KR101731653B1 - 차량용 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

압축기내에서 유통하는 윤활유가 혼합된 냉매의 유로저항을 감소시킴으로써 충분한 냉매량을 확보할 수 있고 압축기의 내구력을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 차량용 스크롤 압축기를 제공한다. 스크롤 압축기는, 후방하우징(1)에는, 리드밸브로부터 토출된 냉매를 저류하고 유분리기로 이송하는 토출실(6)이 형성된다. 또한, 상기 토출실(6)의 내벽은 대략 원형으로 형성됨과 동시에 상기 유분리기의 입구가 상기 리드밸브로부터 10 내지 30mm이내의 거리에 위치함으로써, 토출실로 토출되는 냉매가 유분리기로 도입되기 전의 유동저항을 감소되며, 공조에 필요한 충분한 냉매를 확보할 수 있다.

Description

차량용 스크롤 압축기{A SCROLL TYPE COMPRESSOR FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량용 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 공조장치용 스크롤 압축기에 있어서, 압축기내에서 유통하는 윤활유가 혼합된 냉매의 유로저항을 감소시킴으로써 충분한 냉매량을 확보할 수 있고 압축기의 내구력을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 차량용 스크롤 압축기에 관한 것이다.

자동차용 공기조화장치에서 냉방시스템을 구성하는 압축기는, 증발기에서 열교환된 기상 냉매를 액화하기 쉬운 고온고압의 상태로 압축하여 응축기로 토출하는 장치이다.

이러한 압축기는 냉매 압축방식과 압축구조에 따라 크게 왕복식 및 회전식 압축기로 크게 분류된다. 그리고 다시, 왕복식 압축기는 크랭크식, 사판식 및 워블 플레이트식 압축기로 세분되고, 회전식 압축기는 메인 로터리식과 스크롤식 압축기 등으로 세분된다.

이 중, 스크롤식 압축기는 서로 맞물려 상대적으로 선회가능한 2개의 스크롤, 즉, 고정스크롤 및 선회스크롤로 구성된다. 고정스크롤 및 선회스크롤에 구성된 나선형요소는 서로 맞물려 배치되고, 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 상대적으로 선회함에 따라 선회스크롤의 나선형요소와 고정스크롤의 나선형요소 사이에는 그 체적이 가변되면서 이동하는 하나 이상의 유체포켓이 형성된다. 선회스크롤의 선회작동이 진행됨에 따라 유체포켓은 압축기 후방하우징의 토출구로 이동하면서 그 체적이 감소하고, 이에 따라 유체포켓 내의 냉매유체는 압축되어 토출구를 통해 토출된다.

한편, 이러한 스크롤 압축기뿐 아니라, 대부분의 압축기에 있어서는 압축기의 구동을 원할하게 하기 위하여 냉매에 오일이 함유되어 있으며, 공조 시스템의 작동시에 오일은 냉매와 함께 시스템의 각 부분으로 순환하며, 이와 같이 시스템 내를 순환하는 오일은 압축기에서 윤활작용을 하게 된다.

그런데, 오일이 응축기와 같은 열교환기나 팽창장치, 파이프 및 호스류에 유입될 경우 오일이 열교환기 등의 내면에 코팅되어 열교환효율을 감소시키고, 열교환기의 소정공간을 차지하여 열전달율이 저하될 뿐만 아니라 압력 강하량이 증가되기 때문에 시스템에 악영향을 끼친다. 또한, 오일이 시스템 전체를 순환하게 되면 압축기에 공급되는 오일량이 변동이 심하여 압축기의 윤활이 안정적으로 또한 원활하게 이루어지지 않아 압축기의 내구성이 저하된다. 또한, 이를 방지하기 위해서는 많은 양의 오일을 사용할 수밖에 없어 시스템에 더욱 악영향을 미치게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상변화되는 냉매를 압축하는 압축기에는 냉매를 압축하여 토출하는 토출측에 냉매와 오일을 분리하여 압축기로 귀환시키는 오일 분리기가 설치된다.

오일분리기는 압축기의 내부에 설치되는 내장형과, 공기조화 시스템의 회로상에 설치되는 외장형으로 대별된다.

외장형의 오일 분리기는 압축기의 토출구와 접속된 토출관에 별도로 설치되어 오일을 분리하고 분리된 오일은 압축기의 흡입구와 연결된 흡입관과 모세관에 의해 연결되어 압축기로 회수된다. 이러한 외장형은 설치가 쉽고 오일 분리 성능의 확보가 용이하다는 장점을 가지나 넓은 설치공간을 필요로 하므로 좁은 엔진룸에 장착하기 어려운 단점이 있다.

반면에, 압축기의 내부에 내장되는 오일 분리기는 외장형에 대하여 상대적으로 설치공간이 적지만, 압축기의 하우징과 오일 분리실, 오일 공급실등이 병렬로 설치되므로, 오일 분리실과 오일 공급실을 확대 하는데 한계가 있어 냉매로부터의 오일의 분리가 원활하게 이루어지지 않고 분리된 오일을 충분히 저장할 수 없는 단점이 있다.

도 1은 일반적인 자동차용 압축기의 구조를 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1의 자동차용 압축기의 분리 사시도이다.

스크롤 압축기의 하우징은 후방 하우징(1) 및 전방하우징(4)이 상호 결합되어 구성된다. 하우징 내에는 고정스크롤(2) 및 고정스크롤에 대해 선회작동하는 선회스크롤(3)이 설치된다. 고정스크롤(2)은 후방하우징(1) 내에 고정적으로 설치되고, 고정스크롤(2)은 제1 원형 단부판(21) 및 제1 나선형요소(22)를 가진다. 제 1원형 단부판(21)의 중심부에는 토출구(5)가 형성되고, 제1 원형 단부판(21)과 후방 하우징(1)의 내면 사이에는 토출실(6)가 형성된다.

선회스크롤(3)은 고정스크롤(2)에 대해 선회가능하게 설치되고, 고정스크롤(2)의 제1 원형 단부판(21)과 마주보는 제2 원형 단부판(31)을 가진다. 제2 원형 단부판(31)에는 제2 나선형요소(32)가 돌출형성되고, 고정스크롤(2)의 제1나선형요소(22)와 맞물리며, 그에 의해 유체포켓이 형성되고, 이 유체포켓을 통해 냉매가 압축되며, 압축된 냉매는 제1원형 단부판(21)의 토출구(5)를 통해 토출실(6)로 토출된다.

선회 스크롤(3)의 제2 원형 단부판(31)에는 구동축(7)이 회전가능하게 연결된다. 구동축(7)은 전방하우징(4) 내에 회전가능하게 설치되고, 구동축(7)이 회전함에 따라 선회스크롤(3)이 선회구동한다.

토출실(6)은 고정스크롤(2)의 토출구(5)와 소통하도록 고정스크롤(2)의 제1원형 단부판(21)과 후방하우징(1) 사이에 형성되고, 토출실(6)에는 격벽(8)이 형성된다.

이러한 격벽(8)은 일정한 시간간격으로 고정스크롤(2)의 토출구(5)로부터 토출되는 냉매의 맥류현상을 완화하기 위한 것이다.

즉, 토출구(5)로부터 토출되는 냉매는 고압이면서도 일정한 시간간격을 갖고 주기적으로 회전하는 스크롤의 회전운동에 의해 냉매를 압축 및 토출하기 때문에, 냉매가 토출되는 과정에서 냉매의 유동이 스크롤에 의해 이루어지는 냉매토출주기와 같은 주기를 갖는 맥동압을 필연적으로 수반하게 된다.

이러한 맥동압의 형성은 전체 냉매의 유로에 있어서의 냉매의 흐름을 원활하지 못하게 하며, 그 맥동압에 의하여 구동소음이 발생하게 되므로, 격벽(8)을 설치함으로써 냉매 유동을 간섭하여 맥류의 형성을 억제 또는 진정시키도록 하고 있다.

도 3은 도 2에 있어서 화살표 A의 방향에서 본 토출실을 나타낸 후방하우징의 정면도로서, 도면에 있어서, 참조부호 RV는 고정스크롤(2)의 토출구(5)를 통해 압축냉매가 토출되는 리드밸브의 위치를 나타내는 것이다.

리드밸브 RV를 통하여 토출되는 냉매는 고압이며, 윤활유를 포함한다. 이러한 냉매는 도면에서 화살표로 표시된 경로를 따라 유동하게 되며, 고정스크롤(2)의 토출구(5)를 통해 토출되는 압축냉매에서 오일성분을 분리하기 위한 오일분리기로 들어가는 유분리기 입구(9)를 가진다.

이러한 압축기의 후방하우징에 있어서의 토출실의 구조는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

우선, 도면에서 보는 바와 같이, 토출실(6)내에는 격벽(8)이 다수 형성되어 있기 때문에, 토출냉매가 형성하는 유로상에 과다한 유동저항을 부여하게 된다. 비록, 이들 격벽(8)은 냉매의 맥동류를 억제하기 위한 것이긴 하지만, 다수의 격벽이형성됨에 따른 과다한 유동저항에 의하여, 유분리기로 도입되어야 하는 냉매 유량이 감소되어 충분한 냉방성능을 발휘할 수 있는 냉매의 확보를 어렵게 하는 경향이 있다.

또한 토출냉매는 고압의 냉매 및 오일의 혼합물이지만, 토출실내에 과다하게 형성된 격벽(8)등에 오일이 흡착하는 등의 현상이 발생하여, 냉매가 유분리기에 도입되기도 전에 냉매로부터 오일이 분리되는 경향이 있다. 이와 같이 하여 분리된 오일은 토출실(6)의 내부에 적체되고, 이로 인해 유분리효과가 감소하여 압축기의 내구력에도 악영향을 준다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동차용 스크롤 압축기의 토출실로 토출되는 냉매가 유분리기로 도입되기 전의 유동저항을 감소시킴으로써, 공조에 필요한 충분한 냉매를 확보할 수 있도록 하는 자동차용 스크롤 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 자동차용 스크롤 압축기의 토출실로 토출되는 냉매가 유분리기로 도입되기 전에, 냉매로부터 오일이 분리되는 것을 감소시킴으로써 오일의 적체를 방지하고, 압축기의 내구력을 향상할 수 있는 자동차용 스크롤 압축기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본원발명의 자동차용 스크롤 압축기는, 냉매 토출구를 가지는 고정스크롤이 설치된 후방 하우징과; 선회스크롤이 설치된 전방하우징과; 상기 고정스크롤에 대한 선회스크롤의 선회에 의하여 압축된 냉매가 토출되는 냉매 토출구를 선택적으로 개폐하는 리드밸브 및; 오일이 혼합된 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리기를 포함하여 구성되며, 상기 후방하우징에는, 상기 리드밸브로부터 토출된 냉매를 저류하고 상기 유분리기로 이송하는 토출실이 형성되는 자동차용 스크롤 압축기에 있어서, 상기 토출실의 내벽은 대략 원형으로 형성됨과 동시에 상기 유분리기의 입구가 상기 리드밸브로부터 10 내지 30mm이내의 거리에 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유분리기의 입구는 상기 리드밸브의 상부측에 위치하고, 상기 리드밸브의 하부측에는 오일회수통로의 입구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본원발명의 스크롤 압축기에 따르면, 후방하우징에 형성된 토출실내로부터 유분리기로 냉매가 이송되는 경로상에 존재하는 다수의 격벽을 제거하고, 리브밸브의 냉매토출부로부터 유분리기까지의 거리를 짧게 함으로써, 토출실로 부터 토출되는 냉매가 유분리기로 도입되기 전의 유동저항이 감소되며, 공조에 필요한 충분한 냉매를 확보할 수 있으며, 냉매가 유분리기로 도입되기 전에, 냉매로부터 오일이 분리되는 것을 감소시킴으로써 오일의 적체를 방지하여, 압축기의 내구력을 향상할 수 있다는 장점을 가진다.

도 1은 일반적인 자동차용 압축기의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 자동차용 압축기의 분리 사시도.
도 3은 도 1 의 자동차용 압축기의 토출실(6)을 나타낸 후방하우징(1)의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 압축기의 토출실(60)을 나타낸 후방하우징의 정면도.

이하에서는 본 발명에 의한 자동차용 압축기의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 스크롤 압축기의 토출실(6)을 나타낸 후방하우징의 정면도로서, 도 3의 도면과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하였으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4에 나타낸 본 발명에 따른 자동차용 스크롤 압축기의 토출실(6)에 있어서 도 3에 나타낸 종래의 구성과 다른 점은, 토출실(6)내에 다수 형성되어 있는 격벽(8)을 제거한 점 및, 상기 리드밸브(RV)의 냉매 토출부(90)로부터 상기 유분리기 입구(9) 사이의 거리를 10 내지 30mm 로 한 것이다.

상술한 바와 같이, 토출실(6)내에 다수 형성되어 있는 격벽(8)은, 리브밸브(RV)의 냉매토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지의 경로에 있어서 냉매 유동을 완충시키기 위한 것으로서, 맥동류의 형성을 억제 또는 진정시키도록 하는 역할을 한다.

분리튜브를 통한 유분리기 구조를 가진 자동차용 스크롤 압축기에 있어서는, 토출냉매에 의한 맥동류 발생이 상당한 정도로 억제 가능하다. 따라서, 토출실(6)내에 다수의 복잡한 격벽(8)을 형성하지 않아도 맥동류의 발생에 의한 문제점을 크게 고려할 필요는 없게 되었다.

한편, 리드밸브(RV)의 냉매 토출부(90)로부터 상기 유분리기 입구(9) 사이의 거리를 10 내지 30mm 로 한 것은, 종래에는 냉매 토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지의 경로의 사이에 다수의 격벽을 형성하여 유로가 길어지기도 하였지만, 이들 두 구성부분 사이의 경로 자체가 길었기 때문에 오일을 포함하는 냉매가 유분리기 입구(9)에 도달하기 전에 격벽(8)에 오일이 흡착하는 현상이 발생하였기 때문에, 이러한 현상을 방지하기 위하여, 격벽(8)을 제거한 것에 더하여, 냉매 토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지의 거리를 짧게 한 것이다.

냉매 토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지의 거리가 30mm 이상으로 되면, 종래의 경우와 마찬가지로 경로가 길어짐에 따라 오일의 적체 형상이 발생할 가능성이 있으며, 거리가 10mm 미만으로 되는 경우에는 냉매 토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지의 거리가 지나치게 가까워져서 유로상에 맥동압이 발생하게 될 우려가 있다.

상술한 바와 같이 토출실(6)내에 다수 형성되어 있는 격벽(8)을 제거함으로써, 냉매 토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지의 냉매의 유동 경로는 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이 토출실(6)의 공간내의 전체 방향을 향하여 확산되며, 따라서 오일이 함유된 냉매가 냉매 토출부(90)로부터 유분리기 입구(9)까지 유동하는 과정에서 발생하는 유분리 형상이 현저하게 감소될 수 있다.

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

Claims (2)

1. 냉매 토출구(5)를 가지는 고정스크롤(2)이 설치된 후방 하우징(1)과; 선회스크롤(3)이 설치된 전방하우징(4)과; 상기 고정스크롤(2)에 대한 선회스크롤(3)의 선회에 의하여 압축된 냉매가 토출되는 냉매 토출구(5)를 선택적으로 개폐하는 리드밸브(RV) 및; 오일이 혼합된 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리기를 포함하여 구성되며, 상기 후방하우징(1)에는, 상기 리드밸브(RV)로부터 토출된 냉매를 저류하고 상기 유분리기로 이송하는 토출실(6)이 형성되는 자동차용 스크롤 압축기에 있어서,
   상기 토출실(6)은 내부 격벽 없이 원형으로 형성됨과 동시에 상기 유분리기의 입구(9)는 상기 리드밸브(RV)를 통해 토출되는 냉매의 토출 방향에 직렬로 배치되고, 상기 유분리기의 입구(9)가 상기 리드밸브(RV)로부터 10mm 이상 내지 30mm 미만의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스크롤 압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유분리기의 입구(9)는 상기 리드밸브(RV)의 상부측에 위치하고, 상기 리드밸브(RV)의 하부측에는 오일회수통로의 입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스크롤 압축기.

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