KR100350802B1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 피스톤과 실린더 블록 사이에 공급되는 오일공급홀을 피스톤의 측면압이 발생되는 피스톤공의 내벽측을 관통하도록 형성함으로써 마찰 및 마모가 발생되기 쉬운 부위에 집중적으로 윤활 작용을 실시하도록 하고, 오일공급홀이 피스톤공의 일측벽을 관통하는 구조이기 때문에 오일에 혼합되는 이물질이 피스톤공의 내부로 유입되는 것을 방지하도록 한 것으로, 피스톤과 실린더 블록 사이의 마찰 및 마모를 방지하는 윤활 구조를 개선하여 마찰 및 마모를 원천적으로 방지하여 압축기의 내부 온도 상승으로 인한 성능 저하 및 압축기구부의 변형을 예방하도록 한 것이다.

Description

밀폐형 압축기{Hermetic compressor}

본 발명은 왕복동식 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 피스톤과 실린더 블록 사이에 공급되는 오일공급홀을 피스톤의 측면압이 발생되는 피스톤공의 내벽측을 관통하도록 형성하여 피스톤의 윤활 작용을 향상시킨 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적인 밀폐형 압축기의 일례를 도 1을 참조하여 설명하면, 밀폐된 용기(10)의 내부에 압축기구부(20)와 전동기부(30)가 구비되어 있는 구성이다.

여기서 압축기구부(20)는 밀폐용기(10)의 내부 중간에 세워져 설치되는 베어링(21)과, 베어링(21)의 내부에 회전가능하도록 결합됨과 아울러 하부에 편심축부(22)가 형성된 크랭크 샤프트(23)와, 베어링(21)의 하부에 고정되는 실린더 블록(24)과, 크랭크 샤프트(23)의 편심축부(22)에 결합되는 커넥팅 로드(Connecting rod)(25)와, 커넥팅 로드(25)의 단부에 결합되어 실린더 블록(24)의 내부에서 직선왕복운동을 하는 피스톤(26)과, 실린더 블록(24)의 선단부에 설치되어 냉매의 흡입 및 토출수단인 흡,토출 밸브(미도시)가 구비된 헤드 커버(27)를 포함하고 있다.

또한, 전동기구부(30)는 크랭크 샤프트(3)에 결합되어 크랭크 샤프트(31)와 함께 회전되는 로터(31)와, 밀폐용기(10)의 내부에서 로터(31)를 감싸도록 설치되어 로터(31)에 회전력을 부여하는 전자기력을 발생시키는 스테이터(32)로 구성되어 있다.

밀폐용기(10)의 내저부에는 냉동 오일(O)이 수납되어 있어 윤활수단에 의하여 냉동 오일(O)이 각 습동부에 공급되어 마찰 및 마모를 방지하도록 한다.

이러한 윤활수단의 일예를 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 베어링(21)에 결합되는 크랭크 샤프트(23)의 중간부에 소경부(41)가 형성되어 있고, 소경부(41)와 베어링(21)의 내벽 사이에는 냉동 오일(O)이 저장되는 공간인 오일 뱅크(42)가 형성되어 있으며, 소경부(41)를 중심으로 하부 및 상부의 외주면에 하부 오일공급홈(43) 및 상부 오일공급홈(44)이 형성되어 있고, 크랭크 샤프트(23)의 하부에 형성된 편심축부(22)의 내부에는 하부 오일공급홈(43)과 연통되는 오일 공급공(45)이 형성되어 있으며, 오일 공급공(45)의 하단부에는 오일 픽업튜브(46)가 연결되어 있다. 또한, 베어링(21)의 상단부 가장자리에는 냉동 오일(O)을 안내하는 오일 안내홈(47)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 밀폐형 압축기는 전원이 인가되어 스테이터(32)와 로터(31)의 전자기적 작용에 의해 로터(31)가 회전되면, 로터(31)와 결합된 크랭크 샤프트(23)가 회전된다. 크랭크 샤프트(23)의 회전에 의해 편심축부(22)에 결합된 커넥팅 로드(25)의 단부에 결합된 피스톤(26)이 실린더 블록(24)의 내부에서 왕복운동을 하면서 통상적인 냉매의 흡입, 압축 및 토출 작용을 실시하게 된다.

이처럼 크랭크 샤프트(23)가 회전될 때, 편심축부(22)의 하부에 결합된 오일 픽업튜브(46)를 통해 밀폐용기(10)의 내저부에 수납된 냉동 오일(O)이 흡입되어 오일 공급공(45)과 오일 공급홈(43)을 따라서 흡상되어 베어링(21)의 외주면에 냉동 오일(O)을 공급하여 윤활 작용을 실시하고, 또한, 커넥팅 로드(25)의 피스톤(26) 과 실린더 블록(24) 사이로 공급되어 피스톤(26)의 왕복운동이 원활하게 실시되도록 윤활작용을 실시하게 되는 것이다.

이와 같이 크랭크 샤프트(23)의 회전시 냉동 오일(O)이 압축기의 각 습동부에 공급되며, 윤활작용이 실시된 후에 냉동 오일(O)은 다시 밀폐용기(10)의 저부로 낙하되는 동작을 반복하게 된다.

그러나 밀폐형 압축기의 압축기구부에서 냉매의 압축 작용시에는 도 3에 도시한 바와 같이, 피스톤의 왕복운동시 압축력(F)이 압축 수직분력(Fv)과 압축 측면분력(Fs)으로 구분되어 발생되는데, 이때 압축 측면분력(Fs)으로 인해 실린더 블록(24)의 내주면과 피스톤(26)의 외주면 사이에서 측면압 작용부위와 측면압이 작용되지 않는 부위의 틈새(clearance)가 동일하지 않게 된다.(Cs1>>Cs2)

따라서 피스톤(26)이나 실린더 블록(24)의 제조시 가공공차가 발생된 상태이거나, 이물질이 유입되는 경우에는 측면압의 작용부위에서 피스톤(26)의 외주면과 실린더 블록(24)의 내주면 사이의 유막이 순간적으로 또는 반복적으로 파괴됨으로써 원활한 윤활 작용이 실시되지 않게 되어 피스톤의 측면압 작용부위에 마찰 및 마모가 발생된다.

종래에는 도 4에 도시한 바와 같이, 크랭크 샤프트(23)의 오일 공급공(45)을 따라 흡상된 냉동 오일(O)이 피스톤(26)의 상하부 중앙에 대응되도록 실린더 블록(24)의 중앙에 형성된 오일공급홀(24a)을 통해 공급되므로 측면압 작용부위에 냉동 오일(O)이 충분히 공급되지 못하는 구조였다.

이러한 마찰 및 마모에 의하여 발생되는 마찰열에 의해 압축기의 내부 온도가 상승되어 성능이 저하됨은 물론 압축기구부의 변형을 유발시켜 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 냉매의 압축 작용시 피스톤과 실린더 블록과의 마찰 및 마모 발생을 방지하도록 한 밀폐형 압축기의 피스톤 윤활 구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 종단면도.

도 2는 일반적인 밀폐형 압축기의 윤활 작용을 보인 상태도.

도 3은 종래 기술에 의한 피스톤부 윤활 상태를 보인 도 2의 A-A'선 단면도.

도 4는 종래 기술에 의한 피스톤부 윤활 상태를 보인 도 2의 B-B'선 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 피스톤부 윤활 상태를 보인 도 2의 A-A'선 해당부의 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 피스톤부 윤활 상태를 보인 도 2의 B-B'선 해당부의 단면도.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

24 ; 실린더 블록 24b ; 오일공급홀

26 ; 피스톤 26a ; 피스톤공

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내부에 구비되어 인가되는 전원에 의해 유도전류를 발생시키는 스테이터와; 상기 스테이터의 유도전류에 의해 회전되는 로터와; 상기 로터와 결합되어 로터의 회전에 의해 회전되며, 내외부에 상기 밀폐용기의 내저부에 수납된 냉동 오일이 흡상되는 통로인 오일공급공을 갖는 크랭크 샤프트와; 상기 크랭크 샤프트의 하단부에 편심상태로 결합되어 크랭크 샤프트의 회전에 의해 직선왕복하는 커넥팅 로드와; 상기 밀폐용기의 내부에 구비되며 냉매의 흡입 및 토출 밸브 장치가 구비되는 실린더 블록과; 상기 커넥팅 로드에 결합되어 상기 실린더 블록의 피스톤공에서 왕복운동하면서 냉매의 흡입,압축 및 토출 동작을 실시하는 피스톤과; 상기 크랭크 샤프트의 회전시 상기 오일 공급공을 통해 흡상된 냉동 오일이 비산시 냉동 오일이 상기 피스톤공을 통과하도록 상기 실린더 블록에 관통형성되는 오일공급홀을 포함하며, 상기 오일공급홀은 피스톤의 왕복운동시 측면압 발생부위인 피스톤공의 내측벽에 관통형성하는 밀폐형 압축기가 제공된다.

상기 실린더 블록을 관통하는 오일공급홀은 피스톤공의 상부측 오일홀의 내경이 하부측 오일홀의 내경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부도면 도 5는 본 발명에 의한 피스톤부 윤활 상태를 보인 도 2의 A-A'선 해당부의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 피스톤부 윤활 상태를 보인 도 2의 B-B'선 해당부의 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명 실시예에 의한 밀폐형 압축기의 구성은 밀폐용기(10)와; 밀폐용기(10)의 내부 중간에 세워져 설치되는 베어링(21)과, 베어링(21)의 내부에 회전가능하도록 결합됨과 아울러 하부에 편심축부(22)가 형성된 크랭크 샤프트(23)와, 베어링(21)의 하부에 고정되는 실린더 블록(24)과, 크랭크 샤프트(23)의 편심축부(22)에 결합되는 커넥팅 로드(Connecting rod)(25)와, 커넥팅 로드(25)의 단부에 결합되어 실린더 블록(24)의 내부에서 직선왕복운동을 하는 피스톤(26)과, 실린더 블록(24)의 선단부에 설치되어 냉매의 흡입 및 토출수단인 흡,토출 밸브(미도시)가 구비된 헤드 커버(27)를 포함하는 압축기구부(20)와; 크랭크 샤프트(3)에 결합되어 크랭크 샤프트(31)와 함께 회전되는 로터(31)와, 밀폐용기(10)의 내부에서 로터(31)를 감싸도록 설치되어 로터(31)에 회전력을 부여하는 자기력을 발생시키는 스테이터(32)로 구성되는 전동기구부(30)의 일반적인 왕복동식 밀폐형 압축기의 구조이다.

또한, 밀폐용기(10)의 내저부에는 냉동 오일(O)이 수납되어 있으며, 베어링(21)에 결합되는 크랭크 샤프트(23)의 중간부에 소경부(41)가 형성되어 있고, 소경부(41)와 베어링(21)의 내벽 사이에는 냉동 오일(O)이 저장되는 공간인 오일 뱅크(42)가 형성되어 있으며, 소경부(41)를 중심으로 하부 및 상부의 외주면에 하부 오일공급홈(43) 및 상부 오일공급홈(44)이 형성되어 있고, 크랭크 샤프트(23)의 하부에 형성된 편심축부(22)의 내부에는 하부 오일공급홈(43)과 연통되는 오일 공급공(45)이 형성되어 있으며, 오일 공급공(45)의 하단부에는 오일 픽업튜브(46)가 연결되어 있다. 또한, 베어링(21)의 상단부 가장자리에는 냉동 오일(O)을 안내하는 오일 안내홈(47)이 형성되는 윤활수단에 의하여 냉동 오일(O)이 각 습동부에 공급되어 마찰 및 마모를 방지하도록 하는 윤활 구조도 종래와 동일하다.

여기서 본 발명의 피스톤 윤활 구조는 실린더 블록(24)에 관통형성되는 오일공급홀(24b)을 냉매의 압축시 피스톤(26)의 측면압이 발생되는 피스톤공(26a)의 측벽에 형성한 것이다.

이러한 실린더 블록(24)의 상하부를 관통하는 오일공급홀(24b)의 내경은 상하부가 일정한 내경을 갖도록 형성하여도 무방하나, 바람직하게는 피스톤공(26a)의 상부측 오일공급홀의 내경(L1)이 피스톤공(26a)의 하부측 오일공급홀의 내경(L2) 보다 크게 형성한다(L1>L2).

이와 같이 상부측 오일공급홀의 내경(L1)을 하부측 오일공급홀의 내경(L2)보다 크게 형성하면, 하부로 낙하되는 오일의 양보다 오일공급홀로 유입되는 오일의 양이 많아지기 때문에 오일공급홀과 피스톤공이 연통되는 부위에 유속이 높아져 오일의 흐름이 원활하게 이루어지는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 윤활 구조에 의한 윤활 작용을 설명한다.

압축기에 전원이 인가되면, 피스톤(26)이 실린더 블록의 피스톤공(26a)에서 왕복운동을 실시하면서 냉매의 흡입, 압축 및 토출시키게 되며, 윤활유인 냉동 오일(O)은 크랭크 샤프트(23)가 회전시 편심축부(22)의 하부에 결합된 오일 픽업튜브(46)를 통해 흡입되어 오일 공급공(45)을 따라서 흡상되며, 흡상된 오일이 실린더 블록(24)의 표면을 냉각시키고 하부로 흘러내리면서 오일공급홀(24b)을 통해 피스톤(26)과 실린더 블록(24) 사이로 공급된다.

이때, 본 발명에 의한 오일공급홀(24b)은 피스톤(26)의 측면압 발생부위인 피스톤공(26a)의 측벽에 형성되어 있기 때문에 측면압으로 인해 보다 밀접해진 틈새(Cs2)에 공급되어 피스톤과 실린더 블록의 마찰을 집중적으로 방지하는 윤활 작용을 실시하게 된다.

특히 오일공급홀(24b)의 상부의 내경(L1)이 하부의 내경(L2)보다 크게 형성되어 있어 오일공급홀(24b)로 공급되는 오일(O)이 피스톤공(26a)과 연통되는 부위 즉, 측면압이 작용되는 부위에서 흐름이 더욱 원활해지므로 오일에 혼합된 이물질이나, 금속성 칩(F) 등이 피스톤공(26a)의 내부로 유입되지 않고 하부측으로 흘러내려가게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 피스톤 윤활 구조에 의하면 종래 단순히 피스톤공측으로 오일을 공급하는 구조에서 피스톤공의 내벽에서 피스톤의 측면압이 발생되는 부위측에 오일공급홀을 관통형성하는 구조로 개선함으로써 마찰 및 마모가 발생되기 쉬운 부위에 집중적으로 윤활 작용을 실시하는 효과가 있고, 오일공급홀이 피스톤공의 일측벽을 관통하는 구조이기 때문에 오일에 혼합되는 이물질이 피스톤공의 내부로 유입되는 것을 방지하는 효과도 아울러 얻을 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 피스톤과 실린더 블록 사이의 마찰 및 마모를 방지하는 윤활 구조를 개선하여 마찰 및 마모를 원천적으로 방지하여 압축기의 내부 온도의 상승으로인한 성능 저하 및 압축기구부의 변형을 예방할 수 있도록 한 것이다.

Claims (2)

1. 상기 크랭크 샤프트의 회전시 크랭크 사프트의 오일공급공을 통해 흡상된 냉동 오일이 비산시 피스톤이 왕복 운동하도록 형성된 실린더블록의 피스톤공을 통과 실린더 블록에 관통형성되는 오일공급홀이 관통/형성된 밀폐형 압축기에 있어서,

   상기 오일공급홀은 피스톤의 왕복운동시 측면압 발생부위인 피스톤의 내측벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실린더 블록을 관통하는 오일공급홀은 피스톤공의 상부측 오일홀의 내경이 하부측 오일홀의 내경보다 크게 형성되는 밀폐형 압축기.