KR100452996B1 - 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조에 관한 것이다. 본 발명은 크랭크축(30)의 회전을 피스톤(50)의 직선왕복운동으로 바꾸기 위해 크랭크축(30)과 피스톤(50)을 연결하는 커넥팅로드(35)와 피스톤(50) 사이의 연결에 관한 것이다. 상기 커넥팅로드(35)의 선단에는 볼(38)이 형성되고, 상기 피스톤(50)의 후단에는 코킹부(52)가 외부로 돌출되어 형성된다. 상기 코킹부(52)의 내부에는 볼수납홈(54)이 형성된다. 상기 볼수납홈(54)은 내부로 갈수록 직경이 작아지도록 형성된다. 이와 같은 구성에서는 상기 코킹부(52)가 피스톤(50)의 외부에 형성되므로 상대적으로 코킹부(52)의 직경이 크게 형성되어 볼(38)의 직경 또한 크게 형성될 수 있다. 따라서 피스톤(50)과 커넥팅로드(35)의 연결신뢰성이 커지게 된다. 그리고 상기 코킹부(52)가 피스톤(50)의 외부에 형성되므로 코킹작업이 용이하게 되고 볼수납홈(54)의 직경이 내부로 갈수록 작아지므로 볼(38)과 볼수납홈(54)의 내면 사이의 접촉면적이 상대적으로 작아지는 이점도 있다.

Description

밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조{Connecting structure of piston for hermetic compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼조인트로 커넥팅로드와 피스톤을 연결하는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 먼저, 밀폐용기(1)는 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 구성되어 내부에 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 설치되어 있다. 상기 프레임(2)의 하부에는 고정자(3)가 고정되어 있으며, 상기 고정자(3)는 스프링(2S)에 의해 밀폐용기(1)의 내부에 지지된다. 상기 고정자(3)의 내부에는 고정자(3)와 전자기적 상호작용에 의하여 회전을 하는 회전자(4)가 있다. 상기 회전자(4)는 상기 프레임(2)의 중앙부를 관통하는 크랭크축(5)과 일체로 되어 회전한다.

상기 크랭크축(5)의 하단에는 크랭크축의 내부를 통해 오일(L)을 상방향으로 끌어올리는 프로펠러(5d)가 구비된다. 상기의 프로펠러(5d)를 통과한 오일(L)은 오일유로(5a)를 따라 상기 크랭크축(5)의 회전중심에 대하여 편심되게 형성된 편심핀(5b)에서 비산된다. 상기 편심핀(5b)이 형성된 반대쪽에는 상기 크랭크축(5)에 일체로 형성되어 편심핀(5b)에 의한 무게중심의 편심을 잡아주는 균형추(5c)가 있다.

한편, 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b)에 커넥팅로드(8)의 일단부가 연결된다. 상기 커넥팅로드(8)의 타단부는 피스톤(7)과 연결되어 상기 크랭크축(5)의 회전운동을 피스톤(7)의 직선왕복운동으로 변환한다. 상기 피스톤(7)은 프레임(2)에 구비되어 있는 실린더(6)의 압축실(6')내에서 직선운동을 하며 작동유체를 압축시킨다. 상기 실린더(6)의 압축실(6') 선단에는 밸브어셈블리(9)와 헤드커버(10)가 조립된다. 흡입머플러(11)는 상기 헤드커버(10)에 조립되어 압축실에 작동유체의 소음을 저감시켜 공급한다. 상기 흡입머플러(11)로는 밀폐용기(1)를 관통하여 설치된 흡입파이프(12)를 통해 작동유체가 공급된다. 도면 부호 13은 토출파이프로서 상기 압축실(6')내에서 압축되어 토출된 작동유체를 압축기 외부로 공급하는 역할을 한다.

이와 같은 구성을 가지는 압축기는 전원이 인가되면 상기 회전자(4)와 고정자(3)의 전자기적 상호작용에 의해 상기 회전자(4)가 회전하면 상기 회전자(4)와 일체로 상기 크랭크축(5)이 회전하게 된다. 상기 크랭크축(5)이 회전하면 상기 크랭크축(5)에 편심되게 형성되어 있는 편심핀(5b)이 원을 그리면서 회전원운동을 하게 된다.

따라서, 상기 편심핀(5b)과 일단에서 연결되어 있는 커넥팅로드(8)가 편심핀(5b)과 연동되면서 타단에 연결된 피스톤(7)에 힘을 전달 시키고, 상기 피스톤(7)은 실린더(6)내의 압축실(6')에서 직선왕복 운동을 하면서 작동유체를 압축시킨다. 상기 과정을 통하여 압축된 작동유체는 실린더(6)의 토출파이프(13)를 통하여 밖으로 나가게 된다.

한편, 상기 피스톤(7)과 커넥팅로드(8)를 연결하는 방식에는 다음과 같은 것들이 있다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 커넥팅로드(8)에 링형상의 소단경을 형성하고 상기 소단경과 피스톤(7)을 피스톤핀이 관통하여 연결하도록 하는 방식이 있다. 그리고, 피스톤(7)의 후방에 쉘을 형성하고, 상기 쉘의 내부에 슬라이더가 크랭크축(5)의 편심핀(5b)과 연동되도록 하는 스카치요크방식이 있다.

다음으로 도 2에 잘 도시된 바와 같이 커넥팅로드(8')의 일단부 구형상의 볼(8b)을 일체로 형성하고, 상기 피스톤(7)의 후단 내부에는 볼수납홈(7h)을 형성한다. 상기 볼수납홈(7h)은 상기 피스톤(7)의 내부에 형성되고, 상기 볼(8b)이 그 내부에 수납된 상태에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 선단부가 코킹되어 피스톤(7)과 볼(8b)이 연결된다. 이때, 상기 볼(8b)은 상기 볼수납홈(7h)의 내부에서 소정 각도 자유롭게 회동할 수 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 피스톤 연결구조에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 볼수납홈(7h)이 상기 피스톤(7)의 후단 내부에 형성되므로 인해, 상기 볼수납홈(7h)의 크기가 제한된다. 특히 상기 볼수납홈(7h)의 크기는 상기 피스톤(7)의 크기에 의해 제한을 받게 된다. 따라서 상기 볼수납홈(7h)의 내부에 수납되는 볼(8b)의 크기 또한 제한되어 커넥팅로드(8')와 피스톤(7) 사이의 연결 신뢰성이 떨어지는 문제점이 발생한다.

그리고, 상기 볼수납홈(7h)이 피스톤(7)의 후단 내부에 형성되므로 인해 상기 볼수납홈(7h)의 선단을 코킹하기 위해서는 상기 피스톤(7)의 내부로 코킹을 위한 공구를 삽입하여야 하므로 코킹작업의 작업성이 떨어지고 불량율이 높아지는 문제점도 있다.

또한, 종래 기술에서는 상기 볼(8b)이 볼수납홈(7h)의 내면 거의 대부분과 접촉하게 되어 있어 마찰면적이 넓어지는 문제점도 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤과 커넥팅로드가 보다 견고하고 신뢰성 있게 연결되도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 연결을 위한 코킹작업의 작업성을 높여주는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피스톤과 볼사이의 마찰을 최소화하는 것이다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기의 내부구성을 보이는 단면도.

도 2a는 종래의 볼조인트 방식의 피스톤 연결구조를 보인 단면도.

도 2b는 종래의 볼조인트 방식의 피스톤 내부 구조를 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조의 바람직한 실시예를 보인 단면도.

도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 피스톤의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 크랭크축 32: 편심핀

35: 커넥팅로드 36: 대단경

38: 볼 40: 실린더

42: 압축실 50: 피스톤

52: 코킹부 54: 볼수납홈

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 회전하는 크랭크축의 편심핀에 일단이 연결되어 동력을 전달받는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 일단부에 일체로 형성되는 볼과, 상기 커넥팅로드로부터 동력을 전달받아 실린더 내부에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축하고 상기 볼을 내부에 수납한 상태로 선단부가 코킹되어 커넥팅로드와 연결하는 코킹부가 후단에 돌출되게 형성되는 피스톤을 포함하여 구성되고, 상기 코킹부의 내부에는 상기 볼이 수납되는 볼수납홈이 피스톤의 선단을 향해 직경이 점차 좁아지도록 형성된다.

상기 코킹부는 상기 피스톤의 외경보다 작은 외경을 가지도록 피스톤의 후단에 단차지게 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 피스톤과 커넥팅로드를 볼로 연결함에 있어, 볼의 크기를 상대적으로 크게 할 수 있어 연결의 신뢰성이 높아지고 피스톤의 후단에 돌출되게 코킹부가 형성됨에 의해 코킹작업성이 크게 개선되는 이점을 가지게 된다.

이하 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예를 구성하는 피스톤이 단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 회전자와 일체로 회전하는 크랭크축(30)의 상단에는 편심핀(32)이 형성된다. 상기 편심핀(32)은 상기 크랭크축(30)의 회전중심에서 편심된 위치에 형성되어 상기 크랭크축(30)의 회전에 의해 하나의 원을 그리게 된다.

상기 편심핀(32)에는 커넥팅로드(35)의 일단부인 대단경(36)이 연결된다. 상기 커넥팅로드(35)의 타단부에는 볼(38)이 일체로 형성된다. 상기 볼(38)은 구형상으로 만들어진 것이다. 이와 같은 커넥팅로드(35)는 상기 크랭크축(30)의 회전운동을 아래에서 설명될 피스톤(50)의 직선왕복운동으로 변환하는 역할을 한다.

실린더(40)는 프레임에 구비되는 것으로 그 내부에 압축실(42)이 형성된다. 상기 압축실(42)에서는 작동유체의 압축이 이루어진다. 상기 압축실(42)의 선단에 해당되는 실린더(40)의 선단에는 밸브어셈블리(도시되지 않음) 등이 구비된다.

상기 실린더(40)의 내부에는 피스톤(50)이 직선왕복운동하도록 설치된다. 상기 피스톤(50)은 그 후단에 코킹부(52)가 돌출되게 형성된다. 상기 코킹부(52)는 상기 피스톤(50)의 외경보다 작은 직경을 가지도록 피스톤(50)의 후단에 단차지게형성된다. 이와 같은 코킹부(52)는 원기둥형상으로 형성된 피스톤(50)의 후단에 소정의 직경을 가지는 원통형상으로 형성된다.

상기 코킹부(52)의 내부에는 피스톤(50)의 선단을 향해 볼수납홈(54)이 구비된다. 상기 볼수납홈(54)은 내부로 들어갈수록 직경이 작아지게 되어 그 내면이 경사면(55)으로 된다. 여기서 상기 피스톤(50)은 원기둥형상이므로, 그 내부에 형성되는 상기 볼수납홈(54)은 대략 상단일 잘려진 원뿔형상으로 된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조의 작용을 설명한다.

먼저, 상기 커넥팅로드(35)와 피스톤(50)이 연결되는 것을 설명한다. 상기 커넥팅로드(35)와 피스톤(50)은 상기 커넥팅로드(35)의 일단부에 형성된 볼(38)과 피스톤(50)의 후단에 돌출되어 형성된 코킹부(52)에 의해 연결된다.

즉, 상기 볼(38)을 상기 코킹부(52)의 내부에 형성된 볼수납홈(54)에 안착시키고, 상기 코킹부(52)에 힘을 가해 코킹부(52)를 절곡시켜, 코킹부(52)의 입구 직경이 상기 볼(38)의 직경보다 작아지게 한다.

이때 상기 코킹된 코킹부(52) 선단 사이의 간격은 상기 커넥팅로드(35)가 상기 볼(38)을 중심으로 회전되는 각도를 충분히 확보할 수 있도록 되어야 한다. 이는 상기 커넥팅로드(35)의 대단경(36)이 상기 크랭크축(30)의 회전에 의해 상기 편심핀(32)이 그리는 원의 양단에 대응되는 위치 사이에서 상기 볼(38)을 중심으로 이동하여 상기 커넥팅로드(35)가 상기 볼(38)을 중심으로 소정 각도 회전하는 것 같이 되기 때문이다. 그리고, 상기 볼(38)이 상기 볼수납홈(54)의 내부에서 자유롭게 유동되어 커넥팅로드(35)의 회전중심이 될 수 있도록 코킹부(52)가 코킹되는 정도가 결정된다.

한편, 상기 볼(38)은 상기 볼수납홈(54)의 직경이 피스톤(50)의 선단을 향해 갈수록 작아지므로 일정 이상 내부로 들어가지 않게 된다. 따라서 상기 커넥팅로드(35)의 길이방향 선단에 해당되는 볼(38)의 선단면과 볼수납홈(54)의 내면은 서로 접촉하지 않게 되어, 볼(38)과 상기 볼수납홈(54)사이의 접촉면적은 상대적으로 줄어들게 된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에서는 상기 크랭크축(30)이 회전함에 의해 상기 편심핀(32)이 원을 그리면서 회전하게 되고, 상기 편심핀(32)에 대단경(36)이 연결되고 볼(38)이 피스톤(50)에 연결된 커넥팅로드(35)에 의해 크랭크축(30)의 회전력이 상기 피스톤(50)으로 전달된다. 이때, 상기 피스톤(50)은 상기 실린더(40)의 내부에 구속되어 있어서 압축실(42)의 전후방향으로 직선왕복운동하게 되는 것이다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조는 커넥팅로드의 볼과 피스톤의 연결을 위한 코킹부를 피스톤의 후단에 돌출되게 형성하므로, 상대적으로 코킹부의 직경을 크게 할 수 있다. 따라서 상기 볼의크기도 상대적으로 크게 할 수 있어 피스톤과 커넥팅로드 사이의 연결 신뢰성이 높아진다.

그리고, 상기 코킹부가 피스톤의 후단에 돌출되어 형성되므로 상기 코킹부를 코킹하는 작업이 상대적으로 용이하게 이루어질 수 있게 되는 효과가 있다.

마지막으로, 상기 코킹부의 내부에 형성되는 볼수납홈은 내부로 들어 갈수록 직경이 작아지게 형성되어 볼과 볼수납홈의 내면 사이의 접촉면적을 최소화하여 이들 사이의 마찰에 의한 동력손실과 마모 등이 방지되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 회전하는 크랭크축의 편심핀에 일단이 연결되어 동력을 전달받는 커넥팅로드와,

   상기 커넥팅로드의 일단부에 일체로 형성되는 볼과,

   상기 커넥팅로드로부터 동력을 전달받아 실린더 내부에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축하고 상기 볼을 내부에 수납한 상태로 선단부가 코킹되어 커넥팅로드와 연결하는 코킹부가 후단에 돌출되게 형성되는 피스톤을 포함하여 구성되고,

   상기 코킹부의 내부에는 상기 볼이 수납되는 볼수납홈이 피스톤의 선단을 향해 직경이 점차 좁아지도록 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코킹부는 상기 피스톤의 외경보다 작은 외경을 가지도록 피스톤의 후단에 단차지게 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조.
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