KR19980025984A - 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 밀폐형 압축기에서 고압발생부와 모터부를 연결하는 회전축에 열방출 기구를 적용하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기에 관한 것이다.

본 발명은 샤프트(12)의 하부에서 상부로 가면서 흡입홈(12a)·나선홈(12b)·토출홈(12c)이 형성되고, 샤프트(12)의 회전에 따라 나사펌프 작용으로 흡입홈(12a)측의 작동유를 토출홈(12c) 측으로 보내는 압축기에 있어서: 상기 샤프트(12)의 상단을 구성하는 편심캠(28)에는 소정의 직경 및 깊이로 중공부(28a)를 형성하고; 상기 중공부(28a)의 하단면으로 유도되는 토출홈(12c)에는 토출관(26)을 기밀되도록 고정하고; 상기 중공부(28a)의 상부에는 다수의 고정날개(27)를 접합한다.

이에 따라, 본 발명은 냉장고의 밀폐형 압축기에서 고압발생부와 모터를 연결하는 회전축에 고정날개를 적용함으로써, 보조적인 냉각작용의 수행에 의한 압축기의 성능 및 수명을 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

방열구조의 샤프트를 지닌 압축기

본 발명은 압축기(compressor)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 냉장고의 밀폐형 압축기에서 고압발생부와 모터부를 연결하는 회전축에 열방출 기구를 적용하는 방열 구조의 샤프트를 지닌 압축기에 관한 것이다.

냉장고에 있어서 압축기는 통상적으로 전기적 에너지에 의한 회전력을 왕복운동의 기계적 에너지로 변환하는 수단으로서, 비등점이 낮은 냉매가 압축기를 거치면서 고압(약 12기압) 상태로 된다. 다시 고압의 냉매는 응축기에 냉각되어 액체 상태가 되고, 이러한 액체 상태의 냉매가 냉각기에서 기체화되면 하나의 냉동 사이클이 완료된다.

도 1은 밀폐형 압축기의 내부가 드러나도록 부분 절개하여 나타내는 정면도가 도시된다.

밀폐형 압축기(10)는 밀폐케이스(11) 외부에 냉매의 흡입파이프(도시 생략) 및 배출파이프(도시 생략)가 접합되고 내부에 고압발생부 및 모터부가 장착된 구조이다.

고압발생부는 실린더(13)·피스톤(14)·밸브(15) 등으로 대별할 수 있으며, 모터(19)는 스테이터 및 로터로 대별할 수 있다. 고압발생부는 하부에 설치되는 모터(19)를 연결하는 샤프트(12)는 상부에서 크랭크 운동을 발생시키는 편심캠(18)이 일체로 형성된다.

이러한 실린더(13)·피스톤(14)·밸브(15)·토출머플러(16) 등은 일체의 조립체로 형성되고 프레임(17) 상에 지지된다. 프레임(17)은 또한 부싱부(17a)를 지니고 있어 로터가 장착된 샤프트(12)를 회전가능하게 지지하며 슬라이딩 베어링의 역할도 수행한다.

작동을 보면, 모터(19)에 의해 회전되는 샤프트(12)가 그 상부에서 편심캠(18)의 캠운동을 유도하고, 캠운동은 다시 커넥팅로드를 통하여 실린더(13) 내의 피스톤(14)을 왕복운동시키고, 밸브(15)는 이때 형성되는 양면의 압력차에 의해 피동적으로 개폐되어 냉매를 일 방향으로 이동시킨다.

이에 따라, 흡입파이프를 통해 들어온 냉매는 밀폐케이스(11) 내부에 충전된 후 흡입머플러를 통하여 실린더(13)로 유입되고, 실린더(13)에서 압축된 냉매는 토출머플러(16)를 지나고 배출파이프를 통해 응축기(도시 생략)로 보내진다. 상기 흡입머플러 및 토출머플러(16)는 냉장고 작동소음의 대부분을 차지하는 압축기 소음을 감소시키는 역할을 수행한다.

이러한 구성을 지닌 압축기(10)에서 기계적 마찰손실은 압축기 효율과 밀접적인 관계에 있으므로 회전 접촉부에 적절한 윤할을 요하는 바, 특히 마찰면적이 가장 큰 샤프트(12)와 프레임(17)의 부싱부(17a) 사이에서 고윤활성 있는 구조가 필요한다.

수직축을 중심으로 회전하는 샤프트(12)를 지지하는 부싱부(17a)와 같은 슬라이딩 베어링에 있어서는 적하급유(drop oilling), 나사급유(screw oiling), 강제급유(forced lubrication) 등 다양한 급유방식이 적용될 수 있다.

도 1과 같이 나사급유방식을 적용하는 압축기(10)의 샤프트(12)에는 흡입홈(12a)·나선홈(12b)·토출홈(12c)이 연통되도록 형성된다. 나선홈(12b)은 샤프트(12)의 외주면에서 프레임(17)의 부싱부(17a) 길이에 걸쳐 형성되고, 흡입홈(12a) 및 토출홈(12c)은 샤프트(12)의 중심에서 외부로 유도되면서 각각의 일단이 나선홈(12b)의 하단 및 상단과 연결되도록 형성된다.

이러한 압축기(10)에서 밀폐케이스(11)의 내부에서 소정의 높이로 윤활 기능을 수행하는 작동유를 채우고 흡입홈(12a)의 일단이 작동유에 잠기도록 하면 샤프트(12)의 회전으로 작동유가 상승하여 부싱부(17a)를 윤활하고 토출홈(12c)을 통해 샤프트(12)의 편심캠(18) 상부로 분사된 후 다시 밀폐케이스(11)로 낙하하는 순환과정을 거친다.

이에 의해 미끄럼마찰 저항을 줄이고 고압발생부에서 발생하는 열을 냉각하는 역할을 수행한다.

그러나 작동유의 토출량이 적거나 불균일하여 냉각작용이 원활하지 못하면 미끄럼 회전 부위의 마모를 증가시키고, 심한 경우 열붙음을 초래하여 파괴시킬 우려가 있다.

또, 이로 인해 고압발생부의 온도가 너무 높아지게 되면 냉매의 질량유량이 줄어들므로 압축기의 효율을 저하시키는 현상을 초래한다.

따라서, 본 발명은 밀폐케이스 내부에 냉매를 홉입하고 토출하는 수단을 지니는 냉장고의 밀폐형 압축기에서 고압발생부와 모터를 연결하는 회전축에 열방출 기구를 적용하여 보조적인 냉각작용을 수행하도록 하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 밀폐형 압축기의 내부가 드러나도록 부분 절개하여 나타내는 정면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트를 나타내는 정면도 및 평면도,

도 3은 도 2의 변형예에 따른 샤프트를 나타내는 정면도 및 평면도.

* 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 *

10 : 압축기11 : 밀폐케이스

12 : 샤프트12a : 흡입홈

12b : 나선홈12c : 토출홈

13 : 실린더14 : 피스톤

15 : 밸브16 : 토출머플러

17 : 프레임17a : 부싱부

18 : 편심캠(종래)19 : 모터

26, 36 : 토출관27 : 고정날개

28, 38 : 편심캠(본 발명)28a : 중공부

37 : 회전날개

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 샤프트(12)의 하부에서 상부로 가면서 흡입홈(12a)·나선홈(12b)·토출홈(12c)이 형성되고, 샤프트(12)의 회전에 따라 나사 펌프 작용으로 흡입홈(12a) 측의 작동유를 토출홈(12c) 측으로 보내는 압축기에 있어서: 상기 샤프트(12)의 상단을 구성하는 편심캠(28)에는 소정의 직경 및 깊이로 중공부(28a)를 형성하고; 상기 중공부(28a)의 하단면으로 유도되는 토출홈(12c)에는 토출관(26)을 기밀되도록 고정하고; 상기 중공부(28a)의 상부에는 다수의 고정날개(27)를 접합하는 것을 특징으로 하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기를 제공한다.

이때, 상기 고정날개(27)는 그 중심을 중공부(28a)의 중심과 일치시키고, 상기 토출관(26)은 중공부(28a)의 중심에서 이격시킨다.

또한, 변형예로서, 상기 샤프트(12)의 중공부(28a)에는 고정날개(27)를 접합하는 대신, 토출관(36)을 중공부(28a)의 중심에 설치하고 토출관(36)의 상단에는 회전날개(37)를 장착한다.

이때, 상기 회전날개(37)는 무게중심이 토출관(36)의 중심으로부터 이격되도록 형성된다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤프트를 나타내는 정면도 및 평면도가 도시된다.

본 발명은 샤프트(12)의 하부에서 상부로 가면서 흡입홈(12a)·나선홈(12b)·토출홈(12c)이 형성되고, 샤프트(12)의 회전에 따라 나사펌프 작용으로 흡입홈(12a)측의 작동유를 토출홈(12c) 측으로 보재는 압축기에 적용한다.

전술한 바와 같이 나사급유 방식을 채용하는 압축기(10)에서 밀폐케이스(11)의 내부에서 소정의 높이로 윤활 기능을 수행하는 작동유를 채우고 흡입홈(12a)의 일단이 작동유에 잠기도록 하면 샤프트(12)의 회전으로 작동유가 상승하여 부싱부(17a))를 윤활하고 샤프트(12)의 편심캠(18)에서 토출홈(12c)으로 토출되어 편심캠(18)과 피스톤(14), 피스톤(14)과 실린더(13) 사이에도 작동유가 산포된다.

이때, 본 발명은 샤프트(12)의 상단을 구성하는 편심캠(28)에 소정의 직경 및 깊이로 중공부(28a)를 형성한다.

편심캠(28)은 나선홈(12b)이 형성된 부분과는 달리 비틀림 응력을 받지 않으므로 중공부(28a)의 강성도 보다는 굽힘응력 및 전단응력을 고려하여 최대한의 직경으로 형성한다.

이러한 중공부(28a)의 직경 및 깊이는 편심캠(28)의 방열면적과도 관계가 있으므로 재료의 강도 및 안전율이 허용하는 한도에서 최대로 잡는다.

또, 본 발명은 상기 중공부(28a)의 하단면으로 유도되는 토출홈(12c)에 토출관(26)을 기밀되도록 고정한다.

토출돤(26)은 토출홈(12c)으로 이송되는 작동유를 용이하게 산포시키기 위한 것으로서, 동관 또는 강관을 사용하여 용접(예컨대 브레이징)한다. 또는 내열·내화학성 합성수지관을 압입하는 것도 가능하다.

또, 본 발명은 상기 중공부(28a)의 상부에 다수의 고정날개(27)를 접합한다. 고정날개(27)는 샤프트(12)가 회전함에 따라 샤프트(12)의 회전축을 중심으로 선회 운동하면서 주변의 냉매를 교반시킨다. 이러한 교반 작용을 활성화시키기 위해 고정날개(27)는 편심캠(28)의 상단으로부터 어느정도 돌출되도록 접합하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 고정날개(27)는 그 중심을 중공부(28a)의 중심과 일치시키고, 상기 토출관(26)은 중공부(28a)의 중심에서 이격시킨다.

토출홈(12c)이 샤프트(12)의 중심에 형성되므로 토출관(26)은 편심캠(28)의 중심으로부터 이격된다. 즉, 토출관(26)과 고정날개(27)의 간섭을 피하기 위해 토출관(26)이 편심되는 구조를 지닌다.

이러한 구성에 의해 압축기 작동중에 고온이 형성되는 편심캠(28) 주변의 냉매가 밀폐케이스(11)(도 1) 하단의 비교적 저온 상태인 냉매와 교반되어 작동유에 의한 냉각작용을 보조하게 된다.

이러한 냉각보조 작용에 의해, 편심캠(28)에 장착되는 피스톤(14)의 일단인 빅엔드의 슬라이딩 베어링 기능이 원활하여 마찰열, 열붙음, 마모 등의 문제점을 제거하므로 압축기의 수명이 저하되는 것은 물론 진동과 소음이 증가되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 도 2의 변형예에 따른 샤프트를 나타내는 정면도 및 평면도가 도시된다.

샤프트(12)의 중공부(28a)에는 고정날개(27)를 접합하는 도 2의 실시예를 변형하여, 토출관(36)을 중공부(28a)의 중심에 설치하고 토출관(36)의 상단에는 회전날개(37)를 장착한다.

토출관(36)의 상단 측에는 회전날개(37)를 회전가능하게 지지할 수 있도록 홈 또는 턱을 형성한다. 회전날개(37)를 장착한 후 상부로 이탈되지 않도록 핀 또는 캡을 압입시켜 둔다.

이때, 상기 회전날개(37)는 무게중심이 토출관(36)의 중심으로부터 이격되도록 형성된다.

도 2의 실시예에서는 고정날개(27)가 샤프트(12)의 회전축을 중심으로 선회 운동되도록 하였으나, 본 실시예에서는 회전날개(37)가 샤프트(12)의 회전축을 중심으로 선회 운동하면서 그 무게중심의 언밸런스에 의해 토출관(36)을 회전축으로 하는 회전운동도 가능하도록 한다.

회전날개(37)의 무게중심 언밸런스는 다수의 날개 중에서 어느 하나를 밀도가 다른 재질로 사용함으로써 달성할 수 있다. 예컨대, 회전날개(37)가 세부분으로 이루어진다면 토출관(36)에 장착하기 위한 보스 부분 및 두개의 날개는 내열성 플라스틱을 사용하고, 나머지 하나의 날개는 금속을 사용하여 압입 또는 몰딩시킨다.

토출관(36)으로 분출되는 작동유의 일부는 회전날개(37) 측으로도 공급되므로 회전날개(37)가 윤활되어 원활하게 회전된다.

또, 토출관(36)도 샤프트(12)의 회전 중심으로부터 편심되어 설치되는 구조이므로 샤프트(12)의 회전에 따른 원심력의 작용에 의해 작동유의 흡입 및 비산 작용이 활발해진다.

이러한 구성에 의해 압축기 작동중에 작동유의 공급이 원활해질 뿐 아니라, 고온이 형성되는 편심캡(28) 주변의 냉매가 밀폐케이스(11)(도 1) 하단의 비교적 저온 상태인 냉매와 더 효과적으로 교반될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기는 냉장고의 밀폐형 압축기에서 고압발생부와 모터부를 연결하는 회전축에 열방출 기구를 적용함으로써, 보조적인 냉각작용의 수행에 의한 압축기의 성능 및 수명의 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (4)

1. 샤프트(12)의 하부에서 상부로 가면서 흡입홈(12a)·나선홈(12b)·토출홈(12c)이 형성되고, 샤프트(12)의 회전에 따라 나사펌프 작용으로 흡입홈(12a) 측의 작동유를 토출홈(12c) 측으로 보내는 압축기에 있어서:

   상기 샤프트(12)의 상단을 구성하는 편심캠(28)에는 소정의 직경 및 깊이로 중공부(28a)를 형성하고;

   상기 중공부(28a)의 하단면으로 유도되는 토출홈(12c)에는 토출관(26)을 기밀되도록 고정하고;

   상기 중공부(28a)의 상부에는 다수의 고정날개(27)를 접합하는 것을 특징으로 하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정날개(27)는 그 중심을 중공부(28a)의 중심과 일치시키고, 상기 토출관(26)은 중공부(28a)의 중심에서 이격시키는 것을 특징으로 하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(12)의 중공부(28a)에는 고정날개(27)를 접합하는 대신, 토출관(36)을 중공부(28a)의 중심에 설치하고 토출관(36)의 상단에는 회전날개(37)를 장착하는 것을 특징으로 하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 회전날개(37)는 무게중심이 토출관(36)의 중심으로부터 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방열구조의 샤프트를 지닌 압축기.