KR20080028172A

KR20080028172A - 압축기

Info

Publication number: KR20080028172A
Application number: KR1020060093622A
Authority: KR
Inventors: 이정재; 김민규; 윤덕빈; 임권수
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-03-31
Also published as: KR101058307B1

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 압축을 진행중인 실린더보어의 흡입통로내의 잔류가스를 흡입을 진행중인 실린더보어로 바이패스하도록 함으로써 재압축시 토출온도의 상승을 방지하면서 압축기의 구동부하를 최소화하여 압축기의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 본 발명은 압축기 내부의 사판실에서 회전하는 사판이 경사지게 결합되고, 내부에는 외부에서 압축기 내부로 흡입된 냉매가 실린더보어로 이동할 수 있도록 유로가 형성되고, 상기 유로에는 상기 사판실과 연통되는 각각 적어도 하나 이상의 입구가 형성됨과 아울러, 상기 입구와 이격되어 한 쌍의 출구가 서로 반대 방향으로 형성된 구동축; 상기 구동축이 축지지공에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실 양측으로 다수의 실린더보어가 형성되고 상기 구동축의 유로로 흡입된 냉매가 구동축의 회전시 순차적으로 각 실린더보어로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공과 각 실린더보어를 연통시키는 다수의 흡입통로가 형성된 전,후방 실린더블록; 상기 사판의 외주에 슈를 개재하여 장착되고 사판의 회전운동에 연동하여 상기 실린더보어내를 왕복운동하는 다수의 피스톤; 상기 전,후방 실린더블록의 양측에 결합되며 내부에 토출실이 각각 형성된 전,후방 하우징; 상기 전,후방 실린더블록과 전,후방 하우징의 사이에 각각 개재되는 전,후방밸브유니트; 를 포함하는 압축기에 있어서, 상기 구동축 외주면에는 압축행정중의 실린더보어의 상기 흡입통로내의 잔류가스를 흡입행정중의 인접한 실린더보어로 바이패스하도록 상기 흡입통로와 연통되는 홈형태의 잔류가스 바이패스통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

압축기, 구동축, 유로, 실린더보어, 잔류가스, 상사점, 압축 효율, 부하

Description

압축기{Compressor}

도 1 은 일반적인 고정 용량형 사판식 압축기를 나타내는 단면도.

도 2 는 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기를 나타내는 단면도.

도 3 은 종래기술의 일례에 의한 가변 용량형 사판식 압축기의 부분 단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 분해사시도.

도 5 는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 단면도.

도 6 은 본 발명에 따른 압축기에서 구동축과 사판을 조립한 상태를 다른 방향에서 바라본 사시도.

도 7 은 본 발명에 따른 압축기에서 실린더 블록의 구조를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100: 압축기 110: 전방하우징

111,121: 토출실 112,122: 고정홀

113,123: 볼트체결공 120: 후방하우징

130: 전방실린더블록 131a∼131e,141a∼141e: 실린더보어

132,142: 흡입통로 133,143: 축지지공

134,144: 토출통로 135,145: 머플러

136: 사판실 140: 후방실린더블록

146: 흡입포트 147: 토출포트

150: 구동축 151: 유로

152: 입구 153: 출구

154: 잔류가스 바이패스통로 154a: 제1 연통로

154b: 제2 연통로 154c: 제3 연통로

160: 사판 161: 허브

165: 슈 170: 피스톤

180: 스러스트 베어링 190: 밸브유니트

191: 밸브플레이트 192: 토출리드

200: 볼트

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축을 진행중인 실린더보어의 흡입통로내의 잔류가스를 흡입을 진행중인 실린더보어로 바이패스하도록 함으로써 재압축시 토출온도의 상승을 방지하면서 압축기의 구동부하를 최소화하여 압축기의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있는 압축기에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 압축기는 증발기로부터 증발이 완료되어 토출된 냉매가스를 흡입하여 액화되기 쉬운 고온 고압 상태의 냉매가스로 변환시켜 응축기로 토출한다.

이러한 압축기에는 경사진 사판의 회전으로 피스톤이 왕복운동하는 사판식 압축기, 2개의 스크롤의 회전운동에 의해 압축하는 스크롤식 압축기, 회전 배인(vane)에 의해 압축하는 배인 로터리식 압축기 등 다양한 종류가 있다.

이 중 피스톤의 왕복 운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식 압축기에는 상기 사판식 압축기 외에도 크랭크식과 워블 플레이트식 등이 있으며, 상기 사판식 압축기의 경우에도 용도에 따라 고정 용량형 사판식 압축기와 가변 용량형 사판식 압축기 등이 있다.

도 1은 일반적인 고정 용량형 사판식 압축기의 구조를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 상기 고정 용량형 사판식 압축기는, 전방 실린더블록(11)이 내장된 전방 하우징(10)과; 상기 전방 하우징(10)과 결합되며 후방 실린더블록(11a)이 내장된 후방 하우징(10a)과; 상기 전,후방 실린더블록(11)(11a)의 내부에 형성된 다수의 실린더보어(12)와; 상기 전,후방 실린더블록(11)(11a)의 실린더보어(12)들에 걸쳐 직선왕복운동가능하게 설치되는 다수의 양두 피스톤(13)들과; 상기 전,후방 하우징(10)(10a) 및 전,후방 실린더(11)(11a)의 중앙을 관통하여 회동가능하게 설치되는 구동축(14)과; 전,후방 실린더(11)(11a) 중앙부 사이에 형성되는 사판실(15) 내에서 상기 구동축(15)에 경사지게 결합되어 구동축(14)의 회전에 따라 회전함으로써 피스톤(13)들을 전후진 시키는 사판(16)과; 상기 전,후방 실린더(11)(11a)와 전,후방 하우징(10)(10a)의 내면과의 사이에 설치되는 양쪽 밸브 유니트(17)를 포함하는 구조로 이루어진다. 여기서, 상기 밸브 유니트(17)는 도면에 상세히 도시되어 있지 않지만, 냉매흡입공과 냉매토출공이 형성된 밸브 플레이 트, 이 밸브 플레이트를 사이에 두고 전후로 설치되는 흡입리드 및, 토출리드를 포함한다.

상기한 바와 같이 구성된 사판식 압축기에 있어서는, 엔진의 구동력을 전달받는 풀리의 회전력이 전자클러치의 단속작용에 의하여 디스크 및 허브 조립체를 통하여 압축기의 구동축(14)에 선택적으로 전달됨으로써 구동축(14)이 회전하고, 이 회전에 따라 이 구동축(14)과 함께 경사진 상태로 회동하는 사판(16)에 의하여 피스톤(13)들이 전후진한다. 이 피스톤(13)의 전후진 중, 피스톤(13)의 흡입행정시에는 흡입리드가 냉매흡입공을 개방하는 반면에 토출리드는 냉매토출공을 폐쇄함으로써 냉매가 전,후방 실린더(11)(11a)의 실린더보어(12) 내부로 흡입되고, 피스톤(13)의 압축행정시에는 토출리드가 냉매토출공을 개방하는 반면에 흡입리드는 냉매흡입공을 폐쇄함으로써 실린더보어(12) 내의 냉매가 압축되어 응축기쪽으로 토출된다.

한편, 도 2에는 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기가 도시되어 있다.

이 사판식 압축기는, 동심원을 따라 길이방향으로 다수의 실린더보어(22)가 형성된 실린더 블록(21)과; 상기 실린더 블록(21)의 전방에 설치되어 내부에 사판실(25)을 형성하는 전방 하우징(20)과; 상기 실린더 블록(21)의 후측에 설치되어 내부에 냉매 흡입실(27) 및 토출실(28)을 형성하는 후방 하우징(20a)과; 상기 실린더 블록(21)의 각 실린더보어(22)에 전후진가능하게 삽입되고 후단부에 브릿지가 형성된 다수의 편두 피스톤(23)과; 상기 전방 하우징(20)을 회전가능하게 관통하여 후단부가 실린더 블록(21)의 중앙에 삽입되어 회전가능하게 지지되는 구동축(24) 과; 상기 사판실(25)의 내부에서 상기 구동축(24)에 결합되어 구동축(24)과 함께 회전하는 로터(30)와; 상기 전방 하우징(20)의 내부에서 구동축(24) 둘레로 경사지게 설치됨과 아울러 가장자리가 각 피스톤(23)의 브릿지에 의하여 형성되는 삽입공간에 회전가능하게 삽입되어 지지되고 앞쪽 면 일측이 로터(30)에 선회가능하게 힌지결합되어 로터(28)와 함께 회전함과 아울러 경사조절이 가능한 사판(26)과; 상기 실린더 블록(21)과 후방 하우징(20a) 사이에 협지되어 냉매를 흡입 및 배출하기 위한 밸브 유니트(29)를 포함하여 이루어진다. 밸브 유니트(29)는 냉매흡입공과 냉매토출공이 형성된 밸브 플레이트(29a)와, 이 밸브 플레이트(29a)의 전후로 설치되는 흡입리드(29b) 및 토출리드(29c)를 포함하여 이루어지며, 토출리드(29c) 후측에는 토출리드(29c)의 개방정도를 제한하기 위한 리테이너(30)가 설치된다. 그리고, 참조부호 31은 사판실(25) 내의 유체 압력 수준을 조절함으로써 사판의 경사각을 변화시키는 작용을 하는 압력조절장치를 나타낸다.

상기한 바와 같이 구성된 사판식 압축기에 있어서는, 엔진의 동력을 전달받아 구동축(24)이 회전하고, 이 구동축(24)의 회전에 따라 로터(30) 및 이 로터(30)와 힌지결합된 사판(26)이 구동축(24)과 함께 회전하게 된다. 사판(26)은 경사진 상태로 회전하기 때문에 사판실(25) 내부의 한 지점에 대하여 위상이 전후로 연속적으로 변하고 이에 따라 사판(26)과 결합된 각 피스톤(23)이 사판(26)의 위상변화에 따라 실린더보어(22) 내에서 전후진한다. 따라서, 피스톤(23)의 흡입행정시에는 실린더보어(22) 내부에 진공압이 발생함으로써 이 진공압에 의하여 밸브유니트(29)의 흡입리드(29b)가 개방되고, 이에 따라 증발기로부터 후방 하우징(20a)의 흡입실(27)로 공급된 냉매가 밸브 플레이트(29a)의 냉매흡입공 및 흡입리드(29b)를 통하여 실린더보어(22) 내로 유입된다. 그리고, 피스톤(23)의 압축행정시에는 실린더보어(22) 내로 유입된 냉매가 압축되고 이 냉매의 압축압력에 의하여 토출리드(29c)가 냉매토출공을 개방한다. 따라서, 압축냉매는 실린더보어(22)로부터 밸브 플레이트(29a) 및 토출리드(29c)를 통하여 후방 하우징(20a)의 토출실(28)로 토출되어 응축기 쪽으로 압송된다.

그런데, 상술한 바와 같은 고정 용량형 사판식 압축기는 물론 가변 용량형 사판식 압축기에 있어서는, 피스톤의 압축 완료 직후, 즉, 피스톤이 하사점을 지나 최고 상사점으로 이동하여 실린더블록의 실린더보어 내로 흡입된 냉매를 최대로 압축한 직후에, 그 압축된 고온 고압의 냉매가스가 완전히 토출됨이 없이 실린더블록과 하우징 사이에 개재된 밸브유니트와 실린더보어 사이의 작은 간극에 잔류하게 된다. 따라서 이 잔류가스는 피스톤의 하사점 위치로의 이동에 수반하여 재팽창하므로 실린더보어내로의 흡입량의 감소를 초래하고, 이와 같은 압력 손실과 실린더보어내로의 흡입량의 감소는 체적 효율의 악화로 이어지는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 대책으로서, 미국특허 제5,232,349호에는 실린더보어의 흡입행정시에 잔류가스의 재팽창이 적고 흡입실내의 냉매가스를 실린더보어내로 확실하게 흡입함으로써 체적 효율을 향상시키기 위한 가변 용량형 압축기가 개시되어 있다.

상기 종래기술에 의한 압축기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 실린더보어(41a∼41f)와 축구멍(42)을 방사상으로 연통하는 흡입통로(43a∼43f)와, 구동축 (미도시)에 동기 회전가능하게 결합되어, 흡입행정시 실린더블록(40)의 축구멍(42)과 연통하는 흡입실(미도시)과 각 실린더보어(41a∼41f)의 흡입통로(43a∼43f)를 차례로 연통하는 홈형태의 연통로(51)를 구비하는 회전밸브(50)와, 실린더보어 내의 잔류가스를 고압측의 실린더보어(41f)로부터 저압측의 실린더보어(41c)로 바이패스하는 잔류가스 바이패스통로(53)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.

상기 잔류가스 바이패스통로(53)는 구멍 또는 홈형태로 형성될 수 있는데, 예컨대, 회전밸브(50)의 내부에 관통형성되어 있고, 압축완료 직후의 고압측 실린더보어(41f)와 흡입완료 직후의 저압측 실린더보어(41c)와 각각 연통되도록 구동축의 축심 주위에 180°의 각도차로 배치되어 있다.

이러한 구조의 압축기에서는, 구동축과 동기하여 회전밸브(50)가 회전함으로써 흡입실의 냉매가 차례로 각 실린더보어(41a∼41f) 내로 흡입되고, 각 실린더보어(41a∼41f)에서는 냉매의 흡입작용이 원활하고 일정하게 계속되므로 압력손실이 극히 적어진다. 또한, 구동축과 동기하여 회전밸브(50)가 회전함으로써, 피스톤의 압축행정시에는, 고압측 실린더보어(41f)로부터 저압측 실린더보어(41c)로 잔류가스가 바이패스되고, 피스톤의 흡입행정시에는, 잔류가스의 재팽창이 적어져 실린더보어(41a∼41f) 내로 흡입실 내의 냉매가 확실하게 흡입되고, 이에 따라 높은 체적 효율을 유지할 수 있게 된다.

그러나, 상기 종래기술은 잔류가스를 압축행정이 완료된 고압측 실린더보어(41f)로부터 흡입행정이 완료된 저압측 실린더보어(41c)로 고온 고압의 상태로 바이패스하기 때문에, 바이패스된 고온의 잔류가스를 재압축할 때 다시 고온화되어 토출온도의 상승을 초래함은 물론 압축기에 무리한 구동부하를 주게 되어 압축기의 내구성을 크게 해치는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 압축을 진행중인 실린더보어의 흡입통로내의 잔류가스를 흡입행정중의 실린더보어로 바이패스하도록 함으로써 재압축시 토출온도의 상승을 방지하면서 압축기의 구동부하를 최소화하여 압축기의 내구성 및 성능을 향상시킬 수 있는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기 내부의 사판실에서 회전하는 사판이 경사지게 결합되고, 내부에는 외부에서 압축기 내부로 흡입된 냉매가 실린더보어로 이동할 수 있도록 유로가 형성되고, 상기 유로에는 상기 사판실과 연통되는 각각 적어도 하나 이상의 입구가 형성됨과 아울러, 상기 입구와 이격되어 한 쌍의 출구가 서로 반대 방향으로 형성된 구동축;

상기 구동축이 축지지공에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실 양측으로 다수의 실린더보어가 형성되고 상기 구동축의 유로로 흡입된 냉매가 구동축의 회전시 순차적으로 각 실린더보어로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공과 각 실린더보어를 연통시키는 다수의 흡입통로가 형성된 전,후방 실린더블록;

상기 사판의 외주에 슈를 개재하여 장착되고 사판의 회전운동에 연동하여 상기 실린더보어내를 왕복운동하는 다수의 피스톤;

상기 전,후방 실린더블록의 양측에 결합되며 내부에 토출실이 각각 형성된전,후방 하우징;

상기 전,후방 실린더블록과 전,후방 하우징의 사이에 각각 개재되는 전,후방밸브유니트;

를 포함하는 압축기에 있어서,

상기 구동축 외주면에는 압축행정중의 실린더보어의 상기 흡입통로내의 잔류가스를 흡입행정중의 인접한 실린더보어로 바이패스하도록 상기 흡입통로와 연통되는 홈형태의 잔류가스 바이패스통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 잔류가스 바이패스통로는 압축행정시 피스톤이 상기 흡입통로의 선단부에 도달하였을 때 상기 흡입통로와 연통되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 압축기에서 구동축과 사판을 조립한 상태를 다른 방향에서 바라본 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 압축기에서 실린더 블록의 구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 고정 용량형 사판식 압축기의 예를 설명하고 있으나, 가변 용량형 압축기에도 동일하게 적용될 수가 있다.

특히, 본 발명은 고정 용량형 사판식 압축기로서, 사판실로 공급된 냉매를 중공의 구동축의 내부를 통해 실린더보어로 직접 흡입되게 할 수 있는 구조를 채용하고 있다.

본 발명의 출원인은 이러한 압축기의 일 예를 국내특허출원 제2005-74185호에 의해 출원한 바 있다.

즉, 상기 선 출원된 발명에 의한 압축기는, 압축기 내부의 사판실에서 회전하는 사판이 경사지게 결합되는 구동축 내부에 압축기 내부로 흡입된 냉매가 실린더블록에 형성된 실린더보어로 이동할 수 있도록 유로를 형성하고, 상기 유로의 양측에 입구와 출구를 이격되게 형성한 구조로 이루어져 있다.

여기서, 상기 유로의 입구는 상기 사판의 허브와 구동축의 일측을 관통하여 형성되며, 또는 구동축의 양측에 서로 반대방향으로 형성된다. 후자의 경우, 하나의 입구는 다른 하나의 입구와 대향하지 않도록 서로 이격된 위치에 형성된다.

또한, 상기 유로의 출구는 각 실린더보어의 흡입통로와 연통하도록 형성되며, 구동축의 회전시 상기 사판실의 양측에 구비된 각 실린더보어로 동시에 냉매가 흡입되도록 상기 구동축의 양측에 서로 반대방향으로 형성되어 있다.

이러한 구조를 갖는 압축기에 의하면, 구동축의 내부에 유로를 형성하여 사판실로 공급된 냉매를 구동축의 회전에 따라 상기 유로를 통해 실린더보어로 직접 흡입되게 함으로써, 사판실 양측의 각 실린더보어로 균일한 냉매분배가 이루어짐은 물론 사판실 내의 사판과 구동축 등의 구동부에 대해 냉매흐름이 많아져 오일에 의한 윤활성능을 향상시킬 수 있다는 등의 이점이 있다.

본 발명은 이와 같은 압축기의 구조를 채용함에 있어서, 압축행정중의 실린더보어의 흡입통로내의 잔류가스를 흡입행정중의 실린더보어로 바이패스하도록 함으로써 재압축시 토출온도의 상승을 방지하면서 압축기의 구동부하를 최소화하여 압축기의 내구성 및 성능을 개선시키기 위한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 압축기는, 도면에 도시된 바와 같이, 압축기(100) 내부의 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 경사지게 결합된 구동축(150)과, 상기 구동축(150)이 축지지공(133)(143)에 회전가능하게 설치된 전,후방 실린더블록(130)(140)과, 상기 사판(160)의 외주에 슈(165)를 개재하여 장착되고 사판(160)의 회전운동에 연동하여 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 사판실(136) 양측에 형성된 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e) 내부를 왕복운동하는 다수의 피스톤(170)과, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 양측에 결합되며 내부에 토출실(111)(121)이 각각 형성된 전,후방 하우징(110)(120)과, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)과 전,후방 하우징(110)(120)의 사이에 각각 개재되는 밸브유니트(190)를 포함하여 구성된다.

상기 전,후방 하우징(110)(120)에는 내부의 가장자리에 다수개의 볼트체결공(113)(123)이 형성되며, 이러한 상기 볼트체결공(113)(123)을 통해 상기 전,후방 하우징(110)(120)은 그 내측에 상기한 구성부품들이 조립된 상태에서 상호 볼트(200)로 체결/고정된다. 물론 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)과 밸브유니트(190)에는 상기 볼트(200)가 통과할 수 있도록 볼트체결공(138)(148)(184)이 형성되어 있다.

상기 구동축(150)은 양측이 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 축지지공(133)(143)에 회전가능하게 설치되며, 이때 일단부는 상기 전방 하우징(110)의 중앙을 관통하도록 연장되어 전자클러치(미도시)와 결합된다.

한편, 압축기(100)의 구동중에는 사판(160)이 경사진 상태로 회동하면서 피스톤(170)들을 전후진시키고 있기 때문에 사판(160)은 축방향 하중에 의하여 좌우로 유동되어 사판(160)이 변형되거나 구동축(150)이 변형될 우려가 있기 때문에, 이를 방지하기 위하여 일반적으로 사판(160)의 양단과 전,후방 실린더블록(130)(140)과의 사이에 스러스트 베어링(180)을 각각 개재하고 있다.

그리고, 상기 구동축(150)에는 상기 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 경사지게 결합되고, 내부에는 외부에서 흡입포트(146)를 통해 사판실(136)내로 흡입된 흡입 냉매가 상기 사판(160)을 통과하여 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)로 이동할 수 있도록 상기 사판실(136)과 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)를 연통시키는 유로(151)가 형성된다.

상기 유로(151)에는 냉매를 흡입하기 위한 입구(152)와 냉매를 토출하기 위한 출구(153)가 서로 이격된 위치에 각각 형성되어 있다. 상기 입구(152)는 상기 사판실(136)과 연통하도록 형성되고, 상기 출구(153)는 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 각 흡입통로(132)(142)와 연통하도록 형성된다.

여기서, 상기 유로(151)의 입구(152)는 상기 사판(160)의 허브(161)와 구동축(150)의 일측을 수직으로 관통하여 형성된다. 상기 유로(151)의 입구(152)는 구동축(150)의 일측에 하나만 형성할 수도 있고, 또는 그 양측에 서로 반대방향으로 두 개를 형성할 수도 있다.

상기 유로(151)의 출구(153)는 상기 유로(151)의 입구(152)와 이격되는 상태로 구동축(151)의 양측에 서로 반대 방향으로 형성되어 있되, 선단측에 형성된 출구(153)는 아래에 설명될 잔류가스 바이패스통로(154)의 반대쪽에 형성되어 있다. 이러한 구조에 의해, 구동축(150)의 회전시 상기 사판실(136)의 양측에 구비된 각 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)로 동시에 냉매가 흡입될 수 있게 된다.

즉, 상기 사판(160)이 경사지게 형성되어 있기 때문에 상기 사판(160)의 외주에 결합된 다수의 피스톤(170) 중 서로 반대방향으로 배치된 피스톤(170)들은 동일한 흡입 또는 압축행정을 하기 때문에 상기 유로(151)의 양쪽 출구(153)를 서로 반대 방향으로 형성해야 사판실(136)의 양측에 구비된 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)로 동시에 냉매가 흡입될 수 있는 것이다. 여기서, 상기 실린더보어(131a, 131d, 131e)(141a, 141d, 141e)는 압축행정에 있는 실린더보어이고, 상기 실린더보어(131b, 131c)(141b, 141c)는 흡입행정에 있는 실린더보어이다.

물론, 상기 구동축(150)에 형성된 유로(151)의 각 출구(153) 방향은 상기 피스톤(170)의 개수 등 설계목적에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)은 내부의 사판실(136) 양측으로 각각 다수의 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)가 형성되고, 중앙에는 상기 구동축(150)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 축지지공(133)(143)이 형성된다.

아울러, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)에는 상기 사판실(136)에서 상기 구동축(150)의 유로(151)로 흡입된 냉매가 구동축(150)의 회전시 순차적으로 각 실 린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공(133)(143)과 상기 각 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)를 연통시키는 흡입통로(132)(142)가 형성되어 있다.

한편, 상기 피스톤(170)은 치수공차에 의해 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)의 압축면에 해당하는 끝단면에 완전히 접촉되지 않게 되고 이에 의해 밸브 유니트(190)와 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e) 사이에 일정한 간극(G)이 형성되게 된다.

이러한 간극(G)의 존재로 인해, 피스톤(170)이 냉매 흡입과정을 시작하는 하사점을 지나 흡입된 냉매를 압축하여 그 압축을 완료하는 최고 상사점에 도달하였을 때, 압축된 고온 고압의 냉매가스가 토출실을 통하여 완전히 토출되지 않고 상기 간극 내에 잔류하게 된다. 이렇게 고온 고압의 냉매가스가 간극 내에 잔류하게 되면, 실린더블록(131a∼131e)(141a∼141e)이 과열되어 열변형을 초래함은 물론 재압축시 원활한 냉매흡입을 행할 수 없는 등 전체적으로 압축기의 성능을 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위해 상기 구동축(150) 외주면에 잔류가스 바이패스통로(154)를 형성하고 있다.

즉, 잔류가스 바이패스통로(154)는 압축행정시 상기 흡입통로(132)(142)와 연통되는 홈형태의 구조로 이루어져 상기 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)의 흡입통로(132)(142)내의 잔류가스를 압축행정중의 실린더보어(131b)(141b)로부터 흡입행정중의 인접한 실린더보어(131c)(141c)로 바이패스한다.

더 구체적으로는, 상기 잔류가스 바이패스통로(154)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 구동축(150)의 길이방향을 따라 형성되어 상기 압축행정중의 실린더보어(131b)(141b)의 흡입통로(132)(142)와 연통하는 제1 연통로(154a)와, 상기 흡입행정중의 인접한 실린더보어(131c)(141c)의 흡입통로(132)(142)와 연통하는 제2 연통로(154b)와, 상기 제1 연통로(154a)의 일단과 제2 연통로(154b)의 일단을 연결하는 제3 연통로(154c)로 구성되어 있다. 상기 잔류가스 바이패스통로(154)의 깊이는 상기 흡입통로(132)(142)와 연통할 정도이면 좋다.

여기서, 상기 적어도 제1 연통로(154a)와 제2 연통로(154b)의 폭은 상기 압축행정중의 실린더보어(131b)(141b)와 상기 흡입행정중의 인접한 실린더보어(131c)(141c)의 각각의 폭과 거의 동일한 폭으로 설정되는 것이 바람직하다. 만일 제1 연통로(154a)와 제2 연통로(154b)의 폭이 상기 압축행정중의 실린더보어(131b)(141b)와 상기 흡입행정중의 인접한 실린더보어(131c)(141c)의 각각의 폭보다 크거나 작으면, 실린더보어 내에 잔류하는 냉매가스가 누설되어 발명의 의도하는 목적을 달성할 수 없게 된다.

이러한 구조에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 압축행정시 피스톤(170) 끝단이 상기 흡입통로(132)(142)의 선단부에 도달하였을 때, 즉, 피스톤(170)이 "A" 위치에 도달하였을 때, 구동축(150)의 잔류가스 바이패스통로(154)가 상기 압축행정중의 실린더보어(131b)(141b)와 상기 흡입행정중의 인접한 실린더보어(131c)(141c)와 연통되게 되므로, 종전과 같이 압축행정이 완료된 직후에 실린더보어 내에 잔류하는 가스를 고압측 실린더보어(131f)(141f)로부터 바이패스하는 것 이 아니라 압축이 진행중인 실린더보어(131b)(141b)의 흡입통로(132)(142)내에 잔류하는 가스를 흡입이 진행중인 실린더보어(131c)(141c)로 바이패스할 수 있다.

이에 따라 실린더보어의 과열현상을 방지할 수 있음은 물론, 그 잔류가스의 재압축시 다시 고온화하는 일이 거의 없이 토출 온도의 상승을 억제할 수 있으므로, 압축기에 무리한 구동부하를 주는 일 없이 압축기의 내구성 및 성능을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 잔류가스를 상기 실린더보어(131a)(141a)의 흡입통로(132)(142)로부터 인접한 실린더보어(131c)(141c)로 바로 바이패스함으로써 그 바이패스의 이동거리가 종전에 비하여 상대적으로 짧으므로 잔류가스를 원활하게 바이패스할 수 있는 이점도 있다.

한편, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140) 중 하나의 외측면에는 외부의 냉매를 상기 사판실(136)로 공급할 수 있도록 사판실(136)과 연통하는 흡입포트(146)와, 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)내의 냉매를 외부로 토출할 수 있도록 토출실(111)(121)과 연통하는 토출포트(147)가 형성된다.

따라서, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)에는 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)과 상기 토출포트(147)를 연결하는 토출통로(134)가 형성되는데, 이때 상기 실린더블록(130)(140)의 외측면에는 토출 냉매의 맥동압을 저감시켜 소음을 감소할 수 있도록 상기 토출통로(134)를 확장시킨 머플러(135)(145)가 형성된다.

그리고, 상기 밸브유니트(190)는 상기 각 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)와 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)을 연통하도록 다수의 냉매토출공(191a)이 형성된 밸브플레이트(191)와, 상기 밸브플레이트(191)의 일측에 설치되어 상기 냉매토출공(191a)을 개폐하는 토출리드(192)로 이루어진다.

즉, 상기 토출리드(192)는 밸브플레이트(191)를 기준으로 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121) 방향에 설치되어 상기 피스톤(170)의 압축행정시 냉매토출공(191a)을 개방하고 흡입행정시에는 냉매토출공(191a)을 폐쇄하도록 탄성변형하는 밸브판(192a)이 구비된다.

아울러, 상기 밸브플레이트(191)에는 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)내의 냉매가 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 토출통로(134)(144)를 거쳐 토출포트(147)로 토출될 수 있도록 상기 토출실(111)(121)과 토출통로(134)(144)를 연통시키는 연통로(191b)가 형성되어 있다.

한편, 상기 밸브유니트(190)는 밸브플레이트(191)의 양측면에 구비된 고정핀(193)이 상기 전,후방 하우징(110)(120)과 전,후방 실린더블록(130)(140)의 마주하는 면에 형성된 고정홀(112)에 삽입되면서 결합 고정된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기(100)는 전자클러치(미도시)로부터 선택적으로 동력을 전달받은 상기 구동축(150)이 회전하게 되면, 상기 사판(160)이 회전하고, 이때 상기 사판(160)의 회전운동에 연동하는 다수의 피스톤(170)들은 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e) 내부를 왕복운동하면서 냉매를 흡입 및 압축하는 작용을 반복 수행하게 되는 것이다.

즉, 상기 피스톤(170)의 흡입행정시에는 외부의 냉매가 상기 흡입포트(146)를 통해 사판실(136)내로 공급된 후 구동축(150)의 유로(151)의 주입구(152)와 보 조입구(154)를 통해 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)내로 직접 흡입되게 된다.

그리고, 피스톤(170)의 압축행정시에는 상기 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)내로 흡입된 냉매가 피스톤(170)에 의해 압축된 후 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)로 토출되어 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 토출통로(134)(144) 및 머플러(135)(145)를 거쳐 토출포트(147)로 토출되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 구동축의 내부에 유로를 형성하여 상기 사판실내의 냉매를 상기 실린더보어로 직접 흡입되게 하는 구동축 일체형 흡입 로터리 밸브(Suction rotary valve) 구성을 고정용량형 사판식 압축기에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 전동압축기 등 다양한 종류의 압축기에 동일한 방법 및 구성으로 적용할 수 있으며, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기한 본 발명에 따르면, 사판실 양측의 각 실린더보어로 균일한 냉매분배가 이루어지도록 사판실로부터 유입된 냉매가 중공의 구동축 내부를 통해 실린더보어와 연통되는 흡입통로를 통해 실린더보어내로 흡입되는 구조에 있어서 압축행정중의 실린더보어의 흡입통로내에 잔류하는 냉매가스를 흡입행정중의 실린더보어로 바이패스하도록 구동축 외주면에 잔류가스 바이패스통로를 형성함으로써, 재압축시 토출온도의 상승을 방지하면서 압축기의 구동부하를 최소화하여 압축기의 내구성 및 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

Claims

압축기(100) 내부의 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 경사지게 결합되고, 내부에는 외부에서 압축기(100) 내부로 흡입된 냉매가 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)로 이동할 수 있도록 유로(151)가 형성되고, 상기 유로(151)에는 상기 사판실(136)과 연통되는 각각 적어도 하나 이상의 입구(152)가 형성됨과 아울러, 상기 입구(152)와 이격되어 한 쌍의 출구(153)가 서로 반대 방향으로 형성된 구동축(150);

상기 구동축(150)이 축지지공(133)(143)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실(136) 양측으로 다수의 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)가 형성되고, 상기 구동축(150)의 유로(151)로 흡입된 냉매가 구동축(150)의 회전시 순차적으로 각 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공(133)(143)과 각 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)를 연통시키는 흡입통로(132)(142)가 형성된 전,후방 실린더블록(130)(140);

상기 사판(160)의 외주에 슈(165)를 개재하여 장착되고 사판(160)의 회전운동에 연동하여 상기 실린더보어(131a∼131e)(141a∼141e)내를 왕복운동하는 다수의 피스톤(170);

상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 양측에 결합되며 내부에 토출실(111)(121)이 각각 형성된 전,후방 하우징(110)(120);

상기 전,후방 실린더블록(130)(140)과 전,후방 하우징(110)(120)의 사이에 각각 개재되는 밸브유니트(190);

를 포함하는 압축기에 있어서,

상기 구동축(150) 외주면에는 압축행정중의 실린더보어(131b)(141b)의 상기 흡입통로(132)(142)내의 잔류가스를 흡입행정중의 인접한 실린더보어(131c)(141c)로 바이패스하도록 상기 흡입통로(132)(142)와 연통되는 홈형태의 잔류가스 바이패스통로(154)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
상기 잔류가스 바이패스통로(154)는 압축행정시 피스톤(170) 끝단이 상기 흡입통로(132)(142)의 선단부에 도달하였을 때 상기 흡입통로(132)(142)와 연통되는 특징으로 하는 압축기.