KR20060048898A - Variable capacity gas compressor - Google Patents
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Abstract
용량 가변형 기체 압축기에 있어서, 압축 행정의 기체의 일부를 선택적으로 유출시킴에 있어 그 유출량을 원하는 양으로 정밀도 있게 합치시킨다.In a variable displacement gas compressor, the outflow amount is precisely matched to the desired amount in the selective outflow of a part of the gas in the compression stroke.
실린더(40)의 내부(압축실(48(C))에 대하여 개구한 바이패스홀 개구부(71)로부터 스풀 밸브(80)(바이패스 밸브)의 철(凸)부(81)가 물러남으로써 체적 효율을 변화시키는 압축기(100)(용량 가변형 기체 압축기)에 있어서, 철(凸)부(81)가 바이패스홀 개구부(71)로부터 밸브 수용실(72)로 물러난 스풀 밸브 개방 위치는, 철(凸)부(81)의 선단면(82)과 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a) 사이의 거리(h)와 철(凸)부(81)의 둘레 길이의 곱에 의해 산출되는 유로 면적(S2)이 바이패스홀 개구부(71)의 개구 면적(S1)에 대하여 2배 이상이 되도록 설정되어 있다. As the iron portion 81 of the spool valve 80 (bypass valve) withdraws from the bypass hole opening 71 opened to the inside of the cylinder 40 (the compression chamber 48 (C)), the volume is reduced. In the compressor 100 (capacity variable type gas compressor) which changes efficiency, the spool valve opening position where the iron portion 81 withdraws from the bypass hole opening 71 to the valve accommodation chamber 72 is iron. (I) Calculated by the product of the distance h between the front end face 82 of the part 81 and the inner wall surface 72a of the valve accommodation chamber 72 and the circumferential length of the iron part 81; The flow path area S2 is set to be at least twice the opening area S1 of the bypass hole opening 71.
용량가변형, 기체 압축기, 베인 로터리, 개구, 바이패스홀 Variable displacement, gas compressor, vane rotary, opening, bypass hole
Description
도 1은 본 발명에 따른 용량 가변형 기체 압축기의 일실시예인 베인 로터리 형식의 압축기를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a vane rotary type compressor which is one embodiment of a variable displacement gas compressor according to the present invention.
도 2는 도 1에 나타낸 압축기의 A-A선을 따라 자른 단면을 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of the compressor shown in FIG.
도 3은 도 1에 나타낸 압축기의 용량 가변 기구를 설명하는 도면으로서, (a), (b)는 최대 용량 상태, (c), (d)는 용량을 감소시킨 상태를 각각 나타낸다.FIG. 3 is a view for explaining the variable capacity mechanism of the compressor shown in FIG. 1, in which (a) and (b) show a maximum capacity state, and (c) and (d) show a state where the capacity is reduced.
도 4는 개구 면적과 가상면의 면적을 나타내는 모식도.It is a schematic diagram which shows the area of an opening area and an imaginary surface.
도 5는 바이패스홀 개구부에 유입할 때의 유로 면적 및 밸브 수용실에 유입할 때의 유로 면적, 및 개구율을 설명하는 모식도.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a flow path area when flowing into the bypass hole opening portion, a flow path area when entering the valve accommodation chamber, and an opening ratio; FIG.
도 6은 종래의 압축기의 용량 가변 기구를 설명하는 도면으로서, (a), (b)는 최대 용량 상태, (c), (d)는 용량을 감소시킨 상태를 각각 나타낸다.Fig. 6 is a view for explaining a variable capacity mechanism of a conventional compressor, in which (a) and (b) show a maximum capacity state, and (c) and (d) show a state where the capacity is reduced.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 하우징10 housing
11 케이스11 cases
12 프론트 헤드12 front head
13 흡입실13 suction chamber
15 토출실15 discharge chamber
20 프론트 사이드 블록20 front side block
28 단면28 section
30 리어 사이드 블록30 rear side block
40 실린더40 cylinders
48 압축실48 compression chamber
48(C) 압축 행정에 대응한 압축실Compression chamber corresponding to 48 (C) compression stroke
49a 내주면49a inner circumference
50 로우터50 rotor
51 회전축51 axis of rotation
70 바이패스 통로70 bypass passage
71 바이패스홀 개구부71 bypass hole opening
72 밸브 수용실72 valve accommodation room
73 연통부73 Communication Department
80 스풀 밸브(바이패스 밸브)80 Spool Valve (Bypass Valve)
81 철(凸)부81 Iron
82 선단면82 tip
83 외주면83 Outer surface
84 착좌면부84 seating surface
100 압축기(용량 가변형 기체 압축기)100 compressors (capacity variable gas compressors)
G 냉매 가스(기체)G Refrigerant Gas (Gas)
R 냉동기 오일R freezer oil
S1 바이패스홀 개구부의 개구면적Opening area of S1 bypass hole opening
S2 가상면의 면적(유로 면적)Area (Euro Area) of S2 Virtual Surface
본 발명은 용량 가변형 기체 압축기에 관한 것으로, 상세하게는 압축 행정의 기체의 일부를 외부로 유출시키는 바이패스 밸브의 작동의 개량에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable displacement gas compressor, and more particularly, to an improvement in the operation of a bypass valve that outflows a portion of gas in a compression stroke.
종래부터 공기 조화 시스템(이하, '공조 시스템'이라 한다)에는, 냉매 가스를 압축하고 시스템에 냉매 가스를 순환시키기 위한 기체 압축기가 이용되고 있다. 또한 이 기체 압축기에는, 압축한 기체를 외부로 토출함에 있어 그 토출량을 가변할 수 있도록 한 용량 가변형의 것도 있다.BACKGROUND ART Conventionally, a gas compressor for compressing a refrigerant gas and circulating a refrigerant gas in a system has been used in an air conditioning system (hereinafter referred to as an "air conditioning system"). The gas compressor also has a variable displacement type that allows the discharge amount to be varied when discharging the compressed gas to the outside.
예를 들면, 일반적인 베인 로터리 형식의 압축기 본체를 하우징의 내부에 구비한 용량 가변형의 압축기에서는, 압축기 본체는 회전축과 일체적으로 회전하는 로우터와, 로우터 외주면의 바깥쪽을 둘러싸는 단면 윤곽이 대략 타원 형상인 내주면을 갖는 실린더와, 로우터의 외주면으로부터 돌출하며 이 돌출한 선단이 실린더의 내주면에 당접하는, 회전축 둘레로 등각도 간격으로 로우터에 설치된 복수장의 판형상 베인과, 로우터의 양단면측으로부터 각각 이 로우터 및 실린더를 사이에 끼 우도록 배설된 두 개의 사이드 블록(프론트 사이드 블록 및 리어 사이드 블록)을 가지고, 회전축의 회전에 따라, 2개의 사이드 블록, 로우터, 실린더, 및 로우터의 회전 방향으로 서로 전후하는 두 개의 베인에 의해 구획된 압축실의 용적이 증감을 반복함으로써, 압축실에 흡입된 냉매 가스를 압축하여 토출하도록 구성되어 있다.For example, in a variable displacement compressor having a compressor body of a general vane rotary type inside the housing, the compressor body has a rotor that rotates integrally with the rotating shaft, and a cross-sectional contour surrounding the outer side of the rotor outer circumferential surface is substantially elliptical. A cylinder having an inner circumferential surface, and a plurality of plate-shaped vanes provided on the rotor at equal angle intervals around the axis of rotation, which project from the outer circumferential surface of the rotor and abutting the inner circumferential surface of the cylinder, and from both end faces of the rotor, respectively. It has two side blocks (front side block and rear side block) arranged to sandwich the rotor and the cylinder therebetween, and in accordance with the rotation of the rotation axis, the two side blocks, the rotor, the cylinder, and the rotor in the direction of rotation of each other By repeating the increase and decrease of the volume of the compression chamber partitioned by two front and rear vanes, It is configured to discharge the compressed refrigerant gas in the suction chamber.
그리고, 프론트 사이드 블록 중 냉매 가스의 압축 행정에 대응한 압축실을 구성하는 부분에, 이 압축 행정에 대응한 압축실 내부의 냉매 가스를 상대적으로 이 압축실의 내압보다도 저압인 공간으로 유출시키는 바이패스 통로가 형성됨과 동시에 이 바이패스 통로를 개폐하는 스풀 밸브(바이패스 밸브)가 구비되며, 스풀 밸브를 개방함으로써, 압축 행정에 있는 압축실로부터 냉매 가스의 일부를 저압 공간으로 유출시켜 압축실 내의 용량을 감소시키는데, 이 결과 압축실로부터 토출되는 냉매 가스의 양을 변화시키고 있다.Then, the portion of the front side block constituting the compression chamber corresponding to the compression stroke of the refrigerant gas flows the refrigerant gas inside the compression chamber corresponding to the compression stroke into the space relatively lower than the internal pressure of the compression chamber. At the same time as the passage passage is formed, a spool valve (bypass valve) for opening and closing the bypass passage is provided. By opening the spool valve, a portion of the refrigerant gas flows out of the compression chamber in the compression stroke into the low pressure space, The capacity is reduced, which results in varying the amount of refrigerant gas discharged from the compression chamber.
여기에서, 바이패스 통로와 스풀 밸브의 상세 구조를 도 6을 참조하여 설명한다.Here, the detailed structures of the bypass passage and the spool valve will be described with reference to FIG.
먼저, 바이패스 통로(70)는 실린더(40)로 둘러싸인 내부에 위치하며, 프론트 사이드 블록(20)의 단면(28)에서 개구한 바이패스홀 개구부(71)와, 이 바이패스홀 개구부(71)에 연속되며 스풀 밸브(80)가 접동 가능하게 수용된 밸브 수용실(72)과, 밸브 수용실(72)에서 저압 공간인 흡입실(13)로 통하는 연통부(73)로 이루어진다.First, the
밸브 수용실(72)에 수용된 스풀 밸브(80)는 바이패스홀 개구부(71)에 돌입하여 이 바이패스홀 개구부(71)의 둘레면(71a)에 슬라이드 접하는 외주면(83)을 갖는 철(凸)부(81)와, 이 철(凸)부(81)에 인접함과 동시에 외주면(83)에 대하여 거의 직 교하며, 바이패스홀 개구부(71)에 연속한 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a)에 맞닿는 착좌면부(84)를 가지고 있으며, 밸브 수용실(72)을 따라 진퇴 가능하게 되어 있다.The
그리고, 스풀 밸브(80)에 배압이 부하하여 스풀 밸브(80)의 철(凸)부(81)가 바이패스홀 개구부(71)에 돌입한 상태(도 6(a))에서는, 배압에 의해 스풀 밸브(80)의 착좌면부(84)가 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실 내벽면(72a)에 압접하여, 바이패스 통로(70)는 닫힌다.In the state where the back pressure is loaded on the
따라서, 압축 행정에 있는 압축실(48)(이하, 일반적으로 압축실을 가리킬 때는 부호 48을 붙이고, 압축 행정에 대응한 압축실을 가리킬 때에는 부호 48(C)를 붙이기로 한다)로부터 고압의 냉매 가스(G)가 흡입실(13)로 유출되는 일은 없으며, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 바이패스 통로(70)가 형성되어 있지 않은 경우와 같은 타이밍(베인의 회전 각도 위치)으로 압축 행정이 개시된다.Therefore, a high-pressure refrigerant is supplied from the compression chamber 48 (hereinafter, generally referred to as 48 when referring to the compression chamber, and 48 (C) when referring to the compression chamber corresponding to the compression stroke). The gas G does not flow out into the
또한, 스풀 밸브(80)의 착좌면부(84)가 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실 내벽면(72a)에 압접하고 있는 상태(바이패스 통로(70)가 닫혀 있는 상태)에서는, 스풀 밸브(80)의 철(凸)부(81)의 선단면(82)은 프론트 사이드 블록(20)의 단면(28)과 거의 동일하게 되도록 형성되어 있다.In the state where the
한편, 스풀 밸브(80)에 배압이 부하하고 있지 않은 상태에서는, 스풀 밸브(80)는 철(凸)부(81)의 선단면(82)으로 부하하는 압축실(48)의 내압에 의해, 철(凸)부(81)가 바이패스홀 개구부(71)로부터 물러나도록 밸브 수용실(72)의 내부에서 접동한다(도 6(c)).On the other hand, in the state where the back pressure is not loaded on the
이때, 스풀 밸브(80)의 착좌면부(84)는 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수 용실 내벽면(72a)로부터 떨어지고, 또한 철(凸)부(81)는 그 선단면(82)이 밸브 수용실 내벽면(72a)보다도 후퇴하여 바이패스홀 개구부(71)로부터 완전히 물러나 있기 때문에, 압축실(48)로부터 바이패스홀 개구부(71)로 유입한 냉매 가스(G)는 스풀 밸브(80)의 선단면(82)과 밸브 수용실(72) 내벽면(72a) 사이의 틈, 즉 바이패스홀 개구부(71)로부터 물러난 철(凸)부(81)의 외주면(83)의 궤적 중, 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a)보다도 밸브 수용실(72) 내측의 부분에 대응한 원기둥 둘레면 형상의 가상면(면적(S2))을 통과하여 밸브 수용실(72)로 유입한다. 그리고, 냉매 가스(G)는 밸브 수용실(72)로부터 연통부(73)를 지나 흡입실(13)로 유출된다.At this time, the
이 경우, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 베인(58)이 바이패스홀 개구부(71)를 통과할 때까지는, 예를 들면 회전 위치에 기초하여 형식적으로는 압축 행정으로서 규정되는 위치에 있는 압축실(48(C))이라도, 그 내부의 냉매 가스(G)는 바이패스 통로(70)를 지나 흡입실(13)로 계속 유출되기 때문에 실질적으로는 압축 행정은 개시되고 있지 않으며, 베인(58)이 바이패스홀 개구부(71)를 통과한 시점이 실질적인 압축 행정의 개시가 된다.In this case, as shown in Fig. 6 (d), until the
따라서, 바이패스 통로(70)를 여는 것은 압축 행정의 개시 시기를 실질적으로 지연시키게 되어, 압축 개시시의 압축실(48(C))의 용량을 변화시키게 된다.Therefore, opening the
[특허문헌 1] 일본 특허출원 2004-44398호(미공개)[Patent Document 1] Japanese Patent Application No. 2004-44398 (Unpublished)
그런데, 상술한 용량 가변형의 압축기(100)는, 스풀 밸브(80)를 후퇴시켜 바 이패스 통로(70)를 열었을 때, 바이패스홀 개구부(71)로부터 밸브 수용실(72)로 냉매 가스(G)가 유입할 때에 통과하는 유로는 도 4의 모식도에 나타내는 바와 같이 상술한 가상면(면적(S2)으로 나타내어진 원기둥 둘레면 형상의 면)이 되는데, 이 가상면의 면적(S2)이 바이패스홀 개구부(71)의 유로 면적(S1)과 거의 비슷하게 되도록 스풀 밸브(80)의 변위량(바이패스홀 개구부(71)로부터 철(凸)부(81)가 물러날 때가지의 변위량과, 철(凸)부(81)의 선단면(82)으로부터 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a)까지의 거리(h)의 합계)이 설정되어 있다.By the way, the above-described
이것은 도 4에 나타내는 바와 같이, 바이패스홀 개구부(71)의 유입단(프론트 사이드 블록의 단면)부터 유출단(스풀 밸브(80)의 선단면(82)과 프론트 사이드 블록의 단면(28) 사이의 틈)에 걸쳐 냉매 가스(G)의 유로 면적(S)을 일정하게 함으로써, 냉매 가스(G)를 원활하게 유출시키는 것을 목적으로 하고 있다.As shown in FIG. 4, this is between the inlet end (cross section of the front side block) of the
그러나, 바이패스홀 개구부(71)에 유입하여 바이패스홀 개구부(71)를 지난 냉매 가스(G)는 바이패스홀 개구부(71)가 연장되는 방향을 따라 그대로 진행하려고 하기 때문에, 그 방향으로 물러나고 있는 스풀 밸브(80)의 철(凸)부(81)의 선단면(82)에 닿게 되고, 그 후 이 선단면(82)을 따라 주위로 분사되거나 하여 상술한 가상면을 통과하여 밸브 수용실(72)로 흘러 들어간다.However, since the refrigerant gas G flowing into the
이 때문에, 바이패스홀 개구부(71)로부터 밸브 수용실(72)로의 유입 부분은 냉매 가스(G)에 대하여 유통 저항으로서 작용하여, 이 바이패스 통로(70)의 유량을 원하는 유량만큼 확보하는 것이 곤란하였다. 즉, 압축기 본체로부터의 토출 냉매 가스량(체적 효율)을 원하는 대로 변동시킬 수 없었다.Therefore, the inflow portion from the bypass hole opening 71 to the
또한, 이러한 문제는 상술한 베인 로터리 형식의 용량 가변형 기체 압축기에만 생기는 것이 아니라, 스크롤 형식의 것이나 경사판 왕복 형식의 것에서도 마찬가지로 생길 수 있다.In addition, such a problem may not only occur in the vane rotary type variable gas compressor, but also in the scroll type or the inclined plate reciprocating type.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 압축 행정의 기체의 일부를 선택적으로 유출시킴에 있어서, 그 유출량을 원하는 양에 정밀도 있게 합치시킬 수 있는 용량 가변형 기체 압축기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable displacement gas compressor capable of precisely matching the outflow amount to a desired amount in selectively discharging a part of the gas in the compression stroke.
본 발명의 청구항 1에 기재된 용량 가변형 기체 압축기는, 흡입한 기체를 실린더로 둘러싸인 내부에서 압축하고, 이 압축된 기체를 토출하는 압축기 본체를 가지며, 이 압축기 본체에는 압축 행정에서의 상기 기체의 일부를 저압 공간으로 선택적으로 유출시키는 바이패스 통로가 형성됨과 동시에, 이 바이패스 통로를 개폐하는 바이패스 밸브가 구비되어, 상기 바이패스 밸브의 개폐에 의해 토출 기체량을 가변할 수 있도록 한 용량 가변형 기체 압축기에 있어서, 상기 바이패스 통로는 상기 실린더의 내부에 대하여 개구한 바이패스홀 개구부와, 이 바이패스홀 개구부에 연속하며 상기 바이패스 밸브가 수용된 밸브 수용실과, 상기 밸브 수용실에서 상기 저압 공간으로 통하는 연통부로 이루어지며, 상기 밸브 수용실에 수용된 상기 바이패스 밸브는, 상기 바이패스홀 개구부에 돌입하여 이 바이패스홀 개구부의 둘레면에 슬라이드 접하는 외주면을 갖는 철(凸)부와, 이 철(凸)부에 인접함과 동시에 상기 외주면에 대하여 거의 직교하며, 상기 바이패스홀 개구부에 연속한 상기 밸브 수용실의 내벽면에 맞닿는 착좌면부를 가지고, 상기 철(凸)부가 상기 바이패스홀 개구부로부터 상기 밸브 수용실로 물러난 상기 바이패스 밸브의 개방 위치는, 상기 철(凸)부의 선단과 상기 내벽면 사이의 거리와 상기 철(凸)부의 둘레 길이의 곱에 의해 산출되는 경로 면적이, 상기 실린더의 벽면상에서의 상기 바이패스홀 개구부의 개구면적에 대하여 2배 이상이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.The variable-capacity gas compressor according to claim 1 of the present invention has a compressor main body which compresses the sucked gas inside a cylinder and discharges the compressed gas, and the compressor main body has a part of the gas in the compression stroke. A bypass passage for selectively flowing out into the low pressure space is formed, and a bypass valve for opening and closing the bypass passage is provided, and the variable displacement gas compressor can change the amount of discharged gas by opening and closing the bypass valve. The bypass passage may include: a bypass hole opening opened to the inside of the cylinder; a valve accommodation chamber continuous with the bypass hole opening; and the bypass valve accommodated; and the valve accommodation chamber from the valve accommodation chamber to the low pressure space. The bypass valve made of a communication unit, the bypass valve accommodated in the valve accommodation chamber, An iron portion having an outer circumferential surface which slides into the bypass hole opening and slides in contact with the circumferential surface of the bypass hole opening, and is adjacent to the iron portion and substantially perpendicular to the outer circumferential surface. The opening position of the bypass valve having a seating surface portion which is in contact with an inner wall surface of the valve accommodation chamber that is continuous to the hole opening portion, wherein the iron portion withdraws from the bypass hole opening portion to the valve accommodation chamber, The path area calculated by the product of the distance between the tip of the part and the inner wall surface and the circumferential length of the iron part is twice or more with respect to the opening area of the bypass hole opening portion on the wall surface of the cylinder. It is characterized by being set.
2배 이상의 상한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 설계상 본 발명의 작용효과를 나타내는 범위로 한다. 단, 바이패스 밸브의 가동범위를 가능한 작게한다는 관점에서 상기 유로면적은 바이패스홀 개구부의 개구면적에 대한 비율은 2배에 근접한 수치가 바람직하다.Although it does not specifically limit about 2 times or more of upper limits, It is set as the range which shows the effect of this invention by design. However, from the viewpoint of making the movable valve as small as possible, the passage area preferably has a value close to twice the ratio of the opening area of the bypass hole opening.
여기에서 착좌면이라 함은, 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실의 내벽면에 대향하며 이 내벽면과 당접(압접)하여 기체의 출입을 저지하는, 바이패스 밸브에 형성된 면이다.Here, the seating surface is a surface formed in the bypass valve which opposes the inner wall surface of the valve storage chamber as the seat surface of the valve seat and abuts (presses) the inner wall surface to prevent entry of gas.
이 용량 가변형의 기체 압축기에 의해 압축 대상이 되는 기체로는, 예를 들면 프론 가스나 이산화탄소 가스 등의 냉매 가스 등을 적용할 수 있지만, 이들 냉매 가스에 한정되는 것은 아니다.As the gas to be compressed by the variable-volume gas compressor, for example, a refrigerant gas such as pron gas or carbon dioxide gas can be used, but the present invention is not limited to these refrigerant gases.
저압의 공간으로는 압축기 본체의 외부 공간이어도 좋고, 실린더 내의 공간 중 기체의 흡입 행정에 대응한 공간(토출 행정에 대응한 공간보다도 저압이다)이어도 상관없다.The low pressure space may be an external space of the compressor main body, or may be a space corresponding to the suction stroke of the gas (the pressure lower than the space corresponding to the discharge stroke) of the space in the cylinder.
압축기 본체는 베인 로터리 형식의 것을 비롯하여, 스크롤 형식의 것이어도, 경사판 왕복 형식의 것이어도 무방하다.The compressor main body may be of the vane rotary type, scroll type, or inclined plate reciprocating type.
이렇게 구성된 용량 가변형 기체 압축기의 용량 가변 작용은 이하의 기본적인 동작에 의해 수행된다.The variable capacity action of the variable displacement gas compressor configured as described above is performed by the following basic operations.
즉, 바이패스 밸브의 철(凸)부의 외주면은 바이패스홀 개구부의 내주면에 거의 대응하는 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 바이패스 밸브의 닫힘 위치에서는, 철(凸)부가 바이패스홀 개구부에 돌입하여 이 철(凸)부의 선단면이 실린더의 내부 공간에 위치함과 동시에, 철(凸)부에 인접하는 착좌면이 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실의 내벽면에 맞닿음으로써 바이패스 통로가 폐쇄되어, 기체가 바이패스 통로를 지나 실린더로 둘러싸인 압축 공간으로부터 유출하는 것을 저지하며, 이 때, 압축기 본체로부터 토출되는 기체의 양은 최대량으로 된다.That is, the outer circumferential surface of the convex portion of the bypass valve is formed in a shape almost corresponding to the inner circumferential surface of the bypass hole opening portion. In the closed position of the bypass valve, the iron portion enters the bypass hole opening so that the tip end surface of the iron portion is located in the inner space of the cylinder and is seated adjacent to the iron portion. Bypassing the surface against the inner wall surface of the valve receiving chamber as the seat surface of the valve seat closes the bypass passage, thereby preventing gas from flowing out of the compressed space enclosed by the cylinder through the bypass passage. The amount of gas discharged is the maximum amount.
한편, 바이패스 밸브의 열림 위치에서는, 철(凸)부가 바이패스홀 개구부로부터 밸브 수용실로 물러남과 동시에 바이패스 밸브의 착좌면과 밸브 수용실의 내벽면(밸브 시트면)이 서로 떨어져, 실린더 내부의 압축 기체의 일부는 바이패스홀 개구부, 밸브 수용실 및 연통부를 지나 저압 공간으로 유출되기 때문에, 압축기 본체로부터 토출되는 기체의 양은 최대량보다도 감소한 양이 된다. 따라서, 바이패스 밸브의 개폐에 의해 토출 기체의 양을 적극적으로 변화시킬 수 있다.On the other hand, in the open position of the bypass valve, the iron portion withdraws from the bypass hole opening to the valve storage chamber, and the seating surface of the bypass valve and the inner wall surface (valve seat surface) of the valve storage chamber are separated from each other. Since some of the compressed gas flows out into the low pressure space through the bypass hole opening, the valve accommodating chamber, and the communicating portion, the amount of the gas discharged from the compressor main body becomes a quantity reduced from the maximum amount. Therefore, the amount of discharge gas can be actively changed by opening and closing the bypass valve.
여기에서, 바이패스 밸브가 열림 위치에 있을 때, 실린더로 둘러싸인 공간 내의 압축 기체의 일부가 저압 공간으로 유출될 때에 통과하는 바이패스 통로의 유로 면적은, 바이패스홀 개구부에 대해서는 실린더로 둘러싸인 공간(압축실 등)에 임하는 개구 면적(S1)이고, 바이패스홀 개구부로부터 밸브 수용실로 유입할 때의 유로 면적은, 바이패스홀 개구부로부터 물러난 철(凸)부의 둘레면의 궤적에 대응한 원기둥 둘레면 형상의 가상면의 면적, 즉 바이패스홀 개구부로부터 물러난 철(凸)부의 선단과 밸브 수용실의 내벽면 사이의 거리(D)와, 철(凸)부의 둘레 길이(L)와의 곱에 의해 산출되는 면적(S2)(=D×L)이 된다. Here, when the bypass valve is in the open position, the passage area of the bypass passage that passes when a part of the compressed gas in the cylinder-enclosed space flows out into the low pressure space is defined as a space enclosed by the cylinder with respect to the bypass hole opening ( Cylinder area corresponding to the trajectory of the circumferential surface of the iron portion retracted from the bypass hole opening portion, which is an opening area S1 of the compression chamber or the like, and flows into the valve accommodation chamber from the bypass hole opening portion. The area of the planar imaginary surface, that is, the product of the distance (D) between the tip of the iron portion withdrawn from the bypass hole opening and the inner wall surface of the valve accommodation chamber, and the circumferential length (L) of the iron portion. The area S2 (= D × L) calculated by this is obtained.
여기에서, 종래의 용량 가변형 기체 압축기에서는 이 가상면의 면적(S2)은 개구 면적(S1)과 동일하게 설정(S2=S1)되어 있으며, 이와 같이 가상면의 면적(S2)이 개구 면적(S1)과 동일하면 바이패스홀 개구부로부터 밸브 수용실에 이르는 기체의 유로는 좁혀지지 않을 것이라 생각할 수 있다.Here, in the conventional variable displacement gas compressor, the area S2 of this virtual surface is set equal to the opening area S1 (S2 = S1), and the area S2 of the virtual surface is thus the opening area S1. ), It can be considered that the flow path of the gas from the bypass hole opening to the valve accommodation chamber will not be narrowed.
그러나, 바이패스홀 개구부에 유입하여 바이패스홀 개구부를 지난 압축 기체는 바이패스홀 개구부가 연장되는 방향을 따라 진행하기 때문에, 그 방향으로 물러나고 있는 바이패스 밸브의 철(凸)부의 선단면에 닿게 되고, 그 후 이 선단면을 따라 주위로 분산하거나 하여 상술한 가상면을 통과하여 밸브 수용실로 흘러 들어간다.However, since the compressed gas flowing into the bypass hole opening and passing through the bypass hole opening proceeds along the direction in which the bypass hole opening extends, the compressed gas reaches the front end surface of the iron portion of the bypass valve retracted in that direction. Then, it disperse | distributes to this periphery along this front end surface, and flows into the valve accommodation chamber through the above-mentioned imaginary surface.
이와 같이, 바이패스 밸브의 철(凸)부의 선단면에 충돌한 기체는 진행 방향이 변화되기 때문에, 이 바이패스홀 개구부로부터 밸브 수용실로의 유입 부분은 기체에 대하여 유로 저항으로 작용하여, 이 바이패스 통로의 유량을 원하는 유량만큼 확보하는 것이 곤란하다. 즉, 압축기 본체로부터의 토출 기체량(체적 효율)을 원하는 대로 변동시킬 수 없다. In this way, the gas collided with the front end surface of the convex portion of the bypass valve changes its traveling direction, so that the inflow portion from the bypass hole opening into the valve accommodation chamber acts as a flow path resistance to the gas. It is difficult to ensure the flow rate of the passage passage by the desired flow rate. That is, the amount of discharged gas (volume efficiency) from the compressor main body cannot be varied as desired.
이런 점에서, 본 발명에 따른 용량 가변형 기체 압축기는 가상면의 면적(S2)이 개구 면적(S1)의 2배 이상으로 설정되어 있기 때문에, 바이패스홀 개구부를 지난 압축 기체가 바이패스홀 개구부로부터 밸브 수용실로의 유입 부분에서 진행 방 향이 변화되어도, 이 유입 부분의 면적, 즉 유로 면적이 바이패스홀 개구부의 개구 면적(S1)의 2배 이상 넓게 설정되어 있기 때문에, 유입 부분이 유로 저항이 되기 어려워 바이패스 통로의 유량을 원하는 양으로 설정할 수 있다.In this regard, in the variable displacement gas compressor according to the present invention, since the area S2 of the virtual surface is set to be two times or more the opening area S1, the compressed gas passing through the bypass hole opening is separated from the bypass hole opening. Even if the direction of travel changes in the inflow portion into the valve storage chamber, the area of the inflow portion, that is, the flow path area is set to be two times or more wider than the opening area S1 of the bypass hole opening, so that the inflow portion becomes the flow path resistance. Difficult to set the flow rate of the bypass passage to the desired amount.
따라서, 압축기 본체의 토출 기체량(체적 효율)을 원하는 대로 변동시킬 수 있다.Therefore, the discharge gas amount (volume efficiency) of the compressor main body can be varied as desired.
또한, 개구 면적(S1)에 대한 가상면의 면적(S2)의 비율(개구율이라 한다)은 200%(2배) 이상이면 되지만, 대략 200%인 것이 바람직하다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 예를 들어 체적 효율의 목표값을 30%로 설정한 경우, 개구율 200%에서 체적 효율을 목표값대로인 30%를 실현할 수 있는 한편, 개구율을 200% 이상으로 하여도 체적 효율은 30%인채로 거의 변화하지 않으며, 개구율을 200% 이상으로 하면, 오히려 바이패스 밸브의 이동량을 불필요하게 크게 확보해야 할 필요가 있어 밸브 수용실의 공간을 확대해야 한다.In addition, although the ratio (referred to the opening ratio) of the area S2 of the imaginary surface with respect to the opening area S1 should just be 200% (2 times) or more, it is preferable that it is 200%. According to the experiments of the present inventors, for example, when the target value of the volume efficiency is set to 30%, it is possible to realize the volume efficiency of 30% as the target value at the
한편, 개구율을 200%로 하면 밸브 수용실 공간의 확대도 최소한으로 할 수 있으며, 또한 개구율이 200% 정도이면, 밸브 수용실의 공간을 확대할 필요도 없이 바이패스 밸브의 이동 방향에 대한 크기(길이)를 단축시킴으로써도 실현할 수 있다.On the other hand, if the opening ratio is set to 200%, the expansion of the valve storage chamber space can be minimized. If the opening ratio is about 200%, the size of the bypass valve movement direction without the need to enlarge the space of the valve storage chamber ( It can also be achieved by shortening the length).
또한 본 발명의 청구항 2에 따른 용량 가변형 기체 압축기는 청구항 1에 따른 용량 가변형 기체 압축기에 있어서, 상기 압축기 본체는, 회전축과 일체적으로 회전하는 로우터와, 상기 로우터의 외주면의 바깥쪽을 둘러싸는 실린더와, 상기 로우터의 외주면으로부터 돌출하며 이 돌출한 선단이 상기 실린더의 내주면에 당접하 는, 상기 회전축 둘레로 등각도 간격으로 설치된 복수의 판형상 베인과, 상기 로우터의 양단면측으로부터 각각 이 로우터 및 상기 실린더를 사이에 끼우도록 배설된 두 개의 사이드 블록을 가지며, 상기 회전축의 회전에 따라, 상기 두 개의 사이드 블록, 상기 로우터, 상기 실린더, 및 상기 로우터의 회전 방향으로 서로 전후하는 두 개의 상기 베인에 의해 구획된 압축실의 용적이 증감을 반복하는 베인 로터리 형식의 압축기 본체로서, 상기 바이패스홀 개구부는 상기 압축실의 용적이 감소하는 압축 행정에 대응한 사이드 블록에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the variable displacement gas compressor according to claim 2 of the present invention, the variable displacement gas compressor according to claim 1, wherein the compressor main body, a rotor that is integrally rotated with the rotating shaft, and a cylinder surrounding the outside of the outer peripheral surface of the rotor And a plurality of plate-shaped vanes provided at equal angle intervals around the rotation axis, the protrusions protruding from the outer circumferential surface of the rotor and abutting the inner circumferential surface of the cylinder; Two side blocks disposed so as to sandwich the cylinder, and the two side blocks, the rotor, the cylinder, and two vanes which are moved back and forth with each other in a rotational direction of the rotor according to the rotation of the rotary shaft. Compressor body of vane rotary type in which the volume of the compression chamber partitioned by Standing, the bypass hole has an opening being formed in a side block corresponding to the compression stroke to decrease the volume of the compression chamber.
이와 같이 구성된 용량 가변형 기체 압축기에 따르면, 베인 로터리 형식의 용량 가변형 기체 압축기에 있어서, 바이패스홀 개구부를 압축실의 용적이 감소하는 압축 행정에 대응한 사이드 블록에 형성한 구성에서는 저압 공간으로서의 흡입실이 사이드 블록에 인접하여 배치되기 때문에, 바이패스 통로를 복잡한 경로로 구성할 필요없이 짧은 길이로 구성할 수 있다.According to the variable displacement gas compressor configured as described above, in the vane rotary type variable gas compressor, the suction hole as a low pressure space is provided in the configuration in which the bypass hole opening is formed in the side block corresponding to the compression stroke in which the volume of the compression chamber is reduced. Since it is arrange | positioned adjacent to this side block, a bypass length can be comprised in short length, without having to comprise a complicated path | route.
본 발명에 따른 용량 가변형 기체 압축기에 따르면, 바이패스홀 개구부를 지난 압축 기체가 바이패스홀 개구부로부터 밸브 수용실로의 유입 부분에서 진행 방향이 변화되어도, 이 유입 부분의 면적 즉 기체의 유로 면적이 바이패스 개구부의 개구 면적(S1)의 2배 이상 넓게 설정되어 있기 때문에, 유입 부분이 유로 저항으로 되기 어려워 바이패스 통로의 유량을 원하는 양으로 설정할 수 있다.According to the variable displacement gas compressor according to the present invention, even if the compressed gas passing through the bypass hole opening is changed in the inflow portion from the bypass hole opening to the valve accommodation chamber, the area of the inflow portion, that is, the flow path area of the gas is increased. Since the opening portion is set to be twice or more wider than the opening area S1 of the passage opening, the inflow portion is less likely to become a flow path resistance, and the flow rate of the bypass passage can be set to a desired amount.
따라서, 압축기 본체의 토출 기체량(체적 효율)을 원하는 대로 변동시킬 수 있다.Therefore, the discharge gas amount (volume efficiency) of the compressor main body can be varied as desired.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명의 용량 가변형 기체 압축기에 따른 최상의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention The best embodiment of the variable displacement gas compressor of the present invention will now be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 용량 가변형 기체 압축기의 일실시예인 베인 로터리 형식의 압축기(100)를 나타내는 종단면도, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 자른 단면을 나타내는 도면이다.1 is a longitudinal sectional view showing a
도시한 압축기(100)는 베인 로터리 형식의 압축기 본체를 하우징(10)의 내부에 구비한 용량 가변형의 압축기(100)이고, 하우징(10)은 한 쪽 단부측이 개구한 케이스(11)와 이 일단부측 개구를 폐쇄하는 프론트 헤드(12)로 이루어진다.The illustrated
하우징(10)을 구성하는 프론트 헤드(12)에는 외부로부터 저압의 냉매 가스(G)가 흡입되는 흡입 포트(14)가 형성되고, 케이스(11)에는 외부로 고압의 냉매 가스(G)를 토출하는 토출 포트(16)가 형성되어 있다.A
하우징(10) 내에 수용된 압축기 본체는 회전축(51)과 일체적으로 회전하는 로우터(50)와, 이 로우터(50)의 외주면의 바깥쪽을 둘러싸는 단면 윤곽이 대략 타원 형상인 내주면(49a)을 갖는 실린더(40)와, 로우터(50)의 외주면으로부터 돌출하며 이 돌출한 선단이 실린더(40)의 내주면(49a)에 당접하는, 회전축(51) 주위로 등각도 간격으로 로우터(50)에 설치된 5장의 판형상의 베인(58)과, 로우터(50)의 양단면측으로부터 각각 로우터(50) 및 실린더(40)를 사이에 끼우도록 실린더(40)에 고정된 프론트 사이드 블록(20) 및 리어 사이드 블록(30)으로 이루어진다.The compressor main body accommodated in the
그리고, 회전축(51)의 회전에 따라, 두 개의 사이드 블록(20, 30), 로우터(50), 실린더(40) 및 로우터(50)의 회전 방향으로 서로 전후하는 두 개의 베인(58, 58)에 의해 구획된 각 압축실(48)의 용적이 증감을 반복함으로써, 각 압축실(48)로 흡입된 냉매 가스(G)(기체)를 압축하여 토출하도록 구성되어 있다.In addition, as the
또한, 압축기 본체는 회전축(51)의 일단측이 프론트 헤드(12)에 축 지지되고, 실린더(40)의 외주부가 케이스(11)에 지지됨으로써, 하우징(10) 내의 소정 위치에 배치되어 있다.Moreover, the compressor main body is arrange | positioned at the predetermined position in the housing | casing 10 by the one end side of the
또한, 압축기 본체가 케이스(11)의 내부에 수용된 상태에서, 리어 사이드 블록(30)과 케이스(11)에 의해 토출실(15)을 형성하는 한편, 프론트 사이드 블록(20)과 프론트 헤드(12)에 의해 흡입실(13)을 형성하고, 이들 흡입실(13)과 토출실(15)은 O링 등의 씰(seal) 부재에 의해 기밀하게 분리되어 있다. 또한, 리어 사이드 블록(30)에는 후술하는 사이클론 블록(60)이 장착되어 있다.In addition, while the compressor main body is accommodated inside the
또한, 토출실(15)의 하부에는 이 압축기(100)의 접동부 등을 윤활/냉각/청정함과 동시에, 후술하는 베인(58)을 실린더(40)의 내주면(49a) 방향으로 돌출시키는 냉동기 오일(R)(윤활유)이 저장되어 있다.In addition, the lower part of the
한편, 회전축(51)은 프론트 사이드 블록(20)의 관통 지지공(23)을 관통하여, 메카니컬 씰(18)을 통하여 프론트 헤드(12)의 바깥쪽까지 연장되며, 선단에는 동력 공급부(90)가 장착되어 있고, 회전축(51)의 타단부는 리어 사이드 블록(30)의 관통 지지공(32)에 지지되어 있다.On the other hand, the rotating
로우터(50)에는 슬릿 형상의 베인 홈(56)이 방사상으로, 동시에 로우터(50)의 회전 중심 둘레로 등각도 간격으로 5개 형성되며, 이들 베인 홈(56)에는 각각 평판 형상의 베인(58)이 삽입되어 있다. The
각 베인(58)은 로우터(50)의 회전에 의해 생기는 원심력과, 베인 홈(56)과 베인(58)의 저면에 의해 구획된 배압실에 가해지는 냉동기 오일(R)의 유압에 의해, 실린더(40)의 내주면(49a) 방향으로 돌출하고, 이 베인(58)의 돌출한 선단이 실린더(40)의 내주면(49a)에 당접한 상태로 부세된다.Each
이로 인해, 실린더(40) 내측의 공간은, 실린더(40)와, 로우터(50)와, 베인(58)과, 프론트 사이드 블록(20)과, 리어 사이드 블록(30)에 의해 소실(小室)로 칸막이되고, 이들 각 소실은 로우터(50)의 회전에 따라 용적의 변화를 반복하는 압축실(48)을 형성하고 있다.For this reason, the space inside the
또한, 프론트 사이드 블록(20)에는 흡입실(13)과 압축실(48)을 연통시키는 프론트측 흡입구가 개구하고 있으며, 흡입실(13)로 유입한 냉매 가스(G)는 프론트측 흡입구로부터 압축실(48)로 흡입된다.In addition, the
한편, 리어 사이드 블록(30)에도 리어측 흡입부가 형성되어 있어도 좋다. 그러한 리어측 흡입부가 형성된 압축기(100)에서는, 실린더(40)에 이 리어측 흡입부와 프론트측 흡입구를 연통시키는 연통공이 형성된다.In addition, the rear side suction part may be formed also in the
따라서, 이 리어측 흡입부에는 프론트측 흡입구, 실린더(40)의 연통공을 순차적으로 거친 냉매 가스(G)가 공급되어, 프론트측 흡입구와 마찬가지로 냉매 가스(G)를 압축실(48)로 흡입시키는 부분으로서 기능한다.Accordingly, the rear suction part is supplied with the refrigerant gas G sequentially passing through the communication holes of the front suction port and the
리어 사이드 블록(30)의 토출실(15)측에 설치된 사이클론 블록(60)은 냉매 가스(G)에 혼입한 냉동기 오일(R)을 분리시키는 오일 세퍼레이터(62)를 구비하고 있다.The
실린더(40)에는 토출 챔버(44)가 형성되어 있다. 또한, 이 토출 챔버(44)가 형성되어 얇아진 실린더(40)의 부분에는 압축실(48)과 토출 챔버(44)를 연통시키는 토출구(42)가 개구되어 있다.The
이 토출구(42)에는 토출 챔버(44)측으로 개방하는 리드 밸브(43)(밸브 본체(43a) 및 밸브 서포트(43b))가 설치되어 있다. 그리고, 압축실(48)로부터 토출구(42), 리드 밸브(43)를 지나 토출 챔버(44)로 토출된 고압의 냉매 가스(G)는 리어 사이드 블록(30)에 형성된 연통공(도시하지 않음), 사이클론 블록(60)의 오일 세퍼레이터(62)를 거쳐 토출실(15)로 토출된다.The
여기에서, 오일 세퍼레이터(62)에 의해 분리된 냉동기 오일(R)은 토출실(15)의 저부로 적하하여 이 저부에 저장된다.Here, the refrigeration oil R separated by the
또한, 이 압축기(100)는 회전축(51)과 관통 지지공(32) 사이의 윤활, 베인 홈(56)으로의 베인(58)의 부세용 유압 공급 등을 위하여, 토출실(15)의 하부에 저장된 냉동기 오일(R)을 각 부위로 안내하는 구조를 구비하고 있다.In addition, the
즉, 리어 사이드 블록(30)에 관통 지지공(32)에 이르는 유로(33)가 형성되고, 또한 로우터(50)를 향하는 리어 사이드 블록(30)의 단면에는, 관통 지지공(32)에서의 유로(33)의 개구로부터 관통 지지공(32)과 회전축(51) 사이의 미소한 틈을 지나 베인 홈(56)으로 연통하는 요(凹)부(35)가 형성되어 있다.That is, the
이 요(凹)부(35)는 각각 도 2에서 가상선(이점쇄선)으로 나타내는 바와 같이, 대략 부채형상 윤곽을 가지고 있다. 그리고, 이 요(凹)부(35)는 회전하는 로우터(50)의 베인 홈(56)의 배압실과 연통하는 위치에 형성되어 있다. 또한, 요(凹)부 (35)의 오목부에, 고압의 냉동기 오일(R)을 안내하는 작은 요(凹)부를 더 형성하여, 압축 행정의 종료기에 대응한 압축실(48)을 구성하는 베인 홈(56)에 고압의 유압을 작용시키도록 하여도 좋다.Each of the
또한, 실린더(40)의 저부에 리어 사이드 블록(30)의 유로(33)에 접속하는 관통공(46)이 설치되고, 프론트 사이드 블록(20)에, 이 관통공(46)의 프론트 사이드 블록(20)측의 개구와 관통 지지공(23)을 연통시키는 유로(도시하지 않음)가 형성되며, 냉동기 오일(R)이 관통 지지공(23)과 회전축(51) 사이의 미소한 틈을 통과하여, 프론트 사이드 블록(20)의 로우터(50)에 대향하는 면에 형성된 요(凹)부(25) 등에 냉동기 오일(R)이 안내되고 있다.In addition, a through
또한, 이 압축기(100)는 외부로의 냉매 가스(G)의 토출량을 가변할 수 있는 용량 가변형의 기체 압축기이기 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 프론트 사이드 블록(20) 중, 냉매 가스(G)의 압축 행정에 대응한 압축실(48)(이하, 일반적으로 압축실을 가리킬 때는 부호 48을 붙이고, 압축 행정에 대응한 압축실을 가리킬 때에는 부호 48(C)를 붙이기로 한다)을 구성하는 부분에, 이 압축실에 대응한 압축실(48(C))의 내부의 냉매 가스(G)를 상대적으로 이 압축실(48(C))의 내압보다도 저압의 공간인 흡입실(13)로 유출시키는 바이패스 통로(70)가 형성됨과 동시에, 이 바이패스 통로(70)를 개폐하는 스풀 밸브(80)(바이패스 밸브)가 구비되며, 스풀 밸브(80)를 개방함으로써, 압축실(48(C))의 냉매 가스(G)의 일부를 흡입실(13)로 유출시켜 압축실(48(C)) 내의 용량을 감소시키고, 이 결과, 압축실(48(C))로부터 토출 챔버(44)로 토출되는 냉매 가스(G)의 양을 변화시키고 있다.In addition, since the
여기에서, 바이패스 통로(70)와 스풀 밸브(80)의 상세 구조를 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 도 3(a), (c)는 도 1에서 횡방향으로 늘어서 배치된 압축실(48(C))과 프론트 사이드 블록(20)을 종방향의 배열로 하여 본 도면으로서, (a)는 관통공(46)(도 1 참조)으로부터 공급된 고압의 냉동기 오일(R)을 스풀 밸브(80)의 배압으로서 가함으로써 스풀 밸브(80)가 바이패스 통로(70)를 닫은 상태를 나타내고, (c)는 이 배압이 부하하지 않도록 차단함으로써 바이패스 통로(70)를 연 상태를 나타내고 있다.Here, the detailed structure of the
먼저, 바이패스 통로(70)는 실린더(40)로 둘러싸인 내부에 위치하고, 프론트 사이드 블록(20)의 단면(28)에서 개구한 바이패스홀 개구부(71)와, 이 바이패스홀 개구부(71)에 연속하며, 스풀 밸브(80)가 접동 가능하게 수용된 밸브 수용실(72)과, 밸브 수용실(72)로부터 흡입실(13)로 통하는 연통부(73)로 이루어진다.First, the
밸브 수용실(72)에 수용된 스풀 밸브(80)는, 바이패스홀 개구부(71)로 돌입하여 이 바이패스홀 개구부(71)의 둘레면(71a)에 슬라이드 접하는 외주면(83)을 갖는 철(凸)부(81)와, 이 철(凸)부(81)에 인접함과 동시에 외주면(83)에 대하여 거의 직교하며, 바이패스홀 개구부(71)에 연속한 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a)에 맞닿는 착좌면부(84)를 가지고 있으며, 밸브 수용실(72)을 따라 진퇴 가능하게 되어 있다.The
그리고, 스풀 밸브(80)에 배압이 부하하여 스풀 밸브(80)의 철(凸)부(81)가 바이패스홀 개구부(71)에 돌입한 상태(도 3(a))에서는, 배압에 의해 스풀 밸브(80)의 착좌면부(84)가 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실 내벽면(72a)에 압접하 여 바이패스 통로(70)는 닫힌다.In the state where the back pressure is loaded on the
따라서, 압축실(48(C))로부터 고압의 냉매 가스(G)가 흡입실(13)로 유출되는일은 없으며, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 바이패스 통로(70)가 형성되어 있지 않은 경우와 같은 타이밍으로 압축 행정이 개시된다.Therefore, the high-pressure refrigerant gas G does not flow out into the
또한, 스풀 밸브(80)의 착좌면부(84)가 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실 내벽면(72a)에 압접하고 있는 상태(바이패스 통로(70)가 닫혀 있는 상태)에서는, 스풀 밸브(80)의 철(凸)부(81) 선단면(82)은 프론트 사이드 블록(20)의 단면(28)과 거의 면일하게 되도록 형성되어 있다.In the state where the
한편, 스풀 밸브(80)에 배압이 부하하고 있지 않은 상태에서는, 스풀 밸브(80)는 철(凸)부(81)의 선단면(82)에 부하하는 압축실(48)의 내압에 의해 철(凸)부(81)가 바이패스홀 개구부(71)로부터 물러나도록 밸브 수용실(72)의 내부에서 접동한다(도 3(c)).On the other hand, in the state where the back pressure is not loaded on the
이 때, 스풀 밸브(80)의 착좌면부(84)는 밸브 시트의 시트면으로서의 밸브 수용실 내벽면(72a)으로부터 떨어지고, 철(凸)부(81)는 그 선단면(82)이 밸브 수용실 내벽면(72a)보다도 밸브 수용실(72)측으로 후퇴하여, 바이패스홀 개구부(71)로부터 완전하게 이탈하고 있기 때문에, 압축실(48)로부터 바이패스홀 개구부(71)로 유입한 냉매 가스(G)는 스풀 밸브(80)의 선단면(82)과 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a) 사이의 틈, 즉 도 4의 모식도에 나타내는 바와 같이, 바이패스홀 개구부(71)로부터 물러난 철(凸)부(81)의 외주면(83)의 궤적 중, 밸브 수용실(72)의 내벽면(72a)보다도 밸브 수용실(72)측 부분에 대응한 원기둥 둘레면 형상의 가상면(면적 (S2))을 통과하여 밸브 수용실(72)로 유입한다. 그리고, 냉매 가스(G)는 밸브 수용실(72)로부터 연통부(73)를 지나 흡입실(13)로 유출된다.At this time, the
이 경우, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 베인(58)이 바이패스홀 개구부(71)를 통과할 때까지는, 예를 들면 회전 위치에 기초하여 형식적으로는 압축 행정으로서 규정되는 위치에 있는 압축실(48(C))이라도, 그 내부의 냉매 가스(G)는 바이패스 통로(70)를 지나 흡입실(13)로 계속 유출되기 때문에 실질적으로는 압축 행정은 개시되고 있지 않으며, 베인(58)이 바이패스홀 개구부(71)를 통과한 시점이 압축 행정의 개시가 된다.In this case, as shown in Fig. 3 (d), until the
따라서, 바이패스 통로(70)를 여는 것은 압축 행정의 개시 시기를 실질적으로 지연시키게 되어, 압축 개시시의 압축실(48(C))의 용량을 변화시키게 된다.Therefore, opening the
그리고, 로우터(50)의 회전 방향에 관한 바이패스 통로(70)의 설치 각도 위치는 압축 행정 개시시의 압축실(48(C))의 용량에 기초하여, 계산에 의해 미리 구할 수 있어, 토출구(42)로부터 토출시키는 냉매 가스(G)의 양을 설정할 수 있다.And the installation angle position of the
그런데, 상술한 용량 가변형의 압축기(100)는 스풀 밸브(80)를 후퇴시켜 바이패스 통로(70)를 열었을 때, 바이패스홀 개구부(71)로부터 밸브 수용실(72)로 냉매 가스(G)가 유입할 때에 통과하는 유로는 상술한 가상면이 되지만, 본 실시예의 압축기(100)에서는 이 가상면의 면적(S2)이 바이패스홀 개구부(71)의 유로 면적(S1)의 2배(개구 면적(S1)에 대한 가상면의 면적(S2)의 백분율(개구율)이 200%)가 되도록 스풀 밸브(80)의 변위량(바이패스홀 개구부(71)로부터 철(凸)부(81)가 물러날 때까지의 변위량과, 철(凸)부(81)의 선단면(82)으로부터 밸브 수용실(72)의 내 벽면(72a)까지의 거리(h)의 합계)이 설정되어 있다.By the way, the above-described
이에 대하여, 종래의 압축기는 상기 가상면의 면적(S2)이 개구 면적(S1)과 비슷하게 되도록(개구 면적(S1)에 대한 가상면의 면적(S2)의 백분율(개구율)이 100%로) 스풀 밸브(80)의 변위량이 설정되어 있다. 종래의 압축기에서는 바이패스홀 개구부(71)의 유입단(프론트 사이드 블록(20)의 단면)부터 유출단(스풀 밸브(80)의 선단면(82)과 프론트 사이드 블록(20)의 단면(28) 사이의 틈)에 걸쳐 냉매 가스(G)의 유로 면적(S)을 일정하게 함으로써, 냉매 가스(G)를 원활하게 유출시키는 것이라 논리지워져 있기 때문이다.On the other hand, the conventional compressor spools so that the area S2 of the virtual surface becomes similar to the opening area S1 (the percentage (opening ratio) of the area S2 of the virtual surface to the opening area S1 is 100%). The displacement amount of the
그러나, 실제로는 바이패스홀 개구부(71)로 유입하여 바이패스홀 개구부(71)를 지난 냉매 가스(G)는 바이패스홀 개구부(71)가 연장된 방향을 따라 그대로 진행하려고 하기 때문에, 그 방향으로 물러나고 있는 스풀 밸브(80)의 철(凸)부(81)의 선단면(82)에 닿게 되며, 그 후 이 선단면(82)을 따라 주위로 분산되거나 하여 상술한 가상면을 통과하여 밸브 수용실(72)로 흘러 들어간다.However, in practice, the refrigerant gas G flowing into the
이 때문에, 바이패스홀 개구부(71)로부터 밸브 수용실(72)로의 유입 부분은 냉매 가스(G)에 대하여 유통 저항으로서 작용하여, 종래의 압축기에서는 이 바이패스 통로(70)의 유량을 원하는 유량만큼 확보하는 것이 곤란하였다. 즉, 압축기 본체로부터의 토출 냉매 가스량(체적 효율)을 미리 계산에 의해 구한 수준까지 저감시킬 수 없었다.For this reason, the inflow part from the bypass hole opening 71 to the
그러나, 본 실시예의 압축기(100)에서는 스풀 밸브(80)의 변위에 의해, 바이패스홀 개구부(71)로부터 밸브 수용실(72)로의 유입 부분, 즉 상기 가상면의 면적 (S2)이 바이패스홀 개구부(71)의 개구 면적(S1)의 2배가 되고 있기 때문에, 유입 부분이 유로 저항이 되기 어려워 바이패스 통로(70)의 유량을 원하는 유량만큼 확보할 수 있다. 즉, 압축기 본체로부터의 토출 냉매 가스량(체적 효율)을 미리 계산에 의해 구한 목표값까지 저감시킬 수 있다.However, in the
여기에서, 본 발명자들이 실시한 개구율과 체적 효율과의 관계에 대한 실험예를 나타내는 그래프를 도 5에 나타낸다. 이 그래프는 스풀 밸브(80)를 열었을 때 계산상의 체적 효율이 30%가 되는 각도 위치에 바이패스홀 개구부(71)를 설치하고, 개구율을 0%에서 350%까지 50% 단위로 변화시켰을 때 얻어진 실제의 체적 효율의 변화를 나타내는 것이다.Here, FIG. 5 shows a graph showing an example of the relationship between the aperture ratio and the volumetric efficiency performed by the present inventors. This graph is obtained when the
이 실험 결과에 따르면, 종래의 압축기에 적용되고 있던 개구율 100%에서는, 계산상의 체적 효율 30%에 대하여 실제로는 약 40%의 체적 효율 밖에 얻을 수 없는 것에 비하여, 본 실시예의 압축기(100)에 적용된 개구율 200%에서는 계산상의 목표값대로 30%의 체적 효율을 얻을 수 있었다.According to the experimental results, at the opening ratio of 100% applied to the conventional compressor, the volumetric efficiency of about 40% is actually obtained with respect to 30% of the calculated volumetric efficiency, whereas it is applied to the
또한 이 실험 결과에 따르면, 200%를 넘는 개구율에서도 체적 효율은 30%인 채로 따라가는 것이 판명되었다. 그리고, 개구율을 크게 함에 따라 스풀 밸브(80)의 변위량을 크게 할 필요가 있는 바, 원하는 체적 효율을 얻는 데에는 200%의 개구율로 필요충분하기 때문에, 본 실시예의 압축기(100)에서는 스풀 밸브(80)의 변위량의 증대를 최소한으로 억제하면서, 원하는 체적 효율을 얻을 수 있다.The test results also revealed that the volumetric efficiency was followed at 30% even at an aperture ratio of over 200%. In addition, since the displacement amount of the
이와 같이, 본 실시예에 따른 압축기(100)에 따르면, 스풀 밸브(80)의 개폐에 의해 압축기 본체의 토출 기체량(체적 효율)을 원하는 대로 변동시킬 수 있다.As described above, according to the
또한, 본 실시예에 따른 압축기(100)는 압축기 본체가 베인 로터리 형식의 것으로서, 바이패스홀 개구부(71)는 압축실(48)의 용적이 감소하는 압축 행정에 대응한 프론트 사이드 블록(20)에 형성되고, 저압 공간으로서의 흡입실(13)이 프론트 사이드 블록(20)에 인접하여 배치되어 있기 때문에, 바이패스 통로(70)를 복잡한 경로로 구성할 필요 없이 짧은 길이로 구성할 수 있다.In the
또한, 상술한 실시예의 압축기(100)는 압축기 본체가 베인 로터리 형식인 기체 압축기이지만, 본 발명에 따른 용량 가변형 기체 압축기는 압축기 본체가 이 형식의 것에 한정되는 것이 아니라, 스크롤 형식의 압축기 본체나 경사판 왕복 형식의 압축기 본체를 갖는 용량 가변형 기체 압축기에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.In addition, the
이상에서 본 바와 같이, 본 발명은 압축 행정의 기체의 일부를 선택적으로 유출시킴에 있어서, 그 유출량을 원하는 양에 정밀도 있게 합치시킬 수 있는 용량 가변형 기체 압축기를 제공할 수 있다.As described above, the present invention can provide a variable displacement gas compressor capable of precisely matching the outflow amount to a desired amount in selectively discharging a part of the gas in the compression stroke.
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