KR101753404B1

KR101753404B1 - 압축기

Info

Publication number: KR101753404B1
Application number: KR1020110012041A
Authority: KR
Inventors: 정수철; 김홍원; 임권수
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2017-07-03
Also published as: KR20120091926A

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더블럭의 내부의 냉매가 누설되는 것을 방지하고 정확한 공차관리가 가능하도록 하는 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 압축기는, 전방실린더블럭에는 전방비드에 대응되는 위치에 전방압축홈이 형성되고, 후방실린더블럭에는 후방비드에 대응되는 위치에 후방압축홈이 형성된다. 상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전방실린더블럭과 후방실린더블럭의 조립후에 가스켓의 두께를 신뢰할 수 있어, 정확한 레이스피팅 작업이 가능해지는 효과가 있다.

Description

압축기 {Compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축공간이 형성되는 실린더블럭 내부의 냉매가 누설되는 것을 방지하고 정확한 공차관리가 가능하도록 하는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 냉난방을 위한 공조장치가 설치되는데, 이러한 공조장치에는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기가 포함되는데, 이러한 압축기에는 일반적으로 사판식 압축기가 적용되고 있다.

사판식 압축기는 자동차의 전면패널에 설치된 에어컨 스위치의 온/오프에 따라 구동되는데, 압축기가 구동되면 증발기의 온도가 하강되고, 압축기가 정지되면 증발기의 온도가 상승된다. 이러한 사판식 압축기는 자동차 엔진의 회전력으로부터 동력을 전달받아 구동되는데, 일반적인 고정용량형 타입의 압축기는 전자클러치가 구비되어 상기 압축기의 동작을 제어한다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 사판식 압축기(1)는, 내부에 복수 개의 실린더보어(31)를 구비하는 실린더블럭(30)과, 상기 실린더블럭(30)의 전방에 결합되는 전방하우징(10), 상기 실린더블럭(30)의 후방에 결합되는 후방하우징(20), 그리고 상기 전후방실린더블럭(30a,30b)과 전후방하우징(10,20)의 사이에 각각 개재되는 밸브어셈블리(40)를 포함하여 구성된다. 상기 전방하우징(10), 전후방실린더블럭(30a,30b), 그리고 후방하우징(20)은 볼트(B)에 의해 결합된다.

상기 실린더블럭(30)은 실질적으로 대칭으로 형성되는 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)이 서로 결합되어 형성된다. 그리고 이러한 전후방실린더블럭의 내부에는 다수개의 실린더보어(31)가 가장자리를 따라 원형으로 배열되어 있다. 상기 실린더보어(31)는 냉매를 압축하기 위한 공간으로 원통상으로 형성되어 있다. 상기 실린더보어(31)의 내부에는 피스톤(60)이 장착되어, 상기 피스톤(60)이 직선왕복운동을 하며 냉매를 압축하게 된다.

그리고 상기 전방실린더블럭(30a)의 전방에 결합되는 전방하우징(10)의 후면은 오목하게 형성되고, 상기 전방실린더블럭(30a)과 결합하여 그 오목한 부분이 흡입실(10b)과 토출실(10a)을 형성하게 된다. 또한 상기 후방실린더블럭(30b)의 후방에는 후방하우징(20)이 결합된다. 상기 후방하우징(20)의 전면은 오목하게 형성되고, 상기 후방실린더블럭(30b)과 결합하여 그 오목한 부분이 흡입실(20b)과 토출실(20a)을 형성하게 된다. 상기 전후방실린더블럭(30a,30b), 전방하우징(10), 그리고 후방하우징(20)은 체결볼트에 의해 결합되어 전체적인 압축기를 이루게 된다.

도 2 (a)는 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)의 사이에 게재된 가스켓(90)의 조립전의 구성을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2 (b)는 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)의 사이에 게재된 가스켓(90)의 조립 후의 구성을 개략적으로 도시한 측면도이다.

도시된 바에 의하면, 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)의 사이에는 가스켓(90)이 구비된다. 상기 가스켓(90)은 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b) 사이에서 냉매가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 가스켓(90)은 대략 원판 형상으로, 얇은 금속판에 고무재질이 코팅된 것이 사용된다. 상기 가스켓(90)의 외곽, 즉 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)이 접촉하는 부분에는 비드(92)가 볼록하게 돌출되어 형성된다. 상기 비드(92)는 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)이 접촉하는 외곽을 따라 형성된다. 상기 전후방실린더블럭(30a,30b)의 조립에 의해 상기 비드(92)가 탄성변형하게 되어 상기 전후방실린더블럭(30a,30b) 사이를 효과적으로 밀폐하게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 전방하우징(10)과 상기 실린더블럭(30)을 관통하여 엔진의 회전력을 전달하는 회전축(50)이 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전축(50)은 실린더블럭(30)의 중앙부분에 형성된 축지지공(28)을 관통하는 상태로 설치되어 있다.

상기 회전축(50)의 중간 부분에는 상기 회전축(50)에 대하여 일정한 경사각을 가지는 사판(70)이 설치되어 있고, 상기 사판(70)은 회전축(50)의 회전에 따라 같이 회전하도록 결합되어 있다. 상기 사판(70)은 전후방실린더블럭이 서로 결합되는 중심부분의 내측에 형성되는 사판실(P)에 위치하도록 조립되어 있다. 상기 사판(70)의 중앙에는 허브(74)가 원통형상으로 구비되어 그 중앙을 관통하여 상기 회전축(50)이 결합된다.

상기 허브(74)의 양측에는 베어링(75)이 구비된다. 상기 베어링(75)은 상기 허브(74)의 측면에 설치되는 제 1 레이스(75a)와 상기 전후방실린더블록(30a,30b)에 고정되는 제 2 레이스(75c), 그리고 상기 제 1 레이스(75a)와 상기 제 2 레이스(75c)의 사이에 결합되고 다수개의 니들이 구비되는 케이지(75b)로 구성된다.

이러한 구성의 압축기를 조립할 때, 상기 전후방실린더블럭(30a,30b)과 전후방하우징(10,20)을 볼트(B)로 체결하게 되면 축방향으로(도 1을 기준으로 좌우방향) 하중이 가해지게 되고, 이러한 하중이 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)으로 전달되어, 가스켓(90)의 비드(92)가 압축된다. 이로 인해 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b) 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하게 된다.

그러나 종래기술에 의한 압축기에 의하면, 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)의 조립에 의해 상기 가스켓(90)의 비드(92)가 압축될 때, 조립후의 가스켓(90)의 비드(92)가 압축된 후의 두께(Ts)를 정확히 알 수 없다. 즉 이론상으로 상기 비드(92)가 완전히 압축된다면, 압축된 후의 두께(Ts)는 압축되기 전의 가스켓(90)의 두께(Ta)와 같아야 하지만, 실제로는 압축 후의 가스켓(90)의 두께를 정확히 알 수 없는 문제가 발생한다.

그리고 볼트(B)의 체결로 인해 상기 베어링(75)에 작용하는 하중을 내부로드라고 하는데, 내부로드가 너무 크면 베어링(75)의 수명이 짧아지게 되고, 반대로 내부로드가 너무 작으면 압축기의 소음이 커지게 되어, 적정한 내부로드의 선정이 필요하다. 그러나 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b) 사이의 밀폐를 위해서는 상기 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)에 과도한 하중을 가하여야 한다. 이러한 과도한 하중으로 인해 상기 가스켓(90)의 비드(92) 부위에 과도한 반력(도 2의 화살표방향)이 발생하게 되고 적정한 내부로드의 산정이 어려워지게 된다.

마지막으로 상기 레이스(75a,75c)의 조립과정에서 각 부품들의 치수 및 공차를 감안하여 최종적으로 레이스(75a,75c)의 두께를 결정하여 조립하게 되는데(이러한 작업을 레이스피팅(Race Fitting) 작업이라고 한다), 상기 비드(92)의 압축에 따른 변형량을 정확히 알 수 없어 정확한 레이스피팅이 어려운 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 전후방실린더블럭의 조립 후 정확한 공차관리를 통해 레이스피팅 작업을 용이하도록 하고, 가스켓에 작용하는 반력을 작게 하면서도 전후방실린더블럭의 밀폐력으로 높이도록 하며, 적정한 내부로드 산정을 할 수 있는 압축기를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축기는, 내부에 냉매의 압축공간을 구비하는 전방실린더블럭 및 후방실린더블럭과, 상기 전방실린더블럭과 후방실린더블럭 사이에 게재되고 전방비드와 후방비드가 볼록하게 형성되는 가스켓을 포함하고, 상기 전방실린더블럭에는 상기 전방비드에 대응되는 위치에 전방압축홈이 형성되고, 상기 후방실린더블럭에는 상기 후방비드에 대응되는 위치에 후방압축홈이 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고 상기 가스켓의 조립된 상태에서 상기 전방압축홈과 후방압축홈에 의해 형성되는 대각의 길이는, 상기 가스켓이 조립되기 전 상기 가스켓의 전방비드와 후방비드의 각 변곡점에 의해 형성되는 대각의 길이보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 가스켓의 조립 후 상기 전방압축홈과 후방압축홈에 의해 형성되는 대각의 길이와 상기 전후방압축홈의 바닥면에 의해 형성되는 각도는 11도보다 크고 30도보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전방실린더블럭과 후방실린더블럭의 조립후에 가스켓의 두께를 신뢰할 수 있어, 정확한 레이스피팅 작업이 가능해지는 효과가 있다.

그리고 적은 조립하중을 적용해도 더 높은 밀폐력이 발생하게 되어 냉매의 누설을 효과적으로 방지할 수 있고, 이에 따라 가스켓에 과도한 반력이 발생하지 않게 되어 적정한 내부로드의 산정이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 사판식 압축기의 구성을 보인 단면도,
도 2는 종래기술에 의한 가스켓의 조립전후의 구성을 보인 개념도,
도 3은 본 발명에 사판식 압축기의 구성을 보인 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 가스켓의 조립전후의 구성을 보인 개념도,
도 5는 본 발명에 의한 전후방실린더블럭의 일부 구성을 보인 개념도,
도 6은 본 발명에 의한 가스켓의 일부 구성을 보인 개념도,
도 7은 본 발명에 의한 전후방실린더블럭과 가스켓이 조립된 후의 구성을 보인 부분확대도.

다음에는 본 발명에 의한 압축기용 회전축의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 의한 압축기는, 내부에 복수 개의 실린더보어(131)를 구비하는 실린더블럭(130)과, 상기 실린더블럭(130)의 전방에 결합되는 전방하우징(110), 상기 실린더블럭(130)의 후방에 결합되는 후방하우징(120), 그리고 상기 전후방실린더블럭(130a,130b)과 전후방하우징(110,120)의 사이에 각각 개재되는 밸브어셈블리(140)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더블럭(130)은 실질적으로 대칭으로 형성되는 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)이 서로 결합되어 형성된다. 그리고 이러한 전후방실린더블럭의 내부에는 다수개의 실린더보어(131)가 가장자리를 따라 원형으로 배열되어 있다. 상기 실린더보어(131)는 냉매를 압축하기 위한 공간으로 원통상으로 형성되어 있다.

그리고 상기 전방실린더블럭(130a)의 전방에는 전방하우징(110)이 결합된다. 상기 전방하우징(110)의 후면은 오목하게 형성되고, 상기 전방하우징(110)과 결합하여 그 오목한 부분이 흡입실(110b)과 토출실(110a)을 형성하게 된다. 또한 상기 후방실린더블럭(130b)의 후방에는 후방하우징(120)이 결합된다. 상기 후방하우징(120)의 전면은 오목하게 형성되고, 상기 후방하우징(120)과 결합하여 그 오목한 부분이 흡입실(120b)과 토출실(120a)을 형성하게 된다. 상기 전후방실린더블럭(130a,30b), 전방하우징(110), 그리고 후방하우징(120)은 체결볼트(B')에 의해 결합되어 전체적인 압축기를 이루게 된다.

상기 전방하우징(110)과 전방실린더블럭(130a)의 사이와, 상기 후방하우징(120)과 후방실린더블럭(130b)의 사이에는 밸브어셈블리(140)가 게재된다. 상기 흡입실(110b)과 토출실(11a)은 상기 밸브어셈블리(140)에 의해 상기 실린더보어(131)와 선택적으로 연통하게 된다.

상기 전후방하우징(110,120)과 상기 전후방실린더블럭(130a,130b)을 관통하여 엔진의 회전력을 전달하는 회전축(150)이 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전축(150)은 전방실린더블럭(130)의 중앙부분에 형성된 축지지공(128)을 관통하는 상태로 설치되어 있다.

상기 회전축(150)의 중간 부분에는 상기 회전축(150)에 대하여 일정한 경사각을 가지는 사판(170)이 설치되어 있고, 상기 사판(170)은 회전축(150)의 회전에 따라 같이 회전하도록 결합되어 있다. 상기 사판(170)은 전후방실린더블럭이 서로 결합되는 중심부분의 내측에 형성되는 사판실(P)에 위치하도록 조립되어 있다. 상기 사판(170)의 중앙에는 허브(174)가 원통형상으로 구비되어 그 중앙을 관통하여 상기 회전축(150)이 결합된다.

상기 허브(174)의 양측에는 베어링(175)이 구비된다. 상기 베어링(175)은 상기 허브(174)의 측면에 설치되는 제 1 레이스(175a)와, 상기 전후방실린더블록(130a,130b)에 고정되는 제 2 레이스(175c), 그리고 상기 제 1 레이스(175a)와 상기 제 2 레이스(175c)의 사이에 결합되고 다수개의 니들이 구비되는 케이지(175b)로 구성된다.

상기 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)의 사이에는 가스켓(190)이 게재된다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바에 의하면, 상기 가스켓(190)은 대략 원판형상으로 외곽에는 상기 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b) 사이를 효과적으로 밀폐하기 전후방비드(192,194)가 형성된다. 상기 전후방비드비드(192,194)는 상기 전방실린더블럭(130a)쪽으로 볼록하게 형성된 전방비드(192)와 상기 후방실린더블럭(130b) 쪽으로 볼록하게 형성된 후방비드(194)를 포함하여 구성된다. 상기 가스켓(190)은 얇은 금속판에 고무재질이 코팅된 것이 사용된다.

상기 전방비드(192)에 대응하는 상기 전방실린더블럭(130a)에는 전방압축홈(133)이 오목하게 형성되고, 상기 후방비드(194)에 대응하는 상기 후방실린더블럭(130b)에는 후방압축홈(135)이 오목하게 형성된다. 상기 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b) 그리고 가스켓(190)의 조립 후에 상기 전방압축홈(133)과 상기 후방압축홈(135)의 모서리에 의해 형성되는 대각의 길이(C)는, 상기 전방비드(192)와 상기 후방비드(194)의 변곡점에 의해 형성되는 대각의 길이(G)보다 작게 형성된다.

그리고 상기 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b) 그리고 가스켓(190)의 조립 후에 상기 전방압축홈(133)과 상기 후방압축홈(135)의 모서리에 의해 형성되는 대각의 길이(C)와 상기 전후방압축홈(133,135)의 바닥면이 이루는 각도(θ)는 11도 보다 크고 30도보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b) 그리고 가스켓(190)을 형성하게 되면, 전방실린더블럭(130a)에 형성된 전방압축홈(133)과 후방실린더블럭(130b)에 형성된 후방압축홈(135)의 사이에 전방비드(192)와 후방비드(194)가 끼워지게 되고, 체결볼트(B')의 체결에 의해 전방비드(192)와 후방비드(194)가 탄성변형되면서, 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)의 사이를 밀폐하여 냉매의 누설을 방지하게 된다. 이때 상기 전후방비드(192,194)가 상기 전후방압축홈(133,135)내에서 압축되면서 탄성변형하게 되므로, 상기 전후방실린더블럭(130a,130b)의 조립 후에 상기 가스켓(190)의 두께를 신뢰할 수 있게 된다.

도 7을 참조하면 체결볼트(B')에 의해 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)사이에 작용하는 하중을 "P"라 하고, 전방압축홈(133)과 상기 후방압축홈(135)의 모서리에 의해 형성되는 대각의 길이(C)와 상기 전후방압축홈(133,135)의 바닥면이 이루는 각도를 "θ"라고 하면, 상기 가스켓(190)에 작용하는 반력 "F"는 다음과 같다.

F=P/sinθ

이때 θ가 30도라고 하면, F는 다음과 같음을 알 수 있다.

F=P×2

즉, 종래 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)에 작용하는 하중의 절반의 크기만으로도 가스켓(190)에 작용하는 반력의 크기는 두 배가 되므로, 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)의 밀폐력이 종전에 비해 훨씬 커지는 것을 알 수 있다.

도 8은 "θ"의 변화에 따른 상기 전후방실린더블럭에 작용하는 하중 "P"와 상기 가스켓(190)의 반력 "F"에 대한 관계를 그래프로 도시한 것이다. 도시된 바에 의하면, "θ"의 변화에 따라 "F/P"의 값이 sine 함수의 역함수가 되는 것을 알 수 있다. 따라서 "θ"가 너무 작으면 "F/P"가 너무 커지게 된다.

즉 상기 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)에 작용하는 하중 "P"가 일정하다고 하더라도, 상기 전후방압축홈(133,135)이나 상기 전후방비드(192,194)가 가공공차에 민감하게 반응하게 되어 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)의 조립 후에 가스켓(190)이 탄성영역을 벗어나게 될 수 있다. 따라서 "F/P"가 5.25배를 넘지 않도록 "θ"는 11도에서 30도의 범위내로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 권리는 위에서 설명한 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.

110:전방하우징 110a:토출실
114:축공 120:후방하우징
120a:토출실 124:토출구
130:실린더블럭 130a:전방실린더블럭
130b:후방실린더블럭 131:실린더보어
140:밸브어셈블리 150:회전축
160:피스톤 170:사판
174:허브 175:베어링

Claims

내부에 냉매의 압축공간을 구비하는 전방실린더블럭(130a) 및 후방실린더블럭(130b)과;
탄성력을 갖고, 상기 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b) 사이에 게재되고 전방비드(192)와 후방비드(194)가 볼록하게 형성되는 가스켓(190)을 포함하고,
상기 전방실린더블럭(130a)에는 상기 전방비드(192)에 대응되는 위치에 전방압축홈(133)이 형성되고,
상기 후방실린더블럭(130b)에는 상기 후방비드(194)에 대응되는 위치에 후방압축홈(135)이 형성되고,
상기 가스켓(190)의 조립된 상태에서 상기 전방압축홈(133)과 후방압축홈(135)에 의해 형성되는 대각의 길이(C)는, 상기 가스켓(190)이 조립되기 전 상기 가스켓(190)의 전방비드(192)와 후방비드(194)의 각 변곡점에 의해 형성되는 대각의 길이(G)보다 작게 형성되는 압축기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 가스켓(190)의 조립 후 상기 전방압축홈(133)과 후방압축홈(135)에 의해 형성되는 대각의 길이(C)와 상기 전후방압축홈(133,135)의 바닥면에 의해 형성되는 각도(θ)는 11도보다 크고 30도보다 작게 형성되는 압축기.