KR100480132B1 - 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조에 관한 것으로, 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더내부에서 직선 운동함에 따라 내부에 형성된 가스 유로를 통해 가스가 유동하는 피스톤에 가스 유로를 개폐하는 밸브가 용접에 의해 접합되도록 구성하여 흡입 밸브의 결합 상태를 견고하게 할 뿐만 아니라 그 결합 구조를 간단하게 함으로써 사체적을 배제시키고, 행정 체적을 증가시킴에 의해 압축 효율을 향상 시키고, 또한 피스톤의 스트로크 제어를 용이하게 하여 피스톤의 움직임에 대한 정확한 제어가 가능하게 하며 아울러 흡입 밸브의 결합에 대한 신뢰성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조{SUCTION VALVE COUPLING STRUCTURE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 가스 유로를 개폐하는 흡입 밸브의 결합을 견고하게 할 뿐만 아니라 그 결합 구조를 간단하게 하여 사체적(Dead Volume)을 최소화할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축시키는 기계이다. 이러한 압축기는 보통 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 이 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

이와 같은 압축기중 왕복동식 압축기는 크랭크 축을 대신하여 왕복동식 모터의 가동자에 피스톤이 일체화되도록 결합된 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 도시한 것이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 왕복동식 압축기는 케이싱(V)의 내부에 탄력 지지부(미부호)로 지지되는 환형의 프레임(1)과, 그 프레임(1)의 일측면에 고정 설치되는 원통형의 커버(2)와, 상기 프레임(1)의 중앙에 횡방향으로 고정되는 실린더(3)와, 그 실린더(3)를 지지하는 프레임(1)의 내측 외주면에 고정되는 내측 고정자 조립체(4A) 및 그 내측 고정자 조립체(4A)의 외주면에서 소정의 공극을 두고 떨어져 상기 프레임(1)의 외측 내주면에 고정되는 외측 고정자 조립체(4B)와, 상기 내/외측 고정자 조립체(4A)(4B) 사이의 공극에 개재되어 왕복동식 모터의 가동자를 이루는 가동자(5)와, 그 가동자(5)에 일체로 고정되어 상기 실린더(3)의 내부에서 미끄럼 운동을 하면서 냉매 가스를 흡입 압축시키는 피스톤(6)과, 상기 프레임(1)의 일측면과 상기 피스톤(6)과 일체화된 가동자(5)의 내측에 지지되어 공진 운동하는 내측 공진 스프링(7A)과, 상기 피스톤(6)과 일체화된 가동자(5)의 외측과 상기 커버(2)의 내측 일측면에 지지되어 공진 운동하는 외측 공진 스프링(7B)과, 상기 실린더(3)의 토출측 선단에 장착되어 상기 피스톤(6)의 왕복운동시 압축 가스의 토출을 제한하는 토출 밸브 조립체(8)를 포함하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호 8a는 토출 밸브, 8b는 토출 밸브 지지용 스프링, 8c는 토출 커버, SP는 흡입관, DP는 토출관이다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 내/외측 고정자 조립체(4A)(4B)에 전류가 인가되어 가동자(5)가 직선 왕복 운동을 하게 되면, 이에 결합된 피스톤(6)이 실린더(3)의 내부를 직선으로 왕복 운동하게 되어 상기 실린더(3) 내부에 압력차가 발생되고, 이 압력차에 의해 케이싱(V) 내부의 냉매 가스가 상기 피스톤(6)의 냉매 유로(F)를 통하여 상기 실린더 내부로 흡입되어 압축/토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

한편, 도 2는 종래 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조를 보인 사시도이고, 도 3은 종래 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(6)의 헤드부(6b) 전방면에는 냉매 유로(F) 및 냉매 흡입 통공(6e)을 통과한 냉매 가스의 흡입을 제한하는 흡입 밸브(9)가 고정 볼트(B)에 의해 체결 고정된다.

그리고, 상기 흡입 밸브(9)는 상기 피스톤(6)의 헤드부(6b)의 선단면(S)과 상응하는 얇은 원형판으로 형성된다.

상기 원형판의 내부에는 개곡선 형태를 이루는 절개홈(9c)이 형성되고, 상기 절개홈(9c)은 "물음표" 형태로 형성되어 그 원형판이 원-형태와 링-형태로 구획된다.

그리고, 상기 원형판의 가운데의 원-형태 부분은 피스톤(6)의 헤드부(6b)에 결합되는 고정부(9d)를 이루고, 그 외측 부분인 링-형태 부분은 냉매 흡입 통공(6e)을 개폐하는 개폐부(9a)를 이루게 된다.

한편, 상기 흡입 밸브(9)는 일반적인 밸브 재료인 고탄소 스프링강으로 주로 제작되고, 상기 피스톤(6)은 주조성이 좋은 주철을 사용하여 제작된다.

그리고, 상기 흡입 밸브(9)가 상기 피스톤(6)에 결합되는 구조는 피스톤(6)의 헤드부(6b)의 선단면(S) 가운데에 나사공(6d)이 형성되고, 상기 흡입 밸브(9)의 고정부(9d)에 밸브 체결용 관통공(9b)이 형성되어, 상기 흡입 밸브(9)의 관통공(9b)과 피스톤(6)의 나사공(6d)이 일치된 상태에서 고정 볼트(B)를 삽입 체결함에 의해 상기 피스톤(6)에 흡입 밸브(9)가 체결된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 흡입 밸브 결합 구조는 박판으로 형성된 흡입 밸브(9)가 고정 볼트(B)에 의해 체결되므로 그 흡입 밸브(9)가 반복적인 개폐작용이 진행되는 과정에서 미세하게 풀리면서 흡입 밸브(9)의 슬립 회전이 발생되어 냉매 흡입 통공(6e)의 구멍을 벗어나게 됨으로써 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 고정볼트(B)의 머리 부분이 압축 공간(P)의 내부에 돌출된 형태로 위치하게 되므로 사체적이 발생하게 되어 압축 효율을 저하시키게 될 뿐만 아니라, 그 돌출된 고정 볼트(B)의 머리부분에 의해 피스톤(6)의 상사점 및 하사점의 정확한 위치 센싱이 어렵게 되어 상기 피스톤(6)의 왕복 운동에 대한 스트로크 위치 제어가 곤란하게 되는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조를 보인 사시도.

도 3은 종래 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조를 보인 단면도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 1 실시예를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 1 실시예의 다른 예를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 1 실시예의 또 다른 예를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예를 도시한 사시도.

도 8은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예를 도시한 단면도.

도 9는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예의 용접부의 위치를 도시한 정면도.

도 10은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예의 용접부의 다른 위치를 도시한 정면도.

도 11은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예의 용접부의 또 다른 위치를 도시한 정면도.

도 12는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 3 실시예를 도시한 사시도.

도 13은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 3 실시예를 도시한 종단면도.

도 14는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 3 실시예에서 피스톤에 접합부재를 접합시키는 과정을 도시한 종단면도.

도 15는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 3 실시예에서 피스톤에 형성되는 장착홈의 변형예를 도시한 종단면도.

도 16은 본 발명의 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예를 분해하여 도시한 사시도.

도 17은 본 발명의 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예를 도시한 종단면도.

도 18은 본 발명의 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예에서 피스톤에 접합부재를 접합시키는 과정을 도시한 종단면도.

도 19는 본 발명의 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예의 변형예를 도시한 사시도.

도 20은 본 발명의 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예의 변형예를 도시한 종단면도.

따라서, 본 발명의 목적은 가스 유로를 개폐하는 흡입 밸브의 결합을 견고하게 할 뿐만 아니라 그 결합 구조를 간단하게 하고, 상기 압축공간의 사체적을 최소화할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 밸브 결합 구조를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 가동자와 함께 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 동시에 그 선단면으로 냉매 유로가 연통된 피스톤과, 그 피스톤의 선단면에 배치되어 냉매 유로를 개폐하도록 흡입 밸브가 구비된 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 피스톤의 선단면에는 상기 흡입 밸브를 장착할 수 있도록 일정 깊이의 접합 부재 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.가 제공된다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상기 흡입 밸브의 측단면과 이에 연하는 피스톤의 대응면 사이를 용접하여 상기한 흡입 밸브가 피스톤에 융착된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조를 첨부 도면에 도시한 실시예들에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명의 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 1 실시예를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 실린더(3)의 내부에 삽입되는 피스톤(10)의 내부에 냉매 가스가 유동하도록 관통된 냉매 유로(F)가 형성되며, 그 피스톤(10)의 선단면(S), 즉, 피스톤 헤드부(10b)의 선단면(S)에 복수개의 냉매 흡입 통공(6e)이 형성된다.

그리고, 상기 냉매 흡입 통공(6e)을 개폐하는 흡입 밸브(20)가 용접에 의해 피스톤(10)에 직접 접합된다. 이때, 상기 흡입 밸브(20)는 피스톤(10)의 선단면(S)과 상응하는 면적을 갖는 원형의 박판 형태로 형성된다.

그리고, 상기 용접은 저항 스폿 용접, 레이저 용접, 티그 용접 등이 사용됨이 바람직하다. 미설명 부호 W는 용접점이다.

한편, 도 5는 본 발명 제 1 실시예의 변형예를 도시한 것으로, 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(3) 내부에서 직선 운동함에 따라 내부에 형성된 냉매 유로(F)를 통해 냉매 가스가 유동되는 피스톤(10)에 소정의 크기를 갖는 수용홈(30)이 형성된다.

상기 수용홈(30)은 피스톤(10)의 끝단 가운데 부분에 소정의 깊이와 내경을 갖는 홈 형태로 형성된다. 그리고 상기 수용홈(30)의 내부에 용접성이 우수한 삽입재(40)가 고정 결합된다.

상기 용접성이 우수한 삽입재(40)는 상기 수용홈(30)의 형상과 상응하도록 형성되며, 그 재료로서는 저탄소강 및 스테인레스 강 등이 사용됨이 바람직하다.

이때, 상기 삽입재(40)는 상기 수용홈(30)의 내부에 납땜(brazing)에 의해 고정 결합된다. 그리고, 상기 냉매 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(20)가 용접에 의해 상기 삽입재(40)와 접합된다.

또한, 상기 흡입 밸브(20)는 피스톤(10)의 선단면(S)과 상응하는 면적을 갖는 박판 형태로 형성되며, 상기 삽입재(40)와 흡입 밸브(20)와의 용접은 저항 스폿 용접, 레이저 용접, 그리고 티그 용접 등의 용접 방법에 의해 이루어짐이 바람직하다.

이와 같은 구조는 흡입 밸브(20)가 용접성이 좋은 삽입재(40)와 용접됨으로써 흡입 밸브(20)의 접합 강도가 커지게 된다.

한편, 도 6은 본 발명 제 1 실시예의 다른 변형예를 도시한 것으로, 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(3) 내부에서 직선 운동함에 따라 내부에 형성된 냉매 유로(F)를 통해 냉매 가스가 유동되는 피스톤(10)에 소정의 크기를 갖는 수용홈(50)이 형성된다.

그리고, 상기 피스톤(10)의 수용홈(50)에 용접성이 우수한 용접재(60)가 직접 용접됨에 의해 그 용접재(60)가 용융되어 상기 수용홈(50)에 채워진다. 상기 용접재(60)는 니켈(Ni)계 용접재가 사용됨이 바람직하다.

그리고, 상기 피스톤(10)의 냉매 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(20)가 상기 수용홈(50)에 채워진 용접재(60)와 용접에 의해 접합된다.

또한, 상기 흡입 밸브(20)는 피스톤(10)의 선단면(S)과 상응하는 면적을 갖는 박판 형태로 형성되며, 상기 삽입재(40)와 흡입 밸브(20)와의 용접은 저항 스폿 용접, 레이저 용접, 그리고 티그 용접 등의 용접 방법에 의해 이루어짐이 바람직하다.

이와 같은 구조는 흡입 밸브(20)가 용접성이 좋은 용접재(60)와 용접됨으로써 흡입 밸브(20)의 접합 강도가 더욱 커지게 된다.

이하, 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 1 실시예의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전동기구부의 구동력이 피스톤(10)에 전달되어 피스톤(10)이 실린더(3)의 내부를 직선 왕복 운동하게 되면, 상기 피스톤(10)의 단부에 형성된 냉매 유로(F)를 통해 실린더(3)의 압축 공간(P)으로 흡입되고, 압축되어 토출 밸브 조립체(8)를 구성하는 토출 밸브(8a)의 개폐 작용에 의해 토출되며, 이와 같은 과정이 반복된다.

상기 과정에서 냉매 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(40)가 용접에 의해 피스톤(10)에 결합되므로 그 결합상태가 견고하게 될 뿐만 아니라 흡입 밸브(20)의 반복적인 개폐 작용이 진행되는 과정에서도 슬립 회전이 발생하지 않게 되어 압축기능이 잘 이루어지게 된다.

또한, 상기 흡입 밸브(20)의 외측으로 돌출되는 부분이 없고 편평한 상태로 간단하게 되어 압축공간(P)의 사체적이 배제될 뿐만 아니라, 피스톤(10)의 상사점 및 하사점의 위치 검출이 정확하게 이루어지게 되어 상기 피스톤(10)의 왕복 운동에 대한 스트로크 제어가 수월하게 된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예를 첨부 도면에 도시된 일실시 예에 의거하여 상세히 설명한다.

도 7 및 도 8은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조에 대한 일례를 보인 사시도 및 종단면도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예의 용접부의 다른 위치를 도시한 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 왕복동식 모터의 가동자인 가동자(5)에 결합되어 실린더(3)의 내부에서 미끄러지게 삽입되는 피스톤(110)의 선단면에 배치되어 그 피스톤(110)의 냉매 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(120)의 측단면을 피스톤의 대응면에 아크를 발생시키지 않는 레이저 또는 전자빔등의 특수 용접법으로 용접하여 이루어진다.

이로 인해 용접 열영향부가 최소화되고, 용접살에 의한 돌출이 발생하지 않게 된다.

상기 피스톤(110)은 소정의 길이를 갖는 몸통부(111)의 전방측에 헤드부(112)가 형성되고, 상기 몸통부(111)의 후방측에 가동자(5)와 연결되는 연결부(113)가 형성되며, 상기 몸통부(111)의 중앙 및 헤드부(112)의 일측에는 냉매 가스를 실린더(3)로 안내하는 냉매 유로(F)가 형성되어 이루어진다.

그리고, 상기 헤드부(112)의 중앙에는 흡입 밸브(120)를 융착시키기 위하여 후술할 용접 매체(M)가 압입되도록 용접 매체 삽입홈(112a)이 형성되고, 상기 헤드부(112)의 가장자리에는 다수개(도면에서는 3개)의 냉매 흡입 통공(6e)이 형성된다.

상기 용접 매체(M)는 용접시 강탄성 재질인 흡입 밸브(120)가 원활하게 용접될 수 있는 재질로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 흡입 밸브(120)의 절개부(123)는 물음표 형태로 형성되어 그 개폐부(121)는 상기한 헤드부(112)의 냉매 흡입 통공(6e)을 개폐하도록 대향 배치되고, 그 중앙의 고정부(122)에는 상기한 용접 매체(M)의 선단면에 대응되도록 용접공(122a)이 형성되어 이루어진다.

그리고, 상기 용접공(122a)은 도 9에서와 같이, 원형으로 형성되어 그 내주면과 이에 연하는 용접 매체(M)의 선단면을 용접시키거나, 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 장공의 슬릿 형상으로 형성되어 그 내단면과 이에 연하는 용접 매체(M)의 선단면을 용접시킬 수도 있다.

미설명 부호 W(는 용접부이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 2 실시예는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 왕복동식 모터에 전원이 인가되어 가동자(5)가 직선 왕복 운동을 하게 되면, 이에 결합된 피스톤(110)이 실린더(3)의 내부를 직선으로 왕복 운동을 하면서 밀폐용기(V)의 내부에 채워져 있던 냉매 가스를 흡입하여 압축 토출시키게 되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 피스톤(110)의 왕복 운동시 그 피스톤(110)이 실린더(3)에 흡입되어 있던 냉매 가스를 압축하기 위하여 전진운동을 하게 되면, 상기 실린더(3)의 압축 공간에 있던 냉매 가스가 상기 피스톤(110)의 전진 운동에 따라 압축 공간의 체적이 좁아지면서 점진적으로 압축되고, 이 압축 공간의 압력이 일정값 이상이 되는 순간 상기 압축 공간의 토출측을 차단하고 있던 토출밸브(8a)를 밀면서 토출되는데, 상기 피스톤(110)의 선단면에 위치하는 흡입 밸브(120)가 피스톤(110)에 용접에 의해 결합됨으로 인해 그 흡입 밸브(120)와 이에 대응되는 토출 밸브(8a) 사이의 사체적이 거의 존재치 않도록 상기 피스톤(110)의 스트로크 거리를 설정할 수 있게 된다.

또한, 상기 피스톤(110)의 선단면에 흡입 밸브(120)와 용접성이 좋은 재질로 된 용접 매체(M)를 압입하여 그 용접 매체(M)와 흡입 밸브(120)를 용접하게 되어 용접성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 흡입 밸브(120)의 측단면과 그 측단면에 수직인 상기 피스톤(110)의 선단면 또는 용접 매체(M)의 선단면을 용접하게 되므로 두 부재의 결합력이 수직성분과 수평성분으로 양분되어 상기 흡입 밸브(120)의 일방향성 개폐 동작에 더욱 큰 저항력을 갖게 된다. 또한, 용접 열영향부가 최소화되고, 용접살에 의한 돌출이 발생하지 않게 된다.

한편, 본 발명 왕복동식 압축기의 제 2 실시예의 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 흡입 밸브(120)의 고정부(122)에 별도의 원형 또는 슬릿 형상의 용접공(122a)을 형성하여 그 용접공(122a)의 측단면과 피스톤(110)에 압입된 용접매체(M)를 용접 고정하는 것이나, 본 변형예는 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 용접공을 형성하지 않고, 흡입 밸브(120)를 개폐부(121)와 고정부(122)로 분류하도록 절개하는 그 절개부(123)의 측단면과 상기 피스톤(110)의 용접 매체(M) 및 흡입 밸브(120)의 외주면과 이에 나란한 상기 피스톤(110)의 외주면을 용접할 수도 있다.

이 경우 별도의 용접공을 형성할 필요가 없고, 또 용접부위를 두곳으로 하여 용접 결합력이 증가하게 된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 3 실시예를 첨부 도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세히 설명한다.

도 12는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 피스톤의 일례를 분해하여 보인 사시도이고, 도 13은 상기 피스톤의 일례를 조립하여 보인 종단면도이며, 도 14는 상기 피스톤에 접합 부재를 접합시키는 과정을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 왕복동식 모터(미부호)의 가동자에 결합되어 실린더(3)에 미끄러지게 삽입되어 냉매 가스를 실린더(3)의 압축공간으로 흡입하여 압축/ 토출시키는 피스톤(211)과, 그 피스톤(211)의 선단면에 장착되어 피스톤(211)의 냉매 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(212)와, 상기 피스톤(211)의 선단면과 이에 대응되는 흡입 밸브(212) 사이에 개재되어 그 흡입 밸브(212)의 용접성을 높이기 위해 상기한 피스톤(211)의 선단면에 장착되는 접합 부재(213)로 이루어진다.

상기 피스톤(211)은 통상 주철재질로 성형되는 것으로, 그 선단면 중앙에는 접합 부재(213)가 삽입될 접합 부재 장착홈(213a)이 형성되되 그 직경은 후술할 납재 금속(214)이 접합 부재(213)와의 사이에 삽입될 수 있도록한 접합부재(213)의 직경 보다 크게 형성된다.

상기 접합 부재 장착홈(211a)은 그 안쪽으로부터 대기와 접촉되는 바깥쪽으로 갈수록 직경이 점차 넓어지게 형성되며, 그 바람직한 실시예로는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 접합 부재 장착홈(211a)의 바깥쪽 모서리가 외향 확장되도록 모따기(cahmfering)된 확장면(211b)으로 형성되거나, 또는 도 15에서와 같이, 접합 부재 장착홈(221a)이 "사다리 꼴" 단면 모양으로써 확장면(221b)이 형성될 수도 있다.

상기 접합 부재(213)는 납재 금속(214)의 융점보다 높은 재질인 스테인레스 등으로 형성되어 그 납재 금속(214)으로 접합 부재 장착홈(211a)(221a)에 융착 결합된다.

도면중 미설명 부호 G는 기포, 6e는 냉매 흡입 통공, W는 용접점이다.

이하, 왕복동식 압축기용 피스톤에 흡입 밸브를 고정시키는 과정을 설명한다.

먼저, 상기 피스톤(211)의 선단면에 형성된 접합 부재 장착홈(211a)에 접합 부재(213)를 삽입하고, 그 접합 부재 장착홈(211a)과 접합 부재(213) 사이에 납재 금속(214)을 삽입하며, 이후 상기 피스톤(211)과 접합 부재(213)의 접합을 위해 상기한 납재 금속(214)을 그 납재 금속(214)의 융점보다 높은 온도로 가열함으로써, 상기 납재 금속(214)이 융해되면서 상기 피스톤(211)과 접합 부재(213)의 사이로 스며들면서, 그 피스톤(211)과 접합 부재(213)가 반응을 일으키도록 하고, 이후 일정 시간 유지하였다가 냉각시켜 상기 납재 금속(214)이 다시 경화되면서 두 부재(211)(213)가 접합되도록 한다.

다음으로, 상기 피스톤(211)의 선단면에 흡입 밸브(212)를 대응시키고 나서 그 흡입 밸브(212)의 고정부(미부호)를 접합 부재(213)의 선단면에 용접하여 상기 흡입 밸브(212)를 고정시킴으로써 완성한다.

이때, 상기 납재 금속(214)의 가열시 그 납재 금속(214)이 용해되면서 기포가 발생되고, 이 기포는 상대적으로 밀도가 낮은 대기와의 접촉면쪽으로 배출되는데, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 접합 부재 장착홈(211a)의 상측인 대기쪽으로 갈수록 넓게 형성되어 상기한 납재 금속의 상하부간 밀도차가 커지게 되므로 그 납재 금속(214)의 용해시 발생되는 기포(G)가 대기중으로 빠르게 배출되어 결국 피스톤(211)과 접합 부재(213) 사이에는 기포(G)가 거의 잔류하지 않게 되고, 이로 인해 상기 피스톤(211)과 접합 부재(213) 사이의 접합면에 대한 기공의 발생율이나 크기가 현저하게 줄어들게 된다.

한편, 상기 피스톤(221)의 선단면에 형성되는 접합 부재 장착홈(221a)을 사다리 꼴 단면 모양으로 형성하더라도 그 조립과정이나 작용효과는 동일하다.

상기와 같은 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 3 실시예는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

상기와 같이 함으로써, 상기 흡입 밸브와 이에 대응되는 토출 밸브 사이의 사체적이 제거되는 것은 물론 상기 흡입 밸브를 피스톤에 견고하게 고정시키게 되어 흡입 밸브의 겉돔 현상을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 접합 부재를 피스톤에 접합시키기 위한 납재 금속의 용해시 그 납재 금속의 내부에서 발생되는 기포가 대부분 대기중으로 배출되어 접합후 납재 금속과 피스톤 또는 납재 금속과 접합 부재의 접합 계면에 잔존하는 기공의 양이나 크기가 현저하게 줄어들어 이로 인한 접합 강도의 저하를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 피스톤의 구동시 고온으로 인해 기포의 부피가 팽창하면서 발생되는 미세균열도 방지할 수 있게 되고, 각 기공 사이의 밀도차로 인한 농도차 전위를 억제하여 피스톤이나 접합 부재의 부식도 미연에 방지할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예를 첨부 도면에 도시된 일실시 예에 의거하여 상세히 설명한다.

도 16은 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤의 일례를 분해하여 보인 사시도이고, 도 17은 그 피스톤의 일례를 조립하여 보인 종단면도이며, 도 18은 그 피스톤에 접합 부재를 접합시키는 과정을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 왕복동식 모터(미부호)의 가동자에 결합되어 실린더(3)에 미끄러지게 삽입되어 냉매 가스를 실린더(3)의 압축공간으로 흡입하여 압축/ 토출시키는 피스톤(311)과, 그 피스톤(311)의 선단면에 장착되어 피스톤(311)의 냉매 유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(312)와, 상기 피스톤(311)의 선단면과 이에 대응되는 흡입 밸브(312) 사이에 개재되어 그 흡입 밸브(312)의 용접성을 높이도록 상기한 피스톤(311)의 선단면에 장착되는 접합 부재(313)로 이루어진다.

상기 피스톤(311)은 통상 주철재질로 성형되는 것으로, 그 선단면 중앙에는 접합 부재(313)가 삽입될 접합 부재 장착홈(313a)이 형성되되 그 직경은 후술할 납재 금속(314)이 접합 부재(313)와의 사이에 삽입될 수 있도록 접합부재(313)의 직경 보다 크게 형성된다.

상기 접합 부재 장착홈(311a)은 그 안쪽으로부터 대기와 접촉되는 바깥쪽까지 동일한 직경으로 형성되나, 경우에 따라서는 도 19에 도시된 바와 같이, 그 내주면에 안쪽에서 바깥쪽으로 수개의 배기홈(311b)을 음각지게 형성할 수 도 있다.

상기 접합 부재(313)는 납재 금속(314)의 융점보다 높은 재질인 스테인레스 등으로 형성되고, 그 중앙부에는 접합 부재 장착홈(311a)의 안쪽에서 바깥쪽 방향으로 배기구(311a)가 관통 형성된다.

상기 배기구(313a)는 접합 부재 장착홈(311a)의 안쪽 직경보다 대기와 접촉되는 바깥쪽 직경이 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호 G는 기포, 6e는 냉매 흡입 통공, W는 용접점이다.

이하, 왕복동식 압축기용 피스톤에 흡입 밸브를 고정시키는 과정을 설명한다.

먼저, 상기 피스톤(311)의 선단면에 형성된 접합 부재 장착홈(311a)에 접합 부재(313)를 삽입하고, 그 접합 부재 장착홈(311a)과 접합 부재(313) 사이에 납재 금속(314)을 삽입하며, 이후 상기 피스톤(311)과 접합 부재(313)의 접합을 위해 상기한 납재 금속(314)을 그 납재 금속(314)의 융점보다 높은 온도로 가열함으로써, 상기 납재 금속(314)이 융해되면서 상기 피스톤(311)과 접합 부재(313)의 사이로 스며들면서, 그 피스톤(311)과 접합 부재(313)가 금속간 결합 반응을 일으키도록 하고, 이후 일정 시간 유지하였다가 냉각시켜 상기 납재 금속(314)이 다시 경화되면서 두 부재(311)(313)가 접합되도록 한다.

다음으로, 상기 피스톤(311)의 선단면에 흡입 밸브(312)를 대응시키고 나서 그 흡입 밸브(312)의 고정부(미부호)를 접합 부재(313)의 선단면에 용접하여 상기 흡입 밸브(312)를 고정시킴으로써 완성한다.

이때, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 납재 금속(214)의 가열시 그 납재 금속(314)이 용해되면서 기포가 발생되고, 이 기포는 상대적으로 밀도가 낮은 대기와의 접촉면쪽으로 배출되는데, 상기 접합 부재(313)의 중앙에 배기구(313a)가 형성되어 있어 그 납재 금속(314)의 용해시 발생되는 기포(G)가 상기한 배기구(313a)를 통해 대기중으로 빠르게 배출된다.

특히, 상기 배기구(313a)가 대기쪽으로 갈수록 점차 그 직경이 확대되도록 형성됨에 따라 상기한 납재 금속(314)의 상/하부 간의 밀도차가 더 커지게 되므로 기포(G)가 더욱 빠르게 대기중으로 배출될 수 있다.

또한, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(311)의 접합 부재 장착홈(311a)에 배기홈(311b)을 별도로 형성하는 경우에는 상기한 기포(G)가 접합 부재(313)의 배기구(313a)는 물론 피스톤(311)의 배기홈(311b)으로도 빠져나오게 되어 기포(G)의 제거가 훨씬 빠르게 이루어질 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조의 제 4 실시예는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

상기 흡입 밸브와 이에 대응되는 토출 밸브 사이의 사체적이 제거되는 것은 물론, 상기 흡입 밸브를 피스톤에 견고하게 고정시키게 되어 흡입 밸브의 겉돔 현상을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 접합 부재를 피스톤에 접합시키기 위한 납재 금속의 용해시 그 납재 금속의 내부에서 기포가 대부분 대기중으로 배출되어 접합후 납재금속과 피스톤 또는 납재 금속과 접합 부재의 접합 계면에 잔존하는 기공의 양이나 크기가 현저하게 줄어 들어 이로 인한 접합 강도의 저하를 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 피스톤의 구동시 발생하는 고온으로 인해 기포의 부피가 팽창하면서 발생되는 미세 균열도 방지하고, 각 기공 사이의 밀도차로 인한 농도차 전위를 억제하여 피스톤이나 접합 부재의 부식도 미연에 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 냉매 유로를 개폐하는 박판 형태의 흡입 밸브가 용접에 의해 피스톤에 접합되어 결합됨으로써, 상기 흡입 밸브의 결합 상태가 견고하게 될 뿐만 아니라, 그 결합구조가 간단하게 됨으로써 사체적이 배제됨에 의해 실제 행정의 체적이 증가하게 되어 압축 효율을 높일 수 있고, 또한, 상기 피스톤의 스트로크 제어가 쉽게 되어 상기 피스톤의 움직임을 정확하게 제어할 수 있게 된다. 따라서, 흡입 밸브의 결합 구조에 대한 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 흡입 밸브의 측단면과 이에 연하는 피스톤의 대응면 사이를 용접하여 상기한 흡입 밸브를 피스톤에 융착시켜 고정하도록 함으로써, 상기 흡입 밸브와 이에 대응되는 토출 밸브 사이의 사체적이 제거되는 것은 물론, 상기 흡입 밸브를 피스톤에 견고하게 고정시키게 되어 흡입 밸브의 겉돔 현상을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 피스톤에 접합 부재 장착홈을 형성하여 접합 부재를 삽입하고 그 접합 부재를 이용하여 흡입 밸브를 용접 결합함과 아울러 접합 부재 장착홈을 대기쪽으로 확대 형성하여 그 접합 부재 장착홈과 접합 부재 사이에 삽입되는 납재 금속의 용해시 기포가 발생되더라도 이 기포가 대기중으로 빠르게 배출되도록 함으로써, 상기 흡입 밸브와 이에 대응되는 토출 밸브 사이의 사체적이 제거되는 것은 물론, 상기 흡입 밸브를 피스톤에 견고하게 고정시키게 되어 흡입 밸브의 겉돔 현상을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 각 부재와 그 사이에 개재된 납재 금속간 접합 계면의 접합 강도가 저하되는 것을 방지하고, 고온 구동으로 인한 기포의 팽창과 이로 인한 미세 균열을 방지하며, 각 기공간 밀도차로 인해 발생되는 농도차 전위와 이로 인한 각 부재의 부식을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조는 피스톤에 접합 부재 장착홈을 형성하여 접합 부재를 삽입하고, 그 접합 부재를 이용하여 흡입 밸브를 용접 결합함과 아울러 흡입 밸브를 용접하기 위하여 피스톤에 장착되는 접합 부재에 배기구를 관통 형성하거나 또는 그 접합 부재가 삽입되는 접합 부재 장착홈의 내주면에 배기홈을 부가 형성하여 상기 접합 부재 장착홈과 접합 부재 사이에 삽입되는 납재 금속의 용해시 기포가 발생되더라도 이 기포가 대기중으로 빠르게 배출되도록 함으로써, 상기 흡입 밸브와 이에 대응되는 토출 밸브 사이의 사체적이 제거되는 것은 물론, 상기 흡입 밸브를 피스톤에 견고하게 고정시키게 되어 흡입 밸브의 겉돔 현상을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 각 부재와 그 사이에 개재된 납재 금속간 접합 계면의 접합 강도가 저하되는 것을 방지하고, 고온 구동으로 인한 기포의 팽창과 이로 인한 미세 균열을 방지하며, 각 기공간 밀도차로 인해 발생되는 농도차 전위와 이로 인한 각 부재의 부식을 미연에 방지할 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 왕복동식 모터의 가동자와 함께 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 동시에 그 선단면으로 냉매 유로가 연통된 피스톤과, 그 피스톤의 선단면에 배치되어 냉매 유로를 개폐하도록 흡입 밸브가 구비된 왕복동식 압축기에 있어서,

   상기 피스톤의 선단면에는 상기 흡입 밸브를 장착할 수 있도록 일정 깊이의 접합 부재 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 부재 장착홈에는 흡입 밸브와의 용접이 용이한 접합 부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 부재 장착홈은 상기 피스톤의 선단면 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 접합 부재는 접합 부재 장착홈에 납땜(Brazing)에 의해 결합됨을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 부재 장착홈에는 용접성이 좋은 우수한 용접재가 용접됨에 의해 채워지고, 상기 냉매 유로를 개폐하는 흡입 밸브가 상기 접합 부재 장착홈에 채워진 상기 용접재와 용접에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 부재 장착홈은 납재 금속의 용해시 발생되는 기포가 용이하게 배출되도록 그 안쪽에서 대기와 접촉되는 바깥쪽으로 갈수록 직경이 확대되도록 형성된 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 접합 부재 장착홈은 그 바깥쪽 모서리를 외향 확장되게 모따기를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 선단면에 형성된 접합 부재 장착홈에 접합되는 접합 부재의 중앙부에는 안쪽에서 바깥쪽으로 향하는 배기구를 형성하여 납재 금속의 용해시 발생되는 기포가 용이하게 배출되도록 한 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 배기구는 접합 부재 장착홈의 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 그 직경이 넓어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 접합 부재 장착홈의 내주면에 배기홈을 더 형성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
11. 왕복동식 모터의 가동자와 함께 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 동시에 그 선단면으로 냉매 유로가 연통된 피스톤과 그 피스톤의 선단면에 배치되어 냉매 유로를 개폐하도록 흡입 밸브가 구비된 왕복동식 압축기에 있어서,

    상기 흡입 밸브의 측단면과 이에 연하는 피스톤의 대응면 사이를 직접 용접하여 상기한 흡입 밸브가 피스톤에 융착된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 피스톤의 선단면에 삽입홈을 형성하고, 흡입 밸브와 용접성이 좋은 재질로 된 용접 매체를 상기 삽입홈에 압입하여 상기한 흡입밸브의 측단면과 용접 매체의 선단면이 용접된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 용접 매체에 대응되는 흡입 밸브에 용접공을 형성하고, 그 용접공의 측단면과 용접매체의 선단면이 용접된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 흡입 밸브의 개폐부와 고정부를 구분하는 절개부의 측단면과 이에 대응되는 용접 매체의 선단면이 용접된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 흡입 밸브의 외주면과 이에 연하는 피스톤의 끝단 외주면이 더 용접된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입 밸브 결합 구조.