KR20100079791A - 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사판형상의 캠플레이트 주위에 배치되어 실린더보어 내에서 왕복운동을 하며 냉매를 흡입 및 압축하는 피스톤 내장한 실린더블록과, 상기 실린더블록 후측에 냉매를 공급받는 후방헤드흡입실 및 냉매를 토출시키는 토출구가 형성된 후방헤드토출실이 내벽으로 구획되고 상기 토출구 외주를 따라 돌출되게 설치되어 냉매의 속도를 감소시키는 토출격벽 및 상기 토출격벽 상측에 형성되어 냉매가 이동하는 토출홈이 더 포함하여 구성되는 후방헤드로 구성되어, 맥동압을 감소시킴과 동시에 고압의 냉매와 섞여 있는 미스트 형태의 냉동유를 감속효과에 의해 자중적으로 분리될 수 있도록 하고, 압축기 내의 냉동유 유출을 최소화 시킬 수 있도록 하여, 윤활부족의 문제를 개선할 수 있도록 하였다.

토출공, 토출격벽, 후방헤드, 맥동압, 토출홈

Description

토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기{Swash Plate Type Refrigerant Compressor With Bulkhead}

본 발명은 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더블록 후측에 형성되는 후방헤드 내부에 토출홈이 형성된 토출격벽을 장착되게 제작하여, 맥동압을 감소시키고 윤활효과가 개선되는 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 피스톤 냉매압축기의 경우 크랭크실의 냉동유가 사판의 요동운동으로 인해 냉매가스와 혼합되어 미스트형태로 냉매와 유동을 하게 되는데 이경우 냉매가 압축기로부터 외부 배관으로 토출되면서 냉동유도 같이 유실되는 구조를 가지고 있었다. 압축기의 구조적인 문제로 인해 냉동유가 외부 냉동회로로 유출되면, 압축기 내부의 사판과 반구형슈 및 피스톤 운동에 심각한 윤활부족 현상을 초래하여 압축기의 수명을 단축시킴은 물론이며, 유출된 냉동유가 응축기와 증발기 등과 같은 열교환기 전열표면에 잔류하게 되면 열교환 성능이 현저히 저하되어 냉방능력이 약화되는 악순환을 하게 된다.

그리고 왕복동식 압축기 중에서 냉동/냉장 수송용 차량에 많이 사용되고 있는 워블 사판식 구조의 압축기는 구조적인 특성으로 인해 양두 피스톤 방식의 압축기 보다 맥동압과 진동이 심한 문제가 있었다. 기존의 압축기에서는 맥동압을 줄이기 위해 토출구 주변에 좁은 격벽을 만든다든지, 별도의 머플러 기능의 공간을 구현하는 등의 방법을 적용하고 있지만, 제조상의 어려움과 압축기 외관이 커지는 단점이 있었다.

이러한 냉동유의 유실과 맥동압을 감소시키기 위해 이미 여러 가지 방안들이 제시되어 왔다. 일본국 특개평 9-324758호에서는 토출된 냉매와 함께 섞여 있는 오일을 오일분리기를 장착하여 오일을 별도로 분리 및 저유토록 하여 일정량의 오일이 수집되면 밸브 장치를 통해 압축기의 저압부로 다시 환원 공급되도록 고안하였다.

그러나 맥동압 자체는 외부 회로로 그대로 전달되는 구조이며, 별도의 오일 분리장치를 냉동회로 사이에 장착을 하면 실차 적용시 장착성이 현저히 감소될 뿐만 아니라, 오일이 회수될 때까지의 시간 차가 발생하여 충분한 윤활효과를 발휘할 수 없게 되는 문제점이 있다.

그리고 미국특허 4,221,544호는 오일분리기가 압축기에 부착된 형태로서, 압축기의 토출부에 별도의 오일분리기 기능의 구조를 구현하여 중력에 의한 오일 분 리가 가능하도록 하여 맥동압의 감소효과는 있으나, 추가적인 공간확보의 문제와 효율이 낮다는 문제가 있다. 미국특허 5,636,974호는 압축기에 원통형 구조를 압축기 후방으로 구현하여 냉매의 원심력 유동을 유발시킴으로써 오일을 원심력으로 분리하는 구조로 되어 있으나 압축기의 부피가 커지는 단점이 있다.

미국특허 5,159,820호는 오일분리실과 오일저장실을 갖는 오일분리기를 이중의 원통구조를 통해 구현하였으나 역시 구조가 복잡하고 압축기의 외관이 증대되어 장착성이 현저히 저해되는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 부피가 크며 구조가 복잡한 오일분리기의 별도의 장착 없이 냉동유의 유실과 맥동압을 감소시켜 충분한 윤활효과를 발휘할 수 있는 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기를 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사판형상의 캠플레이트 주위에 배치되어 실린더 보어 내에서 왕복운동을 하며 냉매를 흡입 및 압축하는 피스톤 내장한 실린더블록과, 상기 실린더블록 후측에 냉매를 공급받는 후방헤드흡입실 및 냉매를 토출시키는 토출구가 형성된 후방헤드토출실이 내벽으로 구획되는 후방헤드가 구비되는 사판식 냉매압축기에 있어서, 상기 후방헤드는 상기 토출구 외주를 따라 돌출되게 설치되어 냉매의 속도를 감소시키는 토출격벽과; 상기 토출격벽 상측에 형성되어 냉매가 이동하는 토출홈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 토출격벽은 원기둥 형상인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 토출홈은 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 냉매가 외부로 토출되는 후방헤드 내부의 토출실 내에 토출격벽을 설치하고 상기 토출격벽 상측에 토출홈이 형성하여, 고압의 냉 매가 직접적으로 토출 되지 않고 토출격벽에 의해 감속되고, 상기 토출홈에 의해 머플러 효과가 나타나도록 함으로써,

첫째, 맥동압을 감소시킴과 동시에 고압의 냉매와 섞여 있는 미스트 형태의 냉동유를 감속효과에 의해 자중적으로 분리될 수 있도록 하고,

둘째, 압축기 내의 냉동유 유출을 최소화 시킬 수 있도록 하여 윤활부족의 문제를 개선할 수 있도록 하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기를 도시하는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 후방헤드를 도시하는 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진 또는 원동기의 동력을 전달받아 압축기를 구동하는 구동축(14)과, 상기 구동축(14)이 중심을 관통하는 전방헤드(17)와, 상기 전방헤드(17) 후측에 결합되며 내부에 사판 형상의 캠플레이트(12), 다수의 실린더보어(3), 실린더보어(3) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(4) 및 다수개의 밸브를 내장하도록 전방실린더블록(5a)과 후방실린더블록(5b)으로 이루어진 실린더블록(5)과, 상기 실린더블록(5) 후측에 냉매를 공급받는 후방헤드흡입실(20) 및 냉매를 토출시키는 토출구(2)가 형성된 후방헤드토출실(21)이 후방헤드내벽(24)으로 구획되며 상기 토출구(2) 외주에 설치되어 냉매의 속도를 감속시키는 토출격벽(26) 및 상기 토출격벽(26) 상측에 형성되어 냉매가 이동하는 토출홈(27) 으로 이루어진 후방헤드(18)로 구성된다.

이하, 각 구성을 상세히 설명하기로 한다.

상기 전방헤드(17)는 상기 구동축(14)이 중심을 관통하며 상기 구동축(14) 주위로 냉매의 누설을 방지하는 립씰(15)이 중심에 위치하고 있다.

그리고, 상기 전방헤드(17)는 내부에 상기 전방실린더블록(5a)에서 토출 되는 냉매가 모여지도록 전방헤드토출실(21)이 전방헤드내벽(23)에 의해 형성되어 있고, 중앙에 상기 구동축(14)이 관통되어 냉매의 누설을 방지하기 위한 상기 립씰(15)이 중앙의 상기 전방헤드내벽(23)의 내부에 위치해 있고, 상기 전방헤드토출실(21) 주위로 상기 전방실린더블록(5a)으로 냉매가 흡입될 수 있도록 전방실린더저압부통로(31)를 통해 유입된 냉매를 저장하는 전방헤드흡입실(19)이 배치되어 있다.

그리고, 전방헤드(17)는 외부에 상기 구동축(14)이 관통하여 전방으로 돌출되어 구동축(14)의 끝단에 상기 전자클러치(16)가 압입 결합 또는 스플라인 연결로 이루어져 전자클러치(16)의 로터가 장착될 수 있도록 되어 있다.

상기 실린더블록(5)은 상기 전방헤드(17) 후측에 결합되며 전방실린더블록(5a)과 후방실린더블록(5b)이 결합하여 내부에 중공의 공간을 형성하여 압축기를 작동시키기 위한 부품들이 내장된다. 따라서, 상기 실린더블록(5)은 내부에 캠플레이트(12), 실린더보어(3), 피스톤(4), 흡입밸브(6), 토출밸브(7), 상기 밸브플레 이트(8,8a)들이 내장된다.

상기 캠플레이트(12)는 사판 형상으로 반구형슈(13)를 미끄럼 요소로 사용하여 후술하는 피스톤(4)의 중앙부와 결합하여, 상기 캠플레이트(12)의 요동운동이 피스톤(4)의 전후 왕복운동을 야기하도록 되어 있다.

상기 피스톤(4)은 상기 캠플레이트(12)가 회전함에 따라 캠플레이트(12) 주위로 배치되어 상기 실린더블록(5)의 후술하는 실린더보어(3) 내에서 왕복운동을 하며 냉매를 흡입 및 압축한다. 그리고, 상기 피스톤(4)은 양두 형상으로 되어 있어, 전후방을 모두 흡입 및 압축을 한다.

상기 실린더보어(3)는 상기 캠플레이트(12)의 전후방에 복수로 배치되어 전방실린더블록(5a) 및 후방실린더블록(5b)에 구현되어 상기 피스톤(4)의 왕복운동으로 냉매의 흡입행정 및 압축행정이 가능하도록 되어 있다.

상기 흡입밸브(6)는 상기 피스톤(4)의 흡입행정시 상기 실린더보어(3) 내부로 냉매를 유입시키는 기능을 하도록 일면으로 전후방 실린더블록(5)의 일측에 접하며 이면으로 전후방의 후술하는 밸브플레이트(8,8a)와 접하여 상기 실린더보어(3) 각각의 전면에 밸브 리드들이 배열되도록 구성되어 있다.

상기 토출밸브(7)는 상기 피스톤(4)의 압축 행정시 상기 실린더보어(3) 외부로 냉매를 토출시키는 기능을 하도록 일면으로 전후방 전후방의 후술하는 밸브플레이트(8,8a)와 접하고, 이면으로 상기 전방헤드(17)과 후술하는 후방헤드(18)에 접해 있는 토출밸브버팀판(9)에 접하여 압축된 냉매가 상기 실린더보어(3) 각각에서 토출될 수 있도록 밸브 리드들이 구성되어 있다.

상기 밸브플레이트(8,8a)들은 상기 실린더블록(5)의 전후방에 상기 흡입밸브(6)와 상기 토출밸브(7)의 사이에 접하도록 배치되어 밸브리드들의 작동으로 흡입공(28)과 토출공(29)을 통해 냉매의 흡입과 토출을 위한 통로를 형성한다.

이상에 있어 사판식 냉매압축기의 일반적 구조에 대해 설명하였고, 이하 본원발명인 후방헤드에 관해서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 후방헤드(18)는 토출구(2) 외주를 따라 설치되어 냉매의 속도를 감소시키는 토출격벽(26)과, 상기 토출격벽(26) 상측에 형성되어 냉매가 이동하는 토출홈(27)이 더 구비된다. 여기서, 상기 후방헤드(18)는 상기 실린더블록(5) 후측에 결합하여 냉매를 수거하여 마지막으로 냉매를 토출시키는 곳이다.

즉, 상기 후방헤드(18)는 내부에 상기 후방실린더블록(5b)에서 토출되는 냉매가 모여지도록 후방헤드토출실(22)이 후방헤드내벽(24)에 의해 형성되어 있고, 중앙에 토출홈(27)이 구현되어 있는 토출격벽(26)이 배치되어 중앙의 토출구(2)로 냉매가 회로로 토출 되도록 하였으며, 후방헤드흡입실(20)이 후방헤드토출실(22)의 주위로 형성되어 상부에 회로로부터 유입되는 냉매의 입구인 흡입구(1)가 구현되어 있다.

여기서, 상기 토출홈(27)은 상기 토출격벽(26)의 상측에 형성되어, 상기 후방헤드토출실(22)에 모인 냉매가 일정높이 만큼 유입이 될 경우 상기 토출홈(27)을 통해 상기 토출구(2)로 토출되게 된다.

따라서, 냉동유가 혼합된 고압의 냉매는 상기 후방헤드토출실(22)로 모두 모 여지고, 상기 후방헤드(18) 중앙에 배치되어 있는 상기 토출격벽(26)에 의해 냉매가 부딪혀 유속이 감속되면서 냉동유는 자중에 의해 분리되고, 분리된 냉매는 상기 토출홈(27)을 통해 상기 토출구(2)로 토출된다.

상기 토출격벽(26)은 다양한 기둥형상이 가능하나, 바람직하게는 상기 토출격벽(26)은 원기둥 형상인 것이 좋다. 이는, 상기 후방헤드토출실(22)로 모인 냉매가 상기 토출격벽(26)에 부딪혀 자중에 의해 냉동유가 분리될 때, 부딪히는 속도를 비슷하게 하며 토출격벽(26)을 따라 상기 토출홈(27)으로 냉매의 토출이 용이하게 하기 위함이다.

그리고, 상기 토출홈(27)은 다수개 형성되는 것이 좋다. 이는, 무게에 의해 냉동유가 분리된 냉매의 토출이 다수개 형성된 토출홈(27)을 통해서 효율적으로 하기 위함이다.

한편, 상기 전방헤드(17), 상기 후방헤드(18) 및 상기 실린더블록(5)은 다수의 케이스볼트(33)에 의해 상기 전방헤드(17) 및 상기 실린더블록(5)를 관통하여 상기 후방헤드(18)에 체결되어 서로 결합되며 오링(11)에 의해 내부의 냉매가 외부로 누설되지 않도록 구성되어 있다.

그리고, 후방가스켓(10a)은 상기 후방밸브플레이트(8a) 및 상기 토출밸브버팀판(9)과 상기 후방헤드내벽(24) 및 상기 토출격벽(26) 사이에서 상기 후방헤드흡입실(20)과 상기 후방헤드토출실(22)간의 압력손실을 방지토록 하고 있다.

다음으로 본 발명에 따른 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기의 실시예를 설명하기로 한다.

압축기에서, 엔진이나 원동기의 동력을 전자클러치(16)에서 전달받아 구동축(14)을 회전시키면, 구동축(14)에 압입되어 있는 캠플레이트(12)이 회전하며 반구형슈(13)와 연결되어 있는 상기 피스톤(4)을 왕복운동 시키게 된다.

상기 피스톤(4)은 전방실린더블록(5a)과 후방실리더블록(5b)에 구현되어 있는 다수의 실린더보어(3)에 위치하며 피스톤(4)의 중앙부분이 반구형슈(13)를 통해 크랭크실(30)에서 상기 캠플레이트(12)과 연결되어 캠플레이트(12)의 회전에 의한 요동운동으로 피스톤(4)은 전후방의 실린더보어(3)를 왕복운동하며 냉매를 흡입 및 압축하게 되어있다.

상기 후방실린더블록(5b)의 실린더보어(3)에서는 피스톤(4)의 흡입행정시 상기 후방헤드(18)에 위치한 흡입구(1)를 통해 냉매가 유입되어 후방헤드(18)에 구현되어 있는 후방헤드흡입실(20)전체에 채워지고 후방밸브플레이트(8a)의 흡입공(28)을 통해 후방에 위치한 흡입밸브(6)의 밸브리드가 개방됨으로 인해 상기 실린더보어(3)내로 냉매가 흡입되게 된다.

상기 전방실린더블록(5a)의 실린더보어(3)에서는 상기 피스톤(4)의 흡입행정시 상기 후방헤드(18)에 위치한 흡입구(1)를 통해 유입된 냉매가 상기 후방헤드흡입실(20)를 거쳐 상기 후방실린더저압부통로(32)를 통해 크랭크실(30)로 유입된 후 다시 상기 전방실린더저압부통로(31)를 통해 상기 전방헤드(17)의 흡입실(19)로 채워져, 상기 전방밸브플레이트(8)의 흡입공(28)을 통해 전방에 위치한 흡입밸브(6) 의 밸브리드가 개방됨으로 인해 실린더보어(3)내로 냉매가 흡입되게 된다.

상기 피스톤(4)의 토출행정시 상기 전방실린더블록(5a)의 실린더보어(3)에서는 고압의 냉매가 상기 전방밸브플레이트(8)의 토출공(29)을 통해 전방에 위치한 토출밸브(7)의 밸브리드가 개방되면서 상기 전방헤드(17)에 구현되어 있는 전방헤드토출실(19)로 모여지고, 다시 상기 전방밸브플레이트(8)의 저압부통로(도시되지 않음)를 거쳐 전방실린더고압부통로(도시되지 않음) 및 후방실린더고압부통로(도시되지 않음)를 통해 상기 후방헤드(18)의 토출실(22)로 이동하게 된다.

상기 피스톤(4)의 토출행정시 상기 후방실린더블록(5b)의 실린더보어(3)에서는 고압의 냉매가 후방밸브플레이트(8a)의 토출공(29)을 통해 후방에 위치한 토출밸브(7)의 밸브리드가 개방되면서 상기 후방헤드(18)에 구현되어 있는 상기 후방헤드토출실(22)로 유입된다.

상기 실린더보어(3)에서 고압으로 압축된 냉매는 상기 크랭크실(30)에서 상기 캠플레이트(12)의 요동에 의해 크랭크실(30)에 고여 있는 냉동유와 혼합되어 냉동유가 미스트 형태로 혼합되어 냉매와 함께 유동하게 된다.

냉동유가 혼합된 고압의 냉매는 상기 후방헤드(18)의 후방헤드토출실(22)로 모두 모여지고, 후방헤드(18)의 토출격벽(26)에 의해 유속이 감속되면서 미스트 형태의 냉동유를 자중에 의해 분리되도록 하고 냉동유가 분리된 냉매는 1개소 또는 다수의 토출홈(27)(실시 예에서는 3개의 토출홈부를 구현하였다)를 거치면서 머플러 효과에 의해 맥동압을 감소시켜 압축기의 토출구(2)를 통해 외부회로로 이송된다.

이상과 같이 본 발명은 후방헤드 내부에 토출홈이 형성된 토출격벽을 구비하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하며, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기를 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 후방헤드를 도시하는 사시도이다.

<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>

1: 흡입구 2: 토출구

3: 실린더보어 4: 피스톤

5: 실린더블록 5a: 전방실린더블록

5b: 후방실린더블록 6: 흡입밸브

7: 토출밸브 8: 전방밸브플레이트

8a: 후방밸브플레이트 9: 토출밸브버팀판

10a: 후방가스켓 11: 오링

12: 캠플레이트 13: 반구형슈

14: 구동축 15: 립씰

16: 전자클러치 17: 전방헤드

18: 후방헤드 19: 전방헤드흡입실

20: 후방헤드흡입실 21: 전방헤드토출실

22: 후방헤드토출실 23: 전방헤드내벽

24: 후방헤드내벽 26: 토출격벽

27: 토출홈 28: 흡입공

29: 토출공 30: 크랭크실

31: 전방실린더저압부통로 32: 후방실린더저압부통로

33: 케이스 볼트

Claims (3)

1. 사판형상의 캠플레이트(12) 주위에 배치되어 실린더보어(3) 내에서 왕복운동을 하며 냉매를 흡입 및 압축하는 피스톤 내장한 실린더블록(5)과, 상기 실린더블록(5) 후측에 냉매를 공급받는 후방헤드흡입실(20) 및 냉매를 토출시키는 토출구(2)가 형성된 후방헤드토출실(22)이 내벽으로 구획되는 후방헤드(18)가 구비되는 사판식 냉매압축기에 있어서,

   상기 후방헤드(18)는,

   상기 토출구(2) 외주를 따라 설치되어 냉매의 속도를 감소시키는 토출격벽(26)과;

   상기 토출격벽(26) 상측에 형성되어 냉매가 이동하는 토출홈(27);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 토출격벽(26)은,

   원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 토출홈(27)은,

   다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 토출격벽을 구비한 사판식 냉매압축기.

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