KR910001183B1 - 압축기의 용량 제어장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

압축기의 용량 제어장치
제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 제어밸브의 구성을 표시한 종단면도.
제2도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 작동자와 가스압에 관한 성능특성도.
제3도는 종래의 용량 제어기구부착 스크로울압축기의 구성도로, (a)는 종단면도, (b)는 A-A 단면도.
제4도는 종래의 제어밸브의 요부단면도.
제5도는 종래의 작동자와 가스압에 관한 성능특성도.
제6도는 작동자의 성능특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호외 설명
401 : 케이스 402 : 뱉브
405,414 : 스프링 406 : 다이아프램
410 : 피이드백피스톤 411 : 밸브체
40C, 4OP, 40Q : 접속구멍 40N, 40K, 40G, 40H, 40L, 40M, : 공간
40D : 평형기 434 : 제어밸브.
본 발명은, 스크로울형 유체기계의 바이패스식 용량 제어장치등에 적용되는 압축기의 용량 제어장치에 관한 것이다.
제3도(a)(b)는, 종래의 용량 제어기구를 구비한 스크로울형 압축기의 구성을 표시한 도면으로서, (1)이 압축기이고, 동압축기(1)은 프런트엔드플레이트(11)와 여기 설치된 컵형상부분(12)으로 이루어지는 하우징(10)을 가지고 있다. 또 프런트엔드플레이트(11)의 중심구멍내에 배설된 베어링(13)에 의해 동중심구멍을 관통하는 주축(14)이 회전자재릅게 지지되어 있다. 또 하우징(10)내에는, 고정스크로울부재(15)와 가동스크 로울부재(16)가 배설되어 있다. 동고정스코로울부재(15)는, 옆판(151)과 그 내면위에 세워 설치된 소용돌이체(152)를 구비하고, 이 옆판(151)는 컵형상부분(12)에 고정되어 있다. 도 상기 가동스크로울부재(16)는, 옆판(161)과 그 내면위에 설치된 소용돌이체(152)와 동일형상의 소용돌이체(162)를 구비하고, 이 가동 스크로울부재(16)는, 그 소용돌이에(162)를 고정스크로울부재(15)의 소용돌이체(152)에 대해서 180°의 각도 어긋남을 가지고 고정스크로울부재(15)에 맞물리므로서 밀폐소실(251),(252),(253)이 형성되어 있다. 그리고, 동가동스크로울부재(16)는, 구동기구(6) 및 자전저지기구(7)에 연결되어 있어서, 주축(14)의 회전에 수반하여 소정의 원궤도상을 공전(公轉)운동한다. 또 이와 같이 주축(14)의 회전에 수반하여 가동스크로울부재(16)가 소정의 원궤도상을 공전운동을 행하면, 양소용돌이체(152)와 (162)와의 선접촉부가 각 소용돌이체(152),(162)의 표면을 따라서 소용돌이체의 중심방향으로 이동하고, 이 결과, 양 스크로울부재(15),(16)의 맞물림에 의해 형성된 밀폐소실(251),(252)이 용적을 감소하면서, 소용돌이의 중심방향으로 이동한다. 따라서 외부유체회로로부터 흡입포오트(26)를 통해 흡십실(18)(18a, 18b)에 유입한 유체가 양소용돌이체(152),(162)의 소용돌이의 의종단 개구부로부터 밀폐소실(251),(252)내에 거두어 들여져서 압축되고, 중앙부의 밀폐소실(253)로부터 고정스크로울부재(15)의 옆판(151)에 뚫어 형성한 관통구멍(154)을 통해서 토출 실(19)에 토출되어, 그곳으로부터 토출포오트(22)를 개재해서 외부유체 회로에 유출하게 된다.
이와 같은 스크로올압축기를 카아쿠울러용 압축기로서 사용할 경우, 엔진외 구동력은 벨트, 클러치의 풀리(5)를 개재해서 압축기(1)의 주축(14)에 전달되므로, 카아쿠울러의 냉동능력이 차의 엔진의 회전수에 비례해서 거이 직선적으로 상승해 간다.
그리고, 압축기(1)의 일의 증대에 따라서 차의 주행효율을 저하시키고 혹은 냉동능력의 과대로 인하여 과냉의 상태가 된다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 고정스크로울부재(15)의 옆판(151)에는, 상대하는 1쌍의 밀폐소실(251),(252)에 개구하고, 가동스크로울부재(16)의 소용돌이체(162)의 선단면에 의해 동시에 폐색되는 위치에 2개의 같은 직경의 바이패스구멍(30a), (30b)가 뚫어 형성됨과 동시에, 옆판(151)의 바깥쪽에는, 그 2개의 바이패스구멍(30a), (30b)를 개폐하는 작동자(32a), (32b)가 배설되고, 그 배면에 설치한 제어밸브(34)를 개재해서 플로우드시에는 토출실(19)내의 고압가스를 유도하고, 작동자(32a), (32b)를 왼쪽으로 이동시켜서, 바이패스구멍(30a),(30b)을 막고, 언로우드시에는 제어밸브(34)를 개재해서 작동자(32a),(32b)의 배면에 저압가스로부터 고압가스까지 변화하는 가스압을 유도하여 작동자(32a), (32b)를 스프링(35a),(35b)에 의해 오른쪽으로 이동시켜서, 바이패스구멍(30a), (30b)를 연통구멍(42a), (42b)에 연통시킨다.
연통구멍(42a),(42b)은 하우징(10)의 안쪽둘레에 설치한 통로(46a),(46b)를 개재해서 흡입실(18)에 연결되어 있다.
그때 작동자(32a),(32b)의 오른쪽으로의 이동량은 그 배면의 압력에 의해 결정되며, 저압가스에 가까이 갈수록 오른쪽으로 이동한다. 그 이동량에 의해 연통구멍(42a),(42b)의 개구면적을 바꾸어, 압축도중의 가스 놓치게하는 양을 제어하는 용량 제어기구를 설치하고 있다.
제4도는 제3도(a)에 표시한 제어밸브(34)의 상세도이며, 제어밸브(34)는, 내부에 질소동으로 일정압력의 가스가 봉입되고, 압축스프링(302)을 내장한 벨로우(301)과 3방향밸브(304)로 이루어져 있다. (303)은 벨로우(301)외 주위에 연통구멍(42b)의 압력을 가하기 위한 캐비티이고, (305)는 벨로우(301)의 리테이너, (306)은 스냅링이다. 또 3방향밸브(304)는 연통구멍(42b)과, 토출실(19) 및 작동자(32a), (32b)에 접속되어 있다. 이 제어밸브(34)의 동작은 제5도에 표시한 바와 같이 된다.
연통구멍(42b)의 압력(흡입압력에 동등하며, 이하 LP라고 약칭)이 낮은 상태에 있어서는, 3방향 밸브(304)는 벨로우(301)에 의해 토출실(19)쪽의 별브를 폐색하기 때문에, 작동자(32a),(32b)의 조작압력(이하AP라 약칭)은 LP와 동등하다. 이때. 3방향밸브(304)에는 가스는 흐르지 않는다. 이 상태는 제5도의(40A)에 표시한 포인트까지 계속된다. LP가 (40A)포인트 보다 증대하여(40B)포인트까지의 사이는, 3방향밸브(304)는 토출실(19)쪽 및 연통구멍(42b)쪽의 양쪽의 밸브를 여는 위치에 있고, 또 양밸브외 개구면적은 LP와 벨로우(301)내 봉입압력, 압축스프링(302)의 힘에 의해 비례적으로 조절되기 때문에, 가스유량, AP는 제5도에 표시한 바와 같이 변화한다. 통상은(40A),(40B)의 차이는 0.0294 MPa{0.3kgf/cm2}정도이다. (40B)포인트에서, 3방향밸브(304)는 연통구멍(42b)쪽의 밸브를 폐색하기 때문에 AP=HP(HP는 토출실 19내 압력)가 되고, (40B) 이상의 LP역에서는 AP=HP틀 유지한다. 이결과 상술한 바와 같이 작동자(32a),(32b)의 위치는 완전개방으로부터 완전폐색에 이르는 범위에서 선형으로 제어된다.
상술한 종래의 제어장치에는 다음과 같은 두가지의 결점이 있다.
(1) 제어밸브(34)의 동작은 상술한 바와 같이 LP를 검지하여 3방향 밸브(304)의 위치를 결정하는 것이지만, 냉방부하와 카아에어콘의 능력의 균형으로 결정되는 토출실(19)의 압력 HP의 변동에 의해 LP와 AP의 관계는 변화해 버린다. 예를 들면 제6도에 표시하는 바와 같이 HP가 높은 경우의 파선으로 표시한 LP,AP 특성이 HP의 저하에 수반하여 실선, 일점쇄선과 같이 변화한다. 이 때문에 스프링(35a),(35b) 및 바이패스구멍(30a),(30b)위치에 있어서의 밀폐소실내 압력과 AP로 결정되는 작동자(32a),(32b)의 위치(바이패스량)도 변화해 버린다. 그런데, 작동자(32a),(32b)의 연통구멍(42a),(42b)으로 형성하는 바이패스 면적을 제어하는 작동자(32a),(32b)의 완전폐색점, 완전개방점이 되는 조작압력 AP의 결정에는 다음의 제약이 있다. 완전폐색점이 되는 AP는, 완전폐색점에 있어서의 스프링(35a),(35b)의 압출력과 상술한 바이패스구멍(30a),(30b)에 있어서의 밀폐소실압력 및 작동자(32a),(32b)의 접동저항과의 합으로 생기는 힘보다도 크지 않으면 안된다. 완전개방점이 되는 AP는 완전개방점에 있어서의 스프링(35a),(35b)의 압축력과 바이패스구멍(30a),(30b)에 있어서의 밀폐소실압력(LP와 동등)과의 합과 작동자(32a),(32b)의 접동저항과의 차이보다도 작지않으면 안된다.
이것을 예시한것이 제6도의 (50B)로 표시한 완전폐색점의 AP 압력과(50A)로 표시한 AP 압력이다. 작동자(32a),(32b)의 접동저항치는 불안정하며, 고체차(固體差)도 크다. 스프링(35a),(35b)에 대해서도 불균일을 고려할 필요가 있다. 따라서, 완전개방점 AP(50A)는 여유를 가지고 결정할 필요가 있기 때문에, 통상은 제6도에 표시한 바와 같이 AP>LP로 한다.
제6도에서 명확한 바와 같이, HP의 변동에 의해 작동자(32a),(32b)가 완전폐색, 완전개방하는 LP도 크게 변화한다.
따라서, 종래의 것은 HP의 변동때문에 제어되는 LP가 변동한다.
(2) 로우터리식 압축기의 용량제어는 그 구조상, 바이패스식이 일반적이고, 바이패스유량을 제3도와 같은 작동자(32a),(32b)에 의해서 제어하는 것이 통상적이다. 또 작동자(32a),(32b)와 실린더에 의해서 형성되는 작동자 배면공간은, 압축기자체외 소형화 요구 때문에 좁은 것이 되고, 또한 폐쇄공간이기 때문에 통상은 기름이 모여 들어 있다.
작동자(32a),(32b)의 위치 즉, 용량제어량의 결정인자는, 압축기(1)와 냉매 시스템의 능력과 열부하의 밸런스에 의해 결정된다. 예를 들면, 압축기(1)의 회전수가 급변하여, LP가 급변했을 경우, 변화후외 밸런스점이어야할 작동자(32a),(32b)의 위치는 냉매 시스템으로부터의 피이드백이 이루어질때까지 결정할 수 없다.
그러나 상술할 바와 같이, 작동자(32a),(32b)를 제어해야할 공간이 좁기 때문에, LP의 움직임에 즉석에서 응답하고, 일반적으로 제6도에 표시한 제어의 비례대폭(40A)와 (40B와의 차이)은 0.295MPa 정도로 좁기 때문에, 완전폐색점 또는 완전 개방점까지 작동자(32a),(32b)는 변위해 버리고, 헌팅의 발생등이 있어, 안정성을 상실해 버린다.
이상과 같이, 종래의 것은 제어대상인 흡입압력 LP의 변동이 크고, 안정된 제어를 얻는 것이 곤란하다고하는 결점을 가지고 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 해소하고, 압축기의 흡입압력으로 용량제어량을 결정할 수 있는 동시에, 안정된 제어가 가능해지는 압축기의 용량 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 압축기의 용량 제어장치는, 압축실로부터, 흡입실에 바이패스하는 양을 작동자로 제어하는 압축기의 용량 제어장치에 있어서, 압축기 흡입압력을 일정 압력으로 제어하도록, 작동자 위치를 흡입압력에만 대응시키기 위하여, 흡입압력과 작동자 조작압력과의 관계가, 1차 함수가 되도록, 내부에 피이드백 기구를 구비해서 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는 상기 기구를 구비하고 있기 때문에, 제어밸브속에 피이드백 기구를 설치하고, 흡입압력과 작동자 조작압력의 관계를 1차식으로 표시할 수 있는 특성으로하고, 흡입압력과 바이패스량 즉 용량제어율을 일의적(一義的)으로 결정할 수 있게 하므로서, 흡입압력만으로 용량제어량을 결정할 수 있어, 안정된 제어를 행할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거해서 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 제어밸브의 구성을 표시하는 도면이며, (434)는 제어밸브, (401)은 케이스, (402)는 밸브, (403),(415)는 스냅링, (404)는 조절나사, (405),(414)는 스프링, (406)은 다이아프램,(407),(408)은 받침쇠, (409)는 구획판,(410)은 파이드백피스톤, (411)은 밸브체, (412)은 고압쪽밸브시이트, (413)은 스프링받침, (416)은 O링, (417)은 스트레이너, (40E),(40F)는 밸브시이트부,(40C),(4OP),(40Q)는 접속구멍, (40N),(40K),(40G),(40H),(40L),(40M)은 공간, (40D)는 평형기를 표시한다.
본 발명에 의한 압축기의 용량 제어장치는, 제3도에 표시한 종래예와 비교해서, 제어밸브(434)를 제외하면, 다른 각부의 구성을 제3도 도시의 것과 동일하므로, 제어밸브(434)이외의 설명은 생략한다.
본 발명의 일실시예에 있어서의 제어밸브(434)는, 제1도에 표시한 바와 같이, 케이스(401)와 밸브(402)로 구성되어 있다. 밸브(402)는 다이아프램(406), 받침쇠(407),(408), 스프링(405),(414), 조절나사(404),구획판(409), 피이드백피스톤(410), 밸브체(411), 고압쪽밸브시이트(412), 스프링받침(413)을 내장하고 있다. 평형기(40D)는 공간(40L)과 (40G)를 연결하고 있다. 또 케이스(401)에는, 제4도애 표시한 연통구멍(42b)에 접속하는 구멍(40p). 작동자(32a),(32b)의 배면에 접속하는 구멍(40Q) 및 토출실(19)에 접속하는 구멍(40C)을 형성하고 있다. 밸브(402)는 케이스(401)에 O링(416)에 의해서 기밀적으로 삽입되어 있다. 제1도에는, 기타 복수개의 0링을 사용하고 있으나, 이들의 기능은 시일뿐이므로 개개의 설명은 생략한다.
다음에 상기 본 발명의 일실시예의 작용에 대해서 설명한다.
공간(40N)에는 대기압이 충만되어 있으며, 공간(40K)에는 흡입압력 LP. 공간(40G)와(40L)에는 작동자 조작압력 AP가 도입되어 있으며, 공간(40H)에는 LP, 공간(40M)에는 토출압력 HP가 도입되어 있다. 다이아프램(406)의 유효수압(受壓)면적을 SD, 피이드백피스톤(410)의 수압유효면적을 SP로하고 피이드백피스튼(410)의 위쪽의 스탬부의 밸브체(411)의 밸브시이트부(40E),(40F)의 관통부의 직경 및 밸브시이트부(40E),(40F)가 SD, SP에 대해서 충분히 작다고 한다면 AP와 LP의 관계는 개략 다음식과 같이 된다.
Figure kpo00001
여기서 F는 스프링(405) 및 (414)애 의한 하중이다. 구체적인 AP의 변화를 표시하면 제2도와 같이 된다. 제6도에 표시한(40A)포인트까지 LP가 상승하면, 밸브시이트(40F)가 열리기 시작해서 AP는 승압한다. (40B)포인트에서 밸브시이트(40E)가 거의 폐색한다. 제6도에서 표시한 바와 같이, (50A)가 작동자의 완전개방포인트, (50B)가 완전폐색포인트이다.
(1)식에서 명확한 바와 같이 본 발명에 의하면, LP와 AP는 일차식으로 표시할 수 있고, HP의 영향은 SD에 대한 밸브시이트(40E), (40F)의 면적을 작게하므로서 사실상 무시할 수 있을 정도로 할 수 있다.
따라서, 흡입압력 LP에 의해, 작동자의 위치는 일의적으로 결정할 수 있다.
이에 의해, 토출압력의 변동에 관계없이, 흡입압력치를 제어할 수 있고, 종래, 흡입압력 조정밸브등으로 행하고 있던 서리제어기능을 압축기 자체가 보유하는 장점도 생긴다.
또, LP의 급변동에 대해서, 종래와 같이, 냉매시스템 전체를 경유한 피이드백을 기다리지 않고 작동자의 위치가 결정되기 때문에 고속으로 안정된 제어가 가능해진다.
본 발명에 의하면, 다른 변동요인에 관계없이, 압축기의 흡입압력만으로 압축기의 용량제어량을 결정할 수 있다. 이 때문에 흡입최저압력을 엄밀하게 제한할 수 있고, 압축기 자체에 의해서 서리제어가 가능하다. 또 피제어공간이 좁은 경우에도 안정적인 제어가 가능해지고, 압축기 총체로서 소형, 경량화가 가능해지는 등의 뛰어난 효과를 낼 수 있다.

Claims (3)

  1. 압축실로부터 흡입실에 바이패스하는 양을 작동자로 제어하는 압축기의 용량 제어장치에 있어서, 압축기 흡입압력을 일정압력으로 제어하도록, 작동자 위치를 흡입압력에만 대응시키기 위하여 흡입압력과 작동자 조작압력과의 관계가 1차 함수가 되도록, 내부에 피이드백 기구를 구비해서 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 용량 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피이드백 기구는, 한쪽에 스프링압, 다른쪽에 흡입압이 작용하는 다이아프램과, 이 다이아프램에 스템부를 개재해서 연결됨과 동시에,상기 작동자에 연통되는 조작압실에 흡입압 및 토출압을 도입하는 3방향밸브에 스탭부를 개재해서 연결되고, 한쪽은 흡입압, 다를쪽은 평형기를 개재해서 조작압이 작용하는 피이드백 피스톤과, 상기 3방향 밸브를 상기 다이아프램에 작용하는 반대 스프링압 방향으로 부세하는 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기의 용량 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다이아프램 및 피이드백 피스톤의 유효수압면적에 대해서 상기 양스템 및 상기 3방향밸브의 밸브시이트부의 단면적을 충분히 작게해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기의 용량 제어장치.
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