KR100790544B1

KR100790544B1 - 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조

Info

Publication number: KR100790544B1
Application number: KR1020060113381A
Authority: KR
Inventors: 박동인
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-01-03

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조에 관한 것으로, 프레임(10)의 일면과 편심핀(18)과 커넥팅로드(40)의 연결지점 사이를 인접하게 하여 편심핀(10)에 걸리는 부하를 줄이기 위한 것이다. 이를 위하여, 본 발명에서는 프레임(10)을 상하로 관통하여 형성되는 보스부(12)의 입구 가장자리에 프레임(10)의 상면에서 소정 높이(H) 돌출되도록 프레임 트러스트면(13)을 형성하였다. 본 발명에 의하면 실린더의 체결두께가 유지되므로 실린더의 체결변형을 방지하면서도 프레임으로부터 편심핀과 커넥팅로드의 연결지점을 낮출 수 있어 편심핀에 걸리는 부하를 상대적으로 줄일 수 있다.

압축기, 실린더, 편심핀, 크랭크축, 균형추

Description

밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조{A Structure Of Frame And Cylinder For Hermatic Compressor}

도 1은 종래 기술에 의한 압축기의 프레임과 실린더구조를 보인 정면사시도.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조의 바람직한 실시예를 보인 사시도.

도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 프레임 11: 관통공

12: 보스부 13: 프레임 트러스트면

15: 크랭크축 17: 균형추

18: 편심핀 20: 실린더

20': 압축실 22: 체결부

23: 체결공 30: 피스톤

40: 커넥팅로드

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기를 구성하는 각종 부품이 설치되는 프레임에 실린더가 장착되는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 압축기의 프레임과 실린더구조를 보인 정면사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다. 여기서, 도 1에는 실린더(5)의 압축실(5')과 프레임(1) 상면과의 이격된 거리를 보여주기 위해 균형추(3), 편심핀(7), 슬리이브(9), 커넥팅로드(5b) 및 피스톤(5a)이 생략되었고, 도 2에는 커넥팅로드(5b) 및 슬리이브(9)가 점선으로 표현되었다.

이에 도시된 바와 같이, 프레임(1)을 상하로 크랭크축(1a)이 관통하여 설치된다. 크랭크축(1a)의 상단에는 상기 크랭크축(1a)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가진 균형추(3)가 구비된다. 그리고 균형추(3)의 상면에는 상기 크랭크축(1a)의 회전중심과 편심되게 편심핀(7)이 크랭크축(1a)의 축선방향으로 구비된다.

또한 프레임(1)의 타단에는 실린더(5)가 상기 실린더(5)의 장착면(5c)에 형성되는 체결부(5d)를 통해 프레임(1)에 고정된다. 실린더(5)의 압축실(5')에는 피스톤(5a)이 설치되고, 피스톤(5a)의 후단에는 커넥팅로드(5b)가 연결된다. 상기 커넥팅로드(5b)는 상기 편심핀(7)에 연결되어 크랭크축(1a)의 회전력을 피스톤(5a)의 직선 왕복운동으로 변환한다. 그리고 커넥팅로드(5b)와 편심핀(7)의 연결부위에는 슬리이브(9)가 개재된다.

이 때 편심핀(7)에 걸리는 부하(T)는, "T = F × r"로 정의될 수 있다. 여기서, "F"는 피스톤(5a)에 걸리는 힘(압력)을 나타내고, "r"은 편심핀(7)의 길이를 나타낸다. 보다 정확하게는, "r"은 프레임(1)의 상면으로부터 편심핀(7)과 커넥팅로드(5b)의 연결지점까지의 길이이다. 따라서 부하(T)는 "F"와 "r"에 의해 결정되는데, "F"는 냉매 및 피스톤(5a)의 직경, 피스톤(5a)에 걸리는 압력으로 정해지고, 일반적으로 일정한 범위로 고정된다.

따라서, 편심핀(7)에 부하를 적게 걸리게 하고 전체 기동 전압을 개선하기 위해서는 프레임(1)으로부터 편심핀(7)과 커넥팅로드(5b)와의 연결지점까지의 길이(r)를 짧게 설계하는 것이 요구된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

상기 실린더(5)가 프레임(1)에 안착될 때, 실린더(5)는 최소 두께(t)가 필요하므로 실린더(5)의 압축실(5')(여기서 압축실(5')의 내경은 'd'로 한다)은 상기 두께(t)만큼 프레임(1)의 상면으로부터 이격된다. 따라서 편심핀(7)의 길이(r)는 프레임(1)의 상면으로부터 피스톤(5a)의 중심까지의 거리, 즉 "t + 1/2d"로 결정되어 보다 적은 부하를 받도록 편심핀(7)의 길이(r)를 짧게 하는데는 한계가 있었다.

즉, 종래에는 편심핀(7)의 길이(r)을 줄이기 위한 방법으로 실린더(5)에서 압축실(5')의 중심을 낮추어서 "t"를 감소시키는 설계를 하였는데, "t"가 감소되면 실린더(5)의 체결두께가 얇아지는 것이므로 체결변형이 발생한다는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 필요에 착안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 편심핀에 걸리는 부하를 줄이기 위한 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 상하로 관통하여 보스부가 형성되는 프레임, 상기 보스부에 회전가능하게 설치되고 편심핀을 구비한 크랭크축, 상기 프레임의 일측에 장착되고 상기 크랭크축의 편심핀에 연결된 커넥팅로드에 의해 구동되는 피스톤이 직선왕복운동하도록 설치된 압축실이 형성되는 실린더를 포함하여 구성되고, 상기 프레임의 상면에는 상기 보스부의 입구 가장자리에 대응되는 위치에 상기 프레임의 상면에서 소정 높이 돌출되며 상기 크랭크축의 일측을 지지하는 프레임 트러스트면이 형성되며, 상기 프레임 트러스트면은 압축실의 하면 보다 낮은 위치에 형성된다.

삭제

상기 프레임 트러스트면의 높이(H)는 상기 프레임 트러스트면에 안착되는 균형추의 높이(h)의 3분의1 이상 2분의1 이하임(1/3h≤H≤1/2h)을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 실린더의 체결두께가 유지되므로 실린더의 체결변형을 방지하면서도 프레임으로부터 편심핀과 커넥팅로드의 연결지점을 낮출 수 있어 편심핀에 걸리는 부하를 상대적으로 줄일 수 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도이다.

여기서, 도 3과 도 4에는 실린더(20)의 압축실(20')과 프레임(10) 상면과의 이격된 거리를 보여주기 위해 균형추(17), 편심핀(18), 슬리이브(50), 커넥팅로드(40) 및 피스톤(30)이 생략되었고, 도 4에는 커넥팅로드(40) 및 슬리이브(50)가 점선으로 표현되었다.

이에 도시된 바와 같이, 프레임(10)의 중앙을 상하로 관통하여서는 관통공(11)이 형성된다, 상기 관통공(11)의 가장자리에 해당하는 프레임(10)의 하부에는 보스부(12)가 연장되게 형성된다.

상기 프레임(10)의 상면, 즉 상기 보스부(12)의 상단 가장자리에 대응되는 위치에는 프레임 트러스트면(13)이 형성된다. 본 실시예에서는 상기 프레임 트러스트면(13)이 상기 프레임(10)의 상면에서 상기 관통공(11)을 둘러서 형성된다. 그리고 상기 프레임 트러스트면(13)은 상기 프레임(10)의 상면보다 소정 높이 돌출되어 형성된다.

이로 인해 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(10)으로부터 돌출되는 상기 프레임 트러스트면(13)의 높이만큼, 상기 프레임 트러스트면(13)에서 상기 실린더(20)의 중심까지의 거리가 줄어들게 된다.

상기 프레임(10)의 관통공(11)에는 크랭크축(15)이 회전가능하게 설치된다. 즉, 상기 크랭크축(15)은 상기 관통공(11)과 상기 보스부(12)를 관통하여 프레임(10)에 회전가능하게 지지된다. 그리고 상기 크랭크축(15)의 상단에는 편심 핀(18)이 구비된다. 상기 편심핀(18)은 상기 크랭크축(15)의 회전중심에서 편심된 위치에 구비된다. 상기 크랭크축(15)과 편심핀(18) 사이에는 상기 편심핀(18)에 의한 크랭크축(15)의 회전불균형을 해소하기 위해 균형추(17)가 구비된다.

한편, 상기 프레임(10)이 일단부 상면 양단에는 아래에서 설명될 실린더(20)가 안착되어 체결되기 위한 체결공(19)이 천공된다.

실린더(20)는 상기 프레임(10)의 일측에 구비된다. 본 실시예에서 상기 실린더(20)는 상기 프레임(10)과 별개로 제작된다. 즉, 상기 실린더(20)의 양단에는 체결부(22)가 돌출되어 형성되고, 상기 체결부(22)에는 각각 체결공(23)이 천공된다. 상기 체결공(23)은 상기 프레임(10)의 체결공(19)과 대응되는 위치에 형성되며, 상기 체결부(22)의 체결공(23)에 볼트(24)가 관통하여 프레임(10)에 고정됨으로써 상기 실린더(20)가 상기 프레임(10)에 장착된다.

상기 실린더(20)의 내부에는 압축실(20')이 형성된다. 상기 압축실(20')은 작동유체의 압축이 이루어지는 부분으로, 상기 압축실(20')의 내부에 피스톤(30)이 구비된다. 상기 피스톤(30)은 상기 압축실(20')의 내부에서 직선 왕복운동되도록 후단에 커넥팅로드(40)가 연결되어 상기 크랭크축(15)으로부터 동력을 전달받는다. 즉, 상기 편심핀(18)의 원주운동이 커넥팅로드(40)를 통해 피스톤(30)의 직선 왕복운동으로 변환된다.

이를 위해 상기 편심핀(18)의 외주연에는 상기 커넥팅로드(40)가 연결된다. 즉, 커넥팅로드(40)의 일단은 피스톤(30)에 연결되고 타단은 상기 편심핀(18)에 연결된다. 이 때 상기 커넥팅로드(40)와 편심핀(18)의 연결부위에는 조립의 편의를 위해 슬리이브(50)가 개재된다. 그리고 커넥팅로드(40)의 양단부에서 피스톤(30) 및 편심핀(18)과의 각각 연결방식은 다양한 구성이 채용될 수 있다.

여기서, 상기 피스톤(30)과 편심핀(18)을 연결하는 커넥팅로드(40)는 상기 편심핀(18)과 연결되는 부분이 상기 프레임(10)의 상면에서부터 상대적으로 덜 이격된 위치에 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 피스톤(30)과 커넥팅로드(40) 사이에서 작용하는 힘이 상기 크랭크축(15)에 영향을 덜 주도록 하기 위함이다.

이를 위해 본 발명에서는 상기 프레임 트러스트면(13)을 높게 설계하였다. 즉, 상기 프레임 트러스트면(13)의 높이를 증가시켜 상기 프레임 트러스트면(13)에서부터 편심핀(18)과 커넥팅로드(40)의 연결지점(이하 '편심핀의 길이(r)'이라 함)의 위치를 낮아지도록 한 것이다.

이를 보다 상세히 설명한다. 상기에서 언급된 바와 같이, "T = F × r"에서 동일한 힘(F)이 편심핀(18)에 걸리는 상황에서 편심핀의 길이(r)가 짧아진다면 부하(T)는 편심핀(18)에 보다 적게 미치게 된다. 그런데 본 발명에서 상기 편심핀의 길이(r)는 프레임 트러스트면(13)의 상면에서 압축실(20')의 중심, 즉 피스톤(30)과 편심핀(18)을 연결하는 커넥팅로드(40)의 설치위치까지의 길이와 동일하다.

또한, 상기 프레임 트러스트면(13)이 상기 프레임(10)의 상면에서 소정 높이(H) 돌출되어 형성되고, 상기 균형추(17)가 상기 프레임 트러스트면(13) 위에서 회전운동한다. 따라서 상기 프레임 트러스트면(13)의 높이(H)가 증가한 만큼 상기 편심핀의 길이(r)을 줄일 수 있게 된다.

이때, 상기 프레임 트러스트면(13)은 상기 압축실(20')의 하면 보다 낮게 형성된다. 그리고, 상기 프레임 트러스트면(13)의 높이(H)는 균형추(17)의 높이(h)의 3분의1 이상 2분의1이하로 설계됨이 바람직하다. 이것은 실험 결과에 의해 얻어진 값이다.

아래의 표는 프레임 트러스트면(13)의 높이(H)에 대한 실험결과를 정리한 것이다. 먼저, 실험조건1(0<H<1/3h)에 의하면, 상대적으로 압축기의 입력이 크고, 실린더체결변형이 많이 발생한다. 그리고 실험조건3(1/2h<H<h)에 의하면, 실린더체결변형은 낮으나 입력이 가장 크다. 따라서, 프레임 트러스트면(13)의 높이(H)는 실험조건2(1/3h≤H≤1/2h)에서와 같이 동작신뢰성이 높으면서도, 입력이 상대적으로 낮고, 실린더체결변형이 상대적으로 낮은 범위로 하는 것이 좋다.

실험조건	동작신뢰성	입력	실린더체결변형
1. 0 < H < 1/3h	중	중	중
2. 1/3h≤H≤1/2h	상	하	하
3. 1/2h< H < h	하	상	하

이하에서는 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

압축기가 구동되면 고정자와 회전자의 전자기적 상호작용에 의해 크랭크축(15)이 회전하여 편심핀(18)이 원주운동을 하게 된다. 이때, 균형추(17)는 이와 함께 회전되어 상기 편심핀(18)에 의한 크랭크축(15)의 회전불균형을 해소한다.

여기서 편심핀(18)에는 커넥팅로드(40)의 일단이 연결되고, 피스톤(30)에는 상기 커넥팅로드(40)의 타단이 연결되어 있으므로 상기 편심핀(18)의 원주운동에 따라 커넥팅로드(40)에 의해 피스톤(30)이 직선 왕복운동을 한다.

상기 피스톤(30)은 상기 실린더(20)의 압축실(20') 내에서 직선 왕복운동하면서 작동유체를 압축시켜 압축실(20')에서 밸브어셈블리(미도시)로 배출되게 한다. 이와 같이 상기 피스톤(30)이 작동유체를 압축시키는 동작 중에 상기 피스톤(30)에는 작동유체의 압력(F)이 작용하게 되고, 이 힘(F)은 상기 커넥팅로드(40)를 통해 상기 크랭크축(15)의 편심핀(18)으로 전달된다.

이 때 본 발명에서는, 위에서 설명된 바와 같이 프레임 트러스트면(13)이 소정의 높이(H)로 상기 프레임(10)의 상면에서 돌출되게 설계됨으로써 커넥팅로드(40)와 편심핀(18)의 연결지점, 즉 편심핀의 길이(r)가 짧아지게 된다.

따라서 편심핀(18)에 걸리는 부하(T)는 "T = F × r"에 따라 결정되므로 피스톤(30)에 의한 압축행정시 동일한 힘(F)이 발생될 때 편심핀(18)에 걸리는 부하(T)는 상대적으로 작아지게 된다.

한편, 본 발명에 의하면 실린더의 체결두께(t)를 감소시키지 않고 직접 편심핀의 길이(r)를 줄일 수 있게 된다.

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 프레임과 실린더구조에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 프레임의 일면과 편심핀과 커넥팅로드의 연결지점 사이를 인접하게 함으로써 편심핀에 걸리는 부하를 상대적으로 줄일 수 있다. 따라서 에너지 전달 효율이 증대하고 전체 기동전압을 개선할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에서는 실린더의 체결두께를 유지하면서도 편심핀에 걸리는 부하를 상대적으로 줄이게 되므로 압축기의 작동에 따른 실린더의 체결변형을 방지하는 효과가 있다.

Claims

상하로 관통하여 보스부가 형성되는 프레임;

상기 보스부에 회전가능하게 설치되고 편심핀을 구비한 크랭크축;

상기 프레임의 일측에 장착되고 상기 크랭크축의 편심핀에 연결된 커넥팅로드에 의해 구동되는 피스톤이 직선왕복운동하도록 설치된 압축실이 형성되는 실린더를 포함하여 구성되고,

상기 프레임의 상면에는 상기 보스부의 입구 가장자리에 대응되는 위치에 상기 프레임의 상면에서 소정 높이 돌출되며 상기 크랭크축의 일측을 지지하는 프레임 트러스트면이 형성되며,

상기 프레임 트러스트면은 압축실의 하면 보다 낮은 위치에 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.
제 1 항에 있어서, 상기 프레임 트러스트면의 높이(H)는 상기 프레임 트러스트면에 안착되는 균형추의 높이(h)의 3분의1 이상 2분의1 이하임(1/3h≤H≤1/2h)을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.
상하로 관통하여 보스부가 형성되는 프레임;

상기 보스부에 회전가능하게 설치되고 편심핀을 구비한 크랭크축;

상기 프레임의 일측에 장착되고 상기 크랭크축의 편심핀에 연결된 커넥팅로드에 의해 구동되는 피스톤이 직선왕복운동하도록 설치된 압축실이 형성되는 실린더를 포함하여 구성되고,

상기 프레임의 상면에는 상기 보스부의 입구 가장자리에 대응되는 위치에 상기 프레임의 상면에서 소정 높이 돌출되며 상기 크랭크축의 일측을 지지하는 프레임 트러스트면이 형성되며,

상기 프레임 트러스트면의 높이(H)는 상기 프레임 트러스트면에 안착되는 균형추의 높이(h)의 3분의1 이상 2분의1 이하임(1/3h≤H≤1/2h)을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.