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KR0167369B1 - 요동경사판식 용량가변형 압축기 - Google Patents

요동경사판식 용량가변형 압축기 Download PDF

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KR0167369B1
KR0167369B1 KR1019930023993A KR930023993A KR0167369B1 KR 0167369 B1 KR0167369 B1 KR 0167369B1 KR 1019930023993 A KR1019930023993 A KR 1019930023993A KR 930023993 A KR930023993 A KR 930023993A KR 0167369 B1 KR0167369 B1 KR 0167369B1
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또오루 다께이찌
오사무 히라마쓰
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도요다 가오루도시
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Abstract

크랭크실내에서의 냉매가스의 환류를 제어할 수 있는 이 때문에 크랭크실내로부터의 윤활류의 유출을 제어해서 윤활성을 향상시키고, 압축기의 내구성을 높인다. 토출실(4b)와 흡입실(4a)를 연결로(23)에 의해 연결하고, 그 연결로(23)의 도중에 용량제어밸스(25)와 고정다이어트램(S)를 설치한다. 또, 전기한 용량제어밸브(25)와 고정다이어프램(S)의 사이의 연결로(23)와 크랭크실(2a)를 하나의 분기통로(24)에 의해 연결한다.
연결로(23)와 분기통로(24)와의 접속점(E)의 상류측연결로(23A) 및 분기통로(24)에 의해 토출실(4b)내의 냉매가스를 크랭크실(2a)로 공급한다.
또, 크랭크실(2a)내의 냉매가스를 같은 분기통로(24) 및 접속점(E)하류측의 연결로(23B)에 의해 흡입실(4a)로 배출한다.

Description

요동경사판식 용량가변형 압축기
제1도는 본 발명을 구체화한 제1실시예인 경사판식 용량가변형압축기에 용량제어밸브를 나타낸 종단면도.
제2도는 요동경사판식 용량가변형 압축기 전체를 나타낸 종단면도.
제3도는 토출실, 크랭크실, 흡입실 및 용량제어밸브의 관계를 나타낸 블록회로도.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 토출실, 크랭크실, 흡입실 및 용량제어밸브의 관계를 나나낸 블록.
제5도는 본 발명의 제2실시예에 있어서의 용량제어밸브의 종단면도.
제6도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 용량제어밸브의 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실린더블럭 1a : 실린더 보어
2 : 전면하우징 2a : 크랭크실
4 : 후부하우징 4a : 흡입실
4b : 토출실 7 : 회전축
9 : 구동기구를 구성하는 회전구동체 12 : 구동기구를 구성하는 회전지지체
13 : 요동경사판 21 : 피스톤
23 : 연결로 23A : 상류측연결로
23B : 하류측연결로 24 : 단일 분기통로
25 : 용량제어밸브 28 : 구형밸브체
30. 36. 40 : 스프링 34 : 다이어프램
37 : 압력감지실 S : 고정다이어프램
K : 용량제어기구 E : 접속점
이 발명은 예를 들면 차량용 공조장치에 있어서 냉매가스의 압축 등에 사용되는 요동경사판식 용량가변형 압축기에 관한 것이다.
종래, 예를 들면 차량 공조용의 압축기로서, 흡입압력과 토출압력의 쌍방에 응답해서 요동경사판의 경사각을 변화시켜 압축기의 토출용량(유량)을 증감시키도록 크랭크실 압력을 흡입압력에 대해 제어하도록 구성된 각도가변식 요동경사판형의 용량가변압축기이다.(일본국 특개소 58-158382호 공보참조)
이 압축기는 냉방실부하의 저하 혹은 고속회전에 의해 흡입압력이 저하하면 토출용량제어기구의 밸로즈가 흡입압력과 대기압과의 밸런스변동에 의해 늘어나서 뱅브기구를 작동해 흡입실과 크랭크실사이의 배기통로의 면적을 감소시키도록 되어 있다. 또한, 토출실과 크랭크실사이의 급기통로를 다른 밸브기구에 의해 개방하므로써, 크랭크실압력을 높여 같은 크랭크실압력과 흡입압력의 압력차를 증대시킨다. 즉. 피스톤배면에 작용하는 압력을 증가시키고, 이것에 의해 피스톤의 스트로크를 감소시켜, 요동경사판의 경사각을 감소시켜서 흡입압력의 저하를 방지함과 동시에 용량저하를 행하도록 되어 있다.
상기한 종래의 압축기는 토출실과 크랭크실을 연결하는 급기통로와 크랭크실로부터 흡입실로의 냉매가스를 도압하는 배기통로 등이 각각 독립해서 설치되어 있으므로, 토출실로부터 급기통로를 통해서 크랭크실로 공급된 냉매가스는 토출실내에서 순환된 후 크랭크실로부터 배기통로를 통해서 흡입실로 도입된다. 이때, 크랭크실내로 통과하는 냉매가스를 따라서 미스트(mist)상의 윤활유가 흡입실내로 유출된다. 이 지나가는 냉매가스에 의해 크랭크실내에서의 윤활유의 체류량이 줄어들고, 요동경사판 등의 구동기구부의 미끄럼운동면의 윤활유부족을 초래하며, 또, 압축기밖으로 유출된 윤활유에 의해 응축기 및 증발기에서의 열교환율이 저하한다하는 문제가 있다. 이 발명의 목적은 상기한 종래 기술에 존재하는 문제점을 해소하고, 크랭크실내의 냉매가스의 소통을 제어하고, 윤활유의 크랭크실로부터 흡입실로의 유출을 제어하고, 구동기구의 미끄럼운동면의 윤활성의 향상하고, 내구성을 높일 수가 있는 요동경사판식 가변압축기를 제공하는 것에 있다.
이 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해서 흡입실과 토출실 및 크랭크실 등을 갖추고, 회전축에 대해 피스톤을 왕복 운동시키기 위한 요동경사판을 구동기구에 의해 경사운동가능에 장착하고, 크랭크실 압력과 흡입압력과의 압력차에 따라서 전기한 요동경사판이 경사각이 변화하여 토출용량을 제어하도록 한 요동경사판식 요량가변형 압축기에 있어서, 상기한 토출실과 흡입실을 연결로에 의해서 연결하고, 그 연결로의 도중에 다이어프램과 용량제어밸브 혹은 복수의 용량제어밸브를 설치하고, 전기한 다이어프램과 용량제어밸브의 사이의 연결로 혹은 복수의 용량제어밸브상이의 연결로와 전기 크랭크실 등을 단일의 분기통로만을 연결한다는 수단을 가지고 있다.
이 발명은 용량제어밸브에 의한 연결로의 개폐작용에 의해서 토출실로부터 크랭크실의 냉매가스의 공급 혹은 크랭크실로부터 흡입실로의 냉매가스의 배출이 행해지며, 피스톤의 배면에 작용하는 크랭크실압력과 피스톤의 작동면에 작용하는 흡입압력과의 압력차에 의해서 요동경사판의 경사각이 변화해서 피스톤의 스트로크가 변화하고 토출용량이 제어된다.
전기한 토출실내의 고압냉매가스는 연결통로 및 단일의 분기통로를 통해서 크랭크실로 공급된다. 또, 크랭크실내의 냉매가스는 전기한 단일의 분기통로 및 연결로를 통해서 흡입실로 공급된다. 이 때문에 크랭크실내에서의 냉매가스의 교체가 생기기 어렵게 되며, 크랭크실로부터 흡입실로의 윤활유의 유출이 제어되며, 윤활성이 향상된다.
[실시예]
이하, 이 발명을 구체화한 제1실시예를 제1도~제3도를 바탕으로 설명한다.
제2도에 도시된 바와 같이 실린더블럭(1)의 전단부에는 전명하우징(2)가 접합되어 고정되며, 후단면에는 밸브플레이트(3)을 통해서 흡입실(4a) 및 토출실(4b)를 형성하는 후부하우징(4)가 접합, 고정되어 있다.
전기한 밸브프레이트(3)에서는 흡입실(4a)로부터 실린더블럭(1)에 형성된 실린더보더(1a)내의 작동실(18)에 냉매가스를 흡입하는 흡입밸브기구(5)가 설치되며, 실린더보어(1a)내에서 압축된 냉매가스를 토출실(4b)에 토출하는 토출밸브기구(6)이 설치되어 있다.
전기한 실린더블럭(1) 및 전면하우징(2)의 중심부에서는 회전축(7)이 배어링(8)에 의해 지지되고 있다. 이 회전축(7)의 중간부에서는 구동기구를 구성하는 회전구동체(9)가 끼워 맞춰져 고정되며, 그 외주에는 아암(10)이 함께 돌출 형성되어 있다. 또, 그 아암(10)에 형성된 긴구멍(10a)에는 연결핀911)을 통해서 구동기구를 구성하는 회전지지체(12)가 전후방향으로 요동가능하게 하고, 또한 회전축(7)과 동기 회전가능하게 지지되고 있다. 이 회전지지체(12)의 보스부(12a)에는 요동경사판(13)이 상대회전가능하고, 또한 실린더블럭(1) 및 전명하우징(2)에 고정된 회전방지로드(14)에 의해서 정위치에서 전후방향으로의 경사운동만을 가능하게 지지하고 있다.
전기한 회전축(7)상에는 슬라이더(15)가 축선방향으로 왕복운동가능하게 지지되며, 그 슬라이더(15)는 연결핀(16)에 의해 전기한 회전지지체(12)의 보스부(12a)에 연결되어 있다. 전기한 슬라이더(15)는 회전축(7)상에 설치되 스프링(17)에 의해서 평상시에는 요동경사판(13) 및 회전지지체(12)를 경사각이 최대가 되는 위치로 힘을 가하고 있다. 전기한 요동경사판(13)은 전기한 실린더보어(1a)내에 수용된 복수의 피스톤(21)과 피스톤로드(22)를 통해서 각각 연결 설치되어 있다.
따라서, 엔진의 동력에 의한 회전축(7)이 회전되고 회전구동체(9), 연결핀(11) 및 회전지지체(12)가 함께 회전되면 요동경사판(13)이 비회전상태에서 전후방향으로 요동되고, 피스톤로드(22)를 통해서 피스톤(21)이 실린더보어(1a)내에서 왕복운동이 된다. 이 때문에 흡입실(4a)로부터 흡입된 냉매가스가 실린더보어(1a)내의 작동실(18)내에서 압축된 후 토출실(5b)로 토출된다. 이 압축시에는 피스톤(21)의 외주면으로부터 블로우 바이(blow-by)가스에 의해서 크랭크실(2a)내의 압력(Pc)가 증대하지만, 이것은 다음에 서술하는 요량제어기구(K)에 의해서 조정된다.
이 용량제어기구(K)에 대해서 설명하면, 토출실(4b)와 흡입실(4a)는 전기한 후부하우징(4)에 형성된 연결로(23)에 의해서 연결되며, 그 도중에는 용량제어밸브(25)와 고정다이어프램(S)가 설치되어 있다. 또, 전기한 용량제어밸브(25)와 고정다이어프램(S)가 설치되어 있다. 또, 전기한 용량제어밸브(25)와 고정다이어프램(S)의 사이의 연결로(23)의 중간위치(E)와 크랭크실(2a)는 하나의 단일의 분기통로(24)에 의해 연결되고 있다. 이 실시예에서는 전기한 중간위치(E)의 상류측의 연결로를 (23A), 하류측의 연결로를 (23B)로 한다. 상기한 용량제어밸브(25)의 구성을 제1도를 바탕으로 설명하면, 후부하우징(4)의 부착구멍(4c)에 끼워 맞춰진 케이싱(26)에는 밸브시트(27)이 형성되며, 그 밸브시트(27)에는 연결로(23A)를 개폐하는 구형밸브체(28)이 밸브실(29)내에 수용되어 있다.
이 밸브체(28)은 가세스프링(30)에 의해 평상시에는 폐쇄방향으로 가세되어 있다.
또한, (31)은 고정스프링받이, (32)는 가동스프링받이이다.
또, 전기한 케이싱(26)하부의 삽입구멍(26a)에는 작동로드(33)이 전기한 구형밸브체(28)을 밀어 움직일 수 있게 삽입되어 통과되어 있다.
이 작동로드(33)의 하단부는 케이싱(26)의 하부에 설치된 다이어프램(34)의 상면에 스프링받이통(35)를 통해서 밀착되며, 스프링(36)에 의해서 전기한 작동로드(33)을 아래쪽, 즉, 구형밸브체(28)로서 이간하는 방향으로 힘을 가하고 있다.
전기한 다이어프램(34)의 윗쪽에는 압력감지실(37)이 형성되며, 그 압력감지실(37)은 통로(38)에 의해서 흡입실(4a)와 연결되어 있다.
전기한 다이어프램(34)의 아래쪽에는 정압실(39a)를 형성하는 수납케이스(39)가 고정되어 있다. 이 정압실(39a)내에는 스프링(40)이 고정스프링받이(41) 및 가동스프링받이(42)에 의해 전기한 다이어프램(34)를 위쪽으로 힘을 가하도록 끼워져 있다. 그리고, 압력감지실(37)의 흡입압력(Ps)가 저하된 경우에 스프림(40)에 의해 다른 스프링(30),(36)의 미는 힘에 저항해서 다이어프램(34)가 위쪽으로 이동되고 작동로드(33)에 의해서 구형밸브체(28)이 연결로 (23A)를 개방하는 방향으로 이동되도록 하고 있다.
다음으로, 전기한 바와 같이 구성된 요동경사판식 용량가변형압축기에 대해서 그 작용을 설명한다.
압축기의 정지상태에 있어서는 흡입실(4a)의 압력(Ps), 토출실(4b)의 압력(Pd) 및 크랭크실(2a)의 압력(Pc)가 동시에 같은 압력으로 되어 있고, 제1도에 도시한 용량제어밸브(25)의 구형밸브체(28)은 스프링(30), (36), (40)의 미는 힘이 평형한 상태에서 밸브시트(27)에 밀착되고 상류층의 연결로(23A)를 폐쇄하는 위치에 유지되어 있다.
이 상태에서 압축기가 기동되어 회전축(7)에 의해서 회전구동체(9), 회전지지체(12) 및 회전경사판(13)이 회전하면, 피스톤로드(22)를 통해서 피스톤(21)이 실린더보어(1a)내에서 왕복운동되며, 흡입실(4a)로부터 실린더보어(1a)내의 작동실(18)에 흡입된 냉매가스가 압축되어 토출실(4b)로 토출된다.
압축기의 운전초기에 있어서는 냉방부하가 높기 때문에 흡입압력(Ps)도 높고, 따라서 전기한 압력감지실(37)에는 통로(38)을 통해서 높은 흡입압력(Ps)가 작용하므로 구형밸브체(28)은 상류측연결로(23A)를 폐쇄한 상태가 된다. 또, 실린더보어(1a)내의 작동실(18)로부터 크랭크(2a)로 블로우바이(blow-by)된 가스는 크랭크실(2a)의 압력(Pc)를 증대시키는 방향으로 작용하지만, 이 가스는 크랭크실(2a)로부터 단일의 분기통로(24) 및 하류측의 연결로(23B)도중에 고정다이어프램(S)를 통해서 흡입실(4a)로 흐르므로 크랭크실 압력(Pc)와 흡입압력(Ps)의 압력차(△Pcs)는 변화하지 않으며, 이 때문에 요동경사판(13)의 경사각이 최대의 대용량상태에서 운전이 계속된다.
압축기의 운전이 계속되고, 차실내의 온도가 저하되며 냉방부하가 저하되면 증발기로부터 팽창되는 냉매가스의 압력이 저하하고, 흡입압력(Ps)가 저하하므로 용량제어밸브(25)의 압력감지설(37)의 압력이 저하힌다.
이 때문에 스프링(40)에 의해서 작동로드(33)이 스프링(30), (36)의 미는 힘에 저항해서 위쪽으로 이동되고, 구형밸브체(28)이 상류측연결로(23A)를 개방하는 방향으로 이동되며, 토출실(4b)로부터 고압의 냉매가스가 상류측연결로(23A) 및 단일의 분기통로(24)를 통해서 크랭크실(2a)로 공급된다. 그 결과, 크랭크실압력(Pc)가 상승하고, 각 피스톤(21)의 전후면에 작용하는 피스톤(21)의 행정이 감소되며, 요동경사판(13)은 제2도에 있어서 연결핀(11)을 중심으로 해서 경사각을 감소시키는 방향으로 굽힘모멘트를 받고, 냉매가스의 토출량이 저하한다. 이 때문에 냉방부하에 따라서 냉방능력이 저하하고, 흡입압력(Ps)가 다시 상술하는 방향으로 제어된다.
또, 전기한 용량제어밸브(25)의 밸브체(28)의 개방상태에서는 토출실(4b)로부터 하류측의 연결로(23A) 및 단일의 분기통로(24)를 통해서 크랭크실(2a)에 냉매가스가 공급된다. 그러나 이 냉매가스는 단일의 분기통로(24)만으로 크랭크실(2a)로 출입하므로 크랭크실(2a)로 진입한 후, 다른 통로로부터 흡입실(4a)로 배출되는 것과 비교해서 크랭크실(2a)내에서의 냉매가스의 환류를 발생시키는 일은 없다.
따라서, 크랭크실(2a)내로부터 흡입실(4a)로 윤활유가 유출되는 것이 제어되며, 윤활성을 향상시킬 수가 있다.
다음으로, 이 발명을 구체화한 제2실시에를 제4도, 제5도를 바탕으로 설명한다.
이 제2실시예에 있어서는 제4도에 도시한 바와 같이 전기한 상류측의 연결로(23A)에 고정다이어프램(S)를 설치하고, 하류측의 연결로(23B)의 도중에 용량제어밸브(45)를 설치하고 있다.
이 용량제어밸브(45)는 제5도는 도시한 바와 같이, 케이싱(46)내에 하류측 연결로(23B)를 개폐하는 구형밸브체(47)을 가지고, 평상시에는 밸브시트(48)을 개방하도록 밸브스프링(40)에 의해서 힘이 가해지고 있다.
또한, 이 제2실시예에 있어서, 전기한 제1실시예와 같은 형태의 기능을 가진 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.
따라서, 제2실시예에서의 압축기의 대용량운전상태에서는 크랭크실(2a)에서 작동실(18)로부터 냉매가스가 블로우 바이(blow-by)되는 외에, 토출실(4b)로부터 상류측의 연결로(23A)와 다이어프램(S)를 통해서 냉매가스가 공급된다. 이 때문에 크랭크실압력(Pc)는 서서히 압력이 상승하여 그 압력이 설정값이 되면 구형밸브체(47)이 하류측의 연결로(23B)를 개방한다.
이 때문에 크랭크실(2a)의 압력(Pc)는 소정값으로 유지된다.
또, 냉방부하의 저하에 의해 흡입압력(Ps)가 저하되면 압력감지실(37)내의 압력의 저하에 의해서 구형밸브체(47)이 스프링(40)에 의해서 하류측의 연결로(23B)를 폐쇄하는 방향으로 이동한다.
이 때문에 크랭크실(2a)내로부터 흡입실(4a)로의 냉매가스의 배출이 저지되며, 작동실(18)로부터의 블로우바이가스 및 토출실(4b)로부터 상류측의 연결로(23A), 고정다이어프램(S), 단일의 분기통로(24)를 통해서 고압냉매가스가 크랭크실(2a) 로 공급되고, 크랭크실(2a)의 압력(Pc)가 전술한 설정값을 초과해 상승하고 그 크랭크실압력(Pc)와 흡입압력(Ps)의 압력차(△Pcs)가 크게 되며, 피스톤(21)의 스트로크가 감소해서 압축기의 토출용량이 냉방부하의 저감에 따라서 줄어들게 된다.
이 제2실시예에 있어서도 하나의 단일의 분기통로(24)만으로, 크랭크실(2a)내로의 냉매가스의 공급 또는 배출이 행해지므로, 크랭크실(2a)내에서의 냉매가스의 환류가 제어되며, 윤활유의 배출이 제어된다.
또한, 이 발명은 전기한 실시예에 한정된 것이 아니라, 다음과 같이 구체화를 할 수가 있다.
(1) 제6도에 도시한 바와 같이 전기한 제1실시예의 용량제어밸브(25)의 케이싱(26)에 대해서 고정다이어프램(S)를 겸용하는 하류측의 연결로(23B)를 통로(38)을 통해서 흡입실(4a)와 연결하도록 형성하는 것.
이 경우에도 크랭크실(2a)로의 냉매가스의 공급에 의해서 크랭크실내에서의 가스흐름을 발생시키지 않고, 크랭크실내에서의 구동기구의 미끄럼운동면의 윤활성을 향상시킬 수가 있다.
또, 이 실시예에서는 고정다이어프램(S)를 겸용하는 하류측의 연결로(23B)의 가공이 쉽게 된다.
(2) 전기한 실시예에서는 다이어프램으로서 연결로내에 고정다이어프램(S)를 설치한 형태를 개시했지만, 소정의 다이어프램작용이 되도록 연결로의 직경의 크기를 설정하고, 연결통로자체를 다이어프램화하는 것.
(3) 전기한 다이어프램(34)대신에 밸로즈(도시생략)를 사용하는 것.
(4) 전기한 상류측이 연결로(23A) 및 하류측의 연결로(23B)에 각각 용량제어밸브(도시생략)를 끼운 요동경사판식용량가변압축기를 구체화한 것.
상술한 바와 같이. 이 발명은 토출실로부터 상류측의 연결로 및 단일의 분기통로를 통해서 크랭크실에 공급된 용량제어용의 냉매가스를 다시 단일의 분기통로 및 하류측의 연결로를 통해서 흡입실내로 도입할 수 있으므로, 크랭크실내에서의 냉매가스의 환류를 제어할 수 있고, 이 때문에 크랭크실로부터의 윤활류의 유출을 제어하여 윤활성을 향상하고, 압축기의 내구성을 높일 수가 있다.

Claims (1)

  1. 흡입실(4a)과 토출실(4b) 및 크랭크실(2a)을 갖추고, 회전축(7)에 대해 피스톤(21)을 왕복운동시키기 위한 요동경사판(13)을 구동기구에 의해서 경사운동가능하게 장착하고, 크랭크실(2a)압력과 흡입압력과의 압력차에 따라서 전기한 요동경사판(13)의 경사각이 변화하고, 토출용량을 제어하도록한 요동경사판식 용량가변형 압축기에 있어서, 상기한 토출실(4b)과 흡입실(4a)을 연결로(23)에 의해서 연결하고, 그 연결로(23)의 도중에 고정다이어프램(S)과 용량제어밸브(25) 혹은 복수의 용량제어밸브를 설치하고, 전기한 고정다이어프램(S)과 용량제어밸브(25)의 사이의 연결로(23) 혹은 복수의 용량제어밸브사이의 연결로(23)와, 전기한 크랭크실(2a)을 단일의 분기통로(24)만으로 연결한 것을 특징으로 하는 요동경사판식 용량가변형 압축기.
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