KR101843756B1

KR101843756B1 - 가변 용량형 사판식 압축기

Info

Publication number: KR101843756B1
Application number: KR1020120044427A
Authority: KR
Inventors: 윤영섭; 송세영; 신인철; 임권수
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2018-03-30
Also published as: KR20130121330A

Abstract

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 크랭크실(121)로부터 흡입실(131)로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하고, 분리된 오일을 저장하는 오일 챔버(830)가 밸브유니트(500)와 인접한 위치에 구비된 오일 분리기(800)가 설치되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 가변 용량형 사판식 압축기는 가변 작동시 급기통로(600)를 유동하던 냉매가 수용실(113)로 역류되는 현상이 일어나더라도 크랭크실(121)에 대한 압력 조절이 정상적으로 이루어질 수 있게 되고, 크랭크실(121)로 복귀되는 오일의 온도 하강이 유도되어 크랭크실(121)의 온도 상승이 방지될 수 있게 된다.

Description

가변 용량형 사판식 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사판의 회전에 따라 왕복 운동하는 복수의 피스톤에 의해 외부 냉매라인으로부터 흡입한 냉매를 압축한 후 다시금 외부 냉매라인으로 배출함에 있어서, 냉매 중에 포함된 오일을 효과적으로 분리하여 크랭크실로 복귀시킬 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔다. 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을, 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

위와 같은 다양한 형태의 압축기 중 상기 사판식 압축기는 에어컨 스위치의 온/오프에 따라 구동되는데, 압축기가 구동되면 증발기의 온도가 하강 되고, 압축기가 정지되면 증발기의 온도가 상승 된다.

한편, 사판식 압축기로는 고정 용량형 타입과 가변 용량형 타입이 있다. 이들 압축기는 차량의 엔진의 회전력으로부터 동력을 전달받아 구동되는데, 상기 고정용량형 타입에는 전자 클러치가 구비되어 사판식 압축기의 구동을 제어한다. 그러나 상기 전자클러치가 구비된 고정 용량형 타입의 경우, 압축기의 구동시 또는 정지시 차량의 RPM이 유동하여 안정적인 차량운행을 방해하는 문제점이 있었다.

따라서, 최근에는 클러치가 구비되지 않고, 차량의 엔진의 구동과 함께 항상 구동되며, 사판의 경사각을 변화시켜 토출 용량을 변화시킬 수 있는 가변 용량형 타입이 널리 사용되고 있다. 이러한 가변 용량형 사판식 압축기에는 일반적으로 냉매 토출량의 조절을 위하여 사판의 경사각 조절을 위한 압력조절밸브가 사용된다.

한편, 도 1은 종래의 가변 용량형 사판식 압축기의 전체적인 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 오일 분리구조의 일례를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 위와 같은 종래의 가변 용량형 사판식 압축기의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

복수의 실린더 보어(111)가 형성된 실린더 블럭(110)의 전,후방에 전방헤드(120)와 후방헤드(130)가 각각 결합되어 하우징(100)을 형성하고, 실린더 블럭(110)의 중앙부에는 센터 보어(112)가 형성된다.

전방헤드(120)의 내측에는 크랭크실(121)이 구획되어 있고, 후방 헤드(130)의 내측에는 흡입실(131)과 토출실(132)이 구획되어 있다.

회전축(200)은 크랭크실(121)을 관통하면서 회전 가능하도록 설치되며, 회전축(200)의 전단부는 상기 전방헤드(120)로부터 돌출하도록 배치되고, 후단부는 상기 실린더 블럭(110)의 중앙부에 형성된 센터 보어(112)에 삽입되며, 센터 보어(112)에 삽입된 단부에는 오일 분리기(S)가 설치된다.

상기 회전축(200)에는 사판(300)이 설치되어 회전축(200)과 일체로 회전하고, 냉매 토출량이 조절될 수 있도록 회전축(200)에 대한 각도가 가변될 수 있게 설치된다.

상기 사판(300)의 가장자리 부분에는 복수의 피스톤(400)이 슈(310)를 매개로 상대 이동 가능하게 미끄럼 지지되고, 상기 복수의 피스톤(400)의 실린더 보어(111)의 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 냉매를 압축한다.

한편, 상기 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 사이에는 냉매를 흡입, 배출하는 밸브유니트(500)가 설치되고, 이 밸브유니트(500)에는 다수의 흡입밸브 및 토출밸브가 형성되어 있다. 또한, 상기 토출실(132)과 크랭크실(121)은 급기통로(600)를 통해 연통하고, 상기 크랭크실(121)과 흡입실(131)은 추기통로(700)를 통해 연통하며, 상기 급기통로(600)의 중간에는 급기통로(600)의 개방도를 조절하여 사판(300)의 경사각을 가변시키는 압력조절밸브(V)가 연결된다.

한편, 상기 실린더 블럭(110)의 센터 보어(112)의 후측 일정 부분은 오일 분리기(S)를 수용하고 냉매 및 오일을 수용하는 수용실(113)을 구성하며, 도시된 것처럼 상기 회전축(200)의 중앙부에는 상기 크랭크실(121)과 수용실(113)을 연통하는 냉매 통로(210)가 형성될 수 있다.

한편, 상기 크랭크실(121)과 흡입실(131)의 연통은 상기 추기통로(700)만으로 이루어지는 것은 아니며, 도 2에 도시된 것처럼 추기통로(700)가 상기 수용실(113) 및 밸브유니트(500)에 형성된 오리피스(510)를 경유하여 크랭크실(121)과 흡입실(131)을 연통시킨다.

한편, 상기 급기통로(600)는 상기 압력조절밸브(V)와 크랭크실(121) 사이의 일부분이 상기 수용실(113)의 하방을 경유하도록 되어 있고, 오일 분리기(S)를 통해 냉매로부터 분리된 오일은 상기 급기통로(600)를 통해 크랭크실(121)로 복귀된다.

그런데, 상술한 종래의 가변 용량형 사판식 압축기의 오일 분리 구조에서는 가변 작동시 상기 수용실(113)의 압력이 압력조절밸브(V)를 통과한 냉매가 유동하는 급기통로(600)의 압력보다 낮아지면서 급기통로(600)를 유동하던 냉매가 수용실로(113)로 유입된 후 오리피스(510)를 통해 흡입실(131)로 바로 유출됨으로써, 크랭크실(121)에 대한 압력 조절이 제대로 이루어지지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 수용실(113)내에서 오일 분리기(S)에 의해 냉매로부터 분리된 오일은 상기 급기통로(600) 또는 추기통로(700)를 통해 수용실(113)로 유입되는 고온의 냉매와 접촉되어 온도가 상승하였고, 이처럼 온도가 상승한 오일이 크랭크실(121)로 복귀되면서 크랭크실(121)의 온도가 상승함으로써, 압축기의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 크랭크실로부터 흡입실로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하는 오일 분리기에 분리된 오일을 별도로 저장할 수 있는 오일 챔버를 밸브유니트와 인접한 위치에 형성하고, 분리된 오일을 별도의 오일 복귀통로를 통해 크랭크실로 복귀시킴으로써, 가변 작동시 급기통로를 유동하던 냉매가 수용실로 역류되는 현상이 일어나더라도 크랭크실에 대한 압력 조절이 정상적으로 이루어질 수 있고, 크랭크실로 복귀되는 오일의 온도 하강이 유도되어 크랭크실의 온도 상승이 방지될 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 복수의 실린더 보어와 센터 보어 및 센터 보어의 후측 일정 부분을 구성하는 수용실이 형성된 실린더 블럭, 상기 실린더 블럭 앞쪽에 배치되고 크랭크실이 형성된 전방헤드, 및 상기 실린더 블럭 뒤쪽에 배치되고 흡입실과 토출실이 형성된 후방헤드로 이루어져 외부 몸체를 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측을 관통하여 회전 가능하게 장착되는 회전축과, 상기 회전축 상에 설치되어 회전축과 일체로 회전하고, 냉매 토출량이 조절될 수 있도록 상기 회전축에 대한 각도가 가변될 수 있게 설치되는 사판과, 상기 사판에 연결되어 상기 사판의 회전에 의해 상기 실린더 보어의 내주면을 따라 직선 왕복운동하는 복수의 피스톤과, 상기 실린더 블럭과 후방헤드 사이에 설치되어 냉매를 흡입, 배출하는 밸브유니트와, 상기 토출실과 크랭크실을 연통하는 급기통로와, 상기 크랭크실과 흡입실을 연통하는 추기통로와, 상기 수용실 내에서 상기 회전축에 결합되어 회전 작동함으로써, 상기 크랭크실로부터 흡입실로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하고, 분리된 오일을 저장하는 오일 챔버가 상기 밸브유니트와 인접한 위치에 구비된 오일 분리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 오일 분리기는 상기 회전축에 일 측면이 결합되는 원축 형상의 몸체와, 이 몸체의 회전 중심에 대해 편심되는 위치에서 몸체의 일 측면과 타 측면을 관통하도록 형성되는 오일 분리 홀과, 상기 몸체의 타 측면에 함입 형성되어 일정 공간을 보유하는 오일 챔버를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 오일 분리 홀은 직경이 다른 부분 홀들이 연속되어 형성된 구조로 이루어지고, 입구측에서 출구측으로 직경이 커지도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 회전축의 단부에는 결합 돌기가 형성되고, 상기 오일 분리기의 몸체에는 상기 결합 돌기가 삽입되는 결합 홈이 형성되며, 상기 회전축과 상기 몸체 사이에는 탄성 부재가 개재되어 상기 오일 분리기는 상기 회전축에 대해 축방향으로 탄성 지지되도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기 오일 챔버에는 냉매로부터 원심 분리된 오일을 상기 크랭크실로 복귀시키는 오일 복귀통로가 연결되는 것이 바람직하다.

상기 급기통로는 상기 오일 분리기의 오일 챔버 반대 측에서 상기 수용실과 연통하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.

상술한 바와 같은 가변 용량형 사판식 압축기에 따르면, 크랭크실로부터 흡입실로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하는 오일 분리기에 분리된 오일을 별도로 저장할 수 있는 오일 챔버를 밸브유니트와 인접한 위치에 형성하고, 분리된 오일을 별도의 오일 복귀통로를 통해 크랭크실로 복귀시킴으로써, 가변 작동시 급기통로를 유동하던 냉매가 수용실로 역류되는 현상이 일어나더라도 크랭크실에 대한 압력 조절이 정상적으로 이루어질 수 있게 되고, 크랭크실로 복귀되는 오일의 온도 하강이 유도되어 크랭크실의 온도 상승이 방지될 수 있게 된다.

도 1은 종래의 가변 용량형 사판식 압축기의 전체적인 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 오일 분리구조의 일례를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 오일 분리구조의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 오일 분리기와 회전축의 결합구조를 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 도시된 오일 분리기를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 오일 분리구조의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 도시된 오일 분리기와 회전축의 결합구조를 나타낸 도면.
도 8은 도 6에 도시된 오일 분리기를 나타낸 사시도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 오일 분리구조의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 오일 분리기와 회전축의 결합구조를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3에 도시된 오일 분리기를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 오일 분리구조의 다른 실시예를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6에 도시된 오일 분리기와 회전축의 결합구조를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6에 도시된 오일 분리기를 나타낸 사시도이다.

도 3 내지 도 8을 참조하되, 앞서 설명된 도 1을 부분적으로 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 크게 하우징(100)과, 회전축(200)과, 사판(300)과, 복수의 피스톤(400)과, 밸브유니트(500)와, 급기통로(600)와, 추기통로(700)와, 오일 분리기(800)를 포함한다.

상기 하우징(100)은 가변 용량형 사판식 압축기의 외부 몸체를 이루는 부분으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 실린더 블럭(110)과 전방헤드(120) 및 후방헤드(130)로 이루어진다. 여기에서, 상기 실린더 블럭(110)은 하우징(100)의 길이방향으로 중간 부분에 배치되는 관체로서, 도시된 것처럼 내부에 회전축(200)을 수용할 수 있는 센터 보어(112)는 물론, 복수의 피스톤(400)을 수용할 수 있는 실린더 보어(111)가 형성되어 있다.

상기 전방헤드(120)와 후방헤드(130)는 위 실린더 블럭(110) 앞뒤의 개방단을 마감하는 통체로서, 상기 전방헤드(120)는 실린더 블럭(110)을 향해 후단이 개방되어 사판(300)의 회전 공간인 크랭크실(121)을 확보하면서 경사조정기구(320)를 수용할 수 있는 형상으로 이루어진다.

상기 후방헤드(130)는 상기 실린더 블럭(110)을 향해 전단이 개방된 형상으로 이루어지며, 흡입행정시 실린더 블럭(110)의 실린더 보어(111)로 냉매를 공급하는 흡입실(131)과 압축행정시 실린더 보어(111) 내의 냉매가 배출되는 토출실(132)이 형성되어 있다. 또한, 상기 후방헤드(130)의 외벽면에는 상기 흡입실(131) 및 토출실(132)로 각각 연결되는 흡입포트(133)와 토출포트(미도시)가 형성된다.

상기 회전축(200)은 외부 구동원의 회전 구동력을 압축기의 내부로 전달하는 수단으로서, 그 전단부는 하우징(100)의 일측 즉, 전방헤드(120)의 중심부분을 관통하여 회전 가능하게 장착되고, 후단부는 상기 실린더 블럭(110)의 중앙부에 형성된 센터 보어(112)에 삽입되고, 회전 가능하게 장착된다. 또한, 상기 전방헤드(120)의 외부로 노출된 회전축(200)의 일단에는 회전풀리(140)가 결합되며, 이 회전풀리(140)를 통해서 외부의 회전 구동력이 상기 회전축(200)으로 전달되어 회전축(200)이 회전하게 된다.

상기 사판(300)은 상기 회전축(200)의 회전 구동력을 피스톤(400)의 왕복 직선운동으로 전환하는 수단으로서, 회전축(200) 상에 경사진 상태로 장착되어, 회전축(200)과 함께 회전하도록 되어 있다. 이때, 사판(300)의 가장자리 부분에는 복수의 슈(310)가 원주방향으로 장착되어 이 슈(310)를 통해 복수의 피스톤(400)이 상대 이동 가능하게 미끄럼 지지된다.

또한, 상기 사판(300)은 냉매 토출 용량이 조절될 수 있도록 회전축(200)에 대한 경사각도가 가변되도록 설치되며, 도 1에 도시된 것처럼 회전축(200)에 대한 사판(300)의 경사가 90°인 경우, 피스톤(400)의 왕복 운동이 사라지므로 회전축(200)은 공회전하게 된다. 반대로, 사판(300)이 회전축(200)에 대해 경사지게 되면 피스톤(400)이 실린더 보어(111) 내에서 왕복 운동을 하면서 냉매를 압축하게 된다.

상기 복수의 피스톤(400)은 사판(300)에 의해 실린더 보어(111)의 내부를 왕복 운동하면서 냉매를 압축하는 수단으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 사판(300)의 가장자리 부분에 슈(310)를 통해 상대 이동 가능하게 연결되며, 사판(300)의 회전에 의해 실린더 블럭(110)의 실린더 보어(111) 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 후방헤드(130)의 흡입포트(133)를 통해 상기 실린더 보어(111) 안으로 흡입한 냉매를 후방헤드(130)의 토출포트(미도시)를 통해 외부의 냉매라인으로 토출시키도록 되어 있다.

한편, 도 3 및 도 6에 도시된 것처럼 상기 실린더 블럭(110)의 센터 보어(112)의 후측 일정 부분은 오일 분리기(800)를 수용하고 냉매 및 오일을 수용하는 수용실(113)을 구성하며, 회전축(200)의 중앙부에는 상기 크랭크실(121)과 수용실(113)을 연통하는 냉매 통로(210)가 형성될 수 있다. 이러한 냉매 통로(210)는 후술할 추기통로(700)와 유사한 역할을 하며, 추기통로(700)를 대신하여 형성될 수도 있으며, 추기통로(700)와 더불어 함께 형성될 수도 있다.

상기 밸브유니트(500)는 상기 전방헤드(120) 또는 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 간에 냉매가 유통될 수 있도록 냉매의 흡입, 배출을 조절하기 위한 것으로서, 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 사이에 설치되며, 이러한 밸브유니트(500)에는 다수의 흡입밸브 및 토출밸브가 형성되어 있다.

상기 급기통로(600)는 상기 토출실(132)과 크랭크실(121)이 연통하도록 하기 위한 냉매 유동 통로이며, 이러한 급기통로(600)의 중간에는 급기통로(600)의 개방도를 조절하여 사판(300)의 경사각을 가변시키는 압력조절밸브(V)가 연결된다.

상기 추기통로(700)는 상기 크랭크실(121)과 흡입실(131)이 연통하도록 하기 위한 냉매 유동 통로이며, 상기 크랭크실(121)과 흡입실(131)의 연통은 상기 추기통로(700)만으로 이루어지는 것은 아니며, 도 3 및 도 6에 도시된 것처럼 추기통로(700)가 상기 수용실(113) 및 밸브유니트(500)에 형성된 오리피스(510)를 경유하여 크랭크실(121)과 흡입실(131)을 연통시킨다. 이러한 크랭크실(121)과 흡입실(131) 간의 연통은 회전축(200)의 중앙부에 형성된 냉매 통로(210)에 대해서도 마찬가지이다.

상기 오일 분리기(800)는 상기 수용실(113) 내에서 상기 회전축(200)에 결합되어 회전 작동함으로써, 상기 크랭크실(121)로부터 흡입실(131)로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하기 위한 것으로서, 상기 회전축(200)에 일 측면이 결합되는 원축 형상의 몸체(810)와, 이 몸체(810)의 회전 중심에 대해 편심되는 위치에서 몸체(810)의 일 측면과 타 측면을 관통하도록 형성되는 오일 분리 홀(820)과, 상기 몸체(810)의 타 측면에 함입 형성되어 일정 공간을 보유하는 오일 챔버(830)를 포함하고, 상기 오일 챔버(830)의 중심부에는 와셔(W)가 결합하는 중심 돌기(811)가 형성된다. 여기서, 상기 오일 분리기(800)에 구비되는 오일 챔버(830)는 상기 밸브유니트(500)와 인접한 곳에 위치된다. 위와 같이, 오일 분리 홀(820)이 몸체(810)의 회전 중심에 대해 편심되는 위치에 형성됨으로써, 오일 분리 홀(820)로 유입되는 냉매에 작용하는 원심력이 증가할 수 있게 되어 오일 분리 효율이 높아질 수 있게 된다.

상기 오일 분리 홀(820)은 직경이 다른 부분 홀들(821,822)이 연속되어 형성된 구조로 이루어지고, 입구측에서 출구측으로 직경이 커지도록 형성되는 것이 바람직하다. 위와 같이 오일 분리 홀(820)의 직경이 다단으로 증가하도록 구성됨으로써, 오일 분리 홀(820)로 유입되는 냉매에 작용하는 원심력이 입구측 부분 홀(821)로부터 출구측 부분 홀(822)로 이동될 때 증가하게 되어 오일 분리 효율이 더욱 향상될 수 있게 된다.

상기 오일 분리 홀(820)로 유입되는 냉매에 포함된 오일은 냉매가 상기 오일 분리 홀(820)의 내벽에 충돌함에 따라 원심 분리되며, 분리된 오일은 오일 챔버(830)에 일시적으로 저장된다.

한편, 상기 오일 챔버(830)에는 냉매로부터 원심 분리된 오일을 상기 크랭크실(121)로 복귀시키는 오일 복귀통로(900)가 흡입실(131)과 인접하여 연결된다.

한편, 상기 급기통로(600)는 도 3 및 도 6에 도시된 것처럼 오일 분리기(800)의 오일 챔버(830) 반대 측에서 상기 수용실(113)과 연통하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전축(200)과 오일 분리기(800)의 결합 구조는 도 3 내지 도 5에 도시된 일 실시예와 도 6 내지 도 8에 도시된 다른 실시예로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 일 실시예의 경우, 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼 회전축(200)의 단부에 직방체 형상의 결합 돌기(220)가 형성되고, 상기 오일 분리기(800)의 몸체(810)에는 상기 직방체 형상의 결합 돌기(220)가 삽입될 수 있는 형상으로 이루어진 결합 홈(812)이 형성된다. 이때, 상기 회전축(200)과 상기 몸체(810) 사이에는 판 스프링 형상의 탄성 부재(240)가 개재됨으로써, 상기 오일 분리기(800)는 상기 회전축(200)에 탄성 지지되어 상기 밸브유니트(500) 방향으로 밀착되며, 이에 따라 상기 오일 분리기(800)에 형성된 오일 챔버(830)는 상기 밸브유니트(500)에 의해 전면이 폐쇄되어 상기 수용실(113) 내부에서 어느 정도 독립된 공간으로 유지될 수 있게 된다.

한편, 상기 다른 실시예의 경우, 도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼 회전축(200)의 단부에 원축 형상의 결합 돌기(220')가 형성되고, 오일 분리기(800)의 몸체(810)에는 상기 원축 형상의 결합 돌기(220')가 삽입될 수 있는 형상으로 이루어진 결합 홈(812')이 형성된다. 이때, 상기 회전축(200)과 상기 몸체(810) 사이에는 코일 스프링 형상의 탄성 부재(250)가 개재되며, 상기 결합 돌기(220') 및 결합 홈(812')에는 각각 핀 홀(221,840)이 형성되고, 상기 핀 홀(221,840)에는 핀(P)이 결합되어 상기 회전축(200)과 오일 분리기(800) 사이의 축방향 상대 이동을 가이드 한다.

이하에서는 도 1을 부분적으로 참조하고 도 3 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 작동을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 왕복 운동하는 복수의 피스톤에 의해 외부 냉매라인으로부터 흡입포트(131)를 통해 흡입한 냉매를 압축한 후 다시금 외부 냉매라인으로 배출함에 있어서, 사판(300)의 경사를 가변시켜 냉매의 토출량을 조절한다.

즉, 사판(300)이 회전축(200)에 대해 최대로 경사진 상태로 회전할 때, 각 피스톤(400)의 행정은 최대가 되고, 이때, 냉매의 토출 용량은 최대가 된다. 반대로, 사판(300)의 경사가 도 1에 도시된 것처럼 90°로 된 경우에는, 각각의 피스톤(400)은 왕복 운동이 사라지고 실린더 보어(111) 내에서 정지 상태를 유지하고, 냉매의 토출 용량은 최소가 된다.

한편, 가변 용량형 사판식 압축기의 가변 작동시 상기 사판(300)의 경사가 가변됨에 따라 상기 오일 분리기(800)가 수용된 수용실(113)의 압력이 압력조절밸브(V)를 통과한 냉매가 유동하는 급기통로(600)의 압력보다 낮아질 경우 급기통로(600)를 유동하던 냉매가 수용실로(113)로 유입될 수 있다. 그러나 본 발명에 적용된 상기 오일 분리기(800)에는 냉매로부터 원심 분리된 오일을 저장하는 오일 챔버(830)가 밸브유니트(500)에 의해 전면이 폐쇄되어 상기 수용실(113) 내부에서 별도의 독립된 공간으로 존재하고, 상기 급기통로(600)는 상기 오일 분리기(800)의 오일 챔버(830) 반대 측에서 상기 수용실(113)과 연통하기 때문에, 급기통로(600)로부터 수용실(113)로 유입된 냉매는 종래처럼 곧바로 오리피스(510)를 통해 흡입실(131)로 유출되지 않을 수 있게 된다. 즉, 상기 오일 분리기(800)를 통해 냉매 중에 포함된 오일이 분리된 후 오일은 흡입실(131)과 인접한 별도의 복귀 통로(900)를 통해 크랭크실(121)로 복귀되고, 냉매만이 오리피스(510)를 통해 흡입실로 유출된다. 따라서 종래처럼 급기통로(600)로부터 수용실(113)로 유입된 냉매가 오리피스(510)를 통해 곧바로 흡입실(131)로 유출되어 나타났던 크랭크실(121)에 대한 압력 조절 불량 문제가 해결될 수 있게 된다.

또한, 상기 수용실(113)내에서 오일 분리기(800)에 의해 냉매로부터 원심 분리된 오일이 수용실(113) 내부에서 별도의 독립된 공간인 오일 챔버(830)에 저장된 후 크랭크실(121)로 복귀되기 때문에, 급기통로(600) 또는 추기통로(700)를 통해 수용실(113)로 유입되는 고온의 냉매와 접촉되지 않을 수 있게 되어 크랭크실(121)로 복귀되는 오일의 온도의 하강이 유도될 수 있고, 이를 통해 크랭크실(121)의 온도 상승이 방지될 수 있게 되어 종래처럼 크랭크실(121)의 온도 상승으로 인한 압축기의 성능 저하 문제가 해결될 수 있게 된다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 따르면, 크랭크실로부터 흡입실로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하는 오일 분리기에 분리된 오일을 별도로 저장할 수 있는 오일 챔버를 밸브유니트와 인접한 위치에 형성하고, 분리된 오일을 별도의 오일 복귀통로를 통해 크랭크실로 복귀시킴으로써, 가변 작동시 급기통로를 유동하던 냉매가 수용실로 역류되는 현상이 일어나더라도 크랭크실에 대한 압력 조절이 정상적으로 이루어질 수 있게 되고, 크랭크실로 복귀되는 오일의 온도 하강이 유도되어 크랭크실의 온도 상승이 방지될 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 하우징 110 : 실린더 블럭
111 : 실린더 보어 112 : 센터 보어
113 : 수용실 120 : 전방헤드
121 : 크랭크실 130 : 후방헤드
131 : 흡입실 132 : 토출실
133 : 흡입포트 200 : 회전축
300 : 사판 400 : 피스톤
500 : 밸브유니트 600 : 급기통로
700 : 추기통로 800 : 오일 분리기
810 : 몸체 820 : 오일 분리 홀
830 : 오일 챔버 900 : 오일 복귀통로

Claims

복수의 실린더 보어(111)와 센터 보어(112) 및 센터 보어(112)의 후측 일정 부분을 구성하는 수용실(113)이 형성된 실린더 블럭(110), 상기 실린더 블럭(110) 앞쪽에 배치되고 크랭크실(121)이 형성된 전방헤드(120), 및 상기 실린더 블럭(110) 뒤쪽에 배치되고 흡입실(131)과 토출실(132)이 형성된 후방헤드(130)로 이루어져 외부 몸체를 형성하는 하우징(100);
상기 하우징(100)의 일측을 관통하여 회전 가능하게 장착되는 회전축(200);
상기 회전축(200) 상에 설치되어 회전축(200)과 일체로 회전하고, 냉매 토출량이 조절될 수 있도록 상기 회전축(200)에 대한 각도가 가변될 수 있게 설치되는 사판(300);
상기 사판(300)에 연결되어 상기 사판(300)의 회전에 의해 상기 실린더 보어(111)의 내주면을 따라 직선 왕복운동하는 복수의 피스톤(400);
상기 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 사이에 설치되어 냉매를 흡입, 배출하는 밸브유니트(500);
상기 토출실(132)과 크랭크실(121)을 연통하는 급기통로(600);
상기 크랭크실(121)과 흡입실(131)을 연통하는 추기통로(700); 및
상기 수용실(113) 내에서 상기 회전축(200)에 결합되어 회전 작동함으로써, 상기 크랭크실(121)로부터 흡입실(131)로 유동하는 냉매로부터 오일을 원심 분리하고, 분리된 오일을 저장하는 오일 챔버(830)가 상기 밸브유니트(500)와 인접한 위치에 구비된 오일 분리기(800);를 포함하며,
상기 오일 챔버(830)에는 냉매로부터 원심 분리된 오일을 상기 크랭크실(121)로 복귀시키는 오일 복귀통로(900)가 연결되고,
상기 급기통로(600)는 상기 오일 분리기(800)의 오일 챔버(830) 반대 측에서 상기 수용실(113)과 연통하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 오일 분리기(800)는 상기 회전축(200)에 일 측면이 결합되는 원축 형상의 몸체(810)와, 이 몸체(810)의 회전 중심에 대해 편심되는 위치에서 몸체(810)의 일 측면과 타 측면을 관통하도록 형성되는 오일 분리 홀(820)과, 상기 몸체(810)의 타 측면에 함입 형성되어 일정 공간을 보유하는 오일 챔버(830)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 2에 있어서,
상기 오일 분리 홀(820)은 직경이 다른 부분 홀들이 연속되어 형성된 구조로 이루어지고, 입구측에서 출구측으로 직경이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 2에 있어서,
상기 회전축(200)의 단부에는 결합 돌기(220,220')가 형성되고, 상기 오일 분리기(800)의 몸체(810)에는 상기 결합 돌기(220)가 삽입되는 결합 홈(812)이 형성되며, 상기 회전축(200)과 상기 몸체(810) 사이에는 탄성 부재(240,250)가 개재되어 상기 오일 분리기(800)는 상기 회전축(200)에 대해 축방향으로 탄성 지지되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
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