KR100857317B1 - 왕복동식 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정부재 내측에 가동부재가 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 고정부재와 가동부재의 접촉면적을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 중공의 고정부재; 고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재; 그리고, 가동부재의 외주에 돌출 형성되는 베어링부;를 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서, 베어링부의 피스톤 축 방향에 따른 단면은 곡선부를 포함하기 때문에 가동부재의 접촉면적을 줄임으로 운전 효율을 높일 수 있고, 고정부재와 가동부재 사이에 용이하게 유막을 형성하여 냉기 누설을 차단할 수 있어 보다 성능을 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기 {RECIPROCATING COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일예가 도시된 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 고정부재 및 가동부재가 도시된 도면.
도 3은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 고정부재 및 가동부재가 도시된 도면.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
102 : 고정부재 103 : 가동부재
103a : 흡입구 103b : 플랜지
103c : 베어링부
본 발명은 고정부재 내측에 가동부재가 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 고정부재와 가동부재의 접촉면적을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키도록 구성된다.
최근에는 왕복동식 압축기는 구동모터의 회전력을 피스톤의 왕복 직선 운동력으로 전환하기 위하여 크랭크 축 등과 같은 구성부품을 포함하기 때문에 운동전환에 의한 기계적인 손실이 크게 발생되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
이러한 리니어 압축기는 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고, 이러한 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하여 그 작동을 제어할 수 있기 때문에 다른 압축기에 비해 소음이 작아 실내에서 사용되는 냉장고 등과 같은 가전기기에 많이 적용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일예가 도시된 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 고정부재 및 가동부재가 도시된 도면이다.
종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일예인 리니어 압축기는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 쉘(미도시) 내측에 프레임(1), 고정부재(2), 가동부재(3), 흡입밸브(4), 토출밸브 어셈블리(5), 리니어 모터(6), 모터 커버(7), 서포터(8), 본체 커버(9), 완충 스프링(미도시), 머플러 어셈블리(10)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다.
보다 상세하게, 고정부재(2)는 양단이 개방된 중공 형상으로 일단이 프레임(1)에 끼움 고정되고, 토출밸브 어셈블리(5)가 고정부재(2)의 일단을 막아주도록 설치되되, 토출밸브 어셈블리(5)는 토출밸브(5a), 토출캡(5b) 및 토출밸브 스프링(5c)이 조립되도록 구성되며, 토출캡(5b)으로부터 토출된 냉매는 루프 파이프(미도시)를 통하여 진동 및 소음이 저감된 다음, 쉘 측의 유출관(미도시)을 통하여 외부로 빠져나가도록 한다.
다음, 가동부재(3)는 일단이 막힌 중공 형상으로 막힌 일단이 고정부재(2) 내측에 삽입되고, 고정부재(2)와 가동부재(3) 사이에 압축공간(P)을 형성하되, 가동부재(3)의 막힌 일단에 압축공간(P)으로 냉매가 흡입되는 복수개의 흡입구(3a)가 구비된다
이때, 가동부재(3)의 막힌 중앙에 박형의 흡입밸브(4)가 볼트(B) 체결되되, 흡입밸브(4)는 압축공간(P)의 압력 변화에 의해 가동부재(3)의 흡입구들(3a)을 개폐시키도록 설치된다.
또한, 가동부재(3)의 개방된 부분에 반경방향으로 확장된 플랜지(3b)가 구비되고, 그 외주면에 고정부재(2)의 내측면과 면접촉되는 베어링부(3c)가 구비되되, 가동부재(3)의 베어링부(3c)만 고정부재(2)의 내측면과 접촉하도록 하여 마찰을 줄이는 동시에 그 사이에 오일을 공급하여 냉각 및 윤활이 이루어지도록 한다.
다음, 리니어 모터(6)는 고정부재(2) 외측에 고정되는 원통형상의 이너스테이터(6a), 반경방향으로 일정 간격을 두고 일단이 프레임(1)에 지지되는 동시에 다른 일단에 모터 커버(7)에 지지되는 아우터스테이터(6b), 이너스테이터(6a)와 아우터스테이터(6b) 사이에 일정 간극을 두고 설치된 영구 자석(6c), 가동부재(3)와 영구자석(6c)을 연결해주는 연결부재(6d)로 이루어진다.
이때, 이너스테이터(6a)는 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성되고, 아우터스테이터(6b)는 코일 권선체에 원주방향으로 일정 간격을 두고 코어 블록들이 장착되기 때문에 아우터스테이터(6b)에 외부로부터 전원이 공급되면, 이너스테이터(6a)와 아우터스테이터(6b) 및 영구 자석(6c)이 상호 전자기력을 발생시키고, 영구자석(6c) 및 이와 연결된 가동부재(3)가 축방향으로 왕복 직선 운동하게 된다.
다음, 모터 커버(7)는 아우터스테이터(6b)를 고정시키기 위하여 아우터스테이터(6b)를 축방향으로 지지하는 동시에 프레임(1)에 볼트 고정되고, 본체 커버(9)는 모터 커버(7)에 결합되되, 모터 커버(7)와 본체 커버(9) 사이에는 가동부재(3)의 플랜지(3b)에 연결된 서포터(8)가 완충 스프링들에 의해 축방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.
이때, 본체 커버(9)는 쉘 측의 유입관으로부터 유입된 냉매가 통과할 수 있도록 소정의 흡입구가 구비된다.
다음, 머플러 어셈블리(10)는 가동부재(2)의 운동방향으로 길게 형성되되, 냉매가 유동되면서 압력 및 유동 속도가 변화되도록 하여 소음을 저감시킬 수 있도록 그 내부가 소정의 공간으로 다양하게 나눠지도록 구성된다.
따라서, 리니어 모터(6)가 작동되면, 가동부재(3) 및 이와 연결된 머플러 어셈블리(10)가 왕복 직선 운동하게 되고, 압축공간(P)의 압력이 가변됨에 따라 흡입밸브(4) 및 토출밸브 어셈블리(5)의 작동이 자동적으로 조절되며, 이와 같은 작동에 의해 냉매가 쉘 측의 흡입관, 본체 커버(9)의 개구부, 머플러 어셈블리(10), 가동부재(3)의 흡입구들(3a)을 지나 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출 캡(5b), 루프 파이프 및 쉘 측의 유출관을 통하여 외부로 빠져나간다.
그러나, 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기는 고정부재 내측에 가동부재의 베어링부가 면접촉하기 때문에 가동부재의 운동 속도가 가변될수록 마찰로 인한 마모가 심하게 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고정부재와 가동부재 사이의 접촉면적을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고정부재와 가동부재 사이에 냉매의 누설을 방지할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 중공의 고정부재; 고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재; 그리고, 가동부재의 외주에 돌출 형성되는 베어링부;를 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서, 베어링부의 피스톤 축 방향에 따른 단면은 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 곡선부는 상방향으로 볼록한 형상의 곡률을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 곡선부는 베어링부의 양쪽에 모두 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 곡선부의 높이는 약 5 ~ 10 ㎛ 로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
한편, 중공의 고정부재; 고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재; 고정부재와 가동부재 사이로 공급되는 오일; 그리고, 가동부재에 구비되며, 고정부재와 가동부재 사이에서 냉매를 차단하는 오일에 의한 유막을 형성하는 베어링부;를 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서, 베어링부의 피스톤 축 방향에 따른 단면은 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 곡선부는 가동부재의 운동방향을 따라 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 고정부재 및 가동부재가 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 일예인 리니어 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이 중공의 고정부재(102) 내측에 가동부재(103)가 왕복 직선 운동 가능하게 설치되되, 가동부재(103)의 외주면이 고정부재(102)의 내측면과 접촉면적을 줄이도록 설치된다.
보다 상세하게, 가동부재(103)는 일단이 막힌 원통 형상으로 고정부재(102)에 삽입되어 냉매가 압축되는 압축공간(P)을 형성하되, 막힌 일단에 냉매가 압축공간(P)으로 흡입되는 흡입구들(103a)이 편심되도록 형성되고, 개방된 다른 일단에 반경방향으로 확장된 플랜지(103b)가 구비되며, 외주면에 고정부재(102)의 내측면과 접촉되도록 돌출 형성되는 베어링부(103c)가 구비되는데, 이 베어링부(103c)의 피스톤 축 방향에 따른 단면은 도 3에 보인 바와 같이 상방향으로 볼록한 형상의 곡률을 갖는 곡선부(103c')를 포함한다.
물론, 가동부재(103)의 플랜지(103b)에 서포터(미도시)를 비롯한 머플러 어셈블리(미도시)가 볼트 체결된다.
특히, 가동부재(103)의 베어링부(103c)는 가동부재(103)의 외주면에 피스톤 축 방향에 따른 단면이 곡선부를 갖도록 돌출 형성되되, 가동부재(103)가 외부 충격 등에 의해 편심되더라도 고정부재(102)와 안정적인 접촉이 이루어지도록 하기 위하여 가동부재(103)의 운동방향으로 간격을 두고 적어도 두 개 이상 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 가동부재(103)의 베어링부들(103c)은 고정부재(102)의 내측면에 각각 원형의 선 접촉이 이루어지도록 피스톤 축 방향에 따른 단면이 곡선부를 갖는 형상으로 형성되되, 가동부재(103)의 운동방향에서 양단으로부터 중앙으로 갈수록 돌출되게 상방향으로 볼록한 형상의 곡률을 갖도록 형성되며, 예를 들어 가동부재(103)의 베어링부들(103c) 곡선부 높이(a)는 약 5 ~ 10 ㎛ 로 형성된다.
또한, 고정부재(102)의 내측면과 가동부재(103)의 베어링부들(103c) 사이에 유막이 형성되도록 간극을 유지하도록 설치되고, 그 사이로 오일이 펌핑되어 순환됨에 따라 냉각 또는 윤활이 이루어지되, 가동부재(103)의 베어링부들(103c) 양단과 고정부재(102)의 내측면 사이의 간격이 가동부재(103)의 베어링부들(103c) 중심과 고정부재(102)의 내측면 사이의 간격보다 더 크게 형성되어 가동부재(103)의 베어링부들(103c) 양단에 보다 두꺼운 유막이 형성되도록 한다.
따라서, 가동부재(103)가 운동방향으로 왕복 직선 운동하면, 가동부재(103)의 베어링부들(103c)의 피스톤 축 방향에 따른 단면이 곡선부를 갖는 형상으로 형성됨에 따라 가동부재(103)의 베어링부들(103c)과 고정부재(102)의 내측면 사이에 접촉면적을 줄일 수 있어 고정부재(102)와의 마찰/마모를 줄일 수 있으며, 운동 속도 변화, 외부 충격이 가해지더라도 가동부재(103)의 베어링부들(103c)이 운동방향으로 적어도 두 개 이상 형성됨에 따라 고정부재(102) 내측면에 보다 안정적으로 지지할 수 있고, 그에 따라 가동부재(103)의 편심으로 인한 고정부재(102)와의 마찰/마모를 방지할 수 있다.
또한, 가동부재(103)의 베어링부들(103c)과 고정부재(102) 내측면이 간극을 유지함에 따라 오일이 펌핑되어 그 사이에 유막이 형성되되, 가동부재(103)의 베어링부들(103c) 양단에 보다 두꺼운 유막이 형성되고, 압축공간(P)의 냉매가 가동부재(103)와 고정부재(102) 사이로 유입되더라도 보다 두꺼운 유막에 의해 누설되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 가동부재의 외주면에 돌출된 피스톤 축 방향에 따른 단면이 곡선부를 갖는 형상의 베어링부가 고정부재 내측면과 접촉하기 때문에 고정부재와 가동부재의 접촉면적이 줄어듦에 따라 마찰/마모가 줄어들고, 그에 따라 압축 효율이 보다 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 가동부재의 외주면에 돌출된 피스톤 축 방향에 따른 단면이 곡선부를 갖는 형상의 베어링부가 고정부재 내측면과 접촉하고, 가동부재와 고정부재 사이에 냉매가 누설될 수 있는 부분에 유막이 더 두껍게 형성되기 때문에 냉기의 누설을 방지할 수 있고, 그에 따라 압축 성능을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 중공의 고정부재;
    고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재; 그리고,
    가동부재의 외주에 돌출 형성되는 베어링부;를 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서,
    베어링부의 피스톤 축 방향에 따른 단면은 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    곡선부는 상방향으로 볼록한 형상의 곡률을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    곡선부는 베어링부의 양쪽에 모두 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    곡선부의 높이는 약 5 ~ 10 ㎛ 로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  5. 중공의 고정부재;
    고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재;
    고정부재와 가동부재 사이로 공급되는 오일; 그리고,
    가동부재에 구비되며, 고정부재와 가동부재 사이에서 냉매를 차단하는 오일에 의한 유막을 형성하는 베어링부;를 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서,
    베어링부의 피스톤 축 방향에 따른 단면은 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    곡선부는 가동부재의 운동방향을 따라 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
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