KR20010064573A - 리니어 압축기의 밸브 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 압축기의 밸브 결합구조에 관한 것으로, 본 발명은 가스의 유로를 개폐하는 흡입밸브가 용접에 의해 피스톤에 접합되고 상기 밸브의 용접점 둘레로 크랙이 진전되는 것을 차단하는 대피 홀이 형성되도록 구성하여 가스 유로를 개폐하는 흡입밸브를 용접에 의해 피스톤에 접합하는 과정에서 흡입밸브에 발생되는 용접에 의한 재료 변형에 의해 흡입밸브의 작동시 피로에 의해 발생되는 크랙의 성장을 억제함으로써 흡입밸브의 파손을 방지하거나 수명을 연장시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 압축기의 밸브 결합구조{STRUCTURE FOR ENGAGING VALVE LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 밸브의 파손을 방지할 수 있도록 한 리니어 압축기의 밸브 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축시키는 기계이다. 상기 압축기는 보통 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 흡입하여 압축하는 압축기구부를 포함하여 구성되며, 이와 같은 압축기는 인가되는 전원에 의해 전동기구부에서 구동력이 발생되면 그 구동력이 압축기구부에 전달되면서 압축기구부에서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

상기 압축기는 압축기구부의 구조에 따라 로타리식 압축기(Rotary Compressor), 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor), 스크롤 압축기(Scroll Compressor), 리니어 압축기 등으로 나누어진다. 상기 압축기의 일례로 리니어 압축기는 전동기구부의 구동력이 피스톤에 전달되어 그 피스톤이 실린더내부를 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

도 1은 상기 리니어 압축기 압축기구부의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 압축기의 압축기구부는 내부에 압축공간을 이루는 관통구멍이 형성된 실린더(10)와 상기 실린더(10)의 관통구멍에 직선 운동 가능하도록 삽입되는피스톤(20)과 상기 실린더(10)의 단부에 관통구멍을 복개하도록 결합되는 토출밸브 조립체(30)를 포함하여 구성된다.

상기 피스톤(20)은 소정의 길이를 갖는 몸통부(21)의 일측에 헤드부(22)가 형성되고 상기 몸통부(21)의 타측에 전동기구부와 연결되는 연결부(23)가 형성된다. 그리고 상기 피스톤(20)을 관통하여 냉매 가스가 유동할 수 있도록 가스 유로(F)가 형성되며 그 가스 유로(F)는 상기 몸통부(21)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성되는 제1 가스통로(24)와 그 제1 가스통로(24)와 연통되도록 상기 헤드부(22)내에 관통 형성되는 제2 가스통로(25)로 이루어진다. 그리고 상기 피스톤 헤드부(22)에 제2 가스통로(25)를 개폐하는 흡입밸브(40)가 장착된다.

상기 토출밸브 조립체(30)는 실린더(10)의 단부를 복개하도록 결합되는 토출커버(31)와 그 토출커버(31)의 내부에 삽입되어 실린더(10)의 관통구멍 및 피스톤(20)에 의해 형성되는 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(32)와 그 토출밸브(32)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(33)을 포함하여 구성된다.

상기한 바와 같은 리니어 압축기의 압축기구부는 전동기구부의 구동력이 피스톤(20)에 전달되어 피스톤(20)이 실린더(10)내부를 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 과정에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(20)이 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 토출밸브(32)가 실린더(10)의 단부에 접촉되어 압축공간(P)을 막게 됨과 동시에 피스톤(20)에 결합된 흡입밸브(40)가 열리면서 피스톤(20)의 내부에 형성된 가스 유로(F)를 통해 냉매 가스가 실린더(10)의 압축공간(P)내부로 흡입된다. 그리고 상기 피스톤(20)이 하사점(a)에 도달한 후 상사점(b)으로 이동하게 되면 흡입밸브(40)가 닫히면서 실린더(10)의 압축공간(P)내에 흡입된 냉매 가스를 압축하게 되며 이어 상사점(b)에 이르게 되면 토출밸브(32)가 열리면서 압축된 냉매 가스가 토출된다. 이와 같은 과정이 지속적으로 반복되면서 가스를 압축하게 된다.

상기 피스톤(20)의 헤드부(22)에 장착되어 가스 유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(40)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 피스톤 헤드부(22)의 단면과 상응하는 얇은 원형판으로 형성되고 그 원형판의 내부에 개곡선 형태를 이루는 절개홈(41)이 형성된다. 상기 절개홈(41)은 물음표 형태로 형성되어 그 원형판이 원 형태와 링 형태로 구획되며 그 원형판의 가운데 원형 부분이 피스톤 헤드부(22)에 결합되는 결합부(42)를 이루고 그 외측 부분인 링형 부분이 가스 유로(F)의 흡입구멍(25)(가스 유로를 형성하는 제2 가스통로의 흡입구멍에 해당됨)을 개폐하는 개폐부(43)를 이루게 된다. 이와 같은 흡입밸브(40)는 결합부(42)가 피스톤 헤드부(22) 끝면 가운데에 고정 결합된 상태에서 개폐부(43)가 움직이면서 제2 가스통로 흡입구멍(25)를 개폐하게 된다. 상기 흡입밸브(40)가 피스톤(20)에 결합되는 구조는 피스톤 헤드부(22) 끝면 가운데 나사공(26)이 형성되고 흡입밸브(40)의 결합부(42)에 관통공(44)이 형성되어 흡입밸브(40)의 관통공(44)과 피스톤의 나사공(26)이 일치된 상태에서 고정나사(50)가 체결되어 피스톤(20)에 흡입밸브(40)가 결합된다.

그러나 이와 같은 구조는 흡입밸브(40)가 반복적으로 개폐작용이 진행되는 과정에서 흡입밸브(40)의 슬립회전이 발생되어 흡입구멍(25)를 벗어나게 됨으로써 압축기능을 제대로 하지 못하게 되는 단점이 있다.

이와 같은 단점을 보완한 구조로, 도 4에 도시한 바와 같이, 흡입밸브(40)의결합부(42)가 피스톤(20)의 헤드부(22) 끝면에 용접에 의해 접합된다. 그러나 이와 같은 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이, 흡입밸브(40)를 피스톤(20)의 헤드부(22)에 용접시 열 영향으로 인하여 흡입밸브(40)의 재료 특성이 변화되어 흡입밸브(40)의 개폐작용이 지속적으로 이루어지게 되면 용접점(W)을 중심으로 피로로 인하여 파단이 생기게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 단점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 가스 유로를 개폐하는 흡입밸브를 용접에 의해 피스톤에 결합한 구조에서 흡입밸브의 지속적인 개폐작용 과정에서 용접 변형에 의한 흡입밸브의 피로 파괴를 방지할 수 있도록 한 리니어 압축기의 밸브 결합구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 리니어 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 2는 상기 압축기구부의 작동상태를 각각 도시한 단면도,

도 3은 종래 리니어 압축기의 밸브 결합구조의 일례를 도시한 사시도,

도 4,5는 종래 리니어 압축기의 밸브 결합구조의 다른 일례를 도시한 측단면도 및 정면도,

도 6은 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조를 분해하여 도시한 사시도,

도 7은 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조를 도시한 측단면도,

도 8은 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조의 다른 실시례를 도시한 정면도,

도 9는 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조의 작용상태를 도시한 정면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

20 ; 피스톤 40 ; 밸브

45 ; 대피 홀 46 ; 제1 홀

47 ; 제2 홀 48 ; 장공

F ; 가스 유로 W ; 용접점

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가스의 유로를 개폐하는 밸브가 용접에 의해 피스톤에 접합되고 상기 밸브의 용접점 둘레로 크랙이 진전되는 것을 차단하는 대피 홀이 형성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기의 밸브 결합구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조의 일례를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 실린더(10)의 내부에 삽입되는 피스톤(20)의 내부에 냉매 가스가 유동하도록 관통된 가스 유로(F)가 형성되며 그 피스톤(20)의 끝면, 즉 피스톤헤드부(22)의 끝면에 가스 유로(F)의 흡입구멍(25)이 형성된다. 상기 흡입구멍(25)은 중심에서 벗어난 부분에 형성되며 그 흡입구멍(25)은 한 개 또는 복수 개 형성된다. 상기 흡입밸브(40)는 피스톤(20)의 끝면의 면적과 상응하는 면적을 갖는 얇은 원형판으로 형성되며 그 원형판의 내부에 개곡선 형태를 이루는 절개홈(41)이 형성된다. 상기 절개홈(41)은 물음표 형태로 형성되어 원형판이 원 형태와 링 형태로 구획되며 그 원형판의 가운데 원형 부분이 피스톤 헤드부(22)에 결합되는 결합부(42)를 이루고 그 외측 부분인 링형 부분이 가스 유로(F)의 흡입구멍(25)을 개폐하는 개폐부(43)를 이루게 된다. 그리고 상기 흡입밸브(40)의 결합부(42)에 용접이 이루어지는 용접점(W)의 둘레로 크랙(Crack)이 진전되는 것을 차단하는 대피 홀(45)이 형성된다. 상기 용접점(W)은 한개 또는 두개이상이 형성될 수 있으며 상기 대피 홀(45)은 결합부(42)와 개폐부(43)의 경계부분인 목부(S)에 근접한 용접점(W)의 둘레에 형성됨이 바람직하다. 상기 대피 홀(45)은 원형 또는 타원 형태로 용접점(W)의 양측에 각각 형성된다(도면상 타원형임).

상기 흡입밸브(40)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 피스톤 헤드부(22)의 끝면에 접촉된 상태에서 용접에 의해 접합되어 결합된다. 이때 흡입밸브(40)는 그 결합부(42)가 용접점(W)에 의해 접합되고 개폐부(43)가 가스 유로(F)의 흡입구멍(25)을 막게 된다.

상기 흡입밸브(40)에 형성되는 대피 홀(45)의 변형례로, 도 8에 도시한 바와 같이, 용접점(W)의 양측에 제1,2 홀(46)(47)이 각각 형성되고 그 제1,2 홀(46)(47)을 연장하는 곡선 형태의 장공(48)으로 형성된다.

상기 실린더(10)의 단부에 실린더 압축공간(P)을 복개하도록 토출밸브 조립체(30)가 결합되며 상기 피스톤(20)은 전동기구부와 연결된다.

이하, 본 발명의 리니어 압축기 밸브 결합구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전동기구부의 구동력이 피스톤(20)에 전달되어 피스톤(20)이 실린더(10)내부를 직선 왕복 운동하게 되면 피스톤(20)의 단부에 결합된 흡입밸브(40)의 개폐작용에 의해 냉매 가스가 피스톤(20)의 내부에 형성된 가스 유로(F)를 통해 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입되고 압축되어 토출밸브 조립체(30)를 구성하는 토출밸브(32)의 개폐작용에 의해 토출되며, 이와 같은 과정이 반복된다.

상기 과정에서 피스톤(10)의 단부에 결합된 흡입밸브(40)는 그 결합부(42)가 용접에 의해 피스톤의 헤드부(22) 끝면에 고정 결합된 상태에서 개폐부(43)가 움직이면서 지속적으로 가스유로의 흡입구멍(25)을 개폐하게 된다. 상기 흡입밸브의 개폐부(43)가 지속적으로 개폐작용을 하는 과정에서 용접점(W) 부분에서 용접시 발생되는 열에 의한 재료의 변형으로 피로에 의한 크랙이 발생하게 되어 그 크랙이 성장하게 될 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 용접점(W) 둘레에 형성된 대피 홀(45)에 의해 크랙의 성장이 차단됨으로써 크랙이 더 이상 성장하지 못하게 되어 크랙에 의해 흡입밸브(40)가 파단되는 것을 방지하게 된다. 즉, 흡입밸브(40)의 용접점(W)에서 크랙이 발생되어 성장하게 될 경우 그 성장되는 크랙이 대피 홀(45)에 연결되면 크랙의 성장이 정지되며 이로 인하여 흡입밸브(40)의 파손을 방지하게 된다. 만일, 상기 대피 홀(45)이 없을 경우 크랙이 발생하게 될 경우 그 크랙은 점점 성장하게되어 흡입밸브(40)를 파손시키게 된다.

또한, 본 발명은 박판인 흡입밸브(40)가 용접에 의해 피스톤(20)의 단부에 접합이 가능하게 됨으로써 고정나사(50)에 의해 체결시 발생되는 사체적을 배제하게 되므로 행정 체적을 크게 할 뿐만 아니라 피스톤(20)의 위치 센싱이 수월하게 되어 피스톤(20)의 스트로크 제어가 수월하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 압축기 밸브 조립구조는 가스 유로를 개폐하는 흡입밸브를 용접에 의해 피스톤에 접합하는 과정에서 흡입밸브에 발생되는 용접에 의한 재료 변형에 의해 흡입밸브의 작동시 피로에 의해 발생되는 크랙의 성장을 억제하게 됨으로써 흡입밸브의 파손을 방지하거나 수명을 연장시키게 되어 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 가스의 유로를 개폐하는 밸브가 용접에 의해 피스톤에 접합되고 상기 밸브의 용접점 둘레로 크랙이 진전되는 것을 차단하는 대피 홀이 형성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기의 밸브 결합구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 대피 홀은 원형 또는 타원형 또는 다각형 형태로 용접점의 양측에 각각 형성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기의 밸브 결합구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 대피 홀은 용접점의 양측에 제1,2 홀이 각각 형성되고 그 제1,2 홀을 연장하는 곡선 형태의 장공으로 형성됨을 특징으로 하는 리니어 압축기의 밸브 결합구조.