KR101997555B1 - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 압축기는, 회전자의 회전자측 스러스트면이나 축수부의 실린더측 스러스트면에 배기구멍과 연통되는 배기유로를 형성함으로써, 회전자와 크랭크축이 부상을 하여 회전자의 회전자측 스러스트면과 축수부의 실린더측 스러스트면이 접촉하더라도 배기구멍이 배기유로를 통해 배기공간과 연통된 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 배기유로와 배기공간을 통해 오일유로로 오일과 함께 흡상되는 냉매가스를 신속하게 배출하여 오일이 베어링면으로 원활하게 공급되면서 오일부족으로 인한 압축기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 크랭크축에 배기구멍을 갖는 압축기에 관한 것이다.

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

왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 방식이다. 왕복동식 압축기는 피스톤의 구동방식에 따라 연결형과 진동형으로 구분할 수 있다.

연결형 왕복동식 압축기(이하, 왕복동식 압축기로 약칭함)는 전동부의 크랭크축에 커넥팅로드가 결합되고, 커넥팅로드에 피스톤이 결합되어 전동부의 회전력이 피스톤의 직선운동으로 전환되는 방식이다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 피스톤(1)이 실린더(2)의 압축공간(V1)에서 반경방향으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하도록 피스톤(1)이 크랭크축(3)에 결합되어 있다.

크랭크축(3)은 전동부를 이루는 회전자(4)에 압입되어 일체로 결합되고, 크랭크축(3)의 상단은 실린더를 이루는 실린더블록(5)의 축수부(5a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되어 있다. 그리고 크랭크축(3)의 하단에는 케이싱에 저장된 오일을 펌핑하도록 오일피더(6)가 설치되고, 크랭크축(3)의 내부에는 오일피더(6)에서 펌핑된 오일을 베어링면으로 흡상하기 위한 오일유로(3a)가 관통 형성되어 있다.

오일유로(3a)의 중간에는 오일에 섞여 함께 펌핑되어 흡상되는 냉매가스가 오일유로(3a)로부터 배출되도록 배기구멍(3b)이 형성되어 있다. 배기구멍(3b)은 회전자(4)와 실린더블록(5)의 축수부(5a) 사이에 형성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 왕복동식 압축기에서는, 압축기의 운전시 회전자(4)와 크랭크축(3)이 축방향으로 상승하게 되면 배기구멍(3b)이 축수부(5a)에 가려져 오일유로(3a)를 통해 오일과 함께 흡상되던 냉매가스가 오일유로(3a)에서 신속하게 배기되지 못하게 되고 이로 인해 냉매가스가 오일유로를 막아 급유가 원활하게 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 운전시 회전자와 크랭크축이 상승하더라도 배기구멍이 막히는 것을 방지하여 냉매가스가 오일유로로부터 원활하게 배출될 수 있도록 하는 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명이 목적을 달성하기 위하여, 축방향으로 관통되는 축구멍과 상면에 회전자측 스러스트면을 갖는 회전자; 상기 회전자의 축구멍에 결합되어 그 회전자와 함께 회전하는 크랭크축; 및 상기 크랭크축이 삽입되어 반경방향으로 상기 크랭크축을 지지하는 축수구멍이 형성되고 상기 축수구멍의 하단에는 상기 회전자측 스러스트면과 함께 스러스트면을 이루도록 실린더측 스러스트면이 구비되는 축수부;를 포함하고, 상기 크랭크축에는 길이방향으로 관통되는 제1 유로가 형성되고, 상기 제1 유로에서 상기 크랭크축의 외주면으로 관통되는 제2 유로가 형성되며, 상기 회전자측 스러스트면에는 상기 제2 유로와 연통되는 제3 유로가 형성되고, 상기 제3 유로는, 상기 회전자의 축구멍의 모서리를 따라 형성되는 제1 홈과, 상기 제1 홈의 외주면에서 상기 축수부의 실린더측 스러스트면보다 외곽까지 연장되는 적어도 한 개 이상의 제2 홈으로 이루어지는 압축기가 제공될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 축방향으로 관통되는 축구멍과 상면에 회전자측 스러스트면을 갖는 회전자; 상기 회전자의 축구멍에 결합되어 그 회전자와 함께 회전하는 크랭크축; 및 상기 크랭크축이 삽입되어 반경방향으로 상기 크랭크축을 지지하는 축수구멍이 형성되고 상기 축수구멍의 하단에는 상기 회전자측 스러스트면과 함께 스러스트면을 이루도록 실린더측 스러스트면이 구비되는 축수부;를 포함하고, 상기 크랭크축에는 길이방향으로 관통되는 제1 유로가 형성되고, 상기 제1 유로에서 상기 크랭크축의 외주면으로 관통되는 제2 유로가 형성되며, 상기 축수부의 실린더측 스러스트면에는 상기 제2 유로와 연통되는 제3 유로가 형성되고, 상기 제3 유로는, 상기 축수구멍의 모서리를 따라 형성되는 환형홈과, 상기 환형홈의 외주면에서 상기 축수부의 실린더측 스러스트면의 외주면으로 연장되는 적어도 한 개 이상의 장방형홈으로 이루어지는 압축기가 제공될 수 있다.

본 발명에 의한 압축기는, 회전자의 회전자측 스러스트면이나 축수부의 실린더측 스러스트면에 배기구멍과 연통되는 배기유로를 형성함으로써, 회전자와 크랭크축이 부상을 하여 회전자의 스러스트면과 축수부의 실린더측 스러스트면이 접촉하더라도 배기구멍이 배기유로를 통해 배기공간과 연통된 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 배기유로와 배기공간을 통해 오일유로로 오일과 함께 흡상되는 냉매가스를 신속하게 배출하여 오일이 베어링면으로 원활하게 공급되면서 오일부족으로 인한 압축기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 운전시 회전자와 크랭크축이 부상한 상태를 보인 종단면도,
도 2는 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 보인 종단면도,
도 3은 도 2에 따른 왕복동식 압축기에서 배기유로를 갖는 회전자의 상면을 보인 사시도,
도 4는 도 2에 따른 왕복동식 압축기에서 전동부와 압축부의 일부를 보인 종단면도,
도 5는 도 4에서 전동부의 일부가 부상한 상태를 보인 종단면도,
도 6 및 도 7은 도 2에 따른 왕복동식 압축기에서 배기유로에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도 및 사시도.

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

도 2는 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 왕복동식 압축기에서 배기유로를 갖는 회전자의 상면을 보인 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 왕복동식 압축기에서 전동부와 압축부의 일부를 보인 종단면도이고, 도 5는 도 4에서 전동부의 일부가 부상한 상태를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐용기(10)의 내부에 설치되어 회전력을 발생하는 전동부(100)와, 전동부(100)의 상측에 설치되어 그 전동부(100)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(200)를 포함할 수 있다.

전동부(100)는 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터이나 인버터 모터가 적용될 수도 있다. 그리고 전동부(100)는 밀폐용기(10)의 내부에 탄력 지지되어 설치되는 고정자(110)와, 고정자(110)의 안쪽에 회전 가능하게 설치되는 회전자(120)와, 회전자(120)의 축구멍(123)에 압입되어 회전자(120)와 함께 회전하면서 회전력을 압축부(200)에 전달하는 크랭크축(130)로 이루어질 수 있다.

크랭크축(130)은 그 상단에 후술할 슬리브(240)가 결합되어 후술할 피스톤(220)이 왕복운동을 하도록 핀부(131)가 형성될 수 있다. 핀부(131)는 축중심에서 일정한 편심량을 가지도록 편심지게 형성되고, 크랭크축(130)의 하단에서 핀부(131)의 상단까지 제1 유로인 오일유로(132)가 관통 형성될 수 있다. 그리고 크랭크축(130)의 하단에는 밀폐용기(10)에 저장되는 오일을 펌핑하는 오일피더(6)가 설치될 수 있다.

오일유로(132)의 중간에는 그 오일유로(132)를 통해 흡상되는 오일을 베어링면으로 안내하기 위한 급유구멍(133)이 형성되고, 급유구멍(133)의 일측에는 오일과 함께 펌핑되는 냉매가스를 오일유로(132)로부터 배출시키는 제2 유로인 배기구멍(134)이 형성될 수 있다.

급유구멍(133)은 베어링면 범위내에 형성되고, 배기구멍(134)은 베어링면의 범위 밖, 즉 실린더블록(210)의 축수부(211) 하단에 형성되는 실린더측 스러스트면(211a)과 회전자(120)의 축구멍(123) 상단에 형성되는 회전자측 스러스트면(120a) 사이에 형성될 수 있다.

여기서, 도면으로 도시하지는 않았지만, 배기구멍(134)은 회전자(120)의 축구멍(123) 범위내에 형성될 수 있다. 배기구멍(134)이 회전자(120)의 축구멍(123) 범위내에 형성되는 경우에는 회전자(120)의 축구멍(123) 내주면에 냉매가스가 배출될 수 있도록 배기홈(미도시)이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

고정자(110)는 얇은 철판을 적층하여 고정자 적층체(111)가 형성되고, 고정자 적층체(111)의 중앙에는 회전자(120)가 회전 가능하게 삽입될 수 있도록 회전자 수용공(112)이 형성될 수 있다.

회전자(120)는 고정자(110)와 같이 얇은 철판을 적층하여 회전자 적층체(121)가 형성되고, 회전자 적층체(121)의 상하 양측에는 통상 환형으로 된 엔드 플레이트(122)가 결합될 수 있다. 회전자 적층체(121)의 중앙에는 크랭크축(130)이 압입되도록 축구멍(123)이 형성될 수 있다.

도 2 및 도 4에서와 같이, 회전자 적층체(121)의 상면에는 저널베어링을 이루는 실린더블록(210)의 축수부(211)가 회전 가능하게 삽입되도록 베어링 수용홈(124)이 형성되고, 베어링 수용홈(124)의 내경(D1)은 그 베어링 수용홈(124)의 내주면과 축수부(211)의 외주면 사이에 제4 유로를 이루는 배기공간(S)이 형성되도록 축수부(211)의 외경(D2)보다 크게 형성될 수 있다.

그리고 축구멍(123)의 상단에는 제2 유로인 배기구멍(134)과 제4 유로인 배기공간(S)을 연통시키도록 제3 유로인 배기안내홈(125)이 형성될 수 있다. 배기유로(125)는 제1 홈을 이루며 배기구멍(134)과 항상 연통할 수 있도록 환형으로 형성되는 환형홈(126)과, 제2 홈을 이루며 환형홈(126)으로 배기되는 냉매가스를 스러스트면 밖으로 안내하도록 방사상으로 길게 형성되는 장방형홈(127)로 이루어질 수 있다.

환형홈(126)은 축구멍(123)의 상단 모서리를 따라 소정의 깊이와 폭을 갖는 환형으로 형성될 수 있다. 하지만 경우에 따라서는 원호형으로 형성될 수도 있다.

장방형홈(127)은 환형홈(126)의 외주면에서 반경방향으로 연장 형성되는 것으로, 환형홈(126)의 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개가 형성될 수 있다. 그리고 장방형홈(127)은 그 외곽단이 후술할 축수부(211)의 실린더측 스러스트면(211a)보다 외곽까지 연장 형성되는 것이 냉매가스를 배기시키는데 바람직할 수 있다.

압축부(200)는 소정의 압축공간(V1)을 갖는 실린더블록(210)이 케이싱(10)의 내부에 설치되고, 실린더블록(210)의 압축공간(V1)에는 피스톤(220)이 왕복운동을 할 수 있도록 삽입되어 결합되며, 피스톤(220)은 커넥팅 로드(230)에 의해 크랭크축(130)에 결합될 수 있다.

실린더블록(210)의 중앙에는 크랭크축(130)을 지지하는 축수부(211)가 형성되고, 축수부(211)의 중앙에는 크랭크축(130)이 회전 가능하게 삽입되어 저널베어링을 이루는 축수구멍(212)이 형성될 수 있다. 축수부(211)의 하면은 회전자(120)의 상면과 함께 스러스트면을 이루도록 실린더블록(210)의 저면에서 회전자(120)의 베어링 수용홈(124)을 향해 소정의 높이만큼 돌출 형성될 수 있다.

축수부(211)의 실린더측 스러스트면(211a)은 제4 유로인 배기공간(S)이 형성되도록 회전자(120)의 회전자측 스러스트면(120a)을 이루는 베어링 수용홈(124)의 바닥면보다 좁게 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 240은 밸브조립체, 250은 토출커버, 260은 흡입머플러, SP는 흡입관, DP는 토출관, V2는 토출공간이다.

상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 전동부(100)의 고정자(110)에 전원이 인가되면, 그 고정자(110)와 회전자(120)의 상호작용력에 의해 회전자(120)가 크랭크축(130)과 함께 회전을 하고, 크랭크축(130)에 커넥팅로드(230)가 선회운동을 하게 된다. 그러면, 커넥팅로드(230)에 결합된 피스톤(220)이 실린더블록(210)의 압축공간(V1)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

여기서, 크랭크축(130)의 하단에 결합된 오일피더(6)가 밀폐용기(10)의 바닥측에 저장된 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 오일유로(132)를 따라 흡상되면서 급유구멍(133)을 통해 베어링면으로 공급되어 윤활을 하게 된다. 이때, 오일에는 냉매가스가 혼화되어 오일과 함께 냉매가스의 일부가 오일유로(132)의 내부로 유입되고, 이 오일유로(132)의 내부로 유입되는 냉매가스는 오일유로(132)의 중간에 형성되는 배기구멍(134)을 통해 오일유로(132)에서 밀폐용기(10)의 내부공간으로 배출된다.

하지만, 회전자(120)가 고속으로 회전을 하게 되면 그 회전자(120)와 크랭크축(130)이 실린더블록 방향으로 부상하게 되고, 이에 따라 배기구멍(134)이 축수구멍(212)으로 삽입되어 가려질 수 있다. 그러면 배기구멍(134)으로 배출되어야 하는 냉매가스가 배출되지 못하고 오일유로(132)에 남게 되어 오일의 흡상을 방해하게 되면서 급유량이 저하될 수 있다.

이를 감안하여, 본 실시예에서는 회전자(120)의 회전자측 스러스트면(120a)에 배기구멍(134)과 연통되는 배기유로(125)가 형성됨에 따라 도 5에서와 같이 회전자(120)와 크랭크축(130)이 부상을 하여 회전자(120)의 회전자측 스러스트면(120a)과 축수부(211)의 실린더측 스러스트면(211a)이 접하더라도 배기구멍(134)이 배기유로(125)를 통해 배기공간(S)과 연통된 상태를 유지하게 되고, 이 배기유로(125)와 배기공간(S)을 통해 오일유로(132)로 오일과 함께 흡상되는 냉매가스를 신속하게 배출하여 오일이 베어링면으로 원활하게 공급될 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 제3 유로인 배기유로(125)가 회전자측 스러스트면(120a)에 형성되는 것이나, 도 6 및 도 7에서와 같이 배기유로(215)가 실린더측 스러스트면(211a)에 형성될 수도 있다. 이 경우에도 환형홈(216)은 축수구멍(212)의 모서리를 따라 형성되고, 장방형홈(217)은 환형홈(216)의 외주면에서 축수부(211)의 외주면을 관통하도록 형성될 수 있다. 이에 따른 기본적인 구성과 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이하다. 다만, 본 실시예에서는 배기유로(215)가 실린더블록(210)의 축수부(211)에 형성됨에 따라 전술한 실시예와 같이 배기유로가 회전자(120)에 형성하는 것에 비해 용이할 수 있다. 즉, 회전자 적층체(121)에 배기유로(125)를 형성하는 경우에는 상측에 적층되는 일부의 철판을 다른 철판과 다르게 형성하고 구분하여 적층하여야 하므로 회전자 적층체(121)의 제작이 복잡할 수 있다. 이에 비해, 실린더 블록(210)의 축수부(211)는 그 저면이 단순 스러스트면을 형성하므로 이 스러스트면에 환형홈(216)과 장방형홈(217)으로 된 배기유로(215)를 형성하는 것이 상대적으로 용이할 수 있다.

100 : 전동부 110 : 고정자
120 : 회전자 121 : 회전자 적층체
122 : 엔드 플레이트 123 : 축구멍
125 : 배기유로 126 : 환형홈
127 : 장방형홈 120a : 회전자측 스러스트면
130 : 크랭크축 132 : 오일유로
133 : 급유구멍 134 : 배기구멍
200 : 압축부 210 : 실린더블록
211 : 축수부 211a : 실린더측 스러스트면
212 : 축수구멍 215 : 배기유로
216 : 환형홈 217 : 장방형홈

Claims (6)

1. 축방향으로 관통되는 축구멍과 상면에 회전자측 스러스트면을 갖는 회전자;
   상기 회전자의 축구멍에 결합되어 그 회전자와 함께 회전하는 크랭크축; 및
   상기 크랭크축이 삽입되어 반경방향으로 상기 크랭크축을 지지하는 축수구멍이 형성되고 상기 축수구멍의 하단에는 상기 회전자측 스러스트면과 함께 스러스트면을 이루도록 실린더측 스러스트면이 구비되는 축수부;를 포함하고,
   상기 크랭크축에는 길이방향으로 관통되는 제1 유로가 형성되고, 상기 제1 유로에서 상기 크랭크축의 외주면으로 관통되는 제2 유로가 형성되며,
   상기 회전자측 스러스트면에는 상기 제2 유로와 연통되는 제3 유로가 형성되고,
   상기 제3 유로는,
   상기 회전자의 축구멍의 모서리를 따라 형성되는 제1 홈과, 상기 제1 홈의 외주면에서 상기 축수부의 실린더측 스러스트면보다 외곽까지 연장되는 적어도 한 개 이상의 제2 홈으로 이루어지는 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 축방향으로 관통되는 축구멍과 상면에 회전자측 스러스트면을 갖는 회전자;
   상기 회전자의 축구멍에 결합되어 그 회전자와 함께 회전하는 크랭크축; 및
   상기 크랭크축이 삽입되어 반경방향으로 상기 크랭크축을 지지하는 축수구멍이 형성되고 상기 축수구멍의 하단에는 상기 회전자측 스러스트면과 함께 스러스트면을 이루도록 실린더측 스러스트면이 구비되는 축수부;를 포함하고,
   상기 크랭크축에는 길이방향으로 관통되는 제1 유로가 형성되고, 상기 제1 유로에서 상기 크랭크축의 외주면으로 관통되는 제2 유로가 형성되며,
   상기 축수부의 실린더측 스러스트면에는 상기 제2 유로와 연통되는 제3 유로가 형성되고,
   상기 제3 유로는,
   상기 축수구멍의 모서리를 따라 형성되는 환형홈과, 상기 환형홈의 외주면에서 상기 축수부의 실린더측 스러스트면의 외주면으로 연장되는 적어도 한 개 이상의 장방형홈으로 이루어지는 압축기.
5. 삭제
6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 회전자에는 상기 축수부가 삽입되도록 베어링 수용홈이 형성되고, 상기 베어링 수용홈의 내주면과 그 베어링 수용홈에 삽입되는 상기 축수부의 외주면 사이에는 제4 유로가 형성되며,
   상기 제4 유로는 상기 제3 유로와 연통되는 압축기.
   
   

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