KR900001294B1 - 가변용량 압축기 - Google Patents

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KR900001294B1 KR1019870003906A KR870003906A KR900001294B1 KR 900001294 B1 KR900001294 B1 KR 900001294B1 KR 1019870003906 A KR1019870003906 A KR 1019870003906A KR 870003906 A KR870003906 A KR 870003906A KR 900001294 B1 KR900001294 B1 KR 900001294B1
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신이찌 스즈끼
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가부시끼 가이샤 도요다 지도쇽끼 세이사꾸쇼
도요다 요시또시
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Abstract

내용 없음.

Description

가변용량 압축기
제1도는 본 발명의 가변용량 압축기를 구체화한 일실시예를 도시하는 종단면도.
제2도는 자기용량 제어 밸브 및 외부용량 제어밸브 부근의 폐쇄로 상태를 도시하는 확대 단면도.
제3도는 개방로 상태를 도시하는 확대 단면도.
제4도는 외부용량 제어밸브의 다른 예를 도시하는 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 흡입실 5 : 토출실
7 : 크랭크실 17 : 요동경사판
19 : 급기통로 20 : 자기용량 제어밸브
22, 22' : 외부용량 제어밸브 23 : 배기통로
46 : 압력 센서 47 : 밸브 개방도 제어회로
Ps : 흡입 압력 Pc : 크랭크실 압력
본 발명은 차량의 공기조화용 등에 사용되는 가변용량 압축기에 관한 것으로서, 특히 흡입실과 토출실 및 크랭크실을 구비하고, 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차입에 반
이 각도 가변요동 경사판형의 가변용량 압축기로서, 종래 일본국 특허공개 소58-158382호 공보에 개시된 것이 제안되어 있다. 이 압축기는 냉방부하의 저하 혹은 고속회전에 의해 흡입 압력이 저하하면, 용량제어 밸브내의 벨로우즈가 토출압력 및 대기압의 밸런스 변동에 의해 신장하여 밸브체를 작동하고, 크랭크실과 흡입실을 연통하는 배기통로를 폐쇄시킴과 동시에 토출실과 크랭크실을 연통하는 급기통로를 상기 밸브체와 연동하는 다른 밸브체에 의해 개방해주므로서, 토출실로부터 고압의 가스를 크랭크실로 공급하여, 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차압을 증대시키는 것에 의해 피스톤 배면에 작용하는 압력을 증대시켜서 피스톤의 스트로크를 감소시켜, 흡입 압력의 저하를 방지함과 동시에 압축 용량을 저하시키도록 되어 있었다.
그런데, 이러한 종래의 가변용량 압축기에 있어서는 토출실로부터 크랭크실로 고압가스의 공급이 정지됨과 동시에 크랭크실의 가스가 배기통로를 거쳐 흡입실로 되돌려지지만, 이 배기통로의 개방도(교축량)가 일정하기 때문에, 크랭크실로부터 흡입실로의 가스의 환원을 재빨리 행할 수가 없고, 따라서 냉방부하가 커졌을 때에 있어서의 압축 용량을 증대시키는 방향으로의 변경이 신속하게 행해지지 않아, 용량제어의 응답성이 나쁘다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로서, 각도 가변 요동 경사판형의 가변용량 압축기에 있어서, 토출실과 크랭크실을 연통하는 급기통로와 상기 크랭크실과 흡입실을 연통하는 배기통로를 설치하고, 상기 급기통로에는 흡입 압력, 크랭크실 압력, 또는 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차압 등을 감지하고 그 감지압력에 의
자기용량 제어밸브가 폐쇄되어 급기통로가 폐쇄로로 된 상태에 있어서, 냉방부하가 커져 외부검지 신호에 의해 외부 용량 제어밸브가 전기적으로 개방되면 배기통로의 개방도가 증대되기 때문에, 크랭크실내의 가스가 상기 배기통로를 거쳐 흡입실로 재빨리 되돌려지고, 이 때문에 크랭크실 압력이 급격히 저하하며, 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차이가 감소하고, 압축 용량이 증대한다. 이렇게 하여, 냉방부하의 증대에 대한 압축 용량의 제어응답성이 향상된다.
이하, 본 발명을 구체화한 일실시예를 제1도 내지 제3도에 관련하여 설명한다.
제1도에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(1)의 우단면에는 밸브판(2)을 거쳐 후방 하우징(3)이 접합고정되어 있다. 그 후방 하우징(3)내의 외주부에는 환상 흡입실(4
)이, 또 중앙부에는 토출실(5)이 각각 구획 형성되고, 흡입구 및 토출구(모두 도시하지 않음)를 거쳐 외부 냉방회로에 접속되어 있다. 상기 실린더 블록(1)의 좌단면에는 전방하우징(6)이 접합고정되며, 그 내부에는 크랭크실(7)이 형성되어 있다. 실린더 블록(1
)과 전방 하우징(6)에는 엔진(도시 생략)에 의해 회전되는 구동축(8)이 지지되어 있다.
상기 실린더 블록(1)에는 그 양단사이를 관통하여 6개(하나만 도시)의 실린더 보어(9)가 구동축(8)과 평행하게 형성되어 있다. 각 실린더 보어(9)내에는 피스톤(10
)이 왕복미끄럼 이동가능하게 장착되며, 그 좌단면에는 피스톤 로드(11)가 연결되어 있다. 상기 밸브판(2)에는 흡입실(4)로부터 상기 각 실린더 보어(9)내의 압축실에 냉매가스
상기 구동축(8)에는 회전체(14)가 끼워맞추어져 고정되고, 이 회전체(14)로부터 돌출하는 돌기부(14)에 형성된 긴 구멍에는 연결핀(15)을 거쳐 회전 구동판(16)이 경사가능하게 또 회전체(14)와 일체로 회전가능하게 장착되어 있다.
상기 회전구동판(16)에는 요동 경사판(17)이 상기 구동판(16)과 함께 경사운동가능하게 지지되며, 정위치에 횡방향으로 가설된 안내로드(18)에 의해 회전이 규제되고 있다. 또, 요동 경사관(17)에는 상기 피스톤로드(11)의 우단부가 각각 연결되고, 구동축(8)의 회전에 의해 회전체(14)가 회전되어서, 요동 경사판(17)이 경사 운동되었을 때, 피스톤 로드(11)를 거쳐 피스톤(10)이 왕복운동되도록 되어 있다. 그리고, 크랭크실(7)의 압력(Pc)과 흡입실(4)의 압력(Ps)의 차압(P)(Pc-Ps)에 반응하여, 이 차압(P)이 커지면 피스톤(10)의 스트로크가 작아짐과 동시에 상기 요동 경사판(17)이 경사각이 작아져서 압축용량이 감소하며, 반대로 차압(P)이 작아지면 피스톤(10)의 스트로크가 커짐과 동시에 요동 경사판(17)의 경사각이 커져서 압축 용량이 증가하도록 되어 있다. 이상 설명한 구성은 종래의 가변용량 압축기와 동일하다.
상기 토출실(5)의 고압가스를 크랭크실(7)에 공급하기 위해, 상기 후방 하우징
(3), 밸브판(2) 및 실린더 블록(1)에는 급기통로(19)가 형성되고, 이 급기통로(19)의 도중에는 후술하는 자기용량 제어밸브(20)가 배치되어 있다. 또, 실린더 보어(9)내의 압축실로부터 크랭크실로 블로우 바이된 가스 혹은 상기 급기통로(19)에 의해 토출실(5)로부터 크랭크실(7)로 공급된 가스를 상기 크랭크실(7)로부터 흡입실(4)로 환원하기 위해, 실린
그래서, 제2도에 의해 상기 자기용량 제어밸브(20)에 대해 설명하면, 후방 하우징(3)에는 원통형상의 밸브 수용 케이스(24)가 나사식으로 결합하여 고정되고, 이 밸브 수용 케이스(24)의 내부에는 압축 스프링(25)에 의해 평상시에는 상방, 즉 상기 밸브 수용 케이스(24)에 형성된 밸브 시트(26)에 밀착하는 밸브 폐쇄방향으로 편이된 볼 밸브(27)가 왕복운동가능하게 수용되어 있다. 이 볼 밸브(27)의 상방에는 압축 스프링(2
8)에 의해 상방, 즉 밸브 폐쇄방향으로 편이된 밸브 작동로드(29)가 내장되고, 이 밸브 작동로드(29)의 상단면은 다이아프램(30)에 맞닿아 있다. 상기 밸브 작동로드(29) 및 다이아프램(30)은 하방 이동 및 고정 스프링 받이(31,32)사이에 개재되며, 또 상기 압축 스프링(28)보다 탄성력이 큰 압축 스프링(33)에 의해 평상시에는 하방, 즉 밸브 개방방향으로 편이되어 있다. 또한 이 다이아프램(30) 대신에 도시하지는 않지만 벨로우즈를 사용해도 좋다.
또, 상기 다이아프램(30)하측의 스프링(28)을 수용하는 실은 흡입실(4)과 연통하는 작동실(R1)로 되어 있다. 압축 스프링(33)의 수용실(R2)을 대기와 연통되어 있다. 게다가, 상기 볼 밸브(27)를 수용하는 실은 토출실(5)과 연통하는 고압실(R3)로 되어 있다. 그리고, 밸브 작동로드(29)에 작용하는 상기 작동실(R1)내의 흡입 압력(Ps)이 저하하고, 수용실(R2)의 대기압과 압축 스프링(33)의 탄성력과의 총합력이 작동실(R1
)의 압력과 압축 스프링(28)의 탄성력과의 총합력보다 커졌을 때, 즉 흡입 압력(Ps)이 저하하였을 때, 제3도에 도시한 바와 같이 밸브 작동로드(29)에 의해 볼 밸브(27)가 하방, 즉 밸브 개방방향으로 이동되며, 토출실(5)내의 고압가스가 급기통로(19)를 경유하여 크랭크실(7)로 흘러, 크랭크실 압력(Pc)을 크게하여 압축용량이 저하하도록 하고 있다.
다음에, 상기 외부용량 제어밸브(22)에 대해 설명하면, 상기 후방 하우징(3)에는 밸브 수용 케이스(34)가 나사식으로 결합하여 고정되고, 이 밸브 수용케이스(34)의 외주에는 전자코일(35)이 감겨 설치되며, 내부에는 밸브 보유지지통(36)이 상하이동가능하게 장착되고, 게다가 이 밸브 보유지지통(36)에는 가동철심(37)이 소정의 스트로크 범위내에서 상하이동가능하게 수용되며, 압축 스프링(38)에 의해 평상시에는 상방, 즉 밸브 폐쇄방향으로 편이되어 있다. 이 가동철심(37)의 상단부에는 밸브체(39)가 일체로 형성되어, 후방 하우징(3)내의 배기통로(23)에 설치된 밸브 시트(40)에 접근분리가능하게 대응하고 있다. 또, 상기 밸브 보유지지통(36)과 밸브시트(40)사이에는 압축 스프링(41)이 개재되어, 밸브체(39)를 개방방향으로 편이하고 있다.
상기 밸브 보유지지통(36)의 하단부는 다이아프램(42)에 지지되며, 이 다이아프램(42)의 하면에는 스프링받이(43)를 거쳐 압축 스프링(44)이 개재되어, 밸브 보유지지통(36)을 평상시에는 밸브폐쇄위치로 편이하고 있다. 게다가, 가동철심(37)과 밸브체(39) 및 밸브 보유지지통(36)에는 상기 배기통로(23)이 밸브 상류측과 상기 다이아프램(42) 상부측에 형성된 작동실(R4)과를 연통하는 통로(45)가 형성되어, 압축 스프링(44)가 수용실(R5)은 대기와 연통되어 있다. 그리고, 작동실(R4)에 작용하는 크랭크실 압력(Pc)과 압축 스프링(41)의 탄성력과 밸브 보유지지통(36) 및 가동철심(37)의 자5
한편, 상기 전방 하우징(6)에는 크랭크실(7)의 압력(Pc)을 외부 검출신호로서 검출하는 압력 센서(46)가 부착되고, 이 압력 센서(46)는 밸브 개방도 제어회로(47)에 접속되며, 이 밸브 개방도 제어회로(47)는 상기 전자코일(35)에 접속되어 있다. 그리고, 상기 압력 센서(46)에 의한 크랭크실 압력(Pc)의 검출치가 상기 설정압력(Pco)보다 높은 설정치(Pco')로 되었을때는, 상기 밸브 개방도 제어회로(47)로부터 동작전류가 전자코일(35)에 출력되어서 제3도에 도시된 바와 같이 가동철심(37)과 함께 밸브체(39)가 압축 스프링(38)의 탄성력에 저항하여 개방되며, 크랭크실(7)의 가스가 상기 밸브체(39)가 기계적으로 개구되었을 때의 통로면적보다 큰 최대 통로면적의 배기통로(23)를 경유하여 흡입실(4)로 흘러, 크랭크실 압력(Pc)을 급속히 저하시켜서 압축용량을 증대하도록 하고 있다.
다음에, 상기와 같이 구성된 가변용량 압축기에 대하여 그 작용을 설명한다.
그런데, 압축기의 기동초기에 있어서, 냉방하고자 하는 차량 실내의 온도가 높고 냉방부하가 큰 경우에는, 흡입 압력(Ps)이 설정치(Pso)보다 높기 때문에 자기용량 제어밸브(20)가 폐쇄되어 급기통로(19)가 폐쇄로로 되며, 한편 크랭크실 압력(Pc)이
그후, 압축동작이 진행됨에 따라, 흡입 압력(Ps)과 크랭크실 압력(Pc)이 서서히 저하하고, 크랭크실 압력(Pc)이 설정치(Pco')로 되면, 밸브 개방도 제어회로(47)로부터 전자코일(35)에 공급되고 있던 동작전류가 차단되고, 외부용량 제어밸브(22)의 밸브체(39)가 크랭크실 압력(Pc)에 의해 기계적으로 개폐동작되는 상태로 된다. 이 상태에서는 상기 설정치(Pco')보다 낮은 설정압력(Pco)에 의거하여 밸브체(39)의 개폐동작이 짧은 주기로 반복되고, 압축실로부터 크랭크실(7)로 블로우바이되는 가스에 의한 크랭크실 압력(Pc)의 이상 상승이 억제된다.
그후, 차실내의 온도가 저하하여 냉방부하가 작아지고, 흡입 압력(Ps)이 설정치(Pso)보다 저하하면, 자기 용량 제어밸브(20)가 개방되어 토출실(5)로부터 고압가스가 급기통로(19)를 경유하여 크랭크실(7)로 공급되며, 이 때문에 크랭크실 압력(Pc)이 상승하고, 상기 차압(P)이 커져서 피스톤(10)의 스트로크가 감소하며, 압축용량이 저하하는 방향으로 요동경사판(17)이 경사운동된다. 이때, 크랭크실 압력(Pc)이 설정치(Pco)를 초과하여 설정치(Pco)로 상승하면, 외부용량 제어밸브(22
)가 개방되어 크랭크실 압력(Pc)이 신속히 저하하고, 압축용량의 저하가 억제된다. 즉, 압축용량을 저감하고 있는 상태에서 곧바로 증대시킬 수가 있어, 용량제어의 응답성이
냉방부하가 커져서, 흡입압력(Ps)이 설정치(Pso)보다 높아졌을때에는, 자기용량 제어밸브(20)가 폐쇄되어서 토출실(5)로부터 크랭크실(7)로의 고압가스의 공급이 정지되기 때문에, 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차압(P)이 작아져서 압축용량이 증대한다.
또한, 상기 외부 용량 제어밸브(22)의 밸브 개방도는 밸브 개방도 제어회로(47
)에 의해 개방로 시간과 폐쇄로 시간의 비율을 변화시키므로서 조정된다.
다음에, 제4도에 의거하여 다른 실시예를 설명한다.
이 실시예에서는 배기통로(23)에 고정 배기통로(48)를 설치하여 블로우바이가스를 항상 흡입실(4)로 복귀하도록 하고, 배기통로(23)는 외부용량 제어밸브(22')에 의해 개폐되도록 하고 있다. 이 다른 실시예의 작용도 전술한 실시예와 동일하다.
또, 본 발명은 다음과 같이 구체화할 수도 있다.
첫째, 상기 실시예에서는 자기용량 제어밸브(20)의 구조를, 흡입 압력(Ps)을 감지하여 밸브 작동로드(29)를 제어하도록 하였지만, 이 대신에 다음의 ① 내지 ③의 경우에 자기용량 제어밸브(20)의 개방도가 증가하도록 하고 있다. ① 토출 압력(Pd)의 상승, ② 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 차입(P')(Pd-Ps)가 상승, ③ 크랭크실 압력(Pc)과 흡입 압력(Ps)의 차압(P)의 저하. 또, 이들중 복수의 것을 조합해도 좋다.
둘째, 상기 외부용량 제어밸브(22)는 전술한 바와 같이 압력 센서(46)에 의해 검출된 크랭크실 압력(Pc)의 검출치가 설정치(Pco')로 되면 개방되도록 하였지만, 이 외부 검출신호 대신에 다음의 ① 내지 ⑨에 가르키는 바와 같은 외부 검출신호에 의해 외부 용량 제어밸브(22)가 개방되도록 해도 좋다. ① 흡입 온도의 상승, ② 증발기 출구온도의 상승, ③ 차실내 온도의 상승 ④ 일사량의 증가, ⑤ 엔진 흡기부압의 저하, ⑥ 가속 개방
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 필요에 따라 외부 용량 제어밸브를 개방하여 배기통로를 개방하고, 크랭크실의 가스를 흡입실로 재빠르게 복귀하여, 냉방 부하가 커진 경우에 바로 압축용량을 증대시킬 수가 있고, 용량제어의 응답성을 향상시킬 수가 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 흡입실과 토출실 및 크랭크실을 구비하고, 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차압에 반응하여 피스톤의 스트로크가 변경되고 요동 경사판의 경사각이 변화하여, 압축용량을 제어하도록 된 각도 가변 요동 경사판형의 가변용량 압축기에 있어서, 토출실과 크랭크실을 연통하는 급기통로와 상기 크랭크실과 흡입실을 연통하는 배기통로를 설치하고, 상기 급기통로에는 흡입 압력, 크랭크실 압력, 또는 크랭크실 압력과 흡입 압력의 차압 등을 감지하고 그 감지압력에 의거하여 상기 급기통로의 개방도를 기계적으로 자기제어하는 자기용량 제어밸브를 설치하며, 상기 배기통로에는 엔진의 회전수, 증발기의 출구온도 혹은 크랭크실 압력 등의 하나 또는 복수의 외부검출 신호에 의거하여 상기 배기통로의 개방도를 전기적으로 제어하는 외부 용량 제어밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부용량 제어밸브의 밸브체는 압축실로부터 크랭크실로 블로우바이되는 가스의 압력에 의해 기계적으로 개폐제어되는 밸브체를 겸용하고 있는 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부용량 제어밸브는 전자개페밸브인 것을 특징으로 하는 가변용량 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기통로는 압축실로부터 크랭크실로 블로우바이되는 가스를 흡입실로 복귀해주는 개방도 가변의 배기통로로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 압축기.
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