KR100774485B1

KR100774485B1 - 압축기

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Publication number: KR100774485B1
Application number: KR1020060042129A
Authority: KR
Inventors: 박경준; 배지영; 김진국; 김범준; 남혁; 이종목; 김종혁; 김경호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-11-08
Also published as: WO2007129804A2; WO2007129804A3; CN101438059B; CN101438059A; US8297957B2; KR20070024339A; US20090175746A1

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 가스 흡입관이 결합된 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에 구비되는 구동 모터와; 실린더와; 상기 실린더를 복개하도록 결합되며 그 실린더 내부로 가스가 흡입되는 흡입 구멍과 그 실린더 내부에서 압축된 가스가 토출되는 두 개의 토출 구멍이 구비되는 밸브 지지플레이트와; 상기 밸브 지지플레이트의 토출 구멍들의 갯수에 상응하게 압력 작용면에 두 개의 돌기들이 형성되며 상기 구동 모터의 구동력을 전달받아 상기 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과; 상기 밸브 지지플레이트에 결합되어 그 흡입 구멍을 개폐하는 흡입 밸브와; 상기 밸브 지지플레이트에 결합되어 상기 두 개의 토출 구멍을 개폐하는 토출 밸브와; 상기 밸브 지지플레이트에 장착되어 상기 토출 밸브의 움직임을 한정하는 리테이너를 포함하여 구성된다. 이로 인하여, 가스가 실린더 내부로 흡입될 때 그 가스의 흡입 유동 저항을 감소시키게 됨으로써 가스 흡입 효율을 높이게 될 뿐만 아니라 그 실린더에서 압축된 가스가 실린더 외부로 토출될 때 그 압축 가스의 토출 유동 저항을 감소시키게 됨으로써 압축 손실을 줄이게 되며, 또한 사체적을 최소화시키게 됨으로써 가스 흡입 효율을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 상기 왕복동식 압축기의 밸브 조립체를 분해하여 도시한 사시도,

도 3은 상기 왕복동식 압축기의 밸브 조립체의 사체적을 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 압축기의 일실시예를 도시한 단면도,

도 5,6은 본 발명의 압축기의 밸브 조립체의 제1 실시예를 도시한 분해 사시도 및 정면도,

도 7은 본 발명의 압축기를 구성하는 피스톤의 정면도,

도 8은 본 발명의 압축기를 구성하는 피스톤과 밸브 지지플레이트를 도시한 측단면도,

도 9는 본 발명의 압축기를 구성하는 피스톤과 밸브 지지플레이트의 다른 변형예를 도시한 측단면도,

도 10은 본 발명의 압축기를 구성하는 밸브 조립체의 결합 상태를 도시한 측단면도,

도 11은 본 발명의 압축기의 밸브 조립체의 제2 실시예를 분해하여 도시한 사시도,

도 12는 본 발명의 압축기 밸브 조립체의 제2 실시예를 구성하는 밸브 지지 플레이트의 일부분을 도시한 단면도,

도 13은 본 발명의 압축기 밸브 조립체의 제2 실시예를 구성하는 밸브 지지플레이트와 피스톤을 도시한 측단면도,

도 14는 본 발명의 압축기 밸브 조립체의 제2 실시예를 구성하는 토출 밸브를 도시한 평면도,

도 15는 본 발명의 압축기의 밸브 조립체의 제3 실시예를 도시한 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100; 피스톤 101; 돌기

200; 실린더 210; 밸브 지지플레이트

211; 밸브 지지플레이트의 토출 구멍 212; 밸브 지지플레이트의 흡입 구멍

216; 장착 홈부 217; 밸브 지지돌부

218; 환형 홈 220,260; 흡입 밸브

230,250; 토출 밸브 221; 박판

222,262; 선형 슬릿 223,263; 밸브부

300; 실린더 C; 케이싱

M; 구동 모터

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 내부에서 압축된 압축 가스가 실린더 외부로 토출되는 압력 손실을 감소시킬 뿐만 아니라 사체적을 최소화하고, 또한 실린더 내부로 흡입되는 가스의 흡입 효율을 높일 수 있도록 한 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전기에너지를 운동에너지로 전환시켜 가스를 압축하는 기기이다. 상기 압축기는 가스를 압축시키는 압축 매카니즘에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등이 있다.

도 1은 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 압축기는 케이싱(10)내에 장착된 구동 모터(20)가 작동하게 되면 그 구동 모터(20)의 회전력이 그 구동 모터(20)에 결합된 크랭크축(30)을 통해 피스톤(40)에 전달된다. 상기 구동 모터(20)의 회전력이 크랭크축(30)과 컨넥팅 로드(90)를 통해 피스톤(40)에 전달되면서 그 피스톤(40)이 프레임(F)과 일체로 형성된 실린더(50)에서 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 피스톤(40)이 실린더(50)내부에 직선 왕복 운동함에 따라 가스 흡입관(1)을 통해 케이싱(10) 내부로 흡입된 가스는 그 실린더(50)에 결합된 밸브 조립체(VA)와 흡입 머플러(60)를 통해 가스가 흡입되고 압축되어 그 밸브 조립체(VA)와 토출 머플러(70)를 통해 토출된다. 상기 밸브 조립체(VA)와 토출 머플러(70)를 통해 토출된 냉매는 루프 파이프(80)와 가스 토출관(2)을 통해 케이싱(10)의 외부로 토출된다.

미설명 부호 SL은 사일런스이다.

상기한 바와 같은 왕복동식 압축기에서, 상기 실린더(50)로 가스가 흡입되고 그 실린더(50)에서 압축된 가스가 토출되는 밸브 조립체(VA)는, 도 2에 도시한 바 와 같이, 일정 두께를 갖는 사각 형태의 밸브 지지플레이트(110)와 그 밸브 지지플레이트(110)의 양측면에 각각 위치하는 흡입 밸브(120) 및 토출 밸브(130)와 상기 밸브 지지플레이트(110)에 장착되어 그 토출 밸브(130)의 움직임을 한정하는 리테이너(140)를 포함하여 구성된다.

상기 밸브 지지플레이트(110)는 일정 면적과 두께를 갖는 사각 플레이트(111)의 내부에 흡입 구멍(112)과 토출 구멍(113)이 각각 형성되고 그 플레이트(111)의 가장자리에 복수 개의 체결공(114)들이 형성된다. 상기 흡입 구멍(112)과 토출 구멍(113)은 각각 하나씩 형성되며, 그 흡입 구멍(112)이 토출 구멍(113)보다 아래에 위치하게 된다.

상기 흡입 밸브(120)는 일정 면적을 갖는 박판(121)의 내부에 곡선 형상으로 형성된 슬릿(122)에 의해 그 슬릿(122)의 내부에 원형 형상의 외팔보 형태를 갖는 밸브부(123)가 형성되고 그 박판(121)의 내부에 토출 구멍(124)이 형성되며 그 박판(121)의 가장자리에 복수 개의 체결공(125)들이 형성되어 이루어진다. 상기 밸브부(123)의 자유단측은 아래쪽에 위치하며 그 밸브부(123)와 박판(121)의 연결부분은 위쪽에 위치하게 된다. 그리고 상기 토출 구멍(124)은 상기 슬릿(122)과 연통되게 형성된다.

상기 토출 밸브(130)는 소정 형상의 박판으로 형성되어 그 밸브 지지플레이트의 토출 구멍(113)을 개폐하도록 그 밸브 지지플레이트(110)의 일측면에 고정 결합된다. 상기 토출 밸브(113) 위에 그 토출 밸브(113)의 움직임을 한정하는 리테이너(140)가 함께 고정 결합된다.

상기 밸브 조립체(VA)는 그 흡입 밸브(120)가 실린더(50)와 접촉되도록 위치한 상태에서 체결 볼트(미도시)들에 의해 실린더(50)에 체결된다. 이때 상기 흡입 밸브(120)의 밸브부(123)가 밸브 지지플레이트(110)의 흡입 구멍(112)을 개폐하게 되고, 상기 토출 밸브(130)가 밸브 지지플레이트(110)의 토출 구멍(113)을 개폐하게 된다.

상기한 바와 같은 압축기의 밸브 조립체의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 피스톤(40)이 하사점으로 움직이게 되면 실린더(50)의 내부와 외부의 압력 차에 의해 흡입 밸브(120)의 밸브부(123)가 휘어지면서 밸브 지지플레이트(110)의 흡입 구멍(112)을 열게 됨과 동시에 흡입 머플러(60)를 통해 유입되는 가스가 그 흡입 구멍(112)을 통해 실린더(50) 내부로 흡입된다.

그리고 상기 피스톤(40)이 하사점에서 상사점으로 움직이게 되면 흡입 밸브(120)의 밸브부(123)가 밸브 지지플레이트(110)의 흡입 구멍(112)을 막게 됨과 아울러 흡입된 가스가 점점 압축된다. 그 압축되는 가스가 설정된 압력이상이 되면 토출 밸브(130)가 휘어지면서 토출 구멍(113)을 열게 되어 그 압축된 가스가 흡입 밸브의 토출 구멍(124) 및 밸브 지지플레이트의 토출 구멍(113)을 통해 토출된다.

그러나 이와 같은 구조는 실린더(50) 내부에서 압축된 가스가 그 실린더(50) 외부로 토출되는 토출 통로가 하나로 이루어져 있어 가스가 그 토출 통로를 통해 토출시 압축 가스가 한 부분으로 몰려 토출되므로 토출 유로 저항이 커 과압력 손실을 유발시키게 되고, 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 압축 가스의 토출시 상기 흡입 밸브의 토출 구멍(124) 및 밸브 지지플레이트(110)의 토출 구멍(113)으로 인 한 사체적(DA)이 발생되어 가스 흡입시 그 압축 가스의 유입으로 인하여 흡입 손실을 유발시키게 되는 문제점이 있다.

또한 상기 실린더(50) 내부로 가스가 흡입되는 흡입 통로가 하나로 이루어져 있어 가스가 그 흡입 통로를 통해 실린더(50) 내부로 흡입시 가스가 한 부분으로 몰려 흡입되므로 흡입 유로 저항이 커 가스 흡입 효율이 저하된다. 이로 인하여, 압축기의 압축 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실린더 내부에서 압축된 압축 가스가 실린더 외부로 토출되면서 발생되는 과압축 손실을 감소시킬 뿐만 아니라 사체적을 최소화하고, 또한 실린더 내부로 흡입되는 가스의 흡입 효율을 높일 수 있도록 한 압축기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가스 흡입관이 결합된 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에 구비되는 구동 모터와; 실린더와; 상기 실린더를 복개하도록 결합되며 그 실린더 내부로 가스가 흡입되는 흡입 구멍과 그 실린더 내부에서 압축된 가스가 토출되는 두 개의 토출 구멍이 구비되는 밸브 지지플레이트와; 상기 밸브 지지플레이트의 토출 구멍들의 갯수에 상응하게 압력 작용면에 두 개의 돌기들이 형성되며 상기 구동 모터의 구동력을 전달받아 상기 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과; 상기 밸브 지지플레이트에 결합되어 그 흡입 구멍을 개폐하는 흡입 밸브와; 상기 밸브 지지플레이트에 결합되어 상기 두 개의 토 출 구멍을 개폐하는 토출 밸브와; 상기 밸브 지지플레이트에 장착되어 상기 토출 밸브의 움직임을 한정하는 리테이너를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 압축기의 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 압축기의 일실시예를 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 압축기는 케이싱(C)과 그 케이싱(C)의 내부에 위치하며 일측에 실린더(300)가 구비된 프레임(F)과, 상기 프레임(F)의 하부에 위치하는 구동 모터(M)와, 상기 프레임(F)에 관통 삽입되어 상기 구동 모터(M)에 결합되는 크랭크 축(400)과, 상기 실린더(300)에 움직임 가능하게 삽입되며 압력 작용면(CS)에 두 개의 돌기(101)들이 형성되는 피스톤(100)과 상기 크랭크 축(400)과 피스톤(100)을 연결하여 그 크랭크 축(400)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환시켜 피스톤(100)에 전달하는 컨넥팅 로드(500)와, 토출 구멍이 두 개 형성된 밸브 지지플레이트(미도시)가 구비되어 상기 실린더(300)의 일측에 장착되는 밸브 조립체(200)와, 상기 밸브 조립체(200)와 연결되게 결합되는 흡입 머플러(600) 및 토출 머플러(700)와, 상기 구동 모터(M)의 하부와 케이싱(C) 내벽사이에 장착되어 그 구동 모터(M)를 포함하는 내부 부품들을 탄성 지지하는 탄성 지지유닛(800)을 포함하여 구성된다.

미설명 부호 4는 가스 흡입관이고, 5는 가스 토출관이며, 6은 루프 파이프이고, SL은 사일런스이다.

상기 밸브 조립체(200)는, 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 실린더(300)를 복개하도록 결합되며 그 실린더(300) 내부로 가스가 흡입되는 흡입 구멍(212)과 그 실린더(300) 내부에서 압축된 가스가 토출되는 두 개의 토출 구멍(211)이 구비되는 밸브 지지플레이트(210)와, 상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들과 상응하게 두 개의 토출 구멍(224)이 구비되며 상기 밸브 지지플레이트(210)에 결합되어 그 흡입 구멍(212)을 개폐하는 흡입 밸브(220)와, 상기 밸브 지지플레이트(210)에 각각 결합되어 상기 두 개의 토출 구멍(211)을 개폐하는 토출 밸브(230)들과, 상기 밸브 지지플레이트(210)에 장착되어 상기 토출 밸브(230)의 움직임을 각각 한정하는 리테이너(240)들을 포함하여 구성된다.

상기 밸브 지지플레이트(210)는 일정 두께를 갖는 사각 형태의 플레이트(213)와 그 플레이트(213)의 내부에 일정 간격을 두고 각각 관통 형성되는 토출 구멍(211)들과, 그 토출 구멍(211)의 아래측에 위치하도록 그 플레이트(213)에 관통 형성되는 하나의 흡입 구멍(212)과, 그 플레이트(211)의 모서리에 각각 형성되는 체결공(214)들을 포함하여 이루어진다.

상기 두 개의 토출 구멍(211)들은 서로 크기가 같게 형성될 수도 있고, 그 크기가 서로 다르게 형성될 수 있으며, 그 두 개의 토출 구멍(211)의 크기가 다르게 형성될 경우 그 두 개의 토출 구멍들 중 큰 토출 구멍의 내경(d1)과 작은 토출 구멍의 내경(d2)의 비(d2/d1)는 1.1 ~ 1.3의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 토출 구멍(211)의 크기가 같게 될 경우 그 토출 구멍(211)들의 각각의 크기는 종래 토출 구멍(113) 크기의 1/2에 해당되는 것이 바람직하다.

상기 토출 구멍(211)의 주변이 소정의 형상과 깊이로 음각져 그 토출 구멍(211)의 테두리 부분이 돌출된다. 상기 밸브 지지플레이트(210)는 판금에 의해 제작됨이 바람직하다.

상기 피스톤(100)의 압력 작용면(CS)에 구비된 두 개의 돌기(101)들은 상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들의 개수 및 크기에 상응하게 형성된다.

상기 피스톤(100)의 압력 작용면(CS)에 형성된 두 개의 돌기(101)들은, 도 7에 도시한 바와 같이, 그 압력 작용면(CS)의 중심선을 기준으로 하여 그 중심선으로부터 거리가 서로 다른 위치에 형성됨이 바람직하다.

상기 피스톤(100)의 돌기(101)들은, 도 8에 도시한 바와 같이, 꼭지점이 커팅된 원뿔 형상으로 형성되며, 상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)의 내주면은 원뿔 형상으로 형성됨이 바람직하다. 상기 원뿔 형상 돌기의 최대 직경인 피스톤의 압력 작용면에 위치하는 외경(D1)과 그 돌기의 최소 외경인 돌기 끝면의 외경(D2)의 비(D2/D1)는 1.5 ~ 2.5의 범위에 있는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(100)의 돌기(101)의 경사각과 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)의 경사각은 서로 같을 수 있고 다를 수 있다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 지지플레이트 토출 구멍(211)의 내주면 양측 가장자리에 유로 저항을 감소시키는 챔버(C1)(C2)가 각각 형성됨이 바람직하다.

상기 흡입 밸브(220)는 상기 밸브 지지플레이트(210)의 크기와 같은 형상으로 형성된 박판(221)과, 그 박판(221)의 내부에 형성되는 선형 슬릿(222)과, 그 선 형 슬릿(222)에 의해 그 선형 슬릿(222)의 내부에 형성되는 밸브부(223)와, 그 박판(221)의 내부에 형성되는 두 개의 토출 구멍(224)들과, 그 박판(221)의 모서리에 각각 형성되는 체결공(225)들을 포함하여 이루어진다.

상기 밸브부(223)는 박판(221)과 연결되는 연결 부분과 그 연결 부분에 이어 소정의 면적을 갖도록 형성되는 개폐 영역으로 이루어진다. 그리고 그 밸브부(223)는 상기 박판(221)의 수직 중심선을 기준으로 일정 각도 경사지게 형성된다. 상기 두 개의 토출 구멍(224)들은 박판(221)의 수직 중심선을 기준으로 서로 대칭되게 위치하게 될 뿐만 아니라 상기 밸브부(223)의 개폐 영역의 위쪽에 위치하게 된다. 그리고 하나의 토출 구멍(224)은 상기 선형 슬릿(222)과 연통되게 형성된다.

상기 토출 밸브(230)는 소정 형상을 갖는 박판으로 형성된다. 상기 토출 밸브(230)는 소정 면적을 갖는 고정부(231)와 그 고정부(231)에 연장 형성되는 연결부(232)와 그 연결부(232)에 이어 소정 면적으로 형성되는 개폐부(233)를 포함하여 이루어진다. 상기 토출 밸브(230)는 그 고정부(231)가 상기 밸브 지지플레이트(210)에 리벳팅됨에 의해 그 밸브 지지플레이트(210)에 고정 결합된다. 이때, 토출 밸브(230)의 개폐부(233)가 상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)을 막게 된다.

상기 리테이너(240)는 상기 토출 밸브(230)와 같은 형상으로 형성되며 일정 두께를 갖도록 형성된다. 상기 리테어너(240)는 상기 토출 밸브(230)와 함께 밸브 지지플레이트(210)에 고정 결합된다.

상기 밸브 지지플레이트(210)와 흡입 밸브(220)에 각각 서로 연통되게 연결 구멍(215)(226)이 형성되며 그 연결 구멍(215)(226)들은 실린더(300)에 형성된 연결 구멍(301)과 연결된다. 상기 실린더(300)에 형성된 연결 구멍(301)은 그 실린더(300)에 결합되어 소음을 저감시키는 사일런스(SL)와 연통된다.

상기 압축기의 밸브 조립체(200)를 포함하는 구성 부품들이 결합되는 구조는 다음과 같다. 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 토출 밸브(230)들은 리벳팅에 의해 밸브 지지플레이트(210)의 일측면에 고정 결합되고 상기 흡입 밸브(220)는 상기 밸브 지지플레이트(210)의 타측면에 위치하게 된다. 그리고 그 흡입 밸브(220)가 실린더(300)에 접촉되도록 그 밸브 조립체가 실린더(300)에 위치하고 그 밸브 조립체에 이어 토출 머플러(700) 및 흡입 머플러(600)가 위치한 다음 복수 개의 체결 볼트(미도시)에 의해 상기 실린더(300)에 밸브 조립체(200)와 토출 머플러(700) 및 흡입 머플러(600)가 고정 결합된다.

이때, 복수 개의 체결 볼트는 밸브 지지플레이트(210)의 체결공(214)와 흡입 밸브(220)의 체결공(225)을 각각 관통하여 실린더의 체결공(302)들에 각각 체결된다.

그리고 상기 흡입 밸브(220)의 토출 구멍(224)들과 상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들은 각각 일치하게 되며 아울러 상기 피스톤(100)의 돌기(101)들도 상기 흡입 밸브(220)의 토출 구멍(224)들 및 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들과 동일 선상에 위치하게 된다.

도 11은 상기 밸브 조립체의 제2 실시예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 조립체는 밸브 지지플레이트(210), 흡입 밸브(260), 토출 밸 브(250) 그리고 리테이너(270)를 포함하여 구성된다.

상기 밸브 지지플레이트(210)는 일정 두께를 갖는 사각 형태의 플레이트(213)와 그 플레이트(213)의 내부에 일정 간격을 두고 각각 관통 형성되는 토출 구멍(211)들과, 그 토출 구멍(211)의 아래측에 위치하도록 그 플레이트(213)에 관통 형성되는 하나의 흡입 구멍(212)과, 그 플레이트(211)의 모서리에 각각 형성되는 체결공(214)들과 그 플레이트(213)의 일면에 소정 형상과 깊이를 갖도록 음각지게 형성되는 장착 홈부(216)를 포함하여 이루어진다. 상기 장착 홈부(216)가 형성되는 면은 상기 흡입 밸브(260)가 위치하는 반대편 면이다.

상기 두 개의 토출 구멍(211)들은 서로 크기가 다르게 형성됨이 바람직하고, 그 두 개의 토출 구멍들 중 큰 토출 구멍의 내경(d1)과 작은 토출 구멍의 내경(d2)의 비(d2/d1)는 1.1 ~ 1.3의 범위내에 있는 것이 바람직하다.

상기 플레이트의 장착 홈부(216)의 내부에 상기 두 개의 토출 구멍(211)이 위치하게 된다. 그리고 상기 토출 구멍(211)들의 가장자리를 중심으로 상기 장착 홈부(216)의 저면에 각각 환형으로 연장 돌출되는 밸브 지지돌부(217)들이 형성되고 상기 밸브 지지돌부(217)들의 둘레에 각각 일정 폭과 깊이를 갖는 환형 홈(218)이 형성된다. 상기 장착 홈부(216)의 일측에 상기 토출 밸브(250)가 고정되는 걸림 돌기(219)들이 형성되며, 그 걸림 돌기(219)들에 고정되는 토출 밸브(250)는 상기 밸브 지지돌부(217)들에 지지된다. 한편, 상기 두 개의 토출 구멍(211)들 중 상기 토출 밸브(250)가 고정되는 걸림 돌기(219)들과 가까운 부분에 위치하는 토출 구멍(211)의 크기가 작고 그 걸림 돌기(219)들보다 거리가 먼 곳에 위치하는 토출 구멍(211)의 크기가 크다.

상기 두 개의 밸브 지지돌부(217)들 중, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 토출 밸브(250)의 고정부와 가까운 곳에 위치하는 밸브 지지돌부(217)의 높이가 그 다른 밸브 지지돌부(217)의 높이보다 낮은 것이 바람직하다.

상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)의 내주면은 원뿔 형상으로 형성됨이 바람직하다. 상기 피스톤(100)의 돌기(101)의 경사각과 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)의 경사각은 서로 같을 수 있고 다를 수 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 지지플레이트 토출 구멍(211)의 내주면의 양측 테두리에 유로 저항을 감소시키는 챔버(C1)(C2)가 각각 형성된다.

상기 밸브 지지플레이트(210)의 두 개의 토출 구멍(211)들은 상기 피스톤(100)의 압력 작용면에 형성된 두 개의 돌기(101)들과 상응하는 위치에 형성된다.

상기 밸브 지지플레이트(210)는 소결 성형한 후 가공하여 제작함이 바람직하다.

상기 토출 밸브(250)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 소정 형상을 갖는 고정부(251)와, 그 고정부(251)에 일정 길이로 연장 형성되는 연결부(252)와, 그 연결부(252)에 이어 원형 형태로 연장 형성되는 제1 개폐부(253)와, 그 제1 개폐부(253)에 이어 원형 형태로 연장 형성되는 제2 개페부(254)를 포함하여 이루어진다. 상기 토출 밸브(250)는 박판이다.

상기 토출 밸브(250)의 고정부(251)는 밸브 지지플레이트(210)의 장착 홈 부(216)의 일측에 형성된 걸림 돌기(219)들에 끼워 고정하게 된다. 이때 상기 토출 밸브(250)는 수평 상태로 위치하게 되며 그 제1 개폐부(253)와 제2 개페부(254)가 상기 밸브 지지플레이트(210)에 형성된 두 개의 토출 구멍(211)들을 각각 막게 된다.

상기 토출 밸브(250)의 길이(L)와 그 토출 밸브의 고정부(251)의 끝면부터 제1 개폐부(253)의 중심까지의 거리(L1)의 비(L/L1)은 1.8 ~ 2.5 범위이고, 토출 밸브(250)의 길이(L)와 그 토출 밸브의 고정부(251)의 끝면부터 제2 개폐부(254)의 중심까지의 거리의 비(L/L2)는 1.1 ~ 1.3의 범위에 있는 것이 바람직하다.

상기 흡입 밸브(260)는 상기 밸브 지지플레이트(210)의 크기와 같은 형상으로 형성된 박판(261)와, 그 박판(261)의 내부에 형성되는 선형 슬릿(262)과, 그 선형 슬릿(262)에 의해 그 선형 슬릿(262)의 내부에 형성되어 밸브 지지플레이트(210)의 흡입 구멍(212)을 개폐하는 외팔보 형태의 밸브부(263)와, 그 박판(261)의 내부에 상기 선형 슬릿(262)과 각각 연통되게 형성되는 두 개의 토출 구멍(264)들과, 그 박판(261)의 모서리에 각각 형성되는 체결공(265)들을 포함하여 이루어진다. 상기 흡입 밸브(260)의 토출 구멍(264)들은 상기 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들과 상응하도록 서로 크기가 다르게 형성된다.

상기 흡입 밸브의 밸브부(263)는 박판(261)과 연결되는 연결 영역과 그 연결 영역에 이어 원형 형태로 연장 형성되는 개폐 영역으로 이루어진다. 그 밸브부(263)의 길이 방향 중심선은 상기 두 개의 토출 구멍(264)의 중심을 연결하는 연결선과 수직 방향으로 위치하게 되며, 상기 토출 구멍(264)들은 그 밸브부(263)의 길이 방향 중심선을 기준으로 대칭되게 위치하게 된다.

상기 흡입 밸브(260)의 밸브부(263)는 그 흡입 밸브(260)를 밸브 지지플레이트(210)와 결합시 그 밸브부(263)의 길이 방향과 상기 토출 밸브(250)의 길이 방향과 수직이 되는 것이 바람직하다.

상기 밸브 지지플레이트(210)와 흡입 밸브(260)에 각각 서로 연통되게 연결 구멍(215)(266)이 형성되며 그 연결 구멍(215)(266)들은 실린더(300)에 형성된 연결 구멍(301)과 연결된다. 상기 실린더(300)에 형성된 연결 구멍(301)은 그 실린더(300)에 결합되어 소음을 저감시키는 사일런스(SL)와 연통된다.

상기 밸브 조립체의 제3 실시예로, 그 밸브 조립체는 제2 실시예의 구성과 같이, 밸브 지지플레이트(210), 토출 밸브(250) 그리고 흡입 밸브(260)를 포함하여 구성되며, 상기 밸브 지지플레이트(210)와 흡입 밸브(260)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 밸브 지지플레이트(210)와 흡입 밸브(260)의 구조와 같게 형성되되, 그 밸브 지지플레이트(210)의 흡입 구멍(212)이 두 개로 이루어지며, 그 두 개의 흡입 구멍(212)들을 개폐하는 밸브부(263)가 하트 형태로 형성된다.

또한, 상기 밸브 조립체의 다른 실시예로, 실린더 내부로 가스가 흡입되는 흡입 구멍과 그 실린더에서 압축된 가스가 토출되는 토출 구멍을 포함하여 5개 이상 형성될 수 있는 그 5개 이상의 흡입 구멍 및 토출 구멍에 대한 밸브 지지플레이트와 흡입 밸브 그리고 토출 밸브의 형상은 위의 실시예의 구조와 같은 기술적 사상으로 구성할 수 있다.

또한, 밸브 조립체의 제2, 3 실시예에서, 토출 밸브와 리테이너 사이에 그 토출 밸브를 지지하는 밸브 스프링이 구비된 경우에도 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 압축기의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 압축기에 전원이 인가되면 그 구동 모터(M)가 작동하여 회전력을 발생시키게 되며 그 구동 모터(M)의 회전력이 크랭크 축(400)에 전달되어 그 크랭크 축(400)이 회전하게 된다. 상기 크랭크 축(400)이 회전함에 따라 그 크랭크 축(400)의 회전력이 컨넥팅 로드(500)를 통해 피스톤(100)에 전달되어 그 피스톤(100)이 실린더(300) 내부에서 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 피스톤(100)이 실린더(300) 내부에서 왕복 운동함에 따라 가스 흡입관(4)을 통해 케이싱(C) 내부로 흡입되는 가스가 흡입 머플러(600)와 밸브 조립체(200)를 통해 실린더(300) 내부로 흡입되고 압축된다. 상기 실린더(300) 내부에서 압축된 압축 가스는 밸브 조립체(200)를 통해 토출 머플러(700)로 토출되며 그 토출 머플러(700)로 토출된 압축 가스는 밸브 조립체(200)의 연결 구멍(215)(226)들과 실린더의 연결 구멍(301)을 통해 사일런스(SL)로 유입되고 그 사일런스(SL)로 유입된 가스는 루프 파이프(6)와 가스 토출관(5)을 통해 케이싱(C) 외부로 토출된다.

상기 과정에서 밸브 조립체(200)의 작동을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 실린더(300)내부에 삽입된 피스톤(100)이 상사점에서 하사점으로 움직이게 되면 실린더(300)내부와 외부의 압력차에 의해 흡입 밸브의 밸브부(223)가 휘어지면서 밸브 지지플레이트(210)의 흡입 구멍(212)이 열리게 됨과 동시에 흡입 머플러(600)를 통해 유입된 가스가 그 흡입 구멍(212)을 통해 실린더(300) 내부로 흡 입된다. 이때, 두 개의 토출 밸브(230)들은 밸브 지지플레이트(210)의 두 개의 토출 구멍(211)들을 각각 막은 상태이다.

그리고 피스톤(100)이 하사점에서 상사점으로 움직이게 되면 상기 흡입 밸브의 밸브부(223)가 원위치로 이동하면서 그 흡입 구멍(212)을 막게 됨과 동시에 실린더(300)내부에 흡입된 가스가 압축되고 그 실린더(300) 내부의 가스가 설정된 압력 이상이 되면 토출 밸브(230)들이 휘어지면서 그 토출 구멍(230)들을 오픈시키게 되며 그 토출 구멍(230)들을 통해 실린더(300) 내부에서 압축된 가스가 토출된다.

이와 같이, 압축된 가스가 두 개의 토출 구멍(211)들을 통해 실린더(300) 외부로 토출되므로 압축 가스가 한 부분으로 몰려 실린더(300) 외부로 토출되지 않고 두 부분으로 분산되어 실린더(300) 외부로 토출됨으로써 그 압축 가스의 토출 유동 저항을 감소시키게 된다.

또한, 상기 피스톤(100)의 압력 작용면에 두 개의 돌기(101)들이 형성됨으로써 상기 피스톤(100)이 상사점에 이르러서 그 피스톤(100)의 돌기(101)들이 흡입 밸브(220)의 토출 구멍(224)들 및 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들 내부에 위치하게 되므로 흡입 밸브(220)의 토출 구멍(224)과 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들에 의한 사체적을 최소화시키게 된다. 또한, 피스톤(100)의 돌기(101)들의 형상이 원뿔 형상으로 형성되므로 그 토출 구멍(224)(211)으로 토출되는 압축 가스의 유동이 보다 원활하게 된다.

한편, 밸브 조립체의 제2 실시예의 경우, 상기 가스가 실린더(300) 내부로 유입될 때 토출 밸브(250)의 제1 개폐부(253)와 제2 개폐부(254)가 밸브 지지플레 이트(210)의 두 개의 토출 구멍(211)을 막게 됨과 동시에 흡입 밸브(260)의 밸브부(263)가 휘어지면서 밸브 지지플레이트(210)의 흡입 구멍(211)을 오픈시키게 된다.

그리고 상기 실린더(300) 내부에 흡입된 가스가 압축되면서 실린더(300) 외부로 토출될 때 상기 흡입 밸브(260)의 밸브부(263)가 펴지면서 그 밸브 지지플레이트(210)의 흡입 구멍(211)을 막게 되고, 그 실린더(300) 내부 압력이 설정된 압력 이상이 되면 상기 토출 밸브(250)의 제1 개폐부(253)와 제2 개폐부(254)가 휘어지면서 그 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들을 오픈시키게 되어 압축 가스가 그 토출 구멍(211)들을 통해 토출된다.

이와 같이, 압축된 가스가 두 개의 토출 구멍(211)들을 통해 실린더(300) 외부로 토출되므로 압축 가스가 한 부분으로 몰려 실린더(300) 외부로 토출되지 않고 두 부분으로 분산되어 실린더(300) 외부로 토출됨으로써 그 압축 가스의 토출 유동 저항을 감소시키게 된다. 특히 토출 밸브(250)의 고정부(251)에서 가까운데에 위치하는 토출 구멍(211)의 크기를 작게 하고 그 고정부(251)에서 상대적으로 거리가 먼 곳에 위치하는 토출 구멍(211)의 크기를 크게 함으로써 토출 밸브(250)의 제1 개폐부(253)와 제2 개폐부(254)가 휘어지면서 그 토출 구멍(211)들을 오픈시킬 때 그 두 개의 토출 구멍(211)들로 빠져나가는 압축 가스의 유로 저항을 보다 감소시키게 된다.

또한, 상기 피스톤(100)의 압력 작용면(CS)에 두 개의 돌기(101)들이 형성됨으로써 상기 피스톤(100)이 상사점에 이르러서 그 피스톤(100)의 돌기(101)들이 흡 입 밸브(260)의 토출 구멍(264)들 및 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들 내부에 위치하게 되므로 흡입 밸브(260)의 토출 구멍(264)과 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)들에 의한 사체적을 최소화시키게 된다.

한편, 밸브 조립체의 제3 실시예의 경우, 가스가 실린더(300) 내부로 흡입될 때 두 개의 흡입 구멍(264)들을 통해 흡입되므로 가스가 한 부분으로 몰려 실린더(300) 내부로 흡입되지 않고 분산되어 실린더(300) 내부로 흡입됨으로써 가스의 흡입 유동 저항을 감소시키게 된다. 뿐만 아니라 실린더(300) 내부에서 압축된 가스가 실린더(300) 외부로 토출될 때 위에서 설명한 바와 같이, 두 개의 토출 구멍(211)들을 통해 토출되므로 압축 가스가 한 부분으로 몰려 토출되지 않고 두 부분으로 분산되어 실린더(300) 외부로 토출됨으로써 압축 가스의 유동 저항을 감소시키게 된다. 또한 피스톤(100)의 압력 작용면(CS)에 두 개의 돌기(101)가 형성되므로 흡입 밸브(260)의 토출 구멍(264)과 밸브 지지플레이트(210)의 토출 구멍(211)에 의해 사체적을 최소화하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압축기는 가스가 실린더 내부로 흡입될 때 그 가스의 흡입 유동 저항을 감소시키게 됨으로써 가스 흡입 효율을 높이게 될 뿐만 아니라 그 실린더에서 압축된 가스가 실린더 외부로 토출될 때 그 압축 가스의 토출 유동 저항을 감소시키게 됨으로써 압축 손실을 줄이게 되며, 또한 사체적을 최소화시키게 됨으로써 가스 흡입 효율을 증가시키게 된다. 이로 인하여, 압축기의 전제적인 압축 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

가스 흡입관이 결합된 케이싱과;

상기 케이싱의 내부에 구비되는 구동 모터와;

실린더와;

상기 실린더를 복개하도록 결합되며 그 실린더 내부로 가스가 흡입되는 흡입 구멍과 그 실린더 내부에서 압축된 가스가 토출되는 두 개의 서로 다른 크기의 토출 구멍들이 구비되는 밸브 지지플레이트와;

상기 밸브 지지플레이트의 토출 구멍들의 갯수와 그 크기에 상응하게 압력 작용면에 두 개의 서로 다른 크기의 돌기들이 형성되며 상기 구동 모터의 구동력을 전달받아 상기 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과;

상기 밸브 지지플레이트에 결합되어 그 밸브 지지플레이트의 흡입 구멍을 개폐하는 흡입 밸브와;

상기 밸브 지지플레이트에 결합되어 그 밸브 지지플레이트의 두 개의 토출 구멍들을 개폐하는 토출 밸브와;

상기 밸브 지지플레이트에 장착되어 상기 토출 밸브의 움직임을 한정하는 리테이너를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기.
삭제
제 2 항에 있어서, 상기 두 개의 토출 구멍들 중 큰 토출 구멍의 내경(d1)과 작은 토출 구멍의 내경(d2)의 비(d2/d1)는 1.1 ~ 1.3의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 압력 작용면에 형성된 두 개의 돌기들은 그 압력 작용면의 중심선을 기준으로 하여 그 중심선으로부터 거리가 서로 다른 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 돌기들은 원뿔 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 원뿔 형상 돌기의 최대 직경인 피스톤의 압력 작용면에 위치하는 외경(D1)과 그 돌기의 최소 외경인 돌기 끝면의 외경(D2)의 비(D2/D1)는 1.5 ~ 2.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 지지플레이트의 토출 구멍의 내주면은 원뿔 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 토출 구멍의 내주면의 가스 유입측 가장자리에 유로 저항을 감소시키는 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 토출 구멍의 내주면의 가스 유출측 가장자리에 유로 저항을 감소시키는 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 지지플레이트의 일면에 상기 두 개의 토출 구멍을 포함하도록 소정 형상과 깊이를 갖도록 음각지게 장착 홈부가 형성되고, 상기 장착 홈부의 저면에 상기 토출 구멍들의 가장자리를 중심으로 각각 환형으로 연장 돌출되어 상기 토출 밸브를 지지하는 밸브 지지돌부들이 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 10 항에 있어서, 상기 밸브 지지돌부들은 두 개이고, 그 두 개의 밸브 지지돌부들 중 상기 토출 밸브의 고정부와 가까운 곳에 위치하는 밸브 지지돌부의 높이가 그 다른 밸브 지지돌부의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 압축기.
제 10 항에 있어서, 상기 밸브 지지돌부들의 둘레에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 토출 밸브는 소정 형상을 갖는 상기 밸브 지지플레이트의 일측에 고정되는 고정부와, 그 고정부에 일정 길이로 연장 형성되는 연결부 와, 그 연결부에 이어 원형 형태로 연장 형성되는 제1 개폐부와, 그 제1 개폐부에 이어 원형 형태로 연장 형성되는 제2 개페부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기.
제 13 항에 있어서, 상기 토출 밸브의 길이(L)와 그 토출 밸브의 고정부의 끝면부터 제1 개폐부의 중심까지의 거리(L1)의 비(L/L1)은 1.8 ~ 2.5 범위이고, 토출 밸브의 길이(L)와 그 토출 밸브의 고정부의 끝면부터 제2 개폐부의 중심까지의 거리의 비(L/L2)는 1.1 ~ 1.3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 흡입 밸브는 소정의 면적을 갖는 박판과, 그 박판에 형성된 선형 슬릿에 의해 외팔보 형태로 형성되어 흡입 구멍을 개폐하는 밸브부와, 그 선형 슬릿에 각각 연통되게 형성되어 상기 밸브 지지플레이트의 토출구멍들과 연통되는 두 개의 토출 구멍들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기.
제 15 항에 있어서, 상기 흡입 밸브의 토출 구멍의 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 압축기.
제 15 항에 있어서, 상기 흡입 밸브의 밸브부는 그 흡입 밸브를 밸브 지지플레이트에 장착시 그 밸브부의 길이 방향과 상기 토출 밸브의 길이 방향이 서로 엇갈리게 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 15 항에 있어서, 상기 흡입 밸브의 두 개의 토출 구멍 중심선을 연결하는 연결선과 상기 밸브부의 길이 방향 중심선이 서로 엇갈리게 위치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 토출 밸브와 리테이너 사이에 밸브 스프링이 구비된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 지지플레이트와 흡입 밸브 그리고 실린더에 각각 서로 연통되게 연결 구멍이 형성되며 그 연결 구멍은 실린더에 결합되어 소음을 저감시키는 사일런스와 연통되는 것을 특징으로 하는 압축기.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 토출 밸브는 두 개로 구성되어 그 토출 구멍을 각각 개폐하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 지지플레이트에 형성되는 흡입 구멍은 두 개이고, 상기 흡입 밸브는 소정의 면적을 갖는 박판과, 그 박판에 형성된 선형 슬릿에 의해 형성되는 하트 모양의 외팔보 형태로 형성되어 두 개의 흡입 구멍을 동시에 개폐하는 밸브부와, 그 선형 슬릿에 각각 연통되게 형성되며 상기 밸브 지지플레이트의 토출 구멍들과 연통되는 두 개의 토출 구멍들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기.