KR20120103744A

KR20120103744A - 유체기계

Info

Publication number: KR20120103744A
Application number: KR1020127020920A
Authority: KR
Inventors: 노리유키 코바야시
Original assignee: 산덴 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-09-19
Also published as: WO2011093086A1; CN102725527A; US20120308410A1; BR112012018673A2; MX2012008748A; JP2011157831A; CA2787527A1; EP2514972A4; EP2514972A1

Abstract

본 발명은, 윤활성능을 높이고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유체기계를 제공한다.
밀폐 용기(2) 내에, 구동 유닛(4)과, 구동 유닛의 구동력이 회전축(14)을 통하여 전달되는 피구동 유닛(6)이 수용되는 유체기계(1)로서, 상기 밀폐 용기의 내측바닥부(2a)에 있어서 윤활유가 저류되는 오일저장부(76)와, 회전축과 일체로 회전함으로써 상기 오일저장부의 윤활유를 구동 유닛 및 피구동 유닛의 각 슬라이딩부에 공급하는 급유 기구(70, 72)를 구비하고, 밀폐 용기는, 그 내측벽(80d)에, 내측벽에 있어서의 둘레 방향의 윤활유의 흐름을 차폐하는 차폐부(90)를 가진다.

Description

유체기계{FLUID MACHINERY}

본 발명은 유체기계에 관한 것으로서, 상세하게는 이산화탄소 냉매를 압축하는 밀폐형의 왕복동 압축기에 적합한 유체기계에 관한 것이다.

이러한 종류의 유체기계에는, 밀폐 용기와, 밀폐 용기에 수용되어 압축 요소(피구동 유닛, driven unit)와 전동요소(구동 유닛, driving unit)에 의해 구성되는 전동 압축 요소와, 압축 요소에 설치한 오일저장부(oil reservoir)와, 일단이 압축 요소에 연결되고, 타단이 윤활유 저장부 근방에 개구된 흡입관으로 이루어지는 밀폐형 압축기가 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

일본 특허공개 평 6-294380호 공보

상기 종래 기술에서는, 압축 요소를 구성하는 크랭크축(crankshaft, 회전축)은, 일단을 밀폐 용기의 내측바닥부(內底部)에 저류(貯留)되는 윤활유에 침지되며, 전동요소에 의해 구동됨으로써 크랭크축 내에 설치한 급유(給油)기구에 의해 윤활유를 빨아올려서 압축 요소의 슬라이딩부에 급유를 행한다.

여기서, 급유 기구는 전동요소로 회전 구동되기 때문에, 오일저장부의 윤활유는 빨아 올려질 때 급유 기구의 회전에 의해 밀폐 용기 내에서 포물선 형상으로 비산한다. 또한, 윤활유는 회전되는 크랭크축으로부터 밀폐 용기 내로 방출되어, 방출된 윤활유는 밀폐 용기 내에서 포물선 형상으로 비산한다.

이와 같이 하여 밀폐 용기 내로 비산한 윤활유는, 밀폐 용기의 내측벽에 부착되며, 내측벽을 따라 밀폐 용기의 둘레 방향으로 주회(周回)하도록 하여 흐른다. 윤활유가 비산되고 나서 오일저장부까지 흘러내려 저류될 때까지의 소요시간은, 윤활유가 비산되는 초기 속도가 크고, 윤활유의 점성력이 클수록 길어진다.

구체적으로는, 압축기(1)의 사양에 따라서는, 크랭크샤프트, 나아가서는 오일파이프가 3000ｒｐｍ정도로 회전하는 경우도 있기 때문에, 이 경우의 윤활유가 비산되는 초기 속도는 커진다.

또한, 밀폐형 압축기, 특히 그 작동 유체로 이산화탄소 냉매를 사용한 밀폐형 압축기의 경우에는, 종래품에 비해서 점성력이 큰 냉동기 오일을 사용하는 일이 많기 때문에, 상기 소요시간이 길어지는 경향이 있다. 더욱이 압축기가 소형이며, 오일저장부에 저류되는 최대 윤활유량이 예를 들면 200cc정도의 소량인 경우에는, 상기 소요시간이 길면 오일저장부에 저류되어 있는 윤활유량이 일시적으로 대폭 감소하고, 최악의 경우에는 오일저장부의 저유량(貯油量)이 일시적으로 제로가 되는 상태를 초래할 수도 있다.

이러한 상태에 있어서는, 급유 기구가 공(空)운전으로 되어 기능하지 않고, 구동 유닛 및 피구동 유닛의 각 슬라이딩부에 적절하게 급유할 수 없어, 압축기의 윤활성능이 현저하게 저하한다는 문제가 생긴다.

본 발명은 상술한 사정에 근거하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 윤활성능을 향상시키고, 신뢰성을 향상할 수 있는 유체기계를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 유체기계는, 밀폐 용기 내에, 구동 유닛과, 구동 유닛의 구동력이 회전축을 통하여 전달되는 피구동 유닛이 수용되는 유체기계로서, 밀폐 용기의 내측바닥부에 있어서 윤활유가 저류되는 오일저장부와, 회전축과 일체로 회전함으로써 오일저장부의 윤활유를 구동 유닛 및 피구동 유닛의 각 슬라이딩부에 공급하는 급유 기구를 구비하고, 밀폐 용기는, 그 내측벽에, 내측벽에 있어서의 둘레 방향의 윤활유의 흐름을 차폐하는 차폐부를 가지는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 1).

구체적으로는, 차폐부는 내측벽에 있어서 오일저장부 측을 향해서 돌출설치된다(청구항 2).

또한, 구동 유닛 및 피구동 유닛을 지지하는 프레임을 구비하고, 프레임은 차폐부에 고정된다(청구항 3).

더욱이, 밀폐 용기는 단조(鍛造) 성형되는 보텀 셀(bottom shell)을 포함하여 구성되며, 차폐부는 보텀 셀의 단조 성형시에 일괄해서 성형되고(청구항 4), 게다가 또한, 오일저장부는 보텀 셀의 단조 성형시에 일괄해서 성형된다(청구항 5).

또한, 차폐부는 오일저장부 측을 향해서 연속해서 팽출된 웨이브 형상을 이루며(청구항 6), 또 차폐부는 복수개 설치된다(청구항 7).

게다가 또한, 밀폐 용기 내에는, 피구동 유닛에 흡입되어, 피구동 유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력이 작용하며, 작동 유체는 이산화탄소 냉매이다(청구항 8).

청구항 1 및 2에 기재된 본 발명의 유체기계에 따르면, 차폐부를 가짐으로써, 밀폐 용기 내로 비산한 윤활유는, 차폐부에 직접적으로 충돌하거나, 혹은, 차폐부에 직접적으로 충돌하지 않는 경우라도, 내측벽에 부착되어 내측벽을 따라 주회하기 시작했을 때 차폐부를 넘어감으로써, 대폭 감속된다. 감속된 윤활유는, 내측벽을 따라 주회를 계속하지 않고 오일저장부로 바로 흘러내리기 때문에, 윤활유가 비산되고 나서 오일저장부까지 흘러내려 저류될 때까지의 소요시간을 대폭 단축할 수 있다. 따라서, 유체기계가 고속회전으로 운전되며, 윤활유의 점성력이 크고, 오일저장부의 최대 저유량이 소량인 경우라도, 윤활유의 순환 효율을 높일 수 있어, 유체기계의 윤활성능을 향상시킬 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 프레임이 차폐부에 고정됨으로써, 프레임을 밀폐 용기에 고정하기 위한 받침대부(seating section)로서 차폐부를 이용할 수 있기 때문에, 별도의 부위나 별도의 부재를 필요로 하지 않고 프레임을 밀폐 용기에 고정할 수 있어, 유체기계의 생산성을 향상시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 차폐부는 보텀 셀의 단조 성형시에 일괄해서 성형됨으로써, 별도의 부재나 별도의 가공을 필요로 하지 않고 용이하게 차폐부를 형성할 수 있어, 유체기계의 생산성을 향상시킬 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 오일저장부는 보텀 셀의 단조 성형시에 일괄해서 성형됨으로써, 별도의 부재나 별도의 가공을 필요로 하지 않고 용이하게 오일저장부를 형성할 수 있어, 유체기계의 생산성을 향상시킬 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 차폐부는 오일저장부 측을 향해서 연속해서 팽출(膨出)된 웨이브 형상(波形狀)을 함으로써, 비산된 윤활유는, 차폐부의 팽출이 하나인 경우에 비하여, 차폐부에 직접적으로 충돌할 확률이 커지거나, 혹은, 차폐부에 직접적으로 충돌하지 않는 경우라도, 내측벽에 부착되어 내측벽을 따라 주회하기 시작했을 때 차폐부를 넘는 회수가 증가한다. 따라서, 윤활유를 더욱 효과적으로 감속할 수 있어, 윤활유가 비산되고 나서 오일저장부까지 흘러내려 저류될 때까지의 소요시간을 더욱 짧게 할 수 있기 때문에, 유체기계가 고속회전으로 운전되며, 윤활유의 점성력이 크고, 오일저장부의 최대 저유량이 소량인 경우라도, 윤활유의 순환 효율을 더욱 높일 수 있어, 유체기계의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 따르면, 차폐부는 복수개 설치됨으로써, 비산된 윤활유는, 차폐부가 하나인 경우에 비하여, 차폐부에 직접적으로 충돌할 확률이 커지거나, 혹은, 차폐부에 직접적으로 충돌하지 않는 경우라도, 내측벽에 부착되어 내측벽을 따라 주회하기 시작했을 때 차폐부를 넘는 회수가 증가한다. 따라서, 윤활유를 더욱 효과적으로 감속할 수 있어, 윤활유가 비산되고 나서 오일저장부까지 흘러내려 저류될 때까지의 소요시간을 더욱 단축할 수 있기 때문에, 유체기계가 고속회전으로 운전되며, 윤활유의 점성력이 크고, 오일저장부의 최대 저유량이 소량인 경우라도, 윤활유의 순환 효율을 더욱 높일 수 있어, 유체기계의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명에 따르면, 작동 유체를 이산화탄소 냉매로 하면, 피구동 유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력은 초임계 상태(supercritical state)까지 고압으로 되어, 유체기계 내부의 온도가 고온이 되기 때문에, 비교적 점성이 높은 윤활유를 사용하여, 고온 시의 점성저하에 따른 오일막 균열을 방지하고 있다. 그러나, 유체기계 내부의 온도가 저온인 경우에는, 윤활유의 점성이 크기 때문에, 비산된 윤활유가 되돌아오기 어려운 경향이 있다. 그러나, 상기 구성에 따르면, 윤활유의 점성이 커서, 비산한 윤활유가 되돌아오기 어려운 경향이 있더라도, 윤활유의 순환 효율을 높일 수 있어, 유체기계의 윤활성능을 향상할 수 있으므로 바람직하다.

도 1은, 제 1 실시예의 압축기의 세로 단면도이다.
도 2는, 도 1의 압축 기구의 주요부 확대도이다.
도 3은, 도 1의 압축기의 밀폐 용기를 나타낸 외형도이다.
도 4는, 도 3의 보텀 셀을 상방으로부터 본 사시도이다.
도 5는, 도 4의 보텀 셀에 있어서의 윤활유의 유로(流路)를 상방으로부터 나타낸 평면도이다.

도 1~도 5는 제 1 실시예의 유체기계로서의 압축기(1)를 나타낸다.

압축기(1)는, 밀폐형의 왕복동 압축기로서, 상세하게는 리시프로 압축기(reciprocating compressor)나 피스톤 압축기라고 칭해지는 용적식 압축기(displacement type compressor)로 분류되며, 예를 들면 자동판매기에 조립된 도시하지 않은 냉동 사이클의 구성 기기로서 사용된다.

냉동 사이클은, 압축기(1)의 작동 유체로서의 냉매가 순환하는 경로를 구비하며, 냉매로는 예를 들면 비가연성(non-flammable)의 자연냉매인 이산화탄소 냉매가 이용된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 압축기(1)는 밀폐 용기(2)를 구비하고, 밀폐 용기(2) 내에는, 전동 모터(구동 유닛)(4)와, 전동 모터(4)의 구동력이 전달되는 압축 기구(피구동 유닛)(6)가 수용되어 있다.

전동 모터(4)는, 급전(給電)에 의해 자계를 발생하는 스테이터(8)와, 스테이터(8)에서 발생한 자계에 의해 회전하는 로터(10)로 구성되며, 로터(10)는 스테이터(8) 내측의 동축 상에 배치되며, 후술하는 크랭크샤프트(14)의 주축부(24)에 가열수축 조립되어(shrink fitting) 고정되어 있다. 스테이터(8)에는 밀폐 용기(2)에 고정된 전장부(electric equipment,12), 및 도시하지 않은 리드선을 통하여 압축기(1) 외부로부터 급전된다.

압축 기구(6)는, 크랭크샤프트(14), 실린더 블록(16), 피스톤(18), 커넥팅로드(20) 등으로 구성되며, 크랭크샤프트(14)는 편심축부(22)와 주축부(24)로 구성된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(16)에는, 실린더 보어(26)가 일체로 형성되며, 실린더 보어(26)의 개구를 폐쇄하도록, 실린더 블록(16) 측으로부터 차례로 실린더 개스킷(28), 후술하는 흡입 밸브(50), 밸브 플레이트(30), 헤드 개스킷(32), 실린더 헤드(34)가 볼트에 의해 가압 고정되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(16)에는 스테이터(8)가 프레임(36)을 통하여 볼트로 고정되며, 프레임(36)은 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다.

상세하게는, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)는 프레임(36)의 하부의 받침대부(seating section, 38)에 의해 지지되며, 프레임(36)은 받침대부(38)에서 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다. 한편, 프레임(36)의 상부의 원통부(40)에 있어서는, 그 내주면(40a)에 주축부(24)의 축받이(42)가 배치되며, 원통부(40)의 상단면(40b)에는 로터(10)의 스러스트 하중(thrust load)을 받는 스러스트 레이스(thrust race, 베어링) 또는 스러스트 와셔(thrust washer) 등의 축받이(44)가 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브 플레이트(30)는 냉매의 흡입 구멍(46)과 토출 구멍(48)을 구비하고, 흡입 구멍(46), 토출 구멍(48)은 모두 리드 밸브(reed valve)인 흡입 밸브(50), 토출 밸브(52)에 의해 각각 개폐된다.

실린더 헤드(34)는 냉매의 흡입실(54), 토출실(56)을 구비하고, 피스톤(18)의 압축행정에 있어서 토출 밸브(52)를 개방함으로써, 토출실(56)은 토출 구멍(48)을 통하여 실린더 보어(26)와 연통된다. 한편, 피스톤(18)의 흡입행정에 있어서 흡입 밸브(50)를 개방함으로써, 흡입실(54)은 흡입 구멍(46)을 통하여 실린더 보어(26)와 연통된다.

밀폐 용기(2)에는, 흡입 파이프(58)와 토출 파이프(60)가 고정되며, 흡입 및 토출 파이프(58,60)의 일단은 실린더 헤드(34)의 흡입실(54)과 토출실(56)에 각각 접속되어 있다. 흡입 및 토출 파이프(58,60)의 타단은, 도시하지 않은 흡입 머플러(muffler), 토출 머플러를 통하여 냉동 사이클에 접속되며, 이들 머플러는 압축기(1)와 냉동 사이클의 사이를 흐르는 냉매의 맥동(脈動) 및 소음을 저감시키고 있다.

커넥팅로드(20)에는, 일단에 크랭크샤프트(14)의 편심축부(22)가 회전가능하게 연결되는 대단부(large end portion, 62)가 설치되고, 타단에 피스톤(18)이 왕복운동 가능하게 연결되는 소단부(small end portion, 64)가 설치되어 있다. 소단부(64)는 피스톤(18)에 피스톤핀(66)에 의해 연결되며, 피스톤핀(66)은 고정핀(68)에 의해 피스톤(18)으로부터의 빠짐 방지 조치가 행해져 있다.

이러한 상태에 있어서 크랭크샤프트(14)가 회전하면, 커넥팅로드(20)가 피스톤핀(66)을 지점(支點)으로 하여 편심축부(22)의 편심회전과 연동해서 요동 운동하고, 커넥팅로드(20)의 요동 운동에 연동해서 피스톤(18)이 실린더 보어(26) 내를 왕복 운동한다.

밀폐 용기(2) 내에는 냉매의 주(主)로 흡입 압력이 작용하고, 밀폐 용기(2)의 내측바닥부(2a)에는, 축받이(42,44)라고 하는, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부를 윤활시키는 윤활유가 소량 저류된다.

크랭크샤프트(14) 내에는 편심축부(22)의 하단면(22a)의 대략 축심위치로부터 주축부(24)의 중도에 걸쳐 유로(油路)(급유 기구)(70)가 천공되어 있다. 유로(70)의 상부는 주축부(24)의 외주면(24a)으로부터 개구되며, 유로(70)의 하부에는 오일파이프(급유 기구)(72)가 접속되어 있다. 오일파이프(72)는 그 선단측에 편심축부(22)의 대략 축심으로부터 주축부(24)의 축심에 근접하는 방향으로 경사진 경사부(74)를 가지고, 오일파이프(72)의 경사부(74)의 선단은 밀폐 용기(2) 내의 내측바닥부(2a)에 형성된 단면이 오목한 형상의 오일저장부(76)까지 연장 설치되어 있다.

오일저장부(76)는, 예를 들면 200cc정도의 소량의 윤활유가 오일파이프(74)의 선단위치 이상의 오일면 높이(oil level)가 되도록 저류가능한 크기 및 깊이를 가지고 형성된다. 크랭크샤프트(14)의 회전에 따라 편심축부(22)와 함께 오일파이프(72)가 편심회전하면, 오일파이프(72) 내의 경사부(74)에 있어서의 윤활유에 외측 경사 상(上)방향으로 원심력이 작용하여, 이 원심력에 의해 윤활유는 오일저장부(76)로부터 유로(74)로 끌어 올려진다. 또한, 오일파이프(72)의 편심회전에 따라서, 오일저장부(76)의 윤활유의 일부는 밀폐 용기(2) 내에 포물선 형상으로 비산하게 된다.

이하, 압축기(1)의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.

압축기(1)에서는, 스테이터(8)에 급전함으로써 주축부(24)에 고정된 로터(10)가 회전되며, 나아가서는 크랭크샤프트(14)가 회전되어, 커넥팅로드(20)를 통하여 피스톤(18)이 실린더 보어(26) 내에서 왕복 운동한다. 그리고, 이 피스톤(18)의 왕복 운동에 의해, 냉동 사이클로부터 실린더 보어(26)로 냉매가 흡입되어, 이 냉매는 실린더 보어(26)에서 압축되며, 또한 냉동 사이클로 토출된다.

상세하게는, 피스톤(18)이 실린더 보어(26)의 용적을 감소하는 방향으로 동작하여, 실린더 보어(26) 내의 냉매가 압축되며, 실린더 보어(26) 내의 압력이 냉매의 토출압력을 초과하면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 토출실(56) 내의 압력의 차이에 의해 토출 밸브(52)가 개방된다. 그리고, 압축된 냉매는, 토출 구멍(48)을 경유하여 토출실(56)로 인도되어, 토출 파이프(60)를 경유해서 냉동 사이클로 토출 된다.

그 다음에, 피스톤(18)의 동작이 상사점(上死點)으로부터 실린더 보어(26) 내의 용적이 증가하는 방향으로 전환되면, 실린더 보어(26) 내의 압력은 저하한다. 실린더 보어(26) 내의 압력이 저하하면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 토출실(56) 내의 압력의 차이에 따라서 토출 밸브(52)는 폐쇄된다.

실린더 보어(26) 내의 압력이 냉매의 흡입 압력 이하가 되면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 흡입실(54) 내의 압력의 차이에 따라서 흡입 밸브(50)가 개방된다. 그리고, 냉동 사이클의 냉매는, 흡입 파이프(58)를 경유해서 흡입실(54)로 인도되어, 흡입 구멍(46)을 경유해서 실린더 보어(26) 내로 흡입된다.

다음으로, 피스톤(18)의 동작이 하사점(下死點)으로부터 실린더 보어(26) 내의 용적이 감소하는 방향으로 전환되면, 실린더 보어(26) 내의 냉매가 다시 압축된다. 이와 같이 하여, 냉동 사이클로부터의 실린더 보어(26)로의 냉매의 흡입, 실린더 보어(26)에서의 냉매의 압축, 냉동 사이클로의 냉매의 토출이라고 하는 일련의 프로세스가 반복된다.

상술한 압축기(1)의 동작에 따라 오일저장부(76)로부터 유로(70)로 끌어 올려진 윤활유는, 유로(70)로부터 유출되어, 유출된 윤활유는 밀폐 용기(2) 내에서 포물선 형상으로 비산된다. 비산된 윤활유는 편심축부(22) 측으로 흘러내리며, 대단부(62) 근방을 윤활시킨다. 더욱이 윤활유는 편심축부(22)에 형성된 플랜지부(flange, 22b)에 의해 피스톤(18)을 향해 비산되며, 피스톤(18)의 스커트부(skirt, 18a) 근방을 윤활시킨다.

한편, 유로(70)로부터 유출된 윤활유의 일부는, 원심력에 의해 크랭크샤프트(14)에 형성된 도시하지 않은 외주 홈을 따라 상승하면서, 크랭크샤프트(14)와 프레임(36) 사이에 오일막을 형성하고, 축받이(42)를 윤활시키며, 크랭크샤프트(14)의 상단측으로 이동한다. 그리고, 윤활유는, 원통부(40)의 상단면(40b)에 도달해서 축받이(44)를 윤활시킨 후, 중력에 의해 오일저장부(76)까지 흘러내린다. 이에 대하여, 축받이(44)를 다 통과하지 못한 윤활유는, 그대로 로터(10)의 내벽면 (10a)을 로터(10)의 상단까지 상승하며, 로터(10)의 회전에 의한 원심력으로 비산되어 스테이터(8)를 냉각시킨 후, 중력에 의해 오일저장부(76)까지 흘러내린다.

피스톤(18)의 스커트부(skirt, 18a) 근방을 윤활시킬 때 실린더 보어(26) 내에 흡입된 오일 미스트는, 피스톤(18)과 실린더 블록(16)의 틈새에, 실린더 보어(26)로부터 누출된 냉매 가스와 함께 들어가 피스톤(18)의 시일과 윤활을 행한다. 이때 흡입실(54)의 벽면(54a)에 부착된 윤활유는 중력에 의해 오일저장부(76)까지 흘러내린다. 이와 같이 하여 오일저장부(76)까지 흘러내린 윤활유는, 오일파이프(72)로부터 다시 끌어 올려지며, 상술한 바와 같이 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부의 윤활이나 시일에 기여하면서 밀폐 용기(2) 내부를 순환한다.

그런데, 본 실시예에서는, 도 3에도 나타내는 바와 같이, 밀폐 용기(2)는 전동 모터(4) 측을 덮는 탑 셀(top shell, 78)과, 압축 기구(6) 측을 덮는 보텀 셀(bottom shell, 80)의 2개의 셀로 구성된 셀 구조를 이루고 있다. 크랭크샤프트(14)와 커넥팅로드(20)는 밀폐 용기(2) 내에 있어서 거의 직교하는 위치 관계에 있기 때문에, 전동 모터(4)는, 그 길이방향이 탑 셀(78)의 깊이 방향으로 수용되며, 탑 셀(78)은 보텀 셀(80)에 비해서 깊은 바닥형상을 이루고 있다. 한편, 압축 기구(6)는, 그 길이방향이 보텀 셀(80)의 지름방향으로 수용되며, 보텀 셀(80)은 탑 셀(78)에 비해서 얕은 바닥형상을 이루고 있다.

각 셀(78, 80)은, 각각의 개구 단부(78a ,80a)에 돌출된 루트 에지(root edges)를 가지고, 각 루트 에지를 서로 맞댐으로써 홈부(開先部, groove, 82)를 형성한다. 각 셀(78, 80)은, 홈부(82)의 전체 둘레에 연속한 비드(bead) 형상의 용접부(84)를 1회의 용접 작업으로 형성하여 접합되며, 즉 1회의 용접 작업으로 형성된 1군데의 맞대기 용접 조인트(single butt joint)에서 접합된다.

보텀 셀(80)은 단조 성형되고, 그 단조 성형시에 파지(把持)되는 파지부(86)를 가지며, 파지부(86)는 보텀 셀(80)의 측부(80b)보다도 지름방향 중심측의 보텀 셀(80)의 외부정상부(outward protruding portion, 80c)에 볼록하게 설치된다. 오일저장부(76)는, 이 파지부(86)의 배면(背面)측의 내측바닥부(2a)의 위치에, 파지부(86)의 외형과 거의 유사한 형상을 이루며 오목하게 설치된다. 즉, 보텀 셀(80)은 측부(80b)로부터 외부정상부(80c)에 걸쳐 측부(80b)와 거의 동일한 두께로 형성되어 있다.

외부정상부(80c)의 파지부(86)의 주위에는, 압축기(1)를 안정하게 올려놓기 위한 베이스 플레이트(88)가 부착되어 있다. 베이스 플레이트(88)의 하면에 도시하지 않은 방진(防振) 고무 등을 부착함으로써, 동작중의 진동을 억제하면서 압축기(1)를 고정가능하다.

여기서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 보텀 셀(80)의 개구단부(80a) 근방의 내측벽(80d)에, 보텀 셀(80)의 지름방향 중심측, 즉 오일저장부(76) 측을 향해서 팽출된 윤활유의 차폐부(90)가 형성되어 있다. 차폐부(90)는, 오일저장부(76) 측을 향해 2회 연속해서 팽출된 웨이브 형상을 이루며, 보텀 셀(80)을 상방으로부터 보아 오일저장부(76)를 사이에 끼우는 위치에 대향하여 2개 설치되어 있다.

차폐부(90)의 상면(90a)에는, 도 1에 나타내는 스테이터(8) 및 실린더 블록(16)을 지지하는 프레임(36)이 고정되어, 차폐부(90)는 프레임(36)을 밀폐 용기(2)에 고정하기 위한 받침대부로서의 기능도 가지고 있다.

이와 같이 보텀 셀(80)에 형성되는 파지부(86), 오일저장부(76), 및 차폐부(90)는, 모두 보텀 셀(80)의 단조 성형시에 일괄해서 형성된다.

상술한 제 1 실시예의 압축기(1)에서는, 밀폐 용기(2) 내, 특히 보텀 셀(80) 내에서, 상방으로부터 보아 예를 들면 시계회전 방향으로 회전되는 오일파이프(72)의 회전에 의해 비산한 윤활유나, 기타, 유로(70)로부터의 방출이나 플랜지부(22b)에 대한 충돌에 의해 비산한 윤활유가 보텀 셀(80)의 내측벽(80d)에 부착된다. 그리고, 이 윤활유는, 내측벽(80d)을 따라 보텀 셀(80)의 둘레 방향으로 주회하도록 흐르려고 한다.

그러나, 도 5에 화살표로 나타내는 바와 같이, 차폐부(90)의 존재에 의해, (a)비산된 윤활유는,(b)차폐부(90)에 직접적으로 충돌하거나, 혹은, 차폐부(90)에 직접적으로 충돌하지 않는 경우라도, (c)내측벽(80d)에 부착되어 내측벽(80d)을 따라 주회하기 시작했을 때 차폐부(90)를 넘어감으로써, 대폭 그 이동 속도가 감속된다. 감속된 윤활유는, 내측벽(80d)을 따라 주회를 계속하지 않고, (d)오일저장부(76)로 바로 흘러내린다. 이로써, 윤활유가 비산하고 나서 오일저장부(76)까지 흘러내려 저류될 때까지의 소요시간(T)을 대폭 단축할 수 있다.

특히, 이 소요시간(T)은 윤활유가 비산되는 초기 속도(v)가 크고, 윤활유의 점성력이 클수록 길어진다. 더욱이, 압축기(1)가 소형이며, 상술한 바와 같이, 오일저장부(76)의 최대 저유(貯油)량이 예를 들면 200cc정도의 소량인 경우에는, 소요시간(T)이 길면 오일저장부(76)의 저유량이 일시적으로 대폭 감소하며, 최악의 경우에는 제로가 되는 상태를 초래할 수도 있어, 급유 기구가 공(空)운전으로 되어 기능하지 않으며, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부에 적절하게 급유할 수 없어, 압축기(1)의 윤활성능이 현저하게 저하한다는 문제가 생긴다.

그러나, 본 실시예에서는, 이와 같이 압축기(1)가 고속회전으로 운전되며, 윤활유의 점성력이 크고, 오일저장부(76)의 최대 저유량이 소량인 경우이더라도, 윤활유의 순환 효율을 높일 수 있어, 압축기(1)의 윤활성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 프레임(36)이 차폐부(90)에 고정됨으로써, 프레임(36)을 밀폐 용기(2)에 고정하기 위한 받침대부로서 차폐부(90)를 이용할 수 있기 때문에, 별도 부위나 별도 부재를 필요로 하지 않고 프레임(36)을 밀폐 용기(2)에 고정할 수 있어, 압축기(1)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 차폐부(90) 및 오일저장부(76)는 보텀 셀(80)의 단조 성형시에 일괄해서 성형됨으로써, 별도 부재나 별도 가공을 필요로 하지 않고 용이하게 차폐부(90) 및 오일저장부(76)를 형성할 수 있어, 압축기(1)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

게다가 또, 차폐부(90)는 오일저장부(76) 측을 향해 2회 연속해서 팽출된 웨이브 형상을 이루며, 또한 차폐부(90)를 2개 설치함으로써, 비산된 윤활유는, 차폐부(90)의 팽출이 하나인 경우에 비하여, 또 차폐부(90)가 하나밖에 없는 경우에 비하여, 차폐부(90)에 직접적으로 충돌할 확률이 커지거나, 혹은, 차폐부(90)에 직접적으로 충돌하지 않는 경우라도, 내측벽(80d)에 부착되어 내측벽(80d)을 따라 주회하기 시작했을 때 차폐부(90)를 넘는 회수가 증가한다. 따라서, 윤활유를 더욱 효과적으로 감속할 수 있어, 윤활유가 비산하고 나서 오일저장부(76)까지 흘러내려 저류될 때까지의 소요시간(T)을 더욱 단축할 수 있기 때문에, 압축기(1)가 고속회전으로 운전되며, 윤활유의 점성력이 크고, 오일저장부(76)의 최대 저유량이 소량인 경우라도, 윤활유의 순환 효율을 더욱 높일 수 있어, 압축기(1)의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예로 제약되는 것이 아니고, 더욱 다양한 변형이 가능하다.

구체적으로는, 차폐부는, 본 실시예의 차폐부(90)와 같이 내측벽(80d)에 있어서 오일저장부(76) 측을 향해서 돌출설치되는 것과 같은 형상으로 한정되지 않으며, 내측벽(80d)에 있어서의 둘레 방향의 윤활유의 원활한 흐름을 차폐해서 윤활유를 감속하여, 오일저장부(76)로 유도가능하다면 다양한 형상이나 설치 수가 고려될 수 있다. 구체적으로는, 내측벽(80d)에 차폐판과 같은 것을 설치해도 좋고, 내측벽(80d)의 일부를 웨이브 형상으로 오목하게 하여도 좋다. 또한, 내측벽(80d)의 둘레 방향에 깔쭉깔쭉한 형상의 요철(wavy recesses)을 설치해도 좋고, 내측벽(80d)의 둘레 방향으로 단차형상의 요철을 설치해도 좋다.

또한, 본 실시예의 압축기(1)의 작동 유체는 이산화탄소 냉매로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 그러나, 작동 유체를 이산화탄소 냉매로 한 경우에는, 압축 기구(6)로부터 토출되는 작동 유체의 압력은 초임계 상태까지 고압으로 되어, 압축기(1) 내부의 온도가 고온이 되기 때문에, 비교적 점성이 높은 윤활유를 사용하여, 고온 시의 점성저하에 의한 오일막 균열을 방지하고 있다. 그러나, 압축기(1) 내부의 온도가 저온의 경우에는, 윤활유의 점성이 크기 때문에, 비산된 윤활유가 되돌아오기 어려운 경향이 있다. 그러나, 상기 구성에 따르면, 윤활유의 점성이 크고, 비산한 윤활유가 되돌아오기 어려운 경향이 있어도, 윤활유의 순환 효율을 높일 수 있어서, 압축기(1)의 윤활성능을 향상시킬 수 있어 바람직하다.

더욱이, 본 실시예는 용적식의 압축기(1)에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 스크롤 압축기나 팽창기 등의 밀폐형 유체기계 전반에 적용가능하며, 이들의 유체기계를 자동판매기 이외에 조립된 냉동 사이클의 구성 기기로서 사용할 수 있는 것은 물론이다.

1 압축기(유체기계)
2 밀폐 용기
2a 내측바닥부
4 전동 모터(구동 유닛)
6 압축 기구(피구동 유닛)
14 크랭크샤프트(회전축)
36 프레임
70 유로(급유 기구)
72 오일파이프(급유 기구)
76 오일저장부
80 보텀 셀
80d 내측벽
90 차폐부

Claims

밀폐 용기 내에, 구동 유닛과, 상기 구동 유닛의 구동력이 회전축을 통하여 전달되는 피구동 유닛이 수용되는 유체기계로서,
상기 밀폐 용기의 내측바닥부에 있어서 윤활유가 저류되는 오일저장부와,
상기 회전축과 일체로 회전함으로써 상기 오일저장부의 윤활유를 상기 구동 유닛 및 상기 피구동 유닛의 각 슬라이딩부에 공급하는 급유 기구를 구비하고,
상기 밀폐 용기는, 그 내측벽에, 상기 내측벽에 있어서의 둘레 방향의 윤활유의 흐름을 차폐하는 차폐부를 가지는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항에 있어서,
상기 차폐부는 상기 내측벽에 있어서 상기 오일저장부 측을 향해서 돌출설치되는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제2항에 있어서,
상기 구동 유닛 및 상기 피구동 유닛을 지지하는 프레임을 구비하고,
상기 프레임은 상기 차폐부에 고정되는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제3항에 있어서,
상기 밀폐 용기는 단조 성형되는 보텀 셀을 포함하여 구성되며,
상기 차폐부는 상기 보텀 셀의 단조 성형시에 일괄해서 성형되는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제4항에 있어서,
상기 오일저장부는 상기 보텀 셀의 단조 성형시에 일괄해서 성형되는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제5항에 있어서,
상기 차폐부는 상기 오일저장부 측을 향해서 연속해서 팽출(膨出)된 웨이브형상을 이루는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐부는 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀폐 용기 내에는, 상기 피구동 유닛에 흡입되어, 상기 피구동 유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력이 작용하며, 상기 작동 유체는 이산화탄소 냉매인 것을 특징으로 하는 유체기계.