KR101056344B1

KR101056344B1 - 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구

Info

Publication number: KR101056344B1
Application number: KR1020090026227A
Authority: KR
Inventors: 마사키 오타; 마사히로 가와구치; 히데하루 야마시타; 히로시 구보; 료 마쓰바라
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2011-08-12
Also published as: EP2113662B1; CN101571112A; EP2113662A1; JP5181808B2; CN101571112B; US8292596B2; US20090269216A1; BRPI0901478A2; KR20090113759A; ATE513129T1; JP2009264330A

Abstract

본 발명은 가변 용량형 압축기의 기동 직후에 있어서 토출 용량이 커질 때까지 걸리는 시간을 단축할 수 있고, 또한 운전 효율 향상에 적합한 용량 제어 기구를 제공한다.

리어 하우징(13)에는 제 1 제어 밸브(33), 제 2 제어 밸브(34) 및 역지 밸브(35)가 내장되어 있다. 제 1 제어 밸브(33) 및 역지 밸브(35)는 공급 통로(64)상에 개재되어 있다. 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)는 밸브 하우징(45) 내에 배압실(451)과 유통실(452)을 구획하고 있다. 흡입실(131)과 제어압실(121)은 제 1 배출 통로(58)에 의해서 연통되어 있다. 제 1 제어 밸브(33)가 개방 상태에 있을 때에는 토출실(132)의 압력이 배압실(451)로 파급되고, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 폐쇄하고, 제 2 배출 통로(55)가 폐쇄된다. 제 1 제어 밸브(33)가 폐쇄 상태에 있을 때에는 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 개방하고, 제 2 배출 통로(55)가 개방된다.

가변 용량형 압축기, 용량 제어 기구, 제어 밸브, 역지 밸브, 밸브체, 밸브 하우징, 배압실, 유통실, 흡입실, 제어압실

Description

가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구{Capacity control system of capacity variable type compressor}

본 발명은 토출압 영역의 냉매를 제어압실로 공급하는 동시에, 상기 제어압실의 냉매를 흡입압 영역으로 배출하여 상기 제어압실 내의 압력 조절(調壓)을 행하고, 상기 제어압실 내의 압력 조절에 의해서 토출 용량을 제어하는 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구에 관한 것이다.

경사각 변경 가능하게 사판(斜板)을 수용하는 제어압실을 구비한 가변 용량형 압축기에 있어서는 제어압실의 압력이 높아지면 사판의 경사각이 작아지고, 제어압실의 압력이 낮아지면 사판의 경사각이 커진다. 사판의 경사각이 작아지면, 피스톤의 스트로크가 작아져 토출 용량이 작아지고, 사판의 경사각이 커지면, 피스톤의 스트로크가 커져 토출 용량이 커진다.

제어압실로 공급되는 냉매는 압축된 냉매이기 때문에, 제어압실로부터 흡입압 영역으로 배출되는 냉매의 배출 유량이 많아질수록, 가변 용량형 압축기에서의 운전 효율이 나빠진다. 이 때문에, 가변 용량형 압축기에서의 운전 효율의 관점에서 보아, 제어압실로부터 흡입압 영역으로 냉매를 배출하기 위한 배출 통로의 통로 단면적은 가능한 한 작은 것이 좋다.

가변 용량형 압축기를 장시간에 걸쳐 정지하여 두면, 냉매가 액상화되어 제어압실에 고인다. 제어압실에 액상의 냉매가 고인 상태로 가변 용량형 압축기를 기동하면, 배출 통로의 통로 단면적을 고정한 상태로 작게 한 경우에는 제어압실 내의 액상 냉매가 흡입압 영역으로 빠르게 배출되지 않고, 제어압실 내의 액상 냉매의 기화에 의해서 제어압실의 압력이 과대해져 버린다. 이 때문에, 가변 용량형 압축기의 기동 후에 있어서 토출 용량이 커질 때까지 시간이 지나치게 걸리게 된다.

이러한 문제를 해소하기 위한 가변 용량형 압축기의 용량 제어 기구가 특허문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1에 개시한 용량 제어 기구는 토출압 영역으로부터 크랭크실(제어압실)로 냉매를 공급하는 공급 통로의 통로 단면적을 변경하기 위한 제 1 제어 밸브와, 제어압실로부터 흡입압 영역으로 냉매를 배출하기 위한 배출 통로의 통로 단면적을 변경하기 위한 제 2 제어 밸브를 구비하고 있다. 제 1 제어 밸브는 전자력을 변경하여 밸브 개방도를 변경 가능한 전자식 제어 밸브이다. 제 1 제어 밸브에 대한 통전을 행하지 않는 상태에서는 제 1 제어 밸브에서의 밸브 개방도가 최대가 되고, 사판의 경사각이 최소가 된다. 이 상태는 토출 용량이 최소 용량으로 고정된 최소 용량 운전 상태이다. 제 1 제어 밸브에 대하여 통전이 행하여지는 상태에서는 제 1 제어 밸브에서의 밸브 개방도가 최대보다도 작아지고, 사판의 경사각이 최소 이상이 된다. 이 상태는 토출 용량이 최소 용량으로 고정되지 않는 중간 용량 운전 상태이다.

제 2 제어 밸브의 스풀(배출 통로의 통로 단면적을 변경하기 위한 밸브체)은 스풀 수용실을 원통내 공간과 배압실로 구획하고 있다. 배압실은 제 1 제어 밸브로부터 하류의 압력 영역과 연통되어 있고, 원통내 공간은 추기(抽氣) 통로(배출 통로)를 개재하여 제어압실과 연통되어 있다. 스풀은 스풀 가압 스프링에 의해서 배압실측으로 가압되어 있다. 스풀에는 연통 홈이 형성되어 있다. 연통 홈은 배출 통로에서의 미소한 최소 통로 단면적을 확보하기 위한 것이다. 가변 용량형 압축기가 기동되면, 제 1 제어 밸브가 폐쇄되고, 스풀이 배출 통로의 통로 단면적을 크게 하는 방향으로 이동된다. 이것에 의해 제어압실 내의 액상 냉매가 빠르게 흡입압 영역으로 배출되어, 가변 용량형 압축기의 기동 후에 있어서 토출 용량이 커질 때까지 걸리는 시간이 단축된다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2002-21721호

제 1 제어 밸브가 통전에 의해서 개방 상태에 있을 때에는 제 2 제어 밸브가 폐쇄 상태(스풀이 밸브 시트에 착좌되어 있는 상태)가 되고, 제어압실로부터 흡입압 영역으로의 냉매의 배출은 연통 홈만을 경유하여 행하여진다. 이 때에는 최소 용량 이상의 용량의 제어(중간 용량 제어)가 행하여지고 있다.

연통 홈의 통로 단면적을 작게 하면, 제 2 제어 밸브가 폐쇄 상태로 되어 있을 때의 원통내 공간의 압력은 제어압실 내의 압력(제어압)이 된다. 제 1 제어 밸브가 스로틀 기능을 갖기 때문에, 배압실의 압력은 제어압 상당의 압력으로 되어 있고, 배압실의 압력은 원통내 공간의 압력보다도 약간 클 뿐이다.

최소 용량일 때에는 제어압실로부터 흡입실로의 냉매 유출을 멈출 필요성이 있기 때문에, 제 2 제어 밸브가 폐쇄 상태(스풀이 밸브 시트에 착좌되어 있는 상태)로 되어 있어야만 하고, 더구나, 배압실의 압력이 원통내 공간의 압력보다도 약간 클 뿐이다. 이 때문에, 스풀 가압 스프링의 스프링력은 최소 용량일 때에 배압실의 압력과 원통내 공간의 압력의 차압에 의해서 스풀을 밸브 시트에 착좌시키기 위해서, 작게 할 필요가 있다.

제 1 제어 밸브가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이행하였을 때는 밸브 시트에 착좌되어 있는 스풀이 밸브 시트로부터 멀어지게 되지만, 스풀 가압 스프링의 스프링력이 지나치게 작으면, 스풀의 주면(周面)과 스풀 수용실의 주면 사이에 이물질이 들어가 있는 경우에는 스풀이 이물질에 의해서 움직임이 저해된다. 이것은 기동시의 제어압실 내의 액상 냉매를 빠르게 배출하는 데에 있어서 방해가 된다.

반대로, 연통 홈의 통로 단면적을 지나치게 크게 하면, 제어압실로부터 흡입압 영역으로의 냉매 배출 유량이 지나치게 많아져, 운전 효율이 나빠진다.

본 발명은 가변 용량형 압축기의 기동 직후에 있어서 토출 용량이 커질 때까지 걸리는 시간을 단축할 수 있고, 또한 운전 효율 향상에 적합한 용량 제어 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 공급 통로를 통해서 토출압 영역의 냉매가 제어압실로 공급되는 동시에, 배출 통로를 통해서 상기 제어압실의 냉매가 흡입압 영역으로 배출되어 상기 제어압실 내의 압력 조절이 행하여지고, 상기 제어압실 내의 압력 조절에 의해서 토출 용량이 제어되고, 상기 배출 통로는 제 1 배출 통로와 제 2 배출 통로로 이루어지고, 상기 제 1 배출 통로는 상기 제어압실과 상기 흡입압 영역이 항상 연통해 있는 상시 개방 통로인 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구를 대상으로 하고, 청구항 1의 발명에서는 상기 공급 통로의 통로 단면적을 조정하는 제 1 제어 밸브와, 상기 제 2 배출 통로를 개폐하는 밸브체, 및 상기 제 2 배출 통로를 폐쇄하는 폐쇄 위치로부터 상기 제 2 배출 통로를 개방하는 개방 위치를 향하여 상기 밸브체를 가압하는 개방 밸브 스프링을 구비한 제 2 제어 밸브를 구비하고, 상기 제 1 제어 밸브가 개방 상태일 때에는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 폐쇄 위치에 있고, 상기 제 1 제어 밸브가 폐쇄 상태일 때에는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 개방 위치에 있고, 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 폐쇄 위치 에 있을 때에는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체는 상기 흡입압 영역의 압력에 의해서, 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향하여 가압된다.

제 2 제어 밸브의 밸브체가 제 2 배출 통로를 폐쇄하는 폐쇄 위치에 있을 때에는 밸브체는 흡입압 영역의 압력에 의해서 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 가압되는 동시에, 제 1 제어 밸브보다 하류의 공급 통로의 압력에 의해서 개방 위치로부터 폐쇄 위치를 향하여 가압된다. 이 차압은 특허문헌 1의 경우(배압실의 압력과 원통내 공간의 압력의 차압)와 비교하여 크다. 이것은 개방 밸브 스프링의 스프링력의 증강을 가능하게 한다. 개방 밸브 스프링의 스프링력의 증강은 폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 밸브체의 이동의 확실성을 높인다. 이것은 기동시의 제어압실 내의 액상 냉매를 흡입압 영역으로 빠르게 배출하는 것에 기여한다.

적합한 예에서는 상기 제 2 제어 밸브는 상기 밸브체를 수용하는 밸브 하우징을 구비하고, 상기 밸브체는 상기 밸브 하우징 내를 배압실과 유통실로 구획하고, 상기 유통실은 상기 제 2 배출 통로에 연통되어 있고, 상기 배압실은 상기 제 1 제어 밸브보다 하류의 상기 공급 통로에 연통되어 있고, 상기 유통실과 상기 흡입압 영역은 상기 밸브 하우징에 형성된 통구를 통해서 연통해 있다.

제 2 제어 밸브의 밸브체가 제 2 배출 통로를 폐쇄하였을 때, 유통실에는 흡입압 영역의 압력이 파급되고, 배압실에는 제어압실의 압력이 파급된다. 유통실 내의 흡입압과 배압실 내의 제어압은 밸브체를 통해서 대항하고 있고, 제 2 배출 통로가 폐쇄되어 있을 때, 밸브체를 통해서 흡입압과 제어압을 대향시키는 구성은 개방 밸브 스프링의 스프링력의 증강을 가능하게 한다.

적합한 예에서는 상기 제 2 배출 통로는 상기 유통실을 형성하는 밸브 시트로 개구하는 스로틀 통로를 제공하고, 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체는 상기 밸브 시트에 접촉 및 분리하여 상기 스로틀 통로를 개폐하는 접촉/분리부와, 상기 밸브 하우징에 슬라이딩 가능하게 끼워진 슬라이딩부를 제공하고 있다.

밸브 하우징과 슬라이딩부 사이에 이물질이 들어가 있는 경우에도, 개방 밸브 스프링의 스프링력이 증강됨으로써, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 밸브체의 이동의 확실성이 높아진다.

적합한 예에서는 상기 제 1 제어 밸브와 상기 제어압실 사이의 상기 공급 통로에는 역지 밸브가 개재되어 있다.

역지 밸브는 제 1 제어 밸브가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이행하였을 때, 제 2 제어 밸브가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로의 이행의 확실성을 높인다.

적합한 예에서는 상기 역지 밸브는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 개방 위치측으로부터 상기 폐쇄 위치로 이행한 후에 개방 상태가 된다.

제 2 제어 밸브의 밸브체가 폐쇄 위치로 이행하였을 때(제 2 배출 통로가 폐쇄되었을 때)와, 역지 밸브가 개방되었을 때의 이러한 타이밍 관계는 제 2 제어 밸브의 밸브체가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이행하는 도중에 정지하는 것을 방지한다.

본 발명은 가변 용량형 압축기의 기동 직후에 있어서 토출 용량이 커질 때까지 걸리는 시간을 단축할 수 있고, 또한 운전 효율 향상에 적합하다는 우수한 효과 를 갖는다.

이하, 클러치없는 가변 용량형 압축기에 본 발명을 구체화한 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 실린더 블록(11)의 전단에는 프론트 하우징(12)이 연결되어 있다. 실린더 블록(11)의 후단에는 리어 하우징(13)이 밸브 플레이트(14), 밸브 형성 플레이트(15, 16) 및 리테이너 형성 플레이트(17)를 개재하여 연결되어 있다. 실린더 블록(11), 프론트 하우징(12) 및 리어 하우징(13)은 가변 용량형 압축기(10)의 전체 하우징을 구성한다.

제어압실(121)을 형성하는 프론트 하우징(12)과 실린더 블록(11)에는 회전축(18)이 레이디얼(radial) 베어링(19, 20)을 개재하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 제어압실(121)로부터 외부로 돌출하는 회전축(18)은 도시하지 않는 외부 구동원 E(예를 들면 차량 엔진)로부터 회전 구동력을 얻는다.

회전축(18)에는 회전 지지체(21)가 고정되어 있다. 또, 회전축(18)에는 사판(22)이 회전 지지체(21)에 대향하도록 지지되어 있다. 사판(22)은 회전축(18)의 축 방향으로 슬라이드 가능하게 또한 경사운동(傾動) 가능하게 지지되어 있다.

회전 지지체(21)에 형성된 가이드 구멍(211)에는 사판(22)에 형성된 가이드 핀(23)이 슬라이드 가능하게 끼워져 있다. 사판(22)은 가이드 구멍(211)과 가이드 핀(23)의 연계에 의해 회전축(18)의 축 방향으로 경사운동 가능하고 또한 회전축(18)과 일체적으로 회전 가능하다. 사판(22)의 경사운동은 가이드 구멍(211)과 가이드 핀(23)의 슬라이드 가이드 관계 및 회전축(18)의 슬라이드 지지 작용에 의해 안내된다.

사판(22)의 직경 중심부가 회전 지지체(21)측으로 이동하면, 사판(22)의 경사각이 증대한다. 사판(22)의 최대 경사각은 회전 지지체(21)와 사판(22)의 접촉에 의해서 규제된다. 도 1에 실선으로 도시하는 사판(22)은 최소 경사각 상태에 있고, 쇄선으로 도시하는 사판(22)은 최대 경사각 상태에 있다. 사판(22)의 최소 경사각은 0°보다도 약간 크게 하고 있다.

실린더 블록(11)에 관통 설치된 복수의 실린더 보어(111) 내에는 피스톤(24)이 수용되어 있다. 사판(22)의 회전운동은 슈(25; shoe)를 통해서 피스톤(24)의 전후 왕복 운동으로 변환되어, 피스톤(24)이 실린더 보어(111) 내를 왕복 운동한다.

리어 하우징(13) 내에는 흡입압 영역인 흡입실(131) 및 토출압 영역인 토출실(132)이 구획 형성되어 있다. 밸브 플레이트(14), 밸브 형성 플레이트(16) 및 리테이너 형성 플레이트(17)에는 흡입 포트(26)가 형성되어 있고, 밸브 플레이트(14) 및 밸브 형성 플레이트(15)에는 토출 포트(27)가 형성되어 있다. 밸브 형성 플레이트(15)에는 흡입 밸브(151)가 형성되어 있고, 밸브 형성 플레이트(16)에는 토출 밸브(161)가 형성되어 있다. 실린더 보어(111), 밸브 형성 플레이트(15), 피스톤(24)에 의해 압축실(112)이 실린더 블록(11) 내에 구획 형성되어 있다.

흡입실(131) 내의 냉매는 피스톤(24)의 왕복 동작〔도 1에 있어서 우측으로부터 좌측으로의 이동〕에 의해 흡입 포트(26)로부터 흡입 밸브(151)를 밀어 젖히 고 압축실(112) 내로 유입된다. 압축실(112) 내로 유입된 냉매는 피스톤(24)의 왕복 동작〔도 1에 있어서 좌측으로부터 우측으로의 이동〕에 의해 토출 포트(27)로부터 토출 밸브(161)를 밀어 젖히고 토출실(132)로 토출된다. 토출 밸브(161)는 리테이너 형성 플레이트(17)상의 리테이너(171)에 접촉하여 개방도가 제어된다.

제어압실(121) 내의 압력이 내려 가면, 사판(22)의 경사각이 증대하여 토출 용량이 증가하고, 제어압실(121) 내의 압력이 오르면, 사판(22)의 경사각이 감소하여 토출 용량이 감소한다.

흡입실(131)과 토출실(132)은 외부 냉매 회로(28)에 접속되어 있다. 외부 냉매 회로(28)상에는 냉매로부터 열을 빼앗기 위한 열교환기(29), 팽창 밸브(30), 및 주위의 열을 냉매로 옮기기 위한 열교환기(31)가 개재되어 있다. 팽창 밸브(30)는 열교환기(31)의 출구측의 가스 온도의 변동에 따라서 냉매 유량을 제어하는 온도식 자동 팽창 밸브이다. 토출실(132)로부터 외부 냉매 회로(28)에 이르는 도중에는 순환 저지 수단(32)이 형성되어 있다. 순환 저지 수단(32)이 개방되어 있을 때에는 토출실(132) 내의 냉매는 외부 냉매 회로(28)로 유출되어 흡입실(131)로 환류된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 리어 하우징(13)에는 전자식의 제 1 제어 밸브(33), 제 2 제어 밸브(34) 및 역지 밸브(35)가 내장되어 있다.

제 1 제어 밸브(33)의 솔레노이드(39)를 구성하는 고정 철심(40)은 코일(41)로의 전류 공급에 의한 여자(勵磁)에 기초하여 가동 철심(42)을 끌어 당긴다. 가동 철심(42)에는 밸브체(37)가 고정되어 있고, 솔레노이드(39)의 전자력은 가압 스 프링(43)의 스프링력에 저항하여, 밸브 구멍(38)의 폐쇄 위치를 향하여 밸브체(37)를 가압한다. 솔레노이드(39)는 제어 컴퓨터(C)의 전류 공급 제어(본 실시형태에서는 듀티비 제어)를 받는다.

제 1 제어 밸브(33) 내의 감압 수단(36)을 구성하는 벨로즈(361)에는 흡입실(131) 내의 압력(흡입압)이 통로(44) 및 감압실(362)을 통해서 작용하고 있다. 벨로즈(361)에는 밸브체(37)가 접속되어 있고, 벨로즈(361) 내의 압력 및 감압 수단(36)을 구성하는 감압 스프링(363)의 스프링력은 밸브 구멍(38)의 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 밸브체(37)를 가압한다. 밸브 구멍(38)에 연속해 있는 밸브 수용실(50)은 통로(51)를 통해서 토출실(132)과 연통해 있다.

제 2 제어 밸브(34)는 밸브 하우징(45)과, 밸브 하우징(45) 내에 수용된 밸브체(46)와, 밸브체(46)를 가압하는 개방 밸브 스프링(47)을 구비하고 있다. 밸브 하우징(45)은 원판형상의 단부벽(48)과, 단부벽(48)의 가장자리에 일체 형성된 주벽(49)으로 이루어지고, 주벽(49)의 단부 가장자리는 리테이너 형성 플레이트(17)에 접합되어 있다.

밸브체(46)는 원판형상의 기판부(461)와, 기판부(461)의 가장자리에 일체 형성된 원통형상의 슬라이딩부(462)와, 기판부(461)의 중앙부에 일체로 설치된 원주형상의 접촉/분리부(463)로 이루어진다. 밸브체(46)는 슬라이딩부(462)가 밸브 하우징(45)의 주벽(49)에 대하여 슬라이딩 가능하게 밸브 하우징(45) 내에 끼워져 있다. 밸브체(46)는 밸브 하우징(45) 내를 배압실(451)과 유통실(452)로 구획하고 있다. 밸브체(46)의 접촉/분리부(463)의 선단은 리테이너 형성 플레이트(17)에 접 촉 및 분리 가능하고, 슬라이딩부(462)의 한쪽의 단부 가장자리는 단부벽(48)에 접촉 및 분리 가능하다. 개방 밸브 스프링(47)은 리테이너 형성 플레이트(17)와 기판부(461) 사이에 개재되어 있다. 개방 밸브 스프링(47)은 밸브체(46)를 유통실(452)측으로부터 배압실(451)측으로 가압하고 있다.

배압실(451)은 통로(52)를 통해서 제 1 제어 밸브(33)의 밸브 구멍(38)과 연통해 있다. 밸브 하우징(45)의 주벽(49)에는 통구(492)가 관통 설치되어 있다. 밸브체(46)의 슬라이딩부(462)는 통구(492)를 개폐 가능하다.

유통실(452)은 리테이너 형성 플레이트(17), 밸브 플레이트(14) 및 밸브 형성 플레이트(15, 16)에 관통 설치된 스로틀 통로(53)와, 실린더 블록(11)에 관통 설치된 통로(54)를 개재하여 제어압실(121)에 접속되어 있다. 또, 유통실(452)은 밸브 하우징(45)의 주벽(49)에 관통 설치된 통구(491)를 통해서 흡입실(131)과 연통해 있다. 밸브체(46)의 접촉/분리부(463)가 유통실(452)을 형성하는 밸브 시트가 되는 리테이너 형성 플레이트(17)에 접촉한 상태에서는 스로틀 통로(53)는 폐쇄되고, 제어압실(121)과 유통실(452)의 연통이 차단된다.

통로(54), 스로틀 통로(53), 유통실(452) 및 통구(491)는 제어압실(121)로부터 흡입실(131)에 이르는 제 2 배출 통로(55)를 구성한다. 제 2 배출 통로(55)와 제 1 배출 통로(58)는 서로 병렬의 관계에 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제어압실(121)과 흡입실(131)은 실린더 블록(11)에 관통 설치된 통로(56)와, 리테이너 형성 플레이트(17), 밸브 플레이트(14) 및 밸브 형성 플레이트(15, 16)에 관통 설치된 스로틀 통로(57)를 통해서, 흡입실(131)과 연통해 있다. 통로(56) 및 스로틀 통로(57)는 제어압실(121)과 흡입실(131)을 항상 연통시키는 제 1 배출 통로(58)를 구성한다. 제 1 배출 통로(58)는 제어압실(121)과 흡입실(131)을 항상 연통시키는 상시 개방 통로이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 역지 밸브(35)는 밸브 하우징(59)과, 밸브 하우징(59) 내에 수용된 밸브체(60)와, 밸브체(60)를 가압하는 밀폐형(閉止) 스프링(61)을 구비하고 있다. 밀폐형 스프링(61)은 밸브 구멍(591)의 폐쇄 위치를 향하여 밸브체(60)를 가압하고 있다. 밸브 구멍(591)은 통로(62)를 개재하여 제 2 제어 밸브(34)의 통구(492)와 연통되어 있다. 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 폐쇄하는 폐쇄 위치에 배치된 상태에서는 밸브체(46)의 슬라이딩부(462)가 통구(492)를 개방하고, 배압실(451)과 밸브 구멍(591)이 연통한다. 밸브 수용실(592)은 리테이너 형성 플레이트(17), 밸브 플레이트(14), 밸브 형성 플레이트(15, 16) 및 실린더 블록(11)에 관통 설치된 통로(63)를 통해서 제어압실(121)에 연통해 있다.

통로(51, 52, 63)는 토출실(132)로부터 제어압실(121)로 냉매를 공급하기 위한 공급 통로(64)의 일부를 구성한다.

제 1 제어 밸브(33)의 솔레노이드(39)에 대하여 전류 공급 제어(듀티비 제어)를 행하는 제어 컴퓨터(C)는 공조 장치 작동 스위치(65)의 온(ON)에 의해서 솔레노이드(39)에 전류를 공급하고, 공조 장치 작동 스위치(65)의 오프(OFF)에 의해서 전류 공급을 정지한다. 제어 컴퓨터(C)에는 실온 설정기(66) 및 실온 검출기(67)가 신호 접속되어 있다. 공조 장치 작동 스위치(65)가 ON 상태에 있는 경 우, 제어 컴퓨터(C)는, 실온 설정기(66)에 의해서 설정된 목표 실온과 실온 검출기(67)에 의해서 검출된 검출 실온의 온도차에 기초하여, 솔레노이드(39)에 대한 전류 공급을 제어한다.

제 1 제어 밸브(33)의 밸브 구멍(38)의 개폐 상태, 즉 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도는 솔레노이드(39)에 발생하는 전자력, 가압 스프링(43)의 스프링력, 감압 수단(36)의 가압력의 균형에 의해서 결정된다. 제 1 제어 밸브(33)는 전자력을 바꿈으로써 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도를 연속적으로 조정 가능하다. 전자력을 증대시키면, 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도는 감소 방향으로 이행한다. 또, 흡입실(131)에서의 흡입압이 증대하면, 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도가 감소하고, 흡입실(131)에서의 흡입압이 감소하면, 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도가 증대한다. 제 1 제어 밸브(33)는 흡입압을 전자력에 따른 설정 압력으로 제어한다.

도 2는 공조 장치 작동 스위치(65)의 OFF에 의해서 제 1 제어 밸브(33)의 솔레노이드(39)에 대한 전류 공급이 정지되어 있는 상태(듀티비가 0)를 도시하고, 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도는 최대로 되어 있다. 사판(22)의 최소 경사각은 0°보다도 약간 크고, 사판(22)의 경사각이 최소 경사각인 경우에도 실린더 보어(111)로부터 토출실(132)로의 토출은 행하여지고 있다. 사판(22)의 경사각이 최소인 상태에서는 순환 저지 수단(32)이 폐쇄되어 외부 냉매 회로(28)에서의 냉매 순환이 정지하는 구성으로 되어 있다. 실린더 보어(111)로부터 토출실(132)로 토출된 냉매는 제 1 제어 밸브(33)의 밸브 구멍(38)을 경유하여 제 2 제어 밸브(34) 의 배압실(451)로 유입된다. 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)는 배압실(451)의 압력에 의해서, 스로틀 통로(53)를 폐쇄하는 폐쇄 위치에 배치된다.

배압실(451) 내의 냉매는 통구(492), 통로(62) 및 역지 밸브(35)의 밸브 구멍(591)을 경유하여 밸브체(60)를 밀어 젖히고 밸브 수용실(592)로 유입된다. 밸브 수용실(592)로 유입된 냉매는 통로(63)를 경유하여 제어압실(121)로 유입된다. 요컨대, 토출실(132)의 냉매는 공급 통로(64)를 통해 제어압실(121)로 유입된다. 제어압실(121) 내의 냉매는 제 1 배출 통로(58)를 통해 흡입실(131)로 유출되고, 흡입실(131) 내의 냉매는 실린더 보어(111) 내에 흡입되어 토출실(132)로 토출된다.

도 2의 상태에서는 사판(22)의 경사각은 최소 경사각이 되고, 가변 용량형 압축기(10)는 토출 용량이 최소가 되는 최소 용량 운전을 행한다. 이 때, 순환 저지 수단(32)은 폐쇄되기 때문에, 냉매가 외부 냉매 회로(28)를 순환하지는 않는다.

도 3은 공조 장치 작동 스위치(65)가 ON이고 제 1 제어 밸브(33)의 솔레노이드(39)에 대한 전류 공급이 최대(듀티비가 1)로 되어 있는 상태를 도시하고, 제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도는 영으로 되어 있다. 가변 용량형 압축기(10)가 최소 용량이 아닌 운전을 하고 있는 상태(요컨대, 사판(22)의 경사각이 최소가 아닌 상태)에서는 순환 저지 수단(32)이 개방되어 외부 냉매 회로(28)에서의 냉매 순환이 행하여진다.

제 1 제어 밸브(33)에서의 밸브 개방도가 영인 상태(밸브 구멍(38)이 폐쇄되어 있는 상태)에서는 토출실(132) 내의 냉매가 공급 통로(64)를 경유하여 제 2 제어 밸브(34)의 배압실(451)로 보내지지 않는다. 따라서, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)는 흡입실(131)과 연통하는 유통실(452) 내의 압력(흡입압)과, 개방 밸브 스프링(47)의 스프링력에 의하여 스로틀 통로(53)를 개방하고, 또한 통구(492)를 폐쇄 위치에 배치된다. 역지 밸브(35)의 밸브체(60)는 밀폐형 스프링(61)의 스프링력에 의해서 밸브 구멍(591)을 폐쇄 위치에 배치된다.

요컨대, 도 3의 상태에서는 공급 통로(64)가 폐쇄되고, 토출실(132) 내의 냉매가 공급 통로(64)를 경유하여 제어압실(121)로 보내지지 않는다. 또, 제 2 배출 통로(55)가 개방된 상태에 있고, 제어압실(121) 내의 냉매는 제 1 배출 통로(58) 및 제 2 배출 통로(55)의 양쪽으로부터 흡입실(131)로 유출된다. 이 상태에서는 사판(22)의 경사각은 최대 경사각이 되고, 가변 용량형 압축기(10)는 토출 용량이 최대가 되는 최대 용량 운전을 행한다.

공조 장치 작동 스위치(65)가 ON이고 제 1 제어 밸브(33)의 솔레노이드(39)에 대한 전류 공급이 영이 아니고, 또한 최대가 아닌 상태(듀티비가 0보다 크고, 1보다 작다)에서는 토출실(132) 내의 냉매가 제 2 제어 밸브(34)의 배압실(451)로 보내진다. 따라서, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)는 스로틀 통로(53)를 폐쇄하는 폐쇄 위치에 배치되고, 제 2 배출 통로(55)는 폐쇄된다. 요컨대, 제어압실(121) 내의 냉매는 제 1 배출 통로(58)를 경유하여 흡입실(131)로 유출되고, 토출실(132)로부터 배압실(451)에 보내진 냉매는 역지 밸브(35)를 통과하여 제어압실(121)로 유입된다. 이 상태에서는 사판(22)의 경사각은 흡입압이 듀티비에 따른 설정 압력이 되도록, 최소 경사각 이상이 되고, 가변 용량형 압축기(10)는 사 판(22)의 경사각이 최소 경사각보다 커지는 중간 용량 운전을 행한다.

제 1 제어 밸브(33)가 도 3에 도시하는 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이행하면, 토출실(132)의 토출압이 배압실(451)로 파급되고, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 도 3에 도시하는 개방 위치로부터 도 2에 도시하는 폐쇄 위치를 향하여 이동한다. 이 경우, 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 폐쇄한 후에, 역지 밸브(35)가 개방된다. 요컨대, 제 2 제어 밸브(34)의 폐쇄 타이밍과 역지 밸브(35)의 개방 타이밍은 제 1 제어 밸브(33)가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이행하였을 때의 배압실(451) 내의 압력 변동에 대하여, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 폐쇄 위치로 이행한 후에 역지 밸브(35)가 개방 상태가 되는 개폐 관계로 설정되어 있다.

제 1 제어 밸브(33)가 개방 상태로부터 도 3에 도시하는 폐쇄 상태로 이행하면, 배압실(451) 내의 압력이 내려가고, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 도 2에 도시하는 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 이동한다.

제 1 실시형태에서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 제 2 배출 통로(55)를 폐쇄하는 폐쇄 위치에 있을 때는 밸브체(46)는 유통실(452) 내의 압력과 개방 밸브 스프링(47)의 스프링력에 의하여 제 2 배출 통로(55)를 폐쇄하는 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 가압된다. 또, 밸브체(46)는 제 1 제어 밸브(33)보다 하류의 배압실(451(공급 통로(64)의 일부)) 내의 압력에 의해서 개방 위치로부터 폐쇄 위치를 향하여 가압된다. 밸브체(46)가 제 2 배출 통로(55)를 폐쇄하고 있는 상태에서는 스로틀 기능을 갖는 제 1 제어 밸브(33)보다도 하류의 배압실(451)에는 제어압실(121) 내의 제어압이 통로(63)를 통해서 파급되고 있기 때문에, 배압실(451) 내의 압력은 제어압의 압력이다. 한편, 유통실(452)은 통구(491)를 통해서 흡입실(131)과 연통해 있기 때문에, 유통실(452) 내의 압력은 흡입압의 압력이다. 요컨대, 중간 용량 운전시에서의 밸브체(46)를 개재한 유통실(452) 내의 압력과 배압실(451) 내의 압력의 차압은 흡입압과 제어압의 압력의 차압이 된다.

유통실(452) 내의 압력(흡입압)과 배압실(451) 내의 압력(제어압)의 차압은 특허문헌 1의 경우〔배압실의 압력(제어압 상당)과 원통내 공간의 압력(제어압)의 차압〕와 비교하여 크다. 종래와 비교하여 유통실(452) 내의 압력과 배압실(451) 내의 압력의 차압을 크게 할 수 있는 구성은 개방 밸브 스프링(47)의 스프링력의 증강을 가능하게 한다. 개방 밸브 스프링(47)의 스프링력의 증강은 밸브 하우징(45)의 주벽(49)과 슬라이딩부(462) 사이에 이물질이 들어가 있는 경우에도, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로의 밸브체(46)의 이동의 확실성을 높인다. 이것은 기동시의 제어압실(121) 내의 액상 냉매를 흡입실(131)로 빠르게 배출하는 것에 기여한다.

(2) 제 2 배출 통로(55)는 중간 용량 운전시에는 폐쇄되기 때문에, 제 2 배출 통로(55)를 구성하는 스로틀 통로(53)의 통로 단면적은 운전 효율을 고려하였다고 해도 비교적 크게 할 수 있다. 이것은 기동시의 제어압실(121) 내의 액상 냉매를 흡입실(131)로 빠르게 배출하는 것에 기여한다.

제 1 배출 통로(58)가 상시 개방되어 있기 때문에, 중간 용량 운전시에는 제어압실(121) 내의 냉매는 제 1 배출 통로(58)로부터 흡입실(131)로 유출된다. 제 1 배출 통로(58)를 구성하는 스로틀 통로(57)에서의 통로 단면적은 중간 용량 제어를 원활히 수행할 수 있는 범위에서, 운전 효율을 고려하여 가급적으로 작게 할 수 있다. 따라서, 제어압실(121)로부터 흡입실(131)로의 냉매 배출 유량을 적게 할 수 있다. 요컨대, 토출실(132) 내의 압축된 냉매가 제어압실(121) 경유로 흡입실(131)로 환류하는 유량을 적게 할 수 있고, 운전 효율이 향상된다.

(3) 토출압이 높은 상태로 중간 용량 운전이 행하여지고 있는 경우, 제 1 제어 밸브(33)가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이행하였을 때, 실린더 보어(111)로부터 제어압실(121)로의 냉매 누설에 의해서 제어압실(121) 내의 제어압이 감압되지 않는 경우가 있다. 이 감압되지 않는 제어압이 공급 통로(64)를 경유하여 배압실(451)로 파급되었다고 하면, 유통실(452) 내의 흡입압과 개방 밸브 스프링(47)의 스프링력에서는 배압실(451) 내의 압력에 견딜 수 없을 우려가 있다. 유통실(452) 내의 흡입압과 개방 밸브 스프링(47)의 스프링력이 배압실(451) 내의 압력에 견딜 수 없는 경우, 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 이동할 수 없다.

역지 밸브(35)는 감압하지 않는 제어압이 배압실(451)로 파급되는 것을 저지한다. 이 때문에, 제 1 제어 밸브(33)가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이행하였을 때는 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)는 폐쇄 위치로부터 개방 위치를 향하여 확실히 이동한다.

(4) 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 폐쇄하기 전에 역지 밸브(35)가 개방되어 버리면, 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 폐쇄하기 전에 제어압실(121) 내의 압 력이 배압실(451)로 파급되어 배압실(451) 안이 제어압 상당의 압력이 되어 버린다. 이와 같이 하면, 밸브체(46)가 개방 위치로부터 폐쇄 위치에 이동하는 도중에서 멈춰 버릴 우려가 있다.

역지 밸브(35)는 제 2 제어 밸브(34)의 밸브체(46)가 폐쇄 위치로 이행한 후에 개방 상태가 된다. 따라서, 밸브체(46)가 스로틀 통로(53)를 폐쇄하기 전에 제어압실(121) 내의 압력이 배압실(451)로 파급되지 않고, 밸브체(46)가 폐쇄 위치로 이행할 때까지는 배압실(451) 내는 토출압으로 유지된다. 요컨대, 밸브체(46)는 배압실(451) 내의 토출압에 의해서 폐쇄 위치까지 확실히 이동된다.

본 발명에서는 이하와 같은 실시형태도 가능하다.

○ 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 제어 밸브(33)와 제 2 제어 밸브(34) 사이의 통로(52)에 역지 밸브(35)의 통로(62)를 접속하여도 좋다. 이 경우에도, 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

○ 제 1 실시형태에서의 역지 밸브(35)를 없애도 좋다. 이 경우에도, 제 1 실시형태에서의 (1), (2)항과 같은 효과를 얻을 수 있다.

○ 토출압 영역에서의 2지점간의 차압에 따라서 밸브 개방도를 증감하는 감압 수단을 구비한 제어 밸브를 제 1 제어 밸브로서 사용하여도 좋다. 요컨대, 토출압 영역에서의 냉매 유량이 증대하면 밸브 개방도를 증대시키고, 토출압 영역에서의 냉매 유량이 감소하면 밸브 개방도를 감소시키는 제어 밸브를 제 1 제어 밸브로서 사용하여도 좋다.

○ 제 1 제어 밸브, 제 2 제어 밸브, 및 역지 밸브(35)를 가변 용량형 압축 기의 하우징으로부터 분리하고, 이들 제어 밸브 및 역지 밸브(35)와, 가변 용량형 압축기 내의 흡입실 또는 토출실을 배관으로 접속하도록 구성하여도 좋다.

○ 클러치를 통해서 외부 구동원으로부터 구동력을 얻는 가변 용량형 압축기에 본 발명을 적용하여도 좋다. 이러한 가변 용량형 압축기에서는 클러치가 접속 상태에 있을 때는 사판의 경사각이 최소일 때에도 외부 냉매 회로를 냉매가 순환하는 구성으로 되어 있고, 클러치를 차단함으로써 냉매가 외부 냉매 회로를 순환하지 않도록 할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태를 도시하는 압축기 전체의 측단면도.

도 2는 부분 확대 측단면도.

도 3은 부분 확대 측단면도.

도 4는 다른 실시형태를 도시하는 부분 확대 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 가변 용량형 압축기

121 : 제어압실

131 : 흡입압 영역으로서의 흡입실

132 : 토출압 영역으로서의 토출실

17 : 밸브 시트가 되는 리테이너 형성 플레이트

33 : 용량 제어 기구를 구성하는 제 1 제어 밸브

34 : 용량 제어 기구를 구성하는 제 2 제어 밸브

35 : 역지 밸브

45 : 밸브 하우징

451 : 배압실

452 : 유통실

46 : 밸브체

462 : 슬라이딩부

463 : 접촉/분리부

47 : 개방 밸브 스프링

491 : 통구

53 : 스로틀 통로

55 : 제 2 배출 통로

58 : 상시 개방 통로인 제 1 배출 통로

64 : 공급 통로

Claims

공급 통로를 통해서 토출압 영역의 냉매가 제어압실로 공급되는 동시에, 배출 통로를 통해서 상기 제어압실의 냉매가 흡입압 영역으로 배출되어 상기 제어압실 내의 압력 조절이 행하여지고, 상기 제어압실 내의 압역 조절에 의해서 토출 용량이 제어되고, 상기 배출 통로는 제 1 배출 통로와 제 2 배출 통로로 이루어지고, 상기 제 1 배출 통로는 상기 제어압실과 상기 흡입압 영역을 항상 연통시키는 상시 개방 통로인 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구에 있어서,

상기 공급 통로의 통로 단면적을 조정하는 제 1 제어 밸브와,

상기 제 2 배출 통로를 개폐하는 밸브체, 및 상기 제 2 배출 통로를 폐쇄하는 폐쇄 위치로부터 상기 제 2 배출 통로를 개방하는 개방 위치를 향하여 상기 밸브체를 가압하는 개방 밸브 스프링을 구비하는 제 2 제어 밸브를 구비하고,

상기 제 1 제어 밸브가 개방 상태일 때에는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 폐쇄 위치에 있고, 상기 제 1 제어 밸브가 폐쇄 상태일 때에는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 개방 위치에 있고, 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 폐쇄 위치에 있을 때에는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체는 상기 흡입압 영역의 압력에 의해서 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향하여 가압되고,

상기 제 1 제어 밸브와 상기 제어압실 사이의 상기 공급 통로에는 역지 밸브가 개재되어 있는, 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 제어 밸브는 상기 밸브체를 수용하는 밸브 하 우징을 구비하고, 상기 밸브체는 상기 밸브 하우징 내를 배압실과 유통실로 구획하고, 상기 유통실은 상기 제 2 배출 통로에 연통되어 있고, 상기 배압실은 상기 제 1 제어 밸브보다 하류의 상기 공급 통로에 연통되어 있고, 상기 유통실과 상기 흡입압 영역은 상기 밸브 하우징에 형성된 통구를 통해서 연통해 있는 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 배출 통로는 상기 유통실을 형성하는 밸브 시트에 개구하는 스로틀 통로를 구비하고, 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체는 상기 밸브 시트에 접촉 및 분리하여 상기 스로틀 통로를 개폐하는 접촉/분리부와, 상기 밸브 하우징에 슬라이딩 가능하게 끼워진 슬라이딩부를 구비하는 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 역지 밸브는 상기 제 2 제어 밸브의 밸브체가 상기 개방 위치측으로부터 상기 폐쇄 위치로 이행한 후에 개방 상태가 되는 가변 용량형 압축기에서의 용량 제어 기구.