KR960001567B1 - 용량 가변형 경사판식 압축기 - Google Patents

용량 가변형 경사판식 압축기 Download PDF

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가부시끼가이샤 도요다지도쇽끼 세이사꾸쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

용량 가변형 경사판식 압축기
제1도는 본 발명의 제1실시예의 압축기의 종단면도.
제2도는 제1실시예의 압축기에 관한 것으로 제1도의 A-A선을 따라 취한 일부단면도.
제3도는 제1실시예의 압축기에 관한 것으로 시간과 피스톤 위치와의 관계를 도시한 선도.
제4도는 제2실시예의 압축기의 종단면도.
제5도는 제2실시예의 압축기에 관한 것으로 제4도의 B-B선을 따라 취한 일부 단면도.
제6도는 종래의 압축기에 관한 것으로 시간과 피스톤 위치와의 관계를 도시한 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 31 : 실린더 블럭 1a, 31a : 실린더 보어
2, 3, 32, 33 : 하우징 2a, 32a : 크랭크실
3a, 33a : 흡입실 3b, 33b : 토출실
4, 34 : 구동축 5, 35 : 회전 지지체
11 : 회전 구동체 17, 18, 39 : 슈우
19, 38 : 피스톤 K, M : 힌지기구
P1, P2: 지점 위치 T : 상사점 위치
[산업상의 이용분야]
본 발명은 차량 공조 장치(airconditoner)등에 사용되는 용량 가변형 경사판식 압축기(variable capacity swash plate type compressor)에 관한 것이다.
[종래 기술]
종래의 용량 가변형 경사판식 압축기(이하, 간단히 압축기라고 한다.)는 특개소 62-183082호 공보에 공지되어 있다. 이 압축기에서는 구동축으로부터 축직각 방향으로 돌출하여 회전 지지체가 동기 회전 가능하게 지지되고, 회전 지지체와의 사이에서 힌지 기구를 거치고 또한 구동축과의 사이에서 사이에 슬리이브를 거쳐서 회전 구동체가 동기회전 가능하고, 또한 경사각 변위 가능하게 지지되어 있다. 힌지기구는 회전 지체에 관통 설치된 긴구멍과, 이 긴구멍에 결합되어 회전 구동체로부터 신장하는 스윙 프레이트에 고정 장착된 힌지핀으로 구성된다. 또한, 슬리이브는 구동축의 축선방향으로 미끄럼 이동 가능하게 장착 구비되어 있으며, 외주면에는 축직각 방향으로 돌출하는 슬리이브핀에 의해 회전 구동체와의 사이에서 원통 접촉을 유지하고 있다. 회전 구동체에는 회전 구동체와 서로 미끄럼 이동하는 경사판이 장착 구비되어 있으며, 이 경사판에는 연결 기구인 피스톤 로드의 일단이 연결되어 있다. 피스톤 로드의 타단을 복수의 실린더 보어내에 서로 평행하게 또한 소정 간격을 두고 수용된 복수의 피스톤에 연결되며, 경사판의 요동 운동이 각 피스톤의 왕복동으로 변환된다.
그리고, 실린더 블럭에는 크랭크실과 흡입실을 연통하는 연통구멍이 설치되어 있으며, 이 연통구멍은 제어 밸브에 의해 개폐된다.
본 압축기에서 구동축의 구동에 따라 소정의 경사각으로 회전 구동체가 회전하면, 경사판에는 경사각에 따른 요동 운동만이 전달되고, 이것에 의해 피스톤 실린더 보어내에서 왕복동한다. 유체는 이것에 의해 흡입실에서 실린더 보어내로 흡입되고, 압축된 후 토출실로 토출된다.
이때, 이 압축기에서는 힌지핀이 긴구멍과 이루는 지점 위치에서 회전 구동체 및 경사판의 경사각에 따른 피스톤의 압축 반력 및 흡입력의 합력을 지지하고 있다. 이러한 지점 위치(P)는 회전 지지체가 구동축으로부터 축직각 방향으로 돌출하고, 이 회전 지지체에 관통 설치된 긴구멍에 힌지핀이 계합되어 있으므로, 제6도에 도시한 바와 같이 경사판의 회전 방향에 있어서 경사판의 상사점 위치(T), 즉 피스톤의 최종 압축 행정 종료 위치에 존재하고 있다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 동형 압축기에서는 구동축의 회전에 따라 피스톤의 최종 압축 행정 종료 위치, 즉 제6도에 도시한 경사판의 상사점 위치(T)에서는 실린더 보어내의 유체는 이미 토출실로 토출되고, 이 이후의 위치에서는 유체의 흡입이 행하여 진다. 이 때문에, 이것으로부터 유체의 압축, 토출을 행하는 하사점 위치(B1)에서 상사점 위치(T)까지의 경사판에 압축 반력이 작동하고, 상사점 위치(T)에 다음 사이클의 압축 토출을 행하는 하사점 위치(B2)까지는 경사판에 흡인력이 작동하게 된다. 따라서, 각 피스톤에서 경사판에 작용하는 압축 반력 및 흡인력의 합력의 작용점 위치는 경사판의 상사점 위치(T)와 대응하는 상기 지점 위치(P)는 아니고 지점 위치(P)에서 경사판의 회전 방향으로 구동축의 회전수, 유체의 압축비 또는 경사판의 경사각에 의해 변동한 위치이다.
이때문에, 종래의 압축기에서는 이러한 작용점 위치와 지점 위치(P)에 있어서 경사판의 회전 방향으로의 변위에 의해 경사판에 굽힘 모멘트가 작용하고 있다. 이 때문에, 경사판과 구동축과의 사이에 슬리이브를 배치한 형식에서는 이 굽힘 모멘트를 슬리이브로 받고, 슬리이브에는 과대한 편하중이 작용하고 있었다. 이 결과, 슬리이브로서 굽힘 모멘트를 받기 위해, 슬리이브핀을 가지는 것을 채용하면, 슬리이브핀에 편마모가 생기기 쉽고, 이것에 의해 이음이나 내구성등의 불합리를 발생시키는 경우가 있었다.
본 발명은 압축 반력 및 흡입력을 적합하게 힌지 기구로서 받고, 이상음이나 내구성등의 불합리의 원인인 상기 굽힘 모멘트를 경감하는 것을 해결하기 위한 과제로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 압축기는 상기 과제를 해결하기 위하여, 그 지점 위치가 상기 경사판의 상사점 위치에 걸치도록 한쌍의 힌지 기구를 설치한다는 새로운 수단을 채용하고 있다.
[작용]
본 발명의 압축기에는 한쌍의 힌지 기구의 각지점 위치가 경사판의 상사점 위치를 건너고 있으므로, 한쪽의 지점 위치는 각 피스톤을 중간 압축 행정에 가압하는 범위내로 설정되고, 다른쪽의 지점 위치는 각 피스톤을 중간 흡입 행정에 가압하는 범위내로 설정된다. 이 때문에, 한쪽의 지점 위치에서는 각 피스톤이 경사판에 작용하는 압축 반력의 합력을 받고, 다른쪽 지점 위치에서는 각 피스톤이 경사판에 작용하는 흡인력을 지지한다. 그리고, 각 지점 위치는 경사판의 회전 방향으로 변위하지 않으므로, 압축 반력과 흡인력의 합력을 협동하여 지지할 수 있다. 즉, 각 지점 위치는 압축 반력 및 흡인력을 분담하면서, 협동하여 적합하게 지지한다. 이 때문에, 이 압축기에서는 경사판의 회전 방향으로의 변위에 의한 굽힘 모멘트를 생기게 하는 일은 없다.
[실시예]
이하, 본 발명의 제1 및 제2 실시예를 첨부도면을 참조하면서 설명한다.
[실시예 1]
본 압축기는 제1도에 도시된 바와 같이 복수의 실린더 보어(1a)를 가지는 실린더 블럭(1)이 중앙부에 배치되어 있으며, 그 전방부는 밀폐 형상의 크랭크실(2a)을 형성하여 전방 하우징(2)에 의해 폐쇄되고, 그 후방단부는 밸브판(12)을 거쳐 후방 하우징(3)에 의해 폐쇄되고 있다. 후방 하우징(3)에는 실린더보어(1a)와 연통하는 흡입실(3a) 및 토출실(3b)이 설치되어 있다. 그리고, 실린더 블럭(1)의 중식축구멍에는 구동축(4)이 끼워삽입되어 지지되고 있으며, 이 구동축(4)에는 크랭크실(2a)내에서 회전 지지체(5)가 동기회전 가능하게 지지되어 있다. 회전 지지체(5)에는 제2도에 도시된 바와 같이 구동축(4)의 축심과 경사판(15)의 상사점 위치(T)를 포함하는 평면을 끼워서 양측에 한쌍의 힌지기구(K)가 설치되어 있으며, 각 힌지 기구(K)를 거쳐서 회전 구동체(11)가 지지되어 있다.
각 힌지 기구(K)에서는 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 회전 지지체(5)에서 경사판(15)의 상사점 위치(T)를 건너서 대칭적으로 축방향 후방으로 돌출하는 2개의 지지 아암(6)에 각각 설치 구멍(6a)이 설치 되어 있으며, 각 설치 구멍(6a)에는 각각 레이스(8)가 고정 장착되고, 각 레이스(8)에는 각각 결합하는 구형체(9)가 요동 가능하게 장착 구비되어 있다. 각 구형체(9)에는 가각 가이드구멍(9a)이 설치되어 있으며, 각 가이드구멍(9a)에는 각각 안내핀(10)의 왕복동 가능하게 지지되어 있다. 회전 구동체(11)에는 2개의 설치 구멍(11a)이 설치되어 있으며, 각 설치 구멍(11a)에 설치되어 있으며, 각 설치 구멍(11a)에 각 안내핀(10)이 압입되어 있다. 이렇게 하여 각 힌지기구(K)의 지점 위치(P1, P2)는 경사판(15)의 상사점 위치(T)를 건너서 대칭적으로 한쌍 설치되어 있다. 제3도에 도시한 바와 같이 한쪽 지점 위치(P1)는 후술하는 각 피스톤(19)을 중간 압축 행정으로 가압 범위내에 설정되고, 다른쪽 지점 위치(P2)는 각 피스톤(19)을 중간 흡입 행정으로 가압하는 범위내로 설정되어 있다.
제1도에 도시한 바와 같이 회전 구동체(11)의 후방에는 경사판(15)이 체결링(16)에 의해 고정 장착되어 있다.
이 경사판(15)은 양면에 구동축(4)의 축선을 중심으로 하는 링형상의 지지 레일(15c, 15c)이 형성되어 있으며, 지지레일(15c)에는 원주방향으로 축선을 가지는 반원주 형상의 내부슈우(17, 17)가 계합되어 있다. 이렇게 하여 경사판(15)과 내부슈우(17, 17)는 반경 방향으로의 변위가 규제되고 있다. 내부슈우(17, 17)의 외주 면에는 내면이 반원주 형상으로 결정되어 외면이 반경방향으로 축선을 가지는 반원주 형상의 외부슈우(18, 18)가 결합되어 있다. 외부슈우(18, 18)의 외주면은 피스톤(19)의 머리부에 형성된 경사판 통과홈(19a)에 있어서 서로 대향하는 원주형상으로 결정된 원통 지지면과 결합되어 있다.
이렇게 하여, 경사판(15)에 내부슈우(17, 17) 및 외부슈우(18, 18)를 거쳐서 결합 유지되는 복수의 피스톤(19)은 각 실린더 보어(1a)내를 왕복동 가능하게 수납되어 있다.
회전구동체(11)는 구동축(4)과의 사이에 슬리이브(13)가 끼워져 있다. 이 슬리이브(13)는 구동축(4)의 축선방향으로 스프링(20)을 거쳐서 미끄럼 이동가능하게 장착 구비되어 있으며, 외주면에서는 회전 구동체(11)와의 사이에서 구면 접촉을 유지하고 있다. 이렇게 하여 경사판(15)은 회전 지지체(5) 및 회전 구동체(11)를 거쳐서 구동축(4)과 동기 회전 가능하게 되어 있음과 동시에 각 힌지 기구(K) 및 슬리이브(13)를 거쳐서 경사각 변위 가능하게 지지되어 있다.
후방 하우징(3)에는 크랭크실(2a)의 압력을 조정하는 제어 밸브(21, 21)가 장착 구비되어 있다.
이 압축기에서는 구동축(4)의 구동에 따라 경사판(15)이 회전하면 각 피스톤(19)과 외부수유(18, 18)를 거쳐서 결합하는 내부슈우(17)는 경사판(15)에 대하여 지지레일(15c)상을 원주방향으로 미끄럼 이동하고, 각 피스톤(19)이 실린더보어(1a)내에서 왕복동하며, 이것에 의해 흡입실(3a)로부터 실린더보어(1a)내에 냉매가스가 흡입되어 냉매가스는 압축된 후 토출실(3b)로 토출된다.
이때, 토출실(3b)로 토출되는 냉매가스의 압축용량은 제어 밸브(21, 21)에 의한 크랭크실(2a)내의 압력 조정에 의해 제어된다.
즉, 예를들면 제어밸브(21)의 압력 조정으로 크랭크실(2a)의 압력이 저하하면 피스톤(19)에 작용하는 배압이 하강함으로써 경사판(15)의 경사각이 크게된다. 즉, 각 힌지기구(K)에 있어서 구형체(9)가 레이스(8)와 미끄럼 이동함으로써 안내핀(10)을 전방으로 요동시키고, 회전 구동체(11)가 슬리이브(13)를 중심으로 우측방향으로 요동함과 동시에 슬리이브(13)가 스프링(21)에 저항하여 전진하고, 안내핀(10)이 가이드구멍(9a)내에 들어가는 방향으로 미끄럼 이동하여, 경사판(15)의 경사각이 크게 된다. 그리고 외부슈우(18)는 내부슈우(17)에 대하여 원주방향으로 미끄럼 이동함과 동시에 피스톤(19)의 경사핀 통과홈(19a)내에서 중심 방향으로 미끄럼 이동한다. 이 때문에 피스톤(19)의 행정이 신장되어 압축용량은 크게된다.
그리고, 경사판(15)의 경사각이 최대로 되면, 압축기는 최대용량으로 운전을 계속한다.
역으로 제어밸브(21)가 크랭크실(2a)과 흡입실(3a)을 폐쇄함으로써 블로 바이가스로 크랭크실(2a)의 압력이 높게 되면, 피스톤(19)에 작용하는 배압이 올가감으로써 경사판(15)의 경사각이 작게된다. 즉 각 힌지 기구(K)에 있어서 구형체(9)가 레이스(8)와 미끄럼 이동하므로 안내핀(10)을 후방으로 요동시키고, 회전 구동체(11)가 슬리이브(13)를 중심으로 좌측방향으로 요동함과 동시에 슬리이브(13)가 스프링(20)에 저항하여 후퇴하고, 안내핀(10)이 가이드구멍(9a)내에서 빼지는 방향으로 미끄럼 이동하며, 경사판(15)의 경사각이 작게 된다.
그리고, 외부슈우(18, 18)는 내부슈우(17, 17)에 대하여 원주방향으로 미끄럼 이동함과 동시에 피스톤(19)의 경사판 통과홈(19a)내에서 외측 방향으로 미끄럼 이동한다. 이 때문에, 피스톤(19)의 행정이 단축되어 압축용량은 작게된다. 그리고 경사판(15)의 경사각이 최소로되면 압축기는 최소 용량으로 운전을 계속한다.
이들 각 용량 운전시에, 이 압축기에서는 한쪽 지점 위치(P1)에선 각 피스톤(19)이 슈우(17, 18)를 거쳐서 경사판(15)에 작용하는 압축 반력의 합력을 받고, 다른쪽 지점 위치(P2)에선 각 피스톤(19)이 슈우(17, 18)를 거쳐서 경사판(15)에 작용하는 흡인력을 지지하고 있다. 그리고, 각 지점위치(P1, P2)는 경사판(15)의 회전 방향으로 변위하지 않으므로, 압력 반력과 흡인력과의 합력을 협동하여 지지한다.
즉, 각 지점 위치(P1, P2)는 압축 반력 및 흡인력을 분담하면서 협동하여 적합하게 지지한다. 이 때문에 경사판(15)의 회전방향으로의 변위에 의한 굽힘 모멘트가 생기는 일은 없고, 슬리이브(13)에는 편하중이 작용하지 않는다. 즉, 그 외주면에서 구면 접촉하는 회전 구동체(11)를 원활하게 요동시키는 것이 가능하게 된다.
따라서, 이 압축기에서는 종래의 압축기와 같이 슬리이브핀에 의해 원통 접촉으로 회전 구동체를 요동시키면서 굽힘 모멘트를 그 슬리이브핀에서 받을 필요가 없으므로, 슬리이브(13)의 편마모를 회피할 수 있고, 이상음이나 내구성등의 불합리를 해결할 수 있다.
[실시예 2]
제2실시예의 압축기는 제4도에 도시된 바와 같이 복수의 실린더(31a)를 가지는 실린더 블럭(31)이 중앙부에 배치되어 있으며, 그 전방단부는 밀폐형상의 크랭크실(32a)을 형성하여 전방 하우징(32)에 의해 폐쇄되고, 그 후방단부는 밸브판(40)을 거쳐서 추방 하우징(33)에 의해 폐쇄되고 있다.
후방 하우징(33)에는 실린더보어(31a)와 연통하는 흡인실(33a) 및 토출실(33b)이 설치되어 있다. 그리고, 실린더 블럭(31)의 중심축구멍에는 구동축(34)이 끼워삽입되어 지지되고 있으며, 이 구동축(34)에는 크랭크실(32a)내에서 회전 지지체(35)가 동기 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전 지지체(35)에는 제5도에 도시한 바와 같이 구동축(34)의 축심과 경사판(37)의 상사점 위치(T)를 포함하는 평면을 끼워서 양측에 한쌍의 힌지기구(M)가 설치되어 있으며, 각 힌지 기구(M)를 거쳐서 경사판(37)이 연결되어 있다.
각 힌지 기구(M)에서는 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이 회전 지지체(35)에서 경사판(37)의 상사점 위치(T)를 건너서 대칭적으로 축방향 후방으로 2개의 지지 아암(35a)이 돌출하고, 각 지지 아암(35a)에는 각각 긴 구멍(36b)이 설치되어 있다. 경사판(37)에는 2개의 스윙플레이트(37a)가 고정 장착되어 있으며, 각 스윙플레이트(37a)에 고정 장착된 각 힌지핀(37b)은 각각 긴구멍(35b)에 결합되어 있다. 이와 같이 하여 각 힌지기구(M)의 지점위치(P1, P2)는 경사판(37)의 상사점 위치(T)를 건너서 대칭적으로 한쌍 설치되어 있다. 즉, 제1실시예와 마찬가지로, 제3도에 도시한 바와 같이 한쪽 지점 위치(P1)는 후출하는 각 피스톤(38)을 중간 압축 행정으로 가압하는 범위내 설정되고, 나타내는 범위내에 설정되고, 다른쪽 지점 위치(P2)는 각 피스톤(38)을 중간 흡입 행정으로 가압하는 범위내로 설정되어 있다.
경사판(37)은 표리에 평면을 가지고, 구동축(34)과의 사이에 슬리이브(36)가 끼워 장착되어 있다. 슬리이브(36)는 구동축(34)의 축선 방향으로 미끄럼 이동가능하게 장착 구비되어 있으며, 외주면에서는 경사판(37)과의 사이에서 구면 접촉을 유지하고 있다.
이렇게 하여 경사판(37)은 구동축(34)과 동기 회전지 및 경사각 변위 가능하게 되어 있다. 경사판(37)에는 각 실린더 보어(31a)내에 끼워 삽입된 피스톤(38)이 한쌍의 슈우(39)를 거쳐서 결합 유지되어 있다. 각 슈우(39)는 경사판(37)의 각 평면과 맞닿는 평면을 가지며, 그 배후에 반구형부가 팽창 돌출되어 있다. 각 슈우(39)의 반구형부는 피스톤(38)의 머리부에 오목 날인된 반구형 지지면에 결합되어 있다.
실린더블럭(31)에는 크랭크실(32a)과 흡입실(33) 사이에 제어 밸브(41)가 설치되어 있으며, 이 제어 밸브(41)에 의해 크랭크실(32a)의 압력 조정이 되어 있다.
이 압축기에서는 구동축(34)의 구동에 따라 경사판(37)이 회동하면 피스톤(38)과 결합한 각 슈우(39)는 경사판(37)의 평면에 대하여 경사각에 따른 타원궤도로 미끄럼 이동한다. 이때, 각 슈우(39)는 직경방향으로의 요동을 행한다. 이렇게 하여, 경사판(37)의 경사각에 따른 요동 운동만이 실린더 보어(31a)내에 있어서 각 피스톤(38)의 왕복동으로 변환된다. 이것에 의해 흡인실(33a)에서 실린더 보어(31a)내에 냉매가스가 흡입되고, 냉매가스는 압축된 후 토출실(33b)로 토출된다. 그리고, 토출실(33b)로 토출되는 냉매가스의 압축 용량은 제어 밸브(41)에 크랭크실(32a)내의 압력 조정에 의해 제어된다.
본 압축기에서도 각 지점 위치(P1, P2)가 압축 반력 및 흡인력을 분담하면서 협동하여 적합하게 지지함으로 경사판(37)에는 굽힘 모멘트를 발생시키진 않는다. 이 결과, 슬리이브(36)에는 편하중이 작용하지 않고, 그 외주면에는 구면 접촉하는 경사판(37)을 원활하게 요동시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 압축기에서도 슬리이브(36)의 편마모를 회피할 수 있고, 이상음이나 내구성등의 불합리를 해결할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2실시예에서는 힌지 기구(K, M)의 지점위치(P1, P2)를 경사판(15, 37)의 상사점 위치(T)를 건너서 대칭적으로 한쌍 설치했지만, 비대칭적으로 한쌍 설치해도 좋다.
상기 제2 및 제2실시예에서는 경사판(15, 37)이 구동축(4, 34)의 회전과 동기하여 회전하는 압축기를 채용하였지만, 상기 공보기재의 압축기와 같이 회전 구동체와 서로 미끄럼 이동하고, 스스로 회전하지 않는 요동 경사판을 채용한 형의 압축기에서도 본 발명의 구성에 의해 본 발명의 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
[발명의 효과]
이상 상술한 바와 같이 본 발명의 압축기에서는 각 지점위치가 경사판의 상사점 위치에 걸치며, 한쌍의 힌지 기구를 설치하고 있으므로 압축 반력 및 흡입력을 적합하게 힌지 기구로서 받을 수 있고, 경사판에 작용하는 굽힘 모멘트를 경감할 수 있다.
따라서, 이 압축기를 예를들면 차량 공조 장치에 채용한 경우, 이상음이나 내구성등의 불합리를 해결할 수 있다.

Claims (1)

  1. 하우징(2, 3; 32, 33)에 크랭크실(2a; 32a), 흡입실(3a; 33a), 토출실(3b; 33b) 및 이들과 접속된 복수의 실린더 보더(1a; 31a)가 구획형성됨과 동시에, 각 실린더 보어에는 각각 피스톤(19; 38)이 왕복동 가능하게 수용되고, 하우징에 지지된 구동축(4; 34)에는 크랭크실내에 위치하는 회전 지지체(5; 35)가동기 회전가능하게 지지되며, 회전 지지체와의 사이에서 힌지 기구(K; M)를 거쳐서 경사판(15)이 경사각 변위 가능하게 지지되고, 경사판과 피스톤과의 사이에는 경사판의 요동 운동을 각 피스톤의 왕복동으로 변환하는 연결 기구(17, 18; 39)가 끼워 장착되어 있으며, 크랭크실내의 압력에 의해 경사판의 경사각을 제어하여 압축용량을 변화하도록 구성한 용량 가변형 경사판식 압축기에 있어서, 상기 힌지 기구는 그 지점위치가 상기 경사판의 상사점에 위치에 걸치도록 한쌍의 설치된 것을 특징으로 하는 용량 가변형 경사판식 압축기.
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