KR20050093898A

KR20050093898A - 압축기의 밸브유니트

Info

Publication number: KR20050093898A
Application number: KR1020040018835A
Authority: KR
Inventors: 안휴남; 김학수; 윤영섭; 박복기
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-23

Abstract

본 발명은 압축기의 밸브유니트에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 토출리드밸브와 밸브플레이트간의 타격음을 효과적으로 줄일 수 있으며 또한 상기 소음 감소 효과를 지속할 수 있는 압축기의 밸브유니트에 관한 것이다.

이에 본 발명은 냉매흡입공(112) 및 냉매토출공(111)이 형성된 밸브플레이트(110)와, 상기 밸브플레이트(110)를 사이에 두고 그 양측에 각각 배치되면서 냉매흡입공(112)과 냉매토출공(111)을 개폐하는 흡입리드밸브(130) 및 토출리드밸브(120)를 포함하는 압축기의 밸브유니트에 있어서, 상기 밸브플레이트(110)의 냉매토출공(111) 주위에 환형의 홈(140)이 형성됨과 동시에 미세요철면(150)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기의 밸브유니트{Valve unit of compressor}

통상적으로 자동차용 압축기는 증발기로부터 증발이 완료되어 토출된 냉매가스를 흡입하여 액화되기 쉬운 고온고압 상태의 냉매가스로 변환시켜 응축기로 토출한다.

이러한 압축기에는 경사진 사판의 회전으로 피스톤이 왕복운동하는 사판식 압축기, 2개의 스크롤의 회전운동에 의해 압축하는 스크롤식 압축기, 회전 배인(vane)에 의해 압축하는 배인 로터리식 압축기 등 다양한 종류가 있다.

이중 피스톤의 왕복 운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식 압축기에는 상기 사판식 압축기 외에도 크랭크식과 워블 플레이트식 등이 있으며, 상기 사판식 압축기의 경우에도 용도에 따라 고정 용량형 사판식 압축기와 가변 용량형 사판식 압축기 등이 있다.

도 1은 종래의 고정 용량형 사판식 압축기를 나타낸 단면도로서, 이를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 상기 사판식 압축기(1)는 전방 실린더블록(20)이 내장된 전방 하우징(10)과, 상기 전방 하우징(10)과 결합되며 후방 실린더블록(20a)이 내장된 후방 하우징(10a)을 가진다.

여기서, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 내부에는 아래에서 설명될 밸브 플레이트(61)의 냉매흡입공(61b) 및 냉매토출공(61a)과 대응하여 흡입실(11) 및 토출실(12)이 각각 형성되어 있다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)은 내부에 다수의 실린더보어(21)가 구비되고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 서로 대응하는 실린더보어(21)에는 피스톤(50)들이 직선 왕복운동하도록 결합됨과 아울러 상기 피스톤(50)들은 구동축(30)에 경사지게 결합된 사판(40)의 외주에 슈(45)의 개재하에 결합된다.

따라서, 상기 구동축(30)과 함께 회전하는 사판(40)에 연동하여 상기 피스톤(50)들은 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 실린더보어(21) 내부를 왕복하게 된다.

그리고, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)과 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에는 밸브유니트(60)가 설치된다.

여기서, 상기 밸브유니트(60)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 냉매흡입공(61b) 및 냉매토출공(61a)을 갖는 밸브 플레이트(61)와 그 양측면에 설치되는 흡입리드밸브(63) 및 토출리드밸브(62)로 구성된다.

이때 상기 흡입리드밸브(63)는 밸브 플레이트(61)의 실린더보어(21)를 향한 면에 설치되고, 토출리드밸브(62)는 각각 전,후방 하우징(10)(10a)을 향한 면에 설치된다.

상기 밸브 플레이트(61)에는 내주측에 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)과 연통되도록 냉매토출공(61a)이 형성되고, 외주측에는 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)과 연통되도록 냉매흡입공(61b)이 형성되며, 상기 흡입리드밸브(63) 및 토출리드밸브(62)에는 각각의 냉매흡입공(61b)과 냉매토출공(61a)을 개폐하는 밸브판(63a)(62a)이 형성된다.

또한, 상기 흡입리드밸브(63)에는 실런더보어(21)로부터 압축된 냉매가 밸브 플레이트(61)의 냉매토출공(61a)을 통해 토출실(12)로 토출될 수 있도록 토출냉매 관통공(63c)이 형성되어 있다.

상기와 같은 밸브유니트(60)는 밸브 플레이트(61)에 형성된 셋팅 핀(61c)이 상기 토출리드밸브(62) 및 흡입리드밸브(63)에 각각 형성된 셋팅 홀(62b)(63b)에 삽입됨으로서 그 위치가 셋팅되는 것이다.

한편, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에 구비된 사판실(24)로 공급되는 냉매가 상기 각 흡입실(11)로 유동할 수 있도록 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에는 다수의 흡입통로(22)가 형성되며, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)은 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 연결통로(23)에 의해 상호 연통된다.

따라서, 상기 피스톤(50)의 왕복운동에 따라 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)내에서 동시에 냉매의 흡입 및 압축이 수행될 수 있는 것이다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 중앙에는 구동축(30)을 지지할 수 있도록 지지공(25)이 형성되고, 상기 지지공(25) 내에는 니들롤러베어링(26)이 개재되어 상기 구동축(30)을 회전가능하게 지지하고 있다.

한편, 상기 후방 하우징(10a)의 외주면 상부에는 피스톤(50)의 흡입행정시 증발기로부터 이송된 냉매를 압축기(1) 내부로 공급하고, 피스톤(50)의 압축행정시에는 압축기(1) 내부에서 압축된 냉매를 응축기 쪽으로 토출하도록 머플러(70)가 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 압축기는, 증발기로부터 공급되는 냉매가 상기 머플러(70)의 흡입부로 흡입된 후 냉매흡입구(71)를 통해 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이의 사판실(24)로 공급되고, 상기 사판실(24)로 공급된 냉매는 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 흡입통로(22)를 따라 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)로 유동하게 된다.

이후, 상기 피스톤(50)의 흡입행정시 상기 흡입리드밸브(63)가 열리게 되는데, 이때 상기 흡입실(11)의 냉매가 상기 실린더보어(21) 내로 흡입된다.

그리고, 피스톤(50)의 압축행정시 상기 실린더보어(21)내로 유입된 냉매가 압축되게 되는데, 이때 상기 토출리드밸브(62)가 열리면서 냉매가 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)로 유동하게 되고 최종적으로 상기 머플러(70)의 냉매토출구(72)를 통해 머플러(70)의 토출부로 토출된 후 응축기로 유동하게 되는 것이다.

한편, 상기 전방 실린더블록(20)의 실린더보어(21)내에서 압축된 냉매는 상기 전방 하우징(10)의 토출실(12)로 유동한 후 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 연결통로(23)를 따라 상기 후방 하우징(10a)의 토출실(12)로 유동하여 이곳의 냉매와 함께 상기 냉매토출구(72)를 통해 머플러(70)의 토출부로 토출된다.

도 3은 상기에서 설명한 밸브유니트의 작동상태를 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이, 실린더보어(21)내에서 왕복운동하는 피스톤(미도시)이 흡입행정을 하게 되면 냉매는 상기 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)내에서 밸브 플레이트(61)의 냉매흡입공(61b)을 통해 흡입리드밸브(63)의 밸브판(63a)을 밀어 이를 점선과 같이 개방시켜 실린더보어(21)내로 흡입된다.

그리고, 피스톤이 압축행정을 하게 되어 실린더보어(21) 내부의 냉매압력이 일정이상이 되면 냉매는 흡입리드밸브(63)의 토출냉매 관통공(63c) 및 밸브 플레이트(61)의 냉매토출공(61a)을 통해 토출리드밸브(62)의 밸브판(62a)을 밀어 하우징(10)(10a)의 토출실(12)내로 유입된다. 이렇게 밸브유니트(60)의 밸브(63)(62)들은 판상의 밸브판(63a)(62a)들이 그 자체의 탄성을 이용해 휘어졌다가 복원되는 원리로 개폐된다.

그러나, 상기 토출리드밸브(62)의 밸브판(62a)은 철 등의 금속제로 이루어짐에 따라 상기 밸브 플레이트(61)의 냉매토출공(61a)을 개방한 후 복원력에 의해 냉매토출공(61a)을 폐쇄할 때, 밸브판(62a)과 밸브 플레이트(61)간에 타격음이 발생하게 된다.

이러한 토출리드밸브(62)의 타격음은 그 세기가 큰 경우 차량 실내로 전파되어 승객에게 불쾌감을 초래할 수 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 밸브 플레이트(61)의 냉매토출공(61a) 주위에 숏블라스트(Shot-Blast) 가공을 하여 미세요철면(65)을 형성하거나, 냉매토출공(61a) 주위에 환형의 홈(66)을 형성하여 토출리드밸브(62) 및 밸브 플레이트(61)간의 접촉면적을 줄임으로써 소음진동을 낮추는 기술이 사용되고 있다.

그러나, 냉매토출공(61a) 주위에 단순히 숏블라스트 가공을 하여 미세요철면(65)만 형성한 경우 초기에는 소음 감소의 효과를 얻을 수 있으나 밸브 플레이트(61)와 토출리드밸브(62)간의 충돌에 의해 미세요철면(65)이 마모되어 소음 및 진동이 상승하는 문제가 있다.

또한, 냉매토출공(61a)의 주위에 환형의 홈(66)만 형성한 경우에도 밸브 플레이트(61)와 토출리드밸브(62)간의 접촉면적을 줄임으로서 소음을 어느 정도 저감시킬 수 있으나 타격에 의한 소음을 효과적으로 감소시키기에는 한계가 있었다. 즉, 환형홈(66)을 너무 크게 할 경우 접촉면적은 줄어드나 토출리드밸브(62)와 접촉하는 부분의 강성이 약화되어 내구성이 저하될 수 있으며, 반대로 작게 형성할 경우 충분한 소음 감소 효과를 얻을 수 없는 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 밸브 플레이트의 냉매토출공 주위에 환형의 홈을 형성함과 동시에 미세요철면을 형성함으로서 상기 토출리드밸브와 밸브플레이트간의 타격음을 효과적으로 줄임과 아울러 소음 감소 효과를 지속할 수 있는 압축기의 밸브유니트을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉매흡입공 및 냉매토출공이 형성된 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트를 사이에 두고 그 양측에 각각 배치되면서 냉매흡입공과 냉매토출공을 개폐하는 흡입리드밸브 및 토출리드밸브를 포함하는 압축기의 밸브유니트에 있어서, 상기 밸브플레이트의 냉매토출공 주위에 환형의 홈이 형성됨과 동시에 미세요철면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 부분에 대해서는 종래 도면 및 도면부호를 참조하여 설명하고 그 반복되는 설명은 생략한다.

도 4 는 본 발명에 따른 밸브유니트를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 밸브유니트를 나타내는 결합 단면도이며, 도 6 은 도 5에서의 A부 확대 단면도이다.

먼저, 본 발명이 적용되는 사판식 압축기(1)의 전체구성 및 작용은 앞서 설명하였으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하며, 여기서는 본 발명의 주요 특징부인 밸브유니트(100)에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 밸브유니트(100)는 상기 전,후방 하우징(10)(10a) 및 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에 각각 설치되는 것으로서, 밸브 플레이트(110)와, 상기 밸브 플레이트(110)의 양측면에 각각 설치되는 흡입리드밸브(130) 및 토출리드밸브(120)로 구성된다.

여기서, 상기 흡입리드밸브(130)는 밸브 플레이트(110)의 실린더보어(21)를 향한 면에 설치되고, 토출리드밸브(120)는 각각 전,후방 하우징(10)(10a)을 향한 면에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 밸브 플레이트(110)에는 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)과 연통되도록 중심으로부터 소정의 반경방향 거리에 등각을 이루며 다수의 냉매토출공(111)이 형성되고, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)과 연통되도록 상기 냉매토출공(111)의 위치보다 큰 반경방향 거리에는 같은 수의 냉매흡입공(112)이 형성된다.

여기서, 상기 냉매흡입공(112) 및 냉매토출공(111)은 도면상에서 5개가 형성되어 있으나, 이는 실린더블록(20)(20a)의 실린더보어(21) 수에 대응하여 증감이 가능하다.

또한, 상기 밸브 플레이트(110)의 양측면에는 상기 흡입리드밸브(130) 및 토출리드밸브(120)의 결합시 위치를 셋팅 할 수 있도록 셋팅 핀(113)이 돌출형성된다.

그리고, 상기 흡입리드밸브(130) 및 토출리드밸브(120)에는 일정한 탄성을 가지며 휘어지고 펴짐에 의해 상기 냉매흡입공(112)과 냉매토출공(111)을 개폐 할 수 있도록 밸브판(131)(121)이 형성된다.

또한, 상기 흡입리드밸브(130)에는 실런더보어(21)로부터 압축된 냉매가 밸브 플레이트(110)의 냉매토출공(111)을 통해 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)로 토출될 수 있도록 토출냉매 관통공(133)이 형성되어 있다.

이러한 상기 흡입리드밸브(130) 및 토출리드밸브(120)에는 상기 밸브 플레이트(110)의 셋팅 핀(113)에 결합되면서 위치가 셋팅될 수 있도록 셋팅홀(132)(122)이 각각 형성된다.

상기와 같은 밸브유니트(100)에 있어서, 상기 밸브 플레이트(110)에는 토출리드밸브(120)의 밸브판(121)과의 접촉면적을 줄일 수 있도록 상기 냉매토출공(111) 주위에 환형의 홈(140)이 형성됨과 동시에 미세요철면(150)이 형성된다.

여기서, 상기 미세요철면(150)은 상기 환형의 홈(140)을 포함하여 일정영역에 형성되되 상기 밸브판(121)과의 접촉면적 보다 더 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 미세요철면(150)은 밸브 플레이트(110)의 측면에 숏블라스트(Shot-Blast) 가공을 함으로서 형성되는 것이지만, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며 더욱 다양한 가공방법으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 환형의 홈(140)과 미세요철면(150)은 상기 토출리드밸브(120)와 접촉하는 밸브플레이트(110)의 일측면에만 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 환형의 홈(140) 및 미세요철면(150)에는 냉매에 포함된 오일이 침적되어 유막을 형성하게 되면서 토출리드밸브(120)와 밸브플레이트(110)간의 타격음을 더욱 줄일수 있게 된다.

한편, 상기에서는 상기 냉매토출공(111) 주위에만 환형의 홈(140)과 미세요철면(150)을 형성하였지만, 상기 냉매흡입공(112) 주위에도 환형의 홈(미도시)과 미세요철면(미도시)을 형성할 수도 있다. 이 경우에는 피스톤(50)의 흡입행정시 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)로부터 상기 실린더보어(21)측으로 냉매가 흡입되는데, 이때 상기 흡입리드밸브(130)의 밸브판(131)과 밸브 플레이트(110)간의 타격음을 줄일 수 있는 것이다.

도 7a 는 종래 냉매토출공 주위에 숏블라스트 가공에 의한 미세요철면만 형성한 경우를 나타낸 그래프이고, 도 7b 는 종래 냉매토출공 주위에 환형의 홈만 형성한 경우를 나타낸 그래프이며, 도 7c 는 본 발명에서와 같이 냉매토출공 주위에 환형의 홈 및 미세요철면을 동시에 형성한 경우를 나타낸 그래프이다.

보는 바와 같이, 본 발명자는 실제로 종래의 구성과 본 발명의 구성에 대해 에어컨(A/C) ON/OFF시의 발생소음을 주파수대별로 측정한 결과, 상기 그래프와 같은 소음 개선효과를 얻을 수 있었다.

즉, 토출리드밸브(120)의 타격음은 압축기(1) 사양에 따라 다른 주파수대에서 나타나게 되는데, 본 실험의 경우 대개 500∼1000Hz에서 주로 발생하였으며, 본 발명의 경우 종래와 대비시 해당 주파수대에서 발생하는 압축기(1) 소음이 현저하게 줄어든 것을 볼 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 밸브유니트는 먼저 냉매토출공(111) 주위에 환형의 홈(140)을 형성하여 토출리드밸브(120) 및 밸브 플레이트(110)간의 접촉면적을 줄임으로서 1차적으로 타격음을 줄이며, 2차적으로 상기 환형의 홈(140)을 포함하여 냉매토출공(111) 주위에 숏블라스트 가공을 통해 미세요철면(150)을 형성함으로서 소음 감소를 보다 효과적으로 하게 되는 것이다.

즉, 상기 미세요철면(150)의 형성으로 인해 밸브 플레이트(110) 및 토출리드밸브(120)의 접촉면적으로 줄일 수 있으며, 미세요철면(150) 사이에 오일을 저류시킬수 있게 되어 타격음을 줄일 수 있다.

또한, 환형의 홈(140)을 형성하여 토출리드밸브(120)와 밸브 플레이트(110)의 접촉시 냉매의 완충역할을 제공하여 타격음을 줄일 수 있다.

아울러, 상기한 본 발명의 구성에 의해 종래의 구성과 대비시 타격음의 주 발생 주파수대에서 특히 소음감소 효과를 얻을 수 있는 것이다.

한편, 상기 밸브유니트(100)의 작용은 종래와 동일함으로 생략하기로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 고정용량형 사판식 압축기(1)에서 밸브 플레이트(110)의 냉매토출공(111) 주위에 환형의 홈(140) 및 미세요철면(150)을 형성한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 가변용량형 사판식 압축기, 전동압축기 등 더욱 다양한 종류의 압축기에 동일한 방법 및 구성으로 적용할 수 있으며, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 밸브 플레이트의 냉매토출공 주위에 환형의 홈을 형성함과 동시에 미세요철면을 형성함으로서, 상기 토출리드밸브 및 밸브플레이트간의 타격음이 효과적으로 줄어듬과 동시에 상기 소음 감소 효과를 지속적으로 얻을 수 있다.

도 1 은 일반적인 압축기를 나타내는 단면도,

도 2 는 종래의 밸브유니트를 나타내는 분해 사시도,

도 3 은 종래의 밸브유니트의 작동상태를 나타내는 단면도,

도 4 는 본 발명에 따른 밸브유니트를 나타내는 분해 사시도,

도 5 는 본 발명에 따른 밸브유니트를 나타내는 결합 단면도,

도 6 은 도 5에서의 A부 확대 단면도,

도 7a ~ 7c 는 종래의 구성과 본 발명의 구성에 대해 에어컨(A/C) ON/OFF시의 발생소음을 주파수대별로 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100: 밸브유니트 110: 밸브 플레이트

111: 냉매토출공 112: 냉매흡입공

113: 셋팅 핀 120: 토출리드밸브

121,131: 밸브판 122,132: 셋팅 홀

130: 흡입리드밸브 133: 토출냉매 관통공

140: 환형 홈 150: 미세요철면

Claims

냉매흡입공(112) 및 냉매토출공(111)이 형성된 밸브플레이트(110)와, 상기 밸브플레이트(110)를 사이에 두고 그 양측에 각각 배치되면서 냉매흡입공(112)과 냉매토출공(111)을 개폐하는 흡입리드밸브(130) 및 토출리드밸브(120)를 포함하는 압축기의 밸브유니트에 있어서,

상기 밸브플레이트(110)의 냉매토출공(111) 주위에 환형의 홈(140)이 형성됨과 동시에 미세요철면(150)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브유니트.
제 1 항에 있어서,

상기 미세요철면(150)은 상기 환형의 홈(140)을 포함하여 토출리드밸브(120)와의 접촉면적 보다 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브유니트.
제 1 항에 있어서,

상기 미세요철면(150)은 숏블라스트(Shot-Blast) 가공으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브유니트.
제 1 항에 있어서,

상기 냉매흡입공(112) 주위에 환형의 홈이 형성됨과 동시에 미세요철면이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브유니트.