KR20060120854A - 왕복동 압축기 - Google Patents

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KR20060120854A
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장근식
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 압축실이 구비된 실린더블록을 갖는 왕복동 압축기에 관한 것으로, 상기 실린더블록에 결합되며, 냉매가스를 흡입하도록 포펫 형상으로 마련된 흡입구와, 압축된 냉매를 토출하도록 마련된 토출구를 구비한 밸브플레이트와; 상기 흡입구의 형상에 대응하여 포펫 형상으로 마련되어 상기 흡입구를 개폐하는 흡입밸브와; 일단은 상기 밸브플레이트에 결합되고 타단은 상기 흡입밸브에 결합되며, 상기 흡입밸브를 폐쇄방향으로 미는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 판스프링에 의해 흡입밸브의 개폐가 원활해지므로, 냉매의 유동 손실이 저감되고 압축기의 전체 효율이 상승될 수 있다.
왕복동 압축기, 흡입구, 흡입밸브, 포펫, 판스프링

Description

왕복동 압축기{LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래의 왕복동 압축기의 밸브조립체의 부분 분해사시도이고,
도 2는 본 발명의 왕복동 압축기의 종단면도이고,
도 3은 도 2의 왕복동 압축기의 A부분을 확대한 도면이고,
도 4는 도 3의 왕복동 압축기의 판스프링을 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명의 왕복동 압축기의 토출구 및 토출밸브를 도시한 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 왕복동 압축기 10 : 외부케이싱
20 : 구동부 30 : 압축부
38a : 흡입실 38b : 토출실
42 : 밸브플레이트 42a : 흡입구
42b : 토출구 44 : 흡입밸브
46 : 토출밸브 50 : 판스프링
본 발명은 왕복동 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡입밸브의 구조가 개선된 왕복동 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 왕복동 압축기는 에어컨이나 냉장고 등의 냉각장치에 설치되어 냉매가스를 압축하는 역할을 한다.
이러한 왕복동 압축기는 외부케이싱에 수용되어 냉매가스를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축부와, 외부전원에 의해 압축부를 구동시키는 구동부를 포함한다.
압축부는 압축실을 형성하는 실린더블록과, 압축실 내에 설치되어 왕복운동하는 피스톤과, 압축실로 냉매가스를 흡입하기 위한 흡입밸브 및 냉매가스를 토출하기 위한 토출밸브를 갖는 밸브조립체와, 밸브조립체에 결합된 실린더헤드를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 왕복동 압축기에 마련된 밸브조립체(140)는 실린더블록(미도시)과 실린더헤드(미도시)의 사이에 배치된다. 밸브조립체(140)는 흡입구(142a) 및 토출구(142b)가 형성된 밸브플레이트(142)와, 실린더블록과 밸브플레이트의 사이에 배치된 흡입밸브(144)와, 밸브플레이트(142)와 실린더헤드의 사이에 배치된 토출밸브(미도시)를 갖는다. 그리고, 흡입밸브(144)와 실린더블록의 사이에는 가스켓(170)이 마련되는 것이 바람직하다.
흡입밸브(144)는 자성체로, 밸브플레이트(142)의 흡입구(142a)를 개폐하기 위한 흡입밸브본체(144b)와, 밸브플레이트(142)의 토출구(142b)에 대응하여 관통된 토출공(144a)을 갖는다.
그러나, 이러한 종래의 왕복동 압축기는 밸브플레이트 및 흡입, 토출 밸브의 구조가 모두 판 형상으로 형성되므로, 흡입구 및 토출구의 직경이 일정 크기 이상으로 커지면 밸브플레이트 및 흡입, 토출 밸브에 작용하는 응력이 증가하여 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 흡입구 및 토출구의 직경을 일정 크기 이상으로 만들기 어려워 압축기의 효율이 저하될 수 있다. 또한, 자성체로 만들어진 흡앱밸브의 자속 누설에 의해 압축기의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 흡입밸브의 구조가 개선된 왕복동 압축기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적은, 본 발명에 따라, 압축실이 구비된 실린더블록을 갖는 왕복동 압축기에 있어서, 상기 실린더블록에 결합되며, 냉매가스를 흡입하도록 포펫 형상으로 마련된 흡입구와, 압축된 냉매를 토출하도록 마련된 토출구를 구비한 밸브플레이트와; 상기 흡입구의 형상에 대응하여 포펫 형상으로 마련되어 상기 흡입구를 개폐하는 흡입밸브와; 일단은 상기 밸브플레이트에 결합되고 타단은 상기 흡입밸브에 결합되며, 상기 흡입밸브를 폐쇄방향으로 미는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기에 의해 달성된다.
상기 판스프링은, 일단에 마련되어 상기 밸브플레이트에 결합되는 플레이트결합부와, 상기 플레이트결합부로부터 나선형으로 연장된 스프링본체와, 타단에 마련되어 상기 흡입밸브에 결합되기 위한 밸브결합부를 포함할 수 있다.
상기 스프링본체는 적어도 둘 이상의 탄성력을 갖는 탄성부를 포함할 수 있 다.
이하에서는 왕복동 압축기를 본 발명의 일실시예로 하고, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 왕복동 압축기()는, 밀폐된 외부케이싱(10)과, 냉매가스를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축부(30)와, 압축부(30)를 구동하는 구동부(20)를 포함한다.
구동부(20)는 후술할 실린더블록(34)에 결합된 내측코어(22) 및 외측코어(26)와, 내측코어(22)와 외측코어(26)의 사이에 마련되어 내측코어(22) 및 외측코어(26)의 자장과 전자기적으로 상호작용하여 상하방향으로 왕복운동하는 마그네트(28)를 포함한다.
외측코어(26)는 내측코어(22)의 외주면과 소정간격을 두고 내측코어(22)를 둘러싸며, 내부에 환상형으로 코일(24)이 권선된다. 외측코어(26)는 다수개의 코어강판으로 적층되며, 그 상단 및 하단은 실린더블록(34)과 결합, 지지된다.
압축부(30)는 압축실(32)을 형성하는 실린더블록(34)과, 압축실(32)내에 설치되는 피스톤(36)과, 실린더블록(34)의 단부에 마련된 밸브조립체(40)와, 밸브조립체(40)에 대응하여 흡입실(38a) 및 토출실(38b)이 형성된 실린더헤드(38)를 포함한다. 또한, 압축부(30)는 실린더블록(34)과 밸브조립체(40)의 사이에 마련된 판스프링(50)을 더 포함한다.
실린더블록(34)의 내부에는 피스톤(36)이 운동할 수 있도록 관통된 압축실(32)이 형성되며, 피스톤(36)은 압축실(32) 내부에 수용되어 실린더블록(34)의 길 이방향으로 왕복운동한다.
실린더헤드(38)는 내부에 냉매가스를 압축실(32)로 공급하기 위한 흡입실(38a)과, 압축실(32)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실(38b)을 갖는다. 압축실(32) 및 토출실(38b)은 실린더헤드(38)의 내부 격벽에 의해 서로 연통되지 않도록 분리된다.
도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브조립체(40)는 실린더블록(34)과 실린더헤드(38)의 사이에 배치된 밸브플레이트(42)와, 밸브플레이트(42)에 결합된 흡입밸브(44)와, 밸브플레이트(42)와 실린더헤드(38)의 사이에 배치된 토출밸브(46)를 갖는다.
밸브플레이트(42)는 소정의 두께를 갖는 판 형상으로 마련된다. 밸브플레이트(42)는 실린더블록(34)의 하단부에 볼트나 리벳 등에 의해 결합된다. 밸브플레이트(42)에는 흡입실(38a)과 연통되는 포펫(POPPET) 형상의 흡입구(42a)와, 토출실(38b)과 연통되는 원호 형상의 토출구(42b)가 관통 형성된다.
흡입구(42a)는 상부와 하부가 서로 다른 직경을 갖는 원기둥 형상, 즉, 포펫 형상으로 만들어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 흡입밸브(44)는 흡입구(42a)의 형상에 대응하여 포펫 형상으로 마련되며, 흡입구(42a) 삽입되어 흡입구(42a)를 개폐한다. 흡입밸브(44)는 수지계의 재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 흡입밸브(44)는 냉매가스가 압축실(32)로 흡입될 때, 냉매가스의 압력에 의해 흡입구(42a)의 상부 즉, 압축실(32)의 내부를 향해 수 밀리미터 이동한다. 흡입밸브(44)가 상승하면 흡입구(42a) 가 개방되고, 흡입밸브(44)와 흡입구(42a) 사이의 공간을 통해 냉매가스가 압축실(32) 내부로 이동한다. 냉매가스의 흡입이 끝나면, 흡입밸브(44)는 후술할 판스프링(50)의 복원력에 의해 원래의 위치로 되돌아가 흡입구(42a)를 폐쇄한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 토출밸브(46)는 토출구(42b)의 형상에 대응하여 원호 형상으로 마련된다. 토출밸브(46)는 결합부(46a)에 의해 밸브플레이트(42)의 하단에 결합하며, 탄성적으로 토출구(42b)를 개폐한다. 토출밸브(46)가 탄성력을 가지므로, 압축실(32)에서 압축된 냉매가 토출될 때 토출밸브(46)는 냉매의 압력에 의해 밸브플레이트(42)의 하단으로 밀려 토출구(42b)를 개방한다. 냉매가 모두 토출되면, 토출밸브(46)는 복원력에 의해 원래의 위치로 돌아가 토출구(42b)를 폐쇄한다. 토출밸브(46)는 토출구(42b)를 탄성적으로 개폐하는데 필요한 강성을 유지하기 위한 관통홀(46c)을 가지며, 토출밸브(46)가 과도하게 개방되는 것을 방지하는 토출밸브스토퍼(46b)를 더 포함할 수 있다. 토출밸브(46) 및 토출밸브스토퍼(46b)는 볼트나 리벳 등에 의해 밸브플레이트(42)에 결합되는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 판스프링(50)은 일단이 밸브플레이트(42)와 결합되고, 타단이 흡입밸브(44)의 하단에 결합되어, 흡입밸브(44)의 폐쇄방향으로 흡입밸브(44)를 탄성적으로 지지한다. 즉, 흡입밸브(44)의 폐쇄 방향으로 복원력이 작용하고, 개방 방향으로 인장력이 작용한다. 판스프링(50)의 일단에는 플레이트결합부(52)가, 타단에는 밸브결합부(56)가 마련되어 체결부재()에 의해 밸브플레이트(42) 및 흡입밸브(44)에 각각 결합된다. 플레이트결합부(52)와 밸브결합부(56)는 나선형의 스프링본체(54)에 의해 연결된다. 스프링본체(54)가 나선형으로 형성되므 로, 스프링본체(54)는 탄성력을 갖는 적어도 둘 이상의 탄성부(54a)를 갖게 된다. 그러나, 흡입밸브(44)를 폐쇄방향으로 밀어줄 수 있다면, 다른 형상으로 변경될 수 있다.
이와 같이, 흡입구와 흡입밸브가 포펫형상으로 마련되고, 판스프링에 의해 흡입밸브의 개폐가 원활해지므로, 냉매의 유동 손실이 저감되고 압축기의 전체 효율이 상승될 수 있다. 또한, 수지계의 흡입밸브를 사용함으로써, 자속 누설에 의한 영향이 저감되어 압축기의 전체 효율이 상승될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 왕복동 압축기의 작동 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
우선, 구동부(20)의 작동에 의해 피스톤(36)이 압축실(32)에서 왕복운동한다. 이 때, 피스톤(36)이 상향 이동하면, 흡입밸브(44)가 개방되면서 흡입실(38a)을 통해 냉매가스()가 압축실(32)로 유입된다. 흡입밸브(44)는 판스프링(50)의 인장력에 의해 수 밀리미터 이동하여 흡입구(42a)를 개방한다. 냉매가스가 압축실로 모두 유입되면, 판스프링(50)의 복원력에 의해 흡입밸브(44)가 흡입구(42a)쪽으로 이동하여 흡입구(42a)를 폐쇄한다.
피스톤(36)이 하향 이동하여 냉매가스를 압축하면, 토출밸브(46)가 개방되면서 압축된 냉매가 토출실(38b)로 토출된다. 이 때, 토출밸브(46)는 인장된 상태이므로, 냉매가 토출된 후에 복원력에 의해 수축하여 토출구(42b)를 폐쇄한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 왕복동 압축기에서, 흡 입구와 흡입밸브가 포펫형상으로 마련되고, 판스프링에 의해 흡입밸브의 개폐가 원활해지므로, 냉매의 유동 손실이 저감되고 압축기의 전체 효율이 상승될 수 있다. 또한, 수지계의 흡입밸브를 사용함으로써, 자속 누설에 의한 영향이 저감되어 압축기의 전체 효율이 상승될 수 있다.

Claims (3)

  1. 압축실이 구비된 실린더블록을 갖는 왕복동 압축기에 있어서,
    상기 실린더블록에 결합되며, 냉매가스를 흡입하도록 포펫 형상으로 마련된 흡입구와, 압축된 냉매를 토출하도록 마련된 토출구를 구비한 밸브플레이트와;
    상기 흡입구의 형상에 대응하여 포펫 형상으로 마련되어 상기 흡입구를 개폐하는 흡입밸브와;
    일단은 상기 밸브플레이트에 결합되고 타단은 상기 흡입밸브에 결합되며, 상기 흡입밸브를 폐쇄방향으로 미는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판스프링은, 일단에 마련되어 상기 밸브플레이트에 결합되는 플레이트결합부와, 상기 플레이트결합부로부터 나선형으로 연장된 스프링본체와, 타단에 마련되어 상기 흡입밸브에 결합되기 위한 밸브결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스프링본체는 적어도 둘 이상의 탄성력을 갖는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동 압축기.
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