KR20020034230A - 왕복동식 압축기의 밸브조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 밸브조립체는, 냉매가 실린더 내부로 흡입되도록 밸브 플레이트에 형성된 냉매 흡입공을 개폐하는 외팔보 형태의 흡입밸브와, 압축된 냉매가 토출되도록 밸브 플레이트에 형성된 냉매 토출공을 개폐하는 외팔보 형태의 토출밸브를 포함하며, 냉매 토출공은 토출밸브의 고정단 방향의 면적보다 자유단 방향의 면적이 더 크도록 형성된다. 본 발명에 의하면, 냉매 토출시에 토출밸브의 탄성 복원력을 최소화 함으로써 압축기의 소음을 저감시키고 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 밸브조립체{Valve assembly for a reciprocating compressor}

본 발명은 왕복동식 압축기의 밸브조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매 흡입구 및 토출구의 형상을 개선하여 압축기 효율을 향상할 수 있도록 한 왕복동식 압축기의 밸브조립체에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 냉장고 등의 냉동장치에서 냉매를 압축하기 위하여 널리 사용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 왕복동식 압축기는, 본체 케이스(10) 내에 고정자(21)와 회전자(22) 등을 포함하는 전동기구부(20)와, 회전자(21)의 중앙에 압입된 크랭크 샤프트(23)의 회전에 따라 냉매를 흡입하여 압축시킨 후 토출하는 압축기구부(30)를 구비한다.

상기 압축기구부(30)는 냉매가 수용되는 실린더(31), 실린더(31) 내부를 왕복이동하며 냉매를 압축하는 피스톤(32)를 구비하며, 실린더(31)의 전면에는 실린더(31)를 밀폐하는 실린더헤드(33)가 설치된다. 한편, 실린더헤드(33)와 실린더(31) 사이에는 냉매가 실린더(31) 내로 공급되거나 실린더(31)로부터 토출될 수 있도록 밸브조립체(40)가 개재된다.

상기 밸브조립체(40)는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 원형의 냉매 흡입공(41a) 및 냉매 토출공(41b)이 형성된 밸브 플레이트(41)와, 밸브 플레이트(41)와 실린더(31) 사이에 설치되어 냉매 흡입공(41a)을 개폐하는 흡입밸브(43)가 형성된 흡입밸브 플레이트(42)와, 밸브 플레이트(42)와 실린더헤드(33)사이에 설치되어 냉매 토출공(41b)을 개폐하는 토출밸브(44)와, 이 토출밸브(44)에적층되어 그 개방정도를 구속하는 스토퍼(45)와, 이 스토퍼(45)에 적층되는 키퍼(46)를 구비한다.

상기 흡입밸브(43)는 고정단(43a) 및 자유단(43b)을 갖는 외팔보 형태로 흡입밸브 플레이트(42)에 일체로 형성되어 냉매 흡입공(41a)을 폐쇄하는 방향으로 탄성 바이어스되며. 상기 토출밸브(44)도 고정단(44a) 및 자유단(44b)을 갖는 외팔보 형태로 형성되어 스토퍼(45)에 의해 냉매 토출공(41)을 폐쇄하는 방향으로 탄성 바이어스된다.

한편, 도면에서 미설명 부호 50은 외부로부터 실린더(31) 내로 냉매를 유입하기 위한 흡입머플러(50)를 나타낸 것이다.

상기와 같은 구성에 의하면, 피스톤(32)의 왕복운동에 의하여 흡입밸브(43) 및 토출밸브(44)가 냉매 흡입공(41a) 및 냉매 토출공(41b)을 선택적으로 개폐함으로써, 흡입머플러(50)를 통하여 실린더(31) 내부로 냉매가 유입되거나 실린더(31)에서 압축된 냉매가 도시되지 않은 응축기로 토출되도록 한다.

이러한 종래의 밸브조립체에서는, 냉매 흡입공(41a) 및 냉매 토출공(41b)이 원형으로 형성되어 있어 각각 흡입밸브 및 토출밸브의 고정단(43a)(44a) 방향의 면적과 자유단(43b)(44b) 방향의 면적이 동일하므로, 냉매의 흡입 또는 토출시의 냉매 흡입공(41a) 및 냉매 토출공(41b)에서의 냉매의 속도성분은 고정단(43a)(44a) 방향과 자유단(43b)(44b) 방향의 편차가 크게 된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매의 흡입시에 냉매 흡입밸브(43)는 그 길이방향으로 자유단(43b)에 가까운 쪽의 개방도가 고정단(43a)에 가까운 쪽의 개방도에 비하여 과도하게 커지게 되며, 이러한 현상은 냉매 토출시의 냉매 토출밸브(44)에서도 마찬가지로 발생한다.

이와 같이, 냉매 흡입밸브(43)와 냉매 토출밸브(44)의 길이방향에 따른 개방도 편차가 커지게 되면, 각 밸브(43)(44)의 탄성 복원력이 강해짐으로써 각 밸브(43)(44) 개폐시의 소음이 커지게 되는 문제점이 있다. 특히, 냉매 토출밸브(44)의 경우 탄성 복원력이 강해지면, 냉매를 토출하기 위해서 피스톤(32)의 압축력도 커져야 하므로, 압축기의 소비입력이 상승하여 효율이 저하되는 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 왕복동식 압축기의 효율을 상승시키고 소음을 저감할 수 있도록 냉매 흡입공 및 냉매 토출공의 형상을 개선한 왕복동식 압축기의 밸브조립체를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 왕복동식 압축기의 단면도.

도 2는 종래의 밸브조립체의 분해 사시도.

도 3은 도 2의 밸브 플레이트와 흡입밸브 플레이트의 결합상태 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 밸브조립체의 분해 사시도.

도 5는 도 4의 밸브 플레이트의 정면도.

도 6은 도 4의 밸브 플레이트와 흡입밸브 플레이트의 결합상태 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 본체 케이스 20 : 전동 기구부

30 : 압축 기구부 40 : 밸브조립체

141 : 밸브 플레이트 141a : 냉매 흡입공

141b : 냉매 토출공 42 : 흡입밸브 플레이트

43 : 흡입밸브 44 : 토출밸브

45 : 스토퍼 46 : 키퍼

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 밸브조립체는, 냉매가 실린더 내부로 흡입되도록 밸브 플레이트에 형성된 냉매 흡입공을 개폐하는 외팔보 형태의 흡입밸브와, 압축된 냉매가 토출되도록 상기 밸브 플레이트에 형성된 냉매 토출공을 개폐하는 외팔보 형태의 토출밸브를 포함하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체에 있어서, 상기 냉매 토출공은 상기 토출밸브의 고정단 방향의 면적보다 자유단 방향의 면적이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 냉매 흡입공은 상기 흡입밸브의 고정단 방향의 면적보다 자유단 방향의 면적이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 냉매 흡입공 및 냉매 토출공은 상기 흡입밸브 및 토출밸브의 중심축과 직교하는 축을 중심으로 하여, 상기 고정단 방향의 곡률반경이 상기 자유단 방향의 곡률반경보다 큰 비대칭의 형상을 가지는 것이 바람직하다.

또는, 상기 냉매 흡입공 및 냉매 토출공은 타원형의 형상을 가지며, 그 장방향 축이 상기 흡입밸브 및 토출밸브의 중심축과 직교하도록 배치되는 것도 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 종래기술과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하며, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브조립체는 종래의 경우와 마찬가지로, 냉매 흡입공(141a) 및 냉매 토출공(141b)이 형성된 밸브 플레이트(141)와, 밸브 플레이트(141)와 실린더(31) 사이에 설치되어 냉매 흡입공(141a)을 개폐하는 외팔보 형태의 흡입밸브(43)가 형성된 흡입밸브 플레이트(42)와, 밸브 플레이트(141)와 실린더(31)사이에 설치되어 냉매 토출공(41b)을 개폐하는 외팔보 형태의 토출밸브(44)와, 이 토출밸브(44)에 적층되어 그 개방정도를 구속하는 스토퍼(45)와, 이 스토퍼(45)에 적층되는 키퍼(46)를 구비한다.

다만, 본 발명의 일실시예에 따른 밸브조립체에서는 종래기술과 달리 냉매흡입공(141a) 및 냉매 배출공(141b)의 형상이 원형이 아니라는 점에 특징이 있다. 즉, 냉매 흡입공(141a)은 상기 흡입밸브(43)의 고정단(43a) 방향의 면적보다 자유단(43b) 방향의 면적이 더 크도록 형성되며, 냉매 토출공(141a)도 상기 토출밸브(44)의 고정단(44a) 방향의 면적보다 자유단(44b) 방향의 면적이 더 크도록 형성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉매 흡입공(141a)은 흡입밸브(43)의 중심축(C1)과 직교하는 축(C2)을 중심으로 하여, 고정단(43a) 방향의 곡률반경(R1)이 자유단(43b) 방향의 곡률반경(R2)보다 큰 비대칭의 형상을 가지며, 냉매 토출공(141b)도 이와 마찬가지의 형상을 갖는다.

한편, 이러한 냉매 흡입공(141a) 및 냉매 토출공(141b)은 도 5에서 가상선으로 표시된 종래의 냉매 흡입공(41a) 및 냉매 토출공(41b)과 비교하여 그 형상에 차이가 있을뿐 동일한 면적을 갖는다.

상기와 같은 형상을 갖는 냉매 흡입공(141a)에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매 흡입시에 냉매 흡입공(141a)에서의 냉매의 속도성분은 흡입밸브(43)의 고정단(43a) 방향과 자유단(43b) 방향의 편차가 종래의 경우보다 작아지게 되므로, 이에 따라 흡입밸브(43)도 그 길이 방향으로 자유단(43b)에 가까운 쪽의 개방도와 고정단(43a)에 가까운 쪽의 개방도 사이의 편차가 종래의 경우보다 작아지게 된다. 이러한 냉매 속도성분 편차의 감소는 냉매 토출시 냉매 토출공(141b)에서도 마찬가지로 발생한다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 흡입밸브(43) 및 토출밸브(44)의 각각의 길이방향에 따른 개방도의 편차가 종래의 경우보다 작게 됨으로써, 각 밸브(43)(44)의 탄성 복원력도 종래의 경우보다 감소하나, 냉매 흡입공(141a) 및 냉매 토출공(141b)의 면적은 종래의 경우와 동일하므로 종래와 같은 양의 냉매를 흡입 또는 토출할 수 있다.

한편, 별도로 도시하지는 않았으나, 냉매 흡입공(141a) 및 냉매 토출공(141b)을 타원형의 형상으로 형성하고, 각각의 장방향 축이 흡입밸브(43) 및 토출밸브(44)의 중심축과 직교하도록 배치하는 것도 가능하다. 이와 같이 타원형으로 냉매 흡입공(141a) 및 냉매 토출공(141b)을 형성하더라도, 상기한 비대칭 형상의 경우와 같이 냉매 흡입공(141a) 및 냉매 토출공(141b)에서의 냉매 속도성분의 편차는 감소하며, 이에 따라 흡입밸브(43) 및 토출밸브(44)에서 각각의 개방도 편차도 감소하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 밸브조립체에 의하면, 흡입밸브 및 토출밸브의 각각의 길이방향에 따른 개방도의 편차가 종래의 경우보다 작게 됨으로써 각 밸브의 탄성 복원력도 종래의 경우보다 감소하여, 각 밸브의 개폐시의 소음이 감소되는 효과가 있다.

특히, 토출밸브의 경우, 상기한 바와 같이 탄성 복원력이 감소하면, 냉매 토출시에 피스톤에 걸리는 부하가 감소하므로 전체적으로 압축기의 효율이 상승되는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 냉매가 실린더 내부로 흡입되도록 밸브 플레이트에 형성된 냉매 흡입공을 개폐하는 외팔보 형태의 흡입밸브와, 압축된 냉매가 토출되도록 상기 밸브 플레이트에 형성된 냉매 토출공을 개폐하는 외팔보 형태의 토출밸브를 포함하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체에 있어서,

   상기 냉매 토출공은 상기 토출밸브의 고정단 방향의 면적보다 자유단 방향의 면적이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 흡입공은 상기 흡입밸브의 고정단 방향의 면적보다 자유단 방향의 면적이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉매 흡입공 및 냉매 토출공은 상기 흡입밸브 및 토출밸브의 중심축과 직교하는 축을 중심으로 하여, 상기 고정단 방향의 곡률반경이 상기 자유단 방향의 곡률반경보다 큰 비대칭의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉매 흡입공 및 냉매 토출공은 타원형의 형상을 가지며, 그 장방향 축이 상기 흡입밸브 및 토출밸브의 중심축과 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체.