KR20000014052U - 핀 죠인트 방식 밀폐형 압축기의 고효율 피스톤구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밀폐형 압축기의 구동부로 부터 샤프트를 통하여 동력을 전달받아 직선 왕복운동을 하면서 실린더 내의 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 피스톤의 구조를 개선하여 압축효율을 높일수 있도록 한 고효율 피스톤구조에 관한 것이다.

본 고안은 밸브 플레이트의 흡입밸브에 슬릿부가 형성된 핀 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서, 피스톤의 톱면에 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부에 삽입되는 양각부를 일체로 형성하여서 된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 피스톤의 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부에 양각부가 삽입되므로서 상대적으로 양각부의 체적 만큼 간극체적이 줄어들어 냉매가스의 잔류량이 줄어들게 되고, 이로 인해 흡입행정시 냉매의 재팽창이 감소되어 많은 양의 냉매가스를 흡입할수 있으므로 압축기의 효율 및 성능이 향상되는 효과가 있다.

Description

핀 죠인트 방식 밀폐형 압축기의 고효율 피스톤구조

본 고안은 냉장고 등에 설치되어 밀폐된 케이스 내에서 냉매가스를 흡입하여 압축 및 토출시켜 주는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 회전하는 샤프트로 부터 동력을 전달받아 직선 왕복운동을 하면서 실린더 내의 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 피스톤의 구조를 개선하여 압축효율을 높일수 있도록 한 핀 죠인트 방식 밀폐형 압축기의 고효율 피스톤구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적인 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시켜 주는 기기로서, 그 종류로는 왕복압축기, 회전압축기, 터보압축기 등이 있으며, 이들 압축기는 증발기로 부터 유입된 저압의 냉매가스를 응축압력 까지 높여주는 역할을 한다.

왕복압축기는 피스톤의 왕복운동을 통해서 냉매가스를 압축시켜 주고, 회전압축기는 실린더 내의 회전자를 회전시켜 냉매가스를 압축하며, 터보압축기는 임펠러의 원심력을 이용하여 속도에너지를 압력에너지로 변환시켜 냉매가스를 압축시켜 준다.

이러한 압축기는 증발기로 부터 유입된 저압의 냉매가스를 압축하여 응축압력 까지 높여주는 역할을 한다.

그리고, 압축기로 부터 토출된 냉매가스는 응축기, 팽창밸브, 증발기 등을 순환하면서 냉매가스의 증발잠열을 이용하여 증발기 주위의 열을 빼앗는 냉각작용을 하게 된다.

즉, 압축기가 냉매가스를 압축하여 포화압력 까지 압력과 온도를 상승시켜 주면, 응축기가 물이나 공기를 이용하여 고온ㆍ고압의 냉매가스가 갖고 있는 열을 흡수하므로서 냉매가스를 응축 및 액화시키고, 응축 및 액화된 냉매가스는 팽창밸브의 교축작용에 의해 온도와 압력이 급격히 낮아지며, 이 냉매가스가 증발기에서 증발되면서 피냉각물체로 부터 열을 흡수하여 냉각시키게 되는 것이다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기를 나타낸 단면도로서, 밀폐형 압축기는 용접에 의해 밀폐된 상하부케이스(10,20) 내에 압축기 본체가 내장되어 있다.

압축기 본체는 크게 골격 역할을 하는 프레임(30)과, 이 프레임의 하부에 설치되어 전동매체인 샤프트(60)를 회전시켜 주는 구동부(또는 모터부,40) 및, 상기 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 기계부(50)로 구성되어 있다.

상기 프레임(30)은 구동부와 기계부 전체를 지지하며, 그 자신은 상하부케이스(10,20)에 각각 완충 및 소음방지 수단인 사이드 스토퍼(70)와 코일스프링(80)에 의해 지지된다.

상기 구동부(40)는 프레임에 지지되어 고정자 역할을 하는 스테이터(90) 및, 샤프트(60)를 회전시켜 주는 로터(100)로 구성된다.

상기 기계부(50)는 프레임 상단에 고정되는 실린더(110)와, 상기 실린더에 삽입되는 피스톤(120) 및, 상기 피스톤과 샤프트(60)의 크랭크부(61) 사이에 연결되어 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 피스톤로드(130)로 구성된다.

또한, 실린더(110)의 토출측에는 흡입 및 토출밸브를 구비하는 밸브 플레이트(140)와, 냉매가스의 흡입 및 토출을 안내하기 위한 흡입 및 토출머플러가 설치된다.

따라서, 밀폐형 압축기는 구동부(40)에 의해 회전하는 샤프트(60)가 기계부(50)의 피스톤로드(130)를 왕복 운동시키므로서 상기 피스톤로드에 의해 피스톤(120)이 실린더(110) 내에서 직선 왕복운동을 하면서 실린더 내로 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주고, 이 냉매가스는 냉동장치를 순환하므로서 소기의 냉동 목적을 달성하게 된다.

상기 기계부(50)는 통상 피스톤(120)과 피스톤로드(130)의 연결방식에 따라 핀 죠인트(Pin Joint) 방식과 볼 죠인트(Ball Joint) 방식으로 나뉘어 진다.

핀 죠인트 방식은 피스톤(120)의 후면에 피스톤로드(130)의 소단부를 삽입하여 핀으로 연결한 것이며, 볼 죠인트 방식은 피스톤(120)의 후면에 코오킹부를 형성하여 여기에 피스톤로드의 소단부에 부착된 구형의 볼을 삽입한후 코오킹(Caulking)으로 연결하는 방식이다.

이중, 핀 죠인트 방식은 윤활유의 공급이 충분하고 접촉면이 커서 면압이 작게 걸리므로 마찰손실을 줄일수 있다는 장점이 있는 반면, 구조가 복잡하고 제조원가가 높다는 단점이 있다.

또한, 볼 죠인트 방식은 구조가 간단하지만, 볼과 피스톤 사이에서 높은 마찰력이 발생하여 초기의 마찰손실이 크고, 윤활유의 공급이 원할치 못하므로 마찰 및 마모량이 많다는 단점이 있다.

본 고안은 핀 죠인트 방식의 압축기에 관한 것이다.

종래의 핀 죠인트 방식 압축기는 전술한 바와 같이 피스톤(120)의 후면에 피스톤로드(130)의 소단부를 삽입하여 핀으로 연결하였던 것이다.

그런데, 이와 같은 구조는 도 2와 같이 토출측의 밸브 플레이트(140)에 부착된 흡입밸브(160)에 냉매가스의 흡입을 위한 슬릿부(Slit, 161)가 일체로 형성되어 있기 때문에 상기 슬릿부의 폭과 깊이(체적) 만큼 피스톤(120)의 압축 및 토출행정시 간극체적(Clearance Volume)이 발생하여 압축된 냉매가스의 재팽창에 따른 성능저하로 압축기의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 간극체적은 냉매가스가 잔류하는 공간으로서, 밸브플레이트(140)의 내면과 피스톤(120)의 톱면 사이에 존재하는데, 상기와 같은 구조에서는 밸브 플레이트(140)에 구비된 흡입밸브(160)의 슬릿부(161)의 폭과 깊이 만큼의 간극체적이 더 증가하여 흡입행정시 간극체적에 남아 있던 잔류 고압가스의 재팽창으로 인해 냉매가스의 흡입량이 감소되므로 압축기의 성능 및 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었던 것이다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 기술적인 과제는 밸브 플레이트의 흡입밸브에 슬릿부가 형성된 핀 죠인트 방식의 압축기에 있어서, 피스톤의 톱면에 상기 슬릿부의 체적을 제거할수 있는 양각부를 형성하여 압축 및 토출행정시의 간극체적을 줄이므로서 압축기의 성능 및 효율이 향상되도록 함에 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 전동압축기의 단면도

도 2는 종래 흡입밸브에 형성된 슬릿부를 나타낸 정면도

도 3은 본 고안에 따른 흡입밸브에 형성된 슬릿부를 나타낸 정면도

도 4는 본 고안에 따른 피스톤의 양각부를 나타낸 정면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 상부케이스 20 : 하부케이스

30 : 프레임 40 : 구동부

50 : 기계부 60 : 샤프트

61 : 크랭크부 70 : 사이드 스토퍼

110 : 실린더 120 : 피스톤

121 : 양각부 130 : 피스톤로드

140 : 밸브 플레이트 160 : 흡입밸브

161 : 슬릿부

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 고안은 밸브 플레이트의 흡입밸브에 슬릿부가 형성된 핀 죠인트 방식의 밀폐형 압축기에 있어서, 피스톤의 톱면에 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부에 삽입되는 양각부를 일체로 형성하여서 된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 피스톤의 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부에 양각부가 삽입되므로서 상대적으로 양각부의 체적 만큼 간극체적이 줄어들어 냉매가스의 잔류량이 줄어들게 되고, 이로 인해 흡입행정시 냉매의 재팽창이 감소되어 많은 양의 냉매가스를 흡입할수 있으므로 압축기의 효율 및 성능이 향상되는 효과가 있다.

이하에서 본 고안을 첨부된 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 밸브 플레이트(140)에 설치된 흡입밸브(160)의 슬릿부(161)를 나타낸 것이고, 도 4는 피스톤(120)의 톱면에 형성된 양각부(121)를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이 본 고안은 실린더(110)의 토출측에 체결된 밸브 플레이트(140)의 흡입밸브(160)에 슬릿부(161)가 형성되고, 상기 실린더(110) 내의 피스톤(120)과 피스톤로드(130)가 핀 죠인트 방식에 의해 연결된 밀폐형 압축기에 있어서,

상기 피스톤(120)의 톱면에 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부(161)에 끼워지는 양각부(121)를 일체로 형성하여서 된 것이다.

상기 양각부(121)는 슬릿부(161)와 대칭 형상으로 형성되며, 피스톤(120)의 톱면으로 부터 슬릿부의 깊이 만큼 돌출된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 실린더(110) 내에 냉매가스가 흡입된 뒤 피스톤(120)이 전진하여 압축 및 토출행정이 진행되면, 피스톤의 톱면에 형성된 양각부(121)가 흡입밸브(160)의 슬릿부(161)에 삽입된다.

따라서, 슬릿부(161)에 삽입된 양각부(121)의 체적 만큼 피스톤과 밸브 플레이트(140) 사이에 존재하는 간극체적이 줄어들게 되어 신린더 내에 냉매가스의 잔류량이 줄어들게 된다.

이로 인해, 흡입행정시 간극체적에 남아 있던 잔류 냉매가스의 재팽창이 감소되므로 그만큼 많은 양의 새로운 냉매가스를 흡입할수 있어 이후의 압축 및 토출행정시 보다 많은 양의 냉매가스를 순환시킬수 있으므로 결국, 압축기의 효율 및 성능이 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 밸브 플레이트의 흡입밸브에 슬릿부가 형성되고, 피스톤과 피스톤로드가 핀 죠인트 방식에의해 연결된 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 피스톤의 톱면에 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부에 삽입되는 양각부를 일체로 형성하여 피스톤의 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부에 끼워지는 양각부의 체적 만큼 상대적으로 간극체적이 줄어들어 잔류 냉매가스 양이 줄어들게 되므로서 흡입행정시 냉매의 재팽창이 감소되어 보다 많은 양의 냉매가스를 흡입할수 있으므로 압축기의 효율 및 성능이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 실린더(110)의 토출측에 체결된 밸브 플레이트(140)의 흡입밸브(160)에 슬릿부(161)가 형성되고, 상기 실린더(110) 내의 피스톤(120)과 피스톤로드(130)가 핀 죠인트 방식에 의해 연결된 밀폐형 압축기에 있어서,

   상기 피스톤(120)의 톱면에 압축 및 토출행정시 상기 슬릿부(161)에 끼워지는 양각부(121)를 일체로 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 핀 죠인트 방식 밀폐형 압축기의 고효율 피스톤구조.