KR100511984B1 - 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더와 피스톤 사이에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 냉매의 유동 손실을 최소화시키는 동시에 유동 소음을 저감시킬 수 있는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 실린더의 일단에 설치되어 상기 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 냉매의 압력에 따라 개폐되는 토출밸브와, 상기 실린더의 일단에 고정되어 상기 토출밸브에서 토출된 냉매가 일시 저장될 수 있도록 내부에 냉매저장공간이 형성되는 내측 토출커버와, 상기 내측 토출커버 외측에 소정의 간격을 두고 상기 내측 토출커버를 감싸도록 설치되어 소음을 차폐시키는 외측 토출커버와, 상기 내측 토출커버로 토출된 냉매를 안내하도록 일단이 상기 내측 토출커버에 형성된 토출홀에 연결됨과 아울러 타단이 상기 외측 토출커버 외측에 위치되도록 설치된 토출 파이프를 포함하여 구성된다.

Description

리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리 { Discharge valve assembly of a linear compressor }

본 발명은 실린더와 피스톤 사이에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 냉매의 유동 손실을 최소화시키는 동시에 유동 소음을 저감시킬 수 있는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축시키는 기계로써, 일례로 리니어 압축기(Linear compressor)는 모터의 직선 구동력이 피스톤에 전달되어 피스톤이 실린더 내부에 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하여 압축하게 되는데, 크게 냉매 가스를 압축시키는 압축부와, 상기 압축부에 구동력을 공급하는 구동부로 나뉘어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 요부가 도시된 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 분해사시도이다.

종래 기술에 따른 리니어 압축기에서 냉매 가스를 압축되는 압축부를 살펴보면, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 냉매 가스가 압축되는 압축공간(P)이 형성되도록 일단이 개방된 중공의 실린더(2)와, 상기 실린더(2) 내부에 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축시키는 피스톤(4)과, 상기 피스톤(4)의 일단 측에 설치되어 상기 압축공간(P)으로 냉매 가스가 흡입되도록 하는 흡입밸브(6)와, 상기 실린더(2)의 일단 측에 설치되어 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매 가스를 외부로 토출시키는 토출밸브 어셈블리(8)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 피스톤(4)은 냉매 가스가 내부로 유동될 수 있는 원통형상의 피스톤 본체(4a) 및 상기 피스톤 본체(4a)의 일단에 연결되어 내부에 냉매 가스가 유동될 수 있도록 다수개의 흡입통로(4h)가 형성된 원기둥 형상의 피스톤 헤드(4b)로 이루어지고, 상기 피스톤(4)은 타단에 리니어 압축기(미도시)가 연결되어 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내부에 직선 왕복 운동되도록 한다.

다음, 상기 흡입밸브(6)는 상기 피스톤의 흡입통로(4h)를 개폐시키도록 피스톤 헤드(4b)의 중앙에 외팔보 형태로 설치된 박판 형상으로써, 중앙이 상기 피스톤 헤드(4b)에 스크루 고정되어 상기 압축공간(P)의 냉매 가스 압력에 따라 밴딩되어 상기 흡입통로(4h)를 개방시킬 수 있도록 한다.

다음, 상기 토출밸브 어셈블리(8)는 상기 실린더(2)의 일단을 막아주도록 설치되는 내,외측 토출커버(8a,8b) 내측에 상기 압축공간(P)을 개폐시키도록 반구 형상의 토출밸브(8c)가 밸브 스프링(8d)에 의해 상기 내측 토출커버(8a)에 탄성적으로 지지되도록 설치되고, 상기 내측 토출커버(8a)에 다수개의 토출홀(8a')이 형성되는 동시에 상기 외측 토출커버(8b)에 원통형의 토출 파이프(8e)가 연결된다.

따라서, 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매는 상기 내측 토출커버(8a)에 일시 저장된 다음, 상기 토출홀(8a')을 통과하여 상기 내,외측 토출커버(8a,8b) 사이를 통과하여 상기 토출 파이프(8e)를 따라 외부로 토출된다.

물론, 상기 내,외측 토출커버(8a,8b)가 겹쳐지도록 설치되기 때문에 상기 토출밸브(8c)가 개방됨에 따라 냉매의 급격한 압력 변동으로 인한 냉매 가스의 맥동 현상을 완화시키는 동시에 유체소음 및 토출밸브(8c) 개폐시 충돌소음을 차음하는데 효과적이다.

그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 다수개의 토출홀(8a')이 형성된 내측 토출커버(8a) 및 상기 내측 토출커버(8a)를 감싸도록 외측 토출커버(8b)가 설치되고, 상기 외측 토출커버(8b)에 연결되도록 토출 파이프(8)가 설치되기 때문에 냉매가 다수개의 토출홀(8a')을 통해 상기 내,외측 토출커버(8a,8b) 사이로 토출된 다음, 상기 토출 파이프(8e)를 따라 외부로 토출됨으로 유로 저항이 증가하여 압축 효율이 떨어지게 되고, 상기 내측 토출커버(8a)를 통과한 소음이 상기 외측 토출커버(8b)를 투과하여 고주파 소음이 많이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축된 냉매가 토출되는 유로를 단순화하여 냉매의 유동저항을 줄이는 동시에 소음을 저감시킬 수 있는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 실린더의 일단에 설치되어 상기 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 냉매의 압력에 따라 개폐되는 토출밸브와, 상기 실린더의 일단에 고정되어 상기 토출밸브에서 토출된 냉매가 일시 저장될 수 있도록 내부에 냉매저장공간이 형성되는 내측 토출커버와, 상기 내측 토출커버 외측에 소정의 간격을 두고 상기 내측 토출커버를 감싸도록 설치되어 소음을 차폐시키는 외측 토출커버와, 상기 내측 토출커버로 토출된 냉매를 안내하도록 일단이 상기 내측 토출커버에 형성된 토출홀에 연결됨과 아울러 타단이 상기 외측 토출커버 외측에 위치되도록 설치된 토출 파이프를 포함하여 구성되고, 상기 토출 파이프는 상기 내측 토출커버와 외측 토출커버 사이에 형성된 공간으로 소음이 공명되도록 하는 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 분해사시도이다.

상기 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 냉매 가스를 압축시키는 압축부는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 냉매 가스가 압축되는 압축공간(P)이 형성되도록 일단이 개방된 중공의 실린더(52)와, 상기 실린더(52) 내부에 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축시키는 피스톤(54)과, 상기 피스톤(54)의 일단 측에 설치되어 상기 압축공간(P)으로 냉매 가스가 흡입되도록 하는 흡입밸브(56)와, 상기 실린더(52)의 일단 측에 설치되어 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매 가스를 직관을 통하여 외부로 토출시키는 동시에 공기층이 형성되도록 하여 소음을 저감시키는 토출밸브 어셈블리(58)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 피스톤(54)은 냉매 가스가 내부로 유동될 수 있도록 소정의 길이를 갖는 원통형상의 피스톤 본체(54a)와, 상기 피스톤 본체(54a)의 일단에 연결되도록 형성된 원기둥 형상의 피스톤 헤드(54b)와, 상기 피스톤 헤드(54b)에 형성되어 상기 피스톤 본체(54a)를 통과한 냉매 가스가 상기 압축공간(P) 측으로 유동될 수 있도록 안내하는 다수개의 흡입통로(54h)로 이루어지되, 상기 피스톤(54)은 타단에 구동부(미도시)가 연결되어 상기 피스톤(54)이 상기 실린더(52) 내부에 직선 왕복 운동되도록 한다.

다음, 상기 흡입밸브(56)는 상기 피스톤의 흡입통로(54h)를 개폐시키도록 피스톤 헤드(54)의 중앙에 외팔보 형태로 설치된 박판 형상으로써, 중앙이 상기 피스톤 헤드(4b)에 스크루 고정되어 상기 압축공간(P)의 냉매 가스 압력에 따라 밴딩되어 상기 흡입통로(4h)를 개방시킬 수 있도록 한다.

다음, 상기 토출밸브 어셈블리(58)는 상기 실린더(52) 일단 측에 감싸주도록 고정되어 일측에 하나의 토출홀(58a')이 형성된 내측 토출커버(58a)와, 상기 내측 토출커버(58a) 외측에 소정의 간격을 두고 상기 내측 토출커버(58a)를 감싸도록 설치되어 공기층이 형성되도록 하여 소음을 차폐시키는 외측 토출커버(58b)와, 상기 내측 토출커버(58a) 내부에 삽입되어 상기 압축공간(P)을 개폐하는 반구 형상의 플라스틱 재질의 토출밸브(58c)와, 상기 토출밸브(58c)가 상기 압축공간(P)을 막아주도록 상기 토출밸브(58c)의 둘레부분을 상기 내측 토출커버(58a)에 탄성적으로 지지하는 밸브 스프링(58d)과, 일단이 상기 토출홀(58a')과 연결됨과 아울러 타단이 상기 외측 토출커버(58b)를 관통하여 외부에 위치되도록 설치되어 냉매를 토출시키는 토출 파이프(58e)로 이루어진다.

이때, 상기 토출 파이프(58e)는 원통형의 직관(Straight pipe)인 것으로써, 상기 내측 토출커버(58a) 내부에 일시적으로 저장된 냉매 가스가 외부로 안내되도록 하기 때문에 유로가 짧아짐에 따라 단시간에 냉매 가스가 외부로 토출되도록 함으로 압축 효율을 높일 수 있다.

그리고, 상기 토출 파이프(58e)는 상기 내측 토출커버(58a)와 외측 토출커버(58b) 사이에 형성된 공간으로 소음이 공명되도록 하는 홀(58e')이 형성되되, 상기 홀(58e')의 위치 및 크기에 따라 특정 주파수의 소음을 저감시킬 수 있으며, 상기 홀(58e')이 다수개가 형성되도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 압축과정이 도시된 도면이다.

먼저, 상기 피스톤(54)이 상기 리니어 모터로부터 동력을 전달받아 상기 실린더(52) 내부에서 직선 왕복 운동하면서 상기 피스톤(54)과 실린더(52) 사이에 형성된 압축공간(P)으로 냉매 가스를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출되는 과정을 반복하게 된다.

구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 피스톤(54)이 상사점(A)으로부터 하사점(C)으로 이동됨에 따라 상기 압축공간(P)의 압력이 상대적으로 낮아지기 때문에 상기 토출밸브(58c)가 상기 압축공간(P)을 막고 있는 상태에서 상기 흡입밸브(56)가 상기 흡입통로(54h)를 개방시켜 냉매 가스가 상기 압축공간(P)으로 유입된다.

다음, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 피스톤(54)이 하사점(C)으로부터 상사점(A)으로 이동됨에 따라 상기 압축공간(P)의 압력이 상대적으로 높아지기 때문에 상기 토출밸브(58c)가 상기 압축공간(P)을 막고 있는 상태에서 상기 흡입밸브(56)가 상기 흡입통로(54h)를 막아주어 냉매 가스가 상기 압축공간(P)에서 압축되도록 하되, 상기 피스톤(54)이 상사점(A)에 도달하면 상기 토출밸브(58c)가 개방되어 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매 가스가 토출된다.

여기서, 상기 토출밸브(58c)가 개방됨에 따라 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매는 상기 내측 토출커버(58a)를 통과하여 상기 토출 파이프(58e)를 따라 외부로 토출된다.

이때, 상기 토출 파이프(58e)가 비교적 짧은 직관 형태이기 때문에 냉매가 신속하게 외부로 토출됨에 따라 유동 저항이 줄어들어 압축 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매의 유동 소음 및 상기 토출밸브(58c)의 개폐시 충돌로 인한 소음이 상기 내,외측 토출커버(58a,58b)에 의해 차폐되도록 함과 아울러 상기 토출 파이프(58e)에 형성된 홀(58e')을 통과하여 상기 내,외측 토출커버(58a,58b) 사이에 형성된 공간으로 공명되도록 하여 소음을 저감시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 직관형인 토출 파이프가 내측 토출커버와 직접 연결됨으로 내측 토출커버를 통과한 냉매가 단시간에 외부로 토출됨에 따라 압축 효율을 높일 수 있고, 내,외측 토출커버에 의해 소음이 차폐됨에 따라 소음을 저감시킬 수 있을 뿐 아니라 토출 파이프에 홀이 형성되어 소음이 내,외측 토출커버 사이에 공간으로 공명되도록 하여 소음 저감 효과를 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 요부가 도시된 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 분해사시도,

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 분해사시도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 압축과정이 도시된 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 실린더 54 : 피스톤

56 : 흡입밸브 58 : 토출밸브 어셈블리

58a : 내측 토출커버 58b : 외측 토출커버

58c : 토출밸브 58d : 밸브 스프링

58e : 토출 파이프 58e' : 홀

Claims (3)

1. 실린더의 일단에 설치되어 상기 실린더 내부에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 냉매의 압력에 따라 개폐되는 토출밸브와,

   상기 실린더의 일단에 고정되어 상기 토출밸브에서 토출된 냉매가 일시 저장될 수 있도록 내부에 냉매저장공간이 형성되는 내측 토출커버와,

   상기 내측 토출커버 외측에 소정의 간격을 두고 상기 내측 토출커버를 감싸도록 설치되어 소음을 차폐시키는 외측 토출커버와,

   상기 내측 토출커버로 토출된 냉매를 안내하도록 일단이 상기 내측 토출커버에 형성된 토출홀에 연결됨과 아울러 타단이 상기 외측 토출커버 외측에 위치되도록 설치된 토출 파이프를 포함하여 구성되고,

   상기 토출 파이프는 상기 내측 토출커버와 외측 토출커버 사이에 형성된 공간으로 소음이 공명되도록 하는 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출 파이프는 직관(Straight pipe)인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리.
3. 삭제