KR20060093730A

KR20060093730A - 밀폐형 압축기

Info

Publication number: KR20060093730A
Application number: KR1020067009678A
Authority: KR
Inventors: 마코토 가타야마; 고스케 츠보이
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2006-08-25
Also published as: CN2913667Y; KR100772767B1; US20090101442A1; JP2006169998A; EP1697638A1; JP4760003B2; WO2006064890A1; US8210832B2; CN100491722C; CN1789710A; DE602005019381D1; EP1697638B1

Abstract

본 발명의 밀폐형 압축기는 피스톤(140) 외주의 상측면(154)과 하측면(155)에 구비된 홈부(153)를 가진다. 홈부(153)의 외주 형상에서, 적어도 피스톤(140)이 하사점 부근에서 밀폐 용기의 공간과 연통하는 홈부의 외주 형상은 홈부(153)를 평면 전개했을 때, 피스톤(140)의 축심(170)과 평행선을 형성하지 않는 형상이다.

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 냉동 냉장고 등의 냉동 사이클에 사용되는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

근년, 예를 들면 가정용 냉동 냉장고에 사용되는 밀폐형 압축기의 소비전력을 감소시키는 것이 요망되고 있다. 종래의 밀폐형 압축기는 피스톤의 외형 형상을 변경하여 피스톤과 실린더 사이에서 마찰 손실을 감소시켜 효율을 개선하였다. 이러한 기술은, 예를 들면, PCT 국제공개 WO 02/02944 A1에 개시되어 있다.

이하에서 도면을 참조하여 종래의 밀폐형 압축기를 설명한다.

도 6은 종래의 밀폐형 압축기의 종단면도이고, 도 7은 종래의 밀폐형 압 축기가 사용되는 상기 공보에 기재된 피스톤의 사시도이다.

도 6 및 도 7에 있어서, 전동 요소(4)와 압축 요소(5)는 밀폐 용기(1) 내에 수용되어 있다. 전동 요소(4)는 권선부(2a)를 가지는 고정자(2)와 회전자(3)로 구성된다. 압축 요소(5)는 전동 요소(4)에 의해 구동된다. 오일(6)은 밀폐 용기(1) 내에 저류되어 있다.

압축 요소(5)를 포함하는 크랭크 축(10)은 회전자(3)를 부착하는 주축(11)과, 상기 주축(11)에 대하여 편심되어 형성된 편심축(12)을 가진다. 주축(11)의 내 부에는, 오일 펌프(13)가 오일(6) 중으로 개구되도록 구비되어 있다. 블럭(20)은 원통형 실린더(21)와, 주축(11)을 지지하는 베어링(22)을 가진다. 상기 블럭(20)은 전동 요소(4) 위에 배치된다. 피스톤(30)은 블럭(20)의 실린더(21) 내에서 왕복 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있고, 편심축(12)과 연결부(41)에 의해 연결되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 피스톤(30)은 상부면(31)과, 스커트면(32)과, 외주면(33)으로 구성되어 있다. 외주면(33)은 시일(seal)면부(34)와, 적어도 두 개의 안내면부(35)와, 제거부(36)를 포함한다. 시일면부(34)는 실린더(21)의 내주면과 밀착되도록 형성되어 있다. 적어도 두 개의 안내면부(35)는 실린더(21)의 내주면부의 일부와 밀착되도록 형성되어 있고, 피스톤(30)의 운동방향과 거의 평행하게 연장되어 있다. 제거부(36)는 실린더(21)의 내주면과 접촉되지 않는다.

본 종래예는, 원통형 피스톤(30)의 중심축(37)과 안내면부(35)의 경계 에지(35a)와 피스톤(30)의 반경방향으로 연결하는 선과, 중심축(37)과 안내면부(35)의 경계 에지(35b)와 피스톤(30)의 반경 방향으로 연결하는 선과의 각도가 40도 이하, 바람직하게는 30도 이하인 것을 특징으로 한다.

이러한 구성을 가지는 종래의 밀폐형 압축기에 있어서, 이하에서 그 동작을 설명한다.

밀폐형 압축기의 운전 중에, 피스톤(30)은 실린더(21) 내를 왕복 운동한다. 피스톤(30)이 하사점 부근에 있을 때, 피스톤(30)의 스커트측의 일부가 실린더(21)로부터 돌출된다. 피스톤(30)이 실린더(21)로 들어갈 때, 안내면부(35)에 의해 안내되고 원활하게 실린더(21) 내에서 운동한다. 실린더(21)의 내주면부와 피스톤 (30)의 외주면부에 의해 형성된 슬라이딩 면적은 피스톤(30)의 제거부(36)에 의해 감소되고, 이에 의해 슬라이딩 저항이 감소되고, 이에 의해 슬라이딩 손실이 감소된다.

압축행정에 있어서 하사점으로부터 상사점으로 이동할 때, 피스톤(30)의 상부면(31)은 냉매 가스의 압축 하중을 받는다. 이때, 크랭크 축(10)은 커넥팅 로드(41)에 의해 반피스톤 방향으로 밀려져 크랭크 축(10)이 만곡된다. 그 결과로서, 피스톤(30)을 연직방향으로 크게 경사지게 하는 힘이 작용한다.

그러나, 상기 종래의 구성에 있어서, 피스톤(30)의 실린더(21)에 대한 연직방향으로 경사에 대하여 피스톤(30)의 상부면(31)의 에지로부터 시일면부(34)의 에지까지의 짧은 구간과, 피스톤(30)의 외주면(33)과 실린더(21)와의 간극에 의해 규제되는 것에 불과하다. 따라서, 피스톤(30)이 크게 경사지면, 피스톤(30)의 상사점으로부터 하사점으로 누설되는 냉매 가스의 양은 피스톤의 경사 각도의 증가에 의해 확대되는 간극을 통하여 증가된다. 그 결과, 밀폐형 압축기의 냉동 능력이 저하된다.

피스톤의 경사 각도가 증가함에 따라, 면압은 피스톤(30)의 안내면부(35)의 경계 에지(35a, 35b)에서 증가되고, 국부적인 마모가 발생하기 쉽다. 그 결과로서, 밀폐형 압축기의 신뢰성이 낮아지고, 효율도 낮아진다.

이러한 문제점들은, 특히 냉매로서 R600a가 사용될 때, 일반적으로 피스톤(30)의 외경이 커지기 때문에 현저하게 나타나며, 냉매가 누설되기 쉽다. 그러므로, 냉매로서 R600a를 사용하는 밀폐형 압축기에 있어서 효율은 현저하게 낮아진 다.

본 발명의 밀폐형 압축기는 밀폐 용기 내에 오일을 저류하고 있으며 냉매 가스를 압축하기 위한 압축 기구를 수용하고 있다.

압축 기구는 연직방향으로 배열되어 있으며, 주축과 편심축을 가진 크랭크 축과, 실린더를 형성하는 블럭과, 실린더 내에서 왕복 운동을 하며, 상부면과 왕복 운동 방향으로 수직인 스커트면을 가진 피스톤과, 편심축과 피스톤을 연결하는 커넥팅 로드와, 오일을 피스톤의 외주면에 공급하기 위한 오일 공급 시스템을 구비한다.

피스톤 외주의 상측면 및 하측면에 홈부를 구비한다. 상기 홈부의 외주 형상에, 적어도 피스톤의 왕복 운동의 하사점 부근에서 밀폐 용기 내의 공간과 연통하는 홈부의 외주 형상은 홈부가 평면 전개될 때, 피스톤의 축심과 평행선을 형성하지 않는 형상이다.

이러한 구성에 의해, 접촉 면적을 감소시켜 마찰 손실을 감소시킴으로써 고효율화가 달성된다. 피스톤이 실린더에 대하여 수직으로 경사지기 어렵고 냉매의 누설이 억제되며, 체적 효율의 저하가 방지된다. 더욱이, 피스톤의 경사시 슬라이딩부로의 측압 하중이 감소되고, 국부적인 마모를 감소시킬 수 있다. 그 결과로서, 신뢰성이 높고, 냉동 능력과 효율이 높은 밀폐형 압축기가 제공된다.

본 발명의 밀폐형 압축기는 다음과 같이 구성될 수도 있다.

밀폐형 압축기는 밀폐 용기 내에 오일을 저류하고 있으며 냉매 가스를 압축하는 압축 기구를 수용하고 있다.

압축 기구는 연직방향으로 배열되어 있고, 주축과 편심축을 가진 크랭크 축과, 실린더를 형성하는 블럭과, 실린더 내에서 왕복 운동하며 상부면과 왕복 운동 방향에 대하여 수직인 스커트면을 가진 피스톤과, 편심축과 피스톤을 연결하는 커넥팅 로드와, 오일을 피스톤 외주면에 공급하기 위한 오일 공급 시스템을 구비한다.

피스톤 외주의 상측면 및 하측면에 홈부가 구비되어 있다. 상기 홈부는 피스톤의 스커트측을 향하여 뻗은 제1 홈부분과, 피스톤의 상부측을 향하여 뻗은 제2 홈부분을 포함하고, 제1 홈부분의 외주형상은 곡선이고, 제1 홈부분은 적어도 피스톤이 하사점 부근에 있을 때, 밀폐 용기 내의 공간과 연통한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도이다.

도 2는 도 1의 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 주변 요소를 확대한 도면이다.

도 3은 도 1의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 상면도이다.

도 4는 도 1의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 홈부의 깊이와 성적 계수의 특성도이다.

도 5는 도 1의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 홈부의 가공방법을 도시한 개략도이다.

도 6은 종래의 밀폐형 압축기의 종단면도이다.

도 7은 종래의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 사시도이다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도이다. 도 2는 도 1의 밀폐형 압축기에 사용되는 피스톤의 주변 요소를 확대한 도면이다. 도 3은 도 1의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 상면도이다. 도 4는 도 1의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 홈부의 깊이와 성적 계수의 특성도이다. 도 4에 있어서, 횡축은 피스톤의 홈부의 깊이를 나타내고, 종축은 성적 계수(COP : Coeffcient of Performance)를 나타낸다. 도 5는 도 1의 밀폐형 압축기에 사용된 피스톤의 홈부의 가공방법을 도시한 개략도이다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 본 발명의 밀폐형 압축기는 밀폐 용기(101) 내에 오일(106)을 저류하고 있으며 냉매 가스를 압축하는 압축 기구(105)를 수용하고 있다.

압축 기구(105)는 연직방향으로 배열된 주축(111)과 편심축(112)을 가진 크랭크 축(119)과, 실린더(131)를 형성하는 블럭(130)과, 실린더(131)에서 왕복 운동하며 상부면(251)과 왕복 방향에 대하여 수직인 스커트면(252)을 가진 피스톤(140)과, 편심축(112)과 피스톤(140)을 연결하는 커넥팅 로드(146)와, 피스톤(140)의 외주면(150)에 오일(106)을 공급하기 위한 오일 공급 시스템(120)을 구비한다.

피스톤(140)의 외주의 상측면(154)과 하측면(155)에 홈부(153)가 구비되어 있다. 홈부(153)의 외주 형상에, 적어도 피스톤(140)의 왕복 운동의 하사점 부근에서 밀폐 용기(101) 내의 공간과 연통하는 홈부(153)의 외주 형상은, 홈부(153)가 평면 전개될 때, 피스톤(140)의 축심(170)과 평행선을 형성하지 않는 형상이다.

또는, 모든 홈부(153)의 외주 형상은 홈부(153)가 평면 전개될 때, 피스톤(140)의 축심(170)과 평행선을 형성하지 않는 형상이어도 좋다.

피스톤(140)의 외주면(150)으로부터 홈부(153)의 깊이는 50 ㎛이상, 400 ㎛이하가 바람직하다.

홈부(153)의 외주 형상은 다음과 같은 것이 바람직하다. 즉, 홈부(153)의 외주 형상은 피스톤(140)의 스커트 측면(152)의 측을 향하여 뻗은 반원형 형상이며, 상기 반원형 형상은 피스톤(140)의 스커트 측면(152)의 측을 향하여 뻗은 제1 외주 형상부(201)와, 피스톤(140)의 상부면(251)에 대하여 평행한 제2 외주 형상부(202)와, 제1 형상부(201)와 제2 형상부(202)를 연결하는 제3 형상부(203)를 포함하고, 제1 외주 형상부(201)의 곡률은 제3 외주 형상부(203)의 곡률보다 작다.

본 실시예는 냉매 가스로서 탄화수소계 냉매 가스인 경우에 특히 효과적이다.

이하에서 홈부(153)에 대하여 다른 실시예를 참조하여 더 상세히 설명한다.

홈부(153)는 피스톤(140)의 스커트 측면(152)의 측을 향하여 뻗은 제1 홈부분(301)과, 피스톤(140)의 상부측면(151)의 측을 향하여 뻗은 제2 홈부분(302)을 가진다.

제1 홈부분(301)의 외주 형상은 곡선이고, 제1 홈부분(301)은 적어도 피스톤 (140)이 하사점 부근에 있을 때, 밀폐 용기(101) 내의 공간과 연통한다.

제1 홈부분(301)의 외주 형상이 곡선이라는 의미는, 적어도 피스톤(140)의 하사점 부근에서 밀폐 용기(101) 내의 공간과 연통하는 홈부(153)의 외주 형상은, 홈부(153)를 평면 전개하였을 때, 피스톤(140)의 축심(170)과 평행선을 형성하지 않는다는 뜻이다.

제1 홈부분(301)의 외주 형상의 곡선은 도 3에 도시된 제1 외주 형상부(201)와 같은 원호상 일 수도 있고, 또한 만곡 곡선일 수도 있다. 상기 곡선은 직선 부분이 피스톤(140)의 축선(170)에 대하여 평행선을 형성하지 않는 한 부분적으로 직선을 포함할 수도 있다.

이것이 본 발명의 실시예의 밀폐형 압축기의 특징적 구성이며, 그 구성을 도 1 내지 도 3을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예의 밀폐형 압축기는 밀폐 용기(101) 내에 전동 요소(104)와, 압축기구(105)를 수용한다. 전동 요소(104)는 고정자(102)와 회전자(103)를 포함한다. 전동 요소(104)는 전원 주파수보다 낮은 운전 주파수를 포함하는 복수의 운전 주파수로 인버터에 의해 구동된다. 압축기구(105)는 전동 요소(104)에 의해 구동된다. 오일(106)은 밀폐 용기(101) 내에 저류되어 있다.

밀폐형 압축기에 사용되는 냉매는 온난화계수가 낮은 자연 냉매인 탄화수소 냉매 R600a이다.

크랭크 축(110)은 회전자(103)를 부착하는 주축(111)과, 상기 주축(111)에 편심되게 형성되어 있는 편심축(112)을 가지며, 거의 연직방향으로 배열되어 있다.

오일 공급 시스템(120)은 원심 펌프(122)와, 점성 펌프(121)와, 종공부(123)와 횡공부(124)로 구성되어 있다. 원심펌프(122)는 일단이 오일 펌프(106) 내로 개구되어 있고, 타단은 점성펌프(121)의 일단과 연통한다. 원심펌프(122)는 크랭크 축(110)의 내부에 형성되어 있다. 점성펌프(121)의 타단은 종공부(123)와 연통한다. 종공부(123)는 횡공부(124)와 연통한다. 종공부(123)와 횡공부(124)는 밀폐 용기(101) 내의 공간으로 개구되어 있다.

블럭(130)은 거의 원통형 실린더(131)를 형성하며, 주축(111)을 지지하는 주베어링(132)을 가진다. 만곡된 접촉부(134)는 실린더(131)의 상부에 형성되어 있다.

피스톤(140)은 블럭(130)의 실린더(131) 내에서 왕복 슬라이딩가능하게 삽입되어 있다. 피스톤(140)은 크랭크 축(110)의 편심축(112)에 연결봉인 커넥팅 로드(146)를 거쳐 연결되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤(140)이 하사점 부근에 있을 때, 피스톤(140)의 스커트측의 일부가 실린더(131)로부터 돌출된다.

피스톤의 외주면(150)에는, 외주의 상측면(154)과 하측면(155)에 홈부(153)가 형성되어 있다. 양방의 홈부(153)는 적어도 피스톤(140)이 하사점 부근 에 있을 때, 밀폐 용기(101) 내의 공간과 연통한다. 그러나, 양방의 홈부(153)는 피스톤(140)의 상부측면(151)과 스커트 측면(152)까지 뻗어 있지 않다.

홈부(153)의 외주형상에, 적어도 피스톤(140)의 하사점 부근에서 밀폐 용기(101) 내의 공간과 연통하는 홈부(153)의 외주 형상은, 홈부(153)를 평면 전개할 때, 피스톤(140)의 축심(174)과 평행선을 형성하지 않는 형상이다.

도 3을 참조하여, 홈부(153)의 형상을 더 상세하게 설명한다. 도 3은 피스톤(140)의 상부로부터 본 설명도이다.

홈부(153)의 외주 형상은 피스톤(140)의 스커트 측면(152)의 측을 향하여 뻗은 반원형 형상이다. 상기 반원형 형상은 피스톤(140)의 스커트 측면(152)의 측을 향하여 뻗은 제1 외주 형상부(201)와, 피스톤(140)의 상부면(251)에 평행한 제2 외주 형상부(202)와, 제1 외주 형상부(201)와 제2 외주 형상부(202)를 연결하는 제3 외주 형상부(203)를 포함하고, 제1 외주 형상부(201)의 곡률은 제3 외주 형상부(203)의 곡률보다 작다.

환언하면, 홈부(153)는 도 3에서 상하 경계부(160)를 연결하는 가상선(2점 쇄선)의 경계부의 왼쪽으로 피스톤(140)의 스커트측면(152)측으로 뻗은 제1 홈부분(301)과, 오른쪽으로 피스톤(140)의 상부측면(151) 측으로 뻗은 제2 홈부 분(302)을 포함한다. 홈부(153)는, 제1 홈부분(301)의 제1 외주 형상부(201)와, 제2 홈부분(302)의 제2 외주 형상부(202)와, 제2 홈부분(302)의 제3 외주 형상부(203)에 의해 둘러싸이는 오목 형상부를 가진다.

제1 홈부분(301)의 외주 형상, 즉 제1 외주 형상부(201)는 곡선이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 홈부분(301)은 적어도 피스톤(140)이 하사점 부근에 있을 때, 밀폐 용기(101) 내의 공간과 연통한다.

홈부(153)의 대략 중앙부에 관통공(305)이 구비되어 있다.

피스톤(140)의 스커트 측면(152) 측을 향하여 뻗은 제1 홈부분(301)의 제1 외주 형상부(201)의 곡률은 피스톤(140)의 상부측면(151) 측을 향하여 뻗은 제2 홈 부분(302)의 제3 외주 형상부(203)의 곡률보다 작다.

홈부(153)의 피스톤의 외주면(150)으로부터의 깊이는 50㎛ 이상, 400㎛ 이하이다. 따라서, 홈부(153)를 가공하기 위한 엔드밀(end mill)은 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 둘레를 돌아 홈부(153)를 형성한다. 홈부(153)의 총면적은 홈부(153)를 제외한 피스톤 외주면(150)의 면적보다 크도록 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 환상 홈(191)은 피스톤(140)의 외주의 상부 측면(151)측 근방에 형성된다.

이상과 같이 구성된 밀폐형 압축기에 있어서, 그 작동 및 작용에 대하여 하기에 설명한다.

전동요소(104)의 회전자(103)는 크랭크 축(110)을 회전시킨다. 크랭크 축(112)의 편심축(112)의 회전운동은 커낵팅 로드(146)와 피스톤 핀(142)에 의해 피스톤(140)에 전동되고, 피스톤(140)을 실린더(131) 내에서 왕복운동하게 한다. 그 결과로서, 냉매 가스는 냉각 시스템(도시안됨)으로부터 실린더(131) 내로 흡입 압축되고 냉각 시스템으로 다시 방출된다.

한편, 오일 공급 시스템(120)은 크랭크 축(110)의 회전에 따라 원심 펌프(122)의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 오일(106)을 상승시킨다. 점성 펌프(121)에 도달한 오일(106)은 점성 펌프(121) 내에서 상승하고, 종공부(123) 및 횡공부(124)로부터 밀폐 용기(101) 내로 산포된다. 산포된 오일(106)은 접촉부(134)에 충돌하고 노치(135)에 의해 피스톤의 외주부(150)에 부착된다. 부착된 오일(106)은 피스톤(140)의 왕복 운동에 따라 피스톤의 외주면(150), 홈부(153), 환상 홈(191)으로 들어가고, 피스톤의 외주면(150)과 실린더(131) 사이를 윤활한다.

이 때, 본 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤(140)이 하사점 부근에 있을 때, 피스톤(140)의 스커트 측의 일부가 실린더(131)로부터 돌출되도록 구성된다. 그 결과로서, 피스톤(140)이 하사점으로 올 때, 홈부(153)는 실린더(131) 밖으로 돌출되어 오일(106)을 받고, 이에 의해 오일(106)은 홈부(153) 내로 충분히 공급된다.

홈부(153)가 평면으로 전개될 때의 형상은, 피스톤(140)의 축심(170)과 평행선을 형성하지 않도록 피스톤(140)의 스커트 방향을 향하여 슬라이딩폭이 점점 증가 되도록 곡선 형상을 이룬다. 이러한 구성에 의해, 홈부(153) 내에 모인 오일(106)은 홈부(153)의 상부 부분 근처에 저류된다. 저류된 오일(106)은 피스톤(140)이 하사점으로부터 상사점으로 이동할 때, 실린더(131)의 내측으로 보내진다. 오일(106)은 피스톤(140)이 피스톤(140)의 운동에 따라 상사점으로부터 하사점으로 이동할 때, 피스톤의 외주면(150)과 실린더(131) 사이의 틈새로 더 들어가게 되고, 이에 의해 상부의 슬라이딩 부분의 근방 부분을 효과적으로 윤활한다.

이러한 작용에 의해, 충분한 유막이 실린더(131)와 피스톤의 외주면(150) 사이에 형성되고, 극히 높은 시일 성능이 얻어진다. 그 결과로서, 본 실시예의 밀폐형 압축기는 체적 효율이 향상되고 이에 의해 냉동 능력도 향상된다.

평면으로 전개된 홈부(153)의 형상이 피스톤(140)의 축심(170)에 대하여 평행선을 형성하지 않기 때문에, 피스톤의 축심과 평행선이 형성될 때 발생하는 왕복운동 방향으로 계단형 마모와 같은 국부적인 마모가 효과적으로 방지되고, 이와 함 께 윤활성이 개선되고, 극히 높은 신뢰성이 얻어진다.

피스톤(140)이 상사점 부근에 있을 때, 실린더(131) 내에는 압축된 냉매에 의해 고압이 되고 냉매는 실린더(131)와 피스톤의 외주면(150) 사이의 틈새로 빠져 나가려는 경향이 있다. 이 때, 실린더(131) 내에서 발생하는 압축 하중에 의해 크랭크 축(110)은 피스톤 핀(142)과 커넥팅 로드(146)에 의해 하사점 방향으로 밀어지고 연직방향으로 많이 구부러지며, 피스톤(140)은 실린더(131)에 대하여 연직방향으로 경사지게 된다.

그러나, 본 실시예에 있어서, 피스톤 홈부(153)를 형성하는 형상이 피스톤(140)의 스커트 방향을 향하여 슬라이딩폭이 증가하는 곡률로 형성되어 있고, 경사 방향으로 폭 넓게 지지되어 있기 때문에 피스톤(140)이 크게 경사지는 것이 방지된다.

그 결과, 실린더(131)로부터 밀폐 용기(101) 내로 냉매가 누설되는 것이 억제되고, 경사가 증가될 때, 슬라이딩부로의 측압 하중이 감소되고, 국부적인 마모가 방지되고, 슬라이딩부의 신뢰성이 향상된다.

도 4는 냉매로서 R600a를 사용하는 본 실시예의 압축기의 홈부 깊이와 성적 계수(COP)(W/W) 특성을 나타낸다. 도중에 있어서, 19rps 및 27rps는 크랭크 축의 회전 속도를 나타낸다.

본 결과로부터 명백한 바와 같이, 피스톤의 외주면으로부터의 홈부(153)의 깊이가 50㎛ 이상, 400㎛ 이하이기 때문에 냉동고의 소비전력 절약 효과가 높은 저속 운전시에 있어서, 점성 저항에 의한 슬라이딩 손실을 감소시키는 효과 이외에 냉매 가스의 누설을 방지하는 실링 효과가 향상되고, 고효율화가 얻어진다.

홈부(153)의 깊이가 400㎛ 를 초과하면, 성적 계수가 낮아지는 이유는 홈부(153)가 너무 깊어 홈부(153) 내에 저류된 오일이 피스톤(140) 둘레로 오일이 잘 분배되지 않기 때문이고, 이에 의해 실링 성능이 악화된다고 추정된다. 한편, 가공 관리상의 관점에서 하한은 약 50㎛ 이다.

도 3 및 도 5에 있어서, 홈부(153)의 형상은 피스톤(140)의 스커트 측면(152) 측을 향하여 뻗은 반원형 형상이다. 피스톤(140)의 스커트 측면(152) 측을 향하여 뻗은 제1 홈부분(301)의 제1 외주 형상부(201)의 곡률은 피스톤(140)의 상부측면(151) 측을 향하여 뻗은 제2 홈부분(302)의 제3 외주 형상부(203)보다 작다. 도 5에 도시된 바와 같이, 엔드밀이 피스톤(140)의 축심으로 1왕복 회동하여 홈부(153)의 둘레를 한바퀴 돌면 홈부(153)가 형성된다. 그러므로, 같은 가공 궤적을 여러번 왕복할 필요가 없고, 단시간에 홈부가 형성되고, 생산시간이 단축되고, 생산성이 향상된다.

냉매 R600a의 밀도는 종래에 사용하던 냉매 R134a보다 작으며, 냉매 R600a를 사용하여 냉매 R134a를 사용하는 밀폐형 압축기와 동일한 냉동 능력을 얻기 위하여 일반적으로 실린더 용적이 증가되며, 피스톤(140)의 외경이 커지게 된다. 그러므로, 실린더(131)로부터 밀폐 용기(101) 내로 누출되는 냉매는 통과면적이 증가되기 때문에 증가된다. 그러나, 본 실시예의 피스톤(140)에 있어서, 실린더(131)의 경사도가 작기 때문에 효율은 더욱 향상된다.

크랭크 축(110)에 편심축(112)을 가로질러 주축(111)과 동축으로 부축부를 형성한 구성에 있어서, 편심축이 양단부에서 지지되기 때문에 크랭크 축(110)은 거의 경사지지 않는다. 그 결과로서, 피스톤(140)은 실린더(131)를 향하여 연직방향으로 기울기 어려워지고, 피스톤(140)의 거동이 안정되고, 슬라이딩 손실이 감소되고, 소음의 증가가 억제되고, 고효율화와 저소음화가 실현될 수 있다.

본 발명의 밀폐형 압축기는 피스톤 외주의 슬라이딩 손실이 감소되고, 오일 보유성이 향상되고, 효율이 향상된다. 더욱이, 피스톤 슬라이딩 운동의 경사가 억제되고, 슬라이딩부의 신뢰성이 개선된다. 그러므로, 밀폐형 압축기는 공기 조화기, 자동 판매기 등에 널리 적용될 수 있다.

Claims

밀폐 용기 내에 오일을 저류하고 냉매 가스를 압축하는 압축 기구를 수용한 밀폐형 압축기로서,

상기 압축 기구는:

연직방향으로 배열되고, 주축 및 편심축을 가진 크랭크 축과,

실린더를 형성하는 블럭과,

상기 실린더 내에서 왕복 운동하고, 상기 왕복 운동 방향에 대하여 수직인 상부면 및 스커트면을 가진 피스톤과,

상기 편심축과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅 로드와,

오일을 상기 피스톤의 외주면에 공급하는 오일 공급 시스템을 구비하고,

상기 피스톤 외주의 상측면 및 하측면에 홈부를 가지며,

상기 홈부의 외주 형상에, 적어도 상기 왕복운동의 하사점 부근에서 상기 밀폐 용기 내의 공간과 연통하는 홈부의 외주 형상은, 상기 홈부를 평면 전개할 때, 상기 피스톤의 축심과 평행선을 형성하지 않는 형상인 밀폐형 압축기.
청구항 1에 있어서,

상기 홈부의 모든 외주 형상은, 상기 홈부가 평면 전개될 때, 상기 피스톤의 축심과 평행선을 형성하지 않는 형상인 밀폐형 압축기.
청구항 1에 있어서,

상기 홈부의 상기 피스톤의 외주면으로부터의 깊이가 50㎛ 이상, 400㎛ 이하인 밀폐형 압축기.
청구항 1에 있어서,

상기 홈부의 외주 형상은 상기 피스톤의 스커트 측면 측을 향하여 뻗은 반원형상이고, 상기 반원형상은 상기 피스톤의 스커트 측면 측을 향하여 뻗은 제1 외주 형상부와, 상기 피스톤의 상기 상부면에 대하여 평행한 제2 외주 형상부와, 상기 제1 외주 형상부와 상기 제2 외주 형상부를 연결하는 제3 외주 형상부를 포함하고, 상기 제1 외주 형상부의 곡률은 상기 제3 외주 형상부의 곡률보다 작은 밀폐형 압축기.
청구항 1에 있어서,

상기 냉매 가스는 탄화수소계 냉매 가스인 밀폐형 압축기.
밀폐 용기 내에 오일을 저류하고 냉매 가스를 압축하는 압축 기구를 수용한 밀폐형 압축기로서,

상기 압축 기구는:

연직방향으로 배열되고, 주축 및 편심축을 가진 크랭크 축과,

실린더를 형성하는 블럭과,

상기 실린더 내에서 왕복 운동하고, 상기 왕복 운동 방향에 대하여 수직인 상부면 및 스커트면을 가진 피스톤과,

상기 편심축과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅 로드와,

오일을 피스톤의 외주면에 공급하는 오일 공급 시스템을 구비하고,

상기 피스톤 외주의 상측면 및 하측면에 홈부를 가지며,

상기 홈부는 상기 피스톤의 스커트 측면 측을 향하여 뻗은 제1 홈부분과, 상기 피스톤의 상부 측면 측을 향하여 뻗은 제2 홈부분을 포함하고,

상기 제1 홈부분의 외주 형상은 곡선이고, 상기 제1 홈부분은, 적어도 상기 피스톤이 하사점 부근에 있을 때, 상기 밀폐 용기 내의 공간과 연통하는 밀폐형 압축기.