KR20000013545U - 압축기의 기동쇼크 완화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 압축기 초기 기동시 실린더보어를 개방하여 기냉매의 압축력을 낮추고 압축기의 계속되는 동작에 기냉매의 온도가 상승할 경우 플레이트 밸브상에 형성된 토출구가 정상적으로 동작하여 압축기 초기기동을 감소시키는데 있다.

본 고안은 한 쌍의 실린더블록의 단부에 각각 밸브플레이트를 개재하여 고정시킨 프런트 및 리어하우징과, 실린더블록에 형성되며 각각 피스톤을 수용하는 복수의 실린더보어와, 상기 하우징에 각각 구획 형성된 흡입실 및 토출실과를 구비하고, 상기 피스톤의 왕복동에 의해 냉매가스를 흡입실에서 실리더보어 내의 압축실에 흡입하여 압축한 후, 상기 밸브플레이트에 형성된 토출구를 통해 토출실내로 토출하는 구성의 피스톤식 압축기에 있어서, 상기 각각의 밸브플레이트의 토출구 전방에 냉매가스의 온도에 감응하는 형상기억합금으로 이루진 토출밸브를 포함하며; 상기 토출밸브는 압축기 초기 기동시 냉매가스의 온도가 저온일 때 상기 토출구를 개방하고, 반대로 냉매가스의 온도가 설정온도 이상으로 상승할 경우 상기 토출구를 폐쇄함으로써 냉매가스의 압축력에 의해 개폐가 이루어지도록 함을 특징으로 한다.

Description

압축기의 기동쇼크 완화장치

본 고안은 차량공조용의 피스톤식 압축기에 관한 것으로, 특히 상기 압축기에 적용되는 기동쇼크 완화장치에 관한 것이다.

일반적으로 고정용량형의 양두피스톤식 압축기에서는 양두형의 피스톤이 실린더블록에 형성된 실리더보어내에 각각 수용되어 있다.

흡입실 및 토출실은 프론트하우징 및 리어하우징에 각각 구획 형성되어 있다. 그리고 흡입실내의 냉매가스는 상기 피스톤의 왕복동작에 의해 실리더보어내에 흡입되어 압축되며, 압축실내로 토출된다.

여기에서 상기 양두피스톤식 압축기에서는 토출구에 각 실린더보어에 대응하여 밸브플레이트에 각각 형성되어 있다. 고정형의 토출밸브는 상기 토출구에 대응하여 설치되어 있고, 냉매가스의 흡입시에는 토출밸브가 닫히게 되며, 냉매가스의 토출시에는 열리게 된다.

이러한 압축기는 압축기의 전방에 설치된 전자클러치에 전원이 인가됨에 따라 차량엔진등의 외부구동원과 연결되어 압축기내의 피스톤이 왕복 운동도록 되어 있으며, 초기 구동시 압축기의 압축부하가 급격하게 상승한다.

특히 차량 탑재형태에 있어서, 이 급격한 압축부하의 변화가 부하토크의 변동으로 하여 차량엔진 등의 외부구동원에 전달되어 차량엔진등의 회전수의 변동이 야기 될 수도 있으며, 압축기 고온의 원인이 되기도 한다. 이 회전수의 변동은 온/오프 쇼크로 불리며, 체감 필링의 악화를 초래하였다.

또한 압축기의 기동에 있어서, 실린더보어내로 흡입된 액냉매에 압축력이 작용되는 것이다. 압축기가 액압축상태로 되면 피스톤에 큰 압축부하가 작용하여 충격적인 진동이나 소음이 발생하는 문제가 있다.

이러한 점을 감안하여 일본국 공개특허번호 평 9-217680호에서는 기동쇼크 완화장치를 구비한 압축기를 제안하고 있다.

즉, 제1제어실은 스풀의 전면측에 형성되고, 크랭크실과 연결되어 있다. 제2제어실은 스풀의 배면측에 형성되고, 압력공급통로를 통해 프론트측 압축실과 연통되어 있다. 가동토출변은 리어측 토출구에 대응되어 있다. 스풀은 압축기의 기동에 대해 제2제어실에 프론트측 압축시에서의 압력이 공급되는 것에 의해 가동토출변을 작용위치에 배치시킨다. 또한 스풀은 압축기의 정지에 의해 제2제어실의 압력이 프론트측 압축실에 의해 가동토출변을 부작용위치에 배치된다.

이러한 압축기의 정지에서 가동토출변을 부작용위치에 배치시킴으로써 압축기의 기동에서 가동토출변이 작동위치로 이동될 때 까지의 수초 정도, 가동토출변이 대응된 압축실에 있어서는 통상의 압축작동이 일어나지 않는다. 따라서 압축기의 기동시에 있는 압축부하는 서서히 상승되고, 클러치의 접속시에는 체감 필링의 악화나 냉매압의 압축에 기인한 기동쇼크나 소음의 발생이 저감된다.

그러나 상기 종래기술에 있어서는 가동토출변이 리어측 토출구에 대응되어 있어 압축기의 동작과 정지에 대응하므로, 초기 압축기 기동시 냉매가 불안정한 상태, 즉, 충분한 냉매압축이 이루어지 않은 상태에서도 가동토출변이 동작하므로 초기 기동쇼크를 억제하는데 어려움이 있다.

본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축기 초기 기동시 실린더보어를 개방하여 기상냉매의 압축력을 낮추고 압축기의 계속되는 동작에 기상냉매의 온도가 상승할 경우 플레이트 밸브상에 형성된 토출구가 정상적으로 동작하여 압축기 초기기동시 기동쇼크를 감소시키는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 한 쌍의 실린더블록의 단부에 각각 밸브플레이트 등을 개재하여 고정시킨 프런트 및 리어하우징과, 실린더블록에 형성되며 각각 피스톤을 수용하는 복수의 실린더보어와, 상기 하우징에 각각 구획 형성된 흡입실 및 토출실을 구비하고, 상기 피스톤의 왕복동에 의해 냉매가스를 흡입실에서 실리더보어 내의 압축실에 흡입하여 압축한 후, 상기 밸브플레이트에 형성된 토출구를 통해 토출실내로 토출하는 구성의 피스톤식 압축기에 있어서, 상기 각각의 밸브플레이트의 토출구 전방에 냉매가스의 온도에 감응하는 형상기억합금으로 이루진 토출밸브를 포함하며; 상기 토출밸브는 압축기 초기 기동시 냉매가스의 온도가 저온일 때 상기 토출구를 개방하고, 반대로 냉매가스의 온도가 설정온도 이상으로 상승할 경우 상기 토출구를 폐쇄함으로써 냉매가스의 압축력에 의해 개폐가 이루어지도록 함을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 양두피스톤식 압축기의 종단면도,

도 2는 밸브플레이트가 체결된 상태의 프런트 하우징을 바라본 정면도,

도 3는 밸브플레이트가 체결된 상태의 리어하우징을 바라본 정면도,

도 4는 본 고안의 밸브플레이트 부분의 요부 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50,51;실린더블록 52;실린더보어

58;프런트하우징 59;리어하우징

60,61;밸브플레이트 68;토출실

70,71;토출밸브

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 설명한다. 도 1은 본 고안에 따른 압축기의 종단면도이고, 도 2와 도 3은 각기 밸브 플레이트, 흡입 및 토출밸브를 갖는 본 고안의 프런트 하우징 및 리어하우징의 정면도이고, 도 4는 토출밸브의 요부 확대단면도 이다.

본 고안에 따른 왕복 피스톤형의 압축기는 전방 실린더블록(50)과 후방 실린더블록(51)을 가지며, 이 실린더블록(50,51)은 축상으로 상호 결합되어 실린더블록 어셈블리를 형성한다. 실린더블록 어셈블리는 프런트 하우징(58) 및 리어하우징(59)내에 수용되며, 실린더블록 어셈블리와 프런트 및 리어하우징(58,59)사이에 개재되는 전방 및 후방 밸브 플레이트(60,61) 그리고 하우징(58,59)에 의해 양단부가 폐쇄된다.

프런트 및 리어하우징(58,59)과 전방 및 후방 실린더블록(50,51)에는 관통홈이 형성되어 있어 관통볼트(64)에 의해 단단히 결합된다. 결합된 실린더블록 (50, 51)은 축상의 중앙에 중심보어(57,57a)를 갖으며, 이 중심보어에는 구동축(65)이 결합된다. 구동축 주위에는 스러스트 베어링(57b,57c)이 결합되어 구동축의 회전을 원활하게 해준다.

실린더블록 어셈블리에는 다수의 실린더보어(52), 예로 다섯 개의 전방 실린더보어 및 동축상에 제공되는 다섯 개의 후방 실린더보어가 제공된다. 이 실린더보어는 구동축(65) 주위의 동일 원주상에 방사상으로 배치된다. 대향하는 각각의 실린더보어(52)에는 다섯 개의 양두피스톤(53)이 삽입되어 반구 형상의 슈(56)에 의해 구동축(65)과 결합된 사판(54)과 맞물려 사판(54)의 회전에 의해 실린더보어(52)내에서 왕복동한다.

결합된 실린더블록(50,51)의 중앙에는 크랭크실(55)이 제공되고, 크랭크실(55)에 사판(54)이 수용된다. 사판(54)은 구동축(65)에 장착이 되어 구동축(65)의 회전에 따라 회전하게 되며, 그에 따라 실린더보어(52)내에 있는 양두피스톤(53)이 왕복운동을 하게 된다. 실린더보어(52)내에 있는 각각의 피스톤(53)이 왕복운동을 함에 따라 냉매가스의 흡입 및 토출이 이루어지게 된다.

프런트 하우징(58)과 리어하우징(59) 각각에는 전방 토출실(68)과 후방 토출실(69)이 형성되며, 그 외곽에는 전방 흡입실(74) 및 후방 흡입실(75)이 각각 형성된다. 전방 밸브 플레이트(60) 및 후방 밸브 플레이트(61)는 각각 전방 흡입구 (78)와 후방 흡입구(79)를 가짐으로써 흡입실(74,75)과 개개의 실린더보어(52)사이에 유체의 소통이 이루어진다.

전방 밸브 플레이트(60) 및 후방 밸브 플레이트(61)는 각각 전방 토출구(72)와 후방 토출구(73)를 가짐으로써 토출실(68,69)과 개개의 실린더보어(52) 사이에 유체의 소통이 이루어진다. 즉, 흡입구(78,79)는 저압의 냉매가스가 개개의 실린더보어(52)로 유입되게 함으로써 양두피스톤(53)의 압축행정에 의해 압축된다. 그리고 토출구(72,73)는 고압의 압축된 냉매가스가 실린더보어(52)로부터 양두피스톤(53)의 압축행정에 의해 토출실(68,69)로 토출되도록 한다.

흡입구(78,79)는 각기 전방 및 후방 밸브 플레이트(60,61)의 내면, 즉 실린더블록 어셈블리와 접면하는 면과 접면하고 있는 리드밸브(76a,77a)를 갖는 전방 및 후방 흡입밸브(76,77)에 의해 폐쇄되어 있다. 마찬가지로 토출구(72,73)는 전방 및 후방 밸브 플레이트(60,61)의 외면, 즉 프런트 및 리어하우징(58,59)과 접면하는 면과 접면하고 있는 리드밸브(76a,77a)를 갖는 전방 및 후방 토출밸브(70,71)에 의해 폐쇄되어 있다.

흡입 및 토출밸브(76,77,70,71)의 리드밸브(76a,77a,70a,71a)들은 양두피스톤(53)의 왕복 운동에 의해 각기 대응하는 흡입구(78,79) 및 토출구(72,73)로부터 이격되게 되며, 그에 따라 각각의 흡입구와 토출구들을 개방시키게 된다.

도 4는 본 고안에 따른 압축기 기동쇼크를 완화하기 위한 수단으로 밸브플레이트 부분의 확대단면도이다. 여기서 토출밸브(70,71)는 형상기억합금으로 이루어져 있으며, 이 토출밸브(70,71)는 개스킷(80)상의 밸브안착부에 밀착되어 일정한 온도로 세팅되어 있다. 토출밸브(70)(71)가 세팅된 온도보다 냉매가스의 온도가 낮을 경우 실린더보어(52)를 개방하고, 냉매가스가 세팅된 온도보다 높을 경우 정상적으로 원래의 성형시의 모양으로 복원되어 실린더보어(52)를 폐쇄시킨다.

따라서 냉매가스가 토출밸브(70,71)의 세팅온도보다 높을 경우 압축된 냉매가스는 정상적으로 상기 토출밸브(70,71)를 밀면서 토출실(68)로 토출된다.

토출밸브(70,71)의 세팅온도는 통상적인 압축기 초기 기동시 냉매가 안정되는 온도인 약 50℃이하의 온도에서 실린더보어(52)를 개방하고, 50℃이상일 경우에는 정상적으로 실린더보어(52)를 폐쇄시켜 냉매가스의 압축력에 의해 개방된다.

형상기억합금은 통상 티탄-니켈합금이나 알루미늄 합금 등에서는 고온에서 성형한 것을 실온에서 변형을 시켜도 가열하면 순간적으로 원래의 성형시의 모양으로 복원되는 성질이 있는 것으로, 본 고안에서는 압축기 초기 기동시 냉매가 불안정한 상태에서 토출구(72)로 자연방출되게 개방함으로써 초기 기동시 발생하는 기동쇼크를 현저히 감소시킬 수 있다.

더욱이 본 고안은 압축기의 기동쇼크를 줄임과 동시에 냉매가스의 압축온도를 상승시키기 위한 프런트나 리어측 토출밸브중 어느 한 쪽이 빨리 복원되도록 각각각의 세팅온도를 설정하도록 하고 있다.

실린더블록(50,51)의 외주면과 프런트 및 리어하우징(58,59)의 내주면 사이에는 소정의 틈새(67,67a)이 형성되며, 실린더블록(50,51)의 외주벽에는 절취된 부분(도시되지 않음)이 제공된다.

그리고, 관통볼트(64)가 체결되는 관통홈(62,62a)중 일부는 관통 볼트의 직경보다 크게 형성이 되어 있으므로 관통 볼트가 체결된 상태에서 냉매가스의 이동을 위한 축방향으로 흡입통로가 실린더블록(50,51)에 형성된다. 실린더블록(50,51)에 형성되는 흡입통로에 대응하여 밸브 플레이트(60,61) 및 흡입밸브(76,77)에는 마찬가지의 호울이 형성된다.

따라서, 냉매 유입구(96)로부터 유입된 냉매는 실린더블록(50,51)의 절취된 부분을 통해 크랭크실(55)로 유입된다. 크랭크실(55)로 유입된 냉매는 흡입통로를 통해 프런트 하우징(58) 및 리어하우징(59) 각각의 전방 흡입실(74)과 후방 흡입실(75)로 흡입된다. 그런 다음, 피스톤(53)의 압축행정에 의해 전방 및 후방 흡입밸브(76, 77)의 리드밸브(76a,77a)가 개방됨으로써 각각의 실린더보어내로 냉매가스가 흡입된다.

도 2,3을 참조하면, 프런트 및 리어하우징(58,59)의 저면 중앙 부분에는 소정 두께를 가지고 저면으로부터 직상방으로 돌출되는 다변형의 전방 내벽(82,83)이 형성된다. 이 전방 내벽(82,83)은 소정 길이 만큼 연장되어 그 상면에서 전,후방 밸브 플레이트(60,61)와 접면하게 된다.

전방 내벽(82)의 일단부에는 이송 토출구(91)가 전방 내벽(82)으로부터 연장되어 형성된다. 전방 내벽(82) 및 프런트 하우징(58)의 내주벽에 의해 전방 토출실(68) 및 전방 흡입실(74)이 제공된다.

후방 내벽(83)의 일단부에는 연장부(93)가 형성되고, 후방 내벽(83) 및 리어하우징(59)의 내주벽에 의해 후방 토출실(69) 및 후방 흡입실(75)이 제공된다.

리어하우징(59)의 토출실(69) 내에는 토출실(69)로 토출된 냉매가스를 압축기 외부로 배출시키기 위해 유출실(92)과 연통되는 토출관(89)이 형성되는데, 이 토출관(89)의 일단부는 토출실(69)내에 소정 길이만큼 연장되며 타단부는 유출실(92)에 연결된다.

이와 같이 구성된 압축기는 냉매가스가 냉매 유입구(96)를 통해 크랭크실(55)로 유입된 다음 흡입통로들을 통해 전방 및 후방 흡입실(74,75)로 흡입된다. 흡입실(74,75)에 저장된 냉매가스는 피스톤(53)의 왕복 운동에 따라 전방 및 후방 흡입밸브(76,77)의 리드밸브(76a,77a)이 개폐되고 그에 따라 전방 및 후방 흡입구(78,79)를 통해 개개의 실린더보어(52)로 흡입된다.

피스톤(53)의 압축 행정에 의해 압축된 냉매가스는 전방 및 후방 토출밸브(70,71)의 리드밸브(70a, 71a)의 개폐에 의해 전방 및 후방 토출구(72,73)를 통해 개개의 실린더보어(52)로부터 전방 및 후방 토출실(68,69)로 토출된다. 리어하우징(59)의 토출실(69)로 토출된 냉매가스는 토출관(89)를 지나 유출실(92) 및 토출구(98)을 통해 압축기 외부로 배출된다.

이때, 압축기 초기 기동시 피스톤(53)에 의해 압축된 가스냉매는 저온의 불안정한 상태이기 때문에 형상기억합금으로 이루어진 토출밸브(70)는 밸브플레이트(60)에 형성된 토출구(72)를 개방하여 압축된 가스냉매를 토출시(68)로 자연방출시키고, 반대로 시간이 흘러 냉매가 안정되면서 온도가 상승할 경우 토출구(72)를 폐쇄시켜 정상적인 압축냉매의 압력에 의해 개방된다.

여기서 본 고안은 압축냉매의 안정화 온도를 50℃로 보았을 때의 토출밸브(70)의 세팅온도를 설정하였으며, 이것은 구체적인 실험결과에 의해 토출밸브(70)의 세팅온도를 설정할 수 있음은 당연할 것이다.

한편, 프런트 하우징(58)의 토출실(68)로 토출된 냉매가스는 이송 토출구(91)와 실린더블록(50,51)에 형성된 토출통로(90)를 통해 리어하우징(59)의 유출실(92)로 이송된다. 유출실(92)은 토출구(98)과 연통되어 있으므로 유출실(92)로 이송된 냉매가스는 토출구(98)을 통해 냉매 유출구(97)로 배출된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 실린더보어의 출구를 폐쇄하는 밸브플레이트의 냉매가스 토출구를 소정온도에서 복원하는 형상기억합금 대체하여 압축기 초기 기동시 냉매가 불안정한 상태에서 밸브플레이트의 토출구를 개방하여 기동쇼크를 방지하고, 냉매가스가 정상적인 온도로 상승할 경우 밸브플레이트의 토출구을 폐쇄하여 냉매가스의 압력에 의해 토출될 수 있도록 하고 있다.

Claims (2)

1. 한 쌍의 실린더블록의 단부에 각각 밸브플레이트를 개재하여 고정시킨 프런트 및 리어하우징과, 실린더블록에 형성되며 각각 피스톤을 수용하는 복수의 실린더보어와, 상기 하우징에 각각 구획 형성된 흡입실 및 토출실과를 구비하고, 상기 피스톤의 왕복동에 의해 냉매가스를 흡입실에서 실리더보어 내의 압축실에 흡입하여 압축한 후, 상기 밸브플레이트에 형성된 토출구를 통해 토출실내로 토출하는 구성의 피스톤식 압축기에 있어서,

   상기 각각의 밸브플레이트의 토출구 전방에 냉매가스의 온도에 감응하는 형상기억합금으로 이루진 토출밸브를 포함하며;

   상기 토출밸브는 압축기 초기 기동시 냉매가스의 온도가 저온일 때 상기 토출구를 개방하고, 반대로 냉매가스의 온도가 설정온도 이상으로 상승할 경우 상기 토출구를 폐쇄함으로써 냉매가스의 압축력에 의해 상기 토출구의 개방이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 압축기의 기동쇼크 완화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프런트와 리어측 토출밸브중 어느 한 쪽의 토출밸브가 빨리 복원되도록 서로 세팅온도를 다르게 설정함을 특징으로 하는 압축기의 기동쇼크 완화장치.