KR20150109689A

KR20150109689A - 왕복식 압축기

Info

Publication number: KR20150109689A
Application number: KR1020140032789A
Authority: KR
Inventors: 황승용; 김기복; 윤덕빈; 윤상훈
Original assignee: 한온시스템 주식회사; 울브린코리아(주)
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-02
Also published as: KR102043926B1

Abstract

본 발명은 왕복식 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 흡입공 또는 토출공의 테두리를 따라 그 외측에 탄성 재질의 완충부를 형성함으로써, 흡입 리드 또는 토출 리드의 개폐 작동시 발생되는 소음 저감과 성능 향상의 효과가 있는 왕복식 압축기가 제공된다.

Description

왕복식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브 플레이트에 형성되는 흡입공 또는 토출공의 테두리 외측을 러버 코팅함으로써, 흡입 리드 또는 토출 리드의 개폐 동작시 발생되는 소음이 저감되고 밸브 플레이트를 포함하는 압축기 성능 향상의 효과가 있는 왕복식 압축기에 관한 것이다.

자동차 공조 시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달한다.

이와 같은 압축기에는 실제로 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 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 1에는 일반적인 사판식 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 2에는 일반적인 사판식 압축기의 일부 구성이 분해사시도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 압축기(10)의 골격과 외관을 프론트헤드(11), 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12'), 그리고 리어헤드(27)가 형성한다. 이들은 상기 프론트헤드(11), 전방실린더블록(12), 후방실린더블록(12') 및 리어헤드(27)의 순서로 배열되어 결합된다.

여기서, 프론트헤드(11)는 대략 원통형상으로, 내부에는 토출실(11a) 및 흡입실(11b)이 형성된다. 토출실(11a) 및 흡입실(11b)은 각각 전방실린더블록(12)을 향하여 개구된다. 또한, 토출실(11a) 및 흡입실(11b)은 전방실린더블록(12) 각각의 실린더보어(12a)와 후술할 밸브어셈블리(14)를 통해 선택적으로 연결될 수 있도록 형성된다.

전방실린더블록(12)은 프론트헤드(11)와 결합된다. 전방실린더블록(12)의 내부에는 아래에서 설명될 회전축(24)이 삽입되는 방향과 평행한 방향으로 원통형상의 실린더보어(12a)가 다수개 형성된다.

프론트헤드(11)와 전방실린더블록(12)의 사이에는 흡입실(11b) 및 토출실(11a)과 실린더보어(12a) 사이에서 냉매의 유동을 제어하는 밸브어셈블리(14)가 구비된다. 즉, 밸브어셈블리(14)는 흡입실(11b)에서 실린더보어(12a)로, 그리고, 실린더보어(12a)에서 토출실(11a)로의 냉매 유동을 제어한다.

밸브어셈블리(14)에는 밸브플레이트(15)가 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브플레이트(15)는 대략 원판형상으로 각각의 실린더보어(12a)와 대응되는 위치에 토출공(15a) 및 흡입공(15b)이 형성된다.

밸브플레이트(15)의 양측면에는 흡입리드(16) 및 토출리드(17)가 구비된다. 흡입리드(16) 및 토출리드(17)는 탄성변형이 가능한 재질로서 실린더보어(12a)의 내부 압력에 따라 탄성변형되어 흡입공(15b) 및 토출공(15a)을 개폐하는 역할을 한다.

프론트헤드(11)와 마주보는 밸브플레이트(15)의 일면에는 헤드개스킷(18)이 구비된다. 헤드개스킷(18)은 대략 원판 형상으로, 프론트헤드(11)와 밸브플레이트(15) 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다.

헤드개스킷(18)에는 그 중심을 관통하여 축지지공(h)이 형성된다. 축지지공(h)은 아래에서 설명될 회전축(24)이 관통하여 설치된다.

헤드개스킷(18)에는 리테이너(19)가 형성된다. 리테이너(19)에는 헤드개스킷(18)의 축지지공(h)을 중심으로 헤드개스킷(18)의 외주면을 향해 방사상으로 연장되어 형성된다. 리테이너(19)는 토출실(11a)을 향해 소정의 각도만큼 절곡되어 형성된다.

리테이너(19)는 헤드개스킷(18)과 일체로 형성된다. 리테이너(19)는 토출리드(17)가 냉매의 토출압에 의해 토출실(27a)의 내부를 향해 과도하게 탄성변형되는 것을 방지하기 위한 부분이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전방실린더블록(12)과 마주보는 밸브플레이트(15)의 일면에는 흡입개스킷(20)이 구비된다. 흡입개스킷(20)은 대략 원판 형상으로, 프론트헤드(11)와 전방실린더블록(12) 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다.

흡입개스킷(20)에는 그 중심을 관통하여 축지지공(h)이 형성된다. 상기 축지지공(h)에는 아래에서 설명될 회전축(24)이 관통하여 설치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 흡입개스킷(20)에는 각각의 실린더보어(12a)에 대응되는 다수개의 개구부(20a)가 형성된다.

또한, 흡입개스킷(20)에는 다수개의 볼트공(b)이 형성된다. 볼트공(b)은 개구부(20a)를 사이에 두고 흡입개스킷(20)의 외주면과 인접한 곳에 형성된다. 이 볼트공(b)은 고정볼트(B)가 관통하여 체결되는 부분이다.

전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')은 서로 결합되는 면에 요입된 부분이 형성되어 사판실(23)을 구성한다. 사판실(23)에는 회전축(24)에 설치된 사판(25)이 회전가능하게 위치된다.

프론트헤드(11)와 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')의 중앙을 관통하여 회전축(24)이 설치된다. 회전축(24)에는 대략 원판형상의 사판(25)이 회전축(24)의 연장방향에 대해 경사지게 설치된다.

사판(25)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 슈(26)가 설치된다. 슈(26)는 사판(25)의 가장자리를 따라 이동하도록 구성된다.

한편, 실린더보어(12a)의 내부에는 피스톤(30)이 직선왕복운동 가능하도록 설치된다. 피스톤(30)은 실린더보어(12a)의 내부와 대응되는 대략 원기둥형상으로, 양단이 각각 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')의 실린더보어(12a)에 위치된다.

즉, 하나의 피스톤(30)의 각각의 양단이 실린더보어(12a) 내에서 냉매를 압축하는 역할을 한다. 피스톤(30)은 그 중간 부분이 슈(26)와 결합되어 있어, 사판(25)의 회전에 따라 직선왕복운동 하게 된다.

리어헤드(27)는 후방실린더블록(12')의 일면에 장착되는 것이다. 리어헤드(27)에는 토출실(27a) 및 흡입실(27b)이 형성된다. 토출실(27a) 및 흡입실(27b)은 각각 후방실린더블록(12')을 향하여 개구된다.

토출실(27a) 및 흡입실(27b)은 후방실린더블록(12')에 형성된 실린더보어(12a)들과 밸브플레이트(15)를 통해 선택적으로 연결된다.

리어헤드(27)와 후방실린더블록(12') 사이에도 밸브어셈블리(14)가 구비된다. 즉, 밸브어셈블리(14)는 흡입실(27b)에서 실린더보어(12a)로, 그리고, 실린더보어(12a)에서 토출실(27a)로의 냉매 유동을 제어한다.

리어헤드(27)와 마주보는 밸브플레이트(15)의 일면에도 헤드개스킷(18)이 구비된다. 헤드개스킷(18)은 대략 원판 형상으로, 리어헤드(27)와 밸브플레이트(15) 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고 도시되지는 않았지만, 후방실린더블록(12')과 마주보는 밸브플레이트(15)의 일면에도 흡입개스킷(20)이 구비된다. 흡입개스킷(20)은 리어헤드(27)와 후방실린더블록(12') 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 압축기의 동작을 설명한다. 외부에서 전달되는 구동력에 의해 회전축(24)이 회전함에 따라, 사판(25)이 회전축(24)과 함께 회전된다. 사판(25)의 회전은 피스톤(30)이 실린더보어(12a) 내부에서 직선왕복운동을 하도록 한다.

이때, 회전축(24)이 회전함에 따라, 흡입실(11b)(27b)의 냉매가 각각 실린더보어(12a) 내부로 흡입된다.

참고로, 실린더보어(12a)로 냉매가 흡입되는 것은 피스톤(30)이 해당되는 실린더보어(34)에서 하사점으로 이동할 때이다.

이와 같이, 실린더보어(12a)에 냉매가 전달되면, 해당되는 실린더보어(12a)의 피스톤(30)이 밸브플레이트(15)방향으로 이동하게 되고, 냉매의 압축이 일어난다.

냉매가 실린더보어(12a) 내에서 압축되면, 실린더보어(12a) 내부의 압력은 상대적으로 높아져 토출실(11a)(27a)로 냉매가 토출된다. 토출실(11a)(27a)로 토출된 냉매는 냉매토출구를 통해 응축기(미도시)쪽으로 전달된다.

그런데, 압축기(10) 내에는 윤활유가 미스트(mist) 상으로 존재하고 있으며, 압축 공정시에는 밸브플레이트(15)와 흡입리드(16) 사이에 윤활유가 부착된 상태로 흡입리드(16)가 흡입공(15b)을 폐쇄하고 있다. 그 후, 압축 공정으로부터 흡입 공정으로 이행되면, 실린더보어(12a) 내의 압력이 저하되어 흡입리드(16)의 전면과 후면에 압력차가 작용하게 된다.

이때, 흡입리드(16)와 밸브플레이트(15) 사이에 부착된 윤활유의 표면장력 등에 의한 부착력이 압력차보다 큰 경우에는, 흡입리드(16)가 밸브플레이트(15)로부터 떨어지지 못하며, 그 후 압력차가 더욱 커지면 뒤늦게 흡입리드(16)가 급작스럽게 작동하여 흡입공(15b)을 개방시키게 됨에 따라, 압축기(10)의 맥동 소음이 발생하게 되는 문제가 있다.

아울러, 흡입 공정에서 압축 공정으로 이행시에는, 흡입리드(16)가 흡입공(15b)을 막아 폐쇄하는 과정에서 흡입공(15b)의 테두리에 흡입리드(16)가 부딪혀 충격 소음이 발생되는 문제가 있다. 이러한 맥동과 소음 발생의 문제는 토출공(15a)의 개폐와 관련한 토출리드(17)의 작동에서도 마찬가지이며, 이에 따라 압축기 성능이 저하되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해, 종래에는 토출공(15a)과 흡입공(15b) 주위를 숏블라스트(shot-blast) 가공이나 프레스 가공, 또는 레이저 가공에 의해 미세 요철면을 형성하여, 흡입리드(16) 또는 토출리드(17)와 밸브 플레이트(15) 간의 접촉면적을 줄임으로써 소음 진동을 낮추는 기술이 적용되었다.

도 3은 이처럼 밸브 플레이트(15)의 흡입공(15b) 주변에 미세 요철면(15c)을 형성한 예를 도시하고 있다.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 흡입공(15b) 주변에 미세 요철면(15c)을 형성한 경우, 초기에는 소음 감소의 효과를 얻을 수 있으나, 밸브 플레이트(61)와 토출리드(17) 간의 반복적인 충돌에 의해 미세 요철면(15c)이 마모되어 맥동 저감 효과가 저하되는 문제가 있다.

또한, 숏블라스트 가공시에는 사용한 숏블라스트 입자가 잔류하지 않도록 밸브 플레이트(61)의 세척에 유의하지 않으면 안되며, 레이저를 이용하는 방법은 설비 단가 등으로 인해 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다.

아울러, 펀치를 이용한 프레스 방법은 성형 가능한 형상이 한정되고 펀치의 마모로 인해 요철 치수가 변화하게 되므로, 소정의 맥동 감소 효과를 얻기 위해 빈번하게 펀치를 바꿔야 하는 불편함이 있다.

KR

10-2007-0025467

A (2007.03.08 공개)

JP

4214778

B2 (2008.11.14 등록)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 흡입 리드 또는 토출 리드의 작동에 의한 맥동 및 소음 발생 저감과, 압축기 성능 향상의 효과가 있는 왕복식 압축기의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 중앙에 센터 보어가 형성되고, 상기 센터 보어의 반경 방향 외측에 원주 방향으로 서로 이격하여 복수의 실린더 보어가 형성되는 실린더 블럭; 상기 실린더 블럭의 일측에 결합되고 내부에 흡입실과 토출실이 형성되는 하우징; 및 상기 실린더 블럭과 상기 하우징 사이에 개재되며, 상기 실린더 보어와 각각 연통하는 흡입공과 토출공이 형성되는 밸브 플레이트;를 포함하며, 상기 밸브 플레이트의 일측에 완충부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기가 제공된다.

여기서, 상기 완충부는 탄성체로 이루어진다.

이때, 상기 탄성체는, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수소첨가 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 플루오로카본 고무(FKM) 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

이때, 상기 완충부는, 상기 흡입공 또는 상기 토출공의 외주연에 형성될 수 있다.

또한, 상기 완충부는, 상기 밸브 플레이트의 상기 실린더 블럭 대향면에 형성될 수 있다.

이때, 상기 완충부의 일측에 요홈 구조의 이물질 포집홈이 형성될 수 있다.

또한, 녹방지 및 상기 탄성체 부착을 위해, 상기 밸브 플레이트의 일측이 프라이머 처리된다.

이때, 상기 완충부는, 코팅후 110℃ ~ 130℃의 온도에서 5분 ~ 20분간 건조시키고, 230℃ ~ 280℃에서 10분 ~ 30분간 가류시켜 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 완충부는, 교차하는 복수 개의 라인 패턴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 완충부는, 복수 개의 원형 패턴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 완충부는, 복수 개의 원호띠 패턴을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 완충부는, 복수 개의 사각형 패턴을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기에 의하면, 밸브 플레이트의 흡입공 또는 토출공 주변에 완충부를 형성함으로써, 흡입 리드 또는 토출 리드의 폐쇄 작동시 충격 소음을 흡수하게 되므로, 맥동 소음 저감과 압축기의 작동 성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 밸브 플레이트의 실린더 블럭 대향면에 완충부를 형성함으로써, 종래 냉매 누설 방지를 위해 별도로 구비되었던 개스킷을 삭제할 수 있으며, 부품수 축소에 따른 제조 비용 절감의 효과가 있다.

도 1은 사판식 압축기의 일 예를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 종래의 밸브 플레이트를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플레이트의 일면을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 플레이트의 일면을 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충부 패턴을 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충부 패턴을 도시한 개략도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충부 패턴을 도시한 개략도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 왕복식 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

또한, 아래의 실시예는 왕복식 압축기로서 사판식 압축기의 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 크랭크식이나 워블 플레이트식 등 밸브 플레이트가 사용되는 다른 종류의 왕복식 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.

실시예

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기의 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기(100, 이하 '압축기')는, 크게 실린더 블럭(200)과, 하우징(300), 및 밸브 플레이트(400)를 포함한다.

여기서, 실린더 블럭(200)과 하우징(300)은 압축기(100)의 전체적인 외관을 이루는 것으로, 실린더 블럭(200)은 후방 실린더 블럭(210)과 전방 실린더 블럭(220)을 포함하며, 하우징(300)은 후방 실린더 블럭(210)의 후방에 결합된다.

후방 실린더 블럭(210)은 압축기(100)의 길이 방향으로 중간 부분, 즉 전방 실린더 블럭(220)과 하우징(300) 사이에 배치되는 통체이다.

후방 실린더 블럭(210)의 내부 중앙에는 후술하는 회전 샤프트(600)를 수용하는 센터 보어(211)가 형성되고, 센터 보어(211)의 반경 방향 외측으로 복수의 실린더 보어(212)가 형성된다. 각각의 실린더 보어(212)에는 피스톤(900)이 수용되어 왕복 운동하면서 냉매를 압축하게 된다.

전방 실린더 블럭(220)은 후방 실린더 블럭(210)의 전방에 결합되며, 후방 실린더 블럭(210) 전단의 개구부를 폐쇄하는 통체이다.

전방 실린더 블럭(220)은 후방 실린더 블럭(210)을 향해 후단이 개방된 형상이며, 그 내부에 크랭크실(221)이 형성되는데, 이 크랭크실(221)에서 후술하는 사판(840)의 회전과 경사각 변화가 이루어진다.

하우징(300)은 후방 실린더 블럭(210)을 향해 전단이 개방된 형상이며, 후방 실린더 블럭(210)의 후방에 결합되어 후방 실린더 블럭(210) 후단의 개구부를 폐쇄한다.

하우징(300)에는 흡입 행정시 후방 실린더 블럭(210)의 실린더 보어(212)로 냉매를 공급하는 흡입실(310)과, 압축 행정시 실린더 보어(212) 내의 압축된 냉매가 토출되는 토출실(320)이 내부에 형성된다.

후방 실린더 블럭(210)과 하우징(300) 사이에 밸브 플레이트(400)가 개재된다. 이때, 도 1에 도시된 사판식 압축기(10)의 프론트 헤드(11)처럼, 전방 실린더 블럭(220)의 전방에 흡입실과 토출실을 가진 별도의 전방 하우징(미도시)이 결합되는 경우에는, 이 전방 하우징과 전방 실린더 블럭(220) 사이에도 밸브 플레이트(400)가 개재될 수 있다.

밸브 플레이트(400)에는 흡입실(310)과 각각의 실린더 보어(212)를 연통하는 복수 개의 흡입공(410)이 원주 방향으로 서로 이격하여 형성되며, 후방 실린더 블럭(210)과 밸브 플레이트(400) 사이에 흡입리드시트(510)가 개재된다.

흡입리드시트(510)에는 각각의 흡입공(410)과 대응되도록 원주 방향을 따라 서로 이격하여 복수 개의 흡입 리드(미도시)가 절개 형성되어, 흡입 리드 양면에 가해지는 압력차에 따라 흡입공(410)을 개폐하게 된다.

또한, 흡입공(410)의 외측에 복수 개의 토출공(420)이 원주 방향으로 서로 이격하여 형성되며, 각각의 토출공(420)은 토출실(320)과 각각의 실린더 보어(212)를 연통하도록 형성된다.

밸브 플레이트(400)와 하우징(300) 사이에 토출리드시트(520)가 개재되며, 토출리드시트(520)에는 각각의 토출공(420)을 개폐하도록 원주 방향을 따라 서로 이격하여 복수 개의 토출 리드(미도시)가 형성된다.

회전 샤프트(600)는 외부 구동원(미도시)의 회전 구동력을 압축기(100) 내부로 전달하는 수단으로서, 전방 하우징(300)의 외부로 연장되는 회전 샤프트(600)의 일단에 회전풀리(610)가 결합되며, 외부 구동원으로부터 제공되는 회전 구동력은 회전풀리(610)를 통해 회전 샤프트(600)로 전달된다.

이때, 회전 샤프트(600)의 전단부는 전방 실린더 블럭(220)의 중앙부를 관통하여 회전 가능하게 설치되고, 회전 샤프트(600)의 후단부는 후방 실린더 블럭(210)의 중앙부에 형성된 센터 보어(211)에 회전 가능하게 설치된다. 회전 샤프트(600)의 양단에는 래디얼 베어링(620)이 각각 개재되어 회전 샤프트(600)를 회전 가능하게 지지한다.

회전 샤프트(600) 회전시 회전 샤프트(600)와 함께 일체로 회전하도록, 회전 샤프트(600)의 일측 외주면에 로터(700)가 결합된다. 이때, 로터(700)의 후면 일측에는 힌지부(710)가 돌출 형성된다.

로터(700)의 후방에 이격하여, 회전 샤프트(600) 상에 허브(800)가 결합된다. 이때, 허브(800)의 전면 일측에는 로터(700)의 힌지부(710)와 대응 결합하는 힌지수용부(810)가 형성되며, 로터(700)와 허브(800)는 힌지부(710)와 힌지수용부(810)를 연결하는 힌지핀(720)에 의해 힌지 결합된다.

이에 따라, 로터(700) 회전시 허브(800)는 로터(700)와 함께 일체로 회전하게 되며, 후술하는 사판(840)과 함께 회전 샤프트(600)에 대하여 경사각이 변화할 수 있다.

한편, 허브(800)의 전면 타측에는, 후술하는 사판(840)의 경사각 변화시 그 최대 경사각을 규제하는 역할을 하는 사판스토퍼(820)가 돌출 형성된다. 또한, 로터(700)와 허브(800) 사이에는 사판(840)이 경사졌을 때 원위치로 탄성 가압하는 복귀스프링(830)이 개재된다.

사판(840)은 허브(800)의 외주면 일측에 결합하여 회전 샤프트(600)의 회전시 로터(700) 및 허브(800)와 함께 일체로 회전하며, 회전 샤프트(600)의 회전 구동력을 피스톤(900)의 왕복 직선운동으로 전환한다.

즉, 피스톤(900) 전단에 절곡 형성되는 걸림부(910)가 슈(920)에 의해 사판(840)의 가장자리 부분에 미끄럼 지지되는데, 사판(840)이 소정 각도 경사져서 회전하면 사판(840)의 가장자리에 걸린 피스톤(900)이 실린더 보어(212) 내부를 왕복 운동하게 된다.

상술한 바와 같이, 예컨대 사판(840)은 압축기(100)의 냉매 토출 용량이 조절될 수 있도록, 회전 샤프트(600)에 대한 경사 각도가 가변되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 사판(840)이 회전 샤프트(600)에 대해 소정 각도 경사지게 되면, 회전 샤프트(600)를 중심으로 사판(840)이 회전할 때, 피스톤(900)이 실린더 보어(212) 내에서 왕복 운동을 하며 냉매를 압축하게 된다. 이와 달리, 회전 샤프트(600)에 대한 사판(840)의 경사각이 90°인 경우, 피스톤(900)의 왕복 운동이 사라지고, 회전 샤프트(600)는 공회전하게 된다.

사판(840)의 경사 각도 조절은 하우징(300)의 일측에 설치되는 압력조절밸브(미도시)에 의해 이루어지는데, 이 압력조절밸브는 토출실(320)과 크랭크실(221)을 연통하는 유로(미도시)의 개도를 조절하며, 사판(840)은 크랭크실(221)의 압력 변화에 따라 그 경사각이 변화하게 된다. 이때, 사판(840)의 경사각 변화에 따라 피스톤(900)의 스트로크(stroke)가 변화되어 냉매의 토출량이 조절되는 것이다.

이에 대하여 좀 더 상세히 설명하자면, 압축기(100) 작동시 냉매의 흡입 및 압축과정에서 발생하는 압축력의 합력으로부터 펌핑 모멘트가 생성되는 반면, 크랭크실(221)의 내부 압력에 의해 크랭크실 모멘트가 생성된다. 이러한 모멘트의 전체적인 합력이 사판(840)의 경사각을 결정하게 되는데, 펌핑 모멘트는 실질적으로 냉매의 압축 및 흡입 과정에서 발생하는 것으로 임의적으로 제어가 불가능하다. 반면에, 크랭크실 모멘트는 크랭크실(221)의 압력을 제어하는 것에 의해 모멘트의 크기를 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 크랭크실(221)의 압력을 변화시킴으로써 사판(840)의 기울기를 변화시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 피스톤(900)은 사판(840)에 의해 실린더 보어(212)의 내부를 왕복 운동하면서 냉매를 압축하는 수단으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 사판(840)의 가장자리 부분에 슈(920)를 통해 상대 이동 가능하게 연결된다.

사판(840)의 회전에 의해 후방 실린더 블럭(210)의 실린더 보어(212) 내주면을 따라 피스톤(900)이 직선 왕복운동을 함으로써, 흡입공(410)을 통해 실린더 보어(212) 내부로 흡입된 냉매를 압축한다.

이때, 피스톤(900)에 의해 실린더 보어(212)에서 압축된 냉매는 토출공(420)을 통해 하우징(300)의 토출실(320)로 토출된 후, 토출포트(미도시)를 통해 외부의 냉각시스템으로 공급된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플레이트의 일면을 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이 흡입리드시트(510)와 대향하는 밸브 플레이트(400)의 일면에, 흡입공(410)의 외주연을 따라 완충부(430)가 형성된다.

이때, 완충부(430)는 흡입공(410) 개폐시 흡입 리드가 밸브 플레이트(400)와 맞닿게 되는 영역에 형성되는 것이 바람직하며, 따라서 흡입 리드의 형태에 따라 완충부(430)의 전체적인 형태 역시 적절히 선택될 수 있다.

완충부(430)는 흡입 리드가 흡입공(410) 주변을 타격하면서 발생하는 충격 소음을 흡수하기 위한 것으로, 따라서 완충부(430)는 고무나 실리콘 또는 합성수지 재질의 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 상기 탄성체는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수소첨가 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 플루오로카본 고무(FKM) 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 탄성체는 밸브 플레이트(400)의 일면에 스크린 코팅 또는 스프레이 코팅되어 완충부(430)를 형성할 수 있다.

더욱 상세하게는, 녹방지 및 탄성체 부착을 위해, 완충부(430)를 형성하고자 하는 밸브 플레이트(400)의 일측을 먼저 프라이머(primer) 처리하고, 탄성체를 스크린 코팅 또는 스프레이 코팅하여 완충부(430)를 형성한다. 이후, 110℃ ~ 130℃의 온도에서 5분 ~ 20분간 건조시키고, 230℃ ~ 280℃에서 10분 ~ 30분간 가류시킨다. 가류 온도가 230℃보다 낮으면 충분한 가류가 되지 않고, 280℃보다 높으면 고무가 너무 경화되어 탄성을 잃고 충격시 깨질 염려가 있다.

이때, 흡입공(410)에 대하여 밸브 플레이트(400)의 반경 방향 내측으로 소정 간격 이격하여 이물질 포집홈(440)이 각각 형성될 수 있다. 이물질 포집홈(440)은 밸브의 흡입 리드와 밸브 플레이트(400) 사이에 이물질이 끼이는 것을 방지하고자 완충부(430) 영역 내에 요홈 구조로 형성되며, 이물질 포집홈(440)의 형태와 폭과 길이 등의 규격은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

한편, 도 5에는 밸브 플레이트(400)의 흡입리드시트(510) 대향면에 흡입공(410)의 외주연을 따라 완충부(430)가 형성된 예를 도시하고 있으나, 토출 리드의 충격 소음 흡수를 위해, 그 반대면인 토출리드시트(520) 대향면에도 토출공(420)의 외주연을 따라 완충부(430)가 형성될 수 있다.

즉, 흡입공(410)의 외주연에만 완충부(430)가 형성되거나, 토출공(420)의 외주연에만 완충부(430)가 형성될 수도 있고, 흡입공(410)의 외주연과 토출공(420)의 외주연 모두에 완충부(430)가 형성되는 것도 가능하다. 이때, 토출공(420)의 일측에 전술한 이물질 포집홈(440)이 형성될 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 플레이트의 일면을 도시한 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 실린더 블럭(200)과 대향하는 밸브 플레이트(400)의 일면에 완충부(430)가 형성되되, 밸브 플레이트(400)의 일면 전체에 완충부(430)가 형성될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 피스톤(900) 또는 실린더 보어(212)와 대응되는 영역을 제외하고 그 주변부에만 완충부(430)가 형성되는 것도 가능하다.

이처럼 밸브 플레이트(400)의 실린더 블럭(200) 대향면에 탄성체 재질을 가진 완충부(430)를 형성하는 경우, 실린더 블럭(200)과 밸브 플레이트(400) 사이에서 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 종래 냉매 누설 방지를 위해 별도로 구비되었던 헤드개스킷(18, 도 2 참조)이나 흡입개스킷(20, 도 2 참조)등의 부품을 삭제할 수 있으며, 이에 따라 종래 대비 부품수 축소에 따른 비용 절감 효과를 볼 수 있게 된다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 도 6에 도시된 밸브 플레이트(400)의 반대면에는 토출공(420)의 외주연을 따라 완충부(430)가 형성될 수 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 밸브 플레이트(400)와 하우징(300) 사이에서 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해, 밸브 플레이트(400)의 하우징(300) 대향면 전체에 완충부(430)가 형성되거나, 하우징(300)의 테두리와 대응되는 영역을 따라 완충부(430)가 형성될 수 있다. 이때에도 물론, 그 반대면에는 흡입공(410)의 외주연을 따라 완충부(430)가 형성될 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충부 패턴을 각각 도시한 개략도이다.

탄성체의 스크린 코팅 또는 스프레이 코팅시, 다양한 패턴이 그려진 스크린을 사용함으로써, 다양한 형태의 패턴을 가진 완충부(430)를 형성할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 다양한 패턴을 가진 완충부(430a,430b,430c)를 각각 도시한 것으로, 예컨대 도 7에는 완충부(430a)가 복수 개의 라인이 서로 교차하는 형태의 패턴(431)으로 이루어진 예를 도시하고 있다. 이때, 라인의 폭이나 라인 사이 간격 등의 규격은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

또한, 도 8은 완충부(430b)가 서로 이격하는 복수 개의 원형 패턴(432)으로 이루어진 예를 도시하고 있다. 이때, 탄성체로 이루어지는 원의 직경이나 원들 사이 간격 등의 규격은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

아울러, 도 9는 완충부(430c)가 흡입공(410)의 원주 방향 및 반경 방향을 따라 서로 이격하는 복수 개의 원호띠 패턴(433)과, 완충부(430c)가 형성되는 영역의 직선 테두리를 따라 형성되는 복수 개의 사각형 패턴(434)을 포함하여 이루어진 예를 도시하고 있다. 이 경우 역시, 사각형의 폭과 길이 등 규격은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

이처럼 다양한 패턴으로 완충부(430a,430b,430c)를 형성하는 경우, 부분 코팅을 통해 완충 효과를 얻으면서도 비용 절감과 경량화에 유리한 장점이 있다.

100 : 압축기 200 : 실린더 블럭
210 : 후방 실린더 블럭 220 : 전방 실린더 블럭
300 : 하우징 400 : 밸브플레이트
410 : 흡입공 420 : 토출공
430, 430a, 430b : 완충부 510 : 흡입리드시트
520 : 토출리드시트 600 : 회전 샤프트
700 : 로터 800 : 허브
840 : 사판 900 : 피스톤

Claims

중앙에 센터 보어(211)가 형성되고, 상기 센터 보어(211)의 반경 방향 외측에 원주 방향으로 서로 이격하여 복수의 실린더 보어(212)가 형성되는 실린더 블럭(200);
상기 실린더 블럭(200)의 일측에 결합되고 내부에 흡입실(310)과 토출실(320)이 형성되는 하우징(300); 및
상기 실린더 블럭(200)과 상기 하우징(300) 사이에 개재되며, 상기 실린더 보어(212)와 각각 연통하는 흡입공(410)과 토출공(420)이 형성되는 밸브 플레이트(400);를 포함하며,
상기 밸브 플레이트(400)의 일측에 완충부(430)가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 완충부(430)는,
탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 2에 있어서, 상기 탄성체는,
아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수소첨가 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 플루오로카본 고무(FKM) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 완충부(430)는,
상기 흡입공(410) 또는 상기 토출공(420)의 외주연에 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 완충부(430)는,
상기 밸브 플레이트(400)의 상기 실린더 블럭(200) 대향면에 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 완충부(430)의 일측에 요홈 구조의 이물질 포집홈(440)이 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 2에 있어서,
녹방지 및 상기 탄성체 부착을 위해 상기 밸브 플레이트(400)의 일측이 프라이머 처리된 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 6에 있어서, 상기 완충부(430)는,
코팅후 110℃ ~ 130℃의 온도에서 5분 ~ 20분간 건조시키고, 230℃ ~ 280℃에서 10분 ~ 30분간 가류시킨 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 완충부(430)는,
교차하는 복수 개의 라인 패턴(431)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 완충부(430)는,
복수 개의 원형 패턴(432)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 완충부(430)는,
복수 개의 원호띠 패턴(433)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 완충부(430)는,
복수 개의 사각형 패턴(434)을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.