KR100504907B1 - 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부를 왕복운동하며, 소정이 길이를 갖고 내부에 가스를 안내하는 흡입유로가 형성된 피스톤 몸체와, 상기 피스톤 몸체의 선단에 장착되어 상기 실린더의 내측면과 접촉되며 가스를 흡입하고 압축하는 압축부재와, 상기 피스톤 몸체의 외주면에 결합되어 상기 실린더 내부를 왕복운동할 때, 상기 실린더의 내측면에 접촉되어 안내하는 안내부재가 구비되어 구성됨으로써, 상기 피스톤이 왕복운동을 수행할 때 상기 왕복동식 모터의 영향을 받지 않고, 중량이 감소되어 운동성이 향상되도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법{COMPRESSION APPARATUS OF RECIPROCATING COMPRESSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 피스톤의 내부에 삽입되고, 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 왕복운동하는 피스톤의 형상 및 구조를 개선하여 중량을 감소시킴으로써, 피스톤의 운동 효율을 향상시키는 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클장치를 구성하는 압축기는 증발기에서 유입되는 저온 저압 상태의 냉매가스를 압축시켜 고온고압의 상태로 토출시키는 기기이다.

상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류하게 되고, 특히, 상기 왕복동식 압축기는 피스톤이 선형으로 움직이면서 유체를 흡입 압축하는 것으로, 이러한 왕복동식 압축기는 크게 구동모터의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 전환시켜 유체를 흡입 압축하는 방식과 구동모터가 직선으로 왕복운동을 하면서 피스톤을 왕복운동시켜 유체를 흡입 압축하는 방식이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 도1에 도시된 왕복동식 압축기의 피스톤을 도시한 사시도로써, 이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 밀폐된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치되는 프레임 유니트(20)와, 상기 프레임 유니트(20)에 고정되어 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 상기 프레임 유니트(20)로 지지되는 압축 유니트(40)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진 운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성된다.

상기 프레임 유니트(20)는 상기 압축 유니트(40)를 지지하는 전방프레임(21)과, 상기 전방프레임(21)에 결합되어 왕복동식 모터(30)의 전방측을 지지하는 중간프레임(22)과, 상기 중간프레임(22)에 결합되어 왕복동식 모터(30)의 후방측을 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

상기 왕복동식 모터(30)는 상기 중간프레임(22)과 후방프레임(23) 사이에 설치되는 외측고정자(31)와, 상기 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 결합되고 후방프레임(23)에 삽입 결합되는 내측고정자(32)와, 상기 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

상기 압축 유니트(40)는 전방프레임(21)에 일체로 형성되는 실린더(41)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 실린더(41)의 압축공간(P1)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 상기 피스톤(42)의 선단에 장착되어 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착되어 압축공간(P1)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(70)로 이루어진다.

상기 공진스프링 유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합되는 스프링 지지대(51)와, 스프링 지지대(51)를 중심으로 전방측을 지지하는 전방측 공진스프링(52)과, 스프링 지지대(51)의 후방측을 지지하는 후방측 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 구조로 이루어진 왕복동식 압축기의 작동과정은 다음과 같다.

상기 왕복동식 압축기의 내부에 형성된 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P1)의 체적이 변화하여 가스를 압축공간으로 흡입 압축하고, 압축된 가스가 토출되는 일련의 과정이 반복적으로 실시된다.

그러나, 상기와 같은 종래 구조로 이루어진 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 왕복동식 모터(30)의 구동력을 전달받아 상기 실린더(41)의 내부를 왕복운동하는 상기 피스톤(42)은 자성체로 구성되어, 상기 왕복동식 모터(30)의 영향을 받게되고, 또한 일체형으로 형성된 주물로 제작되기 때문에 중량이 무거워, 왕복운동하는 상기 피스톤(42)의 운동 효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 왕복동식 압축기의 실린더 구조 및 형상을 개선하여 중량을 감소시키고, 피스톤의 운동 효율을 향상시킬 수 있는 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부를 왕복운동하면서 냉매를 상기 실린더의 압축공간으로 안내하도록 그 내부에 흡입유로를 구비하여 비자성체로 형성하는 피스톤 몸체와; 상기 피스톤 몸체와 이종재질의 원통모양으로 형성하되 그 중앙부에는 상기 피스톤 몸체의 흡입유로와 연통하도록 흡입구를 형성하고 그 외주면은 실린더의 내측면과 접촉되도록 원 형상으로 형성하며 피스톤 몸체의 선단에 대응하는 일측면은 상기한 피스톤 몸체의 주조 성형시 주물이 유입되도록 소정의 깊이로 주입홈이 형성되는 동시에 그 주입홈의 내주면에는 상기한 피스톤 몸체의 주조 성형시 주물이 유입되어 고정될 수 있도록 반경방향으로 함몰된 걸림홈을 형성하여서 이루어진 압축부재와; 상기 피스톤 몸체의 외주면에 결합되어 상기 실린더 내부를 왕복운동할 때 상기 실린더의 내측면에 접촉되어 안내하도록 상기한 피스톤 몸체와 이종 재질로 형성하는 안내부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 압축장치가 제공된다.또, 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부를 왕복운동하면서 냉매를 상기 실린더의 압축공간으로 안내하도록 그 내부에 흡입유로를 구비하여 비자성체로 형성하는 피스톤 몸체와; 상기 피스톤 몸체의 선단에 장착되어 상기 실린더의 내측면과 접촉되며 가스를 흡입하고 압축하도록 상기한 피스톤 몸체와 이종 재질로 형성하는 압축부재와; 상기 피스톤 몸체의 외주면에 결합되어 상기 실린더 내부를 왕복운동할 때 상기 실린더의 내주면에 접촉되어 안내하도록 소정의 내경 및 외경을 갖는 원통형으로 형성하되 그 내주면에는 상기 피스톤 몸체의 알루미늄 주물이 유입되어 고정될 수 있도록 반경방향으로 일정한 높이만큼 함몰되고 길이방향으로 연장되어 관통된 수 개의 고정홈이 형성되어 이루어진 안내부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 압축장치가 제공된다.또, 앞에서 압축부재와 안내부재를 피스톤 형상의 캐비티가 형성된 금형에 삽입하여 고정하는 과정과, 상기 금형의 내부에 비자성체 재질의 주물을 주입하여 상기 압축부재 및 안내부재와 일체로 결합하면서 피스톤 몸체를 형성하도록 한 후 상기 금형을 제거하는 과정으로 피스톤을 제작하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 압축장치 제작방법이 제공된다.

이하 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예인 압축장치가 장착된 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 왕복동식 압축기의 피스톤을 도시한 종단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A-A 부분을 부분 단면하여 도시한 부분 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 B-B 부분을 부분 단면하여 도시한 부분 단면도로써, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기는 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 밀폐된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치되는 프레임 유니트(20)와, 상기 프레임 유니트(20)에 고정되어 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 상기 프레임 유니트(20)로 지지되는 압축 유니트(140)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진 운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성된다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기에 있어서는 상기 압축 유니트(140)를 제외한 다른 부분은 종래 구조와 동일한 구조를 이루므로, 상기 프레임 유니트(20), 왕복동식 모터(30), 공진스프링 유니트(50)에 대한 설명은 도 1을 인용한다.

상기 압축 유니트(140)는 전방프레임(21)에 일체로 형성되는 실린더(141)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 실린더(141)의 압축공간(P1)에서 왕복운동을 하는 피스톤(142)과, 상기 피스톤(142)의 선단에 장착되어 그 피스톤(142)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(143)와, 실린더(141)의 토출측에 장착되어 압축공간(P1)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(170)로 이루어지고, 상기 실린더(141)는 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 구동력을 전달받아 상기 실린더(141) 내부를 왕복운동하며, 소정이 길이를 갖고 내부에 가스를 안내하는 흡입유로(F)가 형성된 피스톤 몸체(145)와, 상기 피스톤 몸체(145)의 선단에 장착되어 상기 실린더(141)의 내측면과 접촉되며 가스를 흡입하고 압축하는 압축부재(146)와, 상기 피스톤 몸체(145)의 외주면에 결합되어 상기 실린더 내부를 왕복운동할 때, 상기 실린더(141)의 내측면에 접촉되어 안내하는 안내부재(147)로 구성된다.

상기 피스톤 몸체(145)는 알루미늄 재질의 주물로 이루어지고, 상기 압축부재(146)는 상기 실린더(141)의 내경과 일치하는 외경을 갖는 원통형상의 일측면에 소정의 넓이와 깊이로 함몰된 주입홈(146a)이 형성되고, 상기 흡입유로(F)를 통해 안내된 가스가 상기 압축공간(P)으로 흡입되도록 상기 주입홈(146a)에서 길이방향으로 흡입구(146b)가 관통되어 형성되며, 상기 주입홈(146a)의 내측면에는 주조작업 시, 상기 피스톤 몸체(145)를 이루는 알루미늄 주물이 유입되어 고정될 수 있도록 반경방향으로 함몰된 걸림홈(146c)이 형성된다. 또한, 상기 안내부재(147)는 상기 실린더(141)의 내경과 일치하는 외경 및 상기 흡입유로(F)의 외경과 일치하는 내경을 갖는 원통형으로 형성되고, 그 내측면(147a)에는 주조작업 시, 상기 피스톤 몸체(145)를 이루는 알루미늄 주물이 관통되어 고정될 수 있도록 반경방향으로 일정한 높이만큼 함몰되고 길이방향으로 연장되어 관통된 고정홈(147b)이 다수개 형성된다.

상기같이 구성된 피스톤(142)은 상기 실린더(141) 내부를 피스톤(142)이 왕복운동할 때, 상기 실린더(141)의 내측면에 접촉되어 안내하는 안내부재(147)와, 상기 실린더(141)의 내측면과 접촉되며 가스를 흡입하고 압축하는 압축부재(146)를 피스톤 형상의 캐비티가 형성된 금형의 내부에 각각 고정한 후, 상기 금형의 내부에 비자성체 재질의 주물을 투입하여 상기 압축부재(146) 및 안내부재(147)와 일체형을 이루는 피스톤 몸체(145)를 형성 한후, 상기 금형을 제거하는 과정으로 제작되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기의 작동과정은 다음과 같다.

상기 왕복동식 압축기의 내부에 형성된 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P1)의 체적이 변화하여 가스를 압축공간으로 흡입 압축하고, 압축된 가스가 토출되는 일련의 과정이 반복적으로 실시된다.

이때, 상기 피스톤(142)이 상기 실린더(141) 내부를 왕복할 때, 상기 압축부재(146)의 외주면이 상기 실린더(141)의 내측면에 접하여 가스가 흡입되고 압축되어 토출되는 압축공간(P)을 형성하고, 상기 안내부재(147)의 외주면이 상기 실린더(141)의 내측면에 접하여 상기 피스톤(142)이 상기 실린더(141)의 내측면을 따라 안정적으로 왕복되도록 안내하는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 압축장치인 상기 피스톤(142)이 알루미늄 재질의 주물로 형성된 실린더 몸체(145)의 선단에 가스가 흡입되고, 압축되도록 압축부재(146)가 장착되고, 상기 실린더 몸체(145)의 외주면에는 상기 실린더(141)의 내측면을 따라 상기 피스톤(142)이 안정적으로 왕복되도록 안내부재(147)가 장착되는 구조로 형성됨으로써, 상기 왕복동식 모터(30)의 영향을 받지 않고 왕복운동할 수 있고, 또한 알루미늄 재질을 사용함으로써, 그 중량이 감소되어 상기 피스톤(142)의 운동성이 향상되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 압축장치 및 그 제작방법은 실린더의 내부에서 왕복운동하는 피스톤이 알루미늄 재질의 주물로 형성된 실린더 몸체의 선단에 가스가 흡입되고, 압축되도록 압축부재가 장착되고, 상기 실린더 몸체의 외주면에는 상기 실린더의 내측면을 따라 상기 피스톤이 안정적으로 왕복되도록 안내부재가 장착되는 구조로 형성됨으로써, 상기 왕복동식 모터의 영향을 받지 않고 왕복운동할 수 있고, 또한 알루미늄 재질을 사용함으로써, 그 중량이 감소되어 상기 피스톤의 운동성이 향상되어 왕복동식 압축기의 압축효율이 상승되는 효과가 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 도1에 도시된 왕복동식 압축기의 피스톤을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예인

도 3은 본 발명의 일 실시예인 압축장치가 장착된 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도,

도 4는 도 3에 도시된 왕복동식 압축기의 피스톤을 도시한 종단면도,

도 5는 도 4에 도시된 A-A 부분을 부분 단면하여 도시한 부분 단면도,

도 6은 도 4에 도시된 B-B 부분을 부분 단면하여 도시한 부분 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

140 : 압축 유니트 141 : 실린더

142 : 피스톤 143 : 흡입밸브

145 : 피스톤 몸체 146 : 압축부재

146a : 주입홈 146b : 흡입구

146c : 걸림홈 147 : 안내부재

147a : 내측면 147b : 고정홈

Claims (6)

1. 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부를 왕복운동하면서 냉매를 상기 실린더의 압축공간으로 안내하도록 그 내부에 흡입유로를 구비하여 비자성체로 형성하는 피스톤 몸체와;

   상기 피스톤 몸체와 이종재질의 원통모양으로 형성하되 그 중앙부에는 상기 피스톤 몸체의 흡입유로와 연통하도록 흡입구를 형성하고 그 외주면은 실린더의 내측면과 접촉되도록 원 형상으로 형성하며 피스톤 몸체의 선단에 대응하는 일측면은 상기한 피스톤 몸체의 주조 성형시 주물이 유입되도록 소정의 깊이로 주입홈이 형성되는 동시에 그 주입홈의 내주면에는 상기한 피스톤 몸체의 주조 성형시 주물이 유입되어 고정될 수 있도록 반경방향으로 함몰된 걸림홈을 형성하여서 이루어진 압축부재와;

   상기 피스톤 몸체의 외주면에 결합되어 상기 실린더 내부를 왕복운동할 때 상기 실린더의 내측면에 접촉되어 안내하도록 상기한 피스톤 몸체와 이종 재질로 형성하는 안내부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 압축장치.
2. 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부를 왕복운동하면서 냉매를 상기 실린더의 압축공간으로 안내하도록 그 내부에 흡입유로를 구비하여 비자성체로 형성하는 피스톤 몸체와;

   상기 피스톤 몸체의 선단에 장착되어 상기 실린더의 내측면과 접촉되며 가스를 흡입하고 압축하도록 상기한 피스톤 몸체와 이종 재질로 형성하는 압축부재와;

   상기 피스톤 몸체의 외주면에 결합되어 상기 실린더 내부를 왕복운동할 때 상기 실린더의 내주면에 접촉되어 안내하도록 소정의 내경 및 외경을 갖는 원통형으로 형성하되 그 내주면에는 상기 피스톤 몸체의 알루미늄 주물이 유입되어 고정될 수 있도록 반경방향으로 일정한 높이만큼 함몰되고 길이방향으로 연장되어 관통된 수 개의 고정홈이 형성되어 이루어진 안내부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 압축장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항의 압축부재와 안내부재를 피스톤 형상의 캐비티가 형성된 금형에 삽입하여 고정하는 과정과,

   상기 금형의 내부에 비자성체 재질의 주물을 주입하여 상기 압축부재 및 안내부재와 일체로 결합하면서 피스톤 몸체를 형성하도록 한 후 상기 금형을 제거하는 과정으로 피스톤을 제작하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 압축장치 제작방법.