KR20080069171A

KR20080069171A - 압축기

Info

Publication number: KR20080069171A
Application number: KR1020087009880A
Authority: KR
Inventors: 아키오 야기
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2008-07-25
Also published as: WO2008059850A1; EP1948929A1; CN101182838A; US20100158711A1; JP2009510298A; CN201193600Y; EP1948929B1; DE602007004293D1

Abstract

오일 펌프에 의해 흡입되어 편심축의 개구부에 공급된 오일은 편심축의 상단면을 외주까지 흘러, 모서리로부터 대체로 반경 방향으로 비산하여 실린더나 피스톤의 활주 부분에 뿌려진다. 따라서, 실린더나 피스톤 등을 냉각함과 동시에, 실린더와 피스톤의 활주 부분에 유막이 형성되어 활주 부분들 간의 금속 접촉을 억제하여, 활주 부분들 간의 마모나 압축기의 입력이 높아지는 것을 방지할 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은 냉동냉장고 등의 냉동 사이클에 이용되는 압축기에 관한 것이다.

이 종류의 압축기의 종래 한 예는 실린더에 오일을 공급하는 기구를 포함한다(예를 들면, 일본 특허공개 평 6-294380호 공보 참조).

이하, 도면을 참조하면서 상기 종래 기술의 압축기에 대하여 설명한다.

도 6은 일본 특허공개 평 6-294380호 공보에 기재된 종래의 압축기를 측면에서 본 종단면도, 도 7은 종래의 압축기의 평면 단면도, 도 8은 종래의 압축기의 정면에서 본 종단면도, 도 9는 종래의 압축기의 흡입 머플러의 요부 단면도이다.

도 6, 도 7, 도 8 및 도 9에 있어서, 밀폐 용기(1) 내의 저부에는 오일(2)을 저장함과 동시에, 공간 내에 냉매 가스(3)를 충전하고 있다.

전동 요소(4)는 고정자(5) 및 회전자(6)로 구성된다. 압축 요소(7)는 편심축(8)과 주축(9)을 갖는 크랭크축(10), 실린더(11)와 주베어링(12)을 갖는 실린더 블록(13); 피스톤(14); 및 커넥팅 로드(15)를 포함한다. 크랭크축(10)에는 회전자(6)가 끼워진 상태로 구비되어 있다. 그리고 크랭크축(10)은 오일 펌프(17)를 구비하고, 주베어링(12) 내에서 회전한다. 여기에서 오일 펌프(17)는 적어도 하단을 오일(2)에 침적하고, 편심축(8)의 상단면으로부터 밀폐 용기(1) 내로 오일(2)을 비 산시키는 개구부(16)를 가지고 있다.

피스톤(14)은 대략 원통형의 실린더(11)에 왕복 접동 가능하게 삽입되고, 커넥팅 로드(15)에 의해 편심축(8)과 연결된다. 실린더(11)의 개구 단면을 밀봉하는 밸브 플레이트(18)는 흡입 밸브(도시하지 않음)의 개폐에 의해 실린더(11)와 연결하는 흡입 포트(19)를 구비하고 있다.

연통 유로(20)를 형성하는 실린더 헤드(21)는 밸브 플레이트(18)를 통하여 실린더(11)의 반대측에 고정되어 있다.

흡입 머플러(25)는 밀폐 용기(1) 내로 개구된 냉매 가스(3)의 흡입 통로인 흡입관(26)과 소음(消音) 공간(27)으로 구성되고, 연통 유로(20)의 일단에 결합되어 있다.

오일 저장부(28)는 흡입관(26)의 밀폐 용기(1) 내의 개구부에 오목한 형상으로 마련되어 있다.

이상과 같이 구성된 압축기에 대하여, 이하에서는 그 동작을 설명한다.

전동 요소(4)에 의해 크랭크축(10)의 회전이 커넥팅 로드(15)에 전달되어 피스톤(14)이 왕복 운동한다. 이 왕복 운동은 외부 냉각 회로(도시하지 않음)로부터 흘러온 냉매 가스(3)를 일단 밀폐 용기(1) 내로 방출시키고, 흡입관(26)을 통해 흡입 머플러(25) 내의 소음 공간(27)으로 방출시킨다. 그 후 냉매 가스(3)는 연통 유로(20)와 밸브 플레이트(18)의 흡입 포트(19)를 통하여 실린더(11) 내에 간헐적으로 흡입된다. 실린더(11) 내에 흡입된 냉매 가스(3)는 피스톤(14)에 의해 압축되고, 다시 외부 냉각 회로(도시하지 않음)로 토출된다.

전동 요소(4)에 의해 크랭크축(10)이 회전하면, 밀폐 용기(1) 내 저부에 저장된 오일(2)은 오일 펌프(17)에 의해 크랭크축(10) 내에서 밀어 올려진다. 오일(2)은 주축(9)과 편심축(8)의 활주 부분들을 윤활한 후, 편심축(8)의 오일 펌프(17)의 개구부(16)로부터 밀폐 용기(1) 내로 비산하여 실린더(11)에 뿌려지고, 그 일부는 오일 저장부(28)에 고인다. 오일 펌프(17)의 개구부(16)로부터 밀폐 용기(1) 내로 비산하는 오일(2)의 궤적은 도 6에서 화살표로 나타나 있다.

편심축(8)의 회전은, 커넥팅 로드(15)에 의한 피스톤(14)의 실린더(11) 내 왕복운동을 야기한다. 이에 따라, 흡입, 압축, 토출 행정이 순차적으로 반복된다. 피스톤(14)의 흡입 행정에서는 밀폐 용기(1) 내의 공간 내에 충전하는 냉매 가스(3)가 흡입관(26)의 선단으로부터 흡입된다.

그때 오일 저장부(28) 내의 오일(2)은 냉매 가스(3)와 함께 흡입관(26)의 선단으로부터 흡입된다. 오일은 흡입 머플러(25)와 연통 유로(20)와 밸브 플레이트(18)의 흡입 포트(19)를 통하여 실린더(11) 내에 공급되어, 피스톤(14)과 실린더(11)의 활주 부분을 윤활한다.

그러나 상기 종래의 구성에서, 오일 펌프(17)의 개구부(16)로부터 배출되는 오일(2)의 비산 방향은 크랭크축(10)의 회전 속도나 오일(2)의 점도 등에 의해 변화하여 불안정하다. 이런 이유로, 오일(2)은 실린더(11)에 뿌려지지 않고, 실린더(11)와 피스톤(14)의 활주 부분들을 윤활하지 않는다. 이 현상은 활주 부분들 사이의 금속 접촉과 마모를 유발할 수 있다.

또한, 오일 펌프(17)의 개구부(16)로부터 비산하는 오일(2)의 비산 방향이 운전 조건 등에 의해 변화하여 불안정하기 때문에, 밀폐 용기(1) 내로 비산한 오일(2)이 오일 저장부(28) 내에 고이지 않는다. 그 경우에는, 오일(2)이 오일 저장부(28) 내로부터 실린더(11) 내로 공급되지 않기 때문에, 밸브 플레이트(18)와 흡입 밸브의 밀봉성이 저하하여, 냉동 능력이나 효율이 저하할 가능성이 있었다.

본 발명은 밀폐 용기 내에 오일을 저장함과 동시에 냉매 가스를 압축하는 압축 요소를 포함한다. 압축 요소는, 편심축 및 주축을 가지며, 편심축의 상단면에 개구부를 갖는 오일 펌프를 구비한 크랭크축; 실린더 및 주베어링을 가진 실린더 블록; 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 실린더에 연통하는 소음(消音) 공간을 형성한 흡입 머플러를 포함한다. 편심축는 그 상단 외주를 따라 상단면과 예각을 이루는 모서리를 구비한 구성이다.

오일 펌프에 의해 흡입되어 편심축의 개구부에 공급된 오일은 편심축의 상단면을 외주까지 흘러, 편심축 단부의 예각의 모서리로부터 대체로 반경 방향으로 비산한다. 그 때문에, 오일은, 압축기의 운전 조건에 거의 영향을 받지 않고, 직선적으로 실린더나 피스톤의 활주 부분들에 뿌려지고, 실린더와 피스톤을 냉각하고, 실린더와 피스톤의 활주 부분들에 유막을 형성한다. 그 결과, 오일은 활주 부분들 사이의 금속 접촉을 억제하여, 활주 부분들 간의 마모나 압축기의 입력이 높아지는 것을 방지한다. 따라서, 효율이 높고 신뢰성이 높은 압축기가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 측면에서 본 종단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 평면 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 크랭크축의 요부 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 요부 단면도.

도 5는 도 4의 A-A선을 따라 자른 흡입 머플러의 단면도.

도 6은 종래의 압축기의 측면에서 본 종단면도.

도 7은 종래의 압축기의 평면 단면도.

도 8은 종래의 압축기의 정면에서 본 종단면도.

도 9는 종래의 압축기의 흡입 머플러의 요부 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

101 밀폐 용기

102 오일

103 냉매 가스

113 압축 요소

116 크랭크축

117 실린더

118 주베어링

119 실린더 블록

120 피스톤

121 커넥팅 로드

124 편심축

125 주축

126 오일 펌프

130 모서리

131 개구부

132 모따기면

133 상단면

140 흡입 머플러

142 윗면

143 오일 흡입공

144 소음(消音) 공간

이하, 본 발명에 따른 압축기의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 측면에서 본 종단면도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 평면 단면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 크랭크축의 요부 단면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 요부 단면도, 도 5는 도 4의 A-A선을 따라 자른 흡입 머플러의 단면도이다.

도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 있어서, 밀폐 용기(101) 내에는 오일(102)을 저장함과 동시에, 냉매 가스(103)가 충전되어 있다.

전동 요소(110)는 고정자(111)와 회전자(112)를 포함한다. 압축 요소(113)는 전동 요소(110)로 구동되는 크랭크축(116), 실린더(117) 및 주베어링(118)을 가진 실린더 블록(119), 피스톤(120), 및 커넥팅 로드(121)를 포함하여, 왕복식의 압축 기구를 형성하고 있다.

피스톤(120)은 실린더(117)에 왕복 접동 가능하게 삽입되고, 커넥팅 로드(121)에 의해 편심축(124)과 연결되어 있다.

크랭크축(116)은 편심축(124)과 주축(125)을 포함하고, 회전자(112)가 끼워진 상태로 주베어링(118) 내에서 회전한다. 그리고, 크랭크축(116)에 설치된 오일 펌프(126)는 주축(125)에 오일 유로(128)를 구비하고, 적어도 하단이 오일(102)에 침적하여 회전한다.

모따기면(132)은 편심축(124)의 상단면(133)에 위치하는 오일 펌프(126)의 개구부(131)를 따라 형성되어 있다.

편심축(124)은 상단 외주를 따라 상단면(133)과 예각을 이루는 모서리(130)를 갖는다. 모서리(130)의 외경(E)은 커넥팅 로드(121)와 접동하는 편심축(124)의 외경보다도 작은 치수이다. 모서리(130)가 상단면(133)과 이루는 예각은 도 3에서 각도 α로 나타나 있다.

실린더(117)의 개구 단면을 밀봉하는 밸브 플레이트(135)는 흡입 밸브(도시하지 않음)의 개폐에 의해 실린더(117)와 연통하는 흡입 포트(136)를 포함한다.

연통 유로(137)를 형성하는 실린더 헤드(138)는 밸브 플레이트(135)를 통하여 실린더(117)의 반대측에 고정되어 있다.

흡입 머플러(140)는 실린더 블록(119)에 일체로 형성되어 있다. 또한 흡입 머플러(140)는 곡률 O을 넘는 볼록한 형태로 흡입 머플러(140)의 바깥쪽을 향해 곡선을 그리는 윗면(142), 윗면(142)에 마련된 오일 흡입공(143), 소음 공간(144), 및 흡입관(145)을 포함한다. 흡입 머플러(140)는 연통 유로(137) 및 흡입 포트(136)를 통하여 소음 공간(144) 및 실린더(117)와 연통한다. 흡입 머플러(140)의 흡입관(145)은 일단이 밀폐 용기(101) 내로 개구되고, 타단이 소음 공간(144)으로 개구된다. 따라서, 흡입관은 밀폐 용기(101) 내의 냉매 가스(103)를 소음 공간(144) 내로 안내하는 흡입 통로를 형성한다.

오일 흡입공(143)은, 윗면(142)의 거의 정상에 구멍이 제공되고 밀폐 용기(101) 내 공간과 흡입 머플러(140)의 소음 공간(144)을 연통하는 관통 구멍이다.

크랭크축(116)의 회전은 커넥팅 로드(121)에 전달되고, 이에 따라 피스톤(120)이 왕복 운동한다. 피스톤(120)의 왕복 운동은 외부 냉각 회로(도시하지 않음)로부터 안내된 냉매 가스(103)를 일단 밀폐 용기(101) 내로 방출시킨 후, 흡입관(145)을 통하여 흡입 머플러(140) 내의 소음 공간(144)으로 방출시킨다. 그 후, 냉매 가스(103)는 연통 유로(137)와 밸브 플레이트(135)의 흡입 포트(136)를 통하여 실린더(117) 내로 간헐적으로 흡입된다. 실린더(117) 내로 흡입된 냉매 가스(103)는 피스톤(120)에 의해 압축되고, 다시 외부 냉각 회로(도시하지 않음)로 토출된다.

전동 요소(110)에 의해 크랭크축(116)이 회전하면, 밀폐 용기(101) 내 저부에 저장된 오일(102)은 오일 펌프(126)에 의해 크랭크축(116) 내에서 밀어 올려진 다. 오일(102)은 오일 유로(128)를 지나, 오일 펌프(126)의 상단면(133)의 개구부(131)에 도달한다.

오일(102)은 개구부(131)에 도달했을 때, 바로 위가 아니라 모따기면(132)을 따라 경사 방향으로 밀려진다. 대체로, 대부분의 오일(102)은 원심력에 의해 편심축(124)의 상단면(133)을 지나 외주부까지 흐른다. 이후, 오일은 단부의 예각의 모서리(130)로부터 대략 반경 방향으로 뿌려진다. 모서리(130)로부터 밀폐 용기(101) 내로 비산하는 오일(102)의 궤적은 도 1 및 도 3에서 화살표로 나타나 있다.

그 결과, 크랭크축(116)의 회전수나 오일(102)의 점도와 같은 운전 조건 등의 영향을 거의 받지 않고, 오일 펌프(126)의 개구부(131)에 도달한 대부분의 오일(102)이 직선적으로 실린더(117)나 피스톤(120)의 활주 부분에 뿌려진다. 그 때문에, 실린더(117), 피스톤(120), 및 다른 요소들은 충분히 냉각될 수 있고, 유막이 실린더(117)와 피스톤(120)의 활주 부분들에 형성될 수 있다. 그리고 오일이 활주 부분들 간의 금속 접촉을 억제할 수 있고, 활주 부분들 간의 마모나 압축기의 입력이 높아지는 것을 방지할 수 있어, 효율이 높고 신뢰성이 높은 압축기를 제공할 수 있다.

상기 구성에서 편심축(124)는 그 외주를 따라 상단면(133)과 예각을 이루는 모서리(130)를 구비하고 있다. 여기에서 모서리(130)와 상단면(133)이 이루는 각도가 예각이 아니라 직각이나 둔각이었던 경우, 모서리(130)로 안내된 오일(102)은 반경 방향으로 비산하지 않고, 수평 방향에 대하여 비스듬하게 하방으로 비산한다. 이유는, 모서리(130)와 상단면(133)이 이루는 각도가 예각이 아니라 직각이나 둔각 인 경우 오일(102)의 표면 장력 등에 의해 반경 방향으로 비산하는 힘이 방해받는 것으로 생각된다.

또한, 밀폐 용기(101)의 온도가 낮고 오일(102)의 점도가 높은 경우, 그리고 50Hz 운전과 같이 회전수가 낮고 오일 펌프(126)의 펌프력이 작아지는 경우, 오일(102)은 상방으로 비산하기 어려워진다.

반대로 밀폐 용기(101)의 온도가 높고 오일(102)의 점도가 낮은 경우, 그리고 60Hz와 같이 회전수가 높고 오일 펌프(126)의 펌프력이 커지는 경우, 오일(102)은 높이 비산하는 경향이 있다. 그러나, 상기 구성으로 다음과 같은 점을 확인하였다. 오일(102)은 그 점도나 크랭크축(116)의 회전수 등의 운전 조건에 상관없이, 예각의 모서리(130)로부터 대체로 반경 방향으로 비산하여, 직선적으로 실린더(117)나 피스톤(120)의 활주 부분들에 뿌려지고, 그 뿌려지는 위치는 거의 변화하지 않는다.

또한, 오일 펌프(126)의 개구부(131)를 따라 모따기면(132)을 형성함으로써, 모따기면(132)이 없는 경우에 비해, 개구부(131)에 도달한 오일(102)은 바로 위가 아니라 비스듬한 방향으로 밀어내어진다. 그 때문에, 대부분의 오일(102)은 상방으로 비산하는 것이 아니라, 대체로 원심력에 의해 편심축(124)의 상단면(133)을 지나 외주부까지 흐른다. 이러한 각별한 효과는 확인되었다.

그러나, 모따기면(132)을 형성하지 않아도, 개구부(131)에 도달한 오일(102) 중 편심축(124)의 상단면(133)을 따라 외주부까지 흐른 오일(102)은 모서리(130)로부터 대체로 반경 방향으로 비산하여, 직선적으로 실린더(117)나 피스톤(120)의 활 주 부분들에 뿌려지는 효과가 있는 것도 또한 확인되었다.

흡입 머플러(140)의 윗면(142)은 모서리(130)로부터 대체로 반경 방향으로 비산한 오일(102)이 직접 닿는 곳에 위치된다. 또한, 윗면은 오일 흡입공(143)을 포함한다. 이 구조에 의해, 오일(102)은 압축기 운전 중 윗면(142)에 계속 뿌려져, 윗면(142) 표면에 유막을 형성한다.

또한, 흡입 머플러(140)의 윗면(142)은 곡률 0을 넘는 볼록한 형태를 형성한다. 이 구조에 의해, 윗면(142) 표면에 비산하여 부착된 오일(102)은 윗면(142) 표면에 고이지 않는다. 이 오일은 윗면(142)에 표면 장력에 의해 얇게 퍼져 유막을 형성할 수 있다. 그러면, 오일 흡입공(143)은 이 거의 일정한 두께로 얇게 퍼진 유막으로부터 구멍의 내주 길이에 따른 일정량의 오일(102)을 흡입 머플러(140) 내의 부압에 의해 흡입할 수 있다.

오일 흡입공(143) 부근의 유막에서의 오일 흡입공(143)을 통한 흡입 머플러(140) 내부로의 오일의 흡입은, 소음 공간(144)과 연통 유로(137) 그리고 밸브 플레이트(135)의 흡입 포트(136)를 거쳐 실린더(117) 내부의 안정된 윤활을 허용한다.

그 결과, 오일(102)이 실린더(117) 내로 다량으로 들어가는 것을 방지할 수 있기 때문에, 피스톤(120)이 오일(102)을 다량으로 포함한 냉매 가스(103)를 압축하는 경우가 없다. 그 때문에 피스톤(120)에 걸리는 불필요한 부하의 증가를 방지하여, 압축기의 입력이 높아지는 것을 방지할 수 있는 동시에, 밸브 플레이트(135)와 흡입 밸브의 밀봉성을 향상할 수 있기 때문에 효율을 향상할 수 있다.

또한, 압축기의 조립시에 커넥팅 로드(121)를 편심축(124)에 삽입할 때에, 모서리(130)는 커넥팅 로드(121)와 접동하는 편심축(124)의 외경보다 작기 때문에, 커넥팅 로드(121) 내주의 접동면이 편심축(124)의 모서리(130)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 커넥팅 로드(121)의 접동면이 편심축(124)의 모서리(130)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있어 품질 및 신뢰성을 향상시킨다.

따라서, 신뢰성, 효율, 품질이 높은 압축기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 모서리(130)를 크랭크축(116)과 일체로 성형한 예를 설명하였으나, 별체로 성형하여도 일체 성형한 경우와 같은 형상이면, 본 발명의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 압축기의 조립시에 모서리(130)와 커넥팅 로드(121)가 혹시 접촉하더라도 커넥팅 로드(121)의 접동면이 손상되지 않도록 하기 위해 모서리(130)에 약간 모따기를 실시하여도, 오일 비산 효과를 유지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 압축기는 신뢰성 및 효율이 높아, 가정용 냉장고를 비롯하여, 제습기나 쇼케이스, 자판기 등, 냉동 사이클을 이용한 모든 용도에 적용할 수 있다.

Claims

오일을 저장함과 동시에 냉매 가스를 압축하는 압축 요소를 포함하는 밀폐용기를 포함하는 압축기로서,

상기 압축 요소:

편심축과 주축, 그리고 상기 편심축의 상단면에 개구부를 갖는 오일 펌프를 포함하는 크랭크축;

실린더 및 주베어링을 포함하는 실린더 블록;

상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 및

상기 실린더와 연통하는 소음(消音) 공간을 형성한 흡입 머플러를 포함하고,

상기 편심축은 그 상면 외주를 따라 상기 상단면과 예각을 이루는 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
청구항 1에 있어서,

모따기면이 상기 오일 펌프의 상기 상단면의 상기 개구부를 따라 마련된 것을 특징으로 하는 압축기.
청구항 1에 있어서,

상기 편심축와 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅 로드를 구비하고, 상기 모서리의 치수는 상기 커넥팅 로드와 접동하는 상기 편심축의 외경보다 작은 것을 특징 으로 하는 압축기.
청구항 1에 있어서,

상기 흡입 머플러는 상기 모서리로부터 비산하는 오일이 직접 닿는 위치에 있는 오일 흡입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
청구항 4에 있어서,

상기 흡입 머플러의 윗면은 곡률 0을 넘는 볼록한 형상을 이루고, 상기 윗면의 정상 부근에 있는 상기 오일 흡입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.