KR100289429B1 - Scroll compressor - Google Patents

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KR100289429B1 KR1019970081052A KR19970081052A KR100289429B1 KR 100289429 B1 KR100289429 B1 KR 100289429B1 KR 1019970081052 A KR1019970081052 A KR 1019970081052A KR 19970081052 A KR19970081052 A KR 19970081052A KR 100289429 B1 KR100289429 B1 KR 100289429B1
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Abstract

PURPOSE: A scroll compressor is provided to reduce vibration generated by centrifugal force by mass eccentricity and reduce load of a bearing generated by transmitting gas force to a driving shaft. CONSTITUTION: In constituting a variable radial scroll compressor with a driving bush(108) to prevent radial leak, a balance weight(102b) forming an insertion pin(109) is inserted into a driving shaft(107) with the driving bush. A roller unit(110), rotating closely to an upper frame, is rotatably fitted into the insertion pin. The balance weight forms phase of 180 degrees with the acting direction of the centrifugal force and gas force. A plate is installed to support the rear of a rotating scroll(101). The plate is fixed on the upper end of the upper frame, with a bolt. The roller unit reduces contact friction force of the upper frame, with coupled with the insertion pin. Therefore, vibration and noise of the scroll compressor are reduced, the performance is improved, and reliability is secured.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}Scroll compressor

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 질량편심에 의해 원심력이 발생함으로 생기는 진동을 저감할 뿐만아니라 가스력이 구동축에 전달됨으로 인해 발생하는 베어링의 부하도 동시에 저감할 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scroll compressor, and more particularly, to a scroll compressor capable of reducing vibration caused by centrifugal force caused by mass eccentricity as well as reducing load of a bearing generated due to gas force being transmitted to a drive shaft.

일반적인 종래의 스크롤 압축기의 구조가 도 1 내지 도 3 에 도시되어 있다.The structure of a typical conventional scroll compressor is shown in FIGS.

도 1 에 도시한 바와 같이 스크롤 압축기는 로터(1)와 스테이터(2)로 이루어진 전동기구부의 구동에 의해 회전되는 구동축(3)과, 상기 구동축(3)에 연결되어 선회운동으로 흡입관을 통해 밀폐용기 내로 흡입된 냉매가스를 압축하는 선회스크롤(4)과, 상기 선회스크롤(4)을 지지하는 상부 프레임(5)과, 상기 선회스크롤(4) 상단면에는 인벌루트 곡선으로 형성된 랩(6)과, 상기 랩(6)과 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(7)과, 상기 구동축(3)의 단부에는 소정량 편심되어 돌출된구동핀(8)과, 상기 구동핀(8)과 상기 선회스크롤(4) 사이에 개재되어 있는 구동부시(9)와, 상기 구동축(3)의 횡방향으로 상부 프레임(5)과 대응되게 형성된 베어링(10)과, 상기 구동축(3)의 한쪽 끝단면부에 편심 구동핀(8)을 돌출시켜 구동핀(8)의 편심운동에 의해 선회스크롤(4)이 구동되어 압축을 실행하고, 상기 선회스크롤(4)의 원심력으로 인한 진동을 줄이기 위한 상기 로터(1)의 상,하부에 밸런스 웨이트(11,11a)가 설치된다.As shown in FIG. 1, the scroll compressor includes a drive shaft 3 which is rotated by a drive of an electric mechanism part including a rotor 1 and a stator 2, and is connected to the drive shaft 3 to be sealed by a suction pipe in a pivoting motion. A swing scroll 4 for compressing the refrigerant gas sucked into the container, an upper frame 5 for supporting the swing scroll 4, and a wrap 6 formed on an upper surface of the swing scroll 4 with an involute curve And a fixed scroll (7) engaged with the wrap (6) to form a compression chamber, a driving pin (8) protruding a predetermined amount from the end of the driving shaft (3), and the driving pin (8); A drive bush 9 interposed between the orbiting scroll 4, a bearing 10 formed corresponding to the upper frame 5 in the transverse direction of the drive shaft 3, and one end of the drive shaft 3; The swivel scroll 4 is driven by the eccentric motion of the drive pin 8 by protruding the eccentric drive pin 8 to the surface part. Running the compressed air, and the balance weight (11,11a) on the lower part of the rotor 1, to reduce the vibration due to the centrifugal force of the orbiting scroll 4 is provided.

이러한 구성상태에서 밸런스 웨이트(11,11a)의 무게와 위치는 아래의 정적, 동적밸런스식에 의해 정한다.In this configuration, the weights and positions of the balance weights 11 and 11a are determined by the following static and dynamic balance equations.

상기 밸런스 웨이트(11,11a)의 정적밸런스식은 다음과 같다.The static balance equation of the balance weights 11 and 11a is as follows.

∑F = Fos - Fa + Fb = 0 ------------(1)∑F = Fos-Fa + Fb = 0 ------------ (1)

Fos : 선회스크롤의 원심력, Fa : 상부의 밸런스 웨이트 Fb : 하부의 밸런스 웨이트로 나타낼 수 있다.Fos: Centrifugal force of turning scroll, Fa: Balance weight at the top Fb: Balance weight at the bottom.

상기 밸런스 웨이트의 동적밸런스식을 다음과 같다.The dynamic balance equation of the balance weight is as follows.

∑M = Fosl₁+ Fal₂- Fbl₃-------------(2)∑M = Fosl₁ + Fal₂- Fbl₃ ------------- (2)

l₁: 선회스크롤의 중심과 베어링의 거리, l₂: 상부의 밸런스 웨이트와 베어링의 거리, l₂: 하부의 밸런스 웨이트와 베어링의 거리를 나타낼 수 있다.l₁: The distance between the center of the turning scroll and the bearing, l₂: The distance between the upper balance weight and the bearing, l₂: The distance between the lower balance weight and the bearing.

그리고, 도 2 에 도시한 바와 같이 구동부시(9)를 채용한 가변반경식 순응구조이며, 선회스크롤(4)은 구동부시(9)가 구동핀(8)을 따라 반경방향으로 슬라이딩이 가능하게 한 구조이다.And, as shown in Figure 2 is a variable radius compliant structure employing a drive bushing 9, the swinging scroll 4 is the drive bushing 9 is able to slide in the radial direction along the drive pin (8). It is a structure.

그리고, 도 3 에 도시한 바와 같이 구동부시(9)에서 구동핀(8)에 작용하는힘의 성분을 표시하였고, 압축가스력을 방사상(radial)의 방향 및 접선(tangential)의 방향으로 구분되고, (F1:방사상의(radial) 방향, F2:접선의(tangential) 방향), 선회스크롤의 원심력은 방사상의 방향, 접선의 방향, F3으로 구분될 수 있다.3, the components of the force acting on the driving pin 8 in the driving bush 9 are indicated, and the compressed gas force is divided into radial and tangential directions. , (F1: radial direction, F2: tangential direction), the centrifugal force of the turning scroll can be divided into radial direction, tangential direction, and F3.

그러나, 구동부시를 채용한 가변반경식 스크롤 압축기는 상기 (1),(2)식을 적용할 경우 도 3 에 도시한 바와 같이 선회스크롤의 원심력이 구동핀에 모두 전달되지 않고, F3(구동부시의 내경과 구동핀간의 마찰계수)의 힘만 구동핀에 전달되어 상,하의 밸런스 웨이트에 의해 베어링의 부하가 커진다.However, in the variable radius scroll compressor employing the driving bush, when the above formulas (1) and (2) are applied, as shown in FIG. 3, the centrifugal force of the turning scroll is not transmitted to the driving pin, and F3 (drive bushing) is used. Only the force of the inner diameter and the friction coefficient between the driving pins is transmitted to the driving pins, and the load of the bearing is increased by the upper and lower balance weight.

또한, 압축가스력(F1:방사상의 방향, F2:접선의 방향)이 구동핀에 작용하는데 상기 (1),(2)식에 의한 밸런스 웨이트 설계의 경우 이 압축가스력(F1,F2)에 의한 베어링의 부하를 감소시킬 수 없어 구동축이 기울어짐에 따른 베어링의 마모가 발생하여 기계적 마찰손실이 증대되어 성능이 저하되고 신뢰성저하를 유발하는 문제점이 있었다.In addition, the compressed gas force (F1: radial direction, F2: tangential direction) acts on the driving pin. In the case of the balance weight design according to the above formulas (1) and (2), the compressed gas forces (F1, F2) Due to the load of the bearing cannot be reduced, wear of the bearing occurs due to the inclination of the drive shaft, thereby increasing mechanical friction loss, thereby degrading performance and causing reliability.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스크롤 압축기의 선회스크롤 원심력으로 인한 진동을 줄이기 위해 선회스크롤의 무게중심과 구동축방향으로 근접한 부위에 슬라이딩 할 수 있도록 밸런스 웨이트를 설치하고, 상기 밸런스 웨이트 일단에는 삽입핀을 형성하고, 상기 삽입핀과 결합되어 상부 프레임의 접촉마찰력을 저감할 수 있는 로울러부를 설치함으로써,질량 편심에 의해 원심력이 발생함으로 생기는 진동을 저감하고, 가스력이 구동축에 전달됨으로 인해 발생되는 베어링의 부하도 저감할 수 있도록 한 스크롤 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the problems as described above, in order to reduce the vibration caused by the rotating scroll centrifugal force of the scroll compressor, the balance weight is installed so as to slide in the vicinity of the center of gravity and the driving shaft direction of the rotating scroll. In addition, an insertion pin is formed at one end of the balance weight, and a roller portion coupled with the insertion pin to reduce contact friction force of the upper frame is provided, thereby reducing vibration caused by centrifugal force caused by mass eccentricity, and reducing gas force. It is an object of the present invention to provide a scroll compressor capable of reducing the load on a bearing caused by being transmitted to the drive shaft.

도 1 은 종래 스크롤 압축기를 보인 것으로서,1 shows a conventional scroll compressor,

(가)는 종단면도,(A) is a longitudinal sectional view,

(나)는 밸런스 웨이트의 무게와 위치도.(B) is the weight and position of the balance weight.

도 2 는 종래 선회스크롤의 저면도.2 is a bottom view of a conventional turning scroll.

도 3 은 종래 슬라이딩 구동부에 적용되는 압축부 가스력의 분포방향도.3 is a distribution direction diagram of a compression unit gas force applied to a conventional sliding drive unit.

도 4 는 본 발명 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트 종단면도.4 is a balanced weight longitudinal sectional view of the scroll compressor of the present invention;

도 5 는 본 발명 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트를 보인 것으로서,Figure 5 shows the balance weight of the scroll compressor of the present invention,

(가)는 확대분해사시도,(A) is an exploded perspective view,

(나)는 확대종단면도.(B) An enlarged longitudinal sectional view.

도 6 은 본 발명 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트와 선회스크롤의 근접도.6 is a close-up view of the balance weight and the turning scroll of the scroll compressor of the present invention.

도 7 은 본 발명 슬라이딩 구동부에 적용되는 원심력과 가스력 작용방향도.7 is a centrifugal force and gas force action direction diagram applied to the sliding drive of the present invention.

도 8 은 본 발명 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트의 무게와 위치도.8 is a weight and position diagram of the balance weight of the scroll compressor of the present invention.

도 9 은 본 발명 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트의 또 다른 선회스크롤의 구조도.9 is a structural diagram of still another scroll of the balance weight of the scroll compressor of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

101:선회스크롤 102,102a,102b:밸런스 웨이트101: Swivel scroll 102, 102a, 102b: Balance weight

103:베어링 104:로터103: bearing 104: rotor

105:고정스크롤 106:상부 프레임105: fixed scroll 106: upper frame

107:구동축 108:구동부시107: Drive shaft 108: Drive bush

109:삽입핀 110:로울러부109: Insertion pin 110: Roller part

111:플레이트 112:볼트111: Plate 112: Bolt

본 발명의 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트와 그 주변부의 구성은 도 4 내지 도 9 에 도시한 바와 같이 반경방향의 누설을 방지하기 위해 구동부시(108)를 채용한 가변 반경식 스크롤 압축기를 구성함에 있어서, 상기 스크롤 압축기의 선회스크롤(101) 원심력으로 인한 진동을 줄이기 위해 선회스크롤(101)의 무게중심과, 구동축(107) 방향으로 근접한 부위에서 슬라이딩 할 수 있도록 설치된 밸런스 웨이트(102b)와, 상기 밸런스 웨이트(102b) 일단에는 삽입핀(109)을 형성하고, 상기 삽입핀(109)과 결합되어 상부 프레임(106)의 접촉마찰력을 저감할 수 있는 로울러부(110)를 설치한다.The balance weight of the scroll compressor and its periphery of the present invention, as shown in Figures 4 to 9 in the configuration of a variable radial scroll compressor employing a drive bushing 108 to prevent radial leakage, In order to reduce the vibration due to the centrifugal force of the rotating scroll 101 of the scroll compressor, a balance weight 102b and a balance weight installed so as to slide in a region close to the direction of the driving shaft 107 and the balance weight An insertion pin 109 is formed at one end, and the roller part 110 is installed to be combined with the insertion pin 109 to reduce the contact friction force of the upper frame 106.

그리고, 상기 밸런스 웨이트(102b)를 원심력과 가스력의 작용방향과 180°위상을 갖도록 구성한다.The balance weight 102b is configured to have a 180 ° phase with the direction of action of the centrifugal force and gas force.

그리고, 선회스크롤(101) 배면을 지지하기 위한 플레이트(111)를 설치하고, 상기 플레이트(111)는 상부 프레임(106) 상단에 볼트(112)로 고정되도록 구성한다.In addition, a plate 111 for supporting the rear scroll 101 is installed, and the plate 111 is configured to be fixed by a bolt 112 on the upper end of the upper frame 106.

본 발명의 스크롤 압축기의 밸런스 웨이트 작동상태를 도 4 내지 도 9 에 도시한 바와 같이 살펴보면,Looking at the balance weight operating state of the scroll compressor of the present invention as shown in Figures 4 to 9,

도 4 에 나타낸 바와 같이 선회스크롤(101) 원심력에 의한 진동을 줄이기 위해 밸런스 웨이트(102b)를 선회스크롤(101) 부근에 설치하고, 가스력에 위한 베어링(103)의 부하를 줄이기 위해 밸런스 웨이트(102)(102a)를 로터(104)의 상,하부에 설치한다.As shown in FIG. 4, the balance weight 102b is installed near the swing scroll 101 to reduce the vibration caused by the swing scroll 101 centrifugal force, and the load of the bearing 103 for the gas force is reduced. 102 and 102a are provided at the upper and lower portions of the rotor 104.

상기 선회스크롤(101)의 원심력에 의한 진동을 줄이기 위해 밸런스 웨이트(102,102a,102b)의 설계는 가변 반경식의 선회스크롤(101) 원심력 작동시 슬라이딩 되어 고정스크롤(105)의 랩을 밀게되어, 압축기 몸체가 강하게 회전운동을 하여 진동이 발생된다.In order to reduce the vibration by the centrifugal force of the revolving scroll 101, the design of the balance weights 102, 102a, 102b is slid during the centrifugal force of the variable radial revolving scroll 101 to push the wrap of the fixed scroll 105, The compressor body vibrates strongly and generates vibration.

상기 진동을 소거하기 위해 본 발명의 밸런스 웨이트(102b)를 도 5 및 도 6 에 도시한 바와 같이 작동하면, 상기 밸런스 웨이트(102b)가 슬라이딩되어 상부 프레임(106) 내벽에 윈심력이 부가되도록 한다.When the balance weight 102b of the present invention is operated as shown in Figs. 5 and 6 to cancel the vibration, the balance weight 102b is slid to allow winch force to be added to the inner wall of the upper frame 106. .

이 상태에서 도 6 에 도시한 바와 같이 Fc: 본 발명의 밸런스 웨이트(102b)를 가리키면, 상기 밸런스 웨이트(102b)의 무게중심이 선회스크롤(101)의 무게중심과 구동축(107)방향으로 근접하게 설치하여 모멘트를 최소화하고, 선회스크롤(101)무게중심의 작용방향과 180°위상이 되게 한다.In this state, as shown in Fig. 6, Fc: When the balance weight 102b of the present invention is pointed, the center of gravity of the balance weight 102b is closer to the center of gravity of the turning scroll 101 in the direction of the drive shaft 107. Minimize the moment by installing, the turning scroll 101 is 180 ° phase and the direction of action of the center of gravity.

상기 밸런스 웨이트(102b)의 윈심력은 선회스크롤(101)의 원심력과 근접하게 하기 위해 선회반경(R)을 크게 하여 무게를 조절한다.The winsimse force of the balance weight 102b adjusts the weight by increasing the turning radius R to approach the centrifugal force of the turning scroll 101.

그리고, 상기 밸런스 웨이트(102b) 일단에는 삽입핀(109)을 형성하고, 상기 삽입핀(109)과 결합되어 상부 프레임(106)의 접촉마찰력을 저감할 수 있는 로울러부(110)를 설치함으로써, 상기 상부 프레임(106)의 내벽에 생기는 마찰력을 감소시킬 수 있도록 한다.In addition, by forming an insertion pin 109 at one end of the balance weight 102b, and installing a roller part 110 that is combined with the insertion pin 109 to reduce the contact friction force of the upper frame 106, It is possible to reduce the friction force generated on the inner wall of the upper frame 106.

그리고, 가스력을 도 8 에 도시한 바와 같이 회전동안 변동을 하게 되나 그 변동폭은 크지 않으므로 평균값인 가스력(Fg,avg)의 작용방향을 기준으로 설계한다.Then, the gas force is changed during rotation as shown in FIG. 8, but the variation is not large, and the gas force is designed based on the direction of action of the average gas force (Fg, avg).

상기 가스력(Fg,avg)에 대응하기 위한 원심력은 가스력 작용방향과 180°위상을 갖는 밸런스 웨이트(102)를 로터(104)상부에 설치하는데 모멘트에 의한 동적 밸런스를 위해 상기 로터(104)하부에도 밸런스 웨이트(102a)를 도 8 에 도시한 바같이 살펴보면,The centrifugal force corresponding to the gas forces Fg and avg is provided on the rotor 104 with a balance weight 102 having a gas force action direction and a 180 ° phase. Looking at the lower portion of the balance weight 102a as shown in FIG.

∑F = Fg,avg + Fa' - Fb' = 0 -----------------------(3)∑F = Fg, avg + Fa '-Fb' = 0 ----------------------- (3)

∑M = Fg,avgl₁- Fa'l₂+ Fb'l₃= 0 -----------------------(4)∑M = Fg, avgl₁- Fa'l₂ + Fb'l₃ = 0 ----------------------- (4)

Fg,avg:가스력, Fa':상부의 밸런스 웨이트(102), Fb':하부의 밸런스 웨이트(102a)의 식이 만족되도록 밸런스 웨이트(102b)의 무게와 위치를 정한다.The weight and position of the balance weight 102b are determined so that the equation of Fg, avg: gas force, Fa ': upper balance weight 102, and Fb': lower balance weight 102a is satisfied.

그리고, 도 9 에 도시한 바와 같이 선회스크롤(101)의 원심력을 소거하기 위한 밸런스 웨이트(102b)의 원심력을 동일하게 하기 위해서는 상부 프레임(106)내부공간의 제약이 있으므로 무게를 늘릴 수는 없고, 선회반경을 최대한 크게 하기 위해서 상기 선회스크롤(101)배면을 지지하기 위한 플레이트(111)를 설치하고, 상기 플레이트(111)는 상부 프레임(106)상단에 볼트(112)로 고정시킨다.As shown in FIG. 9, in order to equalize the centrifugal force of the balance weight 102b for eliminating the centrifugal force of the turning scroll 101, the weight of the upper frame 106 may be limited, and thus the weight cannot be increased. In order to maximize the turning radius as much as possible to install a plate 111 for supporting the back of the turning scroll 101, the plate 111 is fixed to the upper frame 106 with a bolt 112.

본 발명을 적용하면, 스크롤의 진동을 저감할 수 있고, 베어링의 부하도 저감이 되며 베어링의 기계적 마찰손실을 저감함으로써, 스크롤 압축기의 진동 및 소음저감과 성능이 향상되고, 고신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the vibration of the scroll can be reduced, the load of the bearing can be reduced, and the mechanical frictional loss of the bearing can be reduced, thereby improving the vibration and noise of the scroll compressor and reducing the performance, and ensuring high reliability. It has an effect.

Claims (3)

반경방향의 누설을 방지하기 위해 구동부시(108)를 채용한 가변 반경식 스크롤 압축기를 구성함에 있어서,In constructing a variable radial scroll compressor employing a drive bush 108 to prevent radial leakage, 상기 구동부시가 삽입된 구동축에는 일측에 삽입핀을 돌출 형성되는 밸런스 웨이트가 삽입되고, 상기 삽입핀에는 상부프레임에 밀착되어 회전되는 로울러부가 회동 가능하게 끼워지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.The drive shaft is inserted into the drive shaft is inserted into the balance weight is formed to protrude the insertion pin on one side, the insertion roller is a scroll compressor, characterized in that the roller portion which is rotated in close contact with the upper frame is rotatably fitted. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 밸런스 웨이트(102b)를 원심력과 가스력의 작용방향과 180°위상을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.And said balance weight (102b) has a phase of 180 [deg.] With an action direction of centrifugal force and gas force. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선회스크롤(101) 배면을 지지하기 위한 플레이트(111)를 설치하고, 상기 플레이트(111)는 상부 프레임(106) 상단에 볼트(112)로 고정되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.And a plate (111) for supporting the rear scroll wheel (101), and the plate (111) is fixed to the top of the upper frame (106) by bolts (112).
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