KR20120121482A - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용량 가변형 사판식 압축기는, 크랭크실이 형성되는 하우징과, 상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 고정 설치된 러그 플레이트 및 상기 러그플레이트에 의해서 회전운동하면서 경사각이 가변되는 사판으로 구성되는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 러그 플레이트에 형성된 오일분리부; 상기 오일분리부에서 오일과 분리된 냉매를 상기 크랭크실로 배출하도록 상기 구동축에 형성되는 드레인홀; 및, 상기 드레인홀을 가로지르도록 상기 구동축에 형성되는 관통공;을 포함하되, 상기 관통공은 사판의 경사간 가변에 따라 개폐되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 드레인홀을 가로지르는 관통공과 사판의 경사각에 따라 상기 관통공을 개폐하는 슬리브에 의해 사판의 경사각과 사판의 회전속도에 따라 냉매에 포함된 오일분리 성능을 가변적으로 제어하는 효과가 있다.

Description

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

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사판의 경사각에 따라 냉매에 포함된 오일분리 성능을 가변적으로 제어하는 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 냉방 시스템에 포함되는 압축기는 벨트를 통해 엔진에 직접 연결되어 있기 때문에 회전수를 제어할 수 없다.

따라서, 근래에는 엔진의 회전수에 의해 규제되는 경우 없이 냉방 능력을 얻기 위해 냉매의 토출량을 변화시킬 수 있는 용량 가변형 압축기가 많이 사용되고 있다.

용량 가변형 압축기로는 사판식, 로터리식 및 스크롤식 등 다양한 종류가 개시되어 있다.

이 중 사판식 압축기는, 크랭크실 내에서 경사각이 가변되도록 설치된 사판이 회전축의 회전운동에 따라 회전하고, 상기 사판의 회전운동에 의해 피스톤이 왕복운동하는 방식으로 되어 있다. 이 경우, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실의 냉매가 실린더 내에 흡입되어 압축된 후 토출실로 배출되는데, 상기 크랭크실 내의 압력과 실린더 내의 압력 차이에 따라 사판의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절되게 된다.

특히, 전자 솔레노이드식 용량제어밸브를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판의 경사각을 조정하여 토출용량을 조절하게 되어 있다.

이와 같은 종래기술에 따른 용량 가변형 사판식 압축기를 도 1을 참조하여 그 개략적인 구성을 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 구동축(10)과, 상기 구동축(10)의 둘레에 설치되어 상기 구동축의 회전을 사판(미도시)으로 전달하는 러그 플레이트(20)로 구성된다.

또한, 상기 러그 플레이트(20)에는 냉매에 포함된 오일을 원심력에 의해 분리하는 오일분리부(30)가 형성되고, 상기 구동축(10)에는 상기 오일분리부(30)에서 오일이 분리된 냉매를 크랭크실로 배출하는 드레인홀(11)이 형성된다.

그리고, 상기 오일분리부(30)는 오일이 포함된 냉매가 유입되는 유입구(31)와, 원심력에 의해 분리된 오일을 크랭크실로 배출하는 배출구(32) 및 오일이 분리된 냉매를 드레인홀(11)로 전달하는 연결공(33)으로 구성된다. 상기 구동축(10)에는 드레인홀(11)과 연결공(33)을 연결시키도록 상기 드레인홀(11)을 가로지르는 연통공(12)이 형성된다.

이에 따라, 상기 오일분리부(30)에서 냉매에 포함된 오일을 원심력에 의해 분리하고, 오일이 분리된 냉매는 드레인홀(11)을 통해 크랭크실로 배출된다.

그러나, 종래기술에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는 구동축(10)의 고속회전시에 원심력이 증대되어 오일분리부(30)의 오일분리성능은 향상되지만 분리된 오일은 고속회전하는 러그플레이트(20) 및 사판과의 마찰로 인해 오일의 온도가 급격하게 상승하는 문제점이 있었다.

즉, 온도가 급격하게 상승한 오일은 점도가 낮아짐은 물론 오일량이 줄어들어 압축기의 내구성이 저하되었다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사판의 경사각과 사판의 회전속도에 따라 냉매에 포함된 오일분리 성능을 가변적으로 제어하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량 가변형 사판식 압축기는, 크랭크실이 형성되는 하우징과, 상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 고정 설치된 러그 플레이트 및 상기 러그플레이트에 의해서 회전운동하면서 경사각이 가변되는 사판으로 구성되는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 러그 플레이트에 형성된 오일분리부; 상기 오일분리부에서 오일과 분리된 냉매를 상기 크랭크실로 배출하도록 상기 구동축에 형성되는 드레인홀; 및, 상기 드레인홀을 가로지르도록 상기 구동축에 형성되는 관통공;을 포함하되, 상기 관통공은 사판의 경사각 가변에 따라 개폐되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사판과 구동축 사이에는 상기 사판의 경사각 변화에 따라 상기 구동축을 슬라이딩하여 상기 관통공을 개폐하는 슬리브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 슬리브와 러그플레이트 사이에서 상기 구동축에는 테이퍼링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 관통공은 상기 사판의 최대경사각 구동시 상기 슬리브에 의해 폐쇄되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일분리부는, 상기 크랭크실의 오일이 포함된 냉매가 유입되는 유입구와, 원심력에 의해 분리된 오일을 상기 크랭크실로 배출하는 배출구 및 오일이 분리된 냉매를 드레인홀로 전달하는 연결공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 구동축에는 드레인홀과 연결공을 연결시키도록 상기 드레인홀을 가로지르는 연통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기에 따르면, 드레인홀을 가로지르는 관통공과 사판의 경사각에 따라 상기 관통공을 개폐하는 슬리브에 의해 사판의 경사각과 사판의 회전속도에 따라 냉매에 포함된 오일분리 성능을 가변적으로 제어하는 효과가 있다.

즉, 압축기가 저속운전(엔진 저속회전)을 하는 경우 자동차용 공조장치의 냉방 시스템은 냉방능력이 부족하다고 판단하여 사판을 최대경사각으로 구동하며, 이때 구동축의 저속회전에 의해 원심력에 의한 오일분리성능이 저하되는 것을 방지하도록 슬리브는 관통공을 폐쇄하여 러그플레이트에 형성된 오일분리부로 오일이 포함된 냉매를 집중시켜 오일분리성능을 극대화한다.

반면, 압축기가 고속회전하는 경우 자동차용 공조장치의 냉방 시스템은 냉방능력이 충분하다고 판단하여 사판의 경사각을 줄여주도록 구동하며, 이때 러그플레이트에 형성된 오일분리부로 오일이 포함된 냉매가 집중되지 않도록 슬리브는 관통공을 개방하여 오일이 포함된 냉매가 관통공과 러그플레이트의 오일분리부로 분배되어 오일분리 성능을 축소한다.

이에 따라, 고속으로 회전하는 구동부(사판, 러그 플레이트, 사판)와 마찰하는 크랭크실 오일을 크게 줄여주게 되어 크랭크실 오일의 온도상승을 억제하여 오일의 점도가 낮아지거나 오일량이 줄어드는 것을 방지한다.

도 1은 종래기술에 따른 사판식 압축기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 오일분리구조를 나타내는 종단면도이다.
도 4a, 도 4b는 도 2의 작동상태를 도시한 종단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 오일분리구조를 나타내는 종단면도이며, 도 4a, 도 4b는 도 2의 작동상태를 도시한 종단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구조를 개략적으로 설명하도록 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(212)를 가지는 실린더 블럭(210)과, 상기 실린더 블럭(210)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(216)과, 상기 실린더 블럭(210)의 후방에 밸브 플레이트(220)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(218)으로 구성된다.

상기 전방 하우징(216)의 안쪽에는 크랭크실(286)이 마련되며, 전방 하우징(216)의 중심 부근에는 구동축(120)의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(120)의 타단은 상기 크랭크실(286)을 통과하여 실린더 블럭(210)에 설치된 베어링을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 크랭크실(286) 내에는 구동축(120) 둘레에 러그 플레이트(130)와 사판(140)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 사판(140)은 러그 플레이트(130)와 연결되어 있어, 상기 러그 플레이트(130)가 회전함에 따라 상기 사판(140)의 경사각이 가변되게 되어 있다.

또한, 상기 사판(140)의 외주면은 슈(276)를 개재하여 각 피스톤(214)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(140)이 경사된 상태에서 회전함에 따라, 그 외주면에 슈(276)를 개재하여 끼워진 피스톤(214)들은 상기 실린더 블럭(210)의 각 실린더 보어(212) 내에서 왕복 운동하게 된다.

그리고, 상기 후방 하우징(218)에는 흡입실(222)과 토출실(224)이 각각 형성되어 있고, 후방 하우징(218)과 실린더 블럭(210) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(220)에는 각 실린더 보어(212)에 대응하는 곳에 흡입구(232)와 토출구(236)가 각각 형성되어 있다.

한편, 상기 피스톤(214)의 왕복운동에 의해 흡입실(222)의 냉매가 실린더 보어(212) 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(224)로 배출되는데, 상기 크랭크실(286) 내의 압력과 실린더 보어(212) 내의 압력 차이에 따라 사판(250)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서 채택된 용량 가변형 압축기는 전자 솔레노이드식 용량제어밸브(400)를 채택하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(286)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(140)의 경사각을 조정하여 토출 용량을 조절하는 방식으로 되어 있으며, 이러한 특성의 압축기에 모두 적용이 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기(C)의 오일분리구조를 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 러그 플레이트(130)에는 오일분리부(300)가 형성되며, 상기 구동축(120)에는 상기 오일분리부(300)에서 오일과 분리된 냉매를 상기 크랭크실(286)로 배출하도록 상기 구동축(120)의 길이방향으로 드레인홀(310)이 형성된다.

또한, 상기 구동축(120)에는 드레인홀(310)을 가로지르도록 관통공(320)이 관통 형성되며, 상기 관통공(320)은 사판(140)의 경사각 가변에 따라 개폐된다. 다만, 상기 관통공(320)은 상기 사판(140)의 최대경사각 구동시 폐쇄되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 사판(140)의 경사각 가변에 따라 상기 관통공(320)을 개폐하여 상기 크랭크실(286)의 오일이 포함된 냉매가 상기 오일분리부(300)로만 집중되거나 상기 오일분리부(300)와 관통공(320)으로 분배하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 사판(140)과 구동축(120) 사이에는 상기 사판(140)의 경사각 변화에 따라 상기 구동축(120)의 길이방향으로 슬라이딩하여 상기 관통공(320)을 개폐하는 슬리브(160)가 더 포함된다.

이에 따라, 상기 드레인홀(310)을 가로지르는 관통공(320)과 사판(140)의 경사각 변화에 따라 상기 관통공(320)을 개폐하는 상기 슬리브(160)에 의해 사판(140)의 경사각과 사판(140)의 회전속도에 따라 냉매에 포함된 오일분리 성능을 가변적으로 제어할 수 있게 된다.

즉, 압축기가 저속운전(엔진 저속회전)을 하는 경우 자동차용 공조장치의 냉방 시스템(제어부)은 냉방능력이 부족하다고 판단하여 상기 용량제어밸브(400)에 의해 상기 사판(140)을 최대경사각으로 구동하며, 이때 상기 구동축(120)의 저속회전에 의해 원심력에 의한 오일분리성능이 저하되는 것을 방지하도록 상기 슬리브(160)는 도 4a와 같이 상기 관통공(320)을 폐쇄하여 상기 러그플레이트(130)에 형성된 오일분리부(300)로 오일이 포함된 냉매를 집중시켜 오일분리성능을 극대화한다.

반면, 압축기가 고속회전하는 경우 자동차용 공조장치의 냉방 시스템(제어부)은 냉방능력이 충분하다고 판단하여 상기 용량제어밸브(400)에 의해 상기 사판(140)의 경사각을 줄여주도록 구동하며, 이때 상기 러그플레이트(130)에 형성된 오일분리부(300)로 오일이 포함된 냉매가 집중되지 않도록 상기 슬리브(160)는 도 4b와 같이 상기 관통공(320)을 개방하여 오일이 포함된 냉매가 상기 관통공(320)과 러그플레이트(130)의 오일분리부(300)로 분배되어 오일분리 성능을 축소한다.

이에 따라, 고속으로 회전하는 구동부(사판, 러그 플레이트, 사판)와 마찰하는 크랭크실(286)의 오일을 크게 줄여주게 되어 상기 크랭크실(286) 오일의 온도상승을 억제하여 오일의 점도가 낮아지거나 오일량이 줄어드는 것을 방지한다.

한편, 상기 드레인홀(310)의 내부압력은 크랭크실(286)의 내부압력보다 낮으므로 상기 드레인홀(310)과 연통되는 오일분리부(300)와 관통공(320)으로 오일이 포함된 냉매가 압력차에 의해 유입된다. 즉 냉매는 상기 드레인홀(310)과 크랭크실(286)로 순환하게 된다.

또한, 상기 슬리브(160)와 러그플레이트(130) 사이에서 상기 구동축(120)에는 테이퍼링(330)이 설치되어 상기 슬리브(160) 또는 사판(140)이 관통공(320)을 폐쇄한 상태로 유지하거나 최대경사각 이상으로 상기 사판(140)의 경사각이 형성되는 것을 억제하게 된다.

그리고, 상기 오일분리부(300)는 상기 크랭크실(286)의 오일이 포함된 냉매가 유입되는 유입구(301)와, 원심력에 의해 분리된 오일을 상기 크랭크실(286)로 배출하는 배출구(302) 및 오일이 분리된 냉매를 드레인홀(310)로 전달하는 연결공(303)으로 구성된다. 이때, 상기 유입구(301)와 배출구(302)는 서로 연결되며, 서로 연결된 유입구(301)와 배출구(302)는 구동축(120)으로부터 러그플레이트(130)의 외주면 방향으로 경사지게 형성되어 원심력에 의해 냉매에 포함된 오일을 분리하여 배출구(302)를 통해 크랭크실(286)로 배출하게 된다.

한편, 상기 구동축(120)에는 드레인홀(310)과 연결공(303)을 연결시키도록 상기 드레인홀(310)을 가로지르도록 연통공(311)이 형성된다.

또한, 상기 러그플레이트(130) 후면에서부터 사판(140)까지 스프링(150)이 축방향으로 구비되어 있다. 상기 스프링(150)이 이완되어 있으면 사판(140)은 최소경사각을 가지게 되고, 크랭크실(286)과 실린더 보어(212) 내부의 압력차에 의하여 스프링(150)이 수축된다면 그 압력차에 따라 사판(140)의 경사각이 형성되게 된다. 즉, 크랭크실(286)과 실린더 보어(212) 내부의 압력차가 최대로 된다면 사판(140)의 경사각 역시 최대가 되어, 사판(140)의 하부와 러그플레이트(130)가 서로 접촉할 정도까지 사판(140)이 기울어지게 된다.

그리고, 상기 슬리브(160)는 중앙에 상기 구동축(120)에 상대이동이 가능하도록 끼워지는 결합구멍(162)이 형성되어 있고, 상기 결합구멍(162)을 중심으로 양 측면에 안내용 돌출부(161)가 구비되어 있다. 상기 슬리브(160)의 안내용 돌출부(161)와 용이하게 결합할 수 있도록 안내용 홈(미도시)이 사판(140)의 내주면에 형성된다.

더욱이, 상기 스프링(150)의 일단에 연결된 상기 슬리브(160)는, 스프링(150)이 수축하면 구동축(120)을 따라 러그플레이트(130) 방향으로 이동하면서 사판(140)은 기울어지게 되며, 스프링(150)이 이완되면 구동축(120)을 따라 사판(140) 방향으로 이동하면서 사판(140)은 수직방향으로 서게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

예를 들어, 전술한 설명에서는 슬리브(160)에 의해 관통공(320)을 개폐하는 구조로 설명하였지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 상기 사판(140)의 경사각 변화에 따라 상기 구동축(120)을 사판(140)이 슬라이딩 이동하며 상기 관통공(3200을 개페하는 슬리브리스(Sleeveless) 구조로 구성될 수도 있다.

C - 용량 가변형 사판식 압축기 120 - 구동축
130 - 러그 플레이트 140 - 사판
150- 스프링 160 - 슬리브
300 - 오일분리부 310 - 드레인홀
320 - 관통공

Claims (6)

1. 크랭크실(286)이 형성되는 하우징(216)과, 상기 하우징(216)에 회전가능하게 설치되는 구동축(120)과, 상기 구동축(120)에 고정 설치된 러그 플레이트(130) 및 상기 러그플레이트(130)에 의해서 회전운동하면서 경사각이 가변되는 사판(140)으로 구성되는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서,
   상기 러그 플레이트(130)에 형성된 오일분리부(300);
   상기 오일분리부(300)에서 오일과 분리된 냉매를 상기 크랭크실(286)로 배출하도록 상기 구동축(120)에 형성되는 드레인홀(310); 및,
   상기 드레인홀(310)을 가로지르도록 상기 구동축에 형성되는 관통공(320);을 포함하되,
   상기 관통공(320)은 사판(140)의 경사각 가변에 따라 개폐되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 사판(140)과 구동축(120) 사이에는 상기 사판(140)의 경사각 변화에 따라 상기 구동축(120)을 슬라이딩하여 상기 관통공(320)을 개폐하는 슬리브(160)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 슬리브(160)와 러그플레이트(130) 사이에서 상기 구동축(120)에는 테이퍼링(330)이 설치되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 관통공(320)은 상기 사판(140)의 최대경사각 구동시 상기 슬리브(160)에 의해 폐쇄되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 오일분리부(300)는,
   상기 크랭크실(286)의 오일이 포함된 냉매가 유입되는 유입구(301)와, 원심력에 의해 분리된 오일을 상기 크랭크실(286)로 배출하는 배출구(302) 및 오일이 분리된 냉매를 드레인홀(310)로 전달하는 연결공(303)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 구동축(120)에는 드레인홀(310)과 연결공(303)을 연결시키도록 상기 드레인홀(310)을 가로지르는 연통공(311)이 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.

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