KR0129542B1 - 가변 용량 기구를 구비한 경사판형 압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가변 용량 기구를 구비한 경사판형 압축기

제1도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 요동판형 냉매 압축기의 단면도.

제2도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 요동판형 냉매 압축기의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 18 : 도관

19 : 실린더 불록 20 : 원통형 하우징 조립체

21 : 실린더 불록 22 : 크랭크실

23 : 전단부판 24 : 후단부판

25 : 밸브판 26 : 구동축

27,28 : 가스켓 30 : 베어링

40 : 캠 로터 50 : 경사판

60 : 요동판 70 : 실린더

181 : 대직경부 184 : 소직경부

193 : 벨로우즈 200 : 밸브판 조립체

본 발명은 일반적으로 냉매 압축기, 특히 자동 공기 조화 시스템에 이용되는데 적합한 가변 용량 기구를 구비한 요동판형 압축기와 같은 경사판형 압축기에 관한 것이다.

자동 공기 조화 시스템에 이용되는데 적합한 가변용량 기구를 갖춘 요동판형 압축기는 로보트(Robert)등에게 허여된 미합중국 특허 제 3,861,829호에 기재되어 있다. 상기 공보에 기재된 바와 같이, 압축기의 압축비는 요동판의 경사면의 경사각을 변경시킴으로써 제어될 수 있다. 요동판의 경사각은 흡입실과 크랭크실간의 압력차의 변경에 응답하여 일정한 흡입 압력을 유지시키도록 조정된다. 흡입실과 크랭크실간의 압력차이는 흡입실과 크랭크실간의 소통을 제어하는 밸브 조절 기구에 의해 발생된다. 밸브제어기구는 흡입실 압력에 응답하여 크랭크실 압력을 변경시킨다. 선행 기술에 있어서, 요동판의 경사각의 변화를 발생시키는 크랭크실 압력은 실린더와 피스톤간의 틈새를 통과하는 압축된 냉매 가스에 의해 얻어진다. 이 틈새는 주철제 라이닝형 실린더 안에 내장된 알루미늄 합금 피스톤의 외측 원주면에 배치된 주철제 피스톤 링을 사용함에 의해 생기는 것이다. 그러나, 최근 들어 실린더 불록은 압축기의 중량을 줄이기 위해 알루미륨 합금으로 형성되어 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌 수지로 제조된 이음매 없는 피스톤 링이 피스톤과 실린더 불록 양자간의 마찰로 인한 마모를 방지하기 위해 피스톤의 외측 원주면에 배치된다. 그러나, 상기 피스톤 링은 사용중 팽창으로 인해 확대되고, 그로 인해 크랭크실로 보내지는 압축 냉매 가스량을 상당히 감소시키게 된다. 따라서, 요동판 경사각의 적절한 변화를 만족스럽게 생성하는 크랭크실의 압력을 얻는다는 것은 어렵다. 이 단점은 상기 언급한 피스톤 링 2개를 사용함으써 해소되는데, 그 중 하나의 피스톤 링은 피스톤의 상부에 배치되고, 다른 하나는 피스톤의 하부에 배치 되어서 피스톤과 실린더의 내부면 사이의 직접 접촉을 방지한다. 또한, 이러한 단점을 극복하기 위해 1987년 7월 1일자의 미합중국 특허 출원 제 068,580 호에는 다수의 축방향 절취부((cut-out)를 갖춘 폴리데트라플루오로에틸렌 수지로 제조된 피스톤 링이 기술되어 있다. 그러나, 피스톤 링의 축방향 절취부의 깊이는 피스톤 링의 팽창으로 인해 점차로 감소된다. 다시 말하면, 압축기의 전체 사용 수명을 통해 요동판의 경사각에 있어서 적절한 변화를 만족스럽게 수행해주는 크랭크실 압력을 발생시키는 것이 어렵게 된다는 것이다.

미 합중국 특허 제 4,428,718 호에는 압축기 배유량, 즉 압축기의 용량을 제어하기 위해 압축기 크랭크실과의 압력 소통을 조절하는 흡입 및 배출 압력 모두에 응답하는 밸브 조절 기구가 기술되어 있다. 그러나, 구성 부품의 정밀한 가공 및 정확한 조립이 요구된다. 그 밖에도, 증발기의 열부하 또는 압축기의 회전 속도가 급하게 변경될 때, 증가된 양의 배출 가스가 밸브 조절 기구의 작용과 압축기를 포함하는 외부 회로의 응답 사이의 지연(lag)으로 인해 밸브 조절 기구의 통로를 통해 크랭크실로 유입되어 상기 압축기의 효율이 떨어지고 압축기의 내구력도 떨어지게 된다.

상술한, 배출실과 크랭크실간의 유체 소통을 이용하는 용량 조절 형식은 구동 기구 중에 경사판 또는 경사 표면을 이용하는 타형식의 압축기에서도 이용될 수 있다. 예컨대, 데라우찌의 미합중국 특허 제 4,664,604 호에는 회전 경사판형 압축기가 기술되어 있다. 요동판과 비슷한 회전 경사판은 경사진 각으로 배치되며, 피스톤을 구동원에 구동 가능하게 연결시킨다. 그러나, 요동판은 단지 요동 운동을 하지만, 회전 경사판은 요동 및 회전 운동을 한다. 따라서, 본원에서의 경사판형 압축기란 용어는 요동판 및 회전 경사판형을 모두 포함하는 의미로서, 구동 기구에 설치된 경사판이나 경사진 표면을 이용하는 모든 형식의 압축기를 망라한다. 따라서, 본 발명의 목적은 경사판의 경사각의 적절한 변화를 일으키는 가변 용량 경사판형 압축기를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 경사판형 압축기는 실린더 불록 및 그 실린더 블록에 부착되는 전단부판과 후단부판을 구비한 압축기 하우징을 포함한다. 크랭크실은 전단부판과 실린더 블록 사이에 한정되며, 다수의 실린더가 실린더 블록에 형성된다. 피스톤은 각 실린더 속에 미끄럼이동 가능하게 끼워진다. 구동 기구는 실린더 속의 피스톤을 왕복 운동시키기 위하여 피스톤에 연결된다. 구동 기구는 압축기 하우징 내에서 회전가능하게 지지된 구동축, 구동축에 연결되어 함께 회전되는 로터, 로터의 회전 운동을 피스톤 왕복 운동으로 바뀌도록 로터를 구동되는 상태로 피스톤에 연결하기 위한 연결 수단을 포함한다. 이 연결 수단은 구동축에 대해 경사진 각으로 배치된 표면을 구비한 경사판을 포함한다. 경사판의 경사각은 크랭크실의 압력 변화에 따라 제어되어서 압축기의 용량을 변화시킨다. 후단부판은 흡입실 및 배출실을 구비한다. 제 1통로는 크랭크실과 흡입실을 연결한다. 밸브 조절 기구는 크랭크실의 압력 변화를 생성하도록 통로의 개폐를 제어한다. 실린더 블록에 형성된 제 2 통로는 크랭크실과 배출실을 연결시킨다. 제 2 통로에 형성된 유동 조절 기구는 배출실로부터 크랭크실까지 흐르는 냉매 가스의 유동을 제어한다. 유동 조절 기구는 경사판의 경사각을 제어하기 위하여 배출실에서 크랭크실로 흐르는 냉매 가스의 압력을 감소시키는 교축 수단을 구비한다.

첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명을 보다 완벽하게 이해할 수 있고, 그에 따른 다수의 장점이 용이하게 이해될 것이다. 본 발명에서는 요동판형 압축기란 용어로 기술하겠지만, 이것이 한정 되는 것은 아니다. 본 발명은 경사판 압축기에도 광범위하게 적용될 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 요동판형 냉매 압축기를 제1도에 도시하였다. 압축기(10)는 실린더 블록(21), 실린더 블록(21)의 한 단부에 배치된 전단부판(23), 실린더 블록(21)과 전단부판(23) 사이에 형성된 크랭크실(22), 및 실린더 블록(21)의 타단부에 부착된 후단부판(24)을 구비하는 원통형 하우징 조립체(20)로 구성된다. 전단부판(23)은 다수의 볼트(101)에 의해 실린더 블록(21)의 한 단부에 고정된다. 후단부판(24)은 다수의 볼트(102)에 의해 실린더 불록(21)의 반대편 단부에 고정된다. 밸브판(25)은 후단부판(24)과 실린더 블록(21) 사이에 배치된다. 개구(231)는 그 개구내에 배치된 베어링(30)에 의해 구동축(26)을 지지하기 위해 전단부판(23)의 중심부에 형성된다. 구동축(26)의 내측 단부 부분은 실린더 블록(21)의 중심 보어(210)내에 배치된 베어링(31)에 의해 회전가능하게 지지된다. 보어(210)는 실린더블록(21)의 후향(제1도에서 우측 방향) 단부면 쪽으로 연장하며, 또한 하기에 기술된 밸브 제어 기구(19)를 수용한다.

캠 로터(40)는 핀부재(261)에 의해 구동축(26)에 고정되어서 함께 회전한다. 트러스트 니들 베어링(32)은 전단부판(23)의 내측 단부면과 캠 로터(40)에 인접한 축방향 단부면 사이에 배치된다. 캠 로터(40)는 그로부터 연장하는 핀부재(42)를 갖춘 아암(41)을 구비한다. 경사판(50)은 캠 로터(40)에 인접하여 배치되며, 구동축(26)이 통과하는 개방부(53)를 구비한다. 경사판(50)은 슬롯(52)을 갖춘 아암(51)을 구비한다. 캠 로터(40)와 경사판(50)은 힌지 결합을 형성하도록 슬롯(52)내에 삽입되는 핀부재(42)에 연결된다. 상기 핀부재(42)는 구동축(26)의 길이 방향과 관련하여 경사판(50)의 각위치를 조정하도록 스롯(52)내에서 미끄러지게 된다. 요동판(60)은 베어링(61 및 62)에 의해 경사판(50)상에 회전가능하게 설치된다. 포크형 슬라이더(63)가 핀부재(64)에 의해 요동판(60)의 외부 원주 단부에 부착되고 그리고 전단부판(23)과 실린더 블록(21) 사이에 배치된 활주 레일(65)상에 활주가능하게 설치된다. 포크형 슬라이더(63)는 요동판(60)의 회전을 방지한다. 요동판(60)은 캠 로터(40)가 회전할 때 상기 활주레일(65)을 따라 요동된다. 실린더 블록(21)은 피스톤(71)이 왕복 운동하는, 다수의 주변에 위치된 실린더실(70)을 구비한다. 각 피스톤(71)은 상응하는 연결봉(72)에 의해 요동판(60)에 연결된다. 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 1쌍의 이음매없는 피스톤 링(73)은 피스톤(71)의 외측 원주면에 배치된다. 피스톤(71)과 알루미늄 합금 실린더 블록((21) 사이의 마찰로 인한 이들의 마모를 억제하고, 피스톤(71)과 실린더(70)의 내측면 사이의 어떠한 직접 접촉도 방지한다. 후단부판(24)은 주변에 위치하는 환형 흡입실(241)과 중심에 위치하는 배출실(251)을 구비한다. 밸브판(25)은 실린더 블록(21)과 후단부판(24) 사이에 위치되고, 그리고 흡입실(241)과 각 실린더(70)를 연결하는 다수의 밸브식 흡입구(242)를 구비한다. 또한, 밸브판(25)은 배출실(251)과 각 실린더(70)를 연결하는 밸브식 배출구(252)를 구비한다. 흡입구(242)와 배출구(252)에는 시미즈(Shimizu)의 미합중국 특허 제 4,011,029 호에 기술된 바와 같은 적당한 리드 밸브(reed valve)가 제광된다.

흡입실(241)은 외부 냉각 회로(도시하지 않음)의 증발기에 연결되는 유입부(241a)를 구비한다. 배출실(251)에는 냉각 회로(도시하지 않음)의 응축기에 연결되는 출구부(251a)가 제공된다. 가스켓(27 및 28)은 각각 실린더 블록(21)과 밸브판(25)의 외측면과 후단부판(24) 사이에 배치된다. 가스켓(27 및 28)은 실린더 블록(21), 밸브판(25) 및 후단부판(24)의 취합면들을 밀봉한다.

크랭크실과 흡입실 사이의 제 1 통로는 실린더 불록에 형성된다. 이 제 1 통로는 밸브실(192)를 형성하는 컵형 케이싱 부재(191)를 구비하는 밸브 조절 기구(19)를 갖추고 있다. O-링(19a)은 케이싱 부재(191)와 실린더 블록(21)의 취합면을 밀봉하기 위하여 보어(210)의 내측면과 케이싱 부재(191)의 외측면 사이에 배치된다. 다수의 구멍(19b)은 컵형 케이싱 부재(191)의 폐쇄 단부(제1도에 있어서, 좌측)에 형성되어 크랭크실의 압력이 베어링(31)과 실린더 블록(21) 사이에 있는 틈새(31a)를 통해 밸브실(192) 속으로 가해지도록 한다. 구멍(194a)이 중심에 형성되어 있는 원형판(194)은 컵형 케이싱 부재(191)의 개방 단부에 고정된다. 벨로우즈(193)는 밸브실(192)내에 배치되어서 크랭크실 압력에 응답하여 종방향으로 신축된다. 벨로우주(193)의 전향(제1도에서 좌측 방향) 단부는 케이싱 부재(191)의 폐쇄 단부에 고정된다. 밸브 부재(193a)는 구멍(194a)의 개폐를 선택적으로 제어하도록 벨로우즈(193)의 후향(제1도에서 우측 방향) 단부에 부착된다. 벨브실(192)과 흡입실(241)은 구멍(194a), 보어(210)의 보어부(211), 실린더 블록(21)에 형성된 도관(195) 및 밸브판 조립체(200)에 형성된 구멍(196)에 의해 연결된다. 밸브판 조립체(200)는 밸브판(25)과 가스켓(27 및 28)으로 구성된다. 밸브 리테이너(retainer)(15)는 볼트(151)에 의해 밸브판 조립체(200)의 후단부 표면에 고정된다. 실린더 불록(21)의 전단부 면으로부터 밸브 리테이너(15)의 후단부면 까지 종방향으로 구멍이 형성된 통로(18)는 배출실(251)을 크랭크실(22)에 연결시키도록 하는 실린더 브록에 형성된 제 2 통로이다. 통로(18)는 배출실(251)로부터 크랭크실(22)까지의 냉매 가스의 유동을 제어한다. 통로(18)의 대직경부(181)는 그 안에 필터 스크린(181)을 갖추고 있다. 모세관 튜브(183)는 배출실(251)로부터 크랭크실(22)로 통과하는 냉매 가스의 압력을 떨어뜨리기 위한 교축 작용을 수행하는 것으로서, 통로(18)내에 고정되고 그리고 필터 스크린(182)에 결합된다.

압축기(10)가 조작되는 동안 구동축(26)은 전자기 클러치(300)를 통하여 차량(도시하지 않음)의 기관에 의해 회전된다. 캠 로터(40)는 경사판(50)을 회전시키도록 구동축(26)에 의해 회전된다. 경사판(50)의 회전에 의해 요동판(60)이 요동되게 한다. 요동판(60)의 요동 운동은 각 실린더(70)내에 있는 피스톤(71)을 왕복 운동시킨다. 피스톤(71)이 왕복 운동함에 따라, 유입부(241a)를 통해 흡입실(241)로 유입된 냉매 가스는 흡입구(242)를 통해 실린더(70) 속으로 유도되고, 그리고 연속해서 압축된다. 압축된 냉매 가스는 실린더(70)로부터 각 배출구(252)를 통해 배출실(251)로 배출되고, 그 다음 계속해서 출구부(251a)를 통해 냉각회로로 배출된다. 배출실(251)내의 배출 냉매 가스의 일부분은 모세관 튜브(183)에 의해 압력이 감소되어 도관(18)을 통해 크랭크실(22)내로 유동한다.

밸브 제어 기구(19)는 크랭크실(22)의 감소된 배출 압력에 따라 반응 되게 된다. 크랭크실(22)의 배출 가스 압력이 예정 값을 초과하여 감소할 때, 벨로우즈(193)의 수축에 의해 구멍(194a)이 개방된다. 구멍(194a)의 개방은 크랭크실(22)과 흡입실(241) 사이를 소통되게 한다. 그 결과, 경사판(50)의 경사각은 압축기의 변위량을 최대화 시키도록 최대로 된다. 그러나 크랭크실(22)의 배출 가스 압력이 예정 값보다 감소 정도가 낮을 때, 구멍(194a)은 밸로우즈(193)에 부착된 밸브 부재(193a)에 의해 폐쇄된다. 이 작용은 크랭크실(22)과 흡입실(241) 사이의 소통을 봉쇄시킨다. 그 결과, 경사판(50)의 경사각은 통로(18)를 통해 크랭크실(22)에 유입된 감소된 배출 가스 압력의 변화에 의해 제어되어 압축기의 용량을 변화시킨다. 제2도에는 제1도에 도시한 부호로서 표기된 본 발명의 제 2 실시예를 예시하였다. 이 실시예에서, 통로(18)의 소직경부(184)는 크랭크실(22)에 허용된 배출 냉매 가스의 압력을 감소시키도록 교축 작용을 수행한다. 냉매 가스가 통로(18)를 통해 배출실(251)로부터 크랭크실(22)로 유동 할 때, 발생된 압력 감소(감압)는 모세관 튜브(183) 또는 소직경부(184)의 내경 및 길이에 의해 결정된다. 따라서, 필요 감압량은 이들 치수의 선택에 의해 일정해질 수 있다. 배출실로부터 크랭크실로의 냉매 가스의 유동을 제어하기 위해 실린더 블록내에 통로를 설치하면 크랭크실 내의 압력을 제어하여 경사판의 경사각을 조정하는 것이 간단하고도 효과적이라는 것을 알 수 있다. 그 밖에도 이 기구는 압축기의 동작 수명 기간을 통해 효과적이며, 피스톤 링이 팽창되는 것과 같은 문제점은 생기지 않는다. 본 발명은 바람직한 실시예에 관련하여 상세하게 기술하였다. 그러나, 이들 실시예는 단지 예시적이지 여기에 국한되지 않는다. 당업자로서는 특허청구의 범위에 의해 한정된 본 발명의 범위 안에서 기타 변형, 변경이 쉽게 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. (a) 실린더 블록(21) 및 상기 실린더 블록(21)에 설치된 다수의 실린더(70)로 구성된 압축기 하우징(20)과, (b) 상기 실린더 블록(21)의 한단부에 배치되고 상기 실린더 블록(21)내의 크랭크실(22)을 밀봉하는 전단부판(23)과, (c) 각각의 상기 실린더(70)내에 미끄럼이동 가능하게 끼워져 있고 하나 이상의 피스톤링(73)을 갖춘 피스톤(71)과, (d) 상기 실린더(70)내에서 상기 피스톤(71)을 왕복 운동시키도록 상기 피스톤(71)에 연결되고 상기 압축기 하우징(20)내에서 회전가능하게 지지된 구동축(26)과, 상기 구동축(26)에 연결되어 함께 회전될 수 있는 로터(40)와, 그리고 상기 로터(40)의 회전 운동이 상기피스톤(71)의 왕복 운동으로 전환되도록 상기 로터(40)를 상기 피스톤(71)에 구동되게 연결하고 상기 구동축(26)과 관련하여 경사진 각으로 배치된 표면을 갖춘 경사판(50)을 구비한 연결 수단(50, 60 및 72)을 갖춘 상기 크랭크실(22)내의 압력 변화에 따라 상기 경사판(50)의 경사 각도가 제어되어서 압축기의 용량을 변화시키도록 구성되어 있는 구동 기구(26, 40, 50, 60 및 72)와, (e) 상기 전단부판(23)에 대향하여 실린더 블록(21)에 배치되고 흡입실(241)과 배출실(251)이 형성되어 있는 후단부판(24)과, (f) 상기 크랭크실(22)과 상기 흡입실(241)을 연결하는 통로(31a,210,19b,192,194a,211,195,196)와, 그리고 (g) 상기 크랭크실(22)내의 압력 변화를 야기하도록 상기 통로의 개폐를 제어하는 밸브 제어 수단(193,193a)을 포함하고 있는 경사판형 압축기에 있어서, 상기 피스톤 링(73)의 팽창으로 인한 가스의 누출을 감소시키기 위한 보정 수단을 포함하고 있고, 상기 보정 수단은 상기 배출실(251)로부터 상기 크랭크실(22)로의 냉매 가스의 유동을 제어하도록 상기 실린더 블록(21)내에 형성된 유동 조절 수단으로 구성되어 있으며, 상기 유동 조절 수단은 상기 배출실(251)과 상기 크랭크실(22) 사이의 연속적인 냉매 가스의 소통을 제공하며, 상기 유동 조절 수단이 상기 경사판의 경사각을 제어하는 상기 크랭크(22)실내의 압력을 발생시키기 위해서 상기 배출실(251)로부터 상기 크랭크실(22)로 유동하는 냉매 가스의 압력을 감소시키도록 냉매 가스를 교축시키는 교축 수단(183,184)을 더 포함하고 있으며, 상기 교축 수단은 상기 배출실(251)의 압력의 크기에 관계없이 상기 크랭크실(22)로 유동되는 가스의 배출 압력을 연속적으로 교축시키는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동 조절 수단은 내부에 모세관 튜브(183)가 배열되어 있는 도관(18)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제2항에 있어서, 상기 도관(18)을 통해 유동되는 냉매 가스를 여과하기 위한 여과 수단을 더 포함하고 있으며, 상기 여과 수단은 상기 도관(18)내에 배열되는 필터 스크린(182)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 유동 조절 수단은 소직경부(184)와 대직경부(181)로 이루어지는 도관(18)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
5. 제4항에 있어서, 상기 도관(18)을 통해 유동되는 냉매 가스를 여과하기 위한 여과 수단을 더 포함하고 있으며, 상기 여과 수단은 상기 도관(18)의 소직경부(184)내에 배열되는 필터 스크린(182)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.

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