KR20110006184A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것이다. 본 발명은, 커넥팅로드와 슬리브를 인서트 다이 캐스팅에 의해 일체로 제작됨으로써, 상기 슬리브의 조립공정이 용이하게 되고 상기 슬리브의 조립시 그 슬리브의 내경이 변형되는 것을 방지하여 상기 슬리브의 변형에 따른 상기 전동부의 입력부하가 증가하거나 상기 크랭크축의 핀부가 마모되는 미연에 것을 방지할 수 있다.

왕복동식 압축기, 커넥팅로드, 슬리브, 다이캐스팅

Description

왕복동식 압축기{ABRASION PROTECTION DEVICE AND RECIPROCATING COMPRESSOR HAVING THE SAME}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 회전운동을 하는 크랭크축에 피스톤이 커넥팅로드로 연결되어 왕복운동을 하는 왕복동식 압축기에서 커넥팅로드와 크랭크축 사이에 개재되는 슬리브에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐용기의 내부에 동력을 발생하는 전동부와 그 전동부의 동력을 전달받아 작동하는 압축부가 함께 구비되는 압축기이다. 상기 밀폐형 압축기는 압축성 유체인 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 베인식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다.

상기 왕복동식 압축기는 전동부의 크랭크축에 커넥팅로드가 결합되고, 상기 커넥팅로드에 피스톤이 결합되어 상기 전동부의 회전력이 피스톤의 직선운동으로 전환된다. 상기 커넥팅로드는 그 일단이 상기 피스톤에 회전 가능하게 결합되는 반면 타단은 상기 크랭크축의 핀부에 회전 가능하게 삽입되어 결합된다. 그리고 상기 커넥팅로드와 크랭크축의 사이에는 일종의 베어링 역할을 하는 슬리브가 삽입된다.

그러나, 종래의 왕복동식 압축기에서는, 상기 슬리브가 소결합금한 커넥팅로 드와 동일한 재질, 또는 상기 커넥팅로드와 동일한 열팽창계수를 가지는 재질로 제작하여 상기 커넥팅로드의 연결부에 압입하는 것었으나, 이는 상기 슬리브를 커넥팅로드에 압입하는 과정이 용이하지 않을 뿐만 아니라 상기 슬리브를 압입하는 과정에서 상기 슬리브의 변형이 발생되어 슬리브 내경의 진원도가 나빠지면서 상기 크랭크축의 핀부와 슬리브 사이에서의 마찰손실이 증가될 수 있다. 또, 이로 인해 상기 전동부의 입력부하가 증가할 뿐만 아니라 상대적으로 경도가 낮은 크랭크축의 마모가 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 슬리브의 조립시 그 슬리브의 조립을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 슬리브의 변형을 방지할 수 있고, 상기 슬리브의 조립후 상기 전동부의 입력부하가 증가하거나 크랭크축의 핀부가 마모되는 것을 방지할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 전동부의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하는 크랭크축; 상기 크랭크축에 결합되어 그 크랭크축의 회전력을 피스톤의 직선운동으로 전환시키는 커넥팅로드; 및 상기 크랭크축와 커넥팅로드 사이에 개재되어 베어링 역할을 하는 슬리브;를 포함하고, 상기 커넥팅로드는 상기 슬리브가 삽입되어 일체로 형성되도록 환형으로 된 연결부가 구비되며, 상기 연결부의 축방향 양측 내주면 모서리에는 상기 슬리브의 축방향 양단을 축방향으로 지지하기 위한 슬리브지지홈이 각각 형성되는 왕복동식 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 상기 커넥팅로드와 슬리브를 인서트 다이 캐스팅에 의해 일체로 제작됨으로써, 상기 슬리브의 조립공정이 용이하게 되고 상기 슬리브의 조립시 그 슬리브의 내경이 변형되는 것을 방지하여 상기 슬리브의 변형에 따른 상기 전동부의 입력부하가 증가하거나 상기 크랭크축의 핀부가 마모되 는 미연에 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 정,역회전을 하는 전동부(100)와, 상기 전동부(100)의 상측에 설치되어 그 전동부(100)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(200)로 구성된다.

상기 전동부(100)는 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터이나 인버터 모터가 적용될 수도 있다. 그리고 상기 전동부(100)는 상기 밀폐용기(1)의 내부에 프레임(2)으로 지지되어 탄력 설치되는 고정자(110)와, 상기 고정자(110)의 안쪽에 회전 가능하게 설치되는 회전자(120)와, 상기 회전자(120)의 중심에 결합되어 회전력을 압축부(200)에 전달하는 크랭크축(130)로 이루어진다. 상기 크랭크축(130)는 그 상단에 후술할 슬리브(240)가 결합되어 상기 피스톤(220)이 왕복운동을 하도록 핀부(131)가 축중심에서 일정한 편심량을 가지도록 편심지게 형성되고, 상기 크랭크축(130)은 축방향으로 오일유로(132)가 관통 형성된다.

상기 압축부(200)는 소정의 압축공간(V1)을 형성하는 실린더(210)와, 상기 실린더(210)의 압축공간(V1) 내부에서 반경방향으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤(220)과, 상기 피스톤(220)에 그 일단이 회전 가능하게 결합되고 그 타단은 상기 크랭크축(130)의 핀부(131)에 대해 회전 가능하게 결합되어 상기 전동 부(100)의 회전운동을 상기 피스톤(220)의 직선운동으로 변환하는 커넥팅로드(230)와, 상기 크랭크축(130)의 핀부(131)와 커넥팅로드(230)의 사이에 삽입되어 베어링역할을 하는 슬리브(240)와, 상기 실린더(210)의 선단에 결합되어 흡입밸브와 토출밸브가 구비되는 밸브조립체(250)와, 상기 밸브조립체(250)의 흡입측에 결합되는 흡입머플러(260)와, 상기 밸브조립체(250)의 토출측을 수용하도록 결합되는 토출커버(270)와, 상기 토출커버(270)에 연통되어 토출되는 냉매의 토출소음을 감쇄시키는 토출머플러(280)로 이루어진다.

상기 실린더(210)는 원통모양으로 형성되어 상기 프레임(2)에 일체로 형성되거나 또는 조립하여 형성된다.

상기 피스톤(220)은 그 일단이 막힌 원통모양으로 형성되어 후술할 커넥팅로드(230)의 피스톤연결부(233)에 회전 가능하게 핀 결합된다.

상기 커넥팅로드(230)는 소결합금재질로 형성된다. 그리고 상기 커넥팅로드(230)는 상기 슬리브(240)의 외주면에 일체로 결합되는 축연결부(231)와, 그 축연결부(231)에서 연장되는 로드부(232)와, 상기 로드부(232)의 타단에 형성되어 상기 피스톤(220)에 회동 가능하게 결합되는 피스톤연결부(233)로 이루어진다. 상기 축연결부(231)와 피스톤연결부(233)는 모두 환형으로 형성되고, 상기 축연결부(231)의 내경은 상기 피스톤연결부(233)의 내경보다 크고 상기 크랭크축(130)의 핀부(131) 외경보다 크게 형성된다.

그리고 상기 축연결부(231)의 축방향 양측 내주면 모서리에는 상기 슬리브(240)를 인서트 다이 캐스팅에 의해 일체로 형성할 때 그 슬리브(240)의 축방향 양단이 축방향으로 걸려 지지되도록 슬리브지지홈(235)이 각각 단턱지게, 즉 상기 축연결부(231)의 내주면에서 반경방향으로 연결되도록 형성된다.

그리고 상기 커넥팅로드(230)에 슬리브(240)를 형성한 후 가공을 할 때 또는 조립후 운전할 때 상기 슬리브가 회전하는 것을 방지할 수 있도록 도 5에서와 같이 상기 커넥팅로드(230)의 축연결부(231) 내주면에 볼트머리 형상이나 디컷 형상과 같은 각진 형상으로 회전방지면(236)을 형성하거나 또는 도면으로 도시하지는 않았으나 타원 형상으로 회전방지면을 형성하거나 또는 적어도 한 개 이상의 방사상 홈으로 상기 회전방지면을 형성할 수도 있다.

여기서, 상기 회전방지면(236)은 도 5에서와 같이 슬리브지지홈(235)의 내주면에 각진형상 또는 타원형상 또는 축방향 홈으로 형성할 수 있고, 도 6에서와 같이 상기 회전방지면(236)은 축연결부(231)의 내주면에 형성할 수도 있다. 그리고 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 회전방지면은 축연결부의 내주면과 슬리브지지홈의 내주면에 모두 상기와 같은 회전방지면을 형성할 수도 있다.

상기 슬리브(240)는 상기 커넥팅로드(230)와 다른 이종 재질, 예를 들어 구리와 규소의 성분비가 높은 알루미늄 재질을 이용한 인서트 다이 캐스팅을 이용하여 일체로 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 슬리브(240)는 도 3 및 도 4에서와 같이 그 외주면과 내주면이 진원형이며 두께가 축방향으로 동일한 원통모양으로 베어링부(241)가 형성되고, 그 베어링부(241)의 축방향 양단에는 상기 커넥팅로드(230)에 축방향으로 지지되도록 지지부(242)가 형성된다. 상기 지지부(242)는 상기 슬리브지지홈(235)에 삽입되어 상기 베어링부(241)가 축방향으로 지지되도록 상기 슬리 브지지홈(235)과 동일한 형상으로 형성된다.

도면중 미설명 부호인 3은 흡입관, V2는 토출공간이다.

상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기에서 커넥팅로드와 슬리브를 형성하는 과정은 다음과 같다.

즉, 소정의 금속재료를 소결합금하여 축연결부(231)를 갖는 커넥팅로드(230)를 형성한다. 상기 커넥팅로드(230)의 축연결부(231)에는 상기 슬리브지지홈(235)이 형성되도록 한다.

그리고 상기 커넥팅로드(230)를 금형에 넣고 알루미늄 용융액을 주입하여 그 알루미늄 용융액이 상기 축연결부(231)에 유입되면서 슬리브(240)가 형성되도록 한다. 이때, 상기 알루미늄 용융액은 상기 축연결부(231)의 양측 슬리브지지홈(235)에 채워져 슬리브(240)가 나중에 축방향으로 이탈되는 것이 방지되도록 한다.

그리고 상기 커넥팅로드(230)와 슬리브(240)를 금형에서 분리하여 가공이 필요한 부위를 후가공 처리한다. 이때, 상기 축연결부(231)의 내주면이나 또는 상기 슬리브지지홈(235)의 내주면에는 각각 회전방지면(236)이 형성됨에 따라 상기 슬리브(240)의 후가공시 그 슬리브(240)가 회전하는 것을 방지하여 가공공정을 원활하게 할 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 전동부(100)의 고정자(110)에 전원이 인가되면, 그 고정자(110)와 회전자(120)의 상호작용력에 의해 상기 회전자(120)가 크랭크축(130)과 함께 회전 을 하고, 상기 크랭크축(130)의 핀부(131)에 상기 슬리브(240)에 의해 결합된 상기 커넥팅로드(230)가 선회운동을 하며, 상기 커넥팅로드(230)에 결합된 상기 피스톤(220)이 실린더(210)의 압축공간(V1)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

여기서, 상기 크랭크축(130)의 핀부(131)에 베어링 결합되는 슬리브(240)가 상기 커넥팅로드(230)에 인서트 다이 캐스팅에 의해 일체로 형성됨에 따라 상기 커넥팅로드(230)에 슬리브(240)를 압입하여 조립하던 종래 방식에 비해, 상기 슬리브(240)의 변형이 현저하게 감소될 수 있고 이에 따라 상기 슬리브(240)와 크랭크축(130) 사이에서의 마찰손실이나 마모를 미연에 방지할 수 있다. 그리고 상기 슬리브(240)를 커넥팅로드(230)에 용이하게 형성할 수 있어 왕복동식 압축기의 양산성을 높일 수 있고 이를 통해 제조비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 실리더가 한 개인 단식 왕복동식 압축기를 설명하였으나 경우에 따라서는 실린더가 복수 개인 다중 왕복동식 압축기에도 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명 왕복동식 압축기의 일실시예를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 왕복동식 압축기에서 압축부를 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 압축부에서 커넥팅로드와 슬리브를 크랭크축에서 분해하여 보인 사시도,

도 4는 도 3에 따른 압축부에서 커넥팅로드와 슬리브를 크랭크축과 결합하여 보인 종단면도,

도 5 및 도 6은 회전방지면의 실시예들을 설명하기 위해 보인 도 4의 I-I선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 밀폐용기 100 : 전동부

110 : 고정자 120 : 회전자

130 : 크랭크축 131 : 핀부

132 : 오일유로 200 : 압축부

210 : 실린더 220 : 피스톤

230 : 커넥팅로드 231 : 축연결부

232 : 로드부 233 : 피스톤연결부

235 : 슬리브지지홈 236 : 회전방지면

240 : 슬리브 241 : 베어링부

242 : 지지부

Claims (4)

1. 전동부의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하는 크랭크축;

   상기 크랭크축에 결합되어 그 크랭크축의 회전력을 피스톤의 직선운동으로 전환시키는 커넥팅로드; 및

   상기 크랭크축와 커넥팅로드 사이에 개재되어 베어링 역할을 하는 슬리브;를 포함하고,

   상기 커넥팅로드는 상기 슬리브가 삽입되어 일체로 형성되도록 환형으로 된 연결부가 구비되며, 상기 연결부의 축방향 양측 내주면 모서리에는 상기 슬리브의 축방향 양단을 축방향으로 지지하기 위한 슬리브지지홈이 각각 형성되는 왕복동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 커넥팅로드는 그 연결부의 내주면 또는 상기 슬리브지지홈의 내주면 중에서 적어도 어느 한 쪽은 비정원형(非正圓形) 형상으로 형성되어 상기 슬리브의 회전을 방지하는 왕복동식 압축기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 슬리브는 상기 커넥팅로드의 연결부내 외경보다 상기 슬리브지지홈내 외경이 더 크게 형성되어 축방향으로 지지되는 왕복동식 압축기.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 커넥팅로드와 슬리브는 이종재질로 형성되는 왕복동식 압축기.

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