KR100504898B1 - 왕복동식 압축기의 급유 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 급유 구조에 관한 것으로, 본 발명은 실린더의 주벽에는 상기한 윤활유 공급유로의 일부를 이루면서 윤활유를 실린더와 피스톤 사이로 유도하는 윤활유연통구멍을 형성하되, 이 윤활유연통구멍은 지면에 대해 대략 수직 상방으로 적어도 한 개 이상 형성하는 동시에 지면에 대해 수직한 방향과 일정 각도를 가지는 하방으로 적어도 한 개 이상 형성하여 이루어지도록 구성함으로써, 압축기의 정지시에도 일정량의 윤활유가 실린더와 피스톤 사이에 잔류하도록 하여 초기 기동시에도 윤활유를 원활하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 압축가스의 누설로 인한 기포가 빨리 실린더와 피스톤 사이에서 제거되도록 하여 기포에 의한 윤활 장애를 미연에 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 급유 구조{OIL SUPPLYING STRUCTURE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 실린더와 피스톤 간 미끄럼부의 윤활유 잔류량을 높이면서도 기포를 용이하게 제거할 수 있는 왕복동식 압축기의 급유 구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 선형으로 움직이면서 가스를 흡입 압축하는 것으로, 이러한 왕복동식 압축기는 크게 구동모터의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 전환시켜 가스를 흡입 압축하는 방식과 구동모터가 직선으로 왕복운동을 하면서 피스톤을 왕복운동시켜 가스를 흡입 압축하는 방식이 있다.

도 1은 후자에 속하는 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 저면에 일정량의 윤활유를 채우고 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임 유니트(20)로 지지하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)와, 프레임 유니트(20)에 장착하여 케이싱(10)의 윤활유를 압축 유니트(40)의 미끄럼부로 공급하는 윤활유 공급 유니트(60)로 구성하고 있다.

프레임 유니트(20)는 압축 유니트(40)를 지지하고 왕복동식 모터(30)의 전방측을 고정하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 왕복동식 모터(30)의 후방측을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링 유니트(50)의 후방측을 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동식 모터(30)는 전방프레임(21)과 중간프레임(22) 사이에 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 결합하여 압축 유니트(40)의 실린더(41)에 삽입 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축 유니트(40)는 전방프레임(21)에 삽입 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

공진스프링 유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링 지지대(51)와, 스프링 지지대(51)를 중심으로 그 전방측을 지지하는 전방측 공진스프링(52)과, 스프링 지지대(51)의 후방측을 지지하는 후방측 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

윤활유 공급 유니트(60)는 프레임 유니트(20)의 하반부에 장착하여 그 프레임 유니트(20)와 함께 진동하면서 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌핑부(61)와, 윤활유 펌핑부(61)의 출구측과 압축 유니트(40)를 연통하도록 상기한 프레임 유니트(20)에 형성하는 윤활유 공급유로부(62)로 이루어져 있다.

윤활유 공급유로부(62)는 윤활유 펌핑부(61)의 출구측과 연통하여 전방프레임(21)에 형성하는 윤활유흡입로(62a)와, 윤활유흡입로(62a)에 연통하여 전방프레임(21)의 실린더구멍 내주면에 음형지게 환형으로 형성하는 제1 윤활유포켓(62b)과, 제1 윤활유포켓(62b)에 연통하여 실린더(41)에 관통 형성하는 윤활유연통구멍(62c)과, 윤활유연통구멍(62c)에 연통하여 일정량의 윤활유를 채우도록 피스톤(42)의 외주면에 음형지게 형성하는 제2 윤활유포켓(62d)과, 제1 윤활유포켓(62b)의 상반부에 연통하여 전방프레임(21)의 상반부로 케이싱(10)을 향해 관통 형성하는 윤활유토출구멍(62e)으로 이루어져 있다.

윤활유연통구멍(62c)은 지면에 대해 상하 방향으로 거의 수직되게 형성하고 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P)의 체적이 변화하여 냉매가스를 압축공간으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

이때, 피스톤(42)의 왕복운동에 의한 진동으로 윤활유 펌핑부(61)가 함께 진동을 하면서 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하고, 이 윤활유는 윤활유흡입구멍(62a)과 제1 윤활유포켓(62b) 그리고 윤활유연통구멍(62c)을 통해 제2 윤활유포켓(62d)으로 유입되어 실린더(41)와 피스톤(42) 사이를 윤활한 후 다시 상반부측 윤활유연통구멍(62c)을 통해 제1 윤활유포켓(62b)으로 반출되었다가 윤활유토출구멍(62e)을 통해 케이싱(10)으로 비산되면서 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 실리더(41)의 윤활유연통구멍(62c)을 지면에 대해 수직한 방향으로 형성함에 따라 압축공간(P)내 압축가스의 일부가 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미세틈새를 통해 상대적으로 저압인 제2 윤활유포켓(62d)으로 누설되어 발생하는 기포를 상반부측 윤활유연통구멍(62c)을 통해 용이하게 배출하여 원활한 윤활이 이루어지도록 할 수 있으나, 이는 도 2에서와 같이 압축기의 정지시 제2 윤활유포켓(62d)에 채워졌던 윤활유가 하반부측 윤활유연통구멍(62c)을 통해 일시에 배출되어 재기동시 윤활유 부족에 의한 건마찰을 유발할 수 있었다.

또, 이를 감안하여 상기한 윤활유연통구멍(62c)을 지면과 평행하게 형성하는 경우에는 정지시에도 일정량의 윤활유가 제2 윤활유포켓(62d)에 남아 재기동시 건마찰을 방지할 수는 있으나, 이는 도 3에서와 같이 제2 윤활유포켓(62d)에서 발생하는 기포가 상반부가 막힘에 따라 원활하게 배출되지 못하여 윤활에 장애를 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 윤활중에 발생하는 기포가 원활하게 배출되면서도 초기 기동시에도 피스톤과 실리더 사이에 윤활유가 잔류하도록 하여 건마찰을 미연에 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 급유 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱 내의 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하여 토출하도록 피스톤을 구비하는 압축 유니트와, 프레임 유니트에 결합하여 함께 진동하면서 케이싱 내의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌핑부 및 이 윤활유 펌핑부에 연결하여 윤활유를 실린더와 피스톤 사이로 공급하였다가 케이싱으로 회수하도록 프레임 유니트에 형성하는 윤활유 공급유로로 이루어지는 윤활유 공급 유니트를 포함한 왕복동식 압축기의 급유 구조에 있어서, 실린더의 주벽에는 상기한 윤활유 공급유로의 일부를 이루면서 윤활유를 실린더와 피스톤 사이로 유도하는 윤활유연통구멍을 형성하되, 이 윤활유연통구멍은 지면에 대해 대략 수직 상방으로 적어도 한 개 이상 형성하는 동시에 지면에 대해 수직한 방향과 일정 각도를 가지는 하방으로 적어도 한 개 이상 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 급유 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 급유 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 5는 도 4의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 급유 구조를 구비한 왕복동식 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 탄력 설치하는 프레임 유니트(20)와, 이 프레임 유니트(20)에 고정하는 왕복동식 모터(30)와, 이 왕복동식 모터(30)와 함께 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 압축 유니트(40)와, 이 압축 유니트(40)의 공진운동을 유지하는 공진스프링 유니트(50)와, 프레임 유니트(20)에 설치하여 케이싱(10) 내의 윤활유를 압축 유니트(40)로 펌핑하는 윤활유 공급 유니트(100)를 포함하여 구성한다.

프레임 유니트(20)는 압축 유니트(40)를 지지하는 전방프레임(21)과, 왕복동식 모터(30)를 사이에 두고 그 양측에 결합하는 중간프레임(22) 및 후방프레임(23)으로 이루어진다.

압축 유니트(40)는 전방프레임(21)에 삽입 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)에 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 설치하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 선단면에 착탈 가능하게 결합하여 냉매가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어진다.

윤활유 공급 유니트(100)는 프레임 유니트(20)의 전방프레임(21) 하반부에 장착하여 그 프레임 유니트(20)와 함께 진동하면서 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌핑부(110)와, 윤활유 펌핑부(110)의 출구측과 압축 유니트(40)를 연통하도록 상기한 프레임 유니트(20)에 형성하는 윤활유 공급 유로부(120)로 이루어진다.

윤활유 공급 유로부(120)는 윤활유 펌핑부(110)의 출구측에 연통하여 전방프레임(21)에 관통 형성하는 윤활유흡입구멍(121)과, 윤활유흡입구멍(121)에 연통하여 실린더(41)의 외주면에 음형지게 형성하는 제1 윤활유포켓(122)과, 제1 윤활유포켓(122)에 연통하도록 실린더(41)를 관통하는 윤활유연통구멍(123)과, 윤활유연통구멍(123)에 연통하여 피스톤(42)의 외주면에 환형으로 음각지게 형성하는 제2 윤활유포켓(124)과, 제1 윤활유포켓(122)의 상반부에서 전방프레임(21)의 상반부 전방측으로 관통하는 윤활유토출구멍(125)으로 이루어진다.

윤활유연통구멍(123)은 상기한 제1 윤활유포켓(122)과 제2 윤활유포켓(124)을 연통시키도록 실린더(41)에 복수 개를 관통 형성하되, 이 윤활유연통구멍(123)은 도 5에서와 같이 실린더(41)의 중앙을 잇는 수평선을 기준으로 하반부의 좌우 양측에는 각각 윤활유의 흡입을 유도하기 위한 제1 윤활유연통구멍(123a)(123a)을 형성하는 반면 상반부의 최고점에는 윤활유와 함께 기포를 제거하는 제2 윤활유연통구멍(123b)을 형성한다.

윤활유연통구멍(123)은 제2 윤활유연통구멍(123b)을 0°라고 했을 때 제1 윤활유연통구멍(123a)(123a)은 각각 ±120°되는 위치에 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호인 31은 외측고정자, 32는 내측고정자, 51은 스프링지지대, 52 및 53은 공진스프링이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 급유 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하면 피스톤(42)이 가동자(33)와 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출한다.

이 과정중에 윤활유 공급 유니트(100)의 윤활유 펌핑부(110)가 프레임 유니트(20)와 함께 진동하면서 케이싱(10) 내의 윤활유를 압축 유니트(40)로 펌핑하고, 이 윤활유는 윤활유흡입구멍(121)을 따라 제1 윤활유포켓(122)으로 유입하였다가 실린더(41)에 형성한 제1 윤활유연통구멍(123a)(123a)을 통해 제2 윤활유포켓(124)으로 공급되어 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부를 윤활한 후 다시 제2 윤활유연통구멍(123b)을 통해 제1 윤활유포켓(122)으로 배출되었다가 윤활유토출구멍(125)을 따라 케이싱(10)으로 다시 회수되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 제1 윤활유연통구멍(123a)(123a)은 도 5에서와 같이 하반부에 소정의 간격을 두고 지면에 수직한 방향과 일정 각도로 형성함에 따라 두 제1 윤활유연통구멍(123a)(123a) 사이에 항상 일정량의 윤활유가 채워져 잔류하게 된다. 이를 통해 압축기를 정지하더라도 실리더(41)와 피스톤(42) 사이의 윤활유가 모두 반출되는 것을 방지하여 초기 기동에서도 일정량의 윤활유를 공급할 수 있고 이를 통해 윤활유 부족에 따른 건마찰을 미연에 방지할 수 있다.

또, 압축공간(P)에서 압축되던 압축가스의 일부가 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미세틈새를 통해 누설되어 제2 윤활유포켓(124)에서 기포가 발생되면서 윤활을 저해할 우려가 있으나, 제2 윤활유연통구멍(123b)을 최고점에 형성함에 따라 제2 윤활유포켓(124)에서 발생하는 기포는 상측으로 상승하면서 제2 윤활유연통구멍(123b)을 통해 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부에서 제거된다. 이를 통해 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부는 대체로 순수 윤활유만 남게 됨에 따라 윤활이 원활하게 이루어지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 급유 구조는, 실린더의 외부와 내부를 연통하는 윤활유연통구멍을 복수 개 형성하되 일부는 하반부에 수직선과 일정 각도를 가지고 형성하는 반면 일부는 수직선상의 최고점에 형성함으로써, 압축기의 정지시에도 일정량의 윤활유가 실린더와 피스톤 사이에 잔류하도록 하여 초기 기동시에도 윤활유를 원활하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 압축가스의 누설로 인한 기포가 빨리 실린더와 피스톤 사이에서 제거되도록 하여 기포에 의한 윤활 장애를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2 및 도 3은 도 1의 "Ⅰ-Ⅰ"선에 대한 각각의 예를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 5는 도 4의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 프레임 유니트

30 : 왕복동식 모터 40 : 압축 유니트

50 : 공진스프링 유니트 100 : 윤활유 공급 유니트

110 : 윤활유 펌핑부 120 : 윤활유 공급유로부

121 : 윤활유흡입구멍 122 : 제1 윤활유포켓

123a : 제1 윤활유연통구멍 123b : 제2 윤활유연통구멍

124 : 제2 윤활유포켓 125 : 윤활유토출구멍

Claims (2)

1. 케이싱 내의 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하여 토출하도록 피스톤을 구비하는 압축 유니트와, 케이싱 내의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌핑부 및 이 윤활유 펌핑부에 연결하여 윤활유를 실린더와 피스톤 사이로 공급하였다가 케이싱으로 회수하도록 프레임 유니트에 형성하는 윤활유 공급유로로 이루어지는 윤활유 공급 유니트를 포함한 왕복동식 압축기의 급유 구조에 있어서,

   실린더의 주벽에는 상기한 윤활유 공급유로의 일부를 이루면서 윤활유를 실린더와 피스톤 사이로 유도하는 윤활유연통구멍을 형성하되,

   이 윤활유연통구멍은 지면에 대해 대략 수직 상방으로 적어도 한 개 이상 형성하는 동시에 지면에 대해 수직한 방향과 일정 각도를 가지는 하방으로 적어도 한 개 이상 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 급유 구조.
2. 제1항에 있어서,

   윤활유연통구멍은 세 개를 등간격으로 형성하되 그 중 한 개는 실린더의 최고점에 형성하는 반면 다른 두 개는 실린더의 최저점에서 소정의 동일 간격을 두고 좌우 양측에 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 급유 구조.