KR20120062411A - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더블럭내의 밸브플레이트에 오일과 냉매를 분리하기 위한 유분리기를 구비한 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 압축기는, 전방실린더블럭 또는 후방실린더블럭에 형성되고, 외부로부터 냉매와 오일이 유입되는 흡입포트와 연통하여 냉매와 오일이 이동하는 유입통로와, 상기 유입통로의 중간에서 실린더보어(131)로 선택적으로 냉매를 공급하는 분리통로를 포함한다. 상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 밸브플레이트상에 분리홈을 형성하고 별도의 오일유로를 형성함으로써, 실린더보어에 냉매만이 흡입될 수 있도록 하여 압축기의 압축효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

압축기 {Compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더블럭내의 밸브플레이트에 오일과 냉매를 분리하기 위한 유분리기를 구비한 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 냉난방을 위한 공조장치가 설치되는데, 이러한 공조장치에는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기가 포함되는데, 이러한 압축기에는 일반적으로 사판식 압축기가 적용되고 있다.

사판식 압축기는 자동차의 전면패널에 설치된 에어컨 스위치의 온/오프에 따라 구동되는데, 압축기가 구동되면 증발기의 온도가 하강되고, 압축기가 정지되면 증발기의 온도가 상승된다. 이러한 사판식 압축기는 자동차 엔진의 회전력으로부터 동력을 전달받아 구동되는데, 일반적인 고정용량형 타입의 압축기는 전자클러치가 구비되어 상기 압축기의 동작을 제어한다.

도 1에는 일반적인 사판식 압축기에 관한 구성이 단면도로 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 사판식 압축기(1)는, 내부에 복수 개의 실린더보어(31)를 구비하는 실린더블럭(30)과, 상기 실린더블럭(30)의 전방에 결합되는 전방하우징(10), 상기 실린더블럭(30)의 후방에 결합되는 후방하우징(20), 그리고 상기 전후방실린더블럭(30a,30b)과 전후방하우징(10,20)의 사이에 각각 개재되는 밸브어셈블리(40)를 포함하여 구성된다. 상기 전방하우징(10), 전후방실린더블럭(30a,30b), 그리고 후방하우징(20)은 볼트(B)에 의해 결합된다.

상기 실린더블럭(30)은 실질적으로 대칭으로 형성되는 전방실린더블럭(30a)과 후방실린더블럭(30b)이 서로 결합되어 형성된다. 그리고 이러한 전후방실린더블럭의 내부에는 다수개의 실린더보어(31)가 가장자리를 따라 원형으로 배열되어 있다.

그리고 상기 전방실린더블럭(30a)의 전방에는 전방하우징(10)이 결합된다. 상기 전방하우징(10)의 후면은 오목하게 형성되고, 상기 전방실린더블럭(30a)과 결합하여 그 오목한 부분이 흡입실(10b)과 토출실(10a)을 형성하게 된다. 또한 상기 후방실린더블럭(30b)의 후방에는 후방하우징(20)이 결합된다. 상기 후방하우징(20)의 전면은 오목하게 형성되고, 상기 후방실린더블럭(30b)과 결합하여 그 오목한 부분이 흡입실(20b)과 토출실(20a)을 형성하게 된다. 상기 전후방실린더블럭(30a,30b), 전방하우징(10), 그리고 후방하우징(20)은 체결볼트에 의해 결합되어 전체적인 압축기를 이루게 된다.

상기 밸브어셈블리(40)에는 밸브플레이트(45)가 구비된다. 상기 밸브플레이트(45)에는 각각의 실린더보어(31)와 대응되는 위치에 흡입공(미도시)및 토출공(미도시)이 형성된다. 상기 밸브플레이트(45)의 양측면에는 흡입리드(43) 및 토출리드(47)가 구비되고, 상기 전방하우징(10) 및 상기 후방하우징(20)과 마주보는 상기 밸브플레이트(45)의 일면에는 헤드개스킷(49)이 구비된다.

상기 전방하우징(10)과 상기 실린더블럭(30)을 관통하여 엔진의 회전력을 전달하는 회전축(11)이 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전축(11)은 실린더블럭(30)의 중앙부분에 형성된 축지지공(28)을 관통하는 상태로 설치되어 있다.

상기 회전축(11)의 중간 부분에는 상기 회전축(11)에 대하여 일정한 경사각을 가지는 사판(70)이 설치되어 있고, 상기 사판(70)은 회전축(50)의 회전에 따라 같이 회전하도록 결합되어 있다. 상기 사판(70)은 전후방실린더블럭이 서로 결합되는 중심부분의 내측에 형성되는 사판실(P)에 위치하도록 조립되어 있다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 압축기의 냉매의 흡입과정에 대해 설명한다. 흡입포트를 통해 유입된 냉매와 오일은 흡입실(20b)에 고여 있게 된다. 상기 실린더보어(31)내에서 피스톤(33)이 냉매의 흡입을 위해 상사점에서 하사점으로 이동하게 되면(도면을 기준으로 우측에서 좌측), 흡입리드(43)가 탄성변형하면서 상기 흡입실(20b)과 실린더보어(31)가 연통하게 된다. 따라서 상기 흡입실(20b)에 고여 있던 냉매와 오일이 상기 실린더보어(31)내로 유입된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술에 의한 압축기에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 흡입실(10b,20b)에 고여있던 냉매가 실린더보어(31)로 냉매가 흡입되는 과정에서, 냉매뿐만 아니라 오일이 함께 이동하게 됨으로써 압축기의 압축효율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

그리고 상기 실린더보어(31)로 오일이 함께 유입되고 냉매의 압축 이후 상기 실린더보어(31)로 유입된 오일이 함께 토출실(10a,20a)로 토출됨에 따라 오일을 재활용하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 실린더보어로 유입되는 작동유체 중에서 냉매와 오일을 분리하여 냉매의 압축효율을 향상시키는 압축기를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축기는, 내부에 냉매의 압축공간을 위한 실린더보어와 사판실을 구비하는 전방 및 후방실린더블럭과, 상기 전방 및 후방실린더블럭의 전방 및 후방에 각각 결합되어 토출실을 형성하는 전방하우징 및 후방하우징, 상기 전후방실린더블럭의 실린더보어에서 냉매를 압축하는 압축수단, 그리고 상기 전후방실린더블럭과 전후방하우징의 사이에 각각 게재되고 서로 맞닿아 구비되는 밸브플레이트와 흡입리드가 포함되는 밸브어셈블리를 포함하여 구성되는 압축기에 있어서, 상기 전방실린더블럭 또는 후방실린더블럭에 형성되고, 외부로부터 냉매와 오일이 유입되는 흡입포트와 연통하여 냉매와 오일이 이동하는 유입통로와, 상기 유입통로의 중간에서 상기 실린더보어로 선택적으로 냉매를 공급하는 분리수단을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 분리수단의 실시예는, 상기 밸브플레이트 상에 형성되고, 상기 유입통로와 동축상에 연통하는 볼트체결공과, 상기 실린더보어와 선택적으로 연통하는 흡입공, 상기 볼트체결공과 상기 흡입공 사이에 오목하게 형성되는 분리홈, 그리고 상기 흡입리드상에 형성되고, 상기 흡입공을 선택적으로 개폐하는 리드밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 전방 및 후방하우징과 전방 및 후방실린더블럭에는 상기 흡입포트에서 유입된 냉매와 오일 중에서 분리된 오일을 사판실로 이동시키는 오일유로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 밸브플레이트상에 오일의 분리홈을 형성하고 별도의 오일유로를 형성함으로써, 실린더보어에 냉매만이 흡입될 수 있도록 하여 압축기의 압축효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 분리된 오일을 사판실로 다시 공급하도록 함으로써 오일을 재활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 압축기의 구성을 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 압축기의 구성을 보인 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 밸브플레이트와 흡입리드의 구성을 보인 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 유분리기의 구성을 보인 부분적인 개념도.

다음에는 본 발명에 의한 압축기용 회전축의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 압축기의 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 밸브플레이트와 흡입리드의 구성을 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 유분리기의 구성을 보인 부분적인 개념도이다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 사판식 압축기(100)는, 내부에 복수 개의 실린더보어(131)를 구비하는 실린더블럭(130)과, 상기 실린더블럭(130)의 전방에 결합되는 전방하우징(110), 상기 실린더블럭(130)의 후방에 결합되는 후방하우징(120), 그리고 상기 전후방실린더블럭(130a,130b)과 전후방하우징(110,120)의 사이에 각각 게재되는 밸브어셈블리(140)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더블럭(130)은 실질적으로 대칭으로 형성되는 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)이 서로 결합되어 형성된다. 그리고 이러한 전후방실린더블럭(130a,130b))의 내부에는 다수개의 실린더보어(131)가 가장자리를 따라 원형으로 배열되어 있다. 상기 실린더보어(131)는 냉매를 압축하기 위한 공간으로 원통상으로 형성되어 있다. 상기 전방실린더블럭(130a) 또는 후방실린더블럭(130b)의 어느 일측에는 냉매를 흡입하는 흡입포트(미도시)가 형성된다.

상기 전후방실린더블럭(130a,130b)이 서로 결합되면 그 중간에 사판실(P)을 형성하게 된다. 상기 사판실(P)을 중심으로 하여, 양측의 전방실린더블럭(130a)과 후방실린더블럭(130b)에는 상술한 바와 같은 실린더보어(131)가 형성되는 것이다.

그리고 상기 전방실린더블럭(130a)의 전방에는 전방하우징(110)이 결합된다. 상기 전방하우징(110)의 후면은 오목하게 형성되고, 상기 전방실린더블럭(130a)과 결합하여 그 오목한 부분이 토출실(110a)을 형성하게 된다. 또한 상기 후방실린더블럭(130b)의 후방에는 후방하우징(120)이 결합된다. 상기 후방하우징(120)의 전면은 오목하게 형성되고, 상기 후방실린더블럭(130b)과 결합하여 그 오목한 부분이 토출실(120a)을 형성하게 된다.

전후방실린더블럭(30a,30b)과 전후방하우징(10,20)의 사이에 밸브어셈블리(40)가 게재된다. 상기 밸브어셈블리(140)에는 밸브플레이트(145)가 구비된다. 상기 밸브플레이트(145)는 스틸(steel)의 금속재료로 성형되는 것으로, 대략 원판형상으로 형성된다. 상기 밸브플레이트(145)에는 각각의 실린더보어(131)와 대응되는 위치에 다수개의 흡입공(145b)및 토출공(145c)이 상기 밸브플레이트(145)를 관통하여 형성된다.

상기 밸브플레이트(145)의 양측면에는 흡입리드(143) 및 토출리드(147)가 구비된다. 상기 흡입리드(143) 및 토출리드(147)는 탄성변형이 가능한 재질로서 상기 실린더보어(131)의 내부 압력에 따라 탄성 변형되어 상기 흡입공(145b) 및 토출공(145c)을 개폐하는 역할을 한다.

상기 전방하우징(110) 및 상기 후방하우징(120)과 마주보는 상기 밸브플레이트(145)의 일면에는 헤드개스킷(149)이 구비된다. 상기 헤드개스킷(149)은 대략 원판 형상으로, 상기 전방하우징(110)과 밸브플레이트(145) 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 전후방실린더블록(130a,130b)과 마주보는 상기 밸브플레이트(145)의 일면에는 흡입개스킷(141)이 구비된다. 상기 흡입개스킷(141)은 대략 원판 형상으로, 상기 전후방하우징(110,20)과 전후방실린더블록(130a,130b) 사이에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도 3에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 의한 밸브플레이트(145)는 대략 얇은 원판형상으로 형성된다. 상기 밸브플레이트(145)는 스틸(steel)의 금속재료로 성형되는 것으로, 내부의 중심을 관통하여 관통공(H)이 형성된다. 상기 관통공(H)에는 회전축(111)이 관통하여 설치된다.

상기 밸브플레이트(145)에는 다수 개의 흡입공(145b)과 토출공(145c)이 상기 밸브플레이트(145)를 관통하여 형성된다. 상기 흡입공(145b)과 토출공(145c)은 하나의 실린더보어(131)에 각각 하나씩 대응되도록 형성된다. 상기 밸브플레이트(145)에는 상기 전방실린더블럭(130a)과 전방하우징(110), 상기 후방실린더블럭(130b)과 후방하우징(110,120)의 조립을 위한 다수개의 볼트체결공(145a)이 형성된다. 상기 볼트체결공(145a)은 상기 실린더보어(131)의 개수에 대응되는 수만큼 형성된다. 흡입포트에서 유입된 냉매는 상기 볼트체결공(145a)과 연통된다.

그리고 상기 밸브플레이트(145)에는 흡입리드(143)와 결합되는 면에 분리홈(145d)이 형성된다. 상기 분리홈(145d)은 상기 볼트체결공(145a)에서 상기 흡입공(145b)쪽으로 상기 밸브플레이트(145)상에 오목하게 형성된다.

상기 밸브플레이트(145)에는 흡입리드(143)가 결합된다. 상기 흡입리드(143)은 얇은 원판형상으로 형성된다. 상기 흡입리드(143)에는 상기 실리더보어(131)에 대응되는 위치에 관통구(143a)가 다수 개 형성된다. 그리고 상기 관통구(143a)내에는 리드밸브(143b)가 형성된다. 상기 리드밸브(143b)는 상기 실린더보어(131)와 흡입공(145b)에 대응되는 위치에 결합되고, 외팔보의 형상으로 피스톤(133)의 동작에 따라 상기 밸브플레이트(145)에 형성된 흡입공(145b)이 실린더보어(131)와 선택적으로 개폐하는 역할을 한다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 전방하우징(110)과 상기 실린더블럭(130)을 관통하여 엔진의 회전력을 전달하는 회전축(111)이 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전축(111)은 실린더블럭(130)의 중앙부분에 형성된 축지지공(128)을 관통하는 상태로 설치되어 있다.

상기 회전축(111)의 중간 부분에는 상기 회전축(111)에 대하여 일정한 경사각을 가지는 사판(170)이 설치되어 있고, 상기 사판(170)은 회전축(50)의 회전에 따라 같이 회전하도록 결합되어 있다. 상기 사판(170)은 전후방실린더블럭이 서로 결합되는 중심부분의 내측에 형성되는 사판실(P)에 위치하도록 조립되어 있다.

상기 사판(170)의 둘레에는 슈(172)가 다수 개 결합되는데, 상기 슈(172)가 피스톤(133)과 결합하여, 상기 사판이 회전운동하면 상기 피스톤(133)이 상기 실린더보어(131)내에서 직선왕복운동하게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 전후방실린더블럭(130a,130b)에는 상기 흡입포트와 볼트체결공(145a)과 연통하는 유입통로(137)이 형성되고, 상기 후방하우징(120)에는 흡입포트(135)와 볼트체결공(145a)와 연통되는 제1오일유로(121)가 형성된다. 그리고 상기 후방실린더블럭(130b)에는 상기 제1오일유로(121)와 연통되는 제2오일유로(123)가 형성된다. 상기 제2오일유로(123)는 상기 사판실(P)과 연통된다.

이와 같은 구성을 가지는 압축기의 동작에 대해 설명한다. 외부에서 전달되는 구동력에 의해 상기 회전축(111)이 회전함에 따라, 상기 사판(170)이 회전축(111)과 함께 회전된다. 상기 사판(170)의 회전은 상기 피스톤(133)이 상기 실린더보어(131) 내부에서 직선왕복운동을 하도록 한다.

이때 상기 회전축(111)이 회전함에 따라, 흡입포트(135)로 유입된 작동유체(냉매와 오일)은 각각 실린더보어(131) 내부로 흡입된다. 참고로 상기 실린더보어(131)로 냉매가 흡입되는 것은 상기 피스톤(133)이 해당되는 실린더보어(131)에서 하사점으로 이동할 때이다.

이와 같이, 상기 실린더보어(131)에 냉매가 전달되면, 해당되는 상기 실린더보어(131)의 피스톤(133)이 상기 밸브어셈블리(140) 방향으로 이동하게 되고, 냉매의 압축이 일어난다.

냉매가 상기 실린더보어(131) 내에서 압축되면, 상기 실린더보어(131) 내부의 압력은 상대적으로 높아져 상기 토출실(110a,120a)로 냉매가 토출된다. 상기 토출실(110a,120a)로 토출된 냉매는 냉매토출구를 통해 응축기(미도시) 쪽으로 전달된다.

다음으로 본 발명에 의한 압축기에 의해 냉매와 오일이 분리되는 과정에 대해 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 압축기의 개념도가 부분적으로 도시되어 있다. 본 발명의 기술적 사상은 실린더보어(131)로 냉매의 흡입과정에서 오일과 냉매를 구분하기 위한 것으로 이해의 편의를 위하여 도 4에서는 밸브어셈블리(140) 중에서 다른 구성요소는 생략하고 밸브플레이트(145)와 흡입리드(143)만을 도시하였다.

도면에 도시된 바에 의하면, 흡입포트(133)에서 유입된 작동유체(냉매와 오일)는 별도의 흡입실로 유입되지 않고, 상기 흡입포트(133)과 연통되는 밸브플레이트(145)에 형성된 볼트체결공(145a)를 따라 이동한다. 실린더보어(131)내에 작동유체를 흡입하기 위해 피스톤(133)이 상사점에서 하사점 방향(도면을 기준으로 우측에서 좌측)으로 이동하게 되면, 흡입리드(143)에 형성된 리드밸브(143b)가 실린더보어(131)내부로 탄성변형하게 된다. 상기 리드밸브(143b)가 탄성변형하게 되면, 상기 밸브플레이트(145)에 형성된 분리홈(145d)이 실린더보어(131)와 연통하게 된다.

이때 실린더보어(131)내부의 압력은 외부에 비해 상대적으로 낮고, 냉매와 오일이 이동하는 통로 유입통로(137)와 동축상에 위치하는 볼트체결공(145a)의 측면에 분리홈(14d)이 형성되어 있어, 비중이 상대적으로 작은 냉매만이 상기 실린더보어(131) 내부로 유입되고, 상대적으로 비중이 큰 오일은 관성에 의해 유입통로(137)를 따라 계속 이동하게 되어 실린더보어(131)의 내부로 유입되지 못한다.

실린더보어(131)로 유입되지 못한 오일은 후방하우징(120)에 형성된 제1오일유로(121)와, 후방실린더블럭(130b)에 형성된 제2오일유로(123)를 지나 사판실(P)로 이동하게 되어 재활용된다.

따라서 실린더보어(131)의 내부로는 냉매만이 흡입되어 압축기의 효율이 높아지게 되고, 유입된 오일은 사판실(P)로 이동하게 되므로 오일을 재활용할 수 있게 된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명한 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 밸브플레이트(145)에 분리홈(145d)가 형성되어 있으나, 상기 분리홈(145d)을 흡입가스켓이나, 전방실린더블럭(130a)이나 후방실린더블러(130b)에 형성함으로써, 이와 유사한 구성의 유분리기를 구성하는 것이 가능하다는 것은, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

110:전방하우징 110a:토출실
114:축공 120:후방하우징
120a:토출실 124:토출구
130:실린더블럭 130a:전방실린더블럭
130b:후방실린더블럭 131:실린더보어
140:밸브어셈블리 142:가스켓
146:흡입리드 148:밸브플레이트
150:회전축 160:피스톤
170:사판 172:슈

Claims (3)

1. 내부에 냉매의 압축공간을 위한 실린더보어(131)와 사판실(P)을 구비하는 전방 및 후방실린더블럭(130a,130b)과;
   상기 전방 및 후방실린더블럭(130a,130b)의 전방 및 후방에 각각 결합되어 토출실(110a,120a)을 형성하는 전방하우징(110) 및 후방하우징(120);
   상기 전후방실린더블럭(130a,130b)의 실린더보어(131)에서 냉매를 압축하는 압축수단; 그리고
   상기 전후방실린더블럭(130a,130b)과 전후방하우징(110,120)의 사이에 각각 게재되고 서로 맞닿아 구비되는 밸브플레이트(145)와 흡입리드(143)가 포함되는 밸브어셈블리(140)를 포함하여 구성되는 압축기에 있어서;
   상기 전방실린더블럭 또는 후방실린더블럭에 형성되고, 외부로부터 냉매와 오일이 유입되는 흡입포트와 연통하여 냉매와 오일이 이동하는 유입통로(137)와,
   상기 유입통로의 중간에서 상기 실린더보어(131)로 선택적으로 냉매를 공급하는 분리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리수단은,
   상기 밸브플레이트 상에 형성되고, 상기 유입통로(137)와 동축상에 연통하는 볼트체결공(145a)과, 상기 실린더보어(131)와 선택적으로 연통하는 흡입공(145b), 상기 볼트체결공(145a)과 상기 흡입공(145b) 사이에 오목하게 형성되는 분리홈(145d), 그리고
   상기 흡입리드(143)상에 형성되고, 상기 흡입공(145b)을 선택적으로 개폐하는 리드밸브(143b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전방 및 후방하우징(110,120)과 전방 및 후방실린더블럭(130a,130b)에는 상기 흡입포트(135)에서 유입된 냉매와 오일 중에서 분리된 오일을 사판실(P)로 이동시키는 오일유로(121,123)가 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.

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