KR100323526B1 - 압축기의 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 토출 장치에 관한 것으로서, 토출밸브가 가이드수단에 의해 안내되어 직선 왕복 운동하여 실린더의 선단면으로부터 동일한 수평간격(D)을 유지하며 균일하게 열리도록 하여 넓은 영역을 통해 냉매가 고르게 흐르도록 하여 유동손실을 줄이고 따라서 소음이 현저히 줄어들고, 상기 가이드수단에 의해 냉매흐름의 맥동 및 소음이 줄어드는 이점이 있다.

또한, 토출밸브와 실린더가 만나는 부분에 모따기를 하여 직각으로 꺽이는 유동을 원활하게 하여 유동의 압력 손실과 소음을 줄이는 이점이 있다.

또한, 리테이너를 설치하여 토출밸브의 과다한 변위량으로 인해 이상 진동이 발생되는 것을 없애고, 실린더와의 충격 소음을 줄이는 이점이 있다.

Description

압축기의 토출 장치 {Discharge Apparatus of Compressor}

본 발명은 압축기의 토출장치에 관한 것으로서, 특히, 토출밸브의 구조를 개선하여 토출되는 냉매흐름에 있어 맥동을 줄이고 동시에 토출 소음을 줄이는 압축기의 토출 장치에 관한 것이다.

종래의 리니어 압축기는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 내부 저면에 오일이 채워지는 케이싱(1)이 있고, 상기 케이싱(1)의 내부에는 냉매를 흡입하여 압축 및 토출시키는 압축부(10)와, 상기 압축부(10)의 외부에 고정되어 미끄럼부에 오일을 공급하는 오일피더(30)로 구성되어 있다.

상기 압축부(10)는 환형의 프레임(11)과, 그 프레임(11)의 일측면에 고정 설치되는 커버(12)와, 상기 프레임(11)의 중앙에 횡 방향으로 고정되는 실린더(13)와, 상기 실린더(13)를 지지하는 프레임(11)의 외주면에 고정되는 내측고정자조립체(14) 및 그 내측고정자조립체(14)의 외주면에 소정의 공극을 두고 고정되는 외측고정자조립체(15)와, 상기 내·외측고정자조립체(14,15)사이의 공극에 개재되어 리니어 모터의 가동자를 이루는 마그네트조립체(16)와 그 마그네트조립체(16)에 일체로 고정되어 실린더(13)의 내부에서 미끄럼운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤(17)과, 상기 마그네트조립체(16)가 내·외측공진스프링(18,19)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 피스톤(17)의 내부에는 냉매유로가 형성되고, 그 냉매유로의 선단면에는 흡입밸브(20)가 장착되며, 그 냉매유로의 입구측에는 냉매가스의 흡입 시 발생된 소음을 제거하는 흡입소음기(21)가 삽입되어 마그네트조립체(16)에 장착되어 있다.

흡입밸브(20)로 흡입된 냉매는 압축공간(S)에서 압축되어 일정한 압력 이상이 되면 토출밸브스프링(22)에 의해 닫혀져 있는 토출밸브(23)가 열려 냉매를 토출챔버(C)로 토출되게 되어 있다.

미설명부호(25)는 냉매가스가 흡입되는 흡입관을 나타낸다.

이와 같이 구성된 종래의 리니어 압축기는 내·외측고정자조립체(14,15)로 이루어지는 모터의 고정자에 전류가 인가되어 유도자기가 발생되면, 상기 고정자 사이에 개재되는 가동자인 마그네트조립체(16)가 직선 왕복 운동을 하게 되어 상기마그네트조립체(16)에 결합된 피스톤(17)이 실린더(13)의 내부를 직선으로 왕복 운동하게 되고, 그 피스톤(17)이 실린더(13)내를 직선으로 왕복 운동함에 따라 실린더(13)내의 압력차가 발생되며, 이 실린더(13)내의 압력차에 의해 냉매가스가 흡입관(25)을 통해 흡입소음기(21) 및 피스톤(17)의 냉매유로로 유입되었다가 실린더(13)로 흡입 압축되어 실린더(13) 내부의 압력에 의한 힘이 밸브스프링(22)의 팽창력보다 크게 되는 순간 토출밸브(23)가 열려 냉매가 토출챔버(C)로 토출된다.

그러나 이와 같이 구성된 종래의 리니어 압축기는 토출밸브(23)가 열려 냉매가 토출챔버(C)로 토출되게 되는 데 이때 밸브스프링(22)이 원주 방향으로 균일하지 않아 스프링력이 큰 부분과 작은 부분이 존재하게 되어 밸브스프링(22)이 가해주는 힘이 토출밸브(23)에 고르게 전달되지 않는다는 문제점이 있었다.

즉, 토출밸브(23)는 스프링력이 가장 작은 곳을 찾아 좌우로 평행하게 움직이지 않고 도 3에 도시한 바와 같이 한 쪽으로 치우쳐서 부분적으로만 열리게 되어 토출된 냉매는 토출챔버(C)의 한쪽으로 치우쳐 선회하게 되고 좁은 면적을 통해 냉매가 유출되기 때문에 매우 빠른 유속의 냉매가 좁은 영역을 통과하여 매우 큰 유동 소음을 유발시키며 또한 과대한 유동 손실을 야기한다는 문제점이 있었다.

또한, 토출밸브(23)의 변위를 조절할 수 있는 것은 밸브스프링(22)밖에 없어서 토출밸브(23)가 과다하게 열려 진동이 심해질 수 있고, 또한, 토출밸브(23)와 실린더(13)에 의한 충격 소음이 커질 수 있다. 실제로 토출밸브(23)의 고속 카메라를 이용한 밸브 운동의 가시화를 통해 토출밸브(23)가 크게 한번 열린 후 3번의 작은 개폐(진동)가 있어 압축기 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 토출 장치의 구조를 개선하여 토출되는 냉매의 유동이 토출밸브의 한쪽으로 편심 되지 않고 원주 방향으로 균일하고 안정되게 토출 영역으로 고르게 토출되도록 하여 토출계에서의 유동손실을 줄이고 효율을 개선하는 압축기의 토출 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 토출 밸브의 최대 변위량을 제한함으로서 이상 진동이나 과대 변위를 막아 충격소음 및 유동손실을 줄이고, 또한 토출챔버로 들어가는 유로를 개선하여 밸브체에 의한 냉매흐름의 맥동을 줄이고 동시에 소음기 역할을 수행하게 하여 소음을 줄이는 고효율 저소음 효과를 얻는 압축기의 토출 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 구성을 도시한 종단면도,

도 2는 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 토출밸브가 닫혀진 상태를 도시한 일부 확대 단면도,

도 3은 종래 기술에 의한 리니어 압축기의 토출밸브가 열려진 상태를 도시한 일부 확대 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브수단이 닫혀진 상태를 도시한 일부 확대 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브수단이 열려진 상태를 도시한 일부 확대 단면도,

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브 가이드수단을 정면에서 도시한 정면도,

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브수단이 닫혀진 상태를 도시한 일부 확대 단면도,

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브수단이 열려진 상태를 도시한 일부 확대 단면도,

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브 가이드수단을 정면에서 도시한 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

41 : 실린더 42 : 피스톤

43 : 토출프레임 C : 토출챔버

50,80 : 가이드수단 51,81 : 안내부재

53,83 : 고정부재 53a : 관통홀

83a : 원형관 83b : 연결구

60 : 토출밸브수단 55 : 리테이너

61 : 밸브체 63 : 슬라이딩축

41a,61a : 모따기부

상기의 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명은 냉매 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 내측에서 직선 왕복 운동하여 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤과, 상기 실린더의 일측부에 설치되어 토출챔버를 형성하는 토출프레임과, 상기 실린더의 선단부측에 설치되어 상기 실린더의 개구부를 개폐하는 토출밸브수단과, 상기 토출챔버의 내부에 설치되어 상기 토출밸브수단이 이동하도록 안내하는 가이드수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 냉매 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 내측에서 직선 왕복 운동하여 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤과, 상기 실린더의 일측부에 설치되어 토출챔버를 형성하는 토출프레임과, 상기 실린더의 선단부측에 설치되어 개구부를 개폐하는 토출밸브수단을 구비한 압축기의 토출장치에 있어서, 상기 실린더와 토출밸브수단이 접하는 부분에는 냉매가 원활하게 흐르도록 모따기부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 첨부한 도면 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출 밸브가 닫혀진 상태를 도시한 일부 확대 단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브가 열려진 상태를 도시한 일부 확대 단면도, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브 가이드수단을 정면에서 도시한 정면도이다.

상기 도면에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출장치는 냉매 압축 공간(S)을 형성하는 실린더(41)가 있고, 상기 실린더(41)의 내측에는 상기 실린더(41)의 내측에서 직선 왕복 운동하여 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤(42)이 설치되어 있고, 상기 실린더(41)의 외부 일측부에 는 토출챔버(C)를 형성하는 토출프레임(43)이 설치되어 있다.

상기 실린더(41)의 선단부에는 상기 실린더(41)선단면과의 수평 간격(D)을 동일하게 유지하며 이동하여 상기 실린더(41)의 개구부를 개방하여 냉매를 토출시키는 토출밸브수단(60)이 가이드수단(50)을 매개로 직선 왕복 이동가능케 설치되어 있다.

상기 토출밸브수단(60)은 상기 개구부를 개폐시키는 밸브체(61)와, 상기 밸브체(61)의 일단 중앙에 돌출되게 설치되어 상기 가이드수단(50)에 의해 안내되어 직선 왕복 운동하는 슬라이딩축(63)으로 이루어져 있다.

상기 가이드수단(50)은 상기 슬라이딩축(63)의 미끄럼 왕복운동을 안내하는 안내부재(51)와, 상기 안내부재(51)를 상기 토출프레임(43)의 내부에 위치시키는 고정부재(53)로 이루어져 있고, 상기 고정부재(53)는 상기 토출프레임(43)의 내벽에 수직으로 설치된 도우넛 형상의 판으로 되어 있고, 그 판부에는 다수의 관통홀(53a)이 형성되어 상기 토출챔버(C)로 토출되는 냉매의 맥동을 감소시켜 유동을 안정되게 하도록 되어 있다.

상기 실린더(41)와 밸브체(61)가 접하는 부분에는 압축된 냉매가 원활하게 흐르도록 모따기부(41a)(61a)가 각각 형성되어 있고, 상기 밸브체(61)와 접하는 안내부재(51)의 단부에는 리테이너(55)가 고정되어 있다.

상기 리테이너(55)는 토출밸브(61)의 충격을 흡수할 수 있는 충격 흡수재로 제작되어 있고, 상기 토출밸브(61)의 최대 변위량을 제한하여 토출밸브(61)의 과다한 변위량으로 인한 이상 진동 발생을 없애고 실린더(41)와의 충격 소음을 줄이도록 되어 있다.

미설명부호(71)는 압축된 냉매가 토출되는 토출관을 나타내고, 부호(73)는 상기 밸브체(61)를 탄성력에 의해 구속하여 실린더(41)의 내부를 닫도록 하는 밸브스프링을 나타낸다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 압축기의 토출 장치의 작동원리에 대해서 설명한다.

먼저, 피스톤(42)에 의해 냉매가 압축되어 밸브스프링(73)력과 같아지는 시점부터 토출밸브수단(60)이 열리기 시작한다.

즉, 압축된 냉매에 의해 밸브체(61)가 토출챔버(C)측으로 밀리고, 상기 밸브체(61)의 일단부 중앙에 돌설 된 슬라이딩축(63)이 안내부재(51)의 내부에서 미끄러져 직선 이동되어 상기 밸브체(61)의 단부가 리테이너(55)에 접하게 되어 토출밸브(61)가 실린더(41)의 선단면으로부터 수평간격(D)을 동일하게 유지하며 열린다.

그 후, 토출챔버(C)측으로 냉매가 토출되는 데, 이때, 상기 밸브체(61)가 실린더(41)의 선단면과 동일한 수평간격(D)을 유지하며 열려 냉매의 흐름을 원활하게 하여 유동손실이 줄어들게 된다.

또한, 상기 실린더(41) 및 밸브체(61)에 형성된 모따기부(41a,61a)에 의해 냉매가 직각으로 꺾여서 흐르는 것을 막아 주어 냉매가 한층 더 원활하게 흐르게 되어 유동손실이 줄어든다.

상술한 내용에 있어 상기 리테이너(55)는 밸브체(61)의 충격을 흡수하는 충격흡수재로 제작되어 상기 밸브체(61)의 최대 변위량을 제한하여 과다한 변위량으로 인한 이상 진동 발생을 없애고, 실린더(41)와의 충격소음을 줄이게 된다.

한편, 상기 토출챔버(C)로 토출된 냉매는 고정부재(53)에 형성된 관통홀(53a)을 통해 유동의 맥동 및 소음이 줄어들어 매우 안정된 상태로 되어 토출관(71)을 통해 나가게 된다.

따라서, 상기 고정부재(53)는 상기 안내부재(51)를 고정시키는 역할을 수행함은 물론 소음기의 역할을 동시에 수행한다.

다음은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출 장치의 구성에 대해서 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브가 닫혀진 상태를 도시한 일부 확대 단면도, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출밸브가 열려진 상태를 도시한 일부 확대 단면도, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출 밸브 가이드수단을 정면에서 도시한 정면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일부호 및 동일명칭을 부여하고 자세한 설명은 생략한다.

도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이 밸브체(61)에 결합된 슬라이딩축(63)의 외주면이 접하여 직선 이동함을 안내하는 가이드수단(80)이 토출프레임(43)의 내벽에 설치되어 있다.

상기 가이드수단(80)은 상기 슬라이딩축(63)을 삽입시켜 미끄러짐을 안내하는 안내부재(81)와, 상기 안내부재(81)를 상기 토출프레임(43)의 내벽에 결합하는 고정부재(83)로 이루어져 있다.

상기 고정부재(83)는 상기 토출프레임(43)의 내벽에 결합되는 원형관(83a)과, 상기 원형관(83a)의 내주면 및 상기 안내부재(81)의 외주면에 소정의 각도로 간격을 두고 연결되어 상기 안내부재(81)를 원형관(83a)에 연결시키는 일자형의 연결구(83b)로 구성되어 있다.

상기 안내부재(81)의 외주면에는 상기 토출챔버(C)로 토출되는 냉매를 선회시키도록 상기 안내부재(81)의 길이보다 더 길게 형성된 배플부재(85)가 설치되어있다.

상기 배플부재(85)의 후단부에는 밸브체(61)의 변위량을 제한하는 리테이너(55)가 고정되어 있고, 상기 리테이너(55)는 상기 밸브체(61)의 충격을 흡수하는 충격흡수재로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압축기의 토출 장치는 먼저, 압축된 냉매의 압이 밸브스프링(73)의 힘보다 커지게 되면 밸브체(61)가 토출챔버(C)측으로 밀려 슬라이딩축(63)이 안내부재(81)에 의해 직선이동 됨으로서 실린더(41)의 개구부를 개방한다.

그 후 개방된 실린더(41)의 개구부를 통해 냉매가 토출되고, 상기 토출된 냉매는 연결구(83b)의 사이를 통과하여 배플부재(85)에 의해 선회하게 되어 냉매흐름의 맥동과 소음 및 충격이 줄어든 후 토출관(71)을 통해 나가게 된다.(도 8참조)

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 압축기의 토출 장치에 의하면, 밸브체가 가이드수단에 의해 안내되어 직선 왕복 운동하여 실린더의 선단면으로부터 편심 된 개폐를 하지 않고 실린더의 선단면과 수평간격(D)을 동일하게 유지하며 열리도록 하여 넓은 영역을 통해 냉매가 고르게 흘러 유동손실을 줄이고 따라서, 소음이 현저히 줄어들고, 상기 가이드수단에 의해 냉매흐름의 맥동 및 소음이 줄어드는 이점이 있다.

또한, 토출밸브와 실린더가 만나는 부분에 모따기를 하여 직각으로 꺽이는 부분에 의해 유동이 원활하지 못함을 해소하여 유동의 압력 손실과 소음을 줄이는이점이 있다.

또한, 리테이너를 설치하여 토출밸브의 과다한 변위량으로 인해 이상 진동이 발생되는 것을 없애고, 실린더와의 충격 소음을 줄이는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 냉매 압축 공간을 형성하는 실린더와,

   상기 실린더의 내측에서 직선 왕복 운동하여 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤과,

   상기 실린더의 일측부에 설치되어 토출챔버를 형성하는 토출프레임과,

   상기 실린더의 선단부측에 설치되어 상기 실린더의 개구부를 개폐하는 토출밸브수단과,

   상기 토출챔버의 내부에 설치되어 상기 토출밸브수단이 이동하도록 안내하는 가이드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 토출장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 토출밸브수단은 상기 개구부를 개폐시키는 밸브체와, 상기 밸브체의 일단 중앙에 돌출되게 설치되어 상기 슬라이딩축의 외주면을 접촉시켜 상기 슬라이딩축의 직선 이동을 안내하는 안내부재와, 상기 안내부재의 외측에 연결되어 상기 안내부재를 토출프레임의 내부에 위치시키는 고정부재로 이루어지는 가이드수단과, 상기 가이드수단에 의해 안내되어 직선 왕복 운동하는 슬라이딩축으로 이루어짐을 특징으로 하는 압축기의 토출장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 안내부재의 일단부에는 밸브체의 변위량을 제한하는 리테이너가 구비된 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 고정부재는 토출프레임의 내부에 수직으로 설치된 도우넛형의 판으로 되어 있고,

   그 판에는 냉매가 통과하도록 다수의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 고정부재는 상기 토출프레임의 내벽에 결합되는 원형관과,

   상기 원형관 및 상기 안내부재의 사이에 소정의 각도로 간격을 두고 설치되어 상기 안내부재를 원형관에 연결시키는 일자형의 연결구로 구성된 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 장치.
6. 냉매 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 내측에서 직선 왕복 운동하여 냉매가스를 흡입 압축시키는 피스톤과, 상기 실린더의 일측부에 설치되어 토출챔버를 형성하는 토출프레임과, 상기 실린더의 선단부측에 설치되어 개구부를 개폐하는 토출밸브수단을 구비한 압축기의 토출장치에 있어서,

   상기 실린더와 토출밸브수단이 접하는 부분에는 냉매가 원활하게 흐르도록 모따기부가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 토출장치.