KR20030041021A - 밀폐형 압축기의 토출밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브는 실린더 헤드에 설치되며 피스톤의 왕복운동에 따라 개폐되어 압축된 냉매를 토출하는 밀폐형 압축기의 토출밸브에 있어서, 상기 실린더 헤드에 설치되며 상기 냉매가 토출되는 토출공이 형성된 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 토출공의 상측에 놓이며, 상기 피스톤의 왕복운동에 따라 상하로 승강하는 원판밸브 및 상기 원판밸브의 상측에 설치되며, 상기 원판밸브의 승강을 안내하고 그 상승높이를 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 스토퍼는 상기 밸브 플레이트의 토출공 주위에 수직으로 설치된 다수개의 안내핀에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되도록 결합되며, 상기 원판밸브를 상기 안내핀과의 점접촉에 의해 안내하는 것이 바람직하다. 이와 같은 본 발명에 의하면 압축기에 밸브의 탄성력에 의한 과부하가 걸리지 않기 때문에 압축기의 효율이 향상되며 소음도 감소된다.

Description

밀폐형 압축기의 토출밸브{Exhaust valve of sealed type compressor}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더 헤드에 설치되며 피스톤에 의해 압축된 냉매를 토출하는 밀폐형 압축기의 토출밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 밀폐형 압축기는 에어컨이나 냉장고 등과 같이 냉매를 사용하는 냉방기기에서 냉매를 압축하기 위해 채용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 밀폐형 압축기는 스테이터(1)와, 스테이터(1)의 안쪽에서 회전하는 로터(2)와, 로터(2)와 일체로 회전하는 크랭크축(3)과, 크랭크축(3)과 커넥팅로드(4)에 의해 연결되어 직선왕복운동을 하는 피스톤(5)과, 피스톤(5)과 함께 냉매 압축실(6b)을 형성하는 실린더(6) 및 실린더 헤드(6a)에 조립되며 냉매의 흡입과 토출을 조절하는 밸브조립체(7)를 포함한다.

밸브조립체(7)는 피스톤(5)이 하사점으로 이동하는 흡입행정시 밸브가 열리고 피스톤이 상사점으로 이동하는 토출행정시 밸브가 닫히는 흡입밸브와, 토출행정시 밸브가 열리고 흡입행정시 밸브가 닫히는 토출밸브로 구성된다.

도 2를 참조하면, 토출밸브(10)는 밸브 플레이트(11)와, 리드밸브(13)와, 스토퍼(14)및 키퍼(16)를 포함한다.

밸브 플레이트(11)에는 냉매의 흡입을 위한 흡입공(8)과 냉매의 토출을 위한 토출공(12)이 각각 형성되어 있으며, 토출공(12)은 도시된 바와 같이 밸브 플레이트(11)에 마련된 요홈(11a)에 위치하도록 형성된다.

상기 요홈(11a)에는 토출공(12)을 개폐하기 위한 리드밸브(13)와 리드밸브(13)의 개방 정도를 제한하는 스토퍼(14) 및 리드밸브(13)와 스토퍼(14)의 이탈을 방지하기 위한 키퍼(16)가 순차 적층된 상태로 설치된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 밀폐형 압축기의 동작을 설명한다.

로터(2)와 스테이터(1)의 작용에 의해 로터(2)가 회전을 하면, 로터(2)와 일체로 조립된 크랭크축(3)이 회전을 한다. 크랭크축(3)이 회전하면 크랭크축(3)의 하단에 편심 조립된 커넥팅로드(4)에 의해 피스톤(5)이 실린더(6) 내에서 직선왕복운동을 하여 냉매를 흡입 및 토출하게 된다.

압축기의 흡입행정시 피스톤(5)이 하사점으로 이동하여 압축실(6b)에 진공이 발생하게 되고, 이에 의한 진공흡입력에 의해 흡입공(8)의 흡입밸브(도시되지 않음)가 열리면서 냉매가 압축실(6b)로 유입된다. 이때, 리드밸브(13)는 토출공(12)을 폐쇄한 상태를 유지한다. 피스톤(5)이 하사점에 도달하면, 피스톤(5)이 상사점으로 이동하면서 냉매를 압축하여 토출튜브(9)를 통해 외부로 토출하는 토출행정이 진행된다.

토출행정에서는 압축된 냉매의 압력에 의해 흡입밸브가 흡입공(8)을 막게 되고, 압축된 냉매는 그 압력으로 토출공(12)을 통해 리드밸브(13)와 스토퍼(14)를 밀어올리면서 토출된다.

그리고, 피스톤(5)이 상사점에 도달하면 다시 하사점으로 이동하게 되고, 이때 상승되어 열려 있던 리드밸브(13)는 하강하여 토출공(12)을 닫고, 흡입공(8)의 흡입밸브는 열려 연속적인 냉매의 흡입 및 토출작용이 이루어지게 된다.

따라서, 밀폐형 압축기는 상기와 같은 동작에 의해 흡입된 냉매가스를 압축하여 냉동 사이클의 다음 단계로 토출하는 냉매압축작용을 연속적으로 하게 된다.

그러나, 상기와 같은 토출밸브(10)의 경우 토출행정에서 냉매가 토출되기 위해서는 리드밸브(13)와 스토퍼(14)를 들어 올려 토출공(12)이 열리도록 해야 한다. 즉, 냉매의 토출압력이 리드밸브(13)의 탄성력 및 스토퍼(14)의 탄성력의 합계보다 커야 토출공(12)이 열려 냉매가 토출되기 때문에 실린더(6) 내부에는 냉매 압축력 이상의 과부하가 걸리게 된다. 실린더(6)에 과부하가 걸리면, 로터(2)를 회전시키기위해 더 많은 동력이 필요하므로 밀폐형 압축기의 효율이 좋지 않다는 문제점이 있다.

또한, 흡입행정시 리드밸브(13)가 피스톤(5)의 흡입력 외에 리드밸브(13)와 스토퍼(14)의 탄성력에 의해 토출공(12) 상단을 타격하기 때문에 타격음 내지는 충격음이 발생하여 소음이 크다는 문제점이 있었다.

더구나 토출밸브(10)를 구성하는 구성요소의 수가 많고 형상이 복잡하여 가공성과 조립성이 좋지 않다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토출행정에서 밸브 자체의 중량만으로 냉매가 압축되고 토출되도록 함으로써, 실린더 내에 과부하가 걸리지 않아 압축기의 효율이 좋으며 소음이 적은 밀폐형 압축기의 토출밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구성요소의 수가 적고 형상이 단순하여 가공성과 조립성이 좋은 밀폐형 압축기의 토출밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 압축기를 나타내는 측단면도,

도 2는 종래의 토출밸브의 분리 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제1실시예를 나타내는 분리 사시도,

도 4a는 도 3의 원판밸브가 3개의 안내핀에 의해 안내되는 상태를 나타내는 단면도,

도 4b는 도 3의 원판밸브가 2개의 안내핀에 의해 안내되는 상태를 나타내는 단면도,

도 5a는 도 3의 토출밸브가 닫힌 상태를 나타내는 도면,

도 5b는 도 3의 토출밸브가 열린 상태를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제2실시예를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제3실시예를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제4실시예를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100,110,120,130 ; 토출밸브101; 밸브 플레이트

102; 토출공103; 원판밸브

105,111,121; 스토퍼107,131; 안내핀

112,122; 지지부재113,124; 리벳팅

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브는, 실린더 헤드에 설치되며 피스톤의 왕복운동에 따라 개폐되어 압축된 냉매를 토출하는 밀폐형 압축기의 토출밸브에 있어서, 상기 실린더 헤드에 설치되며 상기 냉매가 토출되는 토출공이 형성된 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 토출공의 상측에 놓이며, 상기 피스톤의 왕복운동에 따라 상하로 승강하는 원판밸브 및 상기 원판밸브의 상측에 설치되며, 상기 원판밸브의 승강을 안내하고 그 상승높이를 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스토퍼는 상기 밸브 플레이트의 토출공 주위에 수직으로 설치된 다수개의 안내핀에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되도록 결합되며, 상기 원판밸브를 상기 안내핀과의 점접촉에 의해 안내하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼는 그 양단으로부터 하향으로 연장된 지지부재에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되어 결합되며, 상기 원판밸브를 상기 지지부재와의 선접촉에 의해 안내하거나, 그 일단으로부터 하향으로 연장된 지지부재에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되어 결합되며, 그 타단에는 상기 원판밸브를 안내하는 다수개의 안내핀이 상기 밸브 플레이트를 향하여 돌설되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼는 3개 이상의 안내핀으로 구성되며, 상기 안내핀의 일단은 상기 밸브 플레이트의 토출공의 주위에 수직으로 결합되고 타단은 상기 원판밸브의 상승높이를 제한하는 확장단부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 3 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제1실시예(100)는 밸브 플레이트(101), 원판밸브(103), 스토퍼(105) 및 다수개의 안내핀(107)을 포함한다.

밸브 플레이트(101)는 실린더 헤드에 설치되며, 냉매가 토출되는 토출공(102)과 냉매가 흡입되는 흡입공(도시되지 않음)이 마련되어 있다. 토출공(102)의 상단에는 안착부(102a)를 형성하여 원판밸브(103)가 토출공(102)을 효율적으로 폐쇄하도록 하는 것이 바람직스럽다.

원판밸브(103)는 토출공(102)을 폐쇄하는 것으로서, 토출공(102)의 상부에 위치하며 토출행정시 그 자중에 의해 냉매의 압축이 이루어 지도록 하고 실린더 내의 압축력이 자중을 초과하면 그 초과되는 힘에 의해 원판밸브(103)가 상승하여 냉매가 토출되도록 한다. 원판밸브(103)의 크기는 토출공(102)을 폐쇄할 수 있도록 토출공(102)의 직경보다 커야 하고, 그 형상은 토출공(102)의 형상에 대응하도록결정되나 원판형상을 갖는 것이 바람직하다.

스토퍼(105)는 토출공(102)의 원판밸브(103) 상측에 소정 거리 이격되어 설치되며, 토출행정에서 원판밸브(103)가 냉매의 압축력에 의해 상승하는 경우 원판밸브(103)의 상승높이를 제한한다. 또한, 스토퍼(105)의 중앙에는 토출된 냉매의 흐름을 원활하게 하기위하여 토출공(102)에 상응하는 관통공(105a)이 형성되어 있다.

안내핀(107)은 원형핀 형상이며, 상기 스토퍼(105)가 밸브 플레이트(101)와 소정 거리 이격되어 있도록 스토퍼(105)를 밸브 플레이트(101)에 고정시키고 원판밸브(103)의 승강운동을 안내한다. 안내핀(107)를 밸브 플레이트(101)에 고정하는 수단은 융착방식 등 여러가지가 가능하나 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 리벳팅(108)으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 안내핀(107)이 원판밸브(103)의 승강운동을 점접촉이면서도 안정적으로 안내하도록 하기 위해서는 도 4a에 도시된 바와 같이 최소 3개의 안내핀(107)이 필요하다. 물론 원판밸브(103')의 형상이 도 4b와 같은 경우는 2개의 안내핀(107)만으로도 원판밸브(103')의 승강운동을 안정적으로 안내할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 토출밸브 제1실시예(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

흡입행정에서 피스톤이 하사점으로 이동하면 실린더 내에 발생되는 진공흡입력에 의해 흡입밸브가 열리면서 냉매가 실린더 내로 흡입되고 동시에 이 진공흡입력과 원판밸브(103)의 자중에 의해 원판밸브(103)가 하강하여 도 5a에 도시된 바와같이 토출공(102)을 폐쇄한다.

피스톤이 하사점에 도달하면 피스톤이 상사점으로 이동하면서 흡입된 냉매를 압축하기 시작한다. 피스톤에 의한 냉매의 압축력이 원판밸브(103)의 자중을 초과하면 원판밸브(103)가 안내핀(107)을 따라 상승한다. 상승하는 원판밸브(103)는 도 5b에 도시된 바와 같이 스토퍼(105)에 의해 상승이 저지되고, 토출공(102)을 통해 나오는 압축된 냉매는 원판밸브(103)와 밸브 플레이트(101) 사이의 공간으로 토출되어 토출튜브를 통해 배출된다.

토출행정에서 피스톤이 상사점에 도달하면 피스톤이 다시 하사점으로 이동하기 시작하여 흡입행정이 시작되기 때문에 상술한 바와 같이 냉매의 흡입 및 토출을 계속적으로 행하게 된다.

토출행정과 압축행정에서 원판밸브(103)는 3개의 안내핀(107)과 점접촉에 의해 안내되기 때문에 토출공(102)을 안정적으로 개폐할 수 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제2실시예(110)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1실시예(100)의 안내핀(107) 대신에 스토퍼(111)의 하측으로 연장되어 일체로 형성된 양단의 지지부재(112)를 구비하는 것 외에는 제1실시예(100)와 동일하다. 따라서, 지지부재(112)가 스토퍼(111)의 이격 거리유지와 원판밸브(103)의 안내를 수행한다. 지지부재(112)는 도 6에 리벳(113)에 의해 밸브 플레이트(101)에 의해 고정되는 것으로 도시되어 있으나, 지지부재(112)의 고정수단은 리벳(113) 외에 융착 등의 다른 가능한 수단이 이용될 수 있다. 여기서 미설명된 도면부호 111a는 스토퍼(111)에 마련된 관통공이다.

제2실시예에 의한 토출밸브(110)의 동작은 원판밸브(103)가 지지부재(112)의 내측면과 선접촉에 의해 안내되는 것 외에는 제1실시예의 토출밸브(100)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명에 의한 토출밸브의 제3실시예(120)가 도 7에 도시되어 있다.

제3실시예에 의한 토출밸브(120)는 토출공(102)이 형성된 밸브 플레이트(101)와, 피스톤의 왕복운동에 따라 토출공(102)을 개폐하는 원판밸브(103)와, 원판밸브(103)의 상승높이를 제한하는 스토퍼(121)로 이루어 진다.

스토퍼(121)는 그 일단에서 밸브 플레이트(101) 방향으로 연장되어 일체로 형성된 지지부재(122)에 의해 밸브 플레이트(101)와 소정 거리 이격되어 고정되어 있다. 이때 지지부재(122)의 고정수단은 도시된 리벳팅(124) 뿐만 아니라 융착 등의 고정수단도 가능하다.

또한, 스토퍼(121)의 타단에는 원판밸브(103)를 안내할 수 있는 다수개의 안내핀(123)이 밸브 플레이트(101)를 향해 돌설되어 있으며, 상기 다수개의 안내핀(123)에 의해 이루어진 원의 내측에는 관통공(121a)이 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 제3실시예의 작용은 안내핀(123)은 단지 원판밸브(103)의 안내만을 행하고, 스토퍼(121)의 지지부재(122)가 원판밸브(103)의 상승높이를 제한한다는 점외에는 제1실시예(100)의 작용과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브의 제4실시예(130)는, 도 8을 참조하면, 스토퍼가 3개의 확장단부(131a)를 갖는 안내핀(131)으로 이루어지는 것 외에는 제1실시예(100)와 동일한 구성을 갖는다.

제4실시예(130)에서는 밸브 플레이트(101)의 상면으로부터 안내핀의 확장단부(131a)까지의 높이에 의해 원판밸브(103)의 상승높이가 정해지고, 안내핀(131)에 의해 원판밸브(103)의 승강운동이 안내된다. 이때, 안내핀(131)의 개수는 2개 이상이면 가능하나 3개인 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브에 의하면, 토출공(102)의 개폐시 원판밸브(103)의 자중만이 이용되고, 종래와 같이 리드밸브(13)와 스토퍼(14)의 탄성력이 작용하지 않기 때문에 토출시 피스톤에 과부하가 걸리지 않게 된다.

또한, 흡입행정에서 원판밸브(103)가 토출공(102)을 폐쇄하는 경우에도 진공흡입력과 원판밸브(103)의 자중만으로 토출공(102) 상단을 타격하고, 종래와 같이 리드밸브(13)와 스토퍼(14)의 탄성력에 의한 타격력이 가해지지 않기 때문에 타격력이 감소하여 종래보다 소음이 감소하게 된다.

또한, 단순 형상의 원판밸브(103)와 스토퍼(105)로 구성되기 때문에 종래의 토출밸브에 비해 가공성과 조립성은 물론 신뢰성도 높게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 토출밸브에 의하면, 원판밸브(103)의 자중만으로 토출밸브의 개폐를 행하기 때문에, 토출시 피스톤에 과부하가 걸리지 않게 되어 밀폐형 압축기의 효율이 향상될 수 있다.

또한, 원판밸브(103)의 자중과 진공흡입력만으로 토출공을 폐쇄하기 때문에 토출공에 대한 타격력이 감소하여 소음이 감소된다.

또한, 토출밸브가 원형 등의 단순한 형상으로 이루어지고, 구성요소의 수가 적기 때문에 가공성과 조립성 및 신뢰성이 높게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 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 (6)

1. 실린더 헤드에 설치되며, 피스톤의 왕복운동에 따라 개폐되어 압축된 냉매를 토출하는 밀폐형 압축기의 토출밸브에 있어서,

   상기 실린더 헤드에 설치되며, 상기 냉매가 토출되는 토출공이 형성된 밸브 플레이트;

   상기 밸브 플레이트의 토출공의 상측에 놓이며, 상기 피스톤의 왕복운동에 따라 상하로 승강하는 원판밸브; 및

   상기 원판밸브의 상측에 설치되며, 상기 원판밸브의 승강을 안내하고 상승높이를 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는,

   상기 밸브 플레이트의 토출공 주위에 수직으로 설치된 다수개의 안내핀에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되도록 결합되며, 상기 원판밸브를 상기 안내핀과의 점접촉에 의해 안내하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는,

   그 양단으로부터 하향으로 연장된 지지부재에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되어 결합되며, 상기 원판밸브를 상기 지지부재와의 선접촉에 의해 안내하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는,

   그 일단으로부터 하향으로 연장된 지지부재에 의해 상기 밸브 플레이트와 이격되어 결합되며, 그 타단에는 상기 원판밸브를 안내하는 다수개의 안내핀이 상기 밸브 플레이트를 향하여 돌설된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 스토퍼의 중앙에는 상기 토출공에 상응하는 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는,

   3개 이상의 안내핀으로 구성되며, 상기 안내핀의 일단은 상기 밸브 플레이트의 토출공의 주위에 수직으로 결합되고 타단은 상기 원판밸브의 상승높이를 제한하는 확장단부가 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.