KR100831720B1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

밀폐형 압축기는, 오일을 저류하는 밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 수용되어 냉매 가스를 압축하는 압축 요소를 가지고, 압축 요소는, 압축실과, 압축실을 형성하는 실린더와, 실린더 내에 삽입되어 왕복 운동하는 피스톤과, 일단이 압축실에 연통하는 흡입 머플러(140)를 가지고, 흡입 머플러(140)는, 소음 공간(142)과, 소음 공간(142) 내를 일정 방향으로 흐르는 가스 흐름(143)을 생성하는 가스 흐름 생성부(144)와, 소음 공간(142) 하부의, 가스 흐름(143)의 하류측에 설치된 오일 배출홀(146)을 가진다. 이 구성에 의해, 흡입 머플러(140) 내에 오일이 체류하기 어려워, 소음이 낮고 성능이 안정된 밀폐형 압축기가 실현된다.

Description

밀폐형 압축기{Hermetic Compressor}
본 발명은 가정용, 업무용의 전기 냉동 냉장고 등의 냉동 사이클에 사용되는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.
근래 지구 환경 보호에 대한 요구는 점점 강해지고 있다. 그 때문에 냉장고나 그 외의 냉동 사이클 장치 등에 있어서, 특히 고 효율화가 강하게 요망되고 있다.
종래, 냉장고나 냉동 사이클 장치 등에 이용되는 밀폐형 압축기는, 수지제(樹脂製)의 흡입 머플러가 이용되고 있다. 이들 종래의 밀폐형 압축기는, 예를 들면, 일본 특허공개 제5-195953호 공보 등에 개시되고 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 밀폐형 압축기에 대하여 설명한다.
도 9는 종래의 밀폐형 압축기의 종단면도를 나타낸다. 도 10은 종래의 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 사시도를 나타낸다.
도 9와 도 10에 있어서, 밀폐 용기(201:이하, 용기(201)라고 함)의 바닥부에 오일(202)이 저류되어 있다. 압축기 본체(204;이하, 본체(204)라고 함)는, 서스펜션 스프링(206;suspension spring)에 의해 용기(201)에 대하여 탄성적으로 지지되어 있다.
본체(204)는, 전동 요소(210)와, 전동 요소(210)의 상방에 배설(配設)된 압축 요소(220)로 구성되어 있다. 전동 요소(210)는, 고정자(212)와 회전자(214)로 구성되어 있다.
압축 요소(220)는 크랭크 샤프트(crank shaft,221; 이하 샤프트(221)라고 함)를 가지고 있다. 샤프트(221)는, 주축(222)과 편심축(224)으로 구성되어 있다. 주축(222)은 블록(226)에 설치된 베어링(227)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전자(214)가, 주축(222)에 고정되어 있다. 또한 샤프트(221)는 급유 기구(225)를 가지고 있다.
또한 블록(226)에 일체로 형성된 실린더(230)에 대하여 피스톤(228)이 왕복 가능하게 삽입되어 있다. 실린더(230)는 실린더(230)의 단면에 설치된 밸브 플레이트(valve plate, 232;이하, 플레이트(232)라고 함)와 함께 압축실(234)을 형성하고 있다.
피스톤(228)에 설치된 피스톤핀(미도시)이 연결 수단인 연결부(236)에 대하여 회전 가능하게 삽입되어 있다. 편심축(224)이 연결부(236)에 대하여 회전 가능하게 삽입되어 있다. 이들 구성에 의해 연결부(236)는 편심축(224)과 피스톤(228)을 연결하고 있다.
실린더 헤드(238)는, 플레이트(232)의 뚜껑이 되어 있다. 흡입 머플러(240; 이하, 머플러(240)라고 함)는 실린더 헤드(238)와 플레이트(232) 사이에 끼워져 유지되어 있다. 머플러(240)는 폴리부틸렌테레프탈레이트(poly-butylene terephthalate) 등의 수지로 성형되어 형성되어 있다. 머플러(240)의 내부에, 내면이 대략 원추 형상으로 형성된 소음(消音) 공간(242)이 설치되어 있다. 머플러(240)의 하단에 오일 배출홀(246; 이하, 홀(246)이라고 함)이 설치되어 있다. 이와 같이 하여, 밀폐형 압축기(200; 이하, 압축기(200)라고 함)가 구성되어 있다.
다음으로 압축기(200)의 동작에 대하여 설명한다.
전동 요소(210)에 통전되면, 고정자(212)가 회전 자계를 발생한다. 이 회전 자계에 의해 회전자(214)가 주축(222)과 함께 회전한다. 주축(222)의 회전에 의해 편심축(224)이 편심 운동한다. 편심축(224)의 편심 운동이 연결부(236)를 통해 피스톤(228)에 전달된다. 그 결과, 피스톤(228)은 실린더(230) 내에서 왕복 운동한다. 용기(201) 밖의 냉동 사이클(미도시)로부터 되돌아 온 냉매 가스(미도시)는, 머플러(240)를 경유하여 압축실(234) 내로 도입된다. 압축실(234) 내로 도입된 냉매 가스는, 압축실(234) 내에서 피스톤(228)에 의해 압축된다. 압축된 냉매 가스는, 용기(201) 밖의 냉동 사이클로 다시 송출된다.
이 냉매 압축시, 간헐적인 냉매 가스의 흡입에 의해 소음이 발생한다. 머플러(240)는, 발생하는 소음을 저감하는 기능을 담당한다. 또한 머플러(240)가 열 전달이 적은 수지로 형성됨에 따라, 냉매 가스의 가열을 방지한다. 이에 따라 압축기(200)의 성능의 저하가 방지된다.
또한 샤프트(221)의 회전에 의해 발생한 원심력 등의 작용을 이용하여, 급유 기구(225)는, 용기(201)의 바닥부에 저류하고 있는 오일(202)을 상방의 압축 요소(220)로 공급한다. 압축 요소(220)로 공급된 오일(202)은 베어링(227) 등의 슬라이드 부분을 윤활한다. 그 후, 오일(202)은 주축(222)의 원심력에 의해 샤프 트(221)의 상단으로부터 주위로 비산(飛散)한다. 비산한 오일(202)은, 피스톤(228), 실린더(230) 등의 구성 부재를 윤활한다. 또한 오일(202)은 용기(201)의 내벽면(250)에 부착하여, 내벽면(250)을 타고 용기(201)의 바닥부로 흘러 떨어진다. 오일(202)이 내벽면(250)을 흘러 떨어질 시에, 오일(202)로부터 용기(201)로 열이 전달된다. 용기(201)로 전달된 열은 용기(201)의 벽면 재료를 통해 밀폐된 압축기(200)의 외부로 방열된다. 이에 따라 압축기(200)의 냉각이 행해진다.
또한 샤프트(221)의 상단으로부터 비산한 오일(202)은, 냉매 가스의 흐름에 수반하여 머플러(240) 내에도 흡입된다. 냉매 가스의 흐름이 머플러(240) 내의 소음 공간(242)에 개방되어 속도가 저하된다. 냉매 가스의 유속이 저하될 시에, 오일(202)은 소음 공간(242) 하방으로 낙하한다. 소음 공간(242) 내에 낙하한 오일(202)은 소음 공간(242)의 내벽면(252)을 따라 흘러 떨어진다. 흘러 떨어진 오일(202)은 소음 공간(242)의 하단에 모인다. 그 후, 소음 공간(242) 하단에 모인 오일(202)은 홀(246)로부터 머플러(240)의 밖으로 배출된다.
그러나 상기 종래의 압축기(200)의 구성에서는, 소음 공간(242)의 내부 형상이 원추 형상을 유지하면서 머플러(240)의 소형화를 도모하기 어렵다. 이것이 압축기(200)의 소형화를 방해한다.
즉, 머플러(240)가 소음 기능을 달성하기 위해서는, 소음 공간(242)은 일정 공간 이상의 용적(소음 공간(242)의 폭 또는 안길이)이 필요하다. 또한 오일(202)이 내벽면(252)을 따라 홀(246)로 흐르기 위하여, 소음 공간(242)은 어느 정도의 각도를 가지는 원추 형상이다. 그러면 머플러(240)에는 어느 정도의 높이가 필요하게 되어, 홀(246)은 용기(201) 바닥부에 저류되는 오일(202)의 액면에 접근한다.
그러나, 용기(201) 바닥부에 저류되는 오일(202)의 액면은 압축기(200)의 운전 상태에 따라 변화된다. 특히 압축기(200)의 기동시에는, 오일(202)에 녹아 들어간 냉매 가스가 용기(201) 내의 압력의 저하에 의해 발포한다. 그 때문에, 오일(202)의 액면이 상승하여 홀(246)이 오일(202)에 잠긴다. 또한 소음 공간(242) 내의 평균 압력은, 용기(201) 내의 평균 압력에 비하여 낮다. 그 결과, 다량의 오일(202)이 홀(246)로부터 소음 공간(242) 내로 침입하여, 오일(202)이 머플러(240) 내에 체류하기 쉽다.
또한 내벽면(252)의 경사를 완만하게 하여 머플러(240)의 높이를 낮게 억제하고, 홀(246)을 용기(201) 바닥부의 오일(202)로부터 떨어뜨려 배치하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 내벽면(252)을 타고 흘러 떨어지는 오일(202)의 낙하 속도가 느려져, 소음 공간(242)으로부터 충분히 오일(220)이 배출되지 않는다. 그 결과, 마찬가지로 오일(202)이 머플러(240) 내에 체류하기 쉽다.
이와 같이, 머플러(240) 내에 다량의 오일(202)이 체류하면, 압축실(234)로 냉매 가스를 흡입할 시에 오일(202)을 말아 올려, 다량의 오일(202)이 압축실(234)로 흡입된다.
다량의 오일(202)이 압축실(234)로 유입되면, 압축시의 부하가 커진다. 그 결과 압축기(200)의 입력 에너지가 증대된다. 또는 충분히 냉매 가스가 압축되지 않아, 압축기(200)의 냉동 능력이 저하된다. 또한 압축 부하 등이 급격히 변동함으로써, 압축기(200)의 소음이 커진다. 또한 냉동 사이클에 다량의 오일(202)이 토출 됨에 따라, 열 교환기의 성능이 영향을 받는다.
본 발명의 밀폐형 압축기는, 오일을 저류하는 밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 수용되어 냉매 가스를 압축하는 압축 요소를 가지고, 압축 요소는 압축실과, 압축실을 형성하는 실린더와, 실린더 내에 삽입되어 왕복 운동하는 피스톤과, 일단이 압축실에 연통하는 흡입 머플러를 가지고, 흡입 머플러는 소음 공간과, 소음 공간 내를 일정 방향으로 흐르는 가스 흐름을 생성하는 가스 흐름 생성부와, 소음 공간 하부의, 가스 흐름의 하류측에 설치된 오일 배출홀을 가진다. 이 구성에 의해, 흡입 머플러 내에 오일이 체류하기 어려워, 소음이 낮고 성능이 안정된 밀폐형 압축기가 실현된다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 밀폐형 압축기의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시한 밀폐형 압축기의 2-2선에 의한 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 단면도.
도 4는 도 3에 도시한 흡입 머플러의 사시도.
도 5는 도 1에 도시한 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 단면도.
도 6은 도 1에 도시한 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 단면도. .
도 7은 도 1에 도시한 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 단면도.
도 8은 도 1에 도시한 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 단면도.
도 9는 종래의 밀폐형 압축기의 종단면도.
도 10은 종래의 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 사시도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에서 밀폐형 압축기의 종단면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 밀폐형 압축기의 2-2선에서의 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시한 밀폐형 압축기에 이용되는 흡입 머플러의 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시한 흡입 머플러의 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 있어서, 밀폐 용기(101; 이하, 용기(101)라고 함) 내부의 바닥부에 오일(102)이 저류되어 있다. 또한 용기(101)의 내부에 압축기 본체(104; 이하, 본체(104)라고 함)가 수용되어 있다. 본체(104)는 전동 요소(110)와, 전동 요소(110)에 의해 구동되는 압축 요소(120)로 구성되어 있다. 본체(104)는 서스펜션 스프링(106)에 의해 용기(101)에 대하여 탄성적으로 지지되어 있다. 또한 용기(101)의 내부에, 예를 들면 R600a 등의 온난화 계수가 낮은 탄화 수소계의 냉매 가스가 충전되어 있다. 또한 전동 요소(110)에 전원을 공급하기 위한 전원 단자(108)가 용기(101)에 설치되어 있다. 이와 같이 하여 밀폐형 압축기(100; 이하 압축기(100)라고 함)가 구성되어 있다.
먼저 전동 요소(110)에 대하여 설명한다.
전동 요소(110)는 돌극 집중 감기 방식(salient pole concentrated winging-type)의 DC 브러쉬리스 모터(DC brushless motor)를 형성하고 있다. 전동 요 소(110)는 고정자(112)와 회전자(114)를 가지고 있다. 전동 요소(110)는 전원 단자(108)를 경유하여 인버터 구동 회로(미도시)와 도선(109)에 의해 접속되어 있다.
고정자(112)는 고정자(112)의 철심의 자극(磁極) 톱니에, 절연재를 통해 권선이 감겨 형성되어 있다. 고정자(112)의 철심은 예를 들면 무방향성 전자강대(電磁鋼帶: non-oriented magnetic sheet and strip)(JIS C2552) 등의 철손(鐵損)이 적은 소위 전자 강판(규소 강판:flat-rolled electromagnetic sheets and strip)에 의해 형성되어 있다. 고정자(112)의 철심에는 두께 0.7mm 이하, 철손 7W/kg 이하의 전자 강판을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 고정자(112)의 철심에는 두께 0.35mm, 철손 0.4W/kg 이하의 매우 철손이 적은 전자 강판을 이용하는 것이 바람직하다.
회전자(114)는 고정자(112)의 내측에 배치되어 있다. 회전자(114)는 회전자(114)의 철심과, 회전자(114)의 철심 내에 배치되는 영구 자석으로 구성되어 있다. 영구 자석으로서는, 예를 들면 네오디뮴(neodymium) 등의 희토류(rare earth)가 이용된다. 또한 회전자(114)는 크랭크 샤프트(121; 이하 샤프트(121)라고 함)를 구성하는 주축(122)에 고정되어 있다. 회전자(114)의 철심도 고정자(112)의 철심과 마찬가지로, 무방향성 전자강대(JIS C2552) 등의 전자 강판이 적층되어 형성되어 있다.
또한 전동 요소(110)는, 인버터 구동에 의해 15r/sec(RPS)로부터 75r/sec 사이의 다양한 주파수로 운전되고 있다.
다음으로, 압축 요소(120)의 상세에 대하여 설명한다.
압축 요소(120)는 전동 요소(110)의 상방에 배설되어 있다.
압축 요소(120)를 구성하는 샤프트(121)는 주축(122)과 편심축(124)을 가지고 있다. 주축(122)의 하단부는 용기(101) 바닥부에 저류하는 오일(102)에 침지(浸漬)되어 있다. 샤프트(121)에는 주축(122)의 하단부로부터 편심축(124)의 상단부까지 연통하고, 압축 요소(120)의 상부로 오일(102)을 공급하기 위한 급유 기구(125)가 설치되어 있다. 블록(126)에는 베어링(127)과 실린더(130)가 설치되어 있다. 베어링(127)은 주축(122)을 회전 가능하게 지지한다.
피스톤(128)은 왕복 운동 가능한 상태로, 실린더(130)에 결합되어 삽입되어 있다. 밸브 플레이트(132;이하 플레이트(132)라고 함)는 실린더(130)의 단면에 배설되어 있다. 실린더(130)와 플레이트(132)에 의해 압축실(134)이 형성되어 있다. 피스톤(128)과 편심축(124)은 연결 수단인 연결부(136)에 의해 연결되어 있다.
흡입 머플러(140; 이하 머플러(140)라고 함)는 플레이트(132)와 실린더 헤드(138)의 사이에 끼워져 지지됨으로써 고정되어 있다. 머플러(140)는 주로 유리 섬유를 첨가한 결정성 수지인 폴리부틸렌테레프탈레이트(poly-butylene terephthalate) 등의 합성 수지로 형성되어 있다.
또한 머플러(140)의 내부에 소음 공간(142)이 형성되어 있다. 머플러(140)는 입구관(150)과 출구관(152)을 가지고 있다. 입구관(150)은 일단이 소음 공간(142)으로 개구하고, 타단이 용기(101) 내로 개구하고 있다. 출구관(152)은 일단이 소음 공간(142)으로 개구하고, 타단이 압축실(134)로 개구하고 있다.
머플러(140)의 배면 측은 고정자(112)와 블록(126)에 인접하고 있다. 머플 러(140)는 고정자(112)와 블록(126)을 따른 외형 형상을 가지고 있다.
또한 도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 머플러(140)의 정면측의 하부(140B)는 전원 단자(108)와의 거리를 확보하기 위하여 상부(140A)보다 두께가 얇다. 하부(140B)는 좌우에 비하여 중앙부의 두께가 얇은 형상이다. 또한 머플러(140)의 하면(140C)은, 거의 수평한 면으로 형성되어 있다. 하면(140C)은 용기(101)의 바닥부에 저류된 오일(102)과 소정의 거리를 가지고 있다.
도 3과 도 4로 나타낸 바와 같이 소음 공간(142) 내에 있어서, 출구관(152)이 소음 공간(142)의 상단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 연장 돌출되어 있다. 출구관(152)의 선단은, 소음 공간(142)의 상단 벽면의 근방에서 개구하고 있다.
소음 공간(142)으로부터 출구관(152)을 통해 냉매 가스가 일점 쇄선 화살표로 표시된 가스 흐름(152A, 152B)을 따라 유출된다. 유출되는 냉매 가스의 흐름에 따라, 소음 공간(142) 내의 외주를 따라 시계 방향으로 고리 모양(환(環) 형상)의 가스 흐름(143)이 생성된다. 즉, 가스 흐름(143)을 생성하는 가스 흐름 생성부(144)가 출구관(152)에 의해 형성되어 있다.
여기서, 도 4를 참조하여 소음 공간(142)의 내부에 생성되는 고리 모양(환 형상)의 가스 흐름(143)에 대하여 상세히 설명한다.
도 4에 있어서, 입구관(150)의 선단은 소음 공간(142)의 내부의 거의 중앙에서 수평 방향으로 개구하고 있다. 입구관(150)은 오른쪽으로부터 왼쪽 방향으로 냉매 가스가 흐르는 가스 흐름(150A)이 형성되도록 구성되어 있다. 또한 출구관(152)은 소음 공간(142)의 상단부의 바로 앞쪽에 배치되어 있다. 출구관(152)은 왼쪽으 로부터 오른쪽 방향으로 냉매 가스가 흐르는 가스 흐름(152A)이 형성되도록 구성되어 있다.
소음 공간(142)은, 입구관(150)보다 상방에서는, 출구관(152)의 배면측에 공간을 가지고 있다. 또한 소음 공간(142)은 입구관(150)보다 하방에도 안길이가 작은 공간을 가지고 있다. 또한 입구관(150)과 거의 동일한 높이에서는, 소음 공간(142)은 좌우의 바로 앞쪽으로 연장 돌출한 공간을 가지고 있다. 이들 각각 상하단 및 좌우단의 4군데의 공간이 서로 연결되어 있다.
또한 입구관(150)은 배면 측의 벽면과 일체로 형성되어 있다. 또한 소음 공간(142)에 대한 입구관(150)의 개구부의 근방에서는, 입구관(150)과 바로 앞쪽의 벽면과의 사이에는 거의 틈새가 존재하지 않는다. 따라서 소음 공간(142)의 내부 구조는, 입구관(150)의 개구부의 주위를 둘러싸도록, 상술한 상하 좌우의 공간이 연결된 도너츠 형상의 공간이 되어 있다. 따라서 소음 공간(142)은, 그 내부에 고리 모양(환 형상)의 가스 유로(148)를 형성하고 있다.
또한 소음 공간(142)은 높이에 비해 가로 폭이 넓은 형상을 가지고 있다. 또한 소음 공간(142)의 하면(140C)이 거의 수평한 면으로 구성되어 있다. 머플러(140)의 바닥부의 근방, 즉 소음 공간(142)의 하부이고, 또한 가스 흐름(143)의 하류측의 측면에, 오일 배출홀(146;이하 홀(146)이라고 함)이 설치되어 있다.
이상과 같이 구성된 밀폐형 압축기(100)에 대하여 이하 그 동작, 작용에 대하여 설명한다.
인버터 구동 회로로부터 전동 요소(110)에 대하여 통전이 행해지면, 고정 자(112)에 발생하는 자계에 의해 회전자(114)는 주축(112)과 함께 회전한다. 주축(122)의 회전에 따라 편심축(124)은 편심 회전한다. 편심축(124)의 편심 운동은 연결부(136)를 통해 왕복 운동으로 변환된다. 이에 따라 피스톤(128)이 실린더(130) 내에서 왕복 운동한다. 실린더(130) 내에서 피스톤(128)이 왕복 운동함으로써, 용기(101) 내의 냉매 가스가 압축실(134) 내로 흡입된다. 또한 압축실(134) 내에서 냉매 가스가 압축된다. 즉 냉매 가스의 흡입 동작과 압축 동작이 행해진다.
압축 동작에 수반되는 냉매 가스의 흡입 과정에 있어서, 용기(101) 내의 냉매 가스는, 머플러(140)를 통해 압축실(134) 내로 간헐적으로 흡입된다. 흡입된 냉매 가스는 압축된 후, 토출 배관 등을 경유하여 용기(110)의 밖에 만들어진 냉동 사이클(미도시)로 보내진다.
머플러(140)는 입구관(150)과 출구관(152)과 소음 공간(142)에 의해 팽창형 머플러를 구성하고 있다. 머플러(140)는 냉매 가스의 간헐적인 흡입에 의해 발생하는 소음을 저감하는 기능을 가진다. 또한 머플러(140)는 금속 등에 비해 대폭 열 전달이 적은 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 등으로 형성되어 있다. 이에 따라 냉동 사이클로부터 머플러(140)를 경유하여 압축실(134)로 되돌아가는 냉매 가스의 온도 상승을 방지한다. 냉동 사이클로부터 머플러(140)를 경유하여 압축실(134)로 되돌아가는 냉동 가스는 비교적 온도가 낮고, 그 때문에 냉동 가스는 낮은 온도를 유지한다. 그 결과, 압축기(100)의 성능의 저하가 방지된다.
급유 기구(125)는 샤프트(121)의 회전에 의해 얻은 원심력과, 슬라이드부에서 발생하는 점성 마찰력 등을 이용하여 용기(101)의 바닥부에 저류하는 오일(102) 을 압축 요소(120)의 상부로 반송(搬送)한다. 압축 요소(120)로 반송된 오일(102)은 주축(122)과 편심축(124)의 각각의 슬라이드 부의 윤활을 행한다. 또한 샤프트(121)의 상단부로부터 용기(101) 내로 비산한다. 비산한 오일(102)은 피스톤(128)과 실린더(130)의 각각의 슬라이드 부로 내려오게 되어 윤활을 행한다. 슬라이드 부를 윤활한 오일(102)은 슬라이드 부의 마찰열 등의 영향에 의해 온도가 상승한다. 온도가 상승한 오일(102)은 용기(101)의 내벽면(160)에 부착한다. 내벽면(160)에 부착한 오일(102)은 내벽면(160)을 타고 용기(101) 하부로 흘러 떨어진다. 용기(101) 하부로 흘러 떨어질 시에, 오일(102)이 유지하는 열 에너지가 용기(101)를 통해, 즉 용기(101)를 열 전달 재료로 하여 용기(101)의 외부로 방열된다. 이에 따라 압축기(100) 내부가 냉각된다.
또한 용기(101) 내에 비산한 오일(102)의 일부는, 용기(101) 내로 개구한 입구관(150)으로부터 머플러(140) 내로 흡입된다. 그리고 머플러(140)로 들어간 오일(102)은 입구관(150)을 거쳐 소음 공간(142)으로 흡입된다. 냉매 가스가 소음 공간(142)에 흡입되고 압력이 개방될 시에, 오일(102)은 중력에 의해 소음 공간(142)의 바닥부로 낙하한다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 출구관(152)으로 흐르는 냉매 가스의 속도에 의해 소음 공간(142) 내의 냉매 가스가 부세(付勢)되어, 출구관(152)의 배면측에 있어서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 흐르는 가스 흐름(143A)이 발생한다. 또한 소음 공간(142) 내에는 고리 모양(환 형상)의 가스 유로(148)가 형성되어 있다. 이에 따라, 가스 흐름(143B)과 가스 흐름(143C)과 가스 흐름(143D)이 발생하여, 소음 공 간(142) 내를 순환하는 고리모양(환 형상)의 가스 흐름(143)이 형성된다. 또한 가스 흐름(143B)은, 소음 공간(142)의 우측에 있어서, 입구관(150)의 바로 앞쪽의 위로부터 아래로 흐르는 가스 흐름이다. 또한 가스 흐름(143C)은 소음 공간(142)의 하단을 오른쪽으로부터 왼쪽으로 흐르는 가스 흐름이다. 또한 가스 흐름(143D)은 소음 공간(142)의 왼쪽을 아래로부터 위로 흐르는 가스 흐름이다.
그리고 소음 공간(142)의 바닥부로 낙하한 오일(102)은 가스 흐름(143C)에 의해 홀(146)의 근방으로 운반된다. 홀(146) 근방으로 운반된 오일(102)은 홀(146)을 봉하여 막는 오일 고임(oil pool:102A)이 된다. 오일 고임(102A)의 액면은 도 3의 파선(146A)으로 나타낸 바와 같이, 가스 흐름(143C)에 의해 비스듬한 경사면이 되어 있다.
머플러(140) 내의 압력은 용기(101) 내의 압력에 대하여 부압과 정압이 교대로 발생하고 있다. 즉, 머플러(140)가 호흡을 하고 있는 상태이다. 이 때문에, 홀(146)을 통해 오일(102)이 머플러(140)로부터 용기(101)로 배출되는 과정과, 냉매 가스가 용기(101)로부터 머플러(140) 내로 흡입되는 과정이 교대로 반복된다. 이에 따라 홀(146) 근방에 모인 오일(102)은, 단속(斷續)적으로 용기(101) 내로 배출된다.
이 결과, 머플러(140) 내에 오일(102)이 체류하기 어려워, 다량의 오일(102)이 머플러(140) 내에 고이지 않는다. 그리고 다량의 오일(102)이 압축실(134)로 흡입되는 것이 방지된다.
또한 소음 공간(142) 내의 냉매 가스가, 출구관(152)을 통해 유출되는 냉매 가스의 가스 흐름(152A)에 부세되어, 소음 공간(142)의 내주에 고리 모양(환 형상)의 가스 흐름(143)이 형성된다. 즉, 가스 흐름(143)을 생성하는 가스 흐름 생성부(144)가 소음 공간(142)의 상단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 개구하는 출구관(152)에 의해 구성되어 있다. 따라서 예를 들면, 가스 흐름(143C)을 발생시키기 위한 특별한 팬을 설치하는 등의 별도의 부품을 추가할 필요가 없다. 즉, 비용의 증가를 수반하지 않고 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어 있다.
또한 압축기(100)의 기동시에는, 가스화되어 있지 않은 액상의 냉매가 냉동 사이클로부터 압축기(100) 내로 유입되는 경우가 일어날 수 있다. 또한 용기(101) 내의 압력이 급격히 저하되어 오일(102)에 녹아 들어간 냉매 가스가 발포하는 경우도 일어날 수 있다. 그리고 이에 따라, 오일(102)과 액상의 냉매가 머플러(140) 내로 유입되고 소음 공간(142) 내에서 중력에 의해 낙하하여 소음 공간(142)의 바닥부에 고이는 경우가 일어날 수 있다.
그러나, 출구관(152)은 소음 공간(142)의 상단면의 근방에 설치되어 하면(140C)과는 충분히 떨어져 있다. 그 때문에 어느 정도 양의 오일(102)과 액상의 냉매가 소음 공간(142)의 바닥부에 축적되었다고 해도, 출구관(152)을 통해 오일(102)과 액상의 냉매가 압축실(134)로 다량 흡입되는 것이 방지된다. 그 결과, 압축기(100)로부터의 소음 발생과, 밸브(미도시) 등 압축기(100)의 구성 부품의 파손이 방지된다.
또한 소음 공간(142)의 하면(140C)이 대략 수평한 면으로 구성되어 있다. 또한 홀(146)은 하면(140C) 근방의, 가스 흐름(143C)의 하류 측의 단부 근방에 배치 되어 있다. 이에 따라 높이 방향의 치수가 작은 값으로 억제되어, 머플러(140)에 있어서도 소음 공간(142)의 용적이 확보됨과 함께, 홀(146)과 용기(101) 바닥부의 오일(102)과의 사이에 소정의 거리가 확보된다.
압축기(100)의 기동시에 용기(101) 내의 압력이 급격히 저하하고, 오일(102)에 녹아든 냉매 가스가 발포하여 오일(102)의 액면이 상승하는 경우가 있다. 그러나, 오일(102)의 액면이 상승했다고 해도, 오일(102)과 액상의 냉매가 입구관(150)과 홀(146)로부터 머플러(140) 내로 유입되는 것이 방지된다. 그 때문에 오일(102)과 액상의 냉매가 압축실(134)로 다량 흡입되는 것이 방지된다. 이에 따라 소음의 발생이 방지되고, 동시에 압축기(100)의 성능이 안정된다.
또한 전동 요소(110)는 돌극 집중 감기 방식(salient pole concentrated winding-type)의 DC 브러쉬리스 모터로서, 분포 감기 방식(distributed winding)의 인덕션 모터보다도 높이 방향의 치수가 작다. 따라서 머플러(140)의 내용적이 확보되면서 높이 방향의 치수가 작은 값으로 억제된다. 또한 머플러(140)의 내부에 오일(102)이 체류하는 것이 방지된다. 이에 따라 압축기(100)의 소음이 저감되어 성능이 안정된다. 동시에 압축기(100)의 소형화가 도모된다.
특히, 강력한 자력이 얻어지는 희토류 자석(rare earth magnet)을 이용한 전동 요소(110)에서는, 높이 방향의 치수가 더 작게 억제된 압축기(100)가 실현된다. 따라서 머플러(140)의 높이가 낮아져도 머플러(140) 내의 오일(102)의 체류가 방지되는 효과는 현저히 나타난다. 그 결과, 압축기(100)의 높이가 더 낮게 억제된다.
또한 소음 공간(142) 내에 형성되는 고리 모양(환 형상)의 가스 흐름(143)에 는 원심력이 작용한다. 이에 따라 냉매 가스에 포함되는 오일(102)이 원심 분리된다. 원심 분리된 오일(102)은, 소음 공간(142)의 내벽면(162)에 부착되어 내벽면(162)를 타고 소음 공간(142)의 바닥부로 흘러 떨어진다. 그 때문에 오일(102)의 압축실(134)로의 유입이 더 억제된다. 그 결과, 더욱 소음이 저감되고 압축기(100)의 특성이 안정된다.
또한 소음 공간(142) 내에서 고리 모양(환 형상)의 가스 흐름(143)이 형성된다. 이에 따라 가스 흐름(143C)이 흐트러지기 어렵고, 안정된 일정 방향의 강한 가스 흐름(143C)이 형성된다. 안정된 일정 방향의 강한 가스 흐름(143C)은 홀(146)을 통해 머플러(140)로부터 배출되는 오일(102)의 흐름을 더 확실하게 한다.
또한 홀(146)의 상측에 처마 형상으로 돌출한 바이저(visor;156)가 설치되어 있다. 홀(146) 근방의 머플러(140) 외표면에 다량의 오일(102)이 부착되어 있으면, 그 오일(102)이 홀(146)로부터 머플러(140) 내로 흡입된다. 이에 따라 머플러(140) 내에 다량의 오일(102)이 고일 가능성이 있다. 그러나 바이저(156)가 설치되어 있음으로써, 머플러(140)의 외표면을 타고 흘러 떨어지는 오일(102)은 홀(146)의 주위에 고이는 것이 방지된다. 그 결과, 머플러(140)의 밖으로부터 안으로의 홀(146)을 통한 오일(102)의 흡입을 피할 수 있다.
또한 압축기(100)는 인버터 제어가 이용되고, 넓은 범위의 회전수로 운전된다. 그 때문에 샤프트(121)로부터의 오일(102)의 비산량이 회전수에 의해 크게 변화된다. 그러나, 다량의 오일(102)이 비산하여 오일(102)이 머플러(140)로 흡입되기 쉬운 고회전의 운전에 있어서는, 소음 공간(142) 내의 가스 흐름(143, 143C)도 강해진다. 그 때문에 소음 공간(142) 바닥부에 고인 오일(102)은 홀(146) 근방으로 모이기 쉽다. 그 결과, 홀(146)을 통한 머플러(140)로부터의 오일(102)의 배출이 촉진되어 머플러(140) 내의 오일 고임(102A)의 비정상적인 증가가 방지된다.
또한 고리 모양(환 형상)의 가스 흐름(143)의 유속이 빨라짐으로써, 소음 공간(142) 내의 냉매 가스에 가해지는 원심력이 강해진다. 그 결과, 냉매 가스에 포함되는 오일(102)에 대한 원심 분리 능력도 더욱 강해진다.
따라서 넓은 운전 범위에서 압축기(100)가 운전되어도, 오일(102)의 압축실(134)로의 흡입이 방지된다. 그 결과, 압축기(100)의 성능이 안정된다.
또한 홀(146)이 머플러(140)의 측면에 설치된 구성에 대하여 설명하고 있다. 그러나, 머플러(140)의 바닥부나 하면(140C)에 설치된 구성이라도 무방하다.
또한 상기한 설명에서는, 소음 공간(142)의 상단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 연장 돌출되어 개구한 출구관(152)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 형성된 구성에 대하여 설명했다. 그러나 가스 흐름 생성부(144)는 반드시 소음 공간(142)의 상단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 연장 돌출되어 개구한 출구관(152)에 한정하지 않는다.
예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 소음 공간(142)의 하단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 연장 돌출되어 개구한 입구관(150)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다.
또한 도 6에 도시한 바와 같이, 소음 공간(142)의 하단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 연장 돌출되어 개구한 출구관(152)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다. 또한 소음 공간(142)의 상단 벽면을 따라 거의 수평 방향으로 연장 돌출되어 개구한 입구관(150)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다.
또한 도 7에 도시한 바와 같이, 소음 공간(142)의 좌단(左袒) 벽면을 따라 거의 수직 방향으로 연장 돌출되어 개구한 출구관(152)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다. 또한 소음 공간(142)의 우단(右端) 벽면을 따라 거의 수직 방향으로 연장 돌출되어 개구한 입구관(150)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다.
또한 도 8에 도시한 바와 같이, 소음 공간(142)의 우단 벽면을 따라 거의 수직 방향으로 연장 돌출되어 개구한 출구관(152)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다. 또한 소음 공간(142)의 좌단 벽면을 따라 거의 수직 방향으로 연장 돌출되어 개구한 입구관(150)에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성되어도 무방하다.
즉 출구관(152)과 입구관(150) 중 어느 일방 또는 양방에 의해 가스 흐름 생성부(144)가 구성됨에 따라, 특별한 부재를 증설하지 않고 오일(102)의 압축실(134)로의 유입이 억제된다. 그 결과, 소음이 낮고 안정된 동작을 실현하는 압축기(100)가 제공된다.
또한 출구관(152)과 입구관(150)은, 각각 소음 공간(142)의 상하 단면과 좌우 단면의 모든 단면을 따라 연장 돌출되어 설치되어 있어도 무방하다. 즉, 소음 공간(142) 내에 고리 모양(환 형상)의 가스 흐름(143)을 형성하기 위하여, 소음 공 간(142) 내의 냉매 가스에 가스 흐름(143)를 형성하기 위한 부세력(付勢力:energizing force)을 부여하는 구성이라면 무방하다.
이상과 같이, 압축기(100)는 머플러(140)로부터 오일(102)이 확실히 배출되어 압축실(134)로 흡입되는 것이 방지된다. 그 결과, 압축기(100)의 성능이 안정되고 소음의 발생도 억제된다.
이상과 같이, 밀폐형 압축기는 압축기의 성능이 안정적이고 소음이 저감되므로 가정용 전기 냉동 냉장고에 한하지 않고, 에어컨, 자동 판매기나 그 외의 냉동 장치 등에 널리 적용된다.

Claims (9)

  1. 오일을 저류하는 밀폐 용기와,
    상기 밀폐 용기 내에 수용되어 냉매 가스를 압축하는 압축 요소를 구비하고,
    상기 압축 요소는,
    압축실과,
    상기 압축실을 형성하는 실린더와,
    상기 실린더 내에 삽입되어 왕복 운동하는 피스톤과,
    일단이 상기 압축실에 연통하는 흡입 머플러를 가지고,
    상기 흡입 머플러는,
    소음 공간과,
    상기 소음 공간 내의 두께가 얇은 부분에 입구관의 개구부 또는 출구관의 개구부가 설치됨으로써, 상기 소음 공간 내를 일정 방향으로 흐르는 가스 흐름을 생성하는 가스 흐름 생성부와,
    상기 소음 공간 하부의, 상기 가스 흐름의 하류측에 설치된 오일 배출홀을 가진 밀폐형 압축기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 입구관은, 일단이 상기 소음 공간으로 개구하고, 타단이 상기 밀폐 용기로 개구하며,
    상기 소음 공간의 상하 단면과 좌우 단면의 어느 일방으로 연장 돌출되어 개구하여, 상기 가스 흐름 생성부를 구성하는 밀폐형 압축기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 출구관은, 일단이 상기 소음 공간으로 개구하고, 타단이 상기 압축실로 개구하며,
    상기 소음 공간의 상하 단면과 좌우 단면의 어느 일방으로 연장 돌출되어 개구하여, 상기 가스 흐름 생성부를 구성하는 밀폐형 압축기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 출구관은 상기 소음 공간의 상단면를 따라 연장 돌출된 밀폐형 압축기.
  5. 제1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음 공간의 하면은 실질적으로 수평한 면으로 구성되고,
    상기 오일 배출 홀은 상기 소음 공간 하면의 단부에 설치된 밀폐형 압축기.
  6. 제1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러는 상기 소음 공간 내에 환 형상의 가스 유로를 형성한 밀폐형 압축기.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러는 상기 소음 공간 내에 환 형상의 가스 유로를 형성한 밀폐형 압축기.
  8. 제1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출홀의 상측에 처마 형상으로 돌출한 바이저를 추가로 구비한 밀폐형 압축기.
  9. 제1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 소음 공간은, 상기 두께가 얇은 부분이 상기 소음 공간의 중앙부 하부에 설치되고,
    상기 입구관의 개구부 또는 상기 출구관의 개구부가 상기 소음 공간의 상기 중앙부 하부에 설치된 밀폐형 압축기.
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