KR19990040940A - 압축기의 크랭크축 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 크랭크축 지지구조에 관한 것으로, 본 발명은 크랭크축의 하단부를 지지하도록 댐핑부재를 설치하여, 크랭크축을 구동하는 고정자와 회전자로 구성되는 모터에 의해서 발생되는 축방향의 힘과, 또한 크랭크축에 연결되어 결합되는 여러 부품의 하중으로 인한 힘에 의해 크랭크축에 작용하는 힘에 의해 크랭크축에 반복적으로 작용하는 힘을 흡수함으로써 고정자와 회전자의 마그네틱 센터 보정 향상으로 모터의 역률 및 효율을 높이고, 진동 소음 발생을 억제하여 신뢰성을 향상시키며, 마찰의 감소로 마찰 손실을 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

압축기의 크랭크축 지지구조

본 발명은 압축기의 크랭크축 지지구조에 관한 것으로, 특히 크랭크축에 작용하는 힘을 충분히 흡수하여 크랭크축 및 이와 결합되는 회전자의 진동을 최소화할 수 있도록 한 압축기의 크랭크축 지지구조에 관한 것이다.

일반적인 압축기의 일예로 스크롤 압축기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 본체를 이루며 내부가 밀폐된 밀폐용기(1)의 내부 상,하측으로 상부프레임(2)과 하부프레임(3)이 결합되고, 상기 상부프레임(2)과 하부프레임(3)의 사이에 모터를 이루는 고정자(4) 및 회전자(5)가 설치된다. 그리고 상기 회전자(5)의 중심에 회전자(5)의 회전에 따라 함께 회전하는 크랭크축(6)이 결합되며, 상기 상부프레임(2)과 소정의 간격을 두고 고정스크롤(7)이 고정되어 있고, 상기 고정스크롤(7)의 하부에 선회스크롤(8)이 선회가능하도록 맞물려 있으며, 상기 고정스크롤(7)의 상면 가운데에 토출포트(7b)가 관통,형성되어 있고, 상기 고정스크롤(7)의 측부에는 흡입구(7a)가 형성되어 있다. 그리고 상기 선회스크롤(8)의 하부는 상부프레임(2)을 관통한 상기 크랭크축(6)의 단부에 결합되어 있으며, 상기 선회스크롤(8)의 하부에는 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 자전방지기구(9)가 결합되어 있다. 그리고 상기 고정스크롤(7)의 상측으로 밀폐용기(1)내부를 고압부(H)와 저압부(L)로 분리하는 분리판(10)이 결합되고, 상기 분리판(10)이 설치된 하측으로 밀폐용기(1)에 관통되게 냉매흡입관(11)이 결합되며, 상기 분리판(10)이 설치된 상측으로 압축된 냉매가스가 토출되는 토출관(12)이 설치되어 있다. 그리고 상기 밀폐용기(1)의 하부에는 슬라이딩되는 부분에 공급되는 오일(O)이 채워져 있다.

미설명 부호 13, 14는 압축기가 정지할 경우 고압부(H)의 고압냉매가 분리판(10)을 통해 저압부(L)로 역류하는 것을 방지하는 역지변하우징과 역지변을 도시한 것이다.

상기한 바와 같은 각 구성 부품을 포함하여 구성된 스크롤 압축기의 작동은 먼저, 인가되는 전류에 의해 회전자(5)가 회전하게 되면 회전자(5)의 회전에 의해 크랭크축(6)이 회전하면서 선회스크롤(8)을 선회운동시키게 되며 상기 선회스크롤(8)은 자전방지기구(9)에 의해 자전이 방지되면서 선회운동하게 된다. 상기 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)에 각각 형성된 랩(R)사이에 압축공간인 포켓이 형성되며 이 포켓은 지속되는 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입구(7a)로 흡입되는 냉매가스를 압축하여 토출포트(7b)를 통해 토출시키게 된다. 상기 토출포트(7b)에 의해 토출된 고압의 냉매가스는 토출관(12)을 통해 외부로 토출된다.

한편, 상기 고정자(4)와 회전자(5)를 포함하여 구성되는 모터는 전격전압/주파수 인가시 약 3500 RPM으로 일정하게 회전하게 된다. 이때 단상 전원(220V/60Hz)인가시 모터에서는 전자기력이 작용하게 된다. 상기 구조에서 회전자(5)의 가운데 압입되어 회전자(5)의 구동력을 전달받는 크랭크축(6)은 고정자(4)와 회전자(5)의 결합 오차 등에 의한 전자기력과 또한 구조상에서 오는 기계적인 힘에 의하여 축방향 아래로 힘을 받게 된다. 상기 전자기력은 회전자(5)의 편심 및 전자기적인 편심에서 오는 자기력과 고정자(4)와 회전자(5)사이에서 발생되는 에어 갭(AIR GAP)에 의한 자기력 등이 이에 해당되며, 상기 기계적인 힘은 축방향으로 결합되는 크랭크축(6)의 자중과 회전자(5)의 자중 및 회전자(5)의 상부에 결합되는 밸런스웨이트(15)의 자중 등이 이에 해당된다.

상기한 바와 같은 전자기력과 기계적인 힘에 의해 크랭크축(6)이 축방향으로 작용하는 힘을 지지해 주어야 하며, 이를 지지하기 위한 종래의 구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 크랭크축(6)의 하측 단부가 삽입되는 하부프레임의 축삽입공(3a)에 소정의 두께를 갖으며 가운데 관통공(16a)이 형성된 도너츠형의 엔드 플레이트(END PLATE)(16)가 삽입되어 크랭크축(6)의 단부를 지지하고, 그 하측에 엔드 플레이트(16)를 지지하는 씨링(C - RING)(17)이 축삽입공(3a) 내주면에 결합되어 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 크랭크축 지지구조는 크랭크축(6)으로 작용하는 모든 힘을 집중하여 지지하게 되는 엔드 플레이트(16)가 크랭크축(6)에 작용하는 힘을 충분하게 흡수하지 못하게 됨으로써 엔드 플레이트(16)에 의한 반발력으로 회전자(5) 및 이에 결합된 크랭크축(6)이 상승되어 크랭크축(6)의 구동력을 전달받는 선회스크롤(8)의 랩(R)과 고정스크롤(7)의 랩(R)이 주기적으로 부딪혀 이상소음을 발생시키게 되며, 이는 특히 정상상태의 구동시 보다 초기 기동시 보다 심하게 된다. 또한 크랭크축(6)의 단부와 엔드 플레이트(16)사이의 마찰에 의한 마찰손실이 증가하게 되는 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 크랭크축에 작용하는 힘을 충분히 흡수하여 크랭크축 및 이와 결합되는 회전자의 진동을 최소화할 수 있도록 한 압축기의 크랭크축 지지구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 일예를 도시한 종단면도,

도 2는 종래 스크롤 압축기의 크랭크축 지지구조를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 크랭크축 지지구조를 구비한 스크롤 압축기의 종단면도,

도 4는 본 발명의 스크롤 압축기의 크랭크축 지지구조를 도시한 단면도,

도 5a는 본 발명의 스크롤 압축기의 크랭크축 지지구조를 구성하는 댐핑부재를 도시한 평면도,

도 5b는 본 발명의 스크롤 압축기의 크랭크축 지지구조를 구성하는 댐핑부재를 도시한 측단면도,

도 6은 일반적인 밀폐형 회전식 압축기에 적용된 크랭크축 지지구조를 도시한 밀폐형 회전식 압축기의 종단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 밀폐용기 3 ; 하부프레임

3a ; 축삽입공 4 ; 고정자

5 ; 회전자 6 ; 크랭크축

7 ; 고정스크롤 8 ; 선회스크롤

18 ; 댐핑부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 밀폐용기의 내부에 결합되어 모터를 구성하는 고정자 및 회전자와, 상기 회전자의 가운데 압입되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 상단부에 선회가능하게 결합되는 선회스크롤 및 이에 맞물리는 고정스크롤과, 상기 밀폐용기의 내측 하부에 결합되며 일측에 상기 크랭크축의 하단부가 삽입되는 축삽입공이 형성되어 상기 크랭크축의 하단부가 삽입되는 하부프레임을 포함하여 구성된 압축기에 있어서; 상기 하부프레임의 축삽입공에 상기 크랭크축에 작용하는 힘에 의해 크랭크축에 작용하는 진동을 흡수하는 댐핑부재가 결합되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 크랭크축 지지구조가 제공된다.

상기 댐핑부재는 원판형의 가운데 관통공이 형성된 고리형으로 전체면이 굴곡진 판스프링으로 형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 크랭크축 지지구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 압축기의 크랭크축 지지구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 압축기 크랭크축 지지구조의 일예를 스크롤 압축기에 적용하여 설명하면, 먼저 스크롤 압축기는 도 3, 4에 도시한 바와 같이, 밀폐용기의 내부에 결합되어 모터를 구성하는 고정자 및 회전자(5)와, 상기 회전자(5)의 가운데 압입되는 크랭크축(6)과, 상기 크랭크축(6)의 상단부에 선회가능하게 결합되는 선회스크롤(8) 및 이에 맞물리는 고정스크롤97)과, 상기 밀폐용기(1)의 내측 하부에 결합되며 일측에 상기 크랭크축(6)의 하단부가 삽입되는 축삽입공(3a)이 형성되어 상기 크랭크축(6)의 하단부가 삽입되는 하부프레임(3)을 포함하여 구성됨은 종래와 같다. 그리고 상기 하부프레임의 축삽입공(3a)에 상기 크랭크축(6)에 작용하는 힘에 의해 크랭크축(6)에 작용하는 진동을 흡수하는 댐핑부재(18)가 결합되어 이루어진다.

상기 댐핑부재(18)는, 도 5a, 5b에 도시한 바와 같이, 원판형의 가운데 관통공(18a)이 형성된 고리형으로 전체면이 굴곡진 판스프링으로 형성됨이 바람직하다.

상기 판스프링의 외경은 상기 축삽입공에 삽입될 수 있는 직경으로 형성되며, 소정의 균일한 두께로 형성된다. 이 판스프링의 탄성계수는 크랭크축(6)에 작용하는 힘을 흡수할 수 있는 탄성계수로 함이 바람직하다.

상기 축삽입공(3a)에 결합되는 판스프링은 축삽입공(3a)의 내주면에 홈(3b)이 형성되고 이 홈(3b)에 결합되는 씨링(17)에 의해 지지됨이 바람직하며, 이 판스프링의 상면에 크랭크축(6)의 단부가 지지된다.

이하, 본 발명의 압축기의 크랭크축(6) 지지구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 적용한 스크롤 압축기의 크랭크축 지지구조는 압축기의 운전중 모터를 구성하는 고정자(4)와 회전자(5)의 조립 오차에서 발생되는 불균형에 의해 모터의 회전자(5)에서 발생되는 축방향의 전자기력과 상기 회전자(5)의 가운데 압입되는 크랭크축(6)과 유기적으로 결합되는 각 부품의 하중에서 오는 힘에 의해 크랭크축(6)에 작용하는 집중된 힘을 크랭크축(6)의 하단부를 지지하는 댐핑부재(18)가 흡수하게 된다. 상기 모터를 구성하는 고정자(4)와 회전자(5)는 밀폐용기(1)의 내부에 결합시 발생되는 오차는 운전중 회전자(5)와 고정자(4)의 보정에 의해 지속적인 상,하진동이 유발되며, 또한 회전자(5)의 스키위(SKEW)에 의한 힘은 단상모터의 고유특성 향상을 위하여 반드시 필요하기 때문에 이 스키위에 의한 힘이 축방향으로 지속적으로 작용하게 된다. 이와 같이 작용하는 힘은 크랭크축(6)에 전달되며 이 크랭크축(6)에 전달되는 반복적인 힘은 댐핑부재(18)에 의해 흡수됨으로 고정자(4)와 회전자(5)의 마그네틱 센터 보정 향상으로 단상 모터의 역률 및 효율을 높이게 된다. 또한 상기 크랭크축(6)에 반복적으로 작용하는 진동을 흡수하게 됨으로 이로 인하여 발생되는 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(R)사이에서 발생되는 진동 소음을 억제하게 된다.

또한, 상기 댐핑부재(18)는 면이 굴곡지게 형성됨에 의해 크랭크축(6)의 힘을 충분히 흡수하게 될 뿐만 아니라 크랭크축(6)의 단부와 접촉되는 면적이 감소되어 마찰을 줄이게 된다.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 압축기 크랭크축 지지구조에 대한 다른 적용예로, 도 7에 도시한 바와 같이, 스크롤 압축기와 같은 단상 모터로 크랭크축(6)을 구동시키게 되는 밀폐형 회전식 압축기에도 같은 구조로 적용할 수 있으며, 이로 인하여 같은 작용을 하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기의 크랭크축 지지구조는 크랭크축을 구동하는 고정자와 회전자로 구성되는 모터에 의해서 발생되는 축방향의 힘과, 또한 크랭크축에 연결되어 결합되는 여러 부품의 하중으로 인한 힘에 의해 크랭크축에 작용하는 힘을 크랭크축의 하단부에서 댐핑부재가 지지하여 크랭크축에 작용하는 반복적인 힘을 흡수함으로써 고정자와 회전자의 마그네틱 센터 보정 향상으로 단상 모터의 역률 및 효율을 높이고, 진동 소음 발생을 억제하여 신뢰성을 향상시키며, 마찰의 감소로 마찰 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 밀폐용기의 내부에 결합되어 모터를 구성하는 고정자 및 회전자와, 상기 회전자의 가운데 압입되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 상단부에 선회가능하게 결합되는 선회스크롤 및 이에 맞물리는 고정스크롤과, 상기 밀폐용기의 내측 하부에 결합되며 일측에 상기 크랭크축의 하단부가 삽입되는 축삽입공이 형성되어 상기 크랭크축의 하단부가 삽입되는 하부프레임을 포함하여 구성된 압축기에 있어서; 상기 하부프레임의 축삽입공에 상기 크랭크축에 작용하는 힘에 의해 크랭크축에 작용하는 진동을 흡수하는 댐핑부재가 결합되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 크랭크축 지지구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 댐핑부재는 원판형의 가운데 관통공이 형성된 고리형으로 전체면이 굴곡진 판스프링으로 형성됨을 특징으로 하는 압축기의 크랭크축 지지구조.