KR20080067569A - 압축기 및 압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법 - Google Patents

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Abstract

압축기는 수직 축선을 중심으로 회전하는 관형 수직 샤프트와, 상기 관형 수직 샤프트를 지지하는 실린더 블럭과, 상기 관형 수직 샤프트의 회전 구동을 위한 회전자와, 상기 실린더 블럭에 부착되는 고정자를 포함한다. 윤활제는 관형 수직 샤프트의 하단부로부터 내측 경로의 입구를 통해 출구로 안내된다. 자석은 내측 경로 내에 배치되어, 윤활제가 압축기의 다른 부분으로 분배되기 전에 윤활제 내의 철 오염물질을 포착한다.

Description

압축기 및 압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법{MAGNETIC TRAP FOR FERROUS CONTAMINANTS IN LUBRICANT}
본 발명은 밀폐형 압축기, 특히 철 윤활제 오염물질이 압축기의 구성요소와 접촉하거나 구성요소를 손상시켜 결국 압축기의 실속(stalling)을 유발하는 것을 방지하는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.
밀폐형 압축기는 폐쇄 루프형 냉장 시스템 내의 냉각제를 압축하기 위한 가정용 냉장고, 냉동고 및 에어컨에 사용된다. 압축기 내의 마찰 구성요소의 윤활은 용기 바닥의 기름통으로부터 윤활제를 끌어와 압축기의 여러 부분으로 순환시키는 크랭크 샤프트에 의해 제공된다.
크랭크 샤프트는 회전 구동부에 의해 구동되고, 크랭크 샤프트의 회전은 윤활제를 끌어와 이를 압축기의 여러 부분으로 순환시킨다. 윤활제가 압축기 전체로 순환됨에 따라, 윤활제는 압축기 내의 부품의 마손(磨損) 또는 제조 공정에서 발생된 압축기 내의 미립자 및 부스러기를 실어 나른다. 윤활제가 압축기 내로 순환하고 돌아올 때, 윤활제 내의 부스러기 및 미립자는 압축기의 구성요소를 손상시켜 압축기의 고장을 야기할 수 있다.
따라서, 윤활제가 압축기 전체로 순환되기 전에 윤활제 내의 부스러기 및 미립자의 존재를 최소화하는 것이 매우 바람직하다. 윤활제로부터 부스러기를 분리하는데 자석이 사용되어 왔다. 도 1은 윤활제로부터 부스러기를 분리하기 위해 자석이 사용되는 미국 특허 제 6,290,479 B1 호(이하, 프리들리 라 함)의 종래 기술을 도시한다.
프리들리에서, 환형 자석(88)은 압축기(10)의 하부 용기(80)의 움푹한 곳 내부에 설치되어, 철 물질을 윤활제로부터 분리한다. 작동시에, 구동 샤프트(40)의 원심 작용에 의해 기름이 픽업 튜브(62) 내로 인입되고, 구동 샤프트(40)를 통해 형성되는 기름 분배 구멍(66)으로 이동된다. 그 후, 윤활제는 압축기(10)의 다른 구성요소의 윤활을 위해, 다른 부분으로 분배된다. 흡인력은 축선(86)에 대해 반경 방향 내측으로 기름(80)을 기름통(64)으로부터 끌어온다. 윤활을 위해 사용된 기름 전부가 기름 픽업 튜브(62)의 단부(94)로 들어가야 하기 때문에, 모든 기름은 환형 자석(88)의 상부면 근접부 가까이로 흐르게 된 것이다.
이와 같이, 환형 자석(88)은 윤활제가 기름 픽업 튜브(62) 내로 끌려 들어가기 전에, 윤활제에 있는 철 부스러기 및 미립자를 포착하여, 오염된 윤활제가 압축기(10)의 구석구석으로 분배되는 것을 방지한다. 그러나 구동 샤프트(40)의 제조 공정으로부터 버어(burr)와 같은 구동 샤프트(40) 내에 존재하는 부스러기 및 미립자는 여과되지 않을 것이다. 상기 샤프트 내로부터의 부스러기 및 미립자는 압축기(10)의 전 부분으로 윤활제와 함께 분배되어, 베어링 및 그 밖의 다른 주요한 이 동 구성요소에 손상을 입힐 것이다. 환형 자석(88)이 기능을 잘 수행하기 위해, 상기 자석은 기름 픽업 튜브(62)의 단부(94)에 인접하여 위치되어야 하는데, 이는 기름 내의 부스러기 및 미립자가 기름 픽업 튜브(62)의 회전 운동에 의해 유발되는 지속적인 운동하에 있기 때문이다.
윤활제 내의 부스러기 및 미립자의 존재는 역점을 두어 다룰 필요가 있는 압축기의 고질적인 문제이다. 따라서, 압축기 및 압축기의 부품에 발생되는 또는 이미 존재하고 있던 부스러기 및 미립자에 의한 윤활제의 오염을 줄이는 개선된 방법에 대한 요구는 명백하게 존재한다.
발명의 요약
본 발명은 그 수직 축선을 중심으로 회전 가능한 관형 수직 샤프트를 포함하는 압축기를 제공하며, 상기 관형 수직 샤프트는 상기 관형 수직 샤프트의 하단부로부터 인출된 윤활제를 안내하기 위한 상향으로 연장하는 내측 경로와, 윤활제가 상기 내측 경로를 떠나기 전에 윤활제로부터 철 오염물질(ferrous contaminant)을 분리하기 위해 내측 경로 내에 배치되는 하나 이상의 자석을 더 포함한다.
따라서, 일 측면에서, 본 발명은 압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 a) 그 수직 축선을 중심으로 회전 가능한 관형 수직 샤프트를 갖는 압축기를 제공하는 단계로서, 상기 관형 수직 샤프트는 상기 관형 수직 샤프트의 하단부로부터 인출된 윤활제를 안내하기 위한 상향으로 연장하는 내측 경로를 더 포함하며, 상기 내측 경로는 하단부에서의 입구 및 상단부에서의 출구를 가지는, 상기 압축기 제공 단계와, b) 윤활제가 상기 내측 경로를 떠나기 전에 상기 윤활제로부터 철 오염물질을 분리하기 위해 상기 내측 경로의 표면에 하나 이상의 자석을 위치 및 고정시키는 단계로서, 상기 하나 이상의 자석은 상기 출구가 차단되지 않도록 상기 내측 경로 내에 위치 및 고정되는, 상기 위치 및 고정 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 예시적인 방법으로 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 미국 특허 제 6,290,479 B1 호의 스크롤 압축기의 수직 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 압축기의 수직 단면도,
도 3은 도 2의 A-A' 라인을 따라 취해진 압축기의 관형 수직 샤프트의 확대 단면도의 제 1 실시예를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 A-A' 라인을 따라 취해진 압축기의 관형 수직 샤프트의 확대 단면도의 제 2 실시예를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 A-A' 라인을 따라 취해진 압축기의 관형 수직 샤프트의 확대 단면도의 제 3 실시예를 도시한 도면,
도 6은 도 2의 A-A' 라인을 따라 취해진 압축기의 관형 수직 샤프트의 확대 단면도의 제 4 실시예를 도시한 도면,
도 7은 하우징 내에서 스프링에 의해 지지된 본 발명에 따른 압축기의 수직 단면도.
본 발명의 바람직한 실시예가 이하 설명된다. 이하의 설명에 있어서, 상세 내용은 바람직한 실시예를 설명하기 위해 제공된다. 그러나 본 발명이 이러한 상세 내용 없이 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이다. 이러한 상세 내용의 일부는 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 길게 설명되지 않을 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기(200)의 일 실시예에 대한 수직 단면을 도시한 도면이 개시된다. 압축기(200)는 그 중심 축선(205)을 중심으로 회전하는 관형 수직 샤프트(210)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 압축기(200)는 상기 관형 수직 샤프트(210)를 지지하기 위한 실린더 블럭(220), 상기 관형 수직 샤프트(210)의 회전 구동을 위한 회전자(230) 및 상기 실린더 블럭(220)에 부착되는 고정자(240)를 더 포함한다. 실린더 블럭(220) 및 관형 수직 샤프트(210)는 주철 또는 저탄소강으로 제조될 수 있다.
실린더 블럭(220)은 관형 수직 샤프트(210)가 지지되는 원통형 보어(280)를 갖는다. 원통형 보어(280)와 관형 수직 샤프트(210) 사이의 반경 방향 간극은 대략 4㎛ 내지 12㎛이다. 원통형 보어(280)와 관형 수직 샤프트(210) 사이에 포착되는 모든 부스러기 및 미립자들은 원통형 보어(280) 및 관형 수직 샤프트(210)의 표면을 손상시켜 더 많은 부스러기 및 미립자들을 발생시킬 것이다.
관형 수직 샤프트(210)의 회전 동안, 원심력은 입구(250)를 통해 관형 수직 샤프트(210)의 하단부의 윤활제를 인출하여, 상기 윤활제를 상방으로 유도한다. 윤활제는 관형 수직 샤프트(210) 내에서 상향으로 연장하는 내측 경로(260)(도 2에 점선으로 도시됨)를 통해 안내되고, 압축기(200)의 여러 부분을 윤활하기 위해 출구(270)를 통해 배출된다.
내측 경로(260)는 하단부 및 상단부를 갖는다. 입구(250)는 관형 수직 샤프트(210)의 하단부와 연통하며, 내측 경로(260)의 하단부에 위치된다. 내측 경로(260)의 출구(270)는 상기 내측 경로(260)의 원주면과 상기 관형 수직 샤프트(210)의 외측면 사이에서 연통하며, 내측 경로(260)의 상단부에 위치된다.
도 3을 참조하면, 도 2의 A-A'라인을 따라 취해진 압축기(200)의 관형 수직 샤프트(210)의 확대 단면도가 도시된다. 내측 경로(260)의 종방향 중심 축선(300)은 관형 수직 샤프트(210)의 수직 축선(205)과 각도(310)를 이룬다. 각도(310)는 대략 2.5°내지 3.5°이다.
관형 수직 샤프트(210)가 회전할 때, 발생되는 원심력은 윤활제를 입구(250)를 통해 인출하여, 상기 윤활제를 내측 경로(260)를 따라 상향으로 유도할 것이다. 그 후, 윤활제는 관형 수직 샤프트(210)의 출구(270)로부터 압축기(200)의 다른 부분으로 분배된다.
하나 이상의 자석(320)은 출구(270)를 통한 윤활제의 흐름이 자석(320)에 의해 차단되지 않도록 내측 경로(260)를 따라 배치된다. 자석(320)은 윤활제가 내측 경로(260)의 밖으로 분배되기 전에 상기 윤활제 내의 버어와 같은 철 물질 및 미립자를 끌어당긴다. 이러한 방식에 있어서, 자석(320)은 압축기(200)의 부품을 손상시키는 철 오염물질을 포착하고, 윤활제가 압축기 내로 배출되기 전에 윤활제로부터 철 오염물질을 분리한다.
도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서, 자석(320)은 출구(270) 맞은편의 내측 경로(260)의 원주면에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에서, 자석(320)은 중앙 종방향 축선(300) 상의 내측 경로(260)의 상단부의 표면에 배치된다. 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에서, 환형 자석(320)은 출구(270) 내에 배치된다. 환형 자석(320)은 윤활제가 유동할 수 있는 관통 구멍을 갖는다. 환형 자석(320)의 외측 원주는 환형 자석(320)이 출구 내에 고정적으로 배치되도록, 출구(270)의 원주와 대응한다.
도 6에 도시된 바와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 자석(320)은 내측 경로(260)의 전체 원주면을 따라 다양한 위치에 배치된다. 하나 이상의 캐비티(cavity)가 내측 경로(260)의 전체 원주면을 따라 다양한 위치에 제공된다. 상기 하나 이상의 자석(320)은 하나 이상의 캐비티 내에 배치된다.
내측 경로(260)에 자석을 고정하는 방법의 일예는 자석(320)이 위치되는 위치에 내측 경로(260)의 표면상에 캐비티(330)를 제공하는 것으로, 상기 자석(320)은 캐비티(330) 내에 고정적으로 배치되게 된다. 따라서, 자석(320)은 자체 자력에 의해 제 위치에 고정된다. 캐비티(330)의 치수는 자석(320)의 치수와 대응한다. 장기간의 신뢰성과 성능을 보장하기 위해, 천연 영구 자석 네오디뮴 아이런 보론(neodymium iron boron; Nd-Fe-B)이 사용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 압축기(200)는 작동 동안, 압축기의 수직 및 수평 변위에 의해, 서스펜션 스프링(710)에 의해 지지된다. 윤활제(720)는 압축기(200)의 바닥통(740)에 수용된다. 이와 같이, 입구(250) 사이의 상당한 간극은 관형 수직 샤프트(210)의 하단부가 바닥통(740)에 부딪히지 않도록 요구된다. 따라서, 압축기(200)의 바닥통(740)에 자석을 위치시키는 것은 입구(250)와 바닥통(740) 사이의 현저한 간극으로 인해 비효과적이다. 철 부스러기 및 오염물질은 자석이 입구(250)로부터 떨어진 거리에 위치되기 때문에, 자석에 의해 검지되지 않는 관형 수직 샤프트(210)로 들어갈 것이다.
비록 하나의 바람직한 실시예가 상세하게 설명되었지만, 다양한 변형예 및 개선예들이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 당업자들에 의해 만들어질 수 있다는 것은 분명하다.

Claims (23)

  1. 압축기에 있어서,
    수직 축선을 중심으로 회전 가능한 관형 수직 샤프트로서, 상기 관형 수직 샤프트의 하단부로부터 인출된 윤활제를 안내하도록 상향으로 연장하는 내측 경로를 더 포함하는, 상기 관형 수직 샤프트와,
    상기 윤활제가 상기 내측 경로를 떠나기 전에, 상기 윤활제로부터 철 오염물질(ferrous contaminant)을 분리하도록 상기 내측 경로 내에 배치되는 하나 이상의 자석을 포함하는
    압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 경로의 종방향 축선은 상기 관형 수직 샤프트의 수직 축선과 일정 각도를 이루는
    압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 경로는 하단부에 입구를, 상단부에 출구를 각각 갖는
    압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입구는 상기 관형 수직 샤프트의 하단부에 있으며, 상기 출구는 상기 내측 경로의 원주면과 상기 관형 수직 샤프트의 외측면 사이에서 연통하는
    압축기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 각도는 2.5°내지 3.5°인
    압축기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석은 상기 출구 맞은편의 상기 내측 경로의 원주면에 위치되는
    압축기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석은 상기 내측 경로의 중앙 종방향 축선 상에서 상기 내측 경로의 상단부의 표면에 위치되는
    압축기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석은 상기 출구 내에 배치되는 환형 자석이며, 상기 환형 자석은 윤활제가 관통하여 유동하는 관통 구멍을 갖는
    압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 환형 자석의 외측 원주는 상기 출구의 원주에 대응하여, 상기 환형 자석이 상기 출구 내에 고정적으로 배치되는
    압축기.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석은 상기 내측 경로의 전체 원주면을 따라 여러 위치에 위치되는
    압축기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 관형 수직 샤프트는 실린더 블럭에 의해 지지되는
    압축기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 관형 수직 샤프트의 회전은 회전자에 의해 구동되는
    압축기.
  13. 제 6 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 내측 경로는 상기 내측 경로의 원주면 상에 하나 이상의 캐비티(cavity)를 가지며, 상기 하나 이상의 자석은 상기 캐비티 내에 고정적으로 배치되는
    압축기.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 내측 경로는 상기 내측 경로의 중앙 종방향 축선 상에서 상기 내측 경로의 상단부의 표면에 하나 이상의 캐비티 중 하나를 가지며, 상기 하나 이상의 자석은 상기 캐비티 내에 고정적으로 배치되는
    압축기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석은 천연 영구 자석 니오디뮴 아이런 보론(Neodymium-Iron-Boron)인
    압축기.
  16. 압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법에 있어서,
    a) 수직 축선을 중심으로 회전 가능한 관형 수직 샤프트를 갖는 압축기를 제공하는 단계로서, 상기 관형 수직 샤프트는 상기 관형 수직 샤프트의 하단부로부터 인출된 윤활제를 안내하도록 상향으로 연장하는 내측 경로를 더 포함하고, 상기 내측 경로는 하단부에 입구를, 상단부에 출구를 가지는, 상기 압축기 제공 단계와,
    b) 상기 윤활제가 상기 내측 경로를 떠나기 전에, 상기 윤활제로부터 철 오염물질을 분리하도록 상기 내측 경로의 표면에 하나 이상의 자석을 위치 및 고정시키는 단계를 포함하며,
    상기 하나 이상의 자석은 상기 출구가 차단되지 않도록 상기 내측 경로 내에 위치 및 고정되는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 단계 b)는 상기 출구 맞은편의 상기 내측 경로의 원주면에 하나 이상의 자석을 위치 및 고정시키는 단계를 더 포함하는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 단계 b)는 상기 내측 경로의 중앙 종방향 축선 상에서 상기 내측 경로의 상단부의 표면에 하나 이상의 자석을 위치 및 고정하는 단계를 더 포함하는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 단계 b)는 윤활제가 관통하여 유동하는 관통 구멍을 갖는 환형 자석을 상기 출구 내에 위치 및 고정시키는 단계를 더 포함하는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 환형 자석의 외측 원주는 상기 출구의 원주에 대응하여, 상기 환형 자석이 상기 출구 내에 고정적으로 배치되는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 단계 b)는 상기 내측 경로의 전체 원주면을 따라 여러 위치에 하나 이상의 자석을 위치 및 고정하는 단계를 더 포함하는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  22. 제 17 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석을 내부에 고정적으로 배치하기 위해, 상기 내측 경로의 원주면 상에 하나 이상의 캐비티를 제공하는 단계를 더 포함하는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석 중 하나를 내부에 고정적으로 배치하기 위해, 상기 내측 경로의 중앙 종방향 축선 상에서 상기 내측 경로의 상단부의 표면에 하나 이상의 캐비티 중 하나를 제공하는 단계를 더 포함하는
    압축기 내의 철 물질을 포착하는 방법.
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