KR20180126753A

KR20180126753A - 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조

Info

Publication number: KR20180126753A
Application number: KR1020170061548A
Authority: KR
Inventors: 장정철; 김종혁; 박진선
Original assignee: 뉴모텍(주)
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2018-11-28
Also published as: KR101951652B1; US20200011312A1; WO2018212452A1; US11067070B2

Abstract

본 발명에 따른 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조는, 블럭과, 상기 블럭에 결합되는 관체 형상의 실린더와, 흡입밸브와 토출밸브가 구비되어 상기 실린더의 선단을 막는 밸브조립체와, 상기 밸브조립체의 상부에 흡입공간과 토출공간을 형성하도록 상기 밸브조립체를 커버하는 밸브커버와, 상기 밸브커버와 상기 블럭 사이에서 상기 실린더가 가압 되도록 상기 밸브커버와 상기 블럭을 결합시키는 적어도 하나 이상의 가압볼트와, 상기 실린더의 내부에서 왕복운동되는 피스톤과, 상기 블럭에 결합된 고정자와, 상기 고정자에 대하여 상대적으로 회전하도록 위치된 회전자와, 상기 회전자와 일체로 회전하도록 상기 회전자와 결합되어 상기 블럭에 회전가능하게 축지지된 크랭크축과, 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환하도록 양단 각각이 상기 크랭크축과 피스톤 각각에 연결된 커넥팅로드가 포함된 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조에 있어서, 상기 피스톤은, 선단부에 형성한 링 삽입단에 O-링을 삽입하고, 0-링 외측 링 삽입단에 고정링을 삽입시켜 상기 피스톤과 결합하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조{Cylinder Assemble Structure for Compact Air Compressor}

본 발명은 소형 공기 압축기에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 공기나 냉매 가스와 같은 유체를 흡입하여 압축하는 왕복운동 피스톤형 압축기의 실린더를 블럭과 별도로 제작하여 블럭에 결합함으로써 압축기의 무게 및 크기를 줄일 수 있도록 한 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조에 있어서, 실린더 내부의 피스톤 작동 시 발생하는 진동 및 소음을 줄이고, 보다 확실하게 공기나 냉매 가스의 누설을 방지하도록 하는 것이다.

압축 공기의 제조나 냉매 가스와 같은 유체의 압축을 위해서 압축기가 이용되는데, 압축기는 실린더 내에 피스톤을 왕복운동 시켜 공기를 압축하는 왕복동 피스톤형(reciprocating piston type)과 실린더내에 회전자를 회전시켜 공기를 압축하는 로터리 베인형(rotary vane type)이 주류를 이루고 있다. 로터리 베인형 공기압축기는 소음이 적다는 장점은 있으나, 소형 제품의 생산에 어려움이 발생되어 주로 20 HP 이상의 대형 압축기에만 적용되는 실정이고, 왕복운동 피스톤형 압축기는 주로 20 HP 이하의 다양한 크기의 제품에 적용된다.

대한민국 등록실용신안 제20-0387141호에는 공기를 압축시키기 위한 왕복운동 피스톤형 압축기가 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1073763호, 대한민국 등록실용신안 제20-0122684호 및 대한민국 공개특허 제10-2010-0081807호에는 냉동기기의 냉매를 압축시키기 위한 소형의 왕복운동 피스톤식, 즉 왕복동식 압축기가 개시되어 있다.

도 1은 대한민국 공개특허 제10-2010-0081807호에 개시된 소형 왕복동식 압축기를 도시한 것인데, 도 1를 참조하면 종래에 냉매가스를 압축하기 위한 일반적인 소형 왕복동식 압축기는 케이스(1)의 내부에 회전동력을 발생시키는 동력부(P)와, 그 동력부(P)의 회전운동을 왕복운동을 전환하여 냉매가스를 압축하는 압축부(C)로 구성된다. 상기 동력부(P)는 스프링(2a)으로 탄성 지지된 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 안쪽에 회전 가능하게 설치된 회전자(3)로 이루어진다.

상기 압축부(C)는 압축공간을 이루도록 실린더부(4a)를 일체로 가지면서 상기 고정자(2)와 결합된 블록(4)과, 상기 블록(4)의 축지지 구멍에 삽입되어 반경방향과 축방향으로 지지되고 상기 동력부(P)의 회전자(3)에 결합되어 회전력을 전달하는 크랭크축(5)과, 상기 크랭크축(5)의 캠부에 회전 가능하게 결합되어 회전운동을 직선운동으로 전환하는 커넥팅로드(6)와, 상기 커넥팅로드(6)에 회전 가능하게 결합되어 상기 실린더(4a)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 피스톤(7)과, 상기 실린더(4a)의 선단에 결합되어 흡입밸브와 토출밸브가 구비되는 밸브조립체(8)와, 상기 밸브조립체(8)의 흡입측에 결합되는 흡입머플러(9a)와, 상기 밸브조립체(8)의 토출측을 수용하도록 결합되는 토출커버(9b)와, 상기 토출커버(9b)에 연통되어 토출되는 냉매의 토출소음을 감쇄시키는 토출머플러(9c)로 이루어진다.

상기와 같은 소형 왕복동식 압축기는 상기 동력부(P)의 전원이 인가되면, 상기 고정자(2)와 회전자(3)의 상호작용력에 의해 상기 회전자(3)가 크랭크축(5)과 함께 회전을 하고, 상기 크랭크축(5)의 캠부에 결합된 상기 커넥팅로드(6)가 선회운동을 하며, 상기 커넥팅로드(6)에 결합된 상기 피스톤(7)이 실린더(4a)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 상기 흡입머플러(9a)를 통해 상기 실린더(4a) 내부로 흡입된 냉매를 압축하여 상기 밸브커버(9b)로 토출하고, 이 밸브커버(9b)로 토출되는 냉매는 토출머플러(9c)를 거쳐 배출된다.

그런데, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 소형 왕복동식 압축기는 실린더(4a)가 블럭(4)와 일체로 형성되어 그 크기가 커져 블럭(4)의 제조를 위한 주물이나 다이캐스팅 재료가 많이 들고 무게가 무거워지며 그에 따라 운송비 등의 물류에 많은 비용이 드는 단점을 갖게 된다.

이러한 종래의 왕복운동 피스톤형 압축기가 가지는 문제점을 극복하기 위하여 도 1b에 도시된 바와 같이, 관체 형상의 실린더(4a')를 블럭(4')과 별도로 제작하여 실린더(4a')의 일단을 블럭(4')에 맞대고 밸브조립체(8')가 실린더(4a')의 타단에 결합된 상태에서 상기 실린더(4a')의 타단을 밸브커버(9b')가 가압하도록 밸브커버(9b')와 블럭(4')를 가압볼트(9b'-1)로 결합시키는 구조의 소형 왕복동식 압축기가 개시되었다.

한편, 도 1에 도시된 소형 왕복동식 압축기의 경우 피스톤(7)의 왕복운동으로 압축되는 공기나 냉매 가스의 맥동으로 발생되는 소음을 줄이기 위한 흡입머플러(9a) 및 토출머플러(9b)가 블럭(4)과 별도로 제작되어 관으로 상기 밸브커버(4)로 연결되는 구조를 갖는다. 이는 압축기의 구조를 복잡하게 하고 제작비를 상승시키는 요인이 된다.

또한, 도 1에 도시된 소형 왕복동식 압축기의 경우 크랭크축(5)이 블럭(4)의 축지지 구멍에 삽입되어 양측 단부가 베어링(5b)에 의해 축방향 및 반경방향으로 축지지 된다. 그런데, 상기 크랭크축(5)에는 진동이 많이 발생되는데 그 진동에 의해 통상 사용되는 볼 베어링의 경우 파손이 쉽게 진행되며, 진동의 감소와 내구성 향상을 위해서 급유가 반드시 필요하게 된다. 이에 따라, 도 1a에 도시된 종래의 소형 왕복동식 압축기의 경우 오일피더(5a)에 의해 케이스(1)의 저유부에 있는 오일을 펌핑하여 상기 크랭크축(5)에 형성된 오일유로(5c)를 통해 상기 베어링(5b)로 공급하는 구조를 채택하고 있다. 상기와 같이 공급되는 오일은 일부는 상기 피스톤(7)과 실린더(4a) 사이의 마찰을 줄이도록 상기 실린더(4a)로 공급된다.

한편, 도 2는 또 다른 종래의 소형 왕복동식 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 것인데, 종래에는 커넥팅 로드(6")가 회전가능하게 연결된 피스톤(7")의 상단부에는 외주를 일주하는 링삽입홈(7a")이 형성되고, 그 링삽입홈(7a")에 피스톤(7")과 실린더 내면 사이의 틈새를 밀봉하기 위한 고무소재의 0-링(7b")이 삽입된 구조를 갖는다. 그런데, 종래의 피스톤(7")의 경우 피스톤 일측에 설치된 O-링(7b")이 실린더(4a)의 내면에 밀착되는 구조이기 때문에 피스톤(7")의 왕복 운동시 피스톤(7")의 좌우진동이 발생 되고, 더구나 피스톤의 직진성이 크게 저하되어 압축기 성능 저하를 가져올 뿐만 아니라 상기 O-링(7b")은 고무소재이기 때문에 실린더 내면과의 접촉시 마찰이 크고 내구성이 떨어지는 단점을 갖는다.

본 발명의 목적은 흡입 머플러 및 토출 머플러를 블럭과 일체로 형성함으로써 구조가 간단하고 조립이 용이한 소형 공기 압축기를 제공함에 있어서, 피스톤의 선단부 및 후단부 각각에 밀봉 링을 설치하여 피스톤의 진동을 줄임과 동시에 실린더 내부에서의 공기나 냉매 가스의 누설을 방지하도록 하는 소형 공기 압축기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소형 공기 압축기는, 블럭과, 상기 블럭에 결합되는 관체 형상의 실린더와, 흡입밸브와 토출밸브가 구비되어 상기 실린더의 선단을 막는 밸브조립체와, 상기 밸브조립체의 상부에 흡입공간과 토출공간을 형성하도록 상기 밸브조립체를 커버하는 밸브커버와, 상기 밸브커버와 상기 블럭 사이에서 상기 실린더가 가압되도록 상기 밸브커버와 상기 블럭을 결합시키는 적어도 하나 이상의 가압볼트와, 상기 실린더의 내부에서 왕복운동되는 피스톤과, 상기 블럭에 결합된 고정자와, 상기 고정자에 대하여 상대적으로 회전하도록 위치된 회전자와, 상기 회전자와 일체로 회전하도록 상기 회전자와 결합되어 상기 블럭에 회전가능하게 축지지된 크랭크축과, 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 전환하도록 양단 각각이 상기 크랭크축과 피스톤 각각에 연결된 커넥팅로드가 포함된 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조에 있어서, 상기 피스톤은, 선단부에 형성한 링 삽입단에 O-링을 삽입하고, 0-링 외측 링 삽입단에 고정링을 삽입시켜 상기 피스톤과 결합하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 0-링은 테프론 재질의 접시 형상으로 형성하되, 전, 후 0-링을 상호 반대방향으로 면접시켜 외경방향에 "V" 형태의 간격이 형성되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 0-링은 피스톤의 선단부 및 후단부 각각에 설치하여 구성하되, 선단부의 0-링 두께보다 후단부의 0-링 두께가 더 크게 형성하여 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 고정링은 상기 링 삽입단에 삽입된 상태에서 피스톤과 연접된 부분이 코킹되어 상기 피스톤에 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 소형 공기 압축기는 흡입 머플러 및 토출 머플러를 블럭과 일체로 형성함에 있어서, 피스톤의 상하 양단에 밀봉링을 설치하여 피스톤의 진동 및 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 밀봉링을 테프론 재질로 형성함으로써 내마모성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 접시모양의 2개의 0-링 내경부를 상호 면접시켜 외경방향에 "V"형 간격을 유지하게 하여 실린더 후방측에서 유입되는 비압축기체의 유입을 방지하여 행정압축공간에서의 압축손실을 줄이고, 오일 등의 이상유입 방출을 억제할 수 있어 소형 압축기의 성능향상을 증진시키는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 선단부의 0-링의 두께 보다 후단부의 0-링 두께를 크게 하여 피스톤의 직진성 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 블럭에 실린더가 일체로 형성된 종래의 소형 왕복동식 압축기의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 소형 왕복동식 압축기의 피스톤 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기를 도시한 일부 발췌 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 밸브 플레이트 발췌 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 크랭크축을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 밸브조립체를 도시한 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 소형 공기 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 14는 도 13에 의한 실시예의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제시하는 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합 구조가 적용된 소형 공기 압축기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기를 도시한 분해사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기를 도시한 일부 발췌 측단면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 평단면도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 평면도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 밸브 플레이트 발췌 사시도, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 블럭과 크랭크축의 결합에 대한 다른 실시예를 도시한 단면도, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 밸브조립체를 도시한 분해사시도, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 사시도, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 분해 사시도, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 소형 공기 압축기의 피스톤의 구조를 도시한 분해 사시도, 도 14는 도 13에 의한 실시예의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 결합구조가 적용된 소형 공기 압축기는 하우징, 고정자(21), 회전자(25), 크랭크축(30), 커넥팅로드(34), 블럭(40), 실린더(50), 피스톤(60), 밸브조립체(70), 밸브커버(80), 가압볼트(90)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징은 미 도시하지만 일반적으로 고정자(21)와 블럭(40) 등이 조립된 조립체가 보호되도록 그 조립체를 수용하기 위한 케이스로서, 바닥부와, 그 바닥부의 외측 가장자리에서 상방으로 연장되어 상하가 개구된 관형상으로 형성된 측벽부 및 상기 측벽부의 상부 개구를 커버하기 위한 커버부로 구성된다. 상기 바닥부와 측벽부 각각이 상기 커버부의 상하 개구를 막도록 상하로 순차적으로 놓여진 상태에서 상기 바닥부, 측벽부 및 커버부는 일체로 결합된다. 상기 하우징은 펌핑 작동시 발생 되는 소음을 막고 윤활유 등과 같은 오일이 외부로 유출되지 않도록 밀폐되고 있다.

상기 고정자(21)는 전기가 인가되면 상기 회전자(25)를 회전시키기 위한 자기력을 발생시키기 위한 구성으로, 상기 하우징의 바닥부에 고정된다. 상기 고정자(21)의 고정을 위해 상기 고정자(21)는 고정 플레이트(22)에 세워진 상태에 결합되며, 상기 고정자(21)가 결합된 고정 플레이트(22)는 상기 하우징의 바닥부에 결합볼트에 의해 고정된다.

상기 고정자(21)는 후술하는 바와 같이 상기 블럭(40)의 축지지부(41)에서 하방으로 돌출된 고정자 결합 기둥(46)에 맞닿아 상기 블럭(40)과 일체로 결합된다.

상기 회전자(25)는 상기 고정자(21)의 내부에 위치되어 고정자(21)에 대하여 상대적으로 회전되는 구성이다. 상기 크랭크축(30)은 상기 회전자(25)에 결합되어 상기 회전자(25)와 일체로 회전된다.

상기 크랭크축(30)은 상기 회전자(25)와 일체로 회전하도록 상기 회전자(25)와 결합되어 상기 블럭(40)에 회전가능하게 축지지된 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 크랭크축(30)은 축부(31)의 상부에 상기 커넥팅로드(34)가 연결되는 크랭크부(32)가 일체로 형성되고, 상기 축부(31)의 하부에 상기 하우징의 바닥부에 담긴 윤활유를 크랭크축(30)으로 이동시키기 위한 오일피더(33)가 결합된다. 상기 오일피더(33)에 의해 펑핑된 윤활유는 상기 크랭크축(30)에 형성된 홈이나 구멍과 같은 오일유로(311)을 따라 상기 크랭크축(30)의 표면으로 공급된다.

상기 크랭크축(30)의 축부(31)는 상기 블럭(40)의 축지지부(41)에 축지지되는데, 상기 블럭(40)의 축지지부(41)에는 상하방으로 관통된 축구멍(47)이 형성되고 그 축구멍(47)에 삽입된 저널(35)에 상기 축부(31)이 회전가능하게 삽입되어 축지지된다.

상기 크랭크축(30)의 크랭크부(32)는 상기 커넥팅로드(34)와 함께 상기 크랭크축(30)의 회전을 상기 피스톤(60)의 왕복운동로 전환하기 위한 캠기구에 관한구성이다.

상기 커넥팅로드(34)는 상기 크랭크축(30)의 회전운동을 상기 피스톤(60)의 직선왕복운동으로 전환하도록 양단 각각이 상기 크랭크축(30)과 피스톤(60) 각각에 연결된 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 커넥팅 로드(34)는 커넥팅핀(66)으로 상기 피스톤(60)에 연결되는 로드부(341)와, 상기 크랭크축(30)의 크랭크부(32)에 연결되는 저널부(342)로 분할 형성된 구조를 갖는다. 분할된 상기 로드부(341)와 상기 저널부(342)는 일체로 연결된다.

상기 블럭(40)은 상기 크랭크축(30)을 축지지 하고, 상기 실린더(50)가 결합되기 위한 구성이다.

본 발명은 상기 블럭(40)에 실린더(50)가 일체로 형성되지 않고, 상기 실린더(50)가 별도로 형성되어 상기 블럭(40)의 실린더 결합부(42)에 결합된 구조를 갖는다. 도면을 참조하면, 상기 블럭(40)은 상기 크랭크축(30)이 축지지되는 수평방향의 판형으로 형성된 축지지부(41)와, 상기 축지지부(41)와는 연직이 되도록 세워진 판형으로 형성된 실린더 결합부(42)를 갖도록 형성된다.

상기 블럭(30)의 축지지부(41)에는 축지지 구멍(47)이 형성되고, 그 축지지 구멍(47)에는 관형상의 저널(35)이 삽입 고정된다. 상기 저널(35)에는 상기 크랭크축(30)이 삽입되어 축지지 된다.

상기 저널(35)은 상기 크랭크축(30)의 회전을 원할하게 지지하며 내마모성을 갖는 청동과 같은 재질로 형성되어 상기 크랭크축(30)이 상기 저널(35)에 직접 미끄럼 접촉되어 지지되도록 구성된다.

한편, 본 발명은 상기 저널(35)에 크랭크축(30)이 직접 지지지 되지 않고, 상기 저널(35)의 양측 입구 각각에 결합된 수지재질의 부싱(351,352)에 의해 지지되는 구조로 형성될 수 있고, 내열 및 내마모성이 우수한 PPS(Poly Phenylene sulfide)와 같은 수지재질로 형성된 부싱(351,352)이 상기 저널(35)의 양측 입구에 각각에 삽입되고, 그 부싱(351, 352)에 크랭크축(30)의 축부(341)가 삽입되어 지지된 실시예를 도시한 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이 수지재질의 부싱(351,352)에 의해 상기 크랭크축(30)이 지지되는 경우에는 오일의 급유를 줄이거나 급유 자체가 필요없는 무급유 축지지 구조를 갖게 된다. 무급유 축지지가 되는 경우 본 발명은 상술한 오일피더(33)나 오일유로(311)에 관한 구성을 삭제할 수 있게 되고 그에 따라 중량감소 및 소형화가 용이해지게 된다.

본 발명은 상기 실린더(50)가 상기 블럭(40)과는 별도로 제작되어 상기 블럭(40)의 실린더 결합부(42)에 결합되는 구조를 갖는데, 상기 실린더 결합부(42)에는 상기 축지지 구멍(47)과는 연직으로 배치된 실린더 삽입홀(45)이 형성된다. 상기 실린더 삽입홀(45)은 상기 실린더 결합부(42)에 상기 실린더(50)의 일단부가 삽입되도록 관통 형성되는데, 그 실린더 삽입홀(45)은 크랭크축(30)이 위치된 측의 내경이 작고 상기 크랭크축(30)이 위치된 반대 측은 직경이 큰 부분으로 나뉘게 단차가 형성되어 상기 단차에 의해 상기 실린더(50)의 걸림단(53)이 지지되기 위한 지지단(451)이 형성된다. 상기 실린더(50)는 상기 실린더 삽입홀(45)에 삽입되어 그 걸림단(53)이 상기 실린더 삽입홀(45)의 내벽에 형성된 단차에 의해 형성된 지지단(451)에 걸려 지지된다.

상기 실린더 삽입홀(45)에는 상기 실린더(50)의 삽입을 가이드하기 위하여 상기 실링더(50)의 외벽에 형성된 가이드홈(54)에 대응되는 가이드돌기(452)가 직경이 큰 부분에서 상기 실린더 삽입홀(45)의 내벽에 그 길이방향으로 길게 형성된다. 상기 실린더(50)는 상기 실린더 삽입홀(45)에 삽입되는 과정에서 실린더(50)의 외면에 형성된 가이드홈(54)에 상기 가이드돌기(452)가 삽입되면서 상기 실린더(50)는 그 길이방향으로만 이동되면서 상기 실린더 삽입홀(45)에 삽입된다.

한편, 본 발명은 펌핑 동작시 발생되는 유체의 맥동으로 발생되는 소음을 줄이기 위한 흡입머플러(43) 및 토출머플러(44)가 상기 블럭(40)과 일체로 형성된 구조를 갖는다. 도면을 참조하면, 상기 흡입머플러(43)와 상기 토출머플러(44)는 축이 지지되는 축지지부(41)의 양측 각각에 형성된다. 특히, 상기 흡입머플러(43)와 토출머플러(44) 사이에 상기 실린더 결합부(42)가 위치되는데, 상기 흡입머플러(43)와 토출머플러(44) 각각의 단부가 상기 축지지부(41)의 양측 각각에 연결되어 상기 흡입머플러(43), 상기 실린더 결합부(42) 및 상기 토출머플러(44) 순으로 'ㄷ'자 형상으로 배치된 구조로 상호 연결되어 블럭(40)의 강성이 보강되는 구조를 형성하게 된다. 상기 흡입머플러(43)에는 유체가 유입되는 입구(431)와 유출되는 출구(432)가 형성되며, 상기 흡입머플러(43)의 입구(431)에는 흡입되는 공기나 냉매에 포함된 이물질을 걸르기 위한 흡입필터(43a)가 결합되며, 상기 흡입머플러(43)의 출구(432)에는 흡입 연결관(93)이 연결되어 상기 흡입머플러(43)는 상기 밸브커버(80)의 흡입 공간(81a)으로 연결된다. 또한, 상기 토출머플러(44)에는 유체가 유입되는 입구(441)와 토출되는 출구(442)가 형성되며, 상기 토출머플러(44)의 입구(441)에는 토출 연결관(94)이 연결되어 상기 토출머플러(44)는 상기 밸브커버(80)의 토출 공간(81b)으로 연결되고, 상기 토출머플러(44)의 출구(442)에는 관 연결구(44a)가 결합된다.

상기 실린더(50)는 상기 피스톤(60)의 왕복운동으로 공기나 냉매와 같은 유체가 압축되는 공간을 형성하도록 원형의 관체 형상으로 형성된 구성이다. 본 발명은 상기 실린더(50)가 블럭(40)과 별도로 형성되어 상기 블럭(40)에 결합하되, 특히 상기 실린더(50)에는 측부에 걸림단(53)이 형성되어 그 걸림단(53)이 상기 블럭(40)의 실린더 삽입홀(45)의 내부에 형성된 지지단(451)에 걸려 지지되는 구조를 갖는다. 도면을 참조하면, 상기 실린더(50)는 상기 블럭(40)의 실린더 삽입홀(45)에 삽입되는 측에 외경이 작은 소경부(51)가 형성되고, 상기 밸브 조립체(70) 및 밸브커버(80)이 결합되는 측에 외경이 상기 소경부(51)보다 큰 대경부(52)가 형성되어 상기 소경부(51)과 대경부(52)에 의해 형성된 단차가 걸림단(53)이 된다. 상기 소경부(51)는 상기 실린더 삽입홀(54)의 내경이 작은 부분으로 삽입되고 상기 대경부(52)는 상기 실린더 삽입홀(54)의 내경이 큰 부분으로 삽입되어 상기 걸림단(53)이 상기 실린더 삽입홀(54)의 지지단(451)에 걸려 지지된다. 즉, 상기 실린더(50)의 걸림단(53)이 지지단(451)에 걸려 지지된 상태에서 상기 밸브커버(80)가 상기 실린더(50)의 선단을 가압하도록 상기 가압볼트(90)가 상기 블럭(40)과 밸브커버(80)를 서로 체결하여 상기 실린더(50)는 상기 블럭(40)에 결합된다. 상술한 바와 같이 상기 실린더(50)가 상기 실린더 삽입홀(45)에 삽입되는 과정에서 가이드 되고 실린더(50)가 실린더 삽입홀(45)에 삽입되어 블럭(40)에 결합된 상태에서 회전이 되지 않도록 상기 실린더 삽입홀(45)의 내면에 형성된 가이드돌기(452)가 삽입되기 위한 가이드홈(54)이 상기 실린더(50)의 외면에 형성된다. 도면을 참조하면, 상기 가이드돌기(452)는 상기 실린더(50)의 걸림단(53)에서 시작하여 실린더(50)의 길이 방향으로 상기 대경부(52)를 일정 깊이로 절취하여 형성된다.

한편, 도면에는 상기 가이드돌기(452)가 실린더 삽입홀(45)의 내면에 형성되고 상기 가이드홈(54)이 실린더(50)의 외면에 형성된 실시예가 도시되어 있으나, 이는 반대의 위치에 형성되어 질 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와는 반대로 가이드돌기가 상기 실린더(50)의 외면에 형성되고, 가이드홈이 실린더 삽입홀(45)의 내면에 형성될 수 있다.

상기 피스톤(60)은 상기 실린더(50)의 내부로 흡입된 공기나 냉매와 같은 유체를 압축하여 배출하도록 상기 실린더(50)의 내부에서 왕복운동 되는 구성이다. 상기 피스톤(60)은 상기 크랭크축(30)의 회전운동을 직선운동으로 전환하기 위한 커넥팅로드(34)에 커넥팅핀(66)에 의해 연결되어 상기 직선 왕복운동 하게 된다.

이와같은 구성에 있어서 본 발명은 피스톤(60)의 조립성 및 압축 밀폐성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는데, 도 12는 이러한 피스톤(60)의 구조를 상세하게 도시한 것이다. 도 12를 참조하면, 상기 피스톤(60)은 선단이 막히고 후단이 개방된 관체 형상의 본체(61)의 선단부 및 후단부 각각에 이중의 O-링(63)(65)이 설치된 구조를 갖는다.

그러나, 본 발명은 상기 본체(61)의 선단부 링 삽입단(611)에는 이중의 O-링(63)을 설치하고, 후단부 링 삽입단(612)에는 0-링(65) 대신에 환형 0-링을 설치하여 사용할 수 있다.

상기 선단부 및 후단부 각각의 이중의 O-링(63)(65)은 테프론 또는 내열성과 탄성이 큰 실리콘 재질의 접시 형상으로 형성하되, 선, 후 0-링(63A)과(63B),(65A)와(65B)를 각각 상호 반대방향으로 면접시켜 외경방향에 "V" 형태의 간격이 형성되도록 하여 링 삽입단(611)(612) 각각에 결합시켜 구성할 수 있다.

또한, 상기 선단부의 0-링(63) 두께보다 후단부의 0-링(65)의 두께를 더 두껍게 형성하여 제공할 수 있고, 이중의 O-링(63)(65) 각각의 선단 0-링(63A)(65A)의 두께 보다 후단 0-링(63B)(65B)의 두께를 더 크게 형성하여 제공할 수 있다.

상기에 있어서, 전단부 및 후단부 각각의 O-링(63)(65) 각각의 외측 둘레는 실린더(50) 내측 둘레면에 형성한 전단 및 후단 각각의 0-링 끼움홈(50A)(50B)에 끼워지게 하여 밀폐성을 증진시킬 수 있게 한다.

제시하는 도 13은 본 발명의 0-링(63)(65)을 변형시킨 실시예로서, 이중의 0-링(63)(65)각각의 선, 후 0-링(63A)과(63B),(65A)와(65B) 각각의 내경 외측으로 환형 고정편(63A')과(63B'),(65A')와(65B')을 연설하되, 상기 환형 고정편(63A')(65B')은 고정링(62)과(64) 각각에 형성한 끼움홈(62')(64')에 끼우고, 환형 고정편(63B')(65A')은 링 삽입단(611)(612) 각각에 형성한 끼움홈(611')(612')에 끼워 상기 피스톤(60) 작동 시 상기 이중의 0-링(63)(65)의 이탈을 방지하여 밀폐성을 유지하도록 할 수 있다.

이와 같은 구성의 본 발명은 상기와 같이 선단 및 후단 각각에 O-링(63,65)이 설치되어 상기 피스톤(60)의 실린더(50)의 내면에 전단 및 후단이 밀착지지 되기 때문에 밀폐성을 향상시킬 수 있고, 피스톤(60)이 실린더(50)의 내부에서 진동되는 것을 막을 수 있게 된다. 본 발명은 상기 O-링(63,65)을 고무재질이 아닌 테프론 재질로 형성함으로써 밀폐성을 확보하면서 내마모성 등의 기계적 성질을 확보할 수 있어 결과적으로 실린더(50)의 내벽에 급유를 줄이거나 없애 무급유를 구현할 수 있다. 특히 상기와 같이 테프론 재질 또는 내열성과 탄성이 큰 실리콘 재질의 O-링(63,65)을 채택함으로써 이를 피스톤(50)에 용이하게 결합시킬 수 있도록 본 발명은 상기 실린더(60)의 본체(61)의 선단부 및 후단부 각각에 링 삽입단(611,612)을 절취 형성하고, 그 절취된 삽입단(611,612) 각각에 순차적으로 0-링(63,65)이 삽입된 다음 그 외측에 고정링(62,64)이 삽입되어 피스톤(60)에 고정됨으로써 상기 O-링(63,65)이 상기 피스톤(60)에 결합되는 구조를 갖는다. 상기 고정링(62,64)은 상기 링 삽입단(611,612)에 압입되어 상기 피스톤(60)과 결합되어 질 수 있으며, 압입 결합과 동시에 또는 압입 결합과는 별도로 상기 고정링(62,64)은 상기 링 삽입단(611,612)에 삽입된 상태에서 피스톤(60)의 본체(61)과 연접된 부분이 코킹(caulking)되어 상기 피스톤(60)의 본체(61)에 결합될 수 있다.

한편, 상기 O-링(63,65) 중에서 피스톤 본체(61)의 선단부에 결합된 O-링(63)이 실린더(50)와 피스톤(60) 사이의 밀폐에 주로 작용하는데, 본 발명은 상기와 같이 본체(61)의 선단부에 결합된 O-링(63)을 테프론 재질 또는 내열성과 탄성이 큰 실리콘 재질로 형성하고, 압축 압력에 버틸 수 있도록 상기 본체(61) 선단부에 접시모양의 선, 후 0-링(63A)(63B)이 상호 결합된 O-링(63)의 외경을 "V" 형태의 간격을 유지시키되, 선단의 0-링(63A)이 후단의 0-링(63B) 두께보다 얇게 형성하여 제공하므로 피스톤(60)이 전방으로 직진할 시 직진성이 우수하고, 실린더(50) 내측 둘레면에 형성한 전단의 0-링 끼움홈(50A)에 끼워진 O-링(63)의 전, 후단의 0-링(63A)(63B)이 이탈되면서 전단의 0-링(63A)(63B)외경은 후방으로 젖혀지면서 실린더(50) 내주면에 밀착되면서 이동하게 되므로 더더욱 밀폐성을 유지할 수 있게 된다. 따라서, 피스톤(60)의 본체(61) 선단부 및 후단부 각각에 이중의 O-링(63,65)이 설치되어 상기와 같은 작용을 수행하게 되므로 피스톤(60)의 진동 및 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 실린더(50) 후방측에서 유입되는 비압축기체의 유입을 방지하여 행정압축공간에서의 압축손실을 줄이고, 오일 등의 이상유입 방출을 억제할 수 있어 소형 압축기의 성능향상을 증진시키는 효과를 가진다.

상기 밸브조립체(70)는 흡입밸브와 토출밸브가 구비되어 상기 실린더의 선단을 막는 구성으로, 상기 밸브조립체(70)는 상기 실린더(60)의 선단 개구를 막는 밸브 플레이트(71)가 구비된다. 상기 밸브 플레이트(71)에는 상기 밸브커버(80)에 의해 형성된 흡입공간(81a)과 실린더(50)의 내부에 형성된 압축공간을 연결하는 흡입구(711)가 형성되고, 또한 상기 밸브 플레이트(71)에는 상기 밸브커버(80)에 의해 형성된 토출공간(81b)과 실린더(50)의 내부에 형성된 압축공간을 연결하는 토출구(712)가 형성된다. 유체가 상기 흡입공간(81a)에서 실린더(50)의 압축공간으로 흡입되는 방향으로만 상기 흡입구(711)가 개방되도록 상기 밸브 플레이트(71)의 내측에는 탄성재질의 흡입 밸브 플립(73)이 결합되고, 또한 유체가 상기 실린더(50)의 압축공간에서 상기 토출공간(81b)로 토출되는 방향으로만 상기 토출구(712)가 개방되도록 상기 밸브 플레이트(71)의 외측에는 탄성 재질의 토출 밸브 플립(74)이 결합된다.

한편, 상기와 토출 밸브 플립(74)이 과도하게 열리는 것을 방지하기 위하여 상기 밸브 플레이트(71)의 외측에는 상기 토출 밸브 플립(73)의 상부에 위치하도록 밸브 스토퍼(75)가 결합된다. 상기 밸브 스토퍼(75)는 상기 토츨 밸브 플립(73)에 대응되는 형상을 갖고 상기 밸브 플레이트(71)에 형성된 리벳체결구(714)에 체결되는 리벳(76)에 의해 상기 토출 밸브 플립(73)과 동시에 상기 밸브 플레이트(71)의 외측에 결합된다.

한편, 상기 밸브 플레이트(71)에는 상기 밸브커버(80)의 토출공간(81b)으로 토출된 압축된 유체가 상기 토출머플러(44)로 배출되도록 상기 토출공간(81b)와 토출머플러(44)를 연결하는 토출연결관(94)이 연결되는 배출구(713)이 형성된다.

상기와 같이 결합된 밸브조립체(70)은 상기 실린더(50)의 선단 개구를 막도록 놓여 상기 밸브커버(80)과 함께 상기 가압볼트(90)의 체결로 상기 실린더(50)에 결합된다. 상기 실린더(50)와 접촉되는 부분의 밀폐를 위해 상기 실린더(50)의 선단 개구 가장자리에는 실린더 개스켓(91)이 구비되며, 상기 밸브플레이트(71)의 내측면에는 플레이트 가스켓(72)가 구비된다. 상기 플레이트 가스켓(72)에는 상기 흡입 밸브 플립(73)이 안착되기 위한 플립 안착홀(721)이 형성되고, 상기 밸브 플레이트(71)의 토출구(712)를 막지 않도록 토출홀(722)이 형성된다.

상기 밸브커버(80)는 상기 밸브조립체(70)의 상부를 커버하고 그 밸브조립체(70)의 상부에 흡입공간(81a)과 토출공간(81b)을 형성하도록 상기 밸브조립체를 커버하는 구성이다. 상기 밸브커버(80)의 내측에는 상기 흡입공간(81a)과 토출공간(81b)를 분할하기 위한 격막(81)이 형성되어 밀폐를 위해 커버 가스켓(92)가 개재된 상태에서 상기 밸브 플레이트(71)의 상부를 커버하도록 상기 밸브 플레이트(71)의 상부에 결합된다. 본 발명은 가압볼트(90)에 의해 상기 밸브커버(80)가 상기 블럭(40)에 결합됨으로써 상기 밸브커버(80)가 밸브플레이트(70)를 눌러 순차적으로 실린더(50)가 블럭(40)에 가압되어 결합되는 구조를 갖는다.

상기 가압볼트(90)는 상술한 바와 같이 상기 블럭(40)에 실린더(50), 밸브 조립체(70) 및 밸브커버(80)를 상기 블럭(40)에 일체로 결합시키기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 가압볼트(90)는 상기 밸브커버(80)와 상기 블럭(40) 사이에 순차적으로 상기 실린더(50) 및 밸브조립체(70)이 놓인 상태에서 볼트헤드가 상기 밸브커버(80)에 걸리고 볼트선단이 상기 블럭(40)에 나사 체결됨으로써 상기 실린더(50)의 걸림단(53)이 상기 실린더 삽입홀(45)의 지지단(451)이 걸려 실린더(50)가 블럭(40)에 가압되도록 결합시킨다.

상기 흡입 연결관(93)은 상기 흡입머플러(43)와 상기 밸크커버(80)의 흡입공간(81a)을 연결하기 위한 관체이다. 도면을 참조하면, 상기 흡입 연결관(93)은 일단이 상기 흡입머플러(43)의 출구(432) 연결되고 타단이 상기 밸브커버(80)의 흡입 공간(81a)에 형성된 유입구로 연결된다. 한편, 본 발명은 상기 흡입머플러(43)와 함께 유체의 흡입 맥동에 의한 소음을 줄일 수 있도록 상기 흡입 연결관(93)에 보조 흡입머플러부(931)가 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 보조 흡입머플러부(931)는 확관된 공간에 의해 달성된다.

상기 토출 연결관(94)은 상기 토출머플러(44)와 상기 밸크커버(80)의 토출공간(81b)을 연결하기 위한 관체이다. 도면을 참조하면, 상기 토출 연결관(94)은 일단이 상기 토출머플러(44)의 입구(441)가 연결되고 타단이 상기 밸브커버(80)의 토출 공간(81b)에 형성된 배출구(713)로 연결된다.

한편, 본 발명은 상기 실린더(50), 밸브조립체(70) 및 상기 밸브커버(80)가 상기 블럭(40)에 가압볼트(90)에 의해 결합되는 과정에서 상기 토출 연결관(94)이 용이하게 조립될 수 있도록 피트관(942)과 피트(941)로 분리되어 결합되는 구조를 갖는다. 도면을 참조하면, 상기 피트관(942)은 상기 밸브커버(80)가 상기 실린더를 가압하는 진행 방향으로 돌출되도록 상기 밸브플레이트(71)의 배출구(713)에 결합된다. 또한, 상기 피트(941)는 상기 밸브커버(80)가 상기 실린더(50)를 가압하는 방향으로 진행되면서 상기 피트관(942)이 삽입되어 연결되도록 상기 피트관(942)을 향하는 방향으로 돌출되어 상기 토출머플러부(44)의 입구(441)에 연결된다.

도면에는 상기 피트(941)에 피트관(942)이 삽입되어 결합된 상태로 도시되어 있으나, 이는 편의상 도시한 것으로 상기 피트관(942)은 상기 밸브플레이트(71)에 미리 결합되어 있고, 상기 밸브커버(80)의 조립시 상기 피트관(942)의 말단이 상기 토출머플러부(44)에 연결된 피트(941)의 입구로 삽입되면서 피트관(942)과 피트(941)가 서로 결합된다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

21 : 고정자 22 : 고정플레이트
25 : 회전자 30 : 크랭크 축
35 : 저널 40 : 블럭
43 : 흡입 머플러 44 : 토출 머플러
50 : 실린더 50A, 50B : 끼움홈
60 : 피스톤 62, 64 : 고정링
62', 64' : 끼움홈
63A, 65A, 63B, 65B : 선, 후단 0-링
63A', 63B', 65A', 65B' : 환형 고정편 611', 612' : 끼움홈
63, 65 : 이중의 0-링 611, 612 : 링 삽입단
70 : 밸브 조립체 80 : 밸브 커버
81a, 81b : 흡입 및 토출 공간 90 : 가압볼트
93 : 흡입 연결관 94 : 토출 연결관
941 : 피트 942 : 피트관

Claims

블럭(40)과, 상기 블럭(40)에 결합되는 관체 형상의 실린더(50)와, 흡입밸브와 토출밸브가 구비되어 상기 실린더의 선단을 막는 밸브조립체(70)와, 상기 밸브조립체(70)의 상부에 흡입공간과 토출공간을 형성하도록 상기 밸브조립체(70)를 커버하는 밸브커버(80)와, 상기 밸브커버(80)와 상기 블럭(40) 사이에서 상기 실린더(50)가 가압되도록 상기 밸브커버(80)와 상기 블럭(40)을 결합시키는 적어도 하나 이상의 가압볼트(90)와, 상기 실린더(50)의 내부에서 왕복운동되는 피스톤(60)과, 상기 블럭(40)에 결합된 고정자(21)와, 상기 고정자(21)에 대하여 상대적으로 회전하도록 위치된 회전자(25)와, 상기 회전자(25)와 일체로 회전하도록 상기 회전자와 결합되어 상기 블럭(40)에 회전가능하게 축지지된 크랭크축(30)과, 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 피스톤(60)의 직선왕복운동으로 전환하도록 양단 각각이 상기 크랭크축과 피스톤 각각에 연결된 커넥팅로드(34)가 포함된 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조에 있어서,
상기 피스톤(60)은 선단이 막히고 후단이 개방된 관체 형상의 본체(61)의 선단부 및 후단부 각각에 이중의 O-링(63)(65)을 설치하는 것을 특징으로 하는 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조
제1항에 있어서,
상기 0-링(63)(65)은 테프론 재질 또는 내열성과 탄성이 큰 실리콘 재질의 접시 형상으로 형성하되, 선, 후 0-링(63A)와 (63B), (65A)와 (65B)를 상호 반대방향으로 면접시켜 외경방향에 "V" 형태의 간격이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조.
제2항에 있어서,
상기 선단부의 0-링(63A) 두께보다 후단부의 0-링(63B) 두께가 더 두껍게 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조.
제1항에 있어서,
상기 본체(61)의 선단부 링 삽입단(611)에는 이중의 O-링(63)을 설치하고, 후단부 링 삽입단(612)에는 환형 0-링을 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조.
제1항에 있어서, 상기 선단부의 0-링(63) 두께보다 후단부의 0-링(65)의 두께를 더 두껍게 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조.
제1항에 있어서,
이중의 0-링(63)(65) 각각의 선, 후 0-링(63A)과(63B),(65A)와(65B) 각각의 내경 외측으로 환형 고정편(63A')과(63B'),(65A')와(65B')을 연설하되, 상기 환형 고정편(63A')(65B')은 고정링(62)과(64) 각각에 형성한 끼움홈(62')(64')에 끼우고, 환형 고정편(63B')(65A')은 링 삽입단(611)(612) 각각에 형성한 끼움홈(611')(612')에 끼워 구성하는 것을 특징으로 하는 소형 공기 압축기의 실린더 결합 구조.