KR100386275B1

KR100386275B1 - 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조

Info

Publication number: KR100386275B1
Application number: KR10-2001-0016227A
Authority: KR
Inventors: 송계영; 김정우; 한성주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2003-06-02
Also published as: JP3898644B2; JP2004519582A; BR0111219B1; CN1432107A; DE60126346T2; KR20020076411A; WO2002079649A1; ATE352716T1; US20030170128A1; EP1373729B1; BR0111219A; CN1247892C; DE60126346D1; US6793470B2; EP1373729A1

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조에 관한 것으로, 본 발명은 밀폐용기의 내부에 탄력 지지되는 프레임 유니트와, 상기 프레임 유니트에 고정되는 왕복동식 모터와, 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 피스톤과 그 피스톤이 미끄러지게 삽입되어 프레임 유니트에 고정되는 실린더를 포함한 압축 유니트와, 상기 가동자 또는 피스톤에 구비된 스프링 지지부를 지지하여 피스톤의 왕복운동을 유도하는 스프링 유니트로 된 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 스프링 유니트는 스프링 지지부의 일 측면을 병렬로 지지하는 전방 스프링들과, 스프링 지지부의 타 측면을 병렬로 지지하는 후방 스프링들로 구성함으로써, 스프링이 차지하는 횡방향 길이가 줄어들게 됨에 따라 압축기를 소형화할 수 있다. 또, 여러 개의 스프링선이 대칭되도록 배열함으로써, 코일스프링의 특성상 발생되는 편향성이 상쇄되도록 하여 압축기의 반경방향 진동을 저감함과 아울러 상대적으로 경질인 스프링 지지부의 마멸을 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 스프링 지지구조{STRUCTURE FOR SUPPORTING SPRING OF RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조에 관한 것으로, 특히 왕복동식 모터의 가동자를 탄력 지지하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP) 및 토출관(DP)이 연통되는 밀폐용기(10)와, 밀폐용기(10)의 내부에 고정되는 왕복동식 모터(20)와, 밀폐용기(10)의 내부에 설치되어 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 압축 유니트(30)와, 왕복동식 모터(20)와 압축 유니트(30)를 지지하는 프레임 유니트(40)와, 왕복동식 모터(20)의 가동자를 운동방향으로 탄성 지지하여 공진을 유도하는 스프링 유니트(50)와, 프레임 유니트(40)에 장착되어 밀폐용기(10)의 윤활유를 왕복동식 모터(20) 및 압축 유니트(30)로 공급하는 윤활유 공급 유니트(60)로 구성되어 있다.

왕복동식 모터(20)는 이너 스테이터(inner stator)(21A) 및 아우터 스테이터(outer stator)(21B)로 된 고정자(21)와, 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B) 사이의 공극(air gap)에 개재되어 후술할 피스톤(31)과 함께 왕복운동을 하는 가동자(22)로 이루어져 있다.

압축 유니트(30)는 왕복동식 모터(20)의 마그네트 지지부재(22A)에 결합되어 함께 왕복운동을 하는 피스톤(31)과, 피스톤(31)이 미끄러지게 삽입되도록 후술할 전방 프레임(41)에 고정되어 피스톤(31)과 함께 압축공간을 형성하는 실린더(32)와, 피스톤(31)의 선단에 장착되어 피스톤(31)의 가스통구(31b)를 개폐하면서 가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(33)와, 실린더(32)의 선단면에 장착되어 압축공간을 복개함과 아울러 압축된 가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(34)로 이루어져 있다.

프레임 유니트(40)는 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B)의 전방측면에 함께 접촉되어 일괄 지지함과 아울러 실린더(32)가 삽입 결합되는 전방 프레임(41)과, 아우터 스테이터(21B)의 후방측면에 접촉되어 그 아우터 스테이터(21B)를 지지하는 중간 프레임(42)과, 중간 프레임(42)에 결합되어 후술할 후방 스프링(52)의 후방단을 지지하는 후방 프레임(43)으로 이루어져 있다.

스프링 유니트(50)는 가동자(22)와 피스톤(31)의 결합부 전방면과 이에 대응되는 전방 프레임(41)의 내측면에 양단이 각각 지지되어 실린더(32)의 외주에 삽입되는 전방 스프링(51)과, 가동자(22)와 피스톤(31)의 결합부 후방면과 이에 대응되는 후방 프레임(43)의 전방면에 양단이 각각 지지되는 후방 스프링(52)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 왕복동식 모터(20)의 아우터 스테이터(21B)에 전원이 인가되어 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B) 사이에 플럭스(flux)가 형성되면, 이너 스테이터(21A)와 아우터 스테이터(21B) 사이의 공극에 놓인 가동자(22)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하게 되고, 이와 함께 가동자(22)에 결합된 피스톤(31)이 실린더(32)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적이 변화하여 냉매가스가 압축공간으로 흡입 압축되어 토출된다.

냉매가스는 피스톤의 흡입행정시 흡입관(SP)을 통해 밀폐용기(10)의 내부로 흡입되었다가 피스톤(31)의 가스유로(31a) 및 가스통구(31b)를 거쳐 흡입밸브(33)를 열면서 실린더(32)의 압축공간으로 흡입되고, 피스톤의 압축행정시 일정 압력까지 압축되었다가 토출밸브 조립체(34)를 열면서 토출관(34)을 통해 토출되는 일련의 과정을 반복하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 왕복동식 압축기에 있어서는, 전방 스프링(51)과 후방 스프링(52)이 가동자(22)를 사이에 두고 일직선상에 배치됨에 따라 도 2에서와 같이 스프링의 횡방향 길이(L)는 적어도 전방 스프링(51)의 길이(L1)와 후방 스프링(52)의 길이(L2)를 합한 길이가 되어야 하므로 압축기의 횡길이가 길어지는 문제점이 있었다.

또, 전방 스프링(51)과 후방 스프링(52)은 모두 압축 코일 스프링이나 이 코일스프링은 압축 인장시 감긴 방향으로 비틀리면서 반경방향으로 편향되는 성질이 있어 가동자(22)와 피스톤(31)의 왕복운동시 이를 지지하는 전방 스프링(51)과 후방 스프링(52)의 특성으로 인해 가동자(22)와 피스톤(31)이 반경방향으로 진동하여전체적인 압축기의 안정성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 단점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기의 횡방향 길이를 줄일 수 있는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또, 압축기의 가동자와 피스톤을 양쪽에서 탄력 지지하는 코일스프링에 의한 반경방향 진동을 저감하여 압축기의 안정성을 향상할 수 있는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 스프링의 총길이를 보인 개략도.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링의 지지상태를 보인 종단면도.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링 지지부의 일례를 보인 사시도.

도 6은 도 5의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도.

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링 지지부의 변형예를 보인 사시도.

도 8은 도 7의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도.

도 9는 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링의 총길이를 보인 개략도.

도 10은 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링 지지부와 스프링의 상호 결합관계를 보인 평면도.

도 11은 도 10의 "Ⅲ-Ⅲ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 밀폐용기 20 : 왕복동식 모터

21 : 고정자 22 : 가동자

30 : 압축 유니트 31 : 피스톤

32 : 실린더 33 : 흡입밸브

34 : 토출밸브 조립체 40 : 프레임 유니트

41 : 전방 프레임 42 : 중간 프레임

43 : 후방 프레임 51 : 전방 스프링

52 : 후방 스프링 100 : 스프링 지지부

110,210 : 지지부 몸체 120,220 : 전방 지지부

130,230 : 후방 지지부 120a,220a,130a,230a : 고정돌기

121,131 : 경사면부 122,132 : 수직부

221 : 수평부 222 : 수직부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기의 내부에 탄력 지지되는 프레임 유니트와, 상기 프레임 유니트에 고정되는 왕복동식 모터와, 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 피스톤과 그 피스톤이 미끄러지게 삽입되어 프레임 유니트에 고정되는 실린더를 포함한 압축 유니트와, 상기 가동자 또는 피스톤에 구비된 스프링 지지부를 지지하여 피스톤의 왕복운동을 유도하는 스프링 유니트로 된 왕복동식 압축기에 있어서,

상기 스프링 유니트는 스프링 지지부의 일 측면을 병렬로 지지하는 전방 스프링들과, 스프링 지지부의 타 측면을 병렬로 지지하는 후방 스프링들로 구성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링의 지지상태를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조는, 왕복동식 모터(20)의 가동자(22)와 이 가동자(22)에 결합되어 함께 왕복운동을 하는 피스톤(31) 사이의 결합부(미부호)에 고정되는 스프링 지지부(100)와, 스프링 지지부(100)의 양측에 각각 지지되어 가동자(22)와 피스톤(31)의 왕복운동을 유도하는 전방 스프링(51)들과 후방 스프링(52)들로 구성된다.

스프링 지지부(100)는 상기한 결합부에 고정되는 지지부 몸체(110)와, 지지부 몸체(110)에 일체로 형성되어 전방 스프링(51)들을 각각 병렬로 지지하는 전방 지지부(120)들과, 전방 지지부(120)들과 함께 지지부 몸체(110)에 일체로 형성되어 후방 스프링(52)들을 각각 병렬로 지지하는 후방 지지부(130)들로 이루어진다.

전방 지지부(120)들과 후방 지지부(130)들은 도 5에 도시된 바와 같이 측면투영시 지지부 몸체(110)의 수직 중심선을 기준으로 할 때 양 방향으로 벌어져 그 중 전방 스프링(51)들의 일 측단과 결합하는 것이 전방 지지부(120)들이 되고 후방 스프링(52)들의 일 측단과 결합하는 것이 후방 지지부(130)들이 된다.

전방 지지부(120)들과 후방 지지부(130)들은 각각 지지부 몸체(110)의 중심축을 기준으로 서로 대향하도록 여러 개(도면에선 4개)를 등간격으로 형성한다.

또, 전방 지지부(120)들과 후방 지지부(130)들은 도 6에서와 같이 각각 측면투영시 지지부 몸체(110)의 수직 중심선을 기준으로 약 45°로 절곡한 경사면부(121)(131)와 그 경사면부(121)(131)에서 다시 절곡한 수직부(122)(132)로형성한다. 그러나 경우에 따라서는 각 지지부(120)(130)들이 경사면부 없이 수평부(미도시)와 수직부(미도시)로 형성할 수도 있다.

또, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 후방 지지부(230)들은 지지부 몸체(210)와 동일 수직선상에 배열하는 반면 전방 지지부(220)들만 후방쪽으로 직각으로 절곡한 수평부(221)와 그 수평부(221)에서 다시 직각으로 절곡한 수직부(222)로 형성할 수도 있다. 물론, 이와는 반대로 전방 지지부(220)들을 지지부 몸체(210)와 동일 수직선상에 배열하는 반면 후방 지지부(230)들만을 직각으로 절곡 형성할 수도 있다. 두 경우 모두 스프링(51)(52)의 설치공간을 감안한 것이다. 따라서 스프링(51)(52)의 설치공간이 충분한 경우에는 어느 하나의 지지부(220)(230)를 경사지게 절곡할 수도 있다.

또, 전방 지지부(120)(220)들 및 후방 지지부(130)(230)들의 각 지지면(미부호)에는 전방 스프링(51)들 및 후방 스프링(52)들의 일 측단을 압입하여 고정할 수 있도록 고정돌기(120a)(220a)(130a)(230a)를 각각 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 전방 스프링(51)들과 후방 스프링(52)들은 모두 압축 코일 스프링으로서, 전방 스프링(51)들의 타 측단은 프레임 유니트(40) 중에서 왕복동식 모터(20)가 고정되는 전방 프레임(41)이나 중간 프레임(42)에 밀착하여 지지되고, 후방 스프링(52)들의 타 측단은 프레임 유니트(40) 중에서 왕복동식 모터(20)의 후방측에 결합한 후방 프레임(43)의 안쪽면에 밀착하여 지지된다.

도 9에 도시된 바와 같이 전방 지지부(120(220)들에 고정되는 전방 스프링(51)들의 일 측단과 후방 지지부(130)(230)들에 고정되는 후방 스프링(52)들의 일 측단은 그 전방 지지부(120)(220)들과 후방 지지부(130)(230)들이 서로 상대쪽으로 절곡됨에 따라 일정범위내에서 중첩하여 배열된다.

또, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 전방 스프링(51)들과 후방 스프링(52)들은 각 스프링선의 끝단(a)이 지지부 몸체(110)의 중심축을 향하도록 하여 서로 대칭하도록 배열하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 10은 밀폐용기, 21A 및 21B는 이너 스테이터 및 아우터 스테이터, 30은 압축 유니트, 32는 실린더, 33은 흡입밸브, 34는 토출밸브 조립체, SP는 흡입관, DP는 토출관이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 일반적인 동작은 종래와 동일하다.

즉, 왕복동식 모터(20)에 전원이 인가되어 고정자(21)에 플럭스(flux)가 형성되면, 가동자(22)가 피스톤(31)과 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 스프링 유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하게 되고, 이와 함께 피스톤(31)이 실린더(32)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 그 실린더(32)의 압축공간에 압력차가 발생되며, 이 압력차에 의해 냉매가스가 피스톤(31)의 가스유로(31a)를 통해 실린더(32)의 압축공간으로 흡입되었다가 압축되어 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 전방 스프링(51)들과 후방 스프링(52)들이 교번되게 배열되고, 그 중 전방 스프링(51)의 후방단이 후방 스프링(52)의 전방단과 일부 중첩되도록 배치됨에 따라 전방 스프링(51)의 전방단에서 후방 스프링(52)의 후방단까지의 길이(L')가 도 9에서와 같이 전방 스프링(51)의 길이(L1) 및 후방 스프링(52)의 길이(L2)를 합한 길이 보다 짧아지게 되며, 이로 인해 압축기의 횡방향 길이가 줄어들어 소형화를 이룰 수 있다.

또, 각 전방 스프링(51)과 후방 스프링(52)을 등간격으로 배열함과 아울러 각 스프링(51)(52)의 스프링선 끝단(a)이 모두 지지부 몸체(110)의 중심축을 향하도록 상호 대칭 배열함으로써 각 스프링(51)(52)이 압축 인장할 때 어느 한 쪽으로 편향되면서 반경방향으로 진동하려는 경향을 서로 상쇄시킬 수 있고, 이를 통해 가동자(22)와 피스톤(31)이 안정적으로 왕복운동을 할 수 있을 뿐만 아니라 각 스프링(51)(52)이 돌면서 발생하는 스프링(51)(52)과 스프링 지지부(100) 및 프레임 유니트(40) 사이의 마멸을 억제하여 압축기의 신뢰성을 향상할 수 있다.

또, 스프링 지지부(100)는 원판의 가장자리를 중심방향으로 일정 깊이까지 등간격으로 절개하여 양 측면 쪽으로 벌려 경사면부(121)(131)와 수직부(122)(132)로 된 전방 지지부(120)와 후방 지지부(130)를 절곡 형성하거나 또는 전방 지지부(220)와 후방 지지부(230) 중에서 어느 한 쪽(도면에선 후방 지지부)을 그대로 둔 채 다른 쪽을 직각으로 2회 절곡하여 수평부(221)와 수직부(222)로 형성하여 제작함으로써, 스프링 지지부의 구조에 비해 제작은 비교적 용이하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조는, 가동자와 피스톤의 양측을 탄력 지지하는 전방 스프링들과 후방 스프링들이 일정 정도 중첩되도록 하여 병렬로 배열됨으로써, 스프링이 차지하는 횡방향 길이가 줄어들게 됨에 따라 압축기를 소형화할 수 있다.

또, 여러 개의 스프링선이 대칭되도록 배열함으로써, 코일스프링의 특성상 발생되는 편향성이 상쇄되도록 하여 압축기의 반경방향 진동을 저감함과 아울러 상대적으로 경질인 스프링 지지부의 마멸을 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상할 수 있다.

Claims

밀폐용기의 내부에 탄력 지지되는 프레임 유니트와, 상기 프레임 유니트에 고정되는 왕복동식 모터와, 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 피스톤과 그 피스톤이 미끄러지게 삽입되어 프레임 유니트에 고정되는 실린더를 포함한 압축 유니트와, 상기 가동자 또는 피스톤에 구비된 스프링 지지부를 지지하여 피스톤의 왕복운동을 유도하는 스프링 유니트로 된 왕복동식 압축기에 있어서,

상기 스프링 유니트는 스프링 지지부의 일 측면을 병렬로 지지하는 전방 스프링들과, 스프링 지지부의 타 측면을 병렬로 지지하는 후방 스프링들로 구성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 전방 스프링과 후방 스프링은 스프링 지지부의 중심축을 기준으로 각각 상호 대칭하도록 배열한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 전방 스프링과 후방 스프링은 그 각 스프링선의 끝단이 스프링 지지부의 중심축을 기준으로 상호 대칭하도록 배열한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제3항에 있어서, 상기 전방 스프링과 후방 스프링은 그 각 스프링선의 끝단이 중심축을 향하도록 배열한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 스프링 지지부는 가동자 또는 피스톤에 고정하는 지지부 몸체와, 상기 지지부 몸체에 일체로 형성되어 전방 스프링을 지지하는 전방 지지부와, 상기 지지부 몸체에 역시 일체로 형성되어 후방 스프링을 지지하는 후방 지지부로 이루어진 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제5항에 있어서, 상기 전방 지지부는 지지부 몸체의 측면투영시 수직 중심선을 기준으로 후방 스프링의 범위에 배열하고, 상기 후방 지지부는 지지부 몸체의 측면투영시 수직 중심선을 기준으로 전방 스프링의 범위에 배열한 것을 특징으로 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제5항에 있어서, 상기 전방 지지부와 후방 지지부는 지지부 몸체의 측면투영시 수직 중심선을 기준으로 대칭하도록 형성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제7항에 있어서, 상기 전방 지지부와 후방 지지부는 지지부 몸체의 측면투영시 수직 중심선을 기준으로 일정한 경사면을 갖도록 절곡하여 형성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제5항에 있어서, 상기 전방 지지부와 후방 지지부 중에서 어느 한 쪽은 지지부 몸체와 동일 수직선상에 배열하고, 다른 한 쪽은 지지부 몸체의 측면투영시 수직 중심선으로부터 일정 간격을 갖도록 절곡하여 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제9항에 있어서, 상기 전방 지지부와 후방 지지부 중에서 절곡하는 지지부는 직각으로 절곡하여 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.
제1항에 있어서, 상기 전방 스프링과 후방 스프링은 상호 중첩하는 구간을 갖도록 배열한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조.