KR19980037760A - 압축기의 프랩퍼헝 밸브구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 플랩퍼형 밸브구조를 제공한다.

그 압축기의 플랩퍼형 밸브구조는, 실린더(13)의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13')에 고정되고 그 실린더(13)내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출밸브 조립체(15)를 지니는 압축기에 있어서 : 실린더블럭(13')의 상부에 배치되며 실린더(13)로 통하는 흡입구 내지 토출구(41')가 형성되고 경사진 밸브시트(41)가 형성된 밸브플레이트(41); 및 상기 밸브플레이트(41)의 흡입구 내지 토출구(41')를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트(41)의 하면 내지 상면에 설치되는 플랩퍼형 밸브(42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 오일 스티킹에 의한 밸브의 불안정한 개방작동과 성능저하를 제거하고 나아가 밸브의 수많은 개폐작동의 신뢰성 내지는 수명을 향상시킬 수 있고 제조면에서도 간단하여 비용이 저렴하게 되는 등의 효과가 있다.

Description

압축기의 플랩퍼형 밸브구조

본 발명은 압축기의 플랩퍼형 밸브구조에 관한 것으로, 더 상세히는 플랩퍼형 밸브조립체를 지니는 압축기에 있어서, 작동에 신뢰성을 지니면서도 구조를 간단하게 하고 오일 스티킹(sticking)으로 인한 성능저하를 방지할 수 있느 압축기의 플랩퍼형 밸브구조에 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 포화증기상태의 냉매로 상변화를 일으킨 후, 다시 상술한 압축기로 유입됨으로써 냉동사이클을 구성하게 된다. 이와 같은 냉동사이클을 반복하는 가운데에 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, 도 1에 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 도 1에서 횡형으로 프레임(24)의 상부에 고정되는 실린더블럭(13)과 그 내부에 실린더 왕복 운동가능하게 삽입되는 피스톤(14)으로 구성되며(도 2참조), 그 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 실린더블럭(13)의 좌측 단부에 설치된 흡입 및 토출 밸브(15)를 개재하여 저압, 저온의 냉매가스가 흡입되고 고압, 고온의 냉매가스가 토출된다. 그 흡입 및 토출 밸브(15)는 소형화를 위하여 통상 탄성을 지니는 플랩퍼(flapper) 내지는 리드(read)형 박판 구조로 구성되며, 그 플랩퍼 내지는 리드형 흡입 및 토출 밸브(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 밸브(15)의 흡입리드밸브로 유입되고, 피스톤(14)의 전진 운동시에 상기 압축기에서 토출된 고압, 고온의 냉매가스는 그 흡입 및 토출 밸브(15)의 토출밸브로부터 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 하부케이스(11)에 밀폐되게 고정되고 초기에 내부에 냉매가스를 충전시킨 후, 밀봉된다.

또한, 냉장고 작동소음의 대부분을 차지하는 압축기 소음은 피스톤(14)의 왕복운동, 흡입 및 토출 밸브(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 실린던(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(도 2참조), 그 회전자(19)는 회전축(20)에 고정되어 함게 회전하도록 프레임(24)에 회전가능하게 지지된다. 그 전기모터의 회전축(20)의 단부에 그 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 하게 하고 있다.

종래의 플랩퍼형 토출밸브의 구조는 리벳을 이용하여 밸브플레이트에 밸브와 스토퍼를 고정시키는 방식과 밸브플레이트에 장착홈을 형성하여 밸브와 스토퍼를 고정시키는 방식이 있으며, 종래의 플랩퍼형 흡입밸브의 구조는 밸브플레이트와 실린더블럭사이에 박판을 삽입, 고정시키는 형태가 있다. 이와 같은 플랩퍼형 밸브는 박판이기 때문에 냉동기유 저유조(25)로부터 회전축(20)의 윤활유 공급홈(20')을 따라 상부로 흡입되어 비산되는 냉동기유가 냉매가스에 혼입되어 실린더(13)내에도 흡입되게 되고 이에 의해 플랩퍼형 밸브와 그 밸브시트사이의 냉동기유의 유막을 형성하게 되어 그 플랩퍼형 밸브의 폐쇄작동시 완전히 밀폐시키는 것이 가능하지만, 개방시에는 그 냉동기유의 부착력에 의해 에너지 손실이 발생하며 또한, 오일 스티킹에 의행 개방이 지진되게 되어 개방작동이 불균일하게 되고 이에 따라 밸브 성능이 저하되게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 발명으로서 미합중국 특허 제4,642,037호의 내용의 도 3a 및 3b에 도시된다. 도 3a 및 3b에서 그 플랩퍼형 흡입밸브 시스템은 밸브플레이트(31), 플랩퍼형 흡입밸브(32) 및 토출실(37')을 형성하는 토출밸브 카버(37)로 구성된다.

그 플랩퍼형 흡입밸브(32)는 아무 힘이 작용하지 아니하는 상태에서 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 약간 개방된 상태를 형성한다. 즉, 플랩퍼형 흡입밸브(32)의 고정면(32')에 대해 플랩퍼형 흡입밸브(32)가 그 연결부(40)에서 일측으로 비틀려 약간 개방되게 경사지도록 형성된다. 이와 같이 형성됨으로로써 그 플랩퍼형 흡입밸브(32)에 개방력을 가하기 직전인 피스톤(14)의 상사점에서 플랩퍼형 흡입밸브(32)의 일측이 개방되려 하기 때문에 오일 스티킹에 의한 플랩퍼형 흡입밸브의 밸브시트(31)에의 부착력에 대항하여 일측으로부터 쉽게 플랩퍼형 흡입밸브(32)가 개방될 수 있게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 구조의 압축기의 플랩퍼형 밸브는 제조시에 일측을 경사지게 소성 변형시켜야 하기 때문에 그 소성변형으로 인하여 밸브의 개폐 작동을 위한 탄성을 저하시키게 되고 강도가 취약해져 그 성능과 신뢰성이 저하하게 된다는 문제점이 있다. 또, 그 플랩퍼형 흡입밸브의 연결부(40)이 계속 압축과 인장의 반복하중이 가해져 더욱 취약해지며, 그 플랩퍼형 흡입밸브(32)의 제조면에서도 복잡하게 되고 이에 따라 비용이 많이 소요되는 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플랩퍼형 밸브의 오일 스티킹에 의한 작동의 불안정을 제거하여 밸브의 성능을 향상시키고 나아가 신뢰성과 내구성이 있는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 밀폐형 왕복동 압축기의 내부구조를 나타내는 평면도

도 2는 밀폐형 압축기의 내부구조를 도시하는 도 1의 선 2-2 단면도,

도 3a는 종래의 압축기의 플랩퍼형 밸브의 구조를 도시한 부분확대 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 플랩퍼형 흡입밸브부분의 일부 사시도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브구조를 도시한 부분확대 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 밸브구조를 도시한 부분확대 평면도,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브구조를 도시한 부분확대 단면도.

* 도면에 사용된 주요 부호의 설명

10 : 압축기, 11 : 하부케이스, 12 : 상부케이스, 13 : 실린더, 14 : 피스톤, 15 : 흡입 및 토출밸브 조립체, 16 : 흡입머플러, 17 : 토출머플러, 18 : 고정자(스테이터), 19 : 회전자(로터), 20 : 회전축, 21 : 편심축, 22 : 흡입파이프(연결관), 23 : 토출파이프연결관, 23' : 토출파이프, 24 : 프레임, 25 : 냉동기유 저유조, 31 : 밸브플레이트, 31',41' : 토출구, 31,41 : 밸브시트, 32,42,52,62 : 토출밸브, 34 : 스토퍼, 41 : 밸브플레이트

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 그 일실시예에 의하면, 실린더의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭에 고정되고 그 실린더내에서의 피스톤의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출밸브 조립체를 지니는 압축기에 있어서; 실린더블럭의 상부 배치되며 실린더로 통하는 흡입구 내지 토출구가 형성되고 경사진 밸브시트가 형성된 밸브플레이트; 및 상기 밸브플레이트의 흡입구 내지 토출구를 실린더의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트의 하면 내지 상면에 설치되는 플랩퍼형 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 실린더블럭의 상부 배치되며 실린더로 통하는 흡입구 내지 토출구가 형성되고 평편한 밸브시트가 형서된 밸브플레이트; 및 상기 밸브플레이트의 흡입구 내지 토출구를 실린더의 내부 압력에 따랴 개폐시키도록 그 밸브플레이트의 하면 내지 상면에 설치되고, 어느 일측으로 개방력이 편심되게 인가되도록 연결부에 대해 편심되게 연결되는 플랩퍼형 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조를 제공한다.

또, 본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 실린더블럭의 상부 배치되며 실린더로 통하는 흡입구 내지 토출구가 형성되고, 평편한 밸브시트가 형성된 밸브플레이트; 및 상기 밸브플레이트의 흡입구 내지 토출구를 실린더의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트의 하면 내지 상면에 설치되고, 상기 밸브시트에 접촉하는 부분은 평편하게 형성됨과 동시에 어느 일측으로 개방력이 편심되게 인가되도록 그 접촉부분의 내부가 경사져 포밍된 플랩퍼형 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브구조가 부분 확대 단면도로서 도시된다.

도 4에서 그 플랩퍼형 토출밸브구조는 밸브플레이트(41) 및 플랩퍼형 토출밸브(42)를 포함하여 구성된다.

그 밸브플레이트(41)는 종래와 같이 실린더블럭(13')의 상부 배치되며 실린더(13)로 통하는 흡입구(도시 생략됨)와 토출구(41')가 형성되고 상기 플랩퍼형 토출밸브(42)와 접촉하여 그 토출구(41')를 폐쇄시키기 위한 밸브시트(41)가 경사지게 형성된다.

또, 상기 플랩퍼형 토출밸브(42)는 밸브플레이트(41)의 토출구(41')를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트(41)의 상면에 설치되며, 통상 그 고정방식에는 종래와 같이 리벳을 이용하여 밸브프레이트에 밸브와 스토퍼를 고정시키는 방식과 밸브플레이트에 장착홈을 형성하여 밸브와 스토퍼를 고정시키는 방식이 있다.

상기 밸브플레이트(41)가 소결에 의해 성형되는 경우에는 소결시부터 경사지게 성형하고 경사지게 연마 내지는 피니싱함으로써 경사진 밸브시트(41)가 쉽게 얻어지며, 압연 판재인 경우에는 상기 경사진 밸브시트(41)가 흡입구 내지는 토출구(41')의 피어싱과 동시에 피어싱펀치 내지는 스트리퍼에 의해 압인함으로써 경사지게 형성될 수 있어 더욱 제조면에서 효과적이다.

이와 같이 경사지게 플랩퍼형 밸브가 형성됨으로써 그 밸브자체를 소성변형시키지 아니하고도 개방시 오일 스티킹에 의한 불안정성을 해결할 수 있으며, 나아가 밸브의 성능도 향상시킬 수 있다.

또 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 밸브구조가 도 5에 부분 평면도로서 도시된다. 이 실시예에서는 플랩퍼형 토출밸브(52)가 연결부(52')에 대해 편심량(r)만큼 편심되게 연결된다. 그러나, 밸브플레이트는 종래와 동일하게 평면으로 형성될 수 있고 도 4에서와 같이 경사지게 형성될 수도 있다.

이와 같이 상기 플랩퍼형 밸브(52)가 연결부(52')에 대해 편심되게 연결됨으로써 흡입구 내지 토출구(41')에 작용하는 실린더(13)의 내부 압력에 따른 밸브이 개방력이 중심에 작용하더라도 그 개방력이 연결부(52')로부터 편심량(r)에 의해 편심측, 즉, 도 5에서 C' 부분에 집중하게 되어 먼저 개방되게 함으로써 오일 스티킹에 의한 부착력의 균형을 파괴할 수 있게 되고 나아가 오일 스티킹에 의한 불안 정성을 제거되며, 밸브의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도6에서 플랩퍼형 토출밸브(62)는 밸브시트에 접촉하는 부분에서는 평편하게 형성되고, 그 접촉부분의 내부에는 일측으로 경사진 비대칭의 요홈부가 형성된다. 그 요홈부는 밸브의 고정부로부터의 슬리팅서에 동시에 형성될 수도 있고, 별도의 공정에서 프레스 포밍에 의해 쉽게 형성될 수도 있다.

이와 같이 형성되는 경사진 요홈부에 의해 개방력을 이루는 냉매가스의 압축력이 그 경사면에 직각으로 작용하게 되어 개방력은 화살표 방향으로 경사면에 수직으로 작용하게 되므로 이에 따라 오일 스티킹에 의한 밸브시트에의 부착력이 균형을 상실하게 되어 쉽게 또한, 안정적으로 밸브가 개방될 수 있게 된다. 더 나아가, 플랩퍼형 토출밸브(62)가 연결부에 대해 도 5에서와 같이 편심되게 연결될 경우 더욱 오일 스티킹에 의한 작동의 불안정을 제거하고 성능과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 밸브플레이트 역시 종래와 동일하게 평면으로 형성될 수도 있고 도 4에서와 같이 경사지게 형성될 수 도 있다.

상술한 구조의 실시예들을 실시한 결과, 그 밸브의 성능면에서 흡입밸브의 경우 적어도 EER 3.4% 이상이 향상되었으며, 토출밸브의 경우 1.%이상 향상되었다.

도 4 내지 도 6와 관련하여 플랩퍼형 토출밸브에 대해 설명되었지만, 플랩퍼형 흡입밸브에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 압축기의 플랩퍼형 밸브구조의 구성과 작용에 의하면, 밸브플레이트(41)의 밸브시트(41)를 경사지게 형성하거나 플랩퍼형 밸브를 그 연결부에서 편심지게 또는 밸브시트에의 접촉부분의 내부가 비대칭으로 경사진 요홈으로 형성됨으로써 오일 스티킹에 의한 밸브의 불안정한 개방작동과 성능저하를 제거하고 나아가 밸브의 수많은 개폐작동의 신뢰성 내지는 수명을 향상시킬 수 있고 제조면에서도 간단하여 비용이 저렴하게 되는 등의 효과가 있다.

Claims (6)

1. 실린더(13)의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13')에 고정되고 그 실린더(13)내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출밸브 조립체(15)를 지니는 압축기에 있어서; 실린더블럭(13')의 상부 배치되며 실린더(13)로 통하는 흡입구 내지 토출구(41')가 형성되고 경사진 밸브시트(41)가 형성된 밸브플레이트(41); 및 상기 밸브플레이트(41)의 흡입구 내지 토출구(41')를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트(41)의 하면 내지 상면에 설치되는 플랩퍼형 밸브(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브시트(41)가 흡입구 내지는 토출구(41')의 피어싱과 동시에 압인되어 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 플랩퍼형 밸브(42)가 일측으로 편심되게 연결부에 연결되는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조.
4. 실린더(13)의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13')에 고정되고 그 실린더(13) 내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출밸브 조립체(15)를 지니는 압축기에 있어서; 실린더블럭(13')의 상부 배치되며 실린더(13)로 통하는 흡입구 내지 토출구(41')가 형성되고, 평편한 밸브시트가 형성된 밸브플레이트(41); 및 상기 밸브플레이트(41)의 흡입구 내지 토출구(41')를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트(41)의 하면 내지 상면에 설치되고, 어느 일측으로 개방력이 편심되게 인가되도록 연결부(52')에 대해 편심되게 연결되는 플랩퍼형 밸브(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조.
5. 실린더(13)의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13')에 고정되고 그 실린더(13) 내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 흡입 및 토출밸브 조립체(15)를 지니는 압축기에 있어서; 실린더블럭(13')의 상부 배치되며 실린더(13)로 통하는 흡입구 내지 토출구(41')가 형성되고, 평편한 밸브시트가 형성된 밸브플레이트(41); 및 상기 밸브플레이트(41)의 흡입구 내지 토출구(41')를 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트(41)의 하면 내지 상면에 설치되고, 상기 밸브시트에 접촉하는 부분은 평편하게 형성됨과 동시에 어느 일측으로 개방력이 편심되게 인가되도록 그 접촉부분의 내부가 경사져 포밍된 플랩퍼형 밸브(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 플랩퍼형 밸브(62)가 더욱 일측으로 편심되게 새방력이 인가되도록 연결부에 편심되게 연결되는 것을 특징으로 하는 압축기의 플랩퍼형 밸브구조.