KR200401344Y1 - 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조에 관한 것이다. 본 고안은 실린더블록(28)에 형성된 압축실로 작동유체가 입출되는 경로를 형성하는 헤드커버(32)와, 상기 헤드커버(32)의 표면에 구비되어 냉각을 위한 오일을 전달받아 소정 시간 동안 머무르면서 헤드커버(32)를 냉각시키도록 하는 오일포켓(34)을 포함하여 구성된다. 상기 오일포켓(34)의 바닥면에는 내부의 오일을 배출하는 배출홀(36)이 형성되고, 상기 오일포켓(34)의 바닥면은 상기 배출홀을 향해 경사지게 형성된다. 이와 같은 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조에 의하면, 헤드커버부분에서 오일이 오랜 시간 동안 머무르면서 냉각작용을 하므로 압축기에서 가장 발열이 심한 압축실에서 발생되어 헤드커버로 전달된 열을 효과적으로 배출할 수 있게 되어, 헤드커버를 통해 압축실로 전달되는 작동유체가 과열되는 것을 방지하여 압축기의 효율을 높일 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조{Head-cover cooling structure for hermatic compressor}

본 고안은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤드커버의 열을 오일을 사용하여 냉각시키는 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 헤드커버 냉각구조를 채용한 밀폐형 압축기의 구성이 분해사시도로 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 압축기의 외관을 하부용기(1)와 상부용기(3)가 형성한다. 상기 하부용기(1)와 상부용기(3)는 서로 결합하여 내부에 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐공간의 내부에는 압축기를 구성하는 각종 부품이 설치된다.

상기 밀폐공간의 내부에는 프레임(7)이 설치된다. 상기 프레임(7)의 하부에는 고정자(9)가 설치되고 하부용기(1)의 바닥면에 탄성부재에 의해 지지된다. 상기 고정자(9)의 내부에는 상기 고정자(9)와 전자기적 상호작용에 의해 회전되는 회전자(11)가 설치된다.

상기 회전자(11)는 크랭크축(13)에 압입 설치되어 크랭크축(13)과 일체로 회전된다. 상기 크랭크축(13)은 상기 프레임(7)을 상하로 관통하여 회전가능하게 지지된다. 상기 크랭크축(13)의 내부와 외면을 따라서는 오일유로(도시되지 않음)가 형성된다. 상기 오일유로를 따라서는, 상기 하부용기(1)의 바닥에 고여 있는 오일이 상기 크랭크축(13)의 회전력에 의해 흡상되어 전달된다. 상기 오일유로는 상기 크랭크축(13)의 상단에 구비되는 편심핀(13')을 관통하도록 형성되어 오일을 상기 프레임(7)의 상부로 비산시켜 준다.

상기 크랭크축(13)은 커넥팅로드(14)를 통해 실린더블록(15) 내부의 압축실에서 직선왕복운동하는 피스톤(도시되지 않음)과 연결된다. 따라서 상기 회전자(11)의 회전력은 상기 커넥팅로드(14)를 통해 피스톤으로 전달된다.

상기 실린더블록(15)의 압축실 선단에는 밸브어셈블리(16)가 헤드커버조립체(17)와 함께 설치된다. 상기 밸브어셈블리(16)는 상기 압축실의 내외부로 작동유체가 유동되는 것을 제어한다. 상기 헤드커버조립체(17)와 함께 흡입소음기(18)가 상기 밸브어셈블리(16)의 흡입밸브 쪽에 조립된다. 상기 흡입소음기(18)는 외부에서 흡입된 작동유체의 소음을 저감시켜 상기 밸브어셈블리(16)를 통해 압축실로 전달한다. 다음으로, 상기 압축실에서 압축되어 토출된 작동유체는 헤드커버조립체(17) 내부의 토출방을 거쳐 토출소음기(19)로 전달된다. 상기 토출소음기(19)에서 나온 작동유체는 별도의 파이프를 통해 압축기의 외부로 유동된다. 도면중 미설명 부호 5는 장착플레이트이고, 6은 터미널장착부이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 기술에서는 압축기의 동작중 발열부의 냉각과 마찰부의 윤활을 위해 오일을 사용하고, 도 2에 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 오일은 크랭크축(13)의 상단부에서 비산되어, 실린더블록(15), 밸브어셈블리(16), 헤드커버조립체(17) 등을 냉각시키게 된다.

하지만, 상기 오일은 비산되어 중력에 의해 그대로 하부로 유동되므로 방열작용을 제대로 하지 못하는 문제점이 있다. 특히, 상기 헤드커버조립체(17)의 경우 그 정면이 중력방향에 수직을 이루어 오일이 신속하게 흘러버리므로, 발열이 가장 심한 부분인 압축실에서 전달되는 열을 제대로 방출하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀폐형 압축기중 헤드커버 부분에 냉각을 위한 오일이 보다 오랜시간 동안 머무르도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 실린더블록에 형성된 압축실로 작동유체가 입출되는 경로를 형성하는 헤드커버와, 상기 헤드커버의 표면에 구비되어 냉각을 위한 오일을 전달받아 소정 시간 동안 머무르면서 헤드커버를 냉각시키도록 하는 오일포켓을 포함하여 구성된다.

상기 오일포켓의 바닥면에는 내부의 오일을 배출하는 배출홀이 형성되고, 상기 오일포켓의 바닥면은 상기 배출홀을 향해 경사지게 형성된다.

상기 오일포켓은 상기 헤드커버와 별개로 형성되어 헤드커버와 함께 상기 실린더블록에 장착된다.

상기 오일포켓은 상기 헤드커버에 일체로 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조에 의하면, 헤드커버부분에서 오일이 오랜 시간 동안 머무르면서 냉각작용을 하므로 압축기에서 가장 발열이 심한 압축실에서 발생되어 헤드커버로 전달된 열을 효과적으로 배출할 수 있게 되어, 헤드커버를 통해 압축실로 전달되는 작동유체가 과열되는 것을 방지하여 압축기의 효율을 높일 수 있다.

이하 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조의 바람직한 실시예가 측면도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 고안 실시예를 구성하는 오일포켓과 헤드커버를 보인 분해사시도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 프레임(20)은 밀폐용기의 내부에 설치되는 것으로, 각종 부품들이 설치된다. 상기 프레임(20)을 상하로 관통하여서는 크랭크축(22)이 회전가능하게 설치된다. 상기 크랭크축(22)은 모터부에 의해 회전된다. 상기 크랭크축(22)의 상단부에는 편심핀(24)이 크랭크축(22)의 회전중심에 대해 편심되게 구비된다. 상기 편심핀(24)에는 아래에서 설명될 실린더블록(28) 내부의 압축실에서 직선왕복운동되는 피스톤(도시되지 않음)으로 동력을 전달하는 커넥팅로드(26)가 연결된다. 상기 커넥팅로드(26)는 크랭크축(22)의 회전운동을 피스톤의 직선왕복운동으로 변환한다.

상기 크랭크축(22)에는 도면으로 도시되지는 않았지만, 오일유로가 형성된다. 상기 오일유로는 크랭크축(22)의 하단부에서는 크랭크축(22)의 내부를 관통해 형성되고, 상기 프레임(20)에 회전가능하게 지지되는 부분에서는 크랭크축(22)의 외면을 따라 형성된다. 이와 같은 오일유로는 상기 편심핀(24)의 내부를 통해 편심핀(24)의 상단으로 개구된다. 참고로, 상기 크랭크축(22) 하단부의 오일유로 입구에는 펌핑기구가 구비된다.

따라서, 밀폐용기의 하부에 있는 오일은 크랭크축(22)의 회전에 의해 펌핑되어 오일유로를 따라 흡상되어 마찰부와 발열부로 전달된다. 상기 오일중 일부는 상기 편심핀(24)의 상단에서 비산되어 프레임(20) 상의 각종 부품에 뿌려진다.

상기 프레임(20)의 상면 일측에는 실린더블록(28)이 구비된다. 상기 실린더블록(28)의 내부에는 압축실이 형성되고, 상기 압축실 내에서는 피스톤이 상기 커넥팅로드(26)를 통해 동력을 전달받아 작동유체를 압축한다.

상기 압축실의 입구가 되는 실린더블록(28)의 전면에는 밸브어셈블리(30)가 설치된다. 상기 밸브어셈블리(30)는 압축실 내외부로 작동유체가 유동되는 것을 제어한다. 상기 밸브어셈블리(30)에는 흡입밸브와 토출밸브가 구비된다.

헤드커버(32)는 상기 밸브어셈블리(30)와 함께 상기 실린더블록(28)에 체결되는 것으로, 상기 밸브어셈블리(30)를 통해 압축실로 입출되는 작동유체가 통과하는 유로를 형성한다. 즉, 상기 헤드커버(32)에 의해 상기 밸브어셈블리(30)의 흡입밸브측으로 작동유체가 유동되는 경로가 형성되고, 압축실에서 압축된 작동유체가 토출되는 토출방이 형성된다.

오일포켓(34)은 상기 헤드커버(32)에 장착되는 것으로, 상기 헤드커버(32)와 협력하여 내부에 소정의 공간을 형성한다. 상기 공간은 상기 헤드커버(32)의 표면과 상기 오일포켓(34)의 내면에 의해 형성되는 것으로, 크랭크축(22)의 오일유로를 통해 전달된 오일이 모여져 머물면서 헤드커버(32)를 냉각시키는 역할을 한다. 이를 위해 상기 오일포켓(34)의 내면 중간부분은 요입되게 형성된다. 상기 오일포켓(34)의 상단은 개구되어 오일이 오일포켓(34)의 내부로 들어가는 입구를 형성한다.

상기 오일포켓(34)의 내부 하면에는 배출홀(36)이 형성되어 있다. 상기 배출홀(36)은 상기 오일포켓(34)내부의 오일을 밀폐용기의 바닥면으로 전달하는 역할을 한다. 상기 배출홀(36)이 형성된 오일포켓(34)의 바닥면은 배출홀(36)을 향해 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 배출홀(36)은 상기 오일포켓(34) 내부의 오일이 상대적으로 느린 속도로 배출되도록 설계되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 오일포켓(34)내에 오일이 일정 수위 이상 채워진 상태에서, 상기 배출홀(36)을 통해 오일이 즉시 배출되지 않고, 어느 정도의 시간을 두고 배출되도록 직경이 설계된다. 이와 같이 함에 의해 오일이 헤드커버(32)와 일정 시간 이상 접촉되면서 열을 충분히 전달받을 수 있다.

한편, 상기 밸브어셈블리(30), 헤드커버(32) 및 오일포켓(34)은 볼트(38)에 의해 상기 실린더블록(28)에 동시에 장착된다. 상기 볼트(38)는 이들의 네 모서리에 하나씩 총 4개가 사용된다. 이를 상기 밸브어셈블리(30), 헤드커버(32) 및 오일포켓(34)의 네 모서리에는 상기 볼트(38)가 관통되는 볼트공(도면부호 부여않음)이 천공된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조의 작용을 상세하게 설명한다.

압축기에 구동신호가 인가되면, 모터부에 의해 크랭크축(22)이 회전한다. 상기 크랭크축(22)의 회전력은 커넥팅로드(26)를 통해 피스톤으로 전달되고, 상기 피스톤은 압축실 내에서 작동유체를 압축시킨다.

이와 같은 과정에서 발생하는 열을 방출시키고 마찰부의 윤활을 위해 오일이 공급된다. 오일은 상기 크랭크축(22)의 오일유로를 통해 프레임(20)의 상부로 전달된다. 즉, 크랭크축(22) 하부의 펌핑기구에 의해 오일이 펌핑되어 오일유로를 통해 흡상되면서, 프레임(20)과의 마찰부에 일부가 공급되고, 편심핀(24)의 내부를 관통하여 형성된 오일유로를 통해 프레임(20)의 상부로 뿌려진다.

특히, 상기 피스톤이 상사점으로 갈 때, 상기 편심핀(24)도 상기 실린더블록(28)에 인접하게 되면서, 상기 실린더블록(28)의 상부로 오일을 뿌려준다. 상기 실린더블록(28)의 상부로 뿌려진 오일은 실린더블록(28)을 따라 흘러내려 오일포켓(34)의 내부로 들어가기도 하고, 직접 상기 오일포켓(34)의 내부로 들어가기도 한다. 이와 같은 과정이 도 5에 점선화살표로 표시되어 있다. 실선화살표는 작동유체가 유동되는 경로를 표시한 것이다.

이와 같이 오일포켓(34)의 내부로 들어간 오일은 그 내부에 잠시 머물면서 상기 헤드커버(32)를 냉각시킨다. 상기 헤드커버(32)는 상기 밸브어셈블리(30)와 함께 실린더블록(28)에 장착되어 있다. 따라서, 압축기에서 가장 발열이 많은 부분중 하나인 밸브어셈블리(30)에서 발생된 열에 의해 온도가 상승된다. 하지만, 상기 오일포켓(34)에 있는 오일이 헤드커버(32)의 표면과 접촉하여 열을 전달받으므로 헤드커버(32)의 온도는 상대적으로 낮아지게 된다.

상기 오일포켓(34)에 머물면서 상기 헤드커버(32)로부터 열을 전달받은 오일은 상기 배출홀(36)을 통해 밀폐용기의 하부로 전달된다. 그리고, 밀폐용기 하부의 오일은 다시 상기 크랭크축(28)의 오일유로를 통해 위에서 설명된 경로를 따라 반복하여 유동되면서 냉각과 윤활작용을 한다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들면, 상기 오일포켓(34)을 상기 헤드커버(32)에 일체로 형성할 수도 있다. 즉, 헤드커버(32)자체에 오일이 담겨질 수 있는 공간을 형성하여 헤드커버(32)의 냉각을 수행하는 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에서는 헤드커버 부분에 냉각을 위한 오일이 보다 오랜시간 동안 머무르도록 오일포켓을 설치하고 있다. 따라서, 헤드커버에 오일이 보다 오랜시간 동안 접촉하면서 냉각작용을 하여 헤드커버의 온도를 상대적으로 낮출 수 있어 압축실로 입출되는 작동유체가 과열되지 않게 되어 압축기의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 헤드커버 냉각구조를 채용한 밀폐형 압축기의 구성을 보인 분해사시도.

도 2는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조의 구성을 보인 측면도.

도 3은 본 고안에 의한 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조의 바람직한 실시예를 보인 측면도.

도 4는 본 고안 실시예를 구성하는 오일포켓과 헤드커버를 보인 분해사시도.

도 5는 본 고안 실시예에서 오일이 헤드커버를 냉각하는 것을 보인 동작상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 프레임 22: 크랭크축

24: 편심핀 26: 커넥팅로드

28: 실린더블록 30: 밸브어셈블리

32: 헤드커버 34: 오일포켓

36: 배출홀 38: 볼트

Claims (4)

1. 실린더블록에 형성된 압축실로 작동유체가 입출되는 경로를 형성하는 헤드커버와,

   상기 헤드커버의 표면에 구비되어 냉각을 위한 오일을 전달받아 소정 시간 동안 머무르면서 헤드커버를 냉각시키도록 하는 오일포켓을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오일포켓의 바닥면에는 내부의 오일을 배출하는 배출홀이 형성되고, 상기 오일포켓의 바닥면은 상기 배출홀을 향해 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 오일포켓은 상기 헤드커버와 별개로 형성되어 헤드커버와 함께 상기 실린더블록에 장착됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 오일포켓은 상기 헤드커버에 일체로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 헤드커버 냉각구조.