KR20030090011A - 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 흡입유로와 흡입통구로 된 가스통로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 장착하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입통구를 개폐하는 흡입밸브와, 흡입밸브를 걸 수 있게 머리부를 구비하고 상기 피스톤의 선단면 중앙부위에 구비한 밸브고정부재 삽입홈에 삽입한 상태에서 접합으로 고정하여 흡입밸브를 지지하는 흡입밸브 고정부재를 포함하거나 또는 내부에 상기한 흡입밸브 고정부재를 체결하도록 나사부를 구비하여 피스톤의 선단면 중앙부위에 구비한 볼트고정부재 삽입구에 접합으로 고정하는 볼트고정부재를 더 구비하여 구성함으로써, 피스톤의 두께를 얇게 하더라도 흡입밸브를 별도의 고정부재로 고정할 수 있고 이를 통해 피스톤을 비용이 저렴한 판금작업으로 제작할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치{SUCTION VALVE FIXING APPARATUS FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 흡입밸브를 피스톤에 고정하는 흡입밸브 고정장치에 관한 것으로, 특히 왕복동식 압축기에서 원가 절감을 위해 피스톤을 판금작업으로 형성할 때에도 그 피스톤에 흡입밸브를 안정적으로 고정할 수 있는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치에 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 연통하도록 흡입유로(42a)를 피스톤운동 방향으로 관통 형성하고, 흡입유로(42a)의 출구측 끝단에는 흡입밸브(43))에 의해 개폐하는 흡입통구(42b)를 한 쪽으로 편향되게 한 개 또는 두 세 개 형성하고 있다.

또, 피스톤(42)의 선단면 중앙에는 흡입밸브(43)를 피스톤(42)에 고정하기 위한 체결볼트(B)가 상기한 흡입밸브(43)를 눌러 고정하도록 체결홈(42c)을 형성하고 있다.

흡입밸브(43)는 태극모양으로 절개 형성하여 그 일측은 피스톤(42)의 흡입통구(42b)를 개폐하도록 실링부(43a)를 이루는 한편 중앙부위는 상기한 체결볼트(B)에 의해 피스톤에 고정하는 고정부(43b)를 이루고 있다.

고정부(43b)의 중앙에는 체결볼트(B)가 관통하는 관통구멍(43c)을 피스톤의 체결홈(42c)에 대응하도록 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 21은 전방 프레임, 22는 중간 프레임, 23은 후방 프레임, 31 및 32는 외측 고정자 및 내측 고정자, 51 및 52는 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 반복한다.

이때, 흡입밸브(43)는 피스톤(42)의 운동방향에 따라 그 양측(흡입유로와 압축공간)간 압력차에 의해 흡입통구(42b)를 개폐하면서 냉매가스가 압축공간(P)으로 흡입되도록 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 통상 피스톤(42)을 주물작업으로 제작하고 있으나 이 경우 주물작업 자체가 비용이 많이 들뿐만 아니라 흡입밸브(43)와 접촉하는 부위 등을 정밀 가공하여야 하므로 전체적인 생산비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다. 이를 감안하여 판금작업으로 피스톤(42)을 제작할 경우 원가를 크게 낮출 수는 있으나 피스톤(42)의 선단면에 흡입밸브(43)를 체결볼트(B)로 고정하기에는 그 선단부의 두께가 얇아 결국 흡입밸브(43)를 견고하게 고정하기가 어렵다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 피스톤을 판금작업으로 제작하는 경우 흡입밸브를 견고하게 고정할 수 있는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2 및 도 3은 종래 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 고정장치를 보인 분해사시도 및 종단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 고정장치의 제1 실시예를 보인 종단면도 및 분해 사시도.

도 6 및 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 동작상태를 보인 종단면도.

도 8 및 도 9는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 고정장치의 제1 실시예를 보인 종단면도 및 분해 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 피스톤 111 : 흡입유로

112 : 흡입통구 113 : 밸브고정부재 삽입홈

120 : 흡입밸브 121 : 관통구멍

130 : 흡입밸브 고정부재 131 : 머리부

132 : 안내부 140 : 접합재(또는 접합부)

240 : 볼트고정부재 241 : 암나사부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 흡입유로와 흡입통구로 된 가스통로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 장착하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입통구를 개폐하는 흡입밸브와, 흡입밸브를 걸 수 있게 머리부를 구비하고 상기 피스톤의 선단면 중앙부위에 구비한 밸브고정부재 삽입홈에 삽입한 상태에서 접합으로 고정하여 흡입밸브를 지지하는 흡입밸브 고정부재를 포함한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치를 제공한다.

또, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 흡입유로와 흡입통구로 된 가스통로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 내부에 나사부를 구비하여 피스톤의 선단면 중앙부위에 구비한 볼트고정부재 삽입구에 접합으로 고정하는 볼트고정부재와, 피스톤의 선단면에 장착하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입통구를 개폐하는 흡입밸브와, 흡입밸브를 걸 수 있게 머리부를 구비하고 볼트고정부재의 나사부에 체결하여 흡입밸브를 지지하는 흡입밸브 고정부재를 포함한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치를 첨부도면에 도시한 제1 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브 고정장치의 제1 실시예를 보인 종단면도 및 분해 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 동작상태를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같은 본 발명은, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤에 장착하여 그 피스톤의 가스유로를 개폐하는 흡입밸브와, 흡입밸브를 통과하여 피스톤의 선단면에 고정하는 흡입밸브 고정부재로 구성한다.

도 3 및 도 4에서 110은 피스톤을 보인 것으로, 피스톤(110)은 일정 두께를 갖는 금속판을 프레스로 눌러 주벽부와 선단부의 두께가 서로 동일한 원통 모양으로 형성한다.

또, 피스톤(110)은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 그 내부에 가스유로의 일부를 이루도록 축방향으로 관통하는 흡입유로(111)를 형성하고, 흡입유로(111)의 출구측 끝단에는 역시 가스유로의 나머지 일부를 이루면서 흡입밸브(120)로 개폐하는 흡입통구(112)를 형성한다.

흡입유로(111)는 중앙부를 관통하도록 단수 개로 형성하고, 흡입통구(112)는 흡입유로(111)와 모두 연통하도록 선단부 가장자리의 동일 원주상에 등간격으로 다수 개(도면에선 4개)를 형성한다.

또, 흡입통구(112)의 한 가운데인 선단부의 바깥면 중앙에는 상기한 흡입밸브 고정부재(130)의 안내부(132) 끝단을 삽입하여 고정하기 위한 밸브고정부재 삽입홈(113)을 형성한다.

도 4 및 도 5에서 120은 흡입밸브를 보인 것으로, 흡입밸브(120)는 강탄성 재질을 원판 모양으로 형성하고, 그 중앙부에는 흡입밸브 고정부재(130)의 안내부(132)가 통과할 수 있도록 관통구멍(121)을 상기한 밸브고정부재 삽입홈(113)에 대응하도록 형성한다.

또, 흡입밸브(120)는 피스톤(110)의 흡입행정시 유체가 그 흡입밸브(120)의 외주면과 이에 대응하는 실린더(41)의 내주면 사이로 흡입할 수 있도록 흡입통구(112)를 모두 가릴 수 있는 범위 내에서 피스톤(110)의 외경 보다 작게 형성한다.

도 4 및 도 5에서 130은 흡입밸브 고정부재를 보인 것으로, 흡입밸브 고정부재(130)는 나사부가 없는 볼트 모양으로 형성한다. 머리부(131)는 흡입밸브(120)가 열릴 때 걸릴 수 있도록 그 흡입밸브(120)의 관통구멍(121) 보다 직경을 크게 형성하고, 머리부(131)에서 축방향으로 연장하는 안내부(132)는 흡입밸브(120)의 관통구멍(121)에 미끄러게 삽입할 수 있도록 그 관통구멍(121)의 내경 보다 작게 형성한다.

이 안내부(132)는 머리부(131)가 흡입밸브(120)를 피스톤(110)에 밀착시킬 수 있는 길이로 형성할 수도 있으나, 본 실시예에서와 같이 피스톤(110)의 왕복운동시 흡입밸브(120)가 일정 간격 만큼 왕복운동을 할 수 있도록 흡입밸브(120)의 두께와 밸브고정부재 삽입홈(113)의 깊이를 합한 길이 보다 크게 형성하는 것이 흡입밸브(120)의 탄성을 고려할 때 바람직하다.

또, 이 안내부(132)는 상기한 밸브고정부재 삽입홈(113)에 삽입한 후 확산 접합이나 용접 또는 브레이징 등으로 고정하거나 접합재(140)를 이용하여 견고하게 고정한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 44는 토출밸브이다.

상기와 같은 본 발명 흡입밸브 조립체는 다음과 같이 조립한다.

즉, 피스톤(110)의 선단면에 흡입밸브(120)를 얹고 그 흡입밸브(120)의 중앙부에 구비한 관통구멍(121)과 피스톤(110)의 밸브고정부재 삽입홈(11)을 일치시킨다.

이후 흡입밸브 고정부재(130)의 안내부(132)가 흡입밸브(120)의 관통구멍(121)을 통과한 후 밸브고정부재 삽입홈(113)에 끼운 다음에 상기한 확산 접합이나 용접 또는 브레이징으로 흡입밸브 고정부재(13))를 밸브고정부재 삽입홈(113)에 접합하거나 별도의 접합재(140)를 이용하여 견고하게 접합한다.

본 발명에서 흡입밸브가 개폐되는 과정은 다음과 같다.

즉, 도 6에서와 같이 피스톤(110)이 흡입행정을 위해 후진을 하면 흡입밸브(120)는 가스유로의 압력과 압축공간(P)의 압력 사이에서 압력차에 따라 흡입밸브 고정부재(130)의 안내부(132)를 따라 미끄러지면서 피스톤(110)의 각 흡입통구(112)를 개방시킨다. 이때, 흡입밸브 고정부재(130)의 머리부(131)는 흡입밸브(120)를 걸어 그 흡입밸브(120)가 개방되면서 피스톤(110)에서 완전히 이탈하는 것을 방지한다.

이 과정에서 피스톤(110)의 흡입유로(111)와 흡입통구(112)를 통과하는 냉매가스는 흡입밸브(120)와 실린더(41)의 내주면 사이를 통해 압축공간(P)으로 유입된다.

다음, 도 7에서와 같이 피스톤(110)이 압축행정을 위해 전진을 하면 흡입밸브(120)는 상기한 두 공간(가스유로와 압축공간) 사이의 압력차와 밸브의 관성에 의해 흡입밸브 고정부재(130)의 안내부(132)를 따라 역방향으로 이동하면서 피스톤(110)의 흡입통구(112)를 차단한다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치에 대한 제2 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

전술한 제1 실시예에서는 피스톤(110)의 선단면에 밸브고정부재 삽입홈(113)을 형성하고 이 홈(113)에 흡입밸브 고정부재(130)를 삽입하여 접합으로 고정하는 것이었으나, 제2 실시예는 상기한 밸브고정부재 삽입홈 대신에 밸브고정부재 삽입구(213)를 형성하고 그 구멍(213)에 암나사부(241)를 구비한 볼트고정부재(240)를 상기한 접합 방식에 따라 접합재(250)로 접합 고정한 후 그 볼트고정부재(240)의 암나사부(241)에 치합하도록 수나사부(233)를 구비한 흡입밸브 고정부재(230)로 흡입밸브(220)를 걸어 피스톤(210)에 고정하는 것이다.

여기서 볼트고정부재(240)와 이 볼트고정부재(240)를 접합하는 밸브고정부재 삽입구(213)는 실링면적을 넓힐 수 있도록 볼트고정부재(240)에 플랜지부(242)를 형성하고 이 플랜지부(242)가 접하는 밸브고정부재 삽입홈(213)의 끝단 주변에는 요홈부(213a)를 단차지게 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 미설명 부호인 211은 흡입유로, 212는 흡입통구, 221은 관통구멍, 231은 머리부, 232는 안내부, 232a는 수나사부이다.

본 실시예의 동작과정은 전술한 제1 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이렇게 하여, 피스톤을 판금작업으로 제작할 때 흡입밸브를 고정하는 선단부의 두께를 특별히 두껍게 할 수는 없으나 그 선단부에 흡입밸브를 고정하는 흡입밸브 고정부재 또는 이 흡입밸브 고정부재를 체결하는 볼트고정부재를 피스톤에 확산이나 용접, 브레이징으로 접합하거나 접착제로 접합하여 고정함으로써 피스톤을 판금작업으로 제작할 수 있다. 이를 통해 피스톤의 제작하는데 소요되는 비용을 절감하여 제조원가를 낮출 수 있다.

또, 흡입통구를 사방에 형성함에 따라 흡입밸브가 회전을 하더라도 흡입통구의 열림정도가 동일하여 냉매가스가 항상 일정하게 흡입하므로 압축기 효율의 일관성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치는, 피스톤에 흡입밸브를 고정하는 흡입밸브 고정부재 또는 이 흡입밸브 고정부재를 체결하는 볼트고정부재를 상기한 피스톤에 접합으로 고정함으로써, 피스톤의 두께를 얇게 하더라도 흡입밸브를 별도의 고정부재로 고정할 수 있고 이를 통해 피스톤을 비용이 저렴한 판금작업으로 제작할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있다.

Claims (7)

1. 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 흡입유로와 흡입통구로 된 가스통로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과,

   피스톤의 선단면에 장착하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입통구를 개폐하는 흡입밸브와,

   흡입밸브를 걸 수 있게 머리부를 구비하고 상기 피스톤의 선단면 중앙부위에 구비한 밸브고정부재 삽입홈에 삽입한 상태에서 접합으로 고정하여 흡입밸브를 지지하는 흡입밸브 고정부재를 포함한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.
2. 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 그 내부에 유체가 통과할 수 있도록 흡입유로와 흡입통구로 된 가스통로를 구비하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과,

   내부에 나사부를 구비하여 피스톤의 선단면 중앙부위에 구비한 볼트고정부재 삽입구에 접합으로 고정하는 볼트고정부재와,

   피스톤의 선단면에 장착하여 그 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입통구를 개폐하는 흡입밸브와,

   흡입밸브를 걸 수 있게 머리부를 구비하고 볼트고정부재의 나사부에 체결하여 흡입밸브를 지지하는 흡입밸브 고정부재를 포함한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.
3. 제2항에 있어서,

   볼트고정부재에 플랜지부를 형성하고 이 플랜지부가 접하는 밸브고정부재 삽입홈의 끝단 주변에는 요홈부를 단차지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   피스톤은 주벽부와 선단부의 두께가 거의 동일한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.
5. 제4항에 있어서,

   피스톤의 선단부에는 적어도 두 개 이상의 흡입통구를 등간격으로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.
6. 제5항에 있어서,

   흡입밸브의 직경은 피스톤의 외경 보다 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   흡입밸브 고정부재는 흡입밸브가 피스톤의 선단부에서 일정 간격 만큼 피스톤 방향으로 미끄러지면서 유동할 수 있도록 안내부를 구비하여 고정하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 고정장치.