KR200412360Y1 - 밀폐형 압축기의 진동저감장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밀폐형 압축기의 진동저감장치에 관한 것이다. 본 고안은 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀(22)이 구비되고 상기 편심핀(22)에 의한 회전불균형을 제거하기 위한 균형추(24)를 구비하는 크랭크축(20)과, 상기 크랭크축(20)이 회전중심에 결합되고 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 것으로 크랭크축(20)의 회전을 위한 동력을 제공하는 모터부를 구성하는 회전자(32)와, 상기 크랭크축(20)의 회전중심을 기준으로 상기 균형추(24)와 반대쪽에 해당되는 상기 회전자(32)의 하면에 설치되는 균형질량(34)을 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치에 의하면 크랭크축의 회전불균형이 최소화되면서 압축기의 동작중에 발생하는 진동과 소음이 최소화되는 이점이 있다.

압축기, 진동, 균형질량

Description

밀폐형 압축기의 진동저감장치{Vibration reducing apparatus for hermetic compressor}

도 1은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 요부 구성을 보인 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 진동저감장치를 구성하는 회전자와 균형질량의 구성을 보인 사시도.

도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 설명도.

도 4는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도.

도 5는 본 고안 실시예의 구성을 보인 저면 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 크랭크축 22: 편심핀

24: 균형추 26: 슬리이브

28: 커넥팅로드 30: 피스톤

32: 회전자 34: 균형질량

본 고안은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크축의 편심핀에 의해 발생하는 회전불균형에 따른 진동발생을 최소화하기 위한 압축기의 진동저감장치에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 진동저감장치가 채용된 밀폐형 압축기의 요부 구성을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 종래 기술에서 균형질량이 구비된 회전자의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 밀폐용기(1)는 압축기의 외관을 구성하는 것으로, 내부에는 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐용기(1)의 하면에는 장착판(2)이 설치된다. 상기 장착판(2)은 압축기를 냉장고 등에 고정하기 위한 부분이다. 상기 밀폐용기(1)의 바닥에는 윤활과 냉각을 위한 오일(3)이 있다.

상기 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(4)이 설치된다. 상기 프레임(4)에는 압축기를 구성하는 각종 부품이 설치된다. 상기 프레임(4)의 중앙을 관통하여 하부로 연장되게 원통형의 보스부(4')가 형성된다. 상기 프레임(4)의 하부에는 모터부(5)가 설치된다. 상기 모터부(5)는 고정자(6)와 회전자(7)로 구성되는 것으로, 상기 회전자(7)는 상기 고정자(6)의 중앙을 관통하여 회전가능하게 설치된다.

상기 고정자(6)는 상기 프레임(4)의 하면에 그 상단이 고정된다. 상기 고정자(6)의 하단은 상기 밀폐용기(1)의 하면에 스프링(6')에 의해 지지된다. 상기 스프링(6')은 실질적으로 상기 프레임(4)을 지지하면서 진동과 충격을 흡수하게 된다.

상기 프레임(4)의 보스부(4')를 관통하여서는 크랭크축(9)이 설치된다. 상기 크랭크축(9)은 상기 프레임(4)에 회전가능하게 지지되고, 상기 보스부(4')를 관통하여 나온 부분은 상기 회전자(7)에 압입된다. 따라서, 상기 크랭크축(9)은 상기 회전자(7)와 일체로 회전된다.

상기 크랭크축(9)의 상단에는 크랭크축(9)의 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀(10)이 설치된다. 상기 편심핀(10)에는 커넥팅로드(12)의 일단부가 연결된다. 상기 편심핀(10)에 의해 크랭크축(9)의 회전불균형을 제거하기 위해 균형추(11)가 상기 크랭크축(9)에 구비된다. 상기 커넥팅로드(12)와 편심핀(10)의 사이에는 슬리이브(13)가 설치된다. 상기 커넥팅로드(12)는 상기 프레임(4)의 실린더(도시되지 않음)에 형성된 실린더보어에서 직선왕복운동하는 피스톤(14)과 타단부가 연결되어 크랭크축(9)의 회전력을 피스톤(14)의 직선운동으로 변환한다.

한편, 상기 회전자(7)의 상단에는 균형질량(16)이 설치된다. 상기 균형질량(16)은 상기 균형추(11)가 크랭크축(9)의 회전불균형을 완전히 제거하지 못하기 때문에 두는 것이다. 즉, 상기 균형추(11)를 더 크게 하기 위해서는 주변 부품과의 간섭문제 등을 고려해야 하기 때문이다. 따라서, 상기 크랭크축(9)과 일체로 회전되는 회전자(7)의 상단 중 상기 균형추(11)와 대응되는 위치에 균형질량(16)을 설치하는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 진동저감장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

실제로 상기 크랭크축(9)이 회전하는 것을 분석해 보면, 도 3에 과장되게 도시된 바와 같이, 크랭크축(9)의 회전중에 그 하단부는 대략 원궤적을 그리게 된다. 즉, 크랭크축(9)의 하단부는 자전하면서 공전을 하게 된다. 이는 상기 크랭크축(9)의 상단부에 대응되는 부분에 편심질량이 존재하기 때문이다.

이와 같이 크랭크축(9)의 하단부가 정확하게, 크랭크축(9)의 회전중심을 중심으로 회전하지 못하게 되면, 상기 프레임(4)의 진동이 상대적으로 커지게 된다. 상기 프레임(4)의 진동은 상기 스프링(9)에 의해 어느 정도 흡수되기도 하나, 나머지는 밀폐용기(1)와 장착판(2)을 통해 냉장고 등의 제품에 전달되어 동작소음이 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 크랭크축의 회전불균형을 최소화하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀이 구비되고 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 제거하기 위한 균형추를 구비하는 크랭크축과, 상기 크랭크축이 회전중심에 결합되고 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 것으로 크랭크축의 회전을 위한 동력을 제공하는 모터부를 구성하는 회전자와, 상기 크랭크축의 회전중심을 기준으로 상기 균형추와 반대쪽에 해당되는 상기 회전자의 하면에 설치되는 균형질량을 포함하여 구성된다.

상기 균형질량은 강재질로서 반원형상으로 구성된다.

상기 균형질량은 두께가 3.0 ~ 3.5mm 사이의 값을 가진다.

이와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치에 의하면 크랭크축의 회전불균형이 최소화되면서 압축기의 동작중에 발생하는 진동과 소음이 최소화되는 이점이 있다.

이하 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4에는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치의 바람직한 실시예가 측면도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 고안 실시예의 구성이 저면 사시도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 크랭크축(20)은 프레임(도시되지 않음)을 관통하여 회전가능하게 설치되는 것으로, 그 상단부에는 편심핀(22)이 형성된다. 상기 편심핀(22)은 상기 크랭크축(20)의 회전중심에 대해 편심된 위치에 형성된다. 상기 편심핀(22)은 아래에서 설명될 커넥팅로드(28)의 일단부가 원궤적을 그리도록 한다.

상기 편심핀(22)에 의한 크랭크축(20)의 회전불균형을 제거하기 위해 균형추(24)가 크랭크축(20)에 구비된다. 상기 균형추(24)는 상기 편심핀(22)의 반대쪽에 있다. 상기 균형추(24)는 대략 판상으로 구성된다.

상기 편심핀(22)을 둘러서는 원통형의 슬리이브(26)가 설치된다. 상기 슬리이브(26)의 외면을 둘러싸도록 커넥팅로드(28)의 일단부인 대단경(29)이 슬리이브(26)에 연결된다. 상기 대단경(29)은 링형상으로 되고, 상기 슬리이브(26)와 편심핀(22)이 관통한다. 상기 슬리이브(26)는 커넥팅로드(28)와 편심핀(22)의 조립을 용이하게 하도록 하기 위한 것으로, 상기 슬리이브(26)는 반드시 구비되어야 하는 것은 아니다.

커넥팅로드(28)의 대단경(29) 반대쪽은 피스톤(30)과 연결된다. 상기 대단경(29) 반대쪽은 피스톤(30)과 상대 회전가능하게 연결된다. 상기 대단경(29) 반대쪽은 같은 링형상의 소단경이거나 볼조인트를 구성하는 볼일 수 있다. 피스톤(30)은 실린더(도시되지 않음) 내부의 실린더보어에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축하는 것이다.

상기 크랭크축(20)의 하단부, 즉 프레임(도시되지 않음)의 보스부를 관통하여 나온 부분에는 모터부를 구성하는 회전자(32)가 결합된다. 다시 말해 상기 크랭크축(20)의 하단부가 상기 회전자(32)의 회전중심에 압입된다. 이와 같이 됨에 의해 상기 회전자(32)와 크랭크축(20)은 일체로 회전된다.

상기 회전자(32)는 대략 원통형상인데, 그 하면중 상기 균형추(24)가 구비된 반대쪽 편에 해당하는 위치에 균형질량(34)이 설치된다. 상기 균형질량(34)은 도면에 잘 도시된 바와 같이 반원형상으로 구성된다. 즉, 상기 회전자(32) 하면의 반원부에 안착될 수 있는 반원형상이다. 상기 균형질량(34)을 상기 회전자(32)의 하면에 설치하는 것은 상기 크랭크축(20)의 하단부가 크랭크축(20)의 회전중심에서 벗어나지 않은 상태로 회전할 수 있도록 함과 동시에, 일체로 회전되는 크랭크축(20)과 회전자(32)의 무게중심 위치를 상대적으로 낮추면서 크랭크축(20)의 회전불균형을 제거하도록 하는 것이다.

상기 균형질량(34)은 밀폐용기의 하부에 있는 오일과의 간섭에 의해 소음문 제를 고려하여 상대적으로 얇게 하는 것이 바람직하다. 실제로 적용된 균형질량(34)의 두께는 약 3.0에서 3.5mm정도이고, 가장 좋기로는 3.2mm이다. 상기 균형질량은 강재로 만들어지는 것이 바람직하다. 하지만, 비중 등 특성이 다른 재질로 하는 경우에는 그 두께나 모양이 약간은 달라질 수 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치의 작용을 상세하게 설명한다.

압축기가 구동되면 모터부에 전원이 인가되면서, 상기 회전자(32)가 회전한다. 상기 회전자(32)의 회전은 상기 크랭크축(20)의 회전을 만들어내고, 상기 크랭크축(20)의 편심핀(22)에 연결된 커넥팅로드(28)의 대단경(29)이 편심핀(22)과 함께 원궤적을 그리면서 커넥팅로드(28)가 피스톤(30)을 동작시키도록 한다. 상기 피스톤(30)은 실린더의 실린더보어 내에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축한다.

이와 같이 작동유체를 압축하기 위해 상기 크랭크축(20)이 회전함에 있어서, 상기 편심핀(22)에 의한 회전불균형은 상기 균형추(24)와 균형질량(34)에 의해 해소된다. 참고로, 상기 크랭크축(20)과 회전자(32)는 일체로 회전하는데, 그 회전중심에서 벗어난 편심질량들, 즉 편심핀(22), 균형추(24) 및 균형질량(34)에 의해 회전불균형이 없도록 된다.

여기서, 상기 균형질량(34)은 특히 회전자(32)의 하부에 위치되어 일체로 회전하는 크랭크축(20)과 회전자(32)의 무게중심이 상대적으로 중력방향 하부에 위치되도록 한다. 이와 같이 무게중심 위치를 낮춤에 의해 일체로 회전되는 크랭크축(20)과 회전자(32)의 회전이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 균형질량(34)에 의해 회전불균형이 제거되면, 크랭크축(20)의 하단부가 자전하면서 공전하게 되는 문제점을 해소할 수 있다. 이는 크랭크축(20)의 하단부에 인접한 위치에 균형질량(34)을 두어 크랭크축(20) 하단부의 회전이 정확하게 일어날 수 있도록 하였기 때문이다.

참고로, 본 고안에 의한 진동저감장치의 실제 성능을 살펴보기 위해, 종래 기술의 구조와 본 고안의 구조를 적용하여 실제로 실험한 결과를 살펴본다. 실험을 위해서는 고정자를 밀폐용기에 지지하는 스프링에 센서를 장착하고 압축기의 동작중에 크랭크축(20)의 길이방향으로 작용하는 힘을 측정하였다.

이때, 종래 구조에서는 균형질량이 약 6mm 정도의 것을 사용하였고, 본 고안에서는 3.5mm 정도의 것을 사용하였다. 이와 같은 조건에서 종래의 구조에서는 218 N이었으나, 본 고안에서는 187 N정도의 값을 가진다. 다시 말해 상기 회전자(32), 크랭크축(20) 및 프레임에 의해 스프링에 가해지는 힘의 세기가 매우 작아졌음을 알 수 있다. 이는 진동이 줄어들었음을 말하는 것이다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 진동저감장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에서는 크랭크축의 편심핀에 의한 회전불균형을 제거함에 있어 크랭 크축과 일체로 회전하는 회전자의 하부, 즉 크랭크축의 하단부에 대응되는 회전자의 하면에 균형질량을 설치하였다. 따라서, 크랭크축과 회전자를 포함하는 회전체의 무게중심이 상대적으로 중력방향 하부로 이동하여 안정적인 회전이 가능하고, 특히 크랭크축의 하단부에 대응하는 위치에 균형질량을 둠에 의해 크랭크축의 하단부의 회전균형이 정확하게 된다. 결국, 본 고안에 의하면, 크랭크축의 회전불균형이 최소화되면서 압축기의 동작중에 발생하는 진동과 소음이 최소화되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀이 구비되고 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 제거하기 위한 균형추를 구비하는 크랭크축과,

   상기 크랭크축이 회전중심에 결합되고 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 것으로 크랭크축의 회전을 위한 동력을 제공하는 모터부를 구성하는 회전자와,

   상기 크랭크축의 회전중심을 기준으로 상기 균형추와 반대쪽에 해당되는 상기 회전자의 하면에 설치되는 균형질량을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 진동저감장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 균형질량은 강재질로서 반원형상으로 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 진동저감장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 균형질량은 두께가 3.0 ~ 3.5mm 사이의 값을 가짐을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 진동저감장치.

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