KR101058652B1 - 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 압축기(100)의 적어도 양단 외관을 형성하는 전방 및 후방하우징(110,120)과, 상기 전후방하우징(110,120)의 사이에 위치되고, 그 중심을 둘러 다수개의 실린더보어(135)가 관통되게 형성되며, 내부에 사판실(S)을 구비하는 실린더블록(130)과, 상기 사판실(S)에 위치되는 사판(142)이 회전가능하도록 설치되고 내부에는 작동유체가 유동되는 유로(147)가 형성되는 회전축(140)과, 상기 사판(142)의 회전운동에 따라 상기 실린더보어(135) 내를 직선왕복운동하는 다수의 피스톤(158)을 포함한다. 이때, 상기 압축기(100)의 용량에 대한 상기 회전축(140)의 유로(147)의 단면적의 비는 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mm2/cc)로 형성된다.
압축기, 회전축, 유로

Description

압축기{Compressor}
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축의 내부에 형성된 유로를 통해 작동유체가 실린더보어로 전달되고 회전축에 설치된 사판에 의해 구동되는 피스톤에 의해 작동유체가 실린더보어에서 압축되는 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 작동유체를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달한다.
이와 같은 압축기에는 실제로 작동유체를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을 크랭크축을 사용하여 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있다. 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 회전스크롤과 고정스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.
도 1에는 일반적인 사판식 압축기의 구성이 개시되어 있다. 도면을 참고하여 사판식 압축기의 개략 구성을 설명한다. 압축기(1)의 골격과 외관을 전방하우 징(10), 후방하우징(20), 그리고 전후방실린더블록(30,30')이 형성한다. 상기 전방하우징(10), 전후방실린더블록(30,30')의 중앙을 관통해서는 회전축(40)이 설치되는데 상기 회전축(40)은 외부구동력에 의해 회전된다. 상기 전방하우징(10)과 후방하우징(20)은 상기 전후방실린더블록(30,30')의 외측에 각각 결합된다.
상기 회전축(40)의 회전에 의해 직선왕복운동하는 피스톤(50)이 상기 전후방실린더블록(30,30')의 실린더보어(35)에 설치되고, 상기 실린더보어(35)에서 압축된 작동유체의 토출을 제어하는 밸브유니트(60)가 상기 전방하우징(10)과 전방실린더블록(30)사이 그리고 상기 후방하우징(20)과 후방실린더블록(30')의 사이에 설치된다. 상기 전방하우징(10), 후방하우징(20), 전후방실린더블록(30,30')은 고정볼트(70)에 의해 서로 체결되는데, 상기 고정볼트(70)는 상기 전방하우징(10), 후방하우징(20), 전후방실린더블록(30,30')을 관통한다. 이를 위해 상기 전방하우징(10)과 후방하우징(20)에 형성된 것이 볼트공(10',20')이다.
이제, 위에서 설명된 각각의 구성요소의 상세구성을 설명하기로 한다. 먼저, 상기 전방하우징(10)은 대략 원판형상으로 중앙을 관통하여 상기 회전축(40)이 관통하는 축통공(12)이 형성된다. 상기 축통공(12)은 상기 전방하우징(10)의 일면 중앙에 돌출되는 보스부(13)의 중앙을 관통한다. 상기 전방하우징(10)의 보스부(13)가 형성된 반대면에는 토출실(14)이 요입되게 형성된다. 상기 토출실(14)은 대략 링형상의 영역에 걸쳐 형성되는데, 상기 전방실린더블록(30)의 각각의 실린더보어(35)와 상기 밸브유니트(60)를 통해 선택적으로 연통된다.
상기 후방하우징(20)은 상기 후방실린더블록(30')의 일면에 장착되는 것이 다. 상기 후방하우징(20)중 상기 후방실린더블록(30')과 마주보는 면에는 토출실(22)이 요입되게 형성된다. 상기 토출실(22)은 상기 후방실린더블록(30')에 형성된 실린더보어(35)들과 상기 밸브유니트(60)를 통해 선택적으로 연통되게 형성된다.
상기 전후방실린더블록(30,30')은 서로 결합되는 면에 요입된 부분이 형성되어, 사판실(31)을 구성한다. 상기 사판실(31)에는 상기 회전축(40)에 설치된 사판(42)이 회전가능하게 위치된다. 상기 전후방실린더블록(30,30')을 관통하여서는 축지지공(32)이 형성된다. 상기 축지지공(32)에는 상기 회전축(40)이 관통한다.
상기 전후방실린더블록(30,30')에는 상기 축지지공(32)을 중심에 두고 축지지공(32)의 형성방향으로 원통형상의 실린더보어(35)가 다수개 형성된다. 물론, 상기 실린더보어(35)는 상기 전후방실린더블록(30,30')에 각각 대응되는 위치에 형성된다.
상기 실린더보어(35)와 상기 축지지공(32)은 각각 흡입통로(36)를 통해 서로 연통된다. 상기 흡입통로(36)는 상기 회전축(40)의 내부를 통해 전달된 작동유체가 상기 실린더보어(35)로 각각 전달되게 한다.
상기 전후방실린더블록(30,30')에는 각각 상기 전후방하우징(10,20)의 토출실(14,22)과 연통되게 토출통로(38)가 형성된다. 상기 토출통로(38)는 실린더보어(35)내에서 압축된 작동유체를 외부로 토출하는 통로역할을 한다.
상기 회전축(40)은 일단부가 상기 전방하우징(10)을 관통하고 중간부가 상기 전후방실린더블록(30,30')을 관통하게 된다. 상기 회전축(40)에는 대략 원판형상의 사판(42)이 회전축(40)의 연장방향에 대해 경사지게 설치된다. 상기 사판(42)의 중앙에는 허브(44)가 원통형상으로 구비되는데, 상기 허브(44)를 상기 회전축(40)이 관통한다. 상기 허브(44)를 관통하여서 상기 회전축(40)의 내부와 연통되게 연통공(44')이 천공된다. 그리고, 상기 사판(42)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 슈(45)가 설치된다. 상기 슈(45)는 상기 사판(42)의 가장자리를 따라 이동되도록 구성된다. 상기 사판(42)의 양단과 실린더블록(30,30')과의 사이에는 베어링(46)이 각각 구비된다.
이때, 상기 사판(42)의 표면에는 테프론코팅부(T)가 형성된다. 상기 테프론코팅부(T)는 상기 슈(45)와 접하는 상기 사판(42)의 양측 표면에 형성되어, 상기 슈(45)와 사판(42) 사이의 마찰에 의해 사판(42)이 마모되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 테프론코팅부(T)는 상기 사판(42)의 표면에 테프론재질을 도포하여 형성된다.
상기 회전축(40)의 내부에는 작동유체가 유동되는 유로(47)가 형성된다. 상기 유로(47)는 상기 회전축(40)의 내부에 회전축(40)의 길이방향으로 길게 형성된다. 상기 회전축(40)의 외면에는 입구(48)와 출구(48')가 형성된다. 상기 입구(48)는 상기 사판실(31)과 유로(47)를 연통시키는 것이고, 상기 출구(48')는 상기 전후방실린더블록(30,30')의 흡입통로(36)와 연통될 수 있는 위치에 형성된다. 상기 출구(48')의 위치는 각각의 실린더보어(35)에서 진행되는 작동유체의 압축순서에 맞게 형성되어야 한다. 도면부호 49는 상기 전방하우징(10)의 축통공(12)의 내면과 회전축(40)의 외면 사이의 틈새를 막아주는 축실링부이다.
피스톤(50)은 상기 실린더보어(35) 내부를 직선왕복운동하는 것이다. 상기 피스톤(50)은 상기 실린더보어(35)의 내부와 대응되는 대략 원기둥형상으로, 양단이 각각 전후방실린더블록(30,30')의 실린더보어(35)에 위치된다. 즉, 하나의 피스톤(50)의 각각의 양단이 실린더보어(35)내에서 작동유체를 압축하는 역할을 한다. 상기 피스톤(50)은 그 중간부분이 상기 슈(45)와 결합되어 있어, 상기 사판(42)의 회전에 따라 직선왕복운동하게 된다.
상기 실린더보어(35) 내에서 압축된 작동유체가 실린더보어(35)의 외부로 토출되는 것을 제어하기 위해 상기 밸브유니트(60)가 사용된다. 상기 밸브유니트(60)는 상기 전후방실린더블록(30,30')의 일면에 밀착되어 설치되는 밸브플레이트(62)를 구비하고, 상기 밸브플레이트(62)에는 각각의 실린더보어(35)와 대응되는 위치에 토출공(64)이 형성된다. 상기 토출공(64)을 선택적으로 개폐하기 위해 토출리드(66)가 각각 사용된다. 상기 토출리드(66)는 탄성변형이 가능한 재질로서 상기 실린더보어(35) 내부의 작동유체의 압력에 따라 탄성변형되어 상기 토출공(64)을 개폐할 수 있다.
상기 밸브플레이트(62)는 대략 원판형상으로 상기 토출통로(38)와 대응되는 위치에 연통공(67)이 형성된다. 상기 연통공(67)은 각각의 토출실(14,22)을 토출통로(38)와 연통시키는 역할을 한다.
상기 토출통로(38)와 연통되게 상기 전후방실린더블록(30,30')의 외면에는 머플러(68)가 형성된다. 상기 머플러(68)는 작동유체의 맥동과 소음을 줄이는 역할을 한다. 상기 머플러(68)에는 압축기(1)의 외부(응축기)로 작동유체를 토출하는 토출포트(69)가 형성된다. 참고로 압축기(1)의 사판실(31) 내부로 작동유체를 전달하는 흡입구(도시되지 않음)는 상기 전후방실린더블록(30,30')의 어느 일측에 형성된다. 도면부호 16 및 18은 각각 오일실과 연통로이다.
이와 같은 구성을 가지는 일반적인 압축기(1)의 동작을 설명한다. 외부에서 전달되는 구동력에 의해 상기 회전축(40)이 회전함에 따라, 상기 사판(42)이 회전축(40)의 회전과 함께 회전된다. 상기 사판(42)의 회전은 상기 피스톤(50)이 상기 실린더보어(35) 내부에서 직선왕복운동을 하도록 한다.
이때, 상기 회전축(40)이 회전함에 따라, 상기 회전축(40) 내부의 유로(47)가 상기 출구(48')와 흡입통로(36)를 통해 상기 실린더보어(35)와 연통된다. 이와 같은 유로(47)와 실린더보어(35)의 연통은 상기 사판실(31)내로 흡입된 작동유체가 상기 실린더보어(35)로 전달되도록 한다. 참고로, 상기 실린더보어(35)로 작동유체가 흡입되는 것은 상기 피스톤(50)이 해당되는 실린더보어(35)에서 하사점에 위치할 때이다.
상기 실린더보어(35)에 작동유체가 전달되고, 해당되는 실린더보어(35)의 상기 피스톤(50)이 상기 밸브플레이트(62)방향으로 이동하면, 작동유체의 압축이 일어난다. 상기 작동유체가 상기 실린더보어(35) 내에서 압축되면, 상기 실린더보어(35) 내부의 압력은 상대적으로 높아지고, 상기 토출리드(66)의 선단이 밀려 탄성변형되면서 상기 토출공(64)이 개방된다.
이와 같이 되면, 상기 토출공(64)을 통해 압축된 작동유체가 상기 토출실(14,22)로 전달되고, 상기 토출실(14,22)로 전달된 작동유체는 연통공(67)을 통 해 토출통로(38)를 거쳐 상기 머플러(68)로 전달되고, 상기 머플러(68)에서 토출포트(69)를 통해 응축기쪽으로 전달된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 압축기에는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 회전축(40)의 회전속도는 엔진에 의해 전달되는 운동량에 따라 좌우되는데, 상기 회전축(40)의 회전속도가 매우 빨라지게 되면, 그에 따라 상기 압축기(1) 내부에서 유동되는 작동유체의 유량 역시 충분히 확보되어야 한다.
이때, 상기 압축기(1) 내부에서 유동되는 작동유체는 상기 회전축(40)의 내부의 유로(47)를 지나가게 되므로, 상기 작동유체의 유량은 유로(47)의 직경에 직접적인 영향을 받게 된다. 따라서, 상기 작동유체가 충분히 유동될 수 있도록 상기 회전축(40)의 유로(47)의 직경이 적절하게 설정될 필요성이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기의 회전축에 형성되는 유로의 직경의 크기를 설정하여 작동유체의 유량이 충분히 확보되도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 압축기의 적어도 양단 외관을 형성하는 전방 및 후방하우징과, 상기 전후방하우징의 사이에 위치되고, 그 중심을 둘러 다수개의 실린더보어가 관통되게 형성되며, 내부에 사판실을 구비하는 실린더블록과, 상기 사판실에 위치되는 사판이 회전가능하도록 설치되고 내부에는 작동유체가 유동되는 유로가 형성되는 회전축과, 상기 사판의 회전운동에 따라 상기 실린더보어 내를 직선왕복운동하는 다수의 피스톤을 포함하는 압축기에 있어서, 상기 압축기의 용량에 대한 상기 회전축의 유로의 단면적의 비는 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mm2/cc)로 형성된다.
본 발명에 의한 압축기에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서는 압축기의 용량에 대한 회전축의 유로의 단면적의 비가 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mm2/cc)로 설정되어, 압축기의 구동속도가 빨라지는 경우에도 작동유체의 유량이 충분히 늘어날 수 있어, 압축기의 작동성능이 향상되는 효 과가 있다.
이하 본 발명에 의한 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 압축기의 바람직한 실시예의 구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 3에는 압축기의 용량에 대한 회전축의 유로의 단면적의 비에 따른 본 발명 실시예에 의한 압축기의 냉매유량의 변화가 그래프로 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바에 따르면, 압축기(100)의 골격과 외관을 전방하우징(110), 후방하우징(120) 그리고, 전후방실린더블록(130,130')이 형성한다. 물론, 상기 압축기(100)의 골격과 외관은 전방하우징(110)과 후방하우징(120)에 의해 형성되고, 상기 실린더블록(130,130')은 상기 전후방하우징(110,120) 내부공간에 구비될 수도 있다.
이들은 상기 전방하우징(110), 전후방실린더블록(130,130') 및 후방하우징(120)의 순서로 배열되어 결합되고, 이들 각각의 중앙을 관통해서는 외부 구동원에 의해 회전되는 회전축(140)이 설치된다.
상기 회전축(140)의 회전에 연동하여 직선왕복하는 피스톤(158)이 상기 전후방실린더블록(130,130')의 실린더보어(135)에 설치되고, 상기 실린더보어(135)에서 압축된 작동유체의 토출은 밸브유니트(160)에 의해 이루어진다.
상기 전후방하우징(110,120), 그리고 전후방실린더블록(130,130')은 이들을 관통하는 다수개의 고정볼트(170)에 의해 서로 체결되는데, 이를 위해, 상기 전후 방하우징(110,120)에는 볼트공(110',120')이 형성된다.
이하에서는, 상기 압축기(100)를 구성하는 구성요소들에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 상기 전방하우징(110)은 대략 원판형상으로 중앙을 관통하여 상기 회전축(140)이 관통하는 축통공(112)이 형성된다. 상기 축통공(112)은 상기 전방하우징(110)의 일면 중앙에 돌출되는 보스부(113)의 중앙을 관통하여 형성된다.
상기 전방하우징(110)에서 상기 보스부(113)가 형성된 반대면에는 토출실(114)이 요입되게 형성된다. 상기 토출실(114)은 상기 전방실린더블록(130)의 각각의 실린더보어(135)와 상기 밸브유니트(160)를 통해 선택적으로 연통될 수 있도록 대략 링형상의 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
상기 후방하우징(120)은 상기 후방실린더블록(130')의 일면, 즉 상기 후방실린더블록(130')에서 상기 전방실린더블록(130)과 밀착된 면의 반대면(132)에 장착되는 것이다. 상기 후방하우징(120)중 상기 후방실린더블록(130')과 마주보는 면에는 토출실(122)이 요입되게 형성된다.
상기 후방하우징(120)의 중앙에는 상기 회전축(140)의 일단부에 대응되는 회전축실(124)이 형성된다. 상기 회전축실(124)은 상기 토출실(122)의 중앙에 토출실(122)과 구획되어 형성되는 것이다.
상기 전후방실린더블록(130,130')은 서로 결합되는 면에 요입된 부분이 대응되게 형성되어 사판실(S)을 형성한다. 상기 사판실(S)에는 상기 회전축(140)에 설치된 사판(142)이 회전가능하게 위치된다. 상기 전후방실린더블록(130,130')의 외면중 상기 사판실(S)과 대응되는 위치에는 사판실(S)의 내부로 증발기에서 전달된 작동유체를 전달하는 흡입구(도시되지 않음)가 형성된다.
상기 전후방실린더블록(130,130')에는 축지지공(131)이 형성된다. 상기 축지지공(131)은 상기 회전축(140)이 삽입되는 부분으로, 회전축(140)의 직경과 대응되는 내경을 갖는다.
상기 전후방실린더블록(130,130')에는 상기 축지지공(131)을 중심에 두고 장착공(131,131')의 형성방향으로 원통형상의 실린더보어(135)가 다수개 관통하여 형성된다. 이때, 상기 실린더보어(135)는 상기 전후방실린더블록(130,130')에 각각 대응되는 위치로 형성된다.
상기 전후방실린더블록(130,130')에는 흡입통로(136)가 형성된다. 상기 흡입통로(136)는 상기 실린더보어(135)와 축지지공(131) 사이를 연통시켜 상기 회전축(140)의 내부를 통해 작동유체가 상기 실린더보어(135)로 각각 전달되게 한다.
상기 전후방실린더블록(130,130')에는 각각 상기 전후방하우징(110,120)의 토출실(114,122)과 연통되게 토출통로(138)가 형성된다. 상기 토출통로(138)는 실린더보어(135)내에서 압축된 작동유체를 외부로 토출하는 통로역할을 한다.
상기 회전축(140)은 일단부가 상기 전방하우징(110)을 관통하고 타단부는 상기 후방하우징(120)의 회전축실(124)과 마주보게 설치된다. 상기 회전축(140)에는 대략 원판형상의 사판(142)이 회전축(140)의 연장방향에 대해 경사지게 설치된다. 상기 사판(142)은 상기 회전축(140)에 대해 경사지게 구비되어, 회전과정에서 피스톤(158)을 직선운동시키는 역할을 하게 된다.
상기 사판(142)의 중앙에는 허브(144)가 원통형상으로 구비되는데, 상기 허 브(144)를 상기 회전축(140)이 관통한다. 상기 허브(144)를 관통하여서 상기 회전축(140)의 내부와 연통되게 연통공(144')이 천공된다.
상기 사판(142)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 슈(145)가 설치된다. 상기 슈(145)는 상기 사판(142)의 표면 가장자리를 따라 이동되도록 구성된다. 보다 정확하게는, 상기 슈(145)는 상기 사판(142)의 표면을 따라 원을 그리면서 상기 사판(142)과 상대이동된다. 도면부호 146은 베어링을 나타낸다.
상기 회전축(140)의 내부에는 작동유체가 유동되는 유로(147)가 형성된다. 상기 유로(147)는 상기 회전축(140)의 내부에 회전축(140)의 길이방향으로 길게 형성된다. 상기 유로(147)는 상기 회전축(140)의 일단부로 개구되게 형성되고, 상기 개구된 부분은 상기 후방하우징(120)의 회전축실(124)과 마주보는 위치에 있다.
이때, 상기 유로(147)의 횡단면적은 상기 압축기(100)의 전체용량에 대하여 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mm2/cc)로 형성됨이 바람직하다. 이는 상기 유로(147)의 단면적이 압축기(100)의 전체용량에 대하여 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mmm2/cc)인 경우에 작동유체의 유량이 많아져, 압축기(100)의 효율이 좋아질 수 있기 때문이다.
도 3에는 압축기(100)의 용량에 대한 회전축(140)의 유로(147)의 단면적의 비를 달리하였을 때, 작동유체의 유량의 변화를 측정한 실험결과가 그래프로 도시되어 있다. 보다 정확하게는 상기 실험은 압축기(100)의 용량이 200cc인 경우에, 회전축(140)의 유로(147)의 직경을 10mm,11mm,12mm, 그리고 13mm로, 즉 압축 기(100)의 용량에 대한 회전축(140)의 유로(147)의 단면적의 비를 각각 0.393(mm2/cc), 0.475(mm2/cc), 0.565(mm2/cc) 및 0.664(mm2/cc)로 변화시키면서 실시되었다.
이에 따르면, 상기 유로(147)의 직경(H)이 11mm 또는 12mm인 경우가 유로(147)의 직경(H)이 10mm 또는 13mm인 경우에 비해 작동유체의 유량이 커지게 되는 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 압축기(100)의 용량에 대한 회전축(140)의 유로(147)의 단면적의 비가 0.475(mm2/cc) 또는 0.565(mm2/cc)인 경우가 압축기(100)의 용량에 대한 회전축(140)의 유로(147)의 단면적의 비가 0.393(mm2/cc) 또는 0.664(mm2/cc)인 경우에 비해 작동유체의 유량이 커지게 되는 것이다.
특히, 이러한 작동유체의 유량의 차이는 압축기(100)의 회전축(140)의 분당회전수(RPM)가 커질수록 커짐을 볼 수 있다. 이는, 상기 유로(147)의 직경(H)이 10mm이하인 경우에는 유로(147)의 단면적의 크기가 작아 작동유체가 유로(147) 내부를 원활하게 흐를 수 없고, 유로(147)의 직경(H)이 13mm이상인 경우에는 작동유체의 유속이 느려져 역시 작동유체의 흐름이 저하되기 때문이다.
따라서, 결과적으로 상기 유로(147)의 직경(H)은 11mm 내지 12mm로 형성됨이 바람직하다.
아래 <표 1>에는 상기 압축기(100)의 용량을 각각 200cc, 180cc, 160cc로 각각 변경하였을 때의 유로(147)의 최적 직경(H)의 상한이 표시되어 있다.
<표 1>
압축기의 용량(cc) 200 180 160
유로의 단면적(mm2)) 113.1 101.7 90.4
압축기용량당 유로의 단면적의 비(mm2/cc) 0.565 0.565 0.565
유로의 최적상한 직경(mm) 12 11.38 10.73
이에 따르면, 압축기(100)의 용량을 변화시키되, 이에 따른 유로(147)의 직경(H)비율, 즉 압축기의 용량당 유로의 면적비(mm2/cc)를 실험을 통해 얻어진 최적상한치인 0.565로 일정하게 유지시키면서 유로(147)의 직경(H)을 계산한 것이다.
상기 유로(147)의 단면적(P)은 '압축기의 용량(V) * 압축기의 용량당 유로의 면적(t)'이므로, 이로부터 유로(147)의 직경(H)은 아래 식으로부터 도출될 수 있다.
Figure 112008067568958-pat00001
이에 따라, 상기 압축기(100)의 용량이 180cc 및 160cc인 경우에는 상기 유로(147)의 최적 상한 직경(H)은 각각 11.38mm 및 10.73mm이 된다.
한편, 아래 <표 2>에는 상기 압축기(100)의 용량을 각각 200cc, 180cc, 160cc로 각각 변경하였을 때의 유로(147)의 최적 직경(H)의 하한이 표시되어 있다.
< 표 2>
압축기의 용량(cc) 200 180 160
유로의 단면적(mm2)) 95.03 85.5 76
압축기용량당 유로의 단면적의 비(mm2/cc) 0.475 0.475 0.475
유로의 최적하한 직경(mm) 11 10.43 9.837
이는 상기한 방식과 동일하게, 압축기(100)의 용량을 변화시키되, 이에 따른 유로(147)의 직경(H)비율, 즉 압축기의 용량당 유로의 면적비(mm2/cc)를 실험을 통해 얻어진 최적하한치인 0.475로 일정하게 유지시키면서 유로(147)의 직경(H)을 계산한 것이다.
이에 보듯이, 상기 압축기(100)의 용량이 180cc 및 160cc인 경우에는 상기 유로(147)의 최적 하한 직경(H)은 각각 10.43mm 및 9.837mm이 된다.
결과적으로, 압축기(100)의 전체 용량이 변하더라도, 상기 압축기(100)의 용량에 대한 유로(147)의 단면적의 비를 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mm2/cc)로 설정하면, 압축기(100)의 효율이 최적이 됨을 알 수 있다.
다음으로, 압축기(100)의 구성을 계속하여 설명하면, 상기 유로(147)와 상기 사판실(S), 그리고 상기 흡입통로(136)와의 연통을 위해, 상기 회전축(140)에는 각각 상기 회전축(140)의 외면으로 개구되게 입구(148)와 출구(148')가 형성된다. 상기 입구(148)와 출구(148')는 각각 다수개가 형성될 수 있다. 도면부호 149는 상기 전방하우징(110)의 축통공(112)의 내면과 회전축(140)의 외면 사이의 틈새를 막아주는 축실링부이다.
상기 피스톤(158)은 상기 실린더보어(135) 내부를 직선왕복운동하는 것이다. 상기 피스톤(158)은 상기 실린더보어(135)의 내부와 대응되는 대략 원기둥형상으로, 양단이 각각 전후방실린더블록(130,130')의 실린더보어(135)에 위치된다. 즉, 하나의 피스톤(158)의 각각의 양단이 실린더보어(135)내에서 작동유체를 압축하는 역할을 한다.
상기 실린더보어(135) 내에서 압축된 작동유체가 실린더보어(135)의 외부로 토출되는 것을 제어하기 위해 상기 밸브유니트(160)가 사용된다. 상기 밸브유니트(160)는 상기 전후방실린더블록(130,130')의 일면에 밀착되어 설치되는 밸브플레이트(162)를 구비하고, 상기 밸브플레이트(162)에는 각각의 실린더보어(135)와 대응되는 위치에 토출공(164)이 형성된다. 상기 토출공(164)을 선택적으로 개폐하기 위해 토출리드(166)가 각각 사용된다. 상기 토출리드(166)는 탄성변형이 가능한 재질로서 상기 실린더보어(135) 내부의 작동유체의 압력에 따라 탄성변형되어 상기 토출공(164)을 개방할 수 있다.
상기 밸브플레이트(162)는 대략 원판형상으로 구성되는데, 상기 토출통로(138)와 대응되는 위치에 연통공(167)이 형성된다. 상기 연통공(167)은 각각의 토출실(114,122)을 토출통로(138)와 연통시키는 역할을 한다.
상기 토출통로(138)와 연통되게 상기 전후방실린더블록(130,130')의 외면에는 머플러(168)가 형성된다. 상기 머플러(168)는 작동유체의 맥동과 소음을 줄이는 역할을 한다. 상기 머플러(168)에는 압축기(100)의 외부(응축기)로 작동유체를 토출하는 토출포트(169)가 형성된다. 도면부호 116과 118은 각각 오일실과 연통로이다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압축기의 작용을 상세하게 설명한다. 이하에서는 압축기의 용량이 200cc인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 압축기(100)에서는, 외부에서 전달되는 구동력에 의해 상기 회전 축(140)이 회전함에 따라, 상기 사판(142)이 회전축(140)과 함께 회전된다. 상기 사판(142)의 회전은 상기 피스톤(158)이 상기 실린더보어(135) 내부에서 직선왕복운동을 하도록 한다. 상기 사판(142)과 상기 피스톤(158) 사이에는 슈(145)가 구비되어 사판(142)과 피스톤(158) 사이의 마찰을 줄이게 된다.
압축기(100)의 작동을 계속하여 설명하면, 상기 회전축(140)이 회전함에 따라, 상기 회전축(140) 내부의 유로(147)가 상기 출구(148')와 흡입통로(136)를 통해 상기 각각의 실린더보어(135)와 순차적으로 연통된다. 즉, 상기 출구(148')와 전후방실린더블록(130,130')의 흡입통로(136)를 통해 상기 실린더보어(135)와 상기 유로(147)가 연통되는 것이다.
이와 같은 유로(147)와 실린더보어(135)의 연통은 압축기(100) 외부에서 전달된 작동유체가 상기 실린더보어(135)로 전달되도록 한다. 참고로, 상기 실린더보어(135)로 작동유체가 흡입되는 것은 상기 피스톤(158)이 해당되는 실린더보어(135)에서 하사점에 위치할 때이다.
이때, 상기 유로(147)의 직경(H)은 11mm 내지 12mm로 형성되어, 상기 회전축(140)의 회전속도가 빨라지는 경우에도 작동유체의 유량이 충분하게 확보될 수 있다.
상기 실린더보어(135)에 작동유체가 전달되고, 해당되는 실린더보어(135)의 상기 피스톤(158)이 상기 밸브플레이트(162)방향으로 이동하면, 작동유체의 압축이 일어난다. 상기 작동유체가 상기 실린더보어(135) 내에서 압축되면, 상기 실린더보어(135) 내부의 압력은 상대적으로 높아지고, 상기 토출리드(166)의 선단이 밀려 탄성변형되면서 상기 토출공(164)이 개방된다.
이와 같이 되면, 상기 토출공(164)을 통해 압축된 작동유체가 상기 토출실(114,122)로 전달되고, 상기 토출실(114,122)로 전달된 작동유체는 연통공(167)을 통해 토출통로(138)를 거쳐 상기 머플러(168)로 전달되고, 상기 머플러(168)에서 토출포트(169)를 통해 응축기쪽으로 전달된다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상기한 실시예에서는 회전축(140)에 대한 사판(142)의 경사각이 고정된 고정용량형 사판식 압축기를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 사판의 경사각이 조절될 수 있는 가변용량형 사판식 압축기에도 적용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 압축기의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 압축기의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도.
도 3은 압축기의 용량에 대한 회전축의 유로의 단면적의 비에 따른 본 발명 실시예에 의한 압축기의 냉매유량의 변화를 도시한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 압축기 110: 전방하우징
116: 오일실 118: 연통로
120: 후방하우징 122: 토출실
124: 회전축실 130: 전방실린더블록
130': 후방실린더블록 131: 축지지공
135: 실린더보어 140: 회전축
142: 사판 145: 슈
147: 유로 160: 밸브유니트
164: 토출공 S: 사판실

Claims (1)

  1. 압축기(100)의 적어도 양단 외관을 형성하는 전방 및 후방하우징(110,120)과,
    상기 전후방하우징(110,120)의 사이에 위치되고, 그 중심을 둘러 다수개의 실린더보어(135)가 관통되게 형성되며, 내부에 사판실(S)을 구비하는 실린더블록(130)과,
    상기 사판실(S)에 위치되는 사판(142)이 회전가능하도록 설치되고 내부에는 작동유체가 유동되는 유로(147)가 형성되는 회전축(140)과,
    상기 사판(142)의 회전운동에 따라 상기 실린더보어(135) 내를 직선왕복운동하는 다수의 피스톤(158)을 포함하는 압축기에 있어서,
    상기 압축기(100)의 용량에 대한 상기 회전축(140)의 유로(147)의 단면적의 비는 0.565(mm2/cc) 내지 0.475(mm2/cc)로 형성됨을 특징으로 하는 압축기.
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