KR20160108708A - 압축기의 오일 순환구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 구동축 중심에는 길이방향을 따라 관통 형성한 오일분리통로 및 상기 오일분리통로에서 상기 구동축에 결합된 베어링 및 사판의 위치의 반경 방향으로 관통 형성한 오일공급유로를 형성하여, 상기 구동축의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 상기 오일분리통로에서 냉매에 포함된 오일을 분리하고, 상기 오일분리통로에서 분리된 오일은 상기 오일분리통로를 따라 이동하면서 상기 오일공급유로를 통해 베어링 및 사판의 슈로 공급하도록 해, 오일순환율이 낮아 압축기의 효율이 증대되고, 마찰부의 윤활이 원활이 이루어져, 압축기의 내구 수명이 향상되는 압축기의 오일 순환구조를 제공한다.

Description

압축기의 오일 순환구조{Oil circulation structure of the compressor}

본 발명은 압축기의 오일 순환구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전방하우징의 토출실 주변에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 1차 오일분리가 이루어지고, 구동축에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 2차 오일분리가 이루어지며, 1차,2차 오일분리에 의해 생성된 오일을 구동축을 따라 이동하면서 베어링 및 사판등에 공급되어, 오일순환율이 낮아 압축기의 효율이 증대되고, 마찰부의 윤활이 원활이 이루어져, 압축기의 내구 수명이 향상되는 압축기의 오일 순환구조에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 압축기는 피스톤, 피스톤 구동장치, 실린더 블럭 및 밸브 등을 공통적으로 구비하고 있다.

상기한 압축기의 대표적인 예로서 근래에는 사판식 압축기를 많이 사용하고 있다.

이는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 운동제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 압축기 가동중에도 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

이러한 압축기에서는 흡입실로부터 냉매를 흡입하여 피스톤에 의해 압축하고, 이 압축된 냉매를 토출실로 토출하여 다음 냉각 사이클로 보내주는 작용을 반복하게 된다.

이 과정에서 토출실로 토출된 냉매에는 약간의 오일이 혼합되어 있기 때문에 이를 분리하고 순수한 냉매가스만을 방출할 필요가 있다.

이는 냉동 사이클에 오일이 존재하게 되면 유로저항이 늘어나게 되고 열전달이 방해받으며 전체적인 시스템 효율이 저하되기 때문이다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 공개특허 제10-2009-0089429호(2009.08.21)에서는 하우징과, 복수개의 실린더 보어를 가지고 있는 실린더 블럭과, 상기 실린더 보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 피스톤 구동수단과, 상기 피스톤에 연결된 피스톤 연결축과, 상기 피스톤의 바닥에 대향하여 설치되며 흡입구와 토출구가 형성된 밸브장치와, 상기 흡입/토출 밸브를 개재하여 상기 하우징에 형성된 흡입실과 토출실을 포함하여 구성되는 왕복동식 압축기의 단열 오일분리기에 있어서, 가스유출구가 형성된 내부 리세스와, 상기 내부 리세스의 둘레를 따라 형성되며 상기 토출구와 연통하는 외주 리세스와, 상기 내부 리세스로부터 외부로 연통된 오일 유출구를 포함하여 구성되고, 상기 토출실에 내장되어 있는 왕복동식 압축기의 단열 오일분리기를 제공하였다.

하지만 종래의 압축기에서는 토출된 냉매가 후방하우징에 직접 접촉하기 때문에 흡입실로 흡입되는 흡입가스의 온도가 영향을 받아 상승하게 되므로 압축기의 체적효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 압축기의 전방하우징 토출실 주변에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 1차 오일분리가 이루어지고, 구동축에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 2차 오일분리가 이루어지며, 1차,2차 오일분리에 의해 생성된 오일을 구동축을 따라 이동하면서 베어링 및 사판등에 공급되어, 오일순환율이 낮아 압축기의 효율이 증대되고, 마찰부의 윤활이 원활이 이루어져, 압축기의 내구 수명이 향상되는 압축기의 오일 순환구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 압축기의 오일 순환구조는 압축기의 구동축 중심에는 길이방향을 따라 관통 형성한 오일분리통로 및 상기 오일분리통로에서 상기 구동축에 결합된 베어링 및 사판의 위치의 반경 방향으로 관통 형성한 오일공급유로를 형성하여, 상기 구동축의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 상기 오일분리통로에서 냉매에 포함된 오일을 분리하고, 상기 오일분리통로에서 분리된 오일은 상기 오일분리통로를 따라 이동하면서 상기 오일공급유로를 통해 베어링 및 사판의 슈로 공급한다.

여기서 본 발명에 따른 압축기는 상기 압축기는 전방하우징, 후방하우징, 후방커버 및 내부에 복수 개의 실린더보어를 형성한 실린더블록을 포함하는 하우징과, 상기 하우징 내부에서 회전이 가능하게 베어링으로 지지되는 구동축과, 상기 구동축의 전방측에 일체로 고정되어, 상기 구동축이 회전함에 따라 회전하는 사판과, 상기 사판과 슈로 연결되고, 상기 사판과의 미끄럼 이동에 의해 상기 실린더보어에서 직선왕복 운동하는 피스톤을 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 하우징에는 모터하우징을 더 포함하고, 상기 모터하우징의 내부에는 외부에서 인가되는 전원으로 고정자 또는 회전자 중 어느 하나를 자화(磁化)시켜 구동축을 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 압축되는 냉매가스는 이산화탄소이다.

또한 본 발명에 따른 상기 전방하우징 내부 일측에 형성되어, 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 압축되어 토출된 냉매가스를 수용하는 토출실과, 상기 토출실과는 안내벽으로 분리 형성되고, 중심에는 냉매가스를 배출하는가스유출구를 형성한 내부리세스와, 상기 안내벽에는 토출실과 내부리세스를 연통하는 연통공 및 상기 전방하우징에서 상기 내부리세스와 외부를 연통하는 오일유출통로를 포함하여, 상기 토출실에서 연통공을 통해 공급된 냉매가스가 상기 가스유출구를 중심으로 내부리세스의 내면을 따라 와류되어 냉매에 포함된 오일을 분리해 상기 내부리세스에서 분리된 오일은 오일유출통로를 따라 배출한다.

이때 본 발명에 따른 상기 오일유출통로와 직교로 연결되고, 상기 전방하우징에서 실린더블록, 모터하우징, 후방하우징의 길이방향으로 형성한 오일유로를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 상기 후방하우징에서 상기 오일유로와 직교로 연결되고, 상기 오일유로를 따라 유동하는 오일을 상기 구동축의 후단으로 공급하는 오일유입통로를 포함할 수 있다.

더불어 본 발명에 따른 상기 오일유로의 일측에 구비되어, 상기 오일유로를 따라 유동하는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 압축기의 오일 순환구조는 다음과 같은 효과를 가진다.

압축기의 전방하우징 토출실 주변에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 1차 오일분리가 이루어지고, 구동축에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 2차 오일분리가 이루어지며, 1차,2차 오일분리에 의해 생성된 오일을 구동축을 따라 이동하면서 베어링 및 사판등에 공급되어, 오일순환율이 낮아 압축기의 효율이 증대되고, 마찰부의 윤활이 원활이 이루어져, 압축기의 내구 수명이 향상되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 오일 순환구조를 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 전방하우징의 토출실 주변에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 1차 오일분리가 이루어지고, 구동축에서 냉매에 포함된 오일을 분리하는 2차 오일분리가 이루어지며, 1차,2차 오일분리에 의해 생성된 오일을 구동축을 따라 이동하면서 베어링 및 사판 등에 공급되어, 오일순환율이 낮아 압축기의 효율이 증대되고, 마찰부의 윤활이 원활하게 이루어져, 압축기의 내구 수명이 향상되는 압축기의 오일 순환구조에 관한 것으로, 그 구성을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 압축기는 실린더 내 피스톤의 왕복 운동으로 가스를 응축압까지 압축하는 압축기의 오일 순환구조에 관한 것으로, 본 발명에서는 왕복식 압축기 중 전동식을 기준으로 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 압축기는 크게 하우징(100), 실린더블록(200), 구동축(300), 모터(400), 사판(310), 피스톤(500)을 포함한다.

상기한 각각의 구성요소를 보다 상세하게 살펴보면, 먼저 상기 하우징(100)은 복수 개로 구획하여 구분하는데, 흡입실(부호 미기재)과 토출실(111)을 구비한 전방하우징(110)과, 모터(400)를 내부에 수용하는 모터하우징(120)과, 상기 모터하우징(120)의 후방에 배치되어, 상기 구동축(300)의 후방측을 지지하는 후방하우징(130)과, 상기 후방하우징(130)의 후단을 마감하는 후방커버(140)를 포함한다.

이때 상기 전방하우징(110)과 모터하우징(120)의 사이에는 실린더블록(200)이 배치되고, 상기 실린더블록(200)은 그 내부에 복수 개의 실린더보어(210)를 형성한다.

상기 복수 개의 실린더보어(210)는 중심을 기준으로 방사상으로 배치되는 것이 바람직하고, 상기 전방하우징(110)과 실린더블록(200)의 사이에는 밸브플레이트(111)가 되어, 실린더보어(210)로 입출하는 유체의 출입을 단속한다.

그리고 본 발명에 따른 상기 전방하우징(110)의 내부 일측에는 피스톤(500)의 직선왕복운동으로 압축되어 토출된 냉매가스를 수용하는 토출실(111)과, 상기 토출실(111)과는 안내벽(112)으로 분리 형성되는 내부리세스(113)를 포함한다.

여기서 상기 내부리세스(113)의 중심에는 냉매가스를 배출하는 가스유출구(114)를 형성한다.

또한 상기 안내벽(112)에는 토출실(111)과 내부리세스(113)를 연통하는 연통공(115)을 형성하고, 상기 내부리세스(113)의 하부와 연통하며, 상기 전방하우징(110)에서 상기 내부리세스(113)와 외부를 연통하는 오일유출통로(116)를 형성한다.

따라서 상기한 전방하우징(110)의 구성에 따라 상기 토출실(111)에서 연통공(115)을 통해 공급된 오일을 포함하는 냉매가스가 상기 가스유출구(114)를 중심으로 내부리세스(113)의 내면을 따라 와류하면서 냉매에 포함된 오일을 분리하고, 상기 내부리세스(113)에서 분리된 오일은 오일유출통로(116)를 따라 전방하우징(110)에서 배출된다.

이때 상기 오일유출통로(116)는 오일유로(600)와 연결되는데, 상기 오일유로(600)는 상기 오일유출통로(116)와 직교로 연결되고, 상기 전방하우징(110)에서 실린더블록(200), 모터하우징(120), 후방하우징(130)의 길이방향으로 형성한다.

더불어 상기 후방하우징(130)에는 오일유입통로(610)를 형성하는데, 상기 오일유입통로(610)는 상기 오일유로(600)와 직교로 연결되고, 상기 오일유로(600)를 따라 유동하는 오일을 상기 구동축(300)의 후단으로 공급한다.

따라서 상기 내부리세스(113)에서 분리된 오일은 상기 오일유출통로(116)를 따라 오일유로(600)로 배출되고, 상기 오일유로(600)를 따라 상기 오일유입통로(610)를 통해 상기 구동축(300)의 후단으로 공급된다.

그리고 본 발명에 따른 상기 오일유로(600)의 일측에는 체크밸브(601)를 구비하여, 상기 오일유로(600)를 따라 유동하는 오일의 역류를 방지할 수 있다.

또한 상기 하우징(100)의 내부에는 구동축(300)이 회전이 가능하게 전방측은 상기 실린더블록(200)의 중심에 후방측은 후방하우징(130)의 중심에 베어링으로 지지된다.

이때 상기 구동축(300)의 전,후방측은 각각 베어링(320)에 의해 지지되고, 상기 구동축(300)의 전방측에는 사판(310)이 결합되어, 상기 구동축(300)이 회전함에 따라 회전하고, 상기 사판(310)에는 편두형의 피스톤(500)들이 슈(510)로 상기 사판(310)과 연결되어, 상기 사판(310)과의 미끄럼 이동에 의해 상기 실린더보어(210)에서 피스톤(500)들이 직선왕복 운동한다.

또한 상기 구동축(300)에 회전력을 제공하는 모터(400)는 상기 모터하우징(120)의 내부 수용되는데, 상기 모터(400)의 고정자(410)는 상기 모터하우징(120)의 내부 수용되고, 회전자(420)는 상기 구동축(300)에 구비되어, 외부에서 인가되는 전원으로 고정자 또는 회전자 중 어느 하나를 자화(磁化)시켜 구동축(300)을 회전시킨다.

따라서 외부에서 인가되는 전원으로 모터(400)의 고정자(410) 또는 회전자(420) 중 어느 하나를 자화(磁化)되어, 상기 구동축(300)이 회전하게 되면, 상기 구동축(300)이 회전함에 따라 상기 사판(310) 역시 회전하게 되고, 상기 사판(310)과 슈(510)로 연결된 피스톤(500)들은 상기 사판(310)과의 미끄럼 이동에 의해 상기 실린더보어(210)에서 직선왕복 운동하면서 유체를 압축하여 밸브플레이트(150)를 통해 흡입 및 토출 한다.

이때 상기 피스톤(500)의 직선왕복운동으로 압축되는 냉매가스는 이산화탄소를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구동축(300)의 중심에는 길이방향을 따라 관통 형성한 오일분리통로(301)를 형성하는데, 상기 오일분리통로(301)는 상기 구동축(300)의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 냉매에 포함된 오일을 분리하고, 길이방향을 따라 분리된 냉매 및 오일을 유동시키다.

또한 상기 구동축(300)에 결합된 베어링(320) 및 사판(310)의 위치의 상기 오일분리통로(301)에서 상기 구동축(300)의 반경방향으로 관통 형성한 오일공급유로(302)를 분기하여 연장 형성한다.

따라서 상기한 구성에 의해 상기 구동축(300)의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 상기 오일분리통로(301)에서 냉매에 포함된 오일을 분리하고, 상기 오일분리통로(301)에서 분리된 오일은 상기 오일분리통로(301)를 따라 이동하면서 상기 오일공급유로(302)를 통해 베어링(320) 및 사판(310)의 슈(510) 등로 기계적 마찰이 발생하는 부분으로 공급하여, 원활한 윤활이 이루어지도록 한다.

본 발명에서는 왕복식 압축기 중 전동식을 기준으로 설명하나 이에 한정하지 않는다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 하우징 110: 전방하우징
111: 토출실 112: 안내벽
113: 내부리세스 114: 가스유출구
115: 연통공 116: 오일유출통로
120: 모터하우징 130: 후방하우징
140: 후방커버 150: 밸브플레이트
200: 실린더블록 210: 실린더보어
300: 구동축 301: 오일분리통로
302: 오일공급유로 310: 사판
400: 모터 410: 고정자
420: 회전자 500: 피스톤
600: 오일유로

Claims (8)

1. 압축기의 구동축 중심에는 길이방향을 따라 관통 형성한 오일분리통로; 및
   상기 오일분리통로에서 상기 구동축에 결합된 베어링 및 사판의 위치의 반경방향으로 관통 형성한 오일공급유로;를 형성하여, 상기 구동축의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 상기 오일분리통로에서 냉매에 포함된 오일을 분리하고, 상기 오일분리통로에서 분리된 오일은 상기 오일분리통로를 따라 이동하면서 상기 오일공급유로를 통해 베어링 및 사판의 슈로 공급되는 압축기의 오일 순환구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 압축기는
   전방하우징, 후방하우징, 후방커버 및 내부에 복수 개의 실린더보어를 형성한 실린더블록을 포함하는 하우징;
   상기 하우징 내부에서 회전이 가능하게 베어링으로 지지되는 구동축;
   상기 구동축의 전방측에 일체로 고정되어, 상기 구동축이 회전함에 따라 회전하는 사판;
   상기 사판과 슈로 연결되고, 상기 사판과의 미끄럼 이동에 의해 상기 실린더보어에서 직선왕복 운동하는 피스톤;을 포함하는 압축기의 오일 순환구조.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하우징에는
   모터하우징을 더 포함하고,
   상기 모터하우징의 내부에는 외부에서 인가되는 전원으로 고정자 또는 회전자 중 어느 하나를 자화(磁化)시켜 구동축을 회전시키는 모터;를 포함하는 압축기의 오일 순환구조.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 피스톤의 직선왕복운동으로 압축되는 냉매가스는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 압축기의 오일 순환구조.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 전방하우징 내부 일측에 형성되어, 상기 피스톤의 직선왕복운동으로 압축되어 토출된 냉매가스를 수용하는 토출실;
   상기 토출실과는 안내벽으로 분리 형성되고, 중심에는 냉매가스를 배출하는가스유출구를 형성한 내부리세스;
   상기 안내벽에는 토출실과 내부리세스를 연통하는 연통공; 및
   상기 전방하우징에서 상기 내부리세스와 외부를 연통하는 오일유출통로;를 포함하여, 상기 토출실에서 연통공을 통해 공급된 냉매가스가 상기 가스유출구를 중심으로 내부리세스의 내면을 따라 와류되어 냉매에 포함된 오일을 분리하여, 상기 내부리세스에서 분리된 오일은 오일유출통로를 따라 배출하는 압축기의 오일 순환구조.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 오일유출통로와 직교로 연결되고, 상기 전방하우징에서 실린더블록, 모터하우징, 후방하우징의 길이방향으로 형성한 오일유로를 포함하는 압축기의 오일 순환구조.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 후방하우징에서 상기 오일유로와 직교로 연결되고, 상기 오일유로를 따라 유동하는 오일을 상기 구동축의 후단으로 공급하는 오일유입통로를 포함하는 압축기의 오일 순환구조.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 오일유로의 일측에 구비되어, 상기 오일유로를 따라 유동하는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브를 포함하는 압축기의 오일 순환구조.

Images