KR20070005305A - 왕복동형 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 피스톤 측의 윤활 및 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 마련된 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 왕복동형 압축기는 회전축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 일단부에는 상기 회전축의 편심부 외면에 회전 가능하게 결합되도록 제1관통공이 형성되고 상기 피스톤 내부로 삽입되는 타단부에는 상기 피스톤에 체결되는 피스톤핀 외면에 회전 가능하게 끼워지도록 제2관통공이 형성된 커넥팅로드와, 상기 제1관통공과 제2관통공 사이를 연통시켜 상기 제1관통공과 편심부 사이로 전달된 오일을 상기 제2관통공과 상기 피스톤핀 사이로 전달하도록 상기 커넥팅로드 내부에 형성되되 상기 제2관통공 측 출구 측 직경이 상기 제1관통공 측 입구 측 직경보다 작게 마련된 연결홀을 포함하여 구성된다.

Description

왕복동형 압축기 {A RECIPROCATING COMPRESSOR}
도 1은 종래 왕복동형 압축기에 있어서 커넥팅로드 측 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 왕복동형 압축기의 전체적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 3는 본 발명에 따른 왕복동형 압축기에 있어서 커넥팅로드 측 구조를 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 왕복동형 압축기의 컨넥팅로드의 구조를 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 왕복동형 압축기의 다른 실시예에 따른 컨넥팅로드의 구조를 확대 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
22: 피스톤 25: 피스톤핀
41: 편심부 41a: 제2오일홀
41b: 제1오일그루브 42: 제1오일홀
60: 커넥팅로드 61: 대경부
61a: 제1관통공 62: 소경부
62a: 제2관통공 63: 연결부
63a: 연결홀
본 발명은 왕복동형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤핀과 커넥팅로드 사이를 보다 효과적으로 윤활 및 냉각시킬 수 있도록 마련된 왕복동형 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고나 공기조화기 등의 냉동사이클에 채용되는 왕복동형 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 압축실(1) 내부에서 직선왕복운동하는 피스톤(2)을 통해 압축실(1) 내부의 냉매를 압축하도록 마련되고, 이를 위해 회전축(3)에 형성되는 편심부(4)와 상기 피스톤(2) 사이에는 회전축(3)의 회전운동을 직선왕복운동으로 전환하여 피스톤(2)으로 전달하기 위한 커넥팅로드(5)가 설치된다.
이러한 커넥팅로드(5)의 일단부에는 편심부(4) 외면에 회전 가능하게 결합되도록 제1관통공(5a)이 형성되고, 상기 피스톤(2) 내부로 삽입되는 커넥팅로드(5)의 타단부에는 상기 피스톤(2)에 체결되는 피스톤핀(2a) 외면에 회전 가능하게 끼워지도록 제2관통공(5b)이 형성되며, 이를 통해 회전축(3)의 회전시 제1관통공(5a) 측 커넥팅로드(5)의 일단부가 편심회전하게 되면 제2관통공(5b) 측 커넥팅로드(5)의 타단부에 결합된 피스톤(2)이 직선왕복운동하며 압축실(1) 내부의 냉매가 압축되도록 한다.
그리고 상기 회전축(3)의 하부 내측에는 축방향을 따라 형성된 제1오일홀(3a)이 형성되고, 제1오일홀(3a) 하부 측 회전축(3)의 하단에는 밀폐용기 저부에 저장된 오일을 상부로 흡상시키기 위한 오일픽업부재(6)가 설치되며, 상기 편심부(4)에는 제1오일홀(3a)의 오일을 편심부(4) 외면으로 공급하여 편심부(4)와 상기 커넥팅로드(5)의 제1관통공(5a) 내주면 사이를 윤활 및 냉각 시키기 위한 제2오일홀(4a)이 제1오일홀(3a)과 교차되도록 형성되며, 제2오일홀(4a)의 출구 측 편심부(4) 외면에는 제2오일홀(4a)로부터 유출된 오일이 일시 저장되도록 원주방향을 따라 소정구간에 걸쳐 형성된 제1오일그루브(4b)가 형성된다.
또 제1오일그루브(4b)로 공급된 오일이 계속해서 커넥팅로드(5)의 제2관통공(5b) 내주면과 피스톤핀(2a) 사이로도 공급될 수 있도록 제1관통공(5a)과 제2관통공(5b) 사이의 커넥팅로드(5) 내부에는 상기 제1관통공(5a)과 제2관통공(5b)을 연통시키는 연결홀(5c)이 형성되는데, 이러한 연결홀(5c)은 통상 양단 사이의 직경변화가 없는 원통형상으로 형성되며, 상기 피스톤핀(2a)의 중앙부 외주에는 상기 연결홀(5c)과 통하도록 원주방향을 따라 원주방향 전체에 걸쳐 제2오일그루브(2a-1)가 형성된다.
따라서 이러한 구조를 통해 회전축(3)이 회전하게 되면, 회전축(3)의 원심력에 의해 밀폐용기 저부에 저장된 오일은 오일픽업부재(6)와 제1오일홀(3a)을 따라 상부로 흡상되고, 제1오일홀(3a)로 안내된 오일 중 일부는 편심부(4) 측 제2오일홀(4a)을 통해 제1오일그루브(4b)로 공급되어 편심부(4)와 커넥팅로드(5)의 제1관통공(5a) 내주면 사이의 윤활작용을 수행하게 되며, 제1오일그루브(4b)의 오일은 제1 오일그루브(4b)와 연결홀(5c)이 연통됨에 따라 상기 연결홀(5c)을 통해 계속해서 상기 제2관통공(5b) 측 제2오일그루브(2a-1)로 전달되어 제2관통공(5b) 내주면과 피스톤핀(2a) 사이를 윤활 및 냉각시키게 된다.
그러나 이러한 종래 왕복동형 압축기는 상기 회전축(3)의 원심력에 의해 제1 및 제2오일홀(3a,4a)을 거쳐 연결홀(5c)의 입구로 전달된 오일이 연결홀(5c)을 따라 이동되는 과정에서 운동력이 저하되어 연결홀(5c)의 출구 측에서는 이러한 오일의 유속이 큰 폭으로 감소하게 되기 때문에, 제2관통공(5b) 측으로의 오일공급이 원활하지 못하게 되어 피스톤(2)의 압축력이 직접적으로 전달되는 피스톤핀(2a)과 커넥팅로드(5)의 제2관통공(5b) 사이의 윤활 및 냉각작용을 보다 효과적으로 향상시킬 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 피스톤핀과 커넥팅로드 사이를 보다 효과적으로 윤활 및 냉각시킬 수 있도록 마련된 왕복동형 압축기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 왕복동형 압축기는 회전축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 일단부에는 상기 회전축의 편심부 외면에 회전 가능하게 결합되도록 제1관통공이 형성되고 상기 피스톤 내부로 삽입되는 타단부에는 상기 피스톤에 체결되는 피스톤핀 외면에 회전 가능하게 끼워지도록 제2관통공이 형성된 커넥팅로드와, 상기 제1관통공과 제2관통공 사이를 연 통시켜 상기 제1관통공과 편심부 사이로 전달된 오일을 상기 제2관통공과 상기 피스톤핀 사이로 전달하도록 상기 커넥팅로드 내부에 형성되되 상기 제2관통공 측 출구 측 직경이 상기 제1관통공 측 입구 측 직경보다 작게 마련된 연결홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연결홀은 상기 연결홀의 직경이 상기 입구로부터 출구 측으로 갈수록 계속적으로 줄어들도록 원뿔대 형상으로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결홀은 단차지도록 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결홀에는 복수의 단차부가 형성되고, 상기 각 단차부 측 상기 연결홀의 직경은 상기 출구 측으로 갈수록 계속적으로 줄어들도록 마련된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 왕복동형 압축기는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상부용기(10a)와 하부용기(10b)가 결합되어 형성되는 밀폐용기(10)와, 이러한 밀폐용기(10) 내부에 마련되는 것으로 냉매의 압축이 수행되는 압축부(20)와, 냉매의 압축에 따른 압축동력을 제공하는 구동부(30), 그리고 구동부(30)의 구동력을 압축부로 전달하도록 구동부(30)와 압축부(20)를 연결하는 회전축(40)을 구비한다.
이중 구동부(30)는 압축기의 구동력을 제공하는 것으로, 밀폐용기(10)의 내부 상측에 고정된 고정자(31)와, 이 고정자(31)의 내부에 이격 설치되어 고정자(31)와 전자기적으로 상호작용하는 회전자(32)를 구비한다. 여기서 회전자(32)의 중심에는 상기 회전축(40)의 상단부가 압입되어 회전자(32)와 함께 회전하도록 마련되고, 회전축(40)의 하부는 저널베어링(50)을 통해 회전 가능하게 지지된다.
그리고 압축부(20)는 회전축(40)의 하부 일측에 설치되어 냉매를 압축하도록 압축실(21a)이 형성된 실린더블록(21)과, 압축실(21a) 내부에서 직선왕복운동하며 냉매의 압축작용을 수행하는 피스톤(22)과, 압축실(21a)을 밀폐시키도록 실린더블록(21) 일측에 결합되며 냉매흡입실(23a)과 냉매토출실(23b)이 구획 형성된 실린더헤드(23)와, 실린더블록(21)과 실린더헤드(23) 사이에 마련되며 냉매흡입실(23a)로부터 압축실(21a)로 흡입되거나 압축실(21a)로부터 냉매토출실(23b)로 토출되는 냉매의 흐름을 단속하기 위한 밸브장치(24)로 구성된다.
또 상기 저널베어링(5) 하측 회전축(40)의 하단에는 편심회전하도록 마련된 편심부(41)가 형성되고, 이러한 편심부(41)와 피스톤(22) 사이에는 편심부(41)의 편심회전을 직선운동으로 전환시킬 수 있도록 마련된 커넥팅로드(60)가 연결된다.
이러한 커넥팅로드(60)는 상기 편심부(41)가 회전 가능하게 결합되는 제1관통공(61a)이 형성되도록 일단부에 대략 링형상으로 마련되는 대경부(61)와, 상기 제1관통공(61a)보다 작은 내경을 갖는 제2관통공(62a)이 형성되도록 타단부에 역시 링형상으로 마련되는 소경부(62), 그리고 상기 대경부(61)와 소경부(62)를 연결하는 중앙 측의 연결부(63)를 포함하여 구성되며, 상기 소경부(62)는 상기 피스톤(22)에 체결되는 피스톤핀(25)에 상기 제2관통공(62)이 회전 가능하게 결합될 수 있도록 상기 피스톤(22) 내부로 삽입된다.
이러한 커넥팅로드(60)를 통해 회전축(40)의 회전시 제1관통공(61a) 측 커넥 팅로드(60)의 대경부(61)가 편심회전하게 되면 커넥팅로드(60) 소경부(62)에 결합된 피스톤(22)이 직선왕복운동하며 압축실(21a) 내부의 냉매가 압축되도록 한다. 참고로 미설명 부호 26는 상기 피스톤핀(25)을 피스톤(22)에 고정시키기 위한 잠금핀이다.
이와 같이 구성되는 왕복동형 압축기는 전원 인가에 따른 고정자(31)와 회전자(32) 간의 전기적인 상호작용에 의해 회전자(32)와 함께 회전축(40)이 회전하게 되면, 커넥팅로드(60)를 통해 편심부(41)와 연결된 피스톤(22)이 압축실(21a) 내부에 직선왕복운동을 하게 되고, 이를 통해 밀폐용기(10) 외부로부터 실린더헤드(23)의 냉매흡입실(23a)로 유입된 냉매는 압축실(21a)로 전달되어 압축실(21a) 내부에서 압축되고, 이렇게 압축실(21a)에서 압축된 냉매는 다시 실린더헤드(23)의 냉매토출실(23b)로 토출된 후 밀폐용기(10) 외부로 토출되며, 이러한 과정이 반복진행되며 압축기를 통한 냉매의 압축작용이 이루어진다.
한편, 밀폐용기(10) 내부의 각종 마찰습동부 즉 상기 회전축(40)과 저널베어링(50) 사이, 회전축(40)의 편심부(41)와 커넥팅로드(60)의 제1관통공(61a) 내주면 사이, 커넥팅로드(60)의 제2관통공(62a) 내주면과 피스톤핀(25) 사이 등에는 압축기의 구동시 마찰에 의한 고열과 함께 마모가 발생하게 되는데, 왕복동형 압축기는 이러한 마찰습동부의 윤활 및 냉각을 목적으로 하는 윤활구조를 갖는다.
상세히 설명하면, 밀폐용기(10)의 저부에는 소정량의 오일이 저장되도록 오일저장공간(11)이 형성되고, 회전축(40)의 하부 내측에는 오일저장공간(11)의 오일을 상부로 안내하기 위한 제1오일홀(42)이 축방향으로 형성되며, 편심부(41)의 하 단에는 오일저장공간(11)과 제1오일홀(42)을 연통시키기 위한 원통형상의 오일픽업부재(70)가 소정의 각을 이루도록 경사지게 설치된다.
따라서 회전축(40)의 회전에 따른 원심력으로 상기 오일픽업부재(70)와 제1오일홀(42)을 통해 상부로 흡삽된 오일은 회전축(40) 상부 외면으로 공급되어 저널베어링(50)과 회전축(40) 사이를 윤활 및 냉각시키게 되고, 제1오일홀(42)을 따라 상부로 흡상되는 오일의 일부는 커넥팅로드(60)의 마찰부위로 공급된다.
이를 위해 상기 편심부(41)에는 제1오일홀(42)의 오일을 편심부(41) 외면으로 공급하여 편심부(41)와 상기 커넥팅로드(60)의 제1관통공(61a) 내주면 사이를 윤활 및 냉각 시키기 위한 제2오일홀(41a)이 제1오일홀(42)과 교차되도록 형성되며, 제2오일홀(41a)의 출구 측 편심부(41) 외면에는 제2오일홀(41a)로부터 유출된 오일이 일시 저장되도록 원주방향을 따라 소정구간에 걸쳐 형성된 제1오일그루브(41b)가 형성된다.
또 제1오일그루브(41b)로 공급된 오일이 계속해서 커넥팅로드(60)의 제2관통공(62a) 내주면과 피스톤핀(25) 사이로도 공급될 수 있도록 제1관통공(61a)과 제2관통공(62a) 사이의 커넥팅로드(60) 내부에는 상기 연결부(63)의 길이방향을 따라 형성되어 상기 제1관통공(61a)과 제2관통공(62a)을 연통시키는 연결홀(63a)이 형성되며, 상기 피스톤핀(25)의 중앙부 외주에는 상기 연결홀(63a)과 통하도록 원주방향을 따라 원주방향 전체에 걸쳐 형성되는 제2오일그루브(25a)가 형성된다. 참고로 미설명 부호 64는 상기 연결홀(63a) 반대 측 상기 소경부(62)의 끝단에 형성되어 커넥팅로드(60)를 거친 오일을 피스톤(22) 내부로 배출시키기 위한 오일배출공이 다.
따라서 이러한 구조를 통해 회전축(40)이 회전하게 되면, 회전축의 원심력에 의해 밀폐용기(10) 저부의 오일저장공간(11)에 저장된 오일은 제1오일홀(42)을 따라 상부로 흡상되고, 제1오일홀(42)로 안내된 오일 중 일부는 편심부(41) 측 제2오일홀(41a)을 통해 제1오일그루브(41b)로 공급되어 편심부(41)와 커넥팅로드(60)의 제1관통공(61a) 내주면 사이의 윤활작용을 수행하게 되며, 상기 제1오일그루브(41b)를 거친 오일은 상기 연결홀(63a)을 통해 계속해서 상기 제2관통공(62a) 측으로 전달되어 제2오일그루브(25a)로 안내되며 제2관통공(62a) 내주면과 피스톤핀(25) 사이를 윤활 및 냉각시키게 된다.
그리고 본 발명에 따른 왕복동형 압축기에 있어서, 제1관통공(61a)과 제2관통공(62a)을 연통시키도록 마련된 상기 연결홀(63a)은 출구가 형성된 제2관통공(62a) 측 직경이 입구가 형성된 제1관통공(61a) 측 직경보다 작게 마련된다.
이와 같이 출구 측 직경이 작아지도록 마련된 연결홀(63a)의 구성은 좁은통로를 지나게 될 때 유체의 속력이 증가하게 되는 베르누이의 원리를 이용한 것으로, 연결홀(63c)의 출구 측 냉매의 유속을 증대시켜 피스톤핀(25)과 제2관통공(62a) 사이로의 오일공급이 보다 원활하게 되도록 하기 위한 것이다.
그리고 본 실시예에 있어서 이러한 연결홀(63c)은 그 직경이 상기 입구로부터 출구 측으로 갈수록 계속적으로 줄어들도록 원뿔대 형상으로 마련되어 상기 출구를 지나는 냉매의 유속이 증가되도록 하면서도 연결홀(63c)을 지나는 냉매의 흐름이 원활하게 되도록 하고 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥팅로드가 도시된 도 5와 같이 커넥팅로드의 제1관통공(61a)과 제2관통공(62a) 사이을 연결하는 연결홀(63c′)은 복수의 단차부(63d)를 구비하여 그 출구 측 직경이 입구 측 직경보다 작아지도록 형성되어도 무방하며, 이때는 단차부(63d) 측에서 냉매의 유동 저항이 급격히 증가되며 와류가 형성되는 것을 억제하기 위해 상기 단차부(63d) 측 연결홀(63c′)의 직경이 상기 출구 측으로 갈수록 계속적으로 줄어들도록 테이퍼지게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 커넥팅로드(60)는 통상 주조작업을 통해 제작되므로, 상기 연결홀(63c,63c′)은 상기 커넥팅로드(60)를 형성할 주형에 상기 연결홀(63c,63c′) 모양의 코어를 설치함으로써 별도의 드릴가공을 통하지 않고서도 간단하게 형성할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와, 본 발명에 따른 왕복동형 압축기는 편심부와 커넥팅로드의 제1관통공 사이로 전달된 오일을 피스톤핀과 커넥팅로드의 제2관통공 사이로 전달하기 위해 제1관통공과 제2관통공을 연통시키도록 커넥팅로드 내부에 마련된 연결홀이 출구 측으로 갈수록 직경이 줄어들도록 형성되어 이러한 연결홀의 출구 측을 지나는 냉매의 유속이 증대됨으로써 피스톤의 압축력이 직접적으로 전달되는 피스톤핀과 커넥팅로드의 제2관통공 사이의 윤활 및 냉각작용을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 회전축의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 일단부에는 상기 회전축의 편심부 외면에 회전 가능하게 결합되도록 제1관통공이 형성되고 상기 피스톤 내부로 삽입되는 타단부에는 상기 피스톤에 체결되는 피스톤핀 외면에 회전 가능하게 끼워지도록 제2관통공이 형성된 커넥팅로드와, 상기 제1관통공과 제2관통공 사이를 연통시켜 상기 제1관통공과 편심부 사이로 전달된 오일을 상기 제2관통공과 상기 피스톤핀 사이로 전달하도록 상기 커넥팅로드 내부에 형성되되 상기 제2관통공 측 출구 측 직경이 상기 제1관통공 측 입구 측 직경보다 작게 마련된 연결홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연결홀은 상기 연결홀의 직경이 상기 입구로부터 출구 측으로 갈수록 계속적으로 줄어들도록 원뿔대 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연결홀은 단차지도록 마련된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연결홀에는 복수의 단차부가 형성되고, 상기 각 단차부 측 상기 연결홀의 직경은 상기 출구 측으로 갈수록 계속적으로 줄어들도록 마련된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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