KR20000032406A - 왕복피스톤형의 냉매압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일분리기를 매니폴드에 간단한 구조로 설치함으로써 압축기의 외관을 변경하지 않고 냉매.오일혼합기체로부터 오일을 분리할 수 있는 압축기 내장형 오일분리기에 관한 것으로, 하우징의 내부에 크랭크실을 형성함과 동시에 구동샤프트를 회전가능하게 지지하고, 그 구동샤프트에는 캠플레이트를 일체로 회전가능하게 삽착하며, 상기 하우징의 일부를 구성하는 실린더블록의 실린더보어내에 구비되는 피스톤을 상기 캠플레이트의 회전에 연동하여 왕복동시키며, 냉매가스를 압축하여 토출하는 토출실 및 외부냉매회로에서 냉매가스가 유입되는 흡입실을 갖는 매니폴드가 하우징 상면에 구비된 압축기에 있어서, 상기 매니폴드의 토출실에 압축된 냉매.오일혼합가스에서 오일을 분리하기 위해 설치되는 오일스크린과, 상기 토출실과 흡입실을 구획하는 격벽을 관통하여 형성되는 오일통로를 갖는 오일분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

왕복피스톤형의 냉매압축기

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

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

그러나 오일이 압축기의 기계적인 마찰로 인해 필수적이기는 하나 열교환기측으로 흐를 경우 냉매와 혼합된 오일이 냉매의 열용량을 흡수하므로 고압측의 온도를 하강시키고 반대로 저압측에서는 온도를 높이는 등 열교환기의 열교환 효율을 떨어뜨리게 된다. 또한 열교환기를 흐르는 오일이 열교환기의 전열표면에 대류함으로써 냉매의 유동분배가 균일하지 못해 압력강하가 커지게 된다.

이런점을 감안하여 압축운전중에 토출냉매가스에 포함된 오일을 오일분리기로 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 있지만 이는 상기 압축기의 기동시에 오일이 외부 냉매회로로 토출되면 그 오일이 압축기내로 돌아오는데 시간이 걸릴 뿐만 아니라 크랭크실내에 충분한 오일이 저장되지 않아 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 특허 5,636,974호는 압축기에 이중 원통형 구조를 부착하여 원심력에 의해 오일을 분리하는 것으로, 이중 원통구조가 압축기의 상부에 설치되므로 부피가 커져 실차에 장착할 경우 장착성이 떨어지고 토출 매니폴드의 설계에 유연성이 저하된다.

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 오일분리기를 매니폴드에 간단한 구조로 설치함으로써 압축기의 외관을 변경하지 않고 냉매.오일혼합기체로부터 오일을 분리할 수 있는 압축기 내장형 오일분리기를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하우징의 내부에 크랭크실을 형성함과 동시에 구동샤프트를 회전가능하게 지지하고, 그 구동샤프트에는 캠플레이트를 일체로 회전가능하게 삽착하며, 상기 하우징의 일부를 구성하는 실린더블록의 실린더보어내에 구비되는 피스톤을 상기 캠플레이트의 회전에 연동하여 왕복동시키며, 냉매가스를 압축하여 토출하는 토출실 및 외부냉매회로에서 냉매가스가 유입되는 흡입실을 갖는 매니폴드가 하우징 상면에 구비된 압축기에 있어서, 상기 매니폴드의 토출실에 압축된 냉매.오일혼합가스에서 오일을 분리하기 위해 설치되는 오일스크린과, 상기 토출실과 흡입실을 구획하는 격벽을 관통하여 형성되는 오일통로를 갖는 오일분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 오일통로는 토출실 격벽의 하부에서 흡입실 격벽 상부로 연장되는 경사도를 갖으며, 상기 오일통로에는 감압수단인 캐필러리튜브를 삽착하고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기를 보인 단면도,

도 2는 본 발명의 요부확대도,

도 3은 오일분리기의 설치 위치를 보인 리어하우징 평면도,

도 4는 본 발명의 요부인 오일분리기를 보인 도 3의 A-A선 단면도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11;실린더블록 12;프론트 하우징

13;리어하우징 14;밸브플레이트

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;하부매니폴드

32;상부매니폴드 33;흡입실

34;분리벽 35;토출구

36;오일분리기 37;오일스크린

38;안착홈 39;오일통로

이하, 본 발명에 따른 양두피스톤식 압축기에 적용한 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 실린더보어(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 오일분리기(36)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 디스챠지밸브(29)의 개방에 의해 실린더보어(17)의 압축실 내에서 압축된 냉매가스가 토출통로(27)를 통해 토출실(26)로 토출된다.

리어하우징(13) 상면에는 토출통로(27) 및 흡입통로(25)와 연통된 매니폴드(30)가 형성되고, 이 매니폴드(30)는 상기 리어하우징(13)과 일체로 형성된 하부매니폴드(31) 및 이와 대면접합하는 상부매니폴드(32)로 분할되어 있다.

상기 하부매니폴드(31)는 흡입통로(25)와 연통된 흡입실(33)과 토출통로(27)와 연통된 토출실(26)이 분리벽(34)에 의해 구획되어 있고, 상부매니폴드(32)는 외부냉매회로와 각각 연결되는 도시되지 않은 흡입구 및 도시되지 않은 토출구(35)가 형성되어 있다.

더욱이 매니폴드(30)의 토출실(26)에는 토출통로(27)를 통해 유입된 오일.냉매혼합가스에서 오일을 분리하기 위해 오일분리기(36)가 형성되어 있다.

오일분리기(36)는 미세공이 형성된 철망을 여러겹 겹층시킨 오일스크린(37)이 토출실(26) 내부에 수평하게 설치된다.

오일스크린(37)은 양단이 알루미늄으로 코킹처리되어 있으며, 하부매니폴드(31)의 주연부 상면에 형성된 안착홈(38)에 안착되어 상부매니폴드(32)와 대면접합에 의해 고정된다.

오일스크린(37)은 후술하는 오일통로(39)를 향해 일정한 경사도를 유지한 채로 고정된다.

그리고 매니폴드(30)를 흡입실(33)과 토출실(26)로 구획하고 있는 분리벽(34)에는 오일스크린(37)에 의해 토출실(26)에 집유된 오일을 흡입실(33)로 환원하기 위한 오일통로(39)가 형성되어 있다.

상기 매니폴드(30)의 내부 천정면은 오일통로(39)의 입구측을 향해 경사져 있으며, 이로 인해 매니폴드에 부딪힌 오일입자들이 오일통로(39)를 향해 흘러 내리게 된다.

오일통로(39)는 상기 토출실(26)에 형성된 토출통로(27)와 대향하는 측에 출구가 형성되고, 입구는 흡입실(33)의 중앙과 연통되는 상부에서 바라볼 때 분리벽(34)에 대해 사선방향으로 형성됨과 동시에 통로의 출구는 토출실(26)의 하부에 형성되고 출구는 흡입실(33)의 상부에 형성되게 일정한 기울기를 갖도록 함으로써 소정의 오일통로(39)의 길이를 확보하고 있다.

이 오일통로(39)는 고압의 오일을 감압하여 저압의 냉매가스와 압력을 일치시키기 위해 감압수단이 내장되어 있다. 이 감압수단은 오일통로(39)를 미세관로로 형성할 수 있으며, 오일통로(39)에 캐필러리튜브를 삽관하여도 좋다.

이하, 작용을 설명한다. 실시예에 따른 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 매니폴드(30)의 토출실(26)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 매니폴드(30)의 토출실(26)으로 유입되며, 토출실(26)로 유입된 혼합가스는 유속이 감속된 상태로 오일스크린(37)을 통과하게 된다.

도 4에서 토출통로를 빠져나온 혼합가스는 유속이 감속되며 오일스크린(37)을 통과할 때 오일스크린(37)의 법선방향으로 통과하며 오일방울은 벽면에 부딪힌 후 유동이나 중력에 의해 저유공간으로 이동한다.

이러한 혼합가스 분리과정에 있어서, 혼합가스에 안개상태로 혼합된 오일은 오일스크린(37)의 표면에 유착되면서 입자들이 뭉쳐 방울을 형성하게 되고, 이와 같이 뭉쳐진 입자들은 오일스크린(37)의 경사면을 따라 흐르면서 오일통로(39) 출구측으로 집유된다.

더욱이 매니폴드(30)의 천정면이 오일통로(39)의 출구측을 향해 경사져 있기 때문에 오일스크린(37)에서 미처 분리되지 못한 오일이 상기 매니폴드(30)의 천정면에 부딪힌 후 그 입자들이 뭉쳐 오일통로(39)를 향해 흘러 내리게 된다.

그리고 오일이 분리된 냉매가스는 상부매니폴드(32)에 형성된 토출구를 통해 도시되지 않은 외부 냉매회로로 토출된다.

한편, 혼합가스로부터 오일스크린(37)에 의해 분리되어 토출통로(27)와 대향하는 부분으로 집유된 오일은 매니폴드(30)의 토출실(26)의 압력과 흡입실(33)의 압력차에 의해 흡입실(33)로 유동되고 외부냉매회로를 통해 유입된 저압의 냉매가스와 함께 실린더보어(17) 및 크랭크실(20)로 환원공급되며, 이때 매니폴드(30)의 흡입실(33)로 유동하는 오일은 고온, 고압으로 오일통로(39)를 통과하면서 단열팽창되어 감압된 상태로 저온의 냉매가스와 함류되어 유동하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 압축기의 리어하우징 상면에 형성된 매니폴드의 토출실에 오일스크린을 형성하고 토출실과 흡입실을 구획하는 분리벽에 오일통로를 형성하여 혼합가스가 오일스크린을 통과하면서 안개상태로 혼합된 오일이 분리되게 하는 구성으로, 간단한 구조에 의해 혼합가스에 포함된 오일을 용이하게 분리할 수 있고, 특히 오일분리실을 압축기의 매니폴드에 형성되게 함으로써 외관을 변형시키지 않고 오일을 분리할 수 있을 뿐만 아니라 실차에 장착할 경우 그 장착성이 우수하다.

Claims (5)

1. 하우징의 내부에 크랭크실을 형성함과 동시에 구동샤프트를 회전가능하게 지지하고, 그 구동샤프트에는 캠플레이트를 일체로 회전가능하게 삽착하며, 상기 하우징의 일부를 구성하는 실린더블록의 실린더보어내에 구비되는 피스톤을 상기 캠플레이트의 회전에 연동하여 왕복동시키며, 냉매가스를 압축하여 토출하는 토출실 및 외부냉매회로에서 냉매가스가 유입되는 흡입실을 갖는 매니폴드가 하우징 상면에 구비된 압축기에 있어서, 상기 매니폴드의 토출실에 압축된 냉매.오일혼합가스에서 오일을 분리하기 위해 설치되는 오일스크린과, 상기 토출실과 흡입실을 구획하는 격벽을 관통하여 형성되는 오일통로를 갖는 오일분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 오일스크린은 상기 오일통로의 입구측을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 오일통로는 토출실 격벽의 하부에서 흡입실 격벽 상부로 연장되는 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 오일통로에는 감압수단인 캐필러리튜브를 삽착한 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 매니폴드의 내부 천정면이 오일통로의 입구측을 향해 경사진 것을 특징으로 하는 압축기 내장형 오일분리기.