KR20110120105A

KR20110120105A - 밀폐형 압축기

Info

Publication number: KR20110120105A
Application number: KR1020100039630A
Authority: KR
Inventors: 이근주; 서홍석; 안재찬; 한정민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-03

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것이다. 본 발명은 크랭크축의 상단을 지지하는 제2 베어링의 프레임의 내경이 회전자의 외경보다는 크고 고정자의 내경보다는 크거나 같게 형성함으로써, 상기 고정자와 회전자 사이의 환형 공극에 맞는 원통모양의 간격유지부를 갖는 지그를 사용할 수 있다. 이를 통해 상기 고정자와 회전자 사이의 공극을 일정하게 유지하여 상기 회전자와 크랭크축의 동축도를 높여 상기 크랭크축과 제2 베어링 사이의 마찰손실을 낮추고 상기 고정자와 회전자 사이의 충돌을 미연에 방지하여 압축기 효율을 높일 수 있다.

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에서 크랭크축을 상하 양단에서 지지하면서 고정자와 회전자 사이에 일체형 지그를 이용할 수 있는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐용기의 내부공간에 구동력을 발생하는 구동모터와, 그 구동모터에 결합되어 작동하면서 냉매를 압축하는 압축유닛이 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 압축유닛에 전달하도록 구성되어 있다. 예컨대, 상기 로터리식 밀폐형 압축기(이하, 로터리 압축기)의 구동모터는 상기 밀폐용기에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 일정 공극을 두고 삽입되어 상기 고정자와의 상호작용으로 회전하는 회전자와, 상기 회전자에 결합되어 그 회전자의 회전력을 상기 압축유닛에 전달하는 크랭크축으로 이루어져 있다. 그리고 상기 압축유닛은 상기 크랭크축에 결합되어 실린더의 내부에서 회전운동을 하면서 냉매를 흡입,압축,토출시키는 압축유닛과, 상기 압축유닛을 지지하는 동시에 상기 실리더와 함께 압축공간을 형성하는 복수 개의 베어링부재로 이루어져 있다. 상기 베어링부재는 통상 구동모터의 일측에 배치되어 상기 크랭크축을 지지하고 있다. 하지만, 최근에는 압축기가 고성능화되면서 상기 크랭크축의 상하 양단에 각각 베어링을 설치하여 압축기 진동을 최소화하는 기술이 소개되고 있다.

그러나, 종래의 로터리 압축기와 같이 상기 크랭크축의 상하 양단에 베어링이 설치되는 경우에는 상기 회전자를 조립할 때 사용하는 지그(cap linear)가 상기 상단 베어링과의 간섭으로 인해 낱개로 된 복수 개의 간격유지부로 이루어지거나 또는 복수 개의 간격유지부가 원주방향으로 일정 간격을 두고 본체부에 결합되어 이루어지도록 형성되어 있다. 이에 따라 상기 지그가 상기 고정자와 회전자 사이의 간격을 고르게 유지하지 못하여 상기 회전자가 한 쪽으로 치우쳐 공극의 치수가 불균일하게 되면서 동축도 불량에 따른 압축기의 효율저하가 발생되는 것은 물론 상기 지그를 사용하기도 불편하여 조립공정이 지연되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 고정자와 회전자 사이의 공극 치수를 균일하게 유지하면서도 조립공정을 간소화할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부공간에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자; 상기 회전자에 결합되는 크랭크축; 상기 크랭크축에 결합되어 냉매를 흡입 압축하여 상기 밀폐용기의 내부공간으로 토출하는 압축유닛; 상기 압축유닛에 결합되어 상기 밀폐용기에 고정되고 상기 회전자를 중심으로 상기 크랭크축의 제1 부를 지지하는 제1 베어링; 및 상기 밀폐용기에 고정되어 상기 회전자를 중심으로 상기 크랭크축의 제1 부의 반대쪽인 상기 크랭크축의 제2 부를 지지하는 제2 베어링;을 포함하고, 상기 제2 베어링은, 상기 고정자를 중심으로 상기 압축유닛의 반대쪽에서 상기 밀폐용기에 고정되는 프레임; 및 상기 프레임에 고정되는 동시에 상기 크랭크축이 회전 가능하게 결합되는 하우징;으로 이루어지고, 상기 프레임의 내경이 상기 회전자의 외경보다 크게 형성되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 상기 제2 베어링의 프레임의 내경이 회전자의 외경보다는 크고 고정자의 내경보다는 크거나 같게 형성함으로써, 상기 고정자와 회전자 사이의 환형 공극에 맞는 원통모양의 간격유지부를 갖는 지그를 사용할 수 있어 상기 고정자와 회전자 사이의 공극을 일정하게 유지하여 상기 회전자와 크랭크축의 동축도를 높일 수 있다. 이를 통해, 상기 회전자와 크랭크축의 동심도를 효과적으로 유지하게 되어 상기 크랭크축과 제2 베어링 사이의 마찰손실을 낮추고 상기 고정자와 회전자 사이의 충돌을 미연에 방지하여 압축기 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 내부를 보인 종단면도,
도 2는 도 1의 "Ｉ-Ｉ"선단면도,
도 3은 본 발명의 로터리 압축기에서 지그를 고정자와 회전자 사이에 삽입하는 상태를 보인 종단면도,
도 4는 도 3이 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,
도 5는 도 3에 따른 로터리 압축기의 고정자와 회전자 그리고 지그의 규격을 설명하기 위해 보인 개략도.

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

도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 내부를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 "Ｉ-Ｉ"선단면도이며, 도 3은 본 발명의 로터리 압축기에서 지그를 고정자와 회전자 사이에 삽입하는 상태를 보인 종단면도이고, 도 4는 도 3이 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이며, 도 5는 도 3에 따른 로터리 압축기의 고정자와 회전자 그리고 지그의 규격을 설명하기 위해 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 로터리 압축기는, 밀폐용기(100)의 내부공간(101) 상측에 구동력을 발생하는 구동모터(200)가 설치되고, 상기 밀폐용기(100)의 내부공간(101) 하측에는 상기 구동모터(200)에서 발생된 동력으로 냉매를 압축하는 압축유닛(300)이 설치되며, 상기 구동모터(200)의 하측과 상측에는 후술할 크랭크축(230)을 지지하는 제1 베어링(400)과 제2 베어링(500)이 각각 설치된다.

상기 밀폐용기(100)는 상기 구동모터(200)와 압축유닛(300)이 설치되는 용기본체(110)와, 상기 용기본체(110)의 상측 개구단(이하, 제1 개구단)(111)을 복개하는 상부캡(이하, 제1 캡)(120)과, 상기 용기본체(110)의 하측 개구단(이하, 제2 개구단)(112)을 복개하는 하부캡(이하, 제2 캡)(130)으로 이루어진다.

상기 용기본체(110)는 원통모양으로 형성되고, 그 용기본체(110)의 하반부 주면에는 흡입관(140)이 관통 결합되며, 상기 흡입관은 후술할 실린더(310)에 구비된 흡입구(미도시)에 직접 연결된다.

상기 제1 캡(120)은 그 가장자리가 절곡되어 상기 용기본체(110)의 제1 개구단(111)에 용접 결합된다. 그리고 상기 제1 캡(120)의 중앙에는 상기 압축유닛(300)에서 상기 밀폐용기(100)의 내부공간(101)으로 토출되는 냉매를 냉동사이클로 안내하는 토출관(150)이 관통 결합된다.

상기 제2 캡(130)은 그 가장자리가 절곡되어 상기 용기본체(110)의 제2 개구단(112)에 용접 결합된다.

상기 구동모터(200)는 상기 밀폐용기(100)의 내주면에 열박음되어 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 압축유닛(300)으로 전달하는 크랭크축(230)으로 이루어진다.

상기 고정자(210)는 다수 장의 스테이터시트가 소정의 높이만큼 적층되고, 그 내주면에 구비되는 티스에는 코일(240)이 권선된다.

상기 회전자(220)는 상기 고정자(210)의 내주면에 일정 공극을 두고 배치되며 그 중앙에 상기 크랭크축(230)이 열박음으로 압입되어 일체로 결합된다.

상기 크랭크축(230)은 상기 회전자(220)에 결합되는 축부(231)와, 그 축부(231)의 하단부에 편심지게 형성되어 후술할 롤링피스톤이 결합되는 편심부(232)로 이루어진다. 그리고 상기 크랭크축(230)의 내부에는 상기 밀폐용기(100)의 오일이 흡상되도록 오일유로(233)가 축방향으로 관통 형성된다.

상기 압축유닛(300)은 상기 밀폐용기(100)의 내부에 설치되는 실린더(310)와, 상기 크랭크축(230)의 편심부(232)에 회전 가능하게 결합되고 상기 실린더(310)의 압축공간에서 선회하면서 냉매를 압축하는 롤링피스톤(320)과, 상기 실린더(310)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 그 일측의 실링면이 상기 롤링피스톤(320)의 외주면에 접촉되고 상기 실린더(310)의 압축공간(미부호)을 흡입실과 토출실로 구획하는 베인(330)과, 상기 베인(330)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 베인스프링(340)으로 이루어진다.

상기 실린더(310)는 환형으로 형성되고, 상기 실린더(310)의 일측에는 상기 흡입관(140)과 연결되는 흡입구(미도시)가 형성되며, 상기 흡입구의 원주방향 일측에는 상기 베인(330)이 미끄러지게 결합되는 베인슬롯(311)이 형성되고, 상기 베인슬롯(311)의 원주방향 일측에는 후술할 상부베어링(410)에 구비되는 토출구(411)에 연통되는 토출안내홈(미도시)이 형성된다.

상기 제1 베어링(400)은 상기 실린더(310)의 상측을 복개하는 동시에 상기 밀폐용기(100)에 용접 결합되어 상기 크랭크축(230)을 축방향과 반경방향으로 지지하는 상부베어링(410)과, 상기 실린더(310)의 하측을 복개하여 상기 크랭크축(230)을 축방향과 반경방향으로 지지하는 하부베어링(420)으로 이루어진다.

상기 제2 베어링(500)은 상기 고정자(210)의 상측에서 상기 밀폐용기(100)의 내주면에 용접 결합되는 프레임(510)과, 상기 프레임(510)에 결합되어 상기 크랭크축(230)과 회전 가능하게 결합되는 하우징(520)으로 이루어진다.

상기 프레임(520)은 환형으로 형성되고, 그 외주면에 소정의 높이로 돌출되어 상기 용기본체(110)에 용접되는 고정돌부(511)가 형성된다. 상기 고정돌부(511)는 대략 원주방향을 따라 120°의 간격을 두고 소정의 원호각 길이를 갖도록 형성된다. 그리고 상기 프레임(520)은 도 5에서와 같이 그 내경(D1)이 상기 회전자(220)의 외경(D2)보다는 크고 상기 고정자(210)의 내경(D1)보다는 크거나 같게 형성되는 것이 상기 회전자(220)를 조립하기 위한 지그(600)를 용이하게 인출할 수 있어 바람직하다.

상기 하우징(520)은 상기 프레임(510)에 3점 지지될 수 있도록 대략 120도의 간격을 두고 지지돌부(521)들이 형성되고, 상기 지지돌부(521)들의 중심에는 상기 크랭크축(230)의 상단이 삽입되어 지지될 수 있도록 베어링돌부(522)가 하향 돌출되도록 형성된다. 상기 베어링돌부(522)에는 베어링부시(530)가 결합되거나 또는 볼베어링이 결합될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 250은 오일피더이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 로터리 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(200)의 고정자(210)에 전원을 인가하여 상기 회전자(220)가 회전하면, 상기 크랭크축(230)이 상기 제1 베어링(400)과 제2 베어링(500)에 의해 양단이 지지되면서 회전을 하게 된다. 그러면 상기 크랭크축(230)이 상기 구동모터(200)의 회전력을 상기 압축유닛(300)에 전달하고, 상기 압축유닛(300)에서는 상기 롤링피스톤(320)이 상기 압축공간에서 편심 회전운동을 한다. 그러면, 상기 베인(330)이 상기 롤링피스톤(320)과 함께 압축공간을 형성하면서 냉매를 압축하여 상기 밀폐용기(100)의 내부공간(101)으로 토출하게 된다.

이때, 상기 크랭크축(230)은 고속으로 회전을 하면서 그 하단에 구비된 오일피더(250)가 상기 밀폐용기(100)의 저유부에 채워진 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 크랭크축(230)의 오일유로(233)를 통해 흡상되면서 각 베어링면을 윤활하게 된다.

여기서, 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이에는 일정한 공극(air gap)이 구비되는데, 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 공극은 원주방향을 따라 균일하게 형성되어야 상기 회전자(220)에 압입된 크랭크축(230)의 동축도가 유지될 수 있다. 그리고 상기 크랭크축(230)의 동축도가 일정하게 유지되어야 상기 크랭크축(230)의 상단을 지지하는 제2 베어링(500)과의 마찰손실을 줄이는 동시에 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 충돌을 방지하여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

이를 위해, 상기 회전자(220)를 고정자(210)에 삽입하는 과정에서 지그(cap linear)(600)를 이용하여 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 공극을 일정하게 유지하는 동시에 상기 회전자(220)와 크랭크축(230)의 동축도를 유지하도록 하고 있다. 여기서, 본 발명과 같이 상기 고정자(210)와 회전자(220)의 상측에 제2 베어링(500)이 설치되는 경우에는 그 제2 베어링(500)에 의해 상기 지그(600)의 사용이 제한될 수 있다.

즉, 상기 제2 베어링(500)이 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 일부를 막게 되는 경우에는 전술한 바와 같이 상기 지그(600)가 낱개들로 된 간격유지부로 이루어지거나 또는 복수 개로 쪼개진 간격유지부를 갖도록 형성되어야 하므로 상기 회전자(220)와 크랭크축(230)의 동축도 불량이 초래될 수 있다.

하지만, 본 발명에서와 같이 상기 제2 베어링(500)의 내경, 정확하게는 상기 밀폐용기(100)에 고정되는 프레임(510)의 내경(D1)이 회전자(220)의 외경(D2)보다는 크고 고정자(210)의 내경(D3)보다는 크거나 같게 형성되는 경우에는 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 환형 공극에 맞는 원통모양의 간격유지부(610)를 갖는 지그(600)를 사용할 수 있다.

이를 통해, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 제2 베어링(500)을 이루는 프레임(510)과 하우징(520)을 조립하기 전에 상기와 같이 간격유지부(610)가 원통형으로 된 일체형의 지그(600)를 상기 프레임(510)의 내주면을 통해 분리한 후 상기 하우징(520)을 조립할 수 있게 된다. 그러면, 상기 회전자(220)와 크랭크축(230)의 동심도를 효과적으로 유지하게 되어 상기 크랭크축(230)과 제2 베어링(500) 사이의 마찰손실을 낮추고 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 충돌을 미연에 방지하여 압축기 효율을 높일 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 압축유닛이 상하방향으로 복수개가 설치되는 경우에도 상기 제2 베어링의 내경을 회전자의 외경보다 크게 형성하는 구성은 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다. 그리고 이에 따른 작용 효과 역시 전술한 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

100 : 밀폐용기 110 : 용기본체
200 : 구동모터 210 : 고정자
300 : 압축유닛 400 : 제1 베어링
410 : 상부베어링 420 : 하부베어링
500 : 제2 베어링 510 : 프레임
520 : 하우징 600 : 지그
610 : 간격유지부

Claims

밀폐용기;
상기 밀폐용기의 내부공간에 고정되는 고정자;
상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 구비되는 회전자;
상기 회전자에 결합되는 크랭크축;
상기 크랭크축에 결합되어 냉매를 흡입 압축하여 상기 밀폐용기의 내부공간으로 토출하는 압축유닛;
상기 압축유닛에 결합되어 상기 밀폐용기에 고정되고 상기 회전자를 중심으로 상기 크랭크축의 제1 부를 지지하는 제1 베어링; 및
상기 밀폐용기에 고정되어 상기 회전자를 중심으로 상기 크랭크축의 제1 부의 반대쪽인 상기 크랭크축의 제2 부를 지지하는 제2 베어링;을 포함하고,
상기 제2 베어링은,
상기 고정자를 중심으로 상기 압축유닛의 반대쪽에서 상기 밀폐용기에 고정되는 프레임; 및
상기 프레임에 고정되는 동시에 상기 크랭크축이 회전 가능하게 결합되는 하우징;으로 이루어지고,
상기 프레임의 내경이 상기 회전자의 외경보다 크게 형성되는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 프레임의 내경은 상기 고정자의 내경보다 크거나 같게 형성되는 밀폐형 압축기.
제2항에 있어서, 상기 제2 베어링은,
상기 밀폐용기의 내주면과 상기 프레임의 외주면 사이에는 제1 개구부가 형성되며, 상기 프레임의 내주면과 상기 하우징의 외주면 사이에는 제2 개구부가 형성되는 밀폐형 압축기.
제3항에 있어서,
상기 밀폐용기는 그 내부공간으로 토출된 냉매를 냉동사이클로 안내하는 토출관이 결합되고, 상기 토출관의 입구단은 상기 제2 베어링을 중심으로 상기 고정자의 반대쪽에서 상기 밀폐용기의 내부공간에 연통되는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서, 상기 밀폐용기는,
양단에 제1 개구단과 제2 개구단이 각각 형성되고 상기 고정자와 압축유닛 그리고 상기 제2 베어링의 프레임이 고정되는 용기본체;
상기 용기본체의 제1 개구단을 복개하고 상기 토출관이 관통 결합되는 제1 캡; 및
상기 용기본체의 제2 개구단을 복개하는 제2 캡;을 포함하는 밀폐형 압축기.