KR20060028614A

KR20060028614A - 기어 압축기의 오일 공급구조

Info

Publication number: KR20060028614A
Application number: KR1020040077641A
Authority: KR
Inventors: 차강욱; 김경호; 강승민; 김범준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-25
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2006-03-30
Also published as: KR100608873B1

Abstract

본 발명은 기어 압축기의 오일 공급구조에 관한 것으로, 본 발명은 저면에 오일이 채워진 밀폐 용기와, 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 상,하부 베어링에 삽입되어 상기 내측 기어와 결합되는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서, 상기 밀폐 용기 저면의 오일이 상기 회전축을 통해 상기 내측 기어와 그 내측기어와 상대 운동하는 베어링사이에 공급되게 안내하는 오일 유로가 구비된다. 이로 인하여, 상기 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 부품들사이에 오일을 원활하게 공급할 뿐만 아니라 회전축을 지지하는 베어링에 오일을 원활하게 공급할 수 있도록 한 것이다.

Description

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

도 1,2는 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조의 일 실시예가 구비된 기어 압축기의 정단면도 및 평면도,

도 3은 상기 기어 압축기 오일 공급구조를 구성하는 제2 오일 그루브의 변형예를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조의 작동 상태를 도시한 정단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1; 밀폐 용기 10; 실린더

20; 외측 기어 30; 내측 기어

40; 회전축 50; 상부 베어링

60; 하부 베어링 63; 제1 오일 그루브

64,34; 환형 그루브 65; 연결 그루브

70; 오일 피더 F1; 오일 구멍

G2; 제2 오일 그루브 P; 압축 공간

본 발명은 기어 압축기에 관한 것으로, 특히 회전축의 회전력을 전달받아 회전하는 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 부품들사이에 오일을 원활하게 공급할 뿐만 아니라 회전축을 지지하는 베어링에 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 고정 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.

그러나 상기 기어들을 이용한 압축 메커니즘은 기어들이 맞물려 각각 회전 운동하게 되므로 기어들사이 뿐만 아니라 그 기어들을 지지하는 부품들과의 상대 운동이 커지게 되어 부품과 부품들간의 마모가 많이 발생하게 되는 큰 단점이 있 다. 따라서 압축기의 설계 및 제작시 기어들과 상대 운동하는 부품들사이의 마모를 최소화하는 것은 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 뿐만 아니라 회전축을 지지하는 베어링에 오일을 원활하게 공급할 수 있도록 한 기어 압축기의 오일 공급구조를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 저면에 오일이 채워진 밀폐 용기와, 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 상,하부 베어링에 삽입되어 상기 내측 기어와 결합되는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서, 상기 밀폐 용기 저면의 오일이 상기 회전축을 통해 상기 내측 기어와 그 내측기어와 상대 운동하는 하부 베어링사이에 공급되게 안내하는 오일 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조가 제공된다.

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

도 1, 2는 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조의 일 실시예가 구비된 기어 압축기를 도시한 정단면도 및 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 기어 압축기는 저면에 오일이 채워진 밀폐 용기(1)와, 상기 밀폐 용기(1)의 저면에 장착되어 회전력을 발생시키는 전동기구부(80)와, 상기 전동기구부(80)의 상측에 위치하도록 상기 밀폐 용기(1)내에 장착되어 그 전동기구부(80)의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축기구부를 포함하여 구성된다.

상기 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, 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 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. 그리고 상기 밀폐 용기 저면의 오일이 상기 회전축(40)을 통해 상기 내측 기어(30)와 그 내측 기어(30)와 상대 운동하는 하부 베어링(60)사이에 공급되게 안내하는 오일 유로가 형성된다.

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 두께 를 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 상기 회전축(40)과 결합되는 축 결합구멍(33)이 형성된다. 상기 내측 기어(30)는 상기 외측 기어(20)의 내부에 회전 가능하게 삽입되고, 그 내측 기어(30)의 이(31)들과 상기 외측 기어(20)의 이(21)들이 다수의 접촉점을 갖게 됨과 동시에 다수개의 압축 공간(P)을 형성하게 된다.

상기 회전축(40)은 소정의 길이를 갖는 봉 형상으로 형성된 축부(41)와 그 축부(41)의 내부에 관통 형성되는 오일 구멍(F1)을 구비하여 이루어진다. 상기 오일 구멍(F1)은 그 축부(41)의 일측 단에서 길이 방향으로 소정의 길이로 형성되는 제1 오일 구멍(42)과 그 제1 오일 구멍(42)에 절곡 연장 형성되어 상기 하부 베어링(60)측과 대면되는 외주면으로 관통 형성되는 제2 오일 구멍(43)으로 이루어진다.

상기 회전축(40)은 상기 내측 기어의 축 결합구멍(33)에 압입되고 또한 상기 전동기구부와 결합된다. 상기 회전축(40)의 일측은 상기 밀폐 용기(1)의 저면에 채워진 오일에 잠기게 된다. 상기 오일에 잠기게 되는 회전축(40)의 일측단에 위치하는 오일 구멍(F1)내부에 상기 회전축(40)의 회전시 그 회전축(40)의 회전력에 의해 오일을 펌핑하는 오일 피더(70)가 장착된다.

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

상기 하부 베어링(60)은 각각 소정 형상을 갖는 몸체부(61)와 그 몸체부(61)의 가운데 관통 형성되어 상기 회전축(40)이 회전 가능하게 삽입되는 축 삽입공(62)과, 상기 축 삽입공(62)의 내주면에 형성되는 제1 오일 그루브(63)와, 상기 몸체부(61)의 상면에 형성됨과 아울러 상기 제1 오일 그루브(63)와 연결되는 제2 오일 그루브(G2)를 구비하여 이루어진다. 상기 제1 오일 그루브(63)는 그 축 삽입공(62)의 내주면에 일정 폭과 깊이를 갖는 나선 형태로 형성된다.

상기 제2 오일 그루브(G2)는 상기 내측 기어(30)와 접면되는 하부 베어링(60)의 상면에 일정 폭과 깊이를 갖도록 환형으로 형성되는 환형 그루브(64)와, 상기 환형 그루브(64)와 상기 제1 오일 그루브(63)를 연결하는 연결 그루브(65)로 이루어진다.

상기 제2 오일 그루브(G2)의 다른 변형예로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 하부 베어링(60)의 상면 축 삽입공(62)의 가장자리에 상기 제1 오일 그루브(63)와 연결되게 형성되는 연결 그루브(65)와, 상기 하부 베어링(60)의 상면과 대면되는 내측 기어(30)의 하면에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형으로 형성되어 상기 연결 그루브(65)와 연결되는 환형 그루브(34)로 이루어진다.

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 각각 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 형성 되는 다수 개의 압축 공간(P)을 밀폐시키게 된다. 상기 회전축(40)은 상기 상부 베어링의 축 삽입공(52)의 내주면과 하부 베어링의 축 삽입공(62)의 내주면에 의해 지지된다.

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

상기 오일 유로는 상기 회전축(40)에 형성되는 오일 구멍(F1)과, 상기 하부 베어링(60)에 형성되는 제1 오일 그루브(63)와, 상기 제2 오일 그루브(G2)를 포함하여 이루어진다.

상기 전동기구부(80)는 상기 밀폐 용기(1)에 고정 결합되는 고정자(81)와, 상기 고정자(81)에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(82)를 포함하여 구성된다. 상기 회전축(40)은 상기 회전자(82)에 압입되어 고정 결합된다.

미설명 부호 2는 흡입관이고, 3은 토출관이며, 90은 토출수단이다.

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

먼저, 압축기에 전원이 인가되면 고정자(81)와 회전자(82)의 상호 작용에 의해 회전자(82)가 회전하게 되고, 그 회전자(82)의 회전력이 회전축(40)을 통해 내측 기어(30)에 전달되어 그 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 회전하면서 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 흡입관을 통해 흡입된 가스가 상기 실린더(10) 또는 상,하부 베어링(50)(60)에 구비된 흡입수단(미도시)을 통해 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 과정에서, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 회전축(40)이 회전함에 따라 오일 피더(70)가 함께 회전하면서 밀폐 용기(1)의 저면에 채워진 오일을 펌핑하여 그 회전축(40)의 오일 구멍(F1)으로 오일을 펌핑하게 된다. 만일, 오일 피더(70)가 없는 경우 회전축(40)의 오일 구멍(F1)이 그 회전축(40) 중심에 대하여 경사지게 형성될 경우 그 회전축(40)이 회전하게 되면 밀폐 용기(1)의 저면에 채워진 오일이 오일 구멍(F1)을 통해 흡상하게 된다.

상기 오일 구멍(F1)을 통해 펌핑된 오일은 그 오일 구멍(F1)과 연통된 제1 오일 그루브(63)에 공급되어 그 회전축(40)과 하부 베어링(60)사이에 공급된다. 그 리고 그 제1 오일 그루브(63)로 공급된 오일의 대부분은 제2 오일 그루브(G2)인 연결 그루브(65)와 환형 그루브(34)(64)로 공급된다. 상기 제2 오일 그루브(G2)로 공급된 오일은 상기 내측 기어(30)와 하부 베어링(60)사이에 공급되어 윤활 작용을 하게 됨으로써 서로 상대 운동하는 내측 기어(30)와 하부 베어링(60)사이의 마찰력을 감소시킬 뿐만 아니라 마모를 최소화시키게 된다. 또한, 상기 내측 기어(30)와 하부 베어링(60)사이에서 윤활 작용을 하는 오일의 일부가 내측 기어(30)와 외측 기어(20)사이로 유입되어 내측 기어(30)와 외측 기어(20)사이의 마찰 및 마모를 최소화시키게 된다.

상기 내측 기어(30)의 회전시 그 내측 기어(30)의 하면과 그 내측 기어(30)를 지지하는 상기 하부 베어링(60)의 상면사이에 그 내측 기어(30)의 자중에 의해 마찰력이 크게 작용하게 될 뿐만 아니라 오일의 공급이 원활하지 않게 되나, 상기 오일 구멍(F1)과 제1 오일 그루브(63)를 통해 공급된 오일이 내측 기어(30)의 하면 또는 하부 베어링(60)의 상면에 형성된 환형 그루브(34)(64)를 통해 원활히 공급될 뿐만 아니라 그 두 부품사이에 윤활 작용이 원활하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기어 압축기 오일 공급구조는 압축기의 작동 중 회전축과 그 회전축을 지지하는 하부 베어링사이에 오일 공급이 원활하게 될 뿐만 아니라 내측 기어와 그 내측 기어와 상대 운동하는 하부 베어링사이의 오일 공급이 원활하게 되어 회전축과 하부 베어링사이 그리고 내측 기어와 하부 베어링사이의 마찰력을 감소시킬 뿐만 아니라 마모를 최소화시키게 됨으로써 동력의 손실을 줄이고 부품의 수명을 연장시켜 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

저면에 오일이 채워진 밀폐 용기와, 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 상,하부 베어링에 삽입되어 상기 내측 기어와 결합되는 회전축을 포함하여 구성된 기어 압축기에 있어서, 상기 밀폐 용기 저면의 오일이 상기 회전축을 통해 상기 내측 기어와 그 내측기어와 상대 운동하는 하부 베어링사이에 공급되게 안내하는 오일 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 1 항에 있어서, 상기 오일 유로는 상기 회전축에 형성되어 밀폐 용기 저면의 오일이 상기 회전축과 하부 베어링사이로 공급되게 안내하는 오일 구멍과, 상기 오일 구멍을 통해 공급되는 오일이 회전축과 하부 베어링사이로 흐르도록 그 하부 베어링에 형성되는 제1 오일 그루브와, 상기 제1 오일 그루브를 통해 공급되는 오일이 상기 내측 기어와 하부 베어링사이에 공급되게 안내하는 제2 오일 그루브를 포함하여 구성되는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축의 단부측에 위치하는 오일 구멍내에 회전축의 회전에 따라 오일을 펌핑하는 오일 피더가 구비된 것을 특징으로 하는 기어 압 축기의 오일 공급구조.
제 2 항에 있어서, 상기 제2 오일 그루브는 상기 내측 기어의 하면과 접면되는 하부 베어링의 상면에 형성된 것들 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 2 항에 있어서, 상기 제2 오일 그루브는 상기 하부 베어링과 접면되는 내측 기어의 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
상기 제2 오일 그루브는 환형으로 형성되는 환형 그루부와, 상기 환형 그루부와 상기 제1 오일 그루브을 연결하는 연결 그루브로 이루어진 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 오일 그루브는 상기 회전축과 접면되는 하부 베어링의 내주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기어 압축기의 오일 공급구조.