KR100419566B1

KR100419566B1 - 압축기용 실린더블록

Info

Publication number: KR100419566B1
Application number: KR1020030014884A
Authority: KR
Inventors: 배한구
Original assignee: 협성정밀 주식회사
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-02-19

Abstract

본 발명은, 압축기의 케이싱 내에 설치되어 구동유닛과 압축유닛 및 실린더헤드와 상호 결합되는 압축기용 실린더블록에 관한 것으로서, 상기 구동유닛의 구동축이 결합되는 구동축공과, 상기 압축유닛의 피스톤이 구동 가능하게 결합되는 압축실을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질의 블록본체와; 상기 구동축공의 내주면에 인써트 결합되는 메탈베어링과; 상기 압축실의 내주면에 인써트 결합되는 금속제의 피스톤가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 제작 및 대량생산이 용이하고 제작비가 절감되며, 제품의 무게를 경량화할 수 있고, 내구성과 내마모성이 우수하며, 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 압축기용 실린더블록이 제공된다.

Description

압축기용 실린더블록{Cylinder Block for Compressor}

본 발명은 압축기용 실린더블록에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조와 제작공정이 개선된 압축기용 실린더블록에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고나 에어컨 등에 사용되는 압축기(101)의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐공간을 형성하는 케이싱(140) 내에 구동유닛(120)과 압축유닛(130) 및 실린더블록(110) 과 실린더헤드(150) 등이 상호 결합되어 있는 구조를 가지고 있다.

구동유닛(120)은 케이싱(140)내부에 압입되는 고정자(121)와, 고정자(121)에 의해 회전하며 그 구동축(125)이 후술할 실린더블록(110)의 저어널부(111)에 결합된 회전자(123)로 구성되어 있다. 그리고, 압축유닛(130)은 회전자(123)의 구동축(125) 일단부(도면상으로 구동축의 하단부)에 편심지게 결합된 커넥팅로드(131)와, 커넥팅로드(131)의 자유단부 영역에 결합되어 실린더블록(110)의 압축실(114) 내부를 왕복 운동하는 피스톤(133)으로 구성되어 있다.

도 2는 종래 압축기용 실린더블록의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 압축기(101)에 사용되는 실린더블록(110)은 구동유닛(120) 회전자(123)의 구동축(125)이 결합되는 저어널부(111)와, 냉매 압축공간인 압축실(114)이 형성된 실린더부(113)와, 구동유닛(120)의 고정자(121)와의 결합을 위한 주고정부(115)와, 실린더헤드(도1의 150)의 결합을 위한 헤드결합부(117)를 갖도록 주물 성형품으로 제작된다.

저어널부(111)의 중앙에는 회전자(123)의 구동축(125)이 회전 가능하게 결합되는 구동축공(112)이 형성되어 있다. 그리고, 실린더부(113)의 압축실(114)은 구동축공(112)의 축선에 대해 가로방향으로 실린더블록(110) 일측(도면상에서 저어널부(111) 하부 일측)에 형성되어 있다. 한편, 주고정부(115)와 헤드결합부(117)에는 각각 고정자(121)와 실린더헤드(150)와의 상호 볼트(도1의 161)결합을 위해 소정깊이의 암나사부(119a,119b)가 형성되어 있다.

이러한 실린더블록(110)의 제작은 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더블록(110)의 외관을 형성하는 블록성형공정(S101)과, 각 결합부위(도2의 112,114,119a,119b)에 기계적인 가공을 하는 블록가공공정(S102)과, 세척(S103) 및 최종 검사(S104)를 거쳐 제작된다.

블록성형공정(S101)에서는 주철 등의 금속 원재료를 용광로에서 용해하고(S101a), 용해된 금속 용해물을 미리 준비된 실린더블록(110) 금형에 주입하여 실린더블록(110)을 성형한다(S101b). 그리고, 소정의 냉각시간이 경과 된 후에 금형으로부터 성형된 실린더블록(110)을 해체하여 실린더블록(110)에 붙은 모래 등의 불순물을 제거하는 사상작업을 행한다(S101c). 그런 다음, 제품 검사과정(S101d)을 통과하면 블록성형공정(S101)이 완료된다.

블록가공공정(S102)은 성형 공정에서 제작된 실린더블록(110)의 각 결합부위(112,114,119a,119b)를 정밀하게 가공하여 실린더블록(110)의 완제품을 제작하는 공정으로서, 가공기준면을 형성하는 기초가공(S102a)(헤드결합부(117)의 헤드결합면(118)을 가공)과, 주고정부(115) 및 헤드결합부(117)에 암나사부(119a,119b)를 형성하는 결합부가공(S102b)과, 저어널부(111)의 구동축공(112)을 가공하는 축공가공(S102c)과, 피스톤(133)이 왕복 운동하는 압축실(114)의 내주면을 가공하는 압축실가공(S102d)과, 후가공(S102e)으로 이루어진다. 이때, 각 공정에서는 검사과정이 포함된다.

결합부가공(S102b)과 축공가공(S102c) 및 압축실가공(S102d)의 각 공정에서는 도 3과 같이, 면삭 가공, 드릴 가공, 탭 가공, 보링 가공, 리머 가공, 선삭 가공, 연삭 가공 등의 세밀하고 복잡한 기계적 가공이 각각 해당 공정의 각 가공머신에서 이루어진다. 이들 세부공정은 도면으로써 충분히 이해가 가능하므로 자세한 설명을 생략한다.

블록가공공정(S102)을 거친 실린더블록(110)은 제품세척(S103)과 최종검사 (S104)공정을 거치면 완제품으로써 제작이 완료된다.

그런데, 이러한 종래의 압축기용 실린더블록은 주철 등의 금속 재료를 이용하여 성형되고, 여러 단계의 기계적인 가공을 거쳐 제작되기 때문에, 제작비가 비싸고 제작공정이 복잡하며, 대량생산이 용이하지 않다는 문제점이 있다.

그리고, 실린더블록이 무거운 금속재를 이용하여 제작되기 때문에, 운반 및 조립 등의 제품관리가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 실린더블록이 강도 확보에 한계가 있는 금속 재료의 주물 성형으로 제작되기 때문에, 구동축과 피스톤이 마찰되는 구동축공과 압축실 내주면의 내구성과 내마모성에 한계가 따른다. 이에 의해, 구동축의 구동력 저하와 피스톤의 압축효율저하 및 소음 등에 따른 성능저하를 초래하는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 제작 및 대량생산이 용이하고 제작비가 절감되며,제품의 무게를 경량화할 수 있고, 내구성과 내마모성이 우수하며, 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 압축기용 실린더블록을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 압축기의 단면도,

도 2는 종래 압축기용 실린더블록의 단면도,

도 3은 도 2의 실린더블록의 제작공정 순서도,

도 4는 본 발명에 따른 압축기용 실린더 블록의 단면도,

도 5는 도 4의 실린더블록의 제작공정 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더블록 10 : 블록본체

12 : 구동축공 14 : 압축실

15 : 주고정부 17 : 헤드결합부

20 : 메탈베어링 30 : 피스톤가이드

40a,40b : 고정너트 101 : 압축기

120 : 구동유닛 125 : 구동축

133 : 피스톤 150 : 실린더헤드

상기 목적은, 본 발명에 따라, 압축기의 케이싱 내에 설치되어 구동유닛과 압축유닛 및 실린더헤드와 상호 결합되는 압축기용 실린더블록에 있어서, 상기 구동유닛의 구동축이 결합되는 구동축공과, 상기 압축유닛의 피스톤이 구동 가능하게 결합되는 압축실을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질의 블록본체와; 상기 구동축공의 내주면에 인써트 결합되는 메탈베어링과; 상기 압축실의 내주면에 인써트 결합되는 금속제의 피스톤가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 실린더블록에 의해 달성된다.

여기서, 상기 블록본체에는 상기 구동유닛과의 결합을 위한 주고정부와 상기 실린더헤드와의 결합을 위한 헤드결합부가 형성되어 있으며, 상기 주고정부와 상기 헤드결합부에는 볼트체결을 위한 복수의 고정너트가 인써트 결합되어 있는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 가지고 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 압축기용 실린더블록의 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실린더블록(1)은 블록본체(10)와, 블록본체(10)에 인써트 결합되는 메탈베어링(20), 피스톤가이드(30), 고정너트(40a,40b)를 갖는다.

블록본체(10)는 구동축공(12)이 형성된 저어널부(11)와, 압축실(14)이 형성된 실린더부(13)와, 구동유닛(도1의 120)의 고정자(121)와의 결합을 위한 주고정부(15)와, 실린더헤드(150)와의 결합을 위한 헤드결합부(17)를 갖도록 엔지니어링 플라스틱 재료로 사출 성형된다.

그리고, 이 블록본체(10)에는 사출 성형시 저어널부(11)의 구동축공(12)에 관상의 메탈베어링(20)이 인써트 결합되고, 실린더부(13)의 압축실(14)에 관상의 피스톤가이드(30)가 인써트 결합된다. 또한, 주고정부(15)와 헤드결합부(17)에는 복수의 고정너트(40a,40b)가 인써트 결합된다. 이때, 블록본체(10)와 고정자(121)를 전조볼트로 결합할 수도 있는데 이때는 주고정부(15)에 별도의 고정너트 또는 나사산을 형성하지 않고 전조볼트 외경에 비해 작은 내경의 볼트홈만을 형성하고 전조볼트를 직접 체결하여 블록본체(10)와 고정자(121)를 결합할 수도 있다. 이는 블록본체가 엔지니어링 플라스틱재로 제작됨으로써 전조볼트의 체결시 볼트의 수나사부가 볼트홈을 깍아들어가면서 체결될 수 있는 것을 고려한 것이다.여기서, 블록본체(10)의 재질은 강도, 내열성, 내구성, 내마모성이 우수한 폴리아미드, 폴리아세탈, ABS, 폴리프로필렌, PBT 등의 엔지니어링 플라스틱을 이용하는 것이 바람직하다.

메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30)는 각각 회전자(123)의 구동축(125)과 피스톤(133)과의 마찰을 고려하여 내구성, 내마모성이 우수한 합금관재로 제작하는 것이 바람직하다. 이때, 메탈베어링(20)은 도 4와 같이, 블록본체(10)의 구동축공(12) 내주면 양측에 인써트 되는 한 쌍으로 마련될 수도 있으며, 구동축공(12) 내주면 크기에 대응하는 단일부품으로 인써트 될 수도 있다. 그리고, 피스톤가이드(30)는 압축실(14)의 내주면 크기에 대응하는 단일부품으로 인써트 된다.

한편, 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30)의 외주면에는 유동방지홈 및/또는 유동방지돌기(25)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이는 구동축(125)과 피스톤(133)의 구동에 의해 인써트 된 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30)가 이탈되는 것을 방지하기 위함이다.

고정너트(40a,40b)는 블록본체(10)의 주고정부(15)와 헤드결합부(17)의 둘레영역에 복수개가 인써트 결합된다. 주고정부(15)에 인써트 결합된 고정너트(40a)와 고정자(121)의 볼트공을 통과한 볼트(도1의 161)의 상호 체결에 의해 고정자(121)와 블록본체(10)가 결합된다. 그리고, 헤드결합부(17)에 인써트 결합된 고정너트(40b)와 실린더헤드(150)의 볼트공을 통과한 볼트(161)의 상호 체결에 의해 블록본체(10)의 압축실(14) 일측에 실린더헤드(150)가 결합된다.

이들 각 고정너트(40a,40b)는 외주면을 육각단면으로 하고 외주면에 유동방지홈(45) 및/또는 유동방지돌기를 형성하는 것이 바람직하다. 이는 볼트체결 및 체결 해제시 실린더블록(1)에 인써트 된 고정너트(40a,40b)의 유동을 방지하기 위함이다. 이때, 고정너트(40a,40b)는 일일이 제작할 수도 있지만 시중에 규격품으로 유통되는 것을 이용하는 것이 합리적이다.

여기서, 고정너트(40a,40b)는 구동유닛(120)의 고정자(121)와 실린더블록(1)의 결합구조와, 실린더블록(1)과 실린더헤드(150)의 결합구조가 체결구조인 경우에 블록본체(10)에 인써트 결합되는 것으로서, 각 부재의 결합구조에 따라 생략할 수 있다. 즉, 고정자(121)와 실린더블록(1)의 결합구조 및/또는 실린더블록(1)과 실린더헤드(150)의 결합구조가 압입 또는 상호 형상맞춤, 융착 등의 타 결합구조로 채택할 경우 고정너트(40a,40b)는 생략할 수 있는 것이다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 실린더블록의 제작공정 순서도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 실린더블록(1)의 제작공정은 실린더블록(1)을 사출 성형하는블록성형공정(S01)과, 성형된 실린더블록(1)을 가공하는 블록가공공정(S02)과, 세척(S03) 및 검사공정(S04)을 갖는다.

블록성형공정(S01)은 미리 준비된 실린더블록(1) 금형에 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30) 및 고정너트(40a,40b)를 인써트 시키는 부품인써트공정(S01a)과, 엔지니어링 플라스틱을 금형 내에 고온고압으로 주입하여 실린더블록(1)을 성형하는 사출성형공정(S01b)으로 이루어진다.

그리고, 블록성형공정(S01)에서 제작된 실린더블록(1)은 블록가공공정(S02)에서 기계적인 가공공정을 거친다.

블록가공공정(S02)은 헤드결합부(17)의 헤드결합면(도4의 18) 면삭가공(S02a)과, 인써트 결합된 메탈베어링(20) 및 피스톤가이드(30)의 내주면 정밀가공(S02b,S02c) 공정으로 간단하게 이루어진다. 이 공정에서는 실린더블록(1)을 미리 마련된 전용가공머신에 취부하여 헤드결합부(17)의 헤드결합면(18)과 메탈베어링(20) 및 피스톤가이드(30)의 내주면을 거의 동시에 정밀 가공한다.

여기서, 헤드결합면(18)의 면삭가공 공정(S02a)은 헤드결합부(17)와 실린더헤드(150) 간의 결합면을 정밀하게 면 가공함으로써, 실린더헤드(150) 결합시 가스킷(도4의 151)이 접하는 실링면을 확보하는 것이다. 그리고, 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30)의 내주면 가공(S02b,S02c)은 인써트 사출전에 미리 가공할 수도 있지만 사출시 발생되는 고온 등의 사출 환경에 따른 부품변형 등을 고려하여 사출 후에 가공하는 것이 바람직하다.

블록가공공정(S02)을 거친 실린더블록(1)은 제품세척(S03)과 검사(S04)를 거치면 완제품으로써 제작이 완료되어 출하될 수 있다.이상과 같은 제작공정에 의해 제작된 실린더블록(1)은 블록본체(10)가 엔지니어링 플라스틱을 이용하여 사출 성형되기 때문에, 아래 표-1에서 비교된 바와 같이, 종래 금속재의 실린더블록(1)에 비해 제작비가 싸고 제작공정이 간단하며, 빠른 시간에 대량생산이 용이하다.그리고, 블록본체(10)의 사출성형시 각 회전축공(12)과 압축실(14) 내주면 및 주고정부(15)와 헤드결합부(17)에 각각 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30) 및 고정너트(40a,40b)가 인써트 되기 때문에, 제작공정이 현격히 간단하게 된다. 즉, 종래 금속재 실린더블록(1)이 성형 후 복잡한 기계적 가공 공정을 거치도록 되어 있지만, 본 발명에 따른 실린더블록(1)은 블록본체(10)에 인써트 사출된 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30) 및 고정너트(40a,40b)를 사출 전에 미리 정밀 가공하거나 사출 후 전용가공머신을 이용하여 각 부품을 거의 동시에 가공함으로써 제작공정이 현저하게 간단해지는 것이다.표 - 1

종래 압축기용실린더 제조방법	본 발명에 따른 압축기용실린더 제조방법
공정명	공정시간(초)	공정명	공정시간(초)
블록성형	90	부품인써트	1
원재료용해	78	블록사출성형	6
블록성형	65	블록가공	19
사상	14	세척	6
검사	7	검사	6
기초가공	8	출하	3
기준면 1차 가공	16
Burr제거	6
검사	7
기준면 가공	16
나사공 선삭가공	15
나사공 드릴가공	13
나사공 탭가공	18
Burr제거	6
축공선삭가공	21
축공보링가공	26
축공호닝가공	28
Burr제거	6
압축실 가공	23
압축실 선삭가공	28
압축실보링가공	27
압축실 호닝가공	29
Burr제거	6
기준면2차 가공	14
기준면 연삭 가공	17
세척	5
검사,출하	3
계	592초/EA	계	41초/EA
일생산량(24HR기준)	145.5 EA	일생산량(24HR기준)	2,107.3 EA
월생산량(24일기준)	3,491 EA	월생산량(24일기준)	50,575 EA
년생산량(25일기준)	41,892 EA	년생산량(25일기준)	606,907 EA

그리고, 블록본체(10)의 사출성형시 각 회전축공(12)과 압축실(14) 내주면 및 주고정부(15)와 헤드결합부(17)에 각각 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30) 및 고정너트(40a,40b)가 인써트 되기 때문에, 제작공정이 현격히 간단하게 된다. 즉, 종래 금속재 실린더블록(1)이 성형 후 복잡한 기계적 가공 공정을 거치도록 되어 있지만, 본 발명에 따른 실린더블록(1)은 블록본체(10)에 인써트 사출된 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30) 및 고정너트(40a,40b)를 사출 전에 미리 정밀 가공하거나 사출 후 전용가공머신을 이용하여 각 부품을 거의 동시에 가공함으로써 제작공정이 현저하게 간단해지는 것이다.

또한, 메탈베어링(20)과 피스톤가이드(30)를 내구성 및 내마모성이 우수한 별도의 합금관재를 이용하여 블록본체(10)의 구동축공(12)과 압축실(14)의 내주면에 인써트 시킴으로써, 구동축(125)과 피스톤(133)의 구동에 따른 구동축공(12)과 압축실(14)의 내주면 마모를 최소화 할 수 있다. 이에 의해, 구동축(125)과 피스톤(133)의 구동력 개선과 압축효율개선 및 소음감소, 기기수명연장 등의 압축기 성능이 향상된다.

이와 같이, 실린더블록을 엔지니어링 플라스틱재로 사출성형되는 블록본체와, 블록본체의 구동축공과 압축실 및 주고정부와 헤드결합부에 인써트 결합되는 메탈베어링과 피스톤가이드 및 고정너트로 구성함으로써, 제작 및 대량생산이 용이해지고 제작비가 절감되며, 제품의 무게를 경량화 할 수 있고, 내구성과 내마모성이 우수하며, 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 압축기용 실린더블록이 제공된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제작 및 대량생산이 용이하고 제작비가 절감되며, 제품의 무게를 경량화 할 수 있고, 내구성과 내마모성이 우수하며, 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 압축기용 실린더블록이 제공된다.

Claims

압축기의 케이싱 내에 설치되어 구동유닛과 압축유닛 및 실린더헤드와 상호 결합되는 압축기용 실린더블록에 있어서,

상기 구동유닛의 구동축이 결합되는 구동축공과, 상기 압축유닛의 피스톤이 구동 가능하게 결합되는 압축실을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질의 블록본체와;

상기 구동축공의 내주면에 인써트 결합되는 메탈베어링과;

상기 압축실의 내주면에 인써트 결합되는 금속제의 피스톤가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 실린더블록.
제1항에 있어서,

상기 블록본체에는 상기 구동유닛과의 결합을 위한 주고정부와 상기 실린더헤드와의 결합을 위한 헤드결합부가 형성되어 있으며, 상기 주고정부와 상기 헤드결합부에는 볼트체결을 위한 복수의 고정너트가 인써트 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기용 실린더블록.
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