KR20070042429A

KR20070042429A - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR20070042429A
Application number: KR1020050098345A
Authority: KR
Inventors: 나종영
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-04-23

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 압축부가 상부에 위치되더라도 회전축의 원활한 회전이 가능하도록 마련된 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 회전축이 상하로 관통하도록 중앙에 중공부가 형성된 프레임과; 상기 회전축을 회전시켜 냉매의 압축동력을 제공하도록 상기 프레임 하부에 마련되는 구동부와; 냉매의 압축작용을 수행하기 위해 상기 프레임 상단 일측에 마련된 압축실과, 상기 압축실 내부에 직선왕복운동하도록 마련된 피스톤과, 상기 회전축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 상기 중공부 상부의 회전축 상단에 마련된 편심부와 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드를 포함하는 압축부와; 상기 회전축의 축방향 하중과 상기 피스톤의 직선왕복운동에 따른 수평방향의 힘을 동시에 구름지지하도록 상기 중공부 상단의 회전축 외측에 마련된 앵귤러베어링;을 포함하여 구성된다.

Description

왕복동식 압축기 {RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 전체적인 구조를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 요부를 확대 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40: 회전축 41: 편심부

50: 프레임 51: 중공부

60: 앵귤러베어링 61: 제1내륜

62: 제1외륜 63: 제1볼

70: 레이디얼베어링 71: 제2내륜

72: 제2외륜 73: 제2볼

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매를 압축하기 위한 압축부가 프레임의 상부에 위치되도록 마련된 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 회전축의 회전운동을 압축실 내부 피스톤의 직선왕복운동으로 변화시켜 압축실 내부로 흡입되는 냉매를 압축하도록 마련된 압축기이다.

이러한 왕복동식 압축기는 밀폐용기 내부에 냉매의 압축작용을 수행하도록 상기 피스톤을 포함하여 구성되는 압축부와, 냉매의 압축구동력을 제공하는 구동부를 구비하며, 압축부와 구동부는 그 사이에 위치되는 프레임을 통해 설치된다.

또 이러한 종래 왕복동식 압축기 중에는 구동부가 하부에 위치되고 압축부가 상부에 위치되는 타입이 있다.

이러한 종래 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 프레임은 그 중앙에 회전축이 상하로 관통함과 동시에 회전축을 미끄럼지지하도록 형성된 중공부를 구비하며, 상기 구동부는 프레임 하부 외곽 측에 고정되는 고정자와, 고정자 내측에 고정자와의 전기적인 상호작용으로 회전하도록 마련된 회전자를 구비한다. 여기서 프레임 하측의 회전자는 상기 회전자에 압입되어 회전축이 회전자와 함께 회전하도록 마련된다.

또 중공부 상부의 회전축의 상단은 편심회전하는 편심부를 형성하게 되는데, 프레임의 상부에 위치되는 상기 압축부는 프레임의 상단 일측에 내부공간이 압축실을 형성하도록 마련된 실린더와, 상기 실린더 내부에서 직선왕복운동하도록 마련된 피스톤과, 상기 편심부와 피스톤을 연결하여 편심부의 편심회전을 피스톤의 직선왕복운동으로 전화시키기 위한 커넥팅로드를 포함하여 구성된다.

이러한 구성을 통해 구동부가 구동되어 회전축이 회전하게 되면, 편심부와 커넥팅도를 통해 연결된 피스톤이 압축실 내부에서 직선왕복운동을 하며 냉매의 압축작용을 수행하게 된다.

또 편심부와 프레임 사이의 중공부 상단에는 회전축의 축방향 하중을 구름지지하기 위한 트러스트베어링이 설치되며, 회전축과 압축부의 마찰부위를 윤활시키기 위해 밀폐용기의 저부에는 소정의 오일이 저장되는 오일저장공간이 형성되고, 상기 회전축의 하단은 오일저장공간의 오일에 잠기도록 마련되며, 회전축의 내부에는 회전축의 윈심력에 의해 오일저장공간의 오일을 회전축과 압축부의 마찰부위로 안내하기 위한 오일유로가 형성된다.

오일유로는 회전축의 하단으로부터 중공부 하단 내측까지 회전축 내부를 통해 형성되는 하부오일유로와, 중공부 측 회전축의 외면에 나선형상의 홈형태로 마련되는 오일그루브와, 오일그루브 상부에 편심부의 상단까지 다시 회전축의 내부를 통해 형성되는 상부오일유로를 포함하여, 상기 하부오일유로의 상단은 오일그루브의 하단과 연계되고 오일그루브의 상단은 상부오일유로의 하단에 연계된다.

이에 따라 압축작용이 수행되도록 회전축이 회전하게 되면, 회전축의 축방향 하중은 상기 트러스트베어링을 통해 구름지지되고, 회전축의 원심력에 의해 오일저장공간의 오일은 하부오일유로를 거쳐 오일그루브를 경유하는 과정에서 상호 미끄럼 지지되는 회전축과 중공부 사이를 윤활시키며, 오일그루브를 거쳐 상부오일유로로 안내되는 오일은 편심부 상단으로 분사되며 피스톤과 커넥팅로드 등 압축부 측을 윤활시키게 된다.

그러나 이러한 종래 왕복동식 압축기는 편심부와 프레임 사이에 설치되는 상 기 트러스트베어링을 통해 회전축의 축방향 하중 만을 구름 지지하도록 마련되어 있고, 회전축과 프레임의 중공부는 상호 미끄럼 지지되도록 마련되어 있기 때문에, 피스톤의 직선왕복운동에 따라 회전축에 전달되는 수평방향의 힘에 의해 회전축의 회전동작이 불균형을 이루게 될 경우, 회전축과 중공부 측 프레임 간에 극심한 마찰이 발생하게 되어 결국 회전축의 원활한 회전이 어렵게 되는 문제점이 발생한다.

따라서 종래 이러한 왕복동식 압축기는 상기 회전축과 프레임의 중공부 사이가 미끄럼 지지되는 관계로 상기 오일그루브로 공급되는 오일을 통해 중공부와 회전축 사이를 윤활시키고 있으나, 이때는 회전축의 외면에 상기 오일그루브를 가공해야 하는 등 오일유로의 구조가 복잡하게 되어 회전축의 제작이 어렵게 되고, 윤활유가 공급되더라도 기본적으로 상호 미끄럼 지지되는 회전축과 중공부 사이의 마찰을 감소시키는데 한계가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 압축부가 상부에 위치되더라도 회전축의 원활한 회전이 가능하도록 마련된 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 회전축이 상하로 관통하도록 중앙에 중공부가 형성된 프레임과; 상기 회전축을 회전시켜 냉매의 압축동력을 제공하도록 상기 프레임 하부에 마련되는 구동부와; 냉매의 압축작용을 수행하기 위해 상기 프레임 상단 일측에 마련된 압축실과, 상기 압축실 내 부에 직선왕복운동하도록 마련된 피스톤과, 상기 회전축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 상기 중공부 상부의 회전축 상단에 마련된 편심부와 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드를 포함하는 압축부와; 상기 회전축의 축방향 하중과 상기 피스톤의 직선왕복운동에 따른 수평방향의 힘을 동시에 구름지지하도록 상기 중공부 상단의 회전축 외측에 마련된 앵귤러베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 상기 중공부 하단의 회전축 외측에 마련되는 레이디얼베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 회전축은 상기 중공부와 이격되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 실시예에 따른 왕복동식 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 저부에 오일저장공간(11)이 형성된 밀폐용기(10)를 통해 그 외관을 형성하게 되고, 이러한 밀폐용기(10)의 내부에는 냉매의 압축을 위한 압축부(20)와, 냉매의 압축에 따른 압축동력을 제공하는 구동부(30)와, 구동부(30)의 구동력을 압축부(20)로 전달하도록 구동부(30)와 압축부(20)를 연결하는 회전축(40)이 설치된다.

밀폐용기(10)의 일측과 타측에는 밀폐용기 내부로 냉매를 안내하는 흡입관(12)과 압축부(20)를 통해 밀폐용기(10) 내부에서 압축된 냉매를 외부로 안내하는 토출관(13)이 각각 설치되며, 상기 압축부(20)와 구동부(30) 및 회전축(40)은 밀폐용기(10) 내부 중도에 설치되는 프레임(50)을 통해 설치된다.

프레임(50)은 상기 회전축(40)이 상하로 관통하도록 형성된 중공부(51)를 중앙 측에 구비하며, 상기 구동부(30)는 이러한 프레임(50)의 하부에 마련된다.

구동부(30)는 프레임(50)의 하부 외곽 측에 고정되는 고정자(31)와, 고정자(31)와의 전기적인 상호작용으로 회전하도록 고정자(31) 내측에 설치되는 회전자(32)를 구비하며, 상기 중공부(51) 하측의 회전축(40)은 이러한 회전자(32)의 중앙에 압입되어 회전자(32)의 회전시 회전축(40)도 함께 회전하도록 마련된다.

또 중공부(51) 상측의 회전축(40) 상단은 회전축(40)의 축심에 편심되도록 마련된 편심부(41)를 형성하게 되고, 이러한 편심부(41)의 상단에는 편심축(41a)이 마련되는데, 상기 압축부(20)는 프레임(50)의 상단 일측에 내부공간이 압축실(21a)을 형성하도록 마련된 실린더(21)와, 상기 압축실(21a) 내부에서 직선왕복운동하며 냉매를 압축하도록 마련된 피스톤(22)과, 편심축(41a)의 편심회전을 피스톤(22)의 직선왕복운동으로 전환시키도록 상기 편심축(41a)과 피스톤(22)을 연결하는 커넥팅로드(23)를 포함하여 구성된다.

또 상기 실린더(21)에는 압축실(21a)을 밀폐시키도록 결합되며 상호 구획되도록 마련된 냉매흡입실(24a)과 냉매토출실(24b)을 구비하는 실린더헤드(24)가 결합되며, 실린더(21)와 실린더헤드(24) 사이에는 냉매흡입실(24a)로부터 압축실(21a)로 흡입되거나 압축실(21a)로부터 냉매토출실(24b)로 토출되는 냉매의 흐름을 단속하기 위한 밸브장치(25)가 개재된다.

이러한 구성을 통해 구동부(30)를 구성하는 고정자(31)와 회전자(32)의 전기적인 상호작용으로 회전자(32)와 함께 회전축(40)이 회전하게 되면, 상기 편심축 (41a)과 커넥팅로드(23)를 통해 연결된 피스톤(22)이 압축실(21a) 내부에서 직선왕복운동하게 되고, 이에 따라 압축실(21a)의 내부와 외부에는 압력차가 발생한다.

이러한 압력차에 의해 흡입관(12)을 따라 밀폐용기(10) 내부로 유입된 냉매는 상기 냉매흡입실(24a)을 거쳐 압축실(21a)로 흡입되어 압축실(21a) 내부에서 압축되고, 압축실(21a)에서 압축된 냉매는 상기 냉매토출실(24b)과 상기 토출관(13)을 거쳐 밀폐용기(10) 외부로 전달되며, 이러한 과정이 반복적으로 진행되면서 왕복동식 압축기에 의한 냉매의 압축작용이 수행된다.

또 상기 회전축(40)의 하단은 상기 오일저장공간(11) 측으로 연장되어 오일저장공간(11)의 오일에 잠기게 되고, 상기 회전축(40)의 내부에는 회전축(40)의 회전에 따른 윈심력에 의해 오일저장공간(11)의 오일을 상부로 픽업시켜 상기 피스톤(22)이나 커넥팅로드(23)와 같은 압축부(20)의 마찰부위로 공급하기 위한 오일유로(42)가 형성된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 중공부(51) 상단의 회전축(40) 외측에는 상기 회전축(40)의 축방향 하중과 상기 피스톤(22)의 직선왕복운동에 따른 수평방향의 힘을 동시에 구름지지하도록 앵귤러베어링(60)이 마련된다.

이러한 앵귤러베어링(60)은 각각 환형으로 마련되는 내측의 제1내륜(61)과 외측의 제1외륜(62) 및 상기 제1내륜(61)과 제1외륜(62) 사이에 개재되는 제1볼(63)을 포함하여 구성되며, 상기 제1내륜(61)에는 회전축(40)이 압입되고, 상기 제1외륜(62)은 중공부(51) 상단에 환형상으로 마련된 제1베어링설치홈(51a)에 압입된 다.

여기서 상기 제1내륜(61)과 제1외륜(62)은 각각 제1볼(63)과 접촉되는 접촉부(61a,62a)가 상호 대각방향으로 형성되어 앵귤러베어링(60)이 축방향의 하중과 반경방향의 하중을 동시에 구름지지하도록 마련되며, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기는 이러한 앵귤러베어링(60)을 통해 회전축(40)의 축방향 하중과 피스톤(22)의 직선왕복운동에 따른 수평방향의 힘을 동시에 구름지지할 수 있게 된다.

이때 상기 제1내륜(61)의 상면은 편심부(41)의 하단에 하부로 돌출된 지지부(41b)를 통해 지지되고, 제1외륜(62)의 상면은 편심부(41)와 이격되도록 마련된다.

따라서 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기는 상기 앵귤러베어링(60)을 통해 회전축(40)의 축방향 하중이 지지됨은 물론 피스톤(22)의 직선왕복운동에 따라 회전축(40)에 전달되는 수평방향의 힘에 의해 회전축(40)의 회전동작이 불균형을 이루게 되더라도 상기 앵귤러베어링(60)을 통해 회전축(40)과 중공부(51) 측 프레임(50) 사이가 구름지지되어 이들 간에 마찰이 억제되면서 회전축(40)의 원활한 회전이 가능하게 된다. .

또한 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 중공부(51) 하단의 회전축(40) 외측에는 레이디얼베어링(70)이 설치되고, 상기 회전축(40)과 중공부(51)는 상호 이격되도록 마련된다.

상기 레이디얼베어링(70)은 내측의 제2내륜(71)과 외측의 제2외륜(72) 및 상기 제2내륜(71)과 제2외륜(72) 사이에 개재되는 제2볼(73)을 포함하여 구성되는데, 이중 상기 제2내륜(71)은 회전축(40)에 압입되고, 상기 제2외륜(72)은 중공부(51) 하단에 환형상으로 마련된 제2베어링설치홈(51b)에 압입되며, 상기 제2내륜(71)의 하면이 지지되도록 레이디얼베어링(60) 하단 측 회전축(40)에는 고정링(43)이 결합된다.

여기서 상기 레이디얼베어링(70)은 상기 앵귤러베어링(60)과 함께 회전축(40)에 작용되는 반경방향의 하중을 구름지지하도록 마련되는 것으로, 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기는 이와 같이 회전축(40)과 중공부(51)가 이격되게 형성된 구조와 함께, 중공부(51) 하단의 회전축(40) 외측에 마련되는 레이디얼베어링(70) 및 중공부(51) 상단의 회전축(40) 외측에 마련되는 앵귤러베어링(60)을 통해 회전축(40)과 프레임(50)의 중공부(51)가 미끄럼지지되지 않고 구름지지되게 된다.

또 이와 같이 회전축(40)과 중공부(51)가 이격되고, 이격된 회전축(40)과 중공부(51)가 상기 앵귤러베어링(60)과 레이디얼베어링(70)을 통해 구름지지되도록 마련된 상태에서는 종래와 같이 별도의 오일을 통해 회전축(40)과 중공부(51) 사이를 윤활시킬 필요가 없게 된다.

따라서 본 실시예에 따른 왕복동식 압축기는 상기 오일유로(42)가 회전축(40)의 하단으로부터 상단으로 관통되는 단순한 형상으로 가공되고, 상기 중공부(51) 측 회전축(40)의 외면에 종래와 같은 나선형의 오일그루브를 가공할 필요가 없게 되어 회전축(40)의 제작 생산성 또한 향상될 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 프레임의 중공부 상단 회전축의 외측에 마련되는 앵귤러베어링을 통해 상기 회전축의 축방향 하중과 상기 피스톤의 직선왕복운동에 따른 수평방향의 힘이 동시에 구름지지될 수 있게 되고, 이를 통해 압축부가 프레임 상부에 위치된 상태에서도 회전축과 중공부 사이의 마찰이 효과적으로 억제되어 회전축의 원활한 회전이 가능하게 된다.

Claims

회전축이 상하로 관통하도록 중앙에 중공부가 형성된 프레임과; 상기 회전축을 회전시켜 냉매의 압축동력을 제공하도록 상기 프레임 하부에 마련되는 구동부와; 냉매의 압축작용을 수행하기 위해 상기 프레임 상단 일측에 마련된 압축실과, 상기 압축실 내부에 직선왕복운동하도록 마련된 피스톤과, 상기 회전축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환시키도록 상기 중공부 상부의 회전축 상단에 마련된 편심부와 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드를 포함하는 압축부와; 상기 회전축의 축방향 하중과 상기 피스톤의 직선왕복운동에 따른 수평방향의 힘을 동시에 구름지지하도록 상기 중공부 상단의 회전축 외측에 마련된 앵귤러베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 1항에 있어서,

상기 중공부 하단의 회전축 외측에 마련되는 레이디얼베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 2항에 있어서,

상기 회전축은 상기 중공부와 이격되도록 마련된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.