KR20080024363A - 밀폐형 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 회전축과 모터의 축방향 하중을 구름지지하도록 회전축의 편심부와 프레임 사이에 마련되는 볼베어링장치의 설치구조를 개선하여 볼베어링장치가 설치된 상태에서 메인축부와 프레임 사이의 마찰손실이 증대되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 마련된 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 밀폐용기 내부에 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛과, 냉매의 압축작용에 따른 구동력을 제공하는 모터가 프레임에 설치된 상태로 회전축을 통해 상호 연결되고, 상기 회전축은 하부가 상기 모터의 회전자에 압입되고 상부가 상기 프레임에 회전가능하도록 지지되는 메인축부와, 상기 압축유닛에 연결되며 상기 프레임 상부에 걸리도록 마련된 편심부를 포함하고, 상기 메인축부 외측 상기 편심부와 프레임 사이에는 상기 회전축과 모터의 축방향하중을 구름지지하도록 볼베어링장치가 마련되며, 상기 프레임의 상단에는 상기 볼베어링장치가 안착되도록 링형상의 안착홈이 마련되되, 상기 안착홈의 내측에는 상기 프레임과 일체로 형성된 링형상의 내벽이 마련되고, 상기 내벽은 상기 편심부 직하방 쪽 상기 메인축부 외주를 회전 가능하게 지지하도록 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

밀폐형 압축기 {HERMETIC TYPE COMPRESSOR}
도 1은 종래 밀폐형 압축기에 있어서 프레임에 설치된 회전축의 구조를 발췌도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다
도 3은 도 2에서 프레임에 설치된 회전축의 구조를 발췌하여 확대 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기에 있어서, 프레임 쪽 구조를 도시한 사시도로, 볼베어링장치 및 볼베어링장치가 안착되도록 형성된 안착홈의 구조를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20: 프레임 21: 관통홀
22: 안착홈 23: 내벽
23a: 오일공급홈 24: 외벽
24a: 오일배출홈 50: 회전축
60: 메인축부 70: 편심부
71: 편심축부 72: 웨이트발란스부
80: 볼베어링장치
본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축의 편심부와 프레임 사이가 볼베어링장치를 통해 구름 지지되도록 마련된 밀폐형 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 밀폐형 압축기는 공기조화기나 냉장고 등의 냉동사이클에 채용되어 냉매를 압축하도록 마련된 장치로, 외관을 이루는 밀폐용기를 구비하고, 이러한 밀폐용기의 내부에는 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛과, 냉매의 압축동력을 제공하는 모터가 프레임을 통해 설치된다.
모터의 구동력은 회전축을 통해 압축유닛으로 전달되는데, 이러한 회전축(2)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상부는 프레임(1) 중앙을 관통하도록 형성된 관통홀(1a)에 회전 가능하게 지지되고 하부가 상기 모터의 회전자에 압입되도록 마련된 메인축부(3)와, 상기 메인축부(3) 상부에 마련된 편심부(4)를 구비하고, 상기 편심부(4)는 또다시 압축유닛의 피스톤과 커넥팅로드를 통해 연결되도록 상부에 편심되게 마련된 편심축부(4a)와, 편심축부(4a)로 인한 회전불균형을 보상하도록 편심축부(4a) 하부에 마련된 웨이트발란스부(4b)로 구성된다.
이러한 구성을 통해 모터가 구동되면서 회전자에 압입된 회전축(2)이 회전하게 되면, 편심부(4)의 편심축부(4a)가 편심 회전하게 되고, 이에 따라 편심축 부(4a)와 커넥팅로드를 통해 연결된 피스톤이 직선왕복운동하게 되면서 냉매의 압축작용이 수행된다.
한편, 상기 회전축(2)의 편심부(4)는 구조상 상기 웨이트발란스부(4b)를 통해 프레임(1) 상부에 걸린 상태가 되므로, 프레임(1)에는 상기 모터와 회전축(2)의 하중이 가해지게 되는데, 이로 인한 상기 프레임(1)과 편심부(4) 사이의 마찰손실을 저감시키기 위해 상기 메인축부(3) 외측의 웨이트발란스부(4b)와 프레임(1) 사이에는 이들 사이를 구름지지하도록 볼베어링장치(5)가 설치된다.
볼베어링장치(5)는 다수개의 볼을 구비하는 볼부재(5a)와, 볼부재(5a)의 상부와 하부에 각각 설치되는 링형상의 상부와셔(5b) 및 하부와셔(5c)를 포함하여 구성되고, 볼베어링장치(5)가 안착되도록 프레임(1)의 상단에는 안착홈(1b)이 형성된다. 이러한 안착홈(1b)은 볼베어링장치(5)의 형상과 대응하도록 링형상으로 마련되며, 상부와 상기 메인축부(3) 쪽 내측이 개방되도록 형성된다.
그러나 이러한 종래 밀폐형 압축기는 상기 볼베어링장치(5)로 인해 웨이트발란스부(4b)와 프레임(1) 간의 마찰손실은 저감되는 반면 상기 안착홈(1b)의 구조로 인해 상기 메인축부(3)와 프레임(1) 간의 마찰손실은 증가되는 문제점이 있었다.
즉, 냉매의 압축에 따른 피스톤의 직선왕복운동시 피스톤으로부터 상기 편심부(4)로 전달되는 압축부하는 상기 메인축부(3)과 프레임(1) 사이의 반발력으로 지지되는데, 이러한 종래 밀폐형 압축기의 구조에서는 상기 안착홈(1b)이 관통홀(1a) 상부에 위치되어 있기 때문에, 1차적으로 반발력을 지지하게 되는 지점(A)이 상기 편심부(4) 직하방 쪽 메인축부(3)와 프레임(1) 사이가 아니라 상기 안착홈(1b) 아 래쪽 메인축부(3)와 프레임(1) 사이가 되면서 1차적으로 반발력을 지지하는 지점(A)이 압축부하 지점으로부터 멀어지게 되고, 이에 따라 회전축(2)의 유동반경이 커지게 되어 메인축부(3)와 프레임(1) 사이의 마찰손실이 증대되는 것이다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 회전축과 모터의 축방향 하중을 구름지지하도록 회전축의 편심부와 프레임 사이에 마련되는 볼베어링장치의 설치구조를 개선하여 볼베어링장치가 설치된 상태에서 메인축부와 프레임 사이의 마찰손실이 증대되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 마련된 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 밀폐용기 내부에 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛과, 냉매의 압축작용에 따른 구동력을 제공하는 모터가 프레임에 설치된 상태로 회전축을 통해 상호 연결되고, 상기 회전축은 하부가 상기 모터의 회전자에 압입되고 상부가 상기 프레임에 회전가능하도록 지지되는 메인축부와, 상기 압축유닛에 연결되며 상기 프레임 상부에 걸리도록 마련된 편심부를 포함하고, 상기 메인축부 외측 상기 편심부와 프레임 사이에는 상기 회전축과 모터의 축방향하중을 구름지지하도록 볼베어링장치가 마련되며, 상기 프레임의 상단에는 상기 볼베어링장치가 안착되도록 링형상의 안착홈이 마련되되, 상기 안착홈의 내측에는 상기 프레임과 일체로 형성된 링형상의 내벽이 마련되고, 상기 내벽은 상기 편심부 직하방 쪽 상기 메인축부 외주를 회전 가능하게 지지하도록 마련된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 밀폐용기 저면에는 오일저장공간이 형성되고, 상기 회전축에는 상기 오일저장공간의 오일이 상기 프레임과 메인축부 사이를 거쳐 상부로 안내될 수 있도록 하는 오일유로가 형성되며, 상기 내벽의 일측에는 상기 오일유로를 따라 상부로 안내되는 오일 중 일부가 상기 안착홈으로 공급되도록 하는 오일공급홈이 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 안착홈의 외측에는 상기 프레임과 일체로 형성된 링형상의 외벽이 마련되고, 상기 외벽의 일측에는 상기 안착홈 내부로 공급된 오일이 상기 안착홈 외부로 배출되도록 하는 오일배출홈이 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 압축유닛은 피스톤을 포함하되, 상기 폄심부는 상기 피스톤과 커넥팅로드를 통해 연결되도록 상부에 마련되는 편심축부와, 상기 편심축부로 인한 회전불균형을 보상하도록 상기 하부에 마련되는 웨이트발란스부를 포함하고, 상기 볼베어링장치는 상기 웨이트발란스부와 프레임 사이에 마련된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부용기(10a)와 하부용기(10b)가 상호 결합되어 형성되는 밀폐용기(10)를 통해 외관을 이루게 된다.
밀폐용기(10)의 일측과 타측에는 외부 냉매의 유입을 위한 흡입관(11) 및 밀폐용기(10) 내부에서 압축된 냉매를 외부로 토출시키기 위한 토출관(12)이 각각 설 치되고, 밀폐용기(10) 내부의 설치되는 프레임(20)의 상부와 하부에는 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛(30)과 냉매의 압축구동력을 제공하는 모터(40)가 각각 설치된다.
이중 모터(40)는 전류의 인가에 따라 소정의 전자기력을 발생시키도록 프레임(20) 하부 외곽 쪽에 고정되는 고정자(41)와, 고정자(41)와의 전기적인 상호작용으로 회전하도록 고정자(41) 내측에 마련되는 회전자(42)를 구비하고, 이러한 모터(40)의 구동력은 회전축(50)을 통해 압축유닛(30)으로 전달된다.
회전축(50)은 상부가 프레임(20)의 중앙에 형성된 관통홀(21)에 회전 가능하게 지지되고 하부가 상기 모터(40)의 회전자(42)에 압입되도록 마련된 메인축부(60)와, 메인축부(60) 상부에 마련되는 편심부(70)를 구비하며, 상기 관통홀(21)은 상부가 편심부(70)의 직하방에 이르도록 형성된다.
또 편심부(70)는 후술하게 될 압축유닛(30)의 피스톤()과 커넥팅로드()를 통해 연결되도록 상부에 마련된 편심축부(71)와, 편심축부(71)로 인한 회전불균형을 보상하도록 하부에 마련되는 웨이트발란스부(72)를 구비한다.
그리고 상기 압축유닛(30)은 상기 편심축부(71)와 커넥팅로드(31)를 통해 연결된 피스톤(32)을 구비하고, 이러한 피스톤(32)은 프레임(20)의 상부 일측에 프레임(20)과 일체로 형성되는 실린더(33) 내부 압축실(33a)에서 직선왕복운동을 수행하게 된다. 압축실(33a)을 밀폐시키도록 실린더(33) 일측에는 실린더헤드(34)가 결합되고 이러한 실린더헤드(34)에는 냉매토출실(34b)과 냉매흡입실(34a)이 상호 구획되도록 마련되며, 실린더헤드(34)와 실린더(33) 사이에는 냉매흡입실(34a)로부터 압축실(33a)로 흡입되거나 압축실(33a)로부터 냉매토출실(34b)로 토출되는 냉매의 흐름을 단속하도록 밸브장치(35)가 개재된다. 여기서 상기 냉매흡입실(34a)은 상기 흡입관(11) 쪽과 연계되고 냉매토출실(34b)은 상기 토출관(12) 쪽과 연계된다.
이러한 구성을 통해 전원의 인가에 따라 고정자(41)와 회전자(42) 간의 전기적인 상호작용에 의해 회전자(42)와 함께 회전축(50)이 회전하게 되면, 회전축(50)의 편심축부(71)와 커넥팅로드(31)를 통해 연결된 피스톤(32)이 압축실(33a) 내부에서 직선왕복운동을 하게 되면서 압축실(33a) 내부와 외부 사이에 압력차가 형성되고, 이러한 압력차를 통해 흡입관(11)과 냉매흡입실(34a)을 거쳐 압축실(33a)로 유입된 냉매는 압축실(33a) 내부에서 압축되어 토출되며, 압축실(33a)에서 토출된 냉매는 상기 냉매토출실(34b)과 토출관(12)을 거쳐 밀폐용기(10) 외부로 공급되고, 이를 통해 압축기에 의한 냉매의 압축작용이 수행된다.
한편, 상기 회전축(50)의 편심부(70)는 구조상 상기 웨이트발란스부(72)를 통해 프레임(20) 상부에 걸린 상태가 되므로, 프레임(20)에는 상기 모터(40)와 회전축(50)의 하중이 가해지게 되는데, 이로 인한 상기 프레임(20)과 편심부(70) 사이의 마찰손실을 저감시키기 위해 상기 메인축부(60) 외측의 웨이트발란스부(72)와 프레임(20) 사이에는 회전축(50)과 모터(40)의 축방향 하중을 구름지지하도록 볼베어링장치(80)가 설치된다.
도 3과 도 4를 함께 참고하면, 상기 볼베어링장치(80)는 다수개의 볼을 구비하는 볼부재(81)와, 볼부재(81)의 상부와 하부에 각각 설치되는 링형상의 상부와셔(82) 및 하부와셔(83)를 포함하여 구성되고, 볼베어링장치(80)가 안착되도록 상 부 쪽 관통홀(21) 둘레의 프레임(20) 상단에는 링형상의 안착홈(22)이 마련된다.
본 실시예에 있어서 이러한 안착홈(22)은 그 내측과 외측에 각각 상기 프레임(20)과 일체로 형성된 링형상의 내벽(23)과 외벽(24)이 설치된 상태에서 상부로만 개방되도록 형성되는데, 이중 상기 내벽(23)은 상부 쪽 관통홀(21)을 형성하면서 편심부(70) 직하방 쪽 메인축부(60) 외주를 회전 가능하게 지지하도록 마련되며, 이러한 내벽(23)의 구성은 볼베어링장치(80)가 설치된 상태에서 메인축부(60)와 프레임(20) 사이의 마찰손실이 증가되는 것을 방지하게 된다.
즉, 냉매의 압축에 따른 피스톤(32)의 직선왕복운동시 피스톤(32)으로부터 상기 편심부(70)로 전달되는 압축부하는 회전축(50)과 프레임 사이의 반발력으로 지지되는데, 상기 안착홈(22)의 내측에 상기 내벽(23)이 형성되어 상기 내벽(23)을 통해 편심부(70) 직하방 쪽 메인축부(60) 외주가 지지된 상태에서는 이러한 내벽(23)이 메인축부(70)와 프레임(20) 사이에서 1차적으로 반발력을 지지하는 지점을 형성하게 되면서 이러한 1차적 반발력 지지 지점과 압축부하 지점 사이의 거리가 최소화되기 때문에, 회전축(50)의 유동반경이 커지는 것을 방지할 수 있게 되고 이에 따라 메인축부(60)와 프레임(20) 사이의 마찰손실이 증대되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 여기서 참고로 상기 내벽(23) 상단과 웨이트발란스부(72) 하단 사이에는 미세한 간격만 유지된다.
또한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에는 이러한 냉매 압축작용시 회전축(50) 및 압축유닛(30)의 마찰부위로 오일을 공급하여 윤활 및 냉각작용을 수행하기 위한 오일공급구조가 마련되는데, 이의 상세한 구조는 다음과 같다.
먼저 밀폐용기(10)의 저면에는 소정의 오일이 저장되는 오일저장공간(13)이 형성되고, 메인축부(60)의 하단에는 오일저장공간(13)의 오일을 상부로 흡상시키기 위한 오일픽업부재(14)가 설치되고, 상기 회전축(50)에는 이러한 오일픽업부재(14)에 의해 상부로 흡상된 오일을 회전축(50) 및 압축유닛(30)의 마찰부위로 안내하기 위한 오일유로(90)가 형성된다.
오일유로(90)는 관통홀(21) 하부의 메인축부(60) 내부에 형성되는 제1오일유로(91)와, 메인축부(60)와 관통홀(21) 사이를 윤활시키도록 제1유로(91)와 연통되며 상부 쪽 메인축부(60) 외면에 나선형상의 그루브 형태로 마련되는 제2오일유로(92)와, 제2오일유로(92)와 연통되며 다시 회전축(50)의 내부를 통해 제2오일유로(92) 상단 측 메인축부(60)로부터 편심축부(71)의 상단까지 연장 형성된 제3오일유로(93)를 포함하여 구성된다.
또 제1오일유로(91)의 상단과 제2오일유로(92)의 하단 사이와, 제2오일유로(92)의 상단과 제3오일유로(93)의 하단 사이에는 이들 사이를 연통시키기 위한 제1연통홀(91a)과 제2연통홀(92a)이 각각 형성된다.
이러한 이러한 오일공급구조를 통해 냉매의 압축작용시 회전축(50)이 회전하게 되면 오일저장공간(13)의 오일은 우선 오일픽업부재(14)의 픽업작용을 통해 상부로 흡상되며, 이렇게 흡상된 오일은 먼저 제1오일유로(91)를 거쳐 제2오일유로(92)를 지나게 되면서 메인축부(60)와 프레임(20)의 관통홀(21) 사이를 윤활 및 냉각시키고, 제2오일유로(92)를 거친 오일 중 일부는 계속해서 제3오일유로(93)를 통해 편심축부(71)의 상단으로 분사되면서 압축유닛(30) 측으로 전달되어 피스 톤(32) 및 커넥팅로드(31)의 연결부 등을 윤활 및 냉각시키게 된다.
이때 상기 안착홈(22)에 인접한 상기 제2연통홀(92a)을 통해 유출된 오일의 일부는 상기 내벽(23) 쪽으로도 전달되게 되는데, 상기 내벽(23)의 일측에는 이러한 오일이 상기 안착홈(22) 내부로 유입되어 볼베어링장치(80)에 직접 공급되도록 하는 오일공급홈(23a)이 형성된다.
그리고 이와 같이 안착홈(22)의 내부로 오일이 직접 공급될 수 있게 되면, 안착홈(22) 내부 볼베어링장치(80)를 구성하는 볼부재(81)과 상부 및 하부와셔(82,83) 사이가 오일을 통해 윤활되면서 이들 사이의 마모 또한 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한 상기 오일공급홈(23a)을 통해 안착홈(22) 내부로 공급된 오일 중에는 밀폐용기(10) 내부 각종 마찰부위에서 발생하는 마모 분진이 포함되어 있을 수 있고, 상기 볼부재(81)와 상부 및 하부와셔(82,83) 사이에서도 마찰시 소량의 분진이 발생하게 되는데, 이런 마모 분진같은 이물질들이 안착홈(22) 외부로 제거되지 않고 안착홈(22) 내부에 고여 있게 되는 경우에는 상기 볼부재(81)와 상부 및 하부와셔(82,83) 사이의 원활한 구름동작이 어렵게 될 수 있다. 따라서 상기 외벽(24)의 일측에는 이러한 이물질이 안착홈(22) 내부로 유입된 오일과 함께 안착홈(22) 외부로 배출되도록 하는 오일배출홈(24a)이 마련되는 것이 바람직하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 상기 볼베어링장치가 안착되도록 마련된 안착홈 내측에 편심부 직하방 쪽 메인축부 외주 를 지지할 수 있도록 내벽이 형성된다. 따라서 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 사익 회전축의 편심부와 프레임 사이에 볼베어링장치가 설치되면서도 회전축의 유동반경이 커지지 않게 되어 회전축의 메인축부와 프레임 사이의 마찰손실이 증대되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 밀폐용기 내부에 냉매의 압축작용을 수행하는 압축유닛과, 냉매의 압축작용에 따른 구동력을 제공하는 모터가 프레임에 설치된 상태로 회전축을 통해 상호 연결된 밀폐형 압축기에 있어서,
    상기 회전축은 하부가 상기 모터의 회전자에 압입되고 상부가 상기 프레임에 회전가능하도록 지지되는 메인축부와, 상기 압축유닛에 연결되며 상기 프레임 상부에 걸리도록 마련된 편심부를 포함하고, 상기 메인축부 외측 상기 편심부와 프레임 사이에는 상기 회전축과 모터의 축방향하중을 구름지지하도록 볼베어링장치가 마련되며, 상기 프레임의 상단에는 상기 볼베어링장치가 안착되도록 링형상의 안착홈이 마련되되,
    상기 안착홈의 내측에는 상기 프레임과 일체로 형성된 링형상의 내벽이 마련되고, 상기 내벽은 상기 편심부 직하방 쪽 상기 메인축부 외주를 회전 가능하게 지지하도록 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밀폐용기 저면에는 오일저장공간이 형성되고, 상기 회전축에는 상기 오일저장공간의 오일이 상기 프레임과 메인축부 사이를 거쳐 상부로 안내될 수 있도록 하는 오일유로가 형성되며, 상기 내벽의 일측에는 상기 오일유로를 따라 상부로 안내되는 오일 중 일부가 상기 안착홈으로 공급되도록 하는 오일공급홈이 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안착홈의 외측에는 상기 프레임과 일체로 형성된 링형상의 외벽이 마련되고, 상기 외벽의 일측에는 상기 안착홈 내부로 공급된 오일이 상기 안착홈 외부로 배출되도록 하는 오일배출홈이 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압축유닛은 피스톤을 포함하되,
    상기 폄심부는 상기 피스톤과 커넥팅로드를 통해 연결되도록 상부에 마련되는 편심축부와, 상기 편심축부로 인한 회전불균형을 보상하도록 상기 하부에 마련되는 웨이트발란스부를 포함하고, 상기 볼베어링장치는 상기 웨이트발란스부와 프레임 사이에 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
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