KR100983192B1

KR100983192B1 - 밀폐형 압축기의 회전축

Info

Publication number: KR100983192B1
Application number: KR1020030075620A
Authority: KR
Inventors: 김광수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2010-09-20
Also published as: KR20050040425A

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 회전축에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱 내부에 전동기구부와 압축기구부를 회전축으로 연결하여 함께 설치하는 밀폐형 압축기에 있어서, 회전축은 중공체 모양으로 형성하여 그 외주면 일단에 상기한 전동기구부의 회전자를 결합하는 반면 외주면 타단에 압축기구부의 회전체를 결합하는 축본체와, 외주면에 적어도 한 개 이상의 오일유로홈을 축방향으로 형성하여 축본체의 중공에 결합하는 보강봉으로 이루어짐으로써, 회전축의 강성을 높여 회전축의 고속회전시 비틀림모멘트에 의해 회전축이 휘는 것을 방지하고 이를 통해 회전축과 베어링 사이의 마모를 줄이는 것은 물론 고정자와 회전자 사이의 충돌을 막아 압축기의 수명을 연장하고 소음 진동을 줄일 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 회전축{CRANK SHAFT FOR ENCLOSED COMPRESSOR}

도 1은 종래 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2a 및 도 2b는 종래 로터리 압축기에서 회전축의 일례를 보인 종단면도,

도 3은 도 2a 및 도 2b의 "Ⅰ-Ⅰ" 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 4는 본 발명 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 5는 본 발명 로터리 압축기에서 회전축의 일례를 보인 종단면도,

도 6은 도 5의 "Ⅲ-Ⅲ"선단면도,

도 7은 본 발명 로터리 압축기에서 회전축의 변형예를 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 케이싱 2 : 본체실린더

3,4 : 메인,서브베어링 6 : 롤링피스톤

7 : 토출밸브 조립체 8 : 머플러

10 : 회전축 11,21 : 축본체

11A : 축부 11B : 편심부

11a,21a : 관통구멍 11b-1,11b-2,11b-3 : 오일구멍

12,22 : 보강봉 12a,22a : 오일유로홈

21b : 암나사산 22b : 수나사산

본 발명은 밀폐형 압축기의 회전축에 관한 것으로, 특히 회전축의 휨 현상을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기의 회전축에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐형은 한 개의 케이싱 내부에 전동기구부와 압축기구부를 회전축으로 연결하여 함께 구비하는 것으로 압축 방식에 따라 왕복동식, 로터리식(또는,베인식), 스크롤식 등으로 구분할 수 있다.

이러한 밀폐형 압축기는 회전축의 일측에 편심부를 구비함에 따라 편하중이 발생하고 이 편하중에 의해 회전축이 휘는 문제가 있었던 바, 본 발명은 회전축의 휨 현상을 줄이고자 하는 것에 관한 것이다.

도 1은 종래 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 종래 로터리 압축기에서 회전축의 일례를 보인 종단면도이며, 도 3은 도 2a 및 도 2b의 "Ⅰ-Ⅰ" 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 로터리 압축기는, 소정량의 오일을 채우고 가스흡입관과 가스토출관을 연통 설치하는 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부와, 케이싱(1)의 하측에 설치하여 상기 전동기구부에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 압축기구부로 구성하고 있다.

전동구동부는 케이싱(1)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정 자(Ms)와, 고정자(Ms)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기한 고정자(Ms)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(Mr)로 이루어져 있다.

압축기구부는 환형으로 형성하여 케이싱(1)의 내부에 설치하는 본체실린더(2)와, 본체실린더(2)의 상하 양측을 복개하여 함께 실린더를 이루는 메인베어링(3) 및 서브베어링(4)과, 회전자(2)에 압입하고 메인베어링(3)과 서브베어링(4)에 지지되어 회전력을 전달하는 회전축(5)과, 회전축(5)의 편심부에 회전 가능하게 결합하여 본체실린더(2)의 내부공간에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(6)과, 롤링피스톤(6)의 외주면에 압접하도록 본체실린더(2)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 본체실린더(2)의 내부공간을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인(미도시)과, 메인베어링(3)의 중앙부근에 구비한 토출포트(3a) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 압축실에서 토출되는 냉매가스를 제한하는 토출밸브 조립체(7)와, 토출밸브 조립체(7)를 수용하도록 공명실을 구비하여 메인베어링(3)의 외측면에 설치하는 머플러(8)로 이루어져 있다.

메인베어링(3)과 서브베어링(4)은 모두 환형으로 형성하여 상기한 회전축(5)의 축부를 축방향으로 지지하는 스러스트베어링부(3A)(4A)와, 스러스트베어링부(3A)(4A)의 중앙에 원통형으로 돌출 형성하여 상기한 회전축(5)의 축부를 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링부(3B)(4B)로 이루어져 있다.

회전축(5)은 상단은 전동기구부의 회전자(Mr)에 압입하고 하단은 압축기구부에 결합하여 상기 메인베어링(3)과 서브베어링(4)에 축방향과 반경방향으로 지지되는 축부(5A)와, 축부(5A)의 하반부에 편심지게 형성하여 상기한 롤링피스톤(6)을 삽입하는 편심부(5B)로 이루어져 있다.

또, 회전축(5)은 도 2a에서와 같이 상하 양단을 관통하여 케이싱(1)의 오일을 회전축(5)의 상단까지 흡상할 수 있도록 오일유로(5a)를 형성하거나, 도 2b에서와 같이 회전축(5)의 중간까지만 오일유로(5a)를 관통하여 케이싱(1)의 오일을 회전축(5)의 중간에서 각 미끄럼부로 공급하도록 형성하고 있다.

또, 회전축(5)의 중간에는 오일유로(5a)로 흡상되는 오일의 일부를 바이패스하여 제1 베어링플레이트(3)와 제2 베어링플레이트(4)의 베어링면으로 공급하는 오일구멍(5b)을 반경방향으로 관통 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 8a는 토출공이다.

상기와 같은 종래의 로터리 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부의 고정자(Ms)에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 압축기구부의 회전축(5)이 회전자(Mr)와 함께 회전하고, 롤링피스톤(6)이 실린더의 내부공간에서 편심 회전하며, 롤링피스톤(6)의 편심 회전에 따라 냉매가스가 실린더의 흡입실로 흡입되어 일정압력까지 지속적으로 압축되다가 실린더의 압축실 압력이 케이싱(1)내의 압력보다 고압이 되는 순간 메인베어링(3)의 토출포트(3a)와 머플러(8)를 통해 케이싱(1)으로 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 회전축(5)의 회전력에 의해 케이싱(1)의 바닥면에 고인 오일을 흡입하고, 이 오일은 회전축(5)의 오일유로(5a)를 따라 흡상되어 일부는 회전축(5)의 상단에서 비산하면서 전동기구부를 냉각시키고 일부는 오일유로(5a)의 중간에 마련된 오일구멍(5b)을 통해 압축기구부의 미끄럼 부위로 공급되어 윤활을 하게 되는 것이 었다.

그러나, 상기와 같은 종래 로터리 압축기에 있어서는, 회전축(5)의 하단에 편심부(5B)가 형성됨에 따라 편하중에 의한 비틀림모멘트가 발생할 우려가 있음에도 불구하고 도 3에서와 같이 회전축(5)의 내부에 소정의 넓이를 가지는 오일유로(5a)를 축방향으로 형성함에 따라 회전축(5)의 강성이 약화되어 상기한 비틀림모멘트가 더욱 증가하면서 회전축(5)의 휨현상이 증가하고 이로 인해 회전축(5)과 베어링플레이트(3)(4) 사이의 마모 또는 고정자(Ms)와 회전자(Mr) 사이의 충돌로 인해 압축기의 수명이 짧아지고 소음 진동이 가중될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 로터리 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 회전축의 강성을 높여 휨 현상을 줄일 수 있는 밀폐형 압축기의 회전축을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 중공이 형성되고, 그 중공에 연통되도록 반경방향으로 오일구멍이 관통 형성되며, 일단에 전동기구부의 회전자를 결합하는 반면 타단에 압축기구부의 회전체를 결합하는 축본체; 및 외주면에 적어도 한 개 이상의 오일유로홈을 축방향으로 형성하여 상기 축본체의 중공에 결합하는 보강봉;을 포함하고, 상기 오일유로홈은 상기 오일구멍을 복개하여 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축을 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 회전축을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 5는 본 발명 로터리 압축기에서 회전축의 일례를 보인 종단면도이며, 도 6은 도 5의 "Ⅲ-Ⅲ"선단면도이고, 도 7은 본 발명 로터리 압축기에서 회전축의 변형예를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 로터리 압축기는, 소정량의 오일을 채우고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 상측에 설치하여 회전력을 발생하는 전동기구부와, 케이싱(1)의 하측에 설치하여 상기 전동기구부에서 발생한 회전력으로 냉매를 압축하는 압축기구부로 구성한다.

전동구동부는 케이싱(1)의 내부에 고정하여 외부에서 전원을 인가하는 고정자(Ms)와, 고정자(Ms)의 내부에 일정 공극을 두고 배치하여 상기한 고정자(Ms)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(Mr)로 이루어진다.

압축기구부는 환형으로 형성하여 케이싱(1)의 내부에 설치하는 본체실린더(2)와, 본체실린더(2)의 상하 양측을 복개하여 함께 실린더를 이루는 메인베어링(3) 및 서브베어링(4)과, 회전자(2)에 압입하고 메인베어링(3)과 서브베어링(4)에 지지되어 회전력을 전달하는 회전축(10)과, 회전축(10)의 편심부(11B)에 회전 가능하게 결합하여 본체실린더(2)의 내부공간에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(6)과, 롤링피스톤(6)의 외주면에 압접하도록 본체실린더(2)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합하여 상기 본체실린더(2)의 내부공간을 흡입실과 압축 실로 구획하는 베인(미도시)과, 메인베어링(3)의 중앙부근에 구비한 토출포트(3a) 선단에 개폐 가능하게 결합하여 압축실에서 토출되는 냉매가스를 제한하는 토출밸브 조립체(7)와, 토출밸브 조립체(7)를 수용하도록 공명실을 구비하여 메인베어링(3)의 외측면에 설치하는 머플러(8)로 이루어진다.

메인베어링(3)과 서브베어링(4)은 모두 환형으로 형성하여 상기한 회전축(10)의 축부(11A)를 축방향으로 지지하는 스러스트베어링부(3A)(4A)와, 스러스트베어링부(3A)(4A)의 중앙에 원통형으로 돌출 형성하여 상기한 회전축(10)의 축부(11A)를 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링부(3B)(4B)로 이루어진다.

회전축(10)은 도 5에서와 같이 중공체 모양으로 형성하여 회전자(Mr)의 회전력을 편심부(11B)를 통해 롤링피스톤(6)에 전달하는 축본체(11)와, 축본체(11)에 압입하여 축본체(11)의 강성을 보강하는 보강봉(12)으로 이루어진다.

축본체(11)는 상반부는 전동기구부의 회전자(Mr)에 압입하고 하반부는 압축기구부에 결합하여 상기 메인베어링(3)과 서브베어링(4)에 축방향과 반경방향으로 지지되는 축부(11A)와, 축부(11A)의 하반부에 편심지게 형성하여 상기한 롤링피스톤(6)을 삽입하는 편심부(11B)로 이루어진다.

또, 축본체(11)는 통상 주철을 이용하여 그 중앙에는 축방향으로 관통구멍(11a)을 형성하고, 관통구멍(11a)의 중간에는 후술할 보강봉(12)의 오일유로홈(12a)과 연통하여 반경방향으로 관통하도록 수 개(도면에선 3개)의 오일구멍(11b-1)(11b-2)(11b-3)을 높이차를 두고 형성한다.

보강봉(12)은 통상 축본체(11)와 동일한 주철을 이용하거나 또는 주철 보다 는 강성이 높은 재질을 이용하여 봉 모양으로 가공하되, 그 외주면에는 오일유로홈(12a)을 음형지게 축방향으로 길게 형성한다.

오일유로홈(12a)은 보강봉(12)의 축방향 전체를 종단하도록 길게 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 상기한 축본체(11)의 최고점 오일구멍(11b-1)에 연통하는 높이까지만 형성할 수도 있다.

한편, 도 6에서와 같이 축본체(21)와 보강봉(22)은 나사 결합할 수도 있는데, 이 경우에는 축본체(21)의 관통구멍(21a) 내주면에 암사사산(21b)을 형성하는 반면 보강봉(22)의 외주면에는 수나사산(22b)을 형성한다. 여기서 축본체(21)와 보강봉(22)의 암나사산(21b)과 수나사산(22b)은 축부 전체에 형성할 수도 있으나 상하 어느 한 쪽에만 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 8a는 토출공, 22a는 오일유로홈이다.

상기와 같은 본 발명 회전축을 구비한 로터리 압축기의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부의 고정자(Ms)에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 압축기구부의 회전축(10)이 회전자(Mr)와 함께 회전하고, 롤링피스톤(6)이 실린더의 내부공간에서 편심 회전하며, 롤링피스톤(6)의 편심 회전에 따라 냉매가스가 실린더의 흡입실로 흡입되어 일정압력까지 지속적으로 압축되다가 실린더의 압축실 압력이 케이싱(1)내의 압력보다 고압이 되는 순간 토출포트(3a)와 머플러(8)를 통해 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 회전축(10)의 회전력에 의해 케이싱(1)의 바닥면에 고인 오일을 흡입하고, 이 오일은 회전축(10)의 오일유로홈(12a)을 따라 흡상되어 일부는 회전축(10)의 상단에서 비산하면서 전동기구부를 냉각시키고 일부는 오일유로홈(12a)의 중간에 연통된 오일구멍(11b-1)(11b-2)(11b-3)을 통해 압축기구부의 미끄럼 부위로 공급되어 윤활을 하게 된다.

이 과정에서 축본체(11)는 그 하단에 편심부(11B)를 형성함에 따라 편하중에 의한 비틀림모멘트가 발생하여 휘어질 우려가 있으나, 축본체(11)의 관통구멍(11a)에 소정의 강성을 가지는 봉 형상의 보강봉(12)을 삽입함에 따라 회전축(10)의 단면적이 확대되어 축의 강성이 증가되고 이로 인해 회전축(10)이 고속을 회전을 하더라도 비틀림모멘트에 의해 휘는 것을 최대한 방지하여 회전축(10)과 베어링(3)(4) 사이의 마모 또는 고정자(Ms)와 회전자(Mr) 사이의 충돌을 막아 압축기의 수명을 길게 하고 소음 진동을 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 회전축은, 외곽을 이루는 축본체의 내부에 소정의 강성을 가지고 그 외주면에 오일유로홈을 구비한 보강봉을 삽입함으로써, 회전축의 강성을 높여 회전축의 고속회전시 비틀림모멘트에 의해 회전축이 휘는 것을 방지하고 이를 통해 회전축과 베어링 사이의 마모를 줄이는 것은 물론 고정자와 회전자 사이의 충돌을 막아 압축기의 수명을 연장하고 소음 진동을 줄일 수 있다.

Claims

중공이 형성되고, 그 중공에 연통되도록 반경방향으로 오일구멍이 관통 형성되며, 일단에 전동기구부의 회전자를 결합하는 반면 타단에 압축기구부의 회전체를 결합하는 축본체; 및

외주면에 적어도 한 개 이상의 오일유로홈을 축방향으로 형성하여 상기 축본체의 중공에 결합하는 보강봉;을 포함하고,

상기 오일유로홈은 오일구멍을 복개하여 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축.
제1항에 있어서,

상기 보강봉은 축본체에 압입하여 결합하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축.
제1항에 있어서,

상기 보강봉은 그 외주면에 수나사산을 형성하고, 상기 축본체의 내주면에는 암나사산을 형성하여 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 축본체와 보강봉은 동일 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 축본체와 보강봉은 이종 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축.
제1항에 있어서,

상기 중공은 축본체의 축방향 전체를 관통하도록 형성되고, 상기 보강봉은 상기 축본체의 중공 전체에 삽입되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 회전축.