KR101654371B1 - 가변용량형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것이다. 본 발명에서는 구동축(140)의 밸브부(141) 내부 유로(141')에 오일분리기(170)가 고정된다. 상기 오일분리기(170)는 상기 구동축(140)과 함께 회전하며 흡입실(S)으로부터 유입되는 냉매에서 오일을 분리하는 역할을 한다. 상기 오일분리기(170)는 중심축(173)과, 상기 중심축(173)에서 방사상으로 연장되는 점착브리지(175)를 포함하고, 상기 냉매에 포함된 오일이 상기 점착브리지(175)에 점착된 상태로 상기 구동축(140)의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 점착브리지(175)의 단부방향으로 유동됨을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 오일분리기에 의해 흡입실로부터 유로 내부로 유입되는 냉매에서 오일이 분리되고, 분리된 오일이 밸브부의 외면에 공급되므로, 냉매 흡입률이 높아지고 압축효율이 향상되며, 밸브부의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

압축기, 사판, 구동축, 오일분리기, 오일 점착

Description

가변용량형 사판식 압축기{Variable displacement swash plate type compressor}

본 발명은 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동축의 유로에 유입되는 냉매에서 오일을 분리하여 구동축의 외면에 공급하는 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

차량용 공기 조화 장치 등에 사용되는 압축기로서, 토출용량을 가변 제어할 수 있는 가변용량형 사판식 압축기(이하, '압축기'라 칭함)가 있다.

도 1에는 종래기술에 의한 가변용량형 사판식 압축기가 단면도로 도시되어 있다.

가변 용량형 사판식 압축기는 다수개의 실린더보어(11)가 방사상으로 배치되는 실린더블록(10)과, 상기 실린더블록(10)의 전방에 결합되어 크랭크실(C)을 형성하는 전방하우징(30), 그리고 실린더블록(10)의 후방에 결합되어 흡입실(S)과 토출실(D)을 형성하는 후방하우징(50)을 포함한다. 실제로 다수개의 볼트(B)가 상기 전방하우징(30), 실린더블록(10), 후방하우징(50)을 관통하여 체결되는 것에 의해 압축기의 조립이 완성된다.

상기 실린더블록(10)에는 다수개의 실린더보어(11)가 상기 실린더블록(10)의 가장자리를 둘러 일정한 간격을 두고 형성되며, 실제로 상기 실린더보어(11)는 상기 실린더블록(10)을 관통하도록 되어 있다. 상기 실린더보어(11)의 내부에는 피스톤(15)이 각각 수납되어 직선 왕복운동함으로써, 실린더보어(11) 내로 유입되는 냉매를 압축하게 된다.

상기 전방하우징(30)과 실린더블록(10) 사이에는 전방하우징(30)의 후방이 오목하게 형성됨에 따라 크랭크실(C)이 만들어진다. 상기 크랭크실(C)의 내부에는 상기 피스톤(15)을 왕복운동시키기 위한 구성들이 설치된다.

먼저, 구동축(40)은 상기 전방하우징(30)의 축공(32)을 관통하여 실린더블록(10)의 중심에 형성되어 있는 센터보어(12)에 회전가능하게 설치된다. 상기 구동축(40)은 자동차의 엔진이나 차량용 구동모터, 또는 별도로 구비되는 압축기용 구동모터로부터 전달되는 구동력에 의해 회전된다.

그리고 상기 크랭크실(C)의 내부에는, 상기 구동축(40)이 중앙을 관통하고 상기 구동축(40)과 함께 회전하는 로터(43)가 설치된다. 상기 로터(43)는 대략 원판상으로 형성되고, 그 일측에는 힌지아암(44)이 돌출되도록 형성되어 있다.

또한, 상기 구동축(40)에는 피스톤(15)을 왕복 이동시키기 위한 사판(45)이 설치된다. 상기 사판(45)은 압축기의 토출용량에 따라 상기 구동축(40)에 대한 경사각이 변할 수 있다. 여기에서 상기 사판(45)의 경사각은 상기 구동축(40)과 직교하는 면과 상기 사판(45)의 면에 의하여 이루어지는 각도를 의미한다. 즉, 상기 사판(45)은 상기 구동축(40)에 대하여 일정한 범위의 각도로 기울어진 상태로 변화한 다.

상기 사판(45)의 일측에는 상기 로터(43)의 힌지아암(44)과 연결되는 연결아암(46)이 돌출되어 성형되어 있다. 상기 연결아암(46)과 힌지아암(44)은 힌지핀(47)에 의해 상기 사판(45)의 각도 변화를 수용할 수 있도록 연결된다.

상기 사판(45)의 가장자리부분, 즉 외주연부는 상기 피스톤(15)의 전방에 돌출되는 연결부(17)의 슈(18) 사이에 결합되어 있다. 상기 사판(45)이 경사진 상태로 회전되면 그 외주연부가 상기 슈(18) 사이를 지나감에 따라 상기 피스톤(15)이 직선 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하게 된다.

상기 사판(45)과 로터(43) 사이의 구동축(40)에는 소정의 탄성력을 가지는 반경사스프링(48)이 설치된다. 상기 반경사스프링(48)은 사판(45)의 경사각이 커지는 방향, 즉 사판(45)의 기울기가 커지도록 사판(45)을 가압하고 있다.

한편, 상기 실린더블록(10)과 후방하우징(50)의 사이에는 토출실(D)과 실린더보어(11) 사이에서 압축냉매의 유동을 제어하는 밸브어셈블리(60)가 구비된다.

본 발명 실시예에서의 냉매 및 압축냉매의 유동 과정을 도 1을 참고하여 간략하게 설명한다. 먼저, 구동축(40)의 일단부에는 밸브부(41)가 형성된다. 상기 밸브부(41)는 센터보어(12)에 의해 지지되는 부분이다. 상기 밸브부(41)의 내부에는 상기 흡입실(S)과 연통되는 유로(41')가 형성된다. 그리고 상기 밸브부(41)의 일측면에는 상기 유로(41')를 외부와 연통시키기 위한 유로출구(42)가 형성된다. 상기 유로출구(42)는 상기 구동축(40)이 회전됨에 따라 상기 실린더보어(11)와 센터보어(12)를 연통시키는 연통로(14)와 연결된다.

이와 같은 구성에 의하여 흡입실(S)의 냉매는 구동축(40)의 후단부를 통해 구동축(40)의 내부의 유로(41')로 유입되고, 구동축(40)의 유로출구(42)와 실린더블록(10)에 형성된 연통로(14)가 서로 연통되는 순간 구동축(40) 내부의 냉매가 실린더보어(11)로 전달된다. 실린더보어(11)로 전달된 냉매는 피스톤(15)에 의해 압축되고, 압축된 냉매는 상기 밸브어셈블리(60)의 제어에 따라 토출실(D)로 토출된다.

하지만, 이와 같은 구성의 종래기술에 의하면, 상기 구동축(40)의 후단부를 통해 유로(41')로 유입된 냉매에는 압축기의 윤활과 냉각을 위한 오일이 포함되어 있어, 압축효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 상기 구동축(40)의 밸브부(41) 외면에 충분한 오일이 공급되지 못함으로 인하여 밸브부(41)가 마모되거나, 밸브부(41)에서 고착현상이 발생될 우려가 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브부의 후단으로 흡입되는 냉매에서 오일을 분리하고, 분리한 오일을 밸브부의 외면에 공급하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 방사상으로 다수개의 실린더보어를 가지는 실린더블록과, 상기 실린더보어 내에 설치되어 직선왕복운동함으로써 냉매를 압축하는 피스톤과, 상기 실린더블록의 전방에 결합되어 내부에 크랭크실을 형성하는 전방하우징과, 상기 실린더블록의 후방에 결합되어 내부에 흡입실과 토출실을 형성하는 후방하우징과, 상기 전방하우징과 실린더블록에 회전가능하게 지지되고, 상기 실린더블록에 형성된 센터보어에 의해 지지되는 밸브부를 가지며, 상기 밸브부의 내부에는 상기 흡입실과 연통되는 유로가 형성되고, 상기 밸브부의 측면에는 상기 유로를 외부와 연통시키는 유로출구가 형성되는 구동축과, 상기 크랭크실 내에서 상기 구동축에 결합되어 함께 회전되고 상기 피스톤에 동력을 전달하는 사판, 그리고 상기 유로출구와 상기 밸브부의 단부 사이에 해당되는 상기 유로의 내부에 고정되어 상기 구동축과 함께 회전하며 상기 흡입실로부터 유입되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리기를 포함하여 구성되고; 상기 오일분리기는 중심축과, 상기 중심축에서 방사상으로 연장되는 점착브리지를 포함하고, 상기 냉매에 포함된 오일이 상기 점착브리지에 점착된 상태로 상기 구동축의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 점착브리지의 단부방향으로 유동됨을 특징으로 한다.

상기 오일분리기는 상기 유로의 내주면에 고정되고 상기 점착브리지의 단부를 연결해주는 링형상의 프레임을 더 포함하며, 상기 프레임은 상기 유로의 내주면에서 돌출되어, 상기 점착브리지에 의해 분리된 오일이 유로출구로 빠져나가는 것을 막아주는 단차부를 형성함을 특징으로 한다.

상기 밸브부의 후단부에는 상기 점착브리지에 의해 분리된 오일을 밸브부의 외면에 전달하는 오일공급홀이 관통되어 형성됨을 특징으로 한다.

상기 밸브부의 후단부에는 상기 점착브리지에 의해 분리된 오일을 상기 밸브부의 후단으로 안내하기 위한 오일안내부가 형성되고, 상기 오일안내부는 상기 유로가 상기 밸브부의 후단을 향해 점차 확장됨에 의해 만들어짐을 특징으로 한다.

본 발명에서는 밸브부의 내부에 오일분리기를 설치하여 흡입실로부터 밸브부의 후단으로 유입되는 냉매에서 오일을 분리하고, 단차부에 의해 분리된 오일이 유로출구로 전달되는 것을 방지하며, 오일공급홀을 통해 분리된 오일이 밸브부의 외면에 공급되도록 하였다. 이와 같이, 오일이 분리된 냉매가스가 실린더보어로 전달되므로 냉매 흡입률이 높아지고 압축효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 오일분리기에 의해 분리된 오일을 밸브부의 외면에 공급하므로, 밸브부의 외면에 오일이 충분히 공급되어 밸브부의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

이하 도면에 도시된 실시예에 기초하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

가변 용량형 압축기의 실질적인 구조는 도 1에 도시한 바와 동일하다. 가변 용량형 압축기의 구조에 대해서는 위에서 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하고, 구동축을 제외한 동일한 구성에 대하여는 도 1의 도면부호를 인용한다.

[제1실시예]

도 2에는 본 발명을 구성하는 구동축의 제1실시예가 부분단면도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명을 구성하는 오일분리기가 정면도로 도시되어 있다.

도 2에 도시된 구동축(140)은 실린더블록(10)의 센터보어(12)와 전방하우징(30)의 축공(32)을 관통하여 회전가능하게 설치되는 부품이다. 상기 구동축(140)은 엔진에서 전달되는 구동력에 의해 회전된다.

구동축(140)의 일단부에는 센터보어(12) 내부에 회전가능하게 지지되는 밸브부(141)가 형성된다. 상기 밸브부(141)의 내부에는 흡입실(S)과 연통되는 유로(141')가 형성된다. 상기 유로(141')는 상기 밸브부(141)의 일단부로 개구되게 형성된다. 그리고 상기 밸브부(141)의 측면에는 상기 유로(141')와 상기 연통로(14)를 연통시키기 위한 유로출구(142)가 형성된다.

한편, 상기 센터보어(12)의 후단부에는 탄성부재안착홈(142a)이 형성되는데, 상기 탄성부재안착홈(142a)은 상기 센터보어(12)가 상기 밸브부(141) 보다 상기 흡입실(S) 방향으로 소정 길이 더 연장됨에 의해 형성되는 부분이다. 상기 탄성부재안착홈(142a)에는 상기 구동축(140)을 완충시키기 위한 탄성부재(142b)가 안착된다.

상기 유로(141')에는 오일분리기(170)가 설치된다. 상기 오일분리기(170)는 상기 유로(141')에서 상기 유로출구(142)와 흡입실(S) 사이에 해당되는 위치에 설치된다. 상기 오일분리기(170)는 흡입실(S)로부터 상기 유로(141') 내부로 흡입되는 냉매에서 오일을 분리하는 역할을 한다.

도 3과 같이, 상기 오일분리기(170)는 상기 유로(141')의 내주면에 고정되는 링형상의 프레임(171), 상기 프레임(171)의 중앙에 형성되는 중심축(173), 상기 중심축(173)에서 방사상으로 연장되는 점착브리지(175)를 포함한다.

여기에서 상기 프레임(171)은 상기 점착브리지(175)의 단부를 서로 연결해주어 상기 점착브리지(175)의 강도를 보강한다. 그리고 상기 프레임(171)은 상기 점착브리지(175) 보다 작은 두께를 가지며, 상대적으로 상기 유로출구(142)와 인접한 위치에 설치된다. 또한, 상기 프레임(171)은 상기 유로(141') 내측으로 돌출되게 형성되어 상기 유로(141') 내측에 단차부(180)(도 2)를 만든다.

상기 오일분리기(170)는 상기 유로(141')의 내부에 압입 고정되며, 상기 구동축(140)이 회전함에 따라 함께 회전하면서, 오일을 분리해준다.

즉, 상기 흡입실(S)에 존재하는 냉매는 냉매가스와 오일이 혼합된 상태인데, 이러한 혼합냉매가 상기 유로(141')로 유입되면서 회전하는 오일분리기(170)를 만나게 되면, 도 2의 화살표에 도시된 바와 같이, 가벼운 냉매가스(gas)는 상기 점착브리지(175) 사이 공간(176)을 통과하고, 상대적으로 점성이 큰 오일(oil)은 상기 점착브리지(175)에 점착된 상태로 오일분리기(170)의 원심방향 즉, 점착브리지(175)의 단부방향으로 흐르게 된다.

상기 점착브리지(175)의 단부방향으로 유동한 오일은 상기 프레임(171)에 의해 형성되는 단차부(180)에 가로막혀 유로출구(142) 방향으로 진행하지 못하고, 밸브부(141)의 후단에 형성되는 탄성부재안착홈(142a)에 고이게 된다. 탄성부재안착홈(142a)에 고이는 오일은 밸브부(141)의 외면과 센터보어(12)의 내면 사이 틈새로 스며들어가게 된다.

한편, 오일과 분리된 냉매가스(gas)는 상기 점착브리지(175)들 사이의 공간(176)을 통과하여 유로출구(142)와 연통로(14)가 연통되는 시점에 상기 유로출 구(142)와 연통로(14)를 통해 실린더보어(11) 내부로 전달되고, 피스톤에 의해 압축되어 토출실(D)로 토출된다.

본 발명에 의하면, 오일분리기(170)에 의해 오일이 어느 정도 제거된 상태의 냉매가스가 실린더보어(11) 내부로 들어가기 때문에, 냉매흡입률이 좋아짐은 물론 압축효율이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 밸브부(141)의 외면과 센터보어(12)의 내면 사이로 충분한 오일을 공급하게 되므로, 상기 밸브부(141)의 윤활 및 냉각이 효율적으로 이루어짐은 물론, 특히 밸브부(141)의 마모를 현저하게 줄일 수 있어 압축기의 내구성이 좋아지고 동작신뢰성이 높아지는 이점이 있다.

[제2실시예]

도 4에는 본 발명을 구성하는 구동축의 제2실시예가 부분단면도로 도시되어 있다. 참고로 제2실시예에 따른 구동축은 제1실시예의 구동축과는 오일공급홀(290)과 오일안내부(295)를 더 형성한 것에서 차이가 있다. 오일공급홀(290)과 오일안내부(295)를 제외한 나머지 구성은 제1실시예와 동일하므로, 제1실시예의 도면부호를 인용하고 자세한 설명을 생략한다.

도 4에 도시된 구동축(140)의 밸브부(141)의 후단부에는 오일공급홀(290)이 관통되어 형성된다. 상기 오일공급홀(290)은 상기 단차부(180)와 상기 밸브부(141)의 단부 사이에 형성된다. 상기 오일공급홀(290)은 상기 단차부(180)에 가로막혀 유로(141') 내면에 고이게 된 오일(oil)을 밸브부(141)의 외면으로 공급되도록 한 다.

그리고, 상기 밸브부(141)의 후단부에는 상기 유로(141')가 밸브부(141)의 후단부를 향하여 확장되도록 하는 오일안내부(295)가 형성된다. 즉, 상기 오일안내부(295)에 의해 상기 단차부(180)에서부터 상기 밸브부(141)의 후단부를 향하여 유로(141')의 횡단면적이 점차 커지도록 된다. 상기 오일안내부(295)는 상기 단차부(180)에 가로막혀 유로(141') 내면에 고이는 오일(oil)을 상기 탄성부재안착홈(142a)으로 안내하는 역할을 한다.

본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 오일공급홀(290)을 통해 밸브부(141)의 외면으로 충분한 오일이 공급된다. 또한, 상기 오일공급홀(290)을 형성함으로써 오일이 곧바로 밸브부(141)의 외면으로 빠져나가고, 상기 오일안내부(295)에 의해 오일이 탄성부재안착홈(142a)을 향해 흐르게 되므로, 상기 유로(141') 내면에 오일 고임현상이 최소화되며, 오일이 상기 단차부(180)를 넘어 유로출구(142)로 유입되는 것을 막을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 종래기술에 의한 가변용량형 사판식 압축기를 보인 단면도.

도 2는 본 발명을 구성하는 구동축의 제1실시예를 보인 부분단면도.

도 3은 본 발명을 구성하는 오일분리기를 보인 정면도.

도 4는 본 발명을 구성하는 구동축의 제2실시예를 보인 부분단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 실린더블록 12: 센터보어

30: 전방하우징 50: 후방하우징

140: 구동축 141: 밸브부

141': 유로 142: 유로출구

142a: 탄성부재안착홈 142b: 탄성부재

170: 오일분리기 171: 프레임

173: 중심축 175: 점착브리지

180: 단차부 290: 오일공급홀

295: 오일안내부 S: 흡입실

Claims (4)

1. 방사상으로 다수개의 실린더보어(11)를 가지는 실린더블록(10)과,

   상기 실린더보어(11) 내에 설치되어 직선왕복운동함으로써 냉매를 압축하는 피스톤(15)과,

   상기 실린더블록(10)의 전방에 결합되어 내부에 크랭크실(C)을 형성하는 전방하우징(30)과,

   상기 실린더블록(10)의 후방에 결합되어 내부에 흡입실(S)과 토출실(D)을 형성하는 후방하우징(50)과,

   상기 전방하우징(30)과 실린더블록(10)에 회전가능하게 지지되고, 상기 실린더블록(10)에 형성된 센터보어(12)에 의해 지지되는 밸브부(141)를 가지며, 상기 밸브부(141)의 내부에는 상기 흡입실(S)과 연통되는 유로(141')가 형성되고, 상기 밸브부(141)의 측면에는 상기 유로(141')를 외부와 연통시키는 유로출구(142)가 형성되는 구동축(140)과,

   상기 크랭크실(C) 내에서 상기 구동축(140)에 결합되어 함께 회전되고 상기 피스톤(15)에 동력을 전달하는 사판(45)과,

   상기 유로출구(142)와 상기 밸브부(141)의 단부 사이에 해당되는 상기 유로(141')의 내부에 고정되어 상기 구동축(140)과 함께 회전하며 상기 흡입실(S)로부터 유입되는 냉매에서 오일을 분리하도록 중심축(173)과, 상기 중심축(173)에서 방사상으로 연장되는 점착브리지(175)를 포함하는 오일분리기(170), 그리고

   상기 밸브부(141)의 후단부에 상기 점착브리지(175)에 의해 분리된 오일을 상기 밸브부(141)의 후단으로 안내하기 위해 형성된 오일안내부(295)를 포함하여 구성되고;

   상기 냉매에 포함된 오일이 상기 점착브리지(175)에 점착된 상태로 상기 구동축(140)의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 점착브리지(175)의 단부방향으로 유동됨을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오일분리기(170)는 상기 유로(141')의 내주면에 고정되고 상기 점착브리지(175)의 단부를 연결해주는 링형상의 프레임(171)을 더 포함하며, 상기 프레임(171)은 상기 유로(141')의 내주면에서 돌출되어, 상기 점착브리지(175)에 의해 분리된 오일이 유로출구(142)로 빠져나가는 것을 막아주는 단차부(180)를 형성함을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브부(141)의 후단부에는 상기 점착브리지(175)에 의해 분리된 오일을 밸브부(141)의 외면에 전달하는 오일공급홀(290)이 관통되어 형성됨을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 오일안내부(295)는 상기 유로(141')가 상기 밸브부(141)의 후단을 향해 점차 확장됨에 의해 만들어짐을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.

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