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KR20080052786A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

왕복동식 압축기 Download PDF

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KR20080052786A
KR20080052786A KR1020060124397A KR20060124397A KR20080052786A KR 20080052786 A KR20080052786 A KR 20080052786A KR 1020060124397 A KR1020060124397 A KR 1020060124397A KR 20060124397 A KR20060124397 A KR 20060124397A KR 20080052786 A KR20080052786 A KR 20080052786A
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KR
South Korea
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refrigerant
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reciprocating compressor
compression space
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KR1020060124397A
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Inventor
최철락
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 가동부재가 왕복 직선 운동함에 따라 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축시킨 다음, 토출시키는 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 압축공간으로 흡입되는 냉매의 유로 저항을 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 냉매의 압축을 위한 압축공간이 일단 내측에 구비된 고정부재; 고정부재 내에서 왕복 직선 운동하고, 압축공간과 맞닿는 일단에 적어도 하나 이상의 개구부가 구비된 가동부재;로 이루어지되, 가동부재 내에 위치되고, 냉매를 적어도 하나의 개구부로 안내하는 가이드 관; 또는 개구부들에 경사지게 형성되고, 냉매의 흡입 유동을 안내하는 가이드부들;를 더 포함하도록 구성되기 때문에 냉매의 흡입 유로 저항을 감소시키고, 나아가 압축 효율을 보다 높일 수 있다.
왕복동식 압축기, 리니어 압축기, 가동부재, 머플러 어셈블리, 소음관, 가이드 관, 가이드부

Description

왕복동식 압축기 {RECIPROCATING COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일예가 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 일예가 도시된 도면.
도 3은 도 2의 주요부가 도시된 도면.
도 4는 도 3의 a-a 선에 따른 단면도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
101 : 프레임 102 : 고정부재
103 : 가동부재 103a : 가이드부
103h : 개구부들 104 : 흡입밸브
105 : 토출밸브 어셈블리 106 : 리니어 모터
107 : 모터 커버 108 : 서포터
109 : 본체 커버 110 : 머플러 어셈블리
111 : 소음관 112 : 소음 챔버
113 : 내관 114,115 : 격벽
116 : 가이드 관
본 발명은 가동부재가 왕복 직선 운동함에 따라 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축시킨 다음, 토출시키는 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 압축공간으로 흡입되는 냉매의 유로 저항을 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키도록 구성된다.
최근에는 왕복동식 압축기는 구동모터의 회전력을 피스톤의 왕복 직선 운동력으로 전환하기 위하여 크랭크 축 등과 같은 구성부품을 포함하기 때문에 운동전환에 의한 기계적인 손실이 크게 발생되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
이러한 리니어 압축기는 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고, 이러한 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하여 그 작동을 제어할 수 있기 때문에 다른 압축기에 비해 소음이 작아 실내에서 사용되는 냉장고 등과 같은 가전기기에 많이 적용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일예가 도시된 도면이다.
종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일예인 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 쉘(미도시) 내측에 프레임(1), 고정부재(2), 가동부재(3), 흡입밸브(4), 토출밸브 어셈블리(5), 리니어 모터(6), 모터 커버(7), 서포터(8), 본체 커버(9), 완충 스프링(미도시), 머플러 어셈블리(10)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다.
보다 상세하게, 고정부재(2)는 양단이 개방된 중공 형상으로 일단이 프레임(1)에 끼움 고정되고, 토출밸브 어셈블리(5)가 고정부재(2)의 일단을 막아주도록 설치되되, 토출밸브 어셈블리(5)는 토출밸브(5a), 토출캡(5b) 및 토출밸브 스프링(5c)이 조립되도록 구성되며, 토출캡(5b)으로부터 토출된 냉매는 루프 파이프(미도시)를 통하여 진동 및 소음이 저감된 다음, 쉘 측의 유출관(미도시)을 통하여 외부로 빠져나가도록 한다.
다음, 가동부재(3)는 일단이 막힌 중공 형상으로 막힌 일단이 고정부재(2) 내측에 삽입되고, 고정부재(2)와 가동부재(3) 사이에 압축공간(P)을 형성하되, 가동부재(3)의 막힌 일단에 압축공간(P)으로 냉매가 흡입되는 개구부들(3h)이 구비된다.
이때, 흡입밸브(4)가 박형으로 형성되고, 가동부재(3)의 막힌 일단에 볼트 고정되어 압축공간(P)의 변화에 의해 가동부재(3)의 개구부들(3h)을 개폐시키도록 설치된다.
다음, 리니어 모터(6)는 고정부재(2) 외측에 고정되는 원통형상의 이너스테이터(6a), 반경방향으로 일정 간격을 두고 일단이 프레임(1)에 지지되는 동시에 다른 일단에 모터 커버(7)에 지지되는 아우터스테이터(6b), 이너스테이터(6a)와 아우터스테이터(6b) 사이에 일정 간극을 두고 설치된 영구 자석(6c), 가동부재(3)와 영구자석(6c)을 연결해주는 연결부재(6d)로 이루어진다.
이때, 이너스테이터(6a)는 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성되고, 아우터스테이터(6b)는 코일 권선체에 원주방향으로 일정 간격을 두고 코어 블록들이 장착되기 때문에 아우터스테이터(6b)에 외부로부터 전원이 공급되면, 이너스테이터(6a)와 아우터스테이터(6b) 및 영구 자석(6c)이 상호 전자기력을 발생시키고, 영구자석(6c) 및 이와 연결된 가동부재(3)가 축방향으로 왕복 직선 운동하게 된다.
다음, 모터 커버(7)는 아우터스테이터(6b)를 고정시키기 위하여 아우터스테이터(6b)를 축방향으로 지지하는 동시에 프레임(1)에 볼트 고정되고, 본체 커버(9)는 모터 커버(7)에 결합되되, 모터 커버(7)와 본체 커버(9) 사이에는 가동부재(3)의 다른 일단과 연결된 서포터(8)가 완충 스프링들에 의해 축방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.
이때, 본체 커버(9)는 쉘 측의 유입관으로부터 유입된 냉매가 통과할 수 있도록 소정의 흡입구가 구비된다.
다음, 머플러 어셈블리(10)는 가동부재(3) 내측에 축방향으로 길게 설치된 소음관(11), 가동부재(3)의 다른 일단 외측에 구비된 중공의 챔버(Chamber, 12), 챔버(12)의 입구 내측에 장착된 내관(13), 그리고, 챔버(13) 내측에 공간을 구획하더라도 냉매가 통과할 수 있는 개구부를 구비하는 격벽(14,15) 등으로 이루어진다.
물론, 머플러 어셈블리(10)는 냉매가 유동되면서 압력 및 유동 속도가 변하게 되고, 그에 따라 냉매의 유동 소음을 저감시키도록 한다.
따라서, 리니어 모터(6)가 작동되면, 가동부재(3) 및 이와 연결된 머플러 어셈블리(10)가 왕복 직선 운동하게 되고, 압축공간(P)의 압력이 가변됨에 따라 흡입 밸브(4) 및 토출밸브 어셈블리(5)의 작동이 자동적으로 조절되며, 이와 같은 작동에 의해 냉매가 쉘 측의 흡입관, 본체 커버(9)의 개구부, 머플러 어셈블리(10), 가동부재(3)의 개구부들(3h)을 지나 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출캡(5b), 루프 파이프 및 쉘 측의 유출관을 통하여 외부로 빠져나간다.
그러나, 종래의 왕복동식 압축기는 가동부재의 축방향 중심선에 소음관이 설치되고, 가동부재의 축방향 중심선으로부터 일정간격 떨어진 원주 방향에 개구부들이 설치되기 때문에 소음관과 가동부재의 개구부 사이에서 냉매의 유로 변화가 급격하게 발생되고, 이로 인하여 냉매의 흡입 압력 손실이 발생될 뿐 아니라 나아가 압축 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축공간으로 흡입되는 냉매의 흡입 유로 저항을 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 냉매의 압축을 위한 압축공간이 일단 내측에 구비된 고정부재; 고정부재 내에서 왕복 직선 운동하고, 압축공간과 맞닿는 일단에 적어도 하나 이상의 개구부가 구비된 가동부재; 그리고, 가동부재 내에 위치되고, 냉매를 적어도 하나의 개구부로 안내하는 가이드 관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 적어도 하나의 개구부에 경사지게 형성되고, 냉매의 흡입 유동을 안내 하는 가이드부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 적어도 하나의 개구부는 가동부재의 축방향 중심과 동일한 중심을 가진 원주 상에 위치되고, 가이드부는 개구부들에서 가동부재의 축방향 중심과 근접한 부분에 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 가동부재 내에 위치되어 냉매의 유동 소음을 저감시키는 소음관;을 더 포함하며, 가이드 관은 소음관의 끝단에 구비된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
한편, 본 발명은 냉매의 압축을 위한 압축공간이 일단 내측에 구비된 고정부재; 고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하고, 압축공간과 맞닿는 일단에 적어도 하나 이상의 개구부가 구비된 가동부재; 그리고, 개구부들에 경사지게 형성되고, 냉매의 흡입 유동을 안내하는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 개구부들은 가동부재의 축방향 중심과 동일한 중심을 가진 원주 상에 위치되고, 가이드부는 개구부들에서 가동부재의 축방향 중심과 근접한 부분에 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 가동부재 내에 위치되어 냉매의 유동 소음을 저감시키는 소음관; 그리고, 소음관 끝단에 위치되고, 냉매를 적어도 하나의 개구부로 안내하는 가이드 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 일예가 도시된 도면이고, 도 3은 도 2의 주요부가 도시된 도면이며, 도 4는 도 3의 a-a 선에 따른 단면도이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 일예인 리니어 압축기는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 쉘(미도시) 내측에 프레임(101), 고정부재(102), 가동부재(103), 흡입밸브(104), 토출밸브 어셈블리(105), 리니어 모터(106), 모터 커버(107), 서포터(108), 본체 커버(109), 완충 스프링(미도시), 머플러 어셈블리(110)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치되되, 가동부재(103) 및 머플러 어셈블리(110) 사이에는 압축공간(P)으로 흡입되는 냉매의 흡입 유로 저항을 저감시키도록 구성된다.
물론, 프레임(101), 고정부재(102), 흡입밸브(104), 토출밸브 어셈블리(105), 리니어 모터(106), 모터 커버(107), 서포터(108), 본체 커버(109)는 기존의 구성과 동일하기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
보다 상세하게, 압축공간(P)으로 흡입되는 냉매의 흡입 유로 저항을 저감시키기 위하여 가동부재(103) 측에 가이드부(103a)가 구비되는 동시에 머플러 어셈블리(110) 측에 가이드 관(116)이 구비된다.
먼저, 가동부재(103)는 일단이 막히도록 형성되는 동시에 압축공간(P)으로 냉매가 흡입되는 개구부들(103h)이 형성되되, 개구부들(103h)은 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)으로부터 일정간격 떨어진 원주 상에 세 개가 나란히 형성되며, 그 중심선(C2)은 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)으로부터 일정간격 떨어지도록 위치된다.
이때, 개구부들(103h)은 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)에 대해 수평하 게 형성되되, 가이드부(103a)가 개구부들(103h)에서 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)과 가까운 부분에 모따기된 형상으로 경사지도록 형성되며, 가이드부(103a)가 머플러 어셈블리(110)를 통과한 냉매를 원활하게 개구부들(103h)로 유입되도록 안내한다.
물론, 개구부들(103h)에 가이드부(103a)가 일체로 형성되기 때문에 머플러 어셈블리(110) 측에서 보이는 개구부들(103h)이 압축공간(P)과 맞닿는 면에서 보이는 개구부들(103h)보다 더 크게 형성되는 동시에 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)과 더 가깝게 형성된다.
다음, 머플러 어셈블리(110)는 마찬가지로 소음관(111), 챔버(112), 내관(113), 격벽들(114,115)로 이루어지되, 가동부재(103)의 막힌 일단과 근접한 소음관(111) 끝단에 축방향으로 갈수록 확장된 가이드 관(116)이 설치된다.
특히, 소음관(111) 및 가이드 관(116)은 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)을 따라 설치되되, 가이드 관(116)이 별도로 제작되어 소음관(111) 끝단에 압입 또는 용접 고정되며, 가이드 관(116)이 소음관(111)을 통과한 냉매를 원활하게 가이드부로 유입되도록 안내한다.
이때, 가이드 관(116)은 소음관(111)으로부터 축방향으로 멀어질수록 직경이 더 커지도록 구성하되, 중심선이 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)과 일치하도록 구성하거나, 중심선이 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)으로부터 개구부들(103h)이 위치된 부분으로 편심되도록 구성할 수도 있다.
물론, 가이드 관(116)과 가이드부(103a) 사이의 유로 저항을 줄이기 위하여 가동부재(103)의 축방향에서 볼 때, 가이드 관(116)과 가이드부(103a)가 서로 겹쳐지는 영역이 존재하도록 배치되는 것이 바람직하다.
나아가, 가이드 관(116)은 별도의 부재로 제작되어 머플러 어셈블리(110)의 소음관(111)에 부착될 수도 있지만, 머플러 어셈블리(110)의 소음관(111)의 끝단이 확관되도록 구성하거나, 그 이외에도 별도로 제작되어 가동부재(103)의 내측면, 가동부재(103)의 개구부들(103h) 등에 고정되도록 다양하게 구성할 수도 있다.
따라서, 리니어 모터(106)가 작동되면, 가동부재(103) 및 이와 연결된 머플러 어셈블리(110)가 왕복 직선 운동하게 되면서 압축공간(P)으로 냉매가 흡입된 다음, 압축되어 토출된다.
이때, 가동부재(103)가 상사점(TDC : Top dead center)에서 하사점(BDC : Bottom dead center)으로 이동하면, 압축공간(P) 내부의 압력이 상대적으로 낮아짐에 따라 흡입밸브(104)가 개방되고, 냉매가 쉘 측의 흡입관, 본체 커버(109)의 개구부, 머플러 어셈블리(110), 가동부재(103)의 개구부들(103h)을 지나 압축공간(P)으로 흡입된다.
특히, 머플러 어셈블리(110)는 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)에 위치되고, 가동부재(103)의 개구부들(103h)은 가동부재(103)의 축방향 중심선(C1)에서 편심되게 위치되지만, 머플러 어셈블리(110) 측 가이드 관(116) 및 가동부재(103)의 개구부들(103h) 측 가이드부(103a)에 의해 안내되면서 냉매의 급격한 유로 변경이 이루어지는 것이 아니라 완만하게 유동되고, 그에 따라 냉매의 흡입 유로 저항을 줄일 수 있다.
반면, 가동부재(103)가 하사점(BDC)에서 상사점(TDC)으로 이동하면, 압축공간(P) 내부의 압력이 상대적으로 높아짐에 따라 흡입밸브(104)가 닫히고, 압축공간(P)에서 냉매가 압축된 다음, 압축공간(P) 내부의 압력이 소정의 토출압력 이상으로 높아지면, 토출밸브 스프링(105c)이 압축되면서 토출밸브(105a)가 개방되어 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 토출되며, 루프 파이프 및 쉘 측의 유출관을 통하여 외부로 빠져나간다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 가동부재의 막힌 일단에 구비된 개구부들을 통하여 압축공간으로 냉매가 유입되되, 가동부재의 개구부로 냉매의 흡입 유동을 안내하도록 가이드 관 또는 가이드부가 구비되기 때문에 냉매 유동의 급격한 유로 변경을 막을 수 있고, 그에 따라 냉매의 흡입 유로 저항을 줄일 수 있을 뿐 아니라 나아가 압축 효율을 보다 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 냉매의 압축을 위한 압축공간이 일단 내측에 구비된 고정부재;
    고정부재 내에서 왕복 직선 운동하고, 압축공간과 맞닿는 일단에 적어도 하나 이상의 개구부가 구비된 가동부재; 그리고,
    가동부재 내에 위치되고, 냉매를 적어도 하나의 개구부로 안내하는 가이드 관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 개구부에 경사지게 형성되고, 냉매의 흡입 유동을 안내하는 가이드부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 개구부는 가동부재의 축방향 중심과 동일한 중심을 가진 원주 상에 위치되고,
    가이드부는 적어도 하나의 개구부에서 가동부재의 축방향 중심과 근접한 부분에 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    가동부재 내에 위치되어 냉매의 유동 소음을 저감시키는 소음관;을 더 포함 하며,
    가이드 관은 소음관의 끝단에 구비된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  5. 냉매의 압축을 위한 압축공간이 일단 내측에 구비된 고정부재;
    고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하고, 압축공간과 맞닿는 일단에 적어도 하나 이상의 개구부가 구비된 가동부재; 그리고,
    개구부들에 경사지게 형성되고, 냉매의 흡입 유동을 안내하는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    개구부들은 가동부재의 축방향 중심과 동일한 중심을 가진 원주 상에 위치되고,
    가이드부는 개구부들에서 가동부재의 축방향 중심과 근접한 부분에 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    가동부재 내에 위치되어 냉매의 유동 소음을 저감시키는 소음관; 그리고,
    소음관 끝단에 위치되고, 냉매를 적어도 하나의 개구부로 안내하는 가이드 관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
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