KR100610744B1 - 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치에 관한 것이다. 본 발명은 압축실(32) 입구에 해당되는 실린더(30)의 전면에 안착되고 압축실(32) 영역으로 선단이 연장되는 밸브스토퍼(43)와, 상기 밸브스토퍼(43)의 연장방향과 같은 방향으로 연장되고 적어도 선단부가 상기 압축실(32)과 대응되는 영역에 구비되며 밸브스토퍼(43) 상에 적층되는 흡입밸브(52)와, 상기 흡입밸브(52)에 의해 개폐되고 상기 압축실(32) 내부로 작동유체가 전달되는 통로가 되는 흡입공(62)이 형성되며 상기 흡입밸브(52)상에 적층되어 흡입밸브(52) 및 밸브스토퍼(43)와 함께 실린더(30) 전면에 체결되는 밸브플레이트(60)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 흡입밸브장치를 사용하면 실린더의 제조가 보다 용이하게 되고, 압축실의 데드볼륨이 줄어들어 압축기의 효율이 높아지며 흡입밸브의 동작신뢰성이 높아짐과 동시에 동작소음이 줄어드는 이점이 있다.

밀폐형 압축기, 흡입밸브, 스토퍼

Description

밀폐형 압축기의 흡입밸브장치{Suction valve apparatus for hermatic compressor}

도 1은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 요부 구성을 보인 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 흡입밸브장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 분해사시도.

도 3은 본 발명 실시예의 구성을 실린더의 후방에서 본 배면 사시도.

도 4는 본 발명 실시예의 구성을 보인 개략 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 실린더 30': 체결공

32: 압축실 40: 스토퍼판

40': 체결공 41: 압축실연통공

43: 밸브스토퍼 50: 흡입밸브판

50': 체결공 52: 흡입밸브

54: 토출통공 60: 밸브플레이트

60': 체결공 62: 흡입공

64: 토출공

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축실의 내부로 작동유체가 흡입되는 것을 제어하는 흡입밸브장치에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 요부구성이 분해사시도로 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 밀폐용기의 내부에는 프레임(1)이 구비된다. 상기 프레임(1)의 네 모서리를 상하로 관통하여서는 체결공(3)이 형성되고, 상기 체결공(3)을 관통하는 볼트(도시되지 않음)에 의해 모터부(5)가 프레임(1)에 체결된다.

모터부(5)는 고정자(6)와 회전자(7)로 구성된다. 상기 고정자(6)는 상기 프레임(1)의 하부에 고정된다. 상기 고정자(6)의 중앙을 상하로 관통하는 원통형의 공간에는 회전자(7)가 구비된다. 상기 고정자(6)와 회전자(7)는 전자기적 상호작용을 하고, 이에 의해 상기 회전자(7)가 회전된다. 상기 회전자(7)의 회전중심에는 크랭크축(9)이 압입된다.

크랭크축(9)은 상기 프레임(1)의 중앙을 상하로 관통하여 회전가능하게 설치되는 것으로, 상기 프레임(1)의 하부로 연장된 하단부는 상기 회전자(7)의 회전중심에 압입된다. 상기 크랭크축(9)의 상단에는 크랭크축(9)의 회전중심에서 편심된 위치에 편심핀(10)이 구비된다. 도면 부호 11은 크랭크축(9)의 편심핀(10)에 의한 회전불균형을 제거하는 균형추이다.

상기 크랭크축(9)의 편심핀(10)에는 커넥팅로드(13)의 일단부인 크랭크축연 결부(14)가 연결된다. 상기 커넥팅로드(13)의 타단부는 피스톤(15)과 연결된다. 상기 커넥팅로드(13)는 상기 크랭크축(9)의 회전운동을 피스톤(15)의 직선왕복운동으로 변환한다. 상기 피스톤(15)은 실린더(17)에 형성된 압축실(18)내에서 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축한다.

상기 실린더(17)는 상기 프레임(1)에 볼트(17')에 의해 고정되거나 일체로 형성되는 것이다. 상기 실린더(17)의 전면에는 체결공(17h)가 네 모서리에 형성된다. 상기 압축실(18)의 입구측 가장자리 일측에는 스토퍼홈(19)이 형성된다. 상기 스토퍼홈(19)은 아래에서 설명될 흡입밸브(21)가 개방되는 정도를 규제하는 역할을 한다.

상기 압축실(18)의 입구에 해당되는 실린더(17)의 전면에는 스프링강으로 제작된 흡입밸브판(20)이 설치된다. 상기 흡입밸브판(20)의 네 모서리에는 체결공(20')이 형성된다. 상기 흡입밸브판(20)에는 흡입밸브(21)가 형성된다. 상기 흡입밸브(21)는 폭에 비해 길이가 더 길게 형성된다. 21'는 토출연통공이다.

상기 흡입밸브판(20)과 함께 상기 실린더(17)에는 밸브플레이트(23)가 장착된다. 상기 밸브플레이트(23)에도 네 모서리에 체결공(23h)이 형성되고, 상기 압축실(18)과 대응되는 영역에 흡입공(24)과 토출공(25)이 형성된다.

상기 흡입밸브판(20)과 맞닿는 면과 반대되는 밸브플레이트(23)의 면에는 토출밸브(도시되지 않음)가 구비된다. 도면부호 26은 누설을 방지하는 가스켓이다. 상기 토출밸브가 구비되는 쪽에는 상기 밸브플레이트(23)와 함께 체결되는 헤드커버조립체(27)가 구비된다. 상기 헤드커버조립체(27)는 압축실(18)에서 압축된 작동 유체가 토출되어 임시로 머무르는 토출방을 형성한다.

상기 압축실(18)로는 흡입소음기(28)를 통과한 작동유체가 상기 흡입밸브(21)의 제어에 의해 흡입된다. 상기 흡입소음기(28)는 외부에서 전달된 작동유체의 소음을 저감시키는 역할을 한다. 상기 흡입소음기(28)는 상기 헤드커버조립체(27)에 연결되어 설치된다. 도면부호 29는 압축실에서 압축되어 토출된 작동유체의 소음과 맥동을 제거하는 토출소음기이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 상기 압축실(18)의 내부에서는 작동유체의 누설없이 피스톤(15)이 직선왕복운동을 해야 한다. 이를 위해 상기 압축실(18)의 내면은 매우 정밀하게 가공되어야 한다. 이와 같이 압축실(18)의 내면에 스토퍼홈(19)을 다시 형성하는 것은 정밀가공되어야 하는 실린더(17)의 가공공정을 많아지게 하여 제조원가를 높이는 문제점이 있다.

그리고, 상기 스토퍼홈(19)의 가공은 압축실(18)의 데드볼륨을 크게 한다. 즉, 피스톤(15)이 상사점에 있을 때, 압축실(18)의 체적인 데드볼륨이 커짐에 따라 압축되고도 압축실(18)에서 토출되지 않는 작동유체의 양이 많아져 압축기의 효율을 낮추는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실린더의 제조가 보다 용이하게 되는 흡입밸브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압축실의 데드볼륨을 최소화한 흡입밸브장치를 제공 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 압축실 입구에 해당되는 실린더의 전면에 안착되고 압축실 영역으로 선단이 연장되는 밸브스토퍼와, 상기 밸브스토퍼의 연장방향과 같은 방향으로 연장되고 적어도 선단부가 상기 압축실과 대응되는 영역에 구비되며 밸브스토퍼 상에 적층되는 흡입밸브와, 상기 흡입밸브에 의해 개폐되고 상기 압축실 내부로 작동유체가 전달되는 통로가 되는 흡입공이 형성되며 상기 흡입밸브상에 적층되어 흡입밸브 및 밸브스토퍼와 함께 실린더 전면에 체결되는 밸브플레이트를 포함하여 구성된다.

상기 밸브스토퍼는 상기 흡입밸브보다 큰 강성을 가져 흡입밸브의 개폐를 제어한다.

상기 밸브스토퍼는 상기 흡입밸브보다 상대적으로 짧게 형성된다.

상기 밸브스토퍼와 흡입밸브는 사각형 판상으로 된 스토퍼판과 흡입밸브판에 각각 일체로 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 흡입밸브장치를 사용하면 실린더의 제조가 보다 용이하게 되고, 압축실의 데드볼륨이 줄어들어 압축기의 효율이 높아지며 흡입밸브의 동작신뢰성이 높아짐과 동시에 동작소음이 줄어드는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명에 의한 흡입밸브장치의 바람직한 실시예가 분해사시도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예의 구성을 실린더의 후방에서 본 배면 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명 실시예의 구성이 개략 단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 실시예에서 실린더(30)는 프레임과 별개로 제작된다. 이 경우 실린더(30)는 프레임에 볼트로 장착된다. 하지만, 상기 실린더(30)는 프레임에 일체로 형성될 수도 있다. 상기 실린더(30)의 전면 네 모서리에는 체결공(30')이 천공되어 있다. 상기 체결공(30')에는 아래에서 설명될 부품들의 체결공을 관통한 볼트(도시되지 않음)가 체결된다. 상기 체결공(30')이 형성되는 실린더(30)의 전면은 작동유체의 누설을 방지하기 위해 정밀하게 가공된다.

상기 실린더(30)를 전후로 관통하여서는 압축실(32)이 천공된다. 상기 압축실(32)은 원통형상으로 천공되는 것으로 피스톤이 직선왕복운동하면서 작동유체를 압축하는 곳이다.

상기 실린더(30)의 전면, 즉 상기 체결공(30')이 천공되어 있는 면에는 스토퍼판(40)이 안착된다. 상기 스토퍼판(40)은 금속판으로서, 강재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 스토퍼판(40)은 대략 사각형상의 판으로 형성되는데, 반드시 그러한 것은 아니다. 상기 스토퍼판(40)의 네 모서리에는 상기 체결공(30')과 대응되게 볼트가 관통되는 체결공(40')이 천공된다. 상기 스토퍼판(40)과 실린더(30) 전면의 사이에는 작동유체의 누설을 방지하기 위한 가스켓이 설치될 수도 있다.

상기 스토퍼판(40)의 중앙에는 압축실(32)과 대응되는 위치에 압축실연통공(41)이 천공된다. 상기 압축실연통공(41)은 상기 압축실(32) 입구와 대응되는 형상 으로 형성된다. 하지만, 압축실연통공(41)이 반드시 압축실(32) 입구 형상과 대응되게 형성될 필요는 없다. 즉, 아래에서 설명될 밸브스토퍼(43)와 흡입밸브(52)의 동작을 방해하지 않고 토출공(64)을 막지 않도록 형성되면 된다.

상기 스토퍼판(40)에는 밸브스토퍼(43)가 형성된다. 상기 밸브스토퍼(43)는 상기 압축실(32)에 해당되는 영역에 위치되는 것으로, 폭보다 길이가 길게 형성된다. 상기 밸브스토퍼(43)는 바람직하기로는 아래에서 설명될 흡입밸브(52)의 연장방향과 같은 방향으로 연장되고, 흡입밸브(52)보다는 상대적으로 길이가 짧게 형성된다. 상기 밸브스토퍼(43)의 기저부는 상기 압축실(32)을 벗어난 실린더(30)의 전면에 대응되는 위치에 있고, 선단부는 상기 압축실(32)에 해당되는 영역 내에 있다.

상기 밸브스토퍼(43)는 아래에서 설명될 흡입밸브(52)보다 강성이 큰 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 스토퍼판(40)을 형성하는 강판재질이 흡입밸브판(50)을 형성하는 강판재질보다 강성이 큰 것을 사용하거나, 상기 밸브스토퍼(43)의 형상설계를 적절히 하여 강성이 크게 할 수 있다.

흡입밸브판(50)은 대략 사각판상으로 형성되는 것으로, 역시 강재질로 만들어진다. 상기 흡입밸브판(50)의 네 모서리에도 상기 체결공(30')과 대응되게 볼트가 관통되는 체결공(50')이 천공된다. 상기 흡입밸브판(50)의 가장자리 모양은 상기 스토퍼판(40)의 가장자리 모양과 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 흡입밸브판(50)에는 흡입밸브(52)가 형성된다. 상기 흡입밸브(52)는 그 폭보다 길이가 길게 형성되는 것으로, 상기 압축실(32)로 작동유체가 흡입되는 것 을 제어하는 역할을 한다. 상기 흡입밸브(52)는 압축실(32) 내부와 외부 사이의 압력차와 그 탄성력에 의해 동작된다. 상기 흡입밸브(52)는 적어도 그 선단부는 상기 압축실(32)과 대응되는 영역에 구비되어야 한다.

상기 흡입밸브판(50)의 일측에는 상기 압축실(32)에서 압축된 작동유체가 압축실(32)외부로 아래에서 설명될 토출공(64)을 통해 토출되는 것을 방해하지 않도록 토출통공(54)이 천공된다. 본 실시예에서는 상기 토출통공(64)이 아래에서 설명될 밸브플레이트(60)의 토출공(64)과 대응되는 크기로 형성되었으나, 반드시 그러할 필요는 없으며, 토출공(64)으로 압축실(32)에서 압축된 작동유체가 원활하게 갈 수 있도록 형성되기만 하면 된다.

밸브플레이트(60)는 사각형상의 금속판으로, 상기 흡입밸브판(50)보다는 상대적으로 두껍게 형성된다. 상기 밸브플레이트(60)에도 그 네 모서리에 상기 체결공(30')과 대응되는 위치에 볼트가 관통되는 체결공(60')이 각각 천공된다.

상기 밸브플레이트(60)에는 흡입공(62)이 천공된다. 상기 흡입공(62)은 흡입소음기를 지나온 작동유체가 통과하여 압축실(32)로 유동되는 통로가 된다. 상기 흡입공(62)은 상기 흡입밸브(52)의 선단부에 의해 선택적으로 개폐된다.

상기 밸브플레이트(60)에는 또한 토출공(64)이 천공된다. 상기 토출공(64)은 상기 압축실(32)에서 압축된 작동유체가 압축실(32) 외부로 전달되는 통로가 된다. 상기 토출공(64)은 토출밸브(도시되지 않음)에 의해 선택적으로 개폐된다. 상기 토출공(64)이 형성되는 밸브플레이트(60)의 일면에는 요홈(65)이 형성된다. 상기 요홈(65)에는 상기 토출공(64)을 개폐하기 위한 토출밸브 등이 설치된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명 실시예에서, 상기 실린더(30)의 전면에는 상기 스토퍼판(40), 흡입밸브판(50), 밸브플레이트(60)이 차례로 적층되고, 각각의 체결공(60',50',40')을 관통한 볼트가 실린더(30)의 체결공(30')에 체결됨에 의해 조립된다. 물론 상기 밸브플레이트(60)상에는 헤드커버조립체(도시되지 않음)가 함께 상기 볼트에 의해 체결된다.

상기와 같이 조립된 흡입밸브장치는 압축기가 동작됨에 의해 압축실(32) 내부로의 작동유체 유동을 제어한다. 즉, 상기 압축실(32)에서 피스톤이 하사점으로 이동함에 의해 압축실(32) 내부의 압력이 낮아지면서, 상기 흡입밸브(52)의 선단이 상기 흡입공(62)을 개방하고, 흡입소음기를 통과한 작동유체가 압축실(32)로 유동된다.

상기 흡입밸브(52)가 상기 흡입공(62)의 개방할 때, 상기 밸브스토퍼(43)는 상기 흡입밸브(52)가 개방되는 정도를 규제하는 역할을 한다. 즉, 상기 흡입밸브(52)가 지나치게 많이 개방되어, 다시 상기 흡입공(62)을 닫을 때, 밸브플레이트(60)를 강하게 타격하지 않도록 하게 된다.

일단, 상기 흡입밸브(52)에 의해 흡입공(62)이 개방되면, 작동유체가 압축실(32)에 채워지고, 피스톤이 하사점을 통과하여 다시 상사점으로 이동하면서 압축실(32) 내부의 압력이 높아지게 된다. 이와 같이 되면 상기 흡입밸브(52)가 상기 흡입공(62)을 폐쇄하게 된다.

상기 피스톤이 상사점에 와서 압축이 완료되면, 압축실(32) 내부의 압력에 의해 상기 토출공(64)을 폐쇄하고 있던 토출밸브가 동작되어 토출공(64)이 개방되고, 압축된 작동유체는 압축실(32)에서 빠져나와 헤드커버조립체의 토출방으로 전달되었다가, 토출소음기로 전달된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들면, 도시된 실시예에서는 밸브스토퍼(43)와 흡입밸브(52)가 각각 스토퍼판(40)과 흡입밸브판(50)에 일체로 형성되었으나, 반드시 그러할 필요는 없으면, 별도의 고정구조만 가질 수 있다면 밸브스토퍼(43)와 흡입밸브(52) 자체만 구비되어도 상관없다.

그리고, 상기 토출통공(54)이 종래 기술에서와 같이 상기 흡입밸브(52)의 기저부에 해당되는 위치에 천공될 수도 있는데, 이 경우에는 상기 밸브스토퍼(43)의 대응되는 기저부에 토출통공이 별도로 천공되어야 한다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 본 발명에서는 흡입밸브의 개폐정도를 규제하는 역할을 밸브스토퍼가 수행하므로 실린더의 압축실에 별도의 가공을 하지 않아도 된다. 따라서, 상대적으로 정밀가공되어야 하는 실린더의 제조가 보다 용이하게 되어 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 실린더의 압축실에 스토퍼홈과 같은 구성이 형성되지 않으므로, 상대적으로 압축실의 데드볼륨을 최소화 할 수 있게 된다. 따라서, 압축기의 효율이 상대적으로 높아지는 효과도 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 지적된 효과외에도 밸브스토퍼가 흡입밸브의 개방되는 정도를 규제함에 의해 흡입밸브의 동작신뢰성이 확보되고, 흡입밸브가 닫힐 때 밸브플레이트를 타격하는 힘이 최소화될 수 있어 소음이 저감되는 효과도 있다.

Claims (4)

1. 압축실 입구에 해당되는 실린더의 전면에 안착되고 압축실 영역으로 선단이 연장되는 밸브스토퍼와,

   상기 밸브스토퍼의 연장방향과 같은 방향으로 연장되고 적어도 선단부가 상기 압축실과 대응되는 영역에 구비되며 밸브스토퍼 상에 적층되는 흡입밸브와,

   상기 흡입밸브에 의해 개폐되고 상기 압축실 내부로 작동유체가 전달되는 통로가 되는 흡입공이 형성되며 상기 흡입밸브상에 적층되어 흡입밸브 및 밸브스토퍼와 함께 실린더 전면에 체결되는 밸브플레이트를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브스토퍼는 상기 흡입밸브보다 큰 강성을 가져 흡입밸브의 개폐를 제어함을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밸브스토퍼는 상기 흡입밸브보다 상대적으로 짧게 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브스토퍼와 흡입밸브는 사각형 판상으로 된 스토퍼판과 흡입밸브판에 각각 일체로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 흡입밸브장치.

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