KR102199012B1 - 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기 - Google Patents

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이종목
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Abstract

회전샤프트의 회전과 연동하여 피스톤을 왕복 운동시키면서 유체를 압축하는 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드는 크랭크핀과 결합되어 공전 회전하는 대단부; 상기 대단부로부터 피스톤을 향하여 연장되게 형성되는 로드축; 및 상기 로드축의 연장 단부에 형성되어 피스톤핀에 의하여 관통되며 상기 피스톤과 결합되는 소단부;를 포함하고, 상기 소단부는 내주면 일부분이 유로홈을 포함하도록 형성된다.

Description

커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기{CONNECTING ROD AND RECIPROCATION COMPRESSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 회전샤프트의 회전과 연동하여 피스톤을 왕복 운동시키면서 유체를 압축하는 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
압축기는 기체를 압축하여 압력을 높여주는 장치이다. 압축기가 기체를 압축하는 방식은, 실린더에 흡입된 기체를 피스톤으로 압축하여 방출하는 왕복동(recipro) 압축기, 두 스크롤을 상대적으로 회전시켜 기체를 압축하는 스크롤 압축기 등이 있다.
왕복동식 압축기는 실린더 내부를 왕복 운동하는 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 압축하는 방식이다. 피스톤의 왕복 운동을 위해 수직으로 설치된 회전축이 소정의 속도로 회전하고, 이에 연동하여 커넥팅로드가 왕복 운동한다. 그 결과, 커넥팅로드에 결합된 피스톤도 실린더 내부에서 왕복 운동한다.
이러한 왕복동식 압축기의 경우, 각 구성 부재가 원활하게 작동하기 위해서는 각 구성 부재들간의 마찰력이 감소되어야 한다. 이를 위해서는 각 구성 부재들의 결합 부위에 윤활유가 원활하게 공급되어야 한다. 따라서, 윤활유의 공급을 위한 유격 공간이 각 구성 부재들의 결합 부위에 충분히 확보될 필요가 있다.
한편, 왕복동식 압축기를 이루는 각 구성 부재들의 결합 부위는 상대적으로 구조상 취약한 부분에 해당한다. 따라서, 이러한 부분에 윤활유 공급용 유격 공간을 확보하기 위하여 각 구성 부재를 변형시키는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 각 구성 부재들의 결합 부위에 지나친 유격 공간이 형성되는 것은 구동력의 전달 효율을 저하시킬 수 있다는 점에서, 왕복동식 압축기의 설계 단계에서부터 세심한 주의가 요구된다고 할 수 있다.
이에 따라, 윤활유의 공급이 원활하게 이루어지면서도 각 구성에 대한 강성 저하를 방지하여 본연의 기능이 적절하게 구현될 수 있는 구조가 왕복동식 압축기의 성능 향상과 밀접하게 관련되어 있으며, 이와 관련된 기술이 활발히 개발 중에 있다.
상기와 같은 압축기와 관련하여, 한국공개특허 10-2010-0085760호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)는 왕복동식 압축기를 개시하고 있다.
구체적으로, 밀폐공간을 형성하는 하우징 쉘, 하우징 쉘 내에 구비되며 구동력을 제공하는 구동유닛, 구동유닛의 회전 샤프트에 연결되며 구동유닛으로부터의 구동력을 이용하여 실린더 내에서 피스톤의 왕복 운동으로 냉매를 압축하는 압축유닛 및 냉매를 흡입하며 압축유닛의 왕복 운동을 통해 압축된 냉매를 토출하는 흡토출유닛 등이 선행문헌 1에 개시되어 있다.
그러나, 선행문헌 1의 왕복동식 압축기는 회전축과 커넥팅로드의 결합 부위에까지 윤활유를 원활하게 공급하는 구성은 개시하고 있으나, 그 이후의 구동력 전달 구조에 해당하는 커넥팅로드와 피스톤의 결합 부위로 윤활유를 원활하게 공급하기 위한 구성에 대하여는 특별히 고려하고 있지 않다.
그리고, 한국공개특허 10-2018-0138073호(이하, ‘선행문헌 2’라고 함)는 왕복동식 압축기의 피스톤 및 그 제조방법을 개시하고 있다.
구체적으로, 피스톤 핀을 통하여 커넥팅 로드에 연결되어 실린더의 내부에서 왕복운동 하며 원통형의 형상을 가지는 피스톤, 회전자의 중앙부에 결합되는 회전축 및 상기 회전축의 상부를 지지하는 실린더 블록 등이 선행문헌 2에 개시되어 있다.
그러나, 선행문헌 2의 왕복동식 압축기는 커넥팅 로드, 실린더 및 피스톤 등으로 윤활유를 공급하기 위한 오일 유로를 개시하고 있으나, 이러한 커넥팅 로드와 피스톤이 결합되는 부분에까지 윤활유를 원활하게 공급하기 위한 구성에 대하여는 선행문헌 1과 마찬가지로 특별히 고려하고 있지 않다.
이상과 같이, 왕복동식 압축기는 본연의 기능이 적절하게 구현되면서도 각 구성 부재들의 결합 부위로 윤활유의 공급이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 과제를 안고 있으나, 종래의 왕복동식 압축기는 이러한 과제를 적절히 해결할 수 없다는 한계가 있다.
본 발명은 종래의 왕복동식 압축기가 가지고 있는 상기의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 커넥팅로드와 피스톤의 결합 부위로 윤활유의 공급이 원활하게 이루어지도록 커넥팅로드의 형상을 최적화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 윤활유의 원활한 공급을 위한 커넥팅로드의 형상 설계 시에도 피스톤과의 결합 부위에 가해지는 압력을 고려하여 커넥팅로드의 특정 부분이 구조적으로 취약해지는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 윤활유의 원활한 공급을 위한 커넥팅로드의 형상 설계 시에도 피스톤과 접촉면에서의 마찰을 고려하여 구동력 전달이 적절하게 이루어지도록 마찰 손실을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 커넥팅로드와 피스톤의 결합 부위에 유로홈이 형성되도록 구성된다. 구체적으로는 커넥팅로드의 소단부는 내주면의 일부분에 윤활유의 공급을 위한 유로홈이 형성되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 소단부 중 베어링 압력이 상대적으로 큰 부분을 회피하여 유로홈이 형성되도록 구성된다. 구체적으로는 소단부의 유로홈은 피스톤핀의 중심을 기준으로 대단부와 반대 방향으로 편향되어 형성되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 소단부의 유로홈은 피스톤핀의 중심으로부터 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 소단부 중 유로홈이 형성된 부분이 곡면으로 이루어지도록 구성된다. 구체적으로는 소단부의 유로홈은 소단부의 내주면으로부터 곡면을 따라 함몰되는 형상으로 형성되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 소단부의 유로홈은 소단부의 내주면 일부분에 복수로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 소단부의 유로홈은 피스톤핀의 중심으로부터 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 서로 대칭되는 복수로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 로드축의 길이 방향을 따라 윤활유의 공급을 위한 보조유로가 형성될 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들의 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 커넥팅로드 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 커넥팅로드의 소단부는 내주면의 일부분에 윤활유의 공급을 위한 유로홈이 형성되므로, 커넥팅로드와 피스톤의 결합 부위로 윤활유의 공급이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소단부의 유로홈은 피스톤핀의 중심을 기준으로 대단부와 반대 방향으로 편향되어 형성되므로, 커넥팅로드의 소단부 중 베어링 압력이 상대적으로 작은 부분에 유로홈을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소단부의 유로홈은 피스톤핀의 중심으로부터 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 형성되므로, 커넥팅로드의 소단부 중 베어링 압력이 상대적으로 큰 부분에 유로홈이 형성됨에 따른 구조적 강성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소단부의 유로홈은 소단부의 내주면으로부터 곡면을 따라 함몰되는 형상으로 형성되므로, 소단부와 피스톤핀 간의 접촉면에서 마찰 손실이 발생하는 것으로 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소단부의 유로홈은 소단부의 내주면 일부분에 복수로 형성되므로, 커넥팅로드와 피스톤의 결합 부위로 보다 많은 양의 윤활유가 공급되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소단부의 유로홈은 피스톤핀의 중심으로부터 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 서로 대칭되는 복수로 형성되므로, 커넥팅로드와 피스톤의 결합 부위 전체에 대하여 보다 균일한 윤활유 공급이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 로드축의 길이 방향을 따라 윤활유의 공급을 위한 보조유로가 형성되므로, 보조유로를 통해 소단부로 공급되는 윤활유가 유로홈을 통해 보다 원활하게 공급될 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 회전샤프트, 크랭크핀, 실린더, 피스톤 및 커넥팅로드를 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤 및 커넥팅로드를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 유로홈이 형성된 커넥팅로드의 소단부를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 커넥팅로드의 소단부에 가해지는 베어링 압력을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 커넥팅로드에 형성된 보조유로를 예시적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 회전샤프트, 크랭크핀, 실린더, 피스톤 및 커넥팅로드를 보다 상세히 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤 및 커넥팅로드를 나타내는 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)(이하, '압축기(1)')는, 압축기(1) 내부의 공간에서 회전샤프트(410)의 회전과 연동하여 피스톤(450)이 왕복 이동하면서 유체를 압축하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 설명되는 유체는 기체 또는 기상 냉매 등으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)를 이루는 구성들 및 이러한 구성들의 작동에 대하여 간략히 설명하고, 이때, 냉매를 유체의 일 예로 하여 설명한다.
압축기(1)는 쉘(100)을 포함하고, 쉘(100)은 하부쉘(110)과 상부쉘(120)을 포함하여 이루어진다.
쉘(100)의 내부는 외부와 밀폐되며, 쉘(100)의 내부는 압축기(1)의 내부 공간을 형성한다. 쉘(100)의 내부(압축기(1)의 내부)에는 압축기(1)를 구성하는 여러 부품이 구비되고, 또한 윤활유(오일)가 수용된다. 윤활유는 하부쉘(110) 상에 저장되고, 쉘(100) 내부에서 순환할 수 있다.
하부쉘(110)은 상측으로 개구된 용기 형태로 이루어지고, 상부쉘(120)은 하측으로 개구된 용기 형태로 이루어지며, 하부쉘(110)의 상측 부분과 상부쉘(120)의 하측 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이루는 쉘(100)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하부쉘(110)의 상단 부분과 상부쉘(120)의 하단 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이룰 수 있다.
하부쉘(110)의 외측면에는 레그(130)가 결합되고, 레그(130)는 압축기(1)가 특정 설치 위치에 고정되도록 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 냉장고의 구성을 이룰 때, 레그(130)는 냉장고를 이루는 프레임 등에 고정되어 압축기(1)가 냉장고의 특정 위치에 고정되도록 한다.
레그(130)는 2개 이상으로 구비될 수 있고, 하부쉘(110)의 저면 상에 결합될 수 있다.
쉘(100)의 내부에는 본체(400)가 구비되고, 본체에는 압축기(1)를 이루는 여러 부품이 결합된다.
본체는 탄성체(470)를 통하여 쉘(100)(하부쉘(110))의 내부면에 연결될 수 있고, 탄성체(470)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있으며, 복수 개로 구비될 수 있다.
본체(400)에는 압축기(1)의 작동을 위한 동력을 발생시키는 모터(420)가 구비될 수 있다. 모터(420)는 스테이터(421) 및 로터(422)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 안쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 안쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.
로터(422)의 중앙에는 회전샤프트(410)가 형성되고, 로터(422)와 함께 회전샤프트(410)가 회전하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 회전샤프트(410)는 연직방향으로 형성될 수 있고, 회전샤프트(410)의 회전축은 연직방향으로 형성된다.
회전샤프트(410) 내부에는 윤활유가 이동하는 오일 공급유로(412)가 마련된다. 그리고 회전샤프트(410) 일측에는 오일공급부(490)가 구비되며, 오일공급부(490)의 적어도 일부는, 쉘(100) 내부에 수용되는 윤활유에 잠기도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 오일공급부(490)는 회전샤프트(410)의 하단에 결합될 수 있다.
회전샤프트(410)의 회전에 따라 오일공급부(490)가 작동하면서, 윤활유가 오일 공급유로(412)를 따라 상측으로 이동할 수 있고, 오일 공급유로(412)에서 토출된 윤활유가 압축기(1)의 각 부품에 공급될 수 있다.
회전샤프트(410)의 상측에는 크랭크핀(430)이 연결된다. 크랭크핀(430)은 모터(420)의 상측에 위치할 수 있다. 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심되게 배치된다. 따라서, 회전샤프트(410)가 회전할 때 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심된 위치에서 소정의 회전반경을 이루며 회전한다.
본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 대체로 원통형으로 이루어지는 실린더(440)는 모터(420)의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치될 수 있다. 실린더(440)는 본체(400)와 일체로 이루어질 수 있고, 또는 별도로 형성된 후 본체(400)에 고정 결합될 수 있다.
피스톤(450)은 실린더(440) 내부의 보어(441)에서 실린더(440)의 길이방향(실린더(440)의 축방향, 전후방향)을 따라 왕복 운동한다. 본 발명의 실시예에서는 피스톤(450)이 왕복 운동하는 방향을 전후방향으로 정하여 설명한다.
커넥팅로드(460)는 크랭크핀(430)과 피스톤(450)을 연결한다. 커넥팅로드(460)는, 크랭크핀(430)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합되고, 또한 피스톤(450)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합된다.
이에 따라, 회전샤프트(410)의 회전 시 크랭크핀(430)은 편심 회전하고 피스톤(450)은 전후 방향으로 왕복 운동하게 된다.
실린더(440)의 앞쪽에는 실린더헤드(480)가 결합되고, 실린더(440) 내부로 냉매가 유입되는 흡입실(481)과 압축된 냉매가 토출되는 토출실(482)이 구비된다.
상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 작동에 의해 냉매가 압축될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 유로홈이 형성된 커넥팅로드의 소단부를 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 커넥팅로드의 소단부에 가해지는 베어링 압력을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460)의 구체적인 구성을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 커넥팅로드(460)는 대단부(463), 로드축(465) 및 소단부(461)를 포함한다.
대단부(463)는 크랭크핀(430)과 결합되어 공전 회전하는 부분으로, 커넥팅로드(460)의 일단에 형성되어 크랭크핀(430)과 결합된다. 이를 위해, 대단부(463)는 단면이 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
로드축(465)은 대단부(463)로부터 피스톤(450)을 향하여 연장되게 형성되는 부분으로, 대단부(463)와 소단부(461)를 서로 연결하여 커넥팅로드(460)가 길이 방향을 따라 일체로 거동하도록 할 수 있다.
소단부(461)는 로드축(465)의 연장 단부에 형성되어 피스톤핀(451)에 의하여 관통되며 피스톤(450)과 결합되는 부분으로, 커넥팅로드(460)의 타단에 형성되어 피스톤(450)과 결합된다. 이를 위해, 소단부(461) 역시 대단부(463)와 마찬가지로 단면이 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
특히, 소단부(461)는 피스톤핀(451)을 통하여 피스톤(450)과 결합될 수 있다. 이 경우, 피스톤(450)은 단면이 파이프 형상으로 형성되어 외주면에 종방향을 따라 피스톤홀이 형성되는 부분으로, 폐쇄단부(E1)를 통해 실린더(440) 내부를 가압하고 개방단부(E2)를 통해 커넥팅로드(460)의 소단부(461)가 결합될 수 있다.
이 경우, 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1)는 도 1을 기준으로 하여 좌측단부일 수 있고, 피스톤(450)의 개방단부(E2)는 도 1을 기준으로 하여 우측단부일 수 있다.
이러한 폐쇄단부(E1)는 실린더(440)의 보어 내에 냉매가 유입된 상태에서 피스톤(450)이 좌측으로 이동되면서 냉매를 압축시킬 수 있다. 그리고, 개방단부(E2)는 커넥팅로드(460)의 소단부(461)가 삽입되어 커넥팅로드(460)와 피스톤(450)이 결합될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 오일공급부(490)가 작동하면서, 윤활유가 오일 공급유로(412)를 따라 상측으로 이동할 수 있고, 오일 공급유로(412)에서 토출된 윤활유가 커넥팅로드(460)의 대단부(463)로는 원활하게 공급될 수 있다.
그러나, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)의 경우, 상대적으로 윤활유의 공급이 용이하지 않으며, 이에 따라 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451)이 결합되는 부분의 윤활 작용이 적절하게 이루어지지 않을 수 있다.
특히, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451) 사이에는 유격 공간이 일정 부분 형성될 수 있으나, 이러한 유격 공간이 지나치게 많은 경우 구동력의 전달 효율이 저하될 수 있다.
반면, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451) 사이에 유격 공간이 거의 형성되지 않아 사실상 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451)이 밀착되는 경우, 서로 간의 마찰력에 의해 구동력의 전달 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 사정을 종합적으로 고려하여, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)는 내주면 일부분이 유로홈(467)을 포함하도록 형성된다.
이 경우, 유로홈(467)이란 도 4에 도시된 바와 같이, 소단부(461)의 내주면 중 일부분이 함몰되는 형상으로 형성되는 홈 구조로서, 이러한 유로홈(467)에 의해 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451) 사이에는 유격 공간이 형성될 수 있다.
그리고, 이러한 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451) 사이의 유격 공간으로 윤활유가 유입되는 경우, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451) 사이에 충분한 윤활유가 공급되어 윤활 작용이 원활하게 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)는 내주면의 일부분에 윤활유의 공급을 위한 유로홈(467)이 형성되므로, 커넥팅로드(460)와 피스톤(450)의 결합 부위로 윤활유의 공급이 원활하게 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)는 피스톤핀(451)의 중심(X)을 기준으로 유로홈(467)이 대단부(463)와 반대 방향으로 편향되어 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 소단부(461)의 유로홈(467)은 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 편향되어 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실린더(440)의 보어 내에 냉매가 유입된 상태에서 피스톤(450)은 도 1을 기준으로 하여 좌측으로 이동되며 냉매를 압축시킬 수 있다. 이 경우, 실린더(440)의 보어 내에 압력이 증가하게 되고, 이러한 압력은 피스톤(450)과 피스톤핀(451)을 통하여 커넥팅로드(460)의 소단부(461)로 전달될 수 있다.
이와 같은 과정에서 소단부(461)는 피스톤핀(451)의 중심(X)을 기준으로 대단부(463) 방향의 부분이 상대적으로 큰 압력을 받게 된다.
반면, 피스톤(450)이 도 1을 기준으로 하여 우측으로 이동되는 경우에는, 별도로 실린더(440)의 보어에서 압력 전달이 크게 발생되지 않아, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)로 전달되는 압력이 상대적으로 크지 않다.
따라서, 상기와 같은 점을 모두 고려할 때, 소단부(461) 중 피스톤핀(451)의 중심(X)을 기준으로 대단부(463) 방향의 부분이 베어링 압력이 크게 작용하는 부분으로서, 구조적으로 취약한 부분이라고 할 수 있다. 이처럼 구조적으로 취약한 부분에 소단부(461)의 유로홈(467)을 형성하는 것은 바람직하지 않으므로, 대단부(463)와 반대 방향으로 편향되어 유로홈(467)을 형성할 필요가 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 피스톤핀(451)의 중심(X)을 기준으로 대단부(463)와 반대 방향으로 편향되어 형성되므로, 커넥팅로드(460)의 소단부(461) 중 베어링 압력이 상대적으로 작은 부분에 유로홈(467)을 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)는 피스톤핀(451)의 중심(X)으로부터 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 유로홈(467)이 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 시험 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)에 가해지는 베어링 압력은 95°초과하는 경우 임계적 의의를 갖는 정도로 급격히 증가한다. 그리고, 이러한 베어링 압력은 265°미만인 경우까지 상대적으로 크게 나타나며, 265°이상이 되는 경우 임계적 의의를 갖는 정도로 급격히 감소한다.
따라서, 커넥팅로드(460)의 소단부(461)는 도 5를 기준으로 하여 95°초과하고 265°미만인 구간에서 베어링 압력이 본연의 기능 발휘에 크게 관련된다고 할 수 있다.
만약, 이러한 구간에 소단부(461)의 유로홈(467)을 형성한다면, 구조적 강성 저하 및 마찰 손실을 증가시켜 커넥팅로드(460)의 소단부(461)가 구동력 전달을 위한 본연의 기능을 적절히 수행할 수 없게 된다.
따라서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 상기의 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 형성될 필요가 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 피스톤핀(451)의 중심(X)으로부터 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 형성되므로, 커넥팅로드(460)의 소단부(461) 중 베어링 압력이 상대적으로 큰 부분에 유로홈(467)이 형성됨에 따른 구조적 강성 저하를 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 소단부(461)의 내주면으로부터 곡면을 따라 함몰되는 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 유로홈(467)은 소단부(461)의 내주면 중 일부분이 함몰되며 형성되고, 이러한 함몰면은 곡면을 따라 완만하게 형성될 수 있다.
만약, 소단부(461)의 유로홈(467)이 곡면을 따라 형성되지 않고, 일부분이 절곡되게 형성된다면, 이러한 절곡면이 피스톤핀(451)과 접촉되는 과정에서 상대적으로 큰 마찰 손실이 발생할 수 있다.
또한, 상기와 같은 경우 소단부(461)의 유로홈(467)은 절곡면에서 매우 큰 응력 집중 현상이 발생하여 해당 부분이 손상되거나 파손될 우려가 있다.
따라서, 마찰 손실을 최소화하고 손상 및 파손을 방지하기 위하여 소단부(461)의 유로홈(467)은 곡면을 따라 형성될 필요가 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 소단부(461)의 내주면으로부터 곡면을 따라 함몰되는 형상으로 형성되므로, 소단부(461)와 피스톤핀(451) 간의 접촉면에서 마찰 손실이 발생하는 것으로 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)는 내주면 일부분에 유로홈(467)이 복수로 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 유로홈(467)은 각각 서로 분리되어 단속적으로 형성될 수 있다.
이 경우, 복수의 유로홈(467) 모두는 상술한 바와 같이, 피스톤핀(451)의 중심(X)을 기준으로 대단부(463)와 반대 방향으로 편향되어 형성될 수 있다. 나아가, 복수의 유로홈(467) 모두는 상술한 바와 같이, 피스톤핀(451)의 중심(X)으로부터 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 소단부(461)의 내주면 일부분에 복수로 형성되므로, 커넥팅로드(460)와 피스톤(450)의 결합 부위로 보다 많은 양의 윤활유가 공급되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)는 피스톤핀(451)의 중심(X)으로부터 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 연장된 기준선에 대하여 각각의 유로홈(467)이 서로 대칭되게 형성될 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 유로홈(467)은 각각 서로 분리되어 단속적으로 형성되는바, 각 유로홈(467)의 배치 위치 및 형상은 서로 대칭되게 형성될 수 있다.
이 경우, 유로홈(467)이 홀수개 형성되는 경우라면, 어느 하나의 유로홈(467)이 피스톤핀(451)의 중심(X)으로부터 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 연장된 기준선에 의하여 상하 대칭으로 분할되게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 소단부(461)의 유로홈(467)은 피스톤핀(451)의 중심(X)으로부터 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1) 방향으로 연장된 기준선에 대하여 서로 대칭되는 복수로 형성되므로, 커넥팅로드(460)와 피스톤(450)의 결합 부위 전체에 대하여 보다 균일한 윤활유 공급이 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 커넥팅로드에 형성된 보조유로를 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 로드축(465)은 길이 방향을 따라 윤활유의 공급을 위한 보조유로(469)가 형성될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 로드축(465)을 따라 보조유로(469)가 형성되고, 이러한 보조유로(469)를 통해 커넥팅로드(460)의 소단부(461) 방향으로 윤활유가 공급될 수 있다.
이 경우, 도 6에서는 보조유로(469)가 로드축(465)의 내부를 길이 방향을 따라 관통하여 형성되는 구성을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 보조유로(469)의 형성 위치 및 형상을 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 보조유로(469)는 로드축(465)의 상면에 길이 방향을 따라 형성된 홈 구조로 이루어질 수도 있다.
한편, 윤활유는 도 6에 도시된 바와 같이, 보조유로(469) 이외에도 커넥팅로드(460)의 외부를 통해 비산되어 소단부(461) 방향으로 공급될 수도 있다.
그리고, 상기와 같이 보조유로(469)를 통해 커넥팅로드(460)의 소단부(461)로 공급된 윤활유는 유로홈(467)으로 유입되어 커넥팅로드(460)의 소단부(461)와 피스톤핀(451) 사이의 윤활 작용이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 커넥팅로드(460) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 로드축(465)의 길이 방향을 따라 윤활유의 공급을 위한 보조유로(469)가 형성되므로, 보조유로(469)를 통해 소단부(461)로 공급되는 윤활유가 유로홈(467)을 통해 보다 원활하게 공급될 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 왕복동식 압축기 100: 쉘
110: 하부쉘 120: 상부쉘
130: 레그 410: 회전샤프트
412: 오일공급유로 420: 모터
421: 스테이터 422: 로터
430: 크랭크핀 440: 실린더
450: 피스톤 451: 피스톤핀
460: 커넥팅로드 461: 소단부
463: 대단부 465: 로드축
467: 유로홈 469: 보조유로
470: 탄성체 480: 실린더헤드
481: 흡입실 482: 토출실
490: 오일공급부 E1: 폐쇄단부
E2: 개방단부 X: 피스톤핀의 중심

Claims (14)

  1. 크랭크핀과 피스톤을 연결하여 상기 크랭크핀으로부터 전달되는 구동력을 상기 피스톤으로 전달하는 커넥팅로드에 있어서,
    상기 크랭크핀과 결합되어 공전 회전하는 대단부;
    상기 대단부로부터 상기 피스톤을 향하여 연장되게 형성되는 로드축; 및
    상기 로드축의 연장 단부에 형성되어 피스톤핀에 의하여 관통되며 상기 피스톤과 결합되고, 내주면 일부분이 유로홈을 포함하도록 형성되는 소단부;
    를 포함하고,
    상기 소단부는 상기 피스톤핀의 중심으로부터 상기 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 상기 유로홈이 형성되는, 커넥팅로드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유로홈은 상기 소단부의 내주면으로부터 곡면을 따라 함몰되는 형상으로 형성되는, 커넥팅로드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소단부는 내주면 일부분에 상기 유로홈이 복수로 형성되는, 커넥팅로드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소단부는 상기 피스톤핀의 중심으로부터 상기 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 각각의 상기 유로홈이 서로 대칭되게 형성되는, 커넥팅로드.
  7. 제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드축은 길이 방향을 따라 윤활유의 공급을 위한 보조유로가 형성되는, 커넥팅로드.
  8. 밀폐된 공간을 이루며, 내부에 윤활유가 수용되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 회전 가능하도록 설치되는 회전샤프트;
    상기 회전샤프트를 중심축을 중심으로 회전시키는 모터;
    상기 모터의 상측에 위치하고 상기 회전샤프트에서 편심되게 배치되어 회전하는 크랭크핀;
    상기 모터의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치되는 실린더;
    상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
    상기 크랭크핀과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고,
    상기 커넥팅로드는
    상기 크랭크핀과 결합되어 공전 회전하는 대단부,
    상기 대단부로부터 상기 피스톤을 향하여 연장되게 형성되는 로드축 및
    상기 로드축의 연장 단부에 형성되어 피스톤핀에 의하여 관통되며 상기 피스톤과 결합되고, 내주면 일부분이 유로홈을 포함하도록 형성되는 소단부를 포함하고,
    상기 소단부는 상기 피스톤핀의 중심으로부터 상기 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 95°초과하고 265°미만인 구간을 회피하여 상기 유로홈이 형성되는, 왕복동식 압축기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유로홈은 상기 소단부의 내주면으로부터 곡면을 따라 함몰되는 형상으로 형성되는, 왕복동식 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소단부는 내주면 일부분에 상기 유로홈이 복수로 형성되는, 왕복동식 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소단부는 상기 피스톤핀의 중심으로부터 상기 피스톤의 폐쇄단부 방향으로 연장된 기준선에 대하여 각각의 상기 유로홈이 서로 대칭되게 형성되는, 왕복동식 압축기.
  14. 제8항, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드축은 길이 방향을 따라 윤활유의 공급을 위한 보조유로가 형성되는, 왕복동식 압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990030055U (ko) * 1997-12-29 1999-07-26 구자홍 전동압축기의 운동변환부 오일공급구조
JP2006077931A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Toyota Motor Corp 内燃機関のコネクティングロッド
CN109026607A (zh) * 2018-09-30 2018-12-18 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 活塞连杆组件及具有其的压缩机

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