KR20230084786A - 레시프로 압축기 - Google Patents

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Abstract

레시프로 압축기가 제공된다. 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 레시프로 압축기는 케이스와, 상기 케이스의 안에 배치되는 구동 모터와, 상기 구동 모터에 연결되는 회전 축과, 상기 케이스의 안에 배치되고 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 회전 축의 회전에 따라 상기 실린더의 안에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 흡입 홀과 토출 홀을 포함하고 상기 실린더의 선단에 결합되는 밸브 조립체와, 상기 밸브 조립체의 내측에 결합되고 상기 흡입 홀을 개폐시키는 흡입 밸브와, 상기 밸브 조립체의 외측에 결합되고 상기 흡입 홀과 연통되는 흡입 머플러와, 일측이 상기 흡입 머플러의 내측에 결합되고 타측이 상기 흡입 홀을 관통하는 탄성 부재를 포함한다.

Description

레시프로 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}
본 명세서는 레시프로 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 피스톤의 선형 왕복 운동에 의해 냉매를 압축하는 레시프로 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하도록 이루어지는 장치를 말한다. 구체적으로, 압축기는 압축기는 산업 전반이나 가전 제품, 특히 증기압축식 냉동사이클(이하 '냉동 사이클'로 칭함) 등에 널리 적용되고 있다.
이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 레시프로 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(로터리 압축기, Rotary compressor), 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
레시프로 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축 공간이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 유체를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 방식이다.
레시프로 압축기는, 피스톤의 구동방식에 따라 진동형과 연결형으로 구분할 수 있다. 진동형 레시프로 압축기는 피스톤이 구동 모터의 무버(mover)에 연결되어 진동하면서 실린더에서 왕복 운동을 하면서 냉매를 압축하는 방식이고, 연결형 레시프로 압축기는, 구동 모터의 회전축에 커넥팅 로드가 결합되고 커넥팅 로드에 피스톤이 결합되어 구동모터의 회전력을 피스톤의 직선운동으로 전환시키는 방식이다.
본 명세서는 연결형 레시프로 압축기에 관한 것으로, 이하에서는 연결형 레시프로 압축기를 '레시프로 압축기' 라고 칭한다.
레시프로 압축기는, 냉장고의 냉매 압축을 위해 사용되는데, 최근 냉장고의 소전 규제가 강화됨에 따라 저냉력 고효율화에 대한 수요가 증가하고 있어, 저냉력 고효율화의 달성을 위해 냉장고의 주 운전 구간에서의 효율 개선이 필요하다.
종래의 레시프로 압축기의 흡입 밸브는 흡입 행정에서 계속 열려 있어야 하나, 2회 이상의 개폐 거동이 발생하면서 압력 강하 손실이 발생하는 문제가 있었다.
한국 공개특허공보 10-2007-0073513 A (2007.07.10. 공개)
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 흡입 행정에서 흡입 밸브가 계속 열리게 할 수 있는 레시프로 압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 압력 강하 손실을 방지할 수 있는 레시프로 압축기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 레시프로 압축기는 케이스와, 상기 케이스의 안에 배치되는 구동 모터와, 상기 구동 모터에 연결되는 회전 축과, 상기 케이스의 안에 배치되고 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 회전 축의 회전에 따라 상기 실린더의 안에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 흡입 홀과 토출 홀을 포함하고, 상기 실린더의 선단에 결합되는 밸브 조립체와, 상기 밸브 조립체의 내측에 결합되고 상기 흡입 홀을 개폐시키는 흡입 밸브와, 상기 밸브 조립체의 외측에 결합되고 상기 흡입 홀과 연통되는 흡입 머플러와, 일측이 상기 흡입 머플러의 내측에 결합되고 타측이 상기 흡입 홀을 관통하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
이를 통해, 흡입 행정에서 흡입 밸브가 계속 열리게 하여 압력 강하 손실을 방지할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재의 상기 타측은 상기 밸브 조립체의 내측면보다 상기 실린더의 안으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재의 상기 타측은 상기 흡입 밸브와 접촉하고, 흡입 행정에서 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 탄성 부재에 의해 상기 밸브 조립체와 비접촉할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재의 상기 타측은 상기 흡입 밸브와 접촉하고, 압축 및 토출 행정에서 상기 탄성 부재는 압축되고, 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 밸브 조립체와 접촉할 수 있다.
또한, 상기 흡입 머플러는 내측면에 형성되고, 상기 탄성 부재가 삽입되는 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재는 코일 스프링일 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 레시프로 압축기는 케이스와, 상기 케이스의 안에 배치되는 구동 모터와, 상기 구동 모터에 연결되는 회전 축과, 상기 케이스의 안에 배치되고 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 회전 축의 회전에 따라 상기 실린더의 안에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 흡입 홀과 토출 홀을 포함하고 상기 실린더의 선단에 결합되는 밸브 조립체와, 상기 밸브 조립체의 내측에 결합되고 상기 흡입 홀을 개폐시키는 흡입 밸브와, 상기 밸브 조립체의 외측에 결합되고 상기 흡입 홀과 연통되는 흡입 머플러와, 상기 밸브 조립체와 상기 흡입 밸브 사이에 배치되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
이를 통해, 흡입 행정에서 흡입 밸브가 계속 열리게 하여 압력 강하 손실을 방지할 수 있다.
또한, 상기 밸브 조립체는 상기 내측에 형성되고 상기 탄성 부재가 배치되는 탄성 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재의 양단은 각각 상기 탄성 홈의 양단에 배치되고, 상기 탄성 부재의 중앙 영역은 상기 피스톤 방향으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재의 상기 중앙 영역은 상기 흡입 밸브와 접촉하고, 흡입 행정에서 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 탄성 부재에 의해 상기 밸브 조립체와 비접촉할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재의 상기 중앙 영역은 상기 흡입 밸브와 접촉하고, 압축 및 토출 행정에서 상기 탄성 부재의 상기 중앙 영역은 상기 탄성 홈에 배치되고, 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 밸브 조립체와 접촉할 수 있다.
본 명세서를 통해 흡입 행정에서 흡입 밸브가 계속 열리게 할 수 있는 레시프로 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서를 통해 압력 강하 손실을 방지할 수 있는 레시프로 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 일 영역의 확대도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조립체와, 토출 커버와, 흡입 머플러와, 탄성 부재의 사시도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조립체와, 토출 커버와, 흡입 머플러와, 탄성 부재의 분해 사시도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 흡입 머플러의 일 부 구성의 사시도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 흡입 머플러의 일부 구성과 탄성 부재의 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 동작도이다.
도 9는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조립체의 사시도이다.
도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조렙체와, 탄성 부재의 사시도이다.
도 11 및 도 12는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기의 동작도이다.
도 13은 본 명세서의 실시예들에 따른 레시프로 압축기의 크랭크 각도에 대한 흡입 밸브와 밸브 조립체 간의 이격 거리를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 명세서의 실시예들에 따른 레시프로 압축기의 크랭크 각도에 대한 흡입 압력을 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 명세서의 실시예들에 따른 레시프로 압축기의 PV 선도를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(discloser)에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 명세서(discloser)의 용어는 document, specification, description 등의 용어로 대체할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 단면도이다. 도 2는 도 1의 일 영역의 확대도이다. 도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조립체와, 토출 커버와, 흡입 머플러와, 탄성 부재의 사시도이다. 도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조립체와, 토출 커버와, 흡입 머플러와, 탄성 부재의 분해 사시도이다. 도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 흡입 머플러의 일 부 구성의 사시도이다. 도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 흡입 머플러의 일부 구성과 탄성 부재의 사시도이다. 도 7 및 도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기의 동작도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기(100)는 케이스(110)와, 압축 기구부(120)와, 구동 모터(140)와, 회전 축(130)과, 밸브 조립체(126)와, 흡입 밸브(127)와, 흡입 머플러(125)와, 탄성 부재(170)를 포함할 수 있으나, 이 중 일부의 구성을 제외하고 실시될 수도 있고, 이외 추가적인 구성을 배제하지도 않는다.
케이스(110)는 레시프로 압축기(100)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(110)의 안에는 압축 기구부(120)와, 구동 모터(140)와, 회전 축(130)과, 밸브 조립체(126)와, 흡입 밸브(127)와, 흡입 머플러(125)와, 탄성 부재(170)가 배치될 수 있다. 케이스(110)의 내부에 상측 영역에는 흡입되는 냉매를 압축하는 압축 기구부(120)가 배치되고, 압축 기구부(120)의 하측에는 압축 기구부(120)와 연결되는 회전 축(130) 및 구동 모터(140)가 배치될 수 있다.
구동 모터(140)는 케이스(110)의 안에 배치될 수 있다. 구동 모터(140)는 케이스(110)의 안에 고정될 수 있다. 구동 모터(140)는 회전력을 발생시킬 수 있다. 구동 모터(140)는 압축 기구부(120)에 회전력을 전달하여 냉매를 압축시킬 수 있다. 구동 모터(140)는 회전축(130)과 연결될 수 있다. 구동 모터(140)의 구동에 의해 회전축(130)이 회전함으로써 압축 기구부(120) 내에서 냉매의 압축이 이루어질 수 있다.
구동 모터(140)는 로터(141, 142)와, 스테이터(143)와, 스테이터(143)에 권선되는 코일(144)을 포함할 수 있다. 스테이터(143)는 복수의 코어 플레이트가 적층 형성될 수 있다. 스테이터(143)의 내측에는 제1 로터(141)가 회전 가능하게 배치되고, 스테이터(143)의 외측에는 제2 로터(142)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 제1 로터(141)는 베어링(150)을 통해 회전 축(130)에 결합될 수 있다. 제2 로터(142)는 로터 플레이트(145)를 통해 회전 축(130)에 결합될 수 있다. 코일(144)에 전원이 인가되면, 로터(141, 142)는 스테이터(143)와의 상호 작용에 의해 회전축(130)을 회전시킬 수 있다.
제1 로터(141)와 제2 로터(142)는 선택적으로 구동할 수 있다. 이를 통해, 운전 구간에 따라 구동을 조절함으로써 효율적이 운전이 가능하고 소비 전력을 낮출 수 있다.
스테이터(143)와 제1 로터(141) 사이에는 공극이 형성되고, 스테이터(143)와 제2 로터(142) 사이에는 공극이 형성될 수 있다. 로터 플레이트(145)에는 스테이터(143)와 제1 로터(141) 사이에 형성되는 공극과, 스테이터(143)와 제2 로터(142) 사이에 형성되는 공극에 대응되는 위치에 각각 형성되는 관통홀(145a)을 포함할 수 있다. 관통홀(145a)을 통해 갭 라이너(미도시)가 삽입되어 스테이터(143)와 제1 로터(141) 사이에 형성되는 공극과, 스테이터(143)와 제2 로터(142) 사이에 형성되는 공극이 일정한 반경 방향 간극을 가지도록 할 수 있다.
구동 모터(140)는 고정 체결 부재(160)에 의해 실린더(123)에 고정될 수 있다. 구동 모터(140)의 스테이터(143)는 고정 체결 부재(160)에 의해 실린더(123)에 고정될 수 있다. 고정 체결 부재(160)는 수직 방향으로 연장될 수 있다. 고정 체결 부재(160)는 스테이터(143)의 상부에 배치되는 돌출부(147)에 삽입되어 결합될 수 있다. 스테이터(143)와 돌출부(147)는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 스테이터(143)의 절연을 위해 인슐레이터(146)가 스테이터(143)의 상면에 형성될 수 있다.
압축 기구부(120)는 구동 모터(140)로부터 회전력을 전달받아 냉매를 압축시킬 수 있다. 압축 기구부(120)는 흡입된 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 압축 기구부(120)는 실린더(123)와, 커넥팅 로드(121)와, 피스톤(122)과, 밸브 조립체(126)와, 흡입 밸브(127)와, 흡입 머플러(125)와, 토출 커버(124)를 포함할 수 있다.
실린더(123)는 압축 공간(V1)을 형성하며 케이스(110)의 안에 고정될 수 있다. 압축 공간(V1)으로 흡입된 냉매는 피스톤(122)의 왕복 운동에 의해 압축된 후, 외부로 토출될 수 있다.
커넥팅 로드(121)는 회전 축(130)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 커넥팅 로드(121)는 피스톤(122)에 연결될 수 있다. 구동 모터(140)에 의한 회전을 직선 왕복 운동으로 전환시킬 수 있다.
피스톤(122)은 커넥팅 로드(121)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 피스톤(122)은 실린더(123)의 안에서 직선 왕복 운동할 수 있다. 피스톤(122)은 압축 공간(V1)의 냉매를 압축할 수 있다.
밸브 조립체(126)는 실린더(123)에 결합될 수 있다. 밸브 조립체(126)는 실린더(123)의 선단에 결합될 수 있다. 밸브 조립체(126)는 흡입 홀(1262)과, 토출 홀(1264)와, 결합 홀(1266)을 포함할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서 밸브 조립체(126)는 플레이트(plate) 형상으로 형성된 것을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되지 않는다. 밸브 조립체(126)의 흡입 홀(1262)은 흡입 머플러(125)와 연통되어 냉매를 흡입할 수 있다. 밸브 조립체(126)의 토출 홀(1262)은 토출 커버(124)와 연통되어 압축된 냉매를 토출시킬 수 있다. 밸브 조립체(126)의 결합 홀(1266)은 토출 커버(124)의 결합 홈(1242)과 수평 방향으로 중첩되고, 결합 홀(1266)과 결합 홈(1242)에는 결합 부재(미도시)가 배치될 수 있다. 이를 통해, 밸브 조립체(126)와 토출 커버(124)를 결합시킬 수 있다.
흡입 밸브(127)는 밸브 조립체(126)에 결합될 수 있다. 흡입 밸브(127)는 밸브 조립체(126)의 일측에 결합될 수 있다. 흡입 밸브(127)는 밸브 조립체(126)의 내측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 흡입 밸브(127)는 밸브 조립체(126)와 실린더(123) 사이에 배치될 수 있다. 흡입 밸브(127)는 밸브 조립체(126)의 흡입 홀(1262)을 개폐할 수 있다. 흡입 밸브(127)는 밸브 조립체(126)에 결합되는 고정단과, 고정단에서 연장되어 흡입 홀(1262)을 개폐하는 자유단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡입 밸브(127)의 고정단은 밸브 조립체(126)의 상부 영역에 고정 결합될 수 있고, 자유단은 고정단으로부터 하부로 연장되고 흡입 홀(1262)을 덮는 형상일 수 있다.
흡입 밸브(127)의 자유단은 흡입 행정인 경우 밸브 조립체(126)로부터 이격되어 흡입 홀(1262)과 압축 공간(V1)을 연통시킬 수 있다. 구체적으로, 피스톤(122)이 밸브 조립체(126)로부터 멀어지는 흡입 행정의 경우, 압축 공간(V1)의 압력이 낮아지므로 흡입 밸브(127)의 자유단이 밸브 조립체(126)로부터 이격되고, 이를 통해 압축 공간(V1)에 유체가 흡입될 수 있다.
흡입 밸브(127)의 자유단은 압축 행정 및 토출 행정의 경우 밸브 조립체(126)와 가까워지거나 접촉하여 흡입 홀(1262)과 압축 공간(V1)을 연통시키지 않을 수 있다. 구체적으로, 피스톤(122)이 밸브 조립체(126)와 가까워지는 압축 행정 및 토출 행정의 경우, 압축 공간(V1)의 압력이 높아지므로 흡입 밸브(127)의 자유단이 밸브 조립체(126)와 가까워지거나 접촉할 수 있다.
토출 밸브(미도시)는 밸브 조립체(126)에 결합될 수 있다. 토출 밸브는 밸브 조립체(126)의 일측에 결합될 수 있다. 토출 밸브는 밸브 조립체(126)의 토출 홀(1264)을 개폐할 수 있다.
흡입 머플러(125)는 밸브 조립체(126)에 결합될 수 있다. 흡입 머플러(125)는 밸브 조립체(126)의 타측에 결합될 수 있다. 흡입 머플러(125)는 밸브 조립체(126)의 외측에 결합될 수 있다. 흡입 머플러(125)는 흡입 머플러(125)의 흡입 홀(1262)와 연통될 수 있다. 흡입 머플러(125)는 토출 커버(124)와 결합될 수 있다. 흡입 머플러(125)는 토출 커버(124)와 끼움 결합될 수 있다.
흡입 머플러(125)는 내측면에 형성되는 돌기(1252)를 포함할 수 있다. 돌기(1252)는 밸브 조립체(126)의 흡입 홀(1262)과 중첩(overlap)될 수 있다. 돌기(1252)에는 탄성 부재(170)가 삽입될 수 있다. 돌기(1252)의 외주면은 탄성 부재(170)의 내측면과 접촉할 수 있다. 이를 통해, 탄성 부재(170)를 흡입 머플러(125)에 용이하게 결합할 수 있다.
토출 커버(124)는 밸브 조립체(126)에 결합될 수 있다. 토출 커버(124)는 밸브 조립체(126)의 타측에 결합될 수 있다. 토출 커버(124)는 밸브 조립체(126)의 토출 홀(1264)과 연통될 수 있다. 토출 커버(124)는 토출 공간(V2)을 형성할 수 있다. 피스톤(122)에 의해 압축된 냉매는 토출 홀(1264)을 통해 토출 공간(V2)으로 유입되고, 토출 공간(V2)으로 유입된 냉매는 외부로 토출될 수 있다.
회전 축(130)은 상하 방향으로 연장될 수 있다. 회전 축(130)는 수직 방향으로 연장될 수 있다. 회전 축(130)은 케이스(100)의 안에 배치될 수 있다. 회전 축(130)은 구동 모터(140)에 연결될 수 있다. 회전 축(130)은 압축 기구부(120)에 연결될 수 있다. 회전 축(130)은 구동 모터(140)에 의해 회전하여 압축 기구부(120)에 냉매의 압축을 위한 회전력을 전달할 수 있다.
회전 축(130)이 회전을 하면, 회전 축(130)의 하단에 설치된 오일 피더(131)가 케이스(110)의 저장된 오일을 펌핑하고, 오일의 일부는 회전 축(130)의 오일 유로(132)를 통해 흡상되면서 베어링면에 공급되고, 오일의 일부는 회전 축(130)의 상단에서 비산되어, 실린더(123)와 피스톤(122) 사이에 공급될 수 있다.
베어링(150)은 회전 축(130)에 결합될 수 있다. 베어링(150)은 원웨이 베어링(one-way bearing)일 수 있다. 베어링(150)은 회전 축(130)의 외주면에 배치될 수 있다. 베어링(150)은 회전 축(130)과 제1 로터(141) 사이에 배치될 수 있다. 베어링(150)은 제1 로터(141)의 일 방향 회전에 의한 회전력만을 회전 축(130)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 로터(141)는 스테이터(143)와의 상호 작용에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있는데, 베어링(150)은 시계 방향(정방향) 회전에 대하여만 회전력을 회전 축(130)에 전달하고, 반 시계 방향(역방향) 회전에 대하여는 회전 축(130)에 회전력을 전달하지 않을 수 있다. 이를 통해, 제1 로터(141)와 제2 로터(142) 모두를 정방향으로 회전시키거나, 제2 로터(142)만 역방향으로 회전시키면서 회전 축(130)에 회전력을 전달하여 2가지 구동 모드를 구현할 수 있다.
탄성 부재(170)는 흡입 머플러(125)에 결합될 수 있다. 탄성 부재(170)는 일측이 흡입 머플러(125)의 내측면에 결합되고, 타측이 밸브 조립체(126)의 흡입 홀(1262)을 관통할 수 있다. 이 경우, 탄성 부재(170)의 타측은 밸브 조립체(126)의 일면 또는 내측면보다 실린더(123)의 안으로 돌출될 수 있다. 이를 통해, 흡입 행정에서 흡입 밸브(127)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 즉, 흡입 행정에서 흡입 밸브(127)가 계속 열리게 하여 압력 강하 손실을 방지할 수 있다.
예를 들어, 탄성 부재(170)의 타측은 흡입 밸브(127)와 접촉하고, 흡입 행정에서 흡입 밸브(127)의 자유단은 탄성 부재(170)에 의해 밸브 조립체(126)와 비접촉할 수 있다. 흡입 행정에서는 압축 공간(V1)의 압력이 낮아지므로, 흡입 밸브(127)의 자유단이 밸브 조립체(126)와 이격될 수 있으나, 갑작스러운 압력의 변화로 인해 흡입 밸브(127)의 자유단이 진동 운동을 하여 흡입 홀(1262)의 반복적인 개폐가 발생할 수 있다. 이 경우, 흡입 행정에서 탄성 부재(170)의 타측이 흡입 밸브(127)의 자유단과 접촉하여 흡입 밸브(127)가 흡입 홀(1262)을 막는 것을 방지할 수 있다.
탄성 부재(170)의 타측은 흡입 밸브(127)와 접촉하고, 압축 행정 및 토출 행정에서 탄성 부재(170)는 압축되고, 흡입 밸브(1270)의 자유단은 밸브 조립체(126)와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 압축 행정 및 토출 행정에서는 압축 공간(V1)의 압력이 높아지므로, 흡입 밸브(127)의 자유단이 탄성 부재(170)를 가압하여 압축시키고, 흡입 밸브(127)의 자유단이 흡입 홀(1262)을 막아 유체가 흡입되는 것을 방지할 수 있다.
탄성 부재(170)는 흡입 머플러(125)의 돌기(152)에 결합될 수 있다. 탄성 부재(170)는 흡입 머플러(125)의 돌기 (1252)에 삽입 결합될 수 있다. 탄성 부재(170)의 내주면은 흡입 머플러(125)의 돌기(1252)에 끼움 결합될 수 있다. 이를 통해, 간편하게 탄성 부재(170)를 흡입 머플러(125)에 고정시킬 수 있다.
탄성 부재(170)는 코일 스프링일 수 있다. 탄성 부재(170)가 수직 방향, 예를 들어 도 2를 기준으로 좌우로 연장되는 경우, 흡입 머플러(125)의 흡입 유로를 막게 된다. 탄성 부재(170)가 인장되는 경우 탄성 부재(170) 사이의 공간으로 유로가 유동 가능하므로, 흡입 유로가 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 압축 행정 및 토출 행정에서 피스톤(122)이 밸브 조립체(126)에 인접하게 이동하게 되고, 압축 공간(V1)의 압력이 높아져 흡입 밸브(127)의 자유단이 탄성 부재(170)를 압축시키면서 흡입 홀(1262)을 막을 수 있다.
도 8을 참조하면, 흡입 행정에서 피스톤(122)이 밸브 조립체(126)로부터 멀어지게 이동하게 되고, 압축 공간(V1)의 압력이 낮아져 흡입 밸브(127)의 자유단이 밸브 조립체(126)와 멀어져 흡입 홀(1262)을 통해 흡입 머플러(125)의 내부와 압축 공간(V1)이 연통되게 된다. 이 경우, 탄성 부재(170)는 갑작스러운 압력의 변화로 인해 흡입 밸브(127)의 자유단이 진동 운동을 하는 것을 방지하여 압력 강하 손실을 방지할 수 있다.
도 9는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조립체의 사시도이다. 도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기의 밸브 조렙체와, 탄성 부재의 사시도이다. 도 11 및 도 12는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기의 동작도이다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 명세서의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기(100)는 케이스(110)와, 압축 기구부(120)와, 구동 모터(140)와, 회전 축(130)과, 밸브 조립체(126)와, 흡입 밸브(127)와, 흡입 머플러(125)와, 탄성 부재(180)를 포함할 수 있으나, 이 중 일부의 구성을 제외하고 실시될 수도 있고, 이외 추가적인 구성을 배제하지도 않는다.
이하 설명하지 않은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레시프로 압축기(100)의 세부 구성은 본 명세서의 일 실시예에 따른 레시프로 압축기(100)의 세부 구성과 동일한 구성으로 이해될 수 있다.
탄성 부재(180)는 밸브 조립체(126)와 흡입 밸브(127) 사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 흡입 행정에서 흡입 밸브(127)가 계속 열리게 하여 압력 강하 손실을 방지할 수 있다.
밸브 조립체(126)는 탄성 홈(1268)을 포함할 수 있다. 탄성 홈(1268)은 밸브 조립체(126)의 일측에 형성될 수 있다. 탄성 홈(1268)은 피스톤(122)과 마주보는 면에 형성될 수 있다. 탄성 홈(1268)은 흡입 홀(1262)과 수직 방향 또는 상하 방향으로 중첩될 수 있다. 탄성 홈(1268)은 수직 방향 또는 상하 방향으로 연장될 수 있다. 탄성 홈(1268)에는 탄성 부재(180)가 배치될 수 있다.
탄성 부재(180)의 양단은 각각 탄성 홈(1268)의 양단에 배치될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(180)의 일단은 탄성 홈(1268)의 상단에 배치되고 탄성 부재(180)의 타단은 탄성 홈(1268)의 하단에 배치될 수 있다. 탄성 부재(180)의 중앙 영역은 피스톤(122) 방향으로 돌출될 수 있다.
도 11을 참조하면, 압축 행정 및 토출 행정에서 피스톤(122)이 밸브 조립체(126)에 인접하게 이동하게 되고, 압축 공간(V1)의 압력이 높아져 흡입 밸브(127)의 자유단이 탄성 부재(180)를 압축시키면서 흡입 홀(1262)을 막을 수 있다. 구체적으로, 탄성 부재(180)의 중앙 영역은 흡입 밸브(127)와 접촉하고, 압축 행정 및 토출 행정에서 탄성 부재(180)의 중앙 영역은 탄성 홈(1268)에 배치되고, 흡입 밸브(127)의 자유단은 밸브 조립체(126)와 접촉할 수 있다. 탄성 부재(180)의 중앙 영역이 탄성 홈(1268)에 배치된다는 것은 탄성 부재(180)의 중앙 영역의 전체 영역 또는 대부분의 영역이 탄성 홈(1268) 내에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.
도 12를 참조하면, 흡입 행정에서 피스톤(122)이 밸브 조립체(126)로부터 멀어지게 이동하게 되고, 압축 공간(V1)의 압력이 낮아져 흡입 밸브(127)의 자유단이 밸브 조립체(126)와 멀어져 흡입 홀(1262)을 통해 흡입 머플러(125)의 내부와 압축 공간(V1)이 연통되게 된다. 이 경우, 탄성 부재(180)의 중앙 영역은 흡입 밸브(127)와 접촉하고, 흡입 행정에서 흡입 밸브(127)의 자유단은 탄성 부재(180)에 의해 밸브 조립체(126)와 비접촉할 수 있다. 이를 통해, 탄성 부재(180)는 갑작스러운 압력의 변화로 인해 흡입 밸브(127)의 자유단이 진동 운동을 하는 것을 방지하여 압력 강하 손실을 방지할 수 있다.
도 13은 본 명세서의 실시예들에 따른 레시프로 압축기의 크랭크 각도에 대한 흡입 밸브와 밸브 조립체 간의 이격 거리를 나타내는 그래프이다. 도 14는 본 명세서의 실시예들에 따른 레시프로 압축기의 크랭크 각도에 대한 흡입 압력을 나타내는 그래프이다. 도 15는 본 명세서의 실시예들에 따른 레시프로 압축기의 PV 선도를 나타내는 그래프이다.
도 13를 참조하면, 크랭크 각도(Crank angle)가 200도 이상인 흡입 행정에서, 종래의 경우 흡입 밸브(127)의 자유단이 진동 운동을 하나, 본 발명의 실시예들의 경우 탄성 부재(170, 180)를 통해 흡입 밸브(127)의 자유단의 진동 운동이 줄어듦을 알 수 있다.
도 14를 참조하면, 크랭크 각도가 200도 이상인 흡입 행정에서, 종래의 경우 흡입 밸브(127)의 자유단의 진동 운동으로 인해 압력 강하 손실이 발생하나, 본 발명의 실시예들의 경우 탄성 부재(170, 180)를 통해 흡입 밸브(127)의 자유단의 진동 운동이 줄어 압력 강하 손실이 줄어드는 것을 알 수 있다.
도 15를 참조하면, 흡입 행정에서, 종래의 경우 흡입 밸브(127)의 자유단의 진동 운동으로 인해 압력 강하 손실이 발생하나, 본 발명의 실시예들의 경우 탄성 부재(170, 180)를 통해 흡입 밸브(127)의 자유단의 진동 운동이 줄어 압력 강하 손실이 줄어드는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 레시프로 압축기(100)는 흡입 행정에서의 압력 강하 손실을 방지할 수 있다. 또한, 흡입 밸브(127)의 자유단의 진동 운동이 줄어듦으로 인해 소음의 발생을 줄일 수 있다.
앞에서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.
100: 레시프로 압축기 110: 케이스
120: 압축 기구부 121: 커넥팅 로드
122: 피스톤 123: 실린더
124: 토출 커버 125: 흡입 머플러
126: 밸브 조립체 127: 흡입 밸브
130: 회전 축 131: 오일 피더
132: 오일 유로 140: 구동 모터
141: 제1 로터 142: 제2 로터
143: 스테이터 144: 코일
145: 로터 플레이트 146: 인슐레이터
147: 돌출부 150: 베어링
160: 고정 체결 부재 170: 탄성 부재
180: 탄성 부재 V1: 압축 공간
V2: 토출 공간

Claims (11)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 안에 배치되는 구동 모터;
    상기 구동 모터에 연결되는 회전 축;
    상기 케이스의 안에 배치되고 압축 공간을 형성하는 실린더;
    상기 회전 축의 회전에 따라 상기 실린더의 안에서 직선 왕복 운동하는 피스톤;
    흡입 홀과 토출 홀을 포함하고, 상기 실린더의 선단에 결합되는 밸브 조립체;
    상기 밸브 조립체의 내측에 결합되고 상기 흡입 홀을 개폐시키는 흡입 밸브;
    상기 밸브 조립체의 외측에 결합되고 상기 흡입 홀과 연통되는 흡입 머플러; 및
    일측이 상기 흡입 머플러의 내측에 결합되고 타측이 상기 흡입 홀을 관통하는 탄성 부재를 포함하는 레시프로 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 상기 타측은 상기 밸브 조립체의 내측면보다 상기 실린더의 안으로 돌출되는 레시프로 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 상기 타측은 상기 흡입 밸브와 접촉하고,
    흡입 행정에서 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 탄성 부재에 의해 상기 밸브 조립체와 비접촉하는 레시프로 압축기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 상기 타측은 상기 흡입 밸브와 접촉하고,
    압축 및 토출 행정에서 상기 탄성 부재는 압축되고, 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 밸브 조립체와 접촉하는 레시프로 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러는 내측면에 형성되고, 상기 탄성 부재가 삽입되는 돌기를 포함하는 레시프로 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 코일 스프링인 레시프로 압축기.
  7. 케이스;
    상기 케이스의 안에 배치되는 구동 모터;
    상기 구동 모터에 연결되는 회전 축;
    상기 케이스의 안에 배치되고 압축 공간을 형성하는 실린더;
    상기 회전 축의 회전에 따라 상기 실린더의 안에서 직선 왕복 운동하는 피스톤;
    흡입 홀과 토출 홀을 포함하고, 상기 실린더의 선단에 결합되는 밸브 조립체;
    상기 밸브 조립체의 내측에 결합되고 상기 흡입 홀을 개폐시키는 흡입 밸브;
    상기 밸브 조립체의 외측에 결합되고 상기 흡입 홀과 연통되는 흡입 머플러; 및
    상기 밸브 조립체와 상기 흡입 밸브 사이에 배치되는 탄성 부재를 포함하는 레시프로 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 밸브 조립체는 상기 내측에 형성되고 상기 탄성 부재가 배치되는 탄성 홈을 포함하는 레시프로 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 양단은 각각 상기 탄성 홈의 양단에 배치되고, 상기 탄성 부재의 중앙 영역은 상기 피스톤 방향으로 돌출되는 레시프로 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 상기 중앙 영역은 상기 흡입 밸브와 접촉하고,
    흡입 행정에서 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 탄성 부재에 의해 상기 밸브 조립체와 비접촉하는 레시프로 압축기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성 부재의 상기 중앙 영역은 상기 흡입 밸브와 접촉하고,
    압축 및 토출 행정에서 상기 탄성 부재의 상기 중앙 영역은 상기 탄성 홈에 배치되고, 상기 흡입 밸브의 자유단은 상기 밸브 조립체와 접촉하는 레시프로 압축기.
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