KR20190037018A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 있어서, 회전축의 회전지지부가 실린더와 별도의 부품으로 제작된 후 조립되는 구조에 관한 것으로, 회전축에서 크랭크핀의 하부와 상부를 각각 지지하는 하부프레임과 상부프레임이 실린더를 함께 지지하는 구조를 제공한다. 상기 하부프레임과 상부프레임은 판금 제작된다.

Description

왕복동식 압축기{Reciprocating Type Compressor}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

압축기는 기체를 압축하여 압력을 높여주는 장치이다. 압축기가 기체를 압축하는 방식은, 실린더에 흡입된 기체를 피스톤으로 압축하여 방출하는 왕복동식(reciprocating type) 압축기, 두 스크롤을 상대적으로 회전시켜 기체를 압축하는 스크롤 압축기 등이 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 왕복동식 압축기(1)는 실린더(30)의 보어를 제2축(92) 방향으로 왕복 운동하는 피스톤(40)이, 보어 내에 유입된 유체를 압축하는 원리를 따른다.

이러한 왕복동식 압축기에서, 회전축(50)은 제1축(91)을 중심으로 회전하고, 크랭크핀(51)은 상기 제1축(91)에 편심되어 회전축(50)에 마련되어 있어서, 회전축(50)이 회전하면 크랭크핀(51)은 제1축(91)의 주변을 선회한다. 커넥팅로드(46)의 양단은 피스톤(40)과 크랭크핀(51)에 각각 회전 가능하게 결합되어 있어서, 회전축이 회전함에 따라 피스톤은 실린더의 보어 내에서 왕복 운동을 하게 된다. 제1축(91)과 제2축(92)은 서로 직교한다.

상술한 구조에 따르면, 압축기의 신뢰성을 확보하기 위해, 제1축(91)과 제2축(92)의 정렬은 매우 중요하다. 이러한 점을 감안하여, 종래에는 실린더(30)와 회전축의 회전지지부(25)를 하나의 부품으로 제작하였다. 그리고 이를 위해, 실린더와 회전지지부는 주물 제작되는 것이 일반적이었다. 그러나 이러한 구조는 제조 비용을 증가시키고, 압축기의 무게를 증가시키는 원인이 되었다.

주물 제작은 부품의 개수를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점을 더 높이기 위해, 종래에는 실린더(30)와 실린더 헤드(70)를 체결하기 위한 구성의 추가가 최소화 되었다. 이를 위해 실린더(30)는 블록 형태로 제작되고, 거기에 너트홀(31)이 가공되는 구조였다.

그런데, 이러한 구조는 체결볼트(80)가 너트홀(31)에 체결되는 과정에서 실린더(30) 블록에 외력을 가하기 때문에, 실린더의 보어의 형상이 변형되는 결과를 가져온다. 실린더 보어의 변형된 프로파일은 피스톤의 프로파일과 달라지게 되고, 이에 따라 피스톤과 실린더 간에 마모를 유발하거나, 유체의 누설 양이 많아지게 된다.

한편 종래의 구조는, 실린더와 회전지지부가 일체로 주물 제작되는 구조이다 보니, 회전축을 지지하는 지점이 모두 제2축(92)보다 하부에 존재하여, 회전축을 견고하게 지지하기 어렵고, 회전축의 지지 신뢰도를 높이기 위해 그만큼 회전지지부의 상하방향 길이가 증가해야 한다는 문제가 있었다. 이에 따라 압축기의 크기가 커지게 되는 것을 피할 수 없었다.

또한, 도 3을 참조하면, 크랭크핀(51) 하부에서 회전축을 지지하는 회전지지부(25)의 상부와 하부 두 지점에는, 회전축의 외경면과 마주하는 저널면이 존재하고, 상기 저널면이 회전축을 지지하게 된다. 그런데, 가령 도 3에서 크랭크핀(51)에 도면상 우측으로 힘이 가해지게 되면, 상부의 저널면에는 우측으로 힘이 가해지지만, 하부의 저널면에는 좌측으로 힘이 가해지게 된다. 따라서 크랭크핀(51)에 가해지는 외력은, 두 저널면에 분배되는 것이 아니라, 하부의 저널면에 대해서는 더 확대되어 나타나게 된다.

이러한 회전축 지지구조에 따르면, 상부의 저널면의 높이(h1)와 하부의 저널면의 높이(h2)에는 차이가 있고, 하부 저널면의 높이가 상부 저널면의 높이보다 더 높다. 또한 윤활을 위한 최소 유막 두께를 확보하기 위해, 회전축의 직경(d) 대비 두 저널면의 높이의 합(h1+h2)의 비율이 0.5 이상이 되어야 한다. 두 저널면의 높이가 높으면 높을수록, 마찰손실은 증가하게 된다. 즉 회전축에 있어서 크랭크핀의 하단부를 2점 지지하는 구조는 그만큼 회전축의 상하방향의 길이를 확보해야 하고, 이는 마찰손실을 높이며, 전체적인 압축기의 부피를 키우게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실린더와 별도의 부품으로 제작되는 판금 형태의 프레임에 회전축의 회전지지부를 마련하되, 프레임이 크랭크핀 양단(상부와 하부)의 회전축 부분을 지지하면서, 동시에 실린더를 고정하도록 하여, 부품 수를 최소화하고, 제조 비용과 중량을 줄일 수 있으며, 상하 방향으로 보다 컴팩트한 크기를 가지는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 프레임과 회전축과 하부의 모터를 함께 정렬하고 고정할 수 있는 압축기 구조와, 그러한 압축기의 조립 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제1축(91)을 기준으로 회전하는 회전축(50); 상기 제1축(91)로부터 이격된 위치에 설치되고, 상기 제1축(91)에 직교하는 제2축(92)의 길이방향을 따라 연장된 보어를 구비하는 실린더(30); 상기 제1축(91)에 직교하는 제2축(92)의 길이방향을 따라 왕복 운동하도록 상기 보어에 내삽된 피스톤(40); 상기 회전축(50)의 회전 중심에 대해 편심 배치되며 상기 제1축(91)과 평행한 크랭크핀(51); 및 일측 단부가 상기 크랭크핀(51)에 회전 가능하게 결합되고, 타측 단부가 상기 피스톤(40)에 대해 회전 가능하게 결합되는 커넥팅로드(46);를 포함하는 압축기로서, 상기 압축기는: 상기 크랭크핀(51)의 하부의 회전축 부분을 지지하는 하부회전지지부(245)를 구비하고, 상기 하부회전지지부(245) 일측에 마련되어 상기 실린더(30)의 하부를 지지하는 실린더 하부지지부(247)를 구비하는 하부프레임(24); 및 상기 크랭크핀(51)의 상부의 회전축 부분을 지지하는 상부회전지지부(235)를 구비하고, 상기 상부회전지지부(235)의 일측에 마련되어 상기 실린더(30)의 상부를 지지하는 실린더 상부지지부(237)를 구비하는 상부프레임(23);을 포함하는 압축기를 제공한다.

상기 하부프레임(24)과 상부프레임(23)은 판금(sheet metal) 제작된다.

상기 하부회전지지부(245)는: 소정의 갭을 가지고 상기 회전축(50)의 외경면과 대응하는 형태로 연장되는 하부저널부(248); 회전축(50)의 둘레로부터 이격된 위치에서 상하 방향으로 비스듬히 또는 상하 방향과 나란히 연장되는 링 형태의 보강부(246); 및 상기 보강부(246)의 단부에서 상기 회전축(50)에 가까워지는 방향으로 연장되어 상기 하부저널부(248)에 연결되는 연결부(2465);를 포함한다.

상기 연결부(2365)에 대해 상기 저널부(248)와 보강부(246)는 모두 상방으로 연장되고, 상기 연결부(2365)와 저널부(248)와 보강부(246)에 의해 둘러싸여 규정되는 안착홈(249)에 설치되어 상기 크랭크핀(51)의 하부를 지지하는 베어링(26)를 포함한다.

상기 상부회전지지부(235)는: 소정의 갭을 가지고 상기 회전축(50)의 외경면과 대응하는 형태로 연장되는 상부저널부(238); 회전축(50)의 둘레로부터 이격된 위치에서 상하 방향으로 비스듬히 또는 상하 방향과 나란히 연장되는 링 형태의 보강부(236); 및 상기 보강부(236)의 단부에서 상기 회전축(50)에 가까워지는 방향으로 연장되어 상기 상부저널부(238)에 연결되는 연결부(2365);를 포함한다.

상기 상부저널부(238)가 상기 회전축(50)의 외경면과 마주하는 부분의 높이와, 상기하부저널부(248)가 상기 회전축(50)의 외경면과 마주하는 부분의 높이는 실질적으로 동일하다.

상기 상부저널부(238)와 하부저널부(248)가 각각 상기 회전축(50)의 외경면과 마주하는 부분의 높이의 합을 상기 회전축(50)의 직경으로 나눈 값은 0.35 이상 0.4 이하이다.

상기 하부회전지지부(245)보다 하부에 배치되는 회전축(50) 부분에는 로터(52)가 설치되고, 상기 하부프레임(24)의 하부에는 상기 로터(52)를 에워싸는 스테이터(21)가 설치되며, 상기 스테이터(21)의 가장자리에는 상하방향으로 관통되는 상하체결홀(212)이 마련되고, 상기 하부프레임(24)에서, 상기 스테이터의 상하체결홀(212)과 대응하는 위치에는 상하체결홀(242)이 마련되고, 상기 상부프레임(23)에서, 상기 하부프레임(24)의 상하체결홀(242)과 대응하는 위치에는 상하체결홀(232)이 마련되며, 상기 스테이터(21)와 하부프레임(24)과 상부프레임(23)은, 그 상하체결홀(212, 242, 232)들을 모두 관통하여 이들을 체결하는 체결요소(85)에 의해 상호 결합된다.

상기 상하체결홀은 회전지지부(235, 245)의 후방, 그리고 상기 실린더 지지부(237, 247)의 양측에 각각 마련된다.

상기 상하체결홀(232)은, 상기 상부프레임에서 하향 연장되는 지지레그(230)의 단부에 마련된다.

상기 실린더(30)의 외경부에는 상기 실린더의 외경부에서 외향 돌출되는 걸림돌기(34)가 마련되고, 상기 제1축(91)으로부터 더 먼 쪽에 있는, 상기 실린더 하부지지부(247) 및 상기 실린더 상부지지부(237) 중 적어도 어느 한 곳의 단부에는, 상기 걸림돌기(34)가 끼워지는 걸림홈(233, 243)이 마련되어서, 상기 제2축을 중심으로 하는 상기 실린더(30)의 회전을 구속하고, 상기 제2축을 따라 제1축에 가까워지는 방향에 대한 상기 실린더(30)의 이동을 구속한다.

상기 압축기는 상기 실린더(30)에서, 상기 제1축으로부터 먼 쪽 단부에 결합되는 실린더헤드(70); 상기 실린더헤드(70)에 마련된 복수 개의 관통홀(71); 상기 상부프레임(23) 또는 하부프레임(24)에 마련되며, 그 면이 상기 실린더헤드(70)의 관통홀을 바라보는 방향으로 절곡된 절곡부(239); 상기 절곡부(239)에 마련되며, 상기 관통홀(71)과 마주하는 위치에 형성되는 복수 개의 너트홀; 및 상기 관통홀(71)을 관통하여 상기 너트홀과 결합되는 체결볼트(80);를 더 포함한다.

또한 본 발명은, 상기 압축기를 조립하는 방법으로서, 회전축(50)의 상부로부터 상기 회전축(50)에 상부회전지지부(235)를 외삽하고, 회전축(50)의 하부로부터 상기 회전축(50)에 하부회전지지부(245)를 외삽하는 프레임 정위치 공정; 상기 하부회전지지부(245)의 하부에 위치하는 회전축(50) 부분에 로터(52)를 설치하는 로터 압입 공정; 상기 로터(52)를 둘러싸도록 상기 하부프레임(24)의 하부에 스테이터(21)를 배치하고 정렬하는 스테이터 정위치 공정; 상기 스테이터(21)와 하부프레임(24)과 상부프레임(23)의 상하체결홀(212, 242, 232)들을 모두 관통하여 이들을 체결요소(85)로 가체결하는 가체결 공정; 및 상기 가체결 공정 후 상기 회전축을 회전시키어 상기 회전축에 대해 상기 상부프레임, 하부프레임이 위치정렬되도록 한 후 상기 체결요소(85)를 최종적으로 체결하는 최종 체결 공정;을 포함하는 압축기의 조립 방법을 제공한다.

상기 스테이터 정위치 공정에서 상기 로터와 스테이터 사이에 스페이서(87)를 삽입함으로써 로터와 스테이터를 정렬하고, 상기 가체결 공정 후 최종 체결 공정 전에 상기 스페이서를 제거할 수 있다.

상기 최종 체결 공정에서 상기 회전축은 모터(21, 52)를 작동시켜 회전시킬 수 있다.

본 발명의 압축기 조립 방법에 의하면, 회전축을 지지하는 프레임과 실린더를 별도의 부품으로 제작하되, 프레임을 통해 회전축을 크랭크핀의 양단에서 지지하면서 동시에 실린더를 고정하므로, 회전축을 견고하게 지지할 수 있고 회전축의 길이를 줄일 수 있어 압축기의 부피를 크게 줄일 수 있으며, 부품 수를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 프레임을 판금 제작할 수 있으므로, 제조 비용과 제품의 무게를 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 실린더헤드가 실린더에 직접 고정되지 않고, 실린더를 고정하는 프레임을 통해 실린더에 조립되도록 하여 실린더 보어의 변형을 방지할 수 있고 실린더의 부피를 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 프레임과 회전축과 모터의 조립과정에서 이들을 일거에 정렬하고 고정하는 것이 가능하므로, 부품 개수와 조립 공수를 최소화할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 왕복동식 압축기의 내부 구성들을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 측면 단면도이다.
도 3은 도 1의 왕복동식 압축기의 회전축 지지구조를 간략하게 표현한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예로서, 왕복동식 압축기의 내부 구성들을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 압축기의 측면 단면도이다.
도 6 내지 도 11은 도 4의 압축기의 조립 과정을 순서대로 간략히 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[압축기 구조와 작동 원리]

도 4와 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 구조와 작동 원리를 설명한다.

설명의 편의를 위해, 회전축(50)의 길이방향을 상하방향, 실린더(30) 보어가 보이는 방향을 전방, 그 반대편을 후방, 그리고 실린더의 양측 방향을 측방으로 설명한다.

압축기(1)의 각 구성은 하우징(10) 내부에 설치된다. 도 5을 참조하면, 하우징(10)은 깊은 용기 형태의 메인 하우징(11)과, 상기 메인 하우징(11)의 상부를 덮어 밀봉하는 커버 하우징(12)을 포함한다. 메인 하우징(11)의 저부에는 레그(13)가 마련되어 있다. 상기 레그(13)는 상기 압축기(1)를 설치 위치에 고정하기 위한 구성이다.

하우징(10)의 내부 공간에서 바닥에는 돌기(15)가 마련된다. 돌기(15)는 코일스프링과 같은 탄성체(16)를 고정한다. 상기 탄성체(16)의 상부에는, 도 4에 도시된 압축기의 내부 구성이 고정된다. 상기 탄성체(16)는 상기 하우징(10)과 상기 압축기의 내부 구성이 하우징에 직접 연결되지 않도록 하면서 상기 압축기의 내부 구성을 상기 하우징(10)에 고정한다. 따라서 탄성체(16)에 의해, 상기 압축기의 내부 구성의 진동이 상기 하우징(10)으로 전달되는 것이 방지된다.

상기 압축기의 내부 구성은 주로 메인프레임(24)에 의해 고정된다. 그리고 실린더(30), 실린더헤드(70), 및 회전축(50)의 상단부는 커버프레임(23)에 의해 고정되거나 지지된다. 물론 어떠한 프레임이 어떠한 내부 구성을 지지하는 것인지에 대해서는 필요에 따라 적절히 변경 가능하다. 두 프레임 중 메인프레임은 하부에 위치하고 커버프레임은 상부에 위치하므로, 이하 설명의 편의 상 메인프레임을 하부프레임(24)으로, 커버프레임을 상부프레임(23)으로 표현한다.

상부프레임(23)과 하부프레임(24)에는 각각 회전축(50)을 지지하는 상부회전지지부(235)와 하부회전지지부(245)가 마련되어 있다. 두 회전지지부(235, 245)는 제1축(91; 도 8 참조)을 따라 서로 정렬되어 있다. 상기 두 회전지지부(235, 245)에는 필요에 따라 베어링(26)이 설치되고, 상기 회전축(50)은 상기 베어링에 의해 프레임(23, 24)에 회전 가능하게 지지된다. 두 회전지지부(235, 245)는 그 자체로 저널 베어링의 기능을 할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 두 회전지지부(235, 245)가 모두 저널 베어링의 기능을 하고, 상기 회전축의 크랭크핀(51) 저부를 지지하는 스러스트 볼 베어링(26)이 하부 회전지지부(245) 상에 설치되는 구조를 예시한다.

회전축(50)은 수직 방향으로 연장되고, 크랭크핀(51)을 사이에 두고 상하 두 지점에서 프레임(23, 24)에 의해 회전 지지된다. 도 1 내지 도 3에 예시한 종래의 압축기에서, 회전축(50)은 크랭크핀(51)의 하부에서 2점 지지된다. 반면 도 3 및 도 5에 도시된 본 발명의 실시예의 압축기에서는 크랭크핀(51)의 상부와 하부에서 회전축이 각각 1점씩 2점 지지되는 구조가 적용된다.

회전축(50)은 모터 방식으로 회전하며, 이는 인버터 제어된다. 하부프레임(24)의 하부에는 스테이터(21)가 고정된다. 회전축(50)에는 로터(52)가 고정된다. 스테이터(21)의 인버터 제어에 의해 로터(52)에 회전력이 발생하고, 이에 따라 상기 회전축(50)이 회전한다.

본 발명의 실시예에서는 로터(52)가 스테이터(21)에 의해 둘러싸여 있는 이너 로터 구조가 예시되어 있으나, 아우터 로터 구조가 적용될 수도 있음은 물론이다. 아우터 로터를 적용할 경우 로터에 의해 발생하는 회전축의 토크가 더 커지므로, 회전축의 길이를 그만큼 줄일 수 있다는 이점이 있다.

상기 회전축(50)은 상하 방향으로 연장된다. 즉 회전축(50)은 수직 방향으로 배치된다. 회전축(50)은 수직축인 제1축(91)을 중심으로 회전한다.

회전축(50)의 상부에는 크랭크핀(51)이 마련된다. 크랭크핀(51)은 제1축(91)과 평행하게 연장된다. 그리고 상기 크랭크핀(51)은 상기 회전축의 중심에서 편심하여 위치한다. 따라서 회전축(50)이 제1축(91)을 중심으로 회전하면, 크랭크핀(51)은 상기 제1축(91)을 선회하게 된다. 물론 제1축(91)을 기준으로 상기 크랭크핀(51)이 편심된 위치와 대향하는 위치에는 카운터 웨이트를 구비하여 회전축의 진동을 방지한다.

상기 크랭크핀(51)이 마련된 높이와 대응하는 높이에는 수평 방향으로 연장되는 실린더(30)가 구비된다. 참고로 도 1과 도 2에 예시된 압축기의 실린더(30)는 회전지지부(25)와 일체로 제작되는 구조이다. 반면, 본 발명은, 실린더(30)가 회전지지부와 별개의 부품으로 제작되는 구조이다. 즉 실린더(30)가 일 부품을 이루고, 회전지지부(235, 245)를 구비하는 프레임(23, 24)이 다른 부품을 이룬다. 그리고, 이들이 조립되어 실린더(30)와 회전지지부(235, 245)가 상호 위치 정렬된다.

상기 실린더(30)의 보어는 회전축(50)의 중심인 제1축(91)과 수직을 이루며 교차하는 제2축(92) 방향으로 배열된다. 즉 실린더(30)의 보어는 수평으로 배치된다. 상기 실린더는 상기 제1축(91)로부터 전방을 향하는 반경 방향으로 소정의 거리만큼 이격된 위치에 있다.

실린더(30)의 보어에는 보어의 길이방향, 즉 수평방향을 따라 왕복 운동하는 피스톤(40)이 삽입된다. 피스톤(40)의 운동 방향은 제2축(92)의 방향과 일치하고, 피스톤의 중심(O)은 제2축(92) 상에 위치한다.

피스톤(40)과 크랭크핀(51)은 커넥팅로드(46)에 의해 연결된다. 커넥팅로드(46)의 일측 단부는 크랭크핀(51)에 외삽되고, 크랭크핀(51)에 대해 회전 가능하게 체결된다. 상기 크랭크핀(51)을 중심으로 한 커넥팅로드(46)의 일측 단부의 회전축은 제1축(91)과 평행하다.

커넥팅로드(46)의 타측 단부는, 피스톤핀(42)에 의해 피스톤(40)과 회전 가능하게 체결된다. 그리고 상기 피스톤핀(42)을 중심으로 한 상기 커넥팅로드(46)의 타측 단부의 회전축은 제1축(91)과 평행하다.

모터(21, 52)의 작동에 의해 회전축(50)은 제1축(91)을 중심으로 회전한다. 그러면 제1축(91)을 중심으로 크랭크핀(51)은 선회(공전)하게 되고, 크랭크핀(51)과 커넥팅로드(46)로 연결된 피스톤(40)은 제2축(92)을 따라 왕복운동을 하게 된다.

상기 회전축(50)의 하부에는 윤활유 공급부(60)가 설치된다. 하우징(10) 내부 공간의 하부에는 윤활유가 저장된다. 그리고 상기 윤활유 공급부(60)는 상기 윤활유에 담겨 있다. 상기 윤활유 공급부(60)는, 회전하지 않고 고정된 상태를 유지하는 고정부(61)와, 회전축(50)과 함께 회전하는 회전부(62)를 구비한다. 고정부(61)는 스테이터(21)나 하부프레임(24) 등에 고정되어 있다. 고정부(61)에 대한 회전부(62)의 상대적인 회전은, 윤활유를 상부로 펌핑한다.

도 2에는, 외주면에 나선의 돌출부가 형성된 고정부(61)가 프레임(20)에 대해 고정되어 있고, 상기 고정부(61)를 둘러싸는 회전부(62)가 회전축(50)에 고정되어 회전축(50)과 함께 회전하는 구조가 도시되어 있다. 회전부(62)가 회전하면, 윤활유의 점성에 의해, 윤활유가 상기 고정부(61)의 돌출부를 타고 나선 방향으로 상부로 공급된다. 반면 도 5에는 트로코이드 펌프 방식의 윤활유 공급부(60)가 도시되어 있다.

상기 회전축(50)에는 중공의 윤활유 공급유로(53)가 마련된다. 윤활유 공급유로(53)는 회전축의 하단부로부터 윤활이 필요한 위치 부근까지 연장 형성된다. 가령 오일(윤활유)은 실린더(30)와 피스톤(40)의 접촉 구간의 간극 부위, 크랭크핀(51)과 커넥팅로드(46)의 연결 부위, 커넥팅로드(46)와 피스톤(40)의 연결 부위인 피스톤핀(42) 주변, 및 회전축(50)의 지지 부위에 공급될 수 있다.

상기 윤활유 수요처에 공급된 윤활유는 해당 부위를 적신 후 중력에 의해 다시 하우징(10)의 바닥으로 흘러 내리거나 떨어진다.

제1축(91)에서 멀리 위치하는 실린더(30)의 단부에는 상기 보어를 덮기 위해 실린더헤드(70)가 설치된다. 실린더헤드(70)에는 상기 실린더(30)의 보어와 각각 연통하는 흡입실(72)과 토출실(73)이 마련된다.

상기 실린더(30)와 실린더헤드(70) 사이에는 실링부재(32)가 압착 개재되어, 실린더(30)와 실린더헤드(70) 사이의 틈으로 유체가 누설되는 것이 방지된다.

또한, 실린더(30)와 실린더헤드(70) 사이에는, 상기 흡입실(72)과 실린더의 보어를 연통하는 부위에 배치되는 체크밸브 부분과, 상기 토출실(73)과 실린더의 보어를 연통하는 부위에 배치되는 체크밸브 부분을 각각 포함하는 체크밸브(33)가 설치된다.

또한 실린더(30), 체크밸브(33), 실린더헤드(70)들의 사이에는, 실링부재(32)가 개재되어 유체의 누설을 방지한다.

상기 흡입실(72)과 실린더의 보어를 연통하는 부위에 배치되는 체크밸브는 흡입실(72)의 유체가 실린더 보어 쪽으로 유동하는 것은 허용하고, 그 반대로 유동하는 것은 차단한다.

상기 토출실(73)과 실린더의 보어를 연통하는 부위에 배치되는 체크밸브는 실린더 보어의 유체가 토출실(73) 쪽으로 유동하는 것은 허용하고, 그 반대로 유동하는 것은 차단한다.

따라서 모터에 의해 회전축(50)이 회전함에 따라 피스톤(40)이 실린더헤드(70)로부터 멀어지는 방향으로 이동하면, 흡입실(72)의 유체가 실린더의 보어 내부로 유입되고, 피스톤(40)이 실린더헤드(70)에 가까워지는 방향으로 이동하면, 실린더 보어 내부의 유체는 압축되며 상기 토출실(73)로 토출된다.

[하부 프레임의 구조]

도 4와 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 크랭크핀을 기준으로 상부와 하부의 회전축 부분이 프레임에 의해 지지되는 구조를 설명한다.

하부프레임(24)은, 중앙부에 넓은 면적을 가지는 부분이 마련되고, 그 전방에서 양측으로 연장된 부분과, 그 후방에서 후향 연장되는 부분을 포함한다.

상기 중앙부에는 하부회전지지부(245)가 마련되고, 상기 중앙부의 전방에는 실린더 하부지지부(247)가 마련된다.

그리고 상기 실린더 하부지지부(247)의 양측에는 각각 지지레그(240)가 측방으로 연장되고, 상기 하부회전지지부(245)의 후방에도 후향 연장되는 지지레그(240)가 마련된다. 즉 하부프레임(24)에는 전방에 2개, 후방에 1개, 도합 3개의 지지레그(240)가 마련된다.

지지레그(240)의 개수는 반드시 3개일 필요는 없다. 가령 하부회전지지부(245)의 후방에 2개의 지지레그(240)가 마련되어, 총 4개의 지지레그(240)가 마련되어도 무방하다.

상기 하부프레임(24)은 대략 "T"자 형태의 판금을 가공하여 제작한다.

상기 하부회전지지부(245)는 회전축의 크랭크핀 하부 부분을 지지한다. 상기 하부회전지지부(245)는 회전축과 대략 동심을 이루되 회전축과 어느 정도 이격된 위치에서 하향 연장되는 환형의 보강부(246)를 포함한다. 보강부(246)는 연직 방향으로 하향 연장되어도 되거나, 약간 회전축과 가까워지는 방향으로 비스듬히 하향 연장될 수도 있다.

보강부(246)의 안쪽에는, 회전축에 가까워지는 방향으로 내향 연장되는 환형의 연결부(2465)가 연장 형성된다. 보강부(246)는 대략 수평 방향으로 연장된다.

그리고 상기 연결부(2465)의 내측 단부에는, 상방으로 연장되는 형태의 하부저널부(248)가 마련된다. 상기 하부저널부(248)는 회전축을 둘러싸는 형태로 가공된다. 그리고 상기 하부저널부(248)의 내주면의 프로파일은, 상기 회전축(50)의 외주 프로파일과 대응하고, 이들은 적정한 두께의 유막이 형성될 수 있을 만한 간격으로 상호 이격 되어 있다.

본 발명에 따르면, 평판 형태의 하부프레임(24)에 상기 하부저널부(248)가 바로 구비되는 형태가 아니라, 보강부(246)가 형성되고 상기 보강부(246)의 안쪽에 하부저널부(248)가 구비되는 형태인바, 하부회전지지부(245)의 강성이 크게 보강된다.

판금(sheet metal)으로 제작되는 하부회전지지부(245)의 내경부는 아래로 볼록하게 링 내지 도넛 형태로 드로잉 가공되어 상기 보강부(246)와 연결부(2465)와 하부저널부(248)를 성형할 수 있다. 그리고 이들(246, 2465, 248)에 의해 규정되는 "U"자 형태의 단면 부위는 안착홈(249)을 규정한다. 상기 안착홈(249)에는 스러스트 베어링(26)이 고정될 수 있다.

즉 상기 하부회전지지부(245)는 자체로 회전축의 외주면을 지지하는 베어링의 기능과, 다른 베어링을 설치할 수 있는 구조를 함께 제공할 수 있다.

하부프레임(24)에서 상기 하부회전지지부(245)의 전방에는, 실린더(30)를 정렬 지지하는 실린더 하부지지부(247)가 마련된다. 실린더 하부지지부(247)는 눕혀져 있는 실린더의 외경부의 아랫 부분을 일정 부분 감싸는 형상으로 가공된다.

도 4와 도 5를 참조하면, 실린더(30)의 외경의 하부 선단부에는 실린더의 반경 방향으로 외향 연장되는 하부 걸림돌기(344)가 형성된다. 상기 하부 걸림돌기(344)는 제2축 방향을 따라 길게 형성된다.

그리고 실린더 하부지지부(247)의 선단부에는, 제2축(92) 방향으로 상기 하부 걸림돌기(344)의 적어도 일부를 수용하는 걸림홈(243)이 마련된다. 실린더(30)는 눕혀진 채로 상기 실린더 하부지지부(247) 상에 놓여지며, 상기 실린더(30)의 하부 걸림돌기(344)는 상기 걸림홈(243)에 정렬되어 걸리게 된다.

따라서 상기 실린더 하부지지부(247)는 실린더(30)의 하방 위치를 규제한다. 그리고 걸림홈(243)은 제2축(92)을 중심으로 하는 실린더(30)의 회전을 억제하고, 제2축(92)의 길이방향 중에서 상기 하부회전지지부(245)에 가까워지는 방향으로 실린더(30)가 이동하는 것을 억제한다.

상기 실린더 하부지지부(247)의 양측에는 측방으로 연장되는 연장부가 마련되고, 상기 연장부에는 하향 연장되는 지지레그(240)가 마련된다. 지지레그(240)의 발 부분에는 상하방향으로 관통된 상하체결홀(242)이 형성된다.

한편 상기 하부프레임(24)에서 상기 하부회전지지부(245)의 타측에도 연장부와 지지레그(240)가 마련되며, 여기에도 마찬가지로 그 발 부분에 상하체결홀(242)이 마련된다.

즉, 하부프레임(24)의 "T"자 형상에서 가장자리 부근에 각각 상하체결홀(242)이 형성된다. 이는 후술할 상부프레임(23)의 상하체결홀(232) 및 스테이터(21)의 상하체결홀(212)과 정렬되고, 볼트 등의 체결요소(85)에 의해 함께 체결된다.

[상부 프레임의 구조]

상부프레임(23) 역시 하부프레임(24)과 마찬가지로 판금 가공하여 제작된다.

상부프레임(23)의 중앙부에는, 회전축(50)의 상단부를 지지하는 상부회전지지부(235)가 마련된다. 상부회전지지부(235) 역시 앞서 설명한 하부회전지지부와 마찬가지로, 그 내경부가 위로 볼록한 링 내지 도넛 형태로 드로잉 가공된다. 상기 상부회전지지부(235)는 상기 하부회전지지부(245)와 상하 방향으로 정렬된다.

구체적으로, 상기 상부회전지지부(235)는, 회전축과 대략 동심을 이루되 회전축과 어느 정도 이격된 위치에서 비스듬히 또는 연직 방향으로 상향 연장되는 환형의 보강부(236), 상기 보강부(236)의 상단부에서 회전축 방향으로 대략 수평하게 내향 연장되는 연결부(2365), 및 상기 연결부(2365)의 내측 단부에서 하향 연장되는 상부저널부(238)를 포함한다. 상기 상부저널부(238)의 내주면의 프로파일은, 상기 회전축(50)의 외주 프로파일과 대응하고, 이들은 적정한 두께의 유막이 형성될 수 있을 만한 간격으로 상호 이격 되어 있다.

상기 상부회전지지부(235)는 "∩" 형태의 단면을 구비하는 것이 예시되어 있으나, "U"자 형태로 가공되어도 무방하다.

상기 상부회전지지부(235)와 하부회전지지부(245) 사이의 공간에는 회전축(50)의 크랭크핀(51)이 위치하게 된다. 상부회전지지부(235)는 상기 크랭크핀(51) 상부에 마련된 회전축의 상단부를 지지한다. 압축기가 작동함에 따라 피스톤의 하중은 크랭크핀(51)에 전달되는데, 본 발명은 크랭크핀(51)을 기준으로 상하 양단의 회전축이 지지되므로, 회전축의 길이가 짧다 하더라도 회전축을 보다 견고하게 지지할 수 있다.

상기 상부회전지지부(235) 주변은 우산과 같은 형태로 되어 있어 상기 크랭크핀(51)과 커넥팅로드(46)가 운동하는 공간을 덮어준다.

상기 상부회전지지부(235)의 일측, 즉 전방에는 실린더(30)를 정렬 지지하는 실린더 상부지지부(237)가 마련된다. 실린더 상부지지부(237)는 눕혀져 있는 실린더의 외경부의 윗부분을 덮는 형상으로 가공된다. 그리고 실린더 상부지지부(237)와 실린더 하부지지부(247)는 협동하여, 상기 실린더(30)의 외경 둘레를 감싸게 된다.

실린더(30)의 외경의 상부 선단부에는 실린더의 반경 방향으로 연장되는 상부 걸림돌기(343)가 형성된다. 상기 상부걸림돌기(343)는 제2축의 방향을 따라 길게 형성된다.

그리고 상기 실린더 상부지지부(237)의 선단부에는, 제2축(92) 방향으로 상기 상부 걸림돌기(343)의 적어도 일부를 수용하는 걸림홈(233)이 마련된다.

실린더(30)가 실린더 하부지지부(247)에 놓여져 정렬된 상태에서, 상기 실린더 상부지지부(237)는 실린더의 상부를 덮게 된다. 따라서 실린더 상부지지부(237)로 실린더의 상부를 덮는 과정에서, 실린더의 상부 걸림돌기(343)와 걸림홈(233)을 정렬하면, 결과적으로 실린더 하부지지부(247), 실린더(30), 및 실린더 상부지지부(237)가 모두 정렬된다.

상기 실린더 상부지지부(237)는 실린더(30)의 상방 위치를 규제한다. 그리고 걸림홈(233)은 제2축(92)을 중심으로 하는 실린더(30)의 회전을 억제하고, 제2축(92)의 길이방향 중에서 상기 하부회전지지부(245)에 가까워지는 방향으로 실린더(30)가 이동하는 것을 억제한다. 아울러 두 실린더 지지부(237, 247)이 협동하여, 상기 실린더(30)가 상기 제1축과 평행한 축에 대해 상기 실린더가 회전하지 않도록 구속하고, 상기 실린더(30)가 상기 제1축 및 상기 제2축에 모두 수직을 이루는 축에 대해 회전하지 않도록 구속한다.

실린더 상부지지부(237)의 하단부 양측에는 측방으로 연장부가 연장되고, 상기 연장부에는 하향 연장되는 지지레그(230)가 마련된다. 상기 상부회전지지부(235)의 타측, 즉 후방에도 연장부가 마련되고, 그 단부에 비스듬히 하향 연장되는 지지레그(230)가 형성된다.

상기 지지레그(230)의 발 부분에는 상하체결홀(232)이 마련된다.

상기 지지레그(230)는 상기 지지레그(240) 상에 포개어진다. 그리고 지지레그들(230, 240)이 포개어진 상태에서 상하체결홀(232, 242)는 위치 정렬된다.

상부회전지지부(235)와 하부회전지지부(245)는, 제1축(91)을 중심으로 하여, 원주 방향으로 적절한 위치에서 최소 3점 고정되어 두 회전지지부(235, 245)의 정렬 상태를 견고하게 유지시켜 준다.

[ 크랭크핀을 기준으로 한 회전축의 양단 지지 구조]

하부프레임(24)의 하부회전지지부(245)의 안착홈(249)에는 베어링(26)이 설치된다. 상기 베어링은 회전축(50)이 연직 하방으로 받는 힘을 받쳐주며 상기 크랭크핀(51)의 하부를 지지해주는 스러스트 볼베어링일 수 있다.

상기 하부프레임(24)은 회전축의 크랭크핀 하부를 지지하면서 실린더를 고정한다. 또한 상기 상부프레임(23)은 회전축의 크랭크핀 상부를 지지하면서 실린더를 고정한다. 즉 본 발명에 따르면, 2개의 프레임으로 회전축의 크랭크핀 상하를 양단 지지하면서 실린더를 고정하는 것이 가능하다.

상기 2개의 프레임은 실린더와 별개의 부품으로 제작되므로, 판금 제작하는 것이 가능하다. 이는 전체적인 압축기의 무게를 줄여주고, 제조 원가를 낮출 수 있다.

아울러 상기 2개의 프레임은 회전축에서 크랭크핀의 양단을 지지한다. 크랭크핀의 양단을 지지하는 경우, 회전축을 안정적으로 지지하기 위한 두 지지점의 간격과 각 지지점의 높이를 줄일 수 있어, 전체적인 압축기의 상하 높이를 줄이는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 따르면, 판금 제작되는 상부프레임과 하부프레임에서 상기 회전축을 지지하는 부분을 판금 가공으로 프레임 상에 직접 성형한다. 즉 상기 상부회전지지부의 상부저널부, 하부회전지지부의 하부저널부 모두, 각각 상부프레임과 하부프레임에 일체로 성형되는 것이다. 이에 따르면, 프레임에 베어링을 설치하기 위한 별도의 구조라든지, 베어링을 고정하기 위한 별도의 부품이 필요 없으므로, 부품 수와 조립 공수를 줄이고, 제품을 매우 간단하게 제작할 수 있다.

상기 크랭크핀(51)을 사이에 두고, 상부저널부(238)는 회전축의 상부를, 하부저널부(248)는 회전축의 하부를 각각 지지한다. 따라서 크랭크핀(51)에 외력이 가해지면, 그러한 힘은 상기 상부저널부(238)와 하부저널부(248)에 각각 같은 방향으로 거의 동일하게 분배된다.

가령 도 1 내지 도 3의 종래의 회전축 지지구조는, 크랭크핀(51)에 외력이 가해지면, 회전축이 기울어지는 변위가 일어난다. 또한 회전축의 하부를 지지하는 부위에는 크랭크핀에 가해지는 힘에 반대방향으로 힘이 가해지고, 그 힘이 확대하여 가해진다.

반면 본 발명에 따른 크랭크핀 상하부 양단 지지구조에 의하면, 크랭크핀에 외력이 가해지더라도 회전축이 기울어지는 거동은 발생하지 아니하고, 외력 역시 두 지지 부위(238, 248)에 균등하게 분배된다.

본 발명의 회전축 지지 구조에 따르면, 상부저널부의 높이와 하부저널부의 높이는 동일하게 구성할 수 있다. 아울러 윤활을 위한 최소 유막 두께를 확보하기 위해, 본 발명의 회전축 지지 구조는 회전축의 직경 대비 두 저널부(238, 248)의 높이의 합의 비율이 0.4 이하여도 무방하다. 상기 비율이 0.4 이상이면 최소 유막 두께는 충분히 확보한 상태에서 마찰 손실이 증가하는 경향이 발생한다.

상기 회전축의 직경 대비 두 저널부(238, 248)의 높이의 합의 비율이 0.35 이상이면 최소 유막 두께는 확보할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명의 실시예에서는 회전축의 직경이 16mm일 때, 상기 상부 저널부(238)의 높이가 3mm, 하부저널부(248)의 높이가 3mm인 것이 예시된다. 상기 3mm 높이는 상기 회전축과 상기 저널부가 마주하여 유막이 형성되는 부분의 높이를 의미한다.

이처럼 본 발명의 양단 지지 구조는, 최소 유막 두께를 충분히 확보하면서도 베어링의 길이를 짧게 할 수 있고, 별도의 부품이 필요 없이 프레임에 저널면을 형성할 수 있다. 그러면서도 회전축의 직경 대비 두 저널부(238, 248)의 높이의 합의 비율이 0.35 이상 0.4 이하로 할 수 있다.

[회전축, 프레임, 및 모터의 조립]

이하 도 6 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 압축기의 조립 방법을 설명한다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 하부프레임(24)의 하부회전지지부(245)에 회전축(50)을 끼워 넣는다. 이때 하부회전지지부(245)의 안착홈(249)에 상기 베어링(26)을 함께 설치한다.

상기 하부프레임(24)과 상부프레임(23)이 별도의 부품으로 제작될 경우에는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 하부프레임(24)의 상부에 상부프레임(23)을 올려놓되, 상부회전지지부(235)에 회전축(50)의 상단부가 지지되도록 끼워 넣어 조립한다.

또한 상부프레임(23)이 하부프레임(24)에 대해 절곡 가능하도록 하나의 부품으로 제작될 경우에는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 절곡부위를 접으면서 하부프레임(24) 상부에 상부프레임(23)을 올려놓되, 상부회전지지부(235)에 회전축(50)의 상단부가 지지되도록 끼워 넣어 조립한다.

이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 크랭크핀(51)은 하부프레임과 상부프레임 사이에 존재한다. 또한 상부프레임의 지지레그와 하부프레임의 지지레그가 서로 포개어지며, 그 상하체결홀(232, 242)들도 상호 정렬된다.

이어서, 도 8에 도시된 바와 같이 회전축의 하부로부터 로터(52)를 축설한다. 상기 로터는 열박음 등의 방법으로 회전축(50)에 압입될 수 있다.

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이 스페이서(87)를 활용하여 스테이터(21)와 로터(52) 간의 간격을 유지하여 상호 정렬하며, 스테이터(21)를 하부프레임(24) 하부에 설치한다. 스테이터(21)에는 상하로 관통된 상하체결홀(212)이 마련되어 있으며, 이는 하부프레임(24)의 하부에 스테이터(21)가 놓여진 상태에서, 상기 상하체결홀(232, 242)와 정렬된다.

그리고, 도 10에 도시된 바와 같이 체결요소(85)를 활용하여 상기 상하체결홀(212, 232, 242)을 모두 관통하여 상부프레임, 하부프레임, 및 스테이터를 가체결한다. 임시 체결 요소로서 적합한 구조는 볼팅(bolting), 코킹(caulking), 클린칭(clinching), 리베팅(riveting) 등이 있다.

가체결이 완료된 상태에서는, 도 11에 도시된 바와 같이 스페이서(87)를 제거한 후, 회전축(50)을 회전시킨다. 회전축(50)은 외력으로 직접 회전시킬 수도 있지만, 모터(21, 52)를 구동시켜 회전시키는 것이 바람직하다. 모터를 구동시켜 회전축을 회전시키면, 회전축 상부에 있는 하부회전지지부(245)와 상부회전지지부(235)에 회전축이 상호 작용을 하게 되고, 이에 따라 하부프레임(24)과 상부프레임(23)이 정확히 중심 정렬된다. 가체결 상태에서 위와 같은 회전을 진행하여 상부프레임과 하부프레임의 정렬이 이루어진 상태에서, 회전축의 회전 상태를 유지하면서 상기 가체결된 체결요소(85)를 최종 체결한다.

이와 같은 조립 구조와 방식에 따르면, 하나의 체결요소로 세 개의 부품을 한번에 고정하면서, 동시에 위치 정렬까지 한번에 이루어진다. 따라서 부품 수와 조립 공수를 모두 줄일 수 있게 된다.

[실린더와 실린더헤드의 조립 방식]

한편 본 발명에 따르면, 회전축을 지지하는 프레임이 실린더도 함께 지지하므로, 실린더 주위에는 프레임이 둘러싸이게 된다. 본 발명은 별도의 부품으로 제작된 실린더를 고정하는 프레임 부위에, 상기 실린더의 전방에 조립되어야 하는 실린더헤드를 고정하는 구조를 더 제공한다.

프레임에 실린더헤드 고정 구조를 제공하면, 실린더의 보어가 변형되는 것이 방지되고, 실린더를 블록 형태로 제작하지 않아도 실린더와 실린더헤드를 체결하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

특히 본 발명의 프레임은, 회전축 지지구조, 실린더 지지구조 및 실린더 헤드 고정구조를 모두 가지게 되므로, 부품 수를 더욱 줄일 수 있고, 조립 공수도 줄일 수 있다.

도 4와 도 5를 참조하면, 상기 상부프레임(23)의 실린더 상부지지부(237)에서 양측으로 연장된 연장부의 후단부에는 상향 절곡된 절곡부(239)가 마련된다. 상기 절곡부(239)는 전방을 바라보는 면을 구비하고, 거기에 너트홀(231)이 마련된다.

실린더헤드(70)는 상기 실린더(30)와 마주하는 부분과, 그로부터 양측으로 연장된 부분을 구비한다. 실린더헤드(70)에서 양측으로 연장된 부분에는 관통홀(71)이 형성되고, 상기 관통홀(71)은 상기 상부프레임의 절곡부에 마련된 너트홀(231)과 정렬되며 마주하게 된다.

한편 실린더헤드(70)의 후방 단부의 상부에는 상기 실린더(30)의 상부걸림돌기(343)의 전방 일부가 끼워질 수 있는 걸림홈(74)이 마련된다. 또한 실린더헤드(70)의 후방 단부의 하부에는 상기 실린더(30)의 하부걸림돌기(344)의 전방 일부가 끼워질 수 있는 걸림홈(74)이 더 마련된다.

상기 실린더(30)의 걸림돌기(34)에 대해, 후방에는 프레임(23, 24)의 걸림홈(233, 244)이 끼워져 정렬되고, 전방에는 실린더헤드(70)가 끼워져 정렬되므로, 결과적으로 프레임과 실린더와 실린더헤드는 모두 정렬된다. 이러한 정렬구조는 실링부재(32)와 체크벨브(33)에도 적용할 수 있다.

이와 같이 실린더헤드(70), 실링부재(32), 체크밸브(33), 실링부재(32) 및 실린더(30)가 정렬된 상태에서, 실린더헤드(70)의 관통홀(71)을 관통하여 상기 체결볼트(80)를 상기 상부프레임(23)의 너트홀(231)에 체결하게 된다.

상기 너트홀(231)은 너트홀의 내주면에 탭 가공이 되어 있거나, 너트홀(231)의 후방에 별도의 너트가 용접 등의 방식으로 고정되어 있거나, 단순히 너트홀(231)의 후방에 너트를 배치하는 방식 등이 모두 적용 가능하다. 다만 너트홀의 내주면에 탭 가공을 하는 것이, 부품의 제작이나 부품 수의 감소, 조립 공정 모두에 유리하다.

한편 상기 너트홀은 반드시 상부프레임에 구비되어야 하는 것은 아니며, 하부프레임에 절곡부를 구비하고, 해당 절곡부에 너트홀을 형성하여도 좋다. 즉 실린더에 직접 체결볼트가 체결되지 않고, 프레임 등을 통해 간접적으로 체결되는 구조로서, 실린더헤드(70)가 실린더(30)에 밀착되도록 하는 구조라면, 본 발명의 도면에 도시된 형태에 한정될 필요가 없다.

이와 같은 체결 방식에 따르면, 체결볼트가 체결되는 프레임과 별도의 부품으로 제작된 실린더에는 체결볼트의 체결력이 영향을 미치지 아니하므로, 실린더의 보어의 형상이 변형되지 않는다. 따라서 조립 공정에 의해 피스톤과 보어 사이의 간극에 변화가 발생하지 않고, 이에 따라 압축 유체의 누설을 방지하여 압축 효율을 높이고, 실린더와 피스톤의 마모 신뢰성을 더욱 확보할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 압축기(왕복동식; reciprocating type)
10: 하우징
11: 메인 하우징
12: 커버 하우징
13: 레그(leg)
15: 돌기
16: 탄성체
20: 프레임
21: 스테이터
212: 상하체결홀
23: 상부프레임(커버프레임)
230: 지지레그
231: 너트홀
232: 상하체결홀
233: 걸림홈
235: 상부회전지지부
236: 보강부
2365: 연결부
237: 실린더 상부지지부
238: 상부저널부
239: 절곡부
24: 하부프레임(메인프레임)
240: 지지레그
242: 상하체결홀
243: 걸림홈
245: 하부회전지지부
246: 보강부
2465: 연결부
247: 실린더 하부지지부
248: 하부저널부
249: 안착홈
25: 회전지지부
251: 상부 저널
252: 하부 저널
26: 베어링
30: 실린더
31: 너트홀
32: 실링부재
33: 체크밸브
34: 걸림돌기
343: 상부걸림돌기
344: 하부걸림돌기
40: 피스톤
42: 피스톤핀
46: 커넥팅로드
50: 회전축
51: 크랭크핀
52: 로터
53: 윤활유 공급 유로
60: 윤활유 공급부
61: 고정부
62: 회전부
70: 실린더헤드
71: 관통홀
72: 흡입실
73: 토출실
74: 걸림홈
80: 체결볼트
85: 체결요소
87: 스페이서

Claims (17)

1. 제1축(91)을 기준으로 회전하는 회전축(50);
   상기 제1축(91)로부터 이격된 위치에 설치되고, 상기 제1축(91)에 직교하는 제2축(92)의 길이방향을 따라 연장된 보어를 구비하는 실린더(30);
   상기 제1축(91)에 직교하는 제2축(92)의 길이방향을 따라 왕복 운동하도록 상기 보어에 내삽된 피스톤(40);
   상기 회전축(50)의 회전 중심에 대해 편심 배치되며 상기 제1축(91)과 평행한 크랭크핀(51); 및
   일측 단부가 상기 크랭크핀(51)에 회전 가능하게 결합되고, 타측 단부가 상기 피스톤(40)에 대해 회전 가능하게 결합되는 커넥팅로드(46);를 포함하는 압축기로서,
   상기 압축기는:
   상기 크랭크핀(51)의 하부의 회전축 부분을 지지하는 하부회전지지부(245)를 구비하고, 상기 하부회전지지부(245) 일측에 마련되어 상기 실린더(30)의 하부를 지지하는 실린더 하부지지부(247)를 구비하는 하부프레임(24); 및
   상기 크랭크핀(51)의 상부의 회전축 부분을 지지하는 상부회전지지부(235)를 구비하고, 상기 상부회전지지부(235)의 일측에 마련되어 상기 실린더(30)의 상부를 지지하는 실린더 상부지지부(237)를 구비하는 상부프레임(23);을 포함하는 압축기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부프레임(24)과 상부프레임(23)은 판금(sheet metal)인 압축기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하부회전지지부(245)는:
   소정의 갭을 가지고 상기 회전축(50)의 외경면과 대응하는 형태로 연장되는 하부저널부(248);를 포함하는 압축기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 하부회전지지부(245)는:
   회전축(50)의 둘레로부터 이격된 위치에서 상하 방향으로 비스듬히 또는 상하 방향과 나란히 연장되는 링 형태의 보강부(246); 및
   상기 보강부(246)의 단부에서 상기 회전축(50)에 가까워지는 방향으로 연장되어 상기 하부저널부(248)에 연결되는 연결부(2465);를 더 포함하는 압축기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 연결부(2365)에 대해 상기 저널부(248)와 보강부(246)는 모두 상방으로 연장되고,
   상기 연결부(2365)와 저널부(248)와 보강부(246)에 의해 둘러싸여 규정되는 안착홈(249)에 설치되어 상기 크랭크핀(51)의 하부를 지지하는 베어링(26)를 포함하는 압축기.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 상부회전지지부(235)는:
   소정의 갭을 가지고 상기 회전축(50)의 외경면과 대응하는 형태로 연장되는 상부저널부(238);를 포함하는 압축기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 상부회전지지부(235)는:
   회전축(50)의 둘레로부터 이격된 위치에서 상하 방향으로 비스듬히 또는 상하 방향과 나란히 연장되는 링 형태의 보강부(236); 및
   상기 보강부(236)의 단부에서 상기 회전축(50)에 가까워지는 방향으로 연장되어 상기 상부저널부(238)에 연결되는 연결부(2365);를 더 포함하는 압축기.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 상부저널부(238)가 상기 회전축(50)의 외경면과 마주하는 부분의 높이와, 상기하부저널부(248)가 상기 회전축(50)의 외경면과 마주하는 부분의 높이는 실질적으로 동일한 압축기.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 상부저널부(238)와 하부저널부(248)가 각각 상기 회전축(50)의 외경면과 마주하는 부분의 높이의 합을 상기 회전축(50)의 직경으로 나눈 값은 0.35 이상 0.4 이하인 압축기.
   
10. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부회전지지부(245)보다 하부에 배치되는 회전축(50) 부분에는 로터(52)가 설치되고,
    상기 하부프레임(24)의 하부에는 상기 로터(52)를 에워싸는 스테이터(21)가 설치되며,
    상기 스테이터(21)의 가장자리에는 상하방향으로 관통되는 상하체결홀(212)이 마련되고,
    상기 하부프레임(24)에서, 상기 스테이터의 상하체결홀(212)과 대응하는 위치에는 상하체결홀(242)이 마련되고,
    상기 상부프레임(23)에서, 상기 하부프레임(24)의 상하체결홀(242)과 대응하는 위치에는 상하체결홀(232)이 마련되며,
    상기 스테이터(21)와 하부프레임(24)과 상부프레임(23)은, 그 상하체결홀(212, 242, 232)들을 모두 관통하여 이들을 체결하는 체결요소(85)에 의해 상호 결합되는 압축기.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 상하체결홀은 회전지지부(235, 245)의 후방, 그리고 상기 실린더 지지부(237, 247)의 양측에 각각 마련되는 압축기.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 상하체결홀(232)은, 상기 상부프레임에서 하향 연장되는 지지레그(230)의 단부에 마련되는 압축기.
    
13. 청구항 2에 있어서,
    상기 실린더(30)의 외경부에는 상기 실린더의 외경부에서 외향 돌출되는 걸림돌기(34)가 마련되고,
    상기 제1축(91)으로부터 더 먼 쪽에 있는, 상기 실린더 하부지지부(247) 및 상기 실린더 상부지지부(237) 중 적어도 어느 한 곳의 단부에는, 상기 걸림돌기(34)가 끼워지는 걸림홈(233, 243)이 마련되어서, 상기 제2축을 중심으로 하는 상기 실린더(30)의 회전을 구속하고, 상기 제2축을 따라 제1축에 가까워지는 방향에 대한 상기 실린더(30)의 이동을 구속하는 압축기.
    
14. 청구항 2에 있어서,
    상기 실린더(30)에서, 상기 제1축으로부터 먼 쪽 단부에 결합되는 실린더헤드(70);
    상기 실린더헤드(70)에 마련된 복수 개의 관통홀(71);
    상기 상부프레임(23) 또는 하부프레임(24)에 마련되며, 그 면이 상기 실린더헤드(70)의 관통홀을 바라보는 방향으로 절곡된 절곡부(239);
    상기 절곡부(239)에 마련되며, 상기 관통홀(71)과 마주하는 위치에 형성되는 복수 개의 너트홀; 및
    상기 관통홀(71)을 관통하여 상기 너트홀과 결합되는 체결볼트(80);를 포함하는 압축기.
    
15. 청구항 10의 압축기를 조립하는 방법으로서,
    회전축(50)의 상부로부터 상기 회전축(50)에 상부회전지지부(235)를 외삽하고, 회전축(50)의 하부로부터 상기 회전축(50)에 하부회전지지부(245)를 외삽하는 프레임 정위치 공정;
    상기 하부회전지지부(245)의 하부에 위치하는 회전축(50) 부분에 로터(52)를 설치하는 로터 압입 공정;
    상기 로터(52)를 둘러싸도록 상기 하부프레임(24)의 하부에 스테이터(21)를 배치하고 정렬하는 스테이터 정위치 공정;
    상기 스테이터(21)와 하부프레임(24)과 상부프레임(23)의 상하체결홀(212, 242, 232)들을 모두 관통하여 이들을 체결요소(85)로 가체결하는 가체결 공정; 및
    상기 가체결 공정 후 상기 회전축을 회전시키어 상기 회전축에 대해 상기 상부프레임, 하부프레임이 위치정렬되도록 한 후 상기 체결요소(85)를 최종적으로 체결하는 최종 체결 공정;을 포함하는 압축기의 조립 방법.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 스테이터 정위치 공정에서 상기 로터와 스테이터 사이에 스페이서(87)를 삽입함으로써 로터와 스테이터를 정렬하고,
    상기 가체결 공정 후 최종 체결 공정 전에 상기 스페이서를 제거하는 압축기의 조립 방법.
    
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 최종 체결 공정에서 상기 회전축은 모터(21, 52)를 작동시켜 회전시키는 압축기의 조립 방법.
    

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