KR100575677B1 - 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 압축기의 프레임유니트에는 윤활유공급유니트를 통해 펌핑된 윤활유를 권선코일로 유도하는 윤활유안내유로를 형성하고, 권선코일의 외주면에는 라미네이션 시트와의 사이에 상기 윤활유안내유로와 연통하는 윤활유통로를 형성함으로써, 윤활유가 권선코일에 직접 접촉하면서 회수될 수 있도록 함에 따라 권선코일에서 발생하는 모터열을 효과적으로 냉각하여 압축기 성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라 윤활유의 낙하높이를 낮춰 윤활유의 회수시 발생하는 압축기 소음을 더욱 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조{MOTOR COOLING STRUCTURE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}
도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,
도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 요부를 단면도,
도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 요부를 보인 단면도,
도 4 및 도 5는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ" 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유통로를 형성하는 예들을 보인 개략도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
22 : 중간프레임 30 : 왕복동모터
31 : 외측고정자 32 : 내측고정자
33 : 가동자 35 : 영구자석
41 : 실린더 42 : 피스톤
62 : 윤활유유로부 62a : 윤활유흡입공
62b : 윤활유포켓 62c : 윤활유통공
62d : 윤활유챔버 110 : 전방프레임
111 : 윤활유안내돌부 112 : 윤활유안내유로
120 : 권선코일 121 : 보빈체
121a : 통로형성돌부 122 : 코일
130 : 적층체 130a : 통로형성돌부
본 발명은 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조에 관한 것으로, 특히 윤활유를 모터의 보빈에 직접 공급하여 모터열을 냉각하도록 한 왕복동식 압축기의 모터 냉각 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 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도로서, 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 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 피스톤(42)을 결합하여 상기한 프레임유니트(20)로 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 압축유니트의 피스톤(42)을 운동방향으로 탄력 지지 하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 프레임유니트(20)에 장착하여 케이싱(10)의 윤활유를 압축유니트(40)의 미끄럼부로 펌핑하는 윤활유 공급유니트(60)로 구성하고 있다.
프레임유니트(20)는 압축유니트(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 공진스프링유니트(60)를 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.
왕복동모터(30)는 권선코일(34)을 구비하여 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)의 권선코일(34)과 함께 유도자기를 발생하도록 영구자석(35)을 구비하여 상기 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에서 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.
압축유니트(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(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 수용하도록 실린더(42)의 토출측을 복개하여 전방프레임(21)에 고정하는 토출커버(46)로 이루어져 있다.
공진스프링유니트(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 공급유니트(60)는 프레임유니트(20)의 하반부에 장착하여 그 프레임유니트(20)와 함께 진동하면서 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하는 윤활유펌핑부(61)와, 윤활유펌핑부(61)의 출구측과 압축유니트(40)를 연통하도록 상기한 프레임유니트(20)에 형성하는 윤활유유로부(62)로 이루어져 있다.
윤활유유로부(62)는 전방프레임(21)에 실린더(41)의 외주면으로 관통되도록 형성하는 윤활유흡입공(62a)과, 윤활유흡입공(62a)에 연통하여 실린더의 외주면을 따라 전방프레임(21)에 소정의 폭이 음각지게 형성하는 윤활유포켓(62b)과, 윤활유포켓(62b)에 연통되도록 실린더(41)의 상하 양측에 관통 형성하는 윤활유통공(62c)과, 윤활유통공(62c)의 안쪽에 연통하여 피스톤(42)의 외주면을 따라 홈이져 형성하는 윤활유챔버(62d)와, 상측 윤활유포켓(62c)의 외측으로 연통하여 전방프레임(21)에 관통 형성하는 윤활유토출공(62e)으로 이루어져 있다.
도면중 미설명 부호인 34a는 보빈체, 34b는 코일, 61A는 윤활유실린더, 61B는 윤활유피스톤, 61C 및 61D는 윤활유스프링, 61E는 윤활유밸브, 61F는 윤활유시트, 61G는 윤활유덮개, 61H는 윤활유흡입관, RP는 루프파이프이다.
상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.
즉, 왕복동모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사 이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P)의 체적이 변화하여 냉매가스를 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.
이때, 프레임유니트(20)와 함께 진동하는 윤활유펌핑부(61)에 의해 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하고, 이 윤활유는 윤활유유로부(62)를 통과하면서 압축유니트(40)의 미끄럼부로 공급되었다가 다시 케이싱(10)으로 회수되는 것이었다.
그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 도 2에서와 같이 윤활유가 압축유니트(40)의 미끄럼부를 윤활한 후 케이싱(10)으로 회수됨에 따라 왕복동모터(30)의 최대 열원인 권선코일(34)을 직접 냉각하지 못하고 이로 인해 모터열이 가중되어 압축기 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 윤활유가 왕복동모터의 권선코일을 직접 냉각할 수 있도록 하여 왕복동모터의 과열을 방지하고 이를 통해 왕복동식 압축기의 성능을 높일 수 있는 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정량의 윤활유를 채운 케이싱과; 케이싱의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트와; 프레임유니트에 밀착하여 고정하고 보빈체 내부에 코일을 권취하여서 된 권선코일에 다수 개의 라미네이션 시트를 적층하는 외측고정자와, 이 외측고정자의 안쪽에 다수 개의 라미네이션 시트를 적층하여 고정하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하고 외측고정자의 권선코일에 대응하도록 영구자석을 구비하여 상기 두 고정자 사이에서 직선 왕복운동을 하도록 가동자를 구비하는 왕복동모터와; 왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 압축유니트와; 피스톤의 양측에 구비하여 그 피스톤이 직선 왕복운동하도록 탄성력을 공급하는 공진스프링유니트와; 프레임유니트에 설치하여 케이싱의 윤활유를 펌핑하여 실린더와 피스톤 사이로 공급하는 윤활유공급유니트;를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 프레임유니트에는 윤활유공급유니트를 통해 펌핑된 윤활유를 권선코일로 유도하는 윤활유안내유로를 형성하고, 보빈체의 외주면과 라미네이션 시트의 사이가 소정 간격만큼 이격되어 상기 윤활유안내유로와 연통되는 윤활유통로를 형성하도록 하는 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조를 제공한다.
이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 요부를 보인 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ" 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유통로를 형성하는 예들을 보인 개략도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 왕복동식 압축기는, 소정량의 윤활유를 채운 케이싱(10)의 내부에 전방프레임(110)과 중간프레임(22) 그리고 후방프레임(23)을 서 로 연결하여 탄력적으로 지지 설치하고, 전방프레임(110)과 중간프레임(22)의 사이에는 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 그리고 두 고정자(31)(32) 사이에서 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 된 왕복동모터(30)를 설치하며, 왕복동모터(30)의 내측고정자(32) 안쪽에는 전방프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와 그 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하여 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 함께 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤(42) 그리고 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와 실린더(41)의 토출측을 개폐하는 토출밸브(44)를 설치하고, 중간프레임(22)과 후방프레임(23)의 사이에는 상기 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 피스톤(42)을 탄력적으로 지지하여 공진운동을 유도하도록 전방측 공진스프링(52)과 후방측 공진스프링(53)을 설치하며, 전방프레임(110)과 후방프레임(23)의 사이에는 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하여 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 공급하는 윤활유펌핑부(61)를 설치하고, 윤활유펌핑부(61)의 출구측과 압축유니트(40)를 연통하도록 상기한 프레임유니트(20)에 형성하는 윤활유유로부(62)를 형성하며, 윤활유유로부(62)의 상사점에는 실린더(41)와 피스톤(42) 사이를 윤활한 윤활유를 다시 왕복동모터(30)의 권선코일(120)로 유도하는 윤활유안내유로(112)를 형성하고, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에는 상기한 윤활유안내유로(112)와 연통하여 윤활유를 권선코일(120)의 외주면으로 안내하는 윤활유통로(R)를 형성하여 구성한다.
윤활유유로부(62)는 실린더(41)의 외주면으로 관통되도록 전방프레임(110)에 형성하는 윤활유흡입공(62a)과, 윤활유흡입공(62a)에 연통하여 실린더의 외주면을 따라 전방프레임(21)에 소정의 폭이 음각지게 형성하는 윤활유포켓(62b)과, 윤활유 포켓(62b)에 연통되도록 실린더(41)의 상하 양측에 관통 형성하는 윤활유통공(62c)과, 윤활유통공(62c)의 안쪽에 연통하여 피스톤(42)의 외주면을 따라 홈이져 형성하는 윤활유챔버(62d)로 이루어진다.
윤활유안내유로(112)는 도 3 내지 도 5에서와 같이 상기한 윤활유유로부(62)의 윤활유포켓(62b) 상사점에서 전방프레임(110)의 상단부까지 수직방향으로 관통 형성하되, 그 끝단은 상기 전방프레임(110)의 내측면 최상점에서 외측고정자(31)쪽으로 연장하는 윤활유안내돌부(111)에 관통 형성한다. 여기서, 윤활유안내돌부(111)는 수 개의 라미네이션 시트를 적층하여 권선코일(120)의 외주면에 등간격으로 삽입하는 적층체(130)의 사이에 삽입하도록 돌출 형성하는 것이 바람직하다. 또, 윤활유안내돌부(111)는 도 4에서와 같이 정면투영시 양측 적층체(130) 사이에 밀착하도록 원호형 단면 형상으로 형성하여 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)를 견고하게 고정할 수도 있다.
윤활유통로(R)는 권선코일(120)의 외주면과 이에 대응하는 외측고정자(31)의 라미네이션 시트 또는 적층체(130)의 내주면 사이에 형성하되, 이 윤활유통로(R)는 도 6에서와 같이 권선코일(120)의 외주면에 통로형성돌부(121a)를 형성하거나 도 7에서와 같이 라미네이션 시트 또는 적층체(130)의 내측면 양측에 통로형성돌부(130a)를 단차지게 형성할 수 있다.
예컨대, 도 6에서는 권선코일(120)의 일부를 이루는 보빈체(121)의 외주면 양측에 소정 높이의 통로형성돌부(121a)를 돌출 형성하여 그 통로형성돌부(121a)에 라미네이션 시트 혹은 적층체(122)의 내측면이 밀착하도록 하여 상기한 통로형성돌 부(121a)의 높이 만큼 높은 윤활유통로(R)를 형성하는 반면, 도 7에서는 라미네이션 시트 혹은 적층체(130)의 내측면 양측에 통로형성돌부(130a)를 소정 높이로 형성하여 그 양쪽 통로형성돌부(130a) 사이와 권선코일(120)의 보빈체(121) 외주면 사이에 상기한 윤활유통로(R)를 형성하도록 할 수 있다.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
도면중 미설명 부호인 122는 코일이다.
상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조는 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(52)(53)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 전방프레임(110)과 함께 진동하는 윤활유펌핑부(61)에 의해 케이싱(10)의 윤활유를 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부로 공급하고, 이 윤활유는 실린더(41)와 피스톤(42) 사이를 윤활한 다음 다시 전방프레임(110)의 윤활유안내유로(112)를 통해 왕복동모터(30)의 권선코일(120)로 공급되어 그 권선코일(120)을 직접 냉각한 후 케이싱(10)으로 회수되는 일련의 과정을 반복한다.
여기서, 전방프레임(110)의 윤활유안내유로(112)를 통해 권선코일(120)과 라미네이션 시트 또는 적층체(130) 사이의 윤활유통로(R)로 공급된 윤활유는 그 권선 코일(120), 즉 보빈체(121)의 외주면에 직접 접촉됨에 따라 보빈체(121) 내부의 코일(122)에서 발생되는 모터열을 효과적으로 냉각할 수 있다.
또, 윤활유가 피스톤(42)의 중심선 보다 높은 위치에서 비산됨에 따라 케이싱(10)에 부딪히거나 높은 곳에서 자유낙하 하면서 압축기 소음을 가중시킬 수 있으나, 본 발명에서와 같이 윤활유가 상기한 보빈체(121)의 외주면을 따라 흘러내리다가 피스톤(42)의 중심선 부근에서 자유낙하 하거나 라미네이션 시트 혹은 적층체(130)를 따라 더 낮은 곳까지 흘러내리면서 케이싱(10)으로 회수되어 윤활유에 의한 압축기 소음을 보다 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조는, 전방프레임에 윤활유를 권선코일의 상측으로 유도하는 윤활유안내유로를 형성함과 아울러 권선코일의 외주면과 라미네이션 시트 혹은 적층체 사이에 윤활유통로를 형성함으로써, 윤활유가 권선코일에 직접 접촉하면서 회수될 수 있도록 함에 따라 권선코일에서 발생하는 모터열을 효과적으로 냉각하여 압축기 성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라 윤활유의 낙하높이를 낮춰 윤활유의 회수시 발생하는 압축기 소음을 더욱 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 소정량의 윤활유를 채운 케이싱과; 케이싱의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트와; 프레임유니트에 밀착하여 고정하고 보빈체 내부에 코일을 권취하여서 된 권선코일에 다수 개의 라미네이션 시트를 적층하는 외측고정자와, 이 외측고정자의 안쪽에 다수 개의 라미네이션 시트를 적층하여 고정하는 내측고정자와, 외측고정자와 내측고정자 사이에 개재하고 외측고정자의 권선코일에 대응하도록 영구자석을 구비하여 상기 두 고정자 사이에서 직선 왕복운동을 하도록 가동자를 구비하는 왕복동모터와; 왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 압축유니트와; 피스톤의 양측에 구비하여 그 피스톤이 직선 왕복운동하도록 탄성력을 공급하는 공진스프링유니트와; 프레임유니트에 설치하여 케이싱의 윤활유를 펌핑하여 실린더와 피스톤 사이로 공급하는 윤활유공급유니트;를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,
    프레임유니트에는 윤활유공급유니트를 통해 펌핑된 윤활유를 권선코일로 유도하는 윤활유안내유로를 형성하고, 보빈체의 외주면과 라미네이션 시트의 사이가 소정 간격만큼 이격되어 상기 윤활유안내유로와 연통되는 윤활유통로를 형성하도록 하는 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보빈체의 외주면 양측에 통로형성돌부를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라미네이션 시트의 내측면 양측에 통로형성돌부를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 모터 냉각 구조.
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