KR20040017959A - 왕복동식 압축기용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기용 밸브에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 함과 아울러 그 내부에 왕복운동 방향으로 가스유로를 구비하는 피스톤의 선단면에 결합하여 상기한 가스유로를 개폐하는 왕복동식 압축기용 밸브에 있어서, 피스톤의 대체로 정중앙부에 결합하여 고정하는 고정부와, 고정부의 외곽에 대칭되도록 형성하여 피스톤의 가장자리에 구비한 가스유로를 개폐하는 개폐부와, 고정부와 개폐부 사이를 절개하여 연결하는 연결부로 구성함으로써, 피스톤의 가스통로를 원주방향으로 균일하게 분포시킬 수 있고 이를 통해 밸브의 열림시간을 줄여 반응성을 높이고 밸브의 응력집중을 막아 파손을 방지하며 조립시나 동작시 밸브의 회전으로 인한 오조립이나 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기용 밸브{VALVE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 압축기용 밸브에 관한 것으로, 특히 왕복운동을 하는 피스톤의 선단면에 장착하여 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브를 대칭 형상으로 형성하는 왕복동식 압축기용 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 공기나 냉매가스 등의 유체를 압축시키는 기계이다. 압축기는 보통 밀폐용기의 내부에 설치하여 구동력을 발생하는 전동기구부와, 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 흡입하여 압축하는 압축기구부를 포함한다.

이러한 압축기는 전동기구부 및 압축기구부의 가스 압축 매카니즘에 따라 로터리식 압축기(Rotary Compressor), 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor), 스크롤 압축기(Scroll Compressor) 등으로 나누어진다.

왕복동식 압축기는 전동기구부의 구동력을 피스톤에 전달하여 그 피스톤이 실린더 내부를 직선으로 왕복운동하면서 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출하는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부에 대한 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이 왕복동식 압축기의 압축기구부는 내부에 압축공간을 이루는 관통구멍(11)을 형성한 실린더(10)와 실린더(10)의 관통구멍(11)에 직선 운동 가능하도록 삽입하는 피스톤(20)과 실린더(10)의 단부에 결합하여관통구멍(11)을 복개하는 토출밸브조립체(30)를 포함하고 있다.

피스톤(20)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(21)의 일 측에 헤드부(22)를 형성하고 몸통부(21)의 타 측에 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성한다. 그리고 피스톤(20)을 통과하여 냉매가스가 유동할 수 있도록 가스유로(F)를 관통 형성하되 그 가스유로(F)는 몸통부(21)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(23)와 그 제1 가스통로(23)와 연통하도록 헤드부(22)내에 관통 형성하는 제2 가스통로(24)로 이루어져 있다. 그리고 피스톤 헤드부(22)의 선단면은 평면으로 밸브 접촉면(S)을 이루고 그 밸브 접촉면(S)의 중앙부위에는 제2 가스통로(24)를 개폐하는 흡입밸브(40)를 체결볼트(50)로 결합하기 위한 체결홈(25)을 형성하고 있다.

흡입밸브(40)는 도 2에 도시한 바와 같이, 피스톤(20)의 밸브 접촉면(S)과 상응하도록 얇은 평판인 원형판으로 형성하고 원형판의 중앙부를 유선형으로 절개하여 고정부(41)를 형성하며 고정부(41)에 비대칭 형상으로 연결하여 원형판의 가장자리에 외팔 또는 양팔 모양의 개폐부(42)를 형성하고 있다. 고정부(41)에는 상기한 피스톤(20)의 체결홈(25)에 상응하도록 관통공(43)을 관통 형성하고 개폐부(42)는 피스톤(20)의 제2 가스통로(24)를 개폐할 수 있도록 형성하고 있다.

토출밸브조립체(30)는 실린더(10)의 단부를 복개하도록 결합하는 토출커버(31)와 그 토출커버(31)의 내부에 삽입하여 실린더(10)의 관통구멍(11)과 피스톤(20) 사이의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(32)와 그 토출밸브(32)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(33)으로 이루어져 있다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부는 다음과 같이 동작한다.

즉, 피스톤(20)이 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(10)의 관통구멍(11) 내부에서 직선으로 왕복운동을 한다.

이 과정에서 피스톤(20)이 하사점 방향으로 이동하면 토출밸브(32)는 실린더(10)의 단부에 접촉하여 압축공간(P)을 막고 이와 동시에 피스톤(20)에 결합한 흡입밸브(40)의 일부분이 압력차에 의해 휘어지면서 피스톤(20) 내부의 가스유로(F)를 연다. 이때 냉매가스가 피스톤의 가스유로(F)를 통해 실린더(10)의 압축공간(P) 내부로 흡입된다.

이후, 피스톤(20)이 하사점에서 상사점으로 이동하면 압축공간과 흡입공간의 압력차와 흡입밸브(40)의 자체 탄성력에 의해 휘어졌던 흡입밸브(40)가 펴지면서 피스톤(20)의 가스유로(F)를 막고 이와 동시에 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입된 냉매가스를 압축한다. 이어 피스톤(20)이 상사점에 거의 도달하면 토출밸브(32)가 열리면서 압축된 냉매가스를 토출하는 일련의 과정을 반복하면서 냉매가스를 지속적으로 압축하는 것이었다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 압축기의 압축기구부는 흡입밸브(40)를 비대칭 모양으로 형성함에 따라 개폐시 응력이 집중하면서 피로한계에 도달하여 파손할 우려가 있었다. 또, 개폐부(42)의 위치를 정확하게 유지하여야 하므로 조립할 때 밸브가 틀어지지 않도록 신중을 기해야 할 뿐만 아니라 개폐과정에서 밸브가 돌아가지 않도록 견고하게 조립하여야 하는 등 조립공정이 난해한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 압축기의 압축기구부가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 왕복운동을 하는 피스톤의 선단면에 밸브를 용이하게 조립할 수 있고 균일하게 개폐될 수 있는 왕복동식 압축기용 밸브를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤에 흡입밸브를 결합한 상태를 보인 정면도,

도 5은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤의 후진운동시 흡입밸브의 동작을 보인 종단면도,

도 6 과 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입밸브에 대한 변형예를 보인 정면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 피스톤 114 : 제2 가스통로

120 : 흡입밸브 121 : 고정부

122 : 개폐부 122a : 가스유로홈

123 : 연결부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 함과 아울러 그 내부에 왕복운동 방향으로 가스유로를 구비하는 피스톤의 선단면에 결합하여 상기한 가스유로를 개폐하는 왕복동식 압축기용 밸브에 있어서, 피스톤의 대체로 정중앙부에 결합하여 고정하는 고정부와, 고정부의 외곽에 대칭적으로 형성하여 피스톤의 가장자리에 구비한 가스유로를 개폐하는 개폐부와, 고정부와 개폐부 사이를 절개하여 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 밸브를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기용 밸브를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤에 흡입밸브를 결합한 상태를 보인 정면도이며, 도 5은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤의 후진운동시 흡입밸브의 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 왕복동식 압축기의 압축기구부는 전동기구부에 결합하여 실린더(10)의 관통구멍에 직선 운동 가능하도록 삽입하는 피스톤(110)과, 피스톤(110)의 선단면에 결합하여 실린더(10)의 선단면을 복개하는 토출밸브(32)와 함께 압축공간(P)을 형성하는 흡입밸브(120)를 포함한다.

피스톤(110)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(111)의 일 측에는 헤드부(112)를 형성하고 몸통부(111)의 타 측에는 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성하며 피스톤(110)을 통과하여 냉매가스가 유동할 수 있도록 가스유로를 관통 형성한다.

가스유로는 몸통부(111)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(113)와, 그 제1 가스통로(113)와 연통하도록 헤드부(112)를 관통 형성하는 제2 가스통로(114)로 이루어진다.

제2 가스통로(114)는 도 3 및 도 4에서와 같이 피스톤 헤드부(112)의 밸브 접촉면(S) 가장자리에 원주방향으로 일정한 간격을 가지도록 등간격으로 형성한다. 이 제2 가스통로(114)는 원형단면 형상으로 다수 개를 형성하던지 또는 좌우 대칭한 원호모양으로 형성할 수도 있다.

흡입밸브(40)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 피스톤(110)의 밸브 접촉면(S)과 상응하도록 얇은 평판인 원형판으로 형성하고 원형판의 중앙부를 절개하여 고정부(121)를 형성하며 고정부(121)에 연결하는 원형판의 가장자리에는 환형 모양으로 개폐부(122)를 형성하고 고정부(121)와 개폐부(122)는 대칭모양으로 절개한 연결부(123)로 연결 형성한다.

고정부(121)는 원형판의 정중앙에 볼트나 용접 또는 확산과 같은 다양한 방법으로 피스톤(110)에 고정하는 고정점을 형성하되 볼트 고정식인 경우에는 도면에서와 같이 체결볼트(130)의 몸체부(131)가 관통하도록 관통구멍(121a)을 형성한다.

개폐부(122)는 피스톤(110)의 제2 가스통로(114)를 밸브 접촉면(S)의 가장자리에 원주방향으로 등간격 형성함에 따라 적어도 제2 가스통로(114)의 외경과 내경을 잇는 단면적 보다는 크게 형성하여 이에 대응하도록 대칭되게 형성한다.

또, 개폐부(121)는 도 7에서와 같이 외주연에 상기한 제2 가스통로(114)를 통과한 냉매가 개폐부(122) 바깥쪽으로 원활하게 빠져나가도록 가스유로홈(122a)을 등간격으로 여러 개 형성하는 것이 바람직하다.

연결부(123)는 고정부(121)와 개폐부(122) 사이를 대칭되게 절개하여 팔 모양으로 형성하는 것으로 도 4에서와 같이 고정부(121)의 고정점을 중심으로 방사상으로 직교하도록 형성하거나 또는 도 6에서와 같이 방사상 혹은 나선형으로 형성한다. 또, 연결부(123)는 도면에서는 4개의 팔 모양으로 형성하였으나 경우에 따라서는 3개 또는 그 보다 적거나 많게 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 115는 체결홈이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기용 밸브는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 압축기구부의 피스톤(110)이 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(10)의 내부를 직선 왕복 운동한다. 이 과정에서 도 5에 도시한 바와 같이, 피스톤(110)이 하사점 방향으로 이동하면 토출밸브(32)가 실린더(10)의 단부에 접촉되어 압축공간(P)을 막게 됨과 동시에 압력 차에 의해 피스톤(110)에 결합한 흡입밸브(120)가 압축공간(P) 쪽으로 휘어지면서 제2 가스통로(114)를 열게 되어 그 피스톤(110) 내부의 가스유로를 통해 냉매가스가 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입된다.

그리고 피스톤(110)이 하사점에 도달한 후 하사점에서 상사점으로 이동하면 압력 차에 의해 흡입밸브(120)가 펴지면서 피스톤(110)의 밸브 접촉면(S)에 접촉하여 제2 가스통로(114)를 막게 되면서 실린더(10)의 압축공간(P)내에 흡입된 냉매가스를 압축하며 이어 상사점에 이르면 토출밸브(32)가 열리면서 압축된 냉매가스가 토출되는 일련의 과정을 반복하면서 가스를 지속적으로 압축한다.

이때, 흡입밸브(120)가 열릴 때는 그 피스톤(110)의 밸브 접촉면(S) 가장자리에 여러 개의 제2 가스통로(114)가 등간격으로 형성되고 이에 따라 흡입밸브(120) 역시 개폐부(122)가 고정점을 중심으로 대칭되게 형성되어 냉매가스의 흡입압이 흡입밸브(120)의 개폐부(122) 전역에 고르게 분포됨으로써 흡입밸브(120)가 적게 꺾이면서도 많은 양의 냉매가스를 흡입할 수 있어 흡입밸브(120)의 반응속도를 높이고 응력집중으로 인한 밸브의 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

또, 고정부(121)와 개폐부(122) 사이의 연결부(123)를 대칭되게 절개 형성함으로써 개폐부(122)가 용이하게 열리고 닫히는 동시에 그 절개된 구멍을 통해 냉매가스가 흡입되어 냉매가스의 유동저항을 줄일 수 있다.

또, 개폐부(122)의 외주연에도 가스유로홈(122a)을 형성함에 따라흡입밸브(120)의 열림시 냉매가스가 상기한 가스유로홈(122a)을 통해 흡입됨으로써 냉매가스의 흡입손실을 미연에 방지할 수 있다.

또, 흡입밸브(120)의 개폐부(122)를 대칭되게 형성함에 따라 그 개폐부(122)와 피스톤(110)의 제2 가스통로(114)가 항상 일치하게 되므로 피스톤(110)에 흡입밸브(120)를 조립할 때나 조립후 피스톤(110)이 왕복운동을 할 때 흡입밸브(120)가 체결볼트(130)를 중심으로 회전하더라도 개폐부(122)는 항상 가스통로(114)를 여닫을 수 있는 위치에 놓이게 되어 흡입밸브(120)의 조립작업이 용이할 뿐만 아니라 조립후 신뢰성이 향상된다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기용 밸브는 개폐부를 대칭되도록 형성함으로써, 피스톤의 가스통로를 원주방향으로 균일하게 분포시킬 수 있고 이를 통해 밸브의 열림시간을 줄여 반응성을 높이고 밸브의 응력집중을 막아 파손을 방지하며 조립시나 동작시 밸브의 회전으로 인한 오조립이나 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 함과 아울러 그 내부에 왕복운동 방향으로 가스유로를 구비하는 피스톤의 선단면에 결합하여 상기한 가스유로를 개폐하는 왕복동식 압축기용 밸브에 있어서,

   피스톤의 대체로 정중앙부에 결합하여 고정하는 고정부와,

   고정부의 외곽에 대칭되도록 형성하여 피스톤의 가장자리에 구비한 가스유로를 개폐하는 개폐부와,

   고정부와 개폐부 사이를 절개하여 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   연결부는 고정점을 중심으로 반경방향으로 직교하도록 대칭되게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 밸브.
3. 제1항에 있어서,

   연결부는 고정점을 중심으로 방사상으로 대칭되게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 밸브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   개폐부는 피스톤의 외곽에 가스유로홈을 복수 개 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 밸브.