KR100504872B1 - 압축기용 밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기용 밸브 조립체에 관한 것으로, 본 발명은 피스톤 몸체의 내부에 후방단에서 축방향으로 일정 깊이만큼 관통 형성하는 냉매유로와, 가스유로의 내측단에서 피스톤 몸체의 전방단으로 관통 형성하는 복수 개의 가스구멍을 구비하는 피스톤과; 피스톤의 전방단에 착탈하도록 배치하여 상기한 가스구멍을 개폐하는 밸브와; 밸브의 유동거리를 제한하도록 밸브유동공간을 구비하여 피스톤 몸체의 전방단에 결합하는 밸브고정캡;을 포함함으로써, 가스구멍의 총 면적을 넓혀 밸브의 시프트 높이를 낮추면서도 냉매의 유동량은 증가시킬 수 있고 밸브에 걸리는 응력을 낮춰 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

압축기용 밸브 조립체{VALVE ASSEMBLY FOR COMPRESSOR}

본 발명은 압축기용 밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 흡입밸브의 응답성과 신뢰성을 함께 높일 수 있는 압축기용 밸브 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 질량(m)와 강성(k)으로 특성을 표시할 수 있다. 또 밸브는 등가 질량(m)과 강성(k)의 상관 관계에 의해 밸브 응답성이 달라지게 된다.

예컨대 압축기의 흡입밸브와 같이 가진 주파수가 높아야 하는 경우에는 올라간 가진 주파수만큼 밸브의 동특성을 높여야 밸브가 안정적으로 동작하게 되는데 이를 위해서는 밸브의 강성을 높여주어야 한다. 특히 리드밸브와 같이 밸브를 피스톤에 고정하는 경우에는 그 만큼 밸브 양단의 압력차가 증가하여 압축기 손실을 유발하므로 이 경우에는 밸브가 움직이면서 냉매유로를 여닫는 플로팅 밸브(floating valve)를 사용하는 것이 바람직하다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 흡입측에 적용한 플로팅 흡입밸브의 일례를 보인 사시도이고, 도 2는 종래 흡입밸브를 정면에서 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 플로팅 흡입밸브는, 왕복동식 모터(미도시)의 가동자 등에 결합하여 함께 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤(10)과, 피스톤(10)의 가스구멍(13)를 개폐하는 흡입밸브(20)와, 흡입밸브(20)를 수용하여 피스톤(10)에 결합하는 밸브고정캡(30)으로 구성하고 있다.

피스톤(10)은 피스톤 몸체(11)의 중앙을 축방향으로 일정 깊이까지 관통하는 한 개의 가스유로(도 3 및 도 4에 도시)(12)를 형성하고, 가스유로(12)의 끝단에는 냉매가스를 실린더(도 3 및 도 4에 도시)(1)의 압축공간으로 토출하는 한 개의 가스구멍(13)을 관통 형성하며, 선단측 외주면에는 상기한 밸브고정캡(30)을 압입할 수 있도록 고정캡장착홈(14)을 형성하고 있다.

흡입밸브(20)는 얇은 판형으로 형성하되, 그 중앙에는 피스톤(10)의 가스구멍(13)을 개폐하는 개폐부(21)를 형성하고, 가장자리에는 상기 가스유로(12)와 가스구멍을(13)를 통과한 유체를 실린더(1)의 압축공간으로 흡입할 수 있도록 가스흡입홈(22)을 등간격으로 홈파기 형성하며, 각 가스흡입홈(22)의 사이에는 밸브고정캡(30)의 내주면에 미끄럼 접촉하도록 안내돌부(23)를 형성하고 있다.

밸브고정캡(30)은 원통형으로 형성하되 출구측 개구부에는 흡입밸브(20)의 안내돌부(23)를 걸어 지지하도록 걸림돌부(31)를 중앙쪽으로 절곡하여 형성하고 있다. 걸림돌부(31)의 내경은 그 안쪽이 가스통공(32)을 이루도록 흡입밸브(20)의 개폐부(21) 외경 보다 크게 형성하고 있다.

상기와 같은 종래 흡입밸브 조립체는 다음과 같이 동작한다.

즉, 피스톤(10)이 왕복동식 모터(미도시)의 가동자 등과 함께 직선으로 왕복운동을 하면, 흡입밸브(20)가 가스구멍(13)을 통과하는 냉매가스의 압력에 밀려 밸브고정캡(30)의 밸브유동공간(S) 내에서 축방향으로 이동하면서 냉매가스를 압축공간(P)으로 유도한다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 도 3에서와 같이 피스톤(10)이 토출밸브(2)와 멀어지는 후방측(가동자와의 연결측)으로 이동하면서 흡입행정을 실시할 때 흡입밸브(20)는 밸브고정캡(30)의 걸림돌부(31)쪽으로 이동하여 밀착하나 흡입밸브(20)의 개폐부(21) 외경이 밸브고정캡(30)의 가스통공(32) 직경 보다 작아 피스톤(10)의 가스유로(12)와 가스구멍(13)을 통과하는 냉매가스가 가스흡입홈(22)과 가스통공(32)을 거쳐 압축공간(P)으로 원활하게 유입한다.

반면, 도 4에서와 같이 피스톤(10)이 토출밸브(2)쪽으로 이동하는 압축행정을 실시할 때 흡입밸브(20)는 피스톤(10)의 선단면 쪽으로 이동하면서 밀착하여 가스구멍(13)를 차단하므로 압축가스가 압축중에 가스구멍(13)을 통해 누설하는 것을 방지하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 흡입밸브는, 전술한 바와 같이 흡입밸브(20)의 강성이 거의 영(zero)에 가깝기 때문에 냉매가스의 유동량은 흡입밸브(20)의 시프트 높이에 전적으로 의존하게 된다.

즉, 가스구멍(13)의 단면적이 좁은 경우에는 흡입밸브(20)의 시프트 높이를 증가시켜야 하고 가스구멍(13)의 단면적이 넓은 경우에는 흡입밸브(20)의 시프트 높이를 줄여야 하는데, 흡입밸브(20)의 시프트 높이를 증가시키는 경우에는 흡입밸브(20)의 닫힘 속도가 늦어져 응답성이 떨어지는 반면 흡입밸브(20)의 시프트 높이를 줄이는 경우에는 가스구멍(13)의 단면적이 넓어 그만큼 흡입밸브(20)에 가해지는 하중이 증가하면서 응력도 증가하여 흡입밸브(20)의 신뢰성이 저하하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 플로팅 흡입밸브가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 가스구멍의 면적을 넓혀 흡입밸브의 응답성은 높이면서도 흡입밸브에 부과되는 하중을 줄여 흡입밸브의 신뢰성도 높일 수 있는 압축기용 밸브 조립체를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 피스톤 몸체의 내부에 후방단에서 축방향으로 일정 깊이만큼 관통 형성하는 가스유로와, 가스유로의 내측단에서 피스톤 몸체의 전방단으로 관통 형성하는 복수 개의 가스구멍을 구비하는 피스톤과; 피스톤의 전방단에 착탈하도록 배치하여 상기한 가스구멍을 개폐하는 밸브와; 밸브의 유동거리를 제한하도록 밸브유동공간을 구비하여 피스톤 몸체의 전방단에 결합하는 밸브고정캡;을 포함한 압축기용 밸브 조립체를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 압축기용 흡입밸브 조립체를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입측에 적용한 흡입밸브 조립체를 분해하여 보인 사시도이고, 도 6은 본 발명 흡입밸브 조립체를 조립한 종단면도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명 흡입밸브 조립체의 동작을 보인 종단면도이고, 도 9는 본 발명 흡입밸브 조립체의 변형예를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입측에 적용하는 흡입흡입밸브 조립체는, 왕복동식 모터(미도시)의 가동자 등에 결합하여 직선으로 왕복운동을 하고 냉매가스를 압축공간으로 토출하는 가스구멍(113)을 복수 개 형성하는 피스톤(110)과, 피스톤(110)의 선단면에서 직선으로 움직이면서 가스구멍(113)을 개폐하는 흡입밸브(120)와, 흡입밸브(120)를 수용하여 그 흡입밸브(120)의 유동거리를 제한하도록 피스톤(110)의 선단측에 결합하는 밸브고정캡(130)으로 구성한다.

피스톤(110)은 왕복동식 모터의 가동자에 결합한 피스톤 몸체(111)의 중앙부에 후방단에서 일정 깊이까지 관통 형성하는 한 개의 가스유로(112)와, 가스유로(112)의 내측단에서 피스톤 몸체(111)의 전방단까지 관통 형성하는 복수 개의 가스구멍(113)과, 피스톤 몸체(111)의 전방측 외주면에 단차지게 형성하여 밸브고정캡(130)을 압입하기 위한 고정캡장착홈(114)을 구비하여 이루어진다.

가스유로(112)는 소정의 직경을 가지도록 하여 피스톤 몸체(111)의 후방단에서 거의 전방단까지 축방향으로 관통 형성하고, 가스구멍(113)은 내측단에서 연통하여 역시 축방향으로 전방단까지 관통 형성한다.

가스구멍(113)은 도 6에서와 같이 정면투영시 피스톤 몸체(111)의 전방단 중심을 기준으로 동일 거리에 원주방향으로 복수 개(도면에선 4개)를 형성하되, 그 가스구멍(113)의 총 단면적을 가스유로(112)의 단면적 보다 넓게 형성하는 것이 냉매가스의 유동저항을 줄여 유동량은 늘리면서도 유동압력을 낮춰 흡입밸브(120)에 부과되는 하중을 줄이는데 바람직하다.

또, 가스구멍(113)은 도 9에서와 같이 정면투영시 피스톤 몸체(111)의 전방단 중심에 한 개의 제1 가스구멍(113a)을 형성하고, 이 제1 가스구멍(113a)의 주변에 여러 개의 제2 가스구멍(113b)을 동일 원주상에 형성할 수도 있다. 이 경우에도 가스구멍(113)의 총 단면적은 가스유로(112)의 단면적 보다 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

흡입밸브(120)는 도 6에서와 같이 밸브고정캡(130)의 내주면에 미끄럼 접촉할 수 있도록 그 외경을 밸브고정캡(130)의 내경과 거의 동일하게 원판모양으로 형성하되 중앙에 개폐부(121)를 형성한다.

또, 흡입밸브(120)의 외주면에는 복수 개의 가스유로홈(122)을 등간격으로 형성하여 가스유로홈(122) 사이에 안내돌부(123)를 돌출 형성한다. 이 안내돌부(123)의 외주면이 밸브고정캡(130)의 내주면과 거의 미끄럼 접촉하는 높이로 형성한다.

밸브고정캡(130)은 원통형으로 형성하여 피스톤 몸체(111)의 전방단에서 흡입밸브(120)가 유동할 수 있는 밸브유동공간(S)을 두고 상기한 피스톤 몸체(111)의 고정캡장착홈(114)에 압입 고정한다.

또, 밸브고정캡(130)의 출구측 개구부에는 흡입밸브(120)의 안내돌부(123)를 걸어 지지하도록 걸림돌부(131)를 중앙쪽으로 절곡하여 형성한다. 이 걸림돌부(131)의 내경은 그 안쪽이 가스통공(132)을 이루도록 흡입밸브(120)의 개폐부(121) 외경 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호인 1은 실린더, 2는 토출밸브이다.

상기와 같은 본 발명 압축기용 흡입밸브 조립체의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 도 8에서와 같이 피스톤(110)이 왕복동식 모터(미도시)의 가동자 등과 함께 직선으로 왕복운동을 할 때 그 피스톤(110)의 가스유로(112)를 거쳐 가스구멍(113)을 통과하는 냉매가스의 압력에 의해 흡입밸브(120)가 열렸다가 압축공간(P)의 압력에 밀려 닫히게 되는데, 이때 가스구멍(113)을 복수 개 형성함에 따라 전체적인 가스구멍(113)의 단면적은 넓어지면서도 흡입밸브(120)에 부과되는 하중은 각각의 가스구멍(113)을 통과하는 냉매가스에 의해 가스구멍(113)의 개수만큼 일정량씩 나눠 받기 때문에 흡입밸브(120)에 걸리는 전체 응력은 가스구멍(113)의 단면적이 증가하는 것에 비해 훨씬 작게 형성된다.

이로 인해 가스구멍(113)의 면적을 넓힌 만큼 흡입밸브(120)의 시프트 높이를 낮게 유지할 수 있고 이를 통해 흡입밸브(120)의 시프트 높이를 낮게 유지하면서도 냉매가스의 유동량을 증가시킬 수 있어 냉매가스의 유동량 대비 흡입밸브의 응답성을 높일 수 있다.

또, 그러면서도 흡입밸브(120)에 걸리는 전체 응력이 감소함에 따라 장시간 사용하더라도 흡입밸브(120)가 파손되는 것을 방지하여 흡입밸브의 신뢰성을 높일 수 있다.

실제, 흡입밸브(120)를 설계하는 과정에서는 밸브두께가 정해지면 흡입밸브 양측의 압력 차이가 결정되므로 흡입밸브(120)의 신뢰성을 고려하여 가스구멍(113)의 넓이를 제한하도록 하고 있다.

따라서, 가스구멍(113)의 직경을 크게 확대하여 한 개를 형성하는 경우에는 흡입밸브(120)의 시프트 높이를 낮게 유지하더라도 냉매의 유동량은 증가시켜 흡입밸브(120)의 응답성은 높일 수 있으나, 상기 흡입밸브(120)에 가해지는 하중이 급격하게 증가하여 그만큼 흡입밸브(120)에 걸리는 응력이 증가하면서 쉽게 파손될 수 있다.

본 발명에 의한 압축기용 밸브 조립체는, 밸브가 피스톤의 선단면에 착탈하면서 가스구멍을 개폐하는 경우 가스구멍을 복수 개 형성함으로써, 가스구멍의 총 면적을 넓혀 밸브의 시프트 높이를 낮추면서도 냉매의 유동량은 증가시킬 수 있고 밸브에 걸리는 응력을 낮춰 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 흡입측에 적용한 흡입밸브 조립체를 분해하여 보인 사시도,

도 2는 종래 흡입밸브를 정면에서 보인 개략도,

도 3 및 도 4는 종래 흡입밸브 조립체의 동작과정을 보인 종단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입측에 적용한 흡입밸브 조립체를 분해하여 보인 사시도.

도 6은 본 발명 흡입밸브 조립체를 조립한 종단면도.

도 7 및 도 8은 본 발명 흡입밸브 조립체의 동작을 보인 종단면도.

도 9는 본 발명 흡입밸브 조립체의 변형예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 피스톤 111 : 피스톤 몸체

112 : 가스유로 113 : 가스구멍

120 : 흡입밸브 121 : 개폐부

122 : 가스유로홈 123 : 안내돌부

130 : 밸브고정캡 131 : 걸림돌부

132 : 가스통공

Claims (4)

1. 삭제
2. 피스톤 몸체의 내부에 후방단에서 축방향으로 일정 깊이만큼 관통 형성하는 냉매유로와, 가스유로의 내측단에서 피스톤 몸체의 전방단 중심을 기준으로 원주방향의 대략 동일 위치에 관통 형성하는 복수 개의 가스구멍을 구비하는 피스톤과;

   피스톤의 전방단에 착탈하도록 배치하여 상기한 가스구멍을 개폐하는 밸브와;

   밸브의 유동거리를 제한하도록 밸브유동공간을 구비하여 피스톤 몸체의 전방단에 결합하는 밸브고정캡;을 포함한 압축기용 밸브 조립체.
3. 피스톤 몸체의 내부에 후방단에서 축방향으로 일정 깊이만큼 관통 형성하는 냉매유로와, 가스유로의 내측단에서 피스톤 몸체의 전방단 중심과 이 중심을 기준으로 원주방향의 대략 동일 위치에 관통 형성하는 복수 개의 가스구멍을 구비하는 피스톤과;

   피스톤의 전방단에 착탈하도록 배치하여 상기한 가스구멍을 개폐하는 밸브와;

   밸브의 유동거리를 제한하도록 밸브유동공간을 구비하여 피스톤 몸체의 전방단에 결합하는 밸브고정캡;을 포함한 압축기용 밸브 조립체.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   가스구멍의 총 단면적은 가스유로의 단면적 보다 넓게 형성하는 것을 특징 으로 하는 압축기용 밸브 조립체.