KR200155532Y1 - 밀폐형 압축기용 밸브시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밀폐형 압축기용 밸브시스템을 제공한다.

그 압축기의 플랩퍼형 토출밸브조립체는, 실린더블럭(13)의 상면(13)에 밀폐되게 설치되며, 실린더실(13')로 통하는 적어도 토출구(114)가 형성되고, 상면에 밸브수용부가 형성된 밸브플레이트부재(130); 상기 밸브플레이트부재(130)의 토출구(114)를 타단에서 실린더(13)의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트부재(130)의 상면 밸브수용부내에 삽입되어 일단이 고정되는 플랩퍼형 토출밸브(132); 그 토출밸브(132)의 상부에서 토출밸브(132)의 타단의 개방정도를 탄성적으로 제한하도록 일단에서 고정되고 타단에서 유동가능하게 상기 밸브수용부에 삽입되는, 탄성재로 형성된 백킹스프링(133); 상기 백킹스프링(133)과 토출밸브(132)를 밸브수용부내의 일단에서 밸브플레이트부재(130)에 고정시키는 리베트(134); 그리고 상기 토출밸브(132)와 백킹스프링(133)가 밸브수용부내에서 상기 리베트(134)에 의해 고정된 밸브플레이트부재(130)의 상부를 밀폐시켜 토출실을 형성하고 그 밸브 플레이트부재(130)와 함께 실린더(13)에 고정되는 밸브플레이트카버(131)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 부품수 저감, 조립성 향상, 압축기 효율 향상을 기할 수 있다.

Description

밀폐형 압축기용 밸브시스템

본 고안은 밀폐용 압축기용 밸브시스템에 관한 것으로, 더 상세히는 플랩퍼형 토출밸브조립체를 지니는 압축기에 있어서, 간단한 구조로 리베트를 이용하여 토출밸브와 백킹스프링을 고정시킴으로써 밸브개폐 지연으로 인한 밸브손실을 제거하여 압축기의 효율을 향상시킬 수 있으며, 용이하게 조립할 수 있고 부품수를 감소시켜 제조비용을 저감시킬 수 있는 밀폐형 압축기 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 팽창밸블르 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 전기 모터와 함께 케이스내에 밀폐된 채 냉장고의 하부에 설치되며, 제1도에 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 제1도에서 횡형으로 프레임(24)의 상부에 고정되는 실린더블럭(13)과 그 내부의 실린더에 왕복 운동가능하게 삽입되는 피스톤(14)으로 구성되며(제2도 참조), 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(reed)형 박판 구조로 구성되며, 그 플랩퍼 내지는 리드형 흡입 및 토출 밸브(15)는 양면에 작용하는 압력창에 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(연관결)(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 토출밸브로 부터 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 게이스(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 회저하는 회전자(19)로 구성되고(제2도 참조), 그 회전자(19)는 회전축(20)에 고정되어 함께 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 냉도기유를 공급하여 윤활작용을 하게 하고 있다.

제3도에는 종래의 플랩퍼형 토출밸브의 구조의 일예가 상세히 도시된다. 그 플랩퍼형 토출밸브 시스템은 밸브플레이트부재(110)와, 토출밸브(123)와, 백킹스프링(122)과, 스토퍼부재(121)와, 밸브카버(101)로 이루어진다.

상기 밸브플레이트부재(110)에는 실린더(103)의 내부로 통하는 토출구(114)이 형성되고, 그 토출구(114)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 제1수용부(111)와, 상기 제1수용부(111)의 하부에 상기 백킹스프링(122) 및 토출밸브(123)가 수용되도록 형성된 제2수용부(112)와, 상기 제2수용부(112)의 하부에 상기 토출밸브(123)가 원활하게 개폐되도록 형성된 지지공간(113)과, 상기 지지공간(113)의 소정위치에 상기 제2수용부(112)의 높이에 일치되게 단부가 돌설된 토출구(114)가 형성되어 상기 토출구(114)의 체적을 최소화할 수 있도록 구성된다. 또한, 제3도에서 상기 토출밸브(123) 및 백킹스프링(122)에는, 일단부에 각각 돌설부(125)(124)가 돌설되고, 상기 제2수용부(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, 토출밸브(123)가 개방할 때 고속의 피스톤(14)의 왕복운동에 따른 고압의 냉매가스이 압력으로 개방되게 되어 확실한 고정이 이루어지지 아니하는 경우 그 유동으로 인하여 개폐의 지연이 따르게 되어 밸브의 손실을 야기시키게 되는데, 상술한 바와 같이 구성된 토출밸브 조립체는 돌설부(124,125)에도 불구하고 그 돌설부(124,125)의 주위 뿐만 아니라 상하로도 어느 정도의 틈새가 마련되며, 돌설부(124,125)의 좌우가 정확한 대칭을 이루기 어렵기때문에 유동이 일어나게 되고 이에 따라 개폐의 지연이 따르게 되어 밸브의 손실을 야기시키게 된다는 문제점이 있다.

또한, 상술한 바와 같이 상기 밸브플레이트부재(110)의 상부면에 제1수용부(111), 제2수용부(112), 지지공간(113) 및 토출구(114)를 계단형으로 형성하게 되어 압축시의 기밀과 강도 및 소결성형에 필요한 최저 두께가 요구되고, 상술한 바와 같이 계단형으로 형성되는 경우 압축시의 기밀과 강도 및 소결성형에 따른 지지공간(113)에 의해 최저두께가 결정되게 되어 토출구(114)의 체적의 하한값이 제한된다는 문제점이 있다.

또 상술한 구조에 있어서는 스토퍼부재(121)가 제1수용부(111)에 양단부의 측방향에서 탄성적으로 삽입, 고정되어 이탈가능성이 높을뿐만 아니라, 유동되기 쉬워 백킹스프링(122)이나 토출 밸브(123)을 안정적으로 유지시키지 못하게 되므로 밸브 개폐작동의 안정성 내지는 신뢰성이 저하하게 되고, 소음과 진동을 발생시키거나, 밸브의 수명에도 영향을 미치는 등의 문제가 있다. 또 재료면에 있어서도 탄성재로 제한되게 되고, 양단에 형성된 슬리트가 그 폭이 약 1㎜정도로서 프레스 가공에 있어 절단 펀치의 가공이나 프레스 작업중 펀치의 마모로 인한 보수 내지는 파손이 빈번하여 생산성을 저하시키는 문제도 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 구조로 리베트를 이용하여 토출밸브와 백킹스프링을 고정시킴으로써 밸브개폐 지연으로 인한 밸브손실을 제거하여 압축기의 효율을 향상시킬 수 있으며, 용이하게 조립할 수 있고 부품수를 감소시켜 제조비용을 저감시킬 수 있는 밀폐형 압축기용 밸브시스템를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

제1도는 밀폐형 왕복동 압축기의 내부구조를 나타내는 평면도.

제2도는 밀폐형 압축기의 내부구조를 도시하는 제1도의 선 2-2 단면도.

제3도는 종래의 압축기의 플랩퍼형 토출밸브조립체의 구조를 도시한 부분확대 단면도.

제4도는 본 고안에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브조립체의 구조를 도시한 부분확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 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 110,130 : 밸브플레이트부재

123,132 : 플랩퍼형 토출밸브 121 : 스토퍼

101 : 밸브카버 122,133 : 백킹스프링

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은, 실린더실의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭에 고정되고 그 실린더실내에서의 피스톤의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 토출밸브 조립체를 지니는 압축기에 있어서, 그 플랩퍼형 토출밸브 조립체가: 실린더블럭의 상면에 밀폐되게 설치되며, 실린더실로 통하는 적어도 토출구가 형성되고, 상면에 밸브수용부가 형성된 밸브플레이트부재; 상기 밸브플레이트부재의 토출구를 타단에서 실린더의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트부재의 상면 밸브수용부내에 삽입되어 일단이 고정되는 플랩퍼형 토출밸브; 그 토출밸브)의 상부에서 토출밸브의 타단의 개방정도를 탄성적으로 제한하도록 일단에서 고정되고 타단에서 유동가능하게 상기 밸브수용부에 삽입되는, 탄성재로 형성된 백킹스프링; 상기 백킹스프링과 토출밸브를 밸브수용부내의 일단에서 밸브플레이트부재에 고정시키는 리베트; 그리고 상기 토출밸브와 백킹스프링가 밸브수용부내에서 상기 리베트에 의해 고정된 밸브플레이트부재의 상부를 밀폐시켜 토출실을 형성하고 그 밸브 플레이트부재와 함께 실린더에 고정되는 밸브플레이트카버을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브플레이트카버는 별도의 스토퍼없이 백킹스프링의 상부에서 토출밸브의 과도한 개방을 방지하기 위해 그 토출밸브의 개방 정도를 고정적으로 제한하도록 구성됨으로서 부품으로 감소시킬 수 있게 된다.

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

제4도에는 본 고안에 따른 밀폐형 압축기용 밸브시스템의 구조가 상세히 도시된다.

플랩퍼형 토출밸브 조립체는, 제4도에 도시된 바와 같이 밸브플레이트카버(131), 플래퍼형 토출밸브(132), 백킹스프링(133) 및 밸브플레이트카버(131)를 포함하여 구성된다.

상기 밸브플레이트카버(131)는 제3도에서와 같이 실린더블럭(13)의 상면(13)에 밀폐되게 배치되며 실린더실(13')을 토출실로 연통시키기 위한 토출구(114)가 형성되고 그 상면에는 플랩퍼형 토출밸브(132)와 백킹스프링(133)을 수용하기 위한 밸브수용부가 형성되며, 그 토출구(114) 주위에 토출밸브(132)가 안착되는 밸브시트부가 형성될 수 있다.

또, 상기 플랩퍼형 토출밸브(132)는 밸브플레이트카버(131)의 토출구(114)를 타단에서 실린더의 내부 압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트카버(131)의 상면 밸브수용부에 일단이 고정되게 삽입된다.

또한, 제4도에 도시된 바와 같이 백킹스프링(133)은, 상기 밸브수용부에 삽입되고 일단에서 고정되고 타단에서 미끄럼운도에 의해 유동되어 토출밸브(132)의 상부에서 토출밸브(132)의 타단의 개방 정도를 탄성적으로 제한하도록 탄성재로 형성된다.

상기 백킹스프링(133)과 토출밸브(132)를 밸브수용부내의 일단에 삽입시킨후 이들을 고정시키기 위해 그 백킹스프링(133)과 토출밸브(132)의 일단을 리베트(134)로 밸브플페이트부재(130)에 고정시킨다. 이때, 그 리베트(134)의 하부 머리 부분을 제4도에 도시된 바와 같이 밸브플레이트부재(130)의 하면으로 돌출시킨 경우에는 실린더블럭(13)에 그 리베트(134)의 머리부분을 수용하도록 삽입홈(134')이 형성되어야 하지만, 단순히 하부에서 상기 리베트(134)를 코킹하는 경우 또는 그 밸브플레이트부재(130)에 리베트(134)의 머리 수용홈을 형성시켜 리베팅시키는 것도 가능하다.

그리고, 이와 같이 조립된 밸브플레이트부재(130)는 실린더블럭(13)의 소정의 위치에 배치시키고 그 위에 토출실을 형성하는 밸브플레이트카버(131)의 소정의 위치에 배치시키고 그 위에 토출실을 형성하는 밸브플레이트카버(131)를 배치시켜 실린더블럭(13)에 고정시킴으로써 토출밸브이 조립체의 조립이 완료된다.

그 밸브플레이트카버(131)는 백킹스프링(133)의 상부에서 토출밸브(132)의 과도한 개방을 방지하기 위해 그 토출밸브(132)의 개방 정도를 고정적으로 제한하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성됨으로써 제3도에서와 달리 별도이 스토퍼(121)가 불필요하게 된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기용 밸브시스템의 작용은 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제4도에서, 토출밸브(132)는 실린더실(13')에서 피스톤(14)이 전진운동함에 다라 실린더실(13')의 압력이 상기 밸브플레이트카버(131)의 토출실의 압력보다 크게 되어 상기 플랩퍼형 토출밸브(132)가 그 고정된 일단을 중심으로 그 자체의 탄성력에 대항하여 상향으로 벤딩, 회동함으로써 밸브플레이트부재(130)의 토출구(114)가 개방되게 되고, 그 실린더실(13')의 압축된 냉매가스가 그 토출실로 토출되게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 플랩퍼형 토출밸브(132)는 토출되는 냉매가스의 압력에 의해 과도하게 벤딩, 변형이 일어나지 아니하도록 백킹스프링(133)에 의해 탄성적으로 제한되며, 밸브플레이트카버(131)에 의해 그 회동이 고정적으로 제한된후, 피스톤(14)의 상사점 내지는 후진초기에 그 플랩퍼형 토출밸브(132)는 그 자체의 탄성력과 상기 백킹스프링(133)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 도시가 생략된 흡입밸브를 통해 저온, 저압의 냉매가스의 흡입이 완료되면, 1싸이클이 종료되고 상술한 싸이클이 반복되게 된다.

이와 같이 토출밸브(132)가 고속으로 개폐되는 동안, 리베트(134)에 의해 보다 견고하게 고정된 채, 개폐작동하게 되어 그 고정단부에서는 전혀 유동이 없고 따라서 개폐지연이 발생하지 아니하게 되며, 나아가, 제조면에서도 밸브카버와 스토퍼를 겸용시킴으로써 부품의 감소를 도모할 수 있게 되고 조립성이 향상되게 된다.

이상에서 설명한 본 고안의 일실시예에 따른 밀폐형 압축기용 밸브시스템의 구성과 그 작용에 의하면, 리베트(134)를 이용하여 토출밸브(132)와 백킹스프링(133)을 고정시키고 밸브플레이트카버(131)로 토출실을 형성함과 동시에 스토퍼의 역할을 하게 함으로써 제조 비용의 절감과 함께 조립성을 향상시킬 수 있고, 정확, 신속하게 토출밸브(132)가 개폐되므로 그 개폐지연으로 인한 밸브손실이 저감되어 압축기의 효율을 향상시킬 수 있으며, 나아가 그 백킹스프링(133)이나 토출밸브(132)의 요동이나 미끄러짐에 의한 소음 내지는 진동의 감소를 도모할 수 있는 등의 효과가 있다.

본 고안은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 상술한 본 고안의 정신은 제3도 내지 제4도의 구조이외의 다른 여러가지 구조의 밸브시스템에도 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 이하의 정구범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (2)

1. 실린더(13')의 상부를 밀폐시키도록 실린더블럭(13)에 고정되고 그 실린더실(13')내에서의 피스톤(14)의 왕복 운동에 따라 개폐되는 플랩퍼형 토출밸브 조립체를 지니는 압축기에 있어서, 그 플랩퍼형 토출밸브 조립체가: 실린더블럭(13)의 상면(13)에 밀폐되게 설치되며, 실린더실(13')로 통하는 적어도 토출구(114)가 형성되고, 상면에 밸브수용부가 형성된 밸브플레이트부재(130); 상기 밸브플레이트부재(130)의 토출구(114)를 타단에서 실린더(13)의 내부압력에 따라 개폐시키도록 그 밸브플레이트부재(130)의 상면 밸브수용부내에 삽입되어 일단이 고정되는 플랩퍼형 토출밸브(132); 그 토출밸브(132)의 상부에서 토출밸브(132)의 타단의 개방정도를 탄성적으로 제한하도록 일단에서 고정되고 타단에서 유동가능하게 상기 밸브수용부에 삽입되는, 탄성재로 형성된 백킹스프링(133); 상기 백킹스프링(133)과 토출밸브(132)를 밸브수용부내의 일단에서 밸브플레이트부재(130)에 고정시키는 리베트(134); 그리고 상기 토출밸브(132)와 백킹스프링(133)가 밸브수용부내에서 상기 리베트(134)에 의해 고정된 밸브플레이트부재(130)의 상부를 밀폐시켜 토출실을 형성하고 그 밸브 플레이트부재(130)와 함께 실린더(13)에 고정되는 밸브플레이트카버(131)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 밸브시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브플레이트카버(131)가 백킹스프링(133)의 상부에서 토출밸브(132)의 과도한 개방을 방지하기 위해 그 토출밸브(132)의 개방 정도를 고정적으로 제한하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기용 밸브시스템.