KR102696268B1 - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 일 양상에 따른 왕복동식 압축기는 실린더 블록의 스러스트 면과 크랭크축의 스러스트 면 사이에 위치하는 볼 베어링을 포함하며, 상기 볼 베어링은, 환형의 볼 케이지와, 상기 볼 케이지에 회전 가능하게 결합되는 복수 개의 볼들과, 상기 실린더 블록의 스러스트 면과 상기 볼들 사이 및 상기 크랭크축의 스러스트 면과 상기 볼들 사이 중 적어도 한 곳에 위치하는 와셔, 및 상기 와셔가 해당 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 제한하기 위한 회전 방지부를 포함한다.
회전 방지부를 구비한 왕복동식 압축기에 따르면, 오일의 점도가 낮아져 와셔에 작용하는 점성력보다 높은 회전력이 가해지더라도 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대한 와셔의 상대적 회전이 억제되므로, 압축기의 신뢰성 및 성능이 저하되는 문제점을 제거할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 명세서는 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 블록의 스러스트 면과 크랭크축의 스러스트 면 사이에 볼 베어링 조립체가 설치된 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 용기의 내부에 동력을 발생하는 전동부와 그 전동부의 동력을 전달받아 작동하는 압축부가 함께 구비되는 압축기이다.

상기 밀폐형 압축기는 압축성 유체인 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 베인식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다.

상기 왕복동식 압축기는 전동부의 회전자에 크랭크축이 결합되고, 그 크랭크축에 커넥팅 로드가 결합되어 그 커넥팅 로드에 결합된 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 방식이다.

상기 왕복동식 압축기는 실린더 블록에 크랭크축의 축부가 삽입되어 반경방향으로 지지되는 동시에 편심 질량부가 실린더 블록에 얹혀 축방향으로도 지지된다.

따라서, 상기 크랭크축과 실린더 블록 사이에는 저널 베어링 면과 스러스트 베어링 면이 형성됨에 따라 상기 저널 베어링 면과 스러스트 베어링 면에서의 마찰 손실을 최소한으로 줄이는 것이 압축기의 에너지 효율을 향상시키는 중요한 요인으로 작용하게 된다.

이를 위해, 종래의 크랭크축에는 오일 유로가 형성되어 오일 피더로부터 펌핑되는 오일이 상기 오일 유로를 통해 각각의 베어링 면으로 고르게 공급되도록 하고 있다.

하지만, 종래의 왕복동식 압축기는 스러스트 면이 면접촉됨에 따라 마찰손실을 줄이는데 한계가 있고, 이를 감안하여 상기 스러스트 면이 점접촉될 수 있도록 볼 베어링 조립체(이하, 볼 베어링으로 약칭함)와 같은 별도의 베어링을 설치하는 방식이 알려져 있다.

볼 베어링의 한 예가 US Pat. No. 10,371,134 B2 (이하, 선행 문헌(related art)으로 약칭함)에 개시되어 있다.

상기 선행 문헌에 개시된 볼 베어링은 와셔에 궤도 홈을 형성하여 와셔의 반경방향으로의 변위를 제한하는 구조를 개시하고 있다.

이에 대해 도 1을 참조하여 설명하면, 실린더 블록에 형성되어 크랭크축의 축부가 삽입되는 축수 구멍의 상단 주변에는 크랭크축을 축방향으로 지지할 볼 베어링(1300)이 얹혀지도록 스러스트 면이 형성된다.

상기 스러스트 면의 가장자리에는 하부 와셔(또는, 제2 와셔)(1360)가 반경방향으로 지지될 수 있도록 소정의 높이로 베어링 구속부가 형성된다. 이 경우, 상기 실린더 블록의 스러스트 면에 대향되는 크랭크축의 스러스트 면은 편평하게 형성될 수 있다.

볼 베어링(1300)은 환형의 볼 케이지(ball cage)(1330)와, 볼 케이지(1330)의 볼 삽입공(1390)에 회전 가능하게 결합되는 적어도 3개 이상의 볼(1340)들과, 상기 볼(1340)들의 축방향 양측에 접촉되도록 설치되는 와셔(washer)(1350, 1360)로 이루어진다.

상기 와셔(1350, 1360)는 볼(1340)을 중심으로 상부 와셔(또는, 제1 와셔)(1350)와 하부 와셔(또는, 제2 와셔)(1360)로 구분될 수 있고, 상기 상부 와셔(1350)와 하부 와셔(1360)는 실린더 블록과 크랭크축에 각각 반경방향으로 지지되도록 설치된다.

상기 와셔(1350, 1360)는 각각 원형 링 형상(중앙에 개구를 갖는 원판 형상)으로 형성될 수 있으며, 와셔(1350, 1360)의 주면(볼과 접촉하는 면)에는 각각 궤도 홈(1370, 1380)이 형성된다.

따라서, 볼(1340)이 와셔(1350, 1360)의 궤도 홈(1370, 1380)에 위치하므로, 볼 베어링(1300)이 안정적으로 작동할 수 있게 된다.

이러한 구성에 따르면, 상부 와셔(1350)는 크랭크축의 축경과의 간극에 의하여 반경방향으로의 움직임이 제한되고, 볼 케이지(1330)와 하부 와셔(1360)는 실린더 블록의 저널부와의 간극에 의하여 반경방향으로의 움직임이 제한된다.

그런데, 압축기가 (초)소형화가 되면 크랭크축도 작아지게 되므로, 기존의 볼 베어링을 그대로 사용하게 되면 크랭크축을 통하여 전달되는 부하를 볼이 안정적으로 지지할 수 없게 된다.

여기에서, 초소형화된 압축기, 즉 초소형 압축기는 밀폐 용기의 크기를 기준으로 폭(width), 깊이(depth), 높이(height) 중 하나라도 110mm 이하인 압축기라고 말할 수 있다.

여기에서, 폭과 깊이는 가로방향 길이와 세로방향 길이라고 말할 수도 있다.

따라서, 초소형 압축기의 경우에는 볼 베어링을 작게 만들어야 하는데, 크랭크축과 실린더 블록의 형상 및/또는 구조 때문에 볼 베어링을 작게 만드는 데 제약이 있다.

그리고, 와셔는 점성력에 의하여 크랭크축의 스러스트 면과 실린더 블록의 스러스트 면에 각각 붙어있는데, 압축기가 초소형화 및 고속화되면, 와셔와 스러스트 면의 접촉 면적이 줄어들게 됨과 아울러 오일 온도가 올라가서 점도가 낮아지게 되고, 이로 인해 와셔에 작용하는 점성력보다 높은 회전력이 가해지면 와셔가 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대해 간헐적으로 회전하여 압축기의 신뢰성 및 성능이 저하되는 문제점이 있다.

여기에서, 압축기가 고속으로 운전된다는 것은 압축기의 운전 속도가 85rps 이상인 것을 의미한다.

즉, 초소형 압축기의 경우, 실린더 블록의 스러스트 면에 붙어 있어야 할 하부 와셔가 상기 실린더 블록의 스러스트 면 상에서 간헐적으로 회전하거나, 크랭크축의 스러스트 면에 붙어 있어야 할 상부 와셔가 상기 크랭크축의 스러스트 면 상에서 간헐적으로 회전하는 현상이 발생할 수 있다.

US Pat. No. 10,371,134 B2

본 명세서가 해결하고자 하는 기술적 과제는, 실린더 블록의 스러스트 면과 크랭크축의 스러스트 면 사이에 볼 베어링 조립체가 설치된 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대한 와셔의 상대적 회전이 불가능하도록 한 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 오일의 점도가 낮아져 와셔에 작용하는 점성력보다 높은 회전력이 가해지더라도 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대한 와셔의 상대적 회전이 불가능하도록 한 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 볼이 와셔 위에서 안정적으로 회전할 수 있으며 볼에 균일한 힘이 작용하도록 한 볼 베어링을 구비한 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 양상에 따른 왕복동식 압축기는 실린더 블록의 스러스트 면과 크랭크축의 스러스트 면 사이에 위치하는 볼 베어링을 포함하며, 상기 볼 베어링은, 환형의 볼 케이지와, 상기 볼 케이지에 회전 가능하게 결합되는 복수 개의 볼들과, 상기 실린더 블록의 스러스트 면과 상기 볼들 사이 및 상기 크랭크축의 스러스트 면과 상기 볼들 사이 중 적어도 한 곳에 위치하는 와셔, 및 상기 와셔가 해당 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 제한하기 위한 회전 방지부를 포함한다.

회전 방지부를 구비한 왕복동식 압축기에 따르면, 오일의 점도가 낮아져 와셔에 작용하는 점성력보다 높은 회전력이 가해지더라도 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대한 와셔의 상대적 회전이 억제되므로, 압축기의 신뢰성 및 성능이 저하되는 문제점을 제거할 수 있다.

상기 와셔는 상기 실린더 블록의 스러스트 면과 상기 볼들 사이에 위치하는 하부 와셔 및 크랭크축의 스러스트 면과 상기 볼들 사이에 위치하는 상부 와셔 중 적어도 하나를 포함한다.

전동부의 상측에 설치되어 전동부의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부는 상기 실린더 블록의 스러스트 면 중에서 크랭크축의 축부가 삽입되는 축수 구멍의 주변에 형성되어 상기 하부 와셔가 결합되는 베어링 구속부를 더 포함할 수 있다.

하부 와셔를 베어링 구속부에 결합하면, 하부 와셔의 반경방향 움직임을 구속할 수 있다.

볼 베어링은 상기 하부 와셔가 상기 실린더 블록의 스러스트 면 상에서 회전하는 것을 제한하기 위한 하부 와셔 회전 방지부를 포함할 수 있다.

한 예로, 하부 와셔 회전 방지부는, 상기 하부 와셔의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와, 상기 베어링 구속부의 내주면에 형성되며 상기 하부 와셔의 적어도 하나의 직선부와 마주하는 적어도 하나의 직선부를 포함할 수 있고, 상기 하부 와셔의 외주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성될 수 있고, 상기 베어링 구속부의 내주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부가 베어링 구속부의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와 마주하도록 하부 와셔를 베어링 구속부에 결합하는 것에 따라 하부 와셔가 베어링 구속부의 내부에서 실린더 블록의 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

다른 예로, 하부 와셔 회전 방지부는, 상기 하부 와셔의 외주면에 형성되는 다각형부와, 상기 베어링 구속부의 내주면에 형성되며 상기 하부 와셔의 다각형부와 결합하는 다각형부를 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔의 외주면에 형성되는 다각형부를 베어링 구속부의 내주면에 형성되는 다각형부에 결합하는 것에 따라 하부 와셔가 베어링 구속부의 내부에서 실린더 블록의 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

또 다른 예로, 하부 와셔 회전 방지부는, 상기 하부 와셔의 외주면에서 상기 베어링 구속부를 향해 돌출 형성되는 적어도 하나의 돌기부와, 상기 베어링 구속부에 형성되며 상기 돌기부가 각각 결합되는 적어도 하나의 돌기부 삽입홈을 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔의 외주면에 형성되는 돌기부를 베어링 구속부에 형성되는 돌기부 삽입홈에 결합하는 것에 따라 하부 와셔가 베어링 구속부의 내부에서 실린더 블록의 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

상기 돌기부는 핀 또는 나사에 의해 상기 돌기부 삽입홈에 고정될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔가 베어링 구속부의 내부에서 실린더 블록의 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

상기 돌기부와 상기 돌기부 삽입홈은 각각 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수 개의 돌기부와 복수 개의 돌기부 삽입홈은 각각 등간격으로 배치될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔가 베어링 구속부의 내부에서 실린더 블록의 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

볼 베어링은 상기 상부 와셔가 상기 크랭크축의 스러스트 면 상에서 회전하는 것을 제한하기 위한 상부 와셔 회전 방지부를 포함할 수 있다.

한 예로, 상부 화셔 회전 방지부는, 상기 상부 와셔의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와, 상기 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되며 상기 상부 와셔의 적어도 하나의 직선부와 마주하는 적어도 하나의 직선부를 포함할 수 있고, 상기 상부 와셔의 내주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성될 수 있고, 상기 크랭크축의 축부의 외주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상부 와셔의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부가 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와 마주하도록 상부 와셔를 크랭크축의 축부에 결합하는 것에 따라 상부 와셔가 크랭크축의 스러스트 면 상에서 크랭크축에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

다른 예로, 상부 와셔 회전 방지부는, 상기 상부 와셔의 내주면에 형성되는 다각형부와, 상기 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되며 상기 상부 와셔의 다각형부와 마주하는 다각형부를 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상부 와셔의 내주면에 형성되는 다각형부를 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되는 다각형부에 결합하는 것에 따라 상부 와셔가 크랭크축의 스러스트 면 상에서 크랭크축에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

상기 크랭크축의 스러스트 면의 최단 외경은 상기 볼들의 중심을 연결한 원의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 볼들이 와셔 위에서 안정적으로 회전할 수 있으며 볼에 균일한 힘이 작용할 수 있다.

본 명세서의 왕복동식 압축기에 따르면, 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대한 와셔의 상대적 회전이 불가능하다.

따라서, 오일의 점도가 낮아져 와셔에 작용하는 점성력보다 높은 회전력이 가해지더라도 실린더 블록의 스러스트 면 및/또는 크랭크축의 스러스트 면에 대한 와셔의 상대적 회전이 불가능하므로, 압축기 본체를 기준으로 폭(width), 깊이(depth), 높이(height) 중 하나라도 110mm 이하이면서 85rps 이상의 고속으로 운전하는 초소형 압축기에서도 압축기의 신뢰성 및 성능이 저하하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 크랭크축의 스러스트 면의 최단 외경은 상기 볼들의 중심을 연결한 원의 직경보다 크게 형성되므로, 볼이 와셔 위에서 안정적으로 회전할 수 있으며 볼에 균일한 힘이 작용하게 된다.

본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기의 주요부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 명세서의 제3 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 8의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 명세서의 제4 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11의 상부 와셔가 크랭크축의 축부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 11의 상부 와셔가 크랭크축의 축부에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 명세서의 제5 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14의 상부 와셔가 크랭크축의 축부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 16은 본 명세서의 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축과 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축의 사시도이다.
도 17은 본 명세서의 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축의 스러스트 면의 최단 외경과 볼들의 중심점을 연결하는 원의 크기를 비교한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "어셈블리" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "결합되어" 있다거나 "조립되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 결합되어 있거나 또는 조립되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 결합되어" 있다거나 "직접 조립되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 명세서에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기의 주요부 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐 용기(1)의 내부에 설치되어 회전운동을 하는 전동부(100)와, 상기 전동부(100)의 상측에 설치되어 그 전동부(100)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(200)를 포함한다.

상기 전동부(100)는 정회전만 하는 정속 모터로 구성되거나, 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터로 구성되거나, 인버터 모터로 구성될 수도 있다.

상기 전동부(100)는 상기 밀폐 용기(1)의 내부에서 실린더 블록(210)에 설치되는 고정자(110)와, 상기 고정자(110)의 안쪽에 회전 가능하게 설치되는 회전자(120)를 포함한다.

상기 압축부(200)는 압축 공간을 이루도록 실린더(211)를 구비하고 상기 밀폐 용기(1)에 탄력 지지되는 실린더 블록(210)과, 상기 실린더 블록(210)에 삽입되어 반경 방향과 축 방향으로 지지되고 상기 전동부(100)의 회전자(120)에 결합되어 회전력을 전달하는 크랭크축(220)과, 상기 크랭크축(220)에 회전 가능하게 결합되어 크랭크축의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 커넥팅 로드(230)와, 상기 커넥팅 로드(230)에 회전 가능하게 결합되어 상기 실린더(211)에서 직선으로 왕복 운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤(240)과, 상기 실린더 블록(210)의 선단에 결합되며 흡입 밸브와 토출 밸브를 구비하는 밸브 조립체(250)와, 상기 밸브 조립체(250)의 흡입 측에 결합되는 흡입 머플러(260)와, 상기 밸브 조립체(250)의 토출 측을 수용하도록 결합되는 토출 커버(270)와, 상기 토출 커버(270)에 연통되어 토출되는 냉매의 토출 소음을 감쇄시키는 토출 머플러(280)를 포함한다.

상기와 같은 왕복동식 압축기는, 상기 전동부(100)의 고정자(110)에 전원이 인가되면, 고정자(110)와 회전자(120)의 상호 작용력에 의해 상기 회전자(120)가 크랭크축(220)과 함께 회전을 하고, 상기 크랭크축(220)의 핀부(223)에 결합된 상기 커넥팅 로드(230)가 선회 운동을 하며, 상기 커넥팅 로드(230)에 결합된 상기 피스톤(240)이 실린더(211)에서 직선으로 왕복 운동을 하면서 냉매를 압축하여 상기 토출 커버(270)로 토출하고, 토출 커버(270)로 토출되는 냉매는 토출 머플러(280)를 거쳐 냉동 사이클로 배출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이와 동시에, 상기 크랭크축(220)이 회전을 하면서 그 크랭크축(220)의 하단에 설치된 오일 피더(O)가 상기 밀폐 용기(1)의 저유부에 저장된 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 크랭크축(220)의 오일 유로를 통해 흡상되어 각 습동면에 공급되는 한편 일부는 상기 크랭크축(220)의 상단에서 비산되어 전동부(100)를 냉각하게 된다.

여기서, 상기 밀폐 용기(1)의 저유부에 저장된 오일을 흡상하기 위한 크랭크축의 구성은 다음과 같다.

즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 크랭크축(220)은 회전자(120)에 결합되고 상기 실린더 블록(210)의 축수 구멍(212)에 삽입되어 상기 실린더 블록(210)에 반경 방향으로 지지되는 축부(221)와, 상기 축부(221)의 상단에 부채꼴 또는 편심진 원형 플랜지 형상으로 편심지게 형성되어 판형 연장부를 이루는 편심 질량부(222)와, 상기 편심 질량부(222)의 상면에서 상기 축부(221)에 대해 편심지게 형성되고 상기 커넥팅 로드(230)가 회전 가능하게 삽입되는 핀부(223)를 포함한다.

상기 축부(221)는 축수 구멍(212)의 저널 베어링면에 대응되는 외주면에 제1 저널 베어링면과 제2 저널 베어링면이 소정의 간격을 두고 형성된다.

그리고 상기 축부(221)의 하단에서 상단까지는 제1 오일 통로(225a)가 축방향 또는 축방향에서 약간 경사지게 형성되고, 상기 핀부(223)의 상단에서 축부(221)의 상부까지 소정의 깊이를 가지는 제2 오일 통로(225b)가 축방향으로 형성된다.

상기 제1 오일 통로(225a)와 제2 오일 통로(225b)는 서로 연통되지 않게 형성된다.

상기 제1 오일 통로(225a)의 중간, 즉 상기 축수 구멍(212)의 저널 베어링면 중에서 하반부에 대응되는 부위에는 오일을 크랭크축(220)의 제2 저널 베어링면으로 유도하기 위한 제1 오일 유출홀(226a)이 형성되고, 제1 오일 유출홀(226a)에서 소정의 높이, 즉 상기 축수 구멍(212)의 거의 끝단까지는 소정의 경사각을 갖는 제1 오일 그루브(226b)가 나선형으로 형성된다.

그리고 상기 제1 오일 그루브(226b)의 끝단에는 상기 제2 오일 통로(225b)와 연통되는 오일 유입홀(226c)이 형성되고, 상기 제2 오일 통로(225b)의 중간, 즉 상기 커넥팅 로드(230)와 결합되는 부위에는 제2 오일 통로(225b)를 통해 흡상되는 오일을 외주면으로 유도하기 위한 제2 오일 유출홀이 형성된다.

그리고 상기 제2 오일 유출홀에서 핀부(223)의 상단까지는 소정의 경사각을 갖는 제2 오일 그루브(226e)가 나선형으로 형성된다.

상기와 같은 구성에 의해, 상기 오일 피더(O)에 의해 펌핑된 오일은 제1 오일 통로(225a)를 통해 흡상되고, 그 일부가 상기 제1 오일 유출홀(226a)을 통해 제1 오일 그루브(226b)로 안내된다.

상기 제1 오일 그루브(226b)로 안내되는 오일은 그 제1 오일 그루브(226b)를 타고 올라가면서 상기 크랭크축(220)의 제2 저널 베어링면과 제1 저널 베어링면을 차례대로 윤활하게 된다.

다음, 상기 제1 및 제2 저널 베어링면들을 윤활한 오일은 오일 유입홀(226c)을 통해 제2 오일 통로(225b)로 유입되어 다시 흡상되고, 이 오일의 일부는 제2 오일 유출홀을 통해 제2 오일 그루브(226e)로 흘러나와 상기 크랭크축(220)의 핀부(223)를 윤활하게 된다.

여기서, 상기 크랭크축은 실린더 블록에 구비되는 축수 구멍에 삽입되어 회전을 하면서 반경방향으로 지지되는 동시에 축방향으로도 지지된다. 하지만, 상기 크랭크축에는 전술한 바와 같이 회전자가 결합됨에 따라 크랭크축의 자중과 회전자의 자중으로 인해 축방향 하중이 증가하게 되고, 이 축방향 하중에 의해 실린더 블록과의 마찰 손실이 가중될 수 있다.

이를 감안하여, 상기 실린더 블록의 스러스트 면과 크랭크축의 스러스트 면 사이에 볼 베어링과 같은 점접촉되는 베어링이 설치되어 축방향 마찰손실을 줄이는 방안이 고려될 수 있다.

이를 위해, 상기 실린더 블록(210)의 중앙에 형성된 축수구멍(212)의 상단 주변에는 상기 크랭크축(220)을 축방향으로 지지할 볼 베어링(300)이 얹혀지도록 스러스트 면(213)이 형성된다. 상기 스러스트 면(213)의 가장자리에는 후술할 하부 와셔(또는, 제2 와셔)(332)가 반경방향으로 지지될 수 있도록 소정의 높이로 베어링 구속부(214)가 형성된다.

이 경우, 상기 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대향되는 크랭크축(220)의 스러스트 면(227)은 편평하게 형성될 수 있다.

상기 베어링 구속부(214)는 계단식으로 형성될 수 있다.

상기 볼 베어링(300)은 환형의 볼 케이지(ball cage)(310)와, 그 볼케이지(310)에 회전 가능하게 결합되는 적어도 3개 이상의 볼(320)들과, 상기 볼(320)들의 축방향 양측에 접촉되도록 설치되는 와셔(washer)(331, 332)를 포함한다.

상기 와셔는 상기 볼(320)들의 축방향 양측 중 어느 한 측에만 설치될 수도 있지만, 와셔가 볼(320)들의 축방향 양측에 설치되는 경우 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있으므로, 와셔가 볼(320)들의 축방향 양측에 설치되는 경우를 예로 들어 설명한다.

상기 볼(320)들의 직경은 볼 케이지(310)의 두께보다 크게 형성된다.

상기 와셔(331, 332)는 볼(320)을 중심으로 상부 와셔(또는, 제1 와셔)(331)와 하부 와셔(또는, 제2 와셔)(332)로 구분될 수 있고, 상기 상부 와셔(331)와 하부 와셔(332)는 실린더 블록(210)과 크랭크축(220)에 각각 반경 방향으로 지지되도록 설치된다.

즉, 상기 상부 와셔(331)는 상기 볼 케이지(310)와 함께 상기 크랭크축의 외주면에 삽입되어 반경방향으로 지지되는 반면, 상기 하부 와셔(332)는 상기 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 구비되는 상기 베어링 구속부(214)의 내부에 설치된다.

상기 베어링 구속부(214)는 상기 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)중에서 축수 구멍(212) 주변에 형성되어 그 내주면 일부분에 상기 하부 와셔(332)의 외주면이 접촉되도록 결합될 수도 있다.

상기와 같이, 상기 실린더 블록(210)과 크랭크축(220) 사이에 볼 베어링(300)이 설치됨에 따라 상기 실린더 블록(210)과 크랭크축(220) 사이에서의 축방향 마찰 손실이 현저하게 감소하여 압축기의 에너지 효율이 향상될 수 있다.

그리고 상기 볼 베어링(300), 특히 하부 와셔(332)가 상기 실린더 블록(210)의 베어링 구속부(214)에 반경방향으로 구속됨에 따라 상기 하부 와셔(332)가 항상 제 위치를 유지할 수 있어 볼 베어링(300)이 안정적으로 작동할 수 있게 된다.

상부 와셔(331)와 하부 와셔(332)는 표면 경도가 HRC58~68 범위, 바람직하게는 HRC58~62 범위 내에서 예를 들어 열처리된 베어링 강으로 이루어질 수 있다.

또한, 볼(320)은 상부 와셔(331)와 하부 와셔(332)의 표면 경도보다 약간 높게 형성된다.

구체적으로, 볼(320)은 표면 경도가 HRC60~70 범위, 바람직하게는 HRC62~67 범위 내의 방식으로, 예를 들어, 침탄 담금질된 베어링 강으로 이루어질 수 있다.

따라서, 볼(320)의 표면이 미리 박리되는 것을 억제할 수 있으며, 박리된 부분이 볼(320), 상부 와셔(331) 또는 하부 와셔(332)와 마모가 발생하여 볼(320), 상부 와셔(331) 또는 하부 와셔(332)에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 볼 베어링(300)의 수명 저하를 억제할 수 있고, 볼 베어링(300)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기는 와셔가 해당 스러스트 면에 대해 간헐적으로라도 회전하는 것을 방지하기 위한 회전 방지부를 구비한다.

도 4는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 실시 예의 볼 베어링(300)은 하부 와셔(332)가 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대해 회전하는 것을 제한하기 위한 하부 와셔 회전 방지부(340a)를 포함한다.

하부 와셔 회전 방지부(340a)는, 하부 와셔(332)의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(340a1)와, 베어링 구속부(214)의 내주면에 형성되며 하부 와셔(332)의 적어도 하나의 직선부(340a1)와 마주하는 적어도 하나의 직선부(340a2)를 포함한다.

그리고 하부 와셔(332)의 외주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부(340a1)를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성되고, 베어링 구속부(214)의 내주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부(340a2)를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성된다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔(332)의 중심으로부터 적어도 하나의 직선부(340a1) 까지의 거리가 하부 와셔(332)의 중심으로부터 나머지의 원형 부분까지의 거리보다 짧게 형성되므로, 하부 와셔(332)의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(340a1)가 베어링 구속부(214)의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(340a2)와 마주하도록 하부 와셔(332)를 베어링 구속부(214)에 결합하는 것에 따라 하부 와셔(332)가 베어링 구속부(214)의 내부에서 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

이러한 구성에서, 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면 사이에는 미세한 간극이 존재할 수 있으며, 이와 달리, 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면이 서로 접촉할 수도 있다.

그리고, 도면에 점선으로 도시한 바와 같이, 적어도 하나의 직선부(340a1, 340a2)은 각각 2개 이상의 복수 개로 구비될 수 있으며, 이 경우, 각각의 직선부는 하부 와셔(332)의 외주면 및 베어링 구속부(214)의 내주면에서 각각 등간격으로 배치될 수 있다.

예를 들어, 직선부(340a1, 340a2)가 각각 2개씩 구비되는 경우, 직선부들은 길이 방향의 중심 간의 간격이 180도를 유지하도록 형성될 수 있으며, 직선부(340a1, 340a2)가 각각 3개씩 구비되는 경우, 직선부들은 길이 방향의 중심 간의 간격이 120도를 유지하도록 형성될 수 있다.

도 6은 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.

본 실시 예의 하부 와셔 회전 방지부(340b)는, 하부 와셔(332)의 외주면에 형성되는 다각형부(340b1)와, 베어링 구속부(214)의 내주면에 형성되며 하부 와셔(332)의 다각형부(340b1)와 결합하는 다각형부(340b2)를 포함할 수 있다.

도 6 및 도 7에서는 다각형부(340b1, 340b2)가 각각 오각형으로 형성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 다각형부(340b1, 340b2)는 하부 와셔(332)가 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있는 형상이면 그 형상에 특별히 제한이 없다.

예를 들면, 다각형부(340b1, 340b2)는 사각형, 육각형, 칠각형, 팔각형 등으로 다양하게 형성될 수 있다.

그리고, 하부 와셔(332)의 다각형부(340b1)와 베어링 구속부(214)의 다각형부(340b2)의 형상이 반드시 동일할 필요는 없다.

이러한 구성에서, 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면 사이에는 미세한 간극이 존재할 수 있으며, 이와 달리, 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면이 서로 접촉할 수도 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔(332)의 외주면에 형성되는 다각형부(340b1)를 베어링 구속부(214)의 내주면에 형성되는 다각형부(340b2)에 결합하는 것에 따라 하부 와셔(332)가 베어링 구속부(214)의 내부에서 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

도 8은 본 명세서의 제3 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 10은 도 8의 하부 와셔가 실린더 블록의 베어링 구속부에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

본 실시 예의 하부 와셔 회전 방지부(340c)는, 하부 와셔(332)의 외주면에서 베어링 구속부(214)를 향해 돌출 형성되는 적어도 하나의 돌기부(340c1)와, 베어링 구속부(214)에 형성되며 상기 돌기부(240c1)가 각각 결합되는 적어도 하나의 돌기부 삽입홈(240c2)을 포함할 수 있다.

이러한 구성에서, 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면 사이에는 미세한 간극이 존재할 수 있으며, 이와 달리, 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면이 서로 접촉할 수도 있다.

그리고, 도면에 점선으로 도시한 바와 같이, 적어도 하나의 돌기부(340c1)과 적어도 하나의 돌기부 삽입홈(340c2)은 각각 2개 이상의 복수 개로 구비될 수 있으며, 이 경우, 각각의 돌기부(340c1)와 각각의 돌기부 삽입홈(340c2)은 하부 와셔(332)의 외주면 및 베어링 구속부(214)의 내주면에서 각각 등간격으로 배치될 수 있다.

예를 들어, 돌기부(340c1)와 돌기부 삽입홈(340c2)이 각각 2개씩 구비되는 경우, 돌기부(340c1)와 돌기부 삽입홈(340c2)은 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면에서 각각 180도의 각도를 유지하도록 형성될 수 있으며, 돌기부(340c1)와 돌기부 삽입홈(340c2)이 각각 3개씩 구비되는 경우, 돌기부(340c1)와 돌기부 삽입홈(340c2)은 하부 와셔(332)의 외주면과 베어링 구속부(214)의 내주면에서 각각 120도의 각도를 유지하도록 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔(332)의 외주면에 형성되는 돌기부(340c1)를 베어링 구속부(214)에 형성되는 돌기부 삽입홈(340c2)에 결합하는 것에 따라 하부 와셔(332)가 베어링 구속부(214)의 내부에서 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

그리고 점선으로 도시한 바와 같이, 상기 돌기부(340c1)는 핀(340c3) 또는 나사에 의해 상기 돌기부 삽입홈(340c2)에 고정될 수도 있다.

이러한 구성에 따르면, 하부 와셔(332)가 베어링 구속부(214)의 내부에서 실린더 블록(210)의 스러스트 면(213)에 대해 회전하는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

이상에서는 하부 와셔 회전 방지부를 구비하는 경우에 대해 설명하였는데, 본 명세서에 따르면 선택적으로 상부 와셔 회전 방지부를 구비할 수도 있다.

도 11은 본 명세서의 제4 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 도 11의 상부 와셔가 크랭크축의 축부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이며, 도 13은 도 11의 상부 와셔가 크랭크축의 축부에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

본 명세서의 왕복동식 압축기는 상부 와셔가 크랭크축의 스러스트 면 상에서 회전하는 것을 제한하기 위한 상부 와셔 회전 방지부(350a)를 포함한다.

본 실시 예의 상부 화셔 회전 방지부(350a)는, 상부 와셔(331)의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(350a1)와, 크랭크축(220)의 축부(221)의 외주면에 형성되며 상부 와셔(331)의 적어도 하나의 직선부(350a1)와 마주하는 적어도 하나의 직선부(350a2)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 상부 와셔(331)의 내주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부(350a1)를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성될 수 있고, 상기 크랭크축(220)의 축부(221)의 외주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부(350a2)를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상부 와셔(331)의 중심으로부터 적어도 하나의 직선부(350a1) 까지의 거리가 상부 와셔(331)의 중심으로부터 나머지의 원형 부분까지의 거리보다 짧게 형성되므로, 상부 와셔(331)의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(350a1)가 축부(221)의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(350a2)와 마주하도록 상부 와셔(331)를 축부(221)에 결합하는 것에 따라 상부 와셔(331)가 축부(221)의 외부에서 스러스트 면(227)에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

이러한 구성에서, 상부 와셔(331)의 내주면과 축부(221)의 외주면 사이에는 미세한 간극이 존재할 수 있으며, 이와 달리, 상부 와셔(331)의 내주면과 축부(221)의 외주면이 서로 접촉할 수도 있다.

그리고, 적어도 하나의 직선부(350a1, 350a2)은 각각 2개 이상의 복수 개로 구비될 수 있으며, 이 경우, 각각의 직선부는 상부 와셔(331)의 내주면 및 축부(221)의 외주면에서 각각 등간격으로 배치될 수 있다.

예를 들어, 직선부(350a1, 350a2)가 각각 2개씩 구비되는 경우, 직선부들은 길이 방향의 중심 간의 간격이 180도를 유지하도록 형성될 수 있으며, 직선부(350a1, 350a2)가 각각 3개씩 구비되는 경우, 직선부들은 길이 방향의 중심 간의 간격이 120도를 유지하도록 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상부 와셔(331)의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(350a1)가 크랭크축(220)의 축부(221)의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부(350a2)와 마주하도록 상부 와셔(331)를 크랭크축(220)의 축부(221)에 결합하는 것에 따라 상부 와셔(331)가 크랭크축(220)의 스러스트 면(227) 상에서 크랭크축(220)에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

본 실시 예의 상부 와셔 회전 방지부는 전술한 제1 실시 예 내지 제3 실시 예의 하부 와셔 회전 방지부 중에서 선택된 어느 하나의 하부 와셔 회전 방지부와 함께 구비될 수도 있다.

도 14는 본 명세서의 제5 실시 예에 따른 볼 베어링 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 도 14의 상부 와셔가 크랭크축의 축부에 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.

본 실시 예의 상부 와셔 회전 방지부(350b)는, 상부 와셔(331)의 내주면에 형성되는 다각형부(350b1)와, 크랭크축(220)의 축부(221)의 외주면에 형성되며 상부 와셔(331)의 다각형부(350b1)와 마주하는 다각형부(350b2)를 포함할 수 있다.

도 14 및 도 15에서는 다각형부(350b1, 350b2)가 각각 오각형으로 형성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 다각형부(350b1, 350b2)는 상부 와셔(331)가 크랭크축(220)의 스러스트 면(227)에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있는 형상이면 그 형상에 특별히 제한이 없다.

예를 들면, 다각형부(350b1, 350b2)는 사각형, 육각형, 칠각형, 팔각형 등으로 다양하게 형성될 수 있다.

그리고, 상부 와셔(331)의 다각형부(350b1)와 축부(221)의 다각형부(350b2)의 형상이 반드시 동일할 필요는 없다.

이러한 구성에서, 상부 와셔(331)의 내주면과 축부(221)의 외주면 사이에는 미세한 간극이 존재할 수 있으며, 이와 달리, 상부 와셔(331)의 내주면과 축부(221)의 외주면이 서로 접촉할 수도 있다.

이러한 구성에 따르면, 상부 와셔(331)의 내주면에 형성되는 다각형부(350b1)를 크랭크축(220)의 축부(221)의 외주면에 형성되는 다각형부(350b2)에 결합하는 것에 따라 상부 와셔(331)가 크랭크축(220)의 스러스트 면(227) 상에서 크랭크축(220)에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다.

본 실시 예의 상부 와셔 회전 방지부는 전술한 제1 실시 예 내지 제3 실시 예의 하부 와셔 회전 방지부 중에서 선택된 어느 하나의 하부 와셔 회전 방지부와 함께 구비될 수도 있다.

도 16은 본 명세서의 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축과 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축의 사시도로, 좌측에 도시한 것이 본 명세서의 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축이고, 우측에 도시된 것이 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축이다.

그리고 도 17은 본 명세서의 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축의 스러스트 면의 최단 외경과 볼들의 중심점을 연결하는 원의 크기를 비교한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축은 스러스트 면의 최단 외경(D1)이 볼들의 중심을 연결한 원의 직경(D2)보다 크게 형성되도록 종래의 크랭크축에 비해 확장된 스러스트 면을 갖는다.

도 16에서, 도면부호 222a로 도시한 부분이 종래의 크랭크축에 비해 확장된 스러스트 면이다.

이러한 구성에 따르면, 본 명세서에 따른 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기에 구비되는 크랭크축에 비해 스러스트 면의 크기가 증가하므로, 볼이 와셔 위에서 안정적으로 회전할 수 있으며, 볼에 균일한 힘이 작용하여 힘의 불균형이 발생하지 않는다.

본 명세서는 본 명세서의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

300: 볼 베어링 310: 볼 케이지
320: 볼 331: 상부 와셔
332: 하부 와셔 340a-c: 하부 와셔 회전 방지부
350a-b: 상부 와셔 회전 방지부

Claims (17)

1. 밀폐된 공간이 형성된 밀폐용기;
   고정자와 회전자를 구비하며, 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 전동부; 및
   상기 전동부의 상측에 설치되어 전동부의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부
   를 포함하고,
   상기 압축부는,
   상기 회전자에 결합되고 실린더 블록의 축수 구멍에 삽입되는 축부와, 상기 축부의 상단에 부채꼴 또는 편심진 원형 플랜지형상으로 편심지게 형성되는 편심 질량부와, 상기 편심 질량부의 상면에서 상기 축부에 대해 편심지게 형성되어 상기 축부를 중심으로 편심 회전하는 핀부를 구비하는 크랭크축;
   상기 핀부에 회전 가능하게 결합되어 회전운동을 직선운동으로 전환하는 커넥팅 로드;
   상기 커넥팅 로드에 회전 가능하게 결합되어 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤; 및
   상기 실린더 블록의 스러스트 면과 크랭크축의 스러스트 면 사이에 위치하며, 상기 실린더 블록의 스러스트 면 중에서 상기 축수 구멍의 주변에 위치하는 베어링 구속부에 배치되는 볼 베어링
   을 포함하며,
   상기 볼 베어링은,
   환형의 볼 케이지와, 상기 볼 케이지에 회전 가능하게 결합되는 복수 개의 볼들과, 상기 실린더 블록의 스러스트 면과 상기 볼들 사이에 위치하는 하부 와셔, 상기 크랭크축의 스러스트 면과 상기 볼들 사이에 위치하는 상부 와셔, 상기 하부 와셔가 상기 실린더 블록의 스러스트 면에 대해 회전하는 것을 제한하기 위한 하부 와셔 회전 방지부
   를 포함하고,
   상기 하부 와셔 회전 방지부는 상기 하부 와셔의 외주면과 상기 베어링 구속부의 내면에 각각 형성되어 서로 결합하는 한 쌍으로 이루어지며,
   상기 편심 질량부는 확장된 스러스트 면을 구비하여, 상기 편심 질량부의 스러스트 면의 최단 외경은 상기 볼들의 중심을 연결한 원의 직경보다 크게 형성되는 왕복동식 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 하부 와셔 회전 방지부는,
   상기 하부 와셔의 외주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와, 상기 베어링 구속부의 내주면에 형성되며 상기 하부 와셔의 적어도 하나의 직선부와 마주하는 적어도 하나의 직선부를 포함하며,
   상기 하부 와셔의 외주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성되고, 상기 베어링 구속부의 내주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성되는 왕복동식 압축기.
5. 제1항에서,
   상기 하부 와셔 회전 방지부는,
   상기 하부 와셔의 외주면에 형성되는 다각형부와, 상기 베어링 구속부의 내주면에 형성되며 상기 하부 와셔의 다각형부와 결합하는 다각형부를 포함하는 왕복동식 압축기.
6. 제1항에서,
   상기 하부 와셔 회전 방지부는,
   상기 하부 와셔의 외주면에서 상기 베어링 구속부를 향해 돌출 형성되는 적어도 하나의 돌기부와, 상기 베어링 구속부에 형성되며 상기 돌기부가 각각 결합되는 적어도 하나의 돌기부 삽입홈을 포함하는 왕복동식 압축기.
7. 제6항에서,
   상기 돌기부는 핀 또는 나사에 의해 상기 돌기부 삽입홈에 고정되는 왕복동식 압축기.
8. 제6항에서,
   상기 돌기부와 상기 돌기부 삽입홈이 각각 복수 개로 구비되며, 복수 개의 돌기부와 복수 개의 돌기부 삽입홈은 각각 등간격으로 배치되는 왕복동식 압축기.
9. 제8항에서,
   상기 돌기부는 핀 또는 나사에 의해 상기 돌기부 삽입홈에 고정되는 왕복동식 압축기.
10. 제1항에서,
    상기 상부 와셔가 상기 크랭크축의 스러스트 면 상에서 회전하는 것을 제한하기 위한 상부 와셔 회전 방지부를 더 포함하는 왕복동식 압축기.
11. 제10항에서,
    상기 상부 와셔 회전 방지부는,
    상기 상부 와셔의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와, 상기 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되며 상기 상부 와셔의 적어도 하나의 직선부와 마주하는 적어도 하나의 직선부를 포함하며,
    상기 상부 와셔의 내주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성되고, 상기 크랭크축의 축부의 외주면 중에서 상기 적어도 하나의 직선부를 제외한 나머지 부분은 원형으로 형성되는 왕복동식 압축기.
12. 제10항에서,
    상기 상부 와셔 회전 방지부는,
    상기 상부 와셔의 내주면에 형성되는 다각형부와, 상기 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되며 상기 상부 와셔의 다각형부와 마주하는 다각형부를 포함하는 왕복동식 압축기.
13. 삭제
14. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 상부 와셔가 상기 크랭크축의 스러스트 면 상에서 회전하는 것을 제한하기 위한 상부 와셔 회전 방지부를 더 포함하는 왕복동식 압축기.
15. 제14항에서,
    상기 상부 와셔 회전 방지부는,
    상기 상부 와셔의 내주면에 형성되는 적어도 하나의 직선부와, 상기 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되며 상기 상부 와셔의 적어도 하나의 직선부와 마주하는 적어도 하나의 직선부를 포함하는 왕복동식 압축기.
16. 제14항에서,
    상기 상부 와셔 회전 방지부는,
    상기 상부 와셔의 내주면에 형성되는 다각형부와, 상기 크랭크축의 축부의 외주면에 형성되며 상기 상부 와셔의 다각형부와 마주하는 다각형부를 포함하는 왕복동식 압축기.
17. 삭제

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