KR100703665B1 - 압축기용 크랭크축 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기용 크랭크축에 관한 것이다. 본 발명은 하단이 모터부(40)의 회전자(43)에 압입되고 상단이 메인베어링(45)의 보스부(46)에 회전가능하게 설치되는 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)의 상단에 형성되고 압축실(49) 내에서 작동유체를 압축하도록 상기 몸체부(31)의 회전중심과 편심된 중심을 가지는 편심부(33)와, 상기 편심부(33)의 상단에 구비되고 보조베어링(52)에 회전가능하게 설치되는 상단지지부(35)와, 상기 몸체부(31), 편심부(33) 및 상단지지부(35)를 관통하여 형성되고, 오일의 배출을 위한 오일배출공(37')이 구비되는 오일유로(37)와, 상기 몸체부(31)의 표면에 상단에서 하단으로 몸체부(31)의 회전방향과 반대방향의 나선형으로 형성되는 표면유로(39)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축에서는 윤활과 냉각 등의 역할을 수행한 오일이 밀폐용기의 하부로 잘 귀환되어 다시 윤활과 냉각 작용을 수행할 수 있어 압축기의 동작성능이 높아지는 이점이 있다.
압축기, 크랭크축, 오일, 배출

Description

압축기용 크랭크축{Crank-shaft for compressor}
도 1은 종래 기술에 의한 크랭크축 및 그 주변구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도.
도 3은 본 발명 실시예의 크랭크축이 채용된 압축기의 내부구성을 보인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30: 크랭크축 31: 몸체부
33: 편심부 35: 상단지지부
37: 오일유로 37': 오일배출공
38: 펌핑구삽입부 39: 표면유로
40: 모터부 41: 고정자
43: 회전자 45: 메인베어링
46: 보스부 46': 관통공
47: 실린더 49: 압축실
50: 흡입공 52: 보조베어링
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터부의 구동력을 전달받아 회전하여 압축기구부를 구동시키는 압축기용 크랭크축에 관한 것이다.
도 1에는 종래 기술에 의한 압축기용 크랭크축 및 그 주변구성을 보인 단면도가 도시되어 있다. 이에 따르면, 밀폐용기(1)가 외관을 구성하고, 내부에 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐용기(1)의 바닥에는 윤활과 냉각을 위한 오일(3)이 있다.
상기 밀폐용기(1)의 내부에는 모터부(5)가 설치된다. 상기 모터부(5)는 고정자(6)와 회전자(7)로 구성되는 것으로, 상기 회전자(7)는 상기 고정자(6)의 중앙을 관통하여 회전가능하게 설치된다.
메인베어링(9)의 하부에는 상기 모터부(5)의 고정자(6)가 설치된다. 상기 메인베어링(9)은 상기 밀폐용기(1)의 내부에 고정되어 설치된다. 상기 메인베어링(9)의 하부로 연장되어서는 보스부(9')가 구비된다. 상기 메인베어링(9)의 중앙과 보스부(9')를 관통하여서는 관통공(10)이 형성되고, 상기 관통공(10)에는 크랭크축(11)이 회전가능하게 설치된다.
상기 크랭크축(11)의 내부를 관통하여서는 오일유로(12)가 형성된다. 상기 오일유로(12)를 통해서는 상기 오일(3)이 흡상되어 마찰부와 발열부로 공급되어 윤활과 냉각작용을 한다. 상기 오일유로(12)의 입구에는 오일(3)을 펌핑하는 펌핑구(12')가 설치되어 있다.
상기 오일유로(12)의 중간중간에는 크랭크축(11)의 외부로 오일(3)을 배출하 는 오일배출공(13)이 천공된다. 상기 오일배출공(13)은 상기 크랭크축(11)의 표면으로 오일(3)을 공급하는 역할을 한다. 상기 오일배출공(13)은 마찰부에 해당되는 부분으로 오일(3)을 공급할 수 있도록 형성위치가 결정된다.
상기 크랭크축(11)의 상단에는 로울러(15)가 구비된다. 상기 로울러(15)는 상기 크랭크축(11)의 회전중심에서 편심되게 형성된다. 상기 로울러(15)는 실린더(17)의 압축실(19) 내부에서 작동유체를 압축한다. 물론 상기 압축실(19)에는 베인이 설치되어 로울러(15)와 협력하여 작동유체를 압축하도록 한다.
상기 크랭크축(11)중 로울러(15)의 상부에 해당되는 부분은 보조베어링(20)에 의해 회전가능하게 지지된다. 상기 보조베어링(20)에는 상기 크랭크축(11)의 상단부가 지지되는 지지공(20')이 천공되어 있다.
그러나 상기한 바와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 의한 압축기용 크랭크축에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 크랭크축(11)의 오일유로(12)에서 오일배출공(13)을 통해 배출되는 오일(3)중 상기 로울러(15)에 인접한 오일배출공(13)에서 배출되는 것은 상기 압축실(19)의 내부로 전달되어, 작동유체와 함께 유동될 수 있다. 따라서, 작동유체가 압축되어 압축실(19)을 빠져나갈 때, 상기 오일(3)도 함께 빠져나간다. 이와 같이 되면, 압축기 내부의 오일(3)이 외부로 자꾸 빠져나가서, 마찰부와 발열부에 오일(3)이 제대로 공급되지 못하게 되어 마찰과 발열에 의한 손상이 일어날 수 ㅇ있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제 역할을 다한 오일을 크랭크축의 외면을 통해 밀폐용기의 하부로 귀환시켜 다시 순환될 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 하단이 모터부의 회전자에 압입되고 상단이 메인베어링의 보스부에 회전가능하게 설치되는 몸체부와, 상기 몸체부의 상단에 형성되고 압축실 내에서 작동유체를 압축하도록 상기 몸체부의 회전중심과 편심된 중심을 가지는 편심부와, 상기 편심부의 상단에 구비되고 보조베어링에 회전가능하게 설치되는 상단지지부와, 상기 몸체부, 편심부 및 상단지지부를 관통하여 형성되고, 오일의 배출을 위한 오일배출공이 구비되는 오일유로와, 상기 몸체부의 표면에는 상기 몸체부의 회전방향과 반대방향의 나선형으로 형성되고, 그 상단이 상기 몸체부에 형성된 오일배출공과 연통되는 표면유로를 포함하여 구성된다.
상기 오일배출공은 적어도 상기 편심부의 상단과 하단에 해당되는 상단지지부와 몸체부에 천공되어 편심부와 메인베어링 및 보조베어링 사이의 마찰부에 오일을 공급한다.
상기 몸체부의 일측에는 상기 메인베어링의 보스부와의 마찰부에 오일을 공급하고, 상기 표면유로의 일측과 연통되는 오일배출공이 더 포함된다.
상기 표면유로는 상기 몸체부중 상기 메인베어링의 보스부의 하단에 해당되는 위치까지 형성된다.
상기 표면유로는 상기 몸체부의 하단까지 연장되어 형성된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축에서는 윤활과 냉각 등의 역할을 수행한 오일이 밀폐용기의 하부로 잘 귀환되어 다시 윤활과 냉각 작용을 수행할 수 있어 압축기의 동작성능이 높아지는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예의 크랭크축이 채용된 압축기의 내부구성을 보인 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 크랭크축(30)은 크게, 몸체부(31), 편심부(33) 및 상단지지부(35)로 구성된다. 상기 몸체부(31)의 하단은 아래에서 설명될 모터부(40)의 회전자(43)에 압입되는 부분이고, 몸체부(31)의 상단은 아래에서 설명될 메인베어링(45)에 대해 회전가능하게 지지된다.
상기 편심부(33)는 아래에서 설명될 실린더(47)에 형성될 압축실(49)내에서 작동유체를 압축하는 부분이다. 상기 편심부(33)는 상기 몸체부(31)의 회전중심에 대해 그 중심이 편심된 위치에 있다.
상기 상단지지부(35)는 아래에서 설명될 보조베어링(50)에 회전가능하게 지지되는 부분이다. 상기 상단지지부(35)는 상기 몸체부(31)중 메인베어링(45)에 지지되는 부분과 함께 각각 상기 편심부(33)의 상단과 하단을 지지하는 역할을 한다.
상기 크랭크축(30)을 상하로 관통하여서는 오일유로(37)가 형성된다. 상기 오일유로(37)는 상기 몸체부(31), 편심부(33) 및 상단지지부(35)를 관통하여 상기 상단지지부(35)의 상부로 개방된다. 상기 오일유로(37)의 입구, 즉 상기 몸체부(31) 하단에 해당되는 오일유로(37)에는 펌핑구삽입부(38)가 구비된다.
상기 오일유로(37)에서 오일을 크랭크축(30)의 표면으로 배출하기 위해 다수개의 오일배출공(37')이 천공된다. 상기 오일배출공(37')은 상기 몸체부(31)의 중간쯤과, 상기 편심부(33)의 상부와 하부에 해당되는 상단지지부(35)와 몸체부(31)에 각각 천공된다.
상기 몸체부(31)의 중간쯤에 형성되는 오일배출공(37')은 메인베어링(45)의 보스부(46)와의 마찰부에 오일을 공급하는 역할을 한다. 상기 편심부(33)에 인접한 몸체부(31)에 형성된 오일배출공(37')은 상기 편심부(33)와 메인베어링(45)의 트러스트면 사이에 오일을 공급한다. 상기 편심부(33)에 인접한 상단지지부(35)에 형성된 오일배출공(37')은 상기 편심부(33)와 보조베어링(50)의 트러스트면 사이에 오일을 공급한다.
상기 몸체부(31)의 표면에는 표면유로(39)가 형성된다. 상기 표면유로(39)는 상기 몸체부(31)의 표면을 둘러 요입되게 형성된다. 그리고 상기 표면유로(39)의 상단은 상기 편심부(33)에 인접한 몸체부(31)에 형성된 오일배출공(37')과 연통된다. 한편, 상기 표면유로(39)는 상기 크랭크축(30)의 회전방향과 반대방향의 나선형으로 형성된다. 따라서, 상기 몸체부(31)의 상단에 형성된 오일배출공(37')을 통해 몸체부(31)의 외부로 빠져나온 오일은 상기 표면유로(39)에 의해 하부로 안내된다. 상기 표면유로(39)는 상기 편심부(33)에 인접한 몸체부(31)의 상단에서 시작해서 몸체부(31)의 하부를 향해 연장된다. 상기 표면유로(39)는 메인베어링(45)의 보스부(46)를 벗어난 위치까지 연장되는 것이 바람직하다. 이는 몸체부(31)의 하단이 회전자(43)에 압입되기 때문이다.
다음으로, 상기 크랭크축(30)의 주변 구성을 도 3을 참고하여 설명하기로 한다. 모터부(40)는 고정자(41)와 회전자(43)로 구성되는데, 상기 고정자(41)와 회전자(43)는 서로 전자기적 상호작용을 하고, 상기 회전자(43)가 고정자(41)에 대해 회전된다. 상기 회전자(43)의 회전중심에는 상기 크랭크축(30)의 몸체부(31) 하단이 압입된다.
메인베어링(45)의 하면에는 상기 고정자(41)가 지지된다. 상기 메인베어링(45)은 밀폐용기에 탄성부재에 의해 지지되는데, 상기 메인베어링(45)이 직접 지지되거나, 상기 메인베어링(45)에 고정된 고정자(41)가 탄성부재에 지지될 수 있다. 상기 메인베어링(45)의 중앙 하부로 연장되게 보스부(46)가 형성되는데, 상기 메인베어링(45)과 보스부(46)를 상하로 관통하여서는 관통공(46')이 천공된다. 상기 관통공(46')에는 상기 메인베어링(45)의 몸체부(31) 상단이 회전가능하게 위치된다.
실린더(47)는 상기 메인베어링(45)상에 설치되는 것으로, 상기 메인베어링(45)에는 압축실(49)이 형성된다. 상기 압축실(49)은 상기 실린더(47)를 상하로 관통하여 형성되는 것으로, 상기 메인베어링(45)과 아래에서 설명될 보조베어링(50)이 그 상하단을 차폐하여 외부와 차폐된다. 상기 압축실(49)의 내부에는 상기 크랭크축(30)의 편심부(33)가 위치된다. 상기 실린더(47)의 일측을 관통해서는 외부와 압축실(49)을 연통시켜 작동유체가 압축실(49)로 흡입되게 하는 흡입공(50)이 천공되어 있다. 상기 압축실(49)에는 상기 편심부(33)와 협력하여 압축실(49)을 2개의 공간으로 구획하는 베인(도시되지 않음)이 구비된다. 상기 베인은 그 선단이 상기 편심부(33)의 표면에 접촉하도록 압축실(49)의 내벽을 통해 스프링에 의해 지지된 상태로 돌출된다.
상기 실린더(47)의 상면에는 보조베어링(52)이 설치된다. 상기 보조베어링(50)에는 지지공(54)이 천공되어 있다. 상기 지지공(54)에는 상기 크랭크축(30)의 상단지지부(35)가 회전가능하게 지지된다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축의 작용을 상세하게 설명한다.
압축기에 구동신호가 전달되면, 상기 모터부(40)에 전원이 공급되고, 상기 고정자(41)와 회전자(43)사이의 전자기적 상호작용에 의해 상기 회전자(43)가 회전된다. 상기 회전자(43)가 회전되면, 상기 크랭크축(30)이 회전한다.
상기 크랭크축(30)의 회전은 펌핑구에 의해 오일이 오일유로(37)로 흡상되게 한다. 상기 오일유로(37)로 전달된 오일은 상기 오일유로(37)를 따라 흡상되면서 상기 오일배출공(37')을 통해 배출된다.
먼저, 상기 몸체부(31)의 중간쯤에 형성된 오일배출공(37')을 통해 배출된 오일은 상기 메인베어링(45)의 보스부(46)와 몸체부(31) 사이의 틈새에서 윤활역할을 한다. 상기 몸체부(31)의 상단에 형성된 오일배출공(37')을 통해서 나온 오일은 상기 메인베어링(45)과 상기 편심부(33)사이의 마찰부, 즉 상기 메인베어링(45)의 트러스트면에 공급되어 윤활역할을 한다. 또한, 상기 상단지지부(35)에 형성된 오일배출공(37')을 통해서 배출된 오일은 상기 보조베어링(52)과 편심부(33)사이의 마찰부, 즉 상기 보조베어링(52)의 트러스트면에 공급되어 윤활역할을 한다.
그리고, 상기 상단지지부(35)의 상부로 관통되게 형성된 오일유로(37)를 통해서는 오일이 상기 상단지지부(35)의 상부로 비산되어 각각의 마찰부와 발열부로 전달되어, 윤활과 냉각역할을 한다.
한편, 상기 메인베어링(45)과 보조베어링(52)의 트러스트면에 공급되어 윤활 역할을 한 오일은 상기 크랭크축(30)의 표면유로(39)를 통해 유동된다. 상기 표면유로(39)로는 오일이 중력에 의해서 뿐만아니라 상기 크랭크축(30)의 회전방향과 반대방향의 나선모양을 가지는 표면유로(39)의 형상에 의해 오일이 유동된다.
상기 표면유로(39)를 따라 유동된 오일은 표면유로(39)의 끝부분인 상기 보스부(46)를 벗어난 위치에서 표면유로(39)를 벗어나, 밀폐용기의 하부로 중력에 의해 낙하한다.
밀폐용기의 하부로 전달된 오일은 다시 펌핑구에 의해 펌핑되어 크랭크축(30)의 오일유로(37)로 전달되고, 위에서 설명한 바와 같은 과정을 반복하면서, 윤활과 냉각작용을 수행한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
예를 들면, 상기 표면유로(39)를 상기 몸체부(31)의 하단부까지 연장하여 형성하여 오일이 크랭크축(30)의 하단부를 통해 밀폐용기의 하부로 낙하되도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 몸체부(31)의 중간쯤에 형성되어 있는 오일배출공은 반드시 필요한 것은 아니다. 이는, 상기 표면유로(39)에 의해 오일이 몸체부(31)와 보스부(46)의 사이로 공급될 수 있기 때문이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 압축기용 크랭크축에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 크랭크축에서는 크랭크축의 편심부와 압축실 내의 트러스트면사이에 공급된 오일이 윤활작용을 하고 다시 크랭크축의 표면유로를 통해 배출되도록 하였다. 따라서, 압축실 내에서 토출되는 작동유체와 함께 오일이 압축기의 외부로 토출되는 것이 방지되어 압축기 내부에 오일이 충분하게 구비될 수 있다. 따라서, 압축기의 동작중에 윤활과 냉각이 필요한 부분에 오일이 충분히 공급될 수 있어 압축기의 동작신뢰성이 높아지고, 오일을 자주공급할 필요가 없어지는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 하단이 모터부의 회전자에 압입되고 상단이 메인베어링의 보스부에 회전가능하게 설치되는 몸체부와,
    상기 몸체부의 상단에 형성되고 압축실 내에서 작동유체를 압축하도록 상기 몸체부의 회전중심과 편심된 중심을 가지는 편심부와,
    상기 편심부의 상단에 구비되고 보조베어링에 회전가능하게 설치되는 상단지지부와,
    상기 몸체부, 편심부 및 상단지지부를 관통하여 형성되고, 오일의 배출을 위한 오일배출공이 구비되는 오일유로와,
    상기 몸체부의 표면에는 상기 몸체부의 회전방향과 반대방향의 나선형으로 형성되고, 그 상단이 상기 몸체부에 형성된 오일배출공과 연통되는 표면유로를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기용 크랭크축.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오일배출공은 적어도 상기 편심부의 상단과 하단에 해당되는 상단지지부와 몸체부에 천공되어 편심부와 메인베어링 및 보조베어링 사이의 마찰부에 오일을 공급함을 특징으로 하는 압축기용 크랭크축.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체부의 일측에는 상기 메인베어링의 보스부와의 마찰부에 오일을 공급하고, 상기 표면유로의 일측과 연통되는 오일배출공이 더 포함됨을 특징으로 하는 압축기용 크랭크축.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면유로는 상기 몸체부중 상기 메인베어링의 보스부의 하단에 해당되는 위치까지 형성됨을 특징으로 하는 압축기용 크랭크축.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면유로는 상기 몸체부의 하단까지 연장되어 형성됨을 특징으로 하는 압축기용 크랭크축.
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