KR970001752B1

KR970001752B1 - 가변 용적 기구를 가진 사판식 압축기

Info

Publication number: KR970001752B1
Application number: KR1019890005466A
Authority: KR
Inventors: 데라우찌 기요시
Original assignee: 산덴 가부시기가이샤; 우시구보 도모아끼
Priority date: 1988-04-23
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1997-02-15
Also published as: US5064352A; EP0339897A1; EP0339897B1; KR890016293A; US5039282A; DE68902675T2; CA1326475C; DE68902675D1; JPH01159184U; AU3338589A; CN1039468A; JPH0447431Y2; AU617794B2

Abstract

내용 없음.

Description

가변 용적 기구를 가진 사판식 압축기

도면은 본 발명의 일실시예를 따른 요동판(wobble plate)식 냉동 압축기의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 19 : 제1밸브 제어 장치

20 : 실린더 하우징 조립체 21 : 실린더 블록

22 : 크랭크실 23 : 전단판

24 : 후단판 25 : 밸브 플레이트

26 : 구동축 30,31 : 베어링

40 : 캠로터 50 : 경사판

60 : 요동판 70 : 실린더실

71 : 피스톤 80 : 전자 밸브

191 : 밸브 부재 193 : 밸브 부재

300 : 전자 클러치

본 발명은 일반적으로 냉동 압축기에 관한 것으로, 특히 자동차 에어콘 시스템용으로 적합한 가변 용적기구를 가지는 요동판(wobble plate)식 압축기와 같은 사판식 압축기에 관한 것이다.

자동차 에어콘 시스템용으로 적합한 가변 용적 기구를 가지는 요동판식 압축기는 로버트 등에게 허여된 미국 특허 제3,861,829호에 개시되어 있다. 여기 기재된 바에 따르면 압축기의 압축비는 요동판의 경사면의 경사각을 변경시킴으로써 조절된다. 그 요동판의 경사각은 흡입실과 크랭크실 사이의 연통(連通)을 조절함으로써 발생하는 크랭크실 압력 변화에 의하여 조절된다.

미국 특허 제4,586,874호에 해당하는 일본 특허 출원 공고 제60-136680호에서는 온/오프 비율이 변화하는 온/오프 전기 신호가 같은 외부 신호를 받음으로써 작동되는 전자 밸브에 의해서 흡입실과 크랭크실 사이의 연통이 조절되는 기술이 개시되어 있다. 이 온/오프 신호의 온 신호와 오프 신호에 따라서 흡입실과 크랭크실 사이가 연통되거나 차단되게 된다. 그러므로, 흡입실과 크랭크실 사이의 연통이 온 비율이 높은 신호에 의해서 조절되면 크랭크실의 압력은 거의 흡입실 압력으로 유지되어 압축기의 용적이 최대로 유지된다. 따라서, 압축기의 극고속 작동시 전자 밸브가 온 비율이 높은 온/오프 신호를 받으면 흡입실 압력이 비정상적으로 감소하여, 예를 들면 압축기의 윤활유 감소로 인한 마찰부재 들러붙는 등의 압축기 마찰부재의 파손이 일어날 수 있다.

참고로, 상기 특허에서의 온/오프 비율이 변하는 온/오프 신호라 함은 단순한 온/오프 신호와는 다른 것으로서, 전술한 표현중 온 비율이 높은 온/오프 신호라 함은 1회의 온 동작과 1회의 오프 동작으로 1주기(이 1주기는 적절한 시간으로 설정될 수 있음)로 이루어져 나타나는 주기적인 온/오프 동작으로서, 그 1주기에서 온 시간이 점하는 비율이 큰 경우의 주기적 온/오프 동작 상태를 나타내는 신호를 말하며, 환언하면, 1주기에서 온 시간/(온 시간+오프 시간)이 비교적 1에 근접한 값을 가지는 경우의 주기적인 온/오프 동작을 나타내는 신호를 말한다. 역으로, 온 비율이 낮은 온/오프 신호라 함은 1주기에 있어서 온 시간/(온 시간+오프 시간)이 비교적 0에 근접하는 경우의 온/오프 동작 상태를 표하는 신호이다.

본 발명의 목적은 외부에서 제어되는 밸브 조절 기구에 의해 흡입실 압력을 비정상적으로 감소시키지 않고 흡입실과 크랭크실 사이의 연통을 조절할 수 있는 가변 용적형의 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 사판식 압축기는 전단판과 후단판이 부착된 실린더 블록을 가지는 압축기 하우징을 구비한다. 전단판과 실린더 블록 사이에 크랭크실이 형성되고, 다수의 실린더가 실린더 블록에 형성된다. 피스톤은 각 실린더내에 적절하게 삽입된다. 피스톤에는 실린더내에서 그 피스톤을 왕복 운동시키도록 구동 기구가 연결된다. 그 구동 기구는 압축기 하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축과, 그 구동축과 함께 회전 가능하게 그 구동축에 연결된 로터와, 그 로터의 회전 운동이 피스톤의 왕복 운동으로 변화되도록 로터를 피스톤에 구동적으로 연결시키는 연결 기구를 구비한다. 그 연결 기구는 구동축에 대해 상대적인 경사각을 이루도록 배치된 표면을 가지는 경사판을 구비하는데, 그 경사각은 크랭크실의 압력 변화에 따라 변화하여 압축기의 용량을 변화시킨다.

후단판 안에는 흡입실과 배기실이 배치된다. 흡입실과 크랭크실 사이의 연통로는 구불구불한 형태로서 형성된다. 밸브 제어 기구에 의해 그 연통로의 개폐가 제어되어 크랭크실내의 압력 변화를 일으킨다. 그 밸브 조절 기구는 직렬로(in series) 그 연통로내에 배치되는 제1 및 제2밸브 제어 장치를 구비한다. 그 제1밸브 제어 장치는 흡입실 압력 변화에 따라 작동하며, 제2밸브 제어장치는 외부 신호에 따라 작동한다. 흡입실 압력이 설정치 이하로 떨어지면 제1밸브 제어 장치의 작동에 의해 밸브 제어 기구는 연통로가 폐쇄 상태를 유지하도록 제어된다.

이하 본 발명의 비록 요동판식 압축기에 대하여 설명되지만 여기에 한정되지는 않고 사판식 압축기이면 널리 응용될 수 있다.

도면에는 본 발명의 일실시예에 따른 요동판식 냉동 압축기가 도시되어 있다.

압축기(10)는, 실린더 블록(21)과, 그 일단에 배치된 전단판(23)과, 그 실린더 블록(21)과 전단판(23) 사이에 형성되는 크랭크실(22)과, 실린더 블록(21)의 타단에 부착된 후단판(24)을 구비하는 실린더 하우징 조립체(20)를 지닌다. 전단판(23)은 다수의 볼트(101)에 의해 실린더 블록(21)의 일단에 고정된다. 후단판(24)은 다수의 볼트(102)에 의해 실린더 블록(21)의 타단에 고정된다. 밸브 플레이트(25)는 후단판(24)과 실린더 블록(21) 사이에 배치된다. 개구(231)가 전단판(23)의 중앙에 형성되고 그 안에 배치된 베어링(30)을 개재하여 구동축(26)을 지지한다. 구동축(26)의 내부 단부는 실린더 블록(21)의 중앙 구멍(210)내에 배치된 베어링(31)에 의해서 회전 가능하게 지지된다. 그 구멍(210)은, 상세히 후술되겠지만, 제1밸브 제어 장치(19)를 내장하도록 실린더 블록(21)의 후단 표면(도면의 오른쪽)까지 연장된다.

캠로터(40)는 핀부재(261)에 의해 구동축(26)에 고정되어 구동축과 함께 회전한다. 드러스트 니들 베어링(32)이 전단판(23)의 내부 단부 표면과 캠로터(40)의 인접 축방향 단부 표면 사이에 배치된다. 캠로터(40)는 핀부재(42)가 연장되어 있는 암(arm)(41)을 구비한다. 경사판(50)은 캠로터(40)에 인접하여 배치되고 구동축(26)이 통과하는 개구(53)를 지닌다. 경사판(50)은 슬로트(52)를 지니는 암(51)을 구비한다. 캠로터(40)와 경사판(50)은 힌지 연결부를 형성하도록 슬로트(52)내에 삽입되는 핀부재(42)에 의해서 연결된다. 핀부재(42)는 구동축(26)의 길이방향 축에 대해 경사판(50)의 각도 위치를 조절할 수 있도록 슬로트(52)내에서 미끄럼 이동할 수 있다. 요동판(60)은 베어링(61,62)을 개재하여 경사판(50)에 장동(章動) 가능하게 설치된다. 요동판(60)의 외주 단부에는 포크형상 슬라이더(63)가 핀부재(64)에 의해 부착되어, 전단판(23)과 실린더 블록(21) 사이에 배치된 미끄럼 레일(65)상에 적절하게 설치된다. 포크 형상 슬라이더(63)에 의해 요동판(60)의 회전은 방지된다. 요동판(60)은 캠로터(40)가 회전하면 레일(65)을 따라 선회한다. 실린더 블록(21)은 원주 방향으로 배치된 다수의 실린더(70)를 구비하며, 그 안에서 피스톤(71)이 왕복 운동한다. 각 피스톤(71)은 각 연결봉(72)에 의해 요동판(60)에 연결된다.

폴리테트라 플루오로 에칠렌으로 된 한쌍의 이음매 없는 피스톤링(73)이 피스톤(71)의 외주 표면에 배치된다. 피스톤링(73)에 의해 알루미늄 합금 피스톤(71)과 알루미늄 합금 실린더 블록(21)의 마찰에 의한 마모를 방지하고 또한 피스톤(71)과 실린더(70)의 내벽 사이의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다.

후단판(24)의 원주 방향으로 배치된 환형 흡입실(241)과 중앙에 위치하는 배기실(251)을 구비한다. 밸브 플레이트(25)는, 실린더 블록(21)과 후단판(24) 사이에 위치하며, 각 실린더(70)에 흡입실(241)을 연결시키는 밸브가 구비된 다수의 흡입 포트(242)를 구비한다. 또한, 밸브 플레이트(24)는 각 실린더(70)에 배기실(251)을 연결시키는 밸브가 마련된 다수의 배기 포트(252)를 구비한다. 흡입 포트(242)와 배기 포트(252)에는 시미츠에게 허여된 미국 특허 제4,011,029호에 기재된 것과 같은 적절한 리드(reed) 밸브가 제공된다.

흡입실(241)은 외부 냉각 회로(도시 안됨)의 증발기에 연결되는 입구 부분(241a)을 구비한다. 배기실(251)에는 냉각 회로의 응축기에 연결되는 출구 부분(251a)이 제공된다. 가스켓(27,28)이 실린더 블록(21)과 밸브 플레이트(25)의 내부 표면 사이 및 밸브 플레이트(25)의 외부 표면과 후단판(24) 사이에 각각 위치하여 실린더 블록(21)과 밸브 플레이트(25) 및 후단판(24)의 만나는 면을 밀봉시킨다.

구멍(210)의 개방단(도면에서 좌측)에 인접하여 구동축(26)에 스냅링(33)이 부착된다. 경사판(50)의 후부 단부 표면(도면상 우측)에 스냅링(33) 사이의 위치에서 구동축(26)상에 바이어스 스프링(34)이 설치되어, 최대 압축기 용적이 되도록 경사판(50)을 구동축(26)에 대하여 수직인 상태로부터 최대 경사각으로 연속 가압하게 된다.

제1밸브 제어 장치(19)의 컵 형상 케이싱 부재(191)가 중앙 구멍(210)내에 배치된다. 컵 형상 케이싱 부재(191)는 그 안에 밸브실(192)을 형성한다. O-링(19a)이 케이싱 부재(191)의 외부 표면에 배치되어 그 케이싱 부재(191)와 실린더 블록(21)의 맞닿는 면을 밀봉시킨다. 구멍(194a)을 지니는 원형판(194)이 밸브 플레이트(25)와의 사이에 축방향 틈새(194b)를 두고 컵 형상 케이싱 부재(191)의 개방 단부(도면상 우측)에 고정된다. 구동축(26)의 축방향 위치를 조절하는 스크루우 부재(18)가, 구동축(26)의 내부 단부와 컵 형상 케이싱(191)의 폐쇄 단부(도면상 좌측) 사이에 배치된다. 스크루우 부재(18)는 그 중앙에 구멍(18a)이 형성되어 있다. 구멍(19b)은 구멍(18a)에 면하는 케이싱 부재(191)의 폐쇄 단부 중앙에 형성된다.

제1밸브 제어 장치(19)는 또한 벨로우즈(193a)를 지니는 밸브 부재(193)와, 그 벨로우즈(193a)의 상단(도면상 좌측)에 부착된 밸브 요소(193b) 및 그 벨로우즈(193a)의 하단(도면상 우측)에 부착된 숫나사 요소(193c)를 구비한다. 흡입실(241)의 정상 최저 압력 범위로서 허용되는 1.0-1.2KG/㎠·G와 같은 일정한 압력 변위를 유지하도록 벨로우즈(193a)에는 가스가 충전된다. 숫나사 요소(193c)를 원형판(194)속으로 조여 그 원형판(194)에 벨로우즈(193a)의 하단을 견고하게 고정시킨다.

틈새(194a)로부터 반경 방향으로 연장되는 제1도관(195)이 실린더 블록(21)의 후단부(도면상 우측)에 형성되는 밸브 플레이트(25)에 형성된 구멍(196)에까지 연장된다. 구멍(196)으로부터 축방향으로 연장되는 제2도관(197)이 후단판(24)에 형성되어 제2밸브 제어 장치와 같은 전자 밸브(80)에까지 연장된다. 전자 밸브(80)로부터 축방향으로 연장되는 제3도관(198)이 후단판(24)에 형성되어 흡입실(241)에까지 연장된다. 이와 같이 하여, 베어링(31)과 구동축(26)의 외주 표면 사이의 틈새, 구멍(210)의 내부벽, 구멍(18a), 구멍(19b), 밸브실(192), 구멍(194a), 틈새(194b), 제1도관(195), 구멍(196), 제2도관(197) 및 제3도관(198)을 개재하여 크랭크실(22)과 흡입실(241) 사이의 연통로가 형성된다.

따라서, 흡입실(241)의 압력에 따라 벨로우즈(193a)의 길이 방향으로 수축·팽창하여 구멍(19b)이 폐쇄·개방된다.

전자 밸브(80)은 온/오프 비율이 변화하는 온/오프 전기 신호와 같은 외부 신호에 응답하여 제2도관(197)과 제3도관(198) 사이의 연통을 조절한다.

압축기(10)의 작동중 구동축(26)은 전자 클러치(300)를 개재하여 차량의 엔진(도시안됨)에 의해서 회전된다. 캠로터(40)는 경사판(50)을 회전시키는 구동축(26)과 함께 회전된다. 경사판(50)의 회전으로 요동판(60)이 장동한다. 그 요동판의 장동 운동으로 피스톤(71)이 각 실린더(70)내에서 왕복 운동한다. 피스톤(70)의 왕복 운동에 따라 냉매 가스가 입구 부분(241a)을 통해 흡입실(241)로 유입되고 흡입 포트(242)를 통해 실린더(70)로 도입된 다음 압축된다. 압축된 냉매 가스는 실린더(70)로부터 각각 배기 포트(252)를 통해 배기실(251)로, 그 다음에는 출구 부분(251a)을 통해 냉각 회로로 유출된다.

전자 밸브(80)가 온 비율이 낮은 온/오프 신호를 받으면 제2도관(197)과 제3도관(198) 사이의 연통로가 거의 차단된다. 따라서, 크랭크실(22)실과 흡입실(241) 사이의 연통로도 흡입실(241)의 어떤 압력에 따른 제1밸브 제어 장치(19)의 작동에도 불구하고 실질적으로 차단된다. 따라서, 피스톤(71)과 실린더(70) 사이의 틈새를 통해 들어온 내부에서 압축된 냉매 가스에 의해 크랭크실(22)의 압력이 점점 증가되고, 바이어스 스프링(34)의 가압력에 대항하여 요동판(60)의 경사각이 최소화되어 압축 용량이 최소화되게 된다.

한편, 전자 밸브(80)가 온 비율이 높은 온/오프 신호를 받으면 제2도관(197)과 제3도관(198) 사이가 실질적으로 연통된다. 따라서, 흡입실(241) 내부의 압력이 벨로우즈(193a) 내부의 압력을 초과함으로써 벨로우즈(193a)가 수축하여 구멍(19b)이 개방되면, 크랭크실(22)과 흡입실(241) 사이가 실질적으로 개방된다. 그러므로 크랭크실(22)의 압력이 흡입실(241)의 압력으로 감소하여 요동판(60)의 경사각이 최대화되고 압축 용량이 최대로 된다. 압축기(10)의 최대 용적하의 작동으로 흡입실(241)의 압력은 떨어진다.

그러나, 흡입실(241)의 압력이 벨로우즈(193a) 압력 이하로 떨어지면 벨로우즈(193a)가 팽창하여 구멍(19b)을 폐쇄시키므로 제2도관(197)과 제3도관(198) 사이가 연통됨에도 불구하고 크랭크실(22)과 흡입실(241) 사이의 연통로는 실질적으로 차단된다. 따라서, 피스톤(71)과 실린더(70) 사이 틈새로 들어와 내부에서 압축되는 냉매 가스에 의해서 크랭크실(22)의 압력은 점차 감소되고 바이어스 스프링(34)의 가압력에 대항하여 최소로 되어 요동판(60)의 경사각이 압축 용적이 최소화된다.

상술한 바와 같이, 비록 극고속하의 압축기 작동시 온 비율이 높은 온/오프 신호를 전자 밸브가 받게 되더라도 흡입실 압력이 비정상적으로 감소하는 것은 방지되며, 따라서 압축기 마찰 부재의 고착 등과 같은 파손은 피할 수 있다.

또한, 전자 밸브는 온/오프 신호가 교대로 일어나고 그 비율이 변할 수 있는 단순한 온/오프 신호를 받아들일 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예에 따라 위와 같이 설명되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단순한 예에 불구하고 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 당업자라면 청구범위에 기재되는 본 발명의 범위내에서 용이하게 여러 가지 변화와 수정을 가할 수 있다.

Claims

크랭크실(24), 흡입실(22) 및, 배기실(25)을 에워싸는 압축기 하우징(20)을 구비하는 사판식 냉동 압축기로서, 상기 압축기 하우징은 복수의 실린더(70)를 갖춘 실린더 블록(21)과; 각각의 상기 실린더에 슬라이드 가능하게 끼워맞춰져 있는 피스톤(71)과; 상기 피스톤을 상기 실린더(70)내에서 왕복시키기 위하여 상기 피스톤에 각기 연결된 구동 수단(26,40,50,60,72)을 구비하되, 상기 구동 수단은, 상기 하우징내에 회전가능하게 지지된 구동 샤프트와; 상기 피스톤을 상기 구동 샤프트(26)와 구동적으로 연결시킴과 아울러 상기 구동 샤프트(26)의 회전 운동을 상기 피스톤(71)의 왕복 운동으로 변환시키는 연결 수단(50,60,72)와를 구비하고, 상기 연결 수단은, 상기 구동 샤프트(26)에 대하여 수직인 평면에 관하여 경사지게 배치되고 그 경사각이 상기 크랭크실(22)내의 압력의 변화에 응답하여 변화함으로써 상기 압축기의 용량을 변화시키도록 되어 있는 경사판(50)과; 상기 크랭크실(22)을 상기 흡입실(24)과 연결시키는 연통로(210,195,196,197,198)와; 상기 크랭크실(22)내의 압력을 변화시키기 위하여 상기 연통로들의 개폐를 제어하는 밸브 제어 기구(19,80)와의 구비하며, 상기 밸브 제어 기구는, 상기 연통로를 통한 상기 크랭크실과 상기 흡입실과의 사이의 연통을 연속적으로 제어함으로써 상기 압축기의 용량을 소정 수준에 유지하기 위하여 연속된 외부 신호에 응답하여 작동하는 제1밸브 제어 수단(80)을 포함하며, 상기 제1밸브 제어 수단(80)은 그것을 통해 유체가 흐르는 것을 허용하거나 억제함으로써 상기 크랭크실과 흡입실과의 사이의 연통을 제어하는 사판식 압축기에 있어서, 상기 밸브 제어 기구는 상기 연통로내에 상기 제1밸브 제어 수단(80)과 직렬로 배치된 제2밸브 제어 수단(19)을 구비하며, 상기 제2밸브 제어 수단은 상기 흡입실의 압력에 응답하여 상기 크랭크실(22)과 상기 흡입실(241)과의 사이의 연통을 제어하되, 상기 제2밸브 제어 수단은 상기 흡입실(241)내의 압력이 예정치 미만으로 떨어지면 상기 연통로를 폐쇄하여 상기 제1밸브 제어 수단(80) 작동을 무력화하여 상기 제1밸브 수단의 상기 외부 신호에 응답한 상기 연통로 개폐 기능을 억제하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제1항에 있어서, 상기 외부 신호는 온/오프 비가 변화하는 온/오프 신호인 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제1항에 있어서, 상기 제2밸브 제어 수단(19)이 벨로우즈 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제1항에 있어서, 상기 압축기 하우징은 상기 실린더 블록(21)의 일단부에 배치된 후단판(24)을 구비하고, 상기 배기실(251)과 흡입실(241)은 상기 실린더 블록에 의해 상기 후단판내에 에워싸여 있으며, 상기 연통로는 상기 후단판(24)내에 형성된 제1 및 제2도관(197,198)을 구비하고 있고, 상기 제1밸브 제어 수단(80)은 상기 압축기 하우징(20)의 외부에 배치되어 개방시 상기 제1 및 제2도관(197,198)을 유체 연통시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제4항에 있어서, 상기 제1밸브 제어 수단(80)이 전자(電磁) 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
제1항에 있어서, 상기 연결 수단은, 상기 구동 샤프트(26)와 함께 회전가능하게 그 구동 샤프트에 연결됨과 아울러 상기 경사판(50)에도 또한 연결되는 로터(40)와, 상기 경사판(50)상에 배치 장동가능하게 배치되는 요동판(60)과를 구비하며, 각각의 상기 피스톤(71)은 커넥팅 로드(72)에 의해 상기 요동판에 연결되며, 상기 경사판(50)은 상기 요동판(60)에 대하여 회전가능하며, 상기 구동 샤프트(26)와 상기 로터(40) 및 상기 경사판(50)이 회전하면 상기 요동판(60)이 장동하고, 그 요동판이 장동하면 상기 피스톤이 상기 실린더들 안에서 왕복 운동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.