KR100448548B1 - 실린더 조립체 및 이를 채용한 밀폐형 압축기 - Google Patents

실린더 조립체 및 이를 채용한 밀폐형 압축기 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명에 의한 실린더 조립체 및 이를 채용한 밀폐형 압축기는, 냉매가 유입되는 밀폐 케이싱; 상기 밀폐 케이싱 내에 설치된 고정자 내에 회전 가능하도록 삽입된 회전자; 상기 회전자에 의해 회전되는 크랭크 샤프트; 상기 크랭크 샤프트에 그 일단이 결합된 커넥팅 로드; 상기 커넥팅 로드의 타단에 결합된 피스톤; 및 상기 피스톤의 작동에 의해 냉매의 압축 작용이 일어나는 실린더 조립체;를 포함하며, 상기 실린더 조립체는, 냉매가 압축되는 실린더를 갖는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 일측에 설치되며 냉매를 상기 실린더로 흡입시키기 위한 냉매 흡입공과 압축된 냉매를 상기 실린더로부터 토출시키기 위한 냉매 토출공을 갖는 밸브 플레이트와, 상기 냉매 흡입공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 흡입밸브와, 상기 냉매 토출공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 토출밸브와, 상기 밸브 플레이트의 일측에 설치되어 상기 밸브 플레이트와의 사이에 냉매 흡입실 및 냉매 토출실을 형성하는 실린더 헤드와, 상기 냉매 흡입실로 냉매를 유입시키기 위해 상기 실린더 헤드의 일측에 형성된 제 1 냉매유로 및 상기 밀폐 케이싱 내의 냉매를 상기 냉매 흡입공으로 유도하기 위한 제 2 냉매유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실린더 조립체 및 이를 채용한 밀폐형 압축기{Cylinder assembly and hermetic compressor having the same}
본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 내로 냉매의 흡입이 용이하게 이루어질 수 있도록 그 구조가 개선된 실린더 조립체 및 이를 채용한 밀폐형 압축기에 관한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 밀폐형 압축기는 밀폐 케이싱(100)와, 밀폐 케이싱(100) 내에 설치되는 전동기구부(200)와, 압축기구부(300) 및 실린더 조립체(400)를 포함한다.
상기 밀폐 케이싱(100)은 상부 및 하부 케이싱(110)(120)으로 이루어지며, 냉매 흡입관(130) 및 냉매 토출관(140)이 설치된다. 하부 케이싱(120)의 저부에는 압축기 구성 부품을 윤활시키기 위한 오일이 저장된다. 또한, 밀폐 케이싱(100)의 내부에는 냉매 흡입관(130)을 통해 유입된 냉매가 충전된다.
상기 전동기구부(200)는 냉매 압축에 필요한 구동력을 제공하며, 밀폐 케이싱(100) 내부에 고정된 고정자(210)와, 고정자(210) 내부에 회전하도록 설치된 회전자(220)와, 회전자(220)와 일체로 회전되도록 설치된 크랭크 샤프트(230)를 포함한다.
상기 압축기구부(300)는 상기 크랭크 샤프트(230)의 편심부(240)에 연결되어 회전자(220)의 회전 운동을 왕복직선운동으로 바꾸어 주는 커넥팅 로드(310)와, 커넥팅 로드(310)의 일단에 결합된 피스톤(320)을 포함한다.
상기 실린더 조립체(400)는 상기 피스톤(320)이 삽입되는 실린더(410)가 형성된 실린더 블록(420)과, 실린더 블록(420)의 개방된 일측에 체결부재(A)에 의해 실린더(410)를 밀폐시키도록 설치되는 실린더 헤드(430)와, 실린더 블록(420)과 실린더 헤드(430) 사이에 설치되는 밸브 플레이트(440)를 포함한다.
상기 실린더 헤드(430)의 내측에는 격벽(431)이 형성되고, 이 격벽(431)에 의해 밸브 플레이트(440)와 실린더 헤드(430) 사이에는 냉매 흡입실(432)과 냉매 토출실(433)이 구획 형성된다. 또한, 실린더 헤드(430)는 제 1 냉매유로(434)를 구비하며, 이 제 1 냉매유로(434)를 통해 흡입 머플러(500)의 냉매가 냉매 흡입실(432)로 유입된다.
한편, 실린더 헤드(430)와 상기 밸브 플레이트(440)의 사이에는 제 1 가스켓(450)이 개재되어 냉매 흡입실(432) 및 냉매 토출실(433)을 실링하게 된다.
상기 밸브 플레이트(440)는 냉매 흡입공(441)과 냉매 토출공(442)을 갖는다. 냉매 흡입공(441)은 냉매 흡입실(432)과 실린더(410)를 연통시키고, 냉매 토출공(442)은 냉매 토출실(433)과 실린더(410)를 연통시킨다.
상기 냉매 흡입공(441)은 흡입밸브(471)가 냉매 흡입실(432)과 실린더(410)의 압력 차이에 의해 탄성적으로 유동됨으로써 개폐된다. 흡입밸브(471)는 실린더블록(420)과 밸브 플레이트(440) 사이에 개재되는 흡입밸브 시트(470)의 일부가 절개됨으로써 흡입밸브 시트(470)와 일체로 형성된다. 흡입밸브 시트(470)와 실린더 블록(420) 사이에는 제 2 가스켓(460)이 설치된다.
상기 냉매 토출공(442)은 토출밸브(481)의 유동에 의해 개폐된다. 토출밸브(481)는 밸브 플레이트(440)에 형성된 토출밸브 안착홈(480)에 스토퍼(482) 및 키퍼(483)와 함께 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 실린더 조립체(400)는, 피스톤(320)이 상사점에서 하사점으로 이동하면 실린더(410)의 압력이 냉매 흡입실(432)의 압력보다 작아져 흡입밸브(471)가 실린더(410) 측으로 유동되어 냉매 흡입공(441)이 개방된다. 이때, 밀폐 케이싱(100) 내의 냉매는 흡입 머플러(500)로 유입되고 흡입 머플러(500)의 냉매는 냉매 흡입실(432)을 거쳐 냉매 흡입공(441)을 통해 실린더(410) 내부로 흡입된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 실린더 조립체는, 피스톤(320)의 흡입 행정시 흡입 머플러(500) 내의 냉매만이 제 1 냉매유로(434)를 통해 흡입되기 때문에 실린더(410)로 냉매의 흡입이 용이하게 이루어지지 않고, 이로 인해 실린더(410)와 냉매 흡입실(432)의 압력 차이가 크게 발생되어 압축기 구성 부품에 무리가 가기 쉽고, 압축기의 기동력 및 체적효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 실린더 내로 냉매의 흡입이 용이하게 이루어지도록 하여, 압축기의 수명을 연장시키고, 압축기의 기동력 및 체적효율을 개선시킬 수 있는 실린더 조립체 및 이를 채용한 밀폐형 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 밀폐형 압축기를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1의 실린더 조립체를 발췌하여 나타낸 분리 사시도,
도 3은 도 2의 실린더 조립체의 작동을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 실린더 조립체를 나타낸 분리 사시도,
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 조립체의 일부를 발췌하여 도시한 평면도,
도 5b는 도 5a의 C-C선을 따라 취한 단면도, 그리고,
도 6은 도 4의 실린더 조립체의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100;밀폐 케이싱 140;냉매 흡입관
150;냉매 토출관 200;전동기구부
300;압축기구부 320;피스톤
500;흡입 머플러 600;실린더 조립체
610;실린더 620;실린더 블록
630;실린더 헤드 634;제 1 냉매유로
635;제 2 냉매유로 640;밸브 플레이트
641;냉매 흡입공 642;냉매토출공
671;흡입밸브 681;토출밸브
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 실린더 조립체는, 냉매가 압축되는 실린더를 갖는 실린더 블록; 상기 실린더 블록의 일측에 설치되며 냉매를 상기 실린더로 흡입시키기 위한 냉매 흡입공을 갖는 밸브 플레이트; 상기 냉매 흡입공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 흡입밸브; 상기 밸브 플레이트의 일측에 설치되어 상기 밸브 플레이트와의 사이에 냉매 흡입실 및 냉매 토출실을 형성하는 실린더 헤드; 냉매를 상기 냉매 흡입실로 유입시키기 위해 상기 실린더 헤드의 일측에 형성된 제 1 냉매유로; 및 상기 밀폐 케이싱 내의 냉매를 상기 냉매 흡입공으로 유도하기 위한 제 2 냉매유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2 냉매유로는 상기 밸브 플레이트의 일측단에 형성된 미세홈인 것이 바람직하며, 상기 미세홈은 상기 밸브 플레이트의 일측단으로부터 상기 냉매 흡입실까지 연장된 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 냉매가 유입되는 밀폐 케이싱; 상기 밀폐 케이싱 내에 설치된 고정자 내에 회전 가능하도록 삽입된 회전자; 상기 회전자에 의해 회전되는 크랭크 샤프트; 상기 크랭크 샤프트에 그 일단이 결합된 커넥팅 로드; 상기 커넥팅 로드의 타단에 결합된 피스톤; 및 상기 피스톤의 작동에 의해 냉매의 압축 작용이 일어나는 실린더 조립체;를 포함하며, 상기 실린더 조립체는, 냉매가 압축되는 실린더를 갖는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 일측에 설치되며 냉매를 상기 실린더로 흡입시키기 위한 냉매 흡입공과 압축된 냉매를 상기 실린더로부터 토출시키기 위한 냉매 토출공을 갖는 밸브 플레이트와, 상기 냉매 흡입공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 흡입밸브와, 상기 냉매 토출공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 토출밸브와, 상기 밸브 플레이트의 일측에 설치되어 상기 밸브 플레이트와의 사이에 냉매 흡입실 및 냉매 토출실을 형성하는 실린더 헤드와, 상기 냉매 흡입실로 냉매를 유입시키기 위해 상기 실린더 헤드의 일측에 형성된 제 1 냉매유로 및 상기 밀폐 케이싱 내의 냉매를 상기 냉매 흡입공으로 유도하기 위한 제 2 냉매유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 조립체를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 참고로, 본 실시예를 설명함에 있어서 종래와 그 구성 및 작용이 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실린더 조립체(600)는, 실린더 블록(620)과, 실린더 헤드(630)와, 밸브 플레이트(640)를 포함한다.
상기 실린더 블록(620)은 냉매가 압축되는 실린더(610)를 갖는다. 실린더(610)는 냉매가 흡입 및 토출을 반복하면서 그 내부 압력이 급격하게 변화 한다.
상기 밸브 플레이트(640)는 실린더 블록(620)의 개방측에 설치되어 실린더(610)를 덮는다. 그리고, 실린더(610)와 연통된 냉매 흡입공(641) 및 냉매토출공(642)을 갖는다. 냉매 흡입공(641)은 밸브 플레이트(640)와 실린더 블록(620) 사이에 설치된 흡입밸브(671)에 의해 개폐된다. 냉매 토출공(642)은 밸브 플레이트(640)에 접하도록 설치된 토출밸브(681)에 의해 개폐된다.
상기 흡입밸브(671)는 밸브 플레이트(640)와 실린더 블록(620) 사이에 개재된 흡입밸브 시트(670)의 일부가 절개되어 흡입밸브 시트(670)와 일체로 형성된다. 또한, 흡입밸브(671)는 실린더(610)의 압력 변화에 의해 유동된다. 한편, 흡입밸브 시트(670)와 실린더 블록(620) 사이에는 실링을 위한 제 1 가스켓(650)이 개재된다.
상기 토출밸브(681)는 밸브 플레이트(640)에 함몰되어 형성된 토출밸브 설치부(680)에 그 개방 높이를 제한하는 스토퍼(682) 및 키퍼(683)와 함께 설치된다. 토출밸브(681)는 냉매의 토출 압력에 의해 탄성적으로 유동되며, 도시된 것에 한정되지 않고 다양한 형태로 설치될 수 있다.
상기 실린더 헤드(630)는 밸브 플레이트(640)을 덮도록 실린더 블록(620)의 일측에 체결부재(B)에 의해 결합되며, 그 결합시 실린더 헤드(630)와 밸브 플레이트(640) 사이의 공간에는 냉매 흡입실(632) 및 냉매 토출실(633)이 구획 형성된다. 냉매 흡입실(632)은 냉매 흡입공(641)을 통해 실린더(610)와 연통되고, 냉매 토출실(633)은 냉매 토출공(642)을 통해 실린더(610)와 연통된다. 실린더 헤드(630)와 밸브 플레이트(640)의 사이에는 제 2 가스켓(660)이 개재되어 냉매 흡입실(632) 및 냉매 토출실(633)을 실링한다.
또한, 실린더 헤드(630)의 일측에는 흡입 머플러(500)의 냉매를 냉매흡입실(632)로 유입시키는 제 1 냉매유로(634)가 형성된다. 제 1 냉매유로(634)를 통해 냉매 흡입실(632)로 유입된 냉매는 냉매 흡입공(641)을 통해 실린더(610)로 흡입된다.
한편, 상기 밸브 플레이트(640)의 일측단에는 제 2 냉매유로(635)가 형성된다. 밀폐 케이싱(100) 내부에 충전된 냉매는 이 제 2 냉매유로(635)를 통해 냉매 흡입실(632)로 유입된 후 냉매 흡입공(641)을 통해 실린더(610)로 흡입된다. 상기 실시예에서, 제 2 냉매유로(635)는 밸브 플레이트(640)의 일측단으로부터 냉매 흡입실(632)까지 연장되도록 형성된 미세홈으로 도시되어 있으나, 이는 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다. 제 2 냉매유로(635)는, 상기 제 1 냉매유로(634) 이외에 밀폐 케이스(100) 내의 냉매를 실린더 조립체(600)의 냉매 흡입실(632) 또는 냉매 흡입공(641)으로 유입시킬 수 있도록 실린더 조립체(600)에 다양한 형태로 구비될 수 있다.
도 5a 및 5b에는 제 2 냉매유로의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(640')와 실린더 헤드(미도시) 사이에는 냉매 흡입실(632') 및 냉매 토출실(633')이 형성되고, 밸브 플레이트(640')의 일측단에는 냉매 흡입실(632') 측으로 연장된 제 2 냉매유로(635')가 형성된다. 이 제 2 냉매유로(635')는, 그 길이(D)가 11.5㎜ ±5㎜, 폭(E)이 1.4㎜ ±0.7㎜, 깊이(F)가 0.1㎜ ∼ 0.15㎜의 크기를 갖는다. 여기서, 제 2 냉매유로(635')의 길이(D)는 밸브 플레이트(640')의 제 2 냉매유로(635') 형성 측단으로부터 냉매 흡입실(632')까지의 길이(G) 10㎜보다 길다. 따라서, 제 2 냉매유로(635')를 통해 유도되는 냉매는냉매 흡입실(632')로 유입된다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 조립체를 채용한 밀폐형 압축기의 냉매 흡입 작동을 설명한다.
압축기가 구동되어 실린더(610) 내의 피스톤(320)이 상사점에서 하사점으로 이동하면 실린더(610)의 압력은 감소된다. 이에 따라, 흡입밸브(671)가 실린더(610) 측으로 유동되어 냉매 흡입공(641)이 개방된다. 이때, 흡입 머플러(500) 내의 냉매는 제 1 냉매유로(634)를 통해 냉매 흡입실(632)로 유입되고, 밀폐 케이스(100) 내에 충전되어 있는 냉매는 제 2 냉매유로(635)를 통해 냉매 흡입실(632)로 유입된다. 그리고 냉매 흡입실(632)의 냉매는 냉매 흡입공(641)을 통해 실린더(610)로 흡입된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 냉매가 제 1 및 제 2 냉매유로(634)(635)를 통해 냉매 흡입실(632)로 유입된 후 냉매 흡입공(641)을 통해 실린더(610)로 유입되기 때문에, 피스톤(320)의 흡입 행정시 냉매가 실린더(610)로 용이하게 흡입된다. 따라서, 실린더(610)와 냉매 흡입실(632) 사이의 압력차가 크게 발생되지 않고, 피스톤(320)의 작동이 원활하게 이루어진다.
또한, 밀폐 케이스(100) 내에 저장된 오일의 일부가 냉매와 함께 제 2 냉매유로(635)를 통해 실린더(610)로 흡입됨으로써, 실린더(610) 내의 윤활 작용이 원활하게 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 피스톤의 흡입 행정시 실린더내로 냉매의 흡입이 용이하기 이루어지기 때문에, 체적효율이 향상되고 피스톤의 작동이 원활하게 이루어진다.
즉, 본 발명에 의하면, 압축기의 수명이 연장되고 전동기구부의 출력을 높이지 않아도 기동력이 향상되는 효과가 있다.
또한, 제 2 냉매유로를 통해 밀폐 케이스 내에 저장된 오일이 실린더로 유입됨으로써 실린더 내의 윤활 작용이 원활하게 이루어는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 냉매가 압축되는 실린더를 갖는 실린더 블록;
    상기 실린더 블록의 일측에 설치되며, 냉매를 상기 실린더로 흡입시키기 위한 냉매 흡입공을 갖는 밸브 플레이트;
    상기 냉매 흡입공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 흡입밸브;
    상기 밸브 플레이트의 일측에 설치되어 상기 밸브 플레이트와의 사이에 냉매흡입실을 형성하는 실린더 헤드;
    냉매를 상기 냉매 흡입실로 유입시키기 위해 상기 실린더 헤드의 일측에 형성된 제 1 냉매유로; 및
    냉매를 상기 냉매 흡입공으로 유도하기 위한 제 2 냉매유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 냉매유로는 상기 밸브 플레이트의 일측단에 형성된 미세홈인 것을 특징으로 하는 실린더 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미세홈은 상기 밸브 플레이트의 일측단으로부터 상기 냉매 흡입실까지 연장된 것을 특징으로 하는 실린더 조립체.
  4. 냉매가 유입되는 밀폐 케이싱;
    상기 밀폐 케이싱 내에 설치된 고정자 내에 회전 가능하도록 삽입된 회전자;
    상기 회전자에 의해 회전되는 크랭크 샤프트;
    상기 크랭크 샤프트에 그 일단이 결합된 커넥팅 로드;
    상기 커넥팅 로드의 타단에 결합된 피스톤; 및
    상기 피스톤의 작동에 의해 냉매의 압축 작용이 일어나는 실린더 조립체;를포함하며,
    상기 실린더 조립체는,
    냉매가 압축되는 실린더를 갖는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 일측에 설치되며 냉매를 상기 실린더로 흡입시키기 위한 냉매 흡입공과 압축된 냉매를 상기 실린더로부터 토출시키기 위한 냉매 토출공을 갖는 밸브 플레이트와, 상기 냉매 흡입공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 흡입밸브와, 상기 냉매 토출공을 개폐시키기 위해 상기 밸브 플레이트에 접하도록 설치되는 토출밸브와, 상기 밸브 플레이트의 일측에 설치되어 상기 밸브 플레이트와의 사이에 냉매 흡입실 및 냉매 토출실을 형성하는 실린더 헤드와, 상기 냉매 흡입실로 냉매를 유입시키기 위해 상기 실린더 헤드의 일측에 형성된 제 1 냉매유로 및 상기 밀폐 케이싱 내의 냉매를 상기 냉매 흡입공으로 유도하기 위한 제 2 냉매유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 냉매유로는 상기 밸브 플레이트의 일측단에 형성된 미세홈인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미세홈은 상기 밸브 플레이트의 일측단으로부터 상기 냉매 흡입실까지 연장된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
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