KR100531830B1

KR100531830B1 - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR100531830B1
Application number: KR10-2003-0099280A
Authority: KR
Inventors: 이종구; 송계영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2005-12-02
Also published as: BRPI0403026A; US20050142009A1; BRPI0403026B1; KR20050068131A; DE102004036613A1; JP4750377B2; CN1637290A; CN100458154C; US7540723B2; DE102004036613B4; JP2005194995A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 가스흡입관을 밀봉 연통하고 소정량의 윤활유를 채워 밀봉하는 프레임과, 프레임의 내부에 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 프레임을 관통하여 고정 결합하고 상기 프레임의 윤활유 범위내에 윤활통공을 형성하는 실린더와, 냉매가스를 흡입하는 흡입유로를 구비하여 왕복동모터의 가동자에 결합하고 상기 실린더에서 상하로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로 끝에 설치하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 실린더의 선단에 착탈 가능하게 결합하여 냉매가스의 토출을 제한하는 토출밸브와, 토출밸브를 수용하여 실린더를 복개하도록 프레임에 밀봉 결합하고 가스토출관을 밀봉 연통하는 토출커버와, 피스톤의 전후 양측을 지지하여 상기 피스톤의 공진운동을 유도하는 복수 개의 공진스프링을 포함함으로써, 별도의 펌핑장치를 구비하지 않고도 윤활유를 원활하게 공급할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 재기동시 발생할 수 있는 윤활유 부족을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다. 또, 케이싱을 제거할 수도 있어 압축기를 더욱 소형화하고 생산비용도 더욱 절감할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 실린더와 피스톤 사이로 윤활유를 용이하게 공급할 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 도 1은 종래 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 밀봉 연통하고 일정량의 윤활유를 채운 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)에 연결하여 프레임유니트(20)에 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 프레임유니트(20)에 장착하여 케이싱(10)의 윤활유를 압축유니트(40)의 미끄럼부로 펌핑하는 윤활유 공급유니트(60)와, 케이싱(10)과 프레임유니트(20) 사이를 탄력 지지하는 지지스프링유니트(70)로 구성하고 있다.

프레임유니트(20)는 압축유니트(40)를 지지하고 후술할 제1 공진스프링(51)을 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 일측과 후술할 제2 공진스프링(53)을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타측을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동모터(30)는 제2 프레임(22)과 제3 프레임(23) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41)에 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축유니트(40)는 제1 프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 착탈 가능하게 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 수용하여 실린더(41)를 복개하도록 제1 프레임(21)에 결합하고 가스토출관(DP)을 밀봉 연통하는 토출커버(46)로 이루어져 있다.

공진스프링유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 상하 양측에 배치하여 가동자(33)와 피스톤(42)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(52)과 제2 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

윤활유 공급유니트(60)는 프레임유니트(20)의 하반부에 장착하여 그 프레임유니트(20)와 함께 진동하면서 케이싱(10)의 윤활유를 펌핑하는 윤활유펌핑부(61)와, 윤활유펌핑부(61)의 출구측과 압축유니트(40)를 연통하도록 상기한 프레임유니트(20)에 형성하는 윤활유로부(62)로 이루어져 있다.

윤활유펌핑부(61)는 도 2에서와 같이 제1 프레임(21)의 하반부에 수직방향으로 삽입하여 장착하는 윤활유실린더(61A)와, 윤활유실린더(61A)의 내부에 상하로 미끄러지게 삽입하여 윤활유를 펌핑하는 윤활유피스톤(61B)과, 윤활유피스톤(61B)의 양단을 탄력 지지하는 제1 윤활유스프링(61C) 및 제2 윤활유스프링(61D)과, 제1 프레임(21)의 저면에 설치하여 윤활유실린더(61A)와 윤활유로부(62) 사이를 개폐하는 윤활유밸브(61E)와, 윤활유밸브(61E)를 수용하는 동시에 윤활유실린더(61A)와 윤활유로부(62)를 연통하는 윤활통로(61a)를 구비하여 상기 제1 프레임(21)의 전면에 고정 설치하는 윤활유시트(61F) 및 윤활유커버(61G)로 이루어져 있다.

지지스프링유니트(70)는 압축유니트(40)의 토출커버(46)와 케이싱(10)의 하부캡(12) 사이를 지지하는 제1 지지스프링(71)과, 후방프레임(23)과 케이싱(10)의 상부캡(13) 사이를 지지하는 제2 지지스프링(72)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 11은 본체캡, 61H는 윤활유흡입관, 61J는 실린더캡, DP는 가스토출관, SP는 가스흡입관, RP는 루프파이프, P는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 프레임유니트(20)와 함께 진동하는 윤활유펌핑부(61)의 윤활유피스톤(61B)이 윤활유실린더(61A)의 내부에서 상하로 상대운동을 하면서 케이싱(10) 내부의 윤활유를 펌핑하고, 이 윤활유는 윤활유흡입관(61H)을 통해 윤활유시트(61F)와 윤활유커버(61G)의 윤활통로(61a)로 흡입되어 윤활유밸브(61E)를 통해 윤활유로부(62)를 통과하면서 압축유니트(40)의 미끄럼부로 공급되었다가 다시 케이싱(10)으로 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 윤활유공급유니트(60)가 수 개의 부품을 조립하여 구성함에 따라 제작과 조립이 난해하고 복잡하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또, 윤활유의 유면과 급유부위가 비교적 멀어 적정량의 윤활유를 급유부위로 펌핑하기가 난해할 뿐만 아니라 압축기의 정지시 대부분의 윤활유가 케이싱(10)으로 회수되었다가 구동시 재펌핑됨에 따라 초기구동시 윤활유 부족을 초래할 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 윤활유를 간소하면서도 용이하게 공급할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 초기구동시 급유부위로 윤활유를 신속하게 공급할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가스흡입관을 밀봉 연통하고 소정량의 윤활유를 채워 밀봉하는 프레임과, 프레임의 내부에 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 프레임을 관통하여 고정 결합하고 상기 프레임의 윤활유 범위내에 윤활통공을 형성하는 실린더와, 냉매가스를 흡입하는 흡입유로를 구비하여 왕복동모터의 가동자에 결합하고 상기 실린더에서 상하로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로 끝에 설치하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 실린더의 선단에 착탈 가능하게 결합하여 냉매가스의 토출을 제한하는 토출밸브와, 토출밸브를 수용하여 실린더를 복개하도록 프레임에 밀봉 결합하고 가스토출관을 밀봉 연통하는 토출커버와, 피스톤의 전후 양측을 지지하여 상기 피스톤의 공진운동을 유도하는 복수 개의 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기를 제공한다.

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

도 3은 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 입형 왕복동식 압축기에 요부를 보인 종단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 각 변형예를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP)을 밀봉 관통하고 일정량의 윤활유를 채워 밀봉하는 프레임유니트(110)와, 프레임유니트(110)에 지지하여 가동자(123)가 상하로 왕복운동을 하도록 프레임유니트(110)의 내부에 고정하는 왕복동모터(120)와, 왕복동모터(120)의 가동자(123)에 피스톤(132)을 연결하여 함께 상하 왕복운동하면서 냉매가스를 압축하는 압축유니트(130)와, 왕복동모터(120)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(140)와, 프레임유니트(110)의 저면을 압축기지지판(S)의 설치면에 지지하는 지지스프링유니트(150)을 포함한다.

프레임유니트(110)는 압축유니트(130)를 지지하고 제1 공진스프링(141)을 지지하는 제1 프레임(111)과, 제1 프레임(111)에 결합하여 왕복동모터(120)의 일측과 후술할 제2 공진스프링(143)을 지지하는 제2 프레임(112)과, 제2 프레임(112)에 결합하여 왕복동모터(120)의 타측을 지지하는 제3 프레임(113)으로 이루어진다.

제1 프레임(111)은 한 쪽이 막힌 원통 모양으로 형성하고, 그 막힌 하면의 중심에 상기한 압축유니트(130)의 실린더(131)를 관통 결합하는 실린더구멍(111a)을 형성한다.

제2 프레임(112)은 환형으로 형성하여 상기한 제1 프레임(111)에 용접으로 밀봉 결합하거나 가스킷(미도시) 등을 개재하여 볼팅 체결한다.

제3 프레임(113)은 왕복동모터(120)의 외측고정자(121)를 감싸 수용하도록 제1 프레임(111)의 반대쪽이 막힌 원통 모양으로 형성하고, 그 막힌 상면의 중심에는 가스흡입관(SP)을 밀봉 연결하는 흡입구멍(113a)을 형성하며, 흡입구멍(113a)의 내측 주변에는 왕복동모터(120)의 내측고정자(122)를 압입하여 고정하는 고정돌부(113b)를 돌출 형성한다.

왕복동모터(120)는 제2 프레임(112)과 제3 프레임(113) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(121)와, 외측고정자(121)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(130)의 실린더(131)에 결합하는 내측고정자(122)와, 외측고정자(121)와 내측고정자(122) 사이의 공극(gap)에 개재하여 압축유니트(130)의 피스톤(132)에 결합하고 그 피스톤(132)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(123)로 이루어진다.

압축유니트(130)는 제1 프레임(111)에 고정하는 실린더(131)와, 실린더(131)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(120)의 가동자(123)에 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(132)과, 피스톤(132)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(133)와, 실린더(131)의 토출측에 착탈 가능하게 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(134)와, 토출밸브(134)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(135)과, 토출밸브(134)와 밸브스프링(135)을 수용하여 실린더(131)를 복개하도록 제1 프레임(111)에 결합하고 가스토출관(미도시) 또는 루프파이프(LP)를 밀봉 연통하는 토출커버(136)로 이루어진다.

실린더(131)는 상하로 긴 원통모양으로 형성하되, 그 중간에는 제1 프레임(111)에 채워진 윤활유를 피스톤(132)과의 사이로 안내하도록 복수 개의 윤활유통공(131a)을 윤활유의 유면 높이 보다 낮게 형성한다. 윤활유통공(131a)은 실린더(131)의 외주면 직경 보다 내주면 직경을 크게 단차지거나 또는 테이퍼지게 형성하는 것이 윤활유를 원활하게 유입하는데 바람직하다.

피스톤(132)은 실린더(131)의 내주면에 긴밀하게 미끄럼 접촉하도록 역시 원통 모양으로 형성하되, 그 외주면 중간에는 상기한 실린더(131)의 윤활유통공(131a)과 연통하도록 오일포켓(132a)을 환형으로 음형지게 형성한다.

공진스프링유니트(140)는 가동자(123)와 피스톤(132)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(141)와, 스프링지지대(141)의 상하 양측에 배치하여 가동자(123)와 피스톤(132)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(142)과 제2 공진스프링(143)으로 이루어진다.

지지스프링유니트(150)는 제1 프레임(111)의 저면과 이에 대향하는 받침대(S)의 설치면 사이를 지지하는 수 개(적어도 3개 이상)의 지지스프링(151)(152)을 원주방향을 따라 등간격으로 구비하여 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 P는 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 왕복동모터(120)의 외측고정자(121)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(121)와 내측고정자(122) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(123)와 피스톤(132)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(140)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(142)이 실린더(131)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(131)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 제1 프레임(111)의 바닥측에는 실린더(131)의 윤활유통공(131a) 보다 높게 윤활유를 채움에 따라 이 윤활유가 상기한 윤활유통공(131a)을 통해 실린더(131)와 피스톤(132) 사이의 미끄럼부에 지속적으로 공급되어 압축유니트(130)의 미끄럼부를 윤활을 하게 된다.

한편, 입형 압축기의 경우 가스흡입관(SP)을 통해 냉매가스와 함께 흡입되는 윤활유가 피스톤(132)의 흡입유로(F)로 직접 유입되어 압축기의 성능을 저하시킬 우려가 있으나, 도 5에서와 같이 가스흡입관(SP)은 프레임유니트(110)의 측면을 관통하여 밀봉 연결하거나 또는 도면으로 제시하지는 않았으나 피스톤(132)의 흡입유로(F)와 비동심상에 평행하게 연결하는 경우에는 프레임유니트(110)로 유입되는 냉매가스는 프레임유니트(110)의 내부를 순환하여 곧바로 피스톤(132)의 흡입유로(F)로 흡입되는 반면 윤활유는 프레임유니트(110)의 바닥으로 떨어져 고였다가 실린더(131)의 윤활유통공(131a)으로 유입되어 피스톤(132)과의 사이로 순환 공급됨으로써 압축기의 성능을 높일 수 있다.

본 발명은 도 6에서와 같이 프레임유니트(110)의 외곽에 지지스프링(161)(162)을 이용하여 별도의 케이싱(200)을 밀봉 결합하는 경우에도 윤활유를 프레임유니트(110)의 내부에 채우는 것이 윤활유를 보다 용이하면서도 원활하게 공급할 수 있다.

또, 이 경우에는 가스흡입관(SP)을 케이싱(200)에 밀봉 연결하되 그 중심을 피스톤(132)의 흡입유로(F)와 어긋나게 배치할 수 있어 압축공간(P)으로 윤활유가 과도하게 유입되는 것을 쉽게 방지할 수 있다. 여기서, 케이싱(200)의 내부로 유입된 냉매가스는 그 케이싱(200)의 내부를 순환하면서 제3 프레임(113)의 흡입구멍(113a)을 통해 피스톤(132)의 흡입유로(F)로 유입되는 반면 냉매가스와 함께 케이싱(200)으로 유입된 윤활유는 케이싱(200)의 내부에 잔류하였다가 냉매가스에 녹아 다시 프레임유니트(110)의 내부로 이동하여 채워진다.

이렇게 하여, 윤활유를 펌핑하지 않고도 실린더와 피스톤 사이의 미끄럼부에 원활하게 공급할 수 있어 윤활유펌핑부와 같은 복잡한 부품을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 항상 실린더와 피스톤 사이에 일정량의 윤활유를 채울 수 있어 특히 압축기의 재기동시 발생할 수 있는 윤활유 부족을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 케이싱을 제거하여 압축기를 더욱 소형화할 수 있고 생산비용도 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 프레임에 윤활유를 채워 실린더와 피스톤 사이로 직접 공급함으로써, 별도의 펌핑장치를 구비하지 않고도 윤활유를 원활하게 공급할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 재기동시 발생할 수 있는 윤활유 부족을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 케이싱을 제거할 수도 있어 압축기를 더욱 소형화하고 생산비용도 더욱 절감할 수 있다.

도 1은 종래 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 종래 입형 왕복동식 압축기에서 급유장치를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 4는 본 발명 입형 왕복동식 압축기에 요부를 보인 종단면도,

도 5 및 도 6은 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 각 변형예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 프레임유니트 111,112,113 : 제1,제2,제3 프레임

111a : 실린더구멍 113a : 흡입구멍

120 : 왕복동모터 130 : 압축유니트

131 : 실린더 131a : 윤활유통공

140 : 공진스프링유니트 150 : 지지스프링유니트

200 : 케이싱 LP : 루프파이프

SP : 가스흡입관 DP : 가스토출관

Claims

가스흡입관을 밀봉 연통하고 소정량의 윤활유를 채워 밀봉하는 프레임과,

프레임의 내부에 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와,

프레임을 관통하여 고정 결합하고 상기 프레임의 윤활유 범위내에 윤활통공을 형성하는 실린더와,

냉매가스를 흡입하는 흡입유로를 구비하여 왕복동모터의 가동자에 결합하고 상기 실린더에서 상하로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하는 피스톤과,

피스톤의 흡입유로 끝에 설치하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브와,

실린더의 선단에 착탈 가능하게 결합하여 냉매가스의 토출을 제한하는 토출밸브와,

토출밸브를 수용하여 실린더를 복개하도록 프레임에 밀봉 결합하고 가스토출관을 밀봉 연통하는 토출커버와,

피스톤의 전후 양측을 지지하여 상기 피스톤의 공진운동을 유도하는 복수 개의 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

프레임과 설치면 사이를 복수 개의 지지스프링으로 지지하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

프레임의 외곽에는 소정의 내부공간을 가지는 케이싱으로 밀봉 결합하고, 프레임과 케이싱의 바닥면 사이는 복수 개의 지지스프링으로 지지하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서,

가스흡입관은 피스톤의 흡입유로 중심선에 대해 대체로 평행한 방향으로 소정의 간격을 두고 설치하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서,

가스흡입관은 피스톤의 흡입유로에 대해 대체로 직교하는 방향으로 연통하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.