KR101454248B1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 토출공간을 체적이 다른 복수 개의 토출공간으로 구획하고 그 양쪽 토출공간의 사이에 작은 연통유로를 형성함으로써, 제1 토출공간으로 토출되는 냉매가 상대적으로 체적이 작은 제2 토출공간으로 이동하는 과정에서 맥동압력이 감쇄되고 이로 인해 상기 압축공간에서 토출공간으로 토출되는 과정에서 발생되는 냉매의 맥동압력으로 인한 압축기 진동을 줄일 수 있다.

밀폐형 압축기, 토출커버, 토출공간, 맥동

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 토출커버로 토출되는 냉매의 맥동을 감쇄시킬 수 있는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 구동력을 발생시키는 전동부와 그 전동부의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부가 함께 구비되어 주로 냉장고나 에어콘 등의 냉동시스템에 적용되고 있다.

상기 밀폐형 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다. 그리고 상기 밀폐형 압축기는 압축된 냉매를 토출하는 방식에 따라 간접 토출방식과 직접 토출방식으로 구분할 수 있다. 예컨대, 통상적인 왕복동식 압축기의 경우는 압축부의 토출측에 토출관이 직접 연결되어 압축된 냉매가 케이싱의 내부공간을 거치지 않고 곧바로 토출되도록 하는 반면, 통상적인 로터리식 압축기의 경우는 압축부의 토출측이 케이싱의 내부공간에 연통되어 압축된 냉매가 케이싱의 내부공간으로 토출되었다가 냉동사이클로 배출되도록 하고 있다. 그리고 스크롤식 압축기의 경우는 저압식과 고압식으로 구분되어 저압식의 경우는 압축된 냉매가 곧바로 토출되도록 하는 반면, 고압식의 경우는 압축된 냉매 가 케이싱의 내부공간을 거쳐 냉동사이클로 배출되도록 하고 있다. 물론, 상기 왕복동식 압축기와 로터리식 압축기의 경우도 최근에는 각각 간접 토출방식과 직접 토출방식이 소개되고 있다.

상기와 같은 밀폐형 압축기에서 특히 직접 토출방식의 압축기들, 예를 들어 왕복동식 압축기에서는 전술한 바와 같이 토출관이 압축부의 토출측, 즉 토출머플러에 직접 연결됨에 따라 상기 압축부에서 냉매가 토출될 때 발생되는 맥동이 상기 토출머플러로 그대로 전달되어 압축기의 진동을 감쇄시키는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 토출커버의 토출공간으로 토출되는 냉매의 맥동을 상기 토출커버의 내부에서 줄여 압축기의 진동을 감쇄시킬 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더가 구비되는 실린더블록; 상기 실린더에 삽입되어 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤; 상기 실린더블록의 선단면에 장착되어 상기 실린더의 압축공간을 개폐하는 밸브조립체; 및 상기 밸브조립체의 토출측을 수용하여 상기 실린더블록의 선단면에 결합되고 상기 실린더에서 토출되는 냉매를 토출머플러로 안내하도록 토출공간이 구비되는 토출커버;를 포함하고, 상기 토출공간은 서로 연통되는 적어도 두 개의 토출공간으로 구획되고, 그 두 개 이상의 토출공간은 서로 체적이 상이하게 형성되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 상기 토출공간을 체적이 다른 복수 개의 토출공간으로 구획하고 그 양쪽 토출공간의 사이에 작은 연통유로를 형성함으로써, 상기 제1 토출공간으로 토출되는 냉매가 상대적으로 체적이 작은 제2 토출공간으로 이동하는 과정에서 맥동압력이 감쇄되고 이로 인해 상기 압축공간에서 토출공간으로 토출되는 과정에서 발생되는 냉매의 맥동압력으로 인한 압축기 진동을 줄일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 케이싱(1)의 내부공간에 설치되고 외부에서 공급되는 전원에 의해 회전력을 발생하도록 고정자(110)와 회전자(120) 그리고 크랭크축(130)으로 된 전동부(100)와, 상기 케이싱(1)의 내부공간에서 상기 전동부(100)의 크랭크축(130)에 결합되어 그 전동부(100)의 회전력을 전달받아 냉매를 흡입 압축하는 압축부(200)로 이루어진다.

상기 압축부(200)는 상기 케이싱(1)의 내부공간에 횡방향으로 설치되어 탄력 지지되고 그 일측에 압축공간(V1)이 형성되는 실린더(211)를 갖는 실린더블록(210)과, 상기 실린더블록(210)의 상면에 얹힌 상기 크랭크축(130)의 캠부에 회전 가능하게 삽입되는 슬리브(220)와, 상기 슬리브(220)의 외주면에 결합되어 상기 크랭크축(130)의 회전운동을 후술할 피스톤(240)의 왕복운동으로 변환하는 커넥팅로 드(230)와, 상기 커넥팅로드(230)의 타단에 결합되어 상기 실린더(211)의 압축공간(V1) 내부에서 상기 크랭크축(130)의 반경방향으로 왕복운동을 하는 피스톤(240)과, 상기 실린더블록(210)의 토출측 선단면에 설치되어 냉매의 흡입과 토출을 조절하는 밸브조립체(250)와, 상기 밸브조립체(210)의 토출측을 수용하도록 소정의 토출공간(V2)을 구비하여 상기 밸브조립체(250)와 함께 실린더에 결합되는 토출커버(260)와, 상기 밸브조립체(250)의 흡입측에 연통되도록 상기 토출커버(260)에 밀착되어 결합되는 흡입머플러(270)와, 상기 토출커버(260)의 토출측에 직접 연통되도록 상기 실린더블록(210)에 장착되고 그 일측에는 토출관(미도시)이 직접 연통되는 토출머플러(280)를 포함한다.

도 2에서와 같이, 상기 실린더블록(210)에는 상기 토출커버(260)의 토출공간(V2)으로 토출되는 냉매가 상기 토출머플러(280)로 안내되도록 토출유로(212)가 관통 형성된다.

상기 밸브조립체(250)는 실린더블록(210)의 선단면에 설치되는 밸브플레이트(251)와, 상기 실린더블록(210)과 밸브플레이트(251)의 사이에 설치되어 흡입구(251a)를 개폐하는 흡입밸브(252)와, 상기 밸브플레이트(251)에 일단이 고정되고 그 타단이 토출구(251b)를 개폐하는 토출밸브(253)와, 상기 토출밸브(253)의 압력배면에 설치되어 그 토출밸브(253)의 개방 정도를 제어하는 밸브스프링(254)과, 상기 토출밸브(253)와 밸브스프링(254)을 상기 밸브플레이트(251)에 고정하는 리테이너(255)로 이루어진다.

도면중 미설명 부호인 251c는 밸브플레이트에서 토출유로와 연통되는 관통구 멍, 252a는 밸브부, 252b는 토출구와 연통되는 관통구멍, 252c는 토출유로와 연통되는 관통구멍, 290은 가스켓이다.

상기와 같은 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 외부에서 전원이 인가되어 상기 회전자(120)가 회전하면, 상기 회전자(120)에 압입된 상태의 크랭크축(130)이 회전하게 된다. 그리고 상기 크랭크축(130)의 회전운동은 그 크랭크축에 편심지게 연결된 커넥팅로드(230)에 의해 직선운동으로 변환되어 상기 피스톤(240)이 실린더(211) 내부를 왕복운동하게 된다. 상기 피스톤(240)의 왕복운동에 의해 냉매가 상기 흡입머플러(270)와 밸브조립체(250)를 통해 상기 실린더(211)의 압축공간(V1)로 흡입되었다가 상기 밸브조립체(250)를 통해 상기 토출커버(260)와 토출머플러(280) 그리고 토출관(미도시)을 차례대로 거쳐 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 냉매가 상기 실린더블록(210)의 압축공간(V1)에서 토출커버(260)의 토출공간(V2)으로 주기적으로 토출됨에 따라 맥동압력이 발생하게 되고, 이 맥동압력은 상기 토출커버(260)에서 토출머플러(280)로 전달된다. 따라서, 냉매의 토출시 발생되는 맥동압력을 상기 토출커버(260)에서 감쇄시키지 못하면 그 맥동압력이 상기 토출머플러(280)에 그대로 전달되어 압축기의 진동을 적절하게 감쇄시키지 못할 우려가 있다. 본 발명에서는 상기 토출커버(260)의 토출공간(V2)을 복수 개(도면에서는 2개)로 구획하여 냉매의 맥동압력을 감쇄시키고자 하는 것이다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 의한 밸브조립체와 토출커버 그리고 가스켓을 보인 도면들이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 토출커버(260)는 대략 사각용기 모양으로 형성되고, 그 개구측이 가스켓(290)을 사이에 두고 상기 밸브플레이트(251)에 밀착되어 복개되며, 그 모서리에는 상기 토출커버(260)가 밸브플레이트(251)와 함께 실린더블록(210)에 체결되도록 체결구멍(261)이 형성된다. 그리고 상기 토출커버(260)의 일측면에는 상기 흡입머플러(270)의 흡입관로(271)가 장착되도록 흡입측 고정부(262)가 음각지게 형성되고, 상기 흡입측 고정부(262)의 외벽면은 상기 토출커버(260)를 통해 열이 흡입머플러(270)의 흡입관로(271)로 전달되는 것을 방지하도록 방열구멍(263)이 형성될 수 있다.

그리고 상기 토출커버(260)의 흡입측 고정부(262) 주변에는 상기 토출밸브(253)와 밸브스프링(254) 그리고 리테이너(255)를 수용하는 동시에 상기 실린더(211)의 압축공간(V1)에서 토출되는 냉매가 일시 정체되도록 토출공간(V2)이 형성된다.

상기 토출공간(V2)은 도 5에서와 같이 상기 압축공간(V1)과 1차적으로 연통되고 상기 토출밸브(253)와 밸브스프링(254) 그리고 리테이너(255)를 수용하는 제1 토출공간(V21)과, 상기 제1 토출공간(V21)과 구획되고 상기 실린더블록(210)의 토출유로(212)와 연통되는 제2 토출공간(V22)으로 구분된다. 상기 제1 토출공간(V21)과 제2 토출공간(V22)은 상기 토출공간(V2)의 내벽면에서 연장되는 격벽(264)에 의해 분리 형성된다. 상기 격벽(264)의 높이는 상기 토출공간(V2)의 깊이와 동일한 높이로 형성되는 것이 냉매의 누설을 차단할 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고 상기 제1 토출공간(V21)의 체적은 제2 토출공간(V22)의 체적 보다 크 게 형성된다. 예를 들어 상기 제1 토출공간(V21)의 체적은 제2 토출공간(V22)의 체적 대배 대략 20 : 1 이상이 될 수 있도록 형성되는 것이 상기 제2 토출공간(V22)에서의 맥동압력을 효과적으로 완충시킬 수 있어 바람직하다.

상기 격벽(264)의 선단면, 즉 상기 밸브플레이트(251)에 접하는 면에는 제1 토출공간(V21)의 냉매가 제2 토출공간(V22)으로 이동할 수 있도록 연통유로(265)가 형성된다. 상기 연통유로(265)는 도 6에서와 같이 토출손실을 감안하여 적정크기로 형성되어야 하지만 가급적 좁고 길게 형성되는 것이 맥동압력을 효과적으로 줄일 수 있어 바람직하다. 실험을 통해 적정한 연통유로(265)의 단면적은 대략 30mm² 이하가 되도록 형성하는 것이 압축기의 효율을 고려할 때 적정한 것으로 나타났다.

한편, 상기 연통유로(265)는 도 7에서와 같이 상기 격벽(264)의 중간을 관통하여 구멍모양으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 연통유로(265)가 토출유로(212)와 좀더 멀어져 상기 제1 토출공간(V21)에서 제2 토출공간(V22)으로 유입되는 냉매가 좀더 길게 머무를 수 있어 맥동을 좀더 감쇄시킬 수도 있다.

상기 가스켓(290)은 얇을 강판으로 형성되어 상기 토출커버(260)와 함께 실린더블록에 결합되고, 상기 가스켓(290)의 가장자리에는 상기 토출공간(V1)을 밀봉하도록 그 토출공간(V1)의 형상을 따라 밀봉부(291)가 절개 형성된다. 그리고 상기 밀봉부(291)에는 양쪽 토출공간(V21)(V22) 사이를 가로지르도록 브릿지부(292)가 형성된다. 상기 브릿지부(292)는 상기 격벽(264)의 두께와 대체로 동일하거나 약간 작게 형성될 수 있다.

본 발명에서와 같이 상기 토출공간(V2)을 체적이 다른 복수 개의 토출공간(V21)(V22)으로 구획하고 그 양쪽 토출공간(V21)(V22)의 사이에 작은 연통유로(265)를 형성함으로써 상기 제1 토출공간(V21)으로 토출되는 냉매가 상대적으로 체적이 작은 제2 토출공간(V22)으로 이동하는 과정에서 맥동압력이 감쇄되고, 이로 인해 상기 압축공간(V1)에서 토출공간(V2)으로 토출되는 과정에서 발생되는 냉매의 맥동압력으로 인한 압축기 진동을 줄일 수 있다. 도 8은 전술한 규격에 따라 토출공간을 복수 개로 구획한 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 맥동을 측정한 결과표이다. 도 8의 (a)는 토출공간이 한 개 일 경우이고 도 8의 (b)는 토출공간이 두 개로 구획된 경우이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 토출공간(V2)이 두 개인 경우가 한 개인 경우에 비해 전체적으로 소음과 맥동이 모두 감소되는 것을 알 수 있다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이 제1 토출공간(V21)으로 토출되는 냉매는 불연속적으로 토출됨에 따라 큰 맥동을 갖게 되지만 이 냉매가 상대적으로 단면적이 작은 연통유로(265)를 통해 체적이 작은 제2 토출공간(V22)으로 이동하면서는 맥동이 상당히 감쇄되기 때문이다. 이를 통해 압축기의 토출머플러(280)에서의 진동감쇄효과도 향상되어 전체적으로 압축기 진동이 감소될 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는 냉장고에 주로 사용되나 에어콘과 같은 냉동시스템에 폭넓게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 밸브조립체와 토출커버를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 1에 따른 토출커버와 가스켓을 분해하여 보인 사시도,

도 4는 도 3에서 토출커버와 가스켓을 조립하여 보인 사시도,

도 5는 도 4에서 제1 토출공간과 제2 토출공간 사이의 격벽을 보인 확대 사시도,

도 6은 도 5의 "I-I"선단면도,

도 7은 도 5의 연통유로에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,

도 8은 토출커버의 토출공간을 복수 개로 구획한 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 맥동을 측정한 결과표로서, 도 8의 (a)는 토출공간이 한 개 일 경우이고 도 8의 (b)는 토출공간이 두 개로 구획된 경우에 대한 실험결과표.

** 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

210 : 실린더블록 210 : 실린더

212 : 토출유로 240 : 피스톤

250 : 밸브조립체 260 : 토출커버

264 : 격벽 265 : 연통유로

290 : 가스켓 292 : 브릿지부

V1 : 압축공간 V2 : 토출공간

V21 : 제1 토출공간 V22 : 제2 토출공간

Claims (8)

1. 실린더가 구비되는 실린더블록;

   상기 실린더에 삽입되어 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤;

   상기 실린더블록의 선단면에 장착되어 상기 실린더의 압축공간을 개폐하는 밸브조립체; 및

   상기 밸브조립체의 토출측을 수용하여 상기 실린더블록의 선단면에 결합되고 상기 실린더에서 토출되는 냉매를 토출머플러로 안내하도록 토출공간이 구비되는 토출커버;를 포함하고,

   상기 토출공간은 적어도 한 개의 격벽이 형성되어 적어도 두 개의 토출공간으로 구획되고, 상기 적어도 두 개 이상의 토출공간은 서로 체적이 상이하게 형성되며,

   상기 격벽에는 상기 두 개 이상의 토출공간을 연통시키는 연통유로가 형성고, 상기 연통유로는 상기 격벽의 선단면에 소정의 깊이로 홈지게 형성되거나 중간에 구멍으로 관통 형성되는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 두 개 이상의 토출공간 중에서 가장 작은 토출공간이 상기 토출머플러에 연통되는 밀폐형 압축기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 실린더블록에는 상기 토출커버의 토출공간에 연통되어 토출된 냉매를 토출머플러로 안내하도록 토출유로가 형성되고,

   상기 두 개 이상의 토출공간 중에서 가장 작은 토출공간이 상기 토출유로에 연통되는 밀폐형 압축기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 토출공간은 서로 체적이 다른 두 개의 토출공간으로 구획되고, 양쪽 토출공간의 체적비가 1 : 20 이상이 되도록 형성되는 밀폐형 압축기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 두 개의 토출공간은 적어도 한 개의 연통유로에 의해 연통되고, 상기 연통유로의 단면적이 30mm² 이하로 형성되는 밀폐형 압축기.
8. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브조립체와 그 밸브조립체에 대향되는 상기 토출커버의 사이에는 가스켓이 설치되고,

   상기 가스켓은 상기 토출공간을 밀봉하도록 그 토출공간의 형상을 따라 밀봉부가 절개 형성되며,

   상기 밀봉부에는 양쪽 토출공간 사이를 가로지르도록 브릿지부가 형성되는 밀폐형 압축기.

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