KR100524723B1

KR100524723B1 - 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치

Info

Publication number: KR100524723B1
Application number: KR10-2003-0055502A
Authority: KR
Inventors: 노기원; 김형석; 김동한; 김병직; 김형진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-10-31
Also published as: US20050034926A1; CN100335783C; KR20050017932A; JP2005061411A; DE102004037894B4; CN1580557A; DE102004037894A1

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치에 관한 것으로, 본 발명은 저면에 윤활유를 채운 케이싱의 내부에 진동 가능하게 설치하는 프레임과, 프레임에 고정하여 가동자가 직선왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합하여 실린더에서 직선왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 피스톤의 직선왕복운동을 유도하는 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 프레임의 하반부에 일체로 형성하는 윤활유 실린더와, 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입하여 프레임과 상대운동을 하면서 윤활유를 펌핑하는 윤활유 피스톤과, 윤활유 피스톤의 운동방향 중에서 한 쪽에만 설치하여 상기 윤활유 피스톤의 운동방향에 탄성력을 공급하는 윤활유 스프링과, 윤활유 실린더의 전방측에 설치하여 윤활유의 흡입과 토출을 조절하는 윤활유 밸브와, 윤활유 밸브를 수용하여 상기 윤활유 실린더의 전방측과 프레임에 구비한 윤활유 공급유로 사이를 연결하는 윤활유 덮개를 포함함으로써, 윤활유 공급장치의 구성을 단순화하여 부품수를 줄이며 조립작업을 간소화하여 압축기의 생산성을 높일 수 있다. 또, 윤활유 피스톤의 전방측에 윤활유 스프링에 의해 발생하던 사체적을 없애 초기 기동시에도 윤활유의 공급을 원활하게 하고 이를 통해 실린더와 피스톤 사이의 미끄럼부가 건마찰에 의해 마멸되는 것을 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치{OIL SUPPLY APPARATUS FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에서 윤활유를 펌핑하여 압축유니트로 공급하는 윤활유 공급 장치에 관한 것으로, 특히 부품수를 줄이고 사체적을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치에 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 종단면도로서, 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 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임 유니트(20)로 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(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 펌핑하는 윤활유 공급 유니트(60)로 구성하고 있다.

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

왕복동모터(30)는 전방프레임(21)과 중간프레임(22) 사이에 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 결합하여 전방프레임(21)에 고정한 실린더(41)에 삽입 설치하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축 유니트(40)는 전방프레임(21)에서 고정 설치하는 실린더(41)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 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 연결부를 중심으로 그 연결부의 전방측을 지지하는 전방측 공진스프링(51)과, 연결부의 후방측을 지지하는 후방측 공진스프링(52)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 펌핑부(61)는 전방프레임(21)의 하반부 외주면에 장착하는 윤활유 실린더(61A)와, 윤활유 실린더(61A)의 내부에 미끄러지게 삽입하여 윤활유를 펌핑하는 윤활유 피스톤(61B)과, 윤활유 피스톤(61B)의 양단을 탄력 지지하는 제1 윤활유 스프링(61C) 및 제2 윤활유 스프링(61D)과, 전방프레임(21)의 전면에 설치하여 윤활유 실린더(61A)와 윤활유 공급유로부(62) 사이를 개폐하는 윤활유 밸브(61E)와, 윤활유 밸브(61E)를 수용하는 동시에 윤활유 실린더(61A)와 윤활유 공급유로부(62)를 연통하는 윤활유 유로(61a)를 구비하여 상기 전방프레임(21)의 전면에 고정 설치하는 윤활유 시트(61F) 및 윤활유 덮개(61G)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 61H는 윤활유 흡입관, P는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(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 토출하며, 이 과정에서 윤활유 펌핑부(61)가 프레임 유니트(20)와 함께 진동을 하면서 케이싱(10) 내부의 윤활유를 펌핑하여 압축 유니트(40)로 공급한 후 다시 케이싱(10)으로 회수하는 일련의 과정을 반복한다.

먼저, 도 2a에서와 같이 윤활유 실린더(61A)가 도면의 "A" 방향으로 이동하면, 윤활유 피스톤(22)이 윤활유 실린더(21)에 대해 반대방향으로 이동하여 윤활유 피스톤(61B)의 전방측 체적이 넓어지면서 압력이 낮아지는 동시에 윤활유 밸브(61E)의 흡입측이 열려 케이싱(10)의 새로운 윤활유가 윤활유 흡입관(61H)을 통해 윤활유 실린더(61A)의 전방측에 채워진다.

다음, 도 2b에서와 같이 윤활유 실린더(61A)가 도면의 "B" 방향으로 이동하면, 윤활유 피스톤(61D)이 윤활유 실린더(61A)에 대해 반대방향으로 이동하면서 윤활유 밸브(61E)의 토출측이 열려 윤활유 실린더(61A)의 전방측에 채워졌던 윤활유를 밀어내고, 이 윤활유는 윤활유 덮개(61G)의 윤활유 유로(61a)를 통해 윤활유 공급유로부(62)로 유입되어 상기한 압축 유니트(40)의 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부로 공급되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치에 있어서는, 윤활유 펌핑부(61)는 그 부품수가 많고 구조가 복잡하여 조립이 난해고 생산성이 떨어지며 제조비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있었다.

또, 윤활유 실린더(61A)에서 일종의 오일의 흡입실 역할을 하는 전방측에 제1 윤활유 스프링(61C)을 개재함에 따라 적어도 이 스프링(61C)이 차지하는 만큼의 사체적이 발생하여 초기 기동과 같이 윤활유 실린더(61A)의 진동량이 적은 경우 상기한 사체적으로 인해 윤활유가 원활하게 공급되지 못하면서 압축유니트(40)에서 건마찰이 발생하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 윤활유 펌핑부의 구조를 단순화하여 생산성을 높이고 제조비용을 절감할 수 있는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 윤활유 실린더의 사체적을 줄여 펌핑량이 적은 초기 기동시에도 윤활유를 원활하게 공급할 수 있는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 저면에 윤활유를 채운 케이싱과, 케이싱의 내부에 진동 가능하게 설치하는 프레임과, 이 프레임에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 이 왕복동모터의 가동자에 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 이 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하도록 유도하는 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 프레임의 하반부에 일체로 형성하는 윤활유 실린더와, 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입하여 프레임과 상대운동을 하면서 윤활유를 펌핑하는 윤활유 피스톤과, 윤활유 피스톤의 운동방향 중에서 한 쪽에만 설치하여 상기 윤활유 피스톤의 운동방향에 탄성력을 공급하는 윤활유 스프링과, 윤활유 실린더의 전방측에 설치하여 윤활유의 흡입과 토출을 조절하는 윤활유 밸브와, 윤활유 밸브를 수용하여 상기 윤활유 실린더의 전방측과 프레임에 구비한 윤활유 공급유로 사이를 연결하는 윤활유 덮개를 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 윤활유 공급 장치에 대한 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 윤활유 공급 장치를 구비한 왕복동식 압축기는, 소정량의 윤활유를 채운 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 설치하는 프레임 유니트(20)와, 이 프레임 유니트(20)에 고정하는 왕복동모터(30)와, 이 왕복동모터(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 장착하여 케이싱(10)의 윤활유를 압축 유니트(40)의 미끄럼부로 흡입하는 윤활유 공급 유니트(100)로 구성한다.

프레임 유니트(20)는 압축 유니트(40)의 실린더(41)를 지지함과 아울러 왕복동모터(30)의 전방측을 지지하는 전방프레임(21)과, 왕복동모터(30)의 후방측을 지지하여 전방프레임(21)에 결합하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링 유니트(50)를 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어진다.

왕복동모터(130)는 서로 일정공극을 두고 전방프레임(21)과 중간프레임(23)으로 고정하는 외측고정자(131) 및 내측고정자(132)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 직선 왕복운동을 하도록 개재하는 가동자(33)로 이루어진다.

압축 유니트(40)는 앞서 언급한 바와 같이 전방프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)의 내부에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 함께 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 조절하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어진다.

공진스프링 유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부를 중심으로 그 연결부의 전방측을 지지하는 전방측 공진스프링(51)과, 연결부의 후방측을 지지하는 후방측 공진스프링(52)으로 이루어진다.

윤활유 공급 유니트(100)는 프레임 유니트(20)의 하반부에 장착하여 그 프레임 유니트(20)와 함께 진동하면서 케이싱(10)의 윤활유를 흡입하는 윤활유 흡입부(110)와, 윤활유 흡입부(110)의 중간부위를 압축 유니트(40)의 미끄럼부로 연통시키도록 상기한 프레임 유니트(20)에 형성하는 윤활유 공급유로부(120)로 이루어진다.

윤활유 흡입부(110)는 도 3에서와 같이 전방프레임(21)의 하반부에 관통 형성하는 윤활유 실린더(111)와, 윤활유 실린더(111)에 전방프레임(21)의 진동방향(도면에선 전후 직선방향)으로 미끄러지게 삽입하는 윤활유 피스톤(112)과, 윤활유 피스톤(112)의 후방단을 탄력적으로 지지하여 상기한 윤활유 피스톤(112)이 프레임 유니트(20)의 진동에 대해 상대운동을 하도록 하는 윤활유 스프링(113)과, 윤활유 피스톤(112)의 전방측에는 윤활유 실린더(111)와 윤활유 공급유로부(120) 사이를 개폐하도록 설치하는 윤활유 밸브(114)와, 윤활유 밸브(114)를 수용하여 상기한 윤활유 실린더(111)와 윤활유 공급유로부(120)를 연통하도록 윤활유 시트(115) 및 윤활유 덮개(116)로 이루어진다.

윤활유 실린더(111)는 표면적이 넓은 프레임유니트(20)가 케이싱(10)의 윤활유에 접촉하여 발생하는 소음과 기포를 최소화하도록 가급적이면 케이싱(10)의 윤활유에 잠기지 않도록 윤활유의 유면 높이 보다 높게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 윤활유 실린더(111)는 윤활유 피스톤(112)의 흡입행정시 그 전방측에 충분한 윤활유 흡입공간이 형성되도록 가급적이면 길게 형성하거나 또는 윤활유 피스톤(112)을 후방측으로 빼서 결합하는 것이 바람직하다.

윤활유 스프링(113)은 윤활유 피스톤(112)을 탄력 지지할 수 있도록 측면투영시 디귿자 단면 모양으로 형성하여 그 일단은 전면프레임(21)에 고정하는 반면 타단은 윤활유 피스톤(112)의 후방단에 고정하는 판스프링으로 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 117은 윤활유 흡입관, P는 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 왕복동모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 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 냉매가스를 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출하며, 이 과정에서 압축기 본체와 함께 진동하는 윤활유 흡입관(111)을 통해서 케이싱(10)의 윤활유가 흡입되어 윤활유 공급유로부(120)를 따라 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부로 공급되었다가 다시 케이싱(10)으로 회수되는 일련의 과정을 반복한다.

여기서 윤활유가 펌핑되는 과정을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 4a에서와 같이 프레임 유니트가 도면의 "A" 방향으로 이동하면, 윤활유 피스톤(112)이 윤활유 실린더(111)에서 상대운동을 하면서 프레임 유니트(20)와 반대방향으로 이동하는 형태가 되어 윤활유 밸브(114)의 흡입측이 열린다. 이때, 윤활유 스프링(113)은 윤활유 피스톤(112) 자체가 관성력을 발생하면서 윤활유의 유동압력에 의해 윤활유 피스톤(112)이 후방측으로 밀리게 되고 이 과정에서 윤활유 스프링(113)은 휘어지면서 다시 탄성력을 함유하게 되고, 이와 동시에 열린 윤활유 밸브(113)의 흡입측을 통해 케이싱(10)의 윤활유가 윤활유 실린더(111)의 흡입측에 흡입된다.

다음, 도 4b에서와 같이 프레임 유니트(20)가 도면의 "B" 방향으로 이동하면, 윤활유 피스톤(112)이 윤활유 실린더(111)에서 상대운동을 하면서 프레임 유니트(20)와 반대방향으로 이동하는 형태가 되어 윤활유 밸브(114)의 흡입측이 닫히는 반면 토출측이 열린다. 이때 윤활유 스프링(113)은 원상태로 복원되면서 윤활유 피스톤(112)을 상대운동을 시키게 되고, 이 과정에서 윤활유 실린더(111)의 흡입측에 고였던 윤활유가 윤활유 피스톤(112)의 전진운동에 의해 밀리면서 윤활유 덮개(116)의 윤활유 유로(116a)와 열린 윤활유 밸브(113)의 토출측을 통해 윤활유 공급유로부(120)로 흡입되어 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부로 공급된다.

이렇게 하여, 윤활유 피스톤의 전방측에는 별도의 윤활유 스프링을 제거하는 것은 물론 윤활유 실린더가 곧바로 윤활유 덮개의 윤활유 유로와 연결됨에 따라 윤활유 피스톤의 전방측에 사체적이 제거되어 초기 기동시 적은 펌핑량으로도 윤활유를 실린더와 피스톤 사이로 원활하게 공급할 수 있게 되는 것이다.

또, 별도의 윤활유 실린더를 없애고 윤활유 스프링을 줄여 윤활유 공급 장치의 구성을 단순화함으로써 부품수를 줄이고 이를 통해 조립공수를 줄이면서 조립작업을 간소화하여 왕복동식 압축기의 생산성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치는, 윤활유 실린더를 전면프레임에 직접 형성하고 전방측 윤활유 스프링을 제거함으로써, 윤활유 공급장치의 구성을 단순화하여 부품수를 줄이며 조립작업을 간소화하여 압축기의 생산성을 높일 수 있다. 또, 윤활유 피스톤의 전방측에 윤활유 스프링에 의해 발생하던 사체적을 없애 초기 기동시에도 윤활유의 공급을 원활하게 하고 이를 통해 실린더와 피스톤 사이의 미끄럼부가 건마찰에 의해 마멸되는 것을 방지할 수 있다.

삭제

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2a 및 도 2b는 종래 윤활유 공급 장치에 대한 동작을 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명 윤활유 공급 장치에 대한 동작을 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 프레임 유니트

21 : 전방프레임 41 : 실린더

42 : 피스톤 110 : 윤활유 흡입부

111 : 윤활유 실린더 112 : 윤활유 피스톤

113 : 윤활유 스프링 114 : 윤활유 밸브

115 : 윤활유 시트 116 : 윤활유 덮개

116a : 윤활유 유로 116 : 윤활유 흡입관

120 : 윤활유 공급유로부

Claims

저면에 윤활유를 채운 케이싱과, 케이싱의 내부에 진동 가능하게 설치하는 프레임과, 이 프레임에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 이 왕복동모터의 가동자에 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 이 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하도록 유도하는 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

프레임의 하반부에 일체로 형성하는 윤활유 실린더와, 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입하여 프레임과 상대운동을 하면서 윤활유를 펌핑하는 윤활유 피스톤과, 윤활유 피스톤의 운동방향 중에서 한 쪽에만 설치하여 상기 윤활유 피스톤의 운동방향에 탄성력을 공급하는 윤활유 스프링과, 윤활유 실린더의 전방측에 설치하여 윤활유의 흡입과 토출을 조절하는 윤활유 밸브와, 윤활유 밸브를 수용하여 상기 윤활유 실린더의 전방측과 프레임에 구비한 윤활유 공급유로 사이를 연결하는 윤활유 덮개를 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치.
제1항에 있어서,

윤활유 스프링은 일단은 프레임에 고정하는 반면 타단은 윤활유 피스톤의 후방단에 고정하는 판스프링인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치.
제1항에 있어서,

윤활유 실린더는 케이싱의 윤활유 유면 보다 높게 형성하고, 그 윤활유 실린더를 복개하는 윤활유 덮개의 하반부에는 끝단이 케이싱의 윤활유에 잠기는 윤활유 흡입관을 연통 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치.