KR101983699B1 - 가변 용량형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 흡입구와 흡입리드의 형상을 개선함으로써, 실린더 보어로 흡입되는 냉매의 유량을 증대시킬 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기가 제공된다.

Description

가변 용량형 사판식 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입 유량의 증대를 위해 흡입리드의 형상을 개선한 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과, 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다.

여기서, 왕복식에는 구동원의 구동력을, 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

한편, 사판식 압축기로는 사판의 설치각도가 고정된 고정 용량형 타입과, 사판의 경사각을 변화시켜 토출 용량을 변화시킬 수 있는 가변 용량형 타입이 있다.

도 1에는 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기의 구성이 도시되어 있다. 이하, 도 1을 참고하여 가변 용량형 사판식 압축기의 개략적인 구성을 설명하기로 한다.

가변 용량형 사판식 압축기(10, 이하, '압축기')에는 압축기(10)의 외관과 골격의 일부를 형성하는 실린더 블럭(20)이 구비된다. 이때, 실린더 블럭(20)의 중앙을 관통하여 센터 보어(21)가 형성되며, 이 센터 보어(21)에는 회전축(30)이 회전 가능하게 설치된다.

센터 보어(21)를 방사상으로 둘러싸도록 복수의 실린더 보어(22)가 실린더 블럭(20)을 관통하여 형성되며, 실린더 보어(22)의 내부에는 피스톤(23)이 직선 왕복 운동 가능하게 설치된다. 이때, 피스톤(23)은 원기둥 형상으로 형성되고, 실린더 보어(22)는 이에 대응되는 원통형의 공간이며, 피스톤(23)의 왕복 운동에 의해 실린더 보어(22) 내의 냉매가 압축된다.

실린더 블럭(20)의 전방에 전방 하우징(40)이 결합된다. 전방 하우징(40)은 실린더 블럭(20)과의 대향면이 요입되어 실린더 블럭(20)과 함께 내부에 크랭크실(41)을 형성한다.

전방 하우징(40)의 전방에는 엔진 등 외부 동력원(미도시)과 연결되는 풀리(42)가 회전 가능하게 설치되며, 풀리(42)의 회전에 연동하여 회전축(30)이 회전하게 된다.

실린더 블럭(20)의 후방에는 후방 하우징(50)이 결합된다. 이때, 후방 하우징(50)에는 실린더 보어(22)와 선택적으로 연통되게, 후방 하우징(50)의 외주 측 가장자리에 인접한 위치를 따라 토출실(51)이 형성되고, 토출실(51)의 반경방향 내측 즉, 후방 하우징(50)의 중앙부에는 흡입실(52)이 형성된다.

이때, 실린더 블럭(20)과 후방 하우징(50) 사이에는 밸브플레이트(60)가 개재되며, 토출실(51)은 밸브플레이트(60)에 형성되는 토출구(61)를 통해 실린더 보어(22)와 연통되고, 흡입실(52)은 밸브플레이트(60)의 흡입구(62)를 통해 실린더 보어(22)와 연통된다.

한편, 회전축(30)의 일측에 로터(70)가 설치되는데, 로터(70)는 회전축(30) 회전시 회전축(30)과 일체로 회전하게 된다. 이때, 로터(70)는 회전축(30)이 중앙을 관통하도록 크랭크실(41) 내에 설치되며, 로터(70)의 일면에는 힌지부(71)가 돌출 형성된다.

로터(70)와 이격하여 회전축(30) 상에 사판(80)이 설치된다. 사판(80)에는 로터(70)의 힌지부(71)와 힌지 결합하는 힌지수용부(81)가 돌출 형성되며, 힌지핀(72)에 의해 로터(70)의 힌지부(71)와 사판(80)의 힌지수용부(81)가 힌지 결합되어, 로터(70) 회전시 사판(80)이 함께 회전하게 된다.

사판(80)은 슈(82)에 의해 각각의 피스톤(23)과 연결되며, 사판(80)의 회전에 의해 피스톤(23)은 실린더 보어(22) 내에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축하게 된다.

이때, 압축기(10)의 냉매 토출량이 조절될 수 있도록, 회전축(30)에 대한 사판(80)의 각도가 가변될 수 있게 설치되는데 이를 위해, 토출실(51)과 크랭크실(41)을 연통하는 유로(미도시)의 개도가 압력조절밸브(미도시)에 의해 조절되며, 크랭크실(41)의 압력 변화에 의해 사판(80)의 경사각이 변화하게 된다.

이하에서는 밸브 플레이트(60)의 구성을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 종래의 밸브 플레이트(60)와 흡입리드밸브(63)의 분해 사시도이다.

밸브 플레이트(60)는 원판 형상의 금속성 플레이트로 형성되며, 각각의 실린더 보어(22)와 대응하도록 토출구(61)와 흡입구(62)가 형성된다. 이때, 밸브 플레이트(60)의 실린더 블럭(20) 쪽 일면에 흡입리드밸브(63)가 결합되는데, 흡입리드밸브(63)에는 각각의 흡입구(62)를 개폐하는 복수의 흡입리드(64)가 절개 형성된다.

여기서, 압축기의 성능 향상을 위해서는, 흡입구(62)를 통해 실린더 보어(22)로 유입되는 냉매의 유량을 증대시킬 필요가 있다. 그런데 종래의 흡입리드(64)는, 흡입구(62)를 통해 유입되는 냉매의 압력에 따라 유연하게 탄성 변형될 수 있도록 그 단부가 유선형으로 형성되고, 이와 대응되도록 종래의 흡입구(62) 역시 밸브 플레이트(60)의 반경 방향 내측으로 볼록한 유선형 형상으로 이루어짐에 따라, 압축기의 성능 향상에 대한 고객의 요구를 만족시키기 어렵다는 문제가 있다.

KR 10-2003-0048228 A (2003.06.19 공개) KR 10-1259676 B1 (2013.04.24 등록)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 흡입구와 흡입리드의 형상 개선에 의해, 실린더 보어로 흡입되는 냉매의 유량을 증대시킬 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 중앙에 센터 보어가 형성되고, 상기 센터 보어의 반경 방향 외측에 원주 방향으로 서로 이격하여 복수의 실린더 보어가 형성되는 실린더 블럭; 상기 실린더 블럭의 전방에 결합되고 내부에 크랭크실이 형성되는 전방 하우징; 상기 실린더 블럭의 후방에 결합되고 내부에 흡입실과 토출실이 형성되는 후방 하우징; 상기 실린더 블럭과 상기 후방 하우징 사이에 개재되며, 상기 실린더 보어와 각각 연통하는 흡입구와 토출구가 형성되는 밸브 플레이트; 및 상기 밸브 플레이트의 일측에 설치되며, 상기 흡입구를 각각 개폐하도록 복수 개의 흡입리드가 절개 형성되는 흡입리드밸브;를 포함하며, 상기 흡입구는 장방 타원형의 제1 흡입구와, 상기 제1 흡입구의 일측에서 상기 밸브 플레이트의 반경 방향 내측으로 볼록한 원호 형태로 돌출 형성되는 제2 흡입구와, 상기 제1 흡입구의 타측에서 상기 제2 흡입구와 대향하여 상기 밸브 플레이트의 반경 방향 외측으로 돌출 형성되고, 상기 제1 흡입구와 상기 제2 흡입구보다 큰 면적을 갖도록 형성되며, 상기 흡입리드의 다리부와 반경방향에서 일부 중첩되도록 형성된 사각 형태의 제3 흡입구를 포함하고, 상기 흡입리드의 단부에는 상기 흡입구에 대응하여 복수 개의 원호부가 형성되고, 상기 흡입리드는, 상기 제2 흡입구에 대응하여 상기 흡입리드밸브의 반경 방향 내측으로 볼록하게 돌출 형성되는 제1 원호부와, 상기 제1 흡입구에 대응하여 상기 제1 원호부의 양측에 각각 볼록하게 돌출 형성되는 제2 원호부를 포함한다.

삭제

이때, 상기 제2 원호부는, 상기 흡입리드밸브의 중심으로부터 상기 제1 원호부를 지나 반경 방향으로 연장되는 가상의 연장선에 대하여 45°각도로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 원호부의 곡률 반경은 상기 제2 원호부의 곡률 반경보다 더 크며, 바람직하게는 상기 제1 원호부의 곡률 반경은 4mm ~ 10mm 이고, 상기 제2 원호부의 곡률 반경은 3mm ~ 5mm 이다.

아울러, 상기 제1 원호부와 상기 제2 원호부 사이에 오목하게 함몰 형성되는 제3 원호부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 제3 원호부(413)의 곡률 반경은 4mm ~ 10mm 인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 의하면, 흡입리드 개방시 흡입구의 여러 부분을 통해 냉매가 고르게 실린더 보어로 유입된다. 이에 따라, 흡입 냉매의 유동성 증대에 따른 흡입 유량의 증대와, 압축기의 성능 향상 효과가 있다.

도 1은 종래의 가변 용량형 사판식 압축기 단면도.
도 2는 종래의 밸브 플레이트와 흡입리드밸브의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플레이트와 흡입리드밸브의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입리드의 확대도.
도 6a와 도 6b는 흡입리드의 형상에 따른 응력해석 분포를 도시한 시뮬레이션 그래프.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기(100, 이하 '압축기')는, 크게 하우징(200)과, 회전 샤프트(500)와, 로터(600)와, 허브(700)와, 사판(800) 및 피스톤(900)을 포함한다.

여기서, 하우징(200)은 압축기(100)의 전체적인 외관을 이루는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 실린더 블럭(210)과 전방 하우징(220) 및 후방 하우징(230)을 포함한다.

실린더 블럭(210)은 하우징(200)의 길이 방향으로 중간 부분, 즉 전방 하우징(220)과 후방 하우징(230) 사이에 배치되는 통체이다. 실린더 블럭(210)의 내부 중앙에는 후술하는 회전 샤프트(500)를 수용하는 센터 보어(211)가 형성되고, 센터 보어(211)의 반경 방향 외측으로 복수의 실린더 보어(212)가 형성된다. 각각의 실린더 보어(212)에는 피스톤(900)이 수용되어 왕복 운동하면서 냉매를 압축하게 된다.

전방 하우징(220)과 후방 하우징(230)은 실린더 블럭(210) 앞뒤의 개방단을 마감하도록 각각 결합되는 통체이다. 전방 하우징(220)은 실린더 블럭(210)을 향해 후단이 개방된 형상이며, 그 내부에 크랭크실(221)이 형성되는데, 이 크랭크실(221)에서 후술하는 사판(800)의 회전과 경사각 변화가 이루어진다.

후방 하우징(230)은 실린더 블럭(210)을 향해 전단이 개방된 형상이며, 흡입 행정시 실린더 블럭(210)의 실린더 보어(212)로 냉매를 공급하는 흡입실(231)과, 압축 행정시 실린더 보어(212) 내의 압축된 냉매가 토출되는 토출실(232)이 내부에 형성된다.

실린더 블럭(210)과 후방 하우징(230) 사이에 밸브플레이트(300)가 개재된다. 이 밸브플레이트(300)에는 흡입실(231)과 각각의 실린더 보어(212)를 연통하는 복수 개의 흡입구(310)가 원주 방향으로 서로 이격하여 형성되며, 각각의 흡입구(310)에는 흡입밸브(미도시)가 구비된다.

또한, 흡입구(310)의 반경 방향 외측에 복수 개의 토출구(320)가 원주 방향으로 서로 이격하여 형성된다. 각각의 토출구(320)는 토출실(232)과 각각의 실린더 보어(212)를 연통하며, 토출구(320)에는 토출밸브(미도시)가 구비된다.

회전 샤프트(500)는 외부 구동원(미도시)의 회전 구동력을 압축기(100) 내부로 전달하는 수단으로서, 전방 하우징(220)의 외부로 연장되는 회전 샤프트(500)의 일단에 회전풀리(510)가 결합되며, 외부 구동원으로부터 제공되는 회전 구동력은 회전풀리(510)를 통해 회전 샤프트(500)로 전달된다.

이때, 회전 샤프트(500)의 전단부는 전방 하우징(220)의 중앙부를 관통하여 회전 가능하게 설치되고, 회전 샤프트(500)의 후단부는 실린더 블럭(210)의 중앙부에 형성된 센터 보어(211)에 회전 가능하게 설치된다. 회전 샤프트(500)의 양단에는 래디얼 베어링(520)이 각각 개재되어 회전 샤프트(500)를 회전 가능하게 지지한다.

회전 샤프트(500) 회전시 회전 샤프트(500)와 함께 일체로 회전하도록, 회전 샤프트(500)의 일측 외주면에 로터(600)가 결합된다. 이때, 로터(600)의 후면 일측에는 힌지부(610)가 돌출 형성된다.

로터(600)의 후방에 이격하여, 회전 샤프트(500) 상에 허브(700)가 결합된다. 이때, 허브(700)의 전면 일측에는 로터(600)의 힌지부(610)와 대응 결합하는 힌지수용부(710)가 형성되며, 로터(600)와 허브(700)는 힌지부(610)와 힌지수용부(710)를 연결하는 힌지핀(620)에 의해 힌지 결합된다. 이에 따라, 로터(600) 회전시 허브(700)는 로터(600)와 함께 일체로 회전하게 되며, 후술하는 사판(800)과 함께 회전 샤프트(500)에 대하여 경사각이 변화할 수 있다.

한편, 허브(700)의 전면 타측에는, 후술하는 사판(800)의 경사각 변화시 그 최대 경사각을 규제하는 역할을 하는 사판스토퍼(720)가 돌출 형성된다. 또한, 로터(600)와 허브(700) 사이에는 사판(800)이 경사졌을 때 원위치로 탄성 가압하는 복귀스프링(730)이 개재된다.

사판(800)은 허브(700)의 외주면 일측에 결합하여 회전 샤프트(500)의 회전시 로터(600) 및 허브(700)와 함께 일체로 회전하며, 회전 샤프트(500)의 회전 구동력을 피스톤(900)의 왕복 직선운동으로 전환한다. 즉, 피스톤(900) 전단에 절곡 형성되는 걸림부(910)가 슈(920)에 의해 사판(800)의 가장자리 부분에 미끄럼 지지되는데, 사판(800)이 소정 각도 경사져서 회전하면 사판(800)의 가장자리에 걸린 피스톤(900)이 실린더 보어(212) 내부를 왕복 운동하게 된다.

상술한 바와 같이, 사판(800)은 압축기(100)의 냉매 토출 용량이 조절될 수 있도록, 회전 샤프트(500)에 대한 경사 각도가 가변되도록 설치된다. 예를 들어, 사판(800)이 회전 샤프트(500)에 대해 소정 각도 경사지게 되면, 회전 샤프트(500)를 중심으로 사판(800)이 회전할 때, 피스톤(900)이 실린더 보어(212) 내에서 왕복 운동을 하며 냉매를 압축하게 된다. 이와 달리, 회전 샤프트(500)에 대한 사판(800)의 경사각이 90°인 경우, 피스톤(900)의 왕복 운동이 사라지고, 회전 샤프트(500)는 공회전하게 된다.

사판(800)의 경사 각도 조절은 후방 하우징(230)의 일측에 설치되는 압력조절밸브(미도시)에 의해 이루어지는데, 이 압력조절밸브는 토출실(232)과 크랭크실(221)을 연통하는 유로(미도시)의 개도를 조절하며, 사판(800)은 크랭크실(221)의 압력 변화에 따라 그 경사각이 변화하게 된다. 이때, 사판(800)의 경사각 변화에 따라 피스톤(900)의 스트로크(stroke)가 변화되어 냉매의 토출량이 조절되는 것이다.

이에 대하여 좀 더 상세히 설명하자면, 압축기(100) 작동시 냉매의 흡입 및 압축과정에서 발생하는 압축력의 합력으로부터 펌핑 모멘트가 생성되는 반면, 크랭크실(221)의 내부 압력에 의해 크랭크실 모멘트가 생성된다. 이러한 모멘트의 전체적인 합력이 사판(800)의 경사각을 결정하게 되는데, 펌핑 모멘트는 실질적으로 냉매의 압축 및 흡입 과정에서 발생하는 것으로 임의적으로 제어가 불가능하다. 반면에, 크랭크실 모멘트는 크랭크실(221)의 압력을 제어하는 것에 의해 모멘트의 크기를 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 크랭크실(221)의 압력을 변화시킴으로써 사판(800)의 기울기를 변화시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 피스톤(900)은 사판(800)에 의해 실린더 보어(212)의 내부를 왕복 운동하면서 냉매를 압축하는 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 사판(800)의 가장자리 부분에 슈(920)를 통해 상대 이동 가능하게 연결되며, 사판(800)의 회전에 의해 실린더 블럭(210)의 실린더 보어(212) 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 흡입구(310)를 통해 실린더 보어(212) 내부로 흡입된 냉매를 압축한다.

이때, 피스톤(900)에 의해 실린더 보어(212)에서 압축된 냉매는 토출구(320)를 통해 후방 하우징(230)의 토출실(232)로 토출된 후, 토출포트(미도시)를 통해 외부의 냉각시스템으로 공급된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플레이트와 흡입리드밸브의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입리드의 확대도이다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(300)는 전체적으로 원판 형태이며, 원주 방향을 따라 각각의 실린더 보어(212)와 대응되는 위치에 토출구(320)와 흡입구(310)가 형성된다.

이때, 흡입구(310)는 토출구(320)에 대하여 밸브 플레이트(300)의 반경 방향 내측에 형성되며, 장방 타원형의 제1 흡입구(311)와, 제1 흡입구(311)의 일측에서 밸브 플레이트(300)의 반경 방향 내측으로 볼록한 원호 형태로 돌출 형성되는 제2 흡입구(312)를 포함한다. 아울러, 제1 흡입구(311)의 타측에서 제2 흡입구(312)와 대향하여 밸브 플레이트(300)의 반경 방향 외측으로 돌출 형성되는 사각 형태의 제3 흡입구(313)를 더 포함할 수 있다.

흡입리드밸브(400)는 밸브 플레이트(300)의 실린더 블럭(210) 쪽 일면에 결합된다. 이때, 흡입리드밸브(400)에는, 흡입구(310)를 개폐하기 위한 복수 개의 흡입리드(410)가 원주 방향을 따라 서로 이격하여 절개 형성된다. 또한, 밸브 플레이트(300)의 토출구(320)에 대응되도록 흡입리드밸브(400)의 테두리를 따라 각각의 흡입리드(410)에 토출공(420)이 형성된다.

한편, 밸브 플레이트(300)의 후방 하우징 쪽 일면에는 토출리드밸브(미도시)가 결합되며, 제3 흡입구(313)의 전부 또는 일부는 토출리드밸브 또는 후방 하우징(230)에 의해 폐쇄될 수 있다.

흡입리드(410)는 흡입리드밸브(400)의 일측이 대략 'U'자 형태로 절개되어, 흡입구(310)를 통해 실린더 블럭(210)으로 유입되는 흡입냉매의 압력에 따라 그 단부가 탄성 변형 가능하도록 형성된다. 이때, 흡입리드(410)는 흡입리드밸브(400)의 테두리 일측에서 반경 방향 내측으로 연장 형성되며, 흡입리드(410)의 외측에는 절개부(430)가 형성된다.

흡입리드(410)의 단부에는 밸브 플레이트(300)의 흡입구(310) 형상에 대응하여 복수 개의 원호부가 형성된다. 더욱 상세하게는, 제2 흡입구(312)에 대응하여 흡입리드밸브(400)의 반경 방향 내측으로 볼록하게 제1 원호부(411)가 형성되고, 제1 흡입구(311)에 대응하여 제1 원호부(411)의 후방 양측에 각각 볼록하게 제2 원호부(412)가 형성된다.

이때, 제1 원호부(411)의 탄성 변형이 용이하도록, 제1 원호부(411)와 제2 원호부(412) 사이에 오목하게 제3 원호부(413)가 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 제1 원호부(411)와 제3 원호부(413)의 곡률 반경은 4mm ~ 10mm인 것이 바람직하고, 제2 원호부(412)의 곡률 반경은 3mm ~ 5mm로서 제1 원호부(411) 및 제3 원호부(413)의 곡률 반경보다 더 작은 것이 바람직하다. 이는 제1 원호부(411)가 주 유로인 제2 흡입구(312)의 개폐를 위한 것이고, 제2 원호부(412)는 보조 유로인 제1 흡입구(311)의 개폐를 위한 것이기 때문이다.

제2 원호부(412)는, 흡입리드(410) 개방시 유로의 방향이 너무 분산되지 않도록, 흡입리드밸브(400)의 중심으로부터 제1 원호부(411)를 지나 반경 방향으로 연장되는 가상의 연장선에 대하여 각각 45°각도로 한 쌍이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 흡입리드밸브(400)의 중심으로부터 제1 원호부(411)를 지나 반경 방향 외측으로 연장되는 가상의 연장선(L1)과, 제2 원호부(412)의 곡률 반경 중심과 제2 원호부(412)의 중간부(M)를 잇는 가상의 연장선(L2)이 45°각도를 이룬다.

이때, 제2 원호부(412)가 제1 원호부(411)에 대하여 45°보다 작은 각도로 형성되면 제1 원호부(411)의 탄성력이 저하되고, 45°보다 큰 각도로 형성되면 제1 원호부(411)의 개방에 이어서 제2 원호부(412)의 개방에 이르기까지 시간이 다소 지체되어 흡입 유량의 증대 요구에 즉시 응답하지 못하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 흡입 행정시 흡입 냉매의 압력에 의해 흡입리드(410)가 탄성 변형되어 흡입구(310)를 개방하게 되는데, 먼저 제1 원호부(411)가 실린더 블럭(210) 내측으로 탄성 변형되면서 제2 흡입구(312)를 개방한다. 이어서, 흡입냉매의 압력이 증대되면, 제1 원호부(411)와 함께 제2 원호부(412)가 탄성 변형되어 제1 흡입구(311)를 함께 개방한다.

이때, 제2 흡입구(312)의 원주 방향 폭에 비해 제1 흡입구(311)의 원주 방향 폭이 더 크므로, 제1 흡입구(311)를 통해 유입되는 냉매는 제2 흡입구(312)를 통해 유입되는 냉매의 유동을 방해함 없이, 제1 흡입구(311)의 테두리를 따라 고르게 실린더 블럭(210)으로 유입된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래의 흡입구에 대응되는 제2 흡입구(312) 뿐만 아니라, 제1 흡입구(311)를 통해서도 냉매의 흡입이 이루어짐에 따라 흡입 냉매의 유량이 증대되는 효과를 볼 수 있으며, 이에 따라 압축기의 성능도 향상된다.

예를 들어, 도 2에 도시된 종래의 흡입리드(64)를 채택한 압축기의 경우, 800rpm에서 4220W, 2000rpm에서 5480W의 성능을 보이는 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입리드(410)가 적용된 압축기는 800rpm에서 4720W, 2000rpm에서 6150W로 더욱 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

도 6a와 도 6b는 흡입리드의 형상에 따른 응력해석 분포를 도시한 시뮬레이션 그래프이다. 도 6a는 제1 원호부의 곡률 반경이 17.7mm, 제2 원호부의 곡률 반경이 3.2mm, 제3 원호부의 곡률 반경이 4.2mm 인 경우로서, 최대 응력은 707Mpa로 나타났다.

반면에, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 6b와 같이 제1 원호부의 곡률 반경을 4.0mm, 제2 원호부의 곡률 반경을 3.2mm, 제3 원호부의 곡률 반경을 4.0mm로 하여 흡입리드를 형성한 경우에는 최대 응력이 499MPa로 나타났다.

100 : 압축기 200 : 하우징
210 : 실린더 블럭 220 : 전방 하우징
230 : 후방 하우징 300 : 밸브플레이트
310 : 흡입구 311 : 제1 흡입구
312 : 제2 흡입구 313 : 제3 흡입구
320 : 토출구 400 : 흡입리드밸브
410 : 흡입리드 411 : 제1 원호부
412 : 제2 원호부 413 : 제3 원호부
420 : 토출공 430 : 절개부
500 : 회전 샤프트 600 : 로터
700 : 허브 800 : 사판
900 : 피스톤

Claims (7)

1. 중앙에 센터 보어(211)가 형성되고, 상기 센터 보어(211)의 반경 방향 외측에 원주 방향으로 서로 이격하여 복수의 실린더 보어(212)가 형성되는 실린더 블럭(210);
   상기 실린더 블럭(210)의 전방에 결합되고 내부에 크랭크실(221)이 형성되는 전방 하우징(220);
   상기 실린더 블럭(210)의 후방에 결합되고 내부에 흡입실(231)과 토출실(232)이 형성되는 후방 하우징(230);
   상기 실린더 블럭(210)과 상기 후방 하우징(230) 사이에 개재되며, 상기 실린더 보어(212)와 각각 연통하는 흡입구(310)와 토출구(320)가 형성되는 밸브 플레이트(300); 및
   상기 밸브 플레이트(300)의 일측에 설치되며, 상기 흡입구(310)를 각각 개폐하도록 복수 개의 흡입리드(410)가 절개 형성되는 흡입리드밸브(400);를 포함하며,
   상기 흡입구(310)는 장방 타원형의 제1 흡입구(311)와, 상기 제1 흡입구(311)의 일측에서 상기 밸브 플레이트(300)의 반경 방향 내측으로 볼록한 원호 형태로 돌출 형성되는 제2 흡입구(312)와, 상기 제1 흡입구(311)의 타측에서 상기 제2 흡입구(312)와 대향하여 상기 밸브 플레이트(300)의 반경 방향 외측으로 돌출 형성되고, 상기 제1 흡입구(311)와 상기 제2 흡입구(312)보다 큰 면적을 갖도록 형성되며, 상기 흡입리드(410)의 다리부와 반경방향에서 일부 중첩되도록 형성된 사각 형태의 제3 흡입구(313)를 포함하고, 상기 흡입리드(410)의 단부에는 상기 흡입구(310)에 대응하여 복수 개의 원호부가 형성되고,
   상기 제2 흡입구(312)에 대응하여 상기 흡입리드밸브(400)의 반경 방향 내측으로 볼록하게 돌출 형성되는 제1 원호부(411)와, 상기 제1 흡입구(311)에 대응하여 상기 제1 원호부(411)의 양측에 각각 볼록하게 돌출 형성되는 제2 원호부(412)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 원호부(412)는,
   상기 흡입리드밸브(400)의 중심으로부터 상기 제1 원호부(411)를 지나 반경 방향으로 연장되는 가상의 연장선(L1)에 대하여 45°각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 원호부(411)의 곡률 반경이 상기 제2 원호부(412)의 곡률 반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 원호부(411)의 곡률 반경은 4mm ~ 10mm 이고, 상기 제2 원호부(412)의 곡률 반경은 3mm ~ 5mm 인 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 원호부(411)와 상기 제2 원호부(412) 사이에 오목하게 함몰 형성되는 제3 원호부(413)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제3 원호부(413)의 곡률 반경은 4mm ~ 10mm 인 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
   
   
   
   
   

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