KR0175879B1

KR0175879B1 - 왕복동형 압축기의 피스톤장치

Info

Publication number: KR0175879B1
Application number: KR1019950023547A
Authority: KR
Inventors: 김주환
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1999-10-01
Also published as: JPH09100777A; DE19630943A1; CA2181850C; KR970006901A; AU6080996A; CA2181850A1; BR9603222A; US5890417A; AU686953B2; JP2947510B2; DE19630943C2

Abstract

본 발명은 냉장고, 에어콘 등과 같은 냉열장치에 있어서 증발기로부터 도입되는 냉매를 고온 고압으로 압축시켜 응축기에 배출하는 압축기에 관한 것으로서, 피스톤을 제1피스톤과 제2피스톤으로 분리하여 상기 제1피스톤의 삽입부가 상기 제2피스톤의 관통구멍에 삽입되며, 상기 제1피스톤의 삽입부에는 피스톤핀이 삽입되어 유동될 수 있도록 상기 피스톤핀의 직경보다 큰 장공이 형성되어 있으며, 상기 제1피스톤의 삽입부외축에는 상기 제2피스톤이 왕복운동시에 완충작용을 하도록 탄성부재로 구성되므로서, 냉매가스를 압축시에 압축충격을 완화시킬수 있을 뿐만 아니라 거리(L)를 줄일 수 있기 때문에 고압잔류가스의 재팽창에 의한 체적효율 손실을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

왕복동형 압축기의 피스톤장치

제1도는 종래의 압축기를 개략적으로 도시한 종단면도.

제2도는 본 발명의 압축기를 개략적으로 도시한 종단면도.

제3도는 본 발명의 피스톤을 도시한 분해사시도.

제4도는 실린더장치의 동작상태를 나타낸 단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 피스톤의 분해사시도.

제6도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 피스톤의 분해사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 커넥팅로드 70 : 실린더장치

74 : 실린더블록 80 : 실린더헤드

120 : 머플러 131 : 제1피스톤

132 : 탄성부재 134 : 제2피스톤

142 : 오일홈

본 발명은 냉장고, 에어콘 등과 같은 냉열장치에 있어서 증발기로부터 도입되는 냉매를 고온 고압으로 압축시켜 응축기에 배출하는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 냉매를 압축시키는 압축기는 냉매의 비체적(specific volume)증가를 억제시킴과 동시에, 제조시 생산성을 향상시키고 제조코스트를 다운시키기 위하여 많은 사람들에 의해서 다양하게 연구개발되어 제안되어 있다.

지금까지 제안된 대표적인 압축기는, 제1도에 도시한 바와 같이, 내부의 기밀을 유지하기 위한 압축기의 본체(10)와, 상기 본체(10)내에 배설되어 외부로부터 전원이 인가되면 자장을 형성하는 고정자(12)와, 상기 고정자(12)에 형성된 자장에 의해서 회전하는 회전자(14)와, 상기 회전자(14)의 회전에 따라 회전하도록 상기 회전자(14)의 중심에 배설된 회전축(18)과, 상기 회전축(18)이 회전함에 따라 상기 회전축(18)의 회전운동을 왕복운동으로 전환시키는 커넥팅로드(20)와, 상기 커넥팅로드(20)의 일단부에 결착되어서 왕복운동하는 피스톤(30)과, 상기 피스톤(30)이 왕복운동하도록 가이드함과 동시에 냉매를 압축하는 실린더장치(70)로 구성되어 있다.

상기 실린더장치(70)는, 상기 피스톤(30)이 왕복운동하면서 냉매를 압축하는 실린더블록(74)과, 상기 실린더블록(74)외측에 배설되어 냉매의 소음을 감소시키기 위한 흡입밸브(53)와, 상기 흡입밸브(53)외측에 배설되어 냉매의 흐름을 가이드하도록 흡입구(57a)와 토출구(57b)가 형성되어 있는 밸브플레이트(57)와, 상기 밸브플레이트(57)외측에 배설되어 흡입실(801)과 토출실(802)로 구획되어 있는 실린더헤드(80)로 구성되어 있다.

상기 실린더장치(70)상측에는 외부로부터 유입된 냉매에서 발생되는 소음 등을 감소시키기 위한 머플러(120)가 배설되어 있다.

상기 본체(10)하부의 오일챔버(65)내에 저류되어 있는 오일을 흡입하여 실린더장치(70)에 공급하도록 상기 실린더헤드(80)에 모세관(63)이 배설되어 있다.

미설명 부호 16은 편심축이고, 18a는 그루빙홈이며, 62는 지지베어링이고, 66은 오일픽업부재이다.

이와 같이 구성된 종래의 압축기는, 압축기로 전원이 인가되면 상기 고정자(12)에 자장이 형성되고, 상기 고정자(12)에 형성된 자장에 의해서 회전자(14)가 회전하게 된다.

상기 회전자(14)의 회전에 연동하여 회전축(18)이 회전하게 되고, 상기 회전축(18)의 회전으로 커넥팅로드(20)에 의해서 피스톤(30)은 왕복운동을 하면서 실린더블록(74)내에서 냉매를 압축한다.

한편, 상기 회전축(18)이 회전운동함으로서 상기 회전축(18)하측에 결착된 오일픽업부재(66)는 오일챔버(65)내에 저류되어 있는 오일을 상기 회전축(18)에 형성된 그루빙홈(18a)을 따라 가이드되어 상승시키고, 이와 같이 상승된 오일은 지지베어링(62)에 형성된 도시되지 않은 오일토출홈으로 토출되어 자유낙하되면서 본체(10)의 하부에 형성된 상기 오일챔버(65)에 저장된다.

한편, 상기 실린더헤드(80)에 배설되어 있는 모세관(63)은 실린더블록(74)내에서 왕복운동하는 피스톤(30)이 외부로부터 냉매를 흡입할 경우, 상기 실린더블록(74)내의 압력이 거의 진공상태로 되면서 상기 실린더블록(74)과 오일챔버(65)내의 압력차이로 인해서 상기 오일챔버(65)내에 정류되어 있는 오일을 흡입하여 상기 실린더헤드(80)의 흡입실(801)로 공급하여 실린더장치(70)를 윤활, 냉각시킨다.

그런데 이와 같이 구성된 종래의 압축기는, 상기 피스톤(30)의 주기적인 왕복운동에 의한 충격력의 증가로 인해서 상기 피스톤(30)과 상기 흡입밸브(53)사이의 거리를 작게 할 수 없으며, 이로 인해서 상기 실린더블록(74)내의 공간에 잔류하는 고압잔류가스는 재팽창할 뿐만 아니라 상기 흡입밸브(53)가 충분히 열리지 않아 상기 실린더블록(74)내로 흡입되는 외부가스의 양을 감소시켜서, 결국 압축기의 출력을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 피스톤을 제1피스톤 및 제2피스톤으로 분리하여 냉매압축시에 발생하는 압축충격력을 완화시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 왕복동 압축기의 피스톤장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실린더블록내에 남아 있는 고압잔류가스의 재팽창에 의한 손실을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 왕복동 압축기의 피스톤장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 왕복동 압축기의 피스톤장치는, 본체내에 배실되어 외부로부터 전원이 인가되면 자장을 형성하는 고정자와, 상기 고정자에 형성된 자장에 의해서 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 회전에 따라 회전하도록 상기 회전자의 중심에 배설된 회전축과, 상기 회전축이 회전함에 따라 상기 회전축의 회전운동을 왕복운동으로 전환시키는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 일단부에 결착되어 냉매를 압축하도록 실린더블록내에서 왕복운동하는 제1피스톤과, 냉매가스의 압축시에 발생하는 충격량을 감소시키도록 슬라이딩가능하게 상기 제1피스톤의 상단부를 수용하는 제2피스톤으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도면에서 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 병기하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2도는 본 발명의 압축기를 개략적으로 도시한 종단면도이고, 제3도는 본 발명의 피스톤을 도시한 분해사시도이고, 제4도는 실린더장치의 동작상태를 나타낸 단면도이다.

제2도 내지 제4도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동 압축기는, 상기 본체(10)내에 배설되어 자장을 형성하는 고정자(12)와, 상기 고정자(12)에 의해 형성된 자장에 의해서 회전하는 회전자(14)와, 상기 회전자(14)와 연동하여 회전하면서 회전력을 전달하는 회전축(18)과, 상기 회전축(18)의 일단에 편심되게 형성된 편심축(16)과, 상기 회전축(18)의 회전운동을 왕복운동으로 전환시키는 커넥팅로드(20)와, 외부로부터 유입된 냉매를 압축한 후 토출시키는 실린더블록(74)과, 상기 실린더블록(74)내로 유입된 냉매를 압축하기 위하여 왕복운동하는 제1피스톤(131)과 제2피스톤(134)으로 구성되어 있다.

상기 실린더블록(74)외측에 배설되어 있는 밸브플레이트(57)에는 외부로부터 흡입되는 냉매가 실린더헤드(80)의 흡입실(801)을 통해서 상기 실린더블록(74)으로 유입되도록 가이드하는 흡입구(57a)가 형성되어 있으며, 상기 실린더블록(74)에서 압축된 냉매가 상기 실린더헤드(80)에 형성된 토출실(802)로 유입되도록 가이드하는 토출구(57b)가 형성되어 있으며, 상기 토출구(57b)의 외측에는 상기 실린더블록(74)내에서 압축된 냉매가 상기 토출구(57b)를 통해서 상기 실린더헤드(80)로 유입될 때 토출되는 냉매의 양을 적절히 제어하는 토출밸브(57c)가 배설되어 있다.

상기 실린더헤드(80)상측에는 외부로부터 유입되는 냉매에서 발생되는 소음 등을 감소시키기 위한 머플러(120)가 결착되어 있다.

상기 피스톤(130)은 제1피스톤(131)과 제2피스톤(134)으로 분리되어 있다.

한편, 상기 제1피스톤(131)에는 머리부(1312)와 삽입부(1311)로 형성되어 있으며, 상기 삽입부(1311)에는 상기 제1피스톤(131)이 왕복운동시에 피스톤핀(32)이 삽입된 후에도 유동될 수 있도록 상기 피스톤핀(32)의 직경보다 큰 직경의 장공(1313)이 형성되어 있다.

상기 제1피스톤(131)의 삽입부(1311)외주면에는 상기 제1피스톤(131)과 제2피스톤(134)이 피스톤핀(32)에 의해서 결착되어 왕복운동시 이들사이의 접촉 등에 의해서 발생하는 마찰작용에 의한 충격을 완화하도록 완충작용을 하는 탄성부재(132)가 배설되어 있으며, 상기 제1피스톤(131)의 삽입부(1311)외주면에는 상기 제1,2피스톤(131)(134)이 결합되어 고속으로 왕복운동할 때 발생하는 마모 및 열을 방지하기 위하여 오일이 흐르도록 나선형상의 오일홈(142)이 형성되어 있다.

상기 제2피스톤(134)에는 상기 제1피스톤(131)의 삽입부(1311)가 상기 제2피스톤(134)에 삽입되도록 관통구멍(1341)이 형성되어 있으며, 상기 제2피스톤(134)의 외주면에는 상기 커넥팅로드(20)와 상기 제1,2피스톤(131)(134)을 일체로 결착하는 상기 피스톤핀(32)이 삽입되도록 관통구멍(1342)이 형성되어 있다.

제4도에 도시한 바와 같이, 상기 커넥팅로드(20)의 중앙에 형성되어 있는 오일통로(201)는 압축기의 오일챔버(65)에 저류되어 있는 오일을 상기 회전축(18)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 흡입하여, 상기 커넥팅로드(20)가 왕복운동함에 따라서 제1,2피스톤(131)(134)과 상기 피스톤핀(32)의 주위를 윤활,냉각 시켜서 왕복운동할 때 발생하는 마모 및 열을 방지한다.

본 발명은 제2도 내지 제4도에서 설명한 것에 한정하는 것이 아니며, 예를 들어 제5도에 도시된 바와 같이 제1피스톤(150)의 직경을 제2피스톤(156)의 직경 보다 크게 하여 상기 제2피스톤(156)이 상기 제1피스톤(150)에 삽입된 후, 상기 제1,2피스톤(150)(156)이 피스톤핀(32)에 의해서 일체로 결착되어 왕복운동을 할 경우 충격력을 감소시키기 위한 탄성부재(154)가 상기 제1피스톤(150)과 제2피스톤(156)사이에 삽입되며, 상기 제2피스톤(156)의 외주면에는 상기 제1피스톤(150)과 제2피스톤(156)과의 마찰에 의한 마모를 감소시키기 위한 오일홈(158)이 형성되어 있으며, 또한 제6도에 도시된 바와 같이 제1피스톤(160)의 삽입부(162)의 외주부에 탄성력을 갖는 스프링(166)을 배설하여 상기 삽입부(162)를 제2피스톤(168)의 관통구멍(174)에 삽입한 후 상기 제1피스톤(160)의 삽입부(162)에 형성된 와셔홈(164)에 와셔(170)를 결착하도록 구성해도 본 발명에 포함되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 왕복동 압축기의 피스톤장치의 작용 및 효과를 다음에 설명한다.

압축기의 고정자(12)에 전원이 인가될 경우, 상기 고정자(12)에는 자장이 형성되고, 상기 고정자(12)에 형성된 자장에 의하여 회전자(14)는 회전하게 된다.

상기 회전자(14)가 고속으로 회전하게 되면 상기 회전자(14)의 중앙에 형성된 회전축(18)이 회전자(14)와 일체로 회전하게 되며, 상기 회전축(18)의 일단부에 편심되게 형성되어 있는 편심축(16)에 결착되어 있는 커넥팅로드(20)는 상기 회전축(18)의 회전운동을 왕복운동으로 전환하고, 상기 커넥팅로드(20)의 일단부에 결착된 피스톤(130)이 왕복운동되면서 실린더블록(74)내로 흡입된 냉매를 압축한다.

외부로부터 유입되는 냉매는 그 냉매에서 발생하는 소음을 감소시키기 위한 머플러(120)를 통해서 실린더헤드(80)에 형성된 흡입실(801)로 유입된다.

상기 실린더헤드(80)에 형성되어 있는 흡입실(801)로 유입된 냉매는 상기 실린더헤드(80)외측에 결착되어 냉매의 흐름을 가이드하는 밸브플레이트(57)의 흡입구(57a)를 통과한 후 상기 밸브플레이트(57)의 외측에 배설되어 냉매의 소음을 감소하기 위한 흡입밸브(53)를 통해서 실린더블록(74)에 유입된다.

한편, 상기 제1,2피스톤(131)(134)이 실린더블록(74)내에 흡입된 가스를 압축할 때, 상기 제1피스톤(131)의 삽입부(1311)외주면에 형성된 오일홈(142)에는 상기 오일챔버(65)내에 저류되어 있는 오일을 상기 커넥팅로드(20)의 왕복운동에 의한 원심력의 작용으로 오일통로(201)를 통해서 오일이 공급되고, 실린더헤드(80)와 오일챔버(65)의 압력차이로 인해서 외부로부터 흡입되는 냉매에 혼합되어 상기 모세관(63)을 통해서 오일이 공급되므로서, 상기 제1피스톤(131)과 제2피스톤(134)이 왕복운동하면서 생기는 마찰 및 마모를 감소시켜 냉매를 압축시에 발생하는 큰 충격력에도 견딜 수 있기 때문에 제4도에 도시한 바와 같이 상기 제1피스톤(131)과 흡입밸브(53)와의 간격(L)을 종래의 간격보다 작게할 수 있다.

이때, 상기 제1피스톤(131)의 삽입부(1311)외측에 배설되어 있는 탄성부재(132)는 냉매를 압축시 상기 제1피스톤(131)의 상부에 걸리는 압력이 상기 탄성부재(132)의 탄성력보다 작을 경우, 상기 제1피스톤(131)의 상부에 걸리는 충격력을 탄성부재(132)가 흡수하여, 상기 제1피스톤(131)이 상기 제2피스톤(134)의 방향으로 밀리지 않으면서도 압축시에 발생하는 충격력을 흡수한다.

한편, 상기 제1피스톤(131)에 형성된 장공(1313)은 상기 장공(1313)의 직경에서 피스톤핀(32)의 직경을 뺀 차이 만큼 상기 제1피스톤(131)이 유동될 수 있으므로 상기 제1피스톤(131)이 냉매를 압축시에 발생하는 충격력을 감소시킨다.

이와 같이, 상기 제1피스톤(131)이 냉매를 압축시에 발생하는 충격력을 감소시키기 위해서 탄성부재(132)에 의한 제어와 상기 제1피스톤(131)에 형성된 장공(1313)에 의한 제어로 구분된다.

상기에서와 같이 냉매를 압축시에 발생하는 충격력을 감소시키므로서, 제1피스톤(131)과 밸브플레이트(53)사이의 거리(L)를 줄여서 실린더블록(74)내에서 냉매를 압축할 때 상대적으로 상기 실린더블록(74)의 체적이 증가하므로서 냉매를 더 많이 압축한다.

이와 같은 동작으로 상기 실린더블록(74)내에서 압축된 냉매는 냉매의 소음을 감소시키기 위한 흡입밸브(53)와 냉매를 흐름을 가이드하도록 밸브플레이트(57)에 형성된 토출구(57b)를 지나 상기 토출구(57b)외측에 배설되어 있는 토출밸브(57c)에 의해 토출되는 냉매의 양이 조절된 후, 실린더헤드(80)에 형성되어 있는 토출실(802)을 통해서 외부로 토출된다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 피스톤장치는 피스톤을 제1피스톤과 제2피스톤으로 분리하여, 상기 제1피스톤의 삽입부가 상기 제2피스톤의 관통구멍에 삽입된 후 상기 제1,2피스톤이 일체로 왕복운동되도록 구성하므로서, 가스압축시에 압축충격을 완화시킬수 있을 뿐만 아니라 압축할 때 상기 제1피스톤과 밸브플레이트사이의 극간(L)을 종래보다 작게할 수 있기 때문에 고압잔류가스의 재팽창에 의한 체적효율의 손실을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

본체내에 배설되어 외부로부터 전원이 인가되면 자장을 형성하는 고정자와, 상기 고정자에 형성된 자장에 의해서 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 회전에 따라 회전하도록 상기 회전자의 중심에 배설된 회전축과, 상기 회전축이 회전함에 따라 상기 회전축의 회전운동을 왕복운동으로 전환시키는 커넥팅로드와, 상기 커넥팅로드의 일단부에 결착되어 냉매를 압축하도록 실린더블록내에서 왕복운동하는 제1 및 제2피스톤을 구비한 왕복동형 압축기의 피스톤장치에 있어서, 상기 제2피스톤은 상기 제1피스톤과 동시 전후 왕복운동되면서도 제2피스톤으로부터 제1피스톤이 전후방향으로 일정거리 유동되도록 제1피스톤의 삽입부 외주면에 끼워진 상태에서 피스톤핀을 매개로 상기 커넥팅로드에 결착된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기의 피스톤장치.
제1항에 있어서, 상기 제1피스톤의 삽입부 외주면에는 상기 피스톤핀이 유동되도록 피스톤핀의 직경보다 큰 장공이 제1 및 제2피스톤의 왕복운동방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기의 피스톤장치.
제1항에 있어서, 상기 제1피스톤의 외주면에는 상기 제1 및 제2피스톤이 서로 접하여 전후 왕복운동할 때 그 사이에 발생되는 마모 및 열을 방지하도록 오일이 유동하는 나선형상의 오일홈이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기의 피스톤장치.
제1항에 있어서, 상기 제1피스톤의 삽입부 외주면에는 제1피스톤과 제2피스톤이 왕복운동되면서 서로 접하는 측면에 발생되는 충격력을 완화하도록 판스프링이 배설된 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기의 피스톤장치.