KR100221138B1 - 단열 토출머플러를 지닌 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 밀폐형 압축기에서 토출머플러를 단열구조로 개선하는 단열 토출머플러를 지닌 압축기에 관한 것이다.

그 단열 토출머플러를 지닌 압축기는 1차 토출부(17a) 및 2차 토출부(17b)로 구성되고 실린더(13)의 상단에서 흡입머플러(16)와 연통되는 2차 흡입부(17c)를 형성하는 토출머플러(17)를 지니는 냉장고용 밀폐형 압축기에 있어서 : 상기 토출머플러(17)에서 1차 토출부(17a) 및 2차 흡입부(17c)를 구분하는 부분을 소정의 단열성능을 지니는 단열재로 성형하여 2차 흡입부(17c)를 통과하는 냉매의 온도가 상승되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 냉장고에 사용되고 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 밀폐형 압축기에서 토출머플러를 단열구조로 개선함으로써, 흡입되는 냉매의 질량유동을 증가시켜 압축기 성능 및 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

단열 토출머플러를 지닌 압축기

본 발명은 압축기(compressor)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 냉장고에 사용되고 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 밀폐형 압축기에서 토출머플러를 단열구조로 개선하는 단열 토출머플러를 지닌 압축기에 관한 것이다.

냉장고에 있어서 압축기는 통상적으로 전기적 에너지에 의한 회전력을 왕복 운동의 기계적 에너지로 변환하는 수단으로서, 비등점이 낮은 냉매를 피스톤 운동으로 가압하여 고압(약 12기압)상태로 만든다.

이러한 고압 상태의 냉매는 응축기에서 냉각되어 액체 상태가 되고, 액체 상태의 냉매가 냉각기에서 기체화되면서 주변 공기의 잠열을 흡수한다. 이러한 과정을 거쳐 하나의 냉동 사이클이 완료되면 내부 공기를 순환시키면서 지속적으로 냉기를 공급받는다.

제1도는 밀폐형 압축기의 내부구조를 나타내는 평면도가 도시된다.

압축기(10)는 밀폐케이스(11) 외부에 냉매의 흡입파이프(18) 및 배출파이프(19)가 접합되고 내부에 고압발생수단이 장착된 구조이다. 압축기에 있어서 주요 작동부인 고압발생수단은 실린더(13)·피스톤(14)·밸브플레이트(15)·편심축(12)·모터(도시 생략) 등으로 구성된다.

고압발생수단의 작동을 보면, 모터에 의해 회전되는 편심축(12)의 캠운동이 실린더(13) 내의 피스톤(14)을 왕복운동시키고, 밸브(14)는 이때 형성되는 양면의 압력차에 의해 피동적으로 개폐되어 냉매를 일방향으로 이동시킨다.

이러한 밀폐형 압축기에서 흡입파이프(18)로 들어온 냉매는 밀폐케이스(11) 내부에 충전된 후 흡입머플러(16)를 통하여 실린더(13)로 유입되고, 실린더(13)에서 압축된 냉매는 토출머플러(17)를 토출여 배출파이프(19)에서 응축기(도시생략)로 보내진다.

이때, 상기 흡입머플러(16) 및 토출머플러(17)는 냉장고 작동소음의 대부분을 차지하는 압축기 소음을 감소시키기 위해 사용되는데, 흡입머플러(16)에 유입되는 냉매는 비교적 저온(약 70℃)이지만 토출머플러(17)로 배출되는 냉매는 고압의 작용으로 고온(약 150℃)의 상태이다.

그런데, 종래의 압축기에 있어서 흡입머플러(16)에서 유입되는 냉매가 토출머플러(17)의 일부와 접촉된 후 실린더(13)로 흡입된다. 이러한 구성에 의해 실린더(13)에 흡입되는 냉매는 고온·고압의 냉매를 송출하는 토출머플러(17)로부터 열을 받아 온도가 상승된다.

<질량유량= 밀도×행정체적>으로 되는 관계로부터 흡입되는 냉매의 온도가 높을수록 흡입 냉매의 밀도가 저하되므로 냉매의 질량유량이 저하된다. 질량유량의 저하는 열교환량 <Q=질량유량×엔탈피차이>로 되는 관계로부터 냉각기에서의 열교환에 영향을 끼친다.

이에 따라 냉각능력이 떨어지고 결국 압축기 성능저하의 원인이 되는 단점이 있다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 냉장고에 사용되고 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토풀하는 수단을 지니는 밀폐형 압축기에서 토출머플러를 단열구조로 개선하여 압축기 성능저하를 방지하는 단열 토출머플러를 지닌 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

제1도는 밀폐형 압축기의 내부구조를 나타내는 평면도.

제2도는 본 발명에 따른 고압발생수단을 부분단면으로 나타내는 구성도.

제3(a)도 및 제3(b)는 각각 제2도의 변형예에 대한 구성도 및 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 11 : 밀폐케이스

12 : 편심측 13 : 실린더

14 : 피스톤 15 :밸브플레이트

15a : 흡입밸브 15b : 토출밸브

16 : 흡입머플러 17 : 토출머플러

17a : 1차 토출부 17b : 2차 토출부

17c : 2차 흡입부 18 : 흡입파이프

19 : 토출파이프 20 : 단열캡

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 1차 토출부 및 2차 토출부로 구성되고 실린더의 상단에서 흡입머플러와 연통되는 2차 흡입부를 형성하는 토출머플러를 지니는 냉장고용 밀폐형 압축기에 있어서 : 상기 토출머플러에서 1차 토출부 및 2차 흡입부를 구분하는 부분을 소정의 단열성능을 지니는 단열재로 성형하여 2차 흡입부를 통과하는 냉매의 온도가 상승되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 단열 토출머플러를 지닌 압축기를 제공한다.

이때, 상기 토출머플러의 1차 토출부 및 2차 흡입부를 구분하는 부분을 단열재로 형성하는 대신, 엔지니어링 플라스틱을 소정의 형상으로 사출성형한 단열캡을 삽입하는 것도 가능하다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술한다.

제2도는 본 발명에 따른 고압발생수단을 부분단면으로 나타내는 구성도가 도시된다.

본 발명은 1차 토출부(17a) 및 2차 토출부(17b)로 구성되고 실린더(13)의 상단에서 흡입머플러(16)와 연통되는 2차 흡입부(17c)를 형성하는 토출머플러(17)를 지니는 냉장고용 밀폐형 압축기에 적용한다.

실린더(13) 및 토출머플러(17)의 사이에 장착되어 양자를 구분하고 있는 밸브 플레이트(15)는 유입구·흡입구·토출구 등 다수의 관통공이 형성되는 밸브몸체(도시 생략)와, 그 일면 및 타면에 접촉하며 설치되는 흡입밸브(15a) 및 토출밸브(15b)로 구성된다.

흡입밸브(15a)는 실린더(13) 상측으로 위치하고 토출머플러(17)와 밸브플레이트(15)에 의해 형성되는 2차 흡입부(17c)에서 실린더(13)로 유입되는 냉매의 유로를 개폐한다. 토출밸브(15b)는 1차 토출부(17a)내에 위치하고 실린더(13)에서 압축된 냉매를 1차 토출부(17a) 및 2차 토출부(17b)를 통해 압축기 외부로 보내는 유로를 개폐한다.

이러한 구조에서 냉매의 흐름을 살펴보면, 흡입파이프(18)→흡입머플러(16)→2차 흡입부(17c)→흡입밸브(15a) 순으로 실린더에 유입된 저온·저압의 냉매는 압축과정을 거쳐 토출밸브(15b)→1차 토출부(17a)→2차 토출부(17b)→토출파이프(19) 순으로 배출되면서 고온·고압의 상태로 된다.

이때, 본 발명에 따르면 상기 토출머플러(17)에서 적어도 1차 토출부(17a) 및 2차 흡입부(17c)를 구분하는 부분은 소정의 단열성능을 지니는 단열재로 성형하여 2차 흡입부(17c)를 통과하는 냉매의 온도가 상승되는 것을 방지한다.

토출머플러(17)는 일면에 평판인 플레이트가 형성되고 소정의 공간을 지니도록 프레스 포밍된 케이스가 접합된 구조인데, 그 평판 플레이트부에는 2차 토출부(17b)에 연통되는 개구부가 펀칭가공되고 2차 흡입부(17c)를 형성하는 함몰부가 프레스 포밍가공된다.

그러므로 본 발명은 상기 토출머플러(17)의 함몰부를 연전도율이 낮은 금속재질의 단열재로 대체하는 것이다. 이를 위해 토출머플러(17)의 평판 플레이트에서 함몰부를 프레스 포밍으로 성형하는 대신 펀칭가공으로 개구를 형성한 후 이곳에 상기의 단열재를 용접하여 2차 흡입부(17c)를 형성한다.

이와 같이 토출머플러(17)에 단열재를 처리하기 전에는 2차 흡입부(17c)의 온도가 약 90℃에 이르렀으나, 본 발명의 실시예와 같이 2차 흡입부(17c)만 단열재를 설치하여도 냉매의 온도가 약10℃정도 저하되므로 냉동능력 및 압축기효율이 증가된다.

또한, 토출머플러(17)의 2차 흡입부(17c)만 단열재를 처리하는 대신 토출머플러(17) 전체를 열전도율이 낮은 재질로 성형하는 것도 가능하다. 이 경우 2차 흡입부(17c)의 냉매 온도를 더욱 낮출 수 있고 체적효율이 증가된다.

이러한 단열재는 금속을 사용할 수도 있고 내열성이 우수한 엔지니어링 세라믹(engineering ceramic) 또는 후술하는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)등 비금속 재질을 사용할 수도 있다.

제3(a)도 및 제3(b)도는 각각 제2도의 변형예에 대한 구성도 및 사시도가 도시된다.

제2도에서 설명한 바와 같이 상기 토출머플러(17)의 일부를 단열재로 형성하는 대신, 제3(a)도에 나타낸 바와 같이 엔지니어링 플라스틱을 소정의 형상으로 사출성형한 단열캡(20)을 삽입하는 것도 가능하다.

제3(b)도에 나타낸 바와같이 단열캡(20)은 성형성과 단열성이 우수한 엔지니어링 플라스틱을 토출머플러(17)의 2차 흡입부(17c) 형상으로 사출한 것으로서, 토출머플러(17)를 실린더(13) 상부에 장착하기 전에 삽입하여 두고 토출머플러(17) 및 실린더(13)에 의해 자연히 지지되도록 한다.

그러나 토출머플러(17) 및 실린더(13)의 구조에 따라서는 단열캡(20)을 내열성 접착제 등으로 접합시켜 두는 것도 가능하다.

엠지니어링 플라스틱(EP)은 각종 기계의 작동부품이나 구조부품 등에서 금속을 대체하는 공업용 재료로서, 다음과 같은 종류 및 특성으로 구별할 수 있다.

(1) 폴리아미드(PA) : 표면경도, 굽힘강도, 내알칼리성, 흡습성이 뛰어남.

(2) 폴리아세탈(POM) : 내피로성, 마찰특성, 자기 윤활성이 뛰어남.

그러나 가연성, 내후성은 좋지 않음.

(3) 폴리카보네이트(PC) : 내열설, 저습특성, 내피로성, 투명성이 뛰어남.

그러나 내용제성이 부족함.

(4) 폴리페니렌 옥시드(PPO) : 내열성, 가공성, 전기적 특성이 뛰어남.

그러나 내용제성이 부족함.

(5) 폴리브티렌 테레프타레이트(PBT) : 내마모성, 치수안정성이 뛰어남.

그러나 강산·강알칼리에 약함.

이상의 5대 엔지니어링 플라스틱 중에서 폴리아미드는 내열성, 내약품성, 난연성 및 가공성도 우수하기 때문에 다른 재료와의 복합화로 약 600여종이 개발되어 있어 본 발명에 적용하기 적합하다.

이러한 폴리아미드는 열변형 온도가 190℃ 이므로 본 발명에 따른 토출머플러(17)의 내열재료로 사용하는 것이 가능하다.

한편, 본 실시예의 경우 토출머플러(17)는 일면에 평판인 플레이트가 형성되고 소정의 공간을 지니도록 프레스 포밍된 케이스가 접합되는 종래의 구조를 그대로 이용한다.

즉, 그 평판 플레이트부에는 2차 토출부(17b)에 연통되는 개구부 및 2차 흡입부(17c)를 형성하는 함몰부가 성형된 것을 사용하는데, 상기 함몰부의 크기는 다소 크게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 단열캡(20)은 그 내면을 매끄럽게 처리하여 냉매의 유동저항을 줄이도록 해야 하지만, 무엇보다 단열캡(20)의 두께가 두꺼워짐으로 해서 전체적인 관로가 좁아지는 것을 방지해야 한다. 함몰부의 크기는 다소 크게 하는 이유도 이러한 점을 고려한 것이다.

이와 같이 토출머플러(17)의 2차 흡입부(17c)만 단열캡(20)을 설치하여도 냉매의 온도가 약80℃ 정도로 유지되므로 종래의 비하여 냉매의 질량유동이 증가되어 냉동능력 및 압축기효율이 증대된다.

한편, 본 실시예의 변형으로서, 토출머플러(17)의 2차 흡입부(17c)만 단열캡(20)을 처리하는 대신 토출머플러(17) 전체를 열전도율이 낮은 재질로 성형하는 것을 병용하는 것도 가능하다.

이 경우 다른 실시예에 비하여 제조경비가 많이 드는 단점은 있으나, 2차 흡입부(17c)의 냉매 온도를 가장 낮출 수 있어 체적효율이 더욱 증가되고 압축기 효율이 가장 좋아진다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 단열 토출머플러를 지닌 압축기는 냉장고에 사용되고 밀폐케이스 내부에 냉매를 흡입하고 토출하는 수단을 지니는 밀폐형 압축기에서 토출머플러를 단열구조로 개선함으로써, 흡입되는 냉매의 질량유동을 증가시켜 압축기 성능 및 효율을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (2)

1차 토출부(17a) 및 2차 토출부(17b)로 구성되고 실린더(13)의 상단에서 흡입머플러(16)와 연통되는 2차 흡입부(17c)를 형성하는 토출머플러(17)를 지니는 냉장고용 밀폐형 압축기에 있어서 : 상기 토출머플러(17)에서 1차 토출부(17a) 및 2차 흡입부(17c)를 구분하는 부분을 소정의 단열성능을 지니는 단열재로 성형하여 2차 흡입부(17c)를 통과하는 냉매의 온도가 상승되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 단열 토출머플러를 지닌 압축기.

제1항에 있어서, 상기 토출머플러(17)의 1차 토출부(17a) 및 2차 흡입부(17c)를 구분하는 부분을 단열재로 형성하는 대신, 엔지니어링 플라스틱을 소정의 형상으로 사출성형한 단열캡(20)을 삽입하는 것을 특징으로 하는 단열 토출머플러를 지닌 압축기.