KR100378818B1 - 압축기용 흡입밸브의 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기용 흡입밸브의 고정장치에 관한 것으로, 본 발명은 구동모터의 가동자에 결합되어 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고 그 내부에 왕복방향과 동일한 방향으로 냉매유로가 형성되는 피스톤과, 상기 피스톤의 선단면에 배치되어 그 일단은 상기한 피스톤의 선단면에 고정되는 반면 타단은 자유상태로 놓여 피스톤의 냉매유로를 개폐하는 흡입밸브와, 상기 피스톤의 선단면에 삽입 고정되어 상기한 흡입밸브의 고정부를 자력(磁力)으로 고정시키는 마그네트로 구성함으로써, 상기 실린더 내에서의 사체적을 최소화함과 아울러 피스톤의 스트로크 제어시 그 기점을 흡입밸브로 설정함에 따라 피스톤의 스트로크 제어가 용이하게 되어 압축기 효율이 향상된다. 또한, 상기 흡입밸브가 장시간 사용시 열화로 인해 파손이나 과도한 흡입압력에 의해 파손되는 것을 미연에 방지하여 압축기 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

Description

압축기용 흡입밸브의 고정장치{APPARATUS FOR FIXING SUCTION VALVE OF COMPRESSOR}

본 발명은 압축기용 흡입밸브의 고정장치에 관한 것으로, 특히 마그네트를 이용하여 흡입밸브를 피스톤에 고정시키는 압축기용 흡입밸브의 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기의 흡입밸브는 압축공간의 흡입측에 배치되어 피스톤의 흡입 및 압축운동시 양측의 압력차에 따라 개폐되면서 유체의 흡입정도를 제한하는 것으로, 도 1은 이러한 흡입밸브가 장착된 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 리니어 압축기는, 저면에 오일이 채워지는 케이싱(V)의 내부에 설치되는 환형의 프레임(1)과, 그 프레임(1)의 일측면에 고정 설치되는 커버(2)와, 상기 프레임(1)의 중앙에 횡방향으로 고정되는 실린더(3)와, 그 실린더(3)를 지지하는 프레임(1)의 외주면에 고정되는 내측 고정자 조립체(4A) 및 그 내측 고정자 조립체(4A)의 외주면에 소정 공극을 두고 고정되는 외측 고정자 조립체(4B)와, 상기 내 외측 고정자 조립체(4A,4B) 사이의 공극에 개재되어 리니어 모터의 가동자를 이루는 마그네트 조립체(5)와, 그 마그네트 조립체(5)에 일체로 고정되어 실린더(3)의 내부에서 미끄럼운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤(6)과, 상기 마그네트 조립체(5)가 내 외측 고정자 조립체(4A,4B) 사이의 공극에서 지속적으로 공진운동을 하도록 유도하는 내측 공진스프링(7A) 및 외측 공진스프링(7B)과, 상기 실린더(3)의 선단에 장착되어 피스톤(6)의 왕복운동시 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(8)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 피스톤(6)은 소정의 길이를 갖는 몸통부(6a)의 전방측에 헤드부(6b)가 형성되고, 상기 몸통부(6a)의 후방측에 마그네트 조립체(5)와 연결되는 연결부(6c)가 형성되며, 그 몸통부(6a) 및 헤드부에는 냉매가스를 실린더(3)로 안내하는 냉매유로(6d)가 형성되어 이루어져 있다.

또한, 상기 피스톤(6)의 헤드부(6b) 전방면에는 냉매유로(F)를 통한 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(9)가 고정볼트(B)에 의해 체결 고정되어 있다.

도면중 미설명 부호인 6e는 가스통구, 9a는 개폐부, 9b는 밸브체결용 관통공, DP는 토출관, SP는 흡입관, O는 오일피더이다.

상기한 바와 같은 종래 리니어 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 내,외측 고정자 조립체(4A,4B)에 전류가 인가되어 마그네트 조립체(5)가 직선 왕복운동을 하게 되면, 이에 결합된 피스톤(6)이 실린더(3)의 내부를 직선으로 왕복운동을 하게 되어 실린더(3)내에 압력차가 발생되고, 이 실린더(3)내의 압력차에 의해 케이싱(V)내의 냉매가스가 피스톤(6)의 냉매유로(F)를 통해 실린더(3)로 흡입되어 압축 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 피스톤(6)이 후방측으로 이동하는 흡입행정시에는 냉매가스가 냉매유로(6d)와 가스통구(6e)를 거치면서 흡입밸브(9)를 밀어 젖히게 되므로, 그 흡입밸브(9)가 피스톤(6)에 견고하게 장착되어야 피스톤(6)의 왕복운동에도 이탈되지 않고 압축기의 신뢰성을 견고하게 유지할 수 있게 된다. 이 때문에 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 별도의 고정볼트(B)를 이용하여 흡입밸브(9)를 피스톤(6)의 헤드부(6b) 선단면에 체결시키는 방안이 제시되어 왔다.

하지만, 이러한 종래의 흡입밸브 결합장치에 있어서는, 상기 고정볼트(B)의 머리부분이 실린더(3)의 압축공간 내로 돌출된 형태로 위치하게 되므로 사체적(Dead Volume)이 발생되어 압축효율을 저하시키게 될 뿐만 아니라 그 돌출된 고정볼트(B)의 머리부분에 의해 피스톤(6)의 상사점 및 하사점의 위치 센싱이 어렵게 되어 피스톤(6)의 왕복 운동에 대한 스트로크(Stroke) 제어가 난해하게 되는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 리니어 압축기의 흡입밸브 고정구조에서는 사체적을 최소화함과 아울러 피스톤의 스트로크 제어를 용이하게 하기 위하여 상기한 흡입밸브(9)를 피스톤(6)의 선단면에 용접(W)으로 직접 장착시키는 방안이 알려져 있다.

그러나, 상기와 같이 흡입밸브(9)를 피스톤(6)의 선단면에 용접 결합시키는 방안은 피스톤(6)이 주조성을 고려한 주철인 반면 흡입밸브(9)는 고탄소 스프링강으로 이루어져 피스톤(6)과 흡입밸브(9)의 재질이 서로 다름에 따라 용접불량이 초래되면서 압축기의 신뢰성에 악영향을 끼칠 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 압축기용 흡입밸브의 고정장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 실린더와 피스톤 사이의 사체적을 최소화함과 아울러 피스톤의 스트로크 제어를 용이하게 할 수 있고 또 상기 흡입밸브를 피스톤에견고하게 고정시킬 수 있는 압축기용 흡입밸브의 고정장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래 리니어 압축기에서 흡입밸브 고정장치의 일례를 보인 분해사시도 및 조립된 종단면도.

도 3a 및 도 3b는 종래 리니어 압축기에서 흡입밸브 고정장치의 변형예를 보인 분해사시도 및 조립된 종단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 압축기용 흡입밸브의 고정장치에 대한 일례를 보인 분해사시도 및 조립된 종단면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 압축기용 흡입밸브 고정장치에서 피스톤의 왕복운동시 흡입밸브의 개폐동작을 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 피스톤 10a : 냉매유로

12 : 헤드부 12a : 가스통구

12b : 마그네트 장착홈 20 : 흡입밸브

21 : 고정부 22 : 개폐부

30 : 마그네트

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터의 가동자에 결합되어 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고 그 내부에 왕복방향과 동일한 방향으로 냉매유로가 형성되는 피스톤과, 상기 피스톤의 선단면에 배치되어 그 일단은 상기한 피스톤의 선단면에 고정되는 반면 타단은 자유상태로 놓여 피스톤의 냉매유로를 개폐하는 흡입밸브와, 상기 피스톤의 선단면에 삽입 고정되어 상기한 흡입밸브의 고정부를 자력(磁力)으로 고정시키는 마그네트로 구성한 압축기용 흡입밸브의 고정장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 압축기용 흡입밸브의 고정장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 압축기용 흡입밸브의 고정장치에 대한 일례를 보인 분해사시도 및 조립된 종단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명 압축기용 흡입밸브 고정장치에서 피스톤의 왕복운동시 흡입밸브의 개폐동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 압축기용 흡입밸브의 고정장치는, 리니어 모터의 가동자인 마그네트 조립체(도 1에 도시)(5)에 결합되어 실린더(도 1에 도시)(3)의 내부에서 미끄러지게 삽입되는 피스톤(10)의 선단면에 배치되어 후술할 피스톤(10)의 냉매유로(10a)를 개폐하도록 강탄성 금속으로 된 흡입밸브(20)를 상기한 피스톤(10)의 선단면에 고정 부착시키는 마그네트(30)(30)로 이루어진다.

상기 피스톤(10)은 소정의 길이를 갖는 몸통부(11)의 전방측에 헤드부(12)가 형성되고, 상기 몸통부(11)의 후방측에 마그네트 조립체(5)와 연결되는 연결부(13)가 형성되며, 상기 몸통부(11)의 중앙에는 냉매가스를 실린더(3)로 안내하는 냉매유로(10a)가 형성되어 이루어진다.

상기 헤드부(12)에는 냉매유로(10a)와 연통되는 수개의 가스통구(12a)가 동일 원주상에 관통 형성되고, 그 각 가스통구(12a)의 중앙에는 흡입밸브(20)를 장착하기 위한 고정홈(12b)이 나사 형성된다.

상기 헤드부(12)의 중앙에는 냉매유로와 연통되는 가스통구(12a)가 관통 형성되고, 그 가스통구(12a)의 양측에는 흡입밸브(20)를 장착하기 위한 두 개의 마그네트 고정홈(12b)(12b)이 음각지게 형성된다.

상기 흡입밸브(20)는 '원띠'모양의 고정부(21)가 형성되고, 그 고정부(21)의 일측에서 중앙으로 연장되어 외팔보 모양을 이루는 개폐부(22)로 형성된다.

상기 고정부(21)는 피스톤(10)의 선단면에 장착된 각 마그네트(30)(30)에 대향되는 직경과 폭을 갖도록 형성되고, 상기 개폐부(22)는 피스톤(10)의 가스통구(12a)에 대향되도록 배치되어 그 가스통구(12a) 보다 넓은 단면적으로 형성된다.

상기 마그네트(30)(30)는 피스톤(10)의 선단면에 형성된 마그네트 장착홈(12b)(12b)에 억지끼움으로 압입 고정되는 것으로, 상기 마그네트(30)(30)가 본 실시예에서와 같이 두 개인 경우에는 각 마그네트(30)(30)의 극성이 교차되도록 배열하여 마그네트(30)(30) 주위의 강자성체로 자속이 누설되는 것을 차단하여 철손증가를 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 3은 실린더, 8은 토출밸브이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 압축기용 흡입밸브의 고정장치는 다음과 같은 작용효과를 갖는다.

즉, 상기 리니어 모터에 전원이 인가되어 가동자인 마그네트 조립체(도 1에 도시)(5)가 직선 왕복운동을 하게 되면, 이에 결합된 피스톤(10)이 실린더(3)의 내부를 직선으로 왕복운동을 하면서 밀폐용기(도 1에 도시)(V)의 내부에 채워져 있던 냉매가스를 흡입하여 압축 토출시키게 되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴 보면 다음과 같다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(10)이 도면의 우측으로 이동하면서 흡입행정을 수행하는 경우에는 냉매가스가 피스톤(10)의 냉매유로(10a) 및 가스통구(12a)를 따라 흡입되다가 그 헤드부(12)에 장착된 흡입밸브(20)를 열면서 실린더(3)의 압축공간으로 흡입된다.

즉, 상기 흡입밸브(20)의 고정부(21)가 피스톤(10)의 선단면에 장착된 마그네트(30)(30)에 고정되는 반면 상기 흡입밸브(20)의 개폐부(22)는 자유상태로 존재하게 되므로 상기 피스톤(10)의 냉매유로(10a) 및 가스통구(12a)를 통해 흡입되는 냉매가스의 흡입압에 의해 개폐부(22)만 휘어지면서 피스톤(10)으로부터 이격되어 냉매가스가 압축공간으로 흡입된다.

이때, 상기 냉매가스가 과도하게 흡입되면서 흡입밸브(20)에 과압력이 걸리는 경우에는 상기한 흡입밸브(20)의 고정부(21)가 마그네트(30)(30)로부터 미세하게 이격되면서 흡입밸브(20)에 가해질 과도한 응력을 피할 수 있게 하므로 흡입밸브(20)의 파손을 방지하게 된다. 물론, 후술할 피스톤(10)의 압축행정시에는 이격되었던 흡입밸브(20)가 마그네트(30)(30)의 자력에 의해 쉽게 피스톤(10)으로 복귀 고정된다.

이후, 도 5b에서와 같이 상기 피스톤(10)이 도면의 좌측으로 이동하여 압축행정을 수행하는 경우에는 상기 피스톤(10)의 헤드부(12)에 장착된 흡입밸브(20)가 냉매통구(12a)를 닫으면서 실린더(3)에 채워져 있던 냉매가스를 압축하게 되고, 이 과정에서 상기 실린더(3)의 압축공간의 압력이 일정치 이상이 되는 순간 토출밸브(8)가 열리면서 압축가스가 토출된다.

이렇게 하여, 상기 흡입밸브(20)가 피스톤(10)에 미리 압입된 마그네트(30)(30)에 의해 그 피스톤(10)에 고정됨에 따라 피스톤(10)의 왕복운동시 흡입밸브(20)가 토출밸브(8)쪽으로 최대한 근접위치까지 접근할 수 있어 실린더(3)에서의 사체적이 거의 발생하지 않게 되는 것은 물론 상기 피스톤(10)의 선단면쪽으로 돌출되는 부재가 없어 피스톤(10)의 스트로크 제어가 용이하게 된다.

또한, 상기 흡입밸브(20)를 용접하지 않게 되어 용접열에 의한 흡입밸브(20)의 약화를 미연에 방지함과 아울러 흡입행정중에 발생되는 과부하시 흡입밸브(20)가 마그네트(30)(30)로부터 순간적으로 이격되면서 과도한 응력을 피할 수 있어 흡입중 과부하로 인한 파손 역시 미연에 방지함으로써 결국 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 압축기용 흡입밸브의 고정장치는, 상기 피스톤에 선단면에 마그네트를 장착하고, 그 마그네트에 흡입밸브를 부착시켜 고정하도록 구성함으로써, 상기 실린더 내에서의 사체적을 최소화함과 아울러 피스톤의 스트로크 제어시 그 기점을 흡입밸브로 설정함에 따라 피스톤의 스트로크 제어가 용이하게 되어 압축기 효율이 향상된다.

또한, 상기 흡입밸브가 장시간 사용시 열화로 인해 파손이나 또는 과도한 흡입압력에 의해 파손되는 것을 미연에 방지하여 압축기 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 구동모터의 가동자에 결합되어 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고 그 내부에 왕복방향과 동일한 방향으로 냉매유로가 형성되는 피스톤과,

   상기 피스톤의 선단면에 배치되어 그 일단은 상기한 피스톤의 선단면에 고정되는 반면 타단은 자유상태로 놓여 피스톤의 냉매유로를 개폐하는 흡입밸브와,

   상기 피스톤의 선단면에 삽입 고정되어 상기한 흡입밸브의 고정부를 자력(磁力)으로 고정시키는 마그네트로 구성한 압축기용 흡입밸브의 고정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마그네트는 복수개로 구비하되 그 각 마그네트의 주위로 자속이 누설되는 것을 방지하도록 상기 마그네트는 극성이 서로 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기용 흡입밸브의 고정장치.