KR20050117145A

KR20050117145A - 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조

Info

Publication number: KR20050117145A
Application number: KR1020040042363A
Authority: KR
Inventors: 박동인
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-14

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조에 관한 것이다. 본 발명은 편심핀(15)을 구비한 크랭크축(11)이 일측을 관통하여 회전가능하게 설치되는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 일측에 구비되고 내부에 상기 크랭크축(11)의 편심핀(15)에 연결된 커넥팅로드(40)에 의해 구동되는 피스톤(30)이 구비되는 압축실(20')이 형성된 실린더(20)를 포함하여 구성되고, 상기 프레임(10)의 상면에서 상기 커넥팅로드(40)가 상기 편심핀(15)에 연결되는 부분까지의 거리와 상기 압축실(20')의 반지름이 동일하게 형성되도록 상기 실린더(20)가 상기 프레임(10)의 측면에 구비된다. 본 발명에 의하면, 프레임(10)으로부터 편심핀(15)과 커넥팅로드(40)의 연결지점을 낮출 수 있어 편심핀(15)에 걸리는 부하를 상대적으로 줄일 수 있다. 따라서 에너지 전달 효율이 증대하고 전체 기동전압을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

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

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기를 구성하는 각종 부품이 설치되는 프레임에 실린더가 구비되는 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)의 일단에는 크랭크축(1a)이 관통하여 설치된다. 크랭크축(1a)의 상단에는 상기 크랭크축(1a)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가진 균형추(3)이 구비된다. 그리고 균형추(3)의 상면에는 상기 크랭크축(1a)과 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.

그러므로 종래기술에서의 편심핀(7)에 걸리는 부하(T)는 상기의 식을 통해 구해낼 수 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술에서는 편심핀에 걸리는 부하를 감소시키기 위해서 다음과 같은 개선점이 요구된다.

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.

이에 따라, 편심핀(7)에 부하를 적게 걸리게 하고 전체 기동 전압을 개선할 수 있도록 프레임(1)으로부터 편심핀(7)과 커넥팅로드(5b)와의 연결지점까지의 길이(r)를 짧게 설계하는 것이 요구된다.

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

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 편심핀을 구비한 크랭크축이 일측을 관통하여 회전가능하게 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 일측에 구비되고 내부에 상기 크랭크축의 편심핀에 연결된 커넥팅로드에 의해 구동되는 피스톤이 구비된 압축실이 형성되는 실린더를 포함하여 구성되고, 상기 프레임의 상면에서 상기 커넥팅로드가 상기 편심핀에 연결되는 부분까지의 거리와 상기 압축실의 반지름이 동일하게 형성되도록 상기 실린더가 상기 프레임의 측면에 구비된다.

상기 실린더는 상기 프레임에 일체로 형성된다.

상기 실린더는 상기 프레임과 별개로 형성되어 설치되는 것으로, 체결공이 형성된 상기 실린더의 장착부가 상기 체결공을 통해 상기 프레임의 측면에 부착된다.

상기 장착부의 높이방향 길이는 상기 프레임으로부터 상기 편심핀과 커넥팅로드의 연결지점까지의 길이가 상기 압축실 내경의 1/2에 근접하여 상기 연결지점에서 편심핀에 걸리는 부하가 최소화되도록 상기 압축실의 최하단부로부터 상기 실린더의 저면까지의 길이에 근접하여 형성된다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 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 배면도이고, 도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 보인 사시도이다. 여기서, 종래기술의 도 1 및 도 2와 유사하게, 도 3에는 실린더(20)의 압축실(20')과 프레임(10) 상면과의 이격된 거리를 보여주기 위해 균형추(13), 편심핀(15), 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 일단에는 모터부(미도시)에 의해 회전하는 크랭크축(11)이 그 높이방향으로 관통하여 설치된다. 상기 크랭크축(11)은 모터부를 구성하는 회전자와 함께 회전하는 것으로, 그 상단부에 편심핀(15)이 구비된다. 상기 편심핀(15)은 상기 크랭크축(11)의 회전중심으로부터 편심된 위치에 형성된다. 이 때 상기 프레임(10)을 관통한 크랭크축(11)과 편심핀(15) 사이에는 상기 편심핀(15)에 의한 크랭크축(11)의 회전불균형을 해소하기 위해 균형추(13)가 구비된다.

실린더(20)는 상기 프레임(10)의 일측에 구비된다. 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(11)으로부터 동력을 전달받는다.

본 실시예에서 상기 실린더(20)는 상기 프레임(10)과 별개로 제작된다. 즉, 상기 실린더(20)가 프레임(10)을 향하는 전면에는 장착부(21)가 형성된다. 상기 장착부(21)를 관통하여서는 체결공(23)이 천공된다. 따라서, 상기 장착부(21)의 체결공(23)을 볼트(도시되지 않음)가 관통하여 프레임(10)에 고정됨으로써 상기 실린더(20)가 상기 프레임(10)의 측면에 장착된다.

여기서 상기 프레임(10)에 부착되는 실린더(20)의 장착부(21)는 압축실(20')의 최하단부 이하의 실린더(20) 전면에 형성된다. 다시 말해 압축실(20')의 최하단부가 최대한 프레임(10)의 상면에 근접하도록 장착부(21)는 도 4의 "t"에 해당하는 길이로 프레임(10)의 측면에 접촉한다. 따라서 압축실(20')은 프레임(10)의 상면에 최대한 근접 배치되어 프레임(10)의 상면에서 완전한 형상으로 보여지게 된다.

그리고 실린더(20)의 후면에는 밸브어셈블리(미도시)가 볼트(미도시)에 의해 체결되기 위한 결합공(25)이 형성된다. 상기 결합공(25)은 일반적으로 압축공(20') 주변에 네 개가 형성된다.

상기 편심핀(15)의 원주운동은 커넥팅로드(40)를 통해 피스톤(30)의 직선 왕복운동으로 변환된다. 이를 위해 상기 편심핀(15)의 외주연에는 상기 커넥팅로드(40)가 연결된다. 즉 커넥팅로드(40)의 일단은 피스톤(30)에 연결되고 타단은 상기 편심핀(15)에 연결된다. 이 때 상기 커넥팅로드(40)와 편심핀(15)의 연결부위에는 조립의 편의를 위해 슬리이브(50)가 개재된다. 이러한 크랭크축(11), 편심핀(15), 슬리이브(50) 및 커넥팅로드(40)를 통한 피스톤(30)의 왕복운동에 대한 메카니즘은 본 분야에 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 상기 피스톤(30)과 편심핀(15)을 연결하는 커넥팅로드(40)는 상기 편심핀(15)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(11)에 영향을 덜 주도록 하기 위함이다.

이를 위해 본 발명에서는 상기 피스톤(30)의 위치를 되도록 낮게 설계하였다. 즉, 상기 피스톤(30)이 구비되는 실린더(20)의 압축실(20') 하부가 상기 프레임(10)의 상면과 같아지도록 하였다.

이를 보다 상세히 설명한다. 즉, 상기 장착부(21)는 위에서 언급된 바와 같이, 실린더의 두께 "t" 에 근접한 길이로 프레임(10) 측면에 접한다. 이러한 장착부(21)로 인해 프레임(10)으로부터 편심핀(15)과 커넥팅로드(40)의 연결지점까지의 길이(이하에서는 '편심핀(15)의 길이(r)'로 줄여서 언급하기로 한다.)는 감소될 수 있다.

다시 말해 상기 장착부(21)는 상기 편심핀(15)의 길이(r)가 상기 압축실(20')의 내경의 1/2에 근접하여 상기 편심핀(15)에 걸리는 부하가 최소가 되도록 상기 압축실(20')의 최하단부로부터 상기 실린더(20)의 저면까지의 최소두께(t)에 근접되게 상기 프레임(10)에 부착된다.

즉, 상기에서 언급된 바와 같이, "T = F × r"에서 동일한 힘(F)가 편심핀(15)에 걸리는 상황에서 편심핀(15)의 길이(r)가 짧아진다면 부하(T)는 편심핀(15)에 보다 적게 미치게 된다. 그런데 편심핀(15)의 길이(r)는 프레임(10)의 상면에서 압축실(20')의 중심, 즉 피스톤(30)과 편심핀(15)을 연결하는 커넥팅로드(40)의 설치위치까지의 길이와 동일하다.

따라서, 이러한 편심핀(15)의 길이(r)를 줄여 편심핀(15)에 걸리는 부하(T)를 작게 하려면 압축실(20')의 위치를 상대적으로 낮게 하거나 또는 실린더(20)의 두께(t)를 작게하여야 한다.

이 때 고려할 사항은 상기 장착부(21)가 어느 정도의 길이까지 형성될 수 있는가이다. 만일 장착부(21)가 압축실(20')의 하면으로부터 실린더(20)의 저면까지의 최소두께(t)보다 크게 형성된다면 압축실(20')의 일부는 프레임(10)의 상면보다 낮아지므로 피스톤(30)은 직선 왕복운동 도중 상기 프레임(10)에 의해 진로를 방해받게 된다. 즉 압축실(20')과 프레임(10) 사이에 단차가 생겨 피스톤(30)의 후진범위가 제한된다. 따라서 상기 피스톤(30)의 후진범위가 제한되지 않도록 상기 장착부(21)의 높이방향 길이는 상기 압축실(20')의 하면으로부터 실린더(20)의 저면까지의 최소두께(t)보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 실시예는 프레임(10)과 실린더(20)가 각각 별개로 구성되어 실린더(20)가 프레임(10)의 측면에서 결합되는 구조이다. 그러나 이와는 달리 프레임(10)과 실린더(20)가 일체로 형성될 수도 있다. 이 때에도 상기에서 논의된 설계조건은 일체로 형성된 프레임(10)과 실린더(20)에 그대로 적용된다.

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

압축기가 구동되면 고정자와 회전자의 전자기적 상호작용에 의해 크랭크축(11)이 회전하고 편심핀(15)이 동시에 크랭크축(11) 상에서 원주운동을 하게 된다. 이 때, 균형추(13)는 이와 함께 회전되어 상기 편심핀(15)에 의한 크랭크축(11)의 회전불균형을 해소한다.

여기서 편심핀(15)에는 커넥팅로드(40)의 일단이 연결되고, 피스톤(30)에는 상기 커넥팅로드(40)의 타단이 연결되어 있으므로 상기 편심핀(15)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(11)의 편심핀(15)으로 전달된다.

이 때 본 발명에서는, 위에서 설명된 바와 같이 실린더(20)를 프레임(10)의 측면에 부착하여 압축실(20') 최하단부와 프레임(10) 상면이 동일하도록 설계함으로써 커넥팅로드(40)와 편심핀(15)의 연결지점, 즉 편심핀(15)의 길이(r)가 짧아지게 된다. 따라서 편심핀(15)에 걸리는 부하(T)는 "T = F × r"에 따라 결정되므로 피스톤(30)에 의한 압축행정시 동일한 힘(F)이 발생될 때 편심핀(15)에 걸리는 부하(T)는 상대적으로 작아지게 된다.

한편, 본 발명에서는 상기 압축실(20')의 최하단부가 상기 프레임(10)의 상면의 높이와 같이 되므로 상기 편심핀(15)의 상단을 통해 프레임(10)의 상면으로 비산된 오일이 압축실(20')과 피스톤(30)의 마찰면으로 원활하게 공급될 수 있다.

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 프레임으로부터 편심핀과 커넥팅로드의 연결지점을 낮출 수 있어 편심핀에 걸리는 부하를 상대적으로 줄일 수 있다. 따라서 에너지 전달 효율이 증대하고 전체 기동전압을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한 편심핀의 상단을 통해 비산되는 윤활유가 압축실로 쉽게 유입될 수 있어 피스톤의 운동시 압축실 표면과의 마찰을 줄이고 상기 마찰부위를 냉각할 수 있다는 효과가 있다.

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 배면도.

도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 보인 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 프레임 11 : 크랭크축

13 : 균형추 15 : 편심핀

20 : 실린더 20' : 압축실

21 : 장착부 30 : 피스톤

40 : 커넥팅로드 50 : 슬리이브

Claims

편심핀을 구비한 크랭크축이 일측을 관통하여 회전가능하게 설치되는 프레임과,

상기 프레임의 일측에 구비되고 내부에 상기 크랭크축의 편심핀에 연결된 커넥팅로드에 의해 구동되는 피스톤이 구비된 압축실이 형성되는 실린더를 포함하여 구성되고,

상기 프레임의 상면에서 상기 커넥팅로드가 상기 편심핀에 연결되는 부분까지의 거리와 상기 압축실의 반지름이 동일하게 형성되도록 상기 실린더가 상기 프레임의 측면에 구비됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더는 상기 프레임에 일체로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더는 상기 프레임과 별개로 형성되어 설치되는 것으로, 체결공이 형성된 상기 실린더의 장착부가 상기 체결공을 통해 상기 프레임의 측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.
제 3 항에 있어서, 상기 장착부의 높이방향 길이는 상기 프레임으로부터 상기 편심핀과 커넥팅로드의 연결지점까지의 길이가 상기 압축실 내경의 1/2에 근접하여 상기 연결지점에서 편심핀에 걸리는 부하가 최소화되도록 상기 압축실의 최하단부로부터 상기 실린더의 저면까지의 길이에 근접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임과 실린더구조.