KR20210028977A

KR20210028977A - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR20210028977A
Application number: KR1020190110204A
Authority: KR
Inventors: 이기연; 김진국; 손영부
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-03-15
Also published as: WO2021045372A1

Abstract

모터에 의해 회전되는 회전샤프트를 통해 실린더 내의 피스톤을 왕복 운동시켜 유체를 압축하는 왕복동식 압축기가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 왕복동식 압축기는 밀폐된 공간을 이루며, 내부에 윤활유가 수용되는 쉘; 상기 쉘의 내부에 회전 가능하도록 설치되는 회전샤프트; 상기 회전샤프트를 중심축을 중심으로 회전시키는 모터; 상기 모터의 상측에 위치하고 상기 회전샤프트에서 편심되게 배치되어 회전하는 크랭크핀; 상기 모터의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치되는 실린더; 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 상기 크랭크핀과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드; 및 상기 모터의 하부에서 상기 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되어 상기 크랭크핀의 회전에 따른 편하중을 상쇄하는 회전플레이트;를 포함한다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATION COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 모터에 의해 회전되는 회전샤프트를 통해 실린더 내의 피스톤을 왕복 운동시켜 유체를 압축하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

압축기는 기체를 압축하여 압력을 높여주는 장치이다. 압축기가 기체를 압축하는 방식은, 실린더에 흡입된 기체를 피스톤으로 압축하여 방출하는 왕복동(recipro) 압축기, 두 스크롤을 상대적으로 회전시켜 기체를 압축하는 스크롤 압축기 등이 있다.

왕복동식 압축기는 실린더 내부를 왕복 운동하는 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 압축하는 방식이다. 피스톤의 왕복 운동을 위해 수직으로 설치된 회전축이 소정의 속도로 회전하고, 이에 연동하여 실린더 내부의 피스톤도 왕복 운동한다.

이러한 왕복동식 압축기의 경우, 크랭크핀의 편심 회전을 통해 피스톤을 왕복시키는 것이 일반적이라는 점에서 구동부의 편심 질량이 존재하게 된다.

이에 따라, 왕복동식 압축기의 작동 시 모터에는 구동부의 편심 질량에 의한 진동이 발생할 수 있고, 이러한 진동은 왕복동식 압축기의 속도 변동이 유발될 수 있다.

그리고, 이와 같은 왕복동식 압축기의 속도 변동이 커질수록 모터의 효율이 저하된다는 점에서, 편심 질량에 따른 진동을 감소시켜 성능을 향상시킬 수 있는 왕복동식 압축기와 관련된 기술이 활발히 개발 중에 있다.

상기와 같은 압축기와 관련하여, 한국공개특허 10-2010-0085760호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)는 왕복동식 압축기를 개시하고 있다.

구체적으로, 밀폐공간을 형성하는 하우징 쉘, 하우징 쉘 내에 구비되며 구동력을 제공하는 구동유닛, 구동유닛의 회전 샤프트에 연결되며 구동유닛으로부터의 구동력을 이용하여 실린더 내에서 피스톤의 왕복 운동으로 냉매를 압축하는 압축유닛 및 냉매를 흡입하며 압축유닛의 왕복 운동을 통해 압축된 냉매를 토출하는 흡토출유닛 등이 선행문헌 1에 개시되어 있다.

그러나, 선행문헌 1의 주요 구성은 냉매의 유동 저항을 감소시킴에 따른 압축기의 성능 향상과 관련되어 있을 뿐, 구동부의 편심 질량에 따른 진동을 감소시킬 수 있는 구성에 대하여는 고려하고 있지 않다.

그리고, 한국공개특허 10-2018-0138073호(이하, ‘선행문헌 2’라고 함)는 왕복동식 압축기의 피스톤 및 그 제조방법을 개시하고 있다.

구체적으로, 크랭크핀은 제1축을 선회하고, 제1축을 기준으로 크랭크핀이 편심된 위치와 대향하는 위치에는 카운터 웨이트(weight)를 구비하여 회전축의 진동을 방지하는 구성 등이 선행문헌 2에 개시되어 있다.

그러나, 선행문헌 2의 카운터 웨이트는 회전 반경이 제한되어 편심 질량에 대한 진동감소 효과를 충분히 확보하지 못할 뿐만 아니라, 자속 누설에 의한 모터 효율 저하를 방지하기 위하여 비자성 특성을 갖는 소재로만 제작되어야 하는 한계가 있다.

이상과 같이, 왕복동식 압축기는 구동부의 편심 질량에 의한 진동을 감소시켜 왕복동식 압축기의 성능을 향상시키기 위한 과제를 안고 있으나, 종래의 왕복동식 압축기는 이러한 과제를 적절히 해결할 수 없다는 한계가 있다.

본 발명은 종래의 왕복동식 압축기가 가지고 있는 상기의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 구동부의 편심 질량에 따른 모터의 진동을 감소시켜 효율이 저하되는 것을 방지하도록 왕복동식 압축기의 구조를 설계하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 왕복동식 압축기의 작동 시 상대적으로 균일한 회전 관성을 확보하여 냉매 압축 시 부하에 의한 속도 및 토크 변동을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 모터의 크기와 관계없이 충분한 관성 모멘트를 확보할 수 있도록 하여 모터가 소형화되는 경우에도 왕복동식 압축기의 성능이 유지되도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 왕복동식 압축기는 그 구조 상 구동부의 편심 질량에 따른 모터의 진동을 감소시키도록 구성된다. 구체적으로는 모터의 하부에서 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되는 회전플레이트가 크랭크핀의 편심 회전에 따른 편하중을 상쇄시키도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 왕복동식 압축기는 회전샤프트가 회전플레이트의 평면상 중심을 관통하며 결합될 수 있다.

이 경우, 회전샤프트와 회전플레이트의 결합은 압입, 볼팅 및 접착 중 적어도 하나를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기 역시 그 구조 상 구동부의 편심 질량에 따른 모터의 진동을 감소시키도록 구성된다. 구체적으로는 모터의 상부와 크랭크핀의 하부의 공간에서 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되는 회전플레이트가 크랭크핀의 편심 회전에 따른 편하중을 상쇄시키도록 구성된다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기는 로터의 상면과 회전플레이트가 복수의 지지체로 결합되어 함께 회전될 수 있다.

이 경우, 지지체는 회전플레이트를 관통한 상태로 하단부가 로터에 체결될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면 또는 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기는 작동 시 상대적으로 균일한 회전 관성이 확보되도록 구성된다. 구체적으로는 회전플레이트가 회전샤프트의 중심축으로부터 일정한 반경을 갖는 원판 평면으로 형성되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 측면 또는 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기는 모터의 크기와 관계없이 충분한 관성 모멘트를 확보할 수 있도록 구성된다. 구체적으로는 회전플레이트의 반경은 모터 중 로터의 반경보다 상대적으로 크게 형성되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 측면 또는 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기는 크랭크핀의 편심 방향과 반대되는 방향의 회전플레이트 상에 밸런싱웨이트가 추가적으로 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면 또는 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기는 밸런싱웨이트와 회전플레이트가 동일 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면 또는 다른 측면에 따른 왕복동식 압축기는 밸런싱웨이트와 회전플레이트가 일체로 형성될 수 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들의 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터의 하부에서 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되는 회전플레이트가 크랭크핀의 편심 회전에 따른 편하중을 상쇄시키므로, 구동부의 편심 질량에 따른 모터의 진동을 감소시켜 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 회전플레이트가 회전샤프트의 중심축으로부터 일정한 반경을 갖는 원판 평면으로 형성되므로, 상대적으로 균일한 회전 관성을 확보하여 냉매 압축 시 부하에 의한 속도 및 토크 변동을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 회전플레이트의 반경은 모터 중 로터의 반경보다 상대적으로 크게 형성되므로, 모터가 소형화되는 경우에도 왕복동식 압축기의 성능이 유지될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 크랭크핀의 편심 방향과 반대되는 방향의 회전플레이트 상에 밸런싱웨이트가 추가적으로 설치되므로, 모터의 관성 모멘트를 더욱 크게 하여 냉매 압축 부하에 따른 속도 변동을 더욱 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 밸런싱웨이트와 회전플레이트가 동일 재질로 이루어지므로, 밸런싱웨이트의 형성 시 비자성 특성의 소재에 한정되지 않고 다양한 재질의 사용이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 밸런싱웨이트와 회전플레이트가 일체로 형성되므로, 밸런싱웨이트를 지지하기 위한 별도의 부재 없이도 안정적으로 부재간 결합이 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 회전샤프트가 회전플레이트의 평면상 중심을 관통하며 결합되므로, 회전샤프트와 회전플레이트의 조립을 보다 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 회전샤프트와 회전플레이트의 결합은 압입, 볼팅 및 접착 중 적어도 하나를 통해 이루어지므로, 회전샤프트와 회전플레이트의 조립이 보다 다양한 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 모터의 상부와 크랭크핀의 하부의 공간에서 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되는 회전플레이트가 크랭크핀의 편심 회전에 따른 편하중을 상쇄시키므로, 구동부의 편심 질량에 따른 모터의 진동을 감소시켜 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 로터의 상면과 회전플레이트가 복수의 지지체로 결합되어 함께 회전되므로, 회전플레이트를 회전샤프트에 직접적으로 결합시키지 않더라도 회전샤프트의 회전에 회전플레이트가 구속될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 지지체는 회전플레이트를 관통한 상태로 하단부가 로터에 체결되므로, 로터와 회전플레이트의 결합을 보다 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 쉘 내부를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 주요 구성을 나타내는 배면도이다.
도 3은 도 2의 왕복동식 압축기에서 B-B 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 왕복동식 압축기에서 A-A 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 쉘 내부를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 주요 구성을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 왕복동식 압축기에서 D-D 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 왕복동식 압축기에서 C-C 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 쉘 내부를 나타내는 측면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 주요 구성을 나타내는 배면도이다. 도 3은 도 2의 왕복동식 압축기에서 B-B 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 1의 왕복동식 압축기에서 A-A 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 쉘(100), 회전샤프트(410), 모터(420), 크랭크핀(430), 실린더(440), 피스톤(450), 커넥팅로드(460) 및 회전플레이트(500)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)(이하, '압축기(1)')는, 압축기(1) 내부의 공간에서 회전샤프트(410)의 회전과 연동하여 피스톤(450)이 왕복 이동하면서 유체를 압축하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 설명되는 유체는 기체 또는 기상 냉매 등으로 이루어질 수 있다.

이하에서는 우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)를 이루는 구성들 및 이러한 구성들의 작동에 대하여 간략히 설명하고, 이때, 냉매를 유체의 일 예로 하여 설명한다.

압축기(1)는 쉘(100)을 포함하고, 쉘(100)은 하부쉘(110)과 상부쉘(120)을 포함하여 이루어진다.

쉘의 내부는 외부와 밀폐되며, 쉘(100)의 내부는 압축기(1)의 내부 공간을 형성한다. 쉘(100)의 내부(압축기(1)의 내부)에는 압축기(1)를 구성하는 여러 부품이 구비되고, 또한 윤활유(오일)가 수용된다. 윤활유는 하부쉘(110) 상에 저장되고, 쉘(100) 내부에서 순환할 수 있다.

하부쉘(110)은 상측으로 개구된 용기 형태로 이루어지고, 상부쉘(120)은 하측으로 개구된 용기 형태로 이루어지며, 하부쉘(110)의 상측 부분과 상부쉘(120)의 하측 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이루는 쉘(100)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하부쉘(110)의 상단 부분과 상부쉘(120)의 하단 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이룰 수 있다.

하부쉘(110)의 외측면에는 레그(130)가 결합되고, 레그(130)는 압축기(1)가 특정 설치 위치에 고정되도록 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 냉장고의 구성을 이룰 때, 레그(130)는 냉장고를 이루는 프레임 등에 고정되어 압축기(1)가 냉장고의 특정 위치에 고정되도록 한다.

레그(130)는 2개 이상으로 구비될 수 있고, 하부쉘(110)의 저면 상에 결합될 수 있다.

쉘의 내부에는 본체가 구비되고, 본체에는 압축기(1)를 이루는 여러 부품이 결합된다.

본체는 탄성체(470)를 통하여 쉘(100)(하부쉘(110))의 내부면에 연결될 수 있고, 탄성체(470)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있으며, 복수 개로 구비될 수 있다.

본체(400)에는 압축기(1)의 작동을 위한 동력을 발생시키는 모터(420)가 구비될 수 있다. 모터(420)는 스테이터(421) 및 로터(422)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 안쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.

이와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 안쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.

로터(422)의 중앙에는 회전샤프트(410)가 형성되고, 로터(422)와 함께 회전샤프트(410)가 회전하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 회전샤프트(410)는 연직방향으로 형성될 수 있고, 회전샤프트(410)의 회전축은 연직방향으로 형성된다.

회전샤프트(410) 내부에는 윤활유가 이동하는 오일 공급유로(412)가 마련된다. 그리고 회전샤프트(410) 일측에는 오일공급부(490)가 구비되며, 오일공급부(490)의 적어도 일부는, 쉘(100) 내부에 수용되는 윤활유에 잠기도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서 오일공급부(490)는 회전샤프트(410)의 하단에 결합될 수 있다.

회전샤프트(410)의 회전에 따라 오일공급부(490)가 작동하면서, 윤활유가 오일 공급유로(412)를 따라 상측으로 이동할 수 있고, 오일 공급유로(412)에서 토출된 윤활유가 압축기(1)의 각 부품에 공급될 수 있다.

회전샤프트(410)의 상측에는 크랭크핀(430)이 연결된다. 크랭크핀(430)은 모터(420)의 상측에 위치할 수 있다. 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심되게 배치된다. 따라서, 회전샤프트(410)가 회전할 때 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심된 위치에서 소정의 회전반경을 이루며 회전한다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 대체로 원통형으로 이루어지는 실린더(440)는 모터(420)의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치될 수 있다. 실린더(440)는 본체(400)와 일체로 이루어질 수 있고, 또는 별도로 형성된 후 본체(400)에 고정 결합될 수 있다.

피스톤(450)은 실린더(440) 내부의 보어(441)에서 실린더(440)의 길이방향(실린더(440)의 축방향, 전후방향)을 따라 왕복 운동한다. 본 발명의 실시예에서는 피스톤(450)이 왕복 운동하는 방향을 전후방향으로 정하여 설명한다.

커넥팅로드(460)는 크랭크핀(430)과 피스톤(450)을 연결한다. 커넥팅로드(460)는, 크랭크핀(430)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합되고, 또한 피스톤(450)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합된다.

이에 따라, 회전샤프트(410)의 회전 시 크랭크핀(430)은 편심 회전하고 피스톤(450)은 전후 방향으로 왕복 운동하게 된다.

실린더(440)의 앞쪽에는 실린더헤드(480)가 결합되고, 실린더(440) 내부로 냉매가 유입되는 흡입실(481)과 압축된 냉매가 토출되는 토출실(482)이 구비된다.

상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 작동에 의해 냉매가 압축될 수 있다.

상기와 같은 구조의 왕복동식 압축기(1)의 경우, 크랭크핀(430)이 회전샤프트(410)에 편심되게 배치되어 회전한다. 이에 따라, 모터(420), 회전샤프트(410), 크랭크핀(430), 피스톤(450) 및 커넥팅로드(460) 등을 포함하는 구동부는 편심 질량이 존재하고, 이러한 구동부의 구동 시 편하중에 따른 진동이 발생할 수 있다.

특히, 편심 질량에 의해 모터(420)에 진동이 발생하는 경우, 냉매의 압축 부하에 의해 모터(420) 회전의 반대 방향으로 가스 토크가 발생하며, 이에 따라 왕복동식 압축기(1)의 속도 변동이 유발될 수 있다.

그리고, 이와 같은 왕복동식 압축기(1)의 속도 변동이 커지면, 변동된 속도를 보상하기 위해 모터(420)에서 순간적으로 더 높은 토크를 출력해야 한다는 점에서, 모터(420)의 평균 효율이 저하되는 결과를 초래할 수 있다.

상기와 같은 속도 변동은 관성의 영향에 따라 저속 운전 시에 그 변동폭이 더욱 크게 나타날 수 있으며, 왕복동식 압축기(1)의 성능 저하 역시 저속 운전 시에 더욱 크게 발생할 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 상기와 같은 편심 질량에 의한 문제를 해결하기 위하여 회전플레이트(500)를 설치하는 구조를 제시한다.

구체적으로, 회전플레이트(500)는 모터(420)의 하부에서 회전샤프트(410)의 회전에 구속되도록 설치되어 크랭크핀(430)의 회전에 따른 편하중을 상쇄하는 부분이다.

즉, 회전플레이트(500)가 회전샤프트(410)와 함께 회전되도록 설치되어 회전샤프트(410)의 회전 관성을 증가시키므로, 회전샤프트(410)에 편심되게 결합된 크랭크핀(430)의 회전에 따른 편하중을 일정 부분 상쇄시킬 수 있다.

특히, 회전플레이트(500)는 모터(420)의 하부에 배치되므로, 회전샤프트(410)와 함께 회전하는 경우에도 다른 부재(오일 공급을 위한 구성 또는 쉘에 대한 지지를 위한 구성 등)와 간섭되는 것이 방지될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 모터(420)의 하부에서 회전샤프트(410)의 회전에 구속되도록 설치되는 회전플레이트(500)가 크랭크핀(430)의 편심 회전에 따른 편하중을 상쇄시키므로, 구동부의 편심 질량에 따른 모터(420)의 진동을 감소시켜 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서 회전플레이트(500)는 회전샤프트(410)의 중심축으로부터 일정한 반경을 갖는 원판 평면으로 형성될 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전플레이트(500)는 원형의 판상 부재로 이루어지고, 그 원형의 중심점이 회전샤프트(410)의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.

따라서, 회전샤프트(410)의 회전 시 회전플레이트(500) 역시 회전샤프트(410)의 중심축을 중심으로 회전될 수 있으므로, 회전플레이트(500)의 면적 내에서 상대적으로 균일한 회전 관성을 확보할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 회전플레이트(500)가 회전샤프트(410)의 중심축으로부터 일정한 반경을 갖는 원판 평면으로 형성되므로, 상대적으로 균일한 회전 관성을 확보하여 냉매 압축 시 부하에 의한 속도 및 토크 변동을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 모터(420)는 회전샤프트(410)와 함께 회전되도록 회전샤프트(410)에 결합되는 로터(422) 및 로터(422)의 외주면에 설치되어 로터(422)를 회전시키는 스테이터(421)를 포함하고, 회전플레이트(500)의 반경은 로터(422)의 반경보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 안쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.

그리고, 로터(422)의 중앙에는 회전샤프트(410)가 형성되고, 로터(422)와 함께 회전샤프트(410)가 회전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 회전플레이트(500)는 로터(422)보다 큰 반경을 갖도록 형성될 수 있다.

왕복동식 압축기(1)가 점차 소형화됨에 따라, 모터(420) 및 로터(422) 역시 소형화되는 추세에 있다. 그러나, 로터(422)가 소형화되어 그 회전 반경이 작아질 경우 로터(422)의 관성 모멘트가 감소된다.

즉, 관성 모멘트 I = ∑ mr² (m: 질량, r: 반경) 의 수식에 따라, 관성 모멘트는 회전 반경에 영향을 받으므로, 로터(422)가 소형화되어 회전 반경이 작아질수록 관성 모멘트가 감소된다.

이와 같이, 관성 모멘트가 감소되는 경우, 상술한 바와 같이 속도 변동이 증가되어 모터(420) 평균 효율이 저하됨에 따라 왕복동식 압축기(1)의 성능이 저하될 수 있다.

따라서, 모터(420) 및 로터(422)가 소형화되어 회전 반경이 작아지더라도, 관성 모멘트를 충분히 확보할 수 있도록 회전플레이트(500)의 회전 반경은 일정 크기 이상으로 제작될 필요가 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서 회전플레이트(500)의 반경은 모터(420) 중 로터(422)의 반경보다 상대적으로 크게 형성되므로, 모터(420)가 소형화되는 경우에도 왕복동식 압축기(1)의 성능이 유지될 수 있다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 크랭크핀(430)의 편심 방향과 반대되는 방향의 회전플레이트(500) 상에 설치되는 밸런싱웨이트(510)를 더 포함할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전플레이트(500) 중 크랭크핀(430)의 편심 방향과 반대되는 방향에 일정 중량을 갖는 밸런싱웨이트(510)가 장착 설치될 수 있다.

이 경우, 밸런싱웨이트(510)는 서로 분리된 복수의 부재를 조합하여 이루어질 수 있으며, 평면이 원호 형상으로 이루어질 수도 있는 등 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 회전플레이트(500)를 통해 크랭크핀(430)의 회전에 따른 편하중을 상쇄시키는 경우, 그 편하중이 과다하게 발생되는 경우에는 회전플레이트(500)의 회전 관성만으로는 그 상쇄 효과가 충분하지 못할 수 있다.

특히, 냉매의 압축 부하 시 순간적으로 크랭크핀(430) 및 회전샤프트(410)에 큰 편하중이 가해지므로, 편심 질량을 반대면에서 상쇄시킬 수 있는 중량체를 설치하는 것이 바람직할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 크랭크핀(430)의 편심 방향과 반대되는 방향의 회전플레이트(500) 상에 밸런싱웨이트(510)가 추가적으로 설치되므로, 모터(420)의 관성 모멘트를 더욱 크게 하여 냉매 압축 부하에 따른 속도 변동을 더욱 저감시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 밸런싱웨이트(510)는 회전플레이트(500)와 동일 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 밸런싱웨이트(510)는 소재의 특성에 제한됨 없이 회전플레이트(500)와 같은 특성의 소재로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 크랭크핀(430)이나 회전샤프트(410)에 밸런싱웨이트(510)를 설치하는 경우, 자속 누설에 의한 모터(420) 효율 저하가 발생되지 않도록 밸런싱웨이트(510)를 비자성 특성을 갖는 소재로 제작할 필요가 있다.

이러한 비자성 특성을 갖는 소재 중 대표적 소재인 아연은 그 재질 특성상 유리한 점이 있으나, 일반적인 철계 금속에 비하여 단가가 매우 높다는 불리한 점이 있다.

따라서, 밸런싱웨이트(510)의 재질이 비자성 소재로 제한된다면, 결과적으로 왕복동식 압축기(1)의 제작 비용이 상승될 수 있다는 문제점이 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는, 밸런싱웨이트(510)가 회전플레이트(500) 상에 설치되므로 모터(420)에 대한 자속 누설 효과가 상대적으로 크지 않다.

이에 따라, 밸런싱웨이트(510)의 재질이 비자성 소재로 제한될 필요가 없으므로, 회전플레이트(500)의 재질과 동일한 재질로 자유롭게 제작하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 밸런싱웨이트(510)와 회전플레이트(500)가 동일 재질로 이루어지므로, 밸런싱웨이트(510)의 형성 시 비자성 특성의 소재에 한정되지 않고 다양한 재질의 사용이 가능하다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 밸런싱웨이트(510)는 회전플레이트(500)와 일체로 형성될 수 있다. 즉, 밸런싱웨이트(510)를 회전플레이트(500)와 별도의 부재로 제작한 후 이를 회전플레이트(500)에 장착하는 방법이 아니라, 밸런싱웨이트(510)와 회전플레이트(500)를 하나의 부재로 제작할 수 있다.

이를 위하여, 하나의 판상 부재를 가압하는 등의 과정을 통해 형상 변형시켜 원형 평면의 회전플레이트(500) 및 이러한 회전플레이트(500)의 일부분에 돌출 형성되는 밸런싱웨이트(510)를 가공 제작할 수 있다.

특히, 상술한 바와 같이 밸런싱웨이트(510)와 회전플레이트(500)가 동일 재질로 이루어지는 경우, 밸런싱웨이트(510)와 회전플레이트(500)를 일체로 형성하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 밸런싱웨이트(510)와 회전플레이트(500)가 일체로 형성되므로, 밸런싱웨이트(510)를 지지하기 위한 별도의 부재 없이도 안정적으로 부재간 결합이 이루어질 수 있다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 회전플레이트(500)는 회전샤프트(410)에 의해 평면상의 중심이 관통되며 결합될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전플레이트(500)의 중앙부에는 회전샤프트(410)의 직경에 대응되는 관통홀이 형성되고, 이러한 관통홀에 회전샤프트(410)의 하단부가 삽입되어 서로 결합될 수 있다.

이와 같은 구조로 회전플레이트(500)와 회전샤프트(410)가 조립되는 경우, 두 부재간의 직접적인 접촉 면적이 증가하여 그 결합력을 보다 향상시킬 수 있다. 그 결과, 회전샤프트(410)의 회전 시 회전플레이트(500)도 보다 안정적으로 함께 회전될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)는 회전샤프트(410)가 회전플레이트(500)의 평면상 중심을 관통하며 결합되므로, 회전샤프트(410)와 회전플레이트(500)의 조립을 보다 용이하게 할 수 있다.

여기서, 회전플레이트(500)는 회전샤프트(410)에 압입, 볼팅 및 접착 중 적어도 하나를 통해 결합될 수 있다.

이 경우, 압입은 상술한 회전플레이트(500)의 관통홀을 회전샤프트(410)의 직경보다 일정 부분 작게 형성한 후, 압력을 통해 관통홀에 회전샤프트(410)를 밀어 넣어 조립하는 것을 의미한다.

그리고, 볼팅은 별도의 볼트 부재를 통해 회전플레이트(500)와 회전샤프트(410)를 체결하는 것을 의미하며, 접착은 별도의 접착성 물질을 회전플레이트(500)와 회전샤프트(410) 사이에 도포하여 이들 부재가 서로 구속되도록 조립하는 것을 의미한다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 회전샤프트(410)와 회전플레이트(500)의 결합은 압입, 볼팅 및 접착 중 적어도 하나를 통해 이루어지므로, 회전샤프트(410)와 회전플레이트(500)의 조립이 보다 다양한 구조로 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 쉘 내부를 나타내는 측면도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 주요 구성을 나타내는 평면도이다. 도 7은 도 6의 왕복동식 압축기에서 D-D 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 5의 왕복동식 압축기에서 C-C 에 따른 절단면을 나타내는 도면이다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복동식 압축기(3)에서, 회전플레이트(500)는 모터(420)의 상부와 크랭크핀(430)의 하부의 공간에서 회전샤프트(410)의 회전에 구속되도록 설치되어 크랭크핀(430)의 회전에 따른 편하중을 상쇄한다.

특히, 회전플레이트(500)는 모터(420)의 상부와 크랭크핀(430)의 하부의 공간에 배치되므로, 회전샤프트(410)와 함께 회전하는 경우에도 다른 부재(구동을 위한 모터(420) 또는 크랭크핀(430) 또는 피스톤(450) 등)와 간섭되는 것이 방지될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(3)는 모터(420)의 상부와 크랭크핀(430)의 하부의 공간에서 회전샤프트(410)의 회전에 구속되도록 설치되는 회전플레이트(500)가 크랭크핀(430)의 편심 회전에 따른 편하중을 상쇄시키므로, 구동부의 편심 질량에 따른 모터(420)의 진동을 감소시켜 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(3)에서 회전플레이트(500)는 로터(422)의 상면으로부터 돌출 형성되는 복수의 지지체(520)와 함께 회전되도록 결합될 수 있다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전플레이트(500)의 중앙부에는 회전샤프트(410)의 직경에 대응되는 관통홀이 형성되고, 이러한 관통홀에 회전샤프트(410)가 삽입될 수 있다. 이 경우, 회전샤프트(410)의 회전력은 회전플레이트(500)로 직접적으로 전달되지 않을 수 있다.

그리고, 로터(422)의 상면에는 지지체(520)가 돌출 형성되어 로터(422)의 회전 시 지지체(520)가 함께 회전될 수 있다. 이러한 지지체(520)의 상단은 회전플레이트(500)에 결합되어 상기와 같은 지지체(520)의 회전 시 회전플레이트(500)도 함께 회전될 수 있다.

이 경우, 지지체(520)는 회전플레이트(500)의 평면 상을 균일하게 분할하는 위치에 각각 설치되어 회전플레이트(500)를 안정적으로 지지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(3)는 로터(422)의 상면과 회전플레이트(500)가 복수의 지지체(520)로 결합되어 함께 회전되므로, 회전플레이트(500)를 회전샤프트(410)에 직접적으로 결합시키지 않더라도 회전샤프트(410)의 회전에 회전플레이트(500)가 구속될 수 있다.

여기서, 회전플레이트(500)는 지지체(520)에 의해 관통되고, 지지체(520)는 하단부가 로터(422)에 체결될 수 있다.

즉, 회전플레이트(500)의 평면 상에는 지지체(520)의 직경에 대응되는 체결홀이 형성되고, 각 지지체(520)는 이러한 체결홀에 삽입된 상태로 하단부가 로터(422)에 체결될 수 있다.

이 경우, 지지체(520)는 볼트 또는 리벳 등으로 이루어져 상부로부터 회전플레이트(500)를 관통하여 로터(422)의 상면에 체결될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기(3)에서, 지지체(520)는 회전플레이트(500)를 관통한 상태로 하단부가 로터(422)에 체결되므로, 로터(422)와 회전플레이트(500)의 결합을 보다 용이하게 할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복동식 압축기(3)는 상술한 구성을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)와 주요 구성이 동일 또는 유사하므로, 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1, 3: 왕복동식 압축기 100: 쉘
110: 하부쉘 120: 상부쉘
130: 레그 410: 회전샤프트
412: 오일공급유로 420: 모터
421: 스테이터 422: 로터
430: 크랭크핀 440: 실린더
450: 피스톤 460: 커넥팅로드
480: 실린더헤드 481: 흡입실
482: 토출실 490: 오일공급부
500: 회전플레이트 510: 밸런싱웨이트
520: 지지체

Claims

밀폐된 공간을 이루며, 내부에 윤활유가 수용되는 쉘;
상기 쉘의 내부에 회전 가능하도록 설치되는 회전샤프트;
상기 회전샤프트를 중심축을 중심으로 회전시키는 모터;
상기 모터의 상측에 위치하고 상기 회전샤프트에서 편심되게 배치되어 회전하는 크랭크핀;
상기 모터의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치되는 실린더;
상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 크랭크핀과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드; 및
상기 모터의 하부에서 상기 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되어 상기 크랭크핀의 회전에 따른 편하중을 상쇄하는 회전플레이트;
를 포함하는 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 회전플레이트는 상기 회전샤프트의 중심축으로부터 일정한 반경을 갖는 원판 평면으로 형성되는, 왕복동식 압축기.
제2항에 있어서,
상기 모터는
상기 회전샤프트와 함께 회전되도록 상기 회전샤프트에 결합되는 로터 및
상기 로터의 외주면에 설치되어 상기 로터를 회전시키는 스테이터를 포함하고,
상기 회전플레이트의 반경은 상기 로터의 반경보다 상대적으로 크게 형성되는, 왕복동식 압축기.
제3항에 있어서,
상기 크랭크핀의 편심 방향과 반대되는 방향의 상기 회전플레이트 상에 설치되는 밸런싱웨이트;
를 더 포함하는 왕복동식 압축기.
제4항에 있어서,
상기 밸런싱웨이트는 상기 회전플레이트와 동일 재질로 이루어지는, 왕복동식 압축기.
제5항에 있어서,
상기 밸런싱웨이트는 상기 회전플레이트와 일체로 형성되는, 왕복동식 압축기.
제6항에 있어서,
상기 회전플레이트는 상기 회전샤프트에 의해 평면상의 중심이 관통되며 결합되는, 왕복동식 압축기.
제7항에 있어서,
상기 회전플레이트는 상기 회전샤프트에 압입, 볼팅 및 접착 중 적어도 하나를 통해 결합되는, 왕복동식 압축기.
밀폐된 공간을 이루며, 내부에 윤활유가 수용되는 쉘;
상기 쉘의 내부에 회전 가능하도록 설치되는 회전샤프트;
상기 회전샤프트를 중심축을 중심으로 회전시키는 모터;
상기 모터의 상측에 위치하고 상기 회전샤프트에서 편심되게 배치되어 회전하는 크랭크핀;
상기 모터의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치되는 실린더;
상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤;
상기 크랭크핀과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드; 및
상기 모터의 상부와 상기 크랭크핀의 하부의 공간에서 상기 회전샤프트의 회전에 구속되도록 설치되어 상기 크랭크핀의 회전에 따른 편하중을 상쇄하는 회전플레이트;
를 포함하는 왕복동식 압축기.
제9항에 있어서,
상기 회전플레이트는 상기 회전샤프트의 중심축으로부터 일정한 반경을 갖는 원판 평면으로 형성되는, 왕복동식 압축기.
제10항에 있어서,
상기 모터는
상기 회전샤프트와 함께 회전되도록 상기 회전샤프트에 결합되는 로터 및
상기 로터의 외주면에 설치되어 상기 로터를 회전시키는 스테이터를 포함하고,
상기 회전플레이트의 반경은 상기 로터의 반경보다 상대적으로 크게 형성되는, 왕복동식 압축기.
제11항에 있어서,
상기 크랭크핀의 편심 방향과 반대되는 방향의 상기 회전플레이트 상에 설치되는 밸런싱웨이트;
를 더 포함하는 왕복동식 압축기.
제12항에 있어서,
상기 회전플레이트는 상기 로터의 상면으로부터 돌출 형성되는 복수의 지지체와 함께 회전되도록 결합되는, 왕복동식 압축기.
제13항에 있어서,
상기 회전플레이트는 상기 지지체에 의해 관통되고,
상기 지지체는 하단부가 상기 로터에 체결되는, 왕복동식 압축기.