KR101654129B1 - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 왕복동식 압축기는, 하우징과, 사판실과 다수개의 실린더보어가 각각 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징과 실린더블록에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축 및 상기 구동축에 의해 회전하며 피스톤에 연동되게 설치되는 사판을 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 구동축에 형성되며 상기 실린더블록에 형성된 결합공의 내면에 미끄럼 회전이 자유롭게 설치된 로터리밸브; 상기 피스톤에 형성된 토출유닛; 상기 실린더블록에 형성되는 머플러; 및 상기 실린더보어와 머플러를 연결하도록 상기 실린더블록에 형성되는 토출부;를 포함하되, 상기 실린더보어에서 압축된 냉매는 상기 토출유닛과 토출부를 거쳐 머플러로 토출되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 피스톤에 형성된 토출유닛 및 토출부에 의해 압축 냉매가 피스톤에서 머플러로 압송하도록 형성됨으로써 토출 유로를 짧게 하여 에너지 손실을 최소화한다.

압축기, 피스톤, 토출밸브, 머플러

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토출 유로를 짧게 하여 에너지 손실을 최소화함과 동시에 부품 수를 줄여주어 조립성이 향상되는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 공조장치는 냉매를 이용하여 차량 실내의 온도를 외부의 온도보다 낮게 유지하는 장치로서, 냉매의 순환 사이클을 구성하기 위하여 압축기, 응축기 및 증발기를 구비하고 있다.

이러한 상기 압축기는 냉매를 압축 및 압송하는 장치로서 엔진의 동력이나 모터에 의해 구동된다.

압축기의 일종인 왕복동식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동축에 디스크 형상의 사판이 구동축의 회전에 대응되어 경사각이 가변 또는 고정된 상태로 설치되고, 상기 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 개재하여 설치된 다수의 피스톤이 실린더블록에 형성된 다수의 실린더 보어 내부에서 직선 왕복 운동함으로써 냉매가스를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

또한, 일반적으로 상기 냉매가스를 흡입하고 압축하여 배출시키는 과정에 있어, 하우징과 실린더블록 사이에는 냉매가스의 흡입 및 토출을 단속하는 밸브플레이트가 설치된다.

아울러, 양두식 왕복동 압축기인 경우 전방 실린더블록과 후방 실린더블록으로 구분 형성되며, 상기 전,후방 실린더블록에는 토출 냉매의 맥동 및 소음저감을 위한 머플러가 형성된다.

또한, 상기 하우징은 전,후방 실린더블록에 각각 대응하도록 전,후방 하우징으로 구분 형성된다.

덧붙여, 상기 전,후방 실린더블록 사이 또는 실린더블록 하우징 사이에는 냉매의 누설을 방지하는 가스켓이 개재된다.

그러나, 종래의 왕복동식 압축기는 냉매의 흡입 및 토출을 위한 밸브플레이트와 냉매의 누설을 방지하는 가스켓 및 리테이너 등에 의해 부품 수가 증가하여 압축기가 무거워짐과 동시에 조립성이 떨어지는 단점이 있었다.

또한, 토출 냉매는 실린더 보어, 밸브플레이트, 하우징의 토출실, 토출유로 및 머플러를 통해 이동하여 경로가 길어짐에 따라 손실에너지가 발생하여 압축 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

덧붙여, 종래의 왕복동식 압축기의 머플러는 실린더 블록의 일부에 형성되어 그 용적이 작으므로 압축기의 맥동을 줄여주는 데에 한계가 있었다.

따라서, 종래에는 맥동에 의해 압축기의 소음 및 진동이 발생하였다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축 냉매의 토출 유로를 짧게 하여 에너지 손실을 최소화하는 왕복동식 압축기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 머플러의 용적을 증대시켜 맥동을 최대한 억제하여 소음 및 진동을 저감하는 왕복동식 압축기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 부품 수를 줄여주어 조립성이 향상되는 왕복동식 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 왕복동식 압축기는, 하우징과, 사판실과 다수개의 실린더보어가 각각 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징과 실린더블록에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축 및 상기 구동축에 의해 회전하며 피스톤에 연동되게 설치되는 사판을 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 구동축에 형성되며 상기 실린더블록에 형성된 결합공의 내면에 미끄럼 회전이 자유롭게 설치된 로터리밸브; 상기 피스톤에 형성된 토출유닛; 상기 실린더블록에 형성되는 머플러; 및 상기 실린더보어와 머플러를 연결하도록 상기 실린더블록에 형성되는 토출부;를 포함하되, 상기 실린더보어에서 압축된 냉매는 상기 토출유닛 과 토출부를 거쳐 머플러로 토출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더블록에는 사판실과 연결되는 흡입홀이 앞뒤로 관통형성되고, 상기 하우징에는 상기 흡입홀과 로터리밸브를 연결하도록 흡입실이 형성되며, 상기 결합공의 내면에는 다수의 실린더보어와 각각 연결되도록 연통홀이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 머플러는 실린더블록의 둘레를 따라 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 머플러는 다수의 실린더보어에 각각 대응되도록 다수의 챔버로 구획되며, 상기 챔버는 토출부와 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 챔버에는 실린더블록에 형성된 토출구와 연결되는 토출홀이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 머플러에는 다수의 챔버 사이를 연결시키는 다수의 단차부가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 다수의 단차부는 구동축 반경방향으로의 길이가 다른 적어도 하나의 단차부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수의 단차부는 구동축 축방향으로의 깊이가 다른 적어도 하나의 단차부가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 토출유닛은, 상기 피스톤에 형성되는 토출유로와, 상기 토출유로의 개방된 단부를 막도록 상기 피스톤에 설치되며 유입공이 형성된 리테이너 및 상기 유입공을 개폐하도록 토출리드가 형성되며 상기 피스톤과 리테이너 사이에 개재되는 밸브플레이트를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 리테이너에는 고정구가 돌출형성되며, 상기 피스톤과 밸브플레이트에는 상기 고정구에 대응되도록 고정홈이 각각 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 로터리 밸브는, 상기 흡입실과 연결되는 흡입유로 및 상기 흡입유로와 연통홀을 연결시키는 배출홈으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 왕복동식 압축기에 따르면, 피스톤에 형성된 토출유닛 및 토출부에 의해 압축 냉매가 피스톤에서 머플러로 압송하도록 형성됨으로써 토출 유로를 짧게 하여 에너지 손실을 최소화한다.

또한, 머플러가 실린더 블록 외주 전체에 걸쳐 형성되어 머플러의 용적을 증대시켜 맥동을 최대한 억제하여 소음 및 진동을 저감하는 효과가 있다.

또한, 1개의 실린더 보어에서 토출된 냉매는 이웃한 2개의 실린더 보어에서 토출된 냉매와 연통되어 에너지 손실을 억제한다.

또한, 토출유닛을 피스톤에 설치함으로써 종래의 왕복동식 압축기의 밸브플레이트, 가스켓 및 리테이너를 삭제하여 부품 수를 줄여주어 조립성이 향상되는 효과가 있다.

이에 따라, 부품수의 줄여줌에 따라 압축기의 무게도 줄여준다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 구성을 도시한 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 구성을 분해 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이고, 도 4a 내지 도 4b는 실린더 블록을 도시한 측면도이고, 도 5는 도 1의 피스톤을 분해 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 왕복동식 압축기는, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 하우징(100)과, 다수개의 실린더보어(201)가 각각 형성되며 상기 하우징(100)에 결합되는 실린더블록(200)과, 상기 실린더보어(201)에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤(300)과, 상기 하우징(100)과 실린더블록(200)에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축(400)과, 상기 구동축(400)에 의해 회전하며 피스톤(300)에 연동되게 설치되는 사판(500)과, 상기 구동축(400)에 형성되며 상기 실린더블록(200)에 형성된 결합공(210)의 내면에 미끄럼 회전이 자유롭게 설치된 로터리밸브(600)와, 상기 피스톤(300)에 형성된 토출유닛(700)과, 상기 실린더블록(200)에 형성되는 머플러(800) 및 상기 실린더보어(201)와 머플러(800)를 연결하도록 상기 실린더블록(200)에 형성되는 토출부(220)를 포함한다.

먼저, 상기 하우징(100)은 실린더블록(200)의 전,후방에 각각 밀폐가능하게 결합되도록 전,후방 하우징(100a,100b)으로 구성된다.

또한, 상기 실린더블록(200)은 전,후방 하우징(100a,100b) 사이에 개재되는 것으로, 전방 하우징(100a) 측의 전방 실린더블록(200a)과 후방 하우징(100b) 측의 후방 실린더블록(200b)으로 구성된다.

그리고, 상기 전방 실린더블록(200a)과 후방 실린더블록(200b) 사이에는 사판실(202)이 형성되고, 각각의 실린더블록(200a,200b)에는 상기 피스톤(300)이 왕복 운동하도록 다수개의 실린더보어(201)가 형성된다.

또한, 상기 사판(500)의 보스부(501)와 실린더블록(200) 사이에는 사판(500)의 회전에 의한 피스톤(300)의 흡입 및 압축 행정시에 사판(500)을 지지하도록 스러스트 베어링(502)이 설치되어 있다.

한편, 상기 실린더블록(200)에는 냉매가 유입되는 흡입구(203)와 압축된 냉매를 응축기 쪽으로 압송하기 위한 토출구(204)가 형성된다. 도면에서는, 흡입구(203)와 토출구(204)가 후방 실린더블록(200b)에 형성된 상태로 도시하였지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 실린더블록(200)에는 사판실(202)과 연결되는 흡입홀(205)이 형성되고, 상기 하우징(100)에는 흡입홀(205)과 로터리밸브(600)를 연결하도록 흡입실(101)이 형성되며, 상기 결합공(210)의 내면에는 다수의 실린더보어(201)와 각각 연결되도록 연통홀(211)이 형성된다.

그리고, 상기 로터리밸브(600)는 흡입실(101)과 연결되는 흡입유로(601) 및 상기 흡입유로(601)와 연통홀(211)을 연결시키는 배출홈(602)으로 구성된다.

이에 따라, 상기 구동축(400)의 회전에 의해 로터리밸브(600)의 배출홈(602)은 각각의 연통홀(211)과 연결되며, 이때 흡입행정 중인 실린더보어(201)로 냉매가 유입되는 것이다.

또한, 토출 냉매의 맥동 및 소음저감을 위한 상기 머플러(800)는 전방 실린 더블록(200a)과 후방 실린더블록(200b)의 결합부위에 형성되는 것으로, 상기 머플러(800)는 실린더블록(200)의 외주 전체에 걸쳐 형성된다. 이에 따라, 상기 머플러(800)의 용적증대로 인해 맥동 소음을 저감시키게 되는 것이다.

그리고, 상기 머플러(800)는 다수의 실린더보어(201)에 각각 대응되도록 다수의 챔버(810)로 구획되며, 상기 챔버(810)는 토출부(220)와 연결된다.

또한, 상기 챔버(810)에는 실린더블록(200)에 형성된 토출구(204)와 연결되는 토출홀(811)이 형성되며, 상기 머플러(800)에는 다수의 챔버(810) 사이를 연결시키는 다수의 단차부(812)가 형성된다.

상기 단차부(812)는 다수의 챔버(810) 사이를 연결시켜 주도록 공간으로 형성된 것으로서, 이를 통해 토출 냉매가 챔버(810)와 챔버(810) 사이를 이동할 수 있게 되는 것이다. 즉, 단차부(812)는 토출 냉매가 이동할 수 있는 유로인 것이다.

한편, 상기 다수의 단차부(812)는 구동축(400) 반경방향으로의 길이가 다른 적어도 하나의 단차부(812)가 형성된다.

또한, 상기 다수의 단차부(812)는 구동축(400) 축방향으로의 깊이가 다른 적어도 하나의 단차부(812)가 형성된다.

이에 따라, 다수개로 구획된 챔버(810)와 서로 길이 또는 깊이가 다르게 형성된 다수의 단차부(812)에 의해 토출 맥동을 저감시킴과 동시에 1개의 실린더보어(201)에서 압축된 냉매는 이웃한 2개의 실린더보어(201)에서 압축된 냉매와 연통되어 냉매의 손실을 감소시키게 된다. 이는, 토출홀(811)을 통해 토출하고 챔버(810)에 남은 냉매가 이웃한 챔버(810)로 이동하여 냉매의 적체를 방지하기에 가 능함을 밝혀둔다.

또한, 상기 단차부(812)에는 보강리브(813)가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 챔버(810)는 전방 실린더블록(200a)의 후면과 후방 실린더블록(200b)의 전면에 형성되며, 상기 단차부(812)는 전방 실린더블록(200a)의 전면과 후방 실린더블록(200b)의 후면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 토출유닛(700)은, 상기 피스톤(300)에 형성되는 토출유로(710)와, 상기 토출유로(710)의 개방된 단부를 막도록 상기 피스톤(300)에 설치되며 유입공(721)이 형성된 리테이너(720) 및 상기 유입공(721)을 개폐하도록 토출리드(731)가 형성되며 상기 피스톤(300)과 리테이너(720) 사이에 개재되는 밸브플레이트(730)로 구성된다.

그리고, 상기 리테이너(720)에는 고정구(722)가 돌출형성되며, 상기 피스톤(300)과 밸브플레이트(730)에는 상기 고정구(722)에 대응되도록 고정홈(301,732)이 각각 형성되어 상기 리테이너(720)와 밸브플레이트(730)의 조립위치 안내하게 된다.

또한, 상기 토출유로(710)는 토출부(220)와 연결된다.

이에 따라, 피스톤(300)의 이동에 의해 실린더 보어(201)에서 압축된 냉매는 밸브플레이트(730)의 토출리드(731)를 가압하여 유입공(721)을 개방하게 되며, 유입공(721)으로 유입된 냉매는 토출유로(710)와 토출부(220)를 거쳐 머플러(800)의 챔버(810)로 압송된다.

즉, 실린더 보어(201)에서 압축된 냉매는 바로 머플러(800)로 토출되어 토출 냉매의 이동경로를 단축하여 에너지 손실을 줄여줘 압축기의 효율이 증대되는 것이다.

이에 더해, 본 발명의 토출유닛(700)에 의해 종래기술의 흡입·토출밸브, 밸브플레이트 및 가스켓 등을 생략할 수 있으므로 원가 절감, 압축기 중량·전장감소 및 흡입소음을 감소시키게 된다.

이하, 냉매의 흡입 및 토출과정을 설명한다.

먼저, 냉매의 흡입과정을 구체적으로 살펴보면, 증발기(미도시)로부터 흡입구(203)를 통해 사판실(202) 내로 유입된 냉매는 흡입홀(205), 흡입실(101), 로터리밸브(600)를 거쳐 연통홀(211)로 유입되게 된다. 이 과정에서 흡입실(101)로 유입된 냉매는 회전하는 로터리밸브(600)의 흡입유로(601)와 배출홈(602)을 거쳐 흡입행정 중인 실린더 보어(201)와 연결되는 연통홀(211)로 유입된다.

이후, 연통홀(211)을 통해 실린더 보어(201)의 내부로 유입된 냉매는 회전하는 로터리밸브(600)의 외주면이 연통홀(211)을 폐쇄함에 따라 피스톤(300)에 의해 압축되는 것이다.

계속해서, 압축된 냉매의 토출과정을 구체적으로 살펴보면, 실린더 보어(201)에서 압축된 냉매는 피스톤(300)에 형성된 토출유닛(700)의 토출리드(731)를 개방하여 토출유로(710)와 토출부(220)를 거쳐 머플러(800)의 챔버(810)로 유입된다.

이때, 상기 챔버(810)로 유입된 냉매는 토출홀(811)과 토출구(204)를 통해 응축기(미도시)로 토출되며, 토출되지 않은 냉매는 단차부(812)를 통해 이웃하는 2개의 챔버(810)로 이동하게 된다.

즉, 이웃하는 2개의 챔버(810)로 이동된 냉매는 다음 실린더 보어(201)에서 압축된 냉매와 함께 토출부(220)를 통해 응축기로 토출된다. 이에 따라, 냉매가 자연스러운 흐름이 발생하여 토출 냉매의 적체를 방지하여 손실에너지를 줄이고 맥동 및 소음 및 진동을 방지하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 또는 수정이 가능할 것이다.

예를 들어, 상술한 설명 및 도면에서는 흡입·토출구조를 양두식 왕복동식 압축기에 적용하여 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 편두식 왕복동식 압축기에도 모두 적용된다.

도 1은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 구성을 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 구성을 분해 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이다.

도 4a 내지 도 4b는 실린더 블록을 도시한 측면도이다.

도 5는 도 1의 피스톤을 분해 도시한 사시도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100.... 하우징

101.... 흡입실

100a.... 전방 하우징

100b.... 후방 하우징

200.... 실린더블록

200a.... 전방 실린더블록

200b.... 후방 실린더블록

201.... 실린더 보어

202.... 사판실

203.... 흡입구

204.... 토출구

205.... 흡입홀

300.... 피스톤

400.... 구동축

500.... 사판

600.... 로터리밸브

700.... 토출유닛

710.... 토출유로

720.... 리테이너

730.... 밸브플레이트

800.... 머플러

810.... 챔버

811.... 토출홀

812.... 단차부

813.... 리브

Claims (11)

1. 하우징과, 사판실과 다수개의 실린더보어가 각각 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징과 실린더블록에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축 및 상기 구동축에 의해 회전하며 피스톤에 연동되게 설치되는 사판을 포함하는 왕복동식 압축기에 있어서,

   상기 구동축에 형성되며 상기 실린더블록에 형성된 결합공의 내면에 미끄럼 회전이 자유롭게 설치된 로터리밸브;

   상기 피스톤에 형성된 토출유닛;

   상기 실린더블록에 형성되는 머플러; 및

   상기 실린더보어와 머플러를 연결하도록 상기 실린더블록에 형성되는 토출부;를 포함하되,

   상기 실린더보어에서 압축된 냉매는 상기 토출유닛과 토출부를 거쳐 머플러로 토출되며,

   상기 머플러는 다수의 실린더보어에 각각 대응되도록 다수의 챔버로 구획되며, 상기 챔버는 토출부와 연결되고, 상기 챔버에는 실린더블록에 형성된 토출구와 연결되는 토출홀이 형성되며, 상기 머플러에는 다수의 챔버 사이를 연결시키는 다수의 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더블록에는 사판실과 연결되는 흡입홀이 앞뒤로 관통형성되고, 상기 하우징에는 상기 흡입홀과 로터리밸브를 연결하도록 흡입실이 형성되며, 상기 결합공의 내면에는 다수의 실린더보어와 각각 연결되도록 연통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 머플러는 실린더블록의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 단차부는 구동축 반경방향으로의 길이가 다른 적어도 하나의 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 단차부는 구동축 축방향으로의 깊이가 다른 적어도 하나의 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 토출유닛은,

   상기 피스톤에 형성되는 토출유로와, 상기 토출유로의 개방된 단부를 막도록 상기 피스톤에 설치되며 유입공이 형성된 리테이너 및 상기 유입공을 개폐하도록 토출리드가 형성되며 상기 피스톤과 리테이너 사이에 개재되는 밸브플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 리테이너에는 고정구가 돌출형성되며, 상기 피스톤과 밸브플레이트에는 상기 고정구에 대응되도록 고정홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
11. 삭제

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