KR20020093894A - 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관한 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법에서는 프레스기 (41) 에 선단면 (42) 이 요철형상으로 형성된 펀치형틀 (43) 을 세팅하고, 펀치형틀 (43) 을 밸브 플레이트 (9) 표면에 눌러 선단면 (42) 의 요철형상을 전사함으로써 밸브 플레이트 (9) 의 흡입포트 또는 토출포트의 주변부를 조면화한다.

Description

압축기용 밸브 플레이트의 제조방법 {METHOD OF MANUFACTURING VALVE PLATE FOR COMPRESSOR}

일반적으로, 경사판식 압축기 등의 피스톤형 압축기는 밸브 플레이트를 사이에 두고 실린더와 흡입실 및 토출실이 구획되어 형성되고, 밸브 플레이트에는 흡입실에 면하는 위치에 흡입포트가, 토출실에 면하는 위치에 토출포트가 각각 관통형성되어 있다. 그리고, 밸브 플레이트의 실린더측 표면 위에 흡입밸브가, 흡입실 및 토출실측 표면 위에 토출밸브가 각각 배치되고, 흡입밸브는 흡입포트에 대응하는 위치에 흡입리드부를 갖고, 토출밸브는 토출포트에 대응하는 위치에 토출리드부를 갖고 있다.

이 같은 압축기의 운전시에는 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입밸브의 흡입리드부 및 토출밸브의 토출리드부가 밸브 플레이트의 흡입포트 및 토출포트를 개폐하는데, 냉매속에 함유되어 있는 윤활유성분이 부착되기 때문에 표면장력에 의해 이들 리드부는 밸브 플레이트 표면에 강하게 밀착되어 있다. 따라서, 흡입포트 및 토출포트의 개폐시에 순간적인 압력변동이 생겨 압축기에 접속된 증발기의 비정상적인 소리를 유발하거나, 리드부의 충격음이 더해져서 소음 및 진동을 조장하는 것으로 알려져 있다.

그래서, 본 출원인의 출원에 의한 일본 공개특허공보 평2-218875호에는 흡입밸브 및 토출밸브가 맞닿는 밸브 플레이트 표면을 조면화함으로써 정숙성을 실현하는 방법이 제안되어 있다.

밸브 플레이트 표면의 조면화에 의해 흡입밸브 및 토출밸브의 개폐에 따른 소음 및 진동을 억제할 수 있는데, 종래 조면화에는 알루미나 등의 쇼트입자를 공기압으로 분사하는 쇼트블러스법이 많이 이용되었다. 밸브 플레이트 표면을 마스킹하여 쇼트입자를 분사하고, 그 후 밸브 플레이트 표면을 세척하였다.

그러나, 세척하여도 쇼트입자에 의해 깎인 밸브 플레이트 표면의 절삭분이나 쇼트입자 자체가 이물 (foreign matter) 로서 밸브 플레이트 표면에 잔류할 우려가 있었다. 이같은 이물이 압축기내에 혼입되면 압축기의 동작불량이나 고장을 일으키는 원인이 된다.

[발명의 개시]

본 발명은 이 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 이물을 남기지 않고 표면을 조면화할 수 있는 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법은 플레이트에 하나 이상의 흡입포트와 하나 이상의 토출포트를 형성하고, 흡입밸브의 리드부가 맞닿는 각 흡입포트의 주변부 및 토출밸브의 리드부가 맞닿는 각 토출포트의 주변부의 적어도일방에 선단면이 요철형상으로 형성된 펀치형틀을 프레스함으로써 플레이트에 펀치형틀 선단면형상을 전사하여 조면화하는 방법이다.

또 흡입포트 및 토출포트의 쌍방의 주변부에 펀치형틀 선단면형상을 전사해도 된다.

또한 흡입포트 및 토출포트의 형성과 그 주변부의 조면화를 공통의 프레스가공에 의해 행할 수도 있다.

펀치형틀 프레스에 의해 플레이트에 전사된 오목부의 주변 가장자리에 복귀부가 돌출형성되고, 복귀부의 높이가 10 ∼ 50㎛, 오목부의 깊이가 50 ∼ 250㎛ 인 것이 바람직하다.

또한 플레이트는 경도 (Hv) ＝ 90 ∼ 200 의 Fe 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법에 관한 것으로, 특히 밸브 플레이트의 흡입포트 및 토출포트 주변의 표면처리방법에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관한 제조방법에 의해 제조된 밸브 플레이트를 장착한 경사판식 가변용량 압축기의 구성을 나타내는 단면도이고,

도 2 는 실시형태에 관한 제조방법에 의해 제조된 밸브 플레이트를 나타내는 평면도이고,

도 3 은 밸브 플레이트의 제조방법을 나타내는 도면이고,

도 4a 및 도 4b 는 각각 실시형태에서 사용된 펀치형틀 선단면을 나타내는 평면도 및 단면도이고,

도 5 는 실시형태에서 제조된 밸브 플레이트의 조면화영역을 나타내는 확대도이고,

도 6 및 도 7 은 각각 밸브 플레이트의 복귀부의 높이에 대한 압축기의 체적효율 및 맥동의 관계를 나타내는 그래프이고,

도 8 은 밸브 플레이트의 복귀부의 높이와 오목부의 깊이의 관계를 나타내는 그래프이고,

도 9 및 도 10 은 각각 실시형태에서 제조된 밸브 플레이트를 장착한 압축기의 소음열화량 및 맥동열화량을 나타내는 그래프이고,

도 11 은 다른 실시형태에 관한 제조방법에 의해 제조된 밸브 플레이트를 나타내는 평면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1 에 본 발명의 실시형태에 관한 제조방법에 의해 제조된 밸브 플레이트를 장착한 경사판식 가변용량 압축기의 구성을 나타낸다.

프런트하우징 (1) 과 리어하우징 (2) 이 가스킷 (3) 을 통해 접합된 상태에서 볼트 (4) 에 의해 체결되고, 그럼으로써 전체하우징 (5) 이 형성되어 있다. 리어하우징 (2) 내에는 단차 (6) 가 형성되어 있고, 이 단차 (6) 에 접합하도록 리테이너형성 플레이트 (7), 밸브형성 플레이트 (8), 밸브 플레이트 (9) 및 밸브형성 플레이트 (10) 가 끼워넣어져 있다. 리테이너형성 플레이트 (7) 와 리어하우징 (2) 의 후단벽부 (11) 사이에 흡입실 (12) 과 토출실 (13) 이 서로 격벽 (14) 을 사이에 두고 구획되어 형성되어 있다.

또한, 리어하우징 (2) 내에는 밸브형성 플레이트 (10) 에 접합하도록 실린더 (15) 가 끼워넣어지고, 이 실린더 (15) 와 프런트하우징 (1) 에 회전축 (16) 이 회전가능하게 지지되어 있다. 회전축 (16) 의 일단은 프런트하우징 (1) 에서 외부로 돌출되어 있고, 차량의 엔진이나 모터 등의 도시하지 않은 회전구동원에 연결된다. 프런트하우징 (1) 내에서 회전축 (16) 에 회전지지체 (17) 가 고착됨과 동시에 회전지지체 (17) 에 걸어맞춰지도록 경사판 (18) 이 설치되어 있다. 경사판 (18) 은 그 중심부에 형성된 관통구멍에 회전축 (16) 이 관통된 상태에서, 경사판 (18) 에 돌출형성된 가이드핀 (19) 이 회전지지체 (17) 에 형성된 가이드구멍 (20) 에 슬라이드 가능하게 끼워넣어져 있고, 가이드핀 (19) 과 가이드구멍 (20) 의 연계에 의해 회전축 (16) 과 일체적으로 회전함과 동시에 회전축 (16) 의 축방향으로 슬라이드 가능하게 또한 경사 이동가능하게 지지되어 있다.

실린더 (15) 에는 회전축 (16) 주변에 복수의 실린더보어 (21) 가 배열형성되고, 각 실린더보어 (21) 에 피스톤 (22) 이 슬라이드 가능하게 수용되어 있다. 각 피스톤 (22) 은 슈 (23) 를 통해 경사판 (18) 의 외주부에 걸어맞춰져 있고, 경사판 (18) 이 회전축 (16) 과 함께 회전하면 각 피스톤 (22) 은 슈 (23) 를 통해 실린더보어 (21) 내를 회전축 (16) 의 축방향으로 왕복운동한다.

피스톤 (22) 의 복동동작 (return motion), 즉 실린더보어 (21) 내를 후퇴하는 동작에 의해 흡입실 (12) 내의 냉매가 밸브 플레이트 (9) 의 흡입포트 (24) 에서 밸브형성 플레이트 (10) 의 흡입리드부를 밀어 젖히고 실린더보어 (21) 내로 유입된다. 이 냉매는 계속되는 피스톤 (22) 의 왕동동작 (advance motion), 즉실린더보어 (21) 내를 전진하는 동작에 의해, 밸브 플레이트 (9) 의 토출포트 (25) 에서 밸브형성 플레이트 (8) 의 토출리드부를 밀어 젖히고 토출실 (13) 로 토출된다. 이 때 밸브형성 플레이트 (8) 의 토출리드부는 리테이너형성 플레이트 (7) 의 리테이너 (26) 에 맞닿음으로써 개방도가 규제된다.

토출실 (13) 은 통로 (27) 및 용량제어밸브 (28) 를 통해 프런트하우징 (1) 의 내부에 형성된 제어압실 (29) 에 연통되고, 또한 제어압실 (29) 은 통로 (30) 를 통해 흡입실 (12) 에 연통되고 있다. 용량제어밸브 (28) 를 개방밸브상태로 하면 토출실 (13) 내의 냉매는 통로 (27) 및 용량제어밸브 (28) 를 통해 제어압실 (29) 에 유입되고, 제어압실 (29) 내의 압력이 증가한다. 그런데, 경사판 (18) 의 경사각은 제어압실 (29) 내의 압력에 의해 변화되며, 제어압실 (29) 내의 압력이 증가하면 감소하고, 제어압실 (29) 내의 압력이 감소하면 증가한다. 즉, 용량제어밸브 (28) 의 조작에 의해 경사판 (18) 의 경사각이 제어되도록 구성되어 있다.

도 1 에서는 실린더보어 (21) 및 피스톤 (22) 이 하나씩밖에 도시되어 있지 않지만, 이 압축기는 7개의 실린더보어 (21) 와 7개의 피스톤 (22) 을 구비하고 있다. 따라서, 도 2 에 도시된 바와 같이 밸브 플레이트 (9) 에는 일원주상에 등간격으로 7개의 흡입포트 (24) 가 형성됨과 동시에 이들 흡입포트 (24) 의 외측에 등간격으로 7개의 토출포트 (25) 가 형성되어 있다.

각 흡입포트 (24) 는 대략 삼각형상으로 개구되어 있고, 이 개구형상에 적합하도록 각 흡입포트 (24) 의 주변부에 조면화영역 (31) 이 형성되어 있다. 이조면화영역 (31) 은 도 3 에 도시되는 바와 같이, 프레스기 (41) 에 선단면 (42) 이 격자형상의 요철형상으로 형성된 펀치형틀 (43) 을 세팅하고, 펀치형틀 (43) 을 밸브 플레이트 (9) 표면에 눌러 선단면 (42) 의 요철형상을 전사함으로써 형성된다.

펀치형틀 (43) 의 선단면 (42) 에는 예컨대 도 4a 및 도 4b 에 나타나는 바와 같이, 피치 (P) 로 배열된 사각추형상의 다수의 미세한 볼록부 (44) 가 형성되어 있고, 이 펀치형틀 (43) 을 누름으로써 밸브 플레이트 (9) 표면에 도 5 에 나타난 바와 같은 다수의 오목부 (45) 가 피치 (P) 로 배열형성됨과 동시에 각 오목부 (45) 의 주변 가장자리에 복귀부 (46) 가 돌출형성된다.

조면화영역 (31) 에 형성되는 이 같은 오목부 (45) 는 밸브형성 플레이트 (10) 의 흡입리드부가 흡입포트 (24) 의 주변에 접촉하였을 때에 빠져나갈 곳을 상실한 윤활유를 수용하는 공간이 되고, 한편 복귀부 (46) 는 밸브 플레이트 (9) 와 흡입리드부의 접촉면적을 삭감시킨다. 이들 오목부 (45) 및 복귀부 (46) 에 의해, 시일링성을 유지하면서 흡입리드부의 박리성을 향상시키게 된다.

이 실시형태에 관한 방법에 의해, 복귀부 (46) 의 높이 (H) 를 변화시켜 각각 밸브 플레이트 (9) 를 제조하고, 각 밸브 플레이트 (9) 를 장착한 압축기의 체적효율 및 맥동을 측정한 결과, 도 6 및 도 7 과 같은 결과가 얻어졌다. 이 결과를 통해, 복귀부 (46) 의 높이 (H) 가 10 ∼ 50㎛ 이면 체적효율이 70% 이상이면서 맥동이 300Pa 이하가 되어 바람직함을 알 수 있었다.

또한, 오목부 (45) 의 밸브 플레이트 (9) 표면으로부터의 깊이 (D) 를 측정한 결과, 깊이 (D) 는 복귀부 (46) 의 높이 (H) 와의 사이에 도 8 에 나타나는 바와 같은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 도 8 에서, 상기 복귀부 (46) 의 높이 (H) ＝ 10 ∼ 50㎛ 에 대응하는 깊이 (D) 는 50 ∼ 250㎛ 가 되고, 이만큼의 깊이가 있으면 윤활유의 유지기능을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 밸브 플레이트 (9) 의 재질로는 경도 (Hv) ＝ 90 ∼ 200 정도의 Fe 재료가 가장 적합하다. 여기서, 경도의 하한값은 복귀부 (46) 의 내마모성을, 상한값은 펀치형틀 (43) 의 수명을 각각 고려한 것이다. 이 경우, 복귀부 (46) 의 높이 (H) ＝ 25 ∼ 35㎛, 오목부 (45) 의 깊이 (D) ＝ 120 ∼ 170㎛ 정도가 가장 적합하다. 또한, 리드부의 박리성 및 펀치형틀 (43) 의 제작성 등의 관점에서, 피치 (P) ＝ 0.5 ∼ 1.0㎜ 정도가 가장 적합하다.

펀치형틀 (43) 의 누름에 의해 조면화영역 (31) 을 형성하므로, 절삭분의 발생은 없으며, 또한 쇼트입자가 밸브 플레이트 (9) 표면에 잔류하는 경우도 없다. 또한, 펀치형틀 (43) 의 선단면 (42) 의 요철형상을 전사하므로, 종래의 쇼트블러스트법에 의한 조면화에 비해 요철형상의 재현성이 우수하고, 이 조면화영역 (31) 에서의 품질관리가 쉬워진다.

또한, 프레스에 의해 조면화영역 (31) 을 형성하므로, 밸브 플레이트 (9) 의 제조에 있어서의 프레스가공의 일환으로서 조면화영역 (31) 을 형성할 수도 있어 제조공정의 간략화가 가능해진다.

이 실시형태의 방법에 의해, 경도 (Hv) ＝ 100 의 Fe 재료로부터 복귀부 (46) 의 높이 (H) ＝ 25㎛, 오목부 (45) 의 깊이 (D) ＝ 120㎛, 피치 (P) ＝ 0.5㎜의 조면화영역 (31) 을 갖는 밸브 플레이트 (9) 를 제조하여 압축기를 조립하고, 운전시간에 대한 소음열화량 및 맥동열화량을 측정한 결과, 각각 도 9 및 도 10 과 같은 결과가 얻어졌다. 이들 도 9 및 도 10 에는 비교를 위해, 쇼트블러스트법에 의해 표면을 조면화한 종래의 밸브 플레이트를 사용한 압축기에서의 측정값도 함께 기입되어 있다. 종래에 비해, 소음열화량 및 맥동열화량이 모두 현저히 개선되었음을 알 수 있다.

이는 펀치형틀 (43) 의 프레스에 수반하여 밸브 플레이트 (9) 의 표층부가 경화되고, 조면화영역에 내마모성이 우수한 복귀부 (46) 가 형성되었기 때문에 소음 및 맥동의 열화량이 저감된 것으로 생각된다. 만일 압축기의 운전시간의 경과와 함께 복귀부 (46) 가 마모되었다 하더라도 오목부 (45) 에 윤활유의 유지기능이 확보되어 있으므로, 흡입리드부의 박리성이 급격히 손상되는 일은 없다.

펀치형틀 (43) 의 선단면 (42) 의 볼록부 (44) 는 사각추형상에 국한되는 것은 아니며, 원추, 삼각추, 오각추 이상의 다각추 등의 형상으로 할 수도 있다. 또한 펀치형틀을 쉽게 제조하기 위해, 볼록부 (44) 는 균등하게 배열되어 있는 것이 바람직하지만, 배열방식은 한정되지 않는다.

또한, 펀치형틀 (43) 이 눌려진 밸브 플레이트 (9) 의 조면화영역 (31) 에 도금이나 열처리를 하면 조면화영역 (31) 의 내마모성이 한층 향상된다. 마찬가지로, 펀치형틀 (43) 의 선단면 (42) 에 도금이나 열처리를 하면 펀치형틀 (43) 의 내마모성이 향상된다.

또 도 2 에서는 조면화영역 (31) 을 흡입포트 (24) 의 개구형상에 적합한 형상으로 형성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도 11 에 나타난 바와 같이, 단지 원형의 조면화영역 (32) 을 형성해도 된다. 이 같이 하면 펀치형틀 (43) 의 형상이 단순해져 펀치형틀 (43) 을 제작하기 쉬워진다.

또한 동일하게 하여 밸브 플레이트 (9) 의 토출포트 (25) 의 주변부에 조면화영역을 형성할 수도 있다. 또한, 흡입포트 (24) 의 주변부와 토출포트 (25) 의 주변부의 쌍방에 조면화영역을 형성해도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 선단면이 요철형상으로 형성된 펀치형틀을 프레스함으로써 밸브 플레이트의 흡입포트 또는 토출포트의 주변부를 조면화하므로, 절삭분의 발생도 없고 또한 쇼트입자도 사용하지 않으므로, 밸브 플레이트 표면으로의 이물의 잔류가 억제된다. 따라서, 밸브 플레이트의 품질을 향상시켜 조면화에 따른 이물의 혼입으로 인한 압축기의 동작불량이나 고장의 발생이 방지된다.

또한, 조면의 재현성이 우수하므로, 밸브 플레이트의 품질관리가 쉬워진다.

또 프레스가공의 일환으로서 조면화를 행할 수 있으므로, 밸브 플레이트의 제조공정의 간략화가 가능해진다.

Claims (5)

1. 흡입실 및 토출실과 실린더 사이를 구획하는 밸브 플레이트의 제조방법으로서,

   플레이트에 하나 이상의 흡입포트와 하나 이상의 토출포트를 형성하고,

   흡입밸브의 리드부가 맞닿는 각 흡입포트의 주변부 및 토출밸브의 리드부가 맞닿는 각 토출포트의 주변부의 적어도 일방에 선단면이 요철형상으로 형성된 펀치형틀을 프레스함으로써 플레이트에 펀치형틀 선단면형상을 전사하여 조면화하는 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 흡입포트 및 토출포트의 쌍방의 주변부에 펀치형틀 선단면형상을 전사하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 흡입포트 및 토출포트의 형성과 그 주변부의 조면화를 공통의 프레스가공에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 펀치형틀 프레스에 의해 플레이트에 전사된 오목부의 주변 가장자리에 복귀부가 돌출형성되고, 복귀부의 높이가 10 ∼ 50㎛, 오목부의 깊이가 50 ∼ 250㎛ 인 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 플레이트는 경도 (Hv) ＝ 90 ∼ 200 의 Fe 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기용 밸브 플레이트의 제조방법.