KR100623434B1 - 이중용량 압축기의 크랭크샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 모든 회전방향에 대해 압축기 하부에 수용된 오일을 상부까지 유동시키는 이중용량 압축기용 크랭크샤프트를 개시한다. 이를 위하여 본 발명의 크랭크샤프트는 역회전 가능한 모터에 삽입되어 상기 모터와 동일한 방향으로 함께 회전하는 구동축, 상기 구동축의 상단부에 형성되며 회전중 진동을 방지하는 밸런스웨이트, 상기 밸런스웨이트의 상부에 형성되는 크랭크 핀, 상기 구동축의 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 길이방향으로 일정 높이까지 연장되는 축 오일 홀과, 상기 축 오일 홀과 연통되며, 상기 구동축의 외주면 상에 구비되는 오일 홈과, 상기 오일 홈과 연통되며 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀을 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀의 상단부까지 연장되는 핀 오일 홀을 가지며, 상기 모터의 정회전 및 역회전에 대해 개별적으로 오일을 유동시키는 오일유로, 그리고 상기 구동축의 저널 하부에 형성되며, 상기 오일 홈과 개별적인 유동구조를 갖는 하나 이상의 보조 오일 홈을 포함하며, 상기 오일유로 및 보조 오일 홈은 상기 모터회전방향에 상관없이 해당 구동부분에 안정적으로 오일을 공급하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트를 제공한다.

본 발명의 크랭크샤프트에 의해 회전방향에 상관없이 이중용량 압축기의 각 구동부는 안정적으로 윤활된다.

Description

이중용량 압축기의 크랭크샤프트{CRANKSHAFT IN DUAL CAPACITY COMPRESSOR}

본 발명은 냉매등과 같은 작동유체를 소정압력으로 압축하며 모터의 회전방향에 따라 그 압축용량이 변화되는 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작동중 각각의 구동부분에 윤활유를 공급하는 구조를 포함하는 상기 압축기의 크랭크샤프트에 관한 것이다.

작동유체의 압축이 필요한 여러 장치, 특히 냉장고등과 같은 냉동사이클을 이용하는 가전기기에 있어서, 부하의 크기는 실제로 수시로 변화하며 작동효율의 향상으로 위해서는 상기 부하 크기변화에 따라 압축기의 압축용량의 변화가 요구된다. 이러한 압축기 용량변화를 해결하기 위하여, 지금까지 다양한 기술적 시도들이 수행되어 왔으며, 이러한 예로써 회전속도 가변 압축기 및 다중 실린더 압축기등이 있다. 그러나 상기 기술들은 비용상승 및 압축기 크기증가로 인해 실제 적용하기에 많은 문제점이 있으며, 이들을 대신하여 단순한 기계적 구조를 이용함으로서 이중의 압축용량을 갖는 왕복동형 이중용량 압축기가 개발되었다. 즉, 상기 이중용량 압축기는 모터 및 크랭크샤프트의 가역회전 및 크랭크 핀 주변의 행정가변구조에 의한 행정길이 변화를 이용하여 각 회전방향, 즉 정회전(시계방향 회전) 및 역회전(반시계방향 회전)에서 실질적으로 두 개의 서로다른 압축용량을 가지며, 가 장 일반적인 형태가 미국특허 제4,236,874호에 개시된다.

상기 미국특허 제4,236,874호의 이중용량 압축기 주요부는 실린더 내부의 피스톤, 크랭크샤프트, 중심이 크랭크샤프트의 중심과 편심되게 형성되는 크랭크 핀, 상기 크랭크 핀에 결합되는 편심 링, 상기 편심 링 및 피스톤과 각각 연결되는 커넥팅로드로 이루어진다. 그리고 상기 편심 링과 커넥팅 로드는 인접하는 부품에 대해 회전 가능하며 상기 크랭크 핀 중심을 회전 중심으로 한다. 상기 크랭크 핀과 편심 링의 각 접촉면상에는 소정 길이의 해제 영역이 형성되며, 상기 해제 영역내에서는 상기 크랭크 핀과 편심 링을 서로 결합시키는 키가 제공된다. 이러한 구조를 이용하여 부하가 크게 요구되는 경우 크랭크샤프트가 시계방향(정방향), 부하가 작게 요구되는 경우 크랭크샤프트가 반시계방향(역방향)으로 회전된다. 즉, 각 회전방향에서 편심링의 배열상태가 변화되며, 이러한 편심 링의 배열상태에 따라 변화되는 편심량에 의해 피스톤의 행정거리가 조절된다. 따라서, 정회전시 편심량이 최대이기 때문에 행정거리(Lmax) 및 압축용량이 최대, 역회전시 최소화된 편심량으로 인해 행정거리(Lmin) 및 압축용량이 최소화된다.

여기서, 모터/크랭크샤프트, 피스톤 및 커넥팅로드들과 같은 구동부는 비교적 고속으로 작동하므로 적절한 윤활 및 이를 위한 윤활구조가 압축기의 원활한 작동을 위해서는 공통적으로 중요하다. 왕복동형 압축기에 있어서, 오일은 압축기의 저면에 수용되며, 크랭크샤프트의 회전운동시의 원심력 및 오일 자체의 점도를 이용하여 상기 크랭크샤프트는 그 내부에 형성되는 오일유로를 따라 오일을 상승시켜 해당 구동부에 공급한다. 그러나 상기 이중용량 압축기에서 원심력을 주로 이용하 는 일반적인 왕복동형 압축기의 윤활구조를 적용하면, 회전방향의 변화에 따라 윤활유성능의 차이가 발생될 수 있다. 따라서 각 회전방향에 최적화된 윤활구조가 실제적으로 필요하나 상기 미국공보상에는 이러한 윤활구조가 언급되고 있지 않다.

한편, 상기 미국특허 제4,236,874호 이외에도 많은 특허 공보들이 상기 이중용량 압축기 관련 기술들을 개시하며 이들을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 미국특허 제4,479,419호도 유사하게 크랭크 핀, 편심 캠 및 키를 이용한 이중용량 압축기를 개시한다. 여기서 상기 키는 편심 캠에 고정되며 압축기 회전방향 변환시 상기 크랭크 핀에 형성된 궤도부를 따라 이동한다.

또한, 미국특허 제5,951,261호에 따른 압축기에 있어서, 편심부에 일정 내경을 갖는 보어가 가로지르게 형성되며 상기 편심부 보어와 동일한 내경을 갖는 보어가 편심 캠의 일측에 형성된다. 그리고 상기 편심부의 보어내에는 핀이 제공되며 상기 편심슬리브의 보어에는 압축스프링이 제공된다. 따라서 회전중 상기 각각의 보어가 정렬될 때 상기 핀이 원심력에 의해 상기 캠의 보어로 이동하여 편심부와 편심 캠이 구속된다.

그러나, 앞서 설명된 공보들뿐만 아니라 다른 관련 공보들에서도, 이중용량 압축기의 행정가변구조에 대한 개선들만이 나타나 있으며, 적절한 윤활구조는 역시 언급되고 있지 않다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압축 용량의 변화를 위한 모터의 정회전 및 역회전시 둘 다에 있어서 안정적으로 오일을 각 구동부에 공급할 수 있는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 목적으로 달성하기 위해서는, 출원인은 무엇보다도 정회전 및 역회전에 대해 별도로 작용하는 즉, 오일을 유동시킬 수 있는 윤활구조가 크랭크샤프트에 필요하다고 생각하였다. 따라서, 출원인은 실제적으로 구현 가능한 여러 가지 오일유동구조를 고안한 후 이들 모두에 대한 실험을 수행하였다. 실험 결과 고안된 오일유동구조들은 대부된 안정적인 오일 유동량을 보여주었으며, 이들중에서 생산 단가 및 생산성들을 고려하여 다음과 같은 최종적인 구조들을 결정하였다.

이에 따라, 본 발명은 역회전 가능한 모터에 삽입되어 상기 모터와 동일한 방향으로 함께 회전하는 구동축; 상기 샤프트부의 상단부에 형성되며 회전중 진동을 방지하는 밸런스웨이트; 상기 구동축 중심에 편심되게 상기 밸런스웨이트 상부표면에 형성되며, 소정의 편심량 조절 부재를 개재하여 피스톤의 커넥팅로드와 연결되는 크랭크 핀; 그리고 상기 구동축, 밸런스웨이트 및 크랭크 핀을 따라 형성되며 상기 모터의 정회전 및 역회전에 대해 개별적으로 오일을 유동시키는 정회전 및 역회전 오일유로로 이루어져, 냉매가 각 회전방향에서 변화된 압축용량에 따라 압축되도록 상기 모터의 정회전 및 역회전력을 연결된 구동부재에 전달하며, 상기 정회전 및 역회전 오일유로를 통해 상기 모터회전방향애 상관없이 해당 구동부분에 안정적으로 오일을 공급하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트를 제공한다.

여기서 본 발명의 크랭크샤프트의 한 형태에 따르면, 상기 정회전/역회전 오 일유로는: 상기 구동축 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 길이방향으로 일정 높이까지 연장되는 축 오일 홀; 상기 축 오일 홀과 연통하며, 상기 구동축 외주면상에서 일정길이로 연장되는 최소 하나의 직선 오일홈; 그리고 상기 오일 홈과 연통하며, 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀 상단부까지 연장되는 핀 오일 홀을 포함한다.

상기 오일 홈은 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 단일 직선 홈 또는 두 개의 직선 홈이 될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 오일 홈은 전체적으로 상기 크랭크 핀의 중심축에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각도로 편심되는 것이 바람직하며, 또한 하부 끝단이 상기 구동축 저널의 하부끝단으로부터 일정 높이로 상승되는 것이 바람직하다.

여기서 크랭크샤프트의 마모억제 및 가공성을 고려할 때 상기 편심 각도는 최대 40˚, 상기 하부끝단의 상승높이는 최소 5mm 이어야 한다. 그리고 상기 편심각도가 22˚-33˚,상승높이가 10mm-12mm 일 때 상기 오일홈은 마모억제에 최적화된다.

또한 상기 마모억제 뿐만 아니라 급유량 둘 다를 만족시키기 위해서는 상기 편심각도가 20˚-40˚이고, 상기 상승높이가 7mm-15mm인 것이 바람직하며, 상기 편심각도가 30±5˚이고, 상기 상승높이가 10±2mm 인 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 크랭크샤프트의 마모를 억제하기 위해 상기 오일 홈의 폭이 3mm이하이고, 이에 따른 유량감소를 보상키 위해 상기 오일 홈의 깊이가 2.5mm 이 상인 것이 바람직하다.

또한 상기 오일 홈은 부분적으로 나선홈을 포함하는 단일 직선 홈이 될 수 있으며 이러한 부분 나선 홈은 상기 직선 홈의 상부에 연속적으로 형성된다.

여기서 상기 부분 나선 홈이 큰 부하가 발생하는 회전방향에 대해서 오일을 유동시키는 것이 바람직하며, 또한 상기 오일 홈의 상부끝단 및 하부끝단 사이의 상호 이격각도가 10˚-30˚인 것이 바람직하다.

한편, 상기 오일 홈은 상기 레이디얼 베어링 하부에 오일을 공급하도록 상기 구동축 저널의 하부에 형성되는 최소 하나의 보조 오일홈을 더 포함할 수 있으며, 상기 보조 오일 홈은 실제적으로 상기 저널 중앙의 함몰부와 연통하며 상기 저널의 하부 끝단 근처까지 형성된다.

바람직하게는, 마모 발생을 억제하게 위하여 상기 보조 오일 홈의 폭은 2mm이하이고 이의 하부 끝단이 상기 구동축 저널의 하부끝단으로부터 3mm 이상 상승된다. 또한 상기 보조 오일 홈은 상기 구동축상에 상기 오일홈으로부터 최소 90˚ 이상 각도로 이격되게 형성되는 것이 바람직하며, 실질적으로 직선홈 또는 나선 홈이 될 수 있다.

한편, 상기 오일 홈이 두 개인 경우, 상기 핀 오일 홀은 상기 두 개의 오일 홈과 연통되는 단일 공통 홀 또는 상기 두 개의 오일 홈과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 홀이 될 수 있다. 또한 상기 축 오일 홀도 상기 두 개의 오일 홈과 연통되는 단일 공통 홀 또는 상기 두 개의 오일 홈과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 홀이 될 수 있다.

본 발명의 크랭크샤프트의 다른 형태에 따르면, 상기 정회전/역회전 오일유로는 상기 구동축 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 길이방향으로 일정 높이까지 연장되는 축 오일 홀; 상기 축 오일 홀과 연통하며, 상기 구동축 외주면으로 따라 상방향으로 연장되는 최소 하나의 나선 오일 홈; 그리고 상기 오일 홈과 연통하며, 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀 상단부까지 연장되는 핀 오일 홀을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 오일 홈은 실질적으로 어느 하나의 모터 회전방향에 대하여만 개별적으로 오일을 유동시키는 두 개의 나선 홈이 되며, 이들 중 상기 정회전시 오일을 유동시키는 나선 홈이 역회전시 오일을 유동시키는 나선 홈보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 오일 홈은 상기 모터의 어느 한 회전방향에 대해만 오일을 유동시키는 나선 홈과 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 직선 홈으로 이루어질 수 있으며, 이들 중 상기 나선 홈이 상기 모터의 정회전에 대해서 오일을 유동시키는 것이 바람직하다.

이러한 각각의 오일 홈에 있어서, 각 오일 홈이 상기 구동축의 외주면상에서 서로 교차되지 않으며 각 오일 홈의 상부 끝단이 서로 연결되지 않는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 오일 홈이 두 개인 경우, 상기 핀 오일 홀은 상기 두 개의 오일 홈과 연통되는 단일 공통 홀 또는 상기 두 개의 오일 홈과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 홀이 될 수 있다. 또한 상기 축 오일 홀도 상기 두 개의 오일 홈과 연통 되는 단일 공통 홀 또는 상기 두 개의 오일 홈과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 홀이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 크랭크샤프트의 또 다른 형태에 따르면, 상기 정회전/역회전 오일유로는 상기 구동축 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 상기 크랭크 핀 근처까지 길이방향으로 연장되는 최소 하나의 축 오일 홀; 상기 축 오일 홀과 직접 연통하며, 상기 축오일 홀의 상단부로부터 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀 상단부까지 연장되는 핀 오일 홀; 그리고 상기 축 오일 홀 또는 핀 오일 홀과 연통하며 상기 구동축 외주면상에서 상방향으로 연장되는 최소 하나의 오일 홈을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 축 오일 홀은 상기 구동축 중심에 대한 하나 또는 두개의 편심홀이 될 수 있으며, 상기 구동축 중심에 대한 동심 홀이 될 수 있다.

상기 오일 홈은 단일 나선 홈이 될 수 있으며, 이러한 단일 나선 홈이 각각 상기 축 오일 홀과 연통되는 상부 및 하부 끝단을 포함하며, 서로 동일 선상에 위치되지 않는 상부 끝단 및 하부 끝단을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 단일 나선 홈이 상기 모터의 정회전에 대해서 오일을 유동시키는 것이 바람직하다.

상기 오일 홈은 또한 서로 반대방향으로 연장되는 두 개의 나선 홈이 될 수 있다.

이러한 두 개의 나선 홈에 있어서, 각 나선 홈이 상기 축 오일 홀과 연통되는 하부끝단 및 상기 축 오일 홀에 대해 폐쇄되는 상부 끝단을 포함하는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는, 상기 각 나선 홈의 상부 끝단 및 하부 끝단들이 서로 연결된다. 또한 바람직하게는, 각 나선 홈은 상기 구동축의 외주면상에서 서로 교차되지 않는다.

상기 오일 홈은 또한 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 하나 또는 두 개의 직선 홈이 될 수 있으며, 바람직하게는 상기 각 직선 홀이 상기 축 오일 홀과 연통되는 하부끝단 및 상기 축 오일 홀에 대해 폐쇄되는 상부 끝단으로 포함한다.

한편, 상기 핀 오일 홀은 상기 축 오일 홀에 대해 단일 공통 홀 또는 두 개의 독립 홀이 될 수 있다.

상술된 본 발명에 의해 압축기의 정회전 또는 역회전 둘 다에 있어서 상기 크랭크샤프트는 오일을 유동시켜 각 구동부에 안정적으로 공급할 수 있다.

본 발명의 특징 및 장점들은 뒤따르는 본 발명의 실시예의 상세한 설명과 함께 다음의 첨부된 도면들을 참고하여 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들중:

도 1은 이중용량 압축기의 전체적인 구성을 나타내는 단면도;

도 2는 본 발명에 따른 이중용량 압축기용 크랭크샤프트의 제 1 실시예를 나타내는 정면도;

도 3은 상사점에서 실린더 내부 압력이 전달시 도 2의 크랭크샤프트의 상태를 나타내는 측면도;

도 4a 및 도 4b는 제 1 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도 및 평면도;

도 5는 오일 홈의 편심각도 및 상승높이에 대한 마모정도 변화를 나타내는 그래프;

도 6a 및 도 6b는 정회전 및 역회전시 오일 홈의 편심각도 및 상승높이에 대한 급유량 변화를 각각 나타내는 그래프;

도 7은 오일 홈의 편심각도 및 상승높이에 대한 도 5의 마모정도 변화 및 도 6a, 도 6b의 급유량 변화를 비교하여 나타내는 그래프;

도 8a 및 도 8b는 도 4의 변형예에 포함되는 보조 오일홈을 나타내는 부분확대도;

도 9은 두 개의 직선 오일 홈을 갖는 제 1 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도;

도 10은 본 발명에 따른 이중용량 압축기용 크랭크샤프트의 제 2 실시예를 나타내는 정면도;

도 11은 서로 분리된 2개의 나선 오일 홈을 갖는 제 2 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도;

도 12는 개별적인 직선 및 나선 오일 홈을 갖는 제 2 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도;

도 13은 본 발명에 따른 이중용량 압축기용 크랭크샤프트의 제 3 실시예를 나타내는 정면도;

도 14a-도 14c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 축 오일 홀의 변형예를 나타내는 정면도;

도 15는 분리된 나선 오일홈들을 갖는 제 3 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도;

도 16은 서로 연결된 나선 오일 홈들을 갖는 제 3 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도;

도 17는 직선 오일 홈을 갖는 제 3 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예를 나타내는 정면도; 그리고

도 18a-도 18c는 전도형(顚倒形) 압축기에 적용되는 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 기타 실시예들을 나타내는 정면도이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태 또는 발명의 실시를 위한 형태

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

먼저 본 발명의 크랭크샤프트가 적용된 이중용량 압축기의 전체 구조를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 이중용량 압축기는 도시된 바와 같이, 크게 상기 압축기 하부에 위치하여 요구되는 동력을 발생 및 전달하는 동력 발생부(20)와 상기 동력발생부(20) 상부에 위치하며, 공급된 동력을 이용하여 작동유체의 압축을 수행하는 압축부(30)로 이루어진다. 또한 이러한 일반적 구성과 더불어 상기 이중용량 압축기는 상기 동력발생부(20)와 압축부(30)를 연결하며, 작동중 압축부(30)의 압축용량을 변화시키는 행정 가변부(40)를 포함한다. 한편, 용기(11)는 냉매 누설을 방지하기 위하여 상기 동력 발생부(20) 및 압축부(30)등을 밀폐되게 수용하며, 상기 용기(11) 내부에는 상기 동력발생부(20) 및 압축부(30)등이 설치되는 프레임(12)이 상기 용기에 부착된 다수개의 지지부재(예를 들어, 스프링)(14)에 의해 탄성적으로 지지된다. 또한 냉매 흡입관(13) 및 토출관(15)은 각각 상기 용기(11)의 소정 위치에 설치되며 이의 내부와 연통한다.

먼저 상기 압축부(30)는 상기 동력 발생부(20)의 상부에 위치되도록 상기 프레임(12)상에 설치되며 냉매 압축을 위해 기계적으로 운동하는 구동 기구와 상기 구동 기구를 보조하는 흡입 및 배출 밸브구조로 이루어진다. 여기서 실질적인 압축공간을 형성하는 실린더(32)와 함께 상기 구동 기구는 냉매 흡입/압축을 위해 상기 실린더(32) 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(31) 및 상기 피스톤(31)에 왕복운동을 위한 동력을 전달하는 커넥팅 로드(33)를 갖는다. 그리고 상기 밸브 구조는 실린더 헤드(34) 및 헤드커버(35) 등과 같은 관련 부품의 조합에 의해 상기 실린더(32)로의 냉매의 공급 및 압축된 냉매의 배출을 수행한다.

상기 행정가변부(40)는 상세히 도시되지는 않지만, 크랭크 핀 외주면 및 커넥팅 로드(33)사이에 회전가능하게 장착되는 편심 부재(41) 및 어느 하나의 압축기 회전방향에 대해 상기 편심부재(41)를 고정시키는 고정부재(42)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의해 상기 모터의 회전방향(정방향 또는 역방향)에 따라 상기 편심 슬리브의 재배열이 이루어지며, 유효 편심량 및 피스톤 변위 변화에 의해 압축용량이 변화된다. 이와 같은 행정가변부(40)는 본 발명과 동일한 출원인 의 국제출원번호(International application No.) PCT/KR01/00941에 개시되어 있으나, 상기 언급된 구성 이외에도 회전방향에 따라 행정거리를 변화시키는 어떠한 변형된 구성도 상기 행정가변부(40)에 적용가능하다.

마지막으로, 상기 동력 발생부(20)는 상기 프레임(12) 하부에 설치되며 외부 전원에 의해 회전력을 발생시키는 고정자(21) 및 회전자(22)를 포함하는 모터와 상기 프레임(12)을 관통하여 설치되는 크랭크샤프트(23)로 이루어진다. 여기서 상기 모터는 일정 회전방향에 대한 역회전 즉, 시계방향 및 반시계방향으로 회전 가능하다. 그리고 상기 크랭크샤프트(23)는 기본적으로 상기 모터의 정회전 및 역회전을 상기 압축부(30)에 전달하는 역할을 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 크랭크샤프트(23)는 모터의 회전방향 둘 다에 대해 각각 오일을 유동시킬 수 있는 윤활구조를 가지며, 이에 따라 상기 모터회전방향에 상관없이 상기 윤활구조를 통해 압축기 하부에 수용된 오일을 해당 구동부에 공급할 수 있다.

이러한 본 발명의 이중용량 압축기 구성중 상기 동력발생부와 압축부등은 일반적인 압축기와 동일하거나 특정 구성에 한정되지 않으므로 이에 대한 부가적인 설명을 생략하며, 앞서 개략적으로 설명된 본 발명의 크랭크샤프트는 다음의 제 1 제 2 및 제 3 실시예에서 관련된 도면과 함께 보다 상세하게 설명된다.

제 1 실시예

도 2 및 도 3은 는 본 발명에 따른 이중용량 압축기용 크랭크샤프트의 제 1 실시예를 도시하며, 도 4 내지 도 6은 상기 제 1 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변 형예들을 도시한다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1 실시예에 따른 이중용량 압축기의 크랭크샤프트(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 역회전 가능한 모터에 삽입되는 구동축(110), 상기 구동축(110) 상부 끝단에 형성되는 밸런스웨이트(120) 및 상기 밸런스웨이트 상부표면상에 형성되는 크랭크 핀(130)으로 이루어진다. 또한 본 발명의 크랭크샤프트(100)는 상기 구동축(110), 밸런스웨이트(120) 및 크랭크 핀(130)을 따라 형성되는 정회전 및 역회전 오일유로(140)를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 구동축(110)은 하부에 상기 모터 회전을 직접 전달하기 위하여 상기 회전자(22)가 끼워지는 장착부(111)를 포함한다. 상기 모터 회전을 상기 피스톤(31)까지 안정적으로 전달하기 위하여 저널(112)은 상기 프레임(12)내에 삽입되어 레이디얼(저널) 베어링을 형성하며, 이에 따라 중심축에 수직한 방향의 하중을 지지한다. 또한 칼라(113)는 상기 프레임(12)의 상부표면과 함께 스러스트 베어링을 형성하며 작동중 축방향의 하중을 지지한다. 상기 저널(112)은 상기 구동축(110)에서 장착부(111) 위쪽에서 상부 끝단까지의 영역에 해당하며, 상기 칼라(113)는 상기 밸런스웨이트(120)상에 상기 구동축(110)을 둘러싸도록 형성된다. 한편, 상기 밸런스웨이트(120)는 회전중 진동을 방지하는 역할을 하며, 상기 크랭크 핀(130)은 상기 구동축(110) 중심에 편심되게 형성되며 앞서 설명된 바와 같이 소정의 편심량 조절 부재(41) 및 피스톤(31)의 커넥팅로드(33)와 연결된다.

이러한 제 1 실시예의 크랭크샤프트(100)에 있어서 앞서 설명된 구동축(110), 밸런스웨이트(120), 일반적인 크랭크샤프트와 동일하므로 추가적인 설명을 생략하며, 상기 정/역회전 오일유로(140)를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1 실시예의 정회전/역회전 오일유로(140)는 압축용량 변화를 위한 상기 모터의 정회전(시계방향회전) 및 역회전(반시계방향)시 개별적으로 오일을 유동시키는 것이 가능하다. 이를 위하여 상기 오일 유로(140)는 상기 구동축 하부(110)내에 형성되는 축 오일 홀(141), 상기 축 오일 홀(141)과 연통되며 상기 구동축(110) 상부상에 형성되는 최소 하나의 오일 홈(143) 및 상기 오일 홈(143)과 연통되며 상기 크랭크 핀(130)내에 형성되는 핀 오일 홀(144)을 포함한다. 즉, 상기 축 오일 홀(141), 오일 홈(143) 및 핀 오일 홀(144)은 상기 크랭크샤프트(100) 전체에 걸쳐 연속적으로 연결된다.

먼저 상기 축 오일 홀(141)은 상기 구동축(110)의 하부 끝단으로부터 상기 구동축(110) 내부를 통해 축 중심에 나란하게 일정 높이까지 연장된다. 즉, 상기 축 오일 홀(141)은 상기 구동축(110)의 하부 끝단에서 외부와 연통하며 상기 오일 홈(143)과 연결가능한 높이까지 연장된다. 또한 상기 축 오일 홀(141)의 하단부에는 오일 펌프(150)를 수용하는 펌프 자리부(145)가 형성된다. 이러한 오일 펌프(150)는 일종의 원심펌프이며, 중공 몸체(151)와 상기 몸체(151)내부에 삽입되는 프로펠러(152)를 포함한다. 상기 자리부(145)에 장착된 오일 펌프(150)는 압축기 저면에 수용되는 오일내로 잠기며 이에 따라 오일은 오일펌프(150)를 거쳐 상기 축 오일 홀(141)에 일차적으로 유입될 수 있게 된다. 한편, 상기 축 오일 홀(141)은 각각 홀(141) 자신과 연통되며 원활한 오일 유동을 보조하는 가스홀(146) 및 찌꺼기 홀(147)을 더 포함한다. 상기 가스홀(146)은 상기 회전자 장착부(111)의 바로 아래에 위치하며 유동하는 오일내의 가스를 배출한다. 그리고 상기 찌꺼기 홀(147)은 회전자 장착부(111)의 내부에 위치되며 오일내의 오염물질을 배출한다.

상기 오일 홈(143)은 상기 축 오일 홀(141) 및 핀 오일 홀(144)과 각각 상부 및 하부 끝단에서 상부 및 하부 연결공(142a,142b)에 의해 연통된다. 즉, 상기 오일 홈(143)은 압축기 하부의 오일을 상부의 압축부(30)까지 상승시키는 하나의 연속적인 통로(본 발명의 오일 유로)를 형성하기 위하여 상기 축 오일 홀(143) 및 핀 오일 홀(144)사이를 연결한다. 또한 상기 오일 홈(143)은 레이디얼(상기 저널(112) 및 프레임(12)사이) 및 스러스트 베어링(상기 칼라(113) 및 프레임(12) 사이)에 급유하기 위해 사용되므로, 대개 상기 저널(112) 전체에 걸쳐 형성되며 상기 프레임(12) 내벽에 의해 상부가 폐쇄됨으로서 유동공간을 형성한다.

여기서 실질적으로 본 발명 제 1 실시예에 있어서 상기 오일 홈(143)은 단일 직선 홈의 형태를 갖는다. 상기 오일 홈(143)은 나선 홈으로 형성되는 것이 일반적이며 이러한 나선 홈은 유동경로를 확장시켜 충분한 오일공급을 가능하게 한다. 그러나, 상기 나선 홈은 자신의 기하학적 특성상 상기 크랭크샤프트의 어느 한 회전방향에 대해서만 오일을 유동시킬 수 있다. 즉, 상기 구동축(110)상에 축 회전방향과 반대로 형성될 때에만 그 내부에 오일이 유동 및 상승할 수 있다. 이러한 나선 홈과는 달리 직선 홈은 이러한 기하학적 특성에 영향받지 않으며, 회전방향에 상관없이 크랭크샤프트 회전시 발생되는 원심력에 의해 오일이 유동하여 상기 핀 오일 홀(144)까지 상승될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 피스톤(31)이 상사점에 도달한 후 하사점으로 이동하기 직전에, 실린더(32)내에서 최대 압축된 가스의 압력은 순간적으로 커넥팅로드(33)를 거쳐 크랭크 핀(130)에 가해진다. 이러한 가스압력으로 인하여 상기 크랭크샤프트(100)는 조금은 과장되게 도시되었지만 상기 프레임(12)내에서 기울어지며 일시적이나마 이상 회전을 하게 된다. 보다 상세하게는, 상기 크랭크샤프트가 회전중 기울어지면 도시된 A 및 B 지점에서 유막 및 프레임(12)으로부터 상기 구동축(110)은 반력을 받게 되며, 상기 크랭크샤프트의 기울어짐이 심한 경우 상기 A,B지점에서 상기 프레임(12)과 접촉하게 된다. 또한 특성상 레이디얼 베어링은 중앙부에 비해 양 끝단부의 유막이 상대적으로 불균일하게 형성되며 상기 A, B 지점은 원주방향으로 유막이 상대적으로 불균일하게 형성되는 영역에 포함된다. 다른 한편, 상기 직선 홈(143)은 상기 나선 홈에 비해 상기 구동축(110)의 원주면을 길이방향으로 일직선상으로 연속적으로 파손시켜 상기 프레임(12)과 구동축(110)사이의 간극을 다른 부분에 비해 더 크게 만든다. 이에 따라, 상기 직선 홈(143) 주변에는 전체적으로 나선 홈에 비해 충분한 유막이 형성되지 않는다. 결과적으로, 상기 직선 홈(143)을 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(110)상에 상기 크랭크 핀 중심축(C)에 나란하게 형성하는 것은 특히 상기 A지점에 해당하는 하부 끝단 및 이의 주변부에서 마모의 증가를 가져온다.

이러한 조건들을 고려할 때, 먼저 형성위치에 있어서 상기 직선 오일 홈(143)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 크랭크 핀(130) 중심축(C)에 평행한(즉, 상기 중심축(C)과 공통평면내에 위치되는) 구동축(110)상의 기준위치로부터 좌측방향(시계방향) 또는 우측방향(반시계방향)으로 일정각도(θ₁)로 편심(offset)되는 것이 바람직하다. 이러한 편심각도(θ₁)의 설정은 마모발생이 억제되도록 상기 오일 홈(143)의 하부 끝단 및 그 주변부(이하 " 마모영역" )가 상기 프레임(도 2의 12 참조)과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 직선 오일 홈(143)의 마모영역은 프레임(12)과의 접촉뿐만 아니라 베어링 끝단 주변의 불안정한 유막으로 인해서도 심한 마모를 받을 수 있다. 따라서 상기 마모영역(직선 오일 홈(143)의 하부 끝단)은 상기 유막 불안정 영역을 벗어나도록 원래 위치인 상기 저널(112)의 하부 끝단으로부터 일정높이(h)만큼 상승되게 위치되는 것이 바람직하다. 이러한 상승높이(h) 설정으로 인해 상기 마모영역은 유막 안정화 영역내에 위치되어 마모가 억제될 수 있다.

본 발명에 있어서 편심각도(θ₁) 및 상승높이(h)의 최적화는 실제 실험을 통해 결정되었으며, 도 5 내지 도 7는 각각에 대한 최적값 산출을 위해 고려된 실험결과들을 각각 나타낸다.

먼저 도 5는 편심각도 및 상승높이에 대한 마모정도 변화를 나타내는 그래프이다. 상기 실험에서 상기 오일홈(143)의 폭 및 깊이는 마모에 대한 영향도가 크므로 일정크기로 고정되었다. 상기 편심각도(θ₁)의 측정시 상기 구동축(110)의 기준위치가 0˚로 설정되었으며, 상기 기준위치로부터 시계방향으로 증가되는 각도가 양의 각도로 지정되었다. 그리고 상기 상승높이(h)는 상기 저널(112)의 하단으로부터 실제 오일 홈(143) 하단까지의 거리를 측정하여 나타내었다. 또한 상기 마모정도는 미리 설정된 편심각도(θ₁) 및 상승높이(h) 조건에 따라 제작된 다수개의 시험편(크랭크샤프트)을 압축기에 장착하여 정회전 및 역회전 각각 3시간씩 총 6시간동안 작동시킨 후(ASHRAE condition), 해당 마모영역을 육안검사한 결과이다.

도 5에서, 전체적으로 마모는 그 정도(매우양호,양호,보통)변화의 경계가 상승높이(h)를 따라 배열되므로(즉, 정도의 변화가 상승높이를 따라 이루어지므로) 편심각도(θ₁) 보다는 상승높이(h)에 민감한 것으로 나타난다. 따라서, 마모억제에 적합한 조건은 편심각도(θ₁)에 대해서는 실험결과를 기초로 명확하게 결정되기 힘드나, 상승높이(h)에 대해서는 대체적으로 최소 5mm 이상임을 알 수 있다. 그러나, 상기 편심각도(θ₁)가 지나치게 크게 되면 연장길이 및 경사각 증가로 인해 상기 핀 오일 홀(144)을 상기 직선 오일 홈(143)과 연통되게 가공하기가 어려워지므로 상기 편심각도(θ₁)는 최대 40˚ 이하의 범위에서 선정되는 것이 바람직하다. 이와는 다르게 마모억제를 위한 최적조건은 도면 중앙부에 위치한 매우 양호한 등급 영역으로 명확하게 나타나며, 각각 편심각도(θ₁)에서 22˚∼33˚, 상승높이(h)에서 10mm-12mm가 된다.

한편, 상기 언급된 최적조건이 마모를 억제한다 하더라도 편심각도(θ₁) 및 상승높이(h)의 변화는 또한 가장 중요한 성능인 급유량에 영향을 미칠 수 있다. 따 라서 본 발명에 있어서 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 실험에 의해 정회전 및 역회전시 편심각도(θ₁) 및 상승높이(h)에 대한 급유량 변화가 함께 고려되었다. 여기서 상기 오일 홈(143)의 폭 및 깊이, 편심각도(θ₁), 상승높이(h)에 대한 기준은 앞선 도 5의 마모정도 실험과 동일하며, 급유량은 작동시 분당 상기 크랭크샤프트를 통해 공급되는 오일량(cc/min)을 나타낸다.

먼저 도 6a에 도시된 정회전의 경우, 상승높이(h)가 낮고 편심각도(θ₁)가 커질수록 급유량이 증가하는 추세를 나타낸다. 그리고 도 6b에 도시된 역회전의 경우, 상승높이(h)가 낮고 편심각도(θ₁)가 작아질수록 급유량이 증가하는 추세를 나타낸다. 즉, 상기 편심각도(θ₁)가 양의 값(기준위치(0˚)로부터 시계방향 각도)을 갖는 것이 정회전시 급유에 유리하며, 음의 값을 갖는 것이 역회전시 급유에 유리할 것으로 예측된다. 그러나 정역회전 각각에 있어서 나타난 급유량의 변화(상한 및 하한값의 차이)가 10cc/min정도에 불과하며, 각 회전의 상한값들 또는 하한값들 비교시 약 5cc/min정도의 차이만이 발생한다(정회전시 급유량의 상한값(upper bound) 및 하한값(lower bound) : 180cc/min, 170cc/min, 역회전시 급유량의 상한값 및 하한값 174.5cc/min, 164.5cc/min). 또한 이들 상한 및 하한값들은 모두 실제 급유량 규격이상의 값에 해당한다. 따라서, 전체적으로 급유량이 상기 편심각도(θ₁) 및 상승높이(h) 변화에 영향을 받기는 하나, 이들이 상기 마모억제의 경우와는 다르게 급유량 변화에 결정적인 역할을 하지 않는다는 것을 알 수 있다.

이와 같은 실험결과에 기초하여, 마모 및 급유량 둘 다 고려된 조건을 찾기 위하여 도 7에서는 편심각도 및 상승높이에 대한 도 5의 마모정도변화 및 도 6a, 6b의 급유량 변화가 비교 표시된다.

보다 상세하게는, 도 7에서 정/역회전에서의 급유량 상한 및 하한 사이의 영역과 양호한 마모상태이상을 나타내는 범위가 중첩된다. 따라서, 도시된 백색 영역은 정/역회전 급유규격 및 마모규격을 동시에 만족시키는 영역이 되며, 대체적으로 각각 편심각도(θ₁) 20˚-40˚ 및 상승높이(h) 7mm-15mm 범위에 해당한다. 또한 다른 별도의 변수가 없는 한 도시된 음영영역은 상기 백색영역의 중앙부에 위치되어 있으므로 마모 및 급유에 대한 최적 조건에 해당하는 것으로 판단될 수 있다. 여기서 상기 음영영역은 편심각도(θ₁) 30±5˚, 상승높이(h) 10±2mm 범위를 갖는다.

이와 같은 편심각도(θ₁) 및 상승높이(h)의 최적화와 더불어 유막형성을 방해하는 구동축(110)의 원주면 파손을 감소시키기 위해서, 상기 직선 오일 홈(143)의 폭(b)은 가능한 한 최소화되어야 한다. 이에 대한 별도의 실험 결과에 근거하여, 상기 폭(b)은 상용 압축기의 크랭크샤프트에 있어서 3mm이하 인 것이 바람직하다. 그리고 폭(b)의 감소로 인한 오일유량의 감소는 깊이를 증가시켜 보상될 수 있으며, 이에 따라 상기 오일 홈(143)의 깊이는 2.5mm 이상이 되어야 한다.

또한 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 오일 홈(143)은 구동축(110)의 원주면이 일직선으로 연속되게 파손되지 않도록 부분적으로 나선 홈(143b)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 오일 홈(143)은 직선 홈(143a)과 이에 연속적으로 형성되는 나선 홈(143b)으로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 오일 홈(143)은 실선으로 표시된 하부 직선 홈(143a) 및 상부 나선 홈(143b)으로 이루어질 수 있으며, 반대로 점선으로 표시된 바와 같이 하부 나선 홈 및 상부 직선 홈으로 이루어 질 수도 있다. 이러한 두 개의 형태에 있어서, 하부 직선 홈(143a) 및 상부 나선홈(143b)의 조합이 회전방향에 영향받지 않고 오일 홈에서의 오일유동을 시작시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한 상기 나선 홈(143b)의 형성방향에 따라 정회전 또는 역회전 중 어느 한쪽방향에서 급유량이 증가되며 다른 한쪽은 그 반대가 된다. 그러나 정회전시 부하가 상대적으로 크므로 상기 나선 홈(143b)은 정회전시 급유량이 증가되도록 반시계 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 나선 홈(143b)의 나선각 및 이에 따른 나선 홈(143b)의 길이등은 급유성능자체에 영향을 미칠 수 있으므로 적정하게 설정되는 것이 중요하다.

실질적으로 이들 나선각 및 길이등은 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 나선홈(143b)으로 인한 오일 홈(143) 하부 끝단 및 상부끝단 사이의 상대적인 이격각도(θ₂)에 의해 조절 가능하며, 상기 이격각도(θ₂)는 10˚-30˚의 값을 갖는 것이 바람직하다.

앞서 언급된 감소된 오일 홈(143) 폭(b) 및 부분 나선 홈(143b)은 상기 프레임(12)과 구동축(110)사이의 간극을 적정하게 유지시켜 충분한 유막형성이 이루어지게 하며, 결과적으로 상기 마모영역(오일홈 하단 및 주변부)에서 마모가 억제될 수 있다.

한편, 상기 상승높이(h)의 설정으로 인해 상기 직선 오일 홈(143)의 길이는 짧아지며, 이와 연통되도록 상기 축 오일 홀(141)이 연장된다. 그러나, 짧아진 오일 홈(143)은 상기 저널(112) 하부에 오일이 적절하게 공급되지 않는 문제를 발생시킨다. 이를 위해 상기 오일 홈(143)은 바람직하게는 도 4b, 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(110)의 저널 하부에 형성되는 최소 하나의 보조 오일홈(149)을 더 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 보조 오일 홈(149)은 오일을 공급받을 수 있도록 상기 저널(112) 중앙의 소직경부(112a)와 연통된다. 그리고 상기 보조 오일 홈(149)은 이를 통한 오일공급으로 인해 상기 핀 오일 홀(144)에서의 최종적인 오일유량을 감소시키지 않도록 저널(111)의 하부 끝단 근처까지 적당한 길이로 연장된다. 따라서 상기 소직경부(112a)로부터 공급된 오일은 상기 보조 오일 홈(149)을 통해 상기 저널(112) 하부에까지 다다를 수 있다. 여기서 앞서 설명된 오일 홈(143)의 경우와 유사하게 상기 보조 오일 홈(149)의 형성은 이의 주변부 및 하부 끝단에서의 마모 발생을 유발할 수 있다. 따라서, 상기 보조 오일 홈(149)의 폭은 실제 구동축(110) 원주면 파손 감소를 위해 2mm 이하로 조절된다. 그리고 상기 보조 오일 홈(149)의 하부 끝단은 유막 불안정 영역을 최대한 벗어나도록 상기 저널(112)의 하부 끝단으로부터 최소 3mm 이상 상승되게 조절된다. 또한, 상기 보조 오일 홈(149)은 상기 짧아진 오일 홈(143)과는 별도의 오일유동구조이므로 상기 프레임(12)과의 직접적 접촉 방지 뿐만 아니라 저널(112)하부에서의 충분한 오일 공급 및 이에 따른 고른 유막형성을 위하여 이들은 서로 이격되는 것이 바람직하다. 이러한 보조 오일 홈(149)의 상기 오일 홈(143)에 대한 이격각도(θ₃)는 90˚ 이상이 되는 것이 적절하다. 또한, 도 8a에 도시된 바와 같이 상기 보조 오일 홈(149)은 상기 오일 홈(143)과 동일하게 직선 홈이 될 수 있으며, 오일 유량을 증가시키기 위하여 도 8b에 도시된 바와 같이 나선홈으로 형성될 수도 있다.

다른 한편, 본 발명 제 1 실시예에 있어서 상기 오일 홈(143)은 도 9에 도시된 바와 같이 하나의 직선 홈을 더 포함하여 두 개의 직선 오일 홈(143c,143d)으로 이루어질 수 있다. 상기 두 개의 직선 오일 홈(143c,143d)은 레이디얼 베어링으로 공급되는 오일량 뿐만 아니라 전체적인 오일 급유량을 증가시키기 위해 적용되며, 앞서 설명된 단일 직선홈의 모든 특성을 갖는다.

끝으로, 상기 핀 오일 홀(144)은 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 오일 홈(143)과 연통되면서, 상기 밸런스웨이트(120) 및 크랭크 핀(130) 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀(120) 상부까지 연장된다. 즉, 상기 핀 오일 홀(144)은 상기 크랭크 핀(130)의 상부에서 외부와 연통하며, 상기 오일 홈(143)과 연결 가능한 깊이까지 연장된다. 또한, 상기 핀 오일 홈(144)은 자신으로부터 분기되는 공급홀(148)을 포함하며, 상기 공급홀(148)은 상기 크랭크 핀(130)의 원주면까지 연장된다.

한편, 상기 핀 오일 홀(144)은 도 9의 상기 오일 홈(143)이 하나 이상인 경우에도 각 오일 홈(143c,143d)이 함께 연결되는 단일 홀이 될 수 있다. 그러나, 상기 오일 홈은 앞서 설명된 여러 이유들로 인해 각각 크랭크 핀 중심(C)으로부터 이격되게 형성되므로, 단일 홀의 가공이 실제 어려우며 제조비용의 증가를 가져온다. 따라서, 상기 두 개의 오일 홀과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 핀 오일 홀(144a,144b)을 형성하는 것이 바람직하다.

이와는 반대로, 상기 오일 홈(143)이 하나 이상인 경우에 상기 축 오일 홀(141)은 각 오일 홀(143)과 개별적으로 연결되도록 다수개가 형성될 수 있으나 단일 공통 홀을 형성하는 것이 공정 수를 감소시킬 수 있다.

앞서 설명된 제 1 실시예에 따른 크랭크샤프트(100)에서의 오일 유동 과정이 관련도면들을 참조하여 다음에서 상세하게 설명된다.

상기 모터에 전원이 인가되면, 상기 크랭크샤프트(100)는 회전자(22)와 어느 한 방향으로 함께 회전하게 되며, 상기 크랭크샤프트(100)의 하단에 구비된 상기 오일펌프(150)도 같이 회전하게 된다. 이 때, 오일은 상기 오일펌프(150)의 프로펠러(152)를 타고 상향 이동하면서 먼저 상기 축 오일 홀(141)로 펌핑되고, 계속해서 상기 하부 연결공(142a)을 통해 오일 홈(143)으로 이동하게 된다. 제 1 실시예에 있어서, 상기 오일 홈(143)은 최소 하나의 직선 홈이므로 상기 오일은 상기 오일 홈(143)내를 회전방향 즉, 정방향(시계방향) 및 역방향(반시계방향)에 상관없이 유동할 수 있게 된다.

따라서 이러한 유동중에 오일은 상기 일차적으로 상기 프레임(12) 및 저널(112)사이에 공급되어 유막을 형성시킨다. 또한 만일 상기 보조 오일 홈(149)이 형성되어 있는 경우, 상기 소직경부(112a)와 상기 프레임(12)사이의 공간에 수용되어 있던 오일은 상기 보조 오일 홈(149)을 통해 상기 레디얼 베어링의 하부(저널하부)에 공급된다. 이 후 상기 오일은 상기 상부 연결공(142b)을 통해 핀 오일 홀(144) 까지 이동된다. 상기 핀 오일 홀(144) 내를 유동하면서 상기 오일은 상기 공급공(148)을 통해 상기 크랭크 핀(130) 및 이에 부착된 구동부품사이에 공급되며 최종적으로 외부와 연통된 핀 오일 홀(144) 상부 끝단으로부터 압축기의 다른 구동부에 공급되도록 비산된다.

결과적으로, 제 1 실시예에서 상기 직선 홈(143)이 모든 회전방향에 대하여 오일을 유동시킬 수 있으므로 상기 오일유로(140)는 정방향 및 역방향 오일유로 역할을 동시에 수행하게 되며(정역 오일유로기능을 겸비하게 되며) 각 구동부에 오일을 안정적으로 공급할 수 있다.

제 2 실시예

도 10은 본 발명에 따른 이중용량 압축기용 크랭크샤프트의 제 2 실시예를 도시하며, 도 11 및 도 12는 상기 제 2 실시예에 따른 크랭크샤프트의 변형예들을 도시한다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 2 실시예에 따른 이중용량 압축기의 크랭크샤프트(200)는 도 10에 도시된 바와 같이, 구동축(210), 밸런스웨이트(220), 크랭크 핀(230) 및 상기 크랭크샤프트(200)를 따라 형성되는 정회전 및 역회전 오일유로(240)를 포함하여 이루어진다. 상기 구동축(210)은 칼라(213)와 더불어 각각 상부 및 하부에 위치되는 저널(212) 및 회전자 장착부(211)를 포함하며, 상기 밸런스웨이트(220)는 상기 구동축(210)의 상부 끝단에, 상기 크랭크 핀(230)은 상기 밸런스웨이트(220) 상부표면상에 각각 형성된다.

여기서 제 2 실시예의 구성 대부분은 제 1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하며, 상기 정/역회전 오일유로(240)가 상기 제 1 실시예와 구별되는 특징을 중심으로 보다 상세하게 설명된다.

상기 제 2 실시예의 정/역회전 오일유로(240)는 상기 구동축 하부(210)내의 축 오일 홀(241), 상기 축 오일 홀(241)과 연통되며 상기 구동축(210)상에 형성되는 최소 하나의 나선 오일 홈(243) 및 상기 오일 홈(243)과 연통되는 상기 크랭크 핀(230)내의 핀 오일 홀(244)을 포함한다. 이러한 제 2 실시예의 정/역회전 오일유로(240)에 있어서, 상기 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 상세한 설명이 생략된다.

먼저 상기 축 오일 홀(241)은 하부 끝단에서 오일 펌프(도시안됨)를 수용하는 펌프 자리부(245)를 갖는다. 또한 상기 축 오일 홀(241)은 오일중의 가스 및 찌꺼기를 상기 크랭크샤프트(200)외부로 배출하는 가스홀(246) 및 찌꺼기 홀(247)을 포함한다.

상기 오일 홈(243)은 오일 홈 자신을 상기 축 오일 홀(241) 및 핀 오일 홀(244)과 연통시키는 상부 및 하부 연결공(242a,242b)을 포함하며, 도 10에 도시된 바와 같이 제 2 실시예에 있어서 실질적으로 두 개의 나선홈(243a,243b)으로 이루어진다. 보다 상세하게는, 앞서 설명된 바와 같이, 나선 홈은 상기 크랭크샤프트(200)의 어느 한방향 회전에 대해서만 오일을 유동시킬 수 있으므로, 제 2 실시예에서는 각 회전 방향에 대응하는 별도 2개의 나선오일 홈이 적용되며, 이들은 서로 반대방향(정방향 또는 역방향)으로 연장된다.

여기서 이중용량압축기에 있어서 어느 한 회전방향의 작동중에 더 큰 압축용량 및 부하가 발생되므로 더 많은 급유량이 특히 상기 레디얼 베어링부에 요구된다. 따라서 충분한 급유량을 확보할 수 있도록 부하가 많이 발생되는 회전(도면상 정회전)에 오일을 유동시키는 나선 홈(243a)이 다른 하나의 나선 홈(243b)에 비해 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 각 오일 홈(243a,243b)이 상기 구동축의 외주면상에서 서로 교차되는 경우, 오일이 어느 하나의 오일 홈으로 유동 및 상승하는 도중 다른 오일 홈으로 유출된다. 이로 인해 상기 핀 오일 홀(244)로 유입되는 오일량이 감소되어 압축기의 각 구동부 전체가 적절하게 윤활되지 않으므로 상기 오일 홈들(243a,243b)이 서로 교차되지 않는 것이 급유성능에 있어 중요하다.

마찬가지로 도 10에 도시된 바와 같이, 각 오일 홈(243a,243b)의 상부 끝단이 만나는 경우에도 다른 오일 홈으로의 오일 유출 및 핀 오일 홈에서의 오일량 감소가 발생된다. 따라서 도 11에 도시된 바와 같이 급유 성능 저하를 방지하기 위해서는 각 오일 홀(243a,243b)의 상부 끝단이 서로 분리되며, 이에 따라 서로 독립된 연결공(242b,242c) 및 핀 오일 홀(244a,244b)과 연결되도록 설계되어야 한다. 그리고 오일 홀들(243a,243b)의 하부 끝단은 오일 유출의 가능성이 없으므로 단순한 구조를 위해 서로 만나 하나의 연결공(242a)을 공유하는 것이 바람직하다.

다른 한편, 본 발명 제 1 실시예에 있어서 상기 오일 홈들(243a,243b)중 어느 하나가 도 12에 도시된 바와 같이, 직선 홈이 될 수 있다. 즉, 도 12의 변형예는 상기 모터의 어느 한 방향에 대해서 오일을 유동시키는 나선 홈(243a)과 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 직선 홈(243b)을 포함한다.

여기서 상대적으로 큰 부하에 대해 충분한 급유량을 제공할 수 있도록 상기 나선 홈(243a)이 큰 부하 발생 회전(도면상 정회전)에 대응하는 것이 바람직하다. 이는 상기 나선홈(243a)이 상기 직선 홈(243b)보다 더 길어 더 큰 오일 공급능력을 갖고 있기 때문이다.

또한, 도 11의 변형예와 유사하게, 상대 오일 홈으로의 오일 유출을 방지하기 위하여, 도 12의 변형예의 각 오일 홈(243a,243b)이 상기 구동축의 외주면상에서 서로 교차되거나 각 오일 홈(243a,243b)의 상부끝단이 서로 만나지 않아야 한다.

끝으로, 상기 핀 오일 홀(244)은 상기 크랭크 핀(230)의 원주면으로부터 안쪽으로 연장되어 상기 핀 오일 홀 자신(244)과 연통되는 공급홀(248)을 포함한다. 또한, 상기 핀 오일 홀(244)은 각 오일 홈(243a,243b)이 동시에 연결되는 단일 홀이 될 수 있다. 그러나 어느 한 오일 홈으로부터 오일이 공급되는 도중 오일 유동은 실제적으로 핀 오일 홀내에서 약간 정체되므로, 단일 핀 오일 홀인 경우 이와 연결된 다른 오일 홈으로 오일이 역류될 가능성이 존재한다. 따라서, 이와 같은 오일 공급손실을 방지하게 위하여 상기 핀 오일 홀(244)는 도 11 및 도 12에서와 같이 오일 홈(243a,243b)과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 핀 오일 홀(244a,244b)로 설계되는 것이 바람직하다. 반면, 상기 축 오일 홀(241)은 단일 공통 홀로 형성되는 것이 공정수가 감소시킬 수 있어 바람직하다.

이러한 본 발명의 제 2 실시예에서의 오일 유동 과정을 관련도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 모터에 전원이 인가되면, 상기 크랭크샤프트(200)와 함께 회전하면서 상기 오일 펌프는 압축기 저면의 오일을 상기 축 오일 홀(241)로 끌어올리고 계속해서 상기 축 오일 홀(241)은 원심력에 의해 오일을 상기 하부 연결공(242b)을 통해 오일 홈(243)으로 이송시킨다. 여기서 제 2 실시예는 실질적으로 두 개의 오일유로, 즉 축 오일홀(241), 제 1 나선 홈(243a), 핀 오일홀(244a)로 이어지는 정회전 오일유로 및 축 오일홀(241), 제 2 나선 홈(243b), 핀 오일홀(244b)로 이어지는 역회전 오일유로를 운용한다. 따라서, 정회전의 경우 상기 제 1 나선 홈(243a)만이 오일을 유동시키며 역회전의 경우 상기 제 2 나선 홈(243b)만이 오일을 유동시킨다. 각각의 회전방향에서 해당 나선 오일 홈(243a,243b)이 스러스트 및 레디얼 베어링에 오일을 공급시킨 후 상기 핀 오일 홀(244a, 244b)은 상기 상부 연결공(242a)을 통해 유입된 오일을 해당 구동부에 공급한다.

전체적으로 상기 제 2 실시예의 오일 유로는 두 개의 나선 홈(243a,243b)으로 인해 정회전 및 역회전 둘다에 대해 해당 오일유로를 별도로 형성하여 오일을 유동시킬 수 있으며, 이에 따라 각 구동부가 적절하게 윤활된다.

제 3 실시예

도 13은 본 발명에 따른 이중용량 압축기용 크랭크샤프트의 제 3 실시예를 도시하며, 도 14 내지 도 17는 상기 제 3 실시예에 따른 변형예들을 도시한다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 3 실시예에 따른 이중용량 압축기의 크랭크샤프트(300)는 도 13에 도시된 바와 같이, 장착부(311), 저널(312) 및 칼라(313)를 포함하는 구동축(310), 밸런스웨이트(320), 크랭크 핀(330) 및 상기 크랭크샤프트(300)를 따라 형성되는 정회전 및 역회전 오일유로(340)를 포함하여 이루어진다. 이러한 제 3 실시예의 구성 대부분은 앞선 제 1 및 제 2 실시예에서 설명되었으므로, 상기 정/역회전 오일유로(340)만이 다음에서 보다 상세하게 설명된다.

상기 제 3 실시예의 정/역회전 오일유로(340)는 상기 구동축(310)내의 최소 하나의 축 오일 홀(341), 상기 축 오일 홀(341)과 연통되는 핀 오일 홀(344) 및 상기 축 오일 홀(341)과 연통되며 상기 구동축(310)상에 형성되는 최소 하나의 오일 홈(343)을 포함한다.

먼저 상기 축 오일 홀(341)은 펌프 자리부(345) 및 가스홀(346)/찌꺼기 홀(347)을 포함하며, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 구동축(310) 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 상기 핀 오일 홀(344)과 연통되도록 상기 크랭크 핀(330) 근처까지 길이방향으로 연장된다. 즉, 상기 구동축(310)은 이러한 축 오일 홀(341)로 인해 거의 중공에 가깝게 된다. 여기서 상기 축 오일 홀(341)은 도 14a에 도시된 바와 같이, 구동축 중심에 대한 하나의 편심 홀이 되거나 도 14b에 도시된 서로 나란하게 배치된 두 개의 편심 홀이 될 수 있다. 또한 도 14c에 도시된 바와 같이 상기 축 오일 홀(341)은 동심 홀이 될 수도 있다. 이러한 여러 형태의 축 오일 홀(341)중 동심 홀은 편심 홀에 비해 크게 형성될 수 있으므로 큰 유량 공급을 할 수 있다. 그러나 상기 단일 편심 홀이 상기 동심 홀과 비교시 정확한 가공(즉 동심 가공)을 요구하지 않으며, 상기 크랭크샤프트 자체 강도도 덜 저하시키므로 보다 바람직하다고 할 수 있다.

상기 오일 홈(343)은 상기 축 오일 홀(341)과 하나이상의 지점에서 연통하며 상기 구동축(310) 외주면상에서 연장된다. 보다 상세하게는, 제 3 실시예에 있어서, 상기 축 오일 홀(341)이 핀 오일 홀(344)과 직접 오일 유로를 형성하므로, 상기 오일 홈(343)은 상기 홀들(341,344)로부터 파생되는 오일유동을 이용하여 각 베어링에 오일을 공급하는 역할만을 수행한다.

여기서 먼저 상기 오일 홈(343)은 도 13에 도시된 바와 같이, 단일 나선 홈이 될 수 있다. 이러한 상기 단일 나선 홈에 있어서, 상부 및 하부 끝단은 상부 및 하부 연결공(342a,342b)을 통해 각각 상기 축 오일 홀(341)과 연통된다. 따라서, 어느 한 방향 회전(도면상 정회전)시 오일은 상기 오일 홈(343)을 따라 상승하며, 반면 다른 한 방향 회전(도면상 역회전)시 상기 오일은 오일 공급이 이루어질 수 있도록 오일 홈(343)의 상부 끝단으로부터 하부끝단까지 역류하게 된다. 한편, 도 13에 이미 도시된 바와 같이, 실제적으로 상승시의 오일유량이 상기 역류시의 오일유량보다 크므로, 충분한 급유가 이루어질 수 있도록 상기 오일 홈(343)은 바람직하게는 상대적으로 큰 부하가 발생하는 정회전시 오일을 공급하도록 형성된다. 또한, 마모방지를 위하여 상기 오일 홈(343)의 상부 및 하부 끝단은 동일 일직선상에 위치되지 않는 것이 유리하다. 또한, 상기 오일 홈(343)은 서로 반대방향으로 연장되는 두 개의 나선 홈이 될 수 있다. 즉, 제 3 실시예서 상기 오일 홈(343)은 도 15의 완전히 독립된(분리된) 두 개의 나선 홈(343a,343b) 또는 도 16의 양 끝단이 결합된(연결된) 두 개의 나선 홈(343a,343b)의 형태로 존재할 수 있다. 또한 상부 끝단 또는 하부 끝단중 어느 하나가 연결된 나선 오일 홈 또한 가능하다.

이러한 각 다양한 연결형식의 나선 홈들에 있어서, 상부 및 하부 끝단이 둘 다 축 오일 홀(341) 또는 핀 오일 홀(344)과 연통되는 경우, 어느 하나의 회전방향에 대해 하나의 나선 홈은 오일을 하부 끝단으로부터 상승 유동시키며, 동시에 다른 하나의 나선 홈은 상부끝단으로부터 유출된 오일을 하강 유동시킨다. 그러나, 단지 하나의 나선 홈에 의해서도 상기 레이디얼 베어링에 충분한 오일 공급이 이루어질 수 있으며, 상부 끝단에서의 오일 유출은 오히려 상기 핀 오일 홈(344)에서의 최종적인 오일 유동량을 감소시킨다. 따라서 이러한 양단 연통된 나선 홈들은 전체적으로 균일한 오일공급에는 불리하다.

또한, 제 3 실시예의 오일 홈(343)은 앞선 실시예들에서와 같이 하나의 연속적인 오일 유로를 형성하기 위해 축 오일 홀(341) 및 핀 오일 홀(344)을 연결하는 역할을 수행하지 않는다. 따라서 두 개의 나선 홈인 경우 상부 및 하부끝단 모두가 축 오일 홀(341)이나 핀 오일 홀(344)과 연통될 필요가 없으며, 이에 따라 상부 또는 하부 끝단이 선택적으로 연통될 수 있다. 여기서 하부 끝단에서 원심력을 이용하여 하부끝단에서 유출되는 것 보다 더 많은 오일량이 유동될 수 있으므로, 하부 끝단만이 연통되는 것이 베어링 윤활에 유리하다.

이와 같은 경우 상기 두 나선 오일 홈(343a,343b)의 상부 끝단들이 서로 연결되면 상기 두 나선 오일 홈(343a,343b)은 도 16에 도시된 바와 같이 실질적으로 하나의 순환 유로를 형성하게 되며, 베어링에 보다 균일하게 오일을 공급할 수 있다. 또한 오일 홀들(343a,343b)의 하부 끝단 또한 구조를 단순화시키기 위하여 하나의 공통 연결공(342a)을 통해 축 오일 홀(341)과 연통되도록 서로 연결되는 것이 바람직하다. 결과적으로 도 16에 정확하게 도시된 바와 같이 제 3 실시예에 있어서, 두 개의 나선 오일 홈(343a,343b)이 적용될 때, 양 끝단이 서로 연결되며 하부 끝단은 연통되고 상부 끝단은 폐쇄되는 것이 가장 효과적인 구조가 된다.

한편, 상기 나선 오일 홈들(343a,343b)은 앞서 설명된 제 2 실시예의 나선 홈과 유사한 특성을 갖는다. 즉, 유동중 오일의 경로 변경을 방지하기 위하여 상기 나선 오일 홈들(343a,343b)은 서로 교차되지 않는 것이 바람직하다.

다른 한편, 상기 오일 홈은 도 17에 도시된 직선 홈(343c)이 될 수 있으며, 이러한 직선 홈(343c)은 앞서 제 1 실시예에서 설명된 바와 같이, 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 것이 가능하다. 따라서 하나의 직선홈만으로도 레이디얼 베어링에 오일 공급이 이루어 질 수 있으며, 상기 베어링으로의 오일 공급을 증가시키기 위해 두 개의 직선 오일 홈이 또한 적용 가능하다. 여기서 상기 직선 홈에 있어서 상부 및 하부 모두 연통될 수 있으나 하부 끝단만이 연결공(342a)에 의해 연통되는 직선 홈이 보다 단순한 구조를 갖는다.

끝으로, 상기 핀 오일 홀(344)은 상기 축 오일 홀(341)과 직접 연통하며, 이에 따라 상기 축 오일 홀(341)의 상단부로부터 상기 밸런스웨이트(320) 및 크랭크 핀(330) 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀(330) 상단부까지 연장된다. 즉, 상기 핀 오일 홀(344)은 직결된 상기 축 오일 홀(341)과 함께 상기 오일 홈에 독립적인 오일 유로를 형성하며, 회전방향에 상관없이 크랭크 핀(330)주변에 오일을 공급할 수 있다. 한편, 상기 핀 오일 홀(344)은 하나 또는 그 이상의 축 오일 홀(341)과 동시에 연결되는 단일 홀이 될 수 있다. 또한, 도 15의 일 예에서와 같이, 상기 핀 오일 홀은 다수개의 축 오일 홀(341)과 개별적으로 연통되는 핀 오일 홀들(344a,344b)이 될 수 도 있다.

이러한 본 발명의 제 3 실시예에서의 오일 유동 과정을 관련도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 압축기에 전원이 인가되어 상기 크랭크샤프트(300)가 어느 한 방향으로 회전하기 시작하면, 오일 펌프는 압축기 저면의 오일을 상기 축 오일 홀(341)로 끌어올린다. 이 후 상기 오일의 일부는 원심력에 의해 계속해서 상기 축 오일 홀(341)을 따라 상승하며 다른 일부는 상기 오일 홈으로 배출된다.

여기서 상기 오일 홈이 도 13에 도시된 단일 나선 오일 홈인 경우, 정회전시 오일은 상기 연결공(342a)으로부터 상기 오일 홈(343)을 따라 상승 유동하여 상부 끝단의 연결공(342b)을 통해 상승중인 축 오일 홈(341)내의 오일과 합류한다. 반면 역회전시, 상기 오일 홈(343)은 자신의 연장방향으로 인해 하부 끝단으로부터 오일을 유동시키지 못한다. 대신에 상승된 축 오일 홀내 오일의 일부가 상부 끝단에서 상기 연결공(342b)을 통해 유출되며, 이 유출된 오일은 오일 홈(343)을 따라 역방향으로 유동하여 상기 하부 연결공(342a)을 통해 축 오일 홀(341)내의 오일과 재 합류한다.

또한, 도 15에 도시된 바와 같이 오일 홈이 두 개의 독립 나선 홈(343a,343b)으로 구성되는 경우, 정회전시 오일이 상기 나선 홈(343a)을 따라 연통된 하부 끝단으로부터 상승 유동되며, 반면 다른 나선 홈(343b)에서는 연통된 상부끝단으로부터 유출된 오일이 하강 유동하게 된다. 그리고 역회전시에는 이와는 반대로 오일의 유동이 이루어진다. 여기서 상기 오일 홈에서의 과도한 오일유동을 방지하기 위하여 상기 상부 끝단이 폐쇄되는 경우, 상기 각각의 오일 홈(343a,343b)은 해당 회전방향에 대해서만 오일을 유동시킨다.

양 끝단이 연결된 두 개의 나선홈(343a,343b)의 경우, 만일 상부 및 하부 끝단이 모두 축 오일 홀(341)과 연통되면, 오일은 상기 설명된 도 15의 실시예와 동일하게 유동하게 된다. 한편, 도 16에 도시된 바와 같이 만일 상부 끝단만이 폐쇄되면, 오일은 실질적으로 서로 연결된 두 개의 나선 홈(343a,343b) 통해 순환하게 된다. 보다 상세하게는, 정회전 및 역회전 둘 다에 있어서 오일은 상기 연결공(342b)을 통해 어느 하나의 나선홈을 따라 상부 끝단까지 상승하며, 이후 상부 끝단으로부터 대향되는 나선 홈으로 따라 하강 유동하며, 최종적으로 상기 연결공(342b)을 통해 상승중인 축 오일 홀(341)내의 오일과 합류한다. 이러한 순환에 의해 상기 레이디얼 베어링에는 상기 핀 오일 홀로 유동하는 오일량의 감소없이 균일한 오일공급이 이루어질 수 있다.

또한, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 오일 홈이 직선 홈(343c)인 경우, 상기 오일은 회전방향에 상관없이 유동할 수 있으며, 이러한 직선 오일 홈(343c)의 작용은 상술된 제 1 실시예와 동일함으로 추가적인 설명은 생략된다.

한편, 이러한 직선 오일 홈(343c)에서의 유동과는 독립적으로, 오일은 상기 축 오일 홀(341)을 따라 상기 구동축(310)의 상단까지 상승되며, 연속적으로 연통된 핀 오일 홀(344) 및 공급공(348)을 통해 상기 크랭크 핀(330)에 연결된 구동부에, 또한 상기 오일 홀(344)로부터 비산되어 다른 구동부들에 각각 직접 공급된다.

제 3 실시예를 요약하면, 상기 축 오일 홈(341) 및 핀 오일 홀(344)은 서로 직접 연통되며, 상기 오일 홈 없이도 정/역회전 둘 다에 오일을 유동시키는 독자적인 유로를 형성한다. 이와 더불어, 상기 오일 홈은 이러한 축 오일 홈(341) 및 핀 오일 홀(344)과 연동하여 모든 회전 방향에서 저널(311)주변에 오일을 유동시킬 수 있는 보조적인 구조가 된다. 따라서 상기 제 3 실시예의 크랭크샤프트는 서로 개별적인 축/핀 오일 홀(341,344) 및 오일 홈에서의 각각의 오일 유동에 의해 앞선 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 회전방향에 상관없이 압축기의 각 해당부분에 급유할 수 있다.

기타 실시예들

왕복동형 압축기에 있어서, 도 1에 도시된 형태와는 다르게, 설치 및 사용 조건에 따라 내부구조들(20,30,40)이 전도된 형태의 압축기가 존재한다. 즉, 상기 동력발생부(20)가 압축기 하부에 상기 압축부(210) 및 행정가변부(40)는 상부에 각각 위치되며 프레임(12)과 같은 관련부재들은 이러한 구조에 적합하도록 변형된다. 도 18a-도 18b는 전도형 압축기에 적용된 본 발명에 따른 크랭크 샤프트의 다른 실시예들을 나타내는 정면도이며 이를 참조하여 이들 실시예들의 구성을 설명하면 다음과 같다.

전도형 이중용량 압축기의 크랭크 샤프트들(400)은 전체적으로 도시된 바와 같이, 동력전달부에 고정되는 구동축(410), 밸런스웨이트(420), 압축부와 연결되는 크랭크 핀(430) 및 상기 크랭크샤프트들(400) 전체에 걸쳐 형성되는 정/역회전 오일유로(440)로 이루어진다. 여기서 전도된 내부구조에 따라 상기 크랭크 핀(430) 상부끝단에 상기 밸런스웨이트(420)가 위치되며, 상기 밸런스웨이트(420) 상부표면에 구동축(410)이 위치된다. 그리고 오일펌프(450)가 상기 크랭크 핀(430) 내부에 장착된다. 이와 유사하게 상기 구동축(410)에 있어서, 회전자 장착부(411)가 전도되어 상기 저널(412) 상부에 위치하게 된다.

또한, 상기 정역회전 오일유로(440)는 세부적으로 상기 구동축(410) 상부의 축 오일 홀(441), 크랭크 핀 내부의 핀 오일 홀(444) 및 상부/하부 연결공(442a,442b)에 의해 축 오일 홀(441) 및 핀 오일 홀(444)과 각각 연통되는 오일 홈을 포함한다. 여기서 도 18a의 실시예에서 오일 홈(443a)은 상기 제 1 실시예(도 2)와 동일하게 직선 홈으로 이루어지며, 도 18b의 실시예에서 오일 홈은 상기 제 2 실시예(도 13)와 동일하게 압축기의 회전방향에 각각 대응하는 2개의 나선 홈(443b,443c)을 포함한다.

그리고, 도 18c에서 상기 오일유로(440)는 상기 제 3 실시예(도 13)과 동일하게 핀 오일 홀(444)과 직접 연통되는 축 오일 홀(441) 및 이 축 오일 홀과 연통되는 오일 홀(443d)을 포함한다. 상기 도 18a-도 18c의 실시예에 있어서 작동중 오일은 전체적으로 오일 펌프(450)로부터 핀 오일 홀(444) 및 오일 홈을 거쳐 축 오일 홀(441)에 이른다. 그러나 이러한 오일유동은 앞서 언급된 제 1-3실시예와 반대의 순서로 이루어지는 것에 불과하며, 도 18a-도 18c의 실시예 각각은 대응되는 제 1-3실시예와 실질적으로 동일한 기능을 수행하여 오일이 압축기의 양 회전방향에서 안정적으로 구동부들에 공급될 수 있음은 이해 가능하다. 또한, 크게 변형되지 않고도 앞선 제 1-3 실시예들의 모든 변형예들도 상기 전도형 압축기에 적용될 수 있다.

상술된 본 명세서에서 단지 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 그 취지와 범주에서 벗어남 없이 많은 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술된 상세한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위내에서 변경될 수도 있다.

본 발명의 크랭크샤프트는 각 실시예에서 설명된 바와 같이, 모터의 양 회전방향에 대하여 각각 오일을 압축기 저면으로부터 크랭크샤프트 상부까지 유동시킬 수 있는 오일유로를 갖는다. 따라서, 상기 오일은 모터 회전방향에 상관없이 각 구동부에 안정적으로 공급된다. 이러한 본 발명의 크랭크샤프트가 이중용량 압축기에 적용됨으로서, 각 구동부의 마모 방지 및 냉각등이 압축기가 원활히 작동되도록 적절하게 이루어질 수 있다.

Claims (75)

1. 역회전 가능한 모터에 삽입되어 상기 모터와 동일한 방향으로 함께 회전하는 구동축;

   상기 구동축의 상단부에 형성되며 회전중 진동을 방지하는 밸런스웨이트;

   상기 밸런스웨이트의 상부에 형성되는 크랭크 핀;

   상기 구동축의 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 길이방향으로 일정 높이까지 연장되는 축 오일 홀과, 상기 축 오일 홀과 연통되며, 상기 구동축의 외주면 상에 구비되는 오일 홈과, 상기 오일 홈과 연통되며 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀을 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀의 상단부까지 연장되는 핀 오일 홀을 가지며, 상기 모터의 정회전 및 역회전에 대해 개별적으로 오일을 유동시키는 오일유로; 그리고,

   상기 구동축의 저널 하부에 형성되며, 상기 오일 홈과 개별적인 유동구조를 갖는 하나 이상의 보조 오일 홈을 포함하며, 상기 오일유로 및 보조 오일 홈은 상기 모터회전방향에 상관없이 해당 구동부분에 안정적으로 오일을 공급하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일 홈이 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 단일 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일 홈이 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 동시에 유동시키는 두 개의 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일 홈이 상기 크랭크 핀의 중심축에 대해 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각도로 편심되게 상기 구동축 외주면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 오일 홈의 하부 끝단이 상기 구동축 저널의 하부끝단으로부터 일정 높이로 상승되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 편심각도가 최대 40˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 상승높이가 최소 5mm 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 크랭크샤프트의 마모억제에 최적화되는 편심각도가 22˚-33˚ 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제에 최적화되는 상승높이가 10mm-12mm인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
11. 제 5 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 편심각도가 20˚-40˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 상승높이가 7mm-15mm인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 편심각도가 30±5˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 상승 높이가 10±2mm 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 오일 홈의 폭이 3mm이하인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 오일 홈의 깊이가 2.5mm 이상인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 부분적으로 나선홈을 포함하는 단일 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 부분 나선 홈이 상기 직선 홈의 상부에 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 부분 나선 홈이 상기 크랭크샤프트의 큰 부하가 발생하는 회전방향에 대해서 오일을 유동시키는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
20. 제 17 항에 있어서,

    상기 오일 홈의 상부끝단 및 하부끝단 사이의 상호 이격각도가 10˚-30˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
21. 삭제
22. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 상기 저널 중앙의 함몰부와 연통하며 상기 저널의 하부 끝단 근처까지 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
23. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈의 폭이 2mm이하인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
24. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈의 하부 끝단이 상기 구동축 저널의 하부끝단으로부터 3mm 이상 상승되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
25. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 상기 구동축상에 상기 오일 홈으로부터 최소 90˚ 이상 각도로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
26. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
27. 제 1 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 나선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
28. 제 1 항에 있어서,

    상기 오일 홈은 축 오일 홀과 연통되며, 상기 구동축의 외주면을 따라 상방향으로 연장되는 하나 이상의 나선 오일 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 어느 하나의 모터 회전방향에 대하여만 개별적으로 오일을 유동시키는 두 개의 나선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
30. 제 29 항에 있어서

    상기 정회전시 오일을 유동시키는 나선 홈이 역회전시 오일을 유동시키는 나선 홈보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
31. 제 28 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 상기 모터의 어느 한 회전방향에 대해만 오일을 유동시키는 나선 홈과 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 직선 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 나선 홈이 상기 크랭크샤프트의 큰 부하가 발생되는 회전방향에 대해서 오일을 유동시키는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
33. 제 29 항 또는 제 31 항에 있어서,

    각 오일 홈이 상기 구동축의 외주면상에서 서로 교차되지 않는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
34. 제 29 항 또는 제 31 항에 있어서,

    각 오일 홈의 상부 끝단이 서로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
35. 제 4항, 제 29 항 또는 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 핀 오일 홀이 상기 두 개의 오일 홈과 연통되는 단일 공통 홀 또는 상기 두 개의 오일 홈과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 홀인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
36. 제 4항, 제 29 항 또는 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 축 오일 홀이 상기 두 개의 오일 홈과 연통되는 단일 공통 홀 또는 상기 두 개의 오일 홈과 개별적으로 연통되는 두 개의 독립 홀인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
37. 제 1 항에 있어서,

    상기 축 오일 홀은 상기 크랭크 핀의 근처까지 길이방향으로 연장되고, 상기 핀 오일 홀은 상기 축 오일의 상단부로부터 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀의 상단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크 샤프트.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 축 오일 홀이 하나의 구동축 중심에 대한 편심 홀인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
39. 제 37 항에 있어서,

    상기 축 오일 홀이 두 개의 구동축 중심에 대한 편심 홀 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
40. 제 37 항에 있어서,

    상기 축 오일 홀이 구동축 중심에 대한 동심 홀인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
41. 제 37 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 단일 나선 홈 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
42. 제 41 항에 있어서,

    상기 단일 나선 홈이 각각 상기 축 오일 홀과 연통되는 상부 및 하부 끝단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
43. 제 41 항에 있어서,

    상기 단일 나선 홈이 서로 동일 직선상에 정렬되지 않는 상부 끝단 및 하부 끝단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
44. 제 41 항에 있어서,

    상기 단일 나선 홈이 상기 크랭크샤프트의 큰 부하가 발생되는 회전방향에 대해서 오일을 유동시키는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
45. 제 37 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 서로 반대방향으로 연장되는 두 개의 나선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
46. 제 45 항에 있어서,

    상기 각 나선 홈이 상기 축 오일 홀과 연통되는 하부끝단 및 상기 축 오일 홀에 대해 폐쇄되는 상부 끝단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
47. 제 46 항에 있어서,

    상기 각 나선 홈이 서로 연결되는 상부 끝단 및 하부 끝단을 갖는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
48. 제 45 항에 있어서,

    각 나선 홈이 상기 구동축의 외주면상에서 서로 교차되지 않는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
49. 제 37 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키는 하나 또는 두 개의 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
50. 제 49 항에 있어서,

    상기 각 직선 홀이 상기 축 오일 홀과 연통되는 하부끝단 및 상기 축 오일 홀에 대해 폐쇄되는 상부 끝단으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
51. 제 37 항에 있어서,

    상기 핀 오일 홀이 단일 공통 홀 또는 두 개의 독립 홀인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
52. 역회전 가능한 모터에 삽입되어 상기 모터와 동일한 방향으로 함께 회전하는 구동축;

    상기 구동축의 상단부에 형성되며 회전중 진동을 방지하는 밸런스웨이트;

    상기 밸런스웨이트 상부에 형성되는 크랭크 핀,

    상기 구동축 하단부로부터 상기 구동축 내부를 통해 길이방향으로 일정 높이까지 연장되는 축 오일 홀, 상기 축 오일 홀과 연통하며 상기 구동축 외주면상에서 일정길이로 연장되고 상기 모터의 회전방향에 상관없이 오일을 유동시키며 상기 크랭크 핀의 중심방향에 대하여 40˚이하로 편심되고, 상기 편심각에 따라 하부 끝단이 상기 구동축의 저널로부터 소정의 상승높이를 가지도록 형성되는 직선 오일 홈, 그리고 상기 오일 홈과 연통하며 상기 밸런스웨이트 및 크랭크 핀 내부를 거쳐 상기 크랭크 핀 상단부까지 연장되는 핀 오일 홀을 포함하여, 상기 모터의 정회전 및 역회전에 대해 개별적으로 오일을 유동시키는 오일유로를 포함하며, 상기 오일유로는 상기 모터회전방향에 상관없이 해당 구동부분에 안정적으로 오일을 공급하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
53. 삭제
54. 삭제
55. 삭제
56. 제 52 항에 있어서,

    상기 상승높이가 최소 5mm 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
57. 제 52 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제에 최적화되는 편심각도는 22˚-33˚ 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
58. 제 52 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제에 최적화되기 위한 상기 상승높이는 10mm-12mm인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
59. 제 52 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 편심각도는 20˚-40˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
60. 제 52 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키기 위한 상기 상승높이는 7mm-15mm인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
61. 제 59 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 편심각도가 30±5˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
62. 제 60 항에 있어서,

    상기 크랭크샤프트의 마모억제 및 급유량 둘 다를 만족시키는 상승높이가 10 ±2mm 인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
63. 제 52 항에 있어서,

    상기 오일 홈의 폭이 3mm이하인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
64. 제 52 항에 있어서,

    상기 오일 홈의 깊이가 2.5mm 이상인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
65. 제 52 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 부분적으로 나선홈을 포함하는 단일 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
66. 제 65 항에 있어서,

    상기 부분 나선 홈이 상기 직선 홈의 상부에 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
67. 제 65 항에 있어서,

    상기 부분 나선 홈이 상기 크랭크샤프트의 큰 부하가 발생하는 회전방향에 대해서 오일을 유동시키는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
68. 제 65 항에 있어서,

    상기 오일 홈의 상부끝단 및 하부끝단 사이의 상호 이격각도가 10˚-30˚인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
69. 제 52 항에 있어서,

    상기 오일 홈이 상기 레이디얼 베어링 하부에 오일을 공급하도록 상기 구동축 저널의 하부에 형성되는 최소 하나의 보조 오일홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
70. 제 69 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 상기 저널 중앙의 함몰부와 연통하며 상기 저널의 하부 끝단 근처까지 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
71. 제 69 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈의 폭이 2mm이하인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
72. 제 69 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈의 하부 끝단이 상기 구동축 저널의 하부끝단으로부터 3mm 이상 상승되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
73. 제 69 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 상기 구동축상에 상기 오일 홈으로부터 최소 90˚ 이상 각도로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
74. 제 69 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 직선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.
75. 제 69 항에 있어서,

    상기 보조 오일 홈이 나선 홈인 것을 특징으로 하는 이중용량 압축기의 크랭크샤프트.

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