KR102038708B1 - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 공조 장치에서 사용되는 용량 가변형 사판식 압축기로서, 내부에 크랭크실이 형성되는 실린더 블록; 상기 실린더 블록의 후단을 폐쇄하도록 연결되는 리어 하우징; 상기 실린더 블록과 상기 리어 하우징의 연결부위에 배치되는 밸브 플레이트; 상기 실린더 블록의 후방에 상기 밸브 플레이트를 개재하여 밀폐 결합되고 흡입실과 토출실이 형성되는 후방 하우징; 상기 크랭크실과 상기 흡입실 간에 냉매가 서로 연통될 수 있도록 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 CS홀; 을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기로서, 상기 CS홀 상에 배치되어 상기 CS홀을 통한 냉매 연통 정도를 조절하는 냉매 조절 수단을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공한다.
본 발명은 압축기에 형성되는 CS홀 상에 개도 정도를 조정할 수 있는 조절 수단을 배치하여 냉매 유동량을 조절할 수 있고, CS홀을 통한 냉매 유동량을 조절하여 압축기에 사용되는 동력을 저감시키고 사판의 이동이 용이하게 이루어질 수 있다.

Description

용량 가변형 사판식 압축기{Variable Displacement Swash Plate Type Compressor}

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CS홀을 통한 유체 공급량을 가변시킬 수 있도록 하는 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

압축기는 외부의 동력을 공급받아 유체를 압축하는 장치로서, 공조 장치 또는 냉각 장치 등에서 많이 사용된다. 이중, 자동차용 공조장치를 구성하는 압축기는 동력원으로부터의 동력을 전자클러치의 단속 작용에 의하여 선택적으로 전달받아 증발기로부터 냉매가스를 내부에 흡입하여 피스톤의 직선왕복운동에 의하여 압축한 후 응축기쪽으로 토출한다.

자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동샤프트에 일정한 경사각을 가진 디스크 형상의 사판이 설치되어 구동샤프트에 의해 회전하고, 상기 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 통해 연결된 복수의 피스톤들이 실린더블럭에 형성된 다수의 실린더보어 내부에서 직선 왕복 운동함으로써 냉매가스를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

특히, 최근에는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 온도제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기가 제안되고 있다.

선행기술로서 대한민국 공개특허 2011-21011호 '용량가변형 압축기'가 개시되었다.

선행기술의 청구범위를 참조하면, 압축기의 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 CS홀과 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 바이패스 CS홀이 형성되어, 바이패스 CS홀은 사판의 경사각 변화에 따라 개폐가능함을 알 수 있다.

상기와 같이 CS홀과 바이패스 CS홀의 개폐에 의해 압축기의 동작 시 소요동력을 저감시킬 수 있고, 압축기의 초기 구동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이하게 할 수 있다.

그러나, CS홀과 바이패스 CS홀은 단순히 개폐만이 이루어므로, 동력 저감과 사판의 이동 용이함은 일정 한도로 제한되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압축기에 형성되는 CS홀로 냉매가 유동하는 냉매 유동로 상에 냉매 유동량을 조정할 수 있는 조절 수단을 배치하여 냉매 유동량을 조절할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 CS홀을 통한 냉매 유동량을 조절하여 압축기에 사용되는 동력을 저감시키고 사판의 이동이 용이하게 이루어지는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량의 공조 장치에서 사용되는 용량 가변형 사판식 압축기로서, 서로 평행한 복수의 실린더 보어가 형성되고 크랭크실이 형성되는 실린더 블록; 상기 실린더 블록의 후단을 폐쇄하도록 연결되는 리어 하우징; 상기 크랭크실과 상기 흡입실 간에 냉매가 서로 연통될 수 있도록 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 냉매 유동로; 상기 실린더 블록과 상기 리어 하우징의 연결부위에 배치되고 상기 냉매 유동로와의 교차 지점에 CS홀이 형성되는 밸브 플레이트; 상기 실린더 블록의 후방에 상기 밸브 플레이트를 개재하여 밀폐 결합되고 흡입실과 토출실이 형성되는 후방 하우징; 상기 밸브 플레이트를 관통하여 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 CS홀; 을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기로서, 상기 냉매 유동로 상에 배치되어 상기 냉매 유동로와 상기 CS홀을 통한 냉매 연통 정도를 조절하는 냉매 조절 수단을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공한다.

상기 냉매 조절 수단은, 원통형으로서 중심축상에 제1 관통홀이 형성되고 일단이 상기 밸브 플레이트에 밀착하여 배치되는 고정캡과, 원통형으로서 일단으로는 중심축상에 상기 제1 관통홀로 삽입되는 삽입 로드가 돌출되는 동작캡과, 상기 고정캡과 상기 동작캡 사이에 배치되고 상기 고정캡과 상기 동작캡에 대하여 탄성력을 인가하며 상기 고정캡과 상기 동작캡의 이격 간격을 조절하는 스프링을 포함할 수 있다.

상기 삽입 로드의 직경은 상기 제1 관통홀의 직경에 대응할 수 있다.

상기 냉매 조절 수단은, 원통형으로서 일단으로는 중심축상에 상기 CS홀로 삽입되는 삽입 로드가 돌출되는 동작캡과, 상기 밸브 플레이트와 상기 동작캡 사이에 배치되고 상기 동작캡에 대하여 탄성력을 인가하며 상기 밸브 플레이트와 상기 동작캡의 이격 간격을 조절하는 스프링을 포함할 수 있다.

상기 CS홀의 직경은 상기 냉매 유동로의 직경보다 작을 수 있다.

상기 삽입 로드의 직경은 상기 CS홀의 직경에 대응할 수 있다.

상기 동작캡은, 중심축 상에 형성되는 제2 관통홀을 더 포함할 수 있다.

상기 동작캡의 원주면 상에 상기 중심축과 평행하게 형성되는 복수의 제3 관통홀을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 관통홀은, 상기 동작캡의 원주면을 통해 외부로 노출될 수 있다.

상기 CS홀의 직경은, 1 mm 내지 2.5 mm 일 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 압축기에 형성되는 CS홀로 냉매가 유동하는 냉매 유동로 상에 냉매 유동량을 조정할 수 있는 조절 수단을 배치하여 냉매 유동량을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 CS홀을 통한 냉매 유동량을 조절하여 압축기에 사용되는 동력을 저감시키고 사판의 이동이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 냉매 조절 수단의 배치 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 일 예의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3과 도 4는 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 조립 상태의 일 예의 구성을 각각 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 냉매 조절 수단의 배치 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 다른 예의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 7과 도 8은 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 조립 상태의 다른 예의 구성을 각각 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 냉매 조절 수단의 배치 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기(100)는 실린더 블록(110), 전방 하우징(120), 냉매 유동로(150), 밸브 플레이트(130), 후방 하우징(140), 냉매 조절 수단(160)을 포함한다.

실린더 블록(110)은 압축기의 몸체를 이룬다. 실린더 블록(110)의 내측으로는 서로 평행한 복수의 실린더 보어가 포함될 수 있다. 실린더 블록(110)은 사판식 압축기에서는 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

전방 하우징(120)은 실린더 블록(110)의 전방으로 결합된다. 전방 하우징(120)의 내측으로는 크랭크실(122)이 구비될 수 있다. 여기서, 크랭크실(122)의 내측으로는 구동축 둘레를 따라 러그 플레이트와 사판이 설치될 수 있다.

냉매 유동로(150)는 전방 하우징(120)의 크랭크실(122)과 후방 하우징(140)의 흡입실(142)을 연결하여, 크랭크실(122)과 흡입실(142) 사이에 냉매가 유동할 수 있도록 한다. 냉매 유동로(150)는 크랭크실(122)과 흡입실(142) 사이를 최단 거리 즉, 직선으로 연결하여 냉매 유동을 용이하게 하는 것이 바람직하다.

밸브 플레이트(130)는 소정의 두께는 갖는 판 형태로서, 실린더 블록(110)의 후방으로 배치된다.

밸브 플레이트(130)의 배치 시, 냉매 유동로(150)와 교차하는 부위에는 소정의 직경으로 CS홀(132)가 형성된다. CS홀(132)은 냉매의 유동을 위해, CS홀(132)은 밸브 플레이트(130)를 관통하여 형성된다. CS홀(132)의 직경은 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있지만, 1 mm 내지 2.5 mm 인 것이 바람직하다. CS홀(132)의 직경은 냉매 유동로(150)의 직경보다 작은 것이 바람직하다.

후방 하우징(140)은 실린더 블록(110)의 후방으로 배치된다. 이때, 후방 하우징(140)과 실린더 블록(110) 사이에는 밸브 플레이트(130)가 개재된다.

냉매 조절 수단(160)은 냉매 유동로(150) 상에서 CS홀(132) 측으로 밀착되어 배치되어, 압축기의 동작 상태에 따라 CS홀을 통한 냉매 유동량을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 일 예의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 그리고, 도 3과 도 4는 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 일 예의 조립 상태를 각각 나타내는 도면으로서, 각각 냉매 조절 수단의 양단에서 본 형태이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 냉매 조절 수단(160)은 고정캡(162), 동작캡(164) 및 스프링(168)을 포함한다.

고정캡(162)은 원통형상으로서, 밸브 플레이트(130)의 CS홀(132) 측에 밀착하여 배치된다. 고정캡(162)의 직경은 그 외주면이 냉매 유동로(150)의 내주면상에 밀착될 수 있는 정도인 것이 바람직하다.

고정캡(162)의 중심축상에는 소정의 직경을 갖는 제1 관통홀(163)이 형성되어, 냉매의 유동이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 동작캡(164)의 일측으로는 동작캡(164)의 중심축에 평행한 제3 관통홀(167)이 일정간격으로 복수개가 형성된다. 여기서, 제3 관통홀(167)은 동작캡(164)의 원주면을 통해 외부로 노출될 수 있다. 또한, 동작캡(164)의 중심축 상에는 제1 관통홀(163)의 직경보다 작은 직경을 갖는 제2 관통홀(166)이 형성된다.

스프링(168)은 고정캡(162)과 동작캡(164) 사이에 배치된다. 스프링(168)은 고정캡(162)과 동작캡(164)에 대하여 탄성력을 인가하여, 고정캡(162)과 동작캡(164)이 소정 거리만큼 이격될 수 있도록 한다. 본 실시예에서, 스프링(168)은 코일 스프링이지만, 고정캡(162)과 동작캡(164)에 대하여 탄성력을 인가할 수 있다면 다른 형태의 스프링이 사용될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 살펴보기로 한다.

압축기(100)의 동작 초기 시, 전압 하우징(120)의 크랭크실(122)과 후방 하우징(140)의 흡입실(142)은 냉매 유동로(150)에 의해 연결되어 있고, 냉매 유동로(150) 상의 냉매 조절 수단(160)은 고정캡(162)과 동작캡(164)이 이격되어 있다. 따라서, 압축기(100)의 크랭크실(122)의 냉매 압력은 후방 하우징(140)의 흡입실(142)의 냉매 압력과 동일한 상태이다. 이때, 냉매는 동작캡(164)의 제2 관통홀(166)과 제3 관통홀(167)에서 제1 관통홀(163)과 CS홀(132)을 통해 이동할 수 있다.

압축기(100)의 동작이 시작되면, 크랭크실(122)의 압력이 증가하여 사판의 각도가 소정의 각도로 기울어져 회전한다.

크랭크실(122)의 냉매 압력이 증가하면, 그 압력은 냉매 유동로(150)를 통해 동작캡(164)에 인가된다. 동작캡(164)에 전달된 압력이 스프링(168)의 탄성력보다 크면 고정캡(162)과 동작캡(164)의 이격 간격이 축소된다.

크랭크실(122)의 냉매 압력이 계속적으로 증가하면, 고정캡(162)과 동작캡(164)의 이격 간격이 최소화되어, 삽입로드(165)의 단부가 제1 관통홀(163)로 삽입될 수 있다. 삽입로드(165)의 단부가 제1 관통홀(163)로 삽입되면, 제3 관통홀(167)을 통해 이동한 냉매는 제1 관통홀(163)로 이동하지 못하고, 제2 관통홀(166)에서 제1 관통홀(163)을 통한 냉매의 유동이 지속될 수 있다. 제3 관통홀(167)을 통해 이동한 냉매는 제1 관통홀(163)로 이동하지 못하므로, 제1 관통홀(163)을 통해 CS홀(132)로 유입되는 냉매의 유동량이 감소된다. 또한, 제2 관통홀(166)의 직경은 제1 관통홀(163)의 직경보다 작으므로, 냉매 유동로(150), 제1 관통홀(163), CS홀(132)을 통한 냉매의 유동량은 감소된다. 따라서, 외부에의 냉매 유입량 증가를 요구하지 않게 되고, 압축기의 운전 동력이 감소될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 냉매 조절 수단의 배치 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 다른 예의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 7과 도 8은 본 발명에서 사용하는 냉매 조절 수단의 조립 상태의 다른 예의 구성을 각각 나타내는 도면이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 용량 가변형 사판식 압축기(100)는 실린더 블록(110), 전방 하우징(120), 밸브 플레이트(130), 후방 하우징(140), CS홀(132), 냉매 조절 수단(160A)을 포함한다.

이전의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서, 냉매 조절 수단(160A)은 동작캡(164)과 스프링(168)을 포함한다.

이전의 실시예에서, 고정캡을 포함하고 있으나, 본 실시예에서는 밸브 플레이트(130) 상의 CS홀(132)이 고정캡의 역할을 수행할 수 있다.

이때, 스프링(168)이 CS홀(132)을 통해 후방 하우징(140)으로 이탈되는 것을 방지하기 위해, 밸브 플레이트(130) 상의 CS홀(132)의 직경은 스프링(168)의 직경보다 작은 것이 바람직하다.

동작캡(164)의 중심축상에 돌출된 삽입 로드(165)는 밸브 플레이트(130) 상의 CS홀(132)에 삽입될 수 있다. 따라서, 삽입 로드(165)의 직경은 CS홀(132)의 직경에 대응하는 것이 바람직하다. 삽입 로드(165)가 CS홀(132)에 삽입되면, 제3 관통홀(167)을 통해 이동한 냉매는 CS홀(132)로 이동하지 못하고, 제2 관통홀(166)을 통해 이동한 냉매만이 CS홀(132)로 유동할 수 있다. 제3 관통홀(167)을 통해 이동한 냉매는 CS홀(132)로 이동하지 못하므로, CS홀(132)로 유입되는 냉매의 유동량이 감소된다. 또한, 제2 관통홀(166)의 직경은 CS홀(132)의 직경보다 작으므로, CS홀(132)로 유입되는 냉매의 유동량은 더욱 감소된다.

상기한 실시예의 작용은 이전의 실시예의 작용과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 본 발명은, 압축기에 형성되는 CS홀 상에 냉매 유동량을 조정할 수 있는 조절 수단을 배치하여 냉매 유동량을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 CS홀을 통한 냉매 유동량을 조절하여 압축기에 사용되는 동력을 저감시키고 사판의 이동이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 실린더 블록
120: 전방 하우징
130: 밸브 플레이트
140: 후방 하우징
150: CS홀
160, 160A: 냉매 조절 수단

Claims (10)

1. 서로 평행한 복수의 실린더 보어가 형성되는 실린더 블록;
   상기 실린더 블록의 전방으로 결합되고, 내측으로 크랭크실이 구비되는 전방 하우징;
   상기 실린더 블록의 후방으로 배치되고, 흡입실이 형성되는 후방 하우징;
   상기 크랭크실과 상기 흡입실 간에 냉매가 서로 연통될 수 있도록 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 냉매 유동로;
   상기 실린더 블록과 상기 후방 하우징의 연결부위에 배치되고 상기 냉매 유동로와의 교차 지점에 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 CS홀이 형성되는 밸브 플레이트; 를 포함하는 차량의 공조 장치에서 사용되는 용량 가변형 사판식 압축기로서,
   상기 냉매 유동로 상에 배치되어 상기 냉매 유동로와 상기 CS홀을 통한 냉매 연통 정도를 조절하는 냉매 조절 수단을 포함하고,
   상기 냉매 조절 수단은,
   원통형으로서 중심축상에 상기 CS홀과 연통하는 제1 관통홀이 형성되고 일단이 상기 밸브 플레이트에 밀착하여 배치되는 고정캡과,
   원통형으로서 일단으로는 중심축상에 상기 크랭크실의 압력 증가 시 상기 제1 관통홀로 삽입되는 삽입 로드가 돌출되고, 상기 삽입 로드의 중심축상으로는 상기 제1 관통홀의 직경보다 작은 직경의 제2 관통홀이 형성되며, 원주면 상에 상기 중심축과 평행하게 형성되는 복수의 제3 관통홀이 형성되는 동작캡과,
   상기 고정캡과 상기 동작캡 사이에 배치되고 상기 고정캡과 상기 동작캡에 대하여 탄성력을 인가하며 상기 고정캡과 상기 동작캡의 이격 간격을 조절하는 스프링을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 삽입 로드의 직경은 상기 제1 관통홀의 직경에 대응하는 용량 가변형 사판식 압축기.
4. 서로 평행한 복수의 실린더 보어가 형성되는 실린더 블록;
   상기 실린더 블록의 전방으로 결합되고, 내측으로 크랭크실이 구비되는 전방 하우징;
   상기 실린더 블록의 후방으로 배치되고, 흡입실이 형성되는 후방 하우징;
   상기 크랭크실과 상기 흡입실 간에 냉매가 서로 연통될 수 있도록 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 냉매 유동로;
   상기 실린더 블록과 상기 후방 하우징의 연결부위에 배치되고 상기 냉매 유동로와의 교차 지점에 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 CS홀이 형성되는 밸브 플레이트; 를 포함하는 차량의 공조 장치에서 사용되는 용량 가변형 사판식 압축기로서,
   상기 냉매 유동로 상에 배치되어 상기 냉매 유동로와 상기 CS홀을 통한 냉매 연통 정도를 조절하는 냉매 조절 수단을 포함하고,
   상기 냉매 조절 수단은,
   원통형으로서 일단으로는 중심축상에 상기 CS홀로 삽입되는 삽입 로드가 돌출되고, 상기 삽입 로드의 중심축상으로는 상기 CS홀의 직경보다 작은 직경의 제2 관통홀이 형성되며, 원주면 상에 상기 중심축과 평행하게 형성되는 복수의 제3 관통홀이 형성되는 동작캡과,
   상기 밸브 플레이트와 상기 동작캡 사이에 배치되고 상기 동작캡에 대하여 탄성력을 인가하며 상기 밸브 플레이트와 상기 동작캡의 이격 간격을 조절하는 스프링을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 CS홀의 직경은 상기 냉매 유동로의 직경보다 작은 용량 가변형 사판식 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 삽입 로드의 직경은 상기 CS홀의 직경에 대응하는 용량 가변형 사판식 압축기.
7. 삭제
8. 제3항 또는 제5항에 있어서,
   상기 동작캡의 원주면 상에 상기 중심축과 평행하게 형성되는 복수의 제3 관통홀을 더 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제3 관통홀은,
   상기 동작캡의 원주면을 통해 외부로 노출되는 용량 가변형 사판식 압축기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 CS홀의 직경은,
    1 mm 내지 2.5 mm 인 용량 가변형 사판식 압축기.

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