KR101441923B1 - 밀폐형 압축기의 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 밸브 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 밸브 장치는, 토출밸브가 직선으로 개폐되도록 하여 냉매가 사방으로 토출되도록 함에 따라 냉매의 유동저항을 줄일 수 있고 이를 통해 냉매의 토출속도를 높여 압축기의 성능을 높일 수 있다. 그리고 상기 토출밸브의 압축배면에 코일스프링을 설치하고 밸브의 열림량을 낮춤으로써 토출밸브가 신속하게 닫히면서 냉매의 누설이나 역류를 방지하고 밸브타음을 줄일 수 있다. 그리고 상기 토출밸브를 정확하게 고정하여 오조립으로 인한 밸브의 불안정한 거동과 이로 인한 밸브소음을 미연에 방지할 수 있다.

토출밸브, 밸브스프링, 안내돌기

Description

밀폐형 압축기의 밸브 장치{VALVE DEVICE FOR HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기의 밸브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축된 냉매의 토출을 제어하는 밀폐형 압축기의 밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 구동력을 발생시키는 전동부와 그 전동부의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부가 함께 구비되어 주로 냉장고나 에어콘 등의 냉동시스템에 적용되고 있다.

상기 밀폐형 압축기는 압축 방식과 사용되는 냉매의 종류 등에 따라 여러 가지 형태로 구분할 수 있다. 그 중 왕복동식 압축기는 선형 실린더와, 그 실린더에 피스톤이 미끄러지게 삽입되어 냉매를 압축도록 구성된다. 그리고 상기 실린더의 선단면에는 냉매의 흡입과 토출을 조절하는 밸브조립체가 설치되고, 상기 밸브조립체의 일측에는 토출되는 냉매를 안내하는 토출커버가 설치되며, 상기 토출커버의 일측에는 상기 밸브조립체의 흡입측에 연통되도록 흡입머플러가 장착되어 있다.

상기 밸브조립체는 실린더헤드에 장착되는 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트의 흡입측에 장착되어 흡입구를 개폐하는 흡입밸브와, 상기 밸브플레이트의 토출측에 장착되어 토출구를 개폐하는 외팔보 형상의 토출밸브와, 상기 토출밸브의 압 력배면쪽에 배치되어 토출밸브가 신속하게 복원되도록 하는 밸브스프링과, 상기 밸브스프링의 배면쪽에 배치되어 상기 밸브스프링을 지지하는 밸브스토퍼로 이루어져 있다.

상기 흡입밸브는 평판의 중앙부위에 절개 형성되어 상기 밸브플레이트와 함께 실린더헤드에 체결되어 있다. 그리고, 상기 토출밸브와 밸브스프링는 그 일단이 모두 상기 토출커버에 의해 밸브플레이트에 눌려 고정되고, 상기 밸브스토퍼는 그 양단이 상기 토출커버에 눌려 고정되어 있다.

상기와 같은 종래 밸브조립체에 있어서는, 상기 흡입밸브와 토출밸브가 모두 외팔보 형태로 고정됨에 따라 상기 흡입밸브와 토출밸브는 냉매의 유동방향을 따라 각각의 고정단을 중심으로 회전운동을 하면서 개폐되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기의 토출밸브는 그 고정단을 중심으로 회전하면서 열리게 되어 상기 고정단에서 멀어질수록 열림량이 상대적으로 증가하게 되고, 이에 따라 상기 토출밸브의 고정단쪽에서는 유로저항이 증가하여 냉매가 상기 고정단의 반대쪽으로 집중 토출되므로 냉매의 토출속도가 지연되면서 압축기의 성능이 저하된다. 반면, 상기 토출밸브가 고정단을 중심으로 회전하면서 닫히게 되어 상기 토출밸브의 닫힘속도가 지연되고, 이로 인해 압축실의 냉매가 누설되거나 또는 토출된 냉매가 압축실로 역류하여 압축기 성능이 저하된다.

또, 상기 토출밸브가 밸브스프링과 밸브스토퍼와 함께 토출커버에 눌려 고정되도록 조립됨에 따라 가공오차나 조립오차가 발생될 경우에는 상기 토출밸브가 긴밀하게 고정되지 못할 수 있다. 이 경우에는 상기 토출밸브가 토출구를 정확하게 개폐하지 못하면서 압축기의 성능이 크게 저하되는 것은 물론 오조립으로 인한 밸브소음이나 밸브특성으로 인한 밸브소음이 가중되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기의 밸브 장치가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 압축실에서 토출되는 압축냉매에 대한 유로저항을 방사상으로 균일하게 하여 압축냉매의 토출속도를 높이고 이를 통해 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 밸브 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 토출밸브의 닫힘속도를 높여 토출된 냉매가 압축전 냉매가 누설되거나 토출된 냉매가 압축실로 역류하는 것을 방지하여 밀폐형 압축기의 밸브 장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 토출밸브가 토출구를 정확하게 개폐하도록 하는 것은 물론 오조립이나 밸브특성으로 인한 밸브소음을 줄일 수 있는 밀폐형 압축기의 밸브 장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 적어도 한 개 이상의 토출구가 구비된 실린더; 상기 실린더의 토출측에 배치되는 커버부재; 상기 실린더의 토출구를 개폐하도록 그 토출구의 토출측에 자유상태로 배치되는 적어도 한 개 이상의 토출밸브; 및 상기 커버부재와 토출밸브에 양단이 각각 결합되어 상기 토출밸브가 토출구의 축방향으로 움직이도록 그 토출밸브의 압축배면을 탄력적으로 지지하는 적어도 한 개 이상의 밸브스프링;을 포함한 밀폐형 압축기의 밸브 장치가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 밸브 장치는, 상기 토출밸브가 직선으로 개폐되도록 하여 냉매가 사방으로 토출되도록 함에 따라 냉매의 유동저항을 줄일 수 있고 이를 통해 냉매의 토출속도를 높여 압축기의 성능을 높일 수 있다. 그리고 상기 토출밸브의 압축배면에 코일스프링을 설치하고 밸브의 열림량을 낮춤으로써 토출밸브가 신속하게 닫히면서 냉매의 누설이나 역류를 방지하고 밸브타음을 줄일 수 있다. 그리고 상기 토출밸브를 정확하게 고정하여 오조립으로 인한 밸브의 불안정한 거동과 이로 인한 밸브소음을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 밸브 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 밸브 장치가 구비된 왕복동식 압축기는, 케이싱(1)의 내부공간에 설치되고 외부에서 공급되는 전원에 의해 회전력을 발생하도록 고정자(110)와 회전자(120) 그리고 회전축(130)으로 된 전동부(100)와, 상기 케이싱(1)의 내부공간에서 상기 전동부(100)의 회전축(130)에 결합되어 그 전동부(100)의 회전력을 전달받아 냉매를 흡입 압축하는 압축부(200)로 이루어진다.

상기 압축부(200)는 상기 케이싱(1)의 내부공간에 횡방향으로 배치되고 그 일측에 압축공간(V1)을 반경방향으로 형성하는 실린더(210)와, 상기 실린더(210)의 상면에 얹힌 상기 회전축(130)의 캠부에 회전 가능하게 삽입되는 슬리브(220)와, 상기 슬리브(220)의 외주면에 결합되어 상기 회전축(130)의 회전운동을 후술할 피스톤(240)의 왕복운동으로 변환하는 커넥팅로드(230)와, 상기 커넥팅로드(230)의 타단에 결합되어 상기 실린더(210)의 압축공간(V1) 내부에서 상기 회전축(130)의 반경방향으로 왕복운동을 하는 피스톤(240)과, 상기 실린더(210)의 토출측에 설치되어 냉매의 흡입과 토출을 조절하는 밸브조립체(250)와, 상기 실린더(210)의 일측에 설치되고 소정의 토출공간(V2)을 구비하여 밸브조립체(250)에 고정되는 토출커버(260)와, 상기 밸브조립체(250)의 흡입측에 연통되도록 상기 토출커버(260)에 결합되는 흡입머플러(270)와, 상기 토출커버(260)를 통해 상기 밸브조립체(250)의 토출측에 연통되도록 상기 실린더(210)에 장착되는 토출머플러(280)를 포함한다.

상기 밸브조립체(250)는 도 2에서와 같이 상기 실린더(210)의 선단면에 설치되는 밸브플레이트(251)와, 상기 실린더(210)와 밸브플레이트(251)의 사이에 설치되어 한 개의 흡입구(251a)를 각각 개폐하는 한 개의 흡입밸브(252)와, 상기 밸브플레이트(251)에 대해 자유상태로 배치되어 상기 토출구(251b)를 개폐하는 적어도 한 개의 토출밸브(253)와, 상기 토출밸브(253)의 압력배면과 상기 토출커버(260)에 양단이 각각 고정 결합되어 상기 토출밸브(253)를 탄력적으로 지지하는 적어도 한 개의 밸브스프링(254)으로 이루어진다.

상기 밸브플레이트(251)는 그 일측에 상기 실린더(210)의 내부로 냉매가 흡입되도록 안내하는 흡입구(251a)가 형성되고, 상기 흡입구(251a)의 일측에는 상기 실린더(210)의 내부에서 압축된 냉매가 토출되도록 안내하는 토출구(251b)가 형성된다. 상기 토출구(251b)는 한 개가 형성될 수도 있으나, 도 2에서와 같이 압축되는 냉매의 궤적을 따라 소정의 간격을 두고 복수 개가 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 복수 개의 토출구(251b)는 동일한 직경으로 형성될 수도 있으나, 냉매가 압축 되는 궤적을 따라 상류쪽 보다 하류쪽 토출구의 직경이 더 크게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토출구(251b)가 한 개인 경우는 물론 복수 개인 경우에 상기 토출밸브(253)는 각각 독립적으로 움직일 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 2에서와 같이 상기 토출구(251b)가 복수 개인 경우 각 토출구(251b)를 개폐하는 토출밸브(253)가 각각 독립적으로 배치되고, 그 각 토출밸브(253)의 압축배면에 각각의 밸브스프링(254)이 독립적으로 결합될 수 있다.

상기 토출밸브(253)는 토출되는 냉매에 의해 신속하게 열리고 닫힐 때 밸브타음을 줄일 수 있도록 가벼운 플라스틱 재질로 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 고온에 견딜 수 있는 고무재질로 형성되거나 또는 가벼운 금속재질의 외표면(특히, 개폐면)을 탄성부재로 감싸거나 인서트 몰딩되어 형성될 수도 있다.

그리고 상기 토출밸브(253)는 도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 토출구(251b)를 개폐할 수 있는 넓이의 원반모양으로 형성되는 개폐부(253a)와, 상기 개폐부(253a)의 압축배면에서 토출구(251b)의 축방향으로 길게 돌출되는 안내부로 이루어진다. 그리고 상기 안내부(253b)의 내부에 소정의 깊이로 함몰되어 후술할 안내돌기(263)가 미끄러지게 삽입되도록 안내홈부(253c)가 형성된다. 도 4에서와 같이, 상기 안내홈부(253c)의 길이(L1)은 후술할 안내돌기(263)의 길이(L2)보다 짧게 형성되는 것이 상기 안내돌기(263)에 의해 토출밸브(253)의 개폐정도가 제어될 수 있어 바람직하다. 그리고 상기 안내홈부(253c)의 내주면에는 압축공간(V1)에서 토출되는 냉매의 일부가 상기 안내홈부(253c)로 유입되어 그 안내홈부(253c)와 안내돌기(263) 사이에서 일종이 가스스프링 역할을 할 수 있도록 가스안내부(253d)가 안 내홈부(253c)의 깊이 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고 상기 개폐부(253a)와 안내부(253b)의 경계부위에는 상기 밸브스프링(254)의 일단이 압입되어 고정될 수 있도록 스프링고정부(253e)가 단차지게 형성될 수 있다.

상기 밸브스프링(254)은 도 2 내지 도 4에서와 같이 원추형 코일스프링으로 이루어진다. 그리고 상기 밸브스프링(254)의 일단은 상기 토출밸브(253)의 스프링고정부(253e)에 압입되어 고정되는 반면 그 타단은 후술할 토출커버(260)의 스프링고정부(264)에 압입되어 고정된다.

상기 토출커버(260)는 도 2에서와 같이, 대략 사각용기 모양으로 형성되어 그 개구측이 가스켓(290)을 사이에 두고 상기 밸브플레이트(251)에 밀착되어 복개되며, 그 모서리에는 상기 토출커버(260)가 밸브플레이트(251)와 함께 실린더(210)에 체결되도록 체결구멍(261)이 형성된다. 그리고 상기 토출커버(260)의 일측면에는 상기 흡입머플러(270)가 장착되도록 흡입머플러장착홈(262)이 음각지게 형성되고, 상기 토출커버(260)의 토출공간(V2)는 그 내벽면에 소정의 높이로 돌출되어 상기 토출밸브(253)의 안내홈부(253c)에 미끄러지게 삽입되는 안내돌기(263)가 형성된다. 상기 안내돌기(263)의 길이(L2)는 전술한 바와 같이 안내홈부(253c)의 깊이보다는 짧지 않게, 보다 바람직하게는 안내홈부(253c)의 길이(L1)보다 길게 형성될 수 있다. 그리고 상기 안내돌기(263)가 시작되는 부근에는 상기 밸브스프링(254)의 일단이 압입되어 고정될 수 있도록 스프링고정부(264)가 단차지게 형성될 수 있다. 상기 안내돌기(263)는 상기 밸브플레이트(251)의 토출구(251b)가 복수 개인 경우 그 각각의 토출밸브(253)가 토출구(251b)에 대응될 수 있도록 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 2는 지지스프링, 3은 오일피더, 252a는 밸브부, 252b는 토출용 관통구멍, 291은 가스켓의 흡입구멍, SP는 흡입관, DP는 토출관이다.

상기와 같은 밀폐형 압축기의 밸브 장치의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 외부에서 전원이 인가되어 상기 회전자(120)가 회전하면, 상기 회전자(120)에 압입된 상태의 회전축(130)이 회전하게 된다. 그리고 상기 회전축(130)의 회전은 캠부에 연결된 커넥팅로드(230)에 의해 수평운동으로 변환되어 상기 피스톤(240)이 실린더(210) 내부를 왕복동 하게 된다. 상기 피스톤(240)의 왕복운동에 의해 냉매가 상기 흡입머플러(270)와 밸브조립체(250)의 흡입밸브(252)를 통해 상기 실린더(210)의 압축공간(V1)로 흡입되었다가 상기 밸브조립체(250)의 토출밸브(253)를 통해 상기 토출커버(260)의 체적부와 토출머플러(280)를 차례대로 거쳐 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 도 6에서와 같이 상기 토출밸브(253)가 열릴 때에는, 그 토출밸브(253)가 밸브스프링(254)의 탄성력을 이기고 토출구(251b)의 축방향을 따라 대략 일직선상으로 상승하면서 열리게 된다. 이에 따라 상기 토출구(251b)가 방사상으로 고르게 개방되어 압축실에서 토출되는 냉매에 대한 유로저항이 방사상으로 균일하게 형성되면서 냉매가 사방으로 고르게 퍼져 토출된다. 따라서 압축실에서 압축된 냉매는 토출구(251b)를 통해 신속하게 토출커버(260)의 토출공간(V2)으로 토출될 수 있다.

반면, 도 7에서와 같이 상기 토출밸브(253)가 닫힐 때에는, 그 토출밸브(253)가 밸브스프링(254)의 탄성력에 의해 상기 토출구(251b)의 축방향을 따라 대략 일직선상으로 하강하면서 닫히게 된다. 이에 따라 상기 토출밸브(253)의 닫힘동작이 신속하게 진행되어 압축되는 냉매가 적정압력까지 압축되기 전에 토출되거나 또는 토출된 냉매가 압축실로 역류하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 아울러 상기 토출밸브(253)가 열릴 때 안내돌기(263)에 의해 그 열림량이 제한되면서 사방으로 고르게 열림에 따라 열림높이가 외팔보 방식의 토출밸브(253)에 비해 낮게 되므로 상기 토출밸브(253)가 닫힐 때 밸브플레이트(251)에 부딪히는 충격량이 작게 될 수 있고 이로 인해 토출밸브(253)의 밸브타음을 낮춰 압축기 소음을 줄일 수 있다.

이렇게 하여, 상기 토출밸브의 열림량을 균일하게 하여 냉매의 유동저항을 줄일 수 있고 이를 통해 냉매의 토출속도를 높여 압축기의 성능을 높일 수 있다. 그리고 상기 토출밸브가 신속하게 닫힐 수 있도록 하여 냉매의 누설이나 역류를 방지할 수 있고, 밸브의 열림높이를 낮춰 밸브타음을 줄일 수 있다. 그리고 상기 토출밸브를 정확하게 고정하여 오조립으로 인한 밸브의 불안정한 거동과 이로 인한 밸브소음을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 밸브 장치가 구비된 밀폐형 압축기는 왕복동식 압축기를 일례로 들어 살펴보았으나 통상의 로터리 압축기와 같이 리드형 밸브를 토출밸브로 사용하는 모든 압축기에 동일하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 밸브조립체를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 토출밸브를 조립하여 보인 사시도,

도 4는 도 2에서 토출밸브를 조립하여 보인 정면도,

도 5는 도 4의 Ｉ-Ｉ선단면도,

도 6 및 도 7은 도 1에 따른 토출밸브가 열릴 때와 닫힐 때를 보인 종단면도.

** 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

250 : 밸브조립체 251 : 밸브플레이트

251a : 흡입구 251b : 토출구

253 : 토출밸브 253a : 개폐부

253b : 안내부 253c : 안내홈부

253d : 가스안내부 253e : 스프링고정부

254 : 밸브스프링 260 : 토출커버

261 : 체결구멍 262 : 흡입머플러장착홈

263 : 안내돌기 264 : 스프링고정부

Claims (9)

1. 적어도 한 개 이상의 토출구가 구비된 실린더;

   상기 실린더의 토출측에 배치되는 커버부재;

   상기 실린더의 토출구를 개폐하도록 그 토출구의 토출측에 자유상태로 배치되는 적어도 한 개 이상의 토출밸브; 및

   상기 커버부재와 토출밸브에 양단이 각각 결합되어 상기 토출밸브가 토출구의 축방향으로 움직이도록 그 토출밸브의 압축배면을 탄력적으로 지지하는 적어도 한 개 이상의 밸브스프링;을 포함하고,

   상기 토출밸브의 압축배면과 이에 대응하는 커버부재의 내측면 중에서 어느 한 쪽에는 상기 토출구의 축방향으로 안내돌기가 형성되는 반면 다른 한 쪽에는 상기 안내돌기가 미끄러지게 삽입되도록 안내홈부가 형성되는 밀폐형 압축기의 밸브 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 안내돌기는 그 높이가 안내홈부의 깊이보다 짧지 않게 형성되는 밀폐형 압축기의 밸브 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 안내홈부는 그 내주면에 적어도 한 개 이상의 가스안내부가 깊이방향으로 형성되는 밀폐형 압축기의 밸브 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 밸브스프링은 압축코일스프링으로 이루어지는 밀폐형 압축기의 밸브 장치.
8. 제1항 및 제4항 및 제5항 및 제7항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 토출구는 복수 개가 소정의 간격을 두고 형성되며, 상기 토출밸브는 각 토출구를 독립적으로 개폐할 수 있도록 각각의 밸브스프링으로 지지되는 밀폐형 압축기의 밸브 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 실린더에는 냉매의 압축궤적을 따라 상류보다 하류의 직경이 큰 토출구가 적어도 한 개 이상 형성되는 밀폐형 압축기의 밸브 장치.

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