KR100619768B1

KR100619768B1 - 2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고

Info

Publication number: KR100619768B1
Application number: KR1020050010166A
Authority: KR
Inventors: 최기철; 박경배; 홍언표
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-09-11
Also published as: DE102005052873A1; CN100470052C; JP4860984B2; US20060171825A1; US7614251B2; CN1815018A; DE102005052873B4; KR20060089088A; JP2006214434A

Abstract

본 발명은 2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고에 관한 것으로, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터; 상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더; 및 상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤;을 포함함으로써, 피스톤의 왕복운동시 동시에 두 개의 압축공간이 형성되도록 하여 2단 왕복동식 압축기의 생산비용을 줄이면서도 피스톤의 스트로크 제어를 용이하게 하여 압축기 효율을 높일 수 있다. 또, 이를 냉장고에 적용하는 경우 불필요한 과압축을 배제하거나 고압력비의 냉매를 얻을 수 있어 압축기의 효율을 높일 수 있고 이를 통해 냉장고 전체 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고{2-STAGE RECIPROCATING COMPRESSOR AND REFRIGERATOR WITH THIS}

도 1은 종래 2단 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 2단 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 보인 단면도,

도 3은 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 압축과정을 보인 단면도,

도 5는 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 일례를 냉장고에 적용한 상태를 개략적으로 보인 단면도,

도 6은 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 냉장고에 적용한 상태를 개략적으로 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 프레임

21 : 전방프레임 21a : 연통구멍

22 : 중간프레임 23 : 후방프레임

24 : 흡입커버 30 : 왕복동모터

31 : 외측고정자 32 : 내측고정자

33 : 가동자 40A,40B : 제1,제2 압축유니트

41a,41b : 제1,제2 실린더 42a,42b : 제1,제2 피스톤

43a,43b : 제1,제2 흡입밸브 44a,44b : 제1,제2 토출밸브

45 : 토출커버 46 : 밸브스프링

50 : 공진스프링유니트 51 : 스프링지지대

52 : 전방측 공진스프링 53 : 후방측 공진스프링

SP1,SP2 : 제1,제2 가스흡입관 DP : 가스토출관

RP : 루프파이프 H : 흡입구멍

H1,H2 : 제1,제2 가스통공 F : 가스유로

본 발명은 2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고에 관한 것으로, 특히, 한 개의 왕복동모터를 이용하여 직접 흡입 압축하는 압축유니트와 간접 흡입 압축하는 압축유니트를 구성하고 이를 2개의 증발기를 가지는 냉장고에 연결 적용하는 2단 왕복동식 압축 및 이를 적용한 냉장고에 관한 것이다.

일반적으로 2-실린더 왕복동식 압축기는 복수 개의 압축기구부를 구비하여 각각의 압축기구부에서 냉매를 독립적으로 압축하는 것으로, 도 1은 복수 개의 왕복동모터를 구비하는 2-실린더 왕복동식 압축기의 일례이고 도 2는 한 개의 왕복동모터를 구비하는 2-실린더 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같은 2-실린더 왕복동식 압축기는, 케이싱(110)에 가스흡입관과 가스토출관(DP)을 각각 한 개씩 또는 가스흡입관(SP1)(SP2)은 좌우 양측에 복수 개를 연통 설치하고, 그 케이싱(110)의 내부에 프레임(120)으로 지지하는 복수 개의 왕복동모터(131)(132)를 좌우 양측에 설치하며, 각 왕복동모터(131)(132)의 가동자(131c)(132c)에 연결하는 복수 개의 피스톤(142a)(142b)을 상기한 프레임(120)에 고정 설치한 복수 개의 실린더(141a)(142a)에 각각 미끄러지게 결합하고, 각 피스톤(142a)(142b)의 후방단에는 그 피스톤(142a)(142b)의 공진운동을 유도하도록 각각 전방측 공진스프링(152a)(152b)과 후방측 공진스프링(153a)(153b)으로 지지 설치하고 있다.

양쪽 왕복동모터(131)(132)의 고정자(131a)(132a),(131b)(132b) 사이에 배치하는 프레임(120)에는 각 피스톤(142a)(142b)의 가스유로(F1)(F2)를 통해 흡입되어 동시에 압축되도록 한 개의 압축공간(P)을 형성하고, 그 압축공간(P)에는 상기한 가스토출관(DP)을 연통 설치하고 있다. 각 피스톤(142a)(142b)의 선단면에는 냉매가스의 흡입을 조절하는 흡입밸브(143a)(143b)를 각각 설치하고, 압축공간(P)의 출구측에는 압축된 냉매가스의 토출을 조절하는 한 개의 토출밸브(144)를 설치하고 있다.

상기와 같은 2-실린더 왕복동식 압축기는 각 왕복동모터(131)(132)의 고정자에 전원을 인가하면 양쪽 가동자(131c)(132c)가 동시에 반대방향으로 움직이고, 각 가동자(131c)(132c)에 결합한 양쪽 피스톤(142a)(142b)이 상기한 각각의 공진스프링(152a)(152b),(153a)(153b)에 의해 각 실린더(141a)(141b)의 내부에서 상호 반대방향으로 직선 왕복운동을 하면서 냉매가스를 각 피스톤(142a)(142b)의 가스유로 (F1)(F2)를 통해 한 개의 압축공간(P)으로 동시에 흡입한다. 이 냉매가스는 피스톤(142a)(142b)의 전진운동시 압축되면서 토출밸브(144)를 통과하여 가스토출관(DP)을 통해 시스템으로 배출되는 것이었다.

반면, 도 2에 도시한 바와 같은 2-실린더 왕복동식 압축기는, 케이싱(210)의 내부에 프레임(220)을 탄력 설치하고, 그 프레임(220)에 한 개의 왕복동모터(230)를 설치함과 아울러 프레임(220) 양측에 복수 개의 실린더(241a)(241b)를 각각 설치하며, 양쪽 실린더(241a)(241b) 사이에서 직선 왕복운동을 하도록 일체로 된 피스톤(242)을 결합하여 미끄러지게 설치하고, 일체형 피스톤(242)의 중간을 상기 왕복동모터(230)의 가동자(233)에 결합하고, 일체형 피스톤(242)의 전후 양측에는 그 피스톤(242)의 공진운동을 유도하도록 전방측 공진스프링(252)과 후방측 공진스프링(253)을 설치하고 있다.

또, 양쪽 실린더(241a)(241b)의 바깥쪽에는 복수 개의 압축공간(P1)(P2)을 형성하고, 각 압축공간(P1)(P2)마다에는 각각 가스토출관(DP1)(DP2)을 연통 설치하고, 피스톤(242)의 중간 주벽에는 그 내부의 가스유로(F)와 연통하도록 흡입구멍(242a)을 형성함과 아울러 양쪽 선단면에는 각각 냉매가스의 흡입을 조절하도록 복수 개의 흡입밸브(243a)(243b)를 설치하며, 각 압축공간(P1)(P2)의 토출측에는 압축된 냉매가스의 토출을 조절하도록 토출밸브(244a)(244b)를 각각 설치하고 있다.

상기와 같은 2-실린더 왕복동식 압축기는, 왕복동모터(230)의 고정자(231)(232)에 전원을 인가하면 가동자(233)와 함께 공진하는 피스톤(242)이 실린더(241a)(241b)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축한다. 프레임(220)의 연통구멍(220a)과 피스톤(242)의 흡입구멍(242a)을 통해 가스유로(F)로 흡입되는 냉매가스는 양쪽 흡입밸브(243a)(243b)를 통해 각 압축공간(P1)(P2)으로 번갈아 유입되었다가 피스톤(242)의 왕복운동을 따라 번갈아 토출되는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 2-실린더 왕복동식 압축기는 각각 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 복수 개의 왕복동모터(131)(132)를 구비하는 압축기는 각 모터를 개별적으로 제어하여 스트로크제어를 통해 각 실린더(141)(142)의 압축용량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 모터를 대향시켜 진동을 줄일 수 있는 잇점은 있으나 모터를 비롯한 대부분의 부품을 복수 개씩 구비하여야 하므로 제조원가가 비싸다는 문제점이 있었다.

둘째, 한 개의 왕복동모터(230)를 구비하는 압축기는 모터를 한 개만 사용함에 따라 제조원가는 낮출 있으나 피스톤(242)이 어느 한 쪽으로 밀리는 경우 다른 쪽으로는 오버스트로크를 할 수밖에 없어 양쪽 상사점을 함께 일치시킬 수 있도록 제어하는데 상당한 어려움이 있었다.

셋째, 전술한 압축기를 구비하는 냉장고는 압축기의 제조원가가 비싸거나 스트로크 제어가 난해하여 냉장고 전체의 비용상승과 효율저하를 초래할 수 있을 뿐만 아니라 냉매를 한 번만 압축함에 따라 고압력비의 냉매를 얻는데 한계가 있었다. 특히 냉동실측 증발기와 냉장실측 증발기를 분리 구비하는 냉장고의 경우 냉동실측 증발기를 통해 유입되는 냉매의 압력이 상대적으로 낮음에도 불구하고 한 번 에 적정압력까지 상승시켜야 하므로 압축기 부담이 과중되어 그만큼 효율이 저하될 우려가 있는 것이었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 한 개의 왕복동모터와 한 개의 압축유니트를 구비하고도 2단 압축이 가능할 뿐만 아니라 제어가 용이하여 생산원가를 낮추면서도 압축기의 효율을 높일 수 있는 2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 불필요한 과압축을 배제하거나 고압력비의 냉매를 얻을 수 있는 2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터; 상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더; 및 상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤;을 포함한 2단 왕복동식 압축기를 제공한다.

또, 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터와, 상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더와, 상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤을 포함한 왕복동식 압축기; 냉매가 상기 왕복동식 압축기의 케이싱 내부를 거치지 않고 상기 왕복동식 압축기의 제1 압축공간으로 직접 흡입되도록 연결되는 냉동실측 증발기; 및 냉매가 상기 왕복동식 압축기의 케이싱 내부를 거쳐 상기 제1 압축공간에서 1단 압축된 냉매와 혼합되어 상기 왕복동식 압축기의 제2 압축공간으로 흡입되도록 연결되는 냉장실측 증발기;를 포함한 2단 왕복동식 압축기를 구비한 냉장고를 제공한다.

또, 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터와, 상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더와, 상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤을 포함한 왕복동식 압축기; 및 냉매가 상기 왕복동식 압축기의 케이싱 내부를 거치지 않고 상기 왕복동식 압축기의 제1 압축공간으로 직접 흡입되도록 연결되는 증발기;를 포함한 2단 왕복동식 압축기를 구비한 냉장고를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 2단 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 압축과정을 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 일례를 냉장고에 적용한 상태를 개략적으로 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명 2단 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 냉장고에 적용한 상태를 개략적으로 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 2단 왕복동식 압축기는, 복수 개의 가스흡입관(SP1)(SP2) 및 한 개의 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 피스톤(42)을 결합하고 그 피스톤(42)을 프레임유니트(20)에 고정하는 실린더(41)에 미끄러지게 결합하여 복수 개의 압축공간(P1)(P2)을 상호 단계적으로 연통하도록 형성하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(41)을 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)를 포함한다.

제1 가스흡입관(SP1)은 케이싱(10)을 관통하여 후술할 흡입커버(24)에 연결 설치하는 반면 제2 가스흡입관(SP2)은 케이싱(10)의 내부공간에 연통하도록 연결 설치한다. 또, 가스토출관(DP)은 케이싱(10)을 관통하여 후술할 토출커버(44)에 연통하도록 연결 설치한다.

프레임유니트(20)는 압축유니트(40)의 실린더(41)를 지지하고 왕복동모터(30)의 전방측을 지지하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 후방측을 지지하고 전방측 공진스프링(52)을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하고 상기한 후방측 공진스프링(53)을 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어진다.

전방프레임(21)의 전방면 일측에는 상기 제1 가스흡입관(SP1)을 연결 설치한 흡입커버(24)를 고정 설치하고, 그 흡입커버(24)의 수용범위에는 후술할 제1 실린더(41)의 흡입구멍(H)에 연통하도록 연통구멍(21a)을 형성한다. 제1 실린더(41)의 흡입구멍(H)과 전방프레임(21)의 연통구멍(21a)은 제1 흡입유로를 이룬다.

왕복동모터(30)는 전방프레임(21)과 중간프레임(22) 사이에 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 실린더(보다 정확하게는 제2 실린 더)의 외주면에 압입 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치하여 자로를 형성하면서 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다.

압축유니트(40)는 냉매를 직접 흡입하여 1단 압축하는 제1 압축유니트(40A)와, 제1 압축유니트(40A)에서 1단 압축된 냉매와 케이싱(10)으로 간접 흡입되는 냉매를 혼합하여 2단 압축하는 제2 압축유니트(40B)로 이루어진다.

제1 압축유니트(40A)는 냉동사이클에 직접 연통하여 상기 전방프레임(21)에 고정 설치하는 제1 실린더(41a)와, 제1 실린더(41a)에 제1 압축공간(P1)을 형성하도록 그 제1 실린더(41a)에 직선으로 미끄러지게 삽입하고 상기 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 직접 흡입되는 냉매를 1단 압축하는 제1 피스톤(42a)과, 제1 압축공간(P1)의 흡입측에 설치하여 냉매의 흡입을 조절하는 제1 흡입밸브(43a)와, 제1 압축공간(P1)의 토출측에 설치하여 1단 압축된 냉매의 토출을 조절하는 제1 토출밸브(44a)로 이루어진다.

제1 실린더(41a)는 후술할 제2 실린더(41b)와 일체로 형성하되 그 중간에서 단차지게 형성하여 넓은 쪽을 제1 실린더(41a), 좁은 쪽을 제2 실린더(41b)로 구분한다. 제1 실린더(41a)는 상기한 전방프레임(21)의 연통구멍(21a)과 연통하여 흡입커버(24)를 통해 직접 흡입되는 냉매를 제1 실린더(41a)의 제1 압축공간(P1)으로 안내하도록 흡입구멍(H)을 형성하고, 제1 흡입유로의 출구를 이루는 흡입구멍(H)의 출구단에는 상기한 제1 흡입밸브(43a)를 설치하며, 후술할 제2 흡입유로를 이루는 제1 피스톤(42a)의 제1 가스통공(H1) 출구단에는 상기한 제1 토출밸브(44a)를 설치한다.

제1 피스톤(42a)은 그 내부에 후술할 제2 피스톤(42b)까지 연통하는 가스유로(F)를 구비하여 상기 제1 피스톤의 흡입구멍(H)과 함께 제2 흡입유로를 이룬다. 또, 제1 피스톤(42a)은 제2 피스톤(42b)과 일체로 형성하되 그 외주면 중간에서 단차지게 형성하여 넓은 쪽을 제1 피스톤(42a), 좁은 쪽을 제2 피스톤(42b)으로 구분한다. 제1 피스톤(42a)의 후방단에는 플랜지부를 형성하여 상기한 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 체결 고정하고, 제1 피스톤(42a)의 선단면 가장자리에는 제1 압축공간(P1)과 가스유로(F)를 연통하도록 상기한 제1 가스통공(H1)을 형성한다. 제1 가스통공(H1)의 가스유로측 내측면에는 상기한 제1 토출밸브(44a)를 개폐 가능하도록 고정 설치한다. 이 제1 토출밸브(44a)는 제1 피스톤(42a)의 가스유로 내부에 설치하는 점을 고려하여 자석으로 고정하는 것이 용이하게 조립할 수 있어 바람직하다.

제2 압축유니트(40B)는 케이싱(10)의 내부에 연통하여 상기 전방프레임(21)에 고정 설치하는 제2 실린더(41b)와, 제2 실린더(42b)에 제2 압축공간(P2)을 형성하도록 그 제2 실린더(41b)에 직선으로 미끄러지게 삽입하고 상기 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 제1 실린더(41a)에서 토출되는 1단 압축된 냉매와 케이싱(10) 내부로 간접 흡입되는 냉매를 함께 압축하는 제2 피스톤(42b)과, 제2 압축공간(P2)의 흡입측에 설치하여 냉매의 흡입을 조절하는 제2 흡입밸브(42c)와, 제2 압축공간(P2)의 토출측에 설치하여 2단 압축된 냉매의 토출을 조절하는 제2 토출밸브(44b)로 이루어진다.

제2 실린더(41b)는 전술한 바와 같이 제1 실린더(41a)에 일체로 형성하되 그 내부에 제2 피스톤(42b)과 함께 제2 압축공간(P2)을 형성하고, 제2 압축공간(P2)의 출구측에는 제2 토출밸브(44b)를 수용하는 토출커버(45)를 복개하여 설치하며, 토 출커버(46)의 일측에는 상기한 가스토출관(DP2)에 연결하는 루프파이프(RP)를 연결 설치한다. 여기서, 제2 토출밸브(44b)의 압력배면에는 그 제2 토출밸브(44b)를 탄력적으로 지지하도록 밸브스프링(46)을 구비하는 것이 바람직하다.

제2 피스톤(42b)은 전술한 바와 같이 제1 피스톤(42a)에 일체로 형성하되 그 선단면 중앙에는 가스유로(F)와 제2 압축공간(P2)을 연통하도록 제2 가스통공(H2)을 형성하고, 제2 가스통공(H2)의 출구단에는 상기한 제2 흡입밸브(43b)를 개폐 가능하도록 고정 설치한다.

공진스프링유니트(50)는 제1 피스톤(42a)의 플랜지부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 전방측과 이에 대향하는 중간프레임(22) 사이에 고정 설치하여 진동체의 공진운동을 유도하는 복수 개의 전방측 공진스프링(52)과, 스프링지지대(51)의 후방측과 이에 대향하는 후방프레임(23) 사이에 고정 설치하여 상기한 전방측 공진스프링(52)과 함께 진동체의 공진운동을 유도하는 복수 개의 후방측 공진스프링(53)으로 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 2단 왕복동식 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 왕복동모터(30)의 가동자(33)가 제1 피스톤(42a) 및 제2 피스톤(42b)과 함께 고정자의 플럭스 방향에 따라 직선 왕복운동을 하고, 제1 피스톤(42a)이 제1 실린더(41a)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 함과 동시에 제2 피스톤(42b)도 제2 실린더(41b)의 내부에 서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 제2 실린더(42a)의 제1 압축공간(P1)으로 흡입하였다가 1단 압축한 후 이 1단 압축한 냉매와 제1 피스톤(42a)의 내부로 흡입되는 냉매를 혼합하여 다시 제2 실린더(41b)의 제2 압축공간(P2)에서 2단 압축하는 일련의 과정을 반복한다.

이를 단계적으로 살펴보면, 먼저 도 4a에서와 같이 제1 가스흡입관(SP1)을 통해서는 냉매가 흡입커버로 흡입되어 연통구멍(21a)과 흡입구멍(H)을 거쳐 제1 압축공간(P1)으로 유입되는 반면 제2 가스흡입관(SP2)을 통해서는 냉매가 케이싱(10)의 내부공간으로 흡입되어 케이싱(10) 내부공간 전체를 채운다. 이후 도 4b에서와 같이 제1 압축공간(P1)으로 유입되는 냉매는 제1 피스톤(42a)과 제2 피스톤(42b)으로 된 피스톤 전체가 전진운동을 할 때 압축되다가 제1 토출밸브(43a)를 열고 피스톤의 가스유로(F)로 토출된다. 이 제1 압축공간(P1)에서 가스유로(F)로 토출되는 냉매의 압력은 대략 제2 가스흡입관(SP2)을 통해 케이싱(10)의 내부공간에 채워지는 냉매의 압력과 비슷한 중간압 정도가 되어 피스톤의 다음 흡입행정 때 케이싱(10)의 내부공간에 채워졌던 냉매와 함께 제2 피스톤(42b)의 제2 가스통공(H2)을 통해 제2 압축공간(P2)으로 흡입된다. 이후 피스톤의 다음 압축행정 때 소정의 압력까지 압축되면서 제2 토출밸브(44b)를 열고 토출커버(45)와 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클로 토출되는 것이다.

이렇게 하여, 한 개의 왕복동모터를 가지고도 냉매를 2단 압축할 수 있어 압축기 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 제1 실린더와 제2 실린더 그리고 제1 피스톤과 제2 피스톤 등을 각각 일체로 형성하여 생산원가의 상승을 미연에 방지할 수 있다. 또, 제1 피스톤과 제2 피스톤을 일체로 형성하여 동일한 방향으로 왕복운동을 하면서 흡입과 압축행정을 실시하도록 함으로써 두 피스톤의 상사점을 용이하게 제어할 수 있어 2단 압축기의 성능을 더욱 높일 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 2단 왕복동식 압축기를 두 개의 증발기를 갖는 냉장고에 적용하는 경우 냉장고의 성능을 더욱 높일 수 있다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 2단 왕복동식 압축기를 구비한 냉장고는, 흡입커버(24)에 연결하는 제1 가스흡입관(SP1)을 냉동실측 증발기(E1)에 연결하는 반면 케이싱(10)에 연통하는 제2 가스흡입관(SP2)을 냉장실측 증발기(E2)에 연결하는 것이다.

이 경우 냉동실측 증발기(E1)를 통과하여 압축기로 흡입되는 냉매는 온도와 압력이 냉장실측 증발기(E2)를 통과하여 압축기로 흡입되는 냉매에 비해 상대적으로 낮아 이를 토출압까지 한 번에 높일 경우 압축기가 하여야 하는 일이 크게 증가하면서 압축기 효율이 저하될 우려가 있었으나, 본 발명에서와 같이 냉동실측 증발기(E1)를 통과하는 냉매는 제1 압축공간(P1)에서 중간압까지 1단 압축한 후 다음 압축행정시 제2 압축공간(P2)에서 필요한 토출압까지 압축함으로써 압축기의 효율이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 냉장실측 증발기(E2)를 통과하여 압축기로 흡입되는 냉매의 압력은 대략 중간압(냉동실측 증발기 대비) 정도가 되므로 이 냉매는 케이싱(10)의 내부공간으로 흡입하여 상기한 제1 압축공간(P1)에서 1단 압축된 냉매와 함께 혼합한 후 제2 압축공간(P2)에서 함께 토출압까지 압축되도록 함으로써 불필요한 과압축을 배제하여 압축기의 효율을 높일 수 있고 이를 통해 냉 동실과 냉장실에 각각 다른 증발기를 가지는 냉장고의 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 2단 왕복동식 압축기와 이를 적용한 냉장고에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에 있어서는 가스흡입관(SP1)(SP2)을 복수 개 구비하여 그 중 제1 가스흡입관(SP1)은 제1 압축유니트(40A)에 직접 연통하는 반면 제2 가스흡입관(SP2)은 케이싱(10)의 내부공간에 연통함으로써 냉장고의 냉동실측 증발기(E1)에서 저압으로 공급되는 냉매는 제1 압축유니트(40A)에서 1단 압축한 후 제2 압축유니트(40B)에서 2단 압축하는 반면 냉장고의 냉장실측 증발기(E2)에서 중간압으로 공급되는 냉매는 제2 압축유니트(40B)에서 압축하여 제1 압축유니트(40A)를 통과한 냉매와 함께 토출함으로써 압축기의 부담을 줄이고 냉장고의 성능을 향상시킬 수 있는 것이나, 본 실시예는 도 6에서와 같이 가스흡입관(SP)을 한 개만 구비하여 그 가스흡입관(SP)을 제1 압축유니트(40A)에만 연결함으로써 한 개의 증발기(E)를 갖는 냉장고 또는 복수 개의 증발기를 갖더라도 그 중 한 개의 증발기는 제1 압축유니트(40A)에만 연결하여 냉매를 제1 압축유니트(40A)에서 1단 압축한 후 다시 제2 압축유니트(40B)에서 2단 압축하여 고압력비의 냉매를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 2단 실린더 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉장고는, 한 개의 왕복동모터에 단차진 피스톤을 결합하고 그 피스톤에 대응하는 단차진 실린더를 결합함으로써, 피스톤의 왕복운동시 동시에 두 개의 압축공간이 형성되도록 하여 2단 왕복동식 압축기의 생산비용을 줄이면서도 피스톤의 스트로크 제어를 용이하게 하여 압축기 효율을 높일 수 있다. 또, 이를 냉장고에 적용하는 경우 불필요한 과압축을 배제하거나 고압력비의 냉매를 얻을 수 있어 압축기의 효율을 높일 수 있고 이를 통해 냉장고 전체 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

케이싱;

상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터;

상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더; 및

상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤;을 포함한 2단 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 제1 압축공간의 입구측은 냉매가 상기 케이싱의 내부를 거치지 않고 직접 흡입되도록 제1 가스흡입관에 연통되고, 상기 제2 압축공간의 입구측은 제1 압축공간에서 1단 압축된 냉매가 상기 케이싱의 내부를 거쳐 유입되도록 상기 케이싱의 내부에 연통되는 2단 왕복동식 압축기.
제2항에 있어서,

상기 케이싱에는 냉매가 제1 압축공간을 거치지 않고 상기 케이싱의 내부로 직접 흡입되어 제2 압축공간으로 흡입되도록 제2 가스흡입관이 더 연결되는 2단 왕복동식 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 프레임과 실리더에는 제1 압축공간이 제1 가스흡입관과 직접 연통되도록 제1 흡입유로가 형성되고, 상기 피스톤의 내부에는 제1 압축공간과 제2 압축공간이 상기 케이싱의 내부를 통해 연통되도록 제2 흡입유로가 형성되는 2단 왕복동식 압축기.
제4항에 있어서,

상기 제1 흡입유로는 제1 가스흡입관에 연통되도록 프레임에 형성되는 연통구멍과 그 연통구멍이 제1 압축공간에 연결되도록 상기 실린더에 형성되는 흡입구멍으로 이루어지고, 상기 연통구멍의 출구단에 제1 흡입유로를 개폐하도록 제1 흡입밸브가 장착되는 2단 왕복동식 압축기.
제4항에 있어서,

상기 프레임에는 소정의 내부공간을 갖는 흡입커버를 설치하여 상기 연통구멍과 가스흡입관을 연결하는 2단 왕복동식 압축기.
제4항에 있어서,

상기 제2 흡입유로는 케이싱의 내부와 제2 압축공간을 연통하도록 상기 피스톤의 내부에 운동방향으로 관통 형성하는 가스유로와 그 가스유로를 제1 압축공간에 연통하도록 상기 제1 피스톤에 관통 형성하는 가스통공으로 이루어지고, 상기 가스통공의 출구측에는 제2 흡입유로를 개폐하도록 제1 토출밸브가 장착되며, 상기 가스유로의 출구측에는 제1 토출밸브와 반대로 제2 흡입유로를 개폐하도록 제2 흡입밸브가 장착되고, 상기 제2 압축공간의 출구측에는 그 제2 압축공간을 개폐하도록 제2 토출밸브가 장착되는 2단 왕복동식 압축기.
제7항에 있어서,

상기 제1 토출밸브는 피스톤의 가스유로 안쪽에 자석을 이용하여 고정 결합하는 2단 왕복동식 압축기.
제7항에 있어서,

상기 제2 토출밸브는 제2 실린더의 선단면에서 착탈 가능하게 지지되도록 그 제2 토출밸브의 압축배면에 스프링이 설치되는 2단 왕복동식 압축기.
케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터와, 상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더와, 상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤을 포함한 왕복동식 압축기;

냉매가 상기 왕복동식 압축기의 케이싱 내부를 거치지 않고 상기 왕복동식 압축기의 제1 압축공간으로 직접 흡입되도록 연결되는 냉동실측 증발기; 및

냉매가 상기 왕복동식 압축기의 케이싱 내부를 거쳐 상기 제1 압축공간에서 1단 압축된 냉매와 혼합되어 상기 왕복동식 압축기의 제2 압축공간으로 흡입되도록 연결되는 냉장실측 증발기;를 포함한 2단 왕복동식 압축기를 구비한 냉장고.
케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 프레임으로 지지되어 고정되고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 한 개의 왕복동모터와, 상기 프레임에 구비되고 그 내경이 서로 다른 제1 실린더와 제2 실린더가 단차지게 형성되어 제1 압축공간과 제2 압축공간이 형성되는 실린더와, 상기 왕복동모터의 가동자에 결합되고 상기 제1 실린더와 제2 실린더의 내경과 상응하도록 제1 피스톤과 제2 피스톤이 단차지게 형성되어 그 제1 피스톤과 제2 피스톤이 상기 제1 압축공간과 제2 압축공간에서 각각 직선으로 왕복 운동하면서 냉매를 2단 압축하는 피스톤을 포함한 왕복동식 압축기; 및

냉매가 상기 왕복동식 압축기의 케이싱 내부를 거치지 않고 상기 왕복동식 압축기의 제1 압축공간으로 직접 흡입되도록 연결되는 증발기;를 포함한 2단 왕복동식 압축기를 구비한 냉장고.
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