KR20210117569A - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로서, 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 회전축; 상기 하우징의 크랭크실에 수용되고 상기 회전축과 함께 회전되는 사판; 상기 하우징과 함께 압축실을 형성하고 상기 사판에 연동되어 왕복 운동되며 상기 하우징의 흡입실로부터 냉매를 흡입하고 압축하는 피스톤; 상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 흡입실로 안내하는 배출유로; 및 상기 배출유로를 통과하는 냉매의 압력을 감압시키는 오리피스 홀;을 포함하고, 상기 오리피스 홀은 상기 오리피스 홀의 유로 저항이 상기 오리피스 홀을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변되게 형성됨에 따라, 배출유로에 의한 구동 초기 작동 지연, 원가 상승 및 효율 저하를 모두 방지할 수 있다.

Description

사판식 압축기{SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은, 사판식 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사판이 구비되는 크랭크실의 압력을 조절하여 사판의 경사각을 조절할 수 있도록 한 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 구성이 왕복 운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전 운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다.

그리고, 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.

여기서, 사판식 압축기는 회전축과 함께 회전되는 사판으로 피스톤을 왕복 운동시켜 냉매를 압축하는 압축기로서, 최근에는 압축기의 성능 및 효율 향상을 위해 사판의 경사각을 조절하여 피스톤의 스트로크를 조절함으로써 냉매 토출량을 조절하는 소위 가변 용량 방식으로 형성되고 있다.

도 1은 가변 용량 방식으로 형성된 사판식 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 사판식 압축기에서 배출유로의 오리피스 홀을 도시한 단면도이다.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 사판식 압축기는, 보어(114), 흡입실(S1), 토출실(S3) 및 크랭크실(S4)을 갖는 하우징(100), 상기 하우징(100)에 회전 가능하게 지지되는 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 운동되고 상기 보어(114)와 함께 압축실을 형성하는 피스톤(230), 상기 흡입실(S1)과 상기 토출실(S3)을 상기 압축실과 연통 및 차폐시키는 밸브기구(300) 및 상기 회전축(210)에 대한 상기 사판(220)의 경사각을 조절하는 경사조절기구(400)를 포함한다.

상기 경사조절기구(400)는, 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 포함한다.

상기 유입유로(430)에는 상기 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량을 조절하는 압력조절밸브(미도시)가 형성된다.

상기 배출유로(440)에는 상기 배출유로(440)를 통과하는 유체를 감압시키는 오리피스 홀(441)이 형성된다.

이러한 구성에 따른 종래의 사판식 압축기는, 구동원(예를 들어, 차량의 엔진)(미도시)으로부터 상기 회전축(210)에 동력이 전달되면, 상기 회전축(210)과 상기 사판(220)이 함께 회전된다.

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

그리고, 상기 피스톤(230)이 상사점으로부터 하사점으로 이동 시, 상기 압축실은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1)과는 연통되고 상기 토출실(S3)과는 차폐되어, 상기 흡입실(S1)의 냉매가 상기 압축실로 흡입된다.

그리고, 상기 피스톤(230)이 하사점으로부터 상사점으로 이동 시, 상기 압축실은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1) 및 상기 토출실(S3)과 차폐되고, 상기 압축실의 냉매가 압축된다.

그리고, 상기 피스톤(230)이 상사점에 도달 시, 상기 압축실은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1)과는 차폐되고 상기 토출실(S3)과는 연통되어, 상기 압축실에서 압축된 냉매가 상기 토출실(S3)로 토출된다.

여기서, 종래의 사판식 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 압력(Pc)이 조절되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 조절되고, 상기 사판(220)의 경사각이 조절되며, 냉매 토출량이 조절된다.

구체적으로, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)에 의한 사판 모멘트와 상기 사판(220)의 리턴 스프링(240)에 의한 모멘트의 합(이하, 제1 모멘트)이 상기 피스톤(230)의 압축 반력에 의한 모멘트(이하, 제2 모멘트)보다 큰 경우 상기 사판(220)의 경사각은 감소하고, 상기 반대의 경우에는 상기 사판(220)의 경사각이 증가한다.

그런데, 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 증가되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가되고, 상기 제1 모멘트가 증가된다.

여기서, 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 배출유로(440)를 통해 상기 흡입실(S1)로 토출되지만, 상기 크랭크실(S4)에서 상기 배출유로(440)를 통해 상기 흡입실(S1)로 토출되는 냉매량보다 상기 토출실(S3)에서 상기 유입유로(430)를 통해 상기 흡입실(S1)로 유입되는 냉매량이 많을 경우, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가된다.

그리고, 상기 제1 모멘트가 상기 제2 모멘트보다 커질 경우, 상기 사판(220)의 경사각은 감소되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 감소되며, 냉매 토출량이 감소된다.

반면, 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 감소되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 감소되고, 상기 제1 모멘트가 감소된다.

여기서, 상기 토출실(S3)의 냉매가 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되더라도, 상기 토출실(S3)에서 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량보다 상기 크랭크실(S4)에서 상기 배출유로(440)를 통해 상기 흡입실(S1)로 토출되는 냉매량이 많을 경우, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 감소된다.

그리고, 상기 제1 모멘트가 상기 제2 모멘트보다 작아질 경우, 상기 사판(220)의 경사각은 증가되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 증가되며, 냉매 토출량이 증가된다.

한편, 상기 제1 모멘트와 상기 제2 모멘트가 같을 경우, 상기 사판(220)의 경사각은 정상상태(steady state)로 유지되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크와 냉매 토출량이 일정하게 유지된다.

여기서, 상기 피스톤(230)의 압축 반력은 압축량에 비례하기 때문에, 상기 피스톤(230)의 압축 반력 및 상기 제2 모멘트는 상기 사판(220)의 경사각이 커질수록 증가한다. 이에 따라, 상기 사판(220)의 경사각이 증가할수록, 상기 사판(220)의 경사각을 유지하기 위한 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)도 증가된다. 즉, 상기 사판(220)의 경사각이 상대적으로 큰 상태에서 정상상태로 유지되는 경우의 상기 크랭크실(S4) 압력은 상기 사판(220)의 경사각이 상대적으로 작은 상태에서 정상상태로 유지되는 경우의 상기 크랭크실(S4) 압력보다 더 큰 압력이 요구된다.

한편, 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 배출유로(440)를 통해 상기 흡입실(S1)로 유동될 때 상기 오리피스 홀(441)에 의해 흡입압 수준으로 감압되어, 상기 흡입실(S1)의 압력이 증가되는 것이 방지된다.

그러나, 이러한 종래의 사판식 압축기에 있어서는, 배출유로(440)에 의한 구동 초기 작동 지연, 원가 상승 및 효율 저하를 모두 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

구체적으로, 상기 크랭크실(S4)과 상기 흡입실(S1)이 상기 배출유로(440)를 통해 항상 연통되어 있어, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가 또는 유지되어야 할 때에도 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 흡입실(S1)로 누설됨에 따라, 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 크랭크실(S4)로부터 상기 흡입실(S1)로 누설되는 냉매의 유량인 손실 유량이 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)에 비례하여 증가됨에 따라, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가될 때 압축기의 효율이 더욱 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 배출유로(440)에 의한 압축기 효율 저하를 억제하기 위해 상기 오리피스 홀(441)의 내경을 감소시킬 경우, 구동 초기 작동 지연이 발생되는 문제점이 있었다. 즉, 구동 초기에 상기 사판(220)의 경사각이 최대로 증가되어야 하고, 이를 위해서는 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 배출유로(440)를 통해 상기 흡입실(S1)로 조속히 배출되어야 하는데, 상기 오리피스 홀(441)의 내경이 감소됨에 따라 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 흡입실(S1)로 조속히 배출되지 못하여, 상기 사판(220)의 경사각이 최대로 증가되는데 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 그리고, 상기 크랭크실(S4)에 액냉매가 존재할 경우, 액냉매가 조속히 상기 흡입실(S1)로 배출되어야 상기 사판(220)의 경사각이 조속히 최대로 증가되는데, 내경이 감소된 오리피스 홀(441)이 액냉매에 의해 막혀 상기 사판(220)의 경사각이 최대로 증가되는데 어려움을 겪는 문제점이 있었다.

그리고, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 배출유로(440)에 의한 압축기 효율 저하를 억제하기 위해 상기 배출유로(440)의 개도량을 가변시키는 밸브가 구비될 경우, 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

일본 공개특허공보 특개평10-141223호 (공개일: 1998.05.26.)

따라서, 본 발명은, 배출유로에 의한 구동 초기 작동 지연, 원가 상승 및 효율 저하를 모두 방지할 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 회전축; 상기 하우징의 크랭크실에 수용되고 상기 회전축과 함께 회전되는 사판; 상기 하우징과 함께 압축실을 형성하고 상기 사판에 연동되어 왕복 운동되며 상기 하우징의 흡입실로부터 냉매를 흡입하고 압축하는 피스톤; 상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 흡입실로 안내하는 배출유로; 및 상기 배출유로를 통과하는 냉매의 압력을 감압시키는 오리피스 홀;을 포함하고, 상기 오리피스 홀은 상기 오리피스 홀의 유로 저항이 상기 오리피스 홀을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변되게 형성되는 사판식 압축기를 제공한다.

상기 오리피스 홀의 길이는 상기 오리피스 홀의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

상기 하우징은 상기 피스톤이 수용되는 보어를 갖는 실린더 블록, 상기 실린더 블록의 일측에 결합되고 상기 크랭크실을 갖는 프론트 하우징, 상기 실린더 블록의 타측에 결합되고 상기 흡입실을 갖는 리어 하우징을 포함하고, 상기 실린더 블록과 상기 리어 하우징 사이에 상기 흡입실과 상기 압축실을 연통 및 차폐시키는 밸브기구가 개재되고, 상기 오리피스 홀은 상기 밸브기구에 형성되는 제1 오리피스 홀을 포함할 수 있다.

상기 리어 하우징은 상기 리어 하우징의 내벽면으로부터 연장되고 상기 밸브기구에 지지되는 포스트부를 포함하고, 상기 오리피스 홀은, 상기 포스트부에 형성되고 상기 제1 오리피스 홀과 연통되는 제2 오리피스 홀을 포함할 수 있다.

상기 포스트부 중 상기 리어 하우징의 내벽면과 연결되는 부위를 포스트부의 기저부라 하고, 상기 포스트부 중 상기 밸브기구에 접촉되는 부위를 포스트부의 선단부라 하면, 상기 제2 오리피스 홀은 상기 포스트부의 선단부로부터 상기 포스트부의 기저부까지 연장 형성될 수 있다.

상기 제2 오리피스 홀은 상기 포스트부의 길이 방향에 경사진 방향으로 연장 형성될 수 있다.

상기 제2 오리피스 홀은 상기 포스트부의 선단부의 선단면으로부터 상기 포스트부의 기저부의 외주면까지 연장 형성될 수 있다.

상기 제2 오리피스 홀은 일 방향으로 연장 형성될 수 있다.

상기 밸브기구로부터 연장되는 튜브를 더 포함하고, 상기 오리피스 홀은, 상기 튜브에 형성되고 상기 제1 오리피스 홀과 연통되는 제2 오리피스 홀을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 오리피스 홀의 내경과 상기 제2 오리피스 홀의 내경은 서로 같고 상기 제1 오리피스 홀의 길이와 상기 제2 오리피스 홀의 길이의 합보다 작게 형성될 수 있다.

상기 제2 오리피스 홀의 길이는 상기 제2 오리피스 홀의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

상기 하우징은 상기 피스톤이 수용되는 보어를 갖는 실린더 블록, 상기 실린더 블록의 일측에 결합되고 상기 크랭크실을 갖는 프론트 하우징, 상기 실린더 블록의 타측에 결합되고 상기 흡입실을 갖는 리어 하우징을 포함하고, 상기 실린더 블록과 상기 리어 하우징 사이에 상기 흡입실과 상기 압축실을 연통 및 차폐시키는 밸브기구가 개재되고, 상기 밸브기구는 상기 밸브기구를 관통하는 관통공을 포함하고, 상기 관통공에 삽입되는 튜브를 더 포함하고, 상기 오리피스 홀은 상기 튜브에 형성될 수 있다.

상기 오리피스 홀의 내경은 사전에 결정된 값 이상으로 형성될 수 있다.

상기 오리피스 홀의 내경은 상기 오리피스 홀의 길이 방향 위치와 무관하게 일정하게 형성될 수 있다.

상기 배출유로의 개도량을 가변시키는 밸브가 구비되지 않을 수 있다.

본 발명에 의한 사판식 압축기는, 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 회전축; 상기 하우징의 크랭크실에 수용되고 상기 회전축과 함께 회전되는 사판; 상기 하우징과 함께 압축실을 형성하고 상기 사판에 연동되어 왕복 운동되며 상기 하우징의 흡입실로부터 냉매를 흡입하고 압축하는 피스톤; 상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 흡입실로 안내하는 배출유로; 및 상기 배출유로를 통과하는 냉매의 압력을 감압시키는 오리피스 홀;을 포함하고, 상기 오리피스 홀은 상기 오리피스 홀의 유로 저항이 상기 오리피스 홀을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변되게 형성됨에 따라, 배출유로에 의한 구동 초기 작동 지연, 원가 상승 및 효율 저하를 모두 방지할 수 있다.

도 1은 가변 용량 방식으로 형성된 사판식 압축기를 도시한 단면도,
도 2는 종래의 사판식 압축기에서 배출유로의 오리피스 홀을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 압축기에서 배출유로의 오리피스 홀을 도시한 단면도,
도 4는 도 2와 도 3의 사판식 압축기 각각에 대한 크랭크실의 압력, 오리피스 홀을 통과하는 냉매의 유속, 오리피스 홀의 유로 저항 및 손실 유량 사이 관계를 비교한 도표,
도 5 내지 도 8은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 사판식 압축기에서 배출유로의 오리피스 홀을 도시한 단면도이다.

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

도 1은 가변 용량 방식으로 형성된 사판식 압축기를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 압축기에서 배출유로의 오리피스 홀을 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 사판식 압축기와 종래의 사판식 압축기에 대한 크랭크실의 압력, 오리피스 홀을 통과하는 냉매의 유속, 오리피스 홀의 유로 저항 및 손실 유량 사이 관계를 비교한 도표이다.

첨부된 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 압축기는, 하우징(100), 상기 하우징(100)의 내부에 구비되고 냉매를 압축하는 압축기구(200)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(100)은, 상기 압축기구(200)가 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 압축실을 이루는 보어(114)가 형성될 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 후술할 압축실로 유입될 냉매가 수용되는 흡입실(S1) 및 후술할 압축실로부터 토출되는 냉매가 수용되는 토출실(S3)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 리어 하우징(130)은, 상기 리어 하우징(130)의 변형이 방지되도록, 상기 리어 하우징(130)의 내벽면으로부터 연장되고 상기 밸브 기구에 지지되는 포스트부(134)를 포함하는데, 상기 포스트부(134)에는 후술할 제2 오리피스 홀(442b)이 형성될 수 있다.

상기 압축기구(200)는, 상기 하우징(100)에 회전 가능하게 지지되고 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) 및 상기 사판(220)에 연동되어 상기 보어(114)의 내부에서 왕복 운동되는 피스톤(230)을 포함할 수 있다.

상기 회전축(210)은 일단부가 상기 축수공(112)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되고, 타단부가 상기 프론트 하우징(120)을 관통하여 상기 하우징(100)의 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 삽입되는 일단부 및 상기 일단부로부터 상기 보어(114)의 반대측으로 연장되고 상기 크랭크실(S4)에서 상기 사판(220)에 연결되는 타단부를 포함할 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 사판식 압축기는, 상기 흡입실(S1) 및 상기 토출실(S3)을 상기 압축실과 연통 및 차폐시키도록 상기 실린더 블록(110)과 상기 리어 하우징(130) 사이에 개재되는 밸브기구(300)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 사판식 압축기는, 상기 회전축(210)에 대한 상기 사판(220)의 경사각을 조절하는 경사조절기구(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 경사조절기구(400)는, 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 경사조절기구(400)는, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)을 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.

상기 유입유로(430)는 상기 리어 하우징(130), 상기 밸브기구(300) 및 상기 실린더 블록(110)을 관통하여 상기 토출실(S3)로부터 상기 크랭크실(S4)까지 연장 형성될 수 있다.

그리고, 상기 유입유로(430)에는 상기 유입유로(430)의 개도량을 조절하는 압력조절밸브(미도시)가 형성되고, 상기 압력조절밸브(미도시)는 소위 기계식 밸브(MCV) 또는 전자식 밸브(ECV)로 형성될 수 있다.

상기 배출유로(440)는 상기 실린더 블록(110)과 상기 밸브기구(300)를 관통하여 상기 크랭크실(S4)로부터 상기 흡입실(S1)까지 연장 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배출유로(440)에는 상기 흡입실(S1)의 압력 상승이 방지되도록 상기 배출유로(440)를 통과하는 유체를 감압시키는 오리피스 홀(442)이 형성되고, 상기 오리피스 홀(442)은 상기 오리피스 홀(442)의 유로 저항이 상기 오리피스 홀(442)을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변되도록 상기 오리피스 홀(442)의 길이(연장방향으로 측정되는 값)가 상기 오리피스 홀(442)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 오리피스 홀(442)은, 상기 밸브기구(300)에 형성되고 상기 크랭크실(S4)과 연통되는 제1 오리피스 홀(442a)을 포함할 수 있다.

상기 제1 오리피스 홀(442a)은 상기 밸브기구(300)를 축방향으로 관통하는 원통형 홀로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 오리피스 홀(442a)은, 구동 초기 작동 지연이 발생되지 않도록, 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경이 사전에 결정된 값 이상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경은 구동 초기에 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 흡입실(S1)로 조속히 배출되는 최소한의 크기, 그리고 상기 크랭크실(S4)에 액냉매가 존재할 경우 상기 제1 오리피스 홀(442a)이 액냉매에 의해 막히지 않는 최소한의 크기보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 오리피스 홀(442a)은, 상기 제1 오리피스 홀(442a) 내에서 보틀 넥(bottle neck)이 발생되지 않도록, 그리고 상기 제1 오리피스 홀(442a)을 통과하는 냉매의 압력이 균질하게 감소되도록, 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경이 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 길이 방향 위치와 무관하게 일정하게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 오리피스 홀(442)은, 상기 리어 하우징(130)의 포스트부(134)에 형성되고 일측으로는 상기 제1 오리피스 홀(442a)과 연통되며 타측으로는 상기 흡입실(S1)과 연통되는 제2 오리피스 홀(442b)을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 오리피스 홀(442b)은, 상기 오리피스 홀(442)의 길이가 최대한 길게 형성되도록, 상기 포스트부(134)의 선단부(밸브기구(300)에 접촉되는 부위)로부터 상기 포스트부(134)의 기저부(리어 하우징(130)의 내벽면과 연결되는 부위)까지 상기 포스트부(134)를 관통하는 원통형 홀로 형성될 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 상기 제2 오리피스 홀(442b)은 상기 포스트부(134)의 선단면(밸부기구에 접촉되는 면)으로부터 상기 포스트부(134)의 외주면까지 상기 포스트부(134)의 길이 방향에 경사진 방향으로 연장 형성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

그리고, 상기 제2 오리피스 홀(442b)은, 상기 제1 오리피스 홀(442a)과 유사하게, 구동 초기 작동 지연이 발생되지 않도록, 그리고 상기 제1 오리피스 홀(442a)과 상기 제2 오리피스 홀(442b) 사이 및 상기 제2 오리피스 홀(442b) 내에서 보틀 넥이 발생되지 않도록, 그리고 상기 제1 오리피스 홀(442a)을 통과한 냉매의 압력이 계속 균질하게 감소되도록, 상기 제2 오리피스 홀(442b)의 내경이 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경과 같으면서 상기 제2 오리피스 홀(442b)의 길이 방향 위치와 무관하게 일정하게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경이 사전에 결정된 값 이상으로 형성됨에 따라, 그리고 상기 제1 오리피스 홀(442a)이 형성되는 상기 밸브기구(300)의 두께(제1 오리피스 홀(442a)의 길이 방향으로 측정되는 값)가 얇음에 따라, 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 길이는 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경보다 작게 형성될 수 있다.

반면, 상기 제2 오리피스 홀(442b)의 내경이 상기 제1 오리피스 홀(442a)의 내경과 같게 형성되어 사전에 결정된 값 이상으로 형성되지만, 상기 제2 오리피스 홀(442b)이 형성되는 상기 포스트부(134)의 연장 길이가 상대적으로 길게 형성됨에 따라, 그리고 상기 오리피스 홀(442)의 길이를 최대한 증가시키기 위해, 상기 제2 오리피스 홀(442b)의 길이는 상기 제2 오리피스 홀(442b)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 오리피스 홀(442)이 상기 제1 오리피스 홀(442a) 뿐만 아니라 상기 제2 오리피스 홀(442b)을 포함함에 따라, 상기 오리피스 홀(442)의 길이(제1 오리피스 홀(442a)의 길이와 제2 오리피스 홀(442b)의 길이의 합)는 상기 오리피스 홀(442)의 내경(제1 오리피스 홀(442a)의 내경 및 제2 오리피스 홀(442b)의 내경)보다 크게 형성될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 사판식 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 압축실은 상기 밸브기구(300)에 의해 상기 흡입실(S1)과는 연통되고 상기 토출실(S3)과는 차폐되어, 상기 흡입실(S1)의 냉매가 상기 압축실로 흡입될 수 있다.

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

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

여기서, 본 실시예에 따른 사판식 압축기는 다음과 같이 냉매 토출량이 조절될 수 있다.

즉, 먼저, 정지 시, 냉매 토출량이 최소인 최소 모드로 설정될 수 있다. 즉, 상기 사판(220)이 상기 회전축(210)에 수직에 가깝게 배치되어, 상기 사판(220)의 경사각이 영(0)에 가깝게 될 수 있다. 여기서, 상기 사판(220)의 경사각은 상기 사판(220)의 회전 중심을 기준으로 상기 사판(220)의 회전축(210)과 상기 사판(220)의 법선 사이 각도로 측정될 수 있다.

다음으로, 운전이 개시되면, 일단 냉매 토출량이 최대인 최대 모드로 조절될 수 있다. 즉, 상기 유입유로(430)가 상기 압력조절밸브(미도시)에 의해 폐쇄되고, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 흡입압 수준으로 감소될 수 있다. 즉, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 최소로 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)에 의한 사판 모멘트와 상기 사판(220)의 리턴 스프링(240)에 의한 모멘트의 합(이하, 제1 모멘트)이 상기 피스톤(230)의 압축 반력에 의한 모멘트(이하, 제2 모멘트)보다 작아 상기 사판(220)의 경사각이 최대로 증가되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 최대로 증가되며, 냉매 토출량이 최대로 증가될 수 있다.

다음으로, 최대 모드 이후에는, 요구되는 냉매 토출량에 따라, 상기 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량이 상기 압력조절밸브(미도시)에 의해 조절되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 조절되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 조절되고, 상기 사판(220)의 경사각이 조절되며, 냉매 토출량이 조절될 수 있다.

즉, 냉매 토출량의 감소가 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 증가되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가되고, 상기 제1 모멘트가 증가될 수 있다. 그리고, 상기 제1 모멘트가 상기 제2 모멘트보다 커져, 상기 사판(220)의 경사각은 감소되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 감소되며, 냉매 토출량이 감소될 수 있다.

반면, 냉매 토출량의 증가가 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 감소되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 감소되고, 상기 제1 모멘트가 감소될 수 있다. 그리고, 상기 제1 모멘트가 상기 제2 모멘트보다 작아져, 상기 사판(220)의 경사각은 증가되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 증가되며, 냉매 토출량이 증가될 수 있다.

한편, 상기 제1 모멘트와 상기 제2 모멘트가 같을 경우, 상기 사판(220)의 경사각은 정상상태(steady state)로 유지되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크와 냉매 토출량이 일정하게 유지될 수 있다.

여기서, 상기 피스톤(230)의 압축 반력은 압축량에 비례하기 때문에, 상기 피스톤(230)의 압축 반력 및 상기 제2 모멘트는 상기 사판(220)의 경사각이 커질수록 증가된다. 이에 따라, 상기 사판(220)의 경사각이 증가할수록, 상기 사판(220)의 경사각을 유지하기 위한 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)도 증가된다. 즉, 상기 사판(220)의 경사각이 상대적으로 큰 상태에서 정상상태로 유지되는 경우의 상기 크랭크실(S4) 압력은 상기 사판(220)의 경사각이 상대적으로 작은 상태에서 정상상태로 유지되는 경우의 상기 크랭크실(S4) 압력보다 더 큰 압력이 요구된다.

한편, 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 감소되기 위해서는, 상기 유입유로(430)의 개도량이 감소되어 상기 토출실(S3)로부터 상기 크랭크실(S4)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.

여기서, 본 실시예에 따른 상기 오리피스 홀(442)은 상기 오리피스 홀(442)의 길이(제1 오리피스 홀(442a)의 길이와 제2 오리피스 홀(442b)의 길이의 합)이 상기 오리피스 홀(442)의 내경(제1 오리피스 홀(442a)의 내경 및 제2 오리피스 홀(442b)의 내경)보다 크게 형성됨에 따라, 상기 오리피스 홀(442)의 유로 저항이 상기 오리피스 홀(442)을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변될 수 있다. 이에 따라, 상기 배출유로(440)를 통해 상기 크랭크실(S4)로부터 상기 흡입실(S1)로 누설되는 냉매의 유량인 손실 유량이 감소되고, 상기 배출유로(440)에 의한 압축기의 효율 저하가 억제될 수 있다.

구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 오리피스 홀(442)을 통과하는 냉매의 유속은 상기 크랭크실(S4)의 압력(Pc)에 비례하여 가변되는데, 종래(도 2의 사판식 압축기)의 경우 오리피스 홀(442)의 길이가 오리피스 홀(442)의 내경보다 작게 형성됨에 따라 오리피스 홀(442)의 유로 저항은 오리피스 홀(442)을 통과하는 냉매의 유속에 무관하게 일정하였다. 이에 따라, 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가되면 손실 유량이 증가되고, 압축기의 효율이 저하된다.

반면, 본 실시예(도 3의 사판식 압축기)의 경우, 오리피스 홀(442)의 길이가 오리피스 홀(442)의 내경보다 크게 형성됨에 따라, 오리피스 홀(442)의 유로 저항은 오리피스 홀(442)을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변될 수 있다. 이에 따라, 크랭크실(S4)의 압력(Pc)이 증가되면 손실 유량이 여전히 증가되고 압축기의 효율이 여전히 저하되지만, 크랭크실(S4)의 압력(Pc)에 대한 손실 유량의 기울기가 종래에 비해 감소되어, 동일한 크랭크실(S4) 압력에서의 손실 유량이 감소되고, 압축기의 효율 저하가 감소될 수 있다.

또한, 상기 배출유로(440)의 개도량을 가변시키는 밸브가 별도로 구비되지 않고도 손실 유량이 감소됨에 따라, 원가 증가 없이도 압축기의 효율 저하가 감소될 수 있다.

또한, 상기 오리피스 홀(442)의 내경이 사전에 결정된 값 이상으로 형성됨에 따라, 구동 초기 작동 지연이 방지되면서 손실 유량 및 압축기의 효율 저하가 감소될 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우, 상기 제2 오리피스 홀(442b)의 길이를 최대로 확보하면서 상기 포스트부(134)에 상기 제2 오리피스 홀(442b)을 용이하게 형성할 수 있도록, 상기 제2 오리피스 홀(442b)은 상기 포스트부(134)의 선단부로부터 상기 포스트부(134)의 기저부까지 상기 포스트부(134)의 길이 방향에 경사진 방향으로 연장 형성된다. 즉, 상기 제2 오리피스 홀(442b)은 상기 포스트부(134)의 선단면으로부터 상기 포스트부(134)의 외주면까지 일 방향으로 연장 형성된다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 오리피스 홀(442b)은 포스트부(134)의 선단부로부터 포스트부(134)의 기저부까지 연장되되 절곡 형성될 수 있다. 즉, 제2 오리피스 홀(442b)은 포스트부(134)의 선단면으로부터 포스트부(134)의 기저부까지 포스트부(134)의 길이 방향으로 연장되다가 절곡되어 포스트부(134)의 외주면까지 연장 형성될 수 있다. 이 경우, 포스트부(134)에 제2 오리피스 홀(442b)을 형성하는 것이 상대적으로 어려워져 원가가 상승될 수 있지만, 제2 오리피스 홀(442b)의 길이가 더 증가되어 손실 유량 및 압축기 효율 저하 감소 측면에서 유리할 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 원가가 절감되도록 상기 제2 오리피스 홀(442b)이 상기 포스트부(134)에 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 밸브기구(300)로부터 연장되는 튜브(500)가 구비되고, 제2 오리피스 홀(442b)이 상기 튜브(500)에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 튜브(500)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 밸브기구(300)와 처음부터 일체로 형성될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 별도로 제작된 뒤 상기 밸브기구(300)에 체결될 수도 있다.

또는, 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브기구(300)는 상기 밸브기구(300)를 관통하는 관통공(310)을 포함하고, 상기 관통공(310)에 삽입되는 튜브(500)가 구비되며, 오리피스 홀(442)은 상기 튜브(500)에 형성될 수도 있다. 이때, 오리피스 홀(442)은 제1 오리피스 홀(442a)과 제2 오리피스 홀(442b)로 구분되지 않지만 오리피스 홀(442)의 길이가 오리피스 홀(442)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

100: 하우징 110: 실린더 블록
114: 보어 120: 프론트 하우징
130: 리어 하우징 134: 포스트부
200: 압축기구 210: 회전축
220: 사판 230: 피스톤
300: 밸브기구 310: 관통공
400: 경사조절기구 430: 유입유로
440: 배출유로 442: 오리피스 홀
442a: 제1 오리피스 홀 442b: 제2 오리피스 홀
500: 튜브 S1: 흡입실
S3: 토출실 S4: 크랭크실

Claims (15)

1. 하우징;
   상기 하우징에 회전 가능하게 장착되는 회전축;
   상기 하우징의 크랭크실에 수용되고 상기 회전축과 함께 회전되는 사판;
   상기 하우징과 함께 압축실을 형성하고 상기 사판에 연동되어 왕복 운동되며 상기 하우징의 흡입실로부터 냉매를 흡입하고 압축하는 피스톤;
   상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 흡입실로 안내하는 배출유로; 및
   상기 배출유로를 통과하는 냉매의 압력을 감압시키는 오리피스 홀;을 포함하고,
   상기 오리피스 홀은 상기 오리피스 홀의 유로 저항이 상기 오리피스 홀을 통과하는 냉매의 유속에 비례하여 가변되게 형성되는 사판식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오리피스 홀의 길이는 상기 오리피스 홀의 내경보다 크게 형성되는 사판식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 피스톤이 수용되는 보어를 갖는 실린더 블록, 상기 실린더 블록의 일측에 결합되고 상기 크랭크실을 갖는 프론트 하우징, 상기 실린더 블록의 타측에 결합되고 상기 흡입실을 갖는 리어 하우징을 포함하고,
   상기 실린더 블록과 상기 리어 하우징 사이에 상기 흡입실과 상기 압축실을 연통 및 차폐시키는 밸브기구가 개재되고,
   상기 오리피스 홀은 상기 밸브기구에 형성되는 제1 오리피스 홀을 포함하는 사판식 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 리어 하우징은 상기 리어 하우징의 내벽면으로부터 연장되고 상기 밸브기구에 지지되는 포스트부를 포함하고,
   상기 오리피스 홀은, 상기 포스트부에 형성되고 상기 제1 오리피스 홀과 연통되는 제2 오리피스 홀을 포함하는 사판식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 포스트부 중 상기 리어 하우징의 내벽면과 연결되는 부위를 포스트부의 기저부라 하고, 상기 포스트부 중 상기 밸브기구에 접촉되는 부위를 포스트부의 선단부라 하면, 상기 제2 오리피스 홀은 상기 포스트부의 선단부로부터 상기 포스트부의 기저부까지 연장 형성되는 사판식 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 오리피스 홀은 상기 포스트부의 길이 방향에 경사진 방향으로 연장 형성되는 사판식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 오리피스 홀은 상기 포스트부의 선단부의 선단면으로부터 상기 포스트부의 기저부의 외주면까지 연장 형성되는 사판식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 오리피스 홀은 일 방향으로 연장 형성되는 사판식 압축기.
9. 제4항에 있어서,
   상기 밸브기구로부터 연장되는 튜브를 더 포함하고,
   상기 오리피스 홀은, 상기 튜브에 형성되고 상기 제1 오리피스 홀과 연통되는 제2 오리피스 홀을 더 포함하는 사판식 압축기.
10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 오리피스 홀의 내경과 상기 제2 오리피스 홀의 내경은 서로 같고 상기 제1 오리피스 홀의 길이와 상기 제2 오리피스 홀의 길이의 합보다 작게 형성되는 사판식 압축기.
11. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 오리피스 홀의 길이는 상기 제2 오리피스 홀의 내경보다 크게 형성되는 사판식 압축기.
12. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 피스톤이 수용되는 보어를 갖는 실린더 블록, 상기 실린더 블록의 일측에 결합되고 상기 크랭크실을 갖는 프론트 하우징, 상기 실린더 블록의 타측에 결합되고 상기 흡입실을 갖는 리어 하우징을 포함하고,
    상기 실린더 블록과 상기 리어 하우징 사이에 상기 흡입실과 상기 압축실을 연통 및 차폐시키는 밸브기구가 개재되고,
    상기 밸브기구는 상기 밸브기구를 관통하는 관통공을 포함하고,
    상기 관통공에 삽입되는 튜브를 더 포함하고,
    상기 오리피스 홀은 상기 튜브에 형성되는 사판식 압축기.
13. 제2항에 있어서,
    상기 오리피스 홀의 내경은 사전에 결정된 값 이상으로 형성되는 사판식 압축기.
14. 제2항에 있어서,
    상기 오리피스 홀의 내경은 상기 오리피스 홀의 길이 방향 위치와 무관하게 일정하게 형성되는 사판식 압축기.
15. 제1항에 있어서,
    상기 배출유로의 개도량을 가변시키는 밸브가 구비되지 않는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.

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