KR20120030282A

KR20120030282A - 차량용 압축기

Info

Publication number: KR20120030282A
Application number: KR1020100092560A
Authority: KR
Inventors: 홍선주; 곽정명; 장대환; 임권수
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-03-28

Abstract

본 발명은 차량용 압축기의 밸브어셈블리의 헤드개스킷 구조에 관한 것이다. 본 발명에 의한 차량용 압축기에서는 상기 밸브어셈블리(100)의 헤드개스킷(20)에 밸브플레이트(40)를 향해 돌출되고, 길이방향으로 연장되는 하나 이상의 분압비드(29)가 형성된다. 상기 분압비드(29)는 상기 헤드개스킷(20)의 실링비드(21, 22)에 가해지는 압력을 받아 상기 밸브플레이트(40)로 전달한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 밸브어셈블리의 손상이나 변형이 방지됨으로써 차량용 압축기의 내구성이 향상됨과 동시에, 헤드의 벽 두께를 최소화하여 압축기 용량과 냉매 유로의 저항을 저감하여 차량용 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Description

차량용 압축기{COMPRESSOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 압축기의 밸브어셈블리의 헤드개스킷 구조에 관한 것이다.

자동차의 공조시스템은 차내의 공기를 냉각시키기 위해 차가워진 냉매가 외기와 열교환하는 증발기와, 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 고온 고압의 기체 상태로 만드는 압축기와, 압축기에서 토출된 고온 고압의 냉매를 응축하여 액화하는 응축기와, 응축기에서 액화된 냉매의 압력을 낮춰 증발되기 쉬운 상태로 변화시키는 팽창밸브 등을 포함하여 구성된다.

이와 같은 차량의 공조시스템에 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달한다. 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 기계적 구성이 왕복운동 하면서 냉매를 압축하는 왕복식과, 회전운동 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을 크랭크를 사용하여 다수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있다. 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 회전스크롤과 고정스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

도 1은 일반적인 차량용 압축기의 헤드와 밸브어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 일반적인 차량용 압축기의 해드개스킷의 구성을 도시한 평면도이다.

압축기에서는 일반적으로 냉매가 압축되는 공간, 예를 들어 실린더블럭 내부에 형성되는 피스톤이 왕복운동하는 실린더보어와 그 외의 공간 사이를 연통하기 위한 밸브어셈블리(100)가 구성된다. 도면에는 압축기 헤드(10)와 밸브어셈블리(100)를 구성하는 각각의 구성요소들이 조립 순서에 따라 배열되어 있다.

상기 헤드(10)는 압축기의 외관 일부를 형성하는 구성요소로서, 대략 원통 형상으로 형성된다. 상기 헤드(10)의 외주연을 따라 밸브 어셈블리와 마주하는 방향으로 외벽(11)이 형성되고, 그 내측으로는 후술할 흡입실(14)과 토출실(16)을 구분하기 위한 구획벽(12)이 형성된다.

또한 상기 헤드(10) 내부에는 흡입실(14)과 토출실(16)이 형성된다. 상기 흡입실(14)은 냉매가 압축되는 공간으로 흡입될 냉매가 일시적으로 체류하는 공간이고 상기 토출실(16)은 압축된 냉매가 토출되어 일시적으로 체류하는 공간이다. 상기 흡입실(14)은 상기 헤드(10)의 단면에 대하여 그 외주를 따라 대략 링 형상으로 형성되고, 상기 토출실(16)은 상기 흡입실(14)에 둘러싸인 대략 원형의 공간으로 형성될 수 있다.

한편 상기 헤드(10)와 실린더블럭(도면 미도시) 사이에는 상술한 바와 같이 밸브어셈블리(100)가 구비되는데, 상기 밸브어셈블리(100)에는 순차적으로 헤드개스킷(20), 토출밸브(30), 밸브플레이트(40), 흡입밸브(50) 그리고 흡입개스킷(60)이 구성될 수 있다.

상기 헤드개스킷(20)은 대략 원판형의 탄성을 갖는 금속판으로 구비되며, 상기 헤드(10)와 실린더블럭 사이를 실링(Sealing)하여 냉매 유출을 방지한다. 상기 헤드개스킷(20)은 추후 보다 상세하게 설명한다.

그리고 상기 밸브플레이트(40)는 원형 판상의 금속부재로서, 상기 밸브플레이트(40)에는 상기 흡입실(14)과 연통하기 위한 흡입공(41)과, 상기 토출실(16)과 연통하기 위한 토출공(43)이 구비된다.

또한 상기 밸브어셈블리(100)에는, 상기 토출공(43)을 선택적으로 연통하기 위하여 토출밸브(30)가 상기 밸브플레이트(40)와 상기 헤드개스킷(20) 사이에 구비되며, 상기 흡입공(41)을 선택적으로 연통하기 위하여 복수의 흡입리드(51)를 포함하는 흡입밸브(50)가 상기 토출밸브(30)가 설치되는 반대편에 설치된다.

나아가 상기 밸브어셈블리(100)에는 흡입개스킷(60) 구비된다. 상기 흡입개스킷(60)은 상기 흡입밸브(50)의 외측에 구비되어 상기 밸브어셈블리(100)와 실린더블럭 사이를 실링하는 역할을 한다.

이와 같은 밸브어셈블리(100)에서 상기 헤드개스킷(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 그 외주연을 둘러 원형으로 형성되는 외측실링비드(21)와, 내부에 대략 원형상으로 형성되는 내측실링비드(22)를 포함한다. 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)는 상기 헤드(10) 방향으로 돌출되도록 그 반대편이 요입되어 형성되며, 각각 상기 헤드(10)의 상기 외벽(11)과 상기 구획벽(12)에 맞닿는 위치에 형성된다.

상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)는 상기 헤드(10)의 상기 외벽(11)과 상기 구획벽(12)에 서로 맞닿은 상태에서 압축기를 관통하여 조여지는 볼트의 체결에 의하여 서로 완전히 밀착되어 압축기 외부로 냉매가 유출되거나 상기 흡입실(14)과 상기 토출실(16) 사이에 냉매가 섞이는 것을 방지한다.

또한 상기 헤드개스킷(20)의 상기 내측실링비드(22)와 상기 외측실링비드(21) 사이에 형성되는 링형상의 면에는 상기 밸브플레이트(40)의 흡입공(41)에 대응하는 위치에 관통 형성되는 흡입통공(25)을 포함한 다수의 관통공들이 형성되고, 상기 내측실링비드(22) 안쪽에는 고압 냉매 토출시 상기 토출밸브(30)의 탄성 변형 범위를 제한할 수 있도록 상기 토출밸브(30)를 지지하는 리테이너(23)가 형성된다.

그러나 이와 같은 구성의 헤드개스킷(20)은 조립되었을 때 압축기 조립을 위하여 압축기의 회전축 방향으로 조여지는 볼트의 축력에 의한 대부분의 압력이 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 부분에 집중되며, 그에 따라 결과적으로 상기 흡입개스킷(60)에 전체적인 실링을 위한 균등한 면압 분포가 형성되지 않고, 면압을 거의 받지 않는 면압 취약부가 발생된다는 문제점이 있었다.

따라서 헤드개스킷(20)에 면압이 골고루 분배되도록 하기 위하여 상기 헤드(10)의 외벽(11) 또는 구획벽(12) 등의 두께를 증가시켜 볼트 결합에 의한 축력을 고르게 분배시키는 방법이 사용되기도 하나, 이와 같이 상기 헤드(10)의 벽 두께를 증가시키면 압축기의 전체적인 중량이 증가하여 차량 연비에 손실을 초래할 뿐 아니라, 상기 흡입실(14)이나 토출실(16) 내부의 체적을 감소시킴으로써 냉매가 받는 저항이 증가되어 압축기 성능의 손실을 야기하였다.

나아가 상기 밸브어셈블리(100)가 조립되었을 때 대부분의 압력이 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 부분에 집중됨으로써, 상기 흡입개스킷(60)이 상기 내측실링비드(22)의 위치에 대응하는 실린더블록(70)의 내측 중앙 부분에 집중적인 압력을 받게 됨으로써, 상기 실린더블록(70)의 변형을 초래하여 상기 실린더블록(70) 내부에서 왕복 운동하는 피스톤의 소착의 원인이 된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브어셈블리에 가해지는 압력을 골고루 분배할 수 있는 구조를 갖는 차량용 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 냉매 유로의 저항을 저감 시킬 수 있는 차량용 압축기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 냉매가 흡입되는 흡입실과 토출되는 토출실이 형성되는 하나 이상의 헤드와,상기 헤드에 결합되고, 내부에 냉매가 압축되는 압축공간이 형성되는 실린더블럭, 그리고 상기 헤드와 상기 실린더블럭 사이에 설치되는 밸브어셈블리를 포함하여 구성되는 차량용 압축기에 있어서, 상기 밸브어셈블리는, 상기 흡입실과 상기 압축공간을 연통하는 흡입공과 상기 토출실과 상기 압축공간을 연통하는 토출공이 관통형성되는 밸브플레이트와; 상기 헤드에 그 일면이 밀착되고, 타면이 상기 밸브플레이트에 밀착되도록 설치되고, 상기 밸브플레이트를 향해 돌출되고, 길이방향으로 연장되는 하나 이상의 분압비드가 형성되는 헤드개스킷을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 헤드에는, 상기 헤드의 외주를 둘러 형성되는 외벽과, 상기 흡입실과 토출실을 구획하는 구획벽이 형성되고, 상기 헤드개스킷에는, 상기 외벽에 대응되는 형상으로 상기 헤드를 향해 돌출 형성되는 외측실링비드와, 상기 구획벽에 대응되는 형상으로 상기 헤드를 향해 돌출 형성되는 내측실링비드가 형성될 수 있다.

여기서 상기 하나 이상의 분압비드는, 상기 헤드개스킷의 상기 외측실링비드와 상기 내측실링비드 사이에 형성될 수 있다.

그리고 상기 헤드개스킷의 상기 외측실링비드와 상기 내측실링비드 사이에는 복수의 관통공이 형성되고, 상기 하나 이상의 분압비드는, 상기 복수의 관통공 사이에 구비될 수 있다.

한편 상기 하나 이상의 분압비드는, 원형을 이루는 상기 헤드개스킷의 반지름 방향으로 연장될 수 있다.

본 발명에 의한 차량용 압축기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 밸브어셈블리에 가해지는 압력을 골고루 분배하여 밸브어셈블리의 손상이 방지됨으로써 차량용 압축기의 내구성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명에 의한 차량용 압축기에 의하면 헤드의 벽 두께를 최소화하여 압축기 용량과 냉매 유로의 저항을 저감하여 차량용 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 차량용 압축기의 헤드와 밸브어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 일반적인 차량용 압축기의 해드개스킷의 구성을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 해드개스킷의 구성을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 해드개스킷의 일단면을 도시한 요부 사시도.
도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 요부 단면을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 흡입개스킷의 면압 평가 결과를 도시한 평면도.

이하 본 발명에 의한 차량용 압축기의 실시예의 구성을 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만 설명에 앞서 도 1 내지 2를 참조하여 설명한 일반적인 차량용 압축기와 본 발명에 의한 차량용 압축기에서 서로 대응되는 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 본 발명을 설명함에 있어서 필요한 구성요소에 대해서 도 1 내지 2에 도시된 구성을 인용하여 설명할 수 있다.

도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 해드개스킷의 구성을 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 해드개스킷의 일단면을 도시한 요부 사시도이며, 도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 요부 단면을 도시한 단면도이다. 또한 도 6은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 흡입개스킷의 면압 평가 결과이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 차량용 압축기의 해드개스킷(20)은 탄성 변형 가능한 원형 판상의 금속부재로 구성될 수 있다.

상기 해드개스킷(20)은 그 외주연을 둘러 원형으로 형성되는 외측실링비드(21)를 포함한다. 상기 외측실링비드(21)는 상기 헤드(10) 방향을 향해 돌출되도록 그 반대편이 요입되어 형성되며, 상기 헤드(10)의 상기 외벽(11)에 대응하는 위치에 배치된다.

또한 상기 해드개스킷(20)은 그 내부에 대략 원형상으로 형성되는 내측실링비드(22)를 포함한다. 상기 내측실링비드(22)는 상기 헤드(10) 방향으로 돌출되도록 그 반대편이 요입되어 형성되며, 상기 헤드(10)의 상기 구획벽(12)에 대응하는 위치에 형성된다.

그에 따라 상기 밸브플레이트(100)가 조립되면 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)는 상기 헤드(10)의 상기 외벽(11)과 상기 구획벽(12)에 서로 맞닿은 상태에서 압축기를 관통하여 조여지는 볼트의 체결에 의하여 서로 완전히 밀착된다. 그리하여 압축기 외부로 냉매가 유출되거나 상기 흡입실(14)과 상기 토출실(16) 사이에 냉매가 섞이는 것을 방지한다.

한편 상기 헤드개스킷(20)의 중앙에는 축통공(24)이 관통형성되어 차량용 압축기의 회전축(도면 미도시)이 통과할 수 있도록 한다.

또한 상기 헤드개스킷(20)의 상기 내측실링비드(22)와 상기 외측실링비드(21) 사이에 형성되는 링형상의 면에는 다수의 관통공들이 형성된다. 즉, 상기 밸브플레이트(40)의 흡입공(41)에 대응하는 위치에 관통 형성되는 적어도 하나의 흡입통공(25)과, 실린더블록(70)의 냉매 흡입로와 연결되도록 관통형성되는 하나 이상의 통공(27), 그리고 볼트(도면 미도시)가 관통하여 조여지는 하나 이상의 볼트공(28) 등 복수의 관통공들이 형성된다.

그리고 상기 내측실링비드(22) 안쪽에는 고압 냉매 토출시 상기 토출밸브(30)의 탄성 변형 범위를 제한할 수 있도록 상기 토출밸브(30)를 지지하는 리테이너(23)가 형성된다.

한편 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)외에 다수의 분압비드(29)가 형성된다. 상기 분압비드(29)는 대략 직선으로 연장되고, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)가 돌출되는 방향과 반대방향으로 돌출된다. 즉, 상기 분압비드(29)는 상기 밸브플레이트(40)를 향해 돌출되고 그 반대방향이 요입된다. 그에 따라 상기 분압비드(29)는 상기 밸브플레이트(40)를 향해 돌출되므로 상기 밸브플레이트(40)와 맞닿아 면압을 분배받게 된다.

상기 분압비드(29)는 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 사이에 형성되는 링형상의 면에 주로 형성되며, 특히 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 사이에 형성되는 관통공 주변이나 관통공과 다른 관통공의 사이에 형성된다. 그리고 상기 분압비드(29)는 관통공 주변을 둘러싸는 방향으로 연장되거나, 대략 원형상의 상기 헤드개스킷(20)의 반지름 방향으로 연장되어 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)에 원주 방향으로 집중되는 압력이 반지름 방향으로 분배될 수 있도록 한다.

도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 밸브어셈블리(100)는 상기 헤드(10)와 실린더블럭(70) 사이에 구비되어 볼트 등의 체결수단에 의하여 서로 조여진다. 상기 헤드개스킷(20)은 상기 헤드(10)와 상기 밸브플레이트(40) 사이에 구비되고, 그에 따라 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)가 각각 상기 헤드(10)의 외벽(11)과 구획벽(12)에 맞닿아 압력을 받게 된다. 이때 상기 분압비드(29)는 도 5에 동일한 도면 부호 29로 표시된 두 지점 사이에서 연장되어 상기 밸브플레이트(40)와 밀착되면서 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 사이 압력을 분산시킨다.

또한 상기 분압비드(29)는 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22)에 집중된 압력을 분배받아 상기 밸브플레이트(40)로 전달하여 상기 흡입개스킷(60)의 특정 위치로만 집중되던 압력이 골고루 분산되도록 한다.

이와 같이 상기 헤드개스킷(20)에 복수의 분압비드(29)를 형성함으로써, 도 6에 도시된 것처럼 상기 흡입개스킷(60)에 가해지는 압력의 집중을 완화한다. 이때 화살표 위쪽은 상기 분압비드(29)를 형성하지 않은 경우의 면압 평가 결과이고 화살표 아래쪽은 상기 분압비드(29)를 형성한 이후의 면압 평가 결과이다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 분압비드(29)를 형성한 이후에 면압 분포가 보다 고른 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 밸브어셈블리 10:헤드
20: 헤드개스킷 21:외측실링비드
22: 내측실링비드 23:리테이너
25: 흡입통공 27:통공
28: 볼트공 29:분압비드
30: 토출밸브 40:밸브플레이트
50: 흡입밸브 60:흡입개스킷
70: 실린더블럭

Claims

냉매가 흡입되는 흡입실(14)과 토출되는 토출실(16)이 형성되는 하나 이상의 헤드(10)와,상기 헤드(10)에 결합되고, 내부에 냉매가 압축되는 압축공간이 형성되는 실린더블럭(70), 그리고 상기 헤드(10)와 상기 실린더블럭(70) 사이에 설치되는 밸브어셈블리를 포함하여 구성되는 차량용 압축기에 있어서,
상기 밸브어셈블리는,
상기 흡입실(14)과 상기 압축공간을 연통하는 흡입공(41)과 상기 토출실(16)과 상기 압축공간을 연통하는 토출공(42)이 관통형성되는 밸브플레이트(40)와;
상기 헤드(10)에 그 일면이 밀착되고, 타면이 상기 밸브플레이트(40)에 밀착되도록 설치되고, 상기 밸브플레이트(40)를 향해 돌출되고, 길이방향으로 연장되는 하나 이상의 분압비드(29)가 형성되는 헤드개스킷(20)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 헤드(10)에는,
상기 헤드(10)의 외주를 둘러 형성되는 외벽(11)과, 상기 흡입실(14)과 토출실(16)을 구획하는 구획벽(12)이 형성되고,
상기 헤드개스킷(20)에는,
상기 외벽(11)에 대응되는 형상으로 상기 헤드(10)를 향해 돌출 형성되는 외측실링비드(21)와, 상기 구획벽(12)에 대응되는 형상으로 상기 헤드(10)를 향해 돌출 형성되는 내측실링비드(22)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 압축기.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 분압비드(29)는,
상기 헤드개스킷(20)의 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 사이에 형성됨을 특징으로 하는 차량용 압축기.
제2항에 있어서,
상기 헤드개스킷(20)의 상기 외측실링비드(21)와 상기 내측실링비드(22) 사이에는 복수의 관통공이 형성되고,
상기 하나 이상의 분압비드(29)는, 상기 복수의 관통공 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 압축기.
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 분압비드(29)는,
원형을 이루는 상기 헤드개스킷(20)의 반지름 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 압축기.