KR20020087639A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 흡입관 및 토출관을 갖는 한 개의 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 대향되게 고정 설치되는 제1 실린더 및 제2 실린더와, 상기 밀폐용기의 내부에 구비된 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 동시에 상기한 제1 실린더 및 제2 실린더에 각각 미끄러지게 삽입되고 그 내부에 상기 흡입관과 연통되도록 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로가 각각 형성된 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부를 갖는 한 개의 피스톤 몸체와, 상기 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부의 선단면에 각각 장착되어 그 각각의 냉매가스의 흡입을 제한하는 제1 흡입밸브 및 제2 흡입밸브와, 상기 제1 실린더 및 제2 실린더의 선단면에 장착되어 압축된 냉매가스의 토출을 제한하도록 토출밸브를 갖는 제1 토출밸브 조립체 및 제2 토출밸브 조립체를 포함함으로써, 상기 피스톤 몸체가 가동자와 함께 1회 왕복운동을 하는 과정에서 각각의 실린더에서는 흡입 압축 및 토출이 번갈아 진행되어 결국 2회 토출행정이 실시되므로 동일 용량 대비 압축기 효율이 산술적으로 2배 향상되는 효과가 있다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 피스톤의 1회 왕복운동에 대해 2회 토출행정을 실시할 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, 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, 상기 왕복동식 모터의 가동자인 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, 9는 흡입밸브, C는 압축기구부, 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 압축기는, 상기 피스톤(6)이 1회 왕복운동을 할 때마다 1회 토출행정만을 실시하게 되므로 동일한 모터용량 대비 압축기의 효율을 향상시키는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 피스톤의 1회 왕복운동에 대해 2회 토출행정이 실시될 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 그 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.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 프레임 2 : 백커버

4A,4B : 내,외측 고정자 조립체 5 : 마그네트 조립체

7A,7B : 내,외측 공진스프링 10A,10B : 제1,제2 실린더

20 : 피스톤 몸체 20A,20B : 제1,제2 피스톤부

21 : 냉매유로 22 : 플랜지부

23 : 가스통공 30A,30B : 제1,제2 흡입밸브

40A,40B : 제1,제2 토출밸브 조립체 41A,41B : 제1,제2 토출밸브

42A,42B : 제1,제2 밸브스프링 43A,43B : 제1,제2 토출커버

V : 밀폐용기

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입관 및 토출관을 갖는 한 개의 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 대향되게 고정 설치되는 제1 실린더 및 제2 실린더와, 상기 밀폐용기의 내부에 구비된 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 동시에 상기한 제1 실린더 및 제2 실린더에 각각 미끄러지게 삽입되고 그 내부에 상기 흡입관과 연통되도록 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로가 각각 형성된 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부를 갖는 한 개의 피스톤 몸체와, 상기 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부의 선단면에 각각 장착되어 그 각각의 냉매가스의 흡입을 제한하는 제1 흡입밸브 및 제2 흡입밸브와, 상기 제1 실린더 및 제2 실린더의 선단면에 장착되어 압축된 냉매가스의 토출을 제한하도록 토출밸브를 갖는 제1 토출밸브 조립체 및 제2 토출밸브 조립체를 포함한 왕복동식 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 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 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP)과 토출관(DP)이 각각 연통된 한 개의 밀폐용기(V) 내부에 장착되어 직선형의 구동력을 발생시키는 한 개의 왕복동식 모터(M)와, 그 왕복동식 모터(M)에 결합되어 1회 왕복운동에 대해 2회의 토출행정이 실시되는 두 개의 압축기구부(C)로 구성된다.

상기 흡입관(SP)은 밀폐용기(V)의 내부 전체에 연통되도록 그 밀폐용기(V)의 일측에 삽입 장착되고, 상기 토출관(DP)은 후술할 각 토출밸브 조립체(40A)(40B)의 토출커버(43A)(43B)에 함께 연통되도록 역시 밀폐용기(V)를 관통하여 삽입 장착된다.

상기 토출관(DP)은 본 실시예에서와 같이 각각의 토출커버(43A)(43B)에 결합한 토출관(DP)이 중간에서 합쳐져 단일 관으로 밀폐용기(V)를 통과하여 한 개의 응축기에 연통할 수도 있고, 도면에 도시하지는 않았으나 각각의 토출커버에 결합한 토출관이 독립적으로 밀폐용기를 통과하여 각각의 응축기에 연통할 수도 있다.

상기 왕복동식 모터(M)는 밀폐용기(V)내의 프레임(1)에 고정되는 내측 고정자 조립체(4A)와 외측 고정자 조립체(4B) 그리고 그 내측 고정자 조립체(4A)와 외측 고정자 조립체(4B) 사이에 일정공극을 두고 삽입되어 좌우로 직선 왕복운동을 하는 가동자인 마그네트 조립체(5)로 이루어진다.

상기 압축기구부(C)는 밀폐용기(V)의 좌우 양측에 서로 흡입구멍(미부호)이 마주보도록 고정 설치되는 제1 실린더(10A) 및 제2 실린더(10B)와, 상기 왕복동식 모터(M)의 마그네트 조립체(5)에 결합되는 동시에 제1 실린더(10A) 및 제2 실린더(10B)에 각각 미끄러지게 삽입되고 그 내부에 냉매유로(21)가 형성된 제1 피스톤부(20A) 및 제2 피스톤부(20B)가 양측에 구비된 한 개의 피스톤 몸체(20)와, 상기 제1 실린더(10A)와 이에 대응되는 피스톤 몸체(20)의 일측면 사이에 장착되는 제1 공진스프링(7A) 및 상기 제2 실린더(10B)와 이에 대응되는 피스톤 몸체(20)의 타측면 사이에 장착되는 제2 공진스프링(7B)과, 상기 피스톤 몸체(20)의냉매유로(21) 양측 선단면에 장착되는 제1 흡입밸브(30A) 및 제2 흡입밸브(30B)와, 상기 제1 실린더(10A) 및 제2 실린더(10B)의 선단면에 장착되는 제1 토출밸브 조립체(40A) 및 제2 토출밸브 조립체(40B)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 실린더(10A)는 프레임(1)에 고정된 왕복동식 모터(M)의 내측 고정자 조립체(4A)의 내주면에 압입 결합되는 반면 상기 제2 실린더(10B)는 상기한 제1 실린더(10A)와 좌우방향으로 대칭되도록 프레임(1)에 고정 지지된다.

상기 피스톤 몸체(20)는 그 중간부의 외주면에 플랜지부(22)가 형성되어 이 플랜지부(22)가 상기한 왕복동식 모터(M)의 마그네트 조립체(5)에 결합되고, 상기 피스톤 몸체(20)의 내부는 상기한 냉매유로(21)가 좌우방향으로 종단하여 관통 형성되며, 상기 피스톤 몸체(20)의 주벽에는 밀폐용기(V)의 내부와 냉매유로(21)를 연통시키는 수개의 가스통공(22)이 플랜지부(22)를 중심으로 좌우 대칭되게 형성되고, 상기 냉매유로(21)의 양측단인 피스톤 몸체(20)의 양단에 상기한 제1 흡입밸브(30A) 및 제2 흡입밸브(30B)가 각각 장착되어 이루어진다.

상기 제1 토출밸브 조립체(40A) 및 제2 토출밸브 조립체(40B)는 좌우 대칭으로 배치되는 것으로, 각 실린더(10A)의 선단면에 착탈되는 제1 토출밸브(41A) 및 제2 토출밸브(41B)와, 그 각각의 토출밸브(41A)(41B)를 탄력 지지하는 제1 밸브스프링(42A) 및 제2 밸브스프링(42B)과, 상기 각 토출밸브(41A)(41B)와 밸브스프링(42A)(42B)을 한 쌍씩 그 내부체적에 수용하여 각 실린더(10A)(10B)의 선단면을 복개하는 제1 토출커버(43A) 및 제2 토출커버(43B)로 이루어진다. 상기 각 토출커버(43A)(43B)는 상기한 토출관(DP)의 양측 단부가 각각 연통된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 2는 백커버이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

먼저, 상기 왕복동식 모터(M)에 전원이 인가되어 가동자인 마그네트 조립체(5)가 피스톤 몸체(20)와 함께 직선으로 왕복운동을 하게 되면, 그 피스톤 몸체(20)의 제1 피스톤부(20A)와 제2 피스톤부(20B)가 각각의 실린더(10A)(10B) 내부에서 미끄럼운동을 하면서 밀폐용기(V)의 내부에 충진되어 있던 냉매가스를 번갈아 가면서 흡입하여 압축하게 되고, 이 압축된 냉매가스는 토출관(DP)을 통해 시스템으로 토출되어 일련의 냉동사이클을 이루게 된다.

이때, 상기 피스톤 몸체(10)는 그 중간의 플랜지부(22)가 마그네트 조립체(5)에 결합됨과 아울러 좌우 양측으로 제1 피스톤부(20A)와 제2 피스톤부(20B)가 구비되므로 인해 상기 마그네트 조립체(5)와 피스톤 몸체(10)가 1회 왕복운동을 하는 과정에서 각각의 실린더(10A)(10B)에서는 냉매가스가 번갈아 가면서 흡입 압축되었다가 토출되어 결국 피스톤 몸체(20)의 1회 왕복당 2회의 가스토출이 이루어지게 된다.

즉, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 피스톤 몸체(20)가 도면의 우측으로 이동하게 되면, 밀폐용기(V)에 충진되어 있던 냉매가스가 가스통공(22)을 통해 피스톤 몸체(20)의 냉매유로(21)로 유입되고, 이 냉매가스는 제1 피스톤부(20A)쪽으로 이동하면서 제1 흡입밸브(30A)를 밀고 제1 실린더(10A)의 내부로 유입되는 제1 흡입행정이 진행된다. 이와 함께 상기 제2 피스톤부(20B)는 제2 실린더(10B)에서 제1압축행정을 실시하여 그 제2 실린더(10B)에 흡입되어 있던 냉매가스를 압축하여 토출시키게 되고, 이 토출가스는 제2 토출밸브(42B)를 밀고 제2 토출커버(43B)로 유입되어 그 내부의 압축가스를 토출관(DP)으로 밀어내 제1 토출행정이 진행된다.

반면, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 피스톤 몸체(20)가 도면의 좌측으로 이동하게 되면, 제1 피스톤부(20A)에서는 제1 실린더(10A)에 흡입되어 있던 냉매가스를 압축하여 토출시키는 한편 상기 제2 피스톤부(20B)에서는 밀폐용기(V)에 충진되어 있던 냉매가스를 제2 실린더(10B)쪽으로 흡입하게 된다.

이렇게 하여, 상기 피스톤 몸체가 가동자와 함께 1회 왕복운동을 하는 과정에서 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부는 제1 실린더와 제2 실린더에서 흡입 압축 및 토출이 번갈아 진행되어 결국 2회 토출행정이 실시되므로 동일 용량 대비 압축기 효율이 산술적으로 2배 향상되는 효과가 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 밀폐용기의 좌우 양측에 제1 실린더와 제2 실린더를 별개로 구비하는 동시에 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 피스톤 몸체의 양족에는 상기한 각 실리더에 미끄러지게 삽입되도록 제1 피스톤부와 제2 피스톤부를 구비하여 구성함으로써, 상기 피스톤 몸체가 가동자와 함께 1회 왕복운동을 하는 과정에서 각각의 실린더에서는 흡입 압축 및 토출이 번갈아 진행되어 결국 2회 토출행정이 실시되므로 동일 용량 대비 압축기 효율이 산술적으로 2배 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 흡입관 및 토출관을 갖는 한 개의 밀폐용기와,

   상기 밀폐용기의 내부에 대향되게 고정 설치되는 제1 실린더 및 제2 실린더와,

   상기 밀폐용기의 내부에 구비된 왕복동식 모터의 가동자에 결합되는 동시에 상기한 제1 실린더 및 제2 실린더에 각각 미끄러지게 삽입되고 그 내부에 상기 흡입관과 연통되도록 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로가 각각 형성된 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부를 갖는 한 개의 피스톤 몸체와,

   상기 제1 피스톤부 및 제2 피스톤부의 선단면에 각각 장착되어 그 각각의 냉매가스의 흡입을 제한하는 제1 흡입밸브 및 제2 흡입밸브와,

   상기 제1 실린더 및 제2 실린더의 선단면에 장착되어 압축된 냉매가스의 토출을 제한하도록 토출밸브를 갖는 제1 토출밸브 조립체 및 제2 토출밸브 조립체를 포함한 왕복동식 압축기.