KR20100081813A - 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다. 본 발명은, 크랭크축의 상하 양단을 지지함에 따라 회전자가 고정자에 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있고 상기 크랭크축의 상단은 볼베어링으로 지지함에 따라 주베어링의 마찰면적을 줄여 마찰손실을 낮출 수 있다. 그리고 상기 크랭크축의 상단에는 베어링지지부를 형성하여 그 베어링지지부에 볼베어링을 삽입함으로써 상기 볼베어링의 조립을 용이하게 하고 조립후 안정적으로 작동될 수 있도록 할 수 있다. 그리고 상기 볼베어링에 접하는 크랭크축의 베어링지지부에 오일구멍과 오일그루브를 형성함으로써 조립오차 등으로 인한 마찰손실이나 마모를 방지하여 압축기 및 냉동기기의 의 효율과 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

압축기, 볼베어링, 베어링지지부, 마찰, 오일구멍, 오일그루브

Description

밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기{HERMETIC COMPRESSOR HAVING THE SAME AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에서 크랭크축을 양단에서 안정적으로 지지할 수 있는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 구동력을 발생하는 구동모터와, 그 구동모터에 결합되어 작동하면서 냉매를 압축하는 압축부가 함께 설치되어 있다. 그리고 상기 밀폐형 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 스크롤식, 로터리식, 진동식 등으로 구분할 수 있다. 상기 왕복동식과 스크롤식 그리고 로터리식은 구동모터의 회전력을 이용하는 방식이고, 상기 진동식은 구동모터의 왕복운동을 이용하는 방식이다.

상기와 같은 밀폐형 압축기 중에서 회전력을 이용하는 밀폐형 압축기의 구동모터에는 크랭크축이 구비되어 그 구동모터의 회전력을 압축부에 전달하도록 구성되어 있다. 예컨대, 상기 로터리식 밀폐형 압축기(이하, 로터리 압축기)의 구동모터는 상기 케이싱에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 일정 공극을 두고 삽입되어 상기 고정자와의 상호작용으로 회전하는 회전자와, 상기 회전자에 결합되어 그 회 전자의 회전력을 상기 압축부에 전달하는 크랭크축으로 이루어져 있다. 그리고 상기 압축부는 상기 크랭크축에 결합되어 실린더의 내부에서 회전운동을 하면서 냉매를 흡입,압축,토출시키는 압축부재와, 상기 압축부재를 지지하는 동시에 상기 실리더와 함께 압축공간을 형성하는 복수 개의 베어링부재로 이루어져 있다. 상기 베어링부재는 통상 구동모터의 일측에 배치되어 상기 크랭크축을 지지하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 로터리 압축기에 있어서는, 상기 베어링부재가 크랭크축의 일측에만 설치되어 있어 상기 크랭크축이 회전할 때 발생되는 편심하중을 충분히 상쇄시키지 못하여 상기 크랭크축의 휨현상이 발생될 수 있고 이로 인해 상기 회전자가 고정자와 충돌하면서 소음이 발생되거나 손상되는 문제점이 있었다. 특히, 상기 실린더가 복수 개인 복식 로터리 압축기의 경우는 압축기의 효율을 향상시키기 위해 모터의 높이를 증가시키게 된다. 하지만, 이 경우 초기 전원이 인가될 때 발생되는 자기력에 의해 상기 회전자가 고정자에 달라붙게 되고 이와 동시에 상기 크랭크축이 휘어진 상태로 회전을 시작하게 되어 마찰소음이나 마모가 더욱 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또, 이를 감안하여 상기 베어링부재의 높이를 높게 할 경우, 그 베어링부재가 높아진 만큼 마찰면적이 증가하여 압축기의 효율을 높이는데 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 크랭크축이 휘는 현상을 최대한 억제하면서도 압축기의 효율저하를 최소화할 수 있는 크랭크축 및 이를 적용한 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 저유부에 오일이 저장되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자; 상기 회전자의 중심에 결합되어 회전력을 전달하고, 내부에 오일유로가 형성되어 상기 케이싱의 오일을 펌핑하는 크랭크축; 상기 크랭크축의 일단에 편심 결합되는 적어도 한 개의 롤링피스톤; 상기 롤링피스톤을 수용하는 적어도 한 개의 실린더; 상기 롤링피스톤과 함께 냉매를 압축하는 적어도 한 개의 베인; 상기 실린더에 결합되어 적어도 한 개의 압축공간을 형성하는 동시에 상기 고정자를 중심으로 상기 크랭크축의 일측을 지지하는 제1 베어링; 및 상기 고정자를 중심으로 상기 크랭크축의 타측을 지지하는 적어도 한 개의 제2 베어링;을 포함하고, 상기 크랭크축의 외주면에는 상기 제2 베어링이 삽입되어 축방향으로 지지되도록 베어링지지부가 단차지게 형성되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클로 이루어진 냉동기기에 있어서, 상기 압축기는 앞서 설명한 압축기로 이루어지는 냉동기기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기는, 상기 크랭크축의 상하 양측에서 반경방향으로 지지함에 따라 상기 크랭크축이 운전중에 휘는 것을 방지하여 상기 회전자와 고정자 사이의 마찰소음과 마모를 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 크랭크축을 안정적으로 지지하면서도 그 크랭크축과 베어링 사이의 마찰손실을 줄여 압축기 및 이를 적용한 냉동기기의 효율을 높일 수 있다. 또, 상기 크랭크축의 상단을 지지하는 베어링이 상기 크랭크축의 상단에 단차진 베어링지지부에 삽입되어 결합됨에 따라 상기 베어링을 더욱 안정적으로 지지할 수 있고 이를 통해 밀폐형 압축기의 안정성을 높일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기를 첨부도면에 도시된 용량 가변형 로터리 압축기를 예로 들어 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기는, 밀폐된 케이싱(100)의 내부공간 상측에 구동력을 발생하는 구동모터(200)가 설치되고, 상기 케이싱(100)의 내부공간 하측에는 상기 구동모터(200)에서 발생된 동력으로 냉매를 압축하는 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)가 설치된다. 그리고 상기 케이싱(100)의 외부에는 상기 제2 압축부(400)가 필요에 따라 공회전을 하도록 압축기의 운전모드를 전환하는 모드전환유닛(500)이 설치된다.

상기 케이싱(100)은 그 내부공간이 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400) 또는 제1 압축부(300)에서 토출되는 냉매에 의해 토출압의 상태를 유지하고, 상기 케이싱(100)의 하반부 주면에는 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)의 사이로 냉매가 흡입되도록 한 개의 가스흡입관(140)이 연결되며, 상기 케이싱(100)의 상단에는 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)에서 압축되어 토출된 냉매가 냉동시스템으로 전달되도록 한 개의 가스토출관(150)이 연결된다.

상기 구동모터(200)는 상기 케이싱(100)의 내주면에 고정되는 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)에 열박음 되어 함께 회전을 하면서 상기 구동모터(200)의 회전력을 각 압축부(300)(400)로 전달하는 크랭크축(230)으로 이루어진다. 상기 구동모터(200)는 정속모터일 수도 있고 인버터모터일 수도 있다. 하지만, 비용을 고려하면 상기 구동모터(200)는 정속모터를 이용하면서도 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400) 중에서 어느 한 쪽을 필요시 공회전시켜 압축기의 운전모드를 가변할 수 있다.

그리고 상기 크랭크축(230)은 회전자(220)에 결합되는 축부(231)와, 그 축부(231)의 하단부에 좌우 양측으로 편심지게 형성되는 제1 편심부(232)와 제2 편심부(233)로 이루어진다. 상기 제1 편심부(232)와 제2 편심부(233)는 대략 180°의 위상차를 두고 대칭되게 형성되고 후술할 제1 롤링피스톤(340)과 제2 롤링피스톤(430)이 각각 회전 가능하게 결합된다. 그리고 상기 크랭크축(230)의 내부에는 상기 케이싱(100)의 오일이 흡상되도록 오일유로(234)가 축방향으로 관통 형성된다.

상기 제1 압축부(300)는 환형으로 형성되고 상기 케이싱(100)의 내부에 설치 되는 제1 실린더(310)와, 상기 크랭크축(230)의 제1 편심부(232)에 회전 가능하게 결합되고 상기 제1 실린더(310)의 제1 압축공간(V1)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(320)과, 상기 제1 실린더(310)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 그 일측의 실링면이 상기 제1 롤링피스톤(320)의 외주면에 접촉되고 상기 제1 실린더(310)의 제1 압축공간(V1)을 제1 흡입실과 제1 토출실로 각각 구획하는 제1 베인(330)과, 상기 제1 베인(330)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 베인스프링(340)을 포함한다. 그리고 미설명 부호인 350은 제1 토출밸브이고, 360은 제1 머플러이다.

상기 제2 압축부(400)는 환형으로 형성되고 상기 케이싱(100) 내부에서 상기 제1 실린더(310) 하측에 설치되는 제2 실린더(410)와, 상기 크랭크축(230)의 제2 편심부(233)에 회전 가능하게 결합되고 상기 제2 실린더(410)의 제2 압축공간(V2)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제2 롤링피스톤(420)과, 상기 제2 실린더(410)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되고 상기 제2 롤링피스톤(420)의 외주면에 접촉되어 상기 제2 실린더(410)의 제2 압축공간(V2)이 제2 흡입실과 제2 토출실로 각각 구획되거나 또는 상기 제2 롤링피스톤(420)의 외주면에서 이격되어 상기 제2 흡입실과 제2 토출실이 서로 연통되도록 하는 제2 베인(430)을 포함한다. 그리고 미설명 부호인 440은 제2 토출밸브이고, 450은 제2 머플러이다.

상기 제1 실린더(310)의 상측에는 그 제1 실린더와 함께 제1 압축공간을 형성하는 동시에 상기 크랭크축을 반경방향으로 지지하기 위한 상부베어링플레이트(이하,상부베어링)(110)가 복개되어 설치되고, 상기 제2 실린더(410)의 하측에는 그 제2 실린더와 함께 제2 압축공간을 형성하는 동시에 상기 크랭크축을 반경방향으로 지지하기 위한 하부베어링플레이트(이하, 하부베어링)(120)가 복개되어 설치된다.

그리고, 상기 제1 실린더(310)의 하측과 제2 실린더(410)의 상측 사이에는 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 구분하는 동시에 상기 크랭크축(230)을 축방향으로 지지하는 중간베어링플레이트(이하, 중간베어링)(130)가 개재되어 설치된다.

상기 상부베어링(110)과 하부베어링(120)은 원판모양으로 형성되고, 그 각각의 중앙에는 상기 크랭크축(230)의 축부(231)가 반경방향으로 지지되도록 축구멍(111)(121)을 갖는 축수부(112)(122)가 돌출 형성된다. 그리고 상기 중간베어링(130)은 상기 크랭크축(230)의 편심부가 관통하는 정도의 내경을 가지는 환형으로 형성되고, 그 일측에는 도 2에서와 같이 상기 가스흡입관(140)이 연통되도록 연통유로(131)가 형성되고, 상기 연통유로(131)는 상기 제1 실린더(310)의 제1 흡입구(미도시) 및 제2 실린더(410)의 제2 흡입구(미도시)와 연통된다.

상기 모드전환유닛(500)은 그 일단이 상기 가스흡입관(140)에서 분관되는 저압측 연결관(510)과, 상기 케이싱(100)의 내부공간에 그 일단이 연결되는 고압측 연결관(520)과, 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(413)에 그 일단이 연결되어 상기 저압측 연결관(510)과 고압측 연결관(520)에 선택적으로 연통되는 공용측 연결관(530)과, 상기 공용측 연결관(530)을 통해 제2 실린더(410)의 베인챔버(S)에 연결되는 제1 모드전환밸브(540)와, 상기 제1 모드전환밸브(540)에 연결되어 그 제1 모드전환밸브(540)의 개폐동작을 제어하는 제2 모드전환밸브(550)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 구동모터(200)의 고정자(210)에 전원을 인가하여 상기 회전자(220)가 회전하면, 상기 크랭크축(230)이 상기 회전자(220)와 함께 회전하면서 상기 구동모터(200)의 회전력을 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)에 전달하고, 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)에서는 각각 제1 롤링피스톤(320)과 제2 롤링피스톤(420)이 상기 각 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에서 편심 회전운동을 하며, 상기 제1 베인(330)과 제2 베인(430)이 상기 제1 및 제2 롤링피스톤(320)(420)과 함께 180°의 위상차를 가지는 압축공간들(V1)(V2)을 각각 형성하면서 냉매를 연통유로와 양쪽 흡입구를 통해 번갈아 흡입한 후 압축하여 토출하게 된다.

여기서, 상기 압축기가 파워운전을 하는 경우에는, 상기 제1 모드전환밸브(540)에 의해 상기 케이싱(100) 내부의 고압 가스가 고압측 연결관(520)을 통해 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(413)로 공급됨으로써 상기 제2 베인(430)이 베인챔버(413)의 내부에 채워진 고압의 냉매에 밀려 상기 제2 롤링피스톤(420)에 압접된 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 상기 제2 압축공간(V2)으로 유입되는 냉매가스가 정상적으로 압축되어 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 100% 운전을 하게 된다.

반면, 상기 압축기가 기동할 때와 같이 세이빙운전을 하는 경우에는, 상기 제1 모드전환밸브(540)에 의해 상기 제2 실린더(410)로 흡입되는 저압의 냉매가스 일부가 상기 베인챔버(413)로 유입됨으로써 상기 제2 베인(430)이 제2 압축공간(V2)에서 압축되는 냉매에 밀려 제2 베인슬롯(미부호)의 안쪽으로 수납된다. 이로 인해 상기 제2 압축공간(V2)의 흡입실과 토출실이 연통되어 상기 제2 압축공간(V2)으로 흡입되는 냉매가스는 압축되지 못하게 되고, 상기 제2 압축공간(V2)으로 유입되는 냉매가스가 압축되지 못해 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 제1 압축공간의 용량만큼만 운전을 하게 된다.

한편, 상기 구동모터(200)는 회전자(220)에 크랭크축(230)이 압입되어 함께 회전을 하게 되나, 상기 크랭크축(230)은 회전자(220)를 중심으로 축방향 일측, 즉 하측에만 상부베어링(110)과 하부베어링(120)으로 지지됨에 따라 그 크랭크축(230)이 고속으로 회전을 할 때에는 편심질량이 발생된다. 그리고 편심질량에 의해 상기 크랭크축(230)의 상측, 즉 회전자(220)가 결합된 부위가 휘어지면서 상기 회전자(220)가 고정자(210)에 부딪히는 경우가 발생될 수 있다.

특히, 본 실시예와 같이 압축부가 복수 개인 용량 가변형 로터리 압축기의 경우에는 압축기 효율을 높이기 위해 상기 회전자(220)를 포함한 구동모터(200)의 길이가 증가하게 되나, 이 경우 상기 회전자(220)의 길이가 길어지는 만큼 크랭크축(230)의 휨 정도가 함께 증가하게 되어 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 마찰손실이 더욱 가중될 수 있다. 이를 감안하여 상부베어링(110)의 길이를 길게 할 수도 있으나, 이는 앞서 살펴본 바와 같이 상기 크랭크축(230)과 상부베어링(110) 사이의 마찰손실이 증가하게 되어 압축기 효율이 오히려 저감될 수 있다.

이에, 도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명에서는 상기 크랭크축(230)의 상단, 즉 상기 회전자(220)를 중심으로 상부베어링(110)과 하부베어링(120)(상부베어링과 하부베어링을 포함해서, 제1 베어링이라 할 수 있다)의 반대쪽에 보조베어링(600)(이를, 제2 베어링이라 할 수 있다)을 설치하여 상기 크랭크축(230)을 상하 양단에서 지지하도록 구성하고 있다.

예컨대, 상기 보조베어링(600)은 도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 케이싱(100)의 내주면에 고정되는 지지프레임(610)과, 상기 지지프레임(610)의 상측에 설치되고 상기 크랭크축(230)에 삽입되어 반경방향으로 지지하는 볼베어링(620)과, 상기 볼베어링(620)을 수용하여 상기 지지프레임(610)에 고정되는 베어링하우징(630)으로 이루어진다.

상기 지지프레임(610)은 환형으로 지지부(611)가 형성되고, 그 지지부(611)의 외주면에서 각각 방사상으로 연장되어 상기 케이싱(100)의 내주면에 용접 결합되는 복수 개의 고정돌부(612)가 형성된다. 그리고 상기 지지부(611)와 고정돌부(612)의 사이에는 상기 베어링하우징(630)을 볼트(640)로 체결하기 위한 복수 개의 볼트구멍(613)이 형성된다. 상기 볼트구멍(613)은 후술할 베어링하우징(630)의 관통구멍(633)과 연통되도록 복수 개가 원주방향을 따라 등간격으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 볼트(640)가 체결되도록 암나사산이 형성된다.

상기 볼베어링(620)은 그 내륜(621)과 외륜(622) 사이에 수 개의 볼(623)이 리테이너(미도시)에 의해 간격이 유지되면서 상기 개재되어 상기 내륜(621)과 외륜(622)이 상호 운동을 할 수 있도록 구성된다. 그리고 상기 내륜(621)은 그 내주 면이 상기 크랭크축(230)의 외주면에 삽입될 수 있는 크기로 형성될 수 있다.

그리고 상기 볼베어링(620)은 그 내륜은 상기 크랭크축(230)에 삽입되어 축방향으로 지지될 수 있도록 상기 크랭크축(230)의 상단 외주면에는 베어링지지부(239)가 단차지게 형성된다. 상기 베어링지지부(239)는 크랭크축(230)의 상단에서 축방향을 따라 형성되고, 상기 베어링지지부(239)의 길이는 그 베어링지지부(239)의 횡방향 단차면이 상기 지지프레임(610)의 상면 높이보다는 적어도 낮지 않게 형성되는 것이 조립오차를 줄이는데 바람직할 수 있다. 그리고 상기 베어링지지부(239)의 횡방향 넓이는 그 베어링지지부(239)를 제외한 축부(231)의 두께가 너무 얇게 되지 않을 정도, 즉 상기 볼베어링(620)의 횡방향 응력에 견딜 수 있는 정도의 두께를 가지도록 형성되는 것이 신뢰성 측면에서 바람직하다.

상기 베어링하우징(630)은 상기 지지프레임(610)에 고정할 수 있도록 플랜지부(631)가 형성되고, 상기 플랜지부(631)의 중앙부위에는 상기 볼베어링(620)을 반경방향과 축방향으로 수용할 수 있도록 수용부(632)가 환형으로 돌출되도록 절곡되어 형성되며, 상기 플랜지부(631)의 가장자리에는 상기 지지프레임(610)의 볼트구멍(613)에 대응되도록 복수 개의 관통구멍(633)이 형성된다.

상기 관통구멍(633)은 상기 베어링하우징(630)이 지지프레임(610)에 대해 반경방향으로 움직일 수 있도록 상기 볼트구멍(613)보다 큰 원형 구멍으로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 보조베어링을 조립하는 과정은 다음과 같다.

즉, 상기 케이싱(100)의 내주면에 상기 지지프레임(610)을 삽입한 상태에서 그 지지프레임(610)을 케이싱(100)에 용접하여 고정한다. 그리고, 상기 크랭크축(230)의 베어링지지부(239)에 상기 볼베어링(620)을 삽입하여 지지한 상태에서 상기 지지프레임(610)에 베어링하우징(630)을 얹고 볼트(640)로 조여 상기 베어링하우징(630)을 지지프레임(610)에 고정 결합한다.

이때, 도 4 및 도 5에서와 같이 상기 지지프레임(610)을 상기 케이싱(100)에 용접하는 과정에서 상기 지지프레임(610)이 용접열 등에 의해 변형되어 상기 상기 지지프레임(610)의 축중심이 상기 크랭크축(230)의 축중심과 일치하지 않게 될 수 있다. 이 경우, 상기 볼트(640)를 풀어 상기 베어링하우징(630)이 헐거워지도록 한 상태에서 상기 베어링하우징(630)의 축중심이 볼베어링(620)과 크랭크축(230)의 축중심과 일치되도록 상기 베어링하우징(630)을 옮긴 후 다시 볼트(640)를 조여 상기 베어링하우징(630)과 지지프레임(610)을 고정 결합한다.

이렇게 하여, 상기 크랭크축의 상단에 별도의 보조베어링을 설치하는 경우 그 보조베어링의 축중심이 크랭크축의 축중심과 틀어져 마찰손실이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 보조베어링을 가지는 용량 가변형 로터리 압축기에서는, 상기 크랭크축의 하단은 제1 베어링에 해당하는 상부베어링(110)과 하부베어링(120)으로 지지되는 동시에 상기 크랭크축(230)의 상단은 제2 베어링에 해당하는 보조베어링(600)으로 지지됨에 따라 상기 크랭크축(230)의 상하 양단이 베어링으로 지지되어 압축기가 기동할 때나 또는 운전을 계속할 할 때 상기 크랭크축(230)이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 상기 회전자(220)가 고정자(210)에 부딪혀 마찰소음이 발생되거나 또는 마찰손실이 발생되는 것을 미연에 방지하여 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 보조베어링(600)이 볼베어링으로 설치됨에 따라 상기 압축기의 용량이 증가하여 회전자(220)의 크기가 커지더라도 상기 상부베어링(110)이나 하부베어링(120)의 길이를 길게 할 필요가 없으므로 마찰손실이 증가하지 않게 되고 이로 인해 압축기의 효율이 크게 향상될 수 있다.

그리고 상기 볼베어링(620)의 내륜은 상기 크랭크축(230)의 베어링지지부(239)에 얹혀 축방향으로 지지되는 반면 외륜은 상기 지지프레임(610)에 얹혀져 축방향으로 지지됨에 따라 상기 볼베어링(620)의 내경과 상기 크랭크축(230)의 외경이 너무 밀착되도록 가공하지 않아도 된다. 즉, 상기 볼베어링(620)의 내경과 크랭크축(230)의 외경 사이에 일정 정도의 가공오차를 둘 수 있어 그만큼 가공이 용이하게 될 수 있고 조립이 용이하게 될 수 있다.

하지만, 상기와 같이 크랭크축(230)과 볼베어링(620)은 일정한 간극을 두고 조립하게 되더라도 조립시 발생하는 오차 또는 상기 크랭크축(230)이 회전중에 발생하는 휨 현상에 의해 상기 크랭크축(230)과 볼베어링(620) 사이의 간극이 줄어들게 되고 이로 인해 상기 크랭크축(230)과 볼베어링(620) 사이에서 마찰손실이 야기되거나 또는 마모가 발생될 수 있다.

이를 감안하여, 본 발명에서는 도 3 내지 도 6에서와 같이 상기 크랭크축(230)의 상하 양측, 보다 정확하게는 상기 회전자(220)를 중심으로 축방향 상하 양측에는 각각 상기 제1 베어링(110)(120)과 제2 베어링(600)에 각각 오일을 공급 할 수 있도록 제1 오일구멍(235a)(235b)과 제2 오일구멍(236)이 형성된다. 그리고 상기 크랭크축(230)의 외주면, 즉 상기 제1 오일구멍(235a)(235b)과 제2 오일구멍(236)이 형성되는 부위에는 그 제1 오일구멍(235a)(235b)과 제2 오일구멍(236)이 수용되도록 제1 오일그루브(237a)(237b)와 제2 오일그루브(238)가 형성될 수 있다.

상기 제2 베어링(600)에 대응되는 제2 오일그루브(238)는 상기 오일유로(234)와 연통될 수 있도록 상기 크랭크축(230)의 끝단에서 축방향으로 소정의 길이만큼 연장 형성되고, 그 제2 오일그루브(238)는 그 일부가 상기 제2 베어링(600)의 축방향 범위 내에서 중첩될 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 상기 제2 오일그루브(238)는 도 4 내지 도 6에서와 같이 축방향과 동일하게 일직선으로 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 나선형으로 감겨 경사지게 형성될 수도 있다.

상기 제2 오일구멍(236)은 상기 제2 베어링(600)의 축방향 범위내에 형성될 수도 있으나, 상기 오일유로(234)를 통해 기포가 이동할 수 있으므로 그 기포가 상기 제2 베어링(600)과의 베어링면으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 상기 제2 베어링(600)의 축방향 범위 밖에 형성될 수도 있다.

상기와 같이 크랭크축(230)의 상단, 즉 상기 제2 베어링(600)에 대응되는 부위에 제2 오일구멍(236)과 제2 오일그루브(238)가 형성되는 경우에는, 상기 크랭크축(230)의 오일유로(234)를 통해 흡입되는 오일이 상기 각 압축부(300)(400)에서 압축되는 냉매의 일부와 섞여 상기 오일유로(234)를 따라 흡상되고, 이 오일유로(234)를 통해 흡상되는 오일은 상기 제2 오일구멍(236)과 제2 오일그루브(238)를 통해 상기 크랭크축(230)과 제2 베어링(600)의 사이로 공급된다. 이렇게 하여, 상 기 크랭크축(230)과 제2 베어링(600)의 사이로 오일이 공급되어 윤활하게 됨에 따라 상기 크랭크축(230)과 제2 베어링(600) 사이의 간극이 조립오차나 또는 축휨현상 등에 의해 좁아지더라도 마찰손실이나 마모가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 이를 통해 상기 압축기의 소음을 낮추고 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 보조베어링에 대해 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 보조베어링이 볼베어링으로 이루어져 지지프레임과 베어링 그리고 하우징으로 구성되는 것이나, 본 실시예는 도 7에서와 같이 상기 볼베어링을 대신하여 롤러(640)가 적용될 수도 있다. 이 경우에도, 상기 보조베어링(600)은 지지프레임(610)과 롤러(640) 그리고 그 롤러(640)를 지지하는 베어링하우징(630)으로 이루어질 수 있다.

상기 지지프레임(610)과 베어링하우징(630)의 형상은 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있고, 상기 롤러(640)는 원통모양으로 형성되어 그 내주면이 상기 크랭크축(230)의 외주면과 미끄럼 운동을 할 수 있는 직경, 즉 소정의 간극을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 롤러(640)의 외경은 상기 지지프레임(610)의 지지부(611) 내경과 미끄럼운동을 할 수 있는 직경으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 롤러(640)는 도 7에서와 같이 축방향 직경이 동일한 원통모양으로 형성될 수도 있으나, 마찰손실을 줄이기 위해 상기 롤러(640)의 내주면 또는 외주면이 상기 크랭크축(230)의 외주면 또는 지지프레임(610)의 내주면과 선접촉할 수 있도록 원주방향을 따라 원형단면 형상으로 볼록한 원띠 형상의 베어링부를 갖 도록 형성될 수도 있다. 상기 베어링부는 상기 롤러(640)의 외주면이 대향되는 상기 지지프레임(610)의 내주면에 형성될 수도 있다.

그리고 상기 롤러(640)는 기동시 흡상되는 오일이 부족하더라도 마찰손실이 감소되도록 자기윤활부재로 형성되거나 또는 그 내주면과 외주면에 윤활층이 코팅되거나 또는 테프론과 같은 윤활성이 좋은 재질로 형성될 수 있다.

그리고 상기 롤러(640)와 대응하는 상기 크랭크축(230)에 제2 오일구멍(236)과 제2 오일그루브(238)가 형성된다. 상기 제2 오일구멍(236)과 제2 오일그루브(238)의 위치나 형상 그리고 이에 따른 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 전술한 실시예에서의 설명으로 대신한다.

한편, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기가 냉동기기에 적용되는 경우, 그 냉동기기의 소음을 감소시키는 동시에 효율을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 도 8에서와 같이 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기(700)에서 그 냉동기기(700)에는 냉동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판(710)에 상기 압축기(C)를 연결하고, 그 압축기의 내부에 설치되는 모터의 크랭크축 양단에는 각각 제1 베어링과 제2 베어링을 설치할 수 있다. 그리고 상기 제2 베어링이 대응되는 상기 크랭크축에는 앞서 살펴본 베어링지지부(239)를 형성함에 따라 상기 제2 베어링을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 또, 상기 크랭크축의 베어링지지부에 오일구멍(236)과 오일그루브(238)가 형성되어 상기 크랭크축과 제2 베어링 사이의 마찰손실이나 마모를 미연에 방지할 수 있다.

이렇게 하여, 상기 밀폐형 압축기를 적용한 냉동기기의 진동소음을 안정적으로 감쇄시킬 수 있을 뿐만 아니라 이를 통해 냉동기기의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 용량 가변형 로터리 압축기에 적용한 예를 살펴보았으나, 압축부가 한 개인 단식 로터리 압축기에도 적용할 수 있다. 그리고 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 가정용 또는 산업용 에어콘과 같은 냉동기기에 고르게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 내부를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 로터리 압축기에서 구동모터의 양단을 지지하는 베어링들을 보인 사시도,

도 3은 도 1에 따른 제2 베어링을 보인 사시도,

도 4는 도 1에 따른 제2 베어링의 일실시예를 보인 종단면도,

도 5는 도 4의 "A"부를 확대하여 보인 종단면도,

도 6은 도 1에 따른 크랭크축을 보인 사시도,

도 7은 도 1에 따른 제2 베어링의 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 8은 도 1에 따른 로터리 압축기가 구비된 에어콘 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 케이싱 130 : 중간베어링

131 : 연통유로 140 : 가스흡입관

230 : 크랭크축 231 : 축부

232,233 : 편심부 234 : 오일유로

235a,235b : 제1 오일구멍 236 : 제2 오일구멍

237a,237b : 제1 오일그루브 238 : 제2 오일그루브

239 : 베어링지지부 310 : 제1 실린더

320 : 제1 롤링피스톤 330 : 제1 베인

410 : 제2 실린더 510 : 저압측 연결관

520 : 고압측 연결관 530 : 공용측 연결관

540,550 : 모드전환밸브 600 : 보조베어링

610 : 지지프레임 611 : 지지부

612 : 고정돌부 620 : 볼베어링

630 : 베어링하우징 631 : 플랜지부

632 : 수용부 640 : 롤러

Claims (10)

1. 저유부에 오일이 저장되는 케이싱;

   상기 케이싱의 내부공간에 고정되는 고정자;

   상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자;

   상기 회전자의 중심에 결합되어 회전력을 전달하고, 내부에 오일유로가 형성되어 상기 케이싱의 오일을 펌핑하는 크랭크축;

   상기 크랭크축의 일단에 편심 결합되는 적어도 한 개의 롤링피스톤;

   상기 롤링피스톤을 수용하는 적어도 한 개의 실린더;

   상기 롤링피스톤과 함께 냉매를 압축하는 적어도 한 개의 베인;

   상기 실린더에 결합되어 적어도 한 개의 압축공간을 형성하는 동시에 상기 고정자를 중심으로 상기 크랭크축의 일측을 지지하는 제1 베어링; 및

   상기 고정자를 중심으로 상기 크랭크축의 타측을 지지하는 적어도 한 개의 제2 베어링;을 포함하고,

   상기 크랭크축의 외주면에는 상기 제2 베어링이 삽입되어 축방향으로 지지되도록 베어링지지부가 단차지게 형성되는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 크랭크축의 베어링지지부에는 상기 제2 베어링과 접촉되는 면으로 오일을 공급하도록 상기 오일유로에서 외주면으로 관통된 오일구멍이 형성되는 밀폐형 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 크랭크축의 베어링지지부의 외주면에는 상기 오일구멍을 수용하도록 소정의 폭과 깊이를 가지는 오일그루브가 형성되는 밀폐형 압축기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 오일그루브는 상기 제2 베어링의 축방향 범위내에 적어도 일부가 중첩되도록 형성되는 밀폐형 압축기.
5. 제3항에 있어서,

   상기 오일그루브는 축끝단에서 축방향으로 일직선 또는 경사지게 연장되어 상기 크랭크축의 외주면에 형성되는 밀폐형 압축기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2 베어링은 조립시 그 축방향 중심이 가변될 수 있는 밀폐형 압축기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 케이싱에는 지지부재가 고정 결합되고, 그 지지부재에 상기 제2 베어링을 수용하는 커버부재가 결합되는 밀폐형 압축기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 지지부재와 커버부재는 볼트로 체결되고, 상기 지지부재에는 체결시 상기 커버부재를 반경방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 볼트의 직경보다 큰 볼트구멍이 형성되는 밀폐형 압축기.
9. 제1항에 있어서,

   상기 베인중에서 적어도 한 개의 베인은 상기 케이싱의 내부공간에 채워지는 냉매와 그 베인을 지지하는 냉매의 압력차에 의해 구속되거나 구속해제되는 밀폐형 압축기.
10. 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클로 이루어진 냉동기기에 있어서,

    상기 압축기는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지는 냉동기기.

Images