KR0146771B1 - 클러치없는 단방향 피스톤식 가변용량 압축기 - Google Patents

클러치없는 단방향 피스톤식 가변용량 압축기

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KR0146771B1
KR0146771B1 KR1019950011525A KR19950011525A KR0146771B1 KR 0146771 B1 KR0146771 B1 KR 0146771B1 KR 1019950011525 A KR1019950011525 A KR 1019950011525A KR 19950011525 A KR19950011525 A KR 19950011525A KR 0146771 B1 KR0146771 B1 KR 0146771B1
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마사히로 가와구찌
마사노리 소노베
겐 스이또
도모히꼬 요꼬노
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이소가이 찌세이
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Abstract

본 발명은 클러치 없는 압축기의 부하 토크의 급격한 변동을 제어한다.
회전축(9)상에 지지된 사판(15)의 경사각이 최소 경사각으로 향하면 사판(15)이 흡입 통로 개방 스프링(24)의 탄성력에 대항하여 전달통(28) 및 차단체(21)를 누른다. 차단체(21)는 사판 경사각이 최소 경사각일 때 위치 결정면(27)에 접하고, 흡입 통로(26)와 흡입실(3a)과의 연통을 차단한다. 흡입실(3a)과 크랭크실(2a)은 압력 방출 통로(14)에 의해 접속되고, 압력 방출 통로(14)상에는 전자 개폐 밸브(32)가 개재되어 있다. 제어 컴퓨터(Co)은 온도 감지기(39), 공조 장치 작동 스위치(40), 회전수 검출기(41)로부터의 검출 정보에 기초하여 전자 개폐 밸브(32)를 여자 및 소자 제어한다.
크랭크실(2a)과 토출실(3b)은 압력 공급 통로(31)를 거쳐서 연통되어 있다.

Description

클러치 없는 단방향 피스톤식 가변용량 압축기
제1도는 본 발명을 구체화한 제 1 실시예의 압축기 전체의 측단면도
제2도는 제1도의 A-A선 단면도
제3도는 제1도의 B-B선 단면.
제4도는 사판 경사각이 최소상태에 있을때의 압축기 전체의 측단면도
제5도는 사판 경사각이 최대상태에 있을때의 요부확대 단면도
제6도는 사판 경사각이 최소상태에 있을때의 주요부 확대 단면도
제7도는 다른 예를 도시하는 압축기 전체의 측단면도
제8도는 사판 경사각이 최대상태에 있을때의 주요부 확대 단면도
제9도는 사판 경사각이 최소상태에 있을때의 주요부 확대 단면도
제10도는 사판 경사각이 최소상태에 있을때의 주요부 확대 단면도
제11도는 다른 예를 도시하는 압축기 전체의 측단면도
제12도는 사판 경사각이 최소상태에 있을때의 주요부 확대 단면도
제13도는 다른 예를 도시하는 주요부 확대 측단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2a : 크랭크실 3a : 흡입실
3b : 토출실 9 : 회전축
15 : 사판 21 : 차단체
27 : 위치 결정면 32 : 전자 개폐 밸브
43,43A : 용량 제어 밸브
[산업상의 이용분야]
본 발명은 실린더 보어 내의 단방향 피스톤을 왕복 직선운동이 가능하게 수용하며 동시에 회전축에서 회전지지체를 부착하여 이 회전 지지체에 사판을 경사운동이 가능하게 지지하고, 크랭크실내의 압력과 흡입압과의 단방향 피스톤을 개재한 차이에 따라서 사판의 경사각을 제어하고, 토출압 영역의 압력을 크랭크실로 공급하며 동시에 크랭크실의 압력을 흡입압 영역으로 방출하여 크랭크실내의 압력을 조절하는 클러치 없는 단방향 피스톤식 가변 용량 압축기에 관한 것이다.
[종래 기술]
일본 공개특허 평 3-37378호 공보에 설명되어 있는 가변 용량형 요동사판식 압축기에서는, 외부 구동원과 압축기의 회전축과의 사이에 동력을 전달하고 차단하는 전자 클러치를 사용하지 않는다. 전자 클러치가 없으면 특히 차량 탑재 형태에서는 전자 클러치의 온-오프(ON-OFF)의 충격에 의해 신체 감각이 나쁜 결점을 해소할 수 있으며 또한 압축기 전체의 증량감, 원가절감이 가능하게 된다.
이와 같은 클러치 없는 압축기에서는 냉방이 불필요할 때 토출용량의 다소 및 외부 냉매 회로상의 증발기에 붙는 서리 발생이 문제가 된다. 냉방이 불필요한 경우 또는 서리가 발생할 우려가 있는 경우에는 외부 냉매 회로상의 냉매순환을 멈추는 것이 좋다. 일본 공개특허 평 3-37378호 공보의 클러치 없는 압축기에서는 외부 냉매 회로로부터 흡입실로 흐르는 냉매가스 유입을 저지함으로써 외부 냉매 회로상의 냉매 순환 정지를 달성하고 있다. 냉매 순환 정지는 전자 개폐 밸브를 폐쇄함으로써 행해진다.
외부 냉매 회로로부터 압축기내의 흡입실로 흐르는 냉매 가스 유입을 저지하면 흡입실의 압력이 저하하고, 흡입실의 압력에 감응하는 용량 제어 밸브가 완전 개방한다. 이 완전 개방에 의해 토출실의 토출 냉매 가스가 크랭크실로 유입하고, 크랭크실의 압력이 상승한다. 또한, 흡입실의 압력 저하 때문에 실린더 보어 내의 흡입 압력도 저하한다. 따라서, 크랭크실내의 압력과 실린더 보어 내의 흡입 압력과의 차이가 커지게 되고, 사판 경사각이 최소 경사각으로 이행하여 토출 용량이 최저로 된다. 토출 용량이 최저로 되면 압축기에 걸리는 부하토크가 최저로 되고, 냉방이 불필요할 때의 동력 손실을 피하게 된다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 전자 개폐 밸브로서 냉매 순환을 저지하는 구성에서는 냉매 순환의 저지 및 저지 해제가 순간적으로 행해지기 때문에 토출 압력의 변동이 급격하다. 토출 압력의 급격한 변동은 압축기에 걸리는 부하 토크의 급격한 변동을 초래하고 무시할 수 없는 충격이 발생한다.
본 발명은 부하 토크의 급격한 변동을 억제할 수 있는 클러치 없는 단방향 피스톤식 가변용량 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
이를 위해서 본 발명은 크랭크실내의 압력과 흡입압과의 단방향 피스톤을 개재한 차이에 반응하여 사판의 경사각을 변화시키고, 토출압 영역의 압력을 크랭크실로 공급하며 동시에 압력 방출 통로를 거쳐서 크랭크실의 압력을 흡입압 영역으로 방출하여 크랭크실내의 압력 조절을 수행하는 클러치 없는 단방향 피스톤식 가변 용량 압축기를 대상으로 하는 청구항 제1항의 발명에서는, 토출 용량이 영(zero)이 되지 않도록 사판의 최소 경사각을 규정하는 최소 경사각 규정 수단과, 외부 냉매 회로로부터 흡입압 영역으로 흐르는 냉매 가스를 도입 불가능한 폐쇄 위치와 도입 가능한 개방 위치에로 전환되는 차단체를 사판의 경사운동의 적어도 일부에 따라 연동시킨 냉매 순환 저지 수단과, 압력 방출 통로상에 개재되어 사판 경사각의 강제 감소 지령신호의 발신에 응답하여 압력 방출 통로를 폐쇄하는 사판 경사각 강제 감소 수단을 구비한 클러치 없는 단방향 피스톤식 가변 용량 압축기를 구성하였다.
청구항 제2항의 발명에서는, 상기 압력 방출 통로상에 용량 제어 밸브를 개재하고, 용량 제어 밸브는 상기 냉매 순환 저지 수단에 의해 냉매 순환을 저지하는 부위에서 상류측의 흡입 압력에 감응하며 상기 압력 방출 통로에서의 통과 단면적을 제어하도록 하였다.
청구항 제3항의 발명에서는, 토출압 영역과 크랭크실을 압력 공급 통로로서 접속하고, 이 압력 공급 통로상에는 용량 제어 밸브를 개재하고, 이 용량 제어 밸브는 냉매 순환 저지 수단에 의해 냉매 순환을 저지하는 부위에서 상류측의 흡입 압력에 감응하여 상기 압력 공급 통로에서의 통과 단면적을 제어하도록 하였다.
[작용]
사판 경사각의 강제 감소 지령 신호가 발신되면 사판 경사각 강제 감소 수단이 압력 방출 통로를 폐쇄하고, 크랭크실로부터 흡입압 영역으로 흐르는 냉매 가스 유출이 저지된다. 토출압 영역의 냉매 가스는 크랭크실로 공급되어 있다. 따라서, 냉매 가스 유출의 저지에 의해 크랭크실의 압력이 상승하고, 사판 경사각이 최소 경사각으로 이행한다. 사판 경사각의 강제 감소 지령 신호의 발신이 정지하면 사판 경사각 강제 감소 수단이 압력 방출 통로를 개방하고, 크랭크실 내의 압력이 저하한다. 이 압력 저하에 의해 사판 경사각이 최대 경사각 쪽으로 이행한다.
크랭크실내 승압에 의해 사판이 최소 경사각 쪽으로 이행함에 따라서 차단체가 외부 냉매 회로로부터 흡입압 영역으로 유입하는 냉매 가스의 통과 단면적을 서서히 좁힌다. 이러한 교축작용이 외부 냉매 회로로부터 흡입압 영역으로 흐르는 냉매 가스 유입량의 감소를 완화하고, 흡입압 영역에서 실린더 보어 내로 흐르는 냉매 가스 흡입량도 서서히 감소하여 간다. 따라서, 토출 용량이 최저 용량 쪽으로 급격히 변동하지 않으며, 압축기에 걸리는 부하 토크가 단시간에 급격히 변동하지 않는다. 크랭크실내의 압력 저하에 의해 사판 경사각이 최소 경사각에서 증대함에 따라 차단체가 사판의 경사운동에 연동하여 멀리 떨어진다. 이러한 격리에 따라 외부 냉매 회로로부터 흡입압 영역으로 유입하는 냉매 가스의 통과 단면적이 서서히 확대하여 간다. 이렇게 서서히 행해지는 통과 단면적의 확대가 외부 냉매 회로로부터 흡입압 영역으로 흐르는 냉매 가스 유입량의 증대를 완화하고, 흡입 영역에서 실린더 보어 내로 흐르는 냉매 가스 흡입량도 서서히 증대하여 간다. 그 때문에, 토출 용량이 최대 용량 쪽으로 급격히 변동하지 않으며, 압축기에 걸리는 부하 토크가 단시간에 급격히 변동하지는 않는다. 압축기에 걸리는 급격한 부하 토크의 억제는 클러치 없는 압축기의 주목적인 온-오프 충격의 해소를 가져온다.
청구항 제2항의 발명에서는, 냉매 순환 저지 수단의 냉매 순환 저지 위치 보다도 상류측의 흡입 압력의 변동에 따라서 용량 제어 밸브가 압력 방출 통로에서의 통과 단면적을 제어한다. 흡입 압력은 냉방 부하를 반영하고, 용량 제어 밸브는 냉방 부하의 대소에 따라 압력 방출 통로에서의 통과 단면적을 제어한다. 냉방 부하가 큰 경우에는, 용량 제어 밸브는 압력 방출 통로에서의 통과 단면적을 확대하고, 냉방 부하가 작은 경우에는 용량 제어 밸브는 압력 방출 통로에서의 통과 단면적을 축소한다.
청구항 제3항의 발명에서는, 냉매 순환 저지 수단의 냉매 순환 저지 위치 보다도 상류측의 흡입 압력의 변동에 따라서 용량 제어 밸브가 압력 공급 통로에서의 통과 단면적을 제어한다. 냉방 부하가 큰 경우에는 용량 제어 밸브는 압력 공급 통로에서의 통과 단면적을 축소하고, 냉방 부하가 작은 경우에는 용량 제어 밸브는 압력 공급 통로의 통과 단면적을 확대한다.
[실시예]
이하, 제1도 내지 제6도를 기초로 하여 본 발명을 구체화한 제 1 실시예를 설명한다.
제1도에 도시한 바와 같이 실린더 블록(1)의 전단부에는 전방 하우징(2)이 접합되어 있다. 실린더 블록(1)의 후단부에는 후방 하우징(3)이 밸브판(4), 밸브형성판(5A,5B) 및 리테이너 형성판(6)을 거쳐서 접합되어 고정되어 있다. 크랭크실(2a)을 형성하는 전방 하우징(2)과 실린더 블록(1)과의 사이에는 회전축(9)이 회전가능하게 걸쳐져서 지지되어 있다. 회전축(9)의 전단부는 크랭크실(2a)로부터 외부로 돌출하여 있고, 이 돌출단부에는 피동 폴리(10)가 부착되어 있다. 피동 폴리(10)는 벨트(11)를 거쳐서 차량 엔진에 작동가능하게 연결되어 있다. 피동폴리(10)는 앵귤러 베어링(angular bearing) (7)을 거쳐서 전방 하우징(2)에 지지되어 있다.
회전축(9)의 전단부와 전방 하우징(2)과의 사이에는 립실(lip seal) (12)이 개재되어 있다. 립실(12)은 크랭크실(2a)의 압력 누출을 방지한다.
회전축(9)에는 회전 지지체(8)가 부착되어 있다. 회전축(9)에서 지지되는 사판(15)의 반경 중심부에는 안내구멍(15a)이 관통되어 있고, 회전축(9)이 안내구멍(15a)의 내면과 회전축(9)과의 접촉을 거쳐 회전축(9)의 접선 방향으로 미끄럼이동 및 경사운동이 가능하게 직접 지지되어 있다.
사판(15)에는 연결부재(16,17)가 부착되어 있다. 연결부재(16,17)에는 한 쌍의 안내핀(18,19)이 부착되어 있다. 안내핀(18,19)의 선단부에는 안내볼(18a,19a)이 형성되어 있다. 회전 지지체(8)에는 지지암(8a)이 돌출되어 있고, 지지암(8a)에는 한 쌍의 안내구멍(8b,8c)이 형성되어 있다. 안내볼(18a,19a)은 안내구멍(8b,8c)에 미끄럼 가능하게 삽입되어 있다.
지지암(8a)과 한 쌍의 안내핀(18,19)이 연결됨으로써 사판(15)이 회전축(9)의 축선 방향으로 경사운동이 가능하고 또 회전축(9)과 일체로 회전이 가능하다. 사판(15)의 경사운동은 지지암(8a)과 안내핀(18,19)의 미끄럼 안내 관계와, 회전축(9)의 미끄럼 지지 작용에 의해 안내된다.
제1도, 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(1)의 중심부에는 수용구멍(13)이 회전축(9)의 축선 방향으로 관통되어 있고, 수용구멍(13)내에는 원통형 차단체(21)가 미끄럼 가능하게 수용되어 있다. 차단체(21)와 수용구멍(13)의 내면과의 사이에는 흡입 통로 개방 스프링(24)이 개재되어 있다. 흡입 통로 개방 스프링(24)은 차단체(21)를 사판(15) 쪽으로 떠민다.
차단체(21)의 통 내부에는 회전축(9)의 후단부가 삽입되어 있다. 회전축(9)의 후단부에 차단체(21)의 내주면과의 사이에는 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)가 개재되어 있다. 회전축(9)의 후단부는 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)의 차단체(21)를 거쳐서 수용구멍(13)의 내주면에서 지지된다. 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)의 외륜(25a)은 차단체(21)의 내주면에 걸려 있고, 내륜(25b)은 회전축(9)의 주위면을 미끄럼 이동이 가능하다. 제5도에 도시한 바와 같이, 회전축(9)의 후단부의 내주면에는 계단부(9a)가 형성되어 있고, 내륜(25b)이 계단부(9a)에 의해 사판(15)쪽으로 이동되는 것이 규제된다. 즉, 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)은 계단부(9a)에 의해 사판(15)쪽으로 이동되는 것이 저지된다. 따라서, 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)이 계단부(9a)에 접촉함으로써 차단체(21)가 사판(15)쪽으로 이동되는 것이 저지된다.
후방 하우징(3)의 중심부에는 흡입 통로(26)가 형성되어 있다. 흡입 통로(26)는 수용구멍(13)과 연통되어 있고, 수용구멍(13) 쪽의 흡입 통로(26)의 구멍 주위에는 위치 결정면(27)이 형성되어 있다. 차단체(21)의 선단부는 위치 결정면(27)에 접촉될 수 있다. 차단체(21)의 선단부가 위치 결정면(27)에 접촉함으로써 차단체(21)가 사판(15)에서 격리하는 방향으로 이동하는 것이 규제되며 또 흡입 통로(26)와 수용구멍(13)과의 연통이 차단된다. 사판(15)과 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)와의 사이에는 전달통(28)이 회전축(9)상을 미끄럼 가능하게 개재되어 있다. 전달통(28)의 한 단부는 사판(15)에 접촉이 가능하고, 전달통(28)의 다른 단부는 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)의 외륜(25a)에는 접촉하지 않고 내륜(25b)에만 접촉이 가능하다.
사판(15)이 차단체(21) 쪽으로 이동함에 따라서 사판(15)이 전달통(28)에 접하고, 전달통(28)을 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)의 내륜(25b)에 대고 누른다. 깊은 홈 볼 베어링 부재(25)는 회전축(9)의 반경 방향 뿐만아니라 스러스트 방향의 하중도 받는다. 따라서, 차단체(21)는 전달통(28)의 누름작용에 의해 흡입 통로 개방 스프링(24)의 탄성력에 대항하며 위치 결정면(27) 쪽으로 떠밀리고, 차단체(21)의 선단부가 위치 결정면(27)에 접한다. 따라서, 사판(15)의 최소 경사각은 차단체(21)의 선단부와 위치 결정면(27)과의 접촉에 의하여 규제된다. 차단체(21) 및 위치 결정면(27)은 사판(15)의 최소 경사각을 규정하는 최소 경사각 규정 수단이 된다.
사판(15)의 최소 경사각은 0˚보다 약간 크다. 이 최소 경사각 상태는 차단체(21)가 흡입 통로(26)와 수용구멍(13)과의 연통을 차단하는 폐쇄위치로 배치될 때에 만들어지고, 차단체(21)는 상기 폐쇄 위치와 이 위치에서 격리된 개방 위치에로 사판(15)이 연동하여 전환되며 배치된다.
사판(15)의 최대 경사각은 회전 지지체(8)의 경사각 규제 돌출부(8d)와 사판(15)과의 접촉에 의해 규제된다.
크랭크실(2a)과 접속하도록 실린더 블록(1)에 관통된 실린더 보어(1a)내에는 단방향 피스톤(22)이 수용되어 있다. 사판(15)의 회전운동은 슈(shoe) (23)을 거쳐서 단방향 피스톤(22)의 전후 왕복 운동으로 변환되어서 단방향 피스톤(22)이 실린더 보어(1a)내를 전후 이동한다.
제1도 및 제3도에 도시한 바와 같이 후방 하우징(3)내에는 흡입실(3a) 및 토출실(3b)이 구획지어 형성되어 있다. 밸브판(4) 위에는 흡입포트(4a) 및 토출포트(4b)가 형성되어 있다. 밸브 형성판(5A) 위에는 흡입 밸브(5a)가 형성되어 있고, 밸브 형성판(5B) 위에는 토출 밸브(5b)가 형성되어 있다.
흡입실(3a)의 냉매 가스는 단방향 피스톤(22)의 복귀동작에 의해 흡입 포트(4a)에서 흡입 밸브(5a)를 눌러 물러나게 하여 실린더 보어(1a)내로 유입한다. 실린더 보어(1a)내로 유입한 냉매 가스는 단방향 피스톤(22)의 전진동작에 의해 토출 포트(4b)에서 토출 밸브(5b)를 눌러 물러나게 하여 토출실(3b)로 토출된다. 토출 밸브(5b)는 리테이너 형성판(6)상의 리테이너(retainer)(6a)에 접하여 개방도가 규제된다.
회전 지지체(8)와 전방 하우징(2)과의 사이에는 스러스트 베어링(29)이 개재되어 있다. 스러스트 베어링(29)은 실린더 보어(1a)에서 단방향 피스톤(22), 슈(23), 사판(15), 연결부재(16,17) 및 안내핀(18,19)을 거쳐서 회전 지지체(8)에 작용하는 압력 반력을 받는다.
흡입실(3a)은 통로(4c)를 거쳐서 수용구멍(13)과 연통하고 있다. 차단체(21)가 상기 폐쇄 위치로 배치되면, 통로(4c)는 흡입 통로(26)로부터 차단된다. 흡입 통로(26)는 압축기내로 냉매 가스를 도입하는 입구이고, 차단체(21)가 흡입 통로(26)로부터 흡입실(3a)이르는 통로상에서 차단하는 위치는 흡입 통로(26)의 하류측에 있다.
회전축(9)내에는 통로(30)가 형성되어 있다. 통로(30)는 크랭크실(2a)과 차단체(21)의 내부를 연통시킨다.
제1도, 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이 차단체(21)의 선단부에는 압력 방출로(21a)가 관통되어 있다. 압력 방출로(21a)는 수용구멍(13)과 차단체(21)의 통 내부를 연통시킨다.
제1도 및 제4도에 도시한 바와 같이 크랭크실(2a)과 흡입실(3a)은 압력 방출 통로(14)에 의해 접속되어 있다. 압력 방출 통로(14)상에는 전자 개폐 밸브(32)가 개재되어 있다. 전자 개폐 밸브(32)의 솔레노이드(33)의 여자에 의해 밸브 몸체(34)가 밸브 구멍(32a)을 폐쇄한다. 솔레노이드(33)가 소자하면 밸브 몸체(34)가 밸브구멍(32a)을 개방한다.즉, 전자 개폐 밸브(32)는 흡입실(3a)과 크랭크실(2a)을 접속하는 압력 방출 통로(14)를 개폐하는 사판 경사각의 강제 감소 수단이 된다.
토출실(3b)과 크랭크실(2a)은 압력 공급 통로(31)에서 접속되어 있다. 토출실(3b)의 냉매가스는 압력 공급 통로(31)를 거쳐서 크랭크실(2a)로 항상 공급된다.
흡입실(3a)로 냉매 가스를 도입하는 흡입 통로(26)와, 토출실(3b)에서 냉매 가스를 배출하는 배출구(1b)는 외부 냉매 회로(35)로서 접속되어 있다. 외부 냉매 회로(35)상에는 응축기(36), 팽창 밸브(37) 및 증발기(38)가 개재되어 있다. 팽창 밸브(37)는 증발기(38)의 출구쪽 가스 압력의 변동에 따라 냉매 유량을 제어한다. 증발기(38)의 근방에는 온도 감지기(39)가 설치되어 있다. 온도 감지기(39)는 증발기(38)의 온도를 검출하고, 이 검출 온도 정보가 제어 컴퓨터(Co)로 전송된다.
전자 개폐 밸브(32)의 솔레노이드(33)는 제어 컴퓨터(Co)의 여자 및 소자 제어를 받는다. 제어 컴퓨터(Co)는 온도 감지기(39)에서 구해지는 검출 온도 정보에 기초하여 솔레노이드(33)를 여자 및 소자 제어한다. 제어 컴퓨터(Co)는 공조장치 작동 스위치(40)가 온 상태일 때 검출 온도가 설정 온도 이하로 되면 솔레노이드(33)의 소자를 지령한다. 이 설정 온도 이하의 온도는 증발기(38)에서 서리가 발생하는 그러한 상황을 반영한다.
제어 컴퓨터(Co)에는 공조장치 작동 스위치(40)와, 엔진 회전수를 검출하는 회전수 검출기(41)가 접속되어 있다. 제어 컴퓨터(Co)는 공조장치 작동 스위치(40)가 온 상태일 때 회전수 검출기(41)에서 나오는 특정한 회전수 변동 검출 정보에 따라 솔레노이드(33)를 소자한다. 또한, 제어 컴퓨터(Co)는 공조장치 작동 스위치(40)가 오프인때 솔레노이드(33)를 소자한다. 즉, 공조장치 작동 스위치(40)의 오프 신호와, 회전수 검출기(41)로부터 구해지는 특정한 회전수 변동 검출 정보와 온도 감지기(39)로부터 구해지는 설정 온도 이하의 검출 온도 정보는 솔레노이드(33)를 소자하기 위한 사판 경사각의 강제 감소 지령 신호가 된다.
제1도 및 제5도의 상태에서 솔레노이드(33)는 여자 상태에 있고, 압력 방출 통로(14)는 개방되어 있다. 이 상태에서 크랭크실(2a)내의 냉매가스가 압력 방출 통로(14) 및 통(30)를 거쳐서 흡입실(3a)로 유출하고, 크랭크실(2a)내의 압력은 흡입실(3a)내의 저압력, 즉 흡입압력으로 접근하여 간다.
따라서, 사판(15)의 경사각은 최대 경사각으로 유지되고, 토출용량은 최대로 된다.
냉방 부하가 작아진 상태에서 사판(15)이 최대 경사각을 유지하여 토출 작용이 행해지면, 증발기(38)의 온도가 서리발생을 초래하는 온도로 접근하듯이 저하하여 간다. 온도 감지기(39)는 증발기(38)의 검출 온도 정보를 제어 컴퓨터(Co)로 전송하고, 검출 온도가 설정 온도 이하로 되면 제어 컴퓨터(Co)는 솔레노이드(33)의 소자를 지령한다. 솔레노이드(33)가 소자되면 압력 방출 통로(14)가 폐쇄되고, 흡입실(3a)과 크랭크실(2a)의 연통이 차단된다. 따라서, 크랭크실(2a)로부터 압력 방출 통로(14)를 거쳐 흡입실(3a)로 흐르는 냉매 가스 유출이 저지되고, 크랭크실(2a)내의 압력이 높아진다. 크랭크실(2a)내의 압력 상승에 의해 사판(15)의 경사각이 최소경사각 쪽으로 이행한다.
사판(15)이 최소 경사각 쪽으로 이행하면, 사판(15)이 전달통(28)을 깊은 홈 볼 베어링(25) 쪽으로 누른다. 전달통(28)이 깊은 홈 볼 베어링(25)의 내륜(25b)에 눌러진 상태에서 사판(15)이 최소 경사각으로 접근하면, 차단체(21)의 선단이 위치 결정면(27)으로 접근하여 간다. 이런 접근 동작에 의해 흡입 통로(26)에서 흡입실(3a)에 이르는 사이 냉매 가스 통과 단면적이 서서히 축소되어 간다. 이런 축소 작용이 흡입 통로(26)로부터 흡입실(3a)로 흐르는 냉매 가스 유입량을 서서히 감소하여 간다. 따라서, 흡입실(3a)에서 실린더 보어(1a) 내로 흡입되는 냉매 가스량도 서서히 감소하여 가고, 토출 용량이 서서히 감소하여 간다. 그 결과, 토출 압력이 서서히 저하하여 가고, 압축기에 걸리는 부하 토크가 단시간에 크게 변동하지는 않는다.
제4도 및 제6도에 도시한 바와 같이 차단체(21)의 선단이 위치결정면(27)에 접하면 사판 경사각은 최소로 되고, 외루 냉매 회로(35)로부터 흡입실(3a)로 흐르는 냉매 가스 유입이 저지된다. 차단체(21)는 외부 냉매 회로(35)에서 냉매 순환을 저지하는 냉매 순환 저지 수단을 구성한다.
사판 최소 경사각이 0˚가 아니기 때문에, 사판 최소 경사각이 최소 상태에 있어도 실린더 보어(1a)로부터 토출실(3b)로 토출된 냉매 가스는 압력 공급 통로(31)를 통과하여 크랭크실(2a)로 유입한다. 크랭크실(2a)내의 냉매 가스는 통로(30) 및 압력 방출로(21a)라고 하는 바이패스 통로를 통과하여 흡입실(3a)로 유입한다. 흡입실(3a)내의 냉매 가스는 실린더 보어(1a)내로 흡입되어서 토출실(3b)로 토출된다. 즉, 사판 경사각이 최소 상태에서는 토출압 영역이 되는 토출실(3b) 압력 공급 통로(31), 크랭크실(2a), 통로(30), 압력 방출로(21a), 흡입압 영역이 되는 흡입실(3a), 실린더 보어(1a)를 경유하는 순환 경로가 압축기내에 있을 수 있다. 냉매 가스와 함께 유동하는 윤활유는 상기 순환 경로를 경유하여 압축기내를 윤활한다. 토출실(3b), 크랭크실(2a) 및 흡입실(3a)의 사이에는 압력 차이가 생긴다. 이 압력 차이 및 압력 방출로(21a)에서의 통과 단면적이 사판(15)을 최소 경사각에서 안정적으로 유지한다.
제7도의 상태에서 냉방 부하가 증대한 경우, 이 냉방 부하의 증대가 증발기(38)에서의 온도 상승으로서 나타나고, 증발기(38)의 검출 온도가 상기 설정온도를 초과한다. 제어 컴퓨터(Co)는 이 검출 온도 변화에 기초하여 솔레노이드(33)의 여자를 지령한다. 솔레노이드(33)의 여자에 의해 압력 방출 통로(14)가 개방된다. 크랭크실(2a)과 흡입실(3a)과의 사이에는 압력차이가 있기 때문에 크랭크실(2a)의 압력이 압력 방출 통로(14)를 거친 압력 방출에 따라 감압하여 간다. 이 감압에 의해 사판(15)의 경사각이 최소 경사각에서 최대 경사각으로 이행한다.
사판(15)의 경사각 증대에 의해 차단체(21)가 흡입 통로 개방 스프링(24)의 탄성력에 의하여 사판(15)의 경사 운동을 따라가고, 차단체(21)의 선단이 위치 결정면(27)에서 격리한다. 이 격리 동작에 의해 흡입 통로(26)에서 흡입실(3a)에 이르는 사이의 냉매가스 통과 단면적이 서서히 확대하여 간다. 이와 같이 서서히 행해지는 통과 단면적의 확대가 흡입 통로(26)에서 흡입실(3a)로 흐르는 냉매 가스 유입량을 서서히 증가시켜 간다. 그 때문에 흡입실(3a)에서 실린더 보어(1a) 내로 흡입되는 냉매 가스량도 서서히 증대하여 가고, 토출 용량이 서서히 증대하여 간다. 그 결과 토출 압력이 서서히 증대하여 가고, 압축기에 걸리는 부하 토크가 단시간에 크게 변동하지는 않는다.
본 실시예에서는, 외부 냉매 회로(35)에서 흡입압 영역인 흡입실(3a)로 냉매 가스를 도입 불가능한 폐쇄 위치와 도입가능한 개방 위치로 전환시키는 차단체(21)를 사판(15)의 경사 운동에 연동시켜서 냉매 순환 저지 수단을 구성하고 있다. 이와 같은 냉매 순환 저지 수단의 채용에 의해 냉방 부하가 없는 경우 증발기(38)에서 서리 발생이 방지되며 동시에 사판(15)의 최대 경사각과 최소 경사각으로 전환될 때 토크 변동의 제어 효과가 크게 높아진다. 압력 방출 통로(14)의 개폐는 냉방 부하의 증감 상황에 의해서는 빈번히 반복되지는 않지만, 본 실시예의 냉매 순환 저지 수단의 토크 변동 제어 효과가 높기 때문에 온-오프 충격이 없다. 따라서, 종래 채용되어온 용량 제어 밸브가 없기 때문에 클러치 없는 압축기의 원가가 저하한다.
다음에, 제7도 내지 제10도의 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는 제7도에 도시한 바와 같이 후방 하우징(3)에 용량 제어 밸브(43)가 부착되어 있다. 크랭크실(2a) 내의 압력은 용량 제어 밸브(43)에 의해 제어된다. 용량 제어 밸브(43)를 구성하는 밸브 하우징(44)에는 방출압 도입 포트(44a), 흡입압 도입 포트(44b) 및 입력 방출 포트(44c)가 설치되어 있다. 방출압 도입 포트(44a) 및 압력 방출 포트(44c)는 압력 방출 통로(14)에 접속되어 있다. 흡입압 도입 포트(44b)는 흡입압 도입 통로(46)를 거쳐서 흡입 통로(26)에 연통되어 있다. 즉, 전자 개폐 밸브(32) 및 용량 제어 밸브(43)는 압력 방출 통로(14)상에 직렬로 개재되어 있다.
흡입압 도입 포트(44b)와 통하는 흡입압 검출식(49)의 압력은 다이어프램(50)을 거쳐서 조정스프링(51)에 대항한다. 조정스프링(51)의 탄성력은 다이어프램(50) 및 로드(52)를 거쳐서 밸브 몸체(53)에 전달한다. 밸브 몸체(53)에는 복귀 스프링(54)의 탄성력이 작용한다. 밸브 몸체(53)에 대한 복귀 스프링(54)의 스프링 작용 방향은 밸브 구멍(44e)을 폐쇄하는 방향이고, 복귀 스프링(54)의 스프링 작용을 받는 밸브 몸체(53)는 흡입압 검출실(49)내의 흡입 압력의 변동에 반응하여 밸브 구멍(44e)을 개폐한다. 즉, 용량 제어 밸브(43)는 냉매 순환 저지 수단을 구성하는 차단체(21)에 의해 흡입 통로(26)의 차단 위치 보다도 상류의 흡입 압력에 감응한다.
그래서, 이 실시예에서는 온도 감지기(39)가 없는 것을 제외하면 다른 구성은 제 1 실시예와 동일하다.
솔레노이드(33)가 여자하여 압력 방출 통로(14)가 개방되어 있을 때, 흡입 압력이 높은(냉방 부하가 큰) 경우에는 밸브몸체(53)의 밸브 개방도가 커지게 된다. 토출실(3b)의 고압 냉매 가스는 압력 공급 통로(31)를 경유하여 크랭크실(2a)로 유입하고 있는데, 밸브 몸체(53)의 밸브 개방도가 크게 되면 크랭크실(2a)에서 압력 방출 통로(14)를 경유하여 흡입실(3a)로 유출하는 냉매 가스량이 많아진다. 따라서, 크랭크실(2a) 내의 압력이 저하한다. 또한, 실린더 보어(1a) 내의 흡입 압력도 높기 때문에 크랭크실(2a) 내의 압력과 실린더 보어(1a) 내의 흡입 압력과의 차이가 작아진다. 그 때문에, 제7도 및 제8도에 도시한 바와 같이 사판 경사각이 커지게 된다.
반대로, 흡입 압력이 낮은(냉방 부하가 작은) 경우에는 밸브 몸체(53)의 개방도가 작아지고, 크랭크실(2a)에서 흡입실(3a)로 유출하는 냉매 가스량이 작아진다. 그 때문에 크랭크실(2a) 내의 압력이 상승한다. 또한, 실린더 보어(1a) 내의 흡입 압력이 낮기 때문에 크랭크실(2a) 내의 압력과 실린더 보어(1a) 내의 흡입 압력과의 차이가 크게 된다. 따라서, 사판 경사각이 작아진다.
흡입 압력이 아주 낮은(냉방 부하가 없는) 상태로 되면 제9도에 도시한 바와 같이 밸브 몸체(53)가 밸브 구멍(44e)을 폐쇄한다. 또한, 제10도에 도시한 바와 같이 솔레노이드(33)가 소자하면 압력 방출 통로(14)가 폐쇄한다. 따라서, 크랭크실(2a) 내부가 승압하고, 사판(15)의 경사각은 최소 경사각 쪽으로 이행한다. 제10도의 상태에서 솔레노이드(33)가 여자하면, 압력 방출 통로(14)가 개방하고, 사판(15)이 최소 경사각에서 최대 경사각 쪽으로 이행한다.
즉, 이 실시예에서는 사판 경사각은 연속적으로 가변 제어된다. 그래서, 제어 컴퓨터(Co)는 회전수 검출기(41)에서 구해지는 검출 회전수 정보 및 공조장치 작동 스위치(40)의 온-오프 신호에 기초하여 전자 개폐 밸브(32)를 여자 및 소자 제어한다. 따라서, 이 실시예에서는 사판 경사각의 연속적인 가변 제어가 행해지고 또 냉방이 불필요할 때의 냉매 순환 저지가 행해지고, 냉매 순환의 저지 및 허용의 전환시에 부하토크의 급격한 변동도 억제된다.
다음에, 제11도 및 제12도의 실시예를 설명한다.
이 실시예에서는 용량 제어 밸브(43A)는 토출실(3b)과 크랭크실(2a)을 접속하는 압력 공급 통로(31)상에 개재되어 있다. 다이어프램(50)은 흡입 통로(26)에서 흡입압 검출실(49)로 도입되는 흡입 압력에 감응하여 변위하고, 이 변위가 로드(52)를 거쳐서 밸브 몸체(53)에 전달된다. 흡입 압력이 높은(냉방 부하가 높은) 경우에는 밸브 몸체(53)의 개방도가 작아지게 되고, 토출실(3b)에서 밸브 구멍(44e)을 경유하여 크랭크실(2a)로 유입하는 냉매 가스량도 작아지게 된다. 이에 따라 크랭크실(2a) 내의 압력이 저하하고, 제11도에 도시한 바와 같이 사판 경사각이 커지게 된다. 흡입 압력이 낮은(냉방 부하가 작은) 경우에는 밸브 몸체(53)의 개방도가 커지게 되고, 토출실(3b)에서 밸브 구멍(44e)을 경유하여 크랭크실(2a)로 유입하는 냉매 가스량도 많아진다. 따라서, 크랭크실(2a) 내의 압력이 상승하고, 제12도에 도시한 바와 같이 사판 경사각이 작아진다.
기타 다른 구성은 제7도 내지 제10도의 실시예와 동일하고, 이 실시예에서도 사판 경사각은 연속적으로 가변 제어된다. 그래서, 제어 컴퓨터(Co)는 회전수 검출기(41)로 부터 구해지는 검출 회전수 정보 및 공조장치 작동 스위치(40)의 온-오프 신호에 기초하여 전자 개폐 밸브(32)를 여자 및 소자 제어한다. 이에 따라 이 실시예에서는 사판 경사각의 연속적인 가변 제어가 행해지고 또 냉방이 불필요할 때 냉매 순환이 저지되고, 냉매 순환의 저지 및 허용의 전환시에 부하 토크의 급격한 변동도 제어된다.
다음에, 제13도의 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는 전자 개폐 밸브(32)내에 압력 방출로(32b)가 형성되어 있고, 상기 각 실시예에서 회전축(9)내의 통로(30) 및 차단체(21) 상의 압력 방출로(21a)가 생략되어 있다. 전자 개폐 밸브(32)가 소자되면 사판(15)이 최소 경사각 위치로 배치되고, 냉매 순환이 저지된다. 이러한 냉매 순환의 저지 상태에서는 크랭크실(2a) 내의 냉매 가스가 압력 방출 통로(14) 및 압력 방출로(32b)를 경유하여 흡입실(3a)로 유출한다. 이 실시예에서도 외부 냉매 회로의 냉매 순환의 저지상태에서 압축기내의 냉매 순환 통로가 확보되고, 냉매 순환의 저지 상태에서 압축기 내의 윤활 및 최소 경사각에서의 용량 복귀가 확보된다.
또한, 흡입압 영역으로서 흡입실(3a) 이외에도 차단체(21)에 의해 크랭크실(2a)에서 구획된 수용구멍(13)내에 통로(4c)가 있다.
토출압 영역으로서 토출실(3b) 이외에도, 배출구(1b)내에 이 배출구(1b)와 팽창 밸브(37)와의 사이에 외부 냉매 회로가 있다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이 본 발명은 사판 경사각의 강제 감소 지령 신호의 발신에 응답하여 사판 경사각 강제 감소 수단에 의해 압력 방출 통로를 폐쇄하고, 외부 냉매 회로로부터 흡입압 영역으로 냉매 가스를 도입 불가능한 폐쇄 위치와 도입가능한 개방 위치로 전환되는 차단체를 사판의 경사운동의 적어도 일부에 따라 연동시키기 때문에 냉매 순환의 허용 및 저지의 전환시에 부하 토크의 급격한 변동을 억제할 수 있다.

Claims (3)

  1. 실린더 보어(1a)내에 단방향 피스톤(22)을 왕복 직선운동이 가능하게 수용하며 또 회전축(9)에 회전 지지체(8)를 부착하고, 이 회전 지지체(8)에서 사판(15)을 경사 운동이 가능하게 지지하고, 크랭크실(2a)내의 압력과 흡입압과의 단방향 피스톤(22)을 개재한 차이에 반응하여 사판(15)의 경사각을 변화시키고, 토출압 영역(3b)의 압력을 크랭크실(2a)로 공급하며 동시에 압력 방출 통로(14)를 거쳐서 크랭크실(2a)의 압력을 흡입압 영역(3a)으로 방출하여 크랭크실(2a)내의 압력 조절을 수행하는 클러치 없는 단방향 피스톤식 가변 용량 압축기에 있어서, 토출 용량이 영(zero)이 되지 않도록 사판(15)의 최소 경사각을 규정하는 최소 경사각 규정 수단(21,27)과, 외부 냉매 회로(35)로부터 흡입압 영역(3a)으로 흐르는 냉매 가스를 도입불가능한 폐쇄 위치와 도입 가능한 개방 위치에로 전환되는 차단체(21)를 사판(15)의 경사운동의 적어도 일부에 따라 연동시킨 냉매 순환 저지 수단과, 압력 방출 통로(14)상에 개재되어 사판 경사각의 강제 감소 지령신호의 발신에 응답하여 압력 방출 통로(14)를 폐쇄하는 사판 경사각 강제 감소 수단(32)을 구비한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력 방출 통로(14)상에 용량 제어 밸브(43)를 개재하고, 용량 제어 밸브(43)는 상기 냉매 순환 저지 수단(21)에 의해 냉매 순환을 저지하는 부위에서 상류측의 흡입압력에 감응하여 상기 압력 방출 통로(14)에서의 통과 단면적을 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 토출압 영역(3b)과 크랭크실(2a)을 압력 공급 통로(31)로서 접속하고, 이 압력 공급 통로(31)상에는 용량 제어 밸브(43A)를 개재하고, 이 용량 제어 밸브(43A)는 냉매 순환 저지 수단(21)에 의해 냉매 순환을 저지하는 부위에서 상류측의 흡입압력에 감응하며 상기 압력 공급 통로(31)에서의 통과 단면적을 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기.
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