KR100363406B1

KR100363406B1 - 용량가변형 사판식 압축기

Info

Publication number: KR100363406B1
Application number: KR1020000026947A
Authority: KR
Inventors: 우네야마히로시; 메라미노루; 기무라가즈야
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2002-11-30
Also published as: CN1211580C; EP1074738A3; US6425741B1; BR0003360A; EP1074738A2; CN1283746A; KR20010020860A

Abstract

동력소비를 저감시키는 것과, 각도복귀를 확보하는 것을 확실하게 양립시킬 수 있으며, 동시에 제조 코스트의 저렴화를 확실하게 실현시킬 수 있는 용량가변형 사판식 압축기를 제공한다.

최소 토출용량시에 있어서의 복귀스프링(26)이 사판(16)에 주는 최소 스프링하중(F₀)은 20N 이상이다. 또, 최대 토출용량시에 있어서의 경사각 감소스프링(17)이 사판(16)에 주는 최대 스프링하중(F₁₀₀)은 다음의 식 F₁₀₀(N)=(180±30)-4×(V_D-120) (여기에서, V_D; 압축기 배기량(CC))에 의해서 결정된다.

또한, 경사각 감소스프링(17)의 가세력과 복귀스프링(26)의 가세력의 합력에 의해 결정되는 균형 토출용량(V_B)은 최대 토출용량의 3∼10%이다.

Description

용량가변형 사판식 압축기{A VARIABLE CAPACITY TYPE WITH INCLINATION PLATE STYLE COMPRESSOR}

본 발명은 차량 공조용 등으로 사용되는 용량가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

차량용 공조시스템에 사용되는 냉동회로에는 냉매가스를 압축시키기 위한 압축기가 조립되어 있다. 예를 들면, 공지된 용량가변형 사판식 압축기에서는 하우징의 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실이 구획형성되며, 실린더보어 내에는 피스톤이 왕복운동할 수 있도록 수용되어 있다. 하우징에 회전이 가능하게 지지된 구동축은 엔진 등, 외부의 구동원에 의해서 구동되도록 되어 있으며, 구동축에 대해서는 동기회전과 경사운동할 수 있도록 사판이 지지되며, 이 사판에는 피스톤을 종동(從動)시키도록 슈(shoe)등이 설치되어 있다. 이와 같은 압축기에서는 용량제어밸브에 의해 크랭크실내의 압력이 제어되고, 사판의 경사각을 기초로 한 피스톤의 왕복운동에 의한 실린더보어로부터 토출실로의 토출용량을 변경할 수 있도록 되어 있다.

종래의 압축기는 전자클러치를 통하여 엔진과 벨트에 의해 작동연결되어 있으며, 냉방에 있어서의 부담이 생겼을 때에만 전자클러치에 의해 엔진과 접속되어 압축동작을 실시한다.

그런데, 이와 같이 압축기에 전자클러치를 병설하게 되면, 압축기 전체중량의 증가, 제조 코스트의 증가뿐만 아니라, 전자클러치를 작동시키기 위한 전력의 소비를 피할 수 없다는 결점이 있다. 이 때문에, 근래에는 전자클러치를 개재시키지 않고 압축기와 엔진을 직결시켜, 동력이 항시 전달되는, 이른바 클러치레스 방식의 압축기가 있다.

이 클러치레스 방식에 적합한 압축기로서는 용량가변형 사판식 압축기가 제안되어 있다(일본국 특개평10-205446호 공보). 이 용량가변형 사판식 압축기는 외부구동원과 직결되는 구동축에 대하여 경사 가능한 사판이 작은 토출량이 되도록 최소경사각이 유지되도록 되어 있다.

이 때문에, 이 압축기에서는 전자클러치를 개재시키지 않고 엔진에 작동연결을 시키므로써, 중량의 경감 등을 실현시키면서, 그 엔진의 동력소비를 최대한으로 저감시킬 수 있다.

그러나, 종래의 압축기에서는 전자클러치를 개재시키고 있는 경우는 외부구동원이 구동되면서 전자클러치가 그 외부구동원의 구동력을 전달한 그대로의 상태일 때, 또, 클러치레스의 경우는 외부구동원이 구동된 그대로의 상태일 때에 있어서, 차량 공조시스템의 작동스위치가 OFF된 경우와 같이, 외부로부터의 지령에 의해서 냉방기능을 정지시켰을 때, 외부구동원의 동력소비를 어떻게 저감시킬 것인지가 과제이다.

즉, 일반적으로 압축기의 토출용량의 조절은 상기와 같이, 용량제어밸브를 사용한 크랭크실 압력(Pc)의 제어에 의존하고 있다. 구체적으로는 토출실내에 있어서의 고압 토출압력(Pd)의 냉매가스를 크랭크실로 유도하여 크랭크실 압력(Pc)을 높이므로써 경사각이 감소하여 토출용량이 축소된다. 다른 한편, 크랭크실내에 있어서의 냉매가스를 저압의 흡입압력(Ps)인 흡입실로 유도하여 크랭크실의 압력(Pc)을 낮추는 것으로써 경사각이 증대하여 토출용량이 확대된다.

이와 같은 구성에 있어서, 사판이 최소경사각인 상태에서 경사각 증대방향으로 각도가 복귀되기 위해서는 크랭크실 압력(Pc)을 저하시켰을 때, 사판이 그 최소경사각으로부터 최대경사각을 향해서 경사운동하는 것이 필수이다.

그런데, 종래의 압축기에서는 최소경사각을 0°근방에 설정해 버리면, 압축동작이 실질적으로 실행되지 않게 되며, 토출반력을 얻을 수 없으므로, 사판의 각도복귀가 확실하지 못하게 된다. 이 때문에, 각도복귀를 확보하기 위해, 사판의 최소경사각을 0°근방으로 할 수 없으며, 예를 들면 +3°∼+5°정도로 해 둘 필요가 있다. 이렇게 하여, 사판이 최소경사각을 이루는 상태에서도, 압축기의 압축동작이 약간 유지되도록 하여, 토출반력이 사판의 경사각 증대에 공헌하는 상황을 확보할 필요가 있다. 이와 같이 하여, 용량제어밸브에 의한 크랭크실 압력(Pc)의 저하에 호응하는 경사각 증대방향으로의 사판의 복귀가 달성된다.

이 경우, 사판의 경사각이 최소경사각으로 조절되었다고 하여도, 사판에 항시 토출반력이 작용하도록 압축기는 최소 토출용량에서의 압축동작을 계속하여, 외부구동원의 동력을 약간씩이나마 소비해 버린다는 문제가 있다. 이와 같은 공조시스템의 OFF시의 동력소비를 저감시키기 위해서는 최소용량 운전시의 사판의 경사각을 극력 작게 하고, 토출반력을 극력 작게 할 필요가 있는 한편, 이 토출반력을 너무 작게 하면, 최소 토출용량(최소경사각)으로부터의 복귀를 할 수 없게 된다. 이와 같이, 최소 토출용량시의 동력의 소비를 저감시키는 것과, 토출반력에 의한 각도복귀를 확보하는 것은 상반되는 요구이기 때문에, 양자의 요구를 만족시킬 수 있도록 최소 토출용량(최소경사각)을 고도로 정밀하게 조절할 필요가 있으며, 제조가 어렵고, 따라서, 제조 코스트가 높아진다.

이와 관련하여, 사판의 최소경사각을 토출반력에 의한 각도복귀가 확실하게 될 수 있는 한계각도 미만으로 설정하고, 경사각 감소스프링에 의해 경사각이 최대경사각으로부터 최소경사각까지 감소하는 방향으로 사판을 가세함과 동시에, 복귀스프링에 의해 경사각이 최소경사각으로부터 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 사판을 가세하여, 경사각 감소스프링의 가세력과 복귀스프링의 가세력을 한계각도를 넘어서 균형을 이루게 하는 수단을 생각할 수 있다.

이렇게 되면, 최소 토출용량시의 동력소비를 저감시키는 것과, 토출반력에 의한 각도복귀를 확보하는 것을 양립시킬 수 있으며, 동시에 최소 토출용량(최소경사각)을 엄격하게 고정밀도로 조절할 필요가 없으며, 제조 코스트의 저렴화를 실현할 수 있다.

그러나, 발명자들의 시험결과에 의하면, 복귀스프링이나 경사각 감소스프링의 선택 여하에 따라서는 이와 같은 작용효과가 확실치 않다는 것이 명백하게 되었다. 특히, 토출실이 체크밸브를 통해서 외부 냉동회로에 접속되어 있는 경우, 토출압력(Pd)이 일정하게 유지되기 쉽고, 토출용량의 축소가 보다 확실하게 되기 쉽기 때문에, 사판의 각도복귀의 문제점은 중요한 검토사항인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 동력소비를 저감시키는 것과, 각도복귀를 확보하는 것을 확실하게 양립시킴과 동시에, 제조 코스트의 저렴화를 확실히 실현할 수 있는 용량가변형 사판식 압축기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서, 사판이 최대경사각 상태에 있을 때의 용량가변형 사판식 압축기의 전체 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 있어서, 사판이 최소경사각 상태에 있을 때의 용량가변형 사판식 압축기의 전체 종단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 있어서, 용량가변형 사판식 압축기의 일부를 이루는 제어밸브의 종단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 있어서, 압축기의 배기량이 120(CC)일 때, 스프링의 합력-토출용량의 관계도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1a ; 실린더보어 8 ; 크랭크실

7a ; 흡입실 7b ; 토출실

1, 2, 7 ; 하우징(1 ; 실린더블록, 2 ; 프론트하우징, 3 ; 리어하우징)

19 ; 피스톤 EG ; 외부구동원(엔진)

12 ; 구동축 16 ; 사판

17 ; 경사각 감소스프링 26 ; 복귀스프링

33 ; 체크밸브(역지밸브)

제 1발명의 용량가변형 사판식 압축기는 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획 형성하는 하우징과, 그 실린더보어 내에 왕복운동이 가능하게 수용된 피스톤과, 외부구동원에 의해서 구동되며 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 그 구동축에 대하여 동기회전과 경사운동이 가능하게 지지되어 상기 피스톤을 종동시키는 사판을 구비하며, 상기 크랭크실내의 압력을 제어하는 것에 의하여, 상기 사판의 경사각을 기초로 한 상기 피스톤의 왕복운동에 의한 상기 실린더보어로부터 상기 토출실로의 토출용량을 변경시킬 수 있는 용량가변형 사판식 압축기에 있어서,

상기 사판의 최소경사각은 토출반력에 의한 각도복귀가 확실히 가능하게 되는 한계각도 미만으로 설정되며, 상기 사판은 경사각 감소스프링에 의해 상기 경사각이 최대경사각으로부터 그 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되어 있으며, 동시에 복귀스프링에 의해 그 경사각이 그 최소경사각으로부터 그 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 가세되며, 그 경사각 감소스프링의 가세력과 그 복귀스프링의 가세력은 그 한계각도를 넘어서 균형을 이루며, 최소 토출용량시에 있어서의 상기 복귀스프링이 상기 사판에 주는 최소 스프링하중(F₀)은 20N 이상인 것을 특

징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기이다.

상기 제 1발명의 압축기에서는 사판의 최소경사각이 토출반력에 의한 각도복귀가 확실히 가능하게 되는 한계각도 미만으로 설정되어 있으므로, 사판이 최소경사각을 이루는 상태에 있어서, 압축기의 압축동작이 보다 근소하게, 또는 전혀 없게 되며, 따라서 외부구동원의 동력소비를 적게 할 수 있다.

여기서, 사판은 경사각 감소스프링에 의해 경사각이 최대경사각으로부터 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되어 있으며 동시에, 복귀스프링에 의해 경사각이 최소경사각으로부터 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 가세되어 있으며, 또한 경사각 감소스프링의 가세력과 복귀스프링의 가세력이 한계각도를 넘어서 균형을 이루고 있기 때문에, 사판은 한계각도를 넘은 경사각으로 회전하고, 토출반력에 의한 사판의 각도복귀가 확실하게 된다.

또, 본 발명자들의 시험결과에 의하면, 최소 토출용량시에 있어서의 복귀스프링의 사판에 주는 최소 스프링하중(F₀)이 20N 이상이면, 이와 같은 작용효과가 확실하게 된다.

여기서, 이 최소 스프링하중(F₀)의 상한은 구동축과 함께 회전하는 사판 등의 관성승적(慣性乘績)에 의해서 선택될 수 있으나, 일반적인 사판 등을 채용하는 한, 100N을 초과하면 구동축을 구동할 때의 동력소비가 커진다.

또, 제 2발명의 압축기는 내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을구획 형성하는 하우징과, 그 실린더보어 내에 왕복운동이 가능하게 수용된 피스톤과, 외부구동원에 의해서 구동되며, 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 그 구동축에 대하여 동기회전과 경사운동이 가능하게 지지되어, 상기 피스톤을 종동 시키는 사판을 구비하며, 상기 크랭크실내의 압력을 제어하는 것에 의하여, 상기 사판의 경사각에 기초한 상기 피스톤의 왕복운동에 의한 상기 실린더보어로부터 상기 토출실에로의 토출용량을 변경시킬 수 있는 용량가변형 사판식 압축기에 있어서,

상기 사판의 최소경사각은 토출반력에 의한 각도복귀가 확실히 가능하게 되는 한계각도 미만으로 설정되며, 상기 사판은 경사각 감소스프링에 의해 상기 경사각이 최대경사각으로부터 그 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되어 있으며 동시에, 복귀스프링에 의해 그 경사각이 그 최소경사각으로부터 그 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 가세되며, 그 경사각 감소스프링의 가세력과 그 복귀스프링의 가세력은 그 한계각도를 넘어서 균형을 이루며, 최대 토출용량시에 있어서의 상기 경사각 감소스프링이 상기 사판에 주는 최대 스프링하중(F₁₀₀)은 다음의 식 F₁₀₀(N)=(180±30)-4×(V_D-120) (여기에서, V_D; 압축기 배기량(CC))에 의해서 결정되는 것을 특징으로 한다.

제 2발명의 압축기에서는 본 발명자들의 시험결과에 의하면, 최대 토출용량시에 있어서의 경사각 감소스프링의 사판에 주는 최대 스프링하중(F₁₀₀)이 상기의 식에 의해서 결정되게 되면, 상기한 작용효과가 확실하게 된다.

여기서, 최대 스프링하중(F₁₀₀)의 상한은 (180+30)-4×(V_D-120)에 의하여 결정된다. 한편, 최대 스프링하중(F₁₀₀)의 하한은(180-30)-4×(V_D-120)에 의하여 결정된다. 이 최대 스프링하중(F₁₀₀)의 하한은 사판의 헌팅(hunting)에 영향을 미친다.

본 발명자들의 시험결과에 의하면, 경사각 감소스프링의 가세력과 복귀스프링의 가세력과의 합력에 의해 정해지는 균형 토출용량이 최대 토출용량의 3∼10%면, 상기 작용효과가 확실해진다.

본 발명의 압축기는 구동축이 클러치레스 방식으로 외부구동원과 작동이 연결되어 있는 경우에 큰 효과를 발휘한다. 그 이유는 클러치레스 방식인 경우에는 외부구동원이 구동되고 있는 한, 압축기에 항시 동력이 전달되고 있으므로, 동력소비의 저감효과가 두드러지게 되는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 중량의 경감 등도 실현된다.

또, 본 발명의 압축기의 토출실이 체크밸브를 통해서, 외부 냉동회로에 접속되어 있는 경우, 사판의 확실한 각도복귀의 효과가 뛰어난 것으로 된다. 또한, 이와 같은 압축기에서는 정지중의 냉매가스의 역류를 방지할 수 있기 때문에, 압축기내로의 액체냉매의 저류를 방지함과 동시에, 압축기내의 과도한 압력상승이나 온도상승을 방지하여, 압축기의 내구성을 높이는 효과도 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 용량가변형 사판식 압축기를 차량용 공조시스템에 구체화시킨 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

이 압축기는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 6개의 실린더보어(1a)와 축공(軸孔)(1b)과 소음기실(1c)과 흡입실(1d)이 형성된 실린더블록(1)의 전단에 컵 형상의 프론트하우징(2)이 접합되며, 실린더블록(1)의 후단에는 흡입밸브(3), 밸브판(4), 토출밸브(5) 및 리테이너(6)를 끼워 지지하여 리어하우징(7)이 접합되어 있다. 실린더블록(1), 프론트하우징(2) 및 리어하우징(7)이 하우징이며, 이들은 알루미늄계 금속제이다.

프론트하우징(2)에도 축공(2a)이 형성되며, 실린더블록(1)의 전단과 프론트하우징(2)으로 형성되는 크랭크실(8)내에는 축공(2a)에 축봉장치(9) 및 레이디얼베어링(10)을 끼우고, 축공(1b)에 레이디얼베어링(11)을 끼워서 구동축(12)이 회전가능하게 지지되어 있다.

크랭크실(8)내에는 프론트하우징(2)과의 사이에 스러스트베어링(13)을 끼워서 구동축(12)에 러그플레이트(14)가 고정되어 있다. 러그플레이트(14)에는 후방을 향하여 한 쌍의 암(15)이 돌출 설치되어 있으며, 각 암(15)에는 원통형상의 내면을 갖는 가이드구멍(15a)이 관통 설치되어 있다. 또, 구동축(12)은 사판(16)의 관통구멍(16a)에 삽입 관통되어 있으며, 사판(16)과 러그플레이트(14)와의 사이에는 경사각 감소스프링(17)이 설치되어 있다. 사판(16)은 이 경사각 감소스프링(17)에 의해 경사각이 최대경사각으로부터 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되어 있다.

사판(16)의 전단에는 각 암(15)을 향하여 한 쌍의 가이드핀(16b)이 돌출 설치되어 있으며, 각 가이드핀(16b)의 선단에는 가이드구멍(15a)내를 미끄럼운동하면서 회전이 가능한 구(球)형상의 외면을 갖는 가이드부(16c)가 설치되어 있다. 또사판(16)의 전후 둘레테두리에는 각각 쌍을 이루는 슈(18)를 통하여 중공형상의 피스톤(19)이 설치되어 있으며, 각 피스톤(19)은 각 실린더보어(1a)내에 수용되어 있다. 여기에서 압축기 배기량 V_D는 120(CC)로 설정하고 있다.

프론트하우징(2)으로부터 전방으로 돌출한 구동축(12)에는 보스(20)가 스플라인 결합되어 있으며, 보스(20)는 키(21)에 의해 풀리(22)와 고정되어 있다. 이 풀리(22)는 구동축(12)과의 사이에서 볼트(23)에 의해 고정됨과 동시에 프론트하우징(2)과의 사이에서 볼베어링(24)에 의해 지지되어 있다. 풀리(22)에는 외부구동원으로서의 엔진(EG)과 접속된 벨트(34)가 감겨져 있다.

구동축(12)의 사판(16)보다 약간 후방에는 서클립(25)에 의해 복귀스프링(36)이 설치되어 있다. 사판(16)의 최소경사각은 토출반력에 의한 각도복귀를 확실히 가능하게 하는 한계각도 미만에 설정되어 있다.

또, 경사각 감소스프링(17)의 가세력과 복귀스프링(26)의 가세력은 이 한계각도를 넘어서 균형을 이루도록 하고 있다. 또한, 최소경사각으로부터 최대경사각으로 향하는 사판(16)의 복귀는 이 사판(16)의 회전에 따라서 경사각 증대방향으로 작용하는 회전운동의 관성승적과 복귀스프링(26)의 가세력에 의거하는 관성승적과의 협동에 의하여 확보되도록 되어 있다. 실린더블록(1)의 축공(1b)내에서는 구동축(12)의 후단에 스러스트베어링(27) 및 와셔(28)가 설치되며, 와셔(28)와 흡입밸브(3)의 사이에는 스프링(29)이 설치되어 있다.

리어하우징(7)의 내측에는 실린더블록(1)의 흡입실(1d)과 도시하지 않는 흡입통로에 의해 연이어 통하는 흡입실(7a)이 형성되며, 이 흡입실(7a)은 리테이너(6), 토출밸브(5) 및 밸브판(4)에 관통 설치된 흡입포트(30)에 의해 각 실린더보어(1a)와 연이어 통하고 있다. 흡입실(1d)은 외부냉동회로의 증발기(EV)에 배관에 의해 접속되며, 증발기(EV)는 배관에 의해 팽창밸브(V)를 통하여 응축기(CO)에 접속되어 있다. 또, 리어하우징(7)의 외측에는 토출실(7b)이 형성되어 있다. 토출실(7b)의 후방에는 수납실(7c)이 형성되며, 수납실(7c)에는 체크밸브(33)가 수납되어 있다. 수납실(7c)과 실린더블록(1)의 소음기실(1c)은 리테이너(6), 토출밸브(5), 밸브판(4) 및 흡입밸브(3)를 관통하는 토출통로(7d)에 의하여 연이어 통하고 있다. 소음기실(1c)은 냉동회로의 응축기(CO)에 배관에 의해 접속되어 있다. 토출실(7b)은 밸브판(4) 및 흡입밸브(3)에 관통 설치된 토출포트(31)에 의해 각 실린더보어(1a)와 연이어 통하고 있다. 또한, 체크밸브(33)는 냉동회로의 응축기(CO), 소음기실(1c)로부터의 냉매가스의 역류를 방지하고 있다. 또, 리어하우징(7)에는 제어밸브(32)가 수납되어 있다.

제어밸브(32)에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 밸브하우징(41)의 일단부에 커버(42)가 고정되며, 커버(42)의 일단부는 덮개부재(43)에 의해 폐쇄되어 있다. 밸브하우징(41), 커버(42) 및 덮개부재(43)내에는 감압실(44)이 형성되며, 감압실(44)내에는 벨로즈(45)가 축 방향으로 신축가능하게 수납되어 있다.

밸브하우징(41)의 다른 단부에는 고정부재(46)를 통하여 솔레노이드(47)가 고정되어 있다. 솔레노이드(47)의 내부에서는 고정철심(48)이 밸브하우징(41)의 다른 단부에 고정됨과 동시에, 고정철심(48)의 다른 단부측에서 솔레노이드(47)의 내면 등에 고정된 수용통(49)내에 가동철심(51)이 미끄럼운동이 가능하게 설치되어 있다. 가동철심(51)은 다른 단부측에 스프링실(51a)을 가지고 있으며, 스프링실(51a)내에는 가동철심(51)을 일단부측으로 가세하는 스프링(50)이 설치되어 있다.

밸브하우징(41) 및 고정철심(48)에는 축방향으로 뻗어 있는 축공(52)이 관통 설치되어 있으며, 축공(52)은 밸브하우징(41)의 다른 단부측과 고정철심(48)의 사이에 있어서 밸브실(53)과 연이어 통하고 있다. 감압실(44)내에서 벨로즈(45)의 다른 단부측과 고정부재(54)에 의해 고정된 로드(55)는 이 축공(52)내를 미끄럼운동이 가능하게 되어 있으며, 로드(55)의 중간에는 밸브실(53)내에 위치하는 밸브체(55a)가 고정되어 있다. 밸브체(55a)와 밸브실(53)의 일단부측의 사이에는 스프링(56)이 설치되어 있다. 로드(55)의 다른 단부는 가동철심(51)의 일단부측과 맞접하고 있다.

또, 커버(42)에는 개구(42a)가 형성되어 있으며, 이에 의하여 감압실(44)과 리어하우징(7)의 흡입실(7a)이 검압통로(檢壓通路)(57)에 의해 연이어 통하고 있다. 또한, 밸브하우징(41)에는 밸브실(53)에서 벨로즈(45)측의 축공(52)에 연이어 통하는 포트(41a)와, 밸브실(53)에 연이어 통하는 포트(41b)가 형성되어 있다. 밸브실(53)에서 벨로즈(45)측의 축공(52)과 크랭크실(8)은 포트(41a)를 통한 급기통로(58)에 의해서 연이어 통하고 있다. 또, 밸부하우징(41), 고정철심(48) 및 가동철심(51)은 급기통로(58)를 가동철심(51)내의 스프링실(51a)과 연이어 통하게 하는 상쇄통로(相殺通路)(59)를 가지고 있다. 다른 한편, 밸브실(53)과 리어하우징(7)의토출실(7b)과는 포트(41b)를 통한 급기통로(60)에 의하여 연이어 통하고 있다.

그리고, 솔레노이드(47)의 코일은 구동회로(61)를 통해서 제어컴퓨터(62)에 접속되어 있다. 또한 63, 64는 제어밸브(32)를 리어하우징(7)내에 기밀로 수납하기 위한 O링이다.

상기와 같이 구성된 압축기에서는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 엔진(EG)이 구동되고 있는 사이, 벨트(34)로 풀리(22)가 회전하고, 구동축(12)이 구동된다. 이에 의해서, 사판(16)이 요동운동을 하고, 피스톤(19)이 실린더보어(1a)내를 왕복운동한다. 이에 의해서, 냉동회로의 증발기(EV)의 냉매가스가 압축기의 흡입실(7a)내로 흡입되어, 실린더보어(1a)내에서 압축된 후, 토출실(7b)내로 토출된다. 토출실(7b)내의 냉매가스는 체크밸브(33) 및 소음기실(1c)을 거쳐서 응축기(CO)로 토출된다.

그 사이에, 도 3에 나타낸 제어밸브(32)는 제어컴퓨터(62)에 의해 조정되면서 감압실(44)내에 있어서의 벨로즈(45)의 설정압력과 흡입실(7a)에 의해 검압통로(57)에서 유도되는 흡입압력(Ps)과의 균형에 의하여, 토출실(7b)내의 토출압력(Pd)의 냉매가스를 급기통로(60), 포트(41b), 축공(52), 포트(41a) 및 급기통로(58)에 의하여 크랭크실(8)로 공급한다. 이 때문에, 크랭크실 압력(Pc)이 가감되며, 이에 의해 피스톤(19)에 작용하는 배압(背壓)이 변화하기 때문에, 사판(16)의 경사각이 변화하고, 실질적으로 0%에서 100%까지 토출량을 변화시킬 수 있다.

여기서, 이 압축기에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 사판(16)의 경사각이 최대경사각일 때, 토출용량이 100%로 된다. 이때, V_D=120(CC)이기 때문에, 최대 토출용량시에 있어서의 경사각 감소스프링(17)이 사판(16)에 주는 최대 스프링하중 (F₁₀₀)은 F₁₀₀(N)=(180±30)-4×(V_D-120)에 의하여, 상한이 210(N), 하한이 150(N)으로 되어 있다. 또, 사판(16)의 경사각이 최소경사각일 때, 경사각 감소스프링(17)의 가세력과 복귀스프링의 가세력의 합력에 의해 정해지는 균형 토출용량(V_B)은 최대 토출용량의 3∼10%로 하고 있다. 이 때, 최소 토출용량시에 있어서의 복귀스프링(26)이 사판(16)에 주는 최소 스프링하중(F₀)은 상한이 100(N), 하한이 20(N)으로 되어 있다.

이와 같은 압축기에서는 사판(16)의 최소경사각이 토출반력에 의한 각도복귀가 확실히 가능하게 되는 한계각도 미만으로 설정되어 있기 때문에, 사판(16)이 최소경사각을 이루는 상태에 있어서, 압축기의 압축동작은 보다 근소하게 되거나 또는 전혀 없게 되어, 엔진(EG)의 동력소비를 적게 할 수 있다.

여기서, 사판(16)은 경사각 감소스프링(17)에 의해 경사각이 최대경사각에서 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되고 있으며 동시에, 복귀스프링(26)에 의해 경사각이 최소경사각에서 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 가세되고 있으며, 또한 경사각 감소스프링(17)의 가세력과 복귀스프링(26)의 가세력이 한계각도를 넘어서 균형을 이루고 있기 때문에, 사판(16)은 한계각도를 초과한 경사각으로 회전하며, 토출반력에 의해 사판(16)의 각도복귀가 확실하게 된다.

또, 본 발명자들의 시험결과에 의하면, 표1에 나타낸 바와 같이,복귀스프링(26)의 하중이 0(N) 및 10(N)의 경우에는 사판(16)이 복귀되지 않고, 복귀스프링(26)의 하중이 20(N)의 경우에는 사판(16)이 복귀되었다. 이 때문에, 최소 토출용량시에 있어서의 복귀스프링(26)의 사판(16)에 주는 최소 스프링하중(F₀)이 20N 이상이면, 이와 같은 작용효과가 확실하게 된다는 것을 알 수 있다.

표 1

복귀스프링의 하중(N)	복귀성
0	X
10	X
20	O

또, 엔진(EG)이 구동되고 있는 사이에도 냉방의 필요가 없는 경우, 제어밸브(32)에서는 제어컴퓨터(62)의 지령에 의거하여 구동회로(61)로부터 솔레노이드(47)로의 전류공급이 정지된다. 이 때문에, 크랭크실(8)내의 압력이 상승하며, 사판(16)은 최소용량으로 될 때까지 경사각이 변경되어, 피스톤(19)의 스트로크가 감소한다. 이렇게 피스톤보어(1a)로부터의 토출유량이 감소하는 것에 의하여, 체크밸브(33)는 압축기로부터의 냉매가스의 토출을 억제하고, 압축기는 0% 용량 부근의 최소용량으로 운전된다.

다른 한편, 엔진(EG)이 정지되면, 구동축(12)은 정지하고, 제어밸브(32)도 동작하지 않는다. 그리고 체크밸브(33)에 의해서, 응축기(CO)측의 고압의 냉매가스가 토출실(7b)내로 역류하지 않게 된다. 이 압축기에서는 토출실(7b)이 체크밸브(33)를 통해서 냉동회로에 접속되어 있기 때문에, 사판(16)의 확실한 각도복귀의 효과가 뛰어나게 되어 있다. 또한, 이와 같은 체크밸브(33)를 구비한 압축기에서는 정지중의 냉매가스의 역류를 방지할 수 있기 때문에, 압축기내에로의 액체냉매의 저류를 방지함과 동시에, 압축기내의 과도한 압력상승이나 온도상승을 방지하여, 압축기의 내구성을 높일 수 있다.

그리고, 엔진(EG)이 재차 시동하게 되면, 구동축(12)이 구동되고, 제어밸브가 작동하게 된다. 또, 체크밸브(33)는 토출실(7b)내의 고압의 냉매가스를 응축기(CO)로 토출한다.

또, 이 압축기는 클러치레스방식이기 때문에, 엔진(EG)이 구동되고 있는 한, 압축기에 항시 동력이 전달되는 것이므로, 동력소비의 저감효과가 뛰어나게 되어 중량을 경감시키는 효과도 있다.

따라서, 이 압축기는 동력소비를 저감시키는 것과, 각도복귀를 확보하는 것을 확실하게 양립시킬 수 있으며 동시에, 제조 코스트의 저렴화를 실현시킬 수 있다.

Claims

내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획 형성하는 하우징과, 그 실린더보어내에 왕복운동이 가능하게 수용된 피스톤과, 외부구동원에 의해 구동되며 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 그 구동축에 대하여 동기회전과 경사운동이 가능하게 지지되어 상기 피스톤을 종동시키는 사판을 구비하며, 상기 크랭크실내의 압력을 제어함으로써, 상기 사판의 경사각을 기초로 한 상기 피스톤의 왕복운동에 의한 상기 실린더보어로부터 상기 토출실로의 토출용량을 변경시킬 수 있는 용량가변형 사판식 압축기에 있어서,

상기 사판은, 그 사판을 끼고 구동축에 삽입장착된 경사각 감소스프링과 복귀스프링의 적어도 한쪽에 의해 유지되며, 상기 사판의 최소경사각은 토출반력에 의한 각도복귀가 확실히 가능하게 되는 한계각도 미만으로 설정되며, 상기 사판은 경사각 감소스프링에 의해 상기 경사각이 최대경사각으로부터 그 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되어 있으며, 동시에 복귀스프링에 의해 그 경사각이 그 최소경사각으로부터 그 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 가세되며, 그 경사각 감소스프링의 가세력과 그 복귀스프링의 가세력은 그 한계각도를 넘어서 균형을 이루며, 최소 토출용량시에 있어서의 상기 복귀스프링이 상기 사판에 주는 최소 스프링하중(F₀)은 20N 이상인 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.
내부에 실린더보어, 크랭크실, 흡입실 및 토출실을 구획 형성하는 하우징과, 그 실린더보어내에 왕복운동이 가능하게 수용된 피스톤과, 외부구동원에 의해 구동되며 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 구동축과, 그 구동축에 대하여 동기회전과 경사운동이 가능하게 지지되어 상기 피스톤을 종동시키는 사판을 구비하며, 상기 크랭크실내의 압력을 제어함으로써, 상기 사판의 경사각을 기초로 한 상기 피스톤의 왕복운동에 의한 상기 실린더보어로부터 상기 토출실로의 토출용량을 변경시킬 수 있는 용량가변형 사판식 압축기에 있어서,

상기 사판은, 그 사판을 끼고 구동축에 삽입장착된 경사각 감소스프링과 복귀스프링의 적어도 한쪽에 의해 유지되며, 상기 사판의 최소경사각은 토출반력에 의한 각도복귀가 확실히 가능하게 되는 한계각도 미만으로 설정되며, 그 사판은 경사각 감소스프링에 의해 상기 경사각이 최대경사각으로부터 그 최소경사각까지 감소하는 방향으로 가세되어 있으며, 동시에 복귀스프링에 의해 그 경사각이 그 최소경사각으로부터 그 한계각도를 넘을 때까지 증대하는 방향으로 가세되며, 그 경사각 감소스프링의 가세력과 그 복귀스프링의 가세력은 그 한계각도를 넘어서 균형을 이루며, 최대 토출용량시에 있어서의 상기 경사각 감소스프링이 상기 사판에 주는 최대 스프링하중(F₁₀₀)은 다음의 식 F₁₀₀(N)=(180±30)-4×(V_D-120) (여기에서, V_D; 압축기배기량(CC))에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 경사각 감소스프링의 가세력과 복귀스프링의 가세력과의 합력에 의하여 결정되는 균형 토출용량은 최대 토출용량의 3∼10%인 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구동축은 클러치레스방식으로 외부구동원과 작동이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 토출실은 체크밸브를 통하여 외부 냉동회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구동축은 클러치레스방식으로 외부구동원과 작동이 연결됨과 동시에, 상기 토출실은 체크밸브를 통하여 외부 냉동회로에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사판식 압축기.