KR20090095103A - Hermetic compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄화수소계열의 냉매가 사용되는 밀폐형 압축기의 오일에 관한 것이다.The present invention relates to an oil of a hermetic compressor in which a hydrocarbon-based refrigerant is used.
최근 냉동장치, 공조장치 등에 사용되었던 냉매 클로로플루오르카본(CFC)는 성층권의 오존층 파괴시키는 원인 물질로 밝혀져 대체 냉매의 검토 및 적용이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 CFC는 R11(트리클로로모노플루오르메탄), R12(디클로로디플루오르메탄), R113 등이고, 이 중에서 냉동장치에 주로 사용되는 냉매는 R12이다. 이 R12는 현재 오존층 감소와 지구온실효과를 발생시키는 원인물질로 알려져 규제대상 중의 하나이고, 그 대체냉매로서 자연냉매에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 추세이다.Refrigerant chlorofluorocarbons (CFCs), which have recently been used in refrigeration equipment and air conditioners, have been found to be the causative agents of destroying the ozone layer in the stratosphere. Such CFCs are R11 (trichloromonofluoromethane), R12 (dichlorodifluoromethane), R113 and the like, and among these, the refrigerant mainly used in the refrigerating device is R12. The R12 is one of the regulated substances known to be the cause of the ozone layer reduction and global greenhouse effect, and research on natural refrigerants as an alternative refrigerant is being actively conducted.
상기 자연냉매는 물, 암모니아, 질소, 이산화탄소, 프로판, 부탄 등과 같이, 인공화합물이 아니고 지구상에 자연적으로 존재하는 물질을 냉매로 사용하는 것으로, 지구 환경에 악영향을 미치지 않기 때문에 냉매로서 적용하는 것이 적극적으로 검토되고 있다.The natural refrigerant is water, ammonia, nitrogen, carbon dioxide, propane, butane, etc., which is not an artificial compound but is naturally present on the earth as a refrigerant. Since it does not adversely affect the global environment, it is actively applied as a refrigerant. Is being reviewed.
상기 자연 냉매 중 탄화수소는 탄소와 수소만으로 구성된 냉매로서, R50(메 탄), R170(에탄), R290(프로판), R600(부탄), R600a(이소부탄), R1270(프로필렌) 등이 있다. 이러한 탄화수소는 독성이 없고, 화학적으로 안정적이며, 미네랄오일에서 적절한 용해도를 나타낸다. 또 탄화수소는 오존층붕괴지수가 0.0이며 지구온난화지수도 매우 낮으며, 비체적이 다른 냉매보다 크기 때문에 냉매 주입량을 줄일 수 있다. Among the natural refrigerants, hydrocarbons include only carbon and hydrogen, and include R50 (meth), R170 (ethane), R290 (propane), R600 (butane), R600a (isobutane), and R1270 (propylene). These hydrocarbons are non-toxic, chemically stable, and exhibit adequate solubility in mineral oils. In addition, the hydrocarbon has an ozone depletion index of 0.0, a global warming index is very low, and the amount of refrigerant injected can be reduced since the specific volume is larger than that of other refrigerants.
특히, 상기 이소부탄(iso-butane:R600a)은 오존층을 파괴하지 않고 온실 효과에 영향을 미치지 않는 환경 친화적인 천연가스로 알려져 있다. 즉, 상기 이소부탄(R600a)은 원유의 정제과정에서 나오는 탄화수소 가스를 고순도로 정제한 천연 가스의 일종으로 환경 유해요소를 갖고 있지 않은 냉매이다.In particular, the isobutane (R-600a) is known as an environmentally friendly natural gas that does not destroy the ozone layer and does not affect the greenhouse effect. That is, the isobutane (R600a) is a kind of natural gas that purifies hydrocarbon gas from crude oil refining process with high purity and is a refrigerant having no environmental harmful elements.
하지만, 상기 이소부탄(R600a)은 상기와 같은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 화학적 및 물리적 성질 등의 특성 때문에 현재 냉동 시스템에서 사용되는 오일(이하, 냉동기유와 혼용함)의 관계에서 상호 화합되기 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 이소부탄(R600a)을 왕복동식 압축기에 적용할 때 그에 적합한 냉동기유의 개발이 요구되고 있다.However, although the isobutane (R600a) has the advantages described above, due to its chemical and physical properties, the isobutane (R600a) has a disadvantage in that it is difficult to be mutually compatible in the relationship of oil (hereinafter, mixed with refrigeration oil) currently used in a refrigeration system. There is this. Therefore, when isobutane (R600a) is applied to a reciprocating compressor, development of a refrigeration oil suitable for it is required.
상기한 바와 같이, 상기 이소부탄은 미네랄오일(mineral oil)과 잘 용해됨에 따라 이소부탄을 사용하는 냉동장치에서는 통상적으로 미네랄오일을 냉동기유로 사용하고 있었다. As described above, the isobutane is well dissolved with mineral oil, and thus, in the refrigerating apparatus using isobutane, mineral oil is commonly used as a freezer oil.
그러나, 상기 이소부탄을 사용하는 냉동장치, 예컨대 왕복동식 압축기에서는 냉매인 이소부탄이 냉동기유인 미네랄오일과 잘 용해됨에 따라 오히려 압축기의 기동 및 운전시 포밍(forming)현상이 심하게 발생하여 소음의 원인이 되고 있었다. However, in a refrigerating device using isobutane, such as a reciprocating compressor, since isobutane, which is a refrigerant, dissolves well with mineral oil, which is a refrigerant oil, rather, the foaming occurs severely during startup and operation of the compressor, causing noise. It was.
또, 많은 양의 오일이 냉매와 함께 냉동사이클로 토출됨에 따라 오일이 냉매관의 내벽면에 부착되어 응축기와 증발기의 열교환을 방해하게 되고, 이로 인해 냉동사이클의 효율이 저하되는 문제점도 있었다.In addition, as a large amount of oil is discharged together with the refrigerant into the refrigeration cycle, the oil is attached to the inner wall surface of the refrigerant pipe to interfere with the heat exchange between the condenser and the evaporator, thereby lowering the efficiency of the refrigeration cycle.
또, 오일속에 냉매가 과도하게 용해되어 오일의 점도가 낮아지면서 윤활면에서의 마모가 가중되는 문제점도 있었다.In addition, there is a problem in that the refrigerant is excessively dissolved in the oil and the viscosity of the oil is lowered, thereby increasing the wear on the lubricating surface.
본 발명의 목적은 상기와 같이 이소부탄을 사용하는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 냉매와 냉동기유의 용해도가 적정하게 유지되어 포밍현상이 과도하게 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 오일이 냉동사이클로 과도하게 토출되는 것을 막고 오일의 점도가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 있다.An object of the present invention, in the reciprocating compressor using isobutane as described above, so that the solubility of the refrigerant and the refrigeration oil is properly maintained to prevent excessive formation of the foaming phenomenon, and the oil is excessive in the refrigeration cycle It is an object of the present invention to provide a hermetic compressor that can prevent the discharge of oil and prevent the viscosity of the oil from lowering.
본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 냉동사이클에서 밀폐용기의 내부공간으 로 흡입되는 냉매와 혼합되고, 상기 냉매를 압축하여 상기 냉동사이클로 토출하는 압축부로 공급되어 그 압축부를 윤활하도록 상기 밀폐용기에 오일이 저장되는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 오일은 미네럴오일(mineral oil)과 에스테르오일(ester oil)을 혼합하여서 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기가 제공된다.In order to solve the object of the present invention, the refrigerant is mixed with the refrigerant sucked into the inner space of the sealed container in the refrigerating cycle, and supplied to the compression unit for compressing the refrigerant discharged to the refrigeration cycle, the oil in the sealed container to lubricate the compression unit In the stored hermetic compressor, the oil is provided with a hermetic compressor characterized in that the mixture of mineral oil and ester oil (ester oil).
본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 냉매로 이소부탄을 사용하는 경우 그 이소부탄의 냉매와 친화력이 적당하게 좋아질 수 있도록 미네럴오일을 베이스로 하여 에스테르오일을 첨가한 혼합유를 사용함으로써, 상기 이소부탄 냉매와 오일이 과도하게 혼합되어 압축기의 운전시 오히려 포밍현상이 심하게 되는 것을 미연에 방지하여 압축기 소음을 낮출 수 있다. 또, 상기 냉동사이클로 오일이 과도하게 유출되어 응축기나 증발기의 냉매관 벽면에 오일이 잔류하면서 열교환 효율이 저하되는 것을 방지하여 냉동사이클의 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 오일에 냉매가 과도하게 혼합되는 경우 오일의 점성이 희석화되면서 압축부에서의 마모 증가를 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.In the hermetic compressor according to the present invention, when isobutane is used as the refrigerant, the isobutane refrigerant is used by using a mixed oil containing ester oil based on mineral oil so that the affinity with the refrigerant of the isobutane can be appropriately improved. The excessive mixing of oil and oil prevents the formation of the foaming phenomenon in operation of the compressor in advance, thereby reducing the compressor noise. In addition, it is possible to improve the efficiency of the refrigeration cycle by preventing the oil from being excessively leaked into the refrigeration cycle to prevent the heat exchange efficiency is reduced while the oil remains on the refrigerant pipe wall surface of the condenser or evaporator. In addition, when the refrigerant is excessively mixed in the oil, as the viscosity of the oil is diluted, an increase in wear in the compression unit can be prevented in advance, thereby increasing the reliability of the compressor.
이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the hermetic compressor according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐용기(10)와, 상기 밀폐용기(10)의 내부에 배치되어 왕복 운동력을 발생시키는 구동부(20)와, 상기 구동부(20)에서 발생되는 왕복 운동력을 전달받아 냉매의 압축 작용을 하 는 압축부(30)와, 상기 구동부(20) 및 압축부(30)의 각 윤활부위에 오일을 펌핑하여 공급하는 윤활부(40)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the reciprocating compressor according to the present invention includes a sealed
상기 밀폐용기(10)는 그 내부에 밀폐공간(11)이 형성되고, 상기 밀폐공간(11)의 일측에는 상기 냉동사이클로부터 냉매가 상기 밀폐공간(11)으로 흡입되도록 안내하는 흡입관(12)이 연결되며, 상기 밀폐공간(11)의 타측에는 상기 압축부(30)에서 압축된 냉매가 상기 냉동사이클로 토출되도록 안내하는 토출관(13)이 연결된다. 그리고 상기 밀폐용기(10)의 하반부에는 상기 윤활부에 의해 펌핑되어 상기 압축부(30)로 공급되어 그 압축부(30)를 윤활하도록 소정량의 오일(14)이 저장된다. The hermetically sealed
상기 구동부(20)는 상기 밀폐용기(10)의 밀폐공간에서 탄력 지지되는 지지프레임(26)(27)에 의해 고정되는 아우터 스테이터(21)와, 상기 아우터 스테이터(21)의 내주면과 일정 에어갭(air gap)을 두고 배치되는 인너 스테이터(22)와, 상기 아우터 스테이터(21)에 감겨지고 외부로부터 전원이 인가되는 권선 코일(23)과, 상기 아우터 스테이터(21)와 인너 스테이터(22) 사이에 일정 간격을 두고 배치되어 상기 권선 코일(23)에 전원이 인가되면 직선 왕복 이동되는 마그네트(24)와, 상기 마그네트(24)를 지지하여 후술할 압축부(30)의 피스톤(32)과 결합되는 마그네트 프레임(25)으로 이루어진다. 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)는 다수 장의 스테이터 시트가 방사상 또는 복수 개의 블록으로 이루어져 원통형으로 적층 조립된다.The
상기 압축부(30)는 상기 마그네트 프레임(25)과 연결되어 직선으로 왕복운동 하는 피스톤(31)과, 상기 피스톤(31)이 슬라이딩 가능하게 삽입되고 일정 압축공간(P)을 형성하는 실린더(32)와, 상기 피스톤(31)의 전방에 장착되어 상기 피스톤(31)에 형성된 흡입유로(31a)를 개폐하면서 냉매의 흡입을 제어하는 흡입밸브(33)와, 상기 실린더(32)의 전방에 착탈 가능하게 장착되어 냉매의 토출을 제어하는 토출밸브(34)로 이루어진다. 도면중 35는 토출커버, 36은 밸브스프링이다.The compression unit 30 is connected to the
상기 윤활부(40)는 상기 밀폐용기(10)의 하부에 일정량 만큼 채워진 오일(14)을 펌핑하는 펌핑부(41)와, 상기 펌핑부(41)에서 펌핑되는 오일을 상기 피스톤(31)과 실린더(32) 사이의 마찰 부위로 공급하는 오일통로부(42)로 이루어진다.The
도면중 미설명 부호인 50은 공진부, 51 및 52는 공진스프링, 53은 스프링서포터, RP는 루프파이프이다.In the drawings,
상기와 같은 왕복동식 압축기의 작용을 다음에서 설명한다.The operation of the reciprocating compressor as described above will be described below.
즉, 상기 권선 코일(23)로 전원이 인가되면, 상기 권선 코일(23)의 주변에 플럭스가 형성되고, 상기 플럭스는 아우터 스테이터(21)와 인너 스테이터(22)를 따라 폐루프(closed loop)를 형성하며, 상기 아우터 스테이터(21)와 인너 스테이터(22) 사이에 형성되는 플럭스와 상기 마그네트(24)의 의해 형성되는 플럭스의 상호 작용에 의해 마그네트(24)가 마그네트 프레임(25)과 함께 축방향으로 직선 이동하게 된다. 그리고, 상기 권선 코일(23)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 바꾸면 상기 권선코일(23)의 플럭스 방향이 바뀌면서 마그네트(24)가 직선으로 왕복 운동을 하게 된다. 그러면, 상기 마그네트(24)의 운동이 마그네트 프레임(25)에 의해 상기 압축부(30)의 피스톤(31)으로 전달되어 상기 피스톤(31)이 상기 실린더(32)의 내부에서 직선 왕복 이동되면서 냉매의 압축 작용을 한다.That is, when power is applied to the
예컨대, 상기 피스톤(31)이 후퇴하면 상기 피스톤(31)에 형성된 흡입유로(31a)를 통해 압축공간(P)으로 공급되고, 상기 피스톤(31)이 전진하면 상기 흡입밸브(33)에 의해 상기 흡입유로(31a)가 폐쇄되면서 상기 압축공간(P) 내부의 냉매가 압축되며, 상기 압축된 냉매는 상기 토출관(13)을 통해 외부의 냉동사이클로 토출된다. 이러한 압축 작용 중 상기 밀폐용기(10)에 채워진 오일(14)은 상기 펌핑부(41)의 작동에 의해 펌핑되어 윤활통로(42)를 통해 상기 피스톤(31)과 실린더(32) 사이의 마찰 부위로 공급되어 윤활 작용을 수행하게 된다.For example, when the
상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기에 의해 압축되는 냉매는 환경 친화적이고, 가연성 및 폭발성을 갖는 냉매로 탄화수소(hydrocarbon)계열의 냉매가 사용된다. 즉, 상기 냉매는 탄소와 수소로만 구성된 유기화합물 냉매가 주로 사용되는데, 상기 유기화합물 냉매 중에서 탄화수소계열의 냉매는 독성이 없고 화학적으로 안정적이며 오존층붕괴지수가 0.0으로 지구온난화지수도 매우 낮은 특징을 갖는다. 이러한 냉매로는 R50(메탄), R170(에탄), R290(프로판), R600(부탄), R600a(이소부탄), R1270(프로필렌) 등이 있다. 특히, 상기 이소부탄(iso-butane:R600a)은 분자식이 CH(CH3)3으로 본 실시예의 왕복동식 압축기에 의해 압축되는 냉매로 사용된다. The refrigerant compressed by the reciprocating compressor of the present invention as described above is environmentally friendly, and a hydrocarbon-based refrigerant is used as a refrigerant having flammability and explosiveness. In other words, the refrigerant is mainly composed of an organic compound refrigerant consisting of only carbon and hydrogen, the hydrocarbon-based refrigerant of the organic compound refrigerant is non-toxic and chemically stable, the ozone layer decay index of 0.0 has a very low global warming index . Such refrigerants include R50 (methane), R170 (ethane), R290 (propane), R600 (butane), R600a (isobutane), R1270 (propylene), and the like. In particular, the isobutane (R600a) is used as a refrigerant compressed by the reciprocating compressor of this embodiment with a molecular formula of CH (CH3) 3.
한편, 상기 왕복동식 압축기의 윤활 작용을 하는 오일(14)은 상기 이소부탄과의 친화성이 적당하게 좋고 물리적인 특성과 화학적인 특성을 만족할 수 있는 혼합유, 즉 미네럴오일(mineral oil)과 에스테르오일(ester oil)을 적정한 비율로 혼 합한 혼합유가 사용된다. 상기 미네럴오일은 파라핀계와 나프탄계로 구분될 수 있고, 본 실시예에서는 상기 파라핀계는 물론 나프탄계의 미네럴오일도 사용된다. On the other hand, the oil lubricating the reciprocating compressor (14) is a mixed oil, that is, mineral oil and esters that can satisfy the physical properties and chemical properties with moderate affinity with the isobutane Mixed oils are used in which the oil is mixed in an appropriate proportion. The mineral oil may be classified into paraffin-based and naphtan-based, and in this embodiment, naphtan-based mineral oil is used as well as the paraffin-based.
상기 미네럴오일과 에스테르오일의 혼합비율은 대략 70% : 30% 내지 90% : 10%로 정도로 할 수 있다. 즉, 상기 미네럴오일이 에스테르오일에 비해 상대적으로 저렴할 뿐만 아니라 상기 이소부탄과의 친화성이 좋기 때문에 에스테르오일에 비해 많은 양을 차지하도록 혼합하는 것이 바람직할 수 있다. 만약, 상기 오일(14)로 에스테르오일이 과도하게 사용될 경우에는 그 에스테르오일의 가격이 비싸 압축기의 생산비용이 증가할 뿐만 아니라 상기 미네럴오일에 비해 수분함유량(water content rate)이 높아 분자구조상 가수분해(hydrolysis)가 증가하면서 압축기의 신뢰성이 저하될 수 있다. 즉, 압축기에서 수분함유량이 높은 에스테르오일을 많이 사용하게 되면 고온으로 슬라이딩 동작을 하는 부위에서 에스테르오일이 가수분해하여 유기산을생성하게 되고 이로 인해 오일 전체의 전산가(total acid number)가 상승하게 된다. 그 결과, 압축기의 슬라이딩 재료에서 부식 또는 손상, 구리도금의 생성, 점성의 감소 등이 발생되고, 이로 인해 마찰 부위에서의 마모가 증가하거나 이로 인해 냉동사이클의 미세관에서 막힘 현상이 발생되면서 압축기 또는 이를 채용하는 냉동사이클의 신뢰성 저하를 초래하게 될 수 있다. The mixing ratio of the mineral oil and the ester oil may be about 70%: 30% to 90%: 10%. That is, since the mineral oil is relatively inexpensive compared to the ester oil and has good affinity with the isobutane, it may be preferable to mix the mineral oil so as to occupy a larger amount than the ester oil. If the ester oil is excessively used as the
이렇게, 상기 왕복동식 압축기의 냉매로 탄화수소계열, 특히 이소부탄을 사용하는 경우 그 이소부탄의 냉매와 친화력이 적당하게 좋아질 수 있도록 미네럴오일을 베이스로 하여 에스테르오일을 첨가한 혼합유를 사용함으로써, 상기 이소부탄 냉매와 오일이 과도하게 혼합되어 압축기의 운전시 오히려 포밍현상이 심하게 되는 것을 미연에 방지하여 압축기 소음을 낮출 수 있다. 또, 상기 냉동사이클로 오일이 과도하게 유출되어 응축기나 증발기의 냉매관 벽면에 오일이 잔류하면서 열교환 효율이 저하되는 것을 방지하여 냉동사이클의 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 오일에 냉매가 과도하게 혼합되는 경우 오일의 점성이 희석화되면서 압축부에서의 마모 증가를 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.Thus, in the case of using a hydrocarbon series, especially isobutane, as a refrigerant of the reciprocating compressor, by using a mixed oil containing ester oil based on mineral oil so that the affinity with the refrigerant of the isobutane can be appropriately improved, Excessive mixing of the isobutane refrigerant and oil prevents the foaming from being severe during the operation of the compressor, thereby lowering the compressor noise. In addition, it is possible to improve the efficiency of the refrigeration cycle by preventing the oil from being excessively leaked into the refrigeration cycle to prevent the heat exchange efficiency is reduced while the oil remains on the refrigerant pipe wall surface of the condenser or evaporator. In addition, when the refrigerant is excessively mixed in the oil, as the viscosity of the oil is diluted, an increase in wear in the compression unit can be prevented in advance, thereby increasing the reliability of the compressor.
본 실시예에서는 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 압축기에 적용한 예를 살펴보았으나, 본 발명은 왕복동식 압축기 외에 로터리 압축기나 스크롤 압축기 등 친환경 냉매로서 탄화수소계열의 냉매를 사용하는 모든 압축기에 적용할 수 있다.In the present embodiment has been described an example in which the mover is applied to a reciprocating compressor in a linear reciprocating motion, the present invention is applied to all compressors using hydrocarbon-based refrigerant as an environmentally friendly refrigerant such as rotary compressor or scroll compressor in addition to the reciprocating compressor. can do.
도 1은 본 발명의 혼합유가 적용된 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a reciprocating compressor to which the mixed oil of the present invention is applied.
Claims (6)
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KR1020080020218A KR20090095103A (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Hermetic compressor |
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Family Applications (1)
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KR1020080020218A KR20090095103A (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Hermetic compressor |
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2008
- 2008-03-04 KR KR1020080020218A patent/KR20090095103A/en not_active Application Discontinuation
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