KR20210146716A - 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 운동되는 피스톤; 상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 하우징의 흡입실로 안내하는 배출유로; 및 상기 배출유로에 구비되는 밸브 챔버와 상기 밸브 챔버의 내부에서 왕복 운동되는 밸브 코어를 갖는 배출유로 조절 밸브;를 포함하고, 상기 밸브 코어는 상기 배출유로를 항상 연통시키는 제1 연통로 및 상기 크랭크실의 압력과 상기 흡입실의 압력 사이 차압이 일정 압력 범위에 포함될 경우 상기 배출유로를 연통시키는 제2 연통로를 포함함으로써, 냉매 토출량의 신속한 조절과 압축기 효율 저하 방지를 동시에 달성할 수 있고, 구동 초기 응답성을 향상시킬 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 종래의 사판식 압축기를 도시한 사시도이다.

첨부된 도 1을 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(450)를 포함한다.

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

상기 배출유로(450)에는 상기 배출유로(450)를 통과하는 유체를 감압시키는 오리피스 홀(H)이 형성된다.

이러한 구성에 따른 종래의 사판식 압축기는, 구동원(미도시)(예를 들어, 차량의 엔진)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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 조절되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 조절되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 조절되고, 상기 사판(220)의 경사각이 조절되며, 냉매 토출량이 조절된다.

구체적으로, 상기 크랭크실(S4)의 압력에 의한 사판(220) 모멘트와 상기 사판(220)의 리턴 스프링에 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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 증가되고, 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 증가되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 증가되고, 상기 제1 모멘트가 증가된다.

여기서, 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 배출유로(450)를 통해 상기 흡입실(S1)로 토출되지만, 상기 크랭크실(S4)에서 상기 배출유로(450)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 압력이 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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 감소되고, 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 감소되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 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(450)를 통해 상기 흡입실(S1)로 토출되는 냉매량이 많을 경우, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 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 압력도 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(450)를 통해 상기 흡입실(S1)로 유동될 때 상기 오리피스 홀(H)에 의해 흡입압 수준으로 감압되어, 상기 흡입실(S1)의 압력이 증가되는 것이 방지된다.

그러나, 이러한 종래의 사판식 압축기에 있어서는, 냉매 토출량의 신속한 조절과 압축기 효율 저하 방지를 동시에 달성할 수 없는 문제점이 있었다.

구체적으로, 전술한 바와 같이, 상기 크랭크실(S4) 압력 감소를 통한 냉매 토출량 증가를 위해 상기 크랭크실(S4)은 상기 배출유로(450)를 통해 상기 흡입실(S1)과 연통되어 있다. 그리고, 통상적으로, 냉매 토출량 증가의 응답성 향상을 위해, 상기 배출유로(450)의 오리피스 홀(H)의 단면적은 가능한 최대로 형성된다. 즉, 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 흡입실(S1)로 신속히 토출되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 신속히 감소되고, 상기 피스톤(230)의 스트로크가 신속히 증가되고, 상기 사판(220)의 경사각이 신속히 증가되어, 냉매 토출량이 신속히 증가되도록, 상기 오리피스 홀(H)은 고정 오리피스 홀(H)로 형성되고, 상기 오리피스 홀(H)의 단면적은 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매를 충분히 감압시키는 범위 내에서 최대로 형성된다. 그런데, 상기 오리피스 홀(H)의 단면적이 가능한 최대로 형성되는 경우, 상기 크랭크실(S4)로부터 상기 흡입실(S1)로 누설되는 냉매량이 상당하다. 이에 따라, 최소 모드 또는 가변 모드(최소 모드와 최대 모드 사이에서 냉매 토출량이 증가 또는 유지 또는 감소되는 모드)에서, 상기 크랭크실(S4)의 압력을 원하는 수준으로 맞추기 위해서는, 상기 오리피스 홀(H)의 단면적이 상대적으로 작게 형성되는 경우보다 상기 유입유로(430)를 통해 상기 토출실(S3)로부터 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 증가되어야 한다. 이에 의하여, 압축된 냉매 중 냉각사이클로 토출되는 냉매량이 감소되므로, 원하는 냉방 또는 난방 수준을 달성하기 위해서는 압축기가 더욱 많은 냉매를 압축하도록 상기 압축기에 투입되는 동력이 증가되어야 하고, 압축기 효율이 저하된다.

또한, 구동 초기 응답성이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 상기 오리피스 홀(H)의 단면적이 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매를 충분히 감압시키는 범위 내에서 최대로 형성되더라도, 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 상기 흡입실(S1)로 신속히 배출되는데 한계가 있어, 구동 초기 최대 모드로의 전환에 소요되는 시간이 증가되는 문제점이 있었다. 그리고, 구동 전에 상기 크랭크실(S4)에 액냉매가 존재할 수 있는데, 액냉매가 상기 오리피스 홀(H)에 막혀 최대 모드로의 전환에 소요되는 시간이 더욱 증가되는 문제점이 있었다.

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

따라서, 본 발명은, 냉매 토출량의 신속한 조절과 압축기 효율 저하 방지를 동시에 달성할 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 구동 초기 응답성을 향상시킬 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것을 다른 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 운동되는 피스톤; 상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 하우징의 흡입실로 안내하는 배출유로; 및 상기 배출유로에 구비되는 밸브 챔버와 상기 밸브 챔버의 내부에서 왕복 운동되는 밸브 코어를 갖는 배출유로 조절 밸브;를 포함하고, 상기 밸브 코어는 상기 배출유로를 항상 연통시키는 제1 연통로 및 상기 크랭크실의 압력과 상기 흡입실의 압력 사이 차압이 일정 압력 범위에 포함될 경우 상기 배출유로를 연통시키는 제2 연통로를 포함하는 사판식 압축기를 제공한다.

상기 배출유로 조절 밸브는, 상기 크랭크실과 상기 밸브 챔버를 연통시키는 밸브 입구; 상기 흡입실과 상기 밸브 챔버를 연통시키는 밸브 출구; 및 상기 밸브 코어를 상기 밸브 입구 측으로 가압하는 탄성부재;를 더 포함할 수 있다.

상기 밸브 챔버는 상기 밸브 입구와 연통되는 입구부 및 상기 밸브 출구와 연통되는 출구부를 포함하고, 상기 입구부의 내경은 상기 출구부의 내경보다 크게 형성되어 상기 입구부와 상기 출구부 사이에 제2 단차면이 형성될 수 있다.

상기 밸브 코어는, 상기 밸브 입구에 대향되는 제1 압력면과 상기 밸브 출구에 대향되는 제2 압력면을 갖는 기저판; 및 상기 제2 압력면의 외주부로부터 환형으로 돌출되는 측판;을 포함하고, 상기 제1 연통로는 상기 제1 압력면으로부터 상기 제2 압력면까지 상기 기저판을 관통하여 형성되고, 상기 제2 연통로는 상기 측판의 외주면으로부터 상기 측판의 내주면까지 상기 측판을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 밸브 코어의 왕복 운동 방향을 축방향이라 하면, 상기 제2 연통로는 축방향으로 연장 형성될 수 있다.

상기 밸브 입구의 내경은 상기 밸브 코어의 외경보다 작게 형성되어, 상기 입구부와 상기 밸브 입구 사이에 상기 제1 압력면과 접촉 가능한 제1 단차면이 형성되고, 상기 밸브 출구의 내경은 상기 밸브 코어의 외경보다 작게 형성되어, 상기 출구부와 상기 밸브 출구 사이에 상기 측판의 선단면과 접촉 가능한 제3 단차면이 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는, 일단부가 상기 제2 압력면에 지지되고 타단부가 상기 제3 단차면에 지지되는 코일 스프링으로 형성될 수 있다.

상기 제1 연통로의 내경은 상기 밸브 입구의 내경보다 작게 형성될 수 있다.

상기 제2 연통로에서 상기 측판의 선단면으로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 부위를 제2 연통로의 시작부라 하면, 상기 측판의 선단면과 상기 제2 연통로의 시작부 사이 축방향 거리는 상기 출구부의 축방향 길이보다 작게 형성되고, 상기 기저판의 제1 압력면과 상기 제2 연통로의 시작부 사이 축방향 거리는 상기 입구부의 축방향 길이보다 작게 형성될 수 있다.

상기 차압이 상기 제1 압력 이하일 경우, 상기 제1 압력면이 상기 제1 단차면에 접촉되어, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 밸브 입구, 상기 제1 연통로 및 상기 밸브 출구를 통해 상기 흡입실로 이동되고, 상기 차압이 상기 제1 압력보다 크고 상기 제4 압력보다 작을 경우, 상기 제1 압력면이 상기 제1 단차면과 이격되고, 상기 제2 연통로의 적어도 일부가 상기 입구부의 내주면에 의해 개방되어, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 밸브 입구, 상기 입구부, 상기 제1 연통로, 상기 제2 연통로 및 상기 밸브 출구를 통해 상기 흡입실로 이동되고, 상기 차압이 상기 제4 압력 이상일 경우, 상기 제1 압력면이 상기 제1 단차면과 이격되고, 상기 제2 연통로가 상기 출구부의 내주면에 의해 폐쇄되어, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 밸브 입구, 상기 입구부, 상기 제1 연통로 및 상기 밸브 출구를 통해 상기 흡입실로 이동될 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 리어 하우징은 상기 밸브 기구에 지지되는 포스트부를 포함하고, 상기 밸브 입구는 상기 밸브기구에 형성되고, 상기 밸브 출구 및 상기 밸브 챔버는 상기 포스트부에 형성될 수 있다.

상기 배출유로 조절 밸브는, 상기 차압이 제1 압력 이하이거나 제2 압력 이상일 경우 상기 배출유로의 유동 단면적을 제1 면적으로 조절하고, 상기 차압이 상기 제1 압력보다 크고 상기 제2 압력보다 작을 경우 상기 배출유로의 유동 단면적을 상기 제1 면적보다 크게 조절하도록 형성될 수 있다.

상기 배출유로 조절 밸브는 상기 차압이 상기 제1 압력보다 크고 상기 제2 압력보다 작은 범위 내에서 증가될수록 상기 배출유로의 유동 단면적이 감소되도록 형성될 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 운동되는 피스톤; 상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 하우징의 흡입실로 안내하는 배출유로; 및 상기 배출유로에 구비되는 밸브 챔버와 상기 밸브 챔버의 내부에서 왕복 운동되는 밸브 코어를 갖는 배출유로 조절 밸브;를 포함하고, 상기 밸브 코어는 상기 배출유로를 항상 연통시키는 제1 연통로 및 상기 크랭크실의 압력과 상기 흡입실의 압력 사이 차압이 일정 압력 범위에 포함될 경우 상기 배출유로를 연통시키는 제2 연통로를 포함함으로써, 냉매 토출량의 신속한 조절과 압축기 효율 저하 방지를 동시에 달성할 수 있고, 구동 초기 응답성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 사판식 압축기를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 압축기에서 배출유로를 도시한 단면도로서 차압이 제1 압력 이하인 상태를 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 사판식 압축기에서 배출유로를 도시한 단면도로서 차압이 제1 압력보다 크고 제2 압력보다 작은 상태를 도시한 단면도,
도 4는 도 2의 사판식 압축기에서 배출유로를 도시한 단면도로서 차압이 제2 압력 이상인 상태를 도시한 단면도,
도 5는 도 2의 사판식 압축기에서 배출유로 조절 밸브의 밸브 코어를 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 밸브 코어를 절개하여 도시한 사시도,
도 7은 도 1과 도 2의 사판식 압축기에서 차압과 배출유로의 유동 단면적 사이 관계를 비교하여 도시한 도표,
도 8은 도 1과 도 2의 사판식 압축기에서 차압과 배출유로의 유량 사이 관계를 비교하여 도시한 도표이다.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 압축기에서 배출유로를 도시한 단면도로서 차압이 제1 압력 이하인 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 사판식 압축기에서 배출유로를 도시한 단면도로서 차압이 제1 압력보다 크고 제2 압력보다 작은 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 사판식 압축기에서 배출유로를 도시한 단면도로서 차압이 제2 압력 이상인 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 2의 사판식 압축기에서 배출유로 조절 밸브의 밸브 코어를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 밸브 코어를 절개하여 도시한 사시도이고, 도 7은 도 1과 도 2의 사판식 압축기에서 차압과 배출유로의 유동 단면적 사이 관계를 비교하여 도시한 도표이며, 도 8은 도 1과 도 2의 사판식 압축기에서 차압과 배출유로의 유량 사이 관계를 비교하여 도시한 도표이다.

한편, 도 2 내지 도 8에서 미도시된 구성요소들은 설명의 편의상 도 1을 참조한다.

첨부된 도 2 내지 도 8 및 도 1을 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 전방에 결합되는 프론트 하우징(120) 및 상기 실린더 블록(110)의 후방에 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 상기 압축실로 유입될 냉매가 수용되는 흡입실(S1) 및 상기 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 후술할 밸브 기구에 지지되는 포스트부(134)를 포함하는데, 상기 포스트부(134)에는 후술할 배출유로(450)의 일부가 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 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(450)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 토출실(S3)로부터 상기 유입유로(430)로 유입되는 냉매량을 조절하는 압력 조절 밸브(미도시)가 형성되고, 상기 압력 조절 밸브(미도시)는 소위 기계식 밸브(MCV) 또는 전자식 밸브(ECV)로 형성될 수 있다.

상기 배출유로(450)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(450)는 상기 크랭크실(S4)의 압력과 상기 흡입실(S1)의 압력 사이 차압(ΔP)에 의해 상기 배출유로(450)의 유동 단면적을 조절하는 배출유로 조절 밸브(460)가 형성될 수 있다.

상기 배출유로 조절 밸브(460)는 상기 차압(ΔP)이 제1 압력(P1) 이하이거나 상기 제1 압력(P1)보다 큰 제2 압력(P2) 이상일 경우 상기 배출유로(450)의 유동 단면적을 제1 면적(후술할 제1 연통로(467b)의 단면적)으로 조절하고, 상기 차압(ΔP)이 상기 제1 압력(P1)보다 크고 상기 제2 압력(P2)보다 작을 경우 상기 배출유로(450)의 유동 단면적을 상기 제1 면적보다 크게 조절하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배출유로 조절 밸브(460)는 상기 차압(ΔP)이 상기 제1 압력(P1)보다 크고 상기 제2 압력(P2)보다 작은 범위 내에서 증가될수록 상기 배출유로(450)의 유동 단면적이 감소되도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 배출유로 조절 밸브(460)는 상기 크랭크실(S4)과 연통되는 밸브 입구(462), 상기 흡입실(S1)과 연통되는 밸브 출구(466), 상기 밸브 입구(462)와 상기 밸브 출구(466) 사이에 형성되는 밸브 챔버(464), 상기 밸브 챔버(464)의 내부에서 왕복 운동되는 밸브 코어(467) 및 상기 밸브 코어(467)를 상기 밸브 입구(462) 측으로 가압하는 탄성부재(468)를 포함할 수 있다.

상기 밸브 입구(462)는 상기 밸브기구(300)에 형성되고, 상기 밸브 출구(466)와 상기 밸브 챔버(464)는 상기 리어 하우징(130)의 포스트부(134)에 형성될 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 상기 배출유로 조절 밸브(460)는 원가 절감을 위해 별도의 밸브 케이싱을 포함하지 않는다. 즉, 상기 밸브 입구(462)가 상기 밸브기구(300)에 형성되고 상기 밸브 출구(466) 및 상기 밸브 챔버(464)가 상기 포스트부(134)에 형성된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 배출유로 조절 밸브(460)는 별도의 밸브 케이싱을 포함하고, 밸브 입구(462), 밸브 출구(466) 및 밸브 챔버(464)는 상기 밸브 케이싱에 형성될 수도 있다.

상기 밸브 챔버(464)는 상기 밸브 입구(462)와 연통되는 입구부(464a) 및 상기 밸브 출구(466)와 연통되는 출구부(464c)를 포함할 수 있다.

상기 입구부(464a)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 입구(462)에 삽입되지 않도록, 상기 입구부(464a)의 내경이 상기 밸브 입구(462)의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 입구부(464a)와 상기 밸브 입구(462) 사이에 후술할 제1 압력면(F1)과 접촉 가능한 제1 단차면(463)이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 입구부(464a)는, 상기 밸브 입구(462)의 냉매 중 일부가 상기 밸브 코어(467)와 상기 입구부(464a) 사이로 유입 가능하도록, 상기 입구부(464a)의 내경이 상기 출구부(464c)의 내경보다 크게 형성되어 상기 입구부(464a)와 상기 출구부(464c) 사이에 제2 단차면(464b)이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 입구부(464a)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 출구부(464c)로부터 완전히 이탈되지 않도록, 상기 입구부(464a)의 축방향 길이가 상기 밸브 코어(467)의 축방향 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 입구부(464a)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 입구(462) 측으로 이동될 때 후술할 제2 연통로(467d)가 상기 입구부(464a)에 의해 개방되도록, 상기 입구부(464a)의 축방향 길이가 후술할 제1 압력면(F1)과 후술할 제2 연통로(467d)의 시작부 사이 축방향 거리보다 크게 형성될 수 있다.

상기 출구부(464c)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 출구(466)에 삽입되지 않도록, 상기 출구부(464c)의 내경이 상기 밸브 출구(466)의 내경보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 출구부(464c)와 상기 밸브 출구(466) 사이에 후술할 측판(467c)의 선단면과 접촉 가능한 제3 단차면(465)이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 출구부(464c)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 출구부(464c)의 내부에서 왕복 운동 가능하되 상기 밸브 코어(467)와 상기 입구부(464a) 사이의 냉매가 후술할 제2 연통로(467d)을 통해서만 상기 밸브 출구(466)로 유동 가능하도록, 즉 상기 밸브 코어(467)와 상기 입구부(464a) 사이 냉매가 상기 밸브 코어(467)와 상기 출구부(464c) 사이를 통해 후술할 제2 연통로(467d)로 유동되지 않도록, 상기 출구부(464c)의 내경이 상기 밸브 코어(467)의 외경(더욱 정확히는, 후술할 기저판(467a)의 외경 및 후술할 측판(467c)의 외경)과 동등 수준(같거나 약간 크게)으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 출구부(464c)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 출구(466) 측으로 이동될 때 후술할 제2 연통로(467d)가 상기 출구부(464c)에 의해 점진적으로 감소되다가 폐쇄되도록, 상기 출구부(464c)의 축방향 길이가 후술할 측판(467c)의 선단면과 제2 연통로(467d)의 시작부(측판(467c)의 선단면으로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 부위) 사이 축방향 거리보다 크게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 출구부(464c)는, 상기 밸브 코어(467)가 상기 출구부(464c)에 완전히 삽입되지 않도록, 상기 출구부(464c)의 축방향 길이가 상기 밸브 코어(467)의 축방향 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

상기 밸브 코어(467)는, 상기 밸브 입구(462)에 대향되는 제1 압력면(F1)과 상기 밸브 출구(466)에 대향되는 제2 압력면(F2)을 갖는 기저판(467a), 상기 제2 압력면(F2)의 외주부로부터 환형으로 돌출되는 측판(467c), 상기 제1 압력면(F1)으로부터 상기 제2 압력면(F2)까지 상기 기저판(467a)을 관통하는 제1 연통로(467b) 및 상기 측판(467c)의 외주면으로부터 상기 측판(467c)의 내주면까지 상기 측판(467c)을 관통하는 제2 연통로(467d)를 포함할 수 있다.

상기 탄성부재(468)는 상기 제2 연통로(467d)와 유사한 효과(밸브 코어(467)가 밸브 출구(466) 측으로 이동될수록 배출유로(450)의 유동 단면적을 감소시키는 효과)를 발휘하도록, 일단부가 상기 제2 압력면(F2)에 지지되고 타단부가 상기 제3 단차면(465)에 지지되는 코일 스프링으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 연통로(467b)를 통과하여 상기 밸브 출구(466)로 유동되는 냉매가 상기 탄성부재(468)에 의해 방해를 받지 않도록, 상기 제1 연통로(467b)의 입구는 상기 밸브 입구(462)에 대향되게 형성되고, 상기 제1 연통로(467b)의 출구는 상기 탄성부재(468)(더욱 정확히는, 코일 스프링)의 내측에 대향되게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 압력면(F1)이 상기 제1 단차면(463)에 접촉된 상태에서도 상기 밸브 입구(462)의 냉매에 의해 압력을 받을 수 있도록, 상기 제1 연통로(467b)의 내경이 상기 밸브 입구(462)의 내경보다 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 출구(466) 측으로 이동될수록 상기 제2 연통로(467d)의 유동 단면적이 감소되도록, 상기 제2 연통로(467d)는 상기 밸브 코어(467)의 왕복 운동 방향(축방향)으로 연장되는 장공으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2 연통로(467d)를 통과하여 상기 밸브 출구(466)로 유동되는 냉매가 상기 탄성부재(468)에 의해 방해를 받도록, 특히 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 출구(466) 측으로 이동될수록 상기 제2 연통로(467d)를 통과하여 상기 밸브 출구(466)로 유동되는 냉매가 상기 탄성부재(468)에 의해 더욱 큰 방해를 받도록, 상기 제2 연통로(467d)는 상기 탄성부재(468)(더욱 정확히는, 코일 스프링)의 외측에 형성되고, 상기 밸브 출구(466)는 상기 탄성부재(468)(더욱 정확히는, 코일 스프링)의 내측에 대향되게 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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 폐쇄되고, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 흡입압 수준으로 감소될 수 있다. 즉, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 최소로 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 크랭크실(S4)의 압력에 의한 사판(220) 모멘트와 상기 사판(220)의 리턴 스프링에 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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 조절되어, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 증가되고, 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 증가되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 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 압력 조절 밸브(미도시)에 의해 감소되고, 상기 유입유로(430)를 통해 상기 크랭크실(S4)로 유입되는 냉매량이 감소되면, 상기 크랭크실(S4)의 압력이 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 압력도 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 압력이 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(450)가 구비된다.

여기서, 본 실시예에 따른 사판식 압축기는, 상기 크랭크실(S4)의 압력과 상기 흡입실(S1)의 압력 사이 차압(ΔP)에 의해 상기 배출유로(450)의 유동 단면적을 조절하는 상기 배출유로 조절 밸브(460)를 포함함에 따라, 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매가 감압되어 상기 흡입실(S1)의 압력이 상승되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 냉매 토출량의 신속한 조절과 압축기 효율 저하 방지 및 구동 초기 응답성 향상이 동시에 달성될 수 있다.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 상기 차압(ΔP)이 상기 제1 압력(P1) 이하인 경우, 상기 제2 압력면(F2)에 인가되는 힘이 상기 제1 압력면(F1)에 인가되는 힘보다 커서, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 입구(462) 측으로 이동될 수 있다. 그리고, 상기 제1 압력면(F1)이 상기 제1 단차면(463)에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 크랭크실(S4)의 냉매는 상기 밸브 입구(462), 상기 제1 연통로(467b) 및 상기 밸브 출구(466)를 통과하여 상기 흡입실(S1)로 유동되고, 이때 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 상기 제1 연통로(467b)의 단면적으로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 제1 연통로(467b)의 단면적은 상기 밸브 입구(462)의 단면적 및 상기 밸브 출구(466)의 단면적 보다 작으므로, 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매가 감압되어 상기 흡입실(S1)의 압력 상승이 방지될 수 있다. 그리고, 상기 제1 연통로(467b)의 단면적은 도 7에 도시된 바와 같이 종래의 오리피스 홀(H)의 유동 단면적보다는 작은 것이므로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 크랭크실(S4)의 냉매가 불필요하게 상기 흡입실(S1)로 누설되는 것이 억제되고, 냉매 누설에 의한 압축기 효율 저하가 억제될 수 있다. 그리고, 도 3을 참조하면, 상기 차압(ΔP)이 상기 제1 압력(P1)보다 크고 상기 제2 압력(P2)보다 작을 경우, 상기 제1 압력면(F1)에 인가되는 힘이 상기 제2 압력면(F2)에 인가되는 힘보다 커져, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 출구(466) 측으로 이동될 수 있다. 그리고, 상기 제1 압력면(F1)이 상기 제1 단차면(463)으로부터 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 크랭크실(S4)의 냉매 중 일부는 상기 밸브 입구(462), 상기 입구부(464a), 상기 제1 연통로(467b) 및 상기 밸브 출구(466)를 통과하여 상기 흡입실(S1)로 유동되고, 상기 크랭크실(S4)의 냉매 중 나머지는 상기 밸브 입구(462), 상기 입구부(464a), 상기 제2 연통로(467d) 및 상기 밸브 출구(466)를 통과하여 상기 흡입실(S1)로 유동되며, 이때 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 상기 제1 연통로(467b)보다 증가될 수 있다. 여기서, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 상기 밸브 입구(462)의 단면적 및 상기 밸브 출구(466)의 단면적 보다 작으므로, 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매가 감압되어 상기 흡입실(S1)의 압력 상승이 방지될 수 있다. 그리고, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 도 7에 도시된 바와 같이 종래의 오리피스 홀(H)의 유동 단면적보다도 크므로, 예를 들어 구동 초기와 같은 경우에 상기 크랭크실(S4)의 냉매(액냉매 포함)가 상기 흡입실(S1)로 신속히 배출될 수 있어, 상기 사판(220)의 경사각 조절 및 냉매 토출량 조절에 소요되는 시간이 감소될 수 있다. 즉, 응답성이 향상될 수 있다. 한편, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적이 종래의 오리피스 홀(H)의 유동 단면적보다 크지만 상기 배출유로 조절 밸브(460) 내의 유동 거리 및 유동 저항에 의해 도 8에 도시된 바와 같이 종래 대비 냉매 누설량이 감소되어, 냉매 누설에 의한 압축기 효율 저하가 억제될 수 있다. 한편, 상기 차압(ΔP)이 상기 제1 압력(P1)보다 크고 상기 제2 압력(P2)보다 작은 범위 내에서 상기 차압(ΔP)이 증가될수록, 상기 밸브 코어(467)는 상기 밸브 출구(466) 측으로 더 이동되고, 상기 제2 연통로(467d)의 유효 단면적이 점진적으로 감소되어, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 점진적으로 감소되나 여전히 상기 제1 연통로(467b)의 단면적보다는 클 수 있다. 여기서, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 상기 밸브 입구(462)의 단면적 및 상기 밸브 출구(466)의 단면적 보다 작으므로, 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매가 감압되어 상기 흡입실(S1)의 압력 상승이 방지될 수 있다. 그리고, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 도 7에 도시된 바와 종래의 오리피스 홀(H)의 유동 단면적보다 작아질 수 있으므로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 차압(ΔP)이 증가되어야 할 때 냉매 누설량이 감소되고, 냉매 누설에 의한 압축기 효율 저하가 억제될 수 있다.

그리고, 도 4를 참조하면, 상기 차압(ΔP)이 상기 제2 압력(P2) 이상일 경우, 상기 제1 압력면(F1)에 인가되는 힘이 상기 제2 압력면(F2)에 인가되는 힘보다 더 커져, 상기 밸브 코어(467)가 상기 밸브 출구(466) 측으로 더 이동될 수 있다. 그리고, 상기 제1 압력면(F1)이 상기 제1 단차면(463)으로부터 더 이격될 수 있다. 그리고, 상기 측판(467c)의 선단면이 상기 제3 단차면(465)에 접촉되고, 상기 제2 연통로(467d)는 상기 출구부(464c)에 완전히 가려져 폐쇄될 수 있다. 이에 따라, 상기 크랭크실(S4)의 냉매는 상기 밸브 입구(462), 상기 입구부(464a), 상기 제1 연통로(467b) 및 상기 밸브 출구(466)를 통과하여 상기 흡입실(S1)로 유동되고, 이때 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 다시 상기 제1 연통로(467b)의 단면적으로 결정될 수 있다. 여기서, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 상기 밸브 입구(462)의 단면적 및 상기 밸브 출구(466)의 단면적 보다 작으므로, 상기 배출유로(450)를 통과하는 냉매가 감압되어 상기 흡입실(S1)의 압력 상승이 방지될 수 있다. 그리고, 상기 배출유로(450)의 유동 단면적은 도 7에 도시된 바와 종래의 오리피스 홀(H)의 유동 단면적보다는 작은 것이므로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 차압(ΔP)이 큰 상태에서의 냉매 누설량도 감소되어, 냉매 누설에 의한 압축기 효율 저하가 억제될 수 있다.

한편, 상기 배출유로 조절 밸브(460)는 구조가 단순하기 때문에 상기 배출유로 조절 밸브(460)로 인한 원가의 증가폭이 작을 수 있다.

또한, 액냉매에 의해 상기 배출유로(450)가 막히는 것이 방지되므로, 예를 들어 상기 압력 조절 밸브(미도시) 등에 액냉매를 제거하기 위한 장치를 별도로 구비할 필요가 없어, 압축기의 원가가 절감될 수 있다.

100: 하우징 110: 실린더 블록
114: 보어 120: 프론트 하우징
130: 리어 하우징 134: 포스트부
210: 회전축 220: 사판
230: 피스톤 300: 밸브기구
430: 유입유로 450: 배출유로
460: 배출유로 조절 밸브 462: 밸브 입구
463: 제1 단차면 464: 밸브 챔버
464a: 입구부 464b: 제2 단차면
464c: 출구부 465: 제3 단차면
466: 밸브 출구 467: 밸브 코어
467a: 기저판 467b: 제1 연통로
467c: 측판 467d: 제2 연통로
468: 탄성부재 F1: 제1 압력면
F2: 제2 압력면 P1: 제1 압력
P2: 제2 압력 S1: 흡입실
S4: 크랭크실 S3: 토출실

Claims (13)

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 운동되는 피스톤;
   상기 사판의 경사각이 조절되도록 상기 크랭크실의 냉매를 상기 하우징의 흡입실로 안내하는 배출유로; 및
   상기 배출유로에 구비되는 밸브 챔버와 상기 밸브 챔버의 내부에서 왕복 운동되는 밸브 코어를 갖는 배출유로 조절 밸브;를 포함하고,
   상기 밸브 코어는 상기 배출유로를 항상 연통시키는 제1 연통로 및 상기 크랭크실의 압력과 상기 흡입실의 압력 사이 차압이 일정 압력 범위에 포함될 경우 상기 배출유로를 연통시키는 제2 연통로를 포함하는 사판식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배출유로 조절 밸브는,
   상기 크랭크실과 상기 밸브 챔버를 연통시키는 밸브 입구;
   상기 흡입실과 상기 밸브 챔버를 연통시키는 밸브 출구; 및
   상기 밸브 코어를 상기 밸브 입구 측으로 가압하는 탄성부재;를 더 포함하는 사판식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 밸브 챔버는 상기 밸브 입구와 연통되는 입구부 및 상기 밸브 출구와 연통되는 출구부를 포함하고,
   상기 입구부의 내경은 상기 출구부의 내경보다 크게 형성되어 상기 입구부와 상기 출구부 사이에 제2 단차면이 형성되는 사판식 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 밸브 코어는,
   상기 밸브 입구에 대향되는 제1 압력면과 상기 밸브 출구에 대향되는 제2 압력면을 갖는 기저판; 및
   상기 제2 압력면의 외주부로부터 환형으로 돌출되는 측판;을 포함하고,
   상기 제1 연통로는 상기 제1 압력면으로부터 상기 제2 압력면까지 상기 기저판을 관통하여 형성되고,
   상기 제2 연통로는 상기 측판의 외주면으로부터 상기 측판의 내주면까지 상기 측판을 관통하여 형성되는 사판식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 밸브 코어의 왕복 운동 방향을 축방향이라 하면, 상기 제2 연통로는 축방향으로 연장 형성되는 사판식 압축기.
6. 제4항에 있어서,
   상기 밸브 입구의 내경은 상기 밸브 코어의 외경보다 작게 형성되어, 상기 입구부와 상기 밸브 입구 사이에 상기 제1 압력면과 접촉 가능한 제1 단차면이 형성되고,
   상기 밸브 출구의 내경은 상기 밸브 코어의 외경보다 작게 형성되어, 상기 출구부와 상기 밸브 출구 사이에 상기 측판의 선단면과 접촉 가능한 제3 단차면이 형성되는 사핀식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 탄성부재는, 일단부가 상기 제2 압력면에 지지되고 타단부가 상기 제3 단차면에 지지되는 코일 스프링으로 형성되는 사판식 압축기.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 연통로의 내경은 상기 밸브 입구의 내경보다 작게 형성되는 사판식 압축기.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제2 연통로에서 상기 측판의 선단면으로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 부위를 제2 연통로의 시작부라 하면, 상기 측판의 선단면과 상기 제2 연통로의 시작부 사이 축방향 거리는 상기 출구부의 축방향 길이보다 작게 형성되고, 상기 기저판의 제1 압력면과 상기 제2 연통로의 시작부 사이 축방향 거리는 상기 입구부의 축방향 길이보다 작게 형성되는 사판식 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 차압이 상기 제1 압력 이하일 경우, 상기 제1 압력면이 상기 제1 단차면에 접촉되어, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 밸브 입구, 상기 제1 연통로 및 상기 밸브 출구를 통해 상기 흡입실로 이동되고,
    상기 차압이 상기 제1 압력보다 크고 상기 제4 압력보다 작을 경우, 상기 제1 압력면이 상기 제1 단차면과 이격되고, 상기 제2 연통로의 적어도 일부가 상기 입구부의 내주면에 의해 개방되어, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 밸브 입구, 상기 입구부, 상기 제1 연통로, 상기 제2 연통로 및 상기 밸브 출구를 통해 상기 흡입실로 이동되고,
    상기 차압이 상기 제4 압력 이상일 경우, 상기 제1 압력면이 상기 제1 단차면과 이격되고, 상기 제2 연통로가 상기 출구부의 내주면에 의해 폐쇄되어, 상기 크랭크실의 냉매가 상기 밸브 입구, 상기 입구부, 상기 제1 연통로 및 상기 밸브 출구를 통해 상기 흡입실로 이동되는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
11. 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 리어 하우징은 상기 밸브 기구에 지지되는 포스트부를 포함하고,
    상기 밸브 입구는 상기 밸브기구에 형성되고,
    상기 밸브 출구 및 상기 밸브 챔버는 상기 포스트부에 형성되는 사판식 압축기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 배출유로 조절 밸브는,
    상기 차압이 제1 압력 이하이거나 제2 압력 이상일 경우 상기 배출유로의 유동 단면적을 제1 면적으로 조절하고,
    상기 차압이 상기 제1 압력보다 크고 상기 제2 압력보다 작을 경우 상기 배출유로의 유동 단면적을 상기 제1 면적보다 크게 조절하도록 형성되는 사판식 압축기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 배출유로 조절 밸브는 상기 차압이 상기 제1 압력보다 크고 상기 제2 압력보다 작은 범위 내에서 증가될수록 상기 배출유로의 유동 단면적이 감소되도록 형성되는 사판식 압축기.

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