KR20000014061U - 볼 죠인트 방식 밀폐형 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의연결구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의 연결구조를 개선하여 마찰손실을 줄여주므로서 구동부(모터부)의 과부하를 방지하고, 압축기의 성능향상에 기여하도록 한 피스톤과 피스톤로드의 연결구조에 관한 것이다.

본 고안은 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서, 피스톤의 코오킹부와 볼 사이에 볼베어링을 설치하여 마찰손실을 감소시킨 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 피스톤의 코오킹부와 볼이 볼베어링의 구름운동을 통하여 접촉하므로 이들 사이의 마찰손실이 크게 줄어드는 효과가 있다.

Description

볼 죠인트 방식 밀폐형 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의 연결구조

본 고안은 냉장고 등에 설치되어 밀폐된 케이스 내에서 흡입된 냉매스를 압축 및 토출시켜 주는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의 연결구조를 개선하여 마찰손실을 줄여주므로서 구동부(모터부)의 과부하를 방지하고, 압축기의 성능향상에 기여하도록 한 볼 죠인트 방식 밀폐형 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적인 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시켜 주는 기기로서, 그 종류로는 왕복압축기, 회전압축기, 터보압축기 등이 있이 있다.

왕복압축기는 피스톤의 왕복운동을 통해서 냉매가스를 압축시켜 주고, 회전압축기는 실린더 내의 회전자를 회전시켜 냉매가스를 압축하며, 터보압축기는 임펠러의 원심력을 이용하여 속도에너지를 압력에너지로 변환시켜 냉매가스를 압축시켜 준다.

이러한 압축기는 증발기로 부터 유입된 저압의 냉매가스를 압축하여 응축압력 까지 높여주는 역할을 한다.

그리고, 압축기로 부터 토출된 냉매가스는 응축기, 팽창밸브, 증발기 등을 순환하면서 냉매가스의 증발잠열을 이용하여 증발기 주위의 열을 빼앗는 냉각작용을 하게 된다.

즉, 압축기가 냉매가스를 압축하여 포화압력 까지 압력과 온도를 상승시켜 주면, 응축기가 물이나 공기를 이용하여 고온ㆍ고압의 냉매가스가 갖고 있는 열을 흡수하므로서 냉매가스를 응축 및 액화시키고, 응축 및 액화된 냉매가스는 팽창밸브의 교축작용에 의해 온도와 압력이 급격히 낮아지며, 이 냉매가스가 증발기에서 증발되면서 피냉각물체로 부터 열을 흡수하여 냉각시키게 되는 것이다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기를 나타낸 단면도로서, 밀폐형 압축기는 용접에 의해 밀폐된 상하부케이스(10,20) 내에 압축기 본체가 내장되어 있다.

압축기 본체는 크게 골격 역할을 하는 프레임(30)과, 이 프레임의 하부에 설치되어 전동매체인 샤프트(60)를 회전시켜 주는 구동부(또는 모터부,40) 및, 상기 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 기계부(50)로 구성되어 있다.

상기 프레임(30)은 구동부와 기계부 전체를 지지하며, 그 자신은 상하부케이스(10,20)에 각각 완충 및 소음방지 수단인 사이드 스토퍼(70)와 코일스프링(80)을 통하여 지지된다.

상기 구동부(40)는 프레임에 지지되어 고정자 역할을 하는 스테이터(90) 및, 샤프트(60)를 회전시켜 주는 로터(100)로 구성된다.

상기 기계부(50)는 프레임 상단에 고정되는 실린더(110)와, 상기 실린더에 삽입되는 피스톤(120) 및, 상기 피스톤과 샤프트(60)의 크랭크부(61) 사이에 연결되어 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 피스톤로드(130) 및, 흡입 및 토출밸브를 구비하는 밸브 플레이트(140)등으로 구성되어 있다.

상기 기계부는 피스톤로드에 의해 피스톤이 실린더 내에서 직선 왕복운동을 하면서 흡입밸브를 통하여 흡입된 냉매가스를 실린더 내에서 압축한 뒤 토출밸브를 통하여 토출시켜 주며, 흡입 및 토출머플러는 흡입 또는 토출되는 냉매가스를 안내하는 역할을 하게 된다.

따라서, 이러한 밀폐형 압축기는 구동부(40)에 의해 회전하는 샤프트(60)가 기계부(50)의 피스톤로드(130)를 왕복 운동시키므로서 상기 피스톤로드에 의해 피스톤(120)이 실린더(110) 내에서 직선 왕복운동을 하면서 실린더 내로 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주고, 이 냉매가스는 냉동장치를 순환하므로서 소기의 냉동 목적을 달성하게 된다.

통상, 기계부(50)는 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 연결방식에 따라 커넥팅로드(Connecting Rod) 방식과 볼 죠인트(Ball Joint) 방식으로 나뉘어 진다.

커넥팅로드 방식은 피스톤의 후단부에 커넥팅로드의 소단부를 삽입하여 핀으로 연결한 것이며, 볼 죠인트 방식은 피스톤(120)의 후면에 코오킹부(Caulking)를 형성한후 여기에 피스톤로드(130)의 볼을 삽입하여 코오킹으로 연결하는 방식이다.

이중, 커넥팅로드 방식은 윤활유의 공급이 충분하고 접촉면이 커서 면압이 작게 걸리므로 마찰손실을 줄일수 있다는 장점이 있는 반면, 구조가 복잡하고 제조원가가 높다는 단점이 있다.

또한, 볼 죠인트 방식은 구조가 간단하지만, 볼과 피스톤(120) 사이에서 높은 면압이 발생하여 초기의 마찰손실이 크고, 윤활유의 공급이 제대로 이루어지지 않아 마찰 및 마모량이 많다는 단점이 있다.

도 2와 도 3은 종래 볼 죠인트 방식의 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의 연결상태를 나타낸 분리 단면도와 조립 단면도이다.

도시한 바와 같이 종래에는 피스톤(120)의 후면에 코오킹부(121)를 일체로 형성하고, 피스톤로드(130)의 소단부와 대단부에는 각각 구형의 볼(150)과 원형의 링(160)을 용접으로 접합한후, 상기 볼(150)을 코오킹부(121)에 삽입하여 코오킹으로 연결하며, 링(160)은 샤프트(60)의 크랭크부(61)에 삽입하였던 것이다.

그런데, 이와 같은 연결구조는 피스톤의 코오킹부(121)와 구형의 볼(150)이 슬라이딩 접촉을 하는 관계로 이들 사이의 마찰손실 때문에 압축기의 성능이 떨어지는 단점이 있었다.

더욱이, 최초 조립시에는 코오킹시의 예압에 의해 초기압력이 증가하므로서 코오킹부와 볼 사이의 마찰손실이 증가하여 구동부(모터부)의 과부하를 초래하고, 압축기의 성능을 크게 감소시키는 문제점이 있었던 것이다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 기술적인 과제는 볼 죠인트 방식의 압축기에서 피스톤과 볼의 연결구조를 개선하여 이들 사이의 마찰손실을 줄이고, 구동부의 과부하가 방지되도록 함에 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 전동압축기의 단면도

도 2는 종래 구조의 분리 단면도

도 3은 종래 구조의 조립 단면도

도 4는 본 고안의 분리 단면도

도 5는 본 고안의 조립 단면도

도 6은 본 고안의 요부 확대 단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 상부케이스 20 : 하부케이스

30 : 프레임 40 : 구동부

50 : 기계부 60 : 샤프트

61 : 크랭크부 70 : 사이드 스토퍼

120 : 피스톤 121 : 코오킹부

122 : 안착홈 130 : 피스톤로드

150 : 볼 160 : 링

170 : 볼베어링 171 : 볼가이드

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 고안은 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서, 피스톤의 코오킹부와 볼 사이에 볼베어링을 설치하여 마찰손실을 감소시킨 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 피스톤의 코오킹부와 볼이 볼베어링의 구름운동을 통하여 접촉하므로 이들 사이의 마찰손실이 크게 줄어드는 효과가 있다.

이하에서 본 고안을 첨부된 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5는 본 고안의 분리 단면도와 조립 단면도를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 본 고안은 피스톤(120)의 후면에 코오킹부(121)가 형성되고, 피스톤로드(130)의 소단부와 대단부에는 각각 구형의 볼(150)과 링(160)을 접합하여 상기 볼(150)을 코오킹부(121)에 삽입한후 코오킹으로 연결하며, 링(160)은 샤프트(60)의 크랭크부(61)에 삽입되는 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서,

상기 피스톤(120)의 코오킹부(121)에 볼베어링(170)을 장착하고, 상기 볼베어링 내에 피스톤로드(130)의 볼(150)을 삽입한후 코오킹으로 연결하여서 된 것이다.

상기 볼베어링(170)은 도 6과 같이 볼가이드(171)의 양단에 다수의 강구가 삽입된 것으로서, 코오킹부(121)의 안착홈(122)에 장착된다.

상기 볼(150)은 볼베어링(170) 내에 삽입되어 양측의 강구 사이에 위치하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 피스톤로드(130)가 샤프트(60)의 크랭크부(61)로 부터 동력을 전달받아 볼(150)을 중심으로 선회운동을 하면서 피스톤(120)을 직선 왕복운동시키게 된다.

이때, 피스톤과 피스톤로드는 볼(150)과 코오킹부(121)에 장착된 볼베어링(170)에 의해 구름운동을 하게 되므로 이들 사이의 마찰손실이 크게 줄어든다.

즉, 볼(150)이 볼베어링(170)의 강구와 구름접촉을 하면서 피스톤을 왕복운동시키게 되는 것이다.

따라서, 본 고안은 종래의 슬라이딩 접촉에 비해 마찰손실이 대폭 줄어들게 되므로 구동부의 과부하가 방지되고, 마찰 및 마모가 감소되어 수명이 연장되며, 압축기의 전체적인 성능이 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서, 피스톤의 코오킹부와 볼 사이에 볼베어링을 설치하여 이들 사이의 마찰손실이 줄어들게 되므로 구동부의 과부하가 방지되고, 부품 간의 마찰 및 마모량이 감소되어 수명을 연장시킬수 있으며, 압축기의 전체적인 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 피스톤(120)의 후면에 코오킹부(121)가 형성되고, 피스톤로드(130)의 소단부와 대단부에는 각각 구형의 볼(150)과 링(160)을 접합하여 상기 볼(150)을 코오킹부(121)에 삽입한후 코오킹으로 연결하며, 링(160)은 샤프트(60)의 크랭크부(61)에 삽입되는 볼 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서,

   상기 피스톤(120)의 코오킹부(121)에 볼베어링(170)을 장착하고, 상기 볼베어링 내에 피스톤로드(130)의 볼(150)을 삽입하여 코오킹으로 연결한 것을 특징으로 하는 볼 죠인트 방식 밀폐형 압축기에서 피스톤과 피스톤로드의 연결구조.