KR100430016B1 - 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 가스유로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하는 고정부를 구비하고 그 고정부에 연결하여 피스톤의 왕복운동에 따라 가스유로를 개폐하도록 개폐부를 구비하는 흡입밸브와, 흡입밸브의 고정부를 눌러 피스톤의 선단면에 밀착하고 흡입밸브의 개폐부가 여닫힐 수 있도록 흡입구멍을 형성하는 밸브고정부재와, 밸브고정부재의 양측을 피스톤의 선단면에 체결하는 적어도 두 개 이상의 체결부재를 포함함으로써, 흡입밸브의 물성저하를 막고 결합 강도의 저하와 밸브의 파단을 방지할 수 있다. 또, 체결부재의 머리부를 감출 수 있는 별도의 밸브고정부재를 이용함으로써 가스유로를 밸브의 중앙측에 형성할 수 있고 피스톤과 흡입밸브와 토출밸브를 용이하게 제작할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체{SUCTION VALVE ASSEMBLY FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 흡입밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기의 피스톤에 장착하여 유체의 흡입을 조절하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 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 종단면도로서, 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)로 구성하고 있다.

압축 유니트(40)는 프레임 유니트(20)에 고정 설치하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(42a)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.

도면중 미설명 부호인 21은 전방 프레임, 22는 중간 프레임, 23은 후방 프레임, 31 및 32는 외측 고정자 및 내측 고정자, 42a는 흡입유로, 51 및 52는 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측 고정자(31)와 내측 고정자(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 압축공간으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 피스톤(42)의 운동방향에 따라 양측(흡입유로와 압축공간)간 압력차에 의해 흡입밸브(43)가 흡입유로(42a)를 개폐하면서 냉매가스가 압축공간으로 흡입되도록 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 도 2에서와 같이 피스톤(42)의 선단면 일측에 흡입밸브(43)를 확산 접합으로 고정하거나 또는 도 3에서와 같이 피스톤(43)의 선단면에 중앙에 체결볼트(B)를 이용하여 흡입밸브(43)를 고정하는것이나, 먼저 확산 접합으로 얇은 흡입밸브(43)를 고정하는 경우에는 그 흡입밸브(43)의 물성저하로 인해 접합부의 강도가 낮아지면서 밸브가 파단될 우려가 있었다.

반면, 도 3과 같이 체결볼트(B)로 흡입밸브(43)를 직접 눌러 고정하는 경우에는 그 체결볼트(B)의 머리부가 흡입밸브(43)의 외측면으로 돌출함에 따라 토출밸브(44)의 압력면에는 체결볼트(B)의 머리부가 삽입될 수 있도록 머리삽입홈(미도시)을 형성하여야 하나 머리삽입홈은 토출밸브(44)의 강성을 감안하면 정중앙에 형성하여야 하므로 결국 흡입유로(42a)를 피스톤(42)의 가장자리에 형성하게 되어 피스톤(42)이나 흡입밸브(43)의 가공이 난해하게 되는 문제점이 있었다. 도면중 43a는 개폐부이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입밸브의 강도가 낮아져 파단하는 것을 미연에 방지함과 아울러 가스유로를 피스톤의 정중앙에 형성할 수 있도록 하여 피스톤과 흡입밸브의 가공을 용이하게 할 수 있는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 조립체의 각 일례들을 보인 분해사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 조립체의 일례를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 종단면도.

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 체결부재의 체결상태를 보인 상세도.

도 7 및 도 8은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 조립체의 변형예를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110,210 : 피스톤 111b,211b : 흡입통구

120,220 : 흡입밸브 130,230 : 밸브고정부재

131,231 : 흡입구멍 132a : 머리감춤홈

140,240 : 체결부재 250 : 스토퍼부재

251 : 가스구멍 252 : 멈춤부

253 : 볼트머리구멍

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 가스유로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하는고정부를 구비하고 그 고정부에 연결하여 피스톤의 왕복운동에 따라 가스유로를 개폐하도록 개폐부를 구비하는 흡입밸브와, 흡입밸브의 고정부를 눌러 피스톤의 선단면에 밀착하고 흡입밸브의 개폐부가 여닫힐 수 있도록 흡입구멍을 형성하는 밸브고정부재와, 밸브고정부재의 양측을 피스톤의 선단면에 체결하는 적어도 두 개 이상의 체결부재를 포함한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 조립체의 일례를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 종단면도이고, 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 체결부재의 체결상태를 보인 상세도이다.

이에 도시한 바와 같은 본 발명은, 왕복동식 모터의 피스톤 선단면에 흡입밸브를 별도의 밸브고정부재로 눌러 체결부재로 고정하는 것이다.

도 4 및 도 5에서 110은 피스톤을 보인 것으로, 피스톤(110)은 그 내부에 냉매가스를 실린더(미도시)의 압축공간으로 안내하도록 흡입유로(111a)와 흡입통구(111b)로 된 가스유로(111)를 관통 형성하고, 이 피스톤(110)의 선단면에 중앙에는 상기한 흡입통구(111b)를 형성하며, 흡입통구(111b)의 좌우 양측에는 상기한 체결부재(140)를 체결하기 위한 체결홈(112)을 각각 형성한다.

도 4 및 도 5에서 120은 흡입밸브를 보인 것으로, 흡입밸브(120)는 원띠 모양으로 절개하여 피스톤(110)의 선단면에 밀착한 상태에서 상기한 밸브고정부재(130)에 눌려 고정되는 고정부(121)와, 고정부(121)의 일측에서 중앙측으로 연장하여 피스톤(110)의 흡입통구(111b)를 개폐할 수 있도록 "목젖" 모양으로 돌출 형성하는 개폐부(122)로 이루어진다.

고정부(121)의 양측에는 확장부(123)를 형성하고 그 확장부(123)에는 상기한 체결부재(140)가 관통하는 체결구멍(123a)을 피스톤(110)의 체결홈(112)에 대향하도록 형성하여 체결볼트(140)로 밸브고정부재(130)와 함께 고정하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 체결볼트(140)로 고정하지 않고 밸브고정부재(130)로 눌러 압착력으로 고정할 수도 있다.

개폐부(122)는 흡입통구(111b)의 직경 보다는 크게 형성하되 후술할 밸브고정부재(130)의 흡입구멍(131) 보다는 작게 형성하는 것이 개폐부(122)의 개폐 동작을 감안할 때 바람직하다.

도 4 및 도 5에서 130은 밸브고정부재를 보인 것으로, 밸브고정부재(130)는 소정의 두께를 갖는 원판 모양으로 형성하되, 그 중앙에는 상기한 흡입밸브(120)의 개폐부(122)가 자유롭게 여닫힐 수 있고 흡입통구(111b)를 통과한 냉매가스가 실린더(미도시)의 압축공간으로 원활하게 유입될 수 있도록 "8"자 모양 또는 "오뚝이" 모양 등으로 흡입구멍(131)을 형성한다.

흡입구멍(131)은 측면 투영시 도 4 및 도 5에서와 같이 상하단 폭이 동일하게 형성할 수도 있으나 흡입밸브(120)의 열림정도를 제한할 수 있도록 상단 폭을 흡입밸브(120)의 개폐부(122) 폭 보다 좁게 형성할 수도 있다. 이 경우 상단은 평면방향으로 어느 한 쪽이 흡입밸브(120)의 폭이나 길이 보다 크게 형성하여야 냉매가스가 원활하게 흡입된다.

또, 흡입구멍(131)의 볼록한 양측에는 상기한 흡입밸브(120)의 관통구멍(123a)과 피스톤(110)의 체결홈(112)에 각각 대응하여 체결부재(140)가 관통하는 볼트구멍(132)을 각각 형성한다. 볼트구멍(132)은 그 볼트구멍(132)으로 체결부재(140)의 머리부가 은닉될 수 있도록 머리감춤홈(미도시)을 형성한다. 머리감춤홈(미도시)은 체결부재(140)의 머리부 형상에 따라 다양하게 형성할 수 있는데 특히 도 6에서와 같이 밸브고정부재(130)의 두께를 감안하면 체결부재(140)의 머리부는 "접시머리" 형상으로 형성하는 것이 바람직하고 이에 따라 머리감춤홈 역시 접시단면 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 조립하는 과정은 다음과 같다.

도 4 및 도 5에서와 같이 피스톤(110)의 선단면에 흡입밸브(120)를 얹되 그 피스톤(110)의 흡입통구(111b)와 흡입밸브(120)의 개폐부(122)가 대향하도록 하고 피스톤(110)의 체결홈(112)과 흡입밸브(120)의 관통구멍(123a)이 각각 대향하도록 한다.

다음, 흡입밸브(120)의 외측면에 밸브고정부재(130)를 얹되 이 때에도 그 밸브고정부재(130)의 흡입구멍(131)과 흡입밸브(120)의 개폐부(122)가, 그리고 흡입밸브(120)의 관통구멍(123a)과 밸브고정부재(130)의 볼트구멍(132)이 각각 대향하도록 한 후에 상기한 체결부재(140)를 상기한 밸브고정부재(130)의 볼트구멍(132)과 흡입밸브(120)의 관통구멍(123a)을 차례대로 통과하여 피스톤(110)의 체결홈(112)에 견고하게 체결한다.

이때 양측 체결부재(140)를 적절하게 번갈아 가면서 조여 흡입밸브(120)가 과도한 비틀림 모멘트에 틀어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체는 다음과 같이 동작한다.

즉, 피스톤(110)이 흡입행정을 위해 후진을 하면 흡입밸브(120)의 개폐부(122)는 흡입통구(111b)를 통과하는 냉매가스의 압력에 의해 젖혀지면서 열리고 이 열린 흡입통구(111b)를 통해 냉매가스가 압축공간으로 이동하여 채워진다.

다음, 피스톤(110)이 압축행정을 위해 전진을 하면 흡입밸브(120)의 개폐부(122)는 압축공간의 압력에 밀리면서 상기한 흡입통구(111b)를 닫아 냉매가스가 압축공간에서 피스톤(110)의 가스유로(111)로 누설되는 것을 차단한다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

전술한 일례에서는 흡입밸브(120)를 밸브고정부재(130)로 고정하는 것이었으나, 본 변형예는 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 흡입밸브(220)의 열림정도를 제한하기 위하여 밸브고정부재(230)의 외측면에 별도의 스토퍼부재(250)를 부가하는 것이다.

도 7 및 도 8에서 220은 흡입밸브이고 230은 밸브고정부재이며 240은 체결부재로 전술한 일례와 대동소이하므로 상세한 설명은 생략한다.

250은 본 변형예에 새로이 부가한 스토퍼부재로, 이 스토퍼부재(250)는 원판 모양으로 형성하되 그 중앙에 상기한 밸브고정부재(230)의 흡입구멍(231) 일부와 연통하도록 가스구멍(251)을 형성하고, 가스구멍(251)의 중간에는 흡입밸브(220)의열림정도를 제한하기 위한 멈춤부(252)를 형성하며, 가스구멍(251) 양측에 상기한 밸브고정부재(230)의 볼트구멍(232)에 대응하도록 볼트머리구멍(253)을 형성한다.

가스구멍(251)은 흡입밸브(220)의 개폐부(222)가 열린 상태에서 밸브고정부재(230)의 흡입구멍(231)과 연통하여 냉매가스가 원활하게 압축공간으로 유입될 수 있는 넓이로 형성하고, 볼트머리구멍(253)은 전술한 일례에서와 같이 스토퍼부재(250)의 두께를 고려하여 접시단면 모양으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우 밸브고정부재(230)의 볼트구멍(232)에는 별도의 머리감춤홈을 형성할 필요가 없다.

이렇게 하여, 흡입밸브를 체결부재로 고정함에 따라 흡입밸브의 물성저하와 이로 인한 결합 강도의 저하와 밸브의 파단을 방지하여 흡입밸브를 안정적으로 고정할 수 있다.

또, 체결부재의 머리부를 감출 수 있는 별도의 밸브고정부재를 이용함에 따라 가스유로를 밸브의 중앙측에 형성할 수 있어 피스톤과 흡입밸브 그리고 이 흡입밸브에 대향하는 토출밸브를 용이하게 제작할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체는, 흡입밸브를 체결부재로 고정함으로써 흡입밸브의 물성저하를 막고 결합 강도의 저하와 밸브의 파단을 방지할 수 있다.

또, 체결부재의 머리부를 감출 수 있는 별도의 밸브고정부재를 이용함으로써 가스유로를 밸브의 중앙측에 형성할 수 있고 피스톤과 흡입밸브와 토출밸브를 용이하게 제작할 수 있다.

Claims (4)

1. 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 가스유로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과,

   피스톤의 선단면에 고정하는 고정부를 구비하고 그 고정부에 연결하여 피스톤의 왕복운동에 따라 가스유로를 개폐하도록 개폐부를 구비하는 흡입밸브와,

   흡입밸브의 고정부를 눌러 피스톤의 선단면에 밀착하고 흡입밸브의 개폐부가 여닫힐 수 있도록 흡입구멍을 형성하는 밸브고정부재와,

   밸브고정부재의 양측을 피스톤의 선단면에 체결하는 적어도 두 개 이상의 체결부재를 포함한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   밸브고정부재의 외측면에는 그 밸브고정부재의 흡입구멍 일부를 복개하여 흡입밸브의 열림정도를 제한하는 스토퍼부재를 더 부가하여 상기한 체결부재로 함께 피스톤에 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   체결부재는 흡입밸브를 통과하여 피스톤에 체결하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   체결부재는 그 머리부가 밸브고정부재 또는 스토퍼부재의 외표면 보다 안쪽에 위치하도록 은닉되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.