KR20020068880A

KR20020068880A - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR20020068880A
Application number: KR1020010009257A
Authority: KR
Inventors: 전시항
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-08-28

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에 고정배치되는 고정자와; 상기 고정자에 대해 직선방향을 따라 상대 운동가능하게 배치되는 가동자와; 양단이 개방된 원통형상을 가지고 상기 가동자의 운동방향에 평행하게 배치되는 실린더와; 상기 실린더의 일측 단부에 배치되어 상기 실린더의 일측 개구를 개폐하는 토출밸브부와, 상기 토출밸브부의 표면으로부터 상기 실린더의 내경에 비해 축소된 폭을 가지고 상기 실린더의 내부에 수용가능하게 돌출부로 이루어진 흡입 밸브부를 가지는 밸브부재와; 일단이 상기 가동자에 일체로 연결되고 타단은 상기 실린더의 내부에 슬라이딩 운동가능하게 수용되며 삽입측 단부에는 상기 흡입밸브부를 수용할 수 있도록 수용공이 형성되어 있는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 피스톤을 개폐할 수 있도록 피스톤의 외면에 결합되며 반복적 개폐에 따른 응력집중으로 균열의 우려가 있는 흡입밸브의 사용을 배제함으로써 제품의 신뢰도를 제고시킬 수 있는 왕복동식 압축기가 제공된다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은, 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피스톤을 개폐할 수 있도록 피스톤의 외면에 결합되며 반복적 개폐에 따른 응력집중으로 균열의 우려가 있는 흡입밸브의 사용을 배제함으로써 제품의 신뢰도를 제고시킬 수 있도록 한 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 왕복동식 압축기의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 피스톤의 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 왕복동식 압축기는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(111)과, 케이싱(111)의 내부에 배치되어 냉매를 압축하는 압축부(121)와, 압축부(121)에 구동력을 제공하는 왕복동식 모터부(141)를 구비하고 있다.

케이싱(111)의 일측에는 외부로부터 냉매를 흡입할 수 있도록 흡입관(113)이 결합되어 있으며, 타측에는 압축된 냉매가 배출될 수 있도록 토출관(115)이 마련되어 있다. 케이싱(111)의 내부에는 압축부(121) 및 왕복동식 모터부(141)를 지지할 수 있도록 프레임(117)이 설치되어 있으며, 저부영역에는 윤활유(119)가 수용되어 있다.

왕복동식 모터부(141)는, 프레임(117)에 고정지지되는 고정자(143)와, 고정자(143)에 대해 상대 선형 왕복운동가능하도록 배치되는 가동자(145)를 구비하고 있다. 고정자(143)는 반경방향을 따라 상호 소정 공극을 두고 상호 동심적으로 배치되는 내측 고정자조립체(144a) 및 외측 고정자조립체(144b)를 가지며, 가동자(145)는 내측 고정자조립체(144a)와 외측 고정자조립체(144b)사이에 배치되는 마그네트(146)와 마그네트(146)를 지지하는 마그네트홀더(147)로 구성되어 있다.

압축부(121)는, 내측 고정자조립체(144a)의 내측에 배치되는 원통형상의 실린더(123)와, 실린더(123)의 내부에 일영역이 선형 운동가능하도록 수용되어 냉매를 압축하는 피스톤(125)과, 실린더(123)의 일측에 배치되어 실린더(123) 및 피스톤(125)과 상호 협조적으로 냉매의 압축공간을 형성하는 토출밸브(135)를 가진다.

토출밸브(135)의 일측에는 실린더(123)의 단부에 소정의 접촉압력을 가지고 접촉될 수 있도록 토출밸브(135)에 탄성력을 가하는 스프링부재(137)가 결합되어 있다.

한편, 피스톤(125)은, 내부에 냉매가 유동할 수 있도록 원통형상을 가지는 몸통부(126a)와, 몸통부(126a)의 일측에 형성되는 헤드부(126b)와, 헤드부(126b)의 대향측에 반경방향을 따라 확장되어 가동자(145)와 일체로 유동가능하게 연결되는 연결부(126c)를 포함하여 구성되어 있다.

유동방향을 따라 연결부(126)의 양측에는 마그네트(146)가 연속적으로 공진운동할 수 있도록 안내하는 내측 및 외측 공진스프링(148a,148b)이 각각 설치되어 있다. 헤드부(126b)에는 냉매가 통과할 수 있도록 복수의 냉매통과공(127)이 형성되어 있으며, 중앙영역에는 냉매통과공(127)을 개폐할 수 있게 흡입밸브(129)가 고정볼트(133)에 의해 결합되어 있다.

흡입밸브(129)는 탄성을 가지는 원판부재로 형성되며, 거의 “S”형상으로 절개된 고정부(130b) 및 개방부(130a)를 가진다. 고정부(130b)의 중앙영역에는 고정볼트가 통과할 수 있도록 볼트공(131)이 관통형성되어 있으며, 개방부(130a)는 피스톤(125)이 토출밸브(135)로부터 이격되는 방향으로 이동할 경우 헤드부(126b)의 내외측의 압력차에 의해 냉매통과공(127)을 개폐하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 왕복동식 압축기에 있어서는, 냉매통과공(127)을 개폐할 수 있게 피스톤(125)의 헤드부(126b)의 외면에 흡입밸브(129)를 고정결합하도록 되어 있어, 사용기간이 경과하게 될 경우 응력이 반복적으로 집중되는 고정부(130b) 등에 균열이 발생될 우려가 크고, 균열이 발생될 경우 본연의 기능을 상실하게 되어 제품의 신뢰도를 저해하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 피스톤을 개폐할 수 있도록 피스톤의 외면에 결합되며 반복적 개폐에 따른 응력집중으로 균열의 우려가 있는 흡입밸브의 사용을 배제함으로써 제품의 신뢰도를 제고시킬 수 있도록 한 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 왕복동식 압축기의 종단면도,

도 2는 도 1의 피스톤의 사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 종단면도,

도 4는 도 3의 밸브부재의 확대사시도,

도 5는 도 3의 밸브부재 및 피스톤의 작용상태를 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 다른 실시에에 따른 왕복동식 압축기의 피스톤 및 실린더영역을 도시한 도면,

도 7은 도 6의 밸브부재의 확대사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 케이싱13 : 흡입관

15 : 토출관17 : 프레임

31 : 고정자35 : 가동자

43 : 밸브부재44 : 토출밸브부

45 : 흡입밸브부46 : 축경부

47 : 피스톤48 : 수용공

상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에 고정배치되는 고정자와; 상기 고정자에 대해 직선방향을 따라 상대 운동가능하게 배치되는 가동자와; 양단이 개방된 원통형상을 가지고 상기 가동자의 운동방향에 평행하게 배치되는 실린더와; 상기 실린더의 일측 단부에 배치되어 상기 실린더의 일측 개구를 개폐하는 토출밸브부와, 상기 토출밸브부의 표면으로부터 상기 실린더의 내경에 비해 축소된 폭을 가지고 상기 실린더의 내부에 수용가능하게 돌출부로 이루어진 흡입 밸브부를 가지는 밸브부재와; 일단이 상기 가동자에 일체로 연결되고 타단은 상기 실린더의 내부에 슬라이딩 운동가능하게 수용되며 삽입측 단부에는 상기 흡입밸브부를 수용할 수 있도록 수용공이 형성되어 있는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 흡입밸브부는 원형단면형상을 가지며 자유단부영역에는 외경면으로부터 함몰되고 길이방향을 따라 소정 연장된 적어도 하나의 그루브가 형성되도록 구성하는 것이 효과적이다.

상기 흡입밸브부는 상기 피스톤과 상호 동심적으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 흡입밸브부는 길이방향을 따라 단면적이 작아지도록 형성되는 것이 효과적이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복동식 압축기의 종단면도이고, 도 4는 도 3의 밸브부재의 확대사시도이며, 도 5는 도 3의 밸브부재 및 피스톤의 작용상태를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 왕복동식 압축기는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(11)과, 케이싱(11)의 내부에 고정배치되는 고정자(31)와, 고정자(31)에 대해 직선방향을 따라 상대운동가능하게 배치되는 가동자(35)와, 양단이 개방된 원통형상을 가지며 가동자(35)의 운동방향에 평행하게 배치되는 실린더(41)와, 실린더(41)의 일측에 실린더(41)의 개구를 개폐할 수 있도록 배치되는 토출밸브부(44)와 토출밸브부(44)로부터 실린더(41)의 내부에 수용가능하게 연장되는 흡입밸브부(45)를 가지는 밸브부재(43)와, 일단이 가동자(35)에 일체로 연결되고 타단은 실린더(41)의 내부에 슬라이딩 가능하게 수용되며 삽입측 단부에 흡입밸브부(45)를 수용할 수 있도록 수용공(48)이 형성되어 있는 피스톤(47)을 포함하여 구성되어 있다.

케이싱(11)의 일측에는 외부로부터 냉매를 흡입할 수 있도록 흡입관(13)이 결합되어 있으며, 타측에는 실린더(41)로부터 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출관(15)이 마련되어 있다. 케이싱(11)의 내부에는 프레임(17)이 설치되어 있으며, 프레임(17)에는 공극을 두고 상호 동심적으로 배치된 내측 고정자조립체(32a) 및 외측 고정자조립체(32b)를 가지는 고정자(31)가 설치되어 있다. 가동자(35)는 내측 고정자조립체(32a) 및 외측 고정자조립체(32b)의 사이에 선형 운동가능하게 배치된 마그네트(37)와, 마그네트(37)를 지지하는 마그네트홀더(38)를 포함하여 구성되어 있다.

내측 고정자조립체(32a)의 내부에는 가동자(35)의 운동방향을 따라 실린더(41)가 수용배치되어 있으며, 실린더(41)의 일측 단부에는 실린더(41)로부터 토출되는 냉매가 일시 수용될 수 있도록 냉매수용공간(20)이 형성되어 있다. 냉매수용공간(20)의 내부에는 실린더(41)의 축선방향을 따라 유동가능하게 밸브부재(43)가 수용설치되어 있으며, 밸브부재(43)의 일측에는 밸브부재(43)가 실린더(41)와 소정의 가압력을 가지고 접촉될 수 있게 탄성력을 가하는스프링부재(23)가 구비되어 있다.

한편, 밸브부재(43)는 실린더(41)의 일측 개구의 연부에 접촉되어 개구를 차단할 수 있도록 원반형상을 가지도록 형성되는 토출밸브부(44)와, 토출밸브부(44)의 실린더(41)측 표면으로부터 실린더(41)의 내부에 수용가능하도록 축소된 직경을 가지도록 돌출되는 흡입밸브부(45)를 포함하여 구성되어 있다. 흡입밸브부(45)의 말단영역에는 축선방향을 따라 단면적이 점진적으로 작아지도록 축경부가 형성되어 있으며, 이에 대응하여 피스톤(47)의 삽입측 단부에는 반경방향을 따라 축소되어 흡입밸브부(45)를 수용할 수 있도록 수용공(48)이 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 내측 및 외측 고정자조립체(32a,32b)에 전원이 인가되면 자기작용에 의해 마그네트(37)는 내측 및 외측 고정자조립체(32a,32b)의 사이를 직선 왕복운동하게 되고, 마그네트홀더(38)에 연결된 피스톤(47)은 실린더(41)의 내부를 왕복운동하게 된다.

피스톤(47)이 밸브부재(43)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 피스톤(47)의 수용공(48)이 축경부에서 이동하게 되면 축경부와 수용공(48)사이에는 틈새가 형성된다. 이 때, 피스톤(47)의 내부와 실린더(41)의 내부의 압력차가 발생되고 압력차에 의해 피스톤(47)의 내부의 냉매는 틈새를 통해 실린더(41)의 내부로 유입된다.

피스톤(47)이 밸브부재(43)와 접근되는 방향을 따라 이동되어 거의 동일한 직경을 가지는 구간을 이동하게 되면 흡입밸브부(45)와 수용공(48)의 틈새가 상대적으로 작아지게 되어 실린더(41)의 내부공간과 피스톤(47)의 내부공간은 실질적으로 차단되게 된다. 이 때, 피스톤(47)이 토출밸브부(44)측으로 계속해서 이동하게 됨으로써 실린더(41)의 내부에 수용된 냉매는 압축이 이루어지게 된다.

냉매의 압축이 진행되어 실린더(41)의 내부 압력이 밸브부재(43)를 가압하는 스프링부재(23)의 탄성력보다 커지게 되면, 밸브부재(43)는 실린더(41)로부터 이격되어 실린더(41)가 개방되고 압축된 냉매는 냉매수용공간(20)을 경유해 토출관(15)을 통해 케이싱(11)의 외부로 토출된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시에에 따른 왕복동식 압축기의 피스톤 및 실린더영역을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 밸브부재의 확대사시도이다. 전술 및 도시한 실시에와 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도시된 바와 같이, 본 왕복동식 압축기의 압축부는, 원통형상을 가지는 실린더(41)와, 실린더(41)의 일측 단부를 차단하도록 배치되는 밸브부재(43)와, 실린더(41)의 내부에 슬라이딩 가능하게 수용결합되는 피스톤(47)을 포함하여 구성되어 있다.

밸브부재(43)는 실린더(41)의 개구를 차단하도록 형성되는 토출밸브부(44)와, 토출밸브부(44)에 비해 축소된 직경을 가지고 실린더(41)의 내부에 수용가능하게 연장된 원통형상의 흡입밸브부(45)를 가진다. 흡입밸브부(45)의 말단영역에는 외경면으로부터 말몰되고 길이방향을 따라 연장된 복수의 그루브(51)가 형성되어 있으며, 피스톤(47)에는 흡입밸브부(45)를 수용할 수 있도록 수용공(48)이 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 피스톤(47)이 밸브부재(43)로부터 이격되는 방향으로이동되어 그루브(51)상을 이동하게 되면, 수용공(48)의 내경면과 그루브(51)사이에 형성된 틈새를 통해 피스톤(47)의 내부의 냉매가 실린더(41)의 내부로 유입된다. 다시 피스톤(47)이 밸브부재(43)에 접근되는 방향으로 이동하게 되면 실린더(41)의 내부공간과 피스톤(47)의 내부공간은 실질적으로 차단되고, 피스톤(47)이 밸브부재(43)를 향해 계속해서 이동하게 되면 실린더(41)의 내부에 수용된 냉매는 압축이 이루어지게 된다. 이와 같이, 피스톤(47)이 실린더(41)의 내부를 왕복하게 됨으로써 냉매의 압축이 진행된다.

전술 및 도시한 실시예에서는, 토출밸브부 및 흡입밸브부가 상호 일체로 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 토출밸브부와 흡입밸브부를 각각 형성하여 일체로 결합되도록 구성할 수도 있다.

또한, 전술 및 도시한 실시예에서는, 흡입밸브부와 피스톤이 상호 동심적으로 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 피스톤의 중심에 대해 편심되게 수용공을 형성하고 이에 대응하여 토출밸브부의 일측으로부터 돌출되게 흡입밸브부를 형성할 수도 있다.

전술 및 도시한 실시예에서는, 흡입밸브부가 하나만 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 흡입밸브부를 복수개로 구성할 수도 있다.

그리고, 도 3 내지 도 5와 관련하여 전술한 실시예에서는 흡입밸브부의 말단에 축경부가 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 일부 구간을 테이퍼지도록 구성하거나 일부 구간을 면취/절취하여 단면적이 작아지게 구성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 실린더의 일측을 차단하도록 배치되는 토출밸브부와, 토출밸브부로부터 실린더의 내부에 수용가능하게 돌출되고 단부영역이 단면적이 작아지도록 형성된 흡입밸브부를 형성하고, 피스톤에는 흡입밸브부를 수용할 수 있도록 수용공을 형성하여 상호 작용하도록 함으로써, 피스톤의 외면에 결합되어 피스톤을 탄성적으로 개폐하던 종래의 흡입밸브의 사용을 배제시켜 제품의 신뢰도를 제고시킬 수 있도록 한 왕복동식 압축기가 제공된다.

Claims

내부에 수용공간을 형성하는 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에 고정배치되는 고정자와; 상기 고정자에 대해 직선방향을 따라 상대 운동가능하게 배치되는 가동자와; 양단이 개방된 원통형상을 가지고 상기 가동자의 운동방향에 평행하게 배치되는 실린더와; 상기 실린더의 일측 단부에 배치되어 상기 실린더의 일측 개구를 개폐하는 토출밸브부와, 상기 토출밸브부의 표면으로부터 상기 실린더의 내경에 비해 축소된 폭을 가지고 상기 실린더의 내부에 수용가능하게 돌출부로 이루어진 흡입 밸브부를 가지는 밸브부재와; 일단이 상기 가동자에 일체로 연결되고 타단은 상기 실린더의 내부에 슬라이딩 운동가능하게 수용되며 삽입측 단부에는 상기 흡입밸브부를 수용할 수 있도록 수용공이 형성되어 있는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.