KR20120102156A

KR20120102156A - 유체기계

Info

Publication number: KR20120102156A
Application number: KR1020127020824A
Authority: KR
Inventors: 테루오 히구치
Original assignee: 산덴 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-09-17
Also published as: BR112012018671A2; WO2011093085A1; MX2012008747A; JP2011153587A; CN102725528A; US20120301330A1; EP2514971A1; CA2787319A1

Abstract

본 발명은, 윤활성능을 높이고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유체 기계를 제공한다.
회전축(14)에 의해 내측바닥부(2a)에 저류되는 윤활유를 밀폐 용기(2) 내의 상부에 공급하는 윤활기구(70, 72)와, 밀폐용기에 고정되며, 실린더 블록(16)의 상면(16a)에 맞닿아 피구동유닛(6)을 지지하고, 밀폐 용기 내의 상부에 공급된 윤활유가 상면(38a)으로 흘러내리는 프레임(36)과, 프레임의 하측에 배치되며, 회전축과 피스톤(18)을 연결하는 커넥팅로드(20)와, 커넥팅로드와 피스톤을 연결하는 피스톤핀(66)과, 프레임 및 실린더 블록을 관통하여 형성되는 제 1 급유 구멍(78)과, 프레임을 관통하여 형성되는 제 2 급유 구멍(80)을 구비한다.

Description

유체기계{FLUID MACHINE}

본 발명은 유체기계에 관한 것이며, 상세하게는 이산화탄소 냉매를 압축하는 밀폐형의 왕복동 압축기에 적합한 유체기계에 관한 것이다.

이러한 종류의 유체기계에는, 내측바닥(內底)부에 윤활유를 저류(貯留)하는 밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 설치되는 전동 모터와, 밀폐 용기 내에 설치되며, 전동 모터에 의해 회전축을 통하여 구동되는 피스톤, 피스톤이 왕복운동되어, 작동 유체의 흡입으로부터 토출까지가 행해지는 실린더 보어(cylinder bore)가 형성된 실린더 블록으로 이루어지는 압축 기구와, 회전축의 회전에 의한 원심력을 이용하여 내측바닥부에 저류되는 윤활유를 밀폐 용기 내의 상부에 공급하는 윤활기구를 구비한 밀폐형 압축기가 알려져 있다.

그리고, 특허문헌 1에는, 실린더 블록에 실린더 보어 내외와 연통(連通)하는 급유(給油) 구멍을 설치하고, 피스톤의 외주면에 환상(環狀)홈을 형성하며, 급유 구멍은, 피스톤이 하사점에 위치할 때에는 환상홈과 연통되고, 피스톤이 상사점에 위치할 때에는 실린더 보어에 연통하도록 한 밀폐형 압축기가 개시되어 있다.

일본 특허공개 2009-197684호 공보

그러나, 상기 종래 기술에서는, 피스톤 또는 실린더 보어에 대한 급유를 효과적으로 행하며, 피스톤과 실린더 블록간의 틈새를 윤활시킬 수 있지만, 회전축과 피스톤을 연결하는 커넥팅로드(connecting rod)와, 커넥팅로드와 피스톤을 연결하는 피스톤핀을 겨냥하여 핀포인트로 윤활시키는 것에 대하여 각별한 배려가 되어 있지 않아, 유체기계의 윤활성능을 높이고, 신뢰성을 향상시키기 위해서는 여전히 과제가 남아 있다.

본 발명은 상술의 사정에 근거하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 윤활성능을 향상시키고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유체기계를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 유체기계는, 내측바닥부에 윤활유를 저류하는 밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 설치되는 구동 유닛과, 밀폐 용기 내에 설치되며, 구동 유닛에 의해 회전축을 통하여 구동되는 피스톤, 피스톤이 왕복운동되어, 작동 유체의 흡입으로부터 토출까지가 행해지는 실린더 보어가 형성된 실린더 블록으로 이루어지는 피구동유닛과, 회전축에 의해 내측바닥부에 저류되는 윤활유를 밀폐 용기 내의 상부에 공급하는 윤활기구와, 밀폐 용기에 고정되며, 실린더 블록의 상면에 접촉되어 피구동유닛을 지지하고, 밀폐 용기 내의 상부에 공급된 윤활유가 상면으로 흘러내리는 프레임과, 프레임의 하측에 배치되며, 회전축과 피스톤간을 연결하는 커넥팅로드와, 커넥팅로드와 피스톤간을 연결하는 피스톤핀(piston pin)과, 프레임 및 실린더 블록을 관통해서 형성되는 제 1 급유 구멍과, 프레임을 관통해서 형성되는 제 2 급유 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 1).

또한, 피스톤이 하사점에 위치할 때, 제 1 급유 구멍은 피스톤핀의 바로 위에 위치하고, 제 2 급유 구멍은 커넥팅로드의 바로 위에 위치한다(청구항 2).

더욱이, 피스톤이 상사점에 위치할 때, 제 1 및 제 2 급유 구멍은 커넥팅로드의 바로 위에 위치한다(청구항 3).

게다가 또, 프레임은, 제 1 및 제 2 급유 구멍의 개구를 각각 스폿페이싱(spot facing)가공한 오일저장부(oil reservoir section)를 가진다(청구항 4).

또한, 커넥팅로드는, 그 상면에 회전축 측으로부터 피스톤핀 근방에 이르는 오일 홈부(oil groove)를 가진다(청구항 5).

더욱이, 밀폐 용기 내에는, 피구동유닛에 흡입되어, 피구동유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력이 작용하며, 작동 유체는 이산화탄소 냉매이다(청구항 6).

청구항 1에 기재된 본 발명의 유체기계에 따르면, 제 1 및 제 2 급유 구멍을 구비함으로써, 제 1 및 제 2 급유 구멍을 통하여 프레임의 하측에 배치되는 피스톤, 피스톤핀, 및 커넥팅로드에 윤활유를 확실하게 적하(滴下)할 수 있다. 프레임은 밀폐 용기에 고정되며, 밀폐 용기 내의 상부로부터 프레임의 상면으로 흘러내리는 윤활유에는 회전축의 회전에 의한 원심력이 작용하고 있지 않기 때문이다. 이로써, 윤활유는 원심력에 의한 영향을 받지 않고 피구동유닛을 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 유체기계의 윤활성능을 향상시키고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 피스톤이 하사점(下死點)에 위치할 때, 제 1 급유 구멍은 피스톤핀의 바로 위에 위치하고, 제 2 급유 구멍은 커넥팅로드의 바로 위에 위치함으로써, 피스톤이 하사점에 위치하여 실린더 보어의 작동 유체의 압력이 저하한 시점에 있어서는, 실린더 보어로부터 약간 누설되는 작동 유체의 압력의 영향을 받지 않고, 제 1 급유 구멍으로부터 피스톤핀에 직접적으로 윤활유를 적하할 수 있고, 또한 제 2 급유 구멍으로부터 커넥팅로드에 직접적으로 윤활유를 적하할 수 있다. 이로써, 피구동유닛을 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 유체기계의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 피스톤이 상사점(上死點)에 위치할 때, 제 1 및 제 2 급유 구멍은 커넥팅로드의 바로 위에 위치함으로써, 피스톤이 상사점에 위치하여 실린더 보어의 작동 유체의 압력이 상승한 시점에 있어서도 각 급유 구멍으로부터 적어도 커넥팅로드에 직접적으로 윤활유를 적하할 수 있다. 이로써, 피구동유닛을 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 유체기계의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 프레임이 오일저장부를 가짐으로써, 밀폐 용기 내의 상부로부터 프레임의 상면으로 흘러내리는 윤활유를 일시적으로 저류하여, 소량씩 단속(斷續)적으로 윤활유를 적하가능하게 되며, 피구동유닛을 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 유체기계의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 커넥팅로드가 그 상면에 오일 홈부를 가짐으로써, 제 1 및 제 2 급유 구멍으로부터 커넥팅로드에 적하되는 윤활유를 커넥팅로드와 회전축 및 피스톤핀과의 연결부까지 인도할 수 있다. 이로써, 피구동유닛을 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 유체기계의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 작동 유체를 이산화탄소 냉매로 하면, 실린더 보어로부터 토출되는 작동 유체의 압력은 고압이 되어, 실린더 보어로부터 누설되고, 밀폐 용기 내에 작용하는 작동 유체의 압력도 고압이 될 우려가 있다. 따라서, 특히 제 1 급유 구멍으로부터 피스톤핀에 직접적으로 윤활유를 적하할 때의 윤활유가 받는 작동 유체의 압력의 영향은 크지만, 상기 구성에 따르면, 작동 유체의 압력의 영향을 받지 않고, 피구동유닛을 효과적으로 윤활시킬 수 있어서, 유체기계의 윤활성능을 높일 수 있어 바람직하다.

도 1은, 제 1 실시예의 압축기의 세로 단면도이다.
도 2는, 도 1의 압축 기구의 주요부 확대도이다.
도 3은, 도 1의 압축기 내의 윤활경로를 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 1의 피스톤이 하사점에 위치할 때의 압축 기구에 대한 윤활경로를 나타낸 주요부 확대도이다.
도 5는, 도 1의 피스톤이 상사점에 위치할 때의 압축 기구에 대한 윤활경로를 나타낸 주요부 확대도이다.

도 1~도 5는 제 1 실시예의 유체기계로서의 압축기(1)에 대해서 나타낸다.

압축기(1)는, 밀폐형의 왕복동 압축기로서, 상세하게는 리시프로 압축기(reciprocating compressor)나 피스톤 압축기라고 칭해지는 용적식 압축기(displacement type compressor)로 분류되며, 예를 들면 자동판매기에 조립된 도시하지 않은 냉동 사이클의 구성 기기로서 사용된다.

냉동 사이클은, 압축기(1)의 작동 유체로서의 냉매가 순환하는 경로를 구비하며, 냉매로는 예를 들면 비가연성(non-flammable)의 자연냉매인 이산화탄소 냉매가 이용된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 압축기(1)는 밀폐 용기(2)를 구비하고, 밀폐 용기(2) 내에는, 전동 모터(구동 유닛)(4)와, 전동 모터(4)의 구동력이 전달되는 압축 기구(피구동유닛, driven unit)(6)가 수용되어 있다.

밀폐 용기(2)는 전동 모터(4) 측을 덮는 탑 셀(top shell,2A)과, 압축 기구(6) 측을 덮는 보텀 셀(bottom shell,2B)을 용접 접합한 셀 구조를 이루고 있다. 전동 모터(4)는, 그 길이방향이 탑 셀(2A)의 깊이 방향으로 수용되며, 탑 셀(2A)은 보텀 셀(2B)에 비해서 깊은 바닥형상을 이루고 있다. 한편, 압축 기구(6)는, 그 길이방향이 보텀 셀(2B)의 지름방향으로 수용되며, 보텀 셀(2B)은 탑 셀(2A)에 비해서 얕은 바닥형상을 이루고 있다.

전동 모터(4)는, 급전(給電)에 의해 자계를 발생하는 스테이터(8)와, 스테이터(8)에서 발생한 자계에 의해 회전하는 로터(10)로 구성되며, 로터(10)는 스테이터(8) 내측의 동축 상에 배치되어, 후술하는 크랭크샤프트(crankshaft, 회전축)(14)의 주축부(24)에 가열수축 조립되어(shrink fitting) 고정되어 있다. 스테이터(8)에는 밀폐 용기(2)에 고정된 전장부(electric equipment, 12), 및 도시하지 않은 리드선을 통하여 압축기(1) 외부로부터 급전된다.

압축 기구(6)는, 크랭크샤프트(14), 실린더 블록(16), 피스톤(18), 커넥팅로드(20) 등으로 구성되어 있다. 크랭크샤프트(14)는, 편심축부(22)와 주축부(24)로 구성되며, 커넥팅로드(20)와 직교하는 위치에 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(16)에는, 실린더 보어(26)가 일체로 형성되며, 실린더 보어(26)의 개구를 폐쇄하도록, 실린더 블록(16) 측으로부터 차례로 실린더 개스킷(28), 후술하는 흡입 밸브(50), 밸브 플레이트(30), 헤드 개스킷(32), 실린더 헤드(34)가 볼트에 의해 가압 고정되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록(16)에는 스테이터(8)가 프레임(36)을 통하여 볼트고정되며, 프레임(36)은 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다. 프레임(36)은 실린더 블록(16)의 상면(16a)에 접촉되어 있다.

상세하게는, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)는 프레임(36) 하부의 받침대부(seating section, 38)에 의해 지지되며, 프레임(36)은 받침대부(38)에서 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다. 한편, 프레임(36) 상부의 원통부(40)에 있어서는, 그 내주면(40a)에 주축부(24)의 축받이(42)가 배치되고, 원통부(40)의 상단면(40b)에는 로터(10)의 스러스트 하중(thrust load)을 받는 스러스트 레이스(thrust race, 베어링) 또는 스러스트 와셔(thrust washer) 등의 축받이(44)가 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브 플레이트(30)는 냉매의 흡입 구멍(46)과 토출 구멍(48)을 구비하고, 흡입 구멍(46), 토출 구멍(48)은 모두 리드 밸브(reed valve)인 흡입 밸브(50), 토출 밸브(52)에 의해 각각 개폐된다.

실린더 헤드(34)는 냉매의 흡입실(54), 토출실(56)을 구비하고, 피스톤(18)의 압축행정에 있어서 토출 밸브(52)를 개방함으로써, 토출실(56)은 토출 구멍(48)을 통하여 실린더 보어(26)와 연통된다. 한편, 피스톤(18)의 흡입행정에 있어서 흡입 밸브(50)를 개방함으로써, 흡입실(54)은 흡입 구멍(46)을 통하여 실린더 보어(26)와 연통된다.

밀폐 용기(2)에는, 흡입 파이프(58)와 토출 파이프(60)가 고정되며, 흡입 및 토출 파이프(58,60)의 일단은 실린더 헤드(34)의 흡입실(54)과 토출실(56)에 각각 접속되어 있다. 흡입 및 토출 파이프(58,60)의 타단은, 도시하지 않은 흡입 머플러(muffler), 토출 머플러를 통하여 냉동 사이클에 접속되며, 이들 머플러는 압축기(1)와 냉동 사이클의 사이를 흐르는 냉매의 맥동(脈動) 및 소음을 저감시키고 있다.

커넥팅로드(20)에는, 일단에 크랭크샤프트(14)의 편심축부(22)가 회전가능하게 연결되는 대단부(large end portion, 62)가 설치되며, 타단에 피스톤(18)이 왕복운동 가능하게 연결되는 소단부(small end portion, 64)가 설치되어 있다. 소단부(64)는 피스톤(18)에 피스톤핀(66)에 의해 연결되며, 피스톤핀(66)은 고정 핀(68)에 의해 피스톤(18)으로부터의 빠짐 방지 조치가 행해져 있다.

이러한 상태에 있어서 크랭크샤프트(14)가 회전하면, 커넥팅로드(20)가 피스톤핀(66)을 지점(支點)으로 하여 편심축부(22)의 편심 회전과 연동하여 요동운동하고, 커넥팅로드(20)의 요동 운동에 연동해서 피스톤(18)이 실린더 보어(26) 내를 왕복 운동한다.

밀폐 용기(2) 내에는 냉매의 주(主)로 토출압력이 작용하고, 밀폐 용기(2)의 내측바닥부(2a)에는, 축받이(42,44)라고 하는, 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부를 윤활시키는 윤활유가 소량 저류된다.

크랭크샤프트(14) 내에는 편심축부(22)의 하단면(22a)의 대략 축심위치로부터 주축부(24)의 중도에 걸쳐 유로(油路)(윤활기구)(70)가 천공되어 있다. 유로(70)의 상부는 주축부(24)의 외주면(24a)으로부터 개구되며, 유로(70)의 하부에는 오일파이프(윤활기구)(72)가 접속되어 있다. 오일파이프(72)는 그 선단측에 편심축부(22)의 대략 축심으로부터 주축부(24)의 축심에 근접하는 방향으로 경사진 경사부(74)를 가지고, 오일파이프(72)의 경사부(74)의 선단은 밀폐 용기(2) 내의 내측바닥부(2a)에 형성된 단면이 오목한 형상의 오일저장부(76)까지 연장 설치되어 있다.

오일저장부(76)는, 예를 들면 200cc정도의 소량의 윤활유가 오일파이프(74)의 선단위치 이상의 오일면 높이(oil level)가 되도록 저류가능한 크기 및 깊이를 가지고 형성된다. 크랭크샤프트(14)의 회전에 따라 편심축부(22)와 함께 오일파이프(72)가 편심회전하면, 오일파이프(72) 내의 경사부(74)에 있어서의 윤활유에 외측 경사 상(上)방향으로 원심력이 작용하여, 이 원심력에 의해 윤활유는 오일저장부(76)로부터 유로(74)로 끌어 올려진다.

이하, 압축기(1)의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.

압축기(1)에서는, 스테이터(8)에 급전함으로써 주축부(24)에 고정된 로터(10)가 회전되며, 나아가서는 크랭크샤프트(14)가 회전되어, 커넥팅로드(20)를 통하여 피스톤(18)이 실린더 보어(26) 내에서 왕복 운동한다. 그리고, 이 피스톤(18)의 왕복 운동에 의해, 냉동 사이클로부터 실린더 보어(26)로 냉매가 흡입되어, 이 냉매는 실린더 보어(26)에서 압축되며, 또한 냉동 사이클로 토출된다.

상세하게는, 피스톤(18)이 실린더 보어(26)의 용적을 감소하는 방향으로 동작하여, 실린더 보어(26) 내의 냉매가 압축되며, 실린더 보어(26) 내의 압력이 냉매의 토출압력을 초과하면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 토출실(56) 내의 압력의 차이에 의해 토출 밸브(52)가 개방된다. 그리고, 압축된 냉매는, 토출 구멍(48)을 경유하여 토출실(56)로 인도되어, 토출 파이프(60)를 경유해서 냉동 사이클로 토출 된다.

그 다음에, 피스톤(18)의 동작이 상사점으로부터 실린더 보어(26) 내의 용적이 증가하는 방향으로 전환되면, 실린더 보어(26) 내의 압력은 저하한다. 실린더 보어(26) 내의 압력이 저하하면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 토출실(56) 내의 압력의 차이에 따라서 토출 밸브(52)는 폐쇄된다.

실린더 보어(26) 내의 압력이 냉매의 흡입 압력 이하가 되면, 실린더 보어(26) 내의 압력과 흡입실(54) 내의 압력의 차이에 따라서 흡입 밸브(50)가 개방된다. 그리고, 냉동 사이클의 냉매는, 흡입 파이프(58)를 경유해서 흡입실(54)로 인도되어, 흡입 구멍(46)을 경유해서 실린더 보어(26) 내로 흡입된다.

다음으로, 피스톤(18)의 동작이 하사점으로부터 실린더 보어(26) 내의 용적이 감소하는 방향으로 전환되면, 실린더 보어(26) 내의 냉매가 다시 압축된다. 이와 같이 하여, 냉동 사이클로부터의 실린더 보어(26)로의 냉매의 흡입, 실린더 보어(26)에서의 냉매의 압축, 냉동 사이클로의 냉매의 토출이라고 하는 일련의 프로세스가 반복된다.

도 3에 부호를 첨부한 화살표로 나타내는 바와 같이, 상술한 압축기(1)의 동작에 따라, (a)오일저장부(76)로부터 유로(70)로 끌어 올려진 윤활유는, (b)유로(70)로부터 유출되어, (c)편심축부(22) 측으로 흘러내리고, 대단부(62) 근방을 윤활시킨 후, (d)중력에 의해 오일저장부(76)까지 흘러내린다.

한편, 유로(70)로부터 유출된 윤활유의 일부는, (e)원심력에 의해 크랭크샤프트(14)에 형성된 도시하지 않은 외주 홈을 따라 상승하면서, 크랭크샤프트(14)와 프레임(36)간의 틈새에 오일막을 형성하면서 축받이(42)를 윤활시키고, 크랭크샤프트(14)의 상단측으로 이동한다. 그리고, 윤활유는, (f)원통부(40)의 상단면(40b)에 도달해서 축받이(44)을 윤활시킨 후, (g)로터(8)와 프레임(36)간의 틈새를 통과하여, 프레임(36)의 받침대부(38)의 상면(38a)으로 흘러내린다.

상면(38a)으로 흘러내린 윤활유는, (h)프레임(36)의 받침대부(38) 및 실린더 블록(16)을 관통해서 형성되는 제 1 급유 구멍(78)과, (i)프레임(36)의 받침대부(38)를 관통해서 형성되는 제 2 급유 구멍(80)을 통과해서 압축 기구(6)를 윤활 시킨 후에, (d)오일저장부(76)까지 흘러내린다.

이에 대하여, 축받이(44)를 다 통과하지 못한 윤활유는, (j) 그대로 로터(10)의 내벽면(10a)을 로터(10)의 상단까지 상승하며, (k)로터(10)의 회전에 의한 원심력으로 비산되어 스테이터(8)를 냉각하면서, (l)스테이터(8)와 로터(10)간의 틈새를 통과하여, (h)제 1 급유 구멍(78)과, (i)제 2 급유 구멍(80)을 통과해서 압축 기구(6)를 윤활시킨 후, (d)오일저장부(76)까지 흘러내린다.

압축 기구(6)를 윤활시킬 때, 실린더 보어(26) 내로 흡입된 오일 미스트는, (m)피스톤(18)과 실린더 블록(16)의 틈새로 실린더 보어(26)로부터 누출된 냉매 가스와 함께 들어가 피스톤(18)의 시일과 윤활을 행한다. 또한, 실린더 보어(26) 내로 흡입된 윤활유의 일부는, (n)토출실(56)을 경유해서 토출 파이프(60)를 통하여냉동 사이클로 토출된다.

그 후, (o)냉동 사이클로부터 냉매와 함께 흡입 파이프(58)를 통하여 흡입실(54)로 흡입된 윤활유는, 흡입실(54)의 벽면(54a)에 부착되며, (p)중력에 의해 오일저장부(76)까지 흘러내린다. 이와 같이 하여, 오일저장부(76)까지 흘러내린 윤활유는, 오일파이프(72)로부터 다시 끌어 올려지며, 상술한 바와 같이 전동 모터(4) 및 압축 기구(6)의 각 슬라이딩부의 윤활이나 시일에 기여하면서 밀폐 용기(2) 내부나 냉동 사이클을 순환한다.

그런데, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 급유 구멍(78)은 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때에는 피스톤핀(66)의 바로 위가 되는 위치에 형성되어 있다. 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때 제 1 급유 구멍(78)으로부터 적하된 윤활유는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 피스톤(18)에 대한 피스톤핀(66)의 슬라이딩부를 향해서 흘러, 피스톤핀(66)을 직접적으로 윤활시킬 수 있다.

또한, 제 2 급유 구멍(80)은 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때 커넥팅로드(20)의 바로 위가 되는 위치에 형성되어 있다. 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때 제 2 급유 구멍(80)으로부터 적하된 윤활유는, 커넥팅로드(20)를 직접적으로 윤활시킬 수 있다.

여기서, 각 급유 구멍(78,80)은, 각각 오일저장부(82,84)와 이들의 하측의 각 가는 구멍(small-diameter holes, 86,88)으로 구성되며, 각 오일저장부(82,84)에는 상면(38a)으로 흘러내린 윤활유가 일시적으로 저류된다.

오일저장부(82,84)는, 프레임(36)의 받침대부(38)에 있어서 각 급유 구멍(78,80)의 개구를 각각 스폿페이싱(spot-facing)가공해서 형성되며, 오일저장부(82)는 받침대부(38)로부터 실린더 블록(16)의 중도에 이르기까지 형성되어 있다.

각 가는 구멍(86,88)은, 사용할 윤활유의 동점도(動粘度)에 따라서, 각각 오일저장부(82,84)로부터 지름이 축소되어 있으며, 오일저장부(82,84)에 저류된 윤활유는, 각각 가는 구멍(86,88)을 통과함으로써 1방울 또는 몇 방울씩 단속적으로 압축 기구(6) 측으로 적하된다.

또한, 커넥팅로드(20)의 상면(20a)에는, 크랭크샤프트(14) 측으로부터 피스톤핀(66) 근방에 이르기까지 오일 홈부(90)가 오목하게 설치되어 있다. 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때 제 2 급유 구멍(80)으로부터 오일 홈부(90)로 적하된 윤활유는, 커넥팅로드(20)의 요동 운동에 의해, 화살표로 나타내는 바와 같이 대단부(62) 측 및 소단부(64) 측으로 분산되어 흘러, 커넥팅로드(20)가 크랭크샤프트(14) 및 피스톤(18) 측과 연결되는 대단부(62) 및 소단부(64) 근방을 윤활시킬 수 있다.

한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 및 제 2 급유 구멍(78,80)은 피스톤(18)이 상사점에 위치할 때에는 커넥팅로드(20)의 바로 위가 되는 위치에 형성되어 있다. 피스톤(18)이 상사점에 위치할 때에 각 급유 구멍(78,80)으로부터 오일 홈부(90)로 적하된 윤활유는, 커넥팅로드(20)의 요동 운동에 의해, 화살표로 나타내는 바와 같이 대단부(62) 측 및 소단부(64) 측으로 분산되어 흘러, 커넥팅로드(20)가 크랭크샤프트(14) 및 피스톤(18) 측과 연결되는 대단부(62) 및 소단부(64) 근방을 윤활시킬 수 있다.

또한, 제 2 급유 구멍(80)은, 실린더 블록(16)의 실린더 헤드(34)가 고정되는 쪽과는 반대측의 개구단벽(16b)으로 차단되는 위치에 개구되어, 제 2 급유 구멍(80)을 통과한 윤활유는 개구단벽(16b)을 따라 떨어지면서, 커넥팅로드(20)나 피스톤(18)의 스커트부(skirt, 18a) 근방으로 흘러내린다.

상술한 제 1 실시예의 압축기(1)에서는, 제 1 및 제 2 급유 구멍(78,80)을 구비함으로써, 제 1 및 제 2 급유 구멍(78,80)을 통하여 프레임(36)의 하측에 배치되는 피스톤(18), 피스톤핀(66), 및 커넥팅로드(20)에 윤활유를 확실하게 적하할 수 있다. 프레임(36)은 밀폐 용기(2)에 고정되며, 밀폐 용기(2) 내의 상부로부터 프레임(36)의 상면(38a)으로 흘러내리는 윤활유에는 크랭크샤프트(14)의 회전에 의한 원심력이 작용하고 있지 않기 때문이다. 이로써, 윤활유는 원심력에 의한 영향을 받지 않고 압축 기구(6)를 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 압축기(1)의 윤활성능을 향상시키고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 피스톤(18)이 하사점에 위치할 때, 제 1 급유 구멍(78)은 피스톤핀(66)의 바로 위에 위치하고, 제 2 급유 구멍(80)은 커넥팅로드(20)의 바로 위에 위치함으로써, 피스톤(18)이 하사점에 위치하여 실린더 보어(26)의 냉매의 압력이 저하한 시점에 있어서는, 실린더 보어(26)로부터 약간 누설되는 냉매 가스의 압력의 영향을 받지 않고, 제 1 급유 구멍(78)으로부터 피스톤핀(66)에 직접적으로 윤활유를 적하할 수 있으며, 또한, 제 2 급유 구멍(80)으로부터 커넥팅로드(20)에 직접적으로 윤활유를 적하할 수 있다. 이로써, 압축 기구(6)를 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 압축기(1)의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

더욱이, 피스톤(18)이 상사점에 위치할 때, 제 1 및 제 2 급유 구멍(78,80)은 커넥팅로드(20)의 바로 위에 위치함으로써, 피스톤(18)이 상사점에 위치하여 실린더 보어(26)의 냉매의 압력이 상승한 시점에 있어서도 각 급유 구멍(78,80)으로부터 적어도 커넥팅로드(20)에 직접적으로 윤활유를 적하할 수 있다. 이로써, 압축 기구(6)를 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 압축기(1)의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

게다가 또, 프레임(36)이 오일저장부(82,84)를 가짐으로써, 밀폐 용기(2) 내의 상부로부터 프레임(36)의 상면(38a)으로 흘러내리는 윤활유를 일시적으로 저류하여, 소량씩 단속적으로 윤활유를 적하할 수 있으며, 압축 기구(6)를 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 압축기(1)의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

또한, 커넥팅로드(20)가 그 상면(20a)에 오일 홈부(90)를 가짐으로써, 제 1 및 제 2 급유 구멍(78,80)으로부터 커넥팅로드(20)에 적하되는 윤활유를 커넥팅로드(20)와 크랭크샤프트(14) 및 피스톤핀(66)과의 연결부인 대단부(62) 및 소단부(64)까지 인도할 수 있다. 이로써, 압축 기구(6)를 더욱 효과적으로 윤활시킬 수 있기 때문에, 압축기(1)의 윤활성능을 더욱 높일 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 제약되는 것이 아니고, 더욱 다양한 변형이 가능하다.

구체적으로는, 본 실시예의 압축기(1)의 작동 유체는 이산화탄소 냉매로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 그러나, 작동 유체를 이산화탄소 냉매로 한 경우에는, 압축 기구(6)로부터 토출되는 작동 유체의 압력은 초임계 상태(supercritical state)까지 고압으로 되어, 밀폐 용기(2) 내에 작용하는 압력도 고압이 될 우려가 있다. 따라서, 특히 제 1 급유 구멍(78)으로부터 피스톤핀(66)에 직접적으로 윤활유를 적하할 때의 윤활유가 받는 작동 유체의 압력의 영향은 크지만, 상기 구성에 따르면, 작동 유체의 압력의 영향을 받지 않고, 압축 기구(6)를 효과적으로 윤활시킬 수 있어서, 압축기(1)의 윤활성능을 높일 수 있어 바람직하다.

또한, 본 실시예는 용적식의 압축기(1)에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 스크롤 압축기나 팽창기 등의 밀폐형 유체기계 전반에 적용가능하며, 이들의 유체기계를 자동판매기 이외에 조립된 냉동 사이클의 구성 기기로서 사용할 수 있는 것은 물론이다.

1 압축기(유체기계)
2 밀폐 용기
2a 내측바닥부
4 전동 모터(구동 유닛)
6 압축 기구(피구동유닛)
14 크랭크샤프트(회전축)
16 실린더 블록
16a 상면
18 피스톤
20 커넥팅로드
20a 상면
26 실린더 보어
36 프레임
38a 상면
66 피스톤핀
70 유로(윤활기구)
72 오일파이프(윤활기구)
78 제 1 급유 구멍
80 제 2 급유 구멍
82 오일저장부
84 오일저장부
90 오일 홈부

Claims

내측바닥부에 윤활유를 저류하는 밀폐 용기와,
상기 밀폐 용기 내에 설치되는 구동 유닛과,
상기 밀폐 용기 내에 설치되며, 상기 구동 유닛에 의해 회전축을 통하여 구동되는 피스톤, 상기 피스톤이 왕복운동하여, 작동 유체의 흡입으로부터 토출까지가 행해지는 실린더 보어가 형성된 실린더 블록으로 이루어지는 피구동유닛과,
상기 회전축에 의해 상기 내측바닥부에 저류되는 윤활유를 상기 밀폐 용기 내의 상부에 공급하는 윤활기구와,
상기 밀폐 용기에 고정되며, 상기 실린더 블록의 상면에 접촉되어 상기 피구동유닛을 지지하고, 상기 밀폐 용기 내의 상부에 공급된 윤활유가 상면으로 흘러내리는 프레임과,
상기 프레임의 하측에 배치되며, 상기 회전축과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드와,
상기 커넥팅로드와 상기 피스톤을 연결하는 피스톤핀과,
상기 프레임 및 상기 실린더 블록을 관통해서 형성되는 제 1 급유 구멍과,
상기 프레임을 관통해서 형성되는 제 2 급유 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항에 있어서,
상기 피스톤이 하사점에 위치할 때, 상기 제 1 급유 구멍은 상기 피스톤핀의 바로 위에 위치하고, 상기 제 2 급유 구멍은 상기 커넥팅로드의 바로 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제2항에 있어서,
상기 피스톤이 상사점에 위치할 때, 상기 제 1 및 상기 제 2 급유 구멍은 상기 커넥팅로드의 바로 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임은, 상기 제 1 및 상기 제 2 급유 구멍의 개구를 각각 스폿페이싱 가공한 오일저장부를 가지는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커넥팅로드는, 그 상면에 상기 회전축측으로부터 상기 피스톤핀 근방에 이르는 오일 홈부를 가지는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀폐 용기 내에는, 상기 피구동유닛에 흡입되어, 상기 피구동유닛으로부터 토출되는 작동 유체의 압력이 작용하며, 상기 작동 유체는 이산화탄소 냉매인 것을 특징으로 하는 유체기계.