KR100608872B1

KR100608872B1 - 기어 압축기의 오일 공급구조

Info

Publication number: KR100608872B1
Application number: KR1020040077640A
Authority: KR
Inventors: 김경호; 차강욱; 강승민; 김범준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-25
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2006-08-09
Also published as: KR20060028613A

Abstract

본 발명은 기어 압축기의 오일 공급구조에 관한 것으로, 본 발명은 저면에 오일이 채워진 밀폐용기와, 실린더와, 상기 실린더의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 외측 기어와, 상기 외측 기어의 내부에 삽입되어 그 외측 기어와 함께 접촉되어 다수개의 압축 공간을 형성하는 내측 기어와, 상기 실린더의 양측면에 각각 결합되어 상기 압축 공간들을 밀폐시키는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 상기 상하부 베어링에 관통 삽입되어 상기 내측 기어와 결합되는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서, 상기 회전축과 그 회전축과 결합되는 내측 기어사이에 오일이 채워지는 오일 포켓이 구비하여 이루어진다. 이로 인하여, 상기 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 부품들사이에 오일을 원활하게 공급하여 마찰력을 줄이고 부품의 마모를 최소화할 수 있도록 한 것이다.

Description

기어 압축기의 오일 공급구조{STRUCTURE FOR FEEDING OIL OF GEAR COMPRESSOR}

도 1,2는 종래 기어 압축기의 압축기구부를 도시한 정단면도 및 평면도,

도 3,4는 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조의 일 실시예가 구비된 기어 압축기의 압축기구부를 도시한 정단면도 및 평면도,

도 5는 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조를 구성하는 회전축의 다른 실시예를 평면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1; 밀폐 용기 10; 실린더

20; 외측 기어 30; 내측 기어

35; 관통 구멍 36; 평면 형합부

40; 회전축 43; 커팅부

50; 상부 베어링 60; 하부 베어링

63; 오일 구멍 P; 압축 공간

K; 오일 포켓

본 발명은 기어 압축기에 관한 것으로, 특히 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 부품들사이에 오일을 원활하게 공급할 수 있도록 한 기어 압축기의 오일 공급구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환시키며 그 운동 에너지에 의해 냉매 가스를 압축하게 된다. 압축기는 냉동사이클 시스템을 구성하는 핵심 요소이며, 냉매를 압축하는 압축 매카니즘에 따라 회전식 압축기(rotary compressor), 스크롤 압축기(scroll compressor), 왕복동식 압축기(reciprocal compressor) 등 다양한 종류가 있다. 이와 같은 압축기들은 냉장고, 에어컨, 쇼케이스 등에 사용되고 있다.

상기 회전식 압축기는 구동 모터의 회전력이 회전축에 전달되어 회전축이 회전하게 되고, 상기 회전축의 회전에 따라 그 회전축의 일측에 구비된 편심부가 실린더 블록의 압축 공간에서 회전하게 된다. 상기 편심부가 실린더 블록의 압축 공간에서 회전함에 따라 그 실린더 블록에 구비된 베인과 함께 실린더 블록의 압축 공간을 체적 변화시키면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이와 같은 회전식 압축기는 구동 모터가 1회전함에 따라 1회 압축 가스를 토출시키게 된다.

상기 스크롤 압축기는 구동 모터의 회전력이 회전축에 전달되어 그 회전축이 회전하게 된다. 상기 회전축의 회전에 따라 그 회전축에 결합된 선회 스크롤이 고 정 스크롤과 맞물려 선회 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이와 같은 스크롤 압축기는 구동 모터가 1회전함에 따라 연속적으로 2회 압축 가스를 토출시키게 된다.

상기 왕복동식 압축기는 구동 모터의 회전력이 크랭크축에 전달되고 그 크랭크축이 회전하게 된다. 상기 크랭크축이 회전함에 따라 그 크랭크축에 결합된 피스톤이 실린더 블록의 압축 공간에서 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이와 같은 왕복동식 압축기는 구동 모터가 1회전함에 따라 1회 압축 가스를 토출시키게 된다.

한편, 위에서 설명한 압축기들 이외에도, 내주면에 다수개의 기어이들이 형성된 제1 기어와, 상기 제1 기어의 기어 이들보다 작은 수의 기어 이들이 외주면에 형성되어 상기 제1 기어와 맞물려 회전하는 제2 기어로 구성되는 압축 메카니즘이 있다. 이와 같은 압축 메커니즘은 상기 제1 기어와 제2 기어가 맞물려 1 회전하면서 압축된 가스를 연속적으로 다수 회 토출시키게 된다. 이와 같은 기어 압축기는 다른 압축기들보다 상대적으로 압축 효율과 안정성이 우수하게 되므로, 이에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.

도 1은 상기 기어 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도이고, 도 2는 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 기어 압축기의 압축 기구부는 내부에 기어 삽입구멍(11)이 형성된 실린더(10)와, 내주면에 다수개의 기어 이(21)가 형성되며 상기 실린더의 기어 삽입구멍(11)에 회전 가능하게 삽입되는 외측 기어(20)와, 외주 면에 다수개의 기어 이(31)가 형성되며 상기 외측 기어(20)에 회전 가능하게 삽입되어 상기 외측 기어(20)의 기어 이(21)들과 함께 다수개의 압축 공간(P)을 형성하는 내측 기어(30)와, 상기 내측 기어(30)에 결합됨과 아울러 회전력을 발생시키는 전동 기구부(미도시)와 연결되는 회전축(40)과, 상기 압축 공간(P)들을 복개하도록 상기 실린더(10)의 상하부에 각각 결합되어 상기 회전축(40)을 지지하는 상부 베어링(50) 및 하부 베어링(60)을 포함하여 구성된다.

상기 압축기구부는 저면에 오일이 채워진 밀폐 용기(1)내에 장착된다.

상기 실린더(10)는 소정의 두께와 면적을 갖는 본체부(12)의 내부에 그 본체부(12)의 중심과 편심되게 형성된 기어 삽입구멍(11)이 구비된다.

상기 외측 기어(20)는 상기 기어 삽입구멍(11)과 상응하는 면적과 일정 두께를 갖는 기어 몸체부(22)의 내주면에 다수개의 형성된 기어 이(21)들을 구비하여 이루어진다.

상기 내측 기어(30)는 일정 두께와 원 형상을 갖는 기어 몸체부(32)의 외주면에 다수개의 기어 이(31)들이 형성되고 그 기어 몸체부(32)의 가운데 일정 내경으로 관통 형성된 축 결합공(33)을 구비하여 이루어진다.

상기 회전축(40)은 소정의 길이를 갖는 봉 형상으로 형성된다. 상기 회전축(40)의 외경은 내측 기어의 축 결합공(33)의 내경과 상응하게 형성된다.

상기 상부 베어링(50)과 하부 베어링(60)은 각각 소정 형상을 갖는 몸체부(51)(61)의 가운데 상기 회전축(40)이 회전 가능하게 삽입되는 축 삽입공(52)(62)을 구비하여 이루어진다.

상기 회전축(40)은 상기 내측 기어(30)의 축 결합공(33)에 결합된다. 상기 회전축(40)은 상기 내측 기어(30)의 축 결합공(33)에 압입되어 고정 결합된다. 상기 회전축(40)과 내측 기어(30)는 열박음에 의해 압입 고정된다. 한편, 상기 회전축(40)과 내측 기어(30)는 용접에 의해 고정 결합되기도 한다.

그리고 상기 상부 베어링(50)과 하부 베어링(60)은 그 축 삽입공(51)(61)이 상기 회전축(40)에 내삽되게 상기 실린더(10)의 양측에 결합된다. 이때, 상기 상부 베어링(50)과 하부 베어링(60)이 내측 기어(30)와 외측 기어(20)의 양측면에 접촉되어 내측 기어(30)의 기어 이(31)와 외측 기어(20)의 기어 이(21)들에 의해 형성되는 다수 개의 압축 공간(P)을 밀폐시키게 된다.

상기 실린더(10), 상부 베어링(50) 그리고 하부 베어링(60)은 다수개의 볼트(미도시)에 의해 체결됨에 의해 서로 결합된다.

상기한 바와 같은 압축기구부는 작동은 다음과 같다.

먼저, 전동기구부의 회전력이 회전축(40)에 전달되어 그 회전축(40)이 회전하게 되면 그 회전축(40)에 압입된 내측 기어(30)가 회전하게 된다. 상기 내측 기어(30)가 회전하게 되면 그 내측 기어(30)와 다점에서 접촉되는 외측 기어(20)에 회전력이 전달되어 그 외측 기어(20)가 함께 회전하게 된다. 상기 내측 기어(30)의 이수와 외측 기어(20)의 이수의 차에 의해 내측 기어(30)의 이(31)와 외측 기어(20)의 이(21)사이에 다수개의 접촉 점이 이루어짐과 아울러 다수개의 압축 공간(P)이 형성된다.

그리고 상기 내측 기어(30)가 회전함에 따라 상기 외측 기어(20)가 함께 회 전하면서 내측 기어(30)와 외측 기어(20)의 접촉 점들의 위치가 변화되고 이와 동시에 그 압축 공간(P)들의 체적이 각각 변환된다. 상기 압축 공간(P)들의 체적이 변화됨에 따라 상기 실린더(10) 또는 상,하부 베어링(50)(60)에 구비된 흡입수단(미도시)을 통해 가스가 그 압축 공간(P)들로 흡입되고 압축되어 토출된다.

상기 외측 기어(20)의 이수가 7개이고 내측 기어(30)의 이수가 6개인 경우 압축 공간(P)은 6개가 형성되고 상기 내측 기어(30)가 60도 회전할 때 마다 한개의 압축 공간(P)에서 압축된 가스가 토출된다. 또한 상기 내측 기어(30)가 60도 회전할 때 마다 각 압축 공간(P)들이 동일한 형상이 된다.

한편, 상기 회전축(40)의 회전에 따라 내측 기어(30)가 회전하게 되고 그 내측 기어(30)의 회전력이 외측 기어(20)에 전달되어 그 외측 기어(20)가 회전하는 과정에서 서로 상대 운동하는 상,하부 베어링(50)(60)과 내측 기어(30)사이 그리고 내측 기어(30)와 외측 기어(20)사이에 마찰력이 발생되므로 동력 소모가 많게 된다. 뿐만 아니라 부품사이에 마모가 발생되어 부품의 수명을 단축시키게 되고 또한 압축 가스의 누설을 유발시키게 된다.

따라서, 상대 운동을 하는 부품들사이에 원활하게 오일을 공급하는 중요한 과제이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 부품들사이에 오일을 원활하게 공급할 수 있도록 한 기어 압축기의 오일 공급구조 를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 저면에 오일이 채워진 밀폐용기와, 실린더와, 상기 실린더의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 외측 기어와, 상기 외측 기어의 기어 이와 맞물려 회전하도록 그 외측 기어 내부에 삽입되며 그 외측 기어와 함께 다수개의 압축 공간을 형성하는 내측 기어와, 상기 외측 기어 및 내측 기어의 양측면에 접촉되도록 상기 실린더의 양측면에 각각 결합되어 상기 압축 공간들을 밀폐시키는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 상기 상하부 베어링에 관통 삽입되며 상기 내측 기어와 결합되어 그 내측 기어에 회전력을 전달하는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서, 상기 회전축과 그 회전축과 결합되는 내측 기어의 관통 구멍사이에 그 내측 기어와 그 내측 기어에 접촉되는 상부 베어링 및 하부 베어링사이에 오일이 공급되도록 오일이 채워지는 오일 포켓이 구비된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 기어 압축기의 오일 공급구조의 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3, 4는 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조의 일 실시예가 구비된 기어 압축기의 압축기구부를 도시한 정단면도 및 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 먼저 상기 기어 압축기의 압축기구부는 내부에 기어 삽입구멍(11)이 형성된 실린더(10)와, 내주면에 다수개의 기어 이(21)가 형성되며 상기 실린더의 기어 삽입구멍(11)에 회전 가능하게 삽입되는 외측 기어(20)와, 외주면에 다수개의 기어 이(31)가 형성되며 상기 외측 기어(20)에 회전 가능하게 삽입되어 상기 외측 기어의 기어 이(21)들과 함께 다수개의 압축 공간(P)을 형성하는 내측 기어(30)와, 상기 내측 기어(30)에 삽입되어 결합되는 회전축(40)과, 상기 압 축 공간(P)들을 복개하도록 상기 실린더(10)의 상하부에 각각 결합되어 상기 회전축(40)을 지지하는 상부 베어링(50) 및 하부 베어링(60)을 포함하여 구성된다. 그리고 상기 회전축(40)과 그 회전축(40)과 결합되는 내측 기어(30)사이에 오일이 채워지는 오일 포켓(K)이 구비된다.

상기 압축기구부는 저면에 오일이 채워진 밀폐 용기(1)의 내부에 고정 결합된다. 상기 압축기구부는 그 전체 또는 실린더(10)까지 상기 오일에 잠겨진다.

상기 내측 기어(30)는 일정 두께와 원 형상을 갖는 기어 몸체부(32)의 외주면에 다수개의 기어 이(31)들이 형성되고 그 기어 몸체부(32)의 가운데 내경이 일정한 관통 구멍(35)이 형성되고 그 관통 구멍(35)의 내주면 일측에 연장 형성되어 그 내측면이 평면을 형성하는 평면 접촉부(36)가 형성된다.

상기 회전축(40)은 소정의 길이를 갖는 봉 형상으로 형성된 축부(41)와 그 축부(41)의 일측에 그 축부(41)의 외경보다 크고 일정 길이를 갖는 결합축부(42)가 형성되며 그 결합축부(42)의 외경은 상기 내측 기어의 관통 구멍(35)의 내경과 상응하게 형성된다. 그리고 상기 결합축부(42)의 외주면에 일부분을 커팅하여 형성된 커팅부(43)가 두개 형성된다. 상기 커팅부(43)는 평면을 이루게 되며 그 평면의 크기는 상기 내측 기어의 평면 접촉부(36)의 면적과 상응하게 형성된다. 상기 두 개의 커팅부(43)는 서로 180도의 간격을 두고 형성됨이 바람직하다.

상기 회전축(40)은 그 결합축부(42)가 내측 기어의 관통 구멍(35)에 삽입되도록 상기 내측 기어(30)와 결합된다. 이때 상기 결합축부(42)의 일측 커팅부(43)는 내측 기어의 평면 접촉부(36)와 접면된다. 그리고 상기 결합축부(42)의 타측 커팅부(43)와 그에 대면되는 내측 기어의 관통 구멍(35) 내주면에 의해 형성되는 공간이 오일 포켓(K)을 형성하게 된다.

상기 회전축(40)의 다른 실시예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 그 회전축(40)이 일정 길이를 가지며 외경이 일정한 환봉 형태로 형성된다. 상기 회전축(40)은 외경은 상기 내측 기어의 관통 구멍(35)의 내경과 상응하게 형성된다. 그리고 상기 회전축(40)의 일측 외주면에 두개의 커팅부(43)를 형성하게 된다. 그 두개의 커팅부(43) 중 한 개는 상기 내측 기어의 평면 접촉부(36)와 면접촉되게 형성된다.

상기 회전축(40)은 상기 내측 기어의 관통 구멍(35)에 삽입되어 상기 내측 기어(30)와 결합된다. 이때 상기 회전축의 일측 커팅부(43)는 내측 기어의 평면 접촉부(36)와 접면된다. 그리고 상기 회전축의 타측 커팅부(43)와 그에 대면되는 내측 기어의 관통 구멍(35)의 내주면에 의해 형성되는 공간이 오일 포켓(K)을 형성하게 된다.

상기 상부 베어링(50)과 하부 베어링(60)은 그 축 삽입공((52)(62)이 상기 회전축(40)에 내삽되게 상기 실린더(10)의 양측에 결합된다. 이때, 상기 상부 베어링(50)과 하부 베어링(60)이 내측 기어(30)와 외측 기어(20)의 양측면에 접촉되어 내측 기어(30)의 기어 이(31)와 외측 기어(20)의 기어 이(21)들에 의해 형성되는 다수 개의 압축 공간(P)을 밀폐시키게 된다. 상기 회전축(40)은 상기 상부 베어링(50)의 축 삽입공(52)의 내주면과 하부 베어링(60)의 축 삽입공(62)의 내주면에 의해 지지된다.

상기 오일 포켓(K)이 위치하는 부분과 대면되는 하부 베어링(60)의 일측에 상기 오일 포켓(K)과 연통되는 오일 구멍(63)이 형성될 수 있다.

상기 회전축(40)은 회전력을 발생시키는 전동기구부에 고정 결합된다. 상기 실린더(10), 상부 베어링(50) 그리고 하부 베어링(60)은 다수개의 볼트(미도시)에 의해 체결됨에 의해 서로 결합된다.

이하, 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

상기 기어 압축기의 압축기구부의 작동은 위에서 서술한 바와 같이 작동되므로 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 상기 압축기구부가 작동하는 과정에서, 상기 압축기구부가 밀폐 용기(1)의 저면에 채워진 오일에 의해 그 실린더(10)까지 채워진 경우 그 오일의 일부가 내측 기어(30)와 회전축(40)에 의해 형성된 오일 포켓(K)으로 유입되어 채워지고 그 내측 기어(30)의 회전에 따라 그 내측 기어(30)의 상면과 상부 베어링(50)사이 그리고 내측 기어(30)의 하면과 하부 베어링(60)사이에 공급된다. 상기 내측 기어(30)와 상,하부 베어링(50)(60)사이에 공급된 오일이 그 내측 기어(30)와 상,하부 베어링(50)(60)사이에서 윤활유 작용을 하게 되어 내측 기어(30)와 상,하부 베어링(50)(60)사이의 마찰력을 최소화할 뿐만 아니라 마모를 억제하게 된다. 뿐만 아니라, 오일 포켓(K)의 오일 일부가 내측 기어(30)와 외측 기어920)사이에 공급되어 내측 기어(30)와 외측 기어(20)사이에 윤활 역할을 하게 된다.

한편, 상기 오일 포켓(K)과 상응하는 위치에 해당되게 상기 하부 베어링(50)에 오일 구멍(63)이 형성된 경우 그 밀폐 용기(1)의 저면에 채워진 오일이 그 오일 구멍(63)을 통해 오일 포켓(K)으로 유입된다.

상기 압축기구부의 작동시 상기 회전축(40)과 내측 기어가 그 커팅부(43)와 평면 접촉부(36)에 의해 면접촉되어 결합되므로 회전축(40)의 회전력이 내측 기어(30)에 보다 정확하게 전달된다. 상기 회전축(40)과 내측 기어(30)는 중간 끼워 맞춤 상태로 결합될 수 있고, 또한 열 박음에 의해 억지 끼워 맞춤 상태로 결합될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조는 작동 중 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 상부 베어링, 하부 베어링, 외측 기어사이에 오일 공급이 원활하게 이루어지게 되어 그 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 부품들사이의 마찰력을 감소시킬 뿐만 아니라 마모를 최소화시키게 됨으로써 입력되는 동력의 손실을 최소화하고 부품의 수명을 연장시켜 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다. 아울러, 부품의 마모를 최소화하게 되어 압축 가스의 누설을 억제하게 됨으로써 압축 효율의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

저면에 오일이 채워진 밀폐용기와, 실린더와, 상기 실린더의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 외측 기어와, 상기 외측 기어의 내부에 삽입되어 그 외측 기어와 함께 접촉되어 다수개의 압축 공간을 형성하는 내측 기어와, 상기 실린더의 양측면에 각각 결합되어 상기 압축 공간들을 밀폐시키는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 상기 상하부 베어링에 관통 삽입되어 상기 내측 기어와 결합되는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서,

상기 회전축의 외주면에 일부분을 커팅하여 형성된 커팅부가 구비되고, 상기 내측 기어에 상기 회전축의 외경과 상응하는 관통 구멍이 형성되며, 상기 오일 포켓은 상기 커팅부의 외면과 그 커팅부의 외면과 대면되는 내측 기어 관통 구멍의 내주면과 상부 베어링 및 하부 베어링의 일면에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 1 항에 있어서, 상기 오일 포켓을 형성하는 하부 베어링의 일측에 상기 밀폐용기 저면에 채워진 오일이 오일 포켓으로 유입되도록 그 오일 포켓과 연통되는 오일 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축의 일측에 다른 하나의 커팅부가 형성되고, 상기 내측 기어의 관통 구멍 일측 내주면에 그 커팅부와 면접촉되는 평면 접촉부가 형성된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 3 항에 있어서, 상기 회전축의 두 개의 커팅부는 180도 간격을 이루는 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더는 밀폐 용기 저면에 채워진 오일에 잠겨지는 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
저면에 오일이 채워진 밀폐용기와, 실린더와, 상기 실린더의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 외측 기어와, 상기 외측 기어의 기어 이와 맞물려 회전하도록 그 외측 기어 내부에 삽입되며 그 외측 기어와 함께 다수개의 압축 공간을 형성하는 내측 기어와, 상기 외측 기어 및 내측 기어의 양측면에 접촉되도록 상기 실린더의 양측면에 각각 결합되어 상기 압축 공간들을 밀폐시키는 상부 베어링 및 하부 베어링과, 상기 상하부 베어링에 관통 삽입되며 상기 내측 기어와 결합되어 그 내측 기어에 회전력을 전달하는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서,

상기 회전축과 그 회전축과 결합되는 내측 기어의 관통 구멍사이에 그 내측 기어와 그 내측 기어에 접촉되는 상부 베어링 및 하부 베어링사이에 오일이 공급되도록 오일이 채워지는 오일 포켓이 구비된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.