KR20120013590A

KR20120013590A - 밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법

Info

Publication number: KR20120013590A
Application number: KR1020100075644A
Authority: KR
Inventors: 이순한; 전영석; 배준성; 이상훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2012-02-15

Abstract

본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법에 관한 것이다. 본 발명은 밀폐용기에 용접구멍을 형성하지 않고 그 밀폐용기와 고정부재를 플라즈마 용접으로 용접 결합함으로써, 용접봉에 대한 재료비용이 절감되는 것은 물론 상기 용접구멍의 형성시 발생될 수 있는 압력누설을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 용접구멍을 형성하지 않음에 따라 고정부재의 위치틀어짐으로 인해 발생될 수 있는 조립불량이나 용접구멍으로의 이물질 침투를 미연에 방지할 수 있다.

Description

밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법{HERMETIC COMPRESSOR AND METHOD FOR MANUFACTORING THEREOF}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 밀폐용기의 내주면에 베어링이나 실린더를 용접 결합하는 밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법에 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 회전력을 이용하는 밀폐형 압축기 중에서 스크롤식 압축기와 로터리식 압축기는 밀폐용기에 압축유닛이나 또는 구동모터의 크랭크축을 지지하는 베어링플레이트가 용접되어 고정결합되어 있다. 예컨대, 로터리식 밀폐형 압축기(이하, 로터리 압축기)는 압축유닛을 이루는 실린더 또는 그 실린더의 상하 양측을 복개하여 압축공간을 형성하는 동시에 상기 크랭크축을 지지하는 상부베어링이나 하부베어링(주로, 상부베어링)이 상기 밀폐용기에 용접되어 결합되어 있다. 최근에는 상기 크랭크축의 상단을 지지하는 보조베어링이 더 구비되고 상기 보조베어링의 외주면이 상기 밀폐용기의 내주면에 용접되어 결합되어 있다. 한편, 스크롤식 밀폐형 압축기(이하, 스크롤 압축기)는 압축유닛을 이루는 고정스크롤이 상기 밀폐용기에 용접되어 결합되거나 또는 상기 고정스크롤을 지지하는 동시에 크랭크축을 지지하는 메인베어링이 상기 밀폐용기의 내주면에 용접되어 결합되어 있다.

이하에서는 상기 실린더나 베어링플레이트 또는 고정스크롤이나 메인제1 프레임과 같이 상기 밀폐용기의 내주면에 용접되어 결합되는 부재를 통칭하여 고정부재라고 정의한다. 종래에는 상기와 같은 고정부재가 밀폐용기에 스폿용접으로 고정되고 있다. 즉, 상기 밀폐용기의 용접부위에 용접구멍(key hole)을 형성하고, 상기 용접구멍에 용접봉을 대고 용접하여 그 용접봉이 용해되면서 상기 밀폐용기와 고정부재를 접합시키는 소위 티크(TIG) 용접법으로 용착시키고 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 용접법은 밀폐용기에 용접구멍을 형성하게 됨에 따라 별도의 용접구멍 형성가공이 더 필요하여 제조비용이 상승하게 되는 것은 물론, 용접후 공압검사시 용접부의 위치가 틀어져 압력누설이 발생되거나 또는 용접부산물(spatter)이 밀폐용기의 내부로 침투하여 압축기 운전시 마모가 발생되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 밀폐용기에 용접구멍을 형성하지 않고도 상기 밀폐용기와 고정부재를 견고하게 고정할 수 있도록 하는 밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기; 및 상기 밀폐용기의 내주면에 용접되어 결합되는 적어도 한 개의 고정부재;를 포함하고, 상기 밀폐용기와 고정부재가 접합되는 면에는 상기 밀폐용기의 재질과 고정부재의 재질이 혼합된 재질로 용해접합부가 형성되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 지그에 고정부재를 고정하는 단계; 상기 고정부재의 외주면에 구멍이 없는 밀폐용기를 삽입하는 단계; 및 상기 밀폐용기의 외주면에 열을 가해 상기 밀폐용기와 고정부재가 용해되면서 서로 용접되도록 하는 단계;를 포함한 밀폐형 압축기의 조립 방법가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법은, 밀폐용기와 그 밀폐용기에 고정되는 고정부재를 플라즈마 용접으로 용접 결합함으로써 밀폐용기에 별도의 용접구멍을 형성하지 않고 상기 밀폐용기와 고정부재를 서로 용착시킬 수 있고 이를 통해 용접봉에 대한 재료비용이 절감되는 것은 물론 상기 용접구멍의 형성시 발생될 수 있는 압력누설을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 용접구멍을 형성하지 않음에 따라 고정부재의 위치틀어짐으로 인해 발생될 수 있는 조립불량이나 용접구멍으로의 이물질 침투를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 일례를 보인 종단면도,
도 2는 도 1의 "Ｉ-Ｉ"선단면도,
도 3은 도 2의 "A"부를 횡단면하여 보인 확대도,
도 4는 도 2의 "A"부를 종단면하여 보인 확대도,
도 5는 본 발명에 의한 조립 방법을 단계별로 보인 블록도.
도 6은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 일예를 보인 종단면도.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 그의 조립 방법을 첨부도면에 도시된 로터리 압축기의 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 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 결합되는 제1 프레임(510)과, 상기 제1 프레임(510)에 결합되어 상기 크랭크축(230)과 회전 가능하게 결합되도록 볼베어링 또는 부시베어링이 구비되는 제2 프레임(520)으로 이루어진다.

상기 제1 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 120도의 간격을 두고 소정의 원호각 길이를 갖도록 형성된다.

상기 제2 프레임(520)은 상기 제1 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.

한편, 상기와 같은 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 상기 제1 베어링의 상부베어링을 용기본체에 용접하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 로터리 압축기의 조립순서에 따라 상기 구동모터(200)의 고정자(210)가 압입된 용기본체(110)와 상기 제1 베어링(400)의 상부베어링(410)이 구비된다. 상기 상부베어링(410)의 일측에는 크랭크축(230)과 회전자(220)가 결합되고, 상기 상부베어링(410)의 타측에는 실린더(310)와 하부베어링(420)이 결합된다. 그리고 상기 용기본체(110)의 주벽면에는 별도의 용접구멍이 형성되지 않는다.

다음, 지그(미도시)에 상기 상부베어링(410)을 얹고 상기 고정자(210)의 내주면에 상기 회전자(220)가 삽입되도록 하면서 상기 용기본체(110)를 상부베어링(410)의 외주면에 삽입한다.

다음, 상기 용기본체(110)의 외주면 주변에 플라즈마 용접기의 토치(T)를 대고 용접을 실시한다. 그러면 상기 플라즈마 용접기의 토치(T)에서 발생하는 불꽃열이 상기 용기본체(110)를 통과하여 상부베어링(410)까지 도달하면서 상기 용기본체(110)와 상부베어링(410)을 차례대로 녹이게 된다. 그러면 상기 용기본체(110)와 상부베어링(410)이 접합되는 부위에 그 용기본체(110)의 재질과 상부베어링(410)의 재질이 혼합된 재질, 즉 별도의 용접봉을 사용하지 않으므로 용기본체(110)와 상부베어링(410)으로 된 두 가지 재질로 된 용해접합부(600)가 형성되면서 상기 용기본체(110)와 상부베어링(410)이 용착된다.

상기 용해접합부(600)는 그 외주면에 함몰부(610)와 돌출부(620)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 용해접합부(600)는 용접작업시 별도의 용접봉을 사용하지 않음에 따라 플라즈마 용접기의 토치(T)에서 발생되는 열에 의해 상기 용기본체(110)의 외주면이 안쪽으로 녹으면서 움푹하게 함몰되는 함몰부(610)가 형성되는 반면 그 함몰부(610)의 하측에는 용기본체(110)가 녹으면서 약간 흘러내려 고인 돌출부(620)가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 플라즈마 용접기는 그 토치에서 발생되는 불꽃열이 상기 용기본체(110)를 통과하여 상부베어링(410)까지 도달하기 위해서는 아르곤 가스를 2~4 l/m로 공급하고 전류는 180~300A가 인가될 수 있어야 한다. 특히, 플라즈마 토치는 500A용이 사용될 수 있어야 별도의 용접구멍이나 용접봉 없이도 용기본체(110)와 상부베어링(410)을 원활하게 용접할 수 있다.

한편, 상기 제2 베어링(500)의 제1 프레임(510)은 지그를 이용하여 상기 고정자(210)와 함께 용기본체(110)에 열박음할 수도 있으나, 상기와 같은 플라즈마 용접기를 이용하여 용기본체(110)에 용접 결합할 수도 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 조립방법은 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.

즉, 스크롤 압축기에서 고정스크롤 또는 메인프레임은 상기 용기본체에 용접하여 고정할 수 있다.

예를 들어, 도 6에서와 같이 상기 메인프레임(1)이 용기본체(2)에 용접 결합되는 경우, 상기 메인프레임(1)의 외주면에 용접구멍을 갖지 않은 용기본체(2)를 삽입한 상태에서 그 용기본체(2)의 외주면 주변에 상기 플라즈마 용접기의 토치를 대고 작동시켜 그 토치에서 발생되는 불꽃열로 상기 용기본체(2)와 메인프레임(1)을 용착시키는 것이다. 이 경우에도 상기 플라즈마 용접기는 전술한 용량의 플라즈마 용접기가 적용되어야 별도의 용접구멍이나 용접봉 없이도 용접작업이 가능하게 된다. 도면중 미설명 부호인 3은 고정스크롤, 4는 선회스크롤, 5는 서브프레임이다.

이렇게 하여, 상기 밀폐용기에 별도의 용접구멍을 형성하지 않고 상기 밀폐용기와 고정부재를 서로 용착시킴에 따라 용접구멍을 형성하여 용접봉으로 용착시키는 것에 비해 재료비용이 절감되는 것은 물론, 상기 용접구멍의 형성시 발생될 수 있는 압력누설을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 상기 용접구멍의 형성시 그 용접구멍과 고정부재 사이의 위치틀어짐으로 인해 발생될 수 있는 조립불량이나 용접구멍으로 이물질이 침투하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

100 : 밀폐용기 110 : 용기본체
200 : 구동모터 210 : 고정자
300 : 압축유닛 400 : 제1 베어링
410 : 상부베어링 420 : 하부베어링
500 : 제2 베어링 600 : 용해접합부
610 : 함몰부 620 : 돌출부

Claims

밀폐용기; 및
상기 밀폐용기의 내주면에 용접되어 결합되는 적어도 한 개의 고정부재;를 포함하고,
상기 밀폐용기와 고정부재가 접합되는 면에는 상기 밀폐용기의 재질과 고정부재의 재질이 혼합된 재질로 용해접합부가 형성되는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 용해접합부는 상기 밀폐용기에서 용해되어 그 밀폐용기의 외주면에 소정의 깊이로 함몰진 함몰부를 갖는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 용해접합부는 상기 밀폐용기에서 용해되어 그 밀폐용기의 외주면에 소정의 높이로 돌출된 돌출부를 갖는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 고정부재는 압축공간이 형성되는 실린더 또는 상기 실린더를 복개하여 압축공간을 형성하는 베어링플레이트인 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 밀폐용기에는 구동모터와 그 구동모터에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 압축유닛이 설치되고, 상기 구동모터의 구동력을 압축유닛에 전달하는 크랭크축을 지지하는 베어링플레이트인 밀폐형 압축기.
지그에 고정부재를 고정하는 단계;
상기 고정부재의 외주면에 구멍이 없는 밀폐용기를 삽입하는 단계; 및
상기 밀폐용기의 외주면에 열을 가해 상기 밀폐용기와 고정부재가 용해되면서 서로 용접되도록 하는 단계;를 포함한 밀폐형 압축기의 조립 방법.
제6항에 있어서,
상기 밀폐용기와 고정부재는 플라즈마 용접법에 의해 용접 결합하는 밀폐형 압축기의 조립 방법.