WO2021091002A1 - 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서,구동유닛에 의해 회전구동되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 상단에 상기 크랭크축의 축과 편심되게 설치되는 편심핀과, 상기 크랭크축에 설치되어 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 보상하는 웨이트밸런스부와, 상기 크랭크축에 연결되어 상기 구동유닛에 의해 발생된 회전력을 직선 구동력으로 전환하는 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드에 연결되고 냉매를 압축하는 피스톤을 포함하며, 상기 편심핀에 체결되어 상기 편심핀과 상기 웨이트밸런스부와 함께 회전하여 상기 크랭크축측으로 바람을 발생시키는 편심팬을 구비하여, 크랭크축의 편심핀축에 팬이 부착되어 회전시 편심회전하는 편심팬에 의한 바람이 발생하고 이렇게 발생한 바람은 피스톤부와 실린더 그리고 일부 모터부에도 냉각효과를 발생하게 되고, 냉각효과는 냉매의 열팽창을 낮춰서 비체적을 높이게 되며 결국 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

Description

편심팬을 가지는 밀폐형 압축기

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조만으로도 밀폐형 압축기에 풍량을 발생시킴으로써 고열의 압축기구 부분에 냉각효과를 생성하여 냉동효율을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 밀폐형 압축기는 냉장고나 공기조화기의 냉동사이클에 채용되어 냉매를 압축하도록 마련된 것으로, 밀폐용기를 통해 외관을 이룬다.

도 1 에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기가 도시되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 밀폐형 압축기의 외관을 구성하는 밀폐용기(1)는 하부용기(1b)와 상부용기(1a)로 이루어진다. 상기 밀폐용기(1)의 내부에는 실린더 블럭(21)이 지지되어 있다. 상기 실린더 블럭(21)에는 모터(10)의 고정자(11)가 체결되어 있고, 상기 모터(10)는 냉매의 압축동력을 제공한다.

상기 실린더 블럭(21)은 상기 모터(10)에 모터 브라켓과 함께 볼트로 체결된 후 스프링에 의해 밀폐용기(1) 내부에 지지된다.

상기 모터(10)로부터 구동력을 전달받아 압축작용을 수행하는 압축유닛은 압축실(21a)을 형성하는 실린더블럭(21)과, 상기 실린더블럭(21)의 압축실 내부에서 직선왕복운동하는 피스톤(22)을 구비하며, 상기 피스톤(22)은 커넥팅로드(23)를 통해 편심핀(41)에 연결된다.

상기 실린더블럭(21)의 단부에는 실린더헤드(24)가 결합되고, 상기 실린더블럭(21)과 상기 실린더헤드(24) 사이에는 밸브장치가 개재된다.

상기 실린더 블럭(21)의 중앙을 관통하여서는 크랭크축(40)이 삽입되어 있다. 상기 크랭크축(40)에는 상기 모터(10)의 회전자(12)가 압입에 의하여 일체로 설치되고, 상기 회전자(12)와 상기 고정자(11)와의 전자기적 상호작용에 의해 상기 크랭크축(40)이 회전된다.

상기 크랭크축(40)의 상단에는 편심핀(41)이 상기 크랭크축(40)의 회전중심에 대해 편심되게 형성되어 있다. 상기 편심핀(41)의 직하방향의 상기 크랭크축(40)에는 상기 편심핀(41)으로 인한 회전축의 회전불균형을 보상하도록 웨이트밸런스부(42)가 형성된다.

상기 크랭크 축(40)과 함께 회전하는 오일 흡상장치(62)는 그 내부에 설치된 프로펠러에 의해 냉동기 유(e)를 흡상시키게 된다.

상기 밀폐용기(1)의 저부에는 소정량의 오일이 저장된 오일저장공간(1e)이 형성되고, 상기 크랭크축(40)에는 오일저장공간(1e)의 오일이 상부로 흡상되도록 하는 오일유로(50)가 형성된다. 상기 오일유로(50)는 하부오일홀(51)과, 오일그루브(52)와, 상부오일홀(53)을 포함하여 구성되며, 상기 상부오일홀(53)에는 커넥팅로드(23)와 편심축부(41) 외면 사이로도 오일을 공급할 수 있도록 하는 보조오일홀(54)이 분기되도록 형성된다.

상기 모터(10)의 작동에 의해 상기 크랭크축(40)이 회전하여 상기 커넥팅 로드(23)를 구동시키면 상기 커넥팅 로드(23)의 선단에 설치된 상기 피스톤(22)이 상기 실린더블럭(21)의 내부에서 일정한 스트로크로 왕복 이동하게 된다.

상기 피스톤(22)의 왕복운동에 따라 흡입 행정에서 냉각 시스템(미 도시)으로부터 밀폐용기(1) 내로 되돌아온 냉매가스는 실린더헤드(24)를 지나고 밸브 조립체로 이동되는데 밸브플레이트의 흡입 밸브를 개방하여 실린더 내로 흡입되며 흡입된 냉매가스는 실린더의 압축행정에 따라 실린더 압축 실 내에서 압축되어 토출밸브를 개방하고 토출된 후 다시 냉각 시스템(미 도시)으로 토출되어 전체 냉동사이클이 순환되는 과정이 반복적으로 수행된다.

그러나, 종래기술에 의한 밀폐형 압축기는, 상기 피스톤과 상기 실린더블럭을 포함하는 압축기구부가 압축을 수행하는 과정에서 고열이 발생하게 되고, 또한, 상기 크랭크축과 상기 편심핀의 고속회전에 의해 고열이 발생하여, 밀폐형 압축기의 냉동효율을 저하시키고, 냉동을 위한 에너지 효율을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조만으로도 밀폐형 압축기의 압축기구부분에 풍량을 발생시킴으로써 고열의 압축기구 부분에 냉각효과를 생성하여 냉동효율을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 외관을 형성하는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 장착되어 회전력을 발생시키는 구동유닛과, 상기 구동유닛에 의해 회전구동되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 상단에 상기 크랭크축의 축과 편심되게 설치되는 편심핀과, 상기 크랭크축에 설치되어 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 보상하는 웨이트밸런스부와, 상기 크랭크축에 연결되어 상기 구동유닛에 의해 발생된 회전력을 직선 구동력으로 전환하는 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드에 연결되고 냉매를 압축하는 피스톤을 포함하며, 상기 편심핀에 체결되어 상기 편심핀과 상기 웨이트밸런스부와 함께 회전하여 상기 크랭크축측으로 바람을 발생시키는 편심팬을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 크랭크축의 편심부에 편심팬을 추가하여 풍량을 발생시킴으로써 고열의 압축기구부에 냉각효과를 발생시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 크랭크축의 편심핀축에 팬이 부착되어 회전시 편심회전하는 편심팬에 의한 바람이 발생하고 이렇게 발생한 바람은 피스톤부와 실린더 그리고 일부 모터부에도 냉각효과를 발생하게 되고, 냉각효과는 냉매의 열팽창을 낮춰서 비체적을 높이게 되며 결국 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

또한 실린더 내부 행정체적내에는 압축시 고압냉매가 발생하게 되는데, 이러한 고압의 냉매 일부는 피스톤과 실린더 사이의 공극을 통해서 유출됨으로써 냉동효율이 저하되는 바, 상기 편심팬에 의한 고속의 풍량은 공극에 저항을 발생하여 냉매유출을 줄일 수 있기 때문에 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 편심팬에 의해 발생된 바람으로 피스톤 방향으로 오일을 유도함으로써 피스톤과 실린더 간 마찰부에 윤활을 추가하여 마모신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 밀폐형 압축기를 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래기술에 의한 크랭크축과 커넥팅 로드, 편심핀을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 편심팬과 크랭크축을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 편심팬이 크랭크축에 체결된 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 편심팬을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 편심팬의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명에 의한 편심팬의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 외관을 형성하는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 장착되어 회전력을 발생시키는 구동유닛과, 상기 구동유닛에 의해 회전구동되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 상단에 상기 크랭크축의 축과 편심되게 설치되는 편심핀과, 상기 크랭크축에 설치되어 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 보상하는 웨이트밸런스부와, 상기 크랭크축에 연결되어 상기 구동유닛에 의해 발생된 회전력을 직선 구동력으로 전환하는 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드에 연결되고 냉매를 압축하는 피스톤을 포함하며, 상기 편심핀에 체결되어 상기 편심핀과 상기 웨이트밸런스부와 함께 회전하여 상기 크랭크축측으로 바람을 발생시키는 편심팬을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 편심팬은, 상기 편심핀과 동축으로 형성되고 상기 편심핀에 체결되는 플레이트부와, 상기 플레이트부의 저면에 체결되며 상기 플레이트부의 중앙을 중심으로 방사상으로 배치되는 날개부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 편심팬은 상기 크랭크축의 상기 편심핀에 끼워맞춤되는 조립부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 편심팬의 조립부에는 나사산이 형성되어 상기 편심핀의 외측에는 형성된 나사산과 나사결합하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 플레이트부는 상기 편심팬의 중앙을 중심으로 일측의 플레이트부를 원호형상으로 절개하고, 절개된 상기 플레이트부의 하부의 날개부를 절개하여 상기 편심팬을 상기 웨이트밸런스부에 상응하는 보조웨이트밸런스부로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.

본 실시예에 있어서, 밀폐형 압축기의 구성은 본 발명의 특징적 구성을 제외하고는 종래기술과 동일하므로 동일한 구성에 대하여는 도 1 및 도 2의 도면부호를 부여한다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기(1)는, 외관을 형성하는 밀폐용기(1)를 가지며, 상기 밀폐용기 내부에는 실린더, 구동유닛(10) 등이 수용되고 지지된다.

상기 구동유닛(10)은, 예를 들면 회전자와 고정자를 포함하는 모터로 구성되어 회전력을 발생시키도록 구성된다.

실린더 블럭의 중앙을 관통하여 크랭크축(40)이 설치되고, 상기 크랭크축(40)은 상기 구동유닛(10)의 회전자와 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 회전된다.

상기 크랭크축(40)의 상단에는 편심핀(41)이 상기 크랭크축(40)의 회전중심에 대해 편심되게 형성되어 있다. 상기 편심핀(41)의 직하방향의 상기 크랭크축(40)에는 상기 편심핀(41)으로 인한 회전축의 회전불균형을 보상하도록 웨이트밸런스부(42)가 형성된다.

상기 커넥팅 로드에 연결되고 상기 실린더블럭의 압축실 내부에서 직선왕복운동하면서 냉매를 압축하는 피스톤(22)을 구비하며, 상기 피스톤(22)은 커넥팅로드(23)를 통해 편심핀(41)에 연결된다.

또한, 본 실시예에 의한 밀폐형 압축기는, 밸브장치, 오일유로 등을 구비하며, 상기 밸브장치, 오일유로 등의 구성은 종래기술과 대략 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.

상기 구동유닛(10)의 작동에 의해 상기 크랭크축(40)이 회전하여 상기 커넥팅 로드(23)를 구동시키면 상기 커넥팅 로드(23)의 선단에 설치된 상기 피스톤(22)이 상기 실린더블럭(21)의 내부에서 일정한 스트로크로 왕복 이동하게 되고, 흡입된 냉매가스는 실린더의 압축행정에 따라 실린더 압축실 내에서 압축되어 토출밸브를 개방하고 토출된 후 다시 냉각 시스템으로 토출되어 전체 냉동사이클이 순환되는 과정이 반복적으로 수행된다.

한편, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 편심팬(100)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 편심팬(100)은, 도 3a 내지 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상기 크랭크축(40)의 상단에 설치된 상기 편심핀(41)에 체결된다.

상기 편심팬(100)은, 플레이트부(101)와 날개부(102)를 갖는다.

상기 플레이트부(101)는 대략 편평한 원반형상으로 형성되며, 상기 편심핀(41)과 동축으로 형성되어 상기 편심핀에 체결된다.

상기 날개부(102)는 상기 플레이트부(101)의 저면에 형성되고, 상기 플레이트부(101)와 일체로 형성된다. 상기 날개부(102)는 상기 플레이트부(101)의 저면으로부터 수직 하향으로 배치된다. 상기 날개부(102)는 상기 플레이트부의 외측끝단부터 내측 중앙을 향하여 복수의 날개가 방사상으로 배치되고, 중심 부근에서는 상기 편심핀(41)이 삽입될 수 있는 공간을 마련한다.

상술한 바와 같이 구성된 상기 편심팬(100)은 고속으로 회전하는 상기 크랭크축(40)에 의해 편심회전되는 상기 편심핀(41) 및 상기 웨이트밸런스부(42)와 함께 고속으로 회전된다. 상기 크랭크축의 상부에 체결되는 상기 편심팬(100)의 고속회전에 의해, 상기 크랭크축(40) 측으로 바람이 발생하게 된다.

상기 크랭크축의 편심핀에 상기 편심팬이 부착되어 회전시 편심회전하는 편심팬에 의한 바람이 발생하고 이렇게 발생한 바람은 상기 편심팬의 하부측에 위치한 피스톤부와 실린더 그리고 일부 모터부에도 냉각효과를 발생하게 되고, 냉각효과는 냉매의 열팽창을 낮춰서 비체적을 높이게 되며 결국 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 편심팬(100)의 상부면에는 상기 웨이트밸런스(42)에 상응하는 위치에 추가적인 웨이트밸런스(도시하지 않음)를 설치하여, 상기 편심팬의 더욱 안정적인 회전 및 무게 균형을 이루도록 구성할 수 있다.

상기 플레이트부(101)의 하부면에는 체결부가 마련될 수 있다. 상기 체결부(111)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 플레이트부(101)와 상기 날개부(102)를 수직으로 관통하도록 구성할 수 있다. 상기 체결부(111)의 구성에 의해 상기 체결부(111)에 상기 편심핀(41)을 약간의 억지끼워맞춤으로 끼워맞춤하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 체결부(111)는 내주면에 나사산을 형성하고, 상기 편심핀의 외주면에 나사산을 형성하여, 상기 체결부(111)와 상기 편심핀(41)을 나사결합하여 체결하도록 구성할 수도 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 편심팬의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 7a, 7b에 나타낸 바와 같이, 상기 편심팬은 또 하나의 웨이트밸런스로 구성할 수 있다. 즉 상기 편심팬의 플레이트부(101')는 상기 편심팬의 중앙을 중심으로 일측의 플레이트부를 원호형상으로 절개하고, 절개된 상기 플레이트부(101')의 하부의 날개부도 또한 절개하여, 일측으로 무게가 편중되도록 구성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 편심팬의 무게가 일측으로 편중되게 구성함으로써, 상기 편심팬을 상기 웨이트밸런스부에 상응하는 보조웨이트밸런스부로 형성하여, 상기 크랭크축의 고속회전시에 상기 편심핀, 상기 편심팬, 상기 웨이트밸런스부에 진동이 발생하거나 소음이 발생하는 것을 더욱 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명에 의한 편심팬의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 편심팬은 상기 플레이트부(101)의 상부면에 세워설치되는 상부 블레이드(110)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 상부 블레이드(110)는 상기 날개부(102)의 날개에 상응하는 위치에 형성되며 날개보다 낮은 높이를 갖도록 형성된다. 본 실시예에서 상기 상부 블레이드(110)는 상기 날개부(102)의 높이의 대략 1/3 정도의 높이를 갖도록 형성되어, 상기 편심팬의 회전시 상부측 및 외측으로 바람이 발생하고 이렇게 발생한 바람은 상기 편심팬의 상부측에 위치한 부재에도 냉각효과를 발생하게 되어 냉동효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.

Claims (6)

1. 외관을 형성하는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 장착되어 회전력을 발생시키는 구동유닛과, 상기 구동유닛에 의해 회전구동되는 크랭크축과, 상기 크랭크축의 상단에 상기 크랭크축의 축과 편심되게 설치되는 편심핀과, 상기 크랭크축에 설치되어 상기 편심핀에 의한 회전불균형을 보상하는 웨이트밸런스부와, 상기 크랭크축에 연결되어 상기 구동유닛에 의해 발생된 회전력을 직선 구동력으로 전환하는 커넥팅 로드와, 상기 커넥팅 로드에 연결되고 냉매를 압축하는 피스톤을 포함하며,

   상기 편심핀에 체결되어 상기 편심핀과 상기 웨이트밸런스부와 함께 회전하여 상기 크랭크축측으로 바람을 발생시키는 편심팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 편심팬은,

   상기 편심핀과 동축으로 형성되고 상기 편심핀에 체결되는 플레이트부와,

   상기 플레이트부의 저면에 체결되며 상기 플레이트부의 중앙을 중심으로 방사상으로 배치되는 날개부를 구비하는 것을 특징으로 하는 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 편심팬은 상기 크랭크축의 상기 편심핀에 끼워맞춤되는 체결부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 편심팬의 조립부에는 나사산이 형성되어 상기 편심핀의 외측에는 형성된 나사산과 나사결합하는 것을 특징으로 하는 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 플레이트부는 상기 편심팬의 중앙을 중심으로 일측의 플레이트부를 원호형상으로 절개하고, 절개된 상기 플레이트부의 하부의 날개부를 절개하여,

   상기 편심팬을 상기 웨이트밸런스부에 상응하는 보조웨이트밸런스부로 형성하는 것을 특징으로 하는 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 플레이트부의 상부면으로부터 상부측으로 세워 설치되는 복수의 상부 블레이드를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 편심팬을 가지는 밀폐형 압축기.

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