KR100840919B1

KR100840919B1 - 압축기

Info

Publication number: KR100840919B1
Application number: KR1020070099674A
Authority: KR
Inventors: 마사키 오타; 하지메 구리타
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2008-06-24
Also published as: KR20080038012A; CN101245774A; BRPI0705809A; JP2008106715A; EP1918587A2; US20080107543A1

Abstract

(과제) 본 발명의 목적은, 크랭크실 압력을 이용하지 않는 흡입 드로잉 밸브이어도 저유량시에 있어서 흡입 드로잉 밸브에 의한 드로잉 효과를 확실하게 반영할 수 있는 것 외에, 고유량시에 있어서 흡입 드로잉 밸브에 의한 드로잉 효과를 확실하게 방지할 수 있는 압축기의 제공에 있다.

(해결 수단) 압축실의 상류측에 형성된 흡입 통로 (32) 와, 흡입 통로 (32) 도중에 배치되어 흡입 통로 (32) 의 개도를 조절하는 흡입 드로잉 밸브 (40) 를 구비하고, 흡입 드로잉 밸브 (40) 는 밸브 구멍 (47) 이 형성된 밸브 시트 (45) 와, 밸브 구멍 (47) 을 개폐하는 밸브체 (48) 와, 밸브 구멍 (47) 을 닫는 방향으로 밸브체 (48) 를 탄성 지지시키는 탄성 지지 부재를 갖는 압축기에 있어서, 탄성 지지 부재는 접시 스프링 (55) 으로 하고, 접시 스프링 (55) 의 스프링 특성은, 접시 스프링 (55) 의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하고, 접시 스프링 (55) 의 변위 범위는, 스프링 특성의 영역 중, 접시 스프링 (55) 의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하도록 설정되어 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

이 발명은 압축기에 관한 것이고, 특히 흡입 통로 도중에 흡입 드로잉 밸브를 구비한 압축기에 관한 것이다.

예를 들어, 종래의 피스톤식 압축기에 있어서는 흡입 리드 밸브가 자려 (自勵) 진동되지 않도록 흡입 리드 밸브용 스토퍼가 설치되어 있었다.

그러나, 피스톤식 가변 용량 압축기에 있어서는, 작동 유체의 흡입량이 최대 용량시나 가변 용량시에서는 상이하기 때문에 최대 용량시에 맞추어 스토퍼를 설치하면, 특히 소용량시나 최소 용량 상태인 OFF 운전으로부터의 기동시에는 흡입 리드 밸브가 충분히 열지 않아 스토퍼에 맞지 않는 상태가 발생한다.

이 때문에, 흡입 리드 밸브가 자려 진동을 일으켜, 흡입 맥동으로 되고 그 진동이 압축기 밖으로 전파되어 이음 (異音) 이 발생하는 경우가 있었다.

그래서 종래에서는, 흡입 통로의 개구 면적을 제어하는 흡입 드로잉 밸브를 배치하여 저유량시에 있어서의 압력 변동을 저감시키고자 하는 압축기가 개시되어 있다.

예를 들어, 특허 문헌 1 이나 특허 문헌 2 에는, 가변 용량 압축기에 있어서 의 흡입 드로잉 밸브로서의 개도 제어 밸브가 개시되어 있다.

특허 문헌 1 에 개시된 압축기는, 흡입 통로의 냉매 가스의 흐름에 의한 차압과 스프링의 힘을 이용하여 개도 제어 밸브를 작동시키는 개도 제어 밸브를 구비하고, 이 개도 제어 밸브에 의해 저유량시에 있어서의 흡입 통로의 압력 변동을 저감시키도록 하고 있다.

한편, 특허 문헌 2 에 개시된 가변 용량 압축기는, 흡입 압력과 크랭크실 압력의 차압에 기초하여 흡입 통로의 개도를 조정하는 개도 제어 밸브를 구비하고 있다.

이 압축기에서는, 개도 제어 밸브에 흡입 압력뿐만 아니라 용량에 따라 변화하는 크랭크실 압력을 작용시키기 때문에, 최대 용량시에는 스프링에 의한 탄성 지지력의 영향을 약화시켜 개도가 최대로 되기 쉽고, 소용량시에는 스프링에 의한 탄성 지지력의 영향을 강화시켜 흡입 통로의 개도를 작게 하기 쉬워진다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2000-136776호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2005-337232호

그러나, 특허 문헌 1 에 개시된 압축기에서는, 흡입 통로의 냉매 가스의 흐름에 의한 차압과 스프링의 힘을 이용하여 개도 제어 밸브를 작동시키기 때문에, 개도 제어 밸브에 의한 드로잉 효과를 중시하면 최대 용량시에도 드로잉 효과가 반영되고, 흡입 통로에 있어서 압손 (壓損) 을 초래하여 성능이 저하된다는 문제가 있다.

반대로, 최대 용량시의 성능을 중시하면 저유량시에 있어서의 드로잉 효과가 불충분해진다는 문제가 있다.

한편, 특허 문헌 2 에 기재된 압축기는, 특허 문헌 1 의 압축기의 결점을 해소할 수 있지만, 가변 용량시에는 크랭크압이 높아지기 때문에, 가변 용량 운전으로서 유량이 큰 경우에서는, 개도 제어 밸브가 흡입 통로를 조이는 현상이 발생한다.

즉, 특허 문헌 2 의 압축기에서는, 특허 문헌 1 의 문제를 대부분 해소하지만, 가변 용량 운전으로서 유량이 큰 특정 조건에서는, 의도와 반대로 개도 제어 밸브에 의한 드로잉 효과가 흡입 통로에 발생한다는 점이 존재한다.

또한, 특허 문헌 1, 2 에 기재된 개도 제어 밸브에서는, 사용되고 있는 탄성 지지 부재가 압축 코일 스프링이고, 압축 코일 스프링은 하중과 휨 양의 관계가 선형이다.

즉, 스프링의 휨 개시에 필요한 하중은 작고, 휨 양이 커짐에 따라 그 하중 이 커지는 스프링 특성이다.

압축 코일 스프링을 사용한 흡입 드로잉 밸브에서는, 스프링의 휨 개시에 필요한 하중이 작으면, 저유량시에 흡입 드로잉 밸브의 드로잉 효과가 불충분해지기 쉽다.

또한, 스프링의 휨 양이 커짐에 따라 그 하중이 커져, 고유량시에 드로잉 효과가 발생하기 쉬워진다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 크랭크실 압력을 이용하지 않는 흡입 드로잉 밸브이어도, 흡입 드로잉 밸브에 의한 저유량시에 있어서의 드로잉 효과를 확실하게 반영할 수 있는 것 외에, 흡입 드로잉 밸브에 의한 고유량시의 드로잉 효과의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 압축기의 제공에 있다.

상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명은, 압축실의 상류측에 형성된 흡입 통로와, 상기 흡입 통로 도중에 배치되어 흡입 통로의 개도를 조절하는 흡입 드로잉 밸브를 구비하고, 그 흡입 드로잉 밸브는 밸브 구멍이 형성된 밸브 시트와, 그 밸브 구멍을 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브 구멍을 닫는 방향으로 상기 밸브체를 탄성 지지시키는 탄성 지지 부재를 갖는 압축기에 있어서, 상기 탄성 지지 부재는 접시 스프링으로 하고, 상기 접시 스프링의 스프링 특성은, 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하고, 상기 밸브체의 변위 범위는, 상기 스프링 특성의 영역 중, 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 흡입 드로잉 밸브에 있어서의 밸브체는, 흡입 압력으로부터 받는 하중이 접시 스프링의 탄성 지지력을 초과하지 않을 때 밸브 구멍을 닫고, 흡입 드로잉 밸브에 의한 드로잉 효과에 의해 흡입 통로의 압력 변동이 억제된다.

흡입 압력으로부터 받는 하중이 접시 스프링의 탄성 지지력을 초과할 때, 밸브체는 접시 스프링을 휘게 하고 변위시켜 밸브 구멍을 연다.

밸브 구멍이 열림으로써 밸브체에 의한 드로잉 효과를 받지 않고 흡입 통로에 흡입 가스가 도입된다.

접시 스프링의 스프링 특성은, 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하고, 밸브체의 변위 범위는, 스프링 특성의 영역 중, 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하기 때문에, 밸브체가 최대 변위되어 접시 스프링을 최대 부근까지 휘게 하기 위해 필요한 하중과 접시 스프링의 휨 개시의 하중의 차이가 작게 설정된다.

접시 스프링의 휨 개시에 필요로 하는 하중과 최대 부근까지 휠 때에 필요로 하는 하중의 차이를 작게 함으로써, 흡입 압력이 낮은 저유량시에는 밸브 구멍이 밸브체에 의해 확실하게 닫히고, 흡입 압력이 높은 고유량시에는 밸브 구멍이 열리는 상태를 유지한다.

또한, 본 발명에서는, 상기의 압축기에 있어서, 상기 탄성 지지 부재는, 휨 방향으로 직렬 배치된 복수의 상기 접시 스프링으로 하여도 된다.

이 경우, 접시 스프링의 휨 방향으로 복수의 접시 스프링이 직렬 배치됨으로써, 접시 스프링의 스프링 특성을 유지하면서, 밸브체의 변위 범위 (스트로크) 를 크게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 상기의 압축기에 있어서, 상기 접시 스프링의 전체 휨 양은, 그 접시 스프링 두께의 적어도 1.4 배로 하는 것이 바람직하다.

접시 스프링의 전체 휨 양과 접시 스프링의 두께가 적어도 1.4 배로 설정됨으로써, 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하는 스프링 특성을 실현시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기의 압축기에 있어서, 상기 밸브체의 변위에 수반하는 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 수반하여, 접시 스프링의 하중이 저감되도록, 상기 밸브체의 상기 밸브 시트에 대한 착좌시의 상기 접시 스프링의 초기 탄성 지지력이 설정되어도 된다.

이 경우, 밸브체에 작용하는 하중이 접시 스프링의 초기 하중을 조금이라도 초과하면, 접시 스프링의 하중이 저감되게 된다.

즉, 밸브체에 작용하는 하중이 접시 스프링의 초기 하중을 초과한 시점에서, 밸브체는 최대로 변위되게 된다.

따라서, 흡입 압력이 낮은 저유량시에는 밸브 구멍을 밸브체에 의해 확실하게 닫고, 흡입 압력이 높은 고유량시에는 최대로 밸브 구멍을 열 수 있다.

본 발명의 압축기에 따르면, 크랭크실 압력을 이용하지 않는 흡입 드로잉 밸브이어도, 흡입 드로잉 밸브에 의한 저유량시에 있어서의 드로잉 효과를 확실하게 반영할 수 있는 것 외에, 흡입 드로잉 밸브에 의한 고유량시의 드로잉 효과의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

(제 1 실시형태)

이하, 제 1 실시형태에 관련된 압축기에 대해, 도 1 ∼ 도 3 에 기초하여 설명한다.

이 실시형태는 피스톤식의 사판 가변 용량형 압축기에 본 발명을 적용시킨 예이다.

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 사판 가변 용량 압축기의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2 는 탄성 지지 부재로서의 접시 스프링의 스프링 특성을 그래프화시킨 도면이다.

도 3 은 흡입 드로잉 밸브의 작용을 설명하는 설명도이고, (a) 는 저유량시에 있어서의 폐밸브 상태의 흡입 드로잉 밸브를 나타내는 도면이고, (b) 는 고유량시에 있어서의 개밸브 상태의 흡입 드로잉 밸브를 나타내는 도면이다.

이 실시형태의 사판 가변 용량형 압축기 (이후, 간단하게 「압축기」 라고 표기한다) 의 개요에 대해 설명한다.

설명의 편의상, 도 1 에 있어서 압축기의 좌측을 전방으로 하고, 우측을 후방으로 한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (11) 의 일방의 전단부에 프론트 하우징 (12) 이 접합되고, 타방의 후단부에 리어 하우징 (13) 이 접합되어 있다.

실린더 블록 (11) 및 프론트 하우징 (12) 에 의해 구획 형성되는 공간부는 크랭크실 (14) 을 구성한다.

크랭크실 (14) 을 관통하는 회전축 (15) 이 실린더 블록 (11) 및 프론트 하우징 (12) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

회전축 (15) 의 전단은, 돌출단으로서 프론트 하우징 (12) 의 외측으로 돌출되어 있고, 이 돌출단은 차량의 엔진이나 모터 등의 구동원 (도시 생략) 으로부터 회전력의 전달을 받는 기구 (도시 생략) 와 연결되어 있다.

크랭크실 (14) 내에 있어서의 회전축 (15) 에는, 회전 지지체 (16) 가 고정됨과 함께 회전 지지체 (16) 에 걸어 맞춰지는 사판 (17) 이 구비되어 있다.

사판 (17) 은, 사판 (17) 의 중심부에 형성된 관통공 (18) 에 회전축 (15) 이 관통한 상태에 있고, 사판 (17) 에 돌출되어 형성된 가이드 핀 (19) 이 회전 지지체 (16) 에 형성된 가이드 구멍 (20) 에 슬라이딩 가능하게 끼워 넣어져 있다.

사판 (17) 은, 가이드 구멍 (20) 에 대해 가이드 핀 (19) 을 끼워 넣는 관계에 기초하여, 회전축 (15) 과 일체적으로 회전한다.

또한, 사판 (17) 은, 가이드 구멍 (20) 에 대한 가이드 핀 (19) 의 슬라이딩에 의해, 회전축 (15) 의 축 방향으로 슬라이딩 가능한 것 외에 경동 (傾動) 가능하게 회전축 (15) 에 지지되어 있다.

또한, 프론트 하우징 (12) 내의 전부 (前部) 내벽에 스러스트 베어링 (21) 이 구비되어 있고, 회전 지지체 (16) 는 스러스트 베어링 (21) 을 통하여 프론트 하우징 (12) 에 대하여 슬라이딩 가능하다.

실린더 블록 (11) 에는, 회전축 (15) 둘레에 형성된 복수의 실린더 보어 (22) 가 배열되어 있고, 각각의 실린더 보어 (22) 에는 피스톤 (23) 이 슬라이딩 가능하게 수용되어 있다.

각 피스톤 (23) 의 전단은 슈 (24) 를 통하여 사판 (17) 의 외주와 걸어 맞춰져 있고, 사판 (17) 이 회전축 (15) 과 함께 회전하면, 각 피스톤 (23) 은 슈 (24) 를 통하여 실린더 보어 (22) 내의 축심 방향으로 왕복 이동한다.

리어 하우징 (13) 의 중앙부에는, 밸브 형성체 (25) 에 면하여 흡입실 (26) 이 구획 형성되고, 흡입실 (26) 의 외주측에는 흡입실 (26) 을 둘러싸도록 토출실 (27) 이 형성되어 있다.

도 1 에 나타내는 격벽 (13a) 이 양쪽 실 (26, 27) 을 가로막도록 되어 있다.

실린더 블록 (11) 과 리어 하우징 (13) 에는, 크랭크실 (14) 과 토출실 (27) 을 연통시키는 연통로 (28) 가 형성되어 있다.

연통로 (28) 도중에 전자 밸브로 이루어지는 용량 제어 밸브 (29) 가 배치되어 있다.

실린더 블록 (11) 에는, 크랭크실 (14) 과 흡입실 (26) 을 연통시키는 추기 (抽氣) 통로 (30) 가 형성되어 있다.

리어 하우징 (13) 에는, 외부로 노출되는 흡입 포트 (31) 가 형성되어 있고, 흡입 포트 (31) 와 흡입실 (26) 은 흡입 통로 (32) 에 의해 연통되어 있다.

흡입 포트 (31) 는 외부 냉매 회로와 접속된다.

이 흡입 통로 (32) 도중에는 흡입 통로 (32) 의 개도를 조절하는 흡입 드로잉 밸브 (40) 가 배치되어 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 흡입 드로잉 밸브 (40) 는, 흡입 통로 (32) 에 장착되는 통 형상의 밸브 하우징 (41) 과, 밸브 하우징 (41) 의 상단에 끼워 맞춰지는 관 형상의 밸브 시트 (45) 와, 밸브 하우징 (41) 내를 왕복동하는 밸브체 (48) 와, 밸브체 (48) 를 밸브 시트 (45) 를 향하여 탄성 지지시키는 탄성 지지 수단으로서의 접시 스프링 (55) 를 갖는다.

이 실시형태에서는, 설명의 편의상, 도 1 및 도 3 에 있어서, 밸브 시트 (45) 측을 흡입 드로잉 밸브 (40) 에 있어서의 상방으로 하고, 접시 스프링 (55) 측을 하방으로 한다.

흡입 드로잉 밸브 (40) 의 밸브 하우징 (41) 은, 수지제 재료에 의해 형성된 바닥이 있는 통 형상 부재이고, 일정한 내경을 갖는 밸브체 수용 공간 (42) 이 형성되어 있다.

밸브 하우징 (41) 의 바닥부에는, 밸브체 수용 공간 (42) 의 내경보다 작은 내경을 갖는 바닥부 통공 (44) 이 형성되어 있다.

밸브 하우징 (41) 의 바닥부는, 밸브체 (48) 의 최하 위치를 규정하는 기능을 갖는다.

밸브체 (48) 의 상부에는 밸브 구멍 (47) 이 형성된 밸브 시트 (45) 가 장착 되어 있다.

밸브 시트 (45) 의 상단 부근은 수평으로 튀어나온 플랜지부 (46) 가 구비되어 있고, 플랜지부 (46) 의 하측 이면과 밸브 하우징 (41) 의 상단의 맞닿음에 의해, 밸브 하우징 (41) 에 대한 밸브 시트 (45) 의 상하 위치가 규정된다.

밸브 하우징 (41) 의 측면에는, 흡입 통로 (32) 와 연통되는 개구부 (43) 가 형성되어 있다.

밸브 하우징 (41) 의 외주는 흡입 통로 (32) 의 벽면과 거의 일치하도록 형성되어 있고, 밸브 하우징 (41) 의 개구부 (43) 는, 흡입실 (26) 을 향하는 흡입 통로 (32) 에 대향한다.

밸브 하우징 (41) 의 내부에는 밸브체 (48) 가 상하로 왕복동 가능하게 수용되어 있다.

밸브체 (48) 는, 밸브 구멍 (47) 을 향하는 밸브 부재 (49) 와, 밸브 부재 (49) 하부에 설치된 축부 (51) 를 갖는다.

밸브 부재 (49) 는, 밸브체 수용 공간 (42) 을 형성하는 밸브 하우징 (41) 의 내경에 대응하는 외경을 갖고, 밸브체 (48) 의 외경은 바닥부 통공 (44) 보다 크게 설정되어 있다.

밸브 부재 (49) 는, 밸브 구멍 (47) 을 닫은 상태에서 흡입 통로 (32) 에 있어서의 드로잉 통로를 형성하는 연통로 (50) 를 갖는다.

연통로 (50) 는, 흡입 드로잉 밸브 (40) 의 상류측의 흡입 통로 (32) 와 하류측의 흡입 통로 (32) 사이에서 드로잉 효과를 발휘할 수 있을 정도로, 흡입 통로 (32) 의 통로 면적에 대하여 충분히 좁게 설정된 통로 면적을 갖는다.

밸브체 (48) 의 하부에 설치된 축부 (51) 의 하단은, 접시 스프링 (55) 에 맞닿는 부위이고, 접시 스프링 (55) 과의 맞닿음을 확실히 하기 위해 축부 (51) 의 직경보다 큰 직경을 가지는 원판 (52) 이 구비되어 있다.

또한, 원판 (52) 의 직경은 바닥부 통공 (44) 을 통과 가능한 직경 (바닥부 통공 (44) 의 내경 미만) 으로 되어 있다.

다음으로, 접시 스프링 (55) 에 대해 설명한다.

접시 스프링 (55) 은, 밸브 구멍 (47) 을 닫는 방향으로 밸브체 (48) 를 탄성 지지시키는 탄성 지지 부재이다.

이 실시형태에서는, 밸브 하우징 (41) 의 하부에 형성된 접시 스프링 수용 공간 (53) 에, 휨 방향으로 직렬 배치된 4 매의 접시 스프링 (55) 이 수용되어 있다.

복수의 접시 스프링 (55) 를 사용함으로써, 밸브체 (48) 에 있어서 충분한 변위 범위 (스트로크) 가 확보되고 있다.

이 실시형태에 관련된 접시 스프링 (55) 과 접시 스프링 (55) 의 스프링 특성을 도 2 에 나타낸다.

도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 접시 스프링 (55) 은, 금속 재료에 의해 형성되는 공지된 접시 스프링 (55) 이고, 접시 스프링 (55) 의 전체 휨 양 (h) 은 자유 높이 (H) 로부터 두께 (d) 를 뺌으로써 얻어진다.

도 2 에서는, 실선 그래프 (G1) 에서 나타내는 접시 스프링 (55) 의 스프링 특성과 비교하기 위해, 휨 양과 하중이 비교적 접근하는 압축 코일 스프링의 스프링 특성을 쇄선 그래프 (G2) 에 의해 나타내고 있다.

접시 스프링 (55) 의 스프링 특성에서는, 압축 코일 스프링과 비교하여, 휨 개시에 필요로 하는 하중이 크게 설정되어 있는 것 외에, 휨 양이 커짐에 따라 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함한다.

이 실시형태에서는, 접시 스프링 (55) 의 전체 휨 양 (h) 전부를 밸브체 (48) 의 변위 범위로서 사용하지 않고, 전체 휨 양 (h) 의 일부를 밸브체 (48) 의 변위 범위에 대응시키고 있다.

밸브체 (48) 의 변위 범위는, 스프링 특성의 영역 중, 접시 스프링 (55) 의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함한다고 할 수 있다.

전체 휨 양 (h) 중, 반전되지 않는 영역을 변위 범위에 대응시킴으로써, 밸브체 (48) 의 최대 변위시에 있어서 접시 스프링 (55) 의 반전이 방지된다.

이 실시형태의 접시 스프링 (55) 은, 접시 스프링 (55) 의 전체 휨 양 (h) 을 접시 스프링 (55) 의 두께 (d) 의 1.4 배로 설정하고 있다.

이 값은, 접시 스프링 (55) 의 휨 양이 증가됨에 따라 휨에 필요한 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하는 스프링 특성을 실현시키는 값이다.

압축 코일 스프링의 스프링 특성에서는, 하중과 휨 양이 대부분 선형의 관계를 만족시키지만, 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 휨 양의 증가에 수반하여 저감되는 영역을 포함하는 접시 스프링 (55) 의 스프링 특성과는 상이하다.

이것은, 접시 스프링 (55) 의 스프링 정수가 휨 양에 따라 변화하는 비선형의 스프링 정수이기 때문이다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 휨 개시에서는 접시 스프링 (55) 의 하중이 압축 코일 스프링의 하중에 비해 커지고 있고, 최대 휨 양에서는 반대로 접시 스프링 (55) 의 하중은 압축 코일 스프링의 하중보다 작아지고 있다.

그리고, 하중의 증가율이 휨 양의 증가에 수반하여 저감되는 영역은, 밸브체 (48) 의 변위 범위에 포함되어 있다.

밸브체 (48) 의 변위 범위가 제로로 되는 폐밸브시에는, 밸브체 (48) 가 밸브 구멍 (47) 을 닫은 상태에서, 밸브체 (48) 를 밸브 시트 (45) 측으로 가압시키는 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력이 존재한다.

밸브체 (48) 의 변위 범위가 가장 큰 최대 개밸브시에는, 접시 스프링 (55) 이 반전되지 않는 영역에 포함되도록, 밸브체 (48) 의 변위 범위의 상한이 설정되어 있다.

이와 같이 설정된 접시 스프링 (55) 과 밸브체 (48) 의 변위 범위와의 관계는, 흡입 압력으로부터 받는 밸브체 (48) 의 하중이 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력을 초과하지 않는 한 밸브 구멍 (47) 을 계속 닫고, 한편, 흡입 압력으로부터 받는 밸브체 (48) 의 하중이 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력을 초과한 후에는, 약간의 하중 증가에 의해 밸브체 (48) 를 최대로 변위시켜 밸브 구멍 (47) 을 연다.

다음으로, 이 실시형태에 관련된 압축기의 작용에 대해 설명한다.

회전축 (15) 의 회전 운동에 수반하는 피스톤 (23) 의 왕복 운동에 기초하여, 흡입실 (26) 의 작동 유체는 밸브 형성체 (25) 의 흡입 포트로부터 흡입 밸브의 개밸브에 의해 실린더 보어 (22) 내로 유도되고, 실린더 보어 (22) 내의 작동 유체는 압축되고, 밸브 형성체 (25) 의 토출 포트로부터 토출 밸브를 개밸브시켜 토출실 (27) 로 토출된다.

토출실 (27) 로 토출된 고압의 작동 유체의 대부분은 도시하지 않는 외부 냉매 회로로 유도된다.

용량 제어 밸브 (29) 의 개도가 변경됨으로써, 연통로 (28) 을 통한 토출실 (27) 로부터 크랭크실 (14) 로의 작동 유체의 도입량과, 추기 통로 (30) 를 통한 크랭크실 (14) 로부터 흡입실 (26) 로의 작동 유체의 도출량의 밸런스가 제어된다.

크랭크실 (14) 로의 작동 유체의 도입량과 크랭크실 (14) 로부터의 작동 유체의 도출량의 밸런스가 제어됨으로써, 크랭크실 (14) 의 크랭크압 Pc 이 결정된다.

용량 제어 밸브 (29) 의 개도가 변경되어 크랭크실 (14) 의 크랭크압 Pc 이 변화되면, 피스톤 (23) 을 통한 크랭크실 (14) 내와 실린더 보어 (22) 내의 차압이 변경되어, 사판 (17) 의 경사 각도가 변동된다.

사판 (17) 의 경사 각도가 변동됨으로써 피스톤 (23) 의 스트로크가 변경되고, 피스톤 (23) 의 스트로크 변경에 따라 압축기의 토출 용량이 변화된다.

예를 들어, 크랭크압 Pc 이 낮아지면, 회전축 (15) 에 대한 사판 (17) 의 경사 각도가 증가되어, 피스톤 (23) 의 스트로크가 커진다.

피스톤 (23) 의 스트로크가 커짐에 따라 압축기의 토출 용량은 증대된다.

반대로, 크랭크압 Pc 이 높아지면, 사판 (17) 의 경사 각도가 감소되어 피스톤 (23) 의 스트로크는 작아지고, 토출 용량은 감소된다.

그런데, 압축기의 토출 용량은, 용량 제어 밸브 (29) 의 개도에 대응하는 사판 (17) 의 경사 각도에 의해 결정되는데, 예를 들어, 용량 제어 밸브 (29) 가 닫힌 상태에서 열린 상태에 이르는 과정에서는, 사판 (17) 의 경사 각도는 서서히 작아지고, 토출 용량이 변경되어, 이른바 가변 용량 운전으로 된다.

최종적으로, 사판 (17) 의 경사 각도가 최소 상태로 되면, 최소 용량 운전 (OFF 운전) 으로 된다.

최소 용량 운전에서는 흡입 통로 (32) 의 압력이 저하된 상태이기 때문에, 흡입 통로 (32) 의 압력에 기초하는 밸브체 (48) 에 대한 하중은 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력보다 작다.

따라서, 흡입 드로잉 밸브 (40) 에 있어서의 밸브체 (48) 는 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력을 받아 최상 위치에 위치하여 밸브 구멍 (47) 을 닫고 있다.

밸브 구멍 (47) 은 닫혀져 있지만, 상류측의 흡입 통로 (32) 와 하류측의 흡입 통로 (32) 는 연통로 (50) 를 통하여 연통되어 있다.

따라서, 연통로 (50) 는 드로잉으로서 기능하여, 흡인 통로 (32) 에 있어서의 드로잉 효과를 발생시킨다.

즉, 밸브 구멍 (47) 이 닫혀짐에 따라, 흡인 통로 (32) 도중에 드로잉이 존재하게 되고, 흡입 통로 (32) 의 압력 변동이 방지되어, 흡입 밸브의 자려 진동에 의한 흡입 맥동의 전파가 방지된다.

또한, 가변 용량 운전으로서 저속 운전하는 경우에는, 여전히 유량이 적은 저유량이고, 흡입 통로 (32) 의 압력에 기초하는 밸브체 (48) 에 대한 하중은 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력보다 작은 상태에 있다.

따라서, 밸브체 (48) 가 밸브 구멍 (47) 을 닫은 상태를 유지하고, 연통로 (50) 의 드로잉 효과에 의해, 흡입 밸브의 자려 진동에 의한 흡입 맥동의 전파가 방지된다.

한편, 가변 용량 운전으로서도 고속 운전되어, 흡입 통로 (32) 의 압력에 기초하는 밸브체 (48) 에 대한 하중이 접시 스프링 (55) 의 탄성 지지력을 초과할 정도로 유량이 많은 경우에는, 흡입 통로 (32) 의 압력에 따라 밸브체 (48) 가 밸브 시트 (45) 로부터 멀어지는 방향으로 변위된다.

접시 스프링 (55) 의 휨 개시에 필요로 하는 하중은 비교적 크게 설정되어 있지만, 최대 휨에 필요한 하중과 휨 개시에 필요로 하는 하중의 하중 증가분은 비교적 작다.

이 때문에, 흡입 통로 (32) 에 있어서의 압력이 증대되면, 비교적 곧바로 밸브체 (48) 의 변위량이 최대로 된다.

이 때문에, 흡입 통로 (32) 에 있어서 밸브체 (48) 에 의한 드로잉은 해소되고, 흡입 통로 (32) 에 있어서의 밸브체 (48) 에 의한 압손이 방지된다.

그런데, 용량 제어 밸브 (29) 가 열린 상태에서 닫는 과정에서는, 사판 (17) 의 경사 각도는 서서히 커져, 최종적으로는 최대 용량 운전으로 된다.

최대 용량 운전시의 경우에는, 흡입 통로 (32) 의 압력은 가변 용량 운전시보다 높아지기 때문에, 밸브체 (48) 는 최대로 변위된 상태가 유지된다.

따라서, 흡입 통로 (32) 에 있어서 밸브체 (48) 에 의한 드로잉은 해소된 상태에 있어, 작동 유체가 흡입실 (26) 로부터 실린더 보어 (22) 내로 최대 용량으로 흡입된다.

이 실시형태에 관련된 압축기에 따르면 이하의 작용 효과를 나타낸다.

(1) 크랭크실 압력을 이용하지 않는 흡입 드로잉 밸브 (40) 이어도, 저유량시에 있어서 흡입 드로잉 밸브 (40) 에 의한 드로잉 효과를 확실하게 반영할 수 있는 것 외에, 고유량시에 있어서 흡입 드로잉 밸브 (40) 에 의한 드로잉 효과를 확실하게 방지할 수 있다.

(2) 접시 스프링 (55) 의 스프링 특성은, 접시 스프링 (55) 의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하고, 밸브체 (48) 의 변위 범위는, 스프링 특성의 영역 중, 접시 스프링 (55) 의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하도록 설정되어 있기 때문에, 밸브체 (48) 가 최대 변위되어 접시 스프링 (55) 을 최대 부근까지 휘게 하기 위해 필요한 하중과 접시 스프링 (55) 의 휨 개시의 하중의 차이가 작게 설정되고, 접시 스프링 (55) 의 휨 개시에 필요로 하는 하중과 최대 부근까지 휠 때에 필요로 하는 하중의 차이를 작게 함으로써, 흡입 압력이 낮은 저유량시에는 약간의 압력 변동이 발생하여도 밸브 구멍 (47) 이 밸브체 (48) 에 의해 확실하게 닫히고, 흡입 압력이 높은 고유량시에는 다소 압력 변동이 발생하여도 밸브 구멍 (47) 이 열리는 상태를 유지할 수 있다.

(3) 접시 스프링 (55) 의 휨 방향으로 복수의 접시 스프링 (55) 이 직렬 배치됨으로써, 접시 스프링 (55) 의 스프링 특성을 유지하면서, 밸브체 (48) 의 스트로크를 크게 하는 것이 가능해진다. 또한, 탄성 지지 부재가 접시 스프링 (55) 임으로써 비교적 스페이스의 제약을 받기 쉬운 압축기에 있어서, 밸브체 (48) 에 대한 탄성 지지력을 부여하기 쉽고, 필요한 스페이스도 종래보다 적어질 가능성이 있다.

(4) 접시 스프링 (55) 의 전체 휨 양과 접시 스프링 (55) 의 두께가 1.4 배로 설정됨으로써, 접시 스프링 (55) 의 휨 양이 증가됨에 따라 휨에 필요한 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하는 스프링 특성을 실현시키고, 흡입 드로잉 밸브 (40) 의 밸브체 (48) 의 개폐 조건에 최적인 탄성 지지 부재를 실현시킬 수 있다.

(5) 크랭크실압을 이용하는 경우와 비교하여, 크랭크실압을 흡입 드로잉 밸브 (40) 로 통하게 하는 연통 통로를 형성할 필요가 없다. 이 때문에, 크랭크실압을 이용하는 경우에 비해 압축기의 구조가 간단해진다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 제 2 실시형태에 관련된 압축기에 대해 도 4 에 기초하여 설명한다.

도 4 는 제 2 실시형태에 관련된 압축기의 주요부를 나타내는 단면도이다.

설명의 편의상, 앞서 설명한 제 1 실시형태에서 사용한 부호를 일부 공통되게 사용하고, 공통 또는 유사한 구성에 대해서는 그 설명을 생략하고, 제 1 실시형 태의 설명을 원용하는 것 외에, 제 1 실시형태와 상이한 구성에 대해 설명한다.

이 실시형태의 흡입 드로잉 밸브 (60) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 밸브체 수용 공간 (62) 및 개구부 (63) 를 갖는 밸브 하우징 (61) 과, 플랜지부 (66) 및 밸브 구멍 (67) 을 갖는 밸브 시트 (65) 와, 밸브 부재 (69) 및 연통로 (70) 를 갖는 밸브체 (68) 와, 접시 스프링 (75) 을 갖는다.

이 실시형태의 밸브 하우징 (61) 은 바닥이 없는 통상체로 이루어져 있어, 제 1 실시형태의 밸브 하우징 (41) 과 상이하다.

밸브체 (68) 의 밸브 부재 (69) 의 하면에는, 접시 스프링 (75) 과 맞닿는 맞닿음부 (71) 가 형성되어 있다.

맞닿음부 (71) 의 하면에 하방으로 연장되는 가이드 축부 (72) 가 구비되어 있다.

가이드 축부 (72) 는, 접시 스프링 (75) 이 갖는 통공의 직경 이하의 축경 (軸徑) 을 구비하고, 모든 접시 스프링 (75) 의 통공에 삽입 통과되고 있다.

따라서, 제 1 실시형태에 비해 접시 스프링 (75) 이 밸브 부재 (69) 에 근접한 상태에 있다.

접시 스프링 수용 공간 (73) 의 바닥부에는 가이드 축부 (72) 가 삽입되는 축 구멍 (74) 이 형성되어 있다.

가이드 축부 (72) 가 모든 접시 스프링 (75) 의 통공에 관통되어 있음으로써, 접시 스프링이 휠 때에, 가이드 축부 (72) 가 가이드로서 기능하여, 접시 스프링 (75) 의 폭 방향의 위치 어긋남이 규제된다.

또한, 접시 스프링 (75) 은 제 1 실시형태의 접시 스프링 (55) 과 동일한 구성이고, 도 2 에 나타내는 스프링 특성을 갖는다.

이 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과를 나타낸다.

나아가 말하면, 밸브체 (68) 가 갖는 가이드 축부 (72) 가 가이드로서 기능하여, 접시 스프링 (75) 의 전후 좌우 방향의 위치 어긋남이 규제되기 때문에, 접시 스프링 (75) 의 위치 어긋남에 의한 밸브체 (68) 의 불안정한 왕복동을 방지할 수 있다.

또한, 밸브체 (68) 가 갖는 가이드 축부 (72) 를 형성하고, 접시 스프링 (75) 을 밸브 부재 (69) 에 근접시킴으로써, 밸브체 수용 공간 (62) 의 용적이 제 1 실시형태의 밸브체 수용 공간 (42) 의 용적보다 저감되기 때문에, 흡입 드로잉 밸브 (60) 의 소형화를 가능하게 할 수 있다.

또한, 상기의 실시형태에 관련된 압축기는 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 것이고, 본 발명은, 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며 발명의 취지의 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 탄성 지지 부재를 복수의 접시 스프링을 사용하였지만, 접시 스프링의 수는 특별히 한정되지 않는다. 접시 스프링은 하나 이상 설치해도 되고, 접시 스프링의 수와 사이즈도 밸브체가 필요로 하는 변위량에 따라 설정하면 된다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 드로잉을 위한 연통로를 밸브체의 밸브 부재에 형성하도록 하였지만, 연통로를 밸브체에 형성하는 것을 한정하는 취지 는 아니다. 예를 들어, 상류측의 흡입 통로와 흡입실을 직접 연통시키는 연통로를 형성해 두고, 밸브체가 밸브 구멍을 완전하게 닫을 수 있는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 밸브체가 밸브 구멍을 완전하게 닫아도, 상류측의 흡입 통로와 흡입실을 연통시키는 연통로에 의해 드로잉을 실현시키게 된다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 접시 스프링의 전체 휨 양을 접시 스프링 두께의 1.4 배로 설정하였지만, 1.4 배로 한정되지 않는다. 접시 스프링의 휨 양이 증가됨에 따라 휨에 필요한 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하는 스프링 특성을 실현시키기 위해서는, 접시 스프링의 전체 휨 양을 접시 스프링 두께의 적어도 약 1.4 배보다 큰 값으로 설정하는 것이 실용상 바람직하고, 적어도 1.4 배보다 작게 하지 않는 것이 불가결하다.

○ 상기의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 압축 코일 스프링과 비교하여 휨 개시에 필요로 하는 하중이 크게 설정되어 있는 것 외에, 휨 양이 커짐에 따라 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하는 접시 스프링의 특성으로 하였지만, 이 스프링 특성으로 한정하는 취지는 아니다. 예를 들어, 밸브체의 변위에 수반하는 접시 스프링의 휨 양의 증가에 수반하여, 접시 스프링의 하중이 저감되도록, 초기 탄성 지지력이 설정되는 스프링 특성으로 하여도 된다. 초기 탄성 지지력이란, 밸브체의 밸브 시트에 대한 착좌시에, 밸브체를 밸브 시트에 탄성 지지시키는 접시 스프링의 탄성 지지력을 말한다.

이 경우, 밸브체에 작용하는 하중이 접시 스프링의 초기 하중을 조금이라도 초과하면, 접시 스프링의 하중이 저감되게 된다. 즉, 밸브체에 작용하는 하중 이 접시 스프링의 초기 하중을 초과한 시점에서, 밸브체는 최대로 변위되게 된다. 이 경우의 흡입 드로잉 밸브는, 흡입 압력이 낮은 저유량시에는 밸브 구멍을 밸브체에 의해 확실하게 닫고, 흡입 압력이 높은 고유량시에는 최대로 밸브 구멍을 열 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 가변 용량 압축기의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 탄성 지지 부재로서의 접시 스프링의 스프링 특성을 그래프화시킨 도면이다.

도 3 은 흡입 드로잉 밸브의 작용을 설명하는 설명도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 실린더 블록

13 : 리어 하우징

15 : 회전축

17 : 사판

23 : 피스톤

26 : 흡입실

29 : 용량 제어 밸브

31 : 흡입 포트

32 : 흡입 통로

33 : 분기로

40, 60 : 흡입 드로잉 밸브

41, 61 : 밸브 하우징

45, 65 : 밸브 시트

47, 67 : 밸브 구멍

48, 68 : 밸브체

50, 70 : 연통로

53, 73 : 접시 스프링 수용 공간

55, 75 : 접시 스프링

72 : 가이드 축부

74 : 축 구멍

h : 접시 스프링의 전체 휨 양

d : 접시 스프링의 두께

Claims

압축실의 상류측에 형성된 흡입 통로와, 상기 흡입 통로 도중에 배치되어 흡입 통로의 개도를 조절하는 흡입 드로잉 밸브를 구비하고, 그 흡입 드로잉 밸브는 밸브 구멍이 형성된 밸브 시트와, 그 밸브 구멍을 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브 구멍을 닫는 방향으로 상기 밸브체를 탄성 지지시키는 탄성 지지 부재를 갖는 압축기에 있어서,

상기 탄성 지지 부재는 접시 스프링으로 하고,

상기 접시 스프링의 스프링 특성은, 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하고,

상기 밸브체의 변위 범위는, 상기 스프링 특성의 영역 중, 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 대한 휨에 필요로 하는 하중의 증가율이 저감되는 영역을 포함하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 탄성 지지 부재는, 휨 방향으로 직렬 배치된 복수의 상기 접시 스프링으로 하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 접시 스프링의 전체 휨 양은, 그 접시 스프링 두께의 적어도 1.4 배로 하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 밸브체의 변위에 수반하는 상기 접시 스프링의 휨 양의 증가에 수반하여, 상기 접시 스프링의 하중이 저감되도록, 상기 밸브체의 상기 밸브 시트에 대한 착좌시의 상기 접시 스프링의 초기 탄성 지지력이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.