KR20160013333A - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후 토출실로 토출하는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 크랭크실에서 상기 흡입실로 연통되는 제1 연통로; 상기 흡입실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제2 연통로; 상기 제2 연통로 상에 배치되어 상기 제2 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절 하는 제1 조절 밸브; 토출실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제3 연통로; 상기 제3 연통로 상에 배치되어 상기 제3 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절하는 제2 조절 밸브; 및 상기 압축기의 동작 온오프에 대응하여 상기 제1 조절 밸브와 제2 조절 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공한다.
본 발명은, 압축기의 동작 상태에 따라 크랭크실과 흡입실을 연결하는 연통로를 통한 냉매의 흐름을 제어하여 사판 경사각 조절이 용이하게 이루어질 수 있다.

Description

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

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사판 경사각 조절이 용이하게 이루어질 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.

한편, 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 실린더블록에 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.

상기 용량 가변형 사판식 압축기는, 압축기의 흡입실과 크랭크실을 연결시키는 연통로와 상기 흡입실과 크랭크실을 추가로 연결시키고 사판의 경사각 변화에 따라 개폐 가능한 연통로가 형성되어, 압축기의 작동 시 소요동력을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 압축기의 초기 구동 시에 사판의 최대경사각으로의 이동을 용이하게 할 수 있도록 되어 있다.

그런데, 상기와 같은 용량 가변형 사판식 압축기는, 2개의 연통로가 동일한 직경으로서 압축기의 동작 상태에 관계없이 상시 개방되는 형태이므로, 압축기의 초기 작동 시 사판의 경사각 제어가 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명에 대한 선행기술로는 공개특허 2011-21011호 '용량 가변형 압축기'를 예시할 수 있다.

본 발명은, 압축기의 동작 상태에 따라 크랭크실과 흡입실을 연결하는 연통로를 통한 냉매의 흐름을 제어하여 사판 경사각 조절이 용이하게 이루어질 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 측면에 의하면, 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후 토출실로 토출하는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 크랭크실에서 상기 흡입실로 연통되는 제1 연통로; 상기 흡입실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제2 연통로; 상기 제2 연통로 상에 배치되어 상기 제2 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절 하는 제1 조절 밸브; 토출실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제3 연통로; 상기 제3 연통로 상에 배치되어 상기 제3 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절하는 제2 조절 밸브; 및 상기 압축기의 동작 온오프에 대응하여 상기 제1 조절 밸브와 제2 조절 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제2 측면에 의하면, 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후 토출실로 토출하는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 크랭크실에서 상기 흡입실로 연통되는 제1 연통로; 상기 흡입실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제2 연통로; 상기 제2 연통로 상에 배치되어 상기 제2 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절 하는 제1 조절 밸브; 토출실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제3 연통로; 상기 제3 연통로 상에 배치되어 상기 제3 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절하는 제2 조절 밸브; 상기 제1 및 제2 조절 밸브가 배치되고 슬라이딩 이동하며 상기 제1 및 제2 조절 밸브의 동작이 교번하며 수행되도록 하는 구동체가 내측에 배치되는 밸브 동작부; 및 상기 압축기의 동작 온오프에 대응하여 상기 구동체의 슬라이딩 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공한다.

상기 제1 연통로는 상시 개방될 수 있다.

상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브가 교번하여 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브는 형상과 크기가 동일할 수 있다.

상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 이격 거리는 상기 제2 및 제3 연통로의 이격거리보다 작을 수 있다.

상기 구동체의 이동 거리는 제2 및 제3 연통로의 이격거리와 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 이격 거리의 차이에 대응할 수 있다.

상기 제1 조절 밸브가 개방되고, 상기 제2 조절 밸브가 폐쇄되면 사판 경사각은 최대가 되고, 상기 제1 조절 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2 조절 밸브가 개방되면 사판 경사각은 최소가 될 수 있다.

본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는 압축기의 동작 상태에 따라 크랭크실과 흡입실을 연결하는 연통로를 통한 냉매의 흐름을 제어하여 사판 경사각 조절이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 밸브 동작부의 동작에 따른 제1 및 제2 조절 밸브의 동작을 나타내는 동작 상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기(100)는 제1 연통로(130A), 제2 연통로(130B), 제1 조절 밸브(140A), 제3 연통로(130C), 제2 조절 밸브(140B) 및 제어부(150)를 포함한다.

먼저, 용량 가변형 사판식 압축기에 대해 살펴보기로 한다.

가변형 사판식 압축기(100)는, 압축기 본체(110) 내부에 형성되는 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후 토출실로 토출하는 것으로서, 실린더 블록과, 흡입밸브와, 밸브플레이트와, 토출밸브와, 가스켓과, 리어하우징을 포함한다.

여기서, 실린더 블록과, 흡입밸브와, 밸브플레이트와, 토출밸브와, 가스켓과, 리어하우징, 가스켓 및 리어하우징은 공지의 사판식 압축기에서 널리 알려진 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제1 연통로(130A)는 크랭크실(120)에서 흡입실(122)로 냉매가 유동할 수 있도록 형성된다. 제1 연통로(130A)는 압축기의 동작 상태에 관계없이 항상 개방되는 상태로 설정된다.

제2 연통로(130B)는 흡입실(122)에서 크랭크실(120)로 냉매가 유동할 수 있도록 형성된다. 제2 연통로(130B) 상에서의 냉매 유동 방향은 제1 연통로(130A)와는 반대이다.

제1 조절 밸브(140A)는 제2 연통로(130B) 상에 배치되고, 제2 연통로(130B)를 통한 냉매의 유동량을 조절할 수 있다.

제3 연통로(130C)는 토출실(124)에서 크랭크실(120)로 냉매가 유동할 수 있도록 형성된다.

제2 조절 밸브(140B)는 제3 연통로(130C) 상에 배치되고, 제3 연통로(130C)를 통한 냉매의 유동량을 조절할 수 있다.

제어부(150)는 압축기(100)의 동작 온오프(on/off)에 대응하여, 밸브 제어 신호를 출력한다. 제어부(150)에서 출력되는 밸브 제어 신호는 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)로 입력되어, 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)의 동작이 온오프될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 압축기(100)는 차량에 배치될 수 있으므로, 압축기(100)의 동작 온오프는 운전자의 조작에 의해 이루어질 수 있지만, 차량의 ECU(미도시)의 엔진 동작 신호에 연동하여 이루어질 수 있다.

제어부(150)는 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)가 서로 교번하여 동작하도록 제어한다.

압축기(100) 동작 개시 시, 제1 조절 밸브(140A)가 개방되고, 제2 조절 밸브(140B)가 폐쇄되도록 할 수 있다. 이에 따라, 사판의 경사각은 최대가 되어 압축기 동작 초기의 냉매의 공급 지연이 방지될 수 있다.

또한, 압축기(100)의 동작이 개시된 상태에서는 제2 조절 밸브(140B)가 개방되고, 제1 조절 밸브(140A)가 폐쇄되도록 할 수 있다. 이에 따라, 사판의 경사각은 최소가 되어 압축기의 동작이 일정 수준에 도달하였을 때, 냉매의 공급량이 과다해지는 것을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 밸브 동작부의 동작에 따른 제1 및 제2 조절 밸브의 동작을 나타내는 동작 상태도이다.

이전의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)는 '∩' 형상의 관 형태로서, 그 형상과 크기는 서로 동일할 수 있다. 여기서, 밸브 동작부(160)는 제어부(150)에서 출력되는 제어 신호에 따라 양측으로 왕복 슬라이딩 동작하는 구동체(162)를 포함하고, 구동체(162) 내측으로는 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)가 동일한 방향을 향하여 배치되어 있음을 알 수 있다.

제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)의 이격 거리는 제2 연통로(130B)와 제3 연통로(130C)의 이격 거리보다 작다. 따라서, 구동체(162)의 이동에 따라 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)는 개방과 폐쇄 동작이 교번하여 이루어질 수 있다. 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)의 동작을 용이하게 하기 위해, 구동체(162)의 이동 거리는 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)의 이격 거리와 제2 연통로(130B)와 제3 연통로(130C)의 이격 거리의 차에 대응하는 것이 바람직하다. 여기서, 구동체(162)의 이동은 모터(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 구동체(162)는 제어부에 의해 동작하는 LM 가이드일 수 있다.

구동체(162)가 양측으로 슬라이딩 이동함에 따라 제1 조절 밸브(140A)와 제2 조절 밸브(140B)가 교번하여 개폐될 수 있다.

즉, 압축기(100) 동작 개시 시, 제어부(150)는 밸브 동작부(160)를 제어하여 제1 조절 밸브(140A)가 개방되고, 제2 조절 밸브(140B)가 폐쇄되도록 할 수 있다.

또한, 압축기(100)의 동작이 개시된 상태에서는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제어부(150)는 제2 조절 밸브(140B)가 개방되고, 제1 조절 밸브(140A)가 폐쇄되도록 할 수 있다. 밸브의 동작에 따른 사판의 경사각 변화는 이전의 실시예와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 본 발명은, 압축기의 동작 상태에 따라 크랭크실과 흡입실을 연결하는 연통로를 통한 냉매의 흐름을 제어하여 사판 경사각 조절이 용이하게 이루어질 수 있다.

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

100: 압축기 110: 압축기 본체
120: 크랭크실 122: 흡입실
124: 토출실
130A: 제1 연통로 130B: 제2 연통로
130C: 제3 연통로
140A: 제1 조절 밸브 140B: 제2 조절 밸브
150: 제어부 160: 밸브 동작부

Claims (9)

1. 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후 토출실로 토출하는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서,
   상기 크랭크실에서 상기 흡입실로 연통되는 제1 연통로;
   상기 흡입실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제2 연통로;
   상기 제2 연통로 상에 배치되어 상기 제2 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절 하는 제1 조절 밸브;
   토출실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제3 연통로;
   상기 제3 연통로 상에 배치되어 상기 제3 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절하는 제2 조절 밸브; 및
   상기 압축기의 동작 온오프에 대응하여 상기 제1 조절 밸브와 제2 조절 밸브의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
2. 크랭크실에 배치된 사판에 결합되어 왕복 운동하는 복수개의 피스톤들을 이용하여, 흡입실로부터 흡입된 냉매를 가압한 후 토출실로 토출하는 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서,
   상기 크랭크실에서 상기 흡입실로 연통되는 제1 연통로;
   상기 흡입실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제2 연통로;
   상기 제2 연통로 상에 배치되어 상기 제2 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절 하는 제1 조절 밸브;
   토출실에서 상기 크랭크실로 연통되는 제3 연통로;
   상기 제3 연통로 상에 배치되어 상기 제3 연통로를 통한 냉매의 유동량을 조절하는 제2 조절 밸브;
   상기 제1 및 제2 조절 밸브가 배치되고 슬라이딩 이동하며 상기 제1 및 제2 조절 밸브의 동작이 교번하며 수행되도록 하는 구동체가 내측에 배치되는 밸브 동작부; 및
   상기 압축기의 동작 온오프에 대응하여 상기 구동체의 슬라이딩 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 연통로는 상시 개방되는 용량 가변형 사판식 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브는 솔레노이드 밸브인 용량 가변형 사판식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브가 교번하여 동작하도록 제어하는 용량 가변형 사판식 압축기.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브는 형상과 크기가 동일한 용량 가변형 사판식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 이격 거리는 상기 제2 및 제3 연통로의 이격거리보다 작은 용량 가변형 사판식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 구동체의 이동 거리는 제2 및 제3 연통로의 이격거리와 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 이격 거리의 차이에 대응하는 용량 가변형 사판식 압축기.
9. 제5항 또는 제8항에 있어서,
   상기 제1 조절 밸브가 개방되고, 상기 제2 조절 밸브가 폐쇄되면 사판 경사각은 최대가 되고,
   상기 제1 조절 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2 조절 밸브가 개방되면 사판 경사각은 최소가 되는 용량 가변형 사판식 압축기.

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