KR960000089B1 - 용량 가변기구를 구비한 요동판식 압축기 - Google Patents

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산덴 가부시기가이샤
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Abstract

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Description

용량 가변기구를 구비한 요동판식 압축기
제1도는 용량 가변 기구를 구비한 종래의 요동판식 압축기의 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 용량 가변 기구의 단면도.
제3도는 본 발명의 한 실시예에 따른 용량 가변 기구를 구비한 요동판식 압축기의 단면도.
제4도는 제3도에 도시된 제어 밸브의 단면도.
제5도는 제3도에 도시된 전자기 작동기의 단면도.
제6도는 제3도에 도시된 제어 밸브 기구와 전자기 작동기를 구비하는 용량 가변 기구의 단면도.
제7도는 종래의 용량 가변기구 또는 본 발명의 용량 가변 기구를 가지는 요동 판식 압축기에서 냉각되는 온도와 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프.
제8도는 제1도에 도시된 요동판식 압축기의 단면도.
제 9 도는 제6도에 도시된 것을 변경한 용량 가변 기구의 횡단면도.
제10도는 본 발명의 또 다른 실시예의 따르는 요동 판식 압축기의 부분 단면도.
제11도는 제10도에 도시된 진공 작동기의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 실린더 3, 32 : 클랭크 챔버
6 : 구동축 9 : 로우터
12 : 요동판 17,45 : 제어 밸브 기구
36 : 구동축 41 : 흡인 챕버
42 : 유출 챔버 43 : 피스톤
173,452 : 벨로우즈
본 발명은 자동차 공기 조화기용 요동판식(wobble plate type) 압축기, 특히 냉각시키는데 효과적인 특성을 가지는 용량 가변 기구를 구비한 요동판식 압축기에 관한 것이다.
자동차 공기 조화기에 사용하기에 적절한 용량 가변 기구를 구비한 요동판식 압축기의 한 구조가 미합중국 특허 제3,861,829호에 기재되어 있다. 상기 압축기의 요동판 경사각의 변화는 크랭크 챔버내의 압력을 조절함으로써, 즉, 피스톤의 후방에 부가된 가스 압력을 조절함으로써 이루어진다.
제1도는 종래의 요동 판식 압축기의 구조가 도시되어 있다. 상기 압축기는 다수의 실린더(22)를 가지는 실린더 블록(2)과 클랭크 챔버(3)를 가지는 압축기 하우징 (1)과, 밸브판(5)을 통하여 실린더 블록(2)의 한쪽 단부상에 장착되어 있는 실린더 헤드(4)를 구비하고 있다. 구동축(6)은 관형 연장부(11)상에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 상기 관형 연장부는 베어링(7)을 통하여 압축기 하우징(1)의 다른 단부상에 형성되어 있고, 구동축(6)의 내말단부는 베어링(8)을 통해서 실린더 블록(2)의 중심 구멍(21)상에 회전 가능하게 지지되도록 크랭크 챔버(3)내에 연장되어 있다.
로우터(9)는 구동축(6)상에 고정되어 있고, 상기 로우터(9)의 단부는 힌지 기구(91)를 통해서 경사진판(10)에 연결되어 있으므로써, 상기 경사판(10)은 판(10)의 경사각을 변화시키는 동안 로우터(9) 및 힌지 기구(91)과 함께 구동된다. 경사판(10)의 경사면은 그 위에 회전가능하게 지지되어 있는 요동판(12)의 표면에 가까이 있으며, 트러스트베어링(13)은 경사판(10)의 경사면과 요동판(12)사이에 배치되어 있다. 가이드 바아(14)는 압축기 하우징(1)의 한단부와 실린더 블록(2)을 연결하기 위해서 크랭크 챔버(3)내에서 축방향으로 뻗어 있다. 요동판(12)의 하단부는 요동판(12)의 어떠한 회전 운동도 방지하면서 가이드 바아(14)를 따라 왕복 운동을 할 수 있도록 상기 가이드 바아(14)와 결합된다.
여러개의 피스톤(15)이 각각의 실린더(22)내에 활주 가능하게 끼워져 있으며,연결 로드(16)를 거쳐 요동판(12)에 연결된다. 실린더 헤드(4)는 흡인 챔버(41)와 배출 챔버(42)로 분할된다.
제2도에 정밀하게 도시되어 있는 제어 밸브 기구(17)는 흡인 챔버(41)내에 배치되어 있으며, 크랭크 챔버(3)를 흡인 챔버(41)와 연통시키는 제 1 채널(18)의 개폐를 제어한다. 상기 제어 밸브 기구(17)는 제 1 케이싱(171)과, 제 1 케이싱(171)의 한쪽 단부면상에 고정되어 있는 제 2 케이싱(172) 및 제 1 케이싱(171)의 내부 공간내에 배치되어 코일 스프링(174)에 의해서 재위치에 유지되어 있는 벨로우즈 (bellows)(173)를 구비한다. 상기 벨로우즈(173)는 그 외측단부에서 밸브부(173a)를 구비하며, 코일 스프링(도시되지 않음)은 벨로우즈(173)내에 배치되어 상기 벨로우즈(173)의 확장 및 수축을 제어한다. 제 1 케이싱(171)은 흡인 챔버(41)를 제 1 케이싱(171)의 내부와 연통시키기 위해서 그 외주변부에 구멍(171a)을 가지고 있다. 제 2 케이싱(172)은 제 1 채널(18)을 통해 흡입 챔버(41)와 연통되는 제 2 채널(172a) 및 제 1 채널(18)과 제 2 채널(172a)을 통해 제 1 케이싱(171)의 내부를 크랭크 챔버(3)와 연통시키는 제 3 채널(172b)을 구비한다.
그러므로, 크랭크 챔버(3)와 흡입 챔버(41)는 제어 밸브(17)를 통해서 서로 연통될 수 있다.
제어 밸브 기구(17)의 작동은 하기에 기술될 것이다. 흡인 챔버(41)안의 압력이 기설정된 값을 초과한다면, 제 1 케이싱(171)내의 벨로우즈(173)는 수축하여, 상기 밸브부(173a)를 도면에서 왼쪽으로 이동시킨다. 따라서, 제 3 채널(172b)의 구멍이 개방되고, 크랭크 챔버(3)가 제 1 채널(18), 제 2 채널(172b) 및 제 3 채널(172b)을 거쳐서 흡인 챔버(41)와 연통된다. 그러므로, 크랭크 챔버(3)내의 압력, 즉 피스톤에 추가된 배압(rear pressure)이 감소되고, 그럼으로써, 요동판(12)의 경사각이 증가된다. 결과로서, 피스톤(15)의 행정량(stroke volume)이 증가되고, 또한 압축기의 용량이 증가된다.
역으로, 흡입 챔버(41)내의 압력이 설정된 값 이하이면, 제 1 케이싱(171)내의 벨로우즈(173)가 확장되어 밸브부(173a)를 도면의 오른쪽으로 이동시킨다. 따라서, 제 3 채널(172b)의 구멍이 폐쇄되고, 크랭크 챔버(3)와 흡인 챔버(41)사이에 연통이 단절된다. 그러므로, 크랭크 챔버(3)안의 압력이 실린더(22)로부터의 가스 누출에 의해 점진적으로 증가되므로써, 피스톤(15)에 대한 배압이 증가되어, 요동판(12)의 경사각이 감소된다. 결과적으로, 피스톤(15)의 행정량이 감소되고, 압축기의 용량이 감소된다.
상술된 압축기가 구비된 자동차 공기 조화 장치에 있어서, 자동차 내의 열적 부하가 크고 자동차의 고추진과 같은 엔진의 고회전 구동상태에서 압축기가 처음으로 시동 된다면, 압축기의 흡인 챔버내의 압력이 제어 기구의 기설정된 값까지 빠르게 감소되며, 그러므로, 압축기의 용량제어 기구는 자동차 내에 있어 온도의 불충분한 감소에도 불구하고 작동된다. 그러므로, 상기 압축기에 있어서의 냉각 특성은 용량 가변 기구가 없는 종래의 요동판식 압축기와 비교하여 좋지 않다.
본 발명의 중요한 목적은 자동차내의 온도를 더 적절하게 제어할 수 있는 용량 기구를 구비한 요동판식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 냉각 특성을 가지는 용량 기구를 구비한 요동판식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 요동판식 압축기는 여러개의 실린더를 가지는 실린더 블록과, 실린더 블록에 인접한 크랭크 챔버를 가지는 압축기 하우징을 구비한다. 피스톤은 각각의 실린더내에 활주 가능하게 설치되어, 구동기구에 의해 구동되는 회전 사판(swash plate)에 의해 왕복 운동하며, 피스톤의 행정은 크랭크 팸버내의 압력 변화에 의해 변화한다. 전단부 판재는 압축기 하우징상에 장착되어, 상기 구동 기구를 회전 가능하게 나누며, 크랭크 챔버와 흡인 챔버 사이를 연결하기 위해서 하우징을 관통하는 통로가 형성되어 있다. 용량가변 제어 수단은 상기 통로의 개폐를 제어하기 위해 후단부판재상에 배치되어 있으며, 상기 용량 가변 제어 수단은 압축기의 냉각제 압력의 변화에 따라 통로를 개폐하기 위해 밸브 요소의 운동을 제어하기 위한 제 1 밸브 제어수단과, 제 1밸브 수단에 연결되어 제 1 밸브 수단의 운동에도 불구하고 상기 통로를 강제적으로 개방하는 제 2 밸브 제어 수단을 구비한다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 다른 측면들은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 통한 다음의 상세한 설명으로 이해될 것이다.
제3도에는 본 발명의 한 실시예에 따른 용량 가변 기구를 구비한 요동판식 압축기의 구조가 도시되어 있다. 상기 압축기는 크랭크 챔버(32)와 실린더 블록(33)을 가지는 압축기 하우징(31)과, 고정 벨트(도시되지않음)에 의해 밸브판(35)을 거쳐 실린더 블록(33)의 한쪽 단부에 부착된 실린더 해드(34) 및 전단부판재(30)를 구비한다.
구동축(36)은 그 한쪽 단부에서 베어링(301)을 통해서 전단부판(30)내에 회전 가능하게 지지되어, 실린더 블록(33)의 중심 구멍(331)내로 연장되어 있다. 상기 구동축(36)의 다른 단부는 중심 구멍(331)내의 베어링(332)을 통해서 실린더 블록(33)내에 회전 가능하게 지지되어 있다.
로우터(37)는 구동축(36)의 바깥 말단부상에 고정적으로 배치되어, 힌지기구 (39)를 통해서 경사판(38)에 연결되어 있으며 상기 경사판(38)은 구동축(36)의 외부면상에 축방향으로 이동 가능하게 배치되어 있으며, 로우터(37)와 함께 회전하고 상기 힌지 기구(39)는 로우터(37)의 구멍(371)과, 경사판(38)의 종방향 구멍(381)내에 고정된 핀(391)을 구비하며, 상기 핀(391)의 다른 단부는 경사판(38)을 축방향으로 작동시키기위해서 종방향 구멍(381)내에 이동 가능하게 설치되어 있다.
요동판(40)은 경사판(38)의 표면에 근접하여 위치하며, 베어링(383)을 거쳐서 경사판(38)의 관형부(382)의 외부면상에 방사상으로 지지되어 있으며, 트러스트니들 베어링(55)이 경사판(38)상의 경사면 요동판(40)사이에 배치되어 있고, 요동판(40)의 하단부는 요동판(40)이 어떠한 회전 운동도 하지 못하게 하면서 가이드 바아(56)를 따라서 왕복 운동할 수 있도록 가이드 바아(56)와 결합된다.
여러개의 피스톤(43)이 각각의 실린더(333)내에 왕복 운동 가능하게 설치되고, 상기 각각의 피스톤(43)은 각각의 연결 로드(44)를 통해서 요동판의 다른 단부에 연결되어 있으며, 실린더 헤드(34)는 흡인 챔버(341)와 배출 챔버(342)로 분할되고, 각각의 챔버(341,342)는 입구 또는 출구 포트(도시되지 않음)를 거쳐서 냉각제 순환로와 연통되어 있다.
제어 밸브 기구(450는 실린더 블록(33)의 공동(334)에 배치되어 공동(334)과 크랭크 챔버(32)를 연통시키는 채널(335)의 구멍에 개폐하도록 제어한다. 브래킷 (47)을 거쳐 제어 밸브 기구(45)의 한쪽 단부에 연결되어 있는 전자기 작동기(46)는 흡인 챔버(341)로 돌출되어 있다.
제4도에는 제어 밸브 기구(45)의 구조가 도시되어 있다. 상기 제어 밸브 기구 (45)는 채널(335)과 구멍(451b)을 통해서 케이싱(451)의 내부를 크랭크 챔버(32)와 연통시키기 위해 그 주변부에 구멍(451a)을 가지고 있는 컵형의 케이싱(451)과, 상기 케이싱(451)내부에 배치된 벨로우즈(452)를 구비하며, 0-링(453)은 공동(334)의 내부면과 제어 밸브 기구(45)의 바깥주변면 사이의 밀봉을 위해 케이싱(451)의 외부면상에 배치되어 있다. 상기 벨로우즈(452)는 그 상단면상에 부착되어 벨로우즈(452)의 작동점을 조정하기 위한 조절나사(452a)와, 하단면상에 고정된 밸브 요소(452a)를 구비하고 있다. 상기 구조에 있어서, 크랭크 챔버(32)와 흡인 챔버(341)사이의 연통은 제어 밸브 기구(45)의 작동에 따라서 제어된다.
제5도에는 작동기(46)의 구조가 도시되어 있다. 상기 작동기(46)는 내부에 전자기 코일 (463)이 배치되어 있으며 연결 프레임(462)에 연결되는 상기 케이싱(461)과, 케이싱(461) 및 연결 프레임(462)의 중심 구멍내에 축방향으로 활주 가능하게 연장된 작동기 핀(464)을 포함한다. 상기 연결 프레임(462)은 공동(462a)과 그 외부면상에 형성되어 있는 나사부(462b)를 가지고 있다. 핀(464)은 코일 스프링(465)의 되튐강도를 수용하기 위한 연결 프레임(462)의 공동(462a)내에 배치되어 있는 방사상 플랜지부(464a)와 저자기 코일(463)에 잔류가 공급될 때 전자기 코일(463)로 이끌리는 전기자(armature portion)(464b)를 갖는다.
제6도에는 제어 밸브 기구(45)와 전가기 작동기(46)를 구비하는 개선된 용량 가변 기구의 구조가 도시되어 있다. 제어 밸브기구 (45)와 전자기 작동기(46)는 브래킷(47)에 의해 연결되어 있으며, 브래킷(47)은 케이싱(471)의 내부와 흡인 챔버(341)를 연통시키기 위한 구멍(471a)을 구비한 컵형태의 케이싱(471)과, 연결 프레임(462)의 나사부(462b)를 수용하도록 형성된 구멍(471b)을 구비한다. 컵형태의 케이싱(471) 구멍(472)은 케이싱(451)의 나사부(451c)상에 나사 결합되어 있다. 제어 밸브 기구(45)와 전자기 작동기(46)각각의 나선(451c,462b)를 고정시킴으로써 브래킷(47)에 의해서 서로 연결된다.
제어밸브 기구(45)와 전자기 작동기(46)의 작동으로 말하면, 제어 밸브 기구(45)는 크랭크 챔버(32)안의 압력을 검출하여 흡인 압력을 동일하게 하도록 작동한다. 즉, 흡인 챔버(341)내의 압력이 기설정값을 초과한다면, 벨로우즈(452)가 수축하여, 케이싱(451)이 구멍(451b)이 개방된다. 따라서, 흡인 챔버(341)는 실린더 블록(33)내에 형성된 채널(335)을 통해서 크랭크 챔버(32)와 연통되어, 피스톤(43)의 후부에 가해지는 압력이 점진적으로 감소되고, 구동축(36)에 대한 요동판(40)의 경사각이 증가되며, 그러므로써, 실린더(333)내의 피스톤(43)행정이 증가하여, 압축기의 요량이 커지게 된다.
한편, 흡인 상태(341)내의 압력이 기설정값 아래이면, 벨로우즈(452)는 확장하고, 그러므로써, 케이싱(451)의 구멍(451b)이 폐쇄되며, 따라서, 흡인 챔버(341)와 크랭크 챔버(32)사이의 연통이 폐쇄되고, 피스톤(43)의 후부에 가해지는 압력이 점진적으로 증가하여 구동축(36)에 대한 요동판(40)의 경사각이 크랭크 챔버(32)내의 압력 증가에 따라서 점진적으로 감소된다.
그러므로 피스톤(43)의 행정이 점진적으로 감소되어 압축기의 용량이 작아지게 된다.
상술된 바와 같이, 제어 밸브 기구(45)는 요동판(40)의 경사각을 조정하기 위해서 흡인 챔버(341)내의 압력에 따라서 작동된다. 즉, 피스톤(43)의 행정이 흡인 챔버(341)내의 압력을 기설정값으로 하도록 제어된다.
더욱이, 전자기 코일(463)에 전압이 가해졌을 때, 전자기 코일(463)이 그 둘레에 전자기력을 발생시켜 케이싱(461)쪽으로 핀(464)의 전기자(464b)를 끌어당긴다. 따라서, 핀(464)이 코일 스프링(465)의 되튐강도에 대향 해서 위쪽으로 이동하므로써, 흡인 챔버(341)내의 압력이 기설정값보다 작아진 상태에서, 벨로우즈(452)가 아래쪽으로 확장되고, 결과적으로 핀(464)이 구멍(451b)을 열기 위해 벨로우즈(452)의 밸브부(452b)를 위쪽으로 민다.
그러므로, 전자기 코일(463)에 전압이 가해지는 한 구멍(451b)에 제어 밸브 기구(45)의 작동에도 불구하고 강제적으로 개방된다. 다른 한편, 전자기 코일(463)에 전압이 가해지지 않으면, 작동핀(464)은 아래쪽으로 이동하므로써, 벨로우즈(452)가 일반적인 작동으로 되돌아 간다.
제7도에는 종래의 용량 기구, 또는 본 발명의 한 실시예에 따르는 용량가변 기구를 가지는 요동판식 압축기에 잇어서의 냉가 특성간의 관계가 도시되어 있다. 상기 기구에 대한 비교는 자동차내의 온도와 공기 흡입구에 대한 온도를 도시하며, 실선들은 본 발명의 한 실시예에 따르는 용량 가변 기구에 대한 온도를 도시한다. 이 그래프는 본 발명에 따르는 기구가 종래 기구보다 각각의 상태에서 더 좋은 냉각 특성을 가지는 것을 나타낸다.
제3도 내지 제6도에 있어서,벨로우즈(452)는 크랭크 챔버(32)의 압력이 도입되는 영역상에 배치되어, 흡인 챔버의 압력이 벨로우즈(452)의 한쪽단부에 가해진다. 선택적으로 상기 벨로우즈는 흡인 챔버(341)의 압력이 도입되는 영역상에 배치되어 크랭크 챔버(32)내의 압력이 제8도에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(452)의 한쪽 단부에 가해질 수도 있다. 본 실시예에 이용되는 제어 기구의 구조는 제2도에 언급된 제어기구(17)와 동일한다.
본 실시예에 있어서, 제 9 도에 도시된 것처럼 제어 기구(17)는 그 구조가 제5도를 참조하여 분명히 설명되어 있는 전자기 작동기(46)를 가지고 있다. 그러므로, 요동판(40)의 경사각은 상술된 바와 같이 제어 기구(17)의 작동에 따라 변화한다. 또한 전자기 작동기(46)의 여기된 상태에서, 압축기가 고용량으로 작동된다.
제 10 도에 도시된 것처럼, 진공 작동기(50)는 제 1 실시예에 전자기 작동기(46)와 대체될 수 있다. 진공 작동기(50)는 다이아프램(501)에 의해 공기 챔버(502a)와 부압(negative pressure) 챔버(502b)로 분할된 케이싱(502)과,상기 케이싱(502)에 연결되어 있는 관형 연장부(503)를 구비한다. 작동핀(504)은 관형 연장부(503)내에서 왕복 운동할 수 있게 배치되어 다이아프램(501)상에 고정되어 있다. 관현 연장부(503)는 내측단부에서 작동핀(504)의 축방향 이동 범위를 제한하기 위한 멈춤부(505)와 다이아프램(501)사이에 배치되어 있다. 0-링(507)과 패킹(508)은 핀(504)과 관현 연장부(503)사이를 밀봉하기 위해 작동핀(504)의 외부면상에 배치되어 있다. 나사(503a)는 너트(51)로 실린더 헤드(34)내에 진공 작동기(50)를 고정시키기 위해서 관형 연장부(503)의 외부면상에 형성되어 있다.
진공 작동기(50)가 기설정된 위치에 있을 때, 작동핀(504)의 외부 말단부는 벨로우즈(452)의 밸브부(452b)와 마주하여 있다. 작동시, 부압이 도입과(509)을 통해서 부압 챔버(502b)의 내부로 도입되면, 다이아프램(501)이 부압 챔버(502b)쪽으로 이끌려, 다이아프램(501)의 한쪽단부면이 멈춤부(505)와 접촉할 때까지 이동한다. 따라서, 작동핀(504)이 다이아프램(501)과 함께 위쪽으로 이동하고, 작동핀(504)의 상단부가 벨로우즈(452)의 밸브부(452b)를 위쪽으로 이동하도록 밀어올린다. 그러므로, 구멍(451b)이 제어 밸브 기구(45)의 작동과 관계없이 강제적으로 개방 되므로써 크랭크 챔버(32)는 흡인 챔버(341)와 연통하고, 피스톤(43)의 행정이 최대로 유지될 수 있다.
다른 한편, 공기가 도입관(509)을 통해서 부압 챔버(502b)의 내부로 도입 될 때, 코일 스프링(506)의 되튐강도에 의해 다이아프램(501)이 회복된다.
따라서 작동핀(504)이 다이아프램(501)과 함께 아래쪽으로 이동된다.
그러므로 제어 밸브 기구(45)는 구멍(451b)의 개폐를 제어할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예와 관련해서 상세히 설명되었지만, 이것은 단지예에 불과하고 본 발명이 거기에 국한되는 것이 아니다. 숙련된 기술자에 의해 다른 변화 및 수정들이 본 발명의 범위내에서 쉽게 이루어질 수 있음을 말할 나위도 없다.

Claims (4)

  1. 여러개의 실린더를 가지는 실린더 블록과 상기 실린더 블록에 인전합 크랭크 챔버를 가지는 압축기 하우징, 상기 각각의 실린더내에 활주가능하게 설치되고 구동 기구에 의해 구동되는 요동판에 의해 왕복 운동하는 피스톤(상기 크랭크 챔버내의 압력 변화에 의해 행정이 변화한다), 상기 구동 기구를 회전 가능하게 지지하기 위한 상기 압축기 하우징 상에 배치되어 있는 전단부판, 흡인 챔버를 가지며 상기 압축기 하우징의 맞은편 단부상에 배치되어 있는 후단부판, 상기 크랭크 챔버와 흡인 챔버를 연결하는 통로 및 상기 통로의 개폐를 제어하기 위한 용량 가변 제어 수단을 구비하는 요동판식 압축기에 있어서, 상기 용량 가변 제어 수단이 압축기내의 냉각제 압력의 변화에 응하여 상기 통로를 개폐하기 위해서 상기 밸브 요소의 운동을 제어하는 제 1 밸브 제어 수단과, 상기 제 1 밸브 제어 수단의 상기 운동에도 불구하고 통로를 강제적으로 개방하기 위해 상기 제 1 밸브 제어 수단에 연결되어 있는 제 2 밸브 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 요동판식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밸브 제어 수단이 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 요동판식 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 밸브 제어 수단이 전자기 작동기인 것을 특징으로 하는 요동판식 압축기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 밸브 제어 수단이 진공 작동기인 것을 특징으로 하는 요동판식 압축기.
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