KR910001181B1 - 냉매압축기 - Google Patents

냉매압축기

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KR910001181B1
KR910001181B1 KR1019850001082A KR850001082A KR910001181B1 KR 910001181 B1 KR910001181 B1 KR 910001181B1 KR 1019850001082 A KR1019850001082 A KR 1019850001082A KR 850001082 A KR850001082 A KR 850001082A KR 910001181 B1 KR910001181 B1 KR 910001181B1
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기요시 데라우찌
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산덴 가부시끼가이샤
우시구보 모리지
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Description

냉매압축기
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉매압축기의 단면도.
제2도는 회정경사판이 최소의 경사각을 이루고 있는, 제1도의 냉매압축기의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 압축기 10 : 실린더 하우징 어셈블리
11 : 환상케이스 12 : 전단판
13 : 후단판 14 : 밸브판
15 : 구동축 18 : 회전자판
19 : 트러스트 니들 베어링 20 : 레이디얼 니들 베어링
24 : 회전경사판 25 : 코일스프링
26 : 핀 27 : 실린더
28 : 피스톤 30 : 흡입실
31 : 방출실 35 : 통로
37 : 밸로우즈부재 111 : 실린더 블록
112 : 크랭크 실 122 : 환상슬리브
141 : 흡입구 142 : 방출구
371 : 니들밸브
본 발명은 냉매 압축기에 관한 것으로서, 특히 에어컨디셔닝 시스템에서 압축기의 용량조절 기구를 가지는 요동판식 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 에어컨디셔닝 장치에서는 냉방되는 방에 위치한 온도 조절장치의 신호에 따라 압축기가 단속적으로 작동하여 열제어가 수행된다. 일단 실내온도가 원하는 온도까지 떨어지면, 더 이상의 온도변화로 인한 보조 냉각을 하거나 실내온도를 원한는 온도로 계속 유지시키는 데는 에어컨디셔닝 시스템의 냉각용량이 그렇게 클 필요가 없다. 따라서 실내가 원하는 온도까지 냉각된 후에는, 압축기를 단속적으로 작동시킴으로써 압축기의 출력을 제어하는 것이 가장 보편적인 기술이다. 그러나, 이와 같은 압축기의 단속적인 작동은 압축기를 구동시키는 구동장치에 비교적 큰 부하가 단속적으로 가해지게 한다.
자동차의 에어컨디셔너의 압축기에서는, 자동차의 엔진으로부터 전자기 클러치를 통하여 압축기가 구동된다. 이와 같은 자동차 에어컨디셔닝 압축기도 일단 객실의 온도가 원하는 수준까지 떨어지게 되면 상기한 단속적 부하에 관한 문제에 부딪히게 된다. 통상적으로 압축기의 제어는, 자동차 엔진과 압축기를 연결시켜주는 전자기 클러치를 통해서 압축기가 단속작동됨으로써 이루어진다. 따라서, 압축기를 구동하는데 필요한 비교적 큰 부하가 단속적으로 자동차 엔진에 가해지게 된다.
또한, 자동차의 에어컨디셔너의 압축기가 자동차의 엔진에 의해 구동되기 때문에, 구동장치의 회전주파수는 순간순간 변화하며, 이는 엔진의 회전주파수에 비례하여 냉각용량을 변화시킨다. 압축기가 고속으로 구동될때, 에어컨디셔너의 증발기 및 응축기의 용량은 변하지 않기 때문에 압축기는 불필요한 일을 하게된다. 이러한 불필요한 일을 피하기 위해 종래의 자동차 에어컨디셔닝 압축기에서는 자기클러치의 단순작동에 의해 그 용량이 제어되었다. 그러나, 이러한 것도 마찬가지로 자동차 엔진에 단속적으로 가해지는 큰부하를 초래한다.
상기 문제점에 대한 한가지 해결책은, 필요한 냉각량에 따라 압축기의 용량을 제어하는 것이다. 압축기의 용량을 조절하기 위한 구조로서, 미합중국 특히 제3,861,829호에 요동판식 압축기가 개시되어 있다. 상기한 요동판식 압축기는, 다수의 피스톤을 각각 구동시키고 경사면의 경사각을 변화시켜 피스톤 행정길이의 변화를 수행하기 위한 캡회전자 구동장치를 갖추고 있다. 실린더 내부에서 피스톤의 행정길이는 경사면의 경사각에 직접적으로 관계되는 것이므로, 압축기의 배기량이 경사각의 변화에 따라서 용이하게 조절된다.
용량조절기구를 갖춘 종래의 요동판식 압축기는 요동판에 대한 회정방지장치를 구비해야 한다. 공지된 회전방지장치로서 미합중국 특허 제Re.27,844호에 발표된 것이 있다. 상기 특허에 개재된 종래의 회정방지장치에서는, 하나는 요동판의 중심에 고정되어 있고 다른 하나는 하우징에 지지되어 있는 한쌍의 베벨기어와, 각각의 베벨기어의 중심부에 형성된 안치부에 놓여진 볼부재로 구성되어 있다. 따라서 요동판은 볼부재에 지지되고, 베벨기어의 접속에 의해 요동판의 회전이 방지되는 동시에 볼표면을 따른 장동운동이 허용된다. 이러한 용량조절 기구를 갖춘 상기 요동판식 압축기에서는, 필요한 냉각량에 따라 요동판의 경사각이 변화 될 수 있기 때문에, 한쌍의 베벨기어를 회전방지장치로서 사용할 수는 없다.
따라서, 일반적으로 핀-로드를 이용한 경첩연결이 회전방지장치로서 요동판식 압축기에 내장된다. 이러한 기구에서, 요동판은 볼부재 또는 구동축에 지지되지만, 요동판의 하단부에 고정된 핀에 의해서 요동판의 회전이 방지된다. 핀은 압축기 하우징의 내벽에 형성된 축방향 홈에서 미끄럼운동할 수 있게 설치되어 있다. 이러한 배열에서, 핀은 핀과 홈사이에서 상당한 미끄럼 마찰을 일으키면서 홈을 따라 왕복운동함으로서 동력 손실을 유발시킨다. 특히, 요동판의 운동범위에 따라 미끄럼 마찰이 변화되기 때문에 요동판에 전달되어야하는 요동각 속도가 요동판의 경사각 변화중에 균일하지가 않다. 또한, 판에 예기치 못한 힘이 가해지므로 핀과 압축기의 신뢰성이 전체적으로 감소되며, 하우징 내부에 홈이 형성되어야 하기때문에 압축기 하우징이 커야한다.
본 발명의 목적은 첫째, 신뢰성이 높은 회전방지장치를 갖춘 용량조절기구가 내장된 냉매압축기를 제공하기 위한 것이며 둘째, 요동판의 경사각이 변하는 중에 요동판의 각 속도가 균일하게 유지되는 용량조절기구가 내장된 냉매압축기를 제공하기 위한 것이고 셋째, 구조가 간단한 냉매압축기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 냉매압축기는 다수의 실린더를 갖춘 실린더블록 및 실린더블록에 인접한 크랭크실을 구비한 압축기 하우징을 포함한다. 피스톤은, 각각의 실린더 내부에서 미끄럼운동할 수 있게 설치되어 있으며, 입력구동축으로 구동되는 회전경사판에 의해서 왕복운동한다. 구동축은 압축기 하우징에 회전가능하게 지지되어 있다. 베어링에 의해 구동축을 회전가능하게 지지하는 전단판은 크랭크실의 개구에 설치되어 있으며, 하우징의 반대쪽 단부에 설치된 후단판은 냉매흡입실과 방출실을 포함하고 있다. 후단판은 밸브판과 함께 하우징에 설치되어 있다. 크랭크실과 흡입실은 통로에 의해 연결되어 있으며, 통로의 개폐는 제어장치에 의해 조절된다.
회전경사판은 구동축에 장동지지되어 있고, 경첩 연결된 구동축에 의해 구동되어서, 회전경사판의 경사각의 변화가 가능하게 된다. 슈우(shoe)에 의해 각각의 피스톤이 회전경사판에 연결되어 있어서 회전경사판의 회전운동이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 따른 냉매압축기(1)를 도시한 것이다. 압축기(1)는, 한쪽 측면에 있는 실린더블록(111)과 다른쪽 측면에 있는 크랭크실(112)과 같은 공간부분과를 포함하는 환상케이스(11)에 의하여 형성된 실린더 하우징 어셈블리(10),전단판(12), 및 후단판(13)으로 구성되어 있다.
전단판(12)은, 환상케이스(11)의 좌측단 개구부에 설치되어 크랭크실(112)의 좌측단 개구부를 밀폐시키며, 다수의 볼트(도시안됨)에 의해 환상케이스(11)에 고정되어 있다. 후단판(13)과 밸브판(14)은, 다수의 볼트(도시안됨)에 의해 환상케이스(11)의 다른쪽 단부에 설치되어 실린더블록(111)의 단부를 밀폐시킨다. 전단판(12)에 형성된 개구부(121)는 구동축(15)을 수용하기 위한것이며, 전단판(12)의 전단면으로부터 돌출한 환상슬리브(122)는 구동축(15)을 둘러싸고 있어 축밀봉공간(16)을 형성한다. 축밀봉공간(16) 내부에서는 축밀봉어셈블리(17)가 구동축(15)에 끼워져 있다.
구동축(15)은 개구부(121)내부에 설치된 베어링(39)에 의해 전단부판(12)에 회전가능하게 지지되어 있다. 구동축(15)의 안쪽단부에는 회전자판(18)이 구비되어 있으며, 전단판(12)의 안쪽단부면과 이에 인접한 회전자판(18)의 축방향 단부면 사이에 트러스트 니들 베어링(19)이 설치되어 회전자판(18)에 작용되는 축방향 하중을 수용하고 회전운동을 원활하게 해준다. 환상슬리브(122)로부터 바깥쪽으로 뻗어 있는 구도의 바깥쪽 단부는 종래의 폴리장치를 통해서 차량의 엔진에 의해 구동된다. 구동축(15)의 안쪽단부는 실린더블록(111)의 중심부에 형성된 중앙보어(15)의 안으로 뻗어 있으며, 레이디얼 니들 베어링(20)과 같은 베어링에 의해서 회전가능하게 되어 있다. 중앙보어(111a)의 나사산에 나사연결된 조정나사(21)에 의해 구동축(15)의 위치가 조절되며, 스프링(22)이 구동축(15)의 축방향 단부면과 조정나사(21)사이에 설치되어 있다. 구동축(15)과 스프링(22)사이에 트러스트 니들 베어링(40)이 설치되어서 구동축(15)의 회전을 원활하게 해준다.
회전자판(18)과 실린더블록(111)의 안쪽단부 사이에 위치한 구형부쉬(bush)(23)는 구동축(15)상에 미끄럼운동할 수 있게 설치되어 있고, 회전경사판(24)을 장동지지하여 회전운동을 가능하게 한다. 회전자판(18)의 단부면과 구동축(15)을 둘러싸는 부쉬(23)의 축방향단부면 사이에 위치한 코일스프링(25)에 의해 구형부쉬(23)가 항상 실린더블록(111)쪽으로 밀린다.
회전경사판(24)은 경첩연결로 회전자판(18)에 연결되어 있다. 즉, 회전자판(18)은 그 한쪽면으로부터 축방향 바깥쪽으로 돌출한 아암(181)을 가지고 있으며, 회전경사판(24)도 그 한쪽면으로부터 회전자판(18)의 아암(181)을 향해 돌출한 제2아암(241)을 갖추고 있다. 제1도에 도시된 본 실시예에서 제2아암(241)이 회전경사판(24)과 별도로 형성되어 있고, 회전경사판(24)의 한쪽면에 고정되어 있다. 두 아암(181, 241)은 서로 겹쳐져 있으며, 회전자판(18)의 아암(181)을 통해 형성된 장방형구멍(182)과 회전경사판(24)의 제2아암(241)을 통해 형성된 핀구멍(242)안으로 뻗어있는 핀(26)에 의해 서로 연결되어 있어서, 회전자판(18)과 회전경사판(24)이 서로 경첩연결된다. 이러한 구조에서, 핀(26)은 장방형구멍(182)안에서 미끄럼운동하도록 설치되어 있고, 핀(26)이 미끄럼운동함으로써 회전경사판(24)의 경사면의 경사각이 변화될 수 있다.
실린더블록(11)은 환상으로 배열된 다수의 실린더(27)로 구성되고, 그 안에서 피스톤(28)이 미끄럼운동한다. 통상적으로, 5개의 실린더를 포함하지만 이보다 적거나 많은 갯수의 실린더를 구비할 수도 있다. 각각의 피스톤(28)의 연결부분(282)은 회전경사판(24)의 외측 원주부분에 양다리를 걸친 절개부(282a)를 구비하고 있다 회전경사판(24)의 양측면에는, 반구형 트러스트 베어링(29)이 설치되어 있는데 회전경사판(24)의 측면을 따라 미끄럼운동하도록 연결부분(282)의 내면과 마주하여 있다. 구동축(15)이 회전하면 회전경사판(24)의 경사면이 축방향 좌우로 이동하여서 실린더(27)내부의 피스톤(28)을 왕복운동시킨다.
후단판(13)의 형상은 흡입실(30)과 방출실(31)을 형성하도록 되어 있다. 후단판(13)과 함께 실린더블록(111)의 단부에 나사연결된 밸브판(14)은 흡입실(30)과 실린더(27) 사이를 연결하는 다수의 흡입구(141) 및 방출실(31)과 각 실린더(27)를 연결하는 다수의 방출구(142)를 구비하고 있다. 흡입구(141) 및 방출구(142)용의 적합한 리드밸브가 미합중국 특허 제4,011,029호에 개재되어 있다. 실린더블록(111)과 밸브판(14) 사이, 그리고 밸브판(14)과 후단판(13) 사이에는 가스켓(32,33)이 위치하여 실린더블록(111)과 밸브판(14) 및 후단판(13)의 연결면을 밀봉시킨다.
제1도의 하단 우측에 도시된 바와 같이 크랭크실(112)과 흡입실(30)은 통로(35)에 의해 연결되어 있고, 이 통로(35)는 밸브판(14)과 가스켓(32,33)을 통해 형성된 구멍(351) 및 실린더블록(111)에 형성된 보어(352)로 이루어져 있다. 작은구멍(361)이 있는 커플링부재(36)가 크랭크실(112)을 향한 보어(352)의 일단부에 설치되어 있고, 가스가 담겨있고 니들밸브(371)를 구비한 밸로우즈부재(37)가 보어(352)안에 설치되어 있다. 크랭크실(112)과 보어(352)를 연결하는 작은구멍(361)의 개폐는 니들밸브(371)에 의해 조절되며, 밸로우즈부재(37)의 측방향 위치는 보어(352)에 설치된 프레임부재(38)에 의해 결정된다. 적어도 하나의 구멍(381)이 프레임부재(38)에 설치되어 구멍(351)과 보어(352)를 소통시킨다.
작동시에, 구동축(15)이 차량의 엔진에 의해서 폴리장치를 통해 회전되고, 이 구동축(15)과 함께 회전자판(18)이 회전된다. 회전자판(18)의 회전은 경첩연결 기구를 통해 회전경사판(24)에 전달되어서, 회전자판(18)의 회전에 따라서 회전경사판(24)의 경사면이 측방향 좌우측으로 움직인다. 따라서, 회전경사판(24)에 작동적으로 연결된 피스톤(28)이 실린더(27)내에서 왕복운동한다. 피스톤(28)의 왕복운동에 따라 유체입구(도시안됨)로부터 흡입실(30)로 유입된 냉매가스가 각각의 실린더(27)로 유입되어 압축된다. 압축된 냉매가스는 방출구(142)를 통해서 실린더(27)로부터 방출실(31)로 방출된 다음, 유체출구(도시안됨)를 통해서 냉각회로와 같은 외부 유체 회로로 방출된다.
냉매의 열부하가 정해진 수준을 초과하면 흡입입력이 증가한다. 따라서, 이 경우에 밸로우즈부재(37)에 담긴 가스압력이 정해진 열부하수준과 거의 같은 압력으로 결정되면, 밸로우즈부재(37)가 우측으로 밀려져서 구멍(361)을 개방시킨다. 제1도는 이와 같은 상태를 도시한 것이다. 따라서, 크랭크실(112)의 압력은 흡입압력으로 유지된다. 이러한 상태에서, 피스톤의 압축행정중에 가스압축의 반작용력이 회전경사판(24)에 작용하며, 결국 경첩연결기구에 작용한다. 피스톤(28)에 작용하는 반작용력에 의한 모멘트(M1)는 경첩연결기구에 작용되어 시계방향 회전을 야기시킨다. 또한, 회전자판(18)과 구형부쉬(23) 사이에 설치된 코일스프링(25)의 반동력이 상기 M1＞M2가 되면, 장방형구멍(182)의 상단부에 위치한 경첩연결기구의 핀(26)을 중심으로 하여 회전경사판(24)이 회전된다. 따라서, 수직평면에 대한 회전경사판(24)의 경사각이 최대로 된다. 결국, 실린더(27)내의 피스톤(28)의 행정이 최대가 되며, 이것은 압축기의 정상 냉각용량에 해당한다.
반면에, 열부하가 감소하여 냉각용량이 초과되면 흡입실(30)의 압력이 감소한다. 따라서, 밸로우즈부재(27)가 좌측으로 움직여서 니들밸브(371)에 의해 작은구멍(361)이 닫히게 된다. 제2도가 이러한 상태를 도시한 것이다. 이 경우에는 압축 행정중 피스톤(28)과 실린더(27)사이의 틈새를 통해 실린더로부터 크랭크실(112)로 누출된 블로우바이(blow-by)가스가 크랭크실(112)내에 유입되기 때문에, 크랭크실(112)의 압력이 점점 증가하여 압력차가 작아진다. 크랭크실(112)의 압격이 상승하는 중, 모멘트(M3)가 발생되고, 크랭크실(112)의 압력상승에 따라 모멘트(M3) 의 크기가 증가된다. 이러한 모멘트(M3)가 모멘트(M1)와 대립되어서 잠시동안 모멘트(M2,M3)의 총 크기가 모멘트(M1)를 초과한다. 이러한 상황에서, 경첩연결기구의 핀(26)을 중심으로하여 시계반대방향 모멘트가 회전경사판(24)에 작용되고, 따라서 수직평면에 대한 회전경사판(24)의 경사각이 감소되며, 이러한 운동은 핀(26)이 장방형구멍(182)의 하단부에 접촉할때까지 계속된다. 경사각이 감소함에 따라 실린더(27)의 피스톤(28) 행정이 감소되고, 압축기(1)의 용량도 점차 감소한다. 피스톤(28)의 운동이 완전히 멈추면 냉매가스와 윤활유의 흐름도 멈추게 되기때문에, 약간의 피스톤운동을 유지시켜서 압축기(1)를 계속 윤활시켜 주어야 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 피스톤(28)이 회전경사판(24)에 작동적으로 연결되어 실린더(27)내의 왕복운동을 일으키며, 회전경사판(24)은 부쉬(23)에 의해서 구동축(15)에 장동지지되어 있다. 구동축(15)의 회전은, 회전자판(18) 및 흡입실(30)과 크랭크실(112)간의 압력차에 따라 회전경사판(24)의 경사각을 변화시키는 경첩연결기구를 통해 회전경사판(24)에 전달된다. 따라서, 요동판의 회전방지장치가 필요없으며, 경첩연결기구에 의해 회전경사판(24)의 경사각이 용이하게 변화된다.
지금까지 기술한 내용은 본 발명의 이해를 돕기위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 설명한 것이지 본 발명이 상기 기술내용에만 국한된다는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 요지와 그 범위를 벗어나지 않는 한도에서 여러가지 다른 변형 및 그 개조가 가능하다.

Claims (5)

  1. 다수의 실린더를 갖춘 실린더블록 및 이 실린더블록에 인접한 크랭크실을 가지는 압춥기 하우징과, 상기 각각의 실린더내부에 미끄럼운동할 수 있게 설치되며, 입력 구동축으로 구동되는 회전경사판에 의해 왕복운동하는 피스톤과, 상기 입력구동축을 회전가능하게 지지하는 베어링을 포함하며 상기 압축기 하우징의 일단부에 설치된 전단판과, 흡입실 및 방출실을 가지며 상기 압축기 하우징의 타단부에 설치된 후단판과, 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 소통시키며 밸브수단에 의해 그 개폐가 제어되는 통로수단과를 구비한 냉매압축기에 있어서, 상기 회전경사판이 구형부쉬에 의해서 상기 입력구동축에 장동지지되어 있으며, 상기 크랭크실의 압력변화에 따라 상기 회전경사판의 경사면의 경사각을 변화시킬 수 있는 경첩연결기구를 통해서 상기 회전경사판이 상기 입력구동축으로 구동되는 것을 특징으로 하는 냉매압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력구동축의 내측단부에 회전자판이 구비되어 있으며, 상기 경첩연결기구에 의해 상기 회전경사판이 상기 회전자판과 연결되는 것을 특징으로 하는 냉매압축기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 경첩연결기구에는 상기 회전자판과 상기 회전경사판으로부터 돌출하여 서로 겹쳐있는 한쌍의 아암부분이 구성되어 있으며, 상기 아암부분중의 하나를 통해 형성된 장방형구멍과 다른하나의 아암부분을 통해 형성된 핀구멍만으로 뻗은 핀이 있는 것을 특징으로 하는 냉매압축기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 회전자판과 상기 구형부쉬 사이에 설치된 코일스프링이 상기 부쉬를 상기 실린더블록쪽으로 밀어주는 것을 특징으로 하는 냉매압축기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 실린더내부에서 왕복운동하도록 설치된 실린더형 헤브부분 및 상기 회전경사판의 외측 원주부분에 양다리를 걸치고 있는 절개부를 갖춘 연결부로 구성되어 있으며, 상기 회전경사판이 슈우(shoe)에 의해 상기 피스톤의 상기 연결부에 작동적으로 연결된 것을 특징으로 하는 냉매압축기.
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