KR910004768B1

KR910004768B1 - 왕복식 압축기 및 그 조립방법

Info

Publication number: KR910004768B1
Application number: KR1019840000089A
Authority: KR
Inventors: 래이 티페 델마; 파울 엘슨 존; 서드해커 사데 디맆; 버넬 뮤어 얼; 토마스 그래스 바우 왈터
Original assignee: 코페랜드 코오포레이숀; 존 엠. 시발리
Priority date: 1983-07-25
Filing date: 1984-01-11
Publication date: 1991-07-13
Also published as: FR2549907B1; JPH0684751B2; JPS6027789A; GB2179709B; IT8419277A0; ES8505767A1; IN162861B; CA1217748A; BR8400858A; GB2179709A; IT1173108B; GB2143907A; FR2549907A1; SG70888G; MX157146A; ES528644A0; HK35789A; GB2143907B; GB8621882D0; KR850001379A

Abstract

내용 없음.

Description

왕복식 압축기 및 그 조립방법

제 1 도는 본 발명에 의한 밀폐형 모터 압축기의 수직단면도.

제 2 도는 제 1 도의 선 2-2 단면도.

제 3 도는 제 1 도의 선 3-3 단면도.

제 4 도는 제 1 도의 선 4-4 단면도.

제 5 도는 제 1 도의 모터 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.

제 6 도-제 13 도는 각각 본 발명에 의한 제 1 도의 밀폐형 모터 압축기의 구동장치의 작동순서를 도시한 개략단면도.

제 14 도는 본 발명에 이용되는 구동장치와 다른 구동장치에 대해서, 피스톤의 변위율을 크랭크축의 변위각의 함수로서 도시한 그래프.

제 15 도는 제 1 도에 도시된 모터 압축기의 크랭크축의 상단부를 도시하는 제 1 도의 선 15-15 단면도.

제 16 도는 제 1 도의 모터 압축기의 크랭크 케이스내에 있어서 피스톤의 왕복운동의 결과로서 생기는 압력변동을 도시하는 그래프.

제 17 도는 헤드 가스켓을 선택하는 방법을 도시하는 것으로, 제 1 도의 압축기 조립체의 일부의 분해사시도.

제 18 도는 압축기 조립체의 상부부분을 조립하는 방법을 도시하는 것으로, 제 1 도의 모터 압축기 조립체의 일부의 분해단면도.

제 19 도는 압축기 조립체의 상부 및 하부부분을 조립하는 방법을 도시하는 것으로, 제 1 도의 모터 압축기의 분해단면도.

제 20 도는 압축기에 설치되어 있는 배기머플러를 조립하는 방법을 도시하는 것으로, 제 1 도의 모터 압축기의 일부의 분해단면도.

제 21 도는 크랭크 케이스내로 부터의 압력배출기구의 다른예를 도시하는 것으로, 본 발명에 의한 모터 압축기의 다른예를 도시하는 부분단면도.

제 22 도는 제 21 도의 도시하는 압력배출기구롯, 제 21 도의 선 22-22 확대 부분단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 모터 압축기 12 : 외피

14 : 압축기 조립체 16 : 고정자

18 : 회전자 20 : 상부 원통형부

22 : 하부 원통형부 30 : 설치대

32 : 배기머플러 48 : 배플부재

72 : 실린더구멍 82 : 크랭크축

94 : 피스톤 132 : 캠

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 밀폐형의 왕복실 냉매 압축기와 그 조립방법에 관한 것이다. 밀폐형의 냉동용 압축기는, 가정용 및 상업용 설비에 있어 여러형태로 사용된다. 이러한 용도의 모든 압축기는 보수를 거의 필요로 함이 없이 가장 경제적으로 장시간에 걸쳐 신뢰성있게 작동할 수 있는 압축기가 요구된다. 장시간 고신뢰의 경제적이고 수리가 불필요한 운전을 할 수 있도록, 가능한한 몇 개만의 부품으로 구성하여 제작 및 조립이 용이하고, 가능한한 소형으로 압축기를 설계하는 것이 매우 바람직하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 제문제점을 해결하는 독특한 방법을 실시하는 밀폐형의 왕복식 압축기를 제공하는 것이다. 본 발명에 있어서는 압축기 조립체와 모터 고정자를 각각 독립적으로 외피에 직접 지지시켜서, 별개의 지지기구를 불필요하게 조립을 용이하게 한다. 또한, 압축기 조립체는 헤드 및 밸브조립체를 조립된 관계로 존속하는데에 압축기 몸체와 함께 외피를 이용할 수 있도록 구성되어, 이것에 의해 별도의 체결장치를 거의 필요없게 한다.

독특하고 간단한 캠 구동장치가 설치되며, 이 캠 구동장치는 실질적으로 보다 복잡한 스카치 요크(scotch yoke) 구동장치를 채용한 압축기에 비하여, 압축냉매를 배출하는데에 보다 더 오랜기간이 걸리므로, 압축기의 운전효율에 있어서 상당히 개선한다.

또한 캠 구동장치는 이와같은 증가된 배출시간을, 피스톤 및 연결봉으로서 작용하며, 피스톤 속의 개구에 캠부재에 의해 이와같이 증가된 배출시간을 제공하는 것이 가능하다.

이와같이 하여 압축기의 최대크기는 모터 고정자의 직경보다 더 크지 않도록 감소할 수 있고, 압축기 조립체를 비교적 작은 원형 외피내에 설치할 수 있다. 또한, 일체형의 피스톤 및 연결봉의 사용에 의해 조립시간은 물론 소요부품의 수를 더욱 감소시킬 수 있다. 본 발명의 압축기에는 개량된 배기머플러가 설치되고, 이러한 배기머플러는 압축기 하우징내에 직접 접속된 입구를 가지며, 압축실에서 배기머플러로 배기가스를 유입시키는데 별개의 배관의 필요성을 제거시킨다. 또한, 이러한 배기머플러는 외피의 일부를 형성하며, 압축기가 외피에 견고하게 지지되기 때문에, 냉동시스템의 다른 부품에 압축냉매를 공급하기 위한 배관을 직접 접속하게 하는 것을 가능하게 한다.

또한 본 발명의 압축기를 조립하기 위한 독특한 방법도 기재하고 있으며, 이러한 조립방법은 압축기와 모터 고정자와를 각각 별개의 외피부분중에 조립하고, 이어서, 이들 양 외피부분을 정밀하게 위치 결정하고, 용접에 의한 가열로 변형이 일어나지 않도록 하여 용접에 의해 연결되게 구성된다. 또한 그 조립방법은, 압축기를 외피속으로 억지끼워 맞춤할 때 압축기 몸체에 대한 헤드 및 밸브조립체를 완전히 밀폐시키기 위한 적당한 두께의 헤드 가스켓을 선정하는 방법도 포함한다.

본 발명은 압축기의 완전하고 충분한 윤활을 보정하기 위한 일실시예로는, 축선방향으로 형성된 유로의 상단부를 거의 밀폐하고 있는 크랭크 케이스에 대해 선택적으로 연통시켜서 상기 유로내에 압력차를 발생시키는 윤활유의 흐름을 촉진하도록 하는 회전밸브를 이용하는 것이다. 다른 실시예로는, 상기한 유로를 크랭크 케이스와 항상 연통시키는 것으로 하고, 크랭크 케이스로부터 외피의 내부에, 압력 응동 밸브를 구비한 개구를 개재하여 압력을 배출하는 것으로 하는 것이다. 이와같은 압축기의 왕복운동에 따른 결과, 저압 사이클로, 상기 유로를 통하는 오일의 흐름을 조장하도록 작동한다.

이와같은 본 발명은, 소요부품수를 상당히 감소시키고 매우 소형구조이며, 그 크기의 압축기로는 예전에 얻을 수 없었던 작동효율을 얻게 되어 저렴한 비용과 개선된 신뢰도를 지니는 현저하게 독특하고 신규한 압축기를 제공하는 것이다.

이하, 도시의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도면에 있어서, 제 1-15 도는 본 발명에 의한, 밀폐형 모터 압축기(10)가 도시된다. 모터 압축기(10)는 기밀하게 밀폐되어 있는 분할 형성된 외피(12)를 구비하고 있고, 이 외피(12)내에서, 고정자(16)와, 회전자(18)로 구성된 모터에 수용될 수 있도록 연동하여 연결된 압축기 조립체(14)가 독립적으로 지지되어 있다. 복수의 부분으로 분할하여 형성되어 있는 외피(12)는 상하방향이 긴 원통형부(20), (22)를 포함하고, 이들 원통형부(20), (22)의 각각에는 반경방향 외측으로 돌출하는 플랜지부(24), (26)를 설치하고, 이들 원통형부(24), (26)는 그들을 서로 접합하여 고착할 수 있도록 형성되어 있다. 하부 원통형부(22)의 하단부에는 바닥부(28)를 고착하고 있고, 이 바닥부(28)에는 원주방향에서 보아서 간격지게 배치하여 복수개의 설치대(30)를 반경방향 외측으로 돌출시켜 일체로 형성하고 있다.

배기머플러(32)는 상부 원통형부(20)의 상단부에 부착되어, 외피(12)의 상단부를 밀폐시킨다. 배기머플러(32)는 내측 및 외측의 플랜지(36), (38)를 가지는 환형의 상부부재(34)를 구비하고 있고, 플랜지(36), (38)는 배기머플러(32)의 하부부재(44)의 내측 및 외측의 플랜지부(40), (42)와 상기한 양부재(34), (44) 사이에 환상의 소음캐비티(46)가 형성되도록 서로 중첩되어 있다. 단면형상이 거의 역U자 형상인 아치형의 배플(칸막이판)부재(48)가 소음캐비티(46)내에 서로 간격을 두고 있는 1쌍의 배기가스 입구(50), (52) (제 3 도, 제 17 도)와 중첩되도록 배치하고, 복수개의 나사체결부재(볼트)(54)에 의해 고정하여 설치되어 있다.

제 1 도에 도시된 바와 같이, 나사체결부재(54)는 또한, 하부부재(44)를 압축기 조립체(14)에 대해 고정시키기 위해서도 이용되고 있다. 압축기 조립체(14)는, 서로 간격을 둔 상방 및 하방의 대략 원통상의 플랜지부(58), (60)를 일단쪽에 가지는 압축기 하우징(56)의 주몸체를 구비하고 있고, 양 플랜지부(58), (60)는, 제 4 도에 도시한 바와 같이 실질적으로 평행한 대칭을 이루는 1쌍의 현상의 측벽(62), (64)과, 그 사이에서 상기 양측벽(62), (64)에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 형성된 실린더벽(66)에 의해서 서로 연결되어 있다.

또한, 상기 실린더벽(66)은 그 양단에 아치형면(68), (70)을 포함하고, 이들 면(68), (70)은, 외피(12)에 있어서의 상부 원통형부(20)의 내주면에 대해 밀접하고 하부의 플랜지부(60) 및 배기머플러(32)의 하부부재(44)와 협력하여 실질적으로 밀폐된 크랭크 케이스를 형성하도록, 그 형상을 설정한다. 실린더벽(66)을 관통시켜서 실린더구멍(72)을 설치하고 있고, 이 실린더구멍(72)은 측벽(62), (64) 및 상하의 플랜지부(58), (60)에 구획 형성되고 있는 큰 직경의 구멍(74)과 동축상에 대향해 있다.

압축기 하우징(56)의 주몸체에 있어서의 하부의 플랜지부(60)는 제 1 도에 도시된 바와 같이 개구(78)가 형성된 끝이 절단된 원추형의 현수부(76)를 가지며, 상기의 개구(78)는, 크랭크축(82)를 회전 자재하게 지지하는 세장한 계단형 베어링(80)을 수용하도록 되어 있다. 이러한 베어링(80)은, 크랭크축(82)상의 환형숄더(86)와 당접가능한 축방향 트러스트 베어링 숄더(84)를 포함하고 있다. 상부의 플랜지부(58)를 관통시켜 비교적 큰 개구(88)를 설치하고, 이 개구(88)Sms 크랭크축(82)의 연장부에 압입되는 평형추(90)를 회전 가능하게 수용한다.

제 4 도의 실린더구멍(72)내에는 피스톤(94)를 왕복운동 가능하게 배치하고, 이 피스톤)94)에는 제 5 도에 도시한 바와 같이, 피스톤(94)를 크랭크축(82)에 구동 가능하게 연결하기 위한 불규칙 형상의 접속부분을 일체로 형성하고 있고, 이 접속부분은, 서로 간격을 두고서 평행하게 배치되어 있는 한쌍의 세장한 측벽부(96), (98)를 포함한다. 측벽부(96), (98)의 외면은 압축기 하우징내의 큰 직경의 구멍(74)의 측벽과 밀접하는 원통형으로 형성하고, 이에 의해 피스톤(94)이 횡방향으로 왕복 운동할 수 있도록 지지되는 것이다. 상기한 양 측벽부(96), (98) 사이에서 한쌍의 만곡아암(100), (102)을 후방의 상하부로 각각 연장시켜서, 이들 만곡아암(100), (102)의 외면도 또한 큰 직경의 구멍(74)의 측벽과 밀접하게 되도록 원통형으로 형성하여, 왕복 운동하는 피스톤(94)의지지 및 유도를 위한 역할을 한다. 만곡아암(100), (102)의 중간에서 측벽부(96), (98) 사이에 아치형의 궁형부(104)가 형성되어 있고, 이 궁형부(104)는 측벽부(96), (98)과 협력하여, 크랭크축(82)에 대해 피스톤(94)의 구동을 수용하도록 접속하기 위한 비교적 큰 직경의 축경부(106)을 형성한다. 궁형부(104)는, 신뢰도를 떨어뜨림이 없이 피스톤(94)의 중량을 감소시킬 수 있도록 접속부분의 부하가 작용하지 않는쪽을 비교적 좁게할 수 있다. 또한 피스톤(94)에 대한 수직방향의 축부하가 비교적 가볍기 때문에 만곡아암(100), (102)의 단면적은 측벽부(96), (98)보다 훨씬 더 작다.

제 4 도에 도시된 바와 같이, 밸브판 조립체(108) 및 헤드(110)는 실린더구멍(72)의 반경방향 외측단부에 중첩되게 설치된다. 헤드(110)의 반경방향 외측표면(112)은, 외피(12)에 있어서의 상부 원통형부(20)의 형상과 일치하는 아치형을 이루며, 이 외측표면(112) 형상은, 헤드(110)가 압축기 하우징에 대하여 견고하게 유지되어 별도의 체결요소없이 위치 유지되도록 설정되어 있다. 또한 밸브판 조립체(108)는 도시한 바와 같이 상부 원통형부(20)의 측벽 사이에서 현모양으로 뻗어서, 헤드(110)와 더불어 크랭크 케이스와 외피(12)내의 하부와의 사이의 유체누설을 방지한다. 헤드(110)내에는 흡입실(114)은 그 하단의 개구를 개재해서 모터실(전동기의 설치공간)과 연통하여 실린더구멍(72)으로 흡입가스를 공급한다. 헤드(110)내에는 또 배기실(116)이 포함하고, 이 배기실(116)은 실린더구멍(72)으로부터 배기가스를 수용하여 상기한 배기가스입구(50), (52)를 개재하여 배기머플러(32)로 유입한다. 물론 머플러의 밸브판은 실린더구멍(72)에 대한 유체의 출입을 조절하기 위한 적절한 포트와 밸브를 지니고 있다.

모터 고정자(16)는 외피(12)의 하부 원통형부(22) 속으로 압입되거나 가열 수축하여 끼워져서 하부 원통형부(22)에 의해서만 지지되도록 설계되어 있고, 이를 위하여 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 그 하부원통형부(22)의 측벽에 대해 밀접하게 결합하도록 4개의 코너부분을 원호로 형성한 장방형의 횡단면 형상을 가지는 것으로 되어 있다. 하부 원통형부(22)에 대해 과도한 응력이 가해져서 그 형상에 변형이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 고정자(16)의 주위에는 상기한 원호로 형성한 부분과 평탄한 측벽부분이 교차하는 위치마다 노치(120)가 제공된다. 그 결과 표면(118)의 사이에서 고정자(16)의 하부 원통형부(22) 사이에 공간부(122)는, 흡입구(124)를 통해 하부 원통형부(22)내에 들어가는 흡입가스를 순환시켜서 모터를 냉각하게 된다.

이와같이 모터 압축기(10)는 상부 원통형부(20)내에 직접 지지되도록 부착된 압축기 조립체(14)와 하부 원통형부(22)내에 직접 지지되도록 부착된 모처 고정자(16)을 포함하고, 이들 압축기 조립체(14)와 모터 고정자(16)는 서로 완전히 독립하고 있다. 압축기 조립체(14)를 구동시키기 위하여 상기한 모터 회전자(18)는, 크랭크축(82)의 하단부에로 압입되거나 가열 수축하여 끼워져서, 모터 고정자(16)의 중심구멍(회전자 수용구멍)(126)내에 위치된다.

모터에 의해서 크랭크축(82)에 부여되는 회전구동력을 피스톤(94)의 왕복 운동으로 전환시키기 위하여, 독특한 캠 구동장치가 모터 압축기(10)내에 채용된다. 이러한 신규한 캠 구동장치는 실린더와 헤드조립체를 모터 고정자(16)에 의한 대략 원통형 구역내에 유지하는 것을 가능하게 하면서, 배기가스의 배출시간을 실질적으로 보다 긴 연결봉 피스톤 구동장치 또는 스카치 요크 구동장치에 의해서 전형적으로 달성되는 것 보다도 훨씬 더 길게해야 한다. 제 1 도에서와 같이 크랭크축(82)은, 편심부(128)를 포함하고, 이 편심부(128)는 제 4 도에 명료하게 표시한 바와 같이 피스톤(94)의 축경부(106)내에 지지되는 캠(132)의 편심구멍(130)내에 지지된다.

이러한 캠 구동장치의 작동에 대하여 제6-13와 더불어 설명된다. 제 6 도에서 피스톤(94)은 하사점이 있다. 이 위치에서 캠(132)의 회전축선(134)과, 크랭크축 편심부(128)의 축선(136)과 크랭크축(82)의 회전축선(138)은 전부, 피스톤(94)의 운동선을 따라서 정렬하고, 캠(132)의 회전축선(134)이 실린더구멍(72)으로부터 가장 멀고, 편심부(128)의 축선(136)이 캠(132)의 축선(134)과 크랭크축(82)의 축선(138) 사이에 있다. 도시된 바와 같이, 크랭크축(82)이 시계방향으로 회전될 때 크랭크축의 편심부(128)의 축선(136)은 상기 정렬위치에서 횡방향으로 이동된다. 피스톤(94)에 의해서 캠(132)의 횡방향으로의 이동이 약속된 것으로 하였기 때문에 이 캠(132)은 초기에 크랭크축 편심부(128)의 상기한 횡방향 이동을 허락하도록 반시계방향으로 회전된다. 크랭크축(82)이 계속 시계방향으로 회전하는 것에 대해서 캠(132)은 크랭크축 편심부(128)의 축선(136)의 최대 횡방향 이동이 달성될때까지 회전하고, 상기 축선(136)의 최대의 횡방향 이동은 제 8 도에 도시된 바와 같이 하사점에서 90도의 회전변위시에 생긴다. 이 점에서 캠(132)은, 편심부(128)의 축선(136)이 횡방향 변위량이 감소하기 때문에 회전방향을 역전하여 시계방향으로 역전하여 회전하기 시작한다. 이와 같이 크랭크 편심부(128)와 캠(132)은 둘다, 상사점후 90도 만큼 지난 위치에서 생기는 축선(136)의 역방향으로의 최대 횡방향 변위가 달성될때까지 동일방향으로 회전한다(제 12 도). 캠(132)의 실제 변위각θ은 각각의 회전반경 R₁과 R₂에 관계하여, 다음식이 성립된다.

R₁은 크랭크축(82)의 축선(138)과 편심부(128)의 축선(136)과의 사이의 반경이고, R₂는 캠(132)과 편심부(128)의 축선(136)과의 사이의 반경이다. 이와 같이 R₂가 0보다 크고, R₁이 R₂보다 작은한, (편심부(128)의 축선(136)은 실제로, 캠(132)의 외주상에 위치될 수 없기 때문에, 반드시 이와같이 된다) 캠(132)은 180도보다 적게 회전된다. 피스톤(94)에 대한 횡방향 하중을 유지하기 위해 적게 회전한다. 피스톤(94)에 대한 횡방향 하중을 유지하기 위해 마찰 손실을 적당한 수준으로 유지하기 위해서는, R₂를 1.75R₁이상으로 하는 것이 바람직하다.

제 14 도는 피스톤 변위의 백분율을 여러형태의 구동 접속방식에 대한 크랭크축의 각 변위의 함수로서 도시하고 있다. 동도로부터 알 수 있는 바와 같이 피스톤이 최대 변위량의 75%(100%는 상사점에 해당한다) 이상을 변위하는데에 요하는 시간(이것은 크랭크축의 회전각에 반비례한다)은, 비교적 짧은 통상의 연접봉 구동장치에 의한 경우보다도 훨씬 더 크며, 또한 비교적 긴 연접봉이나 스카치 요크 구동장치(SYM)의 단순한 현 운동에 의한 경우보다도 훨씬 더 크다. 따라서, 도시한 압축기 및 헤드의 최대크기를 모터 고정자의 직경보다 크지 않게하여, 최소크기의 원통형 외피를 사용하는 것을 가능하게 하면서, 압축기로부터의 배출가스를 배출하는데에 이용할 수 있는 시간을 훨씬 더 크게하게 된다.

모터 압축기(10)를 윤활하기 위해 오일통(140)을 하부 원통형부(22)의 바닥부(28)에 설치하고 있고, 그 속으로 오일튜브(142)의 원추형 단부가 뻗어져 있다. 오일튜브(142)의 상단부는 원통형으로서, 크랭크축(82)의 하단부에 부착되어 함께 회전된다. 이 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 오일튜브(142)의 회전으로 인하여 이 튜브(142)내의 윤활유에 전달된 원심력의 작용으로 크랭크축내의 반경방향으로 편심된 유로(144)를 통해 위로 윤활유가 펌핑된다. 축선방향으로 뻗은 유로(144)와 통하는 각각 반경방향 외축으로 형성된 통로(146), (148)를 통해, 베어링(80) 및 크랭크축 편심부(128)과 캠(132) 사이의 베어링 표면에 윤활유가 공급된다. 캠(132)과 피스톤(94) 사이의 경계구역을 윤활하기 위해 제 4 도에 도시된 바와 같이, 한쌍의 원주방향 유로(150), (152)가, 외방으로 향해서 캠(132)속에 형성되어 있다.

캠의 상면쪽의 베어링 표면에 대해 적당한 량의 윤활유가 공급되도록 하기 위하여, 크랭크축 편심부(128)의 외면으로부터 반경방향의 내측으로 뻗은 배출통로(154)를, 캠(132)의 상단보다 약간 하방에서 축선방향의 유로(144)의 상단부를 횡단하여, 이 유로(144)와 연통시켜서 설치하고 있다. 제 1 도 및 제 15 도에 도시한 바와 같이, 캠(132)위의 베어링 표면의 상부 모서리에는 노치(156)를 설치하고 있고, 이 노치(156)는 원주방향으로 약 180°의 범위에 걸쳐 베어링 표면의 부하비 작용쪽(즉 실린더구멍(72)의 반대쪽)에서 피스톤(94)의 운동축선 둘레에 배치된다. 이와같이 크랭크축(82)이 편심부(128)를 회전시킬 때 통로(154)는 주기적으로 노치(156)와 통하게 되어, 제 16 도에 도시한 바와 같이 크랭크 케이스 압력이 평균배출 압력 혹은 그것보다 낮은 피스톤 운동과정의 사이에서 유로(144)로부터 크랭크 케이스로 배기를 행한다. 이와같은 로타리밸브 작용에 의해서 축선방향의 유로(144)의 상단부는 비교적 낮은 압력으로 되고, 이것에 의해서 유로(144)를 통하는 윤활유 흐름이 원활하게 된다. 배출통로(154)가 크랭크축의 회전축선을 횡단하여 형성되어 있기 때문에, 정상운전중 윤활유가 크랭크 케이스내로 흡입되는 일은 있을 수 없다.

베어링부로 부터의 누설이나 배출통로(154)를 통한 흡입에 의해서 윤활유가 크랭크 케이스내에 축적되는 것을 방지하기 위한 것은 물론 크랭크 케이스내에 발생하는 과도한 압력을 방지하기 위해, 압축기 하우징(56)을 구성하고 있는 주본체의 하부 플랜지부(60)에 윤활유 귀환개구(158)를 설치한다. 이러한 귀환개구(158)의 크랭크 케이스쪽을 둘러싸도록 하여 윤활유의 수집저장을 부여하도록 비교적 작은 노치 혹은 리세스부(160)를 설치하는 것이 바람직하다.

윤활유가 오일통(140)으로 귀환되는 사이에 윤활유와 흡기가 혼합하는 것을 극소화하기 위해, 개구(158)로부터 하향으로 뻗은 플라스틱제의 튜브(162)가 설치된다. 이 튜브(162)에서는, 이 튜브(162)의 하부쪽의 부분을 상부 원통부분(20)에 가까이 위치시킴과 동시에 튜브(162)의 하단 개구를 모터 고정자(16)와 하부 원통형부(22) 사이의 공간부중(122)중 하나의 바로 상방에 위치시키도록, 약간 만곡을 준다. 튜브(162)의 하단은 도시한 바와 같이, 귀환 윤활유를 상부 원통부분(20)을 향해 배출시켜 흡입가스로부터 멀리 떨어지게 하는데 도움이 되는 각도로 절단한다. 윤활유 귀환개구(158) 및 튜브(162)는, 요구되는 윤활유의 흐름을 가능한 한도내에서 최소의 직경을 가지고, 이것에 의해 크랭크 케이스와 외피(12)내의 저부와의 사이에 압력차를 최소한으로 유지하도록 한 것이 바람직하다. 또, 튜브(162)는, 비교적 높은 동적 토출저항을 부여하도록 직경과 대비하여 길이가 비교적 큰 것이 바람직하다.

본 발명은 또, 콤팩트하고 효율이 양호한 모터 압축기를 형성하도록 각종의 부품을 신속 용이하게 조립할 수 있는 독특하고 신규한 조립방법도 포함하는 것이다. 제 18 도를 참조하여, 모터 압축기(10)를 조립하는 제1공정은, 압축기 하우징(56)과 베어링(80)의 외경에 대해서 마무리 가공하는 것이다. 일단 이것이 끝나면 베어링(80)을 압축기 하우징(56)의 주본체의 개구(78)속으로 압입한다. 그후, 베어링(80)의 내경을 최종 공차로 기계 가공하고, 이 베어링(80)내에 부여된 베어링면을 압축기 하우징(56)의 주본체와 동심으로 위치 결정한다.

이어서, 피스톤(94)을 실린더구멍(72) 속으로, 압축기 하우징내의 비교적 큰 직경의 구멍(74)를 통해 삽입하고, 그후 크랭크축(82), 캠(132) 및 평형추(90)를 구비한 부 조립체를, 비교적 큰 개구(88)와 축경부(106)를 통해서 압축기 하우징내 및 피스톤(94)이 로드부분 속에 삽입한다.

다음의 공정은 밸브관 조립체(108) 및 헤드(110)를 압축기 하우징(56)의 주본체에 대해 조립하는 것이다. 이러한 조립을 위해, 또 피스톤(94)과 밸브판 조립체 (108)와 의 사이에 최소의 재팽창 체적을 확보하기 위하여, 제 17 도에 도시한 바와 같이 피스톤(94)이 하우징(56)의 주본체의 표면(164)으로부터 약간의 거리 P만큼 돌출한 상사점에까지 피스톤(94)를 전진시키는 것이 우선 필요하다. 이어서 상기 거리를 측정하고, 이것을 피스톤(94)의 상단과 밸브판 조립체(108) 사이에 설치해야 할 미리 설정한 소망의 간극(전형적으로 0.006인치 정도)에 가산한다. 이 합계는, 하우징(56)과 밸브판 조립체(108) 사이에 위치된 가스켓(166)의 소요두께 G를 제공한다.

이어서, 피스톤(94)의 운동방향을 획단하여 절단하는 방향의 직선을 따라서 하우징(56)의 직경 A를 측정한다. 또 이 하우징(56)이 최대폭(B)을 피스톤(94)의 운동방향으로 측정한다. 이러한 측정폭 B에 가스켓(166)의 두께(G)와, 밸브판 조립체(108)의 두께(C) 및 헤드(110)의 최대 두께(D)를 가산한다. 이 합계(G+B+C+D)를 이어서, 상기와 같이 측정한 직경 A에서 뺀다. 견고한 체결작용을 확보하기 위해서는, 피스톤(94)의 운동방향으로의 압축기 조립체(14)의 전체지수가 직경 A보다 약간 큰 것이 바람직하다. 이렇게하여 이미 정한 간극의 치수(전형적으로 0/006인치)를, A와 G+B+C+D와의 차에 가산한다. 이렇게 해서 얻은 치수가, 밸브판 조립체(108)과 헤드(110) 사이에 위치해야 할 헤드 가스켓(168)의 소요의 두께(T)이다.

이러한 가스켓 두께 T가 선정되면, 하우징(56)이 표면(164)위에 제공된 적절한 개구속으로 흡입밸브핀과 위치결정핀(도시하지 않음)을 일차 삽입하므로써, 밸브조립체가 하우징상에 설치된다. 미리 설정된 밸브판 가스켓(166)을 위치결정핀에 의해 위치가 정해진 하우징(56)상에 설치되고, 흡입 리이드와 밸브판 조립체(108)을 계속해서 설치한다. 배기밸브핀, 배기밸브 및 백커(backer : 도시하지않음)를 밸브판 조립체(108)에 조립하고, 미리 설정된 헤드 가스켓(168)을 계속해서 설치한다. 이어서 헤드(110)를 하우징(56)상에 설치하며, 그 결과 조립체를 함께 체결하고, 상부 원통형부(20)속으로 끼워맞춘다.

제 19 도에 도시한 바와같이, 고정자(16)가 하부 원통형부(22)속으로 압입되어 두 원통형부가 미리 결합된다. 이 고정자(16)의 중심구멍(126)에 대해 크랭크축(82)을 동축으로 배치되는 관계로 정밀하게 위치시키기 위하여, 고정자(16)와 크랭크축(82) 사이의 구멍에 위치 결정용의 맨드렐(170)을 삽입한다. 크랭크축(82)의 적절한 정렬을 수행하기 위한 조정을 행하기 위하여, 상하의 원통형부(29), (22)의 주위 모서리의 전체 또는 일부에 걸쳐서 플랜지부(24), (26) 사이에 약간의 공극을 제공한다. 이어서, 플랜지부(24), (26)를 대향하는 두 위치에서 다시 가용접하여, 조립체의 위치를 구속한다. 이어서, 플랜지부의 전체 주위 모서리를 용접한다.

크랭크축(82)에 대해 트러스트 와셔(172) 및 와셔(172)용의 리테이너(174)(이상, 제11도)를 조립하고, 그후 이 크랭크축(82)에 대해 모터 회전자(18)를 가열 수축 압입한다. 오일큐브(142)를 크랭크축(82)으로 압입하고, 이어서 하부 원통형부(22)의 하단부에 바닥부(28)를 용접 고착한다.

이어서 제 17 도에 도시하는 한쌍의 환형 가스켓(176), (178)을, 압축기 하우징(56)의 상부 플랜지부(58)에서 외측으로 개장된 배기가스 입구(50), (52)의 주변부에 설치하고, 배기머플러(32)의 하부부재(44)를 복수개의 나사체결부재(54)인 볼트에 의하여 플랜지부(58)에 고정한다. 이어서 배플부재(48)를 너트(180)를 이용하여 조립체에 고정하고, 이어서 머플러의 상부부재(34)를 조립하고, 여기서 상, 하의 머플러부재(34), (44)를 상부 원통형부(20)에 용접하는 동시에, 양부재(34), (44)도 서로 용접한다. 배기머플러(32)의 양부재(34), (44)의 중앙부분도 서로 용접되어, 조립이 완료된다.

그에 따른 압축기는 매우 소형이며, 조립이 용이한 밀폐형 압축기로서, 최소의 부품만이 소요되며 조립함에 있어서는 단지 3개의 분리된 체결요소만이 소요된다.

제 21 및 제 22 도에는, 베어링부에 대해 윤활유 순환용의 오일펌프가 사용된 상술된 회전밸브에 대한 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 크랭크축(82)내에 설치된 상기와 마찬가지의 축선방향의 유로(144)의 상단부에 이 유로(144)의 반경방향 내측에서 연통시켜서 축선방향을 따라, 보다 소경의 제2통로(182)를 크랭크축(82)에 형성하여서, 이 제2통로(182)는, 유로(144)를 크랭크 케이스내와 항상 연통하도록 크랭크축(82)의 상단과 개구되어 있다. 크랭크실내의 유지하기 위하여, 하우징(56)의 하부 플랜지부(60)에는 한쌍의 개구(184), (186)를 설치하고 있고, 이 개구(184), (186)에는 그것에 중첩하도록 배치하여, 일단에서 플랜지부(60)에 부착되어 있는 압력 응동 리드 밸브(188)를 부설하고 있다. 이와같이 피스톤(94)이 흡입행정시 크랭크 케이스쪽으로 후퇴함에 따라, 크랭크 케이스내에서 증대하여 가는 압력은 개구(184), (186)를 통해 배출된다. 그후, 피스톤(94)이 압축 행정으로 크랭크 케이스로부터 멀어질 때, 밸브(188)가 폐쇄되어 크랭크 케이스내의 압력이 떨어진다. 또한 크랭크 케이스내의 어떤 과도한 오일도 상기 개구(186), (188)를 통해 귀환되고, 따라서 이 귀환오일이 하부 원통형부(22)와 고정자(16) 사이의 공간부(122)를 통해 오일통(140)속으로 유입되는 배풀관(190)을 설치하고 있고, 이렇게 해서 윤활유와 흡입가스의 혼합을 최소화한다. 개구(186), (188)는 크랭크 케이스로 부터의 배기(압력의 배출)를 행하기에 충분한 개구 단면적을 주도록 비교적 큰 것이 바람직하고, 이와같은 배기는, 배출 머플러의 압력 배출 밸브가 개방되어 배출가스를 크랭크 케이스 속으로 배기하는 경우에 중요하다.

상술된 장점과 특징을 제공하도록 본 발명의 바람직한 실시예가 상술되었지만, 첨부된 청구범위의 적절한 범위나 주요요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게는 약간의 변경이 용이하다 하겠다.

Claims

바닥부에 윤활유를 함유하는 오일통(140)을 구비하는 하부 원통형부(22)와, 상기 하부 원통형부(22)내의 모터수단(16), (18)과, 상기 하부 원통형부(22)내의 압축기 조립체(14)로서, 상기 오일통(140)에서 분리된 챔버를 형성하는 하우징과, 상기 챔버내에서 상기 하우징에 대해 이동 가능하게 연동하는 압축부재(94)와, 상기 하우징내의 크랭크축(82)으로서, 상기 모터수단에 의해 구동되고, 캠수단(132)에 의해 상기 압축부재(94)에 구동 가능하게 접속되어, 그 하부끝이 윤활유에 잠겨진 크랭크축(82)으로 이루어진 압축기 조립체(14)와, 상기 오일통에서 상기 캠수단까지 윤활유를 전달하기 위해 상기 크랭크축에 축방향으로 뻗은 유로(144)와, 상기 오일통과 떨어져서 상기 유로의 일단부에 인접하는 상기 유로(144)에 개방되어, 상기 챔버와 간헐적으로 연통하는 상기 크랭크축(82)내의 배출통로(154)로 구성된 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 압축부재(94)의 운동은 상기 챔버내에 주기적인 압력변화를 일으키는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 2 항에 있어서, 상기 배출통로(154)는 상기 챔버나 평균 압력 이하일 때, 상기 배출통로(154)와 상기 챔버를 소통시키도록 작동하는 노치(156)를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 3 항에 있어서, 상기 노치(156)는 상기 크랭크축의 일부 회전중에 상기 배출통로(154)와 중첩되는 수단으로서의 편심구멍(130)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 4 항에 있어서, 상기 편심구멍(130)은 상기 캠수단의 일부로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 캠수단은 그 한 끝에 원주방향으로 뻗은 노치(120)를 포함하고, 상기 배출통로(154)는 상기 노치를 지나 상기 챔버와 선택적으로 통하게 되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오일통을 포함하는 상기 외피의 내부로 상기 챔버를 연통하는 수단(158), (160), (162)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 7 항에 있어서, 상기 연통수단은 상기 하우징의 개구(158), (160)의 그로부터 뻗은 튜브(162)를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 8 항에 있어서, 상기 튜브(162)의 길이대 직경의 비는 비교적 높은 동적토출 저항을 제공하도록 비교적 큰 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 압축기 조립체(14)는 상기 외피(12)내에서 지지되고 상기 모턴수단은 상기 압축기 조립체(14)와 이격지고 독립해서 상기 외피내에서 지지된 고정자(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 10 항에 있어서, 상기 왕복식 압축기는 상기 압축수단(94)으로부터 압축된 유체를 수용하기 위해 배기실(116)을 형성하는 수단을 포함하고, 상기 외피(12)는 상기 하우징에 상기 배기실을 형성하는 상기 수단만을 보유하기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 11 항에 있어서, 상기 외피(12)는 함께 고착된 상부 및 원통형부(20), (22)로 구성되고, 상기 압축기 조립체는 상기 상부 원통형부(20)에 의해 전적으로 지지되고 상기 고정자는 상기 하부 원통형부(22)에 의해 전적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 10, 11 또는 제 12 항에 있어서, 상기 압축기 조립체(14)는 상기 외피(12)내에 가압 설치되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 왕복식 압축기는 실린더헤드(110)와 밸브조립체(108)를 포함하고, 상기 하우징(56), 실린더헤드(110) 및 밸브조립체(108)는 상기 외피(12)의 측벽과 마찰 결합함으로써 혼자 상기외피내에 지지되고, 상기 외피는 상기 하우징과 조립관계로 상기 실린더헤드(110) 및 밸브조립체(108)만을 보유하기 위한 수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 14 항에 있어서, 상기 압축기 조립체(14)는 원통형이고 그 전체 둘레주변에 상기 외피의 측벽과 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 압축기 조립체는 너트(180)에 의해 하우징에 일부 함께 고착된 배기머플러(32)를 포함하고, 상기 너트는 상기 압축기 조립체에만 사용되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 16 항에 있어서, 상기 배기머플러(32)는 상기 외피(12)의 단부벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 17 항에 있어서, 상기 배기머플러(32)는 원심으로 평행하게 뻗은 반경방향으로 이격진 환형의 내측 및 외측 플랜지부(40), (42)를 구비하는 하부부재(44)와, 소음캐비티(46)를 형성하기 위해 상기 하부부재의 내측 및 외측 플랜지부와 더불어 중첩관게로 부착되는 반경방향 환형의 내측 및 외측 플랜지부(36), (38)를 구비한 상부부재(34)로 구성되고, 상기 하부 및 상부부재의상기 반경방향 외측 플랜지부는 상기 외피의 일단을 폐쇄시키게 부착된 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 배기머플러(32)는 배기가스 입구(50), (52)와 그 배기가스 입구와 중첩되게 부착된 배플부재(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 압축부재는 상기 하우징에 의해 형성된 실린더구멍(72)내에 왕복 가능하게 배치된 피스톤(94)과, 상기 피스톤과 연관된 연결부위와 그 부위를 관통한 축경부(106)와, 상기 피스톤 연결 부위의 상기 축경부(106)내에 배치된 캠수단(132)과 그 캠수단을 관통한 편심구멍(130)으로 구성되고, 상기 크랭크축(82)은 상기 캠수단의 개구에 있는 상기 편심구멍내에 구동 가능하게 배치된 편심부(128)를 구비하여 회전하도록 구성되고, 상기 캠수단 및 편심부는 상기 압축기의 정상 싸이클중에 하사점에 놓이는 것보다, 보다 큰 주기로 상사점에 인접하게 놓이도록 상기 피스톤을 왕복 가능하게 구동시키는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 20 항에 있어서, 상기 캠수단(132)은 축선(134)에 대해 회전 가능하고, 상기 크랭크축(82)은 축선(138)에 대해 회전 가능하게 구동되고, 상기 편심부 및 상기 캠수단에 상기 피스톤의 헤드 단부와 상기 축선(134) 사이에 항상 놓이게 되는 상기 축선(138)이 배열되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 20 항에 있어서, 상기 피스톤 및 연결부위는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
제 20 항, 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 연결부위는 상기 피스톤의 왕복운동방향에 횡방향으로 상기 피스톤이 운동하는 것을 밀접하게 하도록 상기 피스톤의 부위와 부합하는 형상의 측벽부(96), (98)를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
왕복식 압축기의 조립방법에 있어서, 압축기 조립체(14)를 포함하는 상부 원통형부(20)와 회전자 수용구멍인 중심구멍(126)을 구비하는 모터 고정자(16)를 포함하는 하부 원통형부(22)의 단부를 일렬로 정렬하는 단계와; 크랭크축(82)가 상기 고정자(16)의 중심구멍(126)내에서 동축으로 놓이도록 상기 하부 원통형부(22)에 대해 상기 상부 원통형부(20)를 반경방향으로 정렬하는 단계와, 상기 동축위치의 상기 축을 함께 잠그도록 상기 상부 및 하부 원통형부(20), (22)의 플랜지부(24), (26)를 용접하여 균일한 공극을 상기 축에 배치된 회전자와 상기 고정자 사이에 제공되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기의 조립방법.
제 24 항에 있어서, 상기 고정자(16)의 중심구멍(126)내에 밀접하게 부착한 부위를 구비한 맨드렐(170)에 상기 하부 원통형부(22)를 위치시키는 단계와, 상기 맨드렐(170)에 제공된 구멍내에 수용되는 상기 축(82)과 함께 상기 원통형부(20)의 일단과 상기 하부 원통형부(22)의 일단이 축방향으로 정렬되게 놓이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기의 조립방법.
제 24 항에 있어서, 상기 플랜지부(24), (26)의 양단을 용접하는 것은 상기 구멍(126)에 대해 정렬된 동축관계로 상기 축(82)과 함께 플랜지부들을 정렬하도록 다수의 위치에서 함께 상기 플랜지부의 양단을 가용접하는 단계와, 상기 양단을 밀봉하도록 그 둘레를 용접하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기의 조립방법.
제24항에 있어서, 상기 상부 및 하부 원통형부(20), (22)의 양단에 반경외부로 뻗은 플랜지부(24), (26)를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 플랜지부(24), (26)는 그 둘레를 용접하는 동안 열로 인한 상기 원통형부(24), (26)는 그 둘레를 용접하는 동안 열로 인한 상기 원통형부의 비틀림을 방지하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기의 조립방법.
제 24, 25, 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 압축기 조립체(14)는 실린더(72), 상기 실린더구멍(72)내에서 왕복 가능한 피스톤(94), 실린더헤드(110) 및 밸브조립체(108)를 포함하는 압축기 하우징(56)을 포함하고, 상기 축은 상기 피스톤을 구동시키기 위한 크랭크축(82)이고, 또한, 모우터 압축기 조립방법은 상기 피스톤(94) 및 크랭크축(82)을 조립하여 상기 하우징(56)내에 장착하는 단계와, 압축기 조립체를 형성하도록 상기 실린더에 중첩하여 상기 하우징에 상기 밸브조립체(108) 및 실린더헤드(110)를 위치시키는 단계와, 상기 압축기 조립체를 상기 상부 원통형부(20)로 가압 설치하는 단계로 구성되고, 상기 상부 원통형부(20)는 상기 하우징과 조립되어 상기 밸브조립체(108) 및 실린더헤드(110)를 보유하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기의 조립방법.