KR100230724B1 - 왕복 운동형 압축기 - Google Patents

Abstract

기통수 n에 대응하는 토오크 변동의 회전 n차 성분이 감소되어, 소음 및 진동의 발생이 적은 왕복운동형 압축기를 제공한다.

한쌍의 실린더 블럭에 대향하도록 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)를 형성하고, 그 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)에는 양두 피스톤을 수용하여 압축실을 구획한다. 양두 피스톤의 두부를 소정 길이로 절단함으로써, 각 압축실의 데드 볼륨의 값을, 크게 2개의 그룹이 되도록 변경한다. 데드 볼륨의 큰 압축실(29b, 30b)이 압축실의 배열방향으로 연속하도록 배치된다. 한 개의 양두 피스톤의 양측 압축실의 데드 볼륨은 동일하게 한다.

Description

왕복 운동형 압축기

제1도는 본 발명의 일실시예의 압축기를 도시한 단면도.

제2(a)도는 제1도의 2a-2a선, 제2(b)도는 2b-2b선에 있어서의 단면도.

제3(a)도는 프런트측, 제3(b)도는 리어측의 각 압축실의 데드볼륨의 변경에 관한 설명도.

제4도는 샤프트 회전각과 보어내 압력과의 관계를 도시한 설명도.

제5도는 샤프트 회전각과 1압축실당 압축 토오크와의 관계를 도시한 설명도.

제6도는 샤프트 회전각과 10압축실 중첩된 압축기 전체의 압축 토오크와의 관계를 도시한 설명도.

제7도는 압축 토오크의 차수 성분에 관한 설명도.

제8도는 회전 10차 성분의 감소와 회전 5차 성분의 변화를 도시한 설명도.

제9(a)도는 회전 5차 성분의, 제9(b)도는 회전 10차 성분의 프런트측의 총합과 리어측의 총합과의 중첩 현상에 관한 설명도.

제10도는 본 발명의 제2실시예를 도시하는 것으로, 제10(a)도는 프런트측, 제10(b)도는 리어측의 각 압축실의 데드 볼륨의 변경에 관한 설명도.

제11도는 제2실시예에 있어서의 샤프트의 회전각과 10 압축실 중첩된 압축기 전체의 압축 토오크와의 관계를 도시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,12 : 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록

11a 내지 11e, 12a 내지 12e : 실린더 보어

15 : 하우징의 일부를 구성하는 프런트 하우징

16 : 하우징의 일부를 구성하는 리어하우징

28 : 양두피스톤 29,30 : 압축실

29a,30a : 소(小) 데드 볼륨 압축실

29b,30b : 대(大) 데드 볼륨 압축실

31 : 크랭크실 32 : 구동 샤프트

34 : 캠판으로서의 사판

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 예를들면, 차량 공기조절 장치에 사용되는 왕복운동형 압축기에 관한 것이다.

상기 종류의 왕복 운동형 압축기에서는 하우징 내부에 구동 샤프트가 지지되어 있는 동시에, 크랭크실이 형성되어 있다. 상기 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에는 상기 구동 샤프트를 둘러싸도록 복수의 실린더 보어가 상호 평행히 배열되어 있다. 그 실린더 보어내에는 피스톤이 왕복 운동가능하게 수용되어, 압축실이 구획 형성되어 있다. 상기 구동 샤프트에는 사판이 일체로 회전 가능하게 장착되어, 그 사판의 회전에 연동하여 상기 피스톤이 왕복운동되어, 압축실내의 냉매가스가 압축된다.

본 발명의 목적은 비틀림 진동의 가진력으로, 기통수 n에 대응하는 토오크 변동의 회전 n차 성분이 감소되어, 소음 및진동의 발생이 적은 왕복 운동형 압축기를 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명에서는 하우징(11,12,15)의 내부에 구동샤프트(32)는 지지함과 동시에, 크랭크실(31)을 형성하고, 상기 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블럭(11, 12)에 구동 샤프트를 둘러싸도록 복수의 실린더 보어(11a∼11e, 12a∼12e)를 설치하고, 그 실린더 보어내에 피스톤(28)을 왕복 운동가능하게 수용하여 압축실(29, 30)을 구획 형성하고, 상기 구동 샤프트에는 캠판(34)을 일체로 회전가능하게 장착하고, 그 캠판의 회전에 연동하여 피스톤을 왕복 운동시켜, 냉매 가스를 압축하게 한 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 각 압축실(29, 30)은 각각 데드 볼륨을 갖고, 상기 실린더 보어의 배열면내의 각 압축실의 2실 이상은 동일 배열면내에 있어서의 다른 압축실보다 상기 데드 볼륨의 값을 크게 설정한 대 데드 볼륨 압축실(29b, 30b)의 그룹을 구성하는 동시에, 상기 다른 압축실을 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)의 그룹으로서 구성하고, 상기 대데드 볼륨 압축실의 데드 볼륨의 값과 상기 작은 데드 볼륨 압축실의 데드 볼륨의 값과의 차를 각 데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 데드 볼륨 값의 차보다 크게 설정한 것이다.

청구항 2에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)이 상기 실린더 보어(12b, 12c)의 배열방향으로 연속하도록 배열한 것이다.

청구항 3에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)의 양근처에 상기 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)이 위치하도록 배열한 것이다.

청구항 4에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 대데드 볼륨 압축실의 그룹내에있어서의 최소 데드 볼륨의 값은 상기 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)의 그룹내에 있어서의 최대 데드 볼륨 값의 2 내지 7배가 되도록 형성한 것이다.

청구항 5에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 각 압축실에 있어서의 최대 데드 볼륨값과 최소 데드 볼륨값은 상기 최소 데드 볼륨을 갖는 압축실(29, 30)의 하사점시에 있어서의 용적의 1% 이상의 차를 갖게한 것이다.

청구항 6에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 각 압축실간에서의 최대 데드 볼륨값과 최소 데드 볼륨값은 상기 최소 데드 볼륨을 갖는 압축실(29, 30)의 하사점시에 있어서의 용적의 10% 이하의 차를 갖게한 것이다.

청구항 7에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 대데드 볼륨 압축실의 그룹내에있어서의 데드 볼륨이 각각 다르도록 형성한 것이다.

청구항 8에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 실린더 보어(11a,∼11e, 12a∼12e)를 전후 대향하도록 형성하는 동시에, 상기 피스톤(28)을 양두형으로 구성하고, 전후 양측의 각 압축실에 각각 소정의 데드 볼륨을 형성한 것이다.

청구항 9에 기재된 발명에서는 청구항 8에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 1개의 양두 피스톤(28)에 대하여 프론트측의 데드 볼륨과 리어측의 데드 볼륨을 같은 크기로 형성한 것이다.

청구항 10에 기재된 발명에서는 청구항 1에 기재된 왕복 운동형 압축기에 있어서, 상기 각 압축실의 데드 볼륨은 상기 피스톤의 형상을 변경함으로써 형성한 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 왕복 운동형 압축기에서는 실린더 보어의 배열면(한쪽의 밸브 플레이트에 대응하는 실린더 보어군을 가리킨다)에 있어서의 각 압축실이 대 데드 볼륨 압축실과 소데드 볼륨 압축실의 2개의 그룹으로 분리되어 있다. 그리고, 대 데드 볼륨 압축실이 압축실의(구동 샤프트의 회전방향에 따른)배열 방향으로 연속하도록 또는 대 데드 볼륨 압축실의 양 근처에 소데드 볼륨 압축실을 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 상기 2개의 그룹내에 있어서도, 각 압축실의 데드 볼륨의 값이 약간씩 변경되어 있다(여기에서는 동일 데드 볼륨을 포함한다). 이 때, 대데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 최소 데드 볼륨은 소데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 최대 볼륨의 2 내지 7배로 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 때문에, 각 데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 데드 볼륨의 차보다 큰 차를 갖는 대데드 볼륨 압축실과 소데드 볼륨 압축실의 2개의 그룹에 있어서, 그들의 압축실내의 용적과 압력과의 추이 곡선이 변경되어, 각 압축실에서 발생하는 압축반력에 의한 토오크 변동이 각각 다른 것으로 된다. 그리고, 상기 토오크 변동의 총합의 고속 푸리에 변환 해석에 의해 얻어지는 기통수 n에 대응한 회전 n차 성분이 각 압축실의 데드 볼륨의 변경을 행하지 않은 경우에 비해 감소된다.

그런데, 압축기를 구성하는 각 부품의 제조오차는 각각다르게 되어 있고, 모든 제품에 있어서 맞붙음 공차를 같게 하는 것은 곤란하다. 이것에 대하여, 상기와 같이 구성된 왕복 운동형 압축기에서는 최대 데드 볼륨값과 최소 데드 볼륨값과의 사이에는 최소 데드 볼륨을 갖는 압축실의 하사점시에 있어서의 용적(이하, 기준흡입 용적으로 한다)의 1% 이상으로 10% 이하의 범위내에 상당하는 차가 존재하고 있다. 상기 데드 볼륨의 확대량은 각 부품의 가공 정밀도에서 최대한으로 견적한 맞붙음 공차에 의한 데드 볼륨의 변동량을 충분히 상회하는 동시에, 압축기의 압축 효율을 극단적으로 저하시키지 않게 되어 있다. 이 때문에, 각 부품의 제조 오차에 관계없이 상기 데드 볼륨의 변경이 확보됨과 동시에, 상기 데드 볼륨의 변경에 의한 압축기의 압축성능의 저하를 낮게 억제할 수 있다.

또한, 상술된 바와 같이 구성된 양두 피스톤식 압축기에서는 상기와 같은 데드 볼륨의 변경에 덧붙여, 동일한 양두 피스톤에 대해서는 그 프런트측의 데드 볼륨과 리어측의 데드볼륨이 같은 크기로 되도록 형성되어 있다. 상기 양두 피스톤식압축기에 있어서의 압축반력의 위상은 프런트측의 총합과 리어측의 총합 사이에 180° 어긋남이 존재하고 있다. 여기에서, 비틀림 진동의 가진력으로 되는 토오크 변동의 기통수 n에 대응한 회전 n차 성분은 양두 피스톤식 압축기에서는 짝수차 성분으로 된다. 상기 짝수차 성분은 그 위상이 구동 샤프트의 1회전에 상당하는 시간내에 동일 변위를 짝수회 반복하는 것으로 되어 있다. 이 때문에, 회전 n차 성분의 프런트측의 총합고 리어측의 총합과는 위상이 일치하여 중첩된다.

그러나, 상기와 같이 데드 볼륨의 변경을 행함으로써, 회전 n차 성분의 프런트측의 총합 및 리어측의 총합이 각각감소된다. 그리고, 그 프런트측의 총합과 리어측의 총합이 중첩된 압축기 전체의 회전 n차 성분도 감소된다. 더우기, 회전 n/2차 성분이 홀수차 성분이 되더라도, 그 홀수차 성분은 구동 샤프트의 1회전에 상당하는 시간내에 동일 변위를 홀수회 반복하는 것으로, 프런트측과 리어측에서 그 파형이 상호 반전된 상태로 된다. 이 때문에, 그 회전 n/2차 성분은 동일한 피스톤의 프런트측과 리어측으로 상호 부정하여 소멸한다.

더우기, 상기와 같이 구성된 양두 피스톤식 압축기에서는 각 압축실의 데드 볼륨의 설정이 피스톤의 형상을 변경함으로써 행하여지고 있다. 이 때문에, 데드 볼륨의 설정에 있어서, 그 설정치의 허용폭을 크게 할수있어, 각 압축실의 데드 볼륨의 변경을 확보할 수 있다.

[발명의 실시형태]

이하에, 본 발명의 제1실시에를 도면을 참조하여 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이 프런트측의 실린더블럭(11)과 리어측의 실린더블럭(12)은 중앙부에 있어서 접합되어 있다. 실린더블럭(11)의 프런트측 단면에는 밸브플레이트(13)를 통해 프런트 하우징(15)이, 실린더블럭(12)의 리어측 단면에는 밸브플레이트(14)를 통해 리어하우징(16)이 각각 접합되어 있다.

상기 실린더 블럭(11, 12)과 밸브 플레이트(13, 14) 사이에는 흡입밸브(17a, 18a)를 형성하는 흡입밸브 형성판(17, 18)이 개재되어 있다. 밸브 플레이트(13, 14)와 프런트(리어) 하우징(15, 16)과의 사이에는 토출밸브(19a, 20a)를 형성하는 토출밸브 형성판(19, 20)이 개재되어 있다. 토출밸브 형성판(19, 20)과 프런트(리어) 하우징(15, 16)과의 사이에는 상기 토출밸브(19a, 20a)의 최대 개구를 규제하는 리테이너 플레이트(21, 22)가 개재되어 있다.

상기 실린더블럭(11, 12), 프런트 하우징(15), 리어 하우징(16), 밸브플레이트(13, 14), 흡입밸브 형성판(17, 18) 및 토출밸브형성판(19, 20)은 복수의 관통볼트(23)에 의해 상호 조여 고정되어, 압축기의 하우징이 형성되어 있다.

상기 프런트 하우징(15) 및 리어하우징(16)내의 외주에는 토출실(24, 25)이 형성되고, 중심측에는 흡입실(26, 27)이 구획형성되어 있다.

제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 상기 실린더블럭(11, 12)에는 복수의 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)가 상호 평행을 이루도록 관통 형성되고, 그들의 내부에는 양두 피스톤(28)이 삽입되어 있다. 여기에서, 상기 실시예의 압축기는 5개의 양두 피스톤(28)을 구비한 10기통 타입의 왕복 운동형 압축기로 되어 있다.

상기 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)내에는 전후 한쌍의 압축실(29, 30)이 구획 형성된다. 상기 압축실(29, 30)은 밸브플레이트(13, 14)로 형성된 흡입포트(13a, 14a)를 통해 흡입실(26, 27)에, 또한, 마찬가지로 밸브플레이트(13, 14)로 형성된 토출포트(13b, 14b)를 거쳐 토출실(24, 25)에 연결되어 있다.

상기 양실린더 블럭(11,12)의 중앙부에는 크랭크실(31)이 형성되어 있다. 양실린더 블럭(11, 12)의 축구멍(11f, 12f)에는 구동 샤프트(32)가 한쌍의 방사상 베어링(33)을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 구동 샤프트(32)는 도시되지 않은 클러치를 거쳐 차량 엔진 등의 외부 동력원에 의해 회전된다. 상기 구동 샤프트(32)의 중간 외주부에는 캠판으로서의 사판(34)이 끼워맞춤 형성되어 있다. 상기 사판(34)에는 상기 양두 피스톤(28)이 슈(35, 36)를 통해 계류되고, 사판(34)의 회전에 의해 양두 피스톤(28)이 구동 샤프트(32)를 둘러싸도록 배치된 실린더보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)내에서 왕복 운동된다.

상기 사판(34)의 보스부(34a)는 스러스트 베어링(37, 38)을 통해 상기 크랭크실(31)을 형성하는 실린더 블럭(11, 12)의 전후 양측벽면에 지지되어 있다.

상기 크랭크실(31)은 실린더블럭(11, 12)에 형성된 흡입통로(39, 40)에 의해 흡입실(26, 27)과 연결되어 있다. 크랭크실(31)은 실린더 블럭(11, 12)에 형성된 도시되지 않은 흡입 플랜지를 통해, 마찬가지로 도시되지 않은 외부 냉매회로에 접속되어 있다. 또한, 상기 토출실(24, 25)은 밸브플레이트(13, 14) 및 실린더블럭(11, 12)에 형성된 토출통로(41, 42) 및 도시되지 않은 토출 플랜지를 통해 외부 냉매회로에 접속되어 있다.

그리고, 상기 실시예에 있어서는 상기 각 실린더보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)는 모두 그 내경이 동일하게 형성되어 있다. 그리고, 실린더보어(11b, 11c, 12b, 12c)내에 수용되어 있는 2개의 양두 피스톤(28)의 프런트측 및 리어측의 두부는 소정의 길이만큼 절단되어 있다. 따라서, 각 피스톤(28)이 상사점 위치에 도달했을 때에 있어서, 피스톤(28)의 두부단면과 실린더보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 외부단면과의 거리가 실린더보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 배열면내(프론트측에서 11a 내지 11e만, 리어측에서 12a 내지 12e만)에 있어서 피스톤(28)의 두부를 절단한 그룹과 절단되지 않은 그룹과의 사이에서 다르다. 이것에 의해, 각 압축실(29, 30)내의 데드 볼륨의 대소 2개의 다른값으로 설정되어 있다. 여기에서, 데드볼륨이란, 피스톤(28)이 상사점위치에 달했을때의 압축실(29, 30)의 용적인 것이다.

여기에서, 리어측의 각 압축실(30)의 데드 볼륨에 대하여 설명한다.

제1도 내지 제3도에 도시된 바와 같이 실린더 보어(12a, 12d, 12e)에는 두부가 절단되지 않은 양두피스톤(28)이 수용되어 있고, 압축실(30)의 데드볼륨이 작게 되어 있다. 결국, 실린더 보어(12a, 12d, 12e)내에는 데드볼륨의 값이 작게 설정된 소데드 볼륨 압축실(30a)(다른 압축실)이 형성되어 있다. 또한, 실린더 보어(12b, 12c)에는 두부가 절단된 양두피스톤(28)이 수용되어 있고, 압축실(30)의 데드 볼륨이 크게되어 있다. 결국, 실린더 보어(12b, 12c)에는 데드볼륨의 차가 크게 설정된 대데드 볼륨 압축실(30b)이 형성되어 있다. 그리고, 각 실린더 보어(12a 내지 12e)내의 압축실(30)이 대데드 볼륨 압축실(30b)의 그룹과, 소데드 볼륨 압축실(30a)의 그룹으로 구분된다. 또한, 실린더 보어(12b, 12c)의 대데드 볼륨 압축실(30b)이 압축실(30)의 배열방향으로 연속하도록 배치되어 있다.

또한, 상기 대데드 볼륨 압축실(30b)의 데드 볼륨값과, 소데드 볼륨 압축실(30a)의 데드 볼륨값과의 차는 각 그룹내에 있어서의 데드 볼륨값의 차보다 커지도록 설정되어 있다. 상기 실시예에서는 대데드 볼륨 압축실(30b)의 데드 볼륨간에는 차가 없고, 마찬가지로 소데드 볼륨 압축실(30a)의 데드 볼륨간에도 차가 없다. 그리고, 대데드 볼륨 압축실(30b)의 그룹내에 있어서의 최소데드 볼륨(2개도 같은)은 소데드 볼륨 압축실(30a)의 최대 데드 볼륨(3개도 같은)의 2 내지 7배, 바람직하게는 2.5 내지 6배, 더욱 바람직하게는 3 내지 5.5배로 되도록 설정되어 있다.

또한, 상기 각 압축실(30)간에 있어서, 최대 데드 볼륨값과 최소 데드 볼륨값 사이에는 최소 데드 볼륨을 갖는 압축실(30)의 하사점시에 있어서의 용적(이하, 기준 흡입용적으로 한다)을 기준으로하여, 1%이상이고 10%이하의 범위내에 상당하는 차가 존재하도록 설정된다. 또한, 상기 설정치는 3 내지 7%의 범위내가 바람직하고, 3.5 내지 5.5%의 범위내가 더욱 바람직하다. 상기 실시예의 압축기에서는 상기 기준 흡입용적을 예를들면 20㏄로서, 대데드 볼륨 압축실(30b)에 있어서는 소데드 볼륨 압축실(30a)에 비교하여, 데드볼륨이 예를들면 0.8㏄ 확대되어 있다. 상기 데드 볼륨의 변경량은 상기 기준 흡입용적의 4%에 상당한다.

게다가, 상기 양두 피스톤(28)은 그 프런트측 및 리어측의 절단량이 동일하게 되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 한 개의 양두 피스톤(28)에 대하여 그 프런트측의 압축실(29)의 데드 볼륨과 리어측의 압축실(30)의 데드볼륨이 같은 크기로 되어있다. 바꿔 말하면, 양두 피스톤(28)을 통해 구동 샤프트(32)의 축선방향에 대향하는 실린더 보어(11a)내의 압축실(29)과, 실린더 보어(12a)내의 압축실(30)은 동일한 크기의 데드 볼륨으로 되도록 설정되어 있다. 마찬가지로, 실린더 보어(11b와 12b, 11c와 12c, 11d와 12d, 11e와 12e)에 있어서도, 각각의 압축실(29)과 압축실(30)의 데드볼륨은 동일한 크기로 되어 있다. 따라서, 프런트측의 대데드 볼륨 압축실(29b) 및 소데드 볼륨 압축실(29a)의 배치는 리어측의 대데드 볼륨 압축실(30b) 및 소데드 볼륨 압축실(30a)의 배치와 구동 샤프트(32)의 회전방향에 있어서 마찬가지로 된다.

다음에, 상기와 같이 구성한 왕복 운동형 압축기에 대하여 작용을 설명한다.

차량 엔진등의 외부 구동원에 의해 구동 샤프트(32)가 회전되면, 크랭크실(31)내의 사판(34)이 회전되며, 슈(35, 36)를 통해 복수의 양두피스톤(28)이 실린더 보어(11a 내지11e, 12a내지 12e)내에서 왕복 운동된다. 상기 양두 피스톤(28)의 운동에 의해, 도시하지 않은 외부 냉매회로로부터 흡입 플랜지를 거쳐서 크랭크실(31)에 인도된 냉매가스는 크랭크실(31)로부터 흡입통로(39, 40)를 거쳐서 흡입실(26, 27)에 인도된다. 양두 피스톤(28)이 상사점으로부터 하사점을 향하는 재팽창·흡입행정에 있어서는 압축실(29, 30)의 압력저하에 따라 흡입밸브(17a, 18a)가 개방되고, 흡입실(26, 27)내의 냉매가스는 흡입포트(13a, 14a)를 통과하여 압축실(29, 30)내에 흡입된다.

다음에, 양두 피스톤(28)이 하사점으로부터 상사점을 향하는 압축·토출행정에 있어서는 압축실(29, 30)내의 냉매가스는 압축된다. 그리고, 냉매가스가 소정의 압력에 달하면, 고압의 압축 냉매가스가 토출밸브(19a, 20a)를 밀어 젖히어, 토출포트(13b, 14b)를 거쳐서 토출실(24, 25)로 토출된다. 또한, 토출실(24, 25)내의 압축 냉매가스는 토출통로(41, 42) 및 도시하지 않은 토출플랜지를 거쳐서 외부 냉매회로를 이루는 응축기, 팽창밸브, 증발기에 공급되고, 차량실내의 공기조절에 제공된다.

그리고, 제9도에 도시된 바와 같이 데드 볼륨이 균일의 10기통 타입의 양두 피스톤식 압축기에 있어서는 각 압축5실의 압축반력의 위상은 프런트측의 총합과 리어측의 총합으로 180° 어긋난 것으로 된다. 여기에서, 각 압축실의 압축반력의 총합의 고속 푸리에 변환 해석에 의해서 얻어지는 회전 n차 성분으로서의 회전 10차 성분은 구동 샤프트(32)의 1회전분의 시간에 있어서 동일 변위를 10회 즉, 짝수회 반복하는 규칙 바른 파형을 갖고 있다. 이 때문에, 회전 10차 성분의 프런트측의 총합의 위상과 리어측의 총합의 위상이 일치하고, 각 압축실의 압축반력에 유래하는 토오크 변동의 회전 10차 성분은 완전히 중첩되어, 구동 샤프트(32)와 도시하지 않은 클러치 사이의 비틀림 진동의 가진력의 주성분이 된다.

상기의 경우, 회전 n/2차 성분으로서의 회전 5차 성분은 구동 샤프트(32)의 1회전분의 시간에 있어서 동일변위를 5회 즉, 홀수회 반복하는 것으로 되어 있다. 상기 회전 5차 성분은 프런트측의 총합과 리어측의 총합간에 180° 위상의 어긋남이 있어, 상호 서로 부정하고 있다.

여기에서, 상기 회전 10차 성분을 저감하기 위해, 양두 피스톤(28)의 프런트측과 리어측으로 데드 볼륨을 다르게 한 경우에는 제8도에 도시된 바와 같이 회전 10차 성분은 프런트측의 총합과 리어측의 총합으로 위상에 어긋남이 생기어 감소된다. 그렇지만, 회전 5차 성분도 회전 10차 성분과 같이 프런트측과 리어측으로 위상의 어긋남이 생기어, 새롭게 중첩부분이 발생한다. 이 때문에, 토오크 변동의 회전 5차 성분이 새로운 소음의 발생요인으로 되는 것이 있다.

이것에 대하여, 상기 실시예의 압축기에서는 프런트측 및 리어측에 있어서, 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨값이 크게 2개의 그룹을 이루도록 변경되어 있다. 그리고, 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)이 압축실(29, 30)의 배열방향에 연속하도록 배치되어 있다. 상기 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경에 따라, 그들의 압축실(29, 30)의 용적과 압력과의 추이 곡선이 각각 다른 것이 된다. 즉, 제4도에 도시된 바와 같이 데드 볼륨이 작은 것과 데드 볼륨이 큰 것과의 사이에는 재팽창 행정 및 압축행정에 있어서, 압축실(29, 30)내의 압력변화의 타이밍에 차가 생긴다. 또한, 압축행정에 있어서의 과압축시의 압력에 대하여도 차가 생긴다.

이것에 의해, 제5도에 도시된 바와 같이 데드볼륨이 작은것과, 데드볼륨이 큰 것과의 사이에서는 1개의 압축실(29, 30)당 압축 토오크의 추이곡선에 있어서, 토오크의 피크위치에 차가 생긴다. 이 때문에, 제6도에 도시된 바와 같이 10개분의 압축실(29, 30)의 압축 토오크를 중첩한 압축기 전체의 압축 토오크에 관해서는 데드 볼륨을 변경하지않은 경우와 비교하여, 데드볼륨을 변경한 경우에는 토오크 변동 곡선의 규칙성이 없어지는 동시에, 전체 레벨이 저하한다. 따라서, 제7도에 도시된 바와 같이 압축반력의 총합의 고속 푸리에 변환해석에 의해 얻어지는 기통수에 대응한 토오크 변동의 회전 10차 성분이 감소된다.

그런데, 일반적으로 압축기를 구성하는 각 부품의 제조오차는 각각 다르게되어 있고, 모든 제품에 있어서 맞붙음 공차를 같게 하는 것은 곤란하다. 상기 맞붙음 공차에 의한 데드 볼륨의 변동량은 각 부품의 가공 정밀도로부터 최대로 견적하였다고 해도, 상기 기준 흡입용적에 대하여 1%에 만족되지 않은 정도인 것이다. 이것에 대하여, 상기 실시예의 압축기에서는 상기 최대 데드 볼륨 값과 최소 데드 볼륨값 사이에, 기준 흡입용적의 4%에 상당하는 차가 존재하고 있다. 이 때문에, 상기맞붙음 공차를 고려하더라도, 상기 데드볼륨의 변경이 확보된다. 또한, 이정도의 데드 볼륨의 확대량은 압축기의 압축효율을 대단히 저하시키지 않는 것이다.

또한, 한 개의 양두피스톤(28)의 프런트측의 압축실(29)과 리어측의 압축실(30)과의 데드 볼륨이 동일하게 되도록 형성되어있다. 이 때문에, 회전 5차 성분은 그 프런트측의 총합과 리어측의 총합과의 사이에 180° 위상의 어긋남이 유지된 채로 되어, 상호 서로 부정하여 소멸한다.

이상과 같이 같이 구성된 상기 실시예에 의하면, 이하의 우수한 효과가 있다.

(a) 프런트측 및 리어측에서, 각각 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨값이 크게 2개의 그룹을 갖도록 변경되어 있다. 그리고, 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)이 압축실(29, 30)의 배열방향에 연속하도록 배치되어 있다. 이것에 의해서, 10기통 타입의 양두 피스톤식 압축기에 있어서, 비틀림 진동의 가진력으로 되는 토오크 변동의 주성분인 회전 10차 성분이 감소된다. 따라서, 상기 비틀림 진동에 의해서, 압축기 및 그에 접속되는 보기등의 공진현상에 의한 소음이 발생이 감소되어, 차량실내의 소음 레벨이 저하된다.

(b) 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)의 데드 볼륨값과, 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)의 데드볼륨값과의 차가, 각 데드볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 데드 볼륨값의 차보다 커지도록 설정되어 있다. 그리고, 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)의 데드볼륨은 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)의 데드 볼륨의 2 내지 7배, 바람직하게는 2.5 내지 6배, 더욱 바람직하게는 3 내지 5.5배가 되도록 형성되어 있다. 또한, 최대 데드 볼륨값과 최소데드 볼륨값과의 차가, 최소 데드 볼륨을 갖는 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)에 있어서의 기준 흡입용적의 4%에 상당하도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 실시예의 압축기에서는 맞붙음 공차를 고려하더라도, 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경이 확보되는 동시에, 그 데드 볼륨의 변경에 의한 압축기의 압축성능의 저하를 낮게 억제할 수 있다.

(c) 한 개의 양두 피스톤(28)의 프런트측의 압축실(29)과 리어측의 압축실(30)과의 데드 볼륨이 동일하게 되도록 형성되어있다. 이 때문에, 회전 5차 성분은 그 프런트측의 총합과 리어측의 총합이 상호 서로 부정하여 소멸한다. 따라서, 상기 (a)항 및 (b)항의 효과와 동시에, 토오크 변동의 회전 10차 성분을 감소하면서, 회전 5차 성분의 발생을 억제할 수 있다.

(d) 대데드 볼륨 압축실(29b, 30b)의 데드 볼륨의 설정이 양두 피스톤(28)의 양단면을 절단함으로써 행해지고 있다. 이 때문에 데드 볼륨의 설정에 있어서, 그 설정치의 허용폭을 크게할 수 있게 되어, 각 압축실(29, 30)의 데드볼륨의 변경을 용이하게 확보할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제10도에 도시된 바와 같이, 제2실시예에서는 대데드 볼륨을 갖는 실린더 보어(29b)의 양근처에 소데드 볼륨을 갖는 실린더 보어(29a)가 위치하도록 배열되어 있는 점에서 상기 제1실시예와 다르고, 그 밖의 구성은 동일하다. 상기와 같이 대데드 볼륨 압축실의 그룹(29b)과 소데드 볼륨 압축실의 그룹(29a)을 배열한 경우에는 제1실시예와 같이, 10개분의 압축실(29, 30)의 압축토오크를 중첩한 압축기 전체의 압축토오크에 대하여는 데드 볼륨을 변경하지 않은 경우에 비해, 토오크 변동의 규칙성이 없어짐과 동시에 전체의 레벨이 저하하며(제11도 참조). 압축반력의 총합의 고속 푸리에 변환해석에 의해 얻어지는 기통수에 대응한 토오크 변동의 회전 10차 성분이 감소된다(제7도 참조).

또한, 본 발명은 아래와 같이 변경하여 구체화하는 것도 가능하다.

(1) 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경을, 양두피스톤(28)의 두부에 오목부를 설치하여 행하는 것.

(2) 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경을, 양두피스톤(28)의 두부에 홈을 설치하여 행하는 것.

(3) 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경을, 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 내주면에 절결부를 설치하여 행하는 것.

(4) 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경을, 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 길이를 각각 변경하여 행하는 것.

(5) 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨의 변경을, 밸브 플레이트(13, 14)의 판두께를 변경하여 행하는 것.

(6) 각 압축실(29, 30)의 데드볼륨의 변경을, 흡입밸브(17a, 18a)의 판두께를 변경하여 행하는 것.

이상 (1) 내지 (6)과 같이 구성하여도, 간단한 구성으로 각 압축실(29, 30)의 데드 볼륨을 변경할 수 있다.

(7) 본 발명을 상기 실시예의 기재 이외의 기통수, 예를들면 6, 8, 12기통의 양두 피스톤식 압축기에 있어서 구체화하는 것.

(8) 프런트측 및 리어측에 있어서, 대데드 볼륨 및 소데드 볼륨의 각 압축실(29a, 29b, 30a, 30b)의 데드 볼륨값을, 복수 종류로 변경하여, 혹은, 각각 다르도록 형성하는 것. 또한, 상기 데드볼륨의 변경은 임의로 설정된 것이더라도, 피스톤(28) 외의 각부품의 제작 공차에 의해서 자동적으로 설정된 것이라도 좋다.

(9) 데드볼륨의 최소치와 최대치의 차를, 기준 흡입용적의 1%를 하한으로 함과 동시에 10%를 상한으로서 변경하는 것.

(10) 상기 기준 흡인용적을, 상기 각 실시예의 기재 이외의 값으로 설정하는 것.

이상 (7) 내지 (10)과 같이 구성하더라도, 기통수 n에 대응하는 회전 n차 성분을 감소하면서, 회전 n/2차 성분이 홀수차성분인 경우 그 발생을 억제할 수 있다.

(11) 2종류 이상 데드 볼륨의 변경을, 프런트측의 각 압축실(29) 또는 리어측의 각 압축실(30)의 어느 한쪽에서만 행하는 것.

(12) 본 발명을 편두 피스톤식 압축기에 있어서 구체화하는 것.

이상 (11) 및 (12)와 같이 구성하더라도, 기통수 n에 대응하는 회전 n차 성분을 감소할 수 있다.

(13) 본 발명을 웨이브 캠 플레이트 타입의 옹복운동형 압축기에 있어서 구체화하는 것.

(14) 실린더 보어(11a 내지 11e, 12a 내지 12e)의 배열면내에 있어서의 각 압축실의 적어도 2실은 소데드 볼륨 압축실(29a, 30a)의 그룹을 구성하는 것.

상기와 같이 구성하면, 압축실의 용적과 압력과의 추이를 교묘히 변화시킬 수 있고, 비틀림 진동의 가진력인 토오크 변동을 감소할 수 있다.

[발명의효과]

이상 상술된 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하의 우수한 효과가 있다.

실린더 보어의 배열면내에 있어서의 각 압축실의 데드볼륨이 크게 2개의 그룹을 이루도록 변경되어 있다. 따라서, 기통수 n에 대응하는 토오크 변동의 회전 n차 성분이 크게 감소되어, 구동 샤프트- 클러치 시스템의 비틀림 진동의 가진력이 억제된다. 그리고, 압축기 및 그에 접속되는 보기에 있어서, 상기 비틀림 진동에 의해서 여기되는 공진현상이 감소되어, 차량 실내의 소음레벨을 저하시킬 수 있다.

또한, 대데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 최소데드 볼륨값은 소데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 최대데드볼륨값의 2 내지 7배로 형성되어 있다. 더우기, 각 압축실의 최대 데드 볼륨값과 최소데드 볼륨값과는, 기준 흡입용적에 대하여 1%이상이고 10% 이하의 범위내의 차가 존재하고 있다. 이 때문에, 맞붙음 공차를 고려하더라도, 상기 데드 볼륨의 변경을 확보할 수 있다.

또한, 양두 피스톤식 압축기에 있어서는 한 개의 피스톤에 대하여 프런트측의 데드 볼륨과 리어측의 데드 볼륨과는 같은 크기로 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 기통수가 n인 경우의 회전 n/차 성분은 한 개의 피스톤 프런트측과 리어측으로 상호 부정하여 소멸한다. 따라서, 상기의 발명의 효과와 함께, 기통수 n에 대응하는 회전 n차 성분을 감소하면서, 회전 n/2차성분의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, 회전 n차 성분 대책에 의한 새로운 진동발생 요인의 발생이 방지된다.

더우기, 대데드 볼륨 압축실의 데드볼륨의 설정이 피스톤의 형상을 변경함으로써 행해지고 있다. 이 때문에, 데드 볼륨의 설정에 있어서, 그 설정치의 허용폭을 크게 할 수 있어, 각압축실의 데드 볼륨의 변경을 확보할 수 있다.

Claims (10)

1. 하우징(11,12,15)의 내부에 구동샤프트(32)를 지지함과 동시에, 크랭크실(31)을 형성하고, 상기 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블럭(11, 12)에는 상기 구동 샤프트를 둘러싸도록 복수의 실린더 보어(11a∼11e, 12a∼12e)를 설치하고, 상기 실린더 보어내에 피스톤(28)을 왕복 운동가능하게 수용하여 압축실(29, 30)을 구획 형성하고, 상기 구동 샤프트에는 캠판(34)을 일체로 회전 가능하게 장착하고, 그 캠판의 회전에 연동하여 피스톤을 왕복운동시켜, 냉매가스를 압축하게한 왕복 운동형압축기에 있어서, 상기 각 압축실(29, 30)은 각각 데드 볼륨을 갖고, 상기 실린더 보어의 배열면내의 각 압축실중 2실 이상은 동배열면내에 있어서의 다른 압축실보다 상기 데드 볼륨값이 크게 설정된 대 데드 볼륨압축실(29b, 30b) 그룹을 구성함과 동시에, 상기 다른 압축실을 소 데드 볼륨 압축실 그룹으로 구성하고, 상기 대 데드 볼륨 압축실의 데드 볼륨값과 상기 소 데드 볼륨 압축실의 데드 볼륨값과의 차를 각 데드 볼륨압축실의 그룹내에 있어서의 데드 볼륨 값의 차보다 크게 설정한 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 대 데드 볼륨압축실(29b, 30b)이 상기 실린더 보어(12b, 12c)의 배열방향에 연속하게 배열된 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 대 데드 볼륨압축실(29b, 30b)의 양근처에 소 데드 볼륨압축실(29a, 30a)이 위치하게 배치된 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 대 데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 최소 데드 볼륨값은 상기 소 데드 볼륨 압축실(29a, 30a)의 그룹내에 있어서의 최대 데드 볼륨값의 2 내지 7배가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
5. 제1항에 있어서, 상기 각 압축실간에 있어서의 최대 데드 볼륨값과 최소 데드 볼륨값은 최소 데드 볼륨을 갖는 압축실(29, 30)의 하사점시에 있어서의 용적의 1%이상의 차를 갖게한 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
6. 제1항에 있어서, 상기 각 압축실간에 있어서의 최데 데드 볼륨값과 최소 데드 볼륨값은 최소 데드 볼륨을 갖는 압축실(29, 30)의 하사점에서의 용적의 10% 이하의 차를 갖게 한 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
7. 제1항에 있어서, 상기 대 데드 볼륨 압축실의 그룹내에 있어서의 데드볼륨이 각각 다르도록 형성한 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
8. 제1항에 있어서, 상기 실린더 보어(11a∼11e, 12a∼12e)를 전후 대향하게 형성함과 동시에, 상기 피스톤(28)을 양두형으로 구성하고, 전후 양측의 각 압축실에 각각 소정의 데드 볼륨을 형성한 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
9. 제8항에 있어서, 한 개의 양두형의 피스톤(28)에 대해 프론트측의 데드 볼륨과 리어측의 데드 볼륨을 같은 크기로 형성한 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.
10. 제1항에 있어서, 상기 각 압축실의 데드 볼륨은 상기 피스톤의 형상을 변경시킴으로써 형성된 것을 특징으로 하는 왕복 운동형 압축기.

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