KR20040042000A - 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치는, 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 개재되며, 냉매 흡입공 및 냉매 토출공을 갖춘 밸브 플레이트; 상기 밸브 플레이트의 실린더 블록측에 위치하도록 설치되어 상기 냉매 흡입공을 개폐하는 흡입밸브; 상기 밸브 플레이트의 실린더 헤드측에 위치하도록 설치되어 상기 냉매 토출공을 개폐하는 토출밸브; 상기 토출밸브를 지지함과 아울러 그 최대 개방정도를 제한하기 위하여 이 토출밸브와 소정 간격을 유지하도록 상기 밸브 플레이트에 설치된 키퍼; 상기 토출밸브와 상기 키퍼와의 사이에 상기 토출밸브를 상기 밸브 플레이트 측으로 탄력 지지하도록 설치된 제 1 완충스프링; 및 상기 키퍼의 양단과 상기 실린더 헤드와의 사이에 각각 개재되어 상기 키퍼를 탄력적으로 지지하는 제 2 완충스프링;을 포함한다. 이에 의하면, 냉매 토출압에 의한 밸브의 충격을 완화시킬 수 있는 완충수단이 구비됨으로써 토출압에 따라 냉매 토출량이 가변적으로 조절되어 압축기의 성능이 향상될 뿐만 아니라 토출밸브의 접촉소음이 저감된다.

Description

밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치{VALVE FOR HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 왕복동식 압축기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 실린더로의 냉매 유출입을 제어하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치에 관한 것이다.

일반적인 밀폐형 왕복동식 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 상,하부 용기(1)(2)의 내부에 고정자(3) 및 회전자(4)로 이루어지는 전동기구부(5)와 상기 회전자(4)의 중앙에 압입 고정된 크랭크 샤프트(6)의 회전 동작에 의해 냉매를 흡입, 압축 및 토출하는 압축기구부(7)가 설치되어 구성된다.

상기 압축기구부(7)는 실린더(8a)를 갖춘 실린더 블록(8)과, 상기 크랭크 샤프트(6)의 편심부(6a)에 일단이 연결된 커넥팅로드(9)의 타단부에 연결되어 상기 실린더 블록(8)의 실린더(8a)에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(10)과, 상기 실린더(8a)를 밀폐하도록 실린더 블록(8)에 결합되며 냉매 흡입실(11a) 및 토출실(11b)을 갖춘 실린더 헤드(11)와, 상기 실린더 블록(8)과 상기 실린더 헤드(11) 사이에 개재되어 상기 실린더(8a)로의 냉매의 유출입을 제어하는 밸브장치(12) 등을 구비하여 구성된다.

상기한 바와 같은 일반적인 밀폐형 왕복동식 압축기는 흡입관(14)을 통하여 흡입되는 냉매가 흡입머플러(13)를 지나 실린더 헤드(11)의 냉매 흡입실(11a) 및 밸브장치(12)를 통과한 후 실린더(8a)로 유입되는 흡입과정과, 크랭크 샤프트(6)의 회전에 의해 상기 피스톤(10)이 실린더(8a)에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축하는 압축과정과, 압축된 냉매가 다시 밸브장치(12) 및 실린더 헤드(11)의 냉매 토출실(11b)을 통해 토출되는 토출과정을 반복하도록 되어 있다.

여기서, 상기 밸브장치(12)는 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 냉매 흡입공(21) 및 토출공(22)이 구비되며 상기 실린더 블록(8)과 실린더 헤드(11) 사이에서 고정되는 밸브 플레이트(20)와, 상기 냉매 흡입공(21)를 개폐하는 흡입리드밸브(도시되지 않음)와, 상기 냉매 토출공(22)을 개폐하는 토출리드밸브(25)와, 상기 토출리드밸브(25)의 개방 정도를 제한하는 스토퍼(40)와, 상기 스토퍼(40)를 지지하도록 상기 밸브 플레이트(20)에 고정된 키퍼(50)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 밸브 플레이트(20)에는 상기 토출리드밸브(25) 및 스토퍼(40)가 안착되는 안착부(23)와 상기 키퍼(50)가 안착되는 키퍼 안착부(24)가 소정의 단차로 형성된다.

이와 같이 구성된 밸브장치(12)는 실린더(8a) 내/외부의 압력차에 의해 흡입리드밸브와 토출리드밸브(25)가 선택적으로 움직이면서 냉매 흡입공(21)과 냉매 토출공(22)을 개폐하게 되는 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

피스톤(10)이 상사점에서 하사점으로 이동하면 실린더(8a)의 압력이 낮아짐으로써 흡입리드밸브가 냉매 흡입공(21)을 개방하는 방향으로 움직여 냉매 흡입공(21)이 개방된다. 이 때, 냉매 토출공(22)은 토출리드밸브(25)에 의해 폐쇄된 상태로 있게 된다.

피스톤(10)이 하사점에서 상사점으로 이동하면, 실린더(8a)의 압력이 높아짐으로써 흡입리드밸브에 의해 냉매 흡입공(21)이 폐쇄되면서 냉매 압축이 이루어진다.

피스톤(10)이 상사점 방향으로 더욱 이동하면 실린더(8a)의 압력이 높아지면서 그 압력에 의해 토출리드밸브(25)가 냉매 토출공(22)을 개방하는 방향으로 움직여 냉매 토출공(22)이 개방되면서 압축된 냉매가 토출된다. 이 때, 상기 토출리드밸브(25)의 개방 정도는 스토퍼(40)와 키퍼(50)에 의해 항상 일정하게 제한된다.

냉매의 토출이 종료된 후 피스톤(10)이 다시 하사점 방향으로 이동하게 되면, 토출리드밸브(25)가 상기의 반대로 움직이면서 냉매 토출공(22)은 폐쇄되고 다시 냉매 흡입공(21)이 개방되면서 냉매의 흡입이 이루어진다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치는, 토출리드밸브(25)에 의한 냉매 토출공(22)의 개방 정도가 항상 일정하게 유지되도록 되어 있다. 다시 말하면, 압축기의 배기량 및 냉매 흡입량의 변화에 따라 냉매 토출공(22)의 개방정도가 가변되도록 상기 토출리드밸브(25)가 거동될 필요가 있으나, 종래에는 토출리드밸브(25)의 거동이 항상 일정하게 고정되어 있다. 따라서, 배기량에 따른 토출 압력 변화시에도 토출량은 항상 일정하게 되므로, 압축기의 상대적인 성능 저하가 문제로 대두되고 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치는, 토출리드밸브의 개폐시 토출리드밸브가 키퍼를 타격함으로써 심한 소음이 발생된다고 하는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 안출한 것으로, 압축기의 배기량 및 냉매 흡입량에 따라 토출공의 개폐정도가 가변됨으로써 압축기의 성능 유지 및 향상에 기여하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 토출밸브의 개폐시 충격이 완화됨으로써 토출밸브에 의한 타격 소음을 줄일 수 있는 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 왕복동식 압축기를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 종래 밸브장치를 나타낸 평면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치를 나타낸 평면도,

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도 6은 도 5의 A부 확대 단면도, 그리고,

도 7은 도 5의 B부 확대 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

8;실린더 블록11;실린더 헤드

100;밸브 플레이트101;냉매 흡입공

102;냉매 토출공110;토출밸브

120;키퍼121,122;돌기부

130;제 1 완충스프링140,140';제 2 완충스프링

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치는, 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 개재되며, 냉매 흡입공 및 냉매 토출공을 갖춘 밸브 플레이트; 상기 밸브 플레이트의 실린더 블록측에 위치하도록 설치되어 상기 냉매 흡입공을 개폐하는 흡입밸브; 상기 밸브 플레이트의 실린더 헤드측에 위치하도록 설치되어 상기 냉매 토출공을 개폐하는 토출밸브; 상기 토출밸브를 지지함과 아울러 그 최대 개방정도를 제한하기 위하여 이 토출밸브와 소정 간격을 유지하도록 상기 밸브 플레이트에 설치된 키퍼; 상기 토출밸브와 상기 키퍼와의 사이에 상기 토출밸브를 상기 밸브 플레이트 측으로 탄력 지지하도록 설치된 제 1 완충스프링; 및 상기 키퍼의 양단과 상기 실린더 헤드와의 사이에 각각 개재되어 상기 키퍼를 탄력적으로 지지하는 제 2 완충스프링;을 포함한다.

상기 토출밸브 또는 상기 키퍼의 상기 제 1 완충스프링이 위치되는 부분에는 상기 제 1 완충스프링을 고정하기 위한 돌기부가 형성되며, 상기 키퍼 또는 상기 실린더 헤드의 양측에는 이들 사이에 위치되는 제 2 완충스프링을 고정하기 위한 돌기부가 각각 형성된다.

이에 의하면, 냉매 토출압에 의한 밸브의 충격을 완화시킬 수 있는 완충수단이 구비됨으로써 토출압에 따라 냉매 토출량이 가변적으로 조절되어 압축기의 성능이 향상될 뿐만 아니라 토출밸브의 접촉소음이 저감된다.

본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치를 나타낸 평면도, 도 5는 도 4의 단면도, 도 6은 도 5의 A부 확대 단면도, 그리고, 도 7은 도 5의 B부 확대 단면도이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치는, 밸브 플레이트(100), 토출밸브(110), 키퍼(120), 제 1 완충스프링(130) 및 2개의 제 2 완충스프링(140)(140')을 포함한다.

상기 밸브 플레이트(100)는 대략 사각형태로 형성되며, 냉매 흡입공(101) 및 냉매 토출공(102)를 구비하여 압축기의 실린더 블록(8:도 1를 참조)과 실린더 헤드(11) 사이에 개재된다. 따라서, 상기 냉매 흡입공(101)에 의해 실린더(8a:도 1 참조)와 실린더 헤드(11)의 냉매 흡입실(11a:도 1 참조)이 연통되고, 상기 냉매 토출공(102)에 의해 실린더(8a:도 1 참조)와 실린더 헤드(11)의 냉매 토출실(11b:도 1 참조)이 연통된다.

상기 토출밸브(110)는 상기 밸브 플레이트(100)의 냉매 토출공(102)을 상기 실린더(8a) 내의 압력에 따라 개폐하도록 상기 밸브 플레이트(100)의 실린더 헤드(11) 측에 위치하도록 설치된다. 한편, 구체적으로 도시되지 않았으나, 상기 밸브 플레이트(100)의 실린더(8a) 측에는 상기 냉매 흡입공(101)을 개폐하기 위한흡입밸브가 실린더(8a) 내의 압력에 따라 유동하도록 설치된다.

상기 키퍼(120)는 상기 토출밸브(110)를 지지함과 아울러 그 최대 개방정도를 제한하기 위하여 이 토출밸브(110)와 소정 간격을 유지하도록 상기 밸브 플레이트(100)에 설치된다.

상기 제 1 완충스프링(130)은 상기 토출밸브(110)와 상기 키퍼(120)와의 사이에서 상기 토출밸브(110)를 상기 밸브 플레이트(100) 방향으로 탄력 지지하도록 설치된다. 이에 의해 토출압에 따라 토출밸브(110)의 거동이 자유롭게 되며, 따라서 압축기 배기량 및 냉매 흡입량 등에 따라 토출되는 냉매량이 조절될 수 있다. 또한, 상기 제 1 완충스프링(130)은 토출압에 의해 토출밸브(110)에 가해지는 충격을 완화시키는 작용을 하게 됨으로써 토출밸브(110) 개폐시의 타격에 의한 소음을 줄일 수도 있다. 이와 같은 제 1 완충스프링(130)은 상기 토출밸브(110) 및/또는 상기 키퍼(120)에 형성되는 돌기부(121)에 의해 고정되어 설치된다. 도면에서는 상기 돌기부(121)가 키퍼(120)에 형성된 예를 도시하고 있으나, 상기 돌기부(121)는 토출밸브(110)에 형성될 수도 있으며, 토출밸브(110)와 키퍼(120)에 모두 형성될 수도 있다.

상기 2개의 제 2 완충스프링(140)(140')은 상기 키퍼(120)의 양단과 상기 실린더 헤드(11)와의 사이에 상기 키퍼(120)를 탄력적으로 지지하도록 설치된다. 이에 의해 상기 키퍼(120)는 소정 간극내에서 유동할 수 있으며, 따라서, 토출밸브(110) 및 키퍼(120)에 가해지는 토출압에 의한 충격을 완화시킬 수 있다.

상기한 제 2 완충스프링(140)(140')은 상기 키퍼(120)의 해당위치에 돌설된돌기부(122)에 의해 고정되어 설치된다. 한편, 도면에서는 상기 제 2 완충스프링(140)을 고정하기 위한 돌기부(122)를 키퍼(120)에 형성한 예를 도시하고 있으나, 이 돌기부(122)는 실린더 헤드(11) 측에도 형성될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 밸브장치의 작용, 냉매 유출입 제어작용에 대하여 설명한다.

기본적인 작용, 예컨대, 실린더(8a) 내/외부의 압력에 따라 흡입밸브 및 토출밸브(110)가 유동하면서 냉매 흡입공(101) 및 냉매 토출공(102)를 개폐하는 작용은 종래의 경우와 유사하다.

즉, 피스톤(10)이 상사점에서 하사점으로 이동하면 실린더(8a)의 압력이 낮아짐으로써 흡입밸브가 냉매 흡입공(101)을 개방하는 방향으로 움직여 냉매 흡입공(101)이 개방된다. 이 때, 냉매 토출공(102)은 토출밸브(110)에 의해 폐쇄된 상태로 있게 된다.

피스톤(10)이 하사점에서 상사점으로 이동하면, 실린더(8a)의 압력이 높아짐으로써 흡입밸브에 의해 냉매 흡입공(101)이 폐쇄되면서 냉매 압축이 이루어진다.

피스톤(10)이 상사점 방향으로 더욱 이동하면 실린더(8a)의 압력이 더욱 높아지면서 그 압력에 의해 토출밸브(110)가 냉매 토출공(102)을 개방하는 방향으로 움직여 냉매 토출공(102)이 개방되면서 압축된 냉매가 토출된다. 이 때, 상기 토출밸브(110)가 제 1 완충스프링(130)에 의해 탄력적으로 지지되어 있기 때문에, 상기 토출밸브(110)는 냉매 토출압에 따라 그 거동이 가변되게 된다. 즉, 냉매 토출압이 큰 경우에는 토출밸브(110)의 거동이 커지면서 냉매 토출공의 개방정도가 커져 보다 많은 냉매가 토출될 수 있는 것이다. 이와 같이, 냉매 토출압 및 토출량에 따라 냉매 토출공(102)의 크기가 개방되면서 냉매 토출량이 조절되므로, 종래 항상 일정한 냉매 토출량을 유지하는 경우에 비하여 압축기의 성능을 높일 수 있다.

또한, 토출압에 의해 토출밸브(110)에 가해지는 충격이 제 1 완충스프링(130)에 의해 1차로 완충되고, 키퍼(120)의 양단에 설치된 제 2 완충스프링(140)(140')에 의해 2차적으로 완충되므로, 토출밸브(110)의 거동 소음이 줄어들게 된다. 따라서, 압축기의 전체적인 소음을 크게 줄일 수 있다.

냉매의 토출이 종료된 후 피스톤(10)이 다시 하사점 방향으로 이동하게 되면, 토출밸브(110)가 상기의 반대로 움직이면서 냉매 토출공(102)은 폐쇄되고 다시 냉매 흡입공(101)이 개방되면서 냉매의 흡입이 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 피스톤에 의한 냉매 토출압에 의한 밸브의 충격을 완충시킬 수 있는 수단이 2중으로 구비되어 있기 때문에, 토출압에 따라 토출되는 냉매 토출량이 가변적으로 조절되어 압축기의 성능 향상을 도모할 수 있다.

또한, 냉매의 토출시 토출밸브에 가해지는 충격이 제 1 및 제 2 완충스프링에 의해 완화되기 때문에 토출밸브의 접촉소음이 저감되므로, 압축기의 전체적인 소음 수준을 낮출 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 실린더 블록과 실린더 헤드 사이에 개재되며, 냉매 흡입공 및 냉매 토출공을 갖춘 밸브 플레이트;

   상기 밸브 플레이트의 실린더 블록측에 위치하도록 설치되어 상기 냉매 흡입공을 개폐하는 흡입밸브;

   상기 밸브 플레이트의 실린더 헤드측에 위치하도록 설치되어 상기 냉매 토출공을 개폐하는 토출밸브;

   상기 토출밸브를 지지함과 아울러 그 최대 개방정도를 제한하기 위하여 이 토출밸브와 소정 간격을 유지하도록 상기 밸브 플레이트에 설치된 키퍼;

   상기 토출밸브와 상기 키퍼와의 사이에 상기 토출밸브를 상기 밸브 플레이트 측으로 탄력 지지하도록 설치된 제 1 완충스프링; 및

   상기 키퍼의 양단과 상기 실린더 헤드와의 사이에 각각 개재되어 상기 키퍼를 탄력적으로 지지하는 제 2 완충스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출밸브 및/또는 상기 키퍼에는 상기 제 1 완충스프링을 고정하기 위한 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 키퍼 및/또는 상기 실린더 헤드의 양측에는 상기 제 2 완충스프링을 고정하기 위한 돌기부가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복동식 압축기의 밸브장치.