KR0128925Y1 - 왕복동형 압축기의 오일냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 오일 펌핑량을 증대시키고 발열부분인 회전자와 고정자의 냉각을 원활하게 수행하기 위한 것이다.

압축기는 저부에 오일이 저장된 셀(10), 셀(10)에 내장되며 압축실(21)을 가진 실린더블럭(20), 압축실에서 진퇴하는 피스톤(22), 일단에 편심부(42)가 마련된 회전축(40), 편심부와 피스톤을 연결하는 연결로드(43), 회전축에 회전력을 제공하는 고정자(60)와 회전자(50)를 구비한다. 편심부(42)에는 제1오일픽업(70)과 안내공(71)이 마련되어 오일을 펌핑하여 연결로드(43)쪽으로 안내한다. 회전축(40)의 하단에는 제2오일픽업(80)이 설치되고, 회전축(40)의 내부에는 안내홈(81)이 마련된다. 안내홈(81)의 상측부에는 분사공(82)이 반경방향으로 형성되고, 회전자(50)에는 분사공(82)과 연통하는 연통공(83)이 형성된다.

Description

왕복동형 압축기의 오일냉각장치

제1도는 종래 왕복동압축기의 전체 단면도이다.

제2도는 종래 왕복동압축기의 오일냉각 구조를 보인 요부 상세도이다.

제3도는 본 고안에 따른 왕복동 압축기의 전체 단면도이다.

제4도는 본 고안에 따른 왕복동 압축기의 오일냉각구조를 보인 요부 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

70 : 제1오일픽업 71 : 안내공

80 : 제2오일픽업 81 : 안내홈

82 : 분사공 83 : 연통공

본 고안은 왕복동 압축기의 오일냉각장치에 관한 것이다.

각종 냉동장치나 공기조화기에 적용된 냉동사이클은 작동유체로 냉매를 사용하여 압축과 응축, 팽창과 증발과정을 순차적으로 수행함으로써 완성된다. 냉동사이클의 압축과정(저온, 저압상태의 냉매가스를 고온, 고압상태로 만들어 주는 과정)을 수행하는 압축기는, 피스톤의 직선왕복운동에 의해 냉매를 압축하는 왕복동형 압축기와 편심롤라의 편심회전운동에 의해 냉매를 압축하는 회전형 압축기와 한 쌍의 스크롤에 의해 냉매를 압축하는 스크롤 압축기가 있다.

제1도는 종래의 왕복동 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하면, 셀(1) 내부에 압축실(2a)을 갖는 실린더블럭(2)이 장착되고, 이 실린더블럭(2)에는 회전축(3)과 지지베어링(4)이 설치된다. 회전축(3)의 하단에는 편심부(3a)가 마련된다. 압축실(2a)에는 피스톤(5)이 설치되고, 연결로드(6)에 의해 편심부(3a)와 피스톤(5)이 연결된다. 회전축(3)에는 회전자(7)가 고정되고, 그 외측에는 고정자(8)가 설치되어 회전축(3)에 회전력을 제공한다. 즉, 외부로부터 전원을 인가받은 고정자(8)와 회전자(7) 사이의 자장운동에 의해 회전자(7)에 고정된 회전축(3)이 회전하고, 이 회전축(3)의 회전운동은 편심부(3a)와 연결로드(6)에 의해 피스톤(5)의 직선왕복운동으로 전환된다. 이 피스톤(5)의 운동에 의해 압축실에서 냉매의 흡입, 압축, 토출이 이루어지는 것이다.

한편, 편심부(3a)에는 오일픽업(9)이 설치되어 압축기가 구동함에 따라 셀(1)의 바닥에 있는 오일을 펌핑하여 작동부분을 냉각시킨다. 즉, 제2도에 도시된 바와 같이, 회전축(3)의 회전에 따라 오일픽업(9)을 통해 펌핑된 오일은 회전축(3)에 마련된 오일공(9a')(9a)과 오일홈(9b')(b)을 통해 실린더블럭(2)과 회전축(3) 및 베어링(4)으로 공급된다. 이때 오일공(9a')(9a)은 편심부(3a)와 회전축(3)의 하단에 형성되고, 오일홈(9b')(9b)은 이들을 연결시키도록 형성되며, 특히 회전축(3)이 하단에 형성된 오일공(9a)의 상측부의 오일홈(9b)은 회전축(3)의 외주면을 따라 베어링(4)의 상단부분까지 나선상으로 형성된다. 따라서, 오일픽업(9)을 통해 상승된 일부의 오일은 편심부(3a)에 형성된 오일공(9a)을 통해 유출되어 연결로드(6) 및 피스톤(5)을 윤활·냉각하고, 일부는 오일홈(9b')을 통해 계속 상승하여 회전축(3)에 형성된 오일공(9a)을 통해 유출되어 오일홈(9b)을 따라 흐르면서 베어링(4)과 회전축(3)을 윤활·냉각한다. 이렇게 상승된 오일은 압축기의 작동이 중지됨에 따라 자중에 의해 하강하여 셀(1)의 바닥에 고이게 된다.

그러나 종래의 왕복동 압축기에서는 오일홈이 베어링의 상단부분 까지만 형성되어 있어 가장 열이 많이 발생하는 부분, 즉 고정자와 회전자부분 및 이들 사이에 형성된 공간의 냉각을 수행하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서 고정자와 회전자의 발열에 의해 냉매가스의 비체적이 커지고 이에 따라 압축기의 수명이 단축되고 성적계수가 낮아지는 문제점이 있었다. 또한 단 하나의 오일픽업이 설치되어 있어서 오일이 펌핑량이 적으며, 회전축에 나선상으로 형성된 오일홈과 회전축의 내부와 외부를 연통하는 오일공의 구조가 복잡하여 이들의 기계적 가공이 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은, 압축기에서 가장 많은 열이 발생하는 고정자와 회전자 부분의 냉각을 효율적으로 수행함으로써 압축기 내부의 온도하강에 따른 압축기의 성적계수의 향상 및 수명연장, 입력저감을 동시에 실현할 수 있는 왕복동형 압축기의 오일냉각장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 오일의 펌핑량을 증대시켜 작동부분의 윤활과 냉각성능을 향상시키는 왕복동형 압축기의 오일냉각장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 저부에 오일이 저장된 셀, 상기 셀에 내장되며 압축실을 가진 실린더블럭, 상기 압축실에서 진퇴하는 피스톤, 일단에 편심부가 마련된 회전축, 상기 편심부와 피스톤을 연결하는 연결로드, 상기 회전축에 회전력을 제공하는 고정자와 회전자를 구비하는 왕복동 압축기에 있어서, 상기 편심부의 하단에 설치되어 상기 셀의 저부에 저장된 오일을 펌핑하는 제1오일픽업, 상기 제1오일픽업을 통해 상승된 오일을 상기 연결로드로 안내하도록 상기 편심부에 형성된 안내공, 상기 회전축의 하단에 설치되어 상기 셀의 저부에 저장된 오일을 펌핑하는 제2오일픽업, 상기 제2오일픽업을 통해 상승된 오일을 상방으로 안내하도록 상기 회전축의 내부에 형성된 안내홈을 포함하는 구성이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도에 도시된 바와 같이, 셀(10)은 상부셀(11)과 하부셀(12)이 결합되어 구성되고, 이 셀(10) 내부에 실린더블럭(20)이 설치된다. 실린더블럭(20)의 설치를 위해 하부셀(12)의 바닥에는 지지부재(30)가 설치된다. 실린더블럭(20)에는 압축실(21)이 형성되고, 이 압축실(21)에는 피스톤(22)이 설치된다. 압축실(21)의 전면에는 밸브구조를 가진 실린더헤드(23)가 설치되어 흡입머플러(24) 및 흡입관(25)과 연결된다.

또한 실린더블럭(20)에는 피스톤(22)을 작동시키기 위한 크랭크기구를 가진 회전축(40)이 설치된다. 이를 좀더 상세하게 설명하면, 실린더블럭(20)에는 회전축(40)이 입설되고, 이 회전축(40)을 지지하기 위한 베어링(41)이 설치된다. 베어링(41)의 상단에는 회전자(50)가 회전축(40)과 일체로 회전하도록 설치된다. 이 회전자(50)의 외측에는 고정자(60)가 설치되고, 회전자(50)는 고정자(60)의 내부에서 회전하게 된다. 이때, 회전축(40)의 상단은 대략 상부셀(11)의 천정부근까지 형성되고, 회전축(40)의 하단에는 편심부(42)가 마련된다. 이 편심부(42)는 압축실(21)과 대향하도록 배치되며, 연결로드(43)에 의해 피스톤(22)과 연결된다. 따라서 회전축(40)의 회전운동은 편심부(42)와 연결로드(43)에 의해 직선왕복운동으로 전환되어 피스톤(22)에 전달되는 것이다.

제4도에 도시된 바와 같이, 편심부(42)의 하단에는 파이프 형상의 제1오일픽업(70)이 설치된다. 제1오일픽업(70)은 상단이 편심부(42)에 내삽 고정되어 편심부(42)와 함께 회전운동하는 것으로, 하단이 하부셀(12)의 바닥부분에 까지 연장되어 하부셀(12)의 바닥에 저장된 오일을 펌핑하는 역할을 한다. 또한 편심부(42)에는 제1오일픽업(70)의 상단과 편심부(42)의 외면을 연통시키는 안내공(71)이 형성된다. 제1오일픽업(70)에 의해 상승된 오일은 이 안내공(71)에 의해 연결로드(43)와 피스톤(22)에 공급된다.

또한, 회전축(40)의 하단에는 제1오일픽업(70)과 나란히 파이프 형상의 제2오일픽업(80)이 설치된다. 제2오일픽업(80)의 상단은 회전축(40)의 하단에 내삽 고정되어 회전축(40)과 함께 회전하고, 하단은 하부셀(12)의 바닥부분까지 연장되어 하부셀(12)의 바닥에 저장된 오일을 펌핑한다. 즉, 회전축(40)이 회전함에 따라 제2오일픽업(80)에 의해 하부셀(12)의 바닥이 제2오일픽업(80)과 연통되고 상단은 회전자의 상단부분까지 연장된 안내홈(81)이 형성된다. 제2오일픽업(80)을 통해 직접 회전축(40)의 하단으로 펌핑된 오일은 이 안내홈(81)을 따라 상승하는 것이다.

안내홈(81)의 상측부에는 다수의 분사공(82)이 형성된다. 이 분사공(82)은 회전축(40)의 반경방향으로 형성되는 것으로, 안내홈(81)과 회전축(40)의 외주면을 연통시킨다. 즉, 분사공(82)은 동일높이에서 방사상으로 다수개가 형성될 뿐만 아니라 서로 다른 높이에서 상하로 복수개가 형성되어 안내홈(81)을 따라 상승된 오일을 반경방향으로 분사시키는 것이다. 회전축(40)이 압입된 회전자(50)에는 분사공(82)과 연통하는 연통공(83)이 형성된다. 이 연통공(83)은 분사공(82)과 대응하도록 다수개가 형성되어 분사공(82)을 통해 분사된 오일이 회전자(50)와 고정자(60) 사이의 공간(84)으로 공급되도록 안내한다. 즉, 연통공(83)의 내단은 분사공(82)과 연통하고, 외단은 회전자와 고정자 사이의 공간과 연통되어 상승된 오일이 회전자(50)와 고정자(60) 사이의 공간(틈새)(84)로 분사공(82)급되도록 안내하는 것이다. 한편, 분사공(82)과 연통공(83)의 연결부분에는 저장홈(85)이 형성된다. 이 저장홈(85)은 연통공(83)과 분사공(82)보다 크게 형성되어 분사되는 오일의 일부를 저장하는 것으로, 이렇게 저장된 오일은 하강하여 베어링(41)과 회전축(40) 사이로 공급됨으로써 이들은 윤활·냉각하는 것이다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안 실시예의 작동을 설명한다.

외부로부터의 전원이 고정자에 인가되면, 고정자(60)와 회전자(50) 사이의 자장운동에 의해 회전자(50)가 회전한다. 이에 따라 회전자(50)에 압입된 회전축(40)이 회전하게 되고 회전축(40)의 하단에 설치된 편심부(42)가 편심회전운동한다. 편심부(42)의 회전운동은 연결로드(43)에 의해 직선왕복운동으로 전환되어 피스톤(22)에 전달되고, 피스톤(22)이 직선왕복운동함에 따라 압축실(21)에서의 냉매의 흡입, 압축, 토출이 이루어지는 것이다. 즉, 흡입관(25)과 흡입머플러(24)를 통해 압축실(21) 내부로 흡입된 냉매가스는 압축된 후 다시 토출되는 것이다.

이렇게 회전축(40)의 회전운동과 피스톤(22)의 직선왕복운동으로 냉매의 흡입, 압축, 토출이 이루어지는 동안에 하부셀(12)의 저부에 저장된 오일(0)이 펌핑되어 작동부분의 윤활 및 냉각을 수행한다. 오일의 경로를 화살표로 나타낸 제4도를 참조하여 이를 좀더 상세하게 설명하면, 편심부(42)와 함께 회전운동하는 제1오일픽업(70)에 의해 오일이 펌핑된다. 이 오일은 원심력에 의해 파이프 형상의 제1오일픽업(70)을 따라 상승하여 편심부(42)에 형성된 안내공(71)을 따라 유출되어 연결로드(43)와 피스톤(22)에 공급됨으로써 이들 부분을 윤활·냉각하는 것이다. 이와 동시에 회전축(40)과 함께 회전하는 제2오일픽업(80)에 의해서도 오일의 펌핑이 일어난다. 즉, 제2오일픽업(80)의 회전에 따라 내부로 도입된 오일은 원심력에 의해 제2오일픽업(80)과 회전축(40)이 내부에 형성된 안내홈(81)을 따라 상승된다. 상승된 오일은 분사공(82)에서 회전축(40)의 반경방향으로 분배되어 연통공(83)을 지나 고정자(60)와 회전자(50) 사이의 공간(84)에 공급된다. 따라서 오일이 공급된 부분의 윤활과 냉각이 이루어지는 것이다. 특히 발열부분인 고정자(60)와 회전자(50), 그리고 이들 사이의 공간(84)에도 다량이 오일이 공급되므로 이 부분의 냉각이 원활하게 수행되어 전체적으로 압축기 내부의 온도를 낮춰줌으로써 압축기의 수명연장 및 성적계수의 향상에 이바지 하게 된다.

한편, 분배되는 오일중의 일부는 저장홈(85)에 저장된 후 베어링(41)과 회전축(40) 사이의 틈에 공급되어 이 부분의 냉각과 윤활을 수행한다. 이렇게 냉각과 윤활작업을 마친 오일은 자중에 의해 하강하여 하부셀의 바닥에 고이게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 왕복동형 압축기의 오일냉각장치에 의하면, 2개의 오일픽업을 사용하므로 오일의 펌핑량이 많아 작동부분의 작동부분의 냉각과 윤활이 원활하게 이루어진다. 특히 상승된 오일이 분배되어 가장 많은 열이 발생하는 회전자와 고정자부분을 냉각시키므로 전체적으로 압축기의 온도를 떨어뜨려 냉매가스의 비체적을 줄임으로써 압축기의 수명연장을 꾀하고 성적계수를 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 저부에 오일이 저장된 셀, 상기 셀에 내장되며 압축실을 가진 실린더블럭, 상기 압축실에서 진퇴하는 피스톤, 일단에 편심부가 마련된 회전축, 상기 편심부와 피스톤을 연결하는 연결로드, 상기 회전축에 회전력을 제공하는 고정자와 회전자를 구비하는 왕복동 압축기에 있어서, 상기 편심부의 하단에 설치되어 상기 셀의 저부에 저장된 오일을 펌핑하는 제1오일픽업, 상기 제1오일픽업을 통해 상승된 오일을 상기 연결로드로 안내하도록 상기 편심부에 형성된 안내공, 상기 회전축의 하단에 설치되어 상기 셀의 저부에 저장된 오일을 펌핑하는 제2오일픽업, 상기 제2오일픽업을 통해 상승된 오일을 상방으로 안내하도록 상기 회전축의 내부에 형성된 안내홈을 포함하는 왕복동형 압축기의 오일냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내홈의 상측부에는 분사공이 반경방향으로 형성되어 상기 안내홈을 따라 상승된 오일의 분사를 안내하고, 상기 회전자에는 상기 분사공과 연통하는 연통공이 형성되어 상기 회전자와 고정자와의 사이의 틈에 오일이 공급되도록 안내하는 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기의 오일냉각장치.