KR100228859B1 - 밀폐형 압축기의 밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브플레이트의 강도가 증가되어 수명이 연장되고 흡입 포트의 재팽창 볼륨을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킨 밀폐형 압축기용 밸브 시스템에 관한 것이다.

그 밀폐형 압축기용 밸브 시스템은, 실린더(13)의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13')에 고정되고 그 실린더(13)내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출 밸브 조립체를 지니는 밀폐형 압축기에 있어서 : 실린더블럭(13')의 상면(13")에 밀폐되게 배치되며 실린더(13)로 통하는 토출구(35)가 형성되고 그 토출구(35) 주위에 장착홈(37)이 형성되며, 그 장착홈(37)내에 밸브시트부(36)에 인접하게 요홈부(38)를 형성하고 벨브시트부(36)와 주변부(36')가 동일한 두께로 형성된 밸브플레이트(31); 상기 밸브플레이트(31)의 토출구(35)를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 상기 밸브플레이트(31)의 상면에 일단이 고정되는 플랩퍼형 토출밸브(32); 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)의 타단의 개방 정도를 탄성적으로 제한하고 폐쇄시 탄성을 가하도록 상기 밸브플레이트(31)의 상면에 고정되는 백 스프링(33); 그리고, 상기 백 스프링(33)의 상부에서 그 백 스프링(33)과 함께 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)의 타단의 개방 정도를 고정적으로 제한하며, 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)와 백 스프링(33)을 일단에서 고정시키고 타단의 양단부에는 엠보싱부(39a,39b)가 형성된 스토퍼(34)가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 밸브시트부의 두께와 동일한 두께로 밸브플레이트가 제조될 수 있어서 밸브플레이트의 강도가 증가되어 수명이 연장되고 흡입 포트의 재팽창 볼륨을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있으며, 장착홈에서 단차를 제거하고 스토퍼의 양단에 엠보싱부를 형성하여 백 스프링 및 토출 밸브의 개폐 작동을 확실하게 유지시키므로 간단한 구조의 밀폐형 압축기용 밸브 시스템을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

밀폐형 압축기의 밸브 시스템

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브플레이트의 강도가 증가되어 수명이 연장되고 흡입 포트의 재팽창 볼륨을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킨 밀폐형 압축기용 밸브 시스템에 관한 것이다.

압축기는 통상적으로 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 왕복동형, 회전형 및 터보형이 있다. 이러한 압축기가 냉장고용으로 사용되는 경우, 냉장고 내부를 저열원으로 하고 외부를 고열원으로 하는 저비등점의 냉매의 포화증기를 고압으로 압축하여 응축기로 유동시킨다. 그 응축기에서는 고압, 고열의 냉매로부터 증발의 잠열이 냉장고 외부의 고열원으로 방출되어 액체상태의 냉매로 상변화를 일으키고는 이 액상의 냉매가 팽창밸브를 통과하여 저압, 저온으로 스로틀링된 후, 증발기로 유입된다. 그 증발기에서 그 저압, 저온의 냉매는 대부분 액상으로 냉장고 내부의 저열원으로부터 잠열을 흡수하여 포화증기 상태의 냉매로 상변화를 일으킨 후, 다시 상술한 압축기로 유입됨으로써 냉동사이클을 구성하게 된다. 이와 같은 냉동사이클을 반복하는 가운데 냉장고 내부는 지속적으로 냉기를 공급받아 소망의 냉동(장)효과를 가져오게 된다.

통상 가정용 냉장고용 압축기는 주로 1단의 왕복동형으로 그 구동 전기모터와 함께 케이스내에 밀폐된 채 냉장고의 하부에 설치되며, 제1도에 상부 케이스를 제거한 상태의 내부구조가 평면도로 도시된다.

그 왕복동형 압축기(10)에 있어서, 방음 및 방진을 위하여 전기모터 및 압축기가 상부 및 하부 케이스(12,11)의 내부에 밀폐되게 수납되며, 또한 그 상부 및 하부 케이스(12,11)와는 소정의 간격을 두고 적당한 방진 및 방음 수단, 예를 들면 압축스프링 내지는 판스프링으로 그 상부 및 하부 케이스(12,11)에 하부 또는 측부에서 프레임(24)을 개재하여 지지된다.

상술한 왕복동형 압축기는 제1도에서 횡형으로 프레임(24)의 상부에 고정되는 실린더블럭(13')과 그 내부의 실린더(13)에 왕복 운동가능하게 삽입되는 피스톤(14)으로 구성되며(제2도 참조), 그 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 실린더블럭(13')의 좌측단부에 설치된 흡입 및 토출 밸브조립체(15)를 개재하여 저압, 저온의 냉매가스가 흡입되고 고압, 고온의 냉매가스가 토출된다. 그 흡입 및 토출 밸브조립체(15)는 소형화를 위하여 통상 탄성을 지니는 플랩퍼(flapper) 내지는 리드(reed)형 박판 구조로 구성되며, 그 플랩퍼 내지는 리드형 흡입 및 토출 밸브조립체(15)는 양면에 작용하는 압력차에 의해 피동적으로 개폐된다.

이와 같이 구성되는 왕복동형 압축기에 있어서, 피스톤(14)의 후진 운동시 상기 저압, 저온의 냉매가스는 상기 상부 내지는 하부 케이스(12,11)에 밀폐되게 고정된 흡입파이프(연결관)(22) 및 흡입머플러(16)를 개재하여 외부의 증발기(도시생략됨)로부터 흡입 및 토출 밸브조립체(15)의 흡입리드 밸브로 유입되고, 피스톤(14)의 전진 운동시에 상기 압축기에서 토출된 고압, 고온의 냉매가스는 그 흡입 및 토출 밸브조립체(15)의 토출리드 밸브로부터 토출파이프(23') 및 상기 상부 내지는 하부 케이스(12,11)에 밀폐되게 고정된 토출파이프 연결관(23)을 거쳐 외부의 응축기(도시생략됨)로 송출된다. 냉매충전파이프(22')는 상기 하부 케이스(11)에 밀폐되게 고정되고 초기에 내부에 냉매가스를 충전시킨 후, 밀봉된다.

또한, 냉장고 작동소음의 대부분을 차지하는 압축기 소음은 피스톤(14)의 왕복운동, 흡입 및 토출 밸브조립체(15)의 개폐 충격, 냉매가스의 흡입 및 토출 압력의 맥동 등에 의해 발생하며, 그 중 냉매가스의 흡입 및 토출 압력의 맥동에 의한 소음을 감소시키기 위해 흡입파이프(연결관)(22)로 유입된 냉매가스는 상부 및 하부 케이스(12,11) 내부에 충전된 채, 흡입머플러(16)를 통해 실린더(13)로 흡입되고, 실린더(13)에서 압축된 냉매는 토출머플러(17)를 통하여 토출파이프(23')로 토출된다.

한편, 전기모터는 프레임(24)의 하부에 고정되게 설치되는 고정자(18)와, 그 고정자(18)와 간극을 두고 회전하는 회전자(19)로 구성되고(제2도 참조), 그 회전자(19)는 회전축(20)에 고정되어 함께 회전하도록 프레임(24)에 회전가능하게 지지된다. 그 전기모터의 회전축(20)의 단부에 상기 프레임(24)의 상부로 편심축(21)을 돌출되게 형성하여 피스톤(14)을 연결봉 및 축수를 개재하여 그 편심축(21)에 연결함으로써 그 편심축(21)의 편심회전량만큼 피스톤(14)이 왕복 운동하게 된다. 또한, 그 전기모터의 고정자(18)의 권선코일에는 상부 및 하부 케이스(12,11)에 밀폐되게 고정되는 외부단자(18')를 개재하여 외부 전원이 인가된다.

상술한 바와 같이 작동하는 압축기 및 구동 모터의 원활한 운전을 위해 하부 케이스(11)의 바닥에 냉동기유가 저장되는 냉동기유 저유조(25)를 형성하고 회전축(20)의 윤활유 공급홈(20')을 따라 상부로 흡입되면서 각 윤활부위에 냉동기유를 공급하여 윤활작용을 하도록 하고 있다.

제3도에는 종래의 밀폐형 압축기의 밸브 시스템의 일예가 상세히 도시된다. 그 밸브 시스템은 밸브플레이트(31), 플랩퍼형 토출밸브(32), 백 스프링, 스토퍼(34)를 구비한다.

상기 밸브플레이트(31)는 실린더블럭(13')의 상면(13")에 밀폐되게 배치되며 실린더(13)와 토출실을 연통시키는 토출구(35)가 형성되고, 상면에는 그 토출구(35) 주위에 밸브시트부(36)와 장착홈(37)이 형성된다. 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)는 그 밸브플레이트(31)의 토출구(35)를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트(31) 상면의 장착홈(37)에 일단이 고정되며, 백 스프링(33)은 그 플랩퍼형 토출밸브(32)의 타단의 개방정도를 탄성적으로 제한하고 폐쇄시 탄성을 가하여 신속히 폐쇄되도록 밸브플레이트(31) 상면의 장착홈(37)에 플랩퍼형 토출밸브(32)의 상부에서 고정된다. 그 백 스프링(33)은 생략될 수도 있다.

상기 플랩퍼형 토출밸브(32) 내지는 백 스프링(33)의 상부에는 스토퍼(34)가 상기 밸브플레이트(31)의 장착홈(37)의 최상부에 삽입되어, 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)의 타단의 개방 정도를 고정적으로 제한함으로써 플랩퍼형 토출밸브(32)가 원활한 개폐작동을 할 수 있게 된다.

이러한 종래 기술에서의 밸브 시트부(36)는 토출구(35)의 개폐가 원활하도록 주변부 보다 돌출되게 높이(H)가 크게 형성되는 데, 밸브플레이트(31)의 밸브 시트부(36) 주변부의 높이(H')가 작을수록 잔류 가스량이 작으나 연성 및 강도 문제와 관련하여 다공성 가스 누출이 증가하므로 소정 높이 이상으로 제한된다.

따라서, 이러한 종래의 밸브 시스템에서는 흡입 포트의 재팽창 볼륨이 증가하여 압축기 성능이 저하되는 문제가 있었고, 밸브플레이트(31)의 강도가 충분하게 확보되지 못하여 수명이 단축되는 문제가 존재하였다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 압축기 밸브 시스템의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 밸브플레이트의 강도가 증가되어 수명이 연장되고 흡입 포트의 재팽창 볼륨을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킨 밀폐형 압축기용 밸브 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 밀폐형 왕복동 압축기의 내부구조를 나타내는 평면도.

제2도는 밀폐형 압축기의 내부구조를 도시하는 제1도의 선 2-2 단면도.

제3도는 밀폐형 압축기의 종래 기술의 밸브 시스템을 도시한 부분단면도.

제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 시스템을 도시하는 부분단면도.

제5도는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 시스템을 도시하는 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 11 : 하부 케이스

12 : 상부 케이스 13 : 실린더

14 : 피스톤 15 : 흡입 및 토출 밸브 조립체

16 : 흡입머플러 17 : 토출머플러

18 : 고정자(스테이터) 19 : 회전자(로터)

20 : 회전축 21 : 편심축

22 : 흡입파이프(연결관) 23,33 : 토출파이프 연결관

23' : 토출파이프 24 : 프레임

25 : 냉동기유 저유조 31 : 밸브 플레이트

32 : 플랩퍼형 토출 밸브 33 : 백 스프링

34 : 스토퍼 35 : 토출구

36 : 밸브 시트부 37 : 장착홈

38 : 요홈부 39a,39b : 엠보싱부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 실린더의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭에 고정되고 그 실린더내에서의 피스톤의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출 밸브조립체를 지니는 밀폐형 압축기에 있어서 : 실린더블럭의 상면에 밀폐되게 배치되며 실린더로 통하는 토출구가 형성되고 그 토출구 주위에 장착홈이 형성되며, 그 장착홈내에 밸브시트부에 인접하게 요홈부를 형성하고 밸브시트부와 주변부가 동일한 두께로 형성된 밸브플레이트; 상기 밸브플레이트의 토출구를 실린더의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 상기 밸브플레이트의 상면에 일단이 고정되는 플랩퍼형 토출밸브; 상기 플랩퍼형 토출밸브의 타단의 개방 정도를 탄성적으로 제한하고 폐쇄시 탄성을 가하도록 상기 밸브플레이트의 상면에 고정되는 백 스프링; 그리고, 상기 백 스프링의 상부에서 그 백 스프링과 함께 상기 플랩퍼형 토출밸브의 타단의 개방 정도를 고정적으로 제한하며, 상기 플랩퍼형 토출밸브와 백 스프링을 일단에서 고정시키고 타단의 양단부에는 엠보싱부가 형성된 스톱퍼가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 밸브 시스템을 제공한다.

이와 같이 구성함으로써 토출구의 높이를 최소로 하여 잔류 가스량을 최소로 하고 이에 따라 재팽창율을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 스토퍼는 그 양단부에 상이한 높이의 엠보싱부가 형성되어 플랩퍼형 토출밸브와 백 스프링을 일단에서 고정시키고 타단에서 백 스프링을 원활하게 슬라이딩 되도록 구성됨으로써 밸브의 개폐작동을 안정적으로 유지할 수 있게 된다. 예를 들어 상기 일단의 엠보싱부의 높이가 다른 일단의 엠보싱부의 높이보다 플랩퍼형 토출밸브 및 백 스프링의 두께와 미끄럼공차 만큼 더 높게 하는 것을 들 수 있다.

이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 밀폐형 압축기용 밸브 시스템을 상세하게 설명한다.

본 발명의 밸브 시스템의 일실시예에서는 제4, 5도에 도시된 바와 같이, 밸브플레이트(31)에 형서된 토출구(35)를 개폐하는 플랩퍼형 토출밸브(32)의 밸브 시트부(36)의 높이(H)를 주변부의 높이와 동일하게 형성한다. 다만, 밸브 시트부(36)에 인접한 주변부에는 요홈부(38)를 되도록 좁은 소정의 폭으로 형성하여 플랩퍼형 토출밸브(32)가 토출구(35)를 확실하게 개폐하도록 구성하였다. 따라서, 밸브플레이트(31)의 두께가 종래에 비해 증가하므로 충분한 강도를 확보할 수 있으며, 종래에 비해 흡입 포트 면적×(H-H')만큼의 재팽창 볼륨을 저감시킬 수 있으므로 압축기의 성능이 그만큼 개선된다.

또한, 본 발명에서는 밸브플레이트(31)의 플랩퍼형 토출밸브(32) 및 스토퍼(34)를 배치하기 위한 장착홈(37)을 단차를 구비하는 구조로 형성하였으나, 본 발명에서는 이러한 단차가 없는 구조로 구성하였으며, 대신에 스토퍼(34)의 양단부에 엠보싱부(39a,39b)를 형성하였는데, 상기 엠보싱부(39a,39b)의 높이는 서로 다르게 형성되어 스토퍼(34) 고정부에서는 백 스프링(33)과 직접 접하는 구조이나 대향 단부측에는 직접 밸브플레이트(31)의 상면에 엠보싱부(39b)가 접하므로 높이가 다르게 되는 것이다. 고정측에서의 엠보싱(39a)의 높이(HA)와 대향측에서의 엠보싱부(39b)의 높이(HB)의 관계는 다음과 같이 정해진다. 즉, HBHA+토출밸브 두께+백 스프링 두께+(여유 틈새)의 관계에 있게 된다. 이때, 여유 틈새()는 백 스프링의 원활한 슬라이딩 작동을 고려하여 정해진다.

상기 실시예에서는 밸브 시트부(36)와 밸브플레이트(31)의 높이(두께)를 동일하게 하고, 스토퍼(34)의 양단에 각각 상이한 높이의 엠보싱부(39a,39b)를 형성하는 구성을 함께 구비하는 구성으로 설명되었으나, 다른 실시예로서 스토퍼(34)의 양단에 높이가 상이한 엠보싱부(39a,39b)만을 형성하거나, 밸브 시트부(36)의 높이만을 밸브플레이트(31)의 두께와 동일하게 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 상술한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 밸브 시스템에 의하면, 제조시에는 밸브플레이트(31)의 두께와 밸브 시트부(36)의 높이를 동일하게 가공하는 대신에 밸브 시트부(36)의 인접부에 요홈부(38)를 소정 폭으로 가공하고 장착홈(37)을 형성시키는데, 플랩퍼형 토출밸브(32)와 백 스프링(33)의 제조는 종래와 동일하다. 그리고, 스토퍼(34)의 양단부에는 상이한 높이의 엠보싱부(39a,39b)를 형성하는 것이다.

이와 같이 제조되는 각 부품의 조립에 있어서는 먼저 밸브플레이트(31)의 장착홈(37)의 소정의 위치에 플랩퍼형 토출밸브(32)를 배치시키고 그 위에 백 스프링(33)을 삽입, 장착하며, 그 뒤 스토퍼(34)를 나사 등의 고정 수단으로 설치함으로써 조립이 완료된다.

또, 그 작동에 있어서는 실린더(13)내에서 피스톤(14)이 전진 운동함에 따라 실린더(13)내의 압력이 토출실의 압력보다 크게 되어 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)가 그 고정된 일단을 중심으로 그 탄성력에 대항하여 벤딩, 회동함으로써 밸브플레이트(31)의 토출구(35)가 개방되게 되고 그 실린더(13)내의 압축된 냉매가스가 그 토출실로 토출되게 된다. 그 후 피스톤(14)의 상사점 내지는 후진 초기에 그 플랩퍼형 토출밸브(32)는 그 자체의 탄성력과 스토퍼(34)의 엠보싱부(39a,39b)에 의해 제한되어 작동하는 상기 백 스프링(33)의 탄성력에 의해 신속히 상기 토출구(35)를 폐쇄시키도록 복귀하게 되고 피스톤(14)의 후진 중에는 토출실의 압력보다 실린더(13)내의 압력이 낮아 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)의 폐쇄상태가 유지되게 된다.

위에서 설명한 구성과 작용의 본 발명의 밀폐형 압축기용 밸브 시스템에 의하면, 밸브 시트부의 두께와 동일한 두께로 밸브플레이트가 제조될 수 있어서 밸브플레이트의 강도가 증가되어 수명이 연장되고 흡입 포트의 재팽창 볼륨을 감소시켜 압축기의 성능을 향상시킬 수 있으며, 밸브 장착홈에서 단차를 제거하고 스토퍼의 양단에 엠보싱부를 형성하여 백 스프링 및 토출 밸브의 개폐 작동을 확실하게 유지시키므로 간단한 구조의 밀폐형 압축기용 밸브 시스템을 얻을 수 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (3)

1. 실린더(13)의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13')에 고정되고 그 실린더(13)내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출 밸브조립체를 지니는 밀폐형 압축기에 있어서 : 실린더블럭(13')의 상면(13")에 밀폐되게 배치되며 실린더(13)로 통하는 토출구(35)가 형성되고 그 토출구(35) 주위에 장착홈(37)이 형성되며, 그 장착홈(37)내에 밸브 시트부(36)에 인접하게 요홈부(38)를 형성하고 밸브 시트부(36)와 주변부(36')가 동일한 두께(H=H')로 형성된 밸브플레이트(31); 상기 밸브플레이트(31)의 토출구(35)를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 상기 밸브플레이트(31)의 상면에 일단이 고정되는 플랩퍼형 토출밸브(32); 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)의 타단의 개방정도를 탄성적으로 제한하고 폐쇄시 탄성을 가하도록 상기 밸브플레이트(31)의 상면에 고정되는 백 스프링(33); 그리고, 상기 백 스프링(33)의 상부에서 그 백 스프링(33)과 함께 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)의 타단의 개방 정도를 고정적으로 제한하며, 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)와 백스프링(33)을 일단에서 고정시키고 타단의 양단부에는 엠보싱부(39a,39b)가 형성된 스토퍼(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 밸브 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼(34)의 양단부에는 상이한 높이의 엠보싱부(39a,39b)가 형성되어 상기 플랩퍼형 토출밸브(32)와 백 스프링(33)을 일단에서 고정 시키고 타단에서 백 스프링(33)을 원활하게 슬라이딩 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 밸브 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 일단의 엠보싱부(39b)의 높이(HB)가 다른 일단의 엠보싱부(39a)의 높이(HA)보다 플랩퍼형 토출밸브(32) 및 백 스프링(33)의 두께와 미끄럼공차 만큼 더 높은 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 밸브 시스템.