KR20210028979A - 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기 - Google Patents

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Abstract

왕복 운동하는 피스톤에 의해 유체를 압축하는 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 실린더는 내부에 보어가 형성된 실린더블록; 상기 실린더블록의 일측 단부를 커버하도록 결합되어 상기 보어에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실을 형성하고, 상기 실린더블록과 결합되는 일면 상에 관통홀이 형성되는 실린더커버; 상기 실린더커버의 타면으로부터 상기 관통홀에 삽입되게 설치되어 상기 보어로 냉매를 유입시키는 머플러; 및 상기 보어로부터 상기 토출실로의 냉매 토출 경로 및 상기 머플러로부터 상기 보어로의 냉매 유입 경로를 선택적으로 개폐하도록 상기 실린더블록과 상기 실린더커버 사이에 개재되는 밸브플레이트;를 포함한다.

Description

실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기{CYLINDER AND RECIPROCATION COMPRESSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 왕복 운동하는 피스톤에 의해 유체를 압축하는 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
압축기는 기체를 압축하여 압력을 높여주는 장치이다. 압축기가 기체를 압축하는 방식은, 실린더에 흡입된 기체를 피스톤으로 압축하여 방출하는 왕복동(recipro) 압축기, 두 스크롤을 상대적으로 회전시켜 기체를 압축하는 스크롤 압축기 등이 있다.
왕복동식 압축기는 실린더 내부를 왕복 운동하는 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 압축하는 방식이다. 피스톤의 왕복 운동을 위해 수직으로 설치된 회전축이 소정의 속도로 회전하고, 이에 연동하여 실린더 내부의 피스톤도 왕복 운동한다.
이러한 왕복동식 압축기의 경우, 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 효과적으로 압축하기 위해서는 실린더 내외부의 변형이 최소화되어야 한다. 특히, 유체의 흡입실이 실린더커버와 별개의 부품으로 제작된 후 조립되는 경우, 그 조립 부위에서 변형이 크게 발생되어 유체가 누출되는 등 왕복동식 압축기의 성능 저하 요인이 될 수 있다.
이에 따라, 실린더 내외부의 변형을 최소화할 수 있는 구조가 왕복동식 압축기의 성능 향상과 밀접하게 관련되어 있으며, 이와 관련된 기술이 활발히 개발 중에 있다.
상기와 같은 압축기와 관련하여, 한국공개특허 10-2010-0085760호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)는 왕복동식 압축기를 개시하고 있다.
구체적으로, 밀폐공간을 형성하는 하우징 쉘, 하우징 쉘 내에 구비되며 구동력을 제공하는 구동유닛, 구동유닛의 회전 샤프트에 연결되며 구동유닛으로부터의 구동력을 이용하여 실린더 내에서 피스톤의 왕복 운동으로 냉매를 압축하는 압축유닛 및 냉매를 흡입하며 압축유닛의 왕복 운동을 통해 압축된 냉매를 토출하는 흡토출유닛 등이 선행문헌 1에 개시되어 있다.
그러나, 선행문헌 1의 실린더는 토출커버 결합면 하단부가 절단된 구조로 형성되어 있다는 점에서, 이러한 부분에서의 변형에 취약한 구조를 개시하고 있다.
그리고, 한국공개특허 10-2018-0138073호(이하, ‘선행문헌 2’라고 함)는 왕복동식 압축기의 피스톤 및 그 제조방법을 개시하고 있다.
구체적으로, 흡입실이 실린더헤드와는 별개의 부품으로 제작된 후 조립되고, 토출실은 실린더헤드에 마련된 구성 등이 선행문헌 2에 개시되어 있다.
그러나, 선행문헌 2의 실린더 역시 실린더헤드의 변형을 최소화하기 위한 구성에 대하여는 별도로 고려하고 있지 않다는 점에서, 실린더 내외부의 변형을 최소화하여 왕복동식 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 구성에 대하여는 제시하지 못하고 있다.
이상과 같이, 왕복동식 압축기에 사용되는 실린더는 내외부의 변형을 최소화하여 피스톤이 실린더의 보어 내부에 유입된 유체를 효과적으로 압축하기 위한 과제를 안고 있으나, 종래의 왕복동식 압축기는 이러한 과제를 적절히 해결할 수 없다는 한계가 있다.
본 발명은 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기가 가지고 있는 상기의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 머플러가 실린더커버에 별도로 결합되는 왕복동식 압축기의 경우, 작동 압력에 의한 실린더커버의 변형을 감소시켜 유체의 압축 효율을 상승시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 머플러를 통해 유입되는 냉매의 온도를 저감시키도록 밸브플레이트로부터 머플러로 열전달이 되는 것을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 머플러가 실린더커버에 별도로 결합되는 왕복동식 압축기의 경우, 각 부재 간의 조립을 안정적이면서도 보다 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 머플러가 실린더커버에 별도로 결합되는 경우 작동 압력에 의한 실린더커버의 변형을 감소시키도록 구성된다. 구체적으로는 실린더커버의 일면 상에 관통홀을 형성하고 머플러가 실린더커버의 타면으로부터 관통홀에 삽입되게 설치되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 밸브플레이트로부터 머플러로 열전달이 되는 것을 최소화하도록 구성된다. 구체적으로는 실린더커버의 관통홀에 머플러의 돌출단이 삽입되어 돌출단만이 밸브플레이트와 접촉되게 설치되도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 머플러가 실린더커버에 별도로 결합되는 경우 머플러의 기능이 원활하게 발휘되면서도 머플러와 실린더커버의 결합이 용이하도록 구성된다. 구체적으로는 실린더커버의 타면이 머플러의 본체단과 돌출단에 대응되게 개방되어 머플러를 실린더커버의 타면으로부터 밸브플레이트를 향하여 삽입시켜 설치하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 실린더커버에 대하여 머플러를 지지하는 클램프를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 클램프는 몸체부로부터 양방향으로 각각 연장되게 형성되는 날개부를 통해 실린더커버에 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 클램프는 날개부가 탄성 재질로 이루어져 실린더커버에 대하여 머플러를 가압할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 실린더커버는 냉매의 유입 경로와 토출 경로가 서로 분리되게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기에서 실린더커버는 일체로 형성된 단일부재를 가공하여 제작될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 실린더커버와 밸브플레이트의 외주면을 통한 냉매의 누설을 방지하는 개스킷을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기는 볼트에 의해 실린더커버, 개스킷 및 밸브플레이트가 실린더블록에 함께 결합될 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들의 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버의 일면 상에 관통홀을 형성하고 머플러가 실린더커버의 타면으로부터 관통홀에 삽입되게 설치되므로, 실린더커버의 변형을 감소시켜 유체의 압축 효율을 상승시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버의 관통홀에 머플러의 돌출단이 삽입되어 돌출단만이 밸브플레이트와 접촉되게 설치되므로, 머플러를 통해 유입되는 냉매의 온도를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버의 타면이 머플러의 본체단과 돌출단에 대응되게 개방되어 머플러를 실린더커버의 타면으로부터 밸브플레이트를 향하여 삽입시켜 설치하므로, 머플러와 실린더커버의 결합이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버에 대하여 머플러를 지지하는 클램프를 더 포함하므로, 머플러가 실린더커버에 안정적으로 지지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 클램프는 몸체부로부터 양방향으로 각각 연장되게 형성되는 날개부를 통해 실린더커버에 결합되므로, 날개부의 형상을 조절하여 머플러의 탈착을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 클램프는 날개부가 탄성 재질로 이루어져 실린더커버에 대하여 머플러를 가압하므로, 실린더커버로부터 머플러가 의도하지 않게 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버는 냉매의 유입 경로와 토출 경로가 서로 분리되게 형성되므로, 왕복동식 압축기의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버는 일체로 형성된 단일부재를 가공하여 제작되므로, 실린더커버가 보다 큰 강성을 발휘하여 변형 및 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실린더커버와 밸브플레이트의 외주면을 통한 냉매의 누설을 방지하는 개스킷을 더 포함하므로, 왕복동식 압축기의 성능 저하를 방지하고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 볼트에 의해 실린더커버, 개스킷 및 밸브플레이트가 실린더블록에 함께 결합되므로, 각 부재간의 조립 작업을 보다 단순화할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 실린더의 주요 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 실린더커버의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 실린더커버에 머플러가 결합된 상태를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 실린더커버에 대한 변형 상태를 다른 구조의 실린더커버에 대한 변형 상태와 비교한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)(이하, '압축기(1)')는, 압축기(1) 내부의 공간에서 회전샤프트(410)의 회전과 연동하여 피스톤(450)이 왕복 이동하면서 유체를 압축하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 설명되는 유체는 기체 또는 기상 냉매 등으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)를 이루는 구성들 및 이러한 구성들의 작동에 대하여 간략히 설명하고, 이때, 냉매를 유체의 일 예로 하여 설명한다.
압축기(1)는 쉘(100)을 포함하고, 쉘(100)은 하부쉘(110)과 상부쉘(120)을 포함하여 이루어진다.
쉘의 내부는 외부와 밀폐되며, 쉘(100)의 내부는 압축기(1)의 내부 공간을 형성한다. 쉘(100)의 내부(압축기(1)의 내부)에는 압축기(1)를 구성하는 여러 부품이 구비되고, 또한 윤활유(오일)가 수용된다. 윤활유는 하부쉘(110) 상에 저장되고, 쉘(100) 내부에서 순환할 수 있다.
하부쉘(110)은 상측으로 개구된 용기 형태로 이루어지고, 상부쉘(120)은 하측으로 개구된 용기 형태로 이루어지며, 하부쉘(110)의 상측 부분과 상부쉘(120)의 하측 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이루는 쉘(100)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하부쉘(110)의 상단 부분과 상부쉘(120)의 하단 부분이 서로 결합되면서 밀폐된 내부공간을 이룰 수 있다.
하부쉘(110)의 외측면에는 레그(130)가 결합되고, 레그(130)는 압축기(1)가 특정 설치 위치에 고정되도록 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)가 냉장고의 구성을 이룰 때, 레그(130)는 냉장고를 이루는 프레임 등에 고정되어 압축기(1)가 냉장고의 특정 위치에 고정되도록 한다.
레그(130)는 2개 이상으로 구비될 수 있고, 하부쉘(110)의 저면 상에 결합될 수 있다.
쉘의 내부에는 본체가 구비되고, 본체에는 압축기(1)를 이루는 여러 부품이 결합된다.
본체는 탄성체(470)를 통하여 쉘(100)(하부쉘(110))의 내부면에 연결될 수 있고, 탄성체(470)는 코일 스프링 형태로 이루어질 수 있으며, 복수 개로 구비될 수 있다.
본체(400)에는 압축기(1)의 작동을 위한 동력을 발생시키는 모터(420)가 구비될 수 있다. 모터(420)는 스테이터(421) 및 로터(422)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 안쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기(1)에서 모터(420)는, 스테이터(421)가 상대적으로 안쪽에 형성되고, 로터(422)가 상대적으로 바깥쪽에 형성되는 형태로 이루어질 수 있다.
로터(422)의 중앙에는 회전샤프트(410)가 형성되고, 로터(422)와 함께 회전샤프트(410)가 회전하도록 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 회전샤프트(410)는 연직방향으로 형성될 수 있고, 회전샤프트(410)의 회전축은 연직방향으로 형성된다.
회전샤프트(410) 내부에는 윤활유가 이동하는 오일 공급유로(412)가 마련된다. 그리고 회전샤프트(410) 일측에는 오일공급부(490)가 구비되며, 오일공급부(490)의 적어도 일부는, 쉘(100) 내부에 수용되는 윤활유에 잠기도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 오일공급부(490)는 회전샤프트(410)의 하단에 결합될 수 있다.
회전샤프트(410)의 회전에 따라 오일공급부(490)가 작동하면서, 윤활유가 오일 공급유로(412)를 따라 상측으로 이동할 수 있고, 오일 공급유로(412)에서 토출된 윤활유가 압축기(1)의 각 부품에 공급될 수 있다.
회전샤프트(410)의 상측에는 크랭크핀(430)이 연결된다. 크랭크핀(430)은 모터(420)의 상측에 위치할 수 있다. 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심되게 배치된다. 따라서, 회전샤프트(410)가 회전할 때 크랭크핀(430)은 회전샤프트(410)의 회전축에서 편심된 위치에서 소정의 회전반경을 이루며 회전한다.
본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)에서, 대체로 원통형으로 이루어지는 실린더(500)는 모터(420)의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치될 수 있다. 실린더(500)는 본체(400)와 일체로 이루어질 수 있고, 또는 별도로 형성된 후 본체(400)에 고정 결합될 수 있다.
피스톤(450)은 실린더(500) 내부의 보어(441)에서 실린더(500)의 길이방향(실린더(500)의 축방향, 전후방향)을 따라 왕복 운동한다. 본 발명의 실시예에서는 피스톤(450)이 왕복 운동하는 방향을 전후방향으로 정하여 설명한다.
커넥팅로드(460)는 크랭크핀(430)과 피스톤(450)을 연결한다. 커넥팅로드(460)는, 크랭크핀(430)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합되고, 또한 피스톤(450)과 연직 방향의 축을 기준으로 왕복회전 가능하게 결합된다.
이에 따라, 회전샤프트(410)의 회전 시 크랭크핀(430)은 편심 회전하고 피스톤(450)은 전후 방향으로 왕복 운동하게 된다.
실린더(500)의 앞쪽에는 실린더커버(480)가 결합되고, 실린더(500) 내부로 냉매가 유입되는 흡입실(481)과 압축된 냉매가 토출되는 토출실(482)이 구비된다.
상술한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 압축기(1)의 작동에 의해 냉매가 압축될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 실린더의 주요 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기에서 실린더커버의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4 및 도 5는 도 3의 실린더커버에 머플러가 결합된 상태를 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 6은 도 3의 실린더커버에 대한 변형 상태를 다른 구조의 실린더커버에 대한 변형 상태와 비교한 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 실시예에 따른 실린더(500)의 구체적인 구성을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더(500)는 실린더블록(440), 실린더커버(480), 머플러(510) 및 밸브플레이트(520)를 포함한다.
실린더블록(440)은 내부에 보어(441)가 형성된 부분으로, 피스톤(450)이 삽입되어 보어(441) 내의 냉매를 압축하기 위한 주요 공간을 형성한다. 즉, 실린더블록(440)에는 보어(441)의 길이방향(수평방향)을 따라 왕복 운동하는 피스톤(450)이 삽입될 수 있다.
실린더커버(480)는 실린더블록(440)의 일측 단부를 커버하도록 결합되어 보어(441)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실(482)을 형성하고, 실린더블록(440)과 결합되는 일면 상에 관통홀(483)이 형성되는 부분이다.
즉, 실린더블록(440) 중 피스톤(450)이 삽입되는 타측 단부와 반대에 위치하는 개방면인 일측 단부를 덮기 위해 실린더커버(480)가 설치된다. 그리고, 이러한 실린더커버(480)에는 실린더블록(440)의 보어(441)와 각각 연통되는 흡입실(481)과 토출실(482)이 마련될 수 있다.
이 경우, 흡입실(481)은 실린더커버(480)와 별개의 부품인 머플러(510)로 제작된 후 이러한 머플러(510)가 실린더커버(480)에 결합될 수 있다. 이와 같은 머플러(510)의 결합을 위하여 실린더커버(480)에는 실린더블록(440)과 결합되는 일면 상에 관통홀(483)이 형성된다.
이에 따라, 실린더커버(480)의 일면 상에는 관통홀(483)이 형성되고, 이러한 관통홀(483) 주위의 외곽부는 절단되지 않는 상태의 일체로 형성될 수 있다.
머플러(510)는 실린더커버(480)의 타면으로부터 관통홀(483)에 삽입되게 설치되어 보어(441)로 냉매를 유입시키는 부분으로, 상술한 바와 같이 보어(441)와 연통되는 흡입실(481)을 형성한다.
특히, 머플러(510)는 관통홀(483)에 삽입되어 실린더커버(480) 상에 설치될 수 있으므로, 머플러(510)의 설치를 위해 실린더커버(480) 일면 상의 외곽부를 절단할 필요가 없다고 할 수 있다.
따라서, 외곽부가 절단되지 않는 상태의 일체로 형성된 실린더커버(480)는 왕복동식 압축기(1)의 작동 시 발생하는 압력 등에 의한 변형이 감소될 수 있다.
이와 관련하여, 도 6을 참조하여 실린더커버(480)의 변형을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6의 (a)는 다른 구조의 실린더커버에 대한 변형 상태를 나타내고, 도 6의 (b)는 본 실시예에 따른 실린더커버(480)에 대한 변형 상태를 나타낸다.
우선, 도 6의 (a)에 도시된 구조에서는 실린더커버의 하부에 형성된 절단면 주변에서 상대적으로 큰 변형이 발생하는 것으로 나타난다.
이 경우, 실린더커버의 하부에 형성된 절단면은 머플러(510)를 결합시키기 위한 공간 확보를 위해 형성하는 부분으로서, 부재간의 조립에는 유리하나 구조적 강성 면에서는 불리할 수 있다.
그리고, 실린더커버의 변형이 과다하게 발생하는 경우 변형에 따른 간극으로 누설되는 냉매가 많아져 왕복동식 압축기(1)의 성능이 저하될 수 있다.
반면, 도 6의 (b)에 도시된 구조에서는 실린더커버(480)의 하부도 절단면 없이 외곽부가 일체로 형성되어, 상대적으로 변형이 크지 않은 것으로 나타난다.
따라서, 본 실시예에 따른 실린더(500)에 대한 변형 상태에서는 실린더커버(480)의 변형이 감소되어 왕복동식 압축기(1)의 성능 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
밸브플레이트(520)는 보어(441)로부터 토출실(482)로의 냉매 토출 경로 및 머플러(510)로부터 보어(441)로의 냉매 유입 경로를 선택적으로 개폐하도록 실린더블록(440)과 실린더커버(480) 사이에 개재되는 부분이다.
즉, 밸브플레이트(520)는 흡입실(481)과 보어(441)를 연통하는 부위에 배치되는 제1 체크밸브와, 토출실(482)과 보어(441)를 연통하는 부위에 배치되는 제2 체크밸브를 각각 포함할 수 있다.
이 경우, 흡입실(481)과 실린더블록(440)의 보어(441)를 연통하는 부위에 배치되는 제1 체크밸브는 흡입실(481)의 냉매가 보어(441) 쪽으로 유동하는 것은 허용하고, 그 반대로 유동하는 것은 차단할 수 있다.
반면, 토출실(482)과 실린더블록(440)의 보어(441)를 연통하는 부위에 배치되는 제2 체크밸브는 보어(441)의 냉매가 토출실(482) 쪽으로 유동하는 것은 허용하고, 그 반대로 유동하는 것은 차단할 수 있다.
따라서, 모터(420)에 의해 회전샤프트(410)가 회전함에 따라 피스톤(450)이 실린더커버(480)로부터 멀어지는 방향으로 이동하면, 흡입실(481)의 냉매가 실린더블록(440)의 보어(441) 내부로 유입되고, 피스톤(450)이 실린더커버(480)에 가까워지는 방향으로 이동하면, 보어(441) 내부의 냉매는 압축되며 토출실(482)로 토출될 수 있다.
그리고, 토출실(482)로 토출된 압축된 냉매는, 실린더커버(480)에 연결된 연결파이프를 따라 토출방으로 유동하고, 다시 토출방에서 메인파이프를 따라 유동하여 왕복동식 압축기(1)의 외부로 토출될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 실린더커버(480)의 일면 상에 관통홀(483)을 형성하고 머플러(510)가 실린더커버(480)의 타면으로부터 관통홀(483)에 삽입되게 설치되므로, 실린더커버(480)의 변형을 감소시켜 유체의 압축 효율을 상승시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 머플러(510)는 종방향을 따라 연장되게 형성되는 본체단(511) 및 본체단(511)의 상단부에서 횡방향으로 돌출되게 형성되는 돌출단(513)을 포함하고, 돌출단(513)은 관통홀(483)에 삽입되어 밸브플레이트(520)와 접촉되게 설치될 수 있다.
구체적으로, 머플러(510)는 하단부가 종방향을 따라 개방되게 형성되고, 상단부는 절곡되어 횡방향을 따라 개방되게 형성될 수 있다. 그리고, 머플러(510)의 상단부 중 횡방향을 따라 개방되는 면은 돌출되게 형성될 수 있다.
따라서, 이러한 머플러(510)의 하단부를 포함하는 부분은 본체단(511)으로, 머플러(510)의 상단부를 포함하는 부분은 돌출단(513)으로 구분할 수 있다. 이 경우, 본체단(511)과 돌출단(513)은 하나의 부재를 형상 변형시켜 일체로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같은 머플러(510)의 구조에 따라, 횡방향으로 돌출되는 돌출단(513)은 실린더커버(480)의 관통홀(483)에 삽입될 수 있고, 이와 같이 삽입된 면이 밸브플레이트(520)와 접촉되게 설치될 수 있다.
이를 통해, 머플러(510)를 통해 흡입되는 냉매는 밸브플레이트(520)를 거쳐 실린더블록(440)의 보어(441)로 유입될 수 있다.
이에 따라, 상대적으로 고온 환경에 해당하는 실린더블록(440)과 결합된 밸브플레이트(520)에는 머플러(510) 중 돌출단(513)만이 접촉될 수 있다. 그러므로, 밸브플레이트(520)와 머플러(510) 간의 열접촉 면적이 최소화되어 밸브플레이트(520)로부터 머플러(510)로 전달되는 열을 일정 부분 차단할 수 있다.
특히, 머플러(510)를 통해 보어(441)로 유입되는 냉매의 온도가 낮을수록 왕복동식 압축기(1)의 성능이 향상된다는 점에서, 머플러(510)로 전달되는 열을 최소화하는 것이 효율면에서 바람직할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 실린더커버(480)의 관통홀(483)에 머플러(510)의 돌출단(513)이 삽입되어 돌출단(513)만이 밸브플레이트(520)와 접촉되게 설치되므로, 머플러(510)를 통해 유입되는 냉매의 온도를 저감시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더커버(480)의 일면은 돌출단(513)에 대응되게 관통홀(483)이 형성되고, 실린더커버(480)의 타면은 본체단(511)과 돌출단(513)에 대응되게 개방될 수 있다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 머플러(510)는 실린더커버(480) 타면 상의 개방된 면에 삽입되어 실린더커버(480)와 조립될 수 있다. 이 경우, 실린더커버(480)의 일면 상에 형성된 관통홀(483)로 돌출단(513)이 삽입되어 밸브플레이트(520)와 접촉됨은 상술한 바와 같다.
이에 따라, 머플러(510)와 실린더커버(480) 간의 조립은 머플러(510)를 실린더커버(480)의 타면 방향에서 개방된 면에 밀어 넣으며 돌출단(513)이 관통홀(483)로 삽입되게 하는 것으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 실린더커버(480)의 타면이 머플러(510)의 본체단(511)과 돌출단(513)에 대응되게 개방되어 머플러(510)를 실린더커버(480)의 타면으로부터 밸브플레이트(520)를 향하여 삽입시켜 설치하므로, 머플러(510)와 실린더커버(480)의 결합이 용이하게 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는 실린더커버(480)에 대하여 머플러(510)를 지지하도록 실린더커버(480)와 머플러(510) 사이에 개재되는 클램프(530)를 더 포함할 수 있다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 머플러(510)에 클램프(530)를 결합시킨 상태에서 클램프(530)를 실린더커버(480)에 장착함으로써, 머플러(510)가 실린더커버(480)로부터 이탈되지 않도록 지지될 수 있다.
이 경우, 필요에 따라 클램프(530)를 실린더커버(480)로부터 분리시키면 클램프(530)에 결합된 머플러(510) 역시 실린더커버(480)로부터 이탈될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 실린더커버(480)에 대하여 머플러(510)를 지지하는 클램프(530)를 더 포함하므로, 머플러(510)가 실린더커버(480)에 안정적으로 지지될 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 클램프(530)는 머플러(510)에 결합되는 몸체부(531) 및 몸체부(531)로부터 양방향으로 각각 연장되게 형성되어 실린더커버(480)에 결합되는 날개부(533)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 클램프(530)는 머플러(510)에 결합되는 몸체부(531)와 실린더커버(480)에 결합되는 날개부(533)로 구분될 수 있다. 이 경우, 몸체부(531)와 날개부(533)는 하나의 부재를 형상 변형시켜 일체로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
특히, 클램프(530) 중 중앙 부분에 해당하는 몸체부(531)가 머플러(510)에 결합된 상태로, 몸체부(531)로부터 양방향으로 각각 연장되는 날개부(533)가 실린더커버(480)에 결합됨으로써, 머플러(510)는 실린더커버(480)의 복수 지점에 의해 지지될 수 있다.
그리고, 머플러(510)를 실린더커버(480)로부터 분리시키고자 하는 경우에는 날개부(533)를 구부리거나 접는 등의 방식으로 형상 변형시켜 클램프(530)가 실린더커버(480)로부터 이탈되도록 할 수 있다.
한편, 도면상에서는 몸체부(531) 및 날개부(533)가 판상의 부재를 절곡하여 형성한 구성을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 곡률을 갖는 부재를 사용하여 클램프(530)를 형성할 수도 있는 등 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 클램프(530)는 몸체부(531)로부터 양방향으로 각각 연장되게 형성되는 날개부(533)를 통해 실린더커버(480)에 결합되므로, 날개부(533)의 형상을 조절하여 머플러(510)의 탈착을 용이하게 할 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 날개부(533)는 탄성을 갖는 재질로 이루어져 실린더커버(480)에 대하여 머플러(510)를 가압할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 클램프(530)가 머플러(510)에 결합된 상태로 실린더커버(480)에 조립되었을 때, 날개부(533)의 탄성에 따른 복원력에 의해 실린더커버(480)에 대하여 머플러(510)를 가압할 수 있다.
따라서, 이러한 탄성이 외력 등에 의해 상쇄되지 않는 한 실린더커버(480)에 대하여 머플러(510)가 더욱 견고하게 지지될 수 있으며, 탄성에 따른 복원력 이상의 외력이 가해졌을 때 비로소 머플러(510)가 실린더커버(480)로부터 이탈될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 클램프(530)는 날개부(533)가 탄성 재질로 이루어져 실린더커버(480)에 대하여 머플러(510)를 가압하므로, 실린더커버(480)로부터 머플러(510)가 의도하지 않게 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더커버(480)는 상단부에 토출실(482)이 형성되고, 머플러(510)는 실린더커버(480)의 하단부에 결합될 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매의 유입 경로에 해당하는 흡입실(481)과 냉매의 토출 경로에 해당하는 토출실(482)이 실린더커버(480) 상에서 서로 분리되어 구획될 수 있다.
상술한 바와 같이, 머플러(510)를 통해 보어(441)로 유입되는 냉매의 온도가 낮을수록 왕복동식 압축기(1)의 성능이 향상된다는 점에서, 머플러(510)로 전달되는 열을 최소화하는 것이 효율면에서 바람직할 수 있다.
그리고, 실린더블록(440)의 보어(441) 내에서 압축되는 냉매는 압축 과정에서 온도가 상승하게 되는 등 상대적으로 고온의 환경에 노출되게 된다.
따라서, 보어(441)로부터 토출실(482)로 토출되는 냉매가 머플러(510)를 통해 보어(441)로 유입되는 냉매와 접촉되거나 근접하게 존재하는 것은 바람지하지 않을 수 있다.
이에 따라, 머플러(510)로 전달되는 열을 최소화하기 위해서는 냉매의 유입 경로와 냉매의 토출 경로가 서로 분리될 필요가 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더커버(480)는 냉매의 유입 경로와 토출 경로가 서로 분리되게 형성되므로, 왕복동식 압축기(1)의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더커버(480)는 일체로 형성된 단일부재를 형상 변형시켜 제작될 수 있다.
즉, 실린더커버(480)는 하나의 판상부재를 펀칭 및 가압하는 등의 과정을 통해 관통홀(483) 및 토출실(482) 등이 형성되도록 제작할 수 있다.
이를 통해, 실린더커버(480)의 외곽부에는 절단면이 존재하지 않게 되어, 전단력 등에 대한 강성이 크게 확보될 수 있을 뿐만 아니라, 그 가공 과정을 보다 단순화할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더커버(480)는 일체로 형성된 단일부재를 가공하여 제작되므로, 실린더커버(480)가 보다 큰 강성을 발휘하여 변형 및 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는 실린더커버(480)와 밸브플레이트(520)의 외주면을 통한 냉매의 누설을 방지하도록 실린더커버(480)와 밸브플레이트(520) 사이에 개재되는 개스킷(540)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 개스킷(540)은 도 2에 도시된 바와 같이 실린더커버(480)의 일면 및 밸브플레이트(520)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 개스킷(540)은 실린더커버(480)와 밸브플레이트(520) 사이에서 압착 개재되어 냉매의 누설을 방지할 수 있다.
특히, 개스킷(540) 역시 실린더커버(480)의 일면 형상과 마찬가지로 외곽부에 절단면이 존재하지 않도록 형성되어 외주면을 통한 냉매의 누설이 발생하지 않도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 실린더커버(480)와 밸브플레이트(520)의 외주면을 통한 냉매의 누설을 방지하는 개스킷(540)을 더 포함하므로, 왕복동식 압축기(1)의 성능 저하를 방지하고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)에서, 실린더커버(480), 개스킷(540) 및 밸브플레이트(520)는 볼트(550) 체결에 의해 실린더블록(440)에 함께 결합될 수 있다.
즉, 실린더블록(440)에 밸브플레이트(520), 개스킷(540) 및 실린더커버(480)가 순차적으로 결합될 때, 각 부재가 별도의 볼트로 체결되는 것이 아니라, 하나의 볼트(550)가 각 부재를 관통하며 서로를 체결시킬 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브플레이트(520), 개스킷(540) 및 실린더커버(480)의 네 모서리에는 볼트(550)의 체결을 위한 홀이 각각 형성되고, 이러한 홀마다 볼트(550)가 삽입되어 실린더블록(440)과 체결되면서 각 부재들을 서로 결합시킬 수 있다.
따라서, 실린더(500)의 조립 시 각 부재마다 체결 작업을 수행할 필요가 없으며, 체결을 위한 홀의 개수를 최소화할 수 있는 등 상대적으로 각 부재의 조립이 용이할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 실린더(500) 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기(1)는, 볼트(550)에 의해 실린더커버(480), 개스킷(540) 및 밸브플레이트(520)가 실린더블록(440)에 함께 결합되므로, 각 부재간의 조립 작업을 보다 단순화할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 왕복동식 압축기 100: 쉘
110: 하부쉘 120: 상부쉘
130: 레그 410: 회전샤프트
412: 오일공급유로 420: 모터
421: 스테이터 422: 로터
430: 크랭크핀 440: 실린더블록
441: 보어 450: 피스톤
460: 커넥팅로드 480: 실린더커버
481: 흡입실 482: 토출실
483: 관통홀 490: 오일공급부
500: 실린더 510: 머플러
511: 본체단 513: 돌출단
520: 밸브플레이트 530: 클램프
531: 몸체부 533: 날개부
540: 개스킷 550: 볼트

Claims (14)

  1. 내부에 보어가 형성된 실린더블록;
    상기 실린더블록의 일측 단부를 커버하도록 결합되어 상기 보어에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실을 형성하고, 상기 실린더블록과 결합되는 일면 상에 관통홀이 형성되는 실린더커버;
    상기 실린더커버의 타면으로부터 상기 관통홀에 삽입되게 설치되어 상기 보어로 냉매를 유입시키는 머플러; 및
    상기 보어로부터 상기 토출실로의 냉매 토출 경로 및 상기 머플러로부터 상기 보어로의 냉매 유입 경로를 선택적으로 개폐하도록 상기 실린더블록과 상기 실린더커버 사이에 개재되는 밸브플레이트;
    를 포함하는 실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 머플러는
    종방향을 따라 연장되게 형성되는 본체단 및
    상기 본체단의 상단부에서 횡방향으로 돌출되게 형성되는 돌출단을 포함하고,
    상기 돌출단은 상기 관통홀에 삽입되어 상기 밸브플레이트와 접촉되게 설치되는, 실린더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실린더커버의 일면은 상기 돌출단에 대응되게 상기 관통홀이 형성되고,
    상기 실린더커버의 타면은 상기 본체단과 상기 돌출단에 대응되게 개방되는, 실린더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실린더커버에 대하여 상기 머플러를 지지하도록 상기 실린더커버와 상기 머플러 사이에 개재되는 클램프;
    를 더 포함하는 실린더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클램프는
    상기 머플러에 결합되는 몸체부 및
    상기 몸체부로부터 양방향으로 각각 연장되게 형성되어 상기 실린더커버에 결합되는 날개부를 포함하는, 실린더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 날개부는 탄성을 갖는 재질로 이루어져 상기 실린더커버에 대하여 상기 머플러를 가압하는, 실린더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실린더커버는 상단부에 상기 토출실이 형성되고,
    상기 머플러는 상기 실린더커버의 하단부에 결합되는, 실린더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실린더커버는 일체로 형성된 단일부재를 형상 변형시켜 제작되는, 실린더.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실린더커버와 상기 밸브플레이트의 외주면을 통한 냉매의 누설을 방지하도록 상기 실린더커버와 상기 밸브플레이트 사이에 개재되는 개스킷;
    을 더 포함하는, 실린더.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실린더커버, 상기 개스킷 및 상기 밸브플레이트는 볼트 체결에 의해 상기 실린더블록에 함께 결합되는, 실린더.
  11. 밀폐된 공간을 이루며, 내부에 윤활유가 수용되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 회전 가능하도록 설치되는 회전샤프트;
    상기 회전샤프트를 중심축을 중심으로 회전시키는 모터;
    상기 모터의 상측에 위치하고 상기 회전샤프트에서 편심되게 배치되어 회전하는 크랭크핀;
    상기 모터의 상측에 위치하고 수평방향으로 배치되는 실린더;
    상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
    상기 크랭크핀과 상기 피스톤을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고,
    상기 실린더는
    내부에 보어가 형성된 실린더블록,
    상기 실린더블록의 일측 단부를 커버하도록 결합되어 상기 보어에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실을 형성하고, 상기 실린더블록과 결합되는 일면 상에 관통홀이 형성되는 실린더커버,
    상기 실린더커버의 타면으로부터 상기 관통홀에 삽입되게 설치되어 상기 보어로 냉매를 유입시키는 머플러 및
    상기 보어로부터 상기 토출실로의 냉매 토출 경로 및 상기 머플러로부터 상기 보어로의 냉매 유입 경로를 선택적으로 개폐하도록 상기 실린더블록과 상기 실린더커버 사이에 개재되는 밸브플레이트를 포함하는, 왕복동식 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 머플러는
    종방향을 따라 연장되게 형성되는 본체단 및
    상기 본체단의 상단부에서 횡방향으로 돌출되게 형성되는 돌출단을 포함하고,
    상기 돌출단은 상기 관통홀에 삽입되어 상기 밸브플레이트와 접촉되게 설치되는, 왕복동식 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실린더커버의 일면은 상기 돌출단에 대응되게 상기 관통홀이 형성되고,
    상기 실린더커버의 타면은 상기 본체단과 상기 돌출단에 대응되게 개방되는, 왕복동식 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실린더는
    상기 실린더커버에 대하여 상기 머플러를 지지하도록 상기 실린더커버와 상기 머플러 사이에 개재되는 클램프를 더 포함하는, 왕복동식 압축기.
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