KR100283153B1

KR100283153B1 - 무윤활 리니어 압축기

Info

Publication number: KR100283153B1
Application number: KR1019990000340A
Authority: KR
Inventors: 김선영
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-01-09
Filing date: 1999-01-09
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR20000050448A

Abstract

본 발명은 무윤활 리니어 압축기에 관한 것으로, 종래에는 리니어 모터의 구동력을 피스톤에 전달하는 구동축을 2점 지지하는 상,하부 판스프링을 장착하기 위하여 3개의 프레임이 결합된 구조이므로 각 부품을 가공시 발생되는 가공 공차 및 각 부품을 조립하는 조립 공차에 의한 오차 발생이 커져 실린더와 피스톤의 동심도 및 피스톤의 직진성이 보장되기 어려우며, 또한 부품수가 많게 되므로 가동해야 할 부품수가 증가하게 될 뿐만 아니라 조립 공정수가 증가하게 되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 리니어 모터의 구동력을 실린더에 삽입된 피스톤에 전달하는 구동축을 지지하는 상,하부 판스프링을 본체 프레임내에 모두 장착하도록 구성하여 상,하부 판스프링이 장착되는 장착부의 동심도를 맞추어 가공하기가 수월할 뿐만 아니라 가공 오차를 줄이고 아울러 결합시 상,하 판스프링의 조립 오차를 줄임으로써 구동축과 연결된 피스톤의 동심도 및 피스톤의 직진성을 보다 정확하게 보장하고, 또한 부품수를 줄여 부품 가공을 줄임과 아울러 부품 조립 공정수를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

무윤활 리니어 압축기{OIL-FREE LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 무윤활 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 가스가 압축되는 실린더와 피스톤의 동심도 및 피스톤의 직진성을 보다 정확하게 유지할 뿐만 아니라 부품수를 감소시킬 수 있도록 한 무윤활 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 가스를 흡입하여 압축하는 기기이다. 상기 압축기의 일례로 리니어 압축기는 직선 구동력을 발생시키는 리니어 모터의 구동력을 전달받아 피스톤이 실린더내부에서 직선 왕복운동하면서 가스를 압축하게 된다.

상기 리니어 압축기의 일예로 무급유 리니어 압축기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가운데 가스가 압축되는 실린더(1)가 구비된 상부 프레임(10)과, 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되어 상기 실린더(1)와 동심도를 유지하도록 상부 프레임(10)의 하단에 결합되는 중간 프레임(20)과, 고정자와 가동자로 구성되어 상기 중간 프레임(20)의 내부에 장착되는 리니어 모터(30)와, 상기 상부 프레임(10)의 실린더(1)에 직선 운동가능하도록 삽입되는 피스톤(40)과, 상기 피스톤(40)과 연결됨과 아울러 리니어 모터(30)의 가동자와 연결되어 가동자의 직선 움직임을 피스톤(40)에 전달하는 구동축(41)과, 상기 중간 프레임(20)의 내부에 장착됨과 아울러 상기 구동축(41)이 실린더(1)와 동심도를 유지하도록 구동축(41)의 일측을 지지하는 상부 판스프링(42)과, 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되어 상기 중간 프레임(20)과 동심도를 유지하도록 중간 프레임(20)의 하단에 결합되는 하부 프레임(50)과, 상기 하부 프레임(50)에 장착됨과 아울러 구동축(41)의 타측을 지지하여 구동축(41)이 실린더(1)와 동심도를 유지하도록 하면서 상부 판스프링(42)과 함께 공진 운동하는 하부 판스프링(43)과, 상기 하부 프레임(50)을 복개하는 밀폐뚜껑(60)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 중간 프레임(20)은 원통형으로 형성되며 그 내측 상부에 일정 두께와 높이를 갖도록 돌출되어 상부 판스프링(42)이 장착되는 스프링 고정턱(21)이 형성되고, 그 하부에 일정 두께와 높이를 갖도록 돌출되어 리니어 모터(30)가 장착되는 모터 고정턱(22)이 형성되어 있다.

상기 리니어 모터(30)의 고정자는 중간 프레임(20)의 모터 고정턱(22)에 고정되는 바깥쪽 철심(31) 및 코일(32)과 상기 바깥쪽 철심(31)의 내측에 위치하는 안쪽 철심(33)으로 구성되며 상기 바깥쪽 철심(31)과 안쪽 철심(33)은 연결부재(34)에 의해 연결 고정되고, 리니어 모터(30)를 구성하는 가동자는 바깥쪽 철심(31)과 안쪽 철심(33)사이에 위치하는 영구자석(35)과 상기 영구자석(35)을 지지하는 자석 홀더(36)로 구성되며 상기 자석 홀더(36)는 구동축(41)과 열결되어 있다.

상기 하부 프레임(50)은 원통형으로 형성되고 그 내부에 일정 두께와 높이를 갖도록 돌출되어 하부 판스프링(43)이 장착되는 스프링 고정턱(51)이 형성되어 있다.

상기 구동축(41)은 소정의 길이로 형성되어 상기 리니어 모터(30)의 가운데 삽입되며 일측이 피스톤(40)과 결합됨과 아울러 상부 판스프링(42)에 의해 지지되고 또한 타측이 하부 판스프링(43)에 의해 지지되어 있다.

미설명 부호 61은 부품사이를 밀폐시키는 실링부재이고, 44는 구동축(41)을 고정하는 축 고정부재이며, 62는 체결부재이다.

상기한 바와 같은 무윤활 리니어 압축기는 리니어 모터(30)에 전류가 인가되면 상호작용력에 의해 가동자가 직선 왕복운동하게 되며 그 구동력이 구동축(41)을 통해 피스톤(40)에 전달되어 피스톤(40)이 실린더(1)내부에서 직선 왕복운동하면서 가스를 흡입하여 압축하게 된다. 이때 구동축(41)을 지지하는 상,하부 판스프링(42)(43)은 공진 운동하게 된다.

상기 무윤활 리니어 압축기는 실린더(1)와 피스톤(40)의 동심도를 유지할 뿐만 아니라 피스톤(40)의 직진성을 유지하여 실린더(1)과 피스톤(40)사이의 마찰을 억제함으로써 실린더(1)와 피스톤(40)사이에 윤활 공급을 배제한 상태에서 작동하도록 한 것이다. 상기 피스톤(40)의 직진성을 유지하기 위해서는 피스톤(40)에 구동력을 전달하는 구동축(41)이 소정의 간격을 두고 각각 지지되어야 하며 또한 그 2점 지지하는 상,하부 판스프링(42)(43)의 동심도가 유지되어야 한다.

한편, 상기 구조는 상부 판스프링(42)과 하부 판스프링(43)사이가 일정 간격을 유지할 뿐만 아니라 그 사이에 리니어 모터(30)를 장착하기 위하여 하부 판스프링(43)을 지지하는 하부 프레임(50)이 별도로 중간 프레임(20)에 결합되어 있다. 이와 같은 구조는 전체적인 압축기의 외경을 작게할 수 있으므로 압축기 외부로 리니어 모터(30)에서 발생되는 열의 방열이 효율적으로 이루어질 수 있고 판스프링(42)(43)의 크기도 작게 할 수 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 무윤활 리니어 압축기의 구조는 리니어 모터(30)의 구동력을 피스톤(40)에 전달하는 구동축(41)을 2점 지지하는 상,하부 판스프링(42)(43)을 장착하기 위하여 3개의 프레임(10)(20)(50)이 결합된 구조이므로 각 부품을 가공시 발생되는 가공 공차 및 각 부품을 조립하는 조립 공차에 의한 오차 발생이 커져 실린더(1)와 피스톤(40)의 동심도 및 피스톤(40)의 직진성이 보장되기 어려우며, 또한 부품수가 많게 되므로 가동해야할 부품수가 증가하게 될 뿐만 아니라 조립 공정수가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 가스가 압축되는 실린더와 피스톤의 동심도 및 피스톤의 직진성을 보다 정확하게 유지할 뿐만 아니라 부품수를 감소시킬 수 있도록 한 무윤활 리니어 압축기를 제공함에 있다.

도 1은 종래 무윤활 리니어 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 무윤활 리니어 압축기를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

70 ; 상부 프레임 71 ; 실린더

80 ; 본체 프레임 81 ; 본체 프레임 몸통부

82 ; 제1 스프링 장착부 83 ; 모터 장착부

84 ; 제2 스프링 장착부 90 ; 피스톤

91 ; 상부 판스프링 92 ; 하부 판스프링

100 ; 리니어 모터 110 ; 구동축

120 ; 복개부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가운데 가스가 압축되는 실린더가 구비된 상부 프레임과, 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되어 상기 실린더와 동심도를 이루도록 상부 프레임에 결합되는 본체 프레임과, 상기 실린더에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 피스톤과, 고정자와 가동자를 포함하여 구성되어 상기 본체 프레임의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 리니어 모터와, 상기 피스톤과 연결됨과 아울러 리니어 모터의 가동자와 연결되어 리니어 모터의 구동력을 피스톤에 전달하는 구동축과, 상기 리니어 모터의 양측에 위치함과 아울러 실린더와 동심도를 이루도록 본체 프레임내에 각각 장착되어 구동축의 직진성 및 공진운동을 유지시키도록 구동축의 양측을 지지하는 상부 판스프링 및 하부 스프링과, 상기 본체 프레임을 복개하는 복개부재를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 무윤활 리니어 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명의 무윤활 리니어 압축기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 무윤활 리니어 압축기는, 도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 상부 프레임(70)은 소정의 면적을 갖도록 형성되며 그 가운데 가스가 압축되는 실린더(71)가 구비되어 가장자리에 플랜지부(72)가 형성되어 이루어진다.

상기 본체 프레임(80)은 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되어 상기 실린더(71)와 동심도를 이루도록 상부 프레임(70)에 결합된다. 상기 본체 프레임(80)은 원통형으로 형성된 몸통부(81)의 내부 일측에 일정 두께와 높이를 갖도록 돌출된 제1 스프링 장착부(82)가 형성되고 상기 제1 스프링 장착부(82)의 하측에 일정 두께와 높이로 돌출된 모터 장착부(83)가 형성되며 상기 몸통부(81)의 단부가 절곡 확개 연장되어 내측이 단턱진 제2 스프링 장착부(84)가 형성되며 상기 몸통부(81)의 단부에 상기 상부 프레임(70)의 플랜지부(72)와 형합되는 플랜지부(85)가 구비되어 이루어진다. 상기 몸통부(81)는 제2 스프링 장착부(84)가 형성된 측의 내경이 제1 스프링 장착부(82)가 형성된 측의 내경보다 크게 형성된다.

상기 본체 프레임(80)은 그 플랜지부(85)가 상부 프레임(70)의 플랜지부(72)에 접합된 상태에서 체결부재(B)에 의해 체결되며 그 사이에 누설을 방지하도록 실링부재(S)가 삽입된다.

상기 피스톤(90)은 원통형으로 형성되어 실린더(71)내에 직선 운동 가능하도록 결합된다.

상기 상부 판스프링(91)은 일정 두께를 가지며 외형이 원형으로 형성된다. 그리고 상기 상부 판스프링(91)은 본체 프레임(80)의 제1 스프링 장착부(82)에 실린더(71)와 동심도를 이루도록 장착된다.

상기 리니어 모터(100)의 고정자는 본체 프레임(80)의 모터 고정턱(83)에 고정되는 바깥쪽 철심(101) 및 코일(102)과 상기 바깥쪽 철심(101)의 내측에 위치하는 안쪽 철심(103)으로 구성되며 상기 바깥쪽 철심(101)과 안쪽 철심(103)은 연결부재(104)에 의해 연결 고정되고, 리니어 모터(100)를 구성하는 가동자는 바깥쪽 철심(101)과 안쪽 철심(103)사이에 위치하는 영구자석(105)과 상기 영구자석(105)을 지지하는 자석 홀더(106)로 구성된다.

상기 구동축(110)은 소정의 길이를 갖도록 형성되어 리니어 모터(100)의 내부를 관통하도록 삽입되며 그 일측은 피스톤(90)과 결합됨과 아울러 리니어 모터(100)의 자석 홀더(106)와 결합된다. 또한 구동축(110)의 양측에 지지턱(111)이 각각 형성된다.

상기 하부 판스프링(92)은 일정 두께를 가지며 외형이 원형으로 형성되고 그 외경은 상부 판스프링(91)의 외경보다 크게 형성된다. 상기 하부 판스프링(92)은 본체 프레임(80)의 제2 스프링 장착부(84)에 실린더(71)와 동심도를 이루도록 장착된다. 그리고 상기 상부 판스프링(91)과 하부 판스프링(92)은 구동축(110)의 지지턱(111)에 각각 접촉 지지되어 구동축(110)의 직진성을 유지시키면서 공진 운동을 하게 된다. 상기 하부 판스프링(92)에 지지되는 구동축(110)의 단부에 구동축(110)을 고정 결합하는 축 고정부재(112)가 결합된다.

상기 복개부재(120)는 일정 두께와 면적을 갖도록 형성된다. 상기 복개부재(120)는 제2 스프링 장착부(84)가 형성된 측의 몸통부(81) 단부에 복개 결합된다. 상기 복개부재(120)와 본체 프레임(80)의 결합은 체결부재(B)에 의해 이루어지며 그 사이에 실링부재(S)가 삽입된다.

이하, 본 발명의 무윤활 리니어 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 리니어 모터(100)에 전류가 인가되면 상호작용력에 의해 가동자가 직선 왕복운동하게 되며 그 구동력이 구동축(110)을 통해 피스톤(90)에 전달되어 피스톤(90)이 실린더(71)내부에서 직선 왕복운동하면서 가스를 흡입하여 압축하게 된다. 이때 구동축(110)을 지지하는 상,하부 판스프링(91)(92)은 공진 운동하게 된다.

본 발명은 리니어 모터(100)가 삽입되는 본체 프레임(80)의 몸통부(81) 내경을 종래 중간 프레임(20)과 동일한 상태로 하고 하부 판스프링(92)이 장착되는 제2 스프링 장착부(51)의 내경을 몸통부(81)의 내경보다 크게 하여 리니어 모터(100)의 방열에 큰 영향을 끼치지 않게 되면서 본체 프레임(80)에 구동축(110)을 지지하는 상,하부 판스프링(91)(92)을 장착하게 된다. 상기 상부 판스프링(91)과 하부 판스프링(92)의 외경이 다를지라도 전체 스프링 상수가 중요하게 되므로 상,하부 판스프링(91)(92)의 전체 스프링 상수의 합이 공진 주파수에 맞도록 조절하여 장착하게 된다.

본 발명은 본체 프레임(80)내에 구동축(110)을 지지하는 상,하부 판스프링(91)(92)이 장착되는 제1,2 스프링 장착부(82)(84)를 형성하게 되므로 동심도를 맞추어 가공하기가 수월할 뿐만 아니라 가공 오차를 줄이고 아울러 결합시 상,하부 판스프링(91)(92)의 조립 오차를 줄일 수 있게 됨으로써 상,하부 판스프링(91)(92)에 지지되는 구동축(110)과 연결된 피스톤(90)의 동심도 및 피스톤(90)의 직진성을 보다 정확하게 보장하게 된다.

또한 본 발명은 부품수가 감소되므로 부품 가공이 줄어들 뿐만 아니라 부품 조립 공정수가 감소된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 무윤활 리니어 압축기는 리니어 모터의 구동력을 실린더에 삽입된 피스톤에 전달하는 구동축을 지지하는 상,하부 판스프링을 본체 프레임내에 모두 장착하게 되므로 상,하부 판스프링이 장착되는 장착부의 동심도를 맞추어 가공하기가 수월할 뿐만 아니라 가공 오차를 줄이고 아울러 결합시 상,하 판스프링의 조립 오차를 줄임으로써 구동축과 연결된 피스톤의 동심도 및 피스톤의 직진성을 보다 정확하게 보장하여 효율을 높이고, 또한 부품수를 줄여 부품 가공을 줄임과 아울러 부품 조립 공정수를 감소시킴으로써 생산 비용을 줄이고 조립 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

가운데 가스가 압축되는 실린더가 구비된 상부 프레임과, 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되어 상기 실린더와 동심도를 이루도록 상부 프레임에 결합되는 본체 프레임과, 상기 실린더에 직선 움직임 가능하도록 삽입되는 피스톤과, 고정자와 가동자를 포함하여 구성되어 상기 본체 프레임의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 리니어 모터와, 상기 피스톤과 연결됨과 아울러 리니어 모터의 가동자와 연결되어 리니어 모터의 구동력을 피스톤에 전달하는 구동축과, 상기 리니어 모터의 양측에 위치함과 아울러 실린더와 동심도를 이루도록 본체 프레임내에 각각 장착되어 구동축의 직진성 및 공진 운동을 유지시키도록 구동축의 양측을 지지하는 상부 판스프링 및 하부 스프링과, 상기 본체 프레임을 복개하는 복개부재를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 무윤활 리니어 압축기.
제1항에 있어서, 상기 본체 프레임은 원통형으로 형성된 몸통부의 내부 일측에 일정 두께와 높이를 갖도록 돌출되어 상부 판스프링이 장착되는 제1 스프링 장착부가 형성되고 상기 제1 스프링 장착부의 하측에 일정 두께와 높이로 돌출되어 리니어 모터가 장착되는 모터 장착부가 형성되며 상기 몸통부의 단부가 절곡 확개 연장되어 하부 판스프링이 장착되는 제2 스프링 장착부가 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 무윤활 리니어 압축기.
제1항에 있어서, 상기 하부 판스프링의 외경이 상부 판스프링의 외경보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 무윤활 리니어 압축기.