KR20050059877A - 다중 압축기의 토출시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 압축기의 토출시스템에 관한 것이다. 본 발명은 구동력을 제공하는 모터부가 구비되고 상기 모터부에 의해 구동되어 작동유체를 압축하는 다수개의 압축기구부가 밀폐용기 내부에 구비되는 압축기에 있어서, 밀폐용기 내부의 프레임(20)에 회전가능하게 설치되어 상기 모터부에 의해 구동되고 회전중심에서 편심되게 편심핀(32)을 구비하는 크랭크축(30)과, 상기 프레임(20)에 상기 크랭크축(30)의 회전중심을 중심으로 대칭되게 구비되고 내부에 작동유체의 압축을 위한 압축실(51)과 상기 크랭크축(30)의 구동력으로 동작되는 피스톤(55)이 각각 구비되는 다수개의 실린더(50,50')와, 상기 다수개의 실린더(50,50')에 구비되는 적어도 2개 이상의 압축실(51)과 연통되어 압축된 작동유체를 전달받아 소음작용을 하는 토출소음기(70)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 압축기의 크기에 비해 압축용량이 커지고 작동유체의 토출맥동이 줄어드는 이점이 있다.

Description

다중 압축기의 토출시스템{A discharging system for multiple hermetic compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작동유체가 압축되는 압축실이 다수개 구비되는 다중 압축기에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 먼저, 밀폐용기(1)는 상부용기(1t)와 하부용기(1b)로 구성되어 내부에 밀폐공간을 형성한다. 상기 밀폐용기(1)의 내부에는 프레임(2)이 설치되어 있다. 상기 프레임(2)에는 압축기를 구성하는 각종 부품들이 설치된다. 즉, 압축기의 구동을 위한 동력을 제공하는 모터부(3)와 상기 모터부(3)의 구동력으로 작동유체를 압축하는 압축기구부(7)가 상기 프레임(2)에 설치된다.

상기 모터부(3)는 상기 프레임(2)에 고정되는 고정자(4)와 상기 고정자(4)와 전자기적 상호작용하여 회전되는 회전자(5)로 구성된다. 상기 회전자(5)는 상기 고정자(4)의 중앙에 소정의 간극을 가지도록 설치되어 회전된다.

상기 압축기구부(7)는 모터부(3)의 구동력을 전달받는 크랭크축(8)을 구비한다. 상기 크랭크축(8)은 상기 프레임(2)의 중앙을 관통하여 회전가능하게 지지된다. 상기 크랭크축(8)의 상단에는 편심핀(8')이 크랭크축(8)의 회전중심에 대해 편심되게 구비된다.

상기 프레임(2)에는 내부에 압축실(9')이 형성된 실린더(9)가 구비된다. 상기 압축실(9')에서는 작동유체의 압축이 이루어진다. 이를 위해 상기 압축실(9')에는 피스톤(10)이 설치된다. 상기 피스톤(10)은 상기 크랭크축(8)의 편심핀(8')과 커넥팅로드(11)를 통해 연결된다. 상기 커넥팅로드(11)는 크랭크축(8)의 회전운동을 피스톤(10)의 직선왕복운동으로 변환하게 된다.

한편, 상기 압축실(9') 내외부로의 작동유체입출을 제어하기 위해 밸브기구(12)가 상기 실린더(9)의 압축실(9') 선단에 설치된다. 상기 밸브기구(12)와 연결되어서는 압축실(9')에서 압축된 작동유체의 소음을 제거하는 토출소음기(13)가 설치된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 종래의 압축기에는 상기 압축실(9')이 구비되는 실린더(9)가 상기 프레임(2)의 중심에서 일측으로 치우쳐서 형성되므로, 특히 피스톤(10)이 압축행정을 수행할 때, 프레임(2)에 대해 일방향으로만 힘이 작용하면서 모터부의 토크 파동(fluctuation)이 발생하면서, 프레임(2)에 진동이 발생한다. 이와 같은 진동에 의해 소음이 발생되고 부품 사이의 충돌에 의한 손상이 발생할 수도 있다.

또한, 종래 기술에서는 압축실(9')이 하나 밖에 없어 상대적으로 작동유체를 압축시킬 수 있는 용량이 작은 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 상기 압축실(9')의 내경을 크게 하거나, 크랭크축(8)의 편심핀(8')의 편심량을 증가시켜야 한다. 하지만 이와 같은 설계변경에 의해서 압축기를 구성하는 다른 부품의 크기가 전체적으로 커져야 하는 등의 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크기는 상대적으로 작으면서도 압축용량이 큰 압축기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 구동력을 제공하는 모터부가 구비되고 상기 모터부에 의해 구동되어 작동유체를 압축하는 다수개의 압축기구부가 밀폐용기 내부에 구비되는 압축기에 있어서, 밀폐용기 내부의 프레임에 회전가능하게 설치되어 상기 모터부에 의해 구동되고 회전중심에서 편심되게 편심핀을 구비하는 크랭크축과, 상기 프레임에 상기 크랭크축의 회전중심을 중심으로 대칭되게 구비되고 내부에 작동유체의 압축을 위한 압축실과 상기 크랭크축의 구동력으로 동작되는 피스톤이 각각 구비되는 다수개의 실린더와, 상기 다수개의 실린더에 구비되는 적어도 2개 이상의 압축실과 연통되어 압축된 작동유체를 전달받아 소음작용을 하는 토출소음기를 포함하여 구성된다.

상기 토출소음기에는 밀폐용기의 외부로 소음된 작동유체를 전달하는 루프파이프가 연결된다.

상기 실린더의 압축실과 상기 토출소음기는 연통유로를 통해 연통되는데, 상기 연통유로는 상기 프레임을 관통하여 형성된다.

상기 실린더는 상기 프레임의 양단에 대칭되게 형성되고, 상기 토출소음기는 상기 실린더의 사이에 해당되는 프레임의 상면 일측에 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 다중 압축기에 의하면 압축기의 크기는 상대적으로 작으면서도 압축용량은 획기적으로 커지고, 토출되는 작동유체의 맥동이 줄어들게 되는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 다중 압축기의 토출시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명에 의한 다중 압축기의 토출시스템의 바람직한 실시예의 요부 구성이 분해사시도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예의 요부 구성이 평면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 프레임(20)은 밀폐용기의 내부에 설치되는 것으로, 압축기를 구성하는 각종 부품이 설치되는 부분이다. 상기 프레임(20)은 일반적으로 밀폐용기의 내부에 스프링에 의해 지지된다. 상기 프레임(20)의 중앙 하부로 연장되게 보스부(22)가 형성되고, 상기 보스부(22)의 중앙으로 상기 프레임(20)을 상하로 관통하여 연통공(23)이 형성된다.

상기 연통공(23)을 관통하여 크랭크축(30)이 설치된다. 상기 크랭크축(30)은 상기 프레임(20)의 하부에 구비되는 모터부의 회전자와 연결되어 회전자와 일체로 회전된다. 상기 크랭크축(30)은 모터부의 회전운동을 아래에서 설명될 커넥팅로드(60,60')로 전달하는 역할을 한다.

상기 크랭크축(30)의 상단에는 편심핀(32)이 구비된다. 상기 편심핀(32)은 상기 크랭크축(30)의 회전중심에서 편심된 위치에 형성되는 것으로, 아래에서 설명될 커넥팅로드(60,60')와 연결된다. 상기 편심핀(32)의 외주면 전체를 둘러서는 볼안착홈(33)이 형성된다. 상기 볼안착홈(33)은 아래에서 설명될 커넥팅로드(60)의 핀연결볼(62)의 일부가 안착되는 부분이다.

상기 편심핀(32)의 내부를 상하로 관통하여서는 오일유로(35)가 형성된다. 상기 오일유로(35)는 상기 크랭크축(30)의 하부에서 연장된 것으로, 크랭크축(30)의 회전에 의해 밀폐용기 하부의 오일을 흡상시켜 크랭크축(30)과 보스부(22) 사이의 습동부에 전달하여 윤활작용하고, 편심핀(32)의 상부로 오일을 비산시키도록 한다.

상기 편심핀(32)의 상단부를 횡으로 관통하여서는 록커공(36)이 형성된다. 상기 록커공(36)은 아래에서 설명될 연결캡(40)을 고정하기 위한 록커(38)가 삽입되는 부분이다. 상기 록커(38)는 그 양단부가 각각 상기 록커공(36)의 외부로 돌출될 수 있는 길이로 형성된다.

상기 편심핀(32)이 형성된 크랭크축(30)의 상단부에는 상기 편심핀(32)이 크랭크축(30)의 회전중심에서 편심됨에 의해 발생하는 회전불균형을 해소하기 위해 균형추(39)가 구비된다. 상기 균형추(39)는 상기 크랭크축(30)의 회전중심을 중심으로 상기 편심핀(32)의 반대쪽에 형성된다.

연결캡(40)은 상기 편심핀(32)의 상부에서 편심핀(32)에 결합되게 형성되는 것으로, 아래에서 설명될 커넥팅로드(60,60')의 핀연결볼(62)을 편심핀(32)에 연결하는 역할을 한다. 상기 연결캡(40)은 그 중앙을 관통하여 관통공(41)이 형성된다. 상기 관통공(41)은 그 내경이 상기 편심핀(32)의 외경보다는 약간 크게 형성된다.

상기 연결캡(40)의 외주면에는 볼관통부(43)가 형성된다. 상기 볼관통부(43)는 커넥팅로드(60,60')와 대응되는 갯수만큼 형성된다. 본 실시예에서는 상기 볼관통부(43)가 상기 연결캡(40)에 서로 대칭되게 형성된다. 상기 볼관통부(43)는 아래에서 설명될 커넥팅로드(60,60')의 핀연결볼(62)이 걸어지는 부분이다. 상기 볼관통부(43)는 상기 연결캡(40)의 하부로까지 연장되어 형성된다. 이와 같이 됨에 의해 상기 연결캡(40)을 상기 핀연결볼(62)이 상기 볼안착홈(33)에 안착된 상태에서 편심핀(32)의 상부로부터 조립할 수 있게 된다.

한편, 상기 프레임(20)의 상면 양단에는 각각 제1 및 제2 실린더(50,50')가 대칭되게 구비된다. 상기 실린더(50,50')의 내부에는 각각 압축실(51)이 형성되고, 상기 압축실(51)의 내부에는 각각 피스톤(55)이 직선왕복운동가능하게 구비된다. 물론, 상기 실린더(50,50')의 압축실(51) 선단에는 각각 밸브어셈블리(56)와 헤드커버(57) 등이 구비되어 압축실(51)의 내외부로 작동유체가 입출되는 것을 제어한다.

상기 피스톤(55)과 크랭크축(30)은 커넥팅로드(60,60')에 의해 연결된다. 즉, 상기 커넥팅로드(60,60')에 의해 상기 크랭크축(30)의 회전운동이 피스톤(55)의 직선왕복운동으로 변환된다. 상기 커넥팅로드(60,60')는 상기 크랭크축(30) 및 피스톤(55)과 볼조인트로 연결된다. 상기 커넥팅로드(60,60')의 일단에는 상기 연결캡(40)에 의해 편심핀(32)에 연결되는 핀연결볼(62)이 구비되고, 타단에는 피스톤(55,55')과의 연결을 위한 피스톤연결볼(64)이 구비된다. 물론 도시된 실시예에서는 상기 피스톤(55)과 커넥팅로드(60,60')가 볼조인트로 연결되는 것으로 도시되었으나, 반드시 그러할 필요는 없고, 다양한 방식으로 연결될 수 있다.

한편, 상기 연결캡(40)과 어느 하나의 상기 커넥팅로드(60')는 서로 일체로 연결되는 것이 바람직하다. 상기 커넥팅로드(60')와 연결캡(40)은 용접에 의해 서로 일체로 연결될 수 있다. 이와 같이 어느 하나의 커넥팅로드(60')와 연결캡(40)이 서로 체결되면, 상기 연결캡(40)이 압축기의 동작중 자전되는 방향으로 임의로 유동되지 않게 된다.

다음으로 상기 프레임(20)에는 토출소음기(70)가 구비된다. 즉, 상기 프레임(20)의 일측에 구획벽체(71)가 대략 원통형으로 상부로 돌출되게 형성된다. 상기 구획벽체(71)의 내부에는 토출실(72)이 형성된다. 상기 토출실(72)의 중앙에는 체결보스(72')가 돌출되어 있다.

상기 토출실(72)과 상기 밸브어셈블리(56)의 토출측을 연통시키도록 연통유로(73)가 구비된다. 상기 연통유로(73)는 상기 실린더(50,50')와 프레임(20)의 내부를 거쳐 상기 토출실(72)과 연통된다. 따라서, 상기 실린더(50,50')에 각각 구비된 압축실(51)에서 압축된 작동유체가 상기 토출실(72)로 전달된다.

상기 구획벽체(71)의 상단에는 상기 토출실(72)을 차폐하도록 토출실커버(75)가 설치된다. 상기 토출실커버(75)는 반구형으로 만들어진 것으로, 그 중앙을 관통하여 상기 체결보스(72')에 체결되는 체결볼트(76)가 구비된다. 그리고, 상기 토출실커버(75)를 관통하여 상기 토출실(72)과 연통되게 루프파이프(77)가 설치된다. 상기 루프파이프(77)는 토출실(72)로 전달된 작동유체를 압축기의 외부로 전달하기 위한 것이다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 다중 압축기의 토출시스템의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 다중 압축기는 도 4에 도시된 바와 같이 동작된다. 먼저, 예를 들어 일측 실린더(50)의 압축실(51)에서 압축이 진행되면 타측 실린더(50')의 압축실(51)에서는 토출이 진행된다.

즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 일측 실린더(50)의 압축실(51)에서 압축이 완료된 상태이면, 타측 실린더(50')의 압축실(51)에서는 작동유체의 흡입이 완료된 상태이다. 이 상태에서 동작이 계속되면, 상기 실린더(50)의 압축실(51)에서는 작동유체의 흡입이 진행되고, 상기 실린더(50')의 압축실(51)에서는 작동유체의 압축이 진행된다. 이와 같은 상태가 도 4b에 도시되어 있다.

계속하여 크랭크축(30)이 회전되면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(50)에서는 피스톤(55)이 하사점에 위치하여 압축될 작동유체의 흡입이 완료된 상태가 된다. 그리고 상기 실린더(50')에서는 피스톤(55)이 상사점에 위치하여 압축된 작동유체가 토출완료된 상태가 된다.

도 4d에는 계속하여 상기 크랭크축(30)이 회전됨에 의해 상기 실린더(50)에서는 압축실(51) 내부의 작동유체에 대한 압축이 진행되고, 상기 제2실린더(50')에서는 압축할 작동유체를 흡입하는 과정이 진행된다.

한편, 상기 압축실(51)에서 압축된 작동유체는 상기 밸브어셈블리(56)와 연통유로(73)를 통해 상기 토출실(72)로 전달된다. 본 발명에서는 상기 양측의 실린더(50,50')에 구비된 각각의 압축실(51)에서 상기 크랭크축(30)의 일회전에 1회씩의 압축이 이루어진다.

따라서, 본 발명에서는 크랭크축(30)의 일회전에 2번씩 압축된 작동유체가 상기 토출실(72)로 공급된다. 즉, 상기 각각의 실린더(50,50')의 압축실(51)로부터 번갈아가면서 압축된 작동유체가 상기 토출실(72)로 공급된다.

상기 토출실(72)로 공급된 작동유체는 상기 토출실(72)을 거쳐 상기 루프파이프(77)로 전달되면서 소음과 맥동이 저감된다. 상기 루프파이프(77)를 통해서는 압축기의 외부로 작동유체가 전달된다.

이와 같은 본 발명에서는 하나의 압축실(51)만을 구비하는 경우와 비교할 때, 크랭크축(30)의 일회전당 두배의 압축된 작동유체가 공급될 수 있다. 따라서, 압축용량이 적어도 2배로 된다.

그리고, 상기 각각의 압축실(51)에서 번갈아가면서 압축된 작동유체가 토출실(72)로 공급되므로 맥동이 상대적으로 줄어들게 된다. 이는 종래와 비교할 때, 동일 시간에 2배의 작동유체가 공급되기 때문이다.

또한, 본 발명에서 상기 토출실(72) 하나로 2개의 압축실(51)에서 전달되는 작동유체의 소음을 담당하는데, 상기 압축실(51)에서 번갈아가면서 작동유체가 공급되기 때문에 작동유체의 흐름에는 아무런 교란이 없이 소음이 진행될 수 있다.

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

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 다중 압축기의 토출시스템에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서는 두개의 압축실에서 전달되는 작동유체를 하나의 토출실에 모아서 외부로 배출하도록 하였다. 따라서, 상대적으로 압축기의 압축용량이 증가하면서도 전체 압축기의 크기는 그만큼 커지지 않게 된다.

또한, 본 발명에서는 토출실로 압축실에서 번갈아가면서 압축된 작동유체가 공급되므로 토출실에서 루프파이프로 전달되는 작동유체의 맥동이 휠씬 줄어들게 되어 압축기가 사용되는 열교환사이클의 효율이 좋아지게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 내부구성을 보이는 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 다중 압축기의 바람직한 실시예의 요부 구성을 보인 분해사시도.

도 3은 본 발명 실시예의 구성을 보인 평단면도.

도 4는 본 발명 실시예가 동작되는 것을 순차적으로 보인 동작상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 프레임 22: 보스부

23: 연통공 30: 크랭크축

32: 편심핀 33: 볼안착홈

35: 오일유로 36: 록커공

38: 록커 39: 균형추

40: 연결캡 41: 관통공

43: 볼관통부 50,50': 실린더

51: 압축실 55: 피스톤

60,60': 커넥팅로드 62: 핀연결볼

64: 피스톤연결볼 70: 토출소음기

71: 구획벽체 72: 토출실

72': 체결보스 73: 연통유로

75: 토출실커버 77: 루프파이프

Claims (4)

1. 구동력을 제공하는 모터부가 구비되고 상기 모터부에 의해 구동되어 작동유체를 압축하는 다수개의 압축기구부가 밀폐용기 내부에 구비되는 압축기에 있어서,

   밀폐용기 내부의 프레임에 회전가능하게 설치되어 상기 모터부에 의해 구동되고 회전중심에서 편심되게 편심핀을 구비하는 크랭크축과,

   상기 프레임에 상기 크랭크축의 회전중심을 중심으로 대칭되게 구비되고 내부에 작동유체의 압축을 위한 압축실과 상기 크랭크축의 구동력으로 동작되는 피스톤이 각각 구비되는 다수개의 실린더와,

   상기 다수개의 실린더에 구비되는 적어도 2개 이상의 압축실과 연통되어 압축된 작동유체를 전달받아 소음작용을 하는 토출소음기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토출소음기에는 밀폐용기의 외부로 소음된 작동유체를 전달하는 루프파이프가 연결됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실린더의 압축실과 상기 토출소음기는 연통유로를 통해 연통되는데, 상기 연통유로는 상기 프레임을 관통하여 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더는 상기 프레임의 양단에 대칭되게 형성되고, 상기 토출소음기는 상기 실린더의 사이에 해당되는 프레임의 상면 일측에 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출시스템.