을 가변하는 것이었으나, 본 실시예는 상기 피스톤(23)의 왕복거리를 가변시켜 압축기의 용량을 가변하도록 스트로크가변수단이 구비되는 경우에도 그 압축공간(V1)에서 압축되는 냉매의 일부를 누설시켜 압축기의 용량을 추가로 가변할 수 있도록 하는 것이다.That is, in the above-described embodiment, when the reciprocating distance of the
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 상기 구동모터(10)가 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터 또는 인버터 모터가 사용된다. 그리고 상기 크랭크축(13)의 편심부에 결합되는 슬리브(21)는 그 축중심이 회전중심과 편심지게 형성되는 편심슬리브가 사용된다. 그리고 상기 크랭크축(13)의 편심부와 상기 슬리브(21) 사이에는 압축기의 운전모드에 따라 상기 슬리브(21)가 상기 크랭크축(13)에 구속되거나 해제되도록 하는 래칭유닛(210)이 설치되고, 상기 슬리브(21)와 커넥팅로드(22) 사이에는 압축기의 운전모드에 따라 상기 슬리브(21)와 커넥팅로드(22)를 구속하거나 해제하는 슬리브구속유닛(220)이 설치된다.For example, as illustrated in FIG. 7, in the reciprocating compressor according to the present invention, a constant speed motor or an inverter motor in which the driving
상기 래칭유닛(210)은 상기 크랭크축(13)의 편심부에 설치되는 래칭핀(211)과, 상기 슬리브(21)에 결합되어 상기 크랭크축(13)의 회전방향에 따라 상기 래칭핀(211)이 걸려 구속되거나 해제되는 핀스토퍼(212)와, 상기 래칭핀(211)을 항상 인출되는 방향으로 탄력 지지하는 핀스프링(213)으로 이루어진다.The latching
여기서, 상기 핀스토퍼(212)는 상기 래칭핀(211)이 파워운전시에는 걸림단(212a)에 걸리는 반면 세이빙운전시에는 상기 걸림단(212a)의 반대단 내주면을 미끄러져 통과할 수 있도록 그 핀스토퍼(212)의 내주면 전체가 2개 이상(도면에선, 3개) 복수의 원으로 조합된 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 상기 핀스토퍼(212)는 그 내주면이 한 개의 원으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 핀스토퍼(212)는 그 내주면이 상기 크랭크축(13)의 편심부 중심을 기준으로 편심지게 배치하는 것이 상기 래칭핀(211)을 운전모드에 따라 선택적으로 구속할 수 있어 바람직하다. 또, 이 경우, 상기 핀스토퍼(212)는 상기 래칭핀(211)이 걸리는 걸림단(212a)에만 체결할 수 있으므로 상기 래칭핀(211)이 걸림단에 걸릴 때 그 하중을 충분히 견딜 수 있도록 볼트의 개수와 크기를 고려하여야 한다.Here, the
상기 슬리브구속유닛(220)은 상기 슬리브(21)에 결합되는 제1 자석들(221)과, 상기 제1 자석들(211)의 외주면과 공극을 두고 상기 커넥팅로드(22)의 축연결부에 결합되는 제2 자석들(222)로 이루어진다. 상기 제1 자석들(221)은 슬리브(21)의 외주면에 삽입되어 고정되고, 상기 제2 자석들(222)은 상기 커넥팅로드(22)의 축연결부의 내주면에 삽입되어 고정된다.The
상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)은 전기각(elecric angle)의 1주기 안에 +극과 -극이 적어도 1회 이상씩 나타나도록 형성되는 것이 바람직하고, 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)은 영구자석으로 이루어질 수도 있으나, 경우에 따라서는 전자석으로 이루어질 수도 있다.Preferably, the
여기서, 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)이 영구자석인 경우에는 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)이 원주방향을 따라 방사상으로 복수 개씩 배열되고, 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)은 각각 그 내주면과 외주면이 서로 다른 극성으로 형성되어 폐루프를 이루도록 배열되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)은 그 원호각이 동일하게 형성되고, 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)은 각각 원주방향을 따라 서로 다른 극성이 번갈아 배치되도록 배열되는 것이 상기 크랭크축(13)이 시계방향으로 회전을 할 때, 즉 세이빙운전을 할 때 상기 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222)이 서로 다른 극성을 찾아가면서 상기 슬리브(21)와 커넥팅로드(22)가 서로 구속되는 위치를 정확하게 잡는데 바람직하다.Here, when the
한편, 이 경우에도 상기 실린더(24)는 그 내부에 상기 피스톤(23)이 직선으로 왕복운동을 하도록 압축공간(V1)이 선형으로 형성되고, 상기 실린더(24)의 선단에는 통상 흡입밸브와 토출밸브로 된 밸브조립체(25)가 결합된다. 그리고 상기 실린더(24)는 그 반경방향, 즉 상기 압축공간(V1)에서 피스톤(23)이 왕복운동을 하는 운동방향에 대해 대략 직교하는 방향으로 배기구멍들(24a)이 관통 형성되고, 상기 배기구멍들에 직교하는 방향, 즉 상기 피스톤(23)의 운동방향으로는 상기 모드전환유닛(100)의 밸브부들(130)이 미끄러지게 삽입되는 밸브홈들(24b)이 형성된다. 그리고 상기 실린더(24)의 일측면에는 상기 피스톤(23)의 왕복운동 방향으로 움직이면서 상기 배기구멍들(24a)을 선택적으로 개폐하면서 압축기의 운전모드를 결정하는 모드전환유닛(100)이 설치된다.On the other hand, even in this case, the
여기서, 상기 실린더(24)에 형성되는 배기구멍들(24a)과 밸브홈들(24b) 등은 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 상기 모드전환유닛(100) 역시 전술한 실시예와 동일하게 구성되어 결합될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 실시예를 참조할 수 있으므로 생략한다.Here, the
상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.The reciprocating compressor of the present invention as described above is operated as follows.
즉, 상기 구동모터(10)의 고정자(11)에 전원이 인가되면, 그 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용력에 의해 상기 회전자(12)가 크랭크축(13)과 함께 회전을 하고, 상기 크랭크축(13)의 편심부에 상기 슬리브(21)를 사이에 두고 결합된 상기 커넥팅로드(22)가 선회운동을 하며, 상기 커넥팅로드(22)에 결합된 상기 피스톤(23)이 실린더(24)의 압축공간(V1)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.That is, when power is applied to the
먼저, 도 8에서와 같이, 압축기가 파워운전을 하는 경우에는 상기 크랭크축(13)이 반시계방향으로 역회전을 하게 되고, 상기 크랭크축(13)의 편심부에 구비된 래칭핀(211)이 상기 핀스프링(213)에 지지되어 반경방향으로 돌출되며, 이 래칭핀(211)이 상기 핀스토퍼(212)의 걸림단(212a)에 걸리게 된다. 이때, 상기 래칭 핀(211)이 상기 핀스토퍼(212)의 걸림단(212a)에 걸려 상기 크랭크축(13)과 슬리브(21)가 일체로 묶여 강제로 회전을 하게 됨에 따라 상기 슬리브(21)와 커넥팅로드(22)는 제1 자석들(221)과 제2 자석들(222) 사이의 자력을 이기고 서로 미끄럼운동을 하게 된다. 이에 따라 상기 크랭크축(13)과 슬리브(21)가 최대 편심량으로 함께 회전을 하게 되어 상기 피스톤(23)은 상기 편심부의 편심량과 슬리브의 편심량을 합한 총 편심량의 두 배 만큼 왕복운동을 하면서 압축기는 최대냉동능력이 발생하게 된다.First, as shown in FIG. 8, when the compressor performs power operation, the
반면, 도 9에서와 같이, 압축기가 제1 세이빙운전을 하는 경우에는 상기 크랭크축(13)이 시계방향으로 정회전을 하게 되어 상기 래칭핀(211)이 핀스프링(213)에 의해 돌출되더라도 그 래칭핀(211)이 상기 핀스토퍼(212)의 걸림단(212a) 반대쪽 끝단에 걸리지 않고 그 내주면을 따라 미끄러지게 된다. 이 과정에서 상기 슬리브(21)가 크랭크축(13)과 독립적으로 회전운동을 하려는 경향이 발생하게 되나, 상기 슬리브(21)의 제1 자석들(221)과 커넥팅로드(22)의 제2 자석들(222) 사이에 자력이 발생되어 그 자력에 의해 상기 슬리브(21)와 커넥팅로드(22)가 일체로 묶여 함께 회전을 하게 된다. 이에 따라 상기 피스톤(23)은 상기 편심부의 편심량의 두 배 만큼 왕복운동을 하면서 압축기는 최소냉동능력이 발생하게 된다. 여기서, 상기 피스톤(23)은 그 왕복거리가 파워운전을 할 때의 왕복거리보다는 짧지만 상기 슬리브(21)가 상기 피스톤(23)에 대해 최대 편심지는 위치에서 고정된 상태로 상기 커넥팅로드(22)를 끌고 선회운동을 함에 따라 결국 상기 피스톤(23)의 상사점이 파워운전시에서의 상사점과 거의 동일한 지점까지 이동하게 되는 것이다.On the other hand, as shown in FIG. 9, when the compressor performs the first saving operation, the
한편, 상기 압축기가 파워운전을 하는 중에 상기 구동부(110)의 전자석(111)에 전원이 인가되면, 그 구동부(110)의 안내봉이 작동하여 그 안내봉(112)에 연결부재(120)로 연결된 밸브봉들(131)이 상기 실린더(24)의 밸브홈들(24b)에서 미끄러져 움직이면서 상기 배기구멍들(24a)을 차단하게 되고, 상기 압축공간(V1)으로 흡입되는 냉매는 상기 피스톤(23)의 왕복운동에 의해 모두 압축되어 토출커버(27)의 토출공간(V2)으로 토출된다. 하지만, 도 10에서와 같이, 상기 구동부(110)의 전자석(111)에 전원이 차단되면, 그 구동부(110)의 안내봉(112)이 원위치로 복귀하면서 상기 연결부재(120)에 의해 연결된 밸브봉들(131)이 원위치로 이동하여 상기 배기구멍들(24a)을 개방하게 된다. 이에 따라 상기 압축공간(V1)으로 흡입되는 냉매의 일부가 상기 피스톤(23)의 왕복운동시 케이싱(1)의 내부공간으로 누설되고, 그 압축된 냉매의 일부만 완전히 압축되어 상기 토출커버(27)의 토출공간(V2)으로 토출된다. 여기서 상기 배기구멍(24a)의 위치와 개수 그리고 크기를 조절하여 냉매의 배기량을 가감함으로써 압축기의 용량을 조절할 수 있다. 즉, 이 모드에서는 압축기의 용량을 파워운전모드와 제1 세이빙운전모드의 중간 또는 제1 세이빙운전모드보다 더 용량을 작게 할 수 있다. 이를 제2 세이빙운전이라고 한다.Meanwhile, when power is applied to the
이렇게 하여, 파워운전시와 세이빙운전시 상기 피스톤의 상사점 위치를 동일하게 하여 사체적을 줄이면서도 압축기의 운전모드를 제어할 수 있고, 압축기와 이 압축기를 채용한 냉동기의 운전모드를 파워, 제1 세이빙, 제2 세이빙, 제3 세이빙 등으로 다양하게 가변할 수 있다.In this way, it is possible to control the operation mode of the compressor while reducing the dead volume by equalizing the top dead center position of the piston during power operation and saving operation. It may vary in various ways such as saving, second saving, third saving.
본 발명의 왕복동식 압축기는 냉력을 가변할 수 있는 가정용 냉장고는 물론 산업용 냉동장치 등에 사용될 수 있다.The reciprocating compressor of the present invention can be used in a domestic refrigerator as well as an industrial refrigeration apparatus that can vary the cold power.
도 1은 본 발명 왕복동식 압축기를 보인 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing a reciprocating compressor of the present invention;
도 2는 도 1에 따른 압축기에서 압축기구부를 보인 사시도,2 is a perspective view showing a compression mechanism in the compressor according to FIG.
도 3은 도 1에 따른 압축기에서 모드전환유닛을 보인 사시도,3 is a perspective view showing a mode switching unit in the compressor according to FIG.
도 4는 도 1에 따른 압축기에서 배기구멍의 위치를 보인 개략도,4 is a schematic view showing the position of the exhaust hole in the compressor according to FIG.
도 5 및 도 6은 도 2에 따른 압축기에서 각각 파워모드와 세이빙모드를 보인 종단면도,5 and 6 are longitudinal cross-sectional views showing a power mode and a saving mode, respectively, in the compressor according to FIG. 2;
도 7은 본 발명 모드전환유닛이 적용된 이중용량 왕복동식 압축기를 보인 사시도,7 is a perspective view showing a double capacity reciprocating compressor to which the present invention mode switching unit is applied;
도 8 내지 도 10은 도 7에 따른 압축기에서 각각 파워모드와 제1 세이빙모드 및 제2 세이빙모드를 보인 평면도.8 to 10 are plan views showing a power mode, a first saving mode and a second saving mode, respectively, in the compressor according to FIG. 7.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
21 : 슬리브 22 : 커넥팅로드21: sleeve 22: connecting rod
23 : 피스톤 24 : 실린더23: piston 24: cylinder
24a : 배기구멍 24b : 밸브홈24a:
100 : 모드전환밸브 110 : 구동부100: mode switching valve 110: drive unit
111 : 전자석 112 : 안내봉111: electromagnet 112: guide rod
120 : 연결부재 121,122 : 제1,제2 고정구멍120: connection member 121,122: first and second fixing holes
130 : 밸브부 131 : 밸브봉130: valve portion 131: valve rod
132 : 밸브링 210 : 래칭유닛132: valve ring 210: latching unit
211 : 래칭핀 212 : 핀스토퍼211: latching pin 212: pin stopper
213 : 핀스프링 220 : 슬리브구속유닛213: pin spring 220: sleeve binding unit
221,222 : 제1,제2 자석 V1 : 압축공간221,222: first and second magnets V1: compression space
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