KR101451660B1 - 밀폐형 압축기의 마찰 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 마찰 저감 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 마찰 저감 장치는, 본 발명에 의한 압축기는, 상기 크랭크축의 편심질량부와 베어링면을 이루는 상기 프레임의 축방향 베어링면에 오일댐핑부를 형성함으로써, 오일이 상기 오일댐핑부를 통해 축방향 베어링면으로 신속하게 공급되어 압축기의 초기 운전시 또는 저속 운전시에도 상기 프레임과 크랭크축 사이의 축방향 베어링면에서 마찰손실이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 오일댐핑부로 유입되는 오일은 그 오일댐핑부의 내부에서 오일압을 발생시켜 상기 크랭크축이 신속하게 부상시켜 압축기의 마찰손실을 줄일 수 있다.

왕복동식 압축기, 베어링면, 오일압

Description

밀폐형 압축기의 마찰 저감 장치{FRICTION REDUCE DEVICE FOR HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기의 마찰 저감 장치에 관한 것으로, 특히 크랭크축과 이에 대응되는 베어링면 사이에서의 마찰을 줄일 수 있는 밀폐형 압축기의 마찰 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐용기의 내부에 동력을 발생하는 전동부와 그 전동부의 동력을 전달받아 작동하는 압축부가 함께 구비되는 압축기이다. 상기 밀폐형 압축기는 압축성 유체인 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 베인식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다.

상기와 같은 밀폐형 압축기는 전동부의 회전자에 결합된 크랭크축이 그 회전자와 함께 회전운동을 하면서 동력을 전달하고, 상기 크랭크축에 결합되는 연동부재가 상기 전동부의 동력을 전달받아 압축실을 형성하면서 냉매를 압축하도록 구성되어 있다.

그리고 상기와 같은 밀폐형 압축기는 그 밀폐용기의 저면부에 오일이 채워지고, 상기 크랭크축의 축방향으로는 오일유로가 관통 형성되며, 그 오일유로의 하단 에는 오일피더가 상기 오일속에 잠기도록 설치되어 있다.

이에 따라, 압축기의 운전시 상기 크랭크축이 회전을 하면서 원심력을 발생시켜 상기 오일을 펌핑하고, 그 펌핑된 오일을 흡상시켜 상기 크랭크축과 이를 지지하는 베어링면 사이에 공급하며, 이 오일이 상기 크랭크축을 베어링면으로부터 약간 밀어올려 마찰손실을 방지하도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기에 있어서는, 상기 크랭크축에 회전자가 결합됨에 따라 그 회전자와 크랭크축을 합한 회전체의 전체 무게가 크게 증가하게 되고, 이로 인해 압축기의 정지시에는 상기 크랭크축이 그 크랭크축을 축방향으로 지지하는 베어링면에 얹혀져 있다가 기동과 함께 회전운동을 하는 과정에서 상기 미끄럼 부위나 베어링면에 오일이 원활하게 공급되지 못하여 마찰손실이 발생되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 압축기의 정상 운전시에는 상기 크랭크축과 베어링면 사이로 공급되는 오일이 방사상으로 넓게 퍼져 상기 크랭크축을 일정하게 지지하지 못하게 되고, 이로 인해 상기 크랭크축의 거동이 불안정하게 되거나 이를 효과적으로 댐핑(damping)하지 못하게 되면서 상기 크랭크축과 베어링면 사이에서의 충돌이 발생되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 압축기의 초기 운전시 또는 저속 운전시에도 상기 크랭크축과 이를 지지하는 베어링면 사이로 오일이 원활하게 공급되도록 하는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 크랭크축과 베어링면 사이로 공급되는 오일이 크랭크축을 원활하게 지지하도록 하여 상기 크랭크축의 거동을 안정시킬 수 있고 이를 통해 상기 크랭크축과 베어링면 사이의 충돌을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 전동부의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하고 내부에 오일유로가 형성되는 크랭크축; 및 상기 크랭크축을 축방향으로 지지하는 축수구멍이 형성되는 베어링부재;를 포함하고, 상기 크랭크축과 대향되는 베어링부재의 축방향 베어링면에는 상기 오일유로와 축수구멍을 통해 유입되는 오일이 저장되도록 홈 형상으로 된 오일댐핑부가 형성되며, 상기 오일댐핑부의 내측면은 상기 축수구멍과 연통되어 오일이 유입되도록 개구되는 반면, 상기 오일댐핑부의 다른 측면은 오일이 저장되도록 상기 내측면보다 높은 벽면으로 형성되는 밀폐형 압축기가 제공된다.
또, 전동부의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하고 내부에 오일유로가 형성되는 크랭크축; 및 상기 크랭크축을 축방향으로 지지하는 축수구멍이 형성되는 베어링부재;를 포함하고, 상기 크랭크축과 대향되는 베어링부재의 축방향 베어링면에는 상기 오일유로와 축수구멍을 통해 유입되는 오일이 저장되도록 홈 형상으로 된 오일댐핑부가 형성되며, 상기 오일댐핑부는 다수 개의 미세홈으로 이루어지는 밀폐형 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 압축기는, 상기 크랭크축의 편심질량부와 베어링면을 이루는 상기 프레임의 축방향 베어링면에 오일댐핑부를 형성함으로써, 오일이 상기 오일댐핑부를 통해 축방향 베어링면으로 신속하게 공급되어 압축기의 초기 운전시 또는 저속 운전시에도 상기 프레임과 크랭크축 사이의 축방향 베어링면에서 마찰손실이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 오일댐핑부로 유입되는 오일은 그 오일댐핑부의 내부에서 오일압을 발생시켜 상기 크랭크축이 신속하게 부상시켜 압축기의 마찰손실을 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 한방향 회전을 하거나 또는 정,역회전을 하는 전동부(10)와, 상기 전동부(10)의 상측에 설치되어 그 전동부(10)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(20)로 구성된다.

상기 전동부(10)는 한 방향으로 등속 회전을 하는 모터이거나 또는 정회전과 역회전이 가능한 정속 모터이거나 또는 인버터 모터가 적용될 수도 있다. 그리고 상기 전동부(10)는 상기 밀폐용기(1)의 내부에 프레임(100)으로 지지되어 탄력 설치되는 고정자(11)와, 상기 고정자(11)의 안쪽에 회전 가능하게 설치되는 회전자(12)와, 상기 회전자(12)의 중심에 결합되어 회전력을 압축부(20)에 전달하는 크랭크축(13)로 이루어진다. 상기 크랭크축(13)는 그 상단에 후술할 슬리브(24)가 결합되어 상기 피스톤(22)이 왕복운동을 하도록 핀부(13a)가 축중심에서 일정한 편심량을 가지도록 편심지게 형성되고, 상기 크랭크축(13)은 그 하단에서 핀부(13a)의 상단까지 축방향으로 오일유로(13b)가 관통 형성된다. 상기 오일유로(13b)의 하단 에는 상기 밀폐용기의 오일을 펌핑하기 위한 오일피더(13c)가 상기 밀폐용기(1)의 오일에 잠기도록 설치된다. 그리고 상기 크랭크축(13)은 그 상부, 즉 상기 핀부(13a)가 시작되는 부위에 후술할 프레임(100)의 상면과 축방향 베어링면을 이루면서 편심하중을 상쇄시키기 위한 편심질량부(13d)가 부채꼴 모양으로 형성된다.

상기 압축부(20)는 소정의 압축공간(V1)을 형성하는 실린더(21)와, 상기 실린더(21)의 압축공간(V1) 내부에서 반경방향으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤(22)과, 상기 피스톤(22)에 그 일단이 회전 가능하게 결합되고 그 타단은 상기 크랭크축(13)의 핀부(13a)에 대해 회전 가능하게 결합되어 상기 전동부(10)의 회전운동을 상기 피스톤(22)의 직선운동으로 변환하는 커넥팅로드(23)와, 상기 크랭크축(13)의 핀부(13a)와 커넥팅로드(23)의 사이에 삽입되어 베어링역할을 하는 슬리브(24)와, 상기 실린더(21)의 선단에 결합되어 흡입밸브와 토출밸브가 구비되는 밸브조립체(25)와, 상기 밸브조립체(25)의 흡입측에 결합되는 흡입머플러(26)와, 상기 밸브조립체(25)의 토출측을 수용하도록 결합되는 토출커버(27)와, 상기 토출커버(27)에 연통되어 토출되는 냉매의 토출소음을 감쇄시키는 토출머플러(28)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명의 왕복동식 압축기는 상기 전동부(10)의 고정자(11)에 전원이 인가되면, 그 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용력에 의해 상기 회전자(12)가 크랭크축(13)과 함께 회전을 하고, 상기 크랭크축(13)의 핀부(13a)에 상기 슬리브(24)를 사이에 두고 결합된 상기 커넥팅로드(23)가 선회운동을 하며, 상기 커넥팅로드(23)에 결합된 상기 피스톤(22)이 실린더(21)의 압축공간(V1)에서 직 선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이때, 상기 크랭크축(13)의 오일유로(13b) 하단에 설치된 오일피더(13c)가 상기 밀폐용기(1)의 오일을 펌핑하고, 이 펌핑된 오일을 오일유로(13b)를 통해 흡상하여 그 일부는 상기 압축부(20)의 미끄럼부위에 공급하는 한편 그 일부는 상기 프레임(100)과 크랭크축(13) 사이의 베어링면에 공급하여 윤활작용을 하도록 한다.

여기서, 상기 프레임(100)과 크랭크축(13) 사이에는 반경방향 베어링면은 물론 축방향 베어링면이 형성됨에 따라 상기 오일은 상기 반경방향 베어링면과 축방향 베어링면으로 고르게 공급될 수 있어야 한다.

이를 위해 도 1 및 도 2에서와 같이, 상기 크랭크축(13)의 외주면, 즉 후술할 프레임(100)의 축수구멍(110)에 대향되는 크랭크축(13)의 외주면에는 오일그루브(13e)가 형성되는 한편 상기 프레임(100)의 축수구멍(110)과 상면이 만나는 모서리, 즉 상기 프레임(100)의 반경방향 베어링면(121)과 축방향 베어링면(122)이 만나는 모서리에는 소정 깊이의 오일댐핑부(130)가 홈지게 형성된다.

예컨대, 도 2에서와 같이, 상기 프레임(100)은 소정의 두께와 넓이를 가지는 플레이트 형상으로 형성되고, 그 일측에는 상기 실린더(21)가 일체로 형성될 수 있다. 그리고 상기 프레임(100)의 네 꼭지점에는 상기 전동부와 압축부20)를 밀폐용기(1)에 탄력 지지하기 위한 스프링고정부(미부호)가 형성된다. 그리고 상기 프레임(100)의 중앙에는 상기 크랭크축(13)이 관통되어 반경방향으로 지지될 수 있도록 축수구멍(110)이 소정의 길이만큼 축방향으로 길게 형성된다. 상기 축수구멍(110)의 내주면은 상기 크랭크축(13)의 외주면에 대응하도록 반경방향 베어링면(121)이 형성된다.

그리고 상기 프레임(100)의 상면 중앙, 즉 상기 축수구멍(110)의 주변에는 후술할 크랭크축(13)의 편심질량부(13d) 저면과 대응하도록 축방향 베어링면(122)이 형성된다. 상기 프레임(100)의 축방향 베어링면(122)은 크랭크축(13)의 편심질량부(13d) 저면과 접촉될 수 있는 넓이의 환형으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 프레임(100)의 반경방향 베어링면(121)과 축방향 베어링면(122)이 만나는 모서리에는 상기 오일댐핑부(130)가 형성된다.

도 3에서와 같이 상기 오일댐핑부(130)는 평면투영시 동일직선상에서 상기 축수구멍(110)을 중심으로 양측이 서로 대칭되도록 형성되는 것이 그 오일댐핑부(130)의 가공이 용이하게 될 수 있어 바람직하다. 즉, 상기 오일댐핑부(130)를 형성할 때 상기 축수구멍(110)을 반경방향으로 가로질러 축방향 베어링면(122)을 소정의 깊이로 홈지게 가공함으로써 상기 오일댐핑부(130)를 용이하게 형성할 수 있다.

그리고 상기 오일댐핑부(130)는 도 4 및 도 5에서와 같이 원주방향을 따라 양쪽에 단차면(131)을 형성하는 것이 상기 크랭크축(13)이 원주방향을 따라 회전할 때 오일턱으로 작용하면서 상기 크랭크축, 보다 정확하게는 편심질량부(13d)를 화살표 방향으로 소정의 높이(t)만큼 부상시킬 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고 상기 오일댐핑부(130)는 도 6에서와 같이 반경방향으로도 단차지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 오일댐핑부(130)의 원주방향은 물론 반경방향으로도 단차면(132)을 형성되어 결국 상기 오일댐핑부(130)가 그 내경방향만 열리고 다른 방향은 닫힌 구조로 형성됨에 따라 상기 내경방향을 통해 유입되는 오일이 오일댐핑부(130)를 범람하기 전까지는 저장되면서 오일압을 발생시키고 이 오일압에 의해 상기 크랭크축(13)이 보다 신속하게 부상할 수 있을 뿐만 아니라 부상된 상태를 유지하여 상기 크랭크축(13)과 프레임(100) 사이의 축방향 충돌을 미연에 방지할 수 있다.

그리고 상기 오일댐핑부(130)는 도 6에서와 같이 반경방향의 외경쪽으로 갈수록 그 단면적이 좁게 형성되는 경우에는 상기한 오일압이 더욱 강화되어 상기 크랭크축(13)을 더 신속하면서도 안정적으로 부상시킬 수 있다.

한편, 상기 오일댐핑부(130)는 도 3 내지 도 6에서와 같이 축수구멍(110)의 모서리에 접하고, 그 축수구멍(110)의 모서리쪽이 대략 직경이 되는 반원형으로 형성될 수도 있고, 도 7에서와 같이 축방향 베어링면(121)에 다수 개의 미세홈(130)이 규치적적이든 불규칙적이든 형성될 수도 있다.

이렇게 하여, 상기 크랭크축의 오일유로를 통해 흡상되는 오일의 일부가 그 크랭크축의 외주면에 형성된 오일그루브를 통해 상기 축수구멍의 내주면, 즉 반경방향 베어링면으로 공급되어 윤활을 하고, 이 오일의 일부 또는 상기 크랭크축의 상단에서 비산되는 오일의 일부 등이 상기 오일댐핑부를 통해 축방향 베어링면으로 신속하게 공급되어 압축기의 초기 운전시 또는 저속 운전시에도 상기 프레임과 크랭크축 사이의 축방향 베어링면에서 마찰손실이 증가되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

그리고 상기 오일댐핑부로 유입되는 오일은 그 오일댐핑부의 원주방향 단차면에 걸려 오일압을 높이게 되고 이 높아진 오일압에 의해 상기 크랭크축이 부상하게 될 뿐만 아니라, 상기 오일댐핑부가 소위 갇힌 구조로 형성될 경우에는 오일압을 더욱 높여 상기 크랭크축을 더욱 신속하고 안정적으로 부상시킬 수 있고 이를 통해 상기 압축기의 크랭크축과 프레임 사이의 마찰손실을 줄여 압축기 성능을 높일 수 있다.

본 발명은 실리더가 한 개인 단식 왕복동식 압축기를 설명하였으나 경우에 따라서는 실린더가 복수 개인 다중 왕복동식 압축기에도 적용하 수 있다.

또, 본 발명은 왕복동식 압축기의 크랭크축과 커넥팅로드 사이에 삽입되는 슬리브와 스크롤 압축기의 크랭크축과 선회스크롤 사이에 적용도는 슬리브를 예로들어 설명하였으나, 이 외에도 부시베어링이 적용되는 분야에 폭넓게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명 왕복동식 압축기의 일실시예를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 왕복동식 압축기에서 프레임을 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 프레임에서 축방향 베어링면의 오일댐핑부를 보인 사시도,

도 4는 도 3에서 오일댐핑부를 확대하여 보인 사시도,

도 5는 도 2에 따른 프레임의 오일댐핑부에 충전된 오일에 의해 크랭크축이 부상되는 상태를 보인 종단면도,

도 6은 도 2에 따른 프레임에서 오일댐핑부의 다른 예를 보인 사시도,

도 7은 도 2에 따른 프레임에서 오일댐핑부의 또다른 예를 보인 사시도,

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 밀폐용기 10 : 전동부

13 : 크랭크축 13a : 핀부

13b : 오일유로 13c : 오일피더

13d : 편심질량부 20 : 압축부

100 : 프레임 110 : 축수구멍

121 : 축방향 베어링면 122 : 반경방향 베어링면

130 : 오일댐핑부 131,132 : 단차면

Claims (6)

1. 전동부의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하고 내부에 오일유로가 형성되는 크랭크축; 및

   상기 크랭크축을 축방향으로 지지하는 축수구멍이 형성되는 베어링부재;를 포함하고,

   상기 크랭크축과 대향되는 베어링부재의 축방향 베어링면에는 상기 오일유로와 축수구멍을 통해 유입되는 오일이 저장되도록 홈 형상으로 된 오일댐핑부가 형성되며,

   상기 오일댐핑부의 내측면은 상기 축수구멍과 연통되어 오일이 유입되도록 개구되는 반면, 상기 오일댐핑부의 다른 측면은 오일이 저장되도록 상기 내측면보다 높은 벽면으로 형성되는 밀폐형 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 오일댐핑부는 내측면에서 외측면으로 갈수록 그 단면적이 좁게 형성되는 밀폐형 압축기.
5. 삭제
6. 전동부의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하고 내부에 오일유로가 형성되는 크랭크축; 및

   상기 크랭크축을 축방향으로 지지하는 축수구멍이 형성되는 베어링부재;를 포함하고,

   상기 크랭크축과 대향되는 베어링부재의 축방향 베어링면에는 상기 오일유로와 축수구멍을 통해 유입되는 오일이 저장되도록 홈 형상으로 된 오일댐핑부가 형성되며,

   상기 오일댐핑부는 다수 개의 미세홈으로 이루어지는 밀폐형 압축기.

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