KR100388560B1 - 회전공진형 컴프레서 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자가 왕복회동되는 회전공진형 컴프레서 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리는 실린더(22)와, 상기 실린더 (22)내에 왕복운동 가능하게 장착된 피스톤(24)과, 상기 피스톤(24)과 연결된 커넥팅로드(26)로 구성된 컴프레서부(20)와; 내부에 소정 각도로 이격되며, 코일(322)이 감긴 한쌍의 고정자티스(321)가 대향방향에 구비된 고정자(32)와, 상기 고정자(32)에 내에 회동 가능하게 장착되며 상기 고정자티스(321)와 대응되는 회전자티스(341)가 구비되어 양 고정자티스(321)가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자됨에 따라 양 고정자티스(321) 사이에서 왕복되는 회전자(34)와, 상기 회전자(34)의 중심에 압입되며 일측선단이 상기 컴프레서부(20)의 커넥팅로드(26)에 연결되는 회전축(36)으로 구성된 모터부(30)와; 상기 회전축(36)과 결합하는 토션부(421)(431)와, 상기 토션부(421)(431)에서 연장되어 프레임(44)에 고정되는 아암부(422)(432)로 구성되며, 회전축(36)의 타측선단에 연결되어 회전자(34)에 대해 서로 작용점이 일치하는 대향방향 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링(42)(43)과, 상기 각 비틀림 스프링(42)(43)을 지지하는 프레임(44)으로 구성된 공진부(40)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 공진부(40)의 일측 비틀림 스프링(42)은 양 토션부(421) 사이의 간격이 넓은 형태로 구성되고, 타측 비틀림 스프링(43)은 양 토션부(431) 사이의 간격이 좁은 형태로 구성되어, 일측 비틀림 스프링(42)의 양 토션부(421) 사이에 타측 비틀림 스프링(43)의 양 토션부(431)가 위치되는 배치구조로 모터부(30)의 회전축(36)과 결합된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리에 의하면 피스톤의 스트로크를 조절하는 방식으로 냉매의 순환량을 용이하게 조절할 수 있으며, 더욱이 공진부를 구성하는 비틀림 스프링이 작용점이 일치하는 형태로 구성되어 회전축에 우력이 작용하지 않기 때문에 작동안정성이 향상된다는 이점이 있다.

Description

회전공진형 컴프레서 어셈블리{Rotary resonance type compressor assembly}

본 발명은 컴프레서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자가 왕복회동되는 회전공진형 컴프레서 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 냉매를 압축하기 위해 사용되는 컴프레서 어셈블리는 냉매를 압축하기 위한 압축기와, 압축기의 구동을 위한 모터가 조합된 것으로서, 압축기의 압축방식에 따라 회전식 내지는 왕복동식으로 구분된다.

이중에서, 왕복동식 컴프레서 어셈블리는 도 1에 나타난 것과 같이 실린더 (10)및 그 내부에 장착된 피스톤(11)을 포함하여 구성된 컴프레서부와, 고정자(12) 및 상기 고정자(12)내에 회전 가능하게 장착된 회전자(13) 및 회전자(13)에 압입되어 피스톤(11)과 연결되는 회전축(14)으로 구성된 모터부로 이루어져 있다.

여기서, 피스톤(11)과 회전축(14)은, 회전운동을 직선왕복운동으로 전환시키는 커넥팅로드(15)에 의해 연결되어 있다.

상술한 바와 같은 종래기술에 따른 왕복동식 컴프레서 어셈블리에 의하면 모터부의 작동으로 회전축(14)이 회전하게 되고, 회전축(14)과 연결된 커넥팅 로드(15)에 의해 피스톤(11)이 왕복작동함으로써 실린더(10) 내로 냉매를 흡입 압축한 다음, 외부로 토출하게 된다.

한편, 최근의 공조기에는 냉방부하에 따라 냉방능력을 달리함으로써 효율적인 냉방이 가능토록 하는 이른바 냉방용량 조절 시스템이 갖추어져 있는데, 냉방용량 조절 시스템에 의하면 대개 냉매순환량 및 냉기토출량을 달리하는 방식으로 냉방용량을 조절하게 된다.

냉매순환량을 달리하기 위해서는 압축기의 작동속도 즉, 모터의 회전속도를 조절해야 하는데, 이를 위해서는 속도제어가 가능한 고가의 직류모터로 모터부를 구성하거나, 교류용 유도전동기로 모터부를 구성할 경우에는 회전속도 조절을 위해 교류를 직류로 바꾸는 인버터 등의 전류 변환장치를 더욱 필요로 하게 된다.

따라서, 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 컴프레서 어셈블리를 이용할 경우에는 공조기 전체의 제작비용이 높아짐에 따라 제품경쟁력이 떨어진다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 회전축이 일정한 각도로 왕복작동하여, 회전각 변경이 가능한 모터부의 특성상 냉매의 순환량을 용이하게 조절할 수 있는 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 컴프레서 어셈블리의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 모터부와 공진부 구조를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 모터부 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는 본 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 공진부를 구성하는 비틀림 스프링의 구조를 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 회로구성을 나타낸 회로도이다.

도 7의 a, b, c는 본 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 작동상태를 나타낸 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 컴프레서부 22: 실린더

24: 피스톤 26: 커넥팅로드

30: 모터부 32: 고정자

321: 고정자티스 322: 코일

34: 회전자 341: 회전자티스

36: 회전축 37: 걸림막대

38: 스위칭소자 40: 공진부

42, 43: 비틀림 스프링 421, 431: 토션부

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 회전공진형 컴프레서 어셈블리는 실린더와, 상기 실린더 내에 왕복운동 가능하게 장착된 피스톤과, 상기 피스톤과 연결된 커넥팅로드로 구성된 컴프레서부와; 내부에 소정 각도로 이격되며, 코일이 감긴 한쌍의 고정자티스가 대향방향에 구비된 고정자와, 상기 고정자에 내에 회동 가능하게 장착되며 상기 고정자티스와 대응되는 회전자티스가 구비되어 양 고정자티스가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자됨에 따라 양 고정자티스 사이에서 왕복되는 회전자와, 상기 회전자의 중심에 압입되며 일측선단이 상기 컴프레서부의 커넥팅로드에 연결되는 회전축으로 구성된 모터부와; 상기 회전축과 결합하는 한쌍의 토션부와, 상기 토션부에서 연장되어 프레임에 고정된 아암부로 구성되며, 회전축의 타측선단에 연결되어 회전자에 대해 서로 작용점이 일치하는 대향방향 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링과, 상기 각 비틀림 스프링을 지지하는 프레임으로 구성된 공진부를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 공진부의 일측 비틀림 스프링은 양 토션부 사이의 간격이 넓은 형태로 구성되고, 타측 비틀림 스프링은 양 토션부 사이의 간격이 좁은 형태로 구성되어, 일측 비틀림 스프링의 양 토션부 사이에 타측 비틀림 스프링의 양 토션부가 위치되는 배치구조로 모터부의 회전축과 결합된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2부터 도 7까지를 참조로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리는 도 2와 3에나타난 것과 같이 냉매 압축작용을 수행하는 컴프레서부(20)와, 상기 컴프레서부(20)를 왕복 회전작용으로 구동시키는 모터부(30)와, 공진작용을 통해 모터부(30)의 작동효율을 높이는 공진부(40)로 이루어진다.

컴프레서부(20)는 실린더(22) 및, 실린더(22)의 내부에 왕복운동 가능하게 장착된 피스톤(24)과, 상기 피스톤(24)에 연결된 커넥팅로드(26)로 구성된다.

그리고, 모터부(30)는, 고정자(32)와, 상기 고정자(32) 내에 회전 가능하게 장착되는 회전자(34)와, 상기 회전자(34) 중심에 압입되며 일측선단이 컴프레서부(20)의 커넥팅로드(26)에 연결되는 회전축(36)으로 구성되는데, 고정자(32)는 내주면에 서로 대응되는 한쌍의 고정자티스(321)가 돌출되고, 상기 고정자티스(321)에 코일(322)이 감긴 형태로 이루어지고, 회전자(34)는 상기 고정자티스(321)와 대응되는 회전자티스(341)가 구비된 형태로 이루어진다.(도 4참조)

또한, 고정자(32)의 고정자티스(321)와 회전자(34)의 회전자티스(341)는 대응되는 요철(凹凸)형으로서 서로 맞물리는 이른바 발톱형(claw type)으로 구성되며, 고정자(32)의 코일(322)은 전기적인 위상을 제어하기 위해 전원을 단속하는 스위칭 소자(38)(도 6 참조)와 연결된다.

공진부(40)는 회전축(36)의 타측선단에 연결되어 회전자에 수직결합된 걸림막대(37)를 통해 회전축(36)에 대해 대향되는 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링(42)(42)과, 상기 각 비틀림 스프링(42)(43)을 지지하는 프레임(44)으로 이루어지는데, 상기 비틀림 스프링(42)(43)은 회전축(36)과 결합하는 한쌍의 토션부(421)(431)와, 상기 토션부(421)(431)에서 연장되어 프레임(44)과 고정되는아암부(422)(432)로 구성된 이른바 더블토션형(double torsion type)으로 이루어진다.

여기서, 도 5에 나타난 것과 같이 일측 비틀림 스프링(42)은 토션부(421) 사이의 간격이 넓은 이른바 와이드 타입(wide type)으로 이루어지고, 타측 비틀림 스프링(43)은, 토션부(431) 사이의 간격이 좁은 내로우 타입(narrow type)으로 이루어지며, 와이드 타입 비틀림 스프링(42)의 양 토션부(421) 사이에 내로우 타입 비틀림 스프링(43)의 양 토션부(431)가 끼워지는 형태로 배치되어 회전축(36)과 연결되는데, 상기 각 비틀림 스프링(42)(43)과 회전축(36)의 결속구조는, 회전축(36)이 토션부(421)(431)에 삽입되는 방식으로 이루어진다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 회전공진형 컴프레서 어셈블리의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 고정자(32)의 코일(322)에 전원이 인가되면 고정자티스(321)가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자되고, 회전자(34)가 자기저항이 소멸되는 방향으로 회전하며 회전 토크를 발생시키게 되는데, 도 6에 나타난 것과 같이 스위칭 소자(38)에 의해 전원주파수의 각 상(La 또는 Lb)에 전류가 교대로 인가됨으로써 도 7의 a, b, c에 나타난 것처럼 여자되는 방향으로 회전자(34)가 일정각도 내에서 정역회전을 반복하게 되고, 이러한 회전자(34)의 왕복회전에 의하여 회전축(36) 역시 일정각도 내에서 왕복회전하게 된다.

회전자(34)의 회전작동 시에는 고정자티스(321)와 회전자티스(341)가 요철형상으로 결합된 구조상 여자시 플럭스가 넓게 형성되므로 토크가 크게 된다.

이에 따라, 본 실시예에 의하면 모터부(30)의 회전축(36)이 정역 왕복회전함으로써 커넥팅로드(26)에 의해 상기 회전축(36)과 연결된 컴프레서부(20)의 피스톤(24)이 상하로 왕복운동하게 되어 냉매를 흡입 압축하게 된다.

본 발명의 실시예에서 회전자티스(341)가 양 고정자티스(321) 사이의 중심에 위치된 상태 즉 회전각도가 0인 상태를 기준으로, 회전축(36)이 일측방향으로 회전하게 되면 공진부(40)의 일측 비틀림 스프링(42)이 탄성적으로 비틀림 변형됨으로써, 회전축(36)이 반대방향으로 회전하는 과정에서 회전축(36)의 토크와 변형된 비틀림 스프링(42)의 탄성적인 반발력이 더해지게 되며, 이에 따라 피스톤(24)의 압축력이 높아지게 된다. 회전자(34)가 반대로 회전하게 되면 타측 비틀림 스프링(43)이 탄성력이 앞에서와 마찬가지로 회전축(36)이 복귀하는 방향으로 탄성력을 가하게 된다.

그리고, 본 실시예에 따르면 스위칭 소자(38)에 의한 위상제어 간격을 조절하여 회전자티스(341)가 고정자티스(321)와 접하기 전에 코일(322)에 인가되는 전원의 위상을 반대극으로 전환하면, 회전자(34)가 최대 회전각에 이르기 전에 회전방향이 역전되기 때문에 결과적으로 피스톤(24)의 스트로크를 최대각 기준으로 축소 조절할 수 있게 된다.

피스톤(24)의 스트로크가 감소되면 압축실 내로 흡입되는 냉매의 양이 감소되기 때문에 결과적으로 냉매 순환량이 줄어들게 된다.

그러므로, 본 실시예에 따른 컴프레서 어셈블리가 적용된 공조기에서는 마이컴과 스위칭소자(38)를 연계하여 스위칭소자(38)의 위상변화 간격을 조절하는 간단한 방식으로 냉매순환량을 달리함으로써 용이하게 냉방용량을 조절할 수 있게 된다.

더불어, 본 발명의 실시예에 의하면 양 비틀림 스프링(42)(43)의 토션부(421)(431) 사이의 중심점 즉, 작용점이 일치하기 때문에 동일한 형태의 비틀림 스프링이 엇갈려 장착된 경우에 비해 회전축(36)의 길이방향에 대한 우력이 작용하지 않게 되고, 컴프레서부(20)의 압축작용이 안정적으로 유지된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 회전 공진형 컴프레서 어셈블리에 의하면 피스톤의 스트로크를 조절하는 방식으로 냉매의 순환량을 용이하게 조절할 수 있으며, 더욱이 공진부를 구성하는 비틀림 스프링이 작용점이 일치하는 형태로 구성되어 회전축에 우력이 작용하지 않기 때문에 작동안정성이 향상된다는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 실린더와, 상기 실린더 내에 왕복운동 가능하게 장착된 피스톤과, 상기 피스톤과 연결된 커넥팅로드로 구성된 컴프레서부와;

   내부에 소정 각도로 이격되며, 코일이 감긴 한쌍의 고정자티스가 대향방향에 구비된 고정자와, 상기 고정자에 내에 회동 가능하게 장착되며 상기 고정자티스와 대응되는 회전자티스가 구비되어 양 고정자티스가 전원주파수에 동기되어 교대로 여자됨에 따라 양 고정자티스 사이에서 왕복되는 회전자와, 상기 회전자의 중심에 압입되며 일측선단이 상기 컴프레서부의 커넥팅로드에 연결되는 회전축으로 구성된 모터부와;

   상기 회전축과 결합하는 한쌍의 토션부와, 상기 토션부에서 연장되어 프레임에 고정된 아암부로 구성되며, 회전축의 타측선단에 연결되어 회전자에 대해 서로 작용점이 일치하는 대향방향 회전력을 가하는 한쌍의 비틀림 스프링과, 상기 각 비틀림 스프링을 지지하는 프레임으로 구성된 공진부

   를 포함하는 회전공진형 컴프레서 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 상기 공진부의

   일측 비틀림 스프링은 양 토션부 사이의 간격이 넓은 형태로 구성되고,

   타측 비틀림 스프링은 양 토션부 사이의 간격이 좁은 형태로 구성되어,

   일측 비틀림 스프링의 양 토션부 사이에 타측 비틀림 스프링의 양 토션부가위치되는 배치구조로 모터부의 회전축과 결합되는 것을 특징으로 하는 회전공진형 컴프레서 어셈블리.