KR102032397B1 - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 다수의 실린더보어가 형성된 실린더블록, 실린더블록 내에 회전 가능하게 설치되고 구동력을 전달받아 회전되는 구동축, 구동축에 경사지게 설치되고 실린더블록의 내부에 형성된 사판실에서 회전되는 사판, 사판의 회전에 따라 실린더보어에서 직선 왕복 운동하며 냉매를 압축시키는 다수의 피스톤, 외부로부터 실린더블록의 내부로 냉매가 흡입되도록 실린더블록에 형성된 흡입구, 및 흡입구에 형성되며 흡입구를 통과하는 냉매의 유동 방향이 전환되도록 하는 전환부를 포함하는 사판식 압축기에 관한 것이다.

Description

사판식 압축기{A SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 냉매 흡입시 흡입 경로를 전환시켜 피스톤 외주면의 오일이 제거되지 않도록 하는 사판식 압축기에 관한 것이다.

자동차 공조 시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 기체 상태의 냉매를 흡입하고, 냉매를 액화하기 쉬운 고온 고압상태로 압축하여 응축기로 전달한다.

이와 같은 압축기에서는 실제로 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과, 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을 크랭크를 사용하여 다수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 구동축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있다. 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 회전스크롤과 고정스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

도 1에는 일반적인 사판식 압축기의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 일반적인 사판식 압축기의 실린더블록의 종단면도이다. 이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 사판식 압축기(1)는, 내부에 복수 개의 실린더보어(4a)가 형성되는 전후방실린더블록(4,4')과, 상기 전후방실린더블록(4,4')의 전방 및 후방에 각각 결합되어 토출실(2a,27a) 및 흡입실(2b,27b)을 형성하는 프론트헤드(2)와 리어헤드(27)를 포함한다. 상기 프론트헤드(2), 전후방실린더블록(4,4') 그리고 리어헤드(27)는 다수 개의 볼트(B)에 의해 결합되어 전체적인 압축기를 형성하게 된다.

상기 프론트헤드(2)는 대략 원통형상으로, 내부에는 토출실(2a) 및 흡입실(2b)이 형성된다. 상기 토출실(2a) 및 흡입실(2b)은 각각 전방실린더블록(4)의 실린더보어(4a)와 선택적으로 연통될 수 있다. 즉, 상기 프론트헤드(2)와 전방실린더블록(4) 사이에 설치된 밸브어셈블리(14)를 통하여, 냉매의 압력차에 기초하여 상기 토출실(2a) 및 흡입실(2b)은 각각의 실린더보어(4a)와 연통될 수 있도록 형성된다.

그리고 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 상기 전방실린더블록(4)과 후방실린더블록(4')에는 구동축(24)과 평행한 방향으로 형성되는 다수개의 실린더보어(4a)가 형성된다. 상기 실린더보어(4a)는 원통형상을 가지고, 원형으로 다수 개가 배열되어 있다. 상기 실린더보어(4a)는, 그 내부에서 직선 왕복운동하는 피스톤(30)에 의하여 냉매가 압축되는 공간이다.

상기 전후방실린더블록(4,4')의 외측에는 머플러부(5)가 구획되게 형성된다. 그리고 상기 전후방실린더블록(4,4')의 중앙에는 구동축(24)이 회전가능하게 지지되는 축공(6)이 형성된다. 그리고 상기 실린더보어(4a)와 축공(6)의 사이에 해당하는 부분에는 다수개의 연통홀(8)이 형성된다. 상기 연통홀(8)은 제품의 전체적인 무게를 감소시키기 위해 전후방실린더블록(4,4')에 형성되는 것으로서, 상기 실린더보어(4a)와 축공(6)을 제외한 부분에 형성될 수 있다.

그리고 상기 머플러부(5)의 내측에는 상기 전후방실린더블록(4,4')과의 사이에 흡입머플러실(10)이 형성된다. 상기 흡입머플러실(10)은 상기 전후방실린더블록(4,4')으로 흡입되는 냉매가 통과하는 부분이다. 상기 흡입머플러실(10)은, 상기 실린더보어(4a)로 흡입되는 냉매의 맥동과 소음을 줄이는 역할을 한다. 상기 흡입머플러실(10)과 흡입실(2b,27b)을 연통하는 연통공(11)이 형성되어 있다. 상기 흡입머플러실(10)을 통과한 냉매는 상기 연통공(11)을 통해 흡입실(2b,27b)로 유입된다.

상기 프론트헤드(2)와 전방실린더블록(4)의 사이에는, 흡입실(2b) 및 토출실(2a)과 실린더보어(4a) 사이에서 냉매의 유동을 제어하는 밸브어셈블리(14)가 구비된다. 즉 상기 밸브어셈블리(14)는 흡입실(2b)에서 실린더보어(4a)로의 냉매 유동과, 실린더보어(4a)에서 토출실(2a)로의 냉매 유동을 각각 제어한다.

상기 전방실린더블록(4) 및 후방실린더블록(4')의 내부에는 사판실(23)이 형성된다. 상기 사판실(23)에는 구동축(24)에 설치된 사판(25)이 회전가능하도록 설치되는 공간이다.

그리고 상기 사판(25)을 회전시키기 위한 구동축(24)이, 상기 프론트헤드(2)와 전방실린더블록(4) 및 후방실린더블록(4')의 중앙을 관통하여 설치된다. 상기 구동축(24)에는 대략 원판형상의 사판(25)이 구동축(24)에 일정한 각도로 경사지게 설치되어 있다.

상기 사판(25)과 피스톤(30)의 사이에는 슈(26)가 구비된다. 상기 슈(26)는 상기 사판(25)과 피스톤(30) 사이에 구비되어 사판(25)의 회전운동이 피스톤(30)으로 전달되어 상기 피스톤(30)이 직선 왕복운동을 하도록 설치되는 것이다.

이와 같이 상기 슈(26)를 통하여 직선 왕복운동하는 피스톤(30)은 상기 실린더보어(4a)의 내부와 대응되는 대략 원통 형상으로, 양단이 각각 전방실린더블록(4) 및 후방실린더블록(4')의 실린더보어(4a)에 설치되어 실린더(4a)의 내부로 공급된 냉매를 압축하게 된다.

상기 리어헤드(27)는 상기 후방실린더블록(4')의 일면에 장착되는 것이다. 상기 리어헤드(27)에는 토출실(27a) 및 흡입실(27b)이 형성된다. 상기 토출실(27a) 및 흡입실(27b)은 각각 후방실린더블록(4') 내부에 형성되는 실린더보어(4a)와 서로 연통된다. 그리고 상기 후방실린더블록(4')과 리어헤드(27) 사이에는 밸브어셈블리(14)가 설치되는 것도 상술한 바와 동일하다.

이와 같은 구성을 가지는 압축기의 동작을 설명한다. 외부에서 전달되는 구동력에 의해 상기 구동축(24)이 회전함에 따라, 상기 사판(25)이 구동축(24)과 함께 회전된다. 상기 사판(25)의 회전은 상기 피스톤(30)이 상기 실린더보어(4a) 내부에서 직선왕복운동을 하도록 한다.

이때 상기 구동축(24)이 회전함에 따라, 흡입실(2b,27b)의 냉매가 각각 실린더보어(4a) 내부로 흡입된다. 상기 냉매는 상기 흡입실(2b,27b)로 유입되기 전에 상기 흡입머플러실(10)을 통과하면서 맥동과 소음이 감소된다. 참고로 상기 실린더보어(4a)로 냉매가 흡입되는 것은 상기 피스톤(30)이 해당되는 실린더보어(4a) 내에서 하사점에서 상사점으로 이동하면서 실린더보어(4a) 내부의 압력이 낮은 상태일 때이다. 이와 같이, 상기 실린더보어(4a)에 냉매가 흡입되면, 해당되는 상기 실린더보어(4a) 내부에서 상기 피스톤(30)은 흡입된 냉매를 압축하는 방향으로 이동하게 된다.

냉매가 상기 실린더보어(4a) 내에서 압축되면, 상기 실린더보어(4a) 내부의 압력은 상대적으로 높아져 상기 토출실(2a,27a)로 냉매가 토출된다. 상기 토출실(2a,27a)로 토출된 냉매는 냉매토출구를 통해 응축기(미도시)쪽으로 전달된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 압축기에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

압축기의 내부, 구체적으로 전후방실린더블록(4,4') 내에서 왕복 운동하는 피스톤(30)은 운동시 마모, 소음, 및 진동이 발생하지 않도록 그 외주면에 오일막이 형성된다.

오일막이 형성된 다수의 피스톤(30) 중, 특히 연통공(11)에 인접하여 배치된 피스톤(30)의 경우, 냉매가 연통공(11)을 통해 흡입되는 과정에서 피스톤(30)의 외주면에 접촉되면서 흡입된다. 이 과정에서 냉매가 피스톤(30) 외주면의 오일막을 제거하게 된다. 이로 인해 해당 피스톤(30)은 왕복 운동 과정에서 고착 현상이 발생하며, 그 결과 피스톤(30)이 쉽게 마모되거나 압축기에서 소음 및 진동이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 냉매의 흡입 과정에서 피스톤 외주면에 형성된 오일막이 제거되지 않도록 하는 사판식 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기는, 내부에 다수의 실린더보어가 형성된 실린더블록, 상기 실린더블록 내에 회전 가능하게 설치되고 구동력을 전달받아 회전되는 구동축, 상기 구동축에 경사지게 설치되고 상기 실린더블록의 내부에 형성된 사판실에서 회전되는 사판, 상기 사판의 회전에 따라 상기 실린더보어에서 직선 왕복 운동하며 냉매를 압축시키는 다수의 피스톤, 외부로부터 상기 실린더블록의 내부로 냉매가 흡입되도록 상기 실린더블록에 형성된 흡입구, 및 상기 흡입구에 형성되며 상기 흡입구를 통과하는 냉매의 유동 방향이 전환되도록 하는 전환부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기에 있어서, 상기 전환부는 상기 흡입구를 통해 흡입되는 냉매가 상기 전환부의 일면에 접촉되면서 유동 방향이 전환되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기에 있어서, 상기 전환부는 상기 흡입구의 상기 실린더블록 내부 쪽 단부에서 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기에 있어서, 상기 전환부는 상기 실린더블록과 일체로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기에 있어서, 상기 전환부는, 냉매의 유동 방향이 상기 전환부의 일면에 접촉되기 전의 유동 방향에 대하여 경사진 방향으로 전환되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기에 있어서, 상기 전환부는 상기 흡입구를 통해 흡입되는 냉매가 상기 다수의 피스톤 중 상기 흡입구에 가장 인접한 피스톤의 외주면에 대하여 반경 방향을 향해 접촉되지 않도록 냉매의 유동 방향이 전환되도록 할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 실린더블록의 흡입구를 통과하는 냉매의 유동 방향을 전환시킴으로써 흡입구에 인접한 피스톤의 외주면에 형성된 오일막이 제거되지 않도록 할 수 있으며, 이로써 종래의 사판식 압축기에서 발생하였던 피스톤의 고착 현상이 발생하지 않게 된다.

도 1은 종래의 사판식 압축기를 나타낸 종단면도.
도 2는 종래의 사판식 압축기를 나타낸 횡단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기의 실린더블록을 나타낸 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 실린더블록의 요부 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기의 실린더블록을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 실린더블록의 요부 단면도이다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기는 실린더블록에 구성의 요지가 있으므로, 실린더블록을 제외하면 도 1에서 참조되는 종래의 사판식 압축기와 구성이 동일할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 사판식 압축기에 있어서 종래의 사판식 압축기와 동일한 구성에 대해서는 도 1을 참조하여 설명하기로 하며, 본 실시예에서 제시되는 종래의 사판식 압축기로부터 개선된 사항에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 도 1에 도시된 사판식 압축기는 양두식 사판식 압축기이면서 프론트헤드와 리어헤드에 별도로 흡입실이 마련되는 구조를 도시하고 있으나, 본 발명이 이와 같도록 한정되는 것은 아니다. 단두식 사판식 압축기, 또는 구동축 내부의 흡입로를 통해 냉매가 흡입되도록 하는 로터리밸브 타입의 사판식 압축기에서도, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명될 본 실시예에 따른 사판식 압축기의 특징이 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기는 실린더블록(4,4'), 구동축(24), 사판(25), 및 피스톤(30)을 포함할 수 있다.

실린더블록(4,4')은 도시된 바와 같이 전,후방 실린더블록(4,4')로 구성될 수 있다. 전, 후방 실린더블록(4,4')의 전방 및 후방에는 토출실(2a,27a) 및 흡입실(2b,27b)을 형성하는 프론트헤드(2)와 리어헤드(27)가 각각 결합될 수 있다. 프론트헤드(2)와 전, 후방 실린더블록(4,4') 그리고 리어헤드(27)는 다수 개의 볼트(B)에 의해 결합될 수 있다. 다만, 도시된 예에서는 실린더블록(4,4')이 상호 결합되는 전, 후방 실린더블록(4,4')으로 이루어진 예가 도시되어 있으나, 이러한 예로 한정되는 것은 아니다. 전, 후방 실린더블록(4,4')이 일체로 이루어질 수도 있다.

전, 후방 실린더블록(4,4')은 내부에 사판실(23)이 형성될 수 있다. 그리고 전, 후방 실린더블록(2,2')에는, 각각 복수 개의 실린더보어(4a)가 형성될 수 있다. 실린더보어(4a)는 도 3에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라 이격되어 배열될 수 있으며, 원통 형상일 수 있다. 실린더보어(4a)에는 피스톤(30)이 직선왕복운동 가능하게 설치된다.

전, 후방 실린더블록(4,4')의 중앙에는 구동축(24)이 설치되기 위한 축공(6)이 형성될 수 있다. 축공(6)은 전, 후방 실린더블록(4,4')을 전후방으로 관통하여 형성된다.

축공(6)에 설치된 구동축(24)에는 사판(25)이 구동축(24)과 함께 회전되도록 설치된다. 사판(25)은 실린더블록(4,4') 내에 형성되는 사판실(23)에서 회전하게 되며, 사판(25)의 회전에 따라 피스톤(30)이 직선 왕복 운동하게 된다. 사판(25)과 피스톤(30)의 상호 연결 구조는 사판식 압축기 구조에서 이미 공개되어 있는 일반적인 구조이므로 자세한 설명은 생략한다.

실린더보어(4a)와 축공(6)의 사이에 해당하는 부분에는 다수개의 연통홀(8)이 형성될 수 있다. 상기 연통홀(8)은 제품의 전체적인 무게를 감소시키기 위해 전, 후방 실린더블록(4,4')에 형성될 수 있으며, 상기 실린더보어(4a)와 축공(6)을 제외한 부분에 형성될 수 있다.

한편, 실린더블럭(4,4')에는 실린더블록(4,4')의 외부로부터 실린더블록(4,4')의 내부로 냉매가 흡입될 수 있도록 하는 흡입구(41)가 형성될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 예에서는 일례로서, 후방실린더블록(4')에 흡입구(41)가 형성된 예를 제시하고 있다.

흡입구(41)를 통해 흡입된 냉매는 실린더블록(4') 내로 유입된 후 흡입실(2b,27b)로 유입될 수 있다. 이때, 냉매는 흡입구(41)를 통과한 직후 흡입구(41)에 가장 인접한 피스톤(30, 도 3에 도시된 실린더보어 중 흡입구로부터 가장 인접한 참조부호 4a1으로 표시된 실린더보어에 위치하는 피스톤)의 외주면에 소정 압력으로 접촉하면서 유동할 수 있는데, 이 경우 종래 사판식 압축기의 문제점에서 설명되었듯이 피스톤(30) 외주면에 형성된 오일막이 냉매에 의해 제거될 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 사판식 압축기는 이러한 문제가 발생하지 않도록 전환부(51)를 포함할 수 있다.

전환부(51)는 흡입구(41)를 통과하는 냉매의 유동 방향이 흡입구(41)를 통과하는 과정에서 전환되도록 하는 기능을 수행한다. 이때 전환부(51)는 냉매의 유동 방향이 전환부(51)의 일면에 접촉되면서 전환되도록 할 수 있다. 그리고, 냉매의 유동 방향이 전환부(51)의 일면에 접촉되면서, 접촉되기 전의 유동 방향에 대하여 경사진 방향으로 전환되도록 할 수 있다. 따라서, 흡입구(41)의 길이 방향이 흡입구(41)에 가장 인접한 피스톤(30)의 외주면 쪽을 향하고 있더라도, 전환부(51)의 전술한 기능에 의하여 냉매의 유동 방향이 전환됨으로써 피스톤(30) 외주면의 오일막이 제거되는 것을 크게 저감시킬 수 있다.

전환부(51)의 구조에 관한 구체적인 일례로서, 도시된 예에서는 흡입구(41)의 양단부 중 실린더블록(4')의 내부 쪽에 위치하는 단부에서 전환부(51)가 형성된 예를 제시하고 있다. 흡입구(41)의 길이 방향에서 피스톤(30)에 가장 근접한 위치에 전환부(51)가 형성되도록 함으로써 피스톤(30) 쪽으로 향하는 냉매량을 최소로 하기 위함이다. 전환부(51)는 흡입구(41)의 단부 가장자리로부터 실린더블록(4') 내부 쪽으로 경사지게 돌출 형성될 수 있으며, 이때 전환부(51)는 제조 편의성을 고려하여 실린더블록(4')과 일체로 형성될 수 있다. 전환부(51)의 일면, 도 4에 도시된 예에서 전환부의 상면(51a)은 도시된 형상을 포함하여 냉매의 유동 방향이 전환될 수 있도록 하는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

흡입구(41)를 통과하는 냉매는, 전술한 전환부(51)에 의해 유동 방향이 전환됨으로써 흡입구(41)에 가장 인접한 피스톤(30)의 외주면에 대하여 그 피스톤(30)의 반경 방향에서 빗겨난 방향으로 향하게 된다. 대체로 그 피스톤(30) 외주면의 곡률 방향에 근접하는 방향으로 유동 방향이 전환될 수 있으며, 그 때문에 흡입구(41)를 통과한 후 피스톤(30)에 접촉되는 일이 있더라도 피스톤(30) 외주면에 가하는 압력이 크게 감소하게 되고, 그로 인해 피스톤(30) 외주면의 오일막을 손상시키지 않게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

4,4': 실린더블록
4a : 실린더보어
24 : 구동축
25 : 사판
30 : 피스톤
41 : 흡입구
51 : 전환부

Claims (6)

1. 내부에 다수의 실린더보어(4a)가 형성된 실린더블록(4,4');
   상기 실린더블록(4,4') 내에 회전 가능하게 설치되고, 구동력을 전달받아 회전되는 구동축(24);
   상기 구동축(24)에 경사지게 설치되고, 상기 실린더블록(4,4')의 내부에 형성된 사판실(23)에서 회전되는 사판(25);
   상기 사판(25)의 회전에 따라 상기 실린더보어(4a)에서 직선 왕복 운동하며 냉매를 압축시키는 다수의 피스톤(30);
   외부로부터 상기 실린더블록(4,4')의 내부로 냉매가 흡입되도록 상기 실린더블록(4,4')에 형성된 흡입구(41); 및
   상기 흡입구(41)의 상기 실린더블록(4,4') 내부 쪽 단부에서 연장되어 상기 실린더블록(4,4') 내부측으로 경사지게 돌출되는 전환부(51)를 포함하고,
   상기 전환부(51)는, 상기 흡입구(41)를 통해 흡입되는 냉매가 상기 다수의 피스톤(30) 중 상기 흡입구(41)에 가장 인접한 피스톤의 외주면에 대하여 반경 방향을 향해 접촉되지 않도록, 냉매의 유동 방향이 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전환부(51)는 상기 흡입구(41)를 통해 흡입되는 냉매가 상기 전환부의 일면(51a)에 접촉되면서 유동 방향이 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전환부(51)는 상기 실린더블록(4,4')과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 전환부(51)는, 냉매의 유동 방향이 상기 전환부의 일면(51a)에 접촉되기 전의 유동 방향에 대하여 경사진 방향으로 전환되도록 하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
   
6. 삭제

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