KR101612408B1 - 용량가변형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용량가변형 압축기는, 다수의 실린더 보어를 가지는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 대하여 회전이 가능하게 배치되는 구동축과, 상기 실린더 보어 내에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 구동축 둘레에 슬리브에 의해 설치되어 상기 피스톤과 연결되는 사판과, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 하우징 및 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브를 포함하는 용량가변식 압축기에 있어서, 상기 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 CS홀과 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 바이패스 CS홀이 형성되며, 상기 바이패스 CS홀은 사판의 경사각 변화에 따라 개폐가능한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, CS홀의 단면적을 작게 하여 압축기 구동시에 소요동력을 저감시킴과 동시에 바이패스 CS홀을 사판의 경사각 변화에 따라 개폐가 이뤄지도록 구성하여 압축기의 초기 구동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이한 효과가 있다.

압축기, 사판, 바이패스

Description

용량가변형 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 용량가변형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 구동시에 소요동력을 저감시킴과 동시에 압축기의 초기 구동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이한 용량가변형 압축기에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 냉방 시스템에 포함되는 압축기는 벨트를 통해 엔진에 직접 연결되어 있기 때문에 회전수를 제어할 수 없다.

따라서, 근래에는 엔진의 회전수에 의해 규제되는 경우 없이 냉방 능력을 얻기 위해 냉매의 토출량을 변화시킬 수 있는 용량가변형 압축기가 많이 사용되고 있다.

용량가변형 압축기로는 사판식, 로터리식 및 스크롤식 등 다양한 종류가 개시되어 있다.

이 중 사판식 압축기는, 크랭크실 내에서 경사각이 가변되도록 설치된 사판이 구동축의 회전운동에 따라 회전하고, 상기 사판의 회전운동에 의해 피스톤이 왕 복운동하는 방식으로 되어 있다. 이 경우, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실의 냉매가 실린더 보어 내에 흡입되어 압축된 후 토출실로 배출되는데, 상기 크랭크실 내의 압력과 흡입실 내의 압력 차이에 따라 사판의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되게 된다.

특히, 용량제어밸브를 채택하여 밸브를 개폐함으로써 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하게 되어 있다.

그러나, 종래의 사판식 압축기는 소요 동력을 저감하기 위해 크랭크실(Pc)에서 흡입실(Ps)로 빠지는 CS홀의 단면적을 작게 형성하였으나, 단면적이 작은 상기 CS홀에 의해 크랭크실(Pc)의 냉매가 흡입실(Ps)로 원활하게 배출되지 못하는 문제점이 있었다.

특히, 종래의 사판식 압축기는 구동하지 않은 상태로 장시간 방치시에 냉매가 액화하여 크랭크실에 고이게 되는데, 이와 같은 액상 냉매는 압축기의 초기 구동시에 증발하여 크랭크실의 압력을 높게 하여 사판의 경사각 형성을 지연시키는 문제점이 있었다.

결국, 사판의 경사각 형성이 지연되어 일정 시간 동안 자동차의 냉방장치는 찬바람이 나오지 않게 되는 것이다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기 구동시에 소요동력을 저감시킴과 동시에 압축기의 초기 구동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이한 용량가변형 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량가변형 압축기는, 다수의 실린더 보어를 가지는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 대하여 회전이 가능하게 배치되는 구동축과, 상기 실린더 보어 내에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 구동축 둘레에 슬리브에 의해 설치되어 상기 피스톤과 연결되는 사판과, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 하우징 및 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브를 포함하는 용량가변식 압축기에 있어서, 상기 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 CS홀과 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 바이패스 CS홀이 형성되며, 상기 바이패스 CS홀은 사판의 경사각 변화에 따라 개폐가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이패스 CS홀은 구동축에 형성되며, 상기 바이패스 CS홀은 사판의 경사각이 증가함에 따라 상기 구동축에 대해서 축방향 미끄럼 운동을 하는 슬리브에 의해 폐쇄되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 바이패스 CS홀은 구동축의 측면과 중공의 구동축을 통해 구동 축의 길이방향을 따라 흡입실까지 연통되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 CS홀과 바이패스 CS홀은 서로 연통되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 바이패스 CS홀의 면적은 CS홀의 면적보다 크거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 용량가변형 압축기에 따르면, CS홀의 단면적을 작게 하여 압축기 구동시에 소요동력을 저감시킴과 동시에 바이패스 CS홀을 사판의 경사각 변화에 따라 개폐가 이뤄지도록 구성하여 압축기의 초기 구동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이한 효과가 있다.

또한, 압축기의 초기구동시에 크랭크실에서 증발된 액상 냉매를 흡입실로 원활하게 배출하여 압축기의 작동지연을 방지하게 되는 것이다.

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

도 1은 본 발명에 따른 용량가변형 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 용량가변형 압축기 내부 구성을 도시한 사시도이며, 도 3a, 3b는 도 1의 작동상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 용량가변형 압축기(C)는, 내주면에 길 이방향을 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 보어(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 흡입구와 토출구가 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 실린더보더(12) 내의 압력 차이에 따라 사판(50)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 상기 토출실(24)과 크랭크실(86)을 연결하는 통로에 용량제어밸브(100)를 설치하여 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(86)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(50)의 경사각을 조정하여 토출 용량을 조절하는 방식으로 되어 있다.

또한, 상기 실린더 블록(10)에는 흡입실(22)과 크랭크실(86)을 연결시키는 CS홀(210)이 형성되며, 상기 CS홀(210)은 압축기의 소요 동력을 저감하도록 단면적이 작게 형성된다.

도면에서, 상기 CS홀(210)은 실린더블록(10)을 관통하도록 형성되는데, 상기 CS홀(210)의 형성위치는 이와 같이 한정할 필요는 없으며 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 단면적이 작은 상기 CS홀(210)에 의해 압축기의 소요 동력은 저감되었지만 크랭크실(86)의 냉매가 흡입실(22)로 원활하게 배출되지 않아 사판(50)의 경사각 형성이 지연될 수 있었다. 이에 따라, 본 발명에서는 사판(50)의 경사각 변화에 따라 크랭크실(86)의 냉매를 흡입실(22)로 배출하는 바이패스 CS홀(220)이 추가 되었다.

더욱 상세하게는, 상기 바이패스 CS홀(220)은 사판(50)의 경사각 변화에 따라 개폐가능하게 구성된다. 즉, 상기 바이패스 CS홀(220)은 구동축(44)에 형성되어 크랭크실(86)과 흡입실(22)을 연결시키며, 상기 바이패스 CS홀(220)은 슬리브(230)에 의해 개폐되는 것이다.

한편, 상기 바이패스 CS홀(220)은 구동축(44)의 측면과 중공의 구동축을 통해 구동축(44)의 길이방향을 따라 흡입실(22)까지 연통된다.

상기 슬리브(230)는 구동축(44)과 사판(50)사이에 개재되어 상기 사판(50)의 경사각이 증가함에 따라 상기 구동축(44)에 대하여 축방향으로 미끄럼 운동을 하게 된다.

즉, 사판(50)의 경사각 증가에 의해 축방향으로 미끄럼 운동하는 슬리브(230)가 바이패스 CS홀(220)을 폐쇄하게 되는 것이다.

이에 따라, 상술한 압축기(C)의 초기 구동시에는 CS홀(210)과 슬리브(230)에 의해 개방된 바이패스 CS홀(220)을 통해 크랭크실(86)의 냉매가 흡입실(22)로 배출되어 크랭크실(86)의 압력이 낮은 상태를 유지하여 사판(50)의 최대 경사각으로 이동이 용이하며, 이후 사판(50)의 경사각 증가에 의해 슬리브(230)가 구동축을 미끄럼 이동하여 바이패스 CS홀(220)을 폐쇄하여 압축기 구동시의 소요동력을 저감시키게 된다.

특히, 구동하지 않은 상태로 장시간 방치된 압축기의 초기구동시에 크랭크실(86)의 액상 냉매로부터 증발된 가스 냉매를 바이패스 CS홀(220)을 통해 흡입 실(22)로 배출하여 압축기의 작동지연을 방지한다.

한편, 상기 바이패스 CS홀(220)은 하기 [표 1]과 같이 사판(50)의 경사각이 5°전후일 때 개방 및 폐쇄가 이루어진다.

그리고, 상기 바이패스 CS홀(220)의 면적은 CS홀(210)의 면적보다 크거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 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 상기 바이패스 CS홀(220)과 CS홀(210)이 별도로 형성된 것으로 설명하였지만, 상기 바이패스 CS홀(220)과 CS홀(210)은 서로 연통되게 형성하는 것도 가능함을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 용량가변형 압축기를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 용량가변형 압축기 내부 구성을 도시한 사시도이다.

도 3a, 3b는 도 1의 작동상태를 도시한 단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100... 용량제어밸브

210... CS홀

220... 바이패스 CS홀

230... 슬리브

C... 용량가변형 압축기

Claims (5)

1. 다수의 실린더 보어를 가지는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 대하여 회전이 가능하게 배치되는 구동축과, 상기 실린더 보어 내에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 구동축 둘레의 슬리브에 의해 설치되어 상기 피스톤과 연결되는 사판과, 흡입실, 토출실 및 크랭크실이 형성되는 하우징 및 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하는 용량제어밸브를 포함하는 용량가변식 압축기에 있어서,

   상기 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 CS홀과 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 바이패스 CS홀이 상기 구동축에 형성되고, 상기 바이패스 CS홀은 사판의 경사각 변화에 따라 개폐되되,

   상기 바이패스 CS홀은 압축기의 초기 구동시 개방된 상태로서 상기 크랭크실의 압력을 항상 낮은 상태로 유지하여 초기 사판의 최대 경사각 이동을 가능하게 하며, 상기 사판의 경사각이 증가함에 따라 상기 구동축에 대해서 축방향 미끄럼 운동을 하는 슬리브에 의해 폐쇄되는 것을 특징 하는 용량가변형 압축기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 바이패스 CS홀은 구동축의 측면과 중공의 구동축을 통해 구동축의 길이방향을 따라 흡입실까지 연통되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 CS홀과 바이패스 CS홀은 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 바이패스 CS홀의 면적은 CS홀의 면적보다 크거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기.

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