KR20020040296A

KR20020040296A - 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축

Info

Publication number: KR20020040296A
Application number: KR1020000070320A
Authority: KR
Inventors: 김경호
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-05-30

Abstract

본 발명은 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축에 관한 것으로, 본 발명은 회전속도가 가변되는 전동기구부와 그 전동기구부의 회전력을 압축기구부에 전달하도록 상기한 전동기구부와 압축기구부 사이에 구비되고, 상기 전동기구부와 압축기구부가 함께 수용된 케이싱 내의 오일을 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 유도하도록 내부구멍 및 나선형의 외주홈으로 된 오일유로가 형성되어 이루어지는 인버터형 압축기용 구동축에 있어서, 상기 외주홈의 회전수가 1.0회 이상으로 음각지게 형성되도록 하여 인버터 압축기의 저속운전시에도 소정량의 오일이 오일유로를 따라 흡상되도록 함으로써, 저속운전시 오일부족에 따른 각 부재의 건마찰이나 과열 등을 미연에 방지할 수 있다.

Description

인버터형 밀폐식 압축기용 구동축{DRIVING SHAFT FOR INVERTER CLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에서 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 구동축에 관한 것으로, 특히 인버터형 밀폐식 압축기에서 저속운전시에도 오일을 원활하게 공급할 수 있는 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 구동력을 발생시키는 전동기구부와 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 유체를 흡입 압축하여 토출시키는 압축기구부로 이루어지고, 상기 전동기구부와 압축기구부 사이에는 구동축이 개재되어 전동기구부의 구동력을 압축기구부에 전달하도록 이루어져 있다.

상기 전동기구부와 압축기구부가 동일한 케이싱 내에 장착되는 형태를 통상 밀폐형이라 하고, 이러한 밀폐형 압축기는 전동기구부의 구동시 모터열이 발생되는 동시에 압축기구부의 압축행정시 압축열이 발생되므로 케이싱의 내부에는 상기한 모터열과 압축열을 냉각시키는 한편 각 마찰면을 윤활시키기 위한 오일이 일정량 채워져 있다. 이 오일은 전동기구부의 회전시 구동축을 따라 흡상되었다가 각 발열부위 및 마찰부위로 비산되면서 냉각 및 윤활작용을 수행하게 되나, 상기 전동기구부의 회전속도에 따라서는 오일의 흡상량에 큰 차이가 발생되고, 특히 운전속도의 차이가 심한 인버터 압축기의 경우 저속운전시 오일의 흡상량이 현저하게 줄어 자칫 압축기 과열 또는 마모로 인한 파손 등이 우려되는 실정이다.

따라서, 본 발명에서는 밀폐형 왕복동식 압축기를 일례로 들어 급유량을 확대시킬 수 있는 방안을 모색해 보고자 한다.

도 1은 종래 밀폐형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 밀폐형 왕복동식 압축기에 적용되는 구동축의 일례를 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 밀폐형 왕복동식 압축기는, 대개의 밀폐형 압축기가 그러하듯이 일정량의 오일이 채워진 밀폐케이싱(1)의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 냉매를 흡입하여 압축 토출시키는 압축기구부로 이루어져 있다.

상기 전동기구부는 케이싱(1)의 내부에 탄력 고정되는 고정자(2A) 및 그 고정자(2A)의 내부에 개재되어 회전하는 회전자(2B)로 이루어지고, 상기 회전자(2B)에는 구동력을 압축기구부에 전달하는 구동축(3)이 일체로 결합되어 있다.

상기 구동축(3)은 전동기구부의 회전자(2B)에 결합되어 동력을 전달받는 동시에 압축기구부의 프레임(4)을 축방향으로 관통하여 반경방향으로 지지되는 지지부(3A)와, 그 지지부(3A)의 상단에 편심지게 형성되어 압축기구부의 피스톤(5)을 왕복운동시키는 편심부(3B)로 이루어져 있다.

상기 지지부(3A)의 하단에서 편심부(3B)의 상단까지에는 단일로의 오일유로(O)가 형성되고, 상기 오일유로(O)의 도입단에는 케이싱(1)내 오일을 흡입하도록 후술할 제1 내부구멍부(3a)에 오일피더(P)가 구비되어 있다.

상기 오일유로(O)는 지지부(3A)의 하단에서 중단까지 구동축(3)의 내부를 관통하도록 형성되는 제1 내부구멍부(3a)와, 그 제1 내부구멍부(3a)의 도출단에 연통되도록 지지부(3A)의 외주면에 나선형으로 음각져 형성되는 제1 외주홈부(3b)와,그 제1 외주홈부(3b)의 도출단에서 편심부(3B)의 끝단까지 연통되도록 구동축(3)의 내부를 다시 관통하도록 형성되는 제2 내부구멍부(3c)와, 그 제2 내부구멍부(3c)의 중단에 연통되도록 편심부(3B)의 외주면에 음각지게 형성되는 제2 외주홈부(3d)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 구동축(3)의 제1 내부구멍부(3a)의 내경(D_S)은 9mm이고, 상기 제1 외주홈부(3b)의 회전수는 약 0.7회이다.

한편, 상기 오일피더(P)는 제1 내부구멍부(3a)에 삽입되는 원통형의 피스(piece)(P1)와 그 피스(P1)의 내부에 장착되어 오일을 흡입시키는 프로펠러(P2)로 이루어지는데, 그 중 피스(P1)의 도입단 내경(D_H)은 7.2mm이다.

도면중 미설명 부호인 6은 실린더, 7은 크랭크 로드, 8은 크랭크 핀, 9는 흡입소음기, SP는 흡입관이다.

상기와 같은 종래의 구동축을 갖는 밀폐형 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 전동기구부에 전원이 인가되어 회전자(2B)와 함께 구동축(3)이 회전을 하게 되면, 이 구동축(3)에 결합된 피스톤(5)이 실린더(6)의 내부에서 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입하여 압축하면서 토출하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 구동축(3)은 오일피더(P)를 이용하여 케이싱(1)내의 오일을 흡상하게 되고, 이 오일은 제1 내부구멍부(3a) 및 제1 외주홈부(3b) 및 제2내부구멍부(3c) 그리고 제2 외주홈부(3d)를 따라 구동축(3)의 상단까지 흡상되면서 일부는 제1 외주홈부(3b)에서 프레임(4)과의 베어링면에 공급되거나 또는 제2 외주홈부(3d)에서 크랭크 로드(7)와의 베어링면에 공급되어 각각 윤활작용을 하는 한편, 일부는 제2 외주홈부(3d)의 도출단에서 비산되면서 전동기구부에서의 모터열이나 압축기구부에서의 압축열 등을 냉각시켜주게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 회전수 변동이 많은 인버터형으로 사용되는 경우 상기한 구동축이 25Hz이하로도 오랜시간 회전을 하게 되는데, 이렇게 되면 본래 60Hz를 기준으로 설계된 구동축(3)이 이보다 훨씬 낮은 속도로 회전하게 되어 급유량이 현저하게 저하되거나 아예 급유가 이루어지지 않게 되고, 이로 인해 각 베어링면에 오일이 공급되지 않게 됨에 따라 건마찰에 의한 부품의 파손 또는 전동기구부나 압축기구부의 과열이 초래될 우려가 있었다.

이를 감안하여 구동축(3)의 전체 길이를 줄임으로써 오일의 흡상량을 늘리는 방안을 상정할 수 있으나, 통상 압축기의 정상적인 운전을 위하여는 전동기구부의 축방향 길이나 프레임(4)의 축방향 길이가 이미 설정됨에 따라 구동축(3)의 길이(L_T) 역시 일정하게 설정되어 있으므로 상술한 방안은 부적합하게 되는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 속도변화가 많은 인버터형 압축기에서 오일을 원활하게 공급할 수있는 인버터형 압축기용 구동축을 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 밀폐형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 밀폐형 왕복동식 압축기의 구동축을 파단하여 보인 정면도.

도 3은 본 발명 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축을 파단하여 보인 정면도.

도 4는 본 발명 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축을 적용한 경우 회전속도 대비 급유량을 종래의 구동축과 비교하여 보인 그래프.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 구동축 11 : 지지부

12 : 편심부 13 : 오일유로

13a : 제1 내부구멍부 13b : 제1 외주홈부

13c : 제2 내부구멍부 13d : 제2 외주홈부

P : 오일피더 P1 : 피스

P2 : 프로펠러

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 회전속도가 가변되는 전동기구부와 그 전동기구부의 회전력을 압축기구부에 전달하도록 상기한 전동기구부와 압축기구부 사이에 구비되고, 상기 전동기구부와 압축기구부가 함께 수용된 케이싱 내의 오일을 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 유도하도록 내부구멍 및 나선형의 외주홈으로 된 오일유로가 형성되어 이루어지는 인버터형 압축기용 구동축에 있어서,

상기 내부구멍의 내경이 15.5 ∼ 17mm 정도로 형성되고, 상기 외주홈의 감긴각이 총 600 ∼ 620°정도 되도록 음각지게 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터형 압축기용 구동축이 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 하지만, 본 발명의 구동축이 구비되는 왕복동식 압축기의 경우 일반적인 구성과 동작이 종래와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축을 파단하여 보인 정면도이고, 도 4는 본 발명 인버터형 밀폐식 압축기용 구동축을 적용한 경우 회전속도 대비 급유량을 종래의 구동축과 비교하여 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이 인버터형 압축기용 구동축(10)은, 압축기의 구동력을 발생시키는 전동기구부의 회전자(도 1에 도시)(2B)에 결합되어 동력을 전달받는 동시에 냉매를 흡입 압축시키는 압축기구부의 프레임(도 1에 도시)(4)을 축방향으로관통하여 반경방향으로 지지되는 지지부(11)와, 그 지지부(11)의 상단에 편심지게 형성되어 압축기구부의 피스톤(도 1에 도시)(5)을 왕복운동시키는 편심부(12)로 이루어진다.

상기 지지부(11)의 하단에서 편심부(12)의 상단까지에는 제1 내부구멍부(13a)와 제1 외주홈부(13b)와 제2 내부구멍부(13c)와 제2 외주홈부(13d)가 연이어 단일로의 오일유로(13)가 형성되고, 상기 제1 내부구멍부(11)의 도입단에는 케이싱(도 1에 도시)(1)내 오일을 흡입하도록 오일피더(P)가 구비된다.

상기 제1 내부구멍부(13a)는 그 내경(D_S)이 16.5mm로 되어 축방향으로 지지부(11)의 중단까지 길게 형성되고, 상기 제1 외주홈부(13b)는 회전수로 하면 1.7회 정도가 되도록 하여 나선형으로 감겨져 음각지게 형성되며, 상기 제2 내부구멍부(13c)는 구동축의 지지부(11)와 편심부(12) 사이에 형성되고, 상기 제2 외주홈부(13d)는 편심부(12)의 외주면에 일정각도만큼 감겨져 역시 음각지게 형성된다.

또한, 상기 오일피더(P)는 제1 내부구멍부(13a)에 삽입되는 원통형의 피스(P1)와 그 피스(P1)의 내부에 장착되어 오일을 흡입시키는 프로펠러(P2)로 이루어지는데, 그 중 피스(P1)의 도입단 내경(D_H)은 4.0mm이다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명에 의한 구동축이 인버터형 왕복동식 압축기에 구비되는 경우 그 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 압축기의 전동기구부가 작동하여 구동축(10)이 회전을 하게 되면, 그 구동축(10)의 편심부(12)에 결합된 피스톤(도 1에 도시)(5)이 실린더(도 1에 도시)(6)내에서 선형으로 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출시키게 되는데, 상기 구동축(10)의 지지부(11)(13a)에 형성되는 제1 내부구멍부(13a)에는 오일피더(P)가 장착되어 케이싱(1) 내의 오일을 흡입하게 되고, 이 오일은 지속적으로 흡입되는 오일에 의해 상기한 제1 내부구멍부(13a) 및 제1 외주홈부(13b) 및 제2 내부구멍부(13c) 그리고 제2 외주홈부(13d)로 이루어진 오일유로(13)를 통해 구동축(10)의 편심부(12) 상단까지 흡상되어 그 일부는 각각의 외주홈부(13b,13d)에서 이에 접하는 베어링면에 오일을 공급하게 되는 반면, 일부는 제2 외주홈부(13d)의 끝단에서 비산되어 전동기구부 및 압축기구부를 냉각시키게 된다.

여기서, 상기 오일유로(13)를 통해 흡입되는 오일의 양은 구동축(10)의 회전속도에 따라 그 흡입되는 양이 달라지게 된다. 즉, 상기 구동축(10)의 회전속도가 빠르면 많은 양의 오일이 흡입되는 반면 상기 구동축(10)의 회전속도가 느리게 되면 적은 양의 오일이 흡입되는데, 통상 인버터형 압축기의 경우 그 압축기가 수용된 냉장고나 에어콘 등이 주변환경의 변화에 따라 압축기의 회전속도를 다르게 하도록 설정되어 있어 경우에 따라서는 25Hz 이하의 저속운전을 하게 된다.

이와 같이, 상기 구동축이 25Hz 이하의 저속운전을 수행하더라도 그 구동축(10)의 제1 내부구멍부(13a)의 직경이 동일 길이 대비 2배 가까이 증가됨과 동시에 제1 외주홈부(13b)의 회전수가 동일 수직길이 대비 2배 이상 증가됨에 따라 원심력이 커져 보다 많은 양의 오일을 흡상시킬 수 있게 되고, 이를 통해 압축기가저속운전을 수행하게 되더라도 소정량의 오일을 항상 공급할 수 있게 되어 운전중 오일부족에 따른 건마찰과 이로 인한 부품의 마모나 과열 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.

더욱이, 상기 오일피더(P)의 도입단 직경(D_H)이 절반 정도로 작아져 고속 운전시에는 오일이 과도하게 흡입되는 것을 방지하면서도 저속 운전시에는 오일의 흡입속도를 높여 적정량의 오일이 원활하게 흡상되도록 하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 종래에 비해 본 발명의 구동축(10)이 보다 많은 양의 오일을 흡상시키게 되며, 특히 구동축(10)의 회전속도가 25Hz 이하에서는 종래 구동축의 경우 거의 급유되지 않고 있으나 본 발명의 구동축(10)은 분당 41cc 정도의 오일을 공급할 수 있는 것으로 나타났다.

본 발명에 의한 인버터형 압축기용 구동축은, 내부구멍부의 직경을 확대시키고 이에 연하는 외주홈부의 회전수를 증가시키며 오일피더의 입구단을 좁게 하여 인버터 압축기의 저속운전시에도 소정량의 오일이 오일유로를 따라 흡상되도록 함으로써, 저속운전시 오일부족에 따른 각 부재의 건마찰이나 과열 등을 미연에 방지할 수 있다.

Claims

회전속도가 가변되는 전동기구부와 그 전동기구부의 회전력을 압축기구부에 전달하도록 상기한 전동기구부와 압축기구부 사이에 구비되고, 상기 전동기구부와 압축기구부가 함께 수용된 케이싱 내의 오일을 냉각 및 윤활이 필요한 부위로 유도하도록 내부구멍 및 나선형의 외주홈으로 된 오일유로가 형성되어 이루어지는 인버터형 압축기용 구동축에 있어서,

상기 외주홈의 회전수가 1.0회 이상으로 음각지게 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터형 압축기용 구동축.
제1항에 있어서, 상기 내부구멍의 내경이 15.5 ∼ 17mm 정도로 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터형 압축기용 구동축.
제1항에 있어서, 상기 내부구멍의 도입단에는 원통형의 피스 및 그 피스의 내부에 장착되어 오일을 흡입하는 프로펠러로 이루어진 오일피더가 구비되되, 상기 피스의 입구측 내경은 3 ∼ 5mm 정도 인 것을 특징으로 하는 인버터형 압축기용 구동축.