KR19980037783A - 마찰저감 실린더구조의 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 냉장고의 밀폐형 압축기에서 냉매를 압축하는 고압발생부를 구성하는 피스톤의 윤활성을 개선하기 위한 마찰저감 실린더 구조의 압축기에 관한 것이다.

본 발명은 실린더(13), 피스톤(14) 등으로 구성되는 고압발생부가 나사펌프 작용을 수행하는 샤프트로부터 급유되는 압축기에 있어서 ; 상기 실린더(13)는 내부의 양측면으로 소정의 폭(W) 및 높이(H)를 지니는 윤활홈(23)을 소정의 간격으로 형성하되, 윤활홈(23)의 폭(W)은 상기 피스톤(14)의 길이(L)를 초과하기 않도록 하고 ; 상기 피스톤(14)은 길이(L)에 따른 직경(D)이 변화되는 구배를 형성하되, 전방으로 갈수록 직경(D)이 커지면서 전체적으로 기밀이 유지되도록 한다.

이에 따라, 본 발명은 냉장고의 밀폐형 압축기에서 실린더 및 피스톤의 윤활구조를 개선함으로써, 안정적인 윤활을 이루어 압축기의 성능저하를 방지하고 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

마찰저감 실린더 구조의 압축기

본 발명은 압축기(compressor)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 냉장고의 밀폐형 압축기에서 냉매를 압축하는 고압발생부를 구성하는 피스톤의 윤활성을 개선하기 위한 마찰저감 실린더 구조의 압축기에 관한 것이다.

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

도 1을 이용하여 설명하면 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, 모터부는 스테이터(18) 및 로터(19)로 대별할 수 있는데, 고압발생부는 하부에 설치되는 모터부와 샤프트(12)로 연결된다.

이러한 실린더(13)·피스톤(14)·밸브(15)·토출머플러(16) 등은 일체의 조립체로 형성되고 프레임(17) 상에 지지된다. 프레임(17)은 또한 로터(19)가 장착된 샤프트(12)를 회전가능하게 지지하며 슬라이딩 베어링의 역활도 수행하는 부싱부(17a)를 지닌다.

작동을 보면, 모터에 의해 회전되는 샤프트(12)가 그 상부에서 편심운동을 유도하고, 편심운동은 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, 흡입파이프 통해 들어온 냉매는 밀폐케이스(11) 내부에 충전된 후 흡입머플러를 통하여 실린더(13)로 유입되고, 실린더(13)에서 압축된 냉매는 토출 머플러(16)를 지나고 배출파이프를 통해 응축기(도시 생략)로 보내진다.

이러한 구성을 지닌 압축기(10)에서 기계적 마찰손실은 압착기 효율과 밀접적인 관계에 있으므로 회전 접촉부에 적절한 윤활을 요하는 바, 특히 샤프트(12)의 편심운동에 의하여 집중하중을받는 실린더(13) 및 피스톤(14) 사이에서 고윤활성 있는 구조가 필요하다.

이때, 종래의 압축기(10)에는 샤프트(12)의 상하로 내부홈(12b)이 형성되고 중간에서 외주면에 나선형상으로 가공되는 외부홈(12a)에 의해 상하의 내부홈(12b)이 연통되는 구조인데, 이러한 외부홈(12a) 및 내부홈(12b)이 일종의 나사펌프 작용을 유발시켜 급유하는 나사급유 방식이 적용된다.

나사급유 방식을 채용하는 압축기(10)에서 밀폐케이스(11)의 내부에서 소정의 높이로 윤활 기능을 수행하는 냉동유를 채우고 내부홈(12b)의 일단이 냉동유에 잠기도록 하면 샤프트(12)의 회전으로 냉동유가 상승하여 부싱부(17a)를 윤활하고, 샤프트(12)의 상부로 토출되어 실린더(13) 및 피스톤(14)측으로 비산된 후 다시 밀폐케이스(11)로 낙하하는 순환과정을 거쳐 미끄럼마찰 저항손실을 줄인다.

그러나, 실린더(13) 내부에 형성되는 고압에 의해 실린더(13)와 피스톤(140 사이의 클리어런스에 냉동유가 침투하지 못하여 적절한 유막이 형성되지 못하므로 안정한 윤활이 이루어지지 못하고 건마찰화 하려는 불안정한 윤활 상태가 되는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 냉장고의 밀폐형 압축기에서 유막형성이 원활하지 못한 고압발생부의 윤활구조를 개선하여 안정적인 윤활을 이룰 수 있는 마찰저감 실린더 구조의 압축기를 제공하는 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 내부를 개략적으로 나타내는 구성도,

도 2는 도 1의 실린더의 내부를 나타내는 측단면도,

도 3은 도 1의 A-A에 대한 단면도.

* 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명

10 : 압축기, 11 : 밀폐케이스, 12 : 샤프트, 12a : 외부홈, 12b : 내부홈, 13 : 실린더, 14 : 피스톤, 15 : 밸브, 16 : 토출머플러, 17 : 프레임, 17a : 부싱부, 18 : 스테이터, 19 : 로터, 23 : 윤활홈, 23a : 상단부, 23b : 하단부, W/ H/ L/ D : 폭/ 높이/ 길이/ 직경

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실린더(13), 피스톤(14) 등으로 구성되는 고압발생부가 나사펌프 작용을 수행하는 샤프트로부터 급유되는 압축기에 있어서 : 상기 실린더(13)는 내부의 양측면으로 소정의 폭(W) 및 높이(H)를 지니는 윤활홈(23)을 소정의 간격으로 형성하되, 윤활홈(23)의 폭(W)은 상기 피스톤(14)의 길이(L)를 초과하지 않도록 하고 ; 상기 피스톤(14)은 길이(L)에 따른 직경(D)이 변화되는 구배를 형성하되, 전방으로 갈수록 직경(D)이 커지면서 전체적으로 기밀이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 마찰저감 실린더 구조의 압축기를 제공한다.

이때, 상기 윤활홈(23)은 상단부(23a) 및 하단부(23b)로 구분하여 형성하되, 상기 하단부(23b)에서 그 깊이가 조금 더 깊도록 형성한다.

실시예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.

도 1은 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 내부를 개략적으로 나타내느 구성도가 도시되고, 도 2는 도 1의 실린더의 내부를 나타내는 측단면도가 도시된다.

본 발명은 실린더(13), 피스톤(14) 등으로 구성되는 고압발생부가 나사펌프 작용을 수행하는 샤프트(12)로부터 급유되는 압축기(10)에 적용한다.

전술한 바와 같이 나사급유 방식을 채용하는 압축기(10)에서 밀폐케이스(11)의 내부에서 소정의 높이로 윤활 기능을 수행하는 냉동유를 채우고 내부홈(12b)의 일단이 냉동유에 잠기도록 하면 샤프트(12)의 회전으로 냉동유가 상승하여 부싱부(17a)를 윤활하고 샤프트(12)의 상부로 토출되어 샤프트(12)의 편심부와 피스톤(14), 피스톤(14)과 실린더(13) 사이에도 냉동유가 비산된다.

이와 같은 비산급유 방식은 고속으로 왕복직선 운동하는 피스톤(14)과, 샤프트(12)의 편심운동에 의해 양측면으로 집중하중을 받는 실린더(13)에 냉동유에 의한 유막을 안정적으로 형성하지 못하는데, 건마찰 등의 요인에 기인하여 실린더(13) 및 피스톤(14)이 마모되면 압축기(10)의 압축 성능이 저하시키는 것은 물론 진동과 소음을 증가시킨다.

이에, 본 발명은 실린더(13) 및 피스톤(14)의 윤활구조를 개선하는 것을 요지로 한다.

이때, 본 발명의 실린더(13)는 내부의 양측면으로 소정의 폭(W) 및 높이(H)를 지니는 윤활홈(23)을 소정의 간격으로 형성하되, 윤활홈(23)의 폭(W)은 상기 피스톤(14)의 길이(L)를 초과하지 않도록 한다.

윤활홈(23)은 샤프트(12)의 편심운동에 의해 집중하중을 받는 양측면으로 형성하는데, 윤활홈(23)의 폭(W)이 너무 크면, 즉 폭(W)이 상기 피스톤(14)의 길이(L)를 초과하면 실린더(13) 및 피스톤(14)의 클리어런스가 파괴되어 압축압력이 저하되므로 작은 폭(W)으로 하되 다수개를 형성하는 것이 바람직하다.

일반적으로 윤활홈(23)과 같은 기름홈을 가공하는 것은 기름을 신속히 고루게 펴서 한층 완전윤활을 기하는 경우나, 완전윤활이 곤란한 곳의 열붙음을방지하는 경우에 사용된다. 이러한 기름홈은 본질적으로 유막구성력을 저하시키므로 그 폭(W)의 합산이 실린더(13) 전장의 50∼60%를 초과하지 않도록 한다.

이러한 측면에서 윤활홈(23)의 중앙부보다 양측부에서 높이(H)가 높아지는 반달형의 형상으로 가공하는 것이 윤활홈(23)의 형성면적을 줄이면서 냉동유를 전후로 이동시키기 용이하도록 하는 하나의 방안이 될 수 있다.

또, 본 발명의 피스톤(14)은 길이(L)에 따른 직경(D)이 변화되는 구배를 형성하되, 전방으로 갈수록 직경(D)이 커지면서 전체적으로 기밀이 유지되도록 한다.

피스톤(14)의 직경(D)에 차등을 주되 피스톤(14)의 전방은 좀더 +공차를 주어 종래보다 억지 끼워맞춤의 치수에 가까워지도록 하고, 피스톤(14)의 후방은 좀더 -공차를 주어 종래보다 헐거운 끼워맞춤의 치수에 가까워지도록 하는 등 공차를 관리하는 방법을 택한다.

이와 같이 하면 실린더(13)의 윤활홈(23)에 의한 기밀성의 약화는 피스톤(14)의 전방부에서 보완하고, 냉동유를 윤활홈(23)으로 도달시키는 유동성은 피스톤(14)의 후방부에서 보완할 수 있다.

도 3은 도 1의 A-A에 대한 단면도가 도시된다.

본 발명의 윤활홈(23)은 상단부(23a) 및 하단부(23b)로 구분하여 형성하되, 상기 하단부(23b)에서 그 깊이가 조금 더 깊도록 형성한다.

샤프트(12)를 통해 윤활홈(23)에 도달되는 냉동유를 보류시키기 위해 하단부(23b)를 약간 깊게 하지만 하단부(23b)에서도 유막이 구성될 수 있도록 적당한 깊이로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 안정적인 윤활을 위한 중요한 설계기준으로 허용 면압, 허용 압력속도계수, 최소 유막두께 등이 있는데, 허용 면압은 실린더(13) 및 피스톤(14)의 재료강도, 피로한도를 초과하지 않도록 해야 한다. 이러한 허용 면압은 허용 압력속도계수 등 다른 설계기준에 영향을 주어 마찰열, 열붙음, 마모 등을 지배하는 등 실린더(13) 및 피스톤(14)의 수명과 관계되는 바, 부적절하면 압축기의 성능이 저하되는 것은 물론 진동과 소음을 증가시킨다.

그런데 본 발명의 마찰저감 실린더 구조의 압축기는 윤활홈(23)이 형성되는 만큼 그 면압이 집중되지 않고 분산되므로 면압이 줄어들어 미끄럼운동부의 성능 및 수명저하를 방지한다.

또, 상기 윤활홈(23)은 실린더(13) 내부로 흡입되어 피스톤(14)에 의해 압축되는 냉매에 용해되어 있는 냉동유가 빠지도록 하는 기능을 지닌다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 마찰저감 실린더 구조의 압축기는 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 냉장고의 밀페형 압축기에서 실린더 및 피스톤의 윤활구조를 개선함으로써, 안정적인 윤활을 이루어 압축기의 성능저하를 방지하고 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 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 (2)

1. 실린더(13), 피스톤(14) 등으로 구성되는 고압발생부가 나사펌프 작용을 수행하는 샤프트로부터 급유되는 압축기에 있어서 : 상기 실린더(13)는 내부의 양측면으로 소정의 폭(W) 및 높이(H)를 지니는 윤달홈(23)을 소정의 간격으로 형성하되, 윤활홈(23)의 폭(W)은 상기 피스톤(14)의 길이(L)를 초과하지 않도록 하고 ; 상기 피스톤(14)은 길이(L)에 따른 직경(D)이 변화되는 구배를 형성하되, 전방으로 갈수록 직경(D)이 커지면서 전체적으로 기밀이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 마찰저감 실린더 구조의 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 윤활홈(23)은 상단부(23a) 및 하단부(23b)로 구분하여 형성하되, 상기 하단부(23b)에서 그 깊이가 조금 더 깊도록 형성하는 것을 특징으로 하는 마찰저감 실린더 구조의 압축기