KR100217056B1 - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기, 특히 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 구조를 제공한다.

그 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 구조는, 토출구(38)가 형성된 밸브플레이트부재(35)와, 고압가스가 토출되도록 개폐되는 토출 밸브(34)와, 상기 토출 밸브(34)의 개폐영역을 한정시키는 백킹스프링(33)과, 자유공간(41)이 형성되고 상기 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)을 수용부(37)에서 고정하는 스토퍼부재(31)로 이루어진 압축기에 있어서, 상기 자유공간(41)의 측벽에 상기 토출 밸브가 원활히 개폐되도록 함과 동시에 토출되는 냉매가스가 원활히 배출되도록 경사진 유로를 형성하는 측벽부(40)가 형성된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 1단의 수용부(37)와 경사진 측벽부(40) 내지는 비대칭구조의 백킹스프링(33) 및 말굽형 스토퍼부재(31)에 의해 토출되는 압축냉매의 토출저항이 크게 감소되어 압축기의 성능을 향상시키게 되며, 밸브 개폐작동의 안정성 내지는 신뢰성이 향상되게 되고, 소음과 진동이 감소되게 되는 등의 효과가 있다.

Description

압축기

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 상세히는 플랩퍼형 토출밸브 조립체를 지니는 압축기에 있어서, 간단한 구조로 토출구의 토출저항을 최소화하여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있고 나아가 조립성과 밸브의 개폐작동성을 향상시킨 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체 구조에 관한 것이다.

압축기는 통상적으로 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 왕복동형, 회전형 및 터보형이 있다. 이러한 압축기가 냉장고용으로 사용되는 경우, 냉장고 내부를 저열원으로 하고 외부를 고열원으로 하는 저비등점의 냉매의 포화증기를 고압으로 압축하여 응축기로 유동시킨다. 그 응축기에서는 고압, 고열의 냉매로부터 증발의 잠열이 냉장고 외부의 고열원으로 방출되어 액체상태의 냉매로 상변화를 일으키고는 이 액상의 냉매가 팽창밸브를 통과하여 저압, 저온으로 스로틀링된 후, 증발기로 유입된다. 그 증발기에서 그 저압, 저온의 냉매는 대부분 액상으로 냉장고 내부의 저열원으로부터 잠열을 흡수하여 포화증기 상태의 냉매로 상변화를 일으킨 후, 다시 상술한 압축기로 유입됨으로써 냉동사이클을 구성하게 된다. 이와 같은 냉동사이클을 반복하는 가운데에 냉장고 내부는 지속적으로 냉기를 공급받아 소망의 냉동(장)효과를 가져오게 된다.

통상 가정용 냉장고용 압축기는 주로 1단의 왕복동형으로 그 구동 전기모터와 함께 케이스내에 밀폐된 채 냉장고의 하부에 설치되며, 제1도에 상부케이스를 제거한 상태의 내부구조가 평면도로 도시된다.

그 왕복동형 압축기(10)에 있어서, 방음 및 방진을 위하여 전기모터 및 압축기가 상부 및 하부케이스(12,11)의 내부에 밀폐되게 수납되며, 또한 그 상부 및 하부케이스(12,11)와는 소정의 간격을 두고 적당한 방진 및 방음 수단, 예를 들면 압축스프링 내지는 판스프링으로 그 상부 및 하부케이스(12,11)에 하부 또는 측부에서 프레임(24)을 개재하여 지지된다.

상술한 왕복동형 압축기는 제1도에 횡형으로 프레임(24)의 상부에 고정되는 실린더블럭(13)과 그 내부의 실린더에 왕복 운동가능하게 삽입되는 피스톤(14)으로 구성되며(제2도 참조), 그 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 실린더블럭(13)의 좌측 단부에 설치된 흡입 및 토출 밸브(15)를 개재하여 저압, 저온의 냉매가스가 흡입되고 고압, 고온의 냉매가스가 토출된다. 그 흡입 및 토출 밸브(15)는 소형화를 위하여 통상 탄성을 지니는 플랩퍼(flapper) 내지는 리드(reed)형 박판 구조로 구성되며, 그 플랩퍼 내지는 리드형 흡입 및 토출 밸브(15)는 양면에 작용하는 압력차에 의해 피동적으로 개폐된다.

이와 같이 구성되는 왕복동형 압축기에 있어서, 피스톤(14)의 후진 운동시 상기 저압, 저온의 냉매가스는 상기 상부 내지는 하부케이스(12,11)에 밀폐되게 고정된 흡입파이프(연결관)(22) 및 흡입머플러(16)를 개재하여 외부의 증발기(도시 생략됨)로부터 흡입 및 토출 밸브(15)의 흡입리드 밸브로 유입되고, 피스톤(14)의 전진 운동시에 상기 압축기에서 토출된 고압, 고온의 냉매가스는 그 흡입 및 토출 밸브(15)의 토출 밸브로부터 토출파이프(23') 및 상기 상부 내지는 하부케이스(12,11)에 밀폐되게 고정된 토출파이프 연결관(23)을 거쳐 외부의 응축기(도시 생략됨)로 송출된다. 냉매충전파이프(22')는 상기 하부케이스(11)에 밀폐되게 고정되고 초기에 내부에 냉매가스를 충전시킨 후, 밀봉된다.

또한, 냉장고 작동 소음의 대부분을 차지하는 압축기 소음은 피스톤(14)의 왕복운동, 흡입 및 토출 밸브(15)의 개폐 충격, 냉매가스의 흡입 및 토출 압력의 맥동 등에 의해 발생하며, 그 중 냉매가스의 흡입 및 토출 압력의 맥동에 의한 소음을 감소시키기 위해 흡입파이프(연결관)(22)로 유입된 냉매가스는 상부 및 하부케이스(12,11) 내부에 충전된 채, 흡입머플러(16)를 통해 실린더(13)로 흡입되고, 실린더(13)에서 압축된 냉매는 토출머플러(17)를 통하여 토출파이프(23')로 토출된다.

한편, 전기모터는 프레임(24)의 하부에 고정되게 설치되는 고정자(18)와, 그 고정자(18)와 간극을 두고 회전하는 회전자(19)로 구성되고(제2도 참조), 그 회전자(19)는 회전축(20)에 고정되어 함께 회전하도록 프레임(24)에 회전가능하게 지지된다. 그 전기모터의 회전축(20)의 단부에 그 프레임(24)의 상부로 편심축(21)을 돌출되게 형성하여 피스톤(14)을 연결봉 및 축수를 개재하여 그 편심축(21)에 연결함으로써 그 편심축(21)의 편심회전량만큼 피스톤(14)이 왕복 운동하게 된다. 또한, 그 전기모터의 고정자(18)의 권선코일에는 상부 및 하부케이스(12,11)에 밀폐되게 고정되는 외부단자(18')를 개재하여 외부 전원이 인가된다.

상술한 바와 같이 작동하는 압축기 및 구동 모터의 원활한 운전을 위해 하부케이스(11)의 바닥에 냉동기유가 저장되는 냉동기유 저유조(25)를 형성하고 회전축(20)의 윤활유 공급홈(20')을 따라 상부로 흡입되면서 각 윤활 부위에 냉동기유를 공급하여 윤활작용을 하게 하고 있다.

제3도 및 제4도에는 종래의 플랩퍼형 토출밸브의 구조의 일예가 상세히 도시된다. 그 플랩퍼형 토출밸브 시스템은 밸브플레이트부재(110)와, 토출 밸브(123)와, 백킹스프링(122)과, 스토퍼부재(121)로 이루어진다.

상기 밸브플레이트부재(110)에는 실린더(103)의 내부로 통하는 토출구(114)이 형성되고, 그 토출구(14)의 상부에는 상기 토출 밸브(123)가 고압가스의 토출을 위해 개폐되도록 설치된다. 상기 백킹스프링(122)는 토출 밸브(123)의 상부에 설치되어 그 개폐영역을 탄성적으로 한정시키며, 상기 스토퍼부재(121)는 상기 토출 밸브(123) 및 백킹스프링(122)을 정위치로 유지되도록 제한한다.

상기 밸브플레이트부재(110)의 상부면에는, 상기 스토퍼부재(121)가 수용되도록 형성된 제1수용부(111)와, 상기 제1수용부(111)의 하부에 상기 백킹스프링(122) 및 토출 밸브(123)가 수용되도록 형성된 제2수용부(112)와, 상기 제2수용부(112)의 하부에 상기 토출 밸브(123)가 원활하게 개폐되도록 형성된 지지공간(113)과, 상기 지지공간(113)의 소정위치에 상기 제2수용부(112)의 높이에 일치되게 단부가 돌설된 토출구(114)가 형성되어 상기 토출구(114)의 체적을 최소화할 수 있도록 구성된다. 또한, 제3도 및 제4도에서 상기 토출 밸브(123) 및 백킹스프링(122)에는, 일단부에 각각 돌설부(125)(124)가 돌설되고, 상기 제2수용부(112)에는, 지지부(116)가 형성되어 상기 토출 밸브(123) 및 백킹스프링(122)에 각각 돌설된 돌설부(125)(124)를 수용하여 상기 토출 밸브(123) 및 백킹스프링(122)이 유동됨이 없이 작동되도록 구성된다.

그러나, 상술한 바와 같이 상기 밸브플레이트부재(110)의 상부면에 제1수용부(111), 제2수용부(112), 지지공간(113) 및 토출구(114)를 계단형으로 형성하게 되어 압축시의 기밀과 강도 및 소결성형에 필요한 최저 두께가 요구되고, 상술한 바와 같이 계단형으로 형성되는 경우 압축시의 기밀과 강도 및 소결성형에 따른 지지공간(113)에 의해 최저 두께가 결정되게 되어 토출구(114)의 체적의 하한값이 제한될 뿐만 아니라, 그 계단형의 제1수용부(111), 제2수용부(112) 및 지지공간(113)에 의해 토출구(114) 주위에 높이가 높은 측벽부를 형성하게 되고 그 높은 측벽부가 토출되는 압축냉매의 토출저항으로 작용하게 되어 압축기의 성능을 저하시키게 된다는 문제점이 있다.

또한, 상술한 구조에 있어서는 스토퍼부재(121)가 제1수용부(111)에 양단부의 측방향에서 탄성적으로 삽입, 고정되어 이탈가능성이 높을 뿐만 아니라, 유동되기 쉬워 백킹스프링(122)이나 토출 밸브(123)을 안정적으로 유지시키지 못하게 되므로 밸브 개폐작동의 안정성 내지는 신뢰성이 저하하게 되고, 소음과 진동을 발생시키거나, 밸브의 수명에도 영향을 미치는 등의 문제가 있다. 또, 재료면에 있어서도 탄성재로 제한되게 되고, 양단에 형성된 슬리트가 그 폭이 약 1mm 정도로서 프레스 가공에 있어 절단 펀치의 가공이나 프레스 작업중 펀치의 마모로 인한 보수 내지는 파손이 빈번하여 생산성을 저하시키는 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 구조로 토출저항을 최소화하여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있고 나아가 조립성과 밸브의 개폐작동을 향상시킨 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체 구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

제1도는 밀폐형 왕복동 압축기의 내부구조를 나타내는 평면도.

제2도는 밀폐형 압축기의 내부구조를 도시하는 제1도의 선 2-2 단면도.

제3도는 종래의 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 구조를 도시한 부분확대 단면도.

제4도는 제3도의 토출밸브 조립체의 분해사시도.

제5도는 본 발명의 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 부분확대 단면도.

제6도는 제4도의 토출밸브 조립체의 상부 폄면도.

제7도는 제4도의 토출밸브 조립체의 분해사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 11 : 하부케이스

12 : 상부케이스 13 : 실린더

14 : 피스톤 15 : 흡입 및 토출밸브 조립체

16 : 흡입머플러 17 : 토출머플러

18 : 고정자(스테이터) 19 : 회전자(로터)

20 : 회전축 21 : 편심축

22 : 흡입파이프(연결관) 23 : 토출파이프연결관

23' : 토출파이프 24 : 프레임

25 : 냉동기유 저유조 31 : 스토퍼부재

32 : 리벳 33 : 백킹스프링

34 : 토출 밸브 35 : 밸브 플레이트

36 : 엠보싱 37 : 수용부

38 : 토출구 40 : 측벽부

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 토출구(8)가 형성된 밸브플레이트부재와, 고압가스가 토출되도록 개폐되는 토출 밸브와, 상기 토출 밸브의 개폐영역을 한정시키는 백킹스프링과, 자유공간이 형성되고 상기 토출 밸브 및 백킹스프링을 수용부에서 고정하는 스토퍼부재로 이루어진 압축기에 있어서, 상기 자유공간의 측벽에 상기 토출 밸브가 원활히 개폐되도록 함과 동시에 토출되는 냉매가스가 원활히 배출되도록 경사진 유로를 형성하는 측벽부가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기를 제공한다.

상기 스토퍼부재와 백킹스프링은 상기 측벽부로의 유로를 방해하지 아니하도록 토출구의 중심에 대해 비대칭으로 형성되고, 상기 백킹스프링은 상기 밸브플레이트부재의 상면 쪽으로 굽혀져 있는 것이 더욱 토출저항을 감소시킬 수 있으며, 상기 스토퍼부재가 말굽형 형상으로 되고 그 양끝에서 상기 밸브플레이트부재에 리벳고정되도록 구성됨으로써 토출방향으로는 개방되어 토출저항을 더욱 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

제5도 내지 제7도에는 본 발명에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체의 구조가 상세히 도시된다.

제5도 내지 제7도에서 그 플랩퍼형 토출밸브 시스템은 밸브플레이트부재(35), 플랩퍼형 토출밸브(34), 백킹스프링(33) 및 스토퍼부재(31)로 구성된다.

그 밸브플레이트부재(35)는 제5도에 도시된 바와 같이 실린더(13)의 상면에 밀폐되게 배치되며 실린더(13)와 토출실을 연통시키는 적어도 토출구(38)가 형성되고 상면에는 그 토출구(38) 주위에 수용부(37)가 형성된다.

그 수용부(37)에는 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)이 삽입되고 그 위에 스토퍼부재(31)가 상면에서 리벳(32)에 의해 스토퍼부재(31)의 리벳공(32')을 개재하여 고정된다. 그 스토퍼부재(31)는 말굽형 형상으로서 그 양끝에서 상기 밸브플레이트부재(35)에 리벳(32)으로 고정된다. 또한, 상기 스토퍼부재(31)의 양단에 돌설부(36)가 형성되어 상기 수용부(37)에 삽입된 토출 밸브(34)와 백킹스프링(33)의 과도한 움직임을 방지하도록 구성된다.

상기 백킹스프링(33)은 상기 밸브플레이트부재(35)의 상면 쪽으로 굽혀져 있어, 1차적으로 토출 밸브(34)의 개방량을 제한하며, 폐쇄시 신속하게 토출 밸브(34)가 폐쇄되도록 작용한다.

또한, 그 수용부(37) 내의 토출구(8) 주위에는 상기 토출 밸브의 밀폐를 위해 밸브시트부가 형성되고 그 토출 밸브(34)가 원활히 개폐되도록 자유공간(41)이 형성된다. 즉, 상기 자유공간(41)의 소정의 위치에 상기 수용부(37)의 높이와 일치되게 상기 토출구(38) 주위에 단부가 돌설되어 밸브시트부를 형성한다.

상기 자유공간(41)의 측벽에 상기 토출 밸브가 원활히 개폐되도록 함과 동시에 토출되는 냉매가스가 원활히 배출되도록 경사진 유로를 형성하는 측벽부(40)가 형성된다. 상기 스토퍼부재(31)와 백킹스프링(33)은 상기 측벽부(40)로의 유로를 방해하지 아니하도록 구성하기 위해서는 토출구(38)의 중심에 대해 비대칭으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)에는 그 일단에 상기 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)이 오조립되는 것을 방지하기 위한 비대칭 돌설부(42)(43)가 돌설되어 형성될 수 있으며, 상기 백킹스프링(33)의 경우에는 다른 일단에도 오조립 및 유동을 방지하기 위한 비대칭 돌설부(45)가 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 수용부(37)의 양단에 지지부(44)가 형성되어 있어 상기 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)의 각각의 비대칭 돌설부(42)(43)(45)를 수용하여 오조립 및 상기 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)이 유동됨이 없도록 구성된다. 제7도에 도시된 바와 같이 플랩퍼형 흡입밸브(50)가 밸브플레이트부재(35)와 실린더(13) 사이에 배치될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 플랩퍼형 토출밸브 조립체 구조의 상세한 작용을 제5도 내지 제7도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 밸브플레이트부재(35)의 상부면에 형성된 수용부(37)에 토출 밸브(34)의 백킹스프링(33)이 수용되고, 스토퍼부재(31)가 그 리벳공(32')에 고정됨으로써 밸브 조립체가 조립된다. 피스톤(14)의 상승시에 냉매의 압력이 강하게 되어 상기 토출 밸브(34)를 통해 압축된 냉매가 토출하게 된다. 이때, 그 토출하는 방향의 측벽부(40)가 경사지게 형성되고 상기 스토퍼부재(31)와 백킹스프링(33)이 토출구(38)의 중심에 대해 비대칭으로 형성되어 상기 측벽부(40)로의 유로를 방해하지 아니하게 되며, 또, 그 토출저항을 최저로 하게 된다.

또한, 상기 수용부(37)와 자유공간(41) 사이에는 하나의 단만이 형성되게 되고 상기 토출구(38) 주위에 단부가 상기 수용부(37)의 높이와 일치되게 돌설되어 있어, 자유공간(41)을 좁게 형성할 수 있고 압축시의 기밀과 강도 및 소결성형에 필요한 최저 두께를 종래보다 작게 할 수 있으며, 이에 따라, 상기 토출구(38)의 체적이 종래보다 더 작게 형성될 수 있게 된다.

또한, 하나의 수용부(37)와 자유공간(41)에 의해 토출구(38) 주위에 측벽부(40)의 높이를 낮출 수 있고, 더욱 그 측벽부(40)가 상술한 바와 같이 경사지게 됨으로써 토출되는 압축냉매의 토출저항을 크게 감소시킬 수 있게 되고 압축기의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상술한 구조에 있어서는 스토퍼부재(31)가 리벳(32)에 의해 고정되므로 백킹스프링(33) 또는 토출 밸브(34)가 안정적으로 그 수용부(37)에 삽입, 고정되어 이탈 가능성이 없게 되며, 그 스토퍼부재(31)의 돌설부(36)에 의해 백킹스프링(33)이나 토출 밸브(34)가 유동됨이 없이 안정적으로 유지되게 되어 밸브 개폐작동의 안정성 내지는 신뢰성이 향상되고, 소음과 진동이 감소되며, 밸브의 수명도 향상되게 된다. 또, 재료면에 있어서도 스토퍼부재(31)가 탄성재로 제한되지 아니하며, 제3도 및 제4도에서와 같이 슬리트 가공이 불필요하게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 압축기의 플랩퍼형 밸브 조립체의 구조의 구성과 작용에 의하면, 1단의 수용부(37)와 경사진 측벽부(40) 내지는 비대칭구조의 백킹스프링(33) 및 말굽형 스토퍼부재(31)에 의해 토출되는 압축냉매의 토출저항이 크게 감소되어 압축기의 성능을 향상시키게 되며, 밸브 개폐작동의 안정성 내지는 신뢰성이 향상되게 되고, 소음과 진동이 감소되게 되는 등의 효과가 있다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (4)

1. 토출구(38)가 형성된 밸브플레이트부재(35)와, 고압가스가 토출되도록 개폐되는 토출 밸브(34)와, 상기 토출 밸브(34)의 개폐영역을 한정시키는 백킹스프링(33)과, 자유공간(41)이 형성되고 상기 토출 밸브(34) 및 백킹스프링(33)을 수용부(37)에서 고정하는 스토퍼부재(31)로 이루어진 압축기에 있어서, 상기 자유공간(41)의 측벽에 상기 토출 밸브가 원활히 개폐되도록 함과 동시에 토출되는 냉매가스가 원활히 배출되도록 경사진 유로를 형성하는 측벽부(40)가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼부재(31)와 백킹스프링(33)은 상기 측벽부(40)로의 유로를 방해하지 아니하도록 토출구(38)의 중심에 대해 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스토퍼부재(31)가 말굽형 형상으로서 그 양끝에서 상기 밸브플레이트부재(35)에 리벳고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 백킹스프링(33)은 상기 밸브플레이트부재(35)의 상면 쪽으로 굽혀져 있는 것을 특징으로 하는 압축기.