KR20210028978A - Piston and reciprocation compressor including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 회전샤프트의 회전과 연동하여 왕복 운동하면서 유체를 압축하는 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a piston and a reciprocating compressor including the same, and more particularly, to a piston for compressing fluid while reciprocating in conjunction with rotation of a rotary shaft, and a reciprocating compressor including the same.
압축기는 기체를 압축하여 압력을 높여주는 장치이다. 압축기가 기체를 압축하는 방식은, 실린더에 흡입된 기체를 피스톤으로 압축하여 방출하는 왕복동(recipro) 압축기, 두 스크롤을 상대적으로 회전시켜 기체를 압축하는 스크롤 압축기 등이 있다.A compressor is a device that increases pressure by compressing gas. The compressor compresses gas, such as a recipro compressor that compresses and discharges gas sucked into a cylinder with a piston, and a scroll compressor that compresses gas by relatively rotating two scrolls.
왕복동식 압축기는 실린더 내부를 왕복 운동하는 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 압축하는 방식이다. 피스톤의 왕복 운동을 위해 수직으로 설치된 회전축이 소정의 속도로 회전하고, 이에 연동하여 실린더 내부의 피스톤도 왕복 운동한다.In the reciprocating compressor, a piston reciprocating inside a cylinder compresses fluid flowing into a bore of a cylinder. A rotation shaft vertically installed for the reciprocating motion of the piston rotates at a predetermined speed, and the piston inside the cylinder also reciprocates in connection therewith.
이러한 왕복동식 압축기의 경우, 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 효과적으로 압축하기 위해서는 실린더 내부와 피스톤 사이의 기밀성이 유지되어야 한다. 또한, 피스톤이 실린더 내부를 원활하게 왕복 운동하기 위해서는 실린더 내부와 피스톤 사이의 마찰력이 감소되어야 한다. In the case of such a reciprocating compressor, in order for the piston to effectively compress the fluid flowing into the bore of the cylinder, the airtightness between the inside of the cylinder and the piston must be maintained. In addition, in order for the piston to smoothly reciprocate inside the cylinder, the frictional force between the inside of the cylinder and the piston must be reduced.
이에 따라, 실린더와 피스톤 간의 기밀성 및 마찰력을 동시에 개선시킬 수 있는 구조가 왕복동식 압축기의 성능 향상과 밀접하게 관련되어 있으며, 이와 관련된 기술이 활발히 개발 중에 있다.Accordingly, a structure capable of simultaneously improving the airtightness and friction between the cylinder and the piston is closely related to the performance improvement of the reciprocating compressor, and related technologies are being actively developed.
상기와 같은 압축기와 관련하여, 한국공개특허 10-2010-0085760호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)는 왕복동식 압축기를 개시하고 있다.In relation to the above compressor, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0085760 (hereinafter referred to as'priority document 1') discloses a reciprocating compressor.
구체적으로, 밀폐공간을 형성하는 하우징 쉘, 하우징 쉘 내에 구비되며 구동력을 제공하는 구동유닛, 구동유닛의 회전 샤프트에 연결되며 구동유닛으로부터의 구동력을 이용하여 실린더 내에서 피스톤의 왕복 운동으로 냉매를 압축하는 압축유닛 및 냉매를 흡입하며 압축유닛의 왕복 운동을 통해 압축된 냉매를 토출하는 흡토출유닛 등이 선행문헌 1에 개시되어 있다.Specifically, a housing shell forming a closed space, a drive unit provided in the housing shell and providing a driving force, is connected to the rotating shaft of the drive unit, and compresses the refrigerant by reciprocating movement of the piston in the cylinder using the driving force from the drive unit. A compression unit that sucks the refrigerant and a suction/discharge unit that discharges the compressed refrigerant through the reciprocating motion of the compression unit is disclosed in
그러나, 선행문헌 1의 피스톤은 헤드를 경사지게 형성하여 압축공간 내에 냉매가 잔류하는 사체적(dead volume)의 발생을 방지하는 구성과 관련되어 있을 뿐, 실린더와 피스톤 간의 기밀성 및 마찰력을 동시에 개선시킬 수 있는 구성에 대하여는 고려하고 있지 않다.However, the piston of
그리고, 한국공개특허 10-2018-0138073호(이하, ‘선행문헌 2’라고 함)는 왕복동식 압축기의 피스톤 및 그 제조방법을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2018-0138073 (hereinafter referred to as “priority document 2”) discloses a piston of a reciprocating compressor and a method of manufacturing the same.
구체적으로, 습동부와 비습동부를 형성하기 위한 피스톤의 가공 이후, 피스톤의 슬라이딩 작용에 불필요한 부분을 제거하여 피스톤의 질량을 줄일 수 있는 구성 등이 선행문헌 2에 개시되어 있다.Specifically, a configuration capable of reducing the mass of the piston by removing a portion unnecessary for the sliding action of the piston after processing the piston for forming the sliding portion and the non-sliding portion is disclosed in Prior Document 2.
그러나, 선행문헌 2의 피스톤은 일정 부분 기밀성을 유지하면서도 불필요한 부분을 제거하여 마찰을 감소시킬 수 있는 구성을 개시하고 있으나, 피스톤핀을 중심으로 한 피스톤의 좌우 꺾임에 대하여는 여전히 효율적이지 못하다.However, although the piston of Prior Document 2 discloses a configuration capable of reducing friction by removing unnecessary parts while maintaining a certain part airtightness, it is still not efficient with respect to the left and right bending of the piston centered on the piston pin.
이상과 같이, 왕복동식 압축기에 사용되는 피스톤은 피스톤 핀으로부터 작용하는 하중을 효과적으로 분산시키고 베어링 면적을 최소화하기 위한 과제를 안고 있으나, 종래의 왕복동식 압축기는 이러한 과제를 적절히 해결할 수 없다는 한계가 있다.As described above, the piston used in the reciprocating compressor has a problem for effectively distributing the load acting from the piston pin and minimizing the bearing area, but there is a limitation in that the conventional reciprocating compressor cannot adequately solve this problem.
본 발명은 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기가 가지고 있는 상기의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems of a piston and a reciprocating compressor including the same.
구체적으로, 본 발명은 피스톤의 왕복 운동 시 실린더 내의 냉매 누설을 방지하면서도 피스톤과 실린더 간의 마찰력을 감소시키도록 피스톤의 형상을 최적화하는 것을 목적으로 한다.Specifically, an object of the present invention is to optimize the shape of the piston so as to reduce the frictional force between the piston and the cylinder while preventing leakage of refrigerant in the cylinder during the reciprocating motion of the piston.
또한, 본 발명은 피스톤의 왕복 운동 시 피스톤핀으로부터 작용하는 하중을 분산시켜 피스톤 측력이 작용하는 부위에 대하여 보다 효과적인 보강이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to disperse the load acting from the piston pin during the reciprocating motion of the piston, so that more effective reinforcement is made to the part where the piston lateral force acts.
또한, 본 발명은 피스톤의 왕복 운동 시 피스톤핀을 중심으로 한 피스톤의 좌우 꺾임에 대하여 피스톤의 거동을 안정시켜 왕복동식 압축기의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to improve the efficiency of the reciprocating compressor by stabilizing the behavior of the piston against the right and left bending of the piston centered on the piston pin during the reciprocating movement of the piston.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. I will be able to.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 피스톤의 외주면에 돌출면으로 이루어진 보강부가 최적의 형상으로 형성되도록 구성된다. 구체적으로는 피스톤의 외주면에 원주 보강부 및 원호 보강부가 형성되고, 원호 보강부의 각 지점에서의 원호는 최적의 필요 길이를 갖도록 구성된다.In order to achieve the above or other objects, a piston according to an aspect of the present invention and a reciprocating compressor including the same are configured such that a reinforcing portion made of a protruding surface is formed in an optimal shape on an outer circumferential surface of the piston. Specifically, a circumferential reinforcing portion and an arc reinforcing portion are formed on the outer circumferential surface of the piston, and the arc at each point of the circular reinforcing portion is configured to have an optimum required length.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 피스톤 측력이 작용하는 부분과 그렇지 않은 부분을 구분하여 원호 보강부가 형성되도록 구성된다. 구체적으로는 원호 보강부가 제1 원호 길이를 갖도록 형성되는 제1 원호단 및 제1 원호 길이보다 짧은 제2 원호 길이를 갖도록 형성되는 제2 원호단을 포함하도록 구성된다.In addition, the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention are configured to form an arc reinforcing part by dividing a part where the piston side force acts and a part that does not. Specifically, the circular reinforcement portion is configured to include a first arc end formed to have a first arc length and a second arc end formed to have a second arc length shorter than the first arc length.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 각 원호단은 평면상의 투영 형상이 사각형으로 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, each circular arc end may have a rectangular projected shape on a plane.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 각 원호단 중 적어도 하나는 평면상의 투영 형상이 사다리꼴로 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, at least one of each arc end may have a projected shape on a plane in a trapezoidal shape.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 피스톤핀을 중심으로 한 피스톤의 좌우 꺾임에 대하여 피스톤의 거동을 안정시키도록 구성된다. 구체적으로는 피스톤핀의 중심축이 제1 원호단이 형성된 구간 내에 위치하도록 구성된다.In addition, the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention are configured to stabilize the behavior of the piston against the left and right bending of the piston centered on the piston pin. Specifically, the central axis of the piston pin is configured to be located within the section in which the first arc end is formed.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 원주 보강부가 피스톤의 폐쇄단부로부터 7mm 이상 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, the circumferential reinforcement portion may be formed by 7 mm or more from the closed end of the piston.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 제1 원호단이 피스톤의 중심에 대하여 70° 이하의 원호 상에 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, the first arc end may be formed on an arc of 70° or less with respect to the center of the piston.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 제1 원호단이 피스톤핀의 중심축으로부터 양방향으로 2mm 이상 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, the first arc end may be formed by 2 mm or more in both directions from the central axis of the piston pin.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 제2 원호단이 피스톤의 중심에 대하여 30° 이상의 원호 상에 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, the second arc end may be formed on an arc of 30° or more with respect to the center of the piston.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 원주 보강부, 제1 원호단 및 제2 원호단이 모두 일체로 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, a circumferential reinforcement part, a first arc end, and a second arc end may all be integrally formed.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 제1 원호단 및 제2 원호단이 각각 피스톤핀과의 직교면을 중심으로 대칭되게 형성될 수 있다.In addition, in the piston and the reciprocating compressor including the same according to an aspect of the present invention, the first arc end and the second arc end may be formed to be symmetrical about a plane perpendicular to the piston pin, respectively.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들의 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The means for solving the technical problems to be achieved in the present invention is not limited to the above-mentioned solutions, and other solutions that are not mentioned are obvious to those of ordinary skill in the art from the following description. It will be understandable.
본 발명에 따른 피스톤 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the piston and the reciprocating compressor including the same according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 피스톤의 외주면에 원주 보강부 및 원호 보강부가 형성되고, 원호 보강부의 각 지점에서의 원호는 최적의 필요 길이를 가지므로, 피스톤의 왕복 운동 시 실린더 내의 냉매 누설을 방지하면서도 피스톤과 실린더 간의 마찰력을 감소시킬 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, a circumferential reinforcing portion and an arc reinforcing portion are formed on the outer circumferential surface of the piston, and the arc at each point of the arc reinforcing portion has an optimum required length, so that the refrigerant in the cylinder is It is possible to reduce the frictional force between the piston and the cylinder while preventing leakage.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 원호 보강부가 제1 원호 길이를 갖도록 형성되는 제1 원호단 및 제1 원호 길이보다 짧은 제2 원호 길이를 갖도록 형성되는 제2 원호단을 포함하므로, 피스톤의 왕복 운동 시 피스톤 측력이 작용하는 부위에 대하여 보다 효과적인 보강이 이루어질 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the circular reinforcement portion includes a first arc end formed to have a first arc length and a second arc end formed to have a second arc length shorter than the first arc length In the case of the reciprocating movement of the piston, a more effective reinforcement can be made for the part where the piston side force acts.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 각 원호단은 평면상의 투영 형상이 사각형으로 형성되므로, 원호 보강부의 면적이 최적의 필요 면적에 대응되도록 단계적으로 감소될 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since each arc end has a projected shape on a plane of a quadrangle, the area of the arc reinforcement portion may be gradually reduced so as to correspond to an optimal required area.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 각 원호단 중 적어도 하나는 평면상의 투영 형상이 사다리꼴로 형성되므로, 단계적으로 감소되는 원호 보강부의 면적 중 불필요한 부분을 최소화할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since at least one of each arc end has a projected shape on a plane of a trapezoid, it is possible to minimize an unnecessary portion of the area of the arc reinforcement portion that is gradually reduced.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 피스톤핀의 중심축이 제1 원호단이 형성된 구간 내에 위치하므로, 피스톤의 왕복 운동 시 피스톤핀을 중심으로 한 피스톤의 좌우 꺾임에 대하여 피스톤의 거동을 안정시킬 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the central axis of the piston pin is located within the section in which the first arc end is formed, the movement of the piston against the left and right bending of the piston centered on the piston pin during the reciprocating movement of the piston. Can stabilize
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 원주 보강부가 피스톤의 폐쇄단부로부터 7mm 이상 형성되므로, 냉매 누설 방지를 위한 최적의 원주 보강부를 형성할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the circumferential reinforcement portion is formed by 7 mm or more from the closed end of the piston, an optimum circumferential reinforcement portion for preventing refrigerant leakage may be formed.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제1 원호단이 피스톤의 중심에 대하여 70° 이하의 원호 상에 형성되므로, 피스톤 측력이 작용하는 부위에 대한 최적의 원호 보강부를 형성할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the first arc end is formed on an arc of 70° or less with respect to the center of the piston, it is possible to form an optimal arc reinforcement for a portion where the lateral force of the piston acts. .
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제1 원호단이 피스톤핀의 중심축으로부터 양방향으로 2mm 이상 형성되므로, 피스톤의 좌우 꺾임에 대한 최적의 원호 보강부를 형성할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the first arc end is formed by 2 mm or more in both directions from the central axis of the piston pin, it is possible to form an optimal arc reinforcement part for the left and right bending of the piston.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제2 원호단이 피스톤의 중심에 대하여 30° 이상의 원호 상에 형성되므로, 마찰 감소를 위한 최적의 원호 보강부를 형성할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the second arc end is formed on an arc of 30° or more with respect to the center of the piston, it is possible to form an optimal arc reinforcement for reducing friction.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 원주 보강부, 제1 원호단 및 제2 원호단이 모두 일체로 형성되므로, 보강부의 구조적 강성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 피스톤의 제작을 보다 용이하게 할 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the circumferential reinforcement portion, the first arc end and the second arc end are all integrally formed, it is possible to secure structural rigidity of the reinforcement portion and to make the piston easier to manufacture. I can do it.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제1 원호단 및 제2 원호단이 각각 피스톤핀과의 직교면을 중심으로 대칭되게 형성되므로, 피스톤에 가해지는 압력을 균일하게 분산시켜 보강의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, according to at least one of the embodiments of the present invention, since the first arc end and the second arc end are each formed symmetrically about a plane orthogonal to the piston pin, the pressure applied to the piston is uniformly distributed to provide reinforcement. The reliability can be further improved.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of the applicability of the present invention will become apparent from the detailed description below. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, specific embodiments such as the detailed description and preferred embodiments of the present invention should be understood as being given by way of example only.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤 및 커넥팅로드를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 피스톤에 대한 운동 상태를 다른 구조의 피스톤에 대한 운동 상태와 비교한 도면이다.
도 5는 도 3의 피스톤에서 원호 보강부의 제1 원호단 및 제2 원호단이 형성된 상태를 예시적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤의 변형례를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 피스톤에 대한 운동 상태를 다른 구조의 피스톤에 대한 운동 상태와 비교한 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a piston and a connecting rod in a reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an example of a piston in the reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view in which the motion state of the piston of FIG. 3 is compared with the motion state of the piston of another structure.
5 is a cross-sectional view illustrating an exemplary state in which the first arc end and the second arc end of the arc reinforcement part are formed in the piston of FIG. 3.
6 is a view showing a modification of the piston in the reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention.
7 is a view comparing the motion state of the piston of FIG. 6 with the motion state of the piston of another structure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, a description of a function or configuration that is already known will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤 및 커넥팅로드를 나타내는 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention. 2 is an exploded perspective view showing a piston and a connecting rod in a reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)(이하, '압축기(1)')는, 압축기(1) 내부의 공간에서 회전샤프트(410)의 회전과 연동하여 피스톤(450)이 왕복 이동하면서 유체를 압축하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 설명되는 유체는 기체 또는 기상 냉매 등으로 이루어질 수 있다.In the reciprocating compressor 1 (hereinafter referred to as'compressor 1') according to an embodiment of the present invention, the
이하에서는 우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)를 이루는 구성들 및 이러한 구성들의 작동에 대하여 간략히 설명하고, 이때, 냉매를 유체의 일 예로 하여 설명한다.In the following, first, the components constituting the
압축기(1)는 쉘(100)을 포함하고, 쉘(100)은 하부쉘(110)과 상부쉘(120)을 포함하여 이루어진다.The
쉘의 내부는 외부와 밀폐되며, 쉘(100)의 내부는 압축기(1)의 내부 공간을 형성한다. 쉘(100)의 내부(압축기(1)의 내부)에는 압축기(1)를 구성하는 여러 부품이 구비되고, 또한 윤활유(오일)가 수용된다. 윤활유는 하부쉘(110) 상에 저장되고, 쉘(100) 내부에서 순환할 수 있다.The inside of the shell is sealed with the outside, and the inside of the
하부쉘(110)은 상측으로 개구된 용기 형태로 이루어지고, 상부쉘(120)은 하측으로 개구된 용기 형태로 이루어지며, 하부쉘(110)의 상측 부분과 상부쉘(120)의 하측 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이루는 쉘(100)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하부쉘(110)의 상단 부분과 상부쉘(120)의 하단 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이룰 수 있다.The
하부쉘(110)의 외측면에는 레그(130)가 결합되고, 레그(130)는 압축기(1)가 특정 설치 위치에 고정되도록 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 냉장고의 구성을 이룰 때, 레그(130)는 냉장고를 이루는 프레임 등에 고정되어 압축기(1)가 냉장고의 특정 위치에 고정되도록 한다.
레그(130)는 2개 이상으로 구비될 수 있고, 하부쉘(110)의 저면 상에 결합될 수 있다.Two or
쉘의 내부에는 본체가 구비되고, 본체에는 압축기(1)를 이루는 여러 부품이 결합된다.A main body is provided inside the shell, and several parts constituting the
본체는 탄성체(470)를 통하여 쉘(100)(하부쉘(110))의 내부면에 연결될 수 있고, 탄성체(470)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있으며, 복수 개로 구비될 수 있다.The body may be connected to the inner surface of the shell 100 (lower shell 110) through the
본체(400)에는 압축기(1)의 작동을 위한 동력을 발생시키는 모터(420)가 구비될 수 있다. 모터(420)는 스테이터(421) 및 로터(422)를 포함하여 이루어진다.The main body 400 may be provided with a
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 안쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.In the
이와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 안쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.In contrast, in the
로터(422)의 중앙에는 회전샤프트(410)가 형성되고, 로터(422)와 함께 회전샤프트(410)가 회전하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 회전샤프트(410)는 연직방향으로 형성될 수 있고, 회전샤프트(410)의 회전축은 연직방향으로 형성된다.A
회전샤프트(410) 내부에는 윤활유가 이동하는 오일 공급유로(412)가 마련된다. 그리고 회전샤프트(410) 일측에는 오일공급부(490)가 구비되며, 오일공급부(490)의 적어도 일부는, 쉘(100) 내부에 수용되는 윤활유에 잠기도록 이루어질 수 있다.An
본 발명의 실시예에서 오일공급부(490)는 회전샤프트(410)의 하단에 결합될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the
회전샤프트(410)의 회전에 따라 오일공급부(490)가 작동하면서, 윤활유가 오일 공급유로(412)를 따라 상측으로 이동할 수 있고, 오일 공급유로(412)에서 토출된 윤활유가 압축기(1)의 각 부품에 공급될 수 있다.As the
회전샤프트(410)의 상측에는 크랭크핀(430)이 연결된다. 크랭크핀(430)은 모터(420)의 상측에 위치할 수 있다. 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심되게 배치된다. 따라서, 회전샤프트(410)가 회전할 때 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심된 위치에서 소정의 회전반경을 이루며 회전한다.A
본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 대체로 원통형으로 이루어지는 실린더(440)는 모터(420)의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치될 수 있다. 실린더(440)는 본체(400)와 일체로 이루어질 수 있고, 또는 별도로 형성된 후 본체(400)에 고정 결합될 수 있다.In the
피스톤(450)은 실린더(440) 내부의 보어(441)에서 실린더(440)의 길이방향(실린더(440)의 축방향, 전후방향)을 따라 왕복 운동한다. 본 발명의 실시예에서는 피스톤(450)이 왕복 운동하는 방향을 전후방향으로 정하여 설명한다.The
커넥팅로드(460)는 크랭크핀(430)과 피스톤(450)을 연결한다. 커넥팅로드(460)는, 크랭크핀(430)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합되고, 또한 피스톤(450)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합된다.The connecting
이에 따라, 회전샤프트(410)의 회전 시 크랭크핀(430)은 편심 회전하고 피스톤(450)은 전후 방향으로 왕복 운동하게 된다.Accordingly, when the
실린더(440)의 앞쪽에는 실린더헤드(480)가 결합되고, 실린더(440) 내부로 냉매가 유입되는 흡입실(481)과 압축된 냉매가 토출되는 토출실(482)이 구비된다.In front of the
상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 작동에 의해 냉매가 압축될 수 있다.The refrigerant may be compressed by the operation of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3의 피스톤에 대한 운동 상태를 다른 구조의 피스톤에 대한 운동 상태와 비교한 도면이다. 도 5는 도 3의 피스톤에서 원호 보강부의 제1 원호단 및 제2 원호단이 형성된 상태를 예시적으로 나타내는 단면도이다.3 is a view showing an example of a piston in the reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view in which the motion state of the piston of FIG. 3 is compared with the motion state of the piston of another structure. 5 is a cross-sectional view illustrating an exemplary state in which the first arc end and the second arc end of the arc reinforcement part are formed in the piston of FIG. 3.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 피스톤(450)의 구체적인 구성을 설명하도록 한다.A detailed configuration of the
본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 피스톤(450)은 본체부(510), 원주 보강부(520) 및 원호 보강부(530)를 포함한다.In the
본체부(510)는 단면이 파이프 형상으로 형성되어 폐쇄단부(E1)를 통해 실린더(440) 내부를 가압하고 개방단부(E2)를 통해 커넥팅로드(460)가 결합되는 부분으로, 피스톤(450)의 주요 외관을 구성하여 후술할 원주 보강부(520) 및 원호 보강부(530)는 각각 본체부(510)의 외주면 상에 형성된다.The
이 경우, 본체부(510)의 폐쇄단부(E1)는 도 1 및 도 3을 기준으로 하여 좌측단부일 수 있고, 본체부(510)의 개방단부(E2)는 도 1 및 도 3을 기준으로 하여 우측단부일 수 있다.In this case, the closed end E1 of the
이러한 폐쇄단부(E1)는 실린더(440)의 보어 내에 냉매가 유입된 상태에서 피스톤(450)이 좌측으로 이동되면서 냉매를 압축시킬 수 있다. 그리고, 개방단부(E2)는 커넥팅로드(460)의 스몰엔드가 삽입되어 커넥팅로드(460)와 피스톤(450)이 결합될 수 있다.The closed end E1 may compress the refrigerant while the
이와 같이 본체부(510)가 형성되는 경우, 본체부(510)의 외경은 실린더(440) 보어의 내경과 대응되게 형성되어 냉매의 압축 시 기밀성이 유지되는 것이 바람직할 수 있다.When the
그러나, 본체부(510)의 외경이 실린더(440) 보어의 내경과 거의 일치하여 이들 간에 일정 이상의 유격이 없다면 피스톤(450)과 실린더(440) 간에 마찰 저항이 크게 발생할 수 있다.However, if the outer diameter of the
이러한 마찰 저항에 의해 실린더(440) 내에서의 피스톤(450) 운동이 원활하지 못하게 될 수 있으며, 그 결과 왕복동식 압축기(1)의 성능이 저하될 수 있다. 구체적으로, 왕복동식 압축기(1)의 기계손실 중 피스톤(450)과 실린더(440) 간에서 발생하는 마찰 손실이 전체 손실의 40% 이상을 차지한다.Due to such frictional resistance, the movement of the
따라서, 피스톤(450)과 실린더(440) 간의 기밀성 및 마찰력을 동시에 개선시킬 수 있도록 피스톤(450)이 형성될 필요가 있다. 그러므로, 본체부(510)의 외주면에는 원주 보강부(520) 및 원호 보강부(530)가 형성된다.Therefore, the
원주 보강부(520)는 폐쇄단부(E1)로부터 제1 지점(P1)까지, 본체부(510)의 외주면 전체를 따라 원주 단면의 돌출면으로 형성되는 부분으로, 폐쇄단부(E1)로부터 제1 지점(P1)까지의 피스톤(450) 외경이 본체부(510)로부터 확장되도록 할 수 있다.The circumferential reinforcing
즉, 폐쇄단부(E1)로부터 제1 지점(P1)까지는 본체부(510)로부터 돌출되게 원주 보강부(520)가 형성되므로 전체적인 피스톤(450)의 외경이 확장될 수 있다. 이에 따라, 폐쇄단부(E1)로부터 제1 지점(P1)까지는 피스톤(450)과 실린더(440) 보어 사이의 기밀성이 향상될 수 있다.That is, since the circumferential reinforcing
이 경우, 제1 지점(P1)은 폐쇄단부(E1)로부터 일정 간격 이격되어 있는 임의의 지점으로서, 사전에 실험 및 누적 데이터 등을 통하여 적절하게 선택될 수 있다.In this case, the first point P1 is an arbitrary point spaced apart from the closed end E1 by a predetermined interval, and may be appropriately selected through experiments and accumulated data in advance.
원호 보강부(530)는 제1 지점(P1)으로부터 개방단부(E2)까지, 본체부(510)의 외주면 상에서 원호 단면의 돌출면으로 형성되는 부분으로, 기밀성과는 직접적으로 관련 없는 부분에 대하여 구조적 보강이 되도록 형성될 수 있다.The
즉, 상술한 바와 같이 냉매의 압축은 주로 폐쇄단부(E1) 측에서 이루어지므로, 개방단부(E2) 측의 부분은 기밀성에 미치는 영향이 상대적으로 크지 않다.That is, as described above, since compression of the refrigerant is mainly performed on the side of the closed end (E1), the influence on the airtightness of the portion on the side of the open end (E2) is relatively small.
오히려, 개방단부(E2) 측에서의 피스톤(450) 외경이 지나치게 크다면 실린더(440) 보어와의 마찰력을 크게 하여 불리할 수 있다. 따라서, 제1 지점(P1)으로부터 개방단부(E2) 까지는 피스톤(450)의 외경을 본체부(510)로부터 확장시키지 않을 수 있다.Rather, if the outer diameter of the
그러나, 왕복동식 압축기(1)의 운전 시 피스톤(450)은 로터(422)의 회전 운동에 의한 힘과 냉매의 압축에 의한 힘을 받게 된다. 그 중 로터(422)의 회전 운동에 의해 피스톤(450)과 커넥팅로드(460)의 결합 부위에서 왕복 운동의 측방향으로 힘을 받는데 이는 거동의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다.However, when the
따라서, 상기와 같이 측방향으로 힘을 받는 부분에 대하여는 구조적 보강이 이루어지도록 하여 발생하는 최대 압력을 낮출 필요가 있다. 예를 들어, 측방향으로 힘을 받는 부분의 면적을 증가시켜 최대 압력이 분산되도록 함으로써 구조적 보강이 이루어지도록 할 수 있다.Therefore, it is necessary to lower the maximum pressure generated by structural reinforcement for the portion receiving the force in the lateral direction as described above. For example, structural reinforcement can be achieved by increasing the area of the portion receiving the force in the lateral direction so that the maximum pressure is dispersed.
이러한 측방향으로 힘을 받는 부분은 도 2에 도시된 바와 같이 피스톤핀(540) 등에 의해 커넥팅로드(460)와 결합되는 상하 지점 사이의 측면일 수 있다.The portion receiving the force in the lateral direction may be a side surface between the upper and lower points that are coupled to the connecting
따라서, 이러한 결합 지점 사이의 측면을 원호 형태의 원호 보강부(530)로 보강하여 측방향으로 받는 힘에 대하여 보강이 이루어지도록 할 수 있다.Accordingly, by reinforcing the side surfaces between these coupling points with an arc-shaped
상기와 같은 구조를 중심으로 하여, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 원호 보강부(530)는 개방단부(E2)에서의 원호 길이가 제1 지점(P1)에서의 원호 길이보다 상대적으로 짧게 형성된다.Centering on the structure as described above, in the
즉, 제1 지점(P1)으로부터 개방단부(E2) 방향으로 갈수록 보강을 위한 원호 보강부(530)의 돌출면 크기가 상대적으로 작게 형성될 수 있다.That is, the size of the protruding surface of the
상술한 바와 같이 피스톤(450)에서 측방향으로 받는 힘에 대한 보강은 피스톤핀(540) 등에 의해 커넥팅로드(460)와 결합되는 지점에서 가장 필요하며, 개방단부(E2)로 갈수록 측방향으로 받는 힘 자체가 크지 않아 그 보강의 필요성이 상대적으로 떨어질 수 있다.As described above, reinforcement for the force received from the
따라서, 이러한 경우에 제1 지점(P1)으로부터 개방단부(E2)까지를 일률적인 원호 보강부(530)로 보강하는 것은 구조적 보강에 불필요할 뿐만 아니라, 오히려 개방단부(E2)에서의 마찰 저항을 크게 하여 성능 면에서 더 불리한 구조일 수 있다.Therefore, in this case, reinforcing from the first point (P1) to the open end (E2) with a uniform
그러므로, 구조적 보강이 불필요한 개방단부(E2)에 가까운 부분은 원호 보강부(530)의 원호 길이를 상대적으로 작게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.Therefore, it may be desirable to form a relatively small arc length of the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 피스톤(450)의 외주면에 원주 보강부(520) 및 원호 보강부(530)가 형성되고, 원호 보강부(530)의 각 지점에서의 원호는 최적의 필요 길이를 가지므로, 피스톤(450)의 왕복 운동 시 실린더(440) 내의 냉매 누설을 방지하면서도 피스톤(450)과 실린더(440) 간의 마찰력을 감소시킬 수 있다.In this way, the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 원호 보강부(530)는 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지, 본체부(510)의 외주면 상에서 제1 원호 길이(L1)를 갖도록 형성되는 제1 원호단(531) 및 제2 지점(P2)으로부터 개방단부(E2)까지, 본체부(510)의 외주면 상에서 제1 원호 길이(L1)보다 짧은 제2 원호 길이(L2)를 갖도록 형성되는 제2 원호단(533)을 포함할 수 있다.In the
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지점(P1)으로부터 제2 지점(P2)까지는 제1 원호 길이(L1)를 갖는 제1 원호단(531)이 형성되고, 제2 지점(P2)으로부터 개방단부(E2)까지는 제2 원호 길이(L2)를 갖는 제2 원호단(533)이 형성된다. 그리고, 이 경우에 제1 원호 길이(L1)는 제2 원호 길이(L2)보다 상대적으로 길도록 이루어진다.That is, as shown in FIG. 3, a
이 경우, 제2 지점(P2) 역시 제1 지점(P1)과 개방단부(E2)로부터 각각 일정 간격 이격되어 있는 임의의 지점으로서, 사전에 실험 및 누적 데이터 등을 통하여 적절하게 선택될 수 있다.In this case, the second point P2 is also an arbitrary point spaced apart from the first point P1 and the open end E2 by a predetermined interval, and may be appropriately selected through experiments and accumulated data in advance.
따라서, 측방향으로 받는 힘에 대한 보강이 크게 필요한 부분에는 제1 원호단(531)을 형성하여 구조적으로 보강하고, 구조적 보강의 필요성이 크지 않은 부분에는 제2 원호단(533)을 형성하여 최소한의 구조적 보강만이 이루어지도록 할 수 있다.Therefore, a
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 원호 보강부(530)가 제1 원호 길이(L1)를 갖도록 형성되는 제1 원호단(531) 및 제1 원호 길이(L1)보다 짧은 제2 원호 길이(L2)를 갖도록 형성되는 제2 원호단(533)을 포함하므로, 피스톤(450)의 왕복 운동 시 피스톤(450) 측력이 작용하는 부위에 대하여 보다 효과적인 보강이 이루어질 수 있다.As described above, the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 평면상의 투영 형상이 사각형으로 형성될 수 있다.In the
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 사각형 평판 부재를 본체부(510)의 외주면을 따라 굴곡시켜 부착시킨 형상으로 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the
따라서, 원호 보강부(530)는 개방단부(E2) 방향으로 갈수록 계단식으로 단계적으로 면적이 줄어들도록 형성될 수 있다.Accordingly, the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 각 원호단(531, 533)은 평면상의 투영 형상이 사각형으로 형성되므로, 원호 보강부(530)의 면적이 최적의 필요 면적에 대응되도록 단계적으로 감소될 수 있다.As described above, in the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 본체부(510)를 관통하여 커넥팅로드(460)의 일단과 체결되는 피스톤핀(540)을 더 포함하고, 피스톤핀(540)의 중심축(X)이 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이에 위치할 수 있다.The
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 피스톤(450)의 본체부(510)를 상하 방향으로 관통하는 피스톤핀(540)이 커넥팅로드(460)의 스몰엔드에 삽입되어 피스톤(450)과 커넥팅로드(460)가 결합될 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, a
이와 같이 결합된 경우, 피스톤핀(540)을 중심으로 피스톤(450)의 좌우 꺾임이 발생하게 되고, 이러한 꺾임이 클수록 피스톤(450)이 불안정한 거동을 하게 되어 냉매가 누설되는 등 왕복동식 압축기(1)의 성능이 저하될 수 있다.When combined in this way, the left and right bending of the
따라서, 상기와 같은 피스톤핀(540)을 중심으로 피스톤(450)의 좌우 꺾임을 개선하는 것이 왕복동식 압축기(1)의 성능 향상을 위해 매우 중요한 과제라고 할 수 있다.Therefore, it can be said that improving the left and right bending of the
그리고, 이러한 피스톤(450)의 좌우 꺾임을 개선하기 위해서는 피스톤(450) 측력이 작용하는 부위에서의 최대 압력을 감소시킬 필요가 있으며, 측력에 의한 최대 압력은 피스톤핀(540)의 중심축(X)에 가까운 부분에서 발생할 수 있다.In addition, in order to improve the left and right bending of the
이에 따라, 피스톤핀(540)의 중심축(X)이 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이에 위치하도록 구성하고, 이러한 부분을 상대적으로 보강 면적이 큰 제1 원호단(531)으로 보강되도록 함으로써, 측력에 의한 최대 압력을 분산시킬 수 있다.Accordingly, the central axis (X) of the
이와 관련하여, 도 4를 참조하여 피스톤(450)의 꺾임을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.In this regard, the bending of the
도 4의 (a)는 다른 구조의 피스톤에 대한 운동 상태를 나타내고, 도 4의 (b)는 본 실시예에 따른 피스톤(450)에 대한 운동 상태를 나타낸다.4(a) shows a motion state for a piston of another structure, and FIG. 4(b) shows a motion state for the
우선, 도 4의 (a)에 도시된 구조에서는 피스톤과 실린더(440) 사이의 최소유막두께가 상하면에서 균일하지 못하고, 상면의 최소유막두께가 약 1.25μm로서 상대적으로 작게 나타난다.First, in the structure shown in FIG. 4A, the minimum oil film thickness between the piston and the
이 경우, 최소유막두께는 피스톤과 실린더(440) 사이에 채워진 오일의 두께를 의미하며, 이 값이 작을수록 피스톤이 좌우로 많이 꺾이는 불안정한 거동을 하게 된다. 그리고, 피스톤이 좌우로 많이 꺾일수록 간극으로 누설되는 냉매가 많아져 왕복동식 압축기(1)의 성능이 저하된다.In this case, the minimum oil film thickness means the thickness of the oil filled between the piston and the
반면, 도 4의 (b)에 도시된 구조에서는 피스톤(450)과 실린더(440) 사이의 최소유막두께가 상하면에서 보다 균일하게 나타나고, 최소유막두께 역시 2.06μm로서 개선된 것을 알 수 있다.On the other hand, in the structure shown in (b) of FIG. 4, it can be seen that the minimum oil film thickness between the
따라서, 본 실시예에 따른 피스톤(450)에 대한 운동 상태에서는 피스톤(450)의 거동 안정성이 증가하여 왕복동식 압축기(1)의 성능 및 신뢰성이 향상될 수 있다.Accordingly, in the state of motion with respect to the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 피스톤핀(540)의 중심축(X)이 제1 원호단(531)이 형성된 구간 내에 위치하므로, 피스톤(450)의 왕복 운동 시 피스톤핀(540)을 중심으로 한 피스톤(450)의 좌우 꺾임에 대하여 피스톤(450)의 거동을 안정시킬 수 있다.As described above, in the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제1 지점(P1)은 폐쇄단부(E1)로부터 7mm 이상 이격될 수 있다. 즉, 원주 보강부(520) 폭은 최소 7mm 이상 확보되도록 구성될 수 있다.In the
상술한 바와 같이, 원주 보강부(520)를 통해 실린더(440)와 피스톤(450) 간의 기밀성을 확보하기 위해서는 원주 보강부(520)가 최소한의 폭을 갖도록 형성될 필요가 있다.As described above, in order to secure airtightness between the
이에 따라, 원주 보강부(520)의 폭은 적어도 7mm 이상 확보될 필요가 있으며, 그 이하의 폭으로 형성되는 경우 냉매 누설량이 증가하여 왕복동식 압축기(1)의 성능 저하가 발생할 수 있다.Accordingly, the width of the circumferential reinforcing
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 원주 보강부(520)가 피스톤(450)의 폐쇄단부(E1)로부터 7mm 이상 형성되므로, 냉매 누설 방지를 위한 최적의 원주 보강부(520)를 형성할 수 있다.As described above, in the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제1 원호단(531)은 본체부(510)의 중심에 대하여 70° 이하의 원호 상에 형성될 수 있다.In the
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 원호단(531)의 상단 및 하단이 본체부(510)의 중심과 이루는 각도는 70° 이하로 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, an angle between the upper and lower ends of the
상술한 바와 같이, 제1 원호단(531)을 통해 구조적 보강을 수행하기 위해서는 제1 원호단(531)이 크게 형성되는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 제1 원호단(531)을 지나치게 크게 형성하는 경우, 구조적 보강은 되더라도 마찰 저항이 크게 발생하여 오히려 왕복동식 압축기(1)의 성능 저하가 발생할 수 있다.As described above, in order to perform structural reinforcement through the
이에 따라, 제1 원호단(531)은 본체부(510)의 중심에 대하여 70° 이하로 제한되게 형성될 필요가 있다.Accordingly, the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 제1 원호단(531)이 피스톤(450)의 중심에 대하여 70° 이하의 원호 상에 형성되므로, 피스톤(450) 측력이 작용하는 부위에 대한 최적의 원호 보강부(530)를 형성할 수 있다.As described above, in the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제1 지점(P1) 및 제2 지점(P2)은 각각 피스톤핀(540)의 중심축(X)으로부터 2mm 이상 이격될 수 있다.In the
즉, 제1 원호단(531) 폭은 피스톤핀(540)의 중심축(X)으로부터 양면으로 각각 최소 2mm 이상 확보되도록 구성될 수 있다.That is, the width of the
상술한 바와 같이, 제1 원호단(531)을 통해 측력에 의한 최대 압력을 분산시키기 위해서는 피스톤핀(540)의 중심축(X)이 제1 원호단(531) 내에 위치되어야 하며, 이러한 제1 원호단(531)이 최소한의 폭 이상으로 형성되어 피스톤핀(540)의 중심축(X)이 안정적으로 제1 원호단(531) 내에 위치될 필요가 있다.As described above, in order to distribute the maximum pressure due to the lateral force through the
이에 따라, 제1 원호단(531) 폭은 피스톤핀(540)의 중심축(X)으로부터 양면으로 각각 최소 2mm 이상 확보될 필요가 있으며, 그 이하의 폭으로 형성되는 경우 효과적으로 피스톤(450) 측력이 작용하는 부위를 보강하지 못할 수 있다.Accordingly, the width of the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 제1 원호단(531)이 피스톤핀(540)의 중심축(X)으로부터 양방향으로 2mm 이상 형성되므로, 피스톤(450)의 좌우 꺾임에 대한 최적의 원호 보강부(530)를 형성할 수 있다.As described above, in the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제2 원호단(533)은 본체부(510)의 중심에 대하여 30° 이상의 원호 상에 형성될 수 있다.In the
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 원호단(533)의 상단 및 하단이 본체부(510)의 중심과 이루는 각도는 30° 이상으로 형성될 수 있다.That is, as illustrated in FIG. 5, an angle between the upper and lower ends of the
상술한 바와 같이, 제2 원호단(533)은 마찰 저항을 최소화하기 위하여 작게 형성되는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 제2 원호단(533)을 지나치게 작게 형성하는 경우, 개방단부(E2) 측이 구조적 취약 지점이 되어 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)의 성능 저하가 발생할 수 있다.As described above, it may be advantageous that the
이에 따라, 제2 원호단(533)은 본체부(510)의 중심에 대하여 30° 이상으로 최소한의 크기를 갖도록 형성될 필요가 있다.Accordingly, the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 제2 원호단(533)이 피스톤(450)의 중심에 대하여 30° 이상의 원호 상에 형성되므로, 마찰 감소를 위한 최적의 원호 보강부(530)를 형성할 수 있다.As described above, in the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 모두 일체로 형성될 수 있다.In the
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 하나의 부재를 서로 크기만 다르게 가공하여 형성될 수 있다. 이 경우, 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 본체부(510)를 가공하여 형성되도록 하여, 본체부(510)와도 일체로 형성되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the
예를 들어, 본체부(510)의 외주면을 절삭 가공하는 등의 방법으로 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)을 형성할 수 있다. 또는, 하나의 판상 부재를 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)의 면적에 대응되게 가공한 후 이를 굴곡시켜 본체부(510)의 외주면 상에 부착시킬 수 있다.For example, the
이를 통해, 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533) 사이에는 절단면이 존재하지 않게 되어, 전단력 등에 대한 강성이 크게 확보될 수 있을 뿐만 아니라, 그 가공 과정을 보다 단순화할 수 있다.Through this, there is no cut surface between the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 원주 보강부(520), 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)이 모두 일체로 형성되므로, 보강부의 구조적 강성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 피스톤(450)의 제작을 보다 용이하게 할 수 있다.In this way, the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 각각 피스톤핀(540)과의 직교면을 중심으로 대칭되게 형성될 수 있다.In the
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)은 수평면을 중심으로 상하 대칭되게 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the
상술한 바와 같이, 피스톤(450)의 거동 안정성을 확보하기 위해서는 피스톤(450)의 상하면과 실린더(440) 간의 최소유막두께가 균일하게 확보되도록 할 필요가 있다. 따라서, 피스톤(450)의 상하면에 가해지는 측력 등의 외력에 대하여 균일하게 보강되도록 원호 보강부(530)를 형성할 필요가 있다.As described above, in order to secure the stability of the movement of the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533)이 각각 피스톤핀(540)과의 직교면을 중심으로 대칭되게 형성되므로, 피스톤(450)에 가해지는 압력을 균일하게 분산시켜 보강의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, in the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 피스톤의 변형례를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6의 피스톤에 대한 운동 상태를 다른 구조의 피스톤에 대한 운동 상태와 비교한 도면이다.6 is a view showing a modification of the piston in the reciprocating compressor according to an embodiment of the present invention. 7 is a view comparing the motion state of the piston of FIG. 6 with the motion state of the piston of another structure.
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 피스톤(450)의 변형례에 대한 구체적인 구성을 설명하도록 한다.A detailed configuration of a modification example of the
본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533) 중 적어도 하나는 평면상의 투영 형상이 사다리꼴로 형성될 수 있다.In the
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 원호단(531) 및 제2 원호단(533) 중 적어도 하나는 사다리꼴 평판 부재를 본체부(510)의 외주면을 따라 굴곡시켜 부착시킨 형상으로 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 6, at least one of the
이 경우, 도 6에서는 제2 원호단(533)만이 사다리꼴 부재를 통해 형성된 구성을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 원호단(531)만을 사다리꼴 부재를 통해 형성하거나, 제1 원호단(531)과 제2 원호단(533) 모두를 사다리꼴 부재를 통해 형성할 수도 있다.In this case, in FIG. 6, only the
상술한 바와 같이, 개방단부(E2) 측으로 갈수록 보강의 필요성은 상대적으로 낮아질 수 있다. 특히, 사각형 형상으로 형성된 원호 보강부(530)의 각 모서리 부분은 보강의 필요성이 더욱 낮으며 오히려 마찰 저항을 줄이기 위해 각 모서리 면적을 최소화할 필요가 있다.As described above, the need for reinforcement may be relatively lowered toward the open end E2. In particular, the need for reinforcement is lower for each corner portion of the circular
따라서, 제1 원호단(531)과 제2 원호단(533)을 사다리꼴로 형성하는 것이 구조적 보강과 마찰 저항 개선 면에서는 가장 최선의 형태일 수 있다.Accordingly, forming the
이와 같이, 본 실시예에 따른 피스톤(450) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 각 원호단(531, 533) 중 적어도 하나는 평면상의 투영 형상이 사다리꼴로 형성되므로, 단계적으로 감소되는 원호 보강부(530)의 면적 중 불필요한 부분을 최소화할 수 있다.As described above, in the
이와 관련하여, 도 7을 참조하여 피스톤(450)의 꺾임을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.In this regard, the bending of the
도 7의 (a)는 다른 구조의 피스톤에 대한 운동 상태를 나타내고, 도 7의 (b)는 본 실시예에 따른 피스톤(450)에 대한 운동 상태를 나타낸다.7(a) shows a motion state for a piston of another structure, and FIG. 7(b) shows a motion state for the
우선, 도 7의 (a)에 대하여는 앞서 도 4의 (a)에서 설명하였으므로, 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.First, since (a) of FIG. 7 has been described in (a) of FIG. 4 above, detailed descriptions of overlapping contents will be omitted.
그리고, 도 7의 (b)에 도시된 구조에서는 피스톤(450)과 실린더(440) 사이의 최소유막두께가 상하면에서 더욱 균일하게 나타나고, 최소유막두께 역시 2.54μm로서 더욱 개선된 것을 알 수 있다.In addition, in the structure shown in (b) of FIG. 7, it can be seen that the minimum oil film thickness between the
따라서, 본 실시예에 따른 피스톤(450)에 대한 운동 상태에서는 피스톤(450)의 거동 안정성이 증가하여 왕복동식 압축기(1)의 성능 및 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.Accordingly, in the state of motion with respect to the
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the above, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and the modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.
1: 왕복동식 압축기
100: 쉘
110: 하부쉘
120: 상부쉘
130: 레그
410: 회전샤프트
412: 오일공급유로
420: 모터
421: 스테이터
422: 로터
430: 크랭크핀
440: 실린더
450: 피스톤
460: 커넥팅로드
480: 실린더헤드
481: 흡입실
482: 토출실
490: 오일공급부
510: 본체부
520: 원주 보강부
530: 원호 보강부
531: 제1 원호단
533: 제2 원호단
540: 피스톤핀
E1: 폐쇄단부
E2: 개방단부
L1: 제1 원호 길이
L2: 제2 원호 길이
P1: 제1 지점
P2: 제2 지점
X: 피스톤핀의 중심축1: reciprocating compressor 100: shell
110: lower shell 120: upper shell
130: leg 410: rotating shaft
412: oil supply passage 420: motor
421: stator 422: rotor
430: crankpin 440: cylinder
450: piston 460: connecting rod
480: cylinder head 481: suction chamber
482: discharge chamber 490: oil supply unit
510: main body 520: circumferential reinforcement
530: circular reinforcement part 531: first circular end
533: second circular end 540: piston pin
E1: closed end E2: open end
L1: first arc length L2: second arc length
P1: first point P2: second point
X: central axis of the piston pin
Claims (14)
단면이 파이프 형상으로 형성되어 폐쇄단부를 통해 상기 실린더 내부를 가압하고 개방단부를 통해 상기 커넥팅로드가 결합되는 본체부;
상기 폐쇄단부로부터 제1 지점까지, 상기 본체부의 외주면 전체를 따라 원주 단면의 돌출면으로 형성되는 원주 보강부; 및
상기 제1 지점으로부터 상기 개방단부까지, 상기 본체부의 외주면 상에서 원호 단면의 돌출면으로 형성되는 원호 보강부;
를 포함하고,
상기 원호 보강부는 상기 개방단부에서의 원호 길이가 상기 제1 지점에서의 원호 길이보다 상대적으로 짧게 형성되는, 피스톤.In the piston inserted into the cylinder in a state coupled to the connecting rod to reciprocate the inside of the cylinder by the driving force transmitted from the connecting rod,
A body portion having a pipe shape in cross section to pressurize the inside of the cylinder through a closed end and to which the connecting rod is coupled through an open end;
A circumferential reinforcing portion formed as a protruding surface of a circumferential cross section along the entire outer circumferential surface of the main body from the closed end to the first point; And
An arc reinforcing part formed as a protruding surface of an arc cross section on an outer circumferential surface of the main body from the first point to the open end;
Including,
The arc reinforcing portion, the arc length at the open end is formed relatively shorter than the arc length at the first point, the piston.
상기 원호 보강부는
상기 제1 지점으로부터 제2 지점까지, 상기 본체부의 외주면 상에서 제1 원호 길이를 갖도록 형성되는 제1 원호단 및
상기 제2 지점으로부터 상기 개방단부까지, 상기 본체부의 외주면 상에서 상기 제1 원호 길이보다 짧은 제2 원호 길이를 갖도록 형성되는 제2 원호단을 포함하는, 피스톤.The method of claim 1,
The circular reinforcement part
From the first point to the second point, a first arc end formed to have a first arc length on the outer circumferential surface of the body portion, and
A piston comprising a second arc end formed to have a second arc length shorter than the first arc length on an outer circumferential surface of the body portion from the second point to the open end.
상기 제1 원호단 및 상기 제2 원호단은 평면상의 투영 형상이 사각형으로 형성되는, 피스톤.The method of claim 2,
The first arc end and the second arc end are formed in a rectangular projected shape on a plane, the piston.
상기 제1 원호단 및 상기 제2 원호단 중 적어도 하나는 평면상의 투영 형상이 사다리꼴로 형성되는, 피스톤.The method of claim 3,
At least one of the first arc end and the second arc end is formed in a trapezoidal projection shape on a plane, the piston.
상기 본체부를 관통하여 상기 커넥팅로드의 일단과 체결되는 피스톤핀;
을 더 포함하고,
상기 피스톤핀의 중심축이 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이에 위치하는, 피스톤.The method of claim 2,
A piston pin penetrating the main body and fastened with one end of the connecting rod;
Including more,
The piston, wherein the central axis of the piston pin is located between the first point and the second point.
상기 제1 지점은 상기 폐쇄단부로부터 7mm 이상 이격되는, 피스톤.The method of claim 5,
The first point is a piston spaced apart by 7 mm or more from the closed end.
상기 제1 원호단은 상기 본체부의 중심에 대하여 70° 이하의 원호 상에 형성되는, 피스톤.The method of claim 6,
The first arc end is formed on an arc of 70° or less with respect to the center of the body portion, the piston.
상기 제1 지점 및 상기 제2 지점은 각각 상기 피스톤핀의 중심축으로부터 2mm 이상 이격되는, 피스톤.The method of claim 7,
The first point and the second point are each spaced apart by 2 mm or more from the central axis of the piston pin, the piston.
상기 제2 원호단은 상기 본체부의 중심에 대하여 30° 이상의 원호 상에 형성되는, 피스톤.The method of claim 8,
The second arc end is formed on an arc of 30° or more with respect to the center of the body part, the piston.
상기 원주 보강부, 상기 제1 원호단 및 상기 제2 원호단은 모두 일체로 형성되는, 피스톤.The method of claim 2,
The circumferential reinforcing portion, the first arc end and the second arc end are all integrally formed, the piston.
상기 제1 원호단 및 상기 제2 원호단은 각각 상기 피스톤핀과의 직교면을 중심으로 대칭되게 형성되는, 피스톤.The method of claim 5,
The first arc end and the second arc end are each formed to be symmetrical about a plane perpendicular to the piston pin, the piston.
상기 쉘의 내부에 회전 가능하도록 설치되는 회전샤프트;
상기 회전샤프트를 중심축을 중심으로 회전시키는 모터;
상기 모터의 상측에 위치하고 상기 회전샤프트에서 편심되게 배치되어 회전하는 크랭크핀;
상기 모터의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치되는 실린더;
상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
상기 크랭크핀과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고,
상기 피스톤은
단면이 파이프 형상으로 형성되어 폐쇄단부를 통해 상기 실린더 내부를 가압하고 개방단부를 통해 상기 커넥팅로드가 결합되는 본체부,
상기 폐쇄단부로부터 제1 지점까지, 상기 본체부의 외주면 전체를 따라 원주 단면의 돌출면으로 형성되는 원주 보강부 및
상기 제1 지점으로부터 상기 개방단부까지, 상기 본체부의 외주면 상에서 원호 단면의 돌출면으로 형성되는 원호 보강부를 포함하고,
상기 원호 보강부는 상기 개방단부에서의 원호 길이가 상기 제1 지점에서의 원호 길이보다 상대적으로 짧게 형성되는, 왕복동식 압축기.A shell forming an enclosed space and receiving lubricating oil therein;
A rotating shaft rotatably installed inside the shell;
A motor that rotates the rotation shaft about a central axis;
A crank pin positioned on the upper side of the motor and eccentrically disposed on the rotation shaft to rotate;
A cylinder positioned above the motor and disposed in a horizontal direction;
A piston reciprocating within the cylinder; And
Including; a connecting rod connecting the crank pin and the piston,
The piston
A body portion having a cross section formed in a pipe shape to pressurize the inside of the cylinder through a closed end and to which the connecting rod is coupled through an open end,
From the closed end to the first point, a circumferential reinforcing portion formed as a protruding surface of a circumferential cross section along the entire outer circumferential surface of the main body; and
From the first point to the open end, including an arc reinforcement portion formed as a protruding surface of an arc cross section on the outer circumferential surface of the main body,
The arc reinforcing portion is formed in a relatively shorter arc length than the arc length at the first point at the open end, the reciprocating compressor.
상기 원호 보강부는
상기 제1 지점으로부터 제2 지점까지, 상기 본체부의 외주면 상에서 제1 원호 길이를 갖도록 형성되는 제1 원호단 및
상기 제2 지점으로부터 상기 개방단부까지, 상기 본체부의 외주면 상에서 상기 제1 원호 길이보다 짧은 제2 원호 길이를 갖도록 형성되는 제2 원호단을 포함하는, 왕복동식 압축기.The method of claim 12,
The circular reinforcement part
From the first point to the second point, a first arc end formed to have a first arc length on the outer circumferential surface of the body portion, and
A reciprocating compressor comprising a second arc end formed to have a second arc length shorter than the first arc length on an outer circumferential surface of the main body from the second point to the open end.
상기 피스톤은
상기 본체부를 관통하여 상기 커넥팅로드의 일단과 체결되는 피스톤핀을 더 포함하고,
상기 피스톤핀의 중심축이 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이에 위치하는, 왕복동식 압축기.The method of claim 12,
The piston
Further comprising a piston pin through the body portion and fastened with one end of the connecting rod,
The reciprocating compressor, wherein the central axis of the piston pin is located between the first point and the second point.
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KR1020190110205A KR20210028978A (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Piston and reciprocation compressor including the same |
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