KR20130040618A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것이다. 본 발명은, 모세관 부재를 이용하여 밀폐용기의 오일을 실린더와 피스톤 사이로 급유함에 따라 상기 실린더의 내주면과 피스톤의 외주면을 평활관 모양으로 형성할 수 있고 이를 통해 상기 실린더와 피스톤의 제조공정을 간소화하여 제조단가를 낮출 수 있다. 또, 상기 모세관 부재의 모세관 현상을 이용하여 급유함에 따라 실린더와 피스톤에 공급되는 오일공급량을 줄이면서도 일정량의 오일이 지속적으로 공급할 수 있고 이를 통해 오일을 봉입하기 위한 공간을 최소화하여 압축기의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 왕복동 모터를 갖는 진동형 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 방식이다. 왕복동식 압축기는 피스톤의 구동방식에 따라 연결형과 진동형으로 구분할 수 있다.

연결형 왕복동식 압축기는 피스톤이 회전모터의 회전축에 컨넥팅 로드로 연결되어 실린더에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 방식이다. 반면, 진동형 왕복동식 압축기는 피스톤이 왕복동 모터의 무버(mover)에 연결되어 진동하면서 실린더에서 왕복운동을 하여 냉매를 압축하는 방식이다. 본 발명은 진동형 왕복동식 압축기에 관한 것으로 이하에서는 진동형 왕복동식 압축기를 왕복동식 압축기라고 약칭한다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 왕복동식 압축기는, 밀폐된 케이싱(10)의 내부에 프레임(20)이 탄력 설치되고, 상기 프레임(20)에는 무버(32)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동 모터(30)가 설치되어 있다.

상기 왕복동 모터(30)는 다수 장의 스테이터 시트(stator sheet)가 원통모양으로 적층되고 코일(35)을 가지며 그 코일(35)을 중심으로 한 쪽에만 공극을 가지는 스테이터(31)와, 상기 스테이터(31)의 공극에 삽입되고 상기 공극 사이에 마그네트(36)가 구비되며 상기 피스톤(42)이 결합되어 그 피스톤(42)과 함께 운동방향으로 왕복 운동을 하는 무버(32)로 이루어져 있다.

한편, 상기 프레임(20)에는 실린더(41)가 삽입되어 고정되고, 상기 실린더(41)에는 피스톤(42)이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하도록 상기 왕복동 모터(30)의 무버(32)에 결합되어 상기 실린더(41)에 삽입되며, 상기 피스톤(42)의 운동방향 양측에는 그 피스톤(42)의 공진운동을 유도하는 복수 개씩의 공진스프링(51)(52)이 각각 설치되어 있다.

그리고 상기 프레임(20)의 하단에는 상기 밀폐용기(10)에 담긴 오일을 펌핑하여 상기 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 안내하기 위한 오일피더(60)가 설치되어 있다.

상기 오일피더(60)는 양단에 입구(61a)와 출구(61b)가 형성되어 상기 프레임(20)에 일체로 결합되는 오일실린더(61)와, 상기 오일실린더(61)에 대해 상대왕복운동을 하도록 그 오일실린더(61)에 미끄러지게 삽입되고 상기 오일실린더(61)의 입구(61a)와 출구(61b)를 연통시키도록 오일유로(62a)가 형성되는 오일피스톤(62)과, 상기 오일피스톤(62)의 양단을 탄력 지지되는 오일스프링(63a)(63b)과, 상기 오일피스톤(62)의 양측에 구비되어 상기 오일유로(62a)를 개폐하는 오일밸브(64a)(64b)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 11은 밀폐공간, 12는 흡입관, 13은 토출관, 43은 흡입밸브, 44는 토출밸브, 45는 밸브스프링, 46은 토출커버, 53은 스프링서포터, 314는 공극, 321은 마그네트 홀더, 325는 마그네트, F는 흡입유로, S1은 압축공간, S2는 토출공간이다.

상기와 같은 종래의 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 코일(35)로 전원이 인가되면, 상기 코일(35)의 주변에 자속(magnetic flux)이 형성되고, 상기 자속은 스테이터(31)를 따라 폐루프(closed loop)를 형성하며, 상기 스테이터(31)를 따라 형성되는 자속과 상기 마그네트(36)의 의해 형성되는 자속의 상호 작용에 의해 상기 무버(32)가 직선으로 이동을 하게 된다. 그리고, 상기 코일(35)에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 바꾸면 상기 코일(35)의 자속방향이 바뀌게 되어 그 자속방향을 따라 상기 무버(32)가 직선으로 왕복 운동을 하게 된다. 그러면 상기 무버(32)에 결합된 피스톤(42)이 실린더(41)에 대해 왕복운동을 하면서 상기 압축공간(S1)의 체적을 가변시켜 냉매를 흡입 압축한 후 상기 토출공간(S2)으로 토출시키는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 프레임(20)에는 횡방향(왕복방향) 진동이 전달되고, 이 진동에 의해 상기 오일실린더(61)가 횡방향으로 왕복운동을 하면서 오일피스톤(62)에 대해 상대운동을 하여 그 오일피스톤(62)의 양측 공간에 체적변화가 발생되도록 한다. 그러면 상기 밀폐용기(10)내 오일이 상기 오일실린더(61)의 입구(61a)를 통해 그 오일실린더(61)의 일측 공간으로 흡입되었다가 상기 오일피스톤(62)의 양단에 설치된 오일밸브(63a)(63b)를 열면서 오일유로(62a)를 거쳐 타측 공간으로 이동하고, 이 오일은 상기 오일실린더(61)의 출구(61b)를 통해 상기 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 베어링면으로 공급되어 유막을 형성함으로써 상기 실린더(41)와 피스톤(42) 사이를 실링하는 동시에 윤활하는 것이었다.

그러나, 상기와 같이 오일을 펌핑하여 공급하는 방식에서는 오일피더와 같은 별도의 오일펌핑장치가 필요하게 되어 부품수가 증가하면서 조립공수가 증가할 뿐만 아니라, 오일을 펌핑하기 위해 실린더와 피스톤에 오일포켓이 형성되어야 하므로 제조비용이 상승하여 전체적으로 압축기의 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다.

또, 상기와 같이 오일을 펌핑하여 공급하는 방식에서는 다량의 오일이 실린더와 피스톤 사이로 공급되었다가 압축기의 외부로 유출됨에 따라 오일의 유출량을 고려하여 많은 양의 오일이 봉입되어야 하므로 오일을 수용하기 위한 공간이 넓어지게 되고 이로 인해 압축기의 크기가 커지는 문제점도 있었다.

또, 상기와 같이 오일을 펌핑하여 공급하는 방식에서는 주변의 조건에 따라 오일이 불규칙하게 공급됨에 따라 압축기 신뢰성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 부품수와 조립공수를 줄이고 실린더와 피스톤의 제조공정을 간소화하여 제조단가를 낮출 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실린더와 피스톤에 공급되는 오일공급량을 줄이면서도 효과적으로 윤활되도록 하여 오일을 봉입하기 위한 공간을 최소화함으로써 압축기의 크기를 줄일 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실린더와 피스톤 사이에 오일이 균일하게 공급되도록 하여 신뢰성을 높일 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일정량의 오일이 봉입되는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 고정 설치되는 실린더; 상기 실린더에 삽입되어 그 실린더에 대해 상대 왕복운동을 하는 피스톤; 상기 실린더와 피스톤 사이의 베어링면으로 오일을 안내하는 오일유로; 및 상기 오일유로에 구비되어 상기 밀폐용기의 오일을 모세관현상에 의해 상기 실린더와 피스톤 사이로 공급하는 모세관 부재;를 포함하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

또, 상기 밀폐용기와 실린더 사이에는 그 실린더를 밀폐용기에 고정하기 위한 프레임이 설치되고, 상기 프레임에는 상기 오일유로가 형성되며, 상기 실린더에는 상기 오일유로와 연통되어 오일을 실린더의 내주면으로 안내하도록 적어도 한 개 이상의 오일통공이 형성될 수 있다.

또, 상기 오일유로는, 상기 프레임의 외주면으로 관통되는 제1 유로; 및 상기 제1 유로에 연통되어 상기 실린더의 외주면을 감싸도록 상기 프레임의 내주면에 형성되는 제2 유로;로 이루어질 수 있다.

또, 상기 밀폐용기와 실린더 사이에는 그 실린더를 밀폐용기에 고정하기 위한 프레임이 설치되고, 상기 프레임에는 상기 오일유로가 형성되며, 상기 실린더에는 상기 오일유로와 연통되어 오일을 실린더의 내주면으로 안내하도록 다공성 부재가 삽입될 수 있다.

또, 상기 오일유로는 반경방향으로 형성되고, 상기 다공성 부재는 환형으로 형성될 수 있다.

또, 상기 밀폐용기와 실린더 사이에는 그 실린더를 밀폐용기에 고정하기 위한 프레임이 설치되고, 상기 프레임과 실린더에는 상기 오일유로가 형성되며, 상기 피스톤에는 오일유로와 선택적으로 연통되어 압력차를 발생시키기 위한 차압구멍이 형성될 수 있다.

또, 상기 오일유로는, 상기 프레임의 외주면에서 내주면으로 관통되는 제1 유로; 및 상기 제1 유로에 연통되어 상기 실린더에 형성되는 제2 유로;로 이루어질 수 있다.

또, 상기 프레임은 상기 밀폐용기의 내주면에 지지되는 고정돌부가 상기 프레임의 원주방향을 따라 방사상으로 돌출 형성되고, 상기 고정돌부 사이에 오일과 냉매가 유통할 수 있도록 연통홈이 형성되며, 상기 연통홈에 오일유로가 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 모세관 부재를 이용하여 밀폐용기의 오일을 실린더와 피스톤 사이로 급유함에 따라 상기 실린더의 내주면과 피스톤의 외주면을 평활관 모양으로 형성할 수 있고 이를 통해 상기 실린더와 피스톤의 제조공정을 간소화하여 제조단가를 낮출 수 있다. 또, 상기 모세관 부재의 모세관 현상을 이용하여 급유함에 따라 실린더와 피스톤에 공급되는 오일공급량을 줄이면서도 일정량의 오일이 지속적으로 공급할 수 있고 이를 통해 오일을 봉입하기 위한 공간을 최소화하여 압축기의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 진동형 왕복동식 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 왕복동식 압축기에서 오일공급장치를 보인 종단면도,
도 3은 본 발명에 따른 진동형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,
도 4 도 3에 따른 압축기의 왕복동 모터에서 스테이터의 일례를 보인 반단면도,
도 5는 도 3에 따른 압축기에서 오일공급장치의 일실시예를 설명하기 위해 보인 부분 종단면도,
도 6은 도 5에 따른 압축기에서 "I-I"선단면도,
도 7은 도 3에 따른 압축기에서 오일공급장치의 일실시예를 설명하기 위해 보인 부분 종단면도,
도 8은 도 7에 따른 압축기에서 "I-I"선단면도,
도 9는 도 3에 따른 압축기에서 오일공급장치의 일실시예를 설명하기 위해 보인 부분 종단면도,
도 10은 도 9에 따른 압축기에서 "I-I"선단면도.

이하, 본 발명에 의한 가스베어링이 구비된 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 진동형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도, 도 4 도 3에 따른 압축기의 왕복동 모터에서 스테이터의 일례를 보인 반단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐된 케이싱(10)의 내부에 프레임(20)이 고정 설치되고, 상기 프레임(20)에는 왕복동 모터(30)와 실린더(41)가 고정되며, 상기 실린더(41)에는 왕복동 모터(30)의 무버(32)에 결합된 피스톤(42)이 삽입되어 왕복운동을 하도록 결합된다.

그리고 상기 실린더(41)에는 압축공간(S1)이 형성되고, 상기 피스톤(42)에는 흡입유로(F)가 형성되며, 상기 흡입유로(F)의 끝단에는 그 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)가 설치되고, 상기 실린더(41)의 선단면에는 그 실린더(41)의 압축공간(S1)을 개폐하는 토출밸브(44)가 설치된다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기는, 상기 왕복동 모터(30)의 코일(35)에 전원이 인가되면 그 왕복동 모터(30)의 무버(32)가 왕복 운동을 하게 된다. 그러면 상기 무버(32)에 결합된 피스톤(42)이 상기 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복 운동을 하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 토출하게 된다.

이를 상세히 살펴보면, 상기 피스톤(42)이 후퇴하면 밀폐용기(10)의 냉매가 상기 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 통해 압축공간(S1)으로 흡입되고, 상기 피스톤(42)이 전진하면 상기 흡입유로(F)가 폐쇄되면서 압축공간(S1)의 냉매가 압축된다. 그리고 상기 피스톤(42)이 더 전진을 하게 되면, 상기 압축공간(S1)에서 압축되는 냉매가 토출밸브(44)를 열면서 토출되어 외부의 냉동사이클로 이동하게 된다.

여기서, 상기 왕복동 모터(30)는 도 에서와 같이, 원통모양으로 적층되고 코일(35)을 가지며 그 코일(35)을 중심으로 한 쪽에만 공극을 가지는 스테이터(31)와, 상기 스테이터(31)의 공극에 삽입되고 마그네트(325)가 구비되어 운동방향으로 직선 운동을 하는 무버(32)로 이루어진다.

여기서, 상기 왕복동 모터(30)는 도 에서와 같이, 코일(35)을 가지며 그 코일(35)을 중심으로 한 쪽에만 공극을 가지는 스테이터(31)와, 상기 스테이터(31)의 공극에 삽입되고 마그네트(325)가 구비되어 운동방향으로 직선 운동을 하는 무버(32)로 이루어진다.

상기 스테이터(31)는 복수 개의 스테이터 블록(311)과, 상기 스테이터 블록(311)의 일측에 각각 결합되어 각각의 스테이터 블록(311)과 함께 공극부(31a)를 형성하는 복수 개의 폴 블록(315)으로 이루어진다.

상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315)은 다수 장의 얇은 스테이터 코어를 겹겹이 적층하여 축방향 투영시 원호 형상으로 형성된다.

상기 스테이터 블록(311)은 축방향 투영시 요홈(ㄷ) 모양으로 형성되고, 상기 폴 블록(315)은 축방향 투영시 장방형(ㅣ)으로 형성된다.

여기서, 상기 스테이터 블록(또는, 스테이터 블록을 이루는 낱장의 스테이터 코어)(311)는 상기 무버(32)를 기준으로 그 무버(32)의 내측에 위치하여 이너 스테이터를 이루는 제1 자로부(312)와, 상기 제1 자로부(312)의 축방향 일측, 즉 공극부(31a)의 반대쪽 끝단에서 일체로 연장되고 상기 무버(32)를 기준으로 외측에 위치하여 아우터 스테이터를 이루는 제2 자로부(313)로 이루어진다.

상기 제1 자로부(312)는 계단(ㄱ) 모양으로 단차지게 형성되는 반면 상기 제2 자로부(313)는 장방형(ㅡ)으로 형성되어 상기 제1 자로부(312)의 내주측 측면에서 축방향으로 연장되어 요홈 모양으로 형성된다.

상기 제1 자로부(312)와 제2 자로부(313)의 내벽면에 형성되는 요홈은 축방향 일측, 즉 공극부 방향으로 개구된 코일수용홈(31b)이 형성되고, 상기 코일수용홈(31b)을 이루는 제1 자로부(312)의 축방향 단면에 상기 폴 블록(315)이 결합되어 상기 코일수용홈(31b)의 축방향 개구면을 복개하게 된다.

또, 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315)을 연결하여 자로연결부(미부호)를 형성하는 상기 스테이터 블록(311)의 결합면(311a)과 폴 블록(315)의 결합면(315a)에는 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315)이 견고하게 결합되는 동시에 일정한 곡률을 유지할 수 있도록 결합홈(311b)과 결합돌기(315b)가 각각 형성될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나 단차 결합될 수도 있다.

여기서, 상기 스테이터 블록(311)의 결합면(311a)과 폴 블록(315)의 결합면(315a)은 결합홈(311a)과 결합돌기(315a)를 제외하고는 평면지게 형성됨에 따라 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315) 사이에서 틈새가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315) 사이에서의 자속누설을 방지하여 모터 성능을 높일 수 있다.

상기 스테이터 블록(311)의 제2 자로부(313) 끝단, 즉 공극부(31a)를 이루는 끝단에는 단면적이 넓어지는 제1 폴부(311c)가 형성되고, 상기 스테이터 블록(311)의 제1 폴부(311c)에 대응하는 폴 블록(315)의 끝단에도 단면적이 넓어지는 제2 폴부(315c)가 형성된다.

상기 무버(32)는 원통모양으로 형성되는 마그네트 홀더(321)와, 그 마그네트 홀더(321)의 외주면에 원주방향을 따라 결합되어 상기 코일(35)과 함께 자속을 형성하는 복수 개의 마그네트(325)로 이루어진다.

상기 마그네트 홀더(321)는 비자성체로 형성되는 것이 자속누설을 방지하는데 바람직하나, 굳이 비자성체로 한정할 필요는 없다. 그리고 상기 마그네트 홀더(321)의 외주면은 상기 마그네트(325)가 선접촉되어 부착될 수 있도록 원형으로 형성된다. 그리고 상기 마그네트 홀더(321)의 외주면에는 상기 마그네트(325)가 삽입되어 운동방향으로 지지될 수 있도록 띠 모양으로 마그네트 장착홈(미도시)이 형성될 수 있다.

상기 마그네트(325)는 육면체 모양으로 형성되어 상기 마그네트 홀더(321)의 외주면에 낱개씩 부착될 수도 있다. 그리고 상기 마그네트(325)가 낱개씩 부착될 경우 그 마그네트(325)의 외주면에는 별도의 고정링이나 복합재료로 된 테이프 등과 같은 지지부재(미도시)로 감싸 고정시킬 수 있다.

그리고 상기 마그네트(325)는 마그네트 홀더(321)의 외주면에 원주방향을 따라 연이어 부착될 수도 있지만, 상기 스테이터(31)가 복수 개의 스테이터 블록(311)으로 이루어지고 그 복수 개의 스테이터 블록(311)이 원주방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 배열됨에 따라 마그네트(325) 역시 마그네트 홀더(321)의 외주면에서 원주방향을 따라 소정의 간격, 즉 스테이터 블록간 간격을 가지도록 부착되는 것이 마그네트의 사용량을 최소화할 수 있어 바람직하다. 이 경우, 상기 마그네트(325)는 각 스테이터 홀더(321)의 공극길이, 즉 공극의 원주방향 길이와 대응되는 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 마그네트(325)는 그 운동방향 길이가 공극부(31a)의 운동방향 길이보다는 작지 않게, 정확하게는 상기 공극부(31a)의 운동방향 길이보다는 크게 형성되고, 초기위치 또는 운전시 적어도 운동방향의 한 쪽 끝단이 상기 공극부(31a)의 내부에 위치하도록 배치되는 것이 안정적인 왕복운동을 위해 바람직할 수 있다.

그리고 상기 마그네트(325)는 운동방향으로 한 개씩만 배치될 수도 있으나, 경우에 따라서는 운동방향을 따라 복수 개씩 배치될 수도 있다. 그리고 상기 마그네트는 운동방향을 따라 N극과 S극이 대응되도록 배치될 수 있다.

상기와 같은 왕복동 모터는 도 5에서와 같이 스테이터가 한 개의 공극부(314)을 가지도록 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 코일을 중심으로 왕복방향 양측에 각각 공극부(미도시)를 가지도록 형성될 수도 있다. 이 경우에도 상기 무버는 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다.

본 실시예에 의한 왕복동식 압축기는, 피스톤(42)의 공진운동을 유도하기 위하여 그 피스톤(42)의 운동방향 양측에 제1 공진스프링(51)과 제2 공진스프링(52)이 설치된다.

상기 제1 공진스프링(51)과 제2 공진스프링(52)은 각각 복수 개씩 구비되어 각각 원주방향을 따라 배열된다. 하지만, 상기 제1 공진스프링(51)과 제2 공진스프링(52) 중에서 어느 한 쪽 공진스프링만 복수 개로 구비되고 다른 공진스프링은 한 개만 구비될 수도 있다.

상기 제1 공진스프링(51)과 제2 공진스프링(52)은 전술한 바와 같이 압축코일스프링으로 이루어짐에 따라 상기 공진스프링(51)(52)들이 신축운동을 할 때 측힘(side force)이 발생될 수 있다. 따라서 상기 공진스프링(51)(52)은 그 공진스프링(51)(52)들의 측힘(side force) 또는 토션모멘트(torsion moment)를 상쇄시킬 수 있도록 배열될 수 있다.

한편, 상기와 같은 왕복동식 압축기에서는 실린더와 피스톤 사이에서의 마찰손실을 줄여야 압축기의 성능을 높일 수 있다.

본 실시예에서는 도 5 및 도 6에서와 같이, 상기 프레임(20)에 모세관 부재(100)를 설치하여 그 모세관 부재(100)에 의해 상기 밀폐용기(10)에 봉입된 오일(O)이 모세관 효과를 발생하면서 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 공급되도록 하는 것이다.

이를 위해, 상기 프레임(20)은 외주면과 내주면을 갖는 환형으로 형성된다. 상기 프레임(20)의 외주면은 밀폐용기(10)의 내주면에 삽입되어 고정되고, 상기 프레임(20)의 내주면에는 실린더(41)가 삽입되어 고정된다.

상기 프레임(20)의 외주면은 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 밀폐용기(10)의 내주면과 접촉할 수 있도록 복수 개의 고정돌부(21)가 일정 간격으로 돌출 형성된다. 상기 고정돌부(21)들 사이에는 오일이나 냉매가 통과할 수 있도록 연통홈(22)이 형성된다. 상기 모세관 부재(100)는 연통홈(22)에 위치하도록 설치되는 것이 오일과 접촉면적을 넓힐 수 있어 바람직하다.

그리고 상기 프레임(20)의 외주면에서 내주면으로는 오일유로(23)의 일부를 이루는 제1 유로(231)가 방사상으로 형성되고, 상기 프레임(20)의 내주면에는 상기 제1 유로(231)와 연통되어 상기 오일유로(23)의 일부를 이루도록 환형으로 된 제2 유로(232)가 형성된다. 상기 제1 유로(231)의 외주단은 상기 연통홈(22)에 위치하도록 형성된다.

상기 제1 유로(231)와 제2 유로(232)에는 폴리에스터(polyester) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)와 같은 미세 섬유가 뭉쳐 그 내부에 미세공간이 형성되는 모세관 부재(100)가 삽입되어 고정된다.

여기서, 상기 실린더(41)에는 그 실린더(41)의 외주면에서 내주면 방향으로 복수 개의 오일통공(411)이 관통 형성된다. 상기 오일통공(411)은 모세관 부재(100)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성될 수도 있지만, 상기 오일통공(411)을 통해 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 극소량의 오일이 공급되도록 하기 위해서는 상기 오일통공(411) 역시 미세통공으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 오일통공(411)에도 모세관 부재가 삽입될 수 있지만, 이 오일통공(411)에 모세관 부재가 삽입될 경우 그 모세관 부재의 일부 부스러기가 압축공간(S1)으로 유입될 수 있으므로 상기 오일통공에는 모세관 부재를 삽입하지 않는 것이 바람직할 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 오일공급장치는 상기 밀폐용기(10)의 오일(O)이 오일유로(23)에 설치된 모세관 부재(100)의 모세관효과에 의해 끌려 올라가 제1 유로(231)에서 제2 유로(232)로 이동하게 된다. 이 오일은 상기 오일통공(411)을 통해 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 미소량씩 공급되어 얇은 유막을 형성하게 되고, 이 유막에 의해 상기 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 베어링면이 윤활된다.

이때, 상기 밀폐용기(10)의 오일(O)이 모세관 부재(100)에 의해 지속적으로 공급됨에 따라 상기 실린더(41)의 내주면과 피스톤(42)의 외주면에는 별도의 오일포켓을 형성하지 않고도 일정량의 오일을 공급할 수 있다.

이렇게 하여, 상기 실린더의 내주면과 피스톤의 외주면을 평활관 모양으로 형성함으로써 상기 실린더와 피스톤의 제조공정을 간소화하여 제조단가를 낮출 수 있다.

또, 상기 모세관 부재를 이용함에 따라 실린더와 피스톤에 공급되는 오일공급량을 줄이면서도 일정량의 오일이 지속적으로 공급되도록 할 수 있고 이를 통해 오일을 봉입하기 위한 공간을 최소화하여 압축기의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기에서 오일공급장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 프레임에 선형의 제1 유로와 환형의 제2 유로를 연결 형성하고 그 제2 유로의 내주단에 연통되도록 상기 실린더에는 복수 개의 오일통공을 방사상으로 관통되도록 형성하는 것이었으나, 본 실시예에서는 상기 프레임에는 선형의 오일유로를 형성하는 대신 상기 실린더에는 상기 오일유로와 연통되는 위치에 다공성 부재(porus metal)를 삽입하여 전술한 실시예와 같은 오일통공이 형성되도록 하는 것이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 오일유로는 전술한 실시예의 오일유로와 유사하게 형성된다. 다만, 본 실시예의 오일유로는 상기 프레임(20)에 선형의 제1 유로(231)가, 상기 실린더(42)에 환형의 제2 유로(412)가 각각 형성된다. 그리고 상기 제1 유로(231)와 제2 유로(412)는 서로 연통되도록 형성된다.

그리고 상기 제1 유로(231)에는 전술한 실시예와 같은 모세관 부재(100)가 삽입되고, 상기 제2 유로(412)에는 다공성 부재(200)가 삽입된다.

상기 다공성 부재(200)는 환형으로 형성되어 실린더(41)와 후조립될 수도 있지만 실린더(41)를 형성할 때 일체로 형성할 수도 있다. 그리고 상기 다공성 부재(200)는 도면에서와 같이 환형으로 형성될 수도 있지만, 실린더의 강도를 고려하여 상기 제2 유로(412)를 원주방향을 따라 일정 간격을 가지도록 복수 개로 형성하고 그 각각의 제2 유로(412)에 상기 다공성 부재가 설치되도록 할 수도 있다. 이 경우, 상기 제2 유로(412)가 서로 연통되도록 제2 유로들 사이에 연통홈이 형성될 수도 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기에서 오일공급장치가 가지는 작용효과는 전술한 실시예의 작용효과와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예의 경우는 상기 다공성 부재(200)가 실린더(41)의 원주방향을 따라 전체적으로 배열되어 상기 프레임(20)의 가공이 전술한 실시예에 비해 간소화될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 다공성 부재에 일정량의 오일이 담지될 수 있어 압축기의 재기동시에도 신속하게 오일을 공급할 수 있어 마찰손실을 줄일 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기에서 오일공급장치에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예들에서는 상기 프레임에 오일유로를 형성하고 그 오일유로에 모세관 부재를 삽입하여 모세관 현상으로만 오일이 공급되도록 하는 것이었으나, 본 실시예는 상기 실린더와 피스톤 사이의 베어링면과 피스톤의 흡입유로를 연통시켜 차압에 의해 오일이 신속하게 유입되도록 하는 것이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 오일유로는 전술한 실시예, 즉 도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서의 오일유로와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 프레임(20)에는 선형의 제1 유로(231)가, 상기 실린더(41)에는 환형의 제2 유로(412)가 각각 형성된다.

상기 제1 유로(231)에는 모세관 부재(100)가, 상기 제2 유로(412)에는 오일통공을 갖는 다공성 부재(200)가 각각 삽입된다.

그리고 상기 피스톤(42)에는 그 외주면에서 내주면, 즉 제2 유로(412)와 흡입유로(F)를 연통시키는 차압구멍(421)이 형성된다. 상기 차압구멍(421)은 도 10에서와 같이 한 개만 형성될 수도 있지만, 필요한 급유량을 고려하여 복수 개로 형성될 수도 있다. 하지만, 상기 차압구멍(421)의 개수가 많거나 직경이 커지게 되면 오일이 흡입유로(F)와 압축공간(S1)으로 과도하게 유입되어 유토출량이 증가될 수 있으므로 최소한으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기에서 오일공급장치가 가지는 작용효과는 전술한 실시예의 작용효과와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예의 경우에는 상기 피스톤에 차압구멍이 형성됨에 따라 밀폐용기의 오일이 실린더와 피스톤 사이의 베어링면으로 더욱 신속하게 급유될 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 왕복동 모터의 스테이터에 실린더가 삽입되는 예에 대해 설명한 것이나, 상기 왕복동 모터가 실린더를 포함한 압축유닛과 소정의 간격을 두고 기구적으로 결합되는 경우에도 상기와 같은 공진스프링은 동일하게 적용될 수 있다. 이에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

또, 전술한 실시예들에서는 상기 피스톤이 왕복운동을 하도록 구성되어 그 피스톤의 운동방향 양측에 상기 공진스프링이 각각 설치되는 것이다. 하지만, 경우에 따라서는 상기 실린더가 왕복운동을 하도록 구성되어 그 실린더의 양측에 상기 공진스프링이 설치될 수도 있다. 그리고 이 경우에도 상기 공진스프링은 전술한 실시예들과 같이 복수 개씩의 압축코일스프링으로 이루어질 수 있고, 이 복수 개씩의 압축코일스프링은 전술한 실시예들과 같이 배열될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

10 : 밀폐용기 20 : 프레임
21 : 고정돌부 22 : 연통홈
23 : 오일유로 231,232 : 제1, 제2 유로
30 : 왕복동 모터 31 : 스테이터
32 : 무버 41 : 실린더
411 : 오일통공 412 : 제2 유로
42 : 피스톤 421 : 차압구멍
43 : 흡입밸브 44 : 토출밸브
51,52 : 공진스프링 53 : 스프링 서포터
100 : 모세관 부재 200 : 다공성 부재

Claims (8)

1. 일정량의 오일이 봉입되는 밀폐용기;
   상기 밀폐용기의 내부에 고정 설치되는 실린더;
   상기 실린더에 삽입되어 그 실린더에 대해 상대 왕복운동을 하는 피스톤;
   상기 실린더와 피스톤 사이의 베어링면으로 오일을 안내하는 오일유로; 및
   상기 오일유로에 구비되어 상기 밀폐용기의 오일을 모세관현상에 의해 상기 실린더와 피스톤 사이로 공급하는 모세관 부재;를 포함하는 왕복동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밀폐용기와 실린더 사이에는 그 실린더를 밀폐용기에 고정하기 위한 프레임이 설치되고,
   상기 프레임에는 상기 오일유로가 형성되며,
   상기 실린더에는 상기 오일유로와 연통되어 오일을 실린더의 내주면으로 안내하도록 적어도 한 개 이상의 오일통공이 형성되는 왕복동식 압축기.
3. 제2항에 있어서, 상기 오일유로는,
   상기 프레임의 외주면으로 관통되는 제1 유로; 및
   상기 제1 유로에 연통되어 상기 실린더의 외주면을 감싸도록 상기 프레임의 내주면에 형성되는 제2 유로;로 이루어지는 왕복동식 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 밀폐용기와 실린더 사이에는 그 실린더를 밀폐용기에 고정하기 위한 프레임이 설치되고,
   상기 프레임에는 상기 오일유로가 형성되며,
   상기 실린더에는 상기 오일유로와 연통되어 오일을 실린더의 내주면으로 안내하도록 다공성 부재가 삽입되는 왕복동식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 오일유로는 반경방향으로 형성되고,
   상기 다공성 부재는 환형으로 형성되는 왕복동식 압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 밀폐용기와 실린더 사이에는 그 실린더를 밀폐용기에 고정하기 위한 프레임이 설치되고,
   상기 프레임과 실린더에는 상기 오일유로가 형성되며,
   상기 피스톤에는 오일유로와 선택적으로 연통되어 압력차를 발생시키기 위한 차압구멍이 형성되는 왕복동식 압축기.
7. 제6항에 있어서, 상기 오일유로는,
   상기 프레임의 외주면에서 내주면으로 관통되는 제1 유로; 및
   상기 제1 유로에 연통되어 상기 실린더에 형성되는 제2 유로;로 이루어지는 왕복동식 압축기.
8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 프레임은 상기 밀폐용기의 내주면에 지지되는 고정돌부가 상기 프레임의 원주방향을 따라 방사상으로 돌출 형성되고, 상기 고정돌부 사이에 오일과 냉매가 유통할 수 있도록 연통홈이 형성되며,
   상기 연통홈에 오일유로가 형성되는 왕복동식 압축기.

Images