KR20100081815A - 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기에 관한 것이다. 본 발명은, 편심질량을 비자성체부와 자성체부로 제작하여 상기 비자성체부가 회전자에 접촉되도록 설치됨으로써, 상기 편심질량이 저가의 재질로 형성되어 그만큼 압축기의 제조비용이 절감될 수 있다. 또 상기 회전자의 회전자계가 편심질량으로 누설되는 것을 방지하여 상기 회전자의 회전자계가 편심질량으로 누설되는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 상기 회전자와 크랭크축의 점핑현상을 방지하여 압축기 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

압축기, 회전자, 비자성

Description

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

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기에 관한 것으로, 특히 회전자에 밸런스웨이트가 설치되는 경우 그 밸런스웨이트를 비자성체와 자성체 또는 약자성체로 제작하는 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 구동력을 발생하는 전동부와 그 전동부에 결합되어 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부가 함께 설치되어 있다.

상기 전동부는 상기 케이싱의 내부공간에 고정자가 고정 설치되고, 그 고정자의 중앙에 회전자가 회전 가능하게 설치되며, 그 회전자의 중앙에 구동력을 압축부로 전달하는 크랭크축이 결합되어 있다.

상기 크랭크축에는 압축부의 압축요소, 예를 들어 스크롤 압축기에서는 선회스크롤, 로터리 압축기에서는 롤링피스톤, 그리고 왕복동식 압축기에서는 커넥팅로드가 각각 편심지게 결합되어 있다.

이에 따라, 상기 크랭크축은 그 크랭크축에 편심결합된 압축요소들에 의해 편심하중을 받게 되고, 이 편심하중에 의해 상기 크랭크축이 뒤틀림하중을 받게 된다.

이를 감안하여, 종래의 압축기에서는 상기 크랭크축 또는 회전자에 편심질량(또는, 밸런스웨이트라고도 함)이 설치되어 있다. 상기 편심하중중에서 특히 회전자에 결합되는 경우에는 비자성체로 제작되어 상기 회전자에 형성되는 회전자계가 누설되는 것을 방지하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기에 있어서는, 전술한 바와 같이 상기 편심질량이 회전자계의 누설을 최소화하기 위해 비자성체로 제작됨에 따라 전동부의 가격이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 편심질량으로 인한 압축기 가격의 상승을 미연에 방지하면서도 그 편심질량으로 인한 회전자계의 누설을 방지하여 비자성체의 편심질량을 사용하는 압축기 대비 성능을 유지할 수 있는 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 회전자에 편심질량이 구비되는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 편심질량은 자성체부와 비자성체부로 이루어지고, 상기 비자성체부가 상기 회전자와 접촉되는 면에 형성되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 회전자의 중심에 결합되어 회전력을 전달하는 크랭크축; 상기 크랭크축에 편심지게 결합되어 냉매를 압축하는 압축요소; 및 상기 압축요소의 편심하중에 대응하도록 상기 회전자의 축방향 양단 중에서 적어도 어느 한 쪽에 설치되는 편심질량;을 포함하고, 상기 회전자와 편심질량의 사이에는 비자성체로 된 중간부재가 설치되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 압축기; 상기 압축기의 토출측에 연결되는 응축기; 상기 응축기에 연결 되는 팽창기; 및 상기 팽창기에 연결되고 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 증발기;를 포함하고, 상기 압축기는 상기 회전자와 편심질량 사이에 비자성체로 된 중간부재를 갖는 밀폐형 압축기로 이루어지는 냉동기기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 구비한 냉동기기는, 상기 편심질량을 비자성체부와 자성체부로 제작하여 상기 비자성체부가 회전자에 접촉되도록 설치됨으로써, 상기 편심질량이 저가의 재질로 형성되어 그만큼 압축기의 제조비용이 절감될 수 있다. 또 상기 회전자의 회전자계가 편심질량으로 누설되는 것을 방지하여 상기 회전자의 회전자계가 편심질량으로 누설되는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 상기 회전자와 크랭크축의 점핑현상을 방지하여 압축기 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기 중에서 스크롤의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 흡입관(11)과 토출관(12)이 밀폐된 내부공간에 연결되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부공간에 고정 결합되는 메인프레임(20) 및 서브프레임(30)과, 상기 메인프레임(20)과 서브프레임(30)의 사이에 설치되어 구동력을 발생시키는 구동모터(40)와, 상기 구동 모터(40)의 크랭크축(43)에 편심지게 결합되고 상기 메인프레임(20)에 고정된 고정스크롤(50)과, 그 고정스크롤(50)에 맞물려 선회운동을 하면서 중심방향으로 연속 이동하는 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(60)과, 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(60)의 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(60)의 자전운동을 방지하는 올담링(70)을 포함한다.

상기 케이싱(10)은 고정스크롤(50)에 저압공간인 흡입공간(S1)과 고압공간인 토출공간(S2)으로 구분되고, 상기 흡입공간(S1)에 상기 흡입관(11)이 연결되는 반면 상기 토출공간(S2)에 상기 토출관(12)이 연결된다.

상기 메인프레임(20)은 상기 구동모터(40)의 상측에 배치되어 그 외주면이 상기 케이싱(10)의 내주면에 용접 고정된다. 그리고 상기 메인프레임(20)의 중앙에는 상기 구동모터(40)의 크랭크축(43)이 삽입되도록 축수구멍(21)이 형성되고, 상기 축수구멍(21)의 상단에는 상기 크랭크축(43)을 통해 흡상된 오일이 저장되도록 오일포켓(22)이 형성된다.

상기 서브프레임(30)은 상기 구동모터(40)의 하측에 배치되어 그 외주면이 상기 케이싱(10)의 내주면에 용접 고정되고, 상기 서브프레임(30)의 중앙에는 상기 크랭크축(43)이 삽입되도록 축수구멍(31)이 형성된다.

상기 고정스크롤(50)과 선회스크롤(60)의 대향면에는 각각 나선형으로 형성되어 서로 맞물려 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 고정랩(51)과 선회랩(61)이 각각 형성된다. 그리고 상기 고정스크롤(50)의 일측에는 상기 흡입관(11)과 연통되는 흡입홈(52)이 형성되고, 상기 고정스크롤(50)의 중심에는 최종 압축실(P)에서 토출되 는 냉매를 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)으로 안내하는 토출구(53)가 형성된다. 그리고 상기 선회스크롤(60)의 저면에는 상기 크랭크축(43)이 결합되도록 보스부(61)가 형성된다.

상기 구동모터(40)는 상기 케이싱(10)의 내주면에 고정되어 회전자속을 발생하는 고정자(41)와, 상기 고정자(41)의 내측에서 회전 가능하게 배치되어 상기 고정자(41)의 회전자속과 상호작용을 하면서 회전하도록 유도전류를 발생하는 회전자(42)와, 상기 회전자(42)에 결합되어 회전력을 선회스크롤(60)에 전달하는 크랭크축(43)으로 이루어진다.

상기 고정자(41)는 다수 개의 강판시트들이 적층되어 고정측 적층체(45)가 형성되고, 상기 고정측 적층체(45)의 중앙에는 상기 회전자(42)가 삽입되도록 회전자구멍(45a)이 형성되며, 상기 회전자구멍(45a)의 주변에는 회전자속을 발생시키는 코일(46)이 권선되도록 다수 개의 슬롯(45b)들이 형성된다.

도 1에서와 같이, 상기 회전자(42)는 다수 개의 강판시트들이 적층되어 회전측 적층체(47)가 형성되고, 상기 회전측 적층체(47)의 중앙에는 상기 크랭크축(43)이 압입되도록 축구멍(47a)이 형성된다. 그리고 상기 강판시트들의 가장자리에는 원주방향을 따라 복수 개의 도체바(47b)들이 삽입되고, 상기 회전측 적층체(47)의 상단 및 하단에 각각의 도체바(47b)가 서로 연결되는 동시에 상기 영구자석(미도시)들을 축방향으로 지지할 수 있도록 상측에드링(48) 및 하측엔드링(49)이 형성된다.

상기와 같이 구성되는 스크롤 압축기는, 상기 구동모터(40)에 전원이 인가되 어 회전을 하면 그 회전자(42)에 결합된 크랭크축(43)이 회전을 하면서 상기 선회스크롤(60)이 선회운동을 하게 된다. 상기 선회스크롤(60)이 선회운동을 함에 따라 상기 고정스크롤(50)과 선회스크롤(60) 사이의 압축실(P)이 중심방향으로 점점 이동하면서 체적이 좁아져 상기 흡입홈(52)을 통해 흡입된 압축실(P)내의 냉매가 점차 압축되고, 이 압축되는 냉매는 최종압축실에서 토출구(53)를 통해 상기 토출공간(S2)으로 토출되는 일련의 과정이 연속으로 진행된다.

여기서, 상기 구동모터(40)의 구동력은 그 구동모터(40)를 이루는 고정자(41)의 회전자속과 그에 따른 회전자(42)의 유도전류에 의해 발생된다. 이를 위해 상기 고정자(41)에 코일(44)이 감기고 상기 회전자(42)에 영구자석(미도시)이 삽입된다.

하지만, 상기 크랭크축(43)에 선회스크롤(60)이 편심 결합됨에 따라 편심하중이 발생되고, 이 편심하중에 의해 상기 회전자(42)가 회전을 하면서 고정자(41)와 마찰을 발생시킬 수 있다. 따라서, 상기 회전자(42)의 상하 양측에는 상기 편심하중을 상쇄시킬 수 있는 편심질량(또는, 밸런스웨이트라고도 함)(110)(120)이 각각 설치된다. 상기 편심질량(110)(120)은 회전자(42)의 양단에 연결 설치됨에 따라 회전자계의 누설을 감안하여 고가인 비자성체를 사용하는 것이 일반적이다.

본 발명에서는 상기 구동모터(40)의 제조비용을 절감하면서도 회전자계의 누설을 차단할 수 있도록 상기 편심질량(110)(120)을 알루미늄과 같은 자성체와 스테인레스와 같은 비자성체가 함께 사용될 수 있도록 제작할 수 있다.

예를 들어, 도 2 및 도 3에서와 같이 상기 편심질량(110)(120)은 축방향 투 영시 원호모양으로 형성되는 경우, 상기 편심질량은 회전자와 접하는 면은 회전자계의 누설을 방지하도록 비자성체부로 형성하는 반면 그 비자성체부의 바깥면, 즉 제1 편심질량의 상측과 제2 편심질량의 하측에는 각각 저렴한 자성체부로 형성될 수 있다.

그리고 상기 각 비자성체부(111)(121)는 그 축방향 높이가 적어도 자성체부(112)의 축방향 높이보다는 높지 않게 형성되는 것이 바람직하나, 상기 편심질량(110)(120)의 축방향 높이가 현저하게 낮을 경우에는 그 비자성체부(111)(121)의 축방향 높이가 자성체부(112)(122)의 높이보다 높게 형성될 수도 있다.

그리고 상기 비자성체부(111)(121)와 자성체부(112)(122)는 별개로 제작하여 상기 회전자(42)에 함께 코킹하여 조립할 수 있으나, 상기 비자성체부(111)(112)와 자성체부(121)(122)를 일체로 제작할 수도 있다. 예를 들어, 소정의 형상으로 비자성체부(111)(121)를 제작한 후에 그 를 알루미늄 다이캐시팅 등으로 자성체부(112)(122)를 일체로 제작할 수 있다. 이 경우 상기 비자성체부(111)(121)에는 상기 자성체부(112)(122)에서 탈거되지 않도록 요철 모양으로 결합되는 체결부(미도시)가 형성될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기에서는, 상기 편심질량(110)(120)을 각각 비자성체부(111)(121)와 자성체 또는 약자성체로 된 자성체부(112)(122)로 제작하여 그 비자성체부(111)(121)가 상기 회전자(42)에 접촉되도록 설치됨으로써 상기 편심질량(110)(120)이 저가의 재질로 형성되어 그만큼 압축기의 제조비용이 절감될 수 있다. 아울러, 상기 편심질량(110)(120)의 적어도 일부가 자성체로 제작 되는 경우 상기 회전자(42)의 회전자계가 편심질량(110)(120)으로 누설되면서 상기 회전자(42)와 크랭크축(43)의 점핑현상이 발생될 수 있다. 하지만, 상기 회전자(42)와 편심질량(110)(120)이 접하는 부위가 비자성체로 이루어짐에 따라 도 4에서와 같이 상기 회전자(42)의 회전자계가 편심질량(110)(120)으로 누설되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 상기 회전자(42)와 크랭크축(43)의 점핑현상을 방지하여 압축기 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

다른 실시예로, 도 5 및 도 6에서와 같이 상기 편심질량(110)(120)과 회전자(42)의 사이에 스테인레스와 같은 비자성체로 된 중간부재(210)(220)를 개재할 수도 있다.

즉, 상기 편심질량(110)(120)은 원호형상으로 형성하는 반면 상기 중간부재(210)(220)는 환형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 중간부재(210)(220)는 그 축방향 높이가 적어도 편심질량(110)(120)의 축방향 높이보다는 높지 않게 형성되는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 상기 편심질량(110)(120)의 축방향 높이보다 높게 형성될 수도 있다.

그리고 상기 중간부재(210)(220)는 편심질량(110)(120)과 별개로 제작하여 상기 회전자(42)에 편심질량(110)(120)을 코킹할 때 함께 코킹하여 조립할 수 있으나, 상기 중간부재(210)(220)와 편심질량(110)(120)을 일체로 제작할 수도 있다. 예를 들어, 소정의 형상으로 중간부재(210)(220)를 제작한 후에 그 중간부재(210)(220)를 알루미늄 다이캐시팅 등으로 편심질량(110)(120)을 일체로 제작할 수 있다. 이 경우 상기 중간부재(210)(220)에는 상기 편심질량(110)(120)에서 탈거 되지 않도록 요철 모양으로 결합되는 체결부(미도시)가 형성될 수도 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기가 냉동기기에 적용되는 경우, 그 냉동기기의 제조 비용을 절감할 수 있다.

예컨대, 도 7에서와 같이 스크롤 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기(700)에서 그 냉동기기(700)의 내부에는 냉동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판(710)에 상기 스크롤 압축기(C)를 연결한다. 그리고, 상기 스크롤 압축기(C)의 내부에 설치되는 구동모터의 회전자에 편심질량을 설치할 때 그 편심질량을 비자성체와 자성체로 형성하거나, 또는 상기 회전자와의 사이에 비자성체로 된 중간부재를 설치하고 상기 편심질량은 저가의 자성체 또는 약자성체로 제작한다. 이에 따라 상기 스크롤 압축기의 제조 비용을 절감할 수 있고 이에 따라 상기와 같은 스크롤 압축기가 적용되는 냉동기기의 생산비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 전술한 바와 같이 스크롤 압축기는 물론 로터리 압축기와 같이 회전자에 편심질량이 구비되는 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명 스크롤 압축기를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 회전자에서 편심질량을 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 1에 따른 회전자에서 편심질량을 조립하여 보인 종단면도,

도 4는 도 1에 따른 회전자에서 회전자계를 보인 개략도,

도 5는 도 1에 따른 회전자에서 편심질량의 다른 예를 분해하여 보인 사시도,

도 6은 도 1에 따른 회전자에서 편심질량의 다른 예를 조립하여 보인 종단면도,

도 7은 본 발명에 의한 편심질량이 구비된 밀폐형 압축기를 에어콘에 적용된 예를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

20 : 메인프레임 30 : 서브프레임

43 : 크랭크축 50 : 고정스크롤

60 : 선회스크롤 110,120 : 편심질량

111,121 : 비자성체부 112,122 : 자성체부

210,220 : 중간부재

Claims (9)

1. 회전자에 편심질량이 구비되는 밀폐형 압축기에 있어서,

   상기 편심질량은 자성체부와 비자성체부로 이루어지고, 상기 비자성체부가 상기 회전자와 접촉되는 면에 형성되는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 자성체부의 높이는 상기 비자성체부의 높이보다 낮지 않게 형성되는 밀폐형 압축기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 자성체부와 비자성체부는 별개로 제작하여 조립되는 밀폐형 압축기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 자성체부와 비자성체부는 일체로 형성되는 밀폐형 압축기.
5. 회전자의 중심에 결합되어 회전력을 전달하는 크랭크축;

   상기 크랭크축에 편심지게 결합되어 냉매를 압축하는 압축요소; 및

   상기 압축요소의 편심하중에 대응하도록 상기 회전자의 축방향 양단 중에서 적어도 어느 한 쪽에 설치되는 편심질량;을 포함하고,

   상기 회전자와 편심질량의 사이에는 비자성체로 된 중간부재가 설치되는 밀폐형 압축기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 편심질량과 중간부재는 축방향 투영시 거의 동일하게 형성되는 밀폐형 압축기.
7. 제5항에 있어서,

   상기 편심질량과 중간부재는 축방향 투영시 상이하게 형성되는 밀폐형 압축기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 중간부재는 원판모양으로 형성되는 밀폐형 압축기.
9. 압축기;

   상기 압축기의 토출측에 연결되는 응축기;

   상기 응축기에 연결되는 팽창기; 및

   상기 팽창기에 연결되고 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 증발기;를 포함하고,

   상기 압축기는 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 밀폐형 압축기로 이 루어지는 냉동기기.

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