KR100852130B1 - 토출실에 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출실에 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기에 관한 것으로서,

흡입실 및 토출실로 구성된 하우징과, 복수 개의 실린더 보어를 가지고 있으며 상기 하우징과 결합하는 실린더 블럭과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치되며 상기 흡입실과 토출실에 연통하는 흡입구와 토출구가 형성된 밸브장치를 구비하는 왕복동식 압축기의 하우징에 있어서, 상기 토출실의 냉매 유출공에는 체크밸브가 장착되어 있는 것을 특징으로 하므로, 설정치 이상의 냉매압이 작용할 경우에만 개방되므로 겨울철 등 냉방이 불필요한 경우 토출실로부터의 냉매 유출을 막아 냉방손실을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

왕복동, 사판, 압축기, 체크밸브, 냉매 유출구, 피스톤, 토출실

Description

토출실에 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기{A RECIPROCATING COMRPESSOR MOUNTED WITH CHECK VALVE IN DISCHARGING CHAMBER}

도 1은 본 발명에 따른 토출실에 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 도 1에서 토출실이 형성된 후방하우징의 구조를 나타내는 상세 단면도이다.

도 3은 도 2의 사시도이다.

도 4는 도 3에서 체크밸브와 토출실과의 결합구조를 나타내는 도면으로, (a)는 부분 측단면도이고, (b)는 부분 상면 단면 사시도이고, (c)는 부분 저면 단면 사시도이다.

※ 주요 구성부호의 설명

110 : 실린더 블럭

110a: 실린더 보어

120 : 전방하우징

130 : 후방하우징

140 : 구동축

150 : 사판

200 : 피스톤

201 : 슈

300 : 흡입/토출 밸브장치

700 : 오일분리구조

741 : 냉매도입용 홈

750 : 체크밸브

751 : 밸브몸체

751a : 관통공

752 : 판 스프링

752a : 변형 유도공

753 : 스프링 지지편

754 : 체결수단

770 : 끼움 돌출부

1000 : 사판식 압축기

본 발명은 토출실에 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 필요에 따라 토출실에서의 냉매 토출을 통제할 수 있는 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 왕복동식 압축기는 피스톤, 피스톤 구동장치, 실린더 블럭 및 밸브 등을 공통적으로 구비하고 있다.

이러한 왕복동식 압축기의 대표적인 예로 사판식 압축기를 들 수 있다. 이는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 운동제어를 달성함과 동시에, 경사각을 연속적으로 변화시켜서 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 압축기 가동중에도 차량의 승차감을 유지할 수 있는 특징이 있다.

상기 왕복동식 압축기에 의하면, 흡입실로부터 냉매를 흡입하여 피스톤에 의해 압축하고, 이 압축된 냉매를 토출실로 토출하여 다음 냉각 사이클로 보내주는 작용을 반복하게 된다.

한편, 자동차 에어컨 압축기와 같은 클러치레스(clutchless) 가변 압축기의 경우에는 엔진으로부터 회전동력을 전달받기 때문에, 엔진이 일단 구동하면 압축기도 항상 구동할 수밖에 없는 구조로 되어 있다. 따라서, 사판식 압축기와 같은 경우에는 실제 에어컨이 작동하지 않더라도 최소 경사각 상태에서 계속 구동하는 상태를 유지하게 된다. 특히, 냉방이 필요치 않은 겨울철 등의 경우에 사판이 최소 경사각 상태로 회전 구동함으로써 불필요하게 압축기 외부의 냉방 사이클로 냉매가 토출되는 경우를 피할 수 없었다. 즉, 종래에는 최소 경사각 상태에서도 불필요한 냉방이 이루어져 냉방이 필요치 않은 겨울철 등에 실내 열손실이 발생할 수밖에 없었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 겨울철 등 냉방이 불필요한 경우 토출실로부터의 냉매 유출을 막아 냉방손실을 방지할 수 있도록 하는 왕복동식 압축기를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 토출실에 체크밸브가 장착된 왕복동식 압축기는,

흡입실 및 토출실로 구성된 하우징과, 복수 개의 실린더 보어를 가지고 있으며 상기 하우징과 결합하는 실린더 블럭과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치되며 상기 흡입실과 토출실에 연통하는 흡입구와 토출구가 형성된 밸브장치를 구비하는 왕복동식 압축기의 하우징에 있어서, 상기 토출실의 냉매 유출공에는 체크밸브가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 체크밸브는, 냉매가 지나가는 관통공이 형성되어 있으며 상기 냉매 유출공에 결합되는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 토출방향 앞쪽에 배치되어 상기 관통공을 개폐하는 판 스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 밸브몸체의 둘레방향을 따라 2개 이상 형성되어 있고, 상기 판 스프링에는 상기 이웃하는 관통공들 사이의 위치에 변형 유도공이 관통되 게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 판 스프링에서, 토출방향 앞쪽에는 스프링 지지편이 설치되어 있으며, 상기 스프링 지지편, 판 스프링 및 밸브몸체는 체결수단에 의해 결합된 것이 바람직하다.

또한, 상기 스프링 지지편은 토출방향 앞쪽을 향해 매끄러운 곡형(曲形)으로 굽혀진 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스프링 지지편은 상기 판 스프링의 변형 유도공에 대응하는 부분을 제외하고 절개되어 있는 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉매 유출공의 내면에는 상기 밸브몸체를 지지하는 계단부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기(1000)는, 하우징과, 복수개의 실린더 보어(110a)를 가지고 있는 실린더 블럭(110)과, 상기 실린더 블럭(110)에 회전이 가능하게 지지되는 구동축(140)과, 상기 구동축(140)에 연결되어 회전운동하면서 경사각이 변할 수 있게 설치되는 사판(150)과, 상기 사판(150)과의 미끄럼 이동에 의해 상기 실린더 보어(110a)에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤(200)과, 상기 피스톤(200)의 바닥에 대향하여 설치된 흡입/토출 밸브장치(300)와, 상기 흡입/토출 밸브장치(300)를 개재하여 상기 하우징에 형성된 흡입실(131)과 토출실(132)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 하우징은 상기 실린더 블럭(110)을 사이에 두고 전방하우징(120)과 후방하우징(130)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 후방하우징(130)에는 흡입실(131)과 토출실(132)이 각각 형성되어 있고, 밸브 플레이트(330)에는 실린더 보어(110a)와 흡입실(131)을 연통시키는 흡입구(331), 및 실린더 보어(110a)와 토출실(132)을 연통시키는 토출구(332)가 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브 플레이트(330)에 형성된 흡입구(331) 및 토출구(332)에는, 상기 피스톤(200)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 흡입구(331)와 토출구(332)를 개폐시키기 위한 흡입밸브와 토출밸브가 각각 구비된다.

상기 실린더 블럭(110)은 복수개의 실린더 보어(110a)가 형성되어 있으며, 그 실린더 보어(110a)를 통해 왕복운동하는 피스톤(200)에 의해 상기 흡입실(131)로부터 유입된 냉매가 연속적으로 압축된다.

상기 구동축(140)은 베어링(400)을 개재하여 상기 전방하우징(120)과 실린더 블럭(110)에 회전이 자유롭게 지지된다.

그리고, 상기 사판(150)은 슈(201)를 개재하여 상기 피스톤(200)과 미끄럼 이동이 가능하게 결합된다.

이때, 상기 구동축(140), 사판(150) 및 슈(201)는 본 발명의 피스톤 구동수단을 구성한다.

상기 사판(150)의 전후에는 각각 연결 돌출부(155)가 형성되어 있고, 상기 연결 돌출부(155)와 구동축(140) 사이에는 연결링크(600)가 개재되어 있으며, 서로는 힌지핀(610)에 의해 연결되어 있다. 따라서, 연결링크(600)와 연결 돌출부(155), 연결링크(600)와 구동축(140)은 서로에 대하여 힌지 운동이 가능하다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 후방하우징(130)의 토출실(132)에 형성된 냉매 유출공(711)에 체크밸브(750)가 장착되어 있다. 이에 따라, 설정 압력 이상의 압력이 작용해야 체크밸브(750)가 개방되어 냉매가 토출된다.

도면에서, 상기 냉매 유출공(711)은 후방하우징(130)의 내면으로부터 돌출된 냉매 유출관(760)에 형성된 중공에 의해 형성되어 있지만, 후방하우징(130)에 바로 연결된 구성으로 하여도 된다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 체크밸브(750)는, 크게 밸브 몸체(751)와, 밸브 몸체(751)의 토출방향 앞쪽에 배치된 판 스프링(752)과, 상기 판 스프링(752)의 토출방향 앞쪽에 배치되는 스프링 지지편(753)과, 상기 밸브몸체(751), 판 스프링(752) 및 스프링 지지편(753)을 결합하는 체결수단(754)으로 구성되어 있다.

먼저, 상기 밸브 몸체(751)는 상기 냉매가 지나가는 관통공(751a)이 형성되어 있으며 상기 냉매 유출공(711)에 결합되어 있다. 이 경우, 상기 관통공(751a) 은 밸브몸체(751)의 둘레방향을 따라 2개 이상 형성되어 있는 것이 좋다.

또한, 상기 판 스프링(752)은 상기 밸브 몸체(751)의 토출방향 앞쪽에 배치되어 관통공(751a)을 개폐하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 판 스프링(752)은 설정된 값 이상의 압력이 작용할 때 변형하도록 소정의 물성을 갖는다.

또한, 상기 판 스프링(752)에는 상기 이웃하는 관통공(751a)들 사이의 위치에 변형 유도공(752a)이 관통되게 형성되는 것이 좋다. 상기 변형 유도공(752a)은 반경방향으로 형성된 장공으로서, 설정치 이상의 냉매압이 판 스프링(752)에 작용하면 변형 유도공(752a)들 사이의 구역이 용이하게 휘어져 상기 관통공(751a)을 개방할 수 있게 된다.

한편, 스프링 지지편(753)은 상기 판 스프링(752)의 토출방향 앞쪽에 설치되는 것으로, 변형되는 판 스프링(752)을 적당한 위치에서 지지하게 된다. 이에 따라, 판 스프링(752)의 과도한 변형이 방지됨으로써 변형 후 빠르게 복원할 수 있게 되고 판 스프링(752) 자체의 손상이 방지된다.

특히, 상기 스프링 지지편(753)은 토출방향 앞쪽을 향해 매끄러운 곡형(曲形)으로 굽혀진 형상을 갖고 있어 판 스프링(752)이 휘어진 후 자연스럽게 원래 위치(편평한 상태)로 복원될 수 있게 된다.

더욱이, 상기 스프링 지지편(753)은 상기 판 스프링(752)의 변형 유도공(752a)에 대응하는 부분을 제외하고 절개되어 있어 판 스프링(752)의 과도한 변형을 피하면서도 관통공(751a)의 개도(開度)를 최대한 확보할 수 있다.

상기 밸브몸체(751), 판 스프링(752) 및 스프링 지지편(753)은 나사나 볼트 등의 체결수단(754)에 의해 결합될 수 있다.

또한, 상기 냉매 유출공(711)의 내면에는 상기 밸브몸체(751)를 지지하기 위한 계단부(711a)가 형성되어 있다. 물론, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 스프링 지지편(753)을 지지하는 다른 계단부(711b)가 더 형성되어 있어도 된다.

이와 같이, 토출실(132)의 냉매 유출공(711)에 체크밸브(750)이 설치되어 있으므로, 설정압 이상이 작용하지 않으면 판 스프링(752)가 변형하지 않아 냉방손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히, 겨울철 등 냉방이 필요없는 경우 사판의 최소경사각 회전시에는 냉매 유출공(711)이 폐쇄되어 불필요하게 냉방이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는, 토출실(132)이 오일분리구조(700)를 포함하고 있으며, 상기 오일분리구조(700)는, 피스톤의 축방향으로 냉매 유출공(711)이 형성된 내부 리세스(710)와, 상기 내부 리세스(710)의 둘레를 따라 형성되며 상기 토출구(332)와 연통하는 외주(外周) 리세스(720)와, 상기 내부 리세스(710)로부터 외부로 연통된 오일 유출구(730)로 구성되어 있다.

또한, 상기 내부 리세스(710)와 외부 리세스(720) 사이에는 안내벽(740)이 형성되어 있고, 그 안내벽(740)의 선단부에는 냉매도입용 홈(741)이 가로질러서 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 외주 리세스(720)로 토출된 냉매가 안내벽(740)의 냉매도입용 홈(741)을 통해 내부 리세스(710)로 자연스럽게 유입되어 가스 냉매와 윤활유로 분리되고, 분리된 가스 냉매는 냉매 유출공(711)을 통해 배출된다.

그러나, 본 실시예에 따른 체크밸브(750)는 오일분리구조(700)가 없는 압축 기의 토출실에도 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 전술한 구성은 단지 하나의 실시예를 나타낼 뿐이며, 사판식 압축기 외에 피스톤, 실린더 블럭, 피스톤 구동수단, 하우징 및 밸브장치를 포함하는 다른 일반적인 왕복동식 압축기에도 당업자에 의해 적용될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 압축기의 냉매 유출공에 체크밸브가 설치되어 있어 설정치 이상의 냉매압이 작용할 경우에만 개방되므로, 겨울철 등 냉방이 불필요한 경우 토출실로부터의 냉매가 유출되는 것을 막아 냉방손실을 피할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 체크밸브가 판 스프링을 포함하고 있기 때문에 용수철을 이용한 체크밸브에 비해 개방을 위한 스프링력을 더 작게 할 수 있으며 구조가 더 간단하다.

또한, 본 발명에 따르면, 관통공은 밸브몸체의 둘레방향을 따라 2개 이상 형성되어 있고, 판 스프링에는 이웃하는 관통공들 사이의 위치에 변형 유도공이 관통되게 형성되어 있어 관통공에 대응하는 판 스프링 부분에서 원활하게 변형이 이루어지게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 판 스프링에서 토출방향 앞쪽에 스프링 지지편이 설치되어 있어 변형되는 판 스프링을 적당한 위치에서 지지하여 과도한 변형을 방지함으로써 변형 후 빠르게 원래 위치로 복원될 수 있게 하고 판 스프링 자체의 손 상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉매 유출공의 내면에 상기 밸브몸체를 지지하는 계단부가 형성되어 있어 체크밸브의 견고한 결합이 가능하게 된다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 흡입실 및 토출실로 구성된 하우징과, 복수 개의 실린더 보어를 가지고 있으며 상기 하우징과 결합하는 실린더 블럭과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치되며 상기 흡입실과 토출실에 연통하는 흡입구와 토출구가 형성된 밸브장치를 구비하는 왕복동식 압축기의 하우징에 있어서,

   상기 토출실의 냉매 유출공에는 체크밸브가 장착되어 있되,

   상기 체크밸브는, 냉매가 지나가는 관통공이 형성되어 있으며 상기 냉매 유출공에 결합되는 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 토출방향 앞쪽에 배치되어 상기 관통공을 개폐하는 판 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 관통공은 밸브몸체의 둘레방향을 따라 2개 이상 형성되어 있고, 상기 판 스프링에는 상기 이웃하는 관통공들 사이의 위치에 변형 유도공이 관통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 판 스프링에서, 토출방향 앞쪽에는 스프링 지지편이 설치되어 있으며, 상기 스프링 지지편, 판 스프링 및 밸브몸체는 체결수단에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 스프링 지지편은 토출방향 앞쪽을 향해 매끄러운 곡형(曲形)으로 굽혀진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 스프링 지지편은 상기 판 스프링의 변형 유도공에 대응하는 부분을 제외하고 절개되어 있는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
7. 제4항에 있어서,

   상기 냉매 유출공의 내면에는 상기 밸브몸체를 지지하는 계단부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피스톤 구동수단은 사판식인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.

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