KR100816900B1 - 토출 밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 토출 밸브 시스템은 종래 밸브 플레이트 다음에 위치하는 토출 밸브를 흡입 밸브와 밸브 플레이트 사이의 위치, 즉 밸브 플레이트 앞에 위치시킴으로써, 상기 밸브 플레이트의 두께로 인한 클리어런스 체적을 제거할 수 있다.

이에 따라 체적 효율 및 냉매의 흡입량이 증가하여 압축기관의 압축 효율이 향상되는 장점이 있다.

Description

토출 밸브 시스템{Exhaust valve system}

도 1은 종래의 토출 밸브 시스템이 적용된 왕복동식 압축기의 압축부를 개략적으로 나타낸 구조도.

도 2는 종래의 왕복동식 압축기의 밸브 플레이트, 흡입 밸브, 토출 밸브 및 헤드 커버를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 토출 밸브 시스템을 개략적으로 나타낸 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11...실린더 12...피스톤

13, 130...밸브 플레이트 14...흡입 밸브

15...토출 밸브 16, 160...헤드 커버

14a, 141...흡입판 13a, 152, 131...흡입구

13b, 142, 132...토출구 15a, 151...토출판

15b, 153...밸브 스프링 15c, 154...리테이너

140...흡입 밸브 시트 150...토출 밸브 시트

본 발명은 토출 밸브 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 클리어런스 체적을 최소화시킬 수 있는 토출 밸브 시스템에 관한 것이다.

클리어런스 체적이란 피스톤이 상사점에 도달했을 때의 실린더 내부 체적, 즉 간극에 의한 체적과, 실린더와 토출 밸브 사이에 존재하는 토출구 내부의 체적을 합한 것을 말하며, 현실적으로 그 체적을 0으로 하는 것은 불가능하다.

그러나, 압축성능 등을 고려하여 상기 클리어런스를 최소화하기 위한 조치가 요구되고 있다.

도 1은 종래의 토출 밸브 시스템이 적용된 왕복동식 압축기의 압축부를 개략적으로 나타낸 구조도이다.

도면을 참조하면, 종래 왕복동식 압축기의 압축부는 양측이 개방되어 있는 원통형의 실린더(11)와, 상기 실린더(11)의 일측에서 삽입되어져 상기 실린더(11) 내부를 왕복 운동하며 유체를 압축시키는 피스톤(12)과, 상기 실린더(11)의 개방된 양측 중에 상기 피스톤(12)이 삽입되는 측의 반대측에서 유체의 흐름을 제어하는 밸브 플레이트(13), 흡입 밸브(14), 토출 밸브(15)와, 상기 실린더(11)로 유입되고 상기 실린더(11)에서 토출되는 유체의 유로가 형성되어 있는 헤드 커버(16)로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 실린더(11)는 양측이 개방되어 있어 일측은 상기 피스톤(12)이 삽입되며, 다른 일측은 밸브 플레이트(13)와 흡입 밸브(14)와 토출 밸브(15) 및 헤드 커버(16)가 위치하여 유체의 흐름을 제어한다.

상기 피스톤(12)은 왕복동식 압축기 내 모터(미도시)의 회전에 의하여 상기 실린더(11)의 내부에서 직선 왕복 운동을 하는 부재로서, 왕복 운동에 따라서 흡입 및 압축 행정 사이클을 반복하게 된다.

한편, 상기 밸브 플레이트(13), 흡입 밸브(14), 토출 밸브(15) 및 헤드 커버(16)는 도면을 참조하면서 설명하도록 한다.

도 2는 종래의 왕복동식 압축기의 밸브 플레이트, 흡입 밸브, 토출 밸브 및 헤드 커버를 나타낸 개략도이다.

도면을 참조하면, 밸브 플레이트(13)는 상기 실린더로 흡입 및 토출되는 유체의 흐름을 제어하는 상기 흡입 밸브(14)와 토출 밸브(15)를 지지하는 부재로서 유체의 흡입을 위한 흡입홀(13a)과, 유체의 토출을 위한 토출홀(13b)을 포함하고 있다.

상기 흡입 밸브(14)는 상기 밸브 플레이트(13)와 실린더(11) 사이에 위치하는 부재로서 상기 밸브 플레이트의 흡입홀(13a)에 대응되는 위치에 흡입판(14a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 토출 밸브(15)는 상기 밸브 플레이트(13)와 헤드 커버(16) 사이에 위치하는 부재로서 상기 밸브 플레이트의 토출홀(13b)에 대응되는 위치에 토출판(15a)이 형성되어 있다. 상기 토출판(15a)은 피스톤의 압축시 높은 압력을 받게 되므로 밸브 스프링(15b)과 리테이너(15c)로 지지하여 압력에 의하여 쉽게 열리지 않도록 되어 있다.

상기 헤드 커버(16)는 상기 실린더 내로 흡입 또는 토출되는 유체의 유로를 결정짓는 부재로서 상기 밸브 플레이트의 흡입홀(13a)에 대응되는 위치에 형성되어 있는 흡입관과, 토출홀(13b)에 대응되는 위치에 형성되어 있는 토출관을 포함하고 있다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 흡입 밸브(14)와, 토출 밸브(15)를 포함하는 왕복동식 압축기의 동작을 살펴보면, 상기 피스톤(12)이 모터(미도시)의 회전에 의하여 상기 실린더(11)의 내부에서 후퇴하게 되면 압력이 낮아져 유체가 상기 흡입 밸브의 흡입판(14a)을 젖히며 상기 헤드 커버의 흡입관으로부터 흡입된다. 이렇게 흡입된 유체는 상기 모터의 회전에 의한 상기 피스톤(12)의 전진에 따라서 압축이 되며, 이렇게 압축된 유체는 밸브 스프링(15b), 리테이너(15c) 등에 의하여 지지되는 상기 토출 밸브의 토출판(15a)을 젖히며 상기 헤드 커버(16)를 통하여 외부로 빠져나가게 된다.

그런데, 상기 피스톤(12)의 압축 공정시 상사점에 도달한 피스톤과 실린더 사이에는 어느 정도의 공간이 있게 되는데, 이것이 바로 클리어런스(clearance) 체적이 된다. 뿐만 아니라 종래의 토출 밸브 시스템에서는 토출 밸브(15)가 밸브 플레이트(13) 다음에 위치함으로서, 상기 밸브 플레이트(13)의 두께에 의해 형성된 공간만큼 더 많은 클리어런스 체적을 갖게 되어 압축 효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기 클리어런스 체적을 0으로 만드는 것은 불가능하지만, 압축 성능을 고려하여 이를 최소화하는 작업이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 밸브 플레이트의 두께만큼 증가하는 클리어런스 체적을 제거하여 압축 성능을 향상시킨 토출 밸브 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실린더에서 압축된 유체를 토출하는 토출 밸브 시스템에 있어서,

상기 실린더 끝단에 설치되며 흡입판과 토출구가 형성되어 있는 흡입 밸브 시트와; 상기 흡입 밸브 시트에 설치되며 토출판과 흡입구가 형성되어 있는 토출 밸브 시트와; 상기 토출 밸브 시트에 설치되며 흡입구와 토출구가 형성되어 있는 밸브 플레이트와; 상기 밸브 플레이트에 설치되어 상기 밸브 플레이트의 흡입구와 토출구를 통과한 유체의 이동 경로가 되는 헤드커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 토출 밸브 시트에는 토출판의 지지를 위한 밸브 스프링과 리테이너가 더 포함되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 토출 밸브 시스템을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 실린더 끝단에 설치되며 흡입판(141)과 토출구(142)가 형성되어 있는 흡입 밸브 시트(140)와; 상기 흡입 밸브 시트(140)에 설치되며 토출판(151)과 흡입구(152)가 형성되어 있는 토출 밸브 시트(150)와; 상기 토출 밸브 시트(150)에 설치되며 흡입구(131)와 토출구(132)가 형성되어 있는 밸브 플레이트(130)와; 상기 밸브 플레이트(130)에 설치되어 상기 밸브 플레이트(130)의 흡입구(131)와 토출구(132)를 통과한 유체의 이동 경로가 되는 헤드 커버(160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 흡입 밸브 시트(140)는 전체적으로 판 형상으로 되어 있으며, 일정 위치에 판 밸브인 흡입판(141) 및 토출되는 유체를 위한 토출구(142)가 형성되어 있다. 이러한 흡입 밸브 시트는 실린더 끝단에 바로 부착이 되어 유체의 흡입시 상기 흡입판(141)이 젖혀질 수 있도록 되어 있으나, 반대편에는 토출 밸브 시트(150)가 부착되어 있어 토출시에는 반대편으로 젖혀지지 않게 되어 있다.

상기 토출 밸브 시트(150) 또한 전체적으로 판 형상의 상기 흡입 밸브 시트(140)에 바로 부착되는 부재로서, 상기 흡입 밸브 시트(140)의 흡입판(141)에 대응되는 위치에는 흡입구(152)가 형성되어 있으며, 상기 흡입 밸브 시트(140)의 토출구(142)에 대응되는 위치에는 토출판(151)이 형성되어 있다. 판 밸브인 상기 토출판(151)은 실린더 내 유체의 흡입시에는 상기 흡입 밸브 시트(140)에 막혀 젖혀지지 않게 되어 상기 흡입 밸브 시트(140)의 토출구(142)를 막게 되며, 이와 반대로 유체의 토출시에는 젖혀져서 상기 흡입 밸브 시트(140)의 토출구(142)를 개방하게 된다.

상기 밸브 플레이트(130)는 상기 토출 밸브 시트(150)에 부착되는 부재로서, 일정 두께를 가지고 있어 상기 판 형상의 흡입 및 토출 밸브 시트(140)(150)의 견고성을 보완하여 휘어짐 등을 방지하게 된다. 본 실시예에서는 상기 밸브 플레이트(130)의 두께만큼 유체가 남아 있는 것을 방지하기 위하여 토출 밸브 시트의 후단에 배치되어 있다. 이를 위하여 상기 밸브 플레이트(130)의 토출구(132)는 상기 토출 밸브 시트(150)의 토출판(151)이 젖혀질 수 있도록 상기 토출판(151) 전체가 유동될 수 있을 정도의 크기로 형성되어야 한다.

이에 따라 상기 밸브 플레이트에 부착되어 토출되거나 흡입되는 유체의 통로가 되는 헤드 커버(160)의 구조도 변경되어야 함은 물론이다.

한편, 토출시의 높은 압력에 의하여 충분히 압축되기도 전에 토출판(151)이 개방되는 것을 방지하기 위하여 상기 토출판(151)을 지지할 수 있는 밸브 스프링(153), 리테이너(154)를 추가로 설치하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 토출 밸브 시스템은 종래 밸브 플레이트 다음에 위치하는 토출 밸브를 흡입 밸브와 밸브 플레이트 사이의 위치, 즉 밸브 플레이트 앞에 위치시킴으로써, 상기 밸브 플레이트의 두께로 인한 클리어런스 체적을 제거할 수 있다.

이에 따라 체적 효율 및 냉매의 흡입량이 증가하여 압축기관의 압축 효율이 향상되는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 실린더에서 압축된 유체를 토출하는 토출 밸브 시스템에 있어서,

   상기 실린더 끝단에 설치되며 흡입판과 토출구가 형성되어 있는 흡입 밸브 시트와;

   상기 흡입 밸브 시트에 설치되며 토출판과 흡입구가 형성되어 있는 토출 밸브 시트와;

   상기 토출 밸브 시트에 설치되며 흡입구와 토출구가 형성되어 있는 밸브 플레이트와;

   상기 밸브 플레이트에 설치되어 상기 밸브 플레이트의 흡입구와 토출구를 통과한 유체의 이동 경로가 되는 헤드커버

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 토출 밸브 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출 밸브 시트에는 토출판의 지지를 위한 밸브 스프링과 리테이너가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 토출 밸브 시스템.

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