KR100360860B1 - 로터리 압축기의 토출 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 토출 밸브 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 케이스 내에 설치되고 냉매가스가 압축되는 압축공간이 형성된 실린더와, 상기 실린더에 결합된 회전축을 지지하도록 실린더의 양측에 각각 밀착 설치된 메인베어링 및 서브베어링을 포함하는 로터리 압축기에 있어서, 상기 실린더의 일측에는 압축 완료된 냉매가스를 압축공간으로부터 토출시키기 위한 토출포트가 형성되고; 상기 메인베어링 또는 서브베어링 중 적어도 어느 한쪽에는 일면이 개구된 용기 형태의 밸브안착부와, 상기 밸브안착부와 상기 실린더의 토출포트를 연통시키는 제 1토출공과, 상기 밸브안착부와 케이스의 내부공간을 연통시키는 제 2토출공이 형성되며; 상기 밸브안착부에는 냉매가스의 압력에 따라 작동되어 상기 제 1토출공 및 제 2토출공을 개폐시킴으로써 상기한 토출포트, 제 1토출공, 밸브안착부, 제 2토출공을 통한 냉매가스의 토출 여부를 결정하는 밸브수단이 설치됨으로써 기존의 토출밸브와 리테이너로 이루어진 구조에 비해 타격 소음 및 압축 손실이 감소되어 압축기의 전체의 소음 특성 및 압축 성능이 향상되도록 한 것이다.

Description

로터리 압축기의 토출 밸브 장치{DISCHARGE VALVE APPARATUS OF ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 실린더의 압축공간에서 압축된 냉매가스를 케이스 내부로 토출시키기 위한 로터리 압축기의 토출 밸브 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치가 도시된 압축기의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A부가 상세히 도시된 단면도이다.

상기한 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 로터리 압축기는 소정의 내부체적을 갖는 케이스(1)와, 상기 케이스(1) 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 냉매가스를 압축하는 압축기구부로 구성된다.

여기서, 상기 전동기구부는 케이스(1) 내에 고정 결합되는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 내부에 삽입되어 회전하는 회전자(3)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 압축기구부는 상기 회전자(3)의 내경에 압입되고 하부에 편심부(4a)가 형성된 회전축(4)과, 내부에 가스가 흡입되고 압축되는 압축공간(P)이 구비되어 케이스(1)의 내부에 설치됨과 아울러 그 압축공간(P)에 상기 회전축(4)의 편심부(4a)가 삽입되는 실린더(5)와, 상기 회전축(4)에 삽입됨과 아울러 실린더(5)의 상, 하부에 볼트의 체결에 의해 각각 결합되어 회전축(4)을 지지하는 메인베어링(7) 및 서브베어링(8)과, 상기 실린더(5)의 압축공간(P) 내주면에 선접촉되도록 회전축의 편심부(4a)에 삽입되어 회전축(4)의 회전에 따라 자전 및 공전하는롤링피스톤(9)과, 상기 실린더(5)의 일측에 직선운동 가능하도록 삽입되어 그 단부가 상기 롤링피스톤(9)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더 압축공간(P)을 흡입실과 압축실로 구획하는 베인(미도시)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 실린더(5)의 일측에는 압축된 냉매가스를 토출시키는 토출포트(5a)가 형성되고, 상기 메인베어링(7)의 일측에는 상기 토출포트(5a)와 연통되도록 토출공(7a)이 형성되며, 상기 케이스(1)의 상측에는 압축된 가스가 외부로 토출되는 토출관(10)이 결합되어 있다.

또한, 상기 메인베어링(7)의 상면에는 냉매가스가 일정압 이상이 되면 상기 토출공(7a)을 오픈시키는 토출밸브(13) 및 이 토출밸브(13)의 열림 상태를 한정, 지지하는 리테이너(14)가 함께 결합되어 있다.

또한, 상기 토출밸브(13)와 리테이너(14)는 체결나사(15)에 의해 상기 메인베어링(7)에 고정되고, 상기 메인베어링(7)의 상부에는 냉매가스의 토출 소음을 저감시키기 위한 머플러(Muffler)(16)가 복개되어 결합되어 있다.

또한, 상기 실린더(5)의 일측에는 냉매가스가 압축공간(P)으로 유입되는 흡입구(5b)가 형성되고, 상기 흡입구(5b)에는 케이스(1)의 측부에 설치되는 어큐뮬레이터(20)와 연결되는 흡입관(12)이 결합되며, 상기 케이스(1)의 저면에는 슬라이딩이 일어나는 부품에 공급되는 오일이 채워져 있다.

상기와 같이 구성된 로터리 압축기는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 전동기구부의 회전자(3)에 전류가 인가되면 상기 회전자(3)가 회전하면서 회전축(4)을 회전시키게 되고, 상기 회전축(4)이 회전되면 회전축(4)의편심부(4a)에 결합된 롤링피스톤(9)이 베인과 접촉된 상태에서 실린더 압축공간(P)에서 편심 회전하게 된다.

상기 롤링피스톤(9)이 편심 회전하게 되면 실린더 압축공간(P)의 체적이 변화되면서 저온저압의 냉매가스가 흡입관(12) 및 흡입구(5b)를 통해 실린더 압축공간(P)으로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축된다.

상기 실린더(5)에서 압축된 냉매가스가 일정압 이상이 되면 메인 베어링(7)의 토출공(7a)을 막고 있던 토출밸브(13)가 열리면서 상기한 고온고압의 냉매가스가 토출포트(5a) 및 토출공(7a)을 통해 케이스(1) 내부로 토출된다.

이때, 상기 토출밸브(13)의 열림 정도는 리테이너(14)에 의하여 한정되고, 상기한 냉매가스는 토출 소음이 감소되도록 상기 케이스(1)의 내부로 토출되기 전에 머플러(16)를 거치게 된다.

상기 케이스(1)의 내부로 토출된 냉매가스는 고정자(2)와 회전자(3) 사이, 그리고 상기 고정자(2)와 케이스(1) 사이에 각각 형성된 틈을 통하여 상기 케이스(1)의 상측으로 이동된다.

상기와 같이 케이스(1)의 상측으로 이동된 냉매가스는 토출관(10)을 통해 케이스(1)의 외부로 토출된다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치는 실린더(5)와 메인 베어링(7)에 형성된 토출포트(5a)와 토출공(7a)을 오픈시키기 위하여 토출밸브(13)와 리테이너(14)를 이용하기 때문에 냉매가스의 토출시 상기 토출밸브(13)가 리테이너(14)에 부딪히게 되어 타격 소음이 발생됨은 물론, 압축 손실이발생되어 압축 효율이 저하되는 동시에 초기 기동시의 작동 불량이 증가되고, 이로 인해 압축기 전체의 소음 특성 및 압축 성능이 나빠지는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 토출 밸브 장치는 실린더 압축공간(P)의 냉매가스가 케이스(1)의 내부로 토출될 때마다 토출밸브(13)와 리테이너(14)가 부딪히게 되어 상기 토출밸브(13)의 내구성이 취약해지고, 이 때문에 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 토출 밸브 장치는 압축기의 중요 구성부품으로서 성능, 조립작업공수, 가격, 제품수명 등을 결정하는 신뢰성의 중요 인자로 작용하므로 신압축 메커니즘을 갖는 고성능 압축기의 개발에 많은 제약을 가하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 기존의 토출밸브와 리테이너로 이루어진 구조에 비해 타격 소음 및 압축 손실이 감소되어 압축기의 전체의 소음 특성 및 압축 성능이 향상되도록 하는 로터리 압축기의 토출 밸브 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치가 도시된 압축기의 종단면도,

도 2는 도 1의 A부가 상세히 도시된 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치가 도시된 단면도,

도 4는 상기한 토출 밸브 장치에 의해 냉매가스가 토출되고 있는 상태가 도시된 단면도,

도 5는 상기한 토출 밸브 장치에 의해 냉매가스의 토출이 차단된 상태가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 케이스 53 : 실린더

53a : 토출포트 55 : 회전축

57 : 메인베어링 57a : 밸브안착부

57b : 제 1토출공 57c : 제 2토출공

59 : 서브베어링 60 : 밸브수단

61 : 블록형 밸브부재 63 : 스톱퍼부재

63a : 토출구멍 65 : 탄성부재

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이스 내에 설치되고 냉매가스가 압축되는 압축공간이 형성된 실린더와, 상기 실린더에 결합된 회전축을 지지하도록 실린더의 양측에 각각 밀착 설치된 메인베어링 및 서브베어링을 포함하며, 상기 실린더의 일측에는 압축 완료된 냉매가스를 압축공간으로부터 토출시키기 위한 토출포트가 형성되고; 상기 메인베어링 또는 서브베어링 중 적어도 어느 한쪽에는 일면이 개구된 용기 형태의 밸브안착부와, 상기 밸브안착부와 상기 실린더의 토출포트를 연통시키는 제 1토출공이 형성되며; 상기 밸브안착부에 설치되어 상기 제 1토출공을 개폐하는 밸브수단을 구비한 로터리 압축기의 토출 밸브 장치에 있어서, 상기 메인베어링 또는 서브베어링에는 상기 밸브안착부의 일측에서 상기 밸브안착부와 케이스의 내부공간을 연통시키는 제 2토출공이 형성되며; 상기 밸브수단은 상기 밸브안착부 내에서 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 제 1토출공 및 제 2토출공을 개폐하는 블록형 밸브부재와, 상기 블록형 밸브부재의 이탈을 방지하도록 상기 메인베어링 또는 서브베어링에 고정되어 블록형 밸브부재를 지지하는 스톱퍼부재와, 상기 블록형 밸브부재와 스톱퍼부재 사이에 설치되어 블록형 밸브부재가 냉매가스의 압력에 의해 이동된 후 다시 원위치로 복귀되도록 상기 블록형 밸브부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재로 구성됨을 특징으로 하는 로터리 압축기의 토출 밸브 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치가 도시된 단면도이고, 도 4는 상기한 토출 밸브 장치에 의해 냉매가스가 토출되고 있는 상태가 도시된 단면도이고, 도 5는 상기한 토출 밸브 장치에 의해 냉매가스의 토출이 차단된 상태가 도시된 단면도이다.

상기한 도 3 내지 도 5를 참조하면 본 발명에 따른 토출 밸브 장치는 케이스(51) 내에 설치되고 냉매가스가 압축되는 압축공간(P')이 형성된 실린더(53)와, 상기 실린더(53)에 결합된 회전축(55)을 지지하도록 실린더(53)의 양측에 각각 밀착 설치된 메인베어링(57) 및 서브베어링(59)을 포함하는 로터리 압축기에 적용된 것으로서, 상기 실린더(53)의 일측에는 압축 완료된 냉매가스를 압축공간(P')으로부터 토출시키기 위한 토출포트(53a)가 형성되고, 상기 메인베어링(57)에는 일면이 개구된 용기 형태의 밸브안착부(57a)와, 상기 밸브안착부(57a)와 상기 실린더(53)의토출포트(53a)를 연통시키는 제 1토출공(57b)과, 상기 밸브안착부(57a)의 측면과 케이스(51)의 내부공간을 연통시키는 제 2토출공(57c)이 형성된다.

또한, 상기 밸브안착부(57a)에는 냉매가스의 압력에 따라 작동되어 상기 제 1토출공(57b) 및 제 2토출공(57c)을 개폐시킴으로써 상기한 토출포트(53a), 제 1토출공(57b), 밸브안착부(57a), 제 2토출공(57c)을 통한 냉매가스의 토출 여부를 결정하는 밸브수단(60)이 설치된다.

여기서, 상기 밸브수단(60)은 냉매가스의 압력에 따라 직선 이동되도록 상기 밸브안착부(57a)에 설치되어 상기 제 1토출공(57b) 및 제 2토출공(57c)을 개폐시키는 블록형 밸브부재(61)와, 상기 블록형 밸브부재(61)의 이탈을 방지하도록 상기 메인베어링(57)에 고정되어 블록형 밸브부재(61)를 지지하는 스톱퍼부재(63)와, 상기 블록형 밸브부재(61)와 스톱퍼부재(63) 사이에 설치되어 블록형 밸브부재(61)가 냉매가스의 압력에 의해 이동된 후 다시 원위치로 복귀되도록 상기 블록형 밸브부재(61)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(65)로 구성된다.

또한, 상기 블록형 밸브부재(61)는 사각기둥, 삼각기둥, 원기둥과 같이 여러 가지 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이중 원기둥 형태로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 스톱퍼부재(63)에는 냉매가스의 토출을 위한 복수개의 토출구멍(63a)이 형성된다.

또한, 상기 스톱퍼부재(63)는 고정나사(67)(68)에 의하여 메인베어링(57)에 체결되고, 상기 탄성부재(65)에는 통상적으로 압축스프링이 사용된다.

또한, 도면에 도시되지 않은 다른 실시 예에 의하면, 본 발명에 의한 토출 밸브 장치는 메인베어링(57) 대신 서브베어링(59)에 설치될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 전동기구부에 의해 회전축(55)이 회전되어 실린더(53)의 압축공간(P')의 체적이 변화되면 저온저압의 냉매가스가 케이스(51)의 측부에 결합된 흡입관을 통해 상기한 압축공간(P')으로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축된다.

상기와 같이 실린더(53)에서 압축된 냉매가스가 일정압 이상이 되어 상기 냉매가스의 압력이 블록형 밸브부재(61)를 밀고 있는 탄성부재(65)의 탄성력보다 커지면 도 4와 같이 메인베어링(57)의 제 1토출공(57b) 및 제 2토출공(57c)을 막고 있던 블록형 밸브부재(61)가 밸브안착부(57a)를 따라 상측으로 이동된다.

이후, 상기 블록형 밸브부재(61)의 직선 이동에 의해 제 1토출공(57b) 및 제 2토출공(57c)이 오픈되면 상기 토출포트(53a), 제 1토출공(57b), 밸브안착부(57a), 제 2토출공(57c)을 통해 고온고압의 냉매가스가 실린더(53)의 압축공간(P')에서 케이스(51)의 내부공간으로 토출된다.

이때, 상기 토출포트(53a), 제 1토출공(57b)을 통해 밸브안착부(57a)로 이동된 냉매가스 중의 일부는 스톱퍼부재(63)의 토출구멍(63a)을 통해서 케이스(51)의 내부공간으로 토출되기도 한다.

또한, 상기한 냉매가스는 토출포트(53a), 제 1토출공(57b), 밸브안착부(57a), 제 2토출공(57c)을 차례로 거치면서 그 토출 소음이 저감되게 된다.

즉, 상기 토출포트(53a), 제 1토출공(57b), 밸브안착부(57a), 제 2토출공(57c)으로 이루어진 토출 유로 구조는 자체적으로 머플러 기능을 수행하게 된다.

상기와 같이 일정압 이상의 냉매가스가 실린더(53)의 압축공간(P')에서 케이스(51) 내부로 토출되면 상기한 압축공간(P')에는 다시 흡입관을 통해 냉매가스가 흡입되면서 저압 상태가 형성되고, 이와 같이 실린더(53) 내부의 압력이 상기 케이스(51) 내부의 압력보다 작아지면 도 5와 같이 상기 블록형 밸브부재(61)가 다시 밸브안착부(57a)를 따라 하강되어 상기 제 1토출공(57b) 및 제 2토출공(57c)을 막게 된다.

이후, 상기 케이스(51)의 내부로 토출된 냉매가스는 케이스(51)의 상측으로 이동된 다음 상기 케이스(51)의 상단에 결합된 토출관을 통해 케이스(51)의 외부로 토출된다. 이후, 상기의 과정이 되풀이된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 로터리 압축기의 토출 밸브 장치는, 기존의 토출밸브와 리테이너로 이루어진 구조에서 발생되었던 토출밸브 떨림으로 인한 이상소음 및 상기 토출밸브 개폐로 인한 타격 소음이 제거되어 압축기의 작동 소음이 대폭 저감되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 압축기의 초기 기동시에도 일정 토출압에서 블록형 밸브부재(61)의 개폐가 가능하여 냉매가스의 흡입/토출 사이클에서 발생되는 압축손실 및 기계 손실이 최소화되고, 이에 따라 압축기의 작동 성능 및 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 냉매가스의 토출시 상기한 냉매가스가 토출포트(53a), 제 1토출공(57b), 밸브안착부(57a), 제 2토출공(57c)을 거치게 되면서 자체적으로 머플러 기능이 수행되므로 토출 소음 저감을 위한 머플러를 구비할 필요가 없어져 압축기의 조립공수 및 부품수가 감소되고, 이에 따라 압축기의 조립작업성이 향상되고 제조비용이 절감되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 케이스 내에 설치되고 냉매가스가 압축되는 압축공간이 형성된 실린더와, 상기 실린더에 결합된 회전축을 지지하도록 실린더의 양측에 각각 밀착 설치된 메인베어링 및 서브베어링을 포함하며, 상기 실린더의 일측에는 압축 완료된 냉매가스를 압축공간으로부터 토출시키기 위한 토출포트가 형성되고; 상기 메인베어링 또는 서브베어링 중 적어도 어느 한쪽에는 일면이 개구된 용기 형태의 밸브안착부와, 상기 밸브안착부와 상기 실린더의 토출포트를 연통시키는 제 1토출공이 형성되며; 상기 밸브안착부에 설치되어 상기 제 1토출공을 개폐하는 밸브수단을 구비한 로터리 압축기의 토출 밸브 장치에 있어서,

   상기 메인베어링 또는 서브베어링에는 상기 밸브안착부의 일측에서 상기 밸브안착부와 케이스의 내부공간을 연통시키는 제 2토출공이 형성되며; 상기 밸브수단은 상기 밸브안착부 내에서 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 제 1토출공 및 제 2토출공을 개폐하는 블록형 밸브부재와, 상기 블록형 밸브부재의 이탈을 방지하도록 상기 메인베어링 또는 서브베어링에 고정되어 블록형 밸브부재를 지지하는 스톱퍼부재와, 상기 블록형 밸브부재와 스톱퍼부재 사이에 설치되어 블록형 밸브부재가 냉매가스의 압력에 의해 이동된 후 다시 원위치로 복귀되도록 상기 블록형 밸브부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재로 구성됨을 특징으로 하는 로터리 압축기의 토출 밸브 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스톱퍼부재에는 냉매가스의 토출을 위한 복수개의 토출구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 토출 밸브 장치.