KR100457871B1

KR100457871B1 - 스크롤식가변용적형압축기

Info

Publication number: KR100457871B1
Application number: KR1019970026651A
Authority: KR
Inventors: 아키요시 히가시야마
Original assignee: 산덴 가부시키가이샤
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 2005-05-03
Also published as: CN1179512A; US5993171A; KR980002875A; DE69707067D1; CN1085305C; BR9703717A; JP3723283B2; DE69707067T2; EP0816685A1; EP0816685B1; JPH109161A

Abstract

본 발명은 고정 스크롤 및 궤도 선회 스크롤을 구비하는, 차량의 공조 시스템에 사용되는 스크롤식 가변 용적형 압축기로서, 그 최소 작동 용량이 낮춰지는 스크롤식 가변 용적형 압축기를 개시하고 있다. 그러한 개선된 구성은 고정 스크롤의 단부판 속에 중공체로 형성되고 용량 제어 기구가 수용되는 실린더와, 고정 스크롤의 단부판과 실린더를 수직으로 관통하는 복수의 쌍의 바이패스 구멍으로 이루어진다. 실린더는 한 쌍의 바이패스 구멍중의 하나를 통해 궤도 선회 스크롤 및 고정 스크롤에 의해 둘러싸이는 압축 챔버와 연통될 수 있고, 그 한 쌍의 바이패스 구멍의 다른 하나를 통해서는 압축기 하우징의 후방부 내에 마련된 저압 챔버와 연통될 수 있다. 저압 챔버의 일부분은 흡입 챔버로 항상 개방된다. 실린더와 저압 챔버 사이의 연통은 실린더속에 활주 가능하게 수용되는 피스톤의 위치에 의해 제어된다. 공조 시스템에 가해지는 열부하가 낮을 때, 피스톤은 실린더의 가장 깊숙한 위치까지 들어가서, 모든 쌍의 바이패스 구멍을 개방시킨다. 저압 챔버를 설치함으로써, 냉매 가스를 복귀시키기 위한 여분의 분기 통로가 종래의 복귀 통로에 추가하여 주어진다. 따라서, 압축 챔버로부터 흡입 챔버에 이르기까지의 압력 손실이 효과적으로 감소된다. 그 결과, 본 발명의 용량 제어 기구는 압축 챔버로부터 흡입 챔버로의 냉매가스의 피드 백을 증대시킨다. 따라서, 본 발명의 용량 제어 기구는 원하지 않는 압축기의 크기와 중량의 증대 없이 최소 작동 용량을 종래 장치의 그것보다 낮출 수 있다.

Description

스크롤식 가변 용적형 압축기{SCROLL-TYPE COMPRESSOR WITH VARIABLE DISPLACEMENT MECHANISM}

본 발명은 가변 용적형 기구를 구비한 스크롤식 압축기에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 최소 작동 용량이 개선되는, 가변 용적형 기구를 구비한 스크롤식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 압축 챔버에 있는 냉매 가스의 일부를 흡입 챔버로 복귀시키는 방법은 스크롤식 압축기의 분야에 널리 공지되어 있다. 도 1은 일본 특허 공고 평 5-280476호에 따른 선행 기술의 압축기(1')의 종단면도이다. 도 1에서, 용량 제어 기구(600)는 고정 스크롤(500)의 단부판(501) 속에 중공체로 형성되는 실린더(501); 압축 챔버(520a,520b)가 실린더(510)와 연통될 수 있게 하는 복수의 바이패스 구멍(530); 바이패스 구멍(530)을 순차적으로 개폐시킬 수 있는 플런저(540); 및 실린더(510)의 축을 따라 플런저(540)의 위치를 조절하는 기구로 이루어진다. 바이패스 구멍(530)중의 최외측의 구멍은 실린더(510)가 흡입 챔버(550)와 연통될 수 있게 한다. 플런저(540)의 위치를 조절하는 기구는 제어 밸브 조립체(560), 제어 압력 챔버(570), 스프링(580), 및 스토퍼(590)로 이루어진다. 제어 밸브 조립체(560)가 제어 압력 챔버(570)에서의 압력을 조절함으로써, 공조 시스템에 가해지는 열부하가 높을 때 압력을 증대시키고 열부하가 낮을 때 압력을 감소시킨다. 따라서, 열부하가 높을 때에는, 플런저(540)가 제어 압력 챔버(570)에서의 압력에 의해 압축기의 반경 방향의 외측으로 가압되어, 바이패스 구멍(530)이 순차적으로 폐쇄된다. 그 결과, 압축 챔버(520a,520b)로부터 흡입 챔버(550)로의 냉매 가스의 복귀가 봉쇄되고, 압축기는 최대 용량으로 작동한다. 열부하가 낮을 때에는, 스프링(580)에 의해 가해지는 힘은 제어 압력 챔버(570)에서의 압력에 의해 가해지는 반대 방향의 힘을 넘어서게 되고, 이에 따라 플런저(540)가 압축기의 반경 방향의 내측으로 가압되어, 바이패스 구멍(530)이 순차적으로 개방된다. 그 결과, 냉매 가스가 압축 챔버(520a,520b)로부터 흡입 챔버(550)로 복귀될 수 있고, 압축기의 용량은 자동적으로 감소된다.

열부하가 매우 적을 때, 플런저(540)가 실린더(510)속의 가장 깊숙한 위치에 있게 되어, 모든 바이패스 구멍(530)이 개방된다. 이러한 상태에서, 압축 챔버(520a)에 있는 냉매 가스의 일부는, 예컨대 도 1에 지시된 바와 같은 통로(L1')를 통해 흡입 챔버(550)로 복귀된다. 이 경우, 압축기는 그 최소 용량, 예컨대 압축기의 최대 용량의 약 25 퍼센트의 용량으로 작동할 것으로 예상된다.

그러나, 선행 기술에 따른 압축기에서는, 선행 기술의 구성으로 인해 최소 작동 용량이 25 퍼센트까지 감소되지 않는다. 그러한 선행 기술의 구성은 압축 챔버(520a,520b)로부터 흡입 챔버(550)로 복귀하는 가스에 대한 통로 저항(path resistance)으로 인해 압축기의 용량이 예상 하한 용량으로 감소되는 것을 방해한다. 통로 저항은 바이패스 구멍(530)의 직경, 실린더(510)의 단면적, 통로의 길이, 및 복귀 가스용 통로의 만곡부 등과 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 이러한 통로 저항 현상은, 복귀 가스가 출발하는 압력 챔버와 복귀 가스가 도달하는 흡입 챔버와의 사이의 압력차가 크다는 것을 의미하는 큰 압력 손실인 것이 명백하다. 오랫동안, 충분한 양의 복귀 가스를 확보하여 예상되는 최소 용량이 실현되도록 용량 제어 기구에서의 복귀 가스의 압력 손실의 감소가 요구되어 왔다.

그러나, 통로 저항의 개선 가능성을 제한하는 물리적 제한이 있다. 예컨대, 바이패스 구멍의 직경은 나선형 요소(502)의 두께보다 클 수 없는데, 그렇지 않으면 바이패스 구멍이 플런저(540)에 의해 폐쇄될 때 인접한 압축 챔버들 사이에 원하지 않은 연통이 이루어지기 때문이다. 마찬가지로, 실린더(510)의 단면 직경은 고정 스크롤(500)의 단부판(501)의 두께보다 클 수 없다. 또한, 실린더(510)의 단면 직경을 증가시키려고 단부판(501)의 두께를 증가시키면, 압축기의 축방향으로의 크기 및 압축기의 중량이 바람직스럽지 못하게 증가하게 된다.

본 발명의 주요 목적은 압축기의 축방향 크기를 증대시키거나 압축기의 중량을 증대시키지 않고서 최소 작동 용량을 효과적으로 낮출 수 있는 용량 제어 기구를 구비한 스크롤식 가변 용적형 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예를 도 2 내지 도 4를 참조로 이하에 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스크롤식 압축기(1)가 하우징(10) 및 그 하우징에 연결되는 전방판(11)을 구비한다. 하우징(10)에는, 고정 스크롤(25)이 고정되게 배치되고 궤도 선회 스크롤(26)이 제공된다.

고정 스크롤(25)은 디스크형 고정 단부판(251) 및 그 고정 단부판(251)의 단부면에 일체로 형성되고 그로부터 연장되는 고정된 나선형 요소(252)를 포함한다. 마찬가지로, 궤도 선회 스크롤(26)은 디스크형 선회 단부판(261) 및 그 선회 단부판(261)의 단부면과 일체로 형성되고 그로부터 연장되는 선회 나선형 요소(262)를 포함한다. 나선형 요소(252, 262) 모두가 서로에 대하여 활주됨에 따라, 복수의 압축 챔버(P1, P2)가 고정 스크롤(25)과 궤도 선회 스크롤(26) 사이에 형성된다.

전방판(11)에는, 구동 샤프트(13)가 레이디얼 베어링(radial bearing;16, 19)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 편심 핀(14)이 구동 샤프트(13)의 큰 직경부(15)의 축방향 단부면으로부터 축방향으로 돌출된다. 균형추(331)가 편심 핀(14)의 기단부쪽에 고정된다. 부싱(33)이 편심 핀(14)의 자유 단부상에 장착된다. 궤도 선회 스크롤(26)은 베어링(34)에 의해 부싱(33)상에 회전 가능하게 지지된다.

전방판(11)의 축방향 단부면에 고정된 고정 링(28)은 선회 링(29)이 단부면에 고정되어 있는 궤도 선회 스크롤(26)에 대면하게 된다. 복수의 원형의 회전 위치 조절 구멍(30,31)이 동일한 간격으로 고정 링(28)과 선회 링(29)에 각각 뚫려있다. 위치 조절 구멍(30,31)은 대면하는 쌍으로 배치되고, 전동 슈우(shoe)(27)가 그러한 각각의 위치 조절 구멍(30,31)의 대면하는 쌍 사이에 제공된다.

고정 링(28), 선회 링(29), 및 전동 슈우(27)는 회전 방지 장치를 구성한다. 회전 방지 장치는 편심 핀(14)이 선회할 때에 궤도 선회 스크롤(26)이 회전함이 없이 선회하게 하는 기능을 한다.

이러한 스크롤식 압축기가 차량의 공조용 압축기로 사용될 때, 구동 샤프트(13)는 전자석 클러치(13a)를 통해 차량의 엔진의 구동 시스템에 결합된다. 구동 샤프트(13)가 엔진의 회전에 따라 회전될 때, 구동 샤프트(13)의 회전이 핀(14), 부싱(33), 그리고 궤도 선회 스크롤(26)에 연결된 회전 방지 장치를 통해 전달된다. 그 결과, 궤도 선회 스크롤(26)은 고정 스크롤(25)의 둘레로 선회된다.

궤도 선회 스크롤(26)이 선회됨에 따라, 선회 나선형 요소(262)는 압축 챔버(P1,P2)의 체적을 최종 압축 단계까지 점차 감소시킨다. 도 3을 참조하면, 압축된 냉매 가스는 배출구(53a)의 외측에 제공되는 배출 밸브(53b)를 밀어 개방시킨다. 따라서, 압축된 가스는 배출 챔버(도시되지 않음)속으로 배출된다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 용량 제어 기구는 단부판(251) 속에 제공되는 피스톤 밸브 기구(400); 제어 밸브 기구(450); 및 하우징(10)의 후방쪽의 일부분 속에 제공되는 저압 챔버(54a)로 구성된다.

피스톤 밸브 기구(400)는 압축기의 종축에 수직한 방향으로 단부판(25) 속에 중공체로 형성된 실린더(48a)와, 그 실린더에 활주 가능하게 수용되는 피스톤(43)과, 이 피스톤(43)을 작동 챔버(47)(이하에서 확인됨)의 방향으로 강압하는 코일 스프링(42b)과, 피스톤(43)이 외측 방향으로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼(42a)와, 그리고 스냅 링(42c)으로 구성된다. 스냅 링(42c)은 피스톤 밸브 기구(400)의 다른 부분들을 실린더(48a)속에 패킹시킨다. 실린더(48a)의 가장 깊숙한 부분에는 실린더(48a)보다 직경이 작은 작동 챔버(47)가 제공되며, 중간 압력 챔버(44)로부터의 제어 압력이 통로(46b)를 통해 그 작동 챔버로 도입된다. 작동 챔버(47)의 압력이 피스톤(43) 방향으로 힘을 가하는 반면, 코일 스프링(42b)이 작동 챔버(47)의 압력의 반대 방향으로 피스톤(43)을 강압한다. 따라서, 피스톤(43)의 위치는, 코일 스프링(42b)에 의해 가해지는 힘과 작동 챔버(47)에서의 압력에 의해 가해지는 힘이 평형을 이루는 위치에 설정되도록 제어된다.

고정 단부판(251)상에는, 복수의 바이패스 구멍(51a,51a',51b,51b')이 고정 단부판(251)에 수직하게 관통되도록 마련된다. 피스톤(43)이 실린더(48a) 속에 완전히 들어갈 때(예컨대, 작동 챔버(47)에 물리적으로 인접한 위치), 실린더(48a)는 바이패스 구멍(51a,51b)을 통해 궤도 선회 스크롤(26)과 고정 스크롤(25)에 의해 폐쇄된 압축 챔버(P1,P2)와 연통하게 된다. 동시에, 실린더(48a)는 바이패스 구멍(51a',51b')을 통해 저압 챔버(54a)와 연통하게 된다. 따라서, 압축 챔버(P1, P2)는 실린더(48a)를 통해 저압 챔버(54a)와 연통하게 배치될 수 있다. 실린더(48a)의 유출부는 흡입 챔버(40)와 항상 연통된다. 저압 챔버(54a)는 통로(54a')를 통해 흡입 챔버(40)와 항상 연통된다.

도 3과 관련하여, 실린더(48a)와 동일한 구조의 다른 실린더(48b)가 단부판(251) 속에 제공될 수 있다. 실린더(48b)는 실린더(48a)에 평행하지만 반대쪽을 향하게 배치된다[예컨대, 작동 챔버(47)는 각각 판(251)의 반대쪽에 있음]. 실린더(48b)상에는 바이패스 구멍(51c,51d;도시되지 않음, 51c',51d')이 제공된다.

도 4에는 압축기의 후방측으로부터 보았을 때의 저압 챔버(54a,54b)의 단면도가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 저압 챔버(54a)는 도 3에 도시된 실린더(48a)와 연통될 수 있다. 마찬가지로, 저압 챔버(54b)는 바이패스 구멍(51c',51d')을 통해 실린더(48b)와 연통될 수 있다.

다시 도 2를 참조하여, 제어 밸브 기구(450)의 작동을 설명한다. 제어 밸브 기구(450)는 벨로우즈(45), 제1 어댑터 부재(60), 글로브 밸브 본체(45b), 원추형 코일 스프링(61), 제2 어댑터 부재(62), 및 로드(45c)로 구성된다. 벨로우즈 챔버(45e)는 벨로우즈(45)를 둘러싸고 통로(46a)를 통해 흡입 챔버(40)와 연통된다. 중간 압력 챔버(44)는 통로(46b)를 통해 작동 챔버(47)와 연통된다. 고압 챔버(45d)는 통로(45h)를 통해 배출 챔버(도시되지 않음)와 연통된다. 압축기가 작동되고 있을 때, 고압 챔버(45d)내로 도입된 냉매 가스는 로드(45c)의 바닥면상에 상방향 힘을 가하여 그 로드를 상향으로 밀어 올린다.

로드(45c)의 외주면과 로드(45c)용 제2 어댑터 부재(62)의 관통 구멍의 내표면과의 사이에는 작은 간극이 제공된다. 이러한 간극을 통해, 고압 챔버(45d)내로 도입된 냉매 가스는 중간 압력 챔버(44)로 항상 빠져나갈 수 있다. 중간 압력 챔버(44)에 있는 가스는, 그후, 작동 챔버(47)로 안내되어, 그 작동 챔버에서 피스톤(43)의 상부상에 하향 힘을 가하여 그 피스톤을 하향으로 누른다.

벨로우즈(45)의 상부는 케이스(63)에 고정된다. 돌출부(45f)가 벨로우즈(45)의 바닥면상에 제공되어 작은 관통 구멍(60h)속에 활주 가능하게 수용된다. 벨로우즈(45)의 상부는 고정되기 때문에, 돌출부(45f)는 벨로우즈(45)의 수축에 따라 작은 관통 구멍(60h)의 안팎으로 이동된다. 돌출부(45f)의 외주면과 작은 관통 구멍(60h)의 내표면과의 사이에 작은 간극이 제공된다. 따라서, 중간 압력 챔버(44)속에서의 압력이 벨로우즈 챔버(45e)속에서의 압력보다 크면, 냉매 가스는 이러한 간극을 통해 중간 압력 챔버(44)로부터 벨로우즈 챔버(45e)로 빠져나갈 수 있다.

압축기가 작동되고 있을 때, 벨로우즈(45)의 돌출부(45f)에 의해 가해진 하방향 힘과 원추형 코일 스프링(61)과 로드(45c)에 의해 가해진 상방향 힘이 글로브 밸브 본체(45b)상에 작용한다. 글로브 밸브 본체(45b)상에 작용하는 상방향 힘이 하방향 힘보다 클 때, 글로브 밸브 본체(45b)는 중간 압력 챔버(44) 속에서 상향으로 이동되어 돌출부(45f)의 외주면과 작은 관통 구멍(60h)의 내표면과의 사이의 간극을 완전하게 폐쇄시킴으로써, 냉매 가스가 중간 압력 챔버(44)로부터 벨로우즈 챔버(45e)로 전혀 누출되지 않게 한다. 그러나, 글로브 밸브 본체(45b)상에 작용하는 하방향 힘이 상방향 힘보다 크면, 글로브 밸브 본체(45b)는 중간 압력 챔버(44)속에서 하향으로 이동되어 돌출부(45f)의 외주면과 작은 관통 구멍(60h)의 내표면과의 사이의 간극을 개방시킴으로써, 냉매 가스가 중간 압력 챔버(44)로부터 벨로우즈 챔버(45e)로 빠져나갈 수 있게 한다.

냉매 회로에 가해지는 열부하가 높을 때, 예컨대 압축기의 작동을 개시할 때, 흡입 챔버(40)에서의 압력은 비교적 높다. 그러면, 흡입 챔버(40)와 연통되고 있는 벨로우즈 챔버(45e)에서의 압력은 따라서 높다. 결과적으로, 벨로우즈(45)가 수축된다. 벨로우즈(45)의 수축으로 인해, 글로브 밸브 본체(45b)는 상향으로 변위되어 제1 어댑터 부재(60)에 있는 작은 관통 구멍(60h)의 간극을 폐쇄시킨다. 그 결과, 로드(45c)의 외주 둘레의 간극을 통해 고압 챔버(45d)로부터 빠져나온 중간 압력 챔버(44)에 있는 모든 냉매 가스는 작동 챔버(47)로 안내된다. 작동 챔버에서, 압력이 코일 스프링(42b)의 힘을 넘어서는 정도의 크기로 상승하게 되면 피스톤의 이동이 스토퍼(42a)에 의해 제한될 때까지 피스톤(43)을 하향 가압한다.

냉매 회로에 가해지는 열부하가 낮을 때, 예컨대 압축기가 소정의 연장된 기간 동안 작동되어 주위 공기를 냉각시켰을 때, 흡입 챔버(40)와 밸로우즈 챔버(4e)에서의 압력은 감소된다. 그러면, 벨로우즈(45)는 팽창되고, 돌출부(45f)는 글로브 밸브 본체(45b)를 하향 가압한다. 그 결과, 냉매 가스는 제1 어댑터 부재(60)의 작은 관통 구멍(60h)의 간극을 통해 누출된다. 결과적으로, 로드(45c)의 외주면 둘레의 간극을 통해 고압 챔버(45d)로부터 누출된 중간 압력 챔버(44)에서의 냉매 가스의 일부가 작은 구멍(60h)의 간극을 통해 벨로우즈 챔버(45e)속으로 누입되고, 통로(46a)를 통해 흡입 챔버(40)속으로 누입된다. 따라서, 열부하가 높은 경우에 비해, 보다 소량의 냉매 가스가 중간 압력 챔버(44)로부터 작동 챔버(47)속으로 안내된다. 그 결과, 코일 스프링(42b)의 힘을 극복할 정도로 충분한 압력이 작동 챔버(47)에서 얻어질 수 없게 됨으로써, 피스톤(43)이 작동 챔버(47)의 방향으로 점차 이동하게 된다.

전술한 기구에 의해, 실린더(48a)속에서 피스톤(43)의 위치는 냉매 회로의 열부하에 응답하여 조정된다. 즉, 열부하가 높으면, 피스톤(43)은 스토퍼(42a)에 의해 제한되는 위치까지 이동되어 모든 쌍의 바이패스 구멍(51a,51a',51b,51b')을 폐쇄시킴으로써, 냉매 가스가 압축 챔버(P1,P2)로부터 흡입 챔버(40)로 복귀되는 것이 방지된다. 따라서, 압축기는 최대 용량으로 작동된다. 반대로, 열부하가 감소되어 낮아지면, 피스톤(43)이 작동 챔버(47)쪽으로 이동되어, 순차적으로 바이패스 구멍(51a,51a',51b,51b')의 쌍이 개방된다. 이러한 상태에서, 궤도 선회 스크롤(26) 및 고정 스크롤(25)에 의해 폐쇄되는 압축 챔버(P1,P2)로부터 냉매 가스가 흡입 챔버(40)로 복귀될 수 있어, 이러한 상태에서 압축기가 최소 용량으로 작동할 수 있게 된다.

본 발명의 주 목적은 압축기의 크기 및 중량을 증대시키지 않고 스크롤식 가변 용적형 압축기의 최소 작동 용량을 개선하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 복귀되는 가스용 분기 통로로 기능하는 저압 챔버(54a)를 제공하는 것으로, 저압 챔버(54a)는 복귀 가스 통로의 유효 단면적이 증대되도록 스크롤식 가변 용적형 압축기의 하우징속에 배치된다. 복귀 가스를 위한 유효 단면적이 증대됨으로써, 압축 챔버로부터 흡입 챔버에 이르기까지의 압력 손실이 감소될 수 있고 복귀 가스의 최종 량은 증대될 수 있다. 최종적으로는, 압축기의 최소 작동 용량은 비교할만한 선행 기술의 압축기의 최소 작동 용량 이하로 감소될 수 있다.

도 2에서, 본 발명에서의 2개의 대표적인 복귀 가스의 통로는 도면 부호 L1 및 L2로 지시되어 있다. 통로(L1)는 압축 챔버(P1)로부터 출발하여, 바이패스 구멍(51b)을 통과하고, 실린더(48a)를 통해 흡입 챔버(40)에 이른다. 통로(L2)는 압축 챔버(P1)에서 출발하여, 바이패스 구멍(51b), 실린더(48a), 바이패스 구멍(51b'), 그리고 저압 챔버(54a)를 지나 흡입 챔버(40)에 이른다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단지 통로(L1')만이 복귀 가스용으로 제공되는 종래의 스크롤식 가변 용적형 압축기의 구조에 비해, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기는 도 1에 도시된 통로(L1')에 상응하는 통로(L1)에 추가하여 통로(L2)를 구비한다.

추가의 통로(L2)는 복귀 가스의 압력 손실을 크게 감소시키는데, 이는 복귀 가스의 통로의 유효 단면적이 바이패스 구멍(51b')과 저압 챔버(54a)에 의해 상당히 증대되기 때문이다. 실제로, 통로(L1, L2)를 통한 복귀 가스량의 비율은 통로(L1, L2)의 단면적 비를 기초로 할 때, 각각 약 40 퍼센트 및 60 퍼센트가 되는 것으로 평가될 수 있다. 따라서, 복귀 가스의 압력 손실이 크게 감소되고, 본 발명에 따른 압축기의 최소 용량은 효과적으로 예상치로 감소될 수 있다.

도 5 및 도 6에는, 본 발명의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 제 1 실시예와 관련하여 본 발명의 제 2 실시예를 고려할 때, 추가의 바이패스 구멍(55a)이 바이패스 구멍(51b',51a') 사이에 마련된다. 그 결과, 복귀 통로(L3)가 복귀 통로(L1 및 L2)에 추가하여 마련되어, 복귀 가스의 압력 손실이 한층 감소하게 된다. 따라서, 압축기의 최소 작동 용량은 통로(L1 및 L2)를 구비한 압축기의 최소 작동 용량보다도 훨씬 작은 용량으로 감소될 수 있다. 도 6을 참조하면, 실린더(48a)가 바이패스 구멍(51a',51b') 사이에 추가의 바이패스 구멍(55a)을 구비하고, 실린더(48b)가 바이패스 구멍(51c',51d') 사이에 추가의 바이패스 구멍(55b)을 구비한다.

도 7에는, 본 발명의 제 3 실시예가 도시되어 있다. 제 3 실시예는 최내측의 바이패스 구멍(51b')이 하우징(10)에 있는 블록(10a)에 의해 영구적으로 폐쇄되는 경우를 예시하고 있다. 바이패스 구멍(51b')이 폐쇄되어도, 도 7에 도시된 바와 같이, 압축 챔버(P1)로부터 출발하여, 바이패스 구멍(51b), 실린더(48a), 바이패스 구멍(51a'), 그리고 저압 챔버(54a)를 지나 흡입 챔버(40)에 이르는 분기 통로(L4)가 여전히 제공된다.

비록 본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 상세히 설명되었지만, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기는 단지 실린더만 경유하는 종래의 복귀 통로에 추가하여, 하우징의 일부를 사용하여 저압 챔버를 경유하는 분기 통로를 제공함으로써, 복귀 가스의 압력 손실을 감소시킬 수 있고, 또한 압축기의 최소 용량을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 압축기의 축방향으로의 크기 증대 또는 압축기의 중량의 증가를 전혀 수반하지 않고 이러한 목적들을 달성할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기의 단면도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기의 단면도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기의 고정 스크롤의 부분적으로 조립된 단부판을 도시한 배면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기를 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 도시한 횡단면도,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기의 단면도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기의 고정 스크롤의 부분적으로 조립된 단부판을 도시한 배면도,

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스크롤식 가변 용적형 압축기의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기

10 : 하우징

25 : 고정 스크롤

26 : 궤도 선회 스크롤

40 : 흡입 챔버

43 : 피스톤

44 : 중간 압력 챔버

45 : 벨로우즈

45e : 벨로우즈 챔버

47 : 작동 챔버

48,48a,48b : 실린더

L1,L2 : 복귀 통로

P1,P2 : 압축 챔버

51a,51a',51b,51b',51c',51d' : 바이패스 구멍

54a,54b : 저압 챔버

60h : 관통 구멍

251 : 단부판

400 : 피스톤 밸브 기구

450 : 제어 밸브 기구

Claims

냉매 가스용 스크롤식 가변 용적형 압축기로서,

하우징(10)과; 전방판(11)과; 구동 샤프트(13)와; 궤도 선회 스크롤(26)과; 상기 구동 샤프트(13)의 회전 운동을 상기 궤도 선회 스크롤(26)의 선회 운동으로 전환시키기 위한 전환 기구(14, 33, 34)와; 상기 궤도 선회 스크롤의 회전 운동을 방지하기 위한 회전 방지 장치(27, 28, 29)와; 고정 스크롤(25)과; 상기 궤도 선회 스크롤(26)과 상기 고정 스크롤(25)에 의해 둘러싸이는 복수의 압축 챔버(P1, P2)로부터 상기 압축기의 흡입 챔버(40)로 냉매 가스의 일부를 복귀시키기 위한 복귀 통로(L1)를 제공하며, 용량 제어를 위해 마련되는 피스톤 밸브 기구(400)와; 제어 압력을 상기 피스톤 밸브 기구(400)에 공급하는 제어 밸브 기구(450)를 포함하며,

상기 피스톤 밸브 기구(400)는, 상기 압축기의 종축에 대해 수직한 평면에 축선이 위치하도록 상기 고정 스크롤(25)의 단부판(251) 내부에 중공체로 형성되고 상기 흡입 챔버(40)와 연통하는 실린더(48a)로, 상기 압축 챔버(P1, P2) 중 하나 이상과 상기 실린더(48a) 사이에서 상기 고정 스크롤(25)의 상기 단부판(251)에 뚫려져 상기 실린더(48a)와 상기 압축 챔버(P1, P2)를 연통시키는 복수 개의 제1 바이패스 구멍(51a, 51b)이 있는 내표면을 갖는 것인 그 실린더(48a)와; 상기 실린더 (48a) 속에 활주 가능하게 수용되어 상기 제1 바이패스 구멍(51a, 51b)을 개폐시키는 피스톤(43)과; 상기 피스톤(43)을 상기 제어 압력의 힘의 반대 방향으로 강압하는 코일 스프링(42b)과; 상기 피스톤(43)의 변위를 제한하는 스토퍼(42a)를 구비하는 것인 스크롤식 가변 용적형 압축기에 있어서,

스냅 링(42c)이 상기 피스톤(43)과 코일 스프링(42b)을 상기 실린더(48a) 속에 고정시키며; 저압 챔버(54a)가 상기 하우징(10)의 일부분 속에 배치되어 상기 흡입 챔버(40)와 항상 연통하고 있고; 복수 개의 제2 바이패스 구멍(51a', 51b')이 상기 복수 개의 압축 챔버(P1, P2)로부터 상기 흡입 챔버(40)로 냉매 가스의 일부를 복귀시키기 위한 제2 복귀 통로(L2)를 형성하도록 상기 실린더(48a)와 상기 저압 챔버(54a)를 연통시키기 위해, 상기 실린더(48a)와 상기 저압 챔버(54a) 사이에서 상기 고정 스크롤(25)의 상기 단부판(251)에 뚫어져 있으며; 상기 피스톤(43)은 또한 상기 제2 바이패스 구멍(51a', 51b')을 개폐하며, 상기 제1 바이패스 구멍(51a, 51b,)과 제2 바이패스 구멍(51a', 51b')은 바이패스 구멍의 쌍(51a, 51a', 51b, 51b')으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤식 가변 용적형 압축기.
제1항에 있어서, 상기 실린더(48a)를 상기 저압 챔버(54a)와 연통시키는 상기 바이패스 구멍(51a', 51b') 사이에 추가의 바이패스 구멍(55a)이 마련되는 것을 특징으로 하는 스크롤식 가변 용적형 압축기.
제1항에 있어서, 상기 실린더(48a)를 상기 저압 챔버(54a)와 연통시키는 상기 바이패스 구멍(51a', 51b')중의 하나 이상은 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 스크롤식 가변 용적형 압축기.