KR100700615B1

KR100700615B1 - 왕복동식 압축기의 토출밸브

Info

Publication number: KR100700615B1
Application number: KR1020040092649A
Authority: KR
Inventors: 윤형표; 최종윤; 이효재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2007-03-28
Also published as: KR20060045233A; CN101057076A; CN101057076B

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 토출 밸브에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와 접촉하며 내구성이 우수한 재질로 구성된 접촉부와, 상기 접촉부와 일체로 형성되며 접촉부와는 다른 재질로 구성된 프레임부를 포함하여 구성됨으로써 저가이면서도 내피로성 및 내마모성이 우수하며 하중 설계가 용이한 왕복동식 압축기의 토출 밸브가 제공된다.

왕복동식 압축기, 폴리에테르에테르케톤, 토출 밸브, 내구성

Description

왕복동식 압축기의 토출밸브{DISCHARGE VALVE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 제 1실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 제 2실시예를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명의 제 3실시예를 도시한 사시도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

2: 토출관 10: 케이스

20: 프레임 50: 실린더

60: 피스톤 90: 흡입 밸브

101: 토출 커버 103: 밸브 스프링

200, 300, 400: 토출 밸브

210, 310, 410: 프레임부

220, 320, 420: 접촉부

일반적으로 왕복동식 압축기는 실린더 내부에서 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하는 기계이다. 이와 같은 왕복동식 압축기는 구동 매카니즘에 따라 크게 두 가지 방식으로 나누어진다. 하나는 모터의 회전 운동이 직선 왕복 운동으로 변환되어 피스톤에 전달되는 방식이고, 다른 하나는 모터의 직선 왕복 운동이 직접 피스톤에 전달되는 방식이다.

도 1은 모터의 직선 왕복 운동이 직접 피스톤에 전달되는 방식으로 운전되는 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 압축기는 가스 흡입관(미도시)과 토출관(2)이 결합된 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 내부에 서로 소정의 간격을 두고 탄력 지지되어 설치되는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)에 장착되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동 모터(미도시)와, 상기 프레임(20)에 삽입되는 실린더(50)와, 상기 구동 모터(미도시)의 구동력을 전달받아 상기 실린더(50)내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(60)과, 상기 피스톤(60)의 선단면에 결합되어 상기 피스톤(60)의 직선 왕복 운동에 따라 상기 실린더(50)의 내부로 유입되는 가스의 흐름을 제어하는 흡입밸브(90)와, 상기 실린더(50)의 일측에 설치되어 상기 피스톤(60)의 직선 왕복 운동에 따라 그 실린더(50) 내부에서 압축되는 압축가스의 토출을 제어하는 토출밸브 결합체를 포함하여 구성된다.

상기 토출밸브 결합체는 상기 실린더(50)의 내부 공간을 복개하는 토출커버(101)와 상기 토출커버(101) 내부에 위치하여 상기 실린더의 내부 공간을 개폐하는 토출밸브(102)와, 상기 토출밸브(102)를 탄성적으로 지지하는 밸브 스프링(103)을 포함하여 구성된다. 상기 토출관(2)은 상기 토출커버(101)에 연결된다.

상기 토출 밸브(102)는 실린더(50)와 반복적으로 부딪치게 되므로 내마모성 및 내피로성을 갖추어야 하고 적정 무게를 가지고 있어야 한다. 본 발명은 이러한 특성을 만족시킬 수 있는 토출 밸브의 재질 및 형상에 관한 것이다.

일반적으로 토출 밸브는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic 이하, EP) 종류를 사용하여 제작한다.

수많은 EP 중에서 폴리에테르에테르케톤 (polyethereethereketone 이하, PEEK) 같은 EP는 150℃ ~ 300℃ 가까운 내열성을 가지고 있으며 마모에도 강하므로 산업 분야에서 많이 사용되고 있다. 상기 PEEK는 영국의 ICI사에 의해서 개발된 것으로, 분자 중의 방향족 고리가 파라 위치에서 케톤 결합과 에테르 결합에 연결된 구조를 가진 결정성의 열가소성 플라스틱이다. 높은 수준의 내열성, 기계적 특성 및 내화학 약품성 등의 특성을 가지고 있으며 항공, 우주 분야 등 매우 가혹한 환경에서 사용되는 각종 정밀공업 부품의 중요한 재료이다. 종래의 EP의 성능을 초월하는 특성을 나타내므로 슈퍼 EP라고도 불리우며 첨단 기술 분야를 지원하는 중요한 재료로 기대를 모으고 있다. 상기 PEEK의 특징으로는 매우 강인하며, 난연성이고 연소한 경우에도 발열량이 매우 적으며, 내피로성이 우수할 뿐만 아니라 폴리이미드에 비견할 정도의 내마모성을 가지고 있다.

그러나, PEEK는 이러한 장점에도 불구하고 고가이므로 압축기의 제작비의 상승의 원인이 된다. 또한 토출 밸브를 PEEK로만 제작하였을 경우에는 토출 밸브의 적정 무게를 맞추기가 곤란하다. 토출 밸브의 설계 하중이 잘못 되었을 경우에는 냉매가 실린더 내에서 적정 압력으로 압축되기 전에 개방되거나, 또는 과도하게 압축되어 과압축 손실일이 발생하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 저가이면서도 내피로성 및 내마모성이 우수하며 하중 설계가 용이한 토출 밸브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 왕복동식 압축기의 토출밸브는 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와 접촉하며 내구성이 우수한 재질로 구성된 접촉부와, 상기 접촉부와 일체로 형성되며 접촉부와는 다른 재질로 구성된 프레임부를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 종래의 기술과 동일한 사항은 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예를 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 왕복동식 압축기는 가스 흡입관(미도시)과 토출관(2)이 결합된 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 내부에 서로 소정의 간격을 두고 탄력 지지되어 설치되는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)에 장착되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동 모터(미도시)와, 상기 프레임(20)에 삽입되는 실린더(50)와, 상기 구동 모터(미도시)의 구동력을 전달받아 상기 실린더(50)내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(60)과, 상기 피스톤(60)의 선단면에 결합되어 상기 피스 톤(60)의 직선 왕복 운동에 따라 상기 실린더(50)의 내부로 유입되는 가스의 흐름을 제어하는 흡입밸브(90)와, 상기 실린더(50)의 일측에 설치되어 상기 피스톤(60)의 직선 왕복 운동에 따라 그 실린더(50) 내부에서 압축되는 압축가스의 토출을 제어하는 토출밸브 결합체를 포함하여 구성된다.

상기 토출밸브 결합체는 상기 실린더(50)의 내부 공간을 복개하는 토출커버(101)와 상기 토출커버(101) 내부에 위치하여 상기 실린더의 내부 공간을 개폐하는 토출밸브(200)와, 상기 토출밸브(200)를 탄성적으로 지지하는 밸브 스프링(103)을 포함하여 구성된다.

상기 토출 밸브(200)는 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더(50)와 접촉하며 내구성이 우수한 재질로 구성된 접촉부(220)와, 상기 접촉부와 일체로 형성되며 접촉부(220)와는 다른 재질로 구성된 프레임부(210)를 포함하여 구성된다.

상기 접촉부(220)는 실린더(50)와 접촉하며 실린더와 함께 유체의 압축 공간을 형성하는 면과, 토출 커버(101)와 인접해 있는 양 측면과, 밸브 스프링(103)이 연결되는 면의 일부를 덮고 있다.

상기 접촉부(220)는 폴리에테르에테르케톤(polyethereethereketone, PEEK)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 프레임부(210)는 일측면이 밸브 스프링(103)과 결합하고 있으며, 결합되는 면은 설계 하중을 맞추기 위하여 단을 형성할 수 있다. 또한, 상기 프레임부(210)는 상기 접촉부(220)의 내주면 쪽으로 충전되어 있다.

상기 프레임부(210)는 Al 또는 Mg 또는 그의 합금으로 이루어지는 것이 바람 직하다.

상기와 같은 토출 밸브의 제작 방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 프레임부(210)를 이루는 Al 또는 Mg 또는 그의 합금을 프레스나 기타의 방법으로 그 형상을 형성한다. 그 후, 이를 금형에 넣어 그 표면에 PEEK를 몰딩하여 접촉부를 형성한다. PEEK는 Al 또는 Mg보다 녹는점이 낮다. 그러므로 PEEK의 녹는점보다는 높고, Al 또는 Mg의 녹는점보다는 낮은 온도에서 몰딩하여 PEEK를 프레임부의 접촉부에 덧씌울 수 있다.

다른 방법으로는 먼저 프레임부(210)를 이루는 Al 또는 Mg 또는 그의 합금을 프레스나 기타의 방법으로 그 형상을 형성한 후, 프레임부(210)의 표면에 PEEK를 코팅하여 접촉부(220)를 형성할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 토출 밸브를 보인 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 접촉부(320)는 프레임부(310)의 중앙을 관통하여 실린더와 접촉하는 면의 대향되는 면(밸브 스프링과 결합되는 면)의 중앙으로 노출되어 있다. 즉, 상기 접촉부(320)가 형성된 면은 실린더(50)와 접촉하며 실린더와 함께 유체의 압축 공간을 형성하는 면과, 토출 커버(101)와 인접해 있는 양 측면과, 밸브 스프링(103)이 연결되는 면의 중앙을 덮고 있다. 제 2실시예에 따르면, 상기 접촉부(320)와 프레임부(310)사이의 접착력을 높여서 반복적인 충격에도 분리가 되지 않도록 하는 효과가 있다. 도면 부호 300은 제 2실시예에 따른 토출 밸브이다.

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 토출 밸브를 보인 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 접촉부(420)는 프레임부(410)를 관통하여 일정 간격으로 4군데에서 실린더와 접촉하는 면의 대향되는 면(밸브 스프링과 결합되는 면)에 노출되어 있다. 제 2 실시예와 마찬가지로 상기 접촉부(420)와 프레임부(410) 사이의 접착력을 높여서 반복적인 충격에도 분리가 되지 않도록 하는 효과가 있다. 도면 부호 400은 제 3실시예에 따른 토출 밸브이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 압축기의 토출 밸브는 저가이여서 압축기 전체의 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 반복적인 충격을 받는 접촉부에서는 내구성이 우수한 재질을 사용함으로써 토출 밸브의 신뢰성을 보장할 수 있는 효과가 있다. 또한 토출 밸브의 설계시 서로 다른 재질을 섞어서 사용하므로 하중 설계가 용이한 효과가 있다.

Claims

냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와 접촉하며 내구성이 우수한 재질로 구성된 접촉부와,

상기 접촉부와 일체로 형성되며 접촉부와는 다른 재질로 구성된 프레임부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는 폴리에테르에테르케톤(polyethereethereketone)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프레임부는 Al 또는 Mg 또는 그의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 프레임부는 Al 또는 Mg 또는 그의 합금으로 이루어져 미리 그 형상을 형성한 후 이를 금형에 넣어 그 표면에 폴리에테르에테르케톤를 몰딩하여 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 프레임부는 Al 또는 Mg 또는 그의 합금으로 이루어져 있고, 상기 프레임부의 형상을 형성한 후 그 표면에 폴리에테르에테르케톤을 코팅 하여 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는 프레임부의 중앙을 관통하여 실린더와 접촉하는 면의 대향되는 면의 중앙으로 노출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 접촉부는 프레임부를 여러 군데에서 관통하여 일정 간격으로 실린더와 접촉하는 면의 대향되는 면에 노출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 토출 밸브.