KR20030071228A - 밀폐형 압축기의 실린더 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 실린더 조립체는, 내부에 압축실이 형성된 실린더 블록과, 압축실에서 압축된 냉매를 압축기 외부로 안내하는 냉매토출유로와, 상기 실린더 블록의 일단에 결합되어 냉매토출방을 형성시키는 실린더 헤드와, 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 설치되어 냉매토출방을 냉매토출유로 및 압축실 각각에 연결시키는 제 1 및 제 2 냉매토출공을 가지는 밸브플레이트를 포함하며, 제 1 냉매토출공은 냉매토출방과 연결된 입구측의 단면적이 냉매토출유로와 연결된 출구측의 단면적보다 소정 비율 크게 형성된다. 이에 의하면, 압축기의 구동시 압축기 외부로 전달되는 토출맥동에 의해 발생되는 소음의 크기를 감소시킬 수 있으며, 밸브플레이트의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 실린더 조립체 {Cylinder assembly for hermetic compressor}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 압축기의 구동시 냉매를 흡입하여 압축한 후 토출하는 실린더 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기(100)는 냉장고 등의 냉동장치에서 냉매를 압축하기 위하여 사용되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이스(110)와, 상기 케이스(110) 내부 일측에 설치되며 냉매를 흡입하여 압축하는 압축실(133)이 구비된 실린더 조립체(130)와, 전동기구부(120)를 포함한다.

상기 전동기구부(120)는 고정자(121)와, 이 고정자(121)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 회전자(123)와, 이 회전자(123)의 중심부에 압입설치되며 하단에 커넥팅로드(127)가 편심결합된 크랭크샤프트(125)와, 커넥팅로드(127)의 선단에 결합되어 압축실(133)내에서 왕복구동되는 피스톤(129)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 조립체(130)는 실린더 블록(131)과, 실린더 헤드(135)와, 밸브플레이트(137)와, 냉매토출유로(140)를 포함한다. 상기 냉매토출유로(140)는 실린더 블록(131)을 관통하도록 형성된 냉매토출채널(141;도 3 참조)과, 상기 토출채널(141)과 연결되도록 실린더 블록(131)의 하단에 설치된 토출머플러(145)와, 상기 토출머플러(145)를 케이스(110) 외부와 연결시키는 냉매토출관(143)을 포함한다. 상기 냉매토출채널(141) 및 토출머플러(145)는 압축기(100)의 정속구동을 위해 복수로 형성되기도 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 블록(131)과 실린더 헤드(135) 사이에는 냉매토출방(135b)이 형성된다. 상기 밸브플레이트(137)는 실린더 블록(131)과 실린더 헤드(135) 사이에 설치되며, 냉매토출방(135b)과 냉매토출채널(141)을 연통시키도록 형성된 제 1 냉매토출공(137b)과, 냉매토출방(135b)과 압축실(133)을 연통시키도록 형성된 제 2 냉매토출공(137c)과, 냉매흡입방(135a;도 1 참조)과 압축실(133)을 연통시키도록 형성된 냉매흡입공(135a)을 가진다. 그리고, 상기 제 2 냉매토출공(137c)과 냉매흡입공(135a) 각각은 밸브플레이트(137) 상에 별도로 설치된 토출밸브(138b)와 흡입밸브(138a)들에 의해 개폐된다. 여기서, 상기 밸브(138a)(138b)들은 피스톤(129)의 움직임에 따라 압축실(133)로 드나드는 냉매에 의해 개폐된다.

이와 같이 구성된 실린더 조립체(130)를 가지는 밀폐형 압축기(100)는 그 구동시 상기 밸브(138a)(138b)들이 밸브플레이트(137)를 타격함으로써 맥동이 발생된다. 여기서, 냉매토출관(143)은 냉매의 토출시 발생되는 토출맥동을 압축기(100) 외부로 전달시키는 통로가 된다. 이에 따라, 종래의 밀폐형 압축기(100)는 그 구동시 압축기(100)의 외부로 전달되는 상기 토출맥동에 의한 대략 175㎐의 저주파대역의 소음이 발생하는 문제점이 있다.

한편, 상기 토출유로의 단면적은 작게 형성될수록 외부로 전달하는 소음의 크기(db)가 줄어든다. 그러나, 통상 성형제작되는 밸브플레이트(137)에, 예를 들어, 2mm이하의 직경을 가지는 제 1 냉매토출공(137b)을 형성시키는 것은, 그 주물제작의 어려움 때문에 밸브플레이트(137)의 생산공정이 증가되는 문제점이 있다. 즉, 제 1 냉매배출공(137b)을 형성시키기 위해 주물(미도시)에는 2mm이하의 직경을 가지는 핀(미도시)의 형성이 필요하나, 이렇게 좁은 직경을 가지는 상기 핀은 성형된 밸브플레이트(137)를 주물로부터 이형시킬 때 쉽게 부러지게 되어 그 성형이 번거로운 문제점이 있다. 이에 따라, 좁은 직경을 가지는 제 1 냉매토출공(137b)을 형성시키기 위해 드릴링작업을 밸브플레이트(137)의 성형후에 별도로 더 해야 함으로써 밸브플레이트(137)의 제작을 위해 작업공정이 더 추가되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압축기의 구동시 발생되는 토출맥동이 외부로 전달됨에 따라 발생되는 저주파대역의 소음의 크기를 감소시키고, 밸브플레이트의 생산성을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 밀폐형 압축기를 도시해 보인 단면도,

도 2의 실린더 조립체를 발췌하여 도시해 보인 분리 사시도,

도 3은 도 2의 실린더 조립체가 조립된 상태를 도시해 보인 저면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 조립체를 도시해 보인 저면도,

도 5는 도 4의 밸브플레이트를 발췌하여 도시해 보인 단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더 조립체를 도시해 보인 저면도,

도 7은 도 6의 실린더 조립체를 가지는 밀폐형 압축기의 구동시 발생된 소음을 측정한 결과를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 압축기230, 230' : 실린더 조립체

131, 131' : 실린더 블록133 : 압축실

135 : 실린더 헤드135b: 냉매토출방

240 : 밸브플레이트241 : 제 1 냉매토출공

242 : 입구243 : 출구

137c : 제 2 냉매토출공140 : 냉매토출유로

141, 141' : 냉매토출채널143 : 냉매토출관

145 : 토출머플러

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 실린더 조립체는, 냉매가 압축되는 압축실이 내부에 형성된 실린더 블록과, 상기 압축실 내부에서 압축된 냉매를 압축기 외부로 안내하는 냉매토출유로와, 상기 실린더 블록의 일단에 결합되어 상기 압축실 및 상기 냉매토출유로와 연동되는 냉매토출방을 형성시키는 실린더 헤드와, 상기 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 설치되어 상기 냉매토출방을 상기 냉매토출유로 및 상기 압축실 각각에 연결시키는 제 1 및 제 2 냉매토출공을 가지는 밸브플레이트를 포함하며, 상기 제 1 냉매토출공은 상기 냉매토출방과 연결된 입구측의 단면적이 상기 냉매토출유로와 연결된 출구측의 단면적보다 소정 비율 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 압축기의 구동시 토출맥동이 냉매토출유로를 통해 압축기의 외부로 전달됨에 따라 발생되는 저주파대역의 소음을 감쇄시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 1 냉매토출공은, 상기 입구측 단면적과 출구측 단면적의 상대 비율이 9:4가 되도록 그 내면이 단차지게 형성된다. 이에 따르면, 상기 제 1 냉매배출공은, 상기 입구측 직경의 크기가 3mm이고, 상기 출구측 직경의 크기가 2mm인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 냉매토출유로는, 상기 실린더 블록을 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 냉매토출채널과, 상기 토출채널을 통해 토출되는 냉매를 상기 압축기 외부로 안내하는 냉매토출관을 포함하며, 상기 제 1 냉매토출공은 상기 토출채널 각각에 대응되도록 상기 밸브플레이트에 형성된다.

여기서, 상기 냉매토출채널은, 상기 제 1 냉매토출공과 연결된 입구측의 단면적이 상기 냉매토출관과 연결되는 출구측의 단면적보다 소정 비율 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명을 설명함에 있어 도 1 내지 도 3에서 도시되고 설명된 종래의 밀폐형 압축기의 구성요소와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성요소에 대해서는 종래와 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 실린더 조립체를 도시한 것으로서, 이를 참조하면, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100;도 1 참조)의 실린더 조립체(230)는 실린더 블록(131)과, 실린더 헤드(135)와, 밸브플레이트(240)와, 냉매토출유로(140)를 포함한다.

상기 실린더 블록(131)의 내부에는 압축실(133)이 형성된다. 상기 압축실(133)의 내부에는 압축기(100)의 구동시 피스톤(129;도 1 참조)가 직선왕복하게 되며, 이에 따라, 냉매가 압축실(133)에 흡입되어 압축된 후 토출된다. 한편, 실린더 블록(131)의 내부에는 압축실(133)의 양측에 냉매토출채널(141)이 형성되며, 상기 냉매토출채널(141)의 상세한 설명은 후술된다.

상기 실린더 헤드(135)는 상기 압축실(133)을 밀폐시키도록 실린더 블록(131)의 일측에 결합된다. 상기 실린더 헤드(135)는, 도 2를 참조하면, 제 1 체결공(151)에 볼트(157) 등의 체결수단이 밸브플레이트(240)의 제 2 체결공(153)을 관통하여 실린더 블록(155)의 제 3 체결공(155)에 결합됨으로써 실린더 블록(131)에 결합된다.

상기 냉매토출유로(140)는 냉매토출방(135b) 내부에 도달한 압축된 냉매를 압축기(100) 외부로 배출시키기 위한 통로로서, 냉매토출관(143;도 1 참조)과, 냉매토출채널(141)과, 토출머플러(145)를 포함한다. 상기 냉매토출채널(141)은 앞서 설명한 바와 같이 실린더 블록(131)의 내측을 관통하도록 형성되며, 냉매토출방(135b)의 냉매는 냉매토출채널(141)을 경유하여 토출머플러(145) 및 냉매토출관(143)을 통해 압축기 외부로 배출된다. 본 실시예에서의 냉매토출채널(141)은 도 3에 도시된 종래의 경우와는 다르게 압축실(133)의 양측에 한 쌍으로 형성되며, 이에 대응하여 토출머플러(145)도 한 쌍으로 설치된다. 이때, 상기 토출머플러(145) 상호간에는 연결관(147)을 통해 연결되며 어느 하나의 토출머플러(145)는 냉매토출관(143)과 연결된다. 이렇게 구성된 냉매토출유로(140)는 토출머플러(145)가 복수로 구비됨에 따라 종래에 비해 정숙한 상태에서 압축기(100)를 구동시킬 수 있다.

한편, 상기 냉매토출유로(140)의 구성은 꼭 본 실시예의 경우에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 냉매토출채널(141)은 실린더 블록(131)의 외측에 냉매토출방(135b)과 연통된 상태로 별도의 관형부재에 의해 형성될 수 있으며, 종래와 동일하게 하나의 냉매토출채널(141)을 가지도록 형성시킬 수도 있다. 그리고, 상기 토출머플러(145)는 필요에 따라 삭제가 가능하며, 이 경우 냉매토출관(143)은 냉매토출채널(141)에 직접 연결될 수 있다.

상기 밸브플레이트(240)는 실린더 블록(131)과 실린더 헤드(135) 사이에 설치되며, 냉매토출채널(141)과 연결되도록 형성된 제 1 냉매토출공(241)과, 압축실(133)과 연결되도록 형성된 제 2 냉매토출공(137c) 및 냉매흡입공(137a;도 2 참조)을 가진다. 그리고, 상기 냉매흡입공(135a)과 제 2 냉매토출공(137c) 각각에는 냉매흡입방(135b;도 1 참조)과 냉매토출방(135b) 각각으로부터 압축실(133)을 드나드는 냉매를 규제하기 위한 흡입밸브(138a;도 2 참조)와 토출밸브(138b;도 2 참조)가 더 설치된다.

여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밸브플레이트(240)의 제 1 냉매토출공(241)은 냉매토출방(135b)과 연결된 입구(242)측의 단면적이 냉매토출채널(141)과 연결된 출구(243)측의 단면적보다 크도록 형성된다. 즉, 제 1 냉매토출공(241)은 입구(242)측의 단면적이 출구(243)측의 단면적보다 소정 비율 크게 형성되도록 그 내면이 단차지게 형성되는 것이다.

상기 제 1 냉매토출공(241) 및 냉매토출채널(141)은 압축기(100)의 용량에 따라 여러가지 크기로 형성됨이 가능하다. 일례로, 압축기(100)의 배기량이 3.0cc일 때, 제 1 냉매토출공(241)은 입구(242)측의 직경이 3mm로 형성되고, 출구(243)측의 직경이 2mm가 되도록 형성되며, 냉매토출채널(141)은 2~8mm의 직경으로 형성된다. 즉, 제 1 냉매토출공(241)은 그 입구(242)측과 출구(243)측의 상대적인 직경비율이 3:2가 되도록 형성되며, 이에 따라 제 1 냉매토출공(241)의 입구(242)측 단면적과 출구(243)측 단면적의 상대비율은 9:4가 된다.

이렇게, 제 1 냉매토출공(241)의 내면을 단차지게 형성시킴에 따라, 토출밸브(138b)의 작동시 발생되는 토출맥동이 압축기(100) 외부로 전달됨으로써 발생되는 저주파대역(175㎑)의 소음의 크기(db)을 감쇄시킬 수 있다.

또한, 기존에 주물제작의 어려움 때문에 제 1 냉매토출공(241)의 직경을 좁게 형성시키지 못하였던 것을 그 출구(2443)측을 좁게 형성시킬 수 있다. 즉, 도시되지 않았지만, 상기 제 1 냉매토출공(241)을 형성시키도록 주물내부에 돌출되게 형성된 핀의 하단이 제 1 냉매토출공(241)의 입구(242)측에 대응되도록 출구(243)측에 대응되는 끝단보다 두껍게 보강형성되기 때문에 상기 핀의 하단이 견고하게받쳐질 수 있다. 이에 따라, 상기 핀이 밸브플레이트(240)의 제작중에 부러지는 등의 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 밸브플레이트(240)의 성형후 다시 제 1 냉매토출공(241)을 형성시키기 위해 드릴링(drilling) 등의 부가 작업을 하지 않아도 압축기(100) 구동시 발생되는 저주파대역의 소음을 감쇄시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀폐형 압축기(100)의 실린더 조립체(230')를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 본 실시예에서의 냉매토출채널(141')은 제 1 냉매토출공(241)과 동일한 형상으로 단차지게 형성된다. 예를들어, 압축기의 배기량이 3.0cc인 경우 입구(141a)측 제 1 냉매토출공(241)은 앞서 설명된 실시예의 경우와 동일하게 형성되며, 실린더 블록(131')의 내부에 복수로 형성된 냉매토출채널(141')은 그 입구(141a)측 직경의 크기가 6.4mm가 되고, 출구(141b)측 직경의 크기는 2.0mm가 되도록 형성된다. 즉, 냉매토출채널(141') 양측의 직경의 크기는 소정 비율을(본 실시예의 경우 3.2:1) 이루도록 형성되며, 이러한 규격은 압축기(100)의 용량 및 발생되는 소음의 대역폭에 따라 다양하게 형성된다. 물론, 도 6에 도시된 좌측 및 우측의 냉매토출채널(141') 각각의 규격도 서로 다르게 형성시킬 수있다. 즉, 좌측의 냉매토출채널(141')의 전반적인 직경을 우측의 냉매토출채널(141')의 전반적인 직경의 크기보다 크게 형성시킬 수도 있는 것이다. 이렇게 구성된 실린더 조립체(230')를 가지는 밀폐형 압축기(100)는 그 구동시 압축실(133)로부터 냉매토출방(135b)으로 토출된 냉매가 냉매토출방(135b)으로부터 제 1 냉매토출공(241)과, 냉매토출채널(141')과, 토출머플러(145)를 순차적으로 경유한 후 냉매토출관(143)을 통해 배출되면서 확장, 수축이 반복되며 앞서 설명한 실시예에 비해 발생되는 소음의 크기가 감쇄된다.

상술된 수치에 따라 각각의 부품이 형성된 밀폐형 압축기(100)를 구동시키면서 소음을 측정한 결과가 도 7에 도시되어 있다. 이를 참조하면, 도 1에 도시된 종래의 압축기에서 냉동장치의 다른 부품들과 공진을 일으키는 대략 175㎑ 부근의 저주파대역에서 발생되는 소음의 크기에 비해 본 실시예에 따른 압축기(100)에서 발생되는 소음의 크기가 대략 10db정도 현저하게 감소되는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 냉매토출방과 냉매토출유로를 연결하는 밸브플레이트의 제 1 냉매토출공이 출구측 단면적의 크기보다 입구측 단면적의 크기가 크게 형성된다. 이에 따라, 압축기의 구동시 토출맥동이 냉매토출유로를 통해 외부로 전달됨에 의해 발생되는 저주파대역의 소음의 크기를 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서, 밀폐형 압축기를 보다 정숙한 상태로 구동시킬 수 있다.

또한, 한 번의 공정으로 상기 제 1 냉매토출공의 크기를 작게 형성한 밸브플레이트를 제조하는 것이 가능하다. 즉, 밸브플레이트의 사출성형후에 제 1 냉매배출공을 형성시키도록 별도의 드릴링가공을 하는 등의 제품 생산 공정수를 감축시킬 수 있음에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경과 수정 및 균등물들도 본 발명의 범위안에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 냉매가 압축되는 압축실이 내부에 형성된 실린더 블록과, 상기 압축실 내부에서 압축된 냉매를 압축기 외부로 안내하는 냉매토출유로와, 상기 실린더 블록의 일단에 결합되어 상기 압축실 및 상기 냉매토출유로와 연동되는 냉매토출방을 형성시키는 실린더 헤드와, 상기 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 설치되어 상기 냉매토출방을 상기 냉매토출유로 및 상기 압축실 각각에 연결시키는 제 1 및 제 2 냉매토출공을 가지는 밸브플레이트를 포함하는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체에 있어서,

   상기 제 1 냉매토출공은 상기 냉매토출방과 연결된 입구측의 단면적이 상기 냉매토출유로와 연결된 출구측의 단면적보다 소정 비율 크게 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 냉매토출공은,

   상기 입구측 단면적과 출구측 단면적의 상대 비율이 9:4가 되도록 그 내면이 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 냉매배출공은,

   상기 입구측 직경의 크기가 3mm이고, 상기 출구측 직경의 크기가 2mm인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매토출유로는, 상기 실린더 블록을 관통하도록 형성된 적어도 하나 이상의 냉매토출채널과, 상기 토출채널을 통해 토출되는 냉매를 상기 압축기 외부로 안내하는 냉매토출관을 포함하며,

   상기 제 1 냉매토출공은 상기 토출채널 각각에 대응되도록 상기 밸브플레이트에 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉매토출채널은,

   상기 제 1 냉매토출공과 연결된 입구측의 단면적이 상기 냉매토출관과 연결되는 출구측의 단면적보다 소정 비율 크게 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 실린더 조립체.