KR100367601B1 - 리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조에 관한 것으로, 본 발명은 가스가 흡입되고 압축되는 실린더의 실린더 구멍 내주면에 소정의 폭을 갖는 선단 베어링부 및 후단 베어링부를 형성하도록 그 실린더 구멍 내주면에 일정 폭과 깊이를 갖는 마찰저감홈이 형성되고 상기 실린더 구멍의 내경과 상응하는 외경 및 소정의 길이를 갖는 피스톤이 상기 실린더의 실린더 구멍에 왕복 운동 가능하도록 삽입되도록 구성하여 상기 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 상기 피스톤과 실린더가 접촉 마찰되는 마찰 길이를 감소시킴으로써 마찰 손실을 줄여 효율을 높이고 아울러 크기를 소형화할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조{STRUCTURE FOR REDUCING FRICTION IN LINEAR COMPRESSING PART OF COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 압축기의 압축기구부에 관한 것으로, 특히 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 발생되는 피스톤과 실린더의 마찰을 줄일 수 있도록 한 리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 압축기는 작동가스나 공기 등의 유체를 압축시키는 기기이다. 이와 같은 리니어 압축기의 구성은 밀폐용기와 그 밀폐용기내에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 유체를 압축시키는 압축기구부로 이루어진다.

상기 리니어 압축기는 전원이 인가되어 전동기구부에서 구동력을 발생시키게 되면 그 구동력을 전달받아 압축기구부에서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

도 1은 상기 리니어 압축기 압축기구부의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 압축기구부는 실린더(10)와 그 실린더(10) 내부에 삽입되어 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 직선 왕복 운동하는 피스톤(20)과 상기 실린더(10)의 일측을 복개하도록 결합되어 압축된 가스를 토출시키는 토출밸브 조립체(30)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(10)는 소정의 길이를 가지며 그 내부에 일정 내경으로 관통된 실린더 구멍(11)이 형성된 실린더 몸체부(12)의 일측에 상기 토출밸브 조립체(30)가 지지고정되는 고정지지부(13)가 연장 형성되어 이루어진다.

상기 피스톤(20)은 일정 외경과 길이를 갖는 환봉체(21)의 단부에 상기 실린더 구멍(11)의 내경과 상응하는 외경 및 일정 폭을 갖는 선단 베어링부(22)가 형성되고 상기 선단 베어링부(22)와 소정의 간격을 두고 상기 환봉체(21)에 상기 실린더 구멍(11)의 내경과 상응하는 외경 및 일정 폭을 갖는 후단 베어링부(23)가 구비되어 이루어진다. 상기 피스톤(20)은 상기 실린더(10)의 실린더 구멍(11)에 삽입되며 그 일측은 상기 전동기구부와 연결된다. 이때 상기 피스톤(20)은 그 선단 베어링부(22) 및 후단 베어링부(23)의 외주면이 실린더 구멍(11)의 내주면과 접촉된 상태가 된다. 상기 피스톤(20)의 환봉체(21) 내부에 가스 흡입유로(미도시)가 형성되고 그 단부에 흡입 밸브(40)가 결합된다.

상기 토출밸브 조립체(30)는 상기 실린더(10)의 일측을 복개하는 토출커버(31)와 그 토출커버(31)내에 삽입되어 실린더(10)의 실린더 구멍(11)을 개폐하는 토출밸브(32)와 그 토출밸브(32)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(33)으로 구성된다.

상기한 바와 같은 압축기구부는 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 피스톤(20)이 실린더(10)의 실린더 구멍(11)에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이와 같은 과정을 보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(20)이 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 상기 토출 밸브(32)가 실린더(10)의 단부에 접촉되어 실린더 구멍(11)을 막게 됨과 동시에 피스톤(20)에 결합된 흡입 밸브(40)가 열리면서 가스 흡입유로를 통해 가스가 실린더구멍(11) 및 피스톤(20)에 의해 형성되는 압축공간(P)으로 흡입된다.

그리고 상기 피스톤(20)이 하사점(a)에 도달한 후 하사점(a)에서 상사점(b)으로 이동하게 되면 흡입 밸브(40)가 피스톤(20)의 가스 흡입유로를 막게 됨과 동시에 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입된 가스를 압축하게 되며 이어 그 피스톤(20)이 상사점(b) 근처에 이르게 되면 토출 밸브(32)가 열리면서 압축된 냉매 가스가 토출된다. 이와 같은 과정이 지속적으로 반복되면서 가스를 압축하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 리니어 압축기의 압축기구부는 상기 피스톤(20)이 실린더(10)의 실린더 구멍(11)에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 피스톤(20)의 직선 왕복 운동구간에서 실린더(10)와 피스톤(20)의 마찰 길이가 항상 일정하게 되므로 실린더 구멍 내주면과 피스톤(20)의 베어링부(22)(23) 외주면과의 마찰을 효과적으로 감소시키지 못하게 되는 단점이 있다.

또한 상기 피스톤(20)의 선단 베어링부(22) 및 후단 베어링부(23)의 길이가 일정하게 되므로 행정거리(Stroke), 즉 왕복 운동구간에서 피스톤(20)이 실린더(10)를 벗어나지 않기 위하여 실린더(10)의 길이가 충분히 길어야 되므로 크기를 소형화하는데 불리하게 되는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 발생되는 피스톤과 실린더의 마찰을 줄일 수 있도록 한 리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 리니어 압축기 압축기구부를 도시한 정단면도,

도 2는 상기 리니어 압축기의 압축기구부의 작동상태를 도시한 정단면도,

도 3은 본 발명의 리니어 압축기 압축기구부 마찰저감구조를 도시한 정단면도,

도 4,5는 본 발명의 리니어 압축기 압축기구부 마찰저감구조의 작동상태를 각각 도시한 정단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

50 ; 실린더 52 ; 실린더 구멍

53 ; 마찰저감홈 55 ; 선단 베어링부

56 ; 후단 베어링부 60 ; 피스톤

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 상기 피스톤의 외주면은 전장에 걸쳐서 동일한 직경을 가지는 원주면으로 형성되고, 상기 실린더 구멍의 내주면에는 상기 피스톤의 외주면이 접촉, 지지되는 선단 베어링부와 후단 베어링부가 형성됨과 아울러 상기 선단 베어링부와 후단 베어링부 사이에 상기 피스톤의 외주면이 접촉되지 않는 마찰저감홈이 형성되며, 상기 선단 베어링부의 길이가 후단 베어링부의 길이보다 길게 형성됨과 아울러 상기 마찰저감홈은 실린더 구멍의 길이방향에서 보아 후단측으로 치우쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 압축기구부 마찰저감구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 마찰저감구조가 구비된 리니어 압축기의 압축기구부를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 실린더(50)는 소정의 길이를 갖는 몸체부(51)의 내부에 일정 내경을 갖도록 실린더 구멍(52)이 관통 형성되고 그 실린더 구멍(52)의 내주면에 피스톤(60)의 외주면이 접촉 지지되는 선단 베어링부(55)와 후단 베어링부(56)가 형성되며 상기 선단 베어링부(55)와 후단 베어링부(56)의 사이에는 일정 폭과 깊이를 갖는 마찰저감홈(53)이 형성되며 상기 몸체부(51)의 일측에 일정 폭과 높이를 갖도록 고정지지부(54)가 연장 형성된다. 상기 마찰저감홈(53)은 실린더 구멍(52)의 내주면을 따라 환형의 링 형태로 형성되며 그 마찰저감홈(53)은 상기 피스톤(60)이 상기 실린더 구멍(52)에서 왕복 운동하는 행정거리의 하사점(a) 이후부터 일측단부 사이에 형성된다.상기 선단 베어링부(55)의 길이를 상기 후단 베어링부(56)의 길이보다 길게 형성되며, 이에 따라 상기 선단 베어링부(55)와 후단 베어링부(56)의 사이에 형성되는 마찰저감홈(53)은 실린더 구멍(52)의 길이방향에서 보아 후단측으로 치우쳐서 형성된다.

그리고 상기 피스톤(60)은 상기 실린더 구멍(52)의 내경과 상응하는 외경 및 소정의 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 그 내부에 가스 흡입 유로(미도시)가 형성된다. 즉, 상기 실린더(50)의 외경은 일정하게 형성된다. 그리고 상기 피스톤(60)의 단부에 흡입 밸브(70)가 장착된다. 상기 피스톤(60)은 상기 실린더(50)의 실린더 구멍(52)에 삽입되며 그 피스톤(60)의 일측이 전동기구부와 연결된다.

그리고 상기 실린더(50)의 일측에 토출밸브 조립체(30)가 결합되며 그 토출밸브 조립체(30)는 상기 실린더(50)의 일측을 복개하도록 실린더(50)의 고정지지부(54)에 고정 결합되는 토출커버(31)와 그 토출커버(31)내에 삽입되어 실린더(50)의 실린더 구멍(52)을 개폐하는 토출밸브(32)와 그 토출밸브(32)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(33)으로 구성된다.

이하, 본 발명의 리니어 압축기 냉매가스 압축구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 압축기구부는 전동기구부의 구동력을 전달받아 피스톤(60)이 실린더(50)의 실린더 구멍(52)에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

이와 같은 과정을 보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(60)이 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 상기 토출 밸브(32)가 실린더(50)의 단부에 접촉되어 실린더 구멍(52)을 막게 됨과 동시에 피스톤(60)에 결합된 흡입 밸브(70)가 열리면서 가스 흡입유로를 통해 가스가 실린더 구멍(52) 및 피스톤(60)에 의해 형성되는 압축(P)공간으로 흡입된다. 이때, 상기 피스톤(60)이 하사점(a)으로 이동함에 따라 상기 피스톤(60)과 접촉되는 실린더 선단베어링부(55)의 마찰 길이가 점점 짧아지게 되고 그 실린더 구멍(52)의 압력은 상대적으로 낮은 상태가 된다.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(60)이 하사점(a)에 도달한 후 하사점(a)에서 상사점(b)으로 이동하게 되면 흡입 밸브(70)가 피스톤(60)의 가스 흡입유로(F)를 막게 됨과 동시에 실린더(50)의 압축공간(P)으로 흡입된 가스를 압축하게 되면서 이어 그 피스톤(60)이 상사점(b)에 이르게 되면 토출 밸브(70)가 열리면서 압축된 냉매 가스가 토출된다. 이때, 상기 피스톤(60)이 상사점(b)으로 이동함에 따라 상기 피스톤(60)과 접촉되는 실린더 선단 베어링부(55)의 마찰 길이가 점점 길어지게 되고 그 실린더 구멍(52)의 압력은 상대적으로 높아지게 된다.

이와 같이 본 발명은 상기 실린더(50) 내부에서 피스톤(60)이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 과정에서 실린더(50)와 피스톤(60)이 접촉 마찰되는 길이가 가변적으로 변동되어 마찰 거리를 상대적으로 감소시키게 된다. 또한, 압력이 높은 압축과정에서 마찰 접촉 부분이 길고 압력이 낮은 흡입행정에서 마찰 접촉 부분이 짧아 마찰 뿐만 아니라 누설 방지도 효과적이다.

그리고 실린더(50)의 베어링부의 길이가 일정하게 되므로 피스톤(60)의 길이에 관계없이 베어링부를 형성할 수 있게 되어 소형화에 유지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 압축기 압축기구부의 마찰저감구조는 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 상기 피스톤과 실린더가 접촉 마찰되는 마찰 길이가 변동되어 상대적으로 마찰 길이를 감소시키게 됨으로써 마찰 손실을 줄이게 되어 압축 효율을 높일 수 있고, 또한 실린더 및 피스톤의 설계가 수월하게 될 뿐만 아니라 크기를 줄이는 것이 가능하게 되어 전체적인 크기를 소형화시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 고정자와, 이 고정자의 내부에서 직선왕복운동을 하는 가동자를 가지는 전동기구부와;

   실린더와, 이 실린더의 실린더 구멍 내부에 삽입되어 상기 전동기구부의 가동자와 결합되어 직선 왕복 운동을 하는 피스톤과, 상기 피스톤과 실린더의 선단측을 복개하도록 결합되어 압축된 가스를 토출시키는 토출밸브 조립체를 포함하는 리니어 압축기에 있어서,

   상기 피스톤의 외주면은 전장에 걸쳐서 동일한 직경을 가지는 원주면으로 형성되고,

   상기 실린더 구멍의 내주면에는 상기 피스톤의 외주면이 접촉, 지지되는 선단 베어링부와 후단 베어링부가 형성됨과 아울러 상기 선단 베어링부와 후단 베어링부 사이에 상기 피스톤의 외주면이 접촉되지 않는 마찰저감홈이 형성되며,

   상기 선단 베어링부의 길이가 후단 베어링부의 길이보다 길게 형성됨과 아울러 상기 마찰저감홈은 실린더 구멍의 길이방향에서 보아 후단측으로 치우쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 압축기구부 마찰저감구조.
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