KR20030023123A - 왕복동형 압축기의 밸브조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체는, 실린더 본체와 실린더 헤드 사이에 배치되며 유체를 토출하는 토출공이 형성된 밸브 플레이트와, 상기 토출공을 개폐하는 리드밸브와, 유체 흡입시 상기 리드밸브가 상기 토출공의 상단에 충돌하는 것을 완충시키는 댐퍼와, 상기 토출공을 통한 유체의 토출시 개방되는 상기 리드밸브의 개폐범위를 제한하는 스토퍼 및 상기 리드밸브와 스토퍼가 상기 밸브 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하는 키퍼를 포함한다. 여기서, 상기 댐퍼는, 상기 댐퍼의 일단에 마련되며 상기 밸브 플레이트에 지지되는 지지부와, 상기 댐퍼의 타단에 마련되며 상기 토출공 보다 크거나 같은 관통공이 형성된 안착부와, 상기 지지부와 안착부의 사이에 마련되며 상기 리드밸브가 만곡되는 방향으로 굽어진 밴딩부를 포함한다. 이와 같은 왕복동형 압축기의 밸브조립체에 의해 흡입행정시 발생하는 리드밸브와 토출공 상단과의 충격음이 저감되어 저소음의 압축기가 실현된다.

Description

왕복동형 압축기의 밸브조립체{Valve assembly of a reciprocal compressor}

본 발명은 왕복동형 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기의 실린더 본체와 실린더 헤드 사이에 마련되어 냉매의 흡입 및 토출을 제어하는 밸브조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 피스턴의 왕복운동에 의해 냉매 등의 유체를 압축하는 왕복동형 압축기는 실린더 본체와 그 헤드 사이에 설치된 밸브 조립체를 통하여 유체의 흡입 및 토출을 제어하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 왕복동형 압축기의 밸브조립체(20)는 압축기의 실린더 본체(도시되지 않음)와 그 헤드(10) 사이에 설치되며, 밸브 플레이트(21), 리드밸브(22), 스토퍼(23) 및 키퍼(24)를 구비한다.

밸브 플레이트(21)는 냉매의 흡입 및 토출을 위한 흡입공(21a)과 토출공(21b)이 각각 형성되어 있으며, 토출공(21b)은 도시된 바와 같이 밸브 플레이트(21)의 몸체에 마련된 요홈(21c)에 위치하도록 형성된다.

상기 요홈(21c)에는 토출공(21b)을 개폐하기 위한 리드밸브(22)와 리드밸브(22)의 개방정도를 제한하는 스토퍼(23) 및 리드밸브(22)와 스토퍼(23)의 이탈을 방지하기 위한 키퍼(24)가 순차 적층된 상태로 설치된다. 요홈(21c)에는 결합홈(21d)이 형성되어 있어 리드밸브의 돌출부(22a)와 스토퍼의 돌출부(23a)가 순차적으로 끼워지도록 되어 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 왕복동형 압축기의 밸브조립체(20)의 동작을 설명한다.

압축기의 흡입행정시 피스톤(도시되지 않음)이 하사점으로 이동하여 압축실에 진공이 발생함에 따라 흡입공(21a)의 흡입밸브(도시되지 않음)가 진공흡입력에 의해 열리면서 냉매가 압축실로 유입된다. 이때, 리드밸브(22)는 토출공(21b)을 폐쇄한 상태를 유지한다. 피스톤이 하사점에 도달하면, 피스톤이 상사점으로 이동하면서 냉매를 압축하여 외부로 배출하는 배기행정이 진행된다.

배기행정에서 압축된 냉매의 압력에 의해 흡입밸브가 흡입공(21a)을 막게 되고, 압축된 냉매는 그 압력으로 토출공(21b)을 통해 리드밸브(22)를 밀어올리면서 토출된다.

그리고, 피스톤이 다시 하사점으로 이동하면서, 상승되어 열려 있던 리드밸브(22)가 하강하여 토출공(21b)이 닫히고 흡입공(21a)의 흡입밸브가 열리게 되어 연속적인 압축작용이 이루어지게 된다.

한편, 리드밸브(22)가 피스톤의 토출행정에 따라 밸브 플레이트(21)의 상방으로 개방되는 경우, 리드밸브(22)의 일단이 스토퍼(23)에 충격이나 타격을 가하여 타격음 또는 충격음이 발생할 수 있다. 또한, 리드밸브(22)가 토출행정에 의해 그 일단이 상향 만곡되어 개방된 후, 흡입행정에 따라 밸브 플레이트(21) 상의 토출공(21b)을 폐쇄하는 경우, 만곡된 리드밸브(22)의 탄성력에 의해 리드밸브(22)의 일단이 토출공(21b)의 상단에 타격 또는 충격을 가하여 타격음 또는 충격음이 발생할 수 있다.

여기서, 스토퍼(23)나 키퍼(24)와의 간섭에 의해 발생하는 타격음 또는 충격음은 스토퍼(23)나 키퍼(24)의 간격이나 각도를 조절하여 리드밸브(22)가 개방되는 경우에도 리드밸브(22)의 일단이 스토퍼(23)나 키퍼(24)를 타격하거나 충격을 주지 않도록 제어할 수 있다.

그러나, 리드밸브(22)가 흡입행정시 토출공(21b)을 폐쇄하면서 토출공(21b)의 상단을 타격하거나 충격하여 발생되는 타격음 또는 충격음은 제어할 수 없기 때문에 압축기의 소음이 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 토출행정에서 일단이 상향 만곡되어 개방된 리드밸브가 흡입행정시 토출공의 상단을 타격하거나 충격하는 힘을 완화시켜 타격음이나 충격음을 감소시킴으로써 압축기의 소음을 저감시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동형 압축기의 밸브조립체를 개략적으로 나타내 보인 분리 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 밸브조립체의 동작을 나타내 보인 개략적 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체를 개략적으로 나타내 보인 분리 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 밸브조립체의 댐퍼를 발췌하여 도시한 사시도,

도 5a는 토출행정시 도 3의 밸브조립체의 동작을 나타내 보인 개략적 단면도,

도 5b는 흡기행정시 도 3의 밸브조립체의 동작을 나타내 보인 개략적 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100; 밸브조립체110; 밸브 플레이트

120; 댐퍼120a; 지지부

120b; 안착부120c; 밴딩부

130; 리드밸브140; 스토퍼

150; 키퍼

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체는, 실린더 본체와 실린더 헤드 사이에 배치되며 유체를 토출하는 토출공이 형성된 밸브 플레이트와, 상기 토출공을 개폐하는 리드밸브와, 상기 토출공을 통한 유체의 토출시 만곡되는 상기 리드밸브의 만곡범위를 제한하는 스토퍼와, 상기 리드밸브와 스토퍼가 상기 밸브 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하는 키퍼 및 상기 밸브 플레이트와 리드밸브 사이에 개재되며 유체 흡입시 상기 리드밸브가 상기 토출공의 상단에 충돌하는 것을 완충시키는 댐퍼를 포함한다.

여기서, 상기 댐퍼는, 그 몸체의 일단에 마련되며 상기 밸브 플레이트에 지지되는 지지부와, 그 몸체의 타단에 마련되며 상기 토출공 보다 크거나 같은 관통공이 형성된 안착부와, 상기 지지부와 안착부의 사이에 마련되며 상기 리드밸브가 개방되는 방향으로 굽어진 밴딩부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체를 상세하게 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체(100)는 밸브 플레이트(110), 댐퍼(120), 리드밸브(130), 스토퍼(140) 및 키퍼(150)를 포함하여 구성된다.

밸브 플레이트(110)는 유체의 흡입 및 토출을 위한 흡입공(110a)과 토출공(110b)이 각각 형성되어 있으며, 토출공(110b)은 도시된 바와 같이 밸브 플레이트(110)의 몸체에 마련된 요홈(110c)에 위치하도록 형성된다.

댐퍼(120)는 본 발명을 특징지우는 구성요소로서, 도 4를 참조하면, 일단은 양측으로 돌출된 돌출부가 형성된 지지부(120a)가 마련되며, 타단은 토출공(110b) 보다 크거나 같은 관통공이 형성된 안착부(120b)가 마련되고, 지지부(120a)와 안착부(120b)의 사이에는 토출행정시 리드밸브(130)가 개방되는 방향으로 굽어진 밴딩부(120c)가 형성되어 있다.

지지부(120a)의 돌출부는 밸브 플레이트(110)의 요홈(110c)에 마련된 결합홈(110d)에 끼워지도록 되어 있다.

안착부(120b)는 토출공(110b)의 상단에 토출공(110b)의 중심과 동심을 유지하여 유체의 토출이 방해되지 않도록 위치하며, 리드밸브(130)가 토출공(110b)의 상단을 직접 타격하거나 충격하지 않는 정도의 크기를 갖는다.

밴딩부(120c)는 지지부(120a)와 안착부(120b)의 사이의 댐퍼(120) 몸체의 일부가 지지부(120a)측을 지점으로 분리될 수 있도록 절개하여 형성한다. 밴딩부(120a)의 각도와 크기는 흡입행정시 흡입력에 의해 리드밸브(130)가 토출공(110b)을 폐쇄하는 경우, 리드밸브(130)의 움직임을 안내하면서 타격동작을 완화시키며, 흡입력에 의해 밴딩부(120c)가 완전히 펴진 상태가 될 수 있는 정도의 탄성력을 갖도록 정해진다.

댐퍼(130)의 다른 실시예로서 일단은 상기의 실시예와 동일한 돌출부가 형성된 지지부가 있고 타단은 토출행정시 리드밸브(130)가 개방되는 방향으로 굽은 밴딩부로 구성할 수 있다. 즉, 안착부(120b)가 없는 댐퍼로 구성할 수 있다.

리드밸브(130)는 토출공(110b)을 개폐시키는 것으로서 댐퍼(120)의 상측에 적층된다. 리드밸브(130)의 일단은 토출공(110b)을 폐쇄할 수 있도록 형성되며, 타단은 양측으로 돌출된 돌출부(130a)가 마련되어 있어 밸브 플레이트(110)의 요홈의 결합홈(110d)에 끼워지도록 되어 있다.

스토퍼(140)는 리드밸브(130)의 상측에 위치되어 리드밸브(130)의 개폐정도를 제한하는 것으로서, 스토퍼(140)의 일단에 양측으로 돌출된 돌출부(140a)가 밸브 플레이트 요홈(110c)의 결합홈(110d)에 끼워져 적층된다.

키퍼(150)는 리드밸브(130)와 스토퍼(140)의 이탈을 방지하기 위한 것으로서 스토퍼(140)의 상측에 위치하도록 설치된다.

본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체(100)의 조립상태를 다시 설명하면, 밸브 플레이트(110)의 요홈(110c)에 댐퍼(120)가 설치되고, 그 위에 리드밸브(130), 스토퍼(140) 및 키퍼(150)가 순차적층되어 설치되어 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체의 작동을 설명한다.

압축기의 흡입행정시 피스톤(도시되지 않음)이 하사점으로 이동하여 압축실에 진공이 발생함에 따라 흡입공(110a)의 흡입밸브(도시되지 않음)가 진공흡입력에 의해 열리면서 유체(예컨대 냉매)가 압축실로 유입된다.

흡입행정에서는 리드밸브(130)가 토출공(110b)을 폐쇄하게 된다. 이때, 리드밸브(130)는 댐퍼(120)에 의해 토출공(110b)을 폐쇄하는 탄성력이 완충된다. 즉, 리드밸브(130)는 그 하측에 위치하는 댐퍼의 밴딩부(120c)에 안내되면서 점차적으로 토출공(110b)의 상단으로 내려오게 된다(도 5a 참조). 따라서, 리드밸브(130)의 일단이 토출공(110b)의 상단을 타격하는 타격력이 완화되어 토출공(110b)의 상단을 타격하게 되고, 또한 리드밸브(130)가 댐퍼의 안착부(120b)를 타격하게 되므로 안착부(120b)에 의해 완충되어 타격음 또는 충격음이 감소되게 된다. 이때 댐퍼의 밴딩부(120c)는 완전히 펴져 댐퍼(120)의 몸체와 동일 평면상에 있게 된다(도 5b 참조).

피스톤이 하사점에 도달하면, 피스톤이 상사점으로 이동하면서 유체를 압축하여 외부로 배출하는 배기행정이 진행된다.

배기행정에서 압축된 유체의 압력에 의해 흡입밸브가 흡입공(110a)을 막게되고, 압축된 유체는 그 압력으로 토출공(110b)을 통해 리드밸브(130)를 밀어 올리면서 토출된다(도 5a 참조). 이때 댐퍼 밴딩부(120c)의 탄성복원력에 의해 리드밸브(130)가 쉽게 열리게 된다.

그리고, 피스톤이 다시 하사점으로 이동하면서, 상승되어 열려 있던 리드밸브(130)가 댐퍼(120)에 의해 안내되며 하강하여 타격음이나 충격음이 작은 상태에서 토출공(110b)이 닫히고 흡입공(110a)의 흡입밸브가 열리게 되어 연속적인 압축작용이 이루어지게 된다.

따라서, 리드밸브(130)가 토출행정에 의해 상향 만곡된 후, 흡입행정에 따라 밸브 플레이트(110) 상의 토출공(110b)을 폐쇄하는 경우, 만곡된 리드밸브의 탄성력에 의해 리드밸브의 일단이 토출공의 상단에 타격 또는 충격을 가함으로써 발생하는타격음 또는 충격음이 댐퍼(120)의 작용에 의해 감소된다.

본 발명에 의한 밸브조립체는 상기 실시예에서 설명한 왕복동형 압축기 뿐만 아니라 유체의 흡입과 토출을 밸브시스템으로 제어하는 리니어(Linear) 압축기나 BLDC 압축기 등에 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 왕복동형 압축기의 밸브조립체에 의하면, 댐퍼에 의해 토출행정에서 상향 만곡된 리드밸브가 흡입행정시 토출공의 상단을 타격하거나 충격하는 힘이 완화되므로 리드밸브의 타격음이나 충격음이 감소되어 압축기의 소음이 저감될 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에서청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (2)

1. 실린더 본체와 실린더 헤드 사이에 배치되며 유체를 토출하는 토출공이 형성된 밸브 플레이트;

   상기 토출공을 개폐하는 리드밸브;

   상기 토출공을 통한 유체의 토출시 개방되는 상기 리드밸브의 개방범위를 제한하는 스토퍼;

   상기 리드밸브와 스토퍼가 상기 밸브 플레이트로부터 이탈되는 것을 방지하는 키퍼; 및

   상기 밸브 플레이트와 리드밸브 사이에 개재되며, 유체 흡입시 상기 리드밸브가 상기 토출공의 상단에 충돌하는 것을 완충시키는 댐퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 댐퍼는,

   그 몸체의 일단에 마련되며 상기 밸브 플레이트에 형성된 요홈에 지지되는 지지부;

   그 몸체의 타단에 마련되며 상기 토출공 보다 크거나 같은 관통공이 형성된안착부;

   상기 지지부와 안착부의 사이의 몸체에 마련되며 상기 리드밸브가 개방되는 방향으로 굽어진 밴딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 밸브조립체.