KR200187031Y1 - 왕복동 압축기의 흡입밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 왕복동 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매의 흡입을 제어하는 흡입밸브에 관한 것이다.

본 고안에 따른 왕복동압축기의 흡입밸브는 리드밸브가 좌우 비대칭이 되게 형성되고, 또한, 소정의 각도만큼 회전된 상태로 형성되었다. 따라서 리드밸브가 움직일 때 비틀림 현상이 발생되고, 이러한 현상에 의하여 탄성복원력이 추가되어 흡입구의 개폐가 신속하게 이루어짐으로써 압축실로 충분한 냉매가 유입되고, 유입된 냉매가 흡입실로 역류되는 것이 억제되어 압축기의 압축효율이 향상되는 이점이 있다. 또한, 리드밸브의 변위폭이 작아 맥동 및 충격이 작아지고 소음이 감소되는 이점이 있다.

Description

왕복동 압축기의 흡입밸브

본 고안은 왕복동 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매의 흡입을 제어하는 흡입밸브에 관한 것이다.

압축기는 냉동싸이클에 채용되어 냉매를 압축하는 것으로, 왕복동형과 로터리형 그리고 리니어형으로 구분할 수 있다. 여기에서 왕복동 압축기는 모터의 회전운동을 직선을 운동을 변환하여, 피스톤을 왕복운동시켜 냉매를 압축하는 것이고, 로터리 압축기는 모터의 회전운동에 의하여 로울러가 편심회전운동하여 냉매를 압축하는 것이다. 그리고 리니어 압축기는 직선운동력을 발휘하는 선형모터가 피스톤을 직선왕복시켜 냉매를 압축하는 것이다.

제1도는 상기한 압축기중에서 왕복동 압축기를 도시한 것이다. 이에 도시한 바와 같이, 왕복동 압축기는 밀폐용기(10)의 내부에는 압축실(21)을 갖는 실린더(22)와 압축실(21)의 내부에 수용된 피스톤(27)과 피스톤(27)을 왕복운동시키기 위한 회전축(33)을 구비한다. 실린더(22)는 실린더블록(23)과 실린더헤드(24)로 구성되며, 압축실(21)은 실린더블록(23)에 마련된다. 실린더헤드(24)는 압축실(21)의 일측에 결합되며, 피스톤(27)은 압축실(21)의 타측으로부터 삽입된다. 이러한 피스톤(27)은 회전자(32)와 고정자(31)의 전자기적 상호작용에 의하여 회전하는 회전축(33)에 의하여 구동되는데, 회전축(33)과 피스톤(27)사이에는 회전운동을 직선운동을 변환하여 전달하기 위한 크랭크축(34)과 커넥팅로드(35)가 개재된다. 또 실린더헤드(24)에는 외부와 연통된 흡입실(25)과 토출실(26)이 마련된다. 흡입실(25) 및 토출실(26)과 압축실(21)사이에는 밸브플레이트(40)가 개재되어 이들을 구획하는데, 밸브플레이트(40)에는 흡입구(41)과 토출구(42)이 형성되어 압축실(21)과 흡입실(25) 또는 토출실(26)을 연통시킨다. 밸브플레이트(40)의 양측에는 압축실(21)의 압력에 따라 흡입구(41)와 토출구(42)를 개폐하는 흡입밸브(50)와 토출밸브(43)가 설치되어 압축실(21)의 압력에 따라 개폐되어 냉매가 흡입되어 압축된 후 토출되도록 한다.

제2도는 상기 흡입밸브를 도시한 도면이다. 이를 참조하면, 흡입밸브부(50)는 밸브플레이트(40)에 상응하는 박판으로 마련된다. 또 흡입밸브(50)는 흡입구(41)의 개폐가 가능하도록 절개되어 형성된 씨트부(3)와 씨트부(3)를 연결하는 연결부(2)를 구비한다. 이때 씨트부(3)와 연결부(2)는 흡입밸브(50)의 상하 중심선(0-0′)을 기준으로 좌우의 대칭을 이루도록 형성되고, 좌우 양단의 하측 각각에는 노치홀(4a,4b)이 형성된다. 그리고 우측 노치홀(4a)의 상측에는 토출구(제1도의 42)와 연통되는 홀(5)이 형성된다.

이와 같이 구성된 종래의 왕복동 압축기의 흡입밸브(50)는 피스톤(27)이 후진하여 압축실(21)의 압력이 떨어지면 연결부(2)가 압축실(21)측으로 벤딩됨으로써 흡입구(41)가 열려 냉매가 압축실(21)로 유입되도록 한다. 이때 토출밸브(43)는 닫혀있는 상태이다. 이 상태에서 피스톤(27)이 하사점을 지나 상사점측으로 전진하여 압축실(21)의 압력이 높아지면 흡입밸브(50)의 시트부(3)가 닫힌다. 따라서 압축실(21)의 압력이 계속 증가하여 일정치를 초과하면 토출밸브(43)가 열려 압축된 냉매가 토출실(26)로 토출되며, 왕복동 압축기는 이와 같은 행정을 반복수행하여 냉매를 압축하게 되는 것이다.

그러나 이와 같은 종래 왕복동 압축기는 흡입밸브의 응답성능이 낮아 압축효율이 떨어지는 문제가 있었다. 즉, 흡입구(41)에 안착되는 흡입밸브(50)의 시트부(3)가 접촉면의 유막에 의한 부착력과 연결부(2)의 자체 탄성력 등에 의하여 열림이 지연되는 문제가 있었다. 특히 종래의 흡입밸브의 씨트부(3)와 연결부(2)는 상하 중심선(0-0 ′)을 기준으로 좌우가 대칭이 되게 형성됨에 따라, 상기 시트부(3)가 흡입구(41)에서 이격되는 순간 캔티레버와 같이 일차원 운동을 하게 되므로 열림이 늦어지는 원인이 되었다. 이로써 흡입구(41)의 개방시점이 늦어져 냉매가 충분하게 유입되지 못함으로써 압축효율이 떨어지게 되었다.

또한, 이와 같은 구조로 이루어진 흡입밸브의 씨트부(3)와 연결부(2)의 구조는 이들이 움직일 때, 최대 변위폭이 커서 이에따른 맥동 및 충격소음이 큰 문제가 있었다.

본 고안은 상기한 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 고안의 목적은 흡입밸브의 구조를 개선하여, 흡입밸브가 신속히 개폐되면서도 움직이는 변위폭이 작아지게 함으로써, 냉매가 유입이 원활하게 되어 압축효율이 향상되는 왕복동 압축기의 흡입밸브를 제공하는 것이다.

제1도는 일반적인 왕복동 압축기의 내부구성을 보인 단면도이다.

제2도는 종래 흡입밸브의 구성을 보인 평면도이다.

제3도는 본 고안이 적용된 왕복동 압축기 압축부의 분해사시도이다.

제4도는 본 고안에 따른 흡입밸브의 구성을 보인 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 압축실 23 : 실린더블록

24 : 실린더헤드 25 : 흡입실

26 : 토출실 27 : 피스톤

40 : 밸브플레이트 41 : 흡입구

42 : 토출구 50 : 흡입밸브

52 : 리드밸브 52a : 씨트부

52b : 연결부 53 : 노치홀

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 왕복동 압축기의 흡입밸브는, 흡입구와 토출구를 갖는 압축실과, 상기 압축실에 왕복운동 가능하게 마련된 피스톤과, 상기 피스톤의 작동에 의해 상기 흡입구가 개폐될 수 있도록 상기 흡입구의 일측에 설치되는 흡입밸브와, 상기 흡입밸브에 절개되어 형성되되 상기 흡입구를 개폐하는 원형의 씨트부와 상기 씨트부의 직경보다 작은 폭으로 상기 씨트부를 연결하는 연결부를 구비한 리드밸브를 포함하는 왕복동 압축기에 있어서, 상기 씨트부의 벤딩시 비틀림이 발생하도록 상기 연결부는 상기 흡입밸브의 중심선으로부터 소정의 각도로 틀어지게 형성되며, 상기 씨트부의 중심에서 상기 연결부의 길이방향으로 연장되는 연장선을 기준으로 양측이 서로 다른 폭을 갖도록 마련되어 상기 씨트부가 상기 연결부로부터 편심되도록 한 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안이 적용되는 일반적인 왕복동 압축기의 내부 구성을 보인 도면이다. 이에 도시한 바와 같이, 왕복동압축기는 냉매가 압축되는 압축부(20)와 압축부(20)를 구동하는 구동부(30)를 포함한다. 압축부(20)와 구동부(30)는 밀폐용기(10)의 내부에 수용 설치된다. 구동부(30)는 고정설치된 고정자(31)와 고정자(31)의 내부에 회전가능하게 설치된 회전자(32)를 구비하여 고정자(31)에 전원이 공급되면 회전자(32)가 회전한다. 이때 회전자(32)의 중심에는 상하로 배치된 회전축(33)의 일측이 압입된다.

압축부(20)는 내부에 압축실(21)이 형성된 실린더(22)와 압축실(21)의 내부를 왕복운동하도록 설치된 피스톤(27)을 포함한다. 실린더(22)는 실린더블록(23)과 실린더헤드(24)로 이루어지는데, 압축실(21)은 실린더블록(23)에 형성되며, 실린더헤드(24)는 압축실(21)의 우측에 결합된다. 실린더헤드(24)에는 외부와 연통되는 흡입실(25)과 토출실(26)이 마련된다. 이들과 압축실(21)사이에는 밸브플레이트(40)가 개재되어 이들과 압축실(21)을 구획하는데 밸브플레이트(40)에는 흡입구(41)와 토출구(42)가 형성되어 압축실(21)과 흡입실(25) 및 토출실(26)을 각각 연통시킨다.

피스톤(27)을 왕복운동시키기 위하여 회전축(33)의 하단부에는 크랭크축(34)이 일체로 설치되고, 크랭크축(34)과 피스톤(27)사이에는 커넥팅로드(35)가 개재되어 회전축(33)의 회전운동을 직선운동을 변환하여 피스톤(27)에 전달함으로써 피스톤(27)이 압축실(21)을 직선 왕복운동하도록 한다.

제3도에 도시된 바와 같이, 실린더블록(23)과 실린더헤드(24)사이에는 개재되는 밸브플레이트(40)의 양측에는 압축실(21)과 흡입실(25) 또는 토출실(26)간의 압력차에 의하여 흡입구(41) 또는 토출구(42)를 개폐하는 흡입밸브(50)와 토출밸브(43)가 설치된다. 흡입밸브부(50)는 압축실(21)측에 설치되고 토출밸브(43)는 토출실(26)측에 설치된다. 흡입밸브부(50)와 토출밸브(43)와 실린더블록(23) 및 실린더헤드(24)사이에는 가스킷(44)(45)이 개재된다.

여기서 본 고안의 특징적 요소인 흡입밸브(50)는 제4도에 도시된 바와 같이, 밸브플레이트(40)에 상응하는 형상의 박판으로 이루어지며, 흡입구(41)를 개폐하도록 절개되어 형성된 리드밸브(52)를 구비한다. 이 리드밸브(52)는 흡입구(41)를 덮도록 마련된 원형의 씨트부(52a)와 씨트부(52a)의 직경(d)보다 작은 폭(w)으로 형성되어 씨트부(52a)를 연결하는 연결부(52b)로 이루어진다. 이때 흡입밸브(50)의 개폐시 리드밸브(52)의 비틀림을 유도하여 리드밸브(52)의 응답성을 향상하기 위해, 리드밸브(52)는 흡입밸브(50)의 상하 중심선(0-0′)로부터 소정의 각도(A°)만큼 틀어진 상태로 배치된다. 또한, 리드밸브의 연결부(52b)는 씨트부의 중심(g)에서 연결부(52b)의 길이방향으로 연장된 연장선(P-P′)을 기준으로 좌측의 폭(b)과 우측의 폭(c)이 다른 비대칭 구조로 마련된다. 이러한 구성은 연결부(52b)의 선단에 마련되는 씨트부(52a)가 연결부(52b)로부터 편심되도록 함으로써 씨트부(52a)의 개폐시 연결부(52b)의 비틀림이 발생되어 씨트부(52a)의 열림이 용이하도록 한 것이다.

또한, 압축실(21)과 흡입실(25)간의 압력차에 의해 벤딩이 되어 흡입구(41)를 개폐하는 리드밸브(52)의 벤딩선을 형성하기 위하여 연결부(52b)의 좌우측 하단에는 노치홀(53)이 형성된다. 그리고, 우하단에는 홀(54)이 형성되는데, 노치홀(53)과 홀(54)의 높이를 다르게 구성함으로써 흡입밸브부(50)의 비틀림에 상응하도록 한다. 이때 홀(54)은 압축실(21)과 밸브플레이트(40)의 토출구(42)에 연통시키기 위한 홀이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 왕복동 압축기는 고정자(31)에 전원이 인가되면, 회전자(32)와 고정자(31)간의 전자기적 상호작용에 의하여 회전자(32)가 회전된다. 이로써 회전자(32)에 압입된 회전축(33)이 회전하게 되는데, 회전축(33)의 회전운동을 크랭크축(34)과 커넥팅로드(35)가 직선 왕복운동으로 변환하여 피스톤(27)에 전달함으로써 피스톤(27)이 압축실(21)의 내부를 직선 왕복운동한다. 직선왕복운동하는 피스톤(27)의 위치에 따라 압축실(21)의 압력이 변하는데, 압축실(21)의 압력과 흡입실(25)의 압력의 차에 의하여 흡입밸브(50)가 개폐되고, 압축실(21)과 토출실(26)의 압력차에 의하여 토출밸브(43)가 개폐됨으로써 흡입실(25)의 냉매가 압축실(21)로 흡입되어 압축된후 토출실(26)로 토출된다.

이때 흡입밸브(50)의 개폐는 지연없이 수행된다. 즉, 본 고안에 따른 흡입밸브(50)의 리드밸브(52)는 씨트부(52a)가 연결부(52b)로부터 편심되고, 또한 전체적으로 소정의 각도(A°)만큼 틀어져 형성되기 때문에 씨트부(52a)가 흡입구(41)에서 이격될 때, 비틀림 현상이 일어나게 된다. 이로써 씨트부(52a)가 흡입구(41)에서 빠르게 이격되는 것이다. 이와 같이 흡입구(41)가 신속하게 열림으로써 압축실(21)로 충분한 냉매가 흡입되어 압축기의 압축효율이 향상된다. 또한 닫힐때에는 씨트부(52a)의 비틀림에 의한 복원력과 연결부(52b)의 탄성력이 작용하기 때문에 흡입구(41)가 빨리 닫힌다. 이로써 압축실(21)의 냉매가 흡입실(25)로 역류되는 것이 억제됨으로써 압축기의 압축효율이 향상된다.

또한, 이와 같은 구조로 이루어진 흡입밸브의 씨트부(52a)와 연결부(52b)의 구조는 이들이 움직일 때, 비틀림이 일어남으로써 최대 변위폭이 작아지고, 이에 따른 맥동 및 충격소음이 작아진다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 왕복동압축기의 흡입밸브는 리드밸브가 좌우 비대칭이 되게 형성되고, 또한, 소정의 각도만큼 틀어진 상태로 형성되었다. 따라서 리드밸브가 움직일 때 비틀림 현상이 발생되고, 이러한 현상에 의하여 탄성복원력이 추가되어 흡입구의 개폐가 신속하게 이루어짐으로써 압축실로 충분한 냉매가 유입되고, 유입된 냉매가 흡입실로 역류되는 것이 억제되어 압축기의 압축효율이 향상되는 이점이 있다. 또한, 리드밸브의 변위폭이 작아 맥동 및 충격이 작아지고 소음이 감소되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 흡입구(41)와 토출구(42)를 갖는 압축실(21)과, 상기 압축실(21)에 왕복운동 가능하게 마련된 피스톤(27)과, 상기 피스톤(27)의 작동에 의해 상기 흡입구(41)가 개폐될 수 있도록 상기 흡입구(41)의 일측에 설치되는 흡입밸브(50)와, 상기 흡입밸브(50)에 절개되어 형성되되 상기 흡입구(41)를 개폐하는 원형의 씨트부(52a)와 상기 씨트부(52a)의 직경(d)보다 작은 폭(w)으로 상기 씨트부(52a)를 연결하는 연결부(52b)를 구비한 리드밸브(52)를 포함하는 왕복동 압축기에 있어서, 상기 씨트부(52a)의 벤딩시 비틀림이 발생하도록 상기 연결부(52b)는 상기 흡입밸브(50)의 중심선(0-0′)으로부터 소정의 각도(A°)로 틀어지게 형성되며, 상기 씨트부(52a)의 중심(g)에서 상기 연결부(52b)의 길이방향으로 연장되는 연장선(P-P′)을 기준으로 양측이 서로 다른 폭(b,c)을 갖도록 마련되어 상기 씨트부(52a)가 상기 연결부(52b)로부터 편심되도록 한 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기의 흡입밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결부(52b)의 일측방에는 상기 토출구(42)와 연통되는 홀(54)이 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기의 흡입밸브.