KR101054225B1 - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 구동축이 고속 회전될 때의 우수한 슬라이딩성, 및 구동축이 저속 회전될 때의 높은 냉각 용량을 실현할 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 사판식 압축기는 크랭크실 (24) 과 흡입실 (20) 사이의 연통을 위한 방출 통로 (62) 를 포함한다. 방출 통로 (62) 는 크랭크실에서 다량의 윤활유가 있는 오일이 많은 영역과 연통되는 제 1 통로 (12b, 12c, 62, 66, 68, 18a) 를 포함하고, 크랭크실 (24) 에서 소량의 오일이 있는 오일이 적은 영역과 연통되는 제 2 통로 (64, 68, 18a) 를 포함한다. 또한, 사판식 압축기는 구동축 (16) 의 회전 속도가 증가함에 따라 방출 통로 (62) 에 대한 제 1 통로 (12b, 12c, 62, 66, 68, 18a) 의 개방율을 증가시키고, 구동체 (16) 의 회전 속도가 감소함에 따라, 방출 통로 (62) 에 대한 제 2 통로 (64, 68, 18a) 의 개방율을 증가시키는 밸브 기구 (70) 를 포함한다.

Description

사판식 압축기{SWASH PLATE COMPRESSOR}

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것이다.

종래의 사판식 압축기가 JP-A-10-54350 에 개시되어 있다. 사판식 압축기는 전방 하우징, 실린더 블록 및 후방 하우징으로 구성된 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 그 안에서 복수의 실린더 보어, 흡입실, 배출실 및 크랭크실을 규정한다. 전방 하우징은 크랭크실에서 구동축을 회전가능하게 지지하고, 구동축의 일단부는 전방 하우징으로부터 노출되어 있다. 크랭크실에서, 사판은 그 경사각도를 변화시키도록 구동축에 의해 지지된다. 피스톤은 각각의 실린더 보어에서 왕복가능하게 수용된다. 사판의 워블링 (wobbling) 을 각각의 피스톤의 왕복운동으로 전환하기 위해서 사판과 각각의 피스톤 사이에 한 쌍의 전방 및 후방 슈가 제공된다. 공급 통로는 배출실과 크랭크실 사이를 연통시키고, 크랭크실의 압력을 조절하기 위해서 공급 통로에 용량 제어 밸브가 제공된다.

또한, 사판식 압축기에 있어서, 구동축이 방출 (release) 통로가 형성되어, 크랭크실과 흡입실을 연통시킨다. 방출 통로는 반경방향으로 연장하는 제 1 반경 방향 구멍 및 축방향으로 연장하고 제 1 반경방향 구멍과 흡입실을 연통시키는 유출 (outflow) 구멍을 포함한다.

또한, 사판식 압축기에 있어서, 구동축에는 밸브 기구가 제공된다. 밸브 기구는 구동축의 회전 속도가 증가됨에 따라 방출 통로의 개방도를 감소시키고, 구동축의 회전 속도가 감소됨에 따라 방출 통로의 개방도를 증가시킨다.

사판식 압축기는 콘덴서, 팽창 밸브, 및 증발기와 함께 냉각 회로를 구성하고, 이 냉각 회로는 차량용 공기 조화 장치에 사용된다. 사판식 압축기에 있어서, 용량 제어 밸브는 구동축에 대한 사판의 각도를 변경하기 위해서 냉각 가스의 유량 (flow rate) 또는 흡입실의 압력에 기초하여 크랭크실의 압력을 조절함으로써 압축기의 배출 용량을 변경하게 된다.

또한, 사판식 압축기에 있어서, 차량이 고속 주행하는 동안에, 구동축의 회전 속도가 증가됨에 따라 방출 통로의 개방도가 감소되어서, 특히, 큰 배출 용량으로 압축기가 고속 회전 상태에 있을 때, 크랭크실의 압력을 점진적으로 증가시킴으로써 압축 부하가 감소되어서 배출 용량을 감소시킬 수 있다. 반대로, 사판식 압축기에 있어서, 차량이 저속 주행하는 동안에, 구동축의 회전 속도가 감소됨에 따라 방출 통로의 개방도가 증가되어서, 크랭크실의 압력을 점진적으로 감소시킴으로써 원하는 냉각 용량이 달성되어 배출 용량을 증가시킬 수 있다.

사판식 압축기에 있어서, 구동축이 고속 회전될 때, 실린더 보어와 피스톤 사이, 사판과 각각의 슈 사이 등의 슬라이딩부에서 슬라이딩성의 향상이 요구된다. 또한, 구동축이 저속 회전될 때, 높은 냉각 용량을 얻기 위해서 사판식 압축기 외부의 외부 냉각 회로로 냉각 가스와 함께 배출된 윤활유의 양이 감소될 필요가 있다.

본 발명의 목적은 구동축이 고속 회전될 때의 우수한 슬라이딩성, 및 구동축이 저속 회전될 때의 높은 냉각 용량을 실현할 수 있는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

윤활유와 혼합된 냉각 가스가 사판식 압축기에 채택된다. 본 발명의 발명자에 의해 수행된 실험에 따라서, 사판식 압축기의 크랭크실에는 오일이 많은 영역과 오일이 적은 영역이 존재하는데, 오일이 많은 영역에서는 냉각 가스에 포함된 윤활유의 양이 많고, 오일이 적은 영역에서는 냉각 가스에 포함된 윤활유의 양이 적다. 예를 들어, 크랭크실의 외주 영역에 오일이 많은 영역이 존재하고, 크랭크실의 내주 영역, 즉 크랭크의 벽면으로부터 멀리 있는 영역에 오일이 적은 영역이 존재한다. 이는 사판이 크랭크실에서 구동축과 함께 회전하고 윤활유가 원심력에 의해 크랭크실의 외주 영역을 향해 강제되기 때문이다. 또한, 실린더 보어에 인접한 크랭크실 내부 영역에 다량의 윤활유가 존재한다.

본 발명은 실린더 보어, 흡입실, 배출실 및 크랭크실을 포함하는 하우징, 크랭크실에서 회전하도록 하우징에 의해 지지된 구동축, 구동축에 지지되고 크랭크실에 배치된 사판, 왕복운동하도록 실린더 보어에 수용된 피스톤, 사판의 워블링을 피스톤의 왕복운동으로 전환하기 위해 사판과 피스톤 사이에 제공된 운동 전환 기구, 및 크랭크실과 흡입실 사이의 연통을 위한 방출 통로를 포함하는 사판식 압축기를 제공하고, 이 압축기는, 상기 방출 통로가 크랭크실에서 다량의 윤활유가 있는 윤활유가 많은 영역에 연통되는 제 1 통로를 포함하고, 구동축의 회전 속도가 증가함에 따라 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율 (opening ratio) 이 증가하도록 상기 밸브 기구가 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사판식 압축기에 있어서, 구동축이 고속 회전될 때, 밸브 기구는 전체 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율을 증가시킨다. 이에 따라, 크랭크실에서 다량의 윤활유를 포함하는 냉각 가스는 제 1 통로를 통해 흡입실을 향해 이동하려는 경향이 있다. 이에 따라, 크랭크실의 윤활유는 적정량이 되어서, 사판이 윤활유를 많이 휘젓지 않게 되기 때문에, 윤활유의 시어링 (shearing) 으로 인한 열의 발생이 감소되어 오일의 점도의 감소가 방지되게 된다. 이에 따라, 슬라이딩부가 순조롭게 윤활된다. 또한, 외부 회로로부터 회수된 냉각 가스는 다량의 윤활유를 포함하고, 실린더 보어와 피스톤 사이의 슬라이딩부는 순조롭게 윤활된다. 또한, 이때, 외부 회로로 배출되는 냉각 가스에 포함되는 윤활유의 양이 증가되더라도, 피스톤이 고속으로 왕복운동을 하기 때문에 냉각 용량의 문제가 발생하지 않는다.

또한, 사판식 압축기에 있어서, 구동축이 저속 회전될 때, 밸브 기구는 전체 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율을 감소시킨다. 이에 따라, 크랭크실에서 다량의 윤활유를 포함하는 냉각 가스는 제 1 통로를 통해 흡입실로 이동하지 않으려는 경향이 있다. 이에 따라, 외부 냉각 회로로 배출되는 냉각 가스에 포함된 윤활유의 양이 감소되고, 높은 냉각 용량이 달성된다. 또한, 이때, 다량의 윤활유가 크랭크실에 남아있더라도, 사판이 윤활유를 저속으로 휘젓기 때문에, 윤활유의 점도가 많이 감소되지는 않고 윤활유의 온도가 거의 상승하지 않는다. 이에 따라, 슬라이딩부는 여전히 순조롭게 윤활된다.

따라서, 본 발명에 따른 사판식 압축기는 구동축이 고속 회전될 때의 우수한 슬라이딩성, 및 구동축이 저속 회전될 때의 높은 냉각 용량을 실현할 수 있다.

또한, JP-A-10-54350 에 기재된 사판식 압축기에 있어서, 방출 통로는 구동축에 형성되고 제 1 반경 방향 구멍 및 유출 구멍으로 구성된 단일 통로만을 포함하고, 제 1 반경 방향 구멍은 구동축의 외주에서 크랭크실과만 연통된다. 이에 따라, 사판식 압축기에 있어서, 방출 통로가 구동축 근처의 오일이 적은 영역에 대해서만 개방하기 때문에 크랭크실의 윤활유는 방출 통로를 통해 흡입실로 많이 이동될 수 없다. 또한, JP-A-10-54350 에 개시되어 있는 바와 같이, 방출 통로, 및 방출 통로를 개폐하는 밸브 기구를 포함하는 사판식 압축기가 JP-A-11-62824 에 개시되어 있지만, 밸브 기구가 사판의 경사 각도에 따라 방출 통로의 개방도를 변경하기 때문에, 본 발명의 기능 및 효과가 달성될 수 없다.

본 발명에 따른 사판식 압축기는 사판의 경사 각도가 변화되지 않는 고정 용 량형일 수도 있고, 사판의 경사 각도가 변화되는 가변 용량형일 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 사판식 압축기에 있어서, 방출 통로는 크랭크실과 흡입실을 연통시키기에 충분하다. 방출 통로는 크랭크실과 흡입실을 직접 연통시키는 것 외에도, 예컨대 흡입실과 연통되는 흡입 통로를 통해 크랭크실과 흡입실을 간접적으로 연통시키는 것일 수도 있다. 방출 통로는 제 1 통로를 포함하기에 충분하거나, 또는 다른 통로를 포함할 수도 있다.

제 1 통로는 다량의 윤활유가 있는 영역 중 하나와 연통된다. 윤활유가 많은 영역은 다른 영역과의 상호 비교에 의해 결정된다.

또한, 본 발명에 따른 사판 압축기는 회전 속도에 따라 변위된다면 다양한 밸브 기구를 채택할 수도 있다. 예를 들어, 회전 센서를 이용하여 회전 속도를 검출하고, 가속 센서를 이용하여 원심력을 검출하고, 센서로부터의 신호에 근거하여 전자기적으로 변위되는 솔레노이드를 이용하는 밸브 기구를 채택하는 것이 가능하다. 또한, 원심력에 의해 질량체가 변위되고 밸브체가 조작되는 기계식 밸브를 채택할 수 있다.

본 발명에 따른 사판식 압축기에 있어서, 밸브 기구는 한 개로 제한되지는 않지만 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율이 변경된다면 복수개일 수도 있다.

방출 통로는 크랭크실에서 냉각 가스에 포함된 윤활유의 양이 적은 오일이 적은 영역과 연통되는 제 2 통로를 포함할 수도 있다. 구동축의 회전 속도가 증가됨에 따라, 밸브 기구는 전체 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율을 증가시킬 수도 있고, 구동축의 회전 속도가 감소됨에 따라 전체 방출 통로에 대한 제 2 통로의 개방율을 증가시킬 수도 있다.

이 경우에, 구동축이 고속 회전될 때, 밸브 기구는 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율을 증가시키고, 방출 통로에 대한 제 2 통로의 개방율을 감소시킨다. 또한, 구동축이 저속 회전될 때, 밸브 기구는 전체 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율을 감소시키고, 전체 방출 통로에 대한 제 2 통로의 개방율을 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 기능 및 효과가 확실하게 발생될 수 있다.

방출 통로가 제 1 통로 및 제 2 통로를 모두 포함하는 경우에, 전체 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율, 및 전체 방출 통로에 대한 제 2 통로의 개방율이 변경될 수 있다면 밸브 기구는 하나로 제한되지 않고 복수개일 수도 있다. 예를 들어, 도 1 에 도시된 바와 같이, 크랭크실 (1) 및 흡입실 (2) 은 제 1 통로 (4) 및 제 2 통로 (5) 에 의해 서로 연결되어 있다. 제 1 통로 (4) 는 크랭크실 (1) 내의 다량의 윤활유가 있는 오일이 많은 영역에 연결되고, 제 2 통로 (5) 는 크랭크실 (1) 내에서 소량의 윤활유가 있는 오일이 적은 영역에 연결된다. 제 2 통로 (5) 에 밸브 기구 (6a) 를 제공할 수 있다. 또한, 가변 용량식 사판식 압축기에 있어서, 공급 통로 (7) 에 의해 크랭크실 (1) 과 배출실 (3) 을 연결하고 공급 통로 (7) 에 용량 제어 밸브 (8) 를 제공할 수 있다. 용량 제어 밸브 (8) 는 흡입실 (2) 에 연결되어 있는 흡입 압력 검출 통로 (9) 에 의해 연결될 수 있다. 또한, 도 2 에 도시된 바와 같이 제 1 통로 (4) 에 밸브 기구 (6b) 를 제공할 수 있다. 또한, 도 3 에 도시된 바와 같이 제 2 통로 (5) 에 밸브 기구 (6a) 를 제공하고 제 1 통로 (4) 에 밸브 기구 (6b) 를 제공할 수 있다.

제 2 통로에 밸브 기구가 제공되어서 원심력에 의해 변위되도록 할 수도 있다. 도 1 은 제 2 통로에 밸브 기구가 제공된 이러한 사판식 압축기를 도시한다. 밸브 기구는, 원심력이 증가할 때 제 2 통로의 개방도가 감소되는 방향으로 변위될 수 있고, 원심력이 감소할 때 제 2 통로의 개방도가 증가되는 방향으로 변위될 수도 있다.

방출 통로는 반경 방향으로 연장하는 구동축에 형성되고 제 1 통로의 일부를 구성하는 제 1 구멍, 반경 방향으로 연장하는 구동축에 형성되고 제 2 통로의 일부를 구성하는 제 2 구멍, 제 1 구멍과 제 2 구멍을 연통시키기 위해 축선 방향으로 연장하는 구동축에 형성되고 제 1 통로의 일부를 구성하는 연통 구멍, 및 연통 구멍을 흡입실과 연통시키기 위해 축선 방향으로 연장하는 구동축에 형성되고 제 1 통로 및 제 2 통로의 일부를 구성하는 유출 구멍을 포함할 수도 있다.

이 경우에, 단일 밸브 기구는 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율, 및 방출 통로에 대한 제 2 통로의 개방율을 변경할 수도 있다.

제 2 구멍이 제공되어 반경 방향으로 구동축을 관통하는 경우에, 제 2 구멍 및 유출 구멍이 서로 연결되어 그 연결부에서 개방도 조절 포트를 형성하게 된다. 제 2 구멍은 일단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 1 개구, 및 다른 단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 2 개구를 포함한다. 밸브 기구는 구동축의 축선에 대해 제 1 개구를 향해 위치되고 제 1 개구 주위에 위치될 수도 있는 밸브체, 구동축의 축선에 대해 제 2 개구를 향해 위치되고 개방도 조절 포트의 개방도를 변경할 수도 있는 질량체, 밸브체와 질량체를 연 결시켜서 밸브체를 이동가능하도록 하는 연결 바, 및 제 1 개구를 완전하게 개방하도록 밸브체를 편향시키는 스프링을 포함할 수도 있다.

이 경우에, 구동축이 고속 회전될 때, 질량체는 스프링의 편향과 비교하여 큰 원심력에 의해서 구동축의 축선으로부터 멀어지게 되고, 밸브체가 제 1 개구의 개방도를 감소시키게 된다. 이에 따라, 제 2 개구는 개방도 조절 포트와 연통하기 위해 개방도를 감소시키고, 제 1 구멍은 개방도 조절 포트와 연통하기 위해 개방도를 증가시킨다. 또한, 구동축이 저속 회전될 때, 질량체는 작은 원심력으로 인해 스프링의 편향을 발생시켜서, 구동축의 축선에 접근한다. 따라서, 밸브체는 제 1 개구의 개방도를 증가시킨다. 이에 따라, 제 2 구멍은 개방도 조절 포트와 연통하기 위해 개방도를 증가시키고, 제 1 구멍은 개방도 조절 포트와 연통하기 위해 개방도를 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 효과가 기계적으로 발생될 수 있다.

제 2 구멍은 밸브체가 위치되는 밸브 시트, 제 1 개구에서 밸브 시트를 통해 크랭크실과 연통되도록 개방도 조절 포트를 통해 제공되는 제 1 반경 방향 구멍, 및 제 1 반경 방향 구멍과 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성되고 제 1 반경 방향 구멍과 반대측을 향해 개방도 조절 포트로부터 연장하여서, 제 2 개구에서 크랭크실과 연통되도록 구동축의 외주를 향해 연장하는 제 2 반경 방향 구멍을 포함할 수도 있다. 밸브체는 제 1 반경 방향 구멍에 수용되고 질량체는 제 2 반경 방향 구멍에 수용되어서 개방도 조절 포트의 개방도를 변경할 수 있다.

이 경우에, 제 1 반경 방향 구멍 및 제 2 반경 방향 구멍의 직경이 실질적으 로 동일하기 때문에, 제 1 반경 방향 구멍에 수용되는 밸브체와 제 2 반경 방향 구멍에 수용되는 질량체 모두에 작용하는 크랭크실 압력의 차이는 발생하지 않고, 밸브체는 안정적으로 작동할 수도 있다. 이러한 기능 및 효과는, 사판의 경사 각도가 가변적이도록 지지되고 크랭크실의 압력이 증가되어 배출 용량을 변경할 수 있는 가변 용량식 사판식 압축기에서 특히 효과적이다. 또한, 밸브체가 제 1 반경 방향 구멍에 수용되고 질량체가 제 2 반경 방향 구멍에 수용되기 때문에, 밸브체와 질량체 모두는 구동축의 외주로부터 돌출하지 않고 수용되고, 밸브 기구가 크랭크실에서 경로를 막지 않는다. 또한, 질량체가 개방도 조절 포트의 개방도를 변경하기 때문에, 개방도 조절 포트의 개방도를 변경시키는 별도의 밸브체가 필요없게 되어, 밸브 기구가 간단한 구성으로 만들어질 수도 있다. 또한, "실질적으로 동일한 직경" 은 기능 및 효과가 발생되는 범위 또는 에러 범위에서 상이한 직경이 허용된다는 것을 의미한다.

밸브 기구는, 밸브체가 밸브 시트를 향해 이동할 때의 구동축의 회전 속도가 밸브체가 밸브 시트로부터 멀어지게 이동할 때의 구동축의 회전 속도보다 더 큰 것을 특징으로 하도록 설정되는 것이 바람직하다.

이 경우에, 개방도가 중간인 위치에서의 밸브체가 진동하기 어렵고 밸브체의 작동 횟수가 감소되기 때문에, 밸브체는 마모되기 어렵고 높은 내구성을 보일 수 있다.

제 2 구멍이 반경 방향으로 구동축에 형성되는 경우에, 제 2 구멍은 유출 구멍과 연통되는 개방도 조절 포트 및 일단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 1 개구를 포함한다. 밸브 기구는 제 2 구멍에 수용된 밸브체, 제 1 개구를 향해 밸브체를 편향시키는 제 1 스프링, 및 개방도 조절 포트를 향해 밸브체를 편향시키는 제 2 스프링을 포함할 수 있다.

이 경우에, 제 1 및 제 2 스프링의 설정은 밸브체가 밸브 시트에 위치될 때의 구동축의 회전 속도를 높일 수 있다. 개방도가 중간인 밸브체가 제 1 및 제 2 스프링에 의해 고정되기 때문에, 밸브체는 더 진동하기 어렵고 높은 내구성을 보일 수 있다. 또한, 밸브체가 제 2 구멍 내에서 완전하게 수용될 수 있기 때문에, 밸브 기구는 크랭크실에서 경로를 차단하지 않는다.

밸브체가 밸브 시트에 위치될 때의 구동축의 회전 속도를 높이기 위해서 제 1 및 제 2 스프링을 설정하는 경우에는, 제 2 스프링의 미는 힘 (f2) 과 제 1 스프링의 미는 힘 (f1) 의 차가 적어도 mㆍRminㆍω² 이 되고 최대 mㆍRmaxㆍω² 가 되도록 특히 설정되고, 여기서 m 은 밸브체의 질량을 나타내고, Rmin 은 구동축의 최소 회전 속도를 나타내고, Rmax 는 구동축의 최대 회전 속도를 나타내고, ω 는 구동축의 회전속도를 나타내며, 이때 밸브체는 제 2 구멍을 폐쇄한다.

이에 따라, 축선으로부터 질량체까지의 거리가 작더라도, 구동축은 밸브체가 밸브 시트에 위치될 때의 회전 속도를 높일 수 있다.

본 발명에 따른 사판식 압축기에 있어서, 사판은 경사 각도가 가변적이도록 지지될 수 있다. 또한, 압축 반응력을 수용하는 러그 플레이트가 구동축에 고정되어 일체적으로 회전한다. 또한, 하우징에는 크랭크실의 외주 영역으로부터 하우징과 러그 플레이트 사이에서 연장하는 오일 안내 경로가 형성되어 있다. 제 1 구멍은 오일 안내 경로와 연통되는 것이 바람직하다.

본 발명의 발명자에 의해 수행된 실험에 따르면, 크랭크실의 외주 영역은 다량의 윤활유가 존재하는 곳이어서, 윤활유가 오일 안내 경로를 통과하여 제 1 구멍으로 안내될 수 있다.

하우징과 구동축 사이를 시일링하기 위해서 축 시일 장치가 제공될 수도 있다. 제 1 구멍은 축 시일 장치를 통해 오일 안내 경로와 연통되는 것이 바람직하다.

이 경우에, 다량의 윤활유가 축 시일 장치로 공급되어서 축 시일 장치의 고무 재료의 내구성을 높일 수 있다.

제 2 구멍이 반경 방향으로 관통하여 연장하는 구동축에 제공되는 경우에는, 제 2 구멍은 유출 구멍과 연통되는 개방도 조절 포트, 그 일단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 1 개구, 및 다른 단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 2 개구를 포함할 수 있다. 또한 러그 플레이트는 동일하게 변동하도록 사판을 지지하는 힌지부를 포함한다. 제 2 개구는 힌지부에 대한 구동축의 축선의 반대측에 위치되는 것이 바람직하다.

이러한 구성으로, 원심력에 의한 밸브체의 이동의 정밀도가 높아지게 되고 제 1 개구로부터의 냉각 가스의 도입은 러그 플레이트에 의해 중량이 가해진 경우에도 방해되지 않는다.

제 2 구멍은 반경 방향으로 구동축에 형성되어서 밸브 기구가 제공된 제 1 도입 구멍 및 반경 방향으로 구동축에 형성되고 밸브 기구는 제공되지 않는 제 2 도입 구멍을 포함할 수 있다. 제 2 도입 구멍은 바람직하게는 사판의 경사 각도가 변함에 따라 개폐된다.

이 경우에, 본 발명의 기능 및 효과는 구동축의 회전 속도에 따라 발생될 수 있고, 기능 및 효과는 사판의 경사 각도에 의해 발생될 수 있다.

구동축에는 바람직하게는 사판의 경사 각도가 변함에 따라 구동축의 축선 방향으로 이동하는 슬리브가 제공되고, 따라서 제 2 도입 구멍의 개방도를 변경할 수 있다.

사판의 경사 각도가 변하기 때문에, 사판 자체는 제 2 도입 구멍을 개폐하기 어렵지만 이는 슬리브에 의해서 쉽게 달성된다.

구동축에 수직인 가상 평면에 대한 사판의 경사 각도가 작을 때 제 2 도입 구멍의 개방도가 감소되는 것이 바람직하다.

이 경우에, 구동축이 고속 회전되고 배출 용량이 작고 가변적일 때, 제 1 도입 구멍의 개방도는 작고 제 2 도입 구멍의 개방도는 작다. 이에 따라, 축 시일 장치가 엄격한 조건 하에 있는 상태에서는, 제 1 구멍이 방출 통로를 차지하는 비율이 커져서, 다량의 윤활유가 축 시일 장치로 용이하게 공급된다.

압축 반응력을 수용하는 러그 플레이트는 일체적으로 회전할 수 있도록 구동축에 고정될 수 있다. 또한, 관통 구멍이 러그 플레이트의 내주측에 형성되어서 제 2 통로의 일부를 형성할 수 있다. 러그 플레이트에는 구동축의 회전 속도가 증가됨에 따라 관통 구멍의 개방도를 감소시키고, 구동축의 회전 속도가 감소 됨에 따라 관통 구멍의 개방도를 증가시키는 밸브 기구가 제공될 수 있다.

이 경우에, 기계식 밸브 기구가 반경 방향으로 큰 러그 플레이트에 제공될 수 있고, 구동축의 축선으로부터 밸브 기구까지의 거리가 클 수 있다. 이에 따라, 밸브 기구에 큰 원심력이 부여될 수 있고 크기가 작은 밸브 기구가 구동축의 회전 속도에 따라 제 2 구멍을 개폐할 수 있다.

밸브 기구는 리드형일 수 있고, 이 기구는 자체의 탄성력에 의해 구동축의 축선에 접근하고 탄성력과 반하는 원심력에 의해 구동축의 축선으로부터 분리되도록 한다.

이 경우에, 밸브 기구는 이물질로 인해 거의 고장나지 않기 때문에 안정적으로 작동할 수 있다.

밸브 기구는 원심력에 의해 변위되도록 제 1 구멍에 제공될 수 있다. 이 경우에, 도 2 의 실시형태에 따른 사판식 압축기가 제공된다. 밸브 기구는 원심력이 증가할 때 제 1 통로의 개방도가 증가되는 방향으로 변위될 수 있고 원심력이 감소될 때 제 1 통로의 개방도가 감소되는 방향으로 변위될 수 있다.

본 발명에 따른 사판식 압축기는 저장실에 제공된 오일 분리기를 포함할 수 있다. 오일 분리기는 배출실의 냉각 가스로부터 윤활유를 분리하여 저장하는 저장실, 및 저장실과 크랭크실 사이를 연통시키기 위한 오일 회수 통로를 포함할 수 있다.

이 경우에, 냉각 가스로부터 분리된 윤활유가 크랭크실로 회수될 수 있다. 이에 따라, 사판식 압축기가 가변 용량식인 경우에는, 용량이 변할 때 크랭크실 의 압력이 높고 흡입실의 압력이 낮아서, 크랭크실의 윤활유가 흡입실로 유동하더라도 크랭크실에서의 윤활유의 확보가 용이하다.

오일 회수 통로에 스로틀이 형성되는 것이 바람직하다.

이 경우에, 크랭크실의 압력이 낮더라도 크랭크실에서의 윤활유의 확보가 용이하다.

본 발명에 따른 사판식 압축기는 배출실을 크랭크실과 연통시키는 공급 통로, 및 크랭크실의 압력을 조절할 수 있도록 공급 통로에 제공된 용량 제어 밸브를 포함한다. 바람직하게는, 상기 오일 회수 통로는 공급 통로의 일부를 규정하고 상기 스로틀은 용량 제어 밸브에 제공된다.

이 경우에, 존재하는 용량 제어 밸브의 공급 통로는 오일 회수 통로의 역할을 하여서, 변형이 용이하게 이루어진다.

본 발명에 따른 사판식 압축기로, 구동축이 고속 회전될 때의 우수한 슬라이딩성, 및 구동축이 저속 회전될 때의 높은 냉각 용량을 실현할 수 있다.

본 발명이 구현되는 실시형태 1 ~ 5 가 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.

실시형태 1

실시형태 1 에 따른 사판식 압축기는 차량의 공기 조화에 사용되는 가변 변위형이고 도 1 에 도시된 특징을 구현한다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 압축기는 실린더 블록 (10), 전방 하우징 (12), 및 후방 하우징 (14) 으로 구성된 하우징을 포함하고, 구동축 (16) 의 축선에 평행하게 연장하는 복수의 실린더 보어 (10a) 가 실린더 블럭 (10) 에 제공되어 그를 통해 연장한다. 또한, 도 4 의 좌측에는 압축기의 전방이 나타나 있고 우측에는 압축기의 후방이 나타나 있다.

후방 하우징 (14) 에는 밸브 유닛 (18) 을 통해 실린더 보어 (10a) 와 연통되는 흡입실 (20) 과 배출실 (22) 이 형성되어 있다. 또한, 전방 하우징 (12) 과 실린더 블록 (10) 은 크랭크실 (24) 을 규정하고, 실린더 블록 (10) 과 전방 하우징 (12) 에는 축방향 구멍 (12a, 10b) 이 형성되어 있다. 축방향 구멍 (12a) 에는 축 시일 장치 (28) 가 제공된다. 축 시일 장치 (28) 에는 고무 재료가 사용된다. 또한, 축방향 구멍 (10b) 에는 평면 베어링 (30) 이 제공된다. 축방향 구멍 (10b) 에 연통되는 후방실 (10c) 이 실린더 블록 (10) 의 후단부의 중앙에 형성되어 있고, 후방실 (10c) 은 밸브 유닛 (18) 에 대향된다.

구동축 (16) 은 회전할 수 있는 상태에서 실린더 블록 (10) 및 전방 하우징 (12) 에 의해 지지되고, 그 일단부는 전방 하우징 (12) 으로부터 노출되고 그 중앙부는 크랭크실 (24) 과 면한다. 도시되지 않은 풀리 및 전자기 클러치가 구동축 (16) 에 연결되고, 구동축 (16) 은 풀리 및 전자기 클러치 주위에서 잡아당겨지는 벨트를 통해 엔진 등의 구동원에 의해 회전가능하게 구동된다. 또한, 각각의 피스톤 (32) 은 왕복운동할 수 있는 각각의 실린더 보어 (10a) 에 수용되고, 각각의 피스톤 (32) 은 각각 실린더 보어 (10a) 의 압축실을 규정한다.

압축 반응력을 수용하는 러그 플레이트 (34) 는 크랭크실 (24) 에서 구동축 (16) 에 고정되어 있고, 러그 플레이트 (34) 와 전방 하우징 (12) 사이에는 스러스트 베어링 (36) 및 평면 베어링 (38) 이 제공된다. 또한, 구동축 (16) 은 그를 통과하여 삽입된 사판 (40) 을 가지고, 구동축 (16) 에 수직인 가상의 평면에 대한 사판의 경사는 가변적이다. 사판 (40) 을 향하도록 되어 있는 러그 플레이트 (34) 에는 힌지부 (34a) 가 형성되어 있고, 러그 플레이트 (34) 를 향하도록 되어 있는 사판 (34) 에는 힌지부 (40a) 가 제공되며, 힌지부 (34a, 40a) 는 링크 장치 (42; linkage) 를 구성한다. 또한, 러그 플레이트 (34) 와 사판 (40) 사이에는 서로 분리되는 방향으로 러그 플레이트와 푸시 스프링을 편향시키기 위해서 푸시 스프링 (44) 이 제공된다.

또한, 사판 (40) 과 각각의 피스톤 (32) 사이에는 전방 및 후방 슈 (46) 의 쌍들이 제공된다. 사판 (40) 의 전면과 피스톤 (32) 의 전방 시트면 사이에는 전방측 슈 (46) 가 제공되고, 사판 (40) 의 후면과 피스톤 (32) 의 후방 시트면 사이에는 후방측 슈 (46) 가 제공된다. 각각의 슈 (46) 는 실질적으로 반구형이다. 각각의 슈 (46) 는 운동 전환 기구로서 기능한다.

구동축 (16) 에는 반경 방향으로 연장하는 제 1 구멍 (62) 과 제 2 구멍 (64), 제 1 구멍 (62) 및 제 2 구멍 (64) 사이를 연통시키기 위해 축선 방향으로 축선과 동축으로 연장하는 연통 구멍 (66), 연통 구멍 (66) 과 연통되는 제 2 구멍 (64) 의 후단부로부터 연장하고 구동축 (16) 의 후단부를 향해 연장하도록 연통 구멍 (66) 과 동축인 유출 구멍 (68) 이 형성되어 있다. 연통 구멍 (66) 과 유출 구멍 (68) 의 경계에서 개방도 조절 포트 (68a) 가 규정된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 러그 플레이트 (34) 와 전방 하우징 (12) 사이에는 제 1 구멍 (62) 이 배치되고 구동축 (16) 의 축선으로부터 그 외주까지 구동축 (16) 의 반경의 범위를 넘어 형성되어 있다. 전방 하우징 (12) 에는 오일 안내 홈 (12b) 이 형성되어 크랭크실 (24) 의 외주 영역으로부터 전방 하우징 (12) 과 러그 플레이트 (40) 사이에서 연장하여 스러스트 베어링 (36) 과 면한다. 또한, 오일 안내 홈 (12b) 과 연통되도록 전방 하우징 (12) 에 오일 안내 구멍 (12c) 이 형성되어 평면 베어링 (38) 과 축 시일 장치 (28) 와 면한다. 오일 안내 구멍 (12c) 은 축방향 구멍 (12a) 에서 축 시일 장치 (28) 와 면하여 제 1 구멍 (62) 과 연통하게 된다. 오일 안내 홈 (12b) 및 오일 안내 구멍 (12c) 은 오일 안내 경로로서 기능한다.

러그 플레이트 (34) 와 제 1 구멍 (62) 의 후방쪽의 사판 (40) 사이에서 구동축 (16) 에서 구동축을 통과하여 제 2 구멍 (64) 이 제공된다. 도 6 및 7 에 도시된 바와 같이, 제 2 구멍 (64) 은 밸브 시트 (64c), 크랭크실 (24) 과 연통되도록 축선으로부터 연장되도록 제공되는 제 1 반경 방향 구멍 (64a), 및 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 의 직경과 동일한 직경을 갖도록 형성되고, 개방도 조절 포트 (68a) 로부터 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 의 반대측으로 연장되며, 크랭크실 (24) 과 연통되도록 구동축 (16) 의 외주로 연장되도록 제공되는 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 을 포함한다.

밸브 시트 (64c) 가 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 주위에 형성되어 있다. 또한, 제 2 구멍 (64) 의 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 및 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 이 개방도 조절 포트 (68a) 를 통해 유출 구멍 (68) 과 연통되어 있다. 다소 직경이 작은 스프링 시트 (64d) 가 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 과 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 사이에 형성되어 있다. 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 은 개방도 조절 포트 (68a) 와 연통되어 있고 스프링 시트 (64d) 를 통해 크랭크실 (24) 로 개방되어 있는 제 1 개구 (64e) 를 포함한다. 제 2 반경 방향 구멍 (64d) 은 개방도 조절 포트 (68a) 와 연통되어 있고 크랭크실 (24) 로 개방되어 있는 제 2 개구 (64f) 를 포함한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 제 2 개구 (64f) 는 러그 플레이트 (34) 의 힌지부 (34a) 에 대한 구동축 (16) 의 축선의 반대측에 위치되어 있다.

도 4 및 5 에 도시된 바와 같이, 제 2 구멍 (64) 에 밸브 기구 (70) 가 제공된다. 도 6 및 7 에 도시된 바와 같이, 밸브 기구 (70) 는 구동축 (16) 의 축선에 대해 제 1 개구 (64e) 를 향해 위치되어 있고 밸브 시트 (64c) 에 위치될 수 있는 밸브체 (72), 구동축 (16) 의 축선에 대해 제 2 개구 (64f) 를 향해 위치되고 개방도 조절 포트 (68a) 의 개방도를 변경할 수 있는 질량체 (74), 밸브체 (72) 와 질량체 (74) 를 연결시켜서 밸브체 (72) 가 이동하도록 하는 연결 바 (76), 및 밸브체 (72) 를 편향시켜서 동일하게 개방하는 제 1 개구 (64e) 를 갖도록 하는 바이어스 스프링 (78) 을 포함한다. 밸브체 (72) 는 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 에서 수용되고 질량체 (74) 는 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 에서 수용된다. 밸브체 (72) 및 연결 바 (76) 는 질량체 (74) 보다 더 가벼운 재료로 형성된다. 밸 브체 (72) 와 스프링 시트 (64d) 사이에 스프링 (78) 이 제공된다.

또한, 도 4 에 도시된 바와 같이, 구동축 (16) 의 후단부가 수용실 (10c) 안으로 돌출하고 원통형 스페이서 (80) 가 구동축 (16) 의 후단부의 외주면에 장착된다. 스페이서 (80) 는 밸브 유닛 (18) 과 슬라이딩 접촉하면서 구동축 (16) 을 전방으로 편향시킨다. 밸브 유닛 (18) 에는 스페이서 (80) 의 내부와 흡입실 (20) 을 연통시키는 스로틀 구멍 (18a) 이 밸브 유닛을 통해 연장하도록 제공된다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 제 2 구멍 (64), 연통 포트 (66), 유출 구멍 (68), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 방출 통로를 구성한다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 연통 포트 (66), 유출 구멍 (68), 및 스로틀 구멍 (18a) 은 제 1 통로를 구성한다. 또한, 제 2 구멍 (64), 유출 구멍 (68), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 제 2 통로를 구성한다.

또한, 용량 제어 밸브 (48) 가 후방 하우징 (14) 에 수용된다. 용량 제어 밸브 (48) 는 검출 통로 (50) 를 통해서 흡입실 (22) 에 연통되고 검출 통로 (52) 를 통해 배출실 (20) 과 크랭크실 (24) 을 연통시킨다. 용량 제어 밸브 (48) 는 흡입실 (22) 의 압력을 검출하여 공급 통로 (52) 의 개방도를 변경하여서 압축기의 배출 용량을 변경한다.

실질적으로 원주형인 저장실 (54) 은 후방 하우징 (14) 에서 규정되고 원통형 실린더 (54a) 는 저장실 (54) 안으로 하방 돌출한다. 실린더 (54a) 는 오일 분리기로서의 역할을 한다. 흡입실 (22) 및 저장실 (54) 은 배출 통로 (22a) 를 통해서 상호 연통되고, 배출 통로 (22a) 는 저장실 (54) 에서 실린더 (54a) 의 상부와 마주한다. 실린더 (54a) 의 내부는 배출 포트 (54b) 로서 기능한다. 용량 제어 밸브 (48) 와 연통되는 오일 회수 통로 (52a) 가 저장실 (54) 의 바닥에서 규정되고, 오일 회수 통로 (52a) 는 용량 제어 밸브 (48) 를 통해 공급 통로 (52) 를 통하여 크랭크실 (24) 과 연통된다. 용량 제어 밸브 (48) 에는 공지된 밸브체 및 밸브 시트가 제공되어서 밸브체와 밸브 시트 사이의 스로틀을 규정한다. 오일 회수 통로 (52a) 는 저장실 (54) 및 배출 통로 (22a) 와 함께 배출실 (22) 로부터 크랭크실 (24) 과 연통되는 공급 통로 (52) 의 일부를 구성한다.

파이프 (56) 는 배출 포트 (54b) 에 연결되고, 파이프 (56) 는 체크 밸브 (57), 컨덴서 (58), 팽창 밸브 (59), 및 증발기 (60) 를 통해 흡입실 (20) 에 연결된다. 압축기, 체크 밸브 (57), 콘덴서 (58), 팽창 밸브 (59), 증발기 (60), 및 파이프 (56) 는 냉각 회로를 구성한다. 윤활유와 혼합된 냉각 가스가 냉각 회로에 채워진다.

이렇게 압축기가 구성되면서, 용량 제어 밸브 (48) 가 냉각 가스의 유량 및 흡입실 (20) 의 압력에 근거하여 크랭크실 (24) 의 압력을 조절하여서 구동축 (16) 에 대한 사판 (40) 의 각도를 변경하여 그 배출 용량을 변경하게 된다.

또한, 도 7 에 도시된 바와 같이, 압축기에 있어서, 차량이 고속 주행하는 동안 구동축 (16) 이 고속 회전될 때, 밸브 기구 (70) 의 질량체 (74) 가 큰 원심력을 받아 스프링 (78) 의 편향에 대해 구동축 (16) 의 축선으로부터 멀어지게 이동되고, 이에 따라 밸브체 (72) 가 제 1 개구 (64e) 의 개방도를 감소시킨다. 구동축 (16) 이 더 고속 회전될 때, 밸브체 (72) 가 밸브 시트 (64c) 에 위치된다.

압축기에 있어서, 구동축 (16) 의 회전 속도 (Nc(rpm)) 와 힘 (F(N)) 사이의 관계가 질량체 (74), 연결 바 (76), 및 밸브체 (72) 의 질량 및 스프링 (78) 의 편향을 설정함으로써 도 8 에 도시된 바와 같이 설명된다. 즉, 파선 (1) 으로 나타난 바와 같이, 회전 속도가 점진적으로 증가하는 경우에, 밸브체 (72) 는 회전 속도 (Nc₂) 로 밸브 시트 (64c) 에 위치된다. 반대로, 실선 (2) 으로 나타난 바와 같이, 회전 속도가 점진적으로 감소하는 경우에, 밸브체 (72) 가 회전 속도 (Nc₁) 로 밸브 시트 (64c) 로부터 분리된다.

이에 따라, 제 2 구멍 (64) 이 개방도 조절 포트 (68a) 와 연통될 때의 개방도가 감소하고, 도 5 에 도시된 제 1 구멍 (62) 이 개방도 조절 포트 (68a) 와 연통될 때의 개방도가 증가한다. 즉, 단일 밸브 기구 (70) 가 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지하는 비율을 증가시키고, 제 2 구멍 (64) 이 방출 통로를 차지하는 비율을 감소시킨다.

크랭크실 (24) 의 외주 영역에는, 다량의 윤활유가 존재하고 윤활유는 오일 안내 홈 (12b) 및 오일 안내 구멍 (12c) 을 통해 제 1 구멍 (62) 으로 안내된다. 이때, 윤활유는 축 시일 장치 (28) 를 통해 제 1 구멍 (62) 으로 안내되어서, 다량의 윤활유가 축 시일 장치 (28) 에 공급되어서 축 시일 장치 (28) 의 고무 재료의 내구성을 높여준다.

방출 통로를 차지하는 비율이 증가된 제 1 구멍 (62) 으로 인해서, 크랭크실 (24) 에 배치되고 다량의 윤활유를 함유한 냉각 가스가 연통 포트 (66), 유출 구멍 (68), 및 스로틀 구멍 (18a) 을 통해 흡입실 (20) 로 안내된다. 이에 따라, 크랭크실의 윤활유의 양이 완화되어 사판 (40) 이 윤활유를 많이 휘젓지 않기 때문에, 윤활유는 시어링으로 인한 열이 거의 발생하지 않고 점도도 거의 감소하지 않는다. 이에 따라, 사판 (40) 과 각각의 슈 (46) 사이의 슬라이딩부는 순조롭게 윤활된다. 또한, 흡입실 (20) 로부터 흡입된 냉각 가스는 다량의 윤활유를 포함하고 실린더 보어 (10a) 와 피스톤 (32) 사이의 슬라이딩부는 순조롭게 윤활된다. 따라서, 고속에서도 내구성이 우수하다.

또한, 압축기의 외부에 있는 냉각 회로로 배출된 냉각 가스에 포함된 윤활유의 양이 이때 증가되더라도, 피스톤 (32) 이 고속으로 왕복운동을 하기 때문에 냉각 용량의 문제가 발생하지는 않는다.

또한, 차량이 저속 주행하는 동안 구동축 (16) 이 저속 회전될 때 등에는, 밸브 기구 (70) 의 질량체 (74) 가 작은 원심력으로 인해서 스프링 (78) 의 편향을 유발하여서 도 6 에 도시된 바와 같이 구동축 (16) 의 축선에 접근하여서, 밸브체 (72) 가 제 1 개구 (64e) 의 개방도를 증가시킨다. 구동축 (16) 이 더 저속으로 회전될 때, 질량체 (74) 는 스프링 시트 (64d) 의 후면과 접촉하여서 개방도 조절 포트 (68a) 의 절반만을 폐쇄한다.

이에 따라, 제 2 구멍 (64) 이 개방도 조절 포트 (68a) 와 연통될 때의 개방도가 증가하고, 도 5 에 도시된 바와 같이 제 1 구멍 (62) 이 개방도 조절 포트 (68a) 와 연통될 때의 개방도가 감소한다. 즉, 단일 밸브 기구 (70) 가 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지하는 비율을 감소시키고, 제 2 구멍 (64) 이 방출 통로를 차지하는 비율을 증가시킨다.

크랭크실 (24) 의 내주 영역, 즉 구동축 (16) 에 가까운 영역에는, 소량의 윤활유가 존재하고 윤활유를 많이 포함하지 않은 냉각 가스가 크랭크실의 내주 영역으로부터 제 2 구멍 (64) 으로 안내된다.

방출 통로를 차지하는 비율이 증가되는 제 2 구멍 (64) 으로 인해서, 크랭크실 (24) 에서 윤활유를 많이 포함하지 않는 냉각 가스가 유출 구멍 (68) 및 스로틀 구멍 (18a) 을 통해 흡입실 (20) 로 이동된다. 이에 따라, 압축실의 외측에 있는 냉각 회로로 배출된 냉각 가스에 포함된 윤활유의 양이 감소되어서, 높은 냉각 용량을 나타낸다.

또한, 이때 크랭크실 (24) 의 윤활유의 양이 증가되더라도, 사판 (40) 등이 윤활유를 저속으로만 휘젓기 때문에, 윤활유의 온도가 거의 상승하지 않고 윤활유의 점도가 많이 감소되지 않는다. 이에 따라, 슬라이딩부가 더 순조롭게 윤활된다.

한편, 압축기에 있어서, 사판 (40) 은 경사각도가 가변적이도록 지지되고 용량 제어 밸브 (48) 는 크랭크실 (24) 의 압력을 증가시켜서 그 배출 용량을 변경한다. 여기에서, 제 2 구멍 (64) 의 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 과 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 의 직경이 서로 동일하기 때문에, 밸브체 (72) 가 제 1 반경 방향 구멍 (64a) 에 수용되고, 질량체 (74) 가 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 에 수용되어서, 크랭크실 (24) 의 압력이 밸브체 (72) 와 질량체 (74) 사이의 압력차를 발생시키지 않아서 밸브체 (72) 가 안정적으로 작동하게 된다. 또한, 밸브체 (72) 가 제 1 반경 방향 구멍 (64b) 에 수용되고 질량체 (74) 가 제 2 반경 방향 구멍 (64b) 에 수용되기 때문에, 밸브 기구 (70) 가 크랭크실 (24) 에서 경로를 방해하지 않는다. 또한, 질량체 (74) 가 개방도 조절 포트 (68a) 의 개방도를 변경하기 때문에, 개방도 조절 포트 (68a) 의 개방도를 변경하는 어떠한 별도의 밸브체가 제공될 필요가 없고, 밸브 기구 (70) 가 간단한 구성으로 만들어질 수 있다.

또한, 도 8 에 도시된 바와 같이 밸브체 (72) 가 밸브 시트 (64c) 에 위치될 때 구동축 (16) 의 회전 속도 (Nc₂) 가 밸브체 (72) 가 밸브 시트 (64c) 로부터 분리될 때의 구동축 (16) 의 회전 속도 (Nc₁) 보다 더 크다. 이에 따라, 개방도가 중간인 밸브체 (72) 가 거의 진동하지 않게 되고 밸브체 (72) 의 작동 횟수가 감소되어서, 밸브체 (72) 가 거의 닳지 않아서 내구성이 높아진다.

또한, 압축기에 있어서, 도 5 등에 도시된 바와 같이 제 2 개구 (64f) 가 러그 플레이트 (34) 의 힌지부 (34a) 에 대한 구동축 (16) 의 축선의 반대측에 위치되어서, 원심력에 의해 야기된 밸브체 (72) 의 운동의 정확성이 높아지고 제 1 개구 (64e) 로부터의 냉각 가스의 도입이 방해되지 않는다.

압축기에 있어서, 냉각 가스는 도 4 에 도시된 바와 같이 배출실 (22) 로부터 저장실 (54) 로 배출되고 실린더 (54a) 가 냉각 가스로부터 윤활유를 분리시킨다. 분리된 윤활유는 오일 회수 통로 (52a), 용량 제어 밸브 (48), 및 공급 통로 (52) 를 통해 크랭크실 (24) 로 안내된다. 즉, 윤활유는 용량 제어 밸브 (48) 에서 스로틀된 후에 크랭크실 (24) 로 회수된다. 이에 따라, 배출 용량이 작게 변할 때, 크랭크실 (24) 의 윤활유가 제 1 구멍 (62) 등을 통해 흡입실 (20) 로 유동하더라도 크랭크실 (24) 에서 윤활유의 적정량이 보장되는데, 왜냐하면 크랭크실 (24) 의 압력이 높고 흡입실 (20) 의 압력이 낮기 때문이다. 그러나, 구동축 (16) 이 고속 회전될 때, 단일 밸브 기구 (70) 가 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 점유하는 비율을 증가시키고, 제 2 구멍 (64) 이 방출 통로를 점유하는 비율을 감소시켜서, 윤활유가 크랭크실 (24) 로 과도하게 공급되지 않는다.

도 9 는 실시형태 1 의 압축기에서 구동축 (16) 의 회전 속도 (Nc(rpm)) 와 전방 하우징 (12) 의 온도 (℃) 사이의 관계를 보여준다. 도 9 에서는 회전 속도가 증가하더라도, 전방 하우징 (12) 의 온도가 너무 많이 증가되지 않음을 알 수 있다.

또한, 도 10 은 실시형태 1 의 압축기에서 구동축 (16) 의 회전 속도 (Nc(rpm)) 와 오일 비율 (%) 사이의 관계를 보여준다. 도 10 에서는 회전 속도가 소정 값이 될 때 오일 비율이 변한다는 것을 알 수 있다. 또한, 오일 비율은 증발기 (60) 와 압축기 사이에서 측정된다.

따라서, 압축기는 구동축 (16) 이 고속 회전될 때의 우수한 슬라이딩성의 증명, 및 구동축 (16) 이 저속 회전될 때의 높은 냉각 용량의 증명을 실현할 수 있다.

실시형태 2

실시형태 2 에 다른 사판식 압축기에 있어서, 제 2 구멍 (81) 은 구동축 (16) 의 축선으로부터 그 외주로 구동축 (16) 의 반경 범위를 넘어 형성된다. 연통 구멍 (82) 은 축선 방향으로 축선과 동축으로 연장하여서 제 1 구멍 (62) 과 제 2 구멍 (81) 을 연통시킨다. 유출 구멍 (83) 은 연통 구멍 (82) 과 연통되어 있는 제 2 구멍 (81) 의 후단부로부터 연통 구멍 (82) 과 동축으로 구동축 (16) 의 후단부로 연장한다.

도 12 및 13 에 도시된 바와 같이, 제 2 구멍 (81) 은 유출 구멍 (83) 과 연통되어 있는 개방도 조절 포트 (83a), 및 그 일단부측을 향해 개방될 수 있도록 되어 있는 개방도 조절 포트 (83a) 와 연통되어 있는 제 1 개구 (81a), 및 제 1 개구 (81a) 와 동축으로 되어 있는 제 1 개구 (81a) 에 대한 반대 측면에서 바닥면에 오목하게 제공된 안내 구멍 (81b) 을 포함한다. 개방도 조절 포트 (83a) 는 연통 구멍 (82) 과 유출 구멍 (83) 의 경계에서 규정된다. 밸브 시트 (84) 는 제 1 개구 (81a) 를 향해 제 2 구멍 (81) 의 측부에 고정된다. 밸브 구멍 (84a) 은 구동축 (16) 의 반경 방향으로 연장하도록 밸브 시트 (84) 에 형성되고, 직경이 작은 스프링 시트 (84b) 는 제 1 구멍 (81a) 을 향해 밸브 시트 (84) 에 형성된다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 제 2 구멍 (81), 연통 포트 (82), 유출 구멍 (83), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 방출 통로를 구성한다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 연통 포트 (82), 유출 구멍 (83), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 제 1 통로를 구성한다. 또한, 제 2 구멍 (81), 유출 구멍 (83), 및 스로틀 구멍 (18a) 은 제 2 통로를 구성한다.

도 12 및 13 에 도시된 바와 같이, 밸브 기구 (90) 가 제 2 구멍 (1) 에 제 공된다. 밸브 기구 (90) 는 안내 구멍 (81b) 에 슬라이딩가능하게 제공되는 안내 바 (85), 안내 바 (85) 와 일체화되도록 안내 바 (85) 의 끝단부에 제공된 스프링 시트 (86), 및 스프링 시트 (86) 의 끝단부에 고정된 구형 밸브체 (87) 를 포함한다. 밸브체 (84) 는 질량체로서의 역할도 한다. 제 2 구멍 (81) 의 바닥면과 스프링 시트 (86) 사이에는 제 1 개구 (81a) 쪽으로 밸브체 (87) 를 편향시키는 제 1 스프링 (88) 이 제공된다. 또한, 밸브 시트 (84) 의 스프링 시트 (84b) 와 밸브체 (87) 사이에는 개방도 조절 포트 (83a) 를 향해 밸브체 (87) 를 편향시키는 제 2 스프링 (89) 이 제공된다.

제 1 스프링 (88) 의 미는 힘 (f1) 및 제 2 스프링 (89) 의 미는 힘 (f2) 이 이하의 식 1 의 관계를 갖고, 여기서 m 은 밸브체 (87) 의 질량을 나타내고, Rmin 은 구동축 (16) 의 최소 회전 속도를 나타내고, Rmax 는 구동축 (16) 의 최대 회전 속도를 나타내며, ω 는 구동축 (16) 의 회전 속도를 나타내고, 이때 밸브체 (87) 는 제 2 구멍 (81) 을 폐쇄한다.

(식 1)

mㆍRminㆍω² ≤f2 - f1≤ mㆍRmaxㆍω²

압축기에 있어서, 식 1 의 관계에 따라, 축선으로부터 밸브체 (87) 까지의 거리가 작더라도, 밸브체 (87) 가 밸브 시트 (84) 에 위치될 때 구동축 (16) 의 회전 속도가 높아진다. 나머지 구성은 실시형태 1 과 동일하다.

압축기에 있어서, 차량이 고속 주행하는 동안 구동축 (16) 이 고속 회전될 때 등에는, 밸브 기구 (90) 의 밸브체 (87) 가 제 2 스프링 (89) 의 편향과 비교하여 제 1 스프링 (88) 의 편향 및 큰 원심력에 의해서 구동축 (16) 의 축선으로부터 멀어지게 되고, 이에 따라 밸브체 (87) 는 도 13 에 도시된 바와 같이 밸브 구멍 (84a) 의 개방도를 감소시킨다. 구동축 (16) 이 더 고속으로 회전될 때, 밸브체 (87) 는 밸브 시트 (84) 에 위치된다.

이에 따라, 제 2 구멍 (81) 이 개방도 조절 포트 (83a) 와 연통될 때의 개방도가 감소하고, 도 11 에 도시된 제 1 구멍 (62) 이 개방도 조절 포트 (83a) 와 연통될 때의 개방도가 증가한다. 즉, 단일 밸브 기구 (90) 는, 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 증가시키고, 제 2 구멍 (81) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 감소시킨다.

또한, 차량이 저속 주행하는 동안 구동축 (16) 이 저속 회전될 때 등에는, 밸브 기구 (90) 의 밸브체 (87) 가 제 1 스프링 (88) 의 편향 및 작은 원심력과 비교하여 제 2 스프링 (89) 의 편향에 의해서 구동축 (16) 의 축선에 접근하게 되고, 따라서 밸브체 (87) 는 도 12 에 도시된 바와 같이 밸브 구멍 (84a) 의 개방도를 증가시킨다.

이에 따라, 제 2 구멍 (81) 이 개방도 조절 포트 (83a) 와 연통될 때의 개방도는 증가하고, 도 11 에 도시된 제 1 구멍 (62) 이 개방도 조절 포트 (83a) 와 연통될 때의 개방도는 감소한다. 즉, 단일 밸브 기구 (90) 는, 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 감소시키고, 제 2 구멍 (81) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 증가시킨다.

따라서, 개방도가 중간인 밸브체 (87) 가 제 1 스프링 (88) 및 제 2 스프링 (89) 에 의해 고정되기 때문에, 압축기는 마모되기 더 어려워져서 높은 내구성을 보일 수 있다. 또한, 밸브체 (87) 가 제 2 구멍 (81) 에 수용되기 때문에, 밸브 기구 (90) 가 크랭크실 (24) 에서 경로를 막지 않는다. 나머지 기능 및 효과는 실시형태 1 과 동일하다.

실시형태 3

실시형태 3 에 따른 사판식 압축기에 있어서, 제 2 구멍은 도 14 및 15 에 도시된 바와 같이 제 1 도입 구멍 (93) 및 제 2 도입 구멍 (92) 을 포함한다. 제 1 도입 구멍 (93) 은 실시형태 2 의 제 2 구멍 (81) 과 동일하고 실시형태 2 의 밸브 기구 (90) 가 제공되도록 구동축 (16) 에 반경방향으로 형성된다. 제 2 도입 구멍 (92) 은 유출 구멍 (83) 과 연통되도록 제 1 도입 구멍 (93) 의 후방으로 구동축 (16) 의 반경 반향으로 형성된다. 제 2 도입 구멍 (92) 에는 밸브 기구가 형성되지 않는다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 제 1 도입 구멍 (93), 제 2 도입 구멍 (92), 연통 포트 (82), 유출 구멍 (83), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 방출 통로를 구성한다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 연통 포트 (82), 유출 구멍 (83), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 제 1 통로를 구성한다. 또한, 제 1 도입 구멍 (93), 제 2 도입 구멍 (92), 유출 구멍 (83), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 제 2 통로를 구성한다.

구동축 (16) 에는, 사판 (40) 의 경사 각도가 변함에 따라 구동축 (16) 의 축방향으로 이동하여서 제 2 도입 구멍 (92) 의 개방도를 변경할 수 있는 슬리브 (91) 가 제공된다. 러그 플레이트 (34) 와 슬리브 (91) 가 서로 분리되는 방향으로 편향되도록 러그 플레이트 (34) 와 슬리브 (91) 사이에는 푸시 스프링 (44) 이 제공된다. 또한, 오일 분리기에 대한 설명은 생략한다.

압축기에 있어서, 도 14 에 도시된 바와 같이 구동축 (16) 이 고속 회전되고 배출 용량이 100 % 일 때, 제 1 도입 구멍 (93) 의 개방도는 작지만 (도 13 참조) 제 2 도입 구멍 (92) 의 개방도는 크다. 즉, 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때는 비율이 증가하고, 제 1 도입 구멍 (93) 이 방출 통로를 차지하고 있을 때는 비율이 감소하여서, 제 2 도입 구멍 (92) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 유지된다. 제 2 구멍이 제 1 도입 구멍 (93) 및 제 2 도입 구멍 (92) 을 포함하기 때문에, 제 2 구멍이 방출 통로를 차지할 때의 비율은 중간이 된다.

또한, 도 15 에 도시된 바와 같이, 구동축 (16) 이 고속 회전되고 배출 용량이 작게 변할 때, 제 1 도입 구멍 (93) 의 개방도가 작고 (도 13 참조) 제 2 도입 구멍 (92) 의 개방도가 작다. 즉, 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 증가하고, 제 1 도입 구멍 (93) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 감소하여서, 제 2 도입 구멍 (92) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 감소하게 된다. 제 2 구멍이 제 1 도입 구멍 (93) 및 제 2 도입 구멍 (92) 을 포함하기 때문에, 제 2 구멍이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 작아지게 된다. 이때, 크랭크실 (24) 의 외주 영역에 있는 윤활유가 오직 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 및 유출 구멍 (83) 만을 통해 흡입실 (20) 로 안내되고, 다량의 윤활유가 축 시일 장치 (28) 로 공급되어서 축 시일 장치 (28) 의 고무 재 료의 내구성을 더 높여준다.

한편, 도 14 에 도시된 바와 같이 구동축 (16) 이 저속 회전되고 배출 용량이 100 % 일 때, 제 1 도입 구멍 (93) 의 개방도가 크고 (도 12 참조) 제 2 도입 구멍 (92) 의 개방도가 커진다. 즉, 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 감소하고, 제 1 도입 구멍 (93) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 증가하여서, 제 2 도입 구멍 (92) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 유지된다. 제 2 구멍이 제 1 도입 구멍 (93) 및 제 2 도입 구멍 (92) 을 포함하기 때문에, 제 2 구멍이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 커지게 된다.

또한, 도 15 에 도시된 바와 같이, 구동축 (16) 이 저속 회전되고 배출 용량이 작게 변화될 때, 제 1 도입 구멍 (93) 의 개방도가 커지고 (도 12 참조) 제 2 도입 구멍 (92) 의 개방도는 작아진다. 즉, 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 감소하고, 제 1 도입 구멍 (93) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 증가하여서, 제 2 도입 구멍 (92) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율이 감소한다. 제 2 구멍이 제 1 도입 구멍 (93) 및 제 2 도입 구멍 (92) 을 포함하기 때문에, 제 2 구멍이 방출 통로를 차지할 때의 비율은 중간이 된다.

따라서, 압축기에 있어서, 구동축 (16) 의 회전 속도에 따라, 본 발명의 기능 및 효과가 발생되면서 사판 (40) 의 경사 각도에 의해 그 기능 및 효과가 발생될 수 있다. 나머지 기능 및 효과는 실시형태 1 과 동일하다.

실시형태 4

실시형태 4 에 따른 사판식 압축기에 있어서, 구동축 (16) 은 도 16 에 도시 된 바와 같이 공통 구멍 (94) 및 유출 구멍 (95) 이 형성된다. 축 시일 장치 (28) 의 약간 후방으로 위치되도록 구동축 (16) 의 반경방향으로 공통 구멍 (94) 이 제공된다. 구동축의 후단부로 연장하고 구동축 (16) 의 축선과 동축이 되도록 구동축 (16) 을 통과하여 유출 구멍 (95) 이 제공된다.

구동축 (16) 의 축선에 평행하게 연장하는 두 개의 통과 구멍 (34b) 이 러그 플레이트 (34) 의 내주에 제공된다. 각각의 관통 구멍 (34b) 은 러그 플레이트 (34) 와 전방 하우징 (12) 사이를 통과하는 오일 안내 구멍 (12c) 과 연통된다. 도 17 및 18 에 도시된 바와 같이, 각각의 관통 구멍 (34b) 은 그 사이에 구동축 (16) 의 축선과 대칭되는 위치에 제공된다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 공통 구멍 (94), 관통 구멍 (34b), 유출 구멍 (95), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 도 16 에 도시된 바와 같이 방출 통로를 구성한다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 공통 구멍 (94), 유출 구멍 (95), 및 스로틀 구멍 (18a) 은 제 1 통로를 구성한다. 또한, 양쪽의 관통 구멍 (34b), 오일 안내 구멍 (12c), 공통 구멍 (94), 유출 구멍 (95), 및 스로틀 구멍 (18a) 은 제 2 통로를 구성한다.

또한, 밸브 기구 (96) 는 도 17 및 18 에 도시된 바와 같이 전방 하우징 (12) 을 향해 러그 플레이트 (34) 의 측부에 고정된다. 밸브 기구 (96) 는 구동축 (16) 의 축선과 동축이고 환형인 환형 고리부 (96a), 및 반 환형이 되도록 구동축 (16) 의 축선과 동축인 환형 고리부 (96a) 로부터 구동축 (16) 의 축선을 향해 구부러져 연장하는 한 쌍의 리드부 (lead portion) (96b) 를 포함한다. 한 쌍의 돌출부 (96c) 가 환형 고리부 (96a) 의 외면에 형성되어 서로 멀어지는 방향으로 돌출하고, 양쪽의 돌출부 (96c) 는 러그 플레이트 (34) 의 보스 (34c) 안에 장착된다. 각각의 팽창부 (96d) 가 각각의 리드부 (96b) 의 끝단부에 형성되고, 각각의 팽창부 (96d) 는 그 사이의 구동축 (16) 의 축선과 대칭 위치에 위치된다. 각각의 팽창부 (96d) 는 질량체이다. 리드부 (96b) 는 축선으로부터 멀어지는 방향으로 원심력에 의해 변위되어서 각각의 팽창부 (96d) 가 관통 구멍 (34b) 을 폐쇄할 수 있다. 또한, 오일 분리기에 대한 설명은 생략한다. 나머지 구성은 실시형태 1 과 동일하다.

압축기에 있어서, 도 18 에 도시된 바와 같이, 구동축 (16) 의 회전 속도가 증가됨에 따라, 밸브 기구 (96) 의 양쪽의 리드부 (96b) 가 자체 탄성력에 대해 축선으로부터 분리되고 두 개의 팽창부 (96d) 는 양쪽의 관통 구멍 (34b) 의 개방도를 감소시킨다.

또한, 도 17 에 도시된 바와 같이, 구동축 (16) 의 회전 속도가 감소됨에 따라, 밸브 기구 (96) 의 양쪽 리드부 (96b) 가 그 자체의 탄성력으로 인해 축선에 접근하고 양쪽의 팽창부 (96d) 가 양쪽의 관통 구멍 (34b) 의 개방도를 증가시킨다.

따라서, 압축기에 있어서, 기계식 밸브 기구 (96) 가 반경 방향으로 큰 러그 플레이트 (34) 에 제공될 수 있고, 구동축 (16) 의 축선으로부터 밸브 기구 (96) 까지의 거리가 커질 수 있다. 이에 따라, 큰 원심력이 밸브 기구 (96) 의 양쪽 팽창부 (96d) 에 부여될 수 있고 크기가 작은 밸브 기구 (96) 가 구동축 (16) 의 회전 속도에 따라 양쪽 관통 구멍 (34b) 을 개폐할 수 있다.

또한, 압축기에 있어서, 밸브 기구 (96) 가 리드형이기 때문에, 밸브 기구 (96) 는 이물질로 인해 거의 고장나지 않기 때문에 안정적으로 작동한다. 나머지 기능 및 효과는 실시형태 1 과 동일하다.

실시형태 5

실시형태 5 에 따른 사판식 압축기가 도 2 의 실시형태를 구현함으로써 얻어진다. 압축기에 있어서, 도 19 에 도시된 바와 같이 제 1 구멍 (62) 및 유출 구멍 (13) 이 구동축 (16) 에 형성된다. 구동축 (16) 을 통과하여 그 후단부로 연장하고 구동축 (16) 의 축선과 동축인 유출 구멍 (13) 이 제공된다. 또한, 구동축 (16) 의 후방 및 반경방향으로 밸브 구멍 (29) 이 제공되어 유출 구멍 (13) 과 연통된다. 스페이서 (31) 가 구동축 (16) 의 후단부에 고정되어 유출 구멍 (13) 을 폐쇄한다.

도 20 및 21 에 도시된 바와 같이, 밸브 기구 (17) 가 밸브 구멍 (29) 에 제공된다. 밸브 시트 (25) 가 밸브 구멍 (29) 에 슬라이딩가능하게 제공되고, 밸브 시트 (25) 는 밸브 구멍 (29) 에서 연장하는 연결 바 (21) 에 의해 밸브체 (19) 에 연결된다. 밸브체 (19) 가 구동축 (16) 의 외면으로부터 분리되는 방향으로 편향을 제공하기 위해 스프링 (23) 은 밸브 시트 (25) 의 플랜지와 구동축 (16) 의 외면 사이에 제공된다. 밸브체 (19) 는 또한 질량체로서의 역할도 한다. 밸브체 (19) 는 스프링 (23) 에 의해 구동축 (16) 의 외면에 위치된다.

또한, 도 19 에서와 같이, 실시형태 1 ~ 실시형태 4 에서의 평면 베어링 (38, 30) 대신에, 롤러를 사용하는 반경 방향 베어링 (11, 15) 이 전방 하우징 (12) 과 러그 플레이트 (34) 사이 및 실린더 블록 (10) 과 구동축 (16) 사이에 제공된다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 제 1 구멍 (62), 유출 구멍 (13), 축방향 구멍 (29), 반경 방향 베어링 (15), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 방출 통로를 구성한다. 오일 안내 홈 (12b), 오일 안내 구멍 (12c), 제 1 구멍 (62), 유출 구멍 (13), 축방향 구멍 (29), 및 스로틀 구멍 (18a) 이 제 1 통로를 구성한다. 또한, 반경 방향 베어링 (15) 과 스로틀 구멍 (18a) 이 제 2 통로를 구성한다.

또한, 배출실 (22) 과 연통되어 있는 밸브실 (57a) 이 후방 하우징 (14) 에 형성되고 체크 밸브 (57) 가 밸브실 (57a) 에 제공된다. 체크 밸브 (57) 는 배출실 (22) 와 밸브실 (57a) 사이를 연통시키는 관통 구멍 (57b) 에 위치될 수 있는 밸브체 (27), 및 관통 구멍 (57b) 을 향해 밸브체 (27) 를 편향시키는 스프링 (31) 을 포함한다. 또한, 오일 분리기에 대한 설명은 생략한다. 나머지 구성은 실시형태 1 과 동일하다.

압축기에 있어서, 차량이 고속 주행하는 동안 구동축 (16) 이 고속 회전될 때 등에는, 도 21 에 도시된 바와 같이 밸브 기구 (17) 의 밸브체 (19) 가 스프링 (23) 의 편향과 비교하여 큰 원심력에 의해서 구동축 (16) 의 축선으로부터 멀어지고, 이에 따라 밸브체 (19) 는 밸브 구멍 (29) 의 개방도를 증가시킨다. 이에 따라, 단일 밸브 기구 (17) 는 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 증가시키고, 제 2 구멍이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 감소시킨다.

또한, 차량이 저속 주행하는 동안 구동축 (16) 이 저속 회전될 때 등에는, 도 20 에 도시된 바와 같이 밸브 기구 (17) 의 밸브체 (19) 가 스프링 (23) 의 편향을 받아서 작은 원심력에 대향하여 구동축 (16) 의 축선에 접근하고, 따라서 밸브체 (19) 가 밸브 구멍 (29) 의 개방도를 감소시킨다. 구동축 (16) 이 더 저속으로 회전될 때는, 밸브체 (19) 가 밸브 구멍 (29) 에 위치된다. 이에 따라, 단일 밸브 기구 (17) 는 제 1 구멍 (62) 이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 감소시키고, 제 2 구멍이 방출 통로를 차지할 때의 비율을 증가시킨다.

따라서, 압축기는 구동축 (16) 이 고속 회전될 때 우수한 슬라이딩성에 대한 설명, 및 구동축 (16) 외 저속 회전될 때는 높은 냉각 용량에 대한 설명을 실현할 수 있다. 나머지 기능 및 효과는 실시형태 1 과 동일하다.

본 발명이 실시형태 1 ~ 실시형태 5 를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 실시형태 1 ~ 실시형태 5 로 한정되지는 않지만 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서는 변경되고 적용될 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들어, 소위 클러치리스식 (clutchless type) 압축기에 있어서, 구동축 (16) 은 차량의 구동원의 회전시에 풀리를 통해 언제나 회전되고, 사판 (40) 은 차량의 공기 조화 스위치가 OFF 인 상태로 최소 배출 용량을 제공하고 체크 밸브 (57) 가 폐쇄되어서, 냉각 가스가 압축기 내에서 순환되게 된다. 보다 구체적으로, 냉각 가스는 크랭크실 (24), 방출 통로, 배출실 (22), 저장실 (54), 공급 통로 (52) 를 통해 크랭크실 (24) 로 순환된다. 이 경우에, 도 22 에 도시된 바와 같이, 체크 밸브 (57) 를 우회하여 배출실 (22) 과 콘덴서 (58) 를 연결하는 바 이패스 통로 (31), 및 바이패스 통로에 제공되는 바이패스 밸브 (33) 를 제공하는 것이 바람직하다.

이러한 구성으로, 차량의 공기 조화 스위치가 OFF 인 상태로 압축기가 고속 회전되고 배출실 (22) 의 온도가 설정된 온도 이상인 경우에, 바이패스 밸브 (33) 는 개방된다. 이에 따라, 크랭크실 (24) 로부터 흡입실 (20) 및 압축실을 통해 배출실 (22) 로 배출된 윤활유가 체크 밸브 (57) 를 통해서가 아니라 압축기 외부의 냉각 회로로 배출된다. 이에 따라, 압축기가 고속 회전될 때 크랭크실 (24) 에서 온도의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 압축기의 구성의 관점에서 배출실 (22) 내의 상당한 공간이 보장될 수 없는 경우에, 배출실 (22) 로부터 크랭크실 (24) 로 회수된 윤활유의 양이 감소될 수 있어서, 온도의 억제를 위해서는 상기의 배열이 바람직하다. 또한, 바이패스 밸브 (33) 로서 바이메탈식, 왁스식, 전자기식 등의 다양한 구성을 채택할 수 있다.

또한, 소위 클러치리스식 압축기에 있어서, 구동축 (16) 은 차량의 구동원의 회전시에 풀리를 통해 언제나 회전되고, 체크 밸브 (57) 는 차량의 공기 조화기가 OFF 인 상태로 폐쇄되어서, 냉각 가스가 압축기 내에서 순환되게 된다. 이 경우에는, 용량 제어 밸브 (48) 에서 솔레노이드를 포함하는 전자기식 용량 제어 밸브를 채택하는 것이 바람직하고, 여기서 외부로부터의 신호가 솔레노이드에 전압을 가하여 공급 통로 (52) 의 개방도를 감소시켜서, 압축기의 배출 용량을 증가시킬 수 있다. 제어가 실행될 수 있는데, 이때 크랭크실 (24) 등의 압축기의 내부 또는 외부에 온도 센서가 장착되고 이 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 임계 값을 초과하는 경우에는 솔레노이드에 전압이 가해져서 압축기의 배출 용량이 증가하여 체크 밸브 (57) 를 개방한다.

이러한 제어가 실행될 때, 압축기가 고속 회전되면, 크랭크실 (24) 로부터 흡입실 (20) 안으로 배출되는 윤활유가 압축실, 배출실 (22), 및 체크 밸브 (57) 를 통해 압축기 외부의 냉각 회로로 배출된다. 또한, 압축실 외부의 냉각 회로로부터의 냉각 가스가 순환되기 때문에, 차량의 공기 조화 스위치가 OFF 인 상태로 압축기가 고속 회전될 때 크랭크실 (24) 의 온도 상승을 더 억제할 수 있다. 또한, 압축기의 구성의 관점에서 배출실 (22) 내의 상당한 공간이 보장될 수 없는 경우에, 배출실 (22) 로부터 크랭크실 (24) 로 회수된 윤활유의 양이 감소될 수 있어서, 크랭크실 (24) 의 온도 억제를 위해서는 상기의 배열이 바람직하다.

또한, 소위 클러치리스식 압축기에 있어서, 구동축 (16) 은 차량의 구동원의 회전시에 풀리를 통해 언제나 회전되고, 체크 밸브 (57) 는 차량의 공기 조화기가 OFF 인 상태로 폐쇄되고, 냉각 가스가 상기에 설명된 방식으로 압축기 내에서 순환되게 된다. 이 경우에는, 구동축 (16) 에 고정된 환형의 평판 형태의 서클립 (35) 및 사판 (40) 과 서클립 (35) 사이에 개재된 심 (37) 이 도 23 에 도시된 바와 같이 사판 (40) 의 최소 경사 각도를 규정하는 부재로서 배열되는 것이 바람직하다. 심 (37) 이 보통의 작동 상태에서는 환형 평판과 같은 서클립 (35) 이지만 크랭크실 (24) 의 온도가 설정 온도 이상 상승하는 경우에는 구동축 (16) 의 축방향 길이가 길어지는 (예를 들어, 깔대기 형상) 형상 기억 합금으로 형성된다.

이러한 구성으로, 차량의 공기 조화 스위치가 OFF 인 상태로 압축기가 고속 회전되고 크랭크실 (24) 의 온도가 설정 온도 이상으로 상승하는 경우에는, 심 (37) 이 변형되어 최소 경사 각도에 있는 사판 (40) 을 편향시켜서 사판 (40) 의 경사 각도가 증가된다. 따라서, 압축기의 배출 용량이 증가되고 체크 밸브 (57) 가 개방된다. 이에 따라, 압축기가 고속 회전될 때, 크랭크실 (24) 로부터 흡입실 (20) 로 배출되는 윤활유가 압축실, 배출실 (22), 및 체크 밸브 (57) 를 통해 압축기 외부의 냉각 회로로 배출된다. 또한, 압축기 외부의 냉각 회로로부터의 냉각 가스가 순환되기 때문에, 차량의 공기 조화 스위치가 OFF 상태인 경우에 압축기가 고속 회전될 때 크랭크실 (24) 의 온도 상승을 더 억제할 수 있다. 또한, 압축기 구성의 관점에서 배출실 (22) 내의 상당한 공간이 보장되지 않는 경우에, 배출실 (22) 로부터 크랭크실 (24) 로 회수된 윤활유의 양이 감소될 수 있어서, 크랭크실 (24) 의 온도의 억제를 위해서는 상기 배열이 바람직하다. 또한, 심 (37) 으로는 바이메탈식 등의 다양한 구성을 채택할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 사판식 압축기는 다른 변형으로서 도 3 의 실시형태를 포함한다. 또한, 실시형태 1 ~ 실시형태 4 에 따른 압축기에서 롤러를 사용하는 반경 방향 베어링이 평면 베어링 (38, 30) 대신에 채택되는 경우에는, 방출 통로가 각각의 롤러 사이에서 규정될 수도 있고, 제 1 통로 및 제 2 통로가 방출 통로를 차지할 때의 비율이 변할 수도 있다. 또한, 링크 장치 (42) 는 실시형태 중 하나로 한정되지는 않지만, 다양한 배열이 채택될 수 있다. 구동축 (16) 의 후단부에서 스페이서 (80) 대신에, 스러스트 베어링 및 스프링이 채택될 수 있다.

본 발명은 차량용 공기 조화 장치를 사용하여 만들어질 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태를 도시하는 개략도이다.

도 2 는 본 발명의 다른 실시형태를 도시하는 개략도이다.

도 3 은 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시하는 개략도이다.

도 4 는 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

도 5 는 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 그의 필수 부분을 도시하는 단면도이다.

도 6 은 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 저속 회전되는 동안 그의 필수 부분을 도시하는 확대 단면도이다.

도 7 은 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 고속 회전되는 동안 그의 필수 부분을 도시하는 확대 단면도이다.

도 8 은 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축의 회전 속도와 힘 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 9 는 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축의 회전 속도와 전방 하우징의 온도 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 10 은 실시형태 1 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축의 회전 속도와 오일 비율 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 11 은 실시형태 2 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 그의 필수 부분을 도시하는 단면도이다.

도 12 는 실시형태 2 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 저속 회전될 때 그의 필수 부품을 도시하는 확대 단면도이다.

도 13 은 실시형태 2 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 고속 회전될 때 그의 필수 부품을 도시하는 확대 단면도이다.

도 14 는 실시형태 3 에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

도 15 는 실시형태 3 에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

도 16 은 실시형태 4 에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

도 17 은 실시형태 4 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 저속 회전될 때 그의 필수 부품을 도시하는 확대 단면도이다.

도 18 은 실시형태 4 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 고속 회전될 때 그의 필수 부품을 도시하는 확대 단면도이다.

도 19 는 실시형태 5 에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

도 20 은 실시형태 5 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 저속 회전될 때 그의 필수 부품을 도시하는 확대 단면도이다.

도 21 은 실시형태 5 에 따른 사판식 압축기에 관한 것이고 구동축이 고속 회전될 때 그의 필수 부품을 도시하는 확대 단면도이다.

도 22 는 변형에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

도 23 은 다른 변형에 따른 사판식 압축기를 도시하는 단면도이다.

Claims (20)

1. 실린더 보어, 흡입실, 배출실 및 크랭크실을 포함하는 하우징,

   크랭크실에서 회전하도록 하우징에 의해 지지되는 구동축,

   크랭크실에서 구동축에 지지되는 사판,

   왕복운동하도록 실린더에 수용되는 피스톤,

   사판의 워블링 (wobbling) 을 피스톤의 왕복운동으로 전환하기 위해 사판과 피스톤 사이에 제공되는 운동 전환 기구, 및

   크랭크실과 흡입실을 연통시키기 위한 방출 통로를 포함하는 사판식 압축기에 있어서,

   상기 방출 통로는 크랭크실에서 다량의 윤활유가 있는 오일이 많은 영역과 연통되는 제 1 통로를 포함하고,

   밸브 기구가 제공되어 구동축의 회전 속도가 증가함에 따라 방출 통로에 대한 제 1 통로의 개방율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방출 통로는 크랭크실에서 소량의 오일이 있는 오일이 적은 영역과 연통되는 제 2 통로를 포함하고, 상기 밸브 기구는 구동축의 회전 속도가 감소함에 따라, 방출 통로에 대한 제 2 통로의 개방율이 증가하는 사판식 압축기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 기구는 제 2 통로에 제공되고, 상기 밸브 기구는 원심력에 근거하여 작동하는 사판식 압축기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 방출 통로는,

   반경 방향으로 연장하도록 구동축에 형성되고 제 1 통로의 일부를 구성하는 제 1 구멍,

   반경 방향으로 연장하도록 구동축에 형성되고 제 2 통로의 일부를 구성하는 제 2 구멍,

   제 1 구멍과 제 2 구멍을 연통시키기 위해 축선 방향으로 연장하도록 구동축에 형성되고 제 1 통로의 일부를 구성하는 연통 구멍, 및

   연통 구멍을 흡입실과 연통시키기 위해 축선 방향으로 연장하는 구동축에 형성되고 제 1 통로 및 제 2 통로의 일부를 구성하는 유출 구멍을 포함하는 사판식 압축기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 구멍은 구동축을 반경 방향으로 관통하고,

   상기 제 2 구멍은 유출 구멍과 연통되는 개방도 조절 포트, 일단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 1 개구, 및 다른 단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 2 개구를 포함하고,

   상기 밸브 기구는 구동축의 축선에 대해 제 1 개구를 향해 위치되고 제 1 개구를 개폐하는 밸브체, 구동축의 축선에 대해 제 2 개구를 향해 위치되고 구동축의 회전에 따라 움직이는 질량체, 밸브체와 질량체를 연결시켜서 밸브체가 질량체와 함께 이동가능하도록 하는 연결 바, 및 제 1 개구가 개방하는 방향으로 밸브체를 편향시키는 스프링을 포함하는 사판식 압축기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 구멍은 밸브체가 위치되는 밸브 시트, 개방도 조절 포트로부터 연장하고 제 1 개구에서 밸브 시트를 통해 크랭크실과 연통되는 제 1 반경 방향 구멍, 및 제 1 반경 방향 구멍과 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성되고 제 2 개구에서 크랭크실과 연통시키기 위해 구동축의 외주를 향해 제 1 반경 방향 구멍과 반대되는 방향으로 개방도 조절 포트로부터 연장하는 제 2 반경 방향 구멍을 포함하고,

   상기 밸브체는 제 1 반경 방향 구멍에 수용되고 상기 질량체는 제 2 반경 방향 구멍에 수용되어서 개방도 조절 포트의 개방도를 변경할 수 있도록 하는 사판식 압축기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 밸브 기구는, 밸브체가 밸브 시트를 향해 이동할 때의 구동축의 회전 속도가 밸브체가 밸브 시트로부터 멀어지게 이동할 때의 구동축의 회전 속도보다 더 큰 것을 특징으로 하도록 설정되는 사판식 압축기.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 구멍은 유출 구멍과 연통되는 개방도 조절 포트 및 일단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 1 개구를 포함하 고,

   상기 밸브 기구는 제 2 구멍에 수용된 밸브체, 제 1 개구를 향해 밸브체를 편향시키는 제 1 스프링, 및 개방도 조절 포트를 향해 밸브체를 편향시키는 제 2 스프링을 포함하는 사판식 압축기.
9. 제 8 항에 있어서, 제 2 스프링의 편향력 (f2) 과 제 1 스프링의 편향력 (f1) 사이의 차가 적어도 mㆍRminㆍω² 이 되고 최대 mㆍRmaxㆍω² 가 되도록 설정되고,

   여기서 m 은 밸브체의 질량을 나타내고, Rmin 은 구동축의 최소 회전 속도를 나타내고, Rmax 는 구동축의 최대 회전 속도를 나타내고, ω 는 구동축의 회전속도를 나타내며, 이때 밸브체는 제 2 구멍을 폐쇄하는 사판식 압축기.
10. 제 4 항에 있어서,

    상기 사판은 경사 각도가 가변적일 수 있도록 지지되고,

    압축 반응력을 수용하는 러그 플레이트는 일체적으로 회전할 수 있도록 구동축에 고정되고,

    상기 하우징은 크랭크실의 외주 영역으로부터 하우징과 러그 플레이트 사이에서 연장하는 오일 안내 경로가 형성되고,

    상기 제 1 구멍은 오일 안내 경로와 연통되는 사판식 압축기.
11. 제 10 항에 있어서, 축 시일 장치가 하우징과 구동축 사이에 제공되고,

    상기 제 1 구멍은 축 시일 장치가 제공되는 위치에서 오일 안내 경로와 연통되는 사판식 압축기.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 2 구멍은 유출 구멍과 연통되는 개방도 조절 포트, 일단부측에서 개구되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 1 개구, 및 다른 단부측에서 개방되도록 개방도 조절 포트와 연통되는 제 2 개구를 포함하고,

    상기 러그 플레이트는 사판을 경사지게 지지하는 힌지부를 포함하고,

    상기 제 2 개구는 구동축의 축선에 대해 힌지부와 반대측에 위치되는 사판식 압축기.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 구멍은 밸브 기구가 제공된 제 1 도입 구멍 및 추가적인 밸브 기구가 제공된 제 2 도입 구멍을 포함하고,

    상기 밸브 기구는 구동축의 회전 속도에 기초하여 제 1 도입 구멍을 개폐하고, 상기 추가적인 밸브 기구는 사판의 경사 각도에 기초하여 제 2 도입 구멍을 개폐하는 사판식 압축기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 구동축에는 사판의 경사 각도가 변함에 따라 구동 축의 축선 방향으로 이동하는 슬리브가 제공되고, 상기 제 2 도입 구멍은 슬리브가 이동하는 영역 내에 위치되어서, 제 2 도입 구멍의 개방도가 슬리브의 이동에 따라 변하는 사판식 압축기.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 도입 구멍의 개방도가 구동축에 수직인 가상 평면에 대한 사판의 경사 각도가 작아질 때 감소되는 사판식 압축기.
16. 제 3 항에 있어서, 압축 반응력을 수용하는 러그 플레이트가 고정되어 구동축과 일체적으로 회전하고,

    관통 구멍이 러그 플레이트의 내주측에 형성되어 제 2 통로의 일부를 형성하고,

    러그 플레이트에는 구동축의 회전 속도가 증가됨에 따라 관통 구멍의 개방도를 감소시키고, 구동축의 회전 속도가 감소됨에 따라 관통 구멍의 개방도를 증가시키는 밸브 기구가 제공되는 사판식 압축기.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브 기구는 리드형 밸브체를 포함하고, 이 리드형 밸브체는 자체의 탄성력에 기인하여 구동축의 축선에 접근하고 탄성력에 반하는 원심력에 기인하여 구동축의 축선으로부터 멀어지게 이동하는 사판식 압축기.
18. 제 1 항에 있어서, 오일 분리기, 오일 분리기를 수용하고 배출실에서 냉각 가스로부터 윤활유를 분리하여 분리된 오일을 저장하는 저장실, 및 크랭크실로 오일을 회수하기 위해서 저장실과 크랭크실을 연결하기 위한 오일 회수 통로를 더 포함하는 사판식 압축기.
19. 제 18 항에 있어서, 오일 회수 통로에 스로틀이 형성되는 사판식 압축기.
20. 제 19 항에 있어서, 배출실을 크랭크실과 연통시키기는 공급 통로, 및 크랭크실의 압력을 조절할 수 있도록 공급 통로에 제공된 용량 제어 밸브를 더 포함하고,

    상기 오일 회수 통로는 공급 통로의 일부를 규정하고 상기 스로틀은 용량 제어 밸브에 제공되는 사판식 압축기.

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