KR101348891B1 - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에서 실린더보어(112)에 대응하는 부분에서, 토출실(154)과 흡입실(152) 사이의 냉매의 누설을 방지하고자 한다. 본 발명의 압축기는, 다수개의 실린더보어(112)가 원형으로 배열된 실린더블럭(110)과; 상기 실린더블럭(110)의 후방에 결합되고, 실린더보어(112)의 영역 내에서 격벽(155)에 의하여 구분되는 흡입실(152) 및 토출실(154)을 구비하는 후방하우징(150); 그리고 상기 후방하우징(150)과 실린더블럭(110) 사이에 개재되어 압력차에 기초하여 냉매를 흡입실 및 토출실과 실린더보어 사이로 이동시키는 밸브어셈블리(170)를 포함한다. 그리고 상기 격벽의 단부에는 실링용 홈(155a)이 형성되고, 상기 실링용 홈(155a)에는 상기 밸브어셈블리(170)와 접촉하는 실링용 링(156)이 장착되어 있다. 상기 실링용 링(156)은 밸브어셈블리와 밀착되어 충분한 면압을 유지함으로써 냉매의 누설을 방지할 수 있다.

Description

압축기{A compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축되는 작동유체의 누설을 최대한 억제하여 보다 효율적으로 작동유체를 압축할 수 있도록 구성되는 압축기에 관한 것이다.

먼저 종래 기술에 의한 가변 용량형 사판식 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있는 도 1을 참고하면서 가변 용량형 사판식 압축기의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가변 용량형 사판식 압축기(이하 "압축기"라고도 칭함)는, 다수개의 실린더보어(11)를 구비하는 실린더블럭(10)과, 상기 실린더블럭(10)의 전방에 결합되어 크랭크실(31)을 형성하기 위한 전방하우징(30), 그리고 상기 실린더블럭(10)의 후방에 결합되어 흡입실(51) 및 토출실(53)을 형성하기 위한 후방하우징(50)을 포함하고 있다.

상기 실린더블럭(10)에는 냉매의 압축을 위한 다수개의 실린더보어(11)가 방사상으로 형성된다. 상기 실린더보어(11)는 실린더블럭(10)의 외측 가장자리를 따라 일정 간격을 두고 배열되고, 실질적으로 상기 실린더블럭(10)을 관통하여 형성된다. 그리고 상기 실린더보어(11)의 내부에는 피스톤(14)이 각각 설치되어 직선 왕복운동하면서, 실린더보어(11)의 내부에서 냉매를 압축하게 된다.

그리고 상기 실린더블럭(10)의 일측면, 즉 전방에는 전방하우징(30)이 결합된다. 상기 전방하우징(30)의 후방은 오목하게 형성되어, 상기 실린더블럭(10)과 결합하여 그 사이에서 크랭크실(31)을 형성한다. 상기 크랭크실(31)의 내부에는 상기 피스톤(14)을 왕복운동시키기 위한 기구들이 설치된다.

또한 상기 실린더블럭(10)의 타측면, 즉 후방에는 후방하우징(50)이 결합된다. 상기 후방하우징(50)은 전면이 열린 상태로 형성되고, 상기 실린더블럭(10)과 결합하여, 상기 실린더보어(11)로 냉매를 흡입하는 흡입실(51)과, 상기 실린더보어(11)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실(53)을 형성한다. 상기 실린더블럭(10)과 후방하우징(50) 사이에는, 흡입실(51) 및 토출실(53)을 형성하면서, 실린더보어(11)와 흡입실(51) 및 토출실(53) 사이에서의 냉매의 흐름을 단속하기 위한 밸브어셈블리(70)가 설치된다.

상기 흡입실(51)은 압축되어야 하는 냉매를 상기 실린더보어(11)의 내부로 공급하기 위한 부분으로, 상기 실린더보어(11)에 대응하는 부분의 후방하우징(50) 중 상기 실린더블럭(10)과 마주보는 면의 중앙에 해당되는 부분에 형성된다.

그리고 상기 흡입실(51)을 통하여 실린더보어(11)의 내부로 공급된 후, 압축된 냉매가 토출되는 토출실(53)은, 상기 실린더보어(11)와 대응하는 부분의 후방하우징(50)에서 방사상으로 외측에 해당하는 부분에 형성된다. 상기 토출실(53)로 나온 압축된 냉매는 자동차에서 필요로 하는 공조를 위하여 열교환기로 공급된다.

상기 흡입실(51) 및 토출실(53)은 실린더보어(11)와의 압력차에 의하여, 각각 선택적으로 실린더보어(11)와 연통되면서 냉매를 이동시키게 된다. 이때, 상기 밸브어셈블리(70)는 실린더보어(11)와 흡입실(51) 및 토출실(53)의 압력차에 기초하여 냉매의 흐름을 단속하게 된다.

상기 피스톤(14)을 동작시키기 위한 구동원은 자동차의 엔진에서 전달되는 구동력이다. 엔진에서의 구동력이 풀리(P)를 통하여 구동축(20)으로 전달되어 구동축(20)이 회전하게 된다. 상기 구동축(20)은 상기 전방하우징(30)의 축공(32)을 관통하여 실린더블럭(10)의 중심에 형성되는 센터보어(16)에 결합되어, 상기 엔진에서 전달되는 회전력에 기초하여 회전가능하게 지지된다.

상기 크랭크실(31)의 내부에는, 구동축(20)이 그 중심에 결합되어 고정되는 대략 원판형상의 로터(22)가 설치된다. 상기 로터(22)는 구동축(20)의 회전을 따라서 같이 회전한다. 상기 로터(22)의 일측에는 힌지아암(24)이 돌출되게 형성되어 있고, 상기 힌지아암(24)에는 일정한 길이를 가지는 힌지슬롯(24')이 형성된다.

또한 상기 구동축(20)에는 피스톤(14)을 직선왕복운동 시키기 위한 사판(26)이 설치된다. 상기 사판(26)은 원판형상으로 형성되고, 구동축(20)에 대한 각도가 변할 수 있도록 설치되어 작동유체의 압축을 위한 행정 길이를 변화시킬 수 있다. 즉, 상기 사판(26)은 구동축(20)에 대하여 직교하거나 구동축(20)에 대하여 일정한 각도로 기울어진 상태로 변화할 수 있도록 상기 구동축(20)에 결합되어 있다. 상기 사판(26)의 일측에는, 상기 로터(22)의 힌지아암(24)과 연결되는 연결아암(28)이 형성된다.

상기 연결아암(28)과 힌지아암(24)은 힌지핀(P)에 의하여 연결되어 서로 연동하여 회전하게 된다. 여기서 상기 힌지핀(P)은 힌지아암(24)의 소정의 길이를 가지는 힌지슬롯(24')에 연결되는데, 이는 상기 사판(26)의 각도 변화를 수용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 직선왕복운동을 수행하는 피스톤(14)의 일측, 즉 전방에는 사판(26)과의 연결을 위한 연결부(18)가 형성된다. 상기 구동축(20)을 향하여 일부가 열려있는 상기 연결부(18)의 내부에는 한 쌍의 반구상 슈(19)가 설치되어 있다.

상기 사판(26)의 가장자리부분은 상기 연결부(18)의 슈(19) 사이에 결합된다. 따라서 소정의 경사를 가지고 있는 상기 사판(26)이 회전하면서 그 가장자리 부분이 상기 슈(19)를 지나게 되면, 사판(26)의 경사에 의하여 슈(19)를 구비하고 있는 연결부(18)를 통하여 피스톤(14)이 실린더보어(11)의 내부에서 직선왕복운동을 하면서 냉매를 압축하게 된다.

이렇게 하여 상기 실린더보어(11) 내부에서 압축된 냉매는 밸브어셈블리(70)를 통하여 토출실(53)로 배출된다. 그리고 상기 피스톤(14)이 실린더보어(11)의 내부에서 상사점(도면상에서는 좌측 방향)으로 이동하게 되면, 실린더보어(11)의 내부 압력이 낮아지기 때문에, 흡입실(51)로 안내된 냉매가 밸브어셈블리(70)를 경유하여 다시 실린더보어(11)의 내부로 유입된다. 이러한 과정을 거치면서 복수개의 실린더보어(11)를 통한 냉매의 흡입 및 압축이 일어나게 되어, 자동차의 공조장치가 동작하게 되는 것이다.

여기서 흡입실(51)과 토출실(53)은 격벽(58)에 의하여 구획되어 있음을 알 수 있다. 이러한 격벽(58)은 대략 원형을 이루면서 후방하우징의 저면에서 실린더블럭(10)을 향하여 연장 성형되어 있다. 그리고 상기 격벽(58)의 단부(도면을 기준으로는 좌측단부)는 실질적으로 실린더보어(11)에 대응하는 부분에 위치하게 되고, 상기 격벽(58)의 단부와 실린더보어(11) 사이에는 밸브어셈블리(70)가 개재되어 있다.

상기 밸브어셈블리(70)는, 밸브플레이트, 흡입 및 토출리드밸브, 그리고 가스켓을 포함하여 구성되고 있다. 여기서 가스켓은 실질적으로 냉매의 누설을 방지하기 위하여 포함되는 것이다. 그러나 실질적으로 상기 격벽(58)의 단부는 실린더보어의 대응하는 위치에 형성되어 있기 때문에 작용하는 반력이 없어서, 압축기의 동작시 특히 토출리드밸브가 개폐될 때, 격벽(58)의 단부와 이에 대응하는 밸브어셈블리(70) 사이에는 기밀상태를 유지하지 못하는 경우가 발생한다. 즉 압축기의 동작시 상기 격벽(58)의 단부에서 냉매의 리크가 발생하는데, 이는 고압의 토출실에서 저압의 흡입실로 냉매가 흐르는 것을 의미한다. 이와 같은 냉매의 리크가 발생하게 되면 실질적으로 압축기의 압축 성능의 저하를 유발하게 되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 흡입실과 토출실을 구획하는 격벽 부근에서 냉매의 누설을 방지할 수 있는 압축기를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

이와 같이 압축기의 내부에서 냉매의 누설을 방지한다는 것은 실질적으로 압축기의 충분한 압축 성능을 얻고자 하는 것임은 당연하다고 할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 압축기는, 다수개의 실린더보어가 원형으로 배열된 실린더블럭과; 상기 실린더블럭의 후방에 결합되고, 실린더보어의 영역 내에 형성되고 격벽에 의하여 구분되는 흡입실 및 토출실을 구비하는 후방하우징; 상기 후방하우징과 실린더블럭 사이에 개재되어 압력차에 기초하여 냉매를 흡입실 및 토출실과 실린더보어 사이로 이동시키는 밸브어셈블리; 그리고 상기 밸브어셈블리와 상기 격벽 사이에 설치되어, 토출실과 흡입실 사이에서의 냉매의 누설을 방지하는 누설방지수단을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

그리고 상기 누설방지수단에 대한 실시예에 의하면, 상기 격벽의 단부에 형성되는 실링용 홈과, 상기 실링용 홈에 장착되어 상기 밸브어셈블리와 접촉하는 실링용 링으로 구성되고 있다.

여기서 상기 실링용 홈은 상기 격벽의 토출실 측 모서리에 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 실링용 링이 격벽의 단부에 설치되어 있어서, 밸브어셈블리(170)와 밀착되어 있다. 실질적으로는 상기 실링용링은 밸브어셈블리에 의하여 어느 정도 압축된 상태를 유지하고 있어서 냉매의 누설을 방지할 수 있는 충분한 면압을 가지고 있다. 따라서 토출실에서의 고압에 의하여 밸브어셈블리가 약간 탄성 변형한다고 하여도, 상기 실링용 링과 밸브어셈블리와의 기밀상태는 충분히 유지될 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 토출실과 흡입실 사이에서의 냉매의 누설을 방지할 수 있어서, 압축 효율을 충분히 높은 압축 성능을 유지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명이 적용된 가변용량형 사판식 압축기의 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 발명이 적용된 가변용량형 사판식 압축기의 후방하우징의 사시도.

다음에는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 압축기는, 다수개의 실린더보어(112)가 구비되는 실린더블럭(110)과, 상기 실린더블럭(110)의 전방에 결합되어 크랭크실(132)을 형성하기 위한 전방하우징(130), 그리고 상기 실린더블럭(110)의 후방에 결합되어 흡입실(152) 및 토출실(154)을 형성하기 위한 후방하우징(150)을 포함한다. 상기 전방하우징(130), 실린더블럭(110), 그리고 후방하우징(150)은 복수개의 체결 볼트에 의하여 결합되어 전체적으로 압축기의 하우징을 형성하게 된다.

상기 실린더블럭(110)에는 다수개의 실린더보어(112)가 일정한 간격을 두고 방사상으로 형성된다. 상기 실린더보어(112)는 냉매의 압축을 위한 부분으로, 내부에 피스톤(114)이 각각 수납되어 직선왕복운동 하면서, 실린더보어(112)의 내부에서 냉매를 압축하게 된다. 상기 실린더블럭(110)의 일측면, 즉, 전방에는 전방하우징(130)이 결합된다. 상기 전방하우징(130)의 후방은 오목하게 형성되어, 상기 실린더블럭(110)과 협력하여 내부에 크랭크실(132)을 형성한다.

그리고 상기 실린더블럭(110)의 후방, 즉, 상기 전방하우징(130)이 설치된 반대쪽에는 후방하우징(150)이 설치된다. 상기 후방하우징(150)에서 상기 실린더블럭(110)과 마주보는 면의 중앙에는 냉매를 흡입하는 흡입실(152)이 형성된다. 상기 흡입실(152)은 상기 실린더보어(112)의 내부로 압축될 냉매를 전달하는 역할을 한다.

상기 후방하우징(150)에는 상기 실린더보어(112)에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실(154)이 형성된다. 상기 토출실(154)은 상기 실린더보어(112)에 대응하는 부분의 후방하우징(153)에서 방사상으로 외측에 해당하는 부분에 형성된다.

상기 흡입실(152)과 토출실(154)은 격벽(155)에 의하여 구획된다. 실질적으로 상기 격벽(155)은, 도 3에서 명백하게 확인할 수 있는 바와 같이, 외측부분에 형성되는 토출실(154)과 내측부분에 형성되는 흡입실(152)을 구분할 수 있도록, 후방하우징(150)의 바닥면에서 상부로 연장, 성형되는 것이다. 그리고 상기 격벽(155)은 대략 원통형상으로 성형된다.

상기 실린더블럭(110)과 후방하우징(140) 사이에는, 흡입실(152) 및 토출실(154) 사이에서의 냉매의 흐름을 단속하기 위한 밸브어셈블리(170)가 설치된다. 상기 흡입실(152) 및 토출실(154)은 실린더보어(112)와의 압력차에 의하여, 각각 선택적으로 실린더보어(112)와 연통하게 되면서 냉매를 이동시키게 된다. 이때, 상기 밸브어셈블리(170)는 실린더보어(112)와 흡입실(152) 및 토출실(154)의 압력차에 기초하여 냉매의 흐름을 단속하게 된다.

압축기를 구동시키기 위한 구동원은 자동차의 엔진에서 전달되는 구동력이다. 엔진에서의 구동력이 구동축(120)으로 전달되어 구동축(120)이 회전하게 된다. 상기 구동축(120)은 상기 전방하우징(130)의 축공(133)을 관통하여 실린더블럭(110)의 후방 중심에 형성되어 있는 센터보어(116)에 결합되어, 상기 엔진에서 전달되는 회전력에 기초하여 회전가능하게 지지되고 있다.

상기 크랭크실(132)의 내부에는, 구동축(120)이 그 중심에 결합되어 고정되는 대략 원판형상의 로터(122)가 설치되어 있다. 상기 로터(122)는 구동축(120)의 회전에 따라서 같이 회전한다. 그리고 상기 회전축(120)에서의 회전력이 상기 로터(122)를 통하여 사판(126)을 회전시키는 구성과, 제어밸브(180)와 협력하여 상기 사판(126)의 각도를 변화시키는 구성, 상기 사판(126)의 경사각 변화에 의하여 상기 피스톤(114)의 행정 길이를 변화시킬 수 있는 구성 등은 실질적으로 상술한 바와 동일하기 때문에 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 상기 흡입실(152)과 토출실(154)은 상술한 격벽(155)에 의하여 구분되어 있음은 상술한 바와 같다. 상기 격벽(155)은 밸브어셈블리(170)에 접촉하고 있고, 상기 밸브어셈블리(170)와의 접촉에 의하여 실질적으로 냉매가 누설되지 않도록 하고 있다. 그러나 고압의 토출실(154) 내부 압력에 의하여, 상기 밸브어셈블리(170)와 상기 격벽(155)의 단부 사이에 틈새가 생길 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는, 상기 격벽(155)의 단부에 실링용 홈(155a)를 마련하고 상기 실링용 홈(155a)에 실링용 링(156)을 설치하고 있다.

상기 실링용 링(156)은 고무, 실리콘 등과 같이 밸브어셈블리(170)에 밀착되어 기체를 밀폐시키는 밀폐 능력이 뛰어난 재질로 형성된다. 상기 실링용 링(156)은 상기 격벽(155)과 동일하게 링형상으로 성형하여 상기 격벽(155)의 단부를 따라 설치되도록 한다.

도 3에는 상기 실링용 링(156)이 설치된 상태에서의 후방하우징(150)이 사시도로 도시되어 있다. 상기 실링용 링(156)은, 도 2 및 도 3에서와 같이 설치된 상태에서는, 상기 격벽(155)의 단부 보다 약간 돌출한 상태를 유지하게 된다. 그리고 후방하우징(150)이 실린더블럭(110)에 결합된 상태에서는, 상기 실링용 링(156)은 밸브어셈블리(170)와 접촉하여 어느 정도 압축된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 실링용 링(156)이 압축된 상태가 되면 고압의 토출실(154)과 저압의 흡입실(152) 사이에서의 기밀성이 더욱 향상되는 것은 당연하다고 할 수 있다. 예를 들면 고압의 토출실(154)의 압력에 의하여, 상기 밸브어셈블리(170)가 격벽(155)으로부터 실린더보어(122) 측으로 어느 정도 탄성 변형된다고 하더라도, 상기 실링용 링(156)의 복원력에 의하여 상기 밸브어셈블리(170)에서 이격되지 않고 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에서 적용하는 실링용 링(156)은 토출실(154)로 토출된 고압의 냉매가 외부로 누설되는 것을 충분히 방지할 수 있게 된다. 그리고 이러한 점은, 상기 실링용 링(156)을 개재하는 것에 의하여, 실린더보어(112)에 해당하는 부분의 격벽(155)과 밸브어셈블리(170) 사이에는 충분한 면압이 걸린다고도 해석될 수 있고, 이러한 충분한 면압에 의하여 토출실과 흡입실 사이에서의 냉매의 누설을 방지할 수 있게 된다고 할 수 있다.

상기 실링용 링(156)을 설치하기 위한 실링용 홈(155a)는, 조립 상태에서 실링용 링(156)이 밸브어셈블리(170)와 밀착되면서 어느 정도 압축되어 기밀성을 유지할 수 있는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다. 도시한 실시예에 있어서는, 상기 실링용 홈(155a)은 격벽(155)의 단부에서 고압의 토출실(154) 측 모서리에 형성되어 있다. 실질적으로 상기 토출실(154)은 고압의 냉매가 토출되는 부분이기 때문에, 상기 밸브어셈블리(170)가 탄성 변형하는 경우 토출실(154)에 인접한 부분부터 변형되고 냉매의 누설이 발생할 우려가 높다. 따라서 본 실시예에 있어서는 상기 실링용 홈(155a) 및 실링용 링(156)을 상기 격벽(155)에서 토출실(154)과 인접한 모서리 부분에 형성함으로써 , 가장 효율적으로 냉매의 누설을 방지하고 있다고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 압축기의 동작을 살펴보면, 흡입실(152)에서 실린더보어(112)로 흡입된 후, 피스톤(114)에 의하여 압축된 냉매는 밸브어셈블리(170)를 경유하여 토출실(154)로 토출된다. 이 때 토출실(154)은 순간적으로 고압 상태를 유지하게 되고, 이러한 고압은 실질적으로 밸브어셈블리(170)에도 전달된다. 여기서 본 발명의 실링용 링(156)은 상기 밸브어셈블리(170)가 고압에 의하여 실린더보어(112) 측으로 약간의 탄성변형이 일어난다고 하더라도, 자체의 탄성 복원력에 의하여 밸브어셈블리(170)와의 밀착 상태를 충분히 유지할 수 있다. 따라서 고압의 토출실(154)에서 저압의 흡입실(152)로의 냉매의 누설을 충분히 방지할 수 있게 되어 실질적으로 압축 효율을 최대화시킬 수 있을 것이다.

본 발명의 설명에 있어서는, 가변 용량형 사판식 압축기에 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였다. 그러나 본 발명은 흡입실과 압축실이 실린더보어의 내부에 해당하는 영역에서 형성되고, 흡입실과 압축실이 격벽에 의하여 구획되는 어떠한 형태의 압축기에도 적용하는 것이 가능함은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임도 자명하다.

110 ..... 실린더블럭 112 ..... 실린더보어
114 ..... 피스톤 130 ..... 전방하우징
150 ..... 후방하우징 152 ..... 흡입실
154 ..... 토출실 155 ..... 격벽
155a ..... 실링용 홈 156 .... 실링용 홈

Claims (3)

1. 다수개의 실린더보어(112)가 원형으로 배열된 실린더블럭(110)과;
   상기 실린더블럭(110)의 후방에 결합되고, 실린더보어(112)의 영역 내에서 격벽(155)에 의하여 구분되는 흡입실(152) 및 토출실(154)을 구비하는 후방하우징(150);
   상기 후방하우징(150)과 실린더블럭(110) 사이에 개재되어 압력차에 기초하여 냉매를 흡입실 및 토출실과 실린더보어 사이로 이동시키는 밸브어셈블리(170);
   상기 격벽(155) 단부의 토출실(154) 측 모서리에 오목하게 형성되는 실링용 홈(155a); 및
   상기 실링용 홈(155a)에 장착되어 상기 격벽(155)의 단부보다 돌출된 상태이되, 상기 실린더 블록(110)과 후방하우징(150)의 결합에 의해 상기 밸브어셈블리(170)와 접촉하여 압축된 상태를 유지하는 실링용 링(156)을 포함하여 구성되는 압축기.
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3. 삭제

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