KR100556940B1 - 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치에 관한 것으로, 밀폐용기(1)의 주벽에 용접되는 각 지지간(34)이 구비되는 강철판(31)과 알루미늄재 보스(32)가 접합된 이종 부재의 이중구조로 형성되어, 상기 알루미늄재 보스(32)의 상부 하중지지점(33)에서 크랭크축(6)의 원활한 작동을 위한 상부의 하중을 지지하는 하부프레임(30)의 상기 강철판(31)의 각 지지간(34)에 통공(34a)이 각각 형성되어 구성된다. 그리고 상기 하부프레임(30)은 세개의 지지간(34)이 Y자형으로 구비되고 상기 알루미늄재 보스(32)가 고정되는 고정공(35)과 각 지지간(34)의 외측 단부 사이의 중간부에 통공(34a)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치. 이러한 본 발명은 강철판의 각 지지간에 단순 통공을 추가한 간단한 구성으로 동일 하중의 조건에서 추가적인 비용의 부담 없이 보다 안정한 구조를 이룰 수 있으며, 동일 두께(T)에서 추가적인 두께의 증가 없이도 처짐량을 저감시키고 이에 따라 용량 확대 적용시 보다 유리하게 적용할 수 있는 이점이 있다.

Description

스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치{APPARATUS SUPPORTING CRANK SHAFT UPPER LOAD FOR SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 종단면도.

도 2는 종래 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 평면도.

도 3은 종래 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 종단면도.

도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 평면도.

도 5는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 종단면도.

도 6은 본 발명과 종래의 하부프레임에 대한 낙하 충격시험 결과 보인 비교도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밀폐용기 6 : 크랭크축

30 : 하부프레임 31 : 강철판

32 : 알루미늄재 보스 33 : 상부 하중지지점

34 : 지지간 34a : 통공

35 : 고정공 36 : 용접부

본 발명은 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치에 관한 것으로, 특히 스크롤 압축기의 밀폐용기 하부에 설치되어 상부 회전 운동부인 크랭크 샤프트를 지지하는 상부프레임을 용량 확대 적용시 상부 하중의 증가에 보다 안정하게 유지될 수 있는 구조로 개선하고 추가적인 비용 상승을 방지할 수 있게 되는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 스크롤 압축기는 밀폐용기의 내부 하측에 하부프레임이 설치되어 있으며, 이 하부프레임은 상부 회전 운동부인 크랭크 샤프트의 원활한 동작을 위한 베어링부와 베어링부를 측면 케이스에 고정시키기 위한 강철판과 알루미늄재 보스의 이종 부재의 체결로 이루어져 있다. 그러나 이러한 종래 하부프레임은 용량 확대 적용시에 불리하고, 하부프레임의 상부 하중(load) 이상의 외부 하중에 대하여 구조적으로 안정하지 못한 문제점이 있었다.

도 1에는 종래 스크롤 압축기의 종단면도가 도시되고, 도 2에는 종래 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 평면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 종래 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 종단면도가 도시되어 있다.

이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 종래의 스크롤 압축기는 본체를 이루며 내부가 밀폐된 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 내부 상측으로 결합된 상부프레임(2)과, 상기 밀폐용기(1)의 내부 하측으로 결합된 하부프레임(30)과, 상기 상부프레임(2)과 하부프레임(30)의 사이에 설치된 고정자(4)와 회전자(5)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 회전자(5)의 중심에는 회전자(5)에 열박음되어 함께 회전하는 크랭크축(6)이 결합되어 있으며, 상기 상부프레임(2)에는 고정스크롤(7)이 고정되어 있고, 상기 고정스크롤(7)의 하부에는 선회스크롤(8)이 선회 가능하도록 맞물려 있으며, 상기 선회스크롤(8) 하부의 중심부는 상기 크랭크축(6)의 중심에서 벗어난 위치에서 크랭크축(6)의 상단 편심부(6a)와 슬라이드 부시(9)를 재재하여 결합되어 있다.

또한, 상기 선회스크롤(8)의 하부에는 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 올담링(10)이 결합되어 있다. 그리고 상기 고정스크롤(7)의 상측으로 밀폐용기(1) 내부를 토출실(14)와 저압부(15)로 분리하는 분리판(11)이 결합되어 있고, 상기 분리판(11)이 설치된 하측으로 냉매흡입관(12)이 설치되어 있으며, 상기 분리판(11)이 설치된 상측으로 압축된 냉매가스가 토출되는 토출관(13)이 설치되어 있다. 그리고 상기 밀폐용기(1)의 하부에는 스크롤 압축기 내부의 슬라이딩되는 부분에 공급되는 오일(3)이 채워져 있다.

그리고, 상기 하부프레임(30)은 강철판(31)과 알루미늄재 보스(32)가 접합된 이중구조로 형성되어, 알루미늄재 보스(32)의 상부 하중지지점(33)에서 상부의 하중을 지지하게 된다.

이와 같은 스크롤 압축기는 먼저 고정자(4)에 전원이 공급되고 상기 고정자(4) 내부의 회전자(5)가 고정자(4)와의 상호작용에 의해 회전한다.

이에 따라 상기 회전자(5)의 중앙부에 압입 설치된 크랭크축(6)이 회전하고, 상기 크랭크축(6)의 회전에 의해서 크랭크축(6)의 상단 편심부(6a)에 설치된 선회 스크롤(8)이 편심거리만큼 편심 회전하게 되는데 이때 상기 선회스크롤(8)은 올담링(10)에 의해 축 중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다. 그리기 상기 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(8)과 고정스크롤(7)의 각 랩(wrap; 와권형 형상부) 사이에 압축실이 형성되고, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 밀폐용기(1)의 흡입구(7a)를 통해 상기 밀폐용기(1) 내부로 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 된다.

이 때 압출된 냉매는 다시 고정스크롤(7)에 형성된 토출포트(7b) 및 분리판(11)에 형성된 토출공(11a)을 통해 토출실(14)로 토출되고, 상기 토출실(14)로 토출된 압축 냉매가스는 토출실(14)에 설치된 토출관(13)을 통해 사이클을 이루는 다른 장치로 보내진다.

그리고, 상기 하부프레임(30)이 예를 들어 3개의 지지간(34)을 가지는 강철판(31)과 알루미늄재 보스(32)가 접합된 이중구조로 형성되어, 알루미늄재 보스(32)의 상부 하중지지점(33)에서 상부의 하중을 지지하게 되어 있으므로, 이와 같은 구조의 하부프레임(30)은 용량 확대 적용시 증가하 상부의 하중을 지지하기 위하여 강철판(31)의 형상 변경이 이루어져야 한다.

상기한 바와 같이 종래의 스크롤 압축기의 하부프레임은 용량 확대 적용시 상부 하중이 증가하는 경우, 이러한 하중 증가로 인하여 하부프레임의 형상이 필연적으로 변경되며, 이를 방지하기 위해서는 강철판의 두께를 증가시키거나 용접 지지점의 갯수를 증가시켜야 하므로 비용의 추가 부담이 요구되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 스크롤 압축기의 밀폐용기 하부에 설치되어 상부 회전 운동부인 크랭크 샤프트를 지지하는 상부프레임을 용량 확대 적용시 상부 하중의 증가에 보다 안정하게 유지될 수 있는 구조로 개선하고 추가적인 비용 상승을 방지할 수 있게 되는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치는 밀폐용기의 주벽에 용접되는 각 지지간이 구비되는 강철판과 알루미늄재 보스가 접합된 이종 부재의 이중구조로 형성되어, 상기 알루미늄재 보스의 상부 하중지지점에서 크랭크축의 원활한 작동을 위한 상부의 하중을 지지하는 하부프레임의 상기 강철판의 각 지지간에 통공이 각각 형성되어 구성된다.

예를 들어 상기 하부프레임은 세개의 지지간이 Y자형으로 구비되고 상기 알루미늄재 보스가 고정되는 고정공과 각 지지간의 외측 단부 사이의 중간부에 통공이 형성되어 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4에는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 평면도가 도시되고, 도 5에는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 하부프레임을 보인 종단면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명과 종래의 하부프레임에 대한 낙하 충격시험 결 과 보인 비교도가 도시되어 있다.

이에 도시한 바와 같이, 스크롤 압축기의 본체를 이루며 내부가 밀폐된 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 내부 상측으로 결합된 상부프레임(2)과, 상기 밀폐용기(1)의 내부 하측으로 결합된 하부프레임(30)과, 상기 상부프레임(2)과 하부프레임(30)의 사이에 설치된 고정자(4)와 회전자(5)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 회전자(5)의 중심에는 회전자(5)에 열박음되어 함께 회전하는 크랭크축(6)이 결합되어 있으며, 상기 상부프레임(2)에는 고정스크롤(7)이 고정되어 있고, 상기 고정스크롤(7)의 하부에는 선회스크롤(8)이 선회 가능하도록 맞물려 있으며, 상기 선회스크롤(8) 하부의 중심부는 상기 크랭크축(6)의 중심에서 벗어난 위치에서 크랭크축(6)의 상단 편심부(6a)와 슬라이드 부시(9)를 재재하여 결합되어 있다.

또한, 상기 선회스크롤(8)의 하부에는 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 올담링(10)이 결합되어 있다. 그리고 상기 고정스크롤(7)의 상측으로 밀폐용기(1) 내부를 토출실(14)와 저압부(15)로 분리하는 분리판(11)이 결합되어 있고, 상기 분리판(11)이 설치된 하측으로 냉매흡입관(12)이 설치되어 있으며, 상기 분리판(11)이 설치된 상측으로 압축된 냉매가스가 토출되는 토출관(13)이 설치되어 있다. 그리고 상기 밀폐용기(1)의 하부에는 스크롤 압축기 내부의 슬라이딩되는 부분에 공급되는 오일(3)이 채워져 있다.

그리고, 상기 강철판(31)과 알루미늄재 보스(32)가 접합된 이종 부재의 이중구조로 형성되어, 알루미늄재 보스(32)의 상부 하중지지점(33)에서 크랭크축(6)의 원활한 작동을 위한 상부의 하중을 지지하는 하부프레임(30)이 도 4 및 도 5와 같이 강철판(31)의 각 지지간(34)에 통공(34a)이 각각 형성된 구성으로 되어 있다.

상기 하부프레임(30)은 예를 들어 도 4 및 도 5와 같이 세개의 지지간(34)이 Y자형으로 구비되고 중앙의 고정공(35)에 알루미늄재 보스(32)가 체결된 구성으로 되어 있으며, 상기 각 지지간(34) 중간부, 즉 각 지지간(34)의 외측 단부와 중앙 고정공(35) 사이의 중간부에 통공(34a)이 형성된 형태로 구성될 수 있다.

또, 상기 하부프레임(30)의 강철판(31)에 형성되는 지지간(34)은 외측단의 용접부(36)로 밀폐용기(1)의 주벽과 용접되어 크랭크축(6)을 지지하게 되며, 이러한 강철판(31)의 지지간(34)은 세개가 적합하나 그 수가 변경될 수도 있다. 그리고, 상기 강철판(31)의 통공(34a)은 각 지지간(34)의 용접부(36) 갯수만큼 각 지지간(34)에 각각 형성하는 것이 바람직하나, 어느 일부에만 형성될 수도 있다.

또한, 상기 강철판(31)의 각 지지간(34)에 형성된 통공(34a)은 예를 들어 직경 10mm(Φ10)로 형성하는 것이며, 그 크기는 필요에 따라 변경할 수 있다.

이와 같은 스크롤 압축기는 먼저 고정자(4)에 전원이 공급되고 상기 고정자(4) 내부의 회전자(5)가 고정자(4)와의 상호작용에 의해 회전한다.

이에 따라 상기 회전자(5)의 중앙부에 압입 설치된 크랭크축(6)이 회전하고, 상기 크랭크축(6)의 회전에 의해서 크랭크축(6)의 상단 편심부(6a)에 설치된 선회스크롤(8)이 편심거리만큼 편심 회전하게 되는데 이때 상기 선회스크롤(8)은 올담링(10)에 의해 축 중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다. 그리기 상기 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(8)과 고정스크 롤(7)의 각 랩(wrap; 와권형 형상부) 사이에 압축실이 형성되고, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 밀폐용기(1)의 흡입구(7a)를 통해 상기 밀폐용기(1) 내부로 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 된다.

이 때 압출된 냉매는 다시 고정스크롤(7)에 형성된 토출포트(7b) 및 분리판(11)에 형성된 토출공(11a)을 통해 토출실(14)로 토출되고, 상기 토출실(14)로 토출된 압축 냉매가스는 토출실(14)에 설치된 토출관(13)을 통해 사이클을 이루는 다른 장치로 보내진다.

그리고, 상기 강철판(31)과 알루미늄재 보스(32)가 접합된 이종 부재의 이중구조로 형성되어, 각 지지간(34)으로 밀폐용기(1)의 주벽에 용접되고, 알루미늄재 보스(32)에 크랭크축(6)의 하단부가 베어링을 개재하고 결합되어 알루미늄재 보스(32)의 상부 하중지지점(33)에서 크랭크축(6)이 원활하게 작동하도록 지지하게 된다.

이러한 하부프레임(30)은 강철판(31)의 각 지지간(34)에 단순 통공(34a)을 형성한 변경에 의해 각 지지간(34)의 강성이 증대되고, 하중의 증가에도 강성이 증가되어 작용 하중에 대한 변형이 감소되고 스트레스(응력)이 감소됨으로써 상부 하중을 보다 안정하게 지지하게 된다.

도 6은 종래의 하부프레임(Hole 無로 표시됨)과 본 발명의 하부프레임(Hole 有로 표시됨)에 대한 낙하 충격 시험의 결과, 즉 변형치, 스트레스를 변형 윤곽(Deform. Contour), 스트레스 윤곽(Stress Contour)과 함께 비교하여 보인 도 표의 그림으로서, 최대 변형치 Max. disp.(mm)는 종래의 하부프레임이 0.14이고, 본 발명의 하부프레임이 0.112로서 본 발명을 적용함에 따라 최대 변형치(Max. defomation)가 25% 감소되었으며, 최대 스트레스 Max. Stress(Mpa)는 종래이 하부프레임이 104이고, 본 발명의 하부프레임이 93.4로서 본 발명을 적용함에 따라 최대 스트레스(Max. Von-Mises)가 11.3% 감소되었다.

이상에서 설명한 바와 같은 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치는 강철판의 각 지지간에 단순 통공을 추가한 간단한 구성으로 동일 하중의 조건에서 추가적인 비용의 부담 없이 보다 안정한 구조를 이룰 수 있으며, 동일 두께(T)에서 추가적인 두께의 증가 없이도 처짐량을 저감시키고 이에 따라 용량 확대 적용시 보다 유리하게 적용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 밀폐용기(1)의 주벽에 용접되는 각 지지간(34)이 구비되는 강철판(31)과 알루미늄재 보스(32)가 접합된 이종 부재의 이중구조로 형성되어, 상기 알루미늄재 보스(32)의 상부 하중지지점(33)에서 크랭크축(6)의 원활한 작동을 위한 상부의 하중을 지지하는 하부프레임(30)의 상기 강철판(31)의 각 지지간(34)에 통공(34a)이 각각 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강철판(31)의 각 지지간(34)의 용접부(36) 갯수만큼 상기 통공(34a)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하부프레임(30)은 세개의 지지간(34)이 Y자형으로 구비되고 상기 알루미늄재 보스(32)가 고정되는 고정공(35)과 각 지지간(34)의 외측 단부 사이의 중간부에 통공(34a)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 강철판(31)의 각 지지간(34)에 형성된 통공(34a)은 원형으로 형성된 것임을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 크랭크 축 상부하중 지지 장치.

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