KR100192533B1 - 용량가변형 경사판식 압축기 - Google Patents

용량가변형 경사판식 압축기 Download PDF

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KR100192533B1
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오사무 히라마쓰
시게키 간자키
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이소가이 지세이
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Abstract

1. 특허청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
차량공조장치에 사용되는 용량가변형 경사판식 압축기.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적과제
경사판의 전후요동운동을 규제하는 힌지기구에 있어서, 경사판이 로터에 대해 좌우로 경사한 경우에도 이상마모를 발생하기 어렵게 함과 동시에 용량변화에 따라 탑클리어런스의 변동폭을 대단히 작게 하는 것에 의해 바람직한 체적효율을 확보한다.
3. 발명의 해결방법의 요지
로터(10)에 지지아암(17)을 돌출설치하고, 지지아암(17)에 지지방향 α로 뻗은 가이드구멍(17a)를 관통설치한다. 또한 선단에 구부(16a)를 가진 가이드핀(16)을 경사판(11)에 고정하고, 구부(16a)를 가이드구멍(17a)내에 회전운동하고 또한 슬라이드운동 가능하게 삽입한다. 지지방향 α는 최대 및 최소용량시에 있어서의 피스턴(9)의 탑클리어런스(TC)를 모두 같도록 설정한다.
이렇게 힌지기구(K)를 구성한다.
4. 발명의 중요한 용도
우수한 내구성, 바람직한 체적효율의 확보, 제조의 용이성.

Description

용량가변형 경사판식 압축기
제1도는 실시예 1, 2의 압축기에 관계하고, 최대용량시의 종단면도.
제2도는 실시예 1, 2의 압축기에 관계하고, 중요부의 설명도.
제3도는 실시예 1, 2의 압축기에 관계하고, 힌지기구를 나타내는 분해평면도.
제4도는 종래의 압축기에 관계하고, 힌지기구의 중요부 단면도.
제5도는 종래의 압축기에 관게하고, 힌지기구의 중요부 확대단면도.
제6도는 경사판의 경사각과 탑클리어런스의 관계를 나타낸는 곡선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 하우징을 구성하는 실린더블럭
2 : 전면하우징 3 : 후면하우징
5 : 크랭크실 30 : 흡입실
31 : 토출실 8 : 실린더보어
9 : 피스턴 6 : 구동축
10 : 로터 K : 힌지기구
11 : 경사판 14 : 슈우(연결기구)
17 : 지지아암 16 : 가이드핀
17a : 가이드구멍(가이드면) 16a : 구부(球部)
P0 : 경사판의 주축위치 P1 : 구부의 중심위치
T : 상사점위치 θ : 경사판의 경사각
TC : 탑클리어런스(Top Clearence)
α : 지지방향을 나타내는 중심축의 경사각도
본 발명은 차량공조장치에 사용되는 용량가변형 경사판식 압축기에 관계한다.
종래의 용량가변형 경사판식 압축기(이하, 단순히 압축기라 한다)로서 일본국 특개소 52 - 96307호 공보, 일본국 실개평 1 - 114988호 공보등에 개시된 것이 알려져 있다.
예로는 후자의 압축기에 있어서는 제4도에 그 힌지기구K를 나타낸 바와같이 크랭크실내의 구동축(90)에 로터(91)이 고정되며, 이 로터(91)에는 긴구멍(91a)가 형성되어 있다.
긴구멍(91a)는 제5도에 나타낸 바와같이 구동축(90)의 축심(y)와 회전경사판(93)의 상사점위치로 결정되는 면과 평행하고 구동축의 축심(y)에 대해서 바깥쪽으로부터 근접한 방향으로 뻗어서 중심축(S)와 직교하는 단면의 전후가 회전방향과 평행한 직선으로 형성되어 있다.
이 긴구멍(91a)는 제5도에 나타낸 바와같이 구동축(90)의 축심(y)와 회전경사판(93)의 상사점위치로 결정되는 면과 평행하고 구동축의 축심(y)에 대해서 바깥쪽으로부터 근접한 방향으로 뻗어서 중심축(S)와 직교하는 단면의 전후가 회전방향과 평행한 직선으로 형성되어 있다.
이 긴구멍(91a)에는 연결핀(92)가 슬라이드 가능하게 삽입되며, 연결핀(92)와 연결된 브래킷(93a)를 통해서 회전경사판(93)이 전후방향으로 경사운동 가능하게 연결되어 있다.
회전경사판(93)에는 도시하지 않은 요동경사판이 슬라이드운동 가능하게 부착되며, 슬라이드 경사판과 복수의 실린더보어내에 수용된 각 피스턴과의 사이에는 각각 피스턴로드가 개재되어 있다.
이렇게 해서 이 압축기에서는 구동축(90)의 회전운동을 힌지기구(K)에의해 회전경사판(93)의 회전운동, 요동경사판의 전후요동운동으로 변환하고, 이 요동경사판의 전후요동운동이 각 피스턴의 왕복운동으로 변환된다.
여기서, 크랭크실내의 압력은 제어밸브(도시생략)에 의해 제어되며, 이에 의해 요동경사판의 경사각변위를 통해서 피스턴의 스트로크가 변화됨에 따라서 토출용량이 변화한다.
이때, 회전경사판(93) 및 요동경사판의 전후경사운동 동작은 소정곡률의 긴구멍(91a)에 의해서 규제되기 때문에 회전경사판(93)의 경사각변위에 관계없이 요동경사판의 상사점위치는 전후로 변위하지않아 상사점에 있어서의 피스턴의 탑클리어런스(Top Clearence)는 거의 영에 가깝게 된다.
그러나, 이런 종류의 압축기에서는 흡입행정에 있는 피스턴에는 흡인력이 작용하기 때문에 회전경사판(93)에는 상사점위치로부터 구동축(90)의 회전방향 후방측(제4도의 약 우측반분)에서 흡인력이 작용하는 한편, 압축행정에 있는 피스턴에는 압축반력이 작용하기 때문에 회전경사판(93)에는 상사점위치로부터 구동축(90)의 회전방향 전방측(제4도의 약 좌측반분)에서 압축반력이 작용한다.
이 때문에 이런 종류의 압축기에서는 회전경사판(93)이 회전방향 후방측에서는 로터(91)로부터 떨어지도록 하는 한편, 회전방향 전방측에서는 로터(91)로 밀어부쳐진다.
여기서 상기 공보기재의 압축기에서는 회전경사판(93)이 도시하지 않은 원통슬리브를 통해서 구동축(90)에 부착되어 있으며, 원통슬리브가 추축핀을 통해서 회전경사판(93)을 구동축(90)의 축심(y)에 평행하게 슬라이드운동 가능하고 또한 전후요동가능하게 지지하기 때문에 회전경사판(93)이 상기 흡인력 및 압축반력에 의해 로터(91)에 대해서 좌우로 경사하는 것은 일응 방지되고 있다.
그러나, 회전경사판(93)을 전후요동 가능하게 지지하기 위해, 원통슬리브에 있어서도 약간의 간격이 필요하게 된다.
이 때문에 상기 흡인력 및 압축반력에 의해 회전경사판(93)은 로터(91)에 대해 좌우로 약간경사하여(예로는 α0), 제4, 5도에 부호(Ⅰ)로 나타낸 바와 같이 연결핀(92)가 긴구멍(91a)와 점접촉을 하게 된다.
그리고, 흡인력 및 압축반력을 점(Ⅰ)로 지지하게 된다.
또한, 구동축(90)으로부터의 토오크는 로터(91)로부터 힌지기구(K)를 통해서 회전경사판(93)에 전달되는 것에서 회전경사판(93)이 로터(91)에 대해서 좌우로 약간이라도 경사한 것으로 있으면, 토오크도 점(Ⅰ)로 지지하는 것으로 된다.
따라서, 종래의 압축기에 있어서는 고속운전 또는 고압축비 운전의 계속중, 경사판의 전후 경사운동 동작을 규제하는 힌지기구(K)에 이상마모를 발생시킬 염려가 있어 압축기의 내구성이 저해된다. 이러한 현상은 일본국 특개소 52 - 96307호 공보기재의 압축기등에 있어서도 같다.
또한, 제조시의 용이성등을 고려해서, 회전경사판을 전후요동뿐만 아니라 회전운동가능하게 지지하는 구면슬리브를 채용하고 또한 힌지기구를 회전경사판의 상사점위치를 걸쳐서 대향 설치한 경우에도 같다.
부가해서, 힌지기구의 설정 여하에 따라서는 피스턴의 탑클리어런스(TC)가 경사판의 최소경사각일때로부터 최대경사각일때까지 상방으로 볼록한 곡선에 가까운 변화를 발생시키는것에서, 예로는 제6도의 곡선(A)로 나타낸 바와같이, 최소용량시에 가장 적정한 탑클리어런스(TC)를 설정해도 최대용량시에는 불필요한 탑클리어런스(TC)가 발생하거나, 또한 곡선(B)로 나타낸 바와같이 최대용량시에 최적인 탑클리어런스(TC)를 설정해도 최소용량시에는 쓸데없는 탑클리어런스(TC)가 생기거나 하여, 탑클리어런스(TC)의 변동폭이 커져 체적효율에 문제가 생기는 경우도 있었다.
본 발명은 경사판의 전후경사운동 동작을 규제하는 힌지기구에 있어서, 경사판이 로터에 대해 좌우로 경사한 경우에도, 이상마모를 생성하기 어렵게 함과 동시에 용량변화에 따른 탑클리어런스의 변동폭을 대단히 작게하므로서 바람직한 체적효율을 확보하는 것을 해결하고자 하는 문제로 한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같이 구성되었다.
(1) 청구항 1의 압축기에서는, 하우징에 크랭크실, 흡입실, 토출실 및 이들과 접속된 실린더보어가 구획형성됨과 동시에 각 실린더보어에는 각각 피스턴이 왕복운동 가능하게 수용되며, 그 하우징에 지지된 구동축에는 크랭크 실내에 위치하는 회전자가 동기회전 가능하게 지지되고, 그 회전자에 힌지기구를 통해서 경사판이 경사변형 가능하게 축지지되며, 그 경사판과 피스턴 사이에는 경사판의 전후 요동운동을 각 피스터의 왕복운동을 변환하는 연결기구가 장착되며, 그 경사판의 경사각을 제어해서 토출용량을 변화하도록 구성한 용량가변형 경사판식 압축기에 있어서, 상기 힌지기구는 상기 로터에 후방측으로 돌출해서 설치된 지지아암과 한끝이 상기 경사판에 고착된 가이드핀으로 이루어지며, 그 지지아암은 상기 구동축의 축심과 경사판의 상사점위치로 결저오디는 면과 평행으로 있고 그 구동축의 축심에 대해 바깥쪽으로부터 가까운 지지방향으로 뻗어 중심축과 직교하는 단면의 적어도 로터측이 원호로 형성된 가이드면을 가지며, 그 가이드핀의 다른끝에는 그 가이드면과 정합하는 구부가 지지되고, 그 지지방향은 그 경사판의 추축위치, 구부의 중심위치 및 경사판의 최대 및 최소경사각에 의해 결정되어 최대 및 최소용량시에 있어서의 그 피스턴의 탑클리어런스가 모두 같게 되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
(2) 청구항 2의 압축기는, 청구항 1 기재의 압축기에 있어서, 실린더보어를 구획형성하는 실린더블럭의 단면과 구동축의 축심과의 교점을 원점0, 그 원점0으로부터 로터측을 정으로 해서 구동축의 축심을 y축, 그 원점0으로부터 상사점방향을 정으로 해서 그 y축과 직교하는 축을 x축으로 하여, 그 x축 및 그 y축에 의해 결정되는 xy평면과 경사판의 추축과의 교점을 P0, 구부의 중심을 P1, 그 xy평면과 피스턴 및 연결기구의 회전운동 중심과의 교점을 P2, 그 피스턴의 상면으로부터 그 P2까지의 거리를 H, 그 y축으로부터 P2까지의 거리를 e, 그 xy평면과 그 경사판의 중심면과의 교선을 L0, 가이드면의 중심선을 L1, 그 L0로부터 그 P0까지의 거리를 a, 그 y축으로부터 그 P0까지의 거리를 b, 그 P0및 그 P1으로부터 그 L0로 내려트린 수직선의 간격으로부터 그 b를 뺀 거리를 c, 그 L0로부터 그 P1까지의 거리를 d, 최대용량시의 그 경사판의 경사각을 θ0및 최소용량시의 그 경사판의 경사각을 θ1으로 한 경우,
n0= H + (e - b) tanθ0+ a / cosθ0+ (d - a) cosθ0- (c - b) sinθ0
n1= H + (e - b) tanθ1+ a / cosθ1+ (d - a) cosθ1- (c - b) sinθ1
m0= b + (d - a) sinθ0+ (c - b) cosθ0
m1= b + (d - a) sinθ1+ (c - b) cosθ1
로 하면, 지지방향을 나타내는 상기 중심선의 경사각도 α는
α = tan-1{ ( n1-n0) / (m1-m0) }
를 만족하는 것을 특징으로 한다.
(3) 청구항 3의 압축기는 하우징에 크랭크실, 흡입실, 토출실 및 이들과 접속된 실린더보어가 구획형성됨과 공시 각 실린더보어에는 각각 피스턴이 왕복운동 가능하게 수용되며, 그 하우징에 지지된 구동축에는 크랭크실내에 위치하는 회전자가 동기회전 가능하게 지지되고, 그 회전자에 힌지기구를 통해서 경사판이 경사변형 가능하게 축지지되며, 그 경사판과 피스턴 사이에는 경사판의 전후 요동운동을 각 피스턴의 왕복운동으로 변환하는 연결기구가 장착되며, 그 경사판의 경사각을 제어해서 토출용량을 변화하도록 구성한 용량가변형 경사판식 압축기에 있어서, 상기 힌지기구는 상기 로터에 후방측으로 돌출해서 설치된 지지아암과 한끝이 상기 경사판에 고착된 가이드핀으로 이루어지며, 그 지지아암은 상기 구동축의 축심과 경사판의 상사점위치로 결정되는 면과 평행으로 있고 그 구동축의 축심에 대해 바깥쪽으로부터 가까운 지지방향으로 뻗어 중심축과 직교하는 단면의 적어도 로터측이 원호로 형성된 가이드면을 가지며, 그 가이드핀의 다른끝에는 그 가이드면과 정합하는 구부가 지지되고, 그 지지방향은 그 경사판의 추축위치, 그 구부의 중심위치 및 그 경사판의 최대경사각에 의해 결정되어 최대용량시에 있어서의 그 피스턴의 탑클리어런스가 최소로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
(4) 청구항 4의 압축기는, 청구항 3 기재의 압축기에 있어서, 실린더보어를 구획형성하는 실린더블럭의 끝면과 구동축의 축심과의 교점을 원점0, 그 원점0으로부터 로터측을 정으로해서 구동축의 축심을 y축, 그 원점0으로부터 상사점방향을 정으로해서 그 y축과 직교하는 축을 x축으로 하고, 그 x축 및 그 y축에 의해 결정되는 xy평면과 경사판의 추축과의 교점을 P0, 구부의 중심을 P1, 그 xy평면과 피스턴 및 연결기구의 회전운동중심과의 교점을 P2, 그 피스턴의 상면으로부터 P2까지의 거리를 H, 그 y축으로부터 P2까지의 거리를 e, 그 xy평면과 경사판의 중심면과의 교선을 L0, 가이드면의 중심선을 L1, 그 L0로부터 P0까지의 거리를 a, 그 y축으로부터 P0까지의 거리를 b, 그 P0및 P1으로부터 L0로 내려트린 수직선의 간격으로부터 그 b를 뺀 거리를 c, 그 L0로부터 P1까지의 거리를 d, 그 경사판의 경사각을 θ 및 최대용량시의 그 경사판의 경사각을 θ0으로 한 경우,
n = H + (e - b) tanθ + a / cosθ + (d - a) cosθ - (c - b) sinθ
n0= H + (e - b) tanθ0+ a / cosθ0+ (d - a) cosθ0- (c - b) sinθ0
m = b + (d - a) sinθ + (c - b) cosθ
m0= b + (d - a) sinθ0+ (c - b) cosθ0
로 하면, 지지방향을 나타내는 상기 중심선의 경사각도 α는
α ≤ tan-1{ ( n-n0) / (m-m0) }
를 만족하는 것을 특징으로 한다.
(1) 청구항 1의 압축기에서는 가이드면에 있어서의 중심선과 직교하는 단면의 적오도 로터측이 원호로 형성되며, 이 가이드면과 가이드핀의 구부가 정합하기 때문에, 예로는 경사판이 로터에 대해서 좌우로 경사해도 가이드핀의 구부는 가이드면과 선접촉을 하여 흡인력, 압축반력 및 토오크를 선으로 지지한다.
또한, 이 압축기에서는 원호가 로터의 회전방향과 직교하기 때문에 로터가 구동축으로부터 받는 토오크를 구부에 전달하기 쉽다.
더욱이, 이 압축기에선느 특정의 힌지기구의 채용에 의해 탑클리어런스가 경사판의 최소 경사각일때로부터 최소 경사각일때까지 상방에 볼록한 곡선상의 변화를 발생해도 가이드면의 지지방향의 설정에 의해서, 최소용량시에 있어서의 탑클리어런스와 최대용량시에 있어서의 탑클리어런스가 모두 같게 설정되어 있다.
이 때문에 제6도에 상기 곡률(A)(B)와 함께 본 발명의 압축기에 있어서의 곡선(E)를 나타내면, 곡률(E)에서는 최소 용량일때로부터 최대 용량일때까지의 탑클리어런스(TC)의 최상점이 곡률(A)(B)보다도 저하하는 것에 의해 탑클리어런스(TC)의 변동폭이 대단히 적게 된다.
(2) 청구항 2의 압축기는 가이드면의 지지방향에 특징을 가지고, 이에 의해 최대 및 최소용량시에 있어서의 피스턴의 탑클리어런스가 모두 같은 압축기로 된다.
(3) 청구항 3의 압축기는 가이드면의 지지방향의 설정에 의해서, 최대용량시에 있어서의 탑클리어런스가 최소로 된다. 다른 작용은 청구항 1의 압축기와 같다.
이 때문에 이 압축기에서는 최대용량시의 탑클리어런스를 확인하는 것만으로 피스턴의 상면이 다른 부재와 충돌하는 것을 전용량 영역에 있어서 방지할 수 있기 때문에 청구항 1 의 압축기와 같은 작용을 나타내면서 제조시의 탑클리어런스의 측정이 간략화된다.
또한, 가장 냉동능력을 필요로 하는 최대용량에 있어서, 탑클리어런스가 최소로 되기 때문에 최대의 체적효율을 확보할 수 있다.
(4) 청구항 4의 압축기는 가이드면의 지지방향에 특징을 가지고, 이에 의해 최대용량시에 있어서의 피스턴의 탑클리어런스가 최소의 압축기로 된다.
[실시예]
이하, 각 청구항의 발명을 구체화한 실시예 1, 2를 도면을 참조하면서 설명한다.
[실시예 1]
실시예 1의 압축기는 청구항 1, 2를 구체화하고 있다.
이 압축기에서는 제1도에 나타낸 바와같이 하우징의 일부를 구성하는 실린더블럭(1)의 앞끝측에 전면하우징(2)가 접합되며, 뒤끝측에 후면하우징(3)이 밸브판(4)을 개재하여 접합되어 있다.
실린더블럭(1)과 전면하우징(2)에 의해서 형성되는 크랭크실(5) 내에는 축심(y)방향으로 뻗어있는 구동축(6)이 수납되며, 구동축(6)은 축받이(7a)(7b)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.
그리고, 실린더블럭(1)에는 구동축(6)을 둘러싸는 위치에 복수개의 실린더보어(8)가 관통설치되며, 각 실린더보어(8)에는 피스턴(9)이 각각 끼워져 삽입되어 있다.
크랭크실(5)에 있어서, 구동축(6)에는 로터(10)가 전면하우징(2)과의 사이에 축받이(8)를 개재하여 구동축(6)과 동기회전 가능하게 지지되며, 로터(10)의 후방에는 관통구멍(20)내에 구동축(6)을 끼워 삽입한 경사판(11)이 장비되어 있다. 경사판(11)의 관통구멍(20)은 드릴 가공후, 엔드밀(end mill)을 추축을 중심으로 해서 완만히 굴절시켜 형성한 것으로 있다. 관통구멍(20)내에는 추축을 중심으로 한 원호상으로 지지부(20b)가 형성되며, 축심(y)와 평행하게 뻗어 있는 규제면(도시생략)이 측면에 평탄하게 형성되어 있다.
그리고, 로터(10)와 경사판(11)의 사이에는 가압스프링(12)이 개재되어 있어 이 가압스프링(12)은 경사판(11)을 후면하우징(3)의 방향으로 힘을 가하고 있다. 또한 경사판(11)의 외주부에는 연결기구로서의 반구상의 슈우(14)(14)가 맞접해 있으며, 이들 슈우(14)(14)의 외주면은 피스턴(9)의 구지지면과 걸어맞춤하고 있다. 이렇게 해서 경사판(11)에 슈우(14)(14)를 개재하여 계류되는 복수의 피스턴(9)은 각 실린더보어(8)내를 왕복운동가능하게 수납되어 있다.
경사판(11)의 전면에는 제3도에 나타낸 바와같이, 힌지기구(K)를 구성하는 한쌍의 브래킷(15)(15)이 구동축(6)을 사이에 개장시키면서 경사판(11)의 상사점위치(T)를 걸쳐서 돌출설치되어 있고, 각 브래킷(15)(15)에는 가이드핀(16)(16)의 한끝이 고착되며, 각 가이드핀(16)(16)의 다른끝에는 구부(16a)(16a)가 고착되어 있다. 또한 로터(10)의 상부에는 힌지기구(K)의 잔부를 구성하는 한쌍의 지지아암(17)(17)이 각 가이드핀(16)(16)과 대향하도록 축심(y)방향 후방으로 돌출하고 있다.
각 지지아암(17)(17)의 각 선단부에는 구동축(6)의 축심(y)과 경사판(11)의 상사점위치(T)로 결정되는 면과 평행하게 또한 구동축(6)의 축심(y)에 대해 바깥쪽으로부터 가까운 지지방향으로 가이드구멍(가이드면)(17a)(17a)가 직선상으로 관통설치되어 있다. 가이드구멍(17a)(17a)내에는 각각 가이드핀(16)(16)의 구부(16a)(16a)가 회전운동과 슬라이드운동 가능하게 삽입되어 있다.
후방하우징(3)내는 제1도에 나타낸 바와같이 흡입실(30) 및 토출실(31)에 구획형성 되어 있다. 밸브판(4)에는 각 실린더보어(8)에 대응해서 흡입포트(32) 및 토출포트(33)가 개방되어 있으며, 밸브판(4)과 피스턴(9)의 사이에 형성되는 압축실이 흡입포트(32) 및 토출포트(33)를 통해서 흡입실(30) 및 토출실(31)에 연통되어 있다.
각 흡입포트(32)에는 피스턴(9)의 왕복운동에 따라서 흡입포트(32)를 개폐하는 도시하지 않은 흡입밸브가 설치되며, 각 토출포트(33)에는 피스턴(9)의 왕복운동에 따라서 토출포트(33)를 리테이너(34)에 규제시키면서 개폐하는 도시하지 않은 토출밸브가 설치되어 있다. 또한, 후면하우징(3)에는 크랭크실(5)의 압력을 조정하는 도시하지 않은 제어밸브가 장비되어 있다.
이 압축기에서는 제2도에 나타낸 바와같이 가이드구멍(17a)(17a)(이하, 한쪽만 도시)의 지지방향을 나타내는 가이드구멍(17a)의 중심선(L1)의 경사각도 α에 특징을 가지고 있다.
즉, 우선 실린더블럭(1)의 단면과 구동축(6)의 축심과의 교점을 원점0, 이 원점0으로부터 로터(10)측을 정으로 해서 구동축(6)의 축심을 y축, 원점0으로부터 상사점방향을 정으로해서 y축과 직교하는 축을 x축으로 한다.
또한, x축 및 y축에 의해 xy평면이 결정되며, 원점0으로부터 지표면측을 정으로 해서 xy평면에 직교하는 z축도 가정될 수 있지만, 경사판(11)의 경사각 변위 때에는 경사판상의 모든 점은 z축방향으로는 이동하지 않기 때문에, 이하 z축을 무시하고 xy평면상에서만 경사각도 α를 해석한다.
그리고, 이하와 같이 문자를 정의한다.
P0: xy평면과 경사판(11)의 추축과의 교점
P1: 구부(16a)(16a)의 중심
P2: xy평면과 피스턴(9) 및 슈우(14)(14)의 회전운동 중심과의 교점
H : 피스턴(9)의 상면으로부터 P2까지의 거리
e : y축으로부터 P2까지의 거리
L0: xy평면과 경사판(11)의 중심면과의 교선
L1: 가이드구멍(17a)의 중심선
a : L0로부터 P0까지의 거리(전면방향을 정, 후면방향을 부로 한다)
b : y축으로부터 P0까지의 거리(상사점측을 정, 하사점측을 부로 한다)
c : P0및 P1으로부터 L0로 내려트린 수직선의 간격으로부터 b를 뺀 거리
d : L0로부터 P1까지의 거리
θ: 경사판(11)의 경사각
θ0: 최대용량시 경사판(11)의 경사각
TC : 탑클리어런스
TC0: 최대용량시의 탑클리어런스
θ1: 최소용량시의 경사판(11)의 경사각
TC1: 최소용량시의 탑클리어런스
로 한다.
이상의 정의에 의해, 점 P0의 좌표(P0x, P0y)는,
P0x= b … (1)식
P0y= TC + H + (e - b) tanθ + a / cosθ … (2)식
으로 된다.
또한, 점(P1x, P1y)는,
P1x= P0x+ (d - a) sinθ + (c - b) cosθ … (3)식
P1y= P0y+ (d - a) cosθ + (c - b) sinθ … (4)식
으로된다.
그리고, 직선 의 방정식은 기울기를 u, y절편을 v로 하면,
y = ux + v … (5)식
으로되고, 기울기u를 각도 α로 나타내면,
u = tan α … (6)식
으로 된다.
다음으로 경사각θ와 탑클리어런스TC의 관계를 구한다.
즉, 점 P1은 항시 직선 L1상에 있으며, 경사판(11)의 경사각 변위할 때에는 점 P1은 직선 L1상을 이동하기 때문에 (5)식에 의해,
P1y= uP1x+ v … (7)식
이 성립한다. (7)식에 (1)식으로부터 (4)식까지를 적용해서,
TC + H + (e - b) tanθ + a / cosθ + (d - a) cosθ - (c - b) sinθ
= u {b + {d - a) sinθ + (c - b) cosθ} + v
가 얻어진다. 따라서,
TC = u {b + (d - a) sinθ + (c-b) cosθ}
+ v - {H + (e - b) tanθ + a / cosθ + (d - a) cosθ
- (c - b) sinθ … (8)식
여기서, 탑클리어런스(TC)의 변동을 최소로 하는 경사각도 α의 값을 구한다. 즉, 경사각α의 변위에 따라 탑클리어런스(TC)의 변동폭을 최소로 하기 위해, TC0= TC1으로 되도록 u를 결정한다. 결국, (8)식을 사용하여,
TC0= um0+ v - n0… (9)식
TC1= um1+ v - n1… (9)식
로 한다. 단
m0= b + (d - a) sinθ0+ (c - b) cosθ0
n0= H + (e - b) tanθ0+ a / cosθ0+ (d - a) cosθ0
- (c - b) sinθ0
m1= b + (d - a) sinθ1+ (c - b) cosθ1
n1= H + (e - b) tanθ1+ a / cosθ1+ (d - a) cosθ1
- (c - b) sinθ1
으로 있다. (9)식 및 (10)식에 TC0= TC1의 관계를 적용하는 것으로 u가 결정된다. 이에 의해,
u = (n1- n0) / (m1- m0) … (11)식
가 얻어진다. 따라서 (6)식에서 α가 다음과 같이 결정된다.
α = tan-1{ ( n1-n0) / (m1-m0) } … (12)식
이렇게 해서 실시예 1의 압축기에서는 경사판(11)의 추축위치(P0)와 구부(16a)의 중심위치(P1)과 상사점과 대응하는 피스턴(9)으로부터의 압축반력이 경사판상에 작용하는점의 위치P2와 경사판(11)의 최대경사각 θ0및 최소경사각 θ1에 의해 경사각도 α를 결정하고, 이 경사각도 α의 중심선 L1에 의한 지지방향으로 가이드구멍(17a)를 관통설치하고 있다.
이상과같이 구성된 압축기에 있어서, 제1도에 나타내는 구동축(6)의 구동에 따라서 경사판(11)이 회전하면, 슈우(14)(14)를 통해서 각 피스턴(9)가 실린더보어(8)내에서 왕복운동하고, 이에 의해 흡입실(30)으로부터 압축실내에 냉매가스가 흡인되며, 냉매가스는 압축된후 토출실(31)로 토출된다.
이때, 토출실(31)로 토출되는 냉매가스의 토출용량은 제어밸브에 의한 크랭크실(5)내의 압력조정에 의해 제어된다.
이 사이에 이 압축기에서는 가이드구멍(17a)(17a)에 있어서의 중심선 L1과 직교하는 단면이 원호로 형성되며, 이 가이드구멍(17a)(17a)와 가이드핀(16)(16)의 구부(16a)(16a)가 정합하기 때문에, 예로는 경사판(11)이 로터(10)에 대해서 좌우로 경사해도 가이드핀(16)(16)의 구부(16a)(16a)는 가이드구멍(17a)(17a)와 선접촉을 가져 흡인력, 압축반력 및 토오크를 선으로 지지한다.
또한, 이 압축기에서는 원호가 로터(10)의 회전방향과 직교하기 때문에 로터(10)가 구동축(6)으로부터 받는 토오크를 구부(16a)(16a)에 전달하기 쉽게 된다.
따라서, 이 압축기에서는 힌지기구(K)에 이상마모를 발생하기 어려워 우수한 내구성을 발휘할 수가 있다.
또한, 이 압축기에서는 최대 및 최소용량시에 있어서의 피스턴(9)의 탑클리어런스(TC)가 모두 같게 이루어져 있기 때문에 탐클리어런스(TC)가 경사판(11)의 최소경사각 θ1일때로부터 최대경사각 θ2일때까지 상방으로 볼록한 곡선상의 변화를 일으켜도 제6도의 곡선(E)로 나타나는 관계가 얻어진다.
따라서, 이 압축기에서는 최소용량시로부터 최대용량시까지의 탑클리어런스(TC)의 최상점이 낮고, 탑클리어런스(TC)의 변동폭이 대단히 작게 되어있기 때문에 바람직한 체적효율을 확보할 수가 있다.
[실시예 2]
실시예 2의 압축기는 청구항 3, 4를 구체화하고 있다.
이 압축기는 경사각도 α의 설정한 방법이 실시예 1과 다를뿐 다른 구성은 실시예 1 과 같기 때문에 동일의 구성에 대해서는 동일의 부호를 붙여서 상세한 설명은 생략한다.
실시예 1과 같은 좌표를 가짐과 동시에 문자등을 정의하고, 최대용량시의 탑클리어런스(TC)의 변동을 최소로 하는 경사각도 α를 구한다. 즉, TC0≤ TC의 관계가 최소경사각 θ1으로부터 최대경사각 θ0까지의 모든 경사각 θ로 만족하도록 한다.
이 때문에 (11)식에서,
u ≤ (n1- n0) / (m1- m0) … (13)식
을 얻는다. 단,
n = H + (e - b) tanθ + a / cosθ + (d- a) cosθ
- (c - b) sinθ
m = b + (d - a) sinθ + (c - b) cosθ
로 있다. 따라서, (6)싱에서 α가 다음과 같이 결정된다.
α ≤ tan-1{ ( n-n0) / (m-m0) } … (14)식
이렇게 해서 실시예 2의 압축기에서는 경사판(11)의 추축위치(P0)와 구부(16a)의 중심위치(P1)과 상사점과 대응하는 피스턴(9)로부터의 압축반력이 경사판상에 작용하는 점의 위치(P2)와 경사판(11)의 최대경사각θ0에 의해 경사각 α을 결정하고, 이 경사각도 α의 중심선 L1에 의한 지지방향으로 가이드구멍(17a)를 관통설치한다.
이상과 같이 해서 구성된 압축기에서는 초대용량시에 있어서의 피스턴(9)의 탑클리어런스(TC)가 최소로 된다.
다른 작용은 실시예 1의 압축기와 같다.
이 때문에 이 압축기에서는 최대용량시의 탑클리어런스(TC)를 확인하는 것만으로 피스턴(9)의 상면이 밸브판(4)와 충돌하는 것을 모든 용량영역에 있어서 방지할 수 있기 때문에 실시예 1의 압축기와 같은 작용을 나타내면서 제조시의 탑클리어런스(TC)의 측정이 간소화된다.
또한, 가장 냉동능력을 필요로하는 최대용량시에 있어서, 탑클리어런스(TC)가 최소로 되기 때문에 최대의 체적효율을 확보할 수 있다.
따라서, 이 압축기에서는 실시예 1의 효과에 부가하여 제조를 용이하게 할 수가 있다.
이상 상술한 바와같이 본 발명의 압축기에서는 특허청구의 범위기재의 구성을 채용하고 있기 때문에 다음과 같은 우수한 효과를 타나낼 수가 있다.
청구항 1, 2의 압축기에서는 예로는 경사판이 로터에 대해서 좌우로 경사해도, 가이드핀의 구부는 가이드면과 선접촉을 유지하기 때문에 힌지기구에 이상마모를 발생시키기 어렵다. 따라서 이 압축기에서는 우수한 내구성을 발휘할 수가 있다.
또한, 청구항 1, 2의 압축기에서는 최소용량시에 있어서의 탑클리어런스와 최대용량시에 있어서의 탑클리어런스가 모두 같게 설정되어 있기 때문에 용량변화에 따른 탑클리어런스의 변동폭을 대단히 작게하는 것에 의해 바람직한 체적효율을 확보할 수가 있다.
청구항 3, 4의 압축기에서는 청구항 1, 2의 효과에 부가해서, 제조를 용이하게 행할 수가 있다.

Claims (4)

  1. 하우징에 크랭크실, 흡입실, 토출실 및 이들과 접속된 실린더보어가 구획형성됨과 동시에 각 실린더보어에는 각각 피스턴이 왕복운동 가능하게 수용되며, 그 하우징에 지지된 구동축에는 크랭크실내에 위치하는 회전자가 동기회전 가능하게 지지되고, 그 회전자에 힌지기구를 통해서 경사판이 경사변형 가능하게 축지지되며, 그 경사판과 피스턴 사이에는 경사판의 전후 요동운동을 각 피스터의 왕복운동을 변환하는 연결기구가 장착되며, 그 경사판의 경사각을 제어해서 토출용량을 변화하도록 구성한 용량가변형 경사판식 압축기에 있어서, 상기 힌지기구는 상기 로터에 후방측으로 돌출해서 설치된 지지아암과 한끝이 상기 경사판에 고착된 가이드핀으로 이루어지며, 그 지지아암은 상기 구동축의 축심과 경사판의 상사점위치로 결정되는 면과 평행으로 있고 그 구동축의 축심에 대해 바깥쪽으로부터 가까운 지지방향으로 뻗어 중심축과 직교하는 단면의 적어도 로터측이 원호로 형성된 가이드면을 가지며, 그 가이드핀의 다른끝에는 그 가이드면과 정합하는 구부가 지지되고, 그 지지방향은 그 경사판의 추축위치, 구부의 중심위치 및 경사판의 최대 및 최소경사각에 의해 결정되어 최대 및 최소용량시에 있어서의 그 피스턴의 탑클리어런스가 모두 같게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 경사판식 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 실린더보어를 구획형성하는 실린더블럭의 단면과 구동축의 축심과의 교점을 원점0, 그 원점0으로부터 로터측을 정으로해서 구동축의 축심을 y축, 그 원점0으로부터 상사점방향을 정으로해서 그 y축과 직교하는 축을 x축으로 하여, 그 x축 및 그 y축에 의해 결정되는 xy평면과 경사판의 추축과의 교점을 P0, 구부의 중심을 P1, 그 xy평면과 피스턴 및 연결기구의 회전운동 중심과의 교점을 P2, 그 피스턴의 상면으로부터 그 P2까지의 거리를 H, 그 y축으로부터 P2까지의 거리를 e, 그 xy평면과 그 경사판의 중심면과의 교선을 L0, 가이드면의 중심선을 L1, 그 L0로부터 그 P0까지의 거리를 a, 그 y축으로부터 그 P0까지의 거리를 b, 그 P0및 그 P1으로부터 그 L0로 내려트린 수직선의 간격으로부터 그 b를 뺀 거리를 c, 그 L0로부터 그 P1까지의 거리를 d, 최대용량시의 그 경사판의 경사각을 θ0및 최소용량시의 그 경사판의 경사각을 θ1으로 한 경우,
    n0= H + (e - b) tanθ0+ a / cosθ0+ (d - a) cosθ0- (c - b) sinθ0
    n1= H + (e - b) tanθ1+ a / cosθ1+ (d - a) cosθ1- (c - b) sinθ1
    m0= b + (d - a) sinθ0+ (c - b) cosθ0
    m1= b + (d - a) sinθ1+ (c - b) cosθ1
    로 하면, 지지방향을 나타내는 상기 중심선의 경사각도 α는
    α = tan-1{ ( n1-n0) / (m1-m0) }를 만족하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 경사판식 압축기.
  3. 하우징에 크랭크실, 흡입실, 토출실 및 이들과 접속된 실린더보어가 구획형성됨과 공시 각 실린더보어에는 각각 피스턴이 왕복운동 가능하게 수용되며, 그 하우징에 지지도니 구동축에는 크랭크실내에 위치하는 회전자가 동기회전 가능하게 지지되고, 그 회전자에 힌지기구를 통해서 경사판이 경사변형 가능하게 축지지되며, 그 경사판과 피스턴 사이에는 경사판의 전후 요동운동을 각 피스턴의 왕복운동으로 변환하는 연결기구가 장착되며, 그 경사판의 경사각을 제어해서 토출용량을 변화하도록 구성한 용량가변형 경사판식 압축기에 있어서, 상기 힌지기구는 상기 로터에 후방측으로 돌출해서 설치된 지지아암과 한끝이 상기 경사판에 고착된 가이드핀으로 이루어지며, 그 지지아암은 상기 구동축의 축심과 경사판의 상사점위치로 결정되는 면과 평행으로 있고 그 구동축의 축심에 대해 바깥쪽으로부터 가까운 지지방향으로 뻗어 중심축과 직교하는 단면의 적어도 로터측이 원호로 형성된 가이드면을 가지며, 그 가이드핀의 다른끝에는 그 가이드면과 정합하는 구부가 지지되고, 그 지지방향은 그 경사판의 추축위치, 그 구부의 중심위치 및 그 경사판의 최대경사각에 의해 결정되어 최대용량시에 있어서의 그 피스턴의 탑클리어런스가 최소로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변형 경사판식 압축기.
  4. 제3항에 있어서, 실린더보어를 구획형성하는 실린더블럭의 끝면과 구동축의 축심과의 교점을 원점0, 그 원점0으로부터 로터측을 정으로 해서 구동축의 축심을 y축, 그 원점0으로부터 상사점방향을 정으로 해서 그 y축과 직교하는 축을 x축으로 하고, 그 x축 및 그 y축에 의해 결정되는 xy평면과 경사판의 추축과의 교점을 P0, 구부의 중심을 P1, 그 xy평면과 피스턴 및 연결기구의 회전운동중심과의 교점을 P2, 그 피스턴의 상면으로부터 P2까지의 거리를 H, 그 y축으로부터 P2까지의 거리를 e, 그 xy평면과 경사판의 중심면과의 교선을 L0, 가이드면의 중심선을 L1, 그 L0로부터 P0까지의 거리를 a, 그 y축으로부터 P0까지의 거리를 b, 그 P0및 P1으로부터 L0로 내려트린 수직선의 간격으로부터 그 b를 뺀 거리를 c, 그 L0로부터 P1까지의 거리를 d, 그 경사판의 경사각을 θ 및 최대용량시의 그 경사판의 경사각을 θ0으로 한 경우,
    n = H + (e - b) tanθ + a / cosθ + (d - a) cosθ - (c - b) sinθ
    n0= H + (e - b) tanθ0+ a / cosθ0+ (d - a) cosθ0- (c - b) sinθ0
    m = b + (d - a) sinθ + (c - b) cosθ
    m0= b + (d - a) sinθ0+ (c - b) cosθ0
    로 하면, 지지방향을 나타내는 상기 중심선의 경사각도 α는
    α ≤ tan-1{ ( n-n0) / (m-m0) }
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 경사판식 압축기.
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