KR100292515B1 - 압축기의가스역류방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 가스역류 방지장치에 관한 것으로, 본 발명은 밀폐용기의 내부에 장착된 리니어 모터의 가동자에 결합되어 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하는 피스톤과, 그 피스톤이 삽입되어 왕복운동을 하도록 안내하는 고정실린더와, 그 고정실린더의 선단면에 토출공간이 구비되어 복개하도록 결합되는 토출커버와, 상기 고정실린더의 내주면에 음각지게 형성된 미끄럼홈에 삽입 결합되고 상기한 토출커버의 토출공간과 연통되는 압축공간이 구비되어 고정실린더와 토출커버에 결합되는 가동실린더와, 그 가동실린더의 선단면을 개폐하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브와, 상기 토출밸브를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링으로 구성됨으로써, 상기 피스톤의 흡입행정시 토출되었던 압축가스가 흡입측으로 역류하는 것을 방지하여 냉매가스의 재팽창으로 인한 압축손실을 미연에 방지할 수있게 된다.

Description

압축기의 가스역류 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING GAS-COUNTERFLOW OF LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 압축기의 가스역류 방지장치에 관한 것으로, 특히 압축 유니트에서 압축되어 토출공간으로 토출된 가스가 다시 흡입공간으로 역류되는 것을 미연에 방지하는데 적합한 압축기의 가스역류 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 증발기로부터 냉매가스를 흡입하여 적정압력으로 압축하여 응축기로 토출시키는 것으로, 상기 냉매가스를 압축시키는 방식에 따라 왕복동식, 회전식, 스크롤식 등 다양하게 구분된다.

이 중에서 상기 왕복동식 압추기는 피스톤이 실린더의 내부를 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출시키는 구조로서, 이러한 왕복동식 압축기에는 구동축의 회전운동을 피스톤의 직선운동으로 변형시켜 피스톤의 왕복운동을 도모하는 전형적인 왕복동식 압축기가 있었으나, 최근에는 리니어 모터를 이용하여 피스톤의 왕복운동을 실현하는 리니어 압축기가 개발되고 있는 실정이다.

따라서, 이하에서는 본 발명의 가스역류 방지장치가 리니어 압축기에 장착된 예를 대표예로 들어 살펴본다.

종래의 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 저면에 오일이 채워진 밀폐용기(V)의 내부에 횡방향으로 설치되어 냉매를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축 유니트(C)와, 그 압축 유니트(V)의 외부에 고정되어 오일을 공급하는 오일피더(O)로 구성되어 있다.

상기 압축 유니트(C)는 밀폐용기(V)의 내부에 설치되는 프레임(1)과, 그 프레임(1)의 중앙에 형성된 관통구멍에 삽입되는 실린더(2)와, 그 실린더(2) 내부에 삽입되어 리니어 모터(미부호)의 구동에 의해 직선 왕복운동하는 피스톤(3)과, 그 피스톤(3)의 왕복운동에 따라 상기 실린더(2)를 개폐하는 토출밸브 조립체를 포함하여 이루어져 있다.

상기 토출밸브 조립체는 리니어모터(미부호)의 가동자에 일체된 피스톤(3)이 삽입되어 직선 왕복운동을 하는 실린더(2)의 선단면에 소정의 토출공간(S2)이 구비되어 고정 설치되는 토출커버(4)와, 상기 피스톤(3)의 왕복운동시 실린더(2)의 선단면에 착탈되면서 그 실린더(2)를 개폐하여 압축가스의 토출을 제한하도록 토출커버(4)의 내부에 설치되는 토출밸브(5)와, 상기 토출커버(4)의 내주면에 양단부가 지지됨과 아울러 중앙부는 토출밸브(5)를 지지하여 상기한 피스톤(3)의 왕복운동에 의한 토출밸브(5)의 왕복운동을 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(6)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 3a는 냉매유로, 7은 흡입밸브, S1은 압축공간이다.

상기와 같은 종래 리니어 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 리니어 모터(미도시)의 가동자에 일체된 피스톤(3)이 실린더(2)내에서 직선 왕복운동하게 되면, 그 피스톤(3)의 내부에 형성된 냉매유로(3a)를 통해 냉매가스가 실린더(2)의 압축공간(S1)내로 흡입되어 압축되었다가 다시 토출커버(4)의 토출공간(S2)을 거쳐 외부로 토출되는 과정을 반복하게 된다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(3)의 전진운동시 그 피스톤(3)에 밀려 압축되었다가 어느 시점에서는 상기한 토출밸브(5)를 밀어내게 되는데, 이때 상기 토출공간(S2)에 충진되어 있던 압축가스는 토출밸브(5)에 밀려 토출파이프(미부호)를 통해 외부로 토출됨과 동시에, 상기 압축공간(S1)에서 압축되던 냉매가스는 토출밸브(5)가 실린더(2)의 선단면으로부터 이격될 때 상기 토출밸브(5)와 토출커버(4) 사이의 틈새를 통해 빈 토출공간(S2)으로 유입된다.

다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(3)이 후진운동을 하게 되면, 상기 압축공간이 토출공간(S2)에 비해 상대적으로 저압이 되어 상기 토출밸브(5)가 밸브스프링(6)의 복원력에 의해 실린더(2)의 선단면으로 복귀되면서 새로운 냉매가스가 피스톤(3)의 냉매유로(3a)를 따라 분입되어 그 피스톤(3)의 선단면에 장착된 흡입밸브(7)를 열면서 상기한 압축공간(S1)으로 유입되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 리니어 압축기에 있어서는, 상기 압축기의 토출행정시 그 토출밸브(5)가 실린더(2)의 선단면에서 이격되었다가 압축기의 흡입행정시 복귀되어 실린더(2)의 선단면을 닫게 되는 것이나, 상기 피스톤(3)의 흡입행정과 토출밸브(5)의 복귀행정 사이에 시간차가 발생되어 토출공간(S2)으로 토출되었던 토출가스의 일부가 다시 압축공간(S1)으로 역류하게 되고, 이 역류하는 고온고압의 압축가스에 의해 흡입가스의 재팽창손실이 유발되어 결과적으로 압축효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 리니어 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 피스톤의 토출행정시 토출되었던 토출가스가 피스톤의 흡입행정시 다시 실린더의 압축공간으로 역류되지 않도록 하는 압축기의 가스역류 방지장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래 리니어 압축기에서 압축 유니트의 동작을 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 가스역류 방지장치가 구비된 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 리니어 압축기에서 가스역류 방지장치의 동작을 보인 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 피스톤 111 : 흡입밸브

120 : 고정실린더 121 : 미끄럼홈

130 : 토출커버 140 : 가동실린더

141 : 가스토출구 150 : 토출밸브

160 : 밸브스프링

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기의 내부에 장착된 리니어 모터의 가동자에 결합되어 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하는 피스톤과, 그 피스톤이 삽입되어 왕복운동을 하도록 안내하는 고정실린더와, 그 고정실린더의 선단면에 토출공간이 구비되어 복개하도록 결합되는 토출커버와, 상기 고정실린더의 내주면에 음각지게 형성된 미끄럼홈에 삽입 결합되고 상기한 토출커버의 토출공간과 연통되는 압축공간이 구비되어 고정실린더와 토출커버에 결합되는 가동실린더와, 그 가동실린더의 선단면을 개폐하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브와, 상기 토출밸브를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 가스역류 방지장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 압축기의 가스역류 방지장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 가스역류 방지장치가 구비된 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 리니어 압축기에서 가스역류 방지장치의 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가스역류 방지장치가 구비된 리니어 압축기는, 저면에 오일이 채워진 밀폐용기(V)의 내부에 횡방향으로 설치되어 냉매를 흡입하여 압축 및 토출하고 그 토출되는 냉매가스가 역류하는 것을 방지하는 가스역류 방지수단이 구비된 압축 유니트(C)와, 그 압축 유니트(V)의 외부에 고정되어 오일을 공급하는 오일피더(O)로 구성되어 있다.

상기 가스역류 방지수단은 리니어 모터(미부호)의 가동자에 결합되어 직선으로 왕복운동을 하는 피스톤(110)과, 그 피스톤(110)이 삽입되어 상기 피스톤(110)의 직선 왕복운동을 안내하는 고정실린더(120)와, 그 고정실린더(120)의 선단면에 소정의 체적을 갖는 토출공간(S2)이 구비되어 상기한 고정실린더(120)를 복개하도록 결합되는 토출커버(130)와, 그 토출커버(130)의 토출공간(S2)과 연통되는 압축공간(S1)이 선단부측에 구비되어 상기 고정실린더(120)의 내주면과 토출커버(130)의 내주면에 미끄러지게 결합되는 가동실린더(140)와, 그 가동실린더(140)의 선단면에 장착되어 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(150)와, 그 토출밸브(150)와 토출커버(130) 사이에 개재되어 상기 피스톤(110)의 흡입행정시 토출밸브(150)를 원위치로 복귀시키는 밸브스프링(160)을 포함하여 이루어진다.

상기 고정실린더(120)는 그 내주면에 전술한 바와 같이 피스톤(110)의 외주면이 미끄럼 접촉되나, 그 선단부 내주면에는 상기 가동실린더(140)가 미끄럼 접촉되어 삽입되도록 미끄럼홈(121)이 환상으로 음각져 형성된다. 이 미끄럼홈(121)의 깊이는 상기한 가동실린더(140)의 내주면이 피스톤(110)의 외주면에 미끄럼 접촉될 수 있도록 형성된다.

상기 가동실린더(140)는 그 내측 선단부에 피스톤(110) 선단면과의 사이에 압축공간(S1)이 구비되도록 복개되나, 그 선단부 중앙에는 상기한 토출커버(130)의 토출공간(S2)에 연통되는 가스토출구(141)가 형성된다.

상기 토출밸브(150)는 가동실린더(140)의 가스토출구(141)를 개폐하도록 상기한 밸브스프링(160)에 의해 탄력적으로 지지되어 가동실린더(140)의 선단면에 착탈되도록 설치된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 110a는 냉매유로, 111은 흡입밸브이다.

상기와 같은 가스역류 방지장치가 구비된 리니어 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 리니어 모터(미도시)에 전원이 인가되어 가동자가 직선으로 왕복운동을 하게 되면, 그 가동자에 일체로 결합된 피스톤(110)이 고정실린더(120)에 안내되어 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입하여 압축시키게 되고, 그 압축되는 냉매가스가 어느 시점에 이르러서는 토출밸브(150)를 밀면서 토출커버(130)로 토출되어 외부로 배출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(110)의 전진운동(압축행정)시 가동실린더(140)의 압축공간(S1)에 형성되는 압축가스의 압력이 상기 토출커버(130)의 토출공간(S2)에 형성된 압축가스의 압력보다 높게 되는 시점에서 토출밸브(150)가 열리면서 압축가스가 압축공간(S1)으로부터 토출공간(S2)으로 토출시키게 된다.

이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(110)이 후진운동(흡입행정)을 하게 되면, 상기 토출밸브(150)가 상기한 밸브스프링(160)의 복원력에 의해 원위치로 복귀하게 된다.

이때, 토출되었던 압축가스의 일부가 역류하게 되나, 이 역류되는 압축가스는 가동실린더(140)에 차단되어 그 가동실린더(140)의 압축공간(S1)으로 유입되지 않게 된다.

여기서, 상기 가동실린더(140)는 피스톤(110)이 오버 스트로크(Over Stroke)되어 기존의 상사점보다 더 높이 올라갈 때 피스톤(110)의 파손을 방지하기 위하여 가동실린더(140)가 토출밸브(150)쪽으로 움직일 수 있도록 장착한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 압축기의 가스역류 방지장치는, 피스톤이 삽입되는 고정실린더의 내측에 토출밸브에 의해 개폐되는 별도의 가동실린더를 부가적으로 설치하여 피스톤의 압축행정시 그 피스톤과 함께 움직일 수 있도록 함으로써, 상기 피스톤의 흡입행정시 토출되었던 압축가스가 흡입측으로 역류하는 것을 방지하여 냉매가스의 재팽창으로 인한 압축손실을 미연에 방지할 수있게 된다.

Claims (1)

1. 밀폐용기의 내부에 장착된 리니어 모터의 가동자에 결합되어 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하는 피스톤과, 그 피스톤이 삽입되어 왕복운동을 하도록 안내하는 고정실린더와, 그 고정실린더의 선단면에 토출공간이 구비되어 복개하도록 결합되는 토출커버와, 상기 고정실린더의 내주면에 음각지게 형성된 미끄럼홈에 삽입 결합되고 상기한 토출커버의 토출공간과 연통되는 압축공간이 구비되어 고정실린더와 토출커버에 결합되는 가동실린더와, 그 가동실린더의 선단면을 개폐하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브와, 상기 토출밸브를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 가스역류 방지장치.