KR100576631B1

KR100576631B1 - 맥동압 저감구조를 가지는 압축기

Info

Publication number: KR100576631B1
Application number: KR1019990059924A
Authority: KR
Inventors: 안휴남
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2006-05-04
Also published as: US20020197169A1; US6568914B2; KR20010063063A; EP1270945A1

Abstract

본 발명은 공기조화장치용 사판식 압축기, 특히, 냉매토출에 따른 맥동압 소음을 저감할 수 있는 맥동압 저감 구조를 구비한 압축기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압축기는, 다수의 보어(11)를 가진 실린더 블록(1); 상기 실린더 블록 전면에 크랭크실(31)을 형성하는 전방하우징(3); 상기 각 보어(11)에 대한 흡입공(511)들과 토출공(512)들을 갖는 밸프 플레이트(51)와 상기 흡입, 토출공(511,512)들 개폐용 흡입,토출 리드 밸브(52, 53)를 개재하여 결합되고, 실린더 블록(1)의 후방에 상기 흡입공(511)들과 토출공(512)들을 통해 상기 보어(11)들과 연통하는 흡입실(45),토출실(42)을 각각 형성하며, 상기 흡입실(45)에 연통하는 흡입관로(48) 및 상기 토출실(42)에 대하여 이격된 적어도 2 개의 토출구(471,472)를 통해 연통하는 토출관로(47)를 형성하는 후방하우징(4); 상기 전방하우징(3)을 관통하는 구동축(6); 상기 구동축에 끼워져 그 구동축에 의해 회전하는 러그 플레이트(61) 및 그 러그 플레이트(61)에 힌지된 사판(7); 상기 사판 외주에 끼워져, 그 사판에 의해 상기 각 보어(11)내에서 왕복동하는 피스톤(2)들을 포함하여 이루어지며, 이와 같은 구성에 따르면, 압축된 냉매가 두 개의 토출구(471,472)를 통해 맥동압이 감소된 상태로 토출되므로 구동소음이 아주 작다는 장점이 있다.

공기조화, 압축기, 콤프레셔, 토출, 소음, 맥동압

Description

맥동압 저감구조를 가지는 압축기{COMPRESSOR HAVING STRUCTURE TO REDUCE PULSATION PRESSURE}

도 1은 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기의 내부구성을 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기의 후방하우징 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기의 압축 냉매 토출경로를 나타낸 부분확대 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기의 토출냉매 유동의 맥동압 특성을 나타낸 그래프이다.

도 5는 종래 압축기의 일 예를 나타내는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 실린더 블록 2 : 피스톤

4 : 후방하우징 11 : 보어

42 : 토출실 47 : 토출관로

471 : 제 1 토출구 472 : 제 2 토출구

512 : 토출공

본 발명은 자동차 공기조화장치의 사판식 압축기(Swash Plate Type Compressor)에 관한 것으로, 특히, 냉매가 압축되어 배출되는 과정에서 발생하는 냉매 토출 맥동압 소음을 저감할 수 있는 구조를 구비하여 구동소음이 아주 작은 맥동압 저감구조를 가지는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공기조화장치에서 냉방시스템을 구성하는 압축기는 풀리를 통하여 엔진으로부터 동력을 전자클러치의 단속작용에 의하여 선택적으로 전달받아 증발기에서 열교환된 기상 냉매를 액화하기 쉬운 고온고압의 상태로 압축하여 응축기로 토출하는 장치이다.

이러한 압축기는 냉매 압축방식과 압축구조에 따라 크게 왕복식 및 회전식 압축기로 크게 분류된다. 그리고, 다시, 왕복식 압축기는 크랭크식과 사판식 그리고 워블 플레이트식 압축기로 세분되고, 회전식 압축기는 메인 로터리식과 스크롤식 압축기 등으로 세분된다.

이상의 압축기 분류에 있어서, 왕복식으로 분류되는 사판식 압축기는 엔진의 동력을 전달받는 구동축에 경사지게 축설된 디스크 형상의 사판(斜板)이 구동축에 의해 회전하고 이 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈우를 개재하여 결합된 다수의 피스톤들이 실린더에 형성된 다수의 보어 내부에서 직선왕복운동함으로써 증발기에서 기화된 저압의 냉매를 흡입,압축하여 배출하도록 구성된 것으로서, 이러한 사판식 압축기는 다시 피스톤 가압형식에 따라 피스톤의 일면(一面)만을 냉매 가압면으로 사용하는 편두(偏頭) 피스톤식 압축기와 피스톤의 양면(兩面)을 가압면으로 사용하는 양두(兩頭) 피스톤식 압축기로 나뉜다.

본 발명은 편두 피스톤식 압축기에 관한 것으로서, 특히 사판의 경사각이 가변되어 피스톤의 왕복이송량이 변화됨으로써 열부하에 따라 냉매압축량을 조절할 수 있는 형태의 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

가변용량형 사판식 압축기는 부품수가 작아 경량이면서 열부하에 따라 냉매 압축용량을 제어할 수 있어 실내온도를 안정적으로 조절할 수 있으며 또 자동차의 주행성능을 향상할 수 있는 등 고정용량형 사판식 압축기에 비해 여러 가지의 장점을 가지고 있다.

도 5는 사판식 압축기의 일 예로서 종래 가변용량형 사판식 압축기의 내부 구성을 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 가변용량형 사판식 압축기는, 내부에 길이방향으로 다수의 실린더 보어(103)가 형성된 실린더 블록(101)과; 실린더 블록(101)의 전방에 설치되어 내부에 크랭크실(113)을 형성하는 전방하우징(111)과; 실린더 블록(101)의 후면과 결합하여 그 내부에 냉매 흡입실(123) 및 토출실(125)을 형성하는 후방하우징(121)과; 실린더 블록(101)의 각 실린더 보어(103)에 전후진가능하게 삽입되고 후단부(後端部)에 브릿지(133)가 형성된 다수의 피스톤(131)과; 전방하우징(111)을 통해 실린더 블록(101)의 중앙에 삽입되어 그 전방하우징(111)과 실린더 블록에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축(141)과; 상기 크랭크실(113)의 내부에서 구동축(141)에 고착되어 그 구동축(141)과 함께 회전하는 러그 플레이트(151)와; 상기 크랭크실(113)에서 구동축(141)에 경사각 조절이 가능하게 비스듬히 끼워지고, 외주에는 상기 각 피스톤(131)이 그 후단의 브릿지(133)의 사판 수용홈이 슈를 개재하고 끼워짐으로써 결합되며, 전면의 일측이 러그 플레이트(151)에 선회가능하게 힌지결합되어 그 러그 플레이트(151)와 함께 회전하는 사판(161)과; 상기 실린더 블록(101)과 후방하우징(121) 사이에, 실린더 블록(101)의 각 보어(103)에 대한 흡입공(175a)들과 토출공(175b)들을 가지고 그 전,후면에 상기 흡입공(175a)들과 토출공(175b)들을 각각 개폐하는 흡입 리드 밸브(175)와 토출 리드 밸브(177)와 함께 개재되어, 상기 실린더 블록(101)의 보어(103)를 후방하우징(121)의 흡입실(123)과 토출실(125)에 대하여 밀폐하는 밸브 플레이트(173)를 포함하여 이루어진다. 참조부호 191은 크랭크실(113) 내의 압력을 보어의 압력과 대비하여 조절함으로써 사판의 경사각을 변화시키는 압력조절장치이다.

상기한 바와 같은 구성들로 이루어진 압축기는 그 각 구성들이 다음과 같이 유기적으로 작동을 하면서 냉매를 압축하여 응축기(미도시)로 토출하게 된다.

먼저, 구동축(141)이 엔진의 구동력을 전달받는 풀리(미도시)의 회전력을 전자클러치(미도시)의 단속작용에 의하여 디스크 및 허브 조립체(미도시)를 통하여 선택적으로 전달받아 회전하면, 그 구동축(141)의 고착된 러그 플레이트(151)가 함께 회전하면서 그 일단에 힌지결합된 사판(161)을 함께 회전시킨다. 이 때 사판(161)은 구동축(141)에 대한 경사각으로 그 외주가 축방향으로 요동하기 때문에, 사판(161)의 외주에 끼워진 각 피스톤(131)들이 실린더 보어(103)내에서 축방 향으로 직선왕복 운동한다. 이 과정에서 피스톤(131)이 직선왕복하면서 보어(103) 내에 정압과 부압을 교번,생성하여 냉매를 흡입,압축하여 배출하게 된다.

이와 같은 과정으로 냉매를 가압하는 사판식 압축기는, 상술한 바와 같이, 일정한 간격을 갖고 주기적으로 이루어지는 피스톤들의 직선왕복운동에 의해 냉매를 압축하기 때문에, 냉매가 실린더 보어(103)로부터 토출실(125)을 거쳐 토출구(129)를 통하여 배출되는 과정에서 냉매유동이 각 피스톤(131)들에 의해 이루어지는 냉매토출주기와 같은 주기를 갖는 맥동압을 필연적으로 수반하여 그 맥동압에 의한 구동소음을 발생하는 문제점을 가지고 있었다.

이 맥동압에 의한 소음의 문제를 해소하기 위하여, 예컨대 피스톤의 양면을 냉매 가압면으로 사용하는 양두 피스톤식 압축기의 경우에는 전방하우징에서 토출되는 압축 냉매의 맥동압과 후방하우징에서 발생하는 압축 냉매의 맥동압을 서로 중첩시키는 방식으로 맥동압을 어느 정도 저감할 수 있었으나, 상기한 바와 같이 피스톤의 일면만을 냉매 가압면으로 사용하는 편두 피스톤식의 사판식 압축기의 경우에는 양두 피스톤식 압축기와 달리 도 5에 도시된 바와 같이 실린더 블록의 일측에 단지 하나의 냉매토출실(125)만 가지기 때문에 두 개의 냉매토출실에서 토출되는 두 냉매유동을 중첩시키는 양두 피스톤식 압축기의 맥동압 저감방식을 채택할 수 없다는 문제점을 안고 있었다.

이에, 종래 편두 피스톤식의 사판식 압축기의 경우에는 구동소음을 줄이기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 실린더 블록(103) 또는 후방하우징(121)의 외주면 일측에 후방하우징(121)의 토출구(129)와 그 토출구(129)와 연결된 토출관로(미도 시)와 통하는, 큰 체적을 가지는 머플러(181)를 별도로 설치하여 구동소음을 감소시키는 방식이 사용되어 왔다.

그러나, 상술한 바와 같이 별도 머플러가 설치된 종래 편두 피스톤식의 사판식 압축기는 실린더 블록(103) 또는 후방하우징(121)의 외주면 일측에 별도 설치되는 큰 체적의 머플러(181)가 압축기의 전체 부피를 크게 증대시키기 때문에 압축기 콤팩트화 추세에 역행하는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 가압된 압축냉매가 토출실(125)로부터 하나의 토출구(129)와 토출관로(미도시)로 이어지는 단지 하나의 유로를 통하여 압송되므로 맥동압 저감효과가 그다지 크지 않아 구동소음이 여전히 크다는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 편두 피스톤을 사용하는 사판식 압축기이면서도, 냉매가 압축되어 배출되는 과정에서 필연적으로 발생하는 냉매 토출 맥동압을 저감할 수 있고 또 압축기의 체적도 늘리지 않는 맥동압 저감 구조를 구비하여, 콤팩트하면서 구동소음은 작은 맥동압 저감구조를 가지는 압축기를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 안출된 본 고안에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 사판식 압축기는, 내부에 전후방향으로 관통하는 다수의 보어를 방사상으로 배열하여 형성하는 실린더 블록과; 상기 실린더 블록의 전방에 상기 실린더 블록의 각 보어들과 동시에 연통하는 크랭크실을 형성하는 전방하우징과; 상기 실린더 블록의 각 보어에 대응하는 냉매 흡입공들과 토출공들을 갖는 밸프 플레이트 및 그 밸브 플레이트 전,후면에서 상기 흡입,토출공들을 각각 개폐하는 흡입,토출 리드 밸브를 개재하여 상기 실린더 블록의 후면에 결합되고, 실린더 블록의 후방에 각각 상기 흡입공들과 토출공들을 통해 상기 보어들과 연통하는 흡입실과 토출실을 서로 격리되게 각각 형성하며, 상기 흡입실에 연통하는 흡입관로 및 상기 토출실에 대하여 상기 밸브 플레이트의 토출공에 대하여 이격된 적어도 2 개의 토출구를 통해 연통하는 토출관로를 형성하는 후방하우징과; 상기 전방하우징을 관통하여 크랭크실 중심에 상기 실린더 블록의 길이방향으로 배치되고 상기 전방하우징에 의해 지지되는 구동축과; 상기 크랭크실의 상기 구동축에 고착되어, 그 구동축에 의해 회전하는 러그 플레이트와; 상기 구동축에 비스듬히 끼워지고 일단이 상기 러그 플레이트에 힌지고정되어 상기 러그 플레이트에 의해 회전하는 사판과; 상기 사판의 외주에 끼워져 상기 구동축 회전에 따른 사판 외주의 전후방향 요동으로 상기 실린더 블록의 각 보어내에서 왕복동하는 다수의 피스톤을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상술한 바와 같은 구성에 있어서, 상기 후방하우징에서 상기 토출실과 상기 토출관로 사이를 연결하는 상기 적어도 2 개의 토출구들은, 서로에 대하여, 그 각 토출구를 통해 상기 토출관로에 동일 주기의 맥동압을 가지고 토출되는 각 냉매 유동이 위상차를, 바람직하게는 그 맥동압 주기의 1/2에 해당하는 위상차를 가지고 상기 토출관로에서 합류하게 하는 거리로 이격되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 후방하우징에서 상기 흡입관로와 상기 흡입실를 연통시키는 흡입 구도 상기 흡입관로의 입구에 대한 이격거리를 달리하여 적어도 2 개 이상 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명의 맥동압 저감구조를 가지는 압축기의 구성에 따르면, 피스톤에 의해 압축된 냉매가 적어도 두 개의 토출구를 통해 분산토출되어 맥동압이 저감된 상태로 토출관로로 토출되므로, 맥동압의 주파수는 그 토출구의 개수에 비례하여 증가하지만 맥동압의 크기에 비례하는 압축기의 구동소음은 크게 축소할 수 있다. 더욱이 두 개의 토출구의 위치를 각 토출구에서 토출되는 각 냉매 유동이 맥동압 주기의 1/2인 맥동압의 위상차를 가지고 토출관로에서 합류하게 설정하면, 두 냉매유동의 합류시 맥놀이 현상에 따른 맥동압의 증대를 최소화할 수 있어 압축기의 구동소음을 가장 효과적으로 저감할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 각 구성들의 특징과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기의 구성을 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기는 실린더 블록(1)과; 상기 실린더 블록(1)의 전면에 결합되는 전방하우징(3)과; 상기 실린더 블록(1)의 후면에 결합되는 후방하우징(4)과; 상기 실린더 블록(1)과 후방하우징(4) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(51)와; 상기 전방하우징(3)을 관통하여 상기 전방하우징(3)에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축(6)과; 상기 구동축(6)에 고착된 러그 플레이트(61)와 상기 구동축(6)에 끼워져 러그 플레이트(61)에 일단이 힌지고정되는 사판(7)과; 그리고, 상기 실린더 블록(1)의 각 보어(11)에 전,후진 가능하게 삽입되는 다수의 피스톤(2) 등과 같은 일반적인 사판식 압축기의 주요구성을 그대로 포함하여 이루어진다.

이러한 구성에 있어서, 실린더 블록(1)은 피스톤(2)이 왕복하면서 냉매를 흡입하고 또 가압할 수 있는 공간 즉 보어(11)를 제공하는 통상 알루미늄 재질의 중실체로서, 그 내부에, 원주방향의 등간격을 가지고 방사상으로 배열되고 그 실린더 블록(1)을 전후방향으로 관통하고 각각 피스톤(2)이 삽입되어 왕복동할 수 있게 하는 다수의 보어(11)를 형성한다.

전방하우징(3)은 다이캐스팅 성형물로, 상기 실린더 블록(1)의 전면과 결합하여 실린더 블록(1)의 전방에 상기 실린더 블록(1)의 각 보어(11)들과 동시에 연통하고 외부로부터는 밀폐된 크랭크실(31)을 형성한다.

후방하우징(4)은 본 발명의 특징부를 구비하는 요소로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(51) 등을 개재하고 상기 실린더 블록(1)의 후면과 결합하는 다이캐스팅 성형물로, 상기 실린더 블록(1)의 후방에 상기 밸브 플레이트(51)에 의해 그 실린더 블록(1)의 보어(11)에 대해 차단된 독립된 4 개의 공간, 즉, 실린더 블록(1)의 각 보어(11)의 외측 부분들을 동시에 접하는 흡입실(45), 상기 흡입실(45)에 흡입구(미도시)로 연통하고 반대측 입구단(481)에 증발기의 배출관(미도시)이 연결되는 흡입관로(48), 상기 실린더 블록(1)의 각 보어들을 동시에 접하는 토출실(42), 그리고, 상기 토출실(42)에 대하여 소정의 간격을 가지는 적어도 2 개의 토출구(471,472)를 통해 연통하고 단일 출구(473)를 가지 고 그 출구(473)에 응축기의 유입관(미도시)이 연결되는 토출관로(47)를 형성한다.

상기 실린더 블록(1)과 후방하우징(4) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(51)는 도 1과 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실린더 블록(1)의 각 보어(11)에 대응하는 위치에 한 쌍씩의 흡입공(511)과 토출공(512)을 갖는 차단판으로서, 실린더 블록(1)의 보어(11)에 대하여 후방하우징(4)의 흡입실(45)과 토출실(42)을 차단하고 그 차단된 공간을 단지 각 흡입공(511)과 토출공(512)을 통해서만 연통시킨다.

이 밸브 플레이트(51) 전,후면에 부착되는 흡입 리드 밸브(52)와 토출 리드 밸브(53)는 각각 밸브 플레이트(51)의 흡입공(511)과 토출공(512)을 일방향으로만 개방하는 리프형 밸브(Leaf Type Valve)로서, 흡입 리드 밸브(52)는 흡입공(511)을 실린더 블록(1)의 보어(11) 방향으로만 개방하고, 토출 리드 밸브(53)는 토출공(512)을 후방하우징(4)의 토출실(42) 방향으로만 개방한다. 토출 리드 밸브(53)의 후면에는 토출 리드 밸브(53)가 강한 토출압에 의해 과도하게 개방되지 않게 하는 리테이너(54)가 부착된다.

상기 구동축(6)은 전방하우징(3)을 관통하여 그 선단이 크랭크실(31)의 중심을 통과하여 실린더 블록(1)의 중심에 삽입되어 상기 전방하우징(3)과 실린더 블록(1)에 의해 회전가능하게 지지되는 동력축으로서, 전방하우징(3)의 외측에서 그 구동축(6)에 고착된 풀리(미도시)에 의해 회전한다.

상기 러그 플레이트(61)는 전방하우징(3)이 형성하는 크랭크실(31) 내에서 상기 구동축(6)에 고착되고 그 일단이 후술하는 사판(7)의 일단과 힌지 결합하여 사판(7)을 구동축 방향으로 선회가능하게 고정한다. 이에 이 러그 플레이트(61)는 구동축(6)에 의해 사판(7)과 함께 회전한다.

사판(7)은 상기 크랭크실(31) 내에서 구동축(6)에 구동축 방향으로 경사조절이 가능하게 비스듬히 끼워져 그 일단이 러그 플레이트(51)에 힌지고정된 회전체로서, 러그 플레이트(61)에 의해 회전됨으로써 그 외주부가 축방향으로 요동한다.

피스톤(2)들은 그 선단의 헤드부가 상기 실린더 블록(1)의 각 보어(11)에 끼워지고 각 후단부가 그 후단 일측에 형성된 브릿지(21)의 사판 수용홈이 슈를 개재한 채로 사판(7)의 외주에 끼워진다. 이에 피스톤(2)은 사판(7)이 회전함에 따라 그 사판(7) 외주의 전후방향 요동으로 실린더 블록(1)의 보어(11) 내에서 강제 전후진되어 보어 내부에 정압과 부압을 교번하여 생성한다.

참조부호 8은 크랭크실(31)의 압력과 보어(11) 내부의 압력 사이의 상관관계에 의해 크랭크실(31) 압력을 조정하여, 냉방부하에 따라 사판(7)의 경사각을 조절함으로써 결과적으로 피스톤(2)의 왕복이송량을 조절하여 압축기의 압축용량을 조절하는 압력조절밸브이다.

이상의 모든 구성들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전방하우징(3)의 가장자리를 통해 삽입되어 실린더 블록(1) 및 밸브 유니트(51)를 거쳐 후방하우징(4)에 체결되는 볼트(13)에 의해 결합되어 일체화되며, 그 구동축(6)에 결합된 풀리(미도시)가 엔진의 동력에 의해 회전함에 따라 다음과 같은 과정을 거쳐 증발기(미도시)에서 열교환되어 기화된 저압의 냉매를 흡입,압축하여 응축기(미도시)로 토출한다.

먼저, 구동축(6)이 엔진의 구동력을 전달받는 풀리(미도시)의 회전력을 전자클러치(미도시)의 단속작용에 의하여 디스크 및 허브 조립체(미도시)를 통하여 전달받아 회전하면, 그 구동축(6)에 고착된 러그 플레이트(61)가 회전하면서 동시에 러그 플레이트(61)에 힌지결합된 사판(7)을 회전시킨다. 사판(7)은 구동축(6)에 대하여 소정의 각도로 경사져 있어서 회전시 그 외주가 축방향으로 요동하기 때문에, 사판(7)의 외주에 브릿지부(21)가 끼워진 각 피스톤(2)들을 실린더 블록(1)의 보어(11) 내에서 직선왕복 이동시킨다. 이 피스톤(2)의 직선왕복과정에 있어서, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 피스톤(2)이 크랭크실(31)측으로 후진하는 동안(흡입행정)에는 실린더 보어(11)의 내부에는 부압이 발생하여 그 부압에 의하여 흡입 리드 밸브(52)가 흡입공(511)를 개방하고, 이에 냉매가 증발기로부터 후방하우징(4)의 흡입관로(48)를 통하여 흡입실(45)로 유입되어 밸브 플레이트(51)의 흡입공(511)을 통해 실린더 보어(11) 내로 흡입된다. 이어 피스톤(2)이 밸브 플레이트(51)측으로 전진하면(압축행정), 실린더 블록의 보어(11)에 유입된 냉매가 피스톤(2)의 가압에 의해 압축되고, 그 보어(11)내의 압력에 따라 배출 리드 밸브(53)가 토출공(512)을 개방한다. 이에, 피스톤(2)에 의해 압축된 고압의 냉매가 실린더 블록(1)의 보어(11)로부터 밸브 플레이트(51)의 토출공(512)을 통하여 후방하우징(4)의 토출실(42)에 토출된 후, 연이어 그 토출실(42)의 서로 떨어진 토출구(471,472)를 통해 토출관로(47)에 토출되어 응축기(미도시)로 압송된다.

이러한 냉매 토출은 일정한 시간차를 두고 주기적으로 이루어지는 피스톤(2)들의 직선왕복운동에 의해 이루어지기 때문에 냉매가 실린더 보어(11)로부터 토출실(42)을 거쳐 토출관로(47)를 통하여 배출되는 과정에서 냉매유동이 각 피스톤(2)들에 의해 이루어지는 냉매토출주기와 같은 주기를 갖는 맥동압을 필연적으로 수반 하여 그 맥동압에 의한 구동소음이 발생하게 된다.

그러나, 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기는, 도 3에 나타난 바와 같이, 피스톤(2)에 의해 압축되어 보어로부터 밸브 플레이트(51)의 토출공(512)을 통해 토출실(42)에 토출된 냉매를 상기 토출공(512)에 대한 이격거리가 다른 적어도 두 개의 토출구(471,472)로 이루어진 맥동압 저감구조를 통해 시간차를 두고 토출관로(47)에 분산토출하므로, 각 토출구(471,472)를 통해 토출관로(47)에 토출되는 냉매 맥동압을 크게 낮출 수 있다. 이 때, 맥동압의 주파수는 토출실(42)과 토출관로(47)를 연결하는 토출구(471,472)의 개수에 비례하여 증가하지만 맥동압은 크게 저감되므로, 맥동압의 크기에 비례하여 발생하는 구동소음은 크게 축소할 수 있다.

특히, 토출구(471,472)의 위치를 각 토출구(471,472)에서 토출되는 각 냉매유동이 맥동압의 위상차(바람직하게는 맥동압 주기의 1/2의 위상차)를 두고 토출관로(47)에서 합류하게 설정하면, 두 냉매유동의 합류시 맥놀이 현상에 의해 맥동압이 증대되는 것을 억제할 수 있어 압축기의 구동소음을 더욱 저감할 수 있다.

예컨대, 도 3에서와 같이 토출실(42)에 두 개의 토출구(471,472) 즉 제 1 토출구(471)와 제 2 토출구(472)가 형성되고, 상기 제 1, 2 토출구(471,472)를 통해 분산하여 토출된 각 냉매의 유동속도와 그 유동이 갖는 맥동압 주기가 각각 V (m/sec) 와 T (sec)라는 가정하에 제 1 토출구(471)의 위치가 밸브 플레이트(51)의 토출공(512)으로부터 그 제 1 토출구(471)를 경유하여 두 유동이 합류하는 토출관로(47) 내 P 지점 까지의 거리 S₁ 이 aVT(m)(a는 정수, VT는 1 주기당 이동거리)가 되도록 설정되었다면, 제 2 토출구(472)는 밸브 플레이트(51)의 토출공(512)으로부터 제 2 토출구(472)를 경유한 P 지점까지 거리 S₂ 가 bVT + α (b는 정수, α〈 VT )가 되는 위치에 설정되어야만 한다는 것을 의미한다. 즉, 상기 제 1, 2 토출구(471,472)가 그 각 토출구를 통해 분산토출되어 흐르는 두 경로의 냉매유동이 지점 P에서 그 맥동압 주기를 엇갈리면서 합류할 수 있게 하는 위치에 설정되어야만 두 유동의 맥놀이에 따른 맥동압 증대를 막을 수 있어 맥동에 따른 압축기 구동소음을 저감할 수 있다.

한편, 이상과 같이, 맥동압의 위상차를 위한 제 1, 2 토출구(471,472)의 위치 설정에 고려되는 변수인 냉매 속도(V)는, 냉매가 갖는 성질(압축성과 점성)과, 냉매의 유동을 안내하는 토출공(512)과 리테이너(54) 토출실(42) 그리고 토출관로(47) 등의 형상, 그리고, 각 토출구(471,472)의 크기, 토출압 등과 같은 수많은 인자들에 의해 영향받아 이론적인 계산이 거의 불가능하기 때문에, 토출구(471,472)의 수량과 크기 그리고 그 위치 등은 압축기에 대한 실제적인 실험과정(Trial And Error)을 통하여 설정하는 것이 바람직하다.

도 4의 그래프는 실제적인 실험과정을 통하여 토출 냉매의 맥동압 위상이 정확히 교차되게 설정된 토출구(471,472)들을 갖는 압축기의 냉매 맥동압 특성을 보인 것이다.

이 그래프는 피스톤(2)이 7 개 설치된 압축기에서 피스톤(2)의 압축에 따라 토출실에 토출된 냉매가 제 1 토출구(471) 및 제 2 토출구(472)를 통하여 분산토출되어 그 맥동압의 위상이 완전히 교차된 상태로 합류할 때 특정지점의 냉매유동의 맥동압 특성을 나타낸 것으로서, 사이클 A는 제 1 토출구(471)의 냉매유동이 갖는 맥동압 특성을 나타내고, 사이클 B는 제 1, 2 토출구(472)를 각각 경유하여 토출관로(47)에 분산토출된 두 냉매유동가 다시 합류할 결과로 나타나는 토출관로(47) 출구(473)측 냉매유동의 맥동압 특성을 나타낸 것이다.

이 그래프에서 알 수 있듯이, 각 토출구(471,472)를 통과하여 토출관로(47)에서 합류한 냉매유동은 맥동압이 가장 큰 폭으로 저감됨을 알 수 있다. 따라서, N 개의 피스톤(2)을 가지는 본 발명에 따른 압축기는 본 실시예에서와 같이 후방하우징(4)의 토출실(42)에 두 개의 토출구(471,472)가 형성된 경우, 토출관로(47) 출구를 통하여 2N 개의 압력 파동을 갖는 냉매유동으로 냉매를 토출하지만, 하나의 토출구를 가지는 압축기에 비해 맥동압이 토출구 개수에 반비례하는 수준으로 축소된 상태로 냉매를 토출하므로, 맥동압 크기에 비례하여 발생하는 구동소음이 매우 작다는 소음특성을 갖는다.

한편, 상술한 바와 같은 토출 냉매의 맥동압 저감구조는 보어에 흡입되는 흡입 냉매의 맥동압을 저감하기 위한 구조로도 적용될 수 있다.

예컨대, 흡입실(45)과 흡입관로(48) 사이에 복수 개의 흡입구(미도시)를 설정하면, 증발기로부터 흡입실(45)을 경유하여 보어에 유입되는 냉매가 위상차를 달리하면서 맥동압의 크기가 크게 축소된 복수의 유동으로 보어(11)에 분산유입되게 하여, 냉매 흡입에 따른 맥동압까지 저감할 수 있으므로 압축기의 구동소음을 더욱 감소시킬 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기는 피스톤에 의해 압축되어 보어에서 토출되는 냉매를 맥동압 저감구조인 두 개의 토출구를 통해 분산하여 토출하므로, 맥동압의 주파수는 그 토출구의 개수에 비례하여 증가하였지만 맥동압은 토출구 개수에 반비례하는 크기로 감소된 상태로 냉매를 토출한다. 따라서, 맥동압 크기에 비례하는 구동소음이 아주 작다는 장점이 있다. 특히, 본 발명에 따른 맥동압 저감구조를 가지는 압축기에 있어서, 각 토출구에서 분산하여 토출된 각 냉매 유동이 냉매 맥동압 주기의 1/2인 맥동압의 위상차를 가지고 토출관로에서 합류하게 두 개의 토출구의 위치를 설정하면, 두 냉매유동의 합류시 맥놀이 현상에 따른 맥동압의 증대를 최소화할 수 있어 압축기의 구동에 따른 소음을 가장 효과적으로 저감할 수 있다.

Claims

내부에 전후방향으로 관통하는 다수의 보어를 방사상으로 배열하여 형성하는 실린더 블록과;

상기 실린더 블록의 전방에 상기 실린더 블록의 각 보어들과 동시에 연통하는 크랭크실을 형성하는 전방하우징과;

상기 실린더 블록의 각 보어에 대응하는 냉매 흡입공들과 토출공들을 갖는 밸프 플레이트 및 그 밸브 플레이트 전,후면에서 상기 흡입,토출공들을 각각 개폐하는 흡입,토출 리드 밸브를 개재하여 상기 실린더 블록의 후면에 결합되고, 실린더 블록의 후방에 각각 상기 흡입공들과 토출공들을 통해 상기 보어들과 연통하는 흡입실과 토출실을 서로 격리되게 각각 형성하며, 상기 흡입실에 연통하는 흡입관로 및 상기 토출실에 대하여 상기 밸브 플레이트의 토출공에 대하여 이격된 적어도 2 개의 토출구를 통해 연통하는 토출관로를 형성하는 후방하우징과;

상기 전방하우징을 관통하여 크랭크실 중심에 상기 실린더 블록의 길이방향으로 배치되고 상기 전방하우징에 의해 지지되는 구동축과;

상기 크랭크실의 상기 구동축에 고착되어, 그 구동축에 의해 회전하는 러그 플레이트와; 상기 구동축에 비스듬히 끼워지고 일단이 상기 러그 플레이트에 힌지고정되어 상기 러그 플레이트에 의해 회전하는 사판과;

상기 사판의 외주에 끼워져 상기 구동축 회전에 따른 사판 외주의 전후방향 요동으로 상기 실린더 블록의 각 보어내에서 왕복동하는 다수의 피스톤을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 맥동압 저감구조를 갖는 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 후방하우징에서 상기 토출실과 상기 토출관로 사이를 연결하는 상기 적어도 2 개의 토출구들은, 서로에 대하여, 그 각 토출구를 통해 상기 토출관로에 동일 주기의 맥동압을 가지고 상기 토출실로부터 토출되는 각 냉매 유동이 상기 토출관로의 합류지점에서 위상차를 가질 수 있게 하는 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 맥동압 저감구조를 가지는 압축기.
제 2 항에 있어서,

상기 두 냉매유동 맥동압의 위상차는 그 맥동압 주기의 1/2 인 것을 특징으로 하는 맥동압 저감구조를 가지는 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 후방하우징에서 상기 흡입관로와 상기 흡입실를 연통시키는 상기 흡입구는 상기 흡입관로의 입구에 대한 이격거리를 달리하는 적어도 2 개 이상인 것을 특징으로 하는 맥동압 저감구조를 가지는 압축기.