KR20060028618A

KR20060028618A - 윤활유 유로를 구비한 압축기

Info

Publication number: KR20060028618A
Application number: KR1020040077645A
Authority: KR
Inventors: 김경호; 배영주; 차강욱; 강승민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-25
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2006-03-30
Also published as: KR100595732B1

Abstract

본 발명은 윤활유 유로를 구비한 압축기에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 구동력을 발생하는 전동 유닛과; 외형을 형성하며 윤활유가 수용되어 있는 케이스와; 상기 케이스 내부에 위치하여 일측에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 티스보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 일측 끝단에 위치하여 윤활유가 배출되는 윤활유 배출 구멍를 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링과; 상기 실린더 블록의 축방향 타측 끝단에 위치하여 윤활유가 흡입되는 윤활유 흡입 구멍을 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제2 베어링과; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록의 일측을 관통하여 상기 케이스에 수용된 윤활유를 실린더 블록의 내주면으로 안내하는 윤활유 안내구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기가 제공된다.

압축기, 압축 유닛, 기어, 윤활유 유로, 베어링

Description

윤활유 유로를 구비한 압축기 {COMPRESSOR HAVING THE OIL PATH}

도 1은 일반적인 기어 타입 압축 유닛의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 기어 타입 압축기의 구성을 도시한 구성도,

도 3 은 본 발명의 제1실시예를 도시한 구성도,

도 4는 본 발명의 실린더 블록을 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 제2실시예를 도시한 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 압축 유닛의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 전동 유닛 110: 구동축

200: 압축 유닛 210: 외부 기어

220: 내부 기어 230: 실린더 블록

235: 윤활유 안내구 240: 제1 베어링

250: 제2 베어링 300: 윤활유

310: 윤활유 흡입구 320: 윤활유 배출구

500: 윤활유 경사홈 520: 제2 윤활유 경사홈

압축기는 보통 구동력을 발생시키는 전동유닛과, 상기 전동유닛의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축유닛을 포함하여 구성된다. 이와 같은 압축기는 인가되는 전원에 의해 전동유닛에서 구동력이 발생되면, 그 구동력이 압축유닛에 전달되면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

도 1은 일반적인 기어 타입 압축 유닛의 일예를 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 내부 기어(220)는 도우넛 모양으로 형성되어 그 내주면에는 구동축(미도시)이 삽입되어 구동력을 전달하게 되고 그 외주면에는 다수개의 외측 티스(225)가 형성되어 있다.

외부 기어(210)는 도우넛 모양으로 형성되어 내측에 상기 내부기어(220)를 수용할 수 있는 공간을 형성하고, 그 내주면에 상기 내부 기어(220)의 외측 티스(225)가 삽입될 수 있도록 상기 내부기어(220)의 외측 티스(225)의 수보다 많게 형성된 내측 티스(215)를 형성하고 있다. 이때, 상기 내부기어(220)의 중심(O₁)과 상기 외부기어(210)의 중심(O₂)은 일정 거리 떨어져서 편심되어 위치하게 된다.

상기 내부기어(220)의 외측 티스(225)와 상기 외부기어(210)의 내측 티스(215)간에는 각각 접촉이 이루어져 그 외측 티스(225)와 내측 티스(215) 사이에 다수개의 티스간 공간이 형성된다. 이 티스간 공간에서 유체가 압축되게 되므로 이를 유체 압축공간이라고 정의하기로 한다. 내부 기어가 시계 방향으로 회전시 다수개의 유체 압축공간은, 상기 외부 기어(210)의 외주면 중에서 내부기어(220)의 중심 (O₁)과 가장 멀리 떨어진 점(A)를 기준으로 시계 방향으로, 회전하면서 공간이 확장되는 영역인 180°-360°영역과 축소하는 영역인 0°-180°영역으로 구분할 수 있다.

상기 외부 기어(210)는 기어 삽입구멍을 가진 실린더(230)에 삽입되어 있으며, 상기 외부 기어(210)의 외주면은 실린더(230)의 내주면에 접촉하여 지지된다. 이때 상기 외부 기어(210)의 외주면과 실린더(230)의 내주면에는 회전이 가능하고 윤활유가 침투할 수 있도록 약간의 유극을 두고 배치하는 것이 일반적이다.

상기 실린더(230)의 축방향 양 끝단에는 기어의 회전을 지지하며 유체가 압축될 수 있도록 기어 삽입공간을 폐쇄하는 상측/하측 베어링(미도시)이 배치된다.

상기 베어링(미도시)에는 그 내부 일측에 상기 내부 기어(220)와 외부 기어(210)가 형성하는 티스(215,225)간 공간으로 유체를 공급하는 흡입유로(미도시)가 형성된다. 상기 흡입유로는 회전하는 상기 내부 및 외부 기어간의 티스간 공간이 점차 확장되는 영역에 위치한다. 또한, 상기 베어링에는 상기 내부 기어(220)와 외부 기어(210)가 형성하는 티스간 공간에서 압축된 유체를 토출시키는 토출유로(미도시)가 형성된다. 상기 토출 유로는 티스간 공간이 축소되어 압축된 유체가 적정 압력에 이르렸을 영역에 위치한다.

이러한 기어 타입의 압축 유닛은 중심이 편심된 채 회전하는 내부기어(220)의 외측 티스(225)와 외부기어(210)의 내측 티스(215)가 형성하는 티스간 공간의 부피 변화를 이용하여 유체를 압축시킨다.

내부 기어가 시계 방향으로 회전한다고 가정하고 기어 타입의 압축 유닛의 작동을 자세히 설명하면 다음과 같다.

상기 내부 기어(220)가 회전함에 따라 외측 티스(225)가 상기 외부 기어(210)의 내측 티스(215)와 접촉하여 구동력을 전달하여 상기 외부 기어(210)를 회전시키게 된다. 상기 외부 기어(210)의 외주면은 상기 실린더(230)의 내주면과 접촉되어 지지되게 된다.

상기 외부기어(210)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(220)의 중심(O₁)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 시계 방향으로 180°-360°영역에서는 유체 압축공간이 확장되는 영역이 형성되고, 이러한 확장되는 영역에 흡입 유로를 형성하여 유체를 흡입하게 된다. 흡입 유로를 통해 흡입된 유체는 티스간 공간에 갇힌 체 이동하게 된다. 흡입된 유체는 상기 외부기어(210)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(220)의 중심(O₁)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 시계 방향으로 갈수록 상기 내부 기어(220) 및 외부 기어(210)의 유체 압축공간이 축소되게 되고 유체는 점점 압축되게 된다. 배출 유로는 유체가 적정 압력에 이르게 되는 위치에 형성하고 이를 통해 유체를 배출한다. 내부 기어(220)가 시계 방향으로 계속 회전하면서 다시 유체 압축공간이 확장되는 영역이 형성되고, 이러한 확장되는 영역에 흡입 유로를 형성하여 유체를 흡입하게 된다. 이러한 과정을 반복하게 되어 연속적으로 유체를 압축할 수 있는 것이다.

이 때, 상기 실린더(230)는 상기 외부 기어(210)와 접촉 지지하기 하게 된 다. 즉, 상기 외부 기어(210)의 외주면과 실린더(230)의 내주면은 서로 마찰하며 상대 운동을 하므로 오일의 공급이 필수적이다. 하지만, 직접적으로 오일을 공급해줄 수 있는 오일 유로를 형성하는 것이 어려워 마모가 발생하고 진전될 가능성이 높다.

또한, 마찰로 인한 마찰 소음이 발생할 뿐 아니라 마찰열로 인한 압축 유닛의 효율 및 신뢰성이 저하된다.

또한, 마모가 진전될 경우 부품간의 결합이 느슨해져서 기어의 티스간에 형성된 유체 압축공간에서 유체가 누설되어 압축 효율을 떨어뜨리게 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 외부 기어와 이를 접촉 지지하는 실린더 블록에 윤활유 유로를 형성함으로서 윤활을 원활히 하여 마모를 방지하고 압축 효율을 향상시킬 수 있는 윤활유 유로를 구비한 압축 유닛을 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 압축기는 구동력을 발생하는 전동 유닛과; 외형을 형성하며 윤활유가 수용되어 있는 케이스와; 상기 케이스 내부에 위치하여 일측에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 티스보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 일측 끝단에 위치하여 윤활유가 배출되는 윤활유 배출 구멍를 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링과; 상기 실린더 블록의 축방향 타측 끝단에 위치하여 윤활유가 흡입되는 윤활유 흡입 구멍을 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제2 베어링과; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록의 일측을 관통하여 상기 케이스에 수용된 윤활유를 실린더 블록의 내주면으로 안내하는 윤활유 안내구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 종래의 기술과 동일한 내부 기어, 외부 기어, 흡입 유로 및 토출 유로에 대한 사항은 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 기어 타입 압축기의 구성을 도시한 구성도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 압축기는 구동력을 발생하여 구동축(110)을 회전시키는 전동 유닛(100)과 구동력을 전달 받아 유체를 압축하는 압축 유닛(200)을 포함하여 구성된다. 상기 전동 유닛(100)은 구동축(110)을 통하여 구동력을 압축 유닛(200)을 구동하게 되며, 상기 압축 유닛(200)은 윤활유(300)안에 잠겨 있다.

도 3 은 본 발명의 제1실시예 중 압축 유닛을 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실린더 블록을 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 압축 유닛(200)은 외형을 형성하며 윤활유(300)가 수용되어 있는 케이스(280)와; 상기 케이스(280) 내부에 위치하여 일측에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록(230)과; 내주면에 7개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어(210)와; 외주면에 6개의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어(210)내에 삽입되어 상기 외부 기어(210)의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어(220)와; 상기 실린더 블록(230)의 축방향 일측 끝단에 위치하여 윤활유(300)가 배출되는 윤활유 배출 구멍(320)를 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링(240)과; 상기 실린더 블록(230)의 축방향 타측 끝단에 위치하여 윤활유(300)가 흡입되는 윤활유 흡입 구멍(310)을 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제2 베어링(250)과; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로(미도시)와; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로(미도시)와; 상기 실린더 블록(230)의 측면 일측을 관통하여 상기 케이스(280)에 수용된 윤활유(300)를 실린더 블록(230)의 내주면으로 안내하는 윤활유 안내구(235)를 포함하여 구성된다.

상기 케이스(280)는 내부에 수용 공간을 형성하여 전동 유닛(100), 압축 유닛(200) 및 윤활유(300)가 수용되어 있으며, 압축 유닛(200)은 윤활유(300)속에 잠겨 있다.

상기 실린더 블록(230)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 후술할 제2 베어링(250)의 윤활유 흡입 구멍(310)과 연결되어 윤활유(300)가 흡입될 수 있게 통로 역 할을 하는 윤활유 흡입 홈(311)과, 제1 베어링(240)의 윤활유 배출 구멍(320)과 연결되어 윤활유(300)가 배출될 수 있게 통로 역할을 하는 윤활유 배출 홈(321)을 구비하고 있다.

상기 제1 베어링(240)은 도우넛 모양으로 그 일측면이 상기 실린더 블록(230), 외부 기어(210) 및 내부 기어(220)의 상측면들과 접촉하여 설치되어 외부 기어와 내부 기어의 티스들이 형성하는 유체 압축 공간을 제2 베어링(250)과 함께 밀봉하게 된다. 또한, 상기 제1 베어링(240)의 일정위치에는 상기 제1 베어링(240)을 관통 형성하며, 상기 실린더 블록(230)의 내주면과 외부 기어(210)의 외주면의 접촉면을 윤활한 윤활유가 배출되는 윤활유 배출 구멍(320)을 형성하고 있다.

상기 제2 베어링(250)은 도우넛 모양으로 그 일측면이 상기 실린더 블록(230), 외부 기어(210) 및 내부 기어(220)의 하측면들과 접촉되며, 상기 실린더 블록(230)의 내주면과 외부 기어(210)의 외주면이 접촉되는 접촉면에 윤활유를 공급할 수 있도록 접촉면과 만나는 제2 베어링(250)상의 일정 위치에 윤활유 흡입 구멍(310)을 형성하고 있다.

상기 제2 베어링(250)상에 위치한 윤활유 흡입 구멍(310)은 상기 실린더 블록(230)의 윤활유 흡입 홈(311)과 연결되어 윤활유가 흡입될 수 있는 유로를 형성하고, 상기 제1 베어링(240)상에 위치한 윤활유 배출 구멍(320)은 상기 실린더 블록(230)의 윤활유 배출 홈(321)과 연결되어 윤활유가 배출되는 유로를 형성한다. 상기 윤활유 흡입 구멍(310) 및 윤활유 배출 구멍(320)의 각각의 위치는 상기 외부 기어(210)의 외주면과 상기 실린더 블록(230)의 내주면 사이에 작용하는 접촉력이 작게 작용하는 곳에 위치하는 것이 바람직하다.

즉, 유체 압축 공간이 축소되어 유체를 압축하는 영역이 유체 압축 공간이 확장되어 유체를 흡입하는 영역보다 접촉력이 크게 작용하게 되므로 이 영역을 제외한 곳에 위치시킨다. 구체적으로 기어가 시계방향으로 회전시 상기 외부기어(210)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(220)의 중심(O₁)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 시계 방향으로 15°~165°영역(150°정도 되는 구간)에서는 유체 압축공간이 축소되는 영역이 형성되므로 이 영역을 제외한 곳에 윤활유 흡입 구멍(310) 및 배출 구멍(320)을 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 A점과 대각 위치에 있는 곳에 흡입구멍(310)을 형성하고, A점에서 시계 방향으로 330°되는 위치에 배출 구멍(320)을 형성하였다.

상기 윤활유 안내구(235)는 실린더 블록(230)의 측면 일측을 관통하여 형성되며 실린더 블록(230)의 내주면쪽으로 갈수록 기울기가 하강하도록 기울어져 형성할 수도 있다.

도 5은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 블록(230)은 그 내주면에 일정 폭과 깊이를 가져 윤활유를 수용할 수 있는 공간을 형성한 윤활유 경사홈(500)이 형성된다.

상기 윤활유 경사홈(500)은 외부 기어의 회전 방향에 따라 기울기가 상승하는 방향으로 구성하여, 회전에 따라 쉽게 윤활유가 경사홈을 따라 상승할 수 있도록 하여 실린더 내주면에 고르게 묻도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 윤활유 경사홈(500)은 상기 실린더 블록(230)의 내주면을 따라 다수개 형성되어 있을 수도 있다.

이하, 본 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 압축 유닛의 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예의 작용을 우선 설명한다. 윤활유(300)에 잠겨 있는 압축 유닛(200)이 전동 유닛(100)의 구동력을 구동축(110)을 통하여 전달받아 작동하게 되면, 유체를 압축시키기 위해 상기 내부 기어(220)가 회전하고 그 구동력을 전달받은 외부 기어(210)가 회전하게 된다. 이때, 상기 외부 기어(220)의 외주면은 상기 실린더 블록(230)의 내주면과 마찰을 일으키며 접촉 지지된다. 케이스(280)에 저장되어 있던 윤활유(300)는 상기 제2 베어링(250)에 형성된 윤활유 흡입 구멍(310)과 실린더 블록(230)에 형성된 윤활유 흡입 홈(311)에 의해 이루어지는 유로를 따라 상승하며 외부 기어와 실린더 블록의 접촉면을 윤활하게 된다. 이때, 윤활유(300)는 실린더 블록(230)의 측면에 구비된 윤활유 안내구(235)를 통해 이동하며 외부 기어와 실린더 블록의 접촉면에 추가적으로 윤활유를 공급하게 된다. 공급된 윤활유(300)는 회전하는 외부 기어(210)를 따라 이동하며 접촉면을 전체적으로 윤활유(300)가 공급될 수 있게 된다. 윤활유는 이후 상기 윤활유 배출 홈(321) 및 제1 베어링(240)으로 이루어진 윤활유 유로를 통해 케이스 내부로 배출되고 계속 순환되게 된다.

도 5에 설명된 본 발명의 제2 실시예의 작용은 다음과 같다. 외부 기어(210)와 실린더 블록(230)간의 접촉면 하부에 있던 윤활유(300)는, 외부 기어(210)가 회 전하는 방향으로 윤활유 경사홈(500)의 경사가 상승하도록 형성하였으므로 경사를 따라 쉽게 이동하여 수용될 수 있다. 수용된 윤활유는 외부 기어의 회전에 따라 외주면 전체를 윤활할 수 있게 된다. 이후, 윤활유는 윤활유 배출 구멍(320)을 통해 케이스 내부로 배출되고 계속 순환하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 서로 접촉하여 상대운동하는 실린더 블록의 내주면과 외부 기어의 외주면 사이의 접촉면에 윤활유가 공급되어 마모를 방지하는 효과가 있다. 또한, 접촉면에 윤활을 원활히 함으로써 마찰로 인한 소음을 방지하는 효과가 있을 뿐만 아니라 온도가 높은 마찰부를 윤활유를 통해 냉각시키는 효과도 있다.

따라서, 마모가 진전될 경우 발생할 수 있는 기어의 티스간에 형성된 유체 압축공간에서 유체가 누설되어 압축 효율을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 마찰열을 윤활유를 통해 식힘으로써 압축 유닛의 효율과 신뢰성을 향상할 수 있다.

Claims

구동력을 발생하는 전동 유닛과; 외형을 형성하며 윤활유가 수용되어 있는 케이스와; 상기 케이스 내부에 위치하여 일측에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 티스보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 일측 끝단에 위치하여 윤활유가 배출되는 윤활유 배출 구멍를 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링과; 상기 실린더 블록의 축방향 타측 끝단에 위치하여 윤활유가 흡입되는 윤활유 흡입 구멍을 형성하고 기어를 회전가능하게 지지하는 제2 베어링과; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 제1 혹은 제2 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록의 일측을 관통하여 상기 케이스에 수용된 윤활유를 실린더 블록의 내주면으로 안내하는 윤활유 안내구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 윤활유 안내구는 실린더 블록의 내주면쪽으로 갈수록 기울기가 하강하도록 기울어져 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
제 1항에 있어서, 상기 실린더 블록은 외부 기어의 외주면과 접촉하는 내주면에 일정 폭과 깊이를 갖고 형성되어 상기 외부 기어의 외주면에 윤활유를 공급할 수 있는 윤활유 경사홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
제 3항에 있어서, 상기 윤활유 경사홈은 외부 기어의 회전 방향에 따라 기울기가 상승하는 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
제 3항에 있어서, 상기 윤활유 홈은 상기 실린더 블록의 내주면을 따라 다수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축 유닛.