KR101096893B1 - 차량 공조장치용 압축기 - Google Patents

차량 공조장치용 압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 공조장치용 압축기에 관한 것으로, 회전자와 사판을 일체적으로 형성시키고 모터부와 압축부를 일체로 형성함으로써, 압축기의 구성을 단순화하고 패키지를 축소하여, 압축기의 소형화를 도모할 수 있도록 한 차량 공조장치용 압축기에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)과; 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)의 사이에 위치하며, 다수의 실린더 보어(212)를 갖는 실린더 블록(220)과; 상기 실린더 보어(212)의 안에서 왕복운동하는 피스톤(250)과; 상기 피스톤(250)의 내측에 구비된 슈(252)와 결합되어 회전되는 사판(260);을 포함하는 압축부와, 고정자(Stator, 280)와; 상기 압축부의 반경 방향 외측에 위치하며 상기 실린더 블록(220)에 대하여 상대적으로 회전되지 않도록 고정된 고정자(Stator, 280)와; 상기 고정자(280)에 대하여 상대적으로 회전되며 상기 압축부의 사판(260)이 일체로 형성된 회전자(Rotor, 270);를 포함하는 모터(Motor)부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
압축기, 모터 고정자, 모터 회전자, 전ㆍ후방 하우징, 실린더 블록

Description

차량 공조장치용 압축기{A Compressor for Car Air Conditioning System}
도 1은, 종래기술에 따른 사판식 압축기의 단면도이고,
도 2는, 본 발명에 따른 압축기의 단면도이며,
도 3은, 본 발명에 따른 압축기의 실린더 블록의 사시도이고,
도 4는, 본 발명에 따른 압축기의 사판 일체형 회전자의 구조를 개략적으로 도시한 부분단면 사시도이다.
** 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 **
200...압축기(Compressor), 210a,210b...전ㆍ후방 하우징,
210a-1,210b-1...흡입실, 210a-2,210b-2...토출실,
212...실린더 보어(Cylinder Bore),
220...실린더 블록(Cylinder Block),
240a...흡입밸브, 240b...토출밸브,
250...피스톤(Piston), 252...슈(Shoe),
260...사판, G...가스켓(Gasket),
270...,회전자(Rotor) 280...고정자(Stator),
290...모터 하우징(Motor Housing),
300...냉매 토출로, 310...냉매 공급로.
본 발명은 차량 공조장치용 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 회전자와 사판을 일체적으로 형성시키고 모터부와 압축부를 일체로 형성함으로써, 압축기의 구성을 단순화하고 패키지를 축소하여, 압축기의 소형화를 도모할 수 있도록 한 차량 공조장치용 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 공조장치에 사용되고 있는 압축기는, 증발기에서 배출되는 기체 상태의 냉매를 액화하기 쉬운 고압의 상태로 압축하여 응축기로 토출하는 장치이다.
예컨대, 종래 기술에 의한 압축기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내측에 흡입실(20a-1, 20b-1) 및 토출실(20a-2, 20b-2)등의 밀폐공간을 형성하는 전·후방 하우징(20a, 20b)과; 상기 전·후방 하우징(20a, 20b)사이에서 방사상(放射狀)으로 배치된 다수의 실린더 보어(Cylinder Bore, 32)를 갖는 전·후방 실린더 블록(Cylinder Block, 30a, 30b)과; 상기 전방 하우징(20a)의 중앙을 관통하여 삽입되고 상기 전·후방 실린더 블록(30a, 30b)의 중앙에 회전 가능하게 구비되는 구동축(40)과; 상기 실린더 블록(30a, 30b)과 전·후방 하우징(20a, 20b) 사이에 구비되는 밸브 플레이트(Valve Plate, 50), 가스켓(Gasket, 90), 흡입밸브(80a) 및 토출밸브(80b)와; 상기 구동축(40)의 둘레에 설치되고 상기 구동축(40)의 회전방향으로 구동되어 경사각이 가변되는 사판(60)과; 상기 사판(60)의 둘레를 따라 구비된 슈(Shoe, 62)와 결합되어 상기 사판(60)의 회전에 따라 상기 전·후방 실린더 블록(30a, 30b)의 각 실린더 보어(32) 내에서 왕복운동하는 다수의 피스톤(70) 등의 압축수단을 포함하고 있다.
상기와 같은 압축기(10)에서는, 엔진의 동력에 의해 상기 구동축(40)이 회전하고, 이에 의해, 상기 사판(60)이 회전함으로써, 상기 다수의 피스톤(70)이 상기 사판(60)의 경사각과 비례하여 각 실린더 보어(32)내에서 왕복운동을 하게 된다.
여기서, 상기 피스톤(70)이 사판실측으로 후진하여 이동하는 동안에 상기 흡입실(20a-1, 20b-1)의 냉매가 각 실린더 보어(32) 내부로 유입된다.
아울러, 상기 피스톤(70)이 전진하는 동안에 상기 각 실린더 보어(32)에 유입된 냉매는, 높은 압력으로 압축되어 상기 토출실(20a-2, 20b-2)로 토출된 후, 냉매 유로를 통하여 응축기로 배출되게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래기술에 따른 차량 공조장치용 압축기는, 상기 압축기의 일측에 모터(Motor)와 같은 별도의 구동수단을 구비해야만 함으로써, 압축기를 소형화시키기 어려운 문제점이 있다.
특히, 기존 전동압축기의 경우 구동축과 모터가 동축선상에 배치되므로, 압축기 전체의 길이방향의 크기를 줄이기가 매우 힘든 문제점이 있다. 또한, 모터와 압축기를 구동축을 매개로 하여 연결하므로 구성요소가 증가하는 등의 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 회전자와 사판을 일체적으로 형성시키고 모터부와 압축부를 일체로 형성함으로써, 압축기의 구성을 단순화하고 패키지를 축소하여, 압축기의 소형화를 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 차량 공조장치용 압축기는, 전ㆍ후방 하우징과; 상기 전ㆍ후방 하우징의 사이에 위치하며, 다수의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록과; 상기 실린더 보어의 안에서 왕복운동하는 피스톤과; 상기 피스톤의 내측에 구비된 슈와 결합되어 회전되는 사판;을 포함하는 압축부와, 상기 압축부의 반경 방향 외측에 위치하며 상기 실린더 블록에 대하여 상대적으로 회전되지 않도록 고정된 고정자와; 상기 압축부의 사판이 일체로 형성되며 상기 고정자에 대하여 상대적으로 회전되는 회전자;를 포함하는 모터부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
삭제
여기에서, 상기 회전자는 상기 실린더 블록의 외주면의 중앙에 형성된 개구에 일부가 삽입된 형태로 회전가능하게 결합되고, 상기 사판은 상기 회전자에서 상기 실린더 블록의 개구에 삽입된 일부의 내측에서 상기 피스톤을 향하여 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실린더 블록의 외주면의 바깥측에 상기 전ㆍ후방 하우징과 연결되고 상기 실린더 블록을 둘러싸도록 모터 하우징이 형성되며, 상기 모터 하우징의 외측 내벽면에는 상기 회전자의 외측면과 대향하도록 상기 고정자가 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실린더 블록의 중앙부에는, 상기 압축부의 토출실에 모인 압축된 유체가 토출구를 향하여 유동하는 냉매 토출로가 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 회전자 또는 상기 실린더 블록 중 적어도 일측에, 냉매 유입부가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정자는 코일 권취체이며, 상기 회전자는 상기 고정자와 대향하는 외측면에 영구자석이 결합되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는, 본 발명에 따른 압축기의 단면도이고, 도 3은, 본 발명에 따른 압축기의 실린더 블록의 사시도이며, 도 4는, 본 발명에 따른 압축기의 사판 일체형 회전자의 구조를 개략적으로 도시한 부분단면 사시도이다.
본 발명에 따른 압축기는, 냉매를 압축하는 압축부와, 압축부를 구동하는 모터(motor)부를 포함하여 구성된다.
상기 압축부는, 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b), 실린더 블록(220), 피스톤(250) 및 사판(260)을 포함하여 구성되며, 상기 모터부는, 고정자(stator, 280)와 회전자(rotor, 270)를 포함하여 구성된다.
상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)은, 내측에 흡입실(210a-1, 210b-1) 및 토출실(210a-2, 210b-2) 등의 밀폐공간이 형성되며, 상기 실린더 블록(220)의 전방 및 후방에 위치하여 상기 실린더 블록(220)에 결합되고, 상기 실린더 블록(220)과 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)의 사이에는 밸브 플레이트(Valve Plate, 230), 가스켓(Gasket, G), 흡입밸브(240a) 및 토출밸브(240b)가 개재된다.
상기 실린더 블록(220)은, 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)의 사이에 위치하며, 내부에는 방사상(放射狀)으로 배치되는 복수의 실린더 보어(212)가 형성된다.
상기 피스톤(250)은, 상기 실린더 블록(220)의 각 실린더 보어(212)의 내부에서 왕복운동을 하며, 그 내측에는 상기 사판(260)과 결합하는 슈(252)가 형성된다.
상기 고정자(280)는, 상기 실린더 블록(220)에 대하여 상대적으로 회전되지 않도록 고정된다. 이를 위하여, 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)과 연결됨과 동시에, 상기 실린더 블록(220)의 외주면 바깥측을 둘러싸도록 형성된 모터 하우징(290)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 고정자(280)는, 상기 모터 하우징(290)의 외측벽의 내벽면에 고정되어 상기 회전자(270)와 대향하도록 위치됨으로써, 상기 실린더 블록(220)에 대하여 상대적으로 회전되지 않는다.
상기 회전자(270)는, 상기 실린더 블록(220)의 외주면에 회전가능하게 결합하여, 상기 고정자(280)에 대하여 상대적으로 회전하게 된다.
상기 고정자(280)는 코일(coil) 권취체로 형성되며, 상기 회전자(270)는 영구자석으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 고정자(280)의 코일에 전압이 인가되면 자기장이 발생하게 되며, 이로 인하여 상기 회전자(270)가 상기 실린더 블록(220)의 외주면을 따라 상기 고정자(280)에 대하여 상대적으로 회전하게 된다.
상기 회전자(270)의 내측면에는, 상기 사판(260)이 피스톤(250)을 향하여 돌출되도록 형성된다. 즉, 상기 사판(260)은, 실린더 블록(220)의 원주방향에서부터 중심방향으로 향하여 형성된다.
상기 사판(260)은, 상기 회전자(270)와 일체적으로 형성되며, 원통형의 회전자(270)의 일측 단부로부터 타측 단부까지 나선형의 형상으로, 상기 회전자(270)의 내측면을 따라 소정의 각도를 갖고 경사지게 돌출된다. 도 4에는, 이러한 사판 일체형 회전자의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.
상기 사판(260)이 실린더 블록(220)의 내부로 진입할 수 있도록 하기 위하여, 상기 실린더 블록(220)의 외주면의 중앙에는 개구가 형성된다.
상기 개구는, 상기 사판(260)이 상기 실린더 블록(220)의 둘레를 따라 회전할 수 있도록, 상기 실린더 블록(220)의 외주면의 전체에 형성된다.
상기 사판(260)의 돌출된 끝단은, 상기 실린더 블록(220)의 외주면의 개구를 지나 삽입되어, 상기 실린더 블록(220)의 실린더 보어(212)내에 왕복가능하게 삽입되는 피스톤(250) 내부의 슈(252)와 결합한다.
상기 피스톤(250)의 일측에는 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구는 상기 피스톤(250) 내부의 슈(252)와 연통된다. 또한 상기 개구는 상기 실린더 불록(220)의 내주면을 향하여 위치된다. 따라서, 상기 사판(260)은 상기 실린더 블록(220)의 외주면의 개구에 삽입되어 상기 피스톤(250)의 일측의 개구를 지나 상기 피스톤(250) 내부의 슈(252)에 결합될 수 있게 된다.
요컨대, 본 발명에 따른 압축기의 구성을 전체적으로 살펴보면, 실린더 블록(220)의 중심으로부터 외주면을 향하여, 피스톤(250), 사판(260), 회전자(270), 고정자(280)의 순서로 배치되게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 압축기의 작동을 설명한다.
먼저, 모터 하우징(290)의 외측 내벽에 고정된 고정자(280)의 코일에 전압을 인가하면 자기장이 발생하게 되고, 이로 인하여 상기 고정자(280)에 대향하도록 설치된 회전자(270)가 회전하게 된다.
상기 회전자(270)는 그 내벽에 사판(260)이 일체적으로 형성되어 있으므로, 상기 회전자(270)의 회전에 따라 상기 사판(260)도 일체적으로 회전되게 된다.
상기 사판(260)은 실린더 블록(220)의 개구 및 피스톤(250)의 개구를 지나 상기 피스톤(250) 내부의 슈(252)와 결합되어 있으므로, 상기 사판(260)의 회전에 의하여 상기 피스톤(250)이 왕복운동하게 된다.
상기 피스톤(250)의 왕복운동에 따른 냉매의 흡입, 압축 및 토출과정은 종래기술의 압축기와 동일하다.
그러나, 본 발명에 따른 압축기에 의하면, 실린더 블록(220)의 중심에 회전축을 구비할 필요가 없으며, 따라서, 회전축 대신에 상기 실린더 블록(220)의 중심에는 냉매 토출로(300)가 형성되어, 압축되어 토출된 냉매가 상기 냉매 토출로(300)를 지나 토출구로 유동하게 된다.
즉, 모터 하우징(290) 내부로 유입된 냉매는, 실린더 블록(220)의 냉매 공급 로(310)를 통하여 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)의 흡입실(210a-1, 210b-1)로 각각 공급된다. 공급된 냉매는, 실린더 보어(212)에서 압축된 후, 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)의 토출실(210a-2, 210b-2)로 이동하게 된다. 이 때에, 전방 하우징(210a)의 토출실(210a-2)의 냉매는, 실린더 블록(220)의 중앙에 형성된 냉매 토출로(300)를 통해, 후방 하우징(210b)의 토출실(210b-2)로 이송되어 토출구를 통하여 최종적으로 토출되게 된다.
또한, 본 발명에서는, 상기 회전자(270)의 원활한 회전을 위하여 상기 실린더 블록(220)과 상기 회전자(270)와의 사이에, 그리고 상기 실린더 블록(220)의 개구와 상기 회전자(270)와의 사이에 각각 베어링(Bearing)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 고정자(280)는 코일이 권취된 코일 권취체인 것이 바람직하며, 상기 회전자(270)의 외측면에는 상기 고정자(280)와 대향하는 위치에 영구자석(270-1)이 결합되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 고정자(280)의 코일 권취체에 전류가 흐를 때에 발생하는 자기장에 의하여, 영구자석이 결합된 상기 회전체(270)가 회전할 수 있게 된다.
아울러, 냉매 흡입구로 유입된 냉매가 사판실측으로 원활히 유입될 수 있도록, 회전자(270) 또는 실린더 블록(220)의 측면에 냉매 유입구(320)를 추가적으로 형성할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능 할 것이다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 회전자와 사판을 일체적으로 형성시킴으로써, 기존의 회전축이 삭제될 수 있고, 모터부와 압축부가 일체적으로 형성될 수 있으므로, 압축기의 구성을 단순화할 수 있으며, 압축기의 패키지를 축소하여 소형화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)과, 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)의 사이에 위치하며 다수의 실린더 보어(212)를 갖는 실린더 블록(220)과, 상기 실린더 보어(212)의 안에서 왕복운동하는 피스톤(250)과, 상기 피스톤(250)의 내측에 구비된 슈(252)와 결합되어 회전되는 사판(260)을 포함하는 압축부와; 상기 압축부의 반경 방향 외측에서 상기 사판을 구동하는 모터(Motor)부로 이루어지고,
    상기 모터부는, 상기 실린더 블록(220)에 대하여 상대적으로 회전되지 않도록 고정된 고정자(Stator, 280)와, 상기 고정자(280)에 대하여 상대적으로 회전되며 상기 압축부의 사판(260)이 일체로 형성된 회전자(Rotor, 270)를 포함하며,
    상기 회전자(270)는, 상기 실린더 블록(220)의 외주면의 중앙에 형성된 개구에 일부가 삽입된 형태로 회전가능하게 결합되고,
    상기 사판(260)은, 상기 회전자(270)에서 상기 실린더 블록(220)의 개구에 삽입된 일부의 내측에서 상기 피스톤(250)을 향하여 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 압축기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전자(270)는 원통 형상으로 형성되며,
    상기 사판(260)은, 상기 원통형 회전자(270)의 내측면을 따라 일정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 블록(220)의 외주면의 바깥측에는, 상기 전ㆍ후방 하우징(210a, 210b)과 연결되고 상기 실린더 블록(220)을 둘러싸도록 모터 하우징(290)이 형성되며,
    상기 모터 하우징(290)의 외측 내벽면에는, 상기 회전자(270)의 외측면과 대향하도록 상기 고정자(280)가 고정되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 블록(220)의 중앙부에는, 토출실(210a-2)에 모인 압축된 유체가 토출구를 향하여 유동하는 냉매 토출로(300)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전자(270) 또는 상기 실린더 블록(220) 중 적어도 일측에, 냉매 유입부(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정자(280)는 코일 권취체이며,
    상기 회전자(270)는 상기 고정자(280)와 대향하는 외측면에 영구자석(270-1)이 결합되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 압축기.
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