KR20020073840A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 모터의 고정자가 결합하는 가이드 지지부재와, 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합되어 가이드 지지부재의 내부에서 왕복운동을 하는 가이드부재와, 상기 가이드 지지부재의 일측에 구비되어 유체의 압축공간을 형성하는 실린더와, 상기 가이드부재에 연결되어 실린더의 내부에서 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축 토출시키는 피스톤과, 상기 피스톤의 선단면에 장착되어 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 상기 피스톤의 선단면에 개폐가능하게 장착되어 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함함으로써, 상기 왕복동식 모터의 가동자와 고정자 사이의 공극조절이 용이하게 되고, 가공오차 및 조립오차의 누적을 줄여 조립성이 향상되며, 구동시 가공오차 및 조립오차에 의한 부재간 충돌을 방지하여 압축기 진동 및 부재간 마모가 저감되면서 압축기 신뢰성이 향상된다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 부품의 조립공차를 최소화할 수 있는 왕복동식 압축기에 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, 흡입관(SP)과 토출관(DP)을 갖는 밀폐용기(V)와, 그 밀폐용기(V)의 내부에 설치되는 원통형의 이너케이스(1)와, 상기 이너케이스(1)의 후방측에 복개되고 그 안쪽에 왕복동식 모터(M)가 장착되는 백커버(2)와, 상기 이너케이스(1)의 전방측에 복개되고 그 중앙에 선형의 실린더부(3a)가 형성되는 실린더 프레임(3)과, 상기 왕복동식 모터(M)의 가동자에 결합됨과 아울러 실린더 프레임(3)의 실린더부(3a)에 미끄러지게 삽입되어 그 실린더부(3a)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축 토출시키는 피스톤(4)과, 상기 피스톤(4)의 전후 양측에 탄력적으로 지지되어 그 피스톤(4)의 공진운동을 유도하는 제1 공진스프링(5A) 및 제2 공진스프링(5B)과, 상기 피스톤(4)의 가스유로(F) 끝단에 장착되어 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브(6)와, 상기 흡입밸브(6)와 함께 실린더부(3a)에 압축공간을 형성하도록 그 실린더부(3a)의선단면에 장착되어 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(7)로 구성되어 있다.

상기 백커버(2)는 원판형으로 형성되어 그 중앙에 상기한 흡입관(SP)과 연통되도록 형성되는 관통구멍(2a)이 실린더부(2a)와 동심상에 배치되고, 상기 백커버(2)의 관통구멍(2a) 외주면에 장착되는 왕복동식 모터(M)의 내측 고정자(MS1) 및 그 내측 고정자(MS1)와 소정의 공극을 두고 상기한 백커버(2)의 내측면에 고정되는 외측 고정자(MS2)는 모두 실린더부(3a)와 동심상에 배치되어 있다.

상기 내측 고정자(MS1)와 외측 고정자(MS2)의 사이에는 왕복동식 모터(M)의 가동자를 이루는 원통형의 마그네트 프레임(MR)이 실린더부(3a)와 동심상에 배치되고, 그 마그네트 프레임(MR)의 외주면에는 다수개의 마그네트(m)가 고정 장착되어 있다.

상기 피스톤(4)은 백커버(2)의 관통구멍(2a)과 실린더 프레임(3)의 실린더부(3a)를 연통시키는 가스유로(F)가 그 내부에 관통 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 CS는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 왕복동식 모터(M)의 외측 고정자(MS2)에 구비된 권선코일(c)에 전류가 인가되면, 그 외측 고정자(MS2)와 내측 고정자(MS1) 사이에 형성되는 유도자기에 의해 가동자인 마그네트 프레임(MR)이 도면의 좌우로 왕복운동을 하게 되고, 이와 함께 상기 마그네트 프레임(MR)에 결합된 피스톤(4)이 그 양측의 제1,제2 공진스프링(5A)(5B)에 의해 실린더부(3a)에서 좌우로 왕복운동을 하게 되며, 이러한 피스톤(4)의 왕복운동시 밀폐용기(V)에 채워져 있던 냉매가스가 백커버(2)의 관통구멍(2a) 및 피스톤(4)의 가스유로(F)를 통해 실린더부(3a)의 압축공간으로 흡입되었다가 압축 토출되는 일련의 과정을 반복하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 백커버(2)의 관통구멍(2a)과 실린더 프레임(3)의 실린더부(3a)가 동심상에 배치되도록 가공 및 조립되어야 피스톤(4)이 실린더부(3a)의 내부에서 안정적으로 왕복운동을 하게 되는 것이나, 실제로는 상기 백커버(2)와 실린더 프레임(3)의 가공오차 및 조립오차 등으로 인해 동심도가 틀어지는 경우가 발생할 수 있고, 이렇게 되면 상기 내외측 고정자(MS1)(MS2)와 마그네트 프레임(MR)의 동심도가 실린더부(3a)의 동심도와 불일치하게 되므로 결국 그 실린더부(3a)와 피스톤(4)의 공극을 정확하게 유지하면서 조립하기가 난해하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 마그네트 프레임(3)과 피스톤(4)의 결합시 그 마그네트 프레임(3)이 삽입되는 내외측 고정자(MS1)(MS2)와 피스톤(4)이 결합되는 실린더부(3a) 사이가 상당 간격을 두고 배치됨에 따라 조립시 마그네트 프레임(MR)과 내외측 고정자(MS1)(MS2) 사이의 공극 및 실린더부(3a)와 피스톤(4) 사이의 공극을 동시에 조절하기가 난해하여 조립성이 크게 저하되는 문제점도 있었다.

또한, 상기 피스톤(4)의 왕복운동시 그 피스톤(4)과 실린더부(3a)의 동심도가 일치되지 않는 경우 피스톤(4)이 실린더부(3a)의 내주면에 부딪히면서 두 부재 사이에 마모가 발생되어 압축기의 신뢰성에 치명적인 악영향을 야기시키게 되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 실린더부와 피스톤의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또한, 상기 마그네트 프레임과 피스톤의 결합시 그 마그네트 프레임과 내외측 고정자 사이의 공극 및 피스톤과 실린더부 사이의 공극을 용이하게 조절할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

또한, 상기 피스톤과 실린더부의 동심도가 일치하지 않더라도 두 부재간 충돌에 의한 진동이나 마모를 줄일 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명 왕복동식 압축기의 동작과정을 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 조립오차시 피스톤의 동작상태를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

12 : 백커버12a : 실린더부

13 : 실린더 프레임13a : 실린더

14A : 가이드부재14B : 피스톤

15 : 연결부재16A,16B : 제1,제2 공진스프링

17 : 흡입밸브18 : 토출밸브 조립체

MS1,MS2 : 내측,외측 고정자MR : 마그네트 프레임

c : 권선코일m : 마그네트

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 고정자가 결합하는 가이드 지지부재와, 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합되어 가이드 지지부재의 내부에서 왕복운동을 하는 가이드부재와, 상기 가이드 지지부재의 일측에 구비되어 유체의 압축공간을 형성하는 실린더와, 상기 가이드부재에 연결되어 실린더의 내부에서 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축 토출시키는 피스톤과, 상기 피스톤의 선단면에 장착되어 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 상기 피스톤의 선단면에 개폐가능하게 장착되어 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함한 왕복동식 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명 왕복동식 압축기의 동작과정을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP)과 토출관(DP)을 갖는 밀폐용기(V)와, 그 밀폐용기(V)의 내부에 설치되는 원통형의 이너케이스(11)와, 상기 이너케이스(11)의 후방측에 복개되고 그 안쪽에 왕복동식 모터(M)가 장착되며 그 중앙에 가이드 지지부재(12A)가 형성되는 백커버(12)와, 상기 이너케이스(11)의 전방측에 복개되고 그 중앙에 실린더(13a)가 형성되는 실린더 프레임(13)과, 상기 왕복동식 모터(M)의 가동자에 결합됨과 아울러 백커버(12)의 가이드 지지부재(12A)에 미끄러지게 삽입되는 가이드부재(14A)와, 상기 실린더 프레임(13)의 실린더(13a)에 미끄러지게 삽입되어 그 실린더(13a)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축 토출시키는 피스톤(14B)과, 상기 가이드부재(14A)와 피스톤(14B)을 연결시키는 연결부재(15)와, 상기 가이드부재(14A)의 전후 양측에 탄력적으로 지지되어 가이드부재(14A)와 피스톤(14B)의 공진운동을 유도하는 제1 공진스프링(16A) 및 제2 공진스프링(16B)과, 상기 피스톤(14B)의 가스유로(F) 끝단에 장착되어 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브(17)와, 상기 흡입밸브(17)와 함께 실린더(13a)에 압축공간(CS)을 형성하도록 그 실린더(13a)의 선단면에 장착되어 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(18)로 구성된다.

상기 백커버(12)는 원판형으로 형성되어 그 중앙에 상기한 흡입관(SP)과 연통되도록 관통 형성되는 가이드 지지부재(12A)의 실린더부(12a)가 실린더 프레임(13)의 실린더(13a)와 동심상에 배치되고, 상기 백커버(12)의 가이드 지지부재(12A) 외주면에 장착되는 왕복동식 모터(M)의 내측 고정자(MS1) 및 그 내측 고정자(MS1)와 소정의 공극을 두고 상기한 백커버(12)의 내측면에 고정되는 외측 고정자(MS2)는 모두 가이드 지지부재(12A)와 동심상에 배치된다.

상기 내측 고정자(MS1)와 외측 고정자(MS2)의 사이에는 왕복동식 모터(M)의 가동자를 이루는 원통형의 마그네트 프레임(MR)이 가이드 지지부재(12A)와 동심상에 배치되고, 그 마그네트 프레임(MR)의 중앙에는 상기 가이드 지지부재(12A)에 미끄러지게 삽입되는 가이드부재(14A)가 결합된다.

상기 가이드부재(14A)는 그 중앙에 축방향으로 관통구멍(14a)이 형성되고, 그 관통구멍(14a)에는 연결부재(15)의 일단이 고정핀(미도시)이나 용접 등으로 고정 결합된다.

상기 실린더 프레임(13)의 중앙에는 전술한 실린더(13a)가 관통 형성되고, 그 실린더(13a)의 선단면에는 토출밸브(미부호)를 포함한 토출밸브 조립체(18)가 복개되어 결합된다.

상기 피스톤(14B)은 가이드부재(14A)의 관통구멍(14a)과 실린더(13a)를 연통시키는 가스유로(F)가 그 중앙에 형성되고, 그 가스유로(F)에는 상기한 연결부재(15)의 타단이 역시 고정핀(미도시)이나 용접 등으로 고정 결합된다.

상기 연결부재(15)는 가이드부재(14A)와 피스톤(14B)이 동심상에 일치되지 못하는 경우를 감안하여 코일스프링 파이프와 같은 가요성 재질로 이루어지거나 또는 유니버셜 조인트 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 15a는 통공, CS는 압축공간, c는 권선코일, m은 마그네트이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축유니트를 조립하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 백커버(12)에 왕복동식 모터(M)의 내측 고정자(MS1) 및 외측 고정자(MS2)를 각각 고정하고, 상기 가이드 지지부재(12A)의 실린더부(12a)에 왕복동식 모터(M)의 가동자를 이루는 마그네트 프레임(MR)과 결합된 가이드부재(14A)를 삽입 결합함과 동시에 상기한 마그네트 프레임(14A)을 내측 고정자(MS1)와 외측 고정자(MS2)의 사이에 적정 공극을 유지하면서 삽입 개재하며, 상기 가이드부재(14A)의 관통구멍(14a)에 피스톤(14B)과 결합된 연결부재(15)를 용접 또는 고정핀 등으로 결합하고, 상기 가이드부재(14A)를 가이드 지지부재(12A)에 삽입 결합시키면서 그 가이드 지지부재(12A)가 형성된 실린더 프레임(13)을 상기한 이너케이스(11)에 결합 고정하여 왕복동식 압축기의 압축유니트에 대한 조립을 완성한다.

이때, 상기 마그네트 프레임(MR)을 내측 고정자(MS1)와 외측 고정자(MS2) 사이의 공극에 삽입시키는 동시에 가이드 지지부재(12A)에 가이드부재(14A)를 삽입 시킨 상태에서 상기한 마그네트 프레임(MR)의 내외측 공극을 적정하게 유지시키면서 그 마그네트 프레임(MR)에 가이드부재(14A)를 결합시키게 되는데, 상기 가이드부재(14A)가 삽입되는 가이드 지지부재(12A)가 마그네트 프레임(MR)과 거의 동일수직선상의 범위에 배치됨에 따라 가이드부재(14A)와 마그네트 프레임(MR)의 결합시 그 마그네트 프레임(MR)의 내외측 공극을 용이하게 조절 관리하면서 가이드부재(14A)에 결합시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 가이드 지지부재(12A)의 실린더부(12a)와 실린더 프레임(13)의 실린더(13a)가 동심상에 배치되도록 가공되거나 조립되는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 상기 가이드 지지부재(12A)의 실린더부(12a)와 실린더 프레임(13)의 실린더(13a)가 약간 틀어지게 가공되거나 조립될 수도 있는데, 이러한 경우에는 상기 피스톤(14B)과 연결부재(15)의 조립순서가 가이드부재(14A)와의 조립 이후이므로 상기한 연결부재(15)의 결합위치를 조절함으로써 가공오차 및 조립오차의 누적을 미연에 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 왕복동식 모터(M)의 외측 고정자(MS2)에 구비된 권선코일(c)에 전류가 인가되면, 그 외측 고정자(MS2)와 내측 고정자(MS1) 사이에 형성되는 유도자기에 의해 가동자를 이루는 마그네트 프레임(MR)이 도면의 좌우로 왕복운동을 하게 되고, 이와 함께 상기 마그네트 프레임(MR)에 결합된 가이드부재(14A)가 그 양측의 제1,제2 공진스프링(16A)(16B)에 의해 가이드 지지부재(12A)에서 좌우로 왕복운동을 하게 되며, 상기 가이드부재(14A)에 연결부재(15)로 연결된 피스톤(14B)이 실린더(13a)에서 역시 좌우로 왕복운동을 하면서 밀폐용기(V)에 채워져 있던 냉매가스를 실린더(13a)의 압축공간으로 흡입 압축하여 토출시키는 일련의 과정을 반복하게된다.

이때, 상기 가이드 지지부재(12A)의 실린더부(12a)와 실린더 프레임(13)의 실린더(13a)가 동심상에 배치되지 못하더라도 상기한 연결부재(15)가 가요성을 갖게 됨에 따라 피스톤(14B)이 실린더(13a)의 내주면에 부딪히면서 발생되는 측힘을 완화시키게 되고 이를 통해 압축기의 기구적인 진동이 저감되는 것은 물론, 상기 피스톤(14B)과 실린더(13a) 사이의 마모를 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 왕복동식 모터의 가동자에 안내용 가이드부재를 결합함과 아울러 그 가이드부재에 가요성 부재로된 연결부재를 이용하여 압축용 피스톤을 별도로 결합함으로써, 상기 왕복동식 모터의 가동자와 고정자 사이의 공극조절이 용이하게 되고, 가공오차 및 조립오차의 누적을 줄여 조립성이 향상되며, 구동시 가공오차 및 조립오차에 의한 부재간 충돌을 방지하여 압축기 진동 및 부재간 마모가 저감되면서 압축기 신뢰성이 향상된다.

Claims (1)

1. 왕복동식 모터의 고정자가 결합하는 가이드 지지부재와,

   상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합되어 가이드 지지부재의 내부에서 왕복운동을 하는 가이드부재와,

   상기 가이드 지지부재의 일측에 구비되어 유체의 압축공간을 형성하는 실린더와,

   상기 가이드부재에 연결되어 실린더의 내부에서 왕복운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축 토출시키는 피스톤과,

   상기 피스톤의 선단면에 장착되어 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와,

   상기 피스톤의 선단면에 개폐가능하게 장착되어 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함한 왕복동식 압축기.