KR101742101B1 - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 회전축에 바이패스 유로 및 바이패스 홀을 형성시켜 피스톤의 압축 행정시 실린더 보어 내부에 잔류하는 잔류 가스를 흡입 행정을 수행하는 반대편의 실린더 보어 내부로 흡입시킴으로써 실린더 보어 내로의 흡입량 감소를 방지하여 압축기의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

사판식 압축기 {SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 회전축에 바이패스 유로 및 바이패스 홀을 형성시켜 피스톤의 압축 행정시 실린더 보어 내부에 잔류하는 잔류 가스를 흡입 행정을 수행하는 반대편의 실린더 보어 내부로 흡입시킴으로써 실린더 보어 내로의 흡입량 감소를 방지하여 압축기의 효율을 증대시킬 수 있는 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 작동 유체를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압 상태로 만들어 응축기로 전달한다.

이와 같은 압축기에는 실제로 작동 유체를 압축하는 구성이 왕복 운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전 운동을 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. 이 도면을 참고하여 사판식 압축기의 개략적인 구성을 설명한다.

압축기(1)의 골격과 외관을 전방 하우징(10), 후방 하우징(20), 전후방 실린더 블록(30, 30')이 형성한다. 전방 하우징(10), 전후방 실린더 블록(30, 30')의 중앙을 관통해서는 외부 구동원에 의해 회전되는 회전축(40)이 설치된다. 전방 하우징(10)과 후방 하우징(20)은 전후방 실린더 블록(30, 30')의 서로 결합된 양단에 각각 설치된다.

그리고, 회전축(40)의 회전에 의해 직선 왕복 운동하는 피스톤(50)이 전후방 실린더 블록(30, 30')의 실린더 보어(34)에 설치되고, 실린더 보어(34)에서 압축된 작동 유체의 배출을 제어하는 밸브 유닛(60)이 전방 하우징(10)과 전방 실린더 블록(30) 사이 그리고 후방 하우징(20)과 후방 실린더 블록(30')의 사이에 설치된다.

이하에서는, 위에서 설명된 각각의 구성 요소의 상세 구성을 설명하기로 한다. 먼저, 전방 하우징(10)은 대략 원판 형성으로 형성된다. 그리고, 전방 하우징(10)에서 전방 실린더 블록(30)과 마주보는 면에는 토출실(14)이 요입되게 형성된다. 토출실(14)은 대략 링 형상의 영역에 걸쳐 형성되는데, 전방 실린더 블록(30)의 각각의 실린더 보어(34)와 밸브 유닛(60)을 통해 선택적으로 연통된다.

여기서, 밸브 유닛(60)은 도면에 상세히 도시되어 있지 않지만, 냉매 흡입공과 냉매 토출공이 형성된 밸브 플레이트와, 이 밸브 플레이트를 사이에 두고 전후로 설치되는 흡입 리드 및 토출 리드를 포함한다.

또한, 후방 하우징(20)은 후방 실린더 블록(30')의 일면에 장착되는 것으로, 후방 하우징(20) 중 후방 실린더 블록(30')과 마주보는 면에는 토출실(22)이 요입되게 형성된다. 토출실(22)은 후방 실린더 블록(30')에 형성된 실린더 보어(34)들과 밸브 유닛(60)을 통해 선택적으로 연통되게 형성된다.

전후방 실린더 블록(30, 30')은 서로 결합되는 면에 요입된 부분이 형성되어, 사판실(31)을 구성한다. 사판실(31)에는 회전축(40)에 설치된 사판(42)이 회전 가능하게 위치된다. 그리고, 전후방 실린더 블록(30, 30')을 관통하여서는 축 지지공(32)이 형성된다. 축 지지공(32)에는 회전축(40)이 관통되고, 축 지지공(32)의 내경은 회전축(40)의 외면이 밀착될 수 있도록 설계된다.

또한, 전후방 실린더 블록(30, 30')에는 축 지지공(32)을 중심에 두고 축 지지공(32)의 형성 방향으로 원통 형상의 실린더 보어(34)가 다수개 형성된다. 물론, 실린더 보어(34)는 전후방 실린더 블록(30, 30')에 각각 대응되는 위치에 형성된다. 실린더 보어(34)와 축 지지공(32)은 각각 흡입통로(36)를 통해 서로 연결되며, 흡입통로(36)는 회전축(40)의 내부를 통해 전달된 작동 유체가 실린더 보어(34)로 각각 전달되게 한다.

회전축(40)은 일단부가 전방 하우징(10)을 관통하고 중간부가 전후방 실린더 블록(30, 30')을 관통하게 된다. 그리고, 회전축(40)에는 대략 원판 형상의 사판(42)이 회전축(40)의 연장 방향에 대해 경사지게 설치된다. 사판(42)의 중앙에는 허브(44)가 원통 형상으로 구비되는데, 허브(44)를 회전축(40)이 관통하도록 설치된다. 허브(44)를 관통하여서 회전축(40)의 내부와 연통되게 연통공(44')이 천공되며, 사판(42)의 가장자리를 둘러서 다수개의 슈(46)가 설치된다. 슈(46)는 사판(42)의 가장자리를 따라 이동되도록 구성된다.

한편, 회전축(40)의 내부에는 작동 유체가 유동되는 유로(47)가 형성된다. 유로(47)는 회전축(40)의 내부에 회전축(40)의 길이 방향으로 길게 형성된다. 회전축(40)의 외면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 입구(48)와 출구(48')가 형성된다. 입구(48)는 사판실(31)과 유로(47)를 연통시키는 것이고, 출구(48')는 전후방 실린더 블록(30, 30')의 흡입통로(36)와 연통될 수 있는 위치에 형성된다. 출구(48')의 위치는 각각의 실린더 보어(34)에서 진행되는 작동 유체의 압축 순서에 맞게 형성되어야 한다.

또한, 피스톤(50)은 실린더 보어(34) 내부를 직선 왕복 운동하는 것이다. 피스톤(50)은 실린더 보어(34)의 내부와 대응되는 대략 원기둥 형상으로, 양단이 각각 전후방 실린더 블록(30, 30')의 실린더 보어(34)에 위치된다. 즉, 하나의 피스톤(50) 양단이 실린더 보어(34) 내에서 작동 유체를 압축하는 역할을 한다. 피스톤(50)은 그 중간 부분이 슈(46)와 결합되어 있어, 사판(42)의 회전에 따라 직선 왕복 운동하게 된다.

그리고, 전후방 실린더 블록(30, 30')에는 토출실(14, 22)과 연통되게 머플러(68)가 형성된다. 머플러(68)는 작동 유체의 맥동과 소음을 줄이는 역할을 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 사판식 압축기는 엔진의 구동력을 전달받는 풀리의 회전력이 전자클러치의 단속작용에 의하여 디스크 및 허브 조립체를 통하여 압축기의 회전축(40)에 선택적으로 전달됨으로써 회전축(40)이 회전하고, 이 회전에 따라 회전축(40)과 함께 경사진 상태로 회동하는 사판(42)에 의하여 피스톤(50)이 전후진 한다.

이 피스톤(50)의 전후진 중, 피스톤(50)의 흡입 행정시에는 흡입 리드가 냉매 흡입공을 개방하는 반면에 토출 리드는 냉매 토출공을 폐쇄함으로써 냉매가 전후방 실린더 블록(30, 30')의 실린더 보어(34) 내부로 흡입되고, 피스톤(50)의 압축 행정시에는 토출 리드가 냉매 토출공을 개방하는 반면에 흡입 리드는 냉매 흡입공을 폐쇄함으로써 실린더 보어(34) 내의 냉매가 압축되어 응축기 쪽으로 토출된다.

그런데, 상술한 바와 같은 고정 용량형 사판식 압축기는 피스톤(50)의 압축 완료 직후, 즉 피스톤이 상사점으로 이동하여 전후방 실린더 블록(30, 30')의 실린더 보어(34) 내로 흡입된 냉매를 최대로 압축한 직후에도 압축된 냉매 가스가 완전히 토출되지 않고 밸브 유닛(60)과 실린더 보어(34) 사이의 작은 간극에 잔류하게 된다.

따라서, 이 잔류 가스는 피스톤(50)의 하사점 위치로의 이동에 수반하여 재팽창하므로 실린더 보어(34) 내로의 흡입량의 감소를 초래하고, 이와 같은 압력 손실과 실린더 보어(34) 내로의 흡입량의 감소는 체적 효율의 약화로 이어지는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 회전축에 바이패스 유로 및 바이패스 홀을 형성시켜 피스톤의 압축 행정시 실린더 보어 내부에 잔류하는 잔류 가스를 흡입 행정을 수행하는 반대편의 실린더 보어 내부로 흡입시킴으로써 실린더 보어 내로의 흡입량 감소를 방지하여 압축기의 효율을 증대시킬 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 토출실이 각각 형성되고 사판식 압축기의 적어도 양단 외관을 형성하는 전후방 하우징과, 상기 전후방 하우징의 사이에 위치되고 중앙을 관통하여 축 지지공이 형성되며 내부에 실린더 보어 및 사판실을 구비하는 전후방 실린더 블록과, 상기 전후방 실린더 블록을 관통하여 회전 가능하게 설치되고 작동 유체를 실린더 보어로 전달하는 유로가 형성되는 회전축과, 중앙에 상기 회전축이 설치되어 회전축에 의해 회전되고 회전축의 유로와 연동됨과 동시에 일 측이 개구된 연통공이 형성되는 허브와, 상기 허브의 중앙에 회전축의 길이 방향에 대하여 경사지게 설치되는 사판과, 상기 사판과 슈를 사이에 두고 연결되고 사판의 회전 운동에 따라 실린더 보어 내를 직선 왕복 운동하는 다수의 피스톤과, 상기 사판의 양측 면과 사판실의 내면 사이에 설치되어 회전축이 사판실에서 원활하게 회전하도록 하는 베어링을 포함하고, 회전축의 내부에 축 방향으로 형성되는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로의 양단부로부터 회전축의 외측으로 천공되는 바이패스 홀에 의해 달성된다.

또한, 상기 바이패스 유로 및 바이패스 홀은 회전축의 외주를 따라 다수로 형성될 수 있다.

또한, 상기 바이패스 유로 및 바이패스 홀의 직경은 2.0mm ~ 3.0mm의 범위에서 형성될 수 있다.

이에 의해, 압축기의 회전축에 바이패스 유로 및 바이패스 홀을 형성시켜 피스톤의 압축 행정시 실린더 보어 내부에 잔류하는 잔류 가스를 흡입 행정을 수행하는 반대편의 실린더 보어 내부로 흡입시킴으로써 실린더 보어 내로의 흡입량 감소를 방지하여 압축기의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 사판식 압축기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 사판식 압축기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사판식 압축기의 부분 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 주요 특징이 적용되는 사판식 압축기는 종래 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 주요 특징인 바이패스 유로 및 바이패스 홀에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

바이패스 유로(100)는 회전축(40) 상에 회전축(40)의 축 방향으로 형성되는 유로로서, 그 양단이 회전축(40)의 양측 출구(48')가 형성되는 영역에 위치되도록 형성된다.

여기서, 회전축(40) 상이라 함은 회전축(40)의 중심부에 형성된 유로(47)를 이루는 중공 원통 형상의 두께 부분을 말하는 것으로, 이 회전축(40)의 두께 상에 바이패스 유로(100)가 회전축(40)의 축 방향으로 형성된다.

그리고, 바이패스 홀(110)은 바이패스 유로(100)의 양단으로부터 회전축(40)의 외측으로 형성되는 홀로서, 회전축(40)의 외부와 바이패스 유로(100)가 상호 연통되도록 한다.

본 실시예의 도면에서는 바이패스 유로(100) 및 바이패스 홀(110)이 회전축(40)의 외주를 따라 2개가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 당업자의 설계변경에 따라 회전축(40)의 외주를 따라 다수로 형성될 수도 있다.

여기서, 바이패스 유로(100) 및 바이패스 홀(110)의 직경은 2.0mm ~ 3.0mm의 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 바이패스 유로(100) 및 바이패스 홀(110)의 직경이 2.0mm ~ 3.0mm의 범위내에서 형성되어야만 충분한 양의 잔류 가스를 흡입행정 시의 실린더 보어(34)로 송출할 수 있기 때문이다.

이하에서는, 상기와 같이 구성되는 바이패스 유로(100) 및 바이패스 홀(110)의 작용에 대하여 설명한다.

도 2는 실린더 보어(34)의 좌측 영역이 흡입행정을 행하고 있고, 우측 영역이 압축행정을 행하고 있을 때를 도시한 도면이다.

이 상태는 실린더 보어(34)의 우측 영역에서 피스톤(50)의 압축 완료 직후, 즉 피스톤이 상사점으로 이동하여 실린더 보어(34)의 우측 영역 내로 흡입된 냉매를 최대로 압축한 직후에 그 압축된 고온 고압의 냉매 가스가 완전히 토출되지 못하고 밸브 유닛(60)과 실린더 보어(34) 사이의 작은 간극에 잔류하고 있는 상태이다.

이 상태에서 회전축(40)이 회전되면, 회전축(40)의 회전에 의해 피스톤(50)은 실린더 보어(34)의 좌측 영역으로 이동되고 바이패스 홀(110) 또한 회전축(40)의 회전에 의해 실린더 보어(34)와 연통된 흡입통로(36) 상에 위치된다.

상기와 같은 상태가 되면, 도면 상 우측의 바이패스 홀(110)이 실린더 보어(34)의 우측 영역과 연통된 흡입통로(36)와 연통되어 실린더 보어(34)의 우측 영역에 잔류하고 있는 잔류 가스를 바이패스 유로(100) 상으로 유동시키고, 잔류 가스는 바이패스 유로(100)를 통해 유동되어 도면 상 좌측의 바이패스 홀(110)로 배출된다.

이때, 좌측의 바이패스 홀(110) 역시 실린더 블록(34)의 좌측 영역과 연통된 흡입통로(36)와 연통되어 잔류 가스를 실린더 블록(34)의 좌측 영역으로 흡입시키게 된다.

상기와 같은 일련의 과정에 의해 피스톤(50)의 압축 행정시 실린더 보어(34) 내부에 잔류하는 잔류 가스를 흡입 행정을 수행하는 반대편의 실린더 보어(34) 내부로 흡입시킴으로써 실린더 보어(34) 내로의 흡입량 감소를 방지하여 압축기의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

1 : 압축기 10 : 전방 하우징
14 : 토출실 20 : 후방 하우징
22 : 토출실 30 : 전방 실린더 블록
30' : 후방 실린더 블록 31 : 사판실
32 : 축 지지공 34 : 실린더 보어
36 : 흡입통로 40 : 회전축
42 : 사판 44 : 허브
44' : 연통공 46 : 슈
47 : 유로 48 : 입구
48' : 출구 50 : 피스톤
60 : 밸브 유닛 68 : 머플러
100 : 바이패스 유로 110 : 바이패스 홀

Claims (3)

1. 토출실(14, 22)이 각각 형성되고 사판식 압축기의 적어도 양단 외관을 형성하는 전후방 하우징(10, 20)과, 상기 전후방 하우징(10, 20)의 사이에 위치되고 중앙을 관통하여 축 지지공(32)이 형성되며 내부에 실린더 보어(34) 및 사판실(31)을 구비하며 상기 실린더보어(34)와 연통되어 냉매가 출입하는 흡입통로(36)가 형성되는 전후방 실린더 블록(30, 30')과, 상기 전후방 실린더 블록(30, 30')을 관통하여 회전 가능하게 설치되고 작동 유체를 상기 흡입통로(36)를 통하여 실린더 보어(34)로 전달하는 유로가 형성되는 회전축(40)과, 중앙에 상기 회전축(40)이 설치되어 회전축(40)에 의해 회전되고 회전축(40)의 유로(47)와 연동됨과 동시에 일 측이 개구된 연통공(44')이 형성되는 허브(44)와, 상기 허브(44)의 중앙에 회전축(40)의 길이 방향에 대하여 경사지게 설치되는 사판(42)과, 상기 사판(42)과 슈(46)를 사이에 두고 연결되고 사판(42)의 회전 운동에 따라 실린더 보어(34) 내를 직선 왕복 운동하는 다수의 피스톤(50)과, 상기 사판(42)의 양측 면과 사판실(31)의 내면 사이에 설치되어 회전축(40)이 사판실(31)에서 원활하게 회전하도록 하는 베어링을 포함하고,
   상기 회전축(40)의 내부에 축 방향으로 형성되는 바이패스 유로(100)와;
   상기 바이패스 유로(100)의 양단부로부터 회전축(40)의 외측으로 천공되어 상기 회전축(40)의 회전에 따라 선택적으로 상기 흡입통로(36)와 연통되는 바이패스 홀(110)을 포함하여,
   상기 피스톤(50)이 상사점에 도달하여 냉매가 최대로 압축된 직후, 상기 회전축(40)의 회전에 따라 상기 피스톤(50)이 반대 방향으로 이동함과 동시에 바이패스홀(110)이 상기 흡입통로(36)와 연통되어 상기 실린더보어(34) 및 상기 흡입통로(36)에 잔류하는 압축냉매가 흡입행정이 이루어지는 반대편 실린더보어(34)로 이동하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바이패스 유로(100) 및 바이패스 홀(110)은 회전축(40)의 외주를 따라 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 바이패스 유로(100) 및 바이패스 홀(110)의 직경은 2.0mm ~ 3.0mm의 범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.

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