KR101769420B1 - 오일분리기를 구비하는 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 오일분리기를 구비한 사판식 압축기는, 하우징과, 다수개의 실린더 보어가 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더블록에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축 및 상기 구동축에 의해 회전하도록 설치되는 사판을 포함하는 압축기에 있어서, 토출 냉매가 유입되는 오일분리실과, 상기 오일분리실에 설치되는 오일분리기; 및 상기 오일분리기에서 냉매와 분리된 오일을 상기 사판이 설치된 크랭크실로 공급하는 오일배출유로;를 포함하되, 상기 오일분리실로 오일이 포함된 토출냉매가 유입되어 원심력에 의해 오일분리실 내주면에 오일이 분리되어 잔류하게 되고, 상기 오일분리실 내주면에 잔류된 오일은 상기 오일배출유로를 통해 크랭크실로 공급되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 오일분리기의 원심분리에 의해 오일과 냉매를 자연스럽게 분리하여 오일분리 성능을 극대화시킨 효과가 있다.

Description

오일분리기를 구비하는 사판식 압축기{Swash plate type compressor with oil separator}

본 발명은 오일분리기를 구비하는 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심분리에 의해 오일과 냉매를 자연스럽게 분리하여 오일분리 성능을 극대화시킨 오일분리기를 구비한 사판식 압축기에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 냉방 시스템에 포함되는 압축기는 벨트를 통해 엔진에 직접 연결되어 있기 때문에 회전수를 제어할 수 없다.

따라서, 근래에는 엔진의 회전수에 의해 규제되는 경우 없이 냉방 능력을 얻기 위해 냉매의 토출량을 변화시킬 수 있는 용량가변형 압축기가 많이 사용되고 있다.

용량가변형 압축기로는 사판식, 로터리식 및 스크롤식 등 다양한 종류가 개시되어 있다.

이 중 사판식 압축기는, 크랭크실 내에서 경사각이 가변되도록 설치된 사판이 회전축의 회전운동에 따라 회전하고, 상기 사판의 회전운동에 의해 피스톤이 왕복운동하는 방식으로 되어 있다. 이 경우, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실의 냉매가 실린더 내에 흡입되어 압축된 후 토출실로 배출되는데, 상기 크랭크실 내의 압력과 실린더 내의 압력 차이에 따라 사판의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되게 된다.

특히, 전자 솔레노이드식 용량제어밸브를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하게 되어 있다.

그러나, 종래의 사판식 압축기는 냉매에 포함된 오일을 분리하는 별도의 구조가 개시된 바 없었다.

즉, 종래의 사판식 압축기에 따르면, 오일이 포함된 냉매가 실린더 보어와 피스톤의 사이를 통해 크랭크실로 일부 누출되어 윤활에 필요한 오일을 공급하였다.

그러나, 리크 냉매에 포함된 오일만으로 압축기의 습동부(사판, 구동축 및 베어링 등)를 윤활하게 되므로, 습동부에 대한 윤활이 충분히 이루어지지 않아 윤활효과가 저하됨과 아울러 습동부의 마모가 증대되었다.

결국, 종래의 사판식 압축기는 윤활에 필요한 충분한 양의 오일을 공급하기 어려운 구조적 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원심분리에 의해 오일과 냉매를 자연스럽게 분리하여 오일분리 성능을 극대화시킨 오일분리기를 구비한 사판식 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오일분리기를 구비한 사판식 압축기는, 하우징과, 다수개의 실린더 보어가 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더블록에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축 및 상기 구동축에 의해 회전하도록 설치되는 사판을 포함하는 압축기에 있어서,
토출 냉매가 유입되는 오일분리실과, 상기 오일분리실에 설치되는 오일분리기;
상기 오일분리실로 냉매를 공급하는 냉매유입유로; 및,
상기 오일분리기에서 냉매와 분리된 오일을 상기 사판이 설치된 크랭크실로 공급하는 오일배출유로를 포함하되,
상기 오일분리실로 오일이 포함된 토출냉매가 유입되어 원심력에 의해 오일분리실 내주면에 오일이 분리되어 잔류하게 되고, 상기 오일분리실 내주면에 잔류된 오일은 상기 오일배출유로를 통해 크랭크실로 공급되며,
상기 오일분리기는, 원통형의 본체와, 상기 본체에 결합되고 상기 오일분리실의 개방된 상부를 마감하도록 설치되는 커버를 포함하되,
상기 본체에는 상기 본체의 외주면 둘레에 형성되는 냉매유입구와, 상기 냉매유입구와 연통되도록 상기 본체의 상부에 형성되는 냉매배출구가 각각 형성되고,
상기 커버의 하면에는 오일분리실을 향해 돌출되는 오일분리돌기가 형성되되, 상기 오일분리돌기와 오일분리실 내주면 사이에는 오일채널이 형성되고, 상기 오일분리돌기와 본체의 외주면 사이에는 냉매가 토출되는 냉매채널이 형성되도록 구성되며, 오일분리돌기는 상기 냉매유입구로붙터 이격된 상태에서 적어도 냉매유입구의 일부를 둘러싸며 형성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 냉매유입유로는 상기 본체의 외주면 접선방향을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 오일배출유로는 크랭크실 방향으로 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 오일분리실은 하우징 또는 실린더블록에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오일분리실의 바닥에는 실린더블록을 통해 상기 크랭크실로 연통되는 통로가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 오일분리기를 구비한 사판식 압축기에 따르면, 오일분리기의 원심분리에 의해 오일과 냉매를 자연스럽게 분리하여 오일분리 성능을 극대화시킨 효과가 있다.

또한, 오일배출유로를 통해 크랭크실로 오일을 공급하여 습동부(사판, 구동축 및 베어링 등)에 대한 윤활이 이루어지게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 오일분리기를 구비한 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 실린더 블록을 분해 도시한 사시도이다.
도 3은 2의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 오일분리기의 냉매와 오일의 이동경로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 오일분리기를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 오일분리기를 구비한 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 2는 도 1의 실린더 블록을 분해 도시한 사시도이며, 도 3은 2의 결합상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 오일분리기의 냉매와 오일의 이동경로를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 오일분리기를 도시한 단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 오일분리기가 설치된 용량가변형 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 용량가변형 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(12)를 가지는 실린더 블럭(10)과, 상기 실린더 블럭(10)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(16)과, 상기 실린더 블럭(10)의 후방에 밸브 플레이트(20)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(18)으로 구성된다.

상기 전방 하우징(16)의 안쪽에는 크랭크실(86)이 마련되며, 전방 하우징(16)의 중심 부근에는 구동축(44)의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(44)의 타단은 상기 크랭크실(86)을 통과하여 실린더 블럭(10)에 설치된 베어링을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 크랭크실(86) 내에는 구동축(44) 둘레에 러그 플레이트(54)와 사판(50)이 설치되어 있다.

상기 러그 플레이트(54)에는, 중앙부에 가이드홀(64)이 각각 직선 천공된 한쌍의 동력전달용 지지 암(62)이 일면에 일체로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 사판(50)의 일면에는 볼(66)이 형성되어 있어, 상기 러그 플레이트(54)가 회전함에 따라 상기 사판(50)의 볼(66)이 러그 플레이트(54)의 가이드홀(64) 내에서 슬라이딩 이동하면서 사판(50)의 경사각이 가변되게 되어 있다.

또한, 상기 사판(50)의 외주면은 슈(76)를 개재하여 각 피스톤(14)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(50)이 경사된 상태에서 회전함에 따라, 그 외주면에 슈(76)를 개재하여 끼워진 피스톤(14)들은 상기 실린더 블럭(10)의 각 실린더 보어(12) 내에서 왕복운동하게 된다.

그리고, 상기 후방 하우징(18)에는 흡입실(22)과 토출실(24)이 각각 형성되어 있고, 후방 하우징(18)과 실린더 블럭(10) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(20)에는 각 실린더 보어(12)에 대응하는 곳에 흡입구(32)와 토출구(36)가 각각 형성되어 있다.

상기 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 흡입실(22)의 냉매가 실린더 보어(12) 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(24)로 배출되는데, 상기 크랭크실(86) 내의 압력과 실린더 보어(12) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서 채택된 용량가변형 압축기는 전자 솔레노이드식 용량제어밸브(100)를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 방식으로 되어 있으며, 이러한 특성의 압축기에 모두 적용이 가능하다.

또한, 본 발명에 압축기에 따르면, 토출 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일분리 어셈블리(200)가 더 구비된다.

이하, 본 발명에 따른 오일분리구조를 설명한다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 오일분리구조는, 토출 냉매가 유입되는 오일분리실(210)과, 상기 오일분리실(210)에 설치되는 오일분리기(220)로 구성되는 오일분리 어셈블리(200) 및 상기 오일분리 어셈블리(200)에서 냉매와 분리된 오일을 상기 사판(50)이 설치된 크랭크실(86)로 공급하는 오일배출유로(300)로 구성된다.

또한, 상기 오일분리기(220)는 원통형의 본체(221)와, 상기 본체(221)의 상측 외주면 둘레에 결합되는 커버(222)로 구성된다.

그리고, 상기 본체(221)의 외주면 둘레에는 냉매유입구(223)가 형성되며, 상기 냉매유입구(223)와 연통되도록 상기 본체(221)의 상부에는 냉매배출구(224)가 관통 형성된다.

한편, 상기 커버(222)는 오일분리실(210)의 개방된 상부를 마감하도록 설치되어 냉매에서 분리된 냉매가 상기 오일분리실(210)의 상 방향으로 이동, 즉 오일분리실(210) 외부로 배출되는 것을 제한하게 된다.

또한, 상기 커버(222)의 하면에는 오일분리실(210)을 향해 돌출되는 오일분리돌기(225)가 형성된다. 상기 오일분리돌기(225)는 냉매유입구(223)와 오일분리실(210)의 내주면을 구획하여 분리된 냉매와 오일이 재혼합되는 것을 방지하게 된다.

이러한, 상기 오일분리돌기(225)는 하방으로 돌출되어 냉매유입구(223)의 측면 일부 또는 전체를 가리도록 형성된다.

한편, 상기 냉매유입구(223)는 본체(221)의 외주면 둘레를 따라 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 오일분리돌기(225)와 오일분리실(210) 내주면 사이에는 오일채널(201)이 형성되고, 상기 오일분리돌기(225)와 본체(221)의 외주면 사이에는 냉매가 토출되는 냉매채널(202)이 형성된다.

덧붙여, 상기 오일분리돌기(225)는 상기 냉매유입구(223)에서 일정거리 이격되어 적어도 냉매유입구(223)의 일부를 둘러싸며 형성된다.

또한, 상기 오일분리실(210)과 상기 후방 하우징(18)의 토출실(24)을 연결하는 냉매유입유로(310)가 더 포함되되, 상기 냉매유입유로(310)는 상기 오일분리실(210)의 내주면 또는 상기 본체(221)의 외주면 접선방향을 향하도록 형성된다.

이에 따라, 상기 오일분리실(210)로 오일이 포함된 토출 냉매가 유입되어 원심력에 의해 오일분리실(210) 내주면에 점도를 가지는 오일이 분리되어 잔류하게 되고, 상기 오일분리실(210) 내주면에 잔류된 오일은 상기 오일배출유로(300)를 통해 크랭크실(86)로 공급하게 된다. 반면 오일과 분리된 토출 냉매는 냉매배출구(224)를 통해 배출된다.

즉, 오일분리 어셈블리(200)의 원심분리에 의해 오일과 냉매를 자연스럽게 분리하여 오일분리 성능을 극대화시게 된다.

또한, 상기 오일배출유로(300)를 통해 크랭크실(86)로 오일을 공급하여 습동부(사판, 구동축 및 베어링 등)에 대한 윤활이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 오일배출유로(300)는 크랭크실(86) 방향으로 하향 경사지게 형성되어 상기 크랭크실(86)로 오일의 공급이 이루어진다.

한편, 상기 오일분리실(310)은 후방 하우징(18) 또는 실린더블록(10)에 형성될 수 있다.

본 발명의 도면에서는 실린더블록(10)에 오일분리실(210)이 형성된 상태로 도시되었지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 토출 냉매가 유입될 수 있는 구조라면 후방 하우징(18)에 형성되어도 무방함을 밝혀둔다.

한편, 상기 오일분리실(210)의 바닥에는 실린더블록(10)을 통해 상기 크랭크실(86)로 연통되는 통로가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 오일분리실(210)의 바닥에 오일이 고이는 것을 방지하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

예를 들어, 전술한 설명에서는 단두식 용량가변형 압축기를 예로 하여 설명하였지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 양두식 사판식 압축기, 용량고정형 사판식 압축기 등에 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.

C - 용량가변형 압축기 100 - 용량제어밸브
200 - 오일분리 어셈블리 210 - 오일분리실
220 - 오일분리기 300 - 오일배출유로

Claims (11)

1. 하우징과, 다수개의 실린더 보어가 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더블록에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축 및 상기 구동축에 의해 회전하도록 설치되는 사판을 포함하는 압축기에 있어서,
   토출 냉매가 유입되는 오일분리실과, 상기 오일분리실에 설치되는 오일분리기;
   상기 오일분리실로 냉매를 공급하는 냉매유입유로; 및,
   상기 오일분리기에서 냉매와 분리된 오일을 상기 사판이 설치된 크랭크실로 공급하는 오일배출유로를 포함하되,
   상기 오일분리실로 오일이 포함된 토출냉매가 유입되어 원심력에 의해 오일분리실 내주면에 오일이 분리되어 잔류하게 되고, 상기 오일분리실 내주면에 잔류된 오일은 상기 오일배출유로를 통해 크랭크실로 공급되며,
   상기 오일분리기는, 원통형의 본체와, 상기 본체에 결합되고 상기 오일분리실의 개방된 상부를 마감하도록 설치되는 커버를 포함하되,
   상기 본체에는 상기 본체의 외주면 둘레에 형성되는 냉매유입구와, 상기 냉매유입구와 연통되도록 상기 본체의 상부에 형성되는 냉매배출구가 각각 형성되고,
   상기 커버의 하면에는 오일분리실을 향해 돌출되는 오일분리돌기가 형성되되, 상기 오일분리돌기와 오일분리실 내주면 사이에는 오일채널이 형성되고, 상기 오일분리돌기와 본체의 외주면 사이에는 냉매가 토출되는 냉매채널이 형성되도록 구성되며, 오일분리돌기는 상기 냉매유입구로부터 이격된 상태에서 적어도 냉매유입구의 일부를 둘러싸며 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기,
   
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8. 제 1항에 있어서,
   상기 냉매유입유로는 상기 본체의 외주면 접선방향을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 오일배출유로는 크랭크실 방향으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 오일분리실은 하우징 또는 실린더블록에 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 오일분리실의 바닥에는 실린더블록을 통해 상기 크랭크실로 연통되는 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
    

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