KR200245564Y1 - 압축기의 요홈헤드용 헤드커버 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압축기의 요홈헤드용 헤드커버에 관한 것으로서, 상기 요홈헤드용 헤드커버의 구조를 개선하여 헤드커버내 요홈헤드의 각 구성부품이 냉매의 유동에 의해 서로 부딪히면서 발생하는 소음을 저감시키도록 함과 함께 요홈헤드의 냉매토출공을 통해 토출되는 냉매가 상기 헤드커버의 냉매토출측을 통해 토출되는 과정에서의 충격을 완화시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 고안은 압축 공간을 형성하는 실린더(5)의 일측에 상기 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출되도록 냉매토출공(12)이 형성된 요홈헤드(10)가 결합되어 있고, 상기 요홈헤드에는 냉매토출공을 선택적으로 개폐하도록 토출밸브(14)가 구비되어 있으며, 상기 토출밸브의 타측에는 순간적인 냉매의 토출에 의해 유동하는 토출밸브를 지지하도록 밸브스프링(15) 및 상기 밸브스프링을 지지하는 리테이너(16)가 순차적으로 결합되어 있고, 상기 요홈헤드의 일측에는 상기 요홈헤드의 냉매토출공을 통해 토출된 냉매의 토출실을 형성하도록 냉매유출유로(220)가 형성된 헤드커버(200)가 결합되어서 이루어진 것에 있어서, 상기 헤드커버의 냉매유출유로상에 지지가이드(230)를 구비하여 상기 지지가이드에 의해 리테이너(16)의 중간부위가 지지되는 것을 특징으로 하는 압축기의 요홈헤드용 헤드커버 구조가 제공된다.

Description

압축기의 요홈헤드용 헤드커버 구조{structure for head-cover in concave-groove of compressor}

본 고안은 압축기의 헤드 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 헤드 어셈블리를 구성하는 헤드커버의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 증발기에서 증발한 냉매증기를 흡입하는 작용과 그 증기를 응축기의 포화압력까지 압력을 높여서 내보내는 작용을 한다.

이와 같은 작용을 행하는 압축기는 크게 흡입한 증기의 체적을 줄여서 응축하는 용적압축식(容積壓縮式)과, 고속으로 회전하는 임펠러로 유체에 속도를 주고 이 속도를 압력으로 바꾸어서 압축하는 원심식(遠心式)으로 대별된다.

상기와 같은 각 형태의 압축기중 상기 용적압축식에 속하는 밀폐형 전동압축기의 기본적인 구조에 관해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 밀폐형 전동압축기는 도 1 과 같이 상부챔버(1a)와, 하부챔버(1b)로 이루어진 본체(1)내에 프레임(2)이 복수개의 지지스프링(3)으로 탄력지지되어 있다.

또한, 상기 프레임의 하부에는 로터(Rotor;이하, “회전자”라 한다)(4a)와 스테이터(Stator; 이하, “고정자”라 한다)(4b)로 이루어진 브러시리스 디씨(DC) 모터(이하, “BLDC 모터”라고 한다)(4)가 설치되어 있으며, 상기 프레임의 상부에는 실린더(5)가 고정되어 있고, 상기 실린더의 일측에는 상기 실린더내부로의 냉매유입 및 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 응축기측으로 전달하는 헤드 어셈블리가 결합되어 있다.

상기 BLDC 모터를 이루는 회전자(4a)에는 오일통로(6a)가 형성된 크랭크 샤프트(6)가 압입되어 있고, 실린더(5)에는 일단이 크랭크 샤프트(6)의 편심축(도시는 생략함)에 커넥팅 로드의 일단이 편심 결합되어 있으며, 상기 커넥팅 로드의 다른 일단에는 실린더(5) 내를 이동하는 피스톤(8)이 끼워져 있다.

따라서, 기기에 전원을 인가하면 본체(1) 내에서 BLDC 모터(4)를 구성하는 회전자(4a)가 고정자(4b) 내에서 고속으로 회전운동을 하므로 상기 회전자에 압입된 크랭크 샤프트(6)도 회전하게 된다.

이 때, 크랭크 샤프트(6)의 편심축(도시는 생략함)에 의해 커넥팅 로드(7)가 도면상 좌, 우로 수평이동하게 되고, 이에 따라 상기 커넥팅 로드에 결합된 피스톤(8)이 프레임(2)의 상부에 고정된 실린더(5) 내를 왕복 이동하게 된다.

이와 같은 과정에 의해 상기 실린더의 일측에 결합된 헤드 어셈블리의 냉매흡입측을 통해 상기 실린더내로 유입된 냉매는 상기 피스톤의 행정에 의해 압축된 후 상기 헤드 어셈블리의 냉매토출측을 통해 응축기(도시는 생략함) 측으로 토출된다.

또한, 이와 동시에 하부챔버(1b)내에 채워져 있는 오일은 크랭크 샤프트(6)의 회전에 따라 흡상되어 상기 크랭크 샤프트의 오일통로(6a)를 따라 이동하면서 본체(1)내 상부측으로 분출됨으로써 각 기구부를 윤활 및 냉각시키게 된다.

한편, 상기와 같은 각 과정이 이루어지는 압축기의 각 구성부분중 냉매를 실린더(5) 내로 공급함과 함께 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 응축기 측으로 토출하는 헤드 어셈블리의 구조 및 그 작용에 관해 보다 도 2 및 도 3 을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 헤드 어셈블리는 실린더(5) 내부를 외부에 대하여 폐쇄함과 동시에 상기 실린더 내부로 냉매를 공급하는 냉매유입공(11) 및 상기 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출하는 냉매토출공(12)이 형성된 요홈헤드(10)와, 상기 요홈헤드를 실린더(5)에 고정함과 함께 냉매의 흡입,토출실을 형성하여 압축된 냉매의 외부 유출을 방지하는 헤드커버(20)로 구성된다.

이 때, 상기 요홈헤드의 냉매토출공(12) 주위에는 냉매의 체적효율을 높이기 위한 요홈(13)이 형성되어 있다.

상기 요홈에는 상기 냉매토출공을 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 토출밸브(14)와, 상기 토출밸브의 움직임(변위)을 잡아주는 역할을 행함과 함께 상기 토출밸브에 가해지는 응력을 저감하기 위한 밸브스프링(15)과, 상기 토출밸브 및 밸브스프링을 지지하는 리테이너(retainer)(16)가 순차적으로 겹쳐져서 끼워져 있다.

또한, 상기 헤드커버에는 외부에서 유입된 냉매를 요홈헤드(10)의 냉매유입공(11)으로 원활히 안내할 수 있도록 냉매유입유로(21)가 형성되어 있고, 또한 요홈헤드(10)의 요홈(13)이 형성된 부분을 통해 토출되는 냉매를 응축기가 위치된 측으로 원활히 안내할 수 있도록 냉매유출유로(22)가 형성되어 있으며, 상기 냉매유출유로의 냉매토출측(22a)에는 응축기측으로 압축된 냉매를 전달하는 루우프파이프(30)가 연결되어 있다.

따라서, 헤드커버(20)의 냉매유입유로(21)를 통해 유입된 냉매는 요홈헤드(10)에 형성된 냉매유입공(11)의 실린더(5) 내측에 구비된 유입밸브(도시는 생략함)가 개방됨에 따라 냉매유입공(11)을 통해 실린더(5) 내부로 유입되고, 이와 동시에 상기 실린더 내부에서 왕복운동을 행하고 있는 피스톤(8)에 의해 압축된다.

이와 같이 압축된 냉매의 압력이 설정압력을 넘게되면 요홈헤드(10)의 냉매토출공(12)을 폐쇄하고 있던 토출밸브(14)가 상기 냉매의 압력에 의해 개방되고, 이에 따라 상기 압축된 냉매는 개방된 냉매토출공(12)을 통해 요홈헤드(10)의 요홈(13) 내부 및 헤드커버(20)의 냉매유출유로(22)를 따라 유동한 후 냉매토출측(22a)을 통해 루우프파이프(30)를 따라 응축기(도시는 생략함)로 토출된다.

하지만, 상기와 같이 냉매의 유동이 이루어지는 과정중 실린더(5) 내에서 압축된 냉매가 요홈헤드(10)에 형성된 냉매토출공(12)을 통과하는 과정에서 순간적인 큰 압력(실린더 내부에서 팽창과정이 이루어지는 순간 발생되는 압력)에 의해 순간적으로 냉매가 토출밸브(14)를 밀어내게 됨을 감안한다면 이와 같이 밀려난 토출밸브는 밸브스프링(15)을 강하게 치게 되고, 또한 상기 밸브스프링 역시 토출밸브에 의해 밀리면서 리테이너(16)를 강하게 치게 된다.

이에 따라 각 부분의 접촉에 따른 소음이 발생하게 되는데, 이와 같은 소음은 순간적인 현상이 아니라 실린더(5) 내에서의 피스톤(8) 왕복운동이 계속적으로 이루어지는 한 즉, 냉매의 압축과정이 이루어지는 한 계속적으로 발생하게 되는 것이다.

이와 같은 소음은 시간이 흐를수록 점차적으로 사용자의 귀에 익숙해져 사용자에게 큰 불편을 주지는 않지만 일반적으로 압축기가 냉장고나 공기조화기(특히, 냉장고)같이 가동, 정지를 계속적으로 반복하는 장치에 주로 사용됨을 감안한다면 압축기의 가동시에는 상대적으로 크게 발생하는 소음으로 인해 사용자에 불편을 주게 될 뿐안 아니라 제품의 불만을 야기시킬 수 있는 큰 원인이 되었다.

이는, 상기 리테이너가 요홈헤드의 요홈내에 단순히 끼워져만 있는 상태임에 따라 급작스러운 냉매의 토출에 의한 토출밸브 및 밸브스프링을 제대로 지지하지 못하기 때문이다.

이에 따라 종래에는 상기와 같은 문제점 즉, 소음 및 리테이너의 탈거를 효과적으로 방지할 수 있도록 상기 리테이너의 양측을 리벳으로 고정하였다.

하지만, 이와 같은 구조로는 토출밸브, 밸브스프링, 리테이너의 파손에 따른 요홈헤드의 유지보수를 행할 수 없기 때문에 결국, 상기 각 구성부분중 어느 하나의 손상만에 의해서라도 상기 요홈헤드 전체를 교체하여야 함에 따라 결국, 압축기를 유지하는데 이용되는 비용이 상당히 증가하게 된 문제점이 발생하게 되었다.

또한, 종래 일반적인 헤드커버의 냉매유출유로의 구조는 단순히 요홈헤드를 구성하는 요홈의 냉매토출공을 통해 순간적으로 토출되는 다량의 냉매가 곧장 냉매유출유로의 냉매토출측을 향해 토출됨에 따라 원활한 냉매의 흐름이 이루어지지 않게 되었다.

즉, 상기 냉매유출유로의 냉매토출측에 다량의 냉매가 순간적으로 몰리게 됨에 따라 일정 수용량을 지니고 있는 냉매토출측의 한계에 의해 원활한 냉매의 흐름이 이루어지지 않고 소음이 발생하게 되는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 압축기를 구성하는 헤드커버의 구조를 개선하여 헤드커버내 요홈헤드의 각 구성부품이 부딪히면서 발생하는 소음을 저감시키도록 하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 상기 헤드커버의 구조를 개선하여 요홈헤드의 냉매토출공을 통해 토출되는 냉매에 의해 상기 헤드커버의 냉매토출측이 직접 받게되는 충격을 완화하여 이에 따른 소음을 저감할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 압축 공간을 형성하는 실린더의 일측에 상기 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출되도록 냉매토출공이 형성된 요홈헤드가 결합되어 있고, 상기 요홈헤드에는 냉매토출공을 선택적으로 개폐하도록 토출밸브가 구비되어 있으며, 상기 토출밸브의 타측에는 순간적인 냉매의 토출에 의해 유동하는 토출밸브를 지지하도록 밸브스프링 및 상기 밸브스프링을 지지하는 리테이너가 순차적으로 결합되어 있고, 상기 요홈헤드의 일측에는 상기 요홈헤드의 냉매토출공을 통해 토출된 냉매의 토출실을 형성하도록 냉매유출유로가 형성된 헤드커버가 결합되어서 이루어진 것에 있어서, 상기 헤드커버의 냉매유출유로상에 지지가이드를 구비하여 상기 지지가이드에 의해 리테이너의 중단부위가 지지되는 것을 특징으로 하는 압축기의 요홈헤드용 헤드커버 구조가 제공된다.

도 1 은 일반적인 밀폐형 전동압축기의 구성을 나타낸 종단면도

도 2 는 도 1 의 “A”부를 확대하여 나타낸 확대 단면도

도 3 은 도 2 의 분해 사시도

도 4 는 본 고안에 따른 압축기의 요홈헤드 및 헤드커버의 결합상태를 나타낸 종단면도

도 5 는 도 4 의 분해사시도

도 6 은 본 고안에 따른 압축기를 냉장고에 적용하였을 경우 종래 일반적인 구조에 따른 소음을 비교하여 나타낸 그래프

도 7 은 본 고안에 따른 압축기의 기동소음을 각 주파수영역별 소음의 세기로 나타낸 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200. 헤드커버 220. 냉매유출유로

230. 지지가이드

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도 4 및 도 5 를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 고안에 따른 압축기의 요홈헤드 및 헤드커버의 결합상태를 나타낸 종단면도이고, 도 5 는 도 4 의 분해사시도로서, 본 고안의 구성중 일부는 종래의 구성에서 언급한 바 있으므로 중복되는 부분은 그 설명을 생략하고, 동일한 구조에 한해서는 종래와 동일한 부호를 부여키로 한다.

본 고안은 헤드커버(200)의 냉매유출유로(220)상에 지지가이드(230)를 일체로 형성한다.

이 때, 상기 지지가이드는 요홈헤드(10)와 헤드커버(200)의 결합시 상기 지지가이드가 요홈헤드(10)에 구비된 리테이너(16)의 유동을 구속할 수 있도록 형성하고, 헤드커버(200)에 형성된 냉매유출유로(220)의 일부를 가로막도록 형성한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하기 전에 압축기의 대략적인 작용설명은 기 전술한 바 있음에 따라 이를 생략하도록 하고, 실린더(5) 내에서 압축된 냉매가 요홈헤드(10)의 냉매토출공(12)을 통해 토출되어 응축기 측으로 유출되는 과정에 관해서만 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 요홈헤드(10)의 냉매유입공(11)을 통해 실린더(5) 내로 유입된 냉매가 상기 실린더 내에 설치된 피스톤(8)의 왕복운동에 의해 압축, 팽창됨에 따라 급격히 압력이 상승하게 된다.

이에 따라 적정압력에 도달하게 되면 요홈헤드(10)의 냉매토출공(12)을 개방하도록 설치된 토출밸브(14)가 전술한 바와 같은 냉매의 급격한 압력상승에 의해 순간적으로 그 후방측 즉, 냉매가 유동하는 방향측으로 밀려나게 된다.

따라서, 상기 요홈헤드의 냉매토출공(12)이 개방되어 실린더(5) 내부에 압축된 냉매는 상기 냉매토출공을 통해 요홈헤드(10)의 요홈(13) 및 헤드커버(200)의 냉매유출유로(220)내로 유입된다.

상기와 같은 과정에서 순간적으로 밀려난 토출밸브(14)는 냉매의 유동방향측 이동을 지지하는 밸브스프링(15)에 부딪히면서 상기 밸브스프링 역시 냉매의 유동방향측으로 밀게 됨에 따라 상기 밸브스프링이 리테이너(16)의 내벽면에 부딪히게 된다.

하지만, 이 때 상기 리테이너는 단순히 요홈헤드(10)의 요홈(13)에 끼워져만 있는 상태가 아니라 헤드커버(200)의 지지가이드(230)에 의해 지지되어 있음에 따라 그 유동이 이루어지지 않게 된다.

또한, 상기 밸브스프링에 부딪힘에 따른 리테이너(16)의 진동은 상기 헤드커버의 지지가이드(230)에 의해 헤드커버(200)로 흡수됨에 따라 순식간에 진동이 감쇠되고, 이에 따른 소음역시 크게 저감된다.

한편, 전술한 바와 같이 헤드커버(200) 내의 냉매유출유로(220) 내로 토출된 냉매는 상기 냉매유출유로를 따라 헤드커버(200)의 냉매토출측(221)으로 유동하게 되는데, 이 과정에서 냉매는 그 순간적인 토출력에 의해 큰 충격력을 가지고 있는 상태로써 상기 헤드커버의 냉매토출측(221)을 향해 토출되지만, 이와 같은 과정에서 상기 냉매유출유로의 유동경로상에 형성된 지지가이드(230)에 의해 부딪힘에 따라 그 충격력이 감쇠되어 그 흐름이 완화된 상태로써 상기 헤드커버의 냉매토출측(221)으로 흘러가게 된다.

즉, 상기 헤드커버에 형성된 지지가이드(230)가 냉매의 유동에 있어서 장벽의 역할을 행하게 됨에 따라 결국, 냉매의 순간적인 토출에 따른 충격파에 의해 발생하는 소음은 저감될 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 본 고안의 구조를 갖는 압축기를 냉장고에 적용하였을 경우 냉장고의 초기 가동시 상기 냉장고의 후방에서 발생하는 소음은 도 6 에서와 같이 본 고안에 따른 헤드커버(200)를 갖는 압축기가 종래 일반적인 헤드커버(200)를 갖는 압축기의 소음보다 대략 7.5dBA 정도 감소한 것을 알 수 있었다.

이는, 단순 압축기의 소음의 세기를 각 주파수 영역대별로 측정한 도 7 을 보면 더욱 확연히 알 수 있다.

즉, 종래 일반적인 구조의 압축기 소음의 세기가 대략 2870(gal=㎝/)인데 반해, 본 고안에 따른 구조의 압축기 소음세기는 대략 1860gal 정도로써 35%가량이 감소된 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 압축기를 구성하는 요홈헤드용 헤드커버의 구조를 개선함으로써 상기 요홈헤드에 구비된 리테이너를 지지할 수 있게 되어 압축기의 동작에 따른 진동을 대폭 저감할 수 있게 됨과 함께 상기와 같은 진동의 저감에 의해 압축기의 전체적인 소음 역시 저감할 수 있게 되었다.

또한, 헤드커버의 냉매유출유로를 통해 유동하는 냉매가 순간적인 압력에 의해 토출됨에 따른 냉매토출측의 충격을 급격히 저감시킬 수 있게 됨에 따라 이에 따른 소음 역시 대폭 저감할 수 있게 된 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압축 공간을 형성하는 실린더의 일측에 상기 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출되도록 냉매토출공이 형성된 요홈헤드가 결합되어 있고, 상기 요홈헤드에는 냉매토출공을 선택적으로 개폐하도록 토출밸브가 구비되어 있으며, 상기 토출밸브의 타측에는 순간적인 냉매의 토출에 의해 유동하는 토출밸브를 지지하도록 밸브스프링 및 상기 밸브스프링을 지지하는 리테이너가 순차적으로 결합되어 있고, 상기 요홈헤드의 일측에는 상기 요홈헤드의 냉매토출공을 통해 토출된 냉매의 토출실을 형성하도록 냉매유출유로가 형성된 헤드커버가 결합되어서 이루어진 것에 있어서,

   상기 헤드커버의 냉매유출유로상에 지지가이드를 구비하여 상기 지지가이드에 의해 리테이너의 중간부위가 지지되는 것을 특징으로 하는 압축기의 요홈헤드용 헤드커버 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   지지가이드는 헤드커버에 형성된 냉매유출유로의 일부를 가로막도록 형성하여 요홈헤드의 냉매토출공을 통해 토출된 냉매가 상기 지지가이드에 의해 그 흐름이 완화된 상태로써 냉매토출측을 통해 토출되도록 한 것을 특징으로 하는 압축기의 요홈헤드용 헤드커버 구조.