KR20070102846A - 밀폐형 압축기의 밸브장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매의 토출 효율을 향상시키고 마모의 발생과 소음을 줄일 수 있도록 한 밀폐형 압축기의 토출밸브장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 밸브장치는 압축실로부터 냉매가 토출되는 토출구를 개폐하는 토출밸브와, 토출밸브의 상부에 설치되어 토출밸브의 개폐영역을 한정하는 키퍼와, 토출밸브와 키퍼 사이에 설치되어 토출밸브의 거동을 제어하는 스토퍼를 포함하여 구성되되, 스토퍼의 길이를 종래 보다 단축하여 토출밸브의 길이와 동일하거나 약간 길게 하고, 스토퍼의 자유단부에 대응되는 키퍼에 스토퍼와 접촉하는 접점을 가지고 스토퍼의 자유단부와 소정 간격이 유지되도록 간격유지부를 형성하여, 토출밸브의 열림 높이를 증가 시킴과 동시에 토출밸브의 완전 개방시 스토퍼의 자유단부가 키퍼에 충돌하여 발생하는 소음 및 마모 등을 줄일 수 있게 하는 밀폐형 압축기의 밸브장치를 제공하는 것이다.

Description

밀폐형 압축기의 밸브장치{Valve for hermetic compressor}
도 1 은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 토출밸브 장치의 구성을 보인 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 내부 구성을 보인 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 밸브장치의 구성을 보인 분해 사시도이다.
도 4 는 도3에 도시된 토출밸브 장치의 구성을 보인 단면도이다.
도 5 는 도4에 도시된 토출밸브 장치로 토출행정 시에 토출밸브 및 스토퍼의 거동을 보인 단면도이다.
도6은 본 발명에 의한 토출밸브의 열림량에 따른 토출밸브의 강성의 변화를 도시한 도표이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
100.. 압축장치 200... 구동장치
300... 밸브장치 310... 밸브플레이트
312... 토출구 330..토출밸브장치
331... 토출밸브 332... 스토퍼
332b... 스토퍼의 자유단부 333... 키퍼
333a... 평탄부 333b... 접점부.
333c... 간격유지부. 333d... 천정부
본 발명은 밀폐형 압축기의 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매의 토출효율을 향상시키고 마모의 발생과 소음을 줄일 수 있도록 한 밀폐형 압축기의 토출밸브에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 왕복동 압축기, 리니어 압축기, 로터리 압축기 등이 있으며, 그 대부분은 냉매의 압축실로 출입을 위한 밸브장치를 구비하고 있다.
대한민국 공개특허공보 2003-32127호 (2003년 4월 26일 공개)에는 이러한 밀폐형 압축기의 밸브장치 중에서 압축실 내부와 연통되는 토출구를 개폐하는 압축기의 토출밸브장치가 개시되어 있다.
동 공보에는, 도1에 도시된 바와 같이, 압축기의 실린더블럭(미도시)과 실린더헤드 사이에 설치되며 냉매토출홀(10a)을 가지는 밸브플레이트(10)와, 상기 밸브플레이트(10)에 설치되는 토출밸브(11)와 스토퍼(12) 및 키퍼(13)를 구비한다.
그러나, 도1에 도시된 스토퍼(12)는 너무 길게 형성되어 있어 스토퍼(12)의 자유단부는 키퍼(13)의 융기부분 직전의 절곡부(13a)의 하측에 위치하게 된다. 따라서, 압축기 작동중 냉매토출홀(10a)로부터 냉매가 토출시에 스토퍼(12)는 그 자 유단부가 키퍼(13)의 절곡부(13a)에 반복적으로 부딪히게 되어 소음이 발생되고, 스토퍼(12)의 자유단부에서 마찰 및 마멸로 인해 부품이 손상될 뿐 만 아니라, 토출밸브(11)의 열림높이 및 토출유동이 제한되어 압축기 전체효율이 저감되는 문제점이 있다.
동 공보에 개시된 발명은 이러한 문제점을 해결하고자, 스토퍼의 개폐동작을 완충하고 토출밸브의 열림 높이를 조정하기 위해, 키퍼의 하측에 설치되는 스프링과 상기 스프링에 지지되어 스토퍼를 완충시키는 완충판으로 구성된 제1완충수단과, 키퍼에 설치되는 실린더와 이 실린더 내에서 왕복 이동하는 피스톤으로 구성된 제2완충수단이 포함된 밸브장치가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 밸브장치는 그 구조가 복잡하고 부품수가 많아져 제조가 어려울 뿐 아니라 제조원가가 높은 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 우선별도의 구성을 추가함이 없이 밸브장치에서 발생하는 소음 및 부품의 마모를 줄일 수 있는 밀폐형 압축기의 밸브장치를 제공하는 것이다.
다음으로, 토출밸브의 개폐동작을 원활하게 하여 냉매의 토출 효율을 향상시킴으로써 압축기 전체 효율을 증가시킬 수 있는 밀폐형 압축기의 밸브장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀폐형 압축기의 밸브장치는, 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 밸브플레이트와, 상기 토출구를 개폐하는 토출밸브와, 상기 토출밸브의 상부에 설치되어 상기 토출밸브의 개폐영역을 한정하는 키퍼 및 상기 토출밸브와 상기 키퍼 사이에 설치되어 상기 토출밸브의 거동을 제어하는 스토퍼를 포함하되, 상기 키퍼는 냉매 토출시에 상기 스토퍼와 접촉하는 접점(接點)을 가지고 상기 스토퍼의 자유단와 소정 간격이 유지되도록 간격유지부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 키퍼는 상기 접점부를 기준으로 상기 간격유지부와 대향되는 타측에는 상기 토출밸브의 개폐영역을 한정시키도록 균일한 높이를 이루는 평탄부가 연장 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 간격유지부는 소정의 곡률을 갖는 곡면부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스토퍼는 상기 토출밸브보다 0.5 ~ 1,5㎜ 길게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스토퍼의 고정단 측에는 사선 방향으로 소정의 경사각을 갖도록 벤딩된 굽힘부가 형성된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기의 밸브장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 압축기는 도1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축장치(100)와 이를 구동하는 구동장치(200)와, 압축장치(100)로 냉매의 흡입과 토출을 조절하는 밸브장치(300)로 구성된다.
압축장치(100)는 밀폐공간을 형성하는 밀폐용기 내부에 마련되는 것으로, 프레임(110)과 일체로 형성되며 압축실(120a)을 형성하는 실린더블록(120)과, 압축실(120a) 내부를 왕복 운동하는 피스톤(130)을 구비하고, 실린더블록(120) 일측에는 외부와 연통된 흡입실(140a) 및 토출실(140b)이 각각 형성된 실린더헤드(140)가 결합된다.
구동장치(200)는 자장을 형성하는 고정자(210)와, 고정자(210)와 전기적으로 상호 작용하여 회전하는 회전자(220)와, 회전자(220)의 중공부에 압입 고정되어 회전자(220)와 함께 회전하는 회전축(230)을 구비하며, 회전축(230)의 상부에는 회전운동을 직선운동으로 변환하는 커넥팅로드(240)가 연결되어 피스톤(130)을 구동하게 된다.
또한, 상기 회전축(230) 내부에는 압축장치(100) 및 구동장치(200)에 오일을 공급하기 위한 오일유로(230a)가 형성되어 있어, 전류가 인가되면 자장을 형성하는 고정자(210)와 상호 작용하여 회전자가 회전하게 되면 회전축(230) 하단부 오일픽업튜브(260)에서 상부로 오일을 픽업하게 된다.
한편, 밸브장치(300)는 실린더블록(120)과 실린더헤드(140) 사이에 설치되어 압축기 작동 중에 압축실(120a)과 토출실(140b) 또는 압축실(120a)과 흡입실(140a)로 냉매의 유입 및 유출을 조절한다.
이러한 밸브장치(300)는 도2에 도시된 바와 같이, 압축실(120a) 내부로 냉매가 흡입되는 흡입구(311)와 압축실(120a) 내부의 냉매가 토출되는 토출구(312)가 형성된 밸브플레이트(310)와, 밸브플레이트(310)와 실린더블록(120)의 사이에 개 재되어 흡입구(311)를 개폐하는 흡입밸브(321)를 갖는 흡입밸브플레이트(320)와, 밸브플레이트(310)와 실린더헤드(140) 사이에 설치되어 토출구(312)를 개폐하는 토출밸브장치(330)를 포함하여 구성된다.
토출밸브장치(330)는 밸브플레이트(310)에 형성된 토출구(312)와 직접 접촉하여 토출구(312)를 개폐하는 토출밸브(331)와, 이 토출밸브(331)의 상부에 설치되어 토출밸브(331)의 열림 높이를 제한함과 동시에 닫힘 동작을 원활하게 하는 스토퍼(332)와, 이 스토퍼(332)의 상부에 설치되어 토출밸브(331)의 개폐영역을 한정하는 키퍼(333)로 구성되어, 토출밸브(331), 스토퍼(332) 및 키퍼(333)가 하측에서부터 상측으로 순서대로 적층되도록 설치된다.
한편, 밸브플레이트(310)의 토출구(312) 주변에는 토출밸브장치(330)가 안착될 수 있는 안착홈(313)이 형성된다.
도3은 본 발명에 따른 토출밸브장치(330)가 밸브플레이트(310)에 결합된 상태를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 토출밸브(331)는 토출구(312) 상부에 위치하는 자유단(331b)과, 밸브플레이트(310)에 고정되는 고정단(331a)으로 이루진 금속재질의 판으로 형성되는 것으로, 압축실(120a, 도2참조) 내부의 압력에 따라 단순보의 판 스프링운동을 하여 토출구(312)를 개폐한다.
이와 마찬가지로, 스토퍼(332)도 토출밸브(331)의 자유단(331b) 상부에 위치하는 자유단(332b)과 토출밸브(331)의 고정단(331a)과 함께 밸브플레이트(310)에 고정되는 고정단(332a)으로 이루어진 금속재질의 판으로 형성되는 것으로, 단순보의 판 스프링운동을 하게 되어 토출밸브(331)의 열림 높이를 제어하고 닫힘 동작 을 원활하게 한다.
이러한 스토퍼(332)의 고정단부(332a)측에는 토출밸브(331)의 열림 높이를 제한하고, 토출밸브(331)의 닫힘 동작을 신속하게 하기 위해 사선방향으로 소정의 경사각을 갖도록 벤딩된 굽힘부(332c)가 설치된다.
또한, 스토퍼(332)는 그 길이를 종래와 달리 토출밸브(331)의 길이와 동일하거나 또는 약간 길게 구성하여 토출밸브 개방시에 토출밸브(331)와 스토퍼가 일체로 거동하도록 하여 토출밸브(331)가 스토퍼(332)와의 마찰 및 마모되는 것을 방지하도록 한다. 바람직하게는 스토퍼(332)의 길이를 토출밸브(331)의 길이보다 대략 0.5 ~1.5㎜ 정도 길게 형성한다.
키퍼(333)는 소정의 강성을 가지는 고정판체로 이루어져 양단은 밸브플레이트(310)에 고정되되, 일단은 토출밸브(331) 및 스토퍼(332)와 함께 리벳(400)에 의해 압착 고정된다. 그 중앙부위는 상기한 토출밸브(331)와 스토퍼(332)가 승강하면서 토출구(312)를 개폐할 수 있는 개폐공간을 형성하도록 밸브플레이트(310)의 바닥면과 소정 높이 이격되게 볼록하게 형성된 천정부(333d)가 형성된다.
키퍼(333)의 천정부(333d)는 토출밸브(331)의 개폐영역을 한정시키도록 균일한 높이(H)을 이루는 평탄부(333a)와, 이 평탄부(333a)와 연장 형성되어 냉매 토출시에 스토퍼(332)와 접촉하는 접점을 가지는 접점부(333b)와, 토출밸브(331)와 스토퍼(332)의 완전 개방시에 토출밸브(331)와 스토퍼(332)의 자유단부(331b,332b)와 키퍼(333)의 천정부(333d)와의 충돌을 방지하기 위해 스토퍼(332)의 자유단부(332b)와 소정의 간격이 유지되도록 상측방향으로 돌출되게 소정의 곡률반경을 갖는 곡면부로 이루어진 간격유지부(333c)로 이루어 진다.
이 간격유지부(333c)는 스토퍼(332)의 자유단부(332b)와 대응되는 위치에 형성되어, 토출행정 계속중에 스토퍼(332)의 자유단부(332b)의 열림 높이를 증가시킴과 동시에, 스토퍼(332)의 자유단부(332b)와 충돌되지 않도록 상측으로 돌출되게 형성된다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 압축기의 토출밸브 장치의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
압축기가 구동되어 모터에 교류전원이 인가되어 회전하면, 상기 회전축(230)과 커넥팅로드(240) 등으로 구성된 크랭크 메카니즘에 의해 회전운동이 직선운동으로 변환되어 피스톤(130)을 왕복운동 시키게 되며, 피스톤(130)이 왕복 운동하게 되면 흡입실(140a)을 통해 압축실(120a) 내부로 유입된 냉매가 압축과정을 거쳐 토출실(140b)로 배출되는 과정이 일정 주기를 가지고 연속적으로 반복됨으로써 필요로 하는 냉각성능을 얻게 된다. 여기서, 밸브장치(300)는 피스톤(130)의 운동에 의해 변화하는 압축실 (120a)내부의 압력과 밸브챔버(흡입실(140a) 또는 토출실(140b)) 내부의 압력 차이에 의해 개폐동작을 반복하게 된다.
이 때, 토출밸브(330)의 열림 동작을 도 4를 참조하여 자세히 살펴보면, 우선 압축실(120a, 도2참조) 내부 압력이 토출실(140b) 압력보다 소정 값 이상으로 높아지게 되면 토출밸브(331)는 압력차에 의해 열림 동작을 시작하게 되며, 1차적으로 1차 강성(토출밸브(331)의 자체 강성과 스토퍼(332)의 굽힘부(332b)에 의해 추가되는 강성)에 해당하는 단순보의 판 스프링운동을 하면서 상승하게 되는데, 키 퍼(333)의 평탄부(333a)에 의해 제한된 스토퍼(332)의 자유단부(332b) 높이(L) 까지 상승하게 된다.
토출행정이 지속되면 도5에 도시된 바와 같이, 토출밸브(331)의 자유단(331b)부가 스토퍼(332)의 자유단(332b)부와 거의 일체가 되어 키퍼(333)의 간격유지부(333c)에 형성된 이격부를 축소시키면서 2차강성(스토퍼(332)와 키퍼(333)의 접점부(333b)에 의한 강성)을 지니면서 더욱 크게 열리게 된다. 따라서, 토출밸브(331)의 열림 높이가 증가하게 되어 냉매의 토출이 원활하게 이루어져서 냉매의 유동손실이 발생하지 않아 압축기 전체효율이 상승하게 된다.
또한, 스토퍼(332)가 더욱 크게 열리게 되더라도 간격유지부(333c)에 의해 형성된 공간에 의해 스토퍼(332)의 자유단부(332b)가 키퍼(333)와 충돌이 발생하지 않게 되어, 이로 인한 소음도 발생하지 않게 되고, 스토퍼(332)와 키퍼(333)의 마찰 및 마모가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 도 6은 본 발명에 따른 토출밸브 장치의 토출밸브의 열림량에 따른 토출밸브의 강성의 변화를 도시한 도표로, 세로축은 토출밸브의 강성을 나타내고, 가로축은 토출밸브의 열림량을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 영역 "Ⅰ"는 스토퍼의 굽힘부에 의한 토출밸브의 강성을 표시한 것이며, 영역 "Ⅱ"는 토출밸브가 스토퍼의 자유단부 높이까지 상승으로 인한 1차 강성을 나타낸 것이고, 영역"Ⅲ"은 스토퍼(332)의 자유단부가 간격유지부의 이격된 공간을 축소시키면서(상승하면서) 접점부(333b)로부터 추가 되는 강성으로, 이 2차강성은 접점부(333b)로부터 시작하기 때문에 그 크기가 기학학적으로 증가하게 되어, 토출행정이 완료 되는 즉시 스토 퍼(332)의 닫힘 동작이 신속하게 이루어지게 한다. 따라서, 토출밸브(331)의 닫힘 지연으로 인해 토출 냉매가 압축실 (120a, 도2참조)내부로 역류하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 토출밸브는 스토퍼의 길이를 종래 보다 단축시키고, 키퍼의 천정부에 스토퍼의 자유단부와 일정 간격이 유지되도록 소정의 간격유지부를 둠으로써, 우선, 종래보다 토출밸브의 열림 높이가 증가하게 되어 냉매의 유동 손실이 크게 저감되어 압축기 전체 효율이 향상되는 효과가 있다.
다음으로, 스토퍼와 키퍼와의 충돌이 발생하지 않게 되어, 이로 인한 소음이 발생하지 않게 됨은 물론, 부품의 마찰 및 마모가 발생하지 않게 되어 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
마지막으로, 스토퍼에 추가되는 2차 강성으로 인해 토출행정 완료시에 스토퍼의 닫힘 동작이 신속히 이루어지기 때문에, 스토퍼의 닫힘 지연으로 인해 냉매가 압축실로 역류되는 것이 방지되는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 밸브플레이트;
    상기 토출구를 개폐하는 토출밸브;
    상기 토출밸브의 상부에 설치되어 상기 토출밸브의 개폐영역을 한정하는 키퍼; 및
    상기 토출밸브와 상기 키퍼 사이에 설치되어 상기 토출밸브의 거동을 제어하는 스토퍼를 포함하되,
    상기 키퍼는 냉매 토출시에 상기 스토퍼와 접촉하는 접점(接點)을 가지고 상기 스토퍼의 자유단부와 소정 간격이 유지되도록 간격유지부가 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
  2. 제2항에 있어서, 상기 키퍼는 상기 접점부를 기준으로 상기 간격유지부와 대향되는 타측에는 상기 토출밸브의 개폐영역을 한정시키도록 균일한 높이를 이루는 평탄부가 연장 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
  3. 제3항에 있어서, 상기 간격유지부는 소정의 곡률을 갖는 곡면부로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 토출밸브보다 0.5 ~ 1,5㎜ 길게 형성 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스토퍼의 고정단 측에는 사선 방향으로 소정의 경사각을 갖도록 벤딩된 굽힘부가 형성된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 토출밸브.
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