KR19990080933A - 왕복피스톤형의 냉매압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일분리기의 구조가 비교적 간단하고 체적이 작은 오일분리기가 일체로 형성된 압축기에 관한 것으로, 프론트하우징과 리어하우징 사이에 크랭크실을 형성함과 동시에 구동샤프트를 회전가능하게 지지하고, 그 구동샤프트에는 캠플레이트를 일체로 회전가능하게 삽착하며, 상기 하우징 일부를 구성하는 실린더블록의 실린더보어내에 수용되는 피스톤을 상기 캠플레이트의 회전으로 운동하여 왕복동시키고, 냉매가스를 압축하여 토출실로 토출하도록 구성하는 압축기에 있어서, 상기 리어하우징의 후면에 원형홈을 형성하되 그 개방부를 캡으로 밀폐하여 오일분리실을 형성하고, 상기 오일분리실은 상기 리어하우징의 통출통로와 연결되는 냉매유입로, 매니폴드와 연결되는 냉매유출로, 크랭크실과 연결되는 오일유출로, 상기 오일분리실을 폭방향으로 구획하고 있는 안내벽 및 정점이 상기 안내벽의 단부와 밀착되어 냉매.오일혼합기체로부터 오일을 분리하는 오일스크린을 갖는 오일분리기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

왕복피스톤형의 냉매압축기.

본 발명은 차량의 공조장치등에 이용되는 압축기에 관한 것으로, 특히 압축기의 리어하우징에 오일분리기가 설치된 왕복피스톤형의 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복피스톤형의 압축기에 있어서, 냉매가스에 미스트형으로 분산된 오일에 의해 압축운전중에 있는 압축기내의 습동부의 윤활을 도모하고 있다.

여기서 크랭크실내로 저유된 오일이 냉매가스의 토출에 반해 대향으로 외부 냉매회로로 토출되면, 압축기내의 습동부의 윤활이 부족하게 된다.

또한 토출된 오일이 외부 냉매회로의 압축기, 증발기등의 열교환기의 전열표면에 대류하면 열교환 용량이 크게 저하되어 냉방성능이 약해질수 있다.

이런점을 감안하여 압축운전중에 토출냉매가스에 포함된 오일을 오일세퍼레이터로 분리하고 저유실에 저장하도록 하고 있다. 그리고 저유실내의 오일량이 소정치에 도달할 때 플로트변이 개방되어 오일이 저유실에서 급유통로를 통해 크랭크실로 환원공급되도록 하는 고안이 일본국 특개평 9-324758호가 제시된 바 있다.

여기서 상기 압축기의 기동시에 있어서, 오일이 외부 냉매회로로 토출되면 그 오일이 압축기내의 돌아오는데 시간이 걸린다. 이를 위해 압축기의 기동시 크랭크실내에 충분한 오일이 저장되지 않으면, 충분한 윤활효과를 발휘할 수 없는 문제가 있다.

또한 미국 특허 4,221,544호는 압축기에 부착된 오일분리기에 관한 것으로, 압축기 토출부에 비교적 큰 공간을 형성하여 유속을 대폭 낮추고 중력에 의해 오일이 분리되는 구조이다. 이는 비교적 간단한 구조이나 오일분리 효율이 떨어지는 단점이 있다. 미국 특히 5,636,974호는 압축기에 이중 원통형 구조를 부착하여 원심력에 의해 오일을 분리하는 것으로, 이중 원통형 구조에 의해 압축기의 외관이 커져서 실차 장착시 장착성이 떨어진다.

미국 특허 5,159,820호는 이중원통형 구조를 이용하며 오일분리실과 오일저장실을 갖는 오일분리기에 관한 것으로 복잡한 구조에 의해 압축기의 외관이 커지는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 오일분리기의 구조를 비교적 간단하고 체적을 작게 하여 고압의 냉매.오일 혼합기체로부터 오일자중 및 냉매가스의 원심력에 의해 오일을 분리할 수 있는 왕복피스톤형의 냉매압축기를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중심에 형성된 크랭크실 및 이 크랭크실 주위에 배열된 다수의 실린더 보어를 갖는 실린더블록; 상기 크랭크실에 회전가능하게 지지되며, 또한 사판을 지지함으로써 이 사판과 함께 회전되는 구동샤프트; 상기 사판에 동작가능하게 결합되어 상기 구동축 및 상기 사판의 회전에 따라 냉매가스의 흡입, 압축 및 토출을 할 수 있도록 상기 다수의 실린더 보어내에서 왕복하는 다수의 피스톤; 상기 실린더블록의 양단부에서 각기 상기 실린더보어들의 단부에 설치되며 상기 실린더보어들 각각으로 부터의 냉매가스의 흡입 및 토출을 위한 다수의 흡입구 및 다수의 토출구를 갖는 전방 및 후방 밸브플레이트; 다수의 리드밸브들을 갖으며, 상기 실린더블록 및 상기 전방 밸브플레이트 사이에 배치되어 상기 프런트 하우징의 상기 전방 흡입실 및 토출실과 상기 실린더 보어들 사이의 냉매가스의 소통을 위한 전방 디스챠지 및 석션밸브; 다수의 리드밸브들을 갖으며, 상기 실린더 블록 및 상기 후방 밸브플레이트 사이에 배치되어 상기 리어하우징의 상기 후방 흡입실 및 토출실과 상기 실린더 보어들 사이의 냉매가스의 소통을 위한 후방 디스챠지 및 석션밸브; 상기 실린더블록의 일단부를 폐쇄하며, 상기 전방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 토출구를 통해 상기 다수의 실린더보어로부터 토출되는 압축된 냉매가스를 수용하기 위한 전방 토출실을 정하는 내벽 및 상기 전방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 흡입구를 통해 압축될 냉매가스를 수용하기 위해 상기 내벽과 내면에 의해 정해지는 전방 흡입실을 갖는 프런트 하우징; 상기 실린더블록의 타단부를 폐쇄하며, 상기 후방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 토출구를 통해 상기 다수의 실린더보어로부터 토출되는 압축된 냉매가스를 수용하기 위한 후방 토출실을 정하는 내벽, 상기 후방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 흡입구를 통해 압축될 냉매가스를 수용하기 위해 상기 내벽과 내면에 의해 정해지는 후방흡입실, 상기 후방토출실 내부에 배치되는 토출통로 및 상기 실린더블록에 형성된 토출통로를 통해 이동된 상기 프런트 하우징의 상기 전방 토출실의 냉매가스를 유출시키기 위한 매니폴드를 갖는 리어하우징; 및 상기 리어하우징의 후면에 원형홈을 형성하되 그 개방부를 캡으로 밀폐하여 오일분리실을 형성하고, 상기 오일분리실은 상기 리어하우징의 통출통로와 연결되는 냉매유입로, 매니폴드와 연결되는 냉매유출로, 크랭크실과 연결되는 오일유출로, 상기 오일분리실을 폭방향으로 구획하는 안내벽 및 정점이 상기 안내벽의 단부와 밀착되어 냉매.오일혼합기체로부터 오일을 분리하는 오일스크린을 갖는 오일분리기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기를 보인 단면도,

도 2는 본 발명의 요부인 오일분리실을 보인 도 1의 A-A선 단면도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11;실린더블록 12;프론트 하우징

13;리어하우징 14;밸브플레이트

15;볼트 16;구동샤프트

17;실린더보어 18;피스톤

19;사판 20;크랭크실

22;슈 23;스러스트 베어링

24;흡입실 25;흡입통로

26;토출실 27;토출통로

28;석션밸브 29;디스챠지밸브

30;매니폴드 31;오일분리실

32;냉매유입로 33;냉매토출로

34;오일토출로 35;캐필러리튜브

36;안내벽 37;오일스크린

38;슬릿

이하, 본 발명에 따른 양두피스톤식 압축기로 구체화한 실시예를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 실린더블록(11)이 전후로 2분할되어 구성되고, 이들이 대향 단부에 대해 상호 접합하고 있다. 프론트 하우징(12) 및 리어하우징(13)은 실린더블록(11)의 전후 양단면에 밸브플레이트(14)를 개재하여 접합하고, 이들이 복수의 관통된 볼트(15)에 의해 상호 고정되어 있다.

복수의 실린더보어(17)는 양 실린더블록(11)에 관통형성되고, 이들의 실린더보더(17)에는 양두형의 피스톤(18)이 왕복동 가능하게 삽입되어 지지되어 있다. 캠플레이트로 하는 사판(19)은 크랭크실(20)내에 대해 구동샤프트(16)에 감합 고정되고, 그 외주의 습동면(21)에 슈(22)를 개재하여 피스톤(18)의 중간부에 계류되어 있다.

한쌍의 스러스트 베어링(23)은 사판(19)의 양단과 각 실린더블록(11)의 내단과의 사이에 설치되고, 이들의 스러스트 베어링(23)을 통해 사판(19)과 양 실린더블록(11)사이에 협착되어 있다. 그리고 압축기 운전시에 사판(19)에 작용하는 스러스트 방향의 하중이 이들 스러스트 베어링(23)을 통해 실린더블록(11)에서 작용하도록 되어 있다.

흡입실(24)은 상기 프론트 하우징(12) 및 리어하우징(13)내의 내주부에 환상으로 구획 형성되고, 흡입통로(25) 및 크랭크실(20)을 통해 외부 냉매회로에 접속되어 있다.

토출실(26)은 프론트 하우징(12) 및 리어하우징(13) 내의 외주부에 구획 형성되고 실린더보어(17) 사이에 통로로 연통됨과 동시에 토출통로(27)를 통해 후술하는 오일분리실(31)과 연결되어 있다.

석션밸브(28)의 개방에 의해 흡입실(24) 내의 냉매가스가 흡입통로(25)를 통해 실린더블록(11)의 압축실 내로 흡입된다.

디스챠지밸브(29)는 각 밸브플레이트(14)에 형성되고, 피스톤(18)의 왕복동시에 이들의 디스챠지밸브(29)의 개방에 의해 실린더보어(17)의 압축실 내에서 압축된 냉매가스가 토출통로(27)를 통해 토출실(26)로 토출된다.

더욱이 본 발명은 리어하우징(13)의 후면부 외벽에 원형상의 홈을 형성하여 오일분리실(31)을 구비하고, 그 개방부를 앤드캡(40)으로 밀폐하고 있다.

오일분리실(31)의 일측은 토출통로(27)와 연결되는 냉매유입로(32)가 형성되어 오일과 냉매가 혼합된 혼합가스가 유입되게 하고, 타측은 혼합가스로부터 분리된 냉매가스가 유출되는 냉매유출로(33) 및 오일이 유출되는 오일유출로(34)가 형성되어 있다.

냉매유출로(33)는 오일분리실(31)의 상부에 형성되어 매니폴드(30)와 연통되어 있고, 오일유출로(34)는 오일분리실(31)의 하부에 형성되어 있으며 실린더블록(11)의 벽을 관통하여 형성된 캐필러리튜브(35)를 통해 크랭크실(20)과 연통되어 있다.

오일분리실(31) 내부는 안내벽(36)에 의해 일부가 분할되어 있고, 상기 안내벽(36)은 오일분리실(31)의 상부로부터 하방으로 일정거리 연장되어 있으며, 그 단부는 저면으로부터 소정거리 이격되어 이의 안내벽(36)에 의해 냉매가 U자형태로 선회하면서 오일을 분리하게 된다.

상기 안내벽(36)의 외주면은 냉매유입로(32)로부터 점진적으로 유로가 증가하도록 혼합가스가 유동하는 방향으로 만곡되어 유속이 점차적으로 감소하도록 하고 있다.

상기 안내벽(36)의 하방에는 오일스크린(37)이 설치되어 있다. 상기 오일스크린(37)은 가는 철사를 직조한 철망으로 미세공이 형성되어 있으며, 여러겹으로 겹층되어 있고 양단부를 코킹함으로써 일체로 형성되어 있다.

오일스크린(37)의 양단부는 오일분리실(31)의 둘레방향 내벽에 축과 평행한 방향으로 형성된 슬릿(38)에 삽입 고정되어 있으며, 그 상면이 안내벽(36)의 끝단을 정점으로 오일분리실(31)을 상,하로 분할하여 설치됨으로써 혼합가스가 오일스크린(37)을 통과한 후 냉매유출로(33)로 유동하게 되며, 이때 혼합가스는 오일스크린(37)에 의해 냉매와 오일이 분리된다.

이하, 작용을 설명한다. 실시예의 압축기에 있어서, 차량 엔진등의 외부 구동원에 의해 구동샤프트(16)를 통해 사판(19)이 회전하면, 사판(19)의 사각에 대응한 스트록으로 각 피스톤(18)이 왕복동한다. 이로 인해 냉매가스가 흡입실(24)에서 흡입통로(25)를 통해 각 실린더보어(17)의 압축실내로 흡입된다.

그리고 이들의 압축실내에서 소정의 압력에 도달할 때 까지 압축된 후 토출통로(27)를 통해 냉매유입로(32)로 유동된다. 이 압축기 회전시에는 사판(19)의 회전에 의해 크랭크실(20)내의 하부에 유착된 오일이 교반되고 냉매 가스중에 안개상태로 혼합된 혼합가스로 된다.

토출통로(27)로 토출되는 혼합가스는 냉매유입로(32)를 통해 오일분리실(31)로 유입되며, 오일분리실(31) 내로 유입된 혼합가스는 안내벽(36)의 외주벽 형상에 의해 유로가 증가되므로 점차 유속이 감속된 상태로 오일스크린(37)을 통과하게 된다.

이러한 과정에 있어서, 혼합가스에 안개상태로 혼합된 오일은 오일스크린(37)의 표면에 유착되면서 입자들이 뭉쳐 방울을 형성하게 되고, 이와 같이 뭉쳐진 입자들은 그 중력 또는 유동에 의해 오일분리실(31)로 낙하하게 된다.

그리고 오일이 분리된 혼합가스는 안내벽(36)에 의해 분할되는 오일스크린(37)의 타측을 통과한 후 냉매유출로(33)를 통해 매니폴드(30)로 토출되며, 이러한 과정에서 혼합가스는 상술한 오일분리 과정과 같이 2차로 오일스크린(37)에 의해 오일이 분리됨으로 인해 순수한 냉매가스만을 유동시키게 된다.

한편, 혼합가스로부터 오일스크린(37)에 의해 분리된 오일은 오일분리실(31)의 하방으로 낙하되어 저유되며, 저유된 오일은 오일분리실(31)내에 작용하는 압력에 의해 강제로 오일유출로(34)를 통해 크랭크실(20)로 환원공급되며, 이때 상기 크랭크실(20)로 환원하는 오일은 고온, 고압으로 오일유출로(34)를 통과하면서 단열팽창되어 감압된 상태로 크랭크실(20)로 환원된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 압축기의 리어하우징 후면에 원형의 홈을 형성한 후 그 개방부를 앤드캡으로 밀폐함으로써 오일분리실을 형성하고, 오일분리실 내부에 안내벽 및 오일스크린을 설치하여 혼합가스가 오일스크린을 통과하면서 안개상태로 혼합된 오일이 분리되게 하는 구성으로, 간단한 구조에 의해 혼합가스에 포함된 오일을 용이하게 분리할 수 있고, 특히 오일분리실을 압축기의 리어하우징측에 형성되게 함으로써 그 구조가 간단하고 실차에 장착할 경우 장착성이 우수하다.

Claims (6)

1. 중심에 형성된 크랭크실 및 이 크랭크실 주위에 배열된 다수의 실린더 보어를 갖는 실린더블록;

   상기 크랭크실에 회전가능하게 지지되며, 또한 사판을 지지함으로써 이 사판과 함께 회전되는 구동샤프트;

   상기 사판에 동작가능하게 결합되어 상기 구동축 및 상기 사판의 회전에 따라 냉매가스의 흡입, 압축 및 토출을 할 수 있도록 상기 다수의 실린더 보어내에서 왕복하는 다수의 피스톤;

   상기 실린더블록의 양단부에서 각기 상기 실린더보어들의 단부에 설치되며 상기 실린더보어들 각각으로 부터의 냉매가스의 흡입 및 토출을 위한 다수의 흡입구 및 다수의 토출구를 갖는 전방 및 후방 밸브플레이트;

   다수의 리드밸브들을 갖으며, 상기 실린더블록 및 상기 전방 밸브플레이트 사이에 배치되어 상기 프런트 하우징의 상기 전방 흡입실 및 토출실과 상기 실린더 보어들 사이의 냉매가스의 소통을 위한 전방 디스챠지 및 석션밸브; 및

   다수의 리드밸브들을 갖으며, 상기 실린더 블록 및 상기 후방 밸브플레이트 사이에 배치되어 상기 리어하우징의 상기 후방 흡입실 및 토출실과 상기 실린더 보어들 사이의 냉매가스의 소통을 위한 후방 디스챠지 및 석션밸브;

   상기 실린더블록의 일단부를 폐쇄하며, 상기 전방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 토출구를 통해 상기 다수의 실린더보어로부터 토출되는 압축된 냉매가스를 수용하기 위한 전방 토출실을 정하는 내벽 및 상기 전방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 흡입구를 통해 압축될 냉매가스를 수용하기 위해 상기 내벽과 내면에 의해 정해지는 전방 흡입실을 갖는 프런트 하우징;

   상기 실린더블록의 타단부를 폐쇄하며, 상기 후방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 토출구를 통해 상기 다수의 실린더보어로부터 토출되는 압축된 냉매가스를 수용하기 위한 후방 토출실을 정하는 내벽, 상기 후방 밸브플레이트에 형성된 상기 다수의 흡입구를 통해 압축될 냉매가스를 수용하기 위해 상기 내벽과 내면에 의해 정해지는 후방흡입실, 상기 후방토출실 내부에 배치되는 토출통로 및 상기 실린더블록에 형성된 토출통로를 통해 이동된 상기 프런트 하우징의 상기 전방 토출실의 냉매가스를 유출시키기 위한 매니폴드를 갖는 리어하우징; 및

   상기 리어하우징의 후면에 원형홈을 형성하되 그 개방부를 캡으로 밀폐하여 오일분리실을 형성하고, 상기 오일분리실은 상기 리어하우징의 토출통로와 연결되는 냉매유입로, 매니폴드와 연결되는 냉매유출로, 크랭크실과 연결되는 오일유출로, 상기 오일분리실을 폭방향으로 구획하는 안내벽 및 정점이 상기 안내벽의 단부와 밀착되어 냉매.오일혼합기체로부터 오일을 분리하는 오일스크린을 갖는 오일분리기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤형의 냉매압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 안내벽은 그 외주면의 형상에 의해 냉매유입로부터 점진적으로 냉매유로가 증가되도록 만곡된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복피스톤형의 냉매압축기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 오일스크린은 철망을 겹층한 겹층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복피스톤형의 냉매압축기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 오일유출로는 캐필러리튜브로 이루어짐을 특징으로 하는 왕복피스톤형의 냉매압축기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 오일분리실의 내벽에 길이방향으로 오일스크린의 단부를 수용하기 위한 슬릿이 형성됨을 특징으로 하는 왕복피스톤형의 냉매압축기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 안내벽의 끝단부보다 낮은 곳에 위치되게 하여 상기 오일스크린이 만곡된 상태로 설치되게 하는 것을 특징으로 하는 왕복피스톤형의 냉매압축기.