KR100272374B1 - 압축기의 크랭크축구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에서 윤활유의 공급을 가장 원활하게 할 수 있는 크랭크축의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 의한 크랭크축은, 크랭크축의 하부 내측에서 상부로 윤활유를 안내하는 내부안내경로와, 상기 내부안내경로와 연결되고, 크랭크축의 상부 외측에 성형되는 외부안내경로, 그리고 상기 외부안내경로와 연결되는 내부안내경로의 경로변경부분에서 발생하는 와류를 수용하는 와류수용수단을 구비한다. 상기 와류수용수단은, 내부안내경로의 경로가 변경되는 상단부에서, 경로변경부분과 연통하도록 성형된 상단공간부이고, 내부안내경로와 외부 안내경로의 연결부분은 상기 상단 공간부의 하부에 형성된다. 따라서 윤활유의 경로변경에 의하여 발생하는 와류는 상기 상단공간부에 수용되어, 공급되는 유체를 가장 원활하게 이송시킬 수 있게 된다.

Description

압축기의 크랭크축구조

본 발명은 밀폐형 압축기의 크랭크축의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 윤활유의 공급을 더욱 원활하게 할 수 있는 윤활유 가이드경로를 가지는 크랭크 축의 구조에 관한 것이다.

밀폐형 압축기(이하에서는 단순히 압축기라고도 칭함)는 밀폐된 용기 내에서, 냉매와 같은 동작유체를 압축하여 공급하기 위한 장치를 말한다. 개괄적인 구성을 제1도를 참조하여 살펴보면, 상부케이싱(12)과 하부케이싱(14)으로 구성되는 밀폐용기(10)의 내부에는, 전류의 인가에 의하여 회전동력을 발생시키는 전동부(20)과 상기 전동부(20)에 의하여 동작유체를 압축하는 압축부(30)가 설치되어 있다.

전동부(20)는, 전류의 인가에 의하여 소정의 전자기력을 발생시키는 고정자(22)와, 상기 고정자(22)의 전자기력에 의하여 회전하는 회전자(24)를 포함하여 구성된다.

그리고 압축부(30)는, 상기 회전자(24)와 같이 회전하는 크랭크축(32)과, 상기 크랭크축(32)의 회전운동에 의하여 직선 왕복운동을 행하는 컨넥팅로드(33)와, 상기 컨넥팅로드(33)에 의하여 실린더블럭(38)의 내부에서 동작유체를 압축하는 피스톤(36)으로 구성된다.

상기 크랭크축(32)은 회전자(24)와 같이 회전하게 되고, 상단부에는 편심된 위치의 편심핀(32p)을 구비하고 있다. 컨넥팅로드(33)의 일측은 상기 편심핀(32p)에 회전 가능하게 삽입된 상태로 지지되고 있어서 컨텍팅로드(33)의 회전운동에 대하여 소정의 직선 왕복운동을 하게 된다. 그리고 컨넥팅로드(33)의 다른 일측은 피스톤(36)의 일측과 핀연결되어 있어서, 실질적으로 퍼스톤(36)을 실린더블럭(38)의 내부에서 왕복운동시키면서 동작유체를 압축할 수 있도록 구성되는 것이다.

그리고 밀패용기(10)의 내부에는 윤활유(L)가 들어 있고, 상기 크랭크축(32)의 하단부는 상기 윤활유(L)에 잠긴 상태를 유지하고 있고, 이러한 상태 및 크랭크축(32)의 구성이 제2도에 도시되어 있다.

도시한 바와 같이, 윤활유(L)에 하단부가 잠겨있는 크랭크축(32)의 하단내부에는 펌핑기구(32a)가 설치되고, 상기 펌핑기구(72a)에 의하여 윤활유(L)가 상부로 펌핑된다. 상부로 펌핑된 윤활유(L)는 크랭크축 내부의 내부안내경로(32bi)와, 외부안내경로(32bo)로 구성되는 안내경로(32b)를 통하여 상부로 안내된다. 이렇게 크랭크축(32)의 상부로 안내된 윤활유는, 상기 크랭크축(32)의 상부에서 비산되어 압축부(30)에서 윤활유를 필요로 하는 여러가지 접촉운동 부분에 공급되어 소정의 윤활작용을 하게 된다. 그리고 상기 윤활유(L)는 상기와 같은 윤활작용 이외에, 냉각작용도 겸하고 있다. 즉 밀폐형 압축기의 내부에서 접촉운동에 의한 발열부분을 냉각시키는 작용도 하고 있는 것이다.

윤활유를 안내하기 위한 안내경로(32b)에 대하여 살펴본다. 크랭크축(32)의 내부에서 상부로 형성된 내부안내경로(32bi)는, 상기 펌핑기구(32a)에 의하여 상부로 퍼올려지는 윤활유를 회전 원심력으로 상부로 공급하게 된다. 그리고 내부안내 경로(32bi)에서 크랭크축(32)의 외주면으로 이어지는 외부안내경로(32bo)를 따라 윤활유(L)는, 크랭크축(32)의 상부로 안내된다

상기 내부안내경로(32bi)와 외부안내경로(32bo)의 연결부분의 구조를 살펴보면, 제2도에 도시한 바와 같이, 내부안내정로(32bi)의 상단부에서 직접 굴곡되어 외주안내경로(32bo)로 이어진다. 즉, 내부안내경로(32bi)의 상부에서 외측으로 이어지는 굴곡부분(P)에서 윤활유(L)는 급격하게 변경되는 경로를 따라 외측으로 이동하여, 외부안내경로(32b0)로 안내된다. 이 때 윤활유(L)는, 상기 굴곡부분(P)에서 급격하게 경로가 변경되기 때문에, 원활한 유체의 흐름이 방해되는 단점이 생기게된다.

도시한 바와 같이, 윤활유(L)에 하단부가 잠겨있는 크랭크축(32)의 하단내부에는 펌핑기구(32a)가 설치되고, 상기 펌핑기구(32a)에 의하여 윤활유(L)가 상부로 정정된다. 상부로 평정된 윤활유(L)는 크랭크축 내부의 내부안내경로(32bi)와, 외부안내경로(32bo)로 구성되는 안내경로(訓b)를 통하여 상부로 안내된다. 이렇게 크랭크축(32)의 상부로 안내된 윤활유는, 상기 크랭크축(32)의 상부에서 비산되어 압축부(30)에서 윤활유를 필요로 하는 여러가지 접촉운동 부분에 공급되어 소정의 윤활작용을 하게 된다. 그리고 상기 윤활유(L)는 상기와 같은 윤활작용 이외에, 냉각작용도 겸하고 있다. 즉 밀폐형 압축기의 내부에서 접촉운동에 의한 발열부분을 냉각시키는 작용도 하고 있는 것이다.

윤활유를 안내하기 위한 안내경로(32b)에 대하여 살펴본다. 크랭크축(32)의 내부에서 상부로 형성된 내부안내경로(32bi)는, 상기 펌핑기구(32a)에 의하여 상부로 퍼올려지는 윤활유를 회전 원심력으로 상부로 공급하게 된다 그리고 내부안내 경로(32bi)에서 크랭크축(32)의 외주면으로 이어지는 외부안내경로(32b7)를 따라 윤활유(L)는, 크랭크축(32)의 상부로 안내된다

상기 내부안내경로(32bi)와 외부안내경로(32bo)의 연결부분의 구조를 살펴보면, 제2도에 도시한 바와 같이, 내부안내경로(32bi)의 상단부에서 직접 굴곡되어 외주안내경로(32bo)로 이어진다. 극, 내부안내경로(3能i)의 상부에서 외측으로 이어지는 굴곡부분(P)에서 윤활유(L)는 급격하게 변경되는 경로를 따라 외측으로 이동하여, 외부안내경로(32bo)로 안내된다. 이 때 윤활유(L)는, 상기 굴곡부분(P)에서 급격하게 경로가 변경되기 때문에, 원활한 유체의 흐름이 방해되는 단점이 생기게 된다.

즉. 변경되는 경로를 따라 흐르는 유체는, 경로변경에 따른 에너지의 손실이 발생하게 되기 때문에, 이러한 에너지손실에 의하여 원활한 이동에 지장이 생긴다. 구체적으로 예를 들면 굴곡부분(P)는, 급격한 유체경로의 변경에 수반하는 와

와류현상이 발생하고 되고, 이러한 현상에 의하여 상기 안내경로(32b)의 내부를 흐르는 윤활유가 상부로 원활하게 이동하지 못하는 단점이 지적되는 것이다.

상기와 같이 크랭크축(32)의 내부에서 경로의 변경에 의하여 발생하는 유체 흐름의 문제점은, 상기와 같이 발생하는 와류현상을 유체의 흐름 경로상에서 제외 시키는 것에 의하여 해결할 수 있을 것이다. 즉, 유체경로의 변경에 의하여 발생 하는 와류현상을, 유체가 흐르는 부분에서 이격시키는 것에 의하여 유체의 흐름을 원활하게 할 수 있을 것이며, 본 발명은 이러한 점에 착안하고 있다.

본 발명의 목적은, 크랭크축을 통하는 윤활유의 흐름을 원활하게 할 수 있는 크랭크축을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 통하여, 밀폐형 압축기 내부의 원활한 윤활기능 및 냉각기능을 달성할 수 있을 것이다.

제1도는 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 보인 단면도.

제2도는 종래의 크랭크축의 구조를 보인 단면도.

제3도는 븐 발명에 의한 크랭크축의 구조를 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 크랭크축 54 : 펌핑기구

60 : 안내경로 62 : 내부안내경로

64 : 외부안내경로 66 : 상단공간부

L : 윤활유

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 크랭크축의 구조는, 크랭크축의 하부 내측에서 상부로 유체를 안내하는 내부안내경로와; 상기 내부안내경로와 연결 되고, 크랭크축의 상부 외측에 성형되는 외부안내경로; 그리고 상기 내부안내경로의 경로가 변경되는 상단부에서, 경로변경부분과 연통하도록 성형된 상단공간부이고, 내부안내경로와 외부안내경로의 연결부분이 상기 상단공간부의 하부에 형성되어, 상기 외부안내경로와 연결되는 내부안내경로의 경로변경부분에서 발생하는 유체의 와류를 수용하는 와류수용수단을 포함하여 구성된다.

즉, 변경되는 경로를 따라 흐르는 유체는, 경로변경에 따른 에너지의 손실이 발생하게 되기 때문에, 이러한 에너지손실에 의하여 원활한 이동에 지장이 생긴다. 구체적으로 예를 들면 굴곡부분(P)는, 급격한 유체경로의 변경에 수반하는 와류현상이 발생하고 되고, 이러한 현상에 의하여 상기 안내경로(32b)의 내부를 흐르는 윤활유가 상부로 원활하게 이동하지 못하는 단점이 지적되는 것이다.

이와 같은 구성에 의하면, 크랭크축의 내부안내경로를 따라 흐르는 윤활유가, 경로변경에 의한 와류의 영향을 최소화시키는 것이 가능하게 되고, 따라서 밀폐형 압축기 내부에서 원활한 윤활유의 공급이 가능하게 된다.

상기 상단공간부의 일실시예에 의하면, 상단공간부는 내부안내경로에서 윤활유의 공급방향과 동일한 방향으로 연장성형되어, 공급되는 윤활유의 관성을 이용하면서, 가장 효율적으로 와류의 영향을 최소화할 수 있도록 구성하고 있다.

다음에는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명 하기로 한다.

제3도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 크랭크축(50)은, 하단부에 있는 윤활유(L)를 퍼올리기 위한 펌핑기구(54)와, 상기 펌핑기구(54)에서 안내되는 윤활유를 상부로 안내하기 위한 안내경로(60), 그리고 컨넥팅로드(도시생략)와 연결되는 편심핀(56)을 포함하여 구성된다.

상기 펌핑기구(54)는, 크랭크축(50)의 하단부가 상기 윤활유(L)에 잠긴 상태에서, 회전에 의하여 윤활유(L)를 상단부로 펌핑하기 위한 기구이다. 그리고 크랭크축(50)의 상단부에 형성된 편심핀(56)은 컨넥팅로드와 연결되어, 크랭크축(50)의 회전운동을 컨넥팅로드의 직선 왕복운동으로 변환하여 실린더블럭 내부에서 냉매와 같은 동작유체를 압축하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 윤활유 안내경로(60)에 대하여 살펴본다. 안내경로(60)는 크랭크축의 하측 내부에서 편심된 상태로 형성된 내부안내경로(64)와, 상기 내부안내경로(64)와 이어지고 크랭크축(50)의 상부 외주면에 형성된 외부안내경로(62)를 포함하여 구성된다.

상기 내부안내경로(64)는, 크랭크축(50)의 중심에서 편심된 상태로 설계되어, 펌핑기구(54)에서 퍼올려진 윤활유를 회전원심력에 의하여 상부로 이동시킬 수 있도록 크랭크축(50)의 하측 내부에 성형되는 것이다. 그리고 상기 내부안내경로(64)는, 크랭크축(50)의 상부 외주면에 성형된 외부안내경로(62)와 연결되어, 윤활유를 크랭크축(50)의 상부로 안내하게 된다.

본 발명에 의하면, 내부안내경로(64)는 그 상단부에서 외부안내경로(62)와 연통할 수 있도록 연결되는 것이 아니라 내부안내경로(64)의 상단부에서 소정 간격 하방으로 이동한 위치에 형성된 출구(68)를 통하여 외부안내경로(62)와 연결되도록 구성되어 있다.

즉, 내부안내경로(64)는, 종래의 것에 비하여 더욱 상부로 연장 성형된 상단공간부(66)를 구비하고 있고, 내부안내경로(64)에서 외부안내경로(62)와 연결되기 위한 출구(68)는, 상기 상단공간부(66)에서 소정 간격을 가지는 하방에 위치하고 있는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면, 내부안내경로(64)를 통하여 안내된 윤활유는, 상단공간부(66)의 하부에 위치하는 출구(68)를 통하여 크랭크축(50)의 외측으로 안내되어 외부안내경로(62)로 공급될 수 있게 된다.

상기 내부안내경로(64)의 상단부에 형성된 상단공간부(66)는, 공급되는 윤활유가 내부안내경로(64)에서 외부안내경로(62)로 경로가 변경됨에 의하여 발생하는 윤활유의 와류현상 등을 수용할 수 있는 부분으로 된다.

다음에는 이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 크랭크축의 윤활유 공급경로 및 윤활유의 흐름 상태에 대하여 살펴본다.

먼저 압축기의 구동이 시작되면, 회전자(제1도 참조)의 회전에 따라 본 발명에 의한 크랭크축(50)도 같이 회전하게 된다. 크랭크축(50)의 회전에 의하여, 그 하단부에 설치되어 있는 펌핑기구(54)는 윤활유(L)를 상부로 끌어 올리게 된다.

이렇게 상기 펌핑기구(54)에 의하여 상부로 공급되는 윤활유는, 먼저 내부안내경로(64)로 유입되고, 내부안내경로(64)에서는 회전하는 크랭크축(50)의 회전 원심력에 의하여 유입되는 윤활유를 상부로 안내할 수 있게 된다.

이 때 상기 내부안내경로(64)의 내부를 통하여 상부로 이동하는 윤활유는, 처음에는 내부안내경로(64)의 최상단부에 성형된 상단공간부(66)까지 공급되거나 출구(68)를 통하여 외부안내경로(62)로 공급될 것이다. 다음에 지속적인 윤활유의 공급에 의하여, 상기 상단공간부(66)에는 윤활유가 차게 되면서, 출구(68)를 통하여 외부로 빠져 나가게 되어, 외부 안내경로(62)로 안내될 것이다.

이 때 상기 내부안내경로(64)의 상부측에는, 공급되는 윤활유가 경로가 바뀜에 따른 와류현상이 발생하게 될 것이다. 본 발명에 의하면, 상기 내부안내경로(64)의 상부에는 상단중간부(66)이 형성되어 있고, 내부안내경로(64)를 빠져나가는 출구(68)는 상기 상단공간부(66)에서 하방으로 소정 간격 이격된 위치에 설치되어 있기 때문에, 실질적으로 윤활유의 경로변경에 따른 와류현상이 상기 상단공간부(66)에서 발생하게 된다.

즉 공급되는 윤활유의 경로상에서, 윤활유의 경로가 변경되는 부분과 연통하는 부분에 형성되어 있는 상단공간부(66)는, 윤활유의 경로변경에 따라 발생하는 와류현상을 수용하게 되기 때문에, 실질적으로 상기 와류현상은 상단공간부(66)의 내부에서 발생하게 된다. 그리고 내부안내경로(62)의 출구(68)는 상기 상단공간부(66)에서 하방으로 소정 간격 이격된 위치, 즉 와류 현상의 영향력을 가장 작게 받으면서 가장 원활하게 외부안내경로(64)로 안내될 수 있는 위치에 형성되어 있기 때문에 가장 효율적으로 외부안내경로(64)로 안내될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 상기 상단공간부(66)는, 내부안내경로(64) 상에서 안내경로의 변경에 따라 발생하는 와류현상을 수용할 수 있는 기능을 하고 있음을 알 수 있다. 따라서 상기 상단공간부(66)는, 도면에 도시한 바와 같은 위치에 한정되는 것이 아님은 자명하다. 즉 상기 상단공간부(66)는 내부안내경로(64) 상에 설치되어 공급되는 유체의 경로가 변경되는 부분에서 발생하는 와류를 수용할 수 있도록 성형되면 충분하다.

그리고 도시한 바와 같이 내부안내경로(64)의 성형방향, 즉 상하부를 잇는 직선형으로 형성되어, 하부에서 상부로 공급되는 윤활유가 관성에 의하여 직접 상기 상단공간부(66)로 공급될 수 있도록 구성하는 것에 의하여 보다 효율적으로 윤활유의 경로변경에 수반하는 와류현상을 수용할 수 있도록 구성하는 것이 가능하게 될 것이다.

이와 같이 하여 상기 내부안내경로(64)를 통하여 외부안내경로(62)로 공급된 윤활유는, 계속하여 외부안내경로를 따라서 상부로 이동하면서 필요한 부분에 윤활유를 공급하거나, 편심핀(56)의 상부를 통하여 비산하면서, 압축기의 압축부에 윤활유를 공급하는 것이 가능하게 된다.

상기와 같은 과정을 거쳐 공급되는 윤활유는, 이를 필요로 하는 부분에 공급되면서, 소정의 윤활작용 및 냉각작용을 수행한 후에, 밀폐용기의 하단부에 다시 모이게 되고, 상술한 바와 같은 윤활유의 순환과정을 되풀이 하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 것에 비하여, 윤활유의 공급이 더욱 원활하게 이루어지고 있음을 알 수 있다. 즉 내부안내경로(64)를 통하여 공급되는 윤활유가, 경로 변경에 따른 와류현상의 영향을 최소로 받으면서 공급될 수 있도록 구성되고 있는 것임을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 밀폐형 압축기에서 윤활유의 공급을 가장 원활하게 하는 것이 가능하기 때문에, 압축기 내부의 윤활 및 냉각 기능이 향상되는 것은 당연하다. 이와 같이 윤활 및 냉각 기능이 향상되는 것에 의하여, 본 발명에 의한 압축기의 동작 및 수명에 대한 신뢰성이 향상되는 잇점을 기대할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 크랭크축의 하부 내측에서 상부로 유체를 안내하는 내부안내 경로와; 상기 내부안내경로와 연결되고, 크랭크축의 상부 외측에 성형되는 외부안내경로, 그리고 상기 내부안내경로의 경로가 변경되는 상단부에서, 경로변경부분과 연통하도록 성형된 상단공간부이고, 내부안내경로와 외부안내경로의 연결부분이 상기 상단 공간부의 하부에 형성되어, 상기 외부안내경로와 연결되는 내부안내경로의 경로변경부분에서 발생하는 유체의 와류를 수용하는 와류수용수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 상단공간부는, 내부안내경로에서 유체의 공급방향과 동일한 방향으로 연장성형되는 것을 특징으로 하는 압축기의 크랭크축 구조.

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