KR100511327B1 - 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조에 관한 것으로, 본 발명은 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터의 가동자에 피스톤을 결합하고, 이 피스톤이 삽입하여 압축실을 형성하는 실린더를 프레임의 실린더구멍에 삽입 고정하며, 이 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 체결볼트로 조여 상기한 프레임에 고정하도록 구성하는 왕복동식 압축기에 있어서, 실린더구멍의 일 측 내주면에는 상기 실린더의 외주면과 일정 간격을 유지하도록 제1 지지돌부를 돌출 형성하여 상기한 실린더를 길이방향으로 지지하며, 실린더구멍의 타 측 내주면에는 상기 실린더의 외주면과 거의 밀착하도록 제2 지지돌부를 돌출 형성하여 상기한 실린더를 반경방향으로 지지함으로써, 토출커버를 체결하는 과정에서 상기한 실린더 지지돌부가 체결력에 대한 반발력으로 휘어지면서 변형되더라도 실린더의 변형은 차단할 수 있고 이를 통해 피스톤의 왕복운동시 실린더와의 마멸이나 이로 인한 마찰손실을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성과 효율을 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조{STRUCTURE FOR SUPPORTING CYLINDER OF RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 토출커버의 체결시 뒤틀림모멘트에 의해 발생하는 실린더의 변형을 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 지지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 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 후자에 속하는 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 압축기구부의 조립상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임 유니트(20)로 지지하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)를 포함하고 있다.

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

전방프레임(21)은 그 중앙에 실린더구멍(21a)을 피스톤방향으로 관통 형성하고, 실린더구멍(21a)의 내주면에는 실린더(41)의 외주면을 지지하도록 복수 개의 실린더지지돌부(21b)(21c)를 환형으로 돌출 형성하며, 실린더지지돌부(21b)(21c)의 사이에는 윤활유공급유로(21d)와 연통하여 일정량의 윤활유를 지속적으로 순환하는 윤활유포켓(21e)을 음형지게 형성하고 있다.

실린더지지돌부(21b)(21c) 중에서 전방측에 위치하는 실린더지지돌부(편의상, 제1 지지돌부)(21b)는 도 2에서와 같이 그 내주면이 실린더(41)의 외주면에 밀착하여 실린더(41)의 반경방향을 지지할 수 있도록 상기 실린더(41)의 외경과 거의 동일하게 형성하는 동시에 그 전방면은 실린더(41)의 실린더플랜지(41a) 후방면에 밀착하여 실린더(41)의 축방향을 지지할 수 있도록 정밀 가공으로 형성하고 있다. 반면, 후방측에 위치하는 실린더지지돌부(편의상, 제2 지지돌부)(21c)는 그 내주면을 제1 지지돌부(21b)와 함께 실린더(41)의 반경방향만을 지지할 수 있도록 그 내경을 실린더(41)의 외경과 거의 동일하게 형성하고 있다.

왕복동식 모터(30)는 중간프레임(22)과 후방프레임(23) 사이에 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 결합하여 후방프레임(21)에 삽입 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축 유니트(40)는 전방프레임(21)의 실린더구멍(21a)에 결합하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 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 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

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

도면중 미설명 부호인 21f는 체결홈, 44A는 토출커버, 44B는 토출밸브, 44C는 밸브스프링, 44a는 커버플랜지, 44b는 볼트구멍, B는 체결볼트이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 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(P)의 체적이 변화하여 냉매가스를 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 도 2에서와 같이 전방프레임(21)의 실린더구멍(21a)에 실린더(41)를 삽입하되 이 실린더(41)의 실린더플랜지(41a)가 전방프레임(21)의 제1 지지돌부(21b)의 전방면에 걸리도록 삽입한 후 토출커버(44A)로 실린더(41)의 실린더플랜지(41a)를 눌러 상기한 제1 지지돌부(21b)에 압착되도록 한다. 이후, 체결볼트(B)로 토출커버(44A)를 전방프레임(21)에 긴밀하게 체결 고정하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 체결볼트(B)로 토출커버(44A)를 조여 체결할 때 체결볼트(B)가 전방프레임(21)에 가하는 압력에 반하여 전방프레임(21) 자체에서 반발력이 발생하면서 특히 가까운 제1 지지돌부(21b)가 도 2에서와 같은 방향으로 변형이 생긴다. 이 변형에 의해 실린더(41)의 내주면이 왜곡되면서 피스톤(42)과의 마모를 유발할 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 체결볼트로 토출커버를 전방프레임에 체결할 때 전방프레임이 변형되더라도 실린더의 변형은 미연에 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터의 가동자에 피스톤을 결합하고, 이 피스톤이 삽입하여 압축실을 형성하는 실린더를 프레임의 실린더구멍에 삽입 고정하며, 이 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 체결볼트로 조여 상기한 프레임에 고정하도록 구성하는 왕복동식 압축기에 있어서, 프레임의 실린더구멍 일 측 내주면에는 상기 실린더의 외주면과 일정 간격을 유지하여 실린더를 길이방향으로 지지하는 제1 지지돌부와, 프레임의 실린더구멍 타 측 내주면에는 상기 실린더의 외주면과 거의 밀착하여 실린더를 반경방향으로 지지하는 제2 지지돌부를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 보인 단면도이고, 도 4는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ"선 단면도이며 ,도 5는 본 발명 압축기구부의 조립상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 압축 유니트(40)를 지지하는 전방프레임(110)에 실린더(41)를 삽입하여 고정하기 위한 실린더구멍(111)을 형성하고, 이 실린더구멍(111)의 내주면에는 상기한 실린더(41)를 각각 실린더(41)의 길이방향과 반경방향을 지지하기 위한 제1 지지돌부(112)와 제2 지지돌부(113)를 돌출 형성한다.

또, 실린더(41)의 전방측 외주면에는 상기한 전방프레임(110)의 제1 지지돌부(112)에 걸려 삽입깊이를 제한하는 실린더플랜지(41a)를 방사상으로 확장하여 형성한다.

또, 이 실린더(41)의 실린더플랜지(41a)를 눌러 제1 지지돌부(112)에 압착되도록 토출커버(44A)를 전방프레임(110)의 전방측 외측면에 체결볼트(B)로 체결하여 고정한다.

여기서, 전방프레임(110)의 제1 지지돌부(112)는 그 내주면이 실린더(41)의 외주면과 일정 간격을 유지하도록 상기한 제1 지지돌부(112)의 내경을 실린더(41)의 외경 보다 크게 형성하는 반면, 전방프레임(110)의 제2 지지돌부(113)는 그 내주면이 실린더(41)의 외주면과 밀착하도록 상기한 제2 지지돌부(113)의 내경을 실린더(41)의 외경과 거의 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 제1 지지돌부(112)의 내경을 제2 지지돌부(113)의 내경 보다 크게 형성하되, 제2 지지돌부(113)의 길이를 제1 지지돌부(112)의 길이 보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 제1 지지돌부(112)와 제2 지지돌부(113) 사이에는 일정 간격을 유지하여 윤활유공급유로(114)와 연통하는 윤활유포켓(115)을 형성하도록 도 4에서와 같이 상기한 제1 지지돌부(112)와 제2 지지돌부(113)는 환형으로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 토출커버(44A)는 실린더(41)의 토출측에 연통하는 개구측의 끝단 외주면에는 실린더(41)의 실린더플랜지(41a)를 눌러 상기한 제1 지지돌부(112)에 압착하는 동시에 토출커버(44A)를 전방프레임(110)의 전방면에 볼트(B)로 체결하기 위한 커버플랜지(44a)를 확장 형성하고, 커버플랜지(44a)의 원주방향으로는 상기한 볼트(B)가 관통하는 볼트구멍(44b)을 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 44B는 토출밸브, 44C는 밸브스프링, DP는 가스토출관이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조는 다음과 같은 작용 효과를 가진다.

즉, 왕복동식 압축기의 압축기구부를 조립하기 위하여는 전방프레임(110)의 실린더구멍(111)에 실린더(41)를 삽입하고, 이 실린더(41)의 토출측에 토출밸브(44b)를 위치시킨 후 토출커버(44A)로 덮어 이 토출커버(44A)를 상기한 전방프레임(110)에 볼트(B)로 체결 고정한다.

이때, 토출커버(44A)를 체결볼트(B)로 조여 전방프레임(110)에 체결하는 과정에서 전방프레임(110)의 전방측에서 후방측으로 가압력이 발생하고, 이 가압력에 의해 뒤틀림 모멘트가 발생하면서 특히 인접되게 위치하는 제1 지지돌부(112)가 반발력에 의해 그 반발력과 동일한 방향으로 휘어지려고 하는 변형이 생기나, 도 5에서와 같이 제1 지지돌부(112)의 내주면과 이에 대응하는 실린더(41)의 외주면 사이에는 일정 간격의 틈새가 유지됨에 따라 상기한 제1 지지돌부(112)가 가압력 방향으로 휘어지더라도 그 끝단이 실린더(41)의 외주면에 접촉하지 않으므로 실린더(41)의 변형을 미연에 방지할 수 있다.

이렇게 하여, 토출커버를 체결하는 과정에서 가압력과 이에 반하는 반발력에 의해 실린더를 지지하는 지지돌부가 뒤틀림 모멘트에 의해 변형되더라도 이 전방프레임의 변형이 실린더의 변형을 유발하지는 못함에 따라 실린더의 제형상을 유지할 수 있고 이를 통해 피스톤과 실린더 사이의 마멸이나 마찰손실을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성과 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조는, 프레임의 실린더구멍 내주면에 복수 개의 실린더 지지돌부를 돌출 형성하되 두 지지돌부의 길이를 상이하게 형성하여 실린더의 길이방향과 반경방향을 각각 독립적으로 지지하도록 구성함으로써, 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 체결하는 과정에서 상기한 실린더 지지돌부가 체결력에 대한 반발력으로 휘어지면서 변형되더라도 실린더의 변형은 차단할 수 있고 이를 통해 피스톤의 왕복운동시 실린더와의 마멸이나 이로 인한 마찰손실을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성과 효율을 높일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 압축기구부의 조립상태를 보인 개략도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 보인 단면도,

도 4는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ"선 단면도,

도 5는 본 발명 압축기구부의 조립상태를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

41 : 실린더 41a : 실린더플랜지

44A : 토출커버 44a : 커버플랜지

110 : 전방프레임 111 : 실린더구멍

112 : 제1 지지돌부 113 : 제2 지지돌부

B : 체결볼트

Claims (4)

1. 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터의 가동자에 피스톤을 결합하고, 이 피스톤이 삽입하여 압축실을 형성하는 실린더를 프레임의 실린더구멍에 삽입 고정하며, 이 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버를 체결볼트로 조여 상기한 프레임에 고정하도록 구성하는 왕복동식 압축기에 있어서,

   프레임의 실린더구멍 일 측 내주면에는 상기 실린더의 외주면과 일정 간격을 유지하여 실린더를 길이방향으로 지지하는 제1 지지돌부와, 프레임의 실린더구멍 타 측 내주면에는 상기 실린더의 외주면과 거의 밀착하여 실린더를 반경방향으로 지지하는 제2 지지돌부를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조.
2. 삭제
3. 제2항에 있어서,

   실린더의 외주면에는 방사상으로 확장하여 실린더플랜지를 형성하고, 이 실린더플랜지의 일 측면을 제1 지지돌부의 일 측면에 밀착하여 지지하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조.
4. 제3항에 있어서,

   실린더는 그 실린더의 토출측을 복개하여 프레임에 볼트로 체결하는 토출커버로 눌러 상기한 제1 지지돌부에 압착 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 실린더 지지 구조.