KR100446771B1

KR100446771B1 - 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치

Info

Publication number: KR100446771B1
Application number: KR10-2002-0004669A
Authority: KR
Inventors: 박정식
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2004-09-01
Also published as: KR20030064164A

Abstract

본 발명은 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치에 관한 것으로, 본 발명은 가스가 압축되는 실린더 관통구멍이 구비된 프레임의 일측에 내경이 다른 두 개이상의 구멍이 연이어 형성됨과 아울러 그 두 개의 서로 다른 내경사이에 경사단차 실링면이 구비된 토출유로와, 상기 토출유로의 경사단차 실링면에 접면되는 실링면이 구비됨과 아울러 상기 토출유로에 삽입되어 압력 차에 의해 움직이는 관성형 원추밸브와, 피스톤의 흡입 행정시 상기 관성형 원추밸브와 일정 간격을 이루도록 상기 토출유로 내부에 위치하는 판 스프링과, 내부에 토출구멍이 관통 형성되어 상기 토출유로에 삽입 결합됨과 아울러 상기 판 스프링을 고정하는 토출관을 포함하도록 구성하여 가스가 토출되는 토출유로와 그 토출유로를 개폐하는 관성형 원추밸브사이의 마모를 억제함과 아울러 정확한 안착이 이루어지게 함으로써 부품의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 실링 성능을 높이고 또한 토출밸브의 관성형 원추밸브의 응답성이 우수하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치{APPARATUS FOR DISCHARGING GAS SMALL TYPE RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치에 관한 것으로, 특히 가스가 토출되는 토출유로의 개폐를 정확하게 할 뿐만 아니라 그 응답성을 우수하게 할 수 있도록 한 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치에 관한 것이다.

도 1은 현재 개발진행 중인 소형 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이 상기 소형 왕복동식 압축기는 용기(10)의 내부 양측에 각각 장착된 제1,2 왕복동식 모터(20)(30)가 작동하게 되면 그 제1,2 왕복동식 모터(20)(30)의 직선 왕복 구동력이 그 제1,2 왕복동식 모터(20)(30)에 각각 연결된 제1,2 피스톤(40)(50)에 전달되어 그 제1,2 피스톤이(40)(50) 상기 제1,2 왕복동식 모터(20)(30)사이에 위치하도록 상기 용기(10)내부에 장착된 프레임(60)의 실린더 관통구멍(61)에서 각각 직선 왕복 운동하게 된다. 이때 상기 제1,2 피스톤(40)(50)의 끝면과 상기 실린더 관통구멍(61)에 의해 압축공간(P)을 형성하게 된다. 그리고 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 상기 프레임의 실린더 관통구멍(61)에서 각각 직선 왕복 운동함에 따라 그 실린더 관통구멍(61)의 압력 차 및 밸브의 작동에 의해 상기 용기(10)의 양측에 각각 결합된 흡입관(11)을 통해 상기 실린더 관통구멍(61) 내부로 흡입되고 압축되어 상기 프레임(60)의 일측에 형성된 토출유로(F)를 통해 토출되며, 이와 같은 과정을 반복하게 된다.

미설명 부호 70,71은 공진 스프링유닛이다.

한편, 상기 과정에서 상기 제1,2 피스톤(40)(50)의 직선 왕복 운동에 따라 프레임의 실린더 관통구멍(61)으로 흡입되어 압축된 가스가 토출되는 가스 토출구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 프레임(60)의 일측에 상기 실린더 관통구멍(61)과 연통되도록 토출유로(F)가 형성된다. 상기 토출유로(F)는 상기 실린더 관통구멍(61)의 내벽에 일정 내경과 깊이를 갖도록 형성되는 제1 구멍(62)과 그 제1 구멍(62)에 이어 확개되도록 원추 형태로 일정 깊이를 갖게 형성되는 원추구멍(63)과 그 원추구멍(63)에 이어 상기 용기(10)에 형성된 관통공(12)과 연통되도록 그 원추구멍(63)의 보다 큰 내경을 갖도록 형성되는 제2 구멍(64)으로 이루어진다.

그리고 상기 토출유로(F)의 원추구멍(63)과 상응하도록 원추 형태로 형성된 원추부(81)의 장경면에 일정 외경과 높이를 갖도록 돌출된 스프링 삽입부(82)가 구비된 원추형 밸브(80)가 상기 토출유로(F)의 원추구멍(63)에 위치하도록 삽입되고, 상기 토출유로(F)의 제2 구멍(64)에 토출관(90)이 결합된다. 상기 토출관(90)은 상기 제2 구멍(64)의 내경과 상응하는 외경과 길이를 갖도록 형성되며 그 내부에 관통된 토출구멍(91)이 형성되고 그 단부에 일정 외경과 높이를 갖도록 돌출된 스프링 삽입부(92)가 구비되어 이루어진다. 이때 상기 토출관(90)의 스프링 삽입부(92)와 상기 원추형 밸브(80)의 스프링 삽입부(82)는 소정의 간격을 이루도록 상기 토출관(90)이 상기 토출유로(F)의 제2 구멍(64)에 고정 결합된다.

그리고 상기 원추형 밸브(80)와 토출관(90)사이에 밸브 스프링(100)이 결합되어 그 원추형 밸브(80)를 탄성 지지하게 된다. 상기 밸브 스프링(100)은 원형 코일스프링으로 이루어지며 그 일측이 상기 토출관(90)의 밸브 삽입부(92)에 결합되고 타측이 상기 원추형 밸브의 밸브 삽입부(82)에 삽입되어 결합된다.

상기한 바와 같은 가스 토출구조의 작동은 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2 왕복동식 모터(20)(30)의 구동력을 전달받아 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 동시에 하사점으로 이동하게 되면 상기 프레임 실린더 관통구멍의 압력 차에 의해 상기 원추형 밸브의 원추부(81) 외주면과 상기 토출유로(F)의 원추구멍(63) 내주면과 밀착되어 그 토출유로(F)가 막히면서 가스가 그 실린더 관통구멍, 즉 압축공간(P)으로 흡입된다.

그리고 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 동시에 상사점으로 이동하게 되면 상기 프레임의 실린더 관통구멍(61)으로 흡입된 가스가 점점 압축되고 그 압축되는 압력이 일정 압력 이상으로 압축되면 상기 밸브 스프링(100)에 의해 탄성 지지되는 원추형 밸브(80)가 밀리면서 그 토출유로(F)가 열리게 되어 압축된 가스가 토출되며 그 토출되는 압축 가스는 상기 토출관의 토출구멍(91)을 통해 응축기측으로 빠져나가게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 구조는 상기 토출유로를 개폐하는 원추형 밸브(80)가 코일 스프링인 밸브 스프링(100)에 의해 항상 탄성 지지된 상태에서 움직이면서 상기 토출유로를 개폐하게 되므로 상기 원추형 밸브(80)의 개폐 움직임시 그 원추형 밸브(80)의 움직임이 직선 형태로 이루어지지 못하게 되어 그 원추형 밸브의 원추부(81)와 원추구멍(63)사이에 마모가 발생하게 될 뿐만 아니라 그 원추형 밸브의 원추부(81)와 원추구멍(63)사이의 밀착이 정확하게 이루어지지 않게 됨으로써 압축가스의 누설이 발생하게 될 뿐만 아니라 부품의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 가스가 토출되는 토출유로의 개폐를 정확하게 할 뿐만 아니라 그 응답성을 우수하게 할 수 있도록 한 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치를 제공함에 있다.

도 1은 현재 개발중인 소형 왕복동식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 종래 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조를 도시한 단면도,

도 3은 상기 소형 왕복동식 압축기 가스 토출구조의 작동상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가스 토출장치의 단면도,

도 5,6은 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가스 토출장치의 작동상태를 각각 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

40,50 ; 피스톤 60 ; 프레임

61 ; 실린더 관통구멍 66 ; 경사단차 실링면

110 ; 관성형 원추밸브 120 ; 토출관

122 ; 토출구멍 130 ; 판 스프링

F' ; 토출유로

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가스가 압축되는 실린더 관통구멍이 구비된 프레임의 일측에 경사단차 실링면이 구비된 토출유로와, 상기 토출유로의 경사단차 실링면에 접면되는 실링면이 구비됨과 아울러 상기 토출유로에 삽입되어 압력 차에 의해 움직이는 관성형 원추밸브와, 피스톤의 흡입 행정시 상기 관성형 원추밸브와 일정 간격을 이루도록 상기 토출유로 내부에 위치하는 판 스프링과, 내부에 토출구멍이 관통 형성되어 상기 토출유로에 삽입 결합됨과 아울러 상기 판 스프링을 고정하는 토출관을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가스 토출장치의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치는 먼저 용기(10)의 내부에 소정 형상으로 형성된 프레임(60)이 고정 결합되고 상기 프레임의 가운데 관통된 실린더 관통구멍(61)이 형성되며 그 실린더 관통구멍(61)의 양측으로 제1 피스톤(40)과 제2 피스톤(50)이 각각 삽입된다.

그리고 상기 프레임(60)의 일측에 그 내부에 형성된 실린더 관통구멍(61)과 연통되도록 토출유로(F')가 형성되며 그 토출유로(F')는 실린더 관통구멍(61)의 내벽에 일정 내경과 깊이를 갖도록 형성되는 제1 구멍(65)과 그 제1 구멍(65)에 이어 확개되도록 원추 형태로 일정 깊이를 갖게 형성되는 경사단차 실링면(66)과 그 경사단차 실링면(66)에 이어 상기 용기(10)에 형성된 관통공(12)과 연통되도록 그 경사단차 실링면(66)의 장경보다 큰 내경을 갖도록 형성되는 제2 구멍(67)으로 이루어지며, 상기 제1 구멍(65)과 경사단차 실링면(66) 그리고 제2 구멍(67)으로 이루어지는 토출유로(F')는 상기 프레임의 실린더 관통구멍(61)에 방사선상으로 위치하게 형성된다.

그리고 상기 토출유로(F')의 내부에 관성형 원추밸브(110)가 삽입된다. 상기 관성형 원추밸브(110)는 상기 토출유로의 경사단차 실링면(67)과 상응하도록 원추 형태로 형성된 원추부(111)와 그 원추부(111)의 장경면 가운데에 일정 외경과 높이를 갖도록 돌출된 지지부(112)가 구비되어 이루어지며 그 원추부(111)의 외주면은 실링면을 이루게 된다.

그리고 내부에 토출구멍(122)이 구비된 토출관(120)이 상기 프레임의 토출유로 제2 구멍(67)에 삽입되어 결합된다. 상기 토출관(120)은 상기 토출유로(F')에 삽입 고정되는 외경과 소정의 길이를 갖는 몸통체(121)와, 그 몸통체(121)의 내부에 관통 형성되는 토출구멍(122)이 구비되어 이루어지며, 상기 토출구멍(122)은 상기 토출유로(F') 내측에 위치하는 끝면에 일정 깊이와 내경을 갖도록 형성되는 제1 내경부(122a)와 그 제1 내경부(122a)에 이어 그 제1 내경부(122a)보다 작은 내경을 갖도록 관통 형성되는 제2 내경부(122b)로 이루어진다.

그리고 상기 피스톤의 흡입 행정시 상기 관성형 원추밸브(110)와 일정 간격을 이루도록 상기 토출유로(F') 내부에 판 스프링(130)이 결합된다. 상기 판 스프링(130)은 일반적인 판 스프링(130)의 형태로 얇은 원형 박판의 내부에 다수개의 관통 홈이 형성됨에 의해 다수개의 팔이 구비된 형태로 이루어진다. 상기 관성형 원추밸브(110)는 상기 피스톤의 토출 행정시 일정 거리를 이동한 이후에는 상기 판 스프링(130)에 의해 탄성 지지된다.

상기 판 스프링(130)은 상기 토출유로(F')의 내주면, 즉 토출유로의 제2 구멍(67)의 내주면에 단턱부(68)가 형성되고 그 단턱부(68)에 위치한 상태에서 상기 토출유로(F')에 삽입 결합되는 토출관(120)의 끝면에 의해 고정 결합됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 동시에 하사점으로 이동하게 되면 상기 프레임 실린더 관통구멍(61) 내부의 압력 차에 의해 상기 관성형 원추밸브(110)의 원추부(111) 외주면과 상기 토출유로(F')의 경사단차 실링면(66)이 밀착되어 그 토출유로(F')가 막히면서 가스가 그 실린더 관통구멍(61)으로 흡입된다.

그리고 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 동시에 상사점으로 이동하게 되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 프레임의 실린더 관통구멍(61)으로 흡입된 가스가 점점 압축되면서 상기 제1,2 피스톤(40)(50)의 끝면 및 상기 실린더 관통구멍(61)에 의해 형성되는 압축공간(P)과 토출측의 압력 차에 의해 상기 관성형 원추밸브(110)가 움직이면서 그 관성형 원추밸브(110)의 실링면과 토출유로(F')의 경사단차 실링면(66)사이에 틈새가 발생된다. 이때, 상기 관성형 원추밸브(110)가 처음 움직일 때는 판 스프링(130)에 의해 지지되지 않은 상태에서 열리다가 일정 거리이상 움직이게 되면 상기 판 스프링(130)에 의해 탄성 지지되면서 움직이게 된다. 상기 관성형 원추밸브(110)의 실링면과 토출유로(F')의 경사단차 실링면(66)사이에 틈새가 발생되면 그 틈새를 통해 상기 압축공간(P)에서 압축된 가스가 빠져 나와 상기 토출관의 토출구멍(122)을 통해 응축기측으로 토출된다.

그리고 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 다시 하사점으로 이동하게 되면 그 압축공간(P)의 압력 차에 의해 상기 관성형 원추밸브(110)가 이동하면서 그 관성형 원추밸브(110)의 실링면과 토출유로(F')의 경사단차 실링면(66)이 밀착되어 그 토출유로(F')를 막게 되면서 그 압축공간(P)으로 가스가 흡입된다. 이때, 상기 관성형 원추밸브(110)는 판 스프링(130)에 의해 탄성 지지된 상태에서 그 탄성력을 받으면서 움직이게 된다.

본 발명은 상기 판 스프링(130)이 토출밸브인 관성형 원추밸브(110)와 일정 간격을 두고 장착되므로 상기 관성형 원추밸브(110)가 닫히는 시점, 즉 그 관성형 원추밸브(110)의 실링면과 토출유로의 경사단차 실링면(66)이 안착되는 시점에서는상기 관성형 원추밸브(110)가 판 스프링(130)의 영향을 받지 않게 되고 또한 상기 관성형 원추밸브(110)가 열리는 시점, 즉 그 관성형 원추밸브(110)의 실링면과 토출유로의 경사단차 실링면(66)이 떨어지는 시점에서도 상기 관성형 원추밸브(110)가 판 스프링(130)의 영향을 받지 않게 되어 상기 토출유로(F')의 개폐가 정확하게 될 뿐만 아니라 부품간의 마모를 억제하게 된다.

또한, 상기 관성형 원추밸브(110)와 일정 유격을 두고 위치하는 판 스프링(130)에 의해 상기 관성형 원추밸브(110)의 열림시 어느 정도 이상 열리지 않게 될 뿐만 아니라 그 관성형 원추밸브(110)의 닫힘시 그 판 스프링(130)의 복원력이 가중되면서 닫히게 되고 이와 더불어 상기 관성형 원추밸브(110)가 토출유로(F')를 열고 닫는 시점에서 상기 판 스프링(130)의 영향을 받지 않게 됨으로써 밸브의 응답성이 우수하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치는 가스가 토출되는 토출유로와 그 토출유로를 개폐하는 관성형 원추밸브사이의 마모가 억제됨과 아울러 정확한 안착이 이루어지게 됨으로써 부품의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 실링 성능을 높이게 되고 또한 토출밸브의 관성형 원추밸브의 응답성이 우수하게 되어 토출유로의 개폐 성능을 향상시키고 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

가스가 압축되는 실린더 관통구멍이 구비된 프레임의 일측에 경사단차 실링면이 구비된 토출유로와, 상기 토출유로의 경사단차 실링면에 접면되는 실링면이 구비됨과 아울러 상기 토출유로에 삽입되어 압력 차에 의해 움직이는 관성형 원추밸브와, 피스톤의 흡입 행정시 상기 관성형 원추밸브와 일정 간격을 이루도록 상기 토출유로 내부에 위치하는 판 스프링과, 내부에 토출구멍이 관통 형성되어 상기 토출유로에 삽입 결합됨과 아울러 상기 판 스프링을 고정하는 토출관을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치.
제1항에 있어서, 상기 토출유로의 내주면에 단턱부가 구비되어 그 단턱부에 판 스프링이 위치하며 그 단턱부에 위치하는 판 스프링이 상기 토출유로에 삽입 결합되는 토출관의 끝면에 의해 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출장치.