KR101053377B1 - 밀폐형 압축기의 동력전달장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 동력전달장치에 관한 것이다. 본 발명은 모터부(35)의 구동력을 실린더(70)의 압축실(71)에 구비된 피스톤(72)의 직선왕복운동으로 만들어 작동유체를 압축하는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 모터부(35)의 구동에 의해 회전되는 구동기어(50)와, 상기 구동기어(50)와 맞물려 동력을 전달받고 회전중심에서 편심되게 편심핀(59)을 구비하는 종동기어(55)와, 상기 종동기어(55)의 편심핀(59)에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 피스톤(72)에 연결되어 상기 피스톤(72)의 직선왕복운동을 만들어내는 커넥팅로드(60)를 포함하여 구성된다. 상기 구동기어(50)는 상기 모터부(35)가 설치되는 프레임(30)의 중앙을 관통하여 설치되는 구동축(40)의 상단에 구비되고, 상기 종동기어(55)는 상기 모터부(35)가 설치되는 프레임(30)에 회전가능하게 지지된다. 상기 구동기어(50)의 잇수는 상기 종동기어(55)의 잇수와 같거나 많다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 다양한 압축효율을 가지는 압축기를 간단하게 설계할 수 있으며, 압축기의 동작시 동작소음 및 진동이 최소화되는 이점이 있다.
밀폐형 압축기, 크랭크축, 커넥팅로드, 피스톤, 동력전달

Description

밀폐형 압축기의 동력전달장치{A driving force transfering device for hermatic compressor}
도 1은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 요부 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 동력전달장치의 바람직한 실시예가 구비된 밀폐형 압축기의 요부 구성을 보인 분해사시도.
도 3은 본 발명 실시예의 구성을 보인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30: 프레임 32: 관통공
33: 보스부 40: 구동축
42: 오일유로 50: 구동기어
55: 종동기어 57: 회전중심축
59: 편심핀 60: 커넥팅로드
62: 편심핀연결부 70: 실린더
71: 압축실 72: 피스톤
74: 밸브조립체 76: 헤드커버조립체
78: 소음기
본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐형 압축기에서 크랭크축의 회전력을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치에 관한 것이다.
도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 내부 구성이 도시되어 있다. 이에 따르면, 압축기의 외관을 하부용기(1)와 상부용기(도시되지 않음)로 분리되어 구성되는 밀폐용기가 형성한다. 상기 밀폐용기의 내부에는 압축기를 구성하는 각종 부품이 설치된다. 상기 하부용기(1)의 하부에는 장착플레이트(3)가 구비된다. 상기 장착플레이트(3)는 압축기를 설치하는 위치에 고정하기 위한 것이다.
상기 하부용기(1)의 내부에는 프레임(5)이 설치된다. 상기 프레임(5)에는 압축기를 구성하는 각종 부품이 구비된다. 상기 프레임(5)의 하부에는 모터부(7)가 구비된다. 즉, 고정자(8)가 상기 프레임(5)에 고정 설치되고, 상기 고정자(8)의 내부를 상하로 관통하여 회전자(9)가 설치된다. 상기 회전자(9)는 상기 고정자(8)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전된다.
상기 프레임(5)의 상부에는 상기 모터부(7)의 구동력으로 작동유체를 압축하는 구성이 구비된다. 상기 회전자(9)의 회전중심과 회전중심이 일치하게 상기 프레임(5)을 관통하여 크랭크축(10)이 설치된다. 상기 크랭크축(10)중 상기 프레임(5)의 하부로 연장된 부분은 상기 회전자(9)의 중심에 압입되어 크랭크축(10)과 회전자(9)는 일체로 회전된다.
상기 크랭크축(10)의 상단에 크랭크축(10)의 회전중심에서 편심되게 구비되게 편심핀(11)이 구비된다. 상기 편심핀(11)은 커넥팅로드(13)의 일단부와 연결된다. 상기 커넥팅로드(13)는 그 타단부가 피스톤(15)에 연결되어, 상기 크랭크축(10)의 회전력을 피스톤(15)의 직선왕복운동으로 변환한다.
상기 피스톤(15)은 상기 프레임(5)상에 구비되는 실린더(17)를 관통하여 형성된 압축실 내부에 구비된다. 상기 피스톤(15)은 상기 압축실 내부에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축한다.
상기 실린더(17)의 선단에는 밸브조립체(18)가 설치된다. 상기 밸브조립체(18)는 상기 압축실의 내외부로 작동유체가 유동되는 것을 제어하는 역할을 한다. 상기 밸브조립체(18)와 함께 헤드커버조립체(19)가 구비되는데, 상기 헤드커버조립체(19)의 내측에는 상기 밸브조립체(18)를 통과하는 작동유체가 유동되는 구조가 구비된다. 도면 부호 20,20'는 각각 흡입소음기와 토출소음기이다.
이와 같은 구성을 가지는 종래의 압축기에서는 상기 모터부(7)에서 제공되는 구동력으로 상기 크랭크축(10)이 회전되고, 상기 크랭크축(10)의 편심핀(11)과 피스톤(15)을 연결하는 커넥팅로드(13)에 의해 크랭크축(10)의 회전력이 피스톤(15)으로 전달된다.
상기 피스톤(15)은 상기 실린더(17) 내의 압축실에 설치된 상태에서 상기 커넥팅로드(13)에 의해 전달되는 구동력에 의해 직선왕복운동하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 종래의 압축기에서는 상기 회전자(9)와 일체로 회전되는 크랭크축(10)의 일회전에 의해 상기 편심핀(11)도 1회의 공전을 하면서 한 사이클을 수행하게 된다. 다시 말해, 60Hz의 전원이 주어질 경우 피스톤(15)도 60Hz(3600rpm)으로 운전된다. 따라서, 종래의 압축기는 상대적으로 압축효율이 떨어지는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 압축기에서는 상기 크랭크축(10)의 회전중심과 상기 편심핀(11)의 위치가 일치하지 않아, 회전불균형이 발생하는 문제점이 있다. 종래에는 상기 회전불균형을 제거하기 위해 크랭크축(10)에 균형추를 설치하기도 하였다. 하지만 종래의 압축기에서는 크랭크축(10)의 회전불균형에 의해 소음과 진동이 많이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동축의 회전수를 증폭하여 전달하여 피스톤을 구동시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 구동축의 회전불균형을 제거하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 모터부의 구동력을 실린더의 압축실에 구비된 피스톤의 직선왕복운동으로 만들어 작동유체를 압축하는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 모터부의 구동에 의해 회전되는 구동기어와, 상기 구동기어와 맞물려 동력을 전달받고 회전중심에서 편심되게 편심핀을 구비하는 종동기어와, 상기 종동기어의 편심핀에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 피스톤에 연결되어 상기 피스톤의 직선왕복운동을 만들어내는 커넥팅로 드를 포함하여 구성된다.
상기 구동기어는 상기 모터부가 설치되는 프레임의 중앙을 관통하여 설치되는 구동축의 상단에 구비된다.
상기 종동기어는 상기 모터부가 설치되는 프레임에 회전가능하게 지지된다.
상기 구동기어의 잇수는 상기 종동기어의 잇수와 같거나 많음을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 모터부의 고정자가 고정되는 프레임을 관통하여 설치되고 상기 고정자와 전자기적 상호작용에 의해 회전되는 모터부의 회전자와 일체로 회전되는 구동축과, 상기 구동축의 상단에 구비되어 구동축 동축으로 회전되는 구동기어와, 상기 구동기어와 맞물려 동력을 전달받고 회전중심에서 편심되게 편심핀을 구비하며 상기 프레임 상에 회전가능하게 설치되는 종동기어와, 상기 종동기어의 편심핀에 일단부가 연결되고 타단부가 피스톤에 연결되어 상기 구동축의 회전력을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드를 포함하여 구성된다.
상기 구동기어의 잇수는 상기 종동기어의 잇수와 같거나 많음을 특징으로 한다.
상기 구동기어의 잇수는 상기 종동기어의 잇수의 적어도 2배이다.
상기 구동축에는 적어도 일부구간에서 그 내부를 관통하여 상단으로 개구되게 오일유로가 구비되는데, 상기 구동축의 상단은 상기 구동기어의 상면보다 상부로 더 돌출된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 다양한 압축효율을 가지는 압축기를 간단하게 설계할 수 있으며, 압축기의 동작시 동작소음 및 진동이 최소화되는 이점이 있다.
이하 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 동력전달장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 동력전달장치의 바람직한 실시예를 구비한 밀폐형 압축기의 요부 구성이 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예의 구성이 단면도로 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바에 따르면, 밀폐용기의 내부에 구비되는 프레임(30)의 중앙을 상하로 관통하여서는 관통공(32)이 형성된다. 상기 관통공(32)의 가장자리에 해당하는 프레임(30)의 하부에는 보스부(33)가 소정 길이 하부로 연장되어 형성된다.
상기 프레임(30)의 하부에는 모터부(35)가 구비된다. 상기 모터부(35)는 고정자(36)와 회전자(37)로 구성된다. 상기 고정자(36)는 상기 프레임(30)의 하부에 고정된다. 상기 고정자(36)의 중앙에 구비되는 원통형의 공간에는 회전자(37)가 구비된다. 상기 고정자(36)와 회전자(37)는 전자기적 상호작용을 하고, 이에 의해 상기 회전자(37)가 회전된다. 상기 회전자(37)의 회전중심에는 아래에서 설명될 구동축(40)이 압입된다.
구동축(40)은 상기 프레임(30)의 관통공(32)에 회전가능하게 설치된다. 즉, 상기 구동축(40)은 상기 관통공(32)과 상기 보스부(33)를 관통하여 프레임(30)에 회전가능하게 지지된다. 상기 구동축(40)에는 오일유로(42)가 구비된다. 상기 오일유로(42)는 상기 구동축(40)의 상단으로 개구되게 형성된다. 물론 상기 오일유로(42)는 대부분이 구동축(40)의 내부를 관통하여 형성되나, 상기 보스부(33)와 대응되는 부분에서는 상기 구동축(40)의 외주면을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 오일유로(42)에서 오일이 보다 멀리 비산되도록 하기 위해, 상기 구동축(40)의 상단은 아래에서 설명될 구동기어(50)의 상면보다 상부로 더 돌출되게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 구동축(40)은 상기 모터부(35)의 회전자(37)와 일체로 회전하여 아래에서 설명될 피스톤(72)이 실린더(70)의 압축실(71)내에서 작동유체를 압축하는 동력을 제공한다.
상기 구동축(40)의 상단에는 구동기어(50)가 구비된다. 상기 구동기어(50)는 상기 구동축(40)의 상단에 설치되어 구동축(40)과 일체로 회전된다. 상기 구동기어(50)의 회전중심은 상기 구동축(40)의 회전중심과 동일하다.
상기 구동기어(50)와 맞물리게 종동기어(55)가 구비된다. 상기 종동기어(55)의 잇수는 상기 구동기어(50)의 그것과 같거나 적다. 예를 들어 잇수비를 1:1로 하면 구동축(40)이 일회전하면 한번의 압축사이클이 수행된다. 그리고, 구동기어(50)의 잇수를 종동기어(55)의 잇수의 2배로 하면 구동축(40)이 일회전할 때, 두번의 압축사이클이 수행된다.
상기 종동기어(55)는 상기 프레임(30)에 구비되는 회전중심축(57)에 구비된 다. 상기 회전중심축(57)은 상기 프레임(30)에 일체로 형성되고, 단지 상기 종동기어(55)의 회전중심역할을 하도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 회전중심축(57)이 상기 종동기어(55)와 일체로 회전하고, 상기 프레임(30)에는 회전가능하게 지지되도록 구성될 수도 있다.
상기 종동기어(55)에는 편심핀(59)이 구비된다. 상기 편심핀(59)은 상기 종동기어(55)의 상면 일측에 돌출되게 구비된다. 상기 편심핀(59)의 중심축은 상기 종동기어(55)의 회전중심에서 e만큼 편심된 위치에 구비된다. 상기 편심거리의 2배에 해당되는 길이가 피스톤(72)의 행정거리가 된다.
상기 종동기어(55)의 편심핀(59)에는 커넥팅로드(60)가 연결된다. 상기 커넥팅로드(60)의 일단부에는 상기 편심핀(59)과의 연결을 위한 편심핀연결부(62)가 구비된다. 상기 편심핀연결부(62)는 그 내경이 상기 편심핀(59)의 외경과 거의 같거나 크게 형성되는 링형상 또는 원통형상이다.
상기 프레임(30)의 일측에는 실린더(70)가 구비된다. 상기 실린더(70)는 본 실시예에서 상기 프레임(30)과 별개이나, 반드시 그러한 것은 아니다. 즉, 상기 실린더(70)가 프레임(30)에 일체로 형성될 수도 있다.
상기 실린더(70)를 전후로 관통하여서는 압축실(71)이 형성된다. 상기 압축실(71)의 내부에는 피스톤(72)이 설치된다. 상기 피스톤(72)은 상기 커넥팅로드(60)와 연결되어 상기 구동축(40)의 동력을 전달받아 압축실(71) 내에서 직선왕복운동된다. 상기 피스톤(72)과 커넥팅로드(60)는 다양한 방식으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 볼조인트방식이나 앞에서 설명될 편심핀연결부(62)와 유사한 방식등이 있다.
도면중 미설명 부호 74는 밸브조립체, 76은 헤드커버조립체 78은 소음기이다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 동력전달장치의 작용을 상세하게 설명한다.
압축기에 구동을 위한 전원이 인가되면, 상기 고정자(36)와 회전자(37)가 전자기적 상호작용을 하여 상기 회전자(37)가 회전된다. 상기 회전자(37)는 구동축(40)과 일체로 회전되므로, 상기 모터부(35)에 의해 구동축(40)이 회전된다.
상기 구동축(40)의 회전에 의해 상기 구동축(40)에 동축으로 설치된 구동기어(50)가 회전하고, 상기 구동기어(50)와 치합된 종동기어(55)가 회전된다. 상기 종동기어(55)가 회전되면, 상기 종동기어(55)에 구비된 편심핀(59)은 상기 종동기어(55)의 회전중심을 기준으로 원을 그리면서 공전하게 된다. 상기 편심핀(59)에 의해 그려지는 원은 반지름인 e이다.
상기 편심핀(59)이 원운동을 함에 의해 상기 편심핀(59)에 편심핀연결부(62)에 의해 연결된 커넥팅로드(60)는 피스톤(72)을 압축실(71)내에서 직선왕복운동시키게 된다. 상기 피스톤(72)이 상기 압축실(71)내에서 직선왕복운동됨에 의해 작동유체가 흡입되어 압축되고 배출되는 압축사이클이 수행된다.
이때, 상기 구동기어(50)와 종동기어(55)의 잇수비가 2:1이면 상기 구동기어(50)의 일회전에 상기 종동기어(55)가 2회전한다. 따라서, 상기 구동축(40)의 일회전에 의해 상기 피스톤(72)이 압축실 내에서 2회의 압축사이클을 수행하게 된다.
따라서, 60Hz의 전원이 압축기에 주어질 때, 피스톤(72)은 120Hz(7200rpm)로 운전된다. 이는, 상기 구동기어(50)와 종동기어(55)의 잇수비가 1:1인 경우에 피스톤(72)이 60Hz(3600rpm)로 동작되는 것이 비해 압축효율이 2배로 될 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 동력전달장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 본 발명에서는 구동기어와 종동기어의 잇수비를 조절하면 구동축의 일회전에 따른 피스톤의 압축사이클 수행횟수를 다양하게 변화시킬 수 있다. 따라서, 다양한 효율을 가지는 압축기를 설계할 수 있게 되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 구동축에 회전불균형이 발생하지 않으므로 압축기의 동작중에 소음과 진동이 최소화되는 효과가 있고, 회전불균형을 제거하기 위한 균형추의 설계가 필요없어 구동축의 설계가 보다 용이하게 되는 효과도 있다.

Claims (8)

  1. 모터부의 구동력을 실린더의 압축실에 구비된 피스톤의 직선왕복운동으로 만들어 작동유체를 압축하는 밀폐형 압축기에 있어서,
    상기 모터부의 구동에 의해 회전되는 구동축에 결합된 구동기어와,
    상기 구동기어와 맞물려 동력을 전달받고 회전중심에서 편심되게 편심핀을 구비하는 종동기어와,
    상기 종동기어의 편심핀에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 피스톤에 연결되어 상기 피스톤의 직선왕복운동을 만들어내는 커넥팅로드를 포함하여 구성되고,
    상기 구동축에는 상단으로 개구되는 오일유로가 구비되고, 상기 구동축의 상단은 구동기어의 상면보다 상부로 더 돌출됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동기어는 상기 모터부가 설치되는 프레임의 중앙을 관통하여 설치되는 구동축의 상단에 구비됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 종동기어는 상기 모터부가 설치되는 프레임에 회전가능하게 지지됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 구동기어의 잇수는 상기 종동기어의 잇수와 같거나 많음을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  5. 모터부의 고정자가 고정되는 프레임을 관통하여 설치되고 상기 고정자와 전자기적 상호작용에 의해 회전되는 모터부의 회전자와 일체로 회전되는 구동축과,
    상기 구동축의 상단에 구비되어 구동축 동축으로 회전되는 구동기어와,
    상기 구동기어와 맞물려 동력을 전달받고 회전중심에서 편심되게 편심핀을 구비하며 상기 프레임 상에 회전가능하게 설치되는 종동기어와,
    상기 종동기어의 편심핀에 일단부가 연결되고 타단부가 피스톤에 연결되어 상기 구동축의 회전력을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드를 포함하여 구성되고,
    상기 구동축에는 상단으로 개구되는 오일유로가 구비되고, 상기 구동축의 상단은 구동기어의 상면보다 상부로 더 돌출됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구동기어의 잇수는 상기 종동기어의 잇수와 같거나 많음을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 구동기어의 잇수는 상기 종동기어의 잇수의 적어도 2배임을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오일유로는 구동축의 적어도 일부 구간에서 그 내부를 관통하여 형성되는 밀폐형 압축기의 동력전달장치.
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