KR20030075433A - 밀폐형 압축기 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에 의하면, 로터 및 크랭크 샤프트를 포함하는 회전기구부와, 회전기구부에 장착되어 회전기구부에 가해지는 회전 불평형력을 상쇄시키는 발란스 웨이트를 구비한 밀폐형 압축기에 있어서, 발란스 웨이트는 회전기구부의 회전 원주상 피스톤의 상사점 측을 기준으로 회전기구부에 발생되는 회전 불평형력이 최대가 되는 300°~ 10°범위의 회전각 맞은편 소정 범위의 각도(θ) 상에 위치되도록 장착된 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 발란스 웨이트가 회전기구부의 회전 각도상 회전 불평형력이 최대가 회전각 맞은편에 위치되도록 장착되기 때문에, 압축기 작동시 진동의 원인이 되는 회전 불평형력을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

Description

밀폐형 압축기{Hermetic compressor}
본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기 구동시 압축기에 발생되는 진동을 최소화 할 수 있도록 발란스 웨이트의 장착 구조가 개선된 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 밀폐형 압축기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 밀폐 케이스(10)를 구성하는 상부 및 하부 케이스(11)(12)와, 전동기구부(20) 및 압축기구부(50)를 포함한다. 전동기구부(20)는 고정자(30) 및 회전기구부(40)를 포함하며, 회전기구부(40)는 로터(41)와 로터(41)에 압입되어 설치된 크랭크 샤프트(42)로 구성된다. 압축기구부(50)는 실린더블록(51)과, 실린더블록(51)에 형성된 압축실(51a)에 삽입된 피스톤(52) 및 커넥팅로드(53)를 포함한다. 커넥팅로드(53)는 크랭크 샤프트(42)에 형성된 편심부(42a)에 결합되어 로터(41)의 회전운동을 피스톤(52)의 왕복직선운동으로 바꾸어준다.
상기와 같이 구성된 밀폐형 압축기는, 로터(41) 및 크랭크 샤프트(42)가 회전하면, 크랭크 샤프트(42) 편심부(42a)에 결합된 커넥팅로드(53)에 의해 피스톤(52)이 왕복직선운동하여 압축실(51a) 내로 유입된 기체 냉매를 압축하게 된다. 압축된 냉매는 토출관(60)을 통해 압축기의 외부로 토출된다.
상기와 같은 압축기의 냉매 압축과정에서 압축기에는 진동이 발생된다. 즉,압축기의 작동시 압축기의 구동요소에는 불평형력이 발생되며 이러한 불평형력에 의한 회전기구부의 회전 불평형력이 압축기의 진동을 유발하게 된다. 이러한 불평형력에는 피스톤(52)의 관성력, 피스톤(52)과 실린더블록(51) 내벽면 사이에 발생되는 측면가압력, 크랭크 샤프트(42) 편심부(42a)나 오일 픽업튜브(70) 등의 회전에 의한 원심력 등이 있다.
통상적으로, 밀폐형 압축기는 상기 회전 불평형력에 의한 진동을 감소시키기 위해 회전기구부(40)에 설치된 발란스 웨이트를 구비한다. 발란스 웨이트는 로터(41) 또는 크랭크 샤프트(42)에 장착되어 회전하면서 상기 회전 불평형력을 감소시킨다.
도 2a 또는 도 2b는 종래의 발란스 웨이트가 구비된 압축기의 요부를 나타낸 정면도 및 평면도로, 도시된 바와 같이, 로터(41)의 양단부에 제 1 및 제 2 발란스 웨이트(43)(44)가 설치된다. 제 1 발란스 웨이트(43)는 로터(41)의 크랭크 샤프트(42) 편심부(42a)측 단부에 설치되고, 제 2 발란스 웨이트(44)는 로터(41)의 그 반대편 단부에 설치된다. 상기 두 발란스 웨이트(43)(44)는 로터(41)의 양단부 원호상에 대략 반원의 크기를 갖도록 설치된다. 로터(41)와 함께 크랭크 샤프트(42)가 회전하여 피스톤(52)이 상사점 위치에 오게되면 제 1 발란스 웨이트(43)의 중심은 피스톤(52)의 하사점 측에 위치하고, 제 2 발란스 웨이트(44)는 그와 반대인 피스톤(52)의 상사점 측에 위치하게 된다. 즉, 로터(41)의 회전 각도상 상사점에서의 피스톤(52) 측을 기준으로, 제 1 발란스 웨이트(43)는 90°~ 270°의 위치에 오게 되고, 제 2 발란스 웨이트(44)는 270°~ 90°의 위치에 오게되며, 이에 의해 압축기 구동시에 발생되는 회전 불평형력은 상쇄되어 감소하게 된다.
그러나, 압축기 구동시 크랭크 샤프트(42) 및 로터(41)에 가해지는 회전 불평형력은 도 3에 도시된 바와 같이, 회전기구부(40)의 회전 원주상 특정 각도, 예컨대 300°~ 10°상에서 최대가 되기 때문에, 상기와 같이 구성된 종래의 밀폐형 압축기는 회전기구부(40)의 회전 불평형력을 효과적으로 감소시키지 못하여 진동이나 소음이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 압축기 구동시 회전 구동부에 발생되는 회전 불평형력에 의한 진동 및 소음을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 발란스 웨이트의 장착 구조가 개선된 밀폐형 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2a 및 2b는 종래의 발란스 웨이트를 갖는 밀폐형 압축기의 요부를 나타낸 정면도 및 평면도,
도 3은 회전기구부의 회전 각도에 따라 나타나는 불평형력을 나타낸 도면, 그리고,
도 4a 및 4b는 본 발명에 의한 발란스 웨이트를 갖는 밀페형 압축기의 요부를 나타낸 정면도 및 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10; 밀폐 케이스11,12; 상부 및 하부 케이스
20; 전동기구부30; 고정자
40; 회전기구부41; 로터
42; 크랭크 샤프트45; 제 1 발란스 웨이트
46; 제 2 발란스 웨이트50; 압축기구부
51; 실린더블록52; 피스톤
53; 커넥팅로드60; 토출관
70; 오일 픽업튜브
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 로터 및 크랭크 샤프트를 포함하는 회전기구부와, 상기 회전기구부에 장착되어 회전기구부에 가해지는 회전 불평형력을 상쇄시키는 발란스 웨이트를 구비한 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 발란스 웨이트는 상기 회전기구부의 회전 원주상 피스톤의 상사점 측을 기준으로 회전기구부에 발생되는 회전 불평형력이 최대가 되는 300°~ 10°범위의 회전각 맞은편 소정 범위의 각도(θ) 상에 위치되도록 장착된 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 발란스 웨이트가 회전기구부의 회전 원주상 회전 불평형력이최대가 되는 회전각 맞은편에 위치되도록 장착되기 때문에, 압축기 작동시 진동의 원인이 되는 회전 불평형력을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 밀폐형 압축기의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 θ는 120°~ 190°이고, 상기 발란스 웨이트는 상기 로터의 양단부 중 적어도 어느 한쪽 단부, 또는 상기 크랭크 샤프트 중 적어도 어느 한 곳에 장착되며 원호의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 로터 및 크랭크 샤프트를 포함하는 회전기구부와, 상기 로터의 양단부에 장착되어 회전기구부에 가해지는 회전 불평형력을 상쇄시키는 제 1 및 제 2 발란스 웨이트를 구비한 압축기에 있어서, 상기 제 1 발란스 웨이트는 상기 로터의 크랭크 샤프트 편심부 측 단부에 로터의 회전 원주상 피스톤의 상사점을 기준으로 90°~ 270°상에 위치되도록 장착되며, 상기 제 2 발란스 웨이트는 로터의 그 반대편 단부 120°~ 190°상에 위치되도록 장착된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 종래기술과 동일한 부분은 동일한 부호를 부여하여 설명한다.
본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 발란스 웨이트의 장착 구조를 제외하고 도 1에 도시된 일반적인 밀폐형 압축기의 구조와 동일하다. 즉, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 밀폐 케이스(10)를 구성하는 상부 및 하부 케이스(11)(12)와, 회전기구부(40)를 구비한 전동기구부(20)와, 압축기구부(50) 및 회전기구부(40)에 장착된 제 1 및 제 2 발란스 웨이트(45)(46)를 포함한다.
상기 전동기구부(20)는 상기 밀폐 케이스(10)에 고정된 고정자(30)와, 회전기구부(40)를 포함한다. 회전기구부(40)는 고정자(30)에 회전 가능하게 삽입된 로터(41)와, 로터(41)에 압입되어 설치된 크랭크 샤프트(42)를 포함한다.
상기 압축기구부(50)는 압축실(51a)이 형성된 실린더블록(51)과, 상기 크랭크 샤프트(42)의 편심부(42a)에 결합된 커넥팅로드(53) 및 커넥팅로드(53)에 의해 압축실(51a) 내에서 왕복직선운동하는 피스톤(52)을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 발란스 웨이트(45)(46)는 상기 회전기구부(40)의 로터(41)에 장착된다. 제 1 발란스 웨이트(45)는 로터(41)의 하부 단부, 즉, 로터(41)의 크랭크 샤프트(42) 편심부(42a) 측 단부에 장착되고, 제 2 발란스 웨이트(46)는 로터(41)의 상기 단부의 반대편 단부에 장착된다.
또한, 제 1 발란스 웨이트(45)는 회전기구부(40)의 회전 원주상 피스톤(52)의 상사점 측을 기준으로 피스톤(52)의 하사점 즉, 90°~ 270°에 위치하게 되고, 제 2 발란스 웨이트(46)는 회전기구부(40)에 발생되는 회전 불평형력이 최대가 되는 300°~ 10°(θF)의 반대편 소정 범위의 각도(θ) 상에 장착된다.
도 3은 회전기구부(40)의 회전 각도에 따라 나타나는 불평형력을 나타낸 도면으로, 굵은 실선은 회전기구부(40)가 회전에 의해 갖는 합력이며, 가는 실선은 회전기구부(40)가 갖는 등가력이며, 점선은 상기 합력과 등가력의 차로서 회전기구부의 회전에 영향을 주는 불평형력을 나타내는 것이다. 이러한 불평형력에는 피스톤(52)의 관성력, 피스톤(52)과 실린더블록(51) 내벽면 사이에 발생되는 측면가압력, 크랭크 샤프트(42) 편심부(42a)나 오일 픽업튜브(70) 등의 회전에 의한 원심력 등이 있다.
따라서, 제 2 발란스 웨이트(46)는 로터(41) 단부의 원주상 300°~ 10°(θF)의 맞은편 120°~ 190°(θ)상에 장착되며, 바람직하게는 로터(41) 단부에 상기 각도 θ에 걸쳐 원호의 형상을 갖도록 장착된다.
상기에서는 회전기구부(40)의 회전 불평형력을 효과적으로 감소시키기 위해 제 2 발란스 웨이트(46)의 장착 위치에 대해서만 소정 각도 θ를 적용하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 제 1 발란스 웨이트(45) 또는, 크랭크 샤프트(42)에 장착되는 발란스 웨이트의 장착 위치에 대해서도 소정 각도 θ를 적용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서, 압축기 구동시 고정자(30;도 1참조)에 삽입된 로터(41) 및 크랭크 샤프트(42)가 회전하면 크랭크 샤프트(42)의 편심부(42a)에 결합된 커넥팅로드(53;도 1참조)가 피스톤(52)을 왕복직선운동 시켜 압축실(51a;도 1참조) 내의 냉매를 압축시킨다. 이 과정에서 로터(41) 및 크랭크 샤프트(42)의 회전기구부(40)는 300°~ 10°(θF)의 회전 각도에서 최대의 회전 불평형력을 받으며, 이때의 회전 불평형력은 로터(41)의 회전 원주상 상기 θF의 맞은편 120°~ 190°(θ)에 걸쳐 장착된 제 2 발란스 웨이트(46)에 의해 효과적으로 감소됨으로써, 결과적으로 회전 불평형력에 의한 진동 및 소음이 줄어든다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기에 의하면, 회전기구부의 회전 원주상 회전 불평형력이 최대가 되는 300°~ 10°의 회전각 반대편에 발란스 웨이트가 장착되기 때문에, 회전기구부에 발생되는 회전 불평형력에 의한 압축기의 진동 및 소음을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명을 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 로터 및 크랭크 샤프트를 포함하는 회전기구부와, 상기 회전기구부에 장착되어 회전기구부에 가해지는 회전 불평형력을 상쇄시키는 발란스 웨이트를 구비한 밀폐형 압축기에 있어서,
    상기 발란스 웨이트는 상기 회전기구부의 회전 원주상 피스톤의 상사점 측을 기준으로 회전기구부에 발생되는 회전 불평형력이 최대가 되는 300°~ 10°범위의 회전각 맞은편 소정 범위의 각도(θ) 상에 위치되도록 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 θ는 120°~ 190°인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발란스 웨이트는 상기 로터의 양단부 중 적어도 어느 한쪽 단부에 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발란스 웨이트는 상기 크랭크 샤프트에 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 발란스 웨이트는 원호의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  6. 로터 및 크랭크 샤프트를 포함하는 회전기구부와, 상기 로터의 양단부에 장착되어 회전기구부에 가해지는 회전 불평형력을 상쇄시키는 제 1 및 제 2 발란스 웨이트를 구비한 압축기에 있어서,
    상기 제 1 발란스 웨이트는 상기 로터의 크랭크 샤프트 편심부 측 단부에 로터의 회전 원주상 피스톤의 상사점을 기준으로 90°~ 270°상에 위치되도록 장착되며, 상기 제 2 발란스 웨이트는 로터의 그 반대편 단부 120°~ 190°상에 위치되도록 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
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