KR100429988B1 - 토출밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출밸브 조립체에 관한 것으로, 본 발명은 토출밸브가 코일스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 가스압에 따라 실린더에 착탈되면서 그 실린더의 관통구멍을 개폐하여 압축공간과 토출공간을 구획하는 토출밸브 조립체에 있어서, 상기 토출밸브의 직경이 관통구멍의 직경 보다 약 2.5mm 이상이 되도록 형성하거나 또는 상기 토출밸브의 직경(D2')은 D2' ≥ 2 (R_S+ d + R_B)(R_S는 코일스프링 중심의 이동반경(약 0.5mm), d는 토출밸브 최소닫힘폭(약 0.7mm), R_B는 관통구멍 반경)로 계산된 것으로 형성함으로써, 상기 실린더의 관통구멍을 항상 정확하게 개폐할 수 있을 뿐만 아니라 유동저항의 증가를 미연에 방지할 수 있다.

Description

토출밸브 조립체{DISCHARGE VALVE ASSEMBLY}

본 발명은 토출밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 토출밸브가 코일스프링에 의해 실린더로부터 착탈 가능하게 지지되는 경우 그 토출밸브가 실린더의 관통구멍을 안정적으로 개폐할 수 있는 토출밸브 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 축방향 토출밸브 조립체는 모터의 가동자에 일체되는 피스톤이 실린더내에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입하여 그 피스톤의 운동방향으로 압축 토출시키는 것으로, 특히 토출밸브가 실린더로부터 완전히 이격되면서 관통구멍을 개폐하는 경우에는 토출밸브의 너비가 전체 토출밸브 조립체의 성능과 밀접하게 관련되어 있다.

도 1 및 도 2는 이러한 축방향 토출밸브 조립체(이하, 토출밸브 조립체로 약칭함)의 일례를 보인 사시도 및 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 토출밸브 조립체는, 모터의 가동자(미도시)에 일체된 피스톤(P)이 삽입되어 직선 왕복운동을 하는 실린더(C)의 선단면에 소정의 토출공간(S2)이 구비되도록 고정 설치되는 토출커버(1)와, 상기 피스톤(P)의 왕복운동시 실린더(C)의 선단면에 착탈되면서 그 실린더(C)를 개폐하여 압축가스의 토출을 제한하도록 토출커버(1)의 내부에 설치되는 토출밸브(2)와, 상기 토출커버(1)와 토출밸브(2) 사이에 지지되어 그 토출밸브(1)의 왕복운동을 탄력적으로 지지하는 단수 개의 밸브스프링(3)으로 이루어져 있다.

상기 토출밸브(2)는 그 직경(D2)이 실린더(C)의 관통구멍(h)의 내경(D1) 보다는 크나 토출커버(1)의 내경(D3)보다는 작은 원판형 또는 이에 상응하는 형상으로 형성되어 있다.

상기 밸브스프링(3)은 시작단에서 끝단까지 동일한 스프링 상수를 갖고 동일한 회전반경을 갖도록 감긴 원통형의 압축 코일 스프링으로서, 그 일단은 토출커버(1)의 내측 바닥면에 밀착되는 반면 그 타단은 토출밸브(2)의 후면에 밀착 지지되어 있다.

도면중 미설명 부호인 1a는 토출구, S1은 압축공간, t는 토출밸브와 관통구멍 사이의 틈새이다.

상기와 같은 종래의 토출밸브 조립체는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 피스톤(P)이 실린더(C)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 실린더(C)의 압축공간(S1)으로 흡입 압축하였다가 토출커버(1)의 토출공간(S2)으로 토출하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 토출밸브(2)는 피스톤(P)의 토출행정시 압축가스의 압력을 받아 밸브스프링(3)에 지지되어 실린더(C)의 선단면으로부터 완전히 이격됨으로써 실린더(C)의 압축공간(S1)과 토출커버(1)의 토출공간(S2)이 서로 연통되는 반면, 이후 피스톤(P)의 흡입행정시에는 압축공간(S1)의 압력이 낮아져 밸브스프링(3)에 밀리면서 실린더(C)의 선단면에 밀착됨으로써 압축공간(S1)과 토출공간(S2)을 분리하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 토출밸브 조립체에 있어서는, 밸브스프링(3)이 코일스프링으로 이루어져 있어 토출밸브(2)의 전후진시 그 토출밸브(2)가 코일스프링의 특성상 비틀림 모멘트에 의해 미세하게 틀어지면서 개폐됨에 따라 토출밸브(2)의 직경(D2)이 너무 작으면 압축공간(S1)이 밀폐되지 못해 압축행정시 냉매가스의 일부가 누설되는 반면, 상기 토출밸브(2)의 직경(D2)이 너무 크면 이 토출밸브(2) 자체가 유동저항으로 작용하여 원활하게 열리지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 토출밸브 조립체가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 코일스프링에 의해 지지되는 경우 압축공간과 토출공간을 누설없이 개폐함과 아울러 유동저항을 최소화할 수 있는 토출밸브 조립체를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 토출밸브 조립체를 보인 종단면도.

도 2는 종래 토출밸브 조립체의 동작을 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 토출밸브 조립체를 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 토출밸브 조립체의 동작을 보인 종단면도.

도 5는 본 발명 토출밸브 조립체에서 실린더의 관통구멍에 대한 토출밸브의 이동폭을 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 토출커버 3 : 밸브스프링

10 : 토출밸브 D1 : 실린더 관통구멍의 내경

D2,D2' : 토출밸브 직경 C : 실린더

d : 토출밸브의 최소닫힘폭 P : 피스톤

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 토출밸브가 코일스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 가스압에 따라 실린더에 착탈되면서 그 실린더의 관통구멍을 개폐하여 압축공간과 토출공간을 구획하는 토출밸브 조립체에 있어서, 상기 토출밸브의 직경이 관통구멍의 직경 보다 약 2.5mm 이상이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 토출밸브 조립체가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 토출밸브 조립체를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 토출밸브 조립체를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 토출밸브 조립체의 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 토출밸브 조립체는, 피스톤(P)이 삽입되어 직선 왕복운동을 하는 실린더(C)의 관통구멍(h)의 선단에 소정의 토출공간(S2)이 구비되도록 고정 설치되는 토출커버(1)와, 상기 피스톤(P)의 왕복운동시 실린더(C)의 선단면에 착탈되면서 그 실린더(C)를 개폐하여 압축가스의 토출을 제한하도록 토출커버(1)의 내부에 설치되는 토출밸브(10)와, 상기 토출커버(1)와 토출밸브(10) 사이에 지지되어 그 토출밸브(10)의 왕복운동을 탄력적으로 지지하는 단수 개의 밸브스프링(3)으로 이루어진다.

상기 실린더(C)의 관통구멍(h)은 진원형 단면의 피스톤(P)이 미끄럼 접촉되도록 양단이 동일한 직경을 갖는 진원형으로 형성된다.

상기 토출밸브(10)는 원판형으로 형성되는 것으로, 그 직경(D2')은 상기 관통구멍(h)의 직경(D1) 보다 약 2.5mm 이상이 되도록 형성하거나 또는 아래에 의해 계산된 값을 갖는다.

즉, D2' ≥ 2 (R_S+ d + R_B)

여기서, D2'는 밸브의 직경, R_S는 코일스프링 중심의 이동반경(0.5mm), d는 밸브의 최소닫힘폭(약 0.7mm), R_B는 관통구멍 반경이다.예를 들어, 도 3 내지 도 5에서와 같이 밸브스프링(3)을 원통형 또는 원추형 압축 코일스프링으로 적용하는 경우에 상기한 코일스프링의 제조 및 운동시 반경방향 중심의 이동량을 측정 (측정법을 보충해 주십시오) 하면 대략 1mm 이내에서 변한다. 따라서 상기한 밸브스프링(3)의 일단을 고정측인 토출커버(1)에 고정하고 타단을 자유단인 토출밸브(10)에 고정하면 토출밸브(10)의 최대 반경방향 이동 가능량은 1mm가 된다. 이를 고려하여 토출밸브(10)가 반경방향으로 최대 1mm를 벗어난 경우에도 정상적으로 실린더(C)의 관통구멍(h)을 닫아 냉매가스의 누설이 없도록 하기 위하여는 상기한 토출밸브(10)의 최소닫힘폭(앞선, 계산식에서는 여유폭을 추가하여 토출밸브의 최소닫힘폭을 0.7mm로 한정하였슴)이 토출밸브(10)의 최대 이동폭인 0.5mm 보다 크게 형성되어야 한다.이를 앞선 계산식에 적용하여 보면,밸브의 직경(D2')은 {2 ×( R_S(0.5mm) + 밸브의 최대이동폭(0.5mm) + 실린더 관통구멍의 반경(D1/2)}가 되어 실린더 관통구멍의 직경 보다 최소 2mm 이상이 되면 가능하나, 실린더(C)의 관통구멍(h)을 보다 안정적으로 닫기 위하여 토출밸브(10)의 최대 닫힘폭을 상기한 바와 같이 0.7mm로 한정하였으므로 결국 밸브의 직경(D2')은 앞선 식에 의해 실린더 관통구멍의 직경(D1) 보다 최소 2.4mm 이상 크게 제작하여야 한다.

상기 밸브스프링(3)은 그 일단은 토출커버(1)의 내측 바닥면에 밀착되는 반면 그 타단은 토출밸브(10)의 후면에 밀착 지지되도록 원통형 또는 원추형 압축 콩리 스프링으로 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 1a는 토출구, S1은 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 토출밸브 조립체는 다음과 같은 작용효과를 갖는다.

즉, 상기 피스톤(P)의 왕복운동에 따라 토출밸브(10)가 가스압과 이에 반하는 밸브스프링(3)에 의해 탄력적으로 지지되어 실린더(C)의 관통구멍(h)을 개폐하면서 압축공간(S1)과 토출공간(S2)을 구획하게 되는데, 이 과정에서 피스톤(P)의 흡입행정시에는 실린더(C)로부터 이격되었던 토출밸브(10)가 밸브스프링(3)에 밀려 실린더(C)의 선단면에 달라 붙게 된다.

이때, 상기 밸브스프링(3)은 소정의 뒤틀림 모멘트를 갖는 코일스프링으로 형성되어 도 5에 도시된 바와 같이 밸브스프링(10)의 중심이 토출밸브(10)와 함께 실린더(C)의 반경방향으로 이동을 하게 된다. 이와 같은 코일스프링은 그 제조공정 상의 산포에 의해 스프링의 양 끝단면의 동심이 틀어지거나 스프링의 압축시 뒤틀림 모멘트에 의해 밸브가 위치한 부분의 스프링 끝단 중심이 틀어지는 것에 의해 밸브의 중심은 실린더의 중심과 거리를 가지게 되고 이것을 R_S라 칭하며 이 값은 약 0.5mm 정도이다.

이로 인해 토출밸브(10)가 밸브스프링(3)과 함께 반경방향으로 틀어져 자칫 토출밸브(10)의 직경(D2')이 작은 경우 도 4에서와 같이 토출밸브의 최소닫힘폭인 0.7mm를 확보하지 못하여 실린더(C)의 관통구멍(h)을 올바르게 차단하지 못하는 반면 토출밸브(10)의 직경(D2')이 과도하게 큰 경우에는 유로저항이 커져 토출밸브(10)가 올바르게 개폐되는 것을 방해할 우려가 있으나, 본 발명에서와 같이 상기 토출밸브(10)가 전술한 식에 의해 밸브스프링(3)의 반경방향 이동정도와 토출밸브(10)의 최소닫힘폭을 고려하여 실린더(C)의 관통구멍(h) 직경 보다 약 2.5mm 이상의 크기로 형성됨에 따라 토출밸브(10)의 개폐동작중에 밸브스프링(3)이 틀어지더라도 항상 토출밸브(10)가 실린더(C)의 관통구멍(h)을 정확하게 차단할 수 있을 뿐만 아니라 상기 토출밸브(10)가 과도하게 크게 형성됨에 따른 유동저항의 증가를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 토출밸브 조립체는, 코일스프링에 지지되어 실린더와 착탈되면서 그 실린더의 관통구멍을 개폐하는 토출밸브의 직경을 적정크기로 형성할 수 있게 됨에 따라 실린더의 관통구멍을 항상 정확하게 개폐할 수 있을 뿐만 아니라 유동저항의 증가를 미연에 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 토출밸브가 코일스프링에 의해 탄력적으로 지지되어 가스압에 따라 실린더에 착탈되면서 그 실린더의 관통구멍을 개폐하여 압축공간과 토출공간을 구획하는 토출밸브 조립체에 있어서,

   상기 토출밸브의 직경이 관통구멍의 직경 보다 약 2.5mm 이상이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 토출밸브 조립체.