KR101973677B1

KR101973677B1 - 윤활유 공급장치 및 이를 적용한 압축기

Info

Publication number: KR101973677B1
Application number: KR1020170126549A
Authority: KR
Inventors: 김영환; 강원석; 김진국
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-08-26
Also published as: KR20190036992A; CN212296771U; US20190093647A1; US11242846B2; WO2019066287A1

Abstract

본 발명은 회전축과 함께 회전하는 회전부와, 고정된 위치를 유지하는 고정부를 포함하는 윤활유 공급장치에서, 회전부의 회전 중심에 대해 선회하는 공간부를 통해 오일을 공급함으로써, 회전축의 회전 방향에 관계 없이 오일을 공급할 수 있다.

Description

윤활유 공급장치 및 이를 적용한 압축기{A Lubricant Oil Provider and a Compressor Using the Same}

본 발명은 압축기 등에 사용되는 윤활유 공급장치에 관한 것이다.

압축기는 기체를 압축하여 압력을 높여주는 장치이다. 압축기가 기체를 압축하는 방식은, 실린더에 흡입된 기체를 피스톤으로 압축하여 방출하는 왕복동(recipro) 압축기, 두 스크롤을 상대적으로 회전시켜 기체를 압축하는 스크롤 압축기 등이 있다.

상기 압축기에는 기체를 압축하는 힘을 제공하는 회전축이 마련된다. 그리고 상기 압축기에는 상호 마찰이 일어나는 기계요소들이 다수 구비되므로, 이에 대한 윤활이 필요하다.

도 1을 참조하면, 왕복동 압축기는 하우징(10) 내부에 프레임(20)이 수용된 구조이다. 그리고 상기 프레임(20)은 회전축(50)을 지지한다. 상기 회전축(50)의 내부에는 윤활유 공급 유로(53)가 마련되고, 회전축(50)의 하단부에는 윤활유 공급부(60)가 설치된다. 하우징(10) 내부 공간의 아랫 부분에는 윤활유가 저장되고, 상기 윤활유 공급부(60)의 하단부는 상기 윤활유에 잠긴다.

도 2를 참조하면 상기 윤활유 공급부(60)는 상기 회전축(50)과 함께 회전하는 회전부(62)와, 상기 프레임(20)에 고정되어 회전하지 않는 고정부(61)를 포함한다. 고정부(61)의 외주면에는 나선형의 돌기가 마련되고, 상기 고정부(61)는 회전부(62)의 내주면에 끼워진다. 상기 회전축(50)이 회전함에 따라 회전부(62)가 함께 회전하면, 오일이 고정부(61)의 나선형의 돌기 사이의 공간을 타고 상부로 이동한다. 따라서 결과적으로, 오일은 상부로 공급된다.

도 1과 도 3을 참조하면, 윤활유 공급부(60)에 의해 상부로 공급된 오일은 회전축에 마련된 윤활유 공급 유로(53)를 통해 윤활이 필요한 곳으로 이동한다. 상기 윤활유 공급 유로(53)는 분기될 수 있다. 회전축(50)의 외주면으로 분기되는 윤활유 공급 유로(53)는 도 3에 도시된 바와 같이 축의 길이방향을 따라 나선형으로 연장된 홈 형상을 가진다. 따라서 회전축(50)이 회전지지부(25)에 의해 지지되며 회전하면, 오일은 회전축(50) 외주면의 홈을 타고 상부로 이동하게 된다.

위와 같은 오일 펌프 구조는 회전축(50)의 회전력과 오일의 점성을 이용한 것이다. 이러한 방식은, 회전축의 회전 방향과 대응하여, 고정부(61)의 나선 방향과 회전축(50) 외주면의 나선 방향이 반드시 어느 일 방향으로 형성 되어야, 오일의 공급이 이루어진다. 즉, 만약 회전축을 회전시키는 모터 쪽의 전원을 반대 극성으로 연결하는 등의 원인으로 회전축이 반대로 회전한다면, 상기 오일 펌프 구조는 오일을 공급하지 못한다.

왕복동식 압축기는 회전축의 회전 방향과 상관 없이 압축기가 작동한다는 장점이 있지만, 위와 같이 어느 일 방향으로 회전할 때에만 오일이 공급되는 구조를 왕복동식 압축기에 적용하면, 왕복동식 압축기의 위와 같은 장점을 발휘할 수 없게 된다.

한편 왕복동식 압축기에서, 압축기의 효율성을 높이기 위해 회전축이 양방향으로 모두 운전 가능하도록 설계하는 경우가 있다. 가령 제1방향으로 회전할 때에는 고속 운전 시 효율이 좋고, 상기 제1방향의 반대방향인 제2방향으로 회전할 때에는 저속 운전 시 효율이 좋도록 하는 방식의 설계가 요구되는 경우가 있다. 그런데, 앞서 설명한 도 1 내지 도 3의 오일 펌프 구조는, 양방향 회전이 가능하도록 설계된 압축기의 회전축에 적용이 불가능하다. 따라서 위와 같이 양방향 회전이 가능한 압축기를 설계할 때에는 어느 방향으로 회전하더라도 오일의 공급이 가능한 펌프 구조가 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 회전 방향에 관계 없이 급유가 가능한 윤활유 공급 장치와, 이를 적용한 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 길이방향을 따라 형성된 중공의 윤활유 공급 유로(53)가 형성된 회전축(50)의 일측 단부에 설치되어 상기 윤활유 공급 유로(53)에 윤활유를 공급하는 윤활유 공급장치(60)로서, 상기 윤활유 공급장치(60)는: 오일유입구(617), 상기 오일유입구(617)와 연통하는 수용 공간, 및 상기 오일유입구(617)와는 직접적으로 통하지 아니하고 상기 수용 공간을 통해 상기 오일유입구(617)와 연통하는 오일챔버(618)를 구비하는 고정부(61); 및 상기 고정부(61)의 수용 공간에 수용되고, 상기 회전축(50)에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 회전부(62);를 포함하고, 상기 회전부(62)는; 상기 회전부의 회전 중심으로부터 반경 방향으로 이격된 위치에 마련되어, 상기 회전부(62)가 회전함에 따라 상기 회전부(62)의 회전중심을 기준으로 선회 하는 공간부(625); 및 상기 회전부의 회전 중심에 마련되어 상기 오일챔버(618) 및 윤활유 공급 유로(53)와 연결되는 오일 유출구(629);를 포함하며, 상기 오일유입구(617)와 오일챔버(618)는 각각 상기 공간부(625)의 선회 궤적과 마주하는 위치에 마련되어 있어서, 상기 오일유입구(617)를 통해 상기 공간부(625)에 유입된 오일이, 상기 회전부(62)가 회전함에 따라 상기 공간부(625)에 저장된 채로 함께 이동하여, 상기 공간부(625)가 상기 오일챔버(618)와 마주하게 될 때 상기 공간부(625)로부터 상기 오일챔버(618)로 공급되고, 상기 오일챔버(618)의 오일은 상기 오일 유출구(629)를 통해 상기 윤활유 공급 유로(53)에 공급되는 윤활유 공급장치를 제공한다.

상기 고정부(61)는: 상기 오일유입구(617)와 수용 공간과 오일챔버(618)을 구비하고 상기 회전부(62)를 수용하는 제1고정부(611); 및 상기 제1고정부(611)의 수용 공간에 상기 회전부(62)가 수용된 상태에서 상기 수용 공간을 덮는 제2고정부(612);를 포함한다.

상기 회전부(62)는 제2고정부(612)를 관통하여 상기 회전축(50)과 체결되는 축결합부(626)를 구비하고, 상기 오일유출구(629)는 상기 축결합부(626) 내부에 마련된다.

상기 회전부(62)는: 상기 고정부(61)를 관통하여 상기 회전축과 체결되는 축결합부(626)와, 상기 축결합부와 연결되며 상기 고정부(61)의 수용 공간 내에 수용되고 상기 축결합부의 중심을 기준으로 방사상으로 외향 형성된 제1치형부(623)를 포함하는 제1회전부(621); 및 상기 제1치형부(623)를 둘러싸며 내향 형성된 제2치형부(624)를 구비하고, 상기 수용 공간 내에 수용되는 제2회전부(622);를 포함하고, 상기 제1치형부(623)와 상기 제2치형부(624)의 일부가 상호 맞물리고, 상기 제1치형부(623)와 제2치형부(624) 사이의 공간이 상기 공간부(625)를 규정하는 윤활유 공급장치.

상기 제1회전부(621) 회전 중심(O1)과 상기 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)은 서로 일치한다.

상기 제2치형부(624)의 중심(C2)은 상기 회전 중심(O1)으로부터 편심 위치한다.

상기 제1치형부(623)의 치의 프로파일과 상기 제2치형부(624)의 치의 프로파일은 서로 맞물리도록 대응하는 형상을 포함한다.

상기 제1치형부(623)의 치의 개수보다 상기 제2치형부(624)의 치의 개수가 더 많다.

상기 제1치형부(623)의 골의 반경(b)은 상기 제2치형부(624)의 산의 반경(d)보다 작다.

상기 제1치형부(623)의 산의 반경(a)은 상기 제2치형부(624)의 산의 반경(d)보다 크고 골의 반경(c)보다 작다.

상기 제2치형부(624)의 중심(C2)이 상기 회전 중심(O1)으로부터 편심된 거리는 상기 제2치형부(624)의 골의 반경(c)과 상기 제1치형부(623)의 산의 반경(a)의 차이와 같거나 그보다 작다.

또한 본 발명은, 상기 윤활유 공급장치(60); 일측 단부에 상기 윤활유 공급장치(60)가 설치된 회전축(50); 상기 회전축(50)의 회전을 지지하는 회전지지부(25)를 포함하는 프레임(20); 상기 회전축(50)과 프레임(20)에 마련되어 상기 프레임(20)에 대해 상기 회전축(50)을 제1방향으로 회전시키고, 상기 제1방향의 반대방향인 제2방향으로도 회전시키는 모터(21, 52); 및 하부에 윤활유가 저장되고, 상기 윤활유 저장 공간의 상부에 상기 프레임(20)이 수용되는 하우징(10);을 포함하는 압축기를 제공한다.

상기 압축기는, 상기 프레임(20)에 대해 상대적인 위치가 고정되는 실린더(30), 상기 실린더(30)에 삽입되어 상기 실린더(30)의 길이방향을 따라 왕복하는 피스톤(40), 상기 회전축(50)에 구비되고, 상기 회전축(50)의 길이 방향에서 편심된 위치에 마련되며, 상기 회전축의 길이 방향과 나란한 방향으로 연장되는 크랭크핀(51), 및 일측 단부가 상기 피스톤(40)에 힌지 결합되고, 타측 단부가 상기 크랭크핀(51)에 회전 가능하게 결합되는 커넥팅로드(46)를 더 구비한다.

상기 회전축(50)의 외주면에는 윤활유 공급 유로(53)가 마련되고, 상기 외주면의 윤활유 공급 유로(53)는 상기 회전축의 축의 길이방향과 평행하게 형성된다.

본 발명의 윤활유 공급장치에 의하면, 회전축의 회전 방향에 관계 없이 회전축의 회전력을 이용한 급유가 가능하므로, 양방향 회전이 가능한 압축기를 활용할 수 있다. 따라서 회전 방향에 따른 모터의 효율을 달리 설계할 수 있어, 고효율의 압축기 설계가 가능하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 왕복동식 압축기의 일실시예를 나타낸 측면 단면도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 윤활유 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 압축기의 회전축을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예의 윤활유 공급 장치가 적용된 압축기의 측면 단면도이다.
도 5는 도 4의 윤활유 공급 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 윤활유 공급장치의 단면 사시도이다.
도 7은 도 4의 윤활유 공급장치 부분의 확대도이다.
도 8은 도 7의 I-I 단면도이다.
도 9는 본 발명의 윤활유 공급장치가 설치될 회전축의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 윤활유 공급장치와 부품을 공용으로 사용할 수 있는 윤활유 공급장치의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[압축기 구조]

도 4를 참조하여, 본 발명의 윤활유 공급장치가 적용되는 압축기의 구조를 설명한다. 본 발명에서 예시하는 압축기(1)는 왕복동식 압축기이다.

압축기(1)의 각 구성은 하우징(10) 내부에 설치된다. 하우징(10)은 깊은 용기 형태의 메인 하우징(11)과, 상기 메인 하우징(11)의 상부를 덮어 밀봉하는 커버 하우징(12)을 포함한다. 메인 하우징(11)의 저부에는 레그(13)가 마련되어 있다. 상기 레그(13)는 상기 압축기(1)를 설치 위치에 고정하기 위한 구성이다.

하우징(10)의 내부 공간에서 바닥에는 돌기(15)가 마련된다. 돌기(15)는 코일스프링과 같은 탄성체(16)를 고정한다. 상기 탄성체(16)의 상부에는 프레임(20)이 고정된다. 상기 탄성체(16)는 상기 하우징(10)과 상기 프레임(20)이 직접 연결되지 않도록 하면서 상기 프레임(20)을 상기 하우징(10)에 고정한다. 따라서 탄성체(16)에 의해, 상기 프레임(20)의 진동이 상기 하우징(10)으로 전달되는 것을 방지한다.

프레임(20)의 회전지지부(25)는 회전축(50)의 회전을 지지한다. 회전축(50)은 수직 방향으로 연장되고, 두 지점에서 프레임에 의해 회전 지지된다. 압축기의 회전축(50)은 크랭크핀(51)의 상부와 하부에서 각각 1점씩 2점 지지된다.

회전축(50)은 모터에 의해 회전하며, 상기 모터는 인버터 제어된다. 프레임(20)에는 스테이터(21)가 고정되고, 회전축(50)에는 로터(52)가 고정되며, 인버터 제어에 의해 상기 회전축(50)이 회전하게 된다.

회전축(50)의 상부에는 크랭크핀(51)이 마련된다. 크랭크핀(51)은 상기 회전축과 평행하되, 상기 회전축의 중심에서 편심하여 위치한다.

상기 크랭크핀(51)이 마련된 높이와 대응하는 높이에는 수평 방향으로 연장되는 실린더(30)가 구비된다. 참고로 도 1에 도시된 압축기의 실린더(30)는 프레임(20)의 회전지지부(25)와 일체로 제작되는 구조이다. 그리고 압축기의 실린더(30)는 회전지지부(25)와는 별개의 부품으로 제작되어 조립되는 구조이다.

상기 회전축의 회전방향과 관계 없이, 상기 피스톤(40)은 실린더(30)의 길이방향을 따라 왕복 운동을 하게 된다.

상기 회전축(50)의 하부에는 윤활유 공급부(60)가 설치된다. 하우징(10) 내부 공간의 하부에는 윤활유가 저장된다. 그리고 상기 윤활유 공급부(60)는 상기 윤활유에 담겨 있다. 상기 윤활유 공급부(60)는, 프레임(20)에 대해 고정되어 있는 고정부(61)와, 회전축(50)과 함께 회전하는 회전부(62)를 구비한다. 고정부(61)에 대한 회전부(62)의 상대적인 회전은, 윤활유를 상부로 펌핑한다.

상기 회전축(50)에는 중공의 윤활유 공급유로(53)가 마련된다. 윤활유 공급유로(53)는 회전축의 하단부로부터 윤활이 필요한 위치 부근까지 연장 형성된다. 가령 오일(윤활유)은 실린더(30)와 피스톤(40)의 마찰 구간, 크랭크핀(51)과 커넥팅로드(46)의 연결 부위, 커넥팅로드(46)와 피스톤(40)의 연결 부위, 및 회전축(50)의 지지 부위에 공급될 수 있다.

상기 윤활유 수요처에 공급된 윤활유는 해당 부위를 적신 후 중력에 의해 다시 하우징(10)의 바닥으로 흘러 내리거나 떨어진다.

[윤활유 공급장치]

이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 윤활유 공급장치의 실시예를 설명한다.

윤활유 공급장치(60)는 고정부(61)와 회전부(62)를 포함한다.

회전부(62)는 압축기(1)의 회전축(50)의 하단부에 고정되어 회전부(62)와 함께 회전하는 부분이다.

고정부(61)는 고정연결부재(619)를 통해 윤활유 공급장치(60)의 프레임(20)에 고정된다. 고정부(61)는 회전축(62)이 회전하더라도 고정된 상태를 유지한다. 고정부(61)는 회전부(62)의 회전을 지지하며 고정된 상태를 유지한다.

고정부(61)는 몸체를 이루는 바디 부분, 즉 제1고정부(611)와, 상기 바디의 상부를 덮는 커버 부분, 즉 제2고정부(612)를 포함한다.

제1고정부(611)의 상부에는 회전부(62)를 수용하는 수용 공간(615)이 마련된다. 상기 수용 공간은 제1고정부(611)의 측벽(613)과 바닥(614)에 의해 규정되는 공간으로서, 키가 작고 납작한 원통형의 공간이다. 수용 공간(615)의 상부는 개방되어 있다.

상기 수용 공간(615)의 상부는 제2고정부(612)에 의해 덮인다. 제2고정부(612)는 상기 수용 공간(615)의 상부, 그리고 상기 측벽(613)의 외주면을 둘러싸는 형태로 상기 제1고정부(611)와 결합된다. 상기 제2고정부(612)의 중앙부에는 원형의 관통홀(616)이 마련된다.

상기 제1고정부(611)에는 오일 유입구(617)와 오일 챔버(618)가 마련된다. 오일 유입구(617)는 상기 바닥(614)을 상하 방향으로 관통한 형태이다. 따라서 상기 오일 유입구(617)를 통해, 상기 수용 공간(615)과 상기 제1고정부(611)의 바닥(614) 하부의 공간은 서로 연결된다.

상기 제1고정부(611)는 도 7에 도시된 바와 같이 오일에 거의 담겨 있다. 참고로 도 7의 I - I 선은 도 8의 단면을 나타내는 기준선이면서, 하우징(10) 바닥에 저장된 윤활유의 수위라 할 수 있다. 따라서 상기 하우징에 저장된 윤활유는 상기 오일 유입구(617)를 통해 상기 수용 공간(615)으로 유입되는 것이 가능하게 된다.

상기 오일 챔버(618)는 상기 바닥부의 상부면에 형성된 홈이다. 즉 오일 챔버(618)는 상기 바닥(614)의 상면보다는 함몰되어 있는 공간이다. 상기 오일 챔버(618)의 저면은 막혀 있다. 따라서 제1고정부(611)가 도 7과 같이 오일에 담겨 있더라도, 제1고정부(611) 외부의 오일은 오일 유입구(617)를 거쳐야만 상기 오일 챔버(618)에 들어올 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 오일 유입구(617)는 상기 제1고정부(611)의 중심에서 벗어난 위치에서 원호 형태의 단면으로 관통되어 있다. 그리고 상기 오일 챔버(618)는, 상기 오일 유입구(617)와는 중첩되지 않는 범위 내에서 원호 형의 형상을 가지고, 상기 제1고정부(611)의 중심까지 포함하는 홈 형상이다. 상기 오일 챔버(618)는 대략 "T"형상과 유사하다.

상기 수용 공간(615)에는 제1회전부(621)와 제2회전부(622)가 수용된다. 상기 제1회전부(621)의 중심에서 상향 연장된 축결합부(626)는 상기 제2고정부(612)의 관통홀(616)을 관통하여 상부로 노출된다.

상기 축결합부(626)는 상기 회전축(50)의 내경부에 끼워져 고정된다. 회전축(50)이 회전하는 축결합부(626)도 함께 회전하므로, 상기 제1회전부(621)도 이와 함께 회전한다. 그리고 제1회전부(621)에 대해 회전력을 전달받도록 설치된 제2회전부(622)도 함께 회전한다.

수용 공간(615)이 수용된 제2회전부(622)의 외경부는, 상기 제1고정부(611)의 측벽(613)의 내경부와 마주하며 회전이 안내된다.

그리고 상기 수용 공간(615) 내에 수용되어 있는 제1회전부(621)의 일부분과, 제2회전부(621)는, 상기 제1고정부(611)의 바닥(614) 상면에 의해 지지되고, 상기 제2고정부(612)의 하면에 의해 지지된다.

이처럼 제2회전부(622)는 그 회전 중심(O2)을 기준으로 회전 가능하도록 고정부(61) 내에 설치되어 있다.

제1회전부(621) 역시 고정부(61)에 회전 가능하게 설치되는데, 제1회전부(621)는 회전축(50)과 함께 회전하므로, 제1회전부(621)의 회전중심(O1)은 회전축(50)의 회전 중심과 일치한다.

제1회전부(621)의 축결합부(626) 내부는 상하 방향으로 관통된 오일 유출구(629)가 형성되어 있다. 상기 오일 유출구(629)는, 위로는 상기 회전축(50)의 윤활유 공급 유로(53)와 통하고, 아래로는 상기 오일 챔버(618)와 통하게 된다. 그리고 윤활유 공급 유로(53)는 오일 유입구(617)와는 중첩되지 않는다. 따라서 제1고정부(611) 외부의 오일은, 오일 유입구(617), 수용 공간(615), 오일 챔버(618), 및 오일 유출구(629)를 순차적으로 거쳐 윤활유 공급 유로(53)에 공급될 수 있다.

상기 제1회전부(621)와 제2회전부(622)는 수용 공간(615)에 수용된 상태에서 회전한다. 도 8을 참조하면, 상기 제1회전부(621)의 회전 중심(O1)과 상기 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)은 일치한다.

상기 제1회전부(621)에서 상기 수용 공간 내에 수용된 외경부에는, 외향 돌출된 형태의 제1치형부(623)가 형성되어 있다. 복수 개의 제1치형부(623)는 제1회전부(621)의 회전 중심에 대해 방사상으로 형성되어 있다. 따라서 제1치형부(623)는 제1회전부의 회전 중심(O1)을 기준으로 회전하게 된다. 실시예에서는 제1치형부(623)가 7개 마련된 구조를 예시한다.

상기 제1회전부(621)를 둘러싸는 상기 제2회전부(622)의 내경부에는, 내향 돌출된 형태의 제2치형부(624)가 형성되어 있다. 복수 개의 제2치형부(624)는 자신의 중심(C2)에 대해 방사상으로 형성되어 있다. 제2치형부의 개수는 제1치형부의 개수보다 더 많다. 실시예에서는 제2치형부(624)가 8개 마련된 구조를 예시한다.

상기 두 치형부(623, 624)는 서로 대응하는 형상으로 이루어져 있어서 치합될 수 있다. 상기 치형부들의 프로파일은 트로코이드(trocoide) 형상일 수 있다.

상기 제1치형부(623)의 골의 반경(b)은 상기 제2치형부(624)의 산의 반경(d)보다 작다. 또한 상기 제1치형부(623)의 산의 반경(a)은 상기 제2치형부(624)의 산의 반경(d)보다 크고 골의 반경(c)보다 작다.

본 발명에 따르면, 제2치형부(624)의 중심(C2)은 상기 제2회전부(622)의 중심(O2)에 대해 편심되어 있다. 상기 편심 거리는 상기 제2치형부(624)의 골의 반경(c)과 상기 제1치형부(623)의 산의 반경(a)의 차이와 같거나 그보다 약간 작다. 따라서 제1치형부(623)와 제2치형부(624) 사이에 공간부(625)가 존재한다.

공간부(625)의 체적은, 상기 회전 중심(O1, O2)을 기준으로, 상기 제2치형부(C2)의 중심에 가까운 쪽에 더 많이 분포된다. 반대로, 상기 회전 중심(O1, O2)을 기준으로 상기 제2치형부의 중심(C2)에서 먼 쪽에서는, 제1치형부(623)와 제2치형부(624)가 상호 맞물린다.

상기 두 회전 중심(O1, O2)이 일치하므로, 회전축(50)이 회전하면 상기 제1회전부(621)와 제2회전부(622)가 함께 동심 회전한다. 그러나 상기 제2치형부(624)의 중심(C2)은 제2회전부(622)의 중심(O2)에서 편심되어 있으므로, 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)을 기준으로 선회하게 된다. 따라서 상기 공간부(625)는 역시 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)을 기준으로 선회하게 된다.

이러한 회전 운동에 따르면, 제1치형부(623)와 제2치형부(624)가 서로 맞물린 위치가 변하지 않으면서, 제1회전부(621)와 제2회전부(622)은 등속 회전하게 된다.

제1고정부(611)의 오일 유입구(617)는 상기 공간부(625)의 선회 궤적과 중첩된 위치에 있다. 따라서 오일 유입구(617)와 공간부(625)가 중첩된 상태에서 회전부(62)가 회전하면, 오일 유입구(617)를 통해 공간부(625)로 유입되었던 오일이 공간부(625)에 갇힌 상태로 함께 선회한다.

상기 오일 챔버(618) 역시 상기 공간부(625)의 선회 궤적과 중첩된 위치에 있다. 따라서 상기 공간부(625)에 갇힌 상태로 상기 수용 공간(615)을 통해 이동한 오일은 중력에 의해 상기 오일 챔버(618)로 떨어지게 된다. 오일 챔버(618)로 떨어지는 오일은 공간부(625)의 선속도를 가지며 오일 챔버(618)에 강제 유입되므로, 오일 챔버(618)에 채워져 있던 오일은 오일 유출구(629)를 통해 상부로 밀려 올라가게 된다.

도 8에서는 회전부(62)가 시계 방향으로 회전하는 형태를 화살표로 도시하였다. 그러나 위와 같은 원리에 따르면, 회전부(62)가 반시계 방향으로 회전하더라도, 시계 방향으로 회전할 때와 동일한 정도로 윤활유 공급 작용이 일어난다. 따라서 본 발명에 따른 윤활유 공급장치는, 회전축의 회전 방향에 관계 없이 윤활유를 공급하는 것이 가능하다.

본 발명의 윤활유 공급 장치가, 왕복동식 압축기에 적용되면, 회전축(50)이 어떠한 방향으로 회전하더라도 압축 동작과 윤활유 공급 동작이 모두 잘 이루어진다. 따라서 모터가 정방향 회전할 때와 역방향 회전할 때의 최대 효율 속도 범위를 달리 설계하여, 압축기의 보다 광범위한 운전 속도에서 압축기의 효율을 모두 높일 수 있다.

도 9에는 양방향으로 모두 회전할 것이 예상되는 회전축(50)에 윤활유 공급 유로(53)를 형성한 실시예를 도시되어 있다. 윤활유 공급 유로(53)는 회전축(50)의 하부에서 내경부에 마련되어 있으며, 이는 분기되며 상부로 연장된다. 즉 유로(53)의 일부는 도 4에 도시된 바와 같이 회전축(50)의 내부를 관통하여 연장되며, 유로(53)의 일부는 도 9에 도시된 바와 같이 회전축(50)의 외경부에서 홈 형태로 연장된다.

도 3와 달리, 도 9의 회전축(50)의 외경부에 마련된 홈 형태의 윤활유 공급 유로(53)는 회전축의 길이 방향과 나란한 방향인 직선 형태로 형성되어 있다. 이는 어떠한 방향으로 회전하더라도 오일이 상부로 이동할 수 있도록 하는 구조이다.

앞서 실시예에 따르면 회전부(62)를 제1회전부와 제2회전부로 분할하여 이를 체결한 구조를 예시하였다. 그러나 본 발명에 따르면, 회전부(62)를 하나의 부품으로 제작하고, 회전부(62)의 회전 중심으로부터 반경 방향으로 이격된 위치에 공간부(625)를 형성하며, 상기 공간부(625)의 선회 궤적과 오일 유입구(617) 및 오일 챔버(618)이 중첩되도록 하더라도 동일한 작동을 기대할 수 있다.

그러나 앞서 설명한 실시예는, 단방향 회전시 윤활유 공급이 가능한 윤활유 공급장치와 부품 공용화가 가능하다는 점에서, 더욱 유리하다.

가령 도 10에는 단방향 회전시 윤활유 공급이 가능한 윤활유 공급장치가 도시되어 있다. 도 8과 도 10의 차이점은, 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)이 제1회전부(621)의 회전 중심(O1)과 편심되고, 제2회전부 내경의 제2치형부(624)의 중심(C2)과 일치한다는 것이다.

도 10의 윤활유 공급장치도, 도 8과 마찬가지로, 회전축(50)이 회전함에 따라 제1회전부(621)가 회전할 때, 제1회전부(621)의 회전력이 제1치형부(623)와 제2치형부(624)를 통해 제2회전부(622)에 전달된다.

그런데 도 8과 달리, 제2치형부(624)의 중심(C2)이 제2회전부(622)의 중심(O2)과 일치하므로, 제2치형부(624)는 제1회전부(621)의 중심에 대해 선회하지 않고 제자리에서 회전하게 된다. 즉 제1치형부(623)는 그 중심(C1)을 기준으로 회전하고, 제2치형부(624)도 그 중심(C2)을 기준으로 회전한다.

따라서 공간부(625) 역시 회전하지 않고 그 자리를 유지한다. 다만 회전부(62)가 시계방향으로 회전하면, 두 치형부(623, 624)가 회전하면서, 상기 오일 유입구(617)로부터 상기 오일 챔버(618) 쪽으로 갈수록 상기 공간부(625)가 점점 좁아지게 된다.

따라서 상기 공간부(625)에 갇혀서 상기 치형부와 함께 이동하는 오일은 점점 좁아지는 공간부에 의해 가압되어 상기 오일 챔버(618)로 밀려 나가게 되고, 오일은 오일 유출구(629)를 통해 상부로 이동하게 된다.

이러한 구조에 따르면, 도 10에서 회전부(62)가 반시계 방향으로 회전할 때 오일 공급은 이루어지지 않는다.

도 8과 도 10의 기하학적 차이는, 단지 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)의 위치 차이밖에 없다. 이러한 중심(O2)의 위치 변경으로 인해, 윤활유 공급장치는 단방향 공급장치가 될 수도 있고 양방향 공급장치가 될 수도 있다.

따라서, 위와 같은 구성을 포함하면, 윤활유의 단방향 공급장치와 양방향 공급장치의 부품 공용화가 가능하다. 가령, 두 공급장치는, 제1고정부와 제2회전부의 부품은 달리하고, 제2고정부와 제1회전부의 부품은 공용화 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 압축기(왕복동식; recipro type compressor)
10: 하우징
11: 메인 하우징
12: 커버 하우징
13: 레그(leg)
15: 돌기
16: 탄성체
20: 프레임
21: 스테이터
25: 회전지지부
30: 실린더
40: 피스톤
46: 커넥팅로드
50: 회전축
51: 크랭크핀
52: 로터
53: 윤활유 공급 유로
60: 윤활유 공급부(공급장치)
61: 고정부
611: 제1고정부(바디)
612: 제2고정부(커버)
613: 측벽
614: 바닥
615: 수용 공간
616: 관통홀
617: 오일 유입구
618: 오일 챔버
619: 고정연결부재
62: 회전부
621: 제1회전부
622: 제2회전부
623: 제1치형부
624: 제2치형부
625: 공간부
626: 축결합부
629: 오일 유출구

Claims

길이방향을 따라 형성된 중공의 윤활유 공급 유로(53)가 형성된 회전축(50)의 일측 단부에 설치되어 상기 윤활유 공급 유로(53)에 윤활유를 공급하는 윤활유 공급장치(60)로서,
상기 윤활유 공급장치(60)는:
오일유입구(617), 상기 오일유입구(617)와 연통하는 수용 공간, 및 상기 오일유입구(617)와는 직접적으로 통하지 아니하고 상기 수용 공간을 통해 상기 오일유입구(617)와 연통하는 오일챔버(618)를 구비하는 고정부(61); 및
상기 고정부(61)의 수용 공간에 수용되고, 상기 회전축(50)에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 회전부(62);를 포함하고,
상기 회전부(62)는;
상기 회전부의 회전 중심으로부터 반경 방향으로 이격된 위치에 마련되어, 상기 회전부(62)가 회전함에 따라 상기 회전부(62)의 회전중심을 기준으로 선회하는 공간부(625); 및
상기 회전부의 회전 중심에 마련되어 상기 오일챔버(618) 및 윤활유 공급 유로(53)와 연결되는 오일 유출구(629);를 포함하며,
상기 오일유입구(617)와 오일챔버(618)는 각각 상기 공간부(625)의 선회 궤적과 마주하는 위치에 마련되어 있어서,
상기 오일유입구(617)를 통해 상기 공간부(625)에 유입된 오일이, 상기 회전부(62)가 회전함에 따라 상기 공간부(625)에 저장된 채로 함께 이동하여, 상기 공간부(625)가 상기 오일챔버(618)와 마주하게 될 때 상기 공간부(625)로부터 상기 오일챔버(618)로 공급되고, 상기 오일챔버(618)의 오일은 상기 오일 유출구(629)를 통해 상기 윤활유 공급 유로(53)에 공급되는 윤활유 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부(61)는:
상기 오일유입구(617)와 수용 공간과 오일챔버(618)을 구비하고 상기 회전부(62)를 수용하는 제1고정부(611); 및
상기 제1고정부(611)의 수용 공간에 상기 회전부(62)가 수용된 상태에서 상기 수용 공간을 덮는 제2고정부(612);를 포함하는 윤활유 공급장치.
청구항 2에 있어서,
상기 회전부(62)는 제2고정부(612)를 관통하여 상기 회전축(50)과 체결되는 축결합부(626)를 구비하고,
상기 오일유출구(629)는 상기 축결합부(626) 내부에 마련된 윤활유 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 회전부(62)는:
상기 고정부(61)를 관통하여 상기 회전축과 체결되는 축결합부(626)와, 상기 축결합부와 연결되며 상기 고정부(61)의 수용 공간(615) 내에 수용되고 상기 축결합부의 중심을 기준으로 방사상으로 외향 형성된 제1치형부(623)를 포함하는 제1회전부(621); 및
상기 제1치형부(623)를 둘러싸며 내향 형성된 제2치형부(624)를 구비하고, 상기 수용 공간 내에 수용되는 제2회전부(622);를 포함하고,
상기 제1치형부(623)와 상기 제2치형부(624)의 일부가 상호 맞물리고,
상기 제1치형부(623)와 제2치형부(624) 사이의 공간이 상기 공간부(625)를 규정하는 윤활유 공급장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1회전부(621) 회전 중심(O1)과 상기 제2회전부(622)의 회전 중심(O2)이 서로 일치하는 윤활유 공급장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제2치형부(624)의 중심(C2)은 상기 회전 중심(O1)으로부터 편심 위치하는 윤활유 공급장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제1치형부(623)의 치의 프로파일과 상기 제2치형부(624)의 치의 프로파일은 서로 맞물리도록 대응하는 형상을 포함하는 윤활유 공급장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1치형부(623)의 치의 개수보다 상기 제2치형부(624)의 치의 개수가 더 많은 윤활유 공급장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1치형부(623)의 골의 반경(b)은 상기 제2치형부(624)의 산의 반경(d)보다 작은 윤활유 공급장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1치형부(623)의 산의 반경(a)은 상기 제2치형부(624)의 산의 반경(d)보다 크고 골의 반경(c)보다 작은 윤활유 공급장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제2치형부(624)의 중심(C2)이 상기 회전 중심(O1)으로부터 편심된 거리는 상기 제2치형부(624)의 골의 반경(c)과 상기 제1치형부(623)의 산의 반경(a)의 차이와 같거나 그보다 작은 윤활유 공급장치.
청구항 1의 윤활유 공급장치(60);
일측 단부에 상기 윤활유 공급장치(60)가 설치된 회전축(50);
상기 회전축(50)의 회전을 지지하는 회전지지부(25)를 포함하는 프레임(20);
상기 회전축(50)과 프레임(20)에 마련되어 상기 프레임(20)에 대해 상기 회전축(50)을 제1방향으로 회전시키고, 상기 제1방향의 반대방향인 제2방향으로도 회전시키는 모터(21, 52); 및
하부에 윤활유가 저장되고, 상기 윤활유 저장 공간의 상부에 상기 프레임(20)이 수용되는 하우징(10);을 포함하는 압축기.
청구항 12에 있어서,
상기 프레임(20)에 대해 상대적인 위치가 고정되는 실린더(30),
상기 실린더(30)에 삽입되어 상기 실린더(30)의 길이방향을 따라 왕복하는 피스톤(40),
상기 회전축(50)에 구비되고, 상기 회전축(50)의 길이 방향에서 편심된 위치에 마련되며, 상기 회전축의 길이 방향과 나란한 방향으로 연장되는 크랭크핀(51), 및
일측 단부가 상기 피스톤(40)에 힌지 결합되고, 타측 단부가 상기 크랭크핀(51)에 회전 가능하게 결합되는 커넥팅로드(46)를 더 구비하는 압축기.
청구항 12에 있어서,
상기 회전축(50)의 외주면에는 윤활유 공급 유로(53)가 마련되고,
상기 외주면의 윤활유 공급 유로(53)는 상기 회전축의 축의 길이방향과 평행하게 형성된 압축기.