KR20040017962A - 압축기용 밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기용 밸브 조립체에 관한 것으로, 본 발명은 왕복동식 모터의 가동자에 몸통부를 연결하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고 몸통부에서 선단측 헤드부까지 유체의 흡입유로를 관통 형성하며 헤드부 선단면에 밸브삽입홈을 음각지게 형성하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로를 개폐하도록 밸브삽입홈에 삽입하여 접합 고정하는 흡입밸브를 포함함으로써, 토출밸브의 압축면에 별도의 볼트머리피난홈을 형성할 필요가 없어 그만큼 압축기의 사체적을 줄일 수 있다. 또, 흡입밸브의 외주면과 밸브삽입홈의 내주면을 용접할 수 있어 접합면적을 넓힐 수 있고 이를 통해 흡입밸브의 결합강도를 높여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

압축기용 밸브 조립체{VALVE ASSEMBLY FOR COMPRESSOR}

본 발명은 압축기용 밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 흡입밸브의 개폐시 발생하는 소음과 사체적을 함께 줄일 수 있는 압축기용 밸브 조립체에 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 삽입하고 그 내부에 가스유로(F)를 관통 형성하는 피스톤(20)과, 피스톤(20)의 선단면에 체결하여 가스유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(30)와, 실린더(10)의 단부에 결합하여 그 관통구멍(11)을 복개하는 토출밸브조립체(40)를 포함하고 있다.

피스톤(20)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(21)의 일 측에는 헤드부(22)를 형성하고 몸통부(21)의 타 측에는 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성하고 있다. 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 편심지게 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 중앙에는 제2 가스통로(24)를 개폐하는 흡입밸브(30)를 체결볼트(34)로 결합하기 위한 체결홈(25)을 형성하고 있다.

흡입밸브(30)는 도 2에 도시한 바와 같이, 피스톤(20)의 밸브 접촉면(S)과 상응하도록 얇은 평판인 원형판으로 형성하고, 그 원형판의 중앙부를 절개하여 고정부(31)를 형성하며, 원형판의 가장자리에는 피스톤(20)의 제2 가스통로(24)를 개폐할 수 있도록 양팔 모양의 개폐부(32)를 고정부(31)에 연결하여 형성하고 있다. 고정부(31)에는 상기한 피스톤(20)의 체결홈(25)에 상응하도록 관통공(33)을 관통 형성하고 있다.

체결볼트(34)는 일정 길이를 갖는 몸체부(34a)에 수나사산을 형성하고 그 몸체부(34a)의 일 측에 일정 두께와 육각 형태를 갖는 볼트 머리부(34b)를 형성하고 있다.

토출밸브조립체(40)는 실린더(10)의 단부를 복개하도록 결합하는 토출커버(41)와 그 토출커버(41)의 내부에 삽입하여 실린더(10)의 관통구멍(11)과 피스톤(20) 사이의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(42)와 그 토출밸브(42)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(43)으로 이루어져 있다.

토출밸브(42)는 반구형으로 형성하여 편평한 일측면은 압축공간(P)을 이루는 압축면으로 구형 타측면은 압축배면으로 이루어진다. 압축면 중앙에는 흡입밸브(30)를 피스톤(20)에 고정하기 위한 체결볼트(34)의 머리부(34a)가 충돌을 피할 수 있도록 한 볼트머리피난홈(42a)을 원통형으로 형성하고 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(42)는 실린더(10)의 단부에 접촉하여 압축공간(P)을 막고 이와 동시에 피스톤(20)에 결합한 흡입밸브(30)의 개폐부(32)가 압력차에 의해 휘어지면서 피스톤(20) 내부의 가스유로(F)를 연다. 이때 냉매가스가 피스톤(20)의 가스유로(F)를 통해 실린더(10)의 압축공간(P) 내부로 흡입된다.

이후, 피스톤(20)이 하사점에서 상사점으로 이동하면 압축공간(P)과 흡입공간인 가스유로(F)의 압력차와 흡입밸브(40)의 자체 탄성력에 의해 휘어졌던 흡입밸브(30)의 개폐부(32)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(42)가 열리면서 압축된 냉매가스를 토출한다. 이와 같은 과정이 반복되면서 냉매가스를 지속적으로 압축하는 것이었다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 압축기의 압축기구부에 있어서는, 도 3에서와 같이 흡입밸브(30)를 체결볼트(34)로 체결하는 경우 그 체결볼트(34)의 머리부(34b)를 수용할 수 있는 볼트머리피난홈(42a)을 토출밸브(42)의 압축면에 형성하여야 하므로 그만큼 사체적이 증가하는 문제점이 있었다.

또, 흡입밸브(30)를 중앙에서만 고정하므로 그만큼 고정력이 약하게 되고, 이로 인해 흡입밸브(30)가 잦은 개폐동작으로 회전하여 피스톤(20)의 가스유로(F)를 정확하게 개폐하지 못하면서 압축기 효율이 저하할 우려가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 압축기용 밸브 조립체가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입밸브의 결합구조를 개선하여 사체적을 줄일 수 있는 압축기용 밸브 조립체를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 흡입밸브를 피스톤의 선단면에 견고하게 고정할 수 있는 압축기용 밸브 조립체를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도.

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브 그리고 토출밸브를 분해하여 보인 사시도.

도 3은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부에서 압축행정을 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브 그리고 토출밸브를 분해하여 보인 사시도.

도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤과 흡입밸브의 조립상태를 보인 종단면도 및 정면도.

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤의 변형예를 보인 종단면도.

도 8은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입밸브의 개폐동작을 보인 개략도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 피스톤 114 : 제2 가스통로

115 : 밸브삽입홈 115a : 돌출부

120 : 흡입밸브 121 : 고정부

122 : 개폐부 132 : 토출밸브

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 왕복동식 모터의 가동자에 몸통부를 연결하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고 몸통부에서 선단측 헤드부까지 유체의 흡입유로를 관통 형성하며 헤드부 선단면에 밸브삽입홈을 음각지게 형성하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로를 개폐하도록 밸브삽입홈에 삽입하여 접합 고정하는 흡입밸브를 포함한 압축기용 밸브 조립체를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 압축기용 밸브 조립체를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 구성하는 피스톤과 흡입밸브 그리고 토출밸브를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤과 흡입밸브의 조립상태를 보인 종단면도 및 정면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 압축기용 밸브 조립체를 구비한 압축기구부는, 실린더(10)의 관통구멍(11)에 직선 운동 가능하도록 삽입하고 내부에 가스유로(F)를 관통 형성하며 헤드부 선단면에 밸브삽입홈을 형성하는 피스톤(110)과, 피스톤(20)의 밸브삽입홈에 접합 고정하여 가스유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(30)와, 실린더(10)의 단부에 결합하여 그 관통구멍(11)을 복개하는 토출밸브조립체(40)를 포함한다.

피스톤(110)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(111)와, 몸통부(111)의 일 측에 형성하여 실린더의 관통구멍(11)에 미끄럼 접촉하는 헤드부(112)와, 헤드부(112)의 타단에 결합하여 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)로 이루어진다. 그리고 피스톤(110)은 몸통부(111)에서 헤드부(112)로 관통하여 냉매가스를 실린더(10)의 압축공간(P)으로 유도하는 가스유로(F)를 형성한다.

가스유로(F)는 피스톤 몸통부(111)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(113)와 그 제1 가스통로(113)와 연통하도록 헤드부(112)의 중앙을 관통 형성하는 제2 가스통로(114)로 이루어진다.

또, 피스톤(110)은 그 헤드부(112)의 선단면에 상기한 흡입밸브(120)를 삽입 안착할 수 있는 밸브삽입홈(115)을 형성한다.

밸브삽입홈(115)은 흡입밸브(120)의 외경과 거의 동일한 직경으로 형성하고, 그 깊이는 흡입밸브(120)가 장착후 돌출하여 토출밸브(132)와 충돌하는 것을 방지하도록 흡입밸브(120)의 두께와 같거나 크게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 도 7에서와 같이 밸브삽입홈(115)에는 사체적을 줄이고 흡입밸브(120)의 장착시 그 제위치를 잡아 주도록 상기한 흡입밸브(120)의 절개부와 대응하는 부위에 돌출부(115a)를 밸브삽입홈(115) 깊이 만큼의 높이로 형성하는 것이 바람직하다.

흡입밸브(120)는 밸브삽입홈(115)의 내주면에 거의 밀착하는 직경을 가지도록 환형으로 형성하는 고정부(121)와, 고정부(121)의 내주면 일 측에서 중앙부로 연결 형성하여 상기한 제2 가스통로(114)를 개폐하는 개폐부(122)로 이루어진다.

토출밸브조립체(130)는 도 8에서와 같이 실린더(10)의 단부를 복개하도록 결합하는 토출커버(131)와, 그 토출커버(131)의 내부에 삽입하여 실린더(10)의 관통구멍(11)과 피스톤(110) 사이의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브(32)와, 그 토출밸브(132)를 탄성적으로 지지하는 밸브스프링(133)으로 이루어진다. 토출밸브(132)는 흡입밸브(120)에 대향하는 압축면을 편평하게 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 압축기용 밸브 조립체는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 흡입밸브(120)를 피스톤(110)에 장착하기 위하여는 흡입밸브(120)를 피스톤(110)의 밸브삽입홈(115)에 끼우고 그 외주면과 밸브삽입홈(115)의 내주면 사이를 용접하여 흡입밸브(120)를 고정한다. 이때, 흡입밸브(120)를 밸브삽입홈(115)에 끼우기 전에 그 흡입밸브(120)의 고정부 배면에 먼저 본드를 도포한 후 피스톤(110)의 밸브삽입홈(115)에 접착시켜 흡입밸브(120)를 더욱 견고하게 고정할 수도 있다.

이후, 실린더(10)에 피스톤(110)을 끼우고 흡입밸브(120)의 맞은편에 토출밸브(132)와 밸브스프링(133) 그리고 토출커버(131)를 결합함으로써 압축기구부의 조립을 완성한다.

이렇게 흡입밸브를 피스톤의 선단면에 접합 고정함에 따라 이에 대향하는 토출밸브의 압축면에 별도의 볼트머리피난홈을 형성할 필요가 없어 그만큼 압축기의 사체적을 줄일 수 있다.

또, 흡입밸브를 피스톤에 접합 결합할 때 흡입밸브를 피스톤의 밸브삽입홈에 삽입하여 접합함에 따라 흡입밸브의 외주면과 밸브삽입홈의 내주면을 용접할 수 있어 접합면적을 넓힐 수 있고 이를 통해 흡입밸브의 결합강도를 높여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 압축기용 밸브 조립체는 피스톤의 선단면에 밸브삽입홈을 형성하여 그 밸브삽입홈에 끼운 후 가장자리를 접합 결합함으로써, 토출밸브의 압축면에 별도의 볼트머리피난홈을 형성할 필요가 없어 그만큼 압축기의 사체적을 줄일수 있다.

또, 흡입밸브의 외주면과 밸브삽입홈의 내주면을 용접할 수 있어 접합면적을 넓힐 수 있고 이를 통해 흡입밸브의 결합강도를 높여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 왕복동식 모터의 가동자에 몸통부를 연결하여 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고 몸통부에서 선단측 헤드부까지 유체의 가스유로를 관통 형성하며 헤드부 선단면에 밸브삽입홈을 음각지게 형성하는 피스톤과,

   피스톤의 가스유로를 개폐하도록 밸브삽입홈에 삽입하여 접합 고정하는 밸브부재를 포함한 압축기용 밸브 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   가스유로는 밸브삽입홈의 대체로 중앙부위를 관통하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   밸브부재는 밸브삽입홈의 내주면에 거의 밀착하는 직경을 가지도록 환형으로 형성하는 고정부와, 고정부의 내주면 일 측에서 중앙부로 연결 형성하여 상기한 가스유로를 개폐하는 개폐부로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서,

   피스톤의 밸브삽입홈 깊이는 밸브부재의 두께와 같거나 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
5. 제1항 내지 제3항에 있어서,

   피스톤의 밸브삽입홈에는 밸브부재의 절개부에 대응하는 돌출부를 밸브삽입홈의 깊이와 거의 유사하게 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.