KR970004386B1 - 피스톤식 압축기에 있어서 냉매가스 흡입구조 - Google Patents

Abstract

없음

Description

피스톤식 압축기에 있어서 냉매가스 흡입구조

제1도는 본 발명을 구체화한 제1실시예를 나타낸 주요부분의 단면도.

제2도는 압축기전체를 나타낸 단면도.

제3도는 제2도의 A-A선 단면도.

제4도는 로타리밸브의 사시도.

제5도는 로타리밸브의 전개도.

제6도는 로타리밸브의 회전각과 실린더내의 작동실압력과의 관계를 나타낸 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1,2 : 실린더블럭1a,2a : 수용실

1b,2b : 연결로1c,2c : 연결로의 실린더쪽 출구

7 : 회전축11 : 흡입실인 사판실

13,14 : 실린더15 : 피스톤

15a : 외주면23,24 : 토출실

27,28 : 로타리밸브27c,28c : 테이퍼외주면

29,30 : 흡입통로29b,30b : 흡입통로의 출구

35,36 : 가압스프링S : 테이퍼내주면

R,Ra,Rb : 작동실Pn : 연결로 1b,2b내의 압력

본 발명은 회전축의 주위에 배열된 복수의 실린더내에 피스톤을 수용함과 동시에 회전축의 회전에 연동해서 피스톤을 왕복운동시키는 피스톤식압축기에 있어서 냉매가스흡입구조에 관한 것이다.

종래의 피스톤식압축기(예를 들면 일본국 특개평 3-92587호 공보참조)에서는 피스톤에 의해 실린더내에 구획된 작동실과 흡입실의 사이의 흡입포트가 작동실내의 교축밸브에 의해 개폐되도록 되어 있다.

흡입실내의 냉매가스는 상사점으로부터 하사점으로 이동하는 피스톤의 흡입작동에 의해 교축밸브를 밀어 젖히면서 작동실로 유입된다.

피스톤이 하사점으로부터 상사점측으로 이동하는 토출행정에서는 교축밸브가 흡입포트를 닫고, 작동실내의 냉매가스가 토출포트로부터 토출실로 토출된다.

교축밸브의 개폐동작은 작동실과 흡입실 사이의 압력차에 기인한 것이며, 흡입실의 압력이 작동실의 압력보다도 높으면 교축밸브는 굽힘변형을 해서 흡입포트를 연다. 흡입실의 압력이 작동실의 압력보다도 높게 되는 것은 상사점측으로부터 하사점측으로 이동하는 피스톤의 흡입동작시이다.

탄성변형하는 교축밸브의 굽힘변형은 탄성저항으로서 작용하고, 흡입실의 압력이 작동실의 압력을 약간 상회할 경우에는 교축밸브는 개방되지 않는다. 즉, 교축밸브의 개방이 지연된다.

압축기내의 윤활을 행하기 위해 압축기내의 냉매가스에서는 윤활유가 혼입되게 되며, 이 윤활유가 냉매가스와 함께 압축실내의 필요한 윤활부위에 이송된다.

이 윤활유는 냉매가스의 유통영역이라면 어디라도 이송가능하며, 흡입포트를 폐쇄하고 있는 교축밸브의 그 접촉면과의 사이에서도 윤활유가 부착된다. 이 부착된 윤활유는 전기한 접촉면과 교축밸브와의 사이의 부착력을 높이며, 교축밸브의 굽힘변형개시 시기가 일층 지연된다.

이와 같은 굽힘변형개시의 지연은 작동실로의 냉매가스의 유입량을 저하시키고, 즉 체적효율의 저하를 초래한다.

또, 교축밸브가 열려있는 경우에도 교축밸브의 탄성저항이 흡입저항으로 작용하고, 냉매가스 유입량이 저하한다.

그래서 본 출원인인 압축효율을 향상시킬 수가 있는 피스톤식 압축기를 제한하고 있다.(예를 들면, 일본국 특개편 4-211165호 참조) 이 압축기는 피스톤에 의해 실린더내에 구획된 작동실에 냉매가스를 도입하기 위한 흡입통로를 로타리밸브 내에 형성하고 있다. 또, 로타리밸브의 주위면을 테이퍼형으로 형성함과 동시에 로타리밸브를 수용하는 수용실의 내주면을 테이퍼형으로 형성한다.

게다가 피스톤의 왕복운동에 동기해서 전기한 작동실과 전기한 흡입통로를 차례로 연결하도록 하면서 로타리밸브의 축방향에서 슬라이드 가능하게 전기한 로타리밸브를 전기한 수용실에 수용하고 있다. 그리고 로타리밸브를 직경이 큰쪽의 끝에서부터 직경이 작은 쪽으로 힘을 가하는 밀폐력을 로타리밸브에 작용시키도록 하고 있다.

이 새로운 압축기에 있어서는 피스톤이 상사점으로 이동된 때에 전기한 연결로가 피스톤의 외주면에 의해 폐쇄되도록 되어 있다. 이 때문에 피스톤이 상사점에 있을때의 실린더내의 작동실의 고압력(토출압력)이 연결로를 통해서 로타리밸브의 테이퍼외주면에 작용하므로 이 고압력가운데 이 테이퍼의 외주면에 작용하는 횡방향의 분압에 의해 로타리밸브가 수용실의 테이퍼내주면으로부터 분리되는 방향으로 압력을 받는다. 이 압력에 저항해서 양테이퍼 둘레면 사이에 밀폐력을 가하도록 가압스프링의 탄성력이 설정되어 있다. 그러나, 이 새로운 압축기가 자동차용의 공조장치에 사용되는 경우에는 냉방부하에 의해 토출압력이 4∼40㎏/㎠의 범위에서 변동한다. 이 때문에 최고압력 40㎏/㎠에서도 로타리밸브를 소정의 압력으로 가압하기 위해 전기한 가압스프링의 탄성력을 크게 설정해야만 한다. 따라서, 냉방부하가 적고 토출압력이 낮은 압축기의 운전 상태에서는 로타리밸브에 필요 이상의 압력이 작용하여 로타리밸브의 외주면과 수용실의 테이퍼내주면의 사이에서의 회전마찰이 증대하여 동력손실이 커진다라는 새로운 문제가 발생한다. 또, 로타리밸브외주면에 형성된 흡입통로 출구의 가장자리부에 의해 수용실의 테이퍼내주면이 맞물려서 마모되고, 미끄럼접촉면의 내구성을 저하시킨다라는 문제가 있다.

또, 본 출원인은 전술한 로타리밸브의 외주면을 원통형으로 형성함과 동시에 이 로타리밸브를 원통형의 수용실에 수용하는 구조의 피스톤형압축기(예를 들면, 일본국 특원평 4-21164호)를 제안하고 있다.

이 압축기에 있어서는 로타리밸브의 외주면과 수용실의 내주면과의 접촉부의 밀폐성을 확보하기 위해 로타리밸브가 회전축에서 약간의 간극을 가지고 동기회전가능하게 끼워져 있다. 이 때문에 닫힌 상태의 연결로내의 압력기 토출압력에 상당하게 되면 이 높은 압력이 로타리밸브의 원통형 외주면에 대해 레이디얼방향으로 작용한다. 이 때문에 로타리밸브의 반대쪽의 외주면이 수용실의 내주면에 국부적으로 강하게 가압되고, 회전마찰의 중대에 의해 압축기를 구동하는데 필요한 동력이 증대함과 동시에 마찰면이 마모된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 새로운 압축기에 존재하는 문제점을 해소해서 토출압력이 변동해도 로타리밸브의 외주면에 작용하는 밀폐상태의 연결로내의 압력을 흡입압력과 토출압력의 중간압으로 유지하고 로타리밸브의 외주면에 작용하는 압력을 제어하여, 로타리밸브의 외주면과 그것에 접하는 수용실의 내주면과의 접촉면의 회전마찰을 제어해서 동력손실을 경감시키고, 내구성을 향상시킬 수 있으며, 밀폐상태인 연결로 내의 압력의 동력을 회수해서 압축효율을 향상시키고, 흡입맥동을 제어해서 진동 및 소음을 줄일 수 있는 피스톤식 압축기에서 냉매가스 흡입구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그 때문에 본 발명에서는 실린더블록에 대해 각 실린더와 회전축 사이에 위치하도록 내주면을 가진 수용실을 설치하며, 그 수용실에는 전기한 내주면에 맞물리는 외주면을 형성한 로타리밸브를 수용한다. 그 로타리밸브를 전기한 회전축에 대해 그 축과 동기회전이 가능하게 지지하고, 로타리밸브에는 전기한 흡입실로부터 흡입행정 중의 전기한 작동실로 냉매가스를 흡입하기 위한 흡입통로를 형성한다. 전기한 수용실과 전기한 작동실과의 사이에 양실을 연결하는 연결로를 형성한다. 전기한 연결로의 전기한 실린더쪽 출구의 위치를 전기한 피스톤이 상사점으로 이동하기 이전에 그 피스톤의 외주면에 의해 폐쇄되는 위치에 설정한다. 더욱이 전기한 로타리밸브에는 전기한 연결로가 피스톤의 외주면 및 로타리밸브의 외주면에 의해 폐쇄공간이 되어 있는 상태로 그 공간의 냉매가스를 압축도중의 작동실과 연결하는 연결로 내로 안내하는 바이패스통로를 형성한다.

로타리밸브에 형성된 흡입통로의 테이퍼외주면쪽 출구에는 그 로타리밸브의 회전에 따라서 복수의 연결로에 차례로 연결된다. 이 때문에 흡입실과 작동실은 흡입통로 및 연결로를 통해서 차례로 연결된다. 이 연결은 각 작동실에 대한 피스톤의 흡입동작에 동기해서 행해진다. 전기한 흡입통로와 작동실 등이 연결되어 있을 때에 피스톤이 하사점 쪽을 향하고, 작동실의 압력이 흡입통로의 압력(흡입압력) 이하까지 저하된다. 이 압력저하에 의해 흡입실의 냉매가스가 흡입통로 및 연결로를 통해서 작동실로 유입된다.

냉매가스의 토출동작시에는 흡입통로와 압축행정 중의 작동실과의 연결은 로타리밸브의 외주면에 의해 차단되며, 작동실의 냉매가스는 설정압이하가 되면 토출실로 토출된다.

진기한 피스톤이 하사점으로부터 상사점을 향하는 압축행정에 있어서는 작동실에 흡입된 가스는 압축되며, 피스톤의 이동에 비례해서 압축가스의 압력이 상승한다. 그리고 압축가스의 압력이 최대가 되는 상사점으로 피스톤이 이동하기 이전에 흡입통로와 작동실을 연결하는 연결로의 작동실쪽 출구가 피스톤의 외주면에 의해 폐쇄된다. 이 결과 연결로내의 압력은 중간압력 상태로 폐쇄되며, 로타리밸브의 외주면이 원통형인 경우에는 그 외주면으로의 가압력이 제어된다. 따라서, 로타리밸브의 외주면과 수용실의 내주면과의 회전마찰이 경감되며, 압축기를 구동하는데 필요한 동력을 제어할 수 있음과 동시에 접촉면의 마모를 제어해서 내구성을 향상시킬 수가 있다.

또, 로타리밸브의 외주면이 테이퍼형으로 형성되어 있고, 이 테이퍼외주면이 수용실의 테이퍼내주면에 접촉하고 있는 경우에는 연결로내의 압력이 테이퍼외주면에 작용한다. 이 때문에 로타리밸브는 테이퍼내주면으로부터 분리되는 방향으로의 분압력을 받는다. 따라서, 로타리밸브를 양테이퍼원주면을 압접해서 밀폐성을 확보하기 위한 가압부재가 사용되지만 이 가압부재의 가압력을 작게 할 수가 있다. 이 때문에 가압부재에 의한 로타리밸브의 가압력이 경감된다. 따라서, 로타리밸브의 테이퍼외주면의 회전마찰이 경감되며, 압축기의 구동에 필요한 동력이 경감되고, 접촉면의 마모도 방지된다. 특히, 본 발명에서는 전기한 연결로가 피스톤의 외주면 및 로타리밸브의 외주면에 의해 폐쇄공간이 되어 있는 경우에 그 연결로내공간의 냉매가스가 바이패스통로에 의해 압축도중의 작동실과 연결된 연결로내로 안내된다. 이 때문에 밀폐공간 내의 냉매가스가 흡입실로 되돌아오는 것과 비교해서 동력손실이 줄어든다.

또, 연결로내의 밀폐공간으로부터 밀려 돌아오는 일이 없으며, 흡입맥동이 제어되며, 압축기의 진동을 줄일 수가 있다.

실시예

이하 본 발명을 사판식 양두피스톤압축기로 구체화한 일실시예를 도면을 바탕으로 설명한다.

제2도에 도시한 바와 같이 접합된 전후 한쌍의 실린더블럭(1),(2)으 중심부에는 밸브 수용실(1a),(2a)가 설치되어 있다.

실린더블럭(1),(2)의 단면에는 밸브플레이트(3),(4)가 접합되며, 밸브플리에트(3),(4)에는 지지공(3a),(4a)가 설치되어 있다. 지지공(3a),(4a)의 원주의 가장자리에는 위치결정용의 띠형돌기(3b),(4b)가 설치되 있으며, 띠형돌기(3b),(4b)는 수용실(1a),(2a)에 끼워져 있다.

밸브플레이트(3),(4) 및 실린더블럭(1),(2)에는 핀(5),(6)에 삽입되며, 실린더블럭(1),(2)에 대한 밸브플레이트(3),(4)의 회전이 핀(5),(6)에 의해 저지되고 있다. 밸브플레이트(3),(4)의 지지공(3a),(4a)에서는 회전축(7)이 원추형구름베어링(8),(9)을 통해서 회전가능하게 형성되며, 회전축(7)에서는 사팡(10)이 고정지지되어 있다.

원추형구름베어링(8),(9)는 회전축(7)에 대한 추력하중 및 레이디얼하중 양쪽을 받는다. 사판실(11)을 형성하는 실린더블럭(1),(2)에는 도입구(12)가 형성되며, 도입구(2)에는 도시하지 않은 외부흡입 냉매가스관로가 접속되어 있다. 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 회전축(7)을 중심으로 하는 일정한 각도의 간격으로 복수의 실린더(13)(14)가 형성되어 있다. 제1도에 도시한 바와 같이 전후에 쌍을 이루는 실린더(13),(14)(본 실시예에서는 5쌍)내에서는 양두피스톤(15)가 왕복가능하게 수용되어 있다.

양두피스톤(15)와 사판(10)의 전후 양면의 사이에는 반구형의 슈우(16),(17)이 끼워져 있다.

따라서, 사판(10)이 회전함으로써 양두피스톤(15)가 실린더(13),(14) 내에서 왕복운동한다. 제2도에 도시한 바와 같이 실린더블럭(1)의 단면에는 전면 하우징(18)이 접합되며, 실린더블럭(2)의 단면에도 후부하우징(19)가 접합되어 있다. 실린더블럭(1), 밸브플레이트(3) 및 전면하우징(18)은 볼트(21)에 의해 체결되어 고정된다. 실린더블럭(1),(2), 밸브플레이트(4) 및 후부하우징(19)는 볼트(22)에 의해 체결된다.

양 하우징(18),(19)내에는 토출실(23),(24)가 형성되어 있다. 양두피스톤(15)에 의해 실린더(13),(14)내에 구획됨과 동시에 흡입과 압축을 반복하는 작동실(Ra),(Rb)는 밸브플레이트(3),(4)상의 토출포트(3c),(4c)를 통해서 토출실(23),(24)에 연결되어 있다. 토출포트(3c),(4c)는 교축밸브형의 토출밸브(31),(32)에 의해 개폐된다. 토출밸브(31),(32)의 개도는 리테이너(33), (34)에 의해 규제된다. 토출밸브(31),(32) 및 리테이너(33),(34)는 볼트(도시생략)에 의해 밸브플레이트(3),(4)상에 체결된다. 토출실(23)은 배출통로(25)를 통해서 도시하지 않은 외부냉매가스토출관로에 연결되어 있다.

(26)은 회전축(7)의 둘레면에 따라서 토출실(23)으로부터 압축기 외부로의 냉매가스누설을 방지하는 립씰이다. 또(26A),(26B)는 상기한 띠형돌기(3b),(4b)내에 수용되고 회전축(7)의 둘레면에 따라서 토출실(23),(24)로부터 사판실(11)로의 냉매가스누설을 방지하는 립씰이다.

회전축(7)상의 단차부(7a),(7b)에서는 제2도, 제4도에 도시한 바와 같이 로타리밸브(27),(28)이 추력방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 로타리밸브(27),(28)과 회전축(7)의 사이에는 씰링(39),(40)이 끼워져 있다. 로타리밸브(27),(28)는 회전축(7)과 함께 제3도의 화살표(Q)방향으로 회전가능하게 수용실(1a),(2a)내에 수용되어 있다.

제2도에 도시한 바와 같이 수용실(1a),(2a)의 내주면 S는 테이퍼형상이며, 실린더블럭(1),(2)의 단면으로부터 내부를 향해서 확정되어 있다. 로타리밸브(27),(28)의 외주면(27c),(28c)는 수용실(1a),(2a)과 같은 형태의 테이퍼로 되어 있다.

양 테이퍼외주면(27c),(28c)는 수용실(1a),(2a)의 테이퍼내주면(S)에 정확하게 결합가능하다. 즉, 로타리밸브(27)의 직경이 큰부분(27a)쪽은 사판실(11)쪽을 향하며, 로타리밸브(27)의 직경이 작은 부분(27b)쪽은 토출실(23)쪽을 향하고 있다.

제2 및 4도에 도시한 바와 같이 로타리밸브(27),(28)내에는 흡입통로(29),(30)이 형성되어 있다. 흡입통로(29),(30)의 입구(29a),(30a)는 직경이 큰부분(27a),(28a)상으로 뚫려있으며, 흡입통로(29),(30)의 출구(29b),(30b)는 테이퍼외주면(27c),(28c)상으로 뚫려있다.

제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 로타리밸브(27)을 수용하는 수용실(1a)의 테이퍼내주면(S)에는 실린더(13)과 같은 수의 연결로(1b)가 등각도 간격으로 형성되어 있다. 연결로(1b)와 실린더(13)과 1대 1로 항상 연결되어 있으며, 각 연결로(1b)는 흡입통로(29)의 출구(29b)의 주위에 위치하고 있다.

같은 형태로 로타리밸브(28)을 수용하는 수용실(2a)의 테이퍼내주면(S)은 실린더(14)와 같은 수의 연결로(2b)(제2도에 하나만 도시)가 등각도간격으로 배열형성되어 있다. 연결로(2b)와 실린더(24)는 1대 1로 항상 연결되며, 각 연결로(2b)는 흡입통로(30)의 출구(30b)의 주위에 위치한다.

상기한 연결로(1b),(2b)의 실린더(13),(14)쪽 출구(1c),(2c)의 위치는 제1도에 도시한 바와 같이 전기한 피스톤(15)가 상사점으로 이동하는 소정거리만큼 전에 그 피스톤(15)의 외주면(15a)에 의해 폐쇄되는 위치로 설정되어 있다. 사판실(11)은 흡입압영역이며, 작동실(Ra),(Rb)는 흡입압영역과 토출압영역 사이에서 변화한다. 토출압영역의 작동실(Ra),(Rb)의 고압냉매가스가 연결로(1b),(2b)를 통해서 로타리밸브(27)의 테이퍼외주면(27c)에서 작용하기 때문에 수용실(1a)의 테이퍼외주면(S)와의 간격을 통해서 사판실(11)로 누설된다. 이 누설은 사판실(10)의 보스와 로타리밸브(27),(28)의 사이에 끼워진 가압수단인 가압스프링(35),(36)에 의해 로타리밸브(27),(28)을 직경이 큰부분(27a),(28a)쪽으로부터 직경이 작은 부분(27b),(28b)쪽을 향해서 힘을 가함으로써 방지된다.

즉, 이 가압에 의해 로타리밸브(27),(28)의 테이퍼외주면(27c),(28c)가 수용실(1a),(2a)의 테이퍼내주면(S) 에 압접되며, 로타리밸브(27),(28)은 수용실(1a),(2a)의 테이퍼내주면(S)에 접촉하면서 회전한다.

따라서, 작동실(Ra),(Rb)은 토출냉매가스가 외주면(27c),(28c)과 테이퍼외주면(S)와의 사이로부터 사판실(11)쪽으로 누설되는 일은 없다.

로타리밸브(27),(28)의 외주면(27c),(28c)를 테이퍼화하는 구성에 의해 토출 냉매가스의 누설이 방지되며, 체적효율이 향상된다. 게다가, 수용실(1a),(2a)에 대한 로타리밸브(27),(28)의 끼워 맞춤작업도 쉽게 된다.

로타리밸브(27),(28)의 외주면(27c),(28c)를 테이퍼형태로 하는 구성은 또한 다음과 같은 이점을 수반한다. 수용실(1a),(2a)의 테이퍼내주면(S)와 로타리밸브(27),(28)의 테이퍼외주면(27c),(28c)의 미끄럼접촉은 미끄럼접촉 둘레면에 있어서 마모를 초래하지만 로타리밸브(27),(28)은 수용실(1a),(2a)에 대해서 항상 양호하게 미끄럼접촉한다.

즉, 로타리밸브(27),(28)과 수용실(1a),(2a)와의 사이의 밀폐는 자기보충기능을 가지며, 밀폐성이 저하되는 일은 없다. 로타리밸브(27),(28)의 선팽창계수와 실린더블럭(1),(2)의 선팽창계수 등이 다르더라도 밀폐의 자기보충기능은 항상 확보된다. 따라서, 압축기내의 온도변화에 대해서도 밀폐성은 변화하지 않는다. 게다가 로타리밸브(27),(28)을 합성수지제로 만들수도 있으며, 로타리밸브(27),(28)의 미끄럼둘레면(27c),(28c)의 테이퍼구성은 압축기의 경량화에도 기여한다.

제3,4도에 도시한 바와 같이 로타리밸브(27),(28)의 테이퍼외주면(27c),(28c)에는 홈모양의 바이패스통로(27d),(28d)가 형성되어 있다. 이 바이패스통로(27d),(28d)의 로타리밸브의 회전방향의 앞쪽에서는 흡입통로(29),(30)의 출구(29b),(30b)가 수용실의 테이퍼내주면(S)에 의해 폐쇄된 조금후에 연결로(1b),(2b)와 일시적으로 연결되는 제1연결홈(27e),(28e)가 형성되어 있다. 같은 형태로 이 바이패스통로(27d),(28d)의 로타리밸브의 회전방향 뒤쪽에는 전기한 출구(29b),(30b)가 연결로(1b),(2b)와 연결되기 조금전에 연결로(1b),(2b)와 일시적으로 연결하는 제2연결홈(27f),(28f)가 형성되어 있다. 그리고, 전기한 연결로(1b),(2b)가 피스톤(15)의 외주면(15a) 및 테이퍼외주면(27c),(28c)에 의해 폐쇄공간이 된 조금후에 그 공간냉의 냉매가스를 바이패스통로(27d),(28d)를 통해서 하나씩 사이를 둔 뒤쪽의 연결로(1b),(2b)내로 안내하도록 되어 있다. (제3,5도 참조)

회전축(7)의 한끝에는 전면하우징(18)로부터 외부로 돌출되어 있으며, 다른 끝은 후부하우징(19)쪽의 토출실(24)내로 돌출되어 있다. 회전축(7)의 축심에는 토출통로(37)이 형성되어 있다. 토출통로(37)에는 토출실(24)로 뚫려 있다. 전면하우징(18)쪽의 토출실(23)에 의해 포위된 회전축(7)의 원주면부위에는 도출구(38)이 형성되어 있으며, 토출실(23)과 토출통로(37)이 도출구(38)에 의해 연결되어 있다. 따라서, 전후의 토출실(23),(24)가 토출통로(37)에 의해 연결되며, 토출실(24)의 냉매가스는 토출통로(37)로부터 토출실(23)에 합류한다. 토출실(23)의 토출냉매가스는 배출통로(25)로부터 외부의 토출냉매가스관로로 배출된다.

교축밸브형의 흡입밸브의 경우에는 윤활류가 흡입밸브와 그 밀착면 사이의 흡착력을 증대시켜버리고, 흡입밸브의 개방개시타이밍이 전기한 흡착력에 의해 지연된다. 이 지연, 흡입밸브의 탄성저항에 의한 흡입저항이 체적효율을 저하시킨다. 그러나, 강제회전된 로타리밸브(27),(28)의 채용에서는 윤활유에 기인한 흡착력 및 흡입밸브의 탄성저항에 의한 흡입저항의 문제는 없으며, 작동실(R),(Ra),(Rb)내의 압력이 사판실(11)내의 흡입압을 조금 밑돌면 냉매가스가 곧바로 작동실(R),(Ra),(Rb)로 유입된다. 따라서, 로타리밸브(27),(28) 채용의 경우에는 체적효율이 교축밸브형의 흡입밸브채용의 경우에 비해서 크게 향상된다.

다음으로 전기한 바와 같이 구성된 피스톤형압축기에 대해서 그 작용을 설명한다.

제2도에 도시한 바와 같은 상태에서는 가장 위에 위치하는 양두피스톤(15)는 한쪽의 실린더(13)에 대해서 상사점위치이며, 다른 쪽의 실린더(14)에 대해서 하사점위치이다. 이와 같은 피스톤 배치상태의 때 흡입통로(29)의 출구(29b)는 제3도에 도시한 바와 같이 실린더(13)의 작동실(Ra)와 연결된 연결로(1b)에 접속하기 직전에 있으며, 흡입통로(30)의 출구(30b)는 도시하지 않은 실린더(14)의 연결로(2b)와 연결을 종료하기 직전에 있다.양두피스톤(15)가 실린더(13)내에서 상사점위치로부터 하사점위치로 향하는 흡입행정에 들어간 때에는 흡입통로(29)는 실린더(13)의 작동실(Ra)에 연결된다. 이 연결에 의해 사판실(11)내의 냉매가스가 흡입통로(29) 및 연결로(1b)를 경유해서 실린더(13)의 작동실(Ra)로 흡입된다.

한편, 양두피스톤(15)가 실린더(14)에 대해서 하자점위치로부터 상사점위치를 향하는 압축행정에 들어간 때에는 흡입통로(30)은 실린더(14)의 작동실(Rb)의 연결을 차단한다. 이 연결차단에 의해 작동실(Rb)내의 냉매가스가 토출밸브(32)를 밀어 젖히면서 토출포트(4c)로부터 토출실(24)로 토출된다.

이와 같은 냉매가스의 흡입 및 토출은 다른 실린더(13),(14)의 작동실(R)에서도 같은 형태로 행해진다.

제6도는 로타리밸브(27)(회전축(7))의 회전각, 말하자면, 피스톤(15)의 위치와 실린더(13)내의 작동실(Ra)의 압력(Pa)와의 관계를 나타낸다. 이 그래프에 의해 냉방부하가 커진 경우와 작아진 경우의 압축동작에 대해서 설명한다.

냉방부하가 커져서 압축기의 토출압력(Pd)가 커지고(예를 들면, 35㎏/㎠)의 경우에는 피스톤(15)가 상사점으로부터 하사점을 향해서 이동하면, 톱용적의 작동실(Rb)내의 잔류해 있던 압축가스가 재팽창한다. 이 때문에 작동실(Ra)내의 압력 Pa(35㎏/㎠)이 제6도에 실선 G로 표시한 바와 같이 급격히 저하하여 로타리밸브(27)이 약 40도 회전된 시점에서 피스톤(15)의 외주면(15a)에 의해 폐쇄되어 있던 연결로(1B)의 출구(1c)가 열린다.

따라서, 작동실(Ra)와 사판실(11)이 흡입통로(1b)를 통해서 연결되므로 사판실(11)로부터 냉매가스가 작동실(Ra)내로 흡입되며, 그 실(Ra)내의 압력 Pa는 흡입압(예를 들면, 2㎏/㎠)이 된다.

피스톤(15)가 하사점으로 이동된 후, 다시 상사점을 향해서 이동되면, 로타리밸브(27)의 테이퍼외주면(27c)에 의해 연결로(1b)가 폐쇄되고, 작동실(Ra) 내에 흡입된 냉매가스가 압축되며, 그 실(Ra)내의 압력(Pa)가 상승한다.

그후, 피스톤(15)가 하사점과 상사점의 중간위치로 이동(회전축(7)의 회전각에서 약 300도)된 때, 연결로(1b)가 피스톤(15)의 외주면(15a)에 의해 폐색되어서, 그 연결로(1b)내는 양외주면(27c),(15a)에 의해 밀폐된 공간이 된다.

이 때문에 연결로(1b)내의 압력 Pn은 제6도의 점선 H로 나타낸 바와 같이 중간압력(예를 들면, 12㎏/㎠)으로 유지된다. 또 연결로(1b)의 폐쇄개시로부터 조금후에 바이패스통로(27d)의 제1연결홈(27e)가 앞쪽의 폐쇄상태의 연결로(1b)를 통과하는 사이, 그 연결로(1b)와 일시적으로 연결된다. 이것과 동기해서 제2연결홈(27f)가 앞쪽의 연결로(1b)로부터 하나 떨어진 뒤쪽의 다른 연결로(1b)를 통과하는 사이, 그 연결로(1b)와 일시적으로 연결된다.

이 때문에 앞쪽의 연결로(1b)내에 있는 중간압력 Pn의 냉매가스는 제1연결홈(27e) 바이패스통로(27d) 및 제2연결홈(27f) 및 뒤쪽의 연결로(1b)를 통해서 압축행정도중의 작동실(Ra)내로 공급되며, 동력이 회수된다. 즉, 제5도의 실선 G로 나타낸 압력곡선의 도중에 압력이 조금 올라간 부분이 있다.

이것은 선행하는 연결로(1b)내의 냉매가스가 바이패스통로(27d)를 통해서 작동실(Ra)내로 공급되기 때문이다. 이 결과, 선행쪽의 연결로(1b)내의 폐쇄냉매가스를 직접 사판실(11)로 되돌리는 것과 비교해서 압축 효율이 향상됨과 동시에 흡입맥동을 제어하여, 진동 및 소음을 제어할 수가 있다.

한편, 피스톤(15)의 상사점으로의 이동에 따라서 작동실(Ra)내의 압력 Pa가 토출압력 Pd에 상당하게 상승하면 토출밸브(31)이 멀어 젖혀지면서 압축된 냉매가스가 토출실(23)으로 토출된다. 이 작동실(Ra)내의 압력 Pa가 상승해도, 이 높은 압력이 로타리밸브(27)의 테이퍼외주면(27c)에 작용하는 일은 없다.

한편, 냉방부하가 작아서 압축기의 토출압력 Pd가 낮은 경우(예를 들면, 15㎏/㎠)에는 피스톤(15)의 왕복운동에 의한 작동실(Ra) 내의 압력 Pa의 곡선은 제6도의 점선 J로 나타낸 바와 같이 된다. 그러나, 이 경우에도 야외주면(27c),(15a)에 의해 밀폐된 공간이 되는 연결로(1b)의 압력 Pn은 냉방부하가 큰 경우와 같은 형태로 중간압력(예를 들면, 12㎏/㎠)으로 유지되며, 조금후에 전기한 제1연결홈(27e), 바이패스통로(27d) 및 제2연결홈(27f)를 통해서 압축행정도중의 작동실(Ra)와 연결된 다른 연결로(1b)내로 공급되며, 동력이 회수된다.

따라서, 로타리밸브(27)의 테이퍼외주면(27c)에 작용하는 압력은 냉방부하의 대소와 관계없이 전기한 연결로(1b)의 밀폐중간압력 Pn으로만 된다. 이 때문에 테이퍼내주면(S)로부터 로타리밸브(27)을 이간시키도록 하는 작은 분압력만을 고려해서 가압스프링(35)의 탄성력을 미리 낮게 설정하면 좋다. 이와 같은 가압스프링(35)에 의한 로타리밸브(27)의 가압력을 저하시킴으로써 수용실(1a)의 테이퍼내주면(S)에 대한 밸브(27)의 테이퍼외주면(27c)의 회전마찰을 줄여서 압축이의 구동에 필요한 동력을 경감시킬 수가 있다. 또, 로타리밸브(27)의 마찰면(27c)의 마모 혹은 마멸을 제어하여, 내구성을 향상시킬 수가 있다.

그런데, 연결로(1b)의 피스톤(15)에 의한 폐쇄시기는 폐쇄상태의 연결로(1b)내의 압력을 최대토출압력 Pd(35㎏/㎠) 이하의 중간압력 Pn으로 유지시킬 수가 있는 것이면, 상기한 회전각(300도)로 한정되지 않는다.

또한, 본 발명은 전기한 실시예에 한정된 것이 아니라, 다음과 같이 구체화할 수가 있다.

(1) 전기한 실시예에서는 로타리밸브(27),(28)의 외주면을 테이퍼형으로 형성했지만 이것을 원통형으로 형성하는 것. 이 경우에는 밀폐상태의 연결로(1b),(2b)내의 중간압력 Pn이 원통형의 외주면에 작용한다. 이 때문에 로타리밸브(27),(28)의 외주면이 수용구멍의 원통형내주면에 국부적으로 가압되는 힘을 경감시킨다. 따라서, 마찰면의 회전마찰을 줄여서 동력손실을 방지함과 동시에 마찰면의 마모나 마멸을 제어할 수가 있다. 또한, 그 외의 구성 및 작용, 효과는 전기한 실시예와 같은 형태이다.

(2) 전기한 실시예에서는 로타리밸브(27),(28)에 테이퍼외주면(27c),(28c)에 대해 바이패스통로(27d),(28d)를 형성했지만 이 통로의 양 단면을 외주면에 뚫고, 중간부를 로타리밸브(27),(28)내에 형성하는 것.

(3) 전기한 실시예에서는 양두사판식 피스톤압축기로 구체화했지만, 요동사판식 가변용량피스톤압축기로 구체화하는 것.

이상 상술한 바와 같이 본 발명은 연결로의 실린더쪽 출구의 위치를 피스톤이 상사점으로 이동하기 이전에 그 피스톤의 외주면에 의해 폐쇄된 위치로 설정한다. 또, 로타리밸브에는 전기한 연결로가 피스톤의 외주면 및 로타리밸브의 외주면에 의해 밀폐공간이 되어 있는 상태에서 그 공간의 냉매가스를 압축도중의 작동실과 연결하는 연결로내로 안내하는 바이패스통로를 형성하므로 다음의 효과가 있다.

(1) 토출압력이 변동해도 로타리밸브의 외주면에 작용하는 밀폐상태의 연결로내의 압력을 흡입압력과 토출압력의 중간압으로 유지하고, 로타리밸브의 외주면에 작용하는 압력을 제어한다. 그리고, 로타리밸브의 외주면과 그것에 접촉하는 수용실의 내주면과의 접촉면의 회전마찰을 제어해서 동력손실을 경감하고, 접촉면의 마모나 마멸을 제어해서 내구성을 향상시킬 수가 있다.

(2) 밀폐상태의 연결로내의 중간압력의 냉매가스의 동력을 회수해서 압축효율을 향상시키고, 연결로내의 냉매가스가 흡입실로 되돌아오는 것을 없게 해서 흡입맥동을 제어할 수 있는 압축기의 진동 및 소음을 경감시킬 수가 있다.

Claims (1)

1. 실린더블록(1),(2)에 대해 회전축(7)을 둘러싸도록 배열된 복수의 실린더내에 피스톤(15)을 수용함과 동시에 회전축(7)의 회전에 연동해서 피스톤(15)을 왕복운동시킴으로써 흡입실(11)로부터 냉매가스를 전기한 피스톤에 의해 실린더내에 구획된 작동실(R),(Ra),(Rb)로 흡입하여 압축된 냉매가스를 토출실(23),(24)로 토출하도록 구성된 피스톤식압축기에 있어서, 전기한 실린더블록(1),(2)에 대해 각 실린더(13),(14)와 회전축(7)의 사아에 위치하도록 내주면을 가진 수용실(1a),(2a)을 설치하며, 그 수용실(1a),(2a)에는 전기한 내주면에 미끄럼 접촉하도록 외주면을 형성한 로타리밸브(27),(28)를 수용함과 동시에 그 로타리밸브(27),(28)를 전기한 회전축에 대해 그 축과 동기회전가능하게 지지하고, 로타리밸브(27),(28)에는 전기한 흡입실(11)로부터 흡입행정 중의 전기한 작동실(R),(Ra),(Rb)로 냉매가스를 흡입하기 위한 흡입통로(29),(30)를 형성하고, 전기한 수용실(1a),(2a)과 전기한 작동실 사이에 양실을 연결하는 연결로를 형성하여 전기한 연결로의 전기한 실린더쪽 출구의 위치를 전기한 피스톤(15)이 상사점으로 이동하기 이전에 그 피스톤(15)의 외주면에 의해 폐쇄되는 위치에 설정하고, 더욱이 전기한 로타라밸브(27),(28)에는 전기한 연결로가 피스톤(15)의 외주면 및 로타리밸브(27),(28)의 외주면에 의해 폐쇄공간이 되어 있는 상태로 그 공간의 냉매가스를 압축도중의 작동실과 연결하는 연결로내로 안내하는 바이패스통로를 형성한 피스톤식 압축기에 있어서의 냉매가스 흡입구조.