KR100202790B1

KR100202790B1 - 피스톤형 압축기

Info

Publication number: KR100202790B1
Application number: KR1019960055237A
Authority: KR
Inventors: 아키라 나카모토; 카즈히로 노무라; 타카노리 오카베; 나오후미 키무라; 하야토 이케다; 히로유키 겐나미; 히사토 카와무라; 주니치 토야마
Original assignee: 이소가이 지세이; 가부시키가이샤 도요다지도숏키 세이사쿠쇼
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1999-06-15
Also published as: DE19647861A1; JPH09144651A; KR970027814A; US5983780A; DE19647861C2; CN1170827A

Abstract

본 발명의 압축기는 전면 및 후면 실린더 블록(11, 12)과 실린더 블록(11, 12)으로 지탱되는 구동축(32)과, 구동축(32) 상에 장착된 회전 사판(34)과, 구동축(32) 주위에 위치한 실린더 블록(11, 12)에 규정된 다수의 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e) 및 각각의 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에 위치한 다수의 피스톤(28)을 포함한다. 피스톤(28)은 회전 사판(34)과 함께 구동축(32)의 회전 운동을 변환시킴으로써 왕복 운동한다. 다수의 압축 챔버(29, 30)는 각각 피스톤(28)의 왕복 운동에 따라 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에 공급된 가스를 압축하기 위한 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에서 규정된다. 각 압축 챔버(29, 30)는 연결된 피스톤(28)이 각 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 상부의 고정 중심에 있을 때, 미리 설정된 부피를 가지는 공간에 의해 규정된 고정 부피를 가진다. 기준 용량은 피스톤(28)이 최소 고정 부피를 가지는 실린더 구멍(11a)의 바닥의 고정 중심에 있을 때의 용량에 의해서 규정된다. 최대 고정 부피는 기준 용량의 약 4%까지 최소 고정 부피보다 더 크다.

Description

피스톤형 압축기

본 발명은 회전 사판을 사용한 것과 같은 왕복 피스톤형 압축기에 관한 것이며 더욱 상세하게는 진동 및 노이즈의 감소를 가능케 하는 왕복 피스톤형 압축기에 관한 것이다.

피스톤형 압축기는 통상 승객실의 에어컨을 위해 차량에 장착된다. 전형적인 피스톤형 압축기는 하우징에 규정된 크랭크 챔버, 크랭크 챔버에 지지된 구동축을 구비한다. 구동축은 클러치에 의해서 차량 엔진에 연결된다. 다수개의 실린더 구멍은 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에 구동축에 평행하게 연장된다. 피스톤은 각 실린더 구멍에서 왕복하도록 되어있다. 압축 챔버는 피스톤에 의해서 각 실린더 구멍에서 규정된다. 회전 사판은 구동축에 고정되고, 그 축과 일체로 회전한다. 회전 사판의 회전은 각 피스톤의 직선 왕복 운동으로 변환된다. 각 피스톤의 왕복 운동은 각 압축 챔버에서 냉매 가스를 압축한다.

각 피스톤의 압축 운동은 압축 반응에 의해서 그 피스톤 상에서 적용 하도록 한다. 그 압축 반응은 회전 사판을 통해서 구동축에 전달되고, 구동축 토크의 변동을 유발한다. 토크의 변동은 구동축과 클러치 사이에서 비틀림 진동을 생성한다. 이는 진동과 노이즈를 발생시킨다. 토크 변동의 합을 분석할 때, 즉, 고속 푸리에 변형(FET)을 사용하여 압축 챔버에서 생성된 각 압축 반응의 합을 분석할 때, 토크 변동은 확실히 주기적으로 발생한다. 토크 변동은 확실히 0 사이클에서 수많은 사이클까지 광범위하게 다양한 주파수 성분을 포함한다. 주파수 성분 중에서, 주요 성분은 n 사이클 성분이며, 이것은 실린더 구멍의 수(n)에 해당한다. n 사이클 성분은 구동축의 단일 회전 중 n 회수 중에 주기적으로 발생한다. 예를 들면 10 사이클 성분은 구동축의 단일 회전 동안 10번 동안 주기적으로 발생하는 진동 성분에 해당한다. n 사이클 성분의 주파수가 압축기 및 그 주변 장치의 진동 주파수에 가까운 경우, 공진 현상은 승객실까지 전달되는 노이즈를 생성한다.

심사되지 않은 일본 실용 신안 공보 제 90-160,180호에 회전형 회전 사판을 사용한 여러 가지 변위 압축기가 설명되었다. 그 압축기는 다섯 개의 실린더 구멍을 구비한다. 인접한 실린더 구멍 간의 거리는 동일하지 않다. 또한, 실린더 구멍 중 하나의 압축 챔버의 고정 부피(피스톤이 상부의 고정 중심에 위치할 때의 압축 챔버의 부피)는 다른 실린더 구멍의 고정 부피와 다르다. 피스톤 중 하나의 상단은 그와 연결된 고정 부피가 증가하도록 미리 설정된 길이로 단축된다. 이것은 압축 챔버의 압력을 변경시킨다. 고정 부피의 증가는 압축 챔버에서 생성된 압축 반응을 감소시키고, 회전 사판 상에서 작용하는 압축 반응의 합이 항상 일정하게 해준다. 따라서, 회전 사판은 구동축의 토크 변동의 감소 때문에 원만하게 회전한다. 그 결과 비틀림 진동과 노이즈의 발생이 감소한다.

그러나 상기 공보의 압축기는 압축기의 비틀림 진동과 노이즈를 감소시키기 위해서 하나 이상의 실린더 구멍의 고정 부피를 간단히 변경시켰을 뿐이다. 또한 상기 공보는 구동축의 토크 변동을 더 감소시키는 방법을 제시하지도 않았다. 따라서 여러 가지 유형의 압축기에 상기 공보의 장치를 적용할 경우, 구동축의 토크 변동의 감소가 불충분할 수 있다. 따라서, 진동과 노이즈의 발생이 적절하게 억제되지 못할 가능성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 실린더 구멍의 수(n)에 상응하는 토크 변동의 n 사이클 성분을 감소시킴으로써, 진동과 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 피스톤형 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 가스를 압축하는 압축기는 하우징, 상기 하우징에 의해 회전 가능하게 지지된 구동축, 상기 구동축에 장착된 구동판, 상기 하우징 내에 제한되고 상기 구동축 주위를 회전하는 다수의 실린더 구멍, 및 각각 상기 실런더 구멍에 위치하고 상기 구동판에 작동 가능하게 연결된 다수의 피스톤을 포함한다. 구동판은 구동축의 회전 운동을 피스톤의 왕복 운동으로 변환시킨다. 압축기는 피스톤의 왕복 운동에 따라서 각각 실린더 구멍에 공급된 가스를 압축하기 위한 실린더 구멍에 규정된 다수의 압축 챔버를 포함한다. 각 압축 챔버는 연결된 피스톤이 상부의 고정 중심에 있을 때, 그 부피에 의해서, 정해진 고정 부피를 가진다. 압축 챔버 중 하나는 다른 압축 챔버의 것보다 더 작은 고정 부피를 가지며, 압축 챔버 중 하나는 다른것보다 더 큰 고정 부피를 갖는다. 기준 부피는 연결된 피스톤이 바닥의 고정 중심 위치에 있을 때 최소 고정 부피를 가지는 실린더 구멍의 부피에 의해서 제한된다. 최대 고정 부피를 가지는 챔버의 고정 부피는 기준 부피의 1% 이상까지 최소 고정 부피를 가지는 챔버의 고정 부피보다 더 크다.

신규한 본 발명의 특징은 첨부된 특허 청구의 범위에서 상세하게 설명된다. 본 발명의 목적과 이점과 동시에 본 발명은, 첨부되는 도면을 참고하여 설명한 바람직한 실시예의 하기 설명을 참고하면 잘 이해될 것이다.

제1도는 본 발명의 제1 실시예에 다른 압축기의 단면도

제2a도 및 제2b도는 각각 제1도의 라인 2A-2A 및 제1도의 라인 2B-2B를 따라 취한 단면도.

제3a도 및 제3b도는 각각 압축기의 전면 및 후면에서 본 각 압축 챔버의 고정 부피를 나타낸 도면.

제4도는 증가된 고정 부피와 토크 변동 간의 관계를 나타낸 그래프.

제5도는 10 사이클 성분의 감소와 5 사이클 성분의 변경을 나타낸 그래프.

제6a도 및 제6b도는 각각 선행 기술의 압축기의 전면과 후면 합의 5사이클 성분 및 10 사이클 성분의 중첩하는 현상을 나타낸 도면.

제7a도 및 제7b도는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 압축기의 전면 및 후면에서 본 각 압축 챔버의 고정 부피를 나타낸 도면.

제8a도 및 제8b도는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 압축기의 전면 및 후면에서 본 각 압축 챔버의 고정 부피를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 12, 15, 16 : 하우징 11a 내지 11e, 12a 내지 12e : 실린더 구멍

28 : 피스톤 29, 30 : 압축 챔버

32 : 구동축 34 : 구동판

제1도 내지 제6도를 참고하여 회전 사판을 채용한 더블-헤드 피스톤형 압축기에 대해서 설명한다.

제1도를 보면, 전면 실린더 블록(11)과 후면 실린더 블록(12)이 그들의 대향하는 단부에서 서로 연결되어 있다. 전면 하우징(15)은 그 사이에 배치된 밸브 판(13)과 함께 전면 실린더 블록(11)의 전단부에 연결되어 있다. 후면 하우징(16)은 그 사이에 배치된 밸브 판(14)과 함께 후면 실린더 블록(11)의 전단부에 연결되어 있다. 흡입 밸브(17a, 18a)가 규정되는 제1판(17, 18)은 각각 실린더 블록(11, 12)과 하우징(15, 16) 사이에 배치된다. 배출 밸브(19a, 20a)가 규정되는 제2판(19, 20)은 각각 밸브 판(13, 14)과 하우징(15, 16) 사이에 배치된다. 리테이너(21a, 22a)가 그 안에서 제한되는 제3판은 각각 제2판(19, 20)과 하우징(15, 16) 사이에 배치된다. 리테이너(21a, 22a)는 각각 흡입 밸브(19a, 22a)의 개구를 한정한다.

제1도 내지 제3도에 나타낸 바와 같이, 실린더 블록(11, 12) 밸브 판(13, 14) 하우징(15, 16) 제1판(17, 18), 제2판(19, 20) 및 제3판(21, 22)은 다수의 볼트에 의해서(본 실시예에서는 다섯 개) 다른 하나와 결합된다. 볼트(23)는 전면 하우징(15)의 전면으로부터 삽입되고, 후면 하우징(16)에 있는 나사 구멍에 죄어진다.

배출 챔버(24, 25)는 전면 및 후면 하우징(15, 16)의 주변에서 규정된다. 흡입챔버(26, 27)는 각각 내부측 배출 챔버(24, 25)에서 규정된다. 제1도, 제2a도 및 제2b도에 나타낸 바와 같이, 다수의 평행한 실린더 구멍(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)은 전면 실린더 블록(11)을 통해서 연장되고, 다수의 평행한 실린더 구멍(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 후면 실린더 블록(12)을 통해서 연장된다. 실린더 구멍(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)은 실린더 구멍(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)과 일직선으로 정렬되어 있다. 더블-헤드 피스톤(28)은 정렬된 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 각 쌍에 수용된다. 그러나 압축기 구조는 5개의 피스톤과 동시에 10개의 실린더를 제공한다. 다시 말하면, 각 피스톤(28)은 각각 그의 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 연결된 쌍에서 전면 및 후면 압축 챔버(29, 30)를 규정한다. 압축 챔버(29, 30)는 흡입 포트(13a, 14a)를 통해서 흡입 챔버(26, 27)에 연결된다. 동일한 방법으로, 압축 챔버(29, 30)는 배출 포트(24, 25)를 통해서 배출 챔버(24, 25)에 연결된다.

크랭크 챔버(31)는 전면 및 후면 실린더 블록(11, 12) 사이에 규정된다. 구동축(32)은 각각 실린더 블록(11, 12)에서 규정된 축 구멍(11f, 12f)에서 방사상 베어링(33)에 의해서 회전 가능하게 지지된다. 구동축(32)은 클러치(도시되지 않음)에 의해서 차량 엔진과 같은 외부 구동원에 의해 회전한다. 회전 사판(34)은 구동축(32)의 중앙에 고정되고, 한 쌍의 반구형 슈(35, 36)에 의해서 각 피스톤(28)의 가운데에 연결된ㄷ다. 트러스트 베어링(37)은 회전 사판(34) 위에 규정된 보스(34a)과 전면 실린더 블록(11)의 대향하는 내벽 사이에 배치된다. 트러스트 베어링(38)은 보스(34a)의 후면과 후면 실린더 블록(11)의 대향하는 내벽 사이에 배치된다. 따라서, 구동축(32)이 회전 사판(34)을 회전하면, 회전 사판(34)의 회전은 연결된 슈(35, 36)에 의해서 각 피스톤(28)에 전달되어, 각 피스톤(28)이 연결된 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 쌍에서 왕복 운동하도록 한다.

흡입 통로(39)는 흡입 챔버(26)를 크랭크 챔버(31)에 연결하도록 실린더 블록(11)에서 규정되고, 흡입 통로(40)는 흡입 챔버(27)를 크랭크 챔버(31)에 연결하도록 실린더 블록(12)에서 규정된다. 크랭크 챔버(31)는 흡입 플랜지(도시하지 않음)에 의해서 외부 냉매회로(도시하지 않음)의 공급관에 연결된다. 외부 냉매 회로를 통해서 순환하는 냉매 가스는 공급관을 통해서 크랭크 챔버(31)로 유입된다. 배출 통로(41)는, 배출 플랜지(도시하지 않음)에 의해서 외부 냉매 회로에 배출 챔버(24)를 연결하도록, 실린더 블록(11) 및 하우징(15)을 관통해서 연장된다. 동일한 방법으로, 배출 통로(42)는 배출 플랜지에 의해서 외부 냉매 회로에 배출 챔버(25)를 연결하도록, 실린더 블록(12) 및 하우징(16)을 관통해서 연장된다.

전면 실린더 구멍(11a 내지 11e)과 후면 실린더 구멍(12a 내지 12e)의 직경은 각각 동일하다. 제1피스톤(28)은 제1전면 실린더 구멍(11a)과 후면 실린더 구멍(12a)에 갖추어진 제1피스톤(28)은 특정 길이를 갖는다. 제2 내지 제5전면 및 후면 실린더 구멍(11b 내지 11e, 12b 내지 12e)에 상응하게 갖추어져 있는 제2 내지 제5피스톤(28)은, 각각 미리 정해진 길이로 절단되고 단축된 길이의 전면 및 후면 헤드를 가진다. 그러한 단축은 구동축(32)의 회전 방향에 따라 점차적으로 증가한다. 따라서, 피스톤(28)의 헤드의 표면과 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 대향하는 단부 표면 사이의 거리는 각 피스톤(28)마다 다르다. 그 결과, 각 압축 챔버(29, 30)의 고정 부피, 즉 피스톤(28)이 상부의 고정 중심에 위치할 때 각 압축 챔버(29, 30)의 부피는 다른 것과 상이하다.

이제, 후면 압축 챔버(30)의 각각의 고정 부피에 대해서 설명한다. 도 제3b도에 나타낸 바와 같이, 제1후면 실린더 구멍(12a)의 압축 챔버(30)의 고정 부피는 다섯 개의 구멍(12a 내지 12e) 중에서 가장 작다. 압축 챔버(30)의 고정 부피는 화살표로 나타낸 구동축(32)의 회전 방향으로 제2, 제3, 제4, 제5 실린더 구멍(12b, 12c, 12d, 12e)의 순서로 점차적으로 증가한다. 각 고정 부피의 증가된 부피는 연결된 제1피스톤(28)이 상부의 고정 중심에 위치할 때 제1실린더 구멍(12a)의 압축 챔버(30)의 부피를 기준으로한 것이다. 따라서, 제1피스톤과 연결된 고정 부피는 이하에서 기준 부피로 언급될 것이다. 기준 부피는 20ml 로서 여기에서 예시된다. 각 후면 실린더 구멍(12b 내지 12e)의 고정 부피는, 예를 들면 구동축(32)의 회전 방향으로 연속적인 각각의 구멍(12a 내지 12d)에서 0.2ml(기준 부피의 1%)까지 증가된다. 그러므로, 다섯 개의 구멍(12a 내지 12e) 중에서 최대인 제5실린더 구멍(12e)의 고정 부피는 제1실린더 구멍(12a)과 비교해서 0.8ml 까지 증가된다.

각 피스톤(28)의 전면의 단축된 깊이는 동일한 피스톤(28)의 후면의 단축된 깊이와 동일하다. 그러므로, 실린더 구멍(11b, 12b. 11c, 12c; 11d, 12d 및 11e, 12e)의 각 쌍에서 전면 압축 챔버(29)의 고정 부피는 연결된 압축 챔버(30)의 고정 부피와 동일하다. 따라서 후면의 고정 부피와 마찬가지로 압축기 전면의 각 고정 부피는 구동축(32)의 회전 방향으로 점차적으로 증가한다.

이제, 상기 구조를 가지는 압축기의 작동에 대해서 설명한다. 제1도에 나타낸 바와 같이, 구동축(32)의 회전은 실린더 (11b 내지 11e, 12b 내지 12e)의 연결된 쌍에서 각 피스톤(28)의 직선 왕복 운동으로 변환된다. 각 피스톤(28)의 왕복 운동은 냉매 가스가 흡입 플랜지를 통해서 크랭크 챔버(31)로 유입되게 한다. 다음에 냉매 가스는 크랭크 챔버(31)로부터 흡입 통로 (39, 40)를 통해서 흡입 챔버(26, 27)로 유입된다. 피스톤(28)이 상부의 고정 중심에서 바닥의 고정 중심으로 이동하는 흡입 행정 중에는, 연결된 흡입 챔버(26, 27)의 냉매 가스는 각각 흡입 포트(13a, 14a)를 통해서 압축 챔버(29, 30)로 유입된다. 그 다음에, 압축-배출 행정 동안에는, 연결된 압축 챔버(29, 30)의 냉매 가스가 압축된다. 냉매 가스가 미리 설정된 정도까지 압축되면, 연결된 배출 밸브(19a, 20a)는, 각각 배출 포트(13b, 14b)를 통해서 배출 챔버(24, 25)로 냉매 가스를 방출하도록 개방된다. 흡입 챔버(24, 25)에 있는 냉매 가스는, 다음에 각각 배출통로(41, 42)를 통해서 외부 냉매 통로로 보내져서 승객실의 에어컨으로 간다.

제6a도는 각 실린더 구멍에서 동일한 고정 부피를 가지는 10 사이클 더블-헤드 선행 기술 피스톤형 압축기의 전면과 후면에서의 진동의 5 사이큰 성분을 나타낸다. 5 사이클 성분은 구동축의 단일 회전 동안 토크 변동에 의해서 유발된 진동에 의해서 생성된다. 제6b도는 동일한 압축기의 전면과 후면에서의 진동의 10 사이클 성분을 보여준다. 더블-헤드 피스톤형 압축기에서, 전면의 합(5 실린더 구멍의 각각 압축 반응의 합)과 후면의 합(5실린더 구멍의 각각 압축 반응의 합)을 비교하면 압축 반응의 위상은 180오프셋 된다. 이것은 구동축(32)이 180회전할 때, 압축기의 전면 압축기의 후면에서 상부의 고정 중심에서 후면 압축기의 상부의 고정 중심으로의 피스톤(28)의 운동 때문이다.

제도6b도는 고속 푸리에 변환을 사용한 각 압축 챔버에서 압축 반응의 합을 분석함으로써 얻어진 구동축(32)의 토크 변동에 의해서 생성된 10 사이클 성분을 나타낸다. 그 10 사이클 성분은 구동축(32)의 단일 회전 동안 주기적으로 10회 발생한 진동 성분이다. 10 사이클 성분이 매 홀수번마다 발생되기 때문에, 전면 합을 나타내는 파형의 위상은 후면 합을 나타내는 파형과 일치한다. 따라서, 압축기의 전면과 후면에서 토크 변동의 더해진 10 사이클 성분은 축적된다. 따라서, 10 사이클 성분은 구동축과 클러치 사이에서 비틀림 진동을 발생시키는 주요 인자이다. 진동의 n/2 사이클 성분인 5 사이클 성분은 구동축의 단일 회전 중에 5회 동안 주기적으로 발생된다. 5 사이클 성분이 짝수합회수로 발생되기 때문에, 전면을 나타내는 파형의 위상과 후면을 나타내는 압의 위상은 180오프셋 된다. 이는 전면과 후면의 더해진 5 사이클 성분을 오프셋 및 소거하게 된다.

선행 기술의 압축기에서 진동의 10 사이클 성분을 감소시키기 위해서, 각 피스톤의 전면의 고정 부피는 동일한 피스톤의 후면의 고정 부피와 서로 상이할 수 있다. 따라서, 제5도에 나타낸 바와 같이, 10 사이클 성분의 전면 및 후면 위상은 다른 하나로부터 오프셋된다. 이는 진동의 10 사이클 성분을 감소시킨다. 그러나, 전면 및 후면의 5 사이클 성분의 위상은 10 사이클 성분과 같은 방법으로 다른 하나로부터 오프셋된다. 이것은 또한 전면 및 후면 진동이 서로를 더 이상 소거하지 않기 때문에, 진동을 발생시킨다. 그러므로, 그러한 압축기에서는 토크 변동의 5 사이클 성분은 노이즈를 증가시키는 인자가 될 수 있다.

비교하면, 상이한 고정 부피 5 세트를 가지는 본 발명의 압축기에서, 상응하는 전면 및 후면 압축 챔버(29, 30) 쌍 사이의 고정 부피의 차이는 압축 챔버(29, 30) 쌍의 부피와 압력을 구별짓는다. 이것은 토크 변동의 10 사이클 성분의 위상을 오프셋한다. 따라서, 전면 및 후면에서의 10 사이클 성분의 진폭은 모든 고정 부피가 동일한 구조와 비교하여 감소된다.

본 실시예에서, 최대 고정 부피와 최소 고정 부피 사이에 0.8ml의 차이가 있다. 이 값(0.8ml)은 실린더 구멍(11a, 12a)에서 기준 부피(20ml)의 4%에 해당한다. 고정 부피의 그러한 증가는 피스톤(28)의 압축 효능과 성능에 거의 영향을 끼치지 않는다.

압축기의 각 부품은 치수 공차를 가진다. 따라서, 각각의 모든 압축기를 정확히 동일한 치수로 조립하기는 어렵다. 치수의 차이는 고정 부피를 변화시킨다. 그러한 치수의 차이 때문에 생기는 고정 부피의 변경된 부피는 최대 1% 미만이다. 본 발명에 따른 압축기는 기준 부피의 4%에 해당하는 최대 및 최소 고정 부피 사이의 차이를 가진다. 그러므로, 치수 차이에도 불구하고 실린더 구멍(29, 30)의 쌍 사이에 고정 부피의 차이는 보장된다. 그러므로, 최대 및 최소 고정 부피 사이의 차이는 기준 부피의 1% 이상만큼 이기만 하면 4%로 제한되지는 않는다.

제4도에 나타낸 바와 같이, 동일한 고정 부피를 가지는 압축기에서, 10 사이클 성분의 토크 변동 정도는 고정 부피가 증가하는 경우라도 동일하다. 비교하여, 상이한 고정 부피를 가지는 압축기에서 토크의 변동 정도는 기준 부피로부터 증가된 부피에 대해 비례하는 방식으로 감소된다. 최대로 증가된 고정 부피는 기준 부피의 4%에 상당한다. 이것은 토크 변동 정도를 동일한 고정 부피를 가지는 압축기와 비교하여 약 60%까지 크케 감소하게 한다. 따라서, 본 발명에 따른 구조는 동일한 고정 부피를 가지는 압축기와 비교하여 토크 변동 정도가 60% 감소하게 한다. 이러한 벙법의 본 발명에 따른 압축기는 토크의 변동 정도를 효율적으로 감소시킨다. 특히 본 압축기는 실린더 수에 해당하는 10 사이클 성분(비틀림 진동을 일으키는 주요 인자)의 효율적인 감소를 가능케 한다. 비틀림 진동의 감소는 압축기와 그 주변 장치 간에 발생하는 공진 현상에 의한 노이즈 발생을 억제한다. 이것은 승객실에 전달된 노이즈를 억제한다.

각 피스톤(28)의 전면 및 후면에서의 고정 부피는 서로 동일하다. 그러므로, 전면 합의 위상은 5 사이클 성분의 후면 합의 위상으로부터 180오프셋 된다. 따라서, 전면 및 후면의 5 사이클 성분은 서로를 오프셋하고 소거한다. 그 결과, 5 사이클 성분과 10 사이클 성분 모두가 최소화된다. 이것은 노이즈 및 진동의 발생을 억제한다.

고정 부피는 상술한 바와 같은 방법으로 변경시킬 필요는 없다. 예를 들면, 각 고정 부피는 연결된 피스톤(28)의 헤드에 오목부 또는 홈을 만들어줌으로써 변경할 수 있다. 다른 대안으로서, 각 고정 부피는 실린더 구멍을 신장 시킴으로써, 또는 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 벽을 가공하여 증가시킬 수 있다. 밸브 판(13, 14)또는 흡입 밸브(17a, 18a)의 두께도 고정 부피를 변화시키도록 변경시킬 수 있다.

연결된 전면 및 후면 압축 챔버(29, 30) 모두의 고정 부피를 변경시키는 대신에, 챔버(29, 30) 중 한 챔버만의 고정 부피를 변경시켜도 좋다.

피스톤(28)의 수는 5개로 제한되지 않는다. 예를 들면, 6개, 8개 또는 12개도 채택 가능하다.

전면 및 후면 압축 챔버(29, 30)의 연결된 쌍의 고정 부피는 5세트로 한정되지 않는다. 예를 들면, 이 압축기는 3 또는 4세트의 상이한 고정 부피라도 좋다.

최대 고정 부피와 최소 고정 부피 사이의 차이는 압축기의 압축 성능이 바람직하지 않는 정도로 떨어지지 않는 한, 기준 부피의 1%로 감소시켜도 좋다. 고정 부피의 증가된 부피는 상술한 바와 같이 제한되지 않으며, 원하는 정도 내에서 압축 성능을 유지하는 범위 내에 설정될 수 있다.

본 발명은 더블-헤드 대신에 싱글-헤드 피스톤을 사용하는 압축기로 구체화할 수도 있다.

본 발명은 회전 사판 대신에 웨이브형 캠판을 사용한 압축기로 구체화할 수도 있다.

이하, 도 제7a도 및 제7b도를 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 압축기에 대해서 설명한다. 제1 실시예에서 사용한 것과 동일한 부품은 동일한 번호를 사용한다.

본 실시예에서, 10 실린더를 가지는 더블-헤드 피스톤형 압축기의 고정 부피의 증가하는 크기 순서는 제1 실시예와 다르다. 더욱 상세하게는 고정 부피 사이의 차이는 구동축(32)의 회전 방향과는 무관하다.

제7a도 및 제7b도에 나타낸 바와 같이, 제1실린더 구멍(12a)의 고정 부피가 가장 작다. 구멍(12a)의 기준 부피는 20ml로서 예시된다. 제2, 제3, 제4 및 제5 실린더 구멍(12b, 12c, 12d, 12e)의 각각의 압축 챔버(30)의 고정 부피는 각각, 예를 들면 최소 고정 부피(기준 부피)에 대해 0.2ml, 0.6ml, 0.2ml 및 0.6ml로 각각 증가한다. 각 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 압축 챔버(29, 30)의 각 연결된 쌍의 고정 부피는 서로 동일하다.

이 구조는 압축기의 진동의 10 사이클 성분을 감소시키고, 5 사이클 성분의 발생을 억제한다.

이하에서 제8a도 및 제8b도를 참고하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 압축기에 대해서 설명한다.

본 실시예 또한 10 실린더를 가지는 더블-헤드 피스톤형 압축기를 채용했다. 본 압축기에서, 후면 압축 챔버(30)의 고정 부피는 연결된 전면 압축 챔버(29)의 고정 부피와 다르다. 각 후면 압축 챔버(30)의 고정 부피는 연결된 전면 압축 챔버(29)의 고정 부피에 미리 설정된 부피를 더해서 구한다.

제8a도에 나타낸 바와 같이, 제1전면 실린더 구멍(11a)의 압축 챔버(29)의 고정 부피가 가장 작다. 본 압축 챔버(30)의 기준 부피는 여기서 20ml로서 예시된다. 각각의 연속되는 전면 실린더 구멍(11b 내지 11e)의 고정 부피는 구동축(32)의 회전 방향으로 예를 들어, 0.2ml씩 증가한다.

제8b도에 나타낸 바와 같이, 각 압축 챔버(30)의 고정 부피는 연결된 전면 압축 챔버(29)의 고정 부피에, 에를 들어 0.3ml씩 알정한 부피를 더해서 구한다.

따라서, 각 피스톤에 대해 연결된 전면 및 후면 압축 챔버(29, 30)의 고정 부피는 서로 다르다. 또한 각각 및 모든 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 고정 부피도 서로 다르다. 이 구조는 10 사이클 성분의 정도를 감소시킨다.

본 발명의 몇가지 실시예를 여기서 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않고 많은 다른 구체예를 만들 수 있음은 당업계의 숙련자에게는 명백하다. 그러므로 본원에서 설명한 각 실시예는 설명하기 위한 것이지 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 여기에 주어진 상세한 설명에 한정되는 것이 아니라 첨부된 청구 범위의 범위 이내에서 수정될 수도 있다.

실린더 구멍 수(n)에 상응하는 토크 변동의 n 사이클 성분을 감소시킴으로써, 진동과 노이즈의 발생을 억제할 수 있는 피스톤형 압축기를 제공하였다.

Claims

하우징(11, 12, 15, 16)과 상기 하우징(11, 12, 15, 16)에 의해서 회전가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축(32)에 장착된 구동판(34)과, 하우징(11, 12, 15, 16)내에 규정되고 구동축(32) 주위에 위치되는 다수의 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)과, 상기 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에 각각 위치하고 구동판(34)에 작동 가능하게 연결된 다수의 피스톤(28), 및 피스톤(28)의 운동에 따라 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에 공급된 가스를 압축하기 위한 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e) 내에 각각 규정된 다수의 압축 챔버(29, 30)를 포함하며, 상기 피스톤(28)은 구동판(34)을 통해 구동축(32)의 회전 운동을 변환시킴으로써 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에서 왕복운동 하고, 각 압축 챔버(29, 30)는 연결된 피스톤(28)이 상부의 고정 중심 위치에 있을 때 그 부피에 의해 규정된 고정 부피를 가지며, 기준 부피는 최소 고정 부피를 가지는 실린더 구멍(11a, 12a)에 의해서 규정되는 압축기에 있어서, 최대 고정 부피 중의 하나는 기준 부피의 1% 이상까지 고정 부피의 최소 고정 부피 중의 하나보다 더 큰 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제1항에 있어서, 상기 하우징(11, 12, 15, 16)은 전면 하우징(1, 15)과 후면 하우징(12, 16)을 포함하고, 각 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)은 전면 하우징(11, 15)에 형성된 전면 실린더 구멍(11a 내지 11e)과 후면 하우징(12, 16)에 형성된 후면 실린더 구멍(12a 내지 12e)을 포함하고, 상기 전면 실린더 구멍(11a 내지 11e)과 상기 후면 실린더 구멍(12a 내지 12e)은 쌍을 이루고, 쌍을 이룬 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)은 연결된 더블-헤드 피스톤(28)을 수용하고, 각각의 전면과 후면 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)은 이미 설정된 고정 부피를 가지는 압축 챔버(29, 30)를 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항에 있어서, 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e) 각 쌍의 전면 및 후면의 고정 부피는 부피가 동일한 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제3항에 있어서, 최소 고정 부피를 가지는 챔버(29, 30)는 최대 고정 부피는 가지는 챔버(29, 30) 다음에 위치하고, 압축 챔버(29, 30)의 나머지 고정 부피는 최소 고정 부피를 가지는 챔버(29, 30)와 최대 고정 부피를 가지는 챔버(29, 30) 사이에서 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제4항에 있어서, 상기 고정 부피의 연속적인 증가는 부피가 동일한 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제4항에 있어서, 상기 압축 챔버(29, 30)의 고정 부피는 구동축(32)의 회전 방향을 따라 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기는 다섯 개의 더블-헤드 피스톤(28)을 가지고, 최소 고정 부피를 가지는 압축 챔버(29, 30)는 기준 부피를 규정하고, 다른 압축 챔버(29, 30)의 고정 부피는 기준 부피의 1%, 2%, 3% 및 4%까지 연속적인 순서로 최소 고정 부피에서부터 팽창되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기는 다섯 개의 더블-헤드 피스톤(28)을 가지는 10 실린더형의 압축기인 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전면 및 후면 실린더 구멍 (11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 각 쌍은 동일한 형상을 가지고, 각 고정 부피의 크기는 연결된 피스톤(28)의 형상을 변화시킴으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전면 및 후면 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 각 쌍은 동일한 형상을 가지고, 각 고정 부피의 크기는 연결된 피스톤(28)의 길이를 변화시킴으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(28)은 동일한 형상을 가지고, 각 고정 부피의 크기는 쌍을 이룬 전면 및 후면 실린더 구멍(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 부피를 변화시킴으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전면 실린더 구멍(11a 내지 11e)의 고정 부피는 각각 미리 설정되고, 후면 실린더 구멍(12a 내지 12e)의 고정 부피는 연결된 전면 실린더 구멍(11a 내지 11e)의 고정 부피에 일정량의 부피를 더함으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.
제12항에 있어서, 상기 압축기는 다섯 개의 더블-헤드 피스톤(28)을 가지고, 최소 고정 부피를 가지는 전면 압축 챔버(29)는 기준 부피를 규정하고, 다른 전면 압축 챔버(29)의 고정 부피는 기준 부피의 1%, 2%, 3% 및 4%까지 연속적인 순서로 최소 고정 부피로부터 팽창되고, 후면 실린더 구멍(12a 내지 12e)의 각각의 고정 부피는 기준 부피의 1.5%까지 상응하는 전면 실린더 구멍(11a 내지 11e)의 고정 부피로부터 팽창되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 압축기.