KR100540226B1 - 밀폐형 압축기의 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 프레임에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임(50)구조는, 회전축을 지지하는 트러스트부(55)와, 상기 트러스트부(55)의 상측에 형성되어 회전축의 회전을 원활하게 하는 윤활면(59)이 구비되는 프레임(50)에 있어서; 상기 프레임(50)의 윤활면(59)에는 회전축의 마찰 손실을 저감하는 단차부(60)가 형성된다. 그리고 상기 단차부(60)는 회전축의 회전방향으로 소정의 경사를 가지는 경사부(60a)와, 상기 경사부(60a)의 단부로부터 회전방향으로 연장되어 상기 회전축의 균형추 하면이 슬라이딩 되도록 하는 평면부(60b)로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 회전축의 균형추와 프레임의 윤활면(59) 사이의 접촉면적이 감소하게 되므로, 회전축의 회전이 보다 원활해지는 것이 가능해진다.

밀폐형 압축기, 프레임, 윤활면, 단차부

Description

밀폐형 압축기의 프레임{Frame for Hermetic compressor}

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 도시한 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기를 구성하는 프레임을 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임의 바람직한 실시예를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임 단차부를 도시한 부분사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50: 프레임 51: 몸체부

53: 압축실 55: 트러스트부

57: 회전축공 59: 윤활면

60: 단차부 60a: 경사부

60b: 평면부

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전축이 설치되는 프레임의 구조에 관한 것이다.

압축기는 압축 방식과, 사용되는 냉매의 종류에 따라 여러가지 형태가 있다. 상기 밀폐형 압축기는 내부에 구비되는 실린더와, 상기 실린더 내부를 왕복동하는 피스톤에 의해 냉매를 압축하며, 일반적으로 냉장고등의 냉각시스템에 주로 사용된다.

상기 밀폐형 압축기(이하 압축기)는 전체적으로 왕복운동에 의해 냉매를 압축하는 압축부와, 상기 압축부에 동력을 공급하는 전동부, 그리고 상기 압축부와 전동부를 밀폐되도록 수용하는 하우징(Housing)으로 구성된다. 그리고 상기 압축부를 구성하는 프레임에는 회전축이 삽입 지지된 상태로 회전하게 된다.

상기 압축기의 성능 향상을 위하여 많은 개선이 이루어져 왔으며, 이러한 개선은 압축부의 기구부, 특히 회전축의 회전시 발생하는 마찰 손실을 저감하는 것에 집중되어 왔다.

한국공개특허 2003-43020에는 회전축의 마찰 손실을 저감하기 위해 비산되는 오일의 일부를 프레임으로 유입되도록 하는 구조가 제시되어 있다. 따라서 상기와 같은 구조에 의하면, 회전축에 의해 상방으로 흡상되는 오일은 회전축의 상방을 통해 압축기의 하우징 내부로 비산된다. 이와 같이 비산되는 오일은 압축부를 구성하는 피스톤과 커넥팅로드등으로 공급되는 것은 물론 회전축의 균형추의 상면으로 낙하하게 되는 것이다. 한편 상기 회전축의 균형추에는 오일홀이 구비된 상태로, 낙하된 오일은 상기 오일홀을 통해 프레임측으로 공급되도록 한다. 따라서 상기와 같이 프레임측에 공급된 오일은 회전축과 프레임이 서로 밀착되는 부위로 공급되므로 회전축의 윤활이 가능하게 된다.

이하에서는 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 도 1을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

소정의 밀폐공간을 가지는 밀폐용기(1)의 내부에는 고정자(2)와 회전자(3)로 이루어진 전동부(4)가 설치되어 있다. 그리고 상기 회전자(3)의 중앙에는 회전축 (5)이 압입된 상태로 설치되어 있으며, 상기 회전축(5)의 상단부는 프레임(6)에 형성되어 있는 축지지부(6a)에 의해 회전 가능하도록 삽입되어 있다. 또한 상기 고정자(2)의 하측에는 회전자(3)의 회전시 고정자(2)로 전해지는 진동을 흡수하기 위한 다수개의 스프링(S)이 구비되어 있다.

한편 상기 회전축(5)의 상단부에 편심되도록 형성되는 편심부(5a)에는 슬리브(7)가 결합되어 있고, 상기 슬리브(7)의 외주에는 회전축(5)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 커넥팅로드(8)가 결합되어 있다. 또한 상기 편심부(5a)의 타측에는 균형추(5b)가 형성되어 있다. 상기와 같은 편심부(5a)와 균형추(5b)는 축부(5c)의 상방에 각각 형성된다.

그리고 상기 프레임(6)의 상부 일측에는 실린더(9)가 구비되어 있고, 상기 실린더(9)의 내부에는 피스톤(10)이 삽입 설치되어 있다. 상기 피스톤(10)의 일단은 상기 커넥팅로드(8)의 전단부에 연결되어 있다. 따라서 외부에서 전원이 인가되어 회전자(3)가 회전하면, 상기 회전자(3)에 압입된 상태의 회전축(5)이 회전하게 된다. 그리고 상기 회전축(5)의 회전은 편심부(5a)에 연결된 커넥팅로드 (8)에 의해 수평운동으로 변환되어, 피스톤(10)이 실린더(9) 내부를 왕복동 하게 되는 것이다.

또한 상기 실린더(9)의 일측에는 냉매를 실린더(9)의 압축공간(11)으로 흡입되는 것과 토출되는 것을 제어하기 위한 밸브장치(12)가 구비되어 있다. 그리고 상기 밸브장치(12)의 외측에는 흡입냉매와 토출냉매를 분리시키기 위한 헤드커버 (13)가 설치되어 있다.

그리고 상기 헤드커버(13)의 하측에는 흡입되는 냉매의 소음을 저감하기 위한 흡입소음기(14)가 결합되어 있다. 그리고 실린더블럭(6)의 상측에는 토출되는 냉매의 소음을 저감시키기 위한 토출소음기(15)가 구비되어 있다.

상기 회전축(5)의 내부 하측에는 밀폐용기(1)의 저부에 저장되어 있는 오일 (16)을 흡상하기 위한 오일피드(Oil feed 17)가 설치되어 있으며, 상기 회전축(5)의 내부에는 상기 오일피드(17)에 의해 흡상되는 오일(16)을 상기 회전축(5), 커넥팅로드(8), 실린더(9), 피스톤(10)등으로 공급하기 위한 오일유로(18)가 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 19는 냉매를 흡입하기 위한 흡입파이프이다.

상기와 같은 구성에 있어서, 프레임(6)의 구성을 도 2를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 도 2에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 프레임이 사시도로 도시되어 있다.

도시된 바에 의하면, 프레임(6)의 상방 일측에는 전후 방향으로 개구된 실린더(9)가 형성되어 있으며, 하면에는 하방으로 연장 돌출되는 체결보스(6a)가 형성 되어 있다. 그리고 상기 프레임(6)의 내부에는 상면으로부터 하방으로 소정길이 돌출되는 트러스트부(6b)가 형성되어 있다. 상기 트러스트부(6b)의 중심측에는 상하로 연통되는 회전축삽입공(6c)가 형성되어 있으며, 상기 회전축삽입공(6c)의 상면에는 삽입되는 회전축(5)의 균형추(5b)의 하면이 밀착되는 윤활면(6d)이 형성되어 있다. 또한 상기 윤활면(6d)에는 오일홈(6e)이 형성되어 있다.

상기와 같은 프레임(6)에 삽입되는 회전축(5)이 윤활 상태로 회전하게 되는 것을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 상기 프레임(6)에 회전축(5)이 조립되는 것은, 프레임(6)의 회전축삽입공(6c)를 통해 회전축(5)의 축부(5c)를 삽입시킨다. 이때, 회전축(5)의 편심부 (5a)와 균형추(5b)는 프레임(6)의 상면에 위치하게 된다. 상기와 같이 프레임(6)에 회전축(5)이 조립되면, 상기 회전축(5)은 트러스트부(6b)에 의해 수직방향이 지지된다. 그리고 상기 회전축(5)의 균형추(5b)의 하면은 트러스트부(6b)의 상면에 형성되어 있는 윤활면(6d)에 안착된다. 이후 상기 회전축(5)의 하측에 회전자(3)를 압입 설치하면, 상기 회전축(5)이 프레임(6)에 회전 가능하도록 고정된다.

그리고 외부의 전원이 인가되는 고정자(2)에 의해 회전자(3)가 회전하면, 상기 회전자(3)에 압입된 회전축(5)이 회전하게 된다. 이때 상기 회전축(5)의 축부 (5c)는 트러스트부(6b)에 의해 회전이 안내되며, 균형추(5b)의 하면 보다 상세하게는 균형추(5b)와 축부(5c)가 인접하는 부위가 상기 윤활면(6d) 상면을 미끄러지면서 회전하게 된다. 그리고 상기 윤활면(6b)의 오일홈(6e)에는 회전축(5)에 의해 압축기의 저면으로부터 흡상된 오일의 일부가 저장된다. 따라서 회전축(5)의 균형 추(5b)의 하면은 상기 오일홈(6e)에 저장된 오일에 의해 윤활 상태로 회전하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 프레임에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 프레임(6) 트러스트부(6b)의 윤활면(6d)은 상기 회전축(5) 균형추(5b)의 지지면(5d)과 면접촉을 하게된다. 따라서 압축기의 초기 기동시나 운전정지 후 재 기동시에는 상기 지지면(5d)과 윤활면(6b) 사이에 부하, 즉 마찰력이 발생하게 된다. 이러한 마찰력은 상기 회전축(5)이 원활하게 회전하는 것을 방해하는 문제점을 발생시킨다.

또한 상기 윤활면(6b)에는 오일홈(6e)이 형성된 상태로, 그 내부에는 소량의 오일이 저장된다. 이와 같은 오일은 회전축(5)의 지지면(5d)과 상기 윤활면(6b) 사이의 마찰을 감소시키도록 형성되어 있다. 그러나 상기와 같은 오일홈(6e)에 저장되는 소량의 오일로는 마찰 저감에 충분치 못한 문제점도 발생시킨다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전축이 보다 원활하게 회전할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프레임구조는, 회전축을 지지하는 트러스트부와, 상기 트러스트부의 상측에는 회전축의 회전을 원활하게 하는 윤활면이 구비되는 프레임에 있어서; 상기 프레임의 윤활면에는 회전축의 마찰 손실을 저감하는 단차부가 형성되는 것으로 구성된다.

상기 단차부는 회전축의 회전방향으로 소정의 경사를 가지는 경사부와, 상기 경사부의 단부로부터 회전방향으로 연장되어 상기 회전축의 균형추 하면이 슬라이딩 되도록 하는 평면부로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 단차부는 다수개의 경사부와 평면부가 서로 연결되는 소정의 톱니형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 회전축과 프레임의 윤활면 사이의 접촉 면적이 감소하게 되므로, 윤활면과의 접촉에 의해 회전축이 입는 마찰손실을 저감할 수 있게된다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 프레임의 구조를 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 살펴본다. 도 3에는 본 발명 프레임의 바람직한 실시예가 사시도로 도시되어 있다. 그리고 도 4에는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 프레임 단차부를 도시한 부분사시도이다.

도시된 바에 의하면, 본 발명의 프레임(50)은 소정 형상의 몸체부(51)와, 상기 몸체부(51)의 상방에 형성되는 압축실(53)로 구성된다. 상기 압축실(53)의 내부에는 피스톤이 설치되어 직선 왕복운동하여 냉매를 압축하게 된다. 그리고 상기 몸체부(51)의 중앙에는 트러스트부(55)가 하방으로 돌출되어 있으며, 이러한 트러스트부(55)의 내부에는 상하로 관통하는 회전축공(57)이 형성되어 있다. 또한 상기 트러스트부(55)의 상측 즉 회전축공(57)의 상면에는 윤활면(59)이 형성되어 있다. 상기 윤활면(59)은, 상기 몸체부(51)의 상면으로부터 소정거리 돌출 이격된 상태이다. 이와 같이 돌출되는것은, 이후 회전축이 상기 프레임(50)의 트러스트부 (55)에 삽입된 상태에서 회전할 때, 회전축의 균형추가 상기 몸체부(51)의 상면에 의해 간섭받지 않고 보다 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 것이다.

상기 윤활면(59)의 내부에는 소정의 단차부(60)가 형성되어 있다. 상기 단차부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축의 회전 방향으로 소정의 경사를 가지는 경사부(60a)와, 상기 경사부(60a)의 단부로부터 회전방향으로 연장되는 평면부 (60b)로 구성되어 있다.

상기 경사부(60a)는 윤활면(59)의 상면으로부터 하방으로 함몰되며, 회전축의 회전 방향으로 비스듬한 경사를 가지도록 구성된다. 그리고 상기 경사부(59a)의 경사단부에 형성되는 평면부(60b)는 평편한 상태로 구성된다. 이와 같은 평면부(60b)에는 실질적으로 회전축의 균형추 하면이 얹져지며, 회전축의 회전시에는 상기 균형추의 하면이 슬라이딩 된다.

상기와 같은 경사부(60a)와 평면부(60b)로 구성되는 단차부(60)는, 상기 윤활면(59)에 다수개 형성되어 있다. 그리고 상기 경사부(60a)와 평면부(60b)는 회전축의 회전 방향으로 계속 이어진 상태이다. 즉 경사부(60a)의 단부에 평면부 (60b)가 형성되고, 평면부(60b)가 끝나는 부분에서 다시 경사부(60b)가 시작되도록 구성되는 것이다. 이와 같이 경사부(60a)와 평면부(60b)가 순차적으로 형성되면, 상기 윤활면(59)은 소정의 톱니형상으로 구성된다.

이하에서는 상기와 같은 톱니형상의 단차부(60)가 상기 프레임(50)의 트러스트부(55) 상면, 즉 윤활면(59)에 형성되는 것을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 프레임(50)은 압축기를 구성하는 압축부와 전동부를 지지하는 것을 주 목적으로 하므로 타 부품에 비해 상대적으로 높은 강도를 가지도록 형성된다. 이와 같은 프레임(50)은 주물에 의해 제작되는 것이 일반적이다. 그러나 소정 두께를 가진 철판을 절곡이나 용접등의 방법을 통해 제작될 수 도 있다. 주물에 의해 프레임(50)을 제작할 경우, 내열성의 몰드(Mold 예를들면 모래형 또는 금형)에 용해된 금속을 주입한 다음, 일정시간 경과후 몰드를 분리시키는 것으로 제작된다. 상기와 같은 몰드에 의해 제작된 프레임(50)은 비교적 거친 표면거칠기를 가지며,압축실과, 회전축공등이 천공되지 않은 상태가 된다. 따라서 소정의 가공 공정을 거쳐 프레임(50)에 압축실과 회전축공을 생성시키게 된다. 이때 상기 트러스트부 (55)의 윤활면(59)에 형성되는 평면부(60b) 또한 보다 평편한 상태를 가지도록 연삭등의 가공을 거치게 된다. 따라서 상기 윤활면(59)의 경사부(60a)는 주물면 상태로 남게되고, 평면부(60b)는 가공면이 된다.

상기와 같은 단차부(60)에 의해 회전축의 회전이 보다 원활해지는 것을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 프레임(50)의 트러스트부(55)에 회전축을 삽입시킨다. 이때 회전축의 균형추의 하면이 상기 윤활면(59)의 상면에 안착된다. 보다 정확하게는 균형추의 하면이 단차부(60)의 평면부(60b)에 밀착되는 것이다. 이와 같은 평면부(60b)는 방사상으로 다수개 형성되어, 회전축의 회전에 의해 균형추의 위치가 변하게 되더라도, 균형추가 하방으로 처지는 것이 방지된다. 그리고 균형추의 하면은 다수개의 평면부(60b)의 상면을 순차적으로 슬라이딩 되며, 평면부(60a) 사이의 경사부 (60a)는 균형추의 하면과 직접 닿지않게 되는 것이다. 상기와 같은 경사부(60a)에는 압축기의 저부로부터 흡상된 오일이 저장되며, 저장된 오일은 회전축이 회전함에 따라 경사부(60a)에 의해 안내되고 상기 평면부(60b)로 공급된다. 상기 윤활면 (60b)으로 공급된 오일은 회전축의 균형추 하면이 평면부(60b)의 상면을 보다 원활하게 슬라이딩 되도록 하는 것과 동시에 윤활면(59), 보다 상세하게는 평면부 (60b)과 회전축의 균형추 사이의 마찰열을 냉각시키는 효과를 발휘한다.

상기와 같은 오일이 평면부(60b)로 공급되는 것을 살펴보면, 회전축의 회전에 의해 압축기 저부의 오일이 회전축의 편심부를 통해 비산되고, 자중에 의해 낙하한 오일이 프레임(50)의 몸체부(51) 상면에 떨어지게 된다. 이와 같이 몸체부 (51) 상면에 고인 오일중 일부는 회전축의 회전 원심력에 의해 경사부(60a)로 유입되고, 이와 같이 경사부(60a)로 유입된 오일은 균형추에 이끌려 평면부(60b)로 공급된다.

이와 같이 되면, 평면부에 보다 많은 양의 오일이 공급되는 것은 물론이며, 회전축의 균형추 하면과 윤활면 사이의 접촉 면적이 현저하게 줄어들게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명은 윤활부에 방사상의 윤활면을 형성하는 것을 기본적인 사상으로 함을 알수 있다. 따라서 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 보다 많은 변형이 가능함은 자명하다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 프레임에 의하면, 회전축과 프레임 사이, 보다 상세하게는 회전축의 균형추 하면과 프레임의 윤활면 사이의 접촉 면적이 감소하게 된다. 이와 같이 접촉 면적이 감소하게 되면, 회전축의 균형추와 프레임의 윤활면 사이의 마찰저항이 감소하게 되는 것이다. 따라서 상기 회전축의 회전이 보다 원활하게 되는 이점이 있다.

또한 경사부를 통해 프레임의 윤활면, 보다 상세하게는 평면부로 보다 많은 오일이 공급된다. 따라서 상기 오일에 의해 회전축의 슬라이딩이 부드러워지는 것과, 회전축의 균형추와 프레임의 윤활면 사이에서 발생하는 마찰열을 냉각시킬수 있게되는 이점도 있다.

상기와 같이 회전축의 회전이 원활해지는 것과, 다량의 오일이 윤활면으로 공급되는 것은 압축기의 마찰에 의한 손실을 방지하게 되므로, 최종적으로는 압축기의 효율을 상승시키는 이점으로 이어진다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 회전축을 지지하는 트러스트부와, 상기 트러스트부의 상측에는 회전축의 회전을 원활하게 하는 윤활면이 구비되는 프레임과, 상기 프레임의 윤활면에는 회전축의 마찰 손실을 저감하는 단차부가 형성되는 프레임에 있어서;

   상기 단차부는 회전축의 회전방향으로 소정의 경사를 가지는 경사부와, 상기 경사부의 단부로부터 회전방향으로 연장되어 상기 회전축의 균형추 하면이 슬라이딩 되도록 하는 평면부로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 단차부는 다수개의 경사부와 평면부가 서로 연결되는 소정의 톱니형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 프레임구조.

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