KR100518015B1 - 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조에 관한 것으로, 본 발명은 프레임에 지지하여 가동자가 직선 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 프레임에 고정하는 실린더와, 왕복동식 모터의 가동자에 연결하여 실린더에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하여 그 피스톤의 흡입유로를 개폐하는 흡입밸브와, 흡입밸브에 대향하여 압축공간을 형성하도록 실린더의 선단면에 착탈 가능하게 배치하는 토출밸브와, 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤을 공진운동시키도록 탄력 지지하는 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 토출밸브의 압력면에 흡입밸브의 개폐부가 열릴 때 그 개폐부를 수용할 수 있도록 밸브수용홈을 형성함으로써, 흡입밸브가 압축행정후 흡입행정시 갑작스럽게 열리더라도 이 흡입밸브가 토출밸브에 강하게 충돌하는 것을 막아 밸브간 충돌소음이나 충격으로 인한 밸브 파손 등을 미연에 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조{STRUCTURE FOR PROTECTING COLLISION OF SUCTION VALVE IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조에 관한 것으로, 특히 리드형 흡입밸브가 열릴 때 토출밸브의 압력면과 부딪히는 것을 차단할 수 있는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출하는 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 각각 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 지지하여 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 연결하여 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)를 탄력 지지하여 공진을 유도하는 공진스프링 유니트(50)를 포함하고 있다.

프레임 유니트(20)는 왕복동식 모터(30)의 고정자(31)(32) 일 측을 지지함과 동시에 압축 유니트(40)의 실린더(41)와 피스톤(42)을 함께 지지하는 전방프레임(21)과, 왕복동식 모터(30)를 사이에 두고 전방프레임(21)에 결합하여 상기한 왕복동식 모터(30)의 고정자(31) 타측을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 공진스프링 유니트(50)를 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동식 모터(30)는 다수 개의 스테이터코어를 원통으로 적층하여 전방프레임(21)과 중간프레임(22) 사이에 고정하는 외측고정자(31)와, 역시 다수 개의 스테이터코어를 원통으로 적층하여 상기한 외측고정자(31)의 안쪽에 위치하여 전방프레임(21)에 고정하는 내측 고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 개재하여 플럭스의 방향에 따라 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축 유니트(40)는 전방프레임(21)에 삽입 결합하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더의 내부에서 왕복운동을 하면서 흡입유로(F)를 통해 냉매가스를 흡입 압축하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 선단면에 착탈 가능하게 설치하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

흡입밸브(43)는 일종의 마그네트 밸브로서, 피스톤(42)의 선단면에 수개의 마그네트(M)를 삽입하고 이 마그네트(M)에 흡입밸브(43)의 고정부를 부착하여 고정하고 있다.

토출밸브 조립체(44)는 토출공간(S)을 구비하여 실린더(41)의 토출측을 복개하는 토출커버(44A)와, 토출커버(44A)의 토출공간(S) 내에 배치하여 상기한 실린더(41)에 착탈하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44B)와, 토출밸브(44B)의 압력배면을 탄력 지지하는 밸브스프링(44C)으로 이루어져 있다.

토출밸브(44B)는 실린더(41)의 압축공간(P)을 이루는 압력면을 편평하게 형성하거나 또는 흡입밸브(43)를 볼트로 체결하는 경우 상기한 토출밸브(44B)의 압력면 중앙에 볼트피난홈(미도시)을 음형지게 형성하고 있다.

공진스프링 유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 전후 양측에 각각 지지하여 상기한 가동자(33)와 피스톤(42)의 공진운동을 유도하는 전방측 공진스프링(52)과 후방측 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이고, 이와 동시에 피스톤(42)이 스프링 유니트(50)에 의해 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 상기한 압축공간(P)으로 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복하고 있다.

이때, 흡입밸브(43)는 피스톤(42)의 왕복운동에 따라 압축공간(P)과 흡입유로(F)의 압력차에 따라 신축하면서 상기 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하는 반면 토출밸브(44B)는 압축공간(P)과 토출공간(S)의 압력차에 따라 흡입밸브(43)의 개폐동작과는 반대로 실린더(41)의 선단면에 착탈하면서 압축공간(P)과 토출공간(S)을 개폐하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 도 2에서와 같이 피스톤(42)이 흡입행정을 실시할 때 토출밸브(44B)와 거의 접하고 있던 흡입밸브(43)가 피스톤(42)의 후진운동에 따라 갑작스럽게 신장하면서 열리는 과정중에 개폐부(미부호)가 토출밸브(44B)의 압력면과 충돌하면서 충돌소음을 일으키거나 심하면 충격에 의해 파손될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입밸브가 열리는 과정에서 토출밸브와 심하게 부딪히는 것을 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 프레임에 지지하여 가동자가 직선 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 프레임에 고정하는 실린더와, 왕복동식 모터의 가동자에 연결하고 그 내부에 흡입유로를 관통 형성하여 실린더에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하도록 고정부를 구비함과 아울러 그 피스톤의 선단면에 착탈하면서 상기 흡입유로를 개폐하도록 개폐부를 구비하는 흡입밸브와, 흡입밸브에 대향하여 압축공간을 형성하도록 실린더의 선단면에 착탈 가능하게 배치하는 토출밸브와, 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤을 공진운동시키도록 탄력 지지하는 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 흡입밸브의 개폐부가 피스톤의 선단면에서 이격되면서 열릴 때 그 개폐부를 수용할 수 있도록 상기 토출밸브의 압력면에 밸브수용홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 조립하여 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 열림 상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 왕복동식 압축기는, 프레임(도 1에 도시)(20)에 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(도 1에 도시)(30)의 가동자에 결합하고 그 중앙에 흡입유로(도 1에 도시)(F)를 형성하여 상기 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 고정하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 착탈 가능하게 배치하여 피스톤(42)의 왕복운동에 따라 실린더(41)의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(100)를 포함한다.

여기서, 흡입밸브(43)는 일종의 마그네트 밸브로서 얇은 원형 강판을 스파이럴 모양으로 절개하여 테두리를 피스톤(42)에 삽입한 마그네트(M)에 부착 고정하는 고정부(43a)와, 이 고정부(43a)에 연결하는 중앙부위는 거의 환형으로 형성하여 상기한 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 여닫는 개폐부(43b)로 이루어진다.

토출밸브(100)는 흡입밸브(43)에 대향하도록 실린더(41)의 선단면에 배치하여 그 흡입밸브(43)와 함께 실린더(41)의 압축공간(P)을 형성하고, 실린더(41)의 토출측을 복개하는 토출커버(44A)로 수용하여 밸브스프링(44C)으로 압력배면(120)을 지지하도록 이루어진다.

또, 토출밸브(100)는 실린더(41)의 압축공간(P)을 이루는 압력면(110)을 대체로 편평하게 형성하되 중앙부는 흡입밸브(43)의 개폐부가 열릴 때 이 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)를 수용할 수 있도록 소정의 깊이와 넓이를 가지는 밸브수용홈(111)을 형성한다.

밸브수용홈(111)은 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)가 열리는 양태를 따라 형성하는 것이 바람직하나, 이와 같은 토출밸브(100)는 가급적이면 흡입밸브(43)의 중앙부위가 개폐부(43b)를 이루는 경우에 적용하는 것이 효과적이다. 예컨대, 토출밸브(100)는 압축코일스프링으로 된 밸브스프링(44C)에 의해 지지됨에 따라 동작중에 회전할 수 있으므로 토출밸브(100)가 회전하더라도 밸브수용홈(111)이 항상 제위치를 유지할 수 있도록 정중앙에 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 P는 압축공간, S는 토출공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하면, 그 왕복동식 모터(30)의 가동자가 피스톤(42)과 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고, 이 과정에서 흡입밸브(43)는 피스톤(42)의 흡입유로(F)와 실린더(41)의 압축공간(P) 사이의 압력차에 의해 개폐하면서 냉매가스가 실린더(41)의 압축공간(P)으로 흡입되는 것을 조절하는 한편, 토출밸브(100)는 피스톤(42)의 왕복운동에 따라 실린더(41)의 압축공간(P)과 토출커버(44A)의 토출공간(S) 사이의 압력차에 의해 개폐하면서 압축가스의 토출을 조절한다.

이때, 도 5에서와 같이 피스톤(42)이 후진하면서 흡입행정을 실시할 경우에는 냉매가스가 흡입유로(F)를 따라 피스톤(42)의 운동방향과 반대로 이동하면서 흡입밸브(43)를 순간적으로 밀어 제쳐 여는 반면 토출밸브(100)는 압축공간(P)의 압력이 임계압력 이하이므로 밸브스프링(44C)의 탄성에 밀려 실린더(41)의 선단면에 붙어 압축공간(P)내 냉매가스의 누설을 차단한다. 이 과정에서 갑자기 토출밸브(100)쪽으로 늘어나던 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)가 토출밸브(100)와 충분한 거리만큼 떨어지지 않아 그 토출밸브(100)와 충돌할 우려가 있으나 상기 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)가 대향하는 토출밸브(100)의 압력면(110)에는 밸브수용홈(111)을 형성하고 있어 흡입밸브(43)의 개폐부(43b)가 토출밸브(100)에 강하게 부딪히는 것을 방지할 수 있다.

이렇게 하여, 흡입밸브가 압축행정후 흡입행정시 갑작스럽게 열리더라도 이 흡입밸브가 토출밸브에 강하게 충돌하는 것을 막아 밸브간 충돌소음이나 충격으로 인한 밸브 파손 등을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조는, 흡입밸브에 대향하는 토출밸브의 압력면에 흡입밸브의 개폐부 형상대로 밸브수용홈을 형성함으로써, 흡입밸브가 갑작스럽게 열리더라도 토출밸브에 충돌하는 것을 막아 밸브간 충돌 소음이나 충격으로 인한 밸브 파손 등을 미연에 방지함에 따라 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 열림 상태를 보인 개략도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 조립하여 보인 단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 열림 상태를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

41 : 실린더 42 : 피스톤

43 : 흡입밸브 43a : 고정부

43b : 개폐부 44A : 토출커버

44C : 밸브스프링 100 : 토출밸브

110 : 압력면 111 : 밸브수용홈

112 : 볼트피난홈 120 : 압력배면

Claims (2)

1. 프레임에 지지하여 가동자가 직선 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 프레임에 고정하는 실린더와, 왕복동식 모터의 가동자에 연결하고 그 내부에 흡입유로를 관통 형성하여 실린더에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하도록 고정부를 구비함과 아울러 그 피스톤의 선단면에 착탈하면서 상기 흡입유로를 개폐하도록 개폐부를 구비하는 흡입밸브와, 흡입밸브에 대향하여 압축공간을 형성하도록 실린더의 선단면에 착탈 가능하게 배치하는 토출밸브와, 왕복동식 모터의 가동자와 피스톤을 공진운동시키도록 탄력 지지하는 공진스프링을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   흡입밸브의 개폐부가 피스톤의 선단면에서 이격되면서 열릴 때 그 개폐부를 수용할 수 있도록 상기 토출밸브의 압력면에 밸브수용홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조.
2. 제1항에 있어서,

   밸브수용홈은 토출밸브의 동작중 회전을 고려하여 압력면의 중앙부에 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 충돌 방지 구조.