KR101632749B1 - 가변 용량형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로, 회전축의 편심을 억제하고자 한다. 본 발명에 의하면 실린더블럭은, 중심부에 성형된 센터보어와, 상기 센터보어의 외측에 원형으로 배열되는 다수개의 실린더보어를 구비한다. 그리고 전방하우징은 상기 실린더블럭의 전방에 결합되어 크랭크실을 형성하고, 후방하우징은 상기 실린더블럭의 후방에 결합되어 흡입실 및 토출실을 형성한다. 회전축은 상기 전방하우징을 통과하여 실린더보어의 센터보어에 회전 가능하게 지지되고, 후단부에는 상기 흡입실과 연통하고 외측으로 작동유체를 내보내기 위한 출구가 성형된 흡입유로를 구비한다. 상기 회전축의 흡입유로의 출구를 통하여 공급되는 작동유체를 실린더보어에 공급하기 위한 연통로를, 실린더보어에서 센터보어로 성형하되 상기 회전축의 회전반대방향으로 경사지게 성형하여, 작동유체의 압력에 의한 회전축의 편심을 방지하고 작동유체의 힘을 회전축의 회전방향으로 작용하도록 한다.

가변용량형 사판식 압축기, 회전축, 편심, 냉매누설

Description

가변 용량형 사판식 압축기{Variable displacement swash plate type compressor}

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더블럭 내에 잔류하는 작동유체의 압력에 의하여 회전축이 편심되는 것을 억제하고 작동유체의 압력을 회전축의 회전방향으로 작용시킬 수 있도록 구성되는 압축기에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기의 내부 구성이 단면도로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 가변 용량형 사판식 압축기(이하 본 명세서 상에서는 "압축기"라고도 칭함)는, 다수개의 실린더보어(12)를 구비하는 실린더블럭(10)과, 상기 실린더블럭(10)의 전방에 결합되어 크랭크실(C)을 형성하기 위한 전방하우징(30), 그리고 실린더블럭(10)의 후방에 결합되어 흡입실(S) 및 토출실(D)을 형성하는 후방하우징(50)을 포함하고 있다.

상기 실린더블럭(10)은 작동유체의 압축을 위한 다수개의 실린더보어(12)를 구비하고 있다. 상기 실린더보어(12)는 실린더블럭(10)의 외측 가장자리를 따라 일정 간격을 두고 방사상으로 배열되고, 실질적으로 상기 실린더블럭(10)을 관통하도 록 형성되어 있다. 그리고 상기 실린더보어(12)의 내부에는 피스톤(14)이 각각 결합되어 직선 왕복 운동을 수행하면서, 상기 실린더보어(12) 내에서 작동유체를 압축하게 된다. 상기 실린더보어(12)는 원통형으로 형성되고, 상기 피스톤(14)도 실린더보어(12)에 대응하는 원통형으로 형성된다.

그리고 상기 실린더블럭(10)의 일측면, 즉 전방에는 전방하우징(30)이 결합된다. 상기 전방하우징(30)의 후면은 오목하게 형성되고, 상기 실린더블럭(10)과 결합하여, 그 사이에서 크랭크실(C)을 형성하게 된다. 그리고 상기 실린더블럭(10)과 전방하우징(30) 사이에 형성되는 상기 크랭크실(C)의 내부에는, 상술한 피스톤(14)을 왕복 운동시키기 위한 구성이 설치되어 있다. 상기 전방하우징(30)의 전방부분에는 엔진에서의 동력을 전달받기 위한 동력전달장치가 설치되는 풀리축부(32)가 형성되어 있다.

또한 상기 실린더블럭(10)의 타측면, 즉 후방에는 후방하우징(50)이 결합된다. 상기 후방하우징(50)은 전면이 열린 상태로 형성되고, 상기 실린더블럭(10)과 결합하여, 상기 실린더보어(12)로 작동유체를 공급하는 흡입실(S)과, 상기 실린더보어(12)에서 압축된 작동유체가 토출되는 토출실(D)을 형성한다.

상기 흡입실(S)은 압축되어야 하는 냉매를 상기 실린더보어(12)로 공급하기 위한 부분으로, 후방하우징(50)의 중심부분에 형성되어 있다. 이러한 흡입실(S)은 냉동싸이클을 순환한 고온 저압 상태의 냉매가 유입되는 흡입포트(Si)와 연통하고 있다. 그리고 토출실(D)은 상기 실린더보어(12)에서 압축된 냉매가 토출되는 부분으로, 상술한 실린더보어(12)에 대응하는 부분의 후방하우징, 즉 후방하우징(50)의 가장 자리 부분을 따라 방사상으로 형성되어 있다. 상기 토출실(D)과 실린더보어(12) 사이에는, 압축된 고압의 냉매가 상기 실린더보어(12)에서 토출실(D)로 토출될 수 있도록 규제하는 압력차에 의하여 동작하는 밸브어셈블리(60)가 설치되어 있다. 상기 토출실(D)로 나온 압축된 작동유체는, 소음 및 맥동 저감을 위하여 머플러 등을 경유한 후, 응축기로 공급된다.

그리고 상술한 실린더블럭(10), 전방하우징(30), 그리고 후방하우징(50)은 볼트(B)에 의하여 체결된다. 즉, 다수개의 볼트(B)가 실린더블럭(10)과 전방하우징(30)을 관통하여 후방하우징(50) 체결되는 것에 의하여, 전체적인 압축기의 조립이 완성되는 것이다.

다음에는 상기 실린더보어(12)에서 직선 왕복운동을 수행하면서 작동유체를 압축시키는 피스톤(14)을 구동시키기 위한 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 피스톤(14)을 동작시키기 위한 구동원은 자동차의 엔진에서 전달되는 구동력이다. 엔진에서의 구동력이 동력전달장치를 통하여 구동축(20)으로 전달되어 구동축(20)이 회전하게 된다. 상기 구동축(20)은, 전방하우징(30)의 풀리축부(32) 중심에 형성된 축공(33)을 관통하여 실린더블럭(10)의 중심에 형성되어 있는 센터보어(16)에 결합되어 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고 상기 축공(33)에는 구동축(20)의 회전을 지지하기 위한 베어링(34)이 설치되어 있다.

그리고 상기 크랭크실(C)의 내부에는, 회전축(20)이 그 중심에 결합되어 고정되는 대략 원판상의 로터(22)가 설치되어 있다. 따라서 상기 로터(22)는 회전축(20)의 회전에 따라서 같이 회전한다. 상기 로터(22)의 일측에는 힌지아암(24) 이 돌출되도록 형성되어 있다. 상기 힌지아암(24)의 단부에는 일정한 길이를 가지는 슬롯(25)이 형성되어 있다.

또한 상기 구동축(20)에는 피스톤(14)을 왕복 운동시키기 위한 사판(26)이 설치되어 있다. 상기 사판(26)은 원판상으로 형성되고, 압축기의 토출 용량에 따라서 상기 구동축(20)에 대한 각도가 변할 수 있도록 설치된다. 즉 상기 사판(26)은 구동축(20)에 대하여 직교하거나 구동축(20)에 대하여 일정한 각도로 기울어진 상태로 변화할 수 있도록 상기 구동축(20)에 결합되어 있다. 상기 사판(26)의 일측에는, 상기 로터(22)의 힌지아암(24)과 연결되는 연결아암(28)이 성형되어 있다. 상기 연결아암(28)과 힌지아암(24)은 힌지핀(Pa)에 의하여 연결되어 서로 연동하여 회전하게 된다. 여기서 상기 연결핀(Pa)은 힌지아암(24)의 슬롯(25)에 연결되는데, 이는 상기 사판(26)의 각도 변화를 수용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 직선 왕복운동을 수행하는 피스톤(14)의 일측, 즉 전방에는 사판(26)과의 연결을 위한 연결부(14a)가 형성되어 있다. 상기 구동축(20)을 향하여 일부가 열려 있는 상기 연결부(14a)의 내부에는 한 쌍의 반구상 슈(14b)가 내장되어 있다. 상기 사판(26)의 가장자리부분, 즉 외주연부는 상기 연결부(14a)의 슈(14b) 사이에 결합되어 있다. 따라서 소정의 경사를 가지고 있는 상기 사판(26)이 회전하면서 그 외주연부가 상기 슈(14b)를 지나게 되면, 사판(26)의 경사에 의하여 슈(14b)를 구비하고 있는 연결부(14a)와 연결된 피스톤(14)가 실린더보어(12)의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 작동유체를 압축하게 된다.

상기 사판(26)과 로터(22) 사이의 회전축(20)에는 반경사스프링(36)이 설치 되어 있다. 상기 반경사스프링(36)의 탄성력은 상기 사판(26)의 경사각이 작아지는 방향으로 탄성력을 발휘하고, 압축기의 동작이 중지되면 사판(26)에 작용하는 힘을 흡수하는 기능을 수행하는 것이다.

그리고 상기 회전축(20)의 후방측 내부에는 냉매의 흡입을 위한 흡입유로(20a)가 형성되어 있다. 상기 흡입유로(20a)는 회전축의 후단부에서 후방으로 열린 형상으로 성형되고 흡입실(S)과 연통한다. 그리고 상기 흡입유로(20a)의 내측에는 외부와 연결되는 출구(20b)가 형성되는데, 상기 출구(20b)는 회전축(20) 내부의 흡입유로(20b)를 외부와 연통시키도록 형성되는 것이다. 그리고 상기 출구(20b)는 실린더블럭(10)의 중심부분에 형성된 연통로(23)와 선택적으로 연통할 수 있도록 되어 있다. 상기 연통로(23)는 실질적으로 센터보어(16)의 내면(회전축이 접하는 면)과 실린더보어(12)를 서로 연통시키는 것이다. 상기 흡입유로(20a)의 출구(20b)는, 회전축(20)의 회전에 따라서, 상기 연통로(23)를 통하여 복수 개의 실린더보어(12)와 순차적으로 연통하면서, 작동유체를 실린더보어(12)의 내부로 공급하게 된다.

그리고 실린더보어(12) 내부에서 압축된 작동유체는 밸브어셈블리(60)를 통하여 토출실(D)로 배출된다. 그리고 상기 피스톤(14)이 실린더보어(12)의 내부에서 상사점(도면상에서는 좌측 방향)으로 이동하게 되면, 실린더보어(12)의 내부 압력이 낮아지기 때문에, 흡입실(S)로 안내된 작동유체가 회전축(20)의 흡입유로(20a) 및 출구(20b), 그리고 상기 연통로(23)를 통하여 실린더보어(12)의 내부로 유입된다. 이러한 과정을 거치면서 복수 개의 실린더보어(12)를 통한 작동유체의 흡입 및 압축, 그리고 토출이 순차적으로 일어나게 되어, 자동차의 공조장치가 동작하게 되는 것이다.

가변용량형 사판식 압축기는 상술한 사판(26)의 경사각도를 조절하는 것에 의하여, 상기 실린더보어(12)에 설치되는 피스톤(14)의 행정거리가 조절된다. 상기 피스톤(14)의 행정거리가 조절된다는 것은 실질적으로 압축기의 압축량을 조절할 수 있다는 것을 의미하는 것이라고 할 수 있다. 상기 사판(26)의 경사각 조절은, 크랭크실과 흡입실, 그리고 토출실의 압력에 기초하여 동작하는 제어밸브와, 상술한 회전축을 포함하여 회전기구의 회전 모멘트 등이 전체적으로 작용하는 것이다. 이러한 사판의 경사각 조절은 본 발명과 직접적으로 관련되는 것은 아니어서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 가변용량형 사판식 압축기의 동작을 살펴보면, 자동차 내부의 냉동싸이클을 순환하면서 고온 저압 상태의 냉매는 상기 흡입포트(Si)를 통하여 흡입실(S)로, 그리고 회전축(20)의 후단 내부에 형성된 흡입유로(20a)로 이동한다.

그리고 상기 흡입유로(20a)내부의 작동유체는 연통로(23)를 통하여 실린더보어(12)의 내부로 공급된다. 상기 실린더보어(12) 내부에서는 사판(26)에 의하여 직선 왕복운동을 수행하는 피스톤(14)에 의하여 작동유체가 압축된다. 이렇게 하여 압축된 작동유체는 밸브어셈블리(60)를 통하여 토출실(D)로 토출된다. 그리고 상기 토출실(D)에서의 작동유체는 머플러를 통하여 소음 및 맥동을 감소시킨 후, 출구포트를 통하여 응축기로 공급된다.

여기서 상기 실린더보어(12)는 복수 개 성형되어 있고, 상기와 같은 흡입, 압축, 토출행정은 회전축(20)의 회전에 따라서 순차적으로 일어나게 된다. 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 실린더보어(12)는 제1실린더보어(12a) 내지 제5실린더보어(12e) 등의 5개로 구성되고 있다. 그리고 회전축(20)은 화살표(A) 방향으로 회전하고 있다.

이러한 상태에서, 상기 회전축(20)의 출구(20a)가 연통로(23)과 연결되고 있는 제1실린더보어(12a)와 제2실린더보어(12b)는 작동유체를 공급받는 흡입행정 중이다. 그리고 이때 상기 제3실린더보어(12c)는 압축행정이 진행중이고, 제4실린더보어(12d)는 압축행정이 거의 끝나거나 토출행정이 시작되는 상태이며, 제5실린더보어(12e)는 토출행정이 완료된 상태라고 할 수 있다.

그리고 도 2의 확대부분에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 연통로(23)는 센터보어(16) 및 실린더보어(12)를 최단거리로 연결하고 있어서 대략 각각에 직각방향으로 성형되어 있다. 이러한 상태에서, 토출 행정 중 또는 토출 행정이 완료된 시점에 있는 실린더보어(12d,12e)는 작동유체가 고압을 유지하고 있는 상태이고, 이러한 고압은 실질적으로 상기 연통로(23)에도 걸리게 된다.

상기 연통로(23)에 잔존하는 작동유체의 고압은 상기 회전축(20)을 밀게 되어 실질적으로 회전축(20)이 편심되는 결과를 초래할 수밖에 없다. 상기 회전축(20)이 편심되면, 회전축(20)과 센터보어(16) 사이에는 간극(C)이 발생하게 된다. 이렇게 발생하는 간격(C)은 인접하는 실린더보어(12) 사이에서 냉매 누설(Leak)을 초래하게 되다. 이렇게 발생하는 냉매의 누설은 실질적으로 압축기 자 체의 성능 저하라는 단점으로 나타나게 된다.

그리고 상술한 바와 같이 상기 연통로(23)는 실질적으로 실린더보어(12)와 센터보어(16)와 직각을 이루도록 형성되어 있다. 따라서 상기 연통로(23)의 내부에 잔존하는 고압의 작동유체가 상기 회전축(20)에 작용하게 되면 회전축의 회전에 대한 반력으로 작용할 수도 있다. 이러한 점도 압축기의 효율을 저하시킬 수 있는 단점으로 나타날 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안한 것으로, 회전축의 편심량을 최소화함으로써 작동유체의 누설을 최대한 방지할 수 있도록 하여 압축기의 성능을 향상시키는 것을 주된 목적으로 한다.

그리고 본 발명에서는 실린더보어와 센터보어를 연결하면서 실린더보어 내부로 작동유체를 공급하는 연통로 내부에 잔존하는 작동유체의 고압을 회전축을 회전시키는 동력의 일부로 이용함으로써 압축기의 소모 동력을 줄여 성능을 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 중심부에 성형된 센터보어와, 상기 센터보어의 외측에 원형으로 배열되는 다수개의 실린더보어를 구비하는 실린더블럭과; 상기 실린더블럭의 전방에 결합되어 크랭크실을 형성하는 전방하우징; 상기 실린더블럭의 후방에 결합되어 흡입실 및 토출실을 형성하는 후방하우징; 상기 전방하우징을 통과하여 실린더보어의 센터보어에 회전 가능하게 지지되고, 후단부에는 상기 흡입실과 연통하고 외측으로 작동유체를 내보내기 위한 출구가 성형된 흡입유로를 구비하는 회전축을 포함하는 압축기에 있어서: 상기 회전축의 흡입유로의 출구를 통하여 공급되는 작동유체를 실린더보어에 공급하기 위한 연통로를, 일정한 경사(α)를 가지는 상태로 상기 센터보어와 상기 실린더보어 사이를 서로 연결하되 상기 회전축(120)의 회전반대방향으로 경사지도록 성형하는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

실린더보어와 센터보어를 연결하는 연통로를 경사지게 형성하는 것에 의하여, 연통로 내부의 고압의 작동유체의 힘의 일부를 회전축의 회전에 이용할 수 있음과 동시에 회전축을 편심시키는 방향으로 작용하는 힘을 억제할 수 있게 된다.

그리고 상기 연통로에 노출되는 회전축의 외면에는, 작동유체의 압력이 걸릴 수 있는 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 홈에 의하여, 작동유체의 압력이 회전축에 접촉하는 힘을 최대한 회전축의 회전에 이용할 수 있게 된다.

그리고 이러한 홈은 상기 연통로와 직각을 이루는 직각부를 포함하도록 성형하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 실린더보어와 센터보어를 소정의 경사각을 가지는 연통로에 의하여 연결하고 있다. 이러한 연통로에 의하면, 그 내부에 잔류하는 고압의 작동 유체가 회전축에 작용하는 경우, 작동 유체에 의한 힘의 일부를 회전축의 회전력으로 이용할 수 있게 된다. 따라서 회전축을 회전시키기 위한 소모 동력을 줄일 수 있게 되어 소비전력의 저감 및 압축기 성능의 향상을 달성할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

그리고 실질적으로 연통로에 잔류하는 고압의 작동 유체에 의한 힘의 일부를 회전축의 회전 동력의 일부로 이용할 수 있다는 것은, 실질적으로 회전축을 편심시키는 방향으로 작용하는 힘이 종래의 것에 비하여 현저하게 감소될 수 있다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 회전축의 편심량을 줄임으로써 작동 유체의 누설 등을 방지할 수 있어서 실질적인 압축기의 성능 향상이라는 효과 도 기대할 수 있음은 당연하다고 할 수 있다.

다음에는 도면에 도시된 실시예에 기초하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명이 적용된 가변용량형 사판식 압축기에서 사판과 관련된 구성을 제외한 전체적인 개략적 구성만을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다. 이하 도 3과 관련된 설명에서 본 발명과 관련된 부분에 대해서만 설명하기로 하고 상술한 바와 같은 종래의 기술에서 설명된 부분에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 압축기는, 다수 개의 실린더보어(112)를 구비하는 실린더블럭(110)과, 상기 실린더블럭(110)의 전방에 장착되는 전방하우징(130), 그리고 상기 실린더블럭(110)의 후방에 장착되는 후방하우징(150)으로 구성되고 있다.

상기 실린더블럭(110)에는 실린더보어(112)가 원주상으로 배열되도록 형성되어 있다. 상기 실린더보어(112)의 내부에는 도시하지 않은 피스톤이 결합되고, 상기 피스톤의 왕복운동에 의하여 그 내부에서 작동유체가 압축된다.

그리고 상기 실린더블럭(110)의 전방에는 전방하우징(130)이 고정되는데, 상기 전방하우징(130)은 상기 실린더블럭(110)과의 사이에서 크랭크실(132)을 형성한다. 그리고 상기 전방하우징(130)의 전면에는 엔진에서 동력을 전달받기 위한 풀리축부(134)가 돌출되도록 성형되어 있다. 상기 풀리축부(134)에 장착되는 풀리를 통하여 엔진에서의 동력이 전달되어 회전축(120)을 회전시키게 된다.

상기 실린더블럭(110)의 후방에는 후방하우징(150)이 결합된다. 상기 후방하우징(150)은, 그 전면에서 오목하게 형성된 흡입실(152)과 토출실(114)를 구비하고 있다. 그리고 엔진에서 전달되는 동력에 의하여 회전하는 회전축(120)이, 전방하우징(130)의 축공(136)과 실린더블럭(110)의 센터보어(118)을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

상기 회전축(120)의 후단 내부에는, 작동유체를 실린더보어(112)의 내부로 안내하기 위한 흡입유로(122)가 형성되어 있다. 상기 흡입유로(122)는, 후단부가 열려 있어서, 흡입실(152)와 연통하도록 형성되어 있다. 그리고 상기 회전축(120)의 흡입유로(122)의 내측벽에는 외부와 연통할 수 있도록 출구(124)가 형성되어 있고, 상기 출구(124)는 흡입유로(122)의 내부로 유입된 작동유체가 외부로 공급되기 위한 부분이다. 상기 흡입유로(122)의 출구(124)와 연통할 수 있는 위치의 실린더블럭(110)의 내측벽 부분에는 연통로(114)가 형성되어 있다. 즉, 상기 연통로(114)는 실린더블럭(110)의 센터보어(118)와 실린더보어(112)를 서로 연결하는 부분으로, 상기 실린더보어(112)의 내부로 작동유체를 공급할 수 있도록 형성되는 부분이다. 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 연통로(114)는 각각의 실린더보어(112)와 센터보어(118)를 서로 연통시키고 있음을 알 수 있다.

도 4의 확대도 부분에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 실린더보어(112)와 센터보어(118)를 서로 연통시키는 연통로(114)가 일정한 경사(α)를 가지는 상태로 실린더보어와 센터보어를 서로 연결하고 있음을 알 수 있다. 여기서 화살표(S)로 표시한 것은 회전축(120)의 회전 방향이다.

이와 같이 회전축(120)의 회전 방향을 고려하면, 상기 연통로(114)는, 실린더보어(112)에서 센터보어(118)와 연결될 때, 회전축(120)의 회전반대방향으로 경사지도록 성형되고 있음을 알 수 있다. 즉, 연통로(114)는 실린더보어(112)에서 회전축의 회전반대방향을 따라 경사를 가지면서 상기 센터보어(118)와 연통하도록 성형되고 있음을 알 수 있다.

따라서 상기 연통로(114) 내부에서 잔류하는 작동유체의 압력은, 일정 각도(α) 경사진 방향으로 회전축(120)에 작용하게 된다. 즉 연통로(114) 내부에 잔존하는 작동유체의 압력이 상기 회전축(120)에 작용하는 힘은, 회전축에 직각으로 작용하는 힘과, 회전축에 법선 방향으로 작용하는 힘의 두 가지 분력으로 나눌 수 있다.

먼저, 회전축에 직각으로 작용하는 분력을 고려할 수 있는데, 이는 실질적으로 종래의 것보다 작은 힘이 될 수밖에 없다. 종래의 구조에 있어서는, 연통로(114)의 내부에 있는 작동유체의 압력은 회전축의 중심에 대하여 직각으로 작용하기 때문에 작동유체에 의한 압력의 모든 힘이 회전축을 편심시키는 방향으로 작용하였다. 그러나 본 발명에 의하면, 상기 연통로(114)가 일정한 경사를 가지고 있어서, 그 내부에 있는 작동유체의 압력에 의하여 회전축에 작용하는 힘의 일부 분력만이 상기 회전축(120)을 편심시키는 방향으로 작용하게 된다. 따라서 상기와 같이 연통로(114)를 경사 상태로 실린더보어(112)에서 센터보어(118)로 연결하는 것에 의하여, 실질적으로 압축 및 토출과정에서 상기 연통로(114)에 남아 있는 작 동유체의 고압에 의하여 회전축(120)이 편심되는 것을 최대한 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한 회전축(120)의 편심이 억제된다는 것은 작동유체의 누설을 최대한 억제할 수 있다는 것과 동일한 의미를 가지는 것임은 상술한 바와 같다.

그리고 작동유체의 고압에 의하여 회전축에 작용하는 다른 하나의 분력은 회전축(120)의 회전방향을 따르는 법선 방향으로 작용하는 힘이라고 할 수 있다. 이러한 방향의 힘은 실질적으로 회전축(120)의 회전방향으로 작용하는 힘으로, 회전축(120)의 회전력을 더욱 높이는 결과로 나타나게 될 것이다. 따라서 이러한 힘은 회전축(120)을 회전시키기 위한 소모 동력을 줄이는 결과, 즉 전기 소비량을 줄일 수 있는 것임을 알 수 있다.

도 4의 확대도 부분에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 회전축(120)에는 상기 연통로(114) 내부의 작동유체의 고압이 걸릴 수 있는 홈(125)이 형성되어 있다. 상기 홈(125)은, 작동 유체의 고압이 면압으로 작용하여, 상기 회전축(120)을 보다 효율적으로 회전시킬 수 있도록 성형되는 것이다. 즉, 상기 홈(125)을 오목하게 성형하게 되면, 회전축(120)의 원주형상의 외측면에 고압이 걸리는 것보다, 고압의 작동유체에 의한 면압이 더욱 효율적으로 걸릴 수 있게 된다. 그리고 이러한 홈(125)에 의한 면압의 증가는 실질적으로 회전축(120)을 회전시키는 보다 효율적인 힘으로 작용하게 될 것이다.

그리고 상기 홈(125)은, 연통로(114)의 경사각과 직각을 이루는 직각부(125a)를 포함하도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 경사각과 직각을 이루는 직각부(125a)는 경사진 연통로(114)를 통하여 전달되는 작동유체의 고압과 직각으 로 만나게 되어 작동유체에 의한 최대의 면압이 걸리게 된다. 따라서 상기 직각부(125a)의 구성으로 인하여 작동유체의 압력은 가장 효율적으로 회전축(120)을 회전시킬 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의한 압축기의 개략적인 동작과정과 그 과정에서 연통로(114) 내부에 잔류하는 작동유체의 압력이 회전축이 미치는 영향에 대하여 살펴보기로 한다.

자동차의 냉동싸이클을 순환하면서 증발기를 통하여 열교환된 고온 저압의 작동유체는 흡입실(152)에서 회전축(120)의 흡입유로(122)로 유입된다. 흡입유로(122)의 출구(124)를 통하여 나온 작동유체는 연통로(114)를 거쳐서 실린더보어(112)의 내부로 유입된다. 상기 실린더보어(112) 내부로 유입된 작동유체는, 압축된 후 토출실(154)로 토출된다.

여기서 상기 실린더보어(112)는 복수 개 성형되어 있고, 상기와 같은 흡입, 압축, 토출행정은 회전축(120)의 회전에 따라서 순차적으로 일어나게 된다. 제1실린더보어(12a) 내지 제5실린더보어(12e)로 구성되는 다수 개의 실린더보어는, 각각 순차적으로 흡입, 압축, 그리고 토출 행정을 진행하게 된다. 그리고 회전축(120)은 화살표(S) 방향으로 회전하고 있다.

도 4에서 상기 회전축(120)의 출구(124)가 연통로(114)과 연통하고 있는 제1실린더보어(112a)는 작동유체를 공급받는 흡입행정 중이고, 회전축(120)을 중심으로 시계방향으로 배열된 제2실린더보어(112b)는 흡입 행정이 막 시작되기 시작하는 상태이다. 그리고 상기 제3실린더보어(112c)는 압축행정이 진행중이고, 제4실린더 보어(112d)는 압축행정이 거의 끝나거나 토출행정이 시작되는 상태이며, 제5실린더보어(112e)는 토출행정이 완료된 상태라고 할 수 있다.

이와 같은 과정이 반복되는 과정중에서, 예를 들면 토출행정 또는 압축 행정 등에서 연통로(114) 내부의 작동 유체가 고압으로 유지되는 상태를 살펴보면, 경사진 연통로(114) 내부에 있는 작동 유체의 고압은, 일부는 회전축을 회전시키는 방향으로 작용하게 되고, 다른 일부는 회전축에 직각으로 작용하게 된다.

여기서 회전축(120)에 직각으로 작용함으로써 회전축(120)의 편심의 원인으로 되는 힘은, 실질적으로 종래의 것에 비하여 현저하게 작은 힘이라는 것은 상술한 바와 같다. 그리고 상기 회전축(120)에 법선 방향으로 작용하는 일부의 힘은 실질적으로 회전축을 구동시키는 구동력으로 작용하게 됨을 알 수 있다. 더욱이 회전축(125)의 외측면에 홈(125)을 형성하는 것에 의하여 연통로(114) 내의 고압은 더욱 효율적으로 회전축을 회전시키는 일부의 힘으로 이용될 수 있다. 따라서 궁극적으로는 압축기의 성능을 향상시킬 수 있게 될 것이다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다. 그리고 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 그 보호범위가 결정되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 예시 단면도.

도 2는 일반적인 사판식 압축기의 실린더블럭 부분의 단면도.

도 3은 본 발명의 사판식 압축기의 개략적 구성을 보인 예시 단면도.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

110: 실린더블럭 112: 실린더보어

114: 연통로 120: 회전축

122: 흡입유로 124: 출구

134: 크랭크실

Claims (3)

1. 중심부에 성형된 센터보어(118)와, 상기 센터보어의 외측에 원형으로 배열되는 다수개의 실린더보어(112)를 구비하는 실린더블럭(110)과;

   상기 실린더블럭의 전방에 결합되어 크랭크실(132)을 형성하는 전방하우징(130);

   상기 실린더블럭의 후방에 결합되어 흡입실(152) 및 토출실(154)을 형성하는 후방하우징(150);

   상기 전방하우징을 통과하여 실린더보어의 센터보어에 회전 가능하게 지지되고, 후단부에는 상기 흡입실과 연통하고 외측으로 작동유체를 내보내기 위한 출구(124)가 성형된 흡입유로(122)를 구비하는 회전축(120)을 포함하는 압축기에 있어서:

   상기 회전축의 흡입유로(122)의 출구(124)를 통하여 공급되는 작동유체를 실린더보어(112)에 공급하기 위한 연통로(114)를, 일정한 경사(α)를 가지는 상태로 상기 센터보어(118)와 상기 실린더보어(112) 사이를 서로 연결하되 상기 회전축(120)의 회전반대방향으로 경사지도록 성형하고,

   상기 연통로(114)에 노출되는 회전축의 외면에는, 작동유체의 압력이 걸릴수 있는 홈(125)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 홈(125)은 상기 연통로(114)와 직각을 이루는 직각부(125a)를 포함하고 있는 압축기.

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