KR20120132989A - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용량 가변형 사판식 압축기는, 실린더 보어가 형성되는 실린더 블럭과, 크랭크실과 흡입실 및 토출실이 각각 형성되는 하우징과, 상기 하우징에 대하여 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 고정 설치된 러그 플레이트 및 상기 러그 플레이트에 의해서 회전운동하면서 경사각이 가변되는 사판으로 구성되는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 크랭크실과 흡입실을 연결하도록 상기 구동축에는 CS홀이 형성되며, 상기 CS홀을 가로지르도록 상기 구동축에는 관통공이 형성되고, 상기 관통공은 사판의 경사각 가변에 따라 개도량이 조절되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 구동축에 형성된 CS홀과 상기 CS홀과 크랭크실을 연결시키는 관통공을 슬리브에 의해 개도량을 조절함에 따라 크랭크실 오일이 흡입실로 배출되는 것을 최대한 억제하는 효과가 있다.

Description

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

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크실과 흡입실을 연결하는 CS홀로 오일이 배출되는 것을 최소화하는 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 왕복 운동하는 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.

한편, 사판식 압축기를 구동하지 않은 상태로 장시간 방치하면 냉매가 액화하여 크랭크실에 고이게 되는데, 이와 같은 액상 냉매는 압축기의 초기 구동시에 증발하여 크랭크실의 압력을 높여서 사판의 경사각 형성을 지연시킬 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 통상 압축기 초기 구동시 크랭크실의 냉매를 흡입실로 배출하도록 크랭크실과 흡입실을 연결하는 CS홀이 구비된다.

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

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 사판식 압축기는, 다수의 실린더 보어(12)를 가지는 실린더 블럭(10)과, 상기 실린더 블럭(10)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(16)과, 상기 실린더 블럭(10)의 후방에 밀폐 결합된 후방 하우징(18)으로 구성된다.

또한, 상기 전방 하우징(16)의 안쪽에는 크랭크실(86)이 마련되며 상기 후방하우징(18)의 내측으로 흡입실(22)과 토출실(24)이 형성된다.

그리고, 상기 실린더 블록(10)에는 압축기 초기 구동시 크랭크실(86)의 냉매를 흡입실(22)로 배출하도록 CS홀(11)이 형성된다.

그러나, 종래의 사판식 압축기는 CS홀(11)이 실린더 블록(10)에 형성되어 항상 개방된 상태를 유지함에 따라 상기 크랭크실(86)의 냉매에 포함된 오일이 흡입실(22)로 누출되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 크랭크실(86)의 오일량이 줄어들어 구동부(사판, 러그플레이트, 구동축, 슈, 피스톤 등)의 윤활성능이 떨어짐에 따라 압축기 내구성 저하의 원인이 되었다.

따라서, CS홀의 개도량을 선택적으로 조절하도록 개선된 용량 가변형 압축기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 크랭크실과 흡입실을 연결하는 CS홀을 개도량을 선택적으로 조절하여 크랭크실 오일이 배출되는 것을 최소화하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용량 가변형 사판식 압축기는, 실린더 보어가 형성되는 실린더 블럭과, 크랭크실과 흡입실 및 토출실이 각각 형성되는 하우징과, 상기 하우징과 실린더 블럭에 대하여 회전 가능하게 설치되는 구동축과, 상기 구동축에 고정 설치된 러그 플레이트, 및 상기 러그 플레이트에 의해서 회전운동하면서 경사각이 가변되는 사판으로 구성되는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 크랭크실과 흡입실을 연결하도록 상기 구동축의 내부에는 CS홀이 형성되며, 상기 구동축에는 상기 CS홀을 가로지르도록 관통공이 형성되고, 상기 관통공은 사판의 경사각 가변에 따라 개도량이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 사판과 러그플레이트 사이의 구동축에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동축의 외주면에는 슬리브가 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 슬리브에는 상기 사판이 상대 회전 가능하게 설치되어 있어, 상기 사판의 경사각 변화에 따라 상기 슬리브가 상기 구동축을 따라 슬라이딩하면서 상기 관통공의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공은 상기 사판의 최대경사각 구동시 상기 슬리브에 의해 최소 개도량을 유지하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 CS홀은 상기 구동축의 내부에 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기에 따르면, 구동축에 형성된 CS홀과 상기 CS홀과 크랭크실을 연결시키는 관통공을 슬리브에 의해 개도량을 조절함에 따라 크랭크실 오일이 흡입실로 배출되는 것을 최소화하는 효과가 있다.

특히, 사판의 최대 경사각 운전시 슬리브는 관통공을 최소 개도량을 가지도록하여 일부 폐쇄하여 오일 배출을 최소화하여 압축기의 윤활성능이 향상된다.

또한, 압축기의 크랭크실 압력이 급격하게 증가할 때에 이를 흡입실로 신속하게 배출할 수 있는 효과가 있다.

즉, 압축기의 초기 구동시에 슬리브는 관통공을 개방하여 크랭크실에서 증발된 액상 냉매를 흡입실로 원활하게 배출하여 압축기의 작동지연을 방지함과 동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이하다.

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

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

도 1에 도시한 바와 같이, 용량가변형 압축기(C)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(101)를 가지는 실린더 블럭(100)과, 상기 실린더 블럭(100)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(200)과, 상기 실린더 블럭(100)의 후방에 밸브 플레이트(310)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(300)으로 구성된다.

상기 전방 하우징(200)의 안쪽에는 크랭크실(201)이 마련되며, 전방 하우징(200)의 중심 부근에는 구동축(210)의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(210)의 타단은 상기 크랭크실(201)을 통과하여 실린더 블럭(100)에 설치된 베어링을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 크랭크실(201)의 내부에 위치한 구동축(210) 둘레에는 러그 플레이트(220)와 사판(230)이 설치되어 있다.

상기 러그 플레이트(220)에는, 중앙부에 가이드홈(221)이 각각 직선 천공된 한쌍의 동력전달용 지지 암(222)이 일면에 일체로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 사판(230)의 일면에는 핀(231)에 의해 롤러(232)가 부착되어 있어, 상기 러그 플레이트(220)가 회전함에 따라 상기 사판(230)의 롤러(232)가 러그 플레이트(220)의 가이드홀(221) 내에서 슬라이딩 이동하면서 사판(230)의 경사각이 가변되게 되어 있다.

또한, 상기 사판(230)의 외주면은 슈(233)를 개재하여 각 피스톤(120)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(230)이 경사된 상태에서 회전함에 따라, 그 외주면에 슈(233)를 개재하여 끼워진 피스톤(120)들은 상기 실린더 블럭(100)의 각 실린더 보어(101) 내에서 왕복 운동하게 된다.

그리고, 상기 후방 하우징(300)에는 흡입실(301)과 토출실(302)이 각각 형성되어 있고, 후방 하우징(300)과 실린더 블럭(100) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(310)에는 각 실린더 보어(101)에 대응하는 곳에 흡입구와 토출구가 각각 형성되어 있다.

상기 피스톤(120)의 왕복운동에 의해 흡입실(301)의 냉매가 실린더 보어(101) 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(302)로 배출되는데, 상기 크랭크실(201) 내의 압력과 실린더보더(101) 내의 압력 차이에 따라 사판(230)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서 채택된 용량 가변형 압축기(C)는 상기 토출실(302)과 크랭크실(201)을 연결하는 통로에 전자 솔레노이드식 용량제어밸브(400)를 설치하여 통전에 의해 밸브를 개폐함으로써 크랭크실(201)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(230)의 경사각을 조정하여 토출 용량을 조절하는 방식으로 되어 있으며, 이러한 특성의 압축기에 모두 적용이 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 용량 가변형 압축기(C)는 구동하지 않은 상태로 장시간 방치시에 냉매가 액화하여 크랭크실(201)에 고이게 되는데, 이와 같은 액상 냉매는 압축기의 초기 구동시에 증발하여 크랭크실(201)의 압력을 높게 하여 사판(230)의 경사각 형성을 지연시키게 된다.

이에 따라, 압축기 초기 구동시 상기 크랭크실(201)의 냉매를 흡입실(301)로 배출하는 배출구조가 구비된다.

이하, 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기(C)의 초기 구동시 상기 크랭크실의 냉매를 흡입실로 배출하는 구조를 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 크랭크실(201)과 흡입실(301)을 연결하도록 상기 구동축(210)에는 CS홀(510)이 형성되며, 상기 구동축(210)에는 상기 CS홀(510)을 가로지르도록 관통공(520)이 형성되고, 상기 관통공(520)은 사판(230)의 경사각 가변에 따라 개도량이 조절되도록 구성된다.

구체적으로, 상기 구동축(210)의 외주면에는 슬리브(530)가 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 슬리브(530)에는 상기 사판(230)이 상대 회전 가능하게 설치되어 있어, 상기 사판(230)의 경사각 변화에 따라 상기 슬리브(530)가 상기 구동축(210)을 따라 슬라이딩하면서 상기 관통공(520)의 개도량을 조절하게 된다.

즉, 상기 사판(230)의 경사각 증가에 의해 축 방향으로 미끄럼 운동하는 슬리브(520)가 상기 관통공(520)의 개도량을 조절하게 되는 것이다.

특히, 상기 관통공(520)은 도 3b와 같이 상기 사판(230)의 최대경사각 구동시 상기 슬리브(530)에 의해 최소 개도량을 가지도록 일부 폐쇄하게 된다.

한편, 상기 사판(230)의 최대 경사각시 슬리브(530)에 의해 관통공(520)이 일부 폐쇄되려면 상기 관통공(520)은 러그 플레이트(220)와 사판(230) 사이의 구동축(210)에 형성되어야 한다.

이에 따라, 상기 구동축(210)에 형성된 CS홀(510)과 상기 CS홀(510)과 크랭크실(201)을 연결시키는 관통공(520)을 상기 슬리브(530)에 의해 개도량이 조절됨에 따라 크랭크실(201) 오일이 흡입실(301) 배출되는 것을 억제하게 된다.

이때, 상기 사판(230)의 최대 경사각 운전시 슬리브(530)는 관통공(520)이 최소 개도량을 유지하도록 일부 폐쇄하여 오일 배출을 최소화하여 압축기의 윤활성능이 향상된다.

또한, 압축기의 초기 구동시, 즉 사판(230)의 최소 경사각 운전시 압축기의 크랭크실(201) 압력이 급격하게 증가할 때에 이를 흡입실(301)로 신속하게 배출할 수 있다.

구체적으로, 압축기의 초기 구동시에 상기 슬리브(530)는 도 3a와 같이 관통공(520)을 개방하여 크랭크실(201)에서 증발된 액상 냉매를 흡입실(301)로 원활하게 배출하여 압축기의 작동지연을 방지함과 동시에 사판(230)의 최대경사각으로 이동이 용이하다.

또한, 상기 CS홀(510)은 상기 구동축(210)의 내부에 길이방향을 따라 형성된다.

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.

C - 용량 가변형 사판식 압축기 100 - 실린더 블록
200 - 전방 하우징 300 - 후방 하우징
400 - 용량제어밸브 510 - CS홀
520 - 관통공 530 - 슬리브

Claims (5)

1. 실린더 보어(101)가 형성되는 실린더 블럭(100)과, 크랭크실(201)과 흡입실(301) 및 토출실(302)이 각각 형성되는 하우징(200,300)과, 상기 하우징(200)과 실린더 블럭(100)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 구동축(210)과, 상기 구동축(210)에 고정 설치된 러그 플레이트(220), 및 상기 러그 플레이트(220)에 의해서 회전운동하면서 경사각이 가변되는 사판(230)으로 구성되는 용량 가변형 사판식 압축기(C)에 있어서,
   상기 크랭크실(201)과 흡입실(301)을 연결하도록 상기 구동축(210)의 내부에는 CS홀(510)이 형성되며,
   상기 구동축(210)에는 상기 CS홀(510)을 가로지르도록 관통공(520)이 형성되고,
   상기 관통공(520)은 사판(230)의 경사각 가변에 따라 개도량이 조절되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 관통공(520)은 사판(230)과 러그플레이트(220) 사이의 구동축(210)에 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 구동축(210)의 외주면에는 슬리브(530)가 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 슬리브에는 상기 사판(230)이 상대 회전 가능하게 설치되어 있어, 상기 사판(230)의 경사각 변화에 따라 상기 슬리브(530)가 상기 구동축(210)을 따라 슬라이딩하면서 상기 관통공(520)의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 관통공(520)은 상기 사판(230)의 최대경사각 구동시 상기 슬리브(530)에 의해 최소 개도량을 유지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 CS홀(510)은 상기 구동축(210)의 내부에 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   

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