KR20210105247A - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 하우징; 냉매를 압축하여 상기 하우징의 토출실로 토출하는 압축기구; 및 상기 토출실의 압력에 따라 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부와 외부에 선택적으로 배출하는 압력완화밸브;를 포함하고, 상기 압력완화밸브는, 상기 토출실의 압력이 제1 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하고, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부 및 외부로 배출하도록 형성됨으로써, 압력완화밸브를 통해 토출실의 냉매가 하우징의 외부로 배출되는 빈도를 낮추고, 압축기의 성능 및 내구성 저하를 방지하고, 소음을 감소시키고, 화재 위험을 감소시키며, 정비 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 압축기구가 가변 용량 사판식으로 형성될 경우, 상기 압력완화밸브가 크랭크실로 냉매를 배출하도록 형성됨에 따라, 사판의 경사각 조절의 응답성을 향상시킬 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은, 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 토출실의 압력이 사전에 결정된 압력보다 높아질 경우 토출실의 냉매를 배출할 수 있도록 한 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.

압축기에는 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다.

왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

이러한 압축기는 통상적으로 하우징 및 상기 하우징의 내부에 구비되는 압축기구를 포함한다.

상기 압축기구는 냉매를 흡입하여 압축한 뒤 상기 하우징의 내부에 구비되는토출실로 토출하도록 형성된다.

한편, 압축기는 상기 압축기의 안전성 확보 등을 위해 상기 토출실의 압력이 사전에 결정된 압력보다 높아질 경우 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 외부로 배출하는 압력완화밸브를 더 포함하기도 한다.

도 1은 종래의 압축기를 도시한 사시도로서 하우징의 일부를 절개하여 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 압축기에서 압력완화밸브를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 압축기에서 토출실의 압력이 사전에 결정된 압력 미만일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도이고, 도 4는 도 1의 압축기에서 토출실의 압력이 사전에 결정된 압력 이상일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도이다.

첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 종래의 압축기는 토출실(S3)의 냉매를 배출하기 위한 압력완화밸브(50)를 포함한다.

이러한 종래의 압축기는 상기 압력완화밸브(50)를 통해 상기 토출실(S3)의 압력이 사전에 결정된 압력(예를 들어, 35 내지 42 kgf/㎠G)보다 높아지는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 압축기에 있어서는, 압력완화밸브(50)를 통해 토출실(S3)의 냉매가 하우징(10)의 외부(이하, 외부공간)(V)로 배출되는 빈도가 높아, 압축기의 성능 및 내구성이 저하되고, 소음이 증가되고, 화재 위험이 증가되며, 정비 비용이 증가되는 문제점이 있었다. 구체적으로, 압력완화밸브(50)는 압축기에 문제가 발생되어 토출실(S3)의 압력이 과도하게 상승되는 것을 방지하기 위한 것이나, 압축기의 문제가 아닌 외부 요인(예를 들어, 쿨링 팬 미작동 등)에 의해 토출실(S3)의 압력이 상승될 경우에도 압력완화밸브(50)의 작동으로 토출실(S3)의 냉매가 외부공간(V)으로 배출되기도 하여, 의도와 달리 압력완화밸브(50)의 배출 빈도가 증가된다. 이에 의하여, 외부공간(V)으로 유실되는 냉매의 양이 증가되어, 압축기의 냉방 성능이 저하된다. 그리고, 압축기의 각종 습동부 윤활을 위해 압축기에 충진되어 있는 오일은 냉매에 함유되어 냉매와 함께 유동되므로, 외부공간(V)으로 냉매가 유실될 때 오일도 외부공간(V)으로 유실된다. 이에 따라, 압축기 내부의 오일 저유량이 감소되고, 윤활이 원활히 이루어지지 못하여, 압축기의 내구성이 저하된다. 그리고, 유실된 냉매와 오일을 재충진해야 하므로, 정비 비용이 증가된다. 그리고, 냉매와 오일의 재충진 시, 냉매와 오일 중 어느 하나는 소요량보다 많이 충진되고 다른 하나는 소요량보다 적게 충진되는 오정비가 발생될 수 있다. 이러한 오정비는 또 다른 정비를 유발시켜 정비 비용을 더욱 증가시키게 된다. 또한, 압력완화밸브(50)를 통해 토출실(S3)의 냉매가 외부공간(V)으로 배출될 때 큰 소음과 연무가 발생되는데, 압력완화밸브(50)의 배출 빈도가 증가됨에 따라 소음 및 연무 발생 빈도도 증가된다. 그리고, 차량에 적용된 압축기의 경우 압력완화밸브(50)를 통해 배출되는 냉매와 오일은 차량의 엔진룸으로 배출되는데, 오일이 엔진룸 내 고온 부품(예를 들어, 배기 매니폴트, 촉매 등)과 접촉되어 화재가 발생될 위험이 있다. 이러한 상황에서, 압력완화밸브(50)의 배출 빈도가 증가한다는 것은 곧 화재 발생 위험이 증가된다는 것과 연계된다.

한편, 종래의 압축기가 소위 가변 용량 사판식으로 형성될 경우, 사판의 경사각 조절의 응답성이 저하되는 문제점이 있었다. 구체적으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 종래의 압축기는 가변 용량 사판식 압축기로서, 회전축(21)과 함께 회전되는 사판(22)으로 피스톤(23)을 왕복 운동시켜 냉매를 압축하되, 크랭크실(S4)의 압력을 조절하여 사판(22)의 경사각을 조절하고 피스톤(23)의 스트로크를 조절함으로써 냉매 토출량을 조절하도록 형성된다. 그리고, 종래의 가변 용량 사판식 압축기는, 압축기의 손상을 방지하기 위해, 소위 컷-오프(cut-off) 기능을 갖도록 형성된다. 즉, 토출압이 사전에 결정된 압력보다 높아지면 압력제어밸브를 조절하여 토출실(S3)의 냉매를 크랭크실(S4)로 안내하고, 토출실(S3)로부터 유입된 냉매의 의해 크랭크실(S4)의 압력이 증가되어 사판(22)의 경사각이 감소됨으로써, 토출압을 감소시키도록 형성된다. 하지만, 종래의 가변 용량 사판식 압축기는, 압력제어밸브를 조절하기 위한 입력값을 제공하는 압력 센서(미도시)가 통상적으로 응축기 출구에 장착됨에 따라, 컷-오프 기능만으로는 급격한 압력 상승에 대응하지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2012-0090640호 일본 공개특허공보 특개평10-141223호 (공개일: 1998.05.26.)

따라서, 본 발명은, 압력완화밸브를 통해 토출실의 냉매가 하우징의 외부로 배출되는 빈도를 낮추고, 압축기의 성능 및 내구성 저하를 방지하고, 소음을 감소시키고, 화재 위험을 감소시키며, 정비 비용을 감소시킬 수 있는 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 가변 용량 사판식으로 형성될 경우 사판의 경사각 조절의 응답성을 향상시킬 수 있는 압축기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 하우징; 냉매를 압축하여 상기 하우징의 토출실로 토출하는 압축기구; 및 상기 토출실의 압력에 따라 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부와 외부에 선택적으로 배출하는 압력완화밸브;를 포함하고, 상기 압력완화밸브는, 상기 토출실의 압력이 제1 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하고, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부 및 외부로 배출하도록 형성되는 압축기를 제공한다.

상기 압력완화밸브는, 상기 토출실의 냉매가 유입되는 유입구; 상기 유입구와 연통 가능한 제1 챔버; 상기 제1 챔버의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하는 제1 배출구; 상기 유입구와 연통 가능한 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버의 냉매를 상기 하우징의 외부로 배출하는 제2 배출구;를 포함할 수 있다.

상기 압력완화밸브는 상기 제1 챔버에서 왕복 운동되며 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 연통 및 차폐시키는 제1 코어를 더 포함하고, 상기 제1 코어는, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력 미만이면 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 차폐시키고, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력 이상이면 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 연통시키도록 형성될 수 있다.

상기 압력완화밸브는 상기 제2 챔버에서 왕복 운동되며 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 연통 및 차폐시키는 제2 코어를 더 포함하고, 상기 제2 코어는, 상기 토출실의 압력이 상기 제2 압력 미만이면 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 차폐시키고, 상기 토출실의 압력이 상기 제2 압력 이상이면 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 연통시키도록 형성될 수 있다.

상기 압력완화밸브는, 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 차폐시키는 방향으로 상기 제1 코어에 탄성력을 인가하는 제1 탄성체; 및 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 차폐시키는 방향으로 상기 제2 코어에 탄성력을 인가하는 제2 탄성체;를 더 포함하고, 상기 제1 탄성체의 탄성계수는 상기 제2 탄성체의 탄성계수보다 작게 형성될 수 있다.

상기 압축기구는, 상기 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 회전축에 연동되어 상기 하우징의 크랭크실에서 회전되는 사판; 및 상기 사판에 연동되어 상기 하우징의 보어에서 왕복 운동되고 상기 보어와 함께 압축실을 형성하는 피스톤;을 포함하고, 상기 사판은 상기 크랭크실의 압력에 따라 상기 회전축에 대한 경사각이 조절되도록 형성되며, 상기 제1 배출구는 상기 크랭크실 측과 연통될 수 있다.

상기 사판의 경사각을 조절하도록 상기 토출실의 냉매를 상기 크랭크실로 안내하는 유입유로를 더 포함하고, 상기 제1 배출구는 상기 유입유로와 연통될 수 있다.

상기 유입유로에는 상기 유입유로의 개도량을 조절하는 압력조절밸브가 형성되고, 상기 제1 배출구는 상기 압력조절밸브의 하류 측과 연통될 수 있다.

상기 하우징은 상기 압력완화밸브가 삽입되는 밸브 홀을 포함하고, 상기 밸브 홀의 내주면과 상기 압력완화밸브의 외주면 사이에는 상기 토출실의 냉매가 상기 하우징의 내부로 누설되는 것을 방지하는 제1 실링부재 및 상기 토출실의 냉매가 상기 하우징의 외부로 누설되는 것을 방지하는 제2 실링부재가 개재될 수 있다.

본 발명에 의한 압축기는, 하우징; 냉매를 압축하여 상기 하우징의 토출실로 토출하는 압축기구; 및 상기 토출실의 압력에 따라 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부와 외부에 선택적으로 배출하는 압력완화밸브;를 포함하고, 상기 압력완화밸브는, 상기 토출실의 압력이 제1 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하고, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부 및 외부로 배출하도록 형성됨으로써, 압력완화밸브를 통해 토출실의 냉매가 하우징의 외부로 배출되는 빈도를 낮추고, 압축기의 성능 및 내구성 저하를 방지하고, 소음을 감소시키고, 화재 위험을 감소시키며, 정비 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 압축기구가 가변 용량 사판식으로 형성될 경우, 상기 압력완화밸브가 크랭크실로 냉매를 배출하도록 형성됨에 따라, 사판의 경사각 조절의 응답성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 압축기를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 압축기에서 압력완화밸브를 도시한 단면도,
도 3은 도 1의 압축기에서 토출실의 압력이 사전에 결정된 압력 미만일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도,
도 4는 도 1의 압축기에서 토출실의 압력이 사전에 결정된 압력 이상일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기를 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 압축기에서 압력완화밸브를 도시한 단면도,
도 7은 도 5의 압축기에서 토출실의 압력이 제1 압력 미만일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도,
도 8은 도 5의 압축기에서 토출실의 압력이 제1 압력 이상 제2 압력 미만일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도,
도 9는 도 5의 압축기에서 토출실의 압력이 제2 압력 이상일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도이다.

이하, 본 발명에 의한 압축기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 압축기에서 압력완화밸브를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 5의 압축기에서 토출실의 압력이 제1 압력 미만일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도이고, 도 8은 도 5의 압축기에서 토출실의 압력이 제1 압력 이상 제2 압력 미만일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도이며, 도 9는 도 5의 압축기에서 토출실의 압력이 제2 압력 이상일 경우 냉매 흐름을 도시한 계통도이다.

첨부된 도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는, 하우징 및 상기 하우징의 내부에 구비되고 냉매를 압축하는 압축기구를 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 상기 압축기구가 수용되는 실린더 블록(110), 상기 실린더 블록(110)의 전방측에 결합되는 프론트 하우징(120) 및 상기 실린더 블록(110)의 후방측에 결합되는 리어 하우징(130)을 포함할 수 있다.

상기 실린더 블록(110)의 중심 측에는 후술할 회전축(210)이 삽입되는 축수공(112)이 형성되고, 상기 실린더 블록(110)의 외주부 측에는 후술할 피스톤(230)이 삽입되고 상기 피스톤(230)과 함께 압축실(S2)을 이루는 보어(114)가 형성될 수 있다.

상기 축수공(112)은 상기 실린더 블록(110)의 축방향을 따라 상기 실린더 블록(110)을 관통하는 원통형으로 형성될 수 있다.

상기 보어(114)는 상기 축수공(112)으로부터 상기 실린더 블록(110)의 반경방향 외측으로 이격된 부위에서 상기 실린더 블록(110)의 축방향을 따라 상기 실린더 블록(110)을 관통하는 원통형으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 보어(114)는 상기 압축실(S2)이 n개가 되도록 n개로 형성되고, 상기 n개의 보어(114)는 상기 축수공(112)을 중심으로 상기 실린더 블록(110)의 원주방향을 따라 배열될 수 있다.

상기 프론트 하우징(120)은 상기 실린더 블록(110)과 체결되어 후술할 사판(220)이 수용되는 크랭크실(S4)을 형성할 수 있다.

상기 리어 하우징(130)은 상기 압축실(S2)로 유입될 냉매가 수용되는 흡입실(S1) 및 상기 압축실(S2)로부터 토출되는 냉매가 수용되는 토출실(S3)을 포함할 수 있다.

상기 흡입실(S1)은 압축될 냉매를 상기 하우징의 내부로 안내하는 냉매 흡입관(미도시)에 연통될 수 있다.

상기 토출실(S3)은 압축된 냉매를 공조장치의 응축기로 안내하는 냉매 토출관(미도시)에 연통될 수 있다.

상기 압축기구는 상기 흡입실(S1)으로부터 상기 압축실(S2)로 냉매를 흡입하고, 흡입한 냉매를 상기 압축실(S2)에서 압축하며, 압축한 냉매를 상기 압축실(S2)로부터 상기 토출실(S3)으로 토출하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 압축기구는, 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되고 구동원(예를 들어, 차량의 엔진)(미도시)으로부터 회전력을 전달받아 회전되는 회전축(210), 상기 회전축(210)에 연동되어 상기 크랭크실(S4)의 내부에서 회전되는 사판(220), 상기 사판(220)에 연동되어 상기 보어(114)의 내부에서 왕복 운동되는 피스톤(230)을 포함할 수 있다.

상기 회전축(210)은 일 방향으로 연장되는 원통형으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 회전축(210)은 일단부가 상기 축수공(112)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되고, 타단부가 상기 프론트 하우징(120)을 관통하여 상기 하우징의 외부로 돌출되고 상기 구동원(미도시)에 연결될 수 있다.

상기 사판(220)은 원판형으로 형성되고, 상기 크랭크실(S4)에서 상기 회전축(210)에 경사지게 체결될 수 있다. 여기서, 상기 사판(220)은 상기 사판(220)의 경사각이 가변 가능하게 상기 회전축(210)과 체결되는데 이에 대해서는 후술한다.

상기 피스톤(230)은 상기 보어(114)에 대응되게 n개로 구비되고, 각 피스톤(230)은 상기 사판(220)에 연동되어 각 보어(114)에서 왕복 운동되게 형성될 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 압축기는, 상기 흡입실(S1) 및 상기 토출실(S3)을 상기 압축실(S2)과 연통 및 차폐시키는 밸브기구(300)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 압축기는, 상기 회전축(210)에 대한 상기 사판(220)의 경사각을 조절하는 경사조절기구를 더 포함할 수 있다.

상기 경사조절기구는, 상기 사판(220)이 상기 회전축(210)에 체결되되 상기 사판(220)의 경사각이 가변 가능하게 체결되도록, 상기 회전축(210)에 체결되고 상기 회전축(210)과 함께 회전되는 로터(410) 및 상기 사판(220)과 상기 로터(410)를 연결하는 슬라이딩 핀(420)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 경사조절기구는, 상기 크랭크실(S4)의 압력을 조절하여 상기 사판(220)의 경사각을 조절하도록, 상기 토출실(S3)의 냉매를 상기 크랭크실(S4)로 안내하는 유입유로(430) 및 상기 크랭크실(S4)의 냉매를 상기 흡입실(S1)로 안내하는 배출유로(440)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 유입유로(430)에는 상기 유입유로(430)의 개도량을 조절하는 압력조절밸브(미도시)가 구비되고, 상기 배출유로(440)에는 냉매의 압력을 감압시키는 오리피스 홀(442)이 구비될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 압축기는, 압축기의 안전성 및 신뢰성을 향상시키기 위해, 상기 토출실(S3)의 압력이 사전에 결정된 압력보다 높아질 경우 상기 토출실(S3)의 냉매를 배출하는 압력완화밸브(pressure relief valve)(500)를 더 포함하고, 상기 압력완화밸브(500)는 상기 토출실(S3)의 압력에 따라 상기 토출실(S3)의 냉매를 상기 크랭크실(S4)과 상기 하우징의 외부(이하, 외부공간)(V)에 선택적으로 배출하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 압력완화밸브(500)는, 상기 압력완화밸브(500)의 외관을 형성하는 케이싱(510), 상기 케이싱(510)의 내부에 구비되는 코어(522, 524) 및 상기 코어(522, 524)에 탄성력을 인가하는 탄성체(532, 534)를 포함할 수 있다.

상기 케이싱(510)은, 상기 토출실(S3)의 냉매가 유입되는 유입구(512), 상기 유입구(512)와 연통 가능한 제1 챔버(514), 상기 제1 챔버(514)의 냉매를 상기 크랭크실(S4) 측으로 배출하는 제1 배출구(515), 상기 유입구(512)와 연통 가능한 제2 챔버(516), 상기 제2 챔버(516)의 냉매를 상기 외부공간(V)으로 배출하는 제2 배출구(517)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 배출구(515)는, 후술할 바와 같이 압력조절밸브(미도시)에 의한 컷-오프 기능만으로는 대응이 어려운 급격한 압력 상승을 해소하기 위해, 상기 유입유로(430) 중 상기 압력조절밸브(미도시)의 하류 측과 연통될 수 있다.

상기 코어(522, 524)는, 상기 제1 챔버(514)에서 왕복 운동되며 상기 유입구(512)와 상기 제1 챔버(514)를 연통 및 차폐시키는 제1 코어(522) 및 상기 제2 챔버(516)에서 왕복 운동되며 상기 유입구(512)와 상기 제2 챔버(516)를 연통 및 차폐시키는 제2 코어(524)를 포함할 수 있다.

상기 탄성체(532, 534)는, 상기 유입구(512)와 상기 제1 챔버(514)를 차폐시키는 방향(도 6에서 하방)으로 상기 제1 코어(522)에 탄성력을 인가하는 제1 탄성체(532) 및 상기 유입구(512)와 상기 제2 챔버(516)를 차폐시키는 방향(도 6에서 상방)으로 상기 제2 코어(524)에 탄성력을 인가하는 제2 탄성체(534)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 탄성체(532)의 탄성계수(=비압축률=응력/변형률)는 상기 제2 탄성체(534)의 탄성계수보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 탄성체(532)는 상기 제2 탄성체(534)보다 용이하게 변형되도록 형성될 수 있다.

미설명부호인 132는 상기 압력완화밸브(500)가 삽입되도록 상기 리어 하우징(130)의 외주면으로부터 음각지게 형성되는 밸브 홀이고, 610은 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 밸브 홀(132)의 내주면과 상기 케이싱(510)의 외주면 사이를 통해 상기 크랭크실(S4) 측으로 누설되는 것을 방지하도록 상기 밸브 홀(132)의 내주면과 상기 케이싱(510)의 외주면 사이에 개재되는 제1 실링부재이며, 620은 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 밸브 홀(132)의 내주면과 상기 케이싱(510)의 외주면 사이를 통해 상기 외부공간(V)으로 누설되는 것을 방지하도록 상기 밸브 홀(132)의 내주면과 상기 케이싱(510)의 외주면 사이에 개재되는 제2 실링부재이다.

이하, 본 실시예에 따른 압축기의 작용효과에 대해 설명한다.

즉, 상기 구동원(미도시)으로부터 상기 회전축(210)에 동력이 전달되면, 상기 회전축(210)과 상기 사판(220)이 함께 회전될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(230)은 상기 사판(220)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 상기 보어(114)의 내부에서 왕복 운동될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(230)이 상사점으로부터 하사점으로 이동 시, 상기 압축실(S2)은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1)과는 연통되고 상기 토출실(S3)과는 차폐되어, 상기 흡입실(S1)의 냉매가 상기 압축실(S2)로 흡입될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(230)이 하사점으로부터 상사점으로 이동 시, 상기 압축실(S2)은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1) 및 상기 토출실(S3)과 차폐되고, 상기 압축실(S2)의 냉매가 압축될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(230)이 상사점에 도달 시, 상기 압축실(S2)은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1)과는 차폐되고 상기 토출실(S3)과는 연통되어, 상기 압축실(S2)에서 압축된 냉매가 상기 토출실(S3)로 토출될 수 있다.

한편, 압축기의 윤활을 위한 오일이 냉매에 함유되어 상기 냉매와 함께 상기 흡입실(S1), 상기 압축실(S2) 및 상기 토출실(S3)으로 이동되며 각종 습동부를 윤활시키고, 상기 토출실(S3)에서 냉매로부터 분리되어 상기 흡입실(S1)으로 복귀될 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 압축기는, 요구되는 냉매 토출량에 따라, 상기 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량이 상기 압력조절밸브(미도시)에 의해 조절되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 조절되고, 상기 피스톤(230)에 인가되는 상기 크랭크실(S4)의 압력이 조절되어, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 조절되고, 상기 사판(220)의 경사각이 조절되며, 냉매 토출량이 조절될 수 있다.

즉, 냉매 토출량이 감소 필요한 경우, 상기 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량이 상기 압력조절밸브(미도시)에 의해 증가되고, 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 증가되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 피스톤(230)에 인가되는 상기 크랭크실(S4)의 압력이 증가되어, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 감소되고, 상기 사판(220)의 경사각이 감소되며, 냉매 토출량이 감소될 수 있다.

반면, 냉매 토출량이 증가 필요한 경우, 상기 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량이 상기 압력조절밸브(미도시)에 의해 감소되고, 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 감소되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 피스톤(230)에 인가되는 상기 크랭크실(S4)의 압력이 감소되어, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 증가되고, 상기 사판(220)의 경사각이 증가되며, 냉매 토출량이 증가될 수 있다.

여기서, 상기 크랭크실(S4)의 압력 감소를 위해서는, 상기 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량이 감소되야 할 뿐만 아니라, 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 크랭크실(S4)의 외부로 배출되어야 하고, 이를 위하여 상기 크랭크실(S4)의 냉매를 상기 흡입실(S1)로 안내하는 상기 배출유로(440) 및 상기 흡입실(S1)의 압력 상승을 방지하도록 상기 배출유로(440)를 통과하는 냉매를 감압시키는 상기 오리피스 홀(442)이 구비된다.

한편, 본 실시예에 따른 압축기는, 상기 토출실(S3)의 압력 상승에 따른 압축기 손상을 방지하기 위한 상기 압력완화밸브(500)에 의해서도 상기 사판(220)의 경사각이 조절될 수 있다.

구체적으로, 상기 토출실(S3)의 압력이 사전에 결정된 제1 압력(예를 들어, 35 내지 39 kgf/㎠G) 미만인 경우에는, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 제1 코어(522)에 가하는 힘보다 상기 제1 탄성체(532)가 상기 제1 코어(522)에 가하는 힘이 크게 되어, 상기 제1 코어(522)가 도 6 상 하방으로 이동되고 상기 유입구(512)와 상기 제1 챔버(514) 사이를 차폐시킬 수 있다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 토출실(S3)의 냉매는 상기 크랭크실(S4) 측(더욱 정확히는, 유입유로(430) 상 압력조절밸브(미도시)의 하류 측)으로 배출될 수 없다.

그리고, 상기 토출실(S3)의 압력이 사전에 결정된 제1 압력 미만인 경우에는, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 제2 코어(524)에 가하는 힘보다 상기 제2 탄성체(534)가 상기 제2 코어(524)에 가하는 힘이 크게 되어, 상기 제2 코어(524)가 도 6 상 상방으로 이동되고 상기 유입구(512)와 상기 제2 챔버(516) 사이를 차폐시킬 수 있다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 토출실(S3)의 냉매는 상기 외부공간(V)으로도 배출될 수 없다.

한편, 상기 토출실(S3)의 압력이 상기 제1 압력 이상 제2 압력(제1 압력보다 큰 압력으로서, 예를 들어 40 내지 44 kgf/㎠G) 미만인 경우에는, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 제1 코어(522)에 가하는 힘이 상기 제1 탄성체(532)가 상기 제1 코어(522)에 가하는 힘보다 크게 되어, 상기 제1 코어(522)가 도 6 상 상방으로 이동되고 상기 유입구(512)와 상기 제1 챔버(514) 사이를 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 토출실(S3)의 냉매는 상기 유입구(512), 상기 제1 챔버(514) 및 상기 제1 배출구(515)를 통해 상기 크랭크실(S4) 측으로 배출되며, 상기 토출실(S3)의 압력이 감소되고, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 증가되어 상기 사판(220)의 경사각이 감소될 수 있다.

여기서, 상기 토출실(S3)의 압력이 상기 제1 압력 이상 상기 제2 압력 미만인 경우에는, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 제2 코어(524)에 가하는 힘보다 상기 제2 탄성체(534)가 상기 제2 코어(524)에 가하는 힘이 여전히 커서, 상기 제2 코어(524)가 상기 유입구(512)와 상기 제1 챔버(514) 사이를 계속 차폐시킬 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 토출실(S3)의 냉매는 상기 외부공간(V)으로는 배출될 수 없다.

한편, 상기 토출실(S3)의 압력이 상기 제2 압력 이상인 경우에는, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 제1 코어(522)에 가하는 힘이 상기 제1 탄성체(532)가 상기 제1 코어(522)에 가하는 힘보다 크게 되어, 상기 제1 코어(522)가 도 6 상 상방으로 이동되고 상기 유입구(512)와 상기 제1 챔버(514) 사이를 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 토출실(S3)의 냉매는 상기 유입구(512), 상기 제1 챔버(514) 및 상기 제1 배출구(515)를 통해 상기 크랭크실(S4) 측으로 배출되며, 상기 토출실(S3)의 압력이 감소되고, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 증가되어 상기 사판(220)의 경사각이 감소될 수 있다.

그리고, 상기 토출실(S3)의 압력이 상기 제2 압력 이상인 경우에는, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 제2 코어(524)에 가하는 힘이 상기 제2 탄성체(534)가 상기 제2 코어(524)에 가하는 힘보다 크게 되어, 상기 제2 코어(524)가 도 6 상 하방으로 이동되고 상기 유입구(512)와 상기 제2 챔버(516) 사이를 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 토출실(S3)의 냉매는 상기 유입구(512), 상기 제2 챔버(516) 및 상기 제2 배출구(517)를 통해 상기 외부공간(V)으로도 배출되며, 상기 토출실(S3)의 압력이 감소되고, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 증가되어 상기 사판(220)의 경사각이 감소될 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 압축기는, 상기 토출실(S3)의 압력이 상기 제1 압력 이상이면 상기 토출실(S3)의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하고 상기 토출실(S3)의 압력이 상기 제2 압력 이상이면 상기 토출실(S3)의 냉매를 상기 외부공간(V)으로도 배출하는 상기 압력완화밸브(500)를 포함함에 따라, 상기 토출실(S3)의 압력이 과도하게 상승되는 것을 방지하는 압력완화밸브(500)의 본래 목적을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 외부공간(V)으로 배출되는 빈도를 낮추고, 압축기의 성능 및 내구성 저하를 방지하고, 소음을 감소시키고, 화재 위험을 감소시키며, 정비 비용을 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 압력완화밸브(500)는 압축기의 문제가 아닌 외부 요인(예를 들어, 쿨링 팬 미작동 등)에 의해 토출실(S3)의 압력이 상승될 경우에 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 외부공간(V)으로 배출되는 것을 최소화하여, 의도와 달리 압력완화밸브(500)의 배출 빈도가 증가되는 것을 방지할 수 있다.

이에 의하여, 상기 외부공간(V)으로 유실되는 냉매의 양이 감소되어, 압축기의 냉방 성능 저하가 억제될 수 있다.

그리고, 냉매가 상기 외부공간(V)으로 유실될 때 냉매와 함께 상기 외부공간(V)으로 유실되는 오일의 양이 감소되어, 압축기 내부의 오일 저유량 감소가 억제되고, 오일 부족에 따른 압축기의 내구성 저하가 억제될 수 있다.

그리고, 유실된 냉매와 오일을 재충진하기 위한 정비 횟수가 감소되어, 정비 비용 증가가 억제되고, 냉매와 오일 중 어느 하나는 소요량보다 많이 충진되고 다른 하나는 소요량보다 적게 충진되는 오정비 발생 가능성이 감소되며, 오정비에 따른 추가 정비 비용 발생이 미연에 방지될 수 있다.

그리고, 압력완화밸브(500)의 배출에 따른 소음 및 연무 발생 빈도도 감소될 수 있다.

그리고, 차량에 적용된 압축기의 경우 압력완화밸브(500)를 통해 배출되는 냉매와 오일은 차량의 엔진룸으로 배출되고, 오일이 엔진룸 내 고온 부품(예를 들어, 배기 매니폴트, 촉매 등)과 접촉되어 화재가 발생될 위험이 있는데, 압력완화밸브(500)의 배출 빈도가 감소됨에 따라 이러한 화재 발생 위험이 감소될 수 있다.

아울러, 상기 압력완화밸브(500)를 통해 배출되는 냉매와 오일의 적어도 일부가 상기 압축기의 내부로 다시 유입됨에 따라, 냉방 성능 저하, 내구성 저하 및 정비 비용 증가가 더욱 억제될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 압축기와 같이 상기 압축기구가 가변 용량 사판식으로 형성될 경우, 가변 용량 사판식 압축기의 컷-오프 기능과 별개로, 상기 압력완화밸브(500)가 상기 압축기의 내부 중 특히 상기 유입유로(430) 중 압력조절밸브(미도시)의 하류 측으로 냉매를 배출하도록 형성됨에 따라, 사판(220)의 경사각 조절의 응답성이 향상될 수 있다. 즉, 상기 압력완화밸브(500)가 컷-오프 기능만으로는 대응하지 못하는 급격한 압력 상승을 해소할 수 있다.

114: 보어 132: 상기 밸브 홀
210: 회전축 220: 사판
230: 피스톤 430: 유입유로
500: 압력완화밸브 510: 케이싱
512: 유입구 514: 제1 챔버
515: 제1 배출구 516: 제2 챔버
517: 제2 배출구 522: 제1 코어
524: 제2 코어 532: 제1 탄성체
534: 제2 탄성체 S2: 압축실
S3: 토출실 S4: 크랭크실

Claims (9)

1. 하우징;
   냉매를 압축하여 상기 하우징의 토출실로 토출하는 압축기구; 및
   상기 토출실의 압력에 따라 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부와 외부에 선택적으로 배출하는 압력완화밸브;를 포함하고,
   상기 압력완화밸브는, 상기 토출실의 압력이 제1 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하고, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력 이상이면 상기 토출실의 냉매를 상기 하우징의 내부 및 외부로 배출하도록 형성되는 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력완화밸브는,
   상기 토출실의 냉매가 유입되는 유입구;
   상기 유입구와 연통 가능한 제1 챔버;
   상기 제1 챔버의 냉매를 상기 하우징의 내부로 배출하는 제1 배출구;
   상기 유입구와 연통 가능한 제2 챔버; 및
   상기 제2 챔버의 냉매를 상기 하우징의 외부로 배출하는 제2 배출구;를 포함하는 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 압력완화밸브는 상기 제1 챔버에서 왕복 운동되며 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 연통 및 차폐시키는 제1 코어를 더 포함하고,
   상기 제1 코어는, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력 미만이면 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 차폐시키고, 상기 토출실의 압력이 상기 제1 압력 이상이면 상기 유입구와 상기 제1 챔버를 연통시키도록 형성되는 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 압력완화밸브는 상기 제2 챔버에서 왕복 운동되며 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 연통 및 차폐시키는 제2 코어를 더 포함하고,
   상기 제2 코어는, 상기 토출실의 압력이 상기 제2 압력 미만이면 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 차폐시키고, 상기 토출실의 압력이 상기 제2 압력 이상이면 상기 유입구와 상기 제2 챔버를 연통시키도록 형성되는 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 압력완화밸브는,
   상기 유입구와 상기 제1 챔버를 차폐시키는 방향으로 상기 제1 코어에 탄성력을 인가하는 제1 탄성체; 및
   상기 유입구와 상기 제2 챔버를 차폐시키는 방향으로 상기 제2 코어에 탄성력을 인가하는 제2 탄성체;를 더 포함하고,
   상기 제1 탄성체의 탄성계수는 상기 제2 탄성체의 탄성계수보다 작게 형성되는 압축기.
6. 제2항에 있어서,
   상기 압축기구는,
   상기 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축;
   상기 회전축에 연동되어 상기 하우징의 크랭크실에서 회전되는 사판; 및
   상기 사판에 연동되어 상기 하우징의 보어에서 왕복 운동되고 상기 보어와 함께 압축실을 형성하는 피스톤;을 포함하고,
   상기 사판은 상기 크랭크실의 압력에 따라 상기 회전축에 대한 경사각이 조절되도록 형성되며,
   상기 제1 배출구는 상기 크랭크실 측과 연통되는 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 사판의 경사각을 조절하도록 상기 토출실의 냉매를 상기 크랭크실로 안내하는 유입유로를 더 포함하고,
   상기 제1 배출구는 상기 유입유로와 연통되는 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 유입유로에는 상기 유입유로의 개도량을 조절하는 압력조절밸브가 형성되고,
   상기 제1 배출구는 상기 압력조절밸브의 하류 측과 연통되는 압축기.
9. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 압력완화밸브가 삽입되는 밸브 홀을 포함하고,
   상기 밸브 홀의 내주면과 상기 압력완화밸브의 외주면 사이에는 상기 토출실의 냉매가 상기 하우징의 내부로 누설되는 것을 방지하는 제1 실링부재 및 상기 토출실의 냉매가 상기 하우징의 외부로 누설되는 것을 방지하는 제2 실링부재가 개재되는 압축기.

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