KR100199969B1 - 밸브리이드를 갖는 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 왕복동가능하게 피스톤을 수용하는 실린더와, 상기 실린더의 전면을 차단하여 밀폐공간을 형성하는 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트에 형성된 밸브공에 접리하며, 상기 실린더내의 피스톤의 왕복운동에 연동하여 밸브공을 탄성적으로 개폐하는 밸브리이드를 갖는 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 상기 밸브플레이트에 형성된 밸브공의 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출하여 상기 밸브리이드의 판면을 접촉지지하는 리이드지지부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 피스톤의 압축행정시 각 흡입 및 토출밸브리이드가 해당 밸브공내로 내향 탄성변형되지 아니함으로써, 밸브리이드의 작동성을 향상시키는 동시에 마모 및 파손을 줄일 수 있다.

Description

밸브리이드를 갖는 왕복동식 압축기

본 발명은 밸브리이드장치를 갖는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

왕복동식 압축기(1)는, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부를 밀폐하며 외관을 형성하는 본체케이싱내에 구동모터부(11)와 압축부(21)를 가지고 있다. 본체케이싱(3)의 외면에는, 냉매가스가 유입되는 흡입관(5) 및 압축된 냉매가스가 토출되는 도시않은 토출관, 그리고, 전력을 공급하는 전원단자(9)가 노출되어 있다.

구동모터부(11)는, 고정자(13) 및 회전자(15), 그리고, 여자코일(17)로 구성된다. 전원단자(9)에 외부 전원이 공급되면, 고정자(13)에 전기적 회전력이 발생하여 회전자(15)를 회전시키고, 이 때, 회전자내에 수직방향으로 압입되어 있는 회전샤프트(19)가 일체로 회전하게 된다. 회전샤프트(19)의 말단에는 편심된 크랭크부(20)가 마련되어 있다.

한편, 압축부(21)는, 흡입관(5)을 통해 공급되는 냉매가스가 수용되는 실린더(23)와, 이 실린더내에 왕복 슬라이딩가능하게 설치되는 피스톤(25)으로 구성되어 있다. 피스톤(25)과 회전샤프트(19)의 크랭크부(20)는 케넥팅로드(27)에 의하여 상호 결합되며, 이에 의해 회전샤프트(19)의 회전력이 피스톤(25)의 슬라이딩 왕복운동으로 전환되게 된다. 그리고, 실린더(23)의 전면에는, 실린더내를 밀폐하여 압축공간을 형성하는 실린더헤드(29)가 설치되어 있고, 이 실린더헤드(29)와 실린더(23) 사이에는, 밸브플레이트(51) 및 피스톤(25)의 왕복운동으로 형성되는 밸브플레이트(51) 양측의 압력차에 의하여 해당 밸브공을 개폐하는 밸브리이드부재(61)가 설치되어 있다.

도 4는 이러한 왕복동식 압축기에 설치되어 있는 종래의 밸브리이드장치의 분해사시도이고, 도 5은 도 4의 밸브공 및 밸브리이드 부위의 조립확대정면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 냉매가스를 흡입하는 흡입공(33) 및 냉매를 토출하는 토출공(35)을 갖는 밸브플레이트(31)에는 흡입공(33)을 개폐하는 흡입밸브리이드(43)를 갖는 흡입밸브리이드부재(41)가 일면에 부착된다. 그리고, 밸브플레이트(31)의 타면에는, 토출공(35)을 개폐하는 도시않은 토출밸브리이드가 부착된다. 흡입밸브리이드(43) 및 토출밸브리이드와 일체로 결합되는 밸브플레이트(31)는 왕복동하는 피스톤(25)이 내장된 실린더(23)의 전면에 고정결합된다.

이러한 구성에 의하여, 도 6 내지 도 8은 종래의 밸브리이드장치의 흡입, 압축, 배기과정을 순차적으로 나태낸 확대단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 실린더내의 피스톤(25)이 피스톤행정의 상사점(A)에서 하사점(B)으로 이동할 때에는 밸브플레이트(31)의 흡입밸브리이드측의 압력 및 토출밸브리이드측의 압력이 실린더(23)의 내부압력보다 크게 된다. 이 압력에 의해 흡입밸브리이드(43)가 개방방향으로 가압되어 흡입공(33)을 개방하고 토출밸브리이드(45)는 개방방향의 반대방향으로 가압되어 토출공(35)을 완전폐쇄한다.

반대로, 피스톤(25)이 실린더내에서 피스톤행정의 하사점(B)에서 상사점(A)으로 이동할 때에는, 실린더(23)의 내부압력이 밸브플레이트(31)의 흡입밸브리이드측의 압력 및 토출밸브리이드측의 압력보다 커지게 된다. 그래서, 흡입밸브리이드(43)가 개방방향의 반대방향으로 가압되어 흡입공(33)을 폐쇄하고 토출밸브리이드(45)는 개방방향으로 가압되어 토출공(35)을 개방하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 왕복동식 압축기(1)에 사용되는 흡입 및 토출밸브리이드(43, 45)는 얇은 판상의 탄성재료로 만들어지며, 흡입밸브리이드(43)는, 피스톤(25)의 압축행정에 의한 토출압에 의해 필연적으로 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 흡입공내로의 탄성변형이 발생하게 된다. 이에 따라 흡입밸브리이드(43)의 판면은 흡입공(33) 내경연부의 날카로운 모서리에 연속적으로 접촉하게 되며, 이러한 접촉에 의해 흡입밸브리이드(43)의 혀부위 즉, 리이드부에 마모가 발생하게 된다는 문제점이 있다. 그래서, 이 마모부분에 이물질이 분포하여 모세관(Capillary Tube)을 막아 피스톤의 압축행정기능을 마비시킬 수 있으며, 이러한 마모가 계속적으로 진행됨에 따라 종국에는, 흡입밸브리이드(43)가 파손되어 압축기 및 이 압축기를 사용하는 제품의 품질을 저하시키게 된다.

또한, 토출밸브리이드(45)의 리이드부도, 피스톤(25)의 흡입행정에 의한 흡입압에 의하여 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 토출공내로의 탄성변형이 발생될 수 있다. 토출공(35)은 흡입공(33)에 비하여 그 반경이 작기 때문에, 토출밸브리이드(45)의 내향 탄성변형이 비교적 적을 수 있지만, 경우에 따라 예를 들어, 시간의 경과 등에 의해 상기한 문제점들이 발생할 수 있으며, 이에 의해 제품의 품질저하를 초래할 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 문제점을 고려하여, 피스톤의 왕복동시 각 흡입 및 토출밸브리이드가 해당 밸브공내로 내향 탄성변형되지 아니하도록 함으로써, 밸브리이드의 작동성을 향상시키는 동시에, 마모 및 파손을 줄일 수 있는 왕복동식압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브리이드장치의 분해사시도,

도 2는 도 1의 밸브공 및 밸브리이드 부위의 조립확대정면도,

도 3은 밀폐형 압축기의 종단면도,

도 4는 종래의 밸브리이드장치의 분해사시도,

도 5는 도 4의 밸브공 및 밸브리이드 부위의 조립확대정면도,

도 6 내지 도 8은 종래의 밸브리이드장치의 흡입, 압축, 배기과정을 순차적으로 나타낸 확대단면도,

도 9는 도 8의 부분확대단면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 본체케이싱 5 : 흡입관

11 : 구동모터부 19 : 회전샤프트

21 : 압축부 23 : 실린더

25 : 피스톤 29 : 실린더헤드

51 : 밸브플레이트 53 : 흡입공

55 : 배출공 57, 59 : 리이드지지부

61 : 밸브리이드부재 63 : 밸브리이드

상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 왕복동가능하게 피스톤을 수용하는 실린더와, 상기 실린더의 전면을 차단하여 밀폐공간을 형성하는 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트에 형성된 밸브공에 접리하며, 상기 실린더내의 피스톤의 왕복운동에 연동하여 밸브공을 탄성적으로 개폐하는 밸브리이드를 갖는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 밸브플레이트에 형성된 밸브공의 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출하여 상기 밸브리이드의 판면을 접촉지지하는 리이드지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기에 의하여 달성된다.

여기서 상기 밸브플레이트의 밸브공은, 상기 피스톤의 흡입행정시 상기 밸브리이드에 의해 개방되고 토출행정시 폐쇄되는 냉매흡입공이며; 상기 밸브리이드는 흡입용 밸브리이드로 구성하여, 피스톤의 토출행정시 발생하는 흡입용 밸브리이드의 마모를 방지하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 밸브플레이트에는, 상기 피스톤의 토출행정시 추가의 토출용 밸브리이드에 의해 개방되고 흡입행정시 폐쇄되는 냉매토출공이 더 마련되어 있으며; 상기 밸브플레이트의 냉매토출공에는 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출하여 토출용 밸브리이드의 판면을 접촉지지하는 리이드지지부를 형성하여, 피스톤의 흡입행정시 발생하는 토출용 밸브리이드의 마모를 방지할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브리이드장치의 분해사시도이다. 종래의 도 4와 관련하여 설명한 바와 마찬가지로, 실린더(23)와 실린더헤드(29) 사이에 개재되는 밸브플레이트(51)는, 냉매가스가 흡입되는 흡입공(53) 및 토출되는 토출공(55)이 그 중앙영역에 형성되어 있다. 그리고, 이 밸브플레이트(51)에는, 흡입공(53)을 개폐하는 흡입밸브리이드(63)를 갖는 흡입밸브리이드부재(61)가 일면에 부착되게 되고, 토출공(55)을 개폐하는 도시않은 토출밸브리이드가 타면에 부착되게 된다.

밸브플레이트(51)에 형성된 흡입공(53)에는, 그 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출된 리이드지지부(57)가 형성되어 있다. 이 리이드지지부(57)는, 흡입공(53)의 내경을 따라 소정간격을 유지하고 그 축선을 향해 돌출된 4개의 돌기부를 형성하고 있으며, 전체적으로 내경면에 요철형상을 이루고 있다. 도 2는 도 1의 밸브공 및 밸브리이드 부위의 확대정면도로서, 이 도면에서는 리이드지지부(57)가 형성된 밸브공 즉, 흡입공(53)을 보다 명확하게 볼 수 있다.

이들 리이드지지부(57)가 형성된 흡입공(53)의 전면에는, 흡입밸브리이드(63)의 혀부 즉, 리이드부의 판면이 접촉하게 되며, 피스톤(25)의 압축행정에 의한 실린더내의 냉매토출시, 리이드부의 판면은 이 흡입공(53)의 리이드지지부(57)에 의해 접촉지지되어, 토출압에 의한 내향 탄성변형이 다소 줄어들게 된다. 그래서, 종래 흡입밸브리이드의 탄성변형으로 흡입공의 모서리부분과 접촉하여 발생되는 리이드부의 마모가 저하되게 된다.

한편, 밸브플레이트(51)의 토출공(55)에도, 그 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출된 리이드지지부(59)가 형성되어 있다. 토출공(55)은 흡입공(53)에 비하여 그 반경이 작기 때문에, 이들 리이드지지부(59)도 다소 작게 형성할 수 있으며, 그 형상은 토출공(55)의 그것과 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이들에 의하여 피스톤(25)의 흡입행정시, 토출밸브리이드의 판면이 접촉지지되어, 토출공(55)에 내향 탄성변형이 발생하지 아니하고, 이에 따라 토출밸브리이드의 마모가 거의 발생하지 아니하게 된다.

이러한 구성에 의하여, 본 밸브플레이트(51) 및 밸브리이드부재(61)가 설치된 왕복동식 압축기(1)는, 실린더내의 피스톤(25)이 상사점에서 하사점으로 이동할 때 실린더(23) 내부의 압력은 밸브플레이트(51)의 흡입밸브리이드측 및 토출밸브리이드측의 압력보다 작아지게 된다. 이 압력차에 의하여 흡입밸브리이드(63)는 개방방향으로 탄성변형되어 흡입공(53)을 개방하게 되고, 이에 의해 냉매가스가 실린더내로 흡인되게 된다. 이 때, 토출밸브리이드도 흡입밸브리이트의 개방방향으로 가압되어 토출공(55)을 완전히 폐쇄하게 된다. 그리고, 피스톤(25)이 하사점에 이를 때, 그 압력차는 최대로 되게 되며, 이 때, 토출밸브리이드는 토출공(55)의 리이드지지부(59)에 그 판면이 접촉지지되어 내향 탄성변형되지 아니하게 된다.

한편, 실린더내의 피스톤(25)이 하사점에서 상사점으로 이동할 때, 실린더내의 압력은 밸브플레이트(51)의 흡입밸브리이드측 및 토출밸브리이드측의 압력보다 높아지게 된다. 이 때에는, 토출밸브리이드가 개방방향으로 탄성변형되어 토출공(55)을 개방하게 되고, 반대로 흡입밸브리이드(63)가 토출밸브리이드의 개방방향으로 가압되어 흡입공(53)을 완전 폐쇄하게 된다. 이에 의해 개방된 토출공(55)을 통하여 실린더내에 압축된 냉매가스가 토출되게 된다. 그리고, 피스톤(25)이 상사점에 이르게 되면, 양측의 압력차가 최대로 되게 되며, 이 때, 흡입밸브리이드(63)의 판면은, 흡입공(53)의 리이드지지부(57)에 의해 접촉지지되어 내향 탄성변형되지 아니하게 된다.

상술 및 도시한 실시예를 통하여 볼 수 있는 바와 같이, 본 왕복동식 압축기(1)에서는, 밸브플레이트(51)에 형성된 각 밸브공에 리이드지지부(57, 59)를 형성하여 해당 밸브리이드(63)의 마모 및 파손을 방지할 수 있게 되었다. 그리고, 이러한 리이드지지부(57, 59)는, 밸브리이드(63)의 판면과 접촉하게 되는 모서리부분을 매끈한 곡면으로 정형하여 즉, 필릿(Fillet)함으로써, 밸브리이드(63)의 마모 및 파손을 보다 저하시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 피스톤의 압축행정시 각 흡입 및 토출밸브리이드가 해당 밸브공내로 내향 탄성변형되지 아니함으로써, 밸브리이드의 작동성을 향상시키는 동시에 마모 및 파손을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기가 제공되게 된다.

Claims (3)

1. 내부에 왕복동가능하게 피스톤을 수용하는 실린더와, 상기 실린더의 전면을 차단하여 밀폐공간을 형성하는 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트에 형성된 밸브공에 접리하며, 상기 실린더내의 피스톤의 왕복운동에 연동하여 밸브공을 탄성적으로 개폐하는 밸브리이드를 갖는 왕복동식 압축기에 있어서,

   상기 밸브플레이트에 형성된 밸브공의 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출하여 상기 밸브리이드의 판면을 접촉지지하는 리이드지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브플레이트의 밸브공은, 상기 피스톤의 흡입행정시 상기 밸브리이드에 의해 개방되고 토출행정시 폐쇄되는 냉매흡입공이며;

   상기 밸브리이드는 흡입용 밸브리이드인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 밸브플레이트에는,

   상기 피스톤의 토출행정시 추가의 토출용 밸브리이드에 의해 개방되고 흡입행정시 폐쇄되는 냉매토출공이 더 마련되어 있으며;

   상기 밸브플레이트의 냉매토출공에는 내경연부로부터 반경방향 내측으로 돌출하여 토출용 밸브리이드의 판면을 접촉지지하는 리이드지지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.

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