KR0119121B1 - 왕복운동형 압축기 - Google Patents

Abstract

[목적]

부품수의 증가를 초래하지 않고, 크랭크실내로의 누설가스의 유입을 확실하게 방지한다.

[구성,작용]

각 실린더(1A)~(1F)와 축구멍(1a)의 사이에는 양자를 연결한 연결로(2A)~(2F)와 흡입실(17)등을 차례로 연결하는 흡입통로(31)을 가지는 (회전밸브(31)을 가지는 회전밸브(30)이 동기회전가능하게 결합되어 있다.회전밸브(30)에는 크랭크실(5)측의 단면 근방의 외주면을 한바퀴 둘러싸고, 흡입통로(31)과 연결하는 회수로(32)가 설치되어 있다.

Description

왕복운동형 압축기

제1도는 본 실시예의 압축기의 종단면도 이다.

제2도는 본 실시예의 압축기의 횡단면도 이다.

제3도는 본 실시예의 압축기에 관련된 회전밸브와 연결로의 전개도 이다.

제4도는 다른 실시예의 압축기에 관련된 회전밸브와 연결로의 전개도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더블록 1a : 축구멍

1A~1F : 실린더 3 : 밸브플레이트

4 : 후부하우징 6 : 구동축

5 : 크랭크실 9 : 경사판

15 : 피스톤 17 : 흡입실

18 : 토출실 2A~2F : 연결로 30 : 회전밸브

31 : 흡입통로 32 : 바이패스통로

본 발명은 차량공조용에 제공되는 적절한 왕복운동형압축기의 개량에 관한 것이다.

종래에는 예를 들면, 일본국 특개소 59-145378호 공보의 경사판식압축기와 같이 실린더블록에 구동축과 평행하게 형성된 실린더내에서 피스톤이 왕복운동함으로써 냉매가스의 압축을 행하도록 한 압축기가 알려져 있다.이런 종류의 압축기에서는 실린더블록의 단면의 밸브플레이트를 통해서 하우징에 접속되며, 이 하우징에서는 실린더내에 냉매가스를 공급하는 흡입실과 실린더내에서 피스톤에 의해 압축된 냉매가스가 토출되는 토출실등이 형성되어 있다. 그리고 흡입실로부터 실린더내로의 냉매가스의 흡입은 전기한 밸브플레이트에 형성된 흡입포트와 그 흡입포트의 실린더측에 설치되어 실린더내의 압력에 따라서 흡입포트를 개방하는 흡입밸브를 통해서 행해지며, 또한 실린더내에서 토출실로의 냉매가스의 토출은 밸브플레이트에 형성된 토출포트와 그 토출포트의 토출실측에 설치되어 실린더내의 압력에 따라서 토출포트를 개방하는 토출밸브등을 통해서 행해지도록 되어 있다. 이들 흡입밸브 및 토출밸브에는 말하자면, 플랩밸브(flap valve)(교축밸브)가 사용되고 있다.

상기한 흡입밸브 및 토출밸브로서 사용되는 플랩밸브는 밸브의 닫힘상태를 유지하는 방향으로 움직여 그 자신의 탄성력을 이기고 밸브를 개방하도록 구성되어 있기 때문에 압력손실이 크며, 체적효율이 떨어진다는 문제가 있다. 또한, 고부하운전시나 고속운전시등에는 압력손실이 더욱 커지게 됨과 동시에 밸브를 닫을 때에 플랩밸브가 밸브플레이트와 충돌함으로써 큰 소음이 발생한다거나 플랩밸브가 파손된다는 문제도 있다.

상기한 문제에 감안해서 본원 출원인은 일본국 특원형 3-229166호등에서 종래 기술과는 전혀 다른 발상의 압축기의 흡입구조를 미리 제안했다.그 흡입구조는 흡입실에 연결된 실린더블록의 축구멍과 각 실린더가 연결로에 의해 연결되며, 그 축구멍내에는 구동축과 동기회전가능하게 결합되고, 흡입행정에 있는 각 실린더의 연결로와 흡입실을 차례로 연결하는 흡입통로를 갖춘 회전밸브가 설치되어 있다.따라서, 구동축의 회전에 의해 피스톤이 흡입행정상태에 있는 사이 냉매가스는 흡입실로부터 회전밸브의 흡입통로 및 연결로를 거쳐서 그 실린더내로 흡입되기 때문에 냉매가스의 흡입동작이 극히 원할하게 행해지며, 상술한 종래의 흡입밸브에 관련된 문제점을 일단은 해결할 수가 있다.

그러나 이 압축기에서는 압축·토출행정에 있는 각 실린더의 연결로와 대향하는 회전밸브의 밀폐부위에 압축중의 가스 혹은 잔류가스에 의해 고압이 작용하며, 이들 고압가스가 밀폐부위에서 누설되는 경우가 있다. 이런 밀폐부위의 누설가스는 일본국 특원형 3-229166호등의 압축기에서는 잔류가스바이패스홈등에 의해 크랭크실내로의 이동이 저지되고는 있지만 더욱 개선의 여지가 있는 것이 분명해졌다.

즉, 회전밸브등에 잔류가스바이패스홈등을 설치하면(일본국 특원형 3-29166호, 일본국 특원형 4-33645, 일본국 특원평 4-264977호),누설가스의 유출선이 밀폐된 실린더가 되며, 유입량에 한계가 있다. 이 때문에, 이들의 압축기에서는 고속회전·고압비운전시에는 밀폐부위의 누설가스량이 증가해서 잔류가스바이패스홈의 압력이 높아져, 다량의 누설가스가 크랭크실로 유입되고, 크랭크실내의 압력이 상승해서 축등에 악 영향을 미치는 경우가 있다. 그리고, 압축기가 크랭크실과 흡입실 사이에 고정조리개를 가지며, 토출실로부터 크랭크실로의 냉매가스의 유입량을 제어밸브로 조정하는 용량가변형이라면, 제어밸브가 용량변화를 일으키지 않고서 압축기는 토출용량을 줄이고, 용량가변특성에서 변화가 생기는 경우가 있다. 또한, 회전 밸브에 밀페기구를 설치하면(일본국 특원평 4-265017호), 팁씰(TIP SEAL)등의 별도 부품을 필요로 하고, 부품수의 증가로부터 제조단가의 급등을 초래하게 된다.

본 발명은 부품수의 증가를 초래하지 않고, 크랭크실내로의 누설가스의 유입을 확실하게 방지하는 것을 해결할 과제로 한다.

본 발명의 왕복운동형압축기는 상기한 과제를 해결하기 위해 축둘레에 복수의 실린더를 가진 실린더블록과 그 실린더블록의 축구멍내에 끼워져 지지되는 구동축과 그 구동축과 함께 움직이는 크랭크실내의 경사판에 연결되어서 실린더내를 직선운동하는 피스톤을 갖춘 왕복운동형압축기에 있어서, 전기한 각 실린더와 전기한 각 축구멍과의 사이에는 양자를 잇는 연결로가 형성되며, 전기한 구동축에는 흡입행정 상태인 각 실린더의 연결로와 흡입실을 차례로 연결하는 흡입통로를 가진 회전밸브가 동기회전이 가능하게 결합되며, 그 회전밸브에서는 흡입통로와 연결된 바이패스통로가 설치되어 있다라는 새로운 구성을 채용하고 있다.

본 발명의 왕복운동형 압축기에서는 고속회전·고압축비운전시에 밀폐부위의 누설가스양이 증가해도 그 누설가스는 회전밸브에서 크랭크실쪽의 단면근방의 외주면 중에 적어도 밀폐부위를 둘러싼 바이패스통로에서 바이패스되며,크랭크실로는 유입되지 않고, 흡입통로를 통해서 유입량이 거의 한계없이 흡입실로 유입된다.

또한,이 압축기에서는 바이패스통로를 설치할 경우에 별도의 부품을 필요로 하지 않으며, 부품수의 증가가 발생하지 않는다.

실시예

이하, 본 발명을 구체화한 실시예를 도면을 바탕으로 설명한다.

제1도 및 제2도에서 (1)은 축방향으로 관통된 축구멍(1a) 및 6개의 실린더(1A)~(1F)를 가지는 실린더블록이며, 이 실린더블록의 전측단에는 O링(24)를 통해서 전면하우징(2)가 볼트(16)에 의해 접합되며, 후측단에는 O링(25) 및 밸브플레이트(3)을 통해서 후부하우징(4)가 같은 볼트(16)에 의해 접합되어 있다.전면하우징(2)내의 크랭크실(5)에는 구동축(6)이 전면하우징(2) 및 실린더블록(1)의 축구멍(1a)에 삽입되어 회전가능하게 지지되어 있다. 구동축(6)은 립씰(26)을 통해서 전면하우징(2)로부터 뻗어 나요며, 크랭크실(5)내에는 로터(7)이 고정되어 있다. 로터(7)의 후면쪽으로 뻗은 지지아암(8)의 선단부에는 긴구멍(8a)가 설치되며, 이 긴구멍(8a)에는 핀(8b)가 슬라이드가능하게 삽입되서 같은 핀(8b)에는 경사판(9)가 경동가능하게 연결되어 있다.로터(7)의 후단에 근접해서 구동축(6)상에는 슬리브(10)이 끼워지며, 코일스프링(11)에 의해 항상 로터(7)쪽으로 힘이 가해짐과 동시에 슬리브(10)의 좌우양쪽에 설치된 추축(한쪽만 도시)이 경사판(9)의 도시하지 않은 결합구멍에 삽입되고, 그 경사판(9)는 추축(10a)의 주위를 요동하도록 지지되어 있다.

경사판(9)의 후면쪽에는 요동판(12)가 스러스트베어링등을 통해서 지지되며, 요동판(12)는 도시하지 않은 절단부에 의해 자전이 방지되고 있다. 또한, 요동판(12)가 스러스트베어링등을 통해서 지지되며,요동판(12)는 도시하지 않은 절단부에 의해 자전이 방지되고 있다. 또한, 요동판(12)의 바깥 가장자리에는 등간격으로 6개의 커넥팅로드(14)가 계류되며, 각 커넥팅로드(14)는 실린더(1A)∼(1F)내의 피스톤(15)와 계류되어있다. 따라서, 구동축(4)의 회전운동이 로터(7) 및 경사판(9)를 통해서 요동판(12)의 전후요동으로 변환되며, 각 피스톤(15)가 실린더(1A)~(1F)내를 왕복운동함과 동시에 크랭크실(5)내의 압력과 흡입압력과의 차압에 따라서 피스톤(15)의 스트로크 및 요동판(12)의 경사각이 변화되도록 구성되어 있다. 또한, 크랭크실(5)와 흡입실(17)사이에는 도중에 고정조리개를 가진 배기통로(도시하지 않음)가 설치되어 있으며, 토출실(18)과 크랭크실(5)와의 사이에는 도중에 제어밸브(도시하지 않음)을 가진 급기통로(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 크랭크실(5)내의 압력은 후부하우징(4)에 내장된 제어밸브에 의해 토출실(18)로부터 크랭크실(5)로의 냉매가스의 유입량을 조정함으로써 냉방부하를 바탕으로 제어된다.

후부하우징(4)에는 중앙에서 후부측단면으로 열림과 동시에 실린더블록(1)의 축구멍(1a)와 연결된 흡입실(17)이 설치되어 있으며,그 흡입실(17)의 바깥쪽에는 토출실(18)이 형성되어 있다.그리고, 밸브플레이트(3)에는 각 실린더(1A)~(1F)의 상부와 연결된 토출포트(3a)가 설치되며, 각 토출포트(3a)의 토출실(18)측에는 토출밸브(20)과 함께 리테이너(21)이 설치되어 있다.

또한,실린더블록(1)에는 제2도에 도시한 바와 같이 각 실린더(1A)~(1F)의 위쪽과 축구멍(1a)등을 연결하는 방사형의 연결로(2A)~(2F)가 형성되어 있으며,그 축구멍(1a)내에 끼워진 원주형의 회전밸브(30)은 마우스피스(mouthpiece)(23)을 통해서 구동축(6)의 내단과 상태회전이 불가능하게 결합되어 있다.

회전밸브(30)은 흡입행정에 있는 각 실린더 (1A)~(1F)와 흡입실(17)을 차례로 연결하는 흡입통로(31)을 갖추고 있다. 본 압축기의 특징적인 구성으로서 회전밸브(30)에서는 제3도에 도시한 바와 같이 크랭크실(5)측의 단면근방의 외주면을 1바퀴만큼 둘러싼 바이패스통로(32)가 설치되어 있으며, 이 바이패스통로(32)는 흡입통로(31)의 외주면쪽의 개구에 한군데가 연결되어 있다. 바이패스통로(32)를 설치한 경우에 별도의 부품을 필요로 하지 않으며, 부품수의 증가가 발생하지 않는다. 또한, 바이패스통로(32)가 회전밸브(30)의 외주면을 한바퀴 둘러싸고 있기 때문에 바이패스통로(32)의 가공은 쉽다. 이 때문에 비교적 값이 저렴하게 압축기를 제조할 수 있다.본 실시예의 압축기는 상술한 바와 같이 구성되어 있으며, 로터(7) 및 경사판(9)의 회전운동이 요동판(12)의 전후요동운동으로 변환되며, 커넥팅로드(14)를 통해서 복수의 피스톤(15)가 다른 타이밍으로 차례로 왕복운동되면,구동축(6)으로 결합된 회전밸브(30)도 피스톤(15)의 움직임에 동조해서 회전한다.

즉, 피스톤(15)의 하나가 흡입행정이며, 제2도 및 제3도에 도시한 회전방향(제3도에서는 회전밸브(30) 및 축구멍(1a)의 전개도를 나타내며, 동시에 회전밸브(30)의 회전에 따라서 축구멍(1a)에 뚫린 연결로(2A)~(2F)가 화살표 방향으로 이동하는 상태를 나타낸다.)에 관해서 흡입통로(31)의 선행측의 벽면이 이제까지 페쇄되어 있던 그 실린더(예를 들면, 1B)의 연결로(2B)를 개방하는 방향으로 통과하고,그 결과 흡입실(17)로부터 그 회전밸브(30)의 흡입통로(31) 및 연결로(2B)를 거쳐서 실린더(1B)에 냉매가스가 흡입된다. 또한, 흡입행정의 종료시에는 그 흡입통로(31)의 선행측의 벽면이 이제까지 개방되어 있던 그 실린더(예를 들면 1D)의 연결로(2D)를 폐쇄하는 방향으로 통과해서 그 결과 그 실린더(1D)로의 냉매가스의 흡입이 정지된다.그리고 그 실린더(1D)내의 피스톤(15)가 전진 이동하는 토출행정중에는 회전밸브(30)의 밀폐부위가 실린더(1D)의 연결로(2D)를 폐쇄하는 상태를 유지하면서 압축된 냉매가스는 토출포트(3a)로부터 토출밸브(20)을 밀어 젖히며 토출실(18)로 토출된다.

이 사이, 이 압축기에서는 압축·토출행정에 있는 각 실린더(1A)~(1F)의 연결로(2A)~(2F)와 마주하는 회전밸브(30)의 밀폐부위에 압축중인 가스 혹은 잔류가스에 의해 고압이 작용하게 되며, 이들 고압가스가 밀폐부위로 누설되는 경우가 있다. 그리고,고속회전·고압축 비운전시에 밀폐부위의 누설가스량이 증가해도 그 누설가스는 회전밸브(30)에서 바이패스통로(32)로 바이패스되며,크랭크실(5)로는 유입되지 않으며, 흡입통로(31)을 통해서 유입량이 거의 한계없이 흡입실(17)로 유입된다. 따라서, 이 압축기에서는 크랭크실(5)내로의 누설가스의 유입을 확실하게 방지할 수가 있다.

그러므로 이 압축기는 크랭크실(5)내의 압력상승을 회피할 수가 있으며,O링(24) 및 축밀봉(26)의 수명연장을 도모할 수가 있다.

또한, 이 압축기에서는 불필요한 크랭크실(5)내의 압력상승을 회피할 수가 있기 때문에 제어밸브가 용량변화를 발생하는 체제가 되면 토출용량이 최대로 유지된다.또한 상기한 실시예에서는 바이패스통로(32)를 모두 홈으로 구성했지만 회전밸브(30)의 외주면을 둘러싼 부분을 홈으로 구성하여 흡입통로(31)과 연결된 부분을 구멍으로 구성하는 것이 가능하다. 또한, 상기한 실시예에서는 바이패스통로(32)가 회전밸브(30)의 외주면을 한바퀴 둘러싸고,이것에 의해 바이패스통로(32)의 가공을 용이하게 하고 있지만, 흡입통로(31)의 존재하는 부분은 반드시 필요하지는 않다.그리고,바이패스통로(32)가 흡입통로(31)의 외주면쪽의 열린구멍과 연결된 부분은 여러개여도 좋다. 이 때문에 예를 들면, 제4도에 도시한 바와 같이 흡입통로(31)이 있는 부분에 있어서는 바이패스통로(32)가 존재하지 않으며, 흡입통로(31)의 외주쪽의 열림구멍의 양단의 두군데에서 바이패스통로(32)를 연결시켜도 좋다. 더우기,본 발명의 수단을 일본국 특원평 3-229166호, 일본국 특원평 4-33645, 일본국 특원평 4-265024호, 일본국 특원평 4-264977호, 일본국 특원평 4-265017호등의 수단과 함께 채용하면, 그 압축기는 본 발명의 효과를 나타냄과 동시에 충분한 체적효율을 유지하며 동시에 충분한 동력효율을 확보하고, 또한 토출온도의 상승을 제어할 수가 있다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명의 왕복운동형압축기에서는 특허청구의 범위에 기재된 구성을 채용하고 있기 때문에, 부품수의 증가를 초래하는 일없이 크랭크실내로의 누설가스의 유입을 확실하게 방지할 수가 있다.

따라서, 이 압축기는 비교적 싼가격으로 제조가 가능하다. 또한, 이 압축기는 고속회전·고압축비운전시에 누설가스량이 증가해도, 밀폐부위의 누설가스는 크랭크실로는 유입되지 않으며, 크랭크실내의 압력상승을 회피해서 축봉등의 수명을 연장할 수가 있다. 더우기, 이 압축기가 크랭크실과 흡입실 사이에 고정조리개를 가지며, 토출실로부터 크랭크실로의 냉매가스유입량을 제어밸브에 의해 조정하는 용량가변형이면, 고속회전· 고압축비운전시에 누설가스량이 증가해도 불필요한 크랭크실내의 압력상승을 회피해서 용량가변특성을 유지할 수가 있다.

Claims (1)

1. 축둘레에 복수의 실린더(1A~1F)를 가진 실린더블록(1)과 그 실린더블록(1)의 축구멍(1a)내에 끼워져 지지되는 구동축(6)과 그 구동축(6)과 함께 움직이는 크랭크실(5)내의 경사판(9)에 연결되어 실린더(1A~1F)내를 직선운동하는 피스톤(15)을 갖춘 왕복운동형 압축기에 있어서, 전기한 각 실린더(1A~1F)와 각 축구멍(1a)와의 사이에는 양자를 잇는 연결로(2A~2F)가 형성되며, 전기한 구동축(6)에는 흡입행정에 있는 각 실린더(1A~1F)의 연결로(2A~2F)와 흡입실(17)을 차례로 연결하는 흡입통로(31)를 가진 회전밸브(30)가 동기회전이 가능하게 결합되며, 그 회전밸브(30)에서는 크랭크실(5)쪽의 단면근방의 외주면 중 적어도 밀폐부위를 돌아서 그 흡입통로와 연결된 바이패스통로(32)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 왕복운동형 압축기이다.