KR20210090021A - 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

회전샤프트의 회전과 연동하여 왕복 운동하는 피스톤에 의해 유체를 압축하는 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록은 회전샤프트에 의하여 관통되는 저널부; 상기 저널부의 상단에서 상기 회전사프트의 외주면을 감싸는 링 형상으로 형성되는 보스부; 및 상기 저널부의 상면에서 상기 보스부의 둘레를 따라 함몰되게 형성되는 그루브부;를 포함한다.

Description

실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기{CYLINDER BLOCK AND RECIPROCATION COMPRESSOR INCLUDING THE SAME}

본 발명은 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 회전샤프트의 회전과 연동하여 왕복 운동하는 피스톤에 의해 유체를 압축하는 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

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.

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.

이러한 왕복동식 압축기의 경우, 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 효과적으로 압축하기 위해서는 실린더블록 내외부의 변형이 최소화되어야 한다. 특히, 실린더블록에 설치되는 저널베어링은 회전샤프트와의 마찰 손실이 가장 크게 발생하는 부분으로서, 실린더에서 압축 부하 발생 시 회전샤프트가 실린더블록의 보스부 양 끝단에서 지지되는 특성에 따라 이와 같은 부분에서의 마찰 손실을 방지할 필요가 있다.

이에 따라, 회전샤프트가 실린더블록에 지지될 때 국부적인 압력 집중을 완화시켜 마찰손실을 개설시킬 수 있는 구조가 왕복동식 압축기의 성능 향상과 밀접하게 관련되어 있으며, 이와 관련된 기술이 활발히 개발 중에 있다.

상기와 같은 압축기와 관련하여, 한국공개특허 10-2010-0085760호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)는 왕복동식 압축기를 개시하고 있다.

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.

그러나, 선행문헌 1의 실린더블록은 압축기 베어링 부위에 저마찰 소재의 부싱을 부착한 구조로서, 마찰부위의 살두께를 축소시켜 마찰 손실을 저감시키는 구성에 해당한다. 따라서, 상대적으로 얇은 살두께로 인한 강도 약화가 우려되며 하중 지지부위의 신뢰성이 저하되어 파손이 발생될 우려가 있다.

그리고, 일본등록특허 JP59420803호(이하, ‘선행문헌 2’라고 함)는 밀폐형 압축기를 개시하고 있다.

구체적으로, 주축부 및 편심축부를 가지는 샤프트, 상기 샤프트의 주축부를 축지함으로써 캔틸레버 베어링을 형성하는 메인 베어링, 원통형 압축실을 형성하는 실린더블록 등이 선행문헌 2에 개시되어 있다.

그러나, 선행문헌 2의 실린더블록은 상부로 돌출 형성되는 베어링 연장부 상단에 모따기 가공을 하여 압축력에 의한 마모를 감소시키기 위한 구성을 개시하고 있으나, 회전샤프트가 실린더블록의 보스부 양 끝단에서 지지될 때 이러한 하중을 적절히 분산시키기 위한 구조로서는 여전히 효율적이지 못하다.

이상과 같이, 왕복동식 압축기에 사용되는 실린더블록은 압축 부하 발생 시 회전샤프트가 지지되는 부분의 하중을 분산시켜 해당 부분에서의 마찰 손실을 최소화하기 위한 과제를 안고 있으나, 종래의 왕복동식 압축기는 이러한 과제를 적절히 해결할 수 없다는 한계가 있다.

본 발명은 종래의 왕복동식 압축기가 가지고 있는 상기의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 실린더블록에서 회전샤프트가 지지되는 부분의 길이를 적절하게 확보하여 해당 부분에 가해지는 부하가 분산되도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 회전샤프트에 의한 부하가 상대적으로 크게 가해지는 실린더블록의 부위에 대하여 구조적으로 유효한 두께가 적절히 확보되도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 실린더블록에서 회전샤프트를 지지할 때 회전샤프트의 외주면과 밀착되는 부위가 최대화되도록 하는 것을 목적으로 한다.

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.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 실린더블록에서 회전샤프트가 지지되는 부분의 길이가 확장되도록 구성된다. 구체적으로는 저널부의 상면에서 보스부의 둘레를 따라 함몰되는 그루브부를 형성하여 회전샤프트가 지지되는 부분의 길이가 확장되는 효과를 갖도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 보스부가 저널부의 상면으로부터 상방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 회전샤프트에 의한 부하가 상대적으로 크게 가해지는 부위에 대하여 구조적 강성이 확보되도록 구성된다. 구체적으로는 보스부 하단의 두께가 보스부 상단의 두께보다 크게 형성되어 구조적으로 유효한 두께가 적절히 확보되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 회전샤프트의 외주면과 밀착되는 실린더블록의 부위가 최대화되도록 구성된다. 구체적으로는 보스부의 외주면은 경사지게 형성되나 내주면은 경사 없이 회전샤프트의 외주면과 대응되게 형성되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 저널부, 보스부 및 그루브부는 모두 일체로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 그루브부는 보스부의 둘레를 따라 연속적으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 그루브부는 보스부의 둘레를 따라 단속적으로 형성될 수 있다.

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.

본 발명에 따른 실린더블록 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 저널부의 상면에서 보스부의 둘레를 따라 함몰되는 그루브부를 형성하여 회전샤프트가 지지되는 부분의 길이가 확장되는 효과를 가지므로, 회전샤프트에 의하여 실린더블록에 부하가 가해지더라도 이를 보다 넓은 부위로 적절히 분산시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 보스부가 저널부의 상면으로부터 상방향으로 돌출되게 형성되므로, 회전샤프트의 상단부와 저널부는 직접적으로 접촉되지 않고 보스부만으로 이를 지지하여 회전샤프트의 회전 시 마찰손실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 보스부 하단의 두께가 보스부 상단의 두께보다 크게 형성되어 구조적으로 유효한 두께가 적절히 확보되므로, 그루브부를 형성하더라도 회전샤프트에 의한 부하가 상대적으로 크게 가해지는 부위가 구조적으로 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 보스부의 외주면은 경사지게 형성되나 내주면은 경사 없이 회전샤프트의 외주면과 대응되게 형성되므로, 실린더블록에서 회전샤프트를 지지할 때 회전샤프트의 외주면과 밀착되는 부위가 최대화되어 부재간의 유격에 따른 동력 손실 및 진동 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 저널부, 보스부 및 그루브부는 모두 일체로 형성되므로, 실린더블록의 성형 및 가공이 용이하게 이루어질 수 있으며, 특정 부분이 구조적으로 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 그루브부는 보스부의 둘레를 따라 연속적으로 형성되므로, 보다 넓은 부위에 대하여 회전샤프트에 대한 지지 길이를 확장하는 효과가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 그루브부는 보스부의 둘레를 따라 단속적으로 형성되므로, 필수적인 부위에 대하여만 회전샤프트에 대한 지지 길이가 확장되도록 하면서도 나머지 부분에 대한 강성 저하는 최소화할 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 회전샤프트와 결합된 실린더블록의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 실린더블록을 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에 따른 구조해석 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 그루브부가 형성된 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 그루브부가 형성된 상태의 변형례를 나타내는 도면이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 회전샤프트와 결합된 실린더블록의 구조를 나타내는 도면이다.

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.

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.

압축기(1)는 쉘(100)을 포함하고, 쉘(100)은 하부쉘(110)과 상부쉘(120)을 포함하여 이루어진다.

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.

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.

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.

쉘의 내부에는 본체가 구비되고, 본체에는 압축기(1)를 이루는 여러 부품이 결합된다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명의 실시예에서 오일공급부(490)는 회전샤프트(410)의 하단에 결합될 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

이에 따라, 회전샤프트(410)의 회전 시 크랭크핀(430)은 편심 회전하고 피스톤(450)은 전후 방향으로 왕복 운동하게 된다.

실린더(440)의 앞쪽에는 실린더커버(480)가 결합되고, 실린더(440) 내부로 냉매가 유입되는 흡입실(481)과 압축된 냉매가 토출되는 토출실(482)이 구비된다.

상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 작동에 의해 냉매가 압축될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 실린더블록을 보다 상세히 나타내는 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에 따른 구조해석 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 실린더블록(470)의 구체적인 구성을 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더블록(470)은 내부에 보어(441)가 형성되고 회전샤프트(410)에 의하여 관통되는 부분으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상단부에 피스톤(450)이 삽입되어 보어(441) 내의 냉매를 압축하기 위한 주요 공간을 형성한다. 즉, 실린더블록(470)의 상단부에는 보어(441)의 길이방향(수평방향)을 따라 왕복 운동하는 피스톤(450)이 삽입될 수 있다.

그리고, 이러한 실린더블록(470)의 상단부에는 실린더커버(480)가 결합될 수 있다. 즉, 실린더블록(470) 중 피스톤(450)이 삽입되는 타측 단부와 반대에 위치하는 개방면인 일측 단부를 덮기 위해 실린더커버(480)가 설치된다.

그리고, 이러한 실린더커버(480)에는 실린더블록(470)의 보어(441)와 각각 연통되는 흡입실과 토출실이 마련될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 실린더블록(470)의 나머지 부분에는 회전샤프트(410)가 회전 가능하도록 실린더블록(470)을 관통하며 결합된다.

이와 같은 실린더블록(470)은 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473)를 포함한다.

저널부(471)는 회전샤프트(410)에 의하여 관통되는 부분으로, 종방향을 따라 회전샤프트(410)의 직경에 대응되는 관통홀이 형성되어, 이러한 관통홀을 따라 회전샤프트(410)가 삽입된다.

이 경우, 저널부(471)는 일부분에 베어링 구조가 형성되어 회전샤프트(410)의 회전 시 저널부(471)와 접촉되어 발생되는 마찰 손실을 저감시키도록 이루어질 수 있다.

보스부(472)는 저널부(471)의 상단에서 회전샤프트(410)의 외주면을 감싸는 링 형상으로 형성되는 부분으로, 회전샤프트(410)의 상단부에 형성되는 원판 구조체가 탑재되는 부분일 수 있다.

즉, 회전샤프트(410)는 회전축에 해당하는 주축을 따라 원형봉 구조로 형성된 후, 실린더블록(470)의 상부에서 원판구조체로 형상 변화될 수 있다. 그리고, 이러한 원판구조체 상에서 편심되게 크랭크핀이 결합되어 회전샤프트(410)의 회전 시 크랭크핀이 편심 회전될 수 있다.

이와 같은 회전샤프트(410)의 구조에 따라, 상기의 원판구조체는 실린더블록(470) 중 보스부(472) 상에 탑재되고, 회전샤프트(410)의 축방향을 따른 하중이 사실상 보스부(472)에 의하여 지지될 수 있다.

그루브부(473)는 저널부(471)의 상면에서 보스부(472)의 둘레를 따라 함몰되게 형성되는 부분으로, 회전샤프트(410)가 지지되는 보스부(472)의 길이가 확장되도록 할 수 있다.

구체적으로, 실린더에서 압축 부하 발생 시 회전샤프트(410)가 실린더블록(470)의 보스부(472) 양 끝단에서 지지되는 특성에 따라 이와 같은 부분에서의 마찰 손실이 가장 크게 발생할 수 있다.

따라서, 회전샤프트(410)가 지지되는 보스부(472)의 길이가 길면 길수록 부하가 길이 방향을 따라 분산되어 보다 안정적인 거동이 이루어질 수 있다.

그러나, 보스부(472)를 지나치게 상부로 돌출시켜 길게 하는 것은 부재간의 간섭 및 보스부(472) 자체의 세장비 제한 등의 이유에 의해 한계가 있다고 할 수 있다.

따라서, 보스부(472)를 적절한 높이로만 형성하더라도 사실상 보스부(472)의 길이가 확장된 효과를 발휘하도록 보스부(472)의 둘레를 따라 그루브부(473)를 함몰되게 형성할 수 있다.

이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 보스부(472)는 (L-l)의 길이에서 그루브부(473)의 함몰 깊이(l)만큼 추가되어, 사실상 보스부(472)의 길이가 L로 확장되는 효과가 발휘될 수 있다.

이와 관련하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 그루브부(473)의 유무에 따라 실린더블록(470)에 발생되는 압력에 대한 구조 해석 결과를 설명하도록 한다.

도 4는 별도의 그루브부(473)를 형성하지 않은 상태에서의 저널부(471) 및 보스부(472)에 발생되는 면압에 대한 것으로, 최대 압력의 크기가 약 46MPa로 측정됨을 알 수 있다. 이 경우, 최대 압력은 저널부(471)의 상단에 형성되는 보스부(472)에서 발생된다.

도 5는 본 실시예에 따른 실린더블록(470)과 같이 그루브부(473)를 형성한 상태에서의 저널부(471) 및 보스부(472)에 발생되는 면압에 대한 것으로, 최대 압력의 크기가 약 31MPa로 측정됨을 알 수 있다. 이 경우, 최대 압력은 도 4와 마찬가지로 저널부(471)의 상단에 형성되는 보스부(472)에서 발생되나, 그 크기는 도 4와 비교하여 약 33%가 감소되는 것으로 측정된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는 저널부(471)의 상면에서 보스부(472)의 둘레를 따라 함몰되는 그루브부(473)를 형성하여 회전샤프트(410)가 지지되는 부분의 길이가 확장되는 효과를 가지므로, 회전샤프트(410)에 의하여 실린더블록(470)에 부하가 가해지더라도 이를 보다 넓은 부위로 적절히 분산시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 그루브부(473)의 저면으로부터 보스부(472)의 상면까지의 높이(L)는 그루브부(473)의 저면으로부터 저널부(471)의 상면까지의 높이(l)보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

즉, 상기와 같이 보스부(472)의 둘레를 따라 그루브부(473)를 형성하는 경우, 보스부(472)가 저널부(471)의 상면보다 상방향으로 더 돌출되도록 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 회전샤프트(410)는 저널부(471)의 관통홀에 주축이 삽입된 상태에서 원판구조체가 보스부(472)에 탑재되는 형상으로 실린더블록(470)과 결합될 수 있다.

따라서, 회전샤프트(410)의 축방향을 따른 축하중은 보스부(472)에 의하여 지지되며, 이러한 회전샤프트(410)와 보스부(472) 사이에는 별도의 베어링 구조가 형성되어 부재간의 마찰 손실을 저감시킬 수 있다.

한편, 이와 같은 회전샤프트(410)와 실린더블록(470)의 결합 구조에서, 보스부(472)의 높이가 저널부(471)의 상면 높이와 유사하게 형성된다면, 회전샤프트(410)의 원판구조체가 회전 시 저널부(471)의 상면과 접촉되며 마찰 손실이 추가적으로 발생될 수 있다.

따라서, 보스부(472) 상단의 높이는 저널부(471)의 상면 높이보다 높게 형성되어, 회전샤프트(410)의 회전 시 저널부(471)의 상면과 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는 보스부(472)가 저널부(471)의 상면으로부터 상방향으로 돌출되게 형성되므로, 회전샤프트(410)의 상단부와 저널부(471)는 직접적으로 접촉되지 않고 보스부(472)만으로 이를 지지하여 회전샤프트(410)의 회전 시 마찰손실을 최소화할 수 있다.

본 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 보스부(472) 하단의 횡단면 두께는 보스부(472) 상단의 횡단면 두께보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 보스부(472)는 하부에서부터 상부로 갈수록 횡단면 두께가 가늘어지는 형상으로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 실린더블록(470) 중 보스부(472)와 회전샤프트(410)의 접촉 시 해당 부분에서의 마찰 손실을 최소화하기 위해서는 보스부(472) 상단의 두께가 작을수록 유리하다고 할 수 있다.

또한, 회전샤프트(410)가 보스부(472)에 지지되어 부하가 가해지는 경우, 보스부(472)가 탄성적으로 변형되는 것이 부하의 완화 및 분산에 유리할 수 있으며, 이러한 탄성적 변화를 위해서는 보스부(472)의 전체적인 두께가 얇을수록 유리할 수 있다.

반면, 회전샤프트(410)가 보스부(472)에 지지될 때 발생하는 횡하중 및 축방향을 따른 축하중 모두 보스부(472)의 하단을 중심으로 보스부(472)에 가해진다는 점에서, 보스부(472)의 하단에 가장 큰 부하가 발생된다고 할 수 있다.

따라서, 이와 같은 보스부(472)의 하단을 상기와 같은 마찰 손실이나 탄성 변형 등의 이유로 지나치게 얇게 형성하는 것은 구조적 강성을 충분히 확보하지 못하여 바람직하지 않을 수 있다.

이에 따라, 상기와 같은 제반사정을 모두 고려할 때, 보스부(472)는 하단부는 소정의 두께가 확보되면서도 상단부는 상대적으로 얇게 형성하는 것이 가장 바람직한 구조라고 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는 보스부(472) 하단의 두께가 보스부(472) 상단의 두께보다 크게 형성되어 구조적으로 유효한 두께가 적절히 확보되므로, 그루브부(473)를 형성하더라도 회전샤프트(410)에 의한 부하가 상대적으로 크게 가해지는 부위가 구조적으로 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 보스부(472)의 외주면은 상부로부터 하부로 갈수록 회전샤프트(410)의 외주면으로부터의 거리가 멀어지도록 경사지게 형성될 수 있다.

즉, 상술한 바와 같이 보스부(472)의 형상을 하단부는 소정의 두께가 확보되면서도 상단부는 상대적으로 얇게 형성하기 위해서는, 보스부(472)의 내주면 및 외주면 중 적어도 하나가 경사지게 형성될 필요가 있다.

이 경우, 보스부(472)의 내주면은 회전샤프트(410)의 외주면과 직접적으로 접촉되는 부분으로서, 접촉면에서의 마찰은 베어링 구조 등에 의해 완화될 수 있다.

오히려, 보스부(472)의 내주면은 회전샤프트(410)의 외주면이 균일하게 접촉되지 않는다면, 해당 부분에서 유격이 발생되어 회전샤프트(410)의 회전 시 진동이나 충격이 발생될 수 있다.

따라서, 마찰 손실의 염려가 없는 한도 내에서 보스부(472)의 내주면과 회전샤프트(410)의 외주면은 서로 대응되게 형성되어 밀착되는 것이 바람직할 수 있다.

이에 따라, 보스부(472)의 외주면이 하부로 갈수록 회전샤프트(410)로부터의 거리가 멀어지도록 경사지게 형성하고, 보스부(472)의 내주면은 수직하게 형성할 필요가 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 보스부(472)의 외주면은 경사지게 형성되나 내주면은 경사 없이 회전샤프트(410)의 외주면과 대응되게 형성되므로, 실린더블록(470)에서 회전샤프트(410)를 지지할 때 회전샤프트(410)의 외주면과 밀착되는 부위가 최대화되어 부재간의 유격에 따른 동력 손실 및 진동 발생을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473)는 모두 일체로 형성될 수 있다.

상기와 같이, 실린더블록(470)에서 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473)는 그 기능에 따라 서로 구획될 수 있다. 그러나, 회전샤프트(410)로부터 가해지는 부하 등과 같은 외력은 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473) 모두에 영향을 미치게 되고, 그에 따라 해당 부분에서의 변형 역시 서로 연계되어 발생될 수 있다.

이와 같은 경우, 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473) 중 일부가 접합이나 체결 등의 방법으로 결합되는 것은 해당 부분이 구조적으로 취약해질 뿐만 아니라, 실린더블록(470)의 제작을 매우 번거롭게 할 수 있다.

반면, 본 실시예와 같이, 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473)는 모두 일체로 형성된다면, 하나의 원재료를 압출 또는 금형 가공하는 등의 방법으로 보다 용이하게 실린더블록(470)을 제작할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 저널부(471), 보스부(472) 및 그루브부(473)는 모두 일체로 형성되므로, 실린더블록(470)의 성형 및 가공이 용이하게 이루어질 수 있으며, 특정 부분이 구조적으로 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 그루브부(473)가 형성된 상태의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 그루브부(473)는 보스부(472)의 둘레를 따라 연속적으로 함몰되게 형성될 수 있다.

즉, 그루브부(473)는 보스부(472)의 둘레 상에서 끊김 없이 하나의 홈으로 형성될 수 있다.

피스톤(450)의 왕복 운동 과정에서 회전샤프트(410)는 그 정도의 차이는 있으나 360°모든 면을 통하여 보스부(472)를 가압할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 그루브부(473)를 통한 보스부(472)의 길이 확장 효과는 보스부(472)의 둘레를 따라 모든 면에 적용되는 것이 바람직할 수 있다.

다만, 이 경우에도 압축 부하에 따라 가장 큰 압력이 가해지는 부분과 그렇지 않은 부분 간에 그루브부(473)의 홈 깊이를 서로 다르게 형성할 수는 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 그루브부(473)는 보스부(472)의 둘레를 따라 연속적으로 형성되므로, 보다 넓은 부위에 대하여 회전샤프트(410)에 대한 지지 길이를 확장하는 효과가 발생할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 그루브부(473)가 형성된 상태의 변형례를 나타내는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 그루브부(473)는 보스부(472)의 둘레를 따라 단속적으로 함몰되게 형성될 수 있다.

즉, 그루브부(473)는 보스부(472)의 둘레 상에서 적어도 하나의 부분에서 끊어지는 복수의 홈으로 형성될 수 있다.

상기와 같이, 회전샤프트(410)에 의한 보스부(472)의 지지 시 압축 부하에 따라 가장 큰 압력이 가해지는 부분과 그렇지 않은 부분 간에는 구조적 요구 강성이 서로 다를 수 있다.

따라서, 보스부(472)의 둘레를 따른 모든 부분에 그루브부(473)를 형성하는 것은 오히려 특정 부분의 강성 저하를 초래할 수 있다.

그러므로, 보스부(472)의 길이 확장 효과가 필요한 부분을 중심으로 그루브부(473)를 형성하고, 그러한 효과가 크게 필요하지 않은 부분은 그루브부(473)를 형성하지 않는 등의 방법으로, 그루브부(473)를 단속적으로 형성할 수 있다.

또한, 보스부(472)의 길이 확장 효과가 필요한 부분이라고 하더라도, 해당 부분을 홈이 형성된 부분과 그렇지 않은 부분을 세분화된 반복 형상으로 형성하여, 보스부(472)의 길이 확장 효과와 부재의 강성을 위한 유효 두께 확장 효과가 복합적으로 발휘되도록 할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더블록(470) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서 그루브부(473)는 보스부(472)의 둘레를 따라 단속적으로 형성되므로, 필수적인 부위에 대하여만 회전샤프트(410)에 대한 지지 길이가 확장되도록 하면서도 나머지 부분에 대한 강성 저하는 최소화할 수 있다.

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.

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
441: 보어 450: 피스톤
460: 커넥팅로드 470: 실린더블록
471: 저널부 472: 보스부
473: 그루브부 480: 실린더커버
490: 오일공급부

Claims (14)

1. 내부에 보어가 형성되고 회전샤프트에 의하여 관통되는 실린더블록에 있어서,
   상기 회전샤프트에 의하여 관통되는 저널부;
   상기 저널부의 상단에서 상기 회전사프트의 외주면을 감싸는 링 형상으로 형성되는 보스부; 및
   상기 저널부의 상면에서 상기 보스부의 둘레를 따라 함몰되게 형성되는 그루브부;
   를 포함하는 실린더블록.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그루브부의 저면으로부터 상기 보스부의 상면까지의 높이는 상기 그루브부의 저면으로부터 상기 저널부의 상면까지의 높이보다 상대적으로 크게 형성되는, 실린더블록.
3. 제2항에 있어서,
   상기 보스부 하단의 횡단면 두께는 상기 보스부 상단의 횡단면 두께보다 상대적으로 크게 형성되는, 실린더블록.
4. 제3항에 있어서,
   상기 보스부의 외주면은 상부로부터 하부로 갈수록 상기 회전샤프트의 외주면으로부터의 거리가 멀어지도록 경사지게 형성되는, 실린더블록.
5. 제4항에 있어서,
   상기 저널부, 상기 보스부 및 상기 그루브부는 모두 일체로 형성되는, 실린더블록.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 그루브부는 상기 보스부의 둘레를 따라 연속적으로 함몰되게 형성되는, 실린더블록.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 그루브부는 상기 보스부의 둘레를 따라 단속적으로 함몰되게 형성되는, 실린더블록.
8. 밀폐된 공간을 이루며, 내부에 윤활유가 수용되는 쉘;
   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 실린더는
   내부에 보어가 형성되고 상기 회전샤프트에 의하여 관통되는 실린더블록을 포함하고,
   상기 실린더블록은
   상기 회전샤프트에 의하여 관통되는 저널부,
   상기 저널부의 상단에서 상기 회전사프트의 외주면을 감싸는 링 형상으로 형성되는 보스부 및
   상기 저널부의 상면에서 상기 보스부의 둘레를 따라 함몰되게 형성되는 그루브부를 포함하는, 왕복동식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 그루브부의 저면으로부터 상기 보스부의 상면까지의 높이는 상기 그루브부의 저면으로부터 상기 저널부의 상면까지의 높이보다 상대적으로 크게 형성되는, 왕복동식 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 보스부 하단의 횡단면 두께는 상기 보스부 상단의 횡단면 두께보다 상대적으로 크게 형성되는, 왕복동식 압축기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 보스부의 외주면은 상부로부터 하부로 갈수록 상기 회전샤프트의 외주면으로부터의 거리가 멀어지도록 경사지게 형성되는, 왕복동식 압축기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 저널부, 상기 보스부 및 상기 그루브부는 모두 일체로 형성되는, 왕복동식 압축기.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그루브부는 상기 보스부의 둘레를 따라 연속적으로 함몰되게 형성되는, 왕복동식 압축기.
14. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그루브부는 상기 보스부의 둘레를 따라 단속적으로 함몰되게 형성되는, 왕복동식 압축기.

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