KR100455192B1 - 왕복동식 압축기의 가스유로 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스유로 구조에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 압축공간에 직선으로 미끄러지게 삽입하고 냉매가스를 압축공간으로 흡입하여 압축하도록 그 내부에 흡입유로와 흡입통구를 동심 상에 연이어 관통 형성하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 매입한 마그네트로 부착 고정하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 흡입통구는 구멍을 여러 개 형성하여서 구성함으로써, 흡입밸브의 응력집중을 줄여 흡입밸브의 파손과 탈거를 미연에 방지하고, 냉매가스의 유동소음과 맥동소음 등을 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 가스유로 구조{GAS PASSAGE STRUCTURE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에서 흡입가스의 유로에 관한 것으로, 특히 마그네틱 밸브와 같이 피스톤의 선단면 중심부에 흡입통구를 형성할 때 흡입가스가 흡입통구로 원활하게 유입되도록 하는 왕복동식 압축기의 가스유로 구조에 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)를 포함하고 있다.

압축 유니트(40)는 프레임 유니트(20)에 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

피스톤(42)은 그 내부에 흡입유로(42a)를 일정 깊이까지 축방향으로 길게 형성하고 선단부에는 흡입유로(42a)의 안쪽에서 연통하여 선단면까지 관통하는 흡입통구(42b)로 이루어져 있다.

흡입통구(42b)는 흡입밸브(43)의 형상과 고정위치에 따라 형성위치를 달리 하는데, 도 2에서와 같이 흡입밸브(43)가 스파이럴 모양으로 형성하여 그 고정부(43a)를 밸브의 가장자리에 형성하고 개폐부(43b)를 중앙에 형성하는 경우에는 흡입통구(42b) 역시 피스톤(42)의 중앙에 형성하여 흡입유로(42a)의 중심과 동심상에 위치하도록 하고 있다.

이 경우, 흡입밸브(43)는 피스톤(42)의 가장자리에 등간격으로 매입한 마그네트(M)를 이용하여 그 가장자리면이 피스톤(42)의 선단면 가장자리에 밀착된 상태로 고정되도록 형성하고 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(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 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 냉매가스는 가스흡입관(SP)을 통해 케이싱(10)의 내부로 흡입되었다가 피스톤(42)이 흡입행정을 실시할 때에 흡입유로(42a)와 흡입통구(42b)를 차례로 거치면서 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)를 통해 실린더(41)의 압축공간(P)으로 흡입되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서, 흡입통구(42b)를 흡입유로(42a)와 동심 상에 형성하되 특히 도 3에서와 같이 흡입유로(42a) 깊숙히 삽입하여 냉매가스의 흡입을 유도하는 가스안내관(45)을 흡입통구(42b)와 동심 상에 구비하는 경우에는 냉매가스가 중앙으로 집중되어 빠른 속도로 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)를 밀어냄에 따라 흡입밸브(43)의 고정부에 응력이 집중하여 파손할 우려가 있을 뿐만 아니라 충격량이 집중하면서 증가하여 밸브(43)의 이탈이나 소음을 가중시킬 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입통구를 피스톤의 중앙에 형성하는 경우 흡입밸브를 통과하여 압축공간으로 흡입되는 냉매가스를 분산하여 밸브의 응력집중을 해소하고 밸브의 충돌소음이나 이탈을 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 가스유로 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도.

도 3은 종래 왕복동식 압축기에서 피스톤에 가스안내관을 구비한 경우 냉매가스의 흐름을 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤에 가스안내관을 구비한 경우 냉매가스의 흐름을 보인 종단면도.

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입통구의 변형예들을 보인 정면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 피스톤 111 : 흡입유로

112 : 흡입통구 120 : 흡입밸브

130 : 가스안내관

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 압축공간에 직선으로 미끄러지게 삽입하고 냉매가스를 압축공간으로 흡입하여 압축하도록 그 내부에 흡입유로와 흡입통구를 동심 상에 연이어 관통 형성하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 매입한 마그네트로 부착 고정하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 흡입통구는 구멍을 여러 개 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스유로 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 유로저항 저감 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤에 가스안내관을 구비한 경우 냉매가스의 흐름을 보인 종단면도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입통구의 변형예들을 보인 정면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 가스유로 구조는, 냉매가스를 실린더의 압축공간으로 유도하는 흡입통구를 여러 개 형성하여 분산되면서 흡입되도록 하는 것이다.

도 4 및 도 5에서 110은 피스톤을 보인 것으로, 피스톤(110)은 왕복동식 모터(도 1에 도시)(30)의 가동자에 결합하고, 실린더(도 1에 도시)(41)의 압축공간에 미끄러지게 삽입하며, 그 내부에 운동방향으로 일정 깊이까지 흡입유로(111)를 형성하고, 흡입유로(111)의 안쪽에는 선단면으로 관통하여 흡입밸브(120)에 의해 개폐되는 흡입통구(112)를 형성한다.

피스톤(110)의 선단면 가장자리에는 흡입밸브(120)를 고정하기 위한 마그네트(M)를 등간격으로 매입하는 마그네트 장착홈(113)을 등간격으로 형성한다.

흡입유로(111)는 피스톤(110)의 축중심과 일치하도록 동심 상에 형성하고, 흡입통구(112)는 흡입밸브(120)의 형상에 따라 그 형성위치를 달리 할 수 있으나 본 실시예와 같은 외곽 고정식 흡입밸브(마그네틱 밸브)의 경우에는 상기한 흡입유로(111)의 직경 보다는 작게 형성하여 중심부위에 위치시키는 것이 바람직하다.

또, 흡입통구(112)는 피스톤(110)의 축중심을 중심으로 상호 대칭되도록 적어도 2개 이상 여러 개를 형성한다. 이 각각의 흡입통구(112)는 도 6에서와 같이 서로 일정한 간격을 두고 독립적으로 형성하거나 서로 일부 중첩하도록 형성할 수도 있다.

또, 흡입통구(112)는 일반적인 진원형 단면 모양으로 형성할 수도 있으나 경우에 따라서는 타원이나 각형 등 다양한 모양으로 형성할 수 있다.

흡입밸브(120)는 전술한 바와 같이 가장자리에는 피스톤(110)에 매입한 마그네트(M)에 부착하여 고정되도록 하는 고정부(121)를 두고 중앙부에는 개폐부(122)를 형성하는 스파이럴 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 가스유로 구조는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 왕복동식 모터(미도시)에 전원을 인가하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하고, 이 가동자에 연결한 피스톤(110)이 실린더의 압축공간 내에서 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이를 보다 상세히 살펴 보면, 왕복동식 모터의 가동자에 결합한 피스톤(110)이 흡입행정을 할 때 냉매가스가 케이싱의 내부로 흡입되고, 이 냉매가스는 피스톤(110)의 흡입유로(111)와 흡입통구(112)를 통과하면서 흡입밸브(120)를 거쳐 실린더의 압축공간으로 흡입된다.

이후, 피스톤(110)이 압축행정을 실시하면 흡입밸브(120)는 닫히면서 압축공간에 흡입된 냉매가스를 압축하고, 이 압축가스의 압력이 일정 정도 이상이 되면 토출밸브(미도시)가 열리면서 압축가스가 냉동시스템으로 토출되는 것이다.

이때, 흡입통구(112)는 흡입유로(111)에 비해 직경을 작게 형성함에 따라 냉매가스의 흡입시 유동속도가 증가하여 흡입밸브를 강하게 밀게 되나, 흡입통구(112)를 여러 개로 나눠 형성함에 따라 각 흡입통구(112)를 통과하는 냉매가스의 유량이 분산되고 이로 인해 흡입밸브(120)에 생기는 응력이 분산되어 흡입밸브(120)의 피로한도를 낮출 수 있다.

또, 이를 통해 압축기를 장시간 사용하더라도 흡입밸브(120)가 응력집중에 의해 파손되거나 집중 충돌량을 줄여 피스톤(110)에서 탈거되는 것을 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 흡입가스가 분산되어 흡입통구(112)를 통과함에 따라 유동소음이 줄고 흡입밸브(120)와의 충동시 발생하는 냉매가스의 맥동소음도 줄일 수 있다.

한편, 도 5에서와 같이 피스톤(110)의 흡입유로(112)에는 냉매가스를 실린더의 압축공간으로 직접 유도하는 가스안내관(130)을 삽입할 수도 있는데, 이 경우 냉매가스가 가스안내관(130)을 통해 곧바로 흡입통구(112)로 유입됨에 따라 냉매가스의 유동속도가 크게 증가하고 이로 인해 흡입밸브(120)의 응력집중이 높아질 우려가 있으나 본 실시예와 같이 흡입통구(112)를 복수 개로 형성할 경우 가스안내관(130)을 통과한 냉매가스가 분산되면서 흡입되도록 함으로써 흡입밸브(120)의 응력집중을 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 상기한 효과들, 이를 테면 유동소음의 감소라든가 맥동소음의 감소 효과 등이 더욱 높아질 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 가스유로 구조는, 냉매가스를 압축공간으로 유도하는 흡입통구를 복수 개로 형성함으로써, 흡입밸브의 응력집중을 줄여 흡입밸브의 파손과 탈거를 미연에 방지하고, 냉매가스의 유동소음과 맥동소음 등을 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 압축공간에 직선으로 미끄러지게 삽입하고 냉매가스를 압축공간으로 흡입하여 압축하도록 그 내부에 흡입유로와 흡입통구를 동심 상에 연이어 관통 형성하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 매입한 마그네트로 부착 고정하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   흡입통구는 구멍을 여러 개 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스유로 구조.
4. 제3항에 있어서,

   흡입통구는 여러 개의 구멍을 서로 중첩하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스유로 구조.
5. 제4항에 있어서,

   흡입통구는 여러 개의 구멍을 중앙 원점을 기준으로 상호 대칭되게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스유로 구조.