KR101983464B1

KR101983464B1 - 윤활유 공급장치 및 이를 적용한 압축기

Info

Publication number: KR101983464B1
Application number: KR1020170126547A
Authority: KR
Inventors: 이기연; 김승욱; 김영환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-08-28
Also published as: CN212867827U; KR20190036990A; EP3462023B1; EP3462023A1; US20190093658A1; WO2019066286A1; US11536272B2

Abstract

본 발명은 밸브가 원심력을 받아 바이패스 홀을 개방하는 방향으로 힘을 받고, 스프링은 상기 밸브가 바이패스 홀을 막는 방향으로 상기 밸브를 가압하는 구조의 윤활유 공급장치이다. 이를, 오일(윤활유)의 급유량이 운전 속도에 비례하여 증가하는 오일 펌프에 적용하면, 저속에서 충분한 오일(윤활유)의 급유량을 확보할 수 있고, 고속 운전 시 필요 이상으로 오일이 공급되지 않도록 할 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.

상기 윤활유 공급부(60)는 상기 회전축(50)과 함께 회전하는 부분과, 상기 프레임(20)에 고정된 부분을 포함한다. 상기 회전축(50)이 회전함에 따라, 하우징(10)의 하부의 윤활유는 상기 윤활유 공급부(60)에 의해 펌핑되어 상기 회전축(50)의 윤활유 공급 유로(53)를 따라 상부로 올라가고, 윤활이 필요한 부위에 공급된다.

위와 같은 오일 펌프 구조는 회전축(50)의 회전력을 이용하여 오일을 공급하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 오일(윤활유)의 급유량이 운전 속도에 비례하여 증가하는 특징이 있다. 이러한 경향은 원심형 펌프, 그리고 점성형 펌프에 모두 해당한다.

인버터 압축기의 효율성과 신뢰성을 확보하기 위해서는, 저속 운전에서 급유량을 높게 설정하여야 한다. 그런데 인버터 압축기에 위와 같은 오일 펌프 구조를 사용하면, 저속 운전에서 급유량을 높게 설정하였을 때, 고속 운전에서 급유량이 지나치게 높게 된다. 고속 운전에서 지나치게 높은 급유량은 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 오일(윤활유)의 급유량이 운전 속도에 비례하여 증가하는 특징을 가지는 오일 펌프 구조를 적용하면서도, 고속 운전 시 오일 공급량을 낮출 수 있는 윤활유 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 회전축(50); 상기 회전축의 길이방향을 따라 형성된 중공의 윤활유 공급 유로(53); 상기 회전축(50)의 하단부에 설치되어 상기 윤활유 공급 유로(53)에 윤활유를 공급하는 윤활유 공급부(60); 상기 회전축의 측면에 구비되어 상기 회전축(50)의 외부 공간과 상기 윤활유 공급유로(53)을 연통하는 바이패스 홀(55); 및 상기 바이패스 홀(55)을 개방하거나 폐쇄하도록 상기 회전축(50)에 설치되는 밸브체(70);를 포함하고, 상기 밸브체(70)는, 상기 바이패스 홀(55)을 막는 위치에 마련된 밸브(71); 및 상기 밸브(71)를 상기 회전축의 중심에 가까워지는 방향으로 탄성 가압하는 스프링(73);을 포함하여서, 상기 회전축이 회전함으로 인해 발생하는 원심력의 작용을 받는 상기 밸브(71)가, 상기 스프링(73)의 탄성을 이기며 회전축의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 정도에 따라 상기 바이패스 홀(55)의 개방 정도가 결정되는 윤활유 공급장치를 제공한다.

상기 밸브체(70)는, 상기 회전축(50)에 고정되는 밸브하우징(72)을 더 포함하고, 상기 스프링의 일측 단부는 상기 밸브하우징(72)에 의해 지지되고, 상기 스프링의 타측 단부는 상기 밸브(71)에 의해 지지되며, 상기 밸브하우징(72)에는 상기 바이패스 홀(55)을 통해 윤활유 공급 유로(53)로부터 빠져나온 윤활유가 배출되는 누유홀(722)이 마련된다.

상기 스프링은 코일스프링을 포함하고, 상기 밸브하우징(72)은 상기 코일스프링의 일측 단부를 지지하는 제2지지부(723)를 구비하며, 상기 밸브(71)는 상기 코일스프링의 타측 단부를 지지하는 제1지지부(712)를 포함한다.

상기 밸브하우징(72)은, 상기 제2지지부(723)에 의해 둘러싸인 위치에서 상기 코일스프링에 내삽되는 방향으로 연장된 스토퍼(724)를 구비하고, 상기 밸브(71)는, 상기 제1지지부(712)에 의해 둘러싸인 위치에서 상기 코일스프링에 내삽되는 방향으로 연장된 헤드부(711)를 구비하며, 상기 헤드부(711)가 상기 스토퍼(724)에 의해 간섭됨으로 인해 상기 밸브(71)의 이동량이 제한된다.

상기 누유홀(722)은 상기 스토퍼(724)의 중심부에서 상기 스토퍼(724)의 연장 방향과 나란히 연장 형성된 홀을 포함한다.

상기 윤활유 공급부(60)는 상기 회전축(50)에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하는 회전부(62)를 포함하고, 상기 밸브 하우징(72)은 상기 회전부에 마련된다.

상기 밸브(71)는, 상기 바이패스 홀(55)에 끼워진 상태에서 상기 바이패스 홀(55)의 내주면과 접하며 회전축의 중심 방향 또는 그 반대 방향으로 슬라이드 이동하는 삽입부(713)와, 상기 회전축의 중심과 가깝게 위치하는 상기 삽입부(713)의 단부로부터 상기 삽입부(713)의 내측으로 함입된 제1개방부(714)와, 상기 바이패스 홀(55)의 내주면과 접하는 상기 삽입부(713)의 측면에 마련되어 상기 제1개방부(714)와 연통하는 제2개방부(715)를 포함하고, 상기 밸브(71)가 상기 바이패스 홀(55)을 폐쇄하는 상태에서는 상기 제2개방부(715)가 상기 바이패스 홀(55)의 내주면에 의해 막힌 상태가 되어 회전축 내부의 윤활유가 상기 바이패스 홀(55)을 통해 상기 회전축의 외부로 누유되는 것이 방지되고,

상기 밸브(71)가 상기 바이패스 홀(55)을 개방하는 상태에서는 상기 제2개방부(715)의 적어도 일부가 상기 바이패스 홀(55)의 내주면에 의해 막히지 않고 상기 회전축의 외부로 노출된 상태가 되어 회전축 내부의 윤활유가 상기 제1개방부(714)와 제2개방부(715)를 통해 상기 회전축의 외부로 누유된다.

상기 회전축의 중심으로부터 멀리 위치하는 상기 삽입부(713)의 단부에는 상기 삽입부(713)보다 단면이 더 큰 형상의 제1지지부(712)가 마련되고, 상기 제1지지부(712)에서 상기 회전축과 마주하는 면은, 상기 회전축과 밀착되는 형상을 가지며, 상기 제1지지부(712)에서 상기 회전축과 마주하는 면의 대항면은 상기 스프링(73)을 지지한다.

상기 윤활유 공급부(60)는, 상기 회전축(50)에 고정되어 상기 회전축(50)과 함께 회전하는 회전부(62)와, 상기 회전부(62)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 상기 회전부(61)와 체결되는 고정부(61)를 포함하고, 상기 회전부(62)는, 상기 회전축의 외주면에 접하고 상기 바이패스 홀(55)과 마주하며 상기 바이패스 홀(55)과 연통하는 연통부(623)가 마련되는 외벽(622)과, 상기 회전축의 내주면에 접하고 상기 바이패스 홀(55)과 마주하며 상기 바이패스 홀(55)과 연통하는 연통부(623)가 마련되는 내벽(621) 중 적어도 어느 하나를 구비한다.

상기 밸브체(70)는 상기 외벽(622)에 마련되는 밸브하우징(72)을 더 포함하고, 상기 밸브하우징(72)에 의해 규정되는 챔버(721)에, 상기 밸브(71)와 상기 스프링(73)이 내장된다.

본 발명의 윤활유 공급장치에 의하면, 오일(윤활유)의 급유량이 운전 속도에 비례하여 증가하는 오일 펌프 구조를 적용하더라도, 저속에서 충분한 오일(윤활유)의 급유량을 확보할 수 있고, 고속 운전 시 필요 이상으로 오일이 공급되지 않도록 조정할 수 있다. 따라서 인버터 압축기의 효율과 신뢰성이 더욱 높아진다.

또한 본 발명의 윤활유 공급장치에 의하면, 오일의 공급량을 스프링의 스프링상수, 밸브의 질량, 밸브의 개방부의 단면적과 길이 등으로 조절할 수 있기 때문에, 운전 속도에 따라 원하는 급유량을 쉽게 설정할 수 있다.

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 원심형 펌프 또는 점성형 펌프에서 운전 속도에 따른 급유량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 왕복동식 압축기의 다른 일실시예를 나타낸 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 윤활유 공급장치의 실시예가 설치된 압축기의 내부 구성을 나타낸 측면 단면도이다.
도 5는 도 4의 밸브체 부분의 확대도이다.
도 6은 도 5의 밸브체의 밸브 하우징의 사시도이다.
도 7은 도 6의 밸브 하우징의 측면 단면도이다.
도 8은 도 5의 밸브의 사시도이다.
도 9는 도 8의 밸브의 측면 단면도이다.
도 10은 도 4의 회전축을 투시하여 나타낸 사시도이다.
도 11은 밸브가 닫힌 상태에서 도 5의 밸브체 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 12는 밸브가 열려 오일이 누유되기 시작한 시점에서 도 5의 밸브체 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 13의 밸브가 완전히 열린 상태에서 도 5의 밸브체 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 14는 압축기의 운전 속도에 따라 밸브가 열리는 정도를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 윤활유 공급장치의 설치 유무에 따라, 압축기의 운전 속도에 따른 급유량을 나타낸 그래프이다.

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 1과 도 3을 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. 참고로 도 1에 도시된 압축기의 회전축(50)은 크랭크핀(51)의 하부에서 2점 지지된다. 그리고 도 3의 압축기의 회전축(50)은 크랭크핀(51)의 상부와 하부에서 각각 1점씩 2점 지지된다.

회전축(50)은 모터 방식으로 회전하며, 이는 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 도 3에 도시된 압축기의 실린더(30)는 회전지지부(25)와는 별개의 부품으로 제작되어 조립되는 구조이다.

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.

도 1에는, 외주면에 나선의 돌출부가 형성된 고정부(61)가 프레임(20)에 대해 고정되어 있고, 상기 고정부(61)를 둘러싸는 회전부(62)가 회전축(50)에 고정되어 회전축(50)과 함께 회전하는 구조가 도시되어 있다. 회전부(62)가 회전하면, 윤활유의 점성에 의해, 윤활유가 상기 고정부(61)의 돌출부를 타고 나선 방향으로 상부로 공급된다. 따라서 상기 회전축(50)의 회전속도가 빠를수록, 상부로 공급되는 윤활유의 양도 많아진다.

도 3에는, 트로코이드 방식의 윤활유 공급부(60)가 도시되어 있다. 이는 하단부가 일부 개방된 고정부(61)와, 회전축(50)에 고정되어 상기 고정부(61) 내에서 회전하는 회전부(62)를 포함한다. 고정부(61)의 하부로부터 유입되는 오일은 상기 회전부(62)의 회전에 의해 상부로 가압 공급된다.

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]

본 발명에 따른 윤활유 공급장치는 회전축(50)의 회전속도가 빨라지더라도 윤활유의 공급량이 이에 비례하지 않도록 한다. 이에 본 발명에서는, 오일이 윤활유 공급 유로(53)를 통해 목적지에 가기 전에 바이패스 하여, 다시 하우징 내부공간의 바닥으로 돌아가도록 하는 원리를 이용한다. 그리고 회전축(50)의 회전속도가 빠를수록 바이패스 되는 오일의 양도 그만큼 증가하도록 한다. 이러한 원리는 회전축(50)의 회전속도가 빨라질수록 윤활유 공급부(60)에서 회전축(50)의 윤활유 공급 유로(53)로 공급되는 오일의 양이 많아지는 것에 대응하여, 오일의 바이패스 양을 증가시키므로, 회전축(50)의 회전속도가 빨라지더라도 오일의 공급량이 증가하지 않도록 할 수 있다.

회전축(50)의 회전속도에 대응하여 바이패스 되는 오일의 양을 증가시키기 위해, 본 발명에서는 회전 운동에 의해 발생하는 원심력을 이용한다. 이를 위해 본 발명은, 회전축(50)에 바이패스 홀(55)을 형성하고, 상기 바이패스 홀(55)을 밸브(71)로 개폐하는 구조를 적용한다. 그리고 상기 밸브(71)의 개방 정도는 원심력에 의해 결정되도록 한다. 즉 회전축의 회전속도가 빨라질수록 커지는 원심력에 의해, 밸브(71)가 더 열리게 된다.

이러한 원리는 회전축의 회전속도가 증가함에 따라 오일 공급량도 증가하는 경향을 가지는 오일 공급 구조에 모두 적용 가능하다.

이하, 앞서 설명한 도 1, 도 3, 그리고 도 4 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 윤활유 공급장치의 실시예를 설명한다.

회전축(50) 내부에는 회전축의 길이 방향을 따라 중공의 윤활유 공급 유로(53)가 마련된다. 윤활유 공급 유로(53)는 하부로 개방되고, 상부로 수요처 근처까지 연장된다. 도 1, 도 4, 및 도 10의 실시예에서는 회전축의 외주면을 따라 나선형의 윤활유 공급 유로(53)가 분기 형성된 구조가 예시된다. 반면 도 3에는 회전축의 2점 지지부까지 각각 유로가 연장된 구조가 예시된다.

윤활유 공급 유로(53)의 하부는 보다 넓은 공간을 이룬다. 이 공간은 윤활유 공급부(60)가 설치되는 공간이 되고, 밸브체(70) 역시 이 공간 주변에 설치된다. 회전축의 하부는 프레임(20)의 하부로 노출되고, 회전축의 상부에 비해 공간적 여유가 있다. 또한 윤활유 공급부(60)는 윤활유에 담겨 있어야 한다. 이러한 점에서, 상기 윤활유 공급부(60)와 밸브체(70)는 회전축의 하부에 설치되는 것이다. 따라서 다른 공간적 여유가 있다면 밸브체(70)는 회전축에서 하부가 아닌 다른 위치에 설치될 수도 있음을 이해하여야 한다.

회전축(50)의 외주면 하부에는 바이패스 홀(55)이 형성된다. 상기 바이패스 홀(55)은 회전축(50) 내부의 윤활유 공급 유로(53)를 회전축 외부 공간으로 통하도록 한다. 따라서 윤활유 공급 유로(53)의 오일의 일부는 상기 바이패스 홀(55)을 통해 빠져 나가서, 다시 하우징 바닥으로 떨어지게 된다.

상기 회전축(50)의 외주면은 곡면을 이루지만, 상기 바이패스 홀(55)이 형성된 회전축 외주면 주변은 평평하게 가공된다. 이는 밸브(71)의 밀봉력을 위한 것이다.

상기 바이패스 홀(55)은 밸브(71)에 의해 개폐된다. 도 8과 도 9를 참조하면, 밸브(71)는, 원통형의 헤드부(711)와 제1지지부(712)와 삽입부(713)가, 중심이 나란하게 순서대로 정렬된 형상을 가진다.

이 중 제1지지부(712)는 그 직경이 가장 크고, 헤드부(711)의 직경은 제1지지부(712)보다 약간 작다. 제1지지부(712)는 후술할 스프링(73)의 직경과 대응하는 직경이다. 헤드부(711)는 스프링(73)의 내부로 삽입되어 스프링(73)의 위치를 규제할 수 있는 정도의 직경이다.

상기 제1지지부(712)의 제1면은 상기 헤드부(711)를 바라보는 면이고, 상기 제1지지부(712)의 제2면은 상기 삽입부(713)를 바라보는 면이다. 상기 제1지지부(712)의 제2면은 상기 바이패스 홀(55) 주변의 평평한 가공면과 대응하는 면이 된다. 상기 제1지지지부(712)의 제2면은, 평평하게 가공된 회전축 외주면 부분과 맞닿아 밀착됨으로써 바이패스 홀(55)의 밀봉을 돕는다.

밸브(71)의 삽입부(713)는 바이패스 홀(55)에 끼워진다. 삽입부(713)의 외주면은 상기 바이패스 홀(55)의 내주면과 접하고, 회전축 중심에 가까워지거나 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 슬라이드 이동한다.

삽입부(713)에는, 그 단부로부터 내측으로 함입된 중공 형태의 제1개방부(714)가 마련된다. 그리고 상기 삽입부(713)의 측면에는 상기 제1개방부(714)와 통하는 제2개방부(715)가 마련된다. 따라서 회전축(50) 내부의 오일은, 상기 제1개방부(714)와 제2개방부(715)를 통해 회전축(50) 외부로 배출된다.

실시예로서 도시된 제1개방부(714)는 원통형의 홈 형상이고, 제2개방부(715)는 원형의 홀 형상인 것이 예시된다. 그러나 개방부의 형상이 반드시 이와 동일해야 하는 것은 아니다. 즉 삽입부(713)의 단부에서 삽입부의 측면으로 오일이 빠져 나올 수 있는 경로가 구비된다면 어떠한 형상이든 무방하다. 가령 개방부는 삽입부의 외주 측면에서 길이방향을 따라 삽입부의 단부까지 연장 형성된 홈 형태일 수도 있다.

상기 바이패스 홀(55)의 단면적, 상기 개방부(714, 715)의 중공부위의 체적, 제2개방부(715)의 위치 등, 여러 가지 설계 요소를 조절하면, 오일의 누유량을 조절할 수 있다.

상술한 밸브(71)는 도 6과 도 7에 도시된 밸브하우징(72)에 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 밸브하우징(72)의 윤활유 공급부(60)의 회전부(62)와 일체로 제작되는 구조가 예시된다. 이는 도 1의 윤활유 공급부(60)의 회전부(62)뿐만 아니라, 도 3의 윤활유 공급부(60)에도 적용 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 도 1의 윤활유 공급부(60)를 기준으로 설명한다.

윤활유 공급부(60)의 회전부(62)는, 회전축(50)의 하단부에 체결되어 회전축과 함께 회전하는 구성이다. 상기 회전부(62)의 하부는 압축기 하우징(10) 하부에 저장된 오일에 담가진다. 회전부(62)의 상부에는 외벽(622)과 내벽(621)이 마련되며, 두 벽(621, 622) 사이는 회전축(50)의 하단부가 삽입되어 고정되는 공간을 형성한다.

상기 외벽(622)과 내벽(621)에서, 상기 회전축(50)의 바이패스 홀(55)과 대응하는 위치에는, 연통부(623)가 마련된다. 회전축(50) 내부의 공간은, 바이패스 홀(55)와 연통부(623)를 통해 외부와 통하게 된다.

상기 연통부(623)의 외측에는, 반경방향으로 연장된 중공부(721)를 규정하는 밸브하우징(72)이 구비되어 있다. 본 발명의 실시예에서는, 밸브하우징(72)이 윤활유 공급부(60)에 일체로 구비되는 구조를 예시한다. 이러한 구조는, 별도로 밸브체(70)를 설치할 필요 없이, 윤활유 공급부(60)를 설치하는 것만으로 밸브체의 설치가 완료된다는 점에서 유리하다. 물론 본 발명이 밸브체(70)와 윤활유 공급부(60)를 별도로 설치하는 구조를 배제하는 것이 아님은 자명하다.

밸브하우징(72)의 중심축은 수평으로 정렬되고, 상기 회전축(50)의 중심과 교차된다. 밸브하우징(72)의 원통형 중공부의 내경은 밸브의 제1지지부(712)의 직경보다 약간 커서 밸브(71)의 이동을 안내한다.

상기 밸브하우징(72)의 외측 단부에는 스프링(73)을 지지하는 환형 홈 형태의 제2지지부(723)가 마련된다. 제2지지부(723)는 후술할 스프링(73)의 직경과 대응하는 직경이다.

상기 제2지지부(723)에 의해 둘러싸이는 부분에는, 후술할 스프링(73) 내부로 끼워지는 스토퍼(724)가 마련된다. 스토퍼(724)는 밸브(71)의 헤드부(711)와 간섭되며 밸브(71)의 최대 열림 량을 규제한다.

밸브하우징(72)에는 상기 연통부(623)를 통해 누유된 오일을 배출하는 누유홀(722)이 마련된다. 상기 누유홀(722)은 밸브하우징(72)의 외측 단부와 저부에 각각 하나씩 형성될 수 있다. 실시예에서 상기 외측 단부의 누유홀(722)은 스토퍼(724)를 관통하는 형태로 마련된다.

스프링(73)은 코일 스프링이 사용될 수 있다. 스프링(73)의 일측 단부는 상기 밸브(71)의 제1지지부(712)에 의해 지지되고, 타측 단부는 상기 밸브하우징(72)의 제2지지부(723)에 의해 지지된다. 헤드부(711)와 스토퍼(724)는 스프링의 양측 단부에 각각 끼워져 스프링의 위치를 규제한다.

상기 스프링(73)은 밸브(71)가 회전축의 중심에 가까워지는 방향으로 밸브를 가압한다.

스프링(73)의 스프링상수, 그리고 스토퍼(724)와 헤드부(711)의 길이, 밸브(71)의 질량 등을 조절하면, 밸브(71)의 열림 양을 조절할 수 있다.

밸브의 고정지지부(711)는 장착구조(80)를 통해 회전축(50)의 외면에 고정된다. 상기 장착구조(80)는 회전축에 형성된 홀(81)과, 상기 회전축의 외부에서 고정지지부(71)를 관통하여 상기 홀(81)에 체결되는 볼트, 핀, 리벳 등의 체결구(82)를 포함한다.

도시된 실시예에는 하나의 밸브체가 설치된 구조가 예시되어 있다. 그러나 편심을 방지하기 위해, 상기 밸브체(70)는 회전축을 중심으로 양쪽에 설치될 수도 있다. 또한 카운터웨이트를 설치하는 것도 가능하다.

이하 도 11 내지 도 13을 참조하여 밸브의 작동에 대해 살핀다.

압축기의 초기 기동 과정, 또는 저속 운전 시 밸브(71)에 작용하는 원심력은 매우 작다. 따라서 밸브(71)는 스프링(73)의 탄성력을 이기지 못하고 거의 열리지 않게 된다. 이 상태에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2개방부(715)가 바이패스 홀(55)의 내주면과 마주한 상태로 막혀 있으므로, 회전축(50) 내부의 오일이 상기 밸브(71)를 통해 빠져나가지 못한다. 그러므로 저속 운전 시에는 윤활유 공급부(60)에 공급되는 오일이 모두, 회전축의 윤활유 공급 유로(53)를 따라 수요처에 공급된다.

압축기의 운전 속도가 빨라지기 시작하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 밸브(71)의 원심력이 스프링(73)의 탄성력을 이기며 회전축에서 멀어지는 방향으로 슬라이드 이동하게 된다. 그리고 제2개방부(715)의 일부가 상기 바이패스 홀(55)에서 빠져 나와 회전축의 외부, 즉 밸브하우징(72)의 중공부(712) 쪽으로 노출되기 시작한다.

그러면 도 12에 도시된 바와 같이, 회전축(50) 내부의 오일은 상기 밸브(71)의 제1개방부(714)와 제2개방부(715)를 통해 상기 밸브하우징(72)의 중공부 쪽으로 빠져 나오게 된다. 그리고 누유홀(722)을 통해 외부로 배출된다.

압축기가 고속 운전하게 되면, 상기 밸브(71)의 원심력이 스프링(73)을 크게 이겨 더욱 바깥쪽으로 슬라이드 이동한다. 도 13을 참조하면 상기 밸브(71)는 헤드부(711)가 스토퍼(724)에 간섭되는 위치까지 슬라이드 이동할 수 있다. 밸브(71)가 최대로 인출된 상태에서도 밸브(71)의 삽입부(713)의 적어도 일부는 상기 바이패스 홀(55)에 끼워진 상태를 유지한다. 이로써, 밸브(71)가 바이패스 홀(55)에서 완전히 빠지지 않아, 밸브(71)의 재 삽입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 밸브(71)의 최대 인출 상태에서, 제2개방부(715)는 완전히 외부로 노출되고, 밸브(71)는 최대 개방된다.

이처럼 밸브(71)는 압축기의 운전 속도에 따라 개방의 정도가 결정될 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 윤활유 공급장치를 적용할 경우, 압축기의 운전주파수(압축기 회전축의 회전속도)가 증가할수록 밸브의 개방도가 증가하게 된다. 따라서 도 15의 b에 도시된 바와 같이, 바이패스 홀(55)과 밸브(71)가 적용되지 않은 구조(a)와 대비하여, 압축기의 운전주파수가 증가하더라도 급유량이 따라서 증가하지 않게 된다.

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
55: 바이패스 홀
60: 윤활유 공급부
61: 고정부
62: 회전부
621: 내벽
622: 외벽
623: 연통부
70: 밸브체
71: 밸브
711: 헤드부
712: 제1지지부
713: 삽입부
714: 제1개방부
715: 제2개방부
72: 밸브하우징
721: 챔버
722: 누유홀
723: 제2지지부
724: 스토퍼
73: 스프링

Claims

회전축(50);
상기 회전축의 길이방향을 따라 형성된 중공의 윤활유 공급 유로(53);
상기 회전축(50)의 하단부에 설치되어 상기 윤활유 공급 유로(53)에 윤활유를 공급하는 윤활유 공급부(60);
상기 회전축의 측면에 구비되어 상기 회전축(50)의 외부 공간과 상기 윤활유 공급유로(53)을 연통하는 바이패스 홀(55); 및
상기 바이패스 홀(55)을 개방하거나 폐쇄하도록 상기 회전축(50)에 설치되는 밸브체(70);를 포함하고,
상기 밸브체(70)는,
상기 바이패스 홀(55)을 막는 위치에 마련된 밸브(71); 및
상기 밸브(71)를 상기 회전축의 중심에 가까워지는 방향으로 탄성 가압하는 스프링(73);을 포함하여서,
상기 회전축이 회전함으로 인해 발생하는 원심력의 작용을 받는 상기 밸브(71)가, 상기 스프링(73)의 탄성을 이기며 회전축의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 정도에 따라 상기 바이패스 홀(55)의 개방 정도가 결정되고,
상기 밸브체(70)는, 상기 회전축(50)에 고정되는 밸브하우징(72)을 더 포함하고,
상기 스프링의 일측 단부는 상기 밸브하우징(72)에 의해 지지되고, 상기 스프링의 타측 단부는 상기 밸브(71)에 의해 지지되며,
상기 밸브하우징(72)에는 상기 바이패스 홀(55)을 통해 윤활유 공급 유로(53)로부터 빠져나온 윤활유가 배출되는 누유홀(722)이 마련되고,
상기 윤활유 공급부(60)는 상기 회전축(50)에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하는 회전부(62)를 포함하고,
상기 밸브 하우징(72)은 상기 회전부에 마련된 윤활유 공급장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스프링은 코일스프링을 포함하고,
상기 밸브하우징(72)은 상기 코일스프링의 일측 단부를 지지하는 제2지지부(723)를 구비하며,
상기 밸브(71)는 상기 코일스프링의 타측 단부를 지지하는 제1지지부(712)를 포함하는 윤활유 공급장치.
청구항 3에 있어서,
상기 밸브하우징(72)은, 상기 제2지지부(723)에 의해 둘러싸인 위치에서 상기 코일스프링에 내삽되는 방향으로 연장된 스토퍼(724)를 구비하고,
상기 밸브(71)는, 상기 제1지지부(712)에 의해 둘러싸인 위치에서 상기 코일스프링에 내삽되는 방향으로 연장된 헤드부(711)를 구비하며,
상기 헤드부(711)가 상기 스토퍼(724)에 의해 간섭됨으로 인해 상기 밸브(71)의 이동량이 제한되는 윤활유 공급장치.
청구항 4에 있어서,
상기 누유홀(722)은 상기 스토퍼(724)의 중심부에서 상기 스토퍼(724)의 연장 방향과 나란히 연장 형성된 홀을 포함하는 윤활유 공급장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 밸브(71)는,
상기 바이패스 홀(55)에 끼워진 상태에서 상기 바이패스 홀(55)의 내주면과 접하며 회전축의 중심 방향 또는 그 반대 방향으로 슬라이드 이동하는 삽입부(713)와,
상기 회전축의 중심과 가깝게 위치하는 상기 삽입부(713)의 단부로부터 상기 삽입부(713)의 내측으로 함입된 제1개방부(714)와,
상기 바이패스 홀(55)의 내주면과 접하는 상기 삽입부(713)의 측면에 마련되어 상기 제1개방부(714)와 연통하는 제2개방부(715)를 포함하고,
상기 밸브(71)가 상기 바이패스 홀(55)을 폐쇄하는 상태에서는 상기 제2개방부(715)가 상기 바이패스 홀(55)의 내주면에 의해 막힌 상태가 되어 회전축 내부의 윤활유가 상기 바이패스 홀(55)을 통해 상기 회전축의 외부로 누유되는 것이 방지되고,
상기 밸브(71)가 상기 바이패스 홀(55)을 개방하는 상태에서는 상기 제2개방부(715)의 적어도 일부가 상기 바이패스 홀(55)의 내주면에 의해 막히지 않고 상기 회전축의 외부로 노출된 상태가 되어 회전축 내부의 윤활유가 상기 제1개방부(714)와 제2개방부(715)를 통해 상기 회전축의 외부로 누유되는 윤활유 공급장치.
청구항 7에 있어서,
상기 회전축의 중심으로부터 멀리 위치하는 상기 삽입부(713)의 단부에는 상기 삽입부(713)보다 단면이 더 큰 형상의 제1지지부(712)가 마련되고,
상기 제1지지부(712)에서 상기 회전축과 마주하는 면은, 상기 회전축과 밀착되는 형상을 가지며,
상기 제1지지부(712)에서 상기 회전축과 마주하는 면의 대항면은 상기 스프링(73)을 지지하는 윤활유 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활유 공급부(60)는,
상기 회전축(50)에 고정되어 상기 회전축(50)과 함께 회전하는 회전부(62)와,
상기 회전부(62)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 상기 회전부(62)와 체결되는 고정부(61)를 포함하고,
상기 회전부(62)는, 상기 회전축의 외주면에 접하고 상기 바이패스 홀(55)과 마주하며 상기 바이패스 홀(55)과 연통하는 연통부(623)가 마련되는 외벽(622)과, 상기 회전축의 내주면에 접하고 상기 바이패스 홀(55)과 마주하며 상기 바이패스 홀(55)과 연통하는 연통부(623)가 마련되는 내벽(621) 중 적어도 어느 하나를 구비하는 윤활유 공급장치.
청구항 9에 있어서,
상기 밸브체(70)는 상기 외벽(622)에 마련되는 밸브하우징(72)을 더 포함하고,
상기 밸브하우징(72)에 의해 규정되는 챔버(721)에, 상기 밸브(71)와 상기 스프링(73)이 내장되는 윤활유 공급장치.