KR20120112144A

KR20120112144A - 가변 용량형 압축기

Info

Publication number: KR20120112144A
Application number: KR1020120031800A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 요시다; 오사무 히라마츠
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-10-11
Also published as: JP5182393B2; US20120247140A1; DE102012204794B4; US9010138B2; JP2012215088A; DE102012204794A1; CN102734116A; CN102734116B; KR101347948B1

Abstract

가변 용량형 압축기는, 제업압실 내의 냉매를 조절하고, 조절된 압력에 따라 용량을 제어한다. 냉매는, 공급 통로를 통해 공급되고, 배출 통로를 통해 토출된다. 압축기는, 냉매용 공급 통로의 단면적을 조정하는 제 1 제어 밸브를 포함한다. 압축기는, 제 1 제어 밸브의 개폐 상태에 따라 배출 통로의 단면적을 조정하는 제 2 제어 밸브를 더 포함한다. 제 2 제어 밸브는, 제 1 제어 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때의 배출 통로의 단면적이 제 1 제어 밸브가 개방 상태에 있을 때의 배출 통로의 단면적보다 크게, 배출 통로의 단면적을 조정한다. 배압실은, 제 2 제어 밸브와 제어압실 사이에 위치된 배출 통로의 부분에 위치된다.

Description

가변 용량형 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은, 냉매를 토출압 영역으로부터 제어압실에 공급하고, 냉매를 제어압실로부터 흡입압 영역에 배출함으로써 제어압실 내의 압력을 제어하고, 상기 제어압실 내의 압력에 따라 용량을 제어하는 가변 용량형 압축기에 관한 것이다.

이러한 종류의 가변 용량형 압축기가 저용량이면, 즉, 냉매의 유량이 낮을 때는, 리드 (reed) 밸브의 자여 진동에 의한 맥동이 압축기 외부의 배관에 도달하여 이음 (unusual noise) 이 발생한다. 그럼으로써, 일본 공개특허공보 2008-115762호에 개시된 압축기에서는, 외부로부터 압축기의 흡입 포트에 냉매를 도입하는 흡입 포트로부터 신장하는 흡입 통로에 제 1 제어 밸브를 갖는다. 제 1 제어 밸브의 밸브체는, 흡입 통로를 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지되고, 제어압실로서 크랭크실과 연통하는 밸브실 내의 압력과 흡입 압력이 밸브체를 통해 서로에 대향하여 작용한다. 제 1 제어 밸브는, 밸브실 내의 압력에 따라, 흡입 통로의 단면적을 조정한다.

이와 같은 제 1 제어 밸브를 구비한 압축기가 저용량으로 작동하면, 흡입 포트의 냉매 압력과 흡입실 내의 냉매 압력간의 차이가 감소되며, 이에 따라 흡입 통로의 단면적이 감소된다. 이는, 리드 밸브의 자여 진동에 의한 맥동이 압축기 외부의 배관에 퍼지는 것을 억제한다.

그러나, 공급 통로의 개폐 상태를 제어하는 제 1 제어 밸브가 개방 상태 (OF F 상태 혹은 용량 가변 상태) 이면, 밸브실과 흡입실이 항상 서로 연통된다. 이 경우, 밸브실 내의 압력이 비교적 낮기 때문에, 용량 가변 작동시에 생성되는 맥동이 충분히 억제되지 않을 수도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 용량 가변 작동시에 있어서의 맥동을 충분히 억제할 수 있는 가변 용량형 압축기를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는, 흡입압 영역, 토출압 영역 및 제어압실이 형성되는 가변 용량형 압축기가 제공된다. 가변 용량형 압축기의 용량은, 공급 통로를 통해 토출압 영역의 냉매를 제어압실에 공급하고 배출 통로를 통해 상기 제어압실 내의 냉매를 흡입압 영역에 배출함으로써 제어압실 내의 압력에 따라 변한다. 상기 가변 용량형 압축기는, 상기 공급 통로의 단면적을 조정하는 제 1 제어 밸브, 밸브체와 배압실을 갖는 흡입 조절 밸브, 및 제 2 제어 밸브를 포함한다. 밸브체는, 상기 외부 냉매 회로로부터 상기 흡입실에 신장하는 흡입 통로의 단면적을 바꾸고, 배압실은, 상기 흡입 통로의 압력에 대항하게 작용하도록 상기 밸브체에 배압을 적용하기 위해 사용된다. 상기 제 2 제어 밸브는, 상기 제 1 제어 밸브의 개폐 상태에 따라 상기 배출 통로의 단면적을 조정한다. 상기 제 2 제어 밸브는, 상기 제 1 제어 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때의 상기 배출 통로의 단면적이 상기 제 1 제어 밸브가 개방 상태에 있을 때의 상기 배출 통로의 단면적보다 커지도록, 상기 배출 통로의 단면적을 조정한다. 상기 배압실은, 상기 제 2 제어 밸브와 상기 제어압실 사이에 위치되는 상기 배출 통로의 부분에 설치된다.

본 발명의 다른 양태 및 이점은, 본 발명의 원리의 예시로서 나타내는 첨부 도면을 참조하여 하기 상세로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 목적 및 이점과 함께 본 발명은, 첨부 도면과 함께 본원의 바람직한 실시형태의 하기 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수도 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 가변 용량형 압축기를 나타내는 측단면도이다.
도 2 는 도 1 의 부분 확대 측단면도이다.
도 3 은 도 1 의 부분 확대 측단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 클러치리스형 (clutchless type) 의 가변 용량형 압축기를, 도 1 내지 도 3 을 참조로 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 가변 용량형 압축기 (10) 의 하우징은, 실린더 블록 (11), 프론트 하우징 부재 (12) 및 리어 하우징 부재 (13) 를 포함한다. 실린더 블록 (11) 의 전단 (도 1 에서는 좌측 단부) 은 프론트 하우징 부재 (12) 에 연결된다. 실린더 블록 (11) 의 후단 (도 1 에서는 우측 단부) 은 리어 하우징 부재 (13) 에 연결된다. 밸브 플레이트 (14), 밸브 플랩 (flap) 플레이트 (15, 16) 및 리테이너 플레이트 (17) 는 실린더 블록 (11) 과 리어 하우징 부재 (13) 사이에 배치된다.

프론트 하우징 부재 (12) 와 실린더 블록 (11) 은 제어압실 (121) 을 형성한다. 회전축 (18) 은 래디얼 베어링 (19, 20) 을 통해 프론트 하우징 부재 (12) 및 실린더 블록 (11) 에 의해 회전 지지된다. 회전축 (18) 의 제 1 단부는 제어압실 (121) 로부터 외부로 돌출한다. 회전축 (18) 은, 차량 엔진과 같은 외부 구동원 (E)(도시 생략) 으로부터 회전 구동력을 받는다.

회전축 (18) 에는 회전 지지체 (21) 가 고정된다. 사판 (22) 은 회전 지지체 (21) 에 마주하도록 배치된다. 사판 (22) 은, 회전축 (18) 에 대해 경사져 회전축을 따라 미끄러지게 회전축 (18) 에 의해 지지된다.

가이드 구멍 (211) 이 회전 지지체 (21) 에 형성된다. 사판 (22) 상에 한 쌍의 가이드 핀 (23) 이 형성된다. 가이드 핀 (23) 은 가이드 구멍 (211) 에 미끄러짐 가능하게 끼움장착된다. 가이드 구멍 (211) 의 가이드 핀 (23) 과의 맞물림에 의해, 사판 (22) 이 회전축 (18) 에 의해 일체로 회전 가능함과 동시에, 회전축 (18) 의 축방향에 대한 이동을 수반하면서 경사진다. 사판 (22) 은, 가이드 구멍 (211) 에 맞물림된 가이드 핀 (23) 에 의해 사판 (22) 이 회전축 (18) 의 축선을 따라 이동함으로써 경사진다.

사판 (22) 의 중심이 회전 지지체 (21) 를 향하여 이동하면, 사판 (22) 의 경사각은 증가한다. 사판 (22) 의 경사각의 증가는, 회전 지지체 (21) 와 사판 (22) 사이의 접촉에 의해 제한된다. 이 때, 사판 (22) 의 경사각은 최대이다 (최대 경사각). 도 1 에서 실선으로 나타낸 위치라면, 사판 (22) 은 최소 경사각 위치에 있다. 2 점 사슬 선으로 나타낸 위치라면, 사판 (22) 은, 최대 경사각 위치에 있다. 사판 (22) 의 최소 경사각은, O°보다 약간 큰 값으로 설정된다.

실린더 보어 (111) 는 실린더 블록 (11) 을 통해 신장한다. 각각의 실린더 보어 (111) 는 피스톤 (24) 을 수용한다. 사판 (22) 의 회전은, 슈 (25) 에 의해 피스톤 (24) 의 왕복 운동으로 변환된다. 그럼으로써, 각각의 피스톤 (24) 이 해당 실린더 보어 (111) 내를 왕복 운동한다.

리어 하우징 부재 (13) 내에는 흡입실 (131) 및 토출압 영역인 토출실 (132) 이 형성된다. 흡입 포트 (26) 는 밸브 플레이트 (14), 밸브 플랩 플레이트 (16) 및 리테이너 플레이트 (17) 을 통해 신장된다. 각각의 흡입 포트 (26) 는 실린더 보어 (111) 중 하나의 실린더 보어에 해당한다. 토출 포트 (27) 는 밸브 플레이트 (14) 및 밸브 플랩 플레이트 (15) 를 통해 신장된다. 각각의 토출 포트 (27) 는 실린더 보어 (111) 중 하나의 실린더 보어에 해당한다. 흡입 밸브 플랩 (151) 이 밸브 플랩 플레이트 (15) 상에 형성된다. 각각의 흡입 밸브 플랩 (151) 은 흡입 포트 (26) 중 하나의 흡입 포트에 해당한다. 토출 밸브 플랩 (161) 는 밸브 플랩 플레이트 (16) 상에 형성된다. 각각의 토출 밸브 플랩 (161) 은 토출 포트 (27) 중 하나의 토출 포트에 해당한다. 밸브 플랩 플레이트 (15) 와 각각의 피스톤 (24) 은 대응하는 실린더 보어 (111) 내에 압축실 (112) 를 형성한다.

각각의 피스톤 (24) 이 상사점으로부터 하사점으로 이동할 때 (도 1 에서 우측으로부터 좌측으로의 이동), 흡입실 (131) 내의 냉매는 대응하는 흡입 포트 (26) 를 통해서 흡입 밸브 플랩 (151) 을 구부리면서 관련된 압축실 (112) 내로 흡입된다. 각각의 피스톤 (24) 이 하사점으로부터 상사점으로 이동할 때 (도 1 에서 좌측으로부터 우측으로의 이동), 대응하는 압축실 (112) 내의 냉매는, 토출 밸브 플랩 (161) 을 구부리면서 대응하는 토출 포트 (27) 을 통해서 토출실 (132) 에 토출된다. 리테이너 플레이트 (17) 는 리테이너 (171) 를 포함하며, 이 리테이너는 토출 밸브 플랩 (161) 에 해당한다. 각각의 리테이너 (171) 는, 대응하는 토출 밸브 플랩 (161) 의 개도를 제한한다.

제어압실 (121) 내의 압력이 낮아지면, 사판 (22) 의 경사각이 커진다. 이는, 각각의 피스톤 (24) 의 스트로크를 커지게 하며, 따라서 토출 용량이 증가된다. 제어압실 (121) 내의 압력이 상승되면, 사판 (22) 의 경사각이 감소된다. 이는, 각각의 피스톤 (24) 의 스트로크를 작아지게 하며, 따라서 토출 용량이 감소된다.

흡입실 (131) 은, 외부 냉매 회로 (28) 에 의해 토출실 (132) 에 연결된다. 외부 냉매 회로 (28) 상에는, 냉매로부터 열을 빼앗기 위한 열교환기 (29), 팽창 밸브 (30) 및 주위의 열을 냉매로 전달하는 열교환기 (31) 가 위치된다. 팽창 밸브 (30) 는, 열교환기 (31) 의 출구측의 가스 냉매의 온도의 변동에 따라 냉매의 유량을 제어하는 자동 열팽창 밸브이다. 토출실 (132) 로부터 외부 냉매 회로 (28) 까지의 통로에 순환 저지부 (32) 가 위치된다. 순환 저지부 (32) 가 개방되면, 토출실 (132) 내의 냉매는, 외부 냉매 회로 (28) 에 유출한다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 리어 하우징 부재 (13) 에는 전자기식의 제 1 제어 밸브 (33), 흡입 조절 밸브 (34), 제 2 제어 밸브 (35) 및 체크 밸브 (53) 가 장착된다.

제 1 제어 밸브 (33) 는 솔레노이드 (39) 를 포함한다. 솔레노이드 (39) 의 고정 철심 (40) 은, 코일 (41) 에 공급된 전류에 의한 여자에 기초하여 가동철심 (42) 를 잡아당긴다. 가동 철심 (42) 에는 밸브체 (37) 가 고정된다. 밸브체 (37) 는, 솔레노이드 (39) 의 전자기력에 의해, 탄성 지지 스프링 (43) 의 탄성력 (스프링력) 에 저항해, 밸브 구멍 (38) 을 폐쇄하는 위치를 향하여 탄성 지지된다. 솔레노이드 (39) 는, 제어 컴퓨터 (C) 에 의해 실행되는 전류 공급 제어 (본 실시형태에서는 듀티 사이클 제어) 를 받게 된다.

제 1 제어 밸브 (33) 는 벨로우즈 (361) 를 갖는다. 벨로우즈 (361) 는 도입 통로 (55), 통로 (44) 및 감압실 (362) 을 통해 열교환기 (31)(도 1) 의 하류에 있는 외부 냉매 회로 (28) 의 압력에 노출된다. 밸브체 (37) 는 벨로우즈 (361) 에 연결되고, 벨로우즈 (361) 내의 압력 및 압력 감지 스프링 (363) 의 탄성력에 의해, 밸브 구멍 (38) 을 폐쇄하는 위치로부터 개방 위치를 향하여 탄성 지지 된다. 벨로우즈 (361) 및 압력 감지 스프링 (363) 은 압력 감지부 (36) 를 형성한다. 밸브 구멍 (38) 에 연속하는 밸브 수납실 (50) 은, 통로 (51) 를 통해 토출실 (132) 에 연통한다.

흡입 조절 밸브 (34) 는, 수납실 (133) 에 수용되는 밸브 하우징 (56), 밸브 하우징 (56) 에서 밸브실 (561) 에 수용되는 밸브체 (57), 탄성 지지 스프링 (58) 및 가동 스프링 시트 (59) 를 포함한다. 밸브 하우징 (56) 은, 원통부 (62) 및 원통부 (62) 의 양단부에 연결된 1 쌍의 단부 벽 (60, 61) 을 포함한다. 탄성 지지 스프링 (58) 은, 밸브체 (57) 를 단부 벽 (60) 을 향하여 탄성 지지하고, 가동 스프링 시트 (59) 를 단부 벽 (61) 을 향하여 탄성 지지한다.

원통부 (62) 의 내주면에는 플랜지 (621) 가 형성된다. 밸브체 (57) 는, 밸브체 (57) 가 단부 벽 (60) 에 접하는 폐쇄 위치와 밸브체 (57) 가 플랜지 (621) 에 접하는 개방 위치와의 사이에서 이동 가능하다. 가동 스프링 시트 (59) 는, 가동 스프링 시트 (59) 가 플랜지 (621) 에 접하는 위치와 가동 스프링 시트 (59) 가 단부 벽 (61) 에 접하는 위치와의 사이에서 이동가능하다. 단부 벽 (60) 에는, 밸브실 (561) 에 연통하는 제 1 밸브 구멍 (601) 이 형성된다. 원통부 (62) 에는, 흡입실 (131) 및 밸브실 (561) 에 연통하는 제 2 밸브 구멍 (622) 이 형성된다.

단부 벽 (61) 은, 원통부 (62) 내에 제 1 배압실 (63) 을 형성한다. 단부 벽 (61) 에는, 제 1 배압실 (63) 에 연통하는 배압구 (611) 가 형성된다. 제 1 배압실 (63) 은, 통로 (54) 를 통해 제어압실 (121) 에 연통된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 제어 밸브 (35) 는, 수납실 (133) 에 수납된 밸브 하우징 (45), 밸브 하우징 (45) 내에 수용된 제 2 밸브체로서의 밸브체 (46) 및 밸브 개방 스프링 (47) 을 포함한다. 밸브 하우징 (45) 은, 원통부 (48) 및 단부 벽 (49) 을 포함하고, 밸브 개방 스프링 (47) 은, 밸브체 (46) 를 단부 벽 (49) 을 향하여 탄성 지지한다. 밸브체 (46) 는, 밸브 하우징 (45) 내에 제 2 배압실 (64) 를 형성한다. 단부 벽 (49) 에는, 제 2 배압실 (64) 에 연통하는 배압구 (491) 가 형성된다. 제 2 배압실 (64) 은, 통로 (52) 를 통해 제 1 제어 밸브 (33) 의 밸브 구멍 (38) 에 연통된다.

원통부 (48) 에는 제 3 밸브 구멍 (481) 및 제 4 밸브 구멍 (482) 이 형성된다. 제 3 밸브 구멍 (481) 은, 제 1 배압실 (63) 에 연통하고, 제 4 밸브 구멍 (482) 은, 통로 (65) 를 통해 흡입실 (131) 에 연통된다.

조절 통로 (461) 는 밸브체 (46) 를 통해 신장한다. 밸브체 (46) 가 폐쇄 위치에 있을 때, 즉, 밸브체 (46) 가 제 3 밸브 구멍 (481) 및 제 4 밸브 구멍 (482) 을 덮고 있을 때는, 제 3 밸브 구멍 (481) 및 제 4 밸브 구멍 (482) 이 조절 통로 (461) 를 통해 서로 연통한다. 밸브체 (46) 가 제 3 밸브 구멍 (481) 및 제 4 밸브 구멍 (482) 을 여는 개방 위치에 있을 때는, 제 3 밸브 구멍 (481) 및 제 4 밸브 구멍 (482) 은 스프링 수납실 (483) 을 통해 서로 연통한다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 체크 밸브 (53) 는, 밸브 하우징 (66) 및 밸브 하우징 (66) 내에 수용된 밸브체 (67) 및 폐쇄 스프링 (68) 을 포함한다. 폐쇄 스프링 (68) 은, 밸브 구멍 (661) 을 닫는 위치를 향하여 밸브체 (67) 를 탄성 지지 한다. 밸브 구멍 (661) 은, 통로 (69) 를 통해 통로 (52) 에 연통된다. 밸브 수납실 (662) 은, 밸브 플레이트 (14), 밸브 플랩 플레이트 (15, 16), 리테이너 플레이트 (17) 및 실린더 블록 (11) 을 통해 신장하도록 형성된 통로 (70) 을 통해, 제어압실 (121) 에 연통된다.

통로 (51, 52, 69, 70) 는, 토출실 (132) 로부터 제어압실 (121) 에 냉매를 공급하기 위한 공급 통로의 일부를 구성한다.

제 1 제어 밸브 (33) 의 솔레노이드 (39) 에 대한 듀티 사이클 제어와 같은 전류 공급 제어를 실행하는 제어 컴퓨터 (C) 는, 공조 장치 작동 스위치 (71) 가 ON 으로 되면, 솔레노이드 (39) 에 전류를 공급하고, 공조 장치 작동 스위치 (71) 가 OFF 로 되면, 전류 공급을 정지한다. 제어 컴퓨터 (C) 는 실온 설정기 (72) 및 실온 검출기 (73) 에 접속된다. 공조 장치 작동 스위치 (71) 가 ON 상태에 있는 경우, 제어 컴퓨터 (C) 는, 실온 설정기 (72) 에 의해 설정된 목표 실온과 실온 검출기 (73) 에 의해 검출된 검출 실온과의 차이에 기초하여, 솔레노이드 (39) 에 공급된 전류를 제어한다.

제 1 제어 밸브 (33) 의 밸브 구멍 (38) 의 개방 상태, 즉 밸브 개도와 같은 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도는, 솔레노이드 (39) 에서 발생된 전자기력과 탄성 지지 스프링 (43) 의 탄성력과 압력 감지부 (36) 의 탄성 지지력과의 균형에 의해 정해진다. 제 1 제어 밸브 (33) 는, 솔레노이드 (39) 에서 발생된 전자기력을 바꿈으로써 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도를 연속적으로 조정 가능하다. 전자기력이 증가되면, 밸브 구멍 (38) 을 폐쇄하는 위치를 향해 밸브체 (37) 를 탄성 지지하는 힘이 증가되므로, 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도는, 감소된다. 게다가, 도입 통로 (55) 에 있어서의 흡입압이 증가되면, 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도가 감소된다. 도입 통로 (55) 에 있어서의 흡입압이 감소하면, 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도는 증가된다. 제 1 제어 밸브 (33) 는, 도입 통로에 있어서의 흡입압을 솔레노이드 (39) 에서 발생되는 전자기력에 해당하는 설정 압력에 제어한다.

도 2 는, 공조 장치 작동 스위치 (71) 가 OFF 에 되어 있어 제 1 제어 밸브 (33) 의 솔레노이드 (39) 에 대한 전류 공급이 정지되고 있는 상태 (듀티 사이클이 0 상태) 를 나타낸다. 이 상태에서, 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도는, 최대이다. 사판 (22)(도 1) 의 최소 경사각은 0°보다 약간 큰 값으로 설정되어 있으므로, 사판 (22) 의 경사각이 최소 상태일지라도, 냉매가 실린더 보어 (111) 로부터 토출실 (132) 에 토출된다. 이 상태에서는, 순환 저지부 (32) 가 폐쇄되어 외부 냉매 회로 (28) 에 있어서의 냉매의 순환이 정지된다. 실린더 보어 (111) 로부터 토출실 (132) 에 토출된 냉매는, 제 1 제어 밸브 (33) 의 밸브 구멍 (38) 및 통로 (52) 에 이른다. 통로 (52) 내의 냉매의 압력은, 제 2 제어 밸브 (35) 의 제 2 배압실 (64) 에 작용하여, 제 2 제어 밸브 (35) 의 밸브체 (46) 는, 제 2 배압실 (64) 의 압력에 의해, 도 2 에 나타낸 폐쇄 위치로 이동한다.

통로 (52) 내의 냉매는, 통로 (69) 및 체크 밸브 (53) 의 밸브 구멍 (661) 을 통해 밸브체 (67) 를 누르면서 개방 위치를 향해 밸브 수납실 (662) 에 유입된다. 밸브 수납실 (662) 에 유입된 냉매는, 통로 (70) 를 통해 제어압실 (121) 에 유입된다. 제어압실 (121) 내의 냉매는, 통로 (54), 제 1 배압실 (63), 제 3 밸브 구멍 (481), 조절 통로 (461), 제 4 밸브 구멍 (482) 및 통로 (65) 에 의해 형성되는 배출 통로를 통해, 흡입실 (131) 에 흐른다. 흡입실 (131) 내의 냉매는, 실린더 보어 (111) 내에 흡입되어 토출실 (132) 로 복귀된다.

도 2 에 도시된 상태에서는, 사판 (22) 의 경사각은 최소이며, 가변 용량형 압축기 (10) 는, 압축실 (112) 로부터 토출실 (132) 에 대한 냉매 토출 용량을 최소로 하는 OFF 운전 (최소 용량 운전) 을 실시한다. 이 때, 순환 저지부 (32) 는 폐쇄되기 때문에, 냉매가 외부 냉매 회로 (28) 를 통해 순환하지 않는다.

도 3 은, 공조 장치 작동 스위치 (71) 가 ON 에 되어 있고 제 1 제어 밸브 (33) 의 솔레노이드 (39) 에 대한 전류 공급이 최대가 되어 있는 상태 (듀티 사이클이 1 인 상태) 를 나타낸다. 제 1 제어 밸브 (33) 의 개도는, 영(0)이다. 가변 용량형 압축기 (10) 가 비최소 용량 운전을 실시하고 있는 상태 (즉, 사판 (22) 의 경사각이 최소가 아닌 상태) 에서는, 순환 저지부 (32) 가 개방되어, 토출실 (132) 내의 냉매가 외부 냉매 회로 (28) 로 흐른다. 외부 냉매 회로 (28) 에 유출한 냉매는, 도입 통로 (55), 제 1 밸브 구멍 (601), 밸브실 (561) 및 제 2 밸브 구멍 (622) 에 의해 형성된 흡입 통로를 통해, 흡입실 (131) 에 유입된다.

제 1 제어 밸브 (33) 의 개도가 영(0)인 상태, 즉, 밸브 구멍 (38) 이 폐쇄된 상태에서는, 토출실 (132) 내의 냉매의 압력이 공급 통로를 통해 제 2 제어 밸브 (35) 의 제 2 배압실 (64) 에 작용하지 않는다. 따라서, 제 2 제어 밸브 (35) 의 밸브체 (46) 는, 밸브 개방 스프링 (47) 의 탄성력에 의해, 제 3 밸브 구멍 (481) 및 제 4 밸브 구멍 (482) 을 최대로 개방하는 위치로 이동된다. 체크 밸브 (53) 의 밸브체 (67) 는, 폐쇄 스프링 (68) 의 탄성력에 의해 밸브 구멍 (661) 을 폐쇄하는 위치로 이동된다.

즉, 도 3 에 도시된 상태에서는, 공급 통로가 폐쇄되므로, 토출실 (132) 내의 냉매가 공급 통로를 통해 제어압실 (121) 에 보내지지 않는다. 제어압실 (121) 내의 냉매는, 통로 (54), 제 1 배압실 (63), 제 3 밸브 구멍 (481), 스프링 수납실 (483), 제 4 밸브 구멍 (482) 및 통로 (65) 에 의해 형성되는 배출 통로를 통해, 흡입실 (131) 로 흐른다. 이 상태에서는, 사판 (22) 의 경사각은 최대이며, 가변 용량형 압축기 (10) 는, 토출 용량을 최대로 하는 최대 용량 운전을 실시한다.

공조 장치 작동 스위치 (71) 가 ON 으로 되어 있고, 제 1 제어 밸브 (33) 의 솔레노이드 (39) 에 대한 전류 공급이 영 (0) 이 아니고, 또한 최대인 상태 (0＜듀티 사이클＜1) 에서는, 토출실 (132) 내의 냉매의 압력이 제 2 제어 밸브 (35) 의 제 2 배압실 (64) 에 작용한다. 토출실 (132) 로부터 통로 (52) 에 보내진 냉매는, 체크 밸브 (53) 를 통과해 제어압실 (121) 에 유입한다. 이 상태에서는, 사판 (22) 의 경사각은, 흡입압이 듀티 사이클에 해당하는 설정 압력으로 조정되도록, 최소 경사각보다 커져, 가변 용량형 압축기 (10) 는 중간 용량 운전을 실시한다.

도 1 은, 활성화되지 않은 상태에 있는 가변 용량형 압축기 (10) 를 나타낸다. 제 2 제어 밸브 (35) 는, 배출 통로의 단면적이 최대가 되도록, 즉, 밸브 구멍 (481, 482) 이 최대로 개방되도록, 배출 통로의 단면적을 조정한다. 도 3 의 최대 용량 운전시에도, 제 2 제어 밸브 (35) 는, 배출 통로의 단면적이 최대가 되도록, 즉, 밸브 구멍 (481, 482) 이 최대로 개방되도록, 배출 통로의 단면적을 조정한다. 즉, 제 2 제어 밸브 (35) 는, 제 1 제어 밸브 (33) 가 폐쇄된 상태에 있어서의 배출 통로의 단면적이 제 1 제어 밸브 (33) 의 개방 상태에 있어서의 배출 통로의 단면적보다 크게, 배출 통로의 단면적을 조정한다.

그럼으로써, 제어압실 (121) 내의 액체 냉매는, 통로 (54), 제 1 배압실 (63), 제 3 밸브 구멍 (481), 스프링 수납실 (483), 제 4 밸브 구멍 (482) 및 통로 (65) 에 의해 형성되는 배출 통로를 통해, 흡입실 (131) 에 신속하게 배출된다. 이는, 가변 용량형 압축기 (10) 의 토출 용량이 활성화 직후에 있어서 신속하게 증대하는 것에 기여한다.

가변 용량 운전시에 있어서의 배출 통로의 단면적은, 최대 용량 운전시에 있어서의 배출 통로의 단면적보다 작아진다. 이는, 가변 용량 운전시에 가변 용량형 압축기 (10) 의 운전 효율을 향상시킨다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

밸브 구멍 (481, 482) 이 최대로 개방되는 최대 용량 운전에서는, 통로 (54), 제 1 배압실 (63), 제 3 밸브 구멍 (481), 스프링 수납실 (483), 제 4 밸브 구멍 (482) 및 통로 (65) 가 배출 통로를 형성한다. 따라서, 배출 통로의 단면적은 크고, 제 1 배압실 (63) 에 있어서의 압력은 낮다. 그러므로, 흡입 통로의 단면적을 바꾸는 흡입 조절 밸브 (34) 의 밸브체 (57) 는, 밸브실 (561) 내의 냉매 압력에 의해, 밸브 구멍 (601, 622) 을 최대로 개방하는 위치로 움직이며, 가동 스프링 시트 (59) 는, 단부 벽 (61) 에 접하는 위치로 움직인다.

최소 용량 운전 (OFF 상태) 또는 가변 용량 운전 중에는, 통로 (54), 제 1 배압실 (63), 제 3 밸브 구멍 (481), 제 4 밸브 구멍 (482) 및 통로 (65) 가 배출 통로를 형성한다. 따라서, 흡입실 (131) 에 이르는 배출 통로의 단면적은 최대 용량 운전시에 비해 작고, 제 1 배압실 (63) 에 있어서의 압력은 높다. 따라서, 가동 스프링 시트 (59) 는, 플랜지 (621) 에 접하는 위치로 이동하고, 흡입 조절 밸브 (34) 의 밸브체 (57) 는, 제 1 밸브 구멍 (601) 에 있어서의 냉매 압력에 저항해, 밸브 구멍 (601, 622) 을 폐쇄하는 폐쇄 위치에 가까운 위치로 움직인다. 즉, 흡입 조절 밸브 (34) 는 흡입 통로의 단면적을 감소시켜, 용량 가변시에 있어서의 맥동이 퍼지는 것이 방지된다.

제 1 의 실시형태는 다음과 같은 이점을 갖는다.

(1) 제 2 제어 밸브 (35) 는, 가변 용량형 압축기 (10) 의 활성화 직후에 있어서의 토출 용량의 조속한 증대에 기여하고, 또한 가변 용량형 압축기 (10) 의 운전 효율의 향상에 기여한다. 이와 같은 이점을 가져오는 제 2 제어 밸브 (35) 는, 용량 가변시에는 배출 통로의 단면적을 작게 한다. 따라서, 용량 가변시에 있어서의 제 1 배압실 (63) 의 압력은 높다. 그 결과, 제 2 제어 밸브 (35) 가 없는 경우에 비해, 흡입 조절 밸브 (34) 는 흡입 통로의 단면적을 한층 저감할 수 있고, 이에 의해 용량 가변시에 있어서의 맥동이 충분히 억제된다.

(2) 흡입 조절 밸브 (34) 및 제 2 제어 밸브 (35) 는, 리어 하우징 부재 (13) 에 형성된 공통의 수납실 (133) 에 수납된다. 따라서, 흡입 조절 밸브 (34) 와 제 2 제어 밸브 (35) 를 다른 수납실에 별도로 수납하는 경우에 비해, 흡입 조절 밸브 (34) 및 제 2 제어 밸브 (35) 를 수용하는데 필요한 공간을 컴팩트하게 할 수 있다.

(3) 높은 토출압으로 중간 용량 운전을 하는 경우, 제 1 제어 밸브 (33) 가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이행할지라도, 실린더 보어 (111) 으로부터 제어압실 (121) 에 대한 냉매의 누출에 기인하여, 제어압실 (121) 내의 제어압이 저하하지 않는 경우가 있을 수 있다. 저하되지 않을 수 있는 제어압이 공급 통로를 통해 제 2 배압실 (64) 에 작용하면, 밸브 개방 스프링 (47) 의 탄성력만으로는 제 2 배압실 (64) 내의 압력을 극복하기에 불충분할 수도 있다. 밸브 개방 스프링 (47) 의 탄성력이 제 2 배압실 (64) 내의 압력을 극복할 수 없다면, 제 2 제어 밸브 (35) 의 밸브체 (46) 는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동될 수 없다.

체크 밸브 (53) 는, 저하되지 않을 수도 있는 제어압이 제 2 배압실 (64) 에 작용하는 것을 방지한다. 따라서, 제 1 제어 밸브 (33) 가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이행될 때, 제 2 제어 밸브 (35) 의 밸브체 (46) 는, 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 확실하게 이동된다.

(4) 제 2 제어 밸브 (35) 의 밸브체 (46) 에는, OFF 운전시 또는 용량 가변시에 있어서 배출 통로의 일부로서 기능하는 조절 통로가 간편하게 형성될 수 있다.

(5) 최대 용량 운전중에는, 제 2 제어 밸브 (35) 는, 배출 통로의 단면적이 용량 가변시의 배출 통로의 단면적보다 커지도록, 배출 통로의 단면적을 조정한다. 따라서, 최대 용량 운전시에 있어서의 제 1 배압실 (63) 의 압력은 낮다. 그 결과, 흡입 조절 밸브 (34) 의 흡입 통로의 단면적을 감소시키는데 필요한 힘이 감소되어, 흡입 조절 밸브 (34) 에 의한 흡입 통로에서의 압력 손실이 낮아진다.

본 발명은 이하와 같이 변형될 수도 있다.

흡입 조절 밸브 (34), 제 2 제어 밸브 (35) 및 체크 밸브 (53) 가 공통의 수납실에 수납될 수도 있다.

흡입 조절 밸브 (34) 및 제 2 제어 밸브 (35) 는 다른 수납실에 수납될 수도 있다. 이 경우, 제 1 배압실 (63) 은, 흡입 조절 밸브 (34) 의 수납실 내에 형성된다.

가동 스프링 시트 (59) 가 생략될 수도 있고, 단부 벽 (61) 이 탄성 지지 스프링 (58) 을 위한 밸브 시트로서 기능할 수도 있다.

밸브체 (46) 의 조절 통로 (461) 가 생략될 수도 있다. 이 경우, 통로 (54), 제 1 배압실 (63), 제 3 밸브 구멍 (481), 제 4 밸브 구멍 (482) 및 통로 (65) 에 의해 형성되는 제 1 배출 통로 이외에, 흡입실 (131) 과 제어압실 (121) 을 서로 연결하는 제 2 배출 통로가 제공되며, 제 2 배출 통로 안에 오리피스가 제공된다. 제 2 제어 밸브 (35) 의 밸브체 (46) 는, OFF 운전 또는 용량 가변시에 흡입실 (131) 에 연결되는 제 1 배출 통로를 폐쇄한다. 따라서, 용량 가변시에 있어서의 제 1 배압실 (63) 의 압력은 높다.

제 1 실시형태에 있어서의 체크 밸브 (53) 는 생략될 수도 있다. 이 경우에도, 제 1 실시형태에 있어서의 이점 (1), (2), (4) 과 동일한 이점이 얻어진다.

제 1 제어 밸브로서, 압력 감지부를 포함하는 제어 밸브가 사용될 수도 있다. 압력 감지부는 토출압 영역에 있어서의 2 지점 사이의 압력 차에 따라 밸브 개도를 증감한다. 즉, 토출압 영역에 있어서의 냉매 유량이 증대하면, 밸브 개도를 증대시키고, 토출압 영역에 있어서의 냉매 유량이 감소하면, 밸브 개도를 감소시키는 제어 밸브를 제 1 제어 밸브로서 사용할 수도 있다.

제 1 제어 밸브, 제 2 제어 밸브, 및 체크 밸브 (53) 가 가변 용량형 압축기의 하우징의 외부측에 배치될 수도 있고, 제 1, 제 2 제어 밸브 및 체크 밸브 (53) 가 흡입실 또는 토출실이 배관을 통해 접속될 수도 있다.

본 발명은, 클러치를 통해 외부 구동원으로부터 구동력을 받는 가변 용량형 압축기에 적용될 수도 있다. 이와 같은 가변 용량형 압축기는, 클러치가 접속 상태에 있을 때는, 사판의 경사각이 최소가 될때조차, 냉매를 외부 냉매 회로를 통해 냉매 순환시키고, 클러치가 차단될 때에는, 냉매가 외부 냉매 회로를 통해 순환되지 않게 할 수 있다.

Claims

흡입압 영역, 토출압 영역 및 제어압실이 형성되는 가변 용량형 압축기로서, 가변 용량형 압축기의 용량은, 공급 통로를 통해 토출압 영역의 냉매를 제어압실에 공급하고, 배출 통로를 통해 상기 제어압실 내의 냉매를 흡입압 영역에 배출함으로써 제어압실 내의 압력에 따라 변하는 가변 용량형 압축기에 있어서,
상기 가변 용량형 압축기는,
상기 공급 통로의 단면적을 조정하는 제 1 제어 밸브,
외부 냉매 회로로부터 상기 흡입실에 신장하는 흡입 통로의 단면적을 바꾸는 밸브체와, 상기 흡입 통로의 압력에 대항하게 작용하도록 상기 밸브체에 배압을 적용하기 위해 사용되는 배압실을 갖는 흡입 조절 밸브, 및
상기 제 1 제어 밸브의 개폐 상태에 따라 상기 배출 통로의 단면적을 조정하는 제 2 제어 밸브를 포함하고,
상기 제 2 제어 밸브는, 상기 제 1 제어 밸브가 폐쇄 상태에 있을 때의 상기 배출 통로의 단면적이 상기 제 1 제어 밸브가 개방 상태에 있을 때의 상기 배출 통로의 단면적보다 커지도록, 상기 배출 통로의 단면적을 조정하고,
상기 배압실은, 상기 제 2 제어 밸브와 상기 제어압실 사이에 위치되는 상기 배출 통로의 부분에 설치되는, 가변 용량형 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 흡입 조절 밸브와 상기 제 2 제어 밸브는, 공통의 수납실에 수납되는, 가변 용량형 압축기.
제 2 항에 있어서,
상기 수납실은 압축기의 리어 하우징 부재에 위치되는, 가변 용량형 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 제어 밸브와 상기 제어압실과의 사이에 있는 상기 공급 통로의 부분에는 체크 밸브가 형성되는, 가변 용량형 압축기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 제어 밸브는, 조절 통로를 갖는 제 2 밸브체를 포함하는, 가변 용량형 압축기.