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KR100425732B1 - 대향형 왕복동식 압축기 - Google Patents

대향형 왕복동식 압축기 Download PDF

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KR100425732B1
KR100425732B1 KR10-2001-0075509A KR20010075509A KR100425732B1 KR 100425732 B1 KR100425732 B1 KR 100425732B1 KR 20010075509 A KR20010075509 A KR 20010075509A KR 100425732 B1 KR100425732 B1 KR 100425732B1
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reciprocating
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gas
suction
valve assembly
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Abstract

본 발명은 대향형 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 유체의 흡입과 토출을 제한하는 복수 개의 제1 밸브조립체와, 다른 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 상기한 제1 밸브조립체와 동일한 동작을 하거나 서로 반대로 동작하면서 유체의 흡입과 토출을 제한하거나 토출과 흡입을 제한하는 복수 개의 제2 밸브조립체를 포함함으로써, 흡입밸브와 토출밸브의 제작과 조립을 용이하게 할 수 있고, 각 부품의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있을 뿐만 아니라 흡입가스의 유로저항을 줄여 압축기 효율을 높일 수 있다.
또, 왕복동식 모터의 내부에 압축부를 형성함에 따라 축길이가 짧아져 왕복동식 모터의 편심 구동시 이로 인해 발생하는 압축부의 마찰을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 길이를 줄여 소형화를 이룰 수 있다.
또, 흡입밸브와 토출밸브를 조절하여 냉매가스를 2단 압축할 수 있도록 구성함으로써, 고압의 냉매가스를 필요로 하는 시스템에도 적용할 수 있다.

Description

대향형 왕복동식 압축기{OPPOSED TYPE RECIPROCATING COMPRESSOR}
본 발명은 대향형 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기를 극소형으로 제작하는데 적합한 대향형 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
일반적인 대향형 왕복동식 압축기(Opposed Type Linear Compressor)는 한 개의 케이싱 내부에 두 개의 압축유니트를 각각의 왕복동식 모터에 결합하여 서로 마주보도록 배치한 고효율 저진동 압축기이다.
이러한 종래의 대향형 왕복동식 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 흡입관(SP1)(SP2)과 한 개의 토출관(DP)을 구비한 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부 양측에 각각 장착하는 제1 왕복동식 모터(21) 및 제2 왕복동식 모터(22)와, 두 왕복동식 모터(21,22)의 사이에 장착하는 한 개의 실린더(30)와, 실린더(30) 양측에 각 선단면이 마주보도록 하여 미끄러지게 삽입하고 상기한 왕복동식 모터(21)(22)의 각 가동자(21B)(22B)에 결합하는 제1 피스톤(41) 및 제2 피스톤(42)과, 각 피스톤(41)(42)의 선단면에 서로 마주보도록 각각 결합하는 제1 흡입밸브(51) 및 제2 흡입밸브(52)와, 실린더(30)의 토출구멍(32)에 개폐 가능하게 장착하는 한 개의 토출밸브 조립체(60)와, 각 피스톤(41)(42)의 좌우 양측을 지지하여 피스톤(41)(42)의 공진운동를 유도하는 제1 공진스프링(71) 및 제2 공진스프링(72)을 포함하고 있다.
실린더(30)는 양쪽 피스톤(41)(42)이 미끄러지게 삽입하여 압축공간(S1)을 이루도록 그 피스톤(41)(42)의 왕복방향으로 관통구멍(31)을 구비하는 환형 모양으로 형성하고, 실린더(30)의 외주면은 케이싱(10)의 중간부 내주면에 밀착하여 용접이나 볼팅으로 후조립하여 고정하도록 이루어져 있다. 또, 실린더(30)의 관통구멍(31) 중간부에는 압축공간(S1)에 연통하여 실린더(30)의 반경방향으로 관통하는 토출구멍(32)을 형성하고 있다.
제1 피스톤(41)과 제2 피스톤(42)은 각각 제1 왕복동식 모터(21)와 제2 왕복동식 모터(22)의 각 가동자(21B)(22B)에 결합하고, 각각의 피스톤(41)(42) 중앙부에는 왕복방향으로 흡입유로(41a)(42a)를 관통 형성하고 있다.
토출밸브 조립체(60)는 도 2 및 도 3에서와 같이 실린더(30)의 토출공간(S2)에 설치하여 토출구멍(32)을 개폐하는 토출밸브(61)와, 토출밸브(61)의 압력배면을 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(62)으로 이루어져 있다.
도면중 미설명 부호인 C는 코일, M은 영구자석이다.
상기와 같은 종래 대향형 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.
즉, 각 왕복동식 모터(21,22)에 전원을 인가하여 각 피스톤(41,42)이 실린더(30)의 관통구멍(31) 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면, 냉매가스가 각 흡입관(SP1,SP2)을 통해 케이싱(10)의 외부에서 실린더(30) 양쪽의 흡입압 영역으로 흡입하고, 이후 제1 피스톤(41)과 제2 피스톤(42)의 지속적인 왕복운동에 의해 냉매가스가 각 피스톤(41)(42)의 흡입유로(41a)(42a)를 따라 실린더(30)의 압축공간(S1)으로 유입되어 압축되었다가 토출구멍(32)을 통해 케이싱(10) 외부의 시스템으로 토출되는 것이었다.
이를 보다 상세히 살펴 보면, 먼저 도 2에서와 같이 양쪽 피스톤(41)(42)이 서로 멀어지게 이동하는 과정에서 케이싱(10)의 각 흡입압 영역에 채워져 있던 냉매가스가 각 피스톤(41)(42)의 흡입밸브(51)(52)를 밀면서 흡입유로(41a)(42a)를 통해 실린더(30)의 압축공간(P)으로 흡입하는데, 이때 압축공간(S1)의 압력이 토출공간(S2)의 압력에 비해 낮아 토출밸브(61)를 토출구멍을 닫는다.
이후, 도 3에서와 같이 양쪽 피스톤(41)(42)이 서로 가깝게 이동하는 과정에서 압축공간(S1)의 압력이 토출공간(S2)의 압력에 비해 높아지면서 실린더(30)의 토출구멍(32)을 막고 있던 토출밸브(61)가 열리고, 이 열린 토출구멍(32)을 통해 냉매가스가 압축기 외부로 토출하는데, 이때 흡입밸브(51)(52)는 압축공간(S1)의 압력이 케이싱(10) 내부의 압력 보다 높아 각 피스톤(41)(42)의 흡입유로(41a)(42a)를 막게 되는 것이었다.
그러나, 상기와 같은 종래 대향형 왕복동식 압축기는, 직경이 작은 피스톤(41)(42)에 흡입밸브(51)(52)를 장착함과 아울러 실린더(30)의 내부에 토출밸브 조립체(60)를 장착하여야 하므로 흡입밸브(51)(52)와 토출밸브 조립체(60)의 제작과 이를 장착하는 조립작업이 난해하여 생산성이 저하하는 문제점이 있었다.
또, 피스톤(41)(42)은 왕복동식 모터(21)(22)의 가동자(21C)(22C)에 결합하고 실린더(30)는 케이싱(10)에 고정함에 따라 피스톤(41)(42)과 실린더(30)의 동심도를 일치시켜 조립하기가 난해한 문제점도 있었다.
또, 각각의 흡입관(SP1)(SP2)을 통한 냉매가스가 피스톤(41)(42)의 흡입유로(41a)(42a)를 통해 압축공간(S1)으로 유입하나 피스톤(41)(42)의흡입유로(41a)(42a)에서 유로저항이 발생하면서 냉매가스의 실제 흡입량이 감소하여 압축기 효율이 저하하는 문제점도 있었다.
또, 왕복동식 모터(21)(22)와 피스톤(41)(42)이 일정 거리를 두고 배치됨에 따라 왕복동식 모터(21)(22)의 반경방향 끌림력이 발생할 때 피스톤(41)(42)과 실린더(30) 사이의 마찰이 증가하는 문제점도 있었다.
또, 각각의 피스톤(41)(42)이 왕복동식 모터(21)(22)의 외곽에 위치하여 그 피스톤(41)(42)의 길이만큼 압축기가 길어지는 단점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 대향형 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입밸브와 토출밸브의 제작과 조립을 용이하게 할 수 있는 대향형 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
또, 압축부를 이루는 각 부품의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있는 대향형 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.
또, 흡입가스의 유로저항을 줄여 압축기 효율을 높일 수 있는 대향형 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.
또, 왕복동식 모터의 편심 구동시 이로 인해 발생하는 압축부의 마찰을 줄일 수 있는 대향형 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.
또, 압축기의 길이를 줄여 소형화를 이룰 수 있는 대향형 왕복동식 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.
도 1은 종래 대향형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.
도 2 및 도 3은 종래 대향형 왕복동식 압축기에서 흡입행정과 토출행정을 각각 보인 종단면도.
도 4는 본 발명 대향형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명 대향형 왕복동식 압축기에서 흡입행정과 토출행정을 각각 보인 종단면도.
도 7은 본 발명 대향형 왕복동식 압축기의 변형예를 보인 종단면도.
도 8은 본 발명 대향형 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110,210,310 : 케이싱 120,220,320 : 프레임
121,221,321 : 가스구멍 122,222 : 가스통구
131,231,331 : 제1 왕복동식 압축기 131A,331A : 외측 고정자
131B,331B : 내측 고정자 131C,231C,331C : 가동자
132,232,332 : 제2 왕복동식 압축기 132A,322A : 외측 고정자
132B,332B : 내측 고정자 132C,232C,332C : 가동자
141,142,241,242,341,342 : 공진스프링
151,251,351 : 제1 미끄럼 부재 152,252,352 : 제2 미끄럼 부재
161,261,361 : 제1 흡입밸브 조립체 161A,162A : 흡입밸브 시트
162,262,362 : 제2 흡입밸브 조립체 161a,162a : 가스통공
171,271,371 : 제1 토출밸브 조립체 171A,172A : 토출밸브 시트
172,272,372 : 제2 토출밸브 조립체 171a,172a : 가스통공
161B,162B : 흡입밸브 171B,172B : 토출밸브
F1,F2 : 가스유로 C : 코일
M : 영구자석 SP,SP1,SP2 : 가스흡입관
DP,DP1,DP2 : 가스토출관
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 양측에 가스안내관을 연통하는 케이싱과, 케이싱의 중간에 횡방향으로 설치하고 그 내부에 가스구멍을 구비하는 프레임과, 프레임의 좌우 양측에 밀착하도록 케이싱의 내주면에 고정하는 복수 개의 외측 고정자 및 각 외측 고정자의 안쪽에 배치하고 그 내부에 프레임의 가스구멍과 연통하도록 가스유로를 관통 구비한 복수 개의 내측 고정자 그리고 외측 고정자와 내측 고정자 사이에 설치하여 서로 반대방향으로 왕복운동을 하는 복수 개의 가동자로 이루어진 복수 개의 왕복동식 모터와, 각 왕복동식 모터의 가동자 양측에 장착하여 그 가동자의 공진운동을 유도하는 스프링 조립체와, 어느 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 유체의 흡입과 토출을 제한하는 제1 밸브조립체와, 다른 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 상기한 제1 밸브조립체와 동일하게 동작하면서 유체의 흡입과 토출을 제한하는 제2 밸브조립체를 포함한 대향형 왕복동식 압축기를 제공한다.
또, 양측에 가스흡입관과 가스토출관을 각각 연통하는 케이싱과, 케이싱의 내부공간을 양분하도록 중간에 횡방향으로 설치하는 프레임과, 프레임의 좌우 양측에 밀착하도록 케이싱의 내주면에 고정하는 복수 개의 외측 고정자 및 각 외측 고정자의 안쪽에 배치하고 그 내부에 가스흡입관과 가스토출관에 연통하도록 각각 가스유로를 관통 구비한 복수 개의 내측 고정자 그리고 외측 고정자와 내측 고정자 사이에 설치하여 서로 반대방향으로 왕복운동을 하는 복수 개의 가동자로 이루어진 복수 개의 왕복동식 모터와, 각 왕복동식 모터의 가동자 양측에 장착하여 그 가동자의공진운동을 유도하는 스프링 조립체와, 어느 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 유체의 흡입과 토출을 제한하는 제1 밸브조립체와, 다른 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 상기한 제1 밸브조립체와 서로 반대로 동작하면서 유체의 토출과 흡입을 제한하는 제2 밸브조립체를 포함한 대향형 왕복동식 압축기를 제공한다.
이하, 본 발명에 의한 대향형 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명 대향형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명 대향형 왕복동식 압축기에서 흡입행정과 토출행정을 각각 보인 종단면도이며, 도 7은 본 발명 대향형 왕복동식 압축기의 변형예를 보인 종단면도이고, 도 8은 본 발명 대향형 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도이다.
이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 대향형 왕복동식 압축기는, 양측에 가스흡입관(SP1)(SP2)을 각각 연통하는 케이싱(110)과, 케이싱(110)의 중간에 횡방향으로 설치하고 그 내부에 축방향으로 관통한 가스구멍(121)을 구비하는 프레임(120)과, 프레임(120)의 좌우 양측에 밀착하도록 케이싱(110)의 내주면에 고정하는 제1 왕복동식 모터(131) 및 제2 왕복동식 모터(132)와, 각 왕복동식 모터(131)(132)의 가동자(131C)(132C) 양측에 장착하여 그 가동자(131C)(132C)의 공진운동을 유도하는 제1 공진스프링(141) 및 제2 공진스프링(142)과, 각 왕복동식 모터(131)(132)의 내측 고정자(131B)(132B) 외주면에 미끄러지도록 가동자(131C)(132C)와의 사이에 삽입하여 각각의 가동자(131C)(132C)에 결합하는 제1 미끄럼 부재(151) 및 제2 미끄럼 부재(152)와, 각각의 미끄럼 부재(151)(152)에 장착하여 가스흡입관(SP1)(SP2)과 내측 고정자(131B)(132B)의 가스유로(F1)(F2) 사이를 개폐하는 제1 흡입밸브 조립체(161) 및 제2 흡입밸브 조립체(162)와, 각각의 흡입밸브 조립체(161)(162)와 함께 복수 개의 압축공간(S1)(S1)을 이루도록 일정 간격을 두고 왕복동식 모터(131)(132)의 내측 고정자(131B)(132B) 바깥단에 설치하는 제1 토출밸브 조립체(171) 및 제2 토출밸브 조립체(172)를 포함한다.
프레임(120)은 환형으로 형성하여 그 외주면이 케이싱(110)의 내주면에 밀착 고정하고, 그 중앙부에서 내측 고정자(131B)(132B)의 가스유로(F1)(F2)에 연통하도록 축방향으로 관통하는 가스구멍(121)을 형성하며, 가스구멍(121)의 중간에서 다시 반경방향으로 관통하여 토출공간을 이루는 가스통구(122)를 형성한다.
제1 왕복동식 모터(131)와 제2 왕복동식 모터(132)는 프레임(120)의 양측면에 고정하는 제1 외측 고정자(131A) 및 제2 외측 고정자(132A)와, 각 외측 고정자(131A)(132A)의 안쪽에 배치하고 그 내부에 프레임(120)의 가스구멍(121)과 연통하도록 가스유로(F1)(F2)를 관통 구비한 제1 내측 고정자(131B) 및 제2 내측 고정자(132B)와, 각각의 외측 고정자(131A)(132A)와 내측 고정자(131B)(132B) 사이에 설치하여 서로 반대방향으로 왕복운동을 하는 제1 가동자(131C) 및 제2 가동자(132C)로 이루어진다.
제1 외측 고정자(131A)와 제2 외측 고정자(132A)는 다수 장의 코어를 원통형으로 적층하여 그 외주면은 각각 케이싱(110)의 내주면에 밀착하도록 압입하여 고정하고, 그 대응면은 상기한 프레임(120)의 양측면에 밀착하여 고정한다.
제1 내측 고정자(131B)와 제2 내측 고정자(132B)는 그 내부에 가스유로(F1)(F2)를 형성하여야 하므로 공극을 유발할 수 있는 적층체로 형성하는 것 보다는 자성체 재질의 금속을 원통형으로 성형하는 것이 바람직하다.
또, 각 내측 고정자(131B)(132B)의 바깥단에는 각각의 토출밸브 조립체(171)(172)가 삽입하는 토출공간(S2)(S2)을 일정 깊이와 넓이로 내주 모서리를 모따기 형성하는 것이 바람직하다.
제1 가동자(131C)와 제2 가동자(132C)는 상기한 각 미끄럼 부재(151)(152)를 바깥단에 결합하는 마그네트 프레임(미부호)들과, 마그네트 프레임에 부착하는 다수 개의 마그네트(M)(M)들로 이루어진다.
제1 미끄럼 부재(151)와 제2 미끄럼 부재(152)는 도 5 및 도 6에서와 같이 원통형으로 형성하고 그 끝단에 가스통공(161a)(162a)을 갖는 제1 흡입밸브 시트(161A) 및 제2 흡입밸브 시트(162A)를 고정함과 아울러 안쪽에 제1 흡입밸브(161B) 및 제2 흡입밸브(162B)를 배치하여 상기한 제1 흡입밸브 조립체(161)와 제2 흡입밸브 조립체(162)를 구성하거나, 또는 도면으로 제시하지는 않았으나 바닥면에 적어도 한 개 이상의 가스통공을 구비한 "컵"모양으로 형성하여 그 바닥면 안쪽에 상기한 제1 흡입밸브와 제2 흡입밸브를 배치하여 각각의 흡입밸브 조립체를 구성할 수도 있다.
제1 토출밸브 조립체(171)와 제2 토출밸브 조립체(172)는 제1 흡입밸브 조립체(161)와 제2 흡입밸브 조립체(162)에 대향하는 각 내측 고정자(131B)(132B)의 끝단에 압축공간(S1)(S1)을 사이에 두고 결합하고 한 개 이상의가스통공(171a)(172a)을 구비한 제1 토출밸브 시트(171A) 및 제2 토출밸브 시트(172A)와, 각 토출밸브 시트(171A)(172A)의 가스통공(171a)(172a)을 개폐하는 제1 토출밸브(171B) 및 제2 토출밸브(172B)와, 각 토출밸브(171B)(172B)를 지지하는 제1 토출밸브 스프링(171C) 및 제2 토출밸브 스프링(172C)으로 이루어진다.
도면중 미설명 부호인 C는 코일이다.
상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.
즉, 각 왕복동식 모터(131)(132)에 전원을 인가하면, 가동자(131C)(132C)가 플럭스의 방향에 따라 서로 반대방향으로 왕복운동을 하고, 이 과정에서 각 흡입밸브 조립체(161)(162)와 토출밸브 조립체(171)(172) 사이의 압축공간(S1)(S1)이 가변하면서 유체를 각각 흡입하였다가 압축하여 동시에 토출하는 일련의 과정을 반복한다.
이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1 가동자(131C)와 제2 가동자(132C)가 서로 멀어지는 쪽으로 이동을 하면, 제1 흡입밸브 조립체(161)와 제2 흡입밸브 조립체(162)의 각 흡입밸브(161B)(162B)는 흡입밸브 시트(161A)(162A)와 떨어져 그 흡입밸브 시트(161A)(162A)의 가스통공(161a)(162a)이 열리는 반면 제1 토출밸브 조립체(171)와 제2 토출밸브 조립체(172)의 각 토출밸브(171B)(172B)는 토출밸브 시트(171A)(172A)와 붙어 그 토출밸브 시트(171A)(172A)의 가스통공(171a)(172a)이 닫히면서 각 압축공간(S1)(S1)의 체적이 증가하고, 이 과정에서 케이싱(110) 내부에 채워져 있던 냉매가스를 각각의 압축공간(S1)(S1)으로 흡입한다. 이때, 각각의 가스흡입관(SP1)(SP2)을 통해서는 새로운 냉매가스가 케이싱(110)의 내부로 유입한다.
다음, 제1 가동자(131C)와 제2 가동자(132C)가 서로 가까워지는 쪽으로 이동을 하면, 제1 흡입밸브 조립체(161)와 제2 흡입밸브 조립체(162)의 각 흡입밸브(161B)(162B)는 흡입밸브 시트(161A)(162A)와 붙어 그 흡입밸브 시트(161A)(162A)의 가스통공(161a)(162a)이 닫히는 반면 제1 토출밸브 조립체(171)와 제2 토출밸브 조립체(172)의 각 토출밸브(171B)(172B)는 토출밸브 시트(171A)(172A)와 떨어져 그 토출밸브 시트(171A)(172A)의 가스통공(171a)(172a)이 열리면서 각 압축공간(S1)(S1)의 체적이 감소하고, 이 과정에서 각 압축공간(S1)(S1)에 채워졌던 냉매가스가 일정 압력까지 압축되었다가 각 내측 고정자(131B)(132B)의 가스유로(F1)(F2)와 프레임(120)의 가스구멍(121) 및 가스통구(122)를 통해 토출하는 것이다.
한편, 흡입밸브 조립체와 토출밸브 조립체는 케이싱의 양측에 가스흡입관을 연통하는지 또는 가스토출관을 연통하는지에 따라 그 역할과 구성이 다소 바뀔 수가 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 가스흡입관(SP)을 프레임(220)의 가스통구(222) 및 가스구멍(221)에 연통하고, 가스토출관(DP1)(DP2)을 케이싱(210)의 양측에 연통하며, 각 왕복동식 모터(231)(232)의 내측 고정자(231C)(232C) 바깥단에 제1 흡입밸브 조립체(261)와 제2 흡입밸브 조립체(262)를 장착하고, 각 가동자(231C)(232C)에 결합한 미끄럼 부재(251)(252)의 바깥단에 토출밸브 조립체(271)(272)를 장착하여 구성한다. 도면중 미설명 부호인 241 및 242는 제1 공진스프링 및 제2 공진스프링이다.
이 경우, 흡입밸브 조립체(261)(262)와 토출밸브 조립체(271)(272)의 역할이 전술한 일례와 바뀌면서 냉매가스가 반대로 유동하여 케이싱(210)의 내부는 토출가스가 채워진다.
이렇게 하여, 흡입밸브와 토출밸브의 직경을 크게 함에 따라 각 밸브의 제작과 이에 따른 조립을 용이하게 할 수 있다.
또, 별도의 실린더와 피스톤을 구비하지 않고 왕복동식 모터의 고정자와 가동자로 압축부를 형성함에 따라 각 부품의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있을 뿐만 아니라 흡입가스의 유로저항을 줄여 압축기 효율을 높일 수 있다.
또, 왕복동식 모터의 내부에 압축부를 형성함에 따라 축길이가 짧아져 왕복동식 모터의 편심 구동시 이로 인해 발생하는 압축부의 마찰을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 길이를 줄여 소형화를 이룰 수 있다.
본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 일실시예들에서는 케이싱(110)(210)의 양측에 가스흡입관(SP1,SP2) 또는 가스토출관(DP1,DP2)을 연통하고, 케이싱(110)(210)의 중앙을 관통하여 프레임(120)(220)의 가스통구(122)(222)에 가스토출관(DP) 또는 가스흡입관(SP)을 연통하며, 왕복동식 모터(131,132)(231,232)의 양측에 흡입밸브 조립체(161,162)(261,262)와 토출밸브 조립체(171,172)(271,272)를 서로 대칭되게 장착함으로써, 냉매가스가 각 가스흡입관(SP1,SP2)을 통해 케이싱(110)의 양쪽에서 흡입하였다가 중간에 구비한 가스통구(122)를 통해 토출하거나 그 반대로 가스통구(222)를 통해 흡입하였다가 양쪽 가스토출관을(DP1,DP2) 통해 토출하는 것이었으나, 본 실시예는 케이싱의 한 쪽은 가스흡입관과 연통하고 다른 한 쪽은 가스토출관에 연통하며 흡입밸브 조립체와 토출밸브 조립체를 서로 반대로 동작하도록 장착함으로써 냉매가스가 케이싱의 횡방향으로 유동하도록 하는 것이다.
이를 위해, 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기는 도 8에 도시한 바와 같이 양측에 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 각각 연통하는 케이싱(310)과, 케이싱(310)의 내부공간을 양분하도록 중간에 횡방향으로 설치하는 프레임(320)과, 프레임(320)의 좌우 양측에 밀착하도록 설치하여 서로 반대방향으로 왕복운동을 하는 제1 왕복동식 모터(331) 및 제2 왕복동식 모터(332)와, 각 왕복동식 모터(331)(332)의 가동자(331C)(332C) 양측에 장착하여 그 가동자(331C)(332C)의 공진운동을 유도하는 제1 공진스프링(341) 및 제2 공진스프링(342)과, 각 왕복동식 모터(331)(332)의 내측 고정자(331B)(332B) 외주면에 미끄러지도록 가동자(331C)(332C)와의 사이에 삽입하여 각각의 가동자(331C)(332C)에 결합하는 제1 미끄럼 부재(351) 및 제2 미끄럼 부재(352)와, 제1 왕복동식 모터(331)의 가동자(331C)와 내측 고정자(331B)의 사이에 압축공간(S1)을 두고 각각 장착하여 유체의 흡입과 토출을 제한하는 제1 흡입밸브 조립체(361) 및 제1 토출밸브 조립체(371)와, 제2 왕복동식 모터(332)의 가동자(332C)와 내측 고정자(332B)의 사이에 압축공간(S1)을 두고 각각 장착하여 상기한 제1 흡입밸브 조립체(361) 및 제1 토출밸브 조립체(362)와 서로 반대로 동작하면서 유체의 토출과 흡입을 제한하는 제2 흡입밸브 조립체(362) 및 제2 토출밸브 조립체(372)를 포함한다.
케이싱(310)과 프레임(320)과 왕복동식 모터(331,332)와 공진스프링(341,342)과 제1 흡입밸브 조립체(361) 및 제1 토출밸브 조립체(371)와 제2 흡입밸브조립체(362) 및 제2 토출밸브 조립체(372)는 모두 전술한 일례와 대동소이하다.
다만, 프레임(320)에 반경방향으로 가스통구를 형성하지 않고 각 왕복동식 모터(331)(332)의 내측 고정자(331B)(332B)에 구비한 각각의 가스유로(F1)(F2)를 서로 연통하도록 축방향으로 가스통구(321)를 관통 형성한다.
또, 앞서 언급한 바와 같이 각각의 밸브 조립체는 유체의 유동방향을 따라 도면의 좌측에서 우측으로 제1 흡입밸브 조립체(361)와 제1 토출밸브 조립체(371) 그리고 다시 제1 흡입밸브 조립체(362)와 제2 토출밸브 조립체(372) 순으로 구성하여 장착한다.
도면중 전술한 일례와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
도면중 미설명 부호인 331A 및 332A는 각 외측 고정자, 351 및 352는 미끄럼 부재, C는 코일, M은 영구자석이다.
상기와 같은 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기의 동작은 전술한 일례와 유사하다.
다만, 각 왕복동식 모터(331)(332)의 가동자(331C)(332C)가 서로 멀어지는 쪽으로 이동하면, 제1 흡입밸브 조립체(361)는 열리고 제1 토출밸브 조립체(371)는 닫혀 가스흡입관(SP)을 통해 케이싱(310)의 흡입압 영역을 채우고 있던 냉매가스를 제1 흡입밸브 조립체(361)와 제1 토출밸브 조립체(371) 사이의 압축공간(S1)으로 흡입하는 한편, 제2 흡입밸브 조립체(362)는 열리고 제2 토출밸브 조립체(372)는 닫혀 1단 압축한 압축가스를 다시 흡입한다.
다음, 각 왕복동식 모터(331)(332)의 가동자(331C)(332C)가 서로 가까워지는 쪽으로 이동하면, 제1 흡입밸브 조립체(361)는 닫히고 제1 토출밸브 조립체(371)는 열려 압축공간(S1)에 채워졌던 냉매가스를 1단 압축하여 토출하는 한편, 제2 흡입밸브 조립체(362)는 닫히고 제2 토출밸브 조립체(372)는 열려 1단 압축된 냉매가스를 2단 압축하여 케이싱(310)의 토출압 영역으로 토출하는 것이다.
이러한 본 실시예에 의한 왕복동식 압축기는 전술한 일실시예와 같은 작용효과는 물론, 냉매가스를 2단으로 압축하여 토출하므로 보다 높은 압력의 냉매가스를 발생할 수 있어 동일용량 대비 고압의 냉매가스를 필요로 하는데 적합하다.
본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 실린더와 피스톤을 제거하고 왕복동식 모터의 내측 고정자와 가동자를 이용하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하도록 구성함으로써, 흡입밸브와 토출밸브의 제작과 조립을 용이하게 할 수 있고, 각 부품의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있을 뿐만 아니라 흡입가스의 유로저항을 줄여 압축기 효율을 높일 수 있다.
또, 왕복동식 모터의 내부에 압축부를 형성함에 따라 축길이가 짧아져 왕복동식 모터의 편심 구동시 이로 인해 발생하는 압축부의 마찰을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 길이를 줄여 소형화를 이룰 수 있다.
또, 흡입밸브와 토출밸브를 조절하여 냉매가스를 2단 압축할 수 있도록 구성함으로써, 고압의 냉매가스를 필요로 하는 시스템에도 적용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 양측에 가스안내관을 연통하는 케이싱과,
    케이싱의 중간에 횡방향으로 설치하고 그 내부에 가스구멍을 구비하는 프레임과,
    프레임의 좌우 양측에 밀착하도록 케이싱의 내주면에 고정하는 복수 개의 외측 고정자 및 각 외측 고정자의 안쪽에 배치하고 그 내부에 프레임의 가스구멍과 연통하도록 가스유로를 관통 구비한 복수 개의 내측 고정자 그리고 외측 고정자와 내측 고정자 사이에 설치하여 서로 반대방향으로 왕복운동을 하는 복수 개의 가동자로 이루어진 복수 개의 왕복동식 모터와,
    각 왕복동식 모터의 가동자 양측에 장착하여 그 가동자의 공진운동을 유도하는 스프링 조립체와,
    어느 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 유체의 흡입과 토출을 제한하는 복수 개의 제1 밸브조립체와,
    다른 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 상기한 제1 밸브조립체와 동일하게 동작하면서 유체의 흡입과 토출을 제한하는 복수 개의 제2 밸브조립체를 포함한 대향형 왕복동식 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    각 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 내측 고정자의 외주면에 미끄러지게 삽입하고 상기 제1 밸브조립체에 의해 개폐되는 흡입구멍을 구비하는 복수 개의 미끄럼부재를 더 부가한 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    각 미끄럼 부재는 내측 고정자와 항상 중첩하는 길이로 형성하는 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    각 왕복동식 모터의 내측 고정자는 자성체를 원통형으로 성형한 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기.
  5. 양측에 가스흡입관과 가스토출관을 각각 연통하는 케이싱과,
    케이싱의 내부공간을 양분하도록 중간에 횡방향으로 설치하는 프레임과,
    프레임의 좌우 양측에 밀착하도록 케이싱의 내주면에 고정하는 복수 개의 외측 고정자 및 각 외측 고정자의 안쪽에 배치하고 그 내부에 가스흡입관과 가스토출관에 연통하도록 각각 가스유로를 관통 구비한 복수 개의 내측 고정자 그리고 외측 고정자와 내측 고정자 사이에 설치하여 서로 반대방향으로 왕복운동을 하는 복수 개의 가동자로 이루어진 복수 개의 왕복동식 모터와,
    각 왕복동식 모터의 가동자 양측에 장착하여 그 가동자의 공진운동을 유도하는 스프링 조립체와,
    어느 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각장착하여 유체의 흡입과 토출을 제한하는 복수 개의 제1 밸브조립체와,
    다른 한쪽 왕복동식 모터의 가동자와 내측 고정자의 사이에 압축공간을 두고 각각 장착하여 상기한 제1 밸브조립체와 서로 반대로 동작하면서 유체의 토출과 흡입을 제한하는 복수 개의 제2 밸브조립체를 포함한 대향형 왕복동식 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    각 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 내측 고정자의 외주면에 미끄러지게 삽입하고 상기 제1 밸브조립체에 의해 개폐되는 흡입구멍을 구비하는 복수 개의 미끄럼 부재를 더 부가한 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    각 미끄럼 부재는 내측 고정자와 항상 중첩하는 길이로 형성하는 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기.
  8. 제5항에 있어서,
    각 왕복동식 모터의 내측 고정자는 자성체를 원통형으로 성형한 것을 특징으로 하는 대향형 왕복동식 압축기.
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