KR20030035429A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 저면에 윤활유를 채운 밀폐용기와, 밀폐용기의 내부에 탄력적으로 지지하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 지지하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터에 결합하여 유체를 압축하는 압축 유니트와, 프레임 유니트와 함께 진동하면서 밀폐용기의 윤활유를 펌핑하여 압축 유니트에 공급하는 윤활유 공급 유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 윤활유 공급 유니트는 프레임 유니트에 고정하는 윤활유 실린더와, 양단의 단면적을 상이하게 형성하여 상기한 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입하는 윤활유 피스톤을 포함함으로써, 윤활유 흡입밸브와 윤활유 토출밸브를 제거하여 윤활유 공급 유니트의 부품수를 줄이고 이를 통해 압축기의 생산단가를 낮출 뿐만 아니라 윤활유 밸브의 장착시 발생할 수 있는 밸브의 오동작과 이로 인한 압축 유니트에서의 윤활유 부족을 미연에 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 윤활유를 압축 유니트에 공급하는 윤활유 공급 유니트에서 윤활유의 흡토출을 제한하는 윤활유 밸브를 제거한 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 구동모터가 회전운동을 하면서 피스톤을 직선운동시켜 가스를 흡입 압축하는 방식과, 구동모터가 피스톤과 함께 직선운동을 하면서 흡입 압축하는 방식으로 크게 구분할 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기에서 구동모터의 가동자와 피스톤과 함께 직선운동을 하는 일례를 보인 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는 저면에 윤활유를 채우고고 흡입관(SP) 및 토출관(DP)을 연통하는 밀폐용기(10)와, 밀폐용기(10)의 내부에 고정하는 왕복동식 모터(20)와, 밀폐용기(10)의 내부에 설치하여 가스를 흡입 압축하는 압축 유니트(30)와, 왕복동식 모터(20)와 압축 유니트(30)를 지지하는 프레임 유니트(40)와, 왕복동식 모터(20)의 가동자(22)를 운동방향으로 탄성 지지하여 공진을 유도하는 스프링 유니트(50)와, 프레임 유니트(40)에 장착하여 밀폐용기(10)의 윤활유를 왕복동식 모터(20) 및 압축 유니트(30)로 공급하는 윤활유 공급 유니트(60)로 구성하고 있다.

왕복동식 모터(20)는 이너 스테이터(inner stator)(21A) 및 아우터 스테이터(outer stator)(21B)로 된 고정자(21)와, 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B) 사이의 공극에 개재하는 마그네트(22B)를 구비하여 압축 유니트(30)의 피스톤(31)과 함께 왕복운동을 하는 가동자(22)로 이루어져 있다.

압축 유니트(30)는 상기한 왕복동식 모터(20)의 가동자(22)에 결합하여 함께 왕복운동을 하는 피스톤(31)과, 피스톤(31)이 미끄러지게 삽입하도록 프레임 유니트(40)에 고정하는 실린더(32)와, 피스톤(31)의 선단에 장착하여 피스톤(31)의 가스유로(31a)를 개폐하면서 가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(33)와, 실린더(32)의 선단면에 장착하여 압축공간(P)을 복개함과 아울러 압축된 가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(34)로 이루어져 있다.

한편, 윤활유 공급 유니트(60)는 프레임 유니트(40)의 하반부에 장착하여 그 프레임 유니트(40)와 함께 진동하면서 밀폐용기(10)의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌핑부(61)와, 윤활유 펌핑부(61)의 출구측과 압축 유니트(30)를 연통하도록 상기한 프레임 유니트(40)를 관통하여 형성되는 윤활유 공급유로부(62)로 이루어져 있다.

윤활유 펌핑부(61)는 환형으로 형성하여 프레임 유니트(40)의 하반부에 장착하는 윤활유 실린더(61a)와, 봉 단면 형상으로 형성하고 그 내부에 윤활유 관통구멍(미부호)을 형성하여 윤활유 실린더(61a)의 내부에 미끄러지게 삽입하는 윤활유 피스톤(61b)과, 윤활유 피스톤의 윤활유 관통구멍(미부호) 출구측을 개폐하도록 장착하는 윤활유 흡입밸브(61c)와, 윤활유 실린더(61a)의 출구측을 개폐하도록 장착하는 윤활유 토출밸브(61d)와, 윤활유 피스톤(61b)의 전후 양측에 각각 배치하는 윤활유 스프링(61e)(61e)과, 밀폐용기(10)의 윤활유에 입구단이 잠기도록 윤활유실린더(61a)의 입구측에 설치하는 윤활유 흡입관(61f)과, 윤활유 토출밸브(61d)를 수용하여 윤활유 실린더(61a)의 출구측과 윤활유 공급유로부(62) 사이를 연통하는 윤활유 토출덮개(61g)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 21C는 권선코일, 22A는 마그네트 지지부재, 51 및 52는 전방측 및 후방측 스프링이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 왕복동식 모터(20)에 전원을 인가하여 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B) 사이의 공극에 놓인 가동자(22)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 가동자(22)에 결합한 피스톤(31)이 실린더(32)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적이 변화하여 냉매가스가 압축공간으로 흡입 압축된 후 토출된다.

이때, 도 2 또는 도 3에서와 같이 피스톤(31)의 왕복운동에 의한 진동으로 윤활유 펌핑부(61)가 함께 진동을 하면서 밀폐용기(10)의 윤활유를 펌핑하고, 펌핑된 윤활유는 윤활유 공급유로부(62)를 따라 피스톤(31)과 실린더(32) 사이의 미끄럼부(미부호)로 유입되어 윤활한 다음에 다시 윤활유 공급유로부(62)를 따라 흘러 밀폐용기(10)로 복귀하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 윤활유 흡입밸브(61c)와 윤활유 토출밸브(61d) 그리고 윤활유 피스톤(61b)을 탄성 지지하는 윤활유 스프링(61e)(61e)을 별도로 구비하여야 하므로 부품수가 증가할 뿐만 아니라 그에따른 조립공수가 증가하여 생산원가가 높아지는 문제점이 있었다.

또, 윤활유 흡입밸브(61c)의 경우 직경이 작아 제작은 물론 조립이 난해할 뿐만 아니라 설사 조립을 하더라도 동작중에 윤활유 스프링(61e)에 걸려 원활한 윤활유 공급을 저해할 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 밸브를 제거하여 부품수를 줄이고 이에 따른 조립공수도 줄여 생산원가를 낮출 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 윤활유 펌핑을 원활하게 하여 압축기의 효율과 신뢰성을 높일 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 동작 과정을 보인 개략도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 일례를 보인 부분 종단면도.

도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 동작 과정을 보인 개략도.

도 7 및 도 8은 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 변형예들을 각각 파단하여 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 밀폐용기 20 : 왕복동식 모터

21 : 고정자 22 : 가동자

30 : 압축 유니트 31 : 실린더

32 : 피스톤 40 : 프레임 유니트

50 : 스프링 유니트 100 : 윤활유 공급 유니트

110 : 윤활유 펌핑부 111,211,311 : 윤활유 실린더

112,212,312 : 윤활유 피스톤 112a : 윤활유 구멍

113 : 윤활유 흡입관 114 : 윤활유 토출덮개

212a : 경사면

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 저면에 윤활유를 채운 밀폐용기와, 밀폐용기의 내부에 탄력적으로 지지하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 지지하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터에 결합하여 유체를 압축하는 압축 유니트와, 프레임 유니트와 함께 진동하면서 밀폐용기의 윤활유를 펌핑하여 압축 유니트에 공급하는 윤활유 공급 유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 윤활유 공급 유니트는 프레임 유니트에 고정하는 윤활유 실린더와, 양단의 단면적을 상이하게 형성하여 상기한 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입하는 윤활유 피스톤을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 일례를 보인 부분 종단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 동작 과정을 보인 개략도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명 왕복동식 압축기에서 윤활유 공급 유니트의 변형예들을 각각 파단하여 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 저면에 윤활유를 채운 밀폐용기(10)와, 밀폐용기(10)의 내부에 장착하여 가동자(22)가 직선으로 왕복운동을 하도록 구동력을 발생하는 왕복동식 모터(20)와, 밀폐용기(10)의 내부에 설치하여 왕복동식 모터(20)의 가동자(22)에 결합한 피스톤(31)이 실린더(32)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 압축 유니트(30)와, 왕복동식 모터(20)와 압축 유니트(30)를 지지하는 프레임 유니트(40)와, 왕복동식 모터(20)의 가동자(22)와 압축 유니트(30)의 피스톤(31)을 직선방향으로 탄성 지지하여 공진운동을 유도하는 스프링 유니트(50)와, 프레임 유니트(40)에 결합하여 함께 진동하면서 밀폐용기(10)의 윤활유를 압축 유니트(30)에 공급하는 윤활유 공급 유니트(100)로 구성한다.

윤활유 공급 유니트(100)는 프레임 유니트(40)의 하반부에 장착하여 그 프레임 유니트(40)와 함께 진동하면서 밀폐용기(10)의 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌핑부(110)와, 윤활유 펌핑부(110)의 출구측과 압축 유니트(30)를 연통하도록 상기한 프레임 유니트(40)를 관통하여 형성되는 윤활유 공급유로부(120)로 이루어진다.

윤활유 펌핑부(110)는 프레임 유니트(40)에 고정하는 윤활유 실린더(111)와, 윤활유 실린더(111)에 미끄러지게 삽입하는 윤활유 피스톤(112)과, 윤활유 실린더(111)의 입구측에 장착하고 그 끝단이 밀폐용기(10)의 윤활유에 잠기는 윤활유 흡입관(113)과, 윤활유 실린더(111)의 출구측에 장착하여 윤활유 펌핑부(110)와 윤활유 공급유로부(120)를 연통하는 윤활유 토출덮개(114)로 이루어진다.

윤활유 피스톤(112)은 그 외주면이 윤활유 실린더(111)의 내주면과 미끄럼 접촉하도록 형성하고, 그 내부에는 윤활유 흡입관(113)을 통해 윤활유 실린더(111)의 입구측으로 흡입한 윤활유가 윤활유 피스톤(112)을 통과하여 윤활유 출구측으로 이동할 수 있도록 윤활유 구멍(112a)을 관통 형성한다.

윤활유 구멍(112a)은 윤활유 피스톤(112)의 출구측 끝단 단면적이 입구측 끝단 단면적 보다 크게 되도록 출구측 직경이 입구측 직경 보다 작게 형성한다.

한편, 윤활유 피스톤(112)의 출구측 끝단과 이에 대응하는 윤활유 실린더(111)의 끝단 사이에는 윤활유 피스톤(112)의 흡입행정을 원활하게 유도하도록 압축코일스프링으로 된 윤활유 스프링(미도시)을 장착할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 21A는 이너 스테이터, 21B는 아우터 스테이터, 21C는 권선코일, 22A는 마그네트 지지부재, 22B는 마그네트, 33은 흡입밸브, 34는 토출밸브 조립체, P는 압축공간, 51 및 52는 전방측 및 후방측 스프링, SP는 흡입관, DP는 토출관이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(20)에 전원을 인가하면, 피스톤(31)이 실린더(32)의 내부에서 왕복운동을 하면서 진동을 유발하고, 이 진동은 프레임 유니트(40)에 전달되어 윤활유 공급 유니트(100)가 프레임 유니트(40)와 함께 진동을 하며, 이 과정에서 윤활유 펌핑부(110)가 밀폐용기(10)의 윤활유를 펌핑하여 피스톤(31)과 실린더(32) 사이의 미끄럼부(미부호)를 윤활하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴 보면 다음과 같다.

먼저, 도 5에서와 같이 윤활유 실린더(111)가 프레임 유니트(40)와 함께 도면의 좌측으로 이동하면, 윤활유 피스톤(112)은 관성에 의해 윤활유 실린더(111)의 입구측으로 이동하는 형태가 되어 윤활유 실린더(111)의 출구측 체적이 상대적으로 넓어지면서 입구측에 비해 저압을 이루게 되고, 이에 따라 윤활유 실린더(111)의 입구측에 채워졌던 윤활유가 윤활유 피스톤(112)의 윤활유 구멍(112a)을 통해 출구측으로 이동을 한다.

이때, 윤활유 구멍(112a)은 입구측의 직경이 출구측의 직경 보다 넓어 그만큼 윤활유 피스톤의 입구측 단면적이 출구측에 비해 상대적으로 좁아짐에 따라 윤활유 실린더(111)의 입구측 윤활유가 상기한 윤활유 구멍(112a)을 통해 윤활유 실린더(111)의 출구측으로 원활하게 이동하게 된다.

다음, 제 6에서와 같이 윤활유 실린더(111)가 프레임 유니트(40)와 함께 도면의 우측으로 이동하면, 윤활유 피스톤(112)은 관성에 의해 윤활유 실린더(111)의 출구측으로 이동하는 형태가 되어 그 윤활유 실린더(111)의 출구측 체적이 상대적으로 좁아지면서 입구측에 비해 고압을 이루게 되고, 이에 따라 윤활유실린더(111)의 출구측에 채워졌던 윤활유를 밀어 윤활유가 프레임 유니트(40)의 윤활유 공급 유로부(120)를 통해 압축 유니트(30)로 공급되는 동시에 윤활유 실린더(111)의 입구측 체적이 넓어져 이 공간으로 밀폐용기(10)의 윤활유가 새롭게 충진된다.

이때, 윤활유 피스톤(112)의 출구측 단면적이 넓어 윤활유 실린더(111)의 출구측에 채워졌던 윤활유를 원활하게 밀어낼 수 있을 뿐만 아니라, 윤활유 구멍(112a)의 출구측 직경이 좁아 윤활유가 역류하는 것을 일정정도 차단할 수 있다.

이렇게 하여, 윤활유 밸브와 윤활유 스프링을 구비하지 않거나 개수를 줄이고도 밀폐용기의 윤활유를 용이하게 펌핑 공급할 수 있고, 이에 따라 가공이 난해한 부품을 줄여 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 부품수를 줄여 압축기의 생산원가를 낮출 수 있다.

또, 윤활유 밸브를 제거함으로써 운전시 발생할 수 있는 윤활유 밸브의 오동작과 이로 인한 압축 유니트에서의 윤활유 부족을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 유니에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 윤활유 피스톤(112)의 내부에 그 양단의 직경이 다른 윤활유 구멍(112a)을 관통 형성함으로써 윤활유 피스톤(112)의 입구측 단면적과 출구측 단면적을 상이하게 하고 이를 통해 윤활유 밸브를 제거함과 아울러 윤활유 스프링을 제거 또는 감축하는 것이었으나, 본 변형예는 도 7에서와 같이 윤활유 피스톤(212)의 양단 단면적을 상이하게 하기 위하여 윤활유 피스톤(212)의 외주면에 경사면(212a)을 평면지게 형성하되, 그 경사면(212a)은 윤활유 실린더(211)의 출구측에 대응하는 끝단에서 입구측에 대응하는 끝단으로 갈수록 높이가 낮아지게 형성할 수도 있다. 이 경우 윤활유가 윤활유 피스톤(212)의 외주면을 통과하여 윤활유 실린더(211)의 입구측에서 출구측으로 이동할 수 있도록 윤활유 피스톤(212)의 외경과 윤활유 실린더(211)의 내경 사이에 일정정도의 윤활유 틈새(t)를 구비하도록 형성하는 것이 바람직하다.

또, 도 8에서와 같이 윤활유 피스톤(312)의 양단 단면적 중심을 상이하게 형성하되, 양쪽 단면이 윤활유 피스톤(312)에 대해 수직면을 이루도록 각 단면의 최하점은 수평선상에 위치하도록 형성할 수도 있다. 이 경우에도 윤활유가 윤활유 피스톤(312)의 외주면을 통과하여 윤활유 실린더(311)의 입구측에서 출구측으로 이동할 수 있도록 윤활유 피스톤(312)의 외경과 윤활유 실린더(311)의 내경 사이에 일정정도의 윤활유 틈새(t)를 구비하도록 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 윤활유 피스톤의 양단 단면적을 상이하게 형성하여 상기한 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입한 윤활유 공급 유니트를 포함함으로써, 윤활유 흡입밸브와 윤활유 토출밸브를 제거하여 윤활유 공급 유니트의 부품수를 줄이고 이를 통해 압축기의 생산단가를 낮출 뿐만 아니라 윤활유 밸브의 장착시 발생할 수 있는 밸브의 오동작과 이로 인한 압축 유니트에서의 윤활유 부족을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 저면에 윤활유를 채운 밀폐용기와, 밀폐용기의 내부에 탄력적으로 지지하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 지지하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터에 결합하여 유체를 압축하는 압축 유니트와, 프레임 유니트와 함께 진동하면서 밀폐용기의 윤활유를 펌핑하여 압축 유니트에 공급하는 윤활유 공급 유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   윤활유 공급 유니트는 프레임 유니트에 고정하는 윤활유 실린더와, 양단의 단면적을 상이하게 형성하여 상기한 윤활유 실린더에 미끄러지게 삽입하는 윤활유 피스톤을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   윤활유 피스톤은 윤활유 실린더의 출구측에 대응하는 끝단의 단면적을 반대쪽 끝단의 단면적에 비해 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   윤활유 피스톤은 그 내부에 양단의 단면적이 서로 다른 윤활유 구멍을 관통 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
4. 제2항에 있어서,

   윤활유 피스톤은 그 양단의 단면적 중심을 상이하게 형성하되, 각 단면의 최하점은 수평선상에서 일치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
5. 제2항에 있어서,

   윤활유 피스톤은 그 외주면에 윤활유 실린더의 입구측과 대응하는 끝단으로 갈수록 낮아지는 경사면을 평면지게 형성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
6. 제1항에 있어서,

   윤활유 피스톤의 양단 중에서 단면적이 넓은 쪽에 압축스프링인 윤활유 스프링을 부가하여 탄력적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   윤활유 피스톤의 양단 또는 어느 한 쪽에 압축코일스프링을 장착하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.