KR19980058750U - 왕복동형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 왕복동형 압축기에 관한 것으로, 그 목적은 토출공에 삽입하는 삽입부와 그 입구를 개폐하는 걸림부, 그리고 이를 탄성지지하여 진퇴운동하도록 구성된 토출밸브를 마련하여 가공과 설치가 용이하고, 토출공에 잔존하는 냉매량을 감소시키는 왕복동형 압축기를 제공하는 것이다.

본 고안의 왕복동형 압축기는 밀폐용기(1), 상기 밀폐용기(1)의 내부에 압축실(23)이 형성되도록 마련된 실린더블럭(21)과 실린더헤드(22), 상기 압축실(23)의 일측에 마련되는 토출공(100), 상기 압축실(23)의 압력에 따라 상기 토출공(100)을 개폐하는 토출밸브(110)가 마련되는 왕복동형 압축기에 있어서, 상기 토출밸브(110)는 상기 토출공(100)의 내부에 진퇴운동으로 삽탈되는 삽입부(111), 상기 토출공(100)의 입구와 착탈하도록 상기 삽입부(111)와 일체로 마련된 걸림부(112), 그리고 상기 걸림부(112)를 상기 토출공(100)측으로 탄성 지지하는 탄지수단을 구비하는 구성이다.

Description

왕복동형 압축기

본 고안은 왕복동형 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 토출공의 입구를 진퇴 운동하여 삽탈하는 토출밸브를 마련하여 입구전체를 균일하에 개폐하며 토출공에 잔존하는 냉매량을 감소시켜 냉동능력향상에 따른 압축기의 성적계수를 향상시키는 왕복동형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동형 압축기는 냉매를 작동유체로 하여 압축, 응축, 팽창, 증발과정을 연속적으로 수행하는 냉동장치에서 냉매를 고온 고압으로 압축시키기 위해 사용된다. 종래의 왕복동형 압축기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 그 좌, 우측에 토출관(3)과 흡입관(2)이 설치된 밀폐용기(1)가 마련되고, 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 동력을 발생시키는 구동부(10)와 이 구동부(10)로부터 동력을 전달 받아 냉매를 흡입 압축하는 압축부(20)로 구성된다. 구동부(10)는 외측에 배치된 고정자(11)와 회전자(12), 그리고 회전자(12)에 압입설치되며, 그 하단에 편심축(14)이 일체로 마련된 회전축(13)을 구비하여 구성된다. 압축부(20)는 구동부(10)의 하측에 그 일측이 개방된 채로 배치된 중공의 실린더블럭(21)과 이 실린더블럭(21)의 내부에 압축실(23)이 형성되도록 실린더블럭(21)의 개방면을 밀폐하는 실린더헤드(22)와 압축실(23)의 내부를 왕복하여 냉매를 흡입,압축,토출하는 피스톤(23a)과 편심축(14)의 편심회전운동을 직선운동으로 변환하여 피스톤(23a)을 왕복 운동시키는 연결로드(23b)를 구비하여 구성된다. 이때 실린더헤드(22)에는 냉매의 흡입을 안내하기 위하여 흡입관(2)과 연통된 흡입실(22a)과 냉매의 토출을 안내하기 위하여 밀폐용기(1)의 내부와 연통된 토출실(22b)이 형성되어 있다. 실린더헤드(22)와 실린더블럭(21)사이에는 압축실(23)과 흡입실(22a) 또는 토출실(22b)을 선택적으로 개통시키기 위한 흡입공(24a)과 토출공(24b)이 형성된 밸브판(24)이 마련된다.

이와 같이 구성된 일반적인 왕복동형 압축기는 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용에 의하여 회전축(13)과 편심축(14)이 회전하면, 연결로드(23b)가 편심축(14)의 편심회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 피스톤(23a)을 압축실(23)의 내부에서 직선왕복 운동시키게 된다. 피스톤(23a)의 직선왕복운동에 의하여 냉매가 흡입실(22a)을 거쳐 압축실(23)로 흡입된 후 압축되어 토출실(22b)을 통하여 밀폐용기(1)의 외부로 토출되는 것이다.

이와 같은 왕복동형 압축기에서 사용되는 종래의 흡입밸브(25a)와 토출밸브(27)를 도 2를 참조하여 설명하겠다. 도 2는 종래 압축부(20)의 분해사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 실린더블럭(21)과 실린더헤드(22)는 압축실(23)과 흡입실(22a) 또는 토출실(22b)을 연통하는 흡입공(24a)과 토출공(24b)이 형성된 밸브판(24)을 개재하여 결합 설치된다. 이때 흡입공(24a)의 압축실(23)측에는 흡입공(24a)을 선택적으로 개폐하기 위한 흡입밸브(25a)가 그 일측에 형성된 흡입밸브판(25)이 설치되고, 토출공(24b)의 토출실(22b)측에는 토출공(24b)을 흡입공(24a)과 상반되게 개폐하기 위한 토출밸브(27)가 설치되며, 밸브판(24)의 양측에는 가스켓(26a,26b)이 배치되어 이들 사이에서 냉매가 누출되는 것을 방지하는 것이다. 이때 흡입밸브(25a)와 토출밸브(27)는 압축실(23)의 압력변화에 의하여 흡입공(24a)과 토출공(24b)이 개폐되도록 탄성력을 가지는 부재로 설치되는 것이다.

도 3은 토출밸브(27)의 구조를 도시한 도면으로서 이에 도시한 바와 같이 토출공(24b)에 일측단이 밀착되도록 설치된 토출밸브(27)의 외측에는 토출밸브(27)의 개방폭을 제한하기 위한 스토퍼(29)가 설치되고, 다시 스토퍼(29)의 외측에는 토출밸브(27)와 스토퍼(29)의 일측을 눌러 이들을 고정하는 클램프(28)가 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 흡입밸브(25a)와 토출밸브(27)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

피스톤(23a)이 좌측(하사점)으로 이동하여 압축실(23)의 압력이 흡입실(22a)의 압력보다 낮게되면 흡입밸브(25a)는 압축실(23)측으로 열리며 냉매가 흡입되게 되는 것이다. 압축실(23)과 흡입실(22a)의 압력이 어느 정도 같아지게 되면 흡입밸브(25a)는 탄성 복원되어 흡입공(24a)을 막게되고, 피스톤(23a)이 하사점을 지나 상사점으로 이동하기 시작하여 압축실(23)의 냉매가 일정압력으로 압축되어 압축실(23)과 토출실(22b)의 압력차가 발생되면 토출밸브(27)가 압력에 의하여 열리고, 압축된 냉매가 토출공(24b)을 통하여 실린더헤드(22)의 토출실(22b)로 토출되는 것이다. 도 3에 나타낸 점선은 토출밸브(27)가 개방되었을 때의 상태로서 토출밸브(27)의 자유단이 이동하여 토출공(24b)을 개방하며 이 자유단은 스토퍼(29)에 의해 이동을 제한 받게 된다. 이와 같이 토출된 냉매는 밸브판(24)에 마련된 연통공을 통해 실린더블럭(21)의 하부에 마련된 토출머플러(미도시)로 유입이 되고 이를 거쳐 압축기 외부로 토출되는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 왕복동형 압축기의 토출밸브는, 판상의 밸브가 개폐되며 밸브판과의 접촉으로 인한 소음이 발생되며, 토출밸브를 고정하기 위해 별도의 이중단차가 형성이 되어야한다. 또한 토출밸브의 정밀가공이 필요하게 되어 가공공수가 많아지게 되며 밸브판의 두께만큼의 토출냉매 잔존량이 토출공에 남게 되어 냉동능력 저하를 발생하게 한다. 그리고 토출밸브의 가공정도에 따른 미세한 틈새로 토출되었던 냉매가 새어 들어오는 백 리크(Back Leak)를 발생하게 되어 압축기의 성적계수 저하 및 신뢰성에 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 토출공에 삽입하는 삽입부와 그 입구를 개폐하는 걸림부, 그리고 이를 탄성 지지하여 진퇴 운동하도록 구성된 토출밸브를 마련하여 가공과 설치가 용이하고, 토출공에 잔존하는 냉매량을 감소시키는 왕복동형 압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 왕복동형 압축기의 내부구성을 보인 단면도이다.

도 2는 도 1의 압축부를 도시한 분해사시도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.

도 4는 본 고안에 따른 왕복동형 압축기의 내부구성을 보인 단면도이다.

도 5는 도 4의 압축부를 도시한 분해 사시도이다.

도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.

도 7은 도 6의 밸브가 이동했을 때를 보인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

24:밸브판 22c:토출실벽면

100:토출공 101:모따기면

110:토출밸브 111:삽입부

112:걸림부 112a:경사면

113:고정돌기 114:코일스프링

115a,115b:지지홈

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 왕복동형 압축기는, 밀폐용기, 상기 밀폐용기의 내부에 압축실이 형성되도록 마련된 실린더블럭과 실린더헤드, 상기 압축실의 일측에 마련되는 토출공, 상기 압축실의 압력에 따라 상기 토출공을 개폐하는 토출밸브가 마련되는 왕복동형 압축기에 있어서, 상기 토출밸브는 상기 토출공의 내부에 진퇴운동으로 삽탈되는 삽입부, 상기 토출공의 입구와 착탈하도록 상기 삽입부와 일체로 마련된 걸림부, 그리고 상기 걸림부를 상기 토출공측으로 탄성 지지하는 탄지수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 왕복동형 압축기의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하겠다.

도 4는 본 고안에 따른 토출밸브가 적용되는 왕복동형 압축기의 내부구성을 보인 단면도로서 토출밸브와 토출공을 제외한 다른 구성요소가 일반적인 왕복동형 압축기와 동일하므로 동일한 부분에 대하여서는 동일명칭을 사용하여 설명하겠다. 이에 도시한 바와 같이 그 좌, 우측에 토출관(3)과 흡입관(2)이 설치된 밀폐용기(1)가 마련되고, 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 동력을 발생시키는 구동부(10)와 이 구동부(10)로부터 동력을 전달받아 냉매를 흡입 압축하는 압축부(20)로 구성된다. 구동부(10)는 외측에 배치된 고정자(11)와 회전자(12), 그리고 회전자(12)에 압입설치되며, 그 하단에 편심축(14)이 일체로 마련된 회전축(13)을 구비하여 구성된다. 압축부(20)는 구동부(10)의 하측에 그 일측이 개방된 채로 배치된 중공의 실린더블럭(21)과 이 실린더블럭(21)의 내부에 압축실(23)이 형성되도록 실린더블럭(21)의 개방면을 밀폐하는 실린더헤드(22)와 압축실(23)의 내부를 왕복하여 냉매를 흡입,압축,토출하는 피스톤(23a)과 편심축(14)의 편심회전운동을 직선운동으로 변환하여 피스톤(23a)을 왕복 운동시키는 연결로드(23b)를 구비하여 구성된다. 이때 실린더헤드(22)에는 냉매의 흡입을 안내하기 위하여 흡입관(2)과 연통된 흡입실(22a)과 냉매의 토출을 안내하기 위하여 밀폐용기(1)의 내부와 연통된 토출실(22b)이 형성되어 있다. 실린더헤드(22)와 실린더블럭(21)사이에는 압축실(23)과 흡입실(22a) 또는 토출실(22b)을 선택적으로 개통시키기 위한 흡입공(24a)과 토출공(100)이 형성된 밸브판(24)이 마련된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 왕복동형 압축기는 고정자(11)와 회전자(12)의 상호작용에 의하여 회전축(13)과 편심축(14)이 회전하면, 연결로드(23b)가 편심축(14)의 편심회전운동을 직선왕복운동으로 변환하여 피스톤(23a)을 압축실(23)의 내부에서 직선왕복 운동시키게 된다. 피스톤(23a)의 직선왕복운동에 의하여 냉매가 흡입실(22a)을 거쳐 압축실(23)로 흡입된 후 압축되어 토출실(22b)을 통하여 외부로 토출되는 것이다.

이와 같은 왕복동형 압축기에서 사용되는 흡입밸브(25a)는 토출밸브(100)를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 실린더블럭(21)과 실린더헤드(22)는 압축실(23)과 흡입실(22a) 또는 토출실(22b)을 연통하는 흡입공(24a)과 토출공(100)이 형성된 밸브판(24)을 개재하여 결합 설치된다. 이때 흡입공(24a)의 압축실(23)측에는 흡입공(24a)을 선택적으로 개폐하기 위한 흡입밸브(25a)가 그 일측에 형성된 흡입밸브판(25)이 설치되고, 토출공(100)의 토출실(22b)측에는 토출공(100)을 흡입공(24a)과 상반되게 개폐하기 위한 토출밸브(100)가 설치되며, 밸브판(24)의 양측에는 가스켓(26a,26b)이 배치되어 이들 사이에서 냉매가 누출되는 것을 방지하는 것이다. 이때 흡입밸브(25a)와 토출밸브(100)는 압축실(23)의 압력변화에 의하여 흡입공(24a)과 토출공(100)이 개폐되도록 탄성력을 가지는 부재로 설치되는 것이다.

도 6은 토출밸브(100)장치의 구조를 도시한 도면으로서 이에 도시한 바와 같이 밸브판(24)에는 밸브판(24)을 관통하는 원형의 토출공(100)이 형성된다. 이 토출공(100)의 실린더헤드(22)측 입구에는 모따기면(101)이 형성되어있어 개구되는 방향으로 확관되어있다.

한편 토출밸브(100)는 토출공(100)에 삽입되어 그 사이에 소정의 토출공(100)간이 마련되는 정도의 지름을 가지는 원통형상의 삽입부(111)와 삽입부(111)의 대략 중간 정도에 두께를 가지며 외측으로 원형돌출되어 테두리를 형성하는 걸림부(112)가 마련된다. 이 걸림부(112)의 외주부분에는 토출공(100)에 모따기면(101)과 동일한 경사를 가지며 대향되게 형성된 경사면(112a)이 마련되어 토출밸브(100)의 진퇴운동으로 토출공(100)을 개폐하게 된다. 걸림부(112)를 중심으로 압축실측으로 마련되는 삽입부(111)는 토출공(100)에 삽입되어 토출공(100)과 피스톤(23a)의 사이에 형성되는 공간을 감소시켜주므로 여기에 잔존하는 압축냉매의 양을 감소시키게 되고, 걸림부(112)의 배면으로는 실린더헤드(22)측으로 돌출된 고정돌기(113)가 마련되어 후설할 코일스프링(114)과 결합하게 된다. 걸림부(112)의 토출실(22b)측과 토출실(22b)의 사이에는 토출밸브(100)를 일측으로 탄성 지지하다 코일스프링(114)이 마련이 된다. 이 코일스프링(114)은 토출밸브(100)를 토출공(100)측으로 탄성 지지하게 되며 걸림부(112)의 후면과 이에 대향되는 토출실(22b)의 벽면에는 코일스프링(114)이 삽입되어 고정될 수 있도록 하는 지지홈(115)이 마련되어 코일스프링(114)의 일단은 걸림부(112)(112)의 배면에 마련된 지지홈(115a)에 삽입되고, 타단은 토출실(22b)의 벽면에 마련된 지지홈(115b)에 삽입되어 고정되게 된다. 이 같이 토출밸브(100)를 압축실(23)측으로 탄성 지지하다 코일스프링(114)은 압축실(23)내부의 압력이 소정치 이상으로 상승하게 될 때에는 토출밸브(100)의 이동으로 수축하며 이후 압력이 소정치 미만으로 내려가게 될 때 토출밸브(100)를 탄성 복원시키는 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 적용되는 토출밸브(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다. 피스톤(23a)이 좌측(하사점)으로 이동하여 압축실(23)의 압력이 흡입실(22a)의 압력보다 낮게되면 흡입밸브(25a)는 압축실(23)측으로 열리며 냉매가 흡입되게 되는 것이다. 압축실(23)과 흡입실(22a)의 압력이 어느 정도 같아지게 되면 흡입밸브(25a)는 탄성 복원되어 흡입공(24a)을 막게되고, 피스톤(23a)이 하사점을 지나 상사점으로 이동하기 시작하여 압축실(23)의 냉매가 일정압력으로 압축되어 압축실(23)과 토출실(22b)의 압력차가 발생되면 토출밸브(100)가 압력에 의하여 토출실(22b)측으로 이동하게 되어 걸림부(112)의 경사면(112a)과 토출공(100)의 모따기면(101)이 이격되면서 그 사이로 압축된 냉매가 실린더헤드(22)의 토출실(22b)로 토출되는 것이다. 그리고 압축실(23)의 압력과 토출실(22b)의 압력이 어느 정도 같아지게 되면 코일스프링(114)의 탄성력으로 인해 토출밸브(100)는 토출공(100)을 폐쇄하게 된다. 이와 같이 토출된 냉매는 밸브판(24)에 마련된 연통공을 통해 실린더블럭(21)의 하부에 마련된 토출머플러(미도시)로 유입이 되고 이를 거쳐 압축기 외부로 토출되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 왕복동형 압축기는, 밸브판에 잔존하는 냉매의 양이 감소하므로 냉동능력향상에 따른 압축기의 성적계수를 향상시킬 수 있으며, 토출밸브의 소재선택에 있어서 탄성력에 제한받지않으므로 소음 및 밀폐가 용이한 소재로 대체할 수 있다. 그리고 밸브와 토출공의 구조가 원형 및 원통이므로 가공이 용이하여 가공공수의 감소로 인한 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 밀폐용기, 상기 밀폐용기의 내부에 압축실이 형성되도록 마련된 실린더블럭과 실린더헤드, 상기 압축실의 일측에 마련되는 토출공, 상기 압축실의 압력에 따라 상기 토출공을 개폐하는 토출밸브가 마련되는 왕복동형 압축기에 있어서,

   상기 토출밸브(100)는 상기 토출공(100)의 내부에 진퇴운동으로 삽탈되는 삽입부(111), 상기 토출공(100)의 입구와 착탈하도록 상기 삽입부(111)와 일체로 마련된 걸림부(112), 그리고 상기 걸림부(112)를 상기 토출공(100)측으로 탄성 지지하는 탄지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 탄지수단은 코일스프링(114)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 토출공(100)은 입구에 모따기면(101)이 마련되어 외측으로 확관되고, 상기 걸림부(112)의 외측선단은 이에 대향되는 경사면(112a)으로 형성되어 상기 토출밸브(100)의 진퇴운동으로 상기 모따기면(101)과 착탈되는 것을 특징으로 하는 왕복동형 압축기.