KR20140061168A - 자동차용 사판식 냉매 압축기 - Google Patents

Abstract

자동차용 사판식 냉매 압축기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 압축기는, 샤프트 상에 설치되는 사판의 회전에 연동하여 피스톤이 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 배출시키는 사판식 냉매 압축기에 있어서, 크랭크실로 유입된 냉매가 실린더블록을 경유하여 샤프트 양 측 헤드 측으로 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 피스톤이 요동 가능하게 설치되는 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 이어지는 냉매도입경로를 형성한 것을 구성의 요지로 한다.

Description

자동차용 사판식 냉매 압축기{Swash plate type refrigerant compressor}

본 발명은 자동차 공조시스템 구현을 위한 냉매 압축기에 관한 것으로, 상세하게는 샤프트 상에 설치되는 사판의 회전에 연동하여 피스톤이 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 배출시키는 자동차용 사판식 냉매 압축기에 관한 것이다.

자동차 공조시스템을 구성하는 부품 중 압축기는 저온저압 상태의 기체 상태의 냉매를 액화에 용이한 압력으로 압축시키는 기능을 한다. 이러한 냉매 압축기는 냉매 압축 방식에 따라 여러 가지 타입으로 구분될 수 있다.

그 중에서도 제한된 자동차 엔진룸 공간 안에 탑재될 수 있을 정도의 컴팩트 한 구성을 지니면서도 연속적인 압축처리 성능을 가진 사판식 압축기가 널리 채택되고 있다.

사판식 압축기는, 샤프트 상에 설치된 사판을 회전시켜 사판의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 변환시키고, 피스톤 왕복으로 냉매가스를 흡입하고 압축시켜 배출시킨다.

종래 자동차에 일반적으로 채택되고 있는 사판식 냉매 압축기 중에서, 피스톤의 전, 후 양방향에 걸쳐 냉매를 계속적으로 흡입하고 압축하여 배출시키는 양방향 사판식 압축기에 대한 구성이 도 1을 통해 예시되어 있다.

도시된 바와 같이, 복수의 피스톤(3)이 사판(2)의 외주면에 복수개의 슈(2a)를 통해 설치되고, 복수의 피스톤(3)은 실린더블록(1a, 1b) 내에서 사판(2) 회전에 연동하여 왕복 이동한다.

실린더블록(1a, 1b)은 전방실린더블록(1a) 및 후방실린더블록(1b)으로 구성되고, 전방실린더블록(1a) 및 후방 실린더블록(1b) 각각에는 그 내부에 복수의 피스톤(3)을 개별적으로 수용하는 복수의 실린더보어(4a, 4b)를 가진다.

전방 및 후방 실린더블록(1a, 1b)의 내부공간에는 크랭크실(5)이 형성되어 있다. 그리고 전방 실린더블록(1a)의 전방에는 전방 하우징(6)이 설치되어 있다.

이때 후방 실린더블록(1b)의 후방에는 후방 하우징(7)이 설치되고, 전방 하우징(6, front housing) 및 후방 하우징(7, rear housing) 내에는 냉매가스를 흡입하는 흡입챔버(6a, 7a; suction chamber) 및 배출챔버(6b, 7b; discharge chamber)이 구획벽에 의해 분리 구획되어 있다.

또한, 후방 하우징(7)에는 흡입포트(8) 및 배출포트(9)가 각각 구비되어 있다. 흡입포트(8)는 흡입챔버(6a, 7a)와 소통하며, 배출포트(9)는 배출챔버(6b, 7b)와 소통한다.

따라서 흡입포트(8)를 통해 장치 내부로 도입된 냉매는 후방 하우징(7)의 흡입챔버(7a)와, 크랭크실(5)를 경유하여 전방 하우징(6)의 흡입챔버(6a)로 유입되고, 전방 및 후방 실린더블록(1a, 1b)의 각 실린더보어(4a, 4b)로 강제 흡입된다.

각 실린더보어(4a, 4b)로 흡입된 냉매는 피스톤(3) 왕복에 의해 해당 실린더보어 내에서 압축되어 에너지를 가지게 되고, 계속된 피스톤 압축에 의해 배출챔버(6b, 7b)로 강제 배출되며, 배출포트(9)를 통해 냉매 압축기 밖으로 빠져 나와 이와 같은 냉매 압축기와 관을 통해 연결된 응축기(열 교환기)로 흘러 들어가게 된다.

그러나 상기한 구성의 종래 사판식 냉매 압축기는, 각 실린더보어(4a, 4b)로 압축대상 냉매가 이동하는 그 흡입경로가 지나치게 길어 냉매의 흡입 흐름 도중에 유동저항이 크다는 문제가 있다.

더불어, 냉매가 실린더블록(1a, 1b)의 실린더보어(4a, 4b)내에 도달하기 전에 과열도가 증가하여 그 체적효율 및 흡입효율이 감소하고, 이로 인해 압축기의 성능을 향상시키는 데에 한계가 있다는 문제 또한 있다.

또한, 전방 하우징(6)과 후방 하우징(7)에 형성되는 흡입챔버(6a, 7a) 로 인하여 전체적인 부피가 커서 소형화를 지향하는 시장의 요구(needs)를 충족시키지 못하는 문제가 있다.

그리고, 전방 하우징(6)과 전방 실린더블록(1a), 그리고 후방 하우징(7)과 후방 실린더블록(1b) 사이에는 흡입리드(suction reed)를 포함하는 복잡한 형태의 밸브체(V)가 요구되고 있다.

더욱이, 각각의 실린더보어(4a, 4b)에 도입된 냉매가 피스톤(3)의 동작으로 압축되고 배출챔버(6b, 7b)로 배출됨에 있어, 실린더보어(4a, 4b) 선단에 설치되는 밸브체(V)와의 클리어런스(C) 확보를 위한 공간으로 인하여 압축 후 실린더보어 밖으로 배출되지 못하고 일부 압축된 냉매가 잔류하는 문제가 있고, 잔류한 냉매가 다음의 냉매 흡입과정에서 재팽창하여 전체적인 압축성능과 냉방성능에 영향을 끼치는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 흡입과정에서 냉매 이동경로가 매우 짧고, 별도의 흡입챔버나 흡입리드와 같은 흡입구조가 요구되지 않으며, 따라서 구성의 단순화 및 소형화, 그리고 원가절감을 도모할 수 있는 자동차용 사판식 냉매 압축기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 크랭크실에서 흡입챔버를 거치지 않고 바로 샤프트를 통해 각각의 실린더보어로 냉매가 흡입됨으로써, 실린더보어로 이동하는 냉매의 흐름성을 개선할 수 있는 자동차용 사판식 냉매 압축기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 압축과정에서 실린더보어 밖으로 미쳐 배출되지 못하고 잔류하는 압축냉매가 샤프트 측으로 다시 리턴될 수 있도록 함으로써, 압축성능을 보다 향상시키고자 하는 것이다.

과제의 해결을 위한 수단으로서 본 발명은, 복수의 실린더보어와 크랭크실을 형성한 전, 후방 실린더블록 중앙을 샤프트가 회전 자유롭게 관통하고, 샤프트 상에는 사판이 설치되어 샤프트와 일체로 회전하며, 사판 회전에 따라 복수의 피스톤이 상기 실린더보어 내에서 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출하고, 각 실린더블록 전, 후방에는 전, 후방 하우징이 각각 설치된 자동차용 사판식 냉매 압축기이며,

전방 또는 후방 실린더블록의 흡입포트에서 압축기 중앙의 상기 크랭크실로 이어지는 냉매흡입경로를 구비하며, 크랭크실로 유입된 냉매가 상기 후방의 실린더블록을 경유하여 후방 하우징 내 흡입챔버로 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 냉매도입경로를 형성한 자동차용 사판식 냉매 압축기를 제공한다.

본 실시예에서 상기 냉매도입경로는, 샤프트가 관통하는 상기 후방 실린더블록 중앙의 축홀 주변 보스부에 형성되고 상기 크랭크실에서 후방 하우징 내 흡입챔버 측으로 이어지는 냉매의 이동경로를 형성하는 복수의 이동채널과, 샤프트의 축심부를 따라 길게 형성되며 상기 이동채널을 통해 이동되고 상기 흡입챔버와 맞닿는 샤프트 일측 선단의 입구를 통해 유입된 냉매가 이동되는 내부유로와, 상기 샤프트 입구에 근접한 샤프트 일측과 샤프트 헤드의 입구에서 이격된 샤프트 타측에 각각 형성되고 상기 내부유로에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1 급유로 및 제2 급유로와, 상기 제1, 제2 급유로 형성위치의 축홀에서 각 실린더보어 측으로 방사상으로 형성되고 샤프트 회전에 따라 상기 제1, 제2 급유로와 순차적으로 일치하는 복수의 입유로로 이루어진 구성일 수 있다.

이때, 상기 제1, 제2 급유로의 타측에는 샤프트 외경부에서 상기 내부유로로 이어지는 리턴유로가 더 형성될 수 있다.

과제해결을 위한 다른 수단으로서 본 발명은, 복수의 실린더보어와 크랭크실을 형성한 전, 후방 실린더블록 중앙을 샤프트가 회전 자유롭게 관통하고, 샤프트 상에는 사판이 설치되어 샤프트와 일체로 회전하며, 사판 회전에 따라 복수의 피스톤이 상기 실린더보어 내에서 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출하고, 각 실린더블록 전, 후방에는 전, 후방 하우징이 각각 설치된 자동차용 사판식 냉매 압축기이며,

전방 또는 후방 실린더블록의 흡입포트에서 압축기 중앙의 상기 크랭크실로 이어지는 냉매흡입경로를 구비하며, 크랭크실로 유입된 냉매가 후방 실린더블록 외경부에서 실린더블록 중앙의 샤프트를 향해 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 연속되는 냉매도입경로를 형성한 자동차용 사판식 냉매 압축기를 제공한다.

다른 실시예에서 상기 냉매도입경로는, 전, 후방 하우징 연결을 위해 전, 후방 실린더블록 외경부에 형성되는 복수의 볼트 관통홀 중 상기 후방 실린더블록 외경부의 볼트 관통홀로부터 샤프트가 관통 설치되는 상기 실린더블록 중앙의 축홀을 향하여 실린더보어 사이의 아암을 따라 반경방향으로 이어지는 복수의 이동채널과, 샤프트의 축심부를 따라 길게 형성되며 상기 이동채널이 형성된 지점의 샤프트에 형성되는 홀을 통해 상기 이동채널과 소통되는 내부유로와, 상기 홀로부터 이격된 샤프트 일측과 타측에 형성되며 상기 내부유로에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1 급유로 및 제2 급유로와, 상기 제1, 제2 급유로 형성된 위치의 축홀에서 각 실린더보어 측으로 방사상으로 형성되고 샤프트 회전 시 상기 급유로와 순차적으로 일치하는 복수의 입유로로 이루어진 구성일 수 있다.

이때에도, 상기 제1, 제2 급유로의 타측에는 샤프트 외경부에서 상기 내부유로로 이어지는 리턴유로가 더 형성될 수 있다.

과제해결을 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은, 복수의 실린더보어와 크랭크실을 형성한 전, 후방 실린더블록 중앙을 샤프트가 회전 자유롭게 관통하고, 샤프트 상에는 사판이 설치되어 샤프트와 일체로 회전하며, 사판 회전에 따라 복수의 피스톤이 상기 실린더보어 내에서 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출하고, 각 실린더블록 전, 후방에는 전, 후방 하우징이 각각 설치된 자동차용 사판식 냉매 압축기이며,

전방 또는 후방 실린더블록의 흡입포트에서 압축기 중앙의 상기 크랭크실로 이어지는 냉매흡입경로를 구비하며, 크랭크실로 유입된 냉매가 전방 실린더 및 후방 실린더블록 외경부에서 실린더블록 중앙의 샤프트를 향해 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 연속되는 냉매도입경로를 형성한 자동차용 사판식 냉매 압축기를 제공한다.

또 다른 실시예에서 상기 냉매도입경로는, 전, 후방 하우징 연결을 위해 전, 후방 실린더블록 각각의 외경부에 형성되는 볼트 관통홀로부터 샤프트가 관통 설치되는 상기 실린더블록 중앙의 축홀을 향하여 실린더보어 사이의 아암을 따라 반경방향으로 이어지는 전, 후방 이동채널과, 샤프트의 축심부를 따라 길게 형성되며 상기 전, 후방 이동채널이 형성된 지점의 샤프트에 형성되는 제1, 제2 홀을 통해 상기 전, 후방 이동채널과 소통되는 내부유로와, 상기 제1, 제2 홀로부터 이격된 샤프트 일측과 타측에 형성되며 상기 내부유로에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1 급유로 및 제2 급유로와, 상기 제1, 제2 급유로 형성된 위치의 축홀에서 각 실린더보어 측으로 방사상으로 형성되고 샤프트 회전 시 상기 급유로와 순차적으로 일치하는 복수의 입유로로 이루어진 구성일 수 있다.

이때에도, 상기 제1, 제2 급유로의 타측에는 샤프트 외경부에서 상기 내부유로로 이어지는 리턴유로가 더 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 사판식 냉매 압축기에 의하면, 종래와 같이 전, 후방 하우징 각각에 형성된 흡입챔버를 통해 실린더보어 안으로 냉매가 분산 도입되는 형태가 아닌, 하나의 흡입챔버 또는 흡입챔버를 아예 거치지 않고 바로 샤프트에서 각각의 실린더보어로 순차적으로 도입될 수 있는 구성을 이루고 있다.

이에 따라, 종래와 같이 실린더보어 안으로 냉매도입을 위한 별도의 흡입챔버나 흡입리드와 같은 흡기관련 부품을 대폭 줄이거나 생략할 수 있다. 결과적으로, 압축기를 보다 단순화시키는 것이 가능하고, 전체적으로 장치 소형화를 구현할 수 있으며, 부품을 대폭 줄이거나 생략하는 것에 의해 생산원가의 절감 또한 도모할 수 있다.

또한, 다른 실시예의 경우 크랭크실에서 별도의 흡입챔버를 거치지 않고 바로 샤프트를 통해 각각의 실린더보어로 냉매가 흡입되는 구성을 이룸으로써, 흡입과정에서 냉매가 이동되는 경로를 매우 짧게 할 수 있으며, 냉매 이동경로가 짧아지게 되면, 압축을 위해 냉매가 실린더보어로 이동함에 있어 전체적인 저항이 줄게 되므로, 냉매의 전반적인 흐름성을 개선할 수 있어 장치의 전반적인 성능 향상을 기대할 수 있다.

더욱이, 사판이 회전 가능하게 설치되는 샤프트에는 실린더보어 내 잔류 냉매를 샤프트의 내부유로 상으로 리턴시키기 위한 리턴유로가 형성됨으로써, 압축과정에서 실린더보어 밖으로 미쳐 배출되지 못하고 잔류하는 압축냉매는 샤프트 측으로 다시 리턴될 수 있으며, 이에 따라 종래 실린더보어 내에 압축냉매 잔류로 인하여 압축성능이 저하되는 문제를 명확하게 해소할 수 있다.

도 1은 종래 자동차용 양방향 사판식 냉매 압축기의 횡 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기의 단면도
도 3은 도 2에 나타난 냉매 압축기를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 4는 도 2의 냉매 압축기를 B-B선 방향에서 바라본 단면도.
도 5는 도 2에 나타난 샤프트의 개략 사시도.
도 6은 일 실시예에 따른 냉매 압축기의 작동에 따른 냉매의 흐름을 도시한 작동상태도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기의 단면도.
도 8은 도 7에 나타난 냉매 압축기를 C-C선 방향에서 바라본 단면도.
도 9와 도 10은 각각, 도 7에 나타난 냉매 압축기를 D-D선과 E-E선 방향에서 바라본 단면도.
도 11은 도 7의 다른 실시예에 적용된 샤프트의 개략 사시도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기의 단면도.
도 13과 도 14는 각각, 도 12에 나타난 냉매 압축기를 F-F선과 G-G선 방향에서 바라본 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기를 동력이 입력되는 샤프트의 축선 방향으로 절개 도시한 단면도이다.

도 2의 일 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기는, 대면 조립되어 복수의 실린더보어(11 a, 11b)와 크랭크실(13)을 형성시키는 한 쌍의 전, 후방 실린더블록(10a, 10b)을 포함한다.

상기 전, 후방 실린더블록(10a, 10b) 중앙부에는 이 중앙부를 가로지르는 방향으로 샤프트(40)가 회전 자유롭게 끼워져 있으며, 샤프트(40) 상에는 사판(50)이 설치되어 샤프트(40)와 같은 방향 같은 속도로 회전한다.

샤프트(40) 상의 상기 사판(50)은 복수의 슈(55)를 매개로 복수의 피스톤(60)과 연결되고, 복수의 피스톤(60)은 사판(50) 회전에 연동하여 실린더보어(11a, 11b) 내에서 왕복 운동하면서 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출시킨다.

실린더블록(10a, 10b)의 전, 후방에는 전방 하우징(front housing, 20a)과 후방 하우징(rear head, 20b)이 각각 연결되고, 전방 하우징(front head)과 후방 하우징(rear head) 내에는 실린더보어에서 압축되고 토출된 냉매가 모이는 배출챔버(30)를 구비하고 있다.

압축대상 냉매는 흡입포트(70)를 통해 전, 후방 실린더블록(10a, 10b)의 조립에 의해 구획되는 압축기 중앙의 크랭크실(13)로 유입된다. 이때 흡입포트(70)는 전방 또는 후방 실린더블록에 형성되며, 냉매흡입경로(72)를 통해 중앙의 상기 크랭크실(13)과 소통 가능하게 연결된다.

따라서 흡입포트(70)와 냉매흡입경로(72)를 통해 상기 크랭크실(13)로 도입된 냉매는, 샤프트(40)에 의하고 사판(50) 회전에 연동하는 피스톤(60)의 왕복운동에 의해 실린더보어(11a, 11b)로 도입되어 압축 처리되고, 압축 후 상기 배출챔버(30)로 토출되고 배출포트(80)를 통해 압축기 밖으로 강제 배출된다.

여기서 크랭크실(13)로 유입된 냉매는, 상기 후방 실린더블록(10b)을 경유하고 샤프트 일측 선단에 형성된 입구를 통해 샤프트(40) 내부로 이어지며, 샤프트(40) 내부에서 실린더보어(11) 측으로 이어지는 일련(一連)의 냉매도입경로를 통해 복수의 실린더보어(11)에 순차적으로 흡입된다.

도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예 따른 냉매도입경로에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2에 나타난 냉매 압축기를 A-A선 방향에서 바라본 단면도이며, 도 4는 도 2의 냉매 압축기를 B-B선 방향에서 바라본 단면도이다. 그리고 도 5는 도 2에 나타난 샤프트의 개략 사시도이다.

도면을 참조하면, 전방 실린더블록(10a) 및 후방 실린더블록(10b)에 의해 구획되는 복수의 실린더보어(11a)(11b)는 복수의 피스톤(60)을 개별적으로 수용 가능하도록, 샤프트(40)가 관통하는 실린더블록(10a, 10b) 중앙의 축홀(12)에 대해 방사형으로 배치된다.

후방 실린더블록(10b)의 축홀(12) 주변 보스부(14)에는 냉매도입경로를 형성하는 복수의 이동채널(16-1)이 형성된다. 상기 이동채널(16-1)은 상기 크랭크실(13)에서 후방 하우징(20b) 내부 중앙에 형성되는 단일의 흡입챔버(25, 도 2) 측으로 이어진다.

이동채널(16-1)은 구체적으로, 상기 샤프트(40)의 축심을 따르는 선과 평행한 선을 따라 크랭크실(13)에서 샤프트(40) 일측이 맞닿는 후방 하우징(20b) 내부 중앙의 흡입챔버(25)를 향하여 연장된다.

도면과 같이, 상기 이동채널(16-1)은 축홀(12)을 중심으로 축홀(12) 주변의 보스부(14)에 일정한 간격을 두고 복수개가 원주방향으로 배열된다.

도면에서는 5개의 이동채널(16-1)이 원주방향으로 배열된 구성을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 냉매 압축용량 등을 고려한 유량에 따라 적절한 개수 및 직경으로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따른 냉매도입경로는 또한, 샤프트(40)의 축심을 따르고 상기 흡입챔버(25)와 직접적으로 소통하는 샤프트(40) 내부의 내부유로(44-1)를 포함한다. 내부유로(44-1)에는 상기 이동채널(16-1)을 통해 이동되고 상기 흡입챔버(25)와 맞닿는 샤프트 일측 선단의 입구(42-1)를 통해 유입된 냉매가 채워진다.

샤프트 일측 선단의 상기 입구(42-1)와 근접한 샤프트 일측과, 입구(42-1)로부터 이격된 샤프트(40) 타측에는, 샤프트 내 상기 내부유로(44-1)에서 샤프트 외경면과 소통하도록 경로를 형성하는 제1 급유로(46-1a, 도 3 참조)와 제2 급유로(46-1b, 도 4참조)가 각각 형성된다.

그리고 상기 제1 급유로(46-1a)와, 제2 급유로(46-1b)가 형성된 위치의 샤프트(40) 외경부가 접촉하는 보스부(14)에는 복수의 입유로(18)가 형성된다. 입유로(18)는 축홀(12) 내경면에서 축홀(12)에 대해 방사형 배치를 갖는 각 실린더보어(11a)(11b) 내경면으로 연장되어, 상기 축홀(12)과 실린더보어(11a)(11b)를 소통 가능하게 연결한다.

이때 상기 축홀(12) 내경면에 위치하는 각 입유로(18)의 입구는 압축기 동작 시 샤프트(40)의 회전에 따라 축홀(12)에 대해 원주방향으로 회전하는 제1 급유로(46-1a, 전방 실린더블록 측 입유로의 경우 제2 급유로)와 순차적으로 일치한다.

이에 따라, 급유로(46-1a)(46-1b)와 축홀(12) 내경면 측의 입유로(18) 입구가 상호 일치했을 때 순간적으로, 상기 샤프트(40) 축심부의 내부유로(44-1)로 채워져 있던 냉매는 급유로(46-1a 또는 46-1b) 및 이 급유로(46-1a 또는 46-1b)와 일치된 입유로(18)를 통해 흡입행정에 있는 실린더보어(11a)(11b)로 강하게 빨려 들어가게 된다.

한편, 제1 급유로(46-1a)가 형성된 지점의 제1 급유로(46-1a) 뒤쪽의 샤프트 이면부에는 리턴유로(48-1a)가 형성되어 있다(도 3참조). 물론 도 4와 같이 제2 급유로(46-1b)가 형성된 지점의 샤프트 이면부에도 역시 리턴유로(48-1b)가 형성되어 있다.

리턴유로(48-1a)(48-1b)는 도면과 같이, 샤프트(40) 외경부에서 샤프트(40) 축심부에 형성되는 상기 내부유로(44-1)를 연통되도록 형성되며, 따라서 압축과정에서 실린더보어(11a)(11b) 밖으로 미쳐 배출되지 못하고 잔류하는 압축냉매가 압력평형에 의해 다시 샤프트(40)의 상기 내부유로(44-1) 측으로 리턴될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 압축기 작동에 대해 간단하게 살펴보기로 한다.

도 6은 일 실시예에 따른 상기 냉매 압축기의 작동에 따른 냉매의 흐름을 도시한 작동상태도로서, 엔진 출력으로 샤프트(40)가 회전하면 샤프트 상의 사판이 함께 회전하고, 복수의 슈(55)를 매개로 사판에 연동 가능하게 접속된 복수의 피스톤(60)이 실린더보어(11a, 11b) 내에서 좌, 우 방향으로 직선왕복 운동을 한다.

피스톤(60)의 왕복운동으로 냉매도입을 위한 흡입력이 발생되고, 그 흡입력에 의해 흡입포트(70), 냉매흡입경로를 통해 압축기 내부 중앙의 크랭크실(13)로 냉매가 유입되며, 크랭크실(13)로 유입된 냉매는 후방 실린더블록(10b)에 형성된 복수의 이동채널(16-1, 도 3참조) 통해 후방 하우징(20b) 중앙의 흡입챔버(25)로 이동된다.

흡입챔버(25)로 이동된 냉매는 계속해서, 흡입챔버(25)와 소통 가능하게 접속된 샤프트 일측 선단의 입구(42-1)를 통해 내부유로(42)로 이동되고, 급유로(46-1a)(46-1b)와 축홀(12) 내경면 측의 입유로(18) 입구가 일치하는 순간 급유로(46-1a)(46-1b)와 입유로(18)를 거쳐 흡입행정에 있는 피스톤이 있는 실린더보어(11a)(11b)로 강하게 빨려 들어간다.

실린더보어(11b)로 도입된 냉매는 흡입행정 후 연이어 진행되는 피스톤(60)의 압축에 의해 압축되며, 압축된 냉매는 계속되는 피스톤(60)의 운동에 의해 후방 하우징(또는 전방 하우징)의 배출챔버(30)로 토출되고 배출포트(80)를 통해 압축기 밖으로 강제 배출된다.

한편, 실린더보어(11b) 밖으로 미쳐 배출되지 못하고 잔류하는 고압의 압축냉매는 압력평형에 의하여 리턴유로(48-1a)(48-1b)을 통해 다시 샤프트(40) 내부의 상기 내부유로(44-1) 측으로 리턴되고, 따라서 실린더보어 내에는 압축냉매 잔류하지 않게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기의 단면도이다. 이하 다른 실시예를 설명함에 있어 앞선 일 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도 7을 통해 도시된 다른 실시예에 따른 냉매 압축기는 전술한 일 실시예에 따른 냉매 압축기와 비교하여, 피스톤이 왕복 운동하는 각각의 실린더보어 안으로 냉매를 도입시키기 위한 냉매도입경로가 다르게 경로 형성된 점을 제외하곤 전체적인 구성에 있어 큰 차이가 없다.

따라서 이하 다른 실시예에 따른 냉매 압축기를 설명함에 있어서는, 일 실시예와 동일한 부분에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 상기한 일 실시예와 다르게 형성되는 냉매도입경로를 중심으로 살펴보기로 한다.

도 8은 도 7에 나타난 다른 실시예에 따른 냉매 압축기를 C-C선 방향에서 바라본 단면도이며, 도 9과 도 10은 각각, 도 7에 나타난 다른 실시예에 따른 냉매 압축기를 D-D선과 E-E선 방향에서 바라본 단면도이다. 그리고 도 11은 다른 실시예에 적용된 샤프트의 개략 사시도이다.

도면을 참조하면, 전방 실린더블록(10a) 및 후방 실린더블록(10b)에 형성되는 복수의 실린더보어(11a)(11b)는 복수의 피스톤(60)을 개별적으로 수용 가능하도록, 샤프트(40)가 관통하는 실린더블록(10a, 10b) 중앙의 축홀(12)에 대해 방사형으로 배치된다.

축홀(12)로부터 반경방향으로 이격된 전, 후방 실린더블록(10a, 10b) 외경부에는 전, 후방 하우징(20b) 연결을 위한 장볼트가 관통하는 볼트 관통홀 원주방향으로 일정 간격에 걸쳐 형성된다.

볼트 관통홀 중 후방 실린더블록(10b) 외경부에 형성되는 볼트 관통홀(15)의 일정지점에는, 도 8과 같이 상기 볼트 관통홀(15)로부터 후방 실린더블록(10b) 중앙의 축홀(12)로 이어지는 이동채널(16-2)이 복수 형성된다.

이동채널(16-2)은 구체적으로, 상기 볼트 관통홀(15)로부터 상기 축홀(12)을 향하여 실린더보어(11b) 사이로 형성되는 아암(17) 내부에 그 아암을 따라 형성된다. 이때 상기 이동채널(16-2)은 냉매 압축용량 등을 고려한 유량에 따라 적절한 개수로 형성될 수 있다.

이동채널(16-2)이 형성된 위치의 샤프트(40)에는 샤프트(40) 외경부에서 샤프트(40) 축심을 향하는 홀(42-2)이 형성되어 있으며, 샤프트(40)의 축심에는 이 샤프트(40)의 길이방향을 따라 내부유로(44-2)가 길게 형성되어 홀(42-2)을 통해 이동채널(16-2)과 소통된다.

홀(42-2)에서 이격된 샤프트(40)의 일측과 타측에는 각각 도 9, 도 10 과 같이, 상기 내부유로(44-2)에서 샤프트(40) 외경부로 이어지는 제1, 제2 급유로(46-2a)(46-2b)가 각각 형성되며, 제1, 제2 급유로(46-2a)(46-2b) 형성된 위치의 축홀(12) 주변의 보스부(14)에는 복수의 입유로(18)가 형성된다.

복수의 입유로(18)는 축홀(12) 내경면에서 축홀(12)에 대해 방사형 배치를 갖는 각 실린더보어(11) 내경면으로 연장됨으로써 축홀(12)과 실린더보어(11a)(11b)를 소통 가능하게 연결한다.

이때 상기 축홀(12) 내경면 측에 위치하는 각 입유로(18)의 입구는 압축기 동작 시 샤프트(40)의 회전에 따라 축홀(12)에 대해 원주방향으로 회전하는 재1 급유로(46-2a, 전방 실린더 블록 측 입유로의 경우 제2 급유로)와 순차적으로 일치한다.

이에 따라, 전술한 일 실시예와 마찬가지로, 급유로(46-2a)(46-2b)와 축홀(12) 내경면 측의 입유로(18) 입구가 상호 일치하는 순간 내부유로(44-2)로 채워져 있던 냉매는 급유로(46-2a 또는 46-2b) 및 이 급유로(46-2a 또는 46-2b)와 일치된 입유로(18)를 통해 흡입행정에 있는 실린더보어(11a)(11b)로 강하게 빨려 들어가게 된다.

한편, 제1 급유로(46-2a)가 형성된 지점의 제1 급유로(46-2a) 뒤쪽의 샤프트 이면부에는 마찬가지로, 압축과정에서 실린더보어(11a)(11b) 밖으로 미쳐 배출되지 못하고 잔류하는 압축냉매가 압력평형에 의해 다시 샤프트(40)의 상기 내부유로(44-2) 측으로 리턴될 수 있도록 하는 리턴유로(48-2a)가 형성되어 있다(도 9 참조). 물론 도 10과 같이 제2 급유로(46-2b)가 형성된 지점의 샤프트 이면부에도 역시 리턴유로(48-2b)가 형성되어 있다.

상기한 구성의 다른 실시예에 따르면, 압축기 구동에 따라 냉매흡입경로(72)를 통해 크랭크실(13)로 유입된 냉매가 크랭크실(13)에서 후방 실린더블록(10b)의 아암(17)에 형성된 이동채널을 통해 샤프트(40)로 이동하고, 샤프트(40)의 내부유로(44-2)를 거쳐 각 실린더보어(11a)(11b)로 냉매가 흡입된다.

다시 말해, 전술한 일 실시예에 따른 압축기와는 다르게, 장치 중앙의 크랭크실로 유입된 냉매가 후방 하우징(흡입챔버)을 경유하지 않고 실린더블록에 형성된 아암의 이동채널을 따라 곧바로 샤프트의 내부유로 방향으로 이동하게 됨으로써, 냉매도입경로가 더욱 짧고 냉매 흡입을 위해 별도로 요구되는 공간이 생략된다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사판식 냉매 압축기를 샤프트의 축선 방향으로 절개 도시한 단면도이며, 도 13과 도 14는 각각, 도 12에 나타난 냉매 압축기를 F-F선과 G-G선 방향에서 바라본 단면도이다.

도면을 통해 도시된 또 다른 실시예의 경우, 샤프트(40) 중앙의 내부유로(44-3)로 냉매도입을 위한 경로를 형성하는 이동채널(16-3) 및 이동채널(16-3)과 소통하는 샤프트 상의 홀(42-3)을 전, 후방 실린더 측 각각에 형성시킨 점을 제외하곤 전술한 다른 실시예와 구성상 차이가 없다.

다시 말해, 전술한 다른 실시예의 경우 샤프트(40)의 내부유로(44-2)와 소통하는 이동채널(16-2) 및 샤프트 상의 홀(42-2)을 후방 실린더블록(10b) 측 한 군데에만 형성시킨 구성을 이루고 있다(도 7 내지 도 11 참조).

그러나, 본 실시예는 전, 후방 실린더(10a)(10b) 측 2개소에 전방과 후방 이동채널(16-3a)(16-3b)을 각각 구비하고, 상기 전, 후방 이동채널이 형성된 지점의 샤프트에 제1, 제2 홀(42-3a)(42-3b)을 구비함으로써, 2군데로 나뉘어 샤프트 안으로 냉매가 도입되도록 한 점에 차이가 있다.

이외에 상기 제1, 제2 홀(42-3a)(42-3b)로부터 이격된 샤프트(40) 일측과 타측에 상기 내부유로(44-3)에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1, 제2 급유로(46-3a)(46-3b)를 형성시킨 구성과, 두 개의 급유로가 형성된 지점의 축홀(12)에서 실린더보어(11a)(11b) 측으로 입유로(18)를 형성한 구성은 전술한 다른 실시예와 동일하다.

또한 제1, 제2 급유로(46-3a)(46-3b)가 형성된 지점의 샤프트 이면부에 리턴유로(도시 생략)를 형성시킨 구성 역시 전술한 다른 실시예의 구성과 동일하다. 따라서 전술한 다른 실시예의 구성과 동일한 부분에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 구성의 또 다른 실시예에 따른 압축기 역시, 장치 중앙의 크랭크실로 유입된 냉매가 후방 하우징(흡입챔버)을 경유하지 않고 2개소의 이동채널에 나뉘어 샤프트 내부로 도입되고 각각의 전, 후방 실린더블록의 해당 실린더보어로 각각 제공됨으로써, 전술한 다른 실시예와 비교하여 냉매도입경로를 더욱 짧게 할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 사판식 냉매 압축기에 의하면, 크랭크실로 도입된 냉매가 흡입챔버를 거치지 않고 바로 샤프트를 통해 각각의 실린더보어로 흡입되는 구성을 이룸으로써, 압축기 양측에 실린더 보어로 냉매도입을 위한 별도의 흡입챔버나 흡입리드와 같은 흡기관련 부품이 생략될 수 있으며, 따라서 장치를 보다 단순화하고 소형화시킬 수 있고, 원가절감을 도모할 수 있다.

또한, 크랭크실에서 별도의 흡입챔버를 거치지 않고 바로 샤프트를 통해 각각의 실린더보어로 냉매가 흡입됨으로써, 흡입과정에서 냉매 이동경로를 매우 짧게 할 수 있다. 냉매 이동경로가 짧으면 압축을 위해 냉매가 실린더보어로 이동함에 있어 전체적인 저항이 줄게 되므로, 냉매의 전반적인 흐름성을 개선할 수 있고, 나아가 장치의 전반적인 성능 또한 향상시킬 수 있다.

더욱이, 사판이 회전 가능하게 설치되는 샤프트에는 실린더보어 내 잔류 냉매가 샤프트의 내부경로 상으로 리턴될 수 있도록 하는 리턴유로가 형성됨으로써, 압축과정에서 실린더보어 밖으로 미쳐 배출되지 못하고 잔류하는 압축냉매는 샤프트 측으로 다시 리턴될 수 있으며, 이에 따라 종래 신린더보어 내에 압축냉매 잔류로 인하여 압축성능이 저하되는 문제를 명확하게 해소할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10a, 10b : 전, 후방 실린더블록 11 : 실린더보어
12 : 축홀 13 : 크랭크실
14 : 보스부 15 : 볼트 관통홀
16-1, 16-2, 16-3 : 이동채널 17 : 아암
18 : 입유로 20a, 20b : 전, 후방 하우징
30 : 배출챔버 40 : 샤프트
42-1, 42-2, 42-3 : 통공 44-1, 44-2, 44-3 : 내부유로
46-1, 46-2, 46-3 : 급유로 48-1, 48-2, 48-3 : 리턴유로
50 : 사판 60 : 피스톤
70 : 흡입포트 80 : 배출포트

Claims (9)

1. 복수의 실린더보어와 크랭크실을 형성한 전, 후방 실린더블록 중앙을 샤프트가 회전 자유롭게 관통하고, 샤프트 상에는 사판이 설치되어 샤프트와 일체로 회전하며, 사판 회전에 따라 복수의 피스톤이 상기 실린더보어 내에서 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출하고, 각 실린더블록 전, 후방에는 전, 후방 하우징이 각각 설치된 자동차용 사판식 냉매 압축기이며,
   전방 또는 후방 실린더블록의 흡입포트에서 압축기 중앙의 상기 크랭크실로 이어지는 냉매흡입경로를 구비하며, 크랭크실로 유입된 냉매가 상기 후방 실린더블록을 경유하여 후방 하우징 내 흡입챔버로 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 연속되는 냉매도입경로를 형성한 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매도입경로는,
   샤프트가 관통하는 상기 후방 실린더블록 중앙의 축홀 주변 보스부에 형성되고 상기 크랭크실에서 후방 하우징 내 흡입챔버 측으로 이어지는 냉매의 이동경로를 형성하는 복수의 이동채널과,
   샤프트의 축심부를 따라 길게 형성되며 상기 이동채널을 통해 이동되고 상기 흡입챔버와 맞닿는 샤프트 일측 선단의 입구를 통해 유입된 냉매가 이동되는 내부유로와,
   상기 샤프트 입구에 근접한 샤프트 일측과 샤프트 입구에서 이격된 샤프트 타측에 각각 형성되고 상기 내부유로에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1 급유로 및 제2 급유로와,
   상기 제1, 제2 급유로 형성된 위치의 축홀에서 각 실린더보어 측으로 방사상으로 형성되고 샤프트 회전에 따라 상기 제1, 제2 급유로와 순차적으로 일치하는 복수의 입유로로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1, 제2 급유로의 타측에는 샤프트 외경부에서 상기 내부유로로 이어지는 리턴유로가 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
4. 복수의 실린더보어와 크랭크실을 형성한 전, 후방 실린더블록 중앙을 샤프트가 회전 자유롭게 관통하고, 샤프트 상에는 사판이 설치되어 샤프트와 일체로 회전하며, 사판 회전에 따라 복수의 피스톤이 상기 실린더보어 내에서 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출하고, 각 실린더블록 전, 후방에는 전, 후방 하우징이 각각 설치된 자동차용 사판식 냉매 압축기이며,
   전방 또는 후방 실린더블록의 흡입포트에서 압축기 중앙의 상기 크랭크실로 이어지는 냉매흡입경로를 구비하며, 크랭크실로 유입된 냉매가 후방 실린더블록 외경부에서 실린더블록 중앙의 샤프트를 향해 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 연속되는 냉매도입경로를 형성한 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉매도입경로는,
   전, 후방 하우징 연결을 위해 전, 후방 실린더블록 외경부에 형성되는 복수의 볼트 관통홀 중 상기 후방 실린더블록 외경부의 볼트 관통홀로부터 샤프트가 관통 설치되는 상기 실린더블록 중앙의 축홀을 향하여 실린더보어 사이의 아암을 따라 반경방향으로 이어지는 복수의 이동채널과,
   샤프트의 축심부를 따라 길게 형성되며 상기 이동채널이 형성된 지점의 샤프트에 형성되는 홀을 통해 상기 이동채널과 소통되는 내부유로와,
   상기 홀로부터 이격된 샤프트 일측과 타측에 형성되며 상기 내부유로에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1 급유로 및 제2 급유로와,
   상기 제1, 제2 급유로 형성된 위치의 축홀에서 각 실린더보어 측으로 방사상으로 형성되고 샤프트 회전 시 상기 급유로와 순차적으로 일치하는 복수의 입유로로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1, 제2 급유로의 타측에는 샤프트 외경부에서 상기 내부유로로 이어지는 리턴유로가 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
7. 복수의 실린더보어와 크랭크실을 형성한 전, 후방 실린더블록 중앙을 샤프트가 회전 자유롭게 관통하고, 샤프트 상에는 사판이 설치되어 샤프트와 일체로 회전하며, 사판 회전에 따라 복수의 피스톤이 상기 실린더보어 내에서 왕복 운동하면서 압축대상 냉매를 흡입하고 압축시켜 토출하고, 각 실린더블록 전, 후방에는 전, 후방 하우징이 각각 설치된 자동차용 사판식 냉매 압축기이며,
   전방 또는 후방 실린더블록의 흡입포트에서 압축기 중앙의 상기 크랭크실로 이어지는 냉매흡입경로를 구비하며, 크랭크실로 유입된 냉매가 전방 실린더 및 후방 실린더블록 외경부에서 실린더블록 중앙의 샤프트를 향해 이동하고 샤프트 내부를 거쳐 각 실린더보어에 순차적으로 도입될 수 있도록 연속되는 냉매도입경로를 형성한 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 냉매도입경로는,
   전, 후방 하우징 연결을 위해 전, 후방 실린더블록 각각의 외경부에 형성되는 볼트 관통홀로부터 샤프트가 관통 설치되는 상기 실린더블록 중앙의 축홀을 향하여 실린더보어 사이의 아암을 따라 반경방향으로 이어지는 전, 후방 이동채널과,
   샤프트의 축심부를 따라 길게 형성되며 상기 전, 후방 이동채널이 형성된 지점의 샤프트에 형성되는 제1, 제2 홀을 통해 상기 전, 후방 이동채널과 소통되는 내부유로와,
   상기 제1, 제2 홀로부터 이격된 샤프트 일측과 타측에 형성되며 상기 내부유로에서 샤프트 외경부로 이어지는 제1 급유로 및 제2 급유로와,
   상기 제1, 제2 급유로 형성된 위치의 축홀에서 각 실린더보어 측으로 방사상으로 형성되고 샤프트 회전 시 상기 급유로와 순차적으로 일치하는 복수의 입유로로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 사판식 냉매 압축기.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제1, 제2 급유로의 타측에는 샤프트 외경부에서 상기 내부유로로 이어지는 리턴유로가 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 사판식 냉매 압축기.

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