KR20030028194A

KR20030028194A - 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조

Info

Publication number: KR20030028194A
Application number: KR1020010060199A
Authority: KR
Inventors: 박용돌
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-08

Abstract

본 발명은 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조에 관한 것으로, 본 발명은 용기에 장착되는 실린더의 압축공간에 직선 왕복 운동 가능하도록 삽입되는 피스톤부와 그 피스톤부에 연장 형성되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동모터의 영구자석이 장착되는 홀더부와 그 홀더부 및 상기 피스톤부에서 소정 형상으로 연장 형성되어 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링을 지지하는 스프링 지지부가 구비되도록 구성하여 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동모터의 구동력을 전달받아 실린더 압축공간에서 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 가동체의 구조가 간단하게 함으로써 부품의 제작 및 조립을 간단하게 하여 제작 비용을 줄이고 조립 생산성을 향상시키고, 아울러 질량 조절을 수월하게 함으로써 정확한 공진 모드를 확보하여 운전의 안정성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조{MOVING MASS OF SMALL TYPE RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조에 관한 것으로, 특히 구성을 간단하게 할 뿐만 아니라 질량 조절을 수월하게 할 수 있도록 한 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조에 관한 것이다.

도 1은 현재 개발 진행중인 소형 왕복동식 압축기의 일예를 간단하게 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 소형 왕복동식 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 용기(10)와 그 용기(10)의 양측에 서로 마주보도록 각각 결합되는 제1 흡입관(1) 및 제2 흡입관(2)과 소정의 길이를 갖도록 형성되는 실린더 몸체(21)의 내부에 길이 방향으로 관통된 압축공간(22)이 형성되고 상기 실린더 몸체(21)의 가운데 상기 압축공간(22)과 연통되도록 토출유로(23)가 구비되어 상기 밀폐용기(10)내부에 장착되는 실린더(20)와, 상기 실린더의 토출유로(23)와 연통되도록 상기 밀폐용기(10)에 결합되는 토출관(3)과, 상기 토출유로(23)내에 장착되어 그 토출유로(23)를 개폐하는 토출밸브(24)와, 상기 실린더(20)의 양측에 각각 위치하도록 장착되어 그 실린더(20)와 함께 가스를 압축하는 제1 압축유닛 및 제2 압축유닛을 포함하여 구성된다.

상기 제1 압축유닛은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 제1 구동모터(30)와, 상기 제1 구동모터(30)의 구동력을 전달받아 상기 실린더의 압축공간(22) 일측에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 제1 가동체(50)와, 상기 제1 가동체(50)를탄성 지지하면서 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링(S)과, 상기 제1 가동체(50)에 구비되는 제1 흡입밸브(V1)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 압축유닛은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 제2 구동모터(40)와, 상기 제2 구동모터(40)의 구동력을 전달받아 상기 실린더의 압축공간(22) 타측에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 제2 가동체(60)와, 상기 제2 가동체(60)를 탄성 지지하면서 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링(S)과, 상기 제2 가동체(60)에 구비되는 제2 흡입밸브(V2)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 가동체(50)와 상기 제2 가동체(60)는 상기 실린더의 압축공간(22)에 서로 대면되도록 위치하게 될 뿐만 아니라 그 제1 가동체(50)와 제2 가동체(60)는 상기 실린더(20)에 형성된 토출유로(23)의 중심을 대칭으로 하여 각각 위치하게 된다.

상기 제1,2 가동체(50)(60)는 상기 실린더의 압축공간에 삽입되는 피스톤(51)(61)과 상기 공진 스프링(S)을 지지하는 스프링 서포터(52)(62)와 상기 구동모터를 구성하는 영구자석(31)이 장착되는 자석 홀더(53)(63)를 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 소형 왕복동식 압축기의 작동은 먼저 전원이 인가되어 상기 제1 압축유닛의 제1 구동모터(30)와 제2 압축유닛의 제2 구동모터(40)가 각각 작동하면서 직선 왕복 구동력을 발생시키게 되면 그 제1 구동모터(30)의 구동력과 제2 구동모터(40)의 구동력이 상기 제1,2 가동체(50)(60)에 각각 전달되어 상기 제1,2 가동체(50)(60)가 실린더 압축공간(22)에서 각각 직선 왕복 운동하게 된다.이때, 상기 제1,2 가동체(50)(60)는 동일 위상으로 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 제1,2 가동체(50)(60)가 실린더의 압축공간(22)에서 직선 왕복 운동함에 따라 흡입밸브(V1)(V2)와 토출밸브(24)의 작동과 함께 가스가 상기 흡입관(1)(2)을 통해 실린더 압축공간(22)으로 흡입되고 압축되어 상기 토출관(3)을 통해 토출된다.

이때, 상기 공진 스프링(S)은 제1,2 가동체(50)(60)가 왕복 운동에 따라 인장 수축되면서 운동에너지를 탄성에너지로 저장 방출함과 동시에 운전 주파수로 공진시키게 된다.

한편, 상기 제1,2 구동모터(30)(40)의 구동력을 전달받아 직선 왕복 운동하는 상기 제1 가동체(50) 및 제2 가동체(60)의 결합구조는 다음과 같다. 상기 제1,2 가동자(50)(60)는 같은 구조이므로 제1 가동체로 설명한다. 도 2는 상기 제1 가동체(50)의 구조를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 먼저 상기 피스톤(51)은 일정 외경을 가지며 내부에 흡입유로(F)가 구비된 피스톤 몸체(51a)의 일측에 소정의 면적을 갖도록 연장된 플랜지부(51b)가 형성되고 그 플랜지부(51b)에 관통 형성된 다수개의 나사산공(51c)이 구비되어 이루어지며, 상기 스프링 서포터(52)는 일정 내경을 갖는 캡 형태의 고정부(52a)와 그 고정부(52a)의 테두리에 소정의 면적을 갖도록 절곡 연장 형성되는 지지부(52b)와 상기 고정부(52a)의 가운데 관통 형성되는 삽입구멍(52c)과 그 삽입구멍(52c)의 둘레에 형성되는 다수개의 나사공(52d)이 구비되어 이루어진다. 그리고 상기 자석 홀더(53)는 한쪽이 막힌 원통 형태의 원통부(53a)의 막힌 면에 관통구멍(53b)이 형성되며 그 관통구멍(53b)의둘레에 다수개의 나사공(53c)이 구비되어 이루어진다. 상기 영구자석(34)은 상기 원통부(53a)의 일측 둘레에 장착된다.

이와 같은 구성 부품의 결합은 먼저 상기 스프링 서포터의 일측면에 상기 자석 홀더의 관통구멍과 상기 스프링 서포터의 삽입구멍이 일치되도록 상기 자석 홀더를 접촉시킨 상태에서 상기 피스톤의 몸체를 상기 자석 홀더의 관통구멍과 스프링 서포터의 삽입구멍에 삽입시킨다. 그리고 상기 스프링 서포터의 나사공과 자석 홀더의 나사공 그리고 피스톤의 나사산공을 일치시킨 상태에서 볼트로 각각 체결하여 부품들을 체결시키게 된다.

미설명 부호 31,41은 아우터 코어, 32,42는 이너 코어, 33,43은 권선 코일, 34,44는 영구자석이다.

그러나 상기한 바와 같은 가동체는 다수개의 부품으로 구성되므로 각 구성 부품을 제작하고 그 제작된 부품을 서로 조립하게 됨으로써 제작 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 조립 공정이 복잡하여 조립 생산성을 저하시키게 된다. 또한 상기 가동체의 질량 조절이 난해하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 구성을 간단하게 할 뿐만 아니라 질량 조절을 수월하게 할 수 있도록 한 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조를 제공함에 있다.

도 1은 현재 개발중인 소형 왕복동식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 종래 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조를 분해하여 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가동체 구조가 구비된 소형 왕복동식 압축기의 단면도,

도 4는 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가동체 구조를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 용기 20 ; 실린더

22 ; 압축공간 30,40 ; 구동모터

34,44 ; 영구자석 71,81 ; 피스톤부

72,82 ; 홀더부 73,83 ; 스프링 지지부

S ; 공진 스프링

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 용기에 장착되는 실린더의 압축공간에 직선 왕복 운동 가능하도록 삽입되는 피스톤부와 그 피스톤부에 연장 형성되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동모터의 영구자석이 장착되는 홀더부와 그 홀더부 및 상기 피스톤부에서 소정 형상으로 연장 형성되어 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링을 지지하는 스프링 지지부가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조의 일예가 구비된 소형 왕복동식 압축기를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 먼저 상기 소형 왕복동식 압축기는 상기 소형 왕복동식 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 용기(10)의 양측에 서로 마주보도록 제1 흡입관(1) 및 제2 흡입관(2)이 각각 결합되고 상기 용기(10)의 내부에 소정 형상의 실린더(20)가 결합된다.

상기 실린더(20)는 소정의 길이를 갖도록 형성되는 실린더 몸체(21)의 내부에 길이 방향으로 관통된 압축공간(22)이 형성되고 상기 실린더 몸체(21)의 길이 방향 가운데 상기 압축공간(22)과 연통되도록 토출유로(23)가 구비되어 이루어진다.

소정의 길이를 갖는 토출관(3)이 상기 실린더의 토출유로(23)와 연통되도록 상기 밀폐용기(10)에 관통 결합되고 상기 실린더의 토출유로(23)내에 그 토출유로(23)를 개폐하는 토출밸브(24)가 장착된다. 그리고 상기 실린더의 압축공간(22) 양측으로 직선 왕복 가능하도록 제1 압축유닛과 제2 압축유닛이 각각 결합된다.

상기 제1 압축유닛은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 제1 구동모터(30)와, 상기 제1 구동모터(30)의 구동력을 전달받아 상기 실린더 압축공간(22)의 일측에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 제3 가동체(70)와, 상기 제3 가동체(70)를 탄성 지지하면서 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링(S)과, 상기 제3 가동체(70)에 구비되는 제1 흡입밸브(V1)를 포함하여 구성된다.

상기 제2 압축유닛은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 제2 구동모터(40)와, 상기 제2 구동모터(40)의 구동력을 전달받아 상기 실린더 압축공간(22)의 타측에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 제4 가동체(80)와, 상기 제4 가동체(80)를 탄성 지지하면서 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링(S)과, 상기 제4 가동체(80)에 구비되는 제2 흡입밸브(V2)를 포함하여 구성된다.

상기 제1,2 구동모터(30)(40)의 구동력을 전달받아 직선 왕복 운동하는 상기 제3 가동체(70) 및 제4 가동체(60) 구조는 다음과 같다. 상기 제3,4 가동자(70)(80)는 같은 구조이므로 제3 가동체로 설명한다. 도 4는 상기 제3 가동체(70)의 구조를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 제3 가동체(70)는 상기 실린더의 압축공간(22)의 내경과 상응하는 외경과 일정 길이를 갖는 피스톤부(71)에 이어 일정 길이를 갖는 개구된 원통체 형태의 홀더부(72)가 연장 형성되고 상기 홀더부(72) 및 상기 피스톤부(71)에서 소정의 면적을 갖도록 연장된 스프링 지지부(73)가 형성되어 이루어진다. 상기 피스톤부(71) 및 홀더부(72)의 내부에 가스의 유로인 흡입유로(F)가 형성된다.

상기 제3 가동체(70)는 그 피스톤부(71)가 상기 실린더의 압축공간(22)의 일측에 삽입되고 그 홀더부(72)에 상기 제1 구동모터(30)를 구성하는 영구자석(34)이 장착되며 그 스프링 지지부(73)의 양측에는 상기 공진 스프링(S)이 각각 지지되도록 결합된다.

상기 제4 가동체(80)도 마찬가지로 그 피스톤부(81)가 상기 실린더의 압축공간(22)의 일측에 삽입되고 그 홀더부(82)에 상기 제2 구동모터(40)를 구성하는 영구자석(44)이 장착되며 그 스프링 지지부(83)의 양측에는 상기 공진 스프링(S)이 각각 지지되도록 결합된다.

그리고 상기 제3 가동체(70) 및 제4 가동체(80)의 피스톤부(71)(81)에 그 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(V1)(V2)가 장착된다.

상기 제3 가동체(70)와 제4 가동체(80)는 상기 실린더의 압축공간(22)에 서로 대면되게 위치하게 될 뿐만 아니라 그 제3 가동체(70)와 제4 가동체(80)는 상기 실린더(20)에 형성된 토출유로(23)의 중심을 대칭으로 하여 각각 위치하게 된다.

이하, 본 발명의 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원이 인가되어 상기 제1 압축유닛의 제1 구동모터(30)와 제2 압축유닛의 제2 구동모터(40)가 각각 작동하면서 직선 왕복 구동력을 발생시키게 되면 그 제1 구동모터(30)의 구동력과 제2 구동모터(40)의 구동력이 상기 제3,4가동체(70)(80)에 각각 전달되어 상기 제3 가동체(70)의 피스톤부(71)와 제4 가동체(80)의 피스톤부(81)가 실린더 압축공간(22)에서 각각 직선 왕복 운동하게 된다. 이때, 상기 제3,4 가동체(70)(80)는 동일 위상으로 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 제3 가동체(70)의 피스톤부(71)와 제4 가동체(80)의 피스톤부(81)가 실린더의 압축공간(22)에서 직선 왕복 운동함에 따라 흡입밸브(V1)(V2)와 토출밸브(24)의 작동과 함께 가스가 상기 흡입관(1)(2)을 통해 실린더 압축공간(22)으로 각각 흡입되고 압축되어 상기 토출관(3)을 통해 토출된다.

이때, 상기 공진 스프링(S)은 제3 가동체(70)의 스프링 지지부(73)와 제4 가동체(80)의 스프링 지지부(83)를 각각 지지하여 그 제3 가동체(70) 및 제4 가동체(80)의 왕복 운동에 따라 인장 수축되면서 운동에너지를 탄성에너지로 저장 방출함과 동시에 운전 주파수로 공진시키게 된다.

본 발명은 구동모터(30)(40)의 직선 왕복 구동력을 전달받아 실린더(20)에서 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 가동체(70)(80)를 일체로 구성하여 구조가 간단하게 된다. 즉, 종래 피스톤(51)(61)과 스프링 서포터(52)(62) 그리고 자석 홀더(53)(63)를 각각 제작하여 조립하던 것을 하나의 부폼으로 구성하게 되므로 구조가 간단하게 된다.

그리고 상기 가동체(70)(80)가 하나의 부품으로 구성되므로 그 가동체(70)(80)의 질량 조절이 간단하게 되므로 공진 스프링과 함께 구성되는 공진 모드의 조절이 수월하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조는 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동모터의 구동력을 전달받아 실린더 압축공간에서 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 가동체의 구조가 간단하게 됨으로써 부품의 제작 및 조립이 간단하게 되어 제작 비용을 줄이고 조립 생산성을 높일 수 있는 효과가 있고, 아울러 공진 모드의 조절이 수월하게 됨으로써 정확한 공진 모드를 확보하게 되어 운전의 안정성을 높일 수 있다.

Claims

용기에 장착되는 실린더의 압축공간에 직선 왕복 운동 가능하도록 삽입되는 피스톤부와 그 피스톤부에 연장 형성되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동모터의 영구자석이 장착되는 홀더부와 그 홀더부 및 상기 피스톤부에서 소정 형상으로 연장 형성되어 공진 운동을 유발시키는 공진 스프링을 지지하는 스프링 지지부가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가동체 구조.