KR20190124673A - 왕복식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복식 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 흡입공 또는 토출공의 테두리를 따라 그 외측에 복수 개의 홈부를 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 외측에 복수 개의 홈부를 형성함으로써, 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

상기 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, 상기 흡입개스킷(20)에는 각각의 실린더보어(12a)에 대응되는 다수개의 개구부(20a)가 형성된다.

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

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

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

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

한편, 상기 실린더보어(12a)의 내부에는 피스톤(30)이 직선왕복운동 가능하도록 설치된다. 상기 피스톤(30)은 상기 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. 상기 피스톤(30)은 그 중간 부분이 상기 슈(26)와 결합되어 있어, 상기 사판(25)의 회전에 따라 직선왕복운동 하게 된다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

냉매가 상기 실린더보어(12a) 내에서 압축되면, 상기 실린더보어(12a) 내부의 압력은 상대적으로 높아져 상기 토출실(11a)(27a)로 냉매가 토출된다. 상기 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 압력차 보다 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.

KR 10-1259676 B1 (2013.04.24) KR 10-2003-0048228 A (2003.06.19)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 흡입 리드 또는 토출 리드의 작동에 의한 소음 발생 저감과 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 전방에 결합되고 내부에 크랭크실이 형성되는 전방 하우징; 상기 실린더 블럭의 후방에 결합되고 내부에 흡입실과 토출실이 형성되는 후방 하우징; 및 상기 실린더 블럭과 상기 후방 하우징 사이에 개재되며, 상기 실린더 보어와 각각 연통하는 흡입공과 토출공이 형성되는 밸브 플레이트를 포함하며, 상기 흡입공 또는 상기 토출공의 외측에, 상기 흡입공 또는 상기 토출공의 테두리를 따라 복수 개의 홈부가 형성되고, 상기 홈부는 적어도 2개 이상의 요홈을 포함하고, 상기 홈부에 포함된 상기 요홈들의 일부 영역은 서로 중첩되도록 형성하여, 서로 중첩되는 상기 요홈들 중 어느 하나는 다른 하나와 비교하여 그 깊이가 상이하게 형성함에 따라 밸브 플레이트의 조도(Rz)를 증대시키는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기가 제공된다.

이때, 상기 요홈은, 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 요홈의 폭은 0.03 ~ 0.90mm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 요홈들의 중심점 사이 간격은 0 보다 크고 0.90mm 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 요홈들 중 어느 하나의 폭은 다른 하나의 폭과 서로 상이할 수 있다.

한편, 상기 복수 개의 홈부는, 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.

아울러, 상기 복수 개의 홈부는, 상기 흡입공의 외측 테두리를 따라, 상기 흡입공을 개폐하는 흡입 리드와의 접면 일부 영역에 형성되거나, 또는 상기 토출공의 외측 테두리를 따라, 상기 토출공을 개폐하는 토출 리드와의 접면 일부 영역에 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기에 의하면, 밸브 플레이트의 흡입공 또는 토출공 주변에 복수 개의 홈부를 형성함으로써, 흡입 리드 또는 토출 리드에 작용되는 윤활유에 의한 부착력을 감소시켜, 밸브작동 지연에 따른 압축기의 맥동 소음 발생을 방지할 수 있다.

또한, 흡입공 또는 토출공 주변에 윤활막을 형성함으로써, 흡입 리드 또는 토출 리드에 의한 폐쇄 작동시 충격 소음 발생을 방지할 수 있다.

이에 따라, 밸브 플레이트를 포함하는 압축기의 작동 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 사판식 압축기의 일 예를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 밸브 플레이트의 흡입공 주변에 형성되는 복수 개의 홈부를 도시한 개략도.
도 5는 도 4의 A-A 단면도.
도 6은 도 4의 B-B 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홈부의 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 밸브 플레이트의 흡입공 주변에 형성되는 복수 개의 홈부를 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.

아울러, 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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복식 압축기(100, 이하 '압축기')는, 크게 하우징(200)과, 밸브 플레이트(300)와, 회전 샤프트(600)와, 로터(700)와, 허브(800)와, 사판(840) 및 피스톤(900)을 포함한다.

여기서, 하우징(200)은 압축기(100)의 전체적인 외관을 이루는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 실린더 블럭(210)과 전방 하우징(220) 및 후방 하우징(230)을 포함한다.

실린더 블럭(210)은 하우징(200)의 길이 방향으로 중간 부분, 즉 전방 하우징(220)과 후방 하우징(230) 사이에 배치되는 통체이다. 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 하우징(220)과 후방 하우징(230)은 실린더 블럭(210) 앞뒤의 개방단을 마감하도록 각각 결합되는 통체이다. 전방 하우징(220)은 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.

후방 하우징(230)은 실린더 블럭(210)을 향해 전단이 개방된 형상이며, 흡입 행정시 실린더 블럭(210)의 실린더 보어(212)로 냉매를 공급하는 흡입실(231)과, 압축 행정시 실린더 보어(212) 내의 압축된 냉매가 토출되는 토출실(232)이 내부에 형성된다.

실린더 블럭(210)과 후방 하우징(230) 사이에 밸브 플레이트(300)가 개재된다. 이 밸브 플레이트(300)에는 흡입실(231)과 각각의 실린더 보어(212)를 연통하는 복수 개의 흡입공(310)이 원주 방향으로 서로 이격하여 형성되며, 실린더 블럭(210)과 밸브 플레이트(300) 사이에 흡입리드시트(400)가 개재된다. 흡입리드시트(400)에는 각각의 흡입공(310)과 대응되도록 원주 방향을 따라 서로 이격하여 복수 개의 흡입 리드(410)가 절개 형성되어, 흡입 리드(410) 양면에 가해지는 압력차에 따라 흡입공(310)을 개폐하게 된다.

또한, 흡입공(310)의 반경 방향 외측에 복수 개의 토출공(320)이 원주 방향으로 서로 이격하여 형성되며, 각각의 토출공(320)은 토출실(232)과 각각의 실린더 보어(212)를 연통하도록 형성된다. 밸브 플레이트(300)와 후방 하우징(230) 사이에 토출리드시트(500)가 개재되며, 토출리드시트(500)에는 각각의 토출공(320)을 개폐하도록 원주 방향을 따라 서로 이격하여 복수 개의 토출 리드(510)가 형성된다.

회전 샤프트(600)는 외부 구동원(미도시)의 회전 구동력을 압축기(100) 내부로 전달하는 수단으로서, 전방 하우징(220)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 하우징(220)의 중앙부를 관통하여 회전 가능하게 설치되고, 회전 샤프트(600)의 후단부는 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 후방 하우징(230)의 일측에 설치되는 압력조절밸브(미도시)에 의해 이루어지는데, 이 압력조절밸브는 토출실(232)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 3에 도시된 바와 같이, 사판(840)의 가장자리 부분에 슈(920)를 통해 상대 이동 가능하게 연결되며, 사판(840)의 회전에 의해 실린더 블럭(210)의 실린더 보어(212) 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 흡입공(310)를 통해 실린더 보어(212) 내부로 흡입된 냉매를 압축한다.

이때, 피스톤(900)에 의해 실린더 보어(212)에서 압축된 냉매는 토출공(320)를 통해 후방 하우징(230)의 토출실(232)로 토출된 후, 토출포트(미도시)를 통해 외부의 냉각시스템으로 공급된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 밸브 플레이트의 흡입공 주변에 형성되는 복수 개의 홈부를 도시한 개략도이고, 도 5는 도 4의 A-A 단면도이며, 도 6은 도 4의 B-B 단면도이다.

밸브 플레이트(300)는 전체적으로 원판 형태이며, 원주 방향을 따라 각각의 실린더 보어(212)와 대응되는 위치에 흡입공(310)과 토출공(320)이 형성된다.

이때, 흡입공(310)은 토출공(320)에 대하여 밸브 플레이트(300)의 반경 방향 내측에 형성되며, 흡입공(310)과 토출공(320)의 형상은 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

흡입리드시트(400)는 밸브 플레이트(300)의 실린더 블럭(210) 쪽 일면에 결합된다. 이때, 흡입리드시트(400)에는, 흡입공(310)을 개폐하기 위한 복수 개의 흡입 리드(410)가 원주 방향을 따라 서로 이격하여 절개 형성된다.

한편, 밸브 플레이트(300)의 후방 하우징 쪽 일면에는 토출리드시트(500)가 결합되며, 밸브 플레이트(300)의 토출공(320)은 토출리드시트(500)에 절개 형성되는 토출 리드(510)에 의해 개폐될 수 있다.

흡입 리드(410)는 흡입리드시트(400)의 일측이 대략 'U'자 형태로 절개되어, 흡입공(310)을 통해 실린더 블럭(210)으로 유입되는 흡입냉매의 압력에 따라 그 단부가 탄성 변형 가능하도록 형성된다. 이때, 흡입 리드(410)는 흡입리드시트(400)의 테두리 일측에서 반경 방향 내측으로 연장 형성되며, 토출공(320)과 대응되는 토출구(420)가 일측에 관통 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 밸브 플레이트(300)의 흡입공(310) 주변, 더욱 상세하게는 흡입 리드(410)에 의한 흡입공(310) 폐쇄시 흡입 리드(410)와 접촉하게 되는 흡입공(310) 외측의 적어도 일부 영역에 복수 개의 홈부(330)가 형성된다. 일 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 흡입공(310)의 외측 테두리를 따라 소정 폭을 가진 띠 형태의 영역에 레이저 가공에 의해 복수 개의 홈부(330)가 형성될 수 있다.

각각의 홈부(330)는 적어도 2개 이상의 요홈(331)의 일부 영역이 서로 중첩되어 형성되는 것이 바람직하며, 요홈(331)은 원형 또는 다각형의 형태로 이루어질 수 있다. 홈부(330)가 형성됨에 따라 밸브 플레이트(300)의 조도(Rz)는 증가하게 되며, 밸브 플레이트(300)와 흡입 리드(410) 사이 접촉 면적 감소에 따라, 흡입공(310)에 대한 흡입 리드(410)의 개방 작동시 윤활유에 의한 표면장력 등의 부착력이 감소하는 효과를 볼 수 있다. 또한, 흡입공(310)에 대한 흡입 리드(410)의 폐쇄 작동시에는 홈부(330)와 그 주변부에 형성되는 유막에 의해, 흡입 리드(410)가 흡입공(310) 주변부에 부딪히면서 발생되는 충격 소음이 감소되는 효과가 있다.

여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 일부 영역이 서로 중첩되는 각각의 요홈(331)들 중 어느 하나는 다른 하나와 비교하여 그 깊이가 서로 상이하게 형성되는 것이 바람직하며, 이는 밸브 플레이트(300)의 조도(Rz)를 증대시켜 부착력 감소와 함께 유막 형성이 용이하게 이루어지게 한다.

이때, 홈부(330)의 형성은 레이저 가공에 의해 이루어지는데, 하나의 요홈(331)을 형성한 후에, 레이저의 출력을 달리하여 중첩되는 요홈(331)을 연이어 형성하는 것도 가능하고, 흡입공(310)의 테두리를 따라 소정 깊이의 요홈(331)들을 일괄적으로 먼저 형성한 후에, 각각의 요홈(331)들과 중첩되는 요홈(331)들을 이어서 형성하는 것도 가능하다.

바람직하게는 복수 개의 헤드(head)를 구비한 레이저를 사용함으로써 홈부(330) 가공 시간을 단축할 수 있다. 예를 들어 더블 헤드(double head) 레이저를 사용하는 경우, 밸브 플레이트(300)의 중심점을 기준으로 서로 대칭인 지점에서 동시에 요홈(331)을 형성할 수 있으며, 이때 각각의 헤드에서 출력되는 레이저의 출력을 달리함으로써 요홈(331)의 깊이를 다르게 할 수 있음은 물론이다.

한편, 각각의 요홈(331)의 폭은 0.03 ~ 0.90mm인 것이 바람직한데, 요홈(331)의 폭이 0.03mm 보다 작으면 홈부(330) 및 홈부(330) 주변에 유막 형성이 어렵고, 요홈(331)의 폭이 0.90mm 보다 크면 홈부(330)를 통한 냉매의 리크(leak)에 의해 압축기 효율이 저하되는 문제가 있다. 이때, 서로 중첩되는 요홈(331)들의 중심점 사이 간격은 0 보다 크고 0.90mm 이하이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홈부의 단면도이다.

도 6에 도시된 실시예의 경우, 서로 다른 깊이의 요홈(331)들의 일부 영역이 서로 중첩되어 홈부(330)가 형성되는 예를 도시하였으나, 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 요홈(331)들이 일정한 깊이로 형성되는 것도 가능하다. 도 7(a)는 각각의 요홈(331)들의 일부 영역이 서로 중첩되도록 형성된 홈부(330)를 도시하고 있으며, 도 7(b)는 요홈(331)들의 일측이 서로 접하도록 형성된 홈부(330)를 도시하고 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 밸브 플레이트의 흡입공 주변에 형성되는 복수 개의 홈부를 도시한 개략도이다.

도 4를 참고하여 상술한 실시예에서는 홈부(330)를 형성하는 요홈(331)들이 도면상 가로 방향으로 중첩 배열된 예를 들었으나, 요홈(331)들이 중첩 배열되는 방향은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 요홈(331)들이 세로 방향으로 중첩 배열될 수 있다.

아울러, 상술한 실시예에서는 밸브 플레이트(300)의 흡입리드시트(400)측 일면에, 흡입공(310)의 외측 테두리 일정 영역에 복수 개의 홈부(330)가 형성되는 예를 설명하였으나, 이러한 복수 개의 홈부(330)가 밸브 플레이트(300)의 토출리드시트(500)측 일면에, 토출공(320)의 외측 테두리 일정 영역에도 형성될 수 있다.

이때, 홈부(330)의 배치는 도 4와 도 8에서 상술한 바와 같이 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 하나의 홈부(330)를 이루는 요홈(331)들의 배치 역시 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 일 방향을 따라 깊이가 깊은 요홈(331)과 상대적으로 깊이가 낮은 요홈(331)이 차례로 형성되는 것도 가능하다. 홈부(330)를 이루는 요홈(331)들의 이러한 배치 형태는 전술한 흡입공(310) 외측 테두리에 형성되는 홈부(330)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

100 : 압축기 200 : 하우징
210 : 실린더 블럭 220 : 전방 하우징
230 : 후방 하우징 300 : 밸브플레이트
310 : 흡입공 320 : 토출공
330 : 홈부 331 : 요홈
400 : 흡입리드시트 410 : 흡입 리드
500 : 토출리드시트 510 : 토출 리드
600 : 회전 샤프트 700 : 로터
800 : 허브 900 : 피스톤

Claims (6)

1. 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(210);
   상기 실린더 블럭(210)의 전방에 결합되고 내부에 크랭크실(221)이 형성되는 전방 하우징(220);
   상기 실린더 블럭(210)의 후방에 결합되고 내부에 흡입실(231)과 토출실(232)이 형성되는 후방 하우징(230); 및
   상기 실린더 블럭(210)과 상기 후방 하우징(230) 사이에 개재되며, 상기 실린더 보어(212)와 각각 연통하는 흡입공(310)과 토출공(320)이 형성되는 밸브 플레이트(300)를 포함하며,
   상기 흡입공(310) 또는 상기 토출공(320)의 외측에, 상기 흡입공(310) 또는 상기 토출공(320)의 테두리를 따라 복수 개의 홈부(330)가 형성되고,
   상기 홈부(330)는 더블 헤드 레이저를 사용하는 레이저 가공에 의해 형성되며,
   상기 더블 헤드 레이저는, 각각의 헤드가 서로 다른 레이저 출력을 갖고,
   상기 홈부(330)는 적어도 2개 이상의 요홈(331)을 포함하고,
   상기 홈부(330)에 포함된 상기 요홈(331)들의 일부 영역은 서로 중첩되도록 형성하여,
   서로 중첩되는 상기 요홈(331)들은 서로 다른 출력의 레이저에 의해 형성됨에 따라서, 서로 중첩되는 상기 요홈(331)들 중 어느 하나는 다른 하나와 비교하여 그 깊이와 형상이 상이하게 형성함에 따라 밸브 플레이트(300)의 조도(Rz)를 증대시키고,
   상기 더블 헤드 레이저는 일정한 출력을 갖고 일 방향으로 이동하여 서로 중첩되는 상기 요홈(331)들을 연속적으로 형성함으로써, 서로 중첩되는 상기 요홈(331)들은 상기 밸브 플레이트(300)에서 일 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 요홈(331)은,
   원형 또는 다각형 형태인 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 요홈(331)의 폭이 0.03 ~ 0.90mm인 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 요홈(331)들의 중심점 사이 간격이 0 보다 크고 0.90mm 이하인 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 요홈(331)들 중 어느 하나의 폭이 다른 하나의 폭과 서로 상이한 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 개의 홈부(330)는,
   상기 흡입공(310)의 외측 테두리를 따라, 상기 흡입공(310)을 개폐하는 흡입 리드(410)와의 접면 일부 영역에 형성되거나, 또는 상기 토출공(320)의 외측 테두리를 따라, 상기 토출공(320)을 개폐하는 토출 리드(510)와의 접면 일부 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 압축기.

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