KR20120118247A

KR20120118247A - 압축기

Info

Publication number: KR20120118247A
Application number: KR1020110035710A
Authority: KR
Inventors: 안휴남; 손은기; 윤제수; 안희훈; 박복기
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-26

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기가 가동하지 않는 상태에서 압축기 내부에 존재하는 이물질에 의해 발생하는 이상소음을 제거하도록 하기 위한 압축기에 관한 것이다. 흡입구와 토출구가 형성되는 밸브플레이트와, 상기 토출구를 선택적으로 개폐하는 토출리드를 포함하고, 상기 토출구(145c)와 토출리드(147)에는 이물질 배출수단이 구비된다.

Description

압축기 {Compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기가 가동하지 않는 상태에서 압축기 내부에 존재하는 이물질에 의해 발생하는 이상소음을 제거하도록 하기 위한 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 실린더블럭(30)과 전후방하우징(10,20)의 사이에 각각 개재되는 밸브어셈블리(40)를 포함하여 구성된다. 상기 전방하우징(10), 실린더블럭(30), 그리고 후방하우징(20)은 체결 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 체결 볼트(B)에 의해 결합되어 전체적인 압축기를 이루게 된다.

상기 밸브어셈블리(40)에는 밸브플레이트(45)가 구비된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 밸브플레이트(45)에는 각각의 실린더보어(31)와 대응되는 위치에 흡입공(45b)및 토출공(45c)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 헤드가스켓(49)이 구비된다.

상기 토출리드(47)는 상기 토출공(45c)을 선택적으로 개폐하기 위해 몸체부(47a)를 중심으로 상기 토출공(45c)을 향해 방사상으로 헤드부(47c)가 형성된다. 그리고 상기 몸체부(47a)와 헤드부(47c)를 연결하는 목부(47b)가 형성된다. 상기 실린더보어에서 냉매가 압축되면, 고압으로 압축된 냉매가 토출실(10a)로 토출되기 위해 상기 목부(47b)가 탄성변형하면서 상기 토출공(45c)이 열리게 된다.

상기 밸브플레이트(45)에서 토출실(10a)을 바라보는 면에는, 상기 토출공(45c)의 주위로 오목하게 트레판영역(45t)이 형성된다. 상기 트레판영역(45t)은 상기 토출리드(47)의 목부(47c)가 상기 밸브플레이트(45)와 접촉하는 면적을 최소화함으로써 토출리드(47)와 밸브플레이트(45)와의 접촉에 의해 발생하는 소음을 감소시킨다.

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.

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

압축기의 내부에는 냉매나 오일과 같은 작동유체만 이동하는 것이 아니라 미세한 크기의 이물질이 작동유체의 이동과 함께 압축기 내부를 이동하게 된다. 그러나 이러한 이물질이 트레판영역(45t)에 끼일 수 있게 된다. 특히 사용자가 공조기를 작동시키지 않아 압축기가 동작하지 않는 경우, 이러한 이물질에 의해 토출리드(47)가 열려있게 되는 경우가 발생하게 되면, 토출실에 존재하는 고압의 냉매가 실린더보어(31)로 역류하여 이동하게 되고, 다시 압력이 낮은 흡입실쪽으로 이동하게 되면서 주기적으로 이상소음이 발생하게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 압축기가 동작하지 않을 때 압축기 내부에 존재하는 이물질에 의해 발생하는 이상소음을 방지하는 압축기를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축기는, 내부에 냉매의 압축을 위한 실린더보어를 구비하는 실린더블럭과, 상기 실린더블럭에 결합되어 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징, 그리고 흡입구와 토출구가 형성되는 밸브플레이트와, 상기 실린더보어에서 압축된 냉매가 상기 토출실로 토출되도록 상기 토출구를 선택적으로 개폐하는 토출리드를 포함하고, 상기 토출구와 상기 토출리드에는 이물질 배출수단이 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 이물질 배출수단의 실시예에 의하면, 상기 토출리드가 결합되는 상기 밸브플레이트의 토출구 주위로 오목하게 형성되는 트레판영역과, 상기 토출리드에 형성되고 상기 트레판영역과 연통하는 배출홀을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 배출홀의 폭은 0.08㎜ 이상이며, 상기 토출리드의 목부의 길이의 1/4이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 트레판영역의 폭 및 깊이는 0.08㎜ 이상이고, 상기 밸브플레이트 두께의 1/2이하인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 토출실과 연통하는 토출공을 선택적으로 개폐하는 토출리드에 배출홀을 형성하도록 함으로써, 작동유체와 함께 이동하는 이물질에 의해 발생하는 이상 소음을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 압축기의 구성을 보인 단면도,
도 2는 종래 기술에 의한 밸브플레이트와 토출리드의 구성을 보인 정면도,
도 3은 도 2의 "A-A" 면에 대한 부분 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 압축기의 구성을 보인 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 밸브플레이트와 토출리드의 구성을 보인 정면도,
도 6은 이물질의 크기에 따라 발생하는 이상소음의 레벨을 측정한 실험데이터.

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

도 4는 본 발명에 의한 압축기의 구성을 보인 단면도이다. 도면에 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. 상기 토출실(120a)은 실린더보어(131)에서 압축된 냉매가 압축기(100)의 외부로 배출되기 전에 임시로 저장되는 공간이다.

전후방실린더블럭(130a,130b)과 전후방하우징(110,120)의 사이에 밸브어셈블리(140)가 게재된다. 상기 밸브어셈블리(140)에는 밸브플레이트(145)가 구비된다. 상기 밸브플레이트(145)는 스틸(steel) 등의 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 탄성변형되어 상기 흡입공(145b) 및 토출공(145c)을 개폐하는 역할을 한다. 즉 상기 흡입리드(143)와 토출리드(147)에 의해 흡입실(120b)과 토출실(120a)이 상기 실린더보어(131)와 선택적으로 연통된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 토출리드(147)는 몸체부(147a)와 상기 토출공(145c)을 차단하는 헤드부(147c), 그리고 상기 몸체부(147a)와 헤드부(147c)를 연결하는 목부(147b)를 포함하여 구성된다. 상기 헤드부(147c)는 상기 몸체부(147a)로부터 상기 실린더보어(131)와 대응되는 위치에 방사상으로 다수 개가 구비된다. 상기 실린더보어(131)에서 냉매가 압축되면, 고압의 압축된 냉매가 상기 헤드부(147c)를 밀어내게 되면, 상기 목부(147b)가 탄성변형하면서 토출공(145c)이 열리게 되어 압축된 냉매가 토출실(120a)로 토출된다.

그리고 상기 밸브플레이트(145)에 형성된 토출공(145c)의 주위에는 오목하게 형성된 트레판영역(145t)이 형성된다. 상기 트레판영역(145t)은 상기 토출리드(147)와 밸브플레이트(145)와의 접촉면적을 최소화하여 냉매가 토출될 때 발생하는 소음을 작게 하는 역할을 한다.

상기 토출리드(147)의 목부(147b)에는 상기 트레판영역(145t)과 연통하는 위치에 배출홀(147h)이 형성된다. 압축기 내부에 부유하는 이물질은 상기 토출리드(147)의 목부(147b)와 밸브플레이트(145)의 트레판영역(145t) 사이에 끼이게 되는데, 상기 배출홀(147h)을 통해 토출리드(147)와 트레판 영역(145t) 사이에 끼인 이물질이 빠져나가게 되므로, 토출리드(147)와 밸브플레이트(145) 사이에 이물질이 끼이지 못하게 된다.

도 6을 참조하면, 상기 토출리드(147)와 밸브플레이트(145)의 사이에 끼이는 이물질의 크기를 달리하면서 압축기에서 발생하는 이상소음의 레벨을 측정한 실험 데이터를 도시하였다. 본 실험은 상기 배출홀(147h)의 크기를 결정하기 위하여, 상기 배출홀(147h)이 형성되기 전에 실험한 것으로 이물질이 상기 목부(147b)에 끼어 있을 때, 이물질의 크기를 변화시켜가면서, 압축기가 동작하지 않을 때 발생하는 이상 소음의 크기를 측정한 것이다. 도면의 가로축은 시간을 의미하고, 세로축은 소음의 크기를 데시벨(dB)로 표시한 것이다.

도시된 바에 의하면, 이상소음은 일정한 주기를 가지면서 발생하는 것을 알 수 있다. 그리고 이물질의 크기가 클수록 발생하는 이상소음의 크기가 크고, 이물질의 크기가 작아질수록 이상소음의 크기가 작아지는 것을 알 수 있다. 특히 이물질의 크기가 0.07mm보다 작은 경우에는 이상소음이 발생하지 않고, 또한 이상소음의 레벨도 현저하게 줄어드는 것을 알 수 있다.

따라서 상기 배출홀(147h)의 크기는 0.08㎜ 이상으로 형성되고, 목부(147b)의 강도를 유지하도록 상기 목부(147b) 길이의 1/4 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 트레판영역(145t)의 폭 및 깊이는 0.08㎜ 이상으로 형성되고, 상기 밸브플레이트(145)의 내구성을 유지하기 위하여 상기 밸브플레이드(145) 두께의 1/2 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 배출홀(147h)의 크기와 트레판영역(145t)의 폭과 깊이가 0.08㎜보다 작으면, 0.08㎜ 이상의 이물질이 상기 배출홀(147h)을 통해 배출되지 못하고, 토출리드(147)의 목부(147c)와 트레판영역(145t) 사이에 끼이게 되므로 이상소음이 발생하기 때문이다.

그리고 토출리드(147)의 목부(147b)에서 상기 배출홀(147h)의 상하부에 형성되는 연결부(147d)는 다른 설계적인 제약조건이 허용되는 범위에서 가능하면 작게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 연결부(147d)가 너무 크면 상기 연결부(147d)와 트레판영역(145t) 사이에 이물질이 끼이게 되기 때문이다.

다시 도 4를 참조하면, 상기 전방하우징(110) 및 상기 후방하우징(120)과 마주보는 상기 밸브플레이트(145)의 일면에는 헤드가스켓(149)이 구비된다. 상기 헤드가스켓(149)은 대략 원판 형상으로, 금속판에 고무재질을 코팅한 것이 사용된다. 상기 헤드가스켓(149)은 상기 전방하우징(110)과 밸브플레이트(145) 사이에서 작동유체가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 전후방실린더블록(130a,130b)과 마주보는 상기 밸브플레이트(145)의 일면에는 흡입가스켓(141)이 구비된다. 상기 흡입가스켓(141)은 대략 원판 형상으로, 금속판에 고무재질을 코팅한 것이 사용된다. 상기 흡입가스켓(141)은 상기 전후방하우징(110,20)과 전후방실린더블록(130a,130b) 사이에서 작동유체가 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

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 리드밸브(도시되지 않음)가 형성된다. 상기 리드밸브는 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.

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)은 외부의 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전하며, 후술할 사판(170)으로 동력을 전달하게 된다.

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 반구 형상의 슈(172)가 다수 개 결합되고, 상기 슈(172)는 피스톤(133)과 결합된다. 상기 사판(170)과 슈(172)에 의해, 상기 회전축(111)의 회전운동이 피스톤(133)의 직선왕복운동으로 변환되어, 실린더보어(131)내에서 냉매를 압축하게 된다.

이하 이러한 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.

그러나 사용자가 공조장치를 구동시키지 않아 압축기가 동작하지 않는 경우에는, 토출실에 존재하는 고압의 냉매가 압축기의 외부로 배출되지 못하고 토출실 내부에 존재하게 된다. 그리고 압축기 내부에서 작동유체와 함께 유동하는 이물질이 상기 트레판영역(145t)에 끼이더라도 상기 토출리드(147)에 형성된 배출홀(147h)을 통해 이동하게 되기 때문에 상기 토출리드(147)는 항상 토출공(145c)을 완전하게 차단하게 되어, 이물질에 의한 이상소음이 발생하지 않게 된다.

즉 토출리드(147)와 밸브플레이트(145) 사이에 이물질이 끼이게 되는 현상이 방지됨에 따라, 압축기가 동작하지 않는 경우에, 토출실 내부에 고압의 냉매가 존재하고 있더라고 이러한 고압의 냉매가 토출실에서 역류하지 않게 된다. 따라서 압축기 내부의 이물질에 의한 이상소음이 발생하지 않게 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.

110:전방하우징 120:후방하우징
130:실린더블럭 130a:전방실린더블럭
130b:후방실린더블럭 131:실린더보어
140:밸브어셈블리 145:밸브플레이트
147:토출리드 147h:배출홀
150:회전축 160:피스톤
170:사판 172:슈

Claims

내부에 냉매의 압축을 위한 실린더보어(131)를 구비하는 실린더블럭과;
상기 실린더블럭에 결합되어 흡입실(110b,120b)과 토출실(110a,120a)을 형성하는 하우징; 그리고
흡입구(145b)와 토출구(145c)가 형성되는 밸브플레이트(145)와, 상기 실린더보어(131)에서 압축된 냉매가 상기 토출실(110a,120a)로 토출되도록 상기 토출구(145c)를 선택적으로 개폐하는 토출리드(147)를 포함하고,
상기 토출구(145c)와 상기 토출리드(147)에는 이물질 배출수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서, 상기 이물질 배출수단은,
상기 토출리드(147)가 결합되는 상기 밸브플레이트(145)의 토출구(145c) 주위로 오목하게 형성되는 트레판영역(147t)과,
상기 토출리드(147)에 형성되고 상기 트레판영역(147t)과 연통하는 배출홀(147h)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제2항에 있어서,
상기 배출홀(147h)의 폭은 0.08㎜ 이상이며, 상기 토출리드(147)의 목부 길이의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 압축기.
제2항에 있어서,
상기 트레판영역(147t)의 폭 및 깊이는 0.08㎜ 이상이고, 상기 밸브플레이트(145) 두께의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 압축기.