KR100455194B1 - 왕복동식 압축기의 가스 토출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스 토출장치에 관한 것으로, 본 발명은 선단면에 흡입 밸브가 구비된 피스톤과; 상기 피스톤이 왕복 운동 가능하게 삽입되는 실린더와; 상기 실린더의 선단부에 복개 결합되며 내주면에 걸림부가 구비된 토출커버와; 중앙부에 배출공이 구비되며 상기 실린더의 선단면과 토출커버의 걸림부 사이에 위치하는 가이드와; 박판으로 형성되며 상기 가이드와 토출커버의 걸림부 사이에 위치하여 상기 실린더의 압축공간을 개폐하는 박판 토출 밸브와, 상기 가이드와 토출커버의 걸림부 사이에 상기 토출 밸브의 일단부와 함께 그 일단부가 삽입되어 고정되며 자유단부는 토출 커버의 내부에서 토출 밸브의 전방에 위치하여 토출 밸브의 움직임을 한정하는 외팔보형 박판 리테이너를; 포함하여 구성함으로써 상기 피스톤이 실린더 압축공간에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 압축공간을 개폐하는 밸브의 응답성을 우수하게 할 뿐만 아니라 상기 피스톤의 과도한 오버 스트로크를 방지함으로써 가스 압축 성능을 높이고 밸브의 파손을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 가스 토출장치{APPARATUS FOR DISCHARGING GAS IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스 토출장치에 관한 것으로, 특히 피스톤이 실린더 압축공간에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 압축공간을 개폐하는 밸브의 작동을 원활하게 할 뿐만 아니라 그 밸브와 피스톤의 접촉을 방지할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스 토출장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축시키는 기계이다. 상기 압축기는 보통 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 흡입하여 압축하는 압축기구부를 포함하여 구성되며, 이와 같은 압축기는 인가되는 전원에 의해 전동기구부에서 구동력이 발생되면 그 구동력이 압축기구부에 전달되면서 압축기구부에서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

상기 압축기는 전동기구부 및 압축기구부의 가스 압축 매카니즘에 따라 회전식 압축기(Rotary Compressor), 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor), 스크롤 압축기(Scroll Compressor), 등으로 나누어진다. 상기 압축기의 일례로 왕복동식 압축기는 전동기구부의 구동력이 피스톤에 전달되어 그 피스톤이 실린더내부를 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

도 1은 상기 왕복동식 압축기 압축기구부의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 압축기의 압축기구부는 내부에 관통구멍(11)이 형성된 실린더(10)와 상기 실린더의 관통구멍(11)에 직선 운동 가능하도록 삽입되는 피스톤(20)과 상기 실린더(10)의 단부에 그 관통구멍(11)을 복개하도록 결합되는 토출 밸브 조립체(V)를 포함하여 구성된다. 상기 피스톤(20)은 상기 전동기구부와 연결된다.

상기 실린더(10)는 소정의 길이를 갖는 몸체부(12)의 내부에 관통구멍(11)이 형성되고 그 몸체부(12)의 일측단 테두리에 소정의 면적을 갖는 플랜지부(13)가 구비되어 이루어진다.

상기 피스톤(20)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(21)의 내부에 관통된 가스 유로(F)가 형성되어 이루어지며, 그 피스톤의 몸통부(21) 일측면에 상기 가스 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(22)가 결합된다. 상기 피스톤(20)은 실린더의 관통구멍(11)에 삽입되어 결합된다.

상기 토출 밸브 조립체(V)는 실린더(10)의 단부를 복개하도록 결합되는 토출커버(30)와 그 토출커버(30)의 내부에 삽입되어 실린더(10)의 관통구멍(11) 및 피스톤(20)에 의해 형성되는 압축공간(P)을 개폐하는 토출 밸브(40)와 그 토출 밸브(40)를 탄성 지지하는 밸브스프링(50)을 포함하여 구성된다.

상기 토출커버(30)는 일측이 막힌 원통 형태로 형성되는 캡부(31)의 개구측 테두리에 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되는 플랜지부(32)가 형성되고 그 캡부(31)의 일측에 토출공(33)이 구비되어 이루어진다. 상기 토출커버(30)는 그 캡부(31)가 상기 실린더의 관통구멍(11)을 복개하도록 그 플랜지부(32)가 상기 실린더의 플랜지부(13)에 접촉되게 결합된다. 그리고 상기 토출 밸브(40)는 원추 형태로 형성되어 상기 토출커버(30)의 캡부(31)내에 위치하게 된다. 그리고 상기 밸브스프링(50)은 코일 스프링으로 이루어져 상기 토출 밸브(40)를 탄성 지지하도록 상기 토출커버의 캡부(31)에 삽입되어 결합된다.

상기한 바와 같은 왕복동식 압축기의 압축기구부는 전동기구부의 구동력이 피스톤(20)에 전달되어 피스톤(20)이 실린더(10)내부를 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 과정에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(20)이 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 토출 밸브(40)가 실린더(10)의 단부에 접촉되어 압축공간(P)을 막게 됨과 동시에 피스톤(20)에 결합된 흡입 밸브(22)가 열리면서 상기 피스톤(20)의 내부에 형성된 가스 유로(F)를 통해 냉매 가스가 실린더(10)의 압축공간(P)내부로 흡입된다.

그리고 상기 피스톤(20)이 하사점(a)에 도달한 후 하사점(a)에서 상사점(b)으로 이동하게 되면 흡입 밸브(22)가 닫히면서 실린더(10)의 압축공간(P)내에 흡입된 냉매 가스를 압축하게 되며 이어 상사점(b)에 이르게 되면 토출 밸브(40)가 열리면서 압축된 냉매 가스가 토출된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 가스를 지속적으로 압축하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 구조는 피스톤(20)의 직선 왕복 운동으로 인한 실린더 압축공간(P)의 압력 차에 의해 상기 토출 밸브(40)가 움직이면서 가스를 토출시키는 과정에서 상기 토출 밸브(40)의 볼륨으로 인하여 밸브의 응답성, 즉 개폐 성능이 떨어지고, 또한 전동기구부의 직선 왕복 구동력을 전달받아 피스톤(20)이 실린더(10) 내부에서 상사점(b)과 하사점(a)사이를 왕복하는 과정에서, 즉 행정거리(Stroke)를 움직이는 과정에서 과부하가 작용하게 될 경우 그 스트로크 제어가 정상적으로 이루어지지 못할 뿐만 아니라 그 오버 스트로크 발생시 상기 피스톤(20)이 과도하게 밀려 밸브의 파손을 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 단점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 피스톤이 실린더 압축공간에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 압축공간을 개폐하는 밸브의 작동을 원활하게 할 뿐만 아니라 그 밸브와 피스톤의 접촉을 방지할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스 토출장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 2는 상기 왕복동식 압축기 압축기구부의 작동상태를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 토출장치가 구비된 왕복동식 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 토출장치의 측면도,

도 5,6은 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 토출장치가 구비된 왕복동식 압축기의 압축기구부 작동상태를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 실린더 20 ; 피스톤

60 ; 토출커버 61 ; 걸림부

62 ; 토출공간 70 ; 가이드

71 ; 배출공 80 ; 박판 토출 밸브

81 ; 개폐부 82 ; 고정부

90 ; 리테이너 100 ; 실링부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 선단면에 흡입 밸브가 구비된 피스톤과; 상기 피스톤이 왕복 운동 가능하게 삽입되는 실린더와; 상기 실린더의 선단부에 복개 결합되며 내주면에 걸림부가 구비된 토출커버와; 중앙부에 배출공이 구비되며 상기 실린더의 선단면과 토출커버의 걸림부 사이에 위치하는 가이드와; 박판으로 형성되며 상기 가이드와 토출커버의 걸림부 사이에 위치하여 상기 실린더의 압축공간을 개폐하는 박판 토출 밸브와, 상기 가이드와 토출커버의 걸림부 사이에 상기 토출 밸브의 일단부와 함께 그 일단부가 삽입되어 고정되며 자유단부는 토출 커버의 내부에서 토출 밸브의 전방에 위치하여 토출 밸브의 움직임을 한정하는 외팔보형 박판 리테이너를; 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 토출장치가 제공된다.

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

도 3, 4는 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 토출장치의 일례가 구비된 왕복동식 압축기의 압축기구부를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 왕복동식 압축기의 압축기구부는 내부에 관통구멍(11)이 형성된 실린더(10)의 관통구멍(11)에 직선 운동 가능하게 피스톤(20)이 삽입되고 그 피스톤(20)은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 전동기구부와 연결된다. 상기 실린더의 관통구멍(11)과 그 관통구멍(11)에 삽입되는 피스톤(20)에 의해 내부에 압축공간(P)을 형성하게 된다.

상기 실린더(10)는 소정의 길이를 갖는 몸체부(12)의 내부에 관통구멍(11)이 형성되고 그 몸체부(12)의 일측단 테두리에 소정의 면적을 갖는 플랜지부(13)가 구비되어 이루어진다.

상기 피스톤(20)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(21)의 내부에 관통된 가스 유로(F)가 형성되어 이루어지며, 그 피스톤의 몸통부(21) 일측면에 상기 가스 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(22)가 결합된다. 상기 피스톤(20)은 실린더의 관통구멍(11)에 삽입되어 결합된다.

그리고 걸림부(61)가 구비된 토출커버(60)가 상기 실린더의 압축공간(P)을 복개하도록 결합된다. 상기 토출커버(60)는 일측이 막힌 원통 형태로 그 내부에 토출공간(62)을 형성하는 캡부(63)와 그 캡부(63)의 개구측 테두리에 소정의 면적을 갖도록 연장 형성되는 플랜지부(64)와 그 캡부(63)의 일측에 관통된 토출공(65)과 상기 캡부(63)의 토출공간(62) 내벽에 소정의 면적을 갖도록 형성되는 걸림부(61)가 구비되어 이루어진다. 상기 걸림부(61)는 일정 두께와 링 형상의 면적을 갖도록 연장 형성됨이 바람직하고 그 플랜지부(64)의 면과 일정 간격을 이루도록 형성됨이 바람직하다. 그리고 상기 걸림부(61)는 별도의 부품으로 형성한 다음 그토출커버(60)와 나사 체결하여 구비될 수 있다.

상기 토출커버(60)는 그 플랜지부(64)가 상기 실린더의 플랜지부(13)에 체결되도록 그 실린더의 압축공간(P)을 복개 결합된다.

그리고 상기 토출커버의 플랜지부(64)와 실린더의 플랜지부(13)사이에 소정 형상을 갖는 가이드(70)가 결합된다. 상기 가이드(70)는 일정 두께와 외경을 갖는 환형체의 내부에 상기 실린더의 관통구멍(11)보다 작은 배출공(71)이 형성되어 이루어지며 그 환형체의 외경은 상기 토출커버의 토출공간(62)과 상응하는 외경을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 가이드(70)는 연성 재료인 플라스틱으로 형성됨이 바람직하다.

상기 가이드(70)는 상기 토출커버(60)와 실린더(10) 사이에 위치하도록 상기 토출커버의 토출공간(62)내에 위치하도록 결합됨이 바람직하다.

그리고 소정 형상을 갖는 박판으로 형성된 박판 토출 밸브(80)가 상기 가이드의 배출공(71)을 개폐하도록 상기 가이드(70)와 토출커버의 걸림부(61)사이에 위치하며 상기 박판 토출 밸브(80)의 움직임을 한정하는 리테이너(90)가 상기 박판 토출 밸브(80)와 토출커버의 걸림부(61)사이에 위치하도록 결합된다.

상기 박판 토출 밸브(80)는 상기 가이드의 배출공(71)보다 큰 원형 형태로 형성되어 그 배출공(71)을 개폐하는 개폐부(81)와 그 개폐부(81)에 소정의 면적으로 연장 형성된 고정부(82)가 구비되어 이루어진다. 상기 박판 토출 밸브(80)는 그 개폐부(81)가 구속되지 않도록 그 고정부(82)가 상기 리테이너(90)와 가이드(70)에 의해 고정됨에 의해 결합된다.

상기 리테이너(90)는 일정 면적과 두께를 갖는 곡선판 형태로 형성됨이 바람직하다.

그리고 상기 실린더(10)의 선단면과 이에 대면되는 토출커버(60)의 후단면 사이에 가스 누설을 방지하는 실링부재(100)가 삽입됨이 바람직하다. 즉, 실린더(10)의 플랜지부(13)와 토출커버(60)의 플랜지(64) 사이에 실링부재(100)가 삽입되는 것이다.

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

먼저, 상기 압축기의 압축기구부는 상기 전동기구부의 구동력이 피스톤(20)에 전달되어 피스톤(20)이 실린더(10)내부를 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 과정에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(20)이 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 압력 차에 의해 상기 박판 토출 밸브(80)가 상기 가이드(70)에 접촉되어 그 배출공(71)을 막게 되면서 그 실린더 압축공간(P)을 막게 되고 이와 동시에 상기 피스톤(20)에 결합된 흡입 밸브(22)가 휘어지면서 가스 유로(F)를 열게 되어 그 피스톤(20)의 내부에 형성된 가스 유로(F)를 통해 냉매 가스가 실린더(10)의 압축공간(P)내부로 흡입된다.

그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(20)이 하사점(a)에 도달한 후 하사점(a)에서 상사점(b)으로 이동하게 되면 압력 차에 의해 상기 흡입 밸브(22)가 펴지면서 상기 피스톤(20)의 가스 유로(F)를 막게 되면서 상기 실린더(10)의 압축공간(P)내에 흡입된 냉매 가스를 압축하게 되며 이어 그 피스톤(20)이 상사점(b)에 이르게 되면 상기 박판 토출 밸브(80)가 휘어지면서 가이드의 배출공(71)을 열게 되면서 압축공간(P)에서 압축된 냉매 가스가 토출된다. 이때, 상기 박판 토출 밸브(80)는 상기 리테이너(90)에 의해 열림 상태가 한정되어 과도하게 열리는 것이 방지된다.

그리고 상기 피스톤(20)이 상사점(b)에서 하사점(a)으로 이동하게 되면 압력 차 및 자체 탄성력에 의해 상기 박판 토출 밸브(80)가 원 상태로 복귀되면서 상기 가이드의 배출공(71)을 막게 된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 가스를 지속적으로 압축하게 된다.

한편, 상기 전동기구부의 직선 왕복 구동력을 전달받아 피스톤(20)이 실린더(10) 내부에서 상사점(b)과 하사점(a)사이를 왕복하는 과정에서, 즉 행정거리(Stroke)를 움직이는 과정에서 과부하가 작용하여 오버 스트로크 발생시 상기 피스톤(20)이 상기 가이드(70)에 의해 걸려 상기 박판 토출 밸브(80)와 충돌하는 것을 방지하게 된다.

본 발명은 상기 압축공간(P)을 개폐하는 박판 토출 밸브(80)가 박판으로 형성되어 그 박판 토출 밸브(80)가 압력 차에 의해 휘어짐과 펴짐이 반복되면서 그 압축공간(P)에서 압축된 가스를 토출시키게 되므로 밸브의 응답성이 우수하게 되며 상기 리테이너(90)에 의해 상기 박판 토출 밸브(80)의 과도한 열림이 방지된다.

또한, 본 발명은 박판 토출 밸브(80)는 종래의 토출 밸브(40)에 비해 그 체적이 작을 뿐만 아니라 그 토출 밸브(40)를 탄성 지지하는 밸브스프링(50)이 배제됨으로써 토출측의 체적을 감소시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 가스 토출장치는 직선 왕복 구동력을 발생시키는 전동기구부의 구동력을 전달받아 피스톤이 실린더 압축공간에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 압축공간을 개폐하는 밸브의 응답성이 우수하게 될 뿐만 아니라 상기 피스톤의 과도한 오버 스트로크가 방지하게 됨으로써 가스 압축 성능을 높이게 되고 밸브의 파손을 방지하게 되어 압축기의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 선단면에 흡입 밸브가 구비된 피스톤과;

   상기 피스톤이 왕복 운동 가능하게 삽입되는 실린더와;

   상기 실린더의 선단부에 복개 결합되며 내주면에 걸림부가 구비된 토출커버와;

   중앙부에 배출공이 구비되며 상기 실린더의 선단면과 토출커버의 걸림부 사이에 위치하는 가이드와;

   박판으로 형성되며 상기 가이드와 토출커버의 걸림부 사이에 위치하여 상기 실린더의 압축공간을 개폐하는 박판 토출 밸브와,

   상기 가이드와 토출커버의 걸림부 사이에 상기 토출 밸브의 일단부와 함께 그 일단부가 삽입되어 고정되며 자유단부는 토출 커버의 내부에서 토출 밸브의 전방에 위치하여 토출 밸브의 움직임을 한정하는 외팔보형 박판 리테이너를;

   포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 토출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더의 선단면과 그 선단면에 대면되는 토출커버의 후단면 사이에 실링부재가 삽입된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 토출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 박판 토출 밸브는 상기 가이드의 배출공보다 큰 원형 형태로 형성되어 그 배출공을 개폐하는 개폐부와 그 개폐부에 소정의 면적으로 연장 형성되어 상기 가이드와 리테이너에 의해 지지 고정되는 고정부가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 토출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가이드는 연성 재료인 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 토출장치.