KR101771945B1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저속 운전에서도 급유가 가능한 밀폐형 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 압축기는, 저면에 오일이 채워지는 밀폐용기와, 외부에 스크류 형상의 오일 그루브가 형성되는 회전 가능한 크랭크축과, 상부에 상기 크랭크축 하부가 삽입되며 하부가 상기 밀폐용기의 오일에 잠기는 오일 피더를 포함한다.

Description

밀폐형 압축기{Hermetic compressor}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저속 운전에서도 급유가 가능한 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적인 밀폐형 압축기는 밀폐용기의 내부에 동력을 발생하는 전동부와 그 전동부의 동력을 전달받아 작동하는 압축부가 함께 구비되는 압축기이다. 이러한 밀폐형 압축기는 압축성 유체인 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 베인식, 스크롤식 등으로 구분된다.

밀폐형 압축기는 전동부의 회전자에 결합된 크랭크축이 회전자와 함께 회전운동을 하면서 동력을 전달하고, 크랭크축에 결합되는 연동부재가 전동부의 동력을 전달받아 압축실을 형성하면서 냉매를 압축하도록 구성되어 있다.

이러한 밀폐형 압축기는 그 밀폐용기의 저면부에 오일이 채워지고, 크랭크축의 축방향으로는 오일유로가 형성되며, 그 오일유로의 하단에는 오일 피더가 오일 속에 잠기도록 설치되어 있고, 크랭크축이 회전 운동을 하면 오일유로를 따라 오일이 펌핑되어 급유하는 구조이다. 크랭크축이 천천히 회전하는 저속 운전시에도 급유가 원활하게 이루어지는 것이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저속 운전시 급유가 가능한 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 오일의 누설없이 오일이 펌핑되는 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 압축기는, 저면에 오일이 채워지는 밀폐용기와, 외부에 스크류 형상의 오일 그루브가 형성되는 회전 가능한 크랭크축과, 상부에 상기 크랭크축 하부가 삽입되며 하부가 상기 밀폐용기의 오일에 잠기는 오일 피더를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 밀폐형 압축기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　저속운전에서도 오일이 펌핑되어 안전적으로 급유가 가능한 장점이 있다.

둘째,　오일 피더가 크랭크축의 둘레를 감싸며 결합되어 원심력에 의하여 오일이 더 높게 상승할 수 있는 장점도 있다.

셋째,　오일의 펌핑시 오일의 누설이 방지되는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 일부 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 밀폐형 압축기에서 크랭크축의 축경 별 운전주파수에 따른 오일의 상승 높이를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 밀폐형 압축기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 대한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 일부 구조도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기는, 저면에 오일이 채워지는 밀폐용기(1)와, 외부에 스크류 형상의 오일 그루브(41a)가 형성되는 회전 가능한 크랭크축(41)과, 상부에 크랭크축(41)의 하부가 삽입되며 하부가 밀폐용기(1)에 채워진 오일에 잠기는 오일 피더(42)와, 크랭크축(41)의 둘레에 구비되어 크랭크축(41)을 회전하는 모터(10)와, 크랭크축(41)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(20)를 포함한다.

크랭크축(41)의 상부에는 편심된 크랭크축 핀부(41c)가 형성된다. 크랭크축 핀부(41c)에는 슬리브(24)가 결합되어 피스톤(22)을 왕복 운동시킨다. 크랭크축(41)의 하부는 오일 피더(42)에 삽입된다.

크랭크축(41)은 외부에 스크류 형상의 오일 그루브(41a)가 형성된다. 그리고 상기 오일 그루브(41a)는 상기 크랭크축의 하부에서부터 상부까지 형성 될 수 있다. 크랭크축(41)이 모터(10)에 의하여 회전하면 오일 그루브(41a)를 따라 오일이 펌핑된다. 크랭크축(41)이 회전하면 부싱(43)의 상단(H)까지는 원심력에 의하여 오일이 상승되며, 부싱(43)의 상단 이상에서는 점성력에 의하여 오일이 상승된다.

오일 그루브(41a)의 상단에는 오일 유입되는 제 1 오일 홀(41d)이 형성되고 크랭크축 핀부(41c)에는 제 1 오일 홀(41d)로 유입된 오일이 배출되어 비산되는 제 2 오일 홀(41e)이 형성된다. 비산된 오일 일부는 압축부(20)에 공급되는 한편, 다른 일부는 프레임(30)과 크랭크축(41) 사이에 공급되어 윤할 작용을 한다.

오일 피더(42)는 상부에 크랭크축(41)의 하부가 삽입되는 중공의 형태이다. 즉, 오일 피더(42)는 상부가 크랭크축(41)의 하부 둘레를 감싸도록 크랭크축(41)과 결합된다. 오일 피더(42)의 하부는 밀폐용기(1)에 채워진 오일에 잠기며 하단에는 오일이 유입되는 홀이 형성된다.

크랭크축(41)이 회전하면 오일 피더(42)가 회전하여 오일 피더(42) 내로 유입된 오일이 원심력에 의하여 상승하게 된다. 크랭크축(41)이 느리게 회전하는 저속 운전에서 오일 피더(42) 내로 유입된 오일의 지름이 클수록 오일이 더 높게 상승할 수 있으므로, 오일 피더(42)가 크랭크축(41)의 둘레를 감싸며 결합되어 오일 피더(42) 내로 유입된 오일의 지름이 최대가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이 때, 크랭크축(41)의 축경(2R)이 오일 피더(42) 내로 유입된 오일의 지름이 된다.

프레임(30)은 압축부(20)와 모터(10) 사이에 구비된다. 프레임(30)은 크랭크축(41)이 관통되도록 중앙에 개구홀이 형성된다. 프레임(30)은 크랭크축(41)이 회전 가능하도록 미끄럼 결합 베어링 역할을 하며, 실시예에 따라 프레임(30)과 크랭크축(41) 사이에 구름 베어링이 구비될 수 있다. 프레임(30)의 상측 일부에는 실린더(24)가 구비된다.

프레임(30)의 하부는 부싱(43)의 상부가 결합되도록 절곡되어 형성된다. 프레임(30)의 하부의 절곡된 부분에는 부싱(43)의 상부가 회전 가능하도록 결합된다. 프레임(30)의 하부의 절곡된 부분은 부싱(43)이 회전 가능하도록 미끄럼 결합 베어링 역할을 한다.

모터(10)는, 프레임(30)에 지지되어 밀폐용기(1) 내부에 탄력 설치되는 고정자(11)와, 고정자(11)와 전자기적 상호작용을 하여 회전하는 회전자(12)를 포함한다.

회전자(12)는 크랭크축(41)과 고정 결합되어 크랭크축(41)을 회전한다. 회전자(12)는 프레임(30)의 하측에 구비된다. 회전자(12)는 중간에 크랭크축(41)이 관통되어 고정 결합된다.

회전자(12)의 상부는 부싱(43)의 하부가 결합되도록 절곡되어 형성된다. 회전자(12)의 상부의 절곡된 부분에는 부싱(43)의 상부가 압입되어 고정 결합된다.

부싱(43)은 프레임(30)과 회전자(12) 사이에서 크랭크축(41)의 둘레에 고정된다. 부싱(43)의 상부는 프레임(30)의 하부와 크랭크축(41) 사이에 결합되며, 하부는 회전자(12)의 상부와 크랭크축(41) 사이에 결합된다.

부싱(43)은 중공의 원통 형태로서 중간에 크랭크축(41)이 관통되어 고정 결합된다. 부싱(43)은 회전자(12)에 압입되어 회전자(12)와 결합된다. 부싱(43)은 프레임(30)과 회전 가능하도록 미끄럼 결합 베어링 역할을 한다.

부싱(43)은 회전자(12) 및 크랭크축(41)과 고정 결합되므로 회전자(12)가 회전을 하면, 크랭크축(41)와 함께 회전한다. 부싱(43) 및 크랭크축(41)이 회전하면 오일 피더(42)로 유입된 오일은 원심력에 의하여 부싱(43)의 상단(H)까지 상승하게 된다.

부싱(43)의 상단 이상에서 프레임(30)은 회전하지 않고 크랭크축(41)만 회전하므로, 부싱(43)의 상단(H)까지 상승한 오일은 점성력에 의하여 오일 그루브(41a)를 따라 크랭크축(41)의 제 1 오일 홀(41d)까지 상승하게 된다.

부싱(43)은 원심력에 의하여 상승한 오일이 크랭크축(41)과 프레임(30)의 사이로 누설되는 것을 방지한다. 부싱(43)은 회전자(12)에 압입되어 부싱(43)과 회전자(12) 사이로 오일이 누설되는 것이 방지된다. 부싱(43)은 회전자(12)와 회전 가능하도록 최소한의 틈이 생기도록 결합되어 오일이 누설되는 것이 방지된다.

도 2를 참조하면, 부싱(43)의 하부면과 회전자(12) 간의 높이 틈(G1)은 틈새가 없도록 0mm인 것이 바람직하며, 부싱(43)의 상부면과 프레임(30) 간의 높이 틈(G2)은 0.2~0.5mm인 것이 바람직하며, 부싱(43)의 둘레면과 프레임(30) 간의 반경방향 틈(G3)은 0~0.05mm인 것이 바람직하다.

또한, 부싱(43)의 반경방향 두께(L2)는 0.5~3mm인 것이 바람직하며, 부싱(43)과 프레임(30)이 회전 결합되는 부분의 높이(L3)는 1~10mm인 것이 바람직하다.

압축부(20)는 소정의 압축공간(V1)을 형성하는 실린더(21)와, 실린더(21)의 압축공간(V1) 내부에서 반경방향으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤(22)과, 일단이 피스톤(22)에 회전 가능하게 결합되고 타단이 크랭크축(41)의 크랭크축 핀부(41c)에 대해 회전 가능하게 결합되어 회전운동을 피스톤(22)의 직선운동으로 변환하는 커넥팅 로드(23)와, 크랭크축(41)의 크랭크축 핀부(41c)와 커넥팅 로드(23)의 사이에 삽입되어 마찰 저감 부재의 역할을 하는 슬리브(24)와, 실린더(21)의 선단에 결합되어 흡입밸브와 토출밸브가 구비되는 밸브 조립체(25)와, 밸브 조립체(25)의 흡입측에 결합되는 흡입 머플러(26)와, 밸브 조립체(25)의 토출측을 수용하도록 결합되는 토출커버(27)와, 토출커버(27)에 연통되어 토출되는 냉매의 토출소음을 감쇄시키는 토출 머플러(28)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 작용을 설명하면 다음과 같다

고정자(11)에 전원이 인가되면, 고정자(11)와 회전자(12)의 전자기적 상호작용에 의하여 회전자(12)가 크랭크축(41)을 회전한다. 크랭크축(41)이 회전하면, 크랭크축(41)의 크랭크축 핀부(41c)에 슬리브(24)를 사이에 두고 결합된 커넥팅 로드(23)가 선회운동을 하며, 커넥팅 로드(23)에 결합된 피스톤(22)이 실린더(21)의 압축공간(V1)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

한편, 회전자(12)가 크랭크축(41)을 회전하면, 크랭크축(41)이 오일 피더(42) 및 부싱(43)과 함께 회전하여, 밀폐용기(1)에 채워진 오일이 오일 피더(42)로 유입되어 원심력에 의하여 부싱(43)의 상단(H)까지 상승하게 된다.

부싱(43)의 상단(H)까지 상승한 오일은 점성력에 의하여 오일 그루브(41a)를 따라 크랭크축(41)의 제 1 오일 홀(41d)까지 상승하고, 제 1 오일 홀(41d)로 유입된 오일은 제 2 오일 홀(41e)로 배출되어 일부는 압축부(20)에 공급되는 한편, 다른 일부는 프레임(30)과 크랭크축(41) 사이에 공급되어 윤할 작용을 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 밀폐형 압축기에서 크랭크축(41)의 축경(2R) 별 운전주파수에 따른 오일의 상승 높이(H)를 나타내는 그래프이다.

원심력에 의한 오일의 상승 가능 높이는 크랭크축(41)의 축경(2R) 및 크랭크축(41)의 회전 속도인 운전 주파수와 관련이 있으므로, 오일 수면부터 부싱(43)의 상단까지 높이(H)는 이에 따라 결정된다.

도 3을 참조하면 운전 주파수가 낮을수록 원심력에 의한 오일 상승 가능 높이는 낮아지므로 부싱(43)의 상단까지 높이(H)는 낮아야 한다. 따라서, 크랭크축(41)이 느리게 회전하는 저속운전에서 오일이 펌핑되기 위해서는 부싱(43)의 상단까지 높이(H)가 낮아야 한다.

그러나, 같은 운전 주파수에서 오일의 지름인 축경(2R)이 클수록 원심력에 의한 오일 상승 가능 높이가 높아지므로 부싱(43)의 상단까지 높이(H)가 높아질 수 있다. 따라서, 오일 피더(42)가 크랭크축(41)의 둘레를 감싸며 결합시킬 때 크랭크축(41)의 축경(2R)을 최대한 키울수록 저속 운전에서 오일이 안정적으로 공급될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1 : 밀폐용기 10 : 모터
11 : 고정자 12 : 회전자
20 : 압축부 21 : 실린더
22 : 피스톤 23 : 커넥팅 로드
24 : 슬리브 25 : 밸브 조립체
26 : 흡입 머플러 27 : 토출커버
28 : 토출 머플러 V1 : 압축공간
30 : 프레임 41 : 크랭크축
41a : 오일 그루브 41c : 크랭크축 핀부
41d : 제 1 오일 홀 41e : 제 2 오일 홀
42 : 오일 피더 43 : 부싱

Claims (5)

1. 저면에 오일이 채워지는 밀폐용기;
   외부에 스크류 형상의 오일 그루브가 형성되는 회전 가능한 크랭크축;
   상부에 상기 크랭크축 하부가 삽입되며 하부가 상기 밀폐용기의 오일에 잠기는 오일 피더;
   상기 크랭크축이 관통되어 회전 가능하도록 결합되는 프레임;
   상기 프레임에 지지되는 고정자;
   상기 프레임의 하측에 구비되어 상기 크랭크축과 고정 결합되며 상기 고정자와 전자기적 상호작용을 하여 회전하는 회전자; 및
   상부가 상기 프레임과 상기 크랭크축 사이에 결합되어 하부가 상기 회전자와 상기 크랭크축 사이에 결합되는 부싱을 포함하며;
   상기 오일 그루브는 상기 크랭크축의 하부에서부터 상부까지 형성되어 있으며, 상기 부싱은 상기 회전자에 압입되어 결합되고 상기 프레임과 회전 가능하도록 결합되고,
   상기 부싱의 하부면과 상기 회전자 간의 높이 틈(G1)은 틈새가 없고,
   상기 부싱의 상부면과 상기 프레임 간의 높이 틈(G2)이 존재하고,
   상기 부싱의 둘레면과 상기 프레임 간의 반경방향 틈(G3)이 존재하는 밀폐형 압축기
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 크랭크축은 상기 회전자에 의하여 회전하여 상기 오일 그루브를 따라 오일이 펌핑되는 밀폐형 압축기.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 크랭크축은 상부에 편심된 크랭크축 핀부가 형성되는 밀폐형 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,
   일단이 상기 크랭크축의 상기 크랭크축 핀부와 회전 가능하게 결합되는 커넥팅 로드; 및
   상기 커넥팅 로드의 타단과 회전 가능하게 결합되어 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤을 더 포함하는 밀폐형 압축기.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 크랭크축은 상기 오일 그루브의 상단에 오일이 유입되는 제 1 오일 홀이 형성되며 상기 크랭크축 핀부에 상기
   제 1 오일 홀로 유입된 오일이 배출되는 제 2 오일 홀이 형성된 밀폐형 압축기.

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