KR102118600B1 - 압축기의 흡입 맥동 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 흡입 맥동 저감장치에 관한 것으로, 리어헤드(10)의 흡입포트(12)에 측면에 윈도우(21)가 형성된 원통형 케이스(20)가 스프링(30)에 탄성 지지되는 상태로 설치된다. 케이스(20)와 스프링(30)에 의해 흡입체크밸브 및 맥동댐퍼의 역할이 수행된다. 구성이 단순하고 제조비용이 저렴하다.

Description

압축기의 흡입 맥동 저감장치{SUCTION DAMPING DEVICE OF COMPRESSOR}

본 발명은 압축기의 흡입 맥동 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기로 냉매가 흡입되는 리어헤드의 흡입포트에 설치되어 냉매의 흡입 맥동을 저감시켜 주는 압축기의 흡입 맥동 저감장치에 관한 것이다.

차량의 실내 냉방 시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔다. 압축기에는 크게 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 복수의 피스톤이 연결된 사판에 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

사판식 압축기는 고정 용량형 타입과 가변 용량형 타입이 있으며, 고정 용량형 타입은 풀리에 전자 클러치가 구비되어 압축기의 구동을 제어하는 것으로 압축기의 구동 또는 정지시 차량의 RPM이 유동하여 안정적인 차량운행을 방해하는 단점이 있다.

따라서 최근에는 전자 클러치가 구비되지 않고, 차량의 엔진의 구동과 함께 항상 구동되며, 사판의 경사각을 변화시켜 토출 용량을 변화시킬 수 있는 가변 용량형 타입이 널리 사용되고 있다. 이러한 가변 용량형 사판식 압축기에는 일반적으로 냉매 토출량의 조절을 위하여 사판의 경사각 조절을 위한 압력조절밸브가 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 사판식 압축기는 크게 하우징(100), 회전축(200), 사판(300) 및 복수의 피스톤(400)을 포함하여 구성된다.

하우징(100)은 사판식 압축기의 외부 몸체를 이루는 부분으로, 내부에 회전축(200)과 사판(300) 및 복수의 피스톤(400)을 수용하는 실린더실(110)이 형성되어 있고, 흡입 행정시 실린더실(110)로 냉매를 공급하는 흡입유로(121,122)가 형성되어 있으며, 압축 행정시 실린더실(110) 내의 냉매가 배출되는 토출유로(140)가 형성되어 있다.

상기 흡입유로(121,122)의 선단에는 외부에서 냉매가 유입되는 흡입포트(130)가 형성되어 있고, 흡입유로(121,122)에는 흡입체크밸브(500)가 삽입 설치되어 있다. 흡입체크밸브(500)는 흡입 냉매를 단속할 뿐만 아니라 흡입 냉매의 유량 및 압력 변동에 따른 맥동을 방지하는 역할을 하므로 흡입 맥동 저감장치 즉, SDD(Suction Damping Device)로 지칭하고 있다.(이하, 압축기의 흡입유로에 설치된 흡입체크밸브를 흡입 맥동 저감장치로 지칭하기로 한다.)

회전축(200)은 외부 구동원의 회전 구동력을 압축기의 내부로 전달하는 수단으로서, 회전축(200)의 일단에 장착된 풀리(250)를 통해 외부의 회전 구동력을 전달받아 회전하게 된다.

사판(300)은 회전축(200)의 회전 구동력을 피스톤(400)의 왕복 직선운동으로 전환하는 수단으로서, 회전축(200) 상에 경사진 상태로 장착되어 회전축(200)과 함께 회전한다. 이때, 사판(300)의 가장자리 부분에는 슈(310)를 매개로 복수의 피스톤(400)이 장착되며, 피스톤(400)은 사판(300)이 회전함에 따라 상기 실린더실(110)의 내부에서 직선 왕복 이동하게 된다.

사판(300)은 그 경사각을 조절할 수 있는데, 도 2와 같이 회전축(200)에 대한 사판(300)의 경사각이 90ㅀ인 경우 사판(300)이 회전하여도 피스톤(400)이 왕복 운동하지 않으므로 냉매의 흡입, 압축, 토출이 이루어지지 않으며 반대로, 도 1과 같이 사판(300)이 회전축(200)에 대해 경사지게 되면 피스톤(400)이 실린더실(110) 내에서 왕복 운동을 하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하게 된다.

흡입 맥동 저감장치(500)는 도 3에 도시된 바와 같이, 흡입구(511)가 형성된 원형 링 형상의 바디(510)와, 바디(510)에 결합된 원통형 부품으로서 측면에 복수의 토출구(521)가 형성된 케이스(520)와, 케이스(520)에 내장되어 상기 흡입구(511)를 개폐함으로써 흡입구(511)와 토출구(521)를 연결 및 차단하여 냉매 흐름을 단속하는 코어(530)와, 코어(530)를 탄력적으로 지지하는 스프링(540)을 포함한다. 그리고 상기 코어(530)의 외주면에는 등간격으로 다수의 코어홈(531)이 축방향으로 형성되어 있다.

따라서 에어컨스위치가 on되어 압축기가 작동하면 코어(530) 전후의 압력차에 의해 코어(530)가 후퇴하면서 흡입구(511)가 개방되어 흡입구(511)로 유입된 냉매가 토출구(521)를 통해 토출되며, 이후 상기 흡입유로(122)를 거쳐 실린더실(110)으로 흡입될 수 있다. 또한 에어컨스위치가 off되어 압축기가 정지하면 흡입구(511)에 냉매압이 작용하지 않으므로 스프링(540)에 의해 코어(530)가 원위치로 복귀되어 흡입구(511)를 차단하므로 냉매의 흡입이 중단된다.

상기와 같이 흡입체크밸브 즉, 흡입 맥동 저감장치(500)를 통한 냉매의 흡입이 이루어질 때, 코어(530)가 스프링(540)에 의해 탄성적으로 지지되어 있으므로 흡입구(511)측 압력이 급격하게 변동되어도 스프링(540)에 의한 댐핑이 이루어져 압력 변동에 따른 충격이 완화되고 맥동 발생이 방지된다. 따라서 맥동에 의한 압축기의 진동 및 소음 발생이 방지되므로 압축기로부터 차량 실내로 전달되는 진동 및 소음이 감소하게 된다.

특히 압축기의 저유량 운전시 코어(530)의 개방 압력이 작아 코어(530) 개도량이 미미한 경우에도 코어홈(531)을 통해 냉매가 원활하게 유입됨으로써 코어(530)의 진동 및 진동에 따른 소음 발생을 방지할 수 있다.

상기와 같은 흡입 맥동 저감장치가 대한민국 공개특허 제10-2011-062109호에 게시되어 있다.

한편, 자동차 개발의 핵심적인 요소 중 하나는 연비 개선이며, 이에 차량에 탑재되는 각각의 장치들 역시 구조를 단순화하고 부품수를 줄여 중량을 감소시키고, 더불어 제조비용 절감을 꾀하고 있다.

이는 에어컨 시스템의 일 구성인 압축기에 있어서도 동일하며, 이와 같은 개발 추세에 맞추어 흡입 맥동 저감장치 역시 중량 및 제조비용을 절감할 수 있는 새롭고 단순한 구성의 개발이 필요하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요에 따라 안출된 것으로, 보다 구조가 간단하고 부품수가 감소하여 중량과 제조비용이 절감되도록 된 압축기의 흡입 맥동 저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 리어헤드의 흡입실과 외부 공간을 연통하는 흡입포트와, 상기 흡입포트에 삽입 설치되고 측면에 윈도우가 형성되며 흡입포트의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 윈도우를 통해 리어헤드의 흡입실과 흡입포트를 연통 및 차단하는 케이스와, 상기 케이스를 냉매의 유입 방향에 대향하여 탄성 지지하는 스프링을 포함한다.

상기 흡입포트의 흡입실쪽 단부에 반경 방향 내측으로 걸림단이 돌출 형성되고, 상기 케이스의 흡입포트 입구쪽 단부에 반경 방향 외측으로 걸림단이 돌출 형성되어, 상기 두 걸림단이 케이스 슬라이딩 이동시 가이드 역할을 한다.

상기 흡입포트의 걸림단과 케이스의 걸림단 사이에 상기 스프링이 설치된다.

상기 흡입포트의 내주면에 케이스의 걸림단이 걸려지는 스냅링이 설치된다.

상기 스냅링의 내경은 케이스의 입구 내경보다 크게 제작된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리어헤드의 흡입포트에 스프링에 의해 탄성 지지되는 케이스가 구비되고, 케이스가 별도의 코어 없이 유로를 개폐하는 밸브 역할을 수행한다.

따라서, 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브 역할 및 급격한 냉매압(또는 냉매유량) 변동에 대한 댐퍼 역할을 수행한다.

상기와 같이 정상적인 흡입 맥동 저감장치의 역할을 수행할 수 있다.

또한 본 발명은 코어 및 케이스 고정을 위한 바디 등의 부품이 사용되지 않음으로써 부품수가 줄어 장치 구성이 매우 간단해지고, 이에 따라 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 사판식 압축기의 구성도로서 사판이 경사진 상태의 도면.
도 2는 사판식 압축기의 구성도로서 사판이 직립된 상태의 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 흡입 맥동 저감장치의 부분 절개 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 압축기 흡입 맥동 저감장치의 설치 상태도로서 밸브 가 열린 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 대응도로서 밸브가 닫힌 상태를 도시한 도면.
도 6은 도 4에 밸브 열림 조건을 표시한 도면.
도 7은 도 5에 밸브 닫힘 조건을 표시한 도면.
도 8은 스냅링과 케이스의 내경 관계를 표시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

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

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 압축기 흡입 맥동 저감장치의 설치 상태도로서 밸브 가 열린 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 대응도로서 밸브가 닫힌 상태를 도시한 도면이다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기의 흡입 맥동 저감장치는 리어헤드(10)의 흡입포트(12)와, 흡입포트(12)에 삽입 설치되고 측면에 윈도우(21)가 형성되며 흡입포트(12)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동하면서 상기 윈도우(21)를 통해 리어헤드(10)의 흡입실(11)과 흡입포트(12)를 연통 및 차단하는 케이스(20)와, 상기 케이스(20)를 탄성 지지하는 스프링(30)을 포함한다.

리어헤드(10)는 압축기 하우징의 후방 부분을 이루는 것으로 압축기 하우징의 중간 부분을 이루는 실린더블럭의 후단에 결합된다. 도 4와 도 5는 리어헤드(10)를 실린더블럭쪽에서 바라보고 흡입포트(12) 형성 부분을 도시한 것이다.

리어헤드(10)의 내측 공간은 대략 원형의 격벽에 의해 격벽 내측의 흡입실(11)과 격벽 외측의 토출실(미도시)로 구분된다. 리어헤드(10)에는 도시된 바와 같이 상기 흡입실(11)과 리어헤드(10)의 외부를 연통시키는 흡입포트(12)가 형성된다. 흡입포트(12)는 리어헤드(10)의 반경 방향으로 관통 형성된다. 흡입포트(12)는 증발기의 출구포트와 파이프로 연결되어 증발기에서 증발된 냉매 가스가 압축기의 흡입실(11)로 공급될 수 있다.

케이스(20)는 흡입포트(12)에 삽입 설치되는 것으로 리어헤드(10)의 외측에서 내측 방향으로 삽입된다. 케이스(20)는 일측 단부는 막히고 타측 단부는 개구된 원통 형상으로서 측면에는 냉매가 흐르는 윈도우(21)가 형성된다. 즉 케이스(20)는 흡입실(11)쪽 단부는 막혀 있고 흡입포트(12)의 입구쪽 단부는 개구되어 있어서 개구된 부분을 통해서 케이스(20)의 내부로 냉매가 유입된 후 상기 윈도우(21)를 통해 빠져 나갈 수 있도록 되어 있다.

윈도우(21)는 케이스(20)의 측면에서 원주 방향을 따라 일정 간격으로 복수개 형성될 수 있다. 윈도우(21)의 형상에는 제한이 없으며 도시된 바와 같이 직사각형 형상으로 형성되는 것이 무난하다.

케이스(20)의 개구된 단부에는 케이스(20)의 반경 방향 외측으로 플랜지 형상의 걸림단(22)이 돌출 형성된다. 걸림단(22)은 케이스(20)의 단부 원주 둘레 전체에 걸쳐서 형성된다. 걸림단(22)은 흡입포트(12)의 내경보다 미세하게 작은 직경을 갖도록 형성되어 케이스(20)가 흡입포트(12)의 내부에서 슬라이딩 이동할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 걸림단(22)에 대응하여 흡입포트(12)의 흡입실(11)측 단부에는 반경 방향 내측으로 플랜지 형상의 걸림단(13)이 돌출 형성된다. 걸림단(13)은 흡입포트(12)의 흡입실(11)측 단부 원주 둘레 전체에 걸쳐서 형성되며, 케이스(20)의 외경보다 미세하게 큰 직경으로 형성되어 케이스(20)의 슬라이딩 이동을 허용한다.

상기 흡입포트(12)의 걸림단(13)과 케이스(20)의 걸림단(22)은 각각 대응되는 케이스(20)의 외주면과 흡입포트(12)의 내주면에 접촉되어 흡입포트(12)의 내주면에 대해 케이스(20)를 지지함으로써 케이스(20)의 슬라이딩 이동시 케이스(20)의 자세를 유지하고 경로를 안내함으로써 케이스(20)의 슬라이딩 이동이 정확하고 원활하게 이루어지게 된다.

상기 흡입포트(12)의 걸림단(13)과 케이스(20)의 걸림단(22) 사이에는 스프링(30)이 설치된다. 스프링(30)은 코일형 스프링으로서 케이스(20)를 감싸고 있으며 흡입포트(12)의 걸림단(13)에 대해 케이스(20)의 걸림단(22)을 탄성 지지한다. 즉 스프링(30)은 냉매 흐름 방향에 대향되는 방향으로 케이스(20)를 지지한다.

흡입포트(12)의 내주면 중간 부분에는 원주 방향 전체에 걸쳐 스냅링홈(14)이 형성되고, 그 스냅링홈(14)에 스냅링(40)이 설치된다. 스냅링(40)은 스프링(30)에 의해 흡입포트(12)의 입구쪽으로 밀려지는 케이스(20)의 이동 위치를 제한하는 스토퍼 역할을 수행한다.

케이스(20)는 그 양단에 걸리는 냉매압 상태에 따라 스프링(30)을 압축시키면서 흡입실(11)쪽으로 이동하거나(도 4의 상태) 스프링(30)의 복원력에 의해 흡입포트(12)의 입구쪽으로 이동한다(도 5의 상태).

에어컨이 on 되면 케이스(20)는 최소한 도 6의 상태와 같이 윈도우(21)의 내측단부(21a)(리어헤드의 반경방향 내측쪽 단부를 의미함)가 흡입실(11)의 표면(11a) 보다 리어헤드의 반경방향 내측(흡입실(11)쪽)으로 돌출되어 있게 된다.(a > 0) 그 상태에서 에어컨 부하 증가에 따라 케이스(20)가 점차 흡입실(11)쪽으로 이동하여 결국 윈도우(21)가 완전히 개방된다.

에어컨이 off되면 냉매압이 작용하지 않으므로 도 7과 같이 케이스(20)는 스프링(30)에 의해 흡입포트(12)의 외측방향으로 완전히 밀려져서 케이스(20)의 걸림단(22)이 스냅링(40)에 걸려지는 위치에 정지해 있게 된다. 이 상태에서는 윈도우(21)의 내측단부(21a)가 흡입실(11)의 표면(11a) 보다 리어헤드의 반경방향 외측으로 이동(b > 0)되어 있어서 윈도우(21)를 통한 냉매 흐름은 완전히 차단된다.

한편, 도 8과 같이, 스냅링(40)의 내경(c)은 케이스(20)의 내경(d) 보다 큰 것이 바람직하다.(c > d) 이는 스냅링(40)이 케이스(20)의 개구부를 가리지 않도록 하여 스냅링(40)에 의해 케이스(20)의 입구 면적이 감소하는 것을 방지하기 위함이다.

이제 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

전술한 바와 같이, 에어컨 on 상태에서는 냉매 유량 증감에 따라 케이스(20)가 스프링(30)을 압축하면서 리어헤드의 반경방향 내측으로 이동하거나 스프링(30)의 복원력에 의해 리어헤드의 반경방향 외측으로 이동하면서 윈도우(21)가 흡입실(11)로 개방되는 양이 조절된다. 그와 같은 상태에서 냉매는 케이스(20)의 입구를 통해 유입되고 윈도우(21)를 통해 흡입실로 배출된 후 압축기의 실린더 보어 내측으로 흡입된다.

그리고 에어컨이 off 되면 케이스(20)에 냉매압이 작용하지 않고 스프링(30)의 복원력만 작용하므로 케이스(20)가 초기 위치로 복귀하고, 이 상태에서는 윈도우(21)가 흡입포트(12)쪽으로 완전히 이동되어 흡입실(11)로 개방되는 부분이 존재하지 않으므로 냉매의 역류가 차단된다.

상기와 같이 케이스(20)가 냉매 이동 방향에 반하여 탄성 지지되어 있으므로 급격한 냉매 유량 변동을 방지하는 댐퍼 역할을 수행하게 된다. 따라서 압축기의 흡입실(11)에서 맥동이 발생하지 않으며, 이에 따라 맥동에 의한 압축기의 진동 및 소음이 발생하지 않게 된다. 따라서, 압축기로부터 흡입 배관을 통해 차량 실내 쪽으로 진동 및 소음이 전달되지 않게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 흡입 맥동 저감장치는 흡입 맥동 저감장치로서의 기능을 충실히 수행하면서 다음과 같은 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 흡입 맥동 저감장치는 종래 기술에 비해 구성이 단순하다. 즉, 케이스(20)의 윈도우(21)를 개폐하기 위한 별도의 부품으로서 코어가 구비되지 않고, 케이스(20) 자체가 이동하면서 윈도우(21)가 개폐된다.

또한 케이스(20)가 슬라이딩 가능하도록 설치되는 것으로 종래와 같이 흡입포트에 흡입 맥동 저감장치를 압입 고정하기 위한 바디를 필요로 하지 않는다. 바디는 흡입포트에 압입 고정하기 위해 리어헤드와 같은 금속 재질로 제작하므로 제조비용도 높은 부품이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 흡입 맥동 저감장치는 코어와 바디와 같은 부품이 삭제되어 장치의 구성이 매우 단순하고, 그 제조비용도 절감되는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 리어헤드 11 : 흡입실
11a : 흡입실 표면 12 : 흡입포트
13 : 걸림단 14 : 스냅링홈
20 : 케이스 21 : 윈도우
21a : 내측단부 22 : 걸림단
30 : 스프링 40 : 스냅링

Claims (5)

1. 리어헤드(10)의 흡입실(11)과 외부 공간을 연통하는 흡입포트(12)와,
   상기 흡입포트(12)에 삽입 설치되고 측면에 윈도우(21)가 형성되며 흡입포트(12)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 윈도우(21)를 통해 리어헤드(10)의 흡입실(11)과 흡입포트(12)를 연통 및 차단하는 케이스(20)와,
   상기 케이스(20)를 냉매의 유입 방향에 대향하여 탄성 지지하는 스프링(30)
   을 포함하고,
   상기 케이스(20)에 냉매압이 작용하면, 상기 케이스(20)가 상기 흡입실(11)쪽으로 이동하여 상기 윈도우(21)의 내측단부(21a)는 상기 흡입실(11)의 표면(11a)보다 상기 리어헤드(10)의 반경방향 내측으로 돌출되도록 위치하고,
   상기 케이스(20)에 냉매압이 작용하지 않으면, 상기 케이스(20)가 상기 스프링(30)에 의해 상기 리어헤드(10)의 반경방향 외측으로 이동하여 상기 윈도우(21)의 내측단부(21a)가 상기 흡입실(11)의 표면(11a)보다 상기 리어헤드(10)의 반경방향 외측에 위치함으로써 상기 윈도우(21)를 통한 냉매 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 맥동 저감장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡입포트(12)의 흡입실(11)쪽 단부에 반경 방향 내측으로 걸림단(13)이 돌출 형성되고, 상기 케이스(20)의 흡입포트(12) 입구쪽 단부에 반경 방향 외측으로 걸림단(22)이 돌출 형성되어, 상기 두 걸림단(13,22)이 케이스(20) 슬라이딩 이동시 가이드 역할을 하는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 맥동 저감장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 흡입포트(12)의 걸림단(13)과 케이스(20)의 걸림단(22) 사이에 상기 스프링(30)이 설치된 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 맥동 저감장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 흡입포트(12)의 내주면에 케이스(20)의 걸림단(22)이 걸려지는 스냅링(40)이 설치된 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 맥동 저감장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스냅링(40)의 내경이 케이스(20)의 입구 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 맥동 저감장치.

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