KR20130131455A

KR20130131455A - 압축기의 밸브 장치

Info

Publication number: KR20130131455A
Application number: KR20137025741A
Authority: KR
Inventors: 타카히로 이토; 요시에 마츠자키
Original assignee: 산덴 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-12-03
Also published as: EP2685103A4; CN103415701B; CN103415701A; EP2685103A1; WO2012120964A1; US20130340870A1; JP5652613B2; US9188117B2; JP2012188934A; EP2685103B1

Abstract

압축기의 밸브 장치를 개량하여, 압력 맥동에 의한 노이즈 및 압축기의 효율 저하를 억제하는 동시에, 내구성 확보에 의해 압축기 성능의 열화를 억제한다. 밸브 플레이트(103)에 개구된 연통 구멍(103a 또는 103b)과, 상기 연통 구멍(103a 또는 103b)의 외주 가장자리부에, 그 외측 주위에 형성된 홈(103f)에 대해 보스 형상으로 돌출하여 형성된 밸브 시트(103e)와, 밸브 플레이트(103)에 기단부(151A)가 연결되며, 선단부(151B)가 밸브 시트(103e)의 착좌면과 접촉 및 이격 가능한 밸브체(151)를 포함하는 리드 밸브 구조의 밸브 장치로서, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 둘레벽으로부터 직경 방향으로 연장되어 홈(103f)의 외주벽에 이르는 리브(103g)를 복수개 설치한다.

Description

압축기의 밸브 장치{VALVE DEVICE FOR COMPRESSOR}

본 발명은, 냉동 사이클식 공조 장치 등에 사용되는 압축기에 있어서, 냉매를 흡입 또는 토출하도록 개폐되는 밸브 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 압축기에는, 특허문헌 1 등에 나타낸 바와 같이, 실린더 헤드와 실린더 보어의 사이에 개장(介裝)되는 밸브 플레이트에, 흡입실로부터 실린더 보어로 냉매를 흡입하는 흡입 구멍을 개폐하는 흡입 밸브 및 실린더 보어로부터 압축된 냉매를 토출실로 토출하는 토출 구멍이 개구되며, 이들 흡입 구멍 및 토출 구멍을 개폐하는 리드 밸브 구조의 흡입 밸브 및 토출 밸브가 장착되어 있다.

상기 흡입 구멍 및 토출 구멍의 외주 가장자리부에는, 그 외측 주위에 형성된 홈에 대해 보스 형상으로 돌출되어 밸브 시트가 형성되어 있다.

일본국 공개특허공보 평11-210626호

여기에서, 밸브체와 밸브 시트의 착좌면과의 사이에는, 냉매 중에 혼입하는 오일이 부착되어 밸브체가 착좌면에 밀착함으로써, 밸브 개방이 어려워진다. 밸브 시트의 직경 방향의 폭(이하, 단지 '폭'이라고 함)이 넓어 착좌 면적이 큰 경우에는, 밸브체의 착좌면에 대한 밀착력이 커져, 밸브 개방 시에 실린더 보어로부터의 흡입 음압(負壓) 또는 토출압이 증대하여 밀착력(밸브 개방압) 이상에 도달했을 때 한꺼번에 밸브가 개방되며, 이때 발생하는 압력 맥동(흡입 맥동 또는 토출 맥동)에 의해 노이즈가 증대하는 동시에, 압축기의 효율이 저하된다.

상기 문제를 해결하고자, 밸브체 착좌면의 폭을 좁게 하여 착좌 면적을 감소시키면, 압력 맥동에 의한 노이즈나 효율 저하가 충분히 억제되기 전에, 밸브체가 밸브 시트에 착좌될 때의 충격에 의해, 그 충격이 큰 밸브체 선단측의 착좌 부분에서부터 밸브 시트의 찌부러짐(crushing)이나, 좌굴(buckling), 피로(fatigue) 등의 손상이 발생하여, 시일성의 저하로 인해 압축기 성능의 열화가 촉진되어 버린다.

본 발명은, 이러한 종래의 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 밸브체가 착좌면에 밀착되는 것을 억제하여 노이즈를 억제하며, 압축기 효율을 양호하게 유지하는 동시에, 내구성을 확보하여, 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있는 압축기의 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 때문에 본 발명은,

냉매를 흡입 또는 토출하도록 개폐되는 밸브 구멍을 형성한 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 상기 밸브 구멍의 외주(外周) 가장자리부에, 그 외측 주위에 형성된 홈에 대해 보스 형상으로 돌출하여 형성된 밸브 시트와, 상기 밸브 플레이트에 기단부(基端部)가 연결되며, 선단부(先端部)가 상기 밸브 시트의 착좌면(着座面)과 접촉 및 이격 가능한 밸브체를 포함하는 리드 밸브 구조의 밸브 장치로서,

상기 밸브 시트 또는 상기 밸브 시트를 포함하는 주변부의 형상을, 상기 밸브체의 선단측에 대응하는 부분이, 밸브체의 기단측에 대응하는 부분에 대해 보강된 형상으로 형성한 것을 특징으로 한다.

리드 밸브 구조의 밸브 장치에 있어서, 밸브 시트의 밸브체 선단측이 착좌되는 부분은, 밸브체 기단측이 착좌되는 부분과 비교하여, 밸브 개폐 시의 스트로크량이 크다는 점 등에서, 밸브체가 착좌될 때의 충격에 의해 큰 압축 하중이 작용한다.

이와 같이, 압축 하중이 크게 작용하는 밸브 시트의 밸브체 선단측이 착좌되는 부분의 강도를, 비교적 압축 하중의 작용이 작은 밸브체의 기단측이 착좌되는 부분의 강도보다 커지는 형상으로 형성함으로써, 밸브 시트의 찌부러짐, 좌굴, 피로가 억제되며, 나아가 시일성 저하에 따른 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있다.

한편, 이러한 부분적인 보강 구조에 의해, 적어도 비교적 작은 하중이 작용하는 밸브체 선단측이 착좌되는 부분은, 필요 강도를 확보할 수 있을 정도로 착좌 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 밸브체의 착좌면에 대한 밀착력이 감소하며, 밸브 개방 시에 압력 맥동의 발생을 억제하여 노이즈를 억제할 수 있는 동시에, 압축기의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 밸브 장치를 구비한 가변 용량 압축기를 도시하는 종단면도.
도 2는 제 1 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 사시도 및 평면도.
도 3은 제 2 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 평면도.
도 4는 제 3 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 평면도.
도 5는 제 4 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 평면도.
도 6은 제 5 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 평면도 및 종단면도.
도 7은 제 6 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 평면도.
도 8은 제 7 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 일부 파단 사시도.
도 9는 제 8 실시형태에 관한 밸브 장치를 도시하는 평면도.
도 10은 종래의 밸브 장치에서의 과제를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명에 관한 밸브 장치의 찌부러짐의 억제 작용을 설명하는 도면.
도 12는 본 발명에 관한 밸브 장치의 좌굴, 피로의 억제 작용을 설명하는 도면.
도 13은 종래의 밸브 장치에서의 밸브 시트의 찌부러짐양의 분포를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 실시형태에서의 압축기를 도시하며, 이 압축기는, 차량 에어컨 시스템에 사용하는 사판식 가변 용량형의 왕복동 압축기(100)이다.

압축기(100)는, 실린더 블록(101)과, 실린더 블록(101)의 일단에 연결된 프론트 하우징(102)과, 실린더 블록(101)의 타단에 밸브 플레이트(103)를 통해 연결된 실린더 헤드(104)를 구비한다.

실린더 블록(101)과 프론트 하우징(102)에 의해 크랭크실(105)이 구획형성되며, 구동축(106)은, 크랭크실(105) 내를 횡단하도록, 실린더 블록(101) 및 프론트 하우징(102)에 대해 래디얼(radial) 방향 및 스러스트(thrust) 방향의 베어링(113, 115, 116)을 통해 회전 가능하게 지지된다.

구동축(106)의 선단부는, 프론트 하우징(102)의 보스부(102a) 내를 관통하여 프론트 하우징(102)의 외부로 돌출되며, 이 외부로 돌출된 선단부에, 차량의 엔진이나 모터 등의 구동원이 동력 전달 장치를 통해 연결된다.

참고로, 구동축(106)과 보스부(102a)의 사이에 축 시일 장치(112)를 설치하여, 프론트 하우징(102)의 내부(크랭크실(105))를 외부로부터 차단하고 있다.

크랭크실(105) 내에 있어서, 구동축(106)에는 로터(108)가 고정부착되며, 이 로터(108)에 대해 연결부(109)를 통해 사판(107)이 부착되어 있다.

사판(107)은, 그 중심부에 형성된 관통 구멍에 구동축(106)이 관통하여, 구동축(106)과 일체적으로 회전하는 동시에, 구동축(106)의 축 방향으로 슬라이드 가능하며 또한 경사이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 로터(108)는, 프론트 하우징(102)의 전단(前端)측 내벽에 설치된 스러스트 베어링(114)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

로터(108)와 사판(107)의 사이에는, 사판(107)의 경사각을 감소시키는 방향을 향해 사판(107)을 가압(付勢)하는 코일 스프링(110)이 장착되며, 또한 실린더 블록(101)과 사판(107)의 사이에는, 사판(107)의 경사각을 증대시키는 방향을 향해 사판(107)을 가압하는 코일 스프링(111)이 장착되어 있다.

실린더 블록(101)에는, 구동축(106)을 둘러싸도록 복수의 실린더 보어(101a)가 형성되며, 각 실린더 보어(101a)에는, 피스톤(117)이 구동축(106)의 축 방향으로 왕복이동 가능하게 수용되어 있다. 각 피스톤(117)은, 슈(118)를 통해 사판(107)의 외주부에 걸림결합되어 있어, 사판(107)이 구동축(106)과 함께 회전하면, 각 피스톤(117)은 실린더 보어(101a) 내를 왕복이동한다.

실린더 헤드(104)에는, 구동축(106)의 축선의 연장선상에 흡입실(119)이 설치되는 동시에, 흡입실(119)을 환(環)형상으로 둘러싸는 토출실(120)이 설치된다. 흡입실(119)은, 밸브 플레이트(103)에 설치된 밸브 구멍(103a) 및 흡입 밸브의 밸브체(151a)를 통해 실린더 보어(101a)와 연통되며, 토출실(120)은, 토출 밸브의 밸브체(151b) 및 밸브 플레이트(103)에 설치된 밸브 구멍(103b)을 통해 실린더 보어(101a)와 연통되어 있다.

프론트 하우징(102), 실린더 블록(101), 밸브 플레이트(103), 실린더 헤드(104)가, 도시하지 않은 개스킷을 통해 복수의 관통 볼트(140)에 의해 체결되어, 압축기 하우징이 형성된다.

또한, 실린더 블록(101)의 외측에는, 머플러(121)를 설치하고 있다. 머플러(121)에는, 토출실(120)에 연통되는 연통로(121a)가, 밸브 플레이트에 형성된 연통로(103c)와 중합하여 형성되는 동시에, 체크(逆止) 밸브(200)가 내장된다. 체크 밸브(200)는, 상류측의 토출실(120) 내의 압력이 하류측 압력보다 소정 이상 높을 때에만 밸브를 개방하여, 토출실(120)로부터 연통로(103c, 121a)를 통해 유입된 냉매를, 토출 포트(121b)로부터 토출시키도록 되어 있다.

실린더 헤드(104)에는, 차량 에어컨 시스템의 흡입측 냉매 회로(증발기)와 접속되는 흡입 포트(104a)가 형성되는 동시에, 흡입 포트(104a)의 하류측 근방에 개방도 조정 밸브(250)가 개장되어, 흡입측 냉매 회로(증발기)로부터 흡입 포트(104a) 및 개방도 조정 밸브(250)를 통해 유량 조정된 냉매가 흡입실(119)로 흡입되도록 되어 있다.

실린더 헤드(104)에는, 용량 제어 밸브(300)가 부착되어 있다.

용량 제어 밸브(300)는, 토출실(120)과 크랭크실(105)을 연통하는 연통로(125)의 개방도를 조정하여, 크랭크실(105)에 대한 토출 냉매의 도입량을 제어한다.

또한, 크랭크실(105) 내의 냉매는, 베어링(115, 116)과 구동축(106)의 틈새를 빠져나와, 실린더 블록(101)에 형성된 공간(127), 또한 밸브 플레이트(103)에 형성된 오리피스(103d)를 통해 흡입실(119)로 유입된다.

따라서, 용량 제어 밸브(300)에 의해 크랭크실(105)에 대한 토출 냉매의 도입량을 조정하여 크랭크실(105)의 압력을 변화시키며, 사판(107)의 경사각, 즉 피스톤(117)의 스트로크량을 변화시킴으로써, 압축기(100)의 토출 용량을 제어할 수 있다.

참고로, 용량 제어 밸브(300)는, 외부 신호에 근거하여 내장된 솔레노이드에 대한 통전량을 조정하며, 연통로(126)를 통해 용량 제어 밸브(300)의 감압실로 도입되는 흡입실(119)의 압력이 소정값이 되도록, 압축기(100)의 토출 용량을 제어하거나, 또는 내장된 솔레노이드에 대한 통전을 차단함으로써, 연통로(125)를 강제 개방하여, 압축기(100)의 토출 용량을 최소로 제어한다.

다음으로, 상기 흡입 밸브의 밸브체(151a) 및 밸브 구멍(103a)과, 토출 밸브의 밸브체(151b) 및 밸브 구멍(103b)을 포함하여 구성되는 밸브 장치에 대해, 상세하게 설명한다.

우선, 이러한 종류의 밸브 장치의 기본적인 구성(종래 구성)과, 밸브체의 개폐에 따라 밸브 시트의 착좌면에 가해지는 압축 하중에 의해 밸브 시트에 발생하는 영향에 대해 설명한다.

도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 밸브 플레이트(500)에 형성된 밸브 구멍(501)의 외주 가장자리부는, 그 외측 주위에 형성된 홈(502)에 대해 보스 형상으로 돌출되는 밸브 시트(503)가 형성되어 있다. 홈(502)을 설치하여 보스 형상의 밸브 시트(503)로 함으로써, 밸브체(600)의 착좌면을 고정밀도로 형성할 수 있으며, 또한 판 형상의 밸브 플레이트(500)를 프레스 가공함으로써, 홈(502)과 동시에 밸브 시트(503)를 용이하게 가공할 수 있다.

가늘고 긴 리드 밸브로 구성되는 밸브체(600)는, 기단부(601)가 밸브 플레이트에 고정되며, 원형 형상의 선단부(602)가 밸브 시트(502)의 꼭대기면(착좌면)에 접촉 및 이격되어, 밸브 구멍(501)을 개폐하도록 구성되어 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 밸브 시트(503)의 밸브체(600) 선단측이 착좌되는 부분은, 밸브체(600) 기단측이 착좌되는 부분과 비교하여 밸브 개폐 시의 스트로크량이 크다는 점 등에서, 밸브체(600) 착좌 시의 충격으로 인해 큰 압축 하중이 작용한다.

따라서, 밸브체(600)의 밸브 시트(503)에 대한 밀착력을 감소시키기 위해 밸브 시트(503)의 직경 방향의 폭을 좁게 하면, 압력 맥동에 의한 노이즈나 효율 저하가 충분히 억제되기 전에, 강도 부족으로 인해 밸브체(503) 선단측이 착좌되는 부분에서부터, 상기 압축 하중에 의해 손상을 초래하게 된다.

손상 형태 중 하나는, 도 10의 (B), (C)에 도시한 바와 같이, 밸브 시트의 착좌 시의 충격으로 착좌면에 큰 압축 하중을 받으며, 큰 면압(단위 면적당 압력)을 발생하여 소성 변형함에 따른 「찌부러짐」이다.

다른 하나는, 도 10의 (D), (E), (F)에 도시한 바와 같이, 마찬가지로 밸브 시트의 착좌면에 압축 하중을 받았을 때, 굽힘 모멘트를 발생하여, 좌굴 하중에 도달함에 따라 발생하는 「좌굴」이다. 또한, 좌굴 하중에 도달하지 않는 경우에도 굽힘 모멘트를 반복하여 발생시킴에 따라 발생하는 「피로」도 있다.

따라서, 이하에 나타내는 실시형태에서는, 상기의 「찌부러짐」, 「좌굴」 및 「피로」 등의 손상을 회피하기 위해, 밸브 시트 또는 상기 밸브 시트를 포함하는 주변부의 형상을, 상기 밸브체의 선단측에 대응하는 부분이, 기단부측에 대응하는 부분보다 보강된 형상으로 형성한다.

도 2의 (A), (B)에 도시한 실시형태에서는, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 둘레벽으로부터 직경 방향으로 연장되어 홈(103f)의 외주벽에 이르는 리브(103g)를, 복수개(도면에서는 3개) 설치한다.

리브(103g)의 형상은, 도 2의 (A), (B)와 같이 직경 방향 외측을 향해 끝이 가늘어지는 형상 이외에, 도 3과 같이 직경 방향의 폭이 동일한 형상, 도 4와 같이 직경 방향의 중앙부에서 가는 형상 등, 임의의 형상으로 할 수 있다.

리브(103g)의 높이(홈(103f)의 바닥을 기준으로 하는 높이. 이하, 동일)는, 밸브 시트(103e)의 착좌면(=밸브 플레이트면)과 동일한 높이, 혹은 이보다 약간 낮은 높이로 설정된다.

이러한 밸브 장치의 실시형태의 작용을 설명한다.

우선, 리브(103g)의 높이를 밸브 시트(103e)의 착좌면(=밸브 플레이트면)과 동일한 높이로 설정한 경우에 대해 설명한다.

이 경우, 밸브체(151)(151a 또는 151b) 선단측의 둘레 가장자리부는, 밸브 시트(103e)의 착좌면과 함께 각 리브(103g)의 평탄한 꼭대기면(頂面)에도 착좌된다. 따라서, 이들 리브(103g) 형성부 및 그 주변의 밸브 시트(103e)를 포함한 착좌면의 면적이 증가하기 때문에, 밸브체(151) 선단측이 착좌될 때의 충격으로 인해 큰 압축 하중을 받았을 때에도, 면압의 감소에 따라, 찌부러짐을 효과적으로 억제할 수 있다(모델도, 도 11 참조).

동시에, 리브(103g)와 밸브 시트(103e)가 일체화된 부분의 횡단 면적(밸브 플레이트와 평행한 방향의 단면적. 이하, 동일)이 증대하여 세장비(λ; 細長比)가 감소함에 따라, 이 부분의 좌굴 하중이 증대한다. 따라서, 밸브체(151) 선단측이 착좌될 때의 충격으로 인해 큰 압축 하중을 받았을 때에도, 좌굴을 효과적으로 억제할 수 있으며, 반복되는 압축 하중에 의한 피로도 효과적으로 억제할 수 있다(모델도, 12의 (B) 참조).

그리고, 이와 같이 하여, 밸브 시트(103e)의 찌부러짐, 좌굴, 피로 등의 손상을 억제함으로써, 시일성 저하에 따른 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있다.

한편, 이러한 밸브 시트(103e)의 부분적인 보강에 의해, 찌부러짐, 좌굴, 피로의 억제 효과가 높아진 결과, 밸브 시트(103e) 둘레 전체의 폭을 좁혀 착좌면의 총 면적을 작게 할 수 있다. 이에 따라, 밸브체(151)와 밸브 시트(103e)의 착좌면과의 사이에 혼입하는 오일에 의한 밸브체(151)의 밀착력을 감소시킬 수 있어, 밸브 개방 시에 발생하는 압력 맥동을 충분히 억제하며, 노이즈를 억제할 수 있는 동시에, 압축기의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.

참고로, 도 2의 (A), (B)에서는, 리브(103g)를 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단부가 착좌되는 부분에 1곳과, 그보다 도면에서 좌측의 착좌 부분의 2곳에 설치하고 있다.

이는, 리브를 설치하지 않은 경우에 원환 형상의 밸브 시트의 찌부러짐양이, 도 13에 도시한 바와 같은 결과가 얻어진 경우에 대응한 것으로, 밸브체 선단측이 착좌되는 부분에서도 밸브체 기단부와 선단부를 연결하는 방향의 도면의 좌측에서 찌부러짐양이 보다 크며, 압축 하중이 크게 작용한다고 생각되기 때문이다. 예를 들면, 실린더 보어(101a)의 중심축이 밸브체(151)의 기단부(151A)와 선단부(151B)를 연결하는 방향의 도 13에서 좌측에 있는 경우에는, 일반적으로, 실린더 보어로부터의 흡인력이 좌측에서 보다 강하게 발생하여 밸브 시트 착좌면에 작용하는 압축 하중이 커진다.

한편, 도 13에 도시한 바와 같이, 밸브 시트(103e)의 중심으로부터 밸브체 선단 방향을 향해 양측 90도의 범위는, 90도를 초과하는 영역에 대해, 특히 찌부러짐양이 크기 때문에, 상기 양측 90도의 범위에 리브(103g)를 설치하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 따라서, 도 3, 도 4에서는, 각각 밸브 시트(103e)의 중심으로부터 밸브체(151) 선단 방향에 위치한 1곳과, 상기 밸브체(151) 선단 방향을 향해 양측 90도의 위치에 2곳 리브(103g)를 설치하고 있다. 참고로, 밸브체(151) 선단 방향을 향해 양측 90도의 위치는, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측과 기단측의 중간에 위치하는데, 밸브체(151) 선단 방향의 위치에 있는 리브(103g)와 양측 90도의 위치에 있는 리브(103g)를 합한 전체에서, 밸브 시트(103e) 또는 밸브 시트(103e)를 포함하는 주변부의 밸브체(151) 선단측이, 기단측보다 보강된 형상으로 되어 있다.

또한, 이상의 실시형태에서는, 리브(103g)를 3개 설치했지만, 2개 또는 4개 이상 설치해도 되며, 둘레 방향으로 인접한 리브(103g) 사이의 간격도, 등(等) 간격, 비등(非等) 간격 중 어느 것으로도 설정 가능하다.

또한, 리브(103g)를 1곳만 설치해도 된다. 도 13의 결과에 기초하면, 밸브 시트(103e)의 중심으로부터 밸브체 선단 방향을 향해, 찌부러짐양이 많은 측(도면의 좌측) 약 45도까지의 범위에, 1개의 리브(103g)를 설치하는 것이 바람직하다.

참고로, 이상 설명한 리브의 설치 위치, 설치 개수에 대해서는, 이하의 실시형태에서도 마찬가지이다.

다음으로, 도 2~도 4에 도시하는 형태에서, 리브(103g)의 높이를 밸브 시트(103e)의 착좌면(=밸브 플레이트면)보다 약간 낮게 설정한 경우에 대해 설명한다.

이 경우에도, 리브(103g)를 설치한 밸브 시트(103e) 부분의, 리브(103g) 꼭대기면보다 높은 측의 가늘고 긴 부분을 충분히 작게 함으로써, 세장비(λ)가 감소하며, 좌굴 하중이 증대한다. 이에 따라, 밸브체(151) 선단측 착좌 시의 충격으로 인해 큰 압축 하중을 받았을 때에도, 좌굴을 효과적으로 억제할 수 있으며, 반복되는 압축 하중에 의한 피로도 효과적으로 억제할 수 있다(모델도, 도 12의 (C) 참조). 그 결과, 시일성 저하에 따른 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있다.

한편, 리브(103g)에 밸브체(151)가 착좌되지 않은 만큼, 밸브체(151)의 총 착좌 면적을 보다 작게 하여, 밀착력을 감소함으로써, 노이즈 억제 효과, 압축기 효율의 유지 효과를 보다 높일 수 있다.

참고로, 밸브 시트의 밸브체 기단측에도 리브를 설치하는 등 선단측과 동일하게 보강한 경우에는, 큰 압축 하중을 받는 선단측 착좌 부분이 기단측 착좌 부분에 대해 상대적으로 내구 강도가 약해지기 때문에, 이 약한 부분에서부터 쉽게 손상된다. 즉, 본 발명에서는, 큰 압축 하중을 받는 선단측 착좌 부분을, 기단측 착좌 부분보다 보강하여, 밸브 시트 전체의 내구 강도를 균일화함으로써, 찌부러짐, 좌굴, 피로를 효과적으로 억제할 수 있는 것이다.

도 5는, 밸브 시트(103e)를, 그 내주면을 형성하는 밸브 구멍(103a 또는 103b)의 중심축에 대해, 외주면의 중심축이 밸브체(151)의 선단측에 편심하는 설정으로서, 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 직경 방향의 두께가, 기단부측이 착좌되는 부분의 직경 방향의 두께보다 큰 형상으로 형성한 실시형태를 도시한다. 참고로, 본 실시형태에서도, 도 13의 결과에 기초하여, 밸브 시트의 중심으로부터 밸브체 선단 방향을 향해, 찌부러짐양이 많은 측(도면의 좌측) 약 45도 방향으로 편심시키고 있다.

본 실시형태에서는, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 착좌 면적을 증대시킴으로써 면압을 감소시켜 찌부러짐을 억제할 수 있는 동시에, 이 부분의 횡단 면적이 증대하여 좌굴 및 피로를 억제할 수 있으며, 그 결과, 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 밸브체(151)의 기단부측이 착좌되는 밸브 시트(103e) 부분의 폭을 좁히고 밸브체(151)의 총 착좌 면적을 감소시켜, 밀착력을 감소시킬 수 있으므로, 노이즈를 억제할 수 있는 동시에, 압축기의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.

도 6은, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 둘레벽으로부터 직경 방향으로 연장되어 홈(103f)의 외주벽에 이르는 리브(103g)를 복수개 설치하는 동시에, 상기 리브(103g)의 꼭대기면을, 둘레 방향을 따라 복수의 평행한 볼록부(103j; 凸條, ridge)를 갖는 형상으로 형성한 것이다.

도시한 바와 같이, 리브(103g)의 볼록부(103j)의 높이는, 밸브 시트의 착좌면(=밸브 플레이트면)과 동일하게 형성되어 있다.

이러한 구성으로 하면, 리브(103g)의 각 볼록부(103j)에도 밸브체(151)를 착좌시킴으로써, 면압을 감소시켜 찌부러짐을 억제할 수 있다.

또한, 밸브 시트(103e)와 일체로 형성된 리브(103g)에 의해, 이 부분의 횡단 면적이 증대하며 세장비(λ)가 감소하여, 좌굴, 피로를 억제할 수 있다.

이에 따라, 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있다.

특히 본 실시형태에서는, 리브(103g)의 꼭대기면을 평탄면으로 하지 않고 볼록부(103j)를 설치한 것에 의해 착좌 면적의 증가를, 찌부러짐의 억제에 유효한 필요 최소한의 크기로 제한하면서, 리브(103g)의 횡단 면적을 충분히 크게 확보하여 좌굴, 피로의 억제 효과를 보다 높일 수 있다.

도 7은, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 둘레벽으로부터 직경 방향으로 연장되는 리브(103g)의 직경 방향 선단이, 홈(103f)의 외주벽에 도달하지 않은 실시형태를 도시한다.

이 경우에도, 리브(103g)의 작용은, 리브(103g)의 꼭대기면이 밸브 시트의 착좌면(=밸브 플레이트면)과 동일한 높이인 형태, 약간 낮은 형태 각각에 대해, 도 2~도 4의 실시형태와 마찬가지이며, 동일한 높이인 형태에서는, 찌부러짐, 좌굴, 피로를 억제하고, 약간 낮은 형태에서는 좌굴, 피로를 억제함으로써 압축기 성능의 열화를 억제할 수 있는 동시에, 밀착력 감소에 의해 노이즈를 억제할 수 있으며, 또한 압축기의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.

도 8은, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 홈(103f) 바닥면으로부터 꼭대기부를 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상의 리브(103g)를 설치한 것이다.

본 실시형태에 있어서, 리브(103g)의 꼭대기단을 밸브 시트(103e)의 착좌면과 동일한 높이로 하면, 밸브체(151)로부터의 압축 하중이 밸브 시트(103e)와 리브(103g)에 의해 지지되므로, 밸브 시트(103e)의 찌부러짐을 억제할 수 있다. 이 경우, 도 6의 실시형태와 마찬가지로, 착좌 면적의 증가를 찌부러짐의 억제에 유효한 필요 최소한의 크기로 제한하면서, 찌부러짐을 억제할 수 있다.

또한, 밸브 시트(103e)에 이어서 일체로 리브(103g)를 설치함으로써, 리브(103g)를 설치한 부분의 세장비(λ)를 감소시켜 좌굴, 피로를 억제할 수 있다.

이에 따라, 압축기의 성능 열화를 억제할 수 있다.

도 9는, 밸브 시트(103e)의 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 부분의 홈(103f) 바닥면으로부터 기립하는 리브(103g)를, 밸브 시트(103e)와는 분리하여 형성한 것이다. 리브(103g)의 높이는, 밸브 시트(103e)의 착좌면(=밸브 플레이트면)과 동일하다.

본 실시형태와 같이, 리브(103g)가 밸브 시트(103e)로부터 분리하여 형성된 경우에도, 밸브체(151)가 리브(103g)에도 착좌되어 밸브 시트(103e)의 면압을 감소시킬 수 있음에 따라, 밸브 시트(103e)의 찌부러짐을 억제할 수 있다.

한편, 리브(103g)와 밸브 시트(103e)가 분리되어 있기 때문에, 밸브 시트(103e) 자체가 직접 보강되는 구조는 아니지만, 면압의 감소에 따라 밸브체(151) 선단측이 착좌되는 밸브 시트(103e) 부분의 압축 하중이 감소하여, 밸브 시트(103e)에 발생하는 굽힘 모멘트가 감소하며, 그 결과 좌굴, 피로도 억제할 수 있다.

이에 따라, 압축기의 성능 열화를 억제할 수 있다.

또한, 부분적인 리브(103g)의 형성에 의해, 밸브체 착좌면의 총 면적을 감소시킬 수 있으므로, 밀착력 감소에 따라, 노이즈를 억제할 수 있으며, 또한 압축기의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.

참고로, 이상 나타낸 실시형태는, 흡입 밸브 장치 및 토출 밸브 장치 모두에 적용하는 것이 바람직하지만, 어느 하나에만 적용한 경우에도 그 나름의 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

또한, 이상 나타낸 실시형태에서는, 피스톤 왕복동 타입의 압축기에 적용한 것을 나타냈지만, 본 발명은 스크롤 타입 등, 냉매를 흡입하거나, 또는 토출하도록 개폐하는 리드 밸브를 이용하는 타입의 압축기라면, 모든 압축기에 적용할 수 있다.

100 : 압축기
101 : 실린더 블록
101a : 실린더 보어
103 : 밸브 플레이트
103a : 밸브 구멍(흡입측)
103b : 밸브 구멍(토출측)
103e : 밸브 시트
103f : 홈
103g : 리브
104 : 실린더 헤드
151 : 밸브체
151a : 흡입 밸브의 밸브체
151b : 토출 밸브의 밸브체
151A : 기단부
151B : 선단부

Claims

냉매를 흡입 또는 토출하도록 개폐되는 밸브 구멍을 형성한 밸브 플레이트와, 상기 밸브 플레이트의 상기 밸브 구멍의 외주(外周) 가장자리부에, 그 외측 주위에 형성된 홈에 대해 보스 형상으로 돌출하여 형성된 밸브 시트와, 상기 밸브 플레이트에 기단부(基端部)가 연결되며, 선단부(先端部)가 상기 밸브 시트의 착좌면(着座面)과 접촉 및 이격 가능한 밸브체를 포함하는 리드 밸브 구조의 밸브 장치로서,
상기 밸브 시트 또는 상기 밸브 시트를 포함하는 주변부의 형상을, 상기 밸브체의 선단측에 대응하는 부분이, 밸브체의 기단측에 대응하는 부분에 대해 보강된 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브 시트의 상기 밸브체 선단측에 대응하는 부분으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 1개 이상의 리브가 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 리브는, 상기 홈의 바닥으로부터의 높이가 상기 밸브 시트의 밸브체 착좌면과 동일 또는 밸브체 착좌면보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 리브는, 상기 밸브 시트의 외주벽으로부터 홈의 외주벽에 이를 때까지 연장되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 리브는, 상기 밸브 시트의 외주벽으로부터 상기 홈의 외주벽에 이르는 도중까지 연장되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브 시트는, 그 내주원을 형성하는 밸브 구멍의 중심축에 대해 외주원의 중심축이 상기 밸브체의 선단측 방향으로 편심되어, 상기 밸브체 선단측에 대응하는 부분의 직경 방향의 두께가 밸브체 기단측에 대응하는 부분의 직경 방향의 두께보다 큰 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 리브는, 상기 홈의 바닥으로부터의 높이 방향의 꼭대기면(頂面)이, 상기 밸브 시트의 착좌면보다 낮은 면과 동일한 높이의 면이 각각 밸브 시트의 둘레 방향과 평행하게, 직경 방향으로 교대로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 홈의 상기 밸브체 선단측에 대응하는 부분에, 상기 홈의 둘레 방향을 따라 평행하게 상기 밸브 시트의 착좌면과 동일한 높이까지 돌출되는 리브가 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 홈의 상기 밸브체 선단측에 대응하는 부분에, 상기 홈의 바닥부로부터 개구부 방향을 향해 끝이 가늘어지는 형상의 리브가 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 리브는, 상기 밸브 구멍의 중심으로부터 밸브체 선단 방향을 향해 양측 90도의 중심각 범위 내에 1개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 밸브 장치.