KR20040080450A - 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치에 관한 것으로, 본 발명은 저면에 윤활유를 채운 케이싱과, 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터를 구비하고 이 왕복동식 모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 압축기 본체와, 압축기 본체와 함께 진동하면서 윤활유를 흡입하도록 상기 압축기 본체의 진동방향과 일치하는 방향으로 개구하여 상기한 케이싱의 윤활유에 잠기도록 배치하는 윤활유 흡입관과, 윤활유 흡입관의 적어도 어느 한쪽 끝단에 고정 설치하여 양단의 압력차에 따라 상기한 케이싱의 윤활유 흡입관을 개폐하는 윤활유 밸브와, 윤활유 밸브의 바깥면을 지지하도록 그 윤활유 밸브를 수용하여 윤활유 흡입관에 결합하는 밸브 스토퍼와, 윤활유 흡입관을 압축기 본체의 실린더와 피스톤 사이로 연통하는 윤활유 안내부를 포함함으로써, 윤활유 공급 장치의 구성을 단순화하여 부품수를 줄이고 이를 통해 조립작업을 간소화하여 왕복동식 압축기의 생산성을 높일 수 있다.

또, 윤활유 흡입관의 양단을 개구하되 그 양단에 윤활유 밸브를 장착함으로써 윤활유 흡입관이 1회 왕복진동을 할 때마다 윤활유를 2회 흡입하도록 하여 윤활유의 공급량을 현저하게 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치{OIL FEEDER FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에서 윤활유를 펌핑하여 공급하는 윤활유 공급 장치에 관한 것으로, 특히 윤활유의 관성력을 이용하여 펌핑할 수 있도록 하는 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 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임 유니트(20)로 지지하는 압축유니트(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 펌핑하는 윤활유 공급 유니트(60)로 구성하고 있다.

프레임 유니트(20)는 압축 유니트(40)를 지지하고 왕복동식 모터(30)의 전방측을 지지하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 왕복동식 모터(30)의 후방측을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링 유니트를 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 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, 왕복동식 모터(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 도 2a 및 도 2b에서와 같이 전방프레임(21)의 하반부 외주면에 장착하는 윤활유 실린더(61A)와, 윤활유 실린더(61A)의 전후 양측에 장착하는 윤활유 흡입덮개(61B) 및 윤활유 토출덮개(61C)와, 윤활유 실린더(61A)의 내부에 미끄러지게 삽입하고 그 내부에 윤활유구멍(h)을 관통 형성하여 윤활유를 펌핑하는 윤활유 피스톤(61D)과, 윤활유 피스톤(61D)의 양단을 탄력 지지하는 윤활유 스프링(61E)(61E)들과, 전방프레임(21)과 윤활유 토출덮개(61C) 사이에 장착하여 윤활유의 흡입과 토출을 제한하는 윤활유 흡입밸브(61F) 및 윤활유 토출밸브(61G)로 이루어져 있다

도면중 미설명 부호인 61H는 윤활유 흡입관이다.

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 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 케이싱으로 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(61D)의 전방측 체적이 넓어지면서 압력이 낮아지는 동시에 윤활유 흡입밸브(61F)는 열리고 윤활유 토출밸브(61G)는 닫혀 케이싱(10)의 새로운 윤활유가 윤활유 흡입관(61H)과 윤활유 피스톤(61D)의 윤활유구멍(h)을 통해 상기한 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 흡입밸브(61F)는 닫히고 윤활유 토출밸브(61G)는 열려 그 윤활유 실린더(61A)의 전방측 윤활유를 밀어내고, 이 윤활유는 윤활유 토출밸브(61G)를 통과하여 윤활유 공급유로부(62)를 통해 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)의 한 쪽은 흡입측으로, 다른 쪽은 토출측으로 구성됨에 따라 프레임 유니트(20)의 1회 왕복진동할 때마다 윤활유를 한번만 펌핑하게 되므로 윤활유의 펌핑량이 적은 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 제공하고자 하는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 프레임 유니트가 1회 왕복진동할 때마다 적어도 1회 이상 윤활유를 펌핑할 수 있는 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

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 4는 본 발명 윤활유 공급 장치를 보인 분해사시도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명 윤활유 공급 장치에 대한 동작을 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

21 : 전방프레임 41 : 실린더

42 : 피스톤 110 : 윤활유 흡입부

111 : 윤활유 흡입관 112,113 : 윤활유 밸브

114,115 : 윤활유 스토퍼 116 : 윤활유 안내관

120 : 윤활유 공급유로부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 저면에 윤활유를 채운 케이싱과, 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터를 구비하고 이 왕복동식 모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 압축기 본체와, 압축기 본체와 함께 진동하면서 윤활유를 흡입하도록 상기 압축기 본체의 진동방향과 일치하는 방향으로 개구하여 상기한 케이싱의 윤활유에 잠기도록 배치하는 윤활유 흡입관과, 윤활유 흡입관의 적어도 어느 한쪽 끝단에 고정 설치하여 양단의 압력차에 따라 상기한 케이싱의 윤활유 흡입관을 개폐하는 윤활유 밸브와, 윤활유 밸브의 바깥면을 지지하도록 그 윤활유 밸브를 수용하여 윤활유 흡입관에 결합하는 밸브 스토퍼와, 윤활유 흡입관을 압축기 본체의 실린더와 피스톤 사이로 연통하는 윤활유 안내부를 포함한 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 4는 본 발명 윤활유 공급 장치를 보인 분해사시도이며, 도 5a 및 도 5b는 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 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 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 왕복동식 모터(30)의 전방측을 지지하는 전방프레임(21)과, 왕복동식 모터(30)의 후방측을 지지하여 전방프레임(21)에 결합하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링 유니트(50)를 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어진다.

왕복동식 모터(130)는 서로 일정공극을 두고 전방프레임(21)과 중간프레임(23)으로 고정하는 외측 고정자(131) 및 내측 고정자(132)와, 외측 고정자(31)와 내측 고정자(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 왕복동식 모터(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 흡입부는 도 4에서와 같이 피스톤의 진동방향(도면에선 전후 직선방향)으로 양단을 개구하여 윤활유 흡입구(111a)(111b)를 형성하는 윤활유 흡입관(111)과, 윤활유 흡입관(111)의 양쪽 끝단에 고정 설치하여 상기 윤활유 흡입관(111)의 내외부 압력차에 따라 상기한 윤활유 흡입구(111a)(111b)를 번갈아 개폐하는 윤활유 밸브(112)(113)와, 윤활유 밸브(112)(113)의 바깥면을 지지하도록 그 윤활유 밸브(1112)(113)를 수용하여 윤활유 흡입관(111)에 결합하는 밸브 스토퍼(114)(115)와, 윤활유 흡입관(111)의 중간에 연통하여 상기한 윤활유 공급유로부(120)에 연결하는 윤활유 안내관(116)으로 이루어진다.

윤활유 흡입관(111)의 상반부 중앙부위에는 상기한 윤활유 안내관(116)을 통해 윤활유 공급유로부(120)에 연통하여 윤활유를 압축 유니트(40)의 미끄럼부로 유도하는 윤활유 토출구(111c)를 형성한다. 이 윤활유 토출구(111c)는 윤활유 흡입구(111a)(111b)의 직경보다는 작게 형성하는 것이 윤활유를 효과적으로 흡입하는데 바람직하다.

윤활유 밸브(112)(113)는 테두리가 상기한 윤활유 흡입관(111)의 선단면에밀착하여 고정하도록 원띠 모양으로 고정부(112a)(113a)를 형성하고, 그 고정부(112a)(113a)에 연결하는 중앙부는 후술할 밸브 스토퍼(114)(115)의 윤활유통공(114a)(115b)의 내경 보다 크게 넓은 단면적을 가지는 개폐부(112b)(113b)를 형성한다. 이 개폐부(112b)(113b)는 윤활유 흡입관(111)의 직경 보다는 작게 형성하여 상기 윤활유 흡입관(111)의 안쪽 방향으로 휘어지면서 동작하도록 하는 것이 바람직하다.

밸브 스토퍼(114)(115)는 윤활유 밸브(112)(113)를 사이에 두고 윤활유 흡입관(111)의 양단에 거의 억지끼움으로 삽입하도록 캡 모양으로 형성하되 그 중앙부근에는 윤활유 흡입관(111)의 직경 보다 작은 내경을 가지도록 윤활유통공(1114a)(115a)을 형성한다. 이 윤활유통공(114a)(115a)은 상기한 윤활유 밸브(112)(113)의 개폐부(112b)(113b) 직경 보다도 작게 형성하여 윤활유 밸브(112)(113)의 개폐부(112b)(113b)가 바깥쪽 방향으로 휘어지는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도면으로 제시하지는 않았으나 상기한 윤활유 안내관(116)을 배제하고 전방프레임(21)에 윤활유 공급유로부(120)를 하단으로 길게 연장 형성하여 이 윤활유 공급유로부(120)에 상기 윤활유 흡입관(111)의 윤활유 토출구(111c)를 직접 연결할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 P는 압축공간이다.

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

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측 고정자(31)와 내측 고정자(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 공급되는 과정을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 5a에서와 같이 윤활유 흡입관(111)이 도면의 "A" 방향으로 이동하면, 전방측 윤활유 밸브(이하, 제1 밸브로 약칭함)(112)의 개폐부(112b)가 윤활유 흡입관(111)의 안쪽방향으로 휘어지면서 열리는 반면 후방측 윤활유 밸브(이하, 제2 밸브로 약칭함)(113)의 개폐부(113b)는 펴지면서 후방측 밸브 스토퍼(이하, 제1 스토퍼로 약칭함)(115)에 걸려 그 제2 스토퍼(115)의 윤활유통공(115a)을 차단한다.

이 과정에서 케이싱(10)의 윤활유는 열린 윤활유 흡입관(111)의 전방측 흡입구(111a)를 통해 윤활유 흡입관(111)의 안쪽으로 유입하고, 이 윤활유의 일부는 후방측이 제2 밸브(113)에 의해 막힘에 따라 윤활유 안내관(116)을 통해 윤활유 공급유로부(120)로 흡입되어 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부로 공급된다.

다음, 도 5b에서와 같이 윤활유 흡입관(111)이 도면의 "B" 방향으로 이동하면, 제2 밸브로 약칭함)(113)의 개폐부(113b)가 윤활유 흡입관(111)의 안쪽방향으로 휘어지면서 열리는 반면 제1 밸브(112)의 개폐부(112b)는 펴지면서 제2 스토퍼(115)에 걸려 그 제2 스토퍼(115)의 윤활유통공(115a)을 차단한다.

이 과정에서 케이싱(10)의 윤활유는 열린 윤활유 흡입관(111)의 후방측 흡입구(111b)를 통해 윤활유 흡입관(111)의 안쪽으로 유입하고, 이 윤활유의 일부는 전방측이 제1 밸브(112)에 의해 막힘에 따라 윤활유 안내관(116)을 통해 윤활유 공급유로부(120)로 흡입되어 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 미끄럼부로 공급된다.

이렇게 하여, 이렇게 하여, 윤활유 공급 장치의 구성을 단순화하여 부품수를 줄이고 이를 통해 조립공수를 줄이면서 조립작업을 간소화하여 왕복동식 압축기의 생산성을 높일 수 있다.

또, 윤활유 흡입관의 양단을 개구하되 그 양단에 유로저항부를 서로 반대방향으로 형성함으로써 윤활유 흡입관이 1회 왕복진동을 할 때마다 진동방향에 따라 윤활유를 흡입하도록 하여 윤활유의 공급량을 현저하게 높일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치는, 윤활유 흡입관의 양단을 개구하되 그 양단에 윤활유 밸브를 설치함으로써, 윤활유 공급 장치의 구성을 단순화하여 부품수를 줄이고 이를 통해 조립작업을 간소화하여 왕복동식 압축기의 생산성을 높일 수 있다.

또, 윤활유 흡입관의 양단을 개구하되 그 양단에 유로저항부를 형성함으로써윤활유 흡입관이 1회 왕복진동을 할 때마다 윤활유를 2회 흡입하도록 하여 윤활유의 공급량을 현저하게 높일 수 있다.

Claims (1)

1. 저면에 윤활유를 채운 케이싱과,

   가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터를 구비하고 이 왕복동식 모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 압축기 본체와,

   압축기 본체와 함께 진동하면서 윤활유를 흡입하도록 상기 압축기 본체의 진동방향과 일치하는 방향으로 개구하여 상기한 케이싱의 윤활유에 잠기도록 배치하는 윤활유 흡입관과,

   윤활유 흡입관의 적어도 어느 한쪽 끝단에 고정 설치하여 양단의 압력차에 따라 상기한 케이싱의 윤활유 흡입관을 개폐하는 윤활유 밸브와,

   윤활유 밸브의 바깥면을 지지하도록 그 윤활유 밸브를 수용하여 윤활유 흡입관에 결합하는 밸브 스토퍼와,

   윤활유 흡입관을 압축기 본체의 실린더와 피스톤 사이로 연통하는 윤활유 안내부를 포함한 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치.