KR19980076767A - 밀폐형 압축기의 밸브시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 밸브시스템을 제공한다.

그 압축기의 플랩퍼형 토출밸브조립체는, 실린더실(13')의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13)에 고정되고, 그 실린더실(13')내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 토출밸브(123)를 지니는 밀폐형 압축기는 밸브시스템에 있어서, 상기 실린더블럭(13)에 고정되어 상기 토출밸브(123)의 개방 정도를 고정적으로 제한하며, 그 토출밸브(123)가 개방된 때에 그 개방단부에서 넓은 면적에서 접촉하여 충돌하도록 그 접촉부분이 원호형상으로 형성되는 곡면부분(A)을 지니는 스토퍼(121')를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 토출밸브(123)의 개방시의 충격을 완화시켜 소음과 진동을 감소시키고 밸브의 성능과 신뢰성 내지는 수명을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

밀폐형 압축기의 밸브시스템

본 발명은 밀폐형 압축기의 밸브시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 플랩퍼형 토출밸브조립체를 지니는 압축기에 있어서, 간단한 구조로 토출밸브의 개방시의 충격을 완화하고 소음과 진동을 감소시킬 수 있으며, 나아가 밸브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 밸브시스템에 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 같이 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 내부의 실린더에 왕복 운동가능하게 삽입되는 피스톤(14)으로 구비되며(도 2참조), 그 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 실린더블럭(13)의 좌측 단부에 설치된 흡입 및 토출 밸브조립체(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(reed) 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 밸브조립체(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 밸브조립체(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 실린더(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 함계 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 하부케이스(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.

도 3에는 종래의플랩퍼형 토출밸브의 구조의 일예가 상세히 도시된다. 그 플랩퍼형 토출밸브 시스템은 밸브플레이트부재(110)와, 토출밸브(123)와, 백킹스프링(122)과, 스토퍼부재(121)로 이루어진다.

상기 밸브플레이트부재(110)는 실린더(103)의 내부로 통하는 토출구(114)이 형성되고, 그 토출구(14)의 상부에서 상기 토출밸브(123)가 고압가스의 토출을 위해 개폐되도록 설치된다. 상기 백킹스프링(122)는 토출밸브(123)의 상부에 설치되어 그 개폐영역을 탄성적으로 한정시키며, 상기 스토퍼부재(121)는 상기 토출밸브(123) 및 백킹스프링(122)을 정위치로 유지되도록 제한한다.

상기 밸브플레이트부재(110)의 상부면에는, 상기 스토퍼부재(121)가 수용되도록 형성된 제 1 수용부(111)와, 상기 제 1 수용부(111)의 하부에 상기 백킹스프링(122) 및 토출밸브(123)가 수용되도록 형성된 제 2 수용부(112)와, 상기 제 2 수용부(112)의 하부에 상기 토출밸브(123)가 원활하게 개폐되도록 형성된 지지공간(113)과, 상기 지지공간(113)의 소정위치에 상기 제 2 수용부(112)의 높이에 일치되게 단부가 돌설된 토출구(114)가 형성되어 상기 토출구(114)의 체적을 최소화할 수 있도록 구성된다. 또한, 도 3에서 상기 토출밸브(123) 및 백킹스프링(122)에는 일단부에 각각 돌설부(125)(124)가 돌설되고, 상기 제 2 수용부(112)에는, 지지부(116)가 형성되어 상기 토출밸브(123) 및 백킹스프링(122)에 각각 돌설된 돌설부(125)(124)를 수용하여 상기 토출밸브(123) 및 백킹스프링(122)이 유동됨이 없이 작동되도록 구성된다.

그러나, 상술한 바와 같이 토출밸브(123)가 개방할 때 고속의 피스톤(14)의 왕복운동에 따른 고압의 냉매가스의 압력으로 그 토출밸브(123)가 백킹스프링(122)과 스토퍼부재(121)에 선접촉으로 충돌하게 되어 큰 소음과 진동을 유발시키게 된다. 특히 그 토출밸브(123)가 백킹스프링(122)을 타격한 후 스토퍼부재(121)에 백킹스프링(122)이 충돌하게 되는데 백킹스프링(122)에의 타격은 어느 정도 탄성력에 의해 흡수되지만, 스토퍼부재(121)에의 타격은 그대로 소음과 진동으로 나타나게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 구조로 압축기의 소음과 진동을 감소시킬 수 있으며, 나아가 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 밸브시스템을 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 3은 종래의 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 구조를 도시하는 부분 확대단면도.

도 4는 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 밸브시스템의 부분확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 압축기11 : 하부케이스

12 : 상부케이스13 : 실린더

14 : 피스톤15 : 흡입 및 토출밸브 조립체

16 : 흡입머플러17 : 토출머플러

18 : 고정자(스테이터)19 : 회전자(로터)

20 : 회전축21 : 편심축

22 : 흡입파이프(연결관)23 : 토출파이프연결관

23' : 토출파이프24 : 프레임

25 : 냉동기유 저유조110 : 밸브플레이트

123 : 플랩퍼형 토출밸브121 : 스토퍼

101 : 밸브카버122 : 백킹스프링

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실린더실의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭에 고정되고, 그 실린더실내에서의 피스톤의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 토출밸브를 지니는 밀폐형 압축기의 밸브시스템에 있어서,상기 실린더블럭에 고정되어 상기 토출밸브의 개방 정도를 고정적으로 제한하며, 그 토출밸브가 개방된 때에 그 개방단부에서 넓은 면적에서 접촉하여 충돌하도록 그 접촉부분이 원호형상으로 형성되는 곡면부분을 지니는 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼와 토출밸브 사이에 탄성적으로 토출밸브의 개방을 제한하는 백킹스프링을 포함하는 경우에는, 상기 스토퍼의 곡면부분의 곡률이 토출밸브의 개방으로 탄성적으로 변형되는 백킹스프링의 곡률과 일치됨으로써 토출밸브의 개방시의 충돌면적이 최대로 되어 그 충돌에 따른 소음 내지는 진동 발생이 최대한 극소화할 수 있게 된다.

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

도 4에서는 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 밸브시스템의 구조가 부분적으로 상세히 도시된다.

도 4에서 그 플랩퍼형 토출밸브 조립체는, 도 3과 관련하여 설명된 종래의 기술에서와 같이 밸브플레이트부재(110), 플랩퍼형 토출밸브(123), 백킹스프링(122) 및 스토퍼부재(121')를 포함하여 구성된다.

그 밸브플레이트부재(110)는 도 3에서와 같이 실린더블럭(13)의 상면(13)에 밀폐되게 배치되며 실린더실(13')을 토출실로 연통시키기 위한 토출구(41') 가 형성되고 그 상면에는 플랩퍼형 토출밸브(123)와 백킹스프링(122)을 수용하기 위한 밸브수용부가 형성되며, 그 토출구(41') 주위에 토출밸브(123)가 안착되는 밸브시트부가 형성될 수 있다.

도 5에서 상기 플랩퍼형 토출밸브(123)는 밸브플레이트부재(110)의 토출구(41')를 타단에서 실린더실의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트부재(110)의 상면 밸브수용부(51')에 일단이 고정되게 삽입된다.

또, 상기 백킹스프링(122)은, 상기 밸브수용부(51')에 삽입되고 일단에서 고정되고 타단에서 미끄럼운동에 의해 유동되어 토출밸브(123)의 상부에서 토출밸브(123)의 타단의 개방정도를 탄성적으로 제한하도록 탄성재로 형성된다.

상기 스토퍼부재(121')는 상기 실린더블럭(13)에 고정되어 상기 토출밸브(123)의 개방 정도를 고정적으로 제한하도록 구성되며, 그 토출밸브(123)가 개방된 때에 그 개방 단부에서 넓은 면적에서 접촉하여 충돌하도록 그 접촉부분이 원호형상으로 형성되는 곡면부분(A)을 지닌다.

그 곡면부분(A)은, 도 4에 도시된 바와 같이 스토퍼(121')와 토출밸브(123) 사이에 탄성적으로 토출밸브(123)의 개방을 제한하는 백킹스프링(122)을 포함하는 경우, 상기 스토퍼(121')의 곡면부분(A)의 곡률이 토출밸브(123)의 개방으로 탄성적으로 변형되는 백킹스프링(122)의 곡률과 일치되는 것이 바람직하다.

또한 도시가 생략된 밸브카버는, 도 3에서와 같이 스토퍼부재(121)의 상부에서 밀폐되게 토출실을 형성하도록 중간에 배치된 밸브플레이트부재(110)와 함께 실린더블럭(13)의 상면(13)에 고정된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 조립은 종래와 같은 방법으로 수행되며, 그 작용은 도 4을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 토출밸브(123)가 개방된 상태를 도시하는 플랩퍼형 4밸브시스템의 부분 단면도이다.

먼저, 도 3과 함께 그 작동을 설명하면, 토출밸브(123)는 실린더실(13')에서 피스톤(14)이 전진운동함에 따라 실린더실(13')의 압력이 상기 밸브카버(101)의 토출실(102)의 압력보다 크게 되어 상기 플랩퍼형 토출밸브(123)가 그 고정된 일단을 중심으로 그 자체의 탄성력에 대항하여 상향으로 벤딩, 회동함으로써 밸브플레이트부재(110)의 토출구(41')가 개방되게 되고, 그 실린더실(13')의 압축된 냉매가스가 그 토출실로 토출되게 된다.

이와 같이 하여 토출밸브(123)가 개방될 때, 도 4에서 고압의 냉매가스에 의해 고속으로 회동하여 개방되므로 강한 충돌력으로 백킹스프링(122)을 타격하고는 그 백킹스프링(122)에 일부 충돌력이 흡수된 채, 백킹스프링(122)과 함께 스토퍼부재(121')에 충돌하게 된다. 이때, 충돌하여 접촉하는 스토퍼부재(121)의 부분이 개방되는 토출밸브(123) 및 백킹스프링(122)의 곡률과 일치하는 곡률로 곡면부분(A)이 형성되어 있기 때문에 충돌지점이 종래와 같이 선접촉으로 되지 아니하고 면접촉을 이루게 되어 단위면적당 충돌력을 크게 저하시키게 된다.

이에 따라 날카로운 소음과 진동이 제거될 뿐만 아니라, 종래와 같은 집중응력이 작용하지 아니하게 되고 단위면적당 작용하는 응력도 종래보다 훨씬 작게 되어 토출밸브(123)와 백킹스프링(122) 및 스토퍼부재(121)의 강도면에서 설계기준을 낮출 수 있으며, 그 신뢰성과 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 그 플랩퍼형 토출밸브(123)는 토출되는 냉매가스의 압력에 의해 과도하게 벤딩, 변형이 일어나지 아니하도록 백킹스프링(122)에 의해 탄성적으로 제한되며, 스토퍼부재(121')에 의해 그 회동이 고정적으로 제한된 후, 패스톤(14)의 상사점 내지는 후진초기에 그 플랩퍼형 토출밸브(123)는 그 자체의 탄성력과 상기 백킹스프링(122)의 탄성력에 의해 신속히 상기 토출구(114)를 폐쇄시키도록 복귀하게 되고 피스톤(14)의 후진중에는 토출실의 압력보다 실린더실(13')의 압력이 낮아 그 플랩퍼형 토출밸브(123)의 폐쇄상태가 자연적으로 유지됨으로써 1싸이클이 종료되고 상술한 싸이클이 반복되게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 밸브시스템의 구성과 그 작용에 의하면, 스토퍼부재(121')에 곡면부분(A)을 형성시킴으로써 토출밸브(123)의 개방시의 충격을 완화시켜 소음과 진동을 감소시키고 밸브의 성능과 신뢰성 내지는 수명을 향상시킬 수 등의 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 상술한 본 발명이 정신은 도 4의 구조이외의 스토퍼를 지니는 다른 여러가지 구조의 밸브시스템에도 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (2)

1. 실린더실(13')의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13)에 고정되고, 그 실린더실(13')내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 토출밸브(123)를 지니는 밀폐형 압축기의 밸브시스템에 있어서,

   상기 실린더블럭(13)에 고정되어 상기 토출밸브(123)의 개방 정도를 고정적으로 제한하며, 그 토출밸브(123)가 개방된 때에 그 개방단부에서 넓은 면적에서 접촉하여 충돌하도록 그 접촉부분이 원호형상으로 형성되는 곡면부분(A)을 지니는 스토퍼(121')를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 밸브시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼(121')와 토출밸브(123) 사이에 탄성적으로 토출밸브(123)의 개방을 제한하는 백킹스프링(122)을 포함하는 경우에는, 상기 스토퍼(121')의 곡면부분(A)의 곡률이 토출밸브(123)의 개방으로 탄성적으로 변형되는 백킹스프링(122)의 곡률과 일치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 밸브시스템.