KR100273387B1 - 압축기의 냉매가스 토출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 냉매가스 토출장치에 관한 것으로, 종래에는 피스톤에 의해 압축된 냉매가스가 밸브시트와 스토퍼의 토출공을 거쳐 헤드커버의 관통공을 통하여 토출됨으로써 토출유로가 복잡하여 토출되는 냉매가스의 유로저항이 크고, 또한 여러개의 구성 부품으로 이루어져 조립 공정이 복잡하게 될 뿐만 아니라 제조원가가 비싸게 되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 구성 부품을 감소시킴과 더불어 구조를 간단하게 하여 조립공정을 간단하게 할 뿐만 아니라 유로저항을 감소시킴으로써 조립생산성을 높이고 생산원가를 줄이며 압축효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

압축기의 냉매가스 토출장치

본 발명은 압축기의 냉매가스 토출장치에 관한 것으로, 특히 구조가 간단하고, 냉매가스의 토출유로 저항을 감소시킬 수 있도록 한 압축기의 냉매가스 토출장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동사이클장치를 구성하는 압축기는 증발기에서 유입되는 냉매를 압축시켜 고온고압의 상태로 토출시키게 된다.

상기 압축기는 보통 소정의 내부체적을 갖는 밀폐용기의 내부에 인가되는 전류에 의해 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 왕복 운동하는 피스톤과, 상기 피스톤이 내부에 삽입되며 피스톤의 왕복운동에 의해 내부에서 냉매가스가 흡입,압축되는 실린더와, 상기 실린더내로 냉매가스가 흡입되도록 함과 아울러 압축된 냉매가스가 토출되도록 하는 밸브조립체를 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 압축기는 인가되는 전류에 의해 구동모터가 작동하면서 구동모터의 구동력이 피스톤에 전달되어 피스톤이 실린더내부를 직선 왕복 운동하게 되고 이 피스톤의 왕복운동에 의해 밸브조립체를 통해 실린더내부로 냉매가스가 홉입되고 압축되어 고온고압의 상태로 토출된다.

한편, 상기 실린더내에서 냉매가스가 일정 압력이상으로 가압되면 냉매가스를 토출시키게 되는 냉매가스 토출장치의 종래 구조는 다음과 같다.

종래 압축기의 냉매가스 토출장치는, 제1도에 도시한 바와 같이, 가운데 피스톤(20)이 삽입되는 관통된 관통홀(11)이 형성된 실린더 몸체(12)의 일측 단부에 관통홀(11)의 가장자리로 소정의 높이와 폭을 갖도록 원형으로 돌출된 단턱부(13)를 감싸며 실린더 몸체(12)의 일측에 결합되는 헤드커버(30)와, 상기 헤드커버(30)의 내부에 삽입됨과 더불어 실린더 관통홀(11)을 개폐하는 밸브시트(40) 및 토출밸브(50)와, 상기 토출밸브(50)의 측부에 위치하도록 헤드커버(30)에 삽입되어 토출밸브(50)의 움직임을 한정하는 스토퍼(60)와, 상기 헤드커버(30)의 내부에 삽입되어 밸브시트(40) 및 토출밸브(50) 그리고 스토퍼(60)를 탄성적으로 지지하는 스프링(70)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 헤드커버(30)는 소정의 두께를 갖으며 일측이 개구된 원통형으로 형성되어 내부에 소정의 수납공간(31)을 형성하며 일측에 가스가 토출되는 관통된 토출공(32) 및 이에 연통되는 토출관(80)이 결합된다.

상기 밸브시트(40)는, 제2(a)도, 제2(b)도에 도시한 바와 같이, 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 가운데는 토출공(41)이 형성되고 그 일측면에 원형상의 요입부(42)가 형성되어 있다.

상기 토출밸브(50)는, 제3도에 도시한 바와 같이, 중앙에 밸브시트(40)의 토출공(41)을 개폐시키는 토출개폐부(51)가 구비된 나선 형태로 형성되어 있다.

상기 스토퍼(60)는, 제4(a)도, 제4(b)도에 도시한 바와 같이, 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 일측면에 소정의 깊이를 갖는 원형상의 요입부(62)가 형성되고 그 요입부(62)내에 수개의 토출공(61)이 형성되어 이루어진다. 상기 토출공(61)은 토출밸브(50) 접촉시 토출밸브(50)와 일치되지 않도록 형성된다.

상기 실린더(10)의 관통홀(11)에 삽입되는 피스톤(20)의 내부에는 냉매가스가 유입되는 흡입유로(미도시)가 형성되며 그 단부에 흡입밸브(21)가 결합되어 있다.

상기한 바와 같은 냉매가스 토출장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동모터의 작동에 의해 피스톤(20)이 하사점으로 옴직이게 되면 냉매가스가 피스톤(20)내부에 형성된 흡입유로 및 흡입밸브(21)를 통해 실린더(10)내부로 흡입된다. 이 흡입된 냉매가스는 피스톤(20)이 하사점에서 상사점으로 움직임에 의해 실린더(10)내에서 점점 가압됨과 더불어 일정한 압력이상으로 가압되면 밸브시트(40)의 토출공(41)을 막고 있던 토출밸브(50)의 토출개폐부(51)가 토출공(41)을 열게 되어 가압된 냉매가스가 밸브시트 토출공(41)과 밸브스토퍼 토출공(61)을 통해 유동하여 헤드커버(30)의 관통공(32)과 토출관(80)을 통해 외부로 토출된다. 이어 피스톤(20)이 상사점에서 하사점으로 움직이게 되면 열려 있던 밸브시트(40)의 토출공(41)이 토출밸브(50)의 토출개폐부(51)에 의해 닫히면서 피스톤(20)의 내부에 형성된 흡입유로 및 흡입밸브(21)를 통해 실린더(10)내부로 냉매가스가 흡입된다.

이와 같은 과정이 반복되면서 냉매가스가 흡입되어 압축,토출된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 압축기 냉매가스 토출장치는 피스톤(20)에 의해 압축된 냉매가스가 밸브시트(40)와 스토퍼(60)의 토출공(41,61)을 거쳐 헤드커버(30)의 관통공(32)을 통하여 토출됨으로써 토출유로가 복잡하여 유로저항이 커 압축효율을 저하시키게 되고, 또한 여러개의 구성 부품으로 이루어져 조립 공정이 복잡하게 될 뿐만 아니라 제조원가가 비싸게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 구조가 간단하고, 냉매가스의 토출유로 저항을 감소시킬 수 있도록 한 압축기의 냉매가스 토출장치를 제공함에 있다.

제1도는 종래 압축기의 냉매가스 토출장치의 일예를 도시한 단면도.

제2(a)도는 종래 압축기의 냉매가스 토출장치의 밸브시트를 도시한 정면도.

제2(b)는 종래 압축기의 냉매가스 토출장치의 밸브시트를 도시한 측단면도.

제3도는 종래 압축기의 냉매가스 토출장치의 토출밸브를 도시한 정면도,

제4(a)도는 종래 압축기의 냉매가스 토출장치의 스토퍼를 도시한 정면도.

제4(b)도는 종래 압축기의 냉매가스 토출장치의 스토퍼를 도시한 측단면도.

제5(a)도는 본 발명의 압축기 냉매가스 토출장치를 도시한 단면도.

제5(b)도는 본 발명의 압축기 냉매가스 토출장치를 구성하는 토출밸브의 정면도.

제6(a)도는 본 발명의 압축기 냉매가스 토출장치의 변형예를 도시한 단면도.

제6(b)도는 본 발명의 압축기 냉매가스 토출장치의 변형예를 구성하는 토출밸브의 정면도.

제7도는 본 발명의 이론적 배경을 설명하기 위하여 간략화하여 도시한 단면도.

제8도는 본 발명의 토출밸브 변위에 대한 유효유동면적 관계를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실린더 11 : 실린더 관통홀

20 : 피스톤 30 : 헤드커버

31 : 헤드커버 수납공간 70 : 스프링

90,90´ : 토출밸브 91,91´ : 토출밸브 가스관통공

92´ : 토출밸브 내부홈

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내부에 피스톤이 삽입된 실린더의 일측에 피스톤이 삽입된 관통홀을 복개하도록 결합되는 헤드커버와, 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 그 가장자리에 가스가 유동하는 수개의 가스관통홈이 형성되도록 이루어져 상기 헤드커버의 수납공간에 삽입되어 상기 실린더의 관통홀을 개폐하는 토출밸브와, 상기 헤드커버의 수납공간에 삽입되어 상기 토출밸브를 탄성적으로 지지하는 스프링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 압축기의 냉매가스 토출장치가 제공된다.

상기 토출밸브는 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 그 가장자리에 가스가 유동하는 수개의 가스관통홈이 형성되고 가운데 소정의 깊이로 내부홈이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 냉매가스 토출장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 압축기 냉매가스 토출장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 압축기 냉매가스 토출장치는, 제5(a)도, 제5(b)도에 도시한 바와 같이, 내부에 피스톤(20)이 삽입된 실린더(10)의 일측에 피스톤(20)이 삽입된 관통홀(11)을 복개하도록 결합되는 헤드커버(30)와, 상기 헤드커버(30)의 내부에 형성된 수납공간(31)에 삽입되어 상기 실린더(10)의 관통홀(11)을 개폐하는 토출밸브(90)와, 상기 헤드커버(30)의 수납공간(31)에 삽입됨과 더불어 토출밸브 (90)를 탄성적으로 지지하는 스프링(70)을 포함하여 구성된다.

상기 헤드커버(30)는 소정의 두께를 갖으며 일측이 개구된 원통형으로 형성되어 내부에 소정의 수납공간(31)을 갖도록 형성되며 일측에는 가스가 토출되는 관통된 관통공(32)이 형성되어 이루어진다. 상기 실린더(10)의 일측면에는 실린더(10) 관통홀(11)의 둘레로 소정의 높이와 폭을 갖도록 단턱부(13)가 형성되며, 상기 헤드커버(30)는 상기 단턱부(13)를 감싸면서 결합된다.

상기 토출밸브(90)는 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 그 가장자리에 가스가 유동하는 수개의 가스관통홈(91)이 형성되어 이루어진다. 상기 토출밸브(90)는 헤드커버(30)의 수납공간(31)에 삽입됨과 더불어 실린더 단턱부(13)에 접촉되면서 피스톤(20)이 삽입된 관통홀(11)을 개폐하게 된다. 상기 스프링(70)은 코일스프링으로 이루어 진다.

상기 토출밸브(90)의 변형예로서, 제6(a)도, 제6(b)도에 도시한 바와 같이, 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 그 가장자리에 가스가 유동하는 수개의 가스관통홈(91´)이 형성되고 가운데 소정의 깊이로 내부홈(92´)이 형성되어 이루어진다. 상기 토출밸브(90)는 피스톤(20)에 결합되는 흡입밸브(21)를 체결하는 콕(22)이 돌출될 경우 사용된다.

상기 실린더(10)의 관통홀(11)에 삽입되는 피스톤(20)의 내부에는 냉매가스가 유입되는 흡입유로가 형성되며 그 단부에 흡입밸브(21)가 결합되어 있다.

상기한 바와 같은 냉매가스 토출장치의 작동을 설명하면 다음과 같다

먼저, 구동모터의 작동에 의해 피스톤(20)이 하사점으로 움직이게 되면 냉매가스가 피스톤(20)내부에 형성된 흡입유로 및 흡입밸브(21)를 통해 실린더(10)내부로 흡입된다. 이 흡입된 냉매가스는 피스톤(20)이 하사점에서 상사점으로 움직임에 의해 실린더(10)내에서 점점 가압됨과 더불어 일정한 압력이상으로 가압되면 스프링(70)에 의해 지지되어 관통홀(11)을 막고 있던 토출밸브(90)가 열리면서 가압된 냉매가스가 토출밸브(90)의 가스관통홈(91)을 통해 유동하여 헤드커버(30)에 형성된 관통공(32)과 토출관(80)을 통해 외부로 토출된다. 이어 피스톤(20)이 상사점에서 하사점으로 움직이게 되면 열려 있던 토출밸브(90)가 스프링(70)의 지지에 의해 닫히면서 피스톤(20)의 내부에 형성된 흡입유로 및 흡입밸브(21)를 통해 실린더(10)내부로 냉매가스가 흡입된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 냉매가스가 흡입되어 압축,토출된다.

본 발명은 헤드커버(30)에 삽입된 토출밸브(90)가 스프링(70)의 지지에 의해 실린더(10)를 개폐하면서 가압된 냉매가스를 토출시키게 됨으로써 종래에 비해 구조가 간단할 뿐만 아니라 구성 부품이 단순하게 된다. 또한 가압된 냉매가스가 토출밸브(90)의 가스관통홈(91)과 헤드커버(30)의 관통홀(11)을 통해 외부로 토출됨으로써 토출유로가 간단하여 토출되는 냉매가스의 유로저항을 감소시키게 된다.

보통 상기 토출밸브가 열려 토출되는 냉매의 유량은 m = f(kA_v)의 함수이다. 상기 식에서 유효유동면적(E.F.A; Effective Flow Area)는 토출공의 면적과 밸브의 변위에 의해 형성되는 유로면적의 함수이다. 유효유동면적을 크게 하기 위하여 토출공의 면적을 넓히거나 밸브의 변위를 크게하는 방법이 있는데, 이 경우 밸브의 변위를 극대화하여도 유효유동면적은 토출공의 면적이상이 되지 않는다.

제7도에 도시한 바와 같이, 본 발명은 토출밸브 형상에서는 토출밸브를 하나의 원판으로 구성함으로써 기존의 토출공에 해당되는 면적을 확대하였고, 토출밸브의 가장자리에 가스관통공을 형성하여 밸브의 변위에 의해 형성되는 면적도 확대하면서 밸브의 무빙 매스(Moving Mass)를 줄여서 밸브 응답성에 의한 손실을 최대한 줄였다.

제8도는 토출밸브의 변위(X)에 대한 유효유동면적 관계를 도시한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기의 냉매가스 토출장치는 구성부품이 적게 사용될 뿐만 아니라 그 구조가 단순하게 됨으로써 조립공정이 수월하여 조립생산성을 높이고 더불어 생산원가를 절감시킬 수 있게 된다. 또한 토출되는 냉매가스의 토출유로 저항을 감소시킴으로써 압축효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내부에 피스톤이 삽입된 실린더의 일측에 피스톤이 삽입된 관통홀을 복개하도록 결합되는 헤드커버와, 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 그 가장자리에 가스가 유동하는 수개의 가스관통홈이 형성되도록 이루어져 상기 헤드커버의 수납공간에 삽입되어 상기 실린더의 관통홀을 개폐하는 토출밸브와, 상기 헤드커버의 수납공간에 삽입되어 상기 토출밸브를 탄성적으로 지지하는 스프링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 압축기의 냉매가스 토출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 토출밸브는 소정의 두께를 갖는 원판형으로 형성되며 그 가장자리에 가스가 유동하는 수개의 가스관통홈이 형성되고 가운데 소정의 깊이로 내부홈이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 냉매가스 토출장치.

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