KR101099106B1 - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사판식 압축기는, 하우징과, 다수개의 실린더보어와 결합공이 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징과 상기 결합공에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 의해 회전하며 피스톤에 연동되게 설치되는 사판 및 상기 하우징과 실린더블록 사이에 개재되어 냉매의 흡입 및 토출을 단속하는 밸브플레이트로 구성되는 사판식 압축기에 있어서, 상기 실린더 블록과 구동축에는 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄여주는 바이패스 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 바이패스 수단에 의해 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄임으로써 압축기의 체적효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

사판식 압축기, 바이패스, 잔류냉매

Description

사판식 압축기{swash plate type compressor}

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로, 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시킴으로써 압축기의 체적효율을 크게 향상시킬 수 있는 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 공조장치는 냉매를 이용하여 차 실내의 온도를 외부의 온도보다 낮게 유지하는 장치로서, 냉매의 순환 사이클을 구성하기 위하여 압축기, 응축기 및 증발기를 구비하고 있다.

이러한 상기 압축기는 냉매를 압축 및 압송하는 장치로서 엔진의 동력이나 모터에 의해 구동된다.

왕복동식 압축기의 일종인 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동축에 디스크 형상의 사판이 구동축의 회전에 대응되어 경사각이 가변 또는 고정된 상태로 설치되고, 상기 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 개재하여 설치된 다수의 피스톤이 실린더블록에 형성된 다수의 실린더 보어 내부에서 직 선 왕복 운동함으로써 냉매를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

또한, 일반적으로 상기 냉매를 흡입하고 압축하여 배출시키는 과정에 있어, 하우징과 실린더블록 사이에는 냉매의 흡입 및 토출을 단속하는 밸브플레이트가 설치된다.

구체적으로, 도 1을 참조하여 통상의 사판식 압축기의 구성을 보다 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 전방 실린더블록(A20)이 내장된 전방 하우징(A10)과, 상기 전방 하우징(A10)과 결합되며 후방 실린더블록(A20a)이 내장된 후방 하우징(A10a)과, 상기 전,후방 실린더블록(A20)(A20a)의 내부에 형성된 다수의 실린더보어(A21) 내부에서 각각 왕복 운동하는 복수의 피스톤(A50)들과, 상기 구동축(A30)에 경사지게 결합되고 외주에 설치되는 슈(A45)를 개재하여 상기 피스톤(A50)들에 결합되는 사판(A40)과, 상기 전,후방 하우징(A10)(A10a)과 전,후방 실린더블록(A20)(A20a) 사이에 설치되는 밸브플레이트(A60)와, 상기 후방 하우징(A10a)의 외측면 상부에 설치되어 피스톤(A50)의 흡입행정시 증발기로부터 이송된 냉매를 압축기(A1) 내부로 공급하고 피스톤(A50)의 압축행정시에는 압축기(A1) 내부에서 압축된 냉매를 응축기 쪽으로 토출하도록 머플러(A70)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 전,후방 하우징(A10)(A10a)의 내부에는 격벽(A13)의 내,외측에 각각 냉매토출실(A12) 및 냉매흡입실(A11)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 냉매토출실(A12)은 격벽(A13)의 내측에 형성된 제 1 토출실(A12a)과, 상기 격벽(A13)의 외측에 형성되어 냉매흡입실(A11)과 구획되며 제 1 토출실(A12a)과 연통되는 제 2 토출실(A12b)로 구성된다.

한편, 상기 전,후방 실린더블록(A20)(A20a) 사이에 구비된 사판실(A24)로 공급되는 냉매가 상기 각 냉매흡입실(A11)로 유동할 수 있도록 상기 전,후방 실린더블록(A20)(A20a)에는 다수의 흡입통로(A22)가 형성되며, 상기 전,후방 하우징(A10)(A10a)의 제 2 토출실(A12b)은 상기 전,후방 실린더블록(A20)(A20a)을 관통하여 형성된 연결통로(A23)에 의해 상호 연통된다. 따라서, 상기 피스톤(A50)의 왕복운동에 따라 상기 전,후방 실린더블록(A20)(A20a)의 보어(A21) 내에서 동시에 냉매의 흡입 및 압축이 수행될 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 압축기는 상기 피스톤(A50)이 압축을 완료하는 최고 상사점에 도달하였을 경우, 압축된 고압의 냉매 대부분은 전,후방하우징(A20)(A20a)의 냉매토출실(A12a)(A12b)로 토출되며 일부 냉매는 상기 피스톤(A50)과 실린더 보어(A21)의 사이(clearance)에 갇히게 된다.

이때, 실린더 보어(A21)에 잔류하는 냉매는 고압의 상태이므로 이후 흡입행정을 진행하기 위해 상기 실린더 보어(A21)로 유입되는 냉매(저압상태)의 흡입을 방해함으로써 흡입장애를 발생시키는 문제점이 있었다.

결국, 실린더 보어(A21)에 잔류하는 냉매의 유로 저항으로 인하여 충분한 흡입유량을 확보하지 못하게 되어 압축기의 체적효율이 저하된다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄임으로써 압축기의 체적효율을 크게 향상시킬 수 있는 사판식 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사판식 압축기는, 하우징과, 다수개의 실린더보어와 결합공이 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징과 상기 결합공에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 의해 회전하며 피스톤에 연동되게 설치되는 사판 및 상기 하우징과 실린더블록 사이에 개재되어 냉매의 흡입 및 토출을 단속하는 밸브플레이트로 구성되는 사판식 압축기에 있어서, 상기 실린더 블록과 구동축에는 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄여주는 바이패스 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이패스 수단은, 상기 다수의 실린더 보어와 상기 결합공이 각각 연결되도록 실린더 블록에 형성되는 연통홀과, 상기 결합공의 내주면의 둘레방향을 따라 형성되는 임시 저장홈, 및 상기 연통홀과 임시저장홈을 연통시키도록 상 기 구동축에 형성되는 제1,2배출홈을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1배출홈은 압축이 완료(피스톤 상사점)된 실린더 보어와 연결된 연통홀과 일치하는 위치에 형성되며, 상기 제2배출홈은 흡입(피스톤 하사점)중인 실린더 보어와 연결된 연통홀과 일치하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1,2배출홈은 구동축의 정면에서 바라볼 때 평평한 면이 형성되도록 단차지게 형성되거나, 움푹 파인 그루브로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사판식 압축기에 따르면, 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 바이패스 수단에 의해 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄임으로써 압축기의 체적효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 후방하우징을 도시한 측면도이며, 도 3은 도 2의 'a-a'부 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 오일 분리기를 분해 도시한 사시도이다.

먼저, 본 발명에 따른 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(12)를 가지는 실린더 블럭(10)과, 상기 실린더 블럭(10)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(16)과, 상기 실린더 블럭(10)의 후방에 밸브 플레이트(20)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(18)으로 구성된다.

상기 전방 하우징(16)의 안쪽에는 크랭크실(86)이 마련되며, 전방 하우징(16)의 중심 부근에는 구동축(44)의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(44)의 타단은 상기 크랭크실(86)을 통과하여 실린더 블럭(10)에 설치된 베어링을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 크랭크실(86) 내에는 구동축(44) 둘레에 러그 플레이트(54)와 사판(50)이 설치되어 있다.

상기 러그 플레이트(54)에는, 중앙부에 가이드홀(64)이 각각 직선 천공된 한쌍의 동력전달용 지지 암(62)이 일면에 일체로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 사판(50)의 일면에는 핀(66)이 형성되어 있어, 상기 러그 플레이트(54)가 회전함에 따라 상기 사판(50)의 핀(66)이 러그 플레이트(54)의 가이드홀(64) 내에서 슬라이딩 이동하면서 사판(50)의 경사각이 가변되게 되어 있다.

또한, 상기 사판(50)의 외주면은 슈(76)를 개재하여 각 피스톤(14)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(50)이 경사된 상태에서 회전함에 따라, 그 외주면에 슈(76)를 개재하여 끼워진 피스톤(14)들은 상기 실린더 블럭(10)의 각 실린더 보 어(12) 내에서 왕복운동하게 된다.

그리고, 상기 후방 하우징(18)에는 흡입실(22)과 토출실(24)이 각각 형성되어 있고, 후방 하우징(18)과 실린더 블럭(10) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(20)에는 각 실린더 보어(12)에 대응하는 곳에 흡입구(32)와 토출구(36)가 각각 형성되어 있다.

상기 피스톤(14)의 왕복운동에 의해 흡입실(22)의 냉매가 실린더 보어(12) 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(24)로 배출되는데, 상기 크랭크실(86) 내의 압력과 흡입실(22) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 본 발명의 사판식 압축기(C)는 전자 솔레노이드식 용량제어밸브(100)를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 방식으로 되어 있으며, 이러한 특성의 압축기에 모두 적용이 가능하다.

또한, 상기 토출실(24)에는 토출된 냉매에서 오일을 분리함과 동시에 토출된 냉매의 역류를 방지하는 오일 분리기(200)가 설치된다.

이에 더해, 상기 실린더 블록(10)과 구동축(44)의 사이에는 압축이 완료된 실린더 보어(12) 내에 잔류하는 냉매를 흡입중인 실린더 보어(12)로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄여주는 바이패스 수단(300)을 더 포함한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 바이패스 수단(300)을 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이패스 수단(300)은, 다수의 실린더 보어(12)와 결합공(40)이 각각 연결되도록 형성되는 연통홀(310)과, 상기 결합공(40)의 내주면의 둘레방향을 따라 형성되는 임시 저장홈(320) 및 상기 연통홀(310)과 임시 저장홈(320)을 연통시키도록 구동축(44)에 형성되는 제1,2배출홈(330,340)으로 구성된다.

이러한 상기 연통홀(310), 임시저장홈(320), 제1배출홈(330) 및 제2 배출홈(340)은 압축행정이 끝난 실린더보어(12)에 일부 잔류하게 되는 고압의 냉매를 흡입하는 맞은편 실린더보어(12)로 배출하는 역할을 수행한다.

이에 더해, 상기 임시저장홈(801)은 상기 결합공(111)의 내주면을 따라 소정의 깊이로 함몰된 원형링 형태로 형성된다.

또한, 상기 제1배출홈(330)은 압축이 완료(피스톤 상사점)된 실린더 보어(12)와 연결된 연통홀(310)과 일치하는 위치에 형성되며, 상기 제2배출홈(340)은 흡입(피스톤 하사점)중인 실린더 보어(12)와 연결된 연통홀(310)과 일치하는 위치에 형성된다.

즉, 상기 제1배출홈(330)과 제2배출홈(340)은 구동축(44) 둘레방향의 서로 반대 방향에 형성되는 것으로, 한쪽의 제1배출홈(330)은 실린더 보어(12) 내의 고압 냉매를 상기 임시저장홈(320)으로 전달시키고, 상기 임시저장홈(320)으로부터 다시 다른쪽의 제2배출홈(340)을 통해 맞은 편 실린더보어(12)로 배출시킬 수 있도록 한다.

구체적으로, 상기 제1배출홈(330)은 연통홀(310)을 통해 실린더보어(12) 내 의 냉매를 흡입하여 임시저장홈(320)으로 내보내는 역할을 수행하며, 상기 제2배출홈(340)은 임시저장홈(320)에 저장된 냉매를 맞은 편 연통홀(310)을 통해 팽창된 실린더보어(12)로 배출시키는 역할을 수행한다.

따라서, 상기 실린더보어(12) 내에 잔류하던 냉매는 구동축(44)이 회전하는 과정에서 제1배출홈(330), 임시저장홈(320), 제2배출홈(340)을 순차적으로 통과한 후 맞은 편의 연통홀(310)을 통해 흡입행정 중인 실린더보어(12)로 토출된다.

이와 같이 본 발명의 특징적인 구성요소인 실린더블록(10)의 결합공(40)에 형성된 연통홀(310) 및 임시저장홈(320)과 구동축(44)에 형성된 제1배출홈(330) 및 제2배출홈(340)에 의해 피스톤(14)의 압축행정시 실린더 보어(12) 내의 고압 냉매를 낭비 없이 재사용할 수 있을 뿐만 아니라, 흡입행정을 시행하는 시점의 실린더보어(12)로 원활한 냉매 흡입을 가능하게 함므로써 압축효율을 한층 향상시킬 수 있다.

더욱이, 고압의 잔류냉매는 압축이 시작되는 실린더보어(12)에 공급되어 압력을 다소 높일 수 있기 때문에 압축효율이 한층 향상된다.

한편, 상기 제1,2배출홈(830,840)은 구동축(44)의 정면에서 바라볼 때 평평한 면이 형성되도록 단차지게 형성되거나, 움푹 파인 그루브로 형성되는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되 어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

예를 들어, 상술한 설명에서는 바이패스 수단을 편두식 사판식 압축기에 적용하여 설명하였지만 이에 한정하는 것은 양두식 사판식 압축기에도 모두 적용된다.

도 1은 통상의 사판식 압축기의 구성을 도시한 정단면도 및 측단면도이다.

도 2은 본 발명에 따른 사판식 압축기를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 실린더블록을 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 구동축과 사판이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 사판식 압축기의 잔류 냉매 배출구조를 도시한 단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

C - 사판식 압축기 100 - 용량제어밸브

200 - 오일 분리기 300 - 바이패스 수단

Claims (4)

1. 하우징과, 다수개의 실린더보어와 결합공이 형성되며 상기 하우징에 결합되는 실린더블록과, 상기 실린더보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 하우징과 상기 결합공에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 의해 회전하며 피스톤에 연동되게 설치되는 사판 및 상기 하우징과 실린더블록 사이에 개재되어 냉매의 흡입 및 토출을 단속하는 밸브 플레이트로 구성되는 사판식 압축기에 있어서,

   상기 밸브 플레이트는, 피스톤의 왕복운동에 따른 압력변화에 의해 냉매를 실린더보어로 공급하는 흡입구와, 상기 실린더 보어에서 압축된 냉매를 토출시키는 토출구로 구성되며,

   상기 실린더 블록과 구동축에는 압축이 완료된 실린더 보어 내에 잔류하는 냉매를 흡입중인 실린더 보어로 바이패스시켜 냉매의 유로 저항과 흡입손실을 줄여주는 바이패스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 바이패스 수단은,

   상기 다수의 실린더 보어와 상기 결합공이 각각 연결되도록 실린더 블록에 형성되는 연통홀과,

   상기 결합공의 내주면의 둘레방향을 따라 형성되는 임시 저장홈, 및

   상기 연통홀과 임시저장홈을 연통시키도록 상기 구동축에 형성되는 제1,2배출홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제1배출홈은 압축이 완료(피스톤 상사점)된 실린더 보어와 연결된 연통홀과 일치하는 위치에 형성되며, 상기 제2배출홈은 흡입(피스톤 하사점)중인 실린더 보어와 연결된 연통홀과 일치하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 제1,2배출홈은 구동축의 정면에서 바라볼 때 평평한 면이 형성되도록 단차지게 형성되거나, 움푹 파인 그루브로 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.

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