KR20040022786A

KR20040022786A - 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조

Info

Publication number: KR20040022786A
Application number: KR1020020054053A
Authority: KR
Inventors: 박정식
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2002-09-07
Publication date: 2004-03-18
Also published as: KR100486576B1

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조에 관한 것으로서, 왕복동식 모터의 구동력을 전달받도록 연결되어 왕복운동하는 피스톤과, 상기 피스톤이 내삽되어 상기 피스톤과 함께 압축공간을 형성하는 실린더가 구비되어 가스를 흡입, 압축하여 토출하는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 피스톤은 길이방향으로 왕복운동하며, 동시에 그 길이방향에 수직한 방향으로 유동 가능하도록 상기 피스톤을 상기 왕복동식 모터에 연결하는 지지부재로 지지됨으로써, 상기 피스톤이 길이방향으로 왕복운동함과 동시에 그 길이방향에 수직한 방향으로 유동됨으로써, 측력에 의해 마찰이 증가되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조{STRUCTURE FOR SUPPORTING PISTON IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 왕복동식 모터에 고정되어 왕복운동하는 피스톤이 그 길이방향으로 왕복운동함과 동시에 길이방향에 수직한 방향으로 유동될 수 있도록 고정하는 지지부재를 장착하여 상기 피스톤 과 실린더 사이의 마찰력을 저감할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클장치를 구성하는 압축기는 증발기에서 유입되는 저온 저압 상태의 냉매가스를 압축시켜 고온고압의 상태로 토출시키는 기기이다.

상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류하게 되고, 특히, 상기 왕복동식 압축기는 피스톤이 선형으로 움직이면서 유체를 흡입 압축하는 것으로, 이러한 왕복동식 압축기는 크게 구동모터의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 전환시켜 유체를 흡입 압축하는 방식과 구동모터가 직선으로 왕복운동을 하면서 피스톤을 왕복운동시켜 유체를 흡입 압축하는 방식이 있다.

도 1은 상기와 같이 종래 구조로 형성된 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 왕복동식 압축기의 피스톤 지지부를 부분적으로 확대하여 도시한 단면도로써, 이에 도시된 바와 같이 종래 구조로 형성된 왕복동식 압축기는 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 밀폐된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치되는 프레임 유니트(20)와, 상기 프레임 유니트(20)에 고정되어 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 상기 프레임유니트(20)로 지지되는 압축 유니트(40)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진 운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성된다.

상기 프레임 유니트(20)는 상기 압축 유니트(40)를 지지하는 전방프레임(21)과, 상기 전방프레임(21)에 결합되어 왕복동식 모터(30)의 전방측을 지지하는 중간프레임(22)과, 상기 중간프레임(22)에 결합되어 왕복동식 모터(30)의 후방측을 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

상기 왕복동식 모터(30)는 상기 중간프레임(22)과 후방프레임(23) 사이에 설치되는 외측고정자(31)와, 상기 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 결합되고 후방프레임(23)에 삽입 결합되는 내측고정자(32)와, 상기 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치되어 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

상기 압축 유니트(40)는 전방프레임(21)에 일체로 형성되는 실린더(41)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 볼트체결로 결합되어 실린더(41)의 압축공간(P1)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 상기 피스톤(42)의 선단에 장착되어 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착되어 압축공간(P1)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(70)로 이루어져 있다.

상기 공진스프링 유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합되는 스프링 지지대(51)와, 스프링 지지대(51)를 중심으로 전방측을 지지하는 전방측공진스프링(52)과, 스프링 지지대(51)의 후방측을 지지하는 후방측 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

상기와 같이 종래 구조로 이루어진 왕복동식 압축기의 작동과정은 다음과 같다.

상기 왕복동식 압축기의 내부에 형성된 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P1)의 체적이 변화하여 가스를 압축공간으로 흡입 압축하였다가 가스의 압력이 일정압력 이상이 되면 상기 토출밸브 조립체(70)가 작동되어 압축된 가스가 토출되는 일련의 과정이 반복적으로 실시되고, 상기 토출밸브 조립체(70)의 개폐에 의하여 토출된 가스는 상기 가스토출관(DP)을 통해 외부로 토출된다.

그러나, 상기와 같이 종래 구조로 구성된 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 왕복동식 모터(30) 내의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 장착되어 길이방향으로 왕복운동하는 가동자(33)가 상기 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 갭에 장착될 시, 한쪽으로 치우쳐 장착되거나, 상기 전방측공진스프링(52)과 후방측공진스프링(53)이 압축될 시 발생되는 스프링 축력 등에 의해 상기 피스톤(42)이 그 길이방향에 수직한 방향으로 힘을 받게되어 마찰력이 증가하게 되어 왕복동식 압축기의 효율이 저감되는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조를 개선하여 피스톤의 길이방향에 수직한 방향으로 작용하는 측력에 의해 마찰력이 증가되는 것을 방지하여 효율을 상승시킬 수 있는 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조를 제공함에 있다.

도 1은 상기와 같이 종래 구조로 형성된 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 왕복동식 압축기의 피스톤 지지부를 부분적으로 확대하여 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예인 피스톤 지지구조를 갖는 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도,

도 4는 도 3에 도시된 피스톤의 지지구조 및 작동과정을 도시한 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

140 : 압축 유니트 141 : 실린더

142 : 피스톤 142a : 연결부

160 : 지지부재 161 : 안내판

161a : 안착부 162 : 지지판

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조는 왕복동식 모터의 구동력을 전달받도록 연결되어 왕복운동하는 피스톤과, 상기 피스톤이 내삽되어 상기 피스톤과 함께 압축공간을 형성하는 실린더가 구비되어 가스를 흡입, 압축하여 토출하는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 피스톤은 길이방향으로 왕복운동하며, 동시에 그 길이방향에 수직한 방향으로 유동 가능하도록 상기 피스톤을 상기 왕복동식 모터에 연결하는 지지부재로 지지되어 구성된다.

이하 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조를 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예인 피스톤 지지구조를 갖는 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 피스톤의 지지구조 및 작동과정을 도시한 단면도이다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예인 피스톤 지지구조를 왕복동식 압축기에 있어서는 압축 유니트(140)를 제외한 다른 부분은 종래 구조와 동일한 구조를 이루므로, 상기 프레임 유니트(20), 왕복동식 모터(30), 공진스프링 유니트(50)에 대한 설명은 도 1을 인용한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 피스톤 지지구조를 갖는 왕복동식압축기는 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)이 연통 설치되는 밀폐된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치되는 프레임 유니트(20)와, 상기 프레임 유니트(20)에 고정되어 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합되어 상기 프레임 유니트(20)로 지지되는 압축 유니트(140)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성된다.

상기 압축 유니트(140)는 전방프레임(21)에 일체로 형성되는 실린더(41)와, 상기 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 볼트로 결합되는 지지부재(160)에 지지되어 상기 실린더(141)의 압축공간(P1)에서 왕복운동을 하는 피스톤(142)과, 상기 피스톤(142)의 선단에 장착되어 그 피스톤(142)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(143)와, 실린더(141)의 토출측에 장착되어 압축공간(P1)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(170)로 이루어져 있다.

상기 지지부재(160)는 소정의 내경 및 외경을 갖는 원형판 형상으로 형성되며, 그 중심부에 상기 피스톤이 안착되어 길이방향에 수직한 방향으로 유동되도록 단차지게 절곡된 안착부(161a)가 형성된 안내판(161)과, 상기 안내판(161)에 밀착되도록 볼트로 고정되어 상기 안착부(161a)에 상기 피스톤(142)의 연결부(142a)가 안착되고, 안착된 상기 피스톤(142)이 길이방향으로 유동되는 것을 방지하는 지지판(162)으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 왕복동식 압축기의 내부에 형성된 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 상기 가동자(33)에 연결된 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P1)의 체적이 변화하여 가스를 압축공간으로 흡입 압축하였다가 가스의 압력이 일정압력 이상이 되면 상기 토출밸브 조립체(170)가 작동되어 압축된 가스가 토출되는 일련의 과정이 반복적으로 실시된다.

이때, 상기 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 상기 가동자(33)가 한쪽으로 치우치게 장착되거나, 상기 가동자(33)의 구동력에 의해 상기 피스톤(142)이 왕복운동하도록 상기 스프링지지대(51)를 지지하는 전방측공진스프링(52)과 후방측공진스프링(53)이 압축될 시 발생되는 측력 등에 의해 상기 피스톤(142)이 그 길이방향에 수직한 방향으로 힘을 받게되면 상기 피스톤(142)이 상기 실린더(141)의 내부에서 왕복운동함과 동시에 상기 안착부(161a)에 지지되는 상기 피스톤(142)의 연결부(142a)가 상기 안착부(161a)를 따라 상기 피스톤(142)의 길이방향에 수직한 방향으로 유동됨으로써, 상기 피스톤(142)의 길이방향에 수직한 방향으로 작용하는 측력이 감소되어 마찰력이 저감되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조는 상기 피스톤(142)이 상기 실린더(141)의 내부를 왕복운동함과 동시에, 상기 왕복운동의 방향에 대해 수직한 방향으로 유동 가능하도록 지지됨으로써, 측력에 의한 상기 피스톤(142)과 실린더(141)간의 마찰력이 저감되도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조는 피스톤이 실린더의 내부를 왕복운동함과 동시에 그 운동방향에 대해 수직한 방향으로 유동될 수 있도록 지지하는 지지부재에 의해 지지됨으로써, 볼트에 의해 결합되어 지지되는 종래 구조에 비하여 측력에 의한 피스톤과 실린더간의 마찰력을 저감하여 압축효율을 상승시키는 효과가 있다.

또한, 왕복동식 모터의 외측고정자와 내측고정자 사이에 장착되는 가동자가 한쪽으로 치우치게 장착되었을 시, 상기 피스톤이 길이방향에 대해 수직한 방향으로 유동됨으로써, 마찰을 감소시켜 소음 및 진동이 저감되어 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

왕복동식 모터의 구동력을 전달받도록 연결되어 왕복운동하는 피스톤과,

상기 피스톤이 내삽되어 상기 피스톤과 함께 압축공간을 형성하는 실린더가 구비되어 가스를 흡입, 압축하여 토출하는 왕복동식 압축기에 있어서,

상기 피스톤은 길이방향으로 왕복운동하며, 동시에 그 길이방향에 수직한 방향으로 유동 가능하도록 상기 피스톤을 상기 왕복동식 모터에 연결하는 지지부재로 지지되어 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조.
제 1항에 있어서, 상기 지지부재는 소정의 내경 및 외경을 갖는 원형판 형상으로 형성되며, 그 중심부에 상기 피스톤이 안착되어 길이방향에 수직한 방향으로 유동되도록 단차지게 절곡된 안착부가 형성된 안내판과, 상기 안내판에 밀착되도록 고정되어 상기 안착부에 안착된 피스톤이 길이방향으로 유동되는 것을 방지하는 지지판이 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조.