KR100419591B1 - 밀폐형 전동 압축기 - Google Patents

Abstract

공기 조화기, 냉동기에 사용되는 종래의 밀폐형 전동 압축기에 있어서는 토출 파이프로부터 냉동 사이클로 토출되는 냉동기 오일이 많으므로, 냉동 사이클의 열교환율이 저하되는 문제가 있었다.

고정자의 상하에 오일 덮개를 설치하는 동시에, 하부 오일 덮개와 부 베어링을 지지하는 지지부 사이에 다공질의 필터를 설치하고, 토출된 가스는 밀폐 용기의 내경과 압축기 구성 요소로 형성하는 공간을 통과한 후, 확실하게 필터를 통과하는 구성으로 한다.

Description

밀폐형 전동 압축기{CLOSED TYPE ELECTRIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 전동 압축기에 관한 것으로, 주로 공기 조화용 또는 냉동용으로 사용되고, 특히 냉동 사이클의 성능 향상에 적합한 밀폐형 전동 압축기에 관한 것이다.

종래의 기술을 일본 특허 공개 평5-99182호 공보 및 특허 공개2000-73977호공보로부터 인용하고, 종래 공지의 밀폐형 압축기의 구성을 도6에, 그리고 그 관련되는 구성 부재를 도7 및 도8에 의해 설명한다.

도6은 종래의 밀폐형 전동 압축기(21)의 일예를 도시한 종단면도이다. 즉, 상부에 덮개 챔버(24), 하부에 바닥 챔버(25)를 용접한 밀폐 용기(22)의 본체인 원통형 케이스(23)의 중앙부에, 전동기(26)의 고정자(26a)를 외측, 회전자(26b)를 내측에 배치하고, 회전자(26b)에 크랭크축(28)으로 직결시킨 압축 기구부(27)를 상부에, 또 크랭크축(28)의 하단부측과 연계시킨 부 베어링(33)과, 순환하는 냉동기 오일을 회수하는 구멍(34a)을 갖는 부 베어링(33)을 지지하는 지지부(34)를 케이스(23)의 하부에 배치하고 있다. 또한, 밀폐 용기(22)의 바닥 챔버(25)측 가장 하부에는 냉동기 오일(35)이 봉입되어 있다.

압축 기구부(27)는 크랭크축(28)을 그 베어링(29b)에 삽입한 프레임(29)과, 상기 프레임(29)의 키이 홈(도시 생략)과 선회 스크롤(31)의 키이 홈(31a)에, 원환 형상의 상하면에 직교 형태로 설치한 올덤 링(30)의 키이(30a)를 삽입하여 이를 연계시키고, 또 선회 스크롤(31)을 프레임(29)의 단차부(29a)로 미끄럼 이동 가능하게 수납하고, 또한 선회 스크롤(31)의 상부로부터 그 나선형부(31d)와 고정 스크롤(32)의 나선형부(32b)를 요동 가능하게 조합하고, 고정 스크롤(32)을 프레임(29)에 볼트에 의해 체결함으로써 형성된다.

압축 기구부(27)에의 급유는 크랭크축(28)과 프레임(29) 및 선회 스크롤(31)의 베어링부(29b, 31c)와, 선회 스크롤(31) 및 프레임(29)의 키이 홈과 올덤 링(30)의 키이(30a)의 미끄럼 이동면의 윤활과, 고정 스크롤(32)과 선회스크롤(31)의 나선형부(32b, 31d) 사이 및 선회 스크롤(31)의 경판(31b)과 프레임(29)의 단차부(29a), 고정 스크롤(32)의 단부면(32c) 사이의 가스 밀봉성의 향상을 목적으로, 밀폐 용기(22)의 하부의 냉동기 오일(35)을 압축기의 토출 압력과 흡입 압력의 중간 압력을 부하하여, 크랭크축(28)의 중심부에 개구한 급유 구멍(28a)을 거쳐서 각부에 공급하고 있다.

이 종래 공지의 밀폐형 전동 압축기(21)는 전동기(26)의 회전에 수반하여 고정 스크롤(32), 선회 스크롤(31)의 나선형부(32b, 31d)로 구성되는 압축실의 펌프 작용에 의해, 미리 냉동 사이클에 봉입되어 있는 냉매 가스(이하, 흡입 가스)가 밀폐 용기(22) 외부와 고정 스크롤(32)을 직결한 흡입 파이프(24a)로부터 흡입되어 차례로 압축된 후, 고정 스크롤(32)의 중심 부근에 개구한 토출 구멍(32a)으로부터 고압 가스(이하, 토출 가스)로 되어 밀폐 용기(22) 내로 방출된다.

이 때, 전술한 신뢰성 향상을 위해서 미끄럼 이동면에 공급한 냉동기 오일, 및 가스의 밀봉성 향상을 위해서 밀봉면에 공급한 냉동기 오일이 흡입 가스에 혼입되어 압축되고, 토출 가스와 함께 미스트 형태로 밀폐 용기(22) 내로 방출되고, 케이스(23)의 토출 파이프(23a)로부터 밀폐 용기(22) 외측의 냉동 사이클(도시 생략)로 유출되고, 이 미스트 형태의 냉동기 오일이 냉동기 배관(도시 생략)의 내면에 오일막으로서 부착되며, 열교환기의 방열을 저해하여 열교환 효율을 저하시켜, 공기 조화기 또는 냉동기 등의 양호한 성능을 발휘시키지 못하게 된다.

그래서, 종래의 밀폐형 전동 압축기(21)에서는 토출 가스에 함유되는 오일 미스트의 냉동 사이클로의 유출을 억제하기 위해, 압축 기구부(27)의 프레임(29)의하측과 전동기(26)의 상부 엔드 코일(26c) 사이에 오일 링(36)과, 상부 엔드 코일(26c)의 외경측과 상면을 피복하는 절곡부(37a)를 갖는 오일 덮개(37)를 이용하여 차폐 공간(38)을 형성하고, 케이스(23)로부터 돌출하는 토출 파이프(23a)는 프레임(29)의 일부에 형성한 절결부(29c)와 상기 오일 링(36)의 일부에 형성한 절결부(36a)를 관통하여 차폐 공간(38) 내에 그 선단부를 삽입하고, 프레임(29)과 전동기(26) 사이로부터 직접 토출 파이프(23a)에 토출 가스가 흐르지 않도록 하고 있다.

즉, 이 오일 미스트 유출 억제 방법을 더욱 상세하게 설명하면, 전술한 오일 링(36)과 오일 덮개(37)의 양 부재를 사용하여 차폐 공간(38)을 형성하고, 토출 파이프(23a)의 선단부를 상기 차폐 공간(38) 내에 삽입함으로써, 압축 기구부(27)로부터 토출된 미스트 형태의 냉동기 오일을 함유하는 토출 가스는 도6의 화살표로 나타낸 바와 같이 케이스(23)의 내경과 전동기(26)의 코어(26e)의 외주 커트부(26f)로 형성하는 공간을 거쳐서 전동기(26)의 하부로부터 고정자(26a)와 회전자(26b)의 간극(에어 갭)을 상승하여 토출 파이프(23a)에 도입된다.

그 결과, 토출 가스의 통로는 차폐 공간(38)이 없는 경우에 비교하여 길고 또한 통로 면적이 축소 또는 확대되면서 연계하므로, 토출 가스속에 미스트 형태로 혼입된 냉동기 오일(35)이 분리되고, 액화되어 밀폐 용기(23)의 하부에 적하되어 냉동 사이클로의 냉동기 오일의 유출량을 어느 정도 제한하며, 냉동 사이클의 배관 내로의 오일막 형성 정도를 완화하여 공기 조절기 또는 냉동기의 열교환 성능을 개선할 수 있었다.

도7은 오일 링(36)의 형상의 일예를 도시한 사시도이고, 도8은 오일 덮개(37)의 형상의 일예를 도시한 사시도이다.

양 부재 모두 밀폐형 전동 압축기의 축심과 동심의 원통부를 갖고, 오일 덮개(37)는 상부 엔드 코일(26c)의 상면을 피복하는 데 충분한 폭의 절곡부(37a)를 형성하고, 오일 링(36)의 직경 치수는 오일 덮개(37)의 절곡부(37a)의 폭 범위 이내로 하고, 이들을 도6에 도시한 바와 같이 오일 덮개(37)의 절곡부(37a)의 탄성을 이용하여, 양 부재를 프레임(29)과 전동기(26)의 코어(26e) 단부면 사이에서 탄력적으로 걸어 고정하고 있다. 이 경우, 양 부재 모두 재질은 전기 절연성을 갖는 수지 필름을 일반적으로 사용하고 있다.

상기의 종래 기술로서 설명한 밀폐형 전동 압축기에서는 압축된 가스의 유로 구조가 그 통로 단면적을 대소로 혼합하여 배치되고, 가스의 유속에 지속(遲速)을 부가함으로써 간접적으로 오일 미스트를 가스 통로를 따라서 결로시켜 압축기의 하부에 적하시키는 것이다.

그러나, 공기 조화기와 냉동기 업계는 전력의 절약화의 지향으로부터 열교환기의 성능 향상을 더욱 더 도모하는 것이 명제이며, 냉동기의 배관 내로의 유분의 유출을 한층 더 저지하여 배관의 방열 성능을 향상시킬 필요가 있어, 종래의 밀폐형 전동 압축기 이상의 토출 가스로부터의 오일 분리가 요구되고 있다.

그래서, 본 발명은 종래 기술보다도 한층 더 압축기로부터 냉동기 오일이 냉동 사이클로 유출되는 것을 방지하여, 열교환기의 열교환 효율을 높이는 밀폐형 전동 압축기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도1은 본 발명의 밀폐형 전동 압축기의 일예를 도시한 측단면도.

도2는 본 발명의 일 실시 형태인 상부 오일 덮개의 사시도.

도3은 본 발명의 일 실시 형태인 하부 오일 덮개의 사시도.

도4는 본 발명의 일 실시 형태인 필터의 사시도.

도5는 본 발명에 의한 오일 토출량 저감 효과의 일예를 도시한 도면.

도6은 종래의 밀폐형 전동 압축기의 일예를 도시한 측단면도.

도7은 종래의 일 실시 형태인 오일 링의 사시도.

도8은 종래의 일 실시 형태인 오일 덮개의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밀폐형 전동 압축기

2 : 밀폐 용기

3 : 케이스

4 : 덮개 챔버

5 : 바닥 챔버

6 : 전동기

7 : 압축 기구부

8 : 크랭크축

9 : 프레임

10 : 올덤 링

11 : 선회 스크롤

12 : 고정 스크롤

13 : 부 베어링

14 : 원반

15 : 냉동기 오일

16 : 상부 오일 덮개

17 : 하부 오일 덮개

18 : 필터

19 : 상부 차폐 공간

20 : 하부 차폐 공간

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 밀폐형 전동 압축기는 압축기 내에서 압축된 냉매 가스로부터 필터를 효율좋게 이용하여 유분의 분리를 행하는 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전동 압축기의 구성을 도1에 도시한다. 또, 압축기 내에서 압축된 냉매 가스로부터 냉동기 오일을 분리하기 위한 일부 구성 부재의 일예를 도2 내지 도4에 도시한다. 또, 본 실시 형태에 있어서의 오일 토출량의 저감 효과를 도5에 도시한다.

도1에는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 밀폐형 전동 압축기(1)의 측단면도가 도시되어 있다. 즉, 상부에 덮개 챔버(4), 하부에 바닥 챔버(5)를 용접한 밀폐 용기(2)의 본체인 케이스(3)의 중앙부에, 전동기(6)의 고정자(6a)를 외측, 회전자(6b)를 내측에 배치하고, 회전자(6b)에 크랭크축(8)에 의해 직결한 압축 기구부(7)를 상부에, 또 크랭크축(8)의 하단부측과 연계한 부 베어링(13)과, 냉동기 오일을 회수하는 구멍(14a)을 구비하고 부 베어링(13)을 지지하는 지지부로서 원반(14)을 케이스(3)의 하부에 배치하고, 또한 밀폐 용기(2)의 가장 하부의 바닥 챔버(5)측에는 냉동기 오일(15)이 봉입되어 있다.

압축 기구부(7)는 크랭크축(8)을 그 베어링(9b)에 삽입한 프레임(9)과, 상기 프레임(9)의 키이 홈(도시 생략)과 선회 스크롤(11)의 키이 홈(11a)에, 원환 형상의 상하면에 직교 형태로 설치한 올덤 링(10)의 키이(10a)를 삽입하여 이를 연계시키고, 또 선회 스크롤(11)을 프레임(9)의 단차부(9a)로 미끄럼 이동 가능하게 수납하고, 또한 선회 스크롤(11)의 상부로부터 그 나선형부(11d)와 고정 스크롤(12)의 나선형부(12b)를 요동 가능하게 조합하고, 고정 스크롤(12)을 프레임(9)에 볼트에 의해 체결함으로써 형성된다.

압축 기구부(7)에의 급유는 크랭크축(8)과 프레임(9) 및 선회 스크롤(11)의 베어링부(9b, 11c)와, 선회 스크롤(11) 및 프레임(9)의 키이 홈과 올덤 링(10)의 키이(10a)의 미끄럼 이동면의 윤활과, 고정 스크롤(12)과 선회 스크롤(11)의 나선형부(12b, 11d) 사이 및 선회 스크롤(11)의 경판(11b)과 프레임(9)의 단차부(9a), 고정 스크롤(12)의 단부면(12c) 사이의 가스 밀봉성의 향상을 목적으로, 밀폐 용기(2) 하부의 냉동기 오일(15)에 압축기의 토출 압력과 흡입 압력의 중간 압력을 부하하여, 크랭크축(8)의 중심부에 개구한 급유 구멍(8a)을 거쳐서 각부에 공급하고 있다.

이 밀폐형 전동 압축기(1)는 전동기의 회전에 수반하여 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(11)의 나선형부(12b, 11d)로 구성되는 압축실의 펌프 작용으로, 미리 냉동 사이클에 봉입되어 있는 냉매 가스(이하, 흡입 가스)가 밀폐 용기(2) 외부의 냉매 배관(도시 생략)과 고정 스크롤(12)을 직결한 흡입 파이프(4a)로부터 흡입되어 차례로 압축된 후, 고정 스크롤(12)의 중심 부근에 개구한 토출 구멍(12a)으로부터 고압 가스(이하, 토출 가스)로 되어 밀폐 용기(2) 내로 방출된다.

이 때, 전술한 신뢰성 및 가스의 밀봉성의 향상을 위해, 각 미끄럼 이동면 및 나선형부 또는 선회 스크롤의 경판면에 공급한 냉동기 오일이 흡입 가스에 혼입되어 압축되고, 토출 가스와 함께 미스트 형태로 밀폐 용기(2) 내로 방출되고, 케이스(3)의 토출 파이프(3a)로부터 밀폐 용기(2) 외측의 냉동 사이클(도시 생략)의 내면에 오일막으로서 부착되고, 열교환기의 방열을 저해하여 열교환 효율을 저하시켜, 공기 조절기 또는 냉동기 등의 양호한 성능을 발휘시키지 못하게 된다.

그래서, 밀폐형 전동 압축기(1)에서는 압축 기구부(7)의 프레임(9) 하측과 전동기(6)의 코어(6e) 상면 사이에, 밀폐형 전동 압축기(1)의 축심과 동심 형상의 상부 오일 덮개(16)를 상부 엔드 코일(6c)의 외측에 설치하여 상부 차폐 공간(19)을 형성하고, 케이스(3)로부터 돌출하는 토출 파이프(3a)는 프레임(9)의 일부에 형성한 절결부(9c)와 상부 오일 덮개(16)의 일부에 형성한 절결부(16a)를 관통하여 상부 차폐 공간(19) 내에 그 선단부를 삽입하고 있다.

한편, 전동기(6)의 하부 엔드 코일(6d)측에는 엔드 코일(6d)의 외경과 하측을 피복하는 형태의 바닥(17a)을 가진 형상의 하부 오일 덮개(17)가, 도1에 도시한 바와 같이 그 원주 단부면(17b)을 코어(6e)의 하단부면에 접촉하도록 배치된다. 그리고, 하부 오일 덮개(17)의 하측에는 임의 두께와 폭을 갖는 원환 형상의 다공질 필터(18)를 부 베어링(13)을 지지하는 원반(14)에 그 하단부면(18b)을, 그리고 상단부면(18a)은 하부 오일 덮개(17)의 바닥(17a)부의 하단부면과 밀착하도록 설치하여 하부 차폐 공간(20)을 형성한다.

이상과 같이 본 실시 형태에 있어서의 밀폐형 전동 압축기(1)에서는 전동기(6)의 상하에 각각 차폐 공간(19, 20)을 형성함으로써, 오일 미스트를 함유하는 토출 가스는 실선 화살표와 같이 고정 스크롤(12)의 토출 구멍(12a)으로부터고정 스크롤(12), 프레임(9)의 구멍을 통해서 상부 오일 덮개(16)와 케이스(3) 내경으로 구성하는 공간을 거쳐서 전동기(6)의 코어 외주 커트부(6f)와 케이스(3) 내경으로 구성하는 간극을 강하한다.

또, 하부 오일 덮개(17)와 필터(18) 외경과 밀폐 용기(3) 내경으로 구성하는 공간에 이르고, 그리고 다공질 필터(18)의 미세한 구멍을 통과하여 하부 차폐 공간(20)을 거쳐서 전동기(6)의 고정자(6a)와 회전자(6b) 사이의 미소한 간극(에어 갭)을 상승하여 상부 차폐 공간(19)에 이르며, 그 후 상부 차폐 공간(19) 내로 돌출한 토출 파이프(3a)에 도입된다.

즉, 종래의 밀폐형 전동 압축기에 비교하여 본 실시 형태에 있어서의 밀폐형 전동 압축기는 토출 가스의 유로를 규제하여 코어 외주 커트부(6f)와 케이스(3)의 내경으로 구성하는 간극을 통과시킨 후, 원환 형상으로 형성된 다공질 필터(18)를 토출 가스가 통과하도록 전동기(6)의 하부, 즉 하부 엔드 코일(6d)을 피복하는 하부 오일 덮개(17)를 설치했다. 다공질 필터(18)는 하부 오일 덮개(17)와, 냉동기 오일(15)이 축적되는 바닥 챔버(5)와 전동기(6)를 구획하는 원반(14) 사이를 충전하도록 구성했다.

이러한 구성에 의해, 본 실시예에 있어서의 밀폐형 전동 압축기(1)에서는 필터(18)에 토출 가스가 이를 통과할 때, 오일 미스트가 여과된 가스가 실선 화살표와 같이 에어 갭을 거쳐서 토출 파이프(3a)로 유출되는 한편, 필터로 여과된 미스트는 액화되어 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 필터(18)의 하부로부터 원반(14)의 구멍(14a)을 거쳐서 밀폐 용기(2)의 하부에 회수된다.

그 결과, 도5에 도시한 바와 같이 필터가 없는 경우에 비교하여, 본 발명을 적용한 실시 형태와 같이 필터가 설치된 경우는 냉동 사이클로의 냉동기 오일의 방출량을 크게 저감할 수 있다.

도2는 본 발명에 관한 상부 오일 덮개(16)의 형상의 일예를 도시한 사시도이다. 즉, 밀폐형 전동 압축기의 축심과 동심이고, 전동기(6)의 상부 엔드 코일(6c)의 외경보다 약간 큰 내경을 하측에, 그리고 엔드 코일(6c)의 내외경 치수 범위 내의 내경을 상측에 갖는 단부착 원통 형상을 이루고 있으며, 그 일부에 밀폐 용기(2)의 토출 파이프(3a)의 삽입 구멍(16a)이 개구되어 있다. 여기서, 도2에 도시한 상부 오일 덮개(16)는 일체 형상을 이루는 것이지만, 압축 기구부(7)의 프레임(9) 하측과 전동기(6)의 코어(6e) 상면 사이에, 토출 가스의 유로로서 폐쇄된 공간이 형성되는 구성이면 예를 들어 상술한 단부착 원통 형상의 단차부로 구분된 두 개의 부재로 이루어지는 구성으로 해도 상관없다.

도3은 하부 오일 덮개(17)의 형상의 일예를 도시한다. 밀폐형 전동 압축기의 축심과 동심이고, 전동기(6)의 코어(6e) 단부면에 맞닿는 원주 평면부(17b)와, 하부 엔드 코일(6d)의 외주보다 약간 큰 내경의 원통 부분과, 그 원통 부분에 연계하여 임의 폭의 바닥(17a) 면을 일체로 형성하고 있다.

도2 및 도3의 오일 덮개의 재질은 전동기(6)의 엔드 코일이 근접하므로, 전기 절연성 소재로서 형성하는 것이 좋다.

도4는 다공질 필터(18)의 형상의 일예를 도시한다. 이 다공질 필터(18)는 밀폐형 전동 압축기와 동심의 원환 형상을 이루고 있고, 그 폭은 하부 오일 덮개(17)의 바닥(17a)의 내외경 치수 내에 포함될 정도이며, 두께는 원반(14)과 하부 엔드 코일(6d)의 거리에 적당하게 맞춘 임의 치수로 한다. 필터(18)는 직경이 가는 와이어로 이루어지는 그물을 응축 성형한 것 또는 적당한 입경의 분말을 성형한 소결체 등으로 제작한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 밀폐형 전동 압축기에서는 토출 가스를 확실하게 필터에 도입하고, 이를 통과시키는 구성을 구비하고 있다. 이에 따라, 토출 파이프로부터의 냉동기 오일의 유출을 감소시키는 것이 가능하고, 연계하는 냉동 사이클의 배관 내벽에 부착되는 냉동기 오일의 오일량을 저감하여, 열교환 성능의 대폭적인 개량을 도모할 수 있다.

본 발명에 의하면, 밀폐형 전동 압축기에 있어서 토출 파이프로부터의 냉동기 오일의 유출을 적게 할 수 있다.

Claims (8)

1. 밀폐 용기 내의 상부에 설치된 압축 기구부와, 해당 압축 기구부와 크랭크축에 의해 연결된 전동기와, 해당 전동기의 하방에 있어서 상기 크랭크축을 지지하는 부 베어링과, 해당 부 베어링을 지지하는 지지부를 갖는 밀폐형 전동 압축기에 있어서,

   상기 압축 기구부와 상기 전동기 사이에서 상기 밀폐 용기의 내벽에 대하여 차폐된 상부 차폐 공간과, 상기 전동기와 상기 지지부 사이에서 상기 밀폐 용기의 내벽에 대하여 차폐된 하부 차폐 공간을 갖고, 상기 하부 차폐 공간은 상기 전동기와 상기 지지부 사이에 냉매 가스로부터 오일을 분리시키는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 차폐 공간과 상기 하부 차폐 공간은 상기 전동기의 외주와 상기 밀폐 용기의 내벽 사이의 공간에서 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 상부 차폐 공간은 상기 압축기의 축심과 동심의 원통 형상을 구비한 차폐 부재에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
4. 제3항에 있어서, 상기 차폐 부재는 전기 절연 특성을 갖는 필름으로 형성된것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
5. 제3항에 있어서, 상기 차폐 부재는 전기 절연 특성을 갖는 수지 성형품으로 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
6. 제1항에 있어서, 상기 필터는 직경이 가는 와이어를 짜 넣어 형성한 그물을 응축하여 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
7. 제1항에 있어서, 상기 필터는 소결체로 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
8. 제1항에 있어서, 상기 상부 차폐 공간 내에, 냉매 가스를 상기 밀폐 공간의 외부로 배출하는 토출 파이프의 흡입구가 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.