KR100724843B1

KR100724843B1 - 밀폐형 압축기

Info

Publication number: KR100724843B1
Application number: KR1020057016218A
Authority: KR
Inventors: 고스케 즈보이
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2007-06-04
Also published as: CN1777753A; EP1727982B1; CN100445558C; EP1727982A1; US20060204373A1; WO2005088127A1; DE602005016904D1; KR20060061288A; JP2005264743A; JP4429769B2

Abstract

밀폐형 압축기는 오일(106)을 저장하고, 냉매 가스를 압축하는 압축 기구(105)를 하우징(101)내에 내장한다. 피스톤(140)에는, 피스톤의 외주면(145)상에 상부 표면(142) 및 스커트 표면(143)의 에지를 포함하지 않는 적어도 2개의 홈(144)이 형성되며, 이 홈(144)은 적어도 하사점 근처에서 하우징(101)내의 공간과 연통한다. 이러한 구성에 의해, 슬라이딩부에 홈(144)을 통해 오일이 공급되어서, 높은 밀봉성 및 낮은 슬라이딩 손실로 인해 효율이 증대된다.

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 냉동기를 갖는 냉동 장치 등의 냉동 사이클에 사용되는 밀폐형 압축기(hermetic compressor)에 관한 것이다.

최근에 밀폐형 압축기의 가격 감소가 두드러진다. 비용 저감을 실행하는 이외에, 전력 소비의 감소가 더 요구된다. 비용 저감은 생산성의 향상과 관련되며, 전력 소비의 감소는 슬라이딩 특성의 향상이 요구된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, PCT의 일본 특허 공표 제 2004-501320 호 공보(이하, 특허문헌 1)는 피스톤의 외측 형상이 피스톤과 실린더 사이의 슬라이딩 손실을 감소시켜 효율을 높이도록 개량된 밀폐형 압축기를 개시하고 있다. 여기서, 슬라이딩 특성의 향상은 주로 마찰 계수의 감소를 의미한다.

이하에서, 도면을 참조하여 전술된 종래의 밀폐형 압축기에 대해 설명한다.

도 8은 특허문헌 1에 설명된 종래의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 사시도이다. 도 8에 있어서, 피스톤(1)은, 실린더의 내주면과 접촉하도록 외주면(2)상에 형성된 밀봉 표면(3)과, 실린더의 내주면의 일부와 접촉하도록 외주면(2)상에 형성되고, 또한 피스톤(1)의 운동 방향과 거의 평행하게 연장되는 적어도 2개의 가이드 표면(4)과, 실린더의 내주면과 접촉하지 않는 절단부(5)를 포함하며, 피스톤의 반경방향으로, 피스톤(1)의 실린더 중심축(6)에 가이드 표면(4)의 2개의 경계 에지(4a, 4b)를 연결하는 2개의 선에 의해 형성된 각도(4ab)가 40°이하, 바람직하게는 30°이하인 것을 특징으로 한다.

다음으로, 전술된 밀폐형 압축기의 작동에 대해 설명한다.

운전시에 피스톤(1)은 왕복 운동한다. 하사점(bottom dead center) 근처에서, 피스톤(1)의 스커트측의 일부는 실린더로부터 벗어난다. 가이드 표면(4)에 의해 안내되면, 피스톤(1)은 부드럽게 실린더로 들어갈 수 있다. 그러나, 상기 종래의 피스톤이 절단부(5)를 갖기 때문에, 밀봉 표면(3)보다 스커트측에 더 근접한 피스톤(1)의 외주면상의 영역, 즉 도 8의 하부측은 원통형이 아니라 다중 레벨(multilevel)이 된다. 이러한 경우에, 가공 동안에 회전 호닝 스톤(rotative honing stone)이 안정하게 유지되지 못하고, 그에 따라 스루-피드식 센터리스 연삭기(through-feed centerless grinder)가 사용될 수 없어 생산성이 저하한다.

또한, 전술된 종래의 피스톤에 따르면, 실린더에 대한 피스톤(1)의 수직 자세는 상부 표면의 에지와 밀봉 표면(3)의 하부 에지 사이의 짧은 부분에서만 피스톤(1)의 외주면(2)과 실린더의 내주면 사이의 간극에 의해 조절되어, 피스톤이 실린더의 방향에 대해 쉽게 기울어지게 된다. 결과적으로, 다량의 냉매(refrigerant) 누출에 의해 냉동 능력이 감소되어 효율도 감소된다.

발명의 요약

본 발명에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 적어도 2개의 홈(groove)이 피스톤의 외주면상에 형성되며, 이 홈은 피스톤의 상부 및 스커트 표면과 연통하지 않는 동시에, 적어도 하사점 근처의 하우징내의 공간과 연통한다. 이러한 구성은, 피스톤의 상부 및 스커트측상의 실질적으로 원통형인 외주면으로 인해 가공 동안에 회전 호닝 스톤을 안정화시키며, 피스톤이 실린더의 방향에 대해 수직으로 기울지 않도록 하며, 홈을 통해 슬라이딩부에 오일을 공급한다.

상기 구성은 높은 생산성과, 높은 냉동 능력 및 효율을 갖는 밀폐형 압축기를 제공한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도,

도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도,

도 3은 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 냉동 능력 및 성능 계수(C.O.P)를 나타내는 특성도,

도 4는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도,

도 5는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도,

도 6은 본 발명의 예시적인 제 3 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도,

도 7은 본 발명의 예시적인 제 3 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도,

도 8은 종래의 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.

본 발명은 생산성이 높고, 피스톤과 실린더 사이로부터의 냉매의 누출을 억제함으로써 높은 냉동 능력 및 효율을 갖는 밀폐형 압축기를 제공한다.

본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 하우징내에 오일을 저장할 수 있으며, 이 하우징내에는 냉매를 압축하기 위한 압축 기구가 내장된다. 압축 기구는, 실질적으로 수직으로 배치되고, 주 축부 및 편심축부를 갖는 크랭크샤프트와, 실린더를 형성하는 블록과, 실린더내에서 왕복 이동하는 피스톤과, 편심축부와 피스톤을 연결하는 커넥터와, 피스톤의 외주면에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구조체를 구비한다. 피스톤은 그 상부 및 스커트 표면과 연통하지 않는 홈이 형성된 외주면을 가지며, 이러한 홈은 피스톤이 하사점 근처에 위치될 때 하우징내의 공간과 연통한다. 여기서, 피스톤의 상부 및 스커트 표면과 연통하지 않는 홈이란 상부 및 스커트 표면의 에지를 제외한 피스톤의 외주면상에 서로 독립적으로 형성되는 2개의 홈을 지칭한다. 다시 말하면, 홈이 상부 및 스커트 표면으로부터 소정의 폭을 갖는 영역상에 형성되지 않아, 피스톤의 외주 형상이 유지된다는 것을 의미한다. 이러한 구성은 피스톤의 상부 및 스커트측상의 실질적으로 원통형인 외주면으로 인해, 가공 동안에 회전 호닝 스톤을 안정화시킨다. 또한, 실린더의 중심축 방향에 대한 축을 벗어난 방향으로의 피스톤의 기울어짐(tilting)은 상부 표면의 에지 및 스커트측상에서 조절되어 기울어짐이 억제된다. 더욱이, 홈을 통해 슬라이딩부에 오일을 공급함으로써, 생산성, 냉동 능력 및 효율이 높아진다.

또한, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 홈의 면적은 피스톤의 외주면 면적의 절반 이상이 된다. 이것은 피스톤과 실린더 사이로부터의 냉매 가스의 누출을 억제한다. 더욱이, 실린더와 접촉하지 않는 면적이 크므로, 피스톤과 실린더 사이에서 발생하는 슬라이딩 손실이 크게 감소된다. 게다가, 홈을 통해 피스톤의 광범위한 외측면에 오일을 공급함으로써 효율을 증대시킨다.

또한, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 크랭크샤프트는 주 축부와 동축인 부 축부를 가지며, 편심축은 부 축부 및 주 축부에 의해 샌드위칭된다. 또한, 밀폐형 압축기는 부 축부를 선회가능하게 지지하는 부 베어링을 갖는다. 이러한 구성은 크랭크샤프트가 수직 방향으로부터 경사지는 것을 방지하며, 커넥터에 의해 크랭크샤프트에 연결된 피스톤은 실질적으로 실린더 축의 방향과 평행하게 된다. 이러한 구성에 의해, 피스톤이 하사점으로부터 상사점으로 이동할 때, 스커트측상의 홈의 에지가 실린더 에지에 접촉하는 것을 방지하여, 피스톤의 거동을 안정화시킨다. 또한, 이러한 구성은 냉매의 누출을 억제하여, 소음을 감소시킬 뿐만 아니라 냉동 능력 및 효율을 증대시킨다.

또한, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 피스톤의 외주면이 평면상에 펼쳐진 경우에 홈의 형상에 대해, 스커트측상의 홈 형상은 피스톤의 스커트 표면과 평행선을 형성하지 않는 형상을 포함한다. 이러한 구성에 의해, 피스톤이 하사점으로부터 상사점으로 이동할 때, 스커트측상의 홈의 에지가 피스톤과 실린더 사이에서의 수직 가이드로서 작용하여, 피스톤의 거동을 안정화시켜 소음을 감소시킨다.

또한, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 적어도 전원 주파수 이하를 포함하는 복수의 운전 주파수로 인버터(inveter)-구동된다. 상기 주파수를 인가하면, 저속 운전시 오일이 적게 공급되더라도 홈내에 오일을 저장함으로써 냉매의 누출이 억제되고, 또한 냉동 능력 및 효율을 증가시킨다.

또한, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 R600a 냉매를 사용한다. 이러한 냉매를 사용함으로써, 피스톤이 실린더의 축에 대해, 축을 벗어난 방향으로 기울어지지 않게 할 필요가 있다. R600a를 사용하는 압축기에는 보다 큰 실린더 용적이 요구되므로, 피스톤의 외경은 커지며, 냉매의 누출은 보통 종래의 R134a를 사용하는 압축기에 비해 많아지는 경향이 있다. 본 발명에 따르면, 피스톤이 실린더에 대해 기울어지는 것을 방지하므로, 냉매의 누출이 억제되고 냉동 능력 및 효율이 증대한다.

또한, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, VG10 내지 VG5의 점도 등급을 갖는 오일이 선택될 수 있다. 저점도 오일을 사용하는 종래의 압축기는 다량의 냉매 가스를 누출하는 반면, 본 발명에 따른 구성은 냉매의 누출을 억제하고, 또한 냉동 능력 및 효율을 증가시킨다.

이하, 본 발명에 따른 몇몇 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 설명한다.

예시적인 제 1 실시예

도 1은 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도이다. 도 2는 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 냉동 능력 및 성능 계수(coefficient of performance; C.O.P)를 나타낸 특성도이다. 성능 계수는 압축기의 효율, 즉 압축기의 전동 요소의 입력 전력(W)에 대한 냉동 능력(W)의 비를 나타내며, 여기서 냉동 능력이 높을수록 성능 계수를 상승시키는 경향이 있다.

도 1 및 도 2에 있어서, 하우징(101)은, 스테이터(102) 및 로터(103)로 구성되고, 제어 회로 등을 사용함으로써 전원 주파수 이하를 포함하는 복수의 운전 주파수로 인버터-구동할 수 있는 전동 요소(104)와, 이 전동 요소(104)에 의해 구동되는 압축 기구(105)를 내장한다. 또한, 하우징(101)은 오일(106)을 그내에 저장한다.

이러한 압축기에 사용되는 냉매는 지구 온난화 가능성이 낮은 천연 탄화수소 냉매인 R600a이다. 오일(106)은 서로 친화성(compatibility)을 갖는 ISO VG10 내지 ISO VG5, 즉 저점도 등급의 오일의 조합이다.

실질적으로 수직으로 배치되는 크랭크샤프트(110)는, 로터(103)를 압입 고정한 주 축부(111)와, 주 축부(111)로부터 편심되어 형성된 편심축부(112)와, 주 축부(111)와 동축으로 제공되는 부 축부(113)를 포함하며, 편심축부(112)는 주 축부(111)와 부 축부(113) 사이에 샌드위칭된다.

오일 공급 구조체(120)는 주 축부(111)의 하단부에 고정된 오일 콘(oil cone)(122) 및 크랭크샤프트(110) 내측에 형성된 오일 공급 덕트(121)로 구성되며, 오일 콘의 일단부는 오일(106)내에서 개방되며, 타단부는 오일 공급 덕트(121)와 연통하고, 오일 공급 덕트(121)는 오일 콘(122)과 연통하고 편심축부(112)의 상단부에서 개방된다.

블록(130)은, 실질적으로 원통형인 실린더(131)와, 주 축부(111)를 선회가능하게 지지하는 주 베어링(132)과, 부 축부(113)를 선회가능하게 지지하는 부 베어링(133)을 구비한다. 실린더(131)는 충돌부(dash board)(134)가 그상에 제공되는 상부를 가지며, 또한 크랭크샤프트(110)측상의 상부 에지상에 제공되는 노치(135)와, 크랭크샤프트(110)측상의 원주방향 에지상에 제공되는 모떼기부(chamfered part)(136)를 구비한다.

커넥터(141)에 의해 편심축부(112)와 연결된 피스톤(140)은 왕복적으로 슬라이딩 가능하게 블록(130)의 실린더(131)에 삽입된다.

또한, 피스톤(140)에는 피스톤(140)의 상부 표면(142) 및 스커트 표면(143)과 연통하지 않는 적어도 2개의 홈(144)이 피스톤의 외주면(145)상에 제공된다. 여기서, 상부 표면(142) 및 스커트 표면(143)은 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤의 왕복 운동 방향에 수직한 표면을 나타내며, 외주면(145)은 왕복 운동에 평행한 측면을 나타낸다. 상부 표면(142) 및 스커트 표면(143)은 피스톤(140)의 상사점 및 하사점상의 표면에 각각 대응한다. 홈(144)은 피스톤의 외주면이 평면상으로 펼쳐진 상태에서 실질적으로 사각형이다. 예를 들면, 홈(144)의 스커트측상의 에지(441)는 화살표(T) 방향으로 스커트 표면(143)으로부터 약 2㎜ 정도 떨어진 피스톤(140)에 위치된다. 홈(144)의 상부측상의 에지(442)는 화살표(S) 방향으로 상부 표면(142)으로부터 7㎜ 내지 8㎜로 이격되어 있다. 홈(144)의 깊이는 피스톤(140)의 외주면(145)으로부터 0.1㎜ 내지 0.5㎜이다.

피스톤(140)의 스커트측상의 홈(144)의 일부가 실린더(131)로부터 하사점 근처의 하우징(101)의 내부로 돌출하므로, 홈(144)의 일부는 적어도 하사점 근처의 하우징(101)내의 공간에 노출된다. 이러한 위치에서 홈(144)은 하우징(101)내의 공간과 연통한다. 홈(144)은 그것의 전체 면적이 피스톤(140)의 외주면(145)의 면적의 절반을 초과하도록 형성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 밀폐형 압축기의 운전 또는 작동에 대해 설명한다.

전동 요소(104)의 로터(103)는 크랭크샤프트(110)를 회전시켜, 편심축부(112)의 회전 운동을 커넥터(141)를 통해 피스톤(140)으로 전달함으로써, 피스톤(140)을 실린더(131)내에서 왕복 운동하도록 한다. 이러한 운동에 의해, 냉매 가스가 냉동 시스템(도시되지 않음)으로부터 실린더(131)의 내부로 흡인 및 압축되고, 다시 냉동 시스템으로 배출된다.

한편, 오일 공급 구조체(120)는 크랭크샤프트(110)의 회전과 연관된 오일 콘(122)의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 오일 공급 덕트(121)에서 오일(106)을 상승시키고, 부 축부(113)의 상단부 근처로부터 하우징(101)내로 오일을 분무한다. 분무된 오일(106)은 충돌부(134)에 부딪치고, 노치(135)를 통해 이동하여, 피스톤의 외주면(145) 및 모떼기부(136)에 부착한다. 부착된 오일(106)은 피스톤(140)의 왕복 운동을 따라 피스톤의 외주면(145) 및 홈(144)내로 침투하여, 피스톤의 외주면(145)과 실린더(131) 사이에서 윤활유 역할을 한다.

이러한 경우에, 피스톤(140)이 하사점(S 방향 단부)으로부터 상사점(T 방향 단부)까지 이동한 경우, 모떼기부(135)에 부착된 오일(106)과, 홈(144)내로 침투된 오일(106)은 홈(144)의 스커트측상의 에지(441)에 의해 축적되고, 피스톤(140)의 홈(144)의 에지 근처에 저장된다. 피스톤(140)이 상사점으로부터 하사점까지 이동한 경우, 피스톤(140)의 이동에 의해 실린더(131)와 피스톤의 외주면(145) 사이에 저장된 오일(106)이 피스톤(140)과 실린더(131) 사이의 간극으로 끌려 들어가고, 상부 표면(142) 근처의 전체 간극이 오일(106)로 충전되어서, 밀봉성을 향상시킨다. 또한, 피스톤의 광범위한 외주면(145)에 홈(144)을 통해 오일(106)이 공급될 수 있으므로, 오일(106)이 보다 효과적으로 공급된다.

피스톤(140)이 상사점 근처에 위치되는 경우, 실린더(131)의 내부는 압축된 냉매에 의해 고압으로 되고, 그 후에 냉매가 배출된다. 이때에, 하우징(101)내의 압력과 실린더(131)내의 압력의 차이는 최대값이 되고, 그에 따라 실린더(131)와 피스톤(140) 사이의 간극으로부터 다량의 냉매 가스가 누출한다. 또한, 압력 분포는 실린더(131)내에 발생된 냉매의 유동에 의해 발생하며, 결과적으로 피스톤(140)을 실린더(131)에 대해 기울어지게 하는 힘이 발생한다.

그러나, 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따르면, 피스톤(140)은 2개의 에지, 즉 상부 표면(142) 근처의 에지와 스커트 표면(143) 근처의 다른 에지에 의해 실린더(131)의 내부 표면에 대향하며, 그에 따라 피스톤(140)은 기울어짐을 억제하도록 조절될 수 있다. 결과적으로, 실린더(131)와 피스톤의 외주면(145) 사이의 간극은 제한될 수 있으므로, 실린더(131)로부터 하우징(101)의 내부로의 냉매의 유출을 억제하여, 냉동 능력을 증대시킨다. 한편, 홈(144)은 실린더(131)와 접촉하지 않으므로 슬라이딩 손실을 감소시킨다. 시너지 효과는 효율을 증대시킨다. 더욱이, 홈(144)의 면적은 피스톤의 외주면(145)의 면적의 절반보다 크며, 그에 따라 실린더(131)와 접촉하지 않는 면적은 확대되는 동시에, 피스톤(140)과 실린더(131) 사이의 간극으로부터의 냉매 누출을 억제할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 피스톤(140)과 실린더(131) 사이에서 발생하는 슬라이딩 손실이 현저히 감소된다.

제조 공정에 있어서, 스커트 표면(143)으로부터 홈(144)의 스커트측상의 에지(441)까지의 영역과, 홈(144)의 상부측상의 에지로부터 상부 표면(142)상의 실질적으로 원통형인 피스톤의 외주면(145)까지의 영역을 따라, 피스톤(140)을 연삭하는 경우, 호닝 스톤이 홈(144)에 의한 영향을 덜 받으며, 그 결과 안정한 제조 공정이 된다. 결과적으로, 스루-피드식 센터리스 연삭기를 사용하는 경우에도 정확한 가공 및 높은 생산성이 달성되어, 대량 생산에 적합하다.

부 축부(113)가 없으면, 크랭크샤프트(110)의 편심축부(112)에 피스톤(140)으로부터의 압축 하중이 인가된 경우에 크랭크샤프트(110)가 기울어진다. 결과적으로, 피스톤(140)은 수직으로 기울어지며, 특히 이러한 예시적인 실시예에 따른 피스톤(140)에 대해, 스커트측상의 에지가 실린더(131)의 에지에 부딪쳐서 소음을 발생할 수 있다.

그러나, 예시적인 제 1 실시예에 있어서, 그랭크샤프트(110)는 주 축부(111)와 동축으로 제공된 부 축부(113)를 포함하며, 편심축부(112)는 주 축부(111)와 부 축부(113) 사이에 샌드위칭되며, 부 베어링(133)은 부 축부(113)를 선회가능하게 지지하고, 크랭크샤프트(110)의 기울어짐을 억제한다. 따라서, 커넥터(141)에 의해 크랭크샤프트(110)에 연결된 피스톤(140)은 실린더(131)의 축방향과 실질적으로 평행하게 유지된다. 결과적으로, 이로써 피스톤(140)이 하사점으로부터 상사점까지 이동하는 경우, 피스톤(140)의 스커트 표면상에 제공된 홈(144)의 스커트측상의 에지가 크랭크샤프트(110)측상의 실린더(131)의 에지에 부딪치는 것을 방지한다. 이에 의해, 충돌 소음을 억제하고, 또한 피스톤(140)의 거동을 안정화시켜, 냉매의 누출을 억제하고, 냉동 능력 및 효율을 증대시킨다.

또한, 적어도 전원 주파수 이하를 포함하는 복수의 운전 주파수로 인버터-구동하는 경우, 피스톤(140)의 왕복 운동은 저속 운전으로 느려지며, 부 축부(113)의 상단부 근처로부터 하우징(101)의 내부로 분사되는 오일(106)의 양이 감소된다. 이에 의해, 피스톤의 외주면(145)과 실린더(131) 사이의 간극으로부터 다량의 냉매가 누출된다. 한편, 제 1 예시적인 실시예에 있어서, 홈(144)은 오일(106)을 그내에 저장하여, 높은 냉동 능력 및 효율을 유지할 수 있다.

R600a 냉매의 밀도는 종래에 냉동 장치에 사용된 R134a 냉매에 비해 낮다. R134a 냉매를 사용하는 압축기와 동일한 레벨의 냉동 능력이 요구된다면, R600a 냉매를 사용하는 밀폐형 압축기는 보다 큰 실린더 용적 및 보다 큰 피스톤(140)의 외경을 가질 것이 필요하다. 따라서, R600a 냉매를 사용하는 경우에 보다 큰 영역의 덕트 때문에 실린더(131)로부터 하우징(101)의 내부로 보다 많은 냉매가 누출될 수 있다. 그러나, 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기는 실린더(131)의 방향에 대해 피스톤의 기울어짐을 억제하고, R600a 냉매의 누출을 방지하여 효율을 향상시킨다.

VG10 내지 VG5의 ISO 점도 등급을 갖는 저점도 오일이 오일(106)로 사용될 수 있다. 일반적으로, 저점도 오일은 슬라이딩 손실을 감소시키는 반면, 오일(106)은 실린더(131)와 피스톤의 외주면(145) 사이의 간극에서 불연속적이 되어 시일(seal)의 파손 및 하우징(101)내로의 냉매의 누출을 야기한다. 그러나, 예시적인 제 1 실시예는 홈(144)내에 오일(106)을 저장할 수 있고, 실린더(131)와 피스톤(140) 사이의 간극에 오일(106)을 공급할 수 있어, 시일의 파손 및 냉매의 누출을 방지하여, 효율을 향상시킨다.

다음에, 예시적인 제 1 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 효율의 향상의 결과에 대하여 설명한다.

도 3에 있어서, 우측 수직축은 압축기의 냉동 능력을 나타내며, 좌측 수직축은 성능 계수(W/W) 특성을 나타낸다. 종래의 압축기 및 예시적인 제 1 실시예의 압축기 모두가 R600a 냉매를 사용한다. 피스톤의 왕복 운동의 운전 주파수는 50Hz이다. 운전 온도는 기화 온도에 대해 -25℃이며, 응축 온도에 대해 55℃이며, 이것은 냉동 장치의 작동에 있어서 통상의 상태이다.

도 3은 예시적인 제 1 실시예에서 압축기를 사용함으로써 냉동 능력(C.O.P) 및 효율이 현저하게 향상된다는 것을 명확하게 나타낸다.

예시적인 제 2 실시예

도 4는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도이다. 도 5는 예시적인 제 2 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도이다. 여기서, 예시적인 제 1 실시예에서와 동일한 구성요소에 대해, 동일한 참조부호를 붙여 그것의 상세한 설명을 생략한다.

도 4 및 도 5에 있어서, 하우징(101)은 전동 요소(104)에 의해 구동되는 압축 기구(205)를 내장한다.

압축 기구(205)내에 포함된 피스톤(240)에는, 피스톤의 외주면(245)상에 피스톤(240)의 상부 표면(242) 및 스커트 표면(243)과 연통하지 않는 적어도 2개의 홈(244)이 제공된다. 홈(244)은 서로 연통하지 않는다.

홈(244)은 적어도 하사점 근처에서 하우징내의 공간과 연통하며, 피스톤(240)을 상부에서 보면 우측이 좌측보다 넓다. 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤의 외주면(245)이 평면상에 펼쳐진 경우, 홈(244)의 스커트측상의 에지(246)에 의해 형성된 선은 만곡되거나 기울어져서 피스톤(240)의 스커트 표면(243)에 의해 형성된 선과 평행한 선을 형성하지 않는다. 도 5는 스커트측상의 에지(246)가 도면의 하부-좌측 코너에서 소정의 곡률을 갖는 만곡된 형상으로 가공된 예를 도시한다. 여기서, 형상은 곡률을 갖는 곡선으로만 한정되지 않으며, 경사진 직선일 수도 있다.

다음에, 전술된 구성을 갖는 밀폐형 압축기의 운전 및 작동을 설명한다.

전동 요소(104)의 로터(103)는 크랭크샤프트(110)를 시계방향으로 회전시키고, 편심축부(112)의 회전 운동은 커넥터(141)를 통해 피스톤(240)에 전달되어, 피스톤(240)을 실린더(131)내에서 왕복 운동하도록 한다.

피스톤(240)의 스커트측상의 에지(246)는 만곡되어 피스톤(240)의 스커트 표면(243)과 평행한 선을 형성하지 않는다. 이러한 구성에 따르면, 피스톤(240)의 스커트 표면상에 제공된 홈(244)의 스커트측상의 에지(246)는, 피스톤(240)이 하사점으로부터 상사점으로 이동하는 경우, 크랭크샤프트(110)측상의 실린더(131)의 에지에 대한 가이드부로서 연속적으로 작용한다. 이에 의해, 스커트측상의 에지(246)가 주기적으로 실린더(131)의 에지와 부딪치는 것을 방지하며, 피스톤(240)의 거동이 안정화되고, 소음의 발생이 억제된다. 이러한 장점 이외에, 도 5의 상부에서 보면 홈(244)의 우측이 더 넓으므로, 측면 압력에 의해 가장 마모되기 쉬운 광범위한 영역에 홈(244)을 통해 오일(106)이 공급되어 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

또한, 예시적인 제 2 실시예에 따른 압축기에 있어서, 크랭크샤프트(110)는 주 축부(111)와 동축으로 제공되는 부 축부(113)를 포함하며, 편심축부(112)는 주 축부(111)와 부 축부(113) 사이에 샌드위칭되며, 부 축부(113)는 부 베어링(133)에 의해 선회가능하게 지지된다. 한편, 부 축부(113) 및 부 베어링(133)이 제공되지 않는 경우, 즉 크랭크샤프트(110)가 주 베어링(132)에 의해서만 선회가능하게 지지되는 경우에도, 또한 피스톤(240)이 수직방향으로부터의 기울어짐으로 인해 실린더(131)의 방향에 대해 수직으로 기울어지는 경향이 있는 경우에도, 예시적인 제 2 실시예에서 설명된 구성은 동일한 작용 및 효과를 가져올 수 있다.

예시적인 제 3 실시예

도 6은 본 발명의 예시적인 제 3 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도이다. 도 7은 예시적인 제 3 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도이다.

여기서, 예시적인 제 1 실시예와 동일한 요소에 대해, 동일한 참조부호를 붙여 그것의 상세한 설명을 생략한다.

도 6 및 도 7에 있어서, 하우징(101)은 전동 요소(104)에 의해 구동되는 압축 기구(305)를 내장한다.

압축 기구(305)에 포함된 피스톤(340)에는, 피스톤의 외주면(345)상에 피스톤(240)의 상부 표면(342) 및 스커트 표면(343)과 연통하지 않는 적어도 2개의 홈(344)이 제공된다.

홈(344)은 적어도 하사점 근처에서 하우징(101)내의 공간과 연통한다. 홈(344)의 형상은 아치형이며, 상부측은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 넓혀져 있다. 도 7은 홈(344)의 스커트측상의 에지(346)의 형상을 도시한다. 이 형상은 스커트 표면(343)과 평행한 선을 형성하지 않으며, 소정의 곡률을 갖는 아치형이다. 여기서, 이 형상은 곡률을 갖는 아치형으로만 한정되지 않으며, 경사진 직선일 수도 있다.

다음에, 예시적인 제 3 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 운전 및 작동을 설명한다.

전동 요소(104)의 로터(103)는 크랭크샤프트(110)를 회전시키며, 편심축부(112)의 회전 운동은 커넥터(141)를 통해 피스톤(340)에 전달되어, 피스톤(340)이 실린더(131)내에서 왕복 운동하도록 한다.

피스톤(340)의 스커트측상의 에지(346)의 형상은 피스톤(340)의 스커트 표면(343)과 평행한 선을 형성하지 않는다. 이러한 구성에 따르면, 피스톤(340)이 하사점으로부터 상사점으로 이동하는 경우, 피스톤(340)의 스커트 표면상에 제공된 홈(344)의 스커트측상의 에지(346)는 크랭크샤프트(110)측상의 실린더(131)의 에지에 대한 가이드부로서 연속적으로 작용한다. 이에 의해, 스커트측상의 에지(346)가 주기적으로 실린더(131)의 에지와 부딪치는 것을 방지하며, 피스톤(340)의 거동이 안정화되고, 충돌에 의해 발생되는 소음이 억제된다. 이러한 장점 이외에, 오일(106)은 홈(344)의 스커트측상의 에지(346)를 따라 피스톤(340)의 상부에 모이므로, 밀봉성을 더욱 증대시킨다.

또한, 제 3 실시예에 따른 압축기에 있어서, 크랭크샤프트(110)는 주 축부(111)와 동축으로 제공된 부 축부(113)를 가지며, 편심축부(112)는 주 축부(111)와 부 축부(113) 사이에 샌드위칭되고, 부 축부(113)는 부 베어링(133)에 의해 선회가능하게 지지된다. 한편, 부 축부(113) 및 부 베어링(133)이 제공되지 않는 경우, 즉 크랭크샤프트(110)가 주 베어링(132)에 의해서만 선회가능하게 지지되는 경우에도, 또한 피스톤(340)이 수직방향으로부터의 기울어짐으로 인해 실린더(131)의 방향에 대해 수직으로 기울어지는 경향이 있는 경우에도, 예시적인 제 3 실시예에서 설명된 구성은 동일한 작용 및 효과를 가져올 수 있다.

본 발명의 상기 실시예에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위는 하기의 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 생산성, 효율, 및 신뢰 성을 증대시키고, 그에 따라 에어컨디셔너(air conditioner), 및 냉동기를 갖는 조합형 냉동 장치에 사용될 수도 있다.

Claims

밀폐형 압축기에 있어서,

압축 기구와, 전동 요소와, 상기 압축 기구 및 상기 전동 요소를 수납하는 하우징을 포함하며,

상기 압축 기구는,

수직으로 배치되고, 주 축부 및 편심축부를 구비한 크랭크샤프트와,

실린더와,

상기 실린더내에서 왕복 운동하고, 상기 왕복 운동 방향에 모두 수직인 상부 표면 및 스커트 표면과, 상기 왕복 운동 방향과 평행한 외주면을 포함하는 피스톤과,

상기 편심축부와 피스톤을 연결하는 커넥터와,

상기 피스톤의 외측면에 오일을 공급하기 위한 오일 공급 구조체를 포함하며,

상기 피스톤은 그 외주면상에 2개의 홈을 가지며, 상기 홈은 서로 독립적이고, 상부 표면의 에지 및 스커트 표면의 에지를 제외한 상기 외주면의 일부에 형성되며, 상기 홈은 상기 피스톤이 하사점에 위치될 때, 하우징내의 공간과 연통하며, 상기 홈은 원주방향으로 폭이 넓으며, 상기 홈의 면적은 상기 피스톤의 외주면의 면적의 절반 이상인

밀폐형 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 홈은 오일을 그내에 저장할 수 있는

밀폐형 압축기.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 크랭크샤프트는 주 축부와 동축인 부 축부를 더 포함하며, 상기 편심축부는 상기 부 축부 및 상기 주 축부에 의해 샌드위칭되며,

상기 압축기는 상기 부 축부를 선회가능하게 지지하는 부 베어링을 더 포함하는

밀폐형 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 홈의 스커트측상의 에지의 형상은 상기 피스톤의 외주면이 평면상에 펼쳐진 경우에 상기 스커트 표면과 평행한 선을 형성하지 않는 형상을 포함하는

밀폐형 압축기.
제 5 항에 있어서,

상기 홈의 스커트측상의 에지의 형상은 소정의 곡률을 갖는 곡선을 포함하는

밀폐형 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 전동 요소는 적어도 전원 주파수 이하를 포함하는 복수의 운전 주파수로 인버터-구동되는

밀폐형 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 압축 기구는 냉매 가스를 포함하며, 상기 냉매 가스는 R600a인

밀폐형 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 오일은 VG10 및 VG5가 포함되는 VG10 내지 VG5의 ISO 점도 등급으로부터 선택되는

밀폐형 압축기.