KR20020073839A - 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치에 관한 것으로, 본 발명은 흡입관과 토출관을 갖는 밀폐용기의 내부에 고정 지지되는 실린더와, 그 실린더의 외주면에 압입되는 고정자와, 그 고정자 사이의 공극에 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자와, 그 가동자에 결합되는 동시에 상기 실린더에 미끄러지게 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤과, 상기 피스톤의 양측에 탄력 지지되어 그 피스톤의 공진운동을 유발하는 내측 공진스프링 및 외측 공진스프링과, 상기 피스톤의 양측에 내측 공진스프링 및 외측 공진스프링과 함께 구비되어 피스톤의 오버런시 이를 저지하도록 그 길이가 상기한 두 공진스프링의 길이보다는 작게 형성되는 내측 안전스프링 및 외측 안전스프링을 포함하여 구성함으로써, 상기 피스톤이 오버런을 하게 될 때 이를 저지하여 피스톤이 양측의 고정된 부재에 부딪히면서 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 충돌방지 장치{COLLISION PROTECTING APPARATUS FOR RECIPROCATING}

본 발명은 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치에 관한 것으로, 특히 피스톤의 오버런(over run)으로 인한 충돌을 방지하는데 적합한 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 크랭크축을 대신하여 왕복동식 모터의 가동자를 이루는 마그네트 조립체에 피스톤을 결합시켜 그 피스톤이 마그네트 조립체와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하여 토출시키는 압축기로서, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 저면에 윤활유가 채워지는 밀폐용기(V)의 내부에 설치되는 환형의 프레임(1)과, 그 프레임(1)의 후방측에 고정 설치되는 백커버(2)와, 상기 프레임(1)의 중앙에 횡방향으로 고정되는 한 개의 실린더(3)와, 그 실린더(3)를 지지하는 프레임(1)의 외주면에 고정되어 왕복동식 모터의 고정자를 이루는 내측 고정자 조립체(4A) 및 외측 고정자 조립체(4B)와, 상기 양측 고정자 조립체(4A,4B) 사이의 공극에 개재되어 왕복동식 모터의 가동자를 이루는 마그네트 조립체(5)와, 그 마그네트 조립체(5)에 일체로 고정되어 실린더(3)의 내부에서 미끄럼운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축시키는 한 개의 피스톤(6)과, 상기 마그네트 조립체(5)가 내 외측 고정자 조립체(4A,4B) 사이의 공극에서 지속적으로 공진운동을 하도록 유도하는 내측 공진스프링(7A) 및 외측 공진스프링(7B)과, 상기 실린더(3)의 선단에 장착되어 피스톤(6)의 왕복운동시 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(8)를 포함하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 6a는 냉매유로, 6b는 플랜지부, 9는 흡입밸브, DP는 토출관, SP는 흡입관이다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 내,외측 고정자 조립체(4A,4B)에 전류가 인가되어 마그네트 조립체(5)가 직선으로 왕복운동을 하게 되면, 이 마그네트 조립체(5)에 결합된 피스톤(6)이 실린더(3)의 내부를 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입하여 압축 토출시키는 일련의 과정을 반복하게 된다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 피스톤(6)이 도면의 우측인 하사점으로 이동하게 되면, 상기 밀폐용기(V)에 채워져 있던 냉매가스가 피스톤(6)의 냉매유로(6a)를 거쳐 흡입밸브(9)를 통과하여 실린더(3)로 흡입되고, 이어서 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 피스톤(6)이 도면의 좌측인 상사점으로 이동하는 과정에서 실린더(3)내의 냉매가스는 일정압력까지 압축되다가 어느 순간 토출밸브 조립체(8)를 통과하여 토출관(DP)으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 별도의 제어수단에 의해 피스톤(6)의 스트로크(strock) 거리를 제한하면서 오버런 되는 것을 방지하고는 있으나, 예기치 못한 돌발상황으로 인해 피스톤(6)이 오버런을 하게 되는 경우 마그네트 조립체(5)와 결합되는 피스톤(6)의 플랜지부(6b)가 내측 고정자 조립체(4A)의 후측면 또는 백커버(2)에 충돌하면서 파손될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 피스톤의 오버런 발생시 피스톤이 전후 양측의 구조물에 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래 왕복동식 압축기의 동작을 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 왕복동식 압축기의 동작을 보인 종단면도.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치에 대한 변형예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 프레임2 : 백커버

3 : 실린더4A,4B : 내측,외측 고정자 조립체

5 : 마그네트 조립체6 : 피스톤

6b : 플랜지부7A,7B : 내측, 외측 공진스프링

10 : 내측 안전스프링20 : 외측 안전스프링

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입관과 토출관을 갖는 밀폐용기의 내부에 고정 지지되는 실린더와, 그 실린더의 외주면에 압입되는 고정자와, 그 고정자 사이의 공극에 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자와, 그 가동자에 결합되는 동시에 상기 실린더에 미끄러지게 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤과, 상기 피스톤의 양측에 탄력 지지되어 그 피스톤의 공진운동을 유발하는 내측 공진스프링 및 외측 공진스프링과, 상기 피스톤의 양측에 내측 공진스프링 및 외측 공진스프링과 함께 구비되어 피스톤의 오버런시 이를 저지하도록 그 길이가 상기한 두 공진스프링의 길이보다는 작게 형성되는 내측 안전스프링 및 외측 안전스프링을 포함한 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 왕복동식 압축기의 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 충돌방지 장치가 구비된 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP)과 토출관(DP)을 갖는 밀폐용기(V)와, 그 밀폐용기(V)의 내부에 고정 지지되는 실린더(3)와, 그 실린더(3)의 외측에 결합되는 내측 고정자 조립체(4A) 및 외측 고정자 조립체(4B)와 그 내 외측 고정자 조립체(4A)(4B) 사이의 공극에 삽입되는 가동자인 마그네트 조립체(5)로 된 왕복동식 모터(M)와, 그 마그네트 조립체(5)에 결합되는 동시에 상기 실린더(3)에 미끄러지게 삽입되는 피스톤(6)과, 상기 피스톤(6)의 양측을 탄력 지지하는 내측 공진스프링(7A) 및 외측 공진스프링(7B)과, 상기 피스톤(6)의 양측에 내측 공진스프링(7A) 및 외측 공진스프링(7B)과 함께 구비되는 내측 안전스프링(10) 및 외측 안전스프링(20)을 포함하여 구성된다.

상기 내측 공진스프링(7A) 및 외측 공진스프링(7B)은 동일한 탄성계수를 갖는 압축코일스프링으로서, 그 중 내측 공진스프링(7A)은 그 일단이 피스톤(6)의 플랜지부(6b) 전방측(이하, 편의상 피스톤의 상사점 방향을 전방측으로 함)에 밀착 고정되는 반면 타단은 실린더(3)의 후방단에 밀착 고정되고, 상기 외측 공진스프링(7B)은 그 일단이 피스톤(6)의 플랜지부(6b) 후방측에 밀착 고정되는 반면 타단은 왕복동식 모터(M)의 후방측에 고정된 백커버(2)의 내측면에 밀착 고정된다.

상기 내측 안전스프링(10) 및 외측 안전스프링(20)은 동일한 탄성계수를 갖으며 각각의 공진스프링을 수용할 수 있는 직경을 갖는 압축코일스프링으로서, 그 중 내측 안전스프링(10)은 그 전방단이 실린더(3)의 후방단에 밀착 고정되는 반면 그 후방단은 피스톤(6)의 플랜지부(6b) 전방측과 일정간격만큼 이격되는 길이로 형성되고, 상기 외측 안전스프링(20)은 그 후방단이 백커버(2)의 내측면에 밀착 고정되는 반면 그 전방단은 피스톤(6)의 플랜지부(6b) 후방측과 일정간격 만큼 이격되는 길이로 형성된다.

상기 내측 및 외측 안전스프링(10)(20)의 길이는 각 공진스프링(7A)(7B)의 길이에서 각 안전스프링(10)(20)의 길이를 뺀 길이가 피스톤(6)의 상사점에서 하사점까지 길이의 절반 길이와 동일하게 형성된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 외측 안전스프링(20)은 경우에 따라서는 제외될 수도 있는데, 이는 왕복동식 압축기의 구성상 주요 부분인 내측 및 외측 고정자 조립체(4A)(4B)와 토출밸브 조립체(8)가 주로 피스톤(6)의 플랜지부(6b)를 중심으로 그 전방측에 배치되므로 이 주요 부분을 보호하기 위한 내측 안전스프링(10)만을 장착하여도 일정정도의 신뢰성은 보장할 수 있기 때문이다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 1은 프레임, 9는 흡입밸브, C는 압축기구부이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치가 가지는 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 왕복동식 모터(M)에 전원이 인가되어 가동자인 마그네트 조립체(5)가 피스톤(6)과 함께 직선으로 왕복운동을 하게 되면, 그 피스톤(6)이 실린더(3) 내부에서 미끄럼운동을 하면서 밀폐용기(V)의 내부에 충진되어 있던 냉매가스를 흡입하여 압축하게 되고, 이 압축된 냉매가스는 토출관(DP)을 통해 시스템으로 토출되어 일련의 냉동사이클을 이루게 된다.

여기서, 상기 피스톤(6)이 정상적인 왕복운동을 하는 경우에는 그 피스톤(6)의 플랜지부(6b)가 양쪽의 안전스프링(10)(20)에 접촉되지 않고 단지 공진스프링(7A)(7B)에 의해 탄력 지지되면서 공진운동을 하게 된다.

반면, 상기 피스톤(6)의 왕복운동은 별도의 제어수단에 의해 일정하게 제어되고는 있으나, 어떤 돌발상황에 의해 피스톤의 왕복운동이 정확하게 제어되지 못하는 경우 상기 피스톤(6)은 상기한 내측 공진스프링(7A) 또는 외측 공진스프링(7B)의 탄성력을 이기고 오버런하여 양쪽의 내측 고정자 조립체(7A) 또는 백커버(2)에 충돌할 우려가 있게 된다.

이때, 상기 피스톤(6)의 양측에는 상기한 각각의 공진스프링(7A)(7B) 외에 별도의 안전스프링(10)(20)이 구비되어 있어 피스톤(6)의 오버런 시 각 공진스프링(7A)(7B)의 탄성력과 함께 안전스프링(10)(20)의 탄성력이 합하여 지게 되므로 결국 피스톤(6)의 과도한 오버런을 방지하게 된다.

이렇게 하여, 상기 피스톤의 왕복운동에 대한 제어가 실패하여 그 피스톤이 과도하게 오버런을 하게 되는 경우, 상기 피스톤의 양측에 배치된 각각의 공진스프링 및 안전스프링이 피스톤의 오버런을 저지하여 그 피스톤이 양측의 고정된 부재에 부딪히면서 파손되는 것을 미연에 방지하게 된다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치는, 상기 피스톤의 양측에 안전스프링을 각각 부가하여 구성함으로써, 상기 피스톤이 오버런을 하게 될 때 이를 저지하여 피스톤이 양측의 고정된 부재에 부딪히면서 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 흡입관과 토출관을 갖는 밀폐용기의 내부에 고정 지지되는 실린더와, 그 실린더의 외주면에 압입되는 고정자와, 그 고정자 사이의 공극에 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자와, 그 가동자에 결합되는 동시에 상기 실린더에 미끄러지게 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤과, 상기 피스톤의 양측에 탄력 지지되어 그 피스톤의 공진운동을 유발하는 내측 공진스프링 및 외측 공진스프링과, 상기 피스톤의 양측에 내측 공진스프링 및 외측 공진스프링과 함께 구비되어 피스톤의 오버런시 이를 저지하도록 그 길이가 상기한 두 공진스프링의 길이보다는 작게 형성되는 내측 안전스프링 및 외측 안전스프링을 포함한 왕복동식 압축기의 충돌방지 장치.