KR100486569B1 - 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치에 관한 것으로, 본 발명은 공진스프링을 지지하는 프레임에 복수 개의 위치조절용 체결부재를 체결하되 그 위치조절용 체결부재의 체결깊이를 가감하면서 상기한 공진스프링의 압축량를 조절하여 피스톤의 초기 위치를 조정하도록 구성함으로써, 피스톤의 초기위치를 맞추기 위하여 프레임유니트를 조립하였다가 풀었다가 다시 재조립하는 등의 번거로움을 줄일 수 있어 생산성을 향상할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치{PISTON INITIAL POSITION CONTROL DEVICE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치에 관한 것으로, 특히 스프링 베이스의 위치를 조절하여 피스톤의 삽입 정도를 조절하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치에 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, 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(10)과, 케이싱의 내부에 탄력 지지하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식모터(30)와, 프레임유니트(20)에 고정하고 왕복동식모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축유니트(40)와, 왕복동식모터(30)의 가동자(33)를 압축유니트(40)의 피스톤(42)과 함께 탄력 지지하여 그 가동자(33)와 피스톤(42)의 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)로 구성하고 있다.

프레임유니트(20)는 압축유니트(40)의 실린더(41)와 피스톤(42)을 함께 지지하고 왕복동식모터(30)의 일 측면을 지지하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 왕복동식모터(30)의 타측면을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링유니트(50)를 수용하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동식모터(30)는 압축유니트(40)의 실린더(41) 바깥쪽에 위치하는 외측고정자(outer stator)(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 상기 전방프레임(21)의 외주면에 고정하는 내측고정자(inner stator)(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축유니트(40)는 전방프레임(21)에 삽입하여 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

공진스프링 유니트(50)는 실린더(41)의 외주면과 이에 대응하는 내측고정자(32) 사이에 삽입하고 일단은 중간프레임(22)에 지지하는 반면 타단은 가동자(32)와 피스톤(42)의 연결부에 결합한 스프링 지지부재(51)의 일측면에 지지하는 복수 개의 전방측 공진스프링(52)과, 스프링 지지부재의 타측면에 일단을 지지하는 반면 타단은 후방프레임(23)의 내측면에 지지하는 복수 개의 후방측 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식모터(30)의 외측 고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

여기서, 피스톤(42)의 스트로크 거리를 감안하여 그 피스톤(42)의 초기위치를 조절하기 위하여는 도 2에서와 같이 중간프레임(22)과 후방프레임(23) 사이에 별도의 스페이서(60)를 끼워 상기한 피스톤(42)의 초기위치를 도면의 점선에서 실선으로 조절하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치는, 전술한 바와 같이 중간프레임(22)과 후방프레임(23) 사이에 별도의 스페이서(60)를 끼워 양쪽 공진스프링(52)(53)의 압축량을 조절함으로써 피스톤(42)의 초기위치를 조절하는 것이었으나 이는 스페이서(60)의 두께를 결정하고 나서 중간프레임(22)과 후방프레임(23)을 조립한 다음에야 피스톤(42)의 초기위치가 적절하게 조절되었는지를 판단할 수 있으므로 스페이서(60)의 두께를 부적절하게 결정하였을 경우에는 다시 분해하였다가 상기한 공정을 반복하면서 재조립하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기들이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 피스톤의 초기위치를 용이하게 조절할 수 있는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 적어도 두 개 이상의 프레임을 조립하여 설치하는 프레임유니트와, 프레임유니트에 고정 설치하는 외측고정자와 내측고정자 그리고 그 외측고정자와 내측고정자 사이에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 설치하는 가동자로 된 왕복동식모터와, 프레임유니트에 고정 설치하고 내측고정자의 내주면에 삽입하는 실린더 및 그 실린더에 미끄러지게 삽입하고 왕복동식모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하도록 피스톤을 구비한 압축유니트와, 왕복동식모터의 가동자와 압축유니트의 피스톤에 스프링 지지대를 결합하고 그 스프링 지지대의 양측면과 이에 각각 대응하는 프레임 사이에 각각 공진스프링을 하나 또는 복수 개씩 지지하여 압축유니트의 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 공진스프링을 지지하는 프레임에 체결하되 그 체결깊이를 가감하면서 상기한 공진스프링의 압축량를 조절하여 피스톤의 위치를 조정하는 복수 개의 위치조절용 체결부재를 포함한 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤 초기위치를 조절하기 위한 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 도 3의 "A"부를 보인 상세도이며, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링베이스를 보인 사시도이고, 도 6은 본 발명 피스톤 초기위치 조절장치의 일례를 구비한 왕복동식 압축기에서 조절전과 조절후를 비교하여 보인 반단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 직선으로의 구동력을 발생하는 왕복동식모터(30)와, 프레임유니트(100)에 지지하여 유체를 흡입 압축하는 압축유니트(40)와, 프레임유니트(100)와 왕복동식모터(30)의 가동자(33) 사이에 결합하여 그 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)이 함께 공진운동을 하도록 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 프레임유니트(20)에 체결하되 그 체결깊이를 조절하여 공진스프링유니트(50)의 압축량을 조정하는 피스톤위치조절부(100)를 포함한다.

프레임유니트(20)는 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 일측면을 함께 지지함과 아울러 압축유니트(40)의 실린더(41)를 삽입하여 지지하는 전방프레임(21)과, 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31) 타측면을 지지하고 후술할 전방측 공진스프링(52)을 지지하도록 상기 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31)를 사이에 두고 전방프레임(21)에 긴 체결볼트(미도시)로 결합하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 삽입 결합하여 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 타측면을 함께 지지하고 후술할 스프링베이스(110)을 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어진다.

후방프레임(23)에는 그 안쪽에 배치할 스프링베이스(110)를 피스톤 운동방향으로 이동시키는 위치조절볼트(120)를 체결하도록 체결구멍(23a)을 원주방향으로 등간격 형성한다.

왕복동식모터(30)는 전방프레임(110)과 중간프레임(120) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41) 외주면에 압입하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다.

압축유니트(40)는 전방프레임(110)에 삽입하여 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브조립체(44)로 이루어진다.

공진스프링유니트(50)는 왕복동식모터(30)의 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 함께 결합한 스프링지지대(51)의 일측면과 이에 대응하는 왕복동식모터(30)의 측면 또는 그 왕복동식모터(30)의 측면에 밀착한 중간프레임(120)의 일측면 사이에 복수 개로 구비하는 전방측 공진스프링(52)과, 상기 스프링지지대(51)의 타측면과 이에 대응하는 스프링베이스(110)의 내측면 사이에 복수 개로 구비하는 후방측 공진스프링(53)으로 이루어진다.

피스톤위치조절부(100)는 후방측 공진스프링(53)에 대향하는 후방프레임(23)의 내측면에 배치하여 상기한 후방측 공진스프링(53)의 후방단을 지지하는 스프링베이스(110)와, 스프링베이스(110)를 지지하여 피스톤 운동방향으로 이동시키도록 상기한 후방프레임(23)의 체결구멍(23a)에 피스톤 운동방향으로 체결하는 위치조절볼트(120)로 이루어진다.

스프링베이스(110)는 각각의 위치조절볼트(120)가 모두 일괄적으로 접하도록 금속으로 된 베이스몸체부(111)를 환형으로 형성하고, 베이스몸체부(111)의 적당개소(도면에선 90°간격)에는 상기한 후방측 공진스프링을 고정하기 위한 스프링고정돌기(112)를 원주방향으로 돌출 형성한다.

스프링베이스(110)는 그 스프링베이스(110)가 피스톤 방향으로 이동하는 점을 고려하여 베이스몸체부(111) 외경은 후방프레임(23)의 내경과 거의 비슷하게 형성하는 것이 바람직하다.

스프링고정돌기(112)는 도 4에서와 같이 단순 돌기 모양으로 요철지게 형성할 수도 있으나 경우에 따라서는 도 7에서와 같이 위치조절볼트(120)의 나사산부가 홈부(112a)에 삽입할 수 있도록 형성할 수도 있다. 이 경우 스프링베이스(110)와 위치조절볼트(120)가 결합함에 따라 위치조절볼트(120)를 조이고 풀 때 스프링베이스(110)가 직선으로 이동할 수 있고 조립 후 피스톤(42)이 왕복운동을 할 때 뒤틀릴 우려를 없앨 수 있다.

위치조절볼트(120)는 강한 공진스프링의 탄성을 견딜 수 있도록 하기 위하여 가급적이면 직경은 두껍게 길이는 짧게 형성하는 것이 바람직하나 경우에 따라서는 전술한 바와 같이 스프링베이스(110)의 스프링고정돌기(111)에 끼워 직진성을 높일 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기는 다음과 같이 조립한다.

먼저, 전방프레임(21)에 실린더(41)를 삽입 고정하고, 그 실린더(41)의 외주면에 왕복동식모터(30)의 내측고정자(32)를 압입 고정하며, 내측고정자(32)의 외곽에 일정 공극을 두고 외측고정자(31)를 삽입하여 전방프레임(21)에 밀착함과 아울러 중간프레임(22)을 외측고정자(31)의 타측면에 밀착한 상태에서 체결볼트(미도시)로 상기한 전방프레임(21)과 중간프레임(22)을 조여 외측고정자(31)를 고정한다.

다음, 피스톤(42)과 스프링지지대(51)를 결합한 가동자(33)를 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 직선으로 이동할 수 있도록 삽입하되, 스프링지지대(51)의 각 스프링장착부(미부호)에는 전방측 공진스프링(52)과 후방측 공진스프링(53)을 장착하여 그 중 전방측 공진스프링(52)이 중간프레임(22)의 후방측면에 밀착 고정되도록 하는 반면 후방측 공진스프링(53)은 후방프레임(23)의 내측면에 지지되도록 하여 후방프레임(23)을 중간프레임(22)에 체결볼트(미도시)로 체결 고정한다.

이때, 후방프레임(23)의 내측면에는 환형으로 된 스프링베이스(110)를 대고 그 스프링베이스(110)의 스프링고정돌기(111)에 상기한 각각의 후방측 공진스프링(53)을 끼워 고정함과 동시에 후방프레임(23)의 체결구멍(23a)으로 각각의 위치조절볼트(120)를 체결하여 그 위치조절볼트(120)가 상기한 스프링베이스(110)의 배면에 밀착하도록 한 상태에서 후방프레임(23)을 중간프레임(22)에 고정한다.

다음, 도 6에서와 같이 후방프레임(23)의 체결구멍(23a)에 체결하는 위치조절볼트(120)의 조임정도를 가감하면서 스프링베이스(110)를 전방측이나 후방측으로 이동시켜 공진스프링(52)(53)의 압축량을 조절하고 이를 통해 스프링지지대(51)를 통해 결합한 피스톤(42)의 실린더 삽입위치를 적절한 길이(L)만큼 조절한다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 피스톤 최초위치 조절장치에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 후방프레임(23)에 위치조절볼트(120)에 의해 전 후방으로 이동하는 스프링베이스(110)를 구비하는 것이나, 본 변형예는 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 위치조절볼트(220)로 각각의 후방측 공진스프링(53)의 압축량을 독립적으로 조절하도록 하는 것이다.

이를 위해 각 후방프레임(23)의 체결구멍(23a)에 결합하는 위치조절볼트(220)의 체결부 끝단에는 후방측 공진스프링(53)에 삽입되는 스프링풋(210)을 결합한다. 이 스프링풋(210)을 위치조절볼트에 결합하기 위하여는 위치조절볼트(220)의 끝단에 끼워맞춤돌기(221)를 형성하고 이에 대응하는 스프링풋(210)의 선단면에는 끼워맞춤홈(221)을 형성한다.

이렇게 하여, 피스톤의 초기위치를 결정할 때 프레임유니트를 조립한 상태에서 그 초기위치를 적절하게 조절할 수 있어 프레임유니트를 풀었다가 재조립하는 등의 번거로움을 줄임으로써 생산성을 향상할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치는, 공진스프링을 지지하는 프레임의 지지면에 스프링베이스를 대고 그 스프링베이스를 위치조절볼트로 이동시켜 공진스프링의 압축량을 조절하거나 위치조절볼트로 공진스프링의 압축량을 조절함으로써, 피스톤의 초기위치를 맞추기 위하여 프레임유니트를 조립하였다가 풀었다가 다시 재조립하는 등의 번거로움을 줄이고 이를 통해 왕복동식 압축기에 대한 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 피스톤 초기위치를 조절하는 일례를 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤 초기위치를 조절하기 위한 일례를 보인 종단면도.

도 4는 도 3의 "A"부를 보인 상세도.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 스프링베이스를 보인 사시도.

도 6은 본 발명 피스톤 초기위치 조절장치의 일례를 구비한 왕복동식 압축기에서 조절전과 조절후를 비교하여 보인 반단면도.

도 7은 도 3의 "A"부에 대한 변형예를 보인 상세도.

도 8 및 도 9은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤 초기위치 조절장치에 대한 변형예를 보인 부분 종단면도 및 이를 분해하여 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

41 : 실린더 42 : 피스톤

100 : 피스톤위치조절부 110 : 스프링베이스

210 : 스프링풋 120,220 : 위치조절볼트

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 케이싱의 내부에 적어도 두 개 이상의 프레임을 조립하여 설치하는 프레임유니트와, 프레임유니트에 고정 설치하는 외측고정자와 내측고정자 그리고 그 외측고정자와 내측고정자 사이에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 설치하는 가동자로 된 왕복동식모터와, 프레임유니트에 고정 설치하고 내측고정자의 내주면에 삽입하는 실린더 및 그 실린더에 미끄러지게 삽입하고 왕복동식모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하도록 피스톤을 구비한 압축유니트와, 왕복동식모터의 가동자와 압축유니트의 피스톤에 스프링 지지대를 결합하고 그 스프링 지지대의 양측면과 이에 각각 대응하는 프레임 사이에 각각 공진스프링을 하나 또는 복수 개씩 지지하여 압축유니트의 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   공진스프링을 지지하는 프레임에 체결하되 그 체결깊이를 가감하면서 상기한 공진스프링의 압축량를 조절하여 피스톤의 위치를 조정하는 복수 개의 위치조절용 체결부재와, 위치조절용 체결부재의 끝단에 각각 독립적으로 결합하여 복수 개의 공진스프링을 각각 고정하는 복수 개의 스프링풋을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치.
6. 제5항에 있어서,

   위치조절용 체결부재의 끝단과 이에 대응하는 스프링풋의 끝단은 돌기와 홈으로 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치.