KR101376617B1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에서 편심질량에 의해 오일교반이 발생하는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 하부프레임에 스커트부를 더 구비함에 따라 그 스커트부가 하측 엔드코일의 안쪽을 거의 복개하게 되어 오일이 하측 편심질량에 부딪혀 교반되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 이를 통해 전동기구부의 입력이 불필요하게 상승하는 것을 막아 압축기의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

밀폐형 압축기, 편심질량, 오일교반, 하부프레임

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에서 밀폐용기의 오일이 편심질량에 의해 교반되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐용기의 내부에 전동기구부가 설치되고, 그 전동기구부에 연결되어 냉매를 압축하는 압축기구부가 설치된다. 그리고 상기 밀폐용기의 저부에는 소정량의 오일이 저장되고, 그 오일은 상기 압축기구부에 구비되는 오일피더에 의해 펌핑되어 상기 압축기구부의 윤활부위와 상기 전동기구부에 공급된다.

상기 오일피더는 상기 전동기구부의 회전축이 회전하면서 발생되는 원심력에 의해 상기 밀폐용기의 오일이 펌핑되고, 이 오일은 상기 회전축의 오일유로를 통해 흡상되면서 상기 압축기구부와 전동기구부에 공급된다.

상기 압축기구부는 전동기구부의 편심회전운동을 이용하여 선회운동을 하거나 직선운동을 하면서 냉매를 압축하기 때문에 편심하중이 발생되므로 상기 전동기구부의 회전자에는 통상 편심질량(balance weight)이 설치되어 편심하중을 상쇄하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 밀폐형 압축기에 있어서는, 상기 회전축의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 상기 밀폐용기의 오일이 오일피더로 펌핑되는 동시에 밀폐용기 전체로 비산되고, 이 오일의 일부가 특히 상기 회전자의 하단에 설치된 하부 편심질량에 의해 교반되면서 전동기구부에 대한 부하가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 밀폐용기의 저부에 담긴 오일이 비산되면서 전동기구부의 편심질량에 의해 교반되는 현상을 방지하여 효율을 높일 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정량의 오일이 담기는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생하도록 고정자와, 회전자 그리고 회전축으로 이루어지는 전동기구부; 상기 전동기구부의 상측에 설치되어 그 전동기구부에 의해 전달받은 구동력으로 작동하여 냉매를 압축하는 압축기구부; 및 상기 전동기구부의 하측에 설치되어 그 전동기구부의 회전축을 지지하는 프레임;을 포함하고, 상기 프레임은 회전축을 반경방향으로 지지하는 베어링부와, 그 베어링부에서 상기 전동기구부 쪽으로 연장 형성되는 스커트부로 갖는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 소정량의 오일이 담기는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생하도록 고정자와, 회전자 그리고 회전축으로 이루어지는 전동기구부; 상기 전동기구부의 상측에 설치되어 그 전동기구부에 의해 전달받은 구동력으로 작동하여 냉매를 압축하는 압축기구부; 상기 전동기구부의 하측에 설치되어 그 전동기구부의 회전축을 지지하는 프레임; 및 상기 프레임을 수용하여 상기 밀폐용기에 고정되는 프레임커버;를 포함하고, 상기 프레임커버는 상기 프레임을 수용하여 상 기 밀폐용기에 고정되는 커버본체부와, 그 커버본체부에서 전동기구부 쪽으로 연장 형성되는 스커트부를 갖는 밀폐형 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 상기 하부프레임에 스커트부를 더 구비함에 따라 그 스커트부가 상기 하측 엔드코일의 안쪽을 거의 복개하게 되어 오일이 상기 하측 편심질량에 부딪혀 교반되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 이를 통해 상기 전동기구부의 입력이 불필요하게 상승하는 것을 막아 스크롤 압축기의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 스커트부가 회전자에 결합되지 않고 상기 회전축을 지지하는 하부프레임에 구비됨에 따라 상기 스커트부의 설치로 인해 전동기구부의 입력이 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 밀폐형 압축기 중에서 스크롤 압축기를 예로 들어 살펴보면 도 1과 같다. 본 발명의 스크롤 압축기는, 소정량의 오일이 채워지도록 밀봉되고 흡입관(SP)과 토출관(DP)이 연통 설치되는 밀폐용기(10)와, 후술할 상부프레임(40)과 하부프레임(50) 사이에 배치되어 회전력을 발생하는 전동기구부(20)와, 상기 전동기구부(20)의 상측에 배치되어 그 전동기구부(20)에서 발생되는 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구부(30)와, 상기 전동기구부(20)의 상하 양측에 배치되어 그 전동기구부(20)의 회전축을 지지하는 상부프레임(40) 및 하부프레임(50)이 포함 된다.

상기 전동기구부(20)는 고정자(21)와, 상기 고정자(21)의 내측에 회전 가능하게 배치되는 회전자(22)와, 상기 회전자(22)의 중심에 압입되어 회전력을 압축기구부(30)에 전달하는 회전축(23)으로 이루어진다. 상기 고정자(21)에는 외부전원에 연결되어 유도자기를 발생시킬 수 있도록 코일이 권선된다. 상기 코일은 고정자(21)의 상하 양측에 각각 상측 엔드코일(24)과 하측 엔드코일(25)을 형성하면서 권선된다. 상기 회전자(22)의 상단과 하단에는 그 회전자(22)와 함께 회전하면서 편심하중을 상쇄할 수 있도록 상측 편심질량(26)과 하측 편심질량(27)이 설치된다. 그리고 상기 회전축(23)의 축방향으로는 오일유로(F)가 관통 형성되고, 상기 오일유로(F)의 하단에는 밀폐용기(10)의 오일을 펌핑하기 위한 오일피더(28)가 설치된다.

상기 압축기구부(30)는 고정스크롤(31)과, 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(31a)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 선회랩(32a)이 구비되는 선회스크롤(32)과, 상기 선회스크롤(32)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(33)과, 상기 밀폐용기(10)의 내부를 흡입공간(11)과 토출공간(12)으로 구획하는 고저압분리판(34)과, 상기 밀폐용기(10)의 토출공간으로 토출된 토출가스의 역류를 차단하는 역지밸브(35)로 이루어진다.

상기 상부프레임(40)은 소정의 두께를 가지는 원판모양으로 형성되고, 그 중앙에 상기 회전축(23)의 상부가 반경방향으로 지지되도록 레이디얼베어링면(41)을 이루는 축수구멍이 형성된다. 그리고 상기 상부프레임(40)의 상면에는 상기 선회스 크롤(32)이 선회 가능하게 스러스트베어링면(42)이 형성되고, 그 스러스트베어링면(42)의 양측에는 상기 올담링(33)이 미끄러지게 결합되도록 키홈(43)이 180°의 위상차를 두고 반경방향으로 각각 형성된다.

상기 하부프레임(50)은 그 하부프레임 자체가 상기 밀폐용기(10)의 내주면에 용접 결합될 수도 있고, 도 2에서와 같이 별도의 프레임커버(51)를 상기 밀폐용기(10)의 내주면에 용접 결합하고 그 프레임커버(51)에 상기 프레임본체(52)를 압입이나 볼트 또는 용접으로 결합할 수 있다.

상기 프레임본체(52)는 상기 회전축(23)을 반경방향으로 지지하도록 축수구멍(53)을 갖는 베어링부(55)와, 그 베어링부(55)에서 상기 전동기구부(20)쪽으로 연장 형성되어 상기 밀폐용기(10)의 오일이 후술할 전동기구부(20)의 하측 편심질량(27)과 교반되는 것을 차단하는 스커트부(56)로 이루어진다.

상기 베어링부(55)와 스커트부(56)는 일체로 형성될 수도 있고 별개로 형성되어 조립될 수도 있다. 그리고 상기 베어링부(55)의 대체로 그 중앙에 상기 축수구멍(53)이 구비되는 환형 단면 형상으로 형성되어 그 내주면에는 레이디얼베어링면이 형성된다. 상기 스커트부(56)는 오일과 하측 편심질량(27)이 교반되는 것을 차단할 수 있는 범위에서 다양하게 형성될 수 있다.

예컨대, 도 2 및 도 3에서와 같이 상기 스커트부(56)는 상기 베어링부(55)의 상면에서 전동기구부(20)쪽으로 대략 수직하게 연장되어 제1 스커트부(56a)가 형성되고, 그 제1 스커트부(56a)의 상단에서 축중심에 대해 대략 직각방향으로 소정의 넓이만큼 확장된 원판모양으로 제2 스커트부(56b)가 형성될 수 있다. 이 경우, 상 기 제1 스커트부(56a)의 높이(H)는 상기 제2 스커트부(56b)가 하측 엔드코일(25)과 약간의 간격(t1)을 유지할 수 있는 정도의 높이까지 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 상기 제2 스커트부(56b)가 상기 하측 엔드코일(25)과 접촉될 수 있는 높이까지 형성하여 오일을 완전 차단할 수도 있다.

그리고 상기 제2 스커트부(56b)의 넓이(D1)는 적어도 편심질량(27)의 외경(D2)보다는 크게 형성되는 것이 좋고, 상기 하측 엔드코일(25)의 내경(D3)보다 넓게 형성되는 것이 오일을 보다 효과적으로 차단할 수 있어 바람직할 수 있다. 물론, 상기 편심질량(27)의 외경(D2)보다 작더라도 오일을 차단할 수 있다.

상기 제2 스커트부(56b)는 그 내경(D4)이 상기 베어링부(55)의 내경(D5) 보다 적어도 작지 않게, 보다 정확하게는 크게 형성되어야 후술할 회전축(23)과의 마찰손실을 줄일 수 있어 바람직하다.

상기 스커트부(56)는 도 4에서와 같이 하향 절두원추 형상으로 형성되어 상기 베어링부(55)의 상면에서 전동기구부(20)쪽으로 갈수록 상향 경사지게 형성되거나, 또는 도면으로 제시하지는 않았으나 상기 베어링부(55)의 상면에서 전동기구부(20)쪽으로 대략 수직한 원통모양으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 스커트부(56)의 높이와 넓이는 전술한 실시예와 같은 범위에서 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 전동기구부(20)에 전원이 인가되면, 그 전동기구부(20)의 고정 자(21)와 회전자(22) 사이에 마그네틱 플럭스(magnetic flux)가 형성되어 상기 회전자(22)가 회전축(23)과 함께 회전을 하고, 상기 회전축(23)이 회전을 하면서 상기 전동기구부(20)의 회전력을 압축기구부(30)에 전달하여 상기 선회스크롤(32)이 올담링(33)에 의해 상기 상부프레임(40)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하게 된다. 그리고 상기 선회스크롤(32)이 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(31a)과 상기 선회스크롤(32)의 선회랩(32a) 사이에 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)이 형성되고, 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(32)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 냉매를 연속으로 흡입, 압축한 후 상기 밀폐용기(10)의 토출공간(12)으로 토출하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

여기서, 상기 회전축(23)의 하단에는 오일피더(28)가 설치되어 그 회전축(23)이 회전을 할 때 상기 밀폐용기(10)의 바닥에 저장된 오일을 펌핑하고, 이 오일은 상기 회전축(23)의 오일유로(F)를 따라 흡상되면서 일부는 각 프레임(40)(50)과의 베어링면에 공급되는 한편 일부는 압축기구부(30)에 공급된다.

이때, 상기 회전축(23)이 회전을 하면서 그 회전력에 의해 상기 밀폐용기(10)에 저장된 오일이 비산되는 동시에 상기 압축기구부(30) 등으로 공급되었던 오일이 밀폐용기(10)의 바닥쪽으로 회수되면서 냉매와 섞여 그 일부가 상기 회전자(22)의 하단, 즉 하측 편심질량(27)쪽으로 빨려드는 현상이 발생되고, 이와 같이 상기 하측 편심질량(27) 쪽으로 빨려드는 오일은 그 하측 편심질량(27)의 단차면(27a)에 부딪히면서 교반되어 모터의 하중을 증가시키게 될 수 있다.

하지만, 본 발명에서와 같이 상기 하부프레임(50)에 스커트부(56)를 더 구비 하는 경우에는 그 스커트부(56)가 상기 하측 엔드코일(25)의 안쪽을 거의 복개하게 되어 오일이 상기 하측 편심질량(27)에 부딪혀 교반되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이를 통해 상기 전동기구부(20)의 입력이 불필요하게 상승하는 것을 막아 스크롤 압축기의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 스커트부(56)가 회전자(22)에 결합되지 않고 상기 회전축(23)을 지지하는 하부프레임(50)에 구비됨에 따라 상기 스커트부(56)의 설치로 인해 회전자(22)의 무게가 상승하지 않게 되어 그만큼 전동기구부(20)의 입력이 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 스커트부가 하부프레임에 형성되는 것이었으나, 본 실시예는 상기 스커트부가 프레임본체를 지지하는 프레임커버에 형성되는 것이다.

예컨대, 도 5에서와 같이 상기 프레임커버(150)는 커버본체부(151)가 삼각다리 모양으로 형성되고, 그 커버본체부(151)의 각 끝단은 상기 밀폐용기(10)의 내주면에 용접 결합된다. 그리고 상기 프레임커버(150)의 중앙에 구비된 관통홀(151a)을 통해 상기 프레임본체(160)의 베어링부(161)가 삽입되어 볼팅이나 용접 또는 압입 고정된다. 그리고 상기 프레임커버(150)의 상면에는 상기 전동기구부(20)를 향해 돌출되는 스커트부(152)가 일체로 형성된다. 상기 스커트부(152)는 커버본체부(151)와 별개로 형성되어 조립될 수도 있다.

상기 스커트부(152)는 전술한 실시예에서와 같이, 상기 커버본체부(151)의 상면에서 전동기구부(20)쪽으로 대략 수직하게 연장되어 그 끝단에서 축중심에 대해 대략 직각방향으로 확장된 원판모양으로 형성되거나, 또는 상기 커버본체부(151)의 상면에서 전동기구부(20)쪽으로 갈수록 상향 경사지게 형성되거나, 또는 상기 커버본체부(151)의 상면에서 전동기구부(20)쪽으로 대략 수직하게 연장되어 원통모양으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 스커트부(152)의 내경은 회전축(23)의 외경보다 크게 형성되고, 상기 스커트부(152)의 외경은 편심질량(27)의 외경보다는 작지 않고 상기 전동기구부(20)의 고정자(21) 내경보다 작지 않게 형성되는 것이 오일의 교반을 현저하게 줄일 수 있어 바람직하다.

상기와 같이 스커트부가 프레임커버에 형성되는 경우에도 그 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 오일교반 방지장치는 전술한 실시예들과 같이 저압식 스크롤 압축기는 물론 고압식 스크롤 압축기에서도 동일하게 적용할 수 있다. 또, 본 발명의 오일교반 방지장치는 전동기구부의 하측에 메인베어링이 위치하는 로터리 압축기에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 하부프레임을 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 1에 따른 하부프레임에서 프레임본체의 구체적 규격을 설명하기 위해 보인 종단면도,

도 4는 도 2에 따른 하부프레임에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 5는 본 발명 스크롤 압축기에서 하부프레임에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 밀폐용기 20 : 전동기구부

21 : 고정자 22 : 회전자

23 : 회전축 25 : 하측 편심질량

27 : 하측 엔드코일 30 : 압축기구부

40 : 상부프레임 50 : 하부프레임

51 : 프레임커버 52 : 프레임본체

55 : 베어링부 56 : 스커트부

150 : 프레임커버 151 : 커버본체부

152 : 스커트부 160 : 프레임본체

Claims (15)

1. 소정량의 오일이 담기는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생하도록 고정자와, 회전자 그리고 회전축으로 이루어지는 전동기구부; 상기 전동기구부의 상측에 설치되어 그 전동기구부에 의해 전달받은 구동력으로 작동하여 냉매를 압축하는 압축기구부; 및 상기 전동기구부의 하측에 설치되어 그 전동기구부의 회전축을 지지하는 프레임;을 포함하고,

   상기 프레임은 회전축을 반경방향으로 지지하는 베어링부와, 그 베어링부에서 상기 전동기구부 쪽으로 연장 형성되는 스커트부로 갖는 밀폐형 압축기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 스커트부는 상기 베어링부의 상면에서 전동기구부쪽으로 수직하게 연장되어 그 끝단에서 축중심에 대해 직각방향으로 확장된 원판모양으로 형성되는 밀폐형 압축기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스커트부는 상기 베어링부의 상면에서 전동기구부쪽으로 갈수록 상향 경사지게 형성되는 밀폐형 압축기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 소정량의 오일이 담기는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생하도록 고정자와, 회전자 그리고 회전축으로 이루어지는 전동기구부; 상기 전동기구부의 상측에 설치되어 그 전동기구부에 의해 전달받은 구동력으로 작동하여 냉매를 압축하는 압축기구부; 상기 전동기구부의 하측에 설치되어 그 전동기구부의 회전축을 지지하는 프레임; 및 상기 프레임을 수용하여 상기 밀폐용기에 고정되는 프레임커버;를 포함하고,

   상기 프레임커버는 상기 프레임을 수용하여 상기 밀폐용기에 고정되는 커버본체부와, 그 커버본체부에서 전동기구부 쪽으로 연장 형성되는 스커트부를 갖는 밀폐형 압축기.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    상기 스커트부는 상기 커버본체부의 상면에서 전동기구부쪽으로 수직하게 연장되어 그 끝단에서 축중심에 대해 직각방향으로 확장된 원판모양으로 형성되는 밀폐형 압축기.
12. 제9항에 있어서,

    상기 스커트부는 상기 커버본체부의 상면에서 전동기구부쪽으로 갈수록 상향 경사지게 형성되는 밀폐형 압축기.
13. 제9항에 있어서,

    상기 스커트부는 상기 커버본체부의 상면에서 전동기구부쪽으로 수직하게 연장되어 원통모양으로 형성되는 밀폐형 압축기.
14. 제9항에 있어서,

    상기 스커트부의 외경이 상기 전동기구부의 고정자 내경보다 작지 않게 형성되는 밀폐형 압축기.
15. 제9항에 있어서,

    상기 회전자의 하단에는 편심질량이 설치되고, 상기 스커트부는 그 외경이 상기 편심질량의 외경보다는 작지 않게 형성되는 밀폐형 압축기.

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