KR100194142B1 - 리이드 밸브장치 및 이를 구비한 밀폐형 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 밸브의 개폐가 지연되지 않고 밸브의 떨림을 방지하여 실린더내부의 충전효율 및 과압축이 개선된 리이드밸브장치 및 이를 구비한 밀폐형 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 양면의 압력차에 의해 밸브리이드시트부에 접리함으로써 밸브공을 개폐하는 밸브리이드를 구비한 리이드밸브장치에 밸브리이드를 개방방향으로 탄성부세하는 수단을 포함한다.

Description

리이드밸브장치 및 이를 구비한 밀폐형 왕복동식 압축기

제1도는 밀페형 왕복동식 압축기의 단면도.

제2도는 종래의 리이드밸브개폐장치의 분해사시도.

제3도는 흡입공과 토출공을 통과하는 제2도의 조립상태단면도.

제4도는 본 발명에 따른 리이드밸브장치의 분해사시도.

제5도는 제4도의 조립정면도.

제6도는 제5도의 I-I선에 따른 확대단면도.

제7도는 제6도의 그루브의 횡단면도.

제8도는 토출공과 코일스프링 부위의 확대분해사시도.

제9도 내지 제11도는 본 발명에 따른 리이드밸브장치의 흡입, 압축, 배기과정을 순차적으로 나타낸 확대단면도.

제12도는 본 발명의 다른 실시예의 분해사시도이다.

본 발명은 리이드밸브장치 및 이를 구비한 밀폐형 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

리이드밸브장치, 특히 밀폐형 왕복동식 압축기에 채용되는 리이드밸브장치는, 흡입공과 토출공을 갖는 밸브시트부재와, 흡입공 및 토출공을 각각 개폐하는 밸브리이드를 가진다. 밸브리이드는 실린더내 피스톤의 왕복운동에 기인한 밸브시트부재 양측의 압력차에 의해 해당 밸브공을 개폐한다.

제1도는 밀폐형 왕복동식 압축기의 단면도, 제2도는 종래의 리이드밸브장치의 분해사시도이고 제3도는 제2도의 조립단면도이다. 이 도면들에서 볼 수 있는 바와 같이, 가스를 흡입 및 토출하는 흡입공(1)와 토출공(2)를 갖는 밸브시트부재(3)에는 흡입공(2)를 개폐하는 흡입밸브리이드(4)를 갖는 흡입밸브리이드부재(5)가 일면에 부착된다. 밸브시트부재(3)의 타면에는 토출공(2)를 개폐하는 토출밸브리이드(6)가 부착된다. 흡입밸브리이드(5) 및 토출밸브리이드(6)와 일체로 결합되는 밸브시트부재(3)는 왕복동하는 피스톤(8)을 갖는 실린더(7)의 상부영역에 고정된다.

이러한 구성에 의하여, 피스톤(8)이 실린더(7)의 피스톤행정의 상사점(A)에서 하사점(B)으로 이동할 때에는 밸브시트부재(3)의 흡입밸브리이드(4)측의 압력(F1) 및 토출밸브리이드(6)측의 압력(F3)이 실린더(7)의 내부압력(F2)보다 크게 된다. 이 압력에 의해 흡입밸브리이드(4)가 개방방향으로 가압되어 흡입공(1)을 개방하고 토출밸브리이드(6)는 개방방향의 반대방향으로 가압되어 토출공(2)을 폐쇄한다. 반대로, 피스톤(8)이 실린더 피스톤 행정의 하사점(B)에서 상사점(A)으로 이동할 때에는 실린더(7)의 내부압력이 밸브시트부재(3)의 흡입밸브리이드(4)측의 압력(F1) 및 토출밸브리이드(6)측의 압력(F3)보다 커지게 된다. 흡입밸브리이드(4)가 개방방향의 반대방향으로 가압되어 흡입공(1)를 폐쇄하고 토출밸브리이드(6)는 개방방향으로 가압되어 토출공(2)를 개방하게 된다.

그런데, 흡입 및 토출밸브리이드(4,6)는 얇은 판상의 탄성재료로 만들어지며, 일단이 고정되고 타단이 자유로운 외팔보의 형태를 가진다. 그래서 작용유체압력의 변동이나 흡입토출사이클이 그 고유진동수에 접근하는 등의 밸브 작동상태에 따라 떨림이 발생할 수 있다. 이러한 떨림은 소음을 유발시켜 압축기, 나아가서는 압출기를 사용하는 냉장고 등 제품의 전체적 품질을 저하시키게 된다.

한편, 양 밸브리이드(4,6)와 흡입공(1) 및 토출공(2) 주위의 밸브시트부(1',2')사이에는 기밀성을 향상시키고 부재간의 마모를 줄이기 위해 오일이 공급된다. 그런데, 양 밸브리이드(4,6)와 밸브시트부(1',2')간의 오일은 그 점착력에 기인하여 양 밸브리이드의 개방지연을 유발시키고, 이것은 충전효율의 저하 혹은 과압축으로 귀결되어, 압축기의 전체적 효율을 저하시키게 된다.

이러한 개방지연을 방지하기 위해 종래에는, 밸브리이드(4,6)를 밸브시트부(1',2')로부터 이격되는 비스듬한 절곡선(4',6')을 따라 약간의 절곡을 시행하여 개방시 점착력의 극복을 용이하게 하였다. 그러나, 밸브리이드의 절곡은 밸브리이드에 잔류응력을 발생시켜 내구성에 지장을 주며, 적절한 절곡량을 선정하는 것도 용이한 것이 아니었다.

따라서, 본 발명의 목적은 밸브개방의 지연과 밸브의 떨림현상을 함께 방지하여 실린더내부의 충전효율 및 과압축을 개선하고 소음을 저감시킨 리이드밸브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밸브개폐의 지연과 밸브의 떨림현상을 방지하는 리이드밸브장치를 구비한 밀폐형 왕복동식 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 양면의 압력차에 의해 밸브리이드시트부에 접리함으로써 밸브공을 개폐하는 밸브리이드를 구비한 리이드밸브장치에 있어서, 밸브리이드를 개방방향으로 탄성부세하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리이드밸브장치에 의해 달성된다. 여기서, 탄성부세수단은 코일스프링에 의해 간단히 구성될 수 있다.

본 발명은 또한, 관통된 밸브공을 갖는 판상의 밸브시트부재와, 상기 밸브시트부재의 일면에 고정되어 밸브공을 탄성적으로 개폐하는 밸브리이드를 갖는 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서, 밸브시트부재의 밸브공 내에 밸브리이드를 밸브시트부재의 표면으로부터 이격되도록 탄성부세하는 스프링이 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기를 제공한다.

여기서, 밸브시트부재에는 밸브리이드와 역방향으로 작동하기 위한 추가의 밸브리이드 및 밸브공이 마련되어 있으며, 스프링은 밸브리이드와 추가의 밸브리이드 사이에서 작용하도록 함으로써 흡입 및 토출용의 밸브리이드 모두에서 밸브개폐지연과 밸브떨림현상을 방지할 수 있다. 이 추가의 밸브리이드 및 밸브공은 흡입용일 수 있다. 또한, 토출용 밸브공은 한 쌍으로 마련될 수도 있는데, 이 한 쌍의 토출용 밸브공에는 연결부에 의해 상호 연결되어 있는 한 쌍의 스프링이 수용될 수 있다. 이때 연결부는 흡입용 밸브리이드에 의해 토출공의 축선방향으로의 이동이 저지되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명에 따른 리이드밸브장치의 분해사시도이고, 제5도는 조립정면도이며, 제6도는 제5도의 I-I선에 따른 확대단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 중앙영역에 가스가 흡입 및 토출되는 흡입공(11)과 토출공(12)이 형성되어 있는 밸브시트부재(13)에는 흡입공(11)를 개폐하는 흡입밸브리이드(14)를 갖는 흡입밸브리이드부재(15)가 일면에 부착된다. 밸브시트부재(13)의 타면에는 토출공(12)를 개폐하는 토출밸브리이드(16)가 부착된다. 밸브시트부재(13)의 토출공(12)내에는 토출밸브리이드(16)와 접촉되어 있는 코일스프링(18)이 삽입되어 있다. 코일스프링(18)의 흡입밸브리이드(14)측의 단부(18')는 흡입밸브리이드(14)를 향하여 길게 연장되어 토출공(12)의 축선방향에서 흡입밸브리이드(14)측을 향한 이동이 저지되도록 위치하여있다. 이 코일스프링(18)의 연장단부(18')를 수용유지하기 위하여 밸브시트부재(13)의 판면에는 그루브(17)가 토출공(12)과 연결되어 형성되어 있다. 제6도는 토출공(12)과 스프링(18)을 확대하여 상세히 도시한 분해사시도이며, 제8도는 그루브(17)의 종단면도로서, 이들 도면으로부터 스프링(18)의 조립관계를 명확히 알 수 있다. 그리하여, 코일스프링(18)은, 토출공(12)의 깊이(t)보다 더 큰 폭(h)을 가지고 토출공(12)내에 수용된다. 코일스프링(18)의 일단은 토출밸브리이드(16)의 자유단(16')측에 접촉되어 있고, 타단의 연장단부(18')는 밸브시트부재(13)에 형성된 그루브(17)에 수용되어 흡입밸브리이드(14)의 중앙영역(14')에 의해 구속되어 있다. 이에 의해 코일스프링(18)은 양 밸브리이드(14,16)을 동시에 탄성적으로 부세하는 상태에 있게 된다.

이러한 구성에 의하여, 양 밸브리이드(14,16)는 항상 코일스프링(18)의 탄성적 가압력을 받으므로, 양 밸브리이드(14,16)와 밸브시트부(11',12')사이의 오일점착력을 용이하게 극복하여 흡입공(11) 및 토출공(12)을 신속히 개방할 수 있게 된다.

제9도는 본 발명의 흡입과정의 동작도이다. 실린더(21)내의 피스톤(20)이 상사점(C)에서 하사점(D)으로 이동할 때 실린더(21)내부의 압력(P2)은 밸브시트부재(13)의 흡입밸브리이드(14)측의 압력(P1)과 밸브시트부재(13)의 토출밸브리이드(16)측의 압력(P3)보다 작아지게 된다. 이 압력차에 의해 흡입밸브리이드(14)는 개방방향으로 가압되어 흡입공(11)을 개방하며 가스가 실린더(21) 내부로 흡입된다. 반대로, 토출밸브리이드(16)는 개방방향의 반대방향으로 가압을 받는다. 그래서, 토출밸브리이드(16)는 토출공(12)의 밸브리이드시트부(12')에 밀착되어 토출공(12)을 완전히 폐쇄하게 된다. 이 상태에서 토출공(12)내의 코일스프링(18)은 토출밸브리이드(12)에 의해 지지되면서 흡입밸브리이드(14)를 개방방향으로 탄성부세하게 된다. 그리하여 흡입밸브리이드(14)는 압력차에 의한 개방력에 부가한 코일스프링(18)의 탄성력을 받아 보다 신속하게 흡입공(11)을 개방하게 된다.

또한, 코일스프링(18)이 흡입밸브리이드(14)의 중앙영역(14')을 지지하고 있으므로, 흡입밸브리이드(14)의 강성이 증대하게 되어 떨림을 현격히 저감시킬 수 있다.

제10도는 본 발명의 압축과정의 동작도이다. 실린더(21) 내의 피스톤(20)이 하사점(D)에서 상사점(C)으로 전진하기 시작할 때 실린더(21)의 내부압력(P2)은 밸브시트부재(13)의 흡입밸브리이드(14)측의 압력(P1)보다 커지기 시작한다. 이 실린더(21)의 내부압력(P2)은 피스톤(20)이 상사점(C)으로 전진함에 따라 점점 더 증가하게 된다. 이때 흡입밸브리이드(14)는 흡입공(11)을 조금씩 폐쇄하기 시작한다. 이에 따라, 흡입밸브리이드(14)의 중앙영역(14')을 지지하고 있는 코일스프링(18)은 흡입밸브리이드(14)에 의해 가압을 받기 시작하여 이 가압된 힘이 토출밸브리이드(16)로 전달됨과 동시에 탄성에너지가 증가하기 시작한다. 그러나, 실린더(21) 내부압력(P2)과 코일스프링(18)의 탄성복원력의 합력이 밸브시트부재(13)의 토출밸브리이드(16)측의 압력(P3)에 이르기까지는 토출리이드밸브(16)는 토출공(12)을 개방하지 못한다.

제11도는 본 발명의 배기과정의 동작도이다. 실린더(21)내의 피스톤(20)이 하사점(d)에서 상사점(C)으로 더 전진함에 따라 실린더(21)의 내부압력(P2)도 더 증가하게 된다. 이때 피스톤(20)이 실린더(21) 내부압력(P2)과 코일스프링(18)의 탄성복원력의 합력이 밸브시트부재(13)의 토출밸브리이드(16)측의 압력(P3)에 이르는 지점까지 전진하면 토출밸브리이드(16)는 토출공(12)을 개방하기 시작한다. 피스톤(20)이 실린더(21) 피스톤행정의 상사점(C)에 이르면 흡입밸브리이드(14)에 의해 흡입공(11)은 완전 폐쇄되고 토출공(12)은 완전개방된다. 여기서, 토출밸브리이드(16)는 코일스프링(18)이 토출밸브리이드(16)의 자유단(16')측을 지지하고 있으므로, 토출밸브리이드(16)는 더 이상 외팔보의 형태가 아닌 양단지지보의 구조를 갖게 된다. 이에 따라 떨림이나 그에 의한 소음은 발생하지 아니한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 채용된 코일스프링이 토출측 밸브리이드의 자유단측을 지지하고 있으므로, 토출측 밸브리이드(8)는 더 이상 외팔보의 형태가 아닌 양단지지보의 구조를 갖게 된다. 이에 따라 떨림이나 그에 의한 소음은 발생하지 아니한다. 그리고 흡입밸브리이드에 대해서도 코일스프링이 보의 중앙영역을 지지하고 있으므로, 밸브리이드의 강성이 증대하게 되어 떨림을 현격히 저감시킬 수 있다. 더욱이, 밸브리이드의 개방동작시, 스프링의 가압력이 밸브시트부재의 오일점착력 극복을 보조하므로, 개방동작이 신속히 이루어지게 된다.

전술 및 도시한 실시예에서는 각 1개의 토출공과 흡입공을 갖는 리이드밸브장치에 관해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 아니하고 여러개의 흡입공 및 토출공을 갖는 리이드밸브장치에도 적용될 수 있다.

제12도는 한 쌍의 토출공을 갖는 실시예의 사시도이다. 이 실시예에서는, 2개의 토출공(31,32)과 1개의 흡입공(35)을 갖는 밸브시트부재(30)에 연결부(34)에 의하여 상호 연결되어 있는 한 쌍의 코일스프링(33)을 양 토출공(31,32)에 일체로 수용시켜 흡입밸브리이드(37) 및 토출밸브리이드(36)를 동시에 탄성부세하도록 되어 있다.

또한, 코일스프링 대신에 예를들어 판스프링 등의 탄성부세수단을 사용할 수도 있으며, 탄성부세수단을 토출공 뿐만 아니라 흡입공에도 수용시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 리이드밸브장치에 있어서 오일점착력에 의한 밸브리이드의 개방지연을 해소하는 동시에 떨림을 효과적으로 방지할 수 있다는 우수한 효과가 제공된다.

Claims (8)

1. 양면의 압력차에 의해 밸브리이드시트부에 접리함으로써 밸브공을 개폐하는 밸브리이드를 구비한 리이드밸브장치에 있어서, 상기 밸브리이드를 개방방향으로 탄성부세하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리이드밸브장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재 수단은 상기 밸브공 내에 수용되는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 리이드밸브장치.
3. 관통된 밸브공을 갖는 판상의 밸브시트부재와, 상기 밸브시트부재의 일면에 고정되어 상기 밸브공을 탄성적으로 개폐하는 밸브리이드를 갖는 밀폐형 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 밸브시트부재의 상기 밸브공 내에 상기 밸브리이드를 상기 밸브시트부재의 표면으로부터 이격되도록 탄성부세하는 스프링이 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기.
4. 제3항에 있어서, 상기 밸브시트부재에는 상기 밸브리이드와 역방향으로 작동하기 위한 추가의 밸브리이드 및 밸브공이 마련되어 있으며, 상기 스프링은 상기 밸브리이드와 상기 추가의 밸브리이드사이에서 작용하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기.
5. 제4항에 있어서, 상기 밸브리이드는 토출용 밸브리이드이며, 상기 추가의 밸브리이드는 흡입용 밸브리이드인 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기.
6. 제5항에 있어서, 토출용 밸브공은 한 쌍이며, 상기 각 토출용 밸브공에 상기 토출용 밸브리이드가 각각 부속되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기.
7. 제6항에 있어서, 상기 각 토출용 밸브공 내에 수용되는 스프링은 연결부에 의해 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기.
8. 제7항에 있어서, 상기 연결부는 상기 흡입용 밸브리이드에 의해 토출공의 축선방향으로의 이동이 저지되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기.