KR100459481B1

KR100459481B1 - 왕복동식 압축기의 가스 압축구조

Info

Publication number: KR100459481B1
Application number: KR10-2001-0069544A
Authority: KR
Inventors: 윤형표
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2004-12-03
Also published as: KR20030038123A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스 압축구조에 관한 것으로, 본 발명은 프레임 몸체에 일정 내경을 갖도록 관통된 피스톤 삽입구멍이 구비되도록 알루미늄으로 형성된 실린더 일체형 프레임과, 상기 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍 내주벽에 Ni-P 합금 재질로 코팅된 코팅막과, 상기 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍에 삽입되어 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 그 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍에서 직선 왕복 운동하는 피스톤을; 포함하도록 구성하여 상기 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 구성 부품의 부품 수를 감소시킬 뿐만 아니라 그 구성 부품의 가공 및 조립 치수 관리를 간단하게 함으로써 구성 부품의 가공 및 제작 단가를 감소시키고 조립 작업을 수월하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 가스 압축구조{APPARATUS FOR COMPRESSING GAS IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스 압축구조에 관한 것으로, 특히 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 구성 부품의 부품 수를 감소시킬 뿐만 아니라 그 구성 부품의 가공 및 조립을 간단하게 할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스 압축구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 유체를 압축하는 기기이다. 상기 압축기는 가스를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 스크롤 압축기, 왕복동식 압축기 등 여러 종류가 있다.

도 1은 본 출원인이 연구 개발 중인 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 용기(10)와 그 용기(10)의 내부에 장착되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터(20)와, 상기 모터(20)의 양측을 각각 지지하는 후방 프레임(30) 및 중간 프레임(40)과, 상기 중간 프레임(40)에 이어 결합되는 전방 프레임(50)과, 상기 왕복동식 모터와 소정의 거리를 두도록 상기 전방 프레임(50)에 고정 결합되는 실린더(60)와, 상기 왕복동식 모터(20)와 연결됨과 아울러 상기 실린더(60)에 삽입되어 그 왕복동식 모터(20)의 직선 왕복 구동력을 전달받아 상기 실린더(60) 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(70)과, 상기 실린더(60) 및 피스톤(70)에 결합되어 그 피스톤(70)의 왕복 운동에 의해 발생되는 압력차에 의해 상기 실린더(60) 내부로 가스를 흡입시키고 토출시키는밸브유닛(80)과, 상기 왕복동식 모터(20) 및 피스톤(70)의 직선 왕복 운동을 탄성 지지하는 공진 스프링유닛(90)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 왕복동식 모터(20)는 원통 형태로 형성되어 후방 프레임(30) 및 중간 프레임(40)에 고정 결합되는 아우터 스테이터(21)와 상기 아우터 스테이터(21)에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 스테이터(22)와 상기 아우터 스테이터(21)에 결합되는 권선 코일(23)과 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)사이에 직선 왕복 운동 가능하게 삽입되는 가동자( A)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 가동자(A)는 원통 형태로 형성되는 자석 홀더(24)와 그 자석 홀더(24)에 일정 간격을 두고 결합되는 다수개의 영구자석(25)으로 구성되며 그 자석 홀더(24)는 상기 피스톤(70)과 연결되어 있다.

상기 공진 스프링유닛(90)은 소정의 면적을 갖도록 절곡 형성되어 상기 전방 프레임(50)과 중간 프레임(40)사이에 위치하도록 그 일측이 상기 피스톤(70)의 일측 또는 가동자(A)에 결합되는 스프링 지지대(91)와, 상기 전방 프레임(50)과 스프링 지지대(91)사이에 위치하는 전방 스프링(92)과, 상기 스프링 지지대(91)와 중간 프레임(40)사이에 위치하는 후방 스프링(93)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 밸브유닛(80)은 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 복개하는 토출커버(81)와 그 토출커버(81)의 내부에 위치하여 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(82)와 상기 토출밸브(82)를 탄성 지지하는 밸브스프링(83)과 상기 피스톤(70)의 단부에 결합되어 그 피스톤(70) 내부에 형성된 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(84)를 포함하여 구성되어 있다.

미설명 부호 1은 흡입관이고, 2는 토출관이다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기의 작동은 다음과 같다.

상기 왕복동식 모터(20)에 전원이 공급되어 권선 코일(23)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(23)에 흐르는 전류에 의해 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)에 형성되는 플럭스와 영구자석(25)의 상호작용에 의해 그 영구자석(25)을 포함하는 가동자(A)가 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 가동자(A)의 직선 왕복 구동력이 상기 피스톤(70)에 전달되어 그 피스톤(70)이 실린더 압축공간(P)에서 직선 왕복 운동함과 동시에 상기 밸브유닛(80)이 작동하면서 가스가 실린더 압축공간(P)으로 흡입되고 압축되어 토출되는 과정을 반복하게 된다.

그리고 상기 스프링유닛(90)은 상기 왕복동식 모터(20)의 직선 왕복 운동력을 탄성에너지로 저장 방출함과 아울러 공진 운동을 유발시키게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기는 상기 전방 프레임(50)에 실린더(60)가 결합된 구조로 이루어지게 되어 상기 전방 프레임(50)과 실린더(60)의 결합 부분이 정밀하게 가공되어야 할 뿐만 아니라 진원도 및 진직도 등을 고려하여 조립 오차가 정확하게 이루어져야 되므로 구성 부품, 즉 전방 프레임(50)과 실린더(60)의 가공이 난해하게 될 뿐만 아니라 조립 생산성이 저하되고 아울러 구성 부품이 상대적으로 많게 되는 단점이 있었다.

만일, 상기 전방 프레임(50)과 실린더(60)의 조립 상태가 정밀하지 못하게 될 경우 그 실린더(60)에 결합되는 피스톤(70)과 실린더(60)의 조립 오차로 인하여압축 가스의 누설이 발생하게 되거나 그 실린더(60)와 피스톤(70)사이의 마모가 발생하게 되고, 또한 상기 피스톤(70)과 결합되는 상기 왕복동식 모터의 가동자 (A)와 그 가동자(A)가 삽입되는 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)사이에 간섭이 발생되거나 접촉이 발생되어 부품의 파손을 유발시키게 된다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 구성 부품의 부품 수를 감소시킬 뿐만 아니라 그 구성 부품의 가공 및 조립을 간단하게 할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스 압축구조를 제공함에 있다.

도 1은 현재 개발진행 중인 왕복동식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축구조가 구비된 왕복동식 압축기의 단면도,

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축구조를 분해하여 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

20 ; 왕복동식 모터 70 ; 피스톤

100 ; 실린더 일체형 프레임 101 ; 프레임 몸체

102 ; 피스톤 삽입구멍 C ; 코팅막

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 프레임 몸체에 일정 내경을 갖도록 관통된 피스톤 삽입구멍이 구비되도록 알루미늄으로 형성된 실린더 일체형 프레임과, 상기 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍 내주벽에 Ni-P 합금 재질로 코팅된 코팅막과, 상기 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍에 삽입되어 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 그 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍에서 직선 왕복 운동하는 피스톤을; 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축구조를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 왕복동식 압축기의 가스 압축구조의 일예가 구비된 왕복동식 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 왕복동식 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 용기(10)의 내부에 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터(20)가 장착되고 그 왕복동식 모터(20)의 양측에 후방 프레임(30)과 중간 프레임(40)이 각각 결합된다.

상기 왕복동식 모터(20)는 원통 형태로 형성되어 후방 프레임(30) 및 중간 프레임(40)에 고정 결합되는 아우터 스테이터(21)와 상기 아우터 스테이터(21)에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 스테이터(22)와 상기 아우터 스테이터(21)에 결합되는 권선 코일(23)과 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)사이에 직선 왕복 운동 가능하게 삽입되는 가동자(A)를 포함하여 구성된다.

상기 가동자(A)는 원통 형태로 형성되는 자석 홀더(24)와 그 자석 홀더(24)에 일정 간격을 두고 결합되는 다수개의 영구자석(25)으로 구성된다.

그리고 상기 중간 프레임(40)에 이어 소정 형상으로 형성된 실린더 일체형 프레임(100)이 결합된다. 상기 실린더 일체형 프레임(100)은 소정의 길이와 외경을 갖는 프레임 몸체(101)의 가운데 일정 내경을 갖도록 관통된 피스톤 삽입구멍(102)이 형성되고 그 프레임 몸체(101)의 외주면 일측에 소정의 면적을 갖도록 연장된 플레이트부(103)가 형성되며 그 플레이트부(103)의 가장자리에 일정 길이를 갖도록 연장 형성되어 상기 중간 프레임(40)에 지지되는 간격유지부(104)가 구비되어 이루어진다.

그리고 상기 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102)의 내주벽에 윤활 및 내마모성을 갖는 재질로 코팅된 코팅막(C)이 형성된다.

상기 실린더 일체형 프레임(100)은 알루미늄 재질로 이루어짐이 바람직하고, 상기 코팅막(C)은 Ni-P 합금 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 실린더 일체형 프레임(100)은 생산성 및 제작단가를 위하여 다스캐스팅 가공으로 제조되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102)에 소정 형상을 갖는 피스톤(70)이 삽입되며 그 피스톤(70)은 상기 왕복동식 모터(20)를 구성하는 가동자의 자석 홀더(24)와 연결된다. 상기 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102) 및 그 피스톤 삽입구멍(102)에 삽입된 피스톤에 의해 압축공간(P)을 형성하게 된다.

그리고 상기 실린더 일체형 프레임(100)과 중간 프레임(40)사이에 상기 왕복동식 모터(20)의 가동자(A)와 피스톤(70)의 움직임을 탄성 지지하는 공진 스프링유닛(90)이 구비된다. 상기 공진 스프링유닛(90)은 소정의 면적을 갖도록 절곡 형성되어 상기 실린더 일체형 프레임(100)와 중간 프레임(40)사이에 위치하도록 그 일측이 상기 피스톤(70)의 일측 또는 가동자(A)에 결합되는 스프링 지지대(91)와, 상기 실린더 일체형 프레임(100)과 스프링 지지대(91)사이에 위치하는 전방 스프링(92)과, 상기 스프링 지지대(91)와 중간 프레임(40)사이에 위치하는 후방 스프링(93)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 피스톤(70)이 실린더(60) 내부에서 직선 왕복 운동함에 의해 발생되는 압력 차에 의해 상기 실린더(60) 내부로 가스를 흡입시키고 토출시키는 밸브유닛(80)이 상기 실린더(60)와 피스톤(70)에 결합된다.

상기 밸브유닛(80)은 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 복개하는 토출커버(81)와 그 토출커버(81)의 내부에 위치하여 상기 실린더 일체형 프레임의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(82)와 상기 토출밸브(82)를 탄성 지지하는 밸브스프링(83)과 상기 피스톤(70)의 단부에 결합되어 그 피스톤(70) 내부에 형성된 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(84)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 1은 흡입관이고, 2는 토출관이다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기의 가스 압축구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 왕복동식 압축기의 작동은 상기 왕복동식 모터(20)에 전원이 공급되어 권선 코일(23)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(23)에 흐르는 전류에 의해 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)에 형성되는 플럭스와 영구자석(25)의 상호작용에 의해 그 영구자석(25)을 포함하는 가동자가 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 가동자(A)의 직선 왕복 구동력이 상기 피스톤(70)에 전달되어 그 피스톤(70)이 상기 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102)에서 직선 왕복 운동함과 동시에 상기 밸브유닛(80)이 작동하면서 가스가 실린더 일체형 프레임의 압축공간(P)으로 흡입되고 압축되어 토출되는 과정을 반복하게 된다.

그리고 상기 공진 스프링유닛은 상기 왕복동식 모터(20)의 직선 왕복 운동력을 탄성에너지로 저장 방출함과 아울러 공진 운동을 유발시키게 된다.

본 발명은 상기 실린더 일체형 프레임(100)에 상기 피스톤이 삽입되는 피스톤 삽입구멍(102)이 형성되고 그 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102)에 상기 피스톤(70)이 결합되므로 그 구성 부품이 간단하게 된다. 아울러 상기 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102) 내주벽에 코팅막(C)이 구비되어 상기 피스톤(70)의 직선 왕복 운동시 그 피스톤(70)의 외주면과 실린더 일체형 프레임(100)의 피스톤 삽입구멍(102) 내주벽사이의 마찰 및 마모를 최소화시키게 된다.

그리고 상기 실린더 일체형 프레임(100)에 피스톤 삽입구멍(102)이 형성되고 그 피스톤 삽입구멍(102)에 상기 피스톤(70)이 결합되므로 조립 작업 및 조립 공정이 간단하게 되고 조립 치수 관리가 상대적으로 수월하게 되며 아울러 그 피스톤(70)과 결합되는 왕복동식 모터 가동자(A)와 그 가동자(A)가 삽입되는 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)사이의 치수 관리가 수월하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 가스 압축구조는 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 구성 부품의 부품 수가 감소될 뿐만 아니라 그 구성 부품의 가공 및 조립 치수 관리가 간단하게 됨으로써 구성 부품의 가공 및 제작이 수월하게 되고 그 조립 작업이 간단하게 되어 제작 단가를 줄일 수 있게 될 뿐만 아니라 조립 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

프레임 몸체에 일정 내경을 갖도록 관통된 피스톤 삽입구멍이 구비되도록 알루미늄으로 형성된 실린더 일체형 프레임과,

상기 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍 내주벽에 Ni-P 합금 재질로 코팅된 코팅막과,

상기 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍에 삽입되어 왕복동식 모터의 직선 왕복 구동력을 전달받아 그 실린더 일체형 프레임의 피스톤 삽입구멍에서 직선 왕복 운동하는 피스톤을; 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축구조.
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제1항에 있어서, 상기 실린더 일체형 프레임은 다스캐스팅 가공으로 제조된 것임을 특징으로 왕복동식 압축기의 가스 압축구조.