KR940011712B1 - 클러치레스 콤프레서 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

클러치레스 콤프레서

제1도는 본 발명의 클러치레스 콤프레서의 통로 개폐밸브가 개방시의 단면도.

제2도는 폐색시의 단면도.

제3도는 압력제어밸브의 구성도.

제4도는 유출구멍부의 확대도.

제5도는 종래예로서 인용한 클러치레스 콤프레서의 단면도.

제6도는 제5도의 클러치레스 콤프레서에 구비된 압력제어기구 부분의 상세도.

제7도는 본 발명의 클러치레스 콤프레서 작동시의 압력, 토오크의 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

77 : 토출실 78 : 흡입실

80 : 통로개폐장치 81 : 압력제어밸브

89 : 크랭크실 90 : 유출구멍

본 발명은 자동차용 냉방장치에 제공되는 클러치레스 콤프레서에 관한 것이다.

현재, 자동차의 차실 냉방장치에 사용되는 냉매 콤프레서는, 전자 클러치를 개재하여, 벨트로 직접 엔진에 의해 구동된다.

즉, 콤프레서의 운전이 필요한 때에는, 전자 클러치의 피일드코어에 통전하고, 아아마튜어로 호칭되는 마찰판을 회전하는 로우터풀리에 자력에 의해 흡착시켜 콤프레서의 샤프트에 구동력을 전달한다. 한편, 불필요한 경우에는, 통전을 정지시키고, 로우터풀리만을 공회전시키는 방식이다.

최근, 콤프레서 자체에서 냉방능력이 가변으로 구조의 냉매 콤프레서가 실용화되어 왔다. 그중에서도 요동사판식(搖動斜板式)콤프레서는, 크랭크실내의 압력을 변화시킴으로서 피스톤의 스트로우크를 5-100%로 광범위하게 변화시킬 수 있어, 높은 능력 제어효율을 가진다.

그리고, 이 요동사판식 콤프레서를 베이스로해서, 종래의 전자 클러치를 사용하지 않는 구조의 소위 클러치레스 콤프레서가 여러가지 고안되어 있다(예를 들면 일본국 특개소 62-191673). 제5도는 그 일예이다.

이 종래예에서는, 요동판(1)이 수용된 크랭크실(2) 내부의 압력을 조정해서 상기 요동판의 경사각을 변화시키므로서, 토출용량을 가변할 수 있도록 구성한 가변용량형 요동판식 압축기에 있어서, 제6도에 표시한 바와 같이 상기 크랭크실(2)과 흡입압실(3)을 연통하는 서로 독립된 제1통로(4) 및 제2통로(5)와, 상기 크랭크실(2)과 토출압실(6)을 연통하는 제3통로(7)와, 상기 제1통로(4)에 개재장치되고 또한 상기 흡입압실(3)의 압력이 소정 설정치 이하인때 밸브폐쇄하고, 또한 소정설정치 이상으로 되면 밸브개방하여 상기 제1통로(4)를 개재해서 상기 크랭크실(2)과 상기 흡입압실(3)을 연통하는 압력제어밸브(8)와, 상기 토출압실(6)의 압력이 소정 설정치 이하로 되면 상기 제1통로(4)를 폐색하는 동시에 상기 제2 및 제3통로(4),(5)를 개방하고 또한 상기 토출압실(6)의 압력이 상기 소정 설정치 이상으로 되면 상기 제1통로(4)를 개방하는 동시에 상기 제2 및 제3통로(4),(5)를 폐색하는 절환밸브(9)와, 상기 제2통로(5)에 개재장치되고 또한 이 제2통로(5)의 단면적이 상기 제3통로(7)의 단면적보다 작게되도록 조르는 드로틀기구를 구비한 것을 특징으로 한 가변용량형 요동사판식 콤프레서이다.

클러치레스 콤프레서가 실용화되기 위한 필요조건을 열거하면, 하기 내용을 생각할 수 있다.

① 전자 클러치가 붙은 콤프레서와 동등 콤프레서의 신뢰성, 내구성이 보증될 것

② 상시 운전되어도 연간을 통한 연비의 저하가 없을 것

③ 전자 클러치를 제거하는 대신에 부가하는 부품이 형상적, 코스트적으로 불리하게 되지 않을 것

이들의 조건에 대하여, 현재 고안되어 있는 방법은, 어느것이나 실현성이 적다. 예를 들면, 상술한 종래예에서는 크랭크실의 압력제어구성의 복잡성에 더하여, 콤프레서 내부부품의 윤활방법등 의문점이 많고 실현할려면 수많은 개량이 필요하다고 사료된다.

이와같이 클러치레스 콤프레서를 실현하기 위해서는, 보다 소형이고 저코스트인 부품의 부가만으로, 콤프레서 내부부품의 마모, 누러붙음, 시일성 열하등을 방지하는 윤활문제를 해결하지 않으면 안된다. 또는, 냉방장치가 불필요한 경우에도 운전되기 때문에, 그때의 냉방능력이나 부하동력은 극히 작은 값으로 억제할 수 있는 구조가 요구된다. 본 발명은 이들 제조건에 대하여, 만족을 주는 구조, 시방의 클러치레스 콤프레서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 클러치레스 콤프레서는 요동판이 수용된 크랭크실과 흡입행정의 실린더실내의 차압을 제어하므로서, 요동판의 경사각을 연속적으로 변화시켜 피스톤의 최대 스트로우크를 가변으로한 클러치레스 콤프레서에 있어서, 콤프레서의 흡입실에 접속되는 흡입관 또는 흡입실에의 입구부에 통로개폐장치를 설치하는 동시에, 콤프레서의 크랭크실과 흡입실을 연통하는 유출구멍의 통로단면적 A를 0.5<A<1.8mm²의 범위로 설정하고, 또한, 토출실과 크랭크실은, 흡입실의 압력이 어떤 설정치 이하에서 연통가능한 압력제어밸브가 구비된 구성이고, 콤프레서에의 구동력전달을 풀리를 개재하여 상시 외부로부터 행할 수 있는 것으로 구성한다.

본 발명의 클러치레스 콤프레서는, 요동판이 수용된 크랭크실과 흡입행정의 실린더실내의 차압을 제어하므로서, 요동판의 경사각을 연속적으로 변화시키고 피스톤의 최대 스트로우크를 가변으로한 요동사판식 가변용량 콤프레서에 있어서, 콤프레서의 흡입실에 접속되는 흡입관 또는 흡입실에의 입구부에 통로개폐장치를 설치하는 동시에, 콤프레서의 크랭크실과 흡입실을 통로단면적 A가 0.5<A<1.8mm²의 드로틀미세관으로 상기 연통시키고, 또한 토출실과 크랭크실은 흡입실의 압력이 어떤 설정치 이하로 되면 밸브 개방되는 압력제어밸브가 구비된 구성이며, 콤프레서가 통상의 운전상태에서는 상기 통로개폐밸브는 개방된다. 그리고, 콤프레서로부터의 토출이 불필요한 경우에는 상기 통로개폐밸브는 폐색된다. 그 결과 흡입실의 압력은 저하하고, 상기 압력제어밸브는 개방하여, 크랭크실에 고압가스가 유입해서 크랭크실의 압력은 상승하는 동시에 요동판은 경사각이 최소치방향으로 이행한다. 이렇게 해서, 피스톤의 스트로우크는 최소치가 되고, 소요토오크는 극히 작은 값이 된다. 그리고, 토출실로부터 각 접동부를 개재해서 크랭크실에 또 크랭크실로부터 드로틀부인 유출구멍을 통과하여 흡입실로 흐르는 가스흐름이 발생하는데 필요한 극히 작은 피스톤의 왕복운동에 의해, 콤프레서 내부는 윤활되는 구성으로 되어 있다.

이하, 도면을 사용해서 상세히 본 발명의 일실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 클러치레스 콤프레서의 전체구조도이다. (51)은 샤프트이며, 풀리(52)를 개재해서 외부로부터 구동력을 받아 상시 회전한다. 상기 샤프트(51)에는 위치결정용의 긴구멍(53)이 배설된 돌기부(54)를 가진 드라이브플레이트(55)가 압입되어 있다. (56)은 회전저어널이고 상술한 드라이브플레이트쪽에 1쌍의 돌기부(57)가 있으며, 상기 드라이브플레이트(55)의 돌기부(54)를 사이에 두면서, 상기 긴구멍(53) 및 1쌍의 돌기부(57)를 통과하는 위치결정용핀, (58)에 의해 매달려서 회전한다. 한편, 회전저어널(56)은 중앙부에 1쌍의 평면벽을 가진 개공부를 가지고, 상술한 샤프트(51)와 동축에서 축방향으로 슬라이드 가능한 샤프트슬리이브(59)가 그 속에 배설된다. 그리고, 샤프트슬리이브(59)에는 축선상에 1쌍의 위치결정용구멍(60)이 있으며, 그 속에 삽입되는 위치결정용 피벗핀(61)을 개재하여, 상기 회전저어널(56)의 동작을 규제하고 있다. 즉, 회전저어널(56)은 상기 드라이브플레이트의 긴구멍(53)과 샤프트슬리이브(59)의 위치결정용 구멍(60)의 2점에 의해 동작이 규제되면서, 샤프트(51)에 대하여 경사각도가 가변인 기구로 되어 있다.

다음에 회전저어널(56)의 반대 드라이브플레이트쪽에는 요동판(62)이 있으며, 드러스트베어링(63)과 레이디얼 베어링(64)이 베어링지지하고 있다. 상기 요동판(62)의 주위에는 양끝에 자재이음을 가진 복수의 로드(65)가 코오킹되어 있다. 또 외주부의 1개소에는 요동판(62)의 회전을 규제하는 회전방지기구체(66)가 배설되어 있고, 안내판(67)에 의해 요동판(62)은 회전이 저지되어 있다.

상술한 로드(65)의 타단부에는 피스톤(68)이 자재이음을 개재해서 배설되어 있다. 이 복수의 피스톤(68)은 실린더(69)에 복수개 배설된 원통형상의 실린더보어(70)내를 각각 왕복운동 가능하다. (71)은 밸브판이고 실린더쪽에 흡입밸브(72) 반대쪽에 토출밸브(73) 및 토출밸브누름(74)이 볼트·너트(75)에 의해 고정되어 있다. (76)은 리어커버이고, 중앙부는 토출실(77), 주변부는 흡입실(78)이 형성되어 있다.

상술한 요동판(62)등의 기구부는 프런트커버(79)에 내장되고, 상기 샤프트(51)는 이 프런트커버(79)와 실린더(69)의 양자에 의해 드러스트 및 레이디얼방향으로 베어링 지지되어 있다.

다음에 가변용량기구부에 대해서 설명한다. (80)은 흡입실(78)에의 입구부에 설치된 통로개폐용의 전자밸브이다. 또 리어커버(76)내에는 압력제어밸브(81)로 배설되어 있다. 제3도에는 그 상세도이다. (82)는 다이아프램로서 안쪽에는 흡입실(78)의 압력이 도입되고, 애부에는 대기압이 작용하는 구조이며, 흡입압력이 어떤 설정치 이상에서는 밸브폐쇄상태이나, 설정치 이하로 되면 다이아프램(2)에 연결된 미는 막대(83)가 강구(鋼球)(84)을 밀어올린다. 그러면, 토출실(77)내의 고압가스의 일부가 압력공급부(85)로부터 샤프트(51)내의 통로(86) 및 레이디얼베어링(87)이나 드러스트베어링(88)의 틈새를 통과한 후 크랭크실(89)에 유입된다. 제4도에 표시한 (90)은 실린더(69)에 형성된 유출구멍이며, 상술한 흡입실(78)에 상시 연통하는 유체저항이 큰 미세관이다. 한편, 샤프트(51)의 외주부에는 샤프트슬리이브(59)과 드러스트베어링(88)새에 끼인 코일형상의 바이어스프링(91)이 배설되어 있으며, 회전저어널(56)의 경사각이 증대하는 방향으로 부세되어 있다.

다음에 동작에 대해서 설명한다.

요동사판식 콤프레서에서는 샤프트(51)의 회전과 동시에 경사각을 가진 회전저어널(56)이 운동하고, 그것에 따라 요동판(62)이 요동운동한다. 그 결과, 각 피스톤(68)은 왕복운동하고, 냉매가스를 흡입, 압축, 토출한다. 통상은 이 작용에 의해 요동판(62)은 경사각이 증가하는 방향으로 가스압을 받는다. 그리고, 가변 용량형에 있어서는, 크랭크실(89)의 압력이 통상의 흡입압으로부터 상승하고, 어떤 값이상으로 되면 경사각이 감소되는 방향으로 힘이 작용하기 시작하는 것을 이용해서, 바이어스 스프링(91)의 힘을 보조적으로 사용하여, 크랭크실(89)의 압력을 연속적으로 상승시키므로서, 경사각이 연속적 또한 원활하게 감소되는 기구가 형성되어 있다.

본 발명의 클러치레스 콤프레서는 상술한 요동사판식 가변용량기구의 기본동작에 더하여, 상술한 흡입실(78)에의 입구부에 설치한 통로개폐용의 전자밸브(80)의 동작에 따른 상태의 변화에 대해서 상세히 설명한다. 전자밸브(80)는 통상의 냉방운전시에는 밸브개방상태가 유지된다. 그리고, 콤프레서는 종래의 가변용량 동작을 행한다.

즉, 콤프레서의 흡입압력이 어떤 설정치 이상에서는, 회전저어널(56)은 최대경사각의 상태에서 회전하기 때문에, 피스톤(68)은 최대 스트로우크까지 냉매가스를 흡입하고, 콤프레서의 최대토출량의 운전이 이루어진다. 그리고, 흡입압력이 어떤 설정치보다도 내려가면 압력제어밸브(81)가 개방하여, 크랭크실(89)의 압력이 상승해서 회전저어널(56)의 경사각이 감소하는 방향으로 작용하기 시작한다. 그리고 결과로서 흡입압력은 설정치인 일정압력으로 유지되고, 냉방능력은 회전수의 변화에 관계없이 일정치가 되는 동시에 계절에 따른 적절한 냉방능력으로 제어된다. 또, 소요토오크는 토출압력의 감소와 피스톤스트로우크의 감소에 의해, 가변용량기구가 없는 콤프레서에 비해, 대폭적인 감소를 얻게되어, 시스템으로서 효율이 높은 냉동사이클이 달성된다.

다음에, 냉방운전이 불필요한 경우의 동작에 대해서 설명한다.

이 경우에는, 제2도에 표시한 바와 같이 상술한 전자밸브(80)는 폐색상태가 된다. 그러면, 콤프레서는 흡입이 저지되기 때문에, 흡입실(78)의 압력은 급저하하고, 크랭크실(89)의 압력과의 차압이 발생하는 동시에, 압력제어밸브(81)가 개방되기 때문에 크랭크실(89)의 압력은 고압가스의 유입에 의해 상승한다. 그 결과, 회전저어널(56)의 경사각은 최소치의 방향으로 이동하고, 바이어스 스프링(91)과의 힘의 균형위치인 최소경사각 상태로 된다. 그리고, 소요토오크는 최소스트로우크화와 토출의 감소에 의한 토출압력의 저하에 의해 최대스트로우크 운전시의 수 %의 값으로 된다. 실제의 실험결과를 제7도에 표시한다. 이 도면에서, 토출실(77), 크랭크실(89), 흡입실(78)은 어떤 차압이 유지되어 있으며, 확실히 유체의 흐름이 발생하고 있는 것을 알 수 있으며, 콤프레서내의 접동부는 상술한 토출실(77)로부터의 유입 가스에 의해 윤활된다.

상기 구성에 있어서의 포인트의 하나는, 흡입실(78)과 크랭크실(89) 사이의 미세관으로부터 구성된 유출구멍(90)이며, 양자간에 회전저어널(56)의 경사각을 최소치로 하기 위한 차압을 발생시키기 위하여 어떤 범위의 유체저항이 필요하다. 그 범위는, 또 한쪽의 한도인 최소스트로우크부터 최대스트로우크에 회복할때의 소요시간으로부터 실험적으로 결정되었다. 본 시스템의 실험의 결과, 유출구멍(90)의 통로단면적 A는, 크랭크실(89)의 크기가 1리터 정도이면, 0.5<A<1.8mm²인 것이 판명되었다.

본 발명의 클러치레스 콤프레서는 요동사판식의 가뵨용량형 콤프레서에 있어서, 흡입실에의 냉매입구통로에 간단한 전자밸브등의 개폐장치를 설치하고, 크랭크실과 흡입실간에 통로단면적 A가 0.5<A<1.8mm²의 범위의 유출구멍으로 하고, 고압실과 크랭크실의 연통로에 흡입압력이 어떤 설정치 이하에서 개방하는 압력 제어밸브를 구비한 구성이며, 통상의 가변용량 기능에 더하여, 냉방운전 불필요시에는 상기 개폐장치를 폐색으로 하므로서, 냉방능력은 0이고 소요토오크는 극히 작은 값으로 유지하면서, 콤프레서의 내부는 냉매의 유동에 의한 윤활이 이루어진다. 이 결과, 매우 내구성, 신뢰성에 뛰어나고, 손실동력이 적은 그리고 염가하고도 경량의 클러치레스 콤프레서를 실현할 수 있다.

Claims (4)

1. 크랭크실과; 상기 크랭크실과 접속된 실린더와; 피스톤을 가진 상기 크랭크실내의 요동판과, 상기 피스톤은 상기 실린더내에서 이동하도록 배치되며; 상기 피스톤을 상기 실린더내에서 이동시키기 위하여 상기 요동판을 요동시킬 수 있도록 또한 상기 실린더내에서 상기 피스톤의 이동량을 변동시키기 위하여 상기 요동판이 가변경사각을 갖도록 상기 요동판을 상기 크랭크실내에 장착하는 수단과; 상기 피스톤의 흡입 행정을 위해 상기 실린더와 유체연통된 흡입실과, 상기 흡입실은 흡입구를 가지며; 상기 피스톤의 토출행정을 위해 상기 실린더와 유체연통된 토출실과; 상기 흡입실을 개폐하기 위하여 상기 흡입구에 배치된 통로개폐수단과; 상기 요동판의 경사각을 조정하기 위하여 상기 흡입구가 통상의 냉방운전시에 상기 통로개폐수단에 의해 개방될 때 상기 흡입실의 압력이 소정치 이하일 때에 상기 토출실을 상기 크랭크실과 유체연통시키기 위하여 상기 토출실과 상기 크랭크실 사이에 접속된 압력제어밸브수단과; 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 유체연통시키는 유출구멍과, 상기 유출구멍은 소정의 단면적의 통로를 가지며; 상기 요동판을 구동하는 구동수단과, 상기 구동수단은 벨트풀리를 포함하며, 또한 상기 장착수단은 상기 벨트풀리에 직접 접속된 로우터리샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치레스 콤프레서.
2. 제1항에 있어서, 상기 통로개폐수단은 전자밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 클러치레스 콤프레서.
3. 제1항에 있어서, 상기 유출구멍의 상기 통로의 상기 소정의 단면적은 0.5mm²보다는 크고 1.8mm²보다는 작은 것을 특징으로 하는 클러치레스 콤프레서.
4. 제1항에 있어서, 상기 요동판의 경사각을 조정하기 위하여 상기 흡입구가 상기 통로개폐수단에 의하여 폐색되고, 상기 흡입실내의 압력이 소정치 이하로 감소될 때에 상기 압력제어밸브수단은 또한 상기 토출실과 상기 크랭크실을 유체연통시키는 것을 특징으로 하는 클러치레스 콤프레서.

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