[논문]가변 사판식 압축기의 탑 클리어런스 측정 방법 및 신뢰성 확보에 관한 연구

김영신; 나승규

doi:10.6110/kjacr.2016.28.3.089

가변 사판식 압축기의 탑 클리어런스 측정 방법 및 신뢰성 확보에 관한 연구
Study on the Measuring Method and Reliability of Top Clearance of Variable Swashplate Type Compressor 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.28 no.3, 2016년, pp.89 - 94

김영신 ((주)한온시스템 연구개발본부) , 나승규 ((주)한온시스템 연구개발본부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this experimental study, the effects of top clearance on the performance of automotive a/c compressor were studied. Top clearance measuring device was also developed to ensure the reliability using vacuum conditions to secure constant control of top clearance without external environmental influence. Our results revealed that the improvements in compressor performance according to different top clearance values using the same compressor and same operator were about 4.12% at 800 rpm and about 7.8% at 2,000 rpm in 0.243~0.252 mm of top clearance compared to 0.431~0.456 mm of top clearance. To confirm the consistency in measuring top clearance affecting compressor performance, the top clearance measuring device was developed in this study using a vacuum pump. After performing reliable tests repeatedly, the distribution of measuring values under this device was within 0.99~1.83%, indicating that the constant test data in compressor performance was not affected by any other external environment.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

앞선 압축기 성능 개선 연구를 살펴보면 사판식 압축기의 성능에 사체적이 상당한 영향을 끼치는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 사판식 압축기를 개발하면서 성능에 직접적인 영향을 미치는 사체적에 관심을 두어 연구를 수행하였으며, 압축기 설계에서 주요 성능 인자로 작용하는 피스톤 탑 클리어런스별 성능 평가를 통하여 탑 클리어런스가 성능에 미치는 기여도에 대하여 확인하고자 하였고, 압축기의 조립시 조립작업자마다 측정 산포를 보여 압축기 성능 평가 결과에 대한 신뢰성을 떨어뜨리는 주요 원인으로 지목받고 있는 탑 클리어런스의 측정 방법 개선을 위하여 측정 환경에 영향을 받지 않으면서 측정 결과 값에 신뢰성을 확보할 수 있는 탑 클리어런스 측정 장치를 개발하고자 연구를 수행하였다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 측정 환경이 변한다 해도 탑 클리어런스 측정 신뢰성을 확보할 수 있는 측정 장치를 개발하고자 하였으며, 이를 위하여 가변 사판식 압축기의 제어실에서 진공 펌프를 이용하여 사판각이 최대가 되도록 유지한 상태에서 탑 클리어런스를 측정할 수 있도록 장치를 개발하게 되었다. 본 측정 장치는 차량용 가변 사판식 압축기의 작동 원리와 동일하게 피스톤 전.
탑 클리어런스가 압축기 성능에 미치는 영향에 대해 확인하기 위해 압축기의 탑 클리어런스에 변화를 주면서 평가를 진행하였다. 압축기에서 탑 클리어런스를 조정하기 위해서는 직접적으로 연관이 되는 부품인 피스톤의 길이에 변화를 주면서 탑 클리어런스를 맞춰야 되겠으나, 통상적으로 압축기 제조사에서는 양산성과 비용 측면을 고려하여 피스톤을 조정하여 탑 클리어런스를 맞추지 않고 조립 부품 중에서 상대적으로 생산성이 양호한 부품을 이용하고 있는 실정이다.

대상 데이터

2 mm까지도 산포를 가지게 되어 압축기 성능 결과에 대한 신뢰성을 떨어뜨리는 결과를 초래하기도 한다. Fig. 1은 사판식 압축기의 탑 클리어런스에 대해 이해하기 쉽도록 사판식 압축기의 주변 구성 부품들과 비교하여 설명하고 있으며, 본 연구에서 탑 클리어런스별 성능 평가를 위하여 사용된 압축기는 현재 국내에서 양산하고 있는 6개의 피스톤으로 구성된 편두 가변 사판식 압축기로서 Table 1에서 기본적인 사양을 보여주고 있다.

데이터처리

차량용 에어컨 압축기의 성능은 압축기로 유입되는 흡입 냉매의 온도와 압력 및 압축기 회전수와 압축기 토출 압력을 일정하게 유지시킨 상태에서 압축기가 압축 토출한 냉매가 증발기를 통과하면서 열교환 시킨 냉방 부하를 측정하여 계산해낸다. 압축기의 성능에 영향을 주는 오일의 경우 별도의 기준 조건에서 오일 순환량을 일정하게 맞춘 상태에서 본 시험을 진행하게 되며 오일 순환량 측정을 위한 별도의 측정기가 유량계와 같은 위치에 설치되어 있다.

성능/효과

(1) 탑 클리어런스 값이 증가함에 따라서 압축기 냉방 성능은 평가 조건에 무관하게 반대로 저하되며, 탑 클리어런스 값에 따라서 성능의 변화가 크게 나타남을 알게 되었다. 실제 탑 클리어런스별 압축기 성능 평가를 수행한 결과, 탑 클리어런스가 0.
(2) 측정 환경에 영향을 받지 않는 신뢰성을 확보한 탑 클리어런스 측정 장치를 개발하게 되었다. 실제 에어컨 시스템에서 작동되는 압축기의 상태를 최대한 반영한 진공 펌프를 이용한 탑 클리어런스 측정 장치를 개발 하였으며, 레이스 등급별 반복 측정을 실시했을 경우 압축기 1대를 기준했을 경우에는 5㎛ 이내의 산포를 유지하였고, 압축기의 개별 피스톤에 대한 경우에도 측정 평균값 기준으로 약 0.99~1.83% 수준의 측정 산포를 보이며, 최대값과 최소값을 기준으로 했을 때에도 약 1.77~ 3.28%의 측정 산포를 보임을 확인할 수 있었다. 이는 기존 탑 클리어런스 측정에서 발생하는 0.
(1) 탑 클리어런스 값이 증가함에 따라서 압축기 냉방 성능은 평가 조건에 무관하게 반대로 저하되며, 탑 클리어런스 값에 따라서 성능의 변화가 크게 나타남을 알게 되었다. 실제 탑 클리어런스별 압축기 성능 평가를 수행한 결과, 탑 클리어런스가 0.243~0.252mm일 때의 성능 대비 0.431~0.456mm일 때의 성능은 800rpm에서 평균 약 4.12%, 2,000rpm에서 평균 약 7.8% 정도 압축기 성능이 저하됨을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	차량용 에어컨 압축기가 연비저하의 주원인인 이유는?	기존 시장의 수정은 물론 글로벌 신시장 개척을 위하여 완성차 업계뿐만 아니라 차량용 에어컨 업계에서도 에어컨 성능을 기본적으로 만족하면서 차량 동력 소모를 최소화하는 부품 개발 및 시스템 육성에 기술력을 집중하고 있는 상황이다. 특히 차량용 에어컨 압축기는 에어컨 가동 시 차량의 엔진으로부터 많은 동력을 소모하게 하여 연비 저하의 주원인으로 지적받고 있다. 따라서 최근에는 냉방 성능을 향상시키면서도 압축기의 소요 동력 상승을 최소화하여 효율을 향상시킴으로서 실질적으로 차량 연비를 향상시키고자하는 연구가 꾸준히 이어져오고 있는 추세이다.
	압축기의 소요 동력 상승을 최소화하여 차량연비를 향상 시키고자 하는 연구가 필요한 이유는?	기존 시장의 수정은 물론 글로벌 신시장 개척을 위하여 완성차 업계뿐만 아니라 차량용 에어컨 업계에서도 에어컨 성능을 기본적으로 만족하면서 차량 동력 소모를 최소화하는 부품 개발 및 시스템 육성에 기술력을 집중하고 있는 상황이다. 특히 차량용 에어컨 압축기는 에어컨 가동 시 차량의 엔진으로부터 많은 동력을 소모하게 하여 연비 저하의 주원인으로 지적받고 있다. 따라서 최근에는 냉방 성능을 향상시키면서도 압축기의 소요 동력 상승을 최소화하여 효율을 향상시킴으로서 실질적으로 차량 연비를 향상시키고자하는 연구가 꾸준히 이어져오고 있는 추세이다.
	사판식 압축기에서 탑 클리어런스는 무엇을 의미하는가?	차량용 에어컨에 사용되고 있는 사판식 압축기에서 탑 클리어런스는 압축 행정의 마지막에 피스톤이 상사점에 도달하는 지점에서 피스톤 끝단과 흡입 밸브 간의 거리를 의미하며, 탑 클리어런스가 일정 관리 수준보다 클 경우에는 피스톤이 상사점까지 도달하였을 경우에도 압축되지 못하는 체적인 사체적이 증가하여 체적효율의 하락을 가져오며 이는 곧 성능의 저하를 의미한다. 반면에 탑 클리어런스가 일정 관리 수준 이하로 작을 경우에는 압축 과정의 상사점에서 피스톤 끝단과 흡입밸브 간 접촉이나 타격이 발생할 수 있는데, 이러할 경우 소음이 발생하거나 흡입 밸브 또는 피스톤 파손 등 내구성에 심각한 문제를 초래하게 된다.

참고문헌 (6)

Yoo, S. Y. and Kim, Y. S., 2011, An Experimental Study on the Performance Characteristics of Car Airconditioning Swash Plate Type Compressors, SAREK, pp. 581-585.
Kim, Y. S., Yoo, S. Y., and Na, S. G., 2013, Study of Compressor Performance Improvement in Automotive Air Conditioning System, KSME, pp. 74-75.
Cha, Y. W., Byon, S. C., Park, M. H., Kim, J. Y., and Ko, C. S., 2009, A Study of Subcool Acceleration on Air Conditioning System, KSAE, pp. 1372-1377.
Lee, S. I. and Kim, S. J., 2005, Investigation of Variable Displacement Swashplate Compressor Effects on Fuel Economy, KSAE, pp. 1824-1832.
Ha, K. P., Gong, J. K. and Kim, W. T., 2006, Development of Engine Torquemeter for In-vehicle Application and Parametric Study on the Fuel Consumption Contribution, KSAE, pp. 77-82.
Lee, C. W., Kim, J. W., Jang, K. L. and Jeong, G. S., 2010, Development of Speed Sensitive Air Conditioning System for Fuel Economy and Power Performance, KSAE, pp. 1141-1150.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증