KR101032184B1

KR101032184B1 - 압축기

Info

Publication number: KR101032184B1
Application number: KR1020060065166A
Authority: KR
Inventors: 김민규; 임권수; 윤덕빈; 이정재
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2011-05-02
Also published as: KR20080006259A

Abstract

본 발명은 압축기에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 사사판실로부터 유입된 냉매가 중공의 구동축 내부를 통해 실린더보어내로 균일하게 흡입되는 구조에 있어서 피스톤의 압축행정시 사판이 받는 압축반력에 의해 구동축 외주면과 축지지공 내주면 사이의 실링성을 향상시킴과 아울러 그 구동축과 축지지공의 마모를 최소화하여 내구성을 향상시킴으로써 최적의 압축 성능을 발휘할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명은 압축기 내부의 사판실에서 회전하는 사판이 경사지게 결합되고, 내부에는 상기 사판실내로 흡입된 냉매가 실린더보어로 이동할 수 있도록 유로가 형성된 구동축; 상기 구동축이 축지지공에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실의 양측으로 다수의 실린더보어가 형성되고, 상기 구동축의 유로로 흡입된 냉매가 구동축의 회전시 순차적으로 각 실린더보어로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공과 각 실린더보어를 연통시키는 흡입통로가 형성된 전,후방 실린더블록; 상기 사판의 외주에 슈를 개재하여 장착되고 사판의 회전운동에 연동하여 상기 실린더보어내를 왕복운동하는 다수의 피스톤; 상기 실린더블록의 양측에 결합되며 내부에 토출실이 각각 형성된 전,후방 하우징; 상기 실린더블록과 전,후방 하우징의 사이에 각각 개재되는 밸브유니트를 포함하는 압축기에 있어서, 상기 구동축 전방측의 외주면과 전방 실린더블록의 축지지공의 내주면 사이의 간극이 상기 구동축 후방측의 외주면과 후방 실린더블록의 축지지공의 내주면 사이의 간극보다 크게 설 정되어 있는 것을 특징으로 한다.

압축기, 구동축, 유로, 실린더보어, 사판, 압축반력, 간극, 내구성, 실링성, 밀착력

Description

압축기{Compressor}

도 1 은 종래의 압축기를 나타내는 단면도,

도 2 는 도 1 에서의 A-A선 단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 사시도,

도 4 는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 분해사시도,

도 5 는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 단면도,

도 6 은 본 발명에 따른 압축기에서 구동축과 사판을 분해한 상태를 나타내는 사시도,

도 7 은 본 발명에 따른 압축기의 주요부를 나타내는 단면도,

도 8a 내지 도 8c 는 본 발명에 따른 압축기에서 구동축의 회전에 따라 사판실의 냉매가 유로를 통해 실린더보어로 흡입되는 과정을 나타내는 개략사시도,

도 9 은 본 발명에 따른 압축기에서 밸브유니트를 나타내는 분해사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100: 압축기 110: 전방하우징

111,121: 토출실 112,122: 고정홀

113,123: 볼트체결공 120: 후방하우징

130: 전방실린더블록 131,141: 실린더보어

132,142: 흡입통로 133,143: 축지지공

134,144: 토출통로 135,145: 머플러

136: 사판실 140: 후방실린더블록

146: 흡입포트 147: 토출포트

150: 구동축 151: 유로

152: 입구 153: 출구

160: 사판 161: 허브

165: 슈 170: 피스톤

180: 밸브유니트 181: 밸브플레이트

181a: 냉매토출공 181b: 연통로

182: 토출리드밸브 182a: 밸브판

183: 고정핀 190: 볼트

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사판실로부터 유입된 냉매가 중공의 구동축 내부를 통해 실린더보어내로 균일하게 흡입되는 구조에 있어서 피스톤의 압축행정시 사판이 받는 압축반력에 의해 구동축 외주면과 축지지공 내주면 사이의 실링성을 향상시킴과 아울러 그 구동축과 축지지공의 마모를 최소화하여 내구성을 향상시킴으로써 최적의 압축 성능을 발휘할 수 있는 압축기에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 압축기는 증발기로부터 증발이 완료되어 토출된 냉매가스를 흡입하여 액화되기 쉬운 고온고압 상태의 냉매가스로 변환시켜 응축기로 토출한다.

이러한 압축기에는 경사진 사판의 회전으로 피스톤이 왕복운동하는 사판식 압축기, 2개의 스크롤의 회전운동에 의해 압축하는 스크롤식 압축기, 회전 배인(vane)에 의해 압축하는 배인 로터리식 압축기 등 다양한 종류가 있다.

이 중 피스톤의 왕복 운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식 압축기에는 상기 사판식 압축기 외에도 크랭크식과 워블 플레이트식 등이 있으며, 상기 사판식 압축기의 경우에도 용도에 따라 고정 용량형 사판식 압축기와 가변 용량형 사판식 압축기 등이 있다.

도 1 및 2 는 종래의 고정 용량형 사판식 압축기를 나타낸 도면으로서, 이를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 상기 사판식 압축기(1)는 전방 실린더블록(20)이 내장된 전방 하우징(10)과, 상기 전방 하우징(10)과 결합되며 후방 실린더블록(20a)이 내장된 후방 하우징(10a)으로 이루어진다.

상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 내부에는 아래에서 설명될 밸브 플레이트(61)의 냉매토출공 및 냉매흡입공과 대응하여 격벽(13)의 내,외측에 각각 토출실(12) 및 흡입실(11)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 토출실(12)은 격벽(13)의 내측에 형성된 제 1 토출실(12a)과, 상기 격벽(13)의 외측에 형성되어 흡입실(11)과 구획되며 제 1 토출실(12a)과 토출홀(12c)을 통해 연통하는 제 2 토출실(12b)로 구성된다.

즉, 상기 제 1 토출실(12a)의 냉매가 상기 작은 직경의 토출홀(12c)을 통과할 때는 축소되고 제 2 토출실(12b)로 이동할 때는 확대되는데, 이렇게 냉매가 축소 및 확대 되는 과정에서 맥동압이 떨어져 진동과 소음을 감소할 수 있게 된다.

한편, 상기 흡입실(11)의 둘레방향으로는 다수개의 볼트체결공(16)이 형성된다. 이러한 상기 볼트체결공(16)을 통해 상기 전,후방 하우징(10)(10a)은 그 내부에 다수의 구성부품들이 조립된 상태에서 상호 볼트(80)로 체결/고정되는 것이다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)은 내부에 다수의 실린더보어(21)가 구비되고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 서로 대응하는 실린더보어(21)에는 피스톤(50)들이 직선 왕복운동하도록 결합됨과 아울러 상기 피스톤(50)들은 구동축(30)에 경사지게 결합된 사판(40)의 외주에 슈(45)를 개재하여 결합된다.

따라서, 상기 구동축(30)과 함께 회전하는 사판(40)에 연동하여 상기 피스톤(50)들은 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 실린더보어(21) 내부를 왕복하게 된다.

그리고, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)과 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에는 밸브유니트(60)가 설치된다.

여기서, 상기 밸브유니트(60)는 냉매흡입공 및 냉매토출공을 갖는 밸브 플레이트(61)와 그 양측면에 설치되는 흡입리드밸브(63) 및 토출리드밸브(62)로 구성된다.

이러한 상기 밸브유니트(60)는 상기 전,후방 하우징(10)(10a)과 전,후방 실 린더블록(20)(20a) 사이에 각각 조립되게 되는데, 이때 밸브 플레이트(61)의 양측에 형성된 고정핀(65)이 전,후방 하우징(10)(10a)과 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 마주하는 면에 형성된 고정홀(15)에 삽입되면서 위치가 고정된 상태로 조립되는 것이다.

한편, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에 구비된 사판실(24)로 공급되는 냉매가 상기 각 흡입실(11)로 유동할 수 있도록 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에는 다수의 흡입통로(22)가 형성되며, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 제 2 토출실(12b)은 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)을 관통하여 형성된 연결통로(23)에 의해 상호 연통된다.

따라서, 상기 피스톤(50)의 왕복운동에 따라 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)내에서 동시에 냉매의 흡입 및 압축이 수행될 수 있는 것이다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 중앙에는 구동축(30)을 지지할 수 있도록 축지지공(25)이 형성되고, 상기 축지지공(25) 내에는 니들롤러베어링(26)이 개재되어 상기 구동축(30)을 회전가능하게 지지하고 있다.

한편, 상기 후방 하우징(10a)의 외측면 상부에는 피스톤(50)의 흡입행정시 증발기로부터 이송된 냉매를 압축기(1) 내부로 공급하고, 피스톤(50)의 압축행정시에는 압축기(1) 내부에서 압축된 냉매를 응축기 쪽으로 토출하도록 머플러(70)가 형성된다.

상술한 바와 같이 구성된 압축기(1)의 냉매순환과정을 설명하면 다음과 같다.

증발기로부터 공급되는 냉매는 상기 머플러(70)의 흡입부로 흡입된 후 냉매흡입구(71)를 통해 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이의 사판실(24)로 공급되고, 상기 사판실(24)로 공급된 냉매는 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 흡입통로(22)를 따라 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)로 유동하게 된다.

이후, 상기 피스톤(50)의 흡입행정시 상기 흡입리드밸브(63)가 열리게 되는데, 이때 상기 흡입실(11)의 냉매가 밸브플레이트의 냉매흡입공을 통해 상기 실린더보어(21) 내부로 흡입된다.

그리고, 피스톤(50)의 압축행정시 상기 실린더보어(21) 내부의 냉매가 압축되게 되는데, 이때 상기 토출리드밸브(62)가 열리면서 냉매가 밸브플레이트의 냉매토출공을 통해 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 제 1 토출실(12a)로 유동하게 된다.

계속해서, 상기 제 1 토출실(12a)로 유동한 냉매는 제 2 토출실(12b)을 거쳐 상기 머플러(70)의 냉매토출구(72)를 통해 머플러(70)의 토출부로 토출된 후 응축기로 유동하게 되는 것이다.

한편, 상기 전방 실린더블록(20)의 실린더보어(21)내에서 압축된 냉매는 상기 전방 하우징(10)의 제 1 토출실(12a)로 토출되고 이후 제 2 토출실(12b)로 유동한 후 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 연결통로(23)를 따라 상기 후방 하우징(10a)의 제 2 토출실(12b)로 유동하여 이곳의 냉매와 함께 상기 냉매토출구(72)를 통해 머플러(70)의 토출부로 토출된다.

그러나, 상기한 종래의 압축기(1)는 내부의 냉매 유로가 복잡하여 생기는 흡입 저항에 의한 손실과, 상기 밸브유니트(60)의 개폐작용시 흡입리드밸브(63)의 탄성저항에 의한 손실 등으로 냉매의 흡입 체적효율이 감소되는 문제가 있었다.

한편, 상기 흡입리드밸브(63)의 탄성저항에 의한 손실을 감소시키기 위한 기술이 한국 특허공개번호 제2003-47729호(명칭:고정용량형 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활구조)에 개시되어 있다. 즉, 상기 기술은 흡입리드밸브가 없는 구동축 일체형 흡입 로터리 밸브(Suction rotary valve)를 적용하고, 흡입저항에 의한 손실을 감소시키기 위하여 냉매가 구동축 후방에서 구동축 내부로 유동하면서 구동축에 형성된 공급통로를 통해 축지지공과 연통된 냉매흡입통로를 거쳐 실린더보어로 직접 들어갈 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 출원인에 의해 선 출원된 국내특허출원 제2005-74185호에, 압축기 내부의 사판실에서 회전하는 사판이 경사지게 결합되는 구동축 내부에 압축기 내부로 흡입된 냉매가 실린더블록에 형성된 실린더보어로 이동할 수 있도록 유로를 형성하고, 상기 유로의 양측에 입구와 출구를 이격되게 형성한 구조로 이루어진 압축기를 개시한 바 있다.

여기서, 상기 유로의 입구는 상기 사판의 허브와 구동축의 일측을 관통하여 형성되며, 또는 구동축의 양측에 서로 반대방향으로 형성된다. 후자의 경우, 하나의 입구는 다른 하나의 입구와 대향하지 않도록 서로 이격된 위치에 형성된다.

또한, 상기 유로의 출구는 각 실린더보어의 흡입통로와 연통하도록 형성되며, 구동축의 회전시 상기 사판실의 양측에 구비된 각 실린더보어로 동시에 냉매가 흡입되도록 상기 구동축의 양측에 서로 반대방향으로 형성되어 있다.

그러나, 상기 종래기술들에서는, 구동축의 외주면과 축지지공의 내주면 사이에 통상적으로 일정 간극을 둠으로써 구동축이 원활하게 구동되도록 함과 함께 그 간극을 통하여 윤활성을 확보하도록 하고 있으나, 피스톤의 압축행정시 그 간극으로 인해 구동축의 외주면과 축지지공의 내주면간의 밀착력이 저하되어 실린더보어내로 흡입된 냉매가 역류되어 고압의 냉매가스가 누출될 수 있다는 문제에 대하여는 전혀 다루지 않고 있다.

일반적으로 상기 종래기술들과 같은 고정 용량형 사판식 압축기의 경우는, 전,후방 실린더블록의 각 축지지공을 통하여 구동축을 연결함에 있어서 전방 실린더블록의 축지지공과 구동축 전방측 사이의 간극을 후방 실린더블록의 축지지공과 구동축 후방측 사이의 간극과 같도록 설정하고 있다.

그런데, 고정 용량형 사판식 압축기에서는, 구동축이 피스톤에 힘을 전달하는 피스톤의 압축행정시 구동축이 피스톤에 전달하는 힘만큼의 자연적으로 발생되는 압축반력에 의해 구동축 전방측이 전방 실린더블록의 축지지공으로 밀착되려는 방향의 힘을 받아 약간 기울어지는 것이 통례이지만(본 발명의 도 6 참조), 상술한 바와 같이, 전, 후방 사이의 간극이 동일하면, 그 압축반력에 의한 구동축의 기울임이 저지되어 축지지공과의 사이의 밀착력이 떨어지게 된다.

이는, 전방 실린더블록의 축지지공을 통하여 연장된 구동축 최선단이 전자클 러치와 연결되어 있기 때문에, 그 전자클러치에 엔진의 구동력이 전달되면 그 전자클러치의 원심력에 의해 구동축 전방측과 후방측이 각각 축력을 받게 되는데, 구동축 전방측이 구동축 후방측에 비해 전자클러치의 중심점으로부터 거리가 가까워서 더 큰 압력을 받게 되기 때문이다.

그 결과, 피스톤의 압축행정시 구동축 전방측에 가해지는 큰 압력에 의해 구동축 전방측과 대응하는 축지지공이 구동축 후방측과 대응하는 축지지공에 비해 마모되기 쉬워 내구성을 저하시킬 수 있는 문제가 있었다. 또한, 그로 인해 구동축 전방측의 외주면과 대응하는 축지지공의 내주면 사이의 밀착력이 약화되어 충분한 씰링성을 확보할 수 없음에 따라 냉매흡입통로를 완전히 차단할 수 없으므로, 냉매의 압축과정에서 실린더보어내로 흡입된 냉매가 그 냉매흡입통로를 통하여 누출됨으로써 최적의 압축 성능을 발휘할 수 없는 문제가 있었다.

이와 같이, 종래에는 압축기의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있는 상기와 같은 간극에 대한 연구가 전무한 실정에 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 사판실로부터 유입된 냉매가 중공의 구동축 내부를 통해 실린더보어내로 균일하게 흡입되는 구조에 있어서 피스톤의 압축행정시 사판이 받는 압축반력에 의해 구동축 외주면과 축지지공 내주면 사이의 실링성을 향상시킴과 아울러 그 구동축과 축지지공의 마모를 최소화하여 내구성을 향상시킴으로써 최적의 압축 성능을 발휘할 수 있는 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기 내부의 사판실에서 회전하는 사판이 경사지게 결합되고, 내부에는 상기 사판실내로 흡입된 냉매가 실린더보어로 이동할 수 있도록 유로가 형성된 구동축; 상기 구동축이 축지지공에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실의 양측으로 다수의 실린더보어가 형성되고, 상기 구동축의 유로로 흡입된 냉매가 구동축의 회전시 순차적으로 각 실린더보어로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공과 각 실린더보어를 연통시키는 흡입통로가 형성된 전,후방 실린더블록; 상기 사판의 외주에 슈를 개재하여 장착되고 사판의 회전운동에 연동하여 상기 실린더보어내를 왕복운동하는 다수의 피스톤; 상기 실린더블록의 양측에 결합되며 내부에 토출실이 각각 형성된 전,후방 하우징; 상기 실린더블록과 전,후방 하우징의 사이에 각각 개재되는 밸브유니트를 포함하는 압축기에 있어서, 상기 구동축 전방측의 외주면과 전방 실린더블록의 축지지공의 내주면 사이의 간극(Da)이 상기 구동축 후방측의 외주면과 후방 실린더블록의 축지지공의 내주면 사이의 간극(Db)보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 간극(Da)은 간극(Db)보다 1∼10㎛ 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 유로의 입구는 상기 사판실과 연통하도록 형성되고, 출구는 상기 실린더블록의 흡입통로와 연통하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 유로의 입구는 상기 사판의 허브와 구동축의 일측을 관통하여 형성되어 있고, 상기 유로의 출구는 상기 유로의 양측에 서로 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 밸브유니트는 상기 각 실린더보어와 상기 전,후방 하우징의 토출실을 연통하도록 다수의 냉매토출공이 형성된 밸브플레이트와, 상기 밸브플레이트의 일측에 설치되어 상기 냉매토출공을 개폐하는 토출리드밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 분해사시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 압축기를 나타내는 단면도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 압축기에서 구동축과 사판을 분해한 상태를 나타내는 사시도이며, 도 6 은 본 발명에 따른 압축기의 주요부를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 사판실로 공급된 냉매를 중공의 구동축의 내부를 통해 실린더보어로 직접 흡입되게 할 수 있는 압축기의 구조를 채용하고 있다.

이러한 구조를 갖는 압축기에 의하면, 구동축의 내부에 유로를 형성하여 사판실로 공급된 냉매를 구동축의 회전에 따라 상기 유로를 통해 실린더보어로 직접 흡입되게 함으로써, 사판실 양측의 각 실린더보어로 균일한 냉매분배가 이루어짐은 물론 사판실 내의 사판과 구동축 등의 구동부에 대해 냉매흐름이 많아져 오일에 의한 윤활성능을 향상시킬 수 있다는 등의 이점이 있다.

본 발명은 이와 같은 압축기의 구조를 채용함에 있어서, 피스톤의 압축행정시 실린더보어내로 흡입된 냉매가 역류되지 않도록 사판이 받는 압축반력에 의해 구동축 외주면과 축지지공 내주면 사이의 실링성을 향상시킴과 아울러 그 구동축과 축지지공의 마모를 최소화하여 내구성을 향상시켜 압축기의 성능을 개선시키기 위한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기(100)는, 압축기(100) 내부의 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 경사지게 결합된 구동축(150)과, 상기 구동축(150)이 축지지공(133)(143)에 회전가능하게 설치된 전,후방 실린더블록(130)(140)과, 상기 사판(160)의 외주에 슈(165)를 개재하여 장착되고 사판(160)의 회전운동에 연동하여 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 사판실(136) 양측에 형성된 실린더보어(131)(141) 내부를 왕복운동하는 다수의 피스톤(170)과, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 양측에 결합되며 내부에 토출실(111)(121)이 각각 형성된 전,후방 하우징(110)(120)과, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)과 전,후방 하우징(110)(120)의 사이에 각각 개재되는 밸브유니트(180)로 구성된다.

먼저, 상기 구동축(150)은 양측이 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 축지지공(133)(143)에 회전가능하게 설치되며, 이때 일단부는 상기 전방 하우징(110)을 관통하도록 연장되어 전자클러치(미도시)와 결합된다.

이러한, 상기 구동축(150)에는 상기 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 경사지게 결합되고, 내부에는 상기 후방 실린더블록(140)의 흡입포트(146)를 통해 사판실(136)내로 흡입된 흡입 냉매가 상기 사판(160)을 통과하여 실린더보 어(131)(141)로 이동할 수 있도록 상기 사판실(136)과 실린더보어(131)(141)를 연통시키는 유로(151)가 형성된다.

상기 유로(151)의 입구(152)는 상기 사판실(136)과 연통하도록 형성되고, 출구(153)는 아래에서 설명될 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 각 흡입통로(132)(142)와 연통하도록 형성된다.

여기서, 상기 유로(151)의 입구(152)는 상기 사판(160)의 허브(161)와 구동축(150)의 일측을 관통하여 형성된다.

한편, 상기 유로(151)의 입구(152)는 구동축(150)의 일측에 하나만 형성할 수 도 있고, 서로 반대방향으로 두 개를 형성할 수 도 있다.

또한, 상기 유로(151)의 출구(153)는 상기 유로(151)의 양측에 서로 반대 방향으로 형성되어 구동축(150)의 회전시 상기 사판실(136)의 양측에 구비된 각 실린더보어(131)(141)로 동시에 냉매가 흡입될 수 있게 된다.

즉, 상기 사판(160)이 경사지게 형성되어 있기 때문에 상기 사판(160)의 외주에 결합된 피스톤(170) 중 서로 반대방향에 배치된 피스톤(170)들은 동일한 흡입 또는 압축행정을 하기 때문에 상기 유로(151)의 양쪽 출구(153)를 서로 반대 방향으로 형성해야 사판실(136)의 양측에 구비된 실린더보어(131)(141)로 동시에 냉매가 흡입될 수 있는 것이다.

물론, 상기 구동축(150)에 형성된 유로(151)의 각 출구(153) 방향은 상기 피스톤(170)의 개수 등 설계목적에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)은 내부의 사판실(136) 양측으로 각각 다수의 실린더보어(131)(141)가 형성되고, 중앙에는 상기 구동축(150)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 축지지공(133)(143)이 형성된다.

아울러, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)에는 상기 사판실(136)에서 상기 구동축(150)의 유로(151)로 흡입된 냉매가 구동축(150)의 회전시 순차적으로 각 실린더보어(131)(141)로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공(133)(143)과 상기 각 실린더보어(131)(141)를 연통시키는 흡입통로(132)(142)가 형성되어 있다.

한편, 상기 구동축(150)과 실린더블록(130)(140) 사이, 즉 구동축(150) 외주면과 구동축(150)을 지지하는 축지지공(134)(143) 내주면 사이는 구동축의 원활한 구동과 함께 윤활작용과 실링작용을 행할 수 있도록 일정 간극을 두고 있다. 즉, 유로(151)의 입구(152)를 통해 흡입된 냉매에 편승된 오일 일부는 그 자중에 의해 구동축(150)의 회전 구동시 출구(153)의 내벽면을 타고 원활하게 토출되면서 구동축(150)의 외주면을 감싸는 상태로 상기 간극쪽으로 흐르게 된다. 이에 의해 구동축(150)의 외주면과 구동축(150)을 지지하는 축지지공(134)(143) 내주면 사이의 윤활성과 실링성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

다만, 본 발명에서는, 상기와 같은 간극을 형성함에 있어서, 도 7에 도시하는 바와 같이 전방 실린더블록(130)에 형성된 축지지공(133)의 내주면과 그 축지지공(133)에 지지되는 구동축(150) 전방측의 외주면 사이의 간극(Da)을 후방 실린더블록(140)에 형성된 축지지공(143)의 내주면과 그 축지지공(143)에 지지되는 구동축(150) 후방측의 외주면 사이의 간극(Db)보다 크게 형성하고 있다.

이는, 종래기술과 관련하여 설명한 바완 같이 구동축 최선단에 연결된 전자 클러치의 원심력에 의해 구동축 전방측과 후방측이 각각 축력을 받을 때, 전자클러치의 중심점으로부터 거리가 구동축 후방측에 비해 가까운 구동축 전방측에 더 큰 압력을 받는다는 것을 고려하여, 구동축 전방과 후방에 동일한 압력이 작용하도록하여 피스톤의 압축행정시 압축반력에 의해 구동축(150)과 축지지공(133) 사이의 밀착력을 증대시키도록 하기 위한 것이다.

본 발명과 같이 간극(Da)를 간극(Db)보다 크게 하면, 상기 전방 실린더블록(130)의 축지지공(133)의 면적이 후방 실린더블록(140)의 축지지공(143)의 면적보다 크게 된다. 따라서, 단위면적당 작용하는 압력은 힘에 비례하지만 면적에 반비례(P=F/A, P: 압력, F: 힘, A: 면적)하기 때문에, 구동축 전방측이 구동축 후방측에 비해 전자클러치의 중심점으로부터 거리가 가깝더라도 전방 실린더블록(130)의 축지지공(133)에 지지되는 구동축(150) 전방측과 후방 실린더블록(140)의 축지지공(143)에 지지되는 구동축(150) 후방측에 가해지는 압력은 동일하게 작용하게 된다.

만일, 상기 간극(Da)을 간극(Db)보다 작게 하면, 그 작은 간극(Da)에 의해 종래와 같이 피스톤의 압축행정시 압축반력에 의한 구동축의 기울어짐이 방해를 받아 구동축의 외주면과 축지지공의 내주면 사이의 실링성이 저하될 뿐만 아니라, 큰 간극(Db)측은 그에 가해지는 큰 압력에 의해 구동축의 회전시 마모를 일으킬 문제가 있기 때문에, 상기 간극(Da)을 간극(Db)보다 크게 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 피스톤(170)에 힘을 전달하는 피스톤(170)의 압축행정을 시작할 때(도 7에서 수평방향의 흰색 화살표 방향), 구동축(150)이 피스톤(170)에 전달하 는 힘만큼의 자연적으로 발생되는 압축반력(도 7에서 수평방향의 흑색 화살표 방향)에 의해 구동축(150) 전방측이 도 7에서 수직방향의 흰색 화살표 방향으로 원활하게 이동하여 그 축지지공(133)에 형성된 흡입통로(132)를 완전히 차단함으로써 실린더보어(131)내로 흡입된 고압의 냉매가 그 흡입통로(132)를 통하여 누출되지 않도록 확실한 실링작용을 한다.

이와 같이 구동축(15) 전방측의 외주면과 축지지공(133)의 내주면 사이의 간극(Da)을 구동축(15) 후방측의 외주면과 축지지공(143)의 내주면 사이의 간극(Db)보다 크게 함으로써, 구동축(150)의 회전시(15) 구동축(150) 전방측과 축지지공(133)의 마모를 최소화할 수 있고, 그에 따라 내구성을 대폭 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 간극(Da)은 너무 크면 충분한 실링성을 확보할 수 없으므로, 간극(Db)보다 1∼10㎛ 크게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 간극(Da)은 축지지공(133)의 내경을 크게 하거나, 혹은 구동축(150) 전방측의 외경을 작게함으로써 조절할 수 있다.

한편, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140) 중 하나의 외측면에는 외부의 냉매를 상기 사판실(136)로 공급할 수 있도록 사판실(136)과 연통하는 흡입포트(146)와, 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)내의 냉매를 외부로 토출할 수 있도록 토출실(111)(121)과 연통하는 토출포트(147)가 형성된다.

따라서, 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)에는 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)과 상기 토출포트(147)를 연결하는 토출통로(134)(144)가 형성되는데, 이때 상기 실린더블록(130)(140)의 외측면에는 토출 냉매의 맥동압을 저감시켜 소음을 감소할 수 있도록 상기 토출통로(134)(144)를 확장시킨 머플러(135)(145)가 형성된다.

그리고, 상기 밸브유니트(180)는 상기 각 실린더보어(131)(141)와 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)을 연통하도록 다수의 냉매토출공(181a)이 형성된 밸브플레이트(181)와, 상기 밸브플레이트(181)의 일측에 설치되어 상기 냉매토출공(181a)을 개폐하는 토출리드밸브(182)로 이루어진다.

즉, 상기 토출리드밸브(182)는 밸브플레이트(181)를 기준으로 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121) 방향에 설치되어 상기 피스톤(170)의 압축행정시 냉매토출공(181a)을 개방하고 흡입행정시에는 냉매토출공(181a)을 폐쇄하도록 탄성변형하는 밸브판(182a)이 구비된다.

아울러, 상기 밸브플레이트(181)에는 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)내의 냉매가 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 토출통로(134)(144)를 거쳐 토출포트(147)로 토출될 수 있도록 상기 토출실(111)(121)과 토출통로(134)(144)를 연통시키는 연통로(181b)가 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브유니트(180)는 밸브플레이트(181)의 양측면에 구비된 고정핀(183)이 상기 전,후방 하우징(110)(120)과 전,후방 실린더블록(130)(140)의 마주하는 면에 형성된 고정홀(112)(122)에 삽입되면서 결합/고정된다.

한편, 상기 전,후방 하우징(110)(120)에는 내부의 가장자리에 다수개의 볼트체결공(113)(123)이 형성되며, 이러한 상기 볼트체결공(113)(123)을 통해 상기 전,후방 하우징(110)(120)은 그 내측에 상기한 구성부품들이 조립된 상태에서 상호 볼 트(190)로 체결/고정된다. 물론 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)과 밸브유니트(180)에는 상기 볼트(190)가 통과할 수 있도록 볼트체결공(138)(148)(184)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기(100)는 전자클러치(미도시)로부터 선택적으로 동력을 전달받은 상기 구동축(150)이 회전하게 되면, 상기 사판(160)이 회전하고, 이때 상기 사판(160)의 회전운동에 연동하는 다수의 피스톤(170)들은 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 실린더보어(131)(141) 내부를 왕복운동하면서 냉매를 흡입 및 압축하는 작용을 반복 수행하게 되는 것이다.

즉, 상기 피스톤(170)의 흡입행정시에는 외부의 냉매가 상기 흡입포트(146)를 통해 사판실(136)내로 공급된 후 구동축(150)의 유로(151)를 통해 실린더보어(131)(141)내로 직접 흡입되게 되고, 피스톤(170)의 압축행정시에는 상기 실린더보어(131)(141)내로 흡입된 냉매가 피스톤(170)에 의해 압축된 후 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)로 토출되어 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 토출통로(134)(144) 및 머플러(135)(145)를 거쳐 토출포트(147)로 토출되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 구동축(150)의 내부에 유로(151)를 형성하여 상기 사판실(136)내의 냉매를 상기 실린더보어(131)(141)로 직접 흡입되게 하는 구동축 일체형 흡입 로터리 밸브(Suction rotary valve) 구성을 고정용량형 사판식 압축기(100)에 적용한 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 전동압축기 등 다양한 종류의 압축기에 동일한 방법 및 구성으로 적용할 수 있으며, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사판실 양측의 각 실린더보어로 균일한 냉매분배가 이루어지도록 사판실로부터 유입된 냉매가 중공의 구동축 내부를 통해 실린더보어와 연통되는 흡입통로를 통해 실린더보어내로 흡입되는 구조에 있어서 구동축 전방측의 외주면과 전방 실린더블록의 축지지공의 내주면 사이의 간극을 구동축 후방측의 외주면과 후방 실린더블록의 축지지공의 내주면 사이의 간극보다 크게 함으로써 피스톤의 압축행정시 사판이 받는 압축반력에 의해 구동축 외주면과 축지지공 내주면 사이의 실링성을 향상시킴과 아울러 그 구동축과 축지지공의 마모를 최소화하여 내구성을 향상시킴으로써 최적의 압축 성능을 발휘할 수 있다.

Claims

압축기(100) 내부의 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 경사지게 결합되고, 내부에는 상기 사판실(136)내로 흡입된 냉매가 실린더보어(131)(141)로 이동할 수 있도록 유로(151)가 형성된 구동축(150); 상기 구동축(150)이 축지지공(133)(143)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실(136)의 양측으로 다수의 실린더보어(131)(141)가 형성되고, 상기 구동축(150)의 유로(151)로 흡입된 냉매가 구동축(150)의 회전시 순차적으로 각 실린더보어(131)(141)로 흡입될 수 있도록 상기 축지지공(133)(143)과 각 실린더보어(131)(141)를 연통시키는 흡입통로(132)(142)가 형성된 전,후방 실린더블록(130)(140); 상기 사판(160)의 외주에 슈(165)를 개재하여 장착되고 사판(160)의 회전운동에 연동하여 상기 실린더보어(131)(141)내를 왕복운동하는 다수의 피스톤(170); 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)의 양측에 결합되며 내부에 토출실(111)(121)이 각각 형성된 전,후방 하우징(110)(120); 상기 전,후방 실린더블록(130)(140)과 전,후방 하우징(110)(120)의 사이에 각각 개재되는 밸브유니트(180)를 포함하는 압축기에 있어서,

상기 구동축(150) 전방측의 외주면과 전방 실린더블록(130)의 축지지공(133)의 내주면 사이의 간극(Da)이 상기 구동축(150) 후방측의 외주면과 후방 실린더블록(140)의 축지지공(143)의 내주면 사이의 간극(Db)보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 간극(Da)은 간극(Db)보다 1∼10㎛ 큰 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 유로(151)의 입구(152)는 상기 사판실(136)과 연통하도록 형성되고, 출구(153)는 상기 실린더블록(130)(140)의 흡입통로(132)(142)와 연통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 3 항에 있어서,

상기 유로(151)의 입구(152)는 상기 사판(160)의 허브(161)와 구동축(150)의 일측을 관통하여 형성되어 있고, 상기 유로(151)의 출구(153)는 상기 유로(151)의 양측에 서로 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브유니트(180)는 상기 각 실린더보어(131)(141)와 상기 전,후방 하우징(110)(120)의 토출실(111)(121)을 연통하도록 다수의 냉매토출공(181a)이 형성된 밸브플레이트(181)와, 상기 밸브플레이트(181)의 일측에 설치되어 상기 냉매토출공(181a)을 개폐하는 토출리드밸브(182)로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기.