KR20040080446A - 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조에 관한 것으로서, 복수개의 프레임으로 고정하는 고정자 및 상기 고정자 사이에서 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 가지는 왕복동식 모터와, 상기 왕복동식 모터와 함께 상기 프레임에 고정 설치하는 실린더와, 상기 실린더의 내주면에 미끄러지게 삽입하고 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 직선 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 상기 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤을 연결하는 연결부의 전후 양측을 탄력지지하여 상기 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하는 복수개의 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링과, 상기 후방측 공진스프링의 타단을 각각지하여 상기 프레임에 고정하는 복수개의 스프링 지지부재가 구비되어 구성됨으로써, 후방측 공진스프링의 탄성력 조절 및 조립과정이 용이해지도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조{SUPPORTING STRUCTURE FOR SPRING IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 왕복동식모터의 구동력을 전달받아 유체를 흡입, 압축하여 토출하는 압축유니트의 피스톤을 탄성지지하는 공진스프링의 지지구조를 변경하여 조립성을 향상시키고, 제조원가를 절감할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 냉동사이클장치를 구성하는 압축기는 증발기에서 유입되는 저온저압 상태의 냉매를 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 가스를 흡입 압축하는 것으로, 이러한 왕복동식 압축기는 크게 구동모터의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 전환시켜 가스를 흡입 압축하는 방식과 구동모터가 직선으로 왕복운동을 하면서 피스톤을 왕복운동시켜 가스를 흡입 압축하는 방식이 있다.

도 1은 종래 구조로 구성된 왕복동식 압축기의 내부구조를 도시한 종단면도로써, 도시된 바와 같이 왕복동식 압축기는 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 직선으로 구동력을 발생하는 왕복동식모터(30)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 유체를 흡입 압축하는 압축유니트(40)와, 프레임유니트(20)와 왕복동식모터(30)의 가동자(33) 사이에 결합하여 상기 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)이 함께 공진 운동을 하도록유도하는 공진스프링유니트(50)를 포함한다.

상기 프레임유니트(20)는 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 일측면을 함께 지지함과 아울러 압축유니트(40)의 실린더(41)를 삽입하여 지지하는 제1프레임(21)과, 제1프레임(21)에 결합하여 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31) 타측면을 지지하고 후술할 전방측 공진스프링(51)을 지지하는 제2프레임(22)과, 제2프레임(22)에 결합하여 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 타측면을 함께 지지하고 후술할 후방측 공진스프링(52)을 지지하는 제3프레임(23)으로 이루어진다.

상기 왕복동식모터(30)는 제1프레임(21)과 제2프레임(22) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41)에 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(Air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하여 상기 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다. 내측고정자(32)는 그 내주면이 실린더(41)의 외주면에 직접 압입하여 왕복동식 압축기의 횡방향 길이를 줄이는 것이 바람직하다.

압축유니트(40)는 제1프레임(21)에 삽입하여 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 상기 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는토출밸브조립체(44)로 이루어진다.

상기 공진스프링유니트(50)는 왕복동식모터(30)의 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 함께 결합한 스프링지지대(60)의 일측면과 이에 대응하는 왕복동식모터(30)의 측면 또는 상기 왕복동식모터(30)의 측면에 밀착한 제2프레임(22)의 일측면 사이에 복수 개로 구비하는 전방측 공진스프링(51)과, 상기 스프링지지대(60)의 타측면과 이에 대응하는 제3프레임(23)의 내측면 사이에 복수개로 구비하는 후방측 공진스프링(52)으로 이루어진다. 상기 스프링지지대(60)는 원판모양의 환형으로 형성하여 전방측 공진스프링(51)과 후방측 공진스프링(52)을 피스톤의 길이방향으로 일직선상에 배치하거나, 또는 평면투영시 전방측 공진스프링(51)과 후방측 공진스프링(52)을 서로 번갈아 배열할 수도 있으나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 측면투영시 환형으로 형성하되 그 외주면에 방사형으로 돌출하여 다수 개의 스프링지지부(61, 62)를 갖고, 각 스프링지지부(61, 62) 중에서 일부 스프링 지지부(61)는 후방측으로 절곡하여 전방측 공진스프링(51)과 후방측 공진스프링(52)이 서로 중첩구간(L)을 갖도록 피스톤 방향으로 평행하게 배열한다.

상기와 같이 구성된 종래 구조의 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

상기 왕복동식모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되면, 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 전방측 공진스프링(51)과 후방측 공진스프링(52)을 여러 개씩 등간격으로 배열함과 아울러 전방측 및 후방측 공진스프링(51)(52)의 스프링선 끝단이 상호 대칭하도록 배열함으로써 전방측 및 후방측 공진스프링(51)(52)이 수축/신장할 때 어느 한 쪽으로 편향되면서 발생할 수 있는 비틀림 모멘트를 서로 상쇄시킬 수 있고, 이를 통해 가동자(23)와 피스톤(42)이 안정적으로 왕복운동을 할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 종래 구조로 구성된 왕복동식 압축기에 있어서, 스프링지지대(60)의 스프링지지부(61)에 그 일측이 지지되는 후방측 공진스프링(52)의 타측을 지지하기 위해선 제3프레임(23)이 장착되어야 하기 때문에 압축기의 소형화에 한계가 발생되고, 제조원가가 상승되며, 조립 시, 후방측 공진스프링(52)의 탄성력을 조절하기에도 난해한 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 피스톤이 안정적으로 왕복하도록 지지하는 공진스프링의 지지구조를 개선하여 조립성의 향상 및 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 구조로 구성된 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도,

도 2는 도 1에 도시된 공진스프링 지지구조를 도시한 사시도,

도 3은 도 1에 도시된 공진스프링의 지지구조를 부분적으로 도시한 개략도,

도 4는 본 발명의 일 실시예인 공진스프링 지지구조를 갖는 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도,

도 5는 도 4에 도시된 공진스프링 지지구조를 도시한 사시도,

도 6은 도 4에 도시된 공진스프링의 지지구조를 부분적으로 도시한 개략도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

160 : 스프링 지지대 161 : 전방측 스프링 지지부

162 : 후방측 스프링 지지부 162a : 관통구

170 : 지지부재 171 : 몸체부

172 : 머리부 173 : 고정부

174 : 체결부

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조는 복수개의 프레임으로 고정하는 고정자 및 상기 고정자 사이에서 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 가지는 왕복동식 모터와, 상기 왕복동식 모터와 함께 상기 프레임에 고정 설치하는 실린더와, 상기 실린더의 내주면에 미끄러지게 삽입하고 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 직선 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 상기 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤을 연결하는 연결부의 전후 양측을 탄력지지하여 상기 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하는 복수개의 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링과, 상기 후방측 공진스프링의 타단을 각각지하여 상기 프레임에 고정하는 복수개의 스프링 지지부재가 구비되어 구성된다.

이하 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 공진스프링 지지구조를 갖는 왕복동식 압축기의 내부 구조를 도시한 종단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 공진스프링 지지구조를 도시한 사시도이고, 도 4에 도시된 공진스프링의 지지구조를 부분적으로 도시한 개략도로써, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기는 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 직선으로 구동력을 발생하는 왕복동식모터(30)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 유체를 흡입 압축하는 압축유니트(40)와, 프레임유니트(20)와 왕복동식모터(30)의 가동자(33) 사이에 결합하여 상기 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)이 함께 공진 운동을 하도록 유도하는 공진스프링유니트(150)를 포함한다.

상기 프레임유니트(20)는 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 일측면을 함께 지지함과 아울러 압축유니트(40)의 실린더(41)를 삽입하여 지지하는 제1프레임(21)과, 제1프레임(21)에 결합하여 왕복동식모터(30)의 외측고정자(31) 타측면을 지지하고 후술할 전방측 공진스프링(151)을 지지하는 제2프레임(22)으로 이루어진다.

상기 왕복동식모터(30)는 제1프레임(21)과 제2프레임(22) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41)에 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(Air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하여 상기 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다. 내측고정자(32)는 그 내주면이 실린더(41)의 외주면에 직접 압입하여 왕복동식 압축기의 횡방향 길이를 줄이는 것이 바람직하다.

압축유니트(40)는 제1프레임(21)에 삽입하여 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 상기 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브조립체(44)로 이루어진다.

상기 공진스프링유니트(150)는 왕복동식모터(30)의 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 함께 결합한 스프링지지대(160)의 일측면과 이에대응하는 왕복동식모터(30)의 측면 또는 상기 왕복동식모터(30)의 측면에 밀착한 제2프레임(22)의 일측면 사이에 복수 개로 구비하는 전방측 공진스프링(151)과, 상기 스프링지지대(160)의 타측면과 지지부재(170)에 의해 지지되도록 복수개로 구비하는 후방측 공진스프링(152)으로 이루어진다.

상기 스프링 지지대(160)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 원판모양의 환형으로 형성하고 그 외주면에 방사형으로 돌출 하는 다수개의 스프링 지지부를 갖고, 각 스프링 지지부는 전방측 공진스프링(151)이 지지되는 전방측 스프링지지부(161)와, 상기 후방측 공진스프링(152)이 지지됨과 동시에 상기 지지부재(170)가 통과하도록 관통된 관통구(162a)가 구비된 후방측 스프링지지부(162)로 이루어진다. 상기 스프링 지지대(160) 외주면에 방사형으로 돌출하여 다수개의 스프링 지지부 중에서 전방측 스프링지지부(161)는 후방측으로 절곡하여 전방측 공진스프링(151)과 후방측 공진스프링(152)이 서로 중첩구간(L)을 갖도록 피스톤 방향으로 평행하게 배열한다.

상기 스프링 지지부재(170)는 상기 후방측 공진스프링(152)의 직경보다 크게 형성하여 그 끝단을 지지하는 머리부(172)와, 상기 머리부(172)에 연장 형성하여 상기 후방측 공진스프링(152)의 중심을 통과하는 몸체부(171)와, 상기 몸체부(171)의 끝단에 형성하여 상기 프레임(22)에 고정하는 고정부(173)로 형성되고, 상기 지지부재(170)의 고정부(173)는 상기 후방측 공진스프링(152)의 탄성력을 조절할 수 있도록 수나사부로 형성되어 제2프레임(23)의 일정부분에 암나사부가 형성된 체결부(174)에 체결되며 상기 고정부(173)는 조임 정도에 따라 전방측 공진스프링(151)과 후방측 공진스프링(152)의 압축량을 조절하여 피스톤의 초기 위치를 조절하도록 상기 프레임(22)의 체결부(174)에 나사결합하는 것이다.

상기와 같이 구성된 종래 구조의 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

상기 왕복동식모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되면, 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링유니트(150)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다. 이때, 전방측 공진스프링(151)과 후방측 공진스프링(152)이 수축 및 신장하며 어느 한 쪽으로 편향되면서 발생할 수 있는 비틀림 모멘트를 상쇄시켜 가동자(23)와 피스톤(42)이 안정적으로 왕복운동을 할 수 있게되는 것이다.

또한, 상기 후방측 공진스프링(152)의 일측은 스프링지지대(160)의 후방측 스프링 지지부(162)에 지지하고 그 타측은 후방측 스프링 지지부(162)에 형성된 관통구(162a)를 관통하고 제2프레임(22)에 형성된 체결부(174)에 나사 결합하는 지지부재(170)의 머리부(172)에 지지하므로 그 조립 공정이 간편하며, 스프링 지지부재(170)의 조임 정도에 따라 전방측 공진스프링(151)과 후방측 공진스프링(152)의 압축량을 조절하여 피스톤(42)의 초기 위치를 조절할 수 있으므로 피스톤(42)의 초기 위히 설정도 용이하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조는 전방측공진스프링(151)과 함께 수축 및 신장하며 비틀림 모멘트를 상쇄시켜 가동자(23)와 피스톤(42)이 안정적으로 왕복운동할 수 있도록 하는 후방측 공진스프링(152)을 지지함에 있어서, 그 일측은 스프링지지대(160)의 후방측 스프링 지지부(162)에 지지하고 그 타측은 후방측 스르린 지지부(162)에 형성된 관통구(162a)를 관통하고 제2프레임(22)에 형성된 체결부(174)에 나사 결합하는 지지부재(170)의 머리부(172)에 지지함으로써, 그 조립 공정이 간편하다. 또한, 상기 체결부(174)에 나살결합하는 스프링 지지부재(170)의 체결깊이를 조절하여 피스톤(42)의 초기 위치 조절이 용이해 지는 특징이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조는 전방측 공진스프링과 함께 수축 및 신장하며 비틀림 모멘트를 상쇄시켜 가동자와 피스톤이 안정적으로 왕복운동할 수 있도록 하는 후방측 공진스프링을 지지함에 있어서, 그 일측은 스프링지지대의 후방측 스프링 지지부에 지지하고 그 타측은 후방측 스프링 지지부에 형성된 관통구를 관통하고 제2프레임에 형성된 체결부에 나사 결합하는 지지부재의 머리부에 지지하는 구조로 형성됨으로써, 제3프레임에 의해 후방측 스프링이 지지되던 종래 구조에 비하여 그 조립구조 및 조립 공정이 간편해져 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 제2프레임에 나사 결합하는 스프링 지지부재의 체결깊이를 조절할 수 있게 됨으로써, 종래 구조에 비하여 피스톤의 초기위히 설정이 용이해지는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 복수개의 프레임으로 고정하는 고정자 및 상기 고정자 사이에서 직선으로 왕복운동을 하는 가동자를 가지는 왕복동식 모터와,

   상기 왕복동식 모터와 함께 상기 프레임에 고정 설치하는 실린더와,

   상기 실린더의 내주면에 미끄러지게 삽입하고 상기 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 직선 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과,

   상기 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤을 연결하는 연결부의 전후 양측을 탄력지지하여 상기 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하는 복수개의 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링과,

   상기 후방측 공진스프링의 타단을 각각지지하여 상기 프레임에 고정하는 복수개의 스프링 지지부재가 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임은 왕복동식 모터의 고정자 일측면을 지지함과 아울러 실린더를 삽입하여 지지하는 제1프레임과, 상기 제1프레임에 결합하여 왕복동식 모터의 고정자 타측면을 지지함과 아울러 전방측 공진스프링을 지지하는 제2프레임으로 구성되고, 상기 제2프레임은 상기 지지부재가 고정되도록 암나사가 형성된 체결부가 다수개 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전방측 공진스프링과 후방측 공진스프링의 일측 끝단을 함께 지지하는 스프링지지대를 상기한 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤의 연결부에 결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 스프링지지대는 스프링지지부재를 통과하여 상기 프레임에 고정할 수 있도록 하는 관통구를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조.
5. 제 1항에 있어서, 상기 스프링 지지부재는 상기 후방측 공진스프링보다 크게 형성하여 그 끝단을 지지하는 머리부와, 상기 머리부에 연장 형성하여 상기 후방측 공진스프링의 중심을 통과하는 몸체부와, 상기 몸체부의 끝단에 형성하여 상기 프레임에 고정하는 고정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조.
6. 제 5항에 있어서, 상기 고정부는 조임 정도에 따라 전방측 공진스프링과 후방측 공진스프링의 압축량을 조절하여 피스톤의 초기 위치를 조절하도록 상기 프레임에 나사결합하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 공진스프링 지지구조.