KR101161128B1

KR101161128B1 - 밀폐형 압축기

Info

Publication number: KR101161128B1
Application number: KR1020100105381A
Authority: KR
Inventors: 이서희
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-06-28
Also published as: US20120107148A1; KR20120044024A

Abstract

냉매의 압축구동력을 제공하는 구동유닛과, 상기 구동유닛을 통해 회전하도록 상기 구동유닛에 결합되는 몸체부 및 상기 몸체부 일단에 편심 회전하도록 마련된 편심축부를 구비하는 샤프트와, 상기 편심축부와 커넥팅로드를 통해 연결되어 압축실 내부에서 직선왕복운동을 수행하는 피스톤을 구비하되, 상기 커넥팅로드는 상기 샤프트와의 결합을 위해 상기 편심축부 둘레에 회전 가능하게 체결되는 체결홀을 구비하여 일단에 마련되는 샤프트체결부와, 상기 피스톤에 회전 가능하게 체결되도록 타단에 마련된 피스톤체결부를 구비하고, 상기 체결홀은 상기 몸체부 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 마련되어 샤프트가 휘어진 상태에서도 냉매의 압축동작을 원활하게 수행할 수 있도록 마련된 밀폐형 압축기가 개시된다.

Description

밀폐형 압축기{A HERMETIC TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 샤프트가 휘어지는 경우에도 냉매의 압축작용을 효과적으로 수행할 수 있도록 마련된 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 냉장고나 공기조화기의 냉동사이클에 채용되어 냉매를 압축하도록 마련된 장치를 가리킨다.

이러한 밀폐형 압축기는 밀폐용기를 통해 외관을 이루며, 밀폐용기의 내부에는 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛과, 냉매의 압축구동력을 제공하는 구동유닛이 설치된다. 구동유닛은 고정자와 회전자로 구성되는 통상의 모터를 통해 마련될 수 있으며, 압축유닛은 밀폐용기 내부의 프레임을 통해 설치된다.

도 1에는 종래 밀폐형 압축기에서 압축유닛 쪽 구조가 도시된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 압축유닛은 압축실을 형성하며 프레임(2) 일측에 프레임(2)과 일체로 마련되는 실린더(1)와, 압축실 내부에서 직선왕복운동을 수행하도록 마련된 피스톤(3)을 포함하여 구성될 수 있다.

구동유닛(미도시)의 회전자(미도시)에는 회전자(미도시)와 함께 회전하도록 샤프트(4)가 압입된다. 이러한 샤프트(4)는 실린더(1)가 일측에 마련된 상기 프레임(2) 중앙의 관통부(미도시)를 회전 가능하게 관통하여 회전자(미도시)에 압입된다.

그리고 샤프트(4)와 피스톤(3) 사이에는 샤프트(4)의 회전운동을 피스톤(3)의 직선왕복운동으로 전환시키기 위한 커넥팅로드(5)가 마련된다.

샤프트(4)는 회전자(미도시)에 압입되는 몸체부(4a)와, 몸체부(4a) 일단에 샤프트(4)의 회전시 편심회전 하도록 마련된 편심축부(4b)를 구비한다.

그리고 커넥팅로드(5)는 편심축부(4b)에 회전가능하도록 체결되는 일단의 샤프트체결부(6)와, 3피스톤(3)에 회전 가능하게 체결되는 타단의 피스톤체부(7)와, 샤프트체결부(6)와 피스톤체결부(7) 사이를 연결하는 연결부(8)를 구비하도록 마련된다. 이중 샤프트체결부(6)는 편심축부(4b) 둘레에 회전 가능하게 체결되는 체결홀(6a)을 구비하여 이러한 체결홀(6a)을 통해 편심축부(4b)에 회전 가능하게 체결된다. 이에 따라 커넥팅로드(5)는 샤프트(4)의 일단과 샤프트(4) 일단의 일측으로 배치되는 피스톤(3) 사이를 연결하게 된다. 상기 체결홀(6a)의 경우 길이방향을 따라 직경 크기가 일정하도록 마련되며, 체결홀(6a)과 편심축부(4b) 외경 사이에는 통상 슬라이딩공차가 형성된다.

따라서 상기 구동유닛(미도시)의 구동시 회전자(미도시)와 함께 샤프트(4)가 회전하게 되면, 샤프트(4) 일단의 편심축부(4b)는 편심회전 하게 되고, 이러한 편심축부(4b)와 커넥팅로드(5)를 통해 연결된 피스톤(3)은 압축실 내부에서 직선왕복운동하며 냉매의 압축작용을 수행하게 된다.

한편, 샤프트(4)의 경우 단단한 금속재질을 통해 마련되지만 완전한 강체가 아니기 때문에, 밀폐형 압축기의 이용기간 중 샤프트(4)는 냉매의 압축작용시 피스톤(3) 쪽으로부터 가해지는 힘에 의해 휘어지게 되며, 이때는 커넥팅로드(5)와 연결되는 편심축부(4b)가 피스톤(3) 반대 쪽으로 휘어지게 된다.

그런데 이와 같이 편심축부(4b)가 피스톤(3) 반대 쪽으로 휘어지게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 체결홀(6a)과 편심축부(4b)의 접촉 가능 부위가 도면 상에서 체결홀(6a) 하부 쪽으로 국한되고, 이에 따라 편심축부(4b)와 체결홀(6a) 간의 마찰작용시 샤프트체결부(6)에 있어서 체결홀(6a) 하부 쪽으로 마모가 집중되어 커넥팅로드(5)의 형상이 변형되면서 냉매의 압축작용을 제대로 수행할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한 전술한 바와 같이, 실린더(1)가 프레임(2)으로부터 분리되지 못하도록 프레임(2)과 일체로 형성되고, 샤프트체결부(6)의 체결홀(6a)과 편심축부(4b) 외경 사이에 전체적으로 슬라이딩공차가 형성되는 종래 밀폐형 압축기는 커넥팅로드(5)와 편심축부(4b)의 조립작업이 어렵게 되는 문제점도 가지고 있었다.

즉, 커넥팅로드(5)를 편심축부(4b)에 조립할 때는 통상 먼저 커넥팅로드(5) 한 쪽 단부를 피스톤(3)에 회전 가능하게 결합시킨 상태로 피스톤(3)을 압축실로 삽입한 후 샤프트체결부(6)를 편심축부(4b) 상부로 들어 올려 편심축부(4b) 둘레에 샤프트체결부(6)의 체결홀(6a)을 끼우게 되는데, 전술한 바와 같이 상기 체결홀(6a)과 편심축부(4b) 외경 사이에 전체적으로 슬라이딩공차가 형성되어 있는 종래 밀폐형 압축기는 체결홀(6a)과 편심축부(4b) 외경 사이가 매우 좁아 이때 편심축부(4b) 둘레에 체결홀(6a)을 체결하는 작업이 어렵게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 샤프트가 휘어지는 경우에도 냉매의 압축작용을 효과적으로 수행할 수 있도록 마련된 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 커넥팅로드의 구조를 개선하여 커넥팅로드의 체결홀과 샤프트의 편심축부 간의 조립작업이 보다 용이하게 되도록 마련된 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.

이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 냉매의 압축구동력을 제공하는 구동유닛과, 상기 구동유닛을 통해 회전하도록 상기 구동유닛에 결합되는 몸체부 및 상기 몸체부 일단에 편심 회전하도록 마련된 편심축부를 구비하는 샤프트와, 상기 편심축부와 커넥팅로드를 통해 연결되어 압축실 내부에서 직선왕복운동을 수행하는 피스톤을 구비하며, 상기 커넥팅로드는 상기 샤프트와의 결합을 위해 상기 편심축부 둘레에 회전 가능하게 체결되는 체결홀을 구비하여 일단에 마련되는 샤프트체결부와, 상기 피스톤에 회전 가능하게 체결되도록 타단에 마련된 피스톤체결부를 구비하고, 상기 체결홀은 상기 몸체부 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 체결홀의 직경은 몸체부 쪽으로 갈수록 연속적으로 커지도록 테이퍼지게 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 몸체부 쪽 체결홀과 편심축부 사이에는 슬라이딩공차보다 큰 간극이 마련된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 샤프트의 편심축부 둘레에 체결되도록 커넥팅로드의 샤프트체결부에 마련되는 체결홀이 샤프트의 몸체부 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 마련된다.

따라서 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 편심축부가 피스톤 쪽으로 휘어지게 되는 경우 체결홀 내면의 경사가 휘어진 편심축부 외면의 경사에 근접하게 되므로, 이 상태에서도 체결홀 길이방향으로 체결홀 내면이 편심축 외면에 전체적으로 고르게 접촉할 수 있게 된다.

이에 따라 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 편심축부가 피스톤 쪽으로 휘어지더라도 편심축부와 체결홀 간의 마찰작용시 샤프트체결부에 있어서 체결홀 하부 쪽으로 마모가 집중되는 것을 억제할 수 있게 되고, 이에 따라 샤프트체결부의 국부적 마모로 인해 커넥팅로드의 형상이 변형될 우려가 없어지게 되어 냉매의 압축작용을 지속적으로 원활하게 수행할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기와 같이, 커넥팅로드의 샤프트체결부에 마련되는 체결홀이 샤프트의 몸체부 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 마련되면, 샤프트의 몸체부 쪽 상기 체결홀 직경과 편심축부 외경 사이의 간극이 커지게 되므로, 커넥팅로드와 편심축부의 조립작업도 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기에 있어서 샤프트의 편심축부와 커넥팅로드의 체결구조를 도시한 단면도로, 편심축부가 휘어진 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 전체적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 커넥팅로드의 구조를 도시한 사시도로, 커넥팅로드의 일부가 절개된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 샤프트의 편심축부와 커넥팅로드의 체결구조를 도시한 단면도로, 편심축부가 휘어진 상태를 나타낸 것이다.

다음은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 밀폐형 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(10)를 통해 외관을 이룬다. 밀폐용기(10) 일측에는 냉동사이클의 증발기를 거친 냉매를 밀폐용기 내부로 안내하는 흡입안내관(11)이 연결되고, 밀폐용기(10) 타측으로는 밀폐용기(10) 내부에서 압축되어 토출되는 냉매를 냉동사이클의 응축기 쪽으로 안내하는 토출안내관(12)이 연결된다.

그리고 밀폐용기(10)의 내부에는 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛(20)과, 냉매의 압축구동력을 제공하는 구동유닛(30)이 마련되며, 압축유닛(20)은 프레임(40)을 통해 설치된다.

구동유닛(30)은 통상의 모터로써 프레임(40) 하부 외곽에 고정되는 고정자(31)와, 고정자(31)와의 전자기적인 상호 작용을 통해 회전하도록 고정자(31) 내측에 회전 가능하게 설치된 회전자(32)를 구비한다.

그리고 압축유닛(20)은 내부공간이 압축실(21a)을 형성하도록 프레임(40) 상부 일측에 프레임(40)과 일체로 마련된 실린더(21)와, 압축실(21a) 내부에 직선왕복 운동하도록 마련된 피스톤(22)을 구비한다.

실린더(21) 외측에는 압축실(21a)을 밀폐시키기 위한 실린더헤드(23)가 결합된다. 실린더헤드(23)는 상기 흡입안내관(11)과 연계되는 냉매흡입실(23a) 및 상기 토출안내관(12)과 연계되는 냉매토출실(23b)을 구비하는데, 이러한 실린더헤드(23)와 실린더(21) 사이에는 냉매흡입실(23a)로부터 압축실(21a)로 흡입되거나 압축실(21a)로부터 냉매토출실(23b)로 토출되는 냉매의 흐름을 단속하는 밸브장치(24)가 마련된다.

그리고 프레임(40) 중앙으로는 샤프트(50)가 설치된다. 샤프트(50)는 몸체부(51)와, 몸체부(51) 일단에 마련된 편심축부(52)를 구비하며, 몸체부(51)는 프레임(40) 중앙에 형성된 관통공(41)을 회전 가능하게 관통하여 회전자(32)에 압입된다. 따라서 샤프트(50)는 회전자(32)의 회전동작시 회전자(32)와 함께 회전하게 되며, 이때 편심축부(52)는 편심회전운동을 하게 된다. 편심축부(52)는 길이방향을 따라 외경크기의 변화가 없이 일정한 외경을 갖도록 마련된다.

구동유닛(30)의 구동력을 피스톤으로 전달하기 위해 편심축부(52)와 피스톤(22)은 커넥팅로드(60)를 통해 연결된다.

도 3을 함께 참고하면, 커넥팅로드(60)는 편심축부(52)에 회전 가능하게 체결되도록 마련된 일단의 샤프트체결부(61)와, 피스톤(22)에 회전 가능하도록 체결되도록 타단에 마련된 피스톤체결부(62)와, 샤프트체결부(61)와 피스톤체결부(62) 사이를 연결하는 중앙의 연결부(63)를 구비한다.

피스톤체결부(62)는 피스톤(22) 후방을 통해 피스톤(22) 내부의 결합공간(22a)으로 삽입된다. 이러한 피스톤체결부(62)에는 제1결합공(62a)이 형성되고, 제1결합공(62a)에 대응하는 피스톤(22)에는 제1결합공(62a)과 일치되도록 제2결합공(22b)이 형성되며, 상호 일치된 제1 및 제2결합공(62a,22b)에는 피스톤(22) 외부로부터 피스톤핀(27)이 결합된다. 이때 피스톤핀(27)은 제1결합공(62a)에 회전 가능하도록 결합된다.

그리고 샤프트체결부(61)는 편심축부(52) 둘레에 회전 가능하게 체결되도록 마련된 체결홀(61a)을 구비한다.

따라서 구동유닛(30)의 구동을 통해 회전자(32)와 함께 샤프트(50)가 회전하게 되면, 편심축부(52)는 편심회전 운동하게 되고, 편심축부(52)의 편심회전운동은 커넥팅로드(60)를 통해 피스톤(22)의 직선왕복운동으로 전환된다.

피스톤(22)이 압축실(21a) 내부에서 직선왕복운동을 하게 되면, 압축실(21a) 내부와 외부 사이에 압력차가 형성되어 흡입안내관(11)을 통해 밀폐용기(10) 내부로 유입된 냉매는 상기 냉매흡입실(23a)을 거쳐 압축실(21a)로 흡입되어 압축되고, 압축실(21a)에서 압축되어 토출되는 냉매는 상기 냉매토출실(23b)을 거쳐 상기 토출안내관(12)을 따라 밀폐용기(10) 외부로 안내된다.

한편, 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기는 이용도중 샤프트(50)가 휘어지게 되는 경우에도 냉매의 압축작용을 지속적으로 원할하게 수행할 수 있도록 상기 커넥팅로드(60)의 체결홀(61a)이 샤프트(50)의 몸체부(51) 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 마련된다.

즉, 상기 샤프트(50)의 경우 단단한 금속재질을 통해 마련되지만 완전한 강체가 아니기 때문에, 밀폐형 압축기의 이용기간 중 샤프트(50)는 냉매의 압축작용시 피스톤(22) 쪽으로부터 가해지는 힘에 의해 휘어지게 된다.

그리고 이때는 도 4에 도시된 바와 같이 커넥팅로드(60)와 연결되는 편심축부(52)가 피스톤(22) 반대 쪽으로 휘어지게 되는데, 상기 편심축부(52) 둘레를 감싸는 체결홀(61a)이 샤프트(50)의 몸체부(51) 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 되어 있는 커넥팅로드(60)의 경우 체결홀(61a) 내면의 경사가 휘어진 편심축부(52) 외면의 경사에 근접할 수 있게 된다.

그리고 이와 같이 체결홀(61a) 내면의 경사가 휘어진 편심축부(52) 외면의 경사에 근접하게 되면, 체결홀(61a) 길이방향으로 체결홀(61a) 내면이 편심축부(52) 외면에 전체적으로 고르게 접촉할 수 있게 되므로, 편심축부(52)와 체결홀(61a) 간의 마찰작용시 샤프트체결부(61)에 있어서 체결홀(61a) 하부 쪽이 집중적으로 마모되는 것을 억제할 수 있게 되고, 이에 따라 샤프트체결부(61)의 국부적 마모로 인해 커넥팅로드(60)의 형상이 변형될 우려가 없어지게 되어 냉매의 압축작용을 지속적으로 원활하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

체결홀(61a) 길이방향으로 체결홀(61a) 내면이 휘어진 편심축부(52) 외면에 보다 전체적으로 고르게 접촉할 수 있도록 상기 체결홀(61a)의 직경은 도면과 같이 몸체부(51) 쪽으로 갈수록 연속적으로 커지도록 테이퍼지게 마련되는 것이 바람직하며, 이때 체결홀(61a) 내면은 테이퍼면(61b)을 형성하게 된다.

또한 상기 테이퍼면(61b)을 통해 도면에서 하부 쪽이 되는 샤프트(50) 몸체부(51) 쪽 체결홀(61a) 직경과 편심축부(52) 외경 사이에는 슬라이딩공차보다 큰 간극이 마련되는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기는 커넥팅로드(60)와 편심축부(52)의 조립작업도 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.

즉, 전술한 바와 같이 실린더(21)가 프레임(40)으로부터 분리되지 못하도록 프레임(40)과 일체로 형성된 경우 커넥팅로드(60)를 편심축부(52)에 조립하기 위해서는 먼저 커넥팅로드(60)의 피스톤체결부(62)를 피스톤(22)에 회전 가능하게 결합시킨 상태로 피스톤(22)을 압축실(21a)에 삽입 한 후 샤프트체결부(61)를 편심축부(52) 상부로 들어 올려 편심축부(52) 둘레에 체결홀(61a)을 끼우게 되는데, 전술한 바와 같이 체결홀(61a) 하부 쪽 직경과 편심축부(52) 외경 사이에 슬라이딩공차보다 큰 간극이 마련된 경우에는 하부 쪽 체결홀(61a) 직경과 편심축부(52) 외경 사이가 종래보다 넓어지기 때문에, 이때 편심축부(52) 둘레에 체결홀(61a)을 체결하는 작업이 용이하게 이루어지는 것이다.

참고로 도면에서 상부 쪽이 되는 몸체부(51) 반대쪽 체결홀(61a) 직경과 편심축부(52) 외경 사이에는 냉매의 압축과정에서 커넥팅로드(60)와 편심축부(52) 간의 상대적인 유동을 억제하도록 슬라이딩공차가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 체결홀(61a)이 테이퍼지게 형성되도록 하는 테이퍼면(62a)은 커넥팅로드(60)를 형성하기 위한 금형의 형상을 통해 커넥팅로드(60)의 성형과 동시에 형성되도록 할 수도 있으며, 성형이 완료된 커넥팅로드(60)의 체결홀 내면을 후가공함으로써 형성될 수도 있다.

21a: 압축실 22: 피스톤
50: 샤프트 51: 몸체부
52: 편심축부 60: 커넥팅로드
61: 샤프트체결부 61a: 체결홀
61b: 테이퍼면 62: 피스톤체결부

Claims

냉매의 압축구동력을 제공하는 구동유닛과, 상기 구동유닛을 통해 회전하도록 상기 구동유닛에 결합되는 몸체부 및 상기 몸체부 일단에 편심 회전하도록 마련된 편심축부를 구비하는 샤프트와, 상기 편심축부와 커넥팅로드를 통해 연결되어 압축실 내부에서 직선왕복운동을 수행하는 피스톤을 구비하는 밀폐형 압축기에 있어서,
상기 커넥팅로드는 상기 샤프트와의 결합을 위해 상기 편심축부 둘레에 회전 가능하게 체결되는 체결홀을 구비하여 일단에 마련되는 샤프트체결부와, 상기 피스톤에 회전 가능하게 체결되도록 타단에 마련된 피스톤체결부를 구비하고,
상기 체결홀은 상기 몸체부 쪽으로 갈수록 직경이 커지도록 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 체결홀의 직경은 몸체부 쪽으로 갈수록 연속적으로 커지도록 테이퍼지게 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 몸체부 쪽 체결홀과 편심축부 사이에는 슬라이딩공차보다 큰 간극이 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.