KR101099108B1 - 압축기용 밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매 흡입 압력에 의해 개폐동작하는 흡입밸브의 변위가 탄력적으로 가변되어 냉매를 보다 효율적으로 흡입할 수 있는 압축기용 밸브 조립체에 관한 것으로, 복수개의 실린더보어가 형성된 실린더블록의 후방에 배치되는 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 전,후방에 각각 배치되는 흡입밸브 및 배출밸브를 포함하는 압축기용 밸브 조립체에 있어서, 상기 흡입밸브는 다수개의 절개부가 형성된 흡입 본체부와, 상기 절개부 내에서 흡입 압력에 의해 상기 실린더보어의 길이방향 및 반경방향으로 변위되는 개폐부와, 상기 흡입 본체부의 전방에 배치되며, 상기 개폐부에 대향되게 배치되어 상기 개폐부의 길이방향 변위를 가이드하는 가이드공이 형성된 흡입 커버부로 구성된 것을 특징으로 하므로 흡입 냉매의 유동저항이 없이 개폐동작을 신속하게 수행할 수 있어, 압축기의 체적 효율을 한층 향상시키는 효과가 있다

압축기, 흡입밸브, 개폐부, 실린더보어, 흡입 본체부

Description

압축기용 밸브 조립체{Valve Assembly for Compressor}

본 발명은 압축기용 밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 냉매 흡입 압력에 의해 개폐동작하는 흡입밸브의 변위가 탄력적으로 가변되어 냉매를 보다 효율적으로 흡입할 수 있는 압축기용 밸브 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 공조장치는 냉매를 이용하여 차 실내의 온도를 외부의 온도보다 낮게 유지하는 장치로서, 냉매의 순환 사이클을 구성하기 위하여 압축기, 응축기 및 증발기를 구비하고 있다.

이러한 압축기는 엔진의 동력 또는 모터에 의해 구동하여 냉매를 압축 및 압송하는 역할을 수행한다.

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 왕복동식 압축기의 대표적인 예인 사판식 압축기의 구성을 설명한다.

도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 사판식 압축기(10)는, 내주면의 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더보어(11a)를 가지는 실린더블록(11)과, 상기 실린더블록(11)의 전방에 밀폐 결합된 전방하우징(12)과, 상기 실린더블 록(11)과 후방하우징(13) 사이에 개재되는 밸브 조립체(B)로 구성된다.

상기 전방하우징(12)의 내부에는 사판실(14)이 형성되어 있으며, 그 중심에는 구동축(15)이 회전가능하게 지지된다.

또한, 상기 구동축(15)에는 러그플레이트(16)와, 경사각이 가변되는 사판(17)이 결합되어 있고, 상기 러그플레이트(16)와 사판(17) 사이에는 상호간의 지지력을 탄력적으로 유지시키기 위한 스프링(27)이 개재되어 있다.

상기 러그플레이트(16)에는 힌지홀(16b)을 형성한 힌지부(16a)가 돌출형성되고, 상기 사판(17)의 일면에는 힌지홀(16b)에 끼워지는 힌지핀(18)이 형성되어 있으므로 상기 러그플레이트(16)와 사판(17)은 함께 회전하게 된다.

또한, 상기 사판(17)의 외주면은 슈(20)를 개재하여 각 실린더보어(11a)에 배치된 피스톤(19)이 슬라이드 이동하게 한다.

즉, 상기 사판(17)이 경사진 상태에서 회전함에 따라 그 외주면에 개재된 슈(20)에 연결된 피스톤(19)들은 상기 실린더블록(11)의 각 실린더보어(11a)내에서 왕복운동하게 된다.

그리고, 상기 후방하우징(13)에는 흡입실(21)과 배출실(22)이 각각 형성되어 있으며, 후방하우징(13)과 실린더블록(11) 사이에 개재된 밸브 조립체(B)에는 각 실린더보어(11a)에 대응하는 곳에 흡입구(24a)과 배출구(24b)가 각각 형성된 밸브 플레이트(24)를 포함한다.

상기 밸브 플레이트(24)에 형성된 각각의 흡입구(24a) 및 배출구(24b)에는 상기 피스톤(19)의 왕복 운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 흡입구(24a)와 배출 구(24b)를 개폐시키기 위한 흡입밸브(25)와 배출밸브(26)가 구비된다.

이와 같이 구성된 종래의 사판식 압축기(10)는 사판실(14) 내의 압력과 실린더보어(11a)내의 흡입압과의 차압에 대응하여 사판(17)의 경사각이 조절됨으로써 상기 사판(17)에 연결된 피스톤(19)의 행정거리가 변화하여 압축기의 토출용량이 가변된다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 조립체(B)는 밸브 플레이트(24)와, 상기 밸브 플레이트(24) 전방에 배치되는 흡입밸브(25)와, 상기 밸브 플레이트(24)의 후방에 배치되는 배출밸브(26)로 구성된다.

그리고, 상기 흡입밸브(25)의 전방에는 밀폐성을 한층 향상시키기 위한 가스켓(g)이 추가적으로 배치될 수도 있다.

또한, 도면에서 은선으로 도시한 부분은 흡입 냉매가 이동할 수 있도록 흡입밸브(25)가 실린더보어(11a)의 걸림턱(11c)에 걸쳐진 상태의 개방된 모습을 나타낸 것이다.

그러나, 종래 기술에 따른 밸브 조립체의 흡입밸브는 실린더보어의 흡입 압력에 의해 그 단부가 걸림턱에 단속되어 휘어짐과 펴짐을 반복하는 과정이 전적으로 탄성력에 의존함에 따라 흡입 냉매의 유동 저항을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 개폐동작하는 흡입밸브는 안정적인 탄성력을 유지시키기 위해 소정의 두께로 제작해야하는 두께조건의 제약이 따랐다.

즉, 상기 흡입밸브의 두께가 얇을 경우에는 탄성력이 약화되고 이 상태에서 상대적으로 상기 실린더보어 내로 공급되는 냉매의 공급량을 줄이더라도 상기 흡입 밸브는 과도하게 열리는 현상이 발생될 뿐만 아니라 이후 닫힘 동작이 지연되어 공급되었던 냉매가 역류함으로써 실린더보어 내의 냉매의 흡입량이 크게 줄어서 압축기의 효율을 줄이는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 실린더보어에는 흡입밸브를 단속하기 위한 걸림턱을 형성해야하는 작업공수가 추가적으로 이루어져야 했을 뿐만 아니라 상기 흡입밸브가 걸림턱에 접촉할때마다 타격음을 발생시킴으로써 압축기에 대한 소음을 가중시키는 원인으로 작용하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 냉매의 흡입압에 대응하는 탄력적인 변위구조를 취하여 흡입 냉매의 유동저항 현상을 줄임으로써 압축효율을 한층 향상시킬 수 있는 압축기용 흡입밸브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 흡입밸브가 두께에 제약을 받지 않으며 사체적이 형성되지 않는 압축기용 흡입밸브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 흡입밸브의 개폐동작 시 타격음을 발생시키지 않는 압축기용 흡입밸브를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 압축기용 밸브 조립체는 복수개의 실린더보어가 형성된 실린더블록의 후방에 배치되는 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 전,후방에 각각 배치되는 흡입밸브 및 배출밸브를 포함하는 압축기용 밸브 조립체에 있어서,

상기 흡입밸브는,

다수개의 절개부가 형성된 흡입 본체부와,

상기 절개부 내에서 흡입 압력에 의해 상기 실린더보어의 길이방향 및 반경방향으로 변위되는 개폐부와,

상기 흡입 본체부의 전방에 배치되며, 상기 개폐부에 대향되게 배치되어 상기 개폐부의 길이방향 변위를 가이드하는 가이드공이 형성된 흡입 커버부로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 개폐부의 길이방향 변위는 상기 반경방향 변위에 의하여 제한되는 것을 특징으로 한다.

또한, 흡입시, 상기 개폐부는 적어도 일측단이 흡입 압력에 의해 상기 개폐부의 길이방향을 따라 슬라이드 이동하며, 양측단 사이 부분이 상기 가이드공에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 개폐부의 적어도 일측단에는 걸림부가 형성되고, 상기 흡입 본체부에는 상기 걸림부의 슬라이딩 이동을 제한하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 절개부의 스토퍼는 단차형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡입 본체부의 절개부는 일부를 관통되게 절개한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 개폐부는 금속제의 탄성재료이며, 양측단부와 양측단부 사이 부분의 스프링상수 값이 상이한 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 양측단부의 스프링상수 값이 양측단부 사이 부분의 스프링상수 값보다 큰 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 흡입밸브의 개폐부가 흡입 압력에 의해 탄력적으로 절곡되는 형태로 이루어지되 그 양단부는 변위되지 않는 상태의 개폐작용을 수행함으로써, 흡입 냉매의 유동저항이 없이 개폐동작을 신속하게 수행할 수 있어, 압축기의 체적 효율을 한층 향상시키는 효과가 있다

또한, 개폐부의 절곡율을 조절함으로써 냉매 흡입량을 높일 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상기 개폐부는 개폐동작 시 별도의 사체적 형상을 요하지 않을 뿐만 아니라 타격음을 발생시키지 않은 장점이 있다.

또한, 상기 개폐부는 두께에 대한 제약을 받지 않으므로 제조공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 1과 실시예 2를 상세히 설명한다.

기술에 앞서, 본 발명에 따른 압축기용 밸브 조립체는 도 1에 도시한 사판식 압축기에 적용되지만 일반적인 왕복동식 압축기에 적용할 수 있음을 밝형둔다.

<실시예 1>

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 압축기용 밸브 조립체(1000)는 크게, 복수개의 실린더보어(11a)가 형성된 실린더블록(11)의 후방에 배치되는 밸브 플레이트(100)와, 상기 밸브 플레이트(100)의 전,후방에 각각 배치되는 흡입밸브(200) 및 배출밸브(300)로 구성된다.

먼저, 상기 밸브 플레이트(100)는 소정의 두께를 가지는 원형판 형상으로 이루어지며, 냉매가 흡입되거나 배출되도록 하는 중간 매개체의 역할을 수행한다.

즉, 상기 밸브 플레이트(100)의 표면에는 압축된 냉매가 배출되는 다수개의 배출구(101)가 관통 형성되어 있으며, 상기 배출구(101)의 위치보다 큰 반경방향에는 냉매가 흡입되는 흡입구(102)가 형성된다.

상기 배출밸브(300)는 상기 밸브 플레이트(100)의 후방에 배치되는 것으로, 상기 실린더블록(11)의 실린더보어(11a) 내에 유입된 냉매가 피스톤에 의해 압축된 후 배출될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

이러한 상기 배출밸브(300)에는 밸브 플레이트(100)의 배출구(101)를 개폐 단속하는 구조의 밸출리드(310)가 함께 설치된다.

이하, 본 발명의 특징적인 구성요소인 흡입밸브(100)에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 흡입밸브(200)는 상기 밸브 플레이트(100)의 전방에 배치되는 것으로, 다수개의 절개부(201,202)가 관통 형성된 흡입 본체부(210)와, 상기 절개부(201) 내에 배치되며 흡입 압력에 탄력적으로 변위되는 개폐부(220)와, 상기 흡입 본체부(210)의 전방에 배치되며 상기 개폐부의 변위를 가이드하는 가이드공(231)을 형성한 흡입 커버부(230)로 구성된다.

상기 흡입 본체부(210)는 밸브 플레이트(100)에 대응하는 형상으로 이루어지 며, 그 표면에는 상기 흡입구(102) 및 배출구(101)에 대응하는 각각의 절개부(201,202)가 형성된다.

특히, 상기 개폐부(220)는 냉매의 흡입압과 피스톤의 압력차에 의해 쉽게 휘어지거나 펴질 수 있도록 탄성변형이 용이한 금속 소재의 얇은 판재로 이루어진다.

즉, 상기 개폐부(220)는 흡입 본체부(210)의 절개부(201) 내에 배치되되, 흡입 압력에 의해 상기 실린더보어(11a)의 길이방향 및 반경방향으로 변위되는 개폐동작을 취하게 된다.

이를 위해, 상기 개폐부(220)의 양측단부와 이 양측단부 사이 부분의 스프링상수 값을 상이하게 한다. 바람직하게는, 상기 개폐부(220) 양측단부의 스프링상수 값이 양측단부 사이 부분의 스프링상수 값보다 크게 한다.

다시 말해, 상기 개폐부(220)의 양측단부 보다 그 양측단부 사이 부분이 탄력적인 구조로 제작되어야 한다.

여기서, 상기 개폐부(220)는 후술할 흡입 커버부(230)에 의해 전방으로의 이탈이 방지된다.

또한, 흡입 커버부(230)에 관통 형성된 가이드공(231)에 의해 상기 개폐부(220)의 변위 진행방향을 용이하게 안내하는 역할을 수행한다.

상기 개폐부(220)의 길이방향 변위는 상기 흡입 커버부(230)가 단속된 상태에서 반경방향 변위에 의하여 제한된다.

또한, 상기 흡입 커버부(230)의 전면에는 실린더블록(11)과의 결합 밀폐력을 향상시킬 수 있는 가스켓(240)을 추가적으로 설치하는 것이 좋다.

이와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 압축기용 밸브 조립체(1000)는 개폐부(220)의 양측단부가 전방으로의 이탈이 방지되는 상태로 고정되고 흡입되는 냉매압에 의해 그 양측단부 사이 부분이 상기 실리더보어(11a)의 길이방향 및 반경방향으로 변위 개폐동작함으로 냉매는 작은 유동저항으로 상기 실린더보어(11a) 내로 흡입되게 된다.

또한, 상기 흡입 커버부(230)에 형성된 가이드공(231)에 의해 상기 개폐부(220)의 변위 진행방향이 안정적으로 이루어짐에 따라 냉매의 흡입량을 안정적인 상태로 높일 수 있는 장점이 있다.

더욱이, 상기 개폐부(220)는 개폐동작 시 별도의 사체적 형상을 요하지 않을 뿐만 아니라 타격음을 발생시키지 않는 장점이 있다.

그리고, 상기 개폐부(220)는 탄성력에 전적으로 의존해야하는 두께에 대한 제약을 받지 않으므로 제조공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

<실시예 2>

도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예 2에 따른 압축기용 밸브 조립체(1000')는 크게, 복수개의 실린더보어(11a)가 형성된 실린더블록(11)의 후방에 배치되는 밸브 플레이트(100)와, 상기 밸브 플레이트(100)의 전,후방에 각각 배치되는 흡입밸브(200') 및 배출밸브(300)로 구성된다.

상기 밸브 플레이트(100), 흡입밸브(200') 및 배출밸브(300) 등의 구성 및 작용은 앞서 설명한 실시예 1과 동일 내지 유사하므로, 중복되는 구성의 설명은 생략하고, 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하도록 한다.

여기서, 상기 흡입밸브(200')는 내부의 일부를 절개하여 흡입 압력에 의해 실린더보어를 향해 탄력적으로 변위되는 다수개의 개폐부(220')를 구비한 흡입 본체부(210')와, 상기 흡입 본체부(210')의 전방에 배치되며 상기 개폐부(220')의 길이방향 변위를 가이드하는 가이드공공(231')을 형성한 흡입 커버부(230)로 구성된다.

도 7에 도시한 바와 같이 상기 개폐부(220')의 일측단은 상기 흡입 본체부(210')에 연결되고 타단은 자유단으로 이루어져 있다. 따라서, 냉매압에 의해 상기 자유단이 개폐부(220')의 길이방향을 따라 슬라이드 이동하는 동시에 양측단부 사이 부분이 상기 실린더보어를 향해 절곡되면서 개방하는 구조로 이루어진 것이다.

특히, 상기 개폐부(220')의 자유단에는 걸림부(221)가 형성되어 있고, 상기 흡입 본체부(210)의 절개된 내벽면에는 상기 걸림부(221)의 슬라이딩 이동을 제한하는 스토퍼(211)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 걸림부(221)는 상기 개폐부(220')의 양측단부 사이 부분보다 큰 폭을 가지며, 상기 스토퍼(211)는 단차형으로 형성된다.

이러한 상기 슬라이드 이동식 개폐부(220')는 길이방향의 양측단부가 전방으로의 이탈을 방지한 고정 상태에서 냉매의 흡입압에 의해 양측단부의 사이 부분이 실린더보어(11a)의 길이방향 및 반경방향으로 절곡되는 개방구조를 취하고, 이후 냉매의 흡입압이 사라지면 탄성 복원력에 의해 다시 펴짐형상으로 복귀하므로 작은 유동저항으로 상기 실린더보어(11a) 내로 냉매를 흡입한다.

이밖에 다른 구성과 작용설명은 전술한 실시예 1의 구성 및 작용설명과 동일 내지 유사하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 종래기술에 따른 사판식 압축기의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1의 밸브 조립체의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 압축기용 밸브 조립체의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 4는 도 3의 결합단면도이다.

도 5는 도 3의 개폐부를 정면에서 바라본 정면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 압축기용 밸브 조립체의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 7은 도 6 개폐부의 작용상태를 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 실린더블록 11a : 실린더보어

100 : 밸브 플레이트 200 : 흡입밸브

210,210' : 흡입 본체부 220,220' : 개폐부

300 : 배출밸브

Claims (8)

1. 복수개의 실린더보어가 형성된 실린더블록의 후방에 배치되는 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 전,후방에 각각 배치되는 흡입밸브 및 배출밸브를 포함하는 압축기용 밸브 조립체에 있어서,

   상기 흡입밸브는,

   다수개의 절개부가 형성된 흡입 본체부와,

   상기 절개부 내에서 흡입 압력에 의해 상기 실린더보어의 길이방향 및 반경방향으로 변위되는 개폐부와,

   상기 흡입 본체부의 전방에 배치되며, 상기 개폐부에 대향되게 배치되어 상기 개폐부의 길이방향 변위를 가이드하는 가이드공이 형성된 흡입 커버부로 구성되며,

   상기 개폐부의 적어도 일측단에는 걸림부가 형성되고, 상기 흡입 본체부에는 상기 걸림부의 슬라이딩 이동을 제한하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개폐부의 길이방향 변위는 상기 반경방향 변위에 의하여 제한되는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   흡입시,

   상기 개폐부는,

   적어도 일측단이 흡입 압력에 의해 상기 개폐부의 길이방향을 따라 슬라이드 이동하며, 양측단 사이 부분이 상기 가이드공에 삽입되는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 절개부의 스토퍼는 단차형으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 흡입 본체부의 절개부는 일부를 관통되게 절개한 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
7. 제1항에 있어서,

   상기 개폐부는 금속제의 탄성재료이며, 양측단부와 양측단부 사이 부분의 스프링상수 값이 상이한 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 양측단부의 스프링상수 값이 양측단부 사이 부분의 스프링상수 값보다 큰 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 조립체.

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