KR20050060930A - 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 관한 것으로, 본 발명은 소정의 길이와 직경을 갖는 몸통부에 가스가 통과하는 가스유로를 관통 형성하여 실린더에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 삽입하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하는 고정부 및 이 고정부에 연결하여 피스톤의 가스유로를 통과하는 가스에 의해 젖혀졌다가 펴지면서 상기한 피스톤의 선단면을 개폐하는 고정부를 구비한 밸브판재로 된 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 있어서, 피스톤의 선단면 중에서 가스유로의 출구단 맞은편에 상기 밸브판재와 소정의 간격을 가지도록 여유경사면을 형성함으로써, 흡입밸브의 열림속도를 높여 냉매가스의 흡입량을 증가시키고 이를 통해 압축기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 흡입밸브의 흡입밸브의 누적피로를 줄여 수명을 연장할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체{SUCTION VALVE ASSEMBLY FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 피스톤의 선단면에 경사면을 형성하여 흡입밸브가 용이하게 열리도록 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 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 단면도 및 분해사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부는 내부에 압축공간을 이루는 관통구멍(1a)을 형성하여 프레임(1)의 실린더구멍(1a)에 삽입 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 관통구멍(2a)에 직선 운동 가능하도록 삽입하는 피스톤(3)과, 피스톤(3)의 선단면에 설치하여 가스유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(4)와, 실린더(1)의 단부에 결합하여 관통구멍(2a)을 복개하는 토출밸브(5)와, 토출밸브(5)를 탄력 지지하는 밸브스프링(6)과, 토출밸브(5)와 밸브스프링(6)을 수용하여 프레임(1)에 고정하는 토출커버(7)를 포함하고 있다.

피스톤(3)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(3a)의 일 측에 헤드부(3b))를 형성하고 몸통부(3a)의 타 측에 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성하고 있다. 그리고 피스톤(3)을 통과하여 냉매가스가 유동할 수 있도록 가스유로(F)를 관통 형성하되 그 가스유로(F)는 몸통부(3a)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(3c)와, 그 제1 가스통로(3c)와 연통하도록 헤드부(3b)내에 관통 형성하는 제2 가스통로(3d)로 이루어져 있다.

또, 헤드부(3b)의 선단면은 평면으로 밸브접촉면(S)을 이루고 그 밸브접촉면(S)의 중앙부위에는 흡입밸브(4)를 체결볼트(B)로 결합하기 위한 체결홈(3e)을 형성하고 있다.

흡입밸브(4)는 도 2에 도시한 바와 같이, 피스톤(3)의 밸브접촉면(S)과 상응하도록 얇은 평판인 원형판으로 형성하고, 그 원형판의 중앙부를 절개하여 고정부(4a)를 형성하며, 그 고정부(4a)에 연결하여 원형판의 가장자리에는 양팔 모양의 개폐부(4b)를 형성하고 있다.

고정부(4a)에는 상기한 피스톤(3)의 체결홈(3e)에 상응하도록 관통공(4c)을 관통 형성하고, 개폐부(4b)는 고정부(4a)에서 양측으로 벌어지도록 연장하여 폐곡선 모양으로 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 8은 가스토출관, D는 토출공간, P는 압축공간이다.

상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부는 다음과 같이 동작한다.

즉, 피스톤(3)이 전동기구부의 구동력을 전달받아 실린더(2)의 관통구멍(2a) 내부에서 직선으로 왕복운동을 한다.

이 과정에서 도 3에서와 같이, 피스톤(3)이 하사점 방향으로 이동하면 토출밸브(5)는 실린더(2)의 단부에 접촉하여 압축공간(P)을 막고 이와 동시에 피스톤(3)에 결합한 흡입밸브(4)의 일부분이 압력차에 의해 휘어지면서 피스톤(3) 내부의 가스유로(F)를 연다. 이때 냉매가스가 피스톤(3)의 가스유로(F)를 통해 실린더(2)의 압축공간(P) 내부로 흡입된다.

이후, 피스톤(3)이 하사점에서 상사점으로 이동하면 압축공간(P)과 가스유로(F)의 압력차와 흡입밸브(4)의 자체 탄성력에 의해 휘어졌던 흡입밸브(4)가 펴지면서 피스톤(3)의 가스유로(F)를 막고 이와 동시에 실린더(2)의 압축공간(P)으로 흡입된 냉매가스를 압축한다. 이어 피스톤(3)이 상사점에 거의 도달하면 토출밸브(5)가 열리면서 압축된 냉매가스를 토출한다. 이와 같은 과정이 반복되면서 냉매가스를 지속적으로 압축하는 것이었다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부는, 피스톤(3)의 왕복 운동에 의한 실린더 압축공간(P)의 압력 차에 의해 흡입밸브(4)가 휘어짐과 펴짐을 반복하면서 가스유로(F)를 개폐하는 과정에서 흡입밸브(4)가 피스톤(3)의 밸브접촉면(S)에 밀착하여 잘 열리지 않아 압축공간(P)으로 유입되는 냉매가스의 흡입량이 저하되거나 또는 흡입밸브(4)가 열릴 때 고정부(4a)와 개폐부(4b) 사이가 꺾이면서 피로누적이 증가하여 쉽게 파손될 우려가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 압축기의 압축기구부가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 흡입밸브를 피스톤의 밸브접촉면에서 신속하게 착탈되어 냉매가스의 흡입량을 높이는 것은 물론 흡입밸브의 피로누적을 줄여 파손되는 것을 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정의 길이와 직경을 갖는 몸통부에 가스가 통과하는 가스유로를 관통 형성하여 실린더에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 삽입하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하는 고정부 및 이 고정부에 연결하여 피스톤의 가스유로를 통과하는 가스에 의해 젖혀졌다가 펴지면서 상기한 피스톤의 선단면을 개폐하는 개폐부를 구비한 밸브판재로 된 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 있어서, 피스톤의 선단면 중에서 가스유로의 출구단 맞은편에 상기 밸브판재와 소정의 간격을 가지도록 여유경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 보인 단면도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤의 선단면을 보인 정면도이고, 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부에 대한 작동상태를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 왕복동식 압축기의 압축기구부는, 내부에 압축공간(P)을 이루는 관통구멍(2a)을 형성하여 프레임(1)에 삽입 고정하는 실린더(2)와, 전동기구부에 결합하여 실린더(2)의 관통구멍(2a)에 직선 운동 가능하도록 삽입하는 피스톤(10)과, 피스톤(10)의 단부에 결합하여 그 피스톤(10)에 관통 형성한 가스유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(20)와, 실린더(1)의 단부에 결합하여 관통구멍(2a)을 복개하는 토출밸브(5)와, 토출밸브(5)를 탄력 지지하는 밸브스프링(6)과, 토출밸브(5)와 밸브스프링(6)을 수용하여 프레임(1)에 고정하는 토출커버(7)를 포함한다.

피스톤(10)은 소정 길이의 환봉체 형상을 갖는 몸통부(11)의 일 측에는 헤드부(12)를 형성하고, 몸통부(11)의 타 측에는 전동기구부와 연결하는 연결부(미도시)를 형성하며, 피스톤(10)을 통과하여 냉매가스가 유동할 수 있도록 가스유로(F)를 관통 형성한다.

가스유로(F)는 몸통부(11)의 가운데 소정의 깊이를 갖도록 형성하는 제1 가스통로(13) 및 그 제1 가스통로(13)와 연통하도록 헤드부(12)를 관통 형성하는 제2 가스통로(14)로 이루어진다.

또, 피스톤(10)의 헤드부(12) 끝면은 평면으로 밸브접촉면(S)을 형성하고, 그 밸브접촉면(S)의 중앙에는 상기한 흡입밸브(20)를 체결볼트(B)로 고정하기 위한 체결홈(15)을 일정 깊이로 형성한다.

또, 밸브접촉면(S)중에서 상기한 제2 가스통로(14)의 맞은편, 즉 후술할 흡입밸브(20)의 고정부(21)와 개폐부(22)가 연결되는 부위가 접하는 쪽에는 흡입밸브(20)가 닫혔을 때 그 흡입밸브(20)와 소정의 간격을 가지도록 여유경사면(16)을 형성한다.

여유경사면(16)은 도 5에서와 같이 체결홈(15)의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 하단에서 대략 1/2 높이의 반달모양으로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 여유경사면(16)은 흡입밸브(20)의 열림시 동작에 조응하도록 측면투영시 볼록하게 곡면지도록 형성하는 것이 바람직하다.

흡입밸브(20)는 피스톤(10)의 밸브접촉면(S)과 상응하도록 얇은 평판인 원형판으로 형성하고, 그 원형판의 중앙부를 절개하여 고정부(21)를 형성하며, 그 고정부(21)에 연결하여 형성하고 원형판의 가장자리에는 양팔 모양의 개폐부(22)를 형성한다.

고정부(21)에는 상기한 피스톤(10)의 체결홈(15)에 상응하도록 관통공(23)을 형성하고, 개폐부(22)는 고정부(21)에서 양측으로 벌어지도록 연장하여 폐곡선 모양으로 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 8은 가스토출관, D는 토출공간, P는 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 피스톤(10)이 하사점 방향으로 이동하면 토출밸브(5)가 실린더(2)의 선단에 밀착되어 압축공간(P)을 밀폐함과 동시에 압력차에 의해 피스톤(10)에 결합한 흡입밸브(20)의 개폐부(22)가 압축공간(P)쪽으로 휘어지면서 제1 가스통로(13)를 열어 그 피스톤(10) 내부의 가스유로(F)를 통해 냉매가스가 실린더(2)의 압축공간(P) 내부로 흡입된다.

여기서, 도 7에서와 같이 흡입밸브(20)가 열릴 때는 개폐부(편의상, '개폐측'이라고 함)(22)가 고정부(21)를 중심으로 젖혀지게 되는데, 이때 고정부(21)가 피스톤(10)의 중심에 고정됨에 따라 흡입밸브(20) 중에서 피스톤(10)의 제2 가스통로(14) 맞은편에 접하는 부위, 즉 고정부(21)와 개폐부(22)가 연결되는 부위(편의상, '지지측'이라고 함)는 열리는 반대방향으로 젖혀지려는 경향이 발생한다. 이를 감안하여 본 실시예에서와 같이 피스톤(10)의 선단면 일측, 보다 정확하게는 제2 가스통로(14)의 맞은편에 여유경사면(16)을 형성하는 경우에는 흡입밸브(20)의 지지측이 개폐측의 젖혀지는 만큼 피스톤(10)의 선단면쪽으로 휘어지면서 개폐측이 신속하게 열릴 수 있도록 하는 것이다.

이렇게 하여, 흡입밸브의 열림속도를 높여 냉매가스의 흡입량을 증가시킴으로써 압축기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 흡입밸브의 개폐측이 열리는 만큼 지지측이 반대로 휘어짐에 따라 개폐측과 지지측의 경계부위에 누적되는 피로를 줄여 흡입밸브의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체는, 흡입밸브의 고정부와 개폐부 사이의 연결부가 접하는 피스톤의 선단면에 여유경사면을 형성함으로써, 흡입밸브의 열림속도를 높여 냉매가스의 흡입량을 증가시키고 이를 통해 압축기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 흡입밸브의 흡입밸브의 누적피로를 줄여 수명을 연장할 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 종래 왕복동식 압축기의 압축기구부에 대한 작동상태를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 보인 단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도,

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기에서 피스톤의 선단면을 보인 정면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 압축기구부에 대한 작동상태를 보인 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

2 : 실린더 10 : 피스톤

13,14 : 제1,제2 가스통로 15 : 체결홈

16 : 여유경사면 20 : 흡입밸브

21 : 고정부 22 : 개폐부

23 : 관통공

Claims (3)

1. 소정의 길이와 직경을 갖는 몸통부에 가스가 통과하는 가스유로를 관통 형성하여 실린더에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 삽입하는 피스톤과, 피스톤의 선단면에 고정하는 고정부 및 이 고정부에 연결하여 피스톤의 가스유로를 통과하는 가스에 의해 젖혀졌다가 펴지면서 상기한 피스톤의 선단면을 개폐하는 개폐부를 구비한 밸브판재로 된 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체에 있어서,

   피스톤의 선단면 중에서 가스유로의 출구단 맞은편에 상기 밸브판재와 소정의 간격을 가지도록 여유경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   여유경사면은 곡면지게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   밸브부재는 그 중앙부를 절개하여 상기한 고정부를 형성하고, 고정부의 양측으로 연장하여 폐곡선 모양으로 개폐부를 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 흡입밸브 조립체.