KR20020090014A - 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치에 관한 것으로, 본 발명은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터와 그 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과 상기 왕복동식 모터의 및 피스톤의 직선 왕복 운동을 탄성 지지하는 공진 스프링과 상기 공진 스프링을 지지하는 스프링 지지부에 장착되어 상기 피스톤의 초기 위치를 조절하는 위치조절부재를 포함하도록 구성하여 압축기의 조립시 피스톤의 초기 위치가 설계된 초기 위치에 일치하지 않을 경우 상기 위치조절부재로 그 피스톤의 초기 위치를 정확하게 맞출 수 있게 됨으로써 압축기의 운전시 피스톤 및 모터 가동자가 타부품과 충돌하는 것을 방지하게 되어 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치{APPARATUS FOR CONTROLLING PISTON POSITION IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치에 관한 것으로, 특히 압축기의 조립시 실린더 내부에 삽입되는 피스톤의 초기 위치가 설계된 위치에 위치하지 않을 경우 그 피스톤의 위치를 설계 위치로 조정할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 유체를 압축하는 기기이다. 상기 압축기는 가스를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 스크롤 압축기, 왕복동식 압축기 등 여러 종류가 있다.

도 1은 본 출원인이 연구 개발 중인 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 용기(10)와 그 용기(10)의 내부에 장착되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터(20)와, 상기 모터(20)의 양측을 각각 지지하는 후방 프레임(30) 및 중간 프레임(40)과, 상기 중간 프레임(40)에 이어 결합되는 전방 프레임(50)과, 상기 왕복동식 모터와 소정의 거리를 두도록 상기 전방 프레임(50)에 고정 결합되는 실린더(60)와, 상기 왕복동식 모터(20)와 연결됨과 아울러 상기 실린더(60)에 삽입되어 그 왕복동식 모터(20)의 직선 왕복 구동력을 전달받아 상기 실린더(60) 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(70)과, 상기 실린더(60) 및 피스톤(70)에 결합되어 그 피스톤(70)의 왕복 운동에 의해 발생되는 압력차에 의해 상기 실린더(60) 내부로 가스를 흡입시키고 토출시키는밸브유닛(80)과, 상기 왕복동식 모터(20) 및 피스톤(70)의 직선 왕복 운동을 탄성 지지하는 공진 스프링유닛(90)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 왕복동식 모터(20)는 원통 형태로 형성되어 후방 프레임(30) 및 중간 프레임(40)에 고정 결합되는 아우터 스테이터(21)와 상기 아우터 스테이터(21)에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 스테이터(22)와 상기 아우터 스테이터(21)에 결합되는 권선 코일(23)과 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)사이에 직선 왕복 운동 가능하게 삽입되는 가동자(A)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 가동자(A)는 원통 형태로 형성되는 자석 홀더(24)와 그 자석 홀더(24)에 일정 간격을 두고 결합되는 다수개의 영구자석(25)으로 구성되며 그 자석 홀더(24)는 상기 피스톤(70)과 연결되어 있다.

상기 공진 스프링유닛(90)은 소정의 면적을 갖도록 절곡 형성되어 상기 전방 프레임(50)과 중간 프레임(40)사이에 위치하도록 그 일측이 상기 피스톤(70)의 일측 또는 가동자(A)에 결합되는 스프링 지지대(91)와, 상기 전방 프레임(50)과 스프링 지지대(91)사이에 위치하는 전방 스프링(92)과, 상기 스프링 지지대(91)와 중간 프레임(40)사이에 위치하는 후방 스프링(93)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 밸브유닛(80)은 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 복개하는 토출커버(81)와 그 토출커버(81)의 내부에 위치하여 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(82)와 상기 토출밸브(82)를 탄성 지지하는 밸브스프링(83)과 상기 피스톤(70)의 단부에 결합되어 그 피스톤(70) 내부에 형성된 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(84)를 포함하여 구성되어 있다.

미설명 부호 1은 흡입관이고, 2는 토출관이다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기의 작동은 다음과 같다.

상기 왕복동식 모터(20)에 전원이 공급되어 권선 코일(23)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(23)에 흐르는 전류에 의해 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)에 형성되는 플럭스와 영구자석(25)의 상호작용에 의해 그 영구자석(25)을 포함하는 가동자(A)가 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 가동자(A)의 직선 왕복 구동력이 상기 피스톤(70)에 전달되어 그 피스톤(70)이 실린더 압축공간(P)에서 직선 왕복 운동함과 동시에 상기 밸브유닛(80)이 작동하면서 가스가 실린더 압축공간(P)으로 흡입되고 압축되어 토출되는 과정을 반복하게 된다.

그리고 상기 스프링유닛(90)은 상기 왕복동식 모터(20)의 직선 왕복 운동력을 탄성에너지로 저장 방출함과 아울러 공진 운동을 유발시키게 된다.

한편 상기 왕복동식 압축기는 조립시 상기 실린더(60)의 내부에 위치하는 피스톤(70)의 단부가 상사점과 하사점의 사이에 위치하도록 설계 값에 맞게 초기 위치를 세팅하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 왕복동식 압축기는 구성 부품을 조립시 그 각 부품의 가공 오차 및 조립 공차에 의해 상기 피스톤(70)의 설계 초기 위치가 정확하게 맞지 않는 경우가 많이 발생하게 되며 그 상태로 조립이 완성된 압축기가 운전될 경우 피스톤(70)이 타부품과 충돌하게 되어 부품이 파손될 뿐만 아니라 정확한 스트로크 제어가 이루어지지 않게 되어 압축 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 압축기의 조립시 실린더 내부에 삽입되는 피스톤의 초기 위치가 설계된 위치에 위치하지 않을 경우 그 피스톤의 위치를 설계 위치로 조정할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치를 제공함에 있다.

도 1은 현재 개발진행 중인 왕복동식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치가 구비된 왕복동식 압축기의 단면도,

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치에서 피스톤의 초기 위치를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치를 부분 확대하여 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치의 적용예를 각각 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

20 ; 왕복동식 모터 60 ; 실린더

70 ; 피스톤 92,93 ; 공진 스프링

100 ; 위치조절부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터와 그 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과 상기 왕복동식 모터의 및 피스톤의 직선 왕복 운동을 탄성 지지하는 공진 스프링과 상기 공진 스프링을 지지하는 스프링 지지부에 장착되어 상기 피스톤의 초기 위치를 조절하는 위치조절부재를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 2는 상기 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치의 일예가 구비된 왕복동식 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 왕복동식 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 용기(10)의 내부에 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터(20)가 장착되고 그 왕복동식 모터(20)의 양측에 후방 프레임(30)과 전방 프레임(50)이 결합된다.

상기 왕복동식 모터(20)는 원통 형태로 형성되어 후방 프레임(30) 및 중간 프레임(40)에 고정 결합되는 아우터 스테이터(21)와 상기 아우터 스테이터(21)에 일정 간격을 두고 삽입되는 이너 스테이터(22)와 상기 아우터 스테이터(21)에 결합되는 권선 코일(23)과 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)사이에 직선 왕복 운동 가능하게 삽입되는 가동자(A)를 포함하여 구성된다.

상기 가동자(A)는 원통 형태로 형성되는 자석 홀더(24)와 그 자석 홀더(24)에 일정 간격을 두고 결합되는 다수개의 영구자석(25)으로 구성된다.

그리고 상기 중간 프레임(40)에 이어 소정 형상으로 형성된 전방 프레임(50)이 결합되고 그 전방 프레임(50)에 관통 형성된 관통구멍에 실린더(60)가 결합되며 그 실린더(60) 내부에 피스톤(70)이 삽입된다. 상기 피스톤(70)의 위치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 압축기의 작동시 압축력에 의해 피스톤(70)이 밀리는 것을 감안하여 그 피스톤(70) 단부가 상기 실린더(60)의 상사점(a)과 하사점(b)의 중간위치(c)에서 상사점(a)측으로 약간 편심되도록 위치시키며 그 피스톤(70)은 상기 왕복동식 모터(20)를 구성하는 가동자의 자석 홀더(24)와 연결된다. 상기 실린더(60)는 상기 왕복동식 모터(20)와 일정 간격을 두고 위치하게 된다.

그리고 상기 전방 프레임(50)과 중간 프레임(40)사이에 상기 왕복동식 모터(20)의 가동자(A)와 피스톤(70)의 움직임을 탄성 지지하는 공진 스프링유닛(90)이 구비된다. 상기 공진 스프링유닛(90)은 소정의 면적을 갖도록 절곡 형성되어 상기 전방 프레임(50)과 중간 프레임(40)사이에 위치하도록 그 일측이 상기 피스톤(70)의 일측 또는 가동자(A)에 결합되는 스프링 지지대(91)와, 상기 전방 프레임(50)과 스프링 지지대(91)사이에 위치하는 전방 스프링(92)과, 상기 스프링 지지대(91)와 중간 프레임(40)사이에 위치하는 후방 스프링(93)을 포함하여 구성된다. 즉, 상기 전방 스프링(92)은 그 일측이 상기 전방 프레임(50)의 내측면에 지지되고 타측이 상기 스프링 지지대(91)의 일측면에 지지되며, 상기 후방 프레임(30)은 그 일측이 상기 스프링 지지대(91)의 타측면에 지지되고 타측이 상기 후방 프레임(30)의 내측면에 지지된다.

그리고 상기 공진 스프링유닛(90)을 구성하는 전방 스프링(92)과 후방 스프링(93)이 지지되는 스프링 지지부에 상기 피스톤(70)의 초기 위치를 조절하는 위치조절부재(100)가 결합된다.

즉, 상기 위치조절부재(100)는 상기 후방 스프링(93)과 그 후방 스프링(93)이 지지되는 중간 프레임(40)사이에 결합될 수 있고 또한 상기 후방 스프링(93)과 그 후방 스프링(93)이 지지되는 상기 스프링 지지대(91) 사이에 결합될 수 있다. 또한 상기 위치조절부재(100)는 상기 전방 스프링(92)과 그 전방 스프링(92)이 지지되는 전방 프레임(50) 사이에 결합될 수 있고 또한 상기 전방 스프링(92)과 그 전방 스프링(92)이 지지되는 스프링 지지대(91)사이에 결합될 수 있다.

상기 위치조절부재(100)는 일정 두께를 갖는 판 형태로 형성된다. 상기 위치조절부재(100)의 형상은 일정 두께를 갖는 원형 판재로 형성됨이 바람직하다.

상기 위치조절부재(100)는 다수개의 낱장으로 구성될 수 있다. 즉, 일정 두께를 갖는 다수개의 판재로 형성되며 그 다수개의 판재는 그 두께가 서로 같거나 다른 판재로 구성된다.

그리고 상기 피스톤(70)이 실린더(60) 내부에서 직선 왕복 운동함에 의해 발생되는 압력차에 의해 상기 실린더(60) 내부로 가스를 흡입시키고 토출시키는 밸브유닛(80)이 상기 실린더(60)와 피스톤(70)에 결합된다.

상기 밸브유닛(80)은 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 복개하는 토출커버(81)와 그 토출커버(81)의 내부에 위치하여 상기 실린더(60)의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(82)와 상기 토출밸브(82)를 탄성 지지하는 밸브스프링(83)과 상기 피스톤(70)의 단부에 결합되어 그 피스톤(70) 내부에 형성된 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(84)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 1은 흡입관이고, 2는 토출관이다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기 피스톤 초기위치 조절장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 왕복동식 압축기의 작동은 상기 왕복동식 모터(20)에 전원이 공급되어 권선 코일(23)에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일(23)에 흐르는 전류에 의해 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)에 형성되는 플럭스와 영구자석(25)의 상호작용에 의해 그 영구자석(25)을 포함하는 가동자가 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 가동자(A)의 직선 왕복 구동력이 상기 피스톤(70)에 전달되어 그 피스톤(70)이 실린더 압축공간(P)에서 직선 왕복 운동함과 동시에 상기 밸브유닛(80)이 작동하면서 가스가 실린더 압축공간(P)으로 흡입되고 압축되어 토출되는 과정을 반복하게 된다.

그리고 상기 공진 스프링유닛(90)은 상기 왕복동식 모터(20)의 직선 왕복 운동력을 탄성에너지로 저장 방출함과 아울러 공진 운동을 유발시키게 된다.

한편, 상기 왕복동식 압축기를 조립하는 과정에서 상기 피스톤(70)을 실린더(60) 내부에 삽입한 후 그 실린더(60)에 삽입된 피스톤(70)의 초기 위치가 설계된 위치에 위치하지 않을 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 위치조절부재(100)를 스프링 지지부에 삽입 또는 결합하여 피스톤(70)의 위치를 조절함으로써 그 피스톤(70)의 초기 위치를 설계된 위치로 세팅하게 된다.

즉, 상기 피스톤(70)이 조립된 상태에서 그 피스톤(70)의 초기 위치(d)가 설계된 초기 위치(e)보다 더 크거나 작은 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 전방 스프링(92)을 지지하는 측에 상기 위치조절부재(100)를 결합시키거나 후방 스프링(93)을 지지하는 측에 상기 위치조절부재(100)를 결합시켜 상기 피스톤(70)의 초기 위치(d)를 설계된 초기 위치(e)로 맞추게 된다.

또한, 상기 위치조절부재(100)의 두께를 다양한 형태로 구비하여, 도 6에 도시한 바와 같이, 그 오차 치수에 맞게 한 개 또는 복수개 결합하여 치수를 조절할 수 있다.

그리고 압축기의 작동시 압축가스에 의한 압력에 의해 피스톤(70)이 하사점(b)측으로 약간 밀린 상태에서 직선 왕복 운동하게 되며 이때 상기 피스톤(70)의 초기 위치가 상사점(a)과 하사점(b)의 중간선(c)상에서 상사점(a)측으로 편심되도록 함으로써 작동시 그 편심된 위치(e)에 의해 압축기의 압력에 의해 피스톤(70)이 밀린 상태가 보상되어 상기 피스톤(70)이 상사점(a)과 하사점(b)의중간선(c)상을 기준으로 하여 상사점(a)과 하사점(b)을 직선 왕복 운동하게 되므로 피스톤(70) 및 가동자(A)가 타부품과 충돌되는 것이 방지된다.

일반적으로 압축기는 냉장고나 에어컨 등에 장착되며 이때 냉장고나 에어컨의 크기를 컴팩트화하기 위해 압축기의 크기를 컴팩트하게 구성하는 것은 필수적이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치는 압축기의 조립시 피스톤의 초기 위치가 설계된 초기 위치에 일치하지 않을 경우 그 피스톤의 초기 위치를 정확하게 맞출 수 있게 됨으로써 압축기의 운전시 피스톤 및 모터 가동자가 타부품과 충돌하는 것을 방지하게 되어 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 직선 왕복 구동력을 발생시키는 왕복동식 모터와 그 왕복동식 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과 상기 왕복동식 모터의 및 피스톤의 직선 왕복 운동을 탄성 지지하는 공진 스프링과 상기 공진 스프링을 지지하는 스프링 지지부에 장착되어 상기 피스톤의 초기 위치를 조절하는 위치조절부재를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 위치조절부재는 일정 두께와 폭을 갖는 환형 링 형상의 원형 판재로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 위치조절부재는 일정 두께를 갖는 다수개의 판재로 구성되며 그 다수개의 판재는 그 두께가 서로 같거나 다른 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 피스톤의 초기위치는 그 피스톤의 선단이 상사점과 하사점의 중간에서 상사점측으로 편심되게 위치한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 초기위치 조절장치.