KR100638542B1

KR100638542B1 - 가변용량 압축기

Info

Publication number: KR100638542B1
Application number: KR1020050034342A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 무라카미; 소키치 히비노; 시로 하야시; 요시오 기모토; 유스케 기타; 히로아키 가유카와
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-10-27
Also published as: EP1591661A2; KR20060046690A; US20050244279A1; US7648346B2; EP1591661A3; JP4479504B2; JP2005337232A; EP1591661B1

Abstract

크랭크실 압력을 조정함으로써 용량이 가변제어되는 가변용량 압축기는, 흡입구와, 흡입실과, 상기 흡입실과 상기 흡입구를 연통시키는 흡입통로와, 상기 흡입통로에 배치되어 있으며, 상기 흡입구 내의 흡입압력과 상기 크랭크실 압력 사이의 압력차에 따라서 상기 흡입통로의 개도를 조정하는 개도제어밸브를 구비하고 있다.

가변용량 압축기, 개도제어밸브.

Description

가변용량 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 따른 가변용량 압축기의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 실시형태 1 에 있어서의 최대용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 3 은 실시형태 1 에 있어서의 가변용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 4 는 실시형태 2 에 있어서의 최대용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 5 는 실시형태 2 에 있어서의 가변용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 6 은 실시형태 2 의 변형예에 있어서의 가변용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 7 은 실시형태 2 의 다른 변형예에 있어서의 최대용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 8 은 실시형태 3 에 있어서의 최대용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 도면이다.

도 9 는 실시형태 3 에 있어서의 가변용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 도면이다.

도 10 은 실시형태 4 에 있어서의 최대용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

도 11 은 실시형태 5 에 있어서의 가변용량 운전시의 개도제어밸브의 모양을 나타내는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 *

1 실린더블록 2 전방하우징

3 밸브형성체 4 후방하우징

5 크랭크실 6 구동샤프트

7 회전지지체 8 사판

9 가이드핀 10 가이드구멍

12 실린더보어 13 피스톤

14 슈 15 흡입실

16 토출실 18 용량제어밸브

20 흡입구 21 흡입통로

22 밸브챔버 22a 저부

22b, 32 스토퍼 23 주흡입구

24 부흡입구 25 밸브보디

30 가동부재 31 스프링

본 발명은, 가변용량 압축기에 관한 것으로서, 특히 가변용량 운전시 흡입맥동에 기인하는 진동 및 소음의 저감에 관한 것이다.

종래에는, 피스톤식 압축기에는 흡입시 흡입리드밸브(suction reed valve)가 자려진동(self-excited vibration)하지 않도록 스토퍼가 형성되어 있었다. 그러나, 피스톤식 가변용량 압축기에 있어서 최대용량 상태와 가변용량 상태에서는 흡입가스량이 다르다. 따라서, 스토퍼를 최대용량 상태로 조절하면, 특히 소용량일 때 또는 용량이 최소인 상태, 즉 OFF 상태에서 압축기가 시동될 때 흡입리드밸브가 충분히 열리지 않고 스토퍼에 접하지 않게 된다. 그 결과, 흡입리드밸브가 자려진동를 일으켜 흡입맥동을 야기하고, 그 진동이 압축기의 외부로 전파되어 소음이 발생한다.

이와 관련하여, 예를 들어 USP 6,257,848 호에는, 흡입통로의 개구 면적을 제어하는 개도제어밸브를 배치하여, 유량이 적을 때 압력변동을 저감시키는 압축기가 개시되어 있다.

그러나, 상기 USP 6,257,848 호에 개시된 구성에 있어서는, 흡입통로의 가스 흐름으로 인한 압력차와 스프링력를 이용하여 개도제어밸브를 작동시키기 때문에, 교축 효과를 중요시하면 최대용량일 때에도 교축 효과가 얻어져서 성능이 저하되므로, 최대용량일 때의 성능을 확보하면 교축 효과가 필요한 저용량 때에 충분히 교 출할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 종래의 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어졌다. 본 발명의 목적은 가변용량 운전시 흡입압력변동으로 인해 진동의 저감을 확실히 얻을 수 있고 또한 최대용량 운전시 충분한 유량을 보장하여 요구되는 성능을 보장할 수 있는 가변용량 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가변용량 압축기는, 크랭크실 압력을 조정함으로써 용량이 가변제어되는 가변용량 압축기로서, 흡입구와, 흡입실과, 흡입실과 흡입구를 연통시키는 흡입통로와, 흡입통로에 배치되는 동시에 흡입구내의 흡입압력과 크랭크실 압력 사이의 압력차에 따라서 흡입통로의 개도를 조정하는 개도제어밸브를 포함한다.

흡입압력뿐만 아니라 용량에 따라 변화하는 크랭크실 압력을 개도조정밸브에 작용시킴으로써, 최대용량 운전시 교축 효과를 억제할 수 있고, 소용량 운전시 교축 효과를 충분히 발휘할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 실시형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

실시형태 1

도 1 은 실시형태 1 에 따른 가변용량 압축기의 구조를 보여준다. 전방하우징 (2) 이 실린더블록 (1) 의 전단부에 연결되어 있고, 후방하우징 (4) 이 밸브형성체 (3) 를 사이에 두고 실린더블록 (1) 의 후단부에 연결되어 있다. 크 랭크실 (5) 이 실린더블록 (1) 과 전방하우징 (2) 에 의해 규정되고, 이 크랭크실 (5) 을 관통하도록 구동샤프트 (6) 가 실린더블록 (1) 과 전방하우징 (2) 에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 구동샤프트 (6) 의 전단부는 전방하우징 (2) 으로부터 외부로 돌출해 있고, 차량의 엔진이나 모터 등의 회전구동원(도시 안 됨)에 연결되어 있다. 전방하우징 (2) 내에는 회전지지체 (7) 가 구동샤프트 (6) 에 고정되어 있고, 사판 (8) 이 그 회전지지체 (7) 에 결합되도록 장치되어 있다. 사판 (8) 은 그 중심부에 관통구멍을 구비하고, 구동샤프트 (6) 가 이 관통구멍을 관통한 상태로, 사판 (8) 으로부터 돌출해 있는 가이드핀 (9) 이 회전지지체 (7) 에 형성되어 있는 가이드구멍 (10) 에 슬라이딩가능하게 끼워맞춰져 있다. 가이드핀 (9) 과 가이드구멍 (10) 의 결합에 의해, 사판 (8) 은 구동샤프트 (6) 와 일체로 회전하고, 구동샤프트 (6) 의 축방향으로 슬라이딩가능하고 동시에 경동(tilting)가능하도록 지지되어 있다. 또한, 회전지지체 (7) 는 전방하우징 (2) 의 전단내벽부에 배치된 스러스트베어링 (11) 에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.

실린더블록 (1) 내부에는, 복수의 실린더보어 (12) 가 구동샤프트 (6) 의 주위에 형성 및 배열되어 있고, 각 실린더보어 (12) 에는 피스톤 (13) 이 슬라이딩가능하게 수용되어 있다. 각 피스톤 (13) 은 슈 (14) 를 사이에 두고 사판 (8) 의 외주부와 결합되어 있다. 사판 (8) 이 구동샤프트 (6) 와 함께 회전하면, 각 피스톤 (13) 은 회전지지체 (7), 사판 (8), 가이드핀 (9) 및 슈 (14) 로 이루어진 크랭크기구를 통해 실린더보어 (12) 내에서 구동샤프트 (6) 의 축방향으로 왕복 운동한다.

후방하우징 (4) 의 중앙부에는 밸브형성체 (3) 에 접하는 흡입실 (15) 이 형성되어 있고, 흡입실 (15) 의 외주부에는 흡입실 (15) 을 둘러싸는 토출실 (16) 이 형성되어 있다.

또한, 실린더블록 (1) 과 후방하우징 (4) 에는, 크랭크실 (5) 과 토출실 (16) 을 상시 연통시키는 연통로 (17) 가 형성되어 있고, 이 연통로 (17) 의 도중에는 전자밸브로 이루어진 용량제어밸브 (18) 가 배치되어 있다. 또한, 실린더블록 (1) 에는 크랭크실 (5) 과 흡입실 (15) 을 연통시키는 추기통로 (19) 가 형성되어 있다.

또한, 후방하우징 (4) 에는 외부에 노출된 흡입구 (20) 가 형성되어 있고, 흡입구 (20) 와 흡입실 (15) 는 흡입통로 (21) 에 의해 연통되어 있다. 이 흡입통로 (21) 의 도중에는, 흡입통로 (21) 의 개도를 가동조정하는 개도제어밸브 (V) 의 밸브챔버 (22) 가 형성되어 있고, 밸브챔버 (22) 의 내벽면에 형성된 주흡입구 (23) 및 부흡입구 (24) 를 통해 밸브챔버 (22) 에 흡입실 (15) 이 접속되어 있다. 밸브챔버 (22) 내에는, 흡입통로 (21) 를 개폐하기 위한 원통형의 밸브보디 (25) 가 이동가능하게 수용되어 있다. 또한, 밸브챔버 (22) 의 저부 (22a) 는 연통로 (26, 17) 를 통해 크랭크실 (5) 에 연통되어 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 주흡입구 (23) 는 최대용량 운전시 유량을 확보하기 위해서 큰 개구면적 (S1) 을 갖고, 밸브보디 (25) 의 이동방향으로 주흡입구 (23) 에 인접하게 형성되어 있는 부흡입구 (24) 는 가변용량 운전시 압력변동을 억 제하기에 충분히 작은 유량으로 교축하기 위해서 작은 개구면적 (S2) 을 갖는다. 주흡입구 (23) 는 밸브보디 (25) 의 이동에 따라 선택적으로 개폐되고, 부흡입구 (24) 는 밸브보디 (25) 의 이동에 관계없이 상시 개방되어 있다. 흡입압력 (Ps) 이 흡입구 (20) 를 향하는 밸브보디 (25) 의 전면에 작용하고, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 밸브챔버 (22) 의 저부 (22a) 를 향하는 후면에 작용한다.

주흡입구 (23) 와 부흡입구 (24) 사이의 경계 부근에 있는 밸브챔버 (22) 의 내벽부에는, 밸브보디 (25) 의 이동을 규제하기 위한 스토퍼 (22b) 가 배치되어 있다.

밸브보디 (25) 가 밸브챔버 (22) 내에서 저부 (22a) 를 향해 후퇴하면, 도 2 에 도시된 바와 같이, 주흡입구 (23) 와 부흡입구 (24) 모두가 개방된다. 반대로, 밸브보디 (25) 가 밸브챔버 (22) 내에서 흡입구 (20) 를 향해 전진하면, 도 3 에 도시된 바와 같이, 주흡입구 (23) 가 완전히 닫힌 위치에서 밸브보디 (25) 가 스토퍼 (22b) 에 접하게 되고, 부흡입구 (24) 만이 개방된다.

다음으로, 실시형태 1 에 따른 가변용량 압축기의 동작을 설명한다. 구동샤프트 (6) 가 회전하면, 피스톤 (13) 이 후방으로, 즉 실린더보어 (12) 내에서 후퇴하도록 이동하고, 이로 인해, 흡입실 (15) 내의 냉매가스가 밸브형성체 (3) 의 흡입구 (27) 로부터 흡입리드부를 밀어 젖히고, 실린더보어 (12) 내로 유입하며, 연이은 전방이동, 즉 실린더보어 (12) 내에서 전진하는 피스톤 (13) 의 이동에 의해, 냉매가스는 밸브형성체 (3) 의 토출포트 (28) 로부터 토출리드부를 밀어 젖히고 토출실 (16) 로 토출된다.

용량제어밸브 (18) 의 개도가 변하고, 이로 인해, 연통로 (17) 를 통해 토출실 (16) 로부터 크랭크실 (5) 로 도입되는 가스량과 추기통로 (19) 를 통해 크랭크실 (5) 로부터 흡입실 (15) 로 토출되는 가스량 사이의 균형이 제어되고, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 결정된다. 용량제어밸브 (18) 의 개도를 변화시켜 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 변경되면, 피스톤 (13) 을 사이에 둔 크랭크실 (5) 과 실린더보어 (12) 사이의 압력차가 변경되어, 사판 (8) 의 경사각도가 변화한다. 결과적으로, 피스톤 (13) 의 스트로크, 즉 압축기의 토출용량이 조정된다.

예를 들어, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 감소되면, 사판 (8) 의 경사각도가 증가하고, 피스톤 (13) 의 스트로크가 커져서, 토출용량이 증가한다. 반대로, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 증가되면, 사판 (8) 의 경사각도가 감소하고, 피스톤 (13) 의 스트로크가 작아져서, 토출용량이 감소한다.

최대용량 운전시에는, 용량제어밸브 (18) 의 개도설정에 의해 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 저하되고 흡입압력 (Ps) 과 거의 동일해진다. 크랭크실 압력 (Pc) 이 흡입압력 (Ps) 과 거의 동일해지면, 크랭크실 압력 (Pc) 이 흡입압력 (Ps) 을 극복하여 밸브보디 (25) 가 흡입구 (20) 의 개도를 감소시키도록 하는 가압력이 더 이상 없게 된다. 결과적으로, 흡입통로 (21) 를 통해 흡입구 (20) 로부터 흡입실 (15) 로 유입되는 가스로 인해, 개도제어밸브 (V) 의 밸브보디 (25) 가 밸브챔버 (22) 내에서 저부 (22a) 를 향해 후퇴한다. 이로 인해, 도 2 에 도시된 바와 같이, 주흡입구 (23) 와 부흡입구 (24) 모두가 완전히 개방되어, 개구면적은 'S1 + S2' 가 된다. 이로써, 최대용량의 토출이 가능해진다. 이 때, 개도 제어밸브 (V) 의 밸브보디 (25) 에는 스프링 등에 의한 탄성력은 작용하지 않고 있기 때문에, 밸브보디 (25) 가 후퇴할 때 에너지의 손실이 거의 없고, 최대용량 운전시의 성능이 확보된다.

가변용량 운전시에는, 용량제어밸브 (18) 의 개도설정에 의해 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 증가되어 흡입압력 (Ps) 보다 커지게 된다. 따라서, 개도제어밸브 (V) 의 밸브보디 (25) 가 밸브챔버 (22) 내에서 흡입구 (20) 를 향해 전진하여, 도 3 에 도시된 바와 같이, 주흡입구 (23) 가 완전히 폐쇄되고 부흡입구 (24) 만이 개방된 상태로 된다. 즉, 개구면적은 'S2'가 된다. 결과적으로, 흡입가스의 통로가 조여지고, 압력변동의 전파가 충분히 억제된다.

실시형태 1 에 있어서는 주흡입구 (23) 와 부흡입구 (24) 가 밸브챔버 (22) 의 내벽면에서 개방되어 있고, 밸브챔버 (22) 내에서 원통형의 밸브보디 (25) 가 이동함으로써 주흡입구 (23) 를 개폐하였지만, 이것에 국한되는 것은 아니다. 또한, 밸브챔버 (22) 내에서 이동하는 밸브보디에 주흡입구와 부흡입구를 개방되도록 형성하고 그 밸브보디를 이동시켜 주흡입구를 개폐하는 구조를 채용할 수도 있다.

실시형태 2

도 4 는 실시형태 2 에 따른 가변용량 압축기의 개도제어밸브의 구조를 나타낸다. 개도제어밸브 (V) 의 밸브챔버 (22) 내에는 원통형의 밸브보디 (29) 가 이동가능하게 수용되어 있고, 밸브보디 (29) 의 후방측에는 원통형의 가동부재 (30) 가 이동가능하게 수용되어 있다. 밸브보디 (29) 와 가동부재 (30) 사이에 는, 이들을 서로 멀어지도록 하는 가압부재로서 기능하는 스프링 (31) 이 배치되어 있다. 또한, 밸브보디 (29) 와 가동부재 (30) 사이의 밸브챔버 (22) 의 내벽부에는, 가동부재 (30) 의 이동을 규제하기 위한 스토퍼 (32) 가 배치되어 있다. 흡입구 (23, 24) 를 여는 방향으로 연통로 (21) 를 통해 밸브보디 (29) 의 전면에 흡입압력 (Ps) 이 작용하고, 흡입구 (23, 24) 를 닫는 방향으로 연통로 (26) 를 통해 가동부재 (30) 의 후면에 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 작용한다. 이것 이외에 있어서 본 실시형태는 실시형태 1 과 동일한 구조를 갖는다.

최대용량 운전시에는, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 흡입압력 (Ps) 과 거의 동일하기 때문에, 흡입가스류에 의해 밸브보디 (29) 가 밸브챔버 (22) 내부에서 저부 (22a) 를 향해 가압되고, 흡입통로의 개도가 최대로 되고 또한 스프링 (31) 에 의한 탄성력이 약해지거나 또는 실질적으로 작용하지 않는 위치까지 가동부재 (30) 는 밸브보디 (29) 에 의해 후퇴하게 된다. 결과적으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 주흡입구 (23) 와 부흡입구 (24) 모두가 완전히 개방되어, 개구면적은 'S1 + S2' 가 된다. 이 때, 밸브보디 (29) 로 인해 흡입구 (23, 24) 를 교축하는 효과를 실질적으로 제거할 수 있으므로, 압축기의 고효율에 요구되는 최대용량 운전시의 성능이 확보될 수 있다.

가변용량 운전시에는, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 증가하여 흡입압력 (Ps) 보다 크게 되기 때문에, 가동부재 (30) 가 밸브챔버 (22) 내에서 전진함으로써, 흡입압력 (Ps) 과 흡입가스류에 대항하여 흡입통로의 개도를 줄이도록 스프링 (31) 이 밸브보디 (29) 에 작용한다. 결과적으로, 흡입통로는 서서히 교축된 다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 가동부재 (30) 가 스토퍼 (32) 에 접하면, 가동부재 (30) 의 전진이 멈추게 되고, 스프링 (31) 에 의해 밸브보디 (29) 에 작용하는 탄성력은 최대로 부여되어, 흡입가스의 유량에 대항하는 교축 효과가 증대된다. 그 결과, 주흡입구 (23) 가 밸브보디 (29) 에 의해 완전히 폐쇄되고, 부흡입구 (24) 만이 개방됨으로써, 압력변동의 전파가 충분히 억제된다.

유사하게, 흡입통로를 교축하는 효과가 요구되는 OFF 용량 상태, 즉 최소용량 운전 상태에서 기동될 때에도, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 에 의해 도 5 에 도시된 바와 같이 가동부재 (30) 가 스토퍼 (32) 에 접할 때까지 전진하여, 스프링 (31) 에 의해 밸브보디 (29) 에 작용하는 탄성력이 강한 상태로 된다. 따라서, 용량이 증가하기 시작하는 용량복귀시작시에는, 흡입가스의 유량에 대항하여 큰 교축 효과가 얻어지고, 압력변동의 전파가 충분히 억제되어, 소음 발생 등이 방지된다.

본 실시형태에 있어서는, 밸브보디 (29) 와 가동부재 (30) 사이의 공간을 거의 밀폐상태로 폐쇄함으로써 댐퍼(damper)효과를 얻어서, 흡입맥동에 의해 야기되는 밸브보디 (29) 자체의 진동으로 인한 소음의 발생을 방지하고, 또한 교축 효과를 확보한다.

실시형태 2 에 있어서, 큰 개구면적 (S1) 을 갖는 주흡입구 (23) 와 작은 개구면적 (S2) 을 갖는 부흡입구 (24) 가 밸브챔버 (22) 의 내벽면에 형성되어 있지만, 도 6 에 도시된 바와 같이, 밸브챔버 (22) 의 내벽면에 흡입구 (33) 가 형성되고, 최대용량 운전시에는 밸브보디 (29) 가 후퇴하여 흡입구 (33) 를 완전히 개방 하고, 가변용량 운전시 그리고 OFF 용량 상태에서는 밸브보디 (29) 가 전진하여 스토퍼 (22b) 에 접하여, 흡입구 (33) 의 일부만이 개방되어 흡입가스 통로를 교축하는 구성을 채용할 수도 있다.

또한, 최대용량 운전을 위해 필요한 개구면적을 얻을 수 있는 한, 도 7 에 도시된 바와 같이, 최대용량 운전시 흡입구 (33) 를 완전히 개방하는 대신에 밸브보디 (29) 에 의해 부분적으로 폐쇄한 채로 유지할 수도 있다.

실시형태 3

도 8 은 본 발명의 실시형태 3 에 따른 가변용량 압축기의 개도제어밸브의 구조를 나타낸다. 유저면(bottomed) 원통형의 밸브보디 (42) 가 개도제어밸브 (V) 의 밸브챔버 (41) 내에 이동가능하게 수용되고, 밸브보디 (42) 의 후방측에는 원통형의 가동부재 (43) 가 가이드부 (44) 내에 이동가능하게 배치되어 있다. 밸브보디 (42) 와 가동부재 (43) 사이에는, 이들을 서로 멀어지도록 힘을 가하는 가압부재로서 스프링 (45) 이 배치되어 있다. 밸브보디 (42) 의 측면에는 흡입구 (46) 가 형성되어 있고, 밸브챔버 (41) 내에서의 밸브보디 (42) 의 위치에 따라 흡입구 (46) 의 일부 또는 전부가 흡입실 (47) 내에 노출됨으로써, 흡입구 (48) 와 흡입실 (47) 사이를 연통한다. 즉, 밸브챔버 (41) 내에서의 밸브보디 (42) 의 위치에 따라, 흡입구 (46) 의 유효면적이 조정되고, 흡입통로의 개도가 결정된다. 또한, 가이드부 (44) 의 전단부 부근에는, 가동부재 (43) 의 이동을 규제하기 위한 스토퍼 (49) 가 배치되어 있다.

흡입압력 (Ps) 가 밸브보디 (42) 의 전면에 작용하고, 크랭크실의 압력 (Pc) 이 연통로 (26) 를 통해 가동부재 (43) 의 후면에 작용한다.

최대용량 운전시에는, 크랭크실의 압력 (Pc) 이 흡입압력 (Ps) 과 거의 동일하기 때문에, 흡입가스류에 의해 밸브보디 (42) 가 밸브챔버 (41) 내에서 흡입실 (47) 을 향해 가압되어, 스프링 (45) 을 사이에 두고 가동부재 (43) 와 함께 후퇴된다. 이렇게하여, 도 8 에 도시된 바와 같이, 가동부재 (43) 가 가이드부 (44) 의 저부에 도달하면, 밸브보디 (42) 도 가이드부 (44) 의 전단부에 접하여 정지하고, 밸브보디 (42) 의 측면에 형성된 흡입구 (46) 가 흡입실 (47) 내에 넓게 노출되며, 흡입통로의 개도가 최대로 되어, 최대용량 운전시의 성능이 확보된다.

가변용량 운전시에는, 크랭크실의 압력 (Pc) 이 상승되어 흡입압력 (Ps) 보다 크게 되기 때문에, 가동부재 (43) 가 가이드부 (44) 내에서 전진하여, 스프링 (45) 을 통해 밸브보디 (42) 를 전진시키고, 크랭크실의 압력 (Pc) 이 커질수록, 즉 용량이 작을수록, 흡입구 (46) 의 개구면적이 작아지도록 밸브보디 (42) 에 작용하는 스프링 (45) 에 의한 탄성력이 더 강해지게 된다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 가동부재 (43) 가 스토퍼 (49) 에 접하면, 가동부재 (43) 의 전진이 정지되고, 스프링 (45) 에 의해 밸브보디 (42) 에 작용하는 탄성력이 강해져서, 흡입가스의 유량에 대항하는 교축 효과가 강화된다. 결과적으로, 흡입실 (47) 내에 노출된 흡입구 (46) 의 유효면적이 작게 유지된 상태가 되어, 압력변동이 충분히 억제된다.

유사하게, OFF 용량 상태에 있어서도, 크랭크실의 압력 (Pc) 에 의해 도 9 에 도시된 바와 같이 가동부재 (43) 가 스토퍼 (49) 에 접할 때까지 전진하여, 스 프링 (45) 에 의해 밸브보디 (42) 에 작용하는 탄성력이 강한 상태로 된다. 따라서, 용량이 커지기 시작하는 용량복귀시작시에는, 흡입가스의 유량에 대항하여 큰 교축 효과가 얻어지고, 압력변동의 전파가 충분히 억제되어, 소음의 발생 등이 방지된다.

또한, 도 8 에 도시된 바와 같이, 가동부재 (43) 는 밸브보디 (42) 보다 작은 직경을 갖고, 가동부재 (43) 가 크랭크실의 압력 (Pc) 을 받는 수압면적 (pressure reception area) 은 밸브보디 (42) 가 흡입압력 (Ps) 를 받는 수압면적보다 작다. 그 결과, 크랭크실의 압력 (Pc) 의 영향을 완화하여, 크랭크실의 압력 (Pc) 이 소정의 값 이상으로 상승한 시점에서 가동부재 (43) 가 전진하여 스프링 (45) 의 탄성력을 증가시키도록 설정할 수 있다.

이런 식으로, 가동부재 (43) 의 수압면적과 밸브보디 (42) 의 수압면적 사이의 관계를 변화시킴으로써, 크랭크실의 압력 (Pc) 에 대하여 스프링 (45) 의 탄성력을 증가시키는 시기를 조절할 수 있다.

상술한 실시형태 3 에 있어서는, 최대용량 운전시 밸브보디 (42) 가 가이드부 (44) 의 전단부에 접하여 흡입통로의 개도가 최대로 되었지만, 최대용량 운전시 가동부재 (43) 가 가이드부 (44) 의 저부에 도달한 상태라도 스프링 (45) 의 탄성력에 의해서 밸브보디 (42) 가 가이드부 (44) 의 전단부로부터 떨어진 구성을 채용할 수도 있다. 이와 같이하면, 최대용량 운전시에도 흡입가스유량의 변동에 대하여 교축 기능을 발휘하는 것이 가능해진다.

실시형태 4

도 10 은 본 발명의 실시형태 4 에 따른 가변용량 압축기의 개도제어밸브의 구조를 나타낸다. 실시형태 4 에서는, 실시형태 2 의 개도제어밸브에 있어서, 가동부재 (30) 가 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 을 받는 수압면적을 밸브보디 (29) 가 흡입압력 (Ps) 을 받는 수압면적보다 작게 변형한 것이다. 그 결과, 실시형태 3 과 같이, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 의 영향이 완화되어, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 이 소정의 값 이상으로 상승한 시점에서 가동부재 (30) 가 전진하여 스프링 (31) 의 탄성력을 강화시키도록 설정하는 것이 가능해진다.

가동부재 (30) 의 수압면적과 밸브보디 (29) 의 수압면적 사이의 관계를 변화시킴으로써, 크랭크실 (5) 의 압력 (Pc) 에 대하여 스프링 (31) 의 탄성력을 강화시키는 시기를 조절할 수 있다.

또한, 실시형태 2 와 같이, 밸브보디 (29) 와 가동부재 (30) 사이에는 밀폐공간을 형성하여 댐퍼효과를 얻고, 흡입구 (33) 는 최소용량시 밸브보디 (29) 에 의해서 닫혀지도록 되어 있다.

실시형태 5

도 11 은 본 발명의 실시형태 5 에 따른 가변용량 압축기의 개도제어밸브의 구조를 나타낸다. 실시형태 5 는, 실시형태 2 의 개도제어밸브에 있어서, 가동부재 (30) 의 이동을 규제하기 위한 스토퍼 (32) 를 밸브보디 (29) 와 가동부재 (30) 사이에 배치하는 대신에, 가동부재 (30) 의 후부에 로드 (34) 를 사이에 두고 걸림부재 (35) 를 설치하고, 로드 (34) 가 관통하는 판형의 스토퍼 (36) 를 밸브챔버 (22) 내에 배치한 것이다. 이러한 구성으로서도, 걸림부재 (35) 가 스토퍼 (36) 에 접하게 되어 가동부재 (30) 의 이동을 멈출 수 있다.

실시형태 3 과 같이, 흡입구가 형성된 밸브보디를 이동시킴으로써 흡입통로의 개도를 조정하는 구조를 갖는 개도제어밸브에 있어서도, 실시형태 5 와 같이, 가동부재의 후부에 스토퍼를 배치하여 가동부재의 이동을 멈출 수 있다.

실시형태 1 ∼ 3 에 있어서는, OFF 용량시에 밸브보디가 흡입구를 완전히 폐쇄하지 않고, 개도제어밸브의 상류측에서의 흡입통로와 흡입실 사이에 연통히 상시 유지되지만, 실시형태 4 및 5 와 같이, 가변용량 운전시 그리고 OFF 운전시 흡입구를 완전히 폐쇄하는 구성을 채택하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 흡입압력과 용량에 따라 변화하는 크랭크실 압력 사이의 압력차에 따라서 흡입통로의 개도를 가동조정하는 개도제어밸브를 흡입통로 내에 배치하기 때문에, 최대용량 작동시에는 충분한 개도를 유지할 수 있고 성능이 저하될 염려가 없으며, 맥동전파의 저감이 필요한 소용량 운전시에는 흡입통로의 개도를 충분히 교축할 수 있다.

본 발명에 따른 가변용량 압축기에 의하면, 가변용량 운전시 흡입압력변동으로 인해 진동의 저감을 확실히 얻을 수 있고 또한 최대용량 운전시 충분한 유량을 보장하여 요구되는 성능을 보장할 수 있다.

Claims

크랭크실 압력을 조정함으로써 용량이 가변제어되는 가변용량 압축기에 있어서,

흡입구와,

흡입실과,

상기 흡입실과 상기 흡입구를 연통시키는 흡입통로와,

상기 흡입통로에 배치되어 있으며, 상기 흡입구 내의 흡입압력과 상기 크랭크실 압력 사이의 압력차에 따라서 상기 흡입통로의 개도를 조정하는 개도제어밸브를 구비한 가변용량 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 개도제어밸브는 최대용량 운전시에 가변용량 운전시보다 흡입통로의 개도를 더 크게 하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 2 항에 있어서, 상기 개도제어밸브는 최대용량 운전시에 상기 흡입통로의 개도를 최대로 하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 개도제어밸브는,

밸브챔버와,

흡입압력 하에서 상기 밸브챔버 내에 이동가능하게 배치되는 동시에 상기 흡 입통로를 개폐하는 밸브보디를 갖는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 4 항에 있어서, 상기 개도제어밸브는,

상기 크랭크실 압력 하에서 이동가능하게 배치된 가동부재와,

이 가동부재와 상기 밸브보디를 서로 멀어지도록 힘을 가하는 가압부재를 갖는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 가동부재는, 최대용량 운전시에는 상기 밸브보디에 의해 상기 흡입통로의 개도를 최대로 하고 또한 상기 가압부재의 가압력이 작용하지 않는 위치까지 이동하고, 가변용량 운전시에는 상기 밸브보디에 의해 상기 흡입통로의 개도가 교축되는 위치까지 이동하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 가동부재의 이동을 규제하는 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 7 항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 밸브보디와 상기 가동부재 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 밸브보디의 수압면적과 상기 가동부재의 수압면적이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 9 항에 있어서, 상기 가동부재의 수압면적은 상기 밸브보디의 수압면적보다 작은 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 4 항에 있어서, 상기 흡입통로에 연통하는 개구가 상기 개도제어밸브의 상기 밸브챔버의 내벽면에 형성되어 있고, 상기 밸브챔버 내에 이동가능하게 배치된 상기 밸브보디의 위치에 따라, 상기 흡입통로의 개도를 결정하는 상기 개구의 유효면적이 조정되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 4 항에 있어서, 상기 흡입통로에 연통하는 개구가 상기 밸브보디에 형성되어 있고, 상기 밸브챔버 내에 이동가능하게 배치된 상기 밸브보디의 위치에 따라, 상기 흡입통로의 개도를 결정하는 상기 개구의 유효면적이 조정되는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 개도제어밸브의 상류측에서의 상기 흡입통로와 상기 흡입실 사이에 연통이 상시 유지되는 가변용량 압축기.
제 1 항에 있어서,

복수의 실린더보어를 규정하는 실린더블록과,

상기 실린더블록의 전단부에 연결되고 또한 상기 크랭크실을 규정하는 전방 하우징과,

상기 실린더블록의 후단부에 연결되고 또한 상기 흡입실, 상기 흡입구 및 상기 흡입통로를 규정하는 후방하우징과,

상기 실린더블록과 상기 전방하우징에 의해 회전가능하게 지지되는 구동샤프트와,

상기 복수의 실린더보어 내에 각각 슬라이딩가능하게 수용되고 또한 상기 크랭크실 내에 수용된 크랭크기구를 통해 상기 구동샤프트에 연결되는 복수의 피스톤을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 14 항에 있어서, 상기 개도제어밸브는 상기 후방하우징에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 15 항에 있어서, 상기 크랭크실과 상기 개도제어밸브의 상기 밸브챔버를 연통시키는 제 1 연통로가 상기 실린더블록 및 상기 후방하우징에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
제 14 항에 있어서,

상기 후방하우징에 형성된 토출실과,

상기 크랭크실과 상기 토출실을 연통시키는 제 2 연통로와,

상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연통시키는 추기통로와,

상기 제 2 연통로에 배치되고 또한 상기 제 2 연통로의 개도를 조정함으로써 상기 크랭크실 내의 압력을 제어하는 용량제어밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.