KR20130057726A - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에서의 냉매 압축시 사체적을 줄일 수 있도록 하여 냉매 압축 효율을 향상시킬 수 있도록 하면서도 기존의 피스톤 설비를 그대로 이용할 수 있도록 하여 제조 단가의 상승을 최대한 저감한 새로운 형태의 압축기에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 피스톤과는 별개로 제공되며, 일부는 상기 피스톤의 끝단면인 밸브플레이트와의 접촉면에 결합 고정됨과 더불어 다른 일부는 상기 밸브플레이트의 토출공 내로 삽입되면서 토출공에 의한 사체적을 저감시키는 사체적 저감부가 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 압축기가 제공된다.

Description

압축기{compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매 압축시 사체적 공간을 최소화함과 동시에 냉매 토출 저항의 증가를 방지하여 압축 효율을 향상시킬 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 피스톤을 갖는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 차량 내부의 냉난방을 위한 공조장치가 적용되고 있다.

이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하여 구성된다.

상기 차량에 사용되는 압축기는 다양한 종류가 있으나, 통상적으로는 엔진의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 사판식 압축기가 주로 사용되고 있다.

첨부된 도 1은 종래의 일반적인 사판식 압축기 중 가변용량형 사판식 압축기에 대한 내부 구조가 도시되고 있고, 도 2는 피스톤(62)의 외관 구조를 나타내고 있다.

이러한 가변용량형 사판식 압축기는 복수의 실린더보어(11)가 방사상으로 형성되는 실린더블록(10)과, 상기 실린더블록(10)의 전방에 결합되어 크랭크실(21)을 형성하는 전방하우징(20), 그리고 실린더블록(10)의 후방에 결합되어 흡입실(32)과 토출실(31)을 형성하는 후방하우징(30)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 실린더보어(11)에는 피스톤(62)이 수납되며, 상기 피스톤(62)은 사판(66)의 회전에 의해 상기 실린더보어(11) 내를 직선 왕복운동함으로써, 상기 실린더보어(11) 내로 유입되는 냉매를 압축하게 된다.

이와 함께, 상기 실린더블록(10)과 상기 후방하우징(30) 사이에는 밸브유닛(40)이 구비되며, 상기 밸브유닛(40)은 상기 후방하우징(30)의 토출실(31)을 상기 실린더보어(12) 내부의 공간과의 선택적인 연통되도록 하는 역할을 수행한다.

상기한 밸브유닛(40)은 토출공(41a)이 형성된 밸브플레이트(41)와, 상기 밸브플레이트(41)를 선택적으로 개폐하는 토출밸브(42)를 포함하여 구성된다.

그러나, 전술한 바와 같이 구성된 종래 기술에 따른 압축기는 첨부된 도 3 및 도 4와 같이 사판(66)의 회전에 의한 피스톤(62)의 왕복 동작으로 상기 실린더보어(12) 내의 냉매에 대한 압축이 진행되는 과정에서 상기 밸브유닛(40)의 밸브플레이트(41)에 형성된 토출공(41a)으로 인한 사체적에 의해 압축 성능의 저하가 야기될 수밖에 없다는 문제점을 가진다.

즉, 상기 밸브플레이트(41)의 토출공(41a)이 이루는 공간이 사체적으로 제공되기 때문에 이렇게 제공된 사체적으로 인한 압축 성능의 저하가 발생된 것이다.

본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 압축기에서의 냉매 압축시 사체적을 줄일 수 있도록 하여 냉매 압축 효율을 향상시킬 수 있도록 하면서도 기존의 피스톤 설비를 그대로 이용할 수 있도록 하여 제조 단가의 상승을 최대한 저감할 수 있도록 한 새로운 형태의 압축기를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압축기에 따르면 복수의 실린더보어를 갖는 실린더블록과, 상기 실린더블록의 실린더보어 내부를 왕복 이동하면서 상기 실린더보어 내의 냉매를 압축하는 피스톤과, 상기 실린더블록의 후방에 결합되면서 흡입실 및 토출실을 갖는 후방하우징과, 상기 실린더블록과 후방하우징 사이에 구비되면서 상기 실린더보어와 상기 토출실 간의 공간을 연통하는 토출공이 형성된 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트의 토출공을 선택적으로 개폐하는 토출밸브를 포함하는 압축기에 있어서, 상기 피스톤과는 별개로 제공되며, 일부는 상기 피스톤의 끝단면인 상기 밸브플레이트와의 접촉면에 결합 고정됨과 더불어 다른 일부는 상기 밸브플레이트의 토출공 내로 삽입되면서 토출공에 의한 사체적을 저감시키는 사체적 저감부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 사체적 저감부는 상기 피스톤의 끝단면을 관통하여 압입 혹은, 나사체결되는 고정부와, 상기 밸브플레이트의 토출공 내로 삽입되는 삽입부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 사체적 저감부를 이루는 삽입부는 상기 고정부로부터 상기 토출공을 향하는 측으로 갈수록 점차 직경이 감소되도록 경사 혹은, 라운드지게 형성되고, 상기 밸브플레이트의 토출공은 상기 사체적 저감부의 삽입부가 인입되는 입구측으로부터 그 반대측으로 갈수록 상기 삽입부와 대응되는 형상으로 경사 혹은, 라운드지도록 관통 형성된 테이퍼형 관통단과, 상기 테이퍼형 관통단의 끝단으로부터 수평하게 관통 형성된 수평형 관통단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이와 함께, 상기 사체적 저감부를 이루는 삽입부는 상기 고정부로부터 연장 형성되는 부위를 이루는 기저부와, 상기 기저부로부터 연장되면서 끝단을 이루는 연장부를 포함하며, 상기 기저부의 경사각은 상기 연장부의 경사각에 비해 크게 형성됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 압축기는 사체적 저감부로 인해 압축 공간 내에 존재하는 사체적을 최소화할 수 있게 되고, 이러한 사체적의 저감으로 인해 동일 면적에서 더욱 향상된 압축 성능을 얻을 수 있게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 압축기를 이루는 사체적 저감부는 피스톤과는 별도로 제공되면서 상기 피스톤에 압입 고정되기 때문에 상기 피스톤의 운반을 위한 포장 부피를 최소화할 수 있게 되어, 피스톤과 사체적 저감부가 일체형으로 형성되는 구조에 비해 물류 비용의 저감을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.

뿐만 아니라, 본 발명의 압축기는 상기 사체적 저감부가 상기 피스톤과 별개로 제공되기 때문에 상기 피스톤의 제조는 기존의 설비를 그대로 이용할 수 있게 되어 설치 교체로 인한 비용 발생을 최소화할 수 있게 된 효과를 가진다. 즉, 상기 사체적 저감부가 상기 피스톤에 일체형으로 형성될 경우 기존의 피스톤만을 제조하는 설비의 전체적인 교체가 불가피한 반면, 본 발명은 상기 사체적 저감부가 상기 피스톤과 별개로 제공되기 때문에 설비의 전체적인 교체가 필요치 않는 것이다.

도 1은 종래 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 2는 종래 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 피스톤 구조를 설명하기 위해 나타낸 사시도
도 3 및 도 4는 종래 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 피스톤에 의한 냉매 압축 과정을 설명하기 위해 나타낸 도 1의 “A”부위에 대한 요부 동작도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기의 피스톤 구조를 설명하기 위해 나타낸 사시도
도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기의 피스톤에 의한 냉매 압축 과정을 설명하기 위해 나타낸 도 5의 “B”부위에 대한 요부 동작도

이하, 본 발명의 압축기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 5에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기의 내부 구조가 도시되고 있다.

이를 토대로 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기는 크게 실린더블록(100)과, 전방하우징(200)과, 후방하우징(300)과, 밸브유닛(400) 그리고, 사체적 저감부(500)를 포함하여 구성된다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 실린더블록(100)은 상기 전방하우징(200) 및 후방하우징(300)과 함께 압축기의 외관을 형성하는 부위이다.

상기한 실린더블록(100)에는 중앙을 관통하는 센터보어(110)가 형성됨과 더불어 상기 센터보어(110)를 기준으로 방사 방향측에 복수의 실린더보어(120)가 관통 형성되며, 상기 센터보어(110) 내로는 구동축(610)이 관통 설치된다.

이와 함께, 상기 각 실린더보어(120)의 내부에는 피스톤(620)이 직선 왕복운동 가능하도록 각각 설치된다.

다음으로, 상기 전방하우징(200)은 상기 실린더블럭(100)의 전방에 결합되면서 가변용량형 사판식 압축기의 전방 몸체를 형성하는 부위이다.

상기한 전방하우징(200)의 내부는 크랭크실(210)을 형성하며, 상기 크랭크실(210) 내부에는 상기 실린더보어(120) 내의 피스톤(620)을 직선 왕복운동시키는 구동부가 구비된다.

상기 구동부는 엔진의 구동력을 풀리(2)로부터 전달받아 회전되는 구동축(610)과, 상기 구동축(610)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬리브(640)와, 크랭크실(210) 내에서 상기 구동축(610)에 결합되어 상기 구동축(610)과 함께 회전하는 로터(630)와, 상기 슬리브(640)에 회동 가능하게 결합됨과 더불어 상기 로터(630)와는 힌지핀(650)에 의해 서로 결합된 사판허브(670)와, 상기 사판허브(670)에 그의 경사각이 가변적으로 변경 가능하게 설치되면서 사판허브(670)와 함께 회전되는 사판(660)을 포함하여 구성된다.

다음으로, 상기 후방하우징(300)은 상기 실린더블럭(100)의 후방에 결합되면서 가변용량형 사판식 압축기의 후방 몸체를 형성하는 부위이다.

상기한 후방하우징(300)에는 상기 실린더보어(120) 내에서 압축된 냉매가스가 토출되는 토출실(310) 및 외부로부터 냉매가스를 제공받아 상기 실린더보어(120) 내로 제공하는 흡입실(320)이 형성된다.

다음으로, 상기 밸브유닛(400)은 상기 후방하우징(300)의 토출실(310)을 상기 실린더보어(120) 내부의 공간과의 선택적인 연통되도록 하는 구성이다.

상기한 밸브유닛(400)은 상기 실린더블록(100)과 상기 후방하우징(300) 사이에 구비되며, 토출공(411)이 형성된 밸브플레이트(410)와, 상기 밸브플레이트(410)를 선택적으로 개폐하는 토출밸브(420)를 포함하여 구성된다.

다음으로, 상기 사체적 저감부(500)는 실린더보어(120)와 연통되는 밸브플레이트(410)의 토출공(411)에 의해 발생되는 사체적을 저감하기 위한 일련의 구성이다.

즉, 상기 토출공(411)이 갖는 공간만큼 사체적이 발생되어 해당 사체적에 대응되는 효율만큼 압축 효율이 저감됨을 고려할 때 상기 사체적 저감부(500)를 이용하여 상기 토출공(411)에 의해 형성되는 사체적이 최소화될 수 있도록 함으로써 압축 효율의 향상을 이룰 수 있도록 한 것이다.

상기한 사체적 저감부(500)는 상기 피스톤(620)과는 별개로 제공되며, 상기 피스톤(620)의 끝단면인 상기 밸브플레이트(410)와의 접촉면에 결합 고정되는 고정부(510)와, 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411) 내로 삽입되는 삽입부(520)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 고정부(510)는 상기 피스톤(620)의 끝단면을 관통하여 압입 고정되도록 구성됨으로써 상기 피스톤(620)과는 별개의 물류 관리가 가능하다. 물론, 상기한 고정부(510)와 상기 피스톤(620)의 끝단면 간의 결합은 나사 체결 방식으로의 결합으로 수행될 수도 있다.

또한, 상기 삽입부(520)는 상기 고정부(510)로부터 연장 형성되면서 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411) 내로 삽입되도록 구성된다.

이때, 상기 삽입부(520)는 상기 고정부(510)로부터 상기 토출공(411)을 향하는 측으로 갈수록 점차 직경이 감소되도록 경사 혹은, 라운드지게 형성된다. 이러한 구조는 실린더보어(120) 내에서 압축된 냉매가 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411)으로 원활히 토출되도록 안내하는 역할을 수행하도록 하여 토출 저항의 저감을 이룰 수 있도록 한 것이다.

특히, 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411)은 상기 사체적 저감부(500)의 삽입부(520)가 인입되는 입구측으로부터 그 반대측으로 갈수록 상기 삽입부(520)와 대응되는 형상으로 경사 혹은, 라운드지도록 관통 형성된 테이퍼형 관통단(411a)과, 상기 테이퍼형 관통단(411a)의 끝단으로부터 수평하게 관통 형성된 수평형 관통단(411b)을 포함하여 구성함으로써 토출 저항이 더욱 저감될 수 있도록 함이 바람직하다.

이와 함께, 본 발명의 실시예에서는 상기한 삽입부(520)가 상기 고정부(510)로부터 연장 형성되는 부위를 이루는 기저부(521)와, 상기 기저부(521)로부터 연장되면서 끝단을 이루는 연장부(522)를 포함하며, 상기 기저부(521)의 경사각은 상기 연장부(522)의 경사각에 비해 크게 형성됨을 특징으로 제시한다.

이러한 삽입부(520)의 구조는 냉매의 토출 유동에 대한 안내가 자연스럽게 이루어질 수 있도록 함으로써 토출 저항을 더욱 저감시킬 수 있도록 한 것이다. 물론, 이의 경우 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411)을 이루는 테이퍼형 관통단(411a) 및 수평형 관통단(411b) 역시 상기한 사체적 저감부(500)의 삽입부(520)와 대응되는 구조로 형성됨이 더욱 바람직하다.

하기에서는, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 운전 과정을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

우선, 첨부된 도 5와 같은 최초의 상태에서 구동부를 이루는 구동축(610)이 풀리(2)를 통해 전달받은 엔진의 구동력에 의해 회전되면 로터(630) 역시 상기 구동축(610)과 함께 회전된다.

그리고, 상기 로터(630)의 회전이 이루어질 경우 크랭크실(210) 내의 설정 압력과 가압스프링(680)의 탄성 가압 작용에 의해 사판(660)이 구동축(610)의 길이방향을 따라 왕복 이동함과 동시에 그의 경사각이 가변하면서 회전된다.

그리고, 상기한 사판(660)의 기울어짐이 이루어진 상태로의 회전이 이루어지면 이 사판(660)에 연결된 피스톤(620)은 실린더보어(120) 내에서 직선 왕복이동하면서 상기 실린더보어(120) 내의 냉매를 압축시키게 되며, 계속해서 상기 압축된 냉매는 밸브플레이트(410)의 토출공(411)을 통해 후방하우징(300)의 토출실(310)로 토출된 후 압축기의 외부로 배출된다. 이는, 첨부된 도 7 및 도 8과 같다.

이때, 상기 피스톤(620)의 끝단면에 설치된 사체적 저감부(500)는 상기 피스톤(620)과 함께 실린더보어(120) 내를 왕복 이동하면서 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411) 내로 선택적인 삽입이 이루어짐에 따라 상기 토출공(411)으로 인해 존재하는 사체적의 저감이 이루어지며, 이로 인해 상기 냉매에 대한 압축 성능의 향상을 이룰 수 있게 된다.

특히, 상기 사체적 저감부(500)를 이루는 삽입부(520)는 라운드 구조로 경사지게 형성되기 때문에 상기 실린더보어(120) 내에서 압축된 냉매에 대한 토출 유동을 상기 토출공(411) 측으로 원활히 유도하는 역할을 하게 되며, 이로 인해 상기 냉매의 토출 저항이 더욱 저감됨으로써 더욱 향상된 압축 성능을 얻을 수 있게 된다.

한편, 전술된 본 발명의 사체적 저감부(500)가 구비된 압축기는 가변용량형 사판식 압축기를 그 실시예로 제시하였지만, 이에 한정되지는 않는다.

즉, 상기 사체적 저감부(500)에 따른 구성은 피스톤(620)의 왕복 운동에 의해 냉매를 압축하는 왕복동식 압축기라면 어떠한 종류이든 상관없다.

이렇듯, 본 발명에 따른 압축기는 사체적 저감부(500)로 인해 압축 공간 내에 존재하는 사체적을 최소화할 수 있게 되고, 이러한 사체적의 저감으로 인해 본 발명은 동일 면적에서 더욱 향상된 압축 성능을 얻을 수 있다는 장점을 가진다.

특히, 상기 사체적 저감부(500)는 피스톤(620)과는 별도로 제공되면서 상기 피스톤(620)에 압입 고정되기 때문에 상기 피스톤(620)의 운반을 위한 포장 부피를 최소화할 수 있게 되어, 피스톤(620)과 사체적 저감부(500)가 일체형으로 형성되는 구조에 비해 물류 비용의 저감을 이룰 수 있다는 장점을 가진다.

뿐만 아니라, 상기 사체적 저감부(500)가 상기 피스톤(620)에 일체형으로 형성될 경우에는 기존의 피스톤만을 제조하는 제조 설비의 전체적인 교체가 불가피하지만, 전술된 본 발명에서와 같이 상기 사체적 저감부(500)가 상기 피스톤(620)과 별개로 제공되기 때문에 상기 피스톤(620)의 제조는 기존의 설비를 그대로 이용할 수 있게 되어 설비 교체로 인한 비용 발생을 최소화할 수 있다는 장점을 가진다.

100. 실린더블록 110. 센터보어
120. 실린더보어 200. 전방하우징
210. 크랭크실 300. 후방하우징
310. 토출실 320. 흡입실
400. 밸브유닛 410. 밸브플레이트
411. 토출공 411a. 테이퍼형 관통단
411b. 수평형 관통단 420. 토출밸브
500. 사체적 저감부 510. 고정부
520. 삽입부 521. 기저부
522. 연장부 610. 구동축
620. 피스톤 630. 로터
640. 슬리브 650. 힌지핀
660. 사판 670. 사판허브
680. 가압스프링

Claims (4)

1. 복수의 실린더보어(120)를 갖는 실린더블록(100)과, 상기 실린더블록(100)의 실린더보어(120) 내부를 왕복 이동하면서 상기 실린더보어(120) 내의 냉매를 압축하는 피스톤(620)과, 상기 실린더블록(100)의 후방에 결합되면서 흡입실(320) 및 토출실(310)을 갖는 후방하우징(300)과, 상기 실린더블록(100)과 후방하우징(300) 사이에 구비되면서 상기 실린더보어(120)와 상기 토출실(310) 간의 공간을 연통하는 토출공(411)이 형성된 밸브플레이트(410)와, 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411)을 선택적으로 개폐하는 토출밸브(420)를 포함하는 압축기에 있어서,
   상기 피스톤(620)과는 별개로 제공되며, 일부는 상기 피스톤(620)의 끝단면인 상기 밸브플레이트(410)와의 접촉면에 결합 고정됨과 더불어 다른 일부는 상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411) 내로 삽입되면서 토출공(411)에 의한 사체적을 저감시키는 사체적 저감부(500)가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 사체적 저감부(500)는
   상기 피스톤(620)의 끝단면을 관통하여 압입 혹은, 나사체결되는 고정부(510)와,
   상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411) 내로 삽입되는 삽입부(520)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 사체적 저감부(500)를 이루는 삽입부(520)는 상기 고정부(510)로부터 상기 토출공(411)을 향하는 측으로 갈수록 점차 직경이 감소되도록 경사 혹은, 라운드지게 형성되고,
   상기 밸브플레이트(410)의 토출공(411)은 상기 사체적 저감부(500)의 삽입부(520)이 인입되는 입구측으로부터 그 반대측으로 갈수록 상기 삽입부(520)와 대응되는 형상으로 경사 혹은, 라운드지도록 관통 형성된 테이퍼형 관통단(411a)과, 상기 테이퍼형 관통단(411a)의 끝단으로부터 수평하게 관통 형성된 수평형 관통단(411b)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 사체적 저감부(500)를 이루는 삽입부(520)는
   상기 고정부(510)로부터 연장 형성되는 부위를 이루는 기저부(521)와, 상기 기저부(521)로부터 연장되면서 끝단을 이루는 연장부(522)를 포함하며,
   상기 기저부(521)의 경사각은 상기 연장부(522)의 경사각에 비해 크게 형성됨을 특징으로 하는 압축기.
   

Images