KR100446766B1 - 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치 - Google Patents

대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치에 관한 것으로서, 케이싱 내부의 양 측단에 각각 장착되어 직선으로 구동력을 발생하는 복수개의 왕복동식 모터와, 두 왕복동식 모터의 사이에 고정 설치되는 실린더와, 각 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더에 직선으로 미끄러지게 삽입하는 피스톤과, 상기 피스톤의 직선 왕복운동에 의해 냉매를 흡입하여 압축하도록 흡입유로가 형성된 대향형 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 흡입유로는 상기 왕복동식 모터에서 발생하는 전열과, 상기 실린더와 피스톤의 마찰열에 의하여 흡입되는 냉매가 가열되는 것을 방지하기 위해 형성된 유로 내측면을 단열하도록 구성하여 흡입되는 냉매의 비체적이 커지는 것을 방지함에 따라 압축기의 압축효율을 증가시키는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치를 제공한다.

Description

대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치{DEVICE OF PREVENTING REFRIGERANT OVERHEAT FOR OPPOSED RECIPROCATING COMPRESSOR}
본 발명은 대향형 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입가스의 과열을 방지하기 위한 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대향형 왕복동식 압축기는 복수개의 왕복동식 전동기구부를 결합하고, 각 왕복동식 전동기구부에 기구적으로 연결한 두 개의 압축기구를 서로 마주보게 배치한 고효율 저진동 압축기이다.
이하, 종래의 대향형 왕복동식 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(110)의 내측 양단에 직선 왕복운동에 의한 압축력을 발생하기 위한 복수개의 전동기구부와, 상기 전동기구부에 결합되어 그 각각의 전동기구부에서 발생된 직선왕복운동에 의해 흡입된 냉매를 압축하기 위한 압축기구부가 좌우 대칭으로 구성된다.
상기 압축기 케이싱(110)은 양 측단에 냉매를 흡입하기 위한 흡입관(111a)(111b)이 각각 연통되며, 압축된 냉매를 배출하기 위한 배출관(112)이 중앙에 연통된다.
상기 전동기구부는 고정자(121a)(121b)와, 전원이 인가되면 상기 고정자(121a)(121b)와의 자력플럭스에 의하여 직선왕복 운동하는 가동자(124a)(124b)이루어 진다.
상기 고정자(121a)(121b)는 상기 케이싱(110)의 내주면에 접하도록 결합되는 외부고정자(123a)(123b)와, 상기 외부고정자(123a)(123b)의 내측에 위치하도록 케이싱(110)의 측벽에 고정된 내부고정자(122a)(122b)로 이루어진다.
상기 내부고정자(122a)(122b)는 케이싱(110)의 측벽을 관통하여 결합되는 상기 흡입관(111a)(111b)에 연통되게 결합되어 냉매 가스의 유로가 내측에 형성된다.
상기 가동자(124a)(124b)는 상기 외부고정자(123a)(103b)와 내부고정자(122a)(122b) 사이의 공극에 삽입되어 직선 왕복 운동하는 자석프레임(126a)(126b)과, 그 원주면을 따라 다수개의 영구자석(125a)(125b)이 부착된다.
그리고, 상기 압축기구부는 양측단이 개방된 압축실(138)을 구비한 실린더(137)와, 상기 압축실(138) 양측으로 각각의 삽입 결합되어 냉매를 흡입, 압축하는 피스톤(131a)(131b)으로 이루어진다.
상기 실린더(138)는 상기 압축실의 중앙을 관통하여 형성된 토출구(112)와, 그 내측에 상기 피스톤의 직선 왕복운동에 의해 압축된 냉매를 토출하기 위한 토출밸브 조립체(139)를 갖는다.
상기 토출밸브 조립체(139)는 토출밸브(140)와 상기 토출밸브(140)를 탄지하는 밸브스프링(141)으로 이루어진다.
상기 피스톤(131a)(131b)은 상기 실린더(137)의 압축실(138) 양측에 미끄러지게 삽입되어 직선 왕복 운동하는 피스톤헤드(133a)(133b)와, 그 타 일단에 상기 자석프레임(126a)(126b)에 결합되는 피스톤플렌지(132a)(132b)로 이루어진다.
상기 피스톤헤드는 상기 피스톤플렌지(132a)(132b)의 중심부를 관통하여 내부가 연통된 흡입유로(113a)(113b)와, 그 내측 말단에 상기 실린더(137)의 압축실(138)내부로 냉매를 유입하기 위한 흡입밸브 조립체(134a)(134b)를 갖는다.
상기 흡입밸브 조립체(134a)(134b)는 상기 흡입유로(113a)(113b)의 말단을 개폐하는 흡입밸브(135a)(135b)와 상기 흡입밸브(135a)(135b)의 개폐를 안내하는 밸브가이드(136a)(136b)로 이루어진다.
상기 피스톤플렌지부(132a)(132b)의 좌우측면에는 상기 외부고정자(123a) (123b)와, 상기 실린더(137) 측면에 각각 결합되어 상기 피스톤(131a)(131b)의 공진을 유도하기 위한 다수개의 공진스프링(127a)(127b)이 각각 결합된다.
이와 같은 구성에 의하여 대향형 왕복동식 압축기의 기능 및 작동을 상세히 설명하면, 전동기구부에 전원이 인가되면 고정자(121a)(121b)와의 자력플럭스에 의하여 직선 왕복 운동하는 가동자(124a)(124b)에 결합된 피스톤(131a)(131b)이 연동한다.
냉매가스는 상기 피스톤(131a)(131b)의 직선왕복 운동에 의하여 상기 케이싱(110)의 양 측단에 형성된 흡입구(111a)(111b)를 통하여 연통된 내부 고정자(122a)(122b)의 중심부를 관통하여 케이싱(110) 내부로 흡입되며, 상기 피스톤(131a)(131b)의 피스톤플렌지(132a)(132b)의 중심부를 관통하여 연통된 흡입유로(113a)(113b)를 경유하여 상기 흡입유로(113a)(113b) 말단에 형성된 흡입밸브 조립체(134a)(134b)를 통해 상기 실린더의 압축실(138)로 흡입됨과 아울러 압축된 후, 토출밸브 조립체(139)를 통하여 배출구(112)로 배출된다
따라서, 대향형 왕복동식 압축기는 압축기의 양 측단의 흡입관(111a)(111b)으로 흡입된 냉매가스가 전동기구부를 거쳐 압축실(138)로 유입되므로 전동기구부에서 발생한 열에 의하여 가열되고, 상기 압축기구부의 상기 피스톤(131a)(131b) 내부에 형성된 흡입유로(113a)(113b)를 따라 상기 실린더(137)의 압축실(138)로 유입되면서 상기 피스톤(131a)(131b)과 실린더(137)의 내부에서 발생된 마찰열에 의하여 가열되어 단위 질량당 체적비인 비체적이 커지므로 냉매의 압축효율이 저하하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명에 따르면 전동기구부의 발생열에 흡입 냉매가스가 영향을 받지 않도록 압축기 케이싱의 중심부로 냉매를 유입하여 상기 피스톤의 내부에 형성되어 실린더의 압축공간으로 유입되는 냉매의 유로를 단열하여 흡입되는 냉매가스가 과열되는 것을 방지하기 위한 대향형 왕복동식 압축기의 과열 방지 장치를 제공한다.
제 1도는 종래의 대향형 왕복동식 압축기의 흡입구조를 도시한 부분 종단면도,
제 2도는 본 발명의 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치를 도시한 종단면도,
제 3도는 본 발명의 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치의 다른 실시예를 도시한 종단면도.
** 도면의 주요부분에 대한 설명 **
10: 케이싱 11: 흡입관
12: 토출관 13a: 제 1 흡입유로
13b, 13c: 제 2 흡입유로 14a, 14b: 흡입공
15, 215: 단열부 31a, 31b: 피스톤
32a, 32b: 피스톤플렌지 33a, 33b: 피스톤헤드
34a, 34b: 흡입밸브 조립체 37, 237: 실린더
38, 238: 압축실 39, 239: 토출밸브 조립체
213; 흡입유로
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케이싱 내부의 양측단에 각각 장착되어 직선으로 구동력을 발생하는 복수개의 왕복동식 모터와, 각각의 왕복동식 모터 사이에 고정 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내측에 슬라이딩되도록 삽결되어 각각의 왕복동식 모터의 가동자에서 전달되는 직선 왕복 운동에 의하여 냉매를 흡입, 압축하는 복수개의 피스톤을 포함하는 대향형 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 실린더는 측벽을 관통하여 형성된 흡입유로 내주면에 단열부가 형성된 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열방지장치를 제공한다.
또한, 케이싱 내부의 양측단에 각각 장착되어 직선으로 구동력을 발생하는 복수개의 왕복동식 모터와, 각각의 왕복동식 모터 사이에 고정 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내측에 슬라이딩되도록 삽입 결합되어 각각의 왕복동식 모터의 가동자에서 전달되는 직선 왕복 운동에 의하여 냉매를 흡입, 압축하는 복수개의 피스톤을 포함하는 대향형 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 실린더의 외주면에서 양 측면으로 관통하여 제 1 흡입유로를 분지 형성하고, 상기 제 1 흡입유로와 연통하도록 케이싱 내부로 유입된 냉매를 압축실로 유입되도록 피스톤 내측에 제 2 흡입유로를 형성하며, 상기 제 1 흡입유로와 제 2 흡입유로의 내주면에 각각 단열부를 형성하는 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치를 제공한다.
여기서, 상기 피스톤은 제 2 흡입유로와 연통되는 다수개의 복수개의 흡입공을 상기 피스톤 측벽에 형성하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 단열부는 상기 흡입유로 내주면에 단열부재를 압입 고정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단열부는 상기 흡입유로 내주면에 단열재로 코팅하는 것이 효과적이다.
이하, 본 발명의 대향형 왕복동식 압축기의 과열방지용 흡입구조의 일 실시예를 도시한 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치를 도시한종단면도이고, 도 3은 본 발명의 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열방지 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 대향형 왕복동식 압축기는 케이싱(10)의 내측 양측단에 왕복운동에 의한 압축력을 발생하기 위한 복수개의 전동기구부와, 그 전동기구부에 결합되어 각각의 전동기구부에서 발생된 직선왕복운동에 의해 흡입된 냉매를 압축하기 위한 압축기구부가 좌우 대칭으로 구성된다.
상기 전동기구부는 상기 압축기 케이싱(10)의 내주면에 접하도록 결합되는 외부고정자(23a)(23b)와 그 내부에 소정의 공극을 두고 결합되는 내부고정자(22a)(22b)를 구비한 고정자(21a)(21b)와, 상기 외부고정자(23a)(23b)와 내부고정자(22a)(22b)의 사이의 공극에 직선 왕복운동이 가능하게 삽입되는 자석프레임(26a)(26b)과 그 원주면을 따라 다수개의 영구자석(25a)(25b)이 부착된 가동자(24a)(24b)를 갖는 복수개의 왕복동식 모터로 이루어진다.
상기 압축기구부는 상기 왕복동식 모터 사이에 고정 설치되는 실린더(37)와, 그 내측이 좌우측으로 관통하여 형성된 압축실(38)과, 그 일 측에 각각 삽입되어 냉매를 압축하도록 직선 왕복 운동하는 피스톤(31a)(31b)으로 이루어진다.
상기 실린더(37)는 상기 케이싱(10)의 일 측면에 형성된 흡입관(11)에 연통됨과 아울러 실린더(37)의 외주면에서 양 측면으로 관통되게 분지되어 상기 압축기 케이싱(10)의 내부로 냉매를 유입하기 위한 제 1 흡입유로(13a)를 갖고, 상기 압축실(38)의 중심부가 상기 케이싱(10)의 외측으로 관통하여 압축된 고압의 냉매를 토출하기 위한 토출밸브 조립체(39)를 갖는다.
상기 피스톤(31a)(31b)은 상기 실린더(37)의 압축실(38) 내측에 미끄러지게 삽입 결합되어 냉매를 흡입, 압축하도록 일단에 흡입밸브 조립체(34a)(34b)를 구비한 피스톤헤드(33a)(33b)와, 그 일 측에 형성됨과 아울러 상기 피스톤헤드(33a)(33b)에 직선 왕복운동을 전달하도록 자석프레임(26a)(26b)이 결합되는 피스톤플렌지부(32a)(32b)로 이루어진다.
상기 피스톤헤드(33a)(33b)는 상기 실린더의 압축실로 냉매를 유입하기 위해 측부에 다수개의 흡입공(14a)(14b)을 형성하고, 제 1 흡입유로를 통하여 케이싱(10) 내부에 흡입된 냉매가 압축실(38)로 흡입되도록 상기 흡입공(14a)(14b)에 연통게 피스톤(31a)(31b) 내부에 제 2 흡입유로(13b)(13c)가 형성한다.
따라서, 상기 제 1 흡입유로와 제 2 흡입유로의 내주면에는 상기 압축기구부의 마찰열과 전동기구부의 발생열에 의하여 흡입냉매가 가열되어 비체적이 상승하는 것을 방지하기 위해 단열부를 형성한다.
또한, 제 1흡입유로와 제 2 흡입유로의 내주면에 형성된 단열부는 단열부재로 압입하여 단열하거나, 단열재로 코딩하여 단열하는 것이 바람직하다.
상기 흡입밸브 조립체(34a)(34b)는 상기 피스톤(31a)(31b) 내부에 형성된 제 2 흡입유로(13b)(13c)를 개폐하는 흡입밸브(35a)(35b)와, 상기 흡입밸브(35a)(35b)를 안내하도록 피스톤헤드부(33a)(33b)의 말단에 연장 결합되는 밸브가이드(36a)(36b)로 구성된다.
상기 피스톤플렌지부(32a)(32b)의 좌우측면과 상기 외부고정자(22a)(22b)와 상기 실린더(37) 측면에 각각 결합되어 상기 피스톤(31a)(31b)의 공진을 유도하기위한 공진 스프링(27a)(27b)이 각각 결합된다.
이와 같은 구성에 의하여 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열방지 장치의 기능 및 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 대향형 왕복동식 압축기의 상기 전동기구부에서 전달된 상기 피스톤(31a)(31b)의 직선 왕복운동에 의해 발생된 흡입력에 의하여 냉매는 상기 흡입관(11)과, 그 흡입관(11)에 연통되게 형성되어 내주면에 단열부재(15)가 압입 고정된 제 1 흡입유로(13a)를 따라 상기 케이싱(10) 내부의 실린더(37)와 피스톤플렌지부(32a)(32b)의 사이로 단열되어 유입된다.
그리고, 상기 제 1 흡입유로(13a)를 통하여 케이싱(10) 내부 즉, 실린더 측벽과 피스톤플렌지부 사이로 유입된 냉매가 전동기구부의 발열부와 접하는 것을 방지하기 위하여 상기 피스톤의 측벽에 형성된 흡입공(14a)(14b)을 통하여 흡입된 냉매가 단열부재(15)로 단열층을 형성하여 단열된 제 2 흡입유로(13b)(13c)를 통하여 피스톤헤드(33a)(33b) 끝단에 형성된 흡입밸브 조립체(34a)(34b)로 흡입되어 상기 실린더(37)의 압축실(38)로 충진된다.
상기 압축실(38)에서 충진된 냉매는 상기 피스톤해드(33a)(33b)의 직선왕복운동에 의하여 압축되어 상기 토출밸브 조립체(39)에 연통된 배출관(12)를 통하여 압축기 케이스(10) 외부로 토출시킴으로서 대향형 왕복동식 압축기의 구동에 따라 발생하는 전동기구부의 전열과 압축기구부의 마찰열에 의하여 흡입 냉매가스의 비체적이 커지는 것을 방지한다.
도 3은 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열방지 장치의 다른 실시예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 대향형 왕복동식 압축기는 도 2에서 도시한 일 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하고, 그 반복적인 설명을 피하기 위하여 생략하기로 한다.
상기 압축기구부는 상기 왕복동식 모터 사이에 고정 설치되는 실린더(237)와, 그 내측이 좌, 우측으로 관통하여 형성된 압축실(238)과, 그 일측에 각각 삽입되어 냉매를 압축하도록 직선 왕복 운동하는 피스톤(31a)(31b)으로 이루어진다.
상기 실린더(237)는 상기 케이싱(10)의 일측면에 형성된 흡입관(11)에 연통되게 형성됨과 아울러 실린더(237)의 압축실(238)과 연통되고, 상기 실린더 내주면 부근에 흡입유로를 개폐하는 흡입밸브(235)를 갖는 흡입유로(213)를 형성하고, 상기 압축실(238)의 중심부가 상기 케이싱(10)의 외측으로 관통하여 형성되 토출구(12)의 내측에 압축된 고압의 냉매가스를 토출하기 위한 토출밸브 조립체(239)를 형성한다.
상기 흡입유로(213)를 통하여 흡입되는 냉매는 상기 실린더의 측벽을 관통함으로 전동기구부의 발열부와 접하지 않고, 상기 흡입유로(213)의 내주면에는 상기 압축기구부의 실린더(237)와 피스톤(31a)(31b)의 마찰열에 의하여 흡입냉매가 가열되어 비체적이 상승하는 것을 방지하기 위해 단열부(215)를 형성한다.
상기 단열부(215)는 상기 흡입유로(213) 내주면에 단열부재를 압입 고정하여 단열하거나 또는, 흡입유로의 내주면에 단열재로 코딩하여 단열하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하여 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열방지 장치의다른 실시예에 대한 기능 및 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 대향형 왕복동식 압축기의 상기 전동기구부에서 전달된 상기 피스톤(31a)(31b)의 직선 왕복운동에 의해 발생된 흡입력에 의하여 냉매는 상기 흡입관(11)과, 그 흡입관(11)에 연통되게 형성됨과 아울러 내주면에 단열부(215)가 형성된 흡입유로(213a)를 따라 상기 실린더(237)의 압축실(238)로 유입된다.
상기 압축실(238)로 충진된 냉매는 상기 피스톤헤드(33a)(33b)의 직선왕복운동에 의하여 압축되어 상기 토출밸브 조립체(239)에 연통된 배출관(12)를 통하여 압축기 케이싱(10) 외부로 토출시킴으로서 대향형 왕복동식 압축기의 구동에 따라 발생하는 전동기구부의 전열과 압축기구부의 마찰열에 의하여 흡입 냉매가스의 비체적이 커지는 것을 방지한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉매가 흡입유로를 통해 흡입되는 냉매가 왕복동식 모터에서 발생하는 전열과, 피스톤과 실린더의 왕복운동에 따른 마찰열에 의하여 가열됨으로서 냉매의 비체적이 상승하는 것을 방지하여 압축효율이 증가되는 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 케이싱 내부의 양 측단에 각각 장착되어 직선으로 구동력을 발생하는 복수개의 왕복동식 모터와, 각각의 왕복동식 모터 사이에 고정 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내측에 슬라이딩되도록 삽입 결합되어 각각의 왕복동식 모터의 가동자에서 전달되는 직선 왕복 운동에 의하여 냉매를 흡입, 압축하는 복수개의 피스톤을 포함하는 대향형 왕복동식 압축기에 있어서,
    상기 실린더의 측벽을 관통하여 형성된 흡입유로 내주면에 단열부가 형성된 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치.
  2. 케이싱 내부의 양측단에 각각 장착되어 직선으로 구동력을 발생하는 복수개의 왕복동식 모터와, 각각의 왕복동식 모터 사이에 고정 설치되는 실린더와, 상기 실린더의 내측에 슬라이딩되도록 삽입 결합되어 각각의 왕복동식 모터의 가동자에서 전달되는 직선 왕복 운동에 의하여 냉매를 흡입, 압축하는 복수개의 피스톤을 포함하는 대향형 왕복동식 압축기에 있어서,
    상기 실린더의 외주면에서 양측면으로 관통하여 제 1 흡입유로를 분지 형성하고, 상기 제 1 흡입유로와 연통하도록 케이싱 내부로 유입된 냉매를 압축실로 유입되도록 피스톤 내측에 제 2 흡입유로를 형성하며, 상기 제 1 흡입유로와 제 2 흡입유로의 내주면에 각각 단열부를 형성하는 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 피스톤은 제 2 흡입유로와 연통되는 복수개의 흡입공을 상기 피스톤 측벽에 형성한 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단열부는 상기 흡입유로 내주면에 단열부재를 압입 고정하는 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항 중 어는 한 항에 있어서, 상기 단열부는 상기 흡입유로 내주면에 단열재로 코팅한 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기의 냉매 과열 방지 장치.
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