KR100406635B1 - 밀폐형 압축기의 과급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 과급장치는, 실린더블록(40)의 저부에 형성되며 냉매흡입관(51) 및 실린더(41)와 각각 연통된 흡입챔버(70)와, 흡입챔버(70) 내에 회전 가능하게 설치된 흡입팬(80)과, 크랭크샤프트(21) 하단에 설치된 구동풀리(91)와, 흡입팬(80)의 회전축(81) 상에 설치된 종동풀리(92)와, 구동풀리(91)와 종동풀리(92)를 연결하는 벨트(92)로 구성된다. 본 발명에 의하면, 흡입팬(80)이 크랭크샤프트(21)와 연동 회전하여 흡입챔버(70) 내의 냉매를 실린더(41)로 압송함으로써, 실린더(41) 내로 흡입되는 냉매의 양이 증대되어 결과적으로 압축기의 체적효율이 증대된다.

Description

밀폐형 압축기의 과급장치{Supercharging device for hermetic compressor}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 내에 많은 양의 냉매를 공급할 수 있는 밀폐형 압축기의 과급(過給)장치에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 냉장고 등의 냉동장치에서 냉매를 압축하기 위하여 널리 사용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐형 압축기의 하나인 왕복동식 압축기는 밀폐케이스(1) 내에, 전동기구부와, 이 전동기구부에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 압축기구부를 구비한다.

전동기구부는 고정자(10)와, 이 고정자(10)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 회전자(20)와, 이 회전자(20)의 중심부에 압입 설치된 크랭크 샤프트(21)로 구성된다.

압축기구부는, 실린더블록(40)과, 크랭크 샤프트(31)의 하단에 편심 결합된 커넥팅로드(31)와, 이 커넥팅로드(31)의 선단에 결합되어 실린더블록(40)에 형성된 실린더(41) 내에서 직선으로 왕복 이동하는 피스톤(32)과, 실린더(41)를 밀폐하는 실린더헤드(43)로 구성된다. 실린더헤드(43)와 실린더(41) 사이에는 밸브조립체(42)가 개재된다. 이 밸브조립체(42)는 흡입밸브(미도시)와 토출밸브(미도시)를 구비하여, 실린더헤드(43)와 실린더(41) 사이에서의 냉매 흐름을 단속한다.

실린더헤드(43)의 상부에는 실린더헤드(43)의 일측과 연통된 흡입머플러(50)가 설치된다. 이 흡입머플러(50)에는 냉동장치의 증발기(미도시)로부터 냉매가 흡입되는 냉매흡입관(51)이 연결된다. 한편, 실린더블록(40)의 저면에는 실린더헤드(43)의 타측과 연통된 토출머플러(60)가 설치된다.

이상과 같이 구성된 압축기에서, 크랭크샤프트(21)의 회전에 의해 피스톤(32)이 실린더(41) 내에서 상사점과 하사점 사이를 왕복이동 함으로써, 냉매는 실린더(41) 내로 흡입되고, 압축된 후에 실린더(41) 외부로 토출된다. 부연하면, 냉매는 증발기로부터 흡입관(61) 및 흡입머플러(60)를 순차적으로 통하여 실린더헤드(43)로 유입된 후 밸브조립체(42)에 형성된 흡입밸브(미도시)가 열리면 실린더(41) 내로 흡입된다. 이후, 실린더(41)에서 압축된 냉매는 토출밸브(미도시)가 열리면, 실린더헤드(43)로 토출된 후, 토출머플러(60)를 통하여 냉동장치의 응축기(미도시)로 보내진다.

그런데, 이러한 왕복동식 압축기에서는, 피스톤(32)이 밀어내는 냉매량에 비하여 실린더에 흡입되는 냉매량이 60∼70 %에 불과한 것이 일반적이다. 즉, 일반적인 왕복동식 압축기에서는 체적효율이 60∼70 %에 머무르게 된다. 이렇게 체적효율이 낮은 것은, 밸브조립체(42)와 실린더(41) 사이 및 피스톤(32)과 실린더(41) 사이에서의 냉매의 누출과, 피스톤(32)이 상사점에 도달했을 때 피스톤(32) 상단과 밸브조립체(42) 사이에 형성되는 틈새 체적(Clearance Volume)의 존재와, 실린더(41)의 내부의 온도에 의한 냉매의 팽창 등으로 인한 것이다.

체적효율이 낮으면 압축기의 압축효율도 낮게 되므로, 고효율의 압축기를 얻기 위해서는 체적효율을 높여야 할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실린더 내에 많은 양의 냉매가 흡입되도록 함으로써 체적효율을 상승시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 과급장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 과급장치가 적용된 압축기의 일부 분해사시도.

도 3은 도 2의 압축기의 결합상태 단면도.

도 4는 도 2의 압축기의 실린더블록을 일부 절개하여 나타낸 저면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과급장치가 적용된 압축기의 일부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 크랭크샤프트 32 : 피스톤

40 : 실린더블록 41 : 실린더

51 : 냉매흡입관 60 : 토출머플러

70 : 흡입챔버 71 : 몸체

72 : 커버 80 : 흡입팬

91 : 구동풀리 92 : 벨트

93 : 종동풀리 100 : 냉매토출관

상기와 같은 본 발명의 목적은, 실린더블록의 일측에 형성되며 냉매흡입관 및 실린더와 각각 연통된 흡입챔버와, 상기 흡입챔버 내에 회전 가능하게 설치되며, 크랭크샤프트의 회전에 따라 연동 회전하는 흡입팬과, 상기 크랭크샤프트의 회전력을 상기 흡입팬에 전달하는 전달수단을 포함하는 밀폐형 압축기의 과급장치를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 전달수단은 상기 크랭크샤프트 상에 설치된 구동풀리와, 상기 흡입팬의 회전축 상에 설치된 종동풀리와, 상기 구동풀리와 상기 종동풀리를 연결하는 벨트로 구성된다. 또는, 상기 전달수단은 상기 크랭크샤프트 상에 설치된 구동기어와, 상기 흡입팬의 회전축 상에 설치된 종동기어와, 상기 구동기어와 상기 종동기어를 연결하는 아이들기어로 구성될 수도 있다.

한편, 상기 흡입챔버는 상기 실린더블록의 저면에 돌출 형성된 원통형의 몸체와, 상기 몸체를 밀폐하는 반구형의 커버로 이루어진다.

본 발명에 따른 과급장치에 의하면, 흡입팬이 크랭크샤프트와 연동 회전하여 흡입챔버 내의 냉매를 실린더로 압송함으로써, 실린더 내로 흡입되는 냉매의 양이 증대되어 결과적으로 압축기의 체적효율이 증대된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명에 따른 과급장치를 구비한 밀폐형 압축기는 일반적인 압축기와 대부분의 구성이 동일하므로, 도 1과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 과급장치를 갖는 왕복동식 압축기는, 내부에 실린더(41)가 형성된 실린더블록(40)과, 이 실린더블록(40)의 전면에 설치되어 실린더(41)를 밀폐하는 실린더헤드(43)와, 실린더블록(40)과 실린더헤드 (43) 사이에 개재된 밸브조립체(42)를 구비한다.

실린더(41) 내부에는 커넥팅로드(31)에 의해 크랭크샤프트(21)와 연결된 피스톤(41)이 설치된다. 피스톤(41)은 크랭크샤프트(21)의 회전에 연동하여 실린더(41) 내부를 왕복 이동하며 냉매를 압축한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 과급장치는, 실린더블록(40)의 저면에 원통형으로 돌출 형성된 몸체(71)와 이 몸체(71)의 개구부를 밀폐하는 반구형의 커버(72)로 이루어진 흡입챔버(70)와, 이 흡입챔버(70) 내에 회전 가능하게 설치된 흡입팬(80)을 구비한다.

크랭크샤프트(21)의 하단에는 구동풀리(91)가 동축 결합되며, 흡입팬(80)의 회전축(81)단에는 종동풀리(93)가 일체로 결합된다. 구동풀리(91)와 종동풀리(93)는 벨트(92)로 연결된다. 벨트(92)로는 타이밍 벨트 또는 브이(V) 벨트가 사용될 수 있다. 크랭크샤프트(21)가 회전하면, 구동풀리(91)도 회전하게 된다. 구동풀리(91)의 회전력은 벨트(92)에 의해 종동풀리(93)에 전달되므로, 결과적으로흡입팬(80)은 크랭크샤프트(21)의 회전에 연동하여 흡입챔버(70) 내에서 회전하게 된다.

한편, 구동풀리(91)와 종동풀리(93)의 크기는, 크랭크샤프트(21)가 1회전 할 때 흡입팬(80)이 0.5 내지 2회전할 수 있도록 형성된다. 바람직하게는, 크랭크샤프트(21)가 1회전 할 때 흡입팬(80)도 1회전 하도록, 구동풀리(91)와 종동풀리(93)가 같은 크기로 형성되는 것이 좋다.

도 4에 도시된 바와 같이, 흡입챔버(70)는 몸체(71)의 측면과 실린더블록(40)의 전면을 관통하여 형성된 냉매흡입로(44)를 통하여 실린더헤드(43)와 연통된다. 또한 흡입챔버(70)는 실린더블록(40)의 상면을 관통하여 설치된 냉매흡입관(51)을 통하여 도시되지 않은 증발기와 연통된다. 따라서, 증발기에서 냉매흡입관(51)을 통하여 흡입챔버(70)로 유입된 냉매는, 냉매흡입로(44)를 통하여 실린더헤드(43)로 흘러 들어간다. 실린더헤드(43) 내의 냉매는 피스톤(32)이 실린더(41)의 하사점으로 이동하면, 밸브조립체(42)를 통하여 실린더(41)에 흡입된다.

한편, 실린더블록(40)의 저면에는 흡입챔버(70)와 나란하게 토출머플러(60)가 설치된다. 토출머플러(60)는 실린더블록(40) 저면으로부터 원통형으로 돌출 형성된 몸체(61)와, 이 몸체(61)의 개구부를 밀폐하는 반구형의 커버(62)로 이루어진다. 토출머플러(60)는 몸체(61)의 측면과 실린더블록(40)의 전면을 관통하여 형성된 냉매토출로(45)를 통하여 실린더헤드(43)와 연통된다. 커버(62)에는 도시되지 않은 응축기로 냉매를 공급하는 유로가 되는 냉매토출관(100)이 연결된다. 따라서,실린더(41) 내의 냉매는 실린더헤드(43)와 냉매토출로(45)를 순차적으로 통하여 토출머플러(60)로 유입되며, 이후 냉매토출관(100)을 통하여 응축기로 흘러간다.

이상과 같이 구성된 압축기에서, 크랭크샤프트(21)가 회전하면, 피스톤(32)이 실린더(41) 내에서 왕복 이동함으로써, 냉매는 냉매흡입관(51)과, 흡입챔버(70)와, 실린더헤드(43)를 순차적으로 통과한 후 실린더(41) 내부로 흡입된다. 이때, 크랭크샤프트(21)의 회전에 연동하여 흡입챔버(70) 내에서 흡입팬(80)이 회전함으로써, 냉매흡입관(51)을 통하여 흡입챔버(70)로 유입된 냉매는 실린더(41) 내부로 압송된다. 이와 같이, 흡입팬(80)이 냉매를 강제로 압송함으로써, 실린더(41)에 흡입되는 냉매의 량이 증대되므로, 압축기의 체적효율이 90% 가까이 증대될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과급장치를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 과급장치는 도 2의 과급장치와는 크랭크샤프트(21)의 회전력을 흡입팬(80)에 전달하는 방식에 차이가 있다. 즉, 크랭크샤프트(21)의 하단에는 구동기어(94)가 동축 결합되며, 흡입팬(80)의 회전축(81)단에는 종동기어(96)가 일체로 결합된다. 구동기어(94)와 종동기어(96)는 아이들기어(95)에 의해 연결된다. 크랭크샤프트(21)가 회전하면, 구동기어(94)와, 아이들기어(95)와, 종동기어(95)가 회전됨으로써, 흡입팬(80)이 흡입챔버(70) 내에서 회전하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 과급장치에 의하면, 흡입팬(80)이 크랭크샤프트(21)와 연동 회전하여 흡입챔버(70) 내의 냉매를 실린더(41)로 압송함으로써, 실린더(41) 내로 흡입되는 냉매의 양이 증대되어 결과적으로 압축기의 체적효율이 증대된다.

또한, 본 발명에 따른 과급장치를 구비한 압축기에서는, 냉매 흡입시 발생하는 소음이 흡입챔버(70) 내에서 감쇠되므로, 종래와 같이 별도의 흡입머플러(50 : 도 1 참조)가 필요치 않다. 따라서, 부품 수가 절감되어 압축기의 제조 단가를 낮출 수 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 실린더블록의 일측에 형성되며, 냉매흡입관 및 실린더와 각각 연통된 흡입챔버;

   상기 흡입챔버 내에 회전 가능하게 설치되며, 크랭크샤프트의 회전에 따라 연동 회전하는 흡입팬; 및

   상기 크랭크샤프트의 회전력을 상기 흡입팬에 전달하는 전달수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 과급장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전달수단은,

   상기 크랭크샤프트 상에 설치된 구동풀리;

   상기 흡입팬의 회전축 상에 설치된 종동풀리; 및

   상기 구동풀리와 상기 종동풀리를 연결하는 벨트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 과급장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 전달수단은,

   상기 크랭크샤프트 상에 설치된 구동기어;

   상기 흡입팬의 회전축 상에 설치된 종동기어; 및

   상기 구동기어와 상기 종동기어를 연결하는 아이들기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 과급장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 크랭크샤프트가 1 회전 할 때, 상기 흡입팬은 0.5 ∼ 2 회전 하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 과급장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 흡입챔버는,

   상기 실린더블록의 저면에 돌출 형성된 원통형의 몸체; 및

   상기 몸체를 밀폐하는 반구형의 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 과급장치.