JP2008151104A - 往復動型圧縮機のクランクシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】 両方向に回転しながらもその回転方向の切換にかかわらずクランクシャフトの回転アンバランスを速かに補償できるように設けられた往復動型圧縮機のクランクシャフトを提供する。
【解決手段】 駆動ユニットの駆動によって両方向のうちいずれか一方向に選択的に回転可能であり、一端にはピストンとコネクティングロッドを介して連結される偏心軸が備えられ、該偏心軸部の下部に偏心軸部による回転アンバランスを補償する釣り合いおもりが取り付けられ、該釣り合いおもりには、クランクシャフトの回転方向に応じて移動可能に設けられた所定質量の移動部材と、該移動部材の両端を弾性支持する１対の弾性部材とを含むウェイトバランス装置が備えられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、往復動型圧縮機のクランクシャフトに係り、より詳細には、両方向に回転可能に設けられた往復動型圧縮機のクランクシャフトに関する。

一般に、往復動型圧縮機は、冷蔵庫や空気調和機の冷凍サイクルに採用されて冷媒を圧縮する機能を担うもので、密閉容器によって外観を形成し、この密閉容器の内部には冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、冷媒の圧縮のための駆動力を提供する駆動ユニットがフレームを介して設置される。

まず、駆動ユニットは、フレームの下部周縁側に固定される固定子と、固定子との電磁気的な相互作用によって回転する回転子とを備える。

また、このような駆動ユニットの駆動力は、クランクシャフトを介して圧縮ユニットに伝達されるが、フレームの中央にはクランクシャフトを回転可能に支持するように中空部が形成され、中空部上側のクランクシャフト上端は、偏心回転する偏心軸を形成する。

また、圧縮ユニットは、圧縮室を形成するようにフレームの上部一側に備えられたシリンダーと、シリンダーの内部で直線往復動しつつ冷媒を圧縮するピストンと、を備え、このピストンと偏心軸はコネクティングロッドを介して相互連結され、クランクシャフトの回転による偏心軸の偏心回転運動をピストンの直線往復動に切り換える。

このような構造を有する圧縮機において、駆動ユニットの駆動によってクランクシャフトが回転しつつ偏心軸が偏心回転すると、偏心軸とコネクティングロッドを介して連結されたピストンが圧縮室の内部で直線往復動しながら冷媒を圧縮する。

また、このような冷媒の圧縮時に、偏心軸の偏心回転運動と、回転軸と垂直方向になされるピストンの直線往復動によって、クランクシャフトはアンバランス状態で回転しつつ振動や騒音を誘発するが、このようなクランクシャフトの回転アンバランスを補償するために、偏心軸部の直下方のクランクシャフト外周には、偏心軸の偏心方向と反対方向に延長形成された釣り合いおもりが一体に形成される。

一方、最近では、クランクシャフトの回転方向によってピストンの行程距離が変わるようにして圧縮容量を可変させる往復動型圧縮機も多く使用されており、かかる往復動型圧縮機は、冷蔵庫や空気調和機の冷凍負荷に応じて圧縮容量を調節できるため省エネルギーの効果に優れており、その需要は益々増加する一方にある。

例えば、韓国登録特許公報第０４８７９６２号には、クランクシャフトの回転方向によって圧縮容量が可変する往復動型圧縮機が開示されている。

この公報に開示された往復動型圧縮機は、まず、クランクシャフトが駆動ユニットによって両方向のいずれか一方向に選択的に回転可能に設けられ、クランクシャフトの回転方向によってピストンの行程距離が変わるようにする可変ユニットを備える。

可変ユニットは、偏心軸が挿貫する通穴が偏心して形成され、該通穴に偏心軸が安着するように設けられた偏心スリーブと、該偏心スリーブの外径よりも大きい外径及び所定の厚さを持つ板状に形成され、偏心スリーブに備えられてクランクシャフトの回転方向によって偏心スリーブに遠心力による回転力を提供する偏心質量部と、少なくとも一端部が偏心軸部を貫通して偏心軸部の外面に突出されるように設けられ、遠心力による偏心スリーブの回転を特定位置に止めて偏心片と偏心スリーブが一体に回転されるようにするラッチピンと、偏心質量部の上面よりも突出するように偏心スリーブ上端に形成されて両側がそれぞれ係止段を形成する突出リブとを含んで構成され、ここで、偏心スリーブは、偏心軸部とその外側にはめ込まれるコネクティングロッドの大径部との間に介在される。

したがって、上記公報に開示された往復動型圧縮機では、上記のような可変ユニットの構成によってクランクシャフトが時計回り方向や反時計回り方向に回転することによって、偏心スリーブの通穴の位置がピストンに対して遠ざかったり近づいたりしながらピストンの行程距離が可変し、これによって冷媒の圧縮容量が二重に可変するようになる。
韓国登録特許第０４８７９６２号公報

しかしながら、上記のように容量可変のためにクランクシャフトが両方向に回転するように設けられた往復動型圧縮機は、釣り合いおもりが固定型とされているため、両方向に回転するクランクシャフトのアンバランス回転力をより速かに補償し、クランクシャフトがバランスの取れた回転運動をするようにするに多くの限界があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、両方向に回転しながらもその回転方向の切換にかかわらずクランクシャフトの回転アンバランスを速かに補償するように設けられた往復動型圧縮機のクランクシャフトを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る往復動型圧縮機のクランクシャフトは、駆動ユニットの駆動によって両方向のいずれか一方向に選択的に回転可能であり、一端には、ピストンとコネクティングロッドを介して連結される偏心軸が備えられ、前記偏心軸部の下部に、該偏心軸部による回転アンバランスを補償する釣り合いおもりが備えられた往復動型圧縮機のクランクシャフトであって、前記釣り合いおもりには、前記クランクシャフトの回転方向に応じて移動可能に設けられた所定質量の移動部材と、前記移動部材の両端を弾性支持する１対の弾性部材とを含むウェイトバランス装置が備えられたことを特徴とする。

また、前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くように弧状のガイド溝が形成され、前記各弾性部材は、一端が前記移動部材に固定され、他端が前記ガイド溝の端部に固定されたことを特徴とする。

また、前記弾性部材は、コイルスプリングからなることを特徴とする。

前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くようにガイド溝が形成され、前記ガイド溝と移動部材は弧状に形成されたことを特徴とする。

また、前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くようにガイド溝が形成され、前記移動部材の移動を導きながら前記移動部材が前記ガイド溝から離脱するのを防止するように、前記移動部材の側面と前記ガイド溝の内壁には、相互スライディング可能に結合される離脱防止溝と離脱防止突起がそれぞれ備えられたことを特徴とする。

本発明に係る往復動型圧縮機のクランクシャフトは、釣り合いおもりに設置される移動部材の慣性力が回転軸の回転方向と反対方向に働くため、クランクシャフトが両方向に回転しながらもその回転方向の切換にかかわらず速かに回転アンバランスが補償され、安定的な回転が可能になる。

以下、本発明の好適な実施例を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

本実施例による往復動型圧縮機のクランクシャフトは、往復動型圧縮機に採用され、冷媒の圧縮動力を提供する駆動ユニットの駆動力を、冷媒の圧縮を行う圧縮ユニットのピストンに伝達する機能を担うもので、図１に、本実施例によるクランクシャフト１の構造を示す。

図１示すように、本実施例によるクランクシャフト１は、駆動ユニット（図示せず）の回転子（図示せず）に圧入されて該回転子（図示せず）と共に回転するメイン軸２と、ピストン（図示せず）とコネクティングロッド（図示せず）を介して連結され、一端に偏心回転するように設けられた偏心軸３と、このような偏心軸３の偏心回転運動とクランクシャフト１と垂直方向になされるピストン（図示せず）の直線往復動によるクランクシャフト１の回転アンバランスを補償するように、偏心軸３とメイン軸２との間に偏心軸３の偏心方向と反対方向に延長形成された釣り合いおもり４と、を備える。

ここで、駆動ユニット（図示せず）は、クランクシャフト１を両方向のいずれか一方向に選択的に回転させるように駆動され、偏心軸３側には上記の登録特許第０４８７９６２号の登録特許公報に開示された可変ユニットなどが設置されることができ、これにより、本発明によるクランクシャフト１が採用される往復動型圧縮機は、クランクシャフト１の回転方向によってピストン（図示せず）の行程距離が変化しながら冷媒の圧縮容量を可変させることが可能になる。

一方、本実施例によるクランクシャフト１において、釣り合いおもり４には両方向に回転するクランクシャフト１の回転アンバランスをより速かに補償しうるウェイトバランス装置１０が設置される。このウェイトバランス装置１０は、移動部材１１と１対の弾性部材１２，１３とを含んで構成される。説明の便宜上、以下では図面において左側に位置する弾性部材を第１弾性部材１２とし、右側に位置する弾性部材を第２弾性部材１３とする。

ここで、移動部材１１は所定の質量を有し、クランクシャフト１の回転方向に沿って移動可能に設置される。この移動部材１１の移動を導くために釣り合いおもり４の周縁部には、上方に開放された弧状のガイド溝５が形成され、ウェイトバランス装置１０はこのようなガイド溝５に内蔵されるため、別の設置空間を取らない。なお、移動部材１１もまた、ガイド溝５の形状に対応する弧状に形成され、長さ方向の両側面がガイド溝５の内壁に密着される。

そして、本実施例において第１及び第２弾性部材１２，１３はコイルスプリングからなる。この第１及び第２弾性部材１２，１３はガイド溝５の内部で移動部材１の両側にそれぞれ配設され、それぞれの一端は移動部材１１に固定され、他端はガイド溝５の端部に固定される。したがって、第１弾性部材１２は、図面においてガイド溝５の左側端とこれに対応する移動部材１１の左側端間を弾性支持し、第２弾性部材１３は、ガイド溝５の右側端とこれに対応する移動部材１１の右側端間を弾性支持するようになる。

このようなウェイトバランス装置１０の構成によれば、本実施例によるクランクシャフト１が一方向に回転してから反対方向に回転が切り換わっても、より速かに回転アンバランスを補償することが可能になり、これについての説明は次の通りである。

まず、図２に示すように、クランクシャフト１の回転が停止した状態では、移動部材１１が、第１及び第２弾性部材１２，１３がバランスを取っているため、どちらの方にも偏ることなくガイド溝５の中央に位置した状態を維持する。

この状態で、図３に示すように、クランクシャフト１が反時計回り方向に回転すると、ガイド溝５の内部にクランクシャフト１の回転方向に応じて移動可能に設置された移動部材１１は、第１弾性部材１２を加圧して時計回り方向に慣性力を有するようになり、これによってクランクシャフト１は反時計回り方向への加速が低減されながら回転アンバランスが補償され、速かにバランスが取れるようになる。

また、この状態でクランクシャフト１が再び時計回り方向に回転すると、図４示すように、移動部材１１が第２弾性部材１３を加圧して反時計回り方向に慣性力を有し、これによりクランクシャフト１の時計回り方向への加速が低減されながらクランクシャフト１の回転アンバランスも同様に速かに補償されるようになる。

一方、移動部材１１の収容されるガイド溝５は上方に開放された構造を有し、よって、移動部材１１はガイド溝５上部に離脱する恐れがある。そこで、本発明では、図５に示すように、相互対応する移動部材１１の側面とガイド溝５の内壁に、相互スライディング可能に結合される離脱防止溝１１ａと離脱防止突起５ａがそれぞれ形成される。

ここで、離脱防止溝１１ａは、移動部材１１側面の全区間にわたって形成され、離脱防止突起５ａは、ガイド溝５側壁の一部区間にのみ形成されることが好ましい。これは、離脱防止突起５ａがガイド溝５側壁の全区間にわたって形成されると、ガイド溝５の側壁に側面が密着されるように設置される移動部材１１をガイド溝５に収容しにくくなるという恐れがあるためである。

したがって、このような離脱防止溝１１ａと離脱防止突起５ａの構成によって、移動部材１１がガイド溝５の内部に設置された状態でガイド溝５から離脱するのを防止でき、かつ、ガイド溝５に沿って移動する移動部材１１の移動動作をより安定的にガイドすることが可能になる。

本発明の好適な一実施例によるクランクシャフトの構造を示す斜視図である。 本発明の好適な一実施例によるクランクシャフトが停止した場合、ウェイトバランス装置の動作状態を示す平面図である。 図２のクランクシャフトが反時計回り方向に回転するとき、ウェイトバランス装置の動作状態を示す平面図である。 図２のクランクシャフトが時計回り方向に回転するとき、ウェイトバランス装置の動作状態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切り取った後、矢印方向から見た断面図である。

符号の説明

１ クランクシャフト
２ メイン軸
３ 偏心軸
４ 釣り合いおもり
５ ガイド溝
５ａ 離脱防止突起
１０ ウェイトバランス装置
１１ 移動部材
１１ａ 離脱防止溝
１２ 第１弾性部材
１３ 第２弾性部材

Claims (6)

1. 駆動ユニットの駆動によって両方向のいずれか一方向に選択的に回転可能であり、
   一端には、ピストンとコネクティングロッドを介して連結される偏心軸が備えられ、前記偏心軸部の下部に、該偏心軸部による回転アンバランスを補償する釣り合いおもりが備えられた往復動型圧縮機のクランクシャフトであって、
   前記釣り合いおもりには、前記クランクシャフトの回転方向に応じて移動可能に設けられた所定質量の移動部材と、前記移動部材の両端を弾性支持する１対の弾性部材とを含むウェイトバランス装置が備えられたことを特徴とする、往復動型圧縮機のクランクシャフト。
2. 前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くように弧状のガイド溝が形成され、前記ウェイトバランス装置は、前記ガイド溝に内蔵されたことを特徴とする、請求項１に記載の往復動型圧縮機のクランクシャフト。
3. 前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くように弧状のガイド溝が形成され、前記各弾性部材は、一端が前記移動部材に固定され、他端が前記ガイド溝の端部に固定されたことを特徴とする、請求項１に記載の往復動型圧縮機のクランクシャフト。
4. 前記弾性部材は、コイルスプリングからなることを特徴とする、請求項１に記載の往復動型圧縮機のクランクシャフト。
5. 前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くようにガイド溝が形成され、前記ガイド溝と移動部材は弧状に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の往復動型圧縮機のクランクシャフト。
6. 前記釣り合いおもりには、前記移動部材の移動を導くようにガイド溝が形成され、前記移動部材の移動を導きながら前記移動部材が前記ガイド溝から離脱するのを防止するように、前記移動部材の側面と前記ガイド溝の内壁には、相互スライディング可能に結合される離脱防止溝と離脱防止突起がそれぞれ備えられたことを特徴とする、請求項１に記載の往復動型圧縮機のクランクシャフト。

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