KR20020038396A - 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 회전하는 크랭크축의 편심핀에 일단이 연결되어 동력을 전달받는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 타단에 형성되며, 전방향으로 회전이 자유로운 회전부와, 상기 회전부를 관통하는 피스톤핀으로 상기 커넥팅로드와 연결되어 직선왕복운동하는 피스톤을 포함하여 구성되는것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조로 구성된다.

상기와 같은 구성에 의하면, 압축기의 작동시 피스톤과 실린더가 접하는 부분에서 측압에 의한 마찰이나 변형이 일어나지 않아서 제품의 내구성과 성능이 향상된다.

Description

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

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커넥팅로드의 소경부에 회전체가 삽입된 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 크랭크축의 회전을 피스톤에 전달하여 직선 왕복운동으로 변환시키며, 이로 인하여 피스톤이 실린더내에서 작동유체를 흡입, 압축 및 배기의 행정을 시행하는 피스톤 연결구조를 갖는다.

여기서, 종래 밀폐형 압축기의 구성및 동작을 도 1을 참고하여 설명한다.

상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 구성되는 밀폐용기(1)가 있다. 상기의 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 설치되어 있다. 상기 프레임(2)의 하부에는 고정자(3)가 고정되어 있으며, 상기 고정자(3)는 하부에 있는 스프링(2S)에 의하여 지지를 받고 있다. 한편 상기 고정자(3)의 안쪽에는 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)과 일체로 형성되어, 편심핀(5b)에 의한 무게중심의 편심을 잡아주는 균형추(5c)가 있다.

한편, 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b)과 연결되며 편심핀(5b)의 회전원운동을 직선운동으로 변화해주는 커넥팅로드(8)가 있다. 상기의 커넥팅로드(8)와 연결되는 피스톤(7)이 프레임(2)에 일체로 성형되어 있는 실린더(6)의 압축실(6')내에서 직선운동을 하며 작동유체를 압축시킨다. 상기 실린더(6)의 압축실(6')과 연이어 밸브어셈블리(9)와 헤드커버(10)가 조립된다. 상기 헤드커버에 조립되어 압축실에 작동유체를 공급하며 소음을 저감하는 흡입머플러(11)가 있으며, 상기 흡입머플러(11)에 작동유체를 공급하기 위하여 밀폐용기(1)를 관통하여 형성된 흡입파이프

(12)가 있다. 그리고 상기 흡입파이프(12)와 연이어 토출파이프(13)가 밀폐용기(1)를 관통하여 형성되어 있으며, 압축된 작동유체가 나오는 통로가 된다.

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

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.

이상에서 일반적인 밀폐형 압축기에 대하여 살펴보았는데, 밀폐형 압축기에서 크랭크축의 회전을 피스톤의 직선운동으로 바꾸어 주는 구조를 크게 3가지로 나누어 볼 수 있다. 그 종류는 스카치 요크, 커넥팅로드와 볼 조인트 형식이다.

도시되어 있는 도 2, 도 3, 도 4를 참고하여 각각의 형식에 대하여 설명한다.

우선 도 2를 참고하여 스카치 요크방식을 설명한다.

스카치 요크방식의 피스톤 연결구조는 실린더(21)와, 상기 실린더(21) 내부에서 상하 직선운동을 하는 피스톤(22)과, 상기 피스톤(22)에 결합되어 피스톤(22)과 같이 동작하는 쉘(23)과, 상기 쉘(23)의 내부에서 상측과 하측으로 미끄럼 운동을 하는 슬라이더(24)와, 상기 슬라이더(24)에 결합되는 크랭크핀(25)으로 구성되어 있다,

상기의 구성에서 압축기의 가동으로 크랭크축(도시되지 않음)이 회전하면 이에 연결된 크랭크핀(25)이 쉘(23) 내부의 슬라이더(24)를 상,하로 미끄럼 동작시킴과 동시에 상기 쉘(23)에 결합된 피스톤(22)을 실린더(21) 내부에서 좌,우로 직선왕복운동시키게 된다.

그리고, 도 3-a와 도 3-b를 참고하여 커넥팅로드 방식을 설명한다.

커넥팅로드 방식의 피스톤 연결구조는 실린더(31)의 내부에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤(32)에 형성된 취부홈으로 중공된 커넥팅로드(33)의 소경부(34)가 삽입되고, 상기 소경부(34)의 중공된 곳에 피스톤핀(35)이 삽입되어 상기 커넥팅로드(33)의 소경부(34)와 상기 피스톤(32)을 체결시키는 것에 의하여 구성이 된다. 한편 상기 커넥팅로드(33)의 타단에는 대경부(37)가 구비되어 크랭크축(36)에 삽입되어 연결이 된다.

상기의 구성에서 압축기의 가동으로 크랭크축(36)이 회전하면 이에 연결된커넥팅로드(33)의 대경부(37)가 원운동을 하게 된다. 상기 커넥팅로드(33)의 타단에서는 소경부(34)가 피스톤핀(35)에 의하여 피스톤(32)과 연결되어 실린더(31)의 내부에서 직선 왕복운동을 하게 된다.

마지막으로 도 4를 참고하여 볼조인트 방식을 설명한다.

볼조인트 방식의 피스톤 연결구조는 실린더(41)의 내부에서 직선왕복운동을 하고 있는 피스톤(42)이 있으며, 상기 피스톤(42)의 내부에는 구형형상으로 일측에 개구부를 갖는 구형 장착부(45)가 형성되어 있다. 상기 구형 장착부(45)에 커넥팅로드(43)의 일단에 형성되어 있는 구형의 삽입원형구(44)가 강제 삽입되어 조립되는것에 의하여 구성이 된다. 한편, 상기 커넥팅로드(43)의 타단에는 크랭크축과의 연결을 위한 대경부(47)가 구비된다.

상기의 상태로 압축기가 작동을 하면 크랭크축이 회전을 하고, 상기 크랭크축과 연결되어 커넥팅로드(43)의 일단에 형성된 대경부(47)가 회전을 하게된다. 한편, 상기 커넥팅로드(43) 타단에는 삽입원형구(44)가 구형장착부(45)안에서 자유로이 회전을 하며 피스톤(80)과 연결되어 있다. 상기 커넥팅로드(43)의 삽입원형구

(44)와 연결된 피스톤(42)이 상기 실린더(41)내에서 직선 왕복운동을 한다.

그러나 종래 기술에 의한 상기 피스톤 연결구조에는 다음과 같은 문제점이 있다.

우선 스카치 요크방식에서는 압축시 화살표시(28)된 측면으로 피스톤(22)에 압력이 발생되어 실린더(21)의 내벽과의 사이에 마찰이 일어나며, 커넥팅로드 방식에서는 압축시 피스톤(32) 상측면인 화살표시(38) 방향으로 압력이 발생되어 실린더(31)의 내벽과의 사이에 마찰이 발생한다.

상기의 마찰로 인하여 기기의 작동시 입력손실및 열이 발생하고 이에 따라 압축기의 효율저하및 내구성이 감소한다.

그리고 볼조인트 방식에서는 측압에 대한 손실은 발생하지 않으나, 상기 구형장착부(45)에 상기 삽입원형구(44)를 강제 삽입하는 과정에서 조립의 어려움과 함께 구형장착부(45)의 변형이 발생되며, 이로 인하여 상기 구형장착부(45)에서 삽입원형구(44)가 이탈되거나 헐거워 지는 등, 상기 커넥팅로드(43)와 피스톤(42)의 체결이 약해지게 된다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압축작동시 피스톤에 측압이 발생하지 않는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립성이 용이하고, 피스톤의 변형을 방지하는 피스톤 연결구조를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 밀폐형 압축기의 내부구성을 보이는 단면도.

도 2는 종래 스카치 요크 방식의 피스톤 연결구조를 보이는 상측 단면도.

도 3-a는 종래 커넥팅 로드 방식의 피스톤 연결구조를 보이는 상측 단면도.

도 3-b는 종래 커넥팅 로드 방식의 피스톤 연결구조를 보이는 측면 단면도.

도 4는 종래 볼 조인트 방식의 피스톤 연결구조를 보이는 상측 단면도.

도 5-a는 본 발명에 의한 피스톤 연결구조를 보이는 측면 단면도.

도 5-b는 도 5a의 A-A'선 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21, 31, 41, 90: 실린더 22, 32, 42, 80: 피스톤

33, 43, 60: 커넥팅 로드 50: 크랭크축

70: 회전부 70a: 베어링

70b: 베어링 장착부 81: 피스톤핀

상기 목적을 달성하기 위한 밀폐형 압축기의 피스톤핀 연결구조는 회전하는 크랭크축의 편심핀에 일단이 연결되어 동력을 전달받는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 타단에 형성되며, 전방향으로 회전이 자유로운 회전부와, 상기 회전부를 관통하는 피스톤핀으로 상기 커넥팅로드와 연결되어 직선왕복운동하는 피스톤을 포함하여 구성되는것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면 상기 회전부는 가운데가 천공된 구형의 베어링과 상기 베어링이 삽입되어 장착되는 원형의 베어링장착부로 구성이 된다.

상기와 같은 구성에 의하면, 압축시 피스톤에 측압이 발생하지 않으며, 또한 조립작업도 용이하게 된다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 5-a와 도 5-b에 도시된 바와 같이 회전하는 크랭크축(50)의 일단에는 크랭크축(50)의 무게중심과 편심되게 편심핀(51)이 형성되어 있다. 상기 편심핀(51)은 저면의 오일(L)이 크랭크축(50)의 내부유로를 따라 올라와서 비산되는 중공부(53)를 포함하고 있다.

상기 편심핀(51)과 연결되는 커넥팅로드(60)의 일단에 대경부(61)가 형성되어 있으며, 타단에는 전방향으로 회전이 자유로운 회전부(70)가 구비된다.

상기 회전부(70)는 회전이 자유로운 베어링(70a)과 상기 베어링이 장착되는 베어링장착부(70b)로 구성이 된다. 상기 베어링(70a)은 구형의 형상으로 중심에는 피스톤핀(81)이 삽입되기 위하여 관통부(71)가 천공되어 있다. 상기 베어링(70a)을 장착하기 위한 베어링장착부(70b)의 내부는 상기 베어링(70a)의 원주면과 동일형상으로 베어링(70a)의 원주 표면과 밀접하게 접하고 있다.

이와 같은 구성을 가진 압축기의 피스톤연결구조는 우선, 상기 커넥팅로드(60)의 일단에서 회전부(70)가 피스톤(80)에 삽입된후 상방향으로 부터 피스톤핀(81)이 피스톤(80)의 상부에 천공되어 있는 피스톤홀(82)과 베어링(70a)에형성된 관통부(71)에 순서대로 삽입되어 피스톤(80) 하부에 형성된 원형의 장착홈(83)에 고정된다.

그리고, 상기 커넥팅로드(60)의 타단에서는 대경부(61)에 편심핀(51)을 삽입한후 슬리브를 압입하여 고정하는 것으로 피스톤(80) 연결 구조가 이루어 진다.

상기와 같은 본 발명 실시예에 의한 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

압축기의 작동으로 인하여 크랭크축(50)이 회전을 하게 되며, 연결되어 있는 커넥팅로드(60) 일단에 형성된 대경부(61)가 회전을 한다. 상기 대경부(61)의 회전은 커넥팅로드(60)의 타단에 형성된 회전부(70)에 전달이 된다. 상기 회전부(70)가 피스톤핀(81)에 의하여 피스톤(80)에 구속이 되므로 상기 피스톤(80)에 힘이 전달된다. 상기 피스톤(80)은 실린더(90)에 형성된 압축실(91)내에서 직선왕복운동을 하게 된다. 이때 피스톤핀(81)에 의하여 피스톤(80)에 구속되는 회전부(70)는 피스톤핀(81)의 삽입축방향을 제외하고는 회전이 자유로우므로 작동시 피스톤(80)의 직선 작동방향으로만 힘을 전달하기에 피스톤(80)에 측압이 발생하지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조는 회전이 자유로운 베어링 장착구조에 의하여 압축기의 작동시 피스톤에 측압이 발생하지 않으며, 이에 따른 피스톤과 실린더의 마찰등이 일어나지 않아 입력손실의 감소를 막으며, 이로 인한 기계효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 종래 볼조인트형식에 비하여 베어링에 핀을 삽입하는 방식으로, 조립이 용이해서 피스톤에 손상이 가지 않기에 피스톤의 내구성 증가와 함께, 제품의 신뢰성 향상효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 피스톤의 압축작동시 측압에 의한 압력이 발생하지 않으므로 실린더와 피스톤 사이에 마찰로 의한 입력손실을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 커넥팅로드의 회전부에 핀을 삽입하여 피스톤 연결구조를 이루는 방식으로, 조립이 용이해서 작업시간의 단축및 피스톤에 손상이 가지 않기에 피스톤의 내구성 증가와 함께, 제품의 신뢰성 향상효과를 얻을 수 있다

Claims (2)

1. 회전하는 크랭크축의 편심핀에 일단이 연결되어 동력을 전달받는 커넥팅로드와;

   상기 커넥팅로드의 타단에 형성되며, 전방향으로 회전이 자유로운 회전부와;

   상기 회전부를 관통하는 피스톤핀으로 상기 커넥팅로드와 연결되어 직선왕복운동하는 피스톤;을 포함하여 구성되는것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전부는 중앙을 관통하여 피스톤핀이 설치되는 구형의 베어링과,

   상기 베어링이 삽입되어 장착되는 원형의 베어링장착부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 피스톤 연결구조.