KR20200108349A - 밀폐형 압축기 - Google Patents

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Abstract

밀폐형 압축기의 압축기구부는, 중공의 실린더와, 전동기에 의해 회전하는 크랭크 샤프트와, 크랭크 샤프트의 편심축에 감합되고, 실린더의 내주면에 따라 편심 회전하는 롤링 피스톤과, 냉매의 압축실을 고압 영역과 저압 영역으로 구획하는 베인과, 롤링 피스톤의 편심 회전에 추종하도록 베인을 롤링 피스톤의 외주면에 가세하는 스프링을 갖는다. 스프링을 수용하는 수용기는, 밀폐 용기의 몸통부에 마련된다. 수용기는, 크랭크 샤프트의 축심으로부터 밀폐 용기의 외방으로 향하는 외력에 대한 강도가 밀폐 용기보다도 낮은 취약부를 가지며, 압축실과 연통하고 있다. 크랭크 샤프트의 축심으로부터 취약부까지의 실린더의 지름 방향에 따른 길이가, 크랭크 샤프트의 축심으로부터 밀폐 용기의 외주면까지의 실린더의 지름 방향에 따른 길이보다도 짧아지지 않도록, 수용기는 위치 결정되어 있다.

Description

밀폐형 압축기
본 발명은, 냉동 장치, 공조 장치 또는 급탕 장치 등에 사용할 수 있는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.
종래의 냉동 장치 등에서의 냉동 사이클에서는, 예를 들면 응축기의 냉각 팬 이상에 의한, 상정하지 않은 응축 온도의 상승에 의해, 압축기에 이상 고압이 발생하는 경우가 있다. 압축기에 이상 고압이 발생하면, 압축기의 토출측에 마련한 고압 커트 보호 장치에 의해, 압축기에서의 압축 운전을 정지시키는 것이 일반적으로 되어 있다. 그렇지만, 고압 커트 보호 장치에 작동 이상이 발생한 경우, 냉동 사이클에 허용량 이상의 압력이 가하여져서, 압축기 이외의 냉동 사이클 부분에서의 배관 등을 손상시킬 우려가 있다. 이 때문에, 냉동 사이클 중의 배관에 일부 취약 개소를 마련하고, 그 주위를 피막으로 덮음에 의해, 압축기에 이상 고압이 발생하면 냉매 배관의 손상을 취약 개소에서 일으키고, 피막에 의해 손상 개소 확대를 방지할 수 있도록 한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개2000-130896호 공보
압축기의 흡입측으로부터 압축기 내에 공기가 혼입되면, 압축기 내부의 냉동기유가 미스트형상으로 된 상태에서 압축이 행하여져, 매우 빠른 속도로 압축기 내부의 고압측의 압력이 이상하게 상승하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 압축기의 손상 및 압축기가 접속되어 있는 배관의 손상이 발생한다. 또한, 압축기 주위에 설치된 설비 등에 손해가 확대되기 때문에, 이와 같은 손해가 발생하지 않는 대응이 요구된다. 그렇지만, 특허 문헌 1의 냉매 배관의 취약 개소의 구성은, 냉매 압력의 이상 상승이나 냉매 압력 변화의 반복에 의한 부하가 원인으로 발생하는 냉매 배관의 손상을 상정한 것이다. 따라서, 매우 빠른 속도로 압축기 내부의 고압측의 압력이 이상하게 상승하는 경우에, 특허 문헌 1에 기재된 구성에서는 대응할 수가 없다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 압축기 내부의 압력이 매우 빠른 속도로 이상하게 상승하는 경우에도, 압축기 주위에 설치된 설비 등의 손해를 미연에 막을 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 밀폐형 압축기는, 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기에 수용되고, 냉매를 압축하는 압축기구부와, 상기 밀폐 용기에 수용되고, 상기 압축기구부를 구동하는 전동기를 가지며, 상기 압축기구부는, 중공의 실린더와, 상기 전동기에 의해 회전하는 크랭크 샤프트와, 상기 크랭크 샤프트의 편심축에 감합되고, 상기 실린더의 내주면에 따라 편심 회전하는 롤링 피스톤과, 상기 실린더의 내주면과 상기 롤링 피스톤의 외주면으로 형성되는 냉매의 압축실을 고압 영역과 저압 영역으로 구획하는 베인과, 상기 롤링 피스톤의 편심 회전에 추종하도록 상기 베인을 상기 롤링 피스톤의 외주면에 가세하는 스프링을 갖는 밀폐형 압축기로서, 상기 밀폐 용기의 몸통부에 마련되고, 상기 스프링을 수용하는 수용기를 구비하고, 상기 수용기는, 상기 크랭크 샤프트의 축심으로부터 상기 밀폐 용기의 외방으로 향하는 외력에 대한 강도가 상기 밀폐 용기보다도 낮은 취약부를 가지며, 상기 압축실과 연통하고 있고, 상기 크랭크 샤프트의 축심으로부터 상기 취약부까지의 상기 실린더의 지름 방향에 따른 길이가, 상기 크랭크 샤프트의 축심으로부터 상기 밀폐 용기의 외주면까지의 상기 실린더의 지름 방향에 따른 길이보다도 짧아지지 않도록, 상기 수용기는 위치 결정되어 있는 것이다.
본 발명에 관한 밀폐형 압축기에 의하면, 압축실의 가스가 매우 빠른 속도로 급팽창하고, 압축실 내의 압력이 이상하게 상승하여도, 압축기구부의 다른 구성 요소보다도 우선적으로 취약부가 파단한다. 그 때문에, 밀폐 용기 내의 고압 공간의 밀폐 상태가 해소되어, 압력의 상승을 막을 수 있다. 따라서, 압축기의 손상 및 압축기가 접속되어 있는 배관의 손상의 발생이 방지되고, 압축기 주위에 설치된 설비 등의 손해를 미연에 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 밀폐형 압축기의 종단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태에 관한 밀폐형 압축기의 압축기구부를 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태에 관한 수용기의 구성을 도시하는 도면.
이하에, 본 발명에서의 밀폐형 압축기의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 도면에서는 각 구성 부재의 크기 및 형상은 실제의 장치와는 다른 경우가 있다.
(실시의 형태)
도 1은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 밀폐형 압축기의 종단면도이다. 밀폐형 압축기(1)는, 밀폐 용기(10)와, 냉매를 압축하는 압축기구부(20)와, 압축기구부(20)를 구동하는 전동기(30)를 갖는다. 압축기구부(20) 및 전동기(30)는 밀폐 용기(10)에 수용되어 있다. 압축기구부(20)는 밀폐 용기(10)의 하부에 위치하고, 전동기(30)는 밀폐 용기(10)의 상부에 위치하고 있다.
전동기(30)는, 예를 들면 DC 모터로 구성된다. 전동기(30)는, 고정자(31)와 회전자(32)를 갖는다. 고정자(31)는, 밀폐 용기(10)의 내주면에 고정되어 있다. 회전자(32)는, 고정자(31)의 내부에 배설되어 있다. 고정자(31)에는, 밀폐 용기(10)에 고정되어 있는 부도시의 단자로부터 전력이 공급된다.
압축기구부(20)는, 실린더(21)와, 프레임(22)과, 실린더 헤드(23)와, 크랭크 샤프트(24)와, 롤링 피스톤(25)을 갖고 있다. 실린더(21)는 원통형상의 중공의 부재이고, 축방향의 양단부는 개구하고 있다. 실린더(21)의 축방향의 양단부 중, 밀폐형 압축기(1)의 설치면으로부터 먼 쪽의 단부, 즉 도 1 중의 상측의 단부에, 프레임(22)이 마련되어 있다. 프레임(22)은 단면 형상이 T자형상을 나타내고 있고, 원판형상의 부분이 실린더(21)의 개구부를 폐색하고 있다. 실린더(21)의 축방향의 양단부 중, 밀폐형 압축기(1)의 설치면에 가까운 쪽의 단부, 즉, 도 1 중의 하측의 단부에, 실린더 헤드(23)가 마련되어 있다. 실린더 헤드(23)는 단면 형상이 T자형상을 나타내고 있고, 원판형상의 부분이 실린더(21)의 개구부를 폐색하고 있다. 크랭크 샤프트(24)는, 실린더(21), 프레임(22) 및 실린더 헤드(23)를 삽통하고 있다. 크랭크 샤프트(24)는, 전동기(30)의 회전자(32)의 구동력에 의해 회전한다. 롤링 피스톤(25)은, 크랭크 샤프트(24)의 편심축에 감합되어 있고, 실린더(21)의 내주면에 따라 편심 회전한다. 실린더(21)의 내주면과 롤링 피스톤(25)의 외주면으로 압축실(26)이 형성되어 있다.
밀폐형 압축기(1)는, 흡입관(12)과, 기액 분리기(13)와, 토출관(14)을 갖고 있다. 흡입관(12)은, 밀폐형 압축기(1)가 구성 요소가 되는 냉동 사이클의 부도시의 증발기에 접속된다. 증발기로부터 유출되는 냉매는, 흡입관(12)을 통하여 기액 분리기(13)에 유입하고, 기액 분리기(13)로부터 실린더(21)에 유도된다. 토출관(14)은, 밀폐형 압축기(1)가 구성 요소가 되는 냉동 사이클의 부도시의 응축기에 접속된다. 밀폐 용기(10) 내의 고압 냉매는, 토출관(14)을 통하여 냉동 사이클에 송출된다.
밀폐 용기(10)의 저부에는 냉동기유(11)가 저류되어 있다. 냉동기유(11)는 부도시의 급유 기구에 의해 크랭크 샤프트(24)를 통하여 압축기구부(20)에 유도되어, 압축기구부(20)의 각 부분이 윤활된다.
밀폐 용기(10)는, 설치면에 대해 수직한 상태로 지지다리(15)에 고정되어 있다. 밀폐형 압축기(1)는, 통상, 대지 등의 수평면상에 설치된다. 즉, 밀폐 용기(10)는, 통상, 연직 방향에 따라 고정되어 설치된다.
도 2는, 본 발명의 실시의 형태에 관한 밀폐형 압축기의 압축기구부를 도시하는 평면도이다. 도 2는, 압축기구부(20)의 구성을 개념적으로 도시하고 있다. 도 2에서, 크랭크 샤프트(24)는 생략되고, 그 축심이 부호 24A로 나타나 있다. 또한, 일부의 부재는 노치되어 있고 내부의 구조가 도시되어 있다. 압축기구부(20)는, 베인(27)과, 스프링(28)과, 수용기(29)를 갖고 있다. 스프링(28)은, 예를 들면 압축 코일 스프링이다. 베인(27)은 사각형의 박판형상의 부재이다. 베인(27)은, 실린더(21)에서 지름 방향으로 형성되어 있는 슬릿(21A) 내에, 지름 방향에 따라 활주 가능하게 마련되어 있다. 베인(27)의 실린더(21) 내에 위치하는 단부(26A)는, 롤링 피스톤(25)의 외주면에 활주 가능하게 당접하고 있다. 베인(27)은, 압축실(26)을 고압 영역과 저압 영역을 구획하는 것이고, 고압 영역과 저압 영역을 차단하고 있다.
수용기(29)는 원통형상의 부재이고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 밀폐 용기(10)의 몸통부에 고정되어 있다. 수용기(29)의 내부에는, 스프링(28)이 수용되어 있다. 수용기(29)의 양단부 중의 일방의 단부인 제1 단부(29A)는 밀폐 용기(10)의 외방에 위치하고, 수용기(29)의 양단부 중의 타방의 단부인 제2 단부(29B)는 실린더(21)의 통부의 내부에 위치하고 있다. 즉, 수용기(29)는, 제2 단부(29B)가 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)측에 위치하고, 수용기(29)의 축심이 실린더(21)의 지름 방향에 따르도록 배치되어 있다. 스프링(28)은, 베인(27)에 대해 지름 방향에 따라 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)에 향하는 방향으로 가세력을 주고 있다.
도 3은, 본 발명의 실시의 형태에 관한 수용기의 구성을 도시하는 도면이다. 제1 단부(29A)에는 저면(291)이 마련되고, 저면(291)에 의해 제1 단부(29A)는 폐색하고 있다. 제2 단부(29B)는 개구하고 있다. 수용기(29)는, 제2 단부(29B)와 슬릿(21A)을 통하여, 압축실(26)과 연통하고 있다. 수용기(29)의 내경은, 스프링(28)의 외경보다도 크다. 저면(291)에는, 스프링(28)의 좌권(座卷)이 접촉하고 있다. 저면(291)에는, 환형상의 홈(292)이 형성되어 있다. 홈(292)은, 중심이 수용기(29)의 축심(29C)과 일치하도록 형성되어 있다. 홈(292)의 외경은 스프링(28)의 좌권의 지름보다도 크고, 홈(292)의 폭은 스프링(28)의 선 지름보다도 크다. 스프링(28)의 양단의 좌권 중 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)과 반대측의 좌권이, 홈(292) 내에 배치되어 있다.
또한, 수용기(29)는 취약부(293)를 구비한다. 취약부(293)는, 홈(292)이 형성되어 있음에 의해, 수용기(29)의 축심(29C)에 따른 방향에서의 두께가 저면(291)의 다른 부분보다도 얇게 되어 있는 박육부분이다. 상술한 바와 같이, 제2 단부(29B)는 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)측에 위치하고, 수용기(29)는 실린더(21)의 지름 방향에 따르고 있다. 즉, 취약부(293)는, 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)으로부터 밀폐 용기(10)의 외방으로 향하는 방향의 두께가, 저면(291)의 다른 부분보다도 얇게 되어 있는 박육부분이다. 따라서, 취약부(293)는, 실린더(21)의 지름 방향에 따라, 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)로부터 실린더(21)의 외방을 향하는 외력에 대한 강도가 저면(291)의 다른 부분에 비하여 약한 부분이다. 또한, 취약부(293)의, 수용기(29)의 축심(29C)에 따른 방향에서의 두께는, 밀폐 용기(10)에서의 목표의 압력 한계치에 의거하여 결정된다.
상술한 바와 같이, 수용기(29)의 제1 단부(29A)는 밀폐 용기(10)의 외방에 위치하고 있다. 즉, 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)으로부터 수용기(29)의 취약부(293)까지의 실린더(21)의 지름 방향에 따른 길이가, 축심(24A)으로부터 밀폐 용기(10)의 외주면까지의 실린더(21)의 지름 방향에 따른 길이보다도 짧아지지 않도록 수용기(29)는 위치 결정되어 있다.
여기서, 밀폐형 압축기(1)의 동작에 관해 설명한다. 냉동 사이클의 저압측인 증발기측과 접속된 흡입관(12)으로부터, 기액 분리기(13)를 통하여, 실린더(21) 내에 냉매 가스가 흡입된다. 흡입된 냉매 가스가, 크랭크 샤프트(24)의 편심부의 회전에 의해 편심 운동하는 롤링 피스톤(25)에 의해, 압축실(26)에서 압축되어, 저압 저온의 흡입 가스로부터 고압 고온의 토출 가스로 압축된다. 이 고온이 된 토출 가스는 밀폐 용기(10)의 내부에 방출되고, 토출관(14)으로부터 냉동 사이클의 응축기에 송출된다.
밀폐 용기(10)의 저부에 저류되어 있는 냉동기유(11)는, 밀폐형 압축기(1)의 설치면을 저면으로 한 경우의, 롤링 피스톤(25)의 원심 방향의 내부를 통하여, 압축실(26) 내에 공급된다. 냉동기유(11)는, 압축실(26) 내에서 고압이 된 냉매 가스와 혼합되어 밀폐 용기(10)의 안에 토출된 때에는 미스트형상으로 되어 있다.
냉동 사이클 설치시의 배관 접속 불량 또는 냉동 사이클 운전 후의 저압측 배관의 손상 등의 원인에 의해, 냉동 사이클 흡입측에 냉동 사이클의 외부로부터 공기가 혼입된 경우, 그 공기는 압축실(26) 내에 흡입되어 압축된다. 공기가 압축되어, 그곳에 소정 농도의 미스트형상의 냉동기유(11)가 존재하는 경우, 그 농도 및 주위 온도 조건에 따라서는 연소와 매우 빠른 속도로의 압력의 이상 상승이 일어난다.
압축실(26) 내에서 이와 같은 현상이 일어나면, 압축실(26) 내의 가스는 매우 빠른 속도로 급팽창한다. 이때, 스프링(28)의 수용기(29)의 저면(291)에는 상술한 취약부(293)가 형성되어 있다. 그 때문에, 압축실(26)이 밀폐 용기 내의 설계 압력 이상의 압력장을 형성한 경우, 수용기(29)의 취약부(293)의 저강성에 의해 우선적으로 파단된다.
본 실시의 형태의 효과에 관해 설명한다. 상술한 바와 같이 압축실(26) 내에 흡입된 것에 기인하여 압축실(26) 내의 가스가 매우 빠른 속도로 급팽창하면, 통상의 냉매 가스를 배출하는 토출 경로에서는 이 급팽창한 연소 가스를 도피시킬 수가 없다. 그 때문에, 압축실(26) 내의 압력이 이상하게 상승하고, 압축기구부(20)의 가장 강도가 작은 부분이 손상되어 버린다. 이에 대해, 본 실시의 형태에 의하면, 수용기(29)의 저면(291)의 취약부(293)의 저강성에 의해, 압축기구부(20)의 다른 구성 요소보다 우선적으로 저면(291)이 파단된다. 따라서, 압축실(26) 내의 가스가 매우 빠른 속도로 급팽창하는 경우, 밀폐 용기(10) 내의 고압 공간의 밀폐 상태가 해소되고, 압력의 상승을 막을 수 있다.
또한, 수용기(29)는 스프링(28)을 수용하고 있다. 그리고, 스프링(28)은, 상술한 바와 같이 롤링 피스톤(25)의 편심 회전에 대한 추종성을 베인(27)에 주어, 압축실(26)을 저압 영역과 고압 영역을 가름으로써 압축기 기구를 성립시키고 있는 부재이다. 수용기(29)의 취약부(293)의 파단에 의해, 스프링(28)의 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)과 반대측의 좌권과 접하고 있는 저면(291)이 일부 또는 전체적으로 소실된다. 이에 의해, 스프링(28)의 크랭크 샤프트(24)의 축심(24A)과 반대측의 좌권이 지지면을 잃어버려, 스프링으로서의 기능이 소실된다. 스프링(28)의 베인(27)에 대한 가세력이 해제된다. 그 때문에, 압축실(26)을 저압 영역과 고압 영역으로 가르는 베인(27)의 기능이 소실된다. 스프링(28)의 가세력의 상실에 수반하여 베인(27)의 추종성이 소실되기 때문에, 제어에 의하지 않고서 밀폐 용기(10) 내의 압력 상승을 막을 수 있다.
이상과 같이, 압축기구부(20) 내가 일정한 압력 이상이 되면 수용기(29)의 취약부(293)가 파단하고, 압축기구부(20)의 밀폐성의 해소에 의해 압력 상승이 방지된다. 그와 함께, 스프링(28)의 가세력의 상실에 의해 베인(27)의 압축실(26)의 압축기구부(20)의 저압 영역과 고압 영역을 가르는 기능이 소실된다. 따라서, 밀폐 용기(10) 내의 압력의 이상 상승 발생시에 밀폐형 압축기(1)의 압축기능을 정지할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 수용기(29)의 제1 단부(29A)가 밀폐 용기(10)의 외방에 위치하고 있고, 저면(291) 및 취약부(293)가 밀폐 용기(10)의 외방에 위치하고 있고, 수용기(29)는 밀폐 용기(10)로부터 돌출하고 있지만, 이것으로 한정하는 것이 아니다. 예를 들면, 저면(291)의 외주면과 밀폐 용기(10)의 외주면이 같은면이 되도록, 수용기(29)는 위치 결정되어 있어도 좋다.
1 : 밀폐형 압축기 10 : 밀폐 용기
11 : 냉동기유 12 : 흡입관
13 : 기액 분리기 14 : 토출관
15 : 지지다리 20 : 압축기구부
21 : 실린더 22 : 프레임
23 : 실린더 헤드 24 : 크랭크 샤프트
24A : 축심 25 : 롤링 피스톤
26 : 압축실 26A : 단부
27 : 베인 28 : 스프링
29 : 수용기 29A : 제1 단부
29B : 제2 단부 29C : 축심
30 : 전동기 31 : 고정자
32 : 회전자 291 : 저면
292 : 홈 293 : 취약부

Claims (3)

  1. 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기에 수용되고, 냉매를 압축하는 압축기구부와, 상기 밀폐 용기에 수용되고, 상기 압축기구부를 구동하는 전동기를 가지며,
    상기 압축기구부는, 중공의 실린더와, 상기 전동기에 의해 회전하는 크랭크 샤프트와, 상기 크랭크 샤프트의 편심축에 감합되고, 상기 실린더의 내주면에 따라 편심 회전하는 롤링 피스톤과, 상기 실린더의 내주면과 상기 롤링 피스톤의 외주면으로 형성되는 냉매의 압축실을 고압 영역과 저압 영역으로 구획하는 베인과, 상기 롤링 피스톤의 편심 회전에 추종하도록 상기 베인을 상기 롤링 피스톤의 외주면에 가세하는 스프링을 갖는 밀폐형 압축기로서,
    상기 밀폐 용기의 몸통부에 마련되고, 상기 스프링을 수용하는 수용기를 구비하고,
    상기 수용기는, 상기 크랭크 샤프트의 축심으로부터 상기 밀폐 용기의 외방으로 향하는 외력에 대한 강도가 상기 밀폐 용기보다도 낮은 취약부를 가지고 상기 압축실과 연통하고 있으며,
    상기 크랭크 샤프트의 축심으로부터 상기 취약부까지의 상기 실린더의 지름 방향에 따른 길이가, 상기 크랭크 샤프트의 축심으로부터 상기 밀폐 용기의 외주면까지의 상기 실린더의 지름 방향에 따른 길이보다도 짧아지지 않도록, 상기 수용기는 위치 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용기는, 원통형상의 부재이고,
    상기 수용기의 양단부 중의 일방의 단부에는 저면이 마련되고, 상기 저면에 의해 상기 일방의 단부는 폐색되고, 상기 수용기의 양단부 중의 타방의 단부는 개구하고 있고,
    상기 수용기는, 상기 타방의 단부가 상기 크랭크 샤프트의 축심측에 위치하고, 상기 수용기의 축심이 상기 실린더의 지름 방향에 따르도록 배치되어 있고,
    상기 취약부는, 상기 저면에서 환형상으로 형성된 홈에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스프링의 좌권은 상기 홈에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
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