KR101589000B1

KR101589000B1 - 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR101589000B1
Application number: KR1020150090461A
Authority: KR
Inventors: 이정열
Original assignee: 이정열
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-01-26

Abstract

본 발명은 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다방향 왕복동식 압축기에 압축냉매에 함유된 오일을 분리하는 오일분리필터를 내장하고, 상기 오일분리필터를 통해 분리된 오일이 냉매흡입압력이 토출압력보다 높을 때 왕복동식 압축기로 회수되어 접동면의 윤활효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.
본 발명의 구성은, 하우징(10) 내부의 크랭크실(C)에 피스톤(21)이 내재된 실린더(20)가 크랭크축(30)의 회전 궤도상에 복수 개가 배치되어, 구동모터와 연결된 풀리(34)의 회전에 크랭크축(30)이 회전하면서 슬라이더 블록(32)이 복수 개의 피스톤(21)을 서로 대향되게 직선 왕복운동시킴과 더불어, 상기 흡입구(11)를 통해 크랭크실(C)과 실린더(20)내에 냉매를 흡입, 압축시켜 하우징(10)외경에 쉘커버(15)를 조립해 형성된 토출실(T)에서 토출구(12)로 압축냉매를 배출하는 구성의 왕복동식 압축기(100)에 있어서;
상기 토출실(T)과 토출구(12)의 연결부에, 압축냉매에서 오일을 분리해 압축냉매는 토출구(12)로 배출하고, 분리된 오일은 토출실(T)에 회수하는 오일분리필터(40)가 설치되며,
토출실(T)과 크랭크실(C)의 구획부에, 분리된 오일을 크랭크실(C)로 회수시키는 오일회수통로(50)를 형성하고, 상기 오일회수통로(50)를 따라 슬라이드 이동하는 오일핀(60)이 크랭크실(C) 내부압력이 토출실(T) 내부압력보다 높으면 오일회수통로(50)가 개방되어 토출실(T)에 저장된 오일이 크랭크실(C)에 급유되게 이동하고, 토출실(T) 내부압력이 크랭크실(C) 내부압력보다 높으면 오일핀(60)이 오일회수통로(50)를 폐쇄하게 구성된다.

Description

가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기{Variable oil separation filter is mounted multi-directional reciprocating compressor}

본 발명은 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다방향 왕복동식 압축기에 압축냉매에 함유된 오일을 분리하는 오일분리필터를 내장하고, 상기 오일분리필터를 통해 분리된 오일이 냉매흡입압력이 토출압력보다 높을 때 왕복동식 압축기로 회수되어 접동면의 윤활효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.

일반적으로 자동차의 공조장치에는 냉방장치가 사용되는데, 상기 냉방장치는, 저온저압의 기상냉매를 단열압축하여 고온고압의 기상냉매로 만들어 토출하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 고온고압의 가스냉매를 열교환에 의하여 포화액 상태로 만드는 응축기와, 상기 응축기로부터 액화되어 이송되는 냉매를 교축하여 저압의 포화 습증기 상태로 만드는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 이송되어 오는 냉매를 열교환에 의하여 증발시켜 포화증기 상태로 만들어 압축기로 보내는 증발기를 포함하여 이루어진다.

그리고, 이러한 냉방장치를 구성하는 압축기는 풀리를 통하여 전달되는 엔진의 동력을 전자클러치의 단속 작용에 의하여 선택적으로 전달받아, 증발기로부터 열교환된 냉매를 흡입하여 피스톤의 직선왕복운동에 의하여 압축하여 응축기로 토출하는 것이다.

압축기는, 일반적으로 압축방식 및 구조에 따라 크게 왕복식 및 회전식으로 나뉘고, 왕복식의 경우에는 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식으로, 회전식의 경우에는 메인 로터리식 및 스크롤식으로 또 다시 나뉜다.

상기의 일반적인 왕복동식 압축기에서, 특히 크랭크식 압축기는 실린더 내에 구비되는 피스톤의 행정(사이클)에 의해 흡입과 토출을 반복적으로 수행하면서 샤프트를 회전시키는 구동방식을 갖게 된다.

상기 크랭크식 압축기의 구조는 실린더, 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크축, 밸브 오일팬, 크랭크실 등으로 크게 구성되며, 흡입구 및 토출구 측에는 밸브가 설치되어 흡입, 압축 행정 시 실린더 내외부의 압력차에 의하여 개폐되는 원리로 작동한다.

이때, 한 개의 실린더에 의한 2행정 사이클의 경우 맥동현상이 발생하게 되므로, 상기 실린더의 개수를 2개 내지 4개 또는 그 이상으로 늘리면서 회전 위상차를 달리함으로써, 토출압력(토출량)을 균일하게 유지하고 맥동현상을 방지할 수 있다.

이처럼 복수개로 구비되는 실린더의 위상차를 달리하며, 동시에 작동시키기 위한 방법으로 수직형 배열, 대향형 배열 등으로 배치가 가능하며, 상기 대향형 압축기(Boxer-type compressor)는 복수의 실린더가 크랭크 샤프트를 중심으로 서로 마주보고 작동되는 구성을 갖는다.

즉, 냉매가스는 피스톤이 하사점으로 이동하면 실린더 내의 압력이 저하되어 냉매가스가 흡입구멍을 통하여 밸브를 밀어 올려 실린더 내로 흡입되는 흡입행정을 하게 되는데, 대향 측 실린더는 압축행정을 하게 된다.

또, 상기 피스톤이 상사점으로 이동하면 상부 실린더 내의 압력이 높아져 실린더 내의 냉매가스가 토출구멍을 통하여 밸브를 밀어 올려 토출되는 압축행정을 수행하면, 대향 측 실린더는 흡입행정을 하게 된다.

그러므로, 상기의 왕복동식 압축기에서는 흡입구로부터 냉매를 흡입하여 피스톤에 의해 압축하고 이 압축된 냉매를 토출실로 배출하여 다음 냉각 사이클로 보내주는 작용을 반복하게 된다.

이 과정에서 토출실로 배출된 냉매에는 약간의 오일이 혼합되어 있기 때문에 이를 분리하고 순수한 냉매가스만을 방출할 필요가 있는데, 이는 냉동 사이클에 오일이 존재하게 되면 유로저항이 늘어나게 되고 열전달이 방해받으면 전체적인 시스템 효율이 저하되기 때문이다.

따라서, 압축냉매로부터 오일을 분리하는 오일 분리기를 압축기에 포함시키는데, 상기 구성을 갖는 압축기의 한 예로서, 대한민국 등록특허공보 10-0523230호에 사판식 압축기가 개시된바 있지만, 크랭크식 압축기에서는 단순히 오일배출구멍의 직경을 작게 형성하여 오일순환이 원활하게 이루어지지 못하엿고, 냉매가스에 포함된 오일의 점도가 낮아 윤활 효과가 저하되는 문제점이 있었다.

더불어서, 크랭크실 내부의 구동부 마찰부분에 충분한 윤활이 이루어지기 어려워 기계부품들의 열팽창 및 마찰증가에 따라 제품 고장이 발생되는 폐단이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0563849호-압축기 내장형 오일분리기 (등록일자 2006년 03월 17일) 대한민국 등록특허 제10-0382462호-4단 압축구조를 가진 3단고압공기압축기 및 그 압축방법 (등록일자 2003년 04월 18일)

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 다방향 실린더를 구비한 왕복동식 압축기의 토출구에 압축냉매에 함유된 오일을 분리하는 오일분리필터를 장착하고, 상기 오일분리필터를 통해 회수된 오일을 다시 크랭크실로 재급유 하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은, 토출구에 장착된 가변식 오일필터는 토출되는 압축 냉매의 토출압력이 낮은 경우에는 냉매 배출구멍을 크게 하고, 압축 냉매의 배출압력이 높은 경우에는 냉매 배출구멍을 작게 함으로써, 토출되는 압축 냉매에서 오일을 용이하게 분리할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 오일이 회수된 토출실에서 크랭크실 내부압력이 토출실 내부 압력보다 높을 때 오일이동통로를 개방시켜 크랭크실로 오일을 재급유함으로써, 크랭크실 내부 접동면의 윤활성 향상을 통해 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명은,

하우징(10) 내부의 크랭크실(C)에 피스톤(21)이 내재된 실린더(20)가 크랭크축(30)의 회전 궤도상에 복수 개가 배치되어, 구동모터와 연결된 풀리(34)의 회전에 크랭크축(30)이 회전하면서 슬라이더 블록(32)이 복수 개의 피스톤(21)을 서로 대향되게 직선 왕복운동시킴과 더불어, 상기 흡입구(11)를 통해 크랭크실(C)과 실린더(20)내에 냉매를 흡입, 압축시켜 하우징(10)외경에 쉘커버(15)를 조립해 형성된 토출실(T)에서 토출구(12)로 압축냉매를 배출하는 구성의 왕복동식 압축기(100)에 있어서;

상기 토출실(T)과 토출구(12)의 연결부에, 압축냉매에서 오일을 분리해 압축냉매는 토출구(12)로 배출하고, 분리된 오일은 토출실(T)에 회수하는 오일분리필터(40)가 설치되며,

토출실(T)과 크랭크실(C)의 구획부에, 분리된 오일을 크랭크실(C)로 회수시키는 오일회수통로(50)를 형성하고, 상기 오일회수통로(50)를 따라 슬라이드 이동하는 오일핀(60)이 크랭크실(C) 내부압력이 토출실(T) 내부압력보다 높으면 오일회수통로(50)가 개방되어 토출실(T)에 저장된 오일이 크랭크실(C)에 급유되게 이동하고, 토출실(T) 내부압력이 크랭크실(C) 내부압력보다 높으면 오일핀(60)이 오일회수통로(50)를 폐쇄하게 구성된다.

또, 상기 오일회수통로(50)는 크랭크실(C)에 오일을 회수시키는 회수로(51)와, 이 회수로(51)에 연장되어 오일핀(60)이 슬라이드 이동되는 가이드로(52)와, 상기 가이드로(52)에서 연장 형성되어 토출실(T) 방향에서 스토퍼(54)가 체결되는 고정로(53)가 연속 형성됨과 아울러, 가이드로(52)에 장착된 오일핀(60)이 스토퍼(54)에 단속된 상태에서 오일핀(60)의 하부 경사면(61)이 위치하는 가이드로(52) 일측에 압력감지홀(52a)을 더 형성한다.

또한, 상기 오일분리필터(40)는 파이프형상을 갖고 토출실(T) 방향에서 토출구(12) 방향의 연결 벽면에 체결 조립되는 필터하우징(41)과; 상기 필터하우징(41) 내부에 수납되어 압축냉매의 토출압력에 따라 탄력 이동하는 탄성부재(42)와; 다 수개의 경사진 날개판(43a)을 원형 형상을 갖도록 겹쳐 조립하면서, 필터하우징(41)의 선단부에 삽입되는 일측의 원형 직경을 타측의 원형 직경보다 크게 형성한 가변날개(43)와; 상기 필터하우징(41) 선단부에 삽입된 가변날개(43)의 내경면에 둘레가 고정되고, 측면은 탄성부재(42)가 일체로 고정되어 압축 냉매의 토출압력에 따라 탄성부재(42)를 이동시키면서 가변날개(43)를 오므려지게 하는 압력전달판(44)으로 구성되어 달성한다.

이러한 본 발명에 의하면, 피스톤이 구비된 실린더가 크랭크축의 회전으로 대향되게 직선 왕복운동하면서 냉매를 흡입, 압축함과 아울러 크랭크실 내부에서 구동하는 부품들의 윤활을 위해 초기운전에는 오일순환이 원활히 이루어지면서, 흡입과 토출의 압력변화에 따라서 회수된 토출실의 오일을 크랭크실에 재급유하여 부품간 접동면의 윤활 효율을 향상시킨다.

또, 압축냉매의 토출압력에 따라 오일필터가 가변되면서 압축냉매에서 오일을 효율적으로 분리하여 냉동장치의 경제성 및 상품성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명인 다방향 왕복동식 압축기의 일부 절개 사시도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명인 다방향 왕복동식 압축기의 크랭크축 회전에 따라 냉매가 흡입, 압축되는 작동상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명인 가변식 오일분리필터가 구비된 왕복동식 압축기의 오일 회수 흐름을 도시한 단면도.
도 4a 및 도 4b는 오일회수통로의 개방 및 폐쇄상태를 도시한 단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 구성인 오일필터의 작동상태를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 구성인 오일필터의 다른 실시예를 도시한 사시도.

본 발명인 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기를 첨부된 도면과 대비하여 구성과 작동 예를 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명인 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기는, 왕복동식 압축기(100)를 통해 배출되는 압축냉매에 함유된 오일을 분리하는 오일분리필터(40)가 내장되고, 상기 오일분리필터(40)를 통해 분리된 오일을 다시 왕복동식 압축기(100)로 회수시켜, 크랭크축(30), 슬라이더 블록(32), 슬라이더 요크(33) 등의 접동면 윤활 효율을 향상시킬 수 있게 한 것이다.

이를 위해, 상기 다방향 왕복동식 압축기(100)를 크게 설명하면, 도 1 내지 도 3에서와 같이 크랭크실(C)이 형성된 하우징(10)에 회전 가능한 크랭크축(30)이 구비된다.

또, 하우징(10) 내부의 크랭크실(C)에 피스톤(21)이 내재된 실린더(20)가 상기 크랭크축(30)의 회전 궤도상에 복수 개가 배치되고, 구동모터와 연결된 풀리(34)의 회전에 크랭크축(30)이 회전하면 이 회전운동을 피스톤(21)에 전달해 직선운동으로 전환해주는 슬라이더 블록(32)이 크랭크축(30)에 더 장착된다.

여기에서 하나의 예로 상기 실린더(20)가 크랭크축(30)의 회전 궤도상에 4단의 실린더가 배치되면, 상기 슬라이더 블록(32)은 실린더 수와 같이 4면을 갖게 형성시켜, 이 슬라이더 블록(32)의 각면이 각 실린더에 배치되게 한다.

또, 상기 크랭크축(30)과 슬라이더 블록(32) 사이에는 니들베어링(31)이 삽입되어 크랭크축(30)의 회전에도 슬라이더 블록(32) 자체는 회전되지 않고 크랭크축(30) 회전반경을 따라 위치 이동한다.

그리고, 슬라이더 블록(32)의 4면에 서로 대향되게 슬라이더 요크(33)가 안착되는데, 도면을 참고로 설명하면, 슬라이더 블록(32)의 좌우와, 상하에 각각 안착되게 하면서, 각 면에 해당되는 슬라이더 요크(33)에 피스톤로드가 연결되어 슬라이더 블록(32)의 이동에 따라 피스톤(21)이 실린더(20)내부에서 직선 왕복운동 한다.

상기의 구동방식을 도 2a를 참조해 설명하면, 크랭크축(30)의 회전으로 슬라이더 블록(32)이 우측으로 이동되면서 우측 실린더의 피스톤(21)을 상사점에 위치시켜 압축냉매를 토출하고, 대향되는 좌측 실린더의 피스톤(21)은 하사점에 위치하여 흡입이 이루어진다.

이때, 상부의 실린더에 위치한 피스톤은 상사점에서 하사점으로 이동하는 펌핑과정에 위치되고, 하부 실린더에 위치한 피스톤은 하사점에서 상사점으로 이동하는 펌핑과정에 위치한다.

도 2b는 크랭크축(30)이 더 회전하여 슬라이더 블록(32)이 하측으로 이동되면 하부 실린더의 피스톤을 상사점에 위치시켜 압축냉매를 토출하고, 대향되는 상부 실린더의 피스톤은 하사점에 위치하여 흡입이 이루어진다.

이때, 우측의 실린더에 위치한 피스톤은 상사점에서 하사점으로 이동하는 펌핑과정에 위치되고, 좌측 실린더에 위치한 피스톤은 하사점에서 상사점으로 이동하는 펌핑과정에 위치한다.

도 2c와 도 2d 는 크랭크축(30)이 회전하면서 슬라이더 블록(32)이 좌측과 상측으로 이동되면서 실린더를 이동시키는 연속행정을 나타낸 것으로, 압축행정 및 흡입행정은 도 2a 및 도 2b에서 서술된 동작 구성을 연속되게 이루어지게 한 것이므로 더 이상의 설명은 생략한다.

또, 흡입, 압축 행정 시 실린더 내외부의 압력차에 의하여 개폐되어 냉매가 실린더 내부로 흡입 또는 토출되는 원리는 이미 일반적으로 널리 이용되고 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 하우징(10) 외주면에는 쉘커버(15)가 결합되어, 내부에 토출실(T)을 형성해 실린더에서 토출된 압축냉매가 토출실(T)을 따라서 이동하는데, 상기 압축냉매에는 크랭크실(C) 및 실린더(20)의 접동면을 윤활하는 오일이 포함되어 있어, 토출실(T)에서 토출구(12)로 배출되는 연결부에, 상기 오일을 분리해 압축냉매는 토출구(12)로 배출하고, 분리된 오일은 토출실(T)에 회수하는 오일분리필터(40)가 더 장착된다.

그리고, 도 3에서와 같이 본 발명인 왕복동식 압축기(100)는 하우징(10)의 하부에서 토출실(T)과 크랭크실(C)의 구획부에, 분리된 오일을 크랭크실(C)로 회수시키는 오일회수통로(50)를 형성하고, 상기 오일회수통로(50)를 따라 슬라이드 이동하는 오일핀(60)을 구비한다.

상기 오일회수통로(50)는 크랭크실(C)에 오일을 회수시키는 회수로(51)와, 이 회수로(51)에 연장되어 오일핀(60)이 슬라이드 이동되는 가이드로(52)와, 상기 가이드로(52)에서 연장 형성되어 토출실(T) 방향에서 스토퍼(54)가 체결되는 고정로(53)가 연속 형성됨과 아울러, 가이드로(52)에 장착된 오일핀(60)이 스토퍼(54)에 단속된 상태에서 오일핀(60)의 하부 경사면(61)이 위치하는 가이드로(52) 일측에 압력감지홀(52a)을 더 형성한다.

즉, 상기 회수로(51)를 통해 크랭크실(C)의 압력이 토출실(T)의 압력보다 높으면 상기 압력 차이에 따라 오일핀(60)이 토출실(T) 방향으로 밀려나면서 스토퍼(54)에 단속되는데, 이때 회수로(51)는 개방되면서 토출실(T)에 회수된 오일이 크랭크실(C)로 재급유된다.

그리고, 상기 오일핀(60)은 하부가 스토퍼(54)에 단속된 상태에서 압력감지홀(52a)의 수평선상에 경사면(61)이 위치되어, 토출실(T) 압력 상승 시에 압력감지홀(52a)을 통해 경사면(61)을 밀어 오일핀(60)이 회수로(51)를 폐쇄할 수 있게 한다.

이때, 상기 오일핀(60)이 가이드로(52)에서 분리되지 않도록 상기 고정로(53)에 체결고정된 스토퍼(54)는, 상기 오일핀(60)이 가이드로(52)를 이동해 회수로(51)를 폐쇄하고 개방시키는 이동거리를 스토퍼(54)의 체결되는 깊이에 따라 조정할 수 있다.

일 예로 본 발명이 적용된 압축기는 아이들링 상태에서는 흡입과 토출 압력이 비교적 평행상태가 이루어져 있고, 압축기가 구동(운전) 중에는 토출압력이 높아지므로 토출실(T) 내부압력이 크랭크실(C) 내부압력보다 높아져 오일핀(60)이 오일회수통로(50)를 폐쇄되는 것이 일반적이지만, 본 발명은 구동(운전)이 멈추었을 때 토출실(T) 압력이 점차 낮아지면서 크랭크실(C) 내부압력이 토출실(T) 내부압력보다 높아지면, 상기 압력차이 및 일정무게를 가진 오일핀(60)이 중량에 의해 하강이동하여, 오일회수통로(50)가 개방되어 토출실(T)에 저장된 오일이 크랭크실(C)에 회수되게 한다.

그리고, 오일분리필터(40)는, 토출실(T)과 토출구(12)의 하우징(10) 연결부에 설치되면서 배출되는 냉매가스의 토출압력변화에 따라 압축냉매에 함유된 오일을 토출실(T)로 회수하여 냉방장치의 성능과 냉방효율을 향상시킬 수 있게 한다.

오일분리필터(40)는 오일회수통로(50)보다 하우징(10) 상부에 위치되게 형성하여 압축냉매와 분리된 오일이 토출실(T) 하부로 자연스럽게 흘러 포집되게 설치하는 것이 좋다.

즉, 본 발명인 오일분리필터(40)는 토출실(T)과 토출구(12)의 연결부에 설치되면서, 오일이 함유된 압축 냉매를 토출구(12) 방향으로 배출하면서 토출실(T)에서 오일을 분리해 회수시키는 구성을 갖고, 배출되는 압축 냉매의 압력이 높으면 날개판(43a)을 다수개 조립해 원형을 갖게 형성한 가변날개(43)의 배출구멍(H) 직경이 작아지고, 압력이 낮으면 가변날개(43)의 배출구멍(H) 직경이 커지게 가변되면서 압축 냉매를 토출구(12)로 배출한다.

상기 오일분리필터(40)는 크게 필터하우징(41)과, 이 필터하우징(41)내부에 수납되는 탄성부재(42) 및 필터하우징(41) 선단에 삽입되는 가변날개(43)와, 상기 탄성부재(42)와 가변날개(43)에 각각 고정되어 압력변화에 따라 가변날개(43)와 탄성부재(42)를 작동시키는 압력전달판(44)으로 구성된다.

상기 필터하우징(41)은, 파이프형상을 갖고 일측에 나사산을 형성해 토출실(T) 방향에서 토출구(12) 방향으로 체결 조립하며, 이 필터하우징(41) 내부에 탄성부재(42)를 수납한다.

탄성부재(42)는 코일스프링 또는 복원력을 갖는 부품 중에 어느 하나로 성형되어 필터하우징(41) 내부에 수납된 상태로 위치하며, 압축냉매의 토출압력이 높으면 압축되고, 압력이 낮으면 복원된다.

그리고, 필터하우징(41) 선단부에 삽입되는 가변날개(43)는 다 수개의 경사진 날개판(43a)을 원형 형상을 갖도록 겹쳐 조립된 구성을 갖는데, 삽입되는 일측의 원형 직경을 경사진 타측의 원형 직경보다 크게 형성하고, 이 일측을 상기 필터하우징(41) 선단부에 삽입한다.

또, 상기 필터하우징(41) 선단부에 삽입된 가변날개(43)의 내경면에는 링 형상의 압력전달판(44)이 위치하면서, 상기 가변날개(43) 내경면에서 링 둘레와 각각의 날개판(43a)이 일체 고정되고, 이 압력전달판(44) 측면에도 필터하우징(41)내부에 수납된 탄성부재(42)가 일체 고정된다.

따라서, 상기 토출실(T)에서 배출되는 압축냉매가 높은 토출압력인 경우에는 압력전달판(44)이 도면상 우측으로 이동되면서 가변날개(43)가 오므려지면서 배출구멍(H)의 직경이 작아지고, 낮은 토출압력인 경우에는 압력전달판(44)이 탄성부재(42)의 복원력으로 초기 상태인 도면상 좌측으로 복귀되면서 가변날개(43)가 벌어져 배출구멍(H)의 직경이 커지게 된다.

상기와 같이 구성된 오일분리필터(40)와 오일회수통로(50)를 사용해 토출실(T)에 회수된 오일을 크랭크실(C)로 재급유하여 크랭크축(30)의 회전력으로 니들베어링(31) 및 슬라이더 블록(32), 슬라이더 요크(33) 등의 접동면 등을 윤활작용 시키면서 냉매를 압축해 토출하는 과정을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 3에서 냉매는 흡입구(11)를 통해 크랭크실(C)에 흡입되어 상기의 서술된 크랭크회전 및 피스톤작동을 통해 압축된 상태로 토출실(T)로 배출되는 과정에서 압력차이가 발생되는데, 크랭크실(C)의 내부압력이 토출실(T)의 내부압력보다 높으면 크랭크실(C)의 압력으로 오일핀(60)을 도면상 하부로 이동시켜 도 4a와 같이 오일회수통로(50)를 개방시키면서, 차압(差押)에 의해 토출실(T)에 저장된 오일이 크랭크실(C)에 급유되게 한다.

또, 상기 압축냉매가 토출실(T)에 토출되면서 내부압력이 크랭크실(C)의 내부압력보다 높아지면 도 4b와 같이 압력감지홀(52a)을 통해 오일핀(60)의 경사면(61)을 밀어 도면상 상부로 이동되면서 회수로(51)를 오일핀(60)이 폐쇄한다.

따라서, 상기 토출실(T)의 높은 압력은 하우징(10) 상부에 위치한 토출구(12)를 통해 배출되는데, 이 토출구(12)에 설치된 오일분리필터(40)를 사용해 압축냉매에 포함된 오일을 분리한다.

상기 오일분리필터(40)는, 토출실(T)에서 압축냉매의 토출압력에 따라 가변날개(43)가 벌어지거나 오므려지면서 배출구멍(H)의 직경을 크거나 작게 형성해 압축냉매에 포함된 오일을 효율적으로 분리할 수 있게 장착된다.

즉, 도 5a는 압축냉매의 토출압력이 낮으면, 상기 오일분리필터(40)는 일체 형성된 탄성부재(42)와 압력전달판(44) 및 가변날개(43)에 압력이 전달되지 않아 가변날개(43)의 날개판(43a)들이 벌어진 초기형태인 최대 직경의 배출구멍(H)을 갖게 된다.

도 5b는 압축냉매의 토출압력이 높으면 상기 압력이 배출구멍 중심방향으로 하향 경사지게 형성된 날개판(43a)의 경사면을 배출방향으로 밀면서, 동시에 압력전달판(44)에도 상기 압력이 전달되어 배출방향으로 이동되게 한다.

즉, 상기와 같이 토출압력이 높으면 링 형상의 압력전달판(44)을 배출방향으로 밀어 탄성부재(42)가 탄성을 갖게 압축되고, 가변날개(43)의 내경부에서 날개판(43a)들을 잡아 당겨 배출구멍(H)이 최소 직경을 갖게 된다.

여기에서, 상기 가변날개(43)의 날개판(43a)들은 서로 겹쳐지면서 필터하우징(41)에 삽입되는데, 필터하우징(41)의 선단부에 상기 삽입된 날개판(43a)의 일단이 걸려지는 단턱부를 형성하여, 토출압력 차이에도 가변날개(43)는 정위치에서 오므려지거나 벌어지는 동작만 수행하도록 한다.

또, 상기 날개판(43a)에는 도 6에서와 같이 분리구멍(43b)이 더 형성되어, 압축냉매의 토출압력에 따라서 가변날개(43)가 벌어지면 상기 날개판(43a)들이 펼쳐져 분리구멍(43b)이 모두 노출되게 위치하고, 가변날개(43)가 오므려지면 상기 날개판(43a)들이 겹쳐지면서 분리구멍(43b)의 일부만 노출되게 형성하는 것도 본 발명에 포함된다.

즉, 배출되는 압축냉매의 토출압력이 낮은 경우에는, 가변날개(43)가 벌어져 배출구멍(H)의 직경이 최대인 상태이므로, 압축냉매에서 비교적 비중이 높은 오일이 쉽게 분리된다.

또한, 배출되는 압축냉매의 토출압력이 높은 경우에는, 가변날개(43)가 오므려져 배출구멍(H)의 직경이 최소인 상태이므로, 압축냉매가 상기 가변날개(43)의 외부면에 부딪혀 냉매가스와 오일이 분리되는데, 상기 최소화된 배출구멍(H)으로 인해 토출실 압력이 상승되는 것을 상기 분리구멍(43b)을 통해 압축냉매를 배출시켜 방지할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 구성에 의해 토출실(T)에 회수된 오일이 크랭크실(C)에 재급유되며, 상기 재급유된 오일은 크랭크축(30)의 회전에 따라서 샤프트 오일홀(30a)을 통해 크랭크축(30)과 결합된 니들베어링(31) 및 상기 크랭크축(30)과 니들베이어링(31)을 내부에 포함해 결합한 슬라이더 블록(32)의 접동부위와, 상기 슬라이더 블록(32)의 각면에 밀착되면서 타면은 피스톤(21)과 연결된 슬라이더 요크(33)의 접동부위에 급유된 오일을 제공함과 아울러 피스톤(21)과 실린더(20)의 접동 부위에도 오일을 제공해 윤활하면서 다시 압축냉매에 혼합되는 과정을 반복하게 된다.

이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10. 하우징 11. 흡입구
12. 토출구 15. 쉘커버
20. 실린더 21. 피스톤
30. 크랭크축 32. 슬라이더 블록
40. 오일분리필터 41. 필터하우징
42. 탄성부재 43. 가변날개
43a. 날개판 43b. 분리구멍
44. 압력전달판 50. 오일회수통로
51. 회수로 52. 가이드로
52a. 압력감지홀 60. 오일핀
61. 경사면 C. 크랭크실
T. 토출실 H. 배출구멍

Claims

하우징(10) 내부의 크랭크실(C)에 피스톤(21)이 내재된 실린더(20)가 크랭크축(30)의 회전 궤도상에 복수 개가 배치되어, 구동모터와 연결된 풀리(34)의 회전에 크랭크축(30)이 회전하면서 슬라이더 블록(32)이 복수 개의 피스톤(21)을 서로 대향되게 직선 왕복운동시킴과 더불어, 흡입구(11)를 통해 크랭크실(C)과 실린더(20)내에 냉매를 흡입, 압축시켜 하우징(10)외경에 쉘커버(15)를 조립해 형성된 토출실(T)에서 토출구(12)로 압축냉매를 배출하면서, 상기 토출실(T)과 토출구(12)의 연결부에, 압축냉매에서 오일을 분리해 압축냉매는 토출구(12)로 배출하고, 분리된 오일은 토출실(T)에 회수하는 오일분리필터(40)가 설치되되;
토출실(T)과 크랭크실(C)의 구획부에, 분리된 오일을 크랭크실(C)로 회수시키는 오일회수통로(50)를 형성하고, 상기 오일회수통로(50)를 따라 슬라이드 이동하는 오일핀(60)이 크랭크실(C) 내부압력이 토출실(T) 내부압력보다 높으면 오일회수통로(50)가 개방되어 토출실(T)에 저장된 오일이 크랭크실(C)에 급유되게 이동하고, 토출실(T) 내부압력이 크랭크실(C) 내부압력보다 높으면 오일핀(60)이 오일회수통로(50)를 폐쇄하게 구성된 왕복동식 압축기(100)에 있어서;
상기 오일분리필터(40)는 파이프형상을 갖고 토출실(T) 방향에서 토출구(12) 방향의 연결 벽면에 체결 조립되는 필터하우징(41)과;
상기 필터하우징(41) 내부에 수납되어 압축냉매의 토출압력에 따라 탄력 이동하는 탄성부재(42)와;
다 수개의 경사진 날개판(43a)을 원형 형상을 갖도록 겹쳐 조립하면서, 필터하우징(41)의 선단부에 삽입되는 일측의 원형 직경을 타측의 원형 직경보다 크게 형성한 가변날개(43)와;
상기 필터하우징(41) 선단부에 삽입된 가변날개(43)의 내경면에 둘레가 고정되고, 측면은 탄성부재(42)가 일체로 고정되어 압축 냉매의 토출압력에 따라 탄성부재(42)를 이동시키면서 가변날개(43)를 오므려지게 하는 압력전달판(44)으로 구성됨을 특징으로 한 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기.
청구항 1에 있어서, 오일회수통로(50)는 크랭크실(C)에 오일을 회수시키는 회수로(51)와, 이 회수로(51)에 연장되어 오일핀(60)이 슬라이드 이동되는 가이드로(52)와, 상기 가이드로(52)에서 연장 형성되어 토출실(T) 방향에서 스토퍼(54)가 체결되는 고정로(53)가 연속 형성됨과 아울러, 가이드로(52)에 장착된 오일핀(60)이 스토퍼(54)에 단속된 상태에서 오일핀(60)의 하부 경사면(61)이 위치하는 가이드로(52) 일측에 압력감지홀(52a)을 더 형성한 것을 특징으로 한 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기.
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청구항 1에 있어서, 크랭크실(C)에 급유된 오일은 크랭크축(30)의 회전에 따라서 샤프트 오일홀(30a)을 통해 크랭크축(30)과 결합된 니들베어링(31) 및 상기 크랭크축(30)과 니들베이어링(31)을 내부에 포함해 결합한 슬라이더 블록(32)의 접동부위와, 상기 슬라이더 블록(32)의 각면에 밀착되면서 타면은 피스톤(21)과 연결된 슬라이더 요크(33)의 접동부위에 급유된 오일을 제공하는 것을 특징으로 한 가변식 오일분리필터가 장착된 다방향 왕복동식 압축기.
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