KR100682497B1 - 밀폐형 압축기의 크랭크축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐형 압축기의 크랭크축에 관한 것이다.

본 발명은, 구동부에 의하여 회전하는 회전축부와, 상기 회전축부의 무게균형을 잡기 위하여 상부에 일체로 형성되며, 그 단면이 유선형으로 구성되는 균형추를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성에 의하면, 균형추의 회전시 공기마찰로 인한 출력의 저하 및 회전축부의 편심 발생을 방지할 수 있다.

밀폐형 압축기, 균형추, 유선형

Description

밀폐형 압축기의 크랭크축 {Crank shaft for hermetic compressor}

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 내부구성을 보이는 단면도.

도 2는 종래 크랭크축 균형추의 형상이 도시된 사시도.

도 3은 종래 균형추 단면이 공기중에서 운동할 때 공기의 흐름을 가시적으로 나타낸 유동 상태도

도 4는 본 발명에 의한 크랭크축 균형추의 형상이 도시된 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 균형추 단면이 공기중에서 운동할 때 공기의 흐름을 가시적으로 나타낸 유동 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 밀폐용기 2:프레임

3: 고정자 4: 회전자

5: 크랭크축 5a: 오일유로

5b: 편심핀 5c: 균형추

8: 커넥팅로드 9: 밸브어셈블리

10: 헤드커버 11: 흡입 머플러

30: 균형추

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 균형추의 단면 형상을 유선형으로 하여 공기의 저항을 최소로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 크랭크축의 회전을 피스톤에 전달하여 직선 왕복운동으로 변환시키며, 이로 인하여 피스톤이 실린더내에서 작동유체를 흡입, 압축 및 배기의 행정을 시행하는 작동유체의 압축구조를 갖는다. 실린더에 작동유체가 공급되는 것은 헤드커버에 장착된 흡입머플러를 통해서이며, 압축된 작동유체는 헤드커버에 형성된 유로를 따라 토출파이프로 배출된다.

여기서, 종래 밀폐형 압축기의 구성및 동작을 도 1을 참고하여 설명한다.

이에 따르면, 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 이루어지는 밀폐용기(1)가 구비되고 상기 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 지지되어 있다. 상기 프레임(2)에는 고정자(3)가 고정되어 있고, 상기의 고정자(3)는 스프링(2s)에 의해 밀폐용기

(1) 내부에 지지되어 있다.

상기 고정자(3)의 내측에 위치하며 고정자(3)와 전자기적 상호작용에 의하여 회전하는 회전자(4)가 있다. 상기 회전자(4)와 일체로 구성되어 있고, 상기 프레임

(2)의 중앙을 관통하는 크랭크축(5)이 설치되어 있다.

상기 크랭크축(5)의 하단에는 하부용기(1b)의 저면에 있는 오일(L)을 크랭크축(5)에 형성되어 있는 오일유로(5a)로 빨아올리기 위한 프로펠러(5d)가 설치되어 있다. 상기 프로펠러(5d)를 통과한 오일(L)은 오일유로(5a)를 따라 상기 크랭크축

(5)의 회전중심에 대하여 편심되게 형성된 편심핀(5b)의 내부를 통해 상부로 비산된다.

상기 편심핀(5b)이 형성된 반대쪽에 형성된 균형추(5c)에 대하여 도2를 참고하여 설명한다.

상기 균형추(5c)는 상기 크랭크축(5)과 일체로 형성되어 있으며, 편심핀(5b)에 의한 무게중심의 편심을 잡아주는 역할을 한다. 상기 균형추(5c)를 상면에서 보면 회전시 균형을 유지하기 위하여 반원의 형상을 하고 있으며, 단면의 형상은 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형의 형상으로 되어있다.

다시 도 1을 참고하여 설명한다. 상기 크랭크축(5)의 편심핀(5b)과 연결되며 편심핀(5b)의 회전원운동을 직선운동으로 변화시켜주는 커넥팅로드(8)가 있다. 상기의 커넥팅로드(8)와 연결되는 피스톤(7)이 프레임(2)에 일체로 성형되어 있는 실린더(6)의 압축실(6')내에서 직선운동을 하며 작동유체를 압축시킨다.

상기 실린더(6)의 압축실(6')과 연이어 밸브어셈블리(9)와 헤드커버(10)가 조립된다. 상기 헤드커버에 조립되어 압축실에 작동유체를 공급하며 소음을 저감하는 흡입머플러(11)가 있으며, 상기 밀폐용기(1)를 관통하는 흡입파이프(12)가 상기 흡입머플러(11)와 연결되어 작동유체를 공급한다. 그리고 압축기에서 압축된 작동유체가 나오는 토출파이프(13)가 상기 밀폐용기(1)의 일측을 관통하여 설치되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 압축기는 전원이 인가되면 상기 회전자(4)와 고정자(3)의 전자기적 상호작용에 의해 상기 회전자(4)가 회전하면 상기 회전자(4)와 일체로 상기 크랭크축(5)이 회전하게 된다.

상기 작동에 의하여 크랭크축(5)에 편심되게 형성된 편심핀(5b)이 회전원운동을 하게되며, 편심핀(5b)과 연결된 크랭크축(5)이 연동되면서 피스톤(7)을 왕복운동하게 한다. 상기 피스톤(7)이 실린더(6)내 압축실(6')에서 직선 왕복운동을 하면서 작동유체를 압축시키며 상기 압축된 작동유체가 실린더(6)의 토출파이프(13)를 통하여 밖으로 나가게 된다. 그리고 저압의 작동유체가 흡입파이프(12)를 통하여 압축실로 공급이 된다.

상기와 같은 구성으로 작동하는 압축기에 있어서, 균형추(5c)의 역할은 편심핀(5b)으로 인한 크랭크축(5) 무게중심이 편심되는 것을 방지하여 회전축부의 회전을 원활하게 하기 위한 것이다.

그러나 종래 기술에 의한 상기 균형추(5c)는 다음과 같은 문제점이 있다.

압축기의 작동시, 사각형 단면을 가지는 상기 균형추(5c)가 고속회전을 하게 되면서 공기와의 마찰저항에 의한 크랭크축(5)의 편심현상과 출력의 저하가 발생하게 된다.

여기서, 상기 균형추(5c) 단면에 의한 공기의 저항을 도 3을 참고하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 사각형 단면을 가진 균형추(5c)가 공기중에서 운동을 할때 물체의 주변에서 공기의 흐름을 가시적으로 나타낸 것이다. 상기 균형추(5c)의 주변에 흐르는 유선은 균형추 후방부(b) 뒤에서 생기는 일시적인 진공상태 때문에 이어지지 않고 깨져 와류를 형성하는데 이것이 상기 균형추(5c)의 운동을 방해하는 요소로 작용을 한다.

또한, 공기와 접하는 균형추 전방부(a)의 단면적이 직사각형 형상으로서 공기와 마찰되는 부분이 크기때문에 이에 따른 마찰저항이 발생하게 된다.

상기의 문제점을 다시 한번 정리하면 아래와 같다.

고속회전하는 균형추(5c)에 대한 공기의 작용에 의하여, 마찰저항과 함께 상기 균형추(5c)의 뒤에서 와류가 발생하여 균형추(5c)에 힘이 가해지게 된다. 상기의 힘에 의하여 고속회전하는 크랭크축(5)에서 힘의 평형이 깨지게 된다. 이로 인하여 크랭크축(5)에 원활하지 못한 회전이 발생하여서, 압축기에 진동과 소음이 발생되는 원인이 되고 있으며, 마찰저항에 의한 출력의 저하가 예상된다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 균형추의 회전시 발생하는 편심에 의하여 압축기에 진동과 소음의 발생되는 것을 방지하는 밀폐형 압축기의 크랭크축을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 균형추의 회전시 발생하는 마찰저항에 의한 출력의 저하를 방지하는 밀폐형 압축기의 크랭크축을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 구동부에 의하여 회전하는 축몸체부와, 상기 축몸체부의 상단에 축몸체부의 회전중심에서 편심되게 구비되어 커넥팅로드와 연결되는 편심핀과, 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 제거하기 위하여 축몸체부의 상부에 일체로 형성되며, 그 단면이 유선형으로 구성되는 균형추를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 균형추의 유선형을 상기 회전축부의 회전 에 의한 유체 진행방향으로 형성한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 균형추의 회전시 공기에 의한 저항과 크랭크축을 포함한 회전부에 편심이 발생되지 않게 된다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 종래기술의 것과 동일한 것은 동일 부호를 사용한다.

본 발명에 의한 크랭크축이 도 4에 도시되어 있으며, 도면중에 균형추를 제외한 다른 구성요소들은 종래의 것과 동일하게 구성되어 있으므로 종래와 동일 부호를 사용하며, 이에 대한 설명은 생략한다.

크랭크축(5)은 고정자(3)와 회전자(4)로 구성되는 구동부에 의해 회전된다. 상기 크랭크축(5)중에서 상기 회전자(4)에 일부가 압입되어 일체로 회전하는 부분을 축몸체부(5')라 한다. 균형추(30)는 축몸체부(5')의 상부에 위치하며, 그 기능은 편심핀(5b)에 의하여 발생하는 크랭크축(5) 무게중심의 편심을 제거하는 것이다.

상기 균형추(30)는 상면에서 보면 종래와 동일하게 반원의 형상을 하고 있으며 도 5에 도시된 바와 같이 균형추 전방부(a')의 단면은 유선형 선단의 형상으로 앞이 뭉툭하게 형성되어 있다. 또한 상기 균형추(30) 뒷부분인 균형추 후방부(b') 의 단면은 유선형 후미의 형상으로 끝으로 갈수록 점점 가늘어 지는 형상이 된다.

상기와 같은 본 발명 실시예에 의한 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

압축기가 구동부를 구성하는 상기 고정자(3)와 회전자(4)의 전자기적 상호작용에 의하여 회전을 하면서 회전자(4)와 일체화된 크랭크축(5)이 회전을 하게 된다. 상기 회전에 의하여 균형추(30)도 회전을 하게 되며 상기 균형추(30)의 단면이 유선형의 형상을 하고 있기에 공기와의 저항이 최소로 되어 공기 마찰에 의한 영향을 받지 않게 된다.

상기에서 균형추(30)가 유선형 형상을 하는 것에 대한 공기의 작용을 도 5를 참고하여 설명한다.

유선형의 상면과 하면을 흐르는 유선은 균형추 후방부(b')에서 와류가 발생하지 않는다. 이는 유선형 형상에 있어서, 와류가 생길 수 있는 공간을 균형추 후방부(b')의 뒤로 길게 늘어진 부분이 채우고 있기 때문에 유선이 깨지지 않게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 밀폐형 압축기의 균형추(30) 구조에 의하면 크랭크축(5)의 회전작동시 균형추(30)의 후미에 발생하던 와류를 제거할 수 있다. 이로 인하여 상기 균형추(30)에서 와류에 인한 편심이 발생하지 않게 되어, 상기 크랭크축(5)의 회전이 안정화 되고 압축기에 진동과 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한 균형추 전방부(a')에서 공기마찰에 의한 저항력의 발생을 감소시키는 것에 의하여 출력의 향상을 기대할 수 있다.

상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 형상의 변형이 가능할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 균형추가 공기중에서 회전시 편심이 발생하는 것에 의하여 압축기에 진동과 소음이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 균형추의 회전시 발생하는 마찰저항에 의한 출력의 저하를 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 구동부에 의하여 회전하는 축몸체부와,

   상기 축몸체부의 상단에 축몸체부의 회전중심에서 편심되게 구비되어 커넥팅로드와 연결되는 편심핀과,

   상기 편심핀에 의한 회전불균형을 제거하기 위하여 축몸체부의 상부에 일체로 형성되며, 그 단면이 유선형으로 구성되는 균형추를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 균형추의 유선형을 상기 회전축부의 회전에 의한 유체 진행 방향으로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.

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