KR100608698B1 - 왕복동식 압축기의 프레임 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 프레임 구조에 관한 것으로, 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터의 외측고정자와 내측고정자를 고정하고 그 중앙부에 실린더구멍을 형성하는 전방프레임과, 상기 전방프레임의 실린더구멍에 삽입하여 상기 전방프레임에 얹어 지지하도록 그 외주면에 고정돌부를 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 고정돌부를 지지하면서 전방프레임에 결합하여 상기한 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 전방프레임의 후방면에 소정의 깊이로 음형지게 형성하여 오일이 순환하도록 오일포켓을 형성하고, 상기 전방프레임의 전방면 높이를 실린더의 고정돌부 전방면 높이와 동일하게 형성함으로써, 실린더의 고정돌부와 전방프레임을 함께 수용하여 체결하는 토출커버의 결합시 그 결합력이 실린더의 고정돌부로 과도하게 전달되는 것을 막아 실린더의 변형을 방지할 수 있고 이를 통해 실린더와 피스톤 사이의 마모를 막아 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 프레임 구조{FRAME STRUCTURE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 전방프레임과 실린더 그리고 토출커버의 결합상태를 보인 단면도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 전방프레임과 실린더 그리고 토출커버의 결합상태를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

40 : 압축유니트 46 : 토출커버

46a : 체적부 46b : 플랜지부

111 : 전방프레임 111a : 실린더구멍

111b : 실린더안착부 111c : 오일포켓

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 실린더의 변형을 방지하는 왕복동식 압축기의 프레임 구조에 관한 것이다.

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

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)에 연결하여 프레임유니트(20)에 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)로 구성하고 있다.

프레임유니트(20)는 왕복동모터의 전방측을 지지하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 후방측을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링유니트(50)를 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

전방프레임(21)은 그 중앙에 실린더(41)를 삽입하는 실린더구멍(21a)을 형성하고, 실린더구멍(21a) 주변의 전방면에는 오일피더(미도시)와 연통하여 실린더(41)의 외주면을 냉각한 오일이 회수되도록 하는 소정 깊이의 오일포켓(21b)을 환형으로 형성하고 있다. 오일포켓(21b)과 실린더구멍(21a)의 사이에는 후술할 실린더(41)의 고정돌부(41a)가 얹히되 그 실린더(41)의 고정돌부(41a) 선단면과 전방프레임(21)의 전방면이 소정의 높이차(t)를 가지도록 전방프레임(21)의 전방면 보다 는 낮으나 오일포켓(21b)의 저면 보다는 높은 실린더안착부(21c)를 형성하고 있다.

왕복동모터(30)는 권선코일(C)을 구비하여 전방프레임(21)에 고정하는 외측고정자(31)와, 외측고정자의 내측에 소정의 공극을 두고 실린더에 삽입 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축유니트(40)는 전방프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 함께 수용하여 실린더(41)의 토출측을 전방프레임(21)에 눌러 지지하면서 복개하는 토출커버(46)로 이루어져 있다.

실린더(41)는 원통모양으로 형성하되 그 전방측 외주면에는 상기한 전방프레임(21)의 실린더안착부(21c)에 얹혀져 축방향으로 지지되는 고정돌부(41a)를 환형으로 형성하고 있다. 고정돌부(41a)의 두께는 그 고정돌부(41a)의 전방면이 전방프레임(21)의 전방면 보다 약간 높게 위치하도록 상기한 전방프레임(21)의 실린더안착부(21c) 깊이 보다 두껍게 형성하고 있다.

토출커버(46)는 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 수용하여 소정의 토출공간(D)을 구비하는 체적부(46a)와, 체적부(46a)의 개구측 외주면에 확장 형성하여 상기한 실린더(41)의 고정돌부(41a)와 전방프레임(21)을 함께 결합하는 플랜지부 (46b)로 이루어져 있다.

공진스프링유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 상하 양측에 배치하여 가동자(33)와 피스톤(42)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(52)과 제2 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 LP는 루프파이프, P는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 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 토출시키는 일련의 과정을 반복한다. 이때, 프레임유니트(20)에 결합하여 함께 진동하는 오일피더(미도시)에 의해 오일이 흡입되어 실린더(41)의 전방측에 구비한 오일포켓(21b)을 순환하면서 압축유니트(40)를 냉각한 후 다시 케이싱(10)으로 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 실린더(41)의 고정돌부(41a) 전방면이 전방프레임(21)의 전방면 보다 높게 위치하도록 높이차(t)를 형성하여 상기 토출커버(46)의 체결시 그 토출커버(46)의 플랜지부(46b)가 실린더(41)의 고정돌부(41a)에 압착되면서 오일포켓(21b)과 토출공간(D) 사이의 실링력을 높이고 있으나, 이는 도 2에서와 같이 토출커버(46)의 플랜지부(46b)를 전방프레임(21)에 체결할 때 그 토출커버(46)의 플랜지부(46b)가 실린더(41)의 고정돌부(41a)를 강하게 가압함에 따라 실린더(41)의 변형을 초래하여 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 마모를 유발하게 되고 이로 인해 왕복동식 압축기의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 토출커버를 이용하여 실린더를 전방프레임에 고정할 때 실린더의 변형을 방지하면서도 전방프레임에 오일포켓을 형성할 수 있는 왕복동식 압축기의 프레임 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터의 외측고정자와 내측고정자를 고정하고 그 중앙부에 실린더구멍을 형성하는 전방프레임과, 상기 전방프레임의 실린더구멍에 삽입하여 상기 전방프레임에 얹어 지지하도록 그 외주면에 고정돌부를 형성하는 실린더와, 실린더의 고정돌부를 지지하면서 전방프레임에 결합하여 상기한 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 전방프레임의 후방면에 소정의 깊이로 음형지게 형성하여 오일이 순환하도록 오일포켓을 형성하고, 상기 전방프레임의 전방면 높이를 실린더의 고정돌부 전방면 높이와 동일하게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 프레임 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 프레임 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 전방프레임과 실린더 그리고 토출커버의 결합상태를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(110)와, 프레임유니트(110)에 지지하여 가동자(33)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 피스톤(42)을 연결하여 함께 상하 왕복운동하면서 냉매가스를 압축하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)를 포함한다.

프레임유니트(110)는 왕복동모터(30)의 전방측을 지지하는 전방프레임(111)과, 전방프레임(111)에 결합하여 왕복동모터(30)의 후방측을 지지하는 중간프레임(112)과, 중간프레임(112)에 결합하여 공진스프링유니트(50)를 지지하는 후방프레임(113)으로 이루어진다.

전방프레임(111)은 그 중앙에 실린더(41)를 삽입하는 실린더구멍(111a)을 형성하고, 실린더구멍(111a) 전방측 모서리에는 후술할 실린더(41)의 고정돌부(41a)를 얹어 지지하도록 실린더안착부(111b)를 음각지도록 단차지게 형성한다. 실린더안착부(111b)의 깊이는 토출커버(46)의 플랜지부(46b)로 눌러 고정할 때 실린더(41)의 고정돌부(41a) 전방면과 전방프레임(111)의 전방면이 동일한 힘으로 눌리도 록 상기한 전방프레임(111)의 실린더안착부(111b) 높이와 동일하게 형성하여 높이차(t1)를 없애는 것이 바람직하다.

또, 전방프레임(111)의 실린더구멍(111a) 후방측 선단면에는 오일피더(미도시)와 연결하여 케이싱(10)의 오일이 압축유니트(40)를 순환하도록 소정 깊이의 오일포켓(111c)을 환형 형상으로 형성한다. 오일포켓(111c)의 개구측에는 후술할 왕복동모터(30)의 내측고정자(32) 측면을 밀착할 수도 있으나, 오일이 오일유로 전체로 원활하게 순환되도록 하기 위하여는 상기 오일포켓(111c)의 개구면과 내측고정자(32) 사이에 오일차단부재(114)를 개재하는 것이 바람직하다.

왕복동모터(30)는 권선코일(C)을 구비하여 전방프레임(111)에 고정하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 소정의 공극을 두고 실린더(41)의 외주면에 삽입 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다.

압축유니트(40)는 전방프레임(111)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 함께 수용하여 실린더(41)의 토출측을 전방프레임(111)에 눌러 지지하면서 복개하는 토출커버(46)로 이루어진다.

실린더(41)는 원통모양으로 형성하되 그 전방측 외주면에는 상기한 전방프레 임(111)의 실린더안착부(111b)에 얹혀져 축방향으로 지지되는 고정돌부(41a)를 환형으로 형성한다. 고정돌부(41a)의 두께는 그 고정돌부(41a)의 전방면이 전방프레임(111)의 전방면과 동일하도록 상기한 전방프레임(111)의 실린더안착부(111b) 깊이와 동일하게 형성한다.

토출커버(46)는 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 수용하여 소정의 토출공간(D)을 구비하는 체적부(46a)와, 체적부(46a)의 개구측 외주면에 확장 형성하여 상기한 실린더(41)의 고정돌부(41a)와 전방프레임(111)의 전방면을 함께 결합하는 플랜지부(46b)로 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 51은 스프링지지대, 52 및 53은 전방측 및 후방측 공진스프링, P는 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 프레임 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 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 반복한다.

여기서, 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 가공오차는 물론 조립오차가 발생 하는 경우에는 상기 실린더(41)와 피스톤(42) 사이에서 마모가 일어나면서 압축기의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 특히 실린더(41)의 조립시 고정돌부(41a)에 과도한 힘이 가해지면 그 힘에 의해 고정돌부(41a)와 함께 실린더(41) 전체가 변형될 수 있으므로 가급적 고정돌부(41a)에 전달되는 힘을 최소화하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 실시예에서와 같이 토출커버(46)의 플랜지부(46b)에 접하는 실린더(41)의 고정돌부(41a) 전방면과 전방프레임(111)의 전방면 사이에 높이차(t1)가 발생하지 않도록 동일한 높이로 형성하여 실린더(41)를 견고하게 고정하면서도 실린더(41)의 고정돌부(41a)에 과도한 힘이 전달되는 것을 막아 조립시 실린더(41)의 변형을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 오일피더(미도시)에 의해 흡입되는 오일은 전방프레임(111)의 후방측에 형성하는 오일포켓(111c)으로 유입되어 압축유니트(40)를 순환하도록 함으로써 토출커버(46)의 토출공간(D)과 오일포켓(111c)이 상호 독립적으로 위치하도록 할 수 있고 이를 통해 실린더(41)의 고정돌부(41a)와 전방프레임(111)의 전방면 높이를 동일하게 형성할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 프레임 구조는, 전방프레임의 오일포켓을 후방측에 형성함과 아울러 전방측에는 실린더의 고정돌부와 동일한 깊이로 실린더안착부를 단차지게 형성함으로써, 실린더의 고정돌부와 전방프레임을 함께 수용하여 체결하는 토출커버의 결합시 그 결합력이 실린더의 고정돌부로 과도하게 전달되는 것을 막아 실린더의 변형을 방지할 수 있고 이를 통해 실린더와 피스톤 사이의 마모를 막아 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 상기 왕복동모터의 외측고정자와 내측고정자를 지지하고 그 중앙부에 실린더구멍을 형성하는 전방프레임과, 상기 전방프레임의 실린더구멍에 삽입하여 상기 전방프레임에 얹어 지지하도록 그 외주면에 고정돌부를 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 고정돌부를 지지하면서 전방프레임에 결합하여 상기한 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   상기 전방프레임의 후방면에 소정의 깊이로 음형지게 형성하여 오일이 순환하도록 오일포켓을 형성하고, 상기 전방프레임의 전방면 높이를 실린더의 고정돌부 전방면 높이와 동일하게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 프레임 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오일포켓은 그 개구측에 오일차단부재를 대고 내측고정자의 측면으로 압착 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 프레임 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 전방프레임의 실린더구멍 전방측 모서리에는 상기 실린더의 고정돌부 두께와 동일하게 단차지도록 형성하여 상기한 실린더의 고정돌부를 얹어 지지하도록 실린더안착부를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 프레임 구조.

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