KR100547433B1 - 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조에 관한 것이다. 본 발명은 구동원의 구동력에 의해 회전되는 크랭크축(30)의 회전운동이 커넥팅로드(50)를 통해 실린더(60)의 압축실(62)에 구비된 피스톤(64)의 직선왕복운동으로 되는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 크랭크축(30)의 회전중심에서 편심된 위치에 돌출되어 형성된 편심핀(32)의 외주면을 둘러서는 나선형의 가이드홈(36)이 구비되고, 상기 커넥팅로드(50)의 양단부에는 각각 피스톤(64) 및 편심핀(32)과 볼조인트 형태로 연결되는 연결볼(52,53)이 구비되며, 상기 연결볼(52)중 상기 크랭크축(30)의 편심핀(32)과 연결되는 것은 상기 크랭크축(30)의 회전에 따라 상기 가이드홈(36)을 따라 안내된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 동일한 크기의 압축기에서 상대적으로 압축용량을 크게 할 수 있게 되는 이점이 있다.

밀폐형 압축기, 커넥팅로드, 연결, 압축용량

Description

밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조{Connecting structure of connecting-rod for hermetic compressor}

도 1은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 내부구성을 보이는 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조의 바람직한 실시예를 보인 개략단면도.

도 3은 본 발명 실시예의 요부 구성을 보인 분해사시도.

도 4는 본 발명 실시예에서 피스톤이 하사점에 있는 상태를 보인 동작상태도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 요부 구성을 보인 횡단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 프레임 22: 안내보스

30: 크랭크축 32: 편심핀

34: 오일유로 36: 가이드홈

40: 슬리이브 41: 통공부

45: 가이드슬롯 50: 커넥팅로드

52,53: 연결볼 60: 실린더

62: 압축실 64; 피스톤

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기의 크기에 비해 압축용량이 상대적으로 늘어나게 설계된 압축기의 커넥팅로드 연결구조에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 먼저, 밀폐용기(1)는 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 구성되어 내부에 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 설치되어 있다. 상기 프레임(2)의 하부에는 고정자(3)가 고정되어 있으며, 상기 고정자(3)는 스프링(2S)에 의해 밀폐용기(1)의 내부에 지지된다. 상기 고정자(3)의 내부에는 고정자(3)와 전자기적 상호작용에 의하여 회전하는 회전자(4)가 있다. 상기 회전자(4)는 상기 프레임(2)의 중앙부를 관통하는 크랭크축(5)과 일체로 회전한다.

상기 크랭크축(5)의 하단에는 크랭크축의 내부를 통해 오일(L)을 상방향으로 끌어올리는 흡상기구(5d)가 구비된다. 상기의 흡상기구(5d)를 통과한 오일(L)은 오일유로(5a)를 따라 상기 크랭크축(5)의 회전중심에 대하여 편심되게 형성된 편심핀(5b)에서 비산된다. 상기 편심핀(5b)이 형성된 반대쪽에는 상기 크랭크축(5)에 일체로 형성되어 편심핀(5b)에 의한 무게중심의 편심을 잡아주는 균형추(5c)가 있다.

한편, 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b)에 커넥팅로드(8)의 일단부가 연결된다. 상기 커넥팅로드(8)의 타단부는 피스톤(7)과 연결되어 상기 크랭크축(5)의 회전운동을 피스톤(7)의 직선왕복운동으로 변환한다. 상기 피스톤(7)은 프레임(2)에 구비되어 있는 실린더(6)의 압축실(6')내에서 직선운동을 하며 작동유체를 압축시킨다. 상기 실린더(6)의 압축실(6') 선단에는 밸브어셈블리(9)와 헤드커버(10)가 조립된다. 흡입머플러(11)는 상기 헤드커버(10)에 조립되어 압축실에 작동유체의 소음을 저감시켜 공급한다. 상기 흡입머플러(11)로는 밀폐용기(1)를 관통하여 설치된 흡입파이프(12)를 통해 작동유체가 공급된다. 도면 부호 13은 토출파이프로서 상기 압축실(6')내에서 압축되어 토출된 작동유체를 압축기 외부로 공급하는 역할을 한다.

이와 같은 구성을 가지는 압축기는 전원이 인가되면 상기 회전자(4)와 고정자(3)의 전자기적 상호작용에 의해 상기 회전자(4)가 회전하고 상기 회전자(4)와 일체로 상기 크랭크축(5)이 회전하게 된다. 상기 크랭크축(5)이 회전하면 상기 크랭크축(5)에 편심되게 형성되어 있는 편심핀(5b)이 원을 그리면서 회전원운동을 하게 된다.

따라서, 상기 편심핀(5b)과 일단에서 연결되어 있는 커넥팅로드(8)가 편심핀(5b)과 연동되면서 타단에 연결된 피스톤(7)에 힘을 전달 시키고, 상기 피스톤(7)은 실린더(6)내의 압축실(6')에서 직선왕복 운동을 하면서 작동유체를 압축시킨다. 상기 과정을 통하여 압축된 작동유체는 실린더(6)의 토출파이프(13)를 통하여 밖으로 나가게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

압축기의 용량은 상기 압축실(6')에서 압축될 수 있는 작동유체의 양에 따라 결정된다. 다른 조건이 일정하다고 가정할 때, 압축기의 용량은 상기 실린더(6)내를 왕복운동하는 피스톤(7)의 행정거리에 따라 달라진다. 그리고, 상기 피스톤(7)의 행정거리는 상기 편심핀(5b)이 상기 크랭크축(5)의 회전중심에서 편심된 양에 따라 달라진다.

따라서, 압축기의 용량을 늘리기 위해서는 상기 편심핀(5b)의 편심량을 크게 하면 되나, 상기 편심핀(5b)의 편심량이 커지게 되면 편심핀(5b)이 그리는 궤적이 커지게 되어 압축기의 전체 크기가 커지는 문제점이 발생한다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기의 크기를 상대적으로 작게 하면서도 압축용량을 늘리는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 구동원의 구동력에 의해 회전되는 크랭크축의 회전운동이 커넥팅로드를 통해 실린더의 압축실에 구비된 피스톤의 직선왕복운동으로 되는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 회전중심에서 편심된 위치에 돌출되어 형성된 편심핀의 외주면을 둘러서는 나선형의 가이드홈이 구비되고, 상기 커넥팅로드의 양단부에는 각각 피스톤 및 편심핀과 볼조인트 형태로 연결되는 연결볼이 구비되며, 상기 연결볼중 상기 크랭크축의 편심핀과 연결되는 것은 상기 크랭크축의 회전에 따라 상기 가이드홈을 따라 안내된다.

상기 편심핀의 가이드홈에는 커넥팅로드의 일측 연결볼이 안착되고, 상기 연결볼을 포함하는 편심핀의 외주면을 둘러싸서 편심핀과 연결볼의 연결상태를 유지하는 슬리이브가 더 구비된다.

상기 편심핀의 가이드홈은 그 내부에 연결볼이 안착되고 편심핀 외주면으로 노출되는 입구는 상기 연결볼의 직경보다는 작고 커넥팅로드의 폭보다는 크게 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 구동원의 구동력에 의해 회전되고 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀이 회전중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 편심핀에 연결되어 크랭크축의 회전에 의해 편심핀이 그리는 궤적을 따라 이동하면서 편심핀의 길이방향으로 일단부가 승강되는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 타단부에 구비된 연결볼과 볼조인트형태로 연결되고 실린더의 압축실 내에서 직선왕복운동하는 피스톤을 포함하여 구성된다.

상기 편심핀의 외주면에는 가이드홈이 나선형으로 형성되고, 상기 커넥팅로드의 상기 편심핀과 대응되는 단부에는 연결볼이 구비되어 상기 가이드홈에 안착되어 크랭크축의 회전운동에 의해 가이드홈을 따라 안내된다.

상기 가이드홈에 안착된 연결볼과 편심핀을 감싸도록 슬리이브가 구비되어 연결볼이 가이드홈에서 분리되는 것을 방지한다.

상기 가이드홈은 상기 편심핀의 외주면에 나선형 폐곡선으로 형성된다.

상기 가이드홈중 편심핀의 최상부에 있는 부분과 최하부에 있는 부분은 편심핀의 서로 반대되는 위치에 형성된다.

상기 슬리이브에는 그 하단부까지 개구되게 가이드슬롯이 관통하게 형성되어 상기 연결볼이 슬리이브와 간섭되지 않고 승강되도록 한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조에 의하면 압축기의 크기를 동일하게 유지하면서도 상대적으로 압축용량을 늘릴 수 있게 되는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조의 바람직한 실시예가 단면도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예의 요부 구성이 분해사시도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 압축기의 프레임(20)에는 대략 중앙을 상하로 관통하여 관통공(21)이 형성된다. 상기 관통공(21)이 형성된 프레임(20)의 하면에는 안내보스(22)가 소정 길이 하부로 연장되어 형성된다. 상기 관통공(21)은 상기 안내보스(22)까지 관통하여 형성된다.

상기 관통공(21)에는 크랭크축(30)이 회전가능하게 설치된다. 상기 크랭크축(30)은 상기 프레임(20)의 하부에 해당되는 부분에서 회전자와 결합되어 있다. 상기 회전자는 고정자의 중앙을 관통하여 그 외주가 고정자의 내주와 일정한 간격을 가지도록 설치된다.

상기 크랭크축(30)의 상단에는 편심핀(32)이 형성된다. 상기 편심핀(32)은 상기 크랭크축(30)의 회전중심에서 편심된 위치에 형성되는 것으로, 상기 크랭크축(30)의 회전중심축과 평행하게 돌출된다. 상기 크랭크축(30)과 편심핀(32)의 내부에는 오일유로(34)가 형성된다. 상기 오일유로(34)를 통해서는 밀폐용기 하부의 오일이 흡상되어 프레임(20)의 상부로 비산된다.

상기 편심핀(32)의 외주면에는 가이드홈(36)이 형성된다. 상기 가이드홈(36)은 상기 편심핀(32)의 외주면을 따라 나선형으로 형성되는데, 전체적으로 폐곡선을 이루도록 구성된다. 특히, 편심핀(32)중 최하부에 있는 가이드홈(36)부분과 최상부에 있는 가이드홈(36)부분은 편심핀(32)의 반대편에 있도록 된다. 상기 가이드홈(36)은 본 실시예에서 아래에서 설명될 연결볼(52)의 일부만이 안착될 수 있는 깊이로 형성된다. 즉 연결볼(52)의 반경보다 얕은 깊이를 가지도록 형성된다.

다음으로, 상기 편심핀(32)이 형성된 반대쪽에는 균형추(38)가 형성된다. 상기 균형추(38)는 상기 편심핀(32)에 의해 발생하는 크랭크축(30)의 회전불균형을 방지하기 위한 것이다.

상기 편심핀(32)의 외주면을 둘러싸도록 슬리이브(40)가 구비된다. 상기 슬리이브(40)는 아래에서 설명될 커넥팅로드(50)와 편심핀(32)의 연결을 위한 것이다. 상기 슬리이브(40)의 내경은 상기 편심핀(32)의 외경보다는 약간 크게 형성된다. 상기 슬리이브(40)는 대략 원통형으로 형성되는 것으로, 그 내부를 상하로 관통하여 통공부(41)가 형성된다. 상기 통공부(41)는 상기 오일유로(34)와 연통된다.

상기 슬리이브(40)의 상단에는 걸이단(43)이 형성된다. 상기 걸이단(43)은 상기 슬리이브(40)가 편심핀(32)에 대해 일정 이하의 위치로까지 내려가는 것을 방지하는 역할을 한다. 물론, 상기 걸이단(43)이 없더라도 상관은 없으나, 이와 같은 경우 크랭크축(30)의 회전에 따라 슬리이브(40)가 계속하여 승강된다.

상기 슬리이브(40)에는 그 일측 외주면에서 하단부로 까지 가이드슬롯(45)이 형성된다. 상기 가이드슬롯(45)은 아래에서 설명될 커넥팅로드(50)의 연결볼(52)이 상기 가이드홈(36)을 따라 안내되어 이동될 때 슬리이브(40)와의 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이다. 상기 가이드슬롯(45)은 슬리이브(40)의 외주면으로 노출되는 부분의 폭이 연결볼(52)의 직경보다는 작게 형성되고, 커넥팅로드(50)의 직경보다는 크게 형성되어야 한다. 참고로, 상기 가이드슬롯(45)과 가이드홈(36)이 협력하여 연결볼(52)이 안착되는 공간을 형성한다.

커넥팅로드(50)는 소정의 길이를 가지는 것으로, 그 양단부에 각각 연결볼(52,53)이 구비된다. 상기 커넥팅로드(50)는 상기 크랭크축(30)의 회전력을 아래에서 설명될 피스톤(64)으로 전달하는 역할을 한다. 상기 연결볼(52)은 상기 크랭크축(30)의 편심핀(32)에 슬리이브(40)를 통해 연결된다. 그리고, 상기 연결볼(53)은 피스톤(64)에 볼조인트형태로 연결된다. 따라서, 상기 커넥팅로드(50)는 그 양단이 각각 편심핀(32) 및 피스톤(64)에 자유롭게 회동되게 연결된다.

상기 프레임(20)의 일측에는 실린더(60)가 구비된다. 상기 실린더(60)는 프레임(20)과 일체로 형성되거나 별개로 제작되어 장착된다. 상기 실린더(60)의 내부에는 압축실(62)이 형성되고, 상기 압축실(62)의 내부에는 피스톤(64)이 구비된다. 상기 피스톤(64)은 상기 압축실(62)의 내부에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축하게 된다.

도면중 미설명 부호 66은 압축실(62) 내외부로 작동유체의 유동을 제어하는 밸브어셈블리이다.

한편, 도 5에는 본 발명의 다른 실시예의 요부 구성이 도시되어 있다. 본 실시예의 도면에서는 도 2에 도시된 실시예와 대응되는 구성에 100단위의 도면부호를 부여하였다.

본 실시예에서는 커넥팅로드(150)의 연결볼(152)을 편심핀(132)에 슬리이브없이 직접 연결하고 있다. 이를 위해 가이드홈(136)의 내부에 연결볼(152)의 직경보다 폭이 넓은 부분을 형성하고, 편심핀(132)의 외주면으로 노출되는 가이드홈(136)의 입구부분의 폭을 연결볼(152)의 직경보다 작게 하고, 커넥팅로드(150)의 직경보다는 크게 하였다.

이와 같이 함에 의해 슬리이브없이 편심핀(132)과 커넥팅로드(150)의 연결볼(152)을 연결하고 있다. 여기서 상기 연결볼(152)을 가이드홈(136)의 내부에 삽입하기 위해 가이드홈(136)의 일측에 연결볼(152)이 삽입될 수 있는 입구를 형성하였다가, 조립이 완성된 후 이를 폐쇄하는 방법을 사용한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조의 작용을 상세하게 설명한다.

상기 크랭크축(30)은 회전자와 고정자의 전자기적 상호작용에 의해 회전한다. 즉, 상기 크랭크축(30)에 회전자가 일체로 회전되게 설치되어 있어, 회전자가 고정자에 대해 회전함에 의해 크랭크축(30)이 회전한다.

상기 크랭크축(30)이 회전하면 상기 편심핀(32)은 상기 크랭크축(30)의 회전 중심을 중심으로 원궤적을 그리게 된다. 이와 같이 상기 편심핀(32)이 원궤적을 그리면 이에 연결된 커넥팅로드(50)가 피스톤(64)을 실린더(60) 내에서 직선왕복하게 만든다.

상기 피스톤(64)이 상사점에 있을 때에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 편심핀(32)이 상기 실린더(60)쪽에 있고, 상기 커넥팅로드(50)의 연결볼(52)은 상기 편심핀(32)의 가이드홈(36)중 최하부에 위치하게 된다.

그리고, 상기 크랭크축(30)의 회전에 의해 상기 피스톤(64)이 하사점에 있을 때에는, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 균형추(38)가 상기 실린더(60)쪽에 있고 상기 편심핀(32)은 실린더(60)에서 상대적으로 멀리 있다.

이때, 상기 커넥팅로드(50)의 연결볼(52)은 상기 가이드홈(36)중 최상부의 위치에 있게 된다. 따라서, 상기 피스톤(64)과 연결된 연결볼(53)에 비해 편심핀(32)에 연결된 연결볼(52)은 상대적으로 높은 위치에 있게 된다. 이와 같이 되면, 상기 연결볼(52)이 높은 위치에 있기 위해서 상기 연결볼(53)측이 상대적으로 상기 편심핀(32)쪽으로 더 이동된 위치에 있어야 한다.

이는 종래 기술과 비교할 때, 상기 커넥팅로드(50)를 통해 편심핀(32)에 연결된 피스톤(64)이 상대적으로 편심핀(32)방향으로 더 이동된다는 것을 의미한다. 다시 말해 다른 조건이 동일할 때, 상기 피스톤(64)의 행정거리가 그만큼 더 늘어났다는 것을 말한다. 따라서, 상기 피스톤(64)에 의해 압축될 수 있는 작동유체의 양이 늘어나면서 압축기의 압축용량이 상대적으로 늘어나게 된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들면 상기 편심핀(32)과 커넥팅로드(50)의 연결볼(52)이 연결되는 방식에는 실시예로 설명된 것 외에도 다양한 것이 있을 수 있다. 그리고, 커넥팅로드의 일단부가 편심핀을 따라 승강되게 하는 구성도 가이드홈외에도 다양한 방식이 채용될 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조에서는 커넥팅로드의 일단부를 볼조인트로 피스톤과 연결하고 크랭크축의 편심핀에는 커넥팅로드의 연결볼이 편심핀의 외주면에 형성된 가이드홈을 따라 안내되어 커넥팅로드의 일단부가 편심핀을 따라 승강하도록 하였다.

따라서, 다른 조건이 동일할 때, 피스톤이 행정거리가 상대적으로 늘어나게 되어 압축실의 체적이 커지면서 압축용량이 늘어나게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다. 즉, 압축기의 크기는 상대적으로 작으면서도 압축용량을 늘일 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 구동원의 구동력에 의해 회전되는 크랭크축의 회전운동이 커넥팅로드를 통해 실린더의 압축실에 구비된 피스톤의 직선왕복운동으로 되는 밀폐형 압축기에 있어서,

   상기 크랭크축의 회전중심에서 편심된 위치에 돌출되어 형성된 편심핀의 외주면을 둘러서는 나선형의 가이드홈이 구비되고,

   상기 커넥팅로드의 양단부에는 각각 피스톤 및 편심핀과 볼조인트 형태로 연결되는 연결볼이 구비되며,

   상기 연결볼중 상기 크랭크축의 편심핀과 연결되는 것은 상기 크랭크축의 회전에 따라 상기 가이드홈을 따라 안내됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 편심핀의 가이드홈에는 커넥팅로드의 일측 연결볼이 안착되고, 상기 연결볼을 포함하는 편심핀의 외주면을 둘러싸서 편심핀과 연결볼의 연결상태를 유지하는 슬리이브가 더 구비됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 편심핀의 가이드홈은 그 내부에 연결볼이 안착되고 편심핀 외주면으로 노출되는 입구는 상기 연결볼의 직경보다는 작고 커넥팅로드의 폭보다는 크게 형성됨을 특징으로 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
4. 구동원의 구동력에 의해 회전되고 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀이 회전중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 크랭크축과,

   상기 크랭크축의 편심핀에 연결되어 크랭크축의 회전에 의해 편심핀이 그리는 궤적을 따라 이동하면서 편심핀의 길이방향으로 일단부가 승강되는 커넥팅로드와,

   상기 커넥팅로드의 타단부에 구비된 연결볼과 볼조인트형태로 연결되고 실린더의 압축실 내에서 직선왕복운동하는 피스톤을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 편심핀의 외주면에는 가이드홈이 나선형으로 형성되고, 상기 커넥팅로드의 상기 편심핀과 대응되는 단부에는 연결볼이 구비되어 상기 가이드홈에 안착되어 크랭크축의 회전운동에 의해 가이드홈을 따라 안내됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 가이드홈에 안착된 연결볼과 편심핀을 감싸도록 슬리이브가 구비되어 연결볼이 가이드홈에서 분리되는 것을 방지함을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드홈은 상기 편심핀의 외주면에 나선형 폐곡선으로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 가이드홈중 편심핀의 최상부에 있는 부분과 최하부에 있는 부분은 편심핀의 서로 반대되는 위치에 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.
9. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 슬리이브에는 그 하단부까지 개구되게 가이드슬롯이 관통하게 형성되어 상기 연결볼이 슬리이브와 간섭되지 않고 승강되도록 함을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 커넥팅로드 연결구조.

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