KR100469456B1 - 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조에 관한 것으로, 본 발명은 가스가 압축되는 실린더 관통구멍이 구비된 프레임의 일측에 내경이 다른 두 개이상의 구멍이 연이어 형성되어 단차면이 구비된 토출유로와, 상기 토출유로의 단차면에 접면되는 실링면이 구비됨과 아울러 상기 토출유로에 삽입되어 압력 차에 의해 움직이는 관성형 밸브와, 내부에 토출구멍이 관통 형성됨과 아울러 그 일측단에 상기 관성형 밸브의 움직임을 한정하는 스토퍼부가 구비되어 상기 프레임의 토출유로에 결합되는 토출관을 포함하도록 구성하여 가스가 토출되는 토출유로를 개폐하는 원추형 밸브의 응답성을 우수하게 하고 상기 원추형 밸브의 실링면과 토출유로의 안착면사이의 마모를 억제할 뿐만 아니라 가스의 누설을 최소화함으로써 토출유로의 개폐 성능을 향상시키고 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조{STRUCTURE FOR DISCHARGING GAS SMALL TYPE RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조에 관한 것으로, 특히 밸브의 응답성을 우수하게 할 뿐만 아니라 가스의 누설을 최소화하고 아울러 실링면의 마모를 최소화할 수 있도록 한 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조에 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 원추형 밸브(80)를 탄성 지지하는 밸브 스프링(100)이 코일 스프링으로 구성되므로 상기 원추형 밸브(80)의 개폐 움직임시 그 원추형 밸브(80)의 움직임이 직선 형태로 이루어지지 못하고 불균일하게 움직이게 되어 압축 가스의 누설이 발생하게 될 뿐만 아니라 원추형 밸브(80)와 토출유로(F)사이의 실링면 마모가 발생하게 되며 아울러 밸브의 응답성이 지연되어밸브의 개폐 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 밸브의 응답성을 우수하게 할 뿐만 아니라 가스의 누설을 최소화하고 아울러 실링면의 마모를 최소화할 수 있도록 한 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조를 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 토출구조의 단면도,

도 5는 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가스 토출구조를 구성하는 토출관의 단면도,

도 6,7은 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가스 토출구조의 작동상태를 각각 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

60 ; 프레임 61 ; 실린더 관통구멍

110 ; 관성형 밸브 120 ; 토출관

121 ; 몸통체 122 ; 토출구멍

123 ; 스토퍼부 124 ; 지지발부

F ; 토출유로

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가스가 압축되는 실린더 관통구멍이 구비된 프레임의 일측에 내경이 다른 두 개이상의 구멍이 연이어 형성되어 단차면이 구비된 토출유로와, 상기 토출유로의 단차면에 접면되는 실링면이 구비됨과 아울러 상기 토출유로에 삽입되어 압력 차에 의해 움직이는 관성형 밸브와, 내부에 토출구멍이 관통 형성됨과 아울러 그 일측단에 상기 관성형 밸브의 움직임을 한정하는 스토퍼부가 구비되어 상기 프레임의 토출유로에 결합되는 토출관을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조가 제공된다.

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

도 4는 본 발명의 소형 왕복동식 압축기 가스 토출구조의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조는 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 원추구멍(66)과 그 원추구멍(66)에 이어 상기 용기(10)에 형성된 관통공(12)과 연통되도록 그 원추구멍(66)의 보다 큰 내경을 갖도록 형성되는 제2 구멍(67)으로 이루어지며 상기 원추구멍(66)의 내주면은 상기 제1 구멍(65)과 제2 구멍(67)의 단차면을 형성하게 된다.

그리고 상기 토출유로(F')의 내부에 관성형 밸브(110)가 삽입된다. 상기 관성형 밸브(110)는 상기 토출유로의 원추구멍(66)과 상응하도록 원추 형태로 형성된 원추부(111)와 그 원추부(111)의 장경면 가운데에 일정 외경과 높이를 갖도록 돌출된 돌출 지지부(112)가 구비되어 이루어지며 그 원추부(111)의 외주면은 실링면을 이루게 된다.

그리고 상기 프레임의 토출유로 제2 구멍(67)에 토출관(120)이 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)과, 상기 몸통체(121)의 일측끝 토출구멍(122) 가운데 위치하는 스토퍼부(123)와, 상기 토출구멍(122)의 내주면에서 방사상으로 복수개 연장 형성되어 상기 스토퍼부(123)에 연결되어 그 스토퍼부(123)를 지지함과 아울러 그 사이에 통로를 형성하는지지발부(124)가 구비되어 이루어진다. 상기 지지발부(124)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 일정 간격을 두고 복수개 형성됨이 바람직하고 상기 지지발부(124)사이에 의해 형성되는 가스통로(f)의 면적은 상기 토출유로(F')의 임의 단면적에 대하여 0.5 ~ 2배인 것이 바람직하되 상기 토출유로(F')의 임의 단면은 상기 제1 구멍(65)의 단면적임이 바람직하다.

그리고 상기 토출관(120)의 끝면, 즉 스토퍼부(123) 끝면과 그에 대면되는 상기 관성형 밸브(110)의 끝면, 즉 돌출 지지부(112)의 끝면사이의 거리가 가스 흡입시 그 관성형 밸브(110)의 길이에 대하여 1/3이하 인 것이 바람직하다.

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

먼저, 도 6에 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 밸브(110)의 원추부(111) 외주면과 상기 토출유로(F')의 원추구멍(66) 내주면과 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 7에 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 밸브(110)가 열리게 된다. 즉, 상기 압력 차에 의해 관성형 밸브(110)가 움직이면서 그 관성형밸브(110)의 실링면과 토출유로(F')의 단차면사이에 틈새가 발생되어 상기 압축공간(P)에서 압축된 가스가 그 틈새를 통해 빠져 나와 상기 토출관의 가스통로(f) 및 토출구멍(122)을 통해 응축기측으로 토출된다. 이때 상기 관성형 밸브(110)가 열리는 과정에서 그 관성형 밸브(110)의 돌출 지지부(112)가 상기 토출관의 스토퍼부(123)에 지지되면서 그 열림 정도가 한정된다.

그리고 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 다시 하사점으로 이동하게 되면 그 압축공간(P)의 압력 차에 의해 상기 관성형 밸브(110)가 이동하면서 그 관성형 밸브(110)의 실링면과 토출유로(F')의 단차면이 밀착되면서 그 압축공간(P)으로 가스가 흡입된다.

본 발명은 상기 제1,2 피스톤(40)(50)이 프레임의 실린더 관통구멍(61)에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 제1,2 피스톤(40)(50)의 끝면과 실린더 관통구멍(61)에 의해 형성되는 압축공간(P)의 압력 차에 상기 관성형 밸브(110)의 움직이면서 상기 토출유로(F')를 개폐하게 되므로 그 관성형 밸브(110)의 움직임에 대한 자유도가 높아지게 되어 직선 움직임의 불균일성이 최소화될 뿐만 아니라 별도로 스프링에 의해 외력이 작용하지 않게 되어 상기 관성형 밸브(110)의 실링면과 토출유로(F')의 단차면사이에 마모가 발생되는 것을 억제하게 됨과 아울러 가스가 누설되는 것을 최소화하게 되며 또한 관성형 밸브(110)의 응답성이 좋게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조는 가스가 토출되는 토출유로를 개폐하는 관성형 밸브의 응답성이 우수하게 되고 상기 관성형 밸브의 실링면과 토출유로의 안착면사이의 마모가 억제될 뿐만 아니라 가스의 누설이 최소화됨으로써 토출유로의 개폐 성능을 향상시키고 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 가스가 압축되는 실린더 관통구멍이 구비된 프레임의 일측에 내경이 다른 두 개이상의 구멍이 연이어 형성되어 단차면이 구비된 토출유로와, 상기 토출유로의 단차면에 접면되는 실링면이 구비됨과 아울러 상기 토출유로에 삽입되어 압력 차에 의해 움직이는 관성형 밸브와, 내부에 토출구멍이 관통 형성됨과 아울러 그 일측단에 상기 관성형 밸브의 움직임을 한정하는 스토퍼부가 구비되어 상기 프레임의 토출유로에 결합되는 토출관을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 토출관은 상기 토출유로에 삽입 고정되는 외경과 소정의 길이를 갖는 몸통체와, 그 몸통체의 내부에 관통 형성되는 토출구멍과, 상기 몸통체의 일측끝 토출구멍 가운데 위치하는 스토퍼부와, 상기 토출구멍의 내주면에서 방사상으로 복수개 연장 형성되어 상기 스토퍼부에 연결되어 그 스토퍼를 지지함과 아울러 그 사이에 가스 통로를 형성하는 지지발부가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 지지발부사이에 의해 형성되는 가스통로의 면적은 상기 토출유로의 임의 단면적에 대하여 0.5 ~ 2배인 것을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 토출관의 끝면과 그에 대면되는 상기 관성형 밸브의 끝면사이의 거리가 가스 흡입시 그 관성형 밸브의 길이에 대하여 1/3이하 인 것을 특징으로 하는 소형 왕복동식 압축기의 가스 토출구조.