KR20030073669A - 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 내부에 설치하고 가스유로를 형성하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 프레임 유니트에 고정하고 압축공간을 형성하는 실린더와 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더에 미끄러지게 삽입하고 상기 프레임 유니트의 가스유로에 연통하도록 흡입유로를 형성하여 유체를 실린더의 압축공간으로 흡입 압축하는 피스톤과 피슴톤의 흡입유로 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와 실린더의 압축공간 토출측에 장착하여 압축유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 구비한 압축 유니트와, 프레임 유니트와 압축 유니트 사이에 장착하여 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 프레임 유니트의 가스유로에 유동차단부재를 개폐 가능하게 장착하여 흡입유로로 유입하려는 유체는 원활하게 통과시키는 반면 그 흡입유로를 통해 역류하려는 소음 또는 유체는 차단할 수 있도록 구성함으로써, 냉매가스의 흡입시 발생하는 소음을 효과적으로 감쇠할 수 있고, 피스톤의 왕복운동시 냉매가스의 역류를 차단하여 흡입손실을 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치{GAS PASSAGE VALVE SYSTEM FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치에 관한 것으로, 특히 피스톤의 흡입유로와 연통하는 가스유로에 별도의 개폐장치를 구비하여 소음이나 유체를 가둬 소음은 줄이고 유체의 누설은 차단할 수 있는 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 선형으로 움직이면서 가스를 흡입 압축하는 것으로, 이러한 왕복동식 압축기는 크게 구동모터의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 전환시켜 가스를 흡입 압축하는 방식과 구동모터가 직선으로 왕복운동을 하면서 피스톤을 왕복운동시켜 가스를 흡입 압축하는 방식이 있다.

도 1은 후자에 속하는 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임 유니트(20)로 지지하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성하고 있다.

압축 유니트(40)는 프레임 유니트(20)에 고정 설치하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

피스톤(42)은 그 내부에 케이싱(10)의 가스흡입관(SP)과 연통하여 케이싱(10) 내의 냉매가스를 실린더(41)의 압축공간(P)으로 유도하기 위한 흡입유로(F)를 피스톤운동 방향으로 관통 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 21은 전방 프레임, 22는 중간 프레임, 23은 후방 프레임, 31 및 32는 외측 고정자 및 내측 고정자, 51은 스프링 지지대, 52 및 53는 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 플럭스(flux)를 형성하면, 그 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P)의 체적이 변화하여 냉매가스를 압축공간으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 왕복동식 압축기에서는, 피스톤(42)의 선단면에 장착한 흡입밸브(43)가 개폐하면서 그 피스톤(42)의 선단면과 부딪혀 밸브타음을 발생하고 이밸브타음은 흡입유로(F)를 통해 케이싱(10)의 내부로 흘러나와 압축기 소음을 가중하는 문제점이 있었다.

또, 피스톤(42)의 흡입행정시 이미 흡입유로(F)에 유입되었던 냉매가스가 흡입밸브(43)가 열리기 전까지 피스톤(42)을 따라 역류하면서 흡입유로(F)의 압력이 떨어지고 이로 인해 냉매가스의 흡입손실을 유발하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉매가스의 흡입시 발생하는 소음을 효과적으로 감쇠할 수 있는 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 피스톤의 왕복운동시 냉매가스의 역류를 차단하여 흡입손실을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 후방프레임과 유동차단밸브를 보인 사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤과 유동차단밸브의 연계 동작을 보인 개략도.

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입소음기를 장착한 일례를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

20 : 프레임 유니트 23 : 후방프레임

23a : 고정돌부 23b : 밸브장착면부

41 : 실린더 42 : 피스톤

43 : 흡입밸브 44 : 토출밸브 조립체

100 : 유동차단밸브 200 : 흡입소음기

F : 흡입유로 G : 가스유로

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 설치하고 가스유로를 형성하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 프레임 유니트에 고정하고 압축공간을 형성하는 실린더와 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더에 미끄러지게 삽입하고 상기 프레임 유니트의 가스유로에 연통하도록 흡입유로를 형성하여 유체를 실린더의 압축공간으로 흡입 압축하는 피스톤과 피슴톤의 흡입유로 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와 실린더의 압축공간 토출측에 장착하여 압축유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 구비한 압축 유니트와, 프레임 유니트와 압축 유니트 사이에 장착하여가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 프레임 유니트의 가스유로에 유동차단부재를 개폐 가능하게 장착하여 흡입유로로 유입하려는 유체는 원활하게 통과시키는 반면 그 흡입유로를 통해 역류하려는 소음 또는 유체는 차단할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 후방프레임과 유동차단밸브를 보인 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤과 유동차단밸브의 연계 동작을 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)에 결합하여 유체를 흡입 압축하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)와, 프레임 유니트(20)에 개폐 가능하게 설치하여 역류하려는 소음이나 유체를 차단하는 유동차단밸브(100)를 포함한다.

프레임 유니트(20)는 압축 유니트(40)의 실린더(41)와 피스톤(42)을 함께 지지하는전방 프레임(21)과, 전방 프레임(21)에 결합하여 왕복동식 모터(30)의 외측 고정자(31)를 지지하는 중간 프레임(22)과, 왕복동식 모터(30)의 외측 고정자(31)를 사이에 두고 중간 프레임(22)에 긴 볼트(미도시)로 결합하고 상기 왕복동식 모터(30)의 내측 고정자(32)를 지지하는 후방 프레임(23)으로 이루어진다.

후방 프레임(23)은 그 중앙에 왕복동식 모터(30)의 내측 고정자(32)를 삽입하여 고정하기 위한 고정돌부(23a)를 길게 형성하고, 그 고정돌부(23a)의 중심부에는 후술할 피스톤(42)의 흡입유로(F)와 동일축선상에 위치하여 케이싱(10) 내부의 냉매가스를 상기한 흡입유로(F)로 유도하는 가스유로(G)를 형성하며, 그 가스유로(G)의 내주면에는 상기한 유동차단밸브(100)를 설치하기 위한 밸브장착면부(23b)를 형성하거나 또는 별도의 링부재(미도시)를 압입 결합한다.

유동차단밸브(100)를 설치하기 위한 밸브장착면부(23b) 또는 링부재(미도시)는 피스톤(42)의 외곽측에 배치하고 역류하려는 소음이 원활하게 공명할 수 있는 공간을 형성하도록 가급적이면 가스유로(G)의 끝단쪽에 형성하는 것이 바람직하다.

압축 유니트(40)는 압축공간(P)을 구비하여 프레임 유니트(20)에 고정하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에 미끄러지게 삽입하고 그 내부에 흡입유로(F)를 형성하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 흡입유로(F) 출구측 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 압축공간(P)에 장착하여 압축유체의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어진다.

유동차단밸브(100)는 흡입유로(F)로 유입하려는 유체는 원활하게 통과시키는 반면그 흡입유로(F)를 통해 역류하려는 소음 또는 유체는 차단할 수 있도록 피스톤 방향으로 열리게 배치하는 것이 바람직하고, 그 재질은 흡입밸브(43)의 재질보다 탄성계수가 낮은 재질로 형성하는 것이 냉매가스의 흡입을 원활하게 하는데 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 51은 스프링 지지대, 52 및 53는 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링, 110은 유동차단밸브의 고정부, 120은 유동차단밸브의 개폐부이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하면, 가동자(33)가 고정자(31)(32)의 플럭스 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 실린더(41)의 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이를 보다 상세히 살펴 보면 도 4에서와 같이 피스톤(42)이 압축행정을 하려고 전진을 하면 가스유로(G)의 압력이 낮아지면서 냉매가스가 유동차단밸브(100)를 밀면서 상기한 가스유로(G)로 유입하고, 이후 도 5에서와 같이 피스톤(42)이 흡입행정을 하려고 후진을 하면 가스유로(G)에 채워졌던 냉매가스가 흡입유로(F)를 통해 실린더(41)의 압축공간(P)으로 흡입된다. 이때, 피스톤(42)이 흡입행정을 할려고 후진을 하면 그 흡입유로(F)에 남아있던 냉매가스가 피스톤(42)과 함께 역류하여 흡입손실을 유발할 우려가 있으나, 이 역류하려는 냉매가스를 상기한 유동차단밸브(100)가 역류를 막아 흡입유로와 가스유로의 압력을 높임으로써 냉매가스의 흡입손실을 줄일 수 있다.

또, 피스톤(42)의 왕복운동 중에 그 흡입유로(F)의 출구측 선단에 장착한 흡입밸브(43)가 흡입유로(F)를 개폐하면서 피스톤(42)의 선단면에 부딪혀 밸브타음을 발생하고, 이 밸브타음은 기타 유동소음과 함께 흡입유로(F)와 가스유로(G)를 통해 역류하면서 압축기 소음을 유발하나, 도 5에서와같이 가스유로(G)의 끝단에 유동차단밸브(100)를 장착함으로써 그 유동차단밸브(100)가 자체 탄성과 역류하려는 냉매가스에 밀려 상기한 가스유로(G)를 차단하고 이로 인해 밸브타음이나 기타 유동소음이 피스톤(42)의 후단과 유동차단밸브(100) 사이의 공간에서 갇혀 공명되면서 감쇠된다.

한편, 압축기 소음을 더욱 효과적으로 감쇠시키기 위하여는 도 6에서와 같이 상기한 피스톤(42)의 흡입유로(F)에 소경관부를 이루는 흡입소음기(200)를 장착하 는 것이 바람직하다.

또, 본 실시예에서는 유동차단밸브를 후방 프레임에 장착하는 것이나, 경우에 따라서는 가스흡입관과 같은 냉매가스의 가스유로 상에 어디든지 장착할 수 있고, 가급적이면 가동체 보다는 고정체에 설치하는 것이 안정성 면에서 바람직하다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치는, 프레임 유니트의 가스유로에 유동차단부재를 개폐 가능하게 장착하여 흡입유로로 유입하려는 유체는 원활하게 통과시키는 반면 그 흡입유로를 통해 역류하려는 소음 또는 유체는 차단할 수 있도록 구성함으로써, 냉매가스의 흡입시 발생하는 소음을 효과적으로 감쇠할 수 있고, 피스톤의 왕복운동시 냉매가스의 역류를 차단하여 흡입손실을 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 케이싱의 내부에 설치하고 가스유로를 형성하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 프레임 유니트에 고정하고 압축공간을 형성하는 실린더와 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더에 미끄러지게 삽입하고 상기 프레임 유니트의 가스유로에 연통하도록 흡입유로를 형성하여 유체를 실린더의 압축공간으로 흡입 압축하는 피스톤과 피슴톤의 흡입유로 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와 실린더의 압축공간 토출측에 장착하여 압축유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 구비한 압축 유니트와, 프레임 유니트와 압축 유니트 사이에 장착하여 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   프레임 유니트의 가스유로에 유동차단부재를 개폐 가능하게 장착하여 흡입유로로 유입하려는 유체는 원활하게 통과시키는 반면 그 흡입유로를 통해 역류하려는 소음 또는 유체는 차단할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치.
2. 제1항에 있어서,

   유동차단부재는 흡입밸브의 탄성계수 보다는 약한 탄성계수를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스유로 개폐장치.