KR101570926B1

KR101570926B1 - 가변 용량형 압축기

Info

Publication number: KR101570926B1
Application number: KR1020140034630A
Authority: KR
Inventors: 히사야 곤도; 히로유키 나카이마; 나오키 고에다
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-11-20
Also published as: KR20140118833A; DE102014104329A1; US20140294632A1; CN104074719A; US9964102B2; CN104074719B; JP6136461B2; JP2014194180A; DE102014104329B4

Abstract

가변 용량형 압축기는 사판, 하우징 및 용량 제어 밸브를 포함한다. 하우징은 사판이 배치되는 크랭크실, 토출실 및 흡입실을 구비한다. 하우징은 복수의 볼트 구멍들을 구비하고, 볼트 구멍들을 통해 삽입되는 복수의 볼트들에 의해 함께 체결되는 개별 부재들에 의해 형성된다. 용량 제어 밸브는 크랭크실과 토출실을 연결하도록 이동가능한 제 1 밸브 부재를 갖고, 제 1 밸브 부재의 위치를 제어하여 압축기 용량을 변경한다. 용량 제어 밸브는 밸브 챔버 및 상기 밸브 챔버에서 크랭크실과 흡입실을 연결하는데 기여하는 제 2 밸브 부재를 구비한다. 밸브 챔버는 배출 통로 (drain passage) 에 의해 크랭크실에 연결되고, 상기 배출 통로의 일부가 압축기가 설치된 때에 복수의 볼트 구멍들의 최하부에 위치되는 볼트 구멍으로서 역할한다.

Description

가변 용량형 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRRESSOR}

본 발명은 용량 제어 밸브를 구비한 가변 용량형 압축기에 관한 것이다.

가변 용량형 압축기가 오랜 시간 동안 정지되어 있는 때, 압축기 내의 냉매가 액화되고, 액체 냉매가 크랭크실 및 흡입실과 같은 공간에 저장된다. 이 경우, 크랭크실 내의 압력이 높고, 따라서 크랭크실 내에 배치되어 있는 사판 (swash plate) 의 경사가 최소이다. 압축기의 기동 시에 크랭크실 내의 압력이 높은 레벨에서 유지되고 크랭크실 내에 액체 냉매가 존재하지 않을 때까지 사판의 경사가 최대로 되지 않으므로, 희망하는 냉각 성능이 신속하게 획득되지 않는다.

그러한 가변 용량형 압축기에는, 압축기가 작동되는 동안에 압축기의 용량을 제어하기 위해서, 액체 냉매를 크랭크실로부터 흡입실 내로 배출하는데 기여하는 고정 단면적의 유동 제한기를 내부에 갖는 추기 통로가 제공된다. 그러나, 압축기의 기동 시에 추기 통로를 통해 크랭크실 내의 액체 냉매를 배출하는데 오랜 시간이 걸리고, 따라서 희망하는 냉각 성능이 신속하게 획득되지 않는다.

예컨대, 일본 공개특허공보 제2009-103074호에는, 압축기의 기동 직후에 제어실 (크랭크실) 로부터 액체 냉매를 신속하게 배출하여 용량을 증가시키는데 걸리는 시간을 단축할 수 있는 용량 제어 밸브를 갖는 그러한 가변 용량형 압축기가 개시되어 있다. 압축기가 오랜 시간 동안 정지되어 있는 때, 액체 냉매가 제어실에 저장된다. 제어실에 저장된 액체 냉매가 용량 제어 밸브의 압력-감지 챔버에 유입되어 이 챔버를 충전하면, 압력-감지 챔버 내에 배치된 벨로즈 (bellows) 가 액체 냉매의 압력에 의해 벨로즈 내에 배치된 스프링의 탄성지지력에 대항하여 수축된다.

그 결과, 벨로즈에 연결된 압력 수용 부재가 용량 제어 밸브의 제 2 밸브 부재로부터 멀어지도록 이동하게 된다. 제어실 내에 존재하는 액체 냉매는, 제어실의 중심 축선에 인접한 위치에서 제어실에 대해 개방되어 있는 배출 통로 (drain passage) 내로 유입된 후, 압력-감지 챔버, 축내 (in-shaft) 통로, 간극 통로, 용량 제어 밸브의 오목 공간부와 밸브 챔버 및 통로를 통해 흡입실 내로 배출된다. 토출실 내에 존재하는 냉매가 제어실 내로 유입하는 것이 방지되므로, 액체 냉매에 의해 방해됨이 없이 제어실 내의 압력이 신속하게 낮아지고 사판의 경사가 최소로부터 최대로 신속하게 변화하고, 따라서 희망하는 냉각 성능이 압축기의 기동 후에 신속하게 획득된다.

상기 공보 제2009-103074호에 개시된 구조는 반드시 제어실 내의 액체 냉매를 배출하는데 걸리는 시간을 충분히 단축하는 것은 아니다. 이는 액체 냉매를 배출하기 위해서 제어실과 용량 제어 밸브를 연결하는 배출 통로가 제어실의 중심 축선에 인접한 또는 압축기의 회전축에 인접한 위치에 위치되기 때문이다. 예컨대, 차량에 설치된 압축기가 기동하게 되면, 배출 통로보다 위의 레벨을 갖는 저장된 액체 냉매는 흡입실을 향해 배출 통로를 통해 신속하게 배출되지만, 배출 통로와 제어실의 저부 사이의 레벨을 갖는 저장된 액체 냉매는 액체 냉매가 증발될 때까지 배출 통로를 통해 배출되지 않는다. 따라서, 액체 냉매를 완전히 배출하는데 오랜 시간이 걸리고, 희망하는 냉각 성능이 반드시 압축기의 기동 후에 신속하게 획득되는 것은 아니다.

본 발명은, 가변 용량형 압축기의 기동시에 크랭크실 내의 액체 냉매를 배출하는데 걸리는 시간을 단축하는데 도움을 주는 구조의 가변 용량형 압축기를 제공하려는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 가변 용량형 압축기는 경사가 가변적인 사판, 하우징 및 용량 제어 밸브를 포함한다. 상기 하우징은 상기 사판이 배치되는 크랭크실, 토출실, 흡입실, 및 실린더 보어를 내부에 구비한다. 상기 하우징은 복수의 볼트 구멍들을 갖고, 상기 복수의 볼트 구멍들을 통해 삽입되는 복수의 볼트들에 의해 함께 체결되는 개별 부재들에 의해 형성된다. 상기 용량 제어 밸브는, 상기 크랭크실과 상기 토출실을 연결하도록 이동가능한 제 1 밸브 부재를 갖는다. 상기 용량 제어 밸브는 상기 제 1 밸브 부재의 위치를 제어하여 상기 압축기의 용량을 변경한다. 상기 용량 제어 밸브는 밸브 챔버 및 상기 밸브 챔버에서 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는데 기여하는 제 2 밸브 부재를 갖는다. 상기 밸브 챔버는 배출 통로에 의해 상기 크랭크실에 연결된다. 상기 배출 통로의 일부는 상기 압축기가 설치된 때에 상기 복수의 볼트 구멍들의 최하부에 위치되는 볼트 구멍으로서 역할한다.

본 발명의 다른 양태 및 이점은, 본 발명의 원리를 예로써 보여주는 첨부 도면과 함께 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 가변 용량형 압축기의 종단면도이다.
도 2 는 도 1 의 압축기의 용량 제어 밸브의 종단면도이다.
도 3 은 도 2 와 유사하지만, 압축기의 기동 직후의 용량 제어 밸브의 작동을 설명하는 도면이다.
도 4 는 도 2 와 유사하지만, 압축기의 기동 후의 용량 제어 밸브의 작동을 설명하는 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 가변 용량형 압축기의 종단면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 제 3 실시형태의 가변 용량형 압축기의 부분 단면도로서, 압축기의 밸브 플레이트 조립체 및 관련 부품을 보여준다.
도 7 은 도 6 의 밸브 플레이트 조립체의 밸브 포트 플레이트의 평면도이다.

이하에서, 도 1 ~ 도 4 를 참조하여 본 발명에 따른 가변 용량형 압축기의 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 을 참조하면, 가변 용량형 압축기 (1) 는 무클러치 (clutchless) 타입으로 차량에 탑재되기 위한 것이다. 도 1 에서 보았을 때 압축기의 좌측 및 우측이 압축기의 전방측 및 후방측에 각각 해당하고, 도 1 에서 보았을 때 압축기의 상측 및 하측이 압축기의 상측 및 하측에 해당한다는 것에 유의한다. 압축기 (1) 는 3 개의 개별 부재, 즉 실린더 블록 (2), 실린더 블록 (2) 의 전방 단부에 연결된 프론트 하우징 (3), 및 밸브 플레이트 조립체 (5) 를 통해 실린더 블록 (2) 의 후방 단부에 연결된 리어 하우징 (4) 에 의해 형성되는 하우징을 갖는다. 프론트 하우징 (3), 실린더 블록 (2), 밸브 플레이트 조립체 (5) 및 리어 하우징 (4) 은 압축기 (1) 의 하우징에 형성된 복수의 둥근 볼트 구멍 (63) (단 1 개만 도시됨) 을 통해 삽입되는 복수의 볼트 (6) (도 1 에 단 1 개만 도시됨) 에 의해 함께 체결된다. 볼트 구멍 (63) 은 프론트 하우징 (3), 실린더 블록 (2) 및 밸브 플레이트 조립체 (5) 를 통해 리어 하우징 (4) 까지 연장된다.

밸브 플레이트 조립체 (5) 는, 기재하는 순서대로 적층된 실린더 블록 (2) 으로부터 흡입-밸브 플레이트 (7), 밸브-포트 플레이트 (8), 토출-밸브 플레이트 (9) 및 리테이너 플레이트 (10) 로 구성된다. 볼트 (6) 는, 프론트 하우징 (3) 의 둘레방향으로 배치되고, 프론트 하우징 (3) 으로부터 실린더 블록 (2) 및 밸브 플레이트 조립체 (5) 를 통해 삽입되어, 리어 하우징 (4) 에 나사결합된다.

프론트 하우징 (3) 내에는, 크랭크실 (11) 이 형성된다. 프론트 하우징 (3) 및 실린더 블록 (2) 에는, 회전축 (12) 을 회전가능하게 지지하는 레이디얼 베어링 (13, l4) 이 구비된다. 회전축 (12) 의 전방 단부는 프론트 하우징 (3) 밖으로 돌출하여, 차량의 엔진 (도시 생략) 또는 외부 동력원으로부터 동력 (power) 을 받는다.

압축기 (1) 는 회전축 (12) 에 고정된 지지체 (15), 및 축선방향으로 미끄러질 수 있도록 회전축 (12) 에 장착된 사판 (16) 을 더 갖는다. 사판 (16) 에는, 지지체 (15) 에 형성된 안내 구멍 (17) 에 미끄러짐 가능하게 끼워 맞춰지는 가이드 핀 (18) 이 제공된다. 안내 구멍 (17) 과 가이드 핀 (18) 은 서로 협력작동하여, 사판 (16) 을 회전축 (12) 의 축선에 대해 기울어질 수 있도록 그리고 또한 회전축 (12) 과 함께 회전할 수 있도록 한다.

사판 (16) 의 중심부가 지지체 (15) 쪽으로 이동함에 따라, 사판 (16) 의 경사가 증가한다. 사판 (16) 의 최대 경사는, 사판 (16) 의 지지체 (15) 와의 접촉에 의해 규정된다. 도 1 에서, 사판 (16) 의 최대 경사는 점선으로 도시되어 있고, 사판 (16) 의 최소 경사는 실선으로 도시되어 있다. 최소 경사에 있는 사판 (16) 이 0°보다 약간 더 큰 각도에 있도록 배치된다.

실린더 블록 (2) 에는, 피스톤 (20) (단 1 개만 도시됨) 이 수용되는 복수의 실린더 보어 (19) (단 1 개만 도시됨) 가 형성된다. 사판 (16) 의 회전 운동은 한 쌍의 슈 (21) 를 통해 피스톤 (20) 으로 전달되어서, 피스톤 (20) 은 실린더 보어 (19) 내에서 왕복 운동한다.

리어 하우징 (4) 내에는, 흡입실 (22) 및 토출실 (23) 이 형성된다. 흡입실 (22) 은 고정 단면적의 유동 제한기를 갖는 냉매 추기 통로 (24) 를 통해 크랭크실 (11) 과 연통한다. 추기 통로 (24) 는 회전축 (12) 에 인접한 위치에서 실린더 블록 (2) 및 밸브 플레이트 조립체 (5) 를 관통하여 연장된다.

밸브 플레이트 조립체 (5) 는 밸브-포트 플레이트 (8), 토출-밸브 플레이트 (9) 및 리테이너 플레이트 (l0) 를 통해 형성되는 냉매 흡입 포트 (25) 를 갖고, 밸프-포트 플레이트 (8) 및 흡입-포트 플레이트 (7) 를 통해 형성되는 냉매 토출 포트 (26) 를 또한 갖는다. 흡입-포트 플레이트 (7) 에는 흡입 밸브 (도시 생략) 가 형성되고, 토출-밸브 플레이트 (9) 에는 토출 밸브 (도시 생략) 가 형성된다. 리테이너 플레이트 (10) 에는, 리테이너 (27) (단 1 개만 도시됨) 가 형성된다.

피스톤 (20) 이 도 1 에서 좌측으로 이동하면, 흡입실 (22) 내에 존재하는 냉매는, 흡입 포트 (25) 를 통해 흡입 밸브를 밀어 개방하면서 실린더 보어 (19) 내로 유입하게 된다. 실린더 보어 (19) 내의 가스 냉매는 피스톤 (20) 이 도 1 에서 우측으로 이동하면 압축되고, 그리고 나서 토출 포트 (26) 를 통해 토출 밸브를 밀어 개방하면서 토출실 (23) 내로 토출된다. 토출 밸브는, 리테이너 플레이트 (10) 의 리테이너 (27) 와 접촉하게 되어서, 토출 밸브의 개도 (opening) 가 제한된다.

리어 하우징 (4) 에는 흡입 통로 (28) 및 토출 통로 (29) 가 형성되고, 흡입 통로를 통해, 외부 냉매 회로 (도시 생략) 로부터 흡입실 (22) 로 냉매가 도입되고, 토출 통로를 통해, 토출실 (23) 로부터 외부 냉매 회로로 냉매가 토출된다. 토출 통로 (29) 에는 체크 밸브 (30) 가 제공되고, 체크 밸브는, 개방된 때에는, 토출실 (23) 내의 냉매가 외부 냉매 회로 내로 유동할 수 있게 하고, 폐쇄된 때에는, 토출실 (23) 내의 냉매가 외부 냉매 회로 내로 유동하는 것을 막는다.

압축기 (1) 는 리어 하우징 (4) 에 장착된 전자기 용량 제어 밸브 (31) 를 더 갖는다. 도 2 를 참조하면, 용량 제어 밸브 (31) 는, 제 2 밸브 챔버 (32) 및 제 1 밸브 챔버 (33) 를 내부에 형성하는 원통형 밸브 하우징 (34), 밸브 하우징 (34) 의 일 단부를 폐쇄하는 커버 (35), 및 솔레노이드 (36) 를 내부에 수용하고 밸브 하우징 (34) 과 일체화된 솔레노이드 하우징 (37) 을 갖는다. 솔레노이드 (36) 는 고정 코어 (38), 가동 코어 (40) 및 코일 (39) 을 포함한다. 고정 코어 (38) 와 가동 코어 (40) 사이에 스프링 (41) 이 배치되고, 가동 코어 (40) 는 스프링 (41) 에 의해 고정 코어 (38) 로부터 멀어지도록 탄성지지된다. 고정 코어 (38) 는 코일 (39) 에 전류가 공급되는 때에 가동 코어 (40) 를 끌어당긴다. 가동 코어 (40) 에 로드 (rod; 42) 가 고정된다. 제 2 밸브 챔버 (32) 가 본 발명의 밸브 챔버에 해당한다.

제 2 밸브 챔버 (32) 및 제 1 밸브 챔버 (33) 는 밸브 하우징 (34) 내에 제공된 격벽 (43) 에 의해 분리된다. 격벽 (43) 에는, 제 1 밸브 챔버 (33) 와 연통하는 원형 구멍 (44), 및 제 2 밸브 챔버 (32) 와 연통하고 상기 구멍 (44) 보다 더 작은 직경을 갖는 구멍 (45) 이 형성되어 있다. 밸브 하우징 (34) 은 3 개의 포트, 즉 제 2 밸브 챔버 (32) 를 크랭크실 (11) 에 연결하는 포트 (46), 구멍 (44) 에 연결되고 토출실 (23) 과 연통하는 포트 (47), 및 제 1 밸브 챔버 (33) 를 흡입실 (22) 에 연결하는 포트 (48) 를 갖는다.

로드 (42) 는 제 l 밸브 챔버 (33) 내에서 연장되고, 로드의 일 단부에서, 제 1 밸브 챔버 (33) 를 통해 연장되고 구멍 (44) 에 미끄러짐 가능하게 끼워 맞춰지는 제 1 원통형 부재 (49) 에 연결된다. 제 1 원통형 부재 (49) 는, 로드 (42) 의 반대측에 있는 그의 단부에서, 구멍 (45) 을 통해 제 2 밸브 챔버 (32) 내로 연장되는 제 2 원통형 부재 (50) 에 연결된다. 로드 (42), 제 1 원통형 부재 (49) 및 제 2 원통형 부재 (50) 는, 코일 (39) 에 전류가 공급되거나 공급되지 않는 때에 함께 이동하게 된다. 제 1 원통형 부재 (49) 에 연결된 로드 (42) 의 단부에는 슬릿이 형성되고, 이 슬릿은, 제 1 및 제 2 원통형 부재 (49, 50) 내에 형성된 축내 통로 (52) 와 제 1 밸브 챔버 (33) 를 연결하기 위한 통로 (51) 로서 역할한다.

제 1 원통형 부재 (49) 의 하단에는, 고정 코어 (38) 의 상면에 형성된 밸브 시트 (53) 와 접촉하도록 이동할 수 있는 환형의 제 3 밸브 부재 (54) 가 형성된다. 로드 (42) 의 수직방향 운동은 제 3 밸브 부재 (54) 를 밸브 시트 (53) 와 접촉하도록 그리고 밸브 시트 (53) 로부터 멀어지도록 이동시켜서, 제 1 밸브 챔버 (33) 는 축내 통로 (52) 와 연결 및 연결해제된다. 제 1 원통형 부재 (49) 는 그의 상단부에, 구멍 (44) 과 구멍 (45) 사이의 단차부로서 형성된 밸브 시트 (55) 와 접촉하도록 이동가능한 제 l 밸브 부재 (56) 를 갖는다. 로드 (42) 의 수직방향 운동은 제 1 밸브 부재 (56) 를 밸브 시트 (55) 와 접촉하도록 그리고 밸브 시트 (55) 로부터 멀어지도록 이동시켜서, 제 2 밸브 챔버 (32) 는 포트 (47) 를 통해 토출실 (23) 과 연결 및 연결해제된다. 용량 제어 밸브 (31) 는, 크랭크실 (11) 과 토출실 (23) 사이의 냉매 통로에 배치된 제 1 밸브 부재 (56) 의 위치를 제어하여, 압축기 (1) 의 용량을 변경한다.

제 2 밸브 챔버 (32) 내에는, 커버 (35) 에 일 단부가 연결되는 벨로즈 (57), 벨로즈 (57) 의 타 단부에 연결된 압력 수용 디스크 (58), 및 벨로즈 (57) 를 신장시키도록 압력 수용 디스크 (58) 를 탄성지지하기 위해 벨로즈 (57) 내에 배치되는 스프링 (59) 이 제공된다. 벨로즈 (57) 의 내부는 진공이고, 2 개의 스토퍼 (60, 61) 가 서로 대향하도록 배치된다. 스토퍼 (60) 는 커버 (35) 에 고정된다. 스토퍼 (61) 는 압력 수용 디스크 (58) 에 고정되고, 스토퍼 (60) 로부터 미리 결정된 거리만큼 이격되어 있다. 스토퍼 (60, 61) 는 벨로즈 (57) 의 수축된 길이를 규정한다.

제 2 밸브 챔버 (32) 내로 돌출한 제 2 원통형 부재 (50) 의 상단부는, 비교적 더 큰 직경을 갖고 밸브 시트로서 압력 수용 디스크 (58) 의 하측 표면과 접촉하도록 이동가능한 제 2 밸브 부재 (62) 를 형성한다. 제 1 밸브 부재 (56) 가 밸브 시트 (55) 와 접촉하고 제 3 밸브 부재 (54) 가 밸브 시트 (53) 로부터 떨어져 있는 상태에서, 축내 통로 (52) 내의 압력이 스프링 (59) 의 스프링 힘을 초과하는 때, 압력 수용 디스크 (58) 가 제 2 밸브 부재 (62) 로부터 들어올려지고, 따라서 제 2 밸브 챔버 (32) 가 제 1 밸브 챔버 (33) 에 연결된다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 크랭크실 (11) 을 용량 제어 밸브 (31) (도 2 참조) 의 제 2 밸브 챔버 (32) 의 포트 (46) 에 연결하는 배출 통로 (64) 가 제공된다. 배출 통로 (64) 는 복수의 볼트 구멍 (63) 의 최하부에 그리고 또한 압축기 (1) 가 제 위치에 설치된 때에 압축기 (1) 의 저부에 인접한 위치에 위치되는 볼트 구멍 (63) 으로서 역할한다. 구체적으로, 배출 통로 (64) 는 제 1 연통로 (78) 및 제 2 연통로 (65) 를 포함한다. 제 1 연통로 (78) 는 볼트 구멍 (63) 이 형성되는 위치에 형성되고, 볼트 구멍 (63) 보다 더 큰 직경을 갖는다. 제 1 연통로는 크랭크실 (11) 의 저부에 있는 일 단부에서 크랭크실 (11) 에 대해 개방된다. 제 1 연통로 (78) 의 타 단부는 밸브 플레이트 조립체 (5) 를 통해 리어 하우징 (4) 내로 연장된다.

볼트 (6) 는 제 1 연통로 (78) 를 통해 삽입되어 리어 하우징 (4) 에 나사결합된다. 제 1 연통로 (78) 의 타 단부는 배출 통로 (64) 의 일부로서 리어 하우징 (4) 에 형성된 제 2 연통로 (65) 에 연결된다. 제 2 연통로 (65) 는 용량 제어 밸브 (31) 의 포트 (46) 에 연결되어서, 크랭크실 (11) 과 제 2 밸브 챔버 (32) 가 연결된다. 배출 통로 (64) 의 단면은 볼트 구멍 (63) 과 같이 원형을 가질 필요는 없고, 타원형 또는 삼각형 등의 다각형을 가질 수도 있다. 배출 통로 (64) 의 단면은 가능한 한 큰 것이 바람직하다.

토출실 (23) 은 리어 하우징 (4) 에 형성된 연통로 (66) 에 의해 용량 제어 밸브 (31) 의 포트 (47) 에 연결된다. 흡입실 (22) 은 리어 하우징 (4) 에 형성된 연통로 (67) 에 의해 용량 제어 밸브 (31) 의 포트 (48) 에 연결된다.

차량의 엔진이 작동하고 있는 동안에 가변 용량형 압축기 (1) 가 최소 용량으로 운전되는 때, 벨로즈 (57) 에 배치된 스프링 (59) 의 스프링 힘은, 제 3 밸브 부재 (54) 를 밸브 시트 (53) 와 접촉하게 그리고 폐쇄 상태가 되게 하고, 제 1 밸브 부재 (56) 를 밸브 시트 (55) 로부터 떨어져 있게 그리고 개방 상태가 되게 한다. 이 경우에, 포트 (47) 가 제 2 밸브 챔버 (32) 에 연결되어 있으므로, 토출실 (23) 의 냉매가 크랭크실 (11) 에 공급되어서, 사판 (16) 의 경사가 최소로 된다. 사판 (16) 이 최소 경사에 있는 때, 냉매의 토출 압력이 낮고, 체크 밸브 (30) 가 닫혀서, 외부 냉매 회로를 통한 냉매의 순환이 정지되고, 압축기 (1) 의 냉각 작동이 수행되지 않는다.

압축기 (1) 가 정지되는 때, 스프링 (41, 59) 의 스프링 힘은 로드 (42) 를 아래쪽으로 이동시켜서, 제 3 밸브 부재 (54) 가 폐쇄 위치에 있게 되고, 제 1 밸브 부재 (56) 가 개방 위치에 있게 된다. 압축기 (1) 가 오랜 시간 정지되어 있는 때, 압축기 (1) 내에 존재하는 냉매가 액화되고, 다량의 액체 냉매 (F) 가 크랭크실 (11) 에 그리고 또한 용량 제어 밸브 (31) 의 제 2 밸브 챔버 (32) 및 제 1 밸브 챔버 (33) 에 저장된다. 이 경우, 벨로즈 (57) 가 제 2 밸브 챔버 (32) 내의 수압 (hydraulic pressure) 에 의해 스프링 (59) 의 스프링 힘에 대항하여 수축되고, 제 2 밸브 챔버 (32) 에 저장된 다량의 액체 냉매는 축내 통로 (52) 및 통로 (51) 를 통해 흡입실 (22) 내로 유동하여 그 안에 저장된다.

다량의 액체 냉매가 크랭크실 (11) 에 저장된 상태로 압축기 (1) 의 냉각 운전이 개시되면, 도 3 에 도시된 바와 같이, 코일 (39) 에 동력이 공급되어서, 가동 코어 (40) 가 고정 코어 (38) 쪽으로 끌어 당겨지고, 로드 (42) 가 수직방향으로 이동되며, 그 결과, 제 3 밸브 부재 (54) 가 개방 위치로 되고, 제 1 밸브 부재 (56) 가 폐쇄 위치로 된다. 용량 제어 밸브 (31) 의 제 l 밸브 부재 챔버 (33) 를 충전하는 액체 냉매 (F) 는 제 3 밸브 부재 (54) 및 통로 (51) 를 통해 축내 통로 (52) 내로 유동하게 된다. 축내 통로 (52) 를 충전하는 액체 냉매 (F) 의 압력은 압력 수용 디스크 (58) 를 스프링 (59) 의 스프링 힘에 대항하여 들어올려서, 제 2 밸브 부재 (62) 가 개방되게 된다.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 압축기 (1) 의 작동이 계속됨에 따라, 용량 제어 밸브 (31) 내의 액체 냉매는, 제 2 밸브 부재 챔버 (32), 축내 통로 (52), 제 1 밸브 부재 챔버 (33), 포트 (48) 및 연통로 (67) 를 통해 흡입실 (22) 내로 배출된다. 동시에, 크랭크실 (11) 내의 액체 냉매가, 배출 통로 (64) 의 제 1 및 제 2 연통로 (78, 65), 포트 (46), 제 2 밸브 부재 챔버 (32), 축내 통로 (52), 제 1 밸브 부재 챔버 (33), 포트 (48) 및 연통로 (67) 를 통해 흡입실 (22) 내로 원활하게 배출된다.

본 실시형태에서, 크랭크실 (11) 로 개방되는 배출 통로 (64) 는, 압축기 (1) 의 저부에 인접한 위치에 위치되는 볼트 구멍 (63) 으로서 역할하고, 이로써 크랭크실 (11) 의 저부에 존재하는 액체 냉매를 신속하게 배출할 수 있다. 압축기 (1) 의 작동 개시로부터 액체 냉매를 완전히 배출하는데 걸리는 시간이 단축되므로, 크랭크실 (11) 내의 압력이 신속하게 저하되고, 그러므로 사판 (16) 의 경사를 최소로부터 최대로 신속하게 변경되고, 그 결과, 희망하는 냉각 성능이 압축기 (1) 의 기동 후에 신속하게 획득된다.

압축기 (1) 의 기동 후의 냉각 동안에, 흡입실 (22) 의 압력이 제 2 밸브 부재 (62) 를 개방할 정도로 충분히 높은 레벨까지 증가하지 않고, 크랭크실 (11) 은 용량 제어 밸브 (31) 를 통해 흡입실 (22) 에 연결되는 것이 방지된다. 따라서, 크랭크실 (11) 의 저부에 인접한 위치에 위치된 배출 통로 (64) 를 갖는 압축기 (1) 에서, 크랭크실 (11) 의 저부에 있는 윤활유가 배출 통로 (64) 를 통해 유출되는 것이 방지된다.

도 5 는 본 발명에 따른 가변 용량형 압축기의 제 2 실시형태를 보여준다. 상기 도면에서, 제 1 및 제 2 실시형태에서 공통되는 요소 또는 부품에 동일한 도면부호를 사용하고, 제 2 실시형태의 그러한 요소 또는 부품의 설명은 생략한다. 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태의 배출 통로 (64) 에 병렬로 연장되는 제 2 배출 통로 (68) 가 제공된다는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다. 제 2 배출 통로 (68) 는, 압축기 (1) 가 제 위치에 설치되는 때의 가변 용량형 압축기 (1) 의 저부에 인접한 위치에 위치되는 배출 통로 (64) 위의 위치에, 실린더 블록 (2) 에 형성된다. 배출 통로 (68) 의 일 단부는 크랭크실 (11) 에 대해 개방된다. 배출 통로 (68) 의 타 단부는 밸브 플레이트 조립체 (5) 를 통해 연장되고, 리어 하우징 (4) 에 형성한 연통로 (69) 를 통해 용량 제어 밸브 (31) 의 포트 (46) 에 연결된다.

제 2 실시형태에서는, 압축기 (1) 가 오랜 정지 후에 기동하게 되면, 크랭크실 (11) 내에 저장된 다량의 액체 냉매 (F) 는, 배출 통로들 (64, 68) 쌍방을 통해 흡입실 (22) 쪽으로 배출되고, 이는 액체 냉매 (F) 를 배출하는데 걸리는 시간을 단축시킨다. 액체 냉매 (F) 의 레벨이 크랭크실 (11) 내의 배출 통로 (68) 의 개구까지 낮아지면, 잔류 액체 냉매 (F) 는 배출 통로 (64) 를 통해 흡입실 (22) 쪽으로 신속하게 배출된다.

도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 가변 용량형 압축기의 제 3 실시형태를 보여준다. 상기 도면들에서, 제 1 및 제 3 실시형태에서 공통되는 요소 또는 부품에 동일한 도면부호를 사용하고, 제 3 실시형태의 그러한 요소 또는 부품의 설명은 생략한다. 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태의 배출 통로 (64) 로부터 연장되는 배출 홈 (70) 이 제공된다는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다. 배출 홈 (70) 은, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 밸브-포트 플레이트 (8) 의 전방 표면에 형성된 반경방향으로 연장되는 홈에 의해 제공된다. 배출 홈 (70) 의 일 단부는 배출 통로 (64) 에 연결된다. 배출 홈 (70) 은 밸브-포트 플레이트 (8) 의 중심을 향해 반경방향으로 연장되고, 배출 홈의 타 단부에서, 흡입-밸브 플레이트 (7) 의 중앙부에 형성된, 비교적 더 큰 직경을 갖는 구멍 (71) (도 6 참조) 에 연결된다. 밸브-포트 플레이트 (8) 와 흡입-밸브 플레이트 (7) 가 함께 적층된 밸브 플레이트 조립체 (5) 에서, 배출 홈 (70) 및 흡입-밸브 플레이트 (7) 의 후방 표면은 협력작동하여, 그들 사이에, 배출 통로 (64) 와 흡입-밸브 플레이트 (7) 의 구멍 (71) 을 연결하는 통로를 형성한다.

도 6 에 나타낸 바와 같이, 회전축 (12) 은 내부에 제 3 연통로 (73) 를 갖고, 회전축의 후단부에는, 흡입-밸브 플레이트 (7) 의 구멍 (71) 에 마주하는 확장 개구 (flared opening) 를 갖는 확장부 (flared portion; 72) 가 형성된다. 제 3 연통로 (73) 의 일 단부는 크랭크실 (11) 에 연결된다. 회전축 (12) 의 후단부 주위의 공간이 배출실 (74) 을 형성한다. 배출실 (74) 은 연통로 (75) 를 통해 크랭크실 (11) 에 연결되어서, 배출실 (74) 및 크랭크실 (11) 은 실질적으로 동일한 압력에 있다. 배출실 (74) 은, 구멍 (71) 을 통해 배출 홈 (70) 에 연결되고, 연통로 (76) 를 통해 회전축 (12) 에 형성된 제 3 연통로 (73) 에 또한 연결된다. 밸브 플레이트 조립체 (5) 는, 구멍 (71) 을 통해 배출실 (74) 과 흡입실 (22) 을 연결하기 위해 밸브 플레이트 (8), 토출-밸브 플레이트 (9) 및 리테이너 플레이트 (10) 의 중심부를 통해 형성되는 제 4 연통로 (77) 를 갖는다. 제 4 연통로 (77) 는, 제 3 연통로 (73) 보다 더 작은 직경을 갖고, 고정단면적의 유동 제한기로서 기능한다. 제 3 실시형태에서, 제 3 연통로 (73), 배출실 (74) 및 제 4 연통로 (77) 가 협력작동하여, 크랭크실 (11) 과 흡입실 (22) 을 연결하는 추기 통로를 형성한다.

제 3 실시형태에서, 압축기 (1) 가 오랜 정지 후에 기동하게 되면, 크랭크실 (11) 내에 저장된 다량의 액체 냉매 (F) 는, 배출 통로 (64) 의 제 1 및 제 2 연통로 (78, 65) 를 통해 용량 제어 밸브 (31) 의 제 2 밸브 챔버 (32) 내로 배출된다. 배출 통로 (64) 가 배출 홈 (70) 에 연결되어 있으므로, 배출 통로 (64) 에서 유동하는 액체 냉매 (F) 의 일부가 배출 통로 (64) 로부터 배출 홈 (70) 내로 유동하게 된다. 배출 홈 (70) 에서 유동하는 액체 냉매 (F) 의 일부가, 구멍 (71) 및 제 4 연통로 (77) 를 통해 유동하여 흡입실 (22) 내로 직접 배출된다. 배출 홈 (70) 에서 유동하는 액체 냉매 (F) 의 나머지는 구멍 (71) 을 통과하여 추기 통로의 배출실 (74) 내로 유동하게 된다. 배출실 (74) 의 액체 냉매 (F) 는 연통로 (76) 를 통해 제 3 연통로 (73) 내로 유동한 후, 구멍 (71) 및 제 4 연통로 (77) 를 통해 흡입실 (22) 내로 직접 배출된다. 따라서, 크랭크실 (11) 내에 저장된 액체 냉매 (F) 는, 2 개의 상이한 유동 경로, 즉 용량 제어 밸브 (31) 및 배출 홈 (70) 을 통해 흡입실 (22) 내로 배출되고, 이는 액체 냉매를 완전히 배출하는데 걸리는 시간을 단축시키는데 도움을 주므로, 압축기 (1) 의 희망하는 냉각 성능이 신속하게 획득된다.

본 발명은 상기한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이하에서 예시하는 것처럼 다양한 방식으로 변경될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

(1) 제 1 ~ 제 3 실시형태에서 배출 통로 (64) 를 통해 삽입된 볼트 (6) 는 압축기 (1) 가 차량의 제 위치에 설치된 때에 있어서 압축기 (1) 의 최하부 위치에 위치되도록 의도되지만, 6 과 같은 볼트는 반드시 압축기의 최하부 위치에 위치될 필요는 없다. 압축기의 최하부 위치에 가장 가까이 위치되는 63 과 같은 볼트 구멍이 64 와 같은 배출 통로로서 사용될 수도 있다.

(2) 용량 제어 밸브는 반드시 전술한 것과 같은 구조를 가질 필요는 없고, 다양한 구조, 예컨대 일본 공개특허공보 제2005-307817호 및 제2006-118462호에 개시된 것과 같은 구조를 가질 수도 있다.

Claims

가변 용량형 압축기로서,
경사가 가변적인 사판;
상기 사판이 배치되는 크랭크실, 토출실, 흡입실, 및 실린더 보어를 내부에 구비하는 하우징으로서, 상기 하우징은 복수의 볼트 구멍들을 갖고, 상기 복수의 볼트 구멍들을 통해 삽입되는 복수의 볼트들에 의해 함께 체결되는 개별 부재들에 의해 형성되는, 상기 하우징; 및
상기 크랭크실과 상기 토출실을 연결하도록 이동가능한 제 1 밸브 부재를 갖는 용량 제어 밸브로서, 상기 용량 제어 밸브는 상기 제 1 밸브 부재의 위치를 제어하여 상기 압축기의 용량을 변경하고, 상기 용량 제어 밸브는 밸브 챔버 및 상기 밸브 챔버에서 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는데 기여하는 제 2 밸브 부재를 갖고, 상기 밸브 챔버는 배출 통로 (drain passage) 에 의해 상기 크랭크실에 연결되는, 상기 용량 제어 밸브
를 포함하고,
상기 배출 통로의 일부는 상기 압축기가 설치된 때에 상기 복수의 볼트 구멍들의 최하부에 위치되는 볼트 구멍으로서 역할하는, 가변 용량형 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 토출실 및 상기 흡입실을 내부에 형성하는 리어 하우징을 포함하고,
상기 배출 통로는, 상기 크랭크실에 대해 개방되고 상기 리어 하우징까지 연장되는 제 1 연통로, 및 상기 리어 하우징에 형성되고 상기 제 1 연통로를 상기 밸브 챔버에 연결하는 제 2 연통로를 포함하는, 가변 용량형 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 크랭크실과 상기 밸브 챔버는, 상기 압축기가 설치된 때에 상기 배출 통로보다 위에 배치되는 추가적인 배출 통로에 의해 연결되는, 가변 용량형 압축기.
제 2 항에 있어서,
상기 실린더 보어와 상기 리어 하우징 사이에 배치된 밸브 플레이트 조립체; 및
상기 사판과 함께 회전하는 회전축
을 더 포함하고,
상기 회전축은 내부에 제 3 연통로를 구비하고,
상기 제 3 연통로는, 상기 회전축의 단부 주위에 형성되고 상기 크랭크실에 연결되는 배출실에 연결되고,
상기 배출실은 상기 밸브 플레이트 조립체에 형성되는 제 4 연통로에 의해 상기 흡입실에 연결되고,
상기 제 3 연통로는 상기 배출실 및 상기 제 4 연통로와 협력작동하여, 상기 크랭크실과 상기 흡입실을 연결하는 추기 통로를 형성하고,
상기 밸브 플레이트 조립체는 함께 적층되는 밸브-포트 플레이트 및 흡입-밸브 플레이트를 포함하고,
상기 밸브-포트 플레이트에는, 상기 배출 통로 및 상기 배출실에 연결되는 배출 홈이 형성되고,
상기 밸브-포트 플레이트의 상기 배출 홈 및 상기 흡입-밸브 플레이트는 협력작동하여 그들 사이에 통로를 형성하고,
상기 배출 통로에서 유동하는 액체 냉매의 일부가 상기 배출 홈 및 상기 추기 통로를 통해 상기 흡입실 내로 배출되는, 가변 용량형 압축기.