KR20200045204A - 외전형 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로 특히, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기에 있어서, 상기 실린더 블록은, 압축기의 회전축을 지지하는 축 지지부; 상기 축 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제1 지지부; 상기 제1 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제2 지지부; 제1 지지부와 제2 지지부를 연결하는 제3 지지부; 상기 축 지지부의 중심에 대하여 일정 거리 떨어진 위치에 원통형의 내부공간을 형성하는 실린더부; 및 상기 실린더부의 일측에 위치하는 소음실을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

외전형 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기 {Compressor including cylinder block corresponding to outer rotor type motor}
본 발명은 압축기에 관한 것으로 특히, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기에 관한 것이다.
왕복동 압축기(Reciprocating Compressor)는 실린더 내에서의 피스톤의 왕복 운동을 통해 유체를 흡입 압축하여 토출하는 방식으로 유체를 압축하는 장치를 말한다.
이러한 왕복동 압축기는 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크 핀 등의 왕복 운동하는 요소, 그리고 모터의 회전력을 피스톤의 왕복 운동으로 전환하는 요소들, 예를 들어, 회전축에 구비된 편심부를 포함한다. 이러한 왕복 운동하는 요소나 왕복 운동을 전환하는 요소들은 실린더 블록 상에 장착된다.
이와 같은 실린더 블록의 일례는 하기의 선행기술문헌에 게재되어 있다.
이와 같이, 실린더 블록은 압축공간을 제공하면서 압축기의 주요 운동 부분을 지지하는 역할을 하게 된다.
따라서, 압축기를 구동할 때, 이와 같은 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크 핀, 편심부 등은 압축기 전체에 가진력을 발생할 수 있다.
이러한 가진력에 의하여 모멘트가 발생할 수 있고, 이중 수직 방향으로 작용하는 모멘트는 스프링을 포함하는 지지부 등의 진동 전달계를 통하여 일부 개선될 수 있으나 피스톤의 운동 방향으로 작용하는 모멘트는 실린더 블록의 구조에 의하여 개선될 필요가 있다.
1. 미국 특허 4,566,865호 (1986년 1월 28일 특허등록)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 포함하는 압축기에 있어서, 관성모멘트를 보강하여 진동을 개선할 수 있는 실린더 블록을 포함하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 포함하는 압축기에 있어서, 경량이면서 강성을 보강할 수 있는 실린더 블록을 포함하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 포함하는 압축기에 있어서, 방열 특성을 개선할 수 있는 실린더 블록을 포함하는 압축기를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기에 있어서, 상기 실린더 블록은, 압축기의 회전축을 지지하는 축 지지부; 상기 축 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제1 지지부; 상기 제1 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제2 지지부; 제1 지지부와 제2 지지부를 연결하는 제3 지지부; 상기 축 지지부의 중심에 대하여 일정 거리 떨어진 위치에 원통형의 내부공간을 형성하는 실린더부; 및 상기 실린더부의 일측에 위치하는 소음실을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 실린더 블록은 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 이용하는 압축기에 있어서 진동을 저감시킬 수 있고 방열 특성을 개선할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
또한, 상기 축 지지부와 상기 제1 지지부 사이에는 제1 홀이 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에는 제2 홀이 위치할 수 있다.
또한, 상기 제3 지지부는 상기 축 지지부의 중심에 대하여 반경 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 소음실은 상기 실린더부의 양측에 위치할 수 있다.
또한, 상기 양측의 소음실은 상기 실린더부에 대하여 대칭적으로 위치할 수 있다.
또한, 상기 실린더부는, 내측에 상기 원통형의 내부공간을 형성하는 메인블록; 및 상기 메인블록에 연결되어 상기 내부공간이 연장되는 입구부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입구부는 일측이 개구된 오일 유입홈을 가질 수 있다.
또한, 상기 오일 유입홈은 상기 내부공간에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 비대칭적 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제3 지지부는 상기 내부공간에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 서로 대칭인 위치에 두 개소 구비될 수 있다.
또한, 상기 두 개소의 제3 지지부 사이에는 제3 홀이 위치할 수 있다.
또한, 상기 제3 지지부는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 45도 각도 이내에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제2 지지부 상에 위치하여, 외부의 충격에 대하여 상기 압축기 내부를 보호하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는 상기 제3 지지부와 연결되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 지지부는 상기 소음실과 상기 제3 지지부 사이에 연결되어 배치될 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 압축기에 있어서, 밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱; 상기 케이싱 내부공간에 설치되고 축 지지부 및 실린더부를 포함하는 실린더 블록; 상기 실린더 블록의 하측 공간에 설치되고 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터; 상기 실린더 블록의 축 지지부에 결합되고 상기 모터의 회전력에 의하여 회전하는 편심부를 포함하는 회전축; 및 상기 회전축에 연결되어 상기 실린더부 내에서 상기 편심부에 의하여 왕복 운동하는 피스톤을 포함하여 구성되고, 상기 실린더 블록은, 상기 축 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제1 지지부; 상기 제1 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제2 지지부; 제1 지지부와 제2 지지부를 연결하는 제3 지지부; 및 상기 실린더부의 일측에 위치하는 소음실을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 포함하는 압축기에 있어서, 실린더 블록의 질량분포를 외곽에 집중시켜 형성할 수 있고, 이에 따라 관성모멘트를 보강하여 진동을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 포함하는 압축기에 있어서, 실린더 블록이 구조적으로 경량을 가지는 형상을 가지면서도 강성을 보강할 수 있다.
또한, 본 발명은, 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 포함하는 압축기에 있어서, 오일에 의한 방열 기능을 이용할 수 있는 실린더 블록의 형상을 이용하여 방열 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 사시도이다.
도 5는 도 2에서 A 방향에서 바라본 도이다.
도 6은 도 2에서 B 방향에서 바라본 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 측면도이다.
도 8은 도 2의 D-D' 선에서 바라본 단면도이다.
도 9는 도 2의 E-E' 선에서 바라본 단면도이다.
도 10은 도 6의 F-F' 선에서 바라본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기의 측면도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 유입홈의 작용을 설명하기 위한 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 압축기(100)는, 밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱(200)과, 이 케이싱(200) 내부공간에 설치되고 실린더형의 내부공간(351)을 포함하는 실린더 블록(300)을 포함할 수 있다.
케이싱(200)은 상부 쉘(upper shell; 210)과 하부 쉘(lower shell; 220)이 결합되어 이루어질 수 있다. 이러한 상부 쉘(210)과 하부 쉘(220)은 서로 밀폐되도록 결합될 수 있다.
이러한 압축기(100) 구조에서, 케이싱(200)은 압축기(100) 내부를 밀폐하여 냉매 분위기로 만들고 외부의 공기 접촉을 막는 외곽 구조를 형성한다.
실린더 블록(300)은 회전축(크랭크 축; 113)이 지지되는 축 지지부(310)를 포함할 수 있다. 이러한 실린더 블록(300)에 대해서는 자세히 후술한다.
이러한 축 지지부(310)에 회전축(113)이 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 회전축(113) 상부측에는 편심부(150)가 위치하여, 회전 운동을 왕복 운동으로 전환시킬 수 있다.
즉, 편심부(150)에는 커넥팅 로드(115)에 의하여 피스톤(116)이 설치되고, 이러한 피스톤(116)은 실린더형의 내부공간(351) 내에서 왕복 운동할 수 있다. 피스톤(116)과 커넥팅 로드(115)는 피스톤 핀(117)에 의하여 서로 결합될 수 있다.
실린더 블록(110)의 하측에는 회전축(113)에 회전력을 전달하기 위한 모터(120)가 설치될 수 있다.
모터(120)는 축 지지부(112) 주변측에 설치되는 고정자(stator; 121)와 이 고정자(121)의 외측에서 회전하는 회전자(rotor; 122)를 포함할 수 있다. 즉, 이러한 모터(120)는 외측 회전자(outer rotor) 구조를 이룰 수 있다. 이러한 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터를 외전형 모터라고 칭하기도 한다.
모터(120)의 고정자(121)에는 코일(123)이 권선되어 자기력을 발생시킬 수 있다. 회전자(122)는 이러한 고정자(121) 및 코일(123)에 의하여 발생하는 전자기력에 의하여 회전할 수 있다.
모터(120)의 하측에는 모터(120)의 회전력을 회전축(113)에 전달하는 회전자 프레임(124)이 설치될 수 있다.
이와 같은 회전자 프레임(124)은 외측 회전자(outer rotor) 구조의 모터(120)를 이용하는 경우에 회전축(113)에 모터(120)의 회전력을 전달하기 위하여 필요한 구성일 수 있다.
한편, 회전축(113) 하측에는 실린더(111)에 오일을 공급하기 위한 오일 공급부(140)가 구비될 수 있다. 이러한 오일 공급부(140)는 오일펌프(141)를 포함할 수 있다.
케이싱(200) 내부에는 이와 같은 압축기(100)를 이루는 구조체를 지지하는 지지부(130)를 포함할 수 있다. 즉, 이러한 지지부(130)는 압축기(100)를 이루는 구조체를 케이싱(200)에 대하여 지지할 수 있다.
이때, 지지부(130)는 스프링과 같은 완충재(131)를 포함할 수 있고, 이러한 완충재(131)의 진동을 구속하기 위한 댐퍼(132)를 더 포함할 수도 있다.
한편, 실린더(111)에 연결되어 압축된 냉매가 토출되는 파이프(180)가 더 구비될 수 있다.
또한, 저압 냉매가 실린더(111) 내부로 흡입되기 위한 유로에 위치하며, 소음 저감을 위해 음향 전달 특성을 고려하여 설계된 흡입 머플러(118)가 구비될 수 있다.
이와 같이 구성되는 압축기(100)를 구동할 때, 피스톤(116)의 왕복 운동에 의하여 불평형 모멘트가 발생할 수 있다. 이러한 불평형 모멘트는 회전축(113)에 연결된 편심부(150)의 회전에 의해서도 발생할 수 있다.
이러한 불평형력은 압축기(100)를 구동할 때 진동 및 이로 인한 소음을 야기할 수 있다.
따라서, 압축기(100)에는 이러한 불평형력을 상쇄하기 위한 질량(또는 무게)을 가지는 요소들이 구비될 수 있다.
이러한 불평형력을 상쇄하기 위한 요소는 회전축(113) 단부 측에 그리고 편심부(150)의 대향측에 형성되는 카운터 웨이트(counter weight; 160)를 포함할 수 있다.
또한, 이러한 불평형력을 상쇄하기 위한 요소는 회전자(122)의 상측 및 하측 중 적어도 어느 일측에 설치되는 밸런스 웨이트(170)를 포함할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 실린더 블록(300)은 피스톤(116)이 왕복 운동하여 냉매 등의 유체를 압축할 수 있는 실린더형 내부공간(351)을 포함하고, 또한, 피스톤(116)이 왕복운동할 수 있도록 회전하는 회전축(113)이 지지되는 축 지지부(310)를 포함할 수 있다.
또한, 실린더형 내부공간(351)의 외측에는 실린더 커버(355)가 위치하는데, 이 실린더 커버(355)는 실린더형 내부공간(351)을 덮으면서, 압축된 유체가 일시적으로 모이는 공간(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
이와 같은 실린더 블록(300)은 압축공간을 제공하면서 압축기의 주요 운동 부분을 지지하는 역할을 하게 된다. 이에 따라, 실린더 블록(300)의 주요 설계 요소로서, 진동 저감, 강성 보강 그리고 방열 관점을 고려할 수 있다.
먼저, 이러한 실린더 블록(300)의 진동 저감, 강성 보강 그리고 방열 관점을 위한 요소들을 간략히 설명한다. 이후, 이를 위한 실린더 블록(300)의 구조를 상세히 설명한다.
1. 진동 저감
여기서, 피스톤(116)의 왕복운동에 의한 주요 가진력은, 주로, 도 1에서 도시한 y 방향의 토크(Ty)와 z 방향의 토크(Tz)를 포함할 수 있다. 즉, 압축기가 작동할 때, 도 1에서 도시한 피스톤(116)의 운동방향에 해당하는 y 방향, 그리고 이 y 방향에 대하여 수직 방향으로의 토크가 작용할 수 있다.
이때, y 방향의 토크(Ty)에 의하여 y 방향 모멘트(My)가 발생할 수 있고, z 방향의 토크(Tz)에 의하여 z 방향 모멘트(Mz)가 발생할 수 있다.
이 중에서 y 방향 모멘트(My)는 위에서 설명한 지지부(130)에 의하여 개선될 수 있다. 즉, 스프링과 같은 완충재(131) 및 댐퍼(132) 중 적어도 어느 하나를 통하여 y 방향 모멘트(My)는 상쇄될 수 있다.
또한, z 방향 모멘트(Mz)는 실린더 블록(300)의 질량분포를 통하여 실린더 블록(300)이 가지는 관성모멘트를 보강함으로써 개선될 수 있다. 이를 위하여, 실린더 블록(300)의 질량분포는 주로 외곽에 집중될 수 있다.
2. 강성 보강
기본적으로 실린더 블록(300)은 경량화를 위하여 일부 질량 요소를 제거하는 설계가 적용된다. 또한, 위에서 설명한 관성모멘트 보강을 위하여 실린더 블록(300)의 질량분포는 주로 외곽에 집중될 수 있는데, 이러한 설계로 인하여 회전축(113)이 위치하는 축 지지부(310) 측의 강성이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 축 지지부(310) 측의 강성을 보강하기 위하여 여러 지지부들(제1 지지부(320), 제2 지지부(330) 및 제3 지지부(340) 포함)을 구성할 수 있다. 또한, 축 지지부(310) 주변부의 두께를 강화할 수도 있다.
3. 방열
압축기 내부에는 실린더에서의 냉매 압축에 의한 발열과 모터의 고정자(121)에 감기는 권선의 저항에 의한 모터부 발열을 포함하는 크게 두 종류의 발열부가 존재한다.
이때, 압축기 내의 오일은 윤활 기능뿐만 아니라, 이러한 발열부의 열을 제거하는 방열 기능도 함께할 수 있다.
본 발명과 같이, 외전형 모터를 채택한 압축기 구조에서는 축 지지부 주변에 고정자(121)가 위치하게 된다. 이에 따라 고정자(121)의 상단에 홀(제1 홀)을 형성함으로써 고정자(121)의 권선 측으로 오일이 유입될 수 있다.
이하, 이러한 실린더 블록(300)의 구조를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 저면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록(300)은, 크게, 압축기의 회전축(113)을 지지하는 축 지지부(310), 축 지지부(310)의 외측에 배치되는 제1 지지부(320), 제1 지지부의 외측에 배치되는 제2 지지부(330), 제1 지지부(320)와 제2 지지부(330)를 연결하는 제3 지지부(340), 축 지지부(310)의 중심(C)에 대하여 일정 거리 떨어진 위치에 원통형의 내부공간을 형성하는 실린더부(350) 그리고 실린더부(350)의 일측에 위치하는 소음실(360)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 지지부(320)는 축 지지부(310)의 중심(C)에 대하여 원주 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 제2 지지부(330)는 축 지지부(310)의 중심(C)에 대하여 원주 방향으로 배치될 수 있다.
제2 지지부(330)는 두께 및/또는 폭이 제1 지지부(320)보다 클 수 있다. 실린더 블록(300)은 모두 동일한 재질로 형성되므로 두께 및/또는 폭이 더 크면 더 큰 질량을 가지는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 제2 지지부(330)는 제1 지지부(320)보다 질량이 클 수 있고, 실린더 블록(300)의 질량 분포가 외측에 더 많이 분포함을 알 수 있다.
제3 지지부(340)는 피스톤(116)의 운동 방향(도 2에서 A와 B를 잇는 선의 방향을 지칭한다.)에 대하여 대칭인 위치에 두 개소 위치될 수 있다.
이때, 제3 지지부(340)는 축 지지부(310)의 중심(C)에 대하여 반경 방향(R)으로 배치될 수 있다.
이러한 제1 지지부(320), 제2 지지부(330) 및 제3 지지부(340) 중 적어도 어느 하나는 위에서 설명한 바와 같이, 축 지지부(310) 측의 강성을 보강할 수 있다. 이러한 제1 지지부(320), 제2 지지부(330) 및 제3 지지부(340)가 함께 작용할 때, 축 지지부(310) 측의 강성을 더욱 효과적으로 보강할 수 있다.
도시하는 바와 같이, 소음실(360)은 실린더부(350)의 양측에 위치할 수 있다. 이러한 두 개의 소음실(360)은 실린더부(350)에 대하여 대칭적으로 위치할 수 있다.
이러한 두 개의 소음실(360)은 압축에 의한 충격음을 두 차례에 걸쳐 완충시키는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 축 지지부(310)와 제1 지지부(320) 사이에는 제1 홀(301)이 위치할 수 있다. 또한, 제1 지지부(320)와 제2 지지부(330) 사이에는 제2 홀(302)이 위치할 수 있다.
또한, 두 개의 제3 지지부(340)가 구비될 때, 이 두 개의 제3 지지부(340) 사이에는 제3 홀(303)이 위치할 수 있다.
제1 지지부(320) 및 제2 지지부(330)가 축 지지부(310)의 중심(C)에 대하여 원주 방향으로 배치되므로, 제1 홀(301), 제2 홀(302) 및 제3 홀(303)은 원호 형상을 가질 수 있다.
이러한 제1 홀(301), 제2 홀(302) 및 제3 홀(303) 중 적어도 어느 하나는 압축기의 방열 특성을 개선할 수 있다. 즉, 위에서 설명한 바와 같이, 제1 홀(301), 제2 홀(302) 및 제3 홀(303) 중 적어도 어느 하나를 통하여 오일이 통과하여 모터(120)의 고정자(121)의 권선 측으로 오일이 유입될 수 있다. 이에 따라 권선에서 발생하는 열이 오일에 의하여 흡수될 수 있다.
이와 같은 실린더 블록(300)은 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터(120)를 이용하는 압축기(100)에 있어서 진동을 저감시킬 수 있고 방열 특성을 개선할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
한편, 가장 외곽에 위치하는 제2 지지부(330) 상에는 외부의 충격에 대하여 압축기 내부 구성을 보호하는 스토퍼(370)가 형성될 수 있다. 도시하는 바와 같이, 이러한 스토퍼(370)는 제3 지지부(340)와 마찬가지로 피스톤(116)의 운동 방향(도 2에서 A와 B를 잇는 선의 방향을 지칭한다.)에 대하여 대칭인 위치에 두 개소 위치될 수 있다.
또한, 스토퍼(370)는 제3 지지부(340)와 연결되어 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 축 지지부(310)에서 제3 지지부(340) 방향으로 제1 연장부(311)가 위치할 수 있다. 또한, 축 지지부(310)에서 실린더부(350) 방향으로 제2 연장부(312)가 위치할 수 있다.
이러한 제1 연장부(311) 및 제2 연장부(312) 중 적어도 어느 하나는 축 지지부(310)가 주변 부분과 연결될 수 있도록 하여, 축 지지부(310) 측의 강성을 보강할 수 있다.
도 3을 참조하면, 실린더 블록(300)의 하면에는 지지부(130)가 위치하는 그루브(groove; 331)가 형성될 수 있다.
실린더 블록(300)은 대략적으로 사각형의 형상을 가질 수 있고, 이러한 그루브(331)는 실린더 블록(300)의 사각형 형상의 각 모서리 부분에 형성될 수 있다.
한편, 제2 지지부(330)는 실린더부(350)를 제외한 부분에 위치할 수 있다. 즉, 실린더부(350)의 하측부(356)에는 제2 지지부(330)가 형성되지 않을 수 있다. 이러한 실린더부(350)의 하측부(356)는 머플러(118)와 같은 다른 부품의 결합을 위한 공간을 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 그 외의 부분에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다. 이하의 도면에서도 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하고 해당 설명이 필요한 부분을 위주로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 사시도이다. 도 5는 도 2에서 A 방향에서 바라본 도이고, 도 6은 도 2에서 B 방향에서 바라본 도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 측면도이다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 실린더부(350)를 주로 설명한다.
실린더부(350)는 내측에 원통형의 내부공간(351)을 형성하는 메인블록(352)와, 이 메인블록(352)에 연결되어 내부공간(351)이 연장되는 입구부(353)를 포함할 수 있다.
여기서, 메인블록(352)의 내측에는 원통형의 내부공간(351)의 대부분이 형성될 수 있다.
이러한 메인블록(352)에서 연장되는 입구부(353)는 외곽 형상의 크기가 메인블록(352)보다 작게 형성될 수 있다.
입구부(353)에는 개구된 오일 유입홈(357; 도 6 참조)을 가질 수 있다.
즉, 오일 유입홈(357)은 축 지지부(310)로부터 가장 가까운 측에서 일측으로 파여진 형상을 가질 수 있다.
이러한 오일 유입홈(357)은 내부공간(351)에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 비대칭적 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 입구부(353)는 축 지지부(310)로부터 가장 가까운 측에는 피스톤의 운동을 가이드하면서 지지할 수 있도록 가이드부(354)가 형성되고, 이 가이드부(354)에서 연장 형성되는 오일 유입홈(357)이 형성되는 것이다.
이러한 오일 유입홈(357)은 실린더부(350)의 내부공간(351)으로 오일이 효과적으로 유입될 수 있도록 도울 수 있다. 이와 같은 오일 유입홈(357)의 역할은 도면을 참조하여 후술한다.
한편, 도 7을 참조하면, 스토퍼(370)의 높이는 소음실(360)의 높이와 동일하거나 더 높을 수 있다. 도 1에서와 같이, 케이싱(200)의 상부 쉘(210)은 곡면을 이루고 있으므로, 스토퍼(370)의 높이는 소음실(360)의 높이와 동일하거나 그 이상이면 외부 충격에 의한 상부 쉘(210)의 변형으로부터 내부 부품들을 보호할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 제1 지지부(320)의 높이는 이러한 스토퍼(370) 및/또는 소음실(360)의 높이와 유사하거나 낮은 것을 알 수 있다.
이러한 제1 지지부(320)의 높이는 축 지지부(310)에 충분한 강성을 보강하면서 오일이 외부로 흩뿌려지지 않고 실린더부(350) 측으로 유입되도록 하는 높이로 형성될 수 있는 것이다.
한편, 축 지지부(310)는 제2 지지부(330)의 하측까지 연장되어 형성될 수 있다. 따라서 회전축(310)을 충분한 강성으로 지지할 수 있다.
제2 지지부(330)는 실린더부(350)로부터 먼 부분에 홈부(332)가 형성될 수 있다. 이러한 홈부(332)는 주변 부품이 결합될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
예를 들어, 홈부(332)는 전원부(도시되지 않음)의 터미널과 간섭이 발생하지 않도록 공간을 제공할 수 있다.
도 8은 도 2의 D-D' 선에서 바라본 단면도이다. 도 9는 도 2의 E-E' 선에서 바라본 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제2 지지부(330)에 의하여, 축 지지부(310)와 사이에서 모터(120)가 장착될 수 있는 장착공간(335)이 형성될 수 있다.
축 지지부(310)는 회전축(113)을 지지할 수 있도록 하측으로 연장되어 형성되며, 이러한 연장 형성된 부분에는 모터(120)가 설치될 수 있다. 이때, 모터(120)가 설치되는 위치가 한정되는 걸림턱(314)이 형성될 수 있다.
이때, 제1 지지부(320)는 제2 지지부(330)보다 높게 형성될 수 있다. 도시하는 바와 같이, 제1 지지부(320)는 제2 지지부(330)보다 높이 폭이 작게 형성될 수 있다.
한편, 제1 지지부(320)의 높이는 원통형의 내부공간(351)의 절반 정도의 높이(m)로 형성되는 것을 알 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 제1 지지부(320)는 오일이 실린더부(350) 측으로 유입되도록 돕는 역할을 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 이와 같은 제1 지지부(320), 제2 지지부(330) 및 축 지지부(310)의 상대적 높이 및 두께와 함께, 스토퍼(370)의 상대적 위치를 알 수 있다. 즉, 스토퍼(370)는 제1 지지부(320)보다 높은 위치로 형성될 수 있다.
또한, 제2 지지부(330)는 모터(120)를 감싸는 스커트부(336)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제2 지지부(330)의 스커트부(336)는 위에서 언급한 바 있는 모터(120)가 장착될 수 있는 장착공간(335)을 형성할 수 있다.
도 10은 도 6의 F-F' 선에서 바라본 단면도이다. 또한, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 실린더 블록의 측단면도이다.
도 10을 참조하면, 소음실(360)과 제1 지지부(320)는 서로 연결되어 형성될 수 있다. 이와 같이, 실린더부(350)의 내부공간(351)을 중심으로 양측에 소음실(360)이 배치되고, 이 소음실(360)에 제1 지지부(320)가 연결되어 형성된다. 또한, 이러한 제1 지지부(320)는 축 지지부(310)를 외측에서 지지하는 구조를 제공하므로, 회전축(113)을 견고하게 지지할 수 있다.
또한, 이와 같은 소음실(360)에 연결되어 형성되는 제1 지지부(320)는 외전형 모터(120)가 설치되는 경우에 수직 방향의 모멘트(Mz; 도 1 참조)를 효과적으로 상쇄할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
한편, 일측 소음실(360)에는 위에서 언급한 바 있는 실린더 커버(355)에 위치하는 압축된 유체가 일시적으로 모이는 공간(도시되지 않음)과 연결되는 통로(361)가 형성될 수 있다.
즉, 피스톤(116)에 의하여 압축된 유체는 실린더 커버(355)에 형성되는 공간에 일시적으로 모인 후에 통로(361)를 통하여 소음실(360)로 유입될 수 있다.
이후, 이와 같이 일측 소음실(360)로 유입된 유체는 파이프(180)를 통하여 타측의 소음실(360)로 이동할 수 있고, 이후 외부로 배출될 수 있다.
도 11은 도 1에서 도시한 실린더 블록(300)의 형상과 거의 동일한 형태를 보이고 있다. 도 11을 참조하면, 축 지지부(310)는 실린더부(350)까지 연결되어 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 압축기의 측면도이다.
압축기의 강성 보강 관점에서 제1 지지부(320)와 제2 지지부(330)의 질량 분배가 이루어질 수 있다.
도 12를 참조하면, 제2 지지부(330)는 모터(120)의 회전자(122)를 일정 부분 감싸도록 형성될 수 있다. 도 12에서는 제2 지지부(330)가 회전자(122)를 일정 폭(a) 만큼 덮고 있는 것을 도시하고 있다.
이러한 일정 폭(a)은 회전자(122)의 전체 폭(높이)의 절반 이하일 수 있다. 이와 같이 일정 폭(a)의 회전자(122)를 덮는 제2 지지부(330)는 실린더 블록(300)의 강성을 보강하면서도 실린더 블록(300)의 무게 중심이 지나치게 하측에 위치하거나 모터(120)의 방열을 막지 않도록 형성될 수 있다.
이때, 제1 지지부(320)는 소음실(360)의 높이에 이를 정도로 높게 형성함으로써 실린더 블록의 관성 모멘트를 보강할 수 있다. 즉, 제1 지지부(320)는 제2 지지부(330)의 폭의 감소에 따른 관성 모멘트의 저하는 방지하면서 축 지지부(310) 측의 강성을 보강할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 유입홈의 작용을 설명하기 위한 도이다. 아울러, 도 13을 참조하여 제3 지지부의 강성 보강의 역할을 추가적으로 설명한다.
도 13을 참조하면, 피스톤(116)이 하사점에 위치한 상태가 실린더 블록(300) 상에 추가적으로 도시되어 있다.
이와 같이, 피스톤(116)이 하사점에 위치할 때 오일 유입홈(357)에 의하여 피스톤(116)의 상당 부분이 노출될 수 있다. 따라서 t 방향으로 유입되는 오일이 이 오일 유입홈(357)을 통하여 실린더부(350)의 내부공간으로 유입될 수 있다.
즉, 회전축(113)으로부터 t 방향으로 뿌려지는 오일은 오일 유입홈(357)을 통하여 노출된 피스턴(116)에 도달하게 되고, 이때, 피스톤(116)이 다시 상사점으로 이동하는 운동에 의하여 오일은 실린더부(350)의 내부공간으로 효과적으로 유입될 수 있다.
한편, 도 14를 참조하면, 회전축(113)으로부터 실린더부(350) 방향이 아닌 다른 방향으로 오일이 토출될 경우, 가령, b 방향으로 오일이 토출되는 경우가 발생할 수 있다. 또는 그 반대 방향으로 오일이 토출될 수도 있다.
이때, 이와 같이, b 방향으로 토출되는 오일은 제1 지지부(320)에 도달한 후 방향이 전환되어 실린더부(350)를 향하여 뿌려질 수 있는 것이다. 이후의 오일의 움직임은 위에서 설명한 바와 같다.
다시 도 13을 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이, 제3 지지부(340)의 각도(θ1 및 θ2)는 피스톤(116)의 움직임 방향으로부터 일정 각도 이내로 배치되는 것이 유리하다.
즉, 실린더 블록(300)의 강성 보강의 측면에서, 이러한 제3 지지부(340)의 각도(θ1 및 θ2)는 45도 이내인 것이 유리하다. 이와 같이, 제3 지지부(340)가 두 개소 위치할 경우에는 두 개의 제3 지지부(340) 모두 피스톤(116)의 움직임 방향으로부터 45도 이내로 형성될 수 있다.
이러한 제3 지지부(340)는 위에서 설명한 바와 같이, 제1 지지부(320) 및 제2 지지부(330)를 연결하여, 제1 홈(301), 제2 홈(302) 및 제3 홈(303)을 형성하면서 강성을 추가로 보강하기 위하여 형성될 수 있다.
실제로 실험 평가를 실시하였을 때, 제3 지지부(340)가 피스톤(116)의 움직임 방향으로부터 50도의 각도로 형성된 경우에, 축 지지부(310)의 틸팅이 0.0020도 발생하고, 이때의 동심도가 11㎛가 되고, 실린더 블록의 직각도 변형이 0.0020도 발생할 수 있음이 확인되었다.
반면, 제3 지지부(340)가 피스톤(116)의 움직임 방향으로부터 30도의 각도로 형성된 경우에, 축 지지부(310)의 틸팅이 0.0012도 발생하고, 이때의 동심도가 8㎛가 되고, 실린더 블록의 직각도 변형이 0.0012도 발생할 수 있음이 확인되었다.
이와 같이, 실린더 블록(300)의 강성 보강의 측면에서, 제1 지지부(320) 및 제2 지지부(330)의 배치로부터 이러한 제3 지지부(340)의 각도(θ1 및 θ2)는 45도인 것이 유리할 수 있으나, 그보다 작은 각도에서도 충분한 강성을 가질 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 압축기
113: 회전축 115: 커넥팅 로드
116: 피스톤 117: 피스톤 핀
120: 모터 122: 회전자
130: 지지부 140: 오일 공급부
200: 케이싱
300: 실린더 블록 310: 축 지지부
320: 제1 지지부 330: 제2 지지부
340: 제3 지지부 350: 실린더부
360: 소음실 370: 스토퍼

Claims (30)

  1. 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터에 대응되는 실린더 블록을 포함하는 압축기에 있어서, 상기 실린더 블록은,
    압축기의 회전축을 지지하는 축 지지부;
    상기 축 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제1 지지부;
    상기 제1 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제2 지지부;
    제1 지지부와 제2 지지부를 연결하는 제3 지지부;
    상기 축 지지부의 중심에 대하여 일정 거리 떨어진 위치에 원통형의 내부공간을 형성하는 실린더부; 및
    상기 실린더부의 일측에 위치하는 소음실을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축 지지부와 상기 제1 지지부 사이에는 제1 홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에는 제2 홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3 지지부는 상기 축 지지부의 중심에 대하여 반경 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소음실은 상기 실린더부의 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 양측의 소음실은 상기 실린더부에 대하여 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실린더부는,
    내측에 상기 원통형의 내부공간을 형성하는 메인블록; 및
    상기 메인블록에 연결되어 상기 내부공간이 연장되는 입구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 입구부는 일측이 개구된 오일 유입홈을 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 오일 유입홈은 상기 내부공간에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 비대칭적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제3 지지부는 상기 내부공간에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 서로 대칭인 위치에 두 개소 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 두 개소의 제3 지지부 사이에는 제3 홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제3 지지부는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 45도 각도 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 지지부 상에 위치하여, 외부의 충격에 대하여 상기 압축기 내부를 보호하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 제3 지지부와 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 지지부는 상기 소음실과 상기 제3 지지부 사이에 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 압축기에 있어서,
    밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱;
    상기 케이싱 내부공간에 설치되고 축 지지부 및 실린더부를 포함하는 실린더 블록;
    상기 실린더 블록의 하측 공간에 설치되고 외측 회전자(outer rotor) 구조를 가지는 모터;
    상기 실린더 블록의 축 지지부에 결합되고 상기 모터의 회전력에 의하여 회전하는 편심부를 포함하는 회전축; 및
    상기 회전축에 연결되어 상기 실린더부 내에서 상기 편심부에 의하여 왕복 운동하는 피스톤을 포함하여 구성되고,
    상기 실린더 블록은,
    상기 축 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제1 지지부;
    상기 제1 지지부의 외측에 상기 축 지지부의 중심에 대하여 원주 방향으로 배치되는 제2 지지부;
    제1 지지부와 제2 지지부를 연결하는 제3 지지부; 및
    상기 실린더부의 일측에 위치하는 소음실을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 축 지지부와 상기 제1 지지부 사이에는 제1 홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부 사이에는 제2 홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제3 지지부는 상기 축 지지부의 중심에 대하여 반경 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  20. 제16항에 있어서, 상기 소음실은 상기 실린더부의 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 양측의 소음실은 상기 실린더부에 대하여 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  22. 제16항에 있어서, 상기 실린더부는,
    내측에 상기 원통형의 내부공간을 형성하는 메인블록; 및
    상기 메인블록에 연결되어 상기 내부공간이 연장되는 입구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 입구부는 일측이 개구된 오일 유입홈을 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 오일 유입홈은 상기 내부공간에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 비대칭적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  25. 제16항에 있어서, 상기 제3 지지부는 상기 내부공간에서 왕복 운동하는 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 서로 대칭인 위치에 두 개소 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  26. 제25항에 있어서, 상기 두 개소의 제3 지지부 사이에는 제3 홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  27. 제16항에 있어서, 상기 제3 지지부는, 상기 피스톤의 왕복 운동 방향에 대하여 45도 각도 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  28. 제16항에 있어서, 상기 제2 지지부 상에 위치하여, 외부의 충격에 대하여 상기 압축기 내부를 보호하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  29. 제16항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 제3 지지부와 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  30. 제16항에 있어서, 상기 제1 지지부는 상기 소음실과 상기 제3 지지부 사이에 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.


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