KR950013012B1 - 용량가변기구를 구비한 경사판식 압축기 - Google Patents

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산덴 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

용량가변기구를 구비한 경사판식 압축기
제 1 도는 본 발명에 따른 경사판식 압축기의 단면도.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 용량가변기구를 도시하는 경사판식 압축기의 일부확대 단면도.
제 3 도는 흡입실내의 압력을 균일하게 유지시키도록 제어하는 종래의 용량가변기구를 구비하는 경사판식압축기의 크랭크실과 흡입실 내부의 압력과 시간간의 관계를 도시하는 그래프.
제 4 도는 크랭크실내의 압력을 균일하게 유지시키도록 제어하는 종래의 또다른 용량가변기구를 구비하는경사판식 압축기의 크랭크실과 흡입실 내부의 압력과 시간간의 관계를 도시하는 그래프.
제 5 도는 본 발명의 일 실시예에 따른 용량가변기구를 구비하는 경사판식 압축기의 크랭크실과 흡입실 내부의 압력과 시간간의 관계를 도시하는 그래프.
제 6 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용량가변기구의 확대단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 압축기 2 : 원통형 하우징
3 : 전방단부판 4 : 실린더 헤드
5 : 밸브판 6 : 구동샤프트
9 : 회전자 10 : 경사판
17 : 제어기구 2l : 실린더 블록
22 : 크랭크실 24 : 실린더
40 : 흡입실 171 : (캠형)케이싱
172 : 벨로우즈 173a : 작동밸브
173b : 밸브시이트 173c : 안내핀
173d : 요부 173e : 개구
본 발명은 냉매 압축기에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 자동차의 공기 조화 시스템에 사용하는데 적합한 용량가변기구를 구비하는 요동판식 압축기와 같은 경사판식 압축기에 관한 것이다.
경사판식 압축기, 특히 요동판식 압축기의 용량을 조정하는 구조가 로버트 등에게 허여된 미합중국 특허 제3,861,829호에 개시되어 있으며, 여기에 개시된 요동판식 압축기(wobble plate type compressor)는 다수의 피스톤들을 왕복운동 시키도록 캠회전자를 가지고 있는 구동장치를 구비하여, 그 캠회전자 경사면의 경사각도를 변경시킴에 의해 피스톤의 행정길이를 변화시키게 되어 있다. 실린더 내에서의 피스톤의 행정길이는 경사면의 경사각도에 직접적으로 연관되고, 따라서 압축기의 용량변화는 캠회전자의 경사각도를 변경함에 의해 쉽게 조정되게 된다. 여기서, 경사각도의 변경은 구동장치가 배치되어 있는 크랭크실과 흡입실간의 압력차에 의해 이루어질 수 있다.
이러한 종래 압축기에 있어서, 경사면의 경사각도는 크랭크실의 압력조건에 따라 결정된다. 이러한 크랭크실의 압력 조건은 다음과 같은 방식으로 제어되게 된다. 즉, 크랭크실은 실린더 블록내에 형성된 구멍을 통해 흡입실과 연결되어 있고, 상기 구멍의 개방 및 폐쇄는 밸브기구에 의해 제어되게 되어 있다. 일반적으로 벨로우즈 및 니이들 밸브를 구비하는 이러한 밸브기구는 흡입실내에 위치되고, 이에따라 벨로우즈는 흡입실내의 압력변화에 따라 작동하게 되어 있다.
상술한 압축기에 있어서는, 흡입실내의 압력은 밸브기구에 의해 제어되어, 그 압력변화가 제 3 도에 도시된 바와 같이 작은 범위(SR1)내에 유지된다. 따라서, 흡입실내의 설정압력치가 압력한계치(Pa)보다 낮게 결정되면, 증발기상에 서리가 발생할 가능성이 있다. 따라서, 흡입실내의 설정압력치(P1)는 증발기 상의 서리발생을 방지할 수 있도록 압력한계치(Pa)보다 높게 설정되어야만 한다. 그 결과, 용량 조절기구는 압력치(Pa)보다 높은 아력 레벨에서 압축기의 용량을 제어하도록 작동을 개시하게 되고, 이에따라 압축기의 냉각특성이 용량가변기구를 구비하지 않은 동일 형식의 압축기 보다도 나빠지게 된다. 또한, 크랭크실 내에서의 압력변화범위(CR1)가 커지기 시작하면, 크랭크실내에 있는 윤활유가 흡입실과 실린더들을 통해 냉각회로로 유출될 수 있는데, 이와 같이 냉각회로에 윤활유가 존재하게 되면, 증발기의 열교환율이 감소되게된다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방책에 관해서는 1986년 10월 l4일자 출원된 일본국 특허출원 제 918,068호에 기재되어 있는데, 이 출원에는 제 4 도에 도시된 바와 같이 크랭크실의 압력을 균일하게 유지시키면서 압축기의 용량을 제어하는 경사판식 압축기의 용량조절기구가 기재되어 있다. 이러한 압축기에 있어서, 용량조절기구는 흡입실내의 압력(P2)이 압력한계치(Pa)보다 낮게 되는 조건하에서 압축기의 용량을 제어하도록 작동하게 되며, 이에 따라 냉각 특성이 개선되게 된다. 그러나, 용량 제어중에 흡입실내의 압력변화범위(SR2)가 커지기 시작하게 되고, 이에따라 증발기로부터 자동차의 차내로 흐르는 공기의 온도 변화가 커지게 된다.
상기한 미합중국 특허 제 3,861,829호에는 요동판식 압축기에 사용되는 용량조절기구에 관해 기재되어 있는데, 이러한 형식에 압축기에 있어서는 전형적으로 구동축에 대해 경사지게 요동판이 배치되며, 이 요동판은 회전하지 않고 장동(章動 ; nutation ; 끄덕거리는 동작)하게 되어 피스톤을 구동원에 구동적으로 연결시켜주게 되어 있다. 크랭크실과 흡입실간의 선택적인 유체연통을 이용하는 이러한 형식의 용량조절기구는 구동기구에 경사판 또는 경사면을 이용하는 여하한 형식의 압축기에도 사용가능하다. 일례로, 미합중국 특허 제 4,664,604호는 회전 경사판식 압축기의 상술한 형식의 용량조절기구에 관해 기재하고 있는데, 이 회전경사판은 요동판과 마찬가지로 경사지게 배치되어 있으며 피스톤을 구동원에 연결시켜준다. 그러나, 요동판은 단지 장동할 뿐이나, 상기 회전 경사판은 장동 및 회전을 동시에 하는 것이고, 따라서 본문에서 경사판식 압축기라 함은 구동기구에 경사판 또는 경사면을 이용하는 요동판식과 회전 경사판식을 모두 포함하는 여하한 형식의 압축기를 모두 언급하는 것이다.
따라서, 본 발명의 주 목적은 자동차의 차안의 온도를 보다 적절하게 제어할 수 있는 경사판식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉각 특성이 개선된 경사판식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 윤활유의 유출을 방지할 수 있는 경사판식 압축기를 제공하는 것이다.
냉각회로에 사용하는 본 발명의 경사판식 압축기는 중앙부를 가지고 있고 일단에는 전방단부판, 타단에는후방단부판이 각각 배치된 압축기 하우징을 구비하고 있다. 이 하우징은 다수의 실린더가 제공된 실린더 블록과 그 실린더 블록에 인접하게 배치된 크랭크실을 가지고 있다. 각 실린더 내에는 피스톤이 미끄럼 가능하게 삽입되어 있으며, 그 피스톤에는 구동기구가 결합되어 피스톤을 실린더내에서 왕복운동시킬 수 있게되어 있다. 상기 구동기구는 하우징에 회전 가능하게 지지된 구동샤프트와, 그 구동샤프트에 결합되어 그와함께 회전가능한 회전자를 구비하고 있다.
회전자가 연결기구에 의해 피스톤에 구동적으로 연결되어, 그 회전자의 회전운동이 피스톤의 왕복운동으로 변환되게 되어 있다. 상기 연결기구는 구동기구에 대해 경사지게 배치된 표면을 가지는 부재를 구비하고 있는데, 이 부재의 경사각도는 피스톤의 행정길이, 즉 압축기의 용량을 변화시킬 수 있도록 조정가능하게 되어 있다. 후방 단부판에는 흡입실과 배출실이 형성되어 있으며, 이 크랭크실과 흡입실 사이에는 통로가 연결되어 있다. 이 통로의 개폐는 밸브기구에 의해 제어되는데, 경사각도의 조정과 함께 이러한 제어에 의해 압축기의 용량이 제어되게 된다. 밸브기구는 통로의 개폐를 제어하는 밸브 요소와, 크랭크실의 압력조건에 따라 상기 밸브 요소의 이동을 제어하는 제 1밸브 제어장치와, 흡입실의 압력조건에 따라 상기 밸브 요소의 이동을 제어하는 제 2 밸브 제어장치를 구비하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관해 상세히 설명한다.
제 1 도에는 본 발명의 일실시예에 따른 용량가변기구를 구비하는 경사판식 압축기의 구조가 도시되어 있는데, 이 압축기(1)는 원통형 하우징(2), 전방단부판(3), 그리고 실린더 헤드(4)의 형태로된 후방단부판으로 구성되는 폐쇄형 하우징 조립체를 구비하고 있다. 압축기의 하우징(2)상에는 실린더블록(21)과 크랭크실(22)이 형성되어 있으며, 전방단부판(3)은 압축기 하우징(2)의 일단면에 부착되어 있고, 실린더 헤드(4)는 밸브판(5)을 퉁해 실린더 블록(21)의 일단면상에 고착되어 있다. 전방단부판의 중앙부에는 구동샤프트(6)를 삽입하기 위한 개구(31)가 형성되어 있다.
구동샤프트(6)는 베어링(7)을 통해 전방단부판(3)내에 회전가능하게 지지되어 있으며, 이 베어링(7)의 외부에서 개구(31)의 내면과 구동샤프트(6)의 외면 사이에는 샤프트 시일(도시안됨)이 배치되어 있다. 또한, 구동샤프트(6)의 내측단부는 실린더 블록(21)의 중앙부에 형성된 중앙보어(23)내로 연장되어 베어링(8)을 통해 그 중앙보어(23)내에 회전가능하게 지지되어 있다. 크랭크실(22)의 내부에는 회전자(9)가 배치되어 구동샤프트(6)에 연결되어 있고, 또한 힌지부(90)를 통해 경사판(l0)과 맞물려 있다. 구동샤프트(6)에 대한 경사판(l0)의 경사각도는 힌지부(90)에 의해 조정될 수 있다. 경사판(10)의 타측면 상에는 요동판(11)이 배치되어, 베어링(12)을 매개로하여 경사판(10)에 대해 지지되어 있다.
제 1 도에 하나만 도시되어 있는 다수의 실린더(24)들은 실린더 블록(21)에 등각으로 배치되어 있으며, 각 실린더(24)내에는 피스톤(13)이 왕복가능하게 배치되어 있다. 각 피스톤(13)은 커넥팅로드(14)를 통해 요동판(11)에 연결되어 있다. 즉, 각 커넥팅로드(14)의 일단은 볼조인트에 의해 요동판(11)에 연결되어 있고,각 커넥팅로드(14)의 타단은 볼조인트에 의해 피스톤(13)의 일단에 연결되어 있다. 압축기 하우징(2)의 크랭크실(22)내에는 안내바아(15)가 연장되어 있는데, 이 안내바아(15)에는 요동판(11)의 하단부가 맞물려, 요동판(11)을 회전운동하지 않게 하면서 안내바아(15)를 따라 왕복이동할 수 있게 해준다.
이와 같이 하여, 피스톤(13)은 구동샤프트(6), 회전자(9), 경사판(10), 요동판(11), 그리고 커넥팅로드(14)에 의해 구성되는 구동기구에 의해 실린더(24)내에서 왕복운동하게 된다. 만일 구동샤프트(6)와 회전자(9)가 회전하게 되면, 경사판(10), 요동판(11) 그리고 커넥팅로드(14)들은 회전자의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 변환시키는 연결기구로서 작용하게 된다.
실린더 헤드(4)의 내부공간은 분할벽(44)에 의해 최소한 두개의 실(chamber), 즉 흡입실(40)과 배출실(41)로 분할되어 있는데, 이 두 실은 밸브판(5)을 관통하여 형성된 흡입구(50) 또는 배출구(51)를 통해 실린더(24)와 연통하고 있다. 또한, 실린더 헤드(4)에는 흡입실(40)과 배출실(41)을 냉각회로와 유체 연통시키도록 배치된 입구(42)와 출구(43)가 마련되어 있다.
실린더 블록(21)에는, 그 실린더 블록(21)내에 형성된 중공부(26)를 통해 크랭크실(22)과 흡입실(40) 사이를 연통시키는 통로(25)가 형성되어 있다. 제 2 도를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 중공부(26)에는 밸브 제어기구(17)가 배치되어 있는데, 이 밸브 제어기구(17)는 컵형 케이싱(171), 케이싱(171)내에 배치되어 제 1 압력 감지부로서 작용하는 벨로우즈(172), 그리고 제 2 압력감지부로서 작용하는 밸브요소(173)로 구성되어 있다. 중공부(26)내에는 케이싱(171)이 고정 배치되어 있고, 그 케이싱(171)의 외측 둘레면 상에는 O-링(174)이 배치되어, 케이싱(171)과 중공부(26)사이를 밀폐시키고, 이에따라 중공부(26)의 내면과 케이싱(171)의 외측둘레면 사이의 틈새를 통한 통로(25)와 흡입실(40)간의 연통이 차단되게 된다. 케이싱(171)의 외측둘레면에는 통로(25)를 케이싱(171)의 내부와, 그리고 그 케이싱의 바닥부에 형성된 구멍(171b)과 연통시키기 위한 개구(171a)가 제공되어 있다. 구멍(171b)상에는 벨로우즈(172)의 조정나사(172a)를 수용하기 위한 나사부가 형성되어 있는데, 상기 조정나사(172a)는 벨로우즈(l72)에 설치되어, 벨로우즈의 작동 압력치를 조정하게 되며, 상기 벨로우즈(172)는 또한 작동 압력치를 결정하기 위한 코일스프링(172c)이 내장되어 있는 벨로우즈 요소(172b)를 구비하고 있다. 상기 조정나사(172a)는 벨로우즈 요소(172b)의 일단부에 부착되어 있다. 밸브 요소(173)는 벨로우즈 요소(172b)의 타단부에 부착되는 작동밸브(173a)와, 케이싱(171)의 개구부에 고착되는 밸브시이트(173b)로 구성된다. 작동밸브(173a)의 단면에는 안내핀(173c)이 부착되어, 벨로우즈(172)의 축방향 이동을 안내하도록 작용한다. 밸브시이트(173b)에는 흡입실(40)의 반대측에 요부(173d)가 형성되어, 흡입압력 작용지역을 형성한다. 또한, 밸브시이트(173b)를 관통하여 흡입실(40)과 요부(173d)간을 연통시키는 구멍(173a)이 형성되어 있고, 또한 작동밸브(172a)의 안내핀(173c)을 삽입하기 위한 구멍(173f)가 형성되어 있다.
벨로우즈 요소(172b)의 반발력과 코일스프링(172c)의 스프링강도로 나타낼 수 있는 벨로우즈(172)의 반발력(F)은 다음과 같은 일반식에 의해 결정할 수 있다.
F=(Al-A2)·Pc+A2·Ps …………………………………………………… (1)
여기서, A1은 벨로우즈 요소(172b)의 유효 단면적,
A2는 요부(173d)의 유효단면적,
Pc는 크랭크실의 압력,
Ps는 흡입실의 압력
상기의 식은 하기의 식으로 치환할 수 있다.
Pc=A2/(A2-Al)·Ps+F/(A1-A2) …………………………………………… (2)
상기식으로부터, 크랭크실의 압력(Pc)은 흡입실의 압력(Ps)의 변화에 따라 변화된다는 것을 알 수 있다.
제 5 도를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 만일 압축기가 작동을 시작하게 되면, 흡입실(40)내의 압력(Ps)와 크랭크실(22)내의 압력(Pc)은 코일스프링(172c)의 스프링력과 벨로우즈 요소(172b)의 탄성력 합보다 크게된다. 즉, 흡입실(40)과 크랭크실(22)의 각각의 압력(Ps), (Pc)는 벨로우즈(l72)의 작동 압력치보다 크게된다. 따라서, 작동밸브(173a)는 왼쪽으로 가압되어, 요부(173d)와 구멍(173e)을 통한 흡입실(40)과 케이싱(171)간의 연통을 개방시키고, 이에따라 크랭크실(22)와 흡입실(40)간의 연통이 이루어진다. 이러한 상태에서는, 크랭크실(22)의 압력(Pc)은 흡입실(40)의 압력(Ps)과 동일하게 유지되게 된다.
만일, 크랭크실(22)의 압력(Pc)와 흡입실(40)의 압력(Ps)의 합이 벨로우즈(172)의 작동 압력치 보다 낮게되면, 벨로우즈 요소(172b)는 작동밸브(173a)와 함께 우측으로 신장되게 된다. 이에따라, 요부(173d)의 단부 개구는 작동밸브(173a)에 의해 폐쇄되며, 크랭크실(22)와 흡입실(40)간의 연통이 차단되게 된다. 이때, 경사판(10)의 경사각도는 상술한 바와 동일한 각도로 유지되게 된다. 따라서, 흡입실(40)의 압력(Ps)은 제 5 도에 도시된 바와 같이 압력(P1), (P2)사이에 있는 설정압력(P3)에 도달할때까지 압력(Pc)의 증가율에 역비례하여 감소하게 된다. 작동밸브(173a)에 의해 기구가 폐쇄된 후에, 그 작동밸브(173a)의 개폐작동은 식(1)을 만족시키도록 밸브제어기구(17)에 의해 제어되게 된다. 즉, 작동밸브(173a)가 요부(173d)와 구멍(173e)을 통한 흡입실(40)과 케이싱(171)의 내부간의 연통을 이루게 할때, 크랭크실(22)의 압력(Pc)은 술한 바와 같이 흡입실(40)내의 압력(Ps)가 낮이지기 시작함에 따라 높아지기 시작하게 된다. 달리 말하자면, 크랭크실(22)의 압력(Pc)는 흡입실(40)내의 압력(Ps)에 따라 변화하게 되며, Pc/Ps의 변화율은 A2/(A2-A1)에 의해 결정되게 된다. 벨로우즈(173)의 개폐작동은 크랭크실(22)과 흡입실(40)내의 압력(Pc), (Ps)에 따라 적절하게 반복되게 된다.
제 6 도를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브제어기구(181)의 구조가 도시되어 있는데, 이 밸브제어기구(l8l)의 작동밸브(181a)는 구형의 형태를 갖고 있고, 밸브시이트(181c)의 개구(181b)의 내면은 작동밸브(181a)의 외면과 맞도록 원추형으로 형성되어 있는데, 이에따라 작동밸브(181a)와 개구(181b)간의 밀폐가 개선되게 된다.
이상, 본 발명의 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 특허청구범위에 기재된 바와 같은 발명의 범위내에서 변경이 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 중앙부를 가지고 있고, 일단에는 전방단부판이, 그리고 타단에는 후방단부판이 배치되어 있는 압축기하우징을 구비하고 있고, 이 압축기 하우징은 다수의 실린더가 제공된 실린더 블록과 그 실린더 블록에 인접하게 배치된 크랭크실을 가지고 있으며, 각각의 상기 실린더에는 피스톤이 미끄럼 가능하게 삽입되어 있으며, 그 피스톤을 실린더 내에서 왕복운동 시키도록 상기 피스톤에 구동기구가 결합되어 있으며, 그 구동기구는 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동샤포트 및 그 구동샤프트에 결합되어 그와 함께 회전하는 회전자와, 그 회전자의 회전운동을 상기 피스톤의 왕복운동으로 변환시킬 수 있게 상기 회전자를 피스톤에 구동적으로 연결시키는 연결수단으로 구성되어 있고, 그 연결수단은 상기 구동샤프트에 대해 경사지게 배치되는 표면을 가진 부재를 포함하고, 이 부재의 상기 경사각도는 피스톤의 행정길이와 압축기의 용량을 변화시키도록 조정가능하게 되어 있고, 상기 후방단부판은 흡입실과 배출실을 가지고 있고, 상기 크랭크실과 흡입실 사이에는 통로가 연결되어 있으며, 상기 경사각을 조정하여 압축기의 용량을 변화시키기 위하여 상기통로의 개폐를 제어하는 밸브기구를 또한 구비하는 냉각회로용의 경사판식 압축기에 있어서, 상기 밸브기구(17)가 상기 통로(25)에 배치되어 상기 크랭크실(22) 압력에 응답하는 벨로우즈 요소(172b)를 포함하는 제 1 제어밸브(172) 및 상기 벨로우즈 요소의 일단부면상에 배치된 작동밸브(173a)와 그 작동밸브에 인접한개구(17f)가 마련되어 있는 밸브시이트(173b)를 포함하는 제 2 제어밸브(173)로 이루어지고, 상기 제 2 제어밸브는 상기 작동밸브에 인접하여 상기 밸브시이트에 형성된 요부(173d)와 상기 밸브시이트를 관통하여 상기 흡입실을 상기 요부에 연결하는 구멍(173e)을 또한 구비하고 있으며, 상기 요부(173d)는 상기 작동밸브의 흡입 압력 작용 영역을 형성하고 상기 작동밸브(173a)는 그 흡입 압력 작동 영역의 압력에 응답하도록 구성됨으로써, 상기 밸브기구는 상기 크랭크실(22)과 상기 흡입실(40)의 조합된 총압력이 소정 압력을 초과하는 경우에는 상기 통로를 개방하고, 상기 소정 압력이 상기 크랭크실과 상기 흡입실의 조합된 총압력을 초과할때에는 상기 통로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 경사판식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통로가 실린더 블록내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변기구를 구비하는 경사판식 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작동밸브와 제 1 제어밸브가 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변기구를 구비하는 경사판식 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 벨로우즈의 내부가 진공인 것을 용량가변기구를 구비하는 경사판식 압축기.
KR1019870010231A 1986-09-16 1987-09-16 용량가변기구를 구비한 경사판식 압축기 KR950013012B1 (ko)

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