KR100575685B1 - 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조는 오일 유로가 형성되어 있는 크랭크 샤프트의 상단부에 편심지게 연결핀이 형성되어 있고, 그 연결핀에 컨넥팅 로드의 일단부가 연결되어 있으며, 상기 컨넥팅 로드의 타단부는 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤에 연결되어 있고, 상기 연결핀에는 슬리브가 결합된 상태로 컨넥팅 로드의 일단부에 형성된 연결공에 삽입되도록 결합되어 있는 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 슬리브는 상측은 폐쇄되고 하측은 개구되며 컨넥팅 로드의 연결공에 압입되게 설치되어 있으며, 그 슬리브의 외측면에는 크랭크 샤프트의 오일 유로를 통하여 흡상된 오일이 실린더에 집중적으로 공급되어 냉각이 이루어질 수 있도록 상기 슬리브의 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트가 회전되는 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 하부 오일분사공이 형성되며, 그 하부 오일분사공의 상측에는 오일 유로를 통하여 흡상된 오일이 슬리브에서 실린더보다 상대적으로 원거리에 위치한 헤드 커버까지 분사될 수 있도록 상기 슬리브의 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트가 회전되는 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 상부 오일분사공을 형성하여, 압축기가 동작되어 연결핀과 슬리브의 사이로 흡상된 오일이 상부 오일분사공과 하부 오일분사공을 통하여 실린더와 헤드 커버에 많은 양이 공급되어지도록 함으로써, 실린더와 헤드 커버의 냉각이 충분하게 이루어지며 등온압축에 의해 압축기의 압축효율이 향상되어 지게 된다.

Description

밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조{THE STRUCTURE OF OIL INJECTION FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}
도 1은 종래 밀폐형 왕복동식 압축기의 구조를 보인 종단면도.
도 2는 종래 슬리브의 구조를 보인 사시도.
도 3은 종래 오일이 공급되는 상태를 보인 부분단면도.
도 4는 압축기의 P-V선도.
도 5는 본 발명의 오일 분사구조를 가지는 밀폐형 왕복동식 압축기의 종단면도.
도 6은 본 발명에 따른 슬리브의 사시도.
도 7은 도 6에서의 A-A'선 및 B-B'선을 절취한 횡단면도.
도 8은 본 발명에서 오일 분사동작을 보인 부분단면도.
도 9는 본 발명에서 주요부품의 동작변화를 보인 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 압축기에서의 P-V선도.
* 도면이 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
113 : 크랭크 샤프트 113a : 연결핀
122 : 피스톤 123 : 컨넥팅로드
141 : 오일 유로 150 : 슬리브
151 : 하부 오일분사공 152 : 상부 오일분사공
본 발명은 밀폐형 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬리브에서 분사되는 오일이 실린더와 헤드 커버에 많이 공급되어 압축되는 냉매의 냉각이 이루어지도록 하여 압축기의 압축효율이 향상될 수 있도록 한 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조에 관한 것이다.
도 1은 종래 밀폐형 왕복동식 압축기의 구조를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 슬리브의 구조를 보인 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래의 밀폐형 왕복동식 압축기는 내부에 소정의 밀폐공간(1)을 가지며 저부에 오일(2)이 저장되어 있는 밀폐 용기(3)의 내부에 전원이 공급되면 회전력이 발생되는 모터(4)와 그 모터(4)의 회전력을 이용하여 냉매가스를 압축하는 압축기구부(5)가 구비되어 있다.
상기 모터(2)는 수직방향으로 고정되어 있는 고정자(11)와, 그 고정자(11)의 내부에 회전가능하게 배치되는 회전자(12) 및 그 회전자(12)의 중심부에 수직방향으로 압입되어 있는 크랭크 샤프트(13)로 구성되어 있고, 그 크랭크 샤프트(13)에는 하부에 설치된 오일 피더(14)를 통하여 흡상되는 오일(2)이 이동되는 오일 유로(15)가 형성되어 있다.
상기 압축기구부(5)는 상기 밀폐 용기(3)의 내부에 고정되어 있는 실린더 블록(21)의 상면 일측에 고정되고 냉매를 압축하는 압축공간(22a)을 가지는 실린더(22)와, 그 실린더(22)의 내부에서 왕복운동하는 피스톤(23)과, 그 피스톤(23)에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 크랭크 샤프트(13)의 상단부에 편심지게 형성된 연결핀(13a)에 연결되어 있는 컨넥팅 로드(24)로 구성되어 있다.
그리고, 상기 연결핀(13a)에는 원형 관체상의 슬리브(25)가 결합되어 있고, 그 슬리브(25)가 컨넥팅 로드(24)의 단부에 형성된 연결공(24a)에 삽입되도록 연결되어 있다.
또한, 상기 실린더(22)의 일측에는 냉매가 압축공간(22a)로 흡입되는 흡입밸브(31a)와 압축공간(22a)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출밸브(31b)로된 밸브조립체(31)가 설치되어 있고, 그 밸브조립체(31)의 외측에는 냉매가 흡입/토출되는 영역을 구획하기 위한 헤드 커버(32)가 결합되어 있다.
도면중 미설명 부호 32a는 토출플래넘이고, 40은 냉매가스를 흡입하기 위한 흡입관이다.
상기와 같이 구성된 종래의 밀폐형 왕복동식 압축기는 모터(2)에 전원이 인가되면 회전자(12)가 회전을 하고, 그 회전자(12)의 회전에 의해 회전자(12)에 결합되어 있는 크랭크 샤프트(13)가 회전을 하며, 그 크랭크 샤프트(13)의 상단부에 편심지게 형성된 연결핀(13a)에 일단부가 연결되어 있는 컨넥팅 로드(24)에 의해 회전운동이 전,후진 운동으로 변환되어 타단부에 결합된 피스톤(23)을 실린더(22)의 압축공간(22a) 내부에서 왕복운동 시키게 된다.
그리고, 상기와 같이 피스톤(23)의 전,후진운동에 의하여 흡입관(40)을 통하여 흡입된 냉매가스는 흡입밸브(31a)를 통하여 실린더(22)의 압축공간(22a) 내측으 로 유입되고, 그 유입된 냉매가스는 압축이된 후 토출밸브(31b)를 통하여 헤드 커버(32)의 토출 플래넘(32a)으로 토출된다.
또한, 상기 모터(2)의 크랭크 샤프트(13)가 회전을 할 때 오일 피더(14)에 의해 밀폐 용기(3)의 내측 저부에 저장되어 있는 오일(2)이 흡상되고, 그와 같이 흡상되는 오일(2)은 오일 유로(15)를 따라 흐르며 각 마찰부위에 공급되며, 슬리브(25)와 연결핀(13a)의 사이를 통하여 도 3)에서 화살표로 표시된 것과 같이 주변의 마찰부위에 뿌려지게 된다.
한편, 압축기의 작동은 압축, 토출, 팽창 및 흡입의 4과정으로 나뉘어지는데, 도 4의 P-V선도에 나타난 바와 같이, 압축된 냉매가 실린더(22)의 내부에서 압축되는 과정에서의 압축효율은 등온(isothermal)압축의 효율이 가장 높다. 즉, 압축과정에서 실린더(22)를 충분하게 냉각하는 것이 압축효율을 높일 수 있는 방안이 될 수 있다.
그러나, 상기와 같이 압축기에서 등온압축이 압축효율을 높일 수 있는 방안임에도 불구하고 종래의 밀폐형 왕복동식 압축기는 냉매의 압축과정에서 열이 많이 발생되는 실린더(22)의 냉각이 충분히 이루어지지 못하여 압축효율향상에 한계가 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 오일 유로를 따라 흡상된 오일이 실린더에 많이 공급되어 실린더의 냉각에 의한 등온압축이 이루어지도록 하여 압축기의 압축효율이 향상되어 질 수 있도록 하는데 적합한 밀폐형 왕복 동식 압축기의 오일 분사구조를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여
오일 유로가 형성되어 있는 크랭크 샤프트의 상단부에 편심지게 연결핀이 형성되어 있고, 그 연결핀에 컨넥팅 로드의 일단부가 연결되어 있으며, 상기 컨넥팅 로드의 타단부는 실린더의 내부에서 왕복운동하는 피스톤에 연결되어 있고, 상기 연결핀에는 슬리브가 결합된 상태로 컨넥팅 로드의 일단부에 형성된 연결공에 삽입되도록 결합되어 있는 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서,
상기 슬리브는 상측은 폐쇄되고 하측은 개구되며 컨넥팅 로드의 연결공에 압입되게 설치되어 있으며, 그 슬리브의 외측면에는 크랭크 샤프트의 오일 유로를 통하여 흡상된 오일이 실린더에 집중적으로 공급되어 냉각이 이루어질 수 있도록 상기 슬리브의 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트가 회전되는 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 하부 오일분사공이 형성되며, 그 하부 오일분사공의 상측에는 오일 유로를 통하여 흡상된 오일이 슬리브에서 실린더보다 상대적으로 원거리에 위치한 헤드 커버까지 분사될 수 있도록 상기 슬리브의 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트가 회전되는 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 상부 오일분사공이 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조가 제공된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 오일 분사구조를 가지는 밀폐형 왕복동식 압축기의 종단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 슬리브의 사시도이며, 도 7은 도 6에서의 A-A'선 및 B-B'선을 절취한 횡단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 밀폐형 압축기를 이루 는 기본적인 구조는 유사하다.
즉, 내부에 일정공간부를 가지며 저부에 오일(101)이 저장되어 있는 밀폐 용기(102)와, 그 밀폐 용기(102)의 내부에 설치되며 고정자(111), 회전자(112), 크랭크 샤프트(113)로 이루어진 모터(103)와, 그 모터(103)의 회전력을 이용하여 냉매가스를 압축할 수 있도록 실린더 블록(120)에 설치된 실린더(121)와 피스톤(122) 및 컨넥팅 로드(123)로 이루어진 압축기구부(103)를 구비한다.
그리고, 상기 실린더(121)의 일측에는 흡입밸브(131a)와 토출밸브(131b)로된 밸브조립체(131)가 결합되어 있고, 그 밸브조립체(131)의 외측에는 흡입되는 냉매와 토출되는 냉매를 구획하는 헤드 커버(132)가 조립되어 있다.
또한, 상기 크랭크 샤프트(113)의 내부에는 오일(101)이 이동되는 오일 유로(141)가 형성되어 있고, 하단부에는 오일(101)을 흡상시키기 위한 오일 피더(142)가 결합되어 있으며, 상단부에는 연결핀(113a)이 축중심에서 편심지게 형성되어 있다.
그리고, 상기 연결핀(113a)에는 원통형상으로 하측이 개구된 슬리브(150)가 회전가능하게 결합되어 있고, 그 슬리브(150)는 컨넥팅 로드(123)의 단부에 형성된 연결공(123a)에 압입되어 있으며, 슬리브(150)의 몸체부 외측면에는 오일 유로(141)를 통하여 흡상된 오일(101) 중 많은 양이 실린더(121) 쪽으로 분사될 수 있도록 하부 오일분사공(151)이 관통되게 형성되어 있으며, 그 하부 오일분사공(151)의 상측에는 하부 오일분사공(151) 보다 오일(101)이 상대적으로 멀리 분사되어 실린더(121) 보다 상대적으로 멀리 떨어져 있는 헤드 커버(132)를 냉각할 수 있도록 상부 오일분사공(152)이 형성되어 있다.
상기와 같이 형성되는 하부 오일분사공(151)과 상부 오일분사공(152)은 도 7의 a)와 b)에서와 같이, 슬리브(150)의 중심에서 반경방향으로 형성되는 가상의 반경선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트(113)가 회전되는 동일 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 형성되어 있어서 많은 양의 오일(101)을 공급하는 측면에서 유리하다.
도면중 미설명 부호 160은 냉매가스를 흡입하기 위한 흡입관이다.
상기와 같이 구성되어 있는 본 발명이 구비된 압축기는 전원에 인가되어 모터(103)의 회전자(112)가 회전되면, 회전자(112)에 결합된 크랭크 샤프트(113)가 회전을 하고, 그 크랭크 샤프트(113)에 일단부가 연결된 컨넥팅 로드(123)에 의해 회전운동이 전,후진운동으로 변환되어 피스톤(122)이 실린더(121)의 압축공간 내부에서 전,후진 왕복운동을 하며, 그와 같은 피스톤(122)의 왕복운동에 의해 흡입관(160)으로 흡입된 냉매가 흡입밸브(131a)를 통하여 실린더(121)의 압축공간 내부로 흡입되어 압축이 된 후 토출밸브(131b)를 통하여 토출 플래넘(132a)으로 토출되어 진다.
상기와 같이 냉매의 압축이 이루어질때에 크랭크 샤프트(113)의 하단부에 결합된 오일 피더(161)를 통하여 흡상된 오일(101)은 오일 유로(141)를 따라 상방향으로 흐르며 각 마찰부위에 공급이 되고, 크랭크 샤프트(113)의 상단부쪽으로 흡상된 오일(101)은 연결핀(113a)에 덮히도록 설치된 슬리브(150)에서 상방향으로 분사되는 것이 억제되는 상태에서 측방향으로 형성되어 있는 하부 오일분사공(151)을 통하여 실린더(121) 쪽으로 분사되어지는 실린더(121)의 냉각이 이루어지는 동시에 상부 오일분사공(152)을 통해서도 오일(101)이 분사되어 실린더(121) 보다 상대적으로 멀리 떨어져 있는 헤드 커버(132)까지 냉각이 이루어지게 된다.
특히, 상기와 같이 슬리브(150)에 형성된 상부/하부 오일분사공(151)(152)으로 분사되는 오일(101)은 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트(113)의 회전방향으로 소정각도 기울어지게 형성된 상태에서 통하여 공급되므로, 공급되는 오일(101)이 슬리브(150)와 일정간격을 두고 설치된 실린더(121)와 헤드 커버(132)까지 보다 많은 양이 공급되게 되어 실린더(121)와 헤드 커버(132)의 냉각이 충분하게 이루어지게 된다.
도 9는 본 발명에서 주요 부품의 작동상태를 보인 도면으로, 이에 도시된 바와 같이, 압축기가 작동될 때 크랭크 샤프트(113)를 중심으로 슬리브(150)가 회전될 때 슬리브(150)가 컨넥팅 로드(123)의 연결공(123a)에 압입되어 있기 때문에 슬리브(150)가 연결핀(113a)에서 회전되어도 오일분사공(151)(152)은 항상 실린더(121)와 헤드 커버(132)를 향하고 있으며, 오일(101)은 원심력에 의해 섹션으로 표시된 것과 같이 슬리브(150) 내에서 원심력에 의해 외측방향으로 쏠리게 되고, 그와 같이 쏠리는 오일(101)은 a) 또는 b)와 같은 시점에서 실린더(121) 방향으로 분사되며, c)와 d) 같은 시점에는 오일(101)이 외측방향으로 쏠리면서 분사되지 않고 슬리브(150) 내측면의 마찰부위 윤할에 기여하게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 압축기에서의 P-V선도를 보인 것으로, 이에 나타난 것과 같이, 본 발명이 적용되는 경우에 실린더의 냉각이 이루어지기 때문에 실린더를 통하여 열전달이 이루어져서 실린더 내부에서 압축되는 냉매의 온도를 떨어뜨리 며 등온과정이 진행되면서 그래프에서와 같이 1에서 2로 진행하는 압축과정에서 섹션으로 표시된 것처럼 그래프가 아래로 내려가게 상태가 되므로 결과적으로 압축기의 동작에 투입되는 입력을 저감시킬 수 있는 효과가 나타나게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조는 크랭크 샤프트의 상단부에 형성된 연결핀에 결합되는 슬리브를 하측이 개방된 원통형으로 형성하되, 그 측면으로 상부 오일분사공과 하부 오일분사공을 형성하여, 압축기가 동작되어 연결핀과 슬리브의 사이로 흡상된 오일이 상부 오일분사공과 하부 오일분사공을 통하여 실린더와 헤드 커버에 많은 양이 공급되어지도록 함으로써, 실린더의 냉각이 충분하게 이루어지며 등온압축이 이루어지게 되어 압축효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 오일 유로가 형성되어 있는 크랭크 샤프트의 상단부에 편심지게 연결핀이 형성되어 있고, 그 연결핀에 컨넥팅 로드의 일단부가 연결되어 있으며, 상기 컨넥팅 로드의 타단부는 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤에 연결되어 있고, 상기 연결핀에는 슬리브가 결합된 상태로 컨넥팅 로드의 일단부에 형성된 연결공에 삽입되도록 결합되어 있는 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서,
    상기 슬리브는 상측은 폐쇄되고 하측은 개구되며 컨넥팅 로드의 연결공에 압입되게 설치되어 있으며, 그 슬리브의 외측면에는 크랭크 샤프트의 오일 유로를 통하여 흡상된 오일이 실린더에 집중적으로 공급되어 냉각이 이루어질 수 있도록 상기 슬리브의 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트가 회전되는 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 하부 오일분사공이 형성되며, 그 하부 오일분사공의 상측에는 오일 유로를 통하여 흡상된 오일이 슬리브에서 실린더보다 상대적으로 원거리에 위치한 헤드 커버까지 분사될 수 있도록 상기 슬리브의 중심에서 반경방향의 선(a)을 기준으로 크랭크 샤프트가 회전되는 방향으로 소정각도(θ) 기울어지게 상부 오일분사공이 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 오일 분사구조.
  2. 삭제
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