KR20050112164A - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 압축실을 형성하는 실린더블록과, 상기 압축실 내에 상기 실린더블록의 길이방향으로 왕복운동 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 실린더블록에 대해 결합되어 상기 피스톤을 구동하는 구동부를 구비한 압축기에 관한 것으로서, 상기 실린더블록의 길이방향 단부에 마련되며, 상기 압축실과 연통가능하게 토출실이 형성된 실린더헤드와; 상기 토출실로 배출되는 냉매가스를 수용하도록 상기 실린더헤드와 연통되며, 상기 실린더블록의 길이방향의 가로방향 측부에 마련된 적어도 하나의 토출챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 마찰손실을 감소시키며, 압축효율을 증가시킬 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은, 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 실린더블록에 마련된 토출챔버의 구조를 개선한 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 주로 에어컨이나 냉장고 등의 냉각장치에 설치되어 냉매가스를 압축하는 역할을 한다. 이러한 압축기는 구동방식 이나 압축부의 형태 등에 따라 로터리 압축기, 리니어 압축기, 왕복동식 압축기 및 사판식 압축기 등으로 분류할 수 있다.

이하에서는 리니어 압축기를 예를 들어 설명한다. 일반적으로 리니어 압축기는 왕복동 압축기와는 달리 피스톤의 운동을 구속하는 커넥팅로드가 없는 프리 피스톤(Free-Piston) 구조를 이룬다.

도 1은 종래 압축기의 종단면도 이다. 종래의 리니어압축기(101)는 외부케이싱(110)과, 외부케이싱(110)에 수용되어 압축실(121)을 형성하는 실린더블록(122)과, 압축실(121) 내에 왕복운동 가능하게 설치되는 피스톤(123)과, 압축실(121)로 냉매가스를 흡입하거나 압축된 냉매가스를 토출하도록 각종 밸브가 마련된 실린더헤드(124)와, 실린더블록(124)과 볼트로 결합된 내측코어(131) 및 외측코어(133)와, 내측코어(131) 및 외측코어(133)의 사이에 마련되어 왕복운동하는 마그네트(134)와, 일영역이 피스톤(123)의 상단부와 결합되며 타영역이 마그네트(134)에 결합되어 피스톤(123) 및 마그네트(134)와 일체로 왕복 운동하는 가동자(144)와, 가동자(144)의 상부영역에 가동자(144) 및 실린더블록(22)에 대해 결합되어 피스톤(123)의 왕복운동을 촉진시키는 공진스프링(148)을 포함한다.

도 2는 종래 압축기의 실린더블록의 부분 사시도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 실린더블록(122)의 하단에는 실린더헤드(124)와 결합하도록 헤드지지부(128)와, 헤드지지부(128)의 외측에 외측코어(133)와 결합하도록 코어지지부(127)가 형성된다. 그리고, 실린더블록(122)의 하단에는 일체로 형성된 토출챔버(150)가 마련된다.

토출챔버(150)는 코어지지부(127)의 하단에서 하향으로 개구 형성된 챔버본체(151)와, 압축된 냉매가스를 수용하도록 챔버본체(151)와 볼트(159) 결합하는 챔버커버(155)를 갖는다. 챔버본체(151)는 코어지지부(127)의 하단 일부영역에 하향으로 돌출되어 형성된다. 그리고, 토출챔버(150)와 실린더헤드(124) 사이에는 압축된 냉매가스가 실린더헤드(124)를 통해 토출챔버(150)로 전달되도록 토출관(161)이 마련된다. 또한, 토출챔버(150)에는 압축된 냉매가스를 외부로 배출하도록 배출파이프(165)가 결합된다. 이에, 토출챔버(150)는 냉매가스가 배출파이프(161)를 통해 배출할 때 토출맥동에 의한 소음발생을 억제시킬 수 있다.

이러한 구성에 의해, 종래 리니어 압축기(101)는 압축실(121)에서 압축된 냉매가스를 실린더헤드(124) 및 토출챔버(150)를 통해 배출파이프(165)로 배출할 수 있으며, 토출챔버(150)에 의해 냉매가스가 배출파이프(165)를 통해 배출할 때 토출맥동에 의한 소음을 억제할 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 압축기는 도 2에 도시된 바와 같이, 토출챔버(150)의 챔버본체(151)가 실린더블록(122)의 코어지지부(127)의 하단 일영역에 돌출 형성됨으로서 실린더블록(122)이 외측코어(133) 등에 체결되는 경우 실린더블록(122)에 균일한 강성(stiffness)이 분포하지 않게 된다. 즉, 실린더블록(122)에서 하향 돌출된 챔버본체(151) 영역의 체결방향 두께가 주위의 다른 영역보다 두껍게 형성되어 더 단단하게 됨으로 다른 영역에 비해 강성이 높게 된다.

이에, 실린더블록을 외측코어 등에 볼트 체결할 때, 높은 강성을 갖는 챔버본체 영역이 다른 영역에 비해 변화량이 작게 되어 실린더블록의 내주면을 비원형 형상으로 변형(도 2의 점선 A 참조)시키게 됨으로 피스톤과의 마찰손실을 증가시키며, 압축효율을 감소시킬 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 마찰손실을 감소시키며, 압축효율을 증가시킬 수 있는 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 압축실을 형성하는 실린더블록과, 상기 압축실 내에 상기 실린더블록의 길이방향으로 왕복운동 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 실린더블록에 대해 결합되어 상기 피스톤을 구동하는 구동부를 구비한 압축기에 있어서, 상기 실린더블록의 길이방향 단부에 마련되며, 상기 압축실과 연통가능하게 토출실이 형성된 실린더헤드와; 상기 토출실로 배출되는 냉매가스를 수용하도록 상기 실린더헤드와 연통되며, 상기 실린더블록의 길이방향의 가로방향 측부에 마련된 적어도 하나의 토출챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 실린더블록은 상기 구동부를 결합하여 지지하는 구동부지지부를 포함하며, 상기 토출챔버는 상기 구동부지지부의 측부에 형성된 것이 바람직하다.

상기 토출챔버는, 상기 구동부지지부의 측부에 형성된 챔버본체와; 상기 챔버본체와 결합하여 냉매 수용공간을 형성하는 챔버커버를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 실린더블록에는 상기 실린더헤드와 상기 토출챔버를 연결하는 토출로가 형성된 것이 바람직하다.

상기 구동부는 상기 실린더블록에 대해 결합된 내측코어 및 외측코어와, 내측코어 및 상기 외측코어의 사이에 마련되어 왕복운동 하는 마그네트를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 압축기는 로터리 압축기, 리니어 압축기, 왕복동식 압축기 및 사판식 압축기와 같은 것일 수 있으며, 이하에서는 본 발명의 일예로 리니어 압축기를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기(1)는 밀폐된 외부케이싱(10)과, 냉매가스를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축부(20)와, 압축부(20)를 구동하는 구동부(30)를 갖는다.

구동부(30)는 후술할 실린더블록(22)에 결합된 내측코어(31)와, 후술할 실린더블록(22)에 결합되며 내측코어(31)의 외주면과 소정간격을 두고 둘러싸며 내부에 환상형으로 코일(32)이 권선되어 있는 외측코어(33)와, 내측코어(31) 및 외측코어(33)의 사이에 마련되어 내측코어(31) 및 외측코어(33)의 자장과 전자기적으로 상호 작용하여 상하방향을 따라 왕복운동하는 마그네트(34)를 갖는다.

외측코어(33)는 다수개의 코어강판으로 적층되며, 그 상단 및 하단은 실린더블록(22)과 결합볼트(29)로 결합되어 지지된다. 그리고, 내측코어(31)도 실린더블록(22)과 결합볼트(29)에 의해 결합되어 지지되는 것이 바람직하다.

구동부(30)의 상부영역에는, 구동부(30)의 마그네트(34) 및 피스톤(23)과 일체로 결합된 가동자(44)가 마련된다. 가동자(44)는 마그네트(34)의 왕복운동에 의해 피스톤(23)을 압축실(21) 내에서 왕복운동하게 한다. 그리고, 가동자(44)와 홀더(40)의 상부영역에는 피스톤(23)의 상하왕복운동을 배가시키는 공진스프링(48)이 설치되는 것이 바람직하다.

압축부(20)는 압축실(21)을 형성하는 실린더블록(22)과, 압축실(21) 내에 실린더블록(22)의 길이방향으로 왕복운동 가능하게 설치되는 피스톤(23)과, 실린더블록(22)의 단부에 마련되며 압축실(21)로 냉매가스를 흡입하는 흡입밸브(25) 및 냉매가스를 토출하는 토출밸브(26)와, 흡입밸브(25) 및 토출밸브(26)에 대응하여 흡입실(24a) 및 토출실(24b)이 형성되며 실린더블록(22)과 결합된 실린더헤드(24)를 포함한다.

실린더블록(22)은 중앙영역이 관통 형성된 전술한 압축실(21)과, 그 하단부에 실린더헤드(24)와 결합하도록 형성된 헤드지지부(28)와, 헤드지지부(28)의 외측에 구동부(30)와 결합하도록 형성된 구동부지지부(27)를 포함한다. 그리고, 실린더블록(22)의 측부에는 실린더블록(22)과 일체로 형성된 토출챔버(50)가 마련된다.

헤드지지부(28)는 실린더헤드(24)와 결합하도록 실린더블록(22) 하단부에 구동부지지부(27)보다 하향으로 돌출되어 형성된다. 그리고, 헤드지지부(28)는 실린더블록(22) 하단부에서 실린더블록(22)의 길이방향인 상하방향 축선을 중심으로 대칭을 이루도록 돌출되는 것이 바람직하다. 그리고, 헤드지지부(28)에는 구동부(30)의 내측코어(31)와 결합볼트(29)로 체결가능하게 복수의 내측코어결합공(28a)이 형성되는 것이 바람직하며, 실린더헤드(24)와도 볼트로 결합되는 것이 바람직하다.

구동부지지부(27)는 헤드지지부(28)의 외측에 실린더블록(22)의 길이방향의 가로방향으로 연장 형성된다. 그리고, 구동부지지부(27)에는 구동부(30)의 외측코어(33)와 결합하도록 복수의 외측코어결합공(27a)이 형성된다. 그리고, 구동부지지부(27)는 실린더블록(22)에서 실린더블록(22)의 길이방향인 상하방향 축선을 중심으로 대칭을 이루도록 측부로 연장되는 것이 바람직하다.

토출챔버(50)는 실린더블록(22)의 길이방향의 가로방향 측부에 마련되어 실린더헤드(24)의 토출실(24b)로 배출되는 냉매가스를 수용하도록 실린더헤드(24)와 연통된다. 그리고, 토출챔버(50)는 구동부지지부(27)의 실린더블록(22)의 길이방향 측부에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 토출챔버(50)는 실린더블록(22)의 측부에 형성된 챔버본체(51)와, 챔버본체(51)와 결합하여 압축된 냉매가스 수용공간을 형성하는 챔버커버(55)를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 토출챔버(50)는 실린더블록(22)의 측부에 하나로 마련될 수도 있으며, 복수개 마련될 수도 있음은 물론이다. 그리고, 토출챔버(50)가 실린더블록(22)의 측부에 복수개 마련될 경우에는 실린더블록(22)의 길이방향인 상하방향 축선에 대해 대칭을 이루도록 마련된 것이 바람직하다. 그리고, 실린더헤드(24)와 토출챔버(50)를 연결하는 토출로(61)가 마련된 것이 바람직하다. 또한 토출챔버(50)에는 압축된 냉매가스를 외부로 배출하도록 배출파이프(65)가 결합된다. 이에, 토출챔버(50)는 냉매가스가 배출파이프(65)를 통해 배출할 때 토출맥동에 의해 소음을 발생시키는 것을 억제할 수 있다.

챔버본체(51)는 실린더블록(22)의 구동부지지부(27)의 측부에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 챔버본체(51)는 실린더블록(22)의 길이방향의 가로방향으로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 챔버본체(51)는 실린더블록(22)의 측부에 일체로 형성된 후 소정의 수용공간을 형성하도록 실린더블록(22)의 길이방향의 가로방향으로 가공되는 것이 바람직하다. 그리고, 챔버본체(51)는 실린더블록(22)과 일체로 알루미늄 재질로 재작되는 것이 바람직하다. 즉, 챔버본체(51)는 실린더블록(22)과 일체로 알루미늄 다이케스팅으로 제작되는 것이 바람직하다. 그러나, 챔버본체(51)는 실린더블록(22)과 분리되게 제작될 수도 있으며, 구동부(30)의 전자기장에 영향을 주지 않도록 다른 재질로 일체로 제작될 수도 있음은 물론이다. 그리고, 챔버본체(51)에는 챔버커버(55)와 결합하도록 암나사부가 형성된 커버체결부(53)가 마련된 것이 바람직하다.

챔버커버(55)는 반구형상으로 마련되며, 커버체결부(53)와 체결볼트(59)로 체결가능하게 본체체결공(57)이 마련된다. 그러나, 챔버커버(55)는 토출챔버(50)의 냉매가스 수용공간을 적절히 조절하여 냉매가스가 배출파이프(65)를 통해 배출할 때 토출맥동에 의해 발생되는 소음을 억제하도록 그 형상이나 수용공간이 변형될 수 있음은 물론이다.

토출로(61)는 실린더헤드(24)의 토출실(24b)과 토출챔버(50)가 연통되도록 실린더블록(22)을 드릴 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 토출로(61)는 실린더헤드(24)의 토출실(24b)과 토출챔버(50)가 연통되도록 별도의 파이프로 마련될 수도 있음은 물론이다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 압축기(1)의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 구동부(30)의 작동에 의해 압축실(21)에서 압축된 냉매가스가 실린더헤드(24)의 토출실(24b)에 공급된다. 그런후, 압축된 냉매가스는 토출로(61)를 따라 토출챔버(50)를 통해 배출파이프(65)로 배출할 수 있으며, 토출챔버(50)에 의해 냉매가스가 배출파이프(65)를 통해 배출할 때 토출맥동에 의한 소음을 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 압축기(1)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더블록(22)의 측부에 토출챔버(50)를 마련함으로써 실린더블록(22)이 구동부(30)에 체결되는 경우 실린더블록(22)에 거의 균일한 강성(stiffness)을 분포시킬 수 있다. 즉, 토출챔버(50)의 챔버본체(51)가 실린더블록(22)의 구동부지지부(27)의 하단부가 아닌 측부에 형성됨으로서 구동부지지부(27)의 체결방향 두께가 거의 일정하게 되어 실린더블록(22)이 구동부(30)에 체결되는 경우 실린더블록(22)에 거의 균일한 강성(stiffness)이 분포하게 된다. 이에, 본 발명에 따른 압축기는 실린더블록과 구동부의 체결시 실린더블록이 거의 균일한 강성을 갖게 됨으로 실린더블록의 내주면이 비원형 형상으로 변형되는 것을 방지할 수 있어 피스톤과의 마찰손실을 감소시킬 수 있으며, 압축효율을 증가시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마찰손실을 감소시키며, 압축효율을 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래 압축기의 개략적인 종단면도,

도 2는 도 1의 압축기의 실린더블록의 하단부의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 종단면도,

도 4는 도 3의 압축기의 실린더블록의 하단부의 사시도,

도 5는 도 3의 압축기의 실린더블록의 횡단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 10 : 외부케이싱

20 : 압축부 21 : 압축실

22 ; 실린더블록 23 : 피스톤

24 : 실린더헤드 27 : 구동부지지부

28 : 헤드지지부 30 : 구동부

31 : 내측코어 33 : 외측코어

34 : 마그네트 44 : 가동자

48 : 공진스프링 50 : 토출챔버

51 : 챔버본체 55 : 챔버커버

61 : 토출로 65 : 배출파이프

Claims (5)

1. 압축실을 형성하는 실린더블록과, 상기 압축실 내에 상기 실린더블록의 길이방향으로 왕복운동 가능하게 마련되는 피스톤과, 상기 실린더블록에 대해 결합되어 상기 피스톤을 구동하는 구동부를 구비한 압축기에 있어서,

   상기 실린더블록의 길이방향 단부에 마련되며, 상기 압축실과 연통가능하게 토출실이 형성된 실린더헤드와;

   상기 토출실로 배출되는 냉매가스를 수용하도록 상기 실린더헤드와 연통되며, 상기 실린더블록의 길이방향의 가로방향 측부에 마련된 적어도 하나의 토출챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 실린더블록은 상기 구동부를 결합하여 지지하는 구동부지지부를 포함하며,

   상기 토출챔버는 상기 구동부지지부의 측부에 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 토출챔버는,

   상기 구동부지지부의 측부에 형성된 챔버본체와;

   상기 챔버본체와 결합하여 냉매 수용공간을 형성하는 챔버커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 실린더블록에는 상기 실린더헤드와 상기 토출챔버를 연결하는 토출로가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동부는 상기 실린더블록에 대해 결합된 내측코어 및 외측코어와, 내측코어 및 상기 외측코어의 사이에 마련되어 왕복운동 하는 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.