KR20040036978A - 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 내부공간을 관통하고 구동모터의 회전자에 결합하여 함께 회전하는 회전축과, 실린더에 결합하여 상기 회전축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상하 베어링플레이트와, 회전축에 결합하여 실린더의 내부공간을 적어도 한 개 이상의 압축실로 구획하면서 각 압축실의 유체를 이동시키는 구획판과, 각각의 베어링플레이트에 상하로 이동 가능하게 결합하는 동시에 구획판에 얹힌 상태에서 미끄러지면서 각 압축실내 유체를 차단하여 압축되도록 하는 적어도 한 개의 베인과, 베인을 탄력적으로 지지하여 그 베인이 구획판의 곡면을 따라 상하 왕복운동을 하도록 하는 베인스프링을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서, 회전축의 축방향을 지지하는 각 베어링플레이트의 스러스트베어링면이나 이에 대응하는 회전축의 스러스트베어링면 중에서 적어도 어느 한 면에는 압축가스를 수용할 수 있도록 소정의 체적을 가지는 배압포켓을 적어도 한 개 이상 음형지게 형성함으로써, 베어링플레이트의 스러스트베어링면이나 회전축의 스러스트베어링면에 작용하는 면압을 줄여 두 부재의 마모를 방지할 수 있다. 또, 베어링면의 절대면적을 작게 하여 마찰손실을 줄이고 이를 통해 모터와 압축기의 효율을 높일 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 면압 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING FACE PRESSOR OF ENCLOSSED COMPRESSOR}

본 발명은 구획판을 이용하여 실린더의 내부공간을 복수 개의 압축실로 구획하는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 회전축과 이에 대응하는 베어링플레이트 사이의 스러스트면에 대한 면압을 줄일 수 있는 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 베인식 압축기는 회전체에 베인을 압접시켜 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획한 상태에서 회전체를 회전하여 상기 흡입영역과 압축영역을 서로 연속적으로 바꾸면서 유체를 흡입 압축 토출하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 베인식 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 베인식 밀폐형 압축기는, 케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생하도록 설치하는 전동기구부와, 전동기구부의 하부에 설치하여 유체를 흡입 압축 토출하도록 설치하는 압축기구부로 구성하고 있다.

압축기구부는 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 상부베어링플레이트(3A) 및 하부베어링플레이트(3B)와, 전동기구부에 결합하는 동시에 각각의 베어링플레이트(3A,3B)에 관통 결합하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 회전축(4)에 결합하거나 또는 일체로 성형하고 실린더(2)의 내부공간(V)을 제1 압축실(S1) 및 제2 압축실(S2)로 구획하기 위하여 상하 양 측면에각각 절곡점을 가지도록 정현파 모양으로 형성하는 구획판(5)과, 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단을 접촉하여 회전축(4)의 회전시 각각의 압축실(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 구획하는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)과, 각 베인(6A)(6B)을 양단으로 함께 탄력 지지하는 제1 베인스프링(7A) 및 제2 베인스프링(7B)과, 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 외곽면에 설치하여 각 압축실(S1)(S2)에서 토출하는 압축가스를 토출 소음을 감쇠하는 상부머플러(8A) 및 하부머플러(8B)를 포함하고 있다.

도 2에서와 같이 베어링플레이트(3A)(3B)는 실린더(2)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 후술할 회전축(4)의 확장부(4b)를 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링부(3a)와, 그 중앙에 회전축(4)이 관통하는 축구멍을 형성하여 후술할 회전축(4)의 축부(4a)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링부(3b)로 이루어져 있다.

회전축(4)은 상하 베어링플레이트(3A)(3B)의 축구멍에 삽입하여 레이디얼베어링부(3b)에 반경방향으로 지지되는 축부(4a)와, 축부(4a)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 그 외주면에 상기 구획판(5)을 일체 또는 후조립으로 결합하고 상 하면이 상기한 상하 베어링플레이트(3A)(3B)의 스러스트베어링부(3a)에 얹혀 지지되는 확장부(4b)로 이루어져 있다.

확장부(4b)는 그 중심이 축부(4a)의 중심과 일치하는, 즉 평면투영시 축부(4a)와 동심상에 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 L은 스러스트베어링면의 폭, r1은 레이디얼베어링면,SP는 흡입관이다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전축(4)이 회전하면, 회전축(4)과 함께 구획판(5)이 어느 한 방향으로 회전하고, 구획판(5)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 베인(6A,6B)이 구획판(5)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 왕복하면서 실린더(2)의 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)의 용적을 가변하며, 이와 함께 상기한 실린더(2)의 일 측에 구비한 흡입관(SP)을 통해 새로운 냉매가스가 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)로 연속으로 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(5)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 구획판(5)의 양쪽 볼록곡면부가 토출개시시점에 도달하는 순간에서 각각의 토출구(미부호)를 통해 번갈아 가면서 토출된다.

이때, 회전축(4)의 축부(4a)는 상하 베어링플레이트(3A)(3B)의 축구멍에 대응하여 반경방향으로 지지되는 한편 확장부(4b)는 상하 베어링플레이트(3A)(3B)의 평면에 대응하여 축방향으로 지지되면서 안정적으로 회전을 지속하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 베인식 압축기에 있어서는, 회전축(4)이 회전하면서 축부(4a)와 확장부(4b)가 상하 베어링플레이트(3A)(3B)의 레이디얼베어링부(3b)(3b)와 스러스트베어링부(3a)(3a)에 각각 하중을 가하고 이 하중에 대응하여 상기한 레이디얼베어링부(3b)(3b)와 스러스트베어링부(3a)(3a)에는 각각 면압이 발생하게 되나, 이와 같이 회전축(4)의 축부(4a)와 확장부(4b)를 동심지게 형성하는 압축기의 경우에는 도 2와 도 3에서와 같이 그렇지 않은 다른 압축기에 비해 회전축(4)의 비틀림 모멘트가 작아지면서 레이디얼베어링부(3b)에가하는 하중은 작아지는 반면 스러스트베어링부(3a)에 집중하중이 가해져 결국 상하 베어링플레이트(3A)(3B)의 스러스트베어링부(3a)와 이에 대응하는 회전축(4)의 확장부(4b)에 심한 마모가 발생할 우려가 있었다.

또, 스러스트베어링부(3a)에서의 면압을 줄이기 위하여 상기한 스러스트베어링면(r2)의 면적을 넓힐 경우에는 그만큼 마찰손실이 증가하여 압축기의 효율이 저하하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 회전축의 축부와 확장부를 동심상에 형성하는 경우 이 확장부와 스러스트베어링부에서 발생하는 면압을 줄이면서도 마찰손실의 상승을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도,

도 2 및 도 3은 종래 베어링플레이트와 회전축 간 스러스트면에 대한 하중과 면압과 하중의 관계를 보인 종단면도 및 개략도,

도 4는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 베인식 압축기에서 베어링플레이트와 회전축 간 스러스트면에 대한 하중과 면압의 관계를 보인 종단면도,

도 6와 도 7은 베어링플레이트에 대한 각각의 저면도,

도 8은 본 발명 베인식 압축기에서 베어링플레이트와 회전축 간 스러스트면에 대한 하중과 면압의 관계를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10,20 : 상부 및 하부 베어링플레이트 11,21 : 스러스트베어링부

11a,21a : 배압포켓 12,22 : 레이디얼베어링부

30 : 회전축 31 : 축부

32 : 확장부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 내부공간을 관통하고 구동모터의 회전자에 결합하여 함께 회전하는 회전축과, 실린더에 결합하여 상기 회전축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상하 베어링플레이트와, 회전축에 결합하여 실린더의 내부공간을 적어도 한 개 이상의 압축실로 구획하면서 각 압축실의 유체를 이동시키는 구획판과, 각각의 베어링플레이트에 상하로 이동 가능하게 결합하는 동시에 구획판에 얹힌 상태에서 미끄러지면서 각 압축실내 유체를 차단하여 압축되도록 하는 적어도 한 개의 베인과, 베인을 탄력적으로 지지하여 그 베인이 구획판의 곡면을 따라 상하 왕복운동을 하도록 하는 베인스프링을포함한 밀폐형 압축기에 있어서, 회전축의 축방향을 지지하는 각 베어링플레이트의 스러스트베어링면이나 이에 대응하는 회전축의 스러스트베어링면 중에서 적어도 어느 한 면에는 압축가스를 수용할 수 있도록 소정의 체적을 가지는 배압포켓을 적어도 한 개 이상 음형지게 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 베인식 압축기에서 베어링플레이트와 회전축 간 스러스트면에 대한 하중과 면압의 관계를 보인 종단면도이며, 도 6와 도 7은 베어링플레이트에 대한 각각의 저면도이고, 도 8은 본 발명 베인식 압축기에서 베어링플레이트와 회전축 간 스러스트면에 대한 하중과 면압의 관계를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 베인식 압축기의 압축기구부는, 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(도 1에 도시)(V)을 구비하여 케이싱(도 1에 도시)(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하고 각각의 스러스트베어링면(r2)(r2)에 배압포켓(11a)(21a)을 형성하는 상부베어링플레이트(10) 및 하부베어링플레이트(20)와, 전동기구부에 결합하는 동시에 각각의 베어링플레이트(10,20)에 관통 결합하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(30)과, 회전축(30)에 결합하거나 또는 일체로 성형하고 실린더(2)의 내부공간(V)을 제1 압축실(S1) 및 제2 압축실(S2)로 구획하기 위하여 상하 양 측면에 각각 절곡점을 가지도록 정현파 모양으로 형성하는 구획판(5)과, 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단을 접촉하여 회전축(30)의 회전시 각각의 압축실(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 구획하는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)을 포함한다.

베어링플레이트(10)(20)는 실린더(2)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 상기한 회전축(30)을 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링부(11)(21)와, 그 중앙에 회전축(30)이 관통하는 축구멍을 형성하여 상기한 회전축(30)을 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링부(12)(22)로 이루어진다.

스러스트베어링부(11)(21)의 스러스트베어링면(r2)에는 그 베어링면(r2)의 면적을 동일 직경 대비 일정 정도 축소할 수 있도록 소정의 폭과 깊이를 가지는 배압포켓(11a)(12a)을 형성한다. 배압포켓(11a)(12a)은 도 5 및 도 6에서와 같이 평면 투영시 환형으로 형성하거나 원호형으로 형성할 수 있다.

회전축(30)은 상하부 베어링플레이트(10)(20)의 축구멍에 삽입하여 레이디얼베어링부(12)(22)에 반경방향으로 지지되는 축부(31)와, 축부(31)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 그 외주면에 상기 구획판(5)을 일체 또는 후조립으로 결합하고 상 하면이 상기한 상하 베어링플레이트(10)(20)의 스러스트베어링부(11)(21)에 얹혀 지지되는 확장부(32)로 이루어진다.

확장부(32)는 그 중심이 축부(31)의 중심과 일치하도록 평면투영시 축부(31)와 동심상에 형성한다. 또, 도면으로 도시하지는 않았으나 확장부(32)의 상하 스러스트베어링면(r2)에도 상기한 배압포켓을 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 13 및 23은 베인슬릿, 14 및 24는 볼트구멍, r1은 레이디얼베어링면이다.

상기와 같은 본 발명 밀폐형 압축기의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전축(30)이 회전하면, 이 회전축(30)에 결합한 구획판(5)이 실린더(2)의 내부공간(V)에서 회전하면서 제1 압축실(S1) 및 제2 압축실(S2)로 냉매가스를 번갈아 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(5)을 따라 이동하다가 각각의 베인(6A)(6B)에 의해 차단되어 압축되다가 각 압축실(S1)(S2)의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 토출된다.

여기서, 회전축(30)은 실린더(2)의 상하 양측에 결합한 베어링플레이트(10)(20)의 축구멍에 삽입하여 회전하는데, 이때 회전축(30)의 축부(31)는 각 베어링플레이트(10)(20)의 레이디얼베어링부(12)(22)에 지지되는 반면 확장부(32)의 상하 양면은 각 베어링플레이트(10)(20)의 스러스트베어링부(11)(21)에 지지되어 실린더(2)에 대한 수직상태를 유지한다.

이러한 밀폐형 압축기는 회전축(30)의 축부(31)와 확장부(32)가 동심상에 형성됨에 따라 회전축(30)의 비틀림 모멘트는 이론적으로는 거의 발생하지 않게 되어 레이디얼베어링부(12)(22)에 비해 스러스트베어링부(11)(21)에 집중하중을 가하게 되고 이로 인해 각 베어링플레이트(10)(20)의 스러스트베어링부(11)(21)에서 면압이 크게 상승하게 되나, 도 8에서와 같이 각 스러스트베어링부(11)(21)의베어링면(r2)이나 이에 대응하는 회전축(30)의 확장부(32)의 상하 스러스트베어링면(r2)에 배압포켓(11a)(21a)을 형성함에 따라 압축가스의 일부가 상기한 배압포켓(11a)(21a)으로 유입하여 새로운 면압을 생성하고, 이 면압에 의해 회전축(30)의 확장부(32)가 각 베어링플레이트(10)(20)의 스러스트베어링부(11)(21)에 가하는 하중을 일정 정도 상쇄시킬 수 있어 동일 직경 대비 스러스트베어링면(r2)의 면적을 작게 형성하더라도 회전축(30)의 하중에 대응하는 총면압은 감소하지 않아 회전축의 축방향을 효과적으로 지지할 수 있다.

또, 상기와 같이 스러스트베어링면(r2)의 폭길이(L)이 배압포켓(11a)(21a)의 폭길이(L1) 만큼 줄어 그만큼 절대면적이 작아짐에 따라 마찰손실이 그만큼 작아져 모터와 압축기의 효율을 높일 수 있다.

이러한 배압포켓을 회전축의 확장부에 형성하는 경우에도 그 작용 효과는 전술한 일례와 동일하다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치는, 회전축의 축방향을 지지하는 각 베어링플레이트의 스러스트베어링면이나 이에 대응하는 회전축의 스러스트베어링면 중에서 적어도 어느 한 면에는 배압포켓을 적어도 한 개 이상 음형지게 형성함으로써, 베어링플레이트의 스러스트베어링면이나 회전축의 스러스트베어링면에 작용하는 면압을 줄여 두 부재의 마모를 방지할 수 있다. 또, 베어링면의 절대면적을 작게 하여 마찰손실을 줄이고 이를 통해 모터와 압축기의 효율을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 내부공간을 관통하고 구동모터의 회전자에 결합하여 함께 회전하는 회전축과, 실린더에 결합하여 상기 회전축을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상하 베어링플레이트와, 회전축에 결합하여 실린더의 내부공간을 적어도 한 개 이상의 압축실로 구획하면서 각 압축실의 유체를 이동시키는 구획판과, 각각의 베어링플레이트에 상하로 이동 가능하게 결합하는 동시에 구획판에 얹힌 상태에서 미끄러지면서 각 압축실내 유체를 차단하여 압축되도록 하는 적어도 한 개의 베인과, 베인을 탄력적으로 지지하여 그 베인이 구획판의 곡면을 따라 상하 왕복운동을 하도록 하는 베인스프링을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서,

   회전축의 축방향을 지지하는 각 베어링플레이트의 스러스트베어링면이나 이에 대응하는 회전축의 스러스트베어링면 중에서 적어도 어느 한 면에는 압축가스를 수용할 수 있도록 소정의 체적을 가지는 배압포켓을 적어도 한 개 이상 음형지게 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치.
2. 제1항에 있어서,

   배압포켓은 평면투영시 환형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치.
3. 제1항에 있어서,

   배압포켓은 평면투영시 원호형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 면압 저감 장치.