KR20200067558A - 왕복동 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 구체적으로 급유가 안정적으로 이루어질 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다. 이러한 왕복동 압축기에 있어서, 밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱; 상기 케이싱 내부공간에 설치되고 실린더를 형성하는 실린더부를 포함하는 실린더 블록; 상기 실린더 블록에 결합되고 상기 모터의 회전력에 의하여 회전하며 편심부를 포함하고 내부에 오일 경로가 형성되는 회전축; 상기 회전축에 형성된 상기 오일 경로를 통하여 상기 실린더 측으로 오일을 공급하는 오일 공급부; 상기 회전축의 편심부에 커넥팅 로드에 의하여 연결되어 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 및 상기 오일 경로에 결합되어 상기 오일이 상기 실린더 측으로 제한적으로 토출되도록 하는 토출 제한부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

왕복동 압축기 {Reciprocating Compressor}
본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 구체적으로 급유가 안정적으로 이루어질 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
왕복동 압축기(Reciprocating Compressor)는 실린더 내에서의 피스톤의 왕복 운동을 통해 유체를 흡입 압축하여 토출하는 방식으로 유체를 압축하는 장치를 말한다.
이러한 왕복동 압축기는 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크 핀 등의 왕복 운동하는 요소, 그리고 모터의 회전력을 피스톤의 왕복 운동으로 전환하는 요소들, 예를 들어, 회전축에 구비된 편심부를 포함한다. 이러한 왕복 운동하는 요소나 왕복 운동을 전환하는 요소들은 실린더 블록 상에 장착된다.
이와 같이, 왕복동 압축기는 회전하는 요소들과 왕복 운동하는 요소들을 포함하고 있으므로, 오일을 통한 윤활이 중요한 문제일 수 있다.
왕복동 압축기에서 오일은 회전축(크랭크 축)을 통하여 공급되어 실린더 내부로 공급될 수 있다.
그런데, 압축기의 고속 운전시와 저속 운전시에 오일의 공급량은 문제될 수 있다.
예를 들어, 저속 운전시에도 충분한 양의 오일이 공급되어야 하나, 이러한 경우에 압축기의 속도가 증가한 경우, 즉, 고속 운전시에는 과다한 오일이 공급되어 소음 등의 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 고속 운전에서 과다한 오일 비산을 억제할 필요가 있으며, 저속에서는 오일이 원할하게 공급될 수 있도록 하는 방안이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고속 운전 시의 과다한 오일 비산을 억제할 수 있는 왕복동 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 저속에서는 피스톤 상단에 오일이 원할하게 공급될 수 있도록 할 수 있어, 전체적인 오일 공급 성능이 향상될 수 있는 왕복동 압축기를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은, 왕복동 압축기에 있어서, 밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱; 상기 케이싱 내부공간에 설치되고 실린더를 형성하는 실린더부를 포함하는 실린더 블록; 상기 실린더 블록에 결합되고 상기 모터의 회전력에 의하여 회전하며 편심부를 포함하고 내부에 오일 경로가 형성되는 회전축; 상기 회전축에 형성된 상기 오일 경로를 통하여 상기 실린더 측으로 오일을 공급하는 오일 공급부; 상기 회전축의 편심부에 커넥팅 로드에 의하여 연결되어 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 및 상기 오일 경로에 결합되어 상기 오일이 상기 실린더 측으로 제한적으로 토출되도록 하는 토출 제한부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 오일 경로는 상기 회전축의 편심부까지 형성되고, 상기 토출 제한부는, 상기 편심부 상에 결합될 수 있다.
또한, 상기 토출 제한부는 상기 편심부의 중심을 따라 상기 오일이 토출되는 각도를 설정하는 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 개구부는 상기 커넥팅 로드 상에서 상기 피스톤 방향을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 범위를 가질 수 있다.
또한, 상기 토출 제한부의 개구부는 상기 커넥팅 로드의 상부 높이와 상기 실린더부의 상부 높이 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 개구부는, 상기 피스톤이 상사점에 위치할 때 오일이 최대량으로 토출되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 토출 제한부는, 상기 편심부에 결합되는 몸체부; 상기 몸체부의 상측에 형성되는 개구부; 및 상기 개구부의 상측에 위치하여 토출 원심력을 증가시키는 비산부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 비산부는, 상기 몸체부보다 반경이 클 수 있다.
또한, 상기 몸체부는 내부에 오일을 일부 저장할 수 있는 저장공간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 토출 제한부는, 상기 몸체부가 상기 편심부에 견고하게 결합될 수 있도록 하는 결합부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 토출 제한부는, 상기 커넥팅 로드와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥팅 로드와 일체로 형성된 토출 제한부는, 상기 편심부에 결합되는 내부 공간을 형성하고 원통형으로 형성된 몸체부; 상기 몸체부의 원통형 형상에서 반경 방향의 일측으로 돌출되어 형성되는 비산부; 및 상기 비산부에 형성되고 상기 내부 공간과 연결되는 개구부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 상측에는 상기 내부 공간과 연결되는 가스 배출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일 경로는 상기 회전축의 내부 및 외부 중 적어도 어느 일측을 통하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 오일 공급부는 상기 회전축의 하측에 위치하는 오일 펌프를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명에 의하면, 회전축 각도(crank angle)이 특정 위치에 왔을 때 오일이 편심부의 토출구에서 비산될 수 있도록 함으로써 고속 운전 시의 과다한 오일 비산을 억제할 수 있다.
또한, 저속에서는 피스톤 상단에 오일이 원할하게 공급될 수 있도록 할 수 있어, 전체적인 오일 공급 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 왕복동 압축기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 회전축을 따라 오일이 공급되는 경로를 도시하는 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부의 작용을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부가 설치된 부분을 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부를 주로 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부와 커넥팅 로드의 결합 관계를 나타내는 평면도이다.
도 8은 왕복동 압축기의 편심부 상측을 통하여 실제 오일이 공급되는 경로를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 왕복동 압축기의 실제 오일이 공급되는 경로를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 토출 제한부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 토출 제한부를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 A-A'선 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 왕복동 압축기를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 압축기(100)는, 밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱(200)과, 이 케이싱(200) 내부공간에 설치되고 실린더형의 내부공간(351)을 포함하는 실린더 블록(300)을 포함할 수 있다.
케이싱(200)은 상부 쉘(upper shell; 210)과 하부 쉘(lower shell; 220)이 결합되어 이루어질 수 있다. 이러한 상부 쉘(210)과 하부 쉘(220)은 서로 밀폐되도록 결합될 수 있다.
이러한 압축기(100) 구조에서, 케이싱(200)은 압축기(100) 내부를 밀폐하여 냉매 분위기로 만들고 외부의 공기 접촉을 막는 외곽 구조를 형성한다.
실린더 블록(300)은 회전축(크랭크 축; 160)이 지지되는 축 지지부(380)를 포함할 수 있다. 이러한 실린더 블록(300)은 실린더형 내부공간(실린더라 칭할 수도 있다; 321)을 형성하는 실린더부(310)를 포함할 수 있다. 또한, 실린더 블록(300)은 축 지지부(380)의 외측에 위치하는 지지체(370)를 포함할 수 있다.
축 지지부(380)에는 회전축(160)이 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 회전축(160) 상부측에는 편심부(150)가 위치하여, 회전 운동을 왕복 운동으로 전환시킬 수 있다.
즉, 편심부(150)에는 커넥팅 로드(180)에 의하여 피스톤(116)이 설치되고, 이러한 피스톤(116)은 실린더형의 내부공간(321) 내에서 왕복 운동할 수 있다.
실린더 블록(300)의 하측에는 회전축(160)에 회전력을 전달하기 위한 모터(120)가 설치될 수 있다.
실린더 블록(300)의 일측, 예를 들어, 하측에는 회전축(160)에 회전력을 전달하기 위한 모터부(120)가 설치될 수 있다.
모터부(120)는 축 지지부(380) 주변측에 설치되는 회전자(rotor; 121)와 이 회전자(121)의 외측에 위치하는 고정자(stator; 122)를 포함할 수 있다. 즉, 이러한 모터부(120)는 내측 회전자(inner rotor) 구조를 이룰 수 있다. 그러나, 모터부(120)는 내측 회전자 구조에 한정되지 않으며, 경우에 따라 회전자가 외측에 위치하는 외측 회전자(outer rotor) 구조를 이룰 수도 있다.
모터부(120)의 고정자(122)에는 코일이 권선되어 자기력을 발생시킬 수 있다. 회전자(122)는 이러한 고정자(121) 및 코일에 의하여 발생하는 전자기력에 의하여 회전할 수 있다.
한편, 회전축(160) 하측에는 실린더형의 내부공간(실린더; 321) 내에 오일을 공급하기 위한 오일 공급부(140)가 구비될 수 있다.
이러한 오일 공급부(140)는 오일 펌프를 포함할 수 있다. 즉, 오일 공급부(140)는 오일 펌프로 구현될 수 있다. 이하, 오일 공급부(140)는 오일 펌프와 동일한 도면 부호를 이용하여 설명한다.
또한, 회전축(160)의 내측 및 외측 중 적어도 일측에는 오일 경로(161)가 형성될 수 있다.
따라서, 오일 펌프(140)에 의하여 케이싱(200) 내부의 하측에 고이는 오일(141)은 이 오일 펌프(140)에 의하여 오일 경로(161)를 따라 상승하여 편심부(150)의 상측으로 토출될 수 있다.
이와 같이, 편심부(150)의 상측으로 토출되는 오일은 편심부(150)가 회전하여 발생하는 원심력에 의하여 및 회전축(160)의 회전에 의한 원심력 중 적어도 어느 하나에 의하여 상승하여 실린더(321) 측으로 공급될 수 있다.
이때, 오일 경로(161)에는 토출 제한부(170)가 결합되어 오일이 실린더(321) 측으로 제한적으로 토출될 수 있다.
오일 펌프(140) 및 회전축(160)을 따라 형성된 오일 경로(161)에 의하여 압축기(100)가 저속으로 구동될 때에도 충분한 오일이 실린더(321) 측으로 공급될 수 있다.
이때, 압축기(100)가 고속으로 구동되는 경우에는 과도한 오일이 실린더(321) 측으로 공급될 수 있고, 이러한 과도한 유토출량은 소음 유발 등을 포함한 불리한 점을 발생시킬 수 있다.
따라서, 이러한 과도한 유토출량은 적절하게 제한되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 토출 제한부(170)는 피스톤(116)이 상사점에 위치할 때, 즉, 피스톤(116)이 실린더(321) 내측으로 가장 깊은 위치에 위치할 때 가장 많은 오일이 공급될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 이러한 토출 제한부(170)는 피스톤(116)이 하사점에 위치할 때, 즉, 피스톤(116)이 실린더(321)의 가장 바깥쪽 위치에 위치할 때 가장 적은 오일이 공급될 수 있도록 할 수 있다.
또는, 이러한 토출 제한부(170)는 피스톤(116)이 상사점에 위치할 때 실질적으로 많은 오일이 실린더(321) 내측으로 공급될 수 있도록 하고, 그 외의 위치에서는 실질적으로 오일이 공급되지 않도록 할 수 있다.
이러한 토출 제한부(170)에 대해서는 도면을 참조하여 자세히 후술한다.
케이싱(200) 내부에는 이와 같은 압축기(100)를 이루는 구조체를 지지하는 지지부(130)를 포함할 수 있다. 즉, 이러한 지지부(130)는 압축기(100)를 이루는 구조체를 케이싱(200)에 대하여 지지할 수 있다.
한편, 실린더형의 내부공간(321)에 연결되어, 이 내부공간(321)에서 압축된 냉매가 토출되는 파이프(180)가 더 구비될 수 있다.
또한, 저압 냉매가 내부공간(321) 내부로 흡입되기 위한 유로에 위치하며, 소음 저감을 위해 음향 전달 특성을 고려하여 설계된 흡입 머플러(118)가 구비될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 실린더 블록(300)은 피스톤(116)이 왕복 운동하여 냉매 등의 유체를 압축할 수 있는 실린더형 내부공간(실린더; 321)을 포함하고, 또한, 피스톤(116)이 왕복운동할 수 있도록 회전하는 회전축(160)이 지지되는 축 지지부(380)를 포함할 수 있다.
또한, 실린더형 내부공간(321)의 외측에는 실린더 커버(320)가 위치하는데, 이 실린더 커버(320)는 실린더형 내부공간(321)을 덮으면서, 압축된 유체가 일시적으로 모이는 공간(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 회전축을 따라 오일이 공급되는 경로를 도시하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 회전축(160)에는 오일 경로(161)가 형성되는데, 이러한 오일 경로(161)는 회전축(160)의 내측에 형성되는 내측 오일 통로(162)와 회전축(160)의 외주면에 형성되는 외측 오일 통로(163)를 포함할 수 있다.
따라서, 오일 펌프(140)에 의하여 상승한 오일은 이러한 내측 오일 통로(162)와 외측 오일 통로(163)를 따라 편심부(150) 측으로 공급될 수 있다. 실제로 오일은 편심부(150)의 외측에 형성된 토출구(164)를 통하여 토출될 수 있다.
이에 따라, 오일은 내측 오일 통로(162)를 따라 형성되는 내부 오일 경로와 외측 오일 통로(163)를 따라 형성되는 외부 오일 경로를 따라 상측으로 공급될 수 있다.
이때, 오일은 최초에 내부 오일 통로(162)를 따라 상승하다가 외측으로 유출되어 외부 오일 통로(163)를 따라 상승할 수 있으며, 이후, 다시 내부 오일 통로(162)를 따라 상승하여, 오일 경로(161)를 따라 토출구(164)로 토출될 수 있다.
편심부(150)의 회전은 불평형력을 야기할 수 있고, 따라사 편심부(150)의 타측에는 카운터 질량부(165)가 구비될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부의 작용을 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 회전축(160)의 상측에 편심부(150)를 따라 오일 경로(161)가 형성되고, 이 오일 경로(161)를 따라 공급되는 오일은 토출 제한부(170)의 작용에 의하여 토출량이 제어될 수 있다.
즉, 도 3에서는 피스톤(116)이 상사점에 위치한 상태의 오일 경로를 나타내고 있다.
피스톤(116)이 상사점에 위치할 때는 피스톤(116)이 실린더(321) 내부에 깊은 위치에 위치하게 되고 실린더(321)와 편심부(150) 사이의 거리는 가장 가깝게 된다.
이러한 위치는 실린더(321)에 오일을 공급하기에 유리한 위치가 될 수 있고, 토출 제한부(170)는 이때 가장 많은 오일이 실린더(321)로 공급될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 피스톤(116)이 하사점에 위치한 상태의 오일 경로를 나타내고 있다.
피스톤(116)이 하사점에 위치할 때는 피스톤(116)이 실린더(321)의 가장 외측에 위치하게 되고 실린더(321)와 편심부(150) 사이의 거리는 가장 멀게 된다.
이러한 위치는 편심부(150)가 실린더(321)로부터 멀 뿐 아니라 편심부(150)의 원심력이 반대로 작용하여 실린더(321)에 오일을 공급하기에 불리한 위치가 될 수 있다.
따라서, 토출 제한부(170)는 이때 가장 적은 오일이 실린더(321)로 공급될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 실질적으로 오일이 토출되지 않도록 제한할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부가 설치된 부분을 나타내는 부분 확대 단면도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부를 주로 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 토출 제한부(170)는 편심부(150)의 중심을 따라 오일이 토출되는 각도를 설정하는 개구부(171)를 포함할 수 있다.
이러한 개구부(171)는 피스톤(116)이 상사점에 위치할 때 오일이 최대량으로 토출되도록 설정될 수 있다.
즉, 피스톤(116)이 상사점에 위치할 때, 오일의 토출 방향과 개구부(171)의 위치가 일치할 수 있다. 따라서 이때 가장 많은 오일이 토출될 수 있다.
한편, 피스톤(116)이 하사점에 위치할 때, 오일의 토출 방향과 개구부(171)의 위치가 일치하지 않을 수 있다. 따라서 이때 가장 적은 오일이 토출될 수 있다. 이러한 오일은 분출되지 않고 토출 제한부(170) 내부에 일정량이 머물 수 있다. 그 외에 넘치는 오일은 하측으로 흘러내릴 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 토출 제한부는, 편심부(150)에 결합되는 몸체부(173), 이 몸체부(173)의 상측에 형성되는 개구부(171) 및 개구부(171)의 상측에 위치하여 토출 원심력을 증가시키는 비산부(172)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 비산부(172)는, 몸체부(173)보다 반경이 클 수 있다. 즉, 비산부(172) 측에는 더 큰 원심력이 작용하게 되어, 개구부(171)에서 토출되는 오일은 비산부(172)에서 원심력을 받아 피스톤(116) 측으로 공급될 수 있다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이, 몸체부(173)는 내부에 오일을 일부 저장할 수 있는 저장공간(도시되지 않음)을 포함할 수 있어, 토출 제한부(170) 내부에 오일의 일정량이 머물 수 있다
한편, 토출 제한부(170)는, 몸체부(173)가 편심부(150)에 견고하게 결합될 수 있도록 하는 결합부(174)를 더 포함할 수 있다. 이러한 결합부(174)에는 편심부(150)와 일치하도록 단턱이 형성되어 편심부(150)와 고정될 수 있도록 할 수 있다.
도시하는 바와 같이, 토출 제한부(170)의 개구부(171)는 커넥팅 로드(180)의 상부 높이와 실린더부(310)의 상부 높이 사이(H)에 위치할 수 있다. 즉, 개구부(171)는 이러한 간격(H) 내에 위치하는 것이 오일 공급 면에서 유리할 수 있다.
또한, 이러한 개구부(171)의 폭(또는 높이; L2)에는 제한이 없을 수 있으나, 이러한 커넥팅 로드(180)의 상부 높이와 실린더부(310)의 상부 높이 사이(H)의 폭을 가질 수 있다.
이는 실린더 측으로 공급되는 오일은 실제로 실린더부(310)의 단부를 따라 실린더(321) 내부로 흘러들어감으로써 공급될 수 있기 때문이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 토출 제한부와 커넥팅 로드의 결합 관계를 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 토출 제한부(170)의 개구부(171)는 편심부의 중심을 기준으로 특정 각도 범위로 형성될 수 있다.
예를 들어, 개구부(171)는 특정 길이(L1)를 가질 수 있고, 이러한 길이(L1)는 커넥팅 로드(180) 상에서 피스톤 방향(도 6에서 수평선으로 표시되어 있다)을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 각도 범위(θ1)를 가질 수 있다.
이러한 각도 범위(θ1)는 대략 45도를 전후할 수 있으나, 상술한 바와 같이, 피스톤 방향을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 각도 범위(θ1)를 가지면 토출 제한부(170)로서의 기능을 수행할 수 있다.
도 8은 왕복동 압축기의 편심부 상측을 통하여 실제 오일이 공급되는 경로를 나타내는 개략도이다.
도 8(a)은 피스톤이 상사점에 위치한 때의 오일의 공급 궤적을 나타내고 있다. 피스톤(116)은 상사점에 위치하고 있으나, 오일이 실제적으로 토출되는 방향은 점선으로 표시한 방향에 해당한다.
피스톤(116)은 상사점에 위치할 바로 그 지점에서 오일은 토출구(164)에서 실린더부(310) 측으로 분출될 수 있으나, 그 이전에 분출된 오일이 화살표와 같은 궤적을 형성하고 있는 것이다.
이러한 궤적의 오일은 원심력에 의하여 실린더부(310)로 공급될 수 있고, 이러한 오일은 실린더부(310)를 타고 실린더 내부로 흘러들어 공급될 수 있다. 여기서, 토출구(164)는 회전축(160)과 함께 시계방향으로 회전한다.
도 8(b)은 피스톤이 상사점을 지난 이후의 오일의 공급 궤적을 나타내고 있다.
피스톤(116)은 상사점을 지난 후 그 지점에서 오일은 토출구(164)에서 후측 하단 측으로 분출될 수 있으나, 그 이전에 분출된 오일이 화살표와 같은 궤적을 형성하고 있는 것이다.
이러한 궤적의 오일도 역시 원심력에 의하여 실린더부(310)로 공급될 수 있고, 이러한 오일은 실린더부(310)를 타고 실린더 내부로 흘러들어 공급될 수 있다.
이후, 도 8(c)의 위치, 즉, 피스톤이 하사점에 위치하게 되면, 오일은 화살표와 같은 궤적으로 토출될 수 있다.
이러한 위치에서 토출되는 오일은 실제적으로 실린더부(310)에 공급되지 못할 수 있다.
이후, 하사점을 지나, 도 8(d)의 위치에 피스톤이 위치하게 되면 오일은 실질적으로 실린더부(310)의 반대 방향으로 토출될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 왕복동 압축기의 실제 오일이 공급되는 경로를 나타내는 개략도이다.
도 9(a)는 피스톤이 상사점에 위치한 때의 오일의 공급 궤적을 나타내고 있다. 피스톤(116)은 상사점에 위치하고 있으나, 오일이 실제적으로 토출되는 방향은 점선으로 표시한 방향에 해당한다.
피스톤(116)은 상사점에 위치할 바로 그 지점에서 오일은 토출구(164)에서 실린더부(310) 측으로 분출될 수 있으나, 그 이전에 분출된 오일이 화살표와 같은 궤적을 형성하고 있는 것이다.
이러한 궤적의 오일은 원심력에 의하여 실린더부(310)로 공급될 수 있고, 이러한 오일은 실린더부(310)를 타고 실린더 내부로 흘러들어 공급될 수 있다. 여기서, 토출구(164)는 회전축(160)과 함께 시계방향으로 회전한다.
이때의 오일의 궤적은 토출 제한부(170)에 의하여 제한받지 않을 수 있다. 즉, 이러한 궤적의 토출 오일은 토출 제한부(170)의 개구부(171)를 통하여 실질적으로 모두 분출되어 실린더 내부로 공급될 수 있다.
도 9(b)는 피스톤이 상사점을 지난 이후의 오일의 공급 궤적을 나타내고 있다.
피스톤(116)은 상사점을 지난 후 그 지점에서 오일은 토출구(164)에서 후측 하단 측으로 분출될 수 있으나, 그 이전에 분출된 오일이 화살표와 같은 궤적을 형성하고 있는 것이다.
이러한 궤적의 오일도 역시 원심력에 의하여 실린더부(310)로 공급될 수 있고, 이러한 오일은 실린더부(310)를 타고 실린더 내부로 흘러들어 공급될 수 있다.
이때의 오일의 궤적도 역시 토출 제한부(170)에 의하여 제한받지 않을 수 있다. 즉, 이러한 궤적의 토출 오일은 토출 제한부(170)의 개구부(171)를 통하여 분출되어 실린더 내부로 공급될 수 있다.
이후, 도 9(c)의 위치, 즉, 피스톤이 하사점에 위치하게 되면, 오일은 화살표와 같은 궤적으로 토출될 수 있다.
이때 토출되는 오일은 토출 제한부(170)의 개구부(171)를 통하여 분출되지 못하고 제한될 수 있다.
실제로, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 위치에서 토출되는 오일은 실제적으로 실린더부(310)에 공급되지 못할 수 있기 때문에 토출 제한부(170)에 의하여 제한되어 과도한 유토출에 의한 부작용을 방지할 수 있다.
이후, 하사점을 지나, 도 9(d)의 위치에 피스톤이 위치하게 되면 오일은 실질적으로 실린더부(310)의 반대 방향으로 토출될 수 있다.
이러한 궤적의 토출 오일은 위에서와 마찬가지로 토출 제한부(170)의 개구부(171)를 통하여 분출되지 못하고 제한될 수 있다.
즉, 이러한 위치에서 토출되는 오일은 실제적으로 실린더부(310)에 공급되지 못할 수 있기 때문에 토출 제한부(170)에 의하여 제한될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 토출 제한부를 나타내는 사시도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 토출 제한부를 나타내는 평면도이다. 도 12는 도 11의 A-A'선 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 토출 제한부는, 커넥팅 로드(180)와 일체로 형성될 수 있다.
즉, 이와 같이, 커넥팅 로드(180)와 일체로 형성된 토출 제한부는, 편심부(150)에 결합되는 내부 공간(185)을 형성하고 원통형으로 형성된 몸체부(181), 몸체부(181)의 원통형 형상에서 반경 방향의 일측으로 돌출되어 형성되는 비산부(183) 및 이 비산부(183)에 형성되고 내부 공간(185)과 연결되는 개구부(182)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 몸체부(181)의 상측에는 내부 공간(185)과 연결되는 가스 배출부(184)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 토출 제한부의 구성은 커넥팅 로드(180)와 일체로 형성될 수 있다.
이때, 가스 배출부(184)는 유토출 과정에서 발생하는 가스를 배출할 출구를 제공할 수 있다.
도시하는 바와 같이, 몸체부(181)로부터 반경 방향의 일측으로 돌출되어 형성되는 비산부(183)는 원심력이 보강되도록 하여, 이 부분을 통하여 형성된 개구부(182)를 통하여 오일이 제한적으로 토출될 수 있도록 할 수 있다.
즉, 이러한 개구부(182)는, 위에서 도 7을 참조하여 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 토출 제한부의 개구부(182)는 편심부의 중심을 기준으로 특정 각도 범위로 형성될 수 있다.
예를 들어, 개구부(171)는 특정 길이(L1)를 가질 수 있고, 이러한 길이(L1)는 커넥팅 로드(180) 상에서 피스톤 방향(도 6에서 수평선으로 표시되어 있다)을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 각도 범위(θ1)를 가질 수 있다.
이러한 각도 범위(θ1)는 대략 45도를 전후할 수 있으나, 상술한 바와 같이, 피스톤 방향을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 각도 범위(θ1)를 가지면 토출 제한부(170)로서의 기능을 수행할 수 있다.
그 외에 설명되지 않은 부분들은 위에서 설명한 사항이 그대로 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 회전축 각도(crank angle)이 특정 위치에 왔을 때 오일이 편심부(150)의 토출구(164)에서 비산될 수 있도록 함으로써 고속 운전 시의 과다한 오일 비산을 억제할 수 있다.
또한, 저속에서는 피스톤 상단에 오일이 원할하게 공급될 수 있도록 할 수 있어, 전체적인 오일 공급 성능이 향상될 수 있다.
한편, 도시되지 않았으나, 위에서 편심부(150)에 결합되는 토출 제한부의 구성은 크랭크 핀에도 동일하게 결합되어 적용될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 압축기 140: 오일 공급부
150: 편심부 160: 회전축
170: 토출 제한부 171: 개구부
172: 비산부 173: 몸체부
174: 결합부 180: 커넥팅 로드

Claims (16)

  1. 왕복동 압축기에 있어서,
    밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱;
    상기 케이싱 내부공간에 설치되고 실린더를 형성하는 실린더부를 포함하는 실린더 블록;
    상기 실린더 블록에 결합되고 상기 모터의 회전력에 의하여 회전하며 편심부를 포함하고 내부에 오일 경로가 형성되는 회전축;
    상기 회전축에 형성된 상기 오일 경로를 통하여 상기 실린더 측으로 오일을 공급하는 오일 공급부;
    상기 회전축의 편심부에 커넥팅 로드에 의하여 연결되어 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
    상기 오일 경로에 결합되어 상기 오일이 상기 실린더 측으로 제한적으로 토출되도록 하는 토출 제한부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 경로는 상기 회전축의 편심부까지 형성되고, 상기 토출 제한부는, 상기 편심부 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 토출 제한부는 상기 편심부의 중심을 따라 상기 오일이 토출되는 각도를 설정하는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 개구부는 상기 커넥팅 로드 상에서 상기 피스톤 방향을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 토출 제한부의 개구부는 상기 커넥팅 로드의 상부 높이와 상기 실린더부의 상부 높이 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  6. 제3항에 있어서, 상기 개구부는, 상기 피스톤이 상사점에 위치할 때 오일이 최대량으로 토출되도록 설정된 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 토출 제한부는,
    상기 편심부에 결합되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상측에 형성되는 개구부; 및
    상기 개구부의 상측에 위치하여 토출 원심력을 증가시키는 비산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비산부는, 상기 몸체부보다 반경이 큰 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 몸체부는 내부에 오일을 일부 저장할 수 있는 저장공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 토출 제한부는, 상기 몸체부가 상기 편심부에 견고하게 결합될 수 있도록 하는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 토출 제한부는, 상기 커넥팅 로드와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 커넥팅 로드와 일체로 형성된 토출 제한부는,
    상기 편심부에 결합되는 내부 공간을 형성하고 원통형으로 형성된 몸체부;
    상기 몸체부의 원통형 형상에서 반경 방향의 일측으로 돌출되어 형성되는 비산부; 및
    상기 비산부에 형성되고 상기 내부 공간과 연결되는 개구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 몸체부의 상측에는 상기 내부 공간과 연결되는 가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  14. 제12항에 있어서, 상기 개구부는 상기 커넥팅 로드 상에서 상기 피스톤 방향을 기준으로 0도 내지 90도 사이의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 오일 경로는 상기 회전축의 내부 및 외부 중 적어도 어느 일측을 통하여 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  16. 제1항에 있어서, 상기 오일 공급부는 상기 회전축의 하측에 위치하는 오일 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.

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