KR20170071071A - 오일 분리기를 구비하는 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

사판식 압축기는 내부에 실린더 블록을 구비하는 하우징, 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 구동 축, 상기 구동 축과 함께 회전하도록 상기 구동 축에 체결되며 상기 하우징 내에 배치되는 사판, 상기 사판의 회전에 대응하여 왕복 운동을 하면서 냉매의 흡입, 압축 및 토출이 이루어지도록 하는 복수의 피스톤, 상기 하우징의 전방에 체결되는 전방 헤드, 상기 하우징의 후방에 체결되며 배출 포트를 형성하는 후방 헤드, 상기 후방 헤드의 배출 포트 내에 배치되어 냉매에 혼합된 오일을 분리하도록 작동하는 오일 분리기, 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 저장되는 오일 챔버, 그리고 상기 오일 챔버에 저장된 오일을 상기 하우징 내로 유입시키기 위한 오일 유입 통로를 포함한다. 상기 오일 유입 통로는 상기 전방 헤드, 상기 하우징 그리고 상기 후방 헤드를 서로 고정하기 위한 관통 볼트가 지나는 통로와 상기 오일 챔버를 연결하도록 형성된다.

Description

오일 분리기를 구비하는 사판식 압축기{Swash plate compressor with oil separator}

본 발명은 차량용 사판식 압축기에 관한 것이다.

차량의 에어컨에 사판식 압축기가 널리 사용되고 있다. 통상적으로 사판식 압축기는 구동축 및 이에 장착되어 구동축과 함께 회전하는 사판(swash plate)을 포함하며, 사판의 회전에 의해 사판에 맞물린 피스톤이 왕복 운동을 하면서 냉매의 흡입 및 압축이 이루어진다.

윤활을 위해 냉매에 오일이 혼합되는데, 냉매에 혼합된 오일은 윤활 기능을 하게 되나 냉각 성능을 저하시키는 요인이 된다. 기존에 스크롤 압축기의 경우 냉매로부터 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(oil separator)를 사용하는 기술이 소개되었다. 그러나 사판식 압축기의 경우 오일 분리기가 사용되지 않고 있어 냉매에 혼합된 오일에 의해 에어컨 시스템의 전체 성능이 저하되는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-0282042 (공고일자: 2001년 02월 15일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배출되는 냉매에 함유된 오일을 분리할 수 있는 기능을 가지는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기는 내부에 실린더 블록을 구비하는 하우징, 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 구동 축, 상기 구동 축과 함께 회전하도록 상기 구동 축에 체결되며 상기 하우징 내에 배치되는 사판, 상기 사판의 회전에 대응하여 왕복 운동을 하면서 냉매의 흡입, 압축 및 토출이 이루어지도록 하는 복수의 피스톤, 상기 하우징의 전방에 체결되는 전방 헤드, 상기 하우징의 후방에 체결되며 배출 포트를 형성하는 후방 헤드, 상기 후방 헤드의 배출 포트 내에 배치되어 냉매에 혼합된 오일을 분리하도록 작동하는 오일 분리기, 상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 저장되는 오일 챔버, 그리고 상기 오일 챔버에 저장된 오일을 상기 하우징 내로 유입시키기 위한 오일 유입 통로를 포함한다. 상기 오일 유입 통로는 상기 전방 헤드, 상기 하우징 그리고 상기 후방 헤드를 서로 고정하기 위한 관통 볼트가 지나는 통로와 상기 오일 챔버를 연결하도록 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 사판식 압축기는 상기 하우징과 상기 후방 헤드 사이에 배치되는 밸브 플레이트, 그리고 상기 밸브 플레이트와 상기 후방 헤드 사이 및 상기 하우징과 상기 밸브 플레이트 사이 중 하나 이상에 배치되는 하나 이상의 가스켓을 더 포함한다.

상기 오일 챔버는 상기 후방 헤드 내에 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 배출 포트에 오일 분리기가 설치됨으로써 배출되는 냉매에 포함된 오일을 분리할 수 있고 그에 의해 에어컨의 전체 성능을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기를 보여주는 단면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예는 사판식 압축기에 관한 것이며, 사판의 경사각이 변하면서 압축이 용량이 가변되는 가변 용량식 사판식 압축기 및 사판의 경사각이 일정하게 유지되는 고정 용량식 사판식 압축기에 모두 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 하우징(10)은 그 내부에 실린더 블록(11)을 구비한다. 실린더 블록(11)은 하우징(10)의 외부를 형성하는 부분과 일체로 형성될 수도 있고 별도의 부재로 형성된 후 조립될 수도 있다.

실린더 블록(11)은 내부에 길이방향(즉 도 1에서 좌우 방향)으로 연장되는 복수의 실린더 보어(cylinder bore)(13)를 구비한다.

구동 축(15)은 하우징(10)에 회전 가능하게 장착된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 축(15)은 일부가 하우징(10)의 전방으로 노출되는 상태로 하우징(10)에 장착될 수 있다.

사판(17)은 구동 축(15)과 함께 회전하도록 구동 축(15)에 체결되며, 예를 들어 사판(17)은 연결 부재에 의해 구동 축(15)에 체결될 수 있다. 이때, 구동 축(15)과 실린더 블록(11) 사이에에는 부싱(bushing)(21)이 배치될 수 있다. 구동 축(15)은 선택적으로 동력을 전달할 수 있도록 형성되는 동력 전달 유닛(20)에 연결될 수 있다.

한편, 복수의 피스톤(23)이 사판(17)에 체결된다. 복수의 피스톤(23)은 복수의 실린더 보어(13) 내에 왕복 운동을 할 수 있도록 각각 배치된다. 복수의 피스톤(23)은 사판(17)의 회전에 대응하여 전후 방향(즉 도 1에서 좌우 방향)의 왕복 운동을 하도록 형성되며, 복수의 피스톤(23)의 왕복 운동에 의해 냉매의 흡입, 압축 및 토출이 이루어지게 된다.

전방 헤드(25) 및 후방 헤드(27)가 하우징(10)의 전방 및 후방에 각각 체결된다. 이때, 밀봉을 위해 전방 헤드(25)와 하우징(10) 사이에 밸브 플레이트(29)와 가스켓(31)이 각각 배치될 수 있으며, 마찬가지로 하우징(10)과 후방 헤드(27) 사이에 밸브 플레이트(33)와 가스켓(35)이 각각 배치될 수 있다. 이때, 도 1에는 가스켓(31)이 전방 헤드(25)의 양 측에 각각 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 가스켓(31)은 전방 헤드(25)의 한 쪽에만 배치될 수도 있다. 마찬가지로, 도 1에는 가스켓(35)이 후방 헤드(27)의 양 측에 각각 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 가스켓(35)은 전방 헤드(27)의 한 쪽에만 배치될 수도 있다.

이때, 후방 헤드(27)는 압축된 냉매가 토출되는 배출 포트(37)를 형성한다. 즉, 피스톤(23)의 작동에 의해 압축된 냉매는 하우징(10)의 후방으로 이동하여 배출 포트(37)를 통해서 외부로 배출된다.

오일 분리기(41)기 배출 포트(37) 내에 배치된다. 오일 분리기(41)는 배출 포트(27)를 통해서 배출되는 냉매에 혼합된 오일을 분리하도록 작동한다. 오일 분리기(41)는 배출 포트(27)를 통해서 배출되는 냉매가 통과하는 서로 다른 폭의 부분으로 이루어지는 관 부재로 구현될 수 있으며, 고압으로 토출되는 냉매가 오일 분리기(41)를 통과하는 과정에서 냉매에 함유된 오일이 원심력에 의해 오일 분리기(41)의 벽에 부딪히면서 오일이 분리될 수 있다. 이러한 오일 분리기(41)는 기존에 스크롤 압축기 등에서 사용되는 오일 분리기와 형태 및 작용 방식이 동일할 수 있으므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

오일 분리기(41)에서 분리된 오일이 저장되는 오일 챔버(43)가 구비된다. 예를 들어, 오일 챔버(43)는 도 1에 도시된 바와 같이 후방 헤드(27) 내에 배치될 수 있다.

그리고 오일 챔버(43)는 오일 분리기(41)의 하부에 배치됨으로써, 오일 분리기(41)에서 분리된 오일이 중력에 의해 오일 챔버(43)로 쉽게 이동할 수 있다.

한편, 오일 챔버(43)에 저장된 오일을 하우징(10) 내로 유입시키기 위한 오일 유입 통로(47)가 구비된다.

이때, 오일 유입 통로(147)는 전방 헤드(25), 하우징(10) 그리고 후방 헤드(27)를 서로 고정하기 위한 관통 볼트(160)가 지나는 통로(161)와 오일 챔버(143)를 연결하도록 형성된다. 즉, 본 실시예에서는, 관통 볼트(160)가 지나는 통로(170)와 관통 볼트(16) 사이의 공간을 이용하여 오일 분리기(41)에서 분리된 오일이 하우징(10) 내로 다시 유입되도록 하는 것이다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 관통 볼트(160)는 머리(161), 몸체(163) 그리고 몸체(163)의 선단부에 구비되는 나사산(165)으로 구성될 수 있으며, 머리(161)가 전방 헤드(25)의 일면을 지지한 상태에서 나사산(165)이 후방 헤드(27)에 구비되는 암 나사산(28)에 체결됨으로써 관통 볼트(60)에 의해 전방 헤드(25), 하우징(10) 및 후방 헤드(27)가 서로 고정될 수 있다. 이때, 나사산(65)의 외경이 몸체(163)의 외경보다 약간 크도록 형성되기 때문에 몸체(163)의 외면과 통로(170)를 형성하는 면 사이의 공간이 존재하게 되고, 오일 유입 통로(47)가 이 공간과 오일 챔버(143)를 연결하도록 형성된다.

이때, 관통 볼트(160)가 밸브 플레이트(33) 및 가스켓(35)도 통과하여야 하기 때문에, 밸브 플레이트(33)와 가스켓(35)에 각각 관통 구멍(34, 36)이 형성되고 관통 볼트(160)가 이들 관통 구멍(34, 36)을 통과하게 된다. 이때, 관통 구멍(34, 36)의 내경이 관통 볼트(160)의 몸체(163)의 외경보다 크게 되어 양자 사이에 공간이 존재한다. 그리고 오일 유입 통로(147)가 오일 챔버(143)와 후방의 가스켓(35)의 관통 구멍(36)을 연결함으로써, 오일 챔버(143), 오일 유입 통로(147) 및 관통 볼트(160)가 지나는 통로(170)가 서로 연결되며, 그에 의해 오일 챔버(143)에 저장되는 오일이 하우징(10) 내로 유입될 수 있다.

이와 같이 오일 유입 통로(47)가 형성됨으로써, 오일 챔버(43)에 저장되는 오일이 오일 유입 통로(47)를 통해서 하우징(10) 내의 공간(예를 들어, 크랭크실)(12)으로 유입될 수 있다. 이에 의해 크랭크실 내의 윤활이 원활하게 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 하우징
11: 실린더 블록
13: 실린더 보어
15: 구동 축
17: 사판
21: 부싱
23: 피스톤
25: 전방 헤드
27: 후방 헤드
29, 33: 밸브 플레이트
31, 35: 가스켓
34, 36: 관통 구멍
37: 배출 포트
41: 오일 분리기
43: 오일 챔버
47: 오일 유입 통로
160: 관통 볼트

Claims (3)

1. 내부에 실린더 블록을 구비하는 하우징,
   상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 구동 축,
   상기 구동 축과 함께 회전하도록 상기 구동 축에 체결되며 상기 하우징 내에 배치되는 사판,
   상기 사판의 회전에 대응하여 왕복 운동을 하면서 냉매의 흡입, 압축 및 토출이 이루어지도록 하는 복수의 피스톤,
   상기 하우징의 전방에 체결되는 전방 헤드,
   상기 하우징의 후방에 체결되며 배출 포트를 형성하는 후방 헤드,
   상기 후방 헤드의 배출 포트 내에 배치되어 냉매에 혼합된 오일을 분리하도록 작동하는 오일 분리기,
   상기 오일 분리기에서 분리된 오일이 저장되는 오일 챔버, 그리고
   상기 오일 챔버에 저장된 오일을 상기 하우징 내로 유입시키기 위한 오일 유입 통로를 포함하며,
   상기 오일 유입 통로는 상기 전방 헤드, 상기 하우징 그리고 상기 후방 헤드를 서로 고정하기 위한 관통 볼트가 지나는 통로와 상기 오일 챔버를 연결하도록 형성되는 사판식 압축기.
2. 제1항에서,
   상기 하우징과 상기 후방 헤드 사이에 배치되는 밸브 플레이트, 그리고
   상기 밸브 플레이트와 상기 후방 헤드 사이 및 상기 하우징과 상기 밸브 플레이트 사이 중 하나 이상에 배치되는 하나 이상의 가스켓을 더 포함하는 사판식 압축기.
3. 제1항에서,
   상기 오일 챔버는 상기 후방 헤드 내에 배치되는 사판식 압축기.

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