KR20210083444A - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 평행한 복수의 실린더보어를 형성한 실린더블록과, 상기 실린더블럭에 전방면에 결합하고, 내부에는 크랭크실을 형성한 전방하우징과, 상기 전방하우징의 내부에 회전이 가능하게 구비되고, 상기 크랭크실과 연통하는 구동축연통로를 중심을 따라 형성한 구동축과, 상기 구동축 둘레에 설치되어 피스톤과 연결되는 사판과, 상기 실린더블럭에 후방면에 결합하고, 흡입실, 토출실을 형성한 후방하우징과, 상기 실린더블록과 상기 후방하우징의 연결부위에 배치하고, 제1 CS홀 및 제2 CS홀을 형성한 밸브플레이트와, 상기 실린더블럭에 형성되어, 상기 제2 CS홀을 통해 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연통시키는 CS통로와, 상기 CS통로와 탄력실을 연결하는 제1, 제2오일통로, 및 상기 CS통로에 구비되고, 크랭크실과 흡입실의 압력차로 제1오일통로 및 제2오일통로를 개폐하는 CS밸브체를 포함하여, 사판의 가변조건 시, 크랭크실 압력과 흡입실 압력의 차압으로, 크랭크실의 오일을 흡입실로 배출함과 동시에 CS홀의 크기가 작아져 소요 동력을 저감할 수 있고, 고속 운전에 따른 압축기 온도 상승을 방지하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공한다.

Description

용량 가변형 사판식 압축기{Variable displacement swash plate type compressor}

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크랭크실 압력과 흡입실 압력의 차압으로, 크랭크실의 냉매가스를 흡입실로 배출함과 동시에 CS홀의 크기가 작아져 소요 동력을 저감할 수 있고, CS밸브체의 설치 위치를 회전하는 구동축의 끝단에 위치시키므로 CS밸브 설치에 대한 공간적 제약을 회피할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 외부의 동력을 공급받아 유체를 압축하는 장치로서, 공조 장치 또는 냉각 장치 등에서 많이 사용된다.

이중, 자동차용 공조장치를 구성하는 압축기는 동력원으로부터의 동력을 전자클러치의 단속 작용에 의하여 선택적으로 전달받아 증발기로부터 냉매가스를 내부에 흡입하여 피스톤의 직선왕복운동에 의하여 압축한 후 응축기쪽으로 토출한다.

자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동샤프트에 일정한 경사각을 가진 디스크 형상의 사판이 설치되어 구동샤프트에 의해 회전하고, 상기 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 통해 연결된 복수의 피스톤들이 실린더블럭에 형성된 다수의 실린더보어 내부에서 직선 왕복 운동함으로써 냉매가스를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

특히, 최근에는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 온도제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기가 제안되고 있다.

선행기술로서 대한민국 공개특허 2011-21011호 '용량가변형 압축기'가 개시되었다.

선행기술의 청구범위를 참조하면, 압축기의 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 CS홀과 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키는 바이패스 CS홀이 형성되어, 바이패스 CS홀은 사판의 경사각 변화에 따라 개폐가능함을 알 수 있다.

상기와 같이 CS홀과 바이패스 CS홀의 개폐에 의해 압축기의 동작 시 소요동력을 저감시킬 수 있고, 압축기의 초기 구동시에 사판의 최대경사각으로 이동이 용이하게 할 수 있다.

그러나, 종래의 압축기는 협소한 공간에서 CS홀과, 그 CS홀에 설치되는 CS밸브의 설치에 대한 공간적 제약이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 크랭크실 압력과 흡입실 압력의 차압으로, 크랭크실의 냉매가스를 흡입실로 배출함과 동시에 CS홀의 크기가 작아져 소요 동력을 저감할 수 있고, CS밸브체의 설치 위치를 회전하는 구동축의 끝단에 위치시키므로 CS밸브 설치에 대한 공간적 제약을 회피할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는 서로 평행한 복수의 실린더보어를 형성한 실린더블록과, 상기 실린더블럭에 전방면에 결합하고, 내부에는 크랭크실을 형성한 전방하우징과, 상기 전방하우징의 내부에 회전이 가능하게 구비되고, 상기 크랭크실과 연통하는 구동축연통로를 중심을 따라 형성한 구동축과, 상기 구동축 둘레에 설치되어 피스톤과 연결되는 사판과, 상기 실린더블럭에 후방면에 결합하고, 흡입실, 토출실을 형성한 후방하우징과, 상기 실린더블록과 상기 후방하우징의 연결부위에 배치하고, 상기 흡입실과 연통하는 CS홀을 형성한 밸브플레이트 및 상기 구동축의 구동축연통로에 구비되고, 크랭크실과 흡입실의 압력차로 냉매가스의 유동량을 조절하는 CS밸브체를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 CS밸브체는 원통형으로 그 중심축상에 제1관통홀을 형성한 고정부재와, 원통형으로 그 중심축상에 제2관통홀을 형성하고, 상기 제2관통홀의 주변에는 상기 제2관통홀과 평행한 제3관통홀을 형성하며, 상기 고정부재와 대향진 위치에 배치된 유동부재와, 상기 고정부재와 상기 유동부재 사이에 배치되고 상기 고정부재와 상기 유동부재에 대하여 탄성력을 인가하여 상기 고정부재와 상기 유동부재 간의 이격 간격을 조절하는 탄성부재를 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 상기 유동부재가 상기 고정부재에 면접하는 것으로 상기 유동부재의 제3관통홀이 흡입실로 유동되는 냉매의 흐름이 단절되는 것이 바람직하다.

여기서 본 발명에 따른 상기 제3관통홀은 상기 유동부재의 제2관통홀 주변에 일정한 간격으로 복수 개로 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 상기 CS홀의 직경은 상기 구동축연통로의 직경보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기에 나타나는 효과는 다음과 같다.

크랭크실 압력과 흡입실 압력의 차압으로, 크랭크실의 냉매가스를 흡입실로 배출함과 동시에 CS홀의 크기가 작아져 소요 동력을 저감할 수 있고, CS밸브체의 설치 위치를 회전하는 구동축의 끝단에 위치시키므로 CS밸브 설치에 대한 공간적 제약을 회피할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 단면을 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 크랭크실 압력과 흡입실 압력의 차압으로, 크랭크실의 냉매가스를 흡입실로 배출함과 동시에 CS홀의 크기가 작아져 소요 동력을 저감할 수 있고, CS밸브체의 설치 위치를 회전하는 구동축의 끝단에 위치시키므로 CS밸브 설치에 대한 공간적 제약을 회피할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 도면을 참조하여 더욱 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 용량가변형 압축기는 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더보어(도시하지 않음)를 가지는 실린더블럭(110)을 포함하고, 상기 실린더블럭(110)의 전방에 밀폐 결합하는 전방하우징(120)을 포함하며, 상기 실린더블럭(110)의 후방에 밸브플레이트(130)를 구비하면서 밀폐 결합하는 후방하우징(140)을 포함한다.

이때 상기 전방하우징(120)의 안쪽에는 크랭크실(Pc)을 마련하며, 상기 전방하우징(120)의 중심 부근에는 구동축(200)의 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(200)의 타단은 상기 크랭크실(Pc)을 통과하여 실린더블럭(110)에 설치된 베어링을 매개로 지지된다.

여기서 상기 구동축(200)의 타측은 지지하는 베어링은 실린더블럭(110)의 중심에 형성된 탄력실(111)에 구비되고, 상기 탄력실(111)에는 축방향으로 베어링을 지지하는 스프링을 내장한다.

그리고 상기 구동축(200)의 중심에는 크랭크실(Pc)과 연통하고, 상기 구동축(200)의 길이를 따라 형성되면서 상기 탄력실(111)과 연통하는 구동축연통로(201)를 형성하여, 선택적으로 상기 크랭크실(Pc)의 냉매가스와 오일이 상기 구동축(200)을 따라 상기 탄력실(111)로 유동하도록 한다.

또한, 상기 크랭크실(Pc) 내에는 구동축(200) 둘레에 러그플레이트(210)와 사판(220)을 설치하는데, 상기 러그플레이트(210)에는 그 중앙부에 가이드홀이 각각 직선 천공된 한 쌍의 동력전달용 지지암이 일면에 일체로 돌출되게 형성되어 있고, 상기 사판(220)의 일면에는 핀이 형성되어 있어, 상기 러그플레이트(210)가 회전함에 따라 상기 사판(220)의 핀이 러그플레이트(210)의 가이드홀 내에서 슬라이딩 이동하면서 사판(220)의 경사각을 가변하게 된다.

또한, 상기 사판(220)의 외주면은 슈(도시하지 않음)를 개재하여 각 피스톤(도시하지 않음)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(220)이 경사된 상태에서 회전함에 따라, 그 외주면에 슈를 구비하여 끼워진 피스톤(도시하지 않음)들은 상기 실린더블럭(110)의 각 실린더보어(도시하지 않음) 내에서 왕복운동하게 된다.

그리고 상기 후방하우징(140)에는 흡입실(Ps)과 토출실(Pd)을 각각 형성하는데, 상기 후방하우징(140)과 실린더블럭(110) 사이에 구비하는 밸브플레이트(130)에는 각 실린더보어에 대응하는 곳에 흡입구와 토출구가 각각 형성되어, 상기 흡입구 및 토출구는 상기 흡입실(Ps) 및 토출실(Pd)과 각각 연결된다.

따라서 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입실(Ps)의 냉매가 실린더보어 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(Pd)로 배출되는데, 상기 크랭크실(Pc) 내의 압력과 실린더보더 내의 압력 차이에 따라 사판(220)의 경사각을 변화하여 냉매의 토출량을 조절한다.

구체적으로, 상기 토출실(Pd)과 크랭크실(Pc)을 연결하는 통로에 전자제어밸브(도시하지 않음)를 설치하여 상기 전자제어밸브(도시하지 않음)를 개폐함으로써 상기 크랭크실(Pc)의 압력을 조정하고, 이를 통해 사판(220)의 경사각을 조정하여 토출 용량을 조절하는 방식이다.

상기한 밸브플레이트(130)는 소정의 두께는 갖는 판 형태로서, 상기 밸브플레이트(130)에는 소정 직경의 CS홀(131)을 형성하는데, 상기 CS홀(131)은 상기 구동축(200)의 타측 중심과 대응하는 위치인 상기 밸브플레이트(130)의 중심에 형성하면서 상기 흡입실(Ps)과 상기 탄력실(111)을 서로 연통시켜, 선택적으로 상기 크랭크실(Pc)의 냉매가스와 오일이 상기 구동축(200)의 구동축연통로(201)를 따라 상기 탄력실(111)로 유동된 후, 상기 탄력실(111)에서 상기 CS홀(131)을 통해 상기 흡입실(Ps)로 유동한다.

여기서 상기 구동축(200)의 구동축연통로(201) 끝단측에는 CS밸브체(150)를 구비하는데, 상기한 CS밸브체(150)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 CS밸브체(150)는 상기 구동축(200)의 구동축연통로(201) 상에서 상기 구동축연통로(201)의 끝단에 배치되어, 압축기의 동작 상태에 따라 상기 CS밸브체(50)는 상기 구동축연통로(201)에서 선택적으로 상기 CS홀(131)로 통할 냉매 유동량을 조절한다.

이때 상기 CS밸브체(150)는 고정부재(151), 유동부재(153) 및 탄성부재(156)를 포함한다.

상기 고정부재(151)는 원통형상으로 상기 구동축(200)의 구동축연통로(201) 끝단측에 배치하고, 상기 고정부재(151)의 직경은 그 외주면이 상기 구동축연통로(201)의 내주면 상에 밀착될 수 있는 정도인 것이 바람직하다.

상기 고정부재(151)의 중심축 상에는 소정의 직경을 갖는 제1관통홀(152)을 형성하여, 상기 제1관통홀(152)을 통해 상기 탄력실(111) 측으로 냉매가스와 오일의 유동이 이루어진다.

또한, 상기 유동부재(153)는 상기 구동축(200)의 구동축연통로(201) 내부에서 이동가능하게 구비하고, 상기 유동부재(153) 역시 그 중심축 상에는 소정의 직경을 갖는 제2관통홀(154)을 형성하여, 상기 제2관통홀(154)에서 제1관통홀(152)을 통해 상기 탄력실(111) 측으로 냉매가스와 오일의 유동이 이루어진다.

이때 상기 유동부재(153)의 일측에는 상기 유동부재(152)의 제2관통홀(154)과 평행한 제3관통홀(155)을 형성하는데, 상기 제3관통홀(155) 역시 소정의 직경을 갖고, 선택적으로 상기 제3관통홀(155)에서 제1관통홀(152)을 통해 상기 탄력실(111) 측으로 냉매가스와 오일의 유동이 이루어진다.

여기서 상기 제3관통홀(155)은 복수 개가 상기 유동부재(153)의 축을 기준으로 일정간격으로 형성할 수도 있다.

그리고 상기 탄성부재(156)는 코일스프링 형태로, 상기 고정부재(151)와 유동부재(153) 사이에 배치하는데, 상기 탄성부재(156)는 고정부재(151)와 유동부재(153)에 대하여 탄성력을 인가하여, 상기 고정부재(151)와 유동부재(153)이 소정 거리만큼 이격될 수 있도록 하고, 상기 유동부재(153)가 원위치에 복귀할 수 있도록 탄성을 제공한다.

따라서, 상기 유동부재(152)는 상기 구동축(200)의 구동축연통로(201)에서 제2관통홀(154)만을 상기 고정부재(151)의 제1관통홀(152)과 연통시켜 상기 탄력실(111) 측으로 냉매가스와 오일을 유동하다,

상기 크랭크실(Pc)의 압력과 흡입실(Ps)의 압력 차이로 유동하여, 상기 유동부재(152)의 제2관통홀(154)와 제3관통홀(155) 모두를 상기 고정부재(151)의 제1관통홀(152)과 연통시켜 상기 탄력실(111) 측으로 유동하는 냉매가스와 오일의 유동량을 조절한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 실린더블럭 111: 탄력실
120: 전방하우징 130: 밸브플레이트
131: CS홀 140: 후방하우징
150: CS밸브체 151: 고정부재
152: 제1관통홀 153: 유동부재
154: 제2관통홀 155: 제3관통홀
156: 탄성부재 200: 구동축
201: 구동축연통로 210: 러그플레이트
220: 사판 Pc: 크랭크실
Ps: 흡입실 Pd: 토출실

Claims (5)

1. 서로 평행한 복수의 실린더보어를 형성한 실린더블록;
   상기 실린더블럭에 전방면에 결합하고, 내부에는 크랭크실을 형성한 전방하우징;
   상기 전방하우징의 내부에 회전이 가능하게 구비되고, 상기 크랭크실과 연통하는 구동축연통로를 중심을 따라 형성한 구동축;
   상기 구동축 둘레에 설치되어 피스톤과 연결되는 사판;
   상기 실린더블럭에 후방면에 결합하고, 흡입실, 토출실을 형성한 후방하우징;
   상기 실린더블록과 상기 후방하우징의 연결부위에 배치하고, 상기 흡입실과 연통하는 CS홀을 형성한 밸브플레이트;및
   상기 구동축의 구동축연통로에 구비되고, 크랭크실과 흡입실의 압력차로 냉매가스의 유동량을 조절하는 CS밸브체;를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 CS밸브체는
   원통형으로 그 중심축상에 제1관통홀을 형성한 고정부재와;
   원통형으로 그 중심축상에 제2관통홀을 형성하고, 상기 제2관통홀의 주변에는 상기 제2관통홀과 평행한 제3관통홀을 형성하며, 상기 고정부재와 대향진 위치에 배치된 유동부재와;
   상기 고정부재와 상기 유동부재 사이에 배치되고 상기 고정부재와 상기 유동부재에 대하여 탄성력을 인가하여 상기 고정부재와 상기 유동부재 간의 이격 간격을 조절하는 탄성부재;를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 유동부재가 상기 고정부재에 면접하는 것으로 상기 유동부재의 제3관통홀을 통해 흡입실로 유동되는 냉매의 흐름이 단절되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제3관통홀은
   상기 유동부재의 제2관통홀 주변에 일정한 간격으로 복수 개로 형성한 용량 가변형 사판식 압축기.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 CS홀의 직경은
   상기 구동축연통로의 직경보다 작게 형성하는 용량 가변형 사판식 압축기.

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