KR101328855B1 - 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징에 관한 것으로서, 흡입실과 토출실이 형성된 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, 바닥에 가스유출구가 형성된 내부 리세스와; 상기 내부 리세스의 둘레를 따라 형성되며 상기 토출실과 연통하는 외주 리세스와; 상기 내부 리세스로부터 순환경로로 연통된 오일 유출구;가 일체로 형성되어 있고, 상기 토출실은 흡입실보다 중앙쪽에 가깝게 배치되어 있는 것을 특징으로 하므로, 토출실에 유입된 냉매로부터 오일을 분리하여 재사용하므로 압축기의 효율을 높일 수 있고 내구성을 유지할 수 있으며, 하우징에 오일분리구조를 일체화함으로써 오일분리를 위한 별도의 부품이 필요 없고 가공이 쉬워 생산원가를 절감할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징{A HOUSING UNIFIED WITH OIL SEPARATING STRUCTURE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토출된 냉매가 토출실에서 압축기 외부로 토출되기 전에 오일을 분리하는 동시에 단열성능을 가지고 있어 왕복동식 압축기의 제성능을 유지할 수 있게 하는 오일분리구조 일체형 하우징에 관한 것이다.

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

왕복동식 압축기의 대표적인 예로서 근래에는 사판식 압축기를 많이 사용하고 있다. 이는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 운동제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 압축기 가동중에도 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

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

이 과정에서 토출실로 토출된 냉매에는 약간의 오일이 혼합되어 있기 때문에 이를 분리하고 순수한 냉매가스만을 방출할 필요가 있다. 이는, 냉동 사이클에 오일이 존재하게 되면 유로저항이 늘어나게 되고 열전달이 방해받으며 전체적인 시스템 효율이 저하되기 때문이다.

냉매로부터 오일을 분리하는 오일 분리기의 대표적인 구성이 일본공개특허공보 제2004-036583호에 개시되어 있으며, 도 1을 참조하여 그 구성에 대하여 개략적으로 살펴보면 이하와 같다.

먼저, 상기 공보에 개시된 압축기는 사판식 압축기로서, 전방하우징(1) 및 후방하우징(3)과, 상기 전방하우징(1)과 후방하우징(3) 사이에 배치된 실린더 블럭(2)과, 상기 실린더 블럭(2)의 실린더(2a) 내에서 왕복운동하는 피스톤(7)과, 상기 하우징(1)(3)의 앞부분을 관통하며 상기 하우징 내에 배치되어 있어 외부 동력으로부터의 회전운동을 전달함으로써 피스톤(7)을 구동하는 회전축(4)과, 상기 복수의 피스톤(7)에 연결되어 있으며 상기 회전축(4)에 경사지게 배치되는 사판(6)과, 상기 사판(6) 등이 수용되는 사판실(36)을 구비하고 있다.

한편, 상기 후방하우징(3)의 토출실(33) 근방에는 오일분리기(26)가 설치되어 있다. 상기 오일분리기(26)는 원심력을 이용하는 것으로서 후방하우징에 설치되며, 밸브플레이트(20)를 관통하고 있다.

물론, 분리된 오일은 유로(27)를 통해 윤활이 필요한 부위로 공급되고 가스 냉매는 냉매출구(54)를 통해 냉매 사이클로 합류하게 된다.

기술적 과제

그러나, 이러한 종래의 사판식 압축기에서는, 오일분리기(26)가 밸브 플레이트(20)를 관통해서 설치될 뿐만 아니라, 토출실(33) 내부가 아니라 그 근방에 설치되어 있다. 즉, 밸브 플레이트(20)의 구조를 오일분리기(26)에 맞춰야 했고 오일분리기(26)를 설치하기 위한 공간을 별도로 마련해야 할 필요가 있다.

따라서, 종래에는 압축기의 조립 및 제작이 어려운 단점이 있었다.

또한, 종래에는 토출된 냉매가 후방하우징(3)에 직접 접촉하기 때문에 흡입실(32)로 흡입되는 흡입가스의 온도가 영향을 받아 상승하게 되므로 압축기의 체적효율이 떨어지는 경우도 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 압축기에서 토출된 냉매가 토출실에서 압축기 외부로 토출되기 전에 오일을 분리하여 압축기의 제성능을 유지할 수 있는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징를 제공하는데 있다.

특히, 본 발명의 목적은, 조립 및 제작이 용이한 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 토출된 냉매가 흡입 냉매가스에 열적인 영향을 주지 않도록 하여 압축기의 본래 체적효율을 유지할 수 있도록 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징를 제공하는데 있다.

기술적 해결방법

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징은,

흡입실과 토출실이 형성된 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,

바닥에 가스유출구가 형성된 내부 리세스와;

상기 내부 리세스의 둘레를 따라 형성되며 상기 토출실과 연통하는 외주 리세스와;

상기 내부 리세스로부터 순환경로로 연통된 오일 유출구;가 일체로 형성되어 있고,

상기 토출실은 흡입실보다 중앙쪽에 가깝게 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내부 리세스는 안내벽에 의해 외부 리세스와 분리되어 있고, 내부 리세스와 외부 리세스는 상기 안내벽의 선단부에 형성된 냉매도입용 홈에 의해 연통하게 할 수 있다.

이 경우, 상기 냉매도입용 홈은 냉매의 이동방향을 따라 경사지게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 축방향에서 바라볼 때, 상기 냉매도입용 홈의 입구는 매끄러운 곡형으로 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 내부 리세스는 안내벽에 의해 외부 리세스와 분리되어 있고, 내부 리세스와 외부 리세스는 상기 안내벽의 측면에 형성된 냉매도입용 구멍에 의해 연통하도록 할 수 있다.

이 경우, 상기 냉매도입용 구멍은 냉매의 이동방향을 따라 경사지게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 축방향에서 바라볼 때, 상기 냉매도입용 홈의 입구는 매끄러운 곡형으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 가스유출구는 상기 내부 리세스의 바닥으로부터 밸브를 향해 돌출되게 형성된 것이 바람직하다.

축방향에서 바라볼 때, 상기 안내벽의 외형은 원형으로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기 내부 리세스의 중심은 가스유출구의 중심에 대하여 편심되어 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 외주 리세스의 폭이 넓은 부분에 냉매도입용 홈 또는 냉매도입용 구멍의 입구를 형성하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 내부 리세스의 중심은 외주 리세스의 중심과 일치하게 형성될 수 있다.

한편, 축방향에서 바라볼 때, 상기 가스유출구는 원형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도 1a는, 종래의 일반적인 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 1b는, 도 1a에서 오일분리구조를 나타내는 상세 단면도이다.

도 2는, 본 발명에 따른 오일분리구조 일체형 하우징이 장착된 왕복동식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 3은, 도 2에서 오일분리구조 일체형 하우징의 제1실시예를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도이고, (b)는 정면도이고, (c)는 종단면도이다.

도 4는, 도 2에서 오일분리구조 일체형 하우징의 제2실시예를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도이고, (b)는 정면도이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 왕복동식 압축기(1000)는 하우징(100)과, 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 하우징(100)에 형성된 흡입실(131)과 토출실(132)을 포함하여 구성된다. 상기 사판(150)과 피스톤(200) 사이에는 슈(201) 가 설치되어 있다.

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

상기 하우징(100)은 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 있으며, 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 8개의 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.

더욱이, 상기 사판(150)의 전후에는 각각 연결 돌출부(155)가 형성되어 있 고, 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)에 오일분리구조가 일체로 형성되어 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 후방하우징(130)의 흡입실(131)로부터 흡입된 냉매에 포함된 약간의 오일이 오일분리구조에 의해 분리되어 순수한 가스형 냉매만이 냉매사이클을 통해 유통되게 되어 있다. 본 실시예에 따른 오일분리구조는 미스트형 냉매에 원심력을 유발시켜서 오일과 가스형 냉매를 분리하도록 되어 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 후방 하우징(130)에 일체로 형성된 오일분리구조(700)는, 피스톤의 축방향으로 가스유출구(711)가 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.

먼저, 상기 내부 리세스(710)와 외부 리세스(720) 사이에 있는 안내벽(740)이 형성되어 있다. 그리고 그 안내벽(740)의 선단부에는 냉매도입용 홈(741)이 가로질러서 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 외주 리세스(720)의 냉매가 안내벽(740)의 냉매도입용 홈(741)을 통해 내부 리세스(710)로 자연스럽게 유입된다.

또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 안내벽(740)의 측면에 냉매도입용 구 멍(742)을 형성하여 외주 리세스(720)의 냉매를 내부 리세스(710)로 유입시킬 수도 있다.

상기 냉매도입용 홈(741) 또는 냉매도입용 구멍(742)은 냉매의 원주방향 이동방향을 따라 경사지게 형성되어 있는 것이 좋다. 이와 같이 하면, 냉매가 외주 리세스(720)로부터 내부 리세스(710)까지 원주의 접선 방향(엄밀하게는 접선에 대하여 다소 경사진 방향)을 따라 자연스럽게 도입될 수 있으므로 냉매에 커다란 원심력을 부여할 수 있게 된다.

더욱이, 축방향에서 바라볼 때, 상기 냉매도입용 홈(741)의 입구(741a) 또는 냉매도입용 구멍(742)의 입구는 매끄러운 곡형(곡률반경=R)으로 형성되어 있기 때문에 보다 원활한 냉매의 도입이 가능하게 된다.

또한, 상기 냉매도입용 홈(741)의 입구(741a) 또는 냉매도입용 구멍(742)의 입구가 가장 넓은 형상을 갖도록 하여 냉매가 원활하게 유입되게 하는 것이 좋다.

또한, 축방향에서 바라볼 때, 상기 안내벽(740)이 원형으로 되어 있으면 한층 원활한 냉매 도입이 가능하게 된다.

도면에서, 상기 냉매도입용 홈(741) 또는 냉매도입용 구멍(742)은 안내벽(740)의 둘레방향을 따라 단일한 것으로 나타나 있으나 2개 이상 형성하는 것도 물론 가능하다.

한편, 상기 내부 리세스(710)의 중심은 가스유출구(711)의 중심에 대하여 다소 편심되어 있는 것이 좋다. 이는, 편심에 의해 냉매 통로의 폭이 달라지기 때문에 오일분리기능이 극대화되기 때문이다.

또한, 냉매 통로의 폭이 넓은 곳에서 압력이 커지므로 이 부분에 냉매도입용 홈(741)을 형성하면 한층 원활한 냉매의 도입이 가능하게 된다.

물론, 상기 내부 리세스(710)의 중심이 외주 리세스(720)의 중심과 일치하여도 원심력에 의한 오일분리는 가능하다.

한편, 상기 가스유출구(711)는 내부 리세스(710)의 바닥으로부터 밸브장치(300)를 향해 돌출되게 형성되도록 하는 것이 좋다. 이와 같이 하면, 분리된 미세한 양의 오일이 내부 리세스(710)의 바닥을 타고 가스유출구(711)를 통해 냉매가스와 함께 토출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 축방향에서 바라볼 때, 상기 가스유출구(711)는 원형으로 형성되어 있어 냉매에 원심력을 부여하는데 장애가 되지 않도록 하는 것이 좋다.

다음, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 오일분리구조 일체형 하우징이 설치된 압축기의 작용에 대하여 개략적으로 설명한다.

먼저, 압축기(1000)가 가동되면 엔진(미도시)과 연결된 풀리(P)가 회전하고, 이 풀리(P)에 설치된 구동축(140)이 회전한다.

상기 구동축(140)의 회전에 따라 사판(150)이 경사 가변식으로 회전하고, 이 사판(150)에 의해 미끄러지면서 피스톤(200)이 압축 작용을 수행한다.

즉, 밸브장치(300)의 흡입구(331)를 통해 유입된 냉매는 피스톤(200)에 의해 실린더 보어(110a) 내에서 압축되고, 압축된 냉매는 밸브장치(300)의 토출구(332)를 통해 오일분리구조 일체형 후방 하우징(130)의 외주 리세스(710)로 유입된다.

이어서, 안내벽(740)에 형성된 냉매도입용 홈(741)을 통해 냉매가 외주 리세 스(710)로부터 내주 리세스(720)로 도입되면서 냉매에 원심력이 가해진다.

이때, 밀도가 큰 오일은 가스유출구(711)의 바깥쪽에 있는 내부 리세스(710)의 측면 바닥에 고이고 오일 유출구(730)을 통해 연속적으로 제어밸브(800)로 향한다.

상기 제어밸브(800)를 통한 오일은 오일펌프(910)에 의해 사판실(120a)이나 구동축(140)의 내부를 통해 각 부분으로 공급된다.

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, 토출실에 유입된 냉매로부터 오일을 분리하여 압축기의 효율을 높일 수 있고 내구성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 하우징에 오일분리구조를 일체화함으로써 오일분리를 위한 별도의 부품이 필요 없고 가공이 쉬워 생산원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 안내벽의 선단부 또는 측면에 냉매도입용 홈이나 냉매도입용 구멍을 두어 냉매의 도입을 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 냉매도입용 홈이나 냉매도입용 구멍의 구성을 특정하여 냉매의 도입을 한층 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 내부 리세스의 중심은 가스유출구의 중심에 대하여 편심되도록 하여 압력차를 둠으로써 냉매도입용 홈이나 냉매도입용 구멍을 통한 냉 매의 도입을 한층 원활하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 가스유출구가 상기 내부 리세스의 바닥으로부터 밸브를 향해 돌출되게 형성함으로써 오일분리 후 일부 오일이 냉매가스와 함께 토출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (13)

1. 흡입실과 토출실이 형성된 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,

   바닥에 가스유출구가 형성된 내부 리세스와;

   상기 내부 리세스의 둘레를 따라 형성되며 상기 토출실과 연통하는 외주 리세스와;

   상기 내부 리세스로부터 순환경로로 연통된 오일 유출구;가 일체로 형성되어 있고,

   상기 토출실은 흡입실보다 중앙쪽에 가깝게 배치되며,

   상기 가스유출구는 상기 내부 리세스의 바닥으로부터 밸브를 향해 돌출되게 형성하되, 상기 내부 리세스의 중심은 가스유출구의 중심에 대하여 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내부 리세스는 안내벽에 의해 외부 리세스와 분리되어 있고, 내부 리세스와 외부 리세스는 상기 안내벽의 선단부에 형성된 냉매도입용 홈에 의해 연통하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
3. 제2항에 있어서,

   상기 냉매도입용 홈은 냉매의 이동방향을 따라 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
4. 제3항에 있어서,

   축방향에서 바라볼 때, 상기 냉매도입용 홈의 입구는 곡형으로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
5. 제1항에 있어서,

   상기 내부 리세스는 안내벽에 의해 외부 리세스와 분리되어 있고, 내부 리세스와 외부 리세스는 상기 안내벽의 측면에 형성된 냉매도입용 구멍에 의해 연통하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
6. 제5항에 있어서,

   상기 냉매도입용 구멍은 냉매의 이동방향을 따라 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
7. 제6항에 있어서,

   축방향에서 바라볼 때, 상기 냉매도입용 홈의 입구는 매끄러운 곡형으로 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,

   축방향에서 바라볼 때, 상기 내부 리세스와 외부 리세스 사이에 형성되는 안내벽의 외형은 원형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,

    상기 외주 리세스의 폭이 넓은 부분에 냉매도입용 홈 또는 냉매도입용 구멍의 입구를 형성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
12. 제1항에 있어서,

    상기 내부 리세스의 중심은 외주 리세스의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.
13. 제12항에 있어서,

    축방향에서 바라볼 때, 상기 가스유출구는 원형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 오일분리구조 일체형 하우징.

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