KR200169645Y1 - 압축기의 마찰저감 구조 - Google Patents

Abstract

압축기에서 냉매를 압축하는 피스톤에 직선왕복력이 발생되도록 하는 회전자인 로터와, 로터의 드러스트 하중을 지지하는 베어링의 사이에 개재된 드러스트 와셔의 형상을 개량하여 로터 및 베어링과의 마찰에 따른 소비전력이 증대되는 것을 방지한 압축기의 마찰저감 구조가 개시되고 있다.

본 고안에 의하면 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 로터에 설치된 크랭크 샤프트와 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성된 베이스 블록과, 로터의 하중을 지지하기 위해 크랭크 샤프트에 삽입되어 결합된 베어링과, 로터 및 베어링의 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서, 드러스트 와셔와 일측이 접촉되는 로터, 드러스트 와셔와 타측이 접촉되는 베어링중 어느 일측에는 상호 접촉되는 접촉 면적을 저감시켜 마찰을 저감시키기 위한 접촉 면적 감소부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기의 마찰저감 구조

본 고안은 압축기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 압축기에서 냉매를 압축하는 피스톤에 직선왕복력이 발생되도록 하는 회전자인 로터와, 로터의 드러스트 하중을 지지하는 베어링의 사이에 개재된 드러스트 와셔의 형상을 개량하여 로터 및 베어링과의 마찰에 따른 소비전력이 증대되는 것을 방지한 압축기의 마찰저감 구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉동 사이클의 원리에 의해 작동되는 냉열기인 에어컨디셔너나 냉장고 등에 필수적인 구성요소이다.

이 압축기는 도 1에 도시한 바와 같이 상,하부 하우징(1)(2)의 내부에 고정자(이하 스테이터;3)와 회전자(이하 로터;4)로 이루어지는 전동 기구부(5)와, 회전자(4)의 중앙에 압입 고정된 크랭크 샤프트(6)의 회전 동작에 의해 냉매를 흡입하여 압축시킨 후, 토출시키는 압축 기구부(7)로 구분할 수 있다.

이 압축 기구부(7)는 냉매의 흡입 공간을 이루는 실린더(8)가 일체로 형성된 실린더 블록(9)과, 크랭크 샤프트(6)의 하단부에 결합되어 실린더(8)의 내부에서 직선 왕복 운동을 하는 피스톤(10)과, 실린더(8)의 단부에 복개 고정되는 실린더 헤드(11)와, 상기 실린더(8)와 실린더 헤드(11)의 사이에 개재되어 냉매를 실린더(8)의 내부로 흡입함과 아울러 압축 냉매를 토출시키는 밸브장치(12)등을 포함하고 있다.

또한 상기 실린더헤드(11)의 상부에는 소정의 형상을 갖는 머플러(13)가 고정자(3)와 밀착되는 형태로 세워져 고정되며, 그 머플러(13)에는 하부 용기(2)를 관통하여 설치된 흡입관(14)이 연결 고정되어 있다.

이와 같은 일반적인 압축기는 흡입관(14)을 통하여 흡입된 냉매가 머플러(13)를 지나 실린더 헤드(11) 및 밸브 장치(12)를 통과한 후 실린더(8)의 내부로 유입되는 흡입 과정과, 크랭크 샤프트(6)의 회전에 따른 피스톤(10)의 직선왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축 과정과, 상기 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치(12) 및 실린더 헤드(11)를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출 과정을 반복하도록 되어 있다.

앞서 언급한 전동 기구부(5)중 로터(4) 및 스테이터(3)의 전자기적 작용에 의해 로터(4)가 회전하면서, 이 로터(4)의 회전운동은 편심된 크랭크 샤프트(6)로 전달되고 이 크랭크 샤프트(6)에 의해 피스톤(10)은 실린더(8) 내부에서 직선왕복운동하면서 냉매를 압축하는 바, 이와 같은 로터(4)가 일정 위치에서 회전하기 위해서는 반드시 로터(4)를 지지하는 지지부재를 필요로 하는 바, 이 로터(4)의 저면에는 로터(4)를 지지하는 베어링(20)이 형성되어 있다.

이 베어링(20)과 로터(4)의 사이에는 드러스트 와셔(30)가 형성되어 있어, 로터(4), 베어링(20)의 마찰은 저감된 상태로 로터(4)가 회전되고, 이 로터(4)의 회전에 의해 로터(4)와 결합되어 있는 크랭크 샤프트(6)가 회전되어 냉매는 피스톤(10)에 의해 압축되어 후속 냉각 사이클로 이송된다.

그러나, 이와 같은 전동 기구부(5)중 로터(4)와 베어링(20)의 사이에 개재되어 있는 드러스트 와셔(30)는 평판 형상으로 로터(4)와 베어링(20)이 직접 맞닿아 있는 것과 동일한 접촉 면적으로 접촉되어 있어 드러스트 와셔(30)의 기능을 충분하게 발위하지 못함으로써 마찰 저감 효율이 낮아지고 이에 따라서 소비 전력과 소음등이 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 종래 드러스트 와셔에 다수개의 관통공을 형성하여 마찰 면적을 감소시킴으로써, 압축기의 마찰을 저감시키는 구조를 제공함에 있다.

제1도는 종래 압축기의 전체적인 구조를 도시한 단면도.

제2도는 본 고안에 의한 압축기의 전동 기구부와 압축 기구부 부분을 발췌하여 분해한 분해 사시도.

제3도는 제2도의 드러스트 와셔를 도시한 사시도.

제4도는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 사시도.

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 압축기의 마찰저감 구조는 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터와, 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 로터에 설치된 크랭크 샤프트와 결합하여 냉매를 압축하기 위해 직선왕복운동하는 피스톤이 직선왕복운동하도록 실린더가 형성된 베이스 블록과, 로터의 하중을 지지하기 위해 크랭크 샤프트에 삽입되어 결합된 베어링과 로터 및 베어링의 사이에 개재되어 있는 링형 드러스트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서, 드러스트 와셔에는 적어도 1 이상의 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 마찰저감 구조.

바람직하게, 관통공은 불규칙하게 배열된 다수개의 소공인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안 압축기의 마찰저감 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 의한 압축기는 다음의 구성 요소를 종래와 동일하게 갖는다. 이와 같이 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호와 명칭을 사용하기로 한다.

본 발명에 의한 압축기는 상, 하부 용기(1)(2)의 내부에 스테이터(3), 로터(4)로 이루어지는 전동 기구부(5)와, 냉매의 흡입 공간을 이루는 실린더(8)가 일체로 형성된 실린더 블록(9)과, 전동 기구부(5)의 로터(4)와 일체로 결합되어 회전하는 크랭크 샤프트(6)의 하단부에 결합되어 압축 기구부(7)의 실린더(8) 내부에서 직선왕복운동을 하는 피스톤(10)과, 실린더(8)의 단부에 복개 고정되는 실린더 헤드(11)와, 이 실린더(8)와 실린더 헤드(11)의 사이에 개재되어 냉매를 실린더(8)의 내부로 흡입함과 아울러 압축 냉매를 토출시키는 밸브장치(미도시)등을 포함하고 있다.

이들 전동 기구부(5)와 압축기구부(7)구성 요소를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 전동 기구부(5)의 로터(4)는 얇은 스틸 재질의 원판 형상으로 강판(4a)에는 영구자석을 수용할 수 있도록 영구자석공(미도시)이 형성되어 있고, 강판(4a)의 중심에는 소정 직경을 갖는 축공(미도시)이 형성되어 있으며, 이와 같이 형성된 강판(4a)은 다수매가 적층되어 소정 높이를 갖는 적층강판을 이루고 이 적층강판의 영구자석공에는 영구자석(미도시)이 삽입된 후, 영구자석의 이탈을 방지하는 영구자석 이탈 방지판(미도시)이 적층강판의 양단부에 설치하는 것이 바람직하다.

영구자석 이탈방지판중 일측 하단부에는 질량 편심을 방지하기 위한 웨이트 밸런서(4b)(4b')가 설치되어 있으며, 상단부에는 로터(4)에서 발생한 열을 방열하기 위한 냉각휜(fin)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 직사각형 형상의 실린더 블록(9)의 실린더(8)의 내부에는 로터(4)의 회전에 따라서 직선왕복운동되는 피스톤(10)이 설치되는 바, 이 피스톤(10)에는 일측 단부가 힌지 결합되는 피스톤 로드(12)가 설치되며, 이 피스톤 로드(12)의 타측은 다시 크랭크 샤프트(6)의 일측에 형성된 편심축(13)과 결합되도록 되어 있다.

이에 더하여, 실린더 블록(9)의 중심 부분에는 피스톤 로드(12)와 피스톤(10)이 결합되어 있는 크랭크 샤프트(9)가 로터(4)의 축공과 결합되도록 관통공(9a)이 형성되어 있다.

이 실린더 블록(9)의 상부면에는 관통공(9a)의 위치와 대응하여 일정 높이 및 크랭크 샤프트(6)가 회전가능하도록 여유 직경을 갖는 베어링(20)이 나사등에 의해 체결되는 바, 이 베어링(20)에는 실린더 블록(9)과 결합되도록 나사공이 형성되어 있는 플랜지(25)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 베어링(20)이 설치된 실린더 블록(9)의 관통공(9a)을 통해 크랭크 샤프트(6)가 끼워진 후, 크랭크 샤프트(6)의 상단부(6a)를 로터(4)에 억지끼워맞춤 방식으로 단단하게 고정시킨다.

이때, 베어링(20)의 상단면은 필히 로터(4)의 저면과 맞닿아 있게 되므로 크랭크 샤프트(6)를 로터(4)에 억지끼워맞춤하기 이전에 베어링(20)의 상단면(6a)과 로터(4)가 접촉하는 부분에는 로터(4)의 드러스트 하중을 지지함과 동시에 로터(4)와 베어링(20)이 직접 접촉하면서 회전하는 것을 방지하고 마찰을 저감시킬 수 있도록 드러스트 와셔(30)를 개재한다.

이 드러스트 와셔(30)를 도 3을 통해 보다 상세하게 살펴보면, 드러스트 와셔(30)는 마멸에 강한 재질로 그 형상은 링 형상의 얇은 판재로 구성되어 있는 바, 로터(4) 및 베어링(20)과 드러스트 와셔(30)가 접촉되는 부분을 저감시키기 위해서 드러스트 와셔(30)에는 마찰 감소부가 형성되어 있는 바, 이 마찰 감소부는 바람직하게 드러스트 와셔(30)의 폭에 형성된 관통공(35)으로 관통공(35)은 드러스트 와셔(30)에 적어도 2 개 이상이 형성되는 것이 바람직하다. 이 관통공(35)은 일정 간격으로 규칙적으로 배열되어도 무방하고, 도 4에 도시된 바와 같이 드러스트 와셔(30)를 관통하되 불규칙하게 배열된 무수히 많은 소공(35a) 형태이어도 무방하다.

이와 같은 형상을 갖는 관통공(35)은 마찰되는 면적을 감소시키기도 하지만 이 관통공(35)에는 오일이 잠기게 되어 윤활 작용을 더욱 증대시키는 역할을 하기도 한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 압축기의 마찰저감 구조의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스테이터(5) 및 로터(4)에 전원이 인가되어 로터(4)가 회전하기 시작하면 로터(4)의 회전과 아울러 로터(4)에 억지끼워맞춤되어 있는 크랭크 샤프트(6) 또한 회전하기 시작한다.

이때, 크랭크 샤프트(6)와 로터(4)의 드러스트 하중은 모두 실린더 블록(9)에 설치되어 있는 베어링(20)과 로터(4) 및 베어링(20)의 사이에 개재되어 있는 드러스트 와셔(30)에 걸리게 되는 바, 로터(4)의 회전에 따라서 드러스트 와셔(30)는 고정되어 있는 베어링(20)에 대하여 상대적으로 고속 회전하면서 로터(4), 드러스트 와셔(30), 베어링(20)은 모두 마찰이 발생하면서 회전하게 된다.

이때, 드러스트 와셔(30)에는 마찰 면적을 감소시키는 마찰 감소부인 관통공(35)이 형성되어 있어 드러스트 와셔(30)의 마찰면적은 종래 평평한 드러스트 와셔에 비하여 크게 저감되어 마찰이 크게 감소되므로 이에 따라 소비전력과 소음은 크게 저감된다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 로터의 저면, 로터의 드러스트 하중을 지지하는 실린더 블록에 설치된 베어링, 이 로터, 베어링의 사이에 개재된 드러스트 와셔중 어느 일측에 마찰저감부가 형성되어 로터, 베어링, 드러스트 와셔에 작용하는 마찰을 저감시켜 압축기의 소비 전력을 저감시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고정자인 스테이터에 감싸여 회전하는 로터, 상기 로터의 회전과 동일하게 회전하도록 상기 로터에 설치된 크랭크 샤프트, 상기 크랭크 샤프트의 일단에 편심 결합되어 냉매를 압축하기 위해 직선왕복 운동하도록 설치된 피스톤, 상기 피스톤이 직선왕복 운동하도록 실린더가 형성된 베이스 블록, 상기 로터의 하중을 지지하기 위하여 상기 로터의 일측으로 설치된 베어링, 상기 로터와 상기 베어링 사이의 접촉부분에 개재되어 있는 링형 드러서트 와셔를 포함하는 압축기에 있어서;

   상기 드러스트 와셔에는 다수개의 소공이 불규칙하게 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.