KR100631531B1 - 압축기의 토출 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 토출 밸브 장치에 관한 것으로, 본 발명은 장방형으로 형성하여 그 일단은 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 반면 타단은 압력차에 따라 자유롭게 거동하면서 상기한 밸브플레이트의 토출포트를 개폐하는 토출밸브와; 토출밸브의 압력배면에 근접하도록 위치하여 상기 토출밸브의 열림시 1차로 탄력 지지하는 제1 탄성부와, 제1 탄성부와 일체로 형성하여 그 타단을 밸브플레이트에 고정하고 상기한 제1 탄성부에 연속하여 토출밸브를 2차로 탄력 지지하는 제2 탄성부를 가지는 밸브스프링과; 밸브스프링의 변형량을 제한하도록 상기한 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 리테이너를 포함함으로써, 토출밸브의 열림속도와 열림량을 높이고 이를 통해 압축가스가 원활하게 토출되도록 하여 과압 손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 토출밸브의 닫힘속도를 높이고 이를 통해 토출가스의 역류를 방지하여 모터의 효율을 높일 수 있다.

Description

압축기의 토출 밸브 장치{DISCHARGE VALVE ASSEMBLY FOR COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 종래 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브측을 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브와 밸브스프링을 보인 사시도,

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브측을 보인 단면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브의 열림과정을 보인 개략도,

도 8은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브에 대한 효과를 비교하여 보인 그래프,

도 9는 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 밸브스프링의 다른 실시예를 보인 사시도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

11 : 흡입밸브 12 : 밸브플레이트

12b : 토출포트 110 : 토출밸브

120 : 밸브스프링 121,221 : 제1 탄성부

122,222 : 제2 탄성부 130 : 리테이너

본 발명은 압축기의 토출 밸브 장치에 관한 것으로서, 특히 리드형 밸브의 열림량을 증가시키고 개폐속도를 높여 과압손실과 토출가스의 역류를 줄일 수 있는 압축기의 토출 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로 리드형 토출밸브는 일단은 고정단으로 타단은 자유단으로 설치하여 밸브 양측의 압력차와 밸브 자체가 가진 탄성력에 의해 자유단이 고정단을 중심으로 각운동을 하면서 토출포트를 개폐하는 것으로, 통상 실린더의 토출측에 장착하여 압축실과 토출실의 압력차와 밸브의 탄성력에 의해 실린더의 토출포트를 개폐하면서 냉매가스의 토출을 조절하는 것이다.

도 1은 종래 리드형 토출밸브를 구비한 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 2는 종래 왕복동식 압축기의 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도이며, 도 3은 종래 밸브조립체에서 토출밸브측을 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 케이싱(C)의 내측 하부에 설치하여 외부에서 공급하는 전원에 의해 회전력을 발생하도록 고정자(Ms)와 회전자(Mr)로 된 전동기구부(M)와, 전동기구부(M)의 상부에 설치하여 그 전동기구부(M) 의 회전력을 전달받아 냉매가스를 흡입 압축하는 압축기구부를 포함하고 있다.

압축기구부는 케이싱(C)의 내부에 횡방향으로 배치하고 그 일 측에 압축공간(V1)을 반경방향으로 형성하는 실린더블록(1)과, 실린더블록(1)의 중앙을 관통하여 전동기구부(M)의 회전자(Mr)에 압입하는 회전축(2)과, 회전축(2)의 편심부에 회전 가능하게 삽입하는 슬리브(3)와, 슬리브(3)의 외주면에 반경방향으로 결합하여 회전축(2)의 회전운동을 후술할 피스톤(5)의 왕복운동으로 변환하는 연결축(4)과, 연결축(4)의 타단에 결합하여 실린더블록(1)의 압축공간(V1) 내부에서 회전축(2)의 반경방향으로 왕복운동을 하는 피스톤(5)과, 실린더블록(1)의 토출측에 설치하여 냉매가스의 흡입과 토출을 조절하는 밸브조립체(6)와, 소정의 토출공간(V2)을 구비하여 밸브조립체(6)에 고정하는 토출커버(7)와, 밸브조립체(6)의 흡입측에 연통하도록 토출커버(7)에 결합하는 흡입소음기(8)와, 토출커버(7)를 통해 밸브조립체(6)의 토출측에 연통하도록 실린더블록(1)에 장착하는 토출소음기(9)를 포함하고 있다.

밸브조립체(6)는 도 2 및 도 3에서와 같이 흡입시 실린더블록(1)의 압축공간(V1)을 개폐하는 흡입밸브(11)와, 흡입포트(12a)와 토출포트(12b)를 구비하여 상기 흡입밸브(11)에 밀착 결합하는 밸브플레이트(12)와, 밸브플레이트(12)의 토출포트(12b)를 개폐하도록 상기 밸브플레이트(12)에 결합하는 토출밸브(13)와, 토출밸브(13)를 탄력적으로 지지하도록 상기 밸브플레이트(12)에 결합하는 밸브스프링(14)과, 토출밸브(13)와 밸브스프링(14)의 변형을 제한하도록 상기 밸브플레이트(11)에 결합하는 리테이너(15)로 이루어져 있다.

토출밸브(13)는 소정의 탄성을 가지는 얇은 강판을 장방형으로 형성하고, 그 일단은 상기한 밸브스프링(14)과 함께 밸브플레이트(12)에 고정하는 고정단을 이루는 반면 타단은 밸브플레이트(12)의 토출포트(12b)를 개폐하는 자유단으로 형성하고 있다.

밸브스프링(14)은 소정의 탄성과 강성을 가지는 판스프링으로 이루어져 그 일단은 상기한 토출밸브(13)와 함께 밸브플레이트(12)에 고정하는 반면 타단은 토출밸브(13)와 일정 간격으로 벌어지도록 경사져 후술할 리테이너(15)의 경사면(15b)에 미끄러지게 고정하고 있다.

리테이너(15)는 소정의 강성을 가지는 고정판체로 이루어져 양단은 밸브플레이트(12)에 압입 고정하되 한 쪽은 토출밸브(13)와 밸브스프링(14)을 상기한 밸브플레이트(12)에 압착 고정하고, 그 중앙부위는 상기한 토출밸브(13)와 밸브스프링(14)이 휘어졌다 펴졌다하면서 토출포트(12b)를 개폐할 수 있도록 개폐공간부(15a)를 볼록하게 형성하되 개폐공간부(15a)의 양단 중에서 적어도 한 쪽은 상기한 밸브스프링(14)의 끝단이 휘어질 때 미끄러지면서 휨량이 제한될 수 있도록 경사면(15b)을 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 O는 오일피더, S는 지지스프링이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부(M)에 전원을 인가하면, 고정자(Ms)와 회전자(Mr)의 상호작용력에 의해 회전자(Mr)가 회전축(2)과 함께 회전을 하고, 회전축(2)의 편심부에 삽입한 슬리브(3)가 선회운동을 하면서 연결축(4)이 피스톤(5)과 함께 직선으로 왕복 운동을 하며, 피스톤(5)의 왕복운동에 의해 냉매가스가 흡입소음기(8)와 밸브조립체(6)의 흡입밸브를 통해 실린더블록(1)의 압축공간(V1)로 흡입되었다가 토출밸브(13)를 통해 토출커버(7)와 토출소음기(9)를 차례대로 거쳐 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 토출포트(12b)에는 리드형 토출밸브(13)가 설치됨에 따라 압축공간(V1)의 압력이 일정 압력 이상이 되면 그 압축공간(V1)의 압력에 밀려 토출밸브(13)가 밸브스프링(14)과 함께 휘어지면서 상기한 토출포트(12b)가 열려 이 토출포트(12b)를 통해 압축된 냉매가스가 케이싱(C)으로 토출되도록 하는 반면 압축공간(V1)의 압력이 일정 압력 이하가 되면 토출밸브(13)가 자체 복원력과 이를 지지하는 밸브스프링(14)의 복원력에 의해 원상태로 복원되면서 상기한 토출포트(12b)를 닫는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 토출밸브에 있어서는, 토출밸브(13)가 밸브스프링(14)에 지지되어 열리고 닫힘에 따라 밸브스프링(14)의 탄성이 과도한 경우에는 토출밸브(13)의 열림량이 작고 열림속도가 늦어져 과압손실이 발생하는 반면 밸브스프링(14)의 탄성이 지나치게 작은 경우에는 토출밸브(13)의 닫힘속도가 지연되어 토출가스의 역류가 발생하면서 모터의 입력이 증가하여 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기의 토출 밸브 장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 토출밸브의 열림량을 높이는 동시에 토출밸브의 개폐속도를 높여 과압 손실을 줄이고 모터 효율을 높일 수 있는 압축기의 토출 밸브 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 장방형으로 형성하여 그 일단은 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 반면 타단은 압력차에 따라 자유롭게 거동하면서 상기한 밸브플레이트의 토출포트를 개폐하는 토출밸브와; 토출밸브의 압력배면에 근접하도록 위치하여 상기 토출밸브의 열림시 1차로 탄력 지지하도록 적어도 180°이상 굽혀 형성하는 제1 탄성부와, 제1 탄성부에서 평탄하게 일체로 연장 형성하여 그 타단을 밸브플레이트에 고정하고 상기한 제1 탄성부에 연속하여 토출밸브를 2차로 탄력 지지하는 제2 탄성부를 가지는 밸브스프링과; 밸브스프링의 변형량을 제한하도록 상기한 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 리테이너를 포함한 압축기의 토출 밸브 장치를 제공한다.
또, 장방형으로 형성하여 그 일단은 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 반면 타단은 압력차에 따라 자유롭게 거동하면서 상기한 밸브플레이트의 토출포트를 개폐하는 토출밸브와; 토출밸브의 압력배면에 근접하도록 위치하여 상기 토출밸브의 열림시 1차로 탄력 지지하도록 길이방향으로 평행하게 절개하고 어느 한 쪽을 폭방향으로 더 절개하여 다른 한 쪽을 상기 토출밸브쪽으로 절곡 형성하는 제1 탄성부와, 제1 탄성부가 절개 형성되도록 평탄하게 일체로 형성하여 그 타단을 밸브플레이트에 고정하고 상기한 제1 탄성부에 연속하여 토출밸브를 2차로 탄력 지지하는 제2 탄성부를 가지는 밸브스프링과; 밸브스프링의 변형량을 제한하도록 상기한 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 리테이너를 포함한 압축기의 토출 밸브 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 압축기의 토출 밸브 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브와 밸브스프링을 보인 사시도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브측을 보인 단면도이고, 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브의 열림과정을 보인 개략도이며, 도 8은 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 토출밸브에 대한 효과를 비교하여 보인 그래프이고, 도 9는 본 발명 왕복동식 압축기의 밸브조립체에서 밸브스프링의 다른 실시예를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 압축기의 토출 밸브 장치는, 실린더블록(1)의 압축공간(V1)을 복개하는 밸브플레이트(12)의 토출포트(12b)를 개폐하도록 그 밸브플레이트(12)에 고정하는 토출밸브(110)와, 토출밸브(110)의 개폐정도를 조절하도록 그 토출밸브(110)의 압력배면에서 함께 밸브플레이트(12)에 고정하는 밸브스프링(120)과, 토출밸브(110)와 밸브스프링(120)의 변형량을 제한하도록 상기한 밸브스프링(120)의 배면에 위치하여 밸브플레이트(12)에 고정하는 리테이너(130)를 포함한다.

토출밸브(110)는 소정의 탄성을 가지는 얇은 강판을 장방형으로 형성하고, 그 일단은 상기한 밸브스프링(120)과 함께 밸브플레이트(12)에 고정하는 고정단을 이루는 반면 타단은 밸브플레이트(12)의 토출포트(12b)를 개폐하는 자유단으로 형성한다.

밸브스프링(120)은 토출밸브(110)의 압력배면에 위치하여 1차로 탄력 지지하는 제1 탄성부(121)와, 제1 탄성부(121)에 연장 형성하고 밸브플레이트(12)에 고정하여 상기한 토출밸브(110)를 2차로 탄력 지지하는 제2 탄성부(122)로 이루어진다.

제1 탄성부(121)는 제2 탄성부의 자유단 끝단에서 자유 상태로 탄력 지지하도록 소정 각도로 굽혀 형성하고, 제2 탄성부(122)는 그 일단을 밸브플레이트(12)의 토출포트(12b) 주변에 고정하여 편평하게 형성한다.

또, 밸브스프링(120)은 토출밸브(110)와 마주보게 위치하도록 상기 토출포트(12b)를 중심으로 토출밸브(110)의 고정단에 대해 반대편에 고정하는 것이 바람직하다.

또, 밸브스프링(120)은 제1 탄성부(121)와 제2 탄성부(122)를 동일한 두께와 폭으로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 상기한 제1 탄성부(121)의 폭을 제2 탄성부(122) 폭 보다 좁게 형성하거나 얇게 형성하여 제1 탄성부(121)가 신속하게 변형되도록 할 수도 있다.

여기서, 밸브스프링(120)은 토출밸브(110)의 닫힘시 그 상사점에서 닫히기 시작할 수 있도록 강성을 조절하는 것이 바람직하다.

리테이너(130)는 소정의 강성을 가지는 편평한 고정판체로 형성하여 그 양단을 밸브플레이트(12)에 고정한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 토출 밸브 장치는 다음과 같이 작동한다.

즉, 전동기구부(M)에 전원을 인가하여 회전축(2)이 회전을 하면, 그 회전축(2)의 편심부에 삽입한 슬리브(3)가 선회운동을 하면서 연결축(4)이 피스톤(5)과 함께 직선으로 왕복운동을 하고, 피스톤(5)의 왕복운동에 의해 냉매가스가 흡입소음기(8)와 밸브조립체(6)의 흡입밸브를 통해 실린더블록(1)의 압축공간(V1)로 흡입되었다가 토출밸브(110)를 통해 토출커버(7)와 토출소음기(9)를 차례대로 거쳐 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 압축공간(V1)의 냉매가스가 토출되는 과정을 보다 상세히 살펴보면 도 7에서와 같다.

먼저, 토출밸브(110)가 열릴 때는 그 토출밸브(110)가 고정단을 중심으로 자 유단이 휘어지면서 열리고, 이 토출밸브(110)의 자유단에 밀려 도 7의 (a)에서와 같이 밸브스프링(120)의 제1 탄성부(121)가 먼저 오므라들면서 압축된다. 이어 어느 시점에서는 도 7의 (b)에서와 같이 밸브스프링(120)의 제2 탄성부(122)가 휘어지면서 압축되어 토출밸브(110)가 더욱 크게 열리도록 한다. 이때, 밸브스프링(120)의 제1 탄성부(121)가 토출밸브(110)의 동작에 대해 신속하게 반응함에 따라 토출밸브(110)가 도 8에서와 같이 빠르게 열리는 것은 물론 밸브스프링(120)의 제2 탄성부(122)가 연이어 휘어지면서 토출밸브(110)가 더 큰 변위(예컨대, 상사점)로 열림에 따라 토출밸브(110)의 열림량이 크게 증가하여 토출밸브(110)의 열림지연에 따른 압축기의 과압 손실을 미연에 방지할 수 있다.

다음, 토출밸브(110)가 닫힐 때는 자유도가 높은 밸브스프링(120)의 제2 탄성부(122)가 신속하게 펴지면서 토출밸브(110)를 복원시키기 시작하고, 이어 제1 탄성부(121)가 벌어지면서 토출밸브(110)를 더욱 빠르게 복원시켜 토출밸브(110)의 닫힘지연에 따른 토출가스의 역류를 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이를 통해 모터에 부과되는 하중을 줄여 모터의 효율을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 압축기의 토출 밸브 장치에서 밸브스프링에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 제1 탄성부(121)를 제2 탄성부(122)의 끝단에서 대략 180°이상으로 굽혀 형성하는 것이었으나, 본 변형예는 편평한 제2 탄성부(222)의 길이 방향으로 나란하게 절개하고 고정단 쪽을 폭방향으로 더 절개한 후 절개하지 않은 타단을 토출밸브(110) 쪽으로 꺾어 제1 탄성부(221)를 형성하는 것이다.

이 경우에도 전술한 일례에서와 같이 토출밸브(110)가 열릴 때 먼저 제1 탄성부(221)가 접촉하여 연결단을 중심으로 휘면서 압축되었다가 어느 시점에서는 제2 탄성부(222)가 고정단을 중심으로 휘면서 압축되어 토출밸브(110)를 지지하도록 하는 반면 토출밸브(110)가 닫힐 때는 이와 반대로 제2 탄성부(222)가 먼저 복원되고 이어서 제1 탄성부(221)가 복원되어 상기한 토출밸브(110)가 신속하게 열렸다가 신속하게 닫히도록 하는 것이다.

이로 인한 작용 효과는 전술한 일례에서의 작용 효과와 대동소이하다.

본 발명에 의한 압축기의 토출 밸브 장치는, 리드형 토출밸브를 1차적으로 지지하는 제1 탄성부와 연이어 2차적으로 지지하는 제2 탄성부를 가진 밸브스프링으로 지지함으로써, 토출밸브의 열림속도와 열림량을 높이고 이를 통해 압축가스가 원활하게 토출되도록 하여 과압 손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 토출밸브의 닫힘속도를 높이고 이를 통해 토출가스의 역류를 방지하여 모터의 효율을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 장방형으로 형성하여 그 일단은 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 반면 타단은 압력차에 따라 자유롭게 거동하면서 상기한 밸브플레이트의 토출포트를 개폐하는 토출밸브와;

   토출밸브의 압력배면에 근접하도록 위치하여 상기 토출밸브의 열림시 1차로 탄력 지지하도록 적어도 180°이상 굽혀 형성하는 제1 탄성부와, 제1 탄성부에서 평탄하게 일체로 연장 형성하여 그 타단을 밸브플레이트에 고정하고 상기한 제1 탄성부에 연속하여 토출밸브를 2차로 탄력 지지하는 제2 탄성부를 가지는 밸브스프링과;

   밸브스프링의 변형량을 제한하도록 상기한 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 리테이너를 포함한 압축기의 토출 밸브 장치.
4. 삭제
5. 장방형으로 형성하여 그 일단은 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 반면 타단은 압력차에 따라 자유롭게 거동하면서 상기한 밸브플레이트의 토출포트를 개폐하는 토출밸브와;

   토출밸브의 압력배면에 근접하도록 위치하여 상기 토출밸브의 열림시 1차로 탄력 지지하도록 길이방향으로 평행하게 절개하고 어느 한 쪽을 폭방향으로 더 절개하여 다른 한 쪽을 상기 토출밸브쪽으로 절곡 형성하는 제1 탄성부와, 제1 탄성부가 절개 형성되도록 평탄하게 일체로 형성하여 그 타단을 밸브플레이트에 고정하고 상기한 제1 탄성부에 연속하여 토출밸브를 2차로 탄력 지지하는 제2 탄성부를 가지는 밸브스프링과;

   밸브스프링의 변형량을 제한하도록 상기한 밸브플레이트의 토출포트 주변에 고정하는 리테이너를 포함한 압축기의 토출 밸브 장치.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서,

   제2 탄성부의 끝단은 토출포트를 중심으로 상기 토출밸브의 고정단과 대칭되게 고정하는 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 밸브 장치.

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