KR100297361B1 - 로터리압축기의밸브구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 밸브구조에 관한 것으로서, 특히 압축실에서 압축되어 토출되는 냉매가 과압축 손실 없이 원활히 토출될 수 있는 구조의 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실린더에서 압축되어 토출되는 냉매의 토출통로를 이루는 토출구가 베어링에 형성되어 있고, 상기 토출구의 상면에 위치하여 냉매의 토출을 개폐하는 밸브의 일측 단부가 베어링에 지지 고정되어 있는 로터리 압축기에 있어서, 상기 밸브는 베어링에 고정되는 단부의 반대측으로 갈수록 그 단면 두께가 점차적으로 감소하도록 구성된 것이다.

Description

로터리 압축기의 밸브구조{Structure of valve in rotary compressor}

본 발명은 로터리 압축기의 밸브에 관한 것으로서, 특히 압축실에서 압축/토출되어지는 냉매가 밸브를 통해 과압축 손실 없이 원활히 토출될 수 있도록 하기 위한 밸브구조에 관한 것이다.

종래 로터리 압축기의 토출계는 도 1 에 도시된 바와 같이, 원통형의 실린더(1)와, 축(2)의 회전에 따라 일정한 편심궤적을 그리며 상기 실린더(2)의 내주면을 따라 자전 및 공전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러(3)와, 상기 실린더(1)의 상, 하부에서 이를 지지하는 메인 베어링(4) 및 서브 베어링(5)과, 상기 실린더(1)의 압축실(6)에서 압축된 냉매의 토출 통로를 이루는 토출구(7)와, 상기 토출(7)구를 통해 토출되는 냉매의 토출을 개폐하는 밸브(8)와, 상기 밸브(8)의 높이를 제한하는 리테이너(9)와, 상기 밸브(8)를 통해 토출된 냉매의 유동소음을 저하시키기 위해 일정한 공명공간을 이루는 머플러(10)로 구성된다.

이때, 상기 토출구(7)는 메인 베어링(4)에 형성되어 있고, 밸브(8) 및 리테이터(9)는 그 일단이 메인 베어링(4) 상면에 지지 고정되어 있으며, 상기 머플러(10) 또한 밸브(8)의 상부에서 그 양단이 메인 베어링(4)에 연결되어 일정 공간을 형성하고 있고, 상기 머플러(10)의 일측에는 냉매를 토출하기 위한 머플러 포트(11)가 구비되어 있다.

이와 같이 구성된 상태에서 축(2)이 회전하여 롤러(4)가 일정한 편심궤적을 그리며 실린더(1)의 내주면을 따라 회전하기 시작하면 흡입력이 발생되어 냉매가 실린더(1)의 흡입구(도면상에는 도시되지 않음)를 통해 실린더(1) 내로 유입되고, 롤러(3)가 일정각 이상으로 회전하게 되면 냉매의 압축이 시작되며, 상기 롤러(3)의 회전각이 200°근방에 왔을 때 압축실(6)내의 압력이 토출압과 같거나 커지게 되어 밸브(8)가 열리게 되고, 압축된 냉매는 토출구(7)를 통해 토출되는 것이다.

이때, 상기 리테이너(9)는 밸브(8)가 과도하게 열리는 것을 제한하여 밸브(8)의 파손을 방지하는 역할을 수행하고, 머플러(10)의 공간으로 토출된 냉매는 압력강하가 일어나 그 소음이 저감되며, 토출실 내의 압력과 다시 평형을 이루는 시점에서 밸브(8)는 닫히게 된다.

여기서, 가장 이상적인 밸브(8)는 압력변화에 따른 반응성이 빨라야 한다. 즉, 토출시에는 빨리 열리고, 토출이 완료된 시점에서는 빨리 닫혀야 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 냉매의 압력에 의한 반응성을 크게 하기 위하여 밸브의 강성을 약하게 설계할 경우에는 토출개시 시점에서 밸브가 빨리 열려토출 초기과 압축에 대한 대응성은 크지만 열린 후 동적거동 자체에 있어서 떨림현상(fluttering)이 발생될 수 있으며 파손의 위험도 크게 되고, 반대로 밸브의 강성을 크게 설계할 경우에는 토출완료시 밸브 자체의 강성에 의해 빨리 닫히지만 토출개시 시점에서는 밸브가 쉽게 열리지 못하여 토출구 내의 과압축 손실이 크게 발생되며 순간적인 충격에 의해 파단이 일어날 가능성이 있다.

이러한 두가지의 장점을 고려하여 적정 두께로 설계하더라도 반응성과 복귀성을 둘 다 충족시키는 데에는 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 압축실에서 압축되어 토출되는 냉매가 과압축 손실 없이 원활히 토출될 수 있는 구조의 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 로터리 압축기의 토출계 구성도.

도 2 는 종래 로터리 압축기의 압축실내에서의 시간에 따른 압력의 변화를 나타낸 그래프.

도 3 은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 밸브 구성도.

도 4 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 밸브 상세도로서,

(가)는 밸브가 일정각으로 경사된 경우.

(나)는 밸브가 계단식으로 구성된 경우.

도 5 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 밸브 형성 공정도로서,

(가)는 계단식 밸브를 형성하는 공정.

(나)는 경사식 밸브를 형성하는 공정.

도 6 은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 압축실 내에서의 시간에 따른 압력 변화를 나타낸 그래프.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 토출구 102 : 메인 베어링

103 : 밸브 104 : 압연롤러

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실린더에서 압축되어 토출되는 냉매의 토출통로를 이루는 토출구가 베어링에 형성되어 있고, 상기 토출구의 상면에 위치하여 냉매의 토출을 개폐하는 밸브의 일측 단부가 베어링에 지지 고정되어 있는 로터리 압축기에 있어서, 상기 밸브는 베어링에 고정되는 단부의 반대측으로 갈수록 그 단면 두께가 점차적으로 감소하며 경사지도록 구비된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 밸브구조를 제공한다.

바람직하게는, 상기 밸브는 상기 베어링에 고정되는 단부에서 반대측으로 갈수록 그 단면 두께가 단차를 갖고 계단식으로 구비된 것을 더 포함하는 로터리 압축기의 밸브구조를 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 밸브 구성도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 밸브 상세도로서, 실린더(도면상에는 도시되지 않음)에서 압축되어 토출되는 냉매의 토출통로를 이루는 토출구(101)가 메인 베어링(102)에형성되고, 상기 토출구(101)의 상면에 위치하여 냉매의 토출을 개폐하는 밸브(103)의 일측 단부가 메인 베어링(102)에 지지 고정되는 구조에서 상기 밸브(103)는 메인 베어링(102)에 고정되는 단부의 반대측으로 갈수록 그 단면 두께가 점차적으로 감소하도록 구성된 것이다.

이때, 상기 밸브(103)는 도 4 와 같이 일정한 기울기를 갖고 경사되도록 구성하거나, 계단식으로 구성할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 압축실내 냉매의 토출압이 형성될 시점에서 밸브(103)의 두꺼운 부분은 토출 냉매의 압력이 충분히 발달한 상태가 아니므로 열리지 않고, 두께가 얇은 부분은 강성이 약하므로 냉매의 압력에 의해 부분적으로 열리게 되어 토출 초기의 냉매의 과압축 손실분을 없앨 수 있게 된다.

이후, 어느 정도 토출압이 형성되면 밸브(103) 전체가 열리게 되어 냉매의 대부분이 이 시점에서 토출된다.

토출이 완료되는 시점에서는 밸브(103)의 강성이 큰 두꺼운 부분에 의해 빨리 닫히게 되고, 두께가 얇은 부분은 부분적으로 개방된 상태를 유지하면서 잔여 냉매를 토출시키는 역할을 하게 된다.

즉, 밸브(103)가 닫힌 후 압력이 충분히 형성된 냉매가 토출구(101)를 빠져나가지 못하고 잔재해 있다면 이 또한 과압축 손실을 유발시키거나 새로운 압축 사이클 시작시 흡입실로의 역류에 의해 재팽창 손실을 유발시킬 가능성이 있는데, 밸브(103)의 두께가 얇은 부분의 강성이 약하므로 두꺼운 부분이 완전히 닫히더라도얇은 부분은 열린 상태를 유지할 수 있으므로 토출구(101) 내에 잔재하게 될 냉매를 완전히 토출시켜 재팽창 손실을 최소화할 수 있게 하는 것이다.

이때, 상기 밸브(103)는 도 5 와 같이 목적하는 기울기를 가지는 압연롤러(104)를 관통시켜 압연 제작하거나, 밸브(103)의 끝단부를 압연하여 계단식으로 두께를 변경, 제작하면 된다.

도 6 은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 압축실 내에서의 시간에 따른 압력의 변화를 나타낸 것으로서, 냉매의 토출 초기 과압축 손실이 현저히 감소하였음을 알 수 있고, 토출중에도 압력이 전체적으로 줄어 이상적인 토출압력에 거의 접근한 상태이며, 이에 따라 소음도 현저히 감소시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 냉매의 토출초기 밸브의 빠른 반응성에 의해 과압축손실이 감소되고, 토출구 내에 잔재하는 압축 냉매를 최대한 많이 토출시키게 되어 동력손실이 저감되어 압축기 효율이 증가됨과 동시에 토출 완료 시점에서의 토출구 내의 잔재 압축냉매를 외부로 원활히 토출시킬 수 있어 재팽창 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 밸브의 거동이 순차적으로 일어나 급작스런 밸브 거동에 따른 밸브 파손을 방지할 수 있고, 밸브 타음에 의한 소음 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 실린더에서 압축되어 토출되는 냉매의 토출통로를 이루는 토출구가 베어링에 형성되어 있고, 상기 토출구의 상면에 위치하여 냉매의 토출을 개폐하는 밸브의 일측 단부가 베어링에 지지 고정되어 있는 로터리 압축기에 있어서,

   상기 밸브는 베어링에 고정되는 단부의 반대측으로 갈수록 그 단면 두께가 점차적으로 감소하며 경사지도록 구비된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 밸브구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브는 상기 베어링에 고정되는 단부에서 반대측으로 갈수록 그 단면 두께가 단차를 갖고 계단식으로 구비된 것을 더 포함하는 로터리 압축기의 밸브구조.