KR100763158B1 - 왕복동식 압축기의 가스 압축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스 압축장치에 관한 것으로, 본 발명은 실린더의 압축공간에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 캡 형태로 형성되어 상기 실린더의 압축공간을 복개하는 커버부의 내벽에 원통 형태로 일정 길이를 갖도록 연장된 가이드부가 형성되고 상기 커버부의 일측에 상기 가이드부의 내부와 연통되는 흡입구가 형성되며 상기 커버부에 그 커버부의 내벽과 상기 가이드부의 외벽에 의해 형성되는 내부 공간과 연통되도록 토출구가 구비되어 이루어져 상기 실린더의 압축공간을 복개하도록 결합되어 상기 가이드부 끝면과 상기 실린더의 상면사이에 상기 내부 공간과 연통되는 토출 유로를 형성하는 흡토출커버와, 상기 흡토출커버의 가이드부에 삽입되어 상기 피스톤의 왕복 운동에 따른 압력 차에 의해 왕복 운동하면서 상기 토출 유로를 개폐하는 밸브체와, 상기 흡토출커버의 가이드부내에 삽입되어 상기 밸브체를 탄성 지지하는 밸브 스프링과, 상기 실린더 압축공간측에 위치하도록 상기 밸브체에 결합되어 그 밸브체에 관통 형성된 흡입 유로를 개폐하는 흡입 밸브를 포함하도록 구성하여 가스를 압축하는 부품 구성을 컴팩트하고 간단할 뿐만 아니라 피스톤의 가공을 간단하게 함으로써 조립 생산성을 높이고 상기 피스톤의 가공 단가를 줄이며 아울러 흡입 밸브의 밸브 개폐음이 외부로 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기의 가스 압축장치{APPARATUS FOR COMPRESSING GAS IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기 압축기구부의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 상기 왕복동식 압축기 압축기구부의 작동상태를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축장치를 도시한 단면도,

도 4,5는 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축장치의 작동상태를 각각 도시한 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

70 ; 피스톤 80 ; 흡토출커버

81 ; 커버부 82 ; 가이드부

83 ; 흡입구 84 ; 토출구

100 ; 밸브체 102 ; 흡입 유로

104 ; 실링부재 105 ; 오일 유로홈

110 ; 실링수단 120 ; 오일 흡입관

121 ; 오일 토출관 130 ; 흡입 밸브

140 ; 밸브 스프링 P ; 압축공간

본 발명은 왕복동식 압축기의 가스 압축장치에 관한 것으로, 특히 구성 및 가공을 간단하게 할 뿐만 아니라 외부로 밸브 개폐음이 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스 압축장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 유체를 압축하는 기기이다. 상기 압축기는 가스를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 스크롤 압축기, 왕복동식 압축기 등 여러 종류가 있다.

상기 왕복동식 압축기는 직선 왕복 구동력을 발생시키는 전동기구부와 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축기구부로 구성된다. 상기 왕복동식 압축기는 상기 전동기구부에 전류가 인가됨에 따라 그 전동기구부에서 직선 왕복 구동력을 발생시키게 되면 그 전동기구부에서 발생되는 직선 왕복 구동력이 상기 압축기구부에 전달되어 그 압축기구부에서 냉매를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

도 1은 상기 왕복동식 압축기의 압축기구부에 대한 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 압축기의 압축기구부는 내부에 압축공간(P)을 이루는 관통구멍(11)이 형성된 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 관통구멍(11)에 직선 운동 가능하도록 삽입됨과 아울러 그 내부에 중공 유로(F)가 구비된 피스톤(20)과, 상기 실린더(10)의 단부에 관통구멍(11)을 복개하도록 결합되는 토출커 버(30)와, 상기 토출커버(30) 내부에 위치하여 상기 실린더 압축공간(P)을 개폐하는 밸브 조립체(40)를 포함하여 구성된다.

상기 피스톤(20)은 소정의 길이를 갖는 원통형 몸통부(21)의 일측에 헤드부(22)가 형성되고 그 몸통부(21) 및 헤드부(22)를 관통하는 가스 흡입유로(F)가 형성되며 상기 몸통부(21)의 타측에 전동기구부와 연결되는 연결부(23)가 구비되어 이루어진다.

그리고 상기 피스톤 헤드부(22)의 끝면에 상기 가스 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입 밸브(50)가 장착된다.

상기 토출커버(30)는 캡 형태로 형성되는 복개부(31)와 그 복개부(31)의 개구된 끝면에 절곡 연장 형성되는 플랜지부(32)로 이루어지며, 상기 밸브 조립체(40)는 상기 토출커버의 복개부(31)에 위치하여 상기 실린더 압축공간(P)을 개폐하는 토출 밸브(41)와, 상기 토출커버의 복개부(31) 내부에 위치하여 상기 토출 밸브(41)를 탄성 지지하는 밸브 스프링(42)으로 이루어진다.

상기한 바와 같은 왕복동식 압축기의 압축기구부는 상기 전동기구부의 직선 구동력이 피스톤(20)에 전달되어 피스톤(20)이 실린더(10)내부를 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 과정에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(20)이 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 압력 차에 의해 토출 밸브(41)가 실린더(10)의 단부에 접촉되어 압축공간(P)을 막게 됨과 동시에 피스톤(20)에 결합된 흡입 밸브(50)가 휘어지면서 상기 가스 흡입유로(F)를 열게 되어 상기 피스톤(20)의 가스 흡입유로(F)를 통해 냉매가 유동하면서 실린더(10)의 압축공간(P)으로 흡입된다.

그리고 상기 피스톤(20)이 하사점(a)에 도달한 후 하사점(a)에서 상사점(b)으로 이동하게 되면 압력 차에 의해 흡입 밸브(50)가 원상태로 펴지면서 상기 가스 흡입유로(F)를 막은 상태에서 실린더(10)의 압축공간(P)에 흡입된 냉매를 압축하게 되며 이어 그 피스톤(20)이 상사점(b)에 이르게 되면 토출 밸브(41)가 열리면서 압축된 냉매가 토출된다. 이와 같은 과정이 지속적으로 반복되면서 가스를 압축하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 상기 실린더의 압축공간(P)으로 가스가 흡입되는 가스 흡입유로(F)가 상기 피스톤(20)의 내부에 형성되므로 그 피스톤(20)을 가공하기가 난해하고, 또한 상기 흡입 밸브(50)가 상기 피스톤(20)의 끝면에 장착되므로 상기 흡입 밸브(50)가 실린더의 끝면에서 작동시 발생되는 밸브 개폐음이 상기 피스톤(20) 및 실리더(10)를 통해 외부로 전달되어 소음 발생을 가중시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 구성 및 가공을 간단하게 할 뿐만 아니라 외부로 밸브 개폐음이 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 가스 압축장치가 제공된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 전동기구부의 직선 왕복 구동력을 전달받아 실린더의 압축공간에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 캡 형태로 형성되어 상기 실린더의 압축공간을 복개하는 커버부의 내벽에 원통 형태로 일정 길이를 갖도록 연장된 가이드부가 형성되고 상기 커버부의 일측에 상기 가이드부의 내부와 연통되는 흡입구가 형성되며 상기 커버부에 그 커버부의 내벽과 상기 가이드부의 외벽에 의해 형성되는 내부 공간과 연통되도록 토출구가 구비되어 이루어지며 상기 실린더의 압축공간을 복개하도록 결합되어 상기 가이드부 끝면과 상기 실린더의 상면사이에 상기 내부 공간과 연통되는 토출 유로를 형성하는 흡토출커버와, 상기 흡토출커버의 가이드부에 삽입되어 상기 피스톤의 왕복 운동에 따른 압력 차에 의해 왕복 운동하면서 상기 토출 유로를 개폐하는 밸브체와, 상기 흡토출커버의 가이드부내에 삽입되어 상기 밸브체를 탄성 지지하는 밸브 스프링과, 상기 실린더 압축공간측에 위치하도록 상기 밸브체에 결합되어 그 밸브체에 관통 형성된 흡입 유로를 개폐하는 흡입 밸브를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축장치의 일실시예를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 본 발명의 압축기 가스 압축장치는 압축공간(P)을 형성하는 관통구멍(61)이 구비된 실린더(60)의 관통구멍(61)에 피스톤(70)이 삽입되고 상기 피스톤(70)은 직선 왕복 구동력을 발생시키는 전동기구부와 연결된다.

상기 피스톤(70)은 일정 길이를 갖는 원통형 몸통부(71)의 일측에 헤드부(72)가 형성되고 상기 몸통부(71)의 타측에 상기 전동기구부와 연결되는 연결부(미도시)가 구비되어 이루어진다.

그리고 상기 실린더(60)의 일측에 그 실린더의 압축공간(P)을 복개하도록 흡토출커버(80)가 결합된다. 상기 흡토출커버(80)는 캡 형태로 형성되어 상기 실린더의 압축공간(P)을 복개하는 커버부(81)의 내벽에 원통 형태로 일정 길이를 갖도록 연장된 가이드부(82)가 형성되고 상기 커버부(81)의 일측에 상기 가이드부(82)의 내부와 연통되는 흡입구(83)가 형성되며 상기 커버부(81)에 그 커버부(81)의 내벽과 상기 가이드부(82)의 외벽에 의해 형성되는 내부 공간(C)과 연통되도록 토출구(84)가 구비되어 이루어진다. 상기 가이드부(82)의 개구된 끝면은 상기 커버부(81)의 개구된 끝면보다 내측에 위치하도록 형성되며 그 가이드부(82)의 내경은 상기 실린더의 관통구멍(61) 내경보다 크게 형성된다.

상기 흡토출커버(80)는 그 커버부(81)가 상기 실린더의 플랜지부(62)에 접면되도록 결합되고, 이때 상기 가이드부(82)의 끝면과 상기 실린더(60)의 상면, 즉 실린더 플랜지부면사이에 틈새(G)가 형성되며 상기 실린더(60)의 상면과 가이드부(82) 끝면사이의 틈새(G)와 그리고 상기 가이드부(82)의 외주면과 커버부(81) 내주면에 의해 형성되는 내부 공간(C)에 의해 토출 유로가 형성된다. 상기 흡토출커버(80)의 흡입구(83)와 토출구(84)에는 흡입관(90)과 토출관(91)이 각각 연결된다.

그리고 상기 흡토출커버의 가이드부(82)에 상기 피스톤(70)의 왕복 운동에 따른 압력 차에 의해 왕복 운동하면서 상기 토출 유로를 개폐하는 밸브체(100)가 움직임 가능하도록 삽입된다. 상기 밸브체(100)는 일정 두께와 상기 가이드부(82)의 내경과 상응하는 외경을 갖는 환형체(101)의 내부에 그 양측면을 관통시키는 흡 입 유로(102)가 형성된다. 상기 밸브체(100)는 그 환형체(101)의 외주벽이 상기 가이드부(82)의 내주벽과 접촉되도록 삽입되어 결합된다.

그리고 상기 밸브체의 환형체(101) 외주벽과 상기 상기 흡토출커버의 가이드부(82) 내주벽사이에 실링수단(110)이 구비된다. 상기 실링수단(110)은 상기 밸브체(100)의 외주벽에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형 형상의 실링홈(103)이 형성되고 그 밸브체(100)의 실링홈(103)에 환형 형상의 실링부재(104)가 삽입되어 이루어진다.

그리고 상기 흡토출커버의 가이드부(82) 내주벽과 접촉되는 상기 밸브체(100)의 외주벽에 일정 폭과 깊이를 갖는 오일 유로홈(105)이 형성되고 상기 흡토출커버(80)의 일측에 상기 밸브체(100)의 오일 유로홈(105)과 연통되게 오일 흡입관(120)이 관통 결합되고 상기 흡토출커버(80)의 타측에 상기 밸브체(100)의 오일 유로홈(105)과 연통되게 오일 토출관(121)이 관통 결합된다.

상기 밸브체(100)의 일측면, 즉 상기 실린더 압축공간(P)측에 위치하는 밸브체(100)의 일측면에 상기 흡입 유로(102)를 개폐하는 흡입 밸브(130)가 고정 결합된다.

그리고 상기 흡토출커버의 가이드부(82)내에 상기 밸브체(100)를 탄성 지지하는 밸브 스프링(140)이 결합된다. 상기 밸브 스프링(140)은 코일 스프링으로 이루어짐이 바람직하다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기 가스 압축장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 전동기구부의 직선 왕복 구동력이 상기 피스톤(70)에 전달되어 그 피스톤(70)이 실린더(60)의 압축공간(P)을 직선 왕복 운동하게 된다. 이때, 상기 피스톤(70)이, 도 4에 도시한 바와 같이, 상사점(b)에서 하사점(a) 방향으로 이동하게 되면 압력 차에 의해 상기 밸브체(100)가 실린더(60)의 끝면, 즉 플랜지부(62) 면에 밀착되게 접촉되어 실린더의 압축공간(P)을 막게 됨과 동시에 그 밸브체(100)에 결합된 흡입 밸브(130)가 휘어지면서 상기 흡입 유로(102)를 열게 되면서 상기 흡토출커버의 흡입구(83)를 통해 흡입되는 가스가 가이드부(82) 및 흡입 유로(102)를 통해 실린더의 압축공간(P)으로 흡입된다. 이때, 상기 밸브체(100)가 실린더(60)의 끝면에 밀착됨에 의해 상기 실린더(60)의 끝면과 상기 가이드부(82) 끝면사이에 의해 형성되는 토출 유로의 틈새(G)를 막게 된다.

그리고 상기 피스톤(70)이 하사점(a)에 도달한 후, 도 5에 도시한 바와 같이, 그 하사점(a)에서 상사점(b)으로 이동하게 되면 압력 차에 의해 흡입 밸브(130)가 원상태로 펴지면서 상기 흡입 유로(102)를 막은 상태에서 실린더(60)의 압축공간(P)에 흡입된 냉매를 압축하게 되며 이어 그 피스톤(70)이 상사점(b)에 이르게 되면 상기 밸브 스프링(140)에 의해 지지되던 밸브체(100)가 그 밸브 스프링(140)측으로 움직이면서 상기 실린더 압축공간(P)이 열려 압축된 냉매가 토출된다. 상기 실린더 압축공간(P)에서 토출된 고온 고압 상태의 가스는 토출 유로, 즉 가이드부(82)의 끝면과 실린더(60) 끝면사이의 틈새(G) 및 그 가이드부(82)의 외주면과 커버부의 내주면에 의해 형성되는 내부 공간(C)을 통해 유동하면서 토출구(84)를 통해 토출되며, 이때 상기 토출 유로로 토출되는 가스는 내부 공간(C)을 거치면서 맥동 소음이 저감된다.

이와 같은 과정이 지속적으로 반복되면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

그리고 상기 흡토출커버의 가이드부(82) 내주벽과 상기 밸브체(100)의 외주벽사이에 구비된 실링수단(110)에 의해 가스가 실린더 압축공간(P)으로 흡입되는 과정이나 그 실린더 압축공간(P)에서 압축된 가스가 토출 유로로 토출되는 과정에서 누설되는 것을 방지하게 된다.

또한 상기 밸브체(100)의 오일 유로홈(105)에 유입되는 오일에 의해 상기 밸브체(100)의 외주벽과 가이드부(82)의 내주벽사이의 마찰 및 마모를 최소화하게 된다.

본 발명은 상기 실린더 압축공간(P)으로 가스가 흡입되는 흡입 유로가 밸브체(100)에 구비될 뿐만 아니라 그 밸브체(100)에 흡입 밸브(130)가 구비되어 그 밸브체(100)에 의해 가스의 흡입과 토출이 이루어지게 됨으로써 부품이 컴팩트화 될 뿐만 아니라 구성 부품이 간단하게 되고 아울러 상기 피스톤(70)에 가스가 흡입되는 가스 흡입유로를 배제하게 되어 그 피스톤(70)의 가공이 간단하게 된다.

또한, 상기 밸브체(100)에 흡입 밸브(130)가 장착되어 그 밸브체(100)에서 흡입 밸브(130)의 개폐작용이 이루어지게 되므로 그 흡입 밸브(130)의 개폐 작용시 발생되는 밸브 개폐음이 상기 흡토출커버의 가이드부(82) 내부와 흡입관(90) 및 그 내부 공간(C)에서 완화되어 외부로 전달되는 것을 최소화시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 압축기의 가스 압축장치는 가스를 압축하는 부품 구성이 컴팩트하고 간단하게 될 뿐만 아니라 피스톤의 가공이 간단하게 됨으로써 조립 라인에서의 조립 공정수를 감소시켜 조립 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 피스톤의 가공 단가를 줄일 수 있고, 또한 상기 흡입 밸브의 개폐시 발생되는 밸브 개폐음이 외부로 전달되는 것을 최소화하게 됨으로써 압축기의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전동기구부의 직선 왕복 구동력을 전달받아 실린더의 압축공간에서 직선 왕복 운동하는 피스톤과, 캡 형태로 형성되어 상기 실린더의 압축공간을 복개하는 커버부의 내벽에 원통 형태로 일정 길이를 갖도록 연장된 가이드부가 형성되고 상기 커버부의 일측에 상기 가이드부의 내부와 연통되는 흡입구가 형성되며 상기 커버부에 그 커버부의 내벽과 상기 가이드부의 외벽에 의해 형성되는 내부 공간과 연통되도록 토출구가 구비되어 이루어지며 상기 실린더의 압축공간을 복개하도록 결합되어 상기 가이드부 끝면과 상기 실린더의 상면사이에 상기 내부 공간과 연통되는 토출 유로를 형성하는 흡토출커버와, 상기 흡토출커버의 가이드부에 삽입되어 상기 피스톤의 왕복 운동에 따른 압력 차에 의해 왕복 운동하면서 상기 토출 유로를 개폐하는 밸브체와, 상기 흡토출커버의 가이드부내에 삽입되어 상기 밸브체를 탄성 지지하는 밸브 스프링과, 상기 실린더 압축공간측에 위치하도록 상기 밸브체에 결합되어 그 밸브체에 관통 형성된 흡입 유로를 개폐하는 흡입 밸브를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡토출커버의 가이드부 내주벽과 접촉되는 상기 밸브체의 외주벽에는 실링수단이 구비된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 실링수단은 상기 밸브체의 외주벽에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형 형상의 실링홈이 형성되고 그 밸브체의 실링홈에 환형 형상의 실링부재가 삽입되어 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 흡토출커버의 가이드부 내주벽과 접촉되는 상기 밸브체의 외주벽에 일정 폭과 깊이를 갖는 오일 유로홈이 형성되고 상기 흡토출커버에 상기 밸브체의 오일 유로홈과 연통되게 오일 흡입관 및 오일 토출관이 관통 결합된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 가스 압축장치.

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