KR100863231B1 - 압축기용 피스톤 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기용 피스톤 구조에 관한 것이다.

본 발명은 실린더 보어 내에서 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 압축기용 피스톤에 있어서, 상기 실린더 보어에 수용되는 상기 피스톤의 외주면에 주면을 따라 형성되는 하나 이상의 삽입홈, 상기 삽입홈에 삽입 고정되어 상기 피스톤과 실린더 보어 사이의 간극을 밀폐하는 피스톤 링을 포함하며, 상기 삽입홈의 안쪽 바닥면에는 냉매가스가 수용되도록 하는 수용홈이 형성된다.

상기와 같은 구성을 가지는 압축기용 피스톤 구조를 통해 냉매가스의 압력에 의해 피스톤 링을 외측방향으로 밀게 되어 피스톤 링과 실린더 보어의 간극이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 냉매가스가 누설되는 것을 방지할 수 있고, 더불어 냉매가스의 압축력을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

압축기, 피스톤, 냉매가스, 피스톤링, 수용홈, 실린더 보어

Description

압축기용 피스톤 구조{PISTON STRUCTURE FOR COMPRESSOR}

도 1은 종래의 사판식 압축기를 나타낸 단면도.

도 2는 종래의 사판식 압축기용 피스톤 구조를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 압축기용 피스톤 구조를 나타낸 단면도.

도 4는 도 3에서 피스톤 및 피스톤 링의 다른 실시예를 나타낸 부분단면도.

도 5는 본 발명에 따른 압축기용 피스톤 구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 6은 도 5에서 피스톤 및 피스톤 링의 다른 실시예를 나타낸 부분단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 실린더 블럭 11a : 실린더 보어

100 : 피스톤 110 : 삽입홈

120 : 수용홈 130, 210 : 경사면

200 : 피스톤 링 220 : 융기부

230 : 요홈

본 발명은 압축기용 피스톤 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤의 압축 행정시 냉매가스의 누설을 방지할 수 있는 압축기용 피스톤 구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 피스톤이 왕복하면서 냉매를 압축하기 위한 것으로, 자동차용 공조장치에 많이 사용되고 있으며, 사판식 압축기, 스크롤 압축기, 가변용량압축기 등 다양한 종류가 있다.

그중 사판식 압축기는 엔진의 동력을 전달받는 구동축에 일정한 경사각을 가진 디스크 형상의 사판이 고정되게 설치되어 구동축에 의해 회전하고, 상기 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 개재하여 설치한 다수의 피스톤들이 실린더 블럭에 형성된 다수의 실린더 보어 내부에서 직선 왕복운동함으로써 냉매가스를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

특히, 최근에는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 온도제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기가 제안되고 있다.

이러한 용량 가변형 사판식 압축기는 특허등록 제0529716호(등록권자: (학)두원학원, (주)두원전자)에 일 예가 개시되어 있으며, 도 1에 그 주요구성이 도시 되어 있다.

즉, 종래의 용량 가변형 사판식 압축기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내주면에 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 복수개의 실린더 보어(11a)를 가지고 있고 압축기의 외부를 구성하는 실린더 블럭(11)과, 상기 실린더 블럭(11)의 앞쪽 단부에 배치되어 사판실(12a)을 형성하는 전방 하우징(12)과, 상기 실린더 블럭(11)과 전방 하우징(12)에 회전이 가능하게 지지되는 구동축(14)과, 상기 전방 하우징(12)의 사판실(12a) 내에서 상기 구동축(14)에 고정 설치된 러그 플레이트(18)와, 내부에 흡입실(13a)과 배출실(13b)이 형성되어 있고 상기 실린더 블럭(11)의 뒤쪽 단부에 배치되어 있는 후방 하우징(13)과, 상기 러그 플레이트(18)에 의해 회전운동하면서 경사각이 변할 수 있으며 원형의 판상으로 형성된 사판(15)과, 상기 러그 플레이트(18)와 사판(15) 사이에 지지된 스프링(17)과, 슈(21)를 개재하여 상기 사판(15)과 미끄럼 이동이 가능하게 결합되고 실린더 보어(11a) 내에서 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤(20)을 포함한다.

그리고 상기 후방 하우징(13)과 실린더 블럭(11) 사이에는 밸브 플레이트(16)가 구비되어 있으며, 상기 밸브 플레이트(16)에는 실린더 보어(11a)와 흡입실(13a)을 연통시키는 흡입구(16a), 및 실린더 보어(11a)와 배출실(13b)을 연통시키는 배출구(16b)가 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브 플레이트(16)에 형성된 흡입구(16a) 및 배출구(16b)에는, 상기 피스톤(20)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 흡입구(16a)와 배출구(16b)를 개폐하기 위한 흡입밸브(미도시)와 배출밸브(미도시)가 각각 구비되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 용량 가변형 사판식 압축기(1)는 상기 실린더블럭(10) 내에 냉매가스가 유입되면 피스톤(20)의 압축행정을 통하여 냉매가스를 압축하고 배출하게 된다.

그러나 종래의 용량 가변형 사판식 압축기(1)는 상기 피스톤(20)이 상기 실린더 블럭(11)의 실린더 보어(11a)에서 왕복운동하여 펌프작용을 행할 때 피스톤(20)과 실린더 보어(11a)의 사이 간극으로 냉매가스가 누설되어 냉매가스의 압축력이 크게 낮아지는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(20)의 외주면에 피스톤 링(30)을 결합시키고 있으며, 상기 피스톤 링(30)을 통해 피스톤(20)과 실린더 보어(11a) 사이 간극을 밀폐하여 냉매가스의 누설을 방지할 수 있다.

그러나 상기 피스톤 링(30)은 피스톤(20)의 왕복운동시 냉매가스의 저온에 의해 수축됨으로써 다시 피스톤(20)과 실린더 보어(11a) 사이 간극이 형성되어 냉매가스가 누설되며, 더불어 냉매가스의 압축력이 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기용 피스톤에 결합되는 피스톤 링이 수축하더라도 냉매가스의 압축력에 의해 인장되도록 하여 피스톤과 실린더 보어 사이의 간극을 밀폐함으로써 냉매 가스의 누설을 방지할 수 있는 압축기용 피스톤 구조를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압축기용 피스톤 구조는,

실린더 보어 내에서 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 압축기용 피스톤에 있어서, 상기 실린더 보어에 수용되는 상기 피스톤의 외주면에 주면을 따라 형성되는 하나 이상의 삽입홈, 상기 삽입홈에 삽입 고정되어 상기 피스톤과 실린더 보어 사이의 간극을 밀폐하는 피스톤 링을 포함하며, 상기 삽입홈의 안쪽 바닥면에는 냉매가스가 수용되도록 하는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 압축기용 피스톤 구조는,

실린더 보어 내에서 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 압축기용 피스톤에 있어서, 상기 실린더 보어에 수용되는 상기 피스톤의 외주면에 주면을 따라 형성되는 하나 이상의 삽입홈, 상기 삽입홈에 삽입 고정되어 상기 피스톤과 실린더 보어 사이의 간극을 밀폐하는 피스톤 링을 포함하며, 상기 삽입홈의 양측 내벽은 주면을 따라 테이퍼 형상으로 경사지게 형성되고, 상기 피스톤 링은 상기 테이퍼 형상의 삽입홈에 면밀착되도록 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 삽입홈의 바닥면에는 냉매가스가 수용되도록 하는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 삽입홈에 의해 형성된 피스톤 외주면의 모서리는 모따기되어 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤 링의 외주면에는 상기 실린더 보어에 다단으로 밀착 지지되도록 하는 하나 이상의 융기부가 주면을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤 링의 내주면에는 냉매가스가 수용될 수 있도록 하는 요홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 냉매 등을 압축하기 위하여 실린더 보어 내에서 왕복 운동을 하는 압축기용 피스톤에 관한 것으로, 여기서 압축기는 전술한 종래기술의 사판식 압축기에 한정되지 아니하며, 실린더 보어 내에서 피스톤이 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 구조의 압축기라면 어느 것에도 적용 가능하다.

다만, 설명의 편의상 이하에서는 전술한 종래기술을 이용하여 설명하되, 동일한 구성에 대하여는 동일한 구성부호를 사용하며, 그 설명은 생략한다.

본 발명의 피스톤(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 일측 단부에는 피스톤(100)에 왕복 운동하는 힘을 전달하는 구동수단이 연결되며, 타단 즉, 냉매를 가압하는 면과 가까운 외주면에는 그 주면을 따라 하나 이상의 삽입홈(110)이 형성된다.

그리고, 상기 삽입홈(10)의 안쪽 바닥면 즉, 냉매를 가압하는 면과 가까운 쪽의 바닥면(도 3에서는 오른쪽)에는 압축된 냉매가스를 수용할 수 있는 수용홈(120)이 형성된다.(이하, 피스톤에 있어서 '안쪽'은 냉매를 가압하는 면과 가까 운 쪽을 말한다).

또한, 상기 삽입홈(110)에는 상기 피스톤(100)과 실린더 보어(11a)의 간극을 밀폐하기 위한 신축성을 가지는 피스톤 링(200)이 삽입 고정된다.

이와 같은 구성을 가지는 압축기용 피스톤 구조의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

상기 피스톤(100)이 실린더 보어(11a) 내에서 냉매가스를 압축하게 되면, 압축된 냉매가스의 대부분은 후방하우징(미도시)의 배출실을 통해 배출되고 나머지 냉매가스는 상기 피스톤(100)과 실린더 보어(11a) 사이의 간극으로 유입된 다음, 저온의 냉매가스에 의해 수축된 피스톤 링(200)과 삽입홈(110) 사이의 간극으로 유입되며, 연속해서 수용홈(120)에 수용된다.

상기와 같이 수용홈(120)과 삽입홈(110)에 냉매가스가 유입 및 수용되면, 냉매가스의 압력으로 피스톤 링(200)의 측면과 하면을 가압하여 외측방향으로 밀게 되며, 외측방향으로 밀린 상기 피스톤 링(200)에 의해 피스톤 링(200)과 삽입홈(110) 사이의 간극을 밀폐함으로써 냉매가스의 누설을 방지하게 된다.

즉, 피스톤(100)의 삽입홈(110)에 냉매가스가 수용될 수 있도록 수용홈(120)을 형성하여 피스톤 링(200)을 인장시킴으로써 피스톤 링(200)과 실린더 보어(11a) 사이의 간극으로 냉매가스가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(110)에 의해 형성된 피스톤(100)의 외주면 모서리가 모따기되어 경사면(130)을 형성하면, 상기 경사면(130)을 통해 형성되는 공간을 통해 냉매가스의 유입 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실린더 보어(11a)에 밀착되는 상기 피스톤 링(200)의 양측 테두리에 경사면(210)을 형성함으로써 상기 경사면(210)을 통해 피스톤 링(200)의 왕복 운동시 실린더 보어(11a)의 끝단에 피스톤 링(200)의 테두리가 걸림되는 것을 방지하고, 원활한 운동을 확보할 수 있다.

또한, 상기 피스톤 링(200)의 외주면에 주면을 따라 하나 이상의 융기부(220)를 형성하면, 상기 융기부(220)을 통해 상기 실린더보어(11a) 내면에 다단계로 밀착 지지됨으로써 냉매가스의 누설을 다단계로 차단할 수 있다.

또한, 상기 피스톤 링(200)의 내주면에 냉매가스를 수용할 수 있도록 요홈(230)을 형성하는 것이 더욱 바람직하며, 상기 요홈(230)을 통해 냉매가스의 수용량을 크게 함과 동시에 피스톤 링(200)과 실린더 보어(11a)의 밀착 지지력을 크게 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명에 따른 사판식 압축기용 피스톤 구조의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성 및 기능을 가지는 구성부호에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시예의 피스톤(100')은, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매를 가압하는 면과 가까운 외주면에는 그 주면을 따라 테이퍼 형상의 경사면(111)을 가지는 삽입홈(110')이 형성된다.

그리고 상기 삽입홈(110')에는 상기 삽입홈(110')에 면밀착되도록 테이퍼 형상을 가지는 피스톤 링(200')이 삽입 고정된다.

즉, 상기 피스톤(100')이 실린더 보어(11a) 내에서 냉매가스를 압축하게 되면, 압축된 냉매가스의 대부분은 후방하우징(미도시)의 배출실을 통해 배출되고 나머지 냉매가스는 상기 피스톤(100')과 실린더 보어(11a) 사이의 간극으로 유입된 다음, 저온의 냉매가스에 의해 수축된 피스톤 링(200')과 삽입홈(110') 사이의 간극으로 유입된다.

상기와 같이 삽입홈(110')에 냉매가스가 유입되면, 냉매가스의 팽창력으로 피스톤 링(200)의 측면과 하면을 가압함에 따라 피스톤 링(200')은 삽입홈(110')의 경사면(111)을 따라 가이드되면서 외측방향으로 인장되며, 인장된 피스톤 링(200')에 의해 피스톤 링(200')과 삽입홈(110') 사이의 간극을 밀폐함으로써 냉매가스의 누설을 방지하게 된다.

여기서, 상기 삽입홈(110')의 안쪽 바닥면에는 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매가스를 수용할 수 있는 수용홈(120')이 형성되며, 이 경우 상기 수용홈(120')을 통해 냉매가스의 유입량을 크게 함으로써 냉매가스의 누설을 현저하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 삽입홈(110')의 외주면과 피스톤 링(200')의 외측 테두리에는 경사면(130')(210')을 형성되고, 또 상기 피스톤 링(200')의 외주면에는 주면을 따라 융기부(220')를 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 경사면(130')(210') 및 융기부(220')는 전술한 경사면(130)(210) 및 융기부(220)와 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로, 중복된 설명은 생략한다.

본 발명은 피스톤 링이 삽입 고정되는 피스톤의 삽입홈에 수용홈을 형성하여 피스톤의 압축운동시 압축된 냉매가스가 피스톤의 삽입홈을 통해 수용홈에 수용되도록 함으로써 냉매가스의 압력에 의해 피스톤 링을 외측방향으로 밀게 되어 피스톤 링과 실린더 보어의 간극이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 냉매가스가 누설되는 것을 방지할 수 있고, 더불어 냉매가스의 압축력을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 실린더 보어 내에서 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 압축기용 피스톤에 있어서,

   상기 실린더 보어에 수용되는 상기 피스톤의 외주면에 주면을 따라 형성되는 하나 이상의 삽입홈,

   상기 삽입홈에 삽입 고정되어 상기 피스톤과 실린더 보어 사이의 간극을 밀폐하는 피스톤 링을 포함하며,

   상기 삽입홈의 안쪽 바닥면에는 냉매가스가 수용되도록 하는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤 구조.
2. 실린더 보어 내에서 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 압축기용 피스톤에 있어서,

   상기 실린더 보어에 수용되는 상기 피스톤의 외주면에 주면을 따라 형성되는 하나 이상의 삽입홈,

   상기 삽입홈에 삽입 고정되어 상기 피스톤과 실린더 보어 사이의 간극을 밀폐하는 피스톤 링을 포함하며,

   상기 삽입홈의 양측 내벽은 주면을 따라 테이퍼 형상으로 경사지게 형성되고, 상기 피스톤 링은 상기 테이퍼 형상의 삽입홈에 면밀착되도록 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 삽입홈의 바닥면에는 냉매가스가 수용되도록 하는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 삽입홈에 의해 형성된 피스톤 외주면의 모서리는 모따기되어 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤 구조.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피스톤 링의 외주면에는 상기 실린더 보어에 다단으로 밀착 지지되도록 하는 하나 이상의 융기부가 주면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤 구조.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피스톤 링의 내주면에는 냉매가스가 수용될 수 있도록 하는 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 피스톤 구조.

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