JP4750377B2

JP4750377B2 - 往復動式圧縮機

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Publication number: JP4750377B2
Application number: JP2004154654A
Authority: JP
Inventors: ゲヨウンソン; ジョンクーリー
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: BRPI0403026A; CN100458154C; JP2005194995A; US7540723B2; DE102004036613B4; DE102004036613A1; KR20050068131A; US20050142009A1; KR100531830B1; BRPI0403026B1; CN1637290A

Description

本発明は、往復動式圧縮機に係るもので、詳しくは、潤滑油の供給構造を単純化して製造費用を減らし得る往復動式圧縮機に関するものである。

一般に、圧縮機は、流体を圧縮する方式によって、回転式圧縮機(rotary compressor)、往復動式圧縮機(reciprocating compressor)及びスクロール圧縮機(scroll compressor)などに区分される。

図５は、従来の往復動式圧縮機の構造を示した断面図で、図示されたように、従来の往復動式圧縮機においては、吸入管１０２及び吐出管１０４が連結される密閉されたケース１０６と、該ケース１０６の内部に配置されて往復運動力を発生する往復動式モータ(reciprocating motor)１０８と、該往復動式モータ１０８から発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮する圧縮ユニット(compressing unit)１１０と、圧縮機の各摩擦部位に潤滑油を供給する潤滑ユニット(lubricating unit)１１２と、を包含して構成されている。

且つ、前記往復動式モータ１０８は、第２フレーム１１４と第３フレーム１１６との間に固定された中空円筒状のアウターステータ１１８と、該アウターステータ１１８の内周面と所定エアギャップ(air gap)を有して配置されたインナーステータ１２０と、前記アウターステータ１１８の内部に巻回され、外部から電源が印加される巻線コイル１２２と、前記アウターステータ１１８とインナーステータ１２０との間に所定間隔を有して配置され、前記巻線コイル１２２に電源が印加されることで直線往復運動されるマグネット１２４と、から構成される。

また、前記マグネット１２４は、マグネットホルダー１２６の外周面に等間隔に固定され、該マグネットホルダー１２６は、前記圧縮ユニット１１０の後述するピストン１２８に連結され、該ピストン１２８は、バネ支持台１３０に連結されている。

また、前記バネ支持台１３０の一方側面と第１フレーム１３２との間に第１共振バネ１３４が挿入され、前記バネ支持台１３０の他方側面と第２フレーム１１４との間に第２共振バネ１３６が挿入されることで、前記ピストン１２８の共振運動が誘導される。

また、前記圧縮ユニット１１０は、前記マグネットホルダー１２６に連結されて直線往復運動を行う前記ピストン１２８と、該ピストン１２８が摺動自在に挿入されて所定圧縮空間１４０を形成し、前記第１フレーム１３２に固定されたシリンダ１４２と、前記ピストン１２８の前方に装着されて、該ピストン１２８に形成された流体通路１４４を開閉する吸入弁１４６と、前記シリンダ１４２の前方に装着されて、前記圧縮空間１４０の圧力が設定圧以上になると流体を外部に吐出させる吐出弁アセンブリと、から構成される。

ここで、前記吐出弁アセンブリは、前記シリンダ１４２の前方面に密着されて開閉動作を行う吐出弁１５０と、前記シリンダ１４２の前方に装着され、流体が吐出される吐出パイプ１５２が連結された吐出カバー１５４と、該吐出カバー１５４の内側面と吐出弁１５０との間に挿入されて、該吐出弁１５０を弾性支持するバネ１５６と、から構成される。

また、前記第３フレーム１１６とケース１０６の上面との間には、第１支持バネ１５８が挿入され、前記吐出カバー１５４とケース１０６の下面との間には、第２支持バネ１６０が挿入される。

また、前記潤滑ユニットは、図６に示したように、前記ケース１０６の下部に満たされた潤滑油を前記シリンダ１４２とピストン１２８との間の摺動部位に供給するためのもので、前記第１フレーム１３２の一方側に固定され、圧縮機の駆動時に発生する振動を利用して潤滑油をポンピングするポンピングユニット１６２と、該ポンピングユニット１６２によりポンピングされた潤滑油を通過させる開閉弁１６４と、前記第１フレーム１３２に形成され、潤滑油を前記シリンダ１４２とピストン１２８との間の摺動部位に供給するための潤滑油通路１６６と、から構成されている。

ここで、前記ポンピングユニット１６２は、前記第１フレーム１３２の一方側に固定された潤滑シリンダ１６８と、該潤滑シリンダ１６８の内部に直線移動自在に設置されて、圧縮機の振動により往復運動されながら潤滑油をポンピングする潤滑ピストン１７０と、該潤滑ピストン１７０の両方端をそれぞれ弾性支持する二つのバネ１７２と、前記ケース１０６の下部に満たされた潤滑油が吸入される吸入パイプ１７４と、から構成される。

また、前記開閉弁１６４は、前記シリンダ１４２の前方と前記潤滑油通路１６６との間に設置されて、前記潤滑ピストン１７０の往復運動により前記吸入パイプ１７４に潤滑油を吸入し、該吸入された潤滑油を前記潤滑油通路１６６に供給する。

以下、このように構成された従来の往復動式圧縮機の潤滑ユニットの動作に対して説明する。
まず、圧縮機の駆動時に発生する振動により、前記潤滑シリンダ１６８の内部で前記潤滑ピストン１７０が往復運動され、該潤滑ピストン１７０の往復運動により発生する圧力により、前記吸入パイプ１７４を通して潤滑油が吸入される。

その後、前記吸入パイプ１７４に吸入された潤滑油は、前記開閉弁１６４の開閉動作により圧縮され、前記潤滑油通路１６６を通して前記シリンダ１４２とピストン１２８との間の摩擦部位に供給される。

然るに、このような従来の往復動式圧縮機の潤滑ユニットにおいては、潤滑油をポンピングするポンピングユニットと、前記ポンピングされた潤滑油を通過させる開閉弁と、を包含した多数の構成部品により構成されることで、その構造が複雑になり、よって、圧縮機全体の構造が複雑になるため、製造費用が上昇するという不都合な点があった。

また、圧縮機の停止時には、ポンピングユニットが駆動しないことで、潤滑油がケースの下部に回収された状態にあるために、圧縮機の初期駆動時に、シリンダとピストンとの間の摩擦部位において潤滑油が足りない現象が招来され、よって、摩擦部位に摩耗が発生するという不都合な点があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、潤滑油の供給経路を単純化して圧縮機全体の構造を単純化することで、製造原価を減らし得る往復動式圧縮機を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、圧縮機の摩擦部位に常に潤滑油が存在するようにして、摩擦部位において潤滑油が不足することを防止することで、潤滑性能を向上し得る往復動式圧縮機を提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明に係る往復動式圧縮機においては、密閉空間を有し、流体を吸入する吸入管及び圧縮された流体を吐出する吐出管がそれぞれ連結されたケースと、該ケースの内部に配置されて往復運動力を発生する往復動式モータと、該往復動式モータから発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮する圧縮ユニットと、該圧縮ユニットを支持し、該圧縮ユニットの摩擦部位に供給するための潤滑油が満たされたフレームと、を包含して構成されることを特徴とする。

また、前記圧縮ユニットは、前記往復動式モータに連結されて往復運動されるピストンと、該ピストンが摺動自在に挿入され、前記フレームに固定されて該フレームに満たされた潤滑油が供給される複数の潤滑油供給通路が形成されたシリンダと、を包含して構成されることを特徴とする。

また、前記複数の潤滑油供給通路は、前記シリンダの円周方向に等間隔に形成され、前記フレームに満たされた潤滑油を常に取り入れ可能なように、該潤滑油の油面よりも下方において前記フレーム内に開口していることを特徴とする。

そして、本発明に係る往復動式圧縮機においては、往復運動力を発生する往復動式モータと、該往復動式モータから発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮し、該圧縮された流体を吐出する吐出管が連結された圧縮ユニットと、前記往復動式モータ及び前記圧縮ユニットが固定され、一方側に圧縮すべき流体を供給する吸入管が連結され、その内部に潤滑油が貯蔵されるフレームアセンブリと、を包含して構成されることを特徴とする。

また、前記フレームアセンブリは、前記圧縮ユニットのシリンダの外周面に油密に固定され、内部に潤滑油が貯蔵される第１フレームと、該第１フレームに締結され、前記往復動式モータのアウターステータの一方側に固定された第２フレームと、該第２フレームに締結され、前記アウターステータ及びインナーステータが固定され、その一方側に流体を吸入する吸入管が連結された第３フレームと、から構成されることを特徴とする。

且つ、前記フレームアセンブリは、前記圧縮ユニットのシリンダの外周面に油密に固定され、内部に潤滑油が貯蔵され、一方側に流体を吸入する吸入管が連結された第１フレームと、該第１フレームに締結され、前記往復動式モータの一方側に固定された第２フレームと、該第２フレームに締結され、前記往復動式モータが固定され、その上面が密封されるように形成された第３フレームと、から構成されることを特徴とする。

本発明に係る往復動式圧縮機においては、フレームの内部に潤滑油を貯蔵し、シリンダに形成された潤滑油供給通路が前記潤滑油を常に取り入れ可能として、潤滑油が前記潤滑油供給通路を通してピストンとシリンダとの間の摩擦面に供給されるようにすることで、潤滑油をポンピングするための別途の構成部品を省いて構造を単純化し、よって、圧縮機の小型化及び製造費用の低減を図り得るという効果がある。

また、流体が吸入される吸入管をフレームに直接設置し、フレームの内部に潤滑油を満たすことで、別途のケースを必要とすることなく、圧縮機の小型化及び製造費用の低減を図り得るという効果がある。

また、潤滑油供給通路が潤滑油を常に取り入れ可能に維持されるために、圧縮機の駆動初期にピストンとシリンダとの間の摩擦面に潤滑油が足りない現象は防止され、潤滑性能を向上し得るという効果がある。

以下、本発明に係る往復動式圧縮機の最良の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態の構造を示した断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態においては、所定密閉空間を有し、流体を吸入する吸入管２及び圧縮された流体を吐出する吐出管４がそれぞれ連結されたケース６と、該ケース６の内部に配置され、電源の印加により往復運動力を発生する往復動式モータ８と、該往復動式モータ８から発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮する圧縮ユニット１０と、前記往復動式モータ８及び圧縮ユニット１０を支持すると共に、圧縮機の摩擦部位へ供給するための潤滑油が貯蔵されるフレームアセンブリと、を包含して構成されている。

前記往復動式モータ８は、中空円筒状のアウターステータ１８と、該アウターステータ１８の内周面に所定エアギャップを有して配置されたインナーステータ２０と、前記アウターステータ１８及びインナーステータ２０の何れか一方に巻回されて、電源の印加によりアウターステータ１８とインナーステータ２０との間にフラックスを形成する巻線コイル２２と、前記アウターステータ１８とインナーステータ２０との間のエアギャップに往復運動自在に配置されたマグネット２４と、から構成される。

ここで、前記マグネット２４は、マグネットホルダー２６の外周面に円周方向に等間隔に固定され、該マグネットホルダー２６は、バネ支持台２８及び圧縮ユニット１０のピストン３０に連結されている。

また、前記圧縮ユニット１０は、前記マグネットホルダー２６に連結されて往復運動を行うピストン３０と、該ピストン３０が摺動自在に挿入されて圧縮空間３２を形成するシリンダ３４と、前記ピストン３０の前方に装着されて、該ピストン３０に形成された流体通路３６を開閉する吸入弁３８と、前記シリンダ３４の前方に装着されて、前記圧縮空間３２の圧力が設定圧以上になると流体を外部に吐出させる吐出弁アセンブリと、から構成される。

また、前記吐出弁アセンブリは、前記シリンダ３４の前方面に接触して前記圧縮空間３２の圧力が設定圧以上になると該圧縮空間３２を開放する吐出弁４０と、前記シリンダ３４の前方に装着され、一方側に吐出パイプ４６が連結された吐出カバー４２と、該吐出カバー４２の内側面と前記吐出弁４０との間に介在されて、該吐出弁４０を弾性支持するバネ４４と、から構成される。

また、前記フレームアセンブリは、前記シリンダ３４の外周面に固定されて該シリンダ３４を支持する第１フレーム１２と、該第１フレーム１２に締結され、前記アウターステータ１８の一方側面を支持する第２フレーム１４と、該第２フレーム１４に締結され、前記アウターステータ１８の外周面に固定されて、前記往復動式モータ８を支持する第３フレーム１６と、から構成される。

また、前記バネ支持台２８の前面と第１フレーム１２との間には第１共振バネ４８が設置されて、前記ピストン３０が後退されるとき弾性力を付与し、前記バネ支持台２８の後面と第２フレーム１４との間には第２共振バネ５０が設置されて、前記ピストン３０が前進されるとき弾性力を付与する。

また、前記第３フレーム１６とケース６の上面との間には第１支持バネ５２が設置され、前記吐出カバー４２とケース６の底面との間には第２支持バネ５４が設置されることで、前記ケース６と該ケース６に内蔵された構成部品との間は緩衝可能に弾性支持される。

図２は本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態の潤滑油供給構造を示した拡大図で、図示されたように、前記第１フレーム１２は、中空円筒状に形成されて、その上方側が前記第２フレーム１４に固定され、その下方端が前記シリンダ３４の外周面に対して油密に固定されることで、内部に前記潤滑油が満たされる潤滑油貯蔵空間５６が形成される。

また、前記シリンダ３４には、前記第１フレーム１２の潤滑油貯蔵空間５６に貯蔵された潤滑油を前記シリンダ３４とピストン３０間に供給するための複数の潤滑油供給通路５８がそれぞれ形成される。

即ち、前記潤滑油供給通路５８は、前記シリンダ３４の円周方向に所定間隔を有して複数形成され、前記第１フレーム１２の潤滑油貯蔵空間５６に満たされた潤滑油を常に取り入れ可能なように、前記潤滑油の油面よりも下方において潤滑油貯蔵空間５６内に開口している。

また、前記ピストン３０の外周面には、前記潤滑油供給通路５８に供給された潤滑油が流入されて溜まるように、円周方向にオイルポケット６０が形成される。

以下、このように構成された本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態の潤滑作用に対して説明する。

第１フレーム１２とシリンダ３４との間を油密に組み立て、前記第１フレーム１２の内部に潤滑油を満たすと、該第１フレーム１２に貯蔵された潤滑油が前記シリンダ３４に形成された潤滑油供給通路５８を通して、前記シリンダ３４とピストン３０との間の摩擦面に供給されることで、潤滑作用が行われる。

このとき、前記潤滑油供給通路５８は潤滑油の油面よりも低く形成されるために、圧縮機の駆動に関係なく、常に前記シリンダ３４とピストン３０との間に潤滑油を供給することができる。

図３は、本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態の構造を示した断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態においては、往復運動力を発生する往復動式モータ８と、該往復動式モータ８から発生する往復運動力の伝達を受けて流体を圧縮し、該圧縮された流体を外部に吐出する吐出管９０が連結された圧縮ユニット１０と、前記往復動式モータ８及び圧縮ユニット１０が装着され、圧縮機の摩擦部位に供給するための潤滑油が貯蔵されるフレームアセンブリと、を包含して構成されている。

即ち、前記往復動式モータ８及び圧縮ユニット１０の構造は、前記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

また、前記フレームアセンブリは、前記圧縮ユニット１０のシリンダ３４の外周面に油密に固定され、内部に潤滑油が貯蔵される第１フレーム７０と、該第１フレーム７０に締結され、前記往復動式モータ８のアウターステータ１８の一方側に固定された第２フレーム７２と、該第２フレーム７２に締結され、前記往復動式モータ８が固定された第３フレーム７４と、から構成される。

ここで、前記第１フレーム７０は、中空円筒状に形成されて、その下方端が前記シリンダ３４の外周面に油密に固定されることで、潤滑油が貯蔵される潤滑油貯蔵空間７６を有するようになる。

また、前記第１フレーム７０の下面と圧縮機が設置された底面７８との間に、前記圧縮機を緩衝可能に支持する支持バネ８０が配置される。

且つ、前記支持バネ８０は、前記第１フレーム７０下面の周方向に所定間隔を有して複数配置され、該第１フレーム７０の下面には、前記支持バネ８０の上方端が固定される上部バネシート８２が形成され、前記底面７８上には、前記支持バネ８０の下方端が固定される下部バネシート８４が形成されている。

また、前記第３フレーム７４の上方側には、圧縮すべき流体を前記圧縮ユニット１０に供給するための流体供給通路８６が形成され、該流体供給通路８６には、流体を吸入する吸入管８８が連結されている。

このように構成された本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態においては、第３フレーム７４に連結された吸入管８８を通して流体が吸入され、該吸入管８８に吸入された流体は、前記第３フレーム７４に形成された流体供給通路８６を通して前記圧縮ユニット１０に供給されて圧縮された後、該圧縮ユニット１０に連結された吐出管９０を通して外部に吐出される。

且つ、前記第１フレーム７０の潤滑油貯蔵空間７６に貯蔵された潤滑油が、前記シリンダ３４に形成された潤滑油供給通路５８を通して、前記シリンダ３４とピストン３０との間に供給されることで、潤滑作用が行われる。

図４は、本発明に係る往復動式圧縮機の第３実施形態の構造を示した断面図で、図示されたように、本発明に係る往復動式圧縮機の第３実施形態は、流体を吸入する吸入管９２が第１フレーム７０に連結され、その他は、前記第２実施形態の構造と同様に構成される。

即ち、本発明の第３実施形態の第３フレーム７４は、その上方側が前記往復動式モータ８を取り囲んで密閉されるように形成され、前記第１フレーム７０の一方側に流体が吸入される吸入管９２が連結されている。且つ、該吸入管９２は、前記潤滑油の油面よりも高い位置に設置することで、吸入される流体が潤滑油の干渉を受けないようになる。

本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態の構造を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の第１実施形態の潤滑油供給構造を示した拡大図である。本発明に係る往復動式圧縮機の第２実施形態の構造を示した縦断面図である。本発明に係る往復動式圧縮機の第３実施形態の構造を示した縦断面図である。従来の往復動式圧縮機の構造を示した縦断面図である。従来の往復動式圧縮機の潤滑ユニットを示した縦断面図である。

符号の説明

２…吸入管
４…吐出管
６…ケース
８…往復動式モータ
１０…圧縮ユニット
１２…第１フレーム
１４…第２フレーム
１６…第３フレーム
１８…アウターステータ
２０…インナーステータ
２２…コイル
２４…マグネット
２６…マグネットホルダー
２８…バネ支持台
３０…ピストン
３２…圧縮室
３４…シリンダ
３６…流体通路
３８…吸入弁
４０…吐出弁
４２…吐出カバー
４４…バネ
４６…吐出パイプ
４８…第１共振バネ
５０…第２共振バネ
５２…第１支持バネ
５４…第２支持バネ
５６…潤滑油貯蔵空間
５８…潤滑油供給通路
６０…オイルポケット

Claims

往復運動力を発生する往復動式モータと、
該往復動式モータから発生する往復運動力の伝達を受けて冷媒流体を圧縮し、該圧縮された冷媒流体を吐出する吐出管が結合された圧縮ユニットと、
前記往復動式モータ及び前記圧縮ユニットが固定され、その内部に冷媒流体及び潤滑油が貯蔵されるように密封されて圧縮機ケースを形成し、その内部に冷媒流体が吸入されるように吸入管が直接結合されたフレームアセンブリと、を包含して構成され、
前記フレームアセンブリにより前記圧縮ユニットのシリンダの外周面には潤滑油貯蔵空間が形成され、
前記シリンダの周面には、前記潤滑油貯蔵空間に満たされた潤滑油を前記シリンダとピストンとの間の摩擦面に供給するための複数の潤滑油供給通路が形成されることを特徴とする往復動式圧縮機。
前記フレームアセンブリは、
前記圧縮ユニットのシリンダの外周面に油密に固定され、内部に前記潤滑油貯蔵空間を形成する第１フレームと、
該第１フレームに締結され、前記往復動式モータのアウターステータが固定された第２フレームと、
該第２フレームに締結され、前記往復動式モータのアウターステータ及びインナーステータが固定され、前記吸入管が結合された第３フレームと、
から構成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
前記第１フレームは、中空円筒状に形成されて、その下方端が前記シリンダの外周面に油密に固定されることで、前記潤滑油貯蔵空間が形成されることを特徴とする請求項２記載の往復動式圧縮機。
前記潤滑油供給通路が複数形成され、前記複数の潤滑油供給通路は、前記シリンダの円周方向に等間隔に形成され、前記潤滑油の油面よりも下方に位置するように形成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
前記第１フレームの下面と圧縮機が設置された部材の底面との間には、前記圧縮機を緩衝可能に支持する支持バネが配置されることを特徴とする請求項２記載の往復動式圧縮機。
前記支持バネは、前記第１フレーム下面の周方向に所定間隔を有して複数設置され、該第１フレームの下面には、前記支持バネの上方端が固定される上部バネシートが形成され、前記圧縮機が設置された部材の底面には、前記支持バネの下方端が固定される下部バネシートが形成されることを特徴とする請求項５記載の往復動式圧縮機。
前記フレームアセンブリは、
前記圧縮ユニットのシリンダの外周面に油密に固定されて内部に前記潤滑油貯蔵空間を形成し、前記吸入管が結合された第１フレームと、
該第１フレームに締結されて前記往復動式モータのアウターステータが固定された第２フレームと、
該第２フレームに締結されて前記往復動式モータのアウターステータ及びインナーステータが固定され、その上面が密封されるように形成された第３フレームと、
から構成されることを特徴とする請求項１記載の往復動式圧縮機。
前記第１フレームは、中空円筒状に形成されて、その下方端が前記シリンダの外周面に油密に固定されることで、内部に前記潤滑油貯蔵空間が形成され、前記潤滑油の油面よりも高い位置に前記吸入管が結合されることを特徴とする請求項７記載の往復動式圧縮機。
前記第１フレームの下面と圧縮機が設置された部材の底面との間には、前記圧縮機を緩衝可能に支持する支持バネが設置されることを特徴とする請求項７記載の往復動式圧縮機。
前記支持バネは、前記第１フレーム下面の周方向に所定間隔を有して複数設置され、該第１フレームの下面には、前記支持バネの上方端が固定される上部バネシートが形成され、前記圧縮機が設置された部材の底面には、前記支持バネの下方端が固定される下部バネシートが形成されることを特徴とする請求項９記載の往復動式圧縮機。