KR20100065917A

KR20100065917A - 사판식 압축기

Info

Publication number: KR20100065917A
Application number: KR1020080124512A
Authority: KR
Inventors: 이권희; 김기범; 이건호
Original assignee: 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-17

Abstract

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로서, 하우징과, 다수개의 실린더 보어를 가지는 실린더 블록과, 상기 실린더 보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 실린더 블록에 형성된 결합공에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 구동축과, 상기 하우징과 실린더 블록 사이의 사판실에 배치되며 상기 구동축에 경사지게 결합되는 사판과, 상기 결합공이 형성된 부분의 상기 구동축에 형성되고 원주방향 상에 관통된 냉매토출구가 형성되는 로터리밸브 및 상기 실린더 블록에 형성되어 실린더 보어와 연통되며 상기 로터리밸브의 회전시 상기 냉매토출구와 주기적으로 연통되는 연통홀을 포함하는 사판식 압축기에 있어서, 상기 피스톤에는 상기 연통홀과 사판실을 연결하는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사판식 압축기에 의하면, 피스톤의 압축행정 완료 시, 흡입통로 및 사판실과 연통되게 피스톤에 유로를 형성시켜 흡입통로 내에 냉매가 잔류하지 않도록 함으로써 피스톤의 흡입행정 시에 냉매가 신속하게 실린더 보어로 유입되도록 할 수 있는 효과가 있다.

사판식, 냉매토출구, 흡입통로, 유로

Description

사판식 압축기{SWASH PLATE COMPRESSOR}

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤의 압축행정이 완료되고 다음 흡입행정이 시작될 시, 냉매를 좀 더 신속하게 실린더 보어로 유입시킬 수 있는 사판식 압축기에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매가스를 흡입하여 고온 고압 상태의 냉매가스로 변환시켜 응축기로 토출하는 역할을 수행한다.

이러한 압축기에는 경사진 사판의 회전으로 피스톤이 왕복운동하는 사판식 압축기와, 2개의 스크롤의 회전운동에 의해 압축하는 스크롤식 압축기와, 회전 배인(vane)에 의해 압축하는 배인 로터리식 압축기 등 다양한 종류가 있다.

이 중 피스톤의 왕복 운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식 압축기에는 상기 사판식 압축기 외에도 크랭크식과 워블 플레이트식 등이 있으며, 상기 사판식 압축기의 경우에도 용도에 따라 고정 용량형 사판식 압축기와 가변 용량형 사판식 압축기 등이 있다.

도 1은 종래의 사판식 압축기를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 압축기는 일반적인 압축기의 구조에 흡입리드밸브 대신 로터리 석션 밸브를 적용한 것이다.

즉, 압축기의 중심을 기준으로 전방과 후방으로 나누었을 때, 전방은 밸브 유니트를 구성하는 흡입리드밸브를 갖는 구조를 갖고, 후방은 흡입리드밸브 대신에 구동축의 후단에 냉매유입통로를 갖는 로터리 석션 밸브 압축기의 구조로 이루어져 있다.

종래기술의 압축기는, 압축기(100) 내부의 사판실(136)에서 회전하는 사판(160)이 결합된 구동축(150)과, 상기 구동축(150)이 결합공(133,143)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 상기 사판실(136) 양측으로 다수의 실린더 보어(131,141)가 형성된 전,후방 실린더 블록(130,140)과, 상기 전,후방 실린더 블록(130,140)의 양측에 결합되는 전,후방 하우징(110,120)과, 상기 사판(160)의 외주에 슈(165)를 개재하여 장착되고 사판(160)의 회전운동에 연동하여 실린더 보어(131,141) 내부를 왕복운동하는 다수의 피스톤(170)과, 상기 전,후방 실린더 블록(130,140)과 전,후방 하우징(110,120)의 사이에 각각 개재되는 전,후방밸브 유니트(190,200)를 포함하여 구성된다.

상기 전방 하우징(110) 내부에는 냉매저장실(111)과 토출실(112)이 구비되어 있고, 상기 후방 하우징(120) 내부에는 토출실(121)이 구비되어 있다.

한편, 상기 구동축(150)은 양측이 상기 전,후방 실린더 블록(130,140)의 결합공(133,143)에 회전가능하게 설치되며, 이때 전단부는 상기 전방 하우징(110)의 중앙 관통공(114)을 관통하도록 연장되어 전자클러치(미도시)와 결합된다.

또한, 상기 사판(160)은 그 외주에 결합된 다수의 피스톤(170)들이 전,후방 실린더 블록(130,140)의 실린더 보어(131,141) 내부를 왕복하면서 흡입 또는 압축행정을 하도록 구동축(150)에 경사지게 결합된다.

아울러, 상기 사판(160)의 양단과 전,후방 실린더 블록(130,140)과의 사이에는 사판(160)과 구동축(150)의 변형을 방지하도록 각각 스러스트 베어링(180)이 개재되어 있다.

한편, 상기 전방 밸브유니트(190)는 밸브 플레이트(191)와 그 양측면에 설치되는 흡입리드밸브(193) 및 토출리드밸브(192)로 구성된다. 상기 흡입리드밸브(193)는 전방 실린더 블록(130)의 실린더 보어(131)를 향한 면에 설치되고, 토출리드밸브(192)는 각각 전방 하우징(110)을 향한 면에 설치된다.

상기 밸브 플레이트(191)에는 내주측에 상기 전방 하우징(110)의 토출실(112)과 연통된 토출공이 형성되고, 외주측에 상기 전방 하우징(110)의 냉매저장실(111)과 상기 실린더 보어(131)를 연통시키는 흡입공이 형성되며, 또한 상기 실린더 보어(131)와 상기 전방 실린더 블록(130)에 형성된 토출통로(미도시)를 거쳐 토출포트(147)로 토출될 수 있도록 상기 토출실(121)과 토출통로를 연통시키는 연통로(미도시)가 형성되어 있다.

또한, 상기 토출리드밸브(192)에는 실린더 보어(131)로부터 압축된 냉매가 상기 토출실(112)로 토출될 수 있도록 토출냉매 관통공이 형성되어 있다.

그리고, 상기 후방 밸브유니트(200)는 상기 후방 실린더블록(140)의 각 실린더보어(141)와 상기 후방 하우징(120)의 토출실(121)을 연통하도록 다수의 토출공 이 형성된 밸브플레이트(201)와, 상기 밸브플레이트(201)의 일측에 설치되어 상기 토출공을 개폐하는 토출리드밸브(202)로 이루어진다.

상기 토출리드밸브(202)는 상기 피스톤(170)의 압축행정시 토출공을 개방하고 흡입행정시에는 토출공을 폐쇄하도록 탄성변형하는 밸브판이 구비된다.

아울러, 상기 밸브플레이트(201)에는 상기 후방 하우징(120)의 토출실(121)내의 냉매가 상기 후방 실린더 블록(140)의 토출통로(미도시)를 거쳐 토출포트(147)로 토출될 수 있도록 상기 토출실(121)과 토출통로를 연통시키는 연통로가 형성되어 있다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(130,140) 중 하나의 외측면에는 외부의 냉매를 상기 사판실(136)로 공급할 수 있도록 사판실(136)과 연통하는 흡입포트(146)와, 상기 전,후방 하우징(110,120)의 토출실(111,121) 내의 냉매를 외부로 토출할 수 있도록 토출실(111,121)과 연통하는 토출포트(147)가 형성된다.

또한, 상기 전,후방 실린더 블록(130,140)에는 사판실(136)의 냉매를 각각 실린더 보어(131,141)로 유입시키도록 이송통로(211)가 형성되어 있다.

한편, 상기 구동축(150)의 후단 외주면에는, 사판실(136)로 흡입한 냉매를 구동축(150)에 대응하여 후방 하우징(120)에 형성된 냉매 저류실(124)로부터 실린더 보어(141)로 이동할 수 있도록 냉매유입통로(151)가 형성되어 있다.

또한, 상기 후방 실린더 블록(140)에는, 상기 냉매유입통로(151)를 통하여 유입된 냉매가 구동축(150)의 회전시 주기적으로 각 실린더보어(141)로 흡입될 수 있도록 상기 결합공(143)과 각 실린더보어(141)를 연통시키는 흡입통로(142)가 형 성되어 있다.

여기서, 상기 냉매유입통로(151)는 상기 피스톤(170)이 상사점에서 하사점으로 이동되는 냉매 흡입행정시, 상기 흡입통로(142)와 연통되도록 구동축(150) 반경방향으로 외주면에 형성된 그루브(groove)로 이루어져 있다.

이러한 구조로 이루어지는 종래의 사판식 압축기에서는 구동축(150)의 회전에 의한 상기 냉매유입통로(151)와 흡입통로(142)의 주기적인 연통을 통해 냉매가 실린더 보어(141)로 유입되는데, 피스톤(170)의 압축행정 중에 상기 흡입통로(142)에는 미처 실린더 보어(141)로 유입되지 못한 고압의 냉매가 잔류하게 된다.

그러므로, 상기 피스톤(170)의 압축행정이 완료되고, 흡입행정의 시작시에 상기 냉매유입통로(151)를 통해 흡입되는 냉매는 순간적으로 흡입통로(142) 내에 잔류하는 고압의 냉매에 의해 실린더 보어(141)로의 자연스런 유입이 차단되어 신속하게 유입하지 못하는 현상이 발생하였다.

따라서, 설계된 적정한 양의 냉매가 실린더 보어(141)로 유입되지 못한 상태로 피스톤의 압축행정이 다시 반복되고, 이에 따라 압축기의 압축효율이 감소하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 피스톤의 압축행정 진행시, 흡입통로 내에 잔류했던 냉매를 바로 배출하여 상기 압축행정 이 완료되고 흡입행정이 시작될 때 냉매가 신속하게 실린더 보어로 유입되도록 할 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 사판식 압축기는, 하우징과, 다수개의 실린더 보어를 가지는 실린더 블록과, 상기 실린더 보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 실린더 블록에 형성된 결합공에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 구동축과, 상기 하우징과 실린더 블록 사이의 사판실에 배치되며 상기 구동축에 경사지게 결합되는 사판과, 상기 결합공이 형성된 부분의 상기 구동축에 형성되고 원주방향 상에 관통된 냉매토출구가 형성되는 로터리밸브 및 상기 실린더 블록에 형성되어 실린더 보어와 연통되며 상기 로터리밸브의 회전시 상기 냉매토출구와 주기적으로 연통되는 연통홀을 포함하는 사판식 압축기에 있어서, 상기 피스톤에는 상기 연통홀과 사판실을 연결하는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 유로는 피스톤의 압축행정 완료시점에 근접하면서 상기 연통홀과 연통하도록 유로의 유입구가 피스톤의 소정의 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤을 종단면에서 바라볼 때, 상기 유로는 직선 또는 절곡부를 가지는 형상인 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명에 따른 사판식 압축기에 의하면, 피스톤의 압축행정 완료 시, 흡입통로 및 사판실과 연통되게 피스톤에 유로를 형성시켜 흡입통로 내에 고압의 냉매가 잔류하지 않도록 사판실로 복귀시킴으로써 다음 피스톤의 흡입행정 시에 냉매가 신속하게 실린더 보어로 유입되도록 할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 압축기의 압축 효율이 상승되는 효과가 발생한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하는데, 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기는 도 2에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(130,140)과, 상기 실린더 블록(130,140)의 앞쪽 단부에 설치되는 전방 하우징(110)과, 상기 실린더 블록(130,140)의 뒤쪽 단부에 설치되는 후방 하우징(120)과, 상기 실린더 블록(130,140)과 전방 하우징(110)에 각각 회전 가능하게 지지되는 구동축(150)과, 상기 구동축(150)에 연결 설치되는 사판(160)과, 상기 사판(160)에 결합되어 실린더 보어(131,141) 내에 유입되는 냉매를 압축하는 피스톤(170)을 포함하여 이루어진다.

상기 실린더 블록(130,140)에는 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 복수개의 실린더 보어(131,141)가 형성되어 있으며, 이러한 실린더 블록(130,140)은 전방 하우징(110)과 접하여 설치되는 전방 실린더 블록(130)과 후방 하우징(120)에 접하는 후방 실린더 블록(140)을 포함한다.

즉, 상기 피스톤(170)의 압축행정이 전방 실린더 블록(130)과 후방 실린더 블록(140)에 형성된 실린더 보어(131,141) 내에서 일정한 시간차를 두고 이루어지도록 하는 구조를 가진다.

그러나, 반드시 이를 한정하지는 않으며, 상기 실린더 블록은 전방 실린더 블록(130)과 후방 실린더 블록(140)으로 나뉘어지지 않는 하나의 블록으로 이루어질 수도 있다.

이하에서는, 상기 실린더 블록이 전방 실린더 블록(130)과 후방 실린더 블록(140)으로 구성되어 피스톤(170)의 양측 단부에서 각각 냉매 압축이 이루어지도록 하는 구조를 기준으로 설명하기로 한다.

한편, 상기 전방 하우징(110)은 상기 전방 실린더 블록(130)의 앞쪽 단부에 설치되고, 후방 하우징(120)은 후방 실린더 블록(140)의 뒤쪽 단부에 설치되며, 상기 전, 후방 실린더 블록(130,140) 사이에는 사판실(136)이 형성되어 있다.

또한, 상기 전, 후방 하우징(110,120)의 내부에는 냉매저장실(111,127)과 토출실(112,121)이 각각 형성되어 있다.

한편, 상기 구동축(150)은 전, 후방 실린더 블록(130,140)과 전방 하우징(110)에 각각 회전 가능하게 지지되어 있다.

한편, 상기 사판(160)의 테두리에 슈(165)를 개재하여 연결된 피스톤(170)은 전, 후방 실린더 블록(130,140)의 실린더 보어(131,141) 내에서 왕복운동하게 된다.

즉, 상기 피스톤(170)은 슈(165)를 개재하여 상기 사판(160)과 미끄럼 이동이 가능하게 결합되고, 상기 실린더 보어(131,141)에 유입되는 냉매를 압축한 후 토출실(112,121)로 보내게 된다.

그리고 상기 전,후방 하우징(110,120)과 전, 후방 실린더 블록(130,140) 사이에는 각각 밸브 플레이트(191,201)가 설치되어 있으며, 상기 밸브 플레이트(191,201)에는 실린더 보어(131,141)와 토출실(112,121)을 연결하는 토출구가 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브 플레이트(191,201)에 형성된 토출구에는 상기 피스톤(170)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 토출구를 개폐시키기 위한 토출리드밸브(192,202)가 구비되어 있다.

한편, 증발기로부터 유입된 냉매는 도시되지 않은 냉매흡입포트를 통해 사판실(136)로 유입되고, 상기 전,후방 하우징(110,120)에 형성된 토출실(112,121) 내의 냉매는 토출통로(139)를 통해 상기 냉매토출공간(145)으로 토출되어 응축기로 유입된다.

본 발명의 실시예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 전, 후방 실린더 블록(130,140)에 형성된 결합공(133,143) 내에 배치되는 구동축(150)의 일부분에 별도의 로터리밸브(300)를 부착시킨다.

그러나, 반드시 이를 한정하지는 않으며, 후술하는 냉매토출구(310) 역할을 하는 홈을 구동축(150)에 직접 형성시킬 수도 있다.

이러한 로터리밸브(300)는 도시한 바와 같이, 원주방향 상에 관통된 냉매토출구(310)가 형성되어 있다. 자세하게는, 이러한 냉매토출구(310)는 로터리밸브(300)의 원주방향 전체에 걸쳐서 형성되는 것이 아닌 원주방향 일부에만 형성되도록 한다.

또한, 상기 전,후방 실린더 블록(130,140)의 결합공(133,143) 내주면에는 사판실(136)과 연통되며 구동축(150)의 회전에 의한 로터리밸브(300)의 연동 회전시, 상기 냉매토출구(310)와 주기적으로 연통하는 냉매흡입홈(320)이 형성되어 있다.

또한, 상기 전, 후방 실린더 블록(130,140)에는 실린더 보어(131,141)와 연통되며, 상기 로터리밸브(300)의 회전시 상기 냉매토출구(310)와 주기적으로 연통되는 연통홀(330)이 형성되어 있다.

즉, 냉매는 도시되지 않은 냉매흡입포트(미도시)를 통해 사판실(136)로 유입되고, 사판실(136) 내의 냉매는 상기 냉매흡입홈(320), 냉매토출구(310) 및 연통홀(330)을 순차적으로 경유하여 실린더 보어(131,141) 내로 유입된다.

이때, 상기 냉매의 일부는 냉매흡입홈(320), 냉매토출구(310) 및 연통홀(330) 만을 거쳐서 실린더 보어(131,141)로 유입될 수도 있고, 또한 냉매흡입홈(320), 전, 후방 하우징(110,120)에 형성된 냉매저장실(111,127), 냉매토출구(310) 및 연통홀(330)을 거쳐 실린더 보어(131,141)로 유입될 수 있다.

이외에도 냉매는 사판실(136), 실린더 블록(130,140)에 형성된 관통홀(미도시), 전, 후방 하우징(110,120)에 형성된 냉매저장실(111,127), 냉매토출구(310) 및 연통홀(330)을 거쳐 실린더 보어(131,141)로 유입될 수도 있다.

또한, 냉매는 구동축(150)에 관통 형성된 구멍(미도시)를 통해 연통홀(330)과 실린더 보어(131,141)로 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(170)에는 피스톤(170)의 압축행정 완료시, 상기 연통홀(330) 내에 충진되고 미처 실린더 보어(131,141)로 유입되지 못한 잔류 냉매를 사판실(136)로 복귀시키도록 유로(400)가 더 형성되어 있다.

이러한 유로(400)는 피스톤(170)의 압축행정 완료시점에 근접하면서 상기 연통홀(330)과 연통하도록 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 유로(400)의 유입구(410)는 상기한 조건을 만족하도록 피스톤(170)의 소정의 위치에 형성되며, 피스톤(170)의 압축행정 진행시에는 연통홀(330)과 완전하게 연통하지 않도록 하여야 한다.

그러므로, 피스톤의 압축행정이 완료되고 다음의 흡입행정을 위해 냉매가 실린더 보어로 유입되는 경우, 상기 연통홀(330)에 충진된 고압의 잔류 냉매로 인해 상기 로터리밸브(300)의 냉매토출구(310)를 통한 냉매가 신속하게 실린더 보어(131,141)로 유입되지 못하는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 유로(400)를 통해 사판실(136)로 복귀된 냉매는 전술한 과정을 거쳐서 다시 실린더 보어(131,141)로 유입하게 된다.

여기서, 상기 유로(400)는 도 2에 도시한 바와 같이, 피스톤의 종단면에서 바라볼 때 대략 'ㄱ'자 형상으로 절곡되어 이루어질 수 있지만 반드시 이에 한정되 지는 않으며 곡선형 등 다양한 형상으로 절곡될 수 있다.

더욱이, 도 3에 도시한 바와 같이, 가공의 편리성 및 냉매를 좀 더 신속하게 사판실(136)로 복귀시키도록 직선 형상으로 이루어질 수도 있다.

전술한 설명에서, 상기 실린더 보어(131,141)는 전,후방 실린더 블록(130,140)에 각각 형성되므로, 유로(400)는 피스톤(170)의 길이방향 양측에 각각 형성되어 지지만, 실린더 보어가 어느 일측에만 구비되는 경우, 상기 유로(400)도 실린더 보어가 형성된 부분에 대응하는 피스톤(170)의 일측에만 형성된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 또는 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 사판식 압축기를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사판식 압축기를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2의 A부분의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

110: 전방 하우징 120: 후방 하우징

130: 전방 실린더 블록 131: 실린더 보어

136: 사판실 139: 토출통로

140: 후방 실린더 블록 141: 실린더 보어

145: 냉매토출공간 150: 구동축

160: 사판 170: 피스톤

300: 로터리밸브 310: 냉매토출구

320: 냉매흡입홈 330: 연통홀

400: 유로 410: 유입구

Claims

하우징과, 다수개의 실린더 보어를 가지는 실린더 블록과, 상기 실린더 보어에 각각 왕복운동 가능하게 수용되는 피스톤과, 상기 실린더 블록에 형성된 결합공에 삽입되어 회전 가능하게 설치되는 구동축과, 상기 하우징과 실린더 블록 사이의 사판실에 배치되며 상기 구동축에 경사지게 결합되는 사판과, 상기 결합공이 형성된 부분의 상기 구동축에 형성되고 원주방향 상에 관통된 냉매토출구가 형성되는 로터리밸브 및 상기 실린더 블록에 형성되어 실린더 보어와 연통되며 상기 로터리밸브의 회전시 상기 냉매토출구와 주기적으로 연통되는 연통홀을 포함하는 사판식 압축기에 있어서,

상기 피스톤에는 상기 연통홀과 사판실을 연결하는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 유로는 피스톤의 압축행정 완료시점에 근접하면서 상기 연통홀과 연통하도록 유로의 유입구가 피스톤의 소정의 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 피스톤을 종단면에서 바라볼 때, 상기 유로는 직선이거나 절곡부를 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.