KR20100023634A - 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기는, 회전축의 양단을 베어링으로 지지함에 따라 회전자가 고정자에 부딪혀 마찰소음이 발생되거나 또는 마찰손실이 발생되는 것을 미연에 방지하여 압축기 및 냉동기기의 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 보조베어링이 볼베어링 또는 롤러로 설치됨에 따라 상기 압축기의 용량이 증가하여 회전자의 크기가 커지더라도 상기 상부베어링이나 하부베어링의 길이를 길게 할 필요가 없으므로 마찰손실이 증가하지 않게 되고 이로 인해 압축기 및 냉동기기의 효율이 크게 향상될 수 있다.

압축기, 보조베어링, 볼베어링, 마찰

Description

밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기{HERMETIC COMPRESSOR AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에서 회전축을 양단에서 안정적으로 지지할 수 있는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 구동력을 발생하는 구동모터와, 그 구동모터에 결합되어 작동하면서 냉매를 압축하는 압축부가 함께 설치되어 있다. 그리고 상기 밀폐형 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 스크롤식, 로터리식, 진동식 등으로 구분할 수 있다. 상기 왕복동식과 스크롤식 그리고 로터리식은 구동모터의 회전력을 이용하는 방식이고, 상기 진동식은 구동모터의 왕복운동을 이용하는 방식이다.

상기와 같은 밀폐형 압축기 중에서 회전력을 이용하는 밀폐형 압축기의 구동모터에는 회전축이 구비되어 그 구동모터의 회전력을 압축부에 전달하도록 구성되어 있다. 예컨대, 상기 로터리식 밀폐형 압축기(이하, 로터리 압축기)의 구동모터는 상기 케이싱에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 일정 공극을 두고 삽입되어 상기 고정자와의 상호작용으로 회전하는 회전자와, 상기 회전자에 결합되어 그 회 전자의 회전력을 상기 압축부에 전달하는 회전축으로 이루어져 있다. 그리고 상기 압축부는 상기 회전축에 결합되어 실린더의 내부에서 회전운동을 하면서 냉매를 흡입,압축,토출시키는 압축부재와, 상기 압축부재를 지지하는 동시에 상기 실리더와 함께 압축공간을 형성하는 복수 개의 베어링부재로 이루어져 있다. 상기 베어링부재는 통상 구동모터의 일측에 배치되어 상기 회전축을 지지하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 로터리 압축기에 있어서는, 상기 베어링부재가 회전축의 일측에만 설치되어 있어 상기 회전축이 회전할 때 발생되는 편심하중을 충분히 상쇄시키지 못하여 상기 회전축의 휨현상이 발생될 수 있고 이로 인해 상기 회전자가 고정자와 충돌하면서 소음이 발생되거나 손상되는 문제점이 있었다. 특히, 상기 실린더가 복수 개인 복식 로터리 압축기의 경우는 압축기의 효율을 향상시키기 위해 모터의 높이를 증가시키게 된다. 하지만, 이 경우 초기 전원이 인가될 때 발생되는 자기력에 의해 상기 회전자가 고정자에 달라붙게 되고 이와 동시에 상기 회전축이 휘어진 상태로 회전을 시작하게 되어 마찰소음이나 마모가 더욱 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또, 이를 감안하여 상기 베어링부재의 높이를 높게 할 경우, 그 베어링부재가 높아진 만큼 마찰면적이 증가하여 압축기의 효율을 높이는데 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 회전축이 휘는 현상을 최대한 억제하면서도 압축기의 효율저하를 최소화할 수 있는 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 밀폐된 케이싱의 내부에 냉매를 압축하는 압축부가 설치되고, 그 압축부는 상기 케이싱의 내부에 함께 설치되는 구동모터의 회전축에 결합되어 작동되는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 회전축은 구동모터를 중심으로 그 구동모터의 양측에 설치되는 각각의 베어링부재에 의해 지지되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 케이싱; 상기 케이싱에 고정되는 고정자; 상기 고정자에 회전 가능하게 구비되는 회전자; 상기 회전자에 결합되는 회전축; 상기 회전축의 일단에 편심 결합되는 적어도 한 개의 롤링피스톤; 상기 롤링피스톤을 수용하는 적어도 한 개의 실린더; 상기 롤링피스톤과 함께 냉매를 압축하는 적어도 한 개의 베인; 상기 실린더에 결합되어 적어도 한 개의 압축공간을 형성하는 동시에 상기 고정자를 중심으로 상기 회전축의 일측을 지지하는 제1 베어링; 및 상기 고정자를 중심으로 상기 회전축의 타측을 지지하는 적어도 한 개의 제2 베어링;을 포함한 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클로 이루어진 냉동기기에 있어서, 상기 압축기는 앞서 설명한 압축기로 이루어지는 냉동기기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기는, 상기 회전축의 상하 양측에서 반경방향으로 지지함에 따라 상기 회전축이 운전중에 휘는 것을 방지하여 상기 회전자와 고정자 사이의 마찰소음과 마모를 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 회전축을 안정적으로 지지하면서도 그 회전축과 베어링 사이의 마찰손실을 줄여 압축기 및 이를 적용한 냉동기기의 효율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 용량 가변형 로터리 압축기를 예로 들어 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기(1)는, 밀폐된 케이싱(100)의 내부공간 상측에 구동력을 발생하는 구동모터(200)가 설치되고, 상기 케이싱(100)의 내부공간 하측에는 상기 구동모터(200)에서 발생된 동력으로 냉매를 압축하는 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)가 설치된다. 그리고 상기 케이싱(100)의 외부에는 상기 제2 압축부(400)가 필요에 따라 공회전을 하도록 압축기의 운전모드를 전환하는 모드전환유닛(500)이 설치된다.

상기 케이싱(100)은 그 내부공간이 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400) 또는 제1 압축부(300)에서 토출되는 냉매에 의해 토출압의 상태를 유지하고, 상기 케이싱(100)의 하반부 주면에는 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)의 사이로 냉매가 흡입되도록 한 개의 가스흡입관(140)이 연결되며, 상기 케이싱(100)의 상단에는 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)에서 압축되어 토출된 냉매가 냉동시스템으로 전달되도록 한 개의 가스토출관(150)이 연결된다. 상기 가스흡입관(140)은 후술할 중간베어링(130)의 연통유로(131)에 삽입되는 중간연결관(미도시)에 삽입되어 용접 결합된다.

상기 구동모터(200)는 상기 케이싱(100)의 내주면에 고정되는 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)에 열박음 되어 함께 회전을 하는 회전축(230)으로 이루어진다. 상기 구동모터(200)는 정속모터일 수도 있고 인버터모터일 수도 있다. 하지만, 비용을 고려하면 상기 구동모터(200)는 정속모터를 이용하면서도 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400) 중에서 어느 한 쪽을 필요시 공회전시켜 압축기의 운전모드를 가변할 수 있다.

그리고 상기 회전축(230)은 회전자(220)에 결합되는 축부(231)와, 그 축부(231)의 하단부에 좌우 양측으로 편심지게 형성되는 제1 편심부(232)와 제2 편심부(233)로 이루어진다. 상기 제1 편심부(232)와 제2 편심부(233)는 대략 180°의 위상차를 두고 대칭되게 형성되고 후술할 제1 롤링피스톤(340)과 제2 롤링피스톤(430)이 각각 회전 가능하게 결합된다.

상기 제1 압축부(300)는 환형으로 형성되고 상기 케이싱(100)의 내부에 설치되는 제1 실린더(310)와, 상기 회전축(230)의 제1 편심부(232)에 회전 가능하게 결 합되고 상기 제1 실린더(310)의 제1 압축공간(V1)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(320)과, 상기 제1 실린더(310)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 그 일측의 실링면이 상기 제1 롤링피스톤(320)의 외주면에 접촉되고 상기 제1 실린더(310)의 제1 압축공간(V1)을 제1 흡입실과 제1 토출실로 각각 구획하는 제1 베인(330)과, 상기 제1 베인(330)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 베인스프링(340)을 포함한다. 그리고 미설명 부호인 350은 제1 토출밸브이고, 360은 제1 머플러이다.

상기 제2 압축부(400)는 환형으로 형성되고 상기 케이싱(100) 내부에서 상기 제1 실린더(310) 하측에 설치되는 제2 실린더(410)와, 상기 회전축(230)의 제2 편심부(233)에 회전 가능하게 결합되고 상기 제2 실린더(410)의 제2 압축공간(V2)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제2 롤링피스톤(420)과, 상기 제2 실린더(410)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되고 상기 제2 롤링피스톤(420)의 외주면에 접촉되어 상기 제2 실린더(410)의 제2 압축공간(V2)이 제2 흡입실과 제2 토출실로 각각 구획되거나 또는 상기 제2 롤링피스톤(420)의 외주면에서 이격되어 상기 제2 흡입실과 제2 토출실이 서로 연통되도록 하는 제2 베인(430)을 포함한다. 그리고 미설명 부호인 440은 제2 토출밸브이고, 450은 제2 머플러이다.

상기 제1 실린더(310)의 상측에는 그 제1 실린더와 함께 제1 압축공간을 형성하는 동시에 상기 회전축을 반경방향으로 지지하기 위한 상부베어링플레이트(이하,상부베어링)(110)가 복개되어 설치되고, 상기 제2 실린더(410)의 하측에는 그 제2 실린더와 함께 제2 압축공간을 형성하는 동시에 상기 회전축을 반경방향으로 지지하기 위한 하부베어링플레이트(이하, 하부베어링)(120)가 복개되어 설치된다.

그리고, 상기 제1 실린더(310)의 하측과 제2 실린더(410)의 상측 사이에는 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 구분하는 동시에 상기 회전축(230)을 축방향으로 지지하는 중간베어링플레이트(이하, 중간베어링)(130)가 개재되어 설치된다.

상기 상부베어링(110)과 하부베어링(120)은 원판모양으로 형성되고, 그 각각의 중앙에는 상기 회전축(230)의 축부(231)가 반경방향으로 지지되도록 축구멍(111)(121)을 갖는 축수부(112)(122)가 돌출 형성된다. 그리고 상기 중간베어링(130)은 상기 회전축(230)의 편심부가 관통하는 정도의 내경을 가지는 환형으로 형성되고, 그 일측에는 상기 가스흡입관(140)이 연통되도록 연통유로(미도시)가 형성되고, 상기 연통유로(미도시)는 후술할 제1 실린더(310)의 제1 흡입구(미도시) 및 제2 실린더(410)의 제2 흡입구(미도시)와 연통된다.

상기 제1 실린더(310)는 제1 압축공간(V1)을 이루는 내주면의 일측에 상기 제1 베인(330)이 직선 왕복운동을 하도록 제1 베인슬롯(311)이 형성되고, 상기 제1 베인슬롯(311)의 일측에는 냉매를 제1 압축공간(V1)으로 유도하는 제1 흡입구(312)가 형성된다.

그리고 상기 (410)는 제2 압축공간(V2)을 이루는 내주면의 일측에 상기 제2 베인(430)이 직선 왕복운동을 하도록 제2 베인슬롯(411)이 형성되고, 상기 제2 베인슬롯(411)의 일측에는 냉매를 제2 압축공간(V2)으로 유도하는 제2 흡입구(412)가 형성되며, 상기 제2 베인슬롯(411)의 후방측, 즉 외곽측 끝단측에는 후술할 공용측 연결관(530)과 연통되도록 베인챔버(413)가 형성된다. 상기 베인챔버(413)는 그 상면과 하면에 접하는 중간베어링(130)과 하부베어링(120)에 의해 상기 케이싱(100)의 내부공간과 분리되도록 밀봉 결합된다.

그리고, 상기 제2 실린더(410)에는 제2 베인(430)의 운동방향에 대해 직교하거나 또는 적어도 엇갈림각을 갖는 방향으로 고압측 베인구속유로(이하, '제1 구속유로'라고도 한다)(414)가 형성된다. 상기 제1 구속유로(414)는 상기 케이싱(100)의 내부와 제2 베인슬롯(411)이 연통되도록 하여 그 케이싱(100)의 내부공간에 채워진 토출압의 냉매가 상기 제2 베인(430)을 반대쪽 베인슬롯면으로 밀어내 구속되도록 한다. 그리고, 상기 제1 구속유로(414)의 맞은편에는 상기 제2 베인슬롯(411)과 제2 흡입구(412)가 연통되는 저압측 베인구속유로(이하, '제2 구속유로'라고도 한다)(415)가 형성될 수 있다. 상기 제2 구속유로(415)는 상기 제1 구속유로(414)와 압력차가 유발되면서 상기 제1 구속유로(414)를 통해 유입되는 토출압의 냉매가 상기 제2 구속유로(415)로 빠져나가면서 상기 제2 베인(430)이 신속하게 구속되도록 하는 역할을 할 수 있다.

상기 모드전환유닛(500)은 그 일단이 상기 가스흡입관(140)에서 분관되는 저압측 연결관(510)과, 상기 케이싱(100)의 내부공간에 그 일단이 연결되는 고압측 연결관(520)과, 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(413)에 그 일단이 연결되어 상기 저압측 연결관(510)과 고압측 연결관(520)에 선택적으로 연통되는 공용측 연결관(530)과, 상기 공용측 연결관(530)을 통해 제2 실린더(410)의 베인챔버(413)에 연결되는 제1 모드전환밸브(540)와, 상기 제1 모드전환밸브(540)에 연결되어 그 제 1 모드전환밸브(540)의 개폐동작을 제어하는 제2 모드전환밸브(550)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 의한 용량 가변형 로터리 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 구동모터(200)의 고정자(210)에 전원을 인가하여 상기 회전자(220)가 회전하면, 상기 회전축(230)이 상기 회전자(220)와 함께 회전하면서 상기 구동모터(200)의 회전력을 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)에 전달하고, 상기 제1 압축부(300)와 제2 압축부(400)에서는 각각 제1 롤링피스톤(320)과 제2 롤링피스톤(420)이 상기 각 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에서 편심 회전운동을 하며, 상기 제1 베인(330)과 제2 베인(430)이 상기 제1 및 제2 롤링피스톤(320)(420)과 함께 180°의 위상차를 가지는 압축공간들(V1)(V2)을 각각 형성하면서 냉매를 연통유로와 양쪽 흡입구를 통해 번갈아 흡입한 후 압축하여 토출하게 된다.

여기서, 상기 압축기가 파워운전을 하는 경우에는, 상기 제1 모드전환밸브(540)에 의해 상기 케이싱(100) 내부의 고압 가스가 고압측 연결관(520)을 통해 상기 제2 실린더(410)의 베인챔버(413)로 공급됨으로써 상기 제2 베인(430)이 베인챔버(413)의 내부에 채워진 고압의 냉매에 밀려 상기 제2 롤링피스톤(420)에 압접된 상태를 유지하게 되고, 이로 인해 상기 제2 압축공간(V2)으로 유입되는 냉매가스가 정상적으로 압축되어 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 100% 운전을 하게 된다.

반면, 상기 압축기가 기동할 때와 같이 세이빙운전을 하는 경우에는, 상기 제1 모드전환밸브(540)에 의해 상기 제2 실린더(410)로 흡입되는 저압의 냉매가스 일부가 상기 베인챔버(413)로 유입됨으로써 상기 제2 베인(430)이 제2 압축공간(V2)에서 압축되는 냉매에 밀려 제2 베인슬롯(411)의 안쪽으로 수납되고, 이로 인해 상기 제2 압축공간(V2)의 흡입실과 토출실이 연통되어 상기 제2 압축공간(V2)으로 흡입되는 냉매가스는 압축되지 못하게 되고, 이로 인해 상기 제2 압축공간(V2)으로 유입되는 냉매가스가 압축되지 못해 압축기 또는 이를 적용한 에어콘은 제1 압축공간의 용량만큼만 운전을 하게 된다. 이때, 상기 제2 실린더(410)에 구비되는 제1 구속유로(414)에 의해 상기 제2 베인(430)의 일측면에 가세되는 압력과 상기 제2 구속유로(415)에 의해 상기 제2 베인(430)의 타측면에 가세되는 압력 사이에는 큰 압력차가 발생함에 따라 상기 제1 구속유로(414)를 통해 가세되는 압력이 제2 구속유로(415)쪽으로 이동하려는 경향이 발생되면서 상기 제2 베인(430)의 떨림현상 없이 신속하면서도 확실하게 구속할 수 있게 된다. 아울러, 상기 베인챔버(413)의 압력이 토출압(Pd)에서 흡입압(Ps)으로 전환되는 시점에서는 그 베인챔버(413)에 토출압(Pd)이 잔류하여 일종의 중간압을 형성하게 되나, 이 베인챔버(413)의 중간압이 그보다 압력이 낮은 제2 구속유로(415)를 통해 누설됨에 따라 상기 베인챔버(413)의 압력이 신속하게 흡입압(Ps)으로 전환되면서 상기 제2 베인(430)의 떨림 현상을 더욱 신속하게 방지할 수 있다.

한편, 상기 구동모터(200)는 회전자(220)에 회전축(230)이 압입되어 함께 회전을 하게 되나, 상기 회전축(230)은 회전자(220)를 중심으로 축방향 일측, 즉 하측에만 상부베어링(110)과 하부베어링(120)으로 지지됨에 따라 그 회전축(230)이 고속으로 회전을 할 때에는 편심질량이 발생된다. 그리고 편심질량에 의해 상기 회전축(230)의 상측, 즉 회전자(220)가 결합된 부위가 휘어지면서 상기 회전자(220)가 고정자(210)에 부딪히는 경우가 발생될 수 있다.

특히, 본 실시예와 같이 압축부가 복수 개인 용량 가변형 로터리 압축기의 경우에는 압축기 효율을 높이기 위해 상기 회전자(220)를 포함한 구동모터(200)의 길이가 증가하게 되나, 이 경우 상기 회전자(220)의 길이가 길어지는 만큼 회전축(230)의 휨 정도가 함께 증가하게 되어 상기 고정자(210)와 회전자(220) 사이의 마찰손실이 더욱 가중될 수 있다. 이를 감안하여 상부베어링(110)의 길이를 길게 할 수도 있으나, 이는 앞서 살펴본 바와 같이 상기 회전축(230)과 상부베어링(110) 사이의 마찰손실이 증가하게 되어 압축기 효율이 오히려 저감될 수 있다.

이에, 도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명에서는 상기 회전축(230)의 상단, 즉 상기 회전자(220)를 중심으로 상부베어링(110)과 하부베어링(120)(상부베어링과 하부베어링을 포함해서, 제1 베어링이라 할 수 있다)의 반대쪽에 보조베어링(600)(이를, 제2 베어링이라 할 수 있다)을 설치하여 상기 회전축(230)을 상하 양단에서 지지하도록 구성하고 있다.

예컨대, 상기 보조베어링(600)은 도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 케이싱(100)의 내주면에 고정되는 지지프레임(610)과, 상기 지지프레임(610)의 상측에 설치되고 상기 회전축(230)에 삽입되어 반경방향으로 지지하는 볼베어링(620)과, 상기 볼베어링(620)을 수용하여 상기 지지프레임(610)에 고정되는 베어링하우징(630)으로 이루어진다.

상기 지지프레임(610)은 환형으로 지지부(611)가 형성되고, 그 지지부(611)의 외주면에서 각각 방사상으로 연장되어 상기 케이싱(100)의 내주면에 용접 결합되는 복수 개의 고정돌부(612)가 형성된다. 상기 지지부(611)는 그 내주면에 상기 볼베어링(620)이 얹히도록 베어링안착부(611a)가 단차지게 형성된다. 상기 베어링안착부(611a)는 그 내경이 상기 회전축(230)의 외경보다는 크게 형성되고, 상기 볼베어링(620)의 외경보다, 즉 후술할 외륜(622)의 내경보다는 크지만 그 외륜(622)의 외경보다는 작게 형성된다. 그리고 상기 지지프레임(610)은 회전축(230)을 지지할 수 있을 정도의 강도를 가질 수 있는 재질과 두께로 형성된다.

상기 볼베어링(620)은 그 내륜(621)과 외륜(622) 사이에 수 개의 볼(623)이 리테이너(미도시)에 의해 간격이 유지되면서 상기 개재되어 상기 내륜(621)과 외륜(622)이 상호 운동을 할 수 있도록 구성된다. 그리고 상기 내륜(621)은 그 내주면이 상기 회전축(230)의 외주면에 대해 소정의 간극을 가지는 크기로 형성될 수 있다.

상기 베어링하우징(630)은 상기 지지프레임(610)에 고정할 수 있도록 플랜지부(631)가 형성되고, 상기 플랜지부(631)의 중앙부위에는 상기 볼베어링(623)을 수용할 수 있도록 수용부(632)가 돌출 형성된다. 그리고 상기 수용부(632)의 중앙에는 상기 회전축(230)이 관통할 수 있도록 관통구멍(633)이 형성되고, 그 관통구멍(633)의 내경은 상기 지지부(611), 보다 정확하게는 베어링안착부(611a)의 수직면 내경 보다는 작지만 상기 볼베어링(620)의 내경보다는 크게 형성된다.

하지만, 상기 베어링하우징(630)은 상기 수용부(633)가 막혀 상기 회전 축(230)의 오일유로(미도시)를 통해 흡상되는 오일이 케이싱(100)의 내부공간으로 비산되지 않도록 할 수도 있다.

상기와 같은 보조베어링을 가지는 용량 가변형 로터리 압축기에서는, 상기 회전축의 하단은 제1 베어링에 해당하는 상부베어링(110)과 하부베어링(120)으로 지지되는 동시에 상기 회전축(230)의 상단은 제2 베어링에 해당하는 보조베어링(600)으로 지지됨에 따라 상기 회전축(230)의 상하 양단이 베어링으로 지지되어 압축기가 기동할 때나 또는 운전을 계속할 할 때 상기 회전축(230)이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 상기 회전자(220)가 고정자(210)에 부딪혀 마찰소음이 발생되거나 또는 마찰손실이 발생되는 것을 미연에 방지하여 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 보조베어링(600)이 볼베어링으로 설치됨에 따라 상기 압축기의 용량이 증가하여 회전자(220)의 크기가 커지더라도 상기 상부베어링(110)이나 하부베어링(120)의 길이를 길게 할 필요가 없으므로 마찰손실이 증가하지 않게 되고 이로 인해 압축기의 효율이 크게 향상될 수 있다.

도 5는 메인베어링의 길이와 모터(회전자/고정자)의 길이를 달리하면서 보조베어링의 적용시와 미적용시에 대한 각각의 휨량(㎛)과 에너지효율(EER)의 변화를 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 보조베어링을 적용하지 않았을 경우에는 상기 모터의 길이가 90mm에서 95mm로 증가하였을 경우 상기 메인베어링의 길이가 50mm에서 55mm로 길어져야 휨량(㎛)이 약간 감소하는 것을 알 수 있다. 하지만, 이 경우 상기 모터에 대한 메인베어링의 길이가 증가함에 따라 모터의 마찰손실이 증가하면서 에너지효율(EER)도 함께 감소하는 것을 알 수 있다. 반면, 상기 보조베어링을 적용할 경우에는 상기 모터의 길이가 100mm로 증가되고 상기 메인베어링의 길이가 50mm를 유지하더라도 상기 회전축의 휨량이 크게 감소하는 동시에 압축기의 에너지효율은 크게 상승하는 것을 알 수 있다.

본 발명에 의한 보조베어링에 대해 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 보조베어링이 볼베어링으로 이루어져 지지프레임과 베어링 그리고 하우징으로 구성되는 것이나, 본 실시예는 도 6에서와 같이 상기 볼베어링을 대신하여 롤러(640)가 적용될 수도 있다. 이 경우에도, 상기 보조베어링(600)은 지지프레임(610)과 롤러(640) 그리고 그 롤러(640)를 지지하는 베어링하우징(630)으로 이루어질 수 있다.

상기 지지프레임(610)과 베어링하우징(630)의 형상은 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있고, 상기 롤러(640)는 원통모양으로 형성되어 그 내주면이 상기 회전축(230)의 외주면과 미끄럼 운동을 할 수 있는 직경, 즉 소정의 간극을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 롤러(640)의 외경은 상기 지지프레임(610)의 지지부(611) 내경과 미끄럼운동을 할 수 있는 직경으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 롤러(640)는 도 6에서와 같이 축방향 직경이 동일한 원통모양으로 형성될 수도 있으나, 마찰손실을 줄이기 위해 상기 롤러(640)의 내주면 또는 외주면이 상기 회전축(230)의 외주면 또는 지지프레임(610)의 내주면과 선접촉할 수 있도록 원주방향을 따라 원형단면 형상으로 볼록한 원띠 형상의 베어링부를 갖 도록 형성될 수도 있다. 상기 베어링부는 상기 롤러(640)의 외주면이 대향되는 상기 지지프레임(610)의 내주면에 형성될 수도 있다.

그리고 상기 롤러(640)는 기동시 흡상되는 오일이 부족하더라도 마찰손실이 감소되도록 자기윤활부재로 형성되거나 또는 그 내주면과 외주면에 윤활층이 코팅되거나 또는 테프론과 같은 윤활성이 좋은 재질로 형성될 수 있다. 이에 따른 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 전술한 실시예에서의 설명으로 대신한다.

한편, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기가 냉동기기에 적용되는 경우, 그 냉동기기의 소음을 감소시키는 동시에 효율을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 도 7에서와 같이 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기(700)에서 그 냉동기기(700)에는 냉동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판(710)에 상기 압축기(C)를 연결하고, 그 압축기의 내부에 설치되는 모터의 회전축 양단에는 각각 제1 베어링과 제2 베어링을 설치할 수 있다.

이렇게 하여, 상기 압축기에서의 마찰소음이 감소되는 동시에 마찰손실이 감소되어 그 압축기를 적용한 냉동기기의 소음이 감소되고 에너지 효율이 향상될 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 용량 가변형 로터리 압축기에 적용한 예를 살펴보았으나, 압축부가 한 개인 단식 로터리 압축기에도 적용할 수 있다. 그리고 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 가정용 또는 산업용 에어콘과 같은 냉동기기에 고르게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 로터리 압축기를 내부를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 로터리 압축기에서 구동모터의 양단을 지지하는 베어링들을 보인 사시도,

도 3은 도 1에 따른 제2 베어링을 보인 사시도,

도 4는 도 1에 따른 제2 베어링의 일실시예를 보인 종단면도,

도 5는 본 발명에 따른 작용효과를 설명하기 위해 보인 그래프로서, 메인베어링의 길이와 모터(회전자/고정자)의 길이를 달리하면서 보조베어링의 적용시와 미적용시에 대한 각각의 휨량(㎛)과 에너지효율(EER)의 변화를 보인 그래프,

도 6은 도 1에 따른 제2 베어링의 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 7은 도 1에 따른 로터리 압축기가 구비된 에어콘 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 케이싱 130 : 중간베어링

131 : 연통유로 140 : 가스흡입관

310 : 제1 실린더 312 : 제1 흡입구

320 : 제1 롤링피스톤 330 : 제1 베인

410 : 제2 실린더 412 : 제2 흡입구

413 : 베인챔버 414,415 : 구속유로

510 : 저압측 연결관 520 : 고압측 연결관

530 : 공용측 연결관 540,550 : 모드전환밸브

600 : 보조베어링 610 : 지지프레임

611 : 지지부 612 : 고정돌부

620 : 볼베어링 630 : 베어링하우징

631 : 플랜지부 632 : 수용부

640 : 롤러

Claims (10)

1. 밀폐된 케이싱의 내부에 냉매를 압축하는 압축부가 설치되고, 그 압축부는 상기 케이싱의 내부에 함께 설치되는 구동모터의 회전축에 결합되어 작동되는 밀폐형 압축기에 있어서,

   상기 회전축은 구동모터를 중심으로 그 구동모터의 양측에 설치되는 각각의 베어링부재에 의해 지지되는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베어링부재들 중에서 어느 한 쪽 베어링부재는 볼베어링으로 이루어지는 밀폐형 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수 개의 베어링부재들은 상기 케이싱에 고정되는 밀폐형 압축기.
4. 케이싱;

   상기 케이싱에 고정되는 고정자;

   상기 고정자에 회전 가능하게 구비되는 회전자;

   상기 회전자에 결합되는 회전축;

   상기 회전축의 일단에 편심 결합되는 적어도 한 개의 롤링피스톤;

   상기 롤링피스톤을 수용하는 적어도 한 개의 실린더;

   상기 롤링피스톤과 함께 냉매를 압축하는 적어도 한 개의 베인;

   상기 실린더에 결합되어 적어도 한 개의 압축공간을 형성하는 동시에 상기 고정자를 중심으로 상기 회전축의 일측을 지지하는 제1 베어링; 및

   상기 고정자를 중심으로 상기 회전축의 타측을 지지하는 적어도 한 개의 제2 베어링;을 포함한 밀폐형 압축기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제2 베어링은 상기 케이싱에 고정되는 지지부재와, 상기 지지부재에 지지되어 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 베어링과, 상기 베어링을 수용하여 상기 지지부재에 결합되는 커버부재로 이루어지는 밀폐형 압축기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 베어링은 볼베어링 또는 롤러로 이루어지는 밀폐형 압축기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 지지부재는 그 중심부에 상기 베어링이 수용되는 베어링안착부가 단차지게 형성되는 동시에 그 가장자리에는 상기 베어링안착부에서 방사상으로 연장되어 상기 케이싱의 내주면에 밀착되도록 복수 개의 고정돌부가 형성되는 밀폐형 압축기.
8. 제4항에 있어서,

   상기 베인중에서 적어도 한 개의 베인은 상기 케이싱의 내부공간에 채워지는 냉매와 상기 실린더의 압축공간으로 흡입되는 냉매에 의해 선택적으로 지지되는 밀폐형 압축기.
9. 제4항에 있어서,

   상기 베인중에서 적어도 한 개의 베인은 상기 케이싱의 내부공간에 채워지는 냉매와 그 베인을 지지하는 냉매의 압력차에 의해 구속되거나 구속해제되는 밀폐형 압축기.
10. 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클로 이루어진 냉동기기에 있어서,

    상기 압축기는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지는 냉동기기.

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