KR20010000343U - 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치에 관한 것으로, 그 목적은 회전자의 지지구조를 개선하여 작동소음을 저감하며 압축기의 전체적인 효율을 향상시키는 것이다.

본 고안에 따른 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치에 의하면, 트러스트 베어링부재(40)에 돌출되게 형성된 엠보싱 돌기(42)에 의해 트러스트 베어링부재(40)의 하면과 지지베어링(25)의 상면(251) 사이에 틈새가 형성되고 여기에 오일이 항상 충진된다. 이에 따라 트러스트 베어링부재(40)와 지지베어링(25)이 유체윤활 상태로 유지되어 마찰계수가 줄어들고 기구적 트러블이 개선됨으로써, 회전자(22)가 보다 원활하게 회전되어 압축기의 작동소음이 저감됨과 동시에 기계적 효율이 향상되는 이점이 있다.

Description

밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치{Rotor supporting apparatus of reciprocating compressor}

본 고안은 밀폐형 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자가 고속으로 원활하게 회전할 수 있도록 지지하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 왕복동식 압축기는 냉매를 매개체로 하여 압축→응축→팽창→증발의 4과정을 연속적으로 행하는 냉장고 등의 냉동사이클에서 냉매를 용기 내부로 흡입하고 고온고압으로 압축하여 냉동사이클 내로 공급하는 기능을 수행한다.

이러한 기능을 하는 종래 밀폐형 압축기는 냉매를 흡입하여 압축 토출시키도록 구동부와 압축부가 밀폐용기에 내장 구성된다.

구동부는 밀폐용기 상부에 위치되며, 이것은 고정자와 회전자 그리고 하단부에 편심축이 일체로 마련되며 회전자와 동시 구동되는 회전축을 포함한다. 또한, 회전자와 회전축이 원활하게 회전할 수 있도록 지지해주는 지지베어링이 회전자 하부에 설치되어 있다. 회전자는 자장을 형성하는 고정자와 상호작용하여 회전하는데, 회전축 단부가 중심축방향으로 압입되어 일체로 구동된다. 그리고 지지베어링은 이러한 회전자를 회전가능하게 지지하도록 원통형상으로 마련되어 있는데, 회전축이 회전운동할 수 있도록 여유있게 끼워져 결합되며, 이의 상면이 회전자 하면과 접함으로써 회전자가 회전가능하게 지지된다.

그리고 압축부는 내부로 냉매를 흡입하여 압축하는 압축실이 마련된 실린더블럭과 압축실을 왕복운동하는 피스톤, 회전축의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키도록 피스톤과 편심축을 연결하는 연결로드를 구비하여 밀폐용기의 하부에 설치된다.

한편, 밀폐용기의 저부에는 오일이 저장되고, 편심축의 단부에는 오일을 구동부와 압축부 각각의 슬라이딩부로 펌핑시키기 위한 오일픽업장치가 마련되어 오일에 단부가 수용되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 밀폐형 압축기는 전원이 인가됨에 따라 고정자와 상호작용하여 지지베어링을 통해 지지된 회전자와 회전축이 일체로 회전된다. 회전축의 회전운동은 연결로드에 의해 직선왕복운동으로 변환되고, 피스톤이 압축실을 왕복운동함으로써 냉매가 흡입되고 고온고압으로 압축되어 외부로 토출된다. 또한, 회전축이 회전함에 따라 편심축 단부에 설치되어 오일에 수용되어 있는 오일픽업장치가 회전함으로써, 오일은 원심력에 의해 펌핑 각 슬라이딩부에 공급되어 마찰부위를 냉각시키면서 윤활작용을 한다. 결국, 회전자의 연속되는 회전운동에 의해 피스톤이 왕복운동하여 냉매의 흡입, 압축 토출이 연속적으로 반복 수행된다.

따라서 압축기의 효율을 향상시키기 위해서는 회전자의 회전을 원활하게 하는 것이 바람직한데, 종래 밀폐형 왕복동식 압축기는 회전자 하면과 이를 회전가능하게 지지하는 고정된 지지베어링 상면 사이에 마찰저항이 발생되어 회전자의 원활한 회전운동이 방해된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 회전자(1) 하면과 지지베어링(3) 상면이 접촉하는 부분에 마찰계수를 줄여 회전자(1)와 회전축(2)이 원활하게 회전할 수 있도록 평와셔 형상의 지지부재(4)를 설치하고, 여기에 오일을 펌핑 공급하였다. 지지부재(4)는 고리형상으로 이루어져 있으며, 지지베어링(3) 상면 크기와 일치한다.

그러나 지지부재(4)는 고리형상의 단순한 원판이기 때문에, 회전자(1)의 회전시 지지베어링(3) 상면과 면접촉하면서 슬라이딩되어 마찰계수를 줄이는 데 그 한계가 있다.

즉, 지지부재(4)와 지지베어링(3) 상면 사이에는 오일이 존재하여도 유막이 얇아지고 마찰면적이 넓어져 유체역학적인 윤활효과를 발휘할 수 없는 경계윤활(境界潤滑,boundary lubrication), 또는 고체윤활 상태가 된다. 따라서 회전자(1)의 근원적인 마찰저항이 항시 존재하고, 지지베어링(3)의 상면과 지지부재(4)와의 직접적인 면접촉으로 인한 이상소음이 발생됨으로써, 압축기 소비입력은 커지며 기계적 효율은 저하되는 단점이 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 회전자와 지지베어링 사이의 마찰저항을 극소로 하여 회전자와 회전축의 회전을 보다 원활하게 하고 기구적 트러블을 개선함으로써, 압축기 효율을 향상시키는 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지구조를 발췌하여 보인 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 밀폐형 왕복동식 압축기의 전체적인 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치를 발췌하여 보인 분해사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21..고정자 22..회전자

23..회전축 25..지지베어링

40..트러스트 베어링부재 41..결합공

42..엠보싱 돌기

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 저부에 오일이 저장된 밀폐용기, 밀폐용기 내부에 장착된 고정자, 고정자와 상호작용하여 회전하며 중심부에 축방향으로 회전축이 압입된 회전자, 회전자와 회전축이 회전가능하게 지지되도록 회전자 하부에 설치된 지지베어링을 갖춘 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서,

지지베어링의 상면과 회전자의 하부 사이에는 중심부에 회전축이 관통하도록 결합공이 형성된 고리형상의 트러스트 베어링부재가 설치되며,

트러스트 베어링부재에는 엠보싱 돌기가 복수개 마련되는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 밀폐형 왕복동식 압축기는 도 2에 도시한 바와 같이, 상부용기(11)와 하부용기(12)가 용접수단을 통해 밀폐결합된 밀폐용기(10) 내부에 외부전원을 인가받아 동력을 발생시키는 구동부(20)와 동력을 전달받아 냉매를 흡입하여 압축 토출시키는 압축부(30)가 구성되어 있다.

구동부(20)는 밀폐용기(10) 상측에 설치되며, 전원 인가시 전기장을 형성하는 고정자(21), 전기장과 상호작용하여 회전되도록 고정자(21) 내부에 설치된 회전자(22), 회전자(22) 중심부에 축방향으로 단부가 압입되어 일체로 회전운동하며 하단부에 편심축(24)이 형성된 회전축(23)를 구비한다.

그리고, 구동부(20)의 동력을 전달받아 연동하는 압축부(30)는 밀폐용기(10)의 하부에 설치되어 있는데, 이것은 냉매가 흡입되어 압축, 토출되는 압축실(32)이 형성된 실린더블럭(31), 압축실(32)을 왕복운동하는 피스톤(34), 피스톤(34)과 편심축(24)을 연결하는 연결로드(33)를 포함한다. 또한, 편심축(24) 단부에는 밀폐용기(10) 저부에 저장된 오일을 구동부(20)와 압축부(30)의 각 슬라이딩부로 펌핑시키기 위한 오일픽업장치(26)가 마련되어 있다.

한편, 실린더블럭(31)의 상부에는 회전축(23)과 회전자(22)가 원활하게 회전할 수 있도록 지지하는 지지베어링(25)이 볼트고정되어 있다. 지지베어링(25)은 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 볼트 고정을 위해 하단부에 외향플랜지가 마련된 원통형상으로 이루어져 있으며, 중심부에 축방향으로 관통공(252)이 형성되어 있다. 따라서 관통공(252)을 통해 회전축(23) 단부가 여유있게 삽입되고, 지지베어링(25) 상면(251)이 회전자(22) 하부를 지지함으로써, 회전자(22)와 회전축(23)이 일체로 회전가능하게 지지된다.

또한, 이러한 지지베어링(25)의 상면(251)과 회전자(22)의 하면 사이에는 회전마찰 저항을 최소로하고 기구적 트러블을 개선하여 압축기의 기계적 효율을 향상시키기 위한 판상의 트러스트 베어링부재(40)가 설치되어 있어서, 회전자(22)는 지지베어링(25)의 상면(251)으로부터 이격된 상태로 지지된다.

트러스트 베어링부재(40)는 중심부에 회전축(22)이 여유있게 관통 결합될 수 있도록 결합공(41)이 형성된 고리형상으로 이루어지며, 이의 하면에 지지베어링(25) 상면(251)과 점접촉되게 엠보싱 돌기(42)가 복수개 형성되어 있다. 엠보싱 돌기(42)는 트러스트 베어링부재의(40)의 가장자리 하면에 대칭되게 한쌍으로 마련되며, 이것에 의해 트러스트 베어링부재(40)의 하면과 지지베어링(25)의 상면(251) 사이에 틈새가 형성되고 여기에 오일픽업장치(26)를 통해 펌핑되는 오일이 충진된다. 이 때, 엠보싱 돌기(42)는 직경(D)이 1.0 ~ 5.0mm이고, 돌출 높이(H)가 0.2 ~ 2mm로 형성하는 것이 바람직하다.

결국, 트러스트 베어링부재(40) 하면과 지지베어링(25) 상면(251) 사이에는 엠보싱 돌기(42)의 높이(H)만큼 틈새가 유지되며, 여기에는 오일픽업장치(26)에 의해 펌핑되는 오일 일부가 충진된다. 이에 따라 트러스트 베어링부재(40)는 오일에 의해 지지베어링(25) 상면(251)으로부터 거의 분리되어 유체윤활(流體潤滑,fluid lubrication)상태가 되어 지지베어링(25)과의 마찰계수가 월등하게 줄어들게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 밀폐형 왕복동식 압축기의 작동 및 효과를 설명한다.

먼저, 고정자(21)에 외부 전원이 인가되면 전기장이 형성되고, 이와 상호작용하여 지지베어링(25)에 지지된 회전자(22)와 회전축(23)이 일체로 회전운동된다. 이에 따라 편심축(24)과 피스톤(34)을 연결하는 연결로드(33)에 의해 편심축(24)의 회전운동이 피스톤(34)의 직선왕복운동으로 변환됨으로써, 압축실(32) 내부로 저압상태의 냉매가 유입되고 고온고압상태로 압축 토출된다.

또한, 편심축(24) 단부에 부설된 오일픽업장치(26)가 일체로 회전되어 밀폐용기(10) 저부의 오일이 각 슬라이딩부로 펌핑되어 냉각작용과 윤활작용을 수행한다.

이 때, 회전자(22) 하면과 지지베어링(25) 상면(251) 사이에도 오일이 펌핑 공급되는데, 오일의 일부는 엠보싱 돌기(42)의 높이(H)만큼 트러스트 베어링부재(40) 하면과 지지베어링(25) 상면(251) 사이에 형성된 틈새에 충진된다. 점성을 갖는 충진된 오일에 의해 지지베어링(25) 상면(251)에 점접촉된 트러스트 베어링부재(40)는 회전자(22)의 고속회전시 지지베어링(25) 상면(251)과 거의 분리된 상태를 유지한다.

즉, 트러스트 베어링부재(40)의 하면에 충진된 오일에 의해 지지베어링(25)과 트러스트 베어링부재(40) 사이에는 항상 유막이 형성됨으로써, 이들이 거의 분리되어 유체윤활 상태가 된다.

이에 따라 회전자(22)와 트러스트 베어링부재(40)는 지지베어링(25)의 상면(251)과 유체마찰 상태가 되고, 트러스트 베어링부재(40)는 유막 위에 떠서 구동되어 마찰계수가 월등하게 줄어들며 기구적 트러블이 개선된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치에 의하면, 트러스트 베어링부재에 돌출되게 형성된 엠보싱 돌기에 의해 트러스트 베어링부재 하면과 지지베어링 상면 사이에 틈새가 형성되고 여기에 오일이 항상 충진된다. 이에 따라 트러스트 베어링부재와 지지베어링이 유체윤활 상태로 유지되어 마찰계수가 줄어들고 기구적 트러블이 개선됨으로써, 회전자가 보다 원활하게 회전되어 압축기의 작동소음이 저감됨과 동시에 기계적 효율이 향상되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 저부에 오일이 저장된 밀폐용기(10), 상기 밀폐용기(10) 내부에 장착된 고정자(21), 상기 고정자(21)와 상호작용하여 회전하며 중심부에 축방향으로 회전축(23)이 압입된 회전자(22), 상기 회전자(22)와 상기 회전축(23)이 회전가능하게 지지되도록 상기 회전자(22) 하부에 설치된 지지베어링(25)을 갖춘 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서,

   상기 지지베어링(25)의 상면(251)과 상기 회전자(22)의 하부 사이에는 중심부에 상기 회전축(23)이 관통하도록 결합공(41)이 형성된 고리형상의 트러스트 베어링부재(40)가 설치되며,

   상기 트러스트 베어링부재(40)에는 엠보싱 돌기(42)가 복수개 마련되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기(42)는 상기 트러스트 베어링부재(40)의 가장자리부위에 대칭되게 한쌍으로 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기(42)는 직경(D)이 1.0 ~ 5.0mm이고, 높이(H)가 0.2 ~ 2mm로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 회전자 지지장치.