KR100579372B1 - 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피스톤이 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 흡입된 냉매가 압축되는 압축공간이 내부에 형성된 실린더와, 상기 실린더 일단에 접촉된 상태에서 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 실린더 내부의 압력에 따라 개폐되는 토출커버와, 상기 실린더 일단에 고정 설치되어 상기 압축공간으로부터 토출되는 냉매가 일시적으로 저장되는 토출공간을 형성하는 토출캡을 포함하여 이루어진 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 있어서, 상기 토출커버는 금속재질의 커버본체와, 상기 실린더 일단과 접촉되는 상기 커버본체의 일부분을 감싸도록 설치된 엔지니어링 플라스틱 재질의 외피로 이루어지기 때문에 설계 상에서 요구되는 강도를 유지하면서 고가의 재질이 사용되는 것을 줄일 수 있으므로 생산비용을 절감시킬 수 있다.
리니어 압축기, 실린더, 토출밸브 어셈블리, 토출커버, 금속, 플라스틱

Description

리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리 {DISCHARGE VALVE ASSEMBLY FOR LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래의 토출커버가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 토출커버의 제1실시예가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 토출커버의 제2실시예가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 측단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 피스톤 54 : 실린더
56 : 흡입밸브 62 : 토출커버
62a : 커버본체 62b : 외피
64 : 토출밸브 스프링 66 : 토출캡
P : 압축공간 D : 토출공간
본 발명은 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 압축공간으로 흡입된 냉매를 압축하고, 압축된 냉매를 토출공간으로 토출하도록 실린더 일단에 토출커버가 개폐 가능하게 설치된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 토출커버를 이중 재질로 구성하여 저가의 재질로도 고압 상태에서도 적용될 수 있도록 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 토출커버가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 측단면도이다.
종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤(2)이 리니어 모터(미도시)에 의해 구동되어 실린더(2) 내부에 왕복 직선 운동하고, 이에 따라 상기 실린더(4)와 피스톤(2) 사이에 형성된 압축공간(P)으로 흡입된 냉매를 압축시킨 다음, 상기 실린더(4) 일단에 형성된 토출공간(D)으로 토출시키되, 상기 실린더(4) 일단을 막아주도록 토출커버(12)가 설치되는 동시에 상기 실린더(4) 일단에 상기 토출공간(D)을 형성하도록 토출캡(16)이 설치되며, 상기 토출커버(12) 및 토출캡(16) 사이에 나선형의 토출밸브 스프링(14)이 설치되어 상기 압축공간(P)의 내부 압력에 따라 상기 토출커버(12)가 개폐되도록 조절된다.
물론, 상기 피스톤(2) 및 실린더(4) 사이에 냉매가 압축될 수 있도록 압축공간(P)이 형성되고, 상기 피스톤(2) 끝단에는 상기 압축공간(P)으로 냉매가 흡입될 수 있도록 홀(2h)이 형성되는 동시에 상기 홀(2h)을 개폐시킬 수 있도록 박형의 흡입밸브(6)가 설치되며, 상기 실린더(4) 일단에는 상기 토출캡(16)이 설치되어 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 토출되어 일시적으로 저장될 수 있는 토출공간(D)이 형성된다.
여기서, 상기 토출커버(12)는 엔지니어링 플라스틱의 일종인 고가의 피크 재질로 이루어지는데, 이러한 피크 재질은 금속 재질인 상기 실린더(4) 일단에 밀착되도록 지지될 뿐 아니라 고압 상태에서도 견딜 수 있어 주로 사용된다.
이때, 상기 토출커버(12)는 일면(12A)이 상기 실린더(4) 일단에 밀착되어 링 형상의 접촉면을 가질 수 있도록 평평하게 형성되고, 반대면(12B)이 중앙으로 갈수록 볼록하게 형성되되, 상기 토출밸브 스프링(14)의 일단이 지지될 수 있도록 반대면 중앙에 링 형상의 안착홈(12h)이 형성된다.
물론, 상기 압축공간(P)에서 완전히 압축된 냉매가 상기 토출공간(D)으로 토출되기 때문에 상기 압축공간(P) 측의 압력보다 상기 토출공간(D) 측의 압력이 더 높으므로 상기 토출커버(12)는 상기 토출공간(D)으로부터 큰 압력을 견딜 수 있도록 그 형상이 설계된다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 상기 토출커버(12)가 고압 상태에서 견딜 수 있도록 일정한 두께 이상으로 형성되되, 고가의 피크 재질로 형성되기 때문에 제품의 생산비용이 높아지는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 재질로 토출커버를 제작할 수 있는데, 금속 재질로 토출커버를 제작하면, 금속 재질의 실린더 및 토출커버가 반복적으로 접촉됨에 따라 내마모성이 떨어져 밀폐 성능이 떨어지는 반면, 플라스틱 재질로 토출커버를 제작하면, 플라스틱 재질의 토출커버가 지속적인 고압 상태에서 사용됨에 따라 강도가 낮아 단시간에 변형되어 완전히 압축되지 않은 냉 매가 토출되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고압 상태에서 견딜 수 있도록 이중 재질로 구성된 토출커버가 실린더 일단에 밀착된 상태에서 개폐 가능하게 설치된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 피스톤이 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 흡입된 냉매가 압축되는 압축공간이 내부에 형성된 실린더와, 상기 실린더 일단에 접촉된 상태에서 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 실린더 내부의 압력에 따라 개폐되는 토출커버와, 상기 실린더 일단에 고정 설치되어 상기 압축공간으로부터 토출되는 냉매가 일시적으로 저장되는 토출공간을 형성하는 토출캡을 포함하여 이루어지되, 상기 토출커버는 금속재질의 커버본체와, 상기 실린더 일단과 접촉되는 상기 커버본체의 일부분을 감싸도록 설치된 엔지니어링 플라스틱 재질의 외피로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 토출커버의 제1실시예가 적용된 리니어 압축기의 토 출밸브 어셈블리가 도시된 측단면도이다.
본 발명에 따른 토출커버의 제1실시예가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 도 2에 도시된 바와 같이 피스톤(52)이 실린더(54) 내부에서 왕복 직선 운동하면서 일측에 냉매가 압축되는 압축공간(P)이 형성되고, 상기 실린더(54) 일단에 토출캡(66)이 설치되어 압축된 냉매가 일시적으로 저장되는 토출공간(D)이 형성되며, 상기 실린더(54) 일단을 토출커버(62)가 막아줄 수 있도록 토출밸브 스프링(64)이 상기 토출커버(62) 및 토출캡(66) 사이에 설치되되, 상기 토출커버(62)는 금속재질의 커버본체(62a) 중에서 상기 실린더(54) 일단과 접촉되는 부분 및 상기 토출공간(D)에 노출된 부분을 모두 포함하도록 엔지니어링 플라이틱 재질의 외피(62b)가 씌워지도록 구성된다.
여기서, 상기 실린더(54)는 상기 피스톤(52)이 내측에서 왕복 직선 운동하면서 상기 압축공간(P)으로 냉매가 흡입되도록 하되, 상기 피스톤(52) 끝단에 홀(52h)이 형성됨과 아울러 상기 홀(52h)을 개폐시키도록 박형의 흡입밸브(56)가 설치되며, 상기 실린더(54) 일단에는 상기 토출커버(62) 및 토출밸브 스프링(64)과 토출캡(66)으로 이루어진 토출밸브 어셈블리가 설치된다.
물론, 상기 압축공간(P)의 압력에 따라 상기 흡입밸브(56) 및 토출커버(62)가 개폐되면서 냉매를 흡입하거나, 압축된 냉매를 토출시키도록 조절된다.
특히, 상기 토출커버(62)는 상기 커버본체(62a)에 상기 외피(62b)가 씌워지도록 구성되되, 전체적으로 상기 실린더(54) 일단과 접촉되어 상기 압축공간(P)과 맞닿는 일면이 평평하게 형성되고, 이와 반대되는 상기 토출공간(D)과 맞닿는 반대 면이 중앙으로 갈수록 볼록하게 돌출되도록 형성된다.
이때, 상기 커버본체(62a)는 비교적 강도가 큰 알루미늄 등과 같은 금속 재질로 제작되는데, 상기 압축공간(P)과 맞닿는 일면(62A) 중에서 둘레부분이 단차지도록 형성되고, 그 반대면(62B)이 중앙으로 갈수록 볼록하게 돌출되도록 형성되되, 그 반대면(62B) 중앙에 상기 토출밸브 스프링(64)이 안착될 수 있도록 링 형상의 안착홈(62h)이 단차지게 형성된다.
아울러, 상기 외피(62b)는 피크(PEEK) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작되는데, 상기 커버본체의 일면(62A) 중 단차진 부분을 포함하여 상기 커버본체의 반대면(62B)을 모두 감싸도록 설치되되, 상기 커버본체의 안착홈(62h)을 그대로 감싸지도록 설치되어 상기 상기 커버본체의 안착홈(62h) 측 외피(62b)에 상기 토출밸브 스프링(64)이 안착될 수 있도록 하며, 상기 압축공간(P) 측의 냉매가 상기 토출공간(D)으로 누설되는 것을 방지하기 위하여 상기 실린더(54) 일단에 밀착될 수 있도록 선삭 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.
물론, 상기 토출커버(62)는 금속재질의 커버본체(62a)에 의해 강도가 보강될 수 있으므로 기존 토출커버에 비해 그 두께가 더 얇게 구성할 수도 있어 컴팩트화가 가능할 뿐 아니라 피크 재질의 외피(62b)가 상기 커버본체(62a)에 비교적 얇게 덮어씌워짐으로 고가의 피크 재질의 사용을 줄일 수 있어 생산비용을 절감시킬 수 있다.
상기와 같은 토출커버(62)는 상기 커버본체(62a)에 상기 외피(62b)가 사출 성형되도록 설치되는데, 상기 커버본체(62a)가 금속 재질인 동시에 상기 외피(62b) 가 엔지니어링 플라스틱 재질로 구성되어 서로 접착 능력이 떨어지더라도 상기 커버본체(62a) 중에서 상기 토출공간(D) 측에서 상기 외피(62b)가 감싸도록 설치되기 때문에 상기 토출공간(D) 측에서 작용하는 고압에 의해 상기 외피(62b)가 상기 커버본체(62a)에 밀착되고, 상기 커버본체(62a) 및 외피(62b) 사이의 매듭 부분이 비교적 압력이 낮은 상기 압축공간(P) 측에 위치되어 냉매가 그 사이로 침투되어 상기 커버본체(62a) 및 외피(62b)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 압축공간(P) 측의 압력보다 상기 토출공간(D) 측의 압력이 더 크게 작용하기 때문에 상기 토출커버(62)의 양끝단이 상기 토출공간(D)으로 굽힘력을 받더라도 상기 커버본체(62a)의 일면 둘레부분이 상기 외피(62b)와 함께 상기 실린더(54) 일단에 지지되기 때문에 상기 커버본체(62a) 및 외피(62b)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 토출커버의 제2실시예가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리가 도시된 측단면도이다.
본 발명에 따른 토출커버의 제2실시예가 적용된 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 도 3에 도시된 바와 같이 피스톤(52) 및 실린더(54) 사이에 형성된 압축공간(P) 및 실린더(54) 일단에 설치된 토출캡(66) 내부에 형성된 토출공간(D) 사이에 토출커버(72)가 토출밸브 스프링(74)에 의해 탄성 지지되도록 설치되되, 상기 토출커버(72)는 금속재질의 커버본체(72a) 중에서 상기 압축공간(P)과 맞닿는 부분을 모두 감싸도록 설치되며, 전체적으로 상기 실린더(54) 일단과 접촉되어 상기 압 축공간(P)과 맞닿는 일면이 평평하게 형성됨과 아울러 이와 반대되는 상기 토출공간(D)과 맞닿는 반대면이 중앙으로 갈수록 볼록하게 돌출되도록 형성된다.
이때, 상기 커버본체(72a)는 비교적 강도가 큰 알루미늄 등과 같은 금속재질로 제작되는데, 상기 압축공간(P) 측의 일면(72A)이 평평하게 형성되고, 상기 토출공간(D) 측의 반대면(72B)이 중앙으로 갈수록 볼록하게 형성되되, 그 중앙에 상기 토출밸브 스프링(64)이 안착될 수 있도록 링 형상의 안착홈(72h)이 단차지게 형성된다.
아울러, 상기 외피(72b)는 피크(PEEK) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작되는데, 상기 커버본체의 일면(72A) 및 상기 커버본체의 반대면(72B) 둘레 일부분을 모두 감싸도록 상기 커버본체(72a)에 사출 성형되어 부착되며, 상기 커버본체(72a)의 일면 측 외피(72b)는 상기 실린더(54) 일단에 밀착될 수 있도록 선삭 가공이 이루어지도록 한다.
상기와 같이 토출커버(72)는 금속 재질의 커버본체(72a)에 엔지니어링 플라스틱 재질의 외피(72b)가 결합되되, 상기 외피(72b)가 상기 커버본체(72a) 중에서 상기 실린더(54) 일단과 접촉되는 접촉면을 감싸도록 다양한 구조로 설치될 수 있다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해 서만 제한될 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리는 금속 재질의 커버본체 중 실린더 일단과 접촉되는 일부분을 엔지니어링 플라스틱의 외피가 감싸도록 구성된 토출커버가 실린더 일단에 개폐 가능하게 설치되기 때문에 고가의 엔지니어링 플라스틱을 일부분에만 사용할 수 있어 생산비용을 절감시킬 수 있고, 나아가 고압 상태에서도 금속 재질의 커버본체가 강도를 보강하는 동시에 엔지니어링 플라스틱 재질의 외피가 금속 재질의 실린더 일단에 밀착되어 냉매 누설을 방지할 수 있으므로 작동의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 피스톤이 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 흡입된 냉매가 압축되는 압축공간이 내부에 형성된 실린더와,
    상기 실린더 일단에 접촉된 상태에서 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 실린더 내부의 압력에 따라 개폐되는 토출커버와,
    상기 실린더 일단에 고정 설치되어 상기 압축공간으로부터 토출되는 냉매가 일시적으로 저장되는 토출공간을 형성하는 토출캡을 포함하여 이루어진 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리에 있어서,
    상기 토출커버는 금속재질의 커버본체와, 상기 실린더 일단과 접촉되는 상기 커버본체의 일부분을 감싸도록 설치된 엔지니어링 플라스틱 재질의 외피로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외피는 상기 커버본체에 사출 성형되어 부착되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외피는 상대적으로 고압 상태를 유지하는 상기 토출공간 측의 커버본체를 모두 감싸도록 설치된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외피는 고강도 플라스틱 재질인 피크(PEEK)로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출밸브 어셈블리.
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