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KR100432948B1 - 편측경사판식 압축기 - Google Patents

편측경사판식 압축기 Download PDF

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KR100432948B1
KR100432948B1 KR10-2001-0023430A KR20010023430A KR100432948B1 KR 100432948 B1 KR100432948 B1 KR 100432948B1 KR 20010023430 A KR20010023430 A KR 20010023430A KR 100432948 B1 KR100432948 B1 KR 100432948B1
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KR
South Korea
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inclined plate
shoe
piston
metal
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야마다기요히로
가와구치마사히로
미즈타니히데키
스기우라마나부
가토다카유키
스기오카다카히로
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

경사판용 기재상에 슬라이드성을 향상시키는 피막이 형성된 경사판을 채용하고 있는 경우에 있어서, 그 피막의 마모를 방지할 수 있고, 나아가서는 보다 한층 우수한 내구성을 발휘할 수 있는 편측경사판식 압축기를 제공한다.
경사판은 철계 재료로 된 경사판용 기재와, 적어도 이 경사판용 기재의 피스톤측인 후면에 형성되고, 철계 재료와의 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 이루어진다.
각 슈우는 철계 재료보다 비중이 적은 알루미늄계 재료로 된 슈우용 기재와, 이 슈우용 기재의 표면에 형성되고, 슬라이드성을 향상시키는피막으로 이루어진다.

Description

편측경사판식 압축기{ONE SIDE INCLINATION PLATE TYPE COMPRESSOR}
본 발명은 차량용공기조화 시스템등에 사용되는 편측경사판식 압축기에 관한 것이다.
차량용 공기조화시스템에 사용되고 있는 냉동회로에는 냉매가스를 압축하기위한 압축기가 조립되어 있다.
이 압축기에는 용량고정형의 것외에 용량가변형의 것이 있다.
보다 상세하게는 용량고정형 압축기에는 편측경사판식의 것 이외에 양두경사판식의 것이 있다.
용량가변형 압축기에도 편측경사판식의 것 이외에 양두식 경사판식의 것등이있다.
이들 압축기 중, 일반적인 용량고정형 또는 용량가변형의 편측경사판식 압축기는 하우징의 내부에 실린더보어(cylinder bore), 크랭크실, 흡입실, 토출실이 구획 형성되고, 각 실린더보어내에는 단두의 피스톤이 왕복운동가능하게 수용되어 있다.
또 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축은 엔진등의 외부구동원에 의해 구동되도록 되어 있고, 구동축에 대해서는 동기회전 가능하게 경사판이 지지되어 있다.
이 경사판의 전후에는 피스톤을 종동시키는 슈우(shoe)가 설치되어 있다.
여기서, 피스톤이 경사판의 전후 한쪽으로만 헤드를 갖는 단두피스톤이기 때문에, 이것은 편측경사판식 압축기이다.
또 경사판이 구동축에 대해서 일정한 경사각도를 형성하고 있으면 그것은 용량고정형 편측경사판식 압축기이다.
또 구동축에 대해서 경사각도가 변위가능하게 경사판이 설치되고, 제어밸브에 의해 크랭크실내의 압력을 조정함으로써 경사각도를 변위시켜서 토출용량이 조정가능하면 그것은 용량가변형 편측경사판식 압축기이다.
그러한 편측경사판식 압축기에서는 외부구동원에 의해 구동축이 구동되면, 경사판이 동기회전하는 것때문에 슈우를 거쳐서 피스톤이 실린더보어내를 왕복운동한다.
이것에 의해 실린더보어는 피스톤의 헤드와의 사이에 압축실을 형성하는 것때문에, 이 압축실이 흡입행정에 있을때는 그 압축실에 냉동회로의 증발기와 접속된 흡입실로부터 저압의 냉매가스가 흡입되고, 압축실이 압축행정에 있을때는 그압축실로부터 고압의 냉매가스가 토출실로 토출되게 된다.
그러한 토출실은 냉동회로의 응축기에 접속되고, 냉동회로가 차량용 공기조화시스템으로서 차량의 공기조화에 제공되게 된다.
그 사이에, 이 편측경사판식 압축기에서는 냉매가스중에 함유시킨 미스트(mist)상의 윤활유에 의해 경사판과 슈우와의 사이등의 슬라이드 접촉부위의 슬라이드 운동성을 확보하도록 하고 있다.
또 일본국 특개평 10-68380호 공보에는 피스톤이 알루미늄계 재료로 형성되고, 경사판이 철계 재료로 형성된 용량가변형 편측경사판식 압축기가 제안되어 있다.
이 용량가변형 편측경사판식 압축기에서는 경사판의 재료를 피스톤의 그것보다 비중이 큰 것으로 하고 있기 때문에 경사각도를 감소시키는 방향으로 작용하는 경사판의 원심력이 커지게 된다.
이 때문에, 이 용량가변형 편측경사판식 압축기에서는 경사각도를 증가시키는 방향으로 작용하는 피스톤의 관성력에 의한 고속제어성의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
그러나, 상기한 종래의 편측경사판식 압축기에서는 용량고정형의 것이나 또 용량가변형의 것은 슈우의 비중에 의해 가혹한 조건하에서 경사판이 마모되기 쉽고, 내구성이 반드시 충분하지 않다.
특히, 예를들면 철계 재료로 된 경사판용 기재와, 적어도 이 경사판용 기재의 피스톤측인 후면에 형성된 슬라이드성을 향상시키는 니켈-붕소도금 등의 피막으로 된 경사판을 채용하고 있는 경우, 슈우의 비중에 의해 가혹한 조건하에서 그 피막이 마모되기 쉽고, 내구성이 반드시 충분하지 않다.
즉, 편측경사판식 압축기에서는 도 7에 나타내는 바와 같이, 쌍을 이루는 슈우(92a),(92b)가 원주방향에서 경사판(91)에 대해서 슬라이드운동하고 있고, 그러한 슈우(92a),(92b)중, 후면측에 설치되는 것(92b)은 회전각도에 따라서 어떤 하중으로 경사판(91)에 강하게 눌린다.
이때, 후면측의 슈우(92b)에는 압축실내의 압력과 크랭크실내의 압력과의 차압에 기초한 차압력과 슈우(92b)의 자중에 기초한 관성력이 작용하고 있고, 이들 차압력과 관성력의 합계력이 그 하중이 된다.
차압력은 슈우(92b)의 비중으로 상이가 없으나 관성력은 슈우(92b)의 비중으로 상이가 발생하기 때문에 후면측의 슈우(92b)가 경사판(91)에 강하게 눌리는 하중은 슈우(92b)의 비중에 의해 상이하게 된다.
이 하중은 회전각도에 의해 변화하고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상사점(T)과 하사점(U)과의 사이의 어떤 각도범위(a)의 초기에 있어서, 그 하중이 영(0)또는 마이너스(후방향)로 되었을때 후면측의 슈우(92b)가 경사판(91)으로부터 이반되고, 각도범위(a)의 초기에 있어서, 그 하중이 플러스(전방향)로 되었을때 후면측의 슈우(92b)가 경사판(91)에 충돌하게 된다.
여기에서, 슈우(92b)가 경사판(91)에 충돌할때의 에너지 E는 슈우(92b)의 질량을 m, 슈우(92b)의 속도를 v로 했을 경우,
E=1/2mv2
이기 때문에 슈우(92b)의 질량에 의해 에너지 E에 대소를 발생시키게 된다.
이 때문에, 비중이 큰 일본공업규격(JIS)의 SUJ2등의 철계 재료로 슈우(92b)를 주로 해서 구성하면 슈우(92b)의 질량이 크고 경사판(91)의 표면과의 사이에서 마모를 일으킨다.
특히, 경사판용 기재상에 슬라이드성을 향상시키는 피막이 형성된 경사판(91)을 채용하고 있는 경우에는 그 피막이 마모되기 쉬운 것이 된다.
본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로 경사판의 마모, 특히 경사판용 기재상의 피막의 마모를 방지할 수 있고, 나아가서는 우수한 내구성을 발휘가능한 편측경사판식 압축기를 제공하는 것을 해결해야할 과제로 하고 있다.
도 1은 실시형태의 용량가변형 편측경사판식 압축기의 단면도.
도 2는 시험예 1∼12의 용량가변형 편측경사판식 압축기의 주요부 확대단면도.
도 3은 평가 1에 관한 것이며, 실시예 및 비교예의 용량가변형 편측경사판식 압축기의 회전각도와 하중의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는 평가 2에 관한 것이며, 실시예 및 비교예의 용량가변형 편측경사판식 압축기의 회전수와 수직저항력과의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 평가 3에 관한 것이며, 실시예 및 비교예의 용량가변형 편측경사판식 압축기의 제어가능회전수를 비교하는 그래프.
도 6은 일반적인 용량가변형 편측경사판식 압축기에 관한 것이며, 경사판을 축방향 후방으로부터 본 모식평면도.
도 7은 일반적인 용량가변형 편측경사판식 압축기에 관한 것이며, 경사판, 슈우 및 피스톤의 주요부 확대설명도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의설명)
1. 실린더블록 1a. 실린더보어
2. 전면하우징 2a. 크랭크실
4. 후면하우징 4a. 흡입실
4b. 토출실 5. 구동축
6. 피스톤 8. 경사판
9a,9b. 슈우 10. 제어밸브
16a. 피스톤용 기재 16b. 피막
18a. 경사판용 기재 18b,18c. 피막
19a. 슈우용 기재 19b,19c. 피막
본 발명의 편측경사판식 압축기는 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획형성하는 하우징과, 각 실린더보어내에 왕복운동가능하게 수용된 단두의 피스톤과, 외부구동원에 의해 구동되고, 그 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 그 구동축에 대해서 동기회전가능하게 지지된 경사판과, 그 경사판의 전후에서 쌍을 이루고 그 피스톤을 종동시키는 슈우를 구비한 편측경사판식 압축기에 있어서, 상기한 경사판은 제1금속에 의한 경사판용 기재로 이루어지고, 각 슈우 중, 경사판용 기재의 피스톤측인 후면측에 적어도 설치되어 있는 것은 제1금속보다비중이 적은 제2금속 또는 수지로 주로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 편측경사판식 압축기에서는 경사판이 철계 재료등의 제1금속에 의한 경사판용 기재로 되어 있어도 후면측의 슈우가 제1금속보다 비중이 적은 제2금속 또는 수지로 주로 구성되어 있기 때문에, 경사판에 충돌할때의 에너지가 적고, 경사판이 마모되기 어렵다.
이 때문에, 이 편측경사판식 압축기에서는 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
또, 본 발명의 편측경사판식 압축기는 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획형성하는 하우징과, 각 실린더보어내에 왕복운동 가능하게 수용된 단두의 피스톤과, 외부구동원에 의해 구동되고 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 그 구동축에 대해서 동기회전가능하게 지지된 경사판과, 그 경사판의 전후에서 쌍을 이루고 그 피스톤을 종동시키는 슈우를 구비한 편측경사판식 압축기에 있어서, 경사판은 제1금속으로 된 경사판용 기재와, 경사판용 기재의 피스톤측인 후면에 적어도 형성되는 제1금속과의 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 이루어지고, 각 슈우 중, 적어도 후면측에 설치되어 있는 것은 제1금속보다 비중이 적은 제2금속 또는 수지로 주로 구성된 것을 특징으로 한다.
이 편측경사판식 압축기에서는 경사판이 철계 재료등의 제1금속으로 된 경사판용 기재와 니켈-불소도금등의 피막으로 되어 있어도, 후면측의 슈우가 제1금속보다 비중이 적은 제2금속 또는 수지로 주로 구성되어 있기 때문에, 경사판에 충돌할때의 에너지가 적고, 경사판용 기재상의 피막이 마모되기 어렵다.
이 때문에, 이 편측경사판식 압축기에서는 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
경사판용 기재는 제1금속으로 된다.
제1금속으로서는 철계 재료(철 및 철을 가장 많이 포함하는 철합금을 말한다. 이하도 같다) 동계 재료(동 및 동을 가장 많이 포함하는 동합금, 이하도 같다), 니켈계 재료(니켈 및 니켈을 가장 많이 포함하는 니켈합금을 말한다. 이하도 같다), 몰리브덴계 재료(몰리브덴 및 몰리브덴을 가장 많이 포함하는 몰리브덴합금을 말한다. 이하도 같다)등의 비중이 크고 강도가 우수한 금속을 채용할 수 있다.
피막은 경사판용 기재의 피스톤측인 후면에 적어도 형성된다.
피막하는 경사판용 기재에는 담금질경화등을 실시해 두는 것이 바람직하다.
이 피막으로서는 다음의 (1)∼(8)의 것을 채용할 수 있다.
즉, (1) 동계 재료, 알루미늄계 재료(알루미늄 및 알루미늄을 가장 많이 포함하는 알루미늄합금을 말한다. 이하도 같다)등의 슬라이드성을 향상시킬 수 있는 금속의 용사층, (2) 동계 재료, 알루미늄계 재료등의 슬라이드성을 향상시킬 수 있는 금속의 소결층, (3) 폴리아미드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK)등의 130℃이상에서의 내열성을 갖는 수지중에 황화몰리브덴(MoS2), 흑연, 2황화텅스텐(WS2), 질화붕소(BN), 폴리테트라플르오르에틸렌(PTFE)등의 고체윤활제를 분산시켜서 된 피복층, (4) 주석도금, 니켈-인도금, 니켈-붕소도금, 니켈-인-붕소도금, 니켈-인-붕소-텅스텐도금, 니켈-인-붕소-텅스텐-크롬도금, 경질크롬도금 등의 슬라이드성을 향상시킬 수 있는 금속의 도금층, (5) 질화티탄(TiN), 질화크롬(CrN), 티탄-알루미늄-나이트라이드(TiAlN)등의 슬라이드성을 향상시킬 수 있는 재료를 화학증착(CVD), 또는 물리증착(PVD)해서 된 이온도금층, (6) 다이아몬드라이크카본(DLC)등으로 된 층, (7) 세라믹피복, (8) 아루마이트이다.
경사판용 기재의 전면에 피복을 형성하지 않는 경우, 그 전면에는 담금질경화등을 실시해 두는 것이 바람직하다.
후면측의 슈우를 주로 구성할 수 있는 제2금속은 제1금속보다 비중이 적은 것이다.
이 제2금속으로서는 알루미늄계 재료, 티탄계 재료(티탄 및 티탄을 가장 많이 포함하는 티탄합금을 말한다. 이하도 같다), 마그네슘계 재료(마그네슘 및 마그네슘을 가장 많이 포함하는 마그네슘합금을 말한다. 이하도 같다)등을 채용할 수 있다.
후면측의 슈우를 알루미늄계 재료를 주로 해서 구성하는 경우, 알루미늄계 재료로서 JIS의 4032의 알루미늄재료(Si 가 10∼13%)A2014, A2017, 또 JIS의 ADS12등의 다이캐스트재를 사용하면 된다.
또 후면측의 슈우를 주로 구성할 수 있는 수지도 제1금속보다 비중이 적은 것이다.
이 수지로서는 폴리아미드이미드(PAI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 페놀수지(PF), 에폭시수지(EP), 폴리페닐렌슬피드(PPS)등의 130℃이상에서의 내열성을 갖는 것을 채용할 수 있다.
후면측의 슈우를 수지로 주로 구성하는 경우, 내마모성을 향상시키기 위해또 열팽창계수를 적게 하기 위해 탄소섬유나 유리섬유등을 분산시킬 수도 있다.
경사판용 기재로 된 경사판을 채용하는 경우, 제2경금속 또는 수지로 주로 구성된 각 슈우를 채용하는 것이 바람직하다.
결국, 후면측의 슈우와 동일한 것을 전면측의 슈우로서 채용하는 것이 바람직하다.
그러면 슈우의 제조비용의 저렴화가 실현된다.
또 이것에 의해 전면측의 슈우 및 후면측의 슈우가 아주 적당히 균형된다.
또 경사판용 기재상에 슬라이드성을 향상시키는 피막이 형성된 경사판을 채용하는 경우, 경사판기재와 이 경사판기재의 전후면에 형성된 피막으로 된 경사판을 채용함과 동시에 제2경금속 또는 수지로 주로 구성된 각 슈우를 채용하는 것이 바람직하다.
결국, 경사판용 기재의 후면과, 동일한 피막을 전면에도 갖는 경사판을 채용하고, 후면측의 슈우와 동일한 것을 전면측의 슈우로서 채용하는 것이 바람직하다.
그러면 경사판 및 슈우의 제조비용의 저렴화를 실현할 수 있다.
또 편측경사판식 압축기가 용량고정형의 것이나 또는 용량가변형의 것이나 가혹한 조건하에 경사판기재의 전면에 형성된 피막의 마모도 방지할 수 있어서 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
즉 편측경사판식 압축기에서는 전후면을 따지지 않고, 경사판기재상에 피막을 형성한 경사판을 채용할 수 있다.
또 도 7에 나타내는 바와 같이, 경사판(91)의 하사점에 위치하는 전면측의슈우(92a)에는 그 무게중심(G)에 슈우(92a)의 자중에 기초한 관성력(F1)이 축방향으로 작용한다.
이 때문에, 슈우(92a)에는 경사판(91)의 전면측 둘레부(A)주위에 역률이 생겨서 슈우(92a)는 피스톤(93)의 전방측의 슈우좌와의 간격에 의해 경사판(91)의 전면에 대해서 미소각도(e)만큼 경사지게 된다.
이것에 의해 슈우(92a)에는 피스톤(93)의 전방측의 슈우좌(보다 정확히는 중심 G로부터 축방향으로 뻗어 있는 가상선과 슈우좌와의 교차점 B) 로부터 축방향에 대해서 미소각도(e)만큼 어긋난 방향으로 힘(F3)이 작용하게 된다.
또 경사판(91)의 전면측 둘레부(A)에는 수직저항력(F2)이 전면에 수직으로 작용한다.
이 수직저항력(F2)은 힘(F3)의 방향보다 A만큼 어긋나서 역방향으로 작용한다.
관성력(F1)은 슈우(92a)의 비중 및 구동축의 회전수로 상이를 발생시키기 때문에, 수직저항력(F2)도 슈우(92a)의 비중 및 구동축의 회전수에 의해 상이하게 된다.
이 때문에, 비중이 큰 JIS의 SUJ2등의 철계 재료로 슈우(92a)를 주로 구성하면, 슈우(92a)의 질량이 크고 경사판 기재상의 피막이 마모되기 쉽게 된다.
이에 대해서, 비중이 적은 제2금속 또는 수지로 슈우(92a)를 주로 구성하면, 슈우(92a)의 질량이 적고, 경사판용 기재상의 피막이 마모되기 어렵다.
이 때문에, 이 편측경사판식 압축기에서는 보다 한층 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
슈우는 제2금속 또는 수지로 된 슈우용 기재와, 이 슈우용 기재의 표면에 형성되고 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 된 것을 사용할 수 있다.
이 피막으로서는 상기한 (1)∼(8)의 것 중, 경사판용 기재에 형성하는 피막과 다른 것을 채용할 수 있다.
그러한 피막은 경사판과 슬라이드접촉하는 평면부와, 피스톤과 슬라이드접촉하는 구면부로서 동일해도 되고, 달라도 된다.
또 슈우용 기재의 평면부 또는 구면부에 피막을 형성하지 않는 경우, 그 평면부 또는 구면부에는 담금질경화등을 실시해 두는 것이 바람직하다.
슈우를 제2금속 또는 수지로 주로 구성하고 있는 경우, 연속기포를 갖는 형상으로 제2금속 또는 수지에 의해 슈우를 형성하고, 기포에 윤활유를 함침시켜도 된다.
이렇게 하면 경사판과 슈우와의 사이 및 슈우와 피스톤의 슈우좌와의 사이의 슬라이드 접촉부위의 슬라이드성을 확보할 수 있다.
피스톤은 제1금속보다 비중이 적은 제3금속 또는 수지로 주로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 제 3금속으로서는 알루미늄계 재료, 티탄계 재료, 마그네슘계 재료등을 채용할 수 있다.
피스톤을 알루미늄계 재료를 주로해서 구성하는 경우, 알루미늄계 재료로서 JIS의 4032의 알루미늄재료(Si가 10∼13%), A2014, A2017, 또 JIS의 ADS12등의 다이캐스트재를 사용하면 된다.
또 피스톤을 주로 해서 구성할 수 있는 수지도 제1금속보다 비중이 적은 것이다.
이 수지로서는 폴리아미드이미드(PAI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 페놀수지(PF), 에폭시수지(EP), 폴리페닐렌슬피드(PPS)등의 130℃이상에서의 내열성을 갖는 것을 채용할 수 있다.
피스톤을 수지로 주로 구성하는 경우, 내마모성을 향상시키기 위해 또 열팽창계수를 적게 하기 위해 탄소섬유나 유리섬유등을 분산시킬 수도 있다.
피스톤은 제3금속 또는 수지로 된 피스톤용 기재와, 이 피스톤용 기재의 표면에 형성되고, 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 될 수 있다.
이 피막으로서는 상기한 (1)∼(8)의 것 중, 슈우용 기재로 형성하는 피막과는 다른 것을 채용할 수 있다.
피스톤용 기재에 피막을 형성하지 않는 경우에는 담금질경화등을 실시해 두는 것이 바람직하다.
본 발명의 편측경사판식 압축기는, 경사판이 구동축에 대해서 경사각 변위가능하게 설치되고, 제어밸브에 의해 크랭크실내의 압력을 조정함으로써, 경사각을 변위시켜서 토출용량이 조정가능한 용량가변형의 경우에 특히 유효하다.
이 용량가변형 편측경사판식 압축기에서는 경사판의 경사판용 기재가 슈우나 피스톤의 그것보다 비중이 큰 것으로 하고 있기 때문에, 경사각을 감소시키는 방향으로 작용하는 경사판의 원심력이 커지게 된다.
이 때문에, 이 용량가변형 편측경사판식 압축기에서는 경사각을 증가시키는 방향으로 작용하는 슈우나 피스톤의 관성력에 의한 고속제어성의 저하를 방지하는 것이 가능하다.
(실시예)
다음에 본 발명을 구체화한 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.
실시형태의 용량가변형 편측경사판식 압축기(이하, 단순히 압축기라 한다)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 실린더블록(1)의 전단에 전면하우징(2)이 결합되고, 실린더블록(1) 및 전면하우징(2)내에 크랭크실(2a)이 형성되어 있다.
실린더블록(1)의 후단에는 흡입밸브, 밸브판, 토출밸브 및 리테이너로 된 밸브기구(3)를 거쳐서 후면하우징(4)이 결합되고, 후면하우징(4)내에는 흡입실(4a) 및 토출실(4b)이 형성되어 있다.
흡입실(4a)은 도시하지 않은 증발기에 접속되고, 증발기는 도시하지 않은 팽창밸브를 거쳐서 도시하지 않은 응축기에 접속되고, 응축기가 토출실(4b)에 접속되어 있다.
전면하우징(2) 및 실린더블록(1)에는 축받이장치(2b),(1b)를 거쳐서 구동축(5)이 회전가능하게 지지되어 있다.
실린더블록(1)에는 구동축(5)의 축선과 평행으로 복수개의 실린더보어(1a)가 형성되고, 각 실린더보어(1a)내에는 단두의 피스톤(6)이 왕복운동 가능하게 수용되어 있다.
구동축(5)에는 전면하우징(2)과의 사이에 축받이장치(2c)를 거쳐서크랭크실(2a)내에서 회전가능하게 회전자(7)가 고착되고, 회전자(7)에는 한쌍의 힌지기구(K)를 거쳐서 경사판(8)이 요동가능하게 설치되어 있다.
경사판(8)에는 관통구멍(8a)이 형성되어 있고, 관통구멍(8a)내에는 경사판(8)의 요동을 허용하면서 구동축(5)이 삽입관통되어 있다.
경사판(8)에는 전후에서 한쌍을 이루는 슈우(9a),(9b)가 설치되고, 각 쌍의 슈우(9a),(9b)에 피스톤(6)이 걸어맞추어져 있다.
또 후면하우징(4)내에는 흡입실(4a), 토출실(4b) 및 크랭크실(2a)과 접속된 제어밸브(10)가 수용되어 있다.
그러한 제어밸브(10)에 의해 크랭크실(2a)내의 압력을 조정함으로써 경사판(8)의 경사각을 변위시켜서 토출용량이 조정가능하게 되어 있다.
상기한 실시형태의 압축기에 있어서, 표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 시험예 1∼16으로서 경사판(8) 슈우(9a),(9b) 및 피스톤(6)의 구성을 변화시켰다.
표 1
시험예 경사판 슈 피스톤
전면 경사판용기재 후면 평면부 슈우용 기재 구면부 슈우좌 피스톤용기재
1 동용사 철계재료 동용사 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
2 동소결 철계재료 동소결 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
3 동용사+수지피복 철계재료 동용사+수지피복 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
4 알루미늄용사+수지피복 철계재료 알루미늄용사+수지피복 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
5 수지피복 철계재료 알루미늄용사+수지피복 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
6 수지피복 철계재료 알루미늄용사+수지피복 DLC 알루미늄계재료 DLC 주석도금 알루미늄계재료
7 수지피복 철계재료 수지피복 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
8 주석도금 철계재료 주석도금 TiN층 알루미늄계재료 TiN층 - 알루미늄계재료
9 수지피복 철계재료 수지피복 - 알루미늄계재료 - Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료
10 수지피복 철계재료 수지피복 Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
11 - 철계재료 수지피복 주석도금 알루미늄계재료 Ni-P도금 주석도금 알루미늄계재료
12 - 철계재료 수지피복 - 기름함유발포수지 - 주석도금 알루미늄계재료
표 2
시험예 경사판 슈 피스톤
전면 경사판용기재 후면 평면부 슈우용기재 구면부 슈좌 피스톤용기재
13 - 철계재료 - - 알루미늄계재료 - Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료
14 - 철계재료 - 수지피복 알루미늄계재료 - Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료
15 - 철계재료 - - 알루미늄계재료 - Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료
16 - 철계재료 - Ni-P-B-W도금 알루미늄계재료 Ni-P-B-W도금 주석도금 알루미늄계재료
여기에서, 동용사란, 동계 재료로서 납청동을 사용한 용사층이다.
동소결도 동계 재료로서 납청동을 사용한 소결층이다.
수지피복이란, PAI중에 MoS2와 흑연을 분산시켜서 된 피복층이다.
기호 +는 좌의 피막상에 다시 또 우의 피막을 형성하고 있는 것을 나타낸다.
알루미늄용사란, 알루미늄계 재료로서 Al-Si합금을 사용한 용사층이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 경사판용 기재(18a)의 철계 재료는 FCD700 이며, 동계 재료는 납청동이다.
또 TiN층이란, TiN을 물리증착(PVD)해서 된 이온도금층이다.
슈우용 기재(19a)의 알루미늄계 재료는 A4032계 합금이다.
기름함유발포수지란, 예를 들면 페놀수지를 연속기포를 갖도록 발포시켜서 형성하고, 기포에 윤활유를 함침시킨 것이다.
다시 또, 피스톤용 기재(16a)의 알루미늄계 재료는 Al-Si합금, 예를 들면A4032, ADC12이다.
시험예 1∼12의 압축기에서는 경사판(8)은 철계 재료 또는 동계 재료로 된 경사판용 기재(18a)와, 이 경사판용 기재(18a)의 전면에 형성된 동용사, 동용사+수지피복, 알루미늄용사+수지피복, 수지피복 또는 주석도금으로 된 피막(18b)과, 경사판용 기재(18a)의 후면에 형성된 동용사, 동용사+수지피복, 알루미늄용사+수지피복, 수지피복 또는 주석도금으로 된 피막(18c)으로 된다.
또 전면측 및 후면측의 슈우(9a),(9b)는 알루미늄계 재료로 된 슈우용 기재(19a)와, 이 슈우용 기재(19a)의 평면부에 형성된 Ni-P-B-W도금, DLC 또는 TiN층으로 된 피막(19b)과 슈우용 기재(19a)의 구면부에 형성된 Ni-P-B-W도금, DLC 또는 TiN층으로 된 피막(19c)으로 이루어진다.
또 전면측 및 후면측의 슈우(9a),(9b)는 윤활유를 함침시킨 발포수지로 이루어진다.
또한, 피스톤(6)은 알루미늄계 재료로 된 피스톤용 기재(16a)와, 이 피스톤용 기재(16a)의 슈우좌에 형성된 주석도금으로 된 피막(16b)으로 이루어진다.
이 때문에, 시험예 1∼12의 압축기에서는 슈우(9a),(9b)가 경사판(8)에 충돌할때의 에너지가 적고, 또한 슈우(9a),(9b)의 질량이 적기 때문에 경사판용 기재(18a)상의 피막(18b),(18c)이 마모되기 어렵다.
이 때문에, 이 압축기에서는 보다 한층 내구성을 발휘할 수 있다.
또 시험예 1∼12의 압축기에서는 경사판(8)의 경사판용 기재(18a)가 슈우(9a),(9b)나 피스톤(6)의 그것보다 비중이 큰 것이기 때문에 경사각을 감소시키는 방향으로 작용하는 경사판(8)의 원심력이 커지게 된다.
이 때문에, 이들 압축기에서는 경사각을 증가시키는 방향으로 작용하는 슈우(9a),(9b)나 피스톤(6)의 관성력에 의한 고속제어성의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 슈우(9a),(9b)에 윤활유를 함침시킨 압축기에서는 경사판(8)과 슈우(9a),(9b)와의 사이 및 슈우(9a),(9b)와 피스톤(6)의 슈우좌와의 사이의 슬라이드접촉부위의 슬라이드성을 확보하기 쉽다.
또한, 시험예 13∼16의 압축기에 있어서는 경사판(8)이 피막(18b),(18c)을 갖고 있지 않기 때문에, 경사판용 기재(18a)자체의 마모의 방지가 도모되어 있음과 동시에 다른 작용효과를 발휘할 수 있다.
또 이들 압축기에서는 경사판(8)에 피막(18b),(18c)을 형성할 필요가 없기 때문에 제조비용의 면에서 유리하며, 또한 작업성에서도 이점이 있다.
표 1 및 표 2에 나타낸 시험예1∼16은 1예에 불과하고, 당연히 기타의 조합도 가능하다.
(평가 1)
발명자등의 실제 기계시험에 의하면, SUJ2로 슈우(9a),(9b)를 구성한 비교예의 압축기의 회전각도(。)와 하중(N)과의 관계는 도 3(A)에 나타내는 바와 같이 된다.
또 JIS A4032계의 알루미늄재료로 슈우용 기재(19a)로 구성하고, 이 슈우용 기재(19a)에 Ni-P도금으로 된 피막(19b),(19c)을 형성하고, 이들로 된슈우(9a),(9b)를 채용한 실시예의 압축기의 회전각도(。)와 하중(N)과의 관계는 도 3(B)에 나타내는 바와 같이 된다.
또한 다른 조건은 상기한 실시형태의 압축기에 있어서, 비교예의 압축기와 실시예의 압축기와 동일하다.
도 3(A) 및 (B)에서는 SUJ2의 비중이 약 7.8이며, AHS의 비중이 약 2.7인 것으로부터 실시예의 압축기에서는 후면측의 슈우(9b)에 작용하는 관성력이 비교예의 압축기에 비해서 (7.8/2.7)의 역배수, 결국 약 1/2.9배로 되어 있다.
이 때문에, 비교예의 압축기는 실시예의 압축기보다도 큰 하중으로 경사판(8)에 작용하고, 경사판용 기재(18a)상의 피막(18c)이 마모되기 쉬운 것을 알 수 있다.
또한 비교예의 압축기에 있어서, 하중이 영(0) 또는 마이너스로 되는 각도범위(aF)보다 실시예의 압축기에 있어서, 하중이 영(0)또는 마이너스가 되는 각도범위 (aA)의 쪽이 좁은 것도 알 수 있다.
이 때문에 실시예의 압축기에서는 비교예의 압축기보다도 후면측의 슈우(9b)가 경사판(8)으로부터 이반되고 있는 시간이 짧은 것도 알 수 있다.
(평가 2)
또 발명자등의 시험결과에 의하면 비교예의 압축기와 실시예의 압축기에 대해 회전수와 수직저항력(F2)과의 관계는 도 4에 나타내는 바와 같이 된다.
도 4에 있어서도 SUJ2의 비중이 약 7.8이며, AHS의 비중이 약 2.7인 것으로부터 실시예의 압축기에서는 전면측의 슈우(9a)에 작용하는 수직저항력(F2)이 비교예의 압축기에 비해서 (7.8/2.7)의 역수배, 결국 약 1/2.9배로 되어 있다.
이 때문에, 실시예의 압축기는 비교예의 압축기에 비해서 회전수에 관계없이 수직저항(F2)이 적고, 경사판용 기재(18a)상의 피막(18b)이 마모되기 어려운 것을 알 수 있다.
(평가 3)
또한 발명자등의 시험결과에 의하면 비교예의 압축기와 실시예의 압축기에 대해서의 제어가능 회전수가 도 5에 나타내는 바와 같이 된다.
여기서는 실시예의 압축기에 있어서, 경사판(8)이 경사각을 변동하지 않는 한계의 회전수를 제어가능회전수(N)로 하고, 비교예의 압축기의 제어가능 회전수를 (N)과의 비로 나타내고 있다.
도 5로부터 실시예의 압축기는 비교예의 압축기에 비해 1.2배의 고속제어성을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명은 경사판의 마모, 특히 경사판용 기재상의 피막의 마모를 방지할 수 있고, 나아가서는 우수한 내구성을 발휘가능한 편측경사판식 압축기를 제공한다.

Claims (13)

  1. 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획형성하는 하우징과, 각 실린더보어내에 왕복운동 가능하게 수용된 단두의 피스톤과, 외부구동원에 의해 구동되고, 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 상기 구동축에 대해서 동기회전가능하게 지지된 경사판과, 상기 경사판의 전후에서 쌍을 이루고, 상기 피스톤을 종동시키는 슈우를 구비한 편측경사판식 압축기에 있어서, 상기 경사판은 제1금속에 의한 경사판용 기재로 이루어지고, 각 슈우 중, 상기 경사판용 기재의 피스톤측인 후면측에 적어도 설치되어 있는 것은, 상기 제1금속보다 비중이 적은 제2금속 또는 수지를 주로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 슈우는 제2금속 또는 수지를 주로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  3. 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획형성하는 하우징과, 각 실린더보어내에 왕복운동 가능하게 수용된 단두의 피스톤과, 외부구동원에 의해 구동되고, 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 상기 구동축에 대해서 동기회전 가능하게 지지된 경사판과, 상기 경사판의 전후에서 쌍을 이루고 상기 피스톤을 종동시키는 슈우를 구비한 편측경사판식 압축기에 있어서, 상기 경사판은 제1금속으로 된 경사판용 기재와, 상기 경사판용 기재의 피스톤측인 후면에 적어도 형성되고 경사판과 슈우와의 사이 습동부위의 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 이루어지고, 각 슈우 중, 적어도 상기 후면측에 설치되어 있는 것은 상기 제1금속보다 비중이 적은 제2금속 또는 수지를 주로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경사판은 경사판용 기재와, 상기 경사판용 기재의 전후면에 형성된 피막으로 이루어지고, 상기 각 슈우는 제2금속 또는 수지를 주로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 슈우는 제2금속 또는 수지로 된 슈우용 기재와, 상기 슈우용 기재의 표면에 형성되고, 경사판과 슈우 사이 습동부위 및 슈우와 피스톤 사이 습동부위의 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 된 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 슈우는 윤활유를 함침하고 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 피스톤은 제1금속보다 비중이 적은 제3금속 또는 수지를 주로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 피스톤은 제1금속보다 비중이 적은 제3금속 또는 수지를 주로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 피스톤은 제3금속 또는 수지로 된 피스톤용 기재와, 상기 피스톤용 기재의 표면에 형성되고, 슈우와 피스톤 사이 습동부위의 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 된 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 피스톤은 제3금속 또는 수지로 된 피스톤용 기재와, 상기 피스톤용 기재의 표면에 형성되고, 슈우와 피스톤 사이 습동부위의 슬라이드성을 향상시키는 피막으로 된 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  11. 제1항, 제3항 또는 제8항에 있어서,
    상기 경사판은 구동축에 대해서 경사각 변위가능하게 설치되고, 제어밸브에 의해 크랭크실내의 압력을 조정함으로써, 상기 경사각을 변위시켜서 토출용량이 조정가능한 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 경사판은 구동축에 대해서 경사각 변위가능하게 설치되고, 제어밸브에 의해 크랭크실내의 압력을 조정함으로써, 상기 경사각을 변위시켜서 토출용량이 조정가능한 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 경사판은 구동축에 대해서 경사각 변위가능하게 설치되고, 제어밸브에 의해 크랭크실내의 압력을 조정함으로써, 상기 경사각을 변위시켜서 토출용량이 조정가능한 것을 특징으로 하는 편측경사판식 압축기.
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