KR20040006779A - 토출맥동 저감구조를 갖는 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 전동기구부(20)를 지지하도록 케이싱(10) 내에 설치되는 메인프레임(24); 메인프레임(24)에 결합되며, 압축실(101)을 갖는 실린더블록(100); 냉매토출실(62)을 구비하며, 압축실(101)을 밀폐시키도록 실린더블록(100)과 결합되는 실린더헤드(60); 실린더블록(100) 일측에 설치되는 제 1 토출머플러(110); 냉매배출관(140)이 연결되며, 실린더블록(100)의 다른 일측에 설치되는 제 2 토출머플러(120); 냉매토출실(62)과 제 1 토출머플러(110)를 연통시키는 냉매유로(102); 및 제 1 토출머플러(110)와 제 2 토출머플러(120)를 연통시키도록 실린더블록(100)을 관통하여 형성된 연통유로(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

토출맥동 저감구조를 갖는 왕복동식 압축기{Reciprocating compressor having disgharge pulsation reducing structure}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매토출시 발생되는 소음을 줄이기 위한 토출맥동 저감구조를 갖는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 냉장고나 냉온수기 등의 냉동장치에서 저압의 기체 냉매를 고압의 냉매로 압축시키기 위해 널리 사용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 왕복동식 압축기는, 크게 상부쉘(11) 및 하부쉘(12)로 이루어진 케이싱(10)과, 이 케이싱(10)의 내부 하측에 배치되어 냉매를 압축하기 위한 부품들로 구성된 압축기구부(30)와, 이 압축기구부(30)를 구동시키는 전동기구부(20)를 구비한다.

상기 구성에 있어서, 압축기구부(30)는 냉매흡입실(61)과 냉매토출실(62)을 갖는 실린더헤드(60)와, 냉매가 압축되는 압축실(71)을 갖는 실린더블록(70)과, 실린더헤드(60)와 실린더블록(70) 사이에서 냉매의 흐름을 단속하는 밸브조립체(80)와, 압축실(71) 내에 설치된 피스톤(50) 및 이 피스톤(50)을 직선왕복운동시키는 커넥팅로드(40)를 포함하며, 냉매를 압축시킨다.

그리고, 전동기구부(20)는 압축기구부(30)를 구동시키기 위한 것으로, 케이싱(10)에 고정된 고정자(21)와, 고정자(21)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 회전자(22) 및 회전자(22)에 압입 설치되며 커넥팅로드(40)와 결합되는 편심부(23a)를 갖는 크랭크샤프트(23)를 포함하여 구성된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더블록(70)의 저면에는 토출머플러(72)가 돌출 형성된다. 이 토출머플러(72)는 도시되지 않은 응축기로 연결되는 냉매배출관(74)이 연결되고 머플러커버(73)에 의해 밀폐된다. 또한, 토출머플러(72)는 실린더블록(70)을 관통하여 형성된 냉매유로(75)와 연결되며, 이 냉매유로(75)를 통해 실린더헤드(60)의 냉매토출실(62)의 냉매가 토출머플러(72)로 유입된다.

상기와 같은 종래의 압축기에 있어서, 냉매흡입관(91)을 통해 유입되어 흡입머플러(90) 및 냉매흡입실(61)을 거쳐 압축실(71)로 유입된 냉매는 피스톤(50)의 직선왕복운동에 의해 압축된 후, 냉매토출실(62)로 토출된다. 그리고, 냉매토출실(62)로 토출된 냉매는 냉매유로(75)를 통해 토출머플러(72)로 유입된 후, 냉매배출관(74)을 통해 응축기로 흘러 들어간다.

그러나, 이와 같은 종래의 왕복동식 압축기에서, 압축실(71) 내에서 피스톤(50)이 직선왕복이동하면서 냉매를 흡입, 압축한 후 토출하게 되므로, 냉매가 연속적으로 토출되지 못하고 토출맥동이 발생된다. 이러한 냉매의 토출맥동은 압축기 소음 및 진동의 원인이 된다. 특히, 냉동장치의 다른 부품들의 고유진동수에 해당되는 낮은 주파수 대역에서 발생되는 압축기 소음은 냉동장치의 다른 부품들과 공진 작용을 함으로써 냉동장치 전체의 소음 및 진동을 증가시키는 원인이 된다.

이러한 냉매의 토출맥동은 토출된 냉매의 유동저항을 크게하여 저감시킬 수 있다. 즉, 실린더헤드(60)의 냉매토출실(62)으로부터 토출머플러(72) 사이의 냉매유로(75)의 단면적을 작게 하거나, 냉매유로(75)의 길이를 길게 함으로써 냉매의 토출맥동은 저감된다. 그러나, 냉매유로(75)의 단면적이 너무 작으면, 냉매토출실(62)과 토출머플러(72) 사이에 냉매가 원활하게 흐르지 못하여 압축기의압축 효율이 떨어지게 된다. 또한, 냉매유로(75)는 실린더블록(70)의 내부를 관통하여 형성되므로 그 길이를 증가시키는데는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 냉매의 토출구조를 개선함으로써 압축 효율을 떨어뜨리지 않으면서 토출맥동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 종래의 왕복동식 압축기의 일부를 절개하여 나타낸 저면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 왕복동식 압축기의 일부를 나타낸 사시도, 그리고,

도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

24;메인프레임100;실린더블록

101;압축실102;냉매유로

103,104;고정나사110,120;제 1 및 제 2 토출머플러

111,122;제 1 및 제 2 머플러커버112,122;관통공

113,123;나사공130;연통유로

140;냉매배출관

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 전동기구부를 지지하도록 밀폐 케이싱 내에 설치되는 메인프레임; 상기 메인프레임에 결합되며, 압축실을 갖는 실린더블록; 냉매토출실을 구비하며, 상기 압축실을 밀폐시키도록 상기 실린더블록과 결합되는 실린더헤드; 상기 실린더블록 일측에 설치되는 제 1 토출머플러; 냉매배출관이 연결되며, 상기 실린더블록의 다른 일측에 설치되는 제 2 토출머플러; 상기 냉매토출실과 상기 제 1 토출머플러를 연통시키는 냉매유로; 및 상기 제 1 토출머플러와 상기 제 2 토출머플러를 연통시키도록 상기 실린더블록을 관통하여 형성된 연통유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 있어서, 상기 연통유로는 V형상으로 된 것이 바람직하며, 그 내경이 단차지도록 형성된 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 연통유로는 그 직경이 1.5㎜ ~ 4.0㎜인 것이 바림직하다.

그리고, 상기 제 1 및 제 2 토출머플러는 그 깊이가 14㎜ ~ 30㎜이고, 그 체적이 18cc ~ 25cc인 것이 바람직하다.

또한, 상기 실린더블록은 상기 메인프레임에 나사로 결합되는 것이 바람직하고, 상기 나사는 상기 실린더블록의 제 1 및 제 2 토출머플러를 관통하여 상기 메인프레임에 결합되는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 구성은 일부 구성요소를 제외하고는 도 1에 도시된 일반적인 왕복동식 압축기의 구성과 동일하므로, 그 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.

도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 메인프레임(24)과, 실린더블록(100)과, 제 1 및 제 2 토출머플러(110)(120) 및 연통유로(130)를 포함한다.

상기 메인프레임(24)은 고정자(21;도 1참조), 회전자(22;도 1참조) 및 크랭크샤프트(23;도 1참조)를 포함하는 전동기구부(20;도 1참조)를 지지하도록 케이싱(10;도 1참조) 내에 설치된다.

상기 실린더블록(100)은 전동기구부에 의해 구동되는 커넥팅로드(40;도 1참조)와 연결된 피스톤(50;도 1참조)이 직선왕복운동하는 압축실(101)을 구비하며, 상기 메인프레임(24)에 고정나사(103)(104)에 의해 결합된다. 또한, 실린더블록(100)에는 냉매토출실(62;도 1참조)을 구비한 실린더헤드(60;도 1참조)가 밸브조립체(80;도 1참조)의 개재하에 결합되며, 이에 의해, 압축실(101)이 밀폐된다.

상기 제 1 및 제 2 토출머플러(110)(120)는 실린더블록(100)의 일측에 형성된다. 제 1 토출머플러(110)는 실린더블록(100)에 형성된 냉매유로(130)에 의해 실린더헤드(60)의 냉매토출실(62)과 연통된다. 그리고, 제 2 토출머플러(120)는 제 1 토출머플러(110)와 연통되고, 제 2 토출머플러(120)에는 응축기와 연결되는 냉매배출관(140)이 연결된다. 또한, 제 1 및 제 2 토출머플러(110)(120)는 냉매의 유동에 의한 공진 발생을 억제시키기 위해 소정 크기의 체적을 갖도록 형성된다. 바람직한 토출머플러(110)(120)의 실시예로서, 토출머플러(110)(120)의 높이(H)는 14㎜ ~ 30㎜인 것이 좋고, 그 체적은 15cc ~ 25cc인 것이 좋다.

또한, 제 1 토출머플러(110)의 상부 개방부에는 관통공(112)을 갖는 제 1 머플러커버(111)가 결합되고, 제 1 토출머플러(110) 하부에는 나사공(113)이 형성된다. 마찬가지로, 제 2 토출머플러(120)는 그 상부 개방부에 관통공(122)을 갖는 제 2 머플러커버(121)가 결합되고, 그 하부에는 나사공(123)이 형성된다. 그리고, 제 2 머플러커버(121)에는 냉매배출관(140)의 일단이 관통되어 제 2 토출머플러(120) 내로 삽입된다.

한편, 상기 고정나사(103)(104)는 제 1 및 제 2 머플러커버(111)(121)의 관통공(112)(122)을 통해서 각 토출머플러(110)(120) 내로 삽입되어 나사공(113)(123)에 결합된다. 또한, 나사공(113)(123)에 결합된 고정나사(103)(104)는 나사공(113)(123)을 관통하여 메인프레임(24)에 결합된다. 따라서, 각 토출머플러(110)(120)는 제 1 및 제 2 머플러커버(111)(121)에 의해 밀폐되고, 실린더블록(100)은 메인프레임(24)에 결합된다.

상기 연통유로(130)는 제 1 토출머플러(110)와 제 2 토출머플러(120)를 연통시키도록 실린더블록(100)을 관통하여 형성된다. 연통유로(130)는 냉매의 토출맥동을 감소시킬 수 있도록 V형상을 갖는다. 또한, 연통유로(130)는 그 내경이 단차지도록 형성됨으로써 토출맥동 감소 효과를 더욱 증대시킬 수 있다. 연통유로(130)의 내경 또한 토출맥동 발생을 고려하여 결정된다. 연통유로(130)의 내경이 크면 토출맥동 저감효율이 낮아지고, 너무 작으면 냉매의 유동저항이 증가하여 압축기의 압축효율이 감소된다. 따라서, 연통유로(130)의 직경은 적정한 크기를 가져야 하며, 바람직하게는 1.5㎜ ~ 4.0㎜인 것이 좋다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 왕복동식 압축기에 있어서, 압축된 냉매가 토출되는 과정은 다음과 같다.

먼저, 크랭크샤프트(23)의 회전에 따라 피스톤(50)이 압축실(101) 내에서 하사점 방향으로 후퇴하면, 흡입관(91;도 1참조)을 통해 흡입머플러(90;도 1참조)로 유입된 저압의 냉매가 실린더헤드(60)의 냉매흡입실(61)을 거쳐 압축실(101)로 유입된다. 이후, 크랭크샤프트(23)가 더 회전하여 피스톤(50)이 압축실(101) 내에서 상사점 방향으로 전진하면, 냉매는 압축되어 고압 상태가 된다. 압축된 냉매는 실린더헤드(60)의 냉매토출실(62)에 잠시 머문 후, 실린더블록(100)의 냉매유로(102)를 통하여 제 1 토출머플러(110)로 유입된다. 그리고, 제 1 토출머플러(110)의 냉매는 연통유로(130)를 통하여 제 2 토출머플러(120)로 유입된 후, 냉매배출관(140)을 통해 응축기로 이동된다.

이러한 냉매의 토출 과정에서, 압축된 냉매는 실린더헤드(60)의 냉매토출실(62)을 거쳐 소정 크기의 높이와 체적을 갖는 제 1 토출머플러(110)로, 또한, 제 1 토출머플러(110)에서 V형상으로 실린더블록(100) 내부를 관통하여 형성된 연통유로(130)를 통해 제 2 토출머플러(120)로 유동되면서 토출맥동이 저감된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 압축된 냉매가 소정 크기의 높이와 체적을 갖는 제 1 및 제 2 토출머플러로 유동되면서 토출맥동이 저감된다.

또한, 냉매가 제 1 토출머플러에서 제 2 토출머플러로 이동되는 통로가 되는 연통유로가 V형상으로 실린더블록 내부를 관통하여 형성되기 때문에, 냉매의 유동에 의한 진동이 감소되는 효과가 있다.

또한, 메인프레임과 실린더블록이 일체로 되어 있지 않고, 따로 분리되어 고정나사로 결합되어 있기 때문에, 실린더블록에서 발생된 진동이 메인프레임으로 쉽게 전달되지 않아 압축기의 전체적인 진동이 감소되는 효과가 있다.

더욱이, 상기 본 발명과 같이, 메인프레임과 실린더블록이 분리된 압축기 구조는 단순한 모양의 부품을 따로 만들어서 조립하는 것이기 때문에, 제조비용을 절감할 수 있는 효과도 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 범주를일탈함이 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 (9)

1. 전동기구부를 지지하도록 케이싱 내에 설치되는 메인프레임;

   상기 메인프레임에 결합되며, 압축실을 갖는 실린더블록;

   냉매토출실을 구비하며, 상기 압축실을 밀폐시키도록 상기 실린더블록과 결합되는 실린더헤드;

   상기 실린더블록 일측에 설치되는 제 1 토출머플러;

   냉매배출관이 연결되며, 상기 실린더블록의 다른 일측에 설치되는 제 2 토출머플러;

   상기 냉매토출실과 상기 제 1 토출머플러를 연통시키는 냉매유로; 및

   상기 제 1 토출머플러와 상기 제 2 토출머플러를 연통시키도록 상기 실린더블록을 관통하여 형성된 연통유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연통유로는 V형상으로 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 연통유로는 그 내경이 단차지도록 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 연통유로는 그 직경이 1.5㎜ ~ 4.0㎜인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 토출머플러의 높이는 14㎜ ~ 30㎜인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 토출머플러는 그 체적이 18cc ~ 25cc인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 연통유로는 그 직경이 1.5㎜ ~ 4.0㎜이며,

   상기 제 1 및 제 2 토출머플러는 그 높이가 14㎜ ~ 30㎜이고, 그 체적이 18cc ~ 25cc인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중, 어느 한 항에 있어서,

   상기 실린더블록은 상기 메인프레임에 나사로 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 나사는 상기 실린더블록의 제 1 및 제 2 토출머플러를 관통하여 상기 메인프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.