KR101613986B1 - 압축기의 밸브플레이트 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 내측 흡입실과 외측 토출실로 구획된 후방하우징과 실린더블록의 사이에 설치된 것으로서, 흡입포트가 형성된 밸브플레이트; 및 상기 흡입포트를 개폐하는 흡입리드가 구비된 밸브시트를 포함하되, 상기 흡입포트는 상기 흡입실과 연통하도록 입구 측에 형성된 제1흡입포트와, 상기 제1흡입포트의 면적 보다 넓은 면적을 갖도록 상기 제1흡입포트와 연통하여 출구 측에 형성된 제2흡입포트를 포함하고, 상기 제2흡입포트는 상기 후방하우징의 토출실에 대응하는 영역까지 확장 형성된 압축기의 밸브플레이트 조립체가 제공된다.
상기 본 발명의 밸브플레이트 조립체에 의하면, 제1흡입포트보다 넓은 면적의 제2흡입포트를 형성하여 단계적으로 흡입유로를 확장시킴에 따라 흡입 냉매의 통과 속도 상승을 방지하여 흡입 냉매의 압력저하를 최소화 할 수 있으며, 특히 제2흡입포트의 확장 영역을 후방하우징의 토출실에 대응하는 영역까지 확장시켜 유효 면적 확대의 효과를 극대화 시킬 수 있다.

Description

압축기의 밸브플레이트 조립체{Valve plate assembly for compressor}

본 발명은 차량용 압축기에 관한 한 것으로서, 보다 상세하게는 압력차에 의해 냉매 유동의 개폐 및 냉매의 유동량을 조절하는 밸브플레이트 조립체에 관한 것이다.

차량용 공기조화장치에 구비된 압축기는 벨트를 통해 엔진에 직접 연결되어 있기 때문에 회전수를 제어할 수 없다.

따라서 근래에는 엔진의 회전수에 의해 규제되지 않고도 필요로 하는 냉방 능력을 얻기 위해 냉매의 토출량을 변화시킬 수 있는 용량가변형 압축기가 많이 사용되고 있다. 이러한 용량가변형 압축기로는 사판식, 로터리식 및 스크롤식 등 다양한 종류가 개시되어 있다.

상기 다양한 종류의 압축기 중에서, 사판식 압축기는 크랭크실 내에서 경사각이 가변되도록 설치된 사판이 구동축의 회전운동에 따라 회전하고, 상기 사판의 회전운동에 의해 피스톤이 왕복 운동하는 방식이다. 이 경우, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실의 냉매가 실린더 내로 흡입되어 압축된 후 토출실로 배출되는데, 상기 크랭크실 내의 압력과 실린더 보어 내의 압력 차이에 따라 사판의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

특히 최근에는 전자 솔레노이드식 용량제어밸브를 채택하여 통전에 의해 밸브의 개폐를 조절함으로써 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 것이 일반화 되었다.

한편 하우징과 블록 사이에는 흡입포트와 토출포트가 각각 형성된 밸브플레이트가 개재되고, 이러한 밸브플레이트의 흡입포트와 토출포트는 밸브시트에 구비된 리드에 의해 개폐 조절된다.

이하 도 1을 참조하여 종래 압축기의 밸브플레이트 조립체를 설명하도록 한다.

도면을 참조하면, 종래 밸브플레이트 조립체(1)는, 흡입포트(2a)가 형성된 밸브플레이트(2)와, 상기 흡입포트(2a)를 개폐하는 리드(3a)를 구비하는 밸브시트(3)를 포함한다. 이때, 상기 리드(3a)는 탄성력을 가진 가느다란 목부(3b)에 의해 밸브시트(3)와 연결된다. 이에 따라 상기 흡입포트(2a)는 리드(3a)에 의해 개폐되어 냉매를 흡입하게 되는 것이다.

그런데 상기한 바와 같은 종래 밸브플레이트 조립체(1)는, 흡입 냉매가 좁은 면적의 흡입포트(2a)를 통과하여 실린더 보어로 흡입되는 과정에서 속도가 상승하여 압력저하가 발생하는 문제점이 있다. 이때, 흡입 냉매의 압력저하로 인해 흡입 냉매의 유동손실 또한 발생한다.

또한 상기 흡입포트(2a)를 개폐하는 리드(3a)는 밸브 리프트(Valve lift)가 증가하여 소음이 발생함과 동시에, 리드(3a)의 복원에 오랜 시간이 소요되어 압축기의 효율이 감소하는 원인이 된다. 이는, 좁은 면적의 흡입포트(2a)를 통과한 흡입 냉매가 리드(3a)에 집중되기 때문이다. 덧붙여, 리드(3a)의 밸브 리프트 증가로 불필요한 공간도 증가하여 냉방능력이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 흡입포트의 유효 면적을 확장하여 흡입 냉매의 통과속도가 상승하는 것을 방지하고, 아울러 흡입 냉매의 압력저하를 최소화 할 수 있는 압축기의 밸브플레이트 조립체를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 내측 흡입실과 외측 토출실로 구획된 후방하우징과 실린더블록의 사이에 설치된 것으로서, 흡입포트가 형성된 밸브플레이트; 및 상기 흡입포트를 개폐하는 흡입리드가 구비된 밸브시트를 포함하되, 상기 흡입포트는 상기 흡입실과 연통하도록 입구 측에 형성된 제1흡입포트와, 상기 제1흡입포트의 면적 보다 넓은 면적을 갖도록 상기 제1흡입포트와 연통하여 출구 측에 형성된 제2흡입포트를 포함하고, 상기 제2흡입포트는 상기 후방하우징의 토출실에 대응하는 영역까지 확장 형성된 압축기의 밸브플레이트 조립체가 제공된다.

또한 상기 밸브플레이트는, 상기 흡입포트의 중앙부를 반경 방향으로 가로지르는 보강리브를 포함할 수 있다.

더욱이 상기 제1흡입포트는 원주 방향을 따라 장공의 형상을 가지고, 상기 제2흡입포트는 상기 제1흡입포트를 둘러싸되, 적어도 일측이 반경 방향으로 돌출 연장된 돌출형상부를 가질 수 있다. 여기서 상기 돌출형상부는, 상기 제2흡입포트의 중앙을 중심으로 좌우에 대칭 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 바와 같은 본 발명의 밸브플레이트 조립체에 의하면, 제1흡입포트보다 넓은 면적의 제2흡입포트를 형성하여 단계적으로 흡입유로를 확장시킴에 따라 흡입 냉매의 통과 속도 상승을 방지하여 흡입 냉매의 압력저하를 최소화 할 수 있다.

특히, 제2흡입포트의 확장 영역을 후방하우징의 토출실에 대응하는 영역까지 확장시켜 유효면적 확대의 효과를 극대화시킬 수 있다. 여기서 필요에 따라, 선택적으로 보강리브를 구비하여 밸브플레이트의 구조적 강성을 보강할 수 있다.

따라서 흡입 냉매의 유동손실을 최소화 할 수 있고, 흡입냉매가 작용하는 리드의 면적이 넓어짐으로써 밸브 리프트가 감소하여 소음의 발생을 억제하며, 나아가 리드의 밸브 리프트 감소로 사체적(Dead volume) 또한 감소하여 냉방효율의 증대를 도모할 수 있다.

도 1은 종래 압축기의 밸브플레이트 조립체를 나타낸 분해사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트 조립체를 구비한 용량가변형압축기를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2에 나타낸 밸브플레이트 조립체의 분해 사시도,
도 4는 도 3에 나타낸 밸브플레이트와 후방하우징과의 위치관계를 설명하기 위한 조립도,
도 5는 도 3에 나타낸 밸브플레이트의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도,
도 6은 도 5에 나타낸 밸브플레이트와 후방하우징과의 위치관계를 설명하기 위한 조립도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트 조립체가 설치된 용량가변형 압축기에 대해 개략적인 설명을 하도록 한다.

도시된 바와 같이, 용량가변형 압축기는, 다수의 실린더 보어(21)가 형성된 실린더블록(20)과, 이러한 실린더블록(20)의 전방에 밀폐 결합된 전방하우징(30)과, 상기 실린더블록(20)의 후방에 밀폐 결합된 후방하우징(40)을 포함한다.

상기 전방하우징(30)의 안쪽에는 크랭크실(31)이 마련되고, 전방하우징(30)의 중심 부근에는 구동축(50)이 회전 가능하게 설치된다.

또한 상기 후방하우징(40)에는 흡입실(41)과 토출실(42)이 각각 형성되어 있고, 이러한 후방하우징(40)과 실린더블록(20)의 사이에는 밸브플레이트 조립체(10)가 개재된다.

지금까지 설명된 상기 용량가변형 압축기는 본 발명에 따른 밸브플레이트 조립체가 적용되는 일례로서, 그 밖의 다양한 형식의 압축기에서도 적용 가능하다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트 조립체를 설명하도록 한다.

도 3은 도 2에 나타낸 밸브플레이트 조립체의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3에 나타낸 밸브플레이트와 후방하우징과의 위치관계를 설명하기 위한 조립도이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트 조립체(10)는 내측의 흡입실(41)과, 외측 토출실(42)로 구획된 후방하우징(40)과 실린더블록(20;도 2 참조)의 사이에 설치된다.

이러한 밸브플레이트 조립체(10)는 흡입포트(110)가 형성된 밸브플레이트(100)와, 이러한 흡입포트(110)를 개폐하는 흡입리드(210)가 구비된 밸브시트(200)를 포함한다.

상기 흡입포트(110)는 후방하우징(40)의 내측에 형성된 흡입실(41)과 연통되어 흡입 냉매가 유입된다. 그리고 상기 밸브시트(200)의 흡입리드(210)는 목부(220)에 의해 몸체와 연결된다. 이 때 상기 흡입리드(210)와 목부(220)는 흡입 냉매의 흡입압(Ps)에 의해 탄성 변형하여 상기 흡입포트(110)를 개방함에 따라 흡입 냉매를 실린더 보어(21;도 2 참조)의 내부로 흡입하게 된다.

또한 상기 흡입포트(110)는, 흡입실(41)과 연통하도록 입구 측에 형성된 제1흡입포트(111)와, 이러한 제1흡입포트(111)와 연통하도록 출구 측에 형성된 제2흡입포트(112)를 포함한다. 여기서 제2흡입포트(112)의 면적은 제1흡입포트(111)의 면적보다 넓게 형성된다.

일 실시예로서, 상기 제1흡입포트(111)는 원주 방향을 따라 장공의 형상을 가지고, 상기 제2흡입포트(112)는 상기 제1흡입포트(111)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 제2흡입포트(112)의 일측이 반경 방향으로 돌출 연장된 돌출형상부(112a)를 가질 수 있다. 여기서 상기 돌출형상부(112a)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2흡입포트(112)의 중앙을 중심으로 좌우에 대칭 형성될 수 있다. 다만, 이러한 돌출형상부(112a)의 구조 및 형상은 예시적인 것으로서, 필요에 따라 다른 구조와 형상을 가질 수도 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 상기 흡입포트(110)의 입구로 흡입된 흡입 냉매는, 상기 제1흡입포트(111)를 통과한 후, 확장된 면적을 가지는 출구 측의 제2흡입포트(112)를 통과하게 된다. 즉, 흡입유로가 단계적으로 확장되어 유효 면적이 증대된다. 따라서 흡입 냉매의 통과 속도 상승을 방지하여 흡입 냉매의 압력저하를 최소화 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2흡입포트(112)는 상기 후방하우징(40)의 토출실(42)에 대응하는 영역(S;음영표시영역)까지 확장 형성된다. 이에 따라 흡입 냉매가 통과하는 유로 단면의 유효면적을 극대화 시킬 수 있다.

한편 도 5 및 도 6에는 도 3 및 도 4의 밸브플레이트와 다른 실시예를 나타낸 도면이 도시되어 있다. 여기서 도 3 및 도 4에 나타낸 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 구성 및 작용을 하는 동일 부재를 나타내므로 반복적인 설명을 생략하도록 한다.

도시된 바와 같이, 밸브플레이트 조립체(11)에 구비된 밸브플레이트(101)에 흡입포트(113)가 형성되고, 이러한 흡입포트(113)는 입구 측에 형성된 제1흡입포트(114)와, 이러한 제1흡입포트(114)의 면적 보다 넓은 면적을 갖도록 출구 측에 형성된 제2흡입포트(115)를 포함하며, 이러한 제2흡입포트(115)가 상기 후방하우징(40)의 토출실(42)에 대응하는 영역(S;음영표시영역)까지 확장 형성된다는 점에서, 전술(前述)한 밸브플레이트(10;도 3 및 도 4 참조)와 동일하다.

또한 여기서도 상기 제1흡입포트(114)는 원주 방향을 따라 장공의 형상을 가지고, 상기 제2흡입포트(115)는 상기 제1흡입포트(114)를 둘러싸되, 적어도 일측이 반경 방향으로 돌출 연장된 돌출형상부(115a)를 가질 수 있다. 더욱이 이러한 돌출형상부(115a)는, 상기 제2흡입포트(115)의 중앙을 중심으로 좌우에 대칭 형성될 수도 있다.

상기한 바와 같은 밸브플레이트 조립체(11)에 있어서, 상기 밸브플레이트(101)는, 상기 흡입포트(113)의 중앙부를 반경 방향으로 가로지르는 보강리브(120)를 포함할 수 있다. 이러한 보강리브(120)는 밸브플레이트(101)의 구조적 강성을 보강하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

이상으로 살펴 본 바와 같이 본 발명의 실시예 따른 압축기의 밸브플레이트 조립체(10,11)에 의하면, 흡입 냉매의 통과 속도 상승을 방지하여 흡입 냉매의 압력저하를 최소화 할 수 있기 때문에, 흡입 냉매의 유동손실을 최소화 할 수 있고, 흡입냉매가 작용하는 흡입리드(210)의 면적이 넓어짐으로써 밸브 리프트가 감소하여 소음의 발생을 억제하며, 나아가 흡입리드(210)의 밸브 리프트 감소로 사체적(Dead volume) 또한 감소하여 냉방효율의 증대를 도모할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10,11 : 밸브플레이트 조립체 40: 후방하우징
100,101 : 밸브플레이트 110,113 : 흡입포트
111,114 : 제1흡입포트 112,115 : 제2흡입포트
112a,115a : 돌출형상부 120 : 보강리브
200 : 밸브시트 210 : 흡입리드
220 : 목부 S : 토출실 대응 영역

Claims (4)

1. 내측 흡입실과 외측 토출실로 구획된 후방하우징과 실린더블록의 사이에 설치된 것으로서,
   흡입포트가 형성되고, 상기 흡입포트의 중앙부를 반경 방향으로 가로지르는 보강리브를 포함하는 밸브플레이트; 및
   상기 흡입포트를 개폐하는 흡입리드가 구비된 밸브시트를 포함하되,
   상기 흡입포트는, 상기 흡입실과 연통하도록 입구 측에 형성된 제1흡입포트와, 상기 제1흡입포트의 면적 보다 넓은 면적을 갖도록 상기 제1흡입포트와 연통하여 출구 측에 형성된 제2흡입포트를 포함하고,
   상기 제2흡입포트는 상기 후방하우징의 토출실에 대응하는 영역까지 확장 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브플레이트 조립체.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1흡입포트는 원주 방향을 따라 장공의 형상을 가지고,
   상기 제2흡입포트는 상기 제1흡입포트를 둘러싸되, 적어도 일측이 반경 방향으로 돌출 연장된 돌출형상부를 가지는 압축기의 밸브플레이트 조립체.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 돌출형상부는, 상기 제2흡입포트의 중앙을 중심으로 좌우에 대칭 형성된 압축기의 밸브플레이트 조립체.

Images