KR101482444B1 - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압축기에 있어서, 액츄에이터 (13) 는 사판 챔버 (33) 내에서 구동 샤프트 (3) 와 일체로 회전가능한 방식으로 배열된다. 액츄에이터 (13) 는 회전체 (13a), 가동체 (13b) 및 제어 압력 챔버 (13c) 를 포함한다. 제어 메카니즘 (15) 은 블리드 통로 (15a), 공급 통로 (15b), 및 제어 밸브 (15c) 를 포함한다. 제어 메카니즘 (15) 은 제어 압력 챔버 (13c) 내의 압력을 변경하여 가동체 (13b) 를 이동시킬 수 있다. 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 사판 챔버 (33) 의 압력을 초과하면, 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 대한 사판 (5) 의 경사각이 증가한다.

Description

용량 가변형 사판식 압축기 {SWASH PLATE TYPE VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일본 공개 특허 공보 제 5-172052 호 및 제 52-131204 호에는 종래의 용량 가변형 사판식 압축기들 (이하, 압축기들이라고 함) 이 개시되어 있다. 이러한 압축기들은 흡입 챔버, 배출 챔버, 사판 챔버 및 하우징에 형성된 다수의 실린더 보어들을 포함한다. 하우징내에는 구동 샤프트가 회전 지지된다. 사판 챔버는 사판을 수용하고, 이 사판은 구동 샤프트의 회전을 통하여 회전가능하게 된다. 사판의 경사각을 변경시키도록 하는 링크 메카니즘이 구동 샤프트와 사판 사이에 배열된다. 경사각은 구동 샤프트의 회전 축선에 수직한 라인에 대하여 규정된다. 실린더 보어들 각각은 피스톤을 왕복운동 방식으로 수용하여 압축 챔버를 형성한다. 전환 메카니즘은 사판의 회전을 통하여 사판의 경사각에 대응하는 행정만큼, 실린더 보어들 중 관련된 실린더 보어내의 피스톤들 각각을 왕복운동시킨다. 액츄에이터는 사판의 경사각을 변경할 수 있고 또한 제어 메카니즘에 의해 제어될 수 있다.

액츄에이터는 구동 샤프트와 일체로 회전되면서 사판 챔버내에 배열된다. 특히, 액츄에이터는 구동 샤프트와 일체로 회전하는 회전체를 구비한다. 회전체의 내부는 가동체를 수용하고, 이 가동체는 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 이동하고 또한 회전체에 대하여 이동가능하다. 제어 압력 챔버의 압력을 사용하여 가동체를 이동시키는 제어 압력 챔버는, 회전체와 가동체 사이에 형성된다. 제어 압력 챔버와 연통하는 연통 통로는 구동 샤프트에 형성된다. 압력 제어 밸브는 연통 통로와 배출 챔버 사이에 배열된다. 압력 제어 밸브는 제어 압력 챔버의 압력을 변경하여 가동체를 회전체에 대하여 회전 축선 방향으로 이동시키게 된다. 가동체의 후방 단부는 힌지 볼과 접촉하여 유지된다. 힌지 볼은 사판의 중심에 배열되고 또한 사판을 구동 샤프트에 결합시켜 사판을 선회시킨다. 사판의 경사각을 증가시키도록 하는 방향으로 힌지 볼을 가압하는 가압 스프링은, 힌지 볼의 후방 단부에 배열된다.

링크 메카니즘은 회전체와 사판 사이에 배열된 암과 힌지 볼을 포함한다. 힌지 볼은 이 힌지 볼에 대하여 후방으로 배열된 가압 스프링에 의해 가압되고 또한 회전체와 접촉하여 유지된다. 회전 축선에 수직한 방향으로 연장되는 제 1 핀은 암의 전방 단부를 관통 통과하게 된다. 또한, 회전 축선에 수직한 방향으로 연장되는 제 2 핀은 암의 후방 단부를 통하여 삽입된다. 암 및 제 1 핀과 제 2 핀은 회전체에 대하여 사판을 선회가능한 방식으로 지지한다.

압축기의 압력 조절 밸브가 개방되도록 제어되면, 배출 챔버와 압력 조절 챔버간의 연통이 허용된다. 이는, 사판 챔버의 압력에 비하여 제어 압력 챔버의 압력을 증가시키게 된다. 그리하여, 가동체는 후퇴되고 또한 힌지 볼을 가압 스프링의 가압력에 대항하여 후방으로 가압한다. 이는 사판의 경사각을 감소시키도록 사판을 선회시킨다. 그리하여, 피스톤 행정이 감소된다. 그 결과, 회전 사이클당 압축기의 용량을 감소시킨다.

반대로, 압력 조절 밸브를 폐쇄하도록 제어함으로써, 배출 챔버와 압력 조절 챔버 간의 연통이 차단된다. 이는, 제어 압력 챔버의 압력을 사판 챔버의 압력 레벨과 동일한 레벨로 감소시킨다. 그리하여, 가동체는 전방으로 이동되고, 힌지 볼은 이에 대응하여 가압 스프링의 가압력에 의해 작동된다. 이는 사판의 경사각이 감소하는 경우의 대응 방향에 대해 반대 방향으로 사판을 선회시킨다. 그리하여, 사판의 경사각은 증가되어, 피스톤 행정을 증가시킨다.

하지만, 전술한 종래의 압축기는, 제어 압력 챔버의 압력을 저감시킴으로써 사판의 경사각이 증가되도록 액츄에이터를 작동시킨다. 이는 압축기의 용량을 신속하게 증가시키는 것을 어렵게 만든다.

따라서, 본 발명의 목적은, 압축기의 용량을 신속하게 증가시키는 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는, 흡입 챔버, 배출 챔버, 사판 챔버 및 실린더 보어가 형성되는 하우징, 상기 하우징에 의해 회전 지지되는 구동 샤프트, 상기 사판 챔버 내에서 상기 구동 샤프트의 회전에 의해 회전가능한 사판, 링크 메카니즘, 피스톤, 전환 메카니즘, 액츄에이터, 및 제어 메카니즘을 포함한다. 상기 링크 메카니즘은, 상기 구동 샤프트와 상기 사판 사이에 배열되고, 또한 상기 구동 샤프트의 회전 축선에 수직한 라인에 대하여 상기 사판의 경사각을 변경시킨다. 상기 피스톤은 상기 실린더 보어 내에 왕복운동하도록 수용된다. 상기 전환 메카니즘은 상기 사판의 회전을 통하여 상기 사판의 경사각에 대응하는 행정만큼 상기 실린더 보어 내에서 상기 피스톤을 왕복운동시킨다. 상기 액츄에이터는 상기 사판의 경사각을 변경할 수 있다. 상기 제어 메카니즘은 상기 액츄에이터를 제어한다. 상기 액츄에이터는 상기 사판 챔버 내에 배열되고 또한 상기 구동 샤프트와 일체로 회전된다. 상기 액츄에이터는, 상기 구동 샤프트에 고정되는 회전체, 상기 사판에 연결되고 또한 상기 회전체에 대하여 상기 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 이동가능한 가동체, 및 상기 회전체와 상기 가동체에 의해 규정되고 또한 제어 압력 챔버 내의 압력을 사용하여 상기 가동체를 이동시키는 제어 압력 챔버를 포함한다. 흡입 챔버와 사판 챔버 중 하나는 저압 챔버이다. 상기 제어 메카니즘은, 제어 압력 챔버가 저압 챔버 및 배출 챔버와 연통하는 제어 통로 및 상기 제어 통로의 개도를 조절할 수 있는 제어 밸브를 구비한다. 상기 제어 통로의 적어도 일부는 구동 샤프트내에 형성된다. 가동체는, 제어 압력 챔버의 압력을 상승시킴으로써 사판의 경사각이 증가되도록 배열된다.

이러한 압축기에 있어서, 제어 밸브에 의해 제어 통로를 통하여 배출 챔버의 압력을 제어 압력 챔버에 가함으로써 사판의 경사각이 신속하게 증가된다. 그 결과, 압축기는 이 압축기의 용량을 신속하게 증가시킨다.

추가로, 본 발명에 따른 압축기에 있어서, 제어 통로의 적어도 일부는 구동 샤프트 내에 형성된다. 이는, 압축기의 구성을 간략화시켜, 압축기의 크기를 감소시킨다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 압축기를 최대 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도,
도 2 는 본원의 제 1 실시형태와 제 3 실시형태에 따른 압축기들의 제어 메카니즘을 나타내는 개략도,
도 3 은 제 1 실시형태에 따른 압축기를 최소 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도,
도 4 는 본원의 제 2 실시형태와 제 4 실시형태에 따른 압축기들의 제어 메카니즘을 나타내는 개략도,
도 5 는 본원의 제 3 실시형태에 따른 압축기를 최대 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도, 및
도 6 은 제 3 실시형태에 따른 압축기를 최소 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도.

본 발명의 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명한다. 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태 각각의 압축기는 차량용 공조기에서 냉각 회로의 일부를 형성하고 또한 차량에 장착된다.

제 1 실시형태

도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 본원의 제 1 실시형태에 따른 압축기는 하우징 (1), 구동 샤프트 (3), 사판 (5), 링크 메카니즘 (7), 다수의 피스톤들 (9), 전방 슈 (11a) 와 후방 슈 (11b) 의 쌍, 액츄에이터 (13), 및 도 2 에 도시된 제어 메카니즘 (15) 을 포함한다.

도 1 을 참조하면, 하우징 (1) 은 압축기의 전방 위치에 있는 전방 하우징 부재 (17), 압축기의 후방 위치에 있는 후방 하우징 부재 (19), 및 전방 하우징 부재 (17) 와 후방 하우징 부재 (19) 사이에 배열된 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 을 구비한다.

전방 하우징 부재 (17) 는 전방으로 돌출하는 보스 (17a) 를 구비한다. 샤프트 실링 장치 (25) 는 보스 (17a) 내에 배열되고 또한 보스 (17a) 의 내주부와 구동 샤프트 (3) 사이에 배열된다. 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 1 배출 챔버 (29a) 는 전방 하우징 부재 (17) 에 형성된다. 제 1 흡입 챔버 (27a) 는 반경방향으로 내부 위치에 배열되고, 제 1 배출 챔버 (29a) 는 전방 하우징 부재 (17) 에서 반경방향으로 외부 위치에 위치된다.

제어 메카니즘 (15) 은 후방 하우징 부재 (19) 에 수용된다. 제 2 흡입 챔버 (27b), 제 2 배출 챔버 (29b) 및 압력 조절 챔버 (31) 는 후방 하우징 부재 (19) 에 형성된다. 제 2 흡입 챔버 (27b) 는 반경방향으로 내부 위치에 배열되고, 제 2 배출 챔버 (29b) 는 후방 하우징 부재 (19) 에서 반경방향으로 외부 위치에 위치된다. 압력 조절 챔버 (31) 는 후방 하우징 부재 (19) 의 중간에 형성된다. 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 는 도시하지 않은 배출 통로를 통하여 서로 연결된다. 배출 통로는 압축기의 외부와 연통하는 출구를 구비한다.

사판 챔버 (33) 는 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 에 의해 형성된다. 사판 챔버 (33) 는 하우징 (1) 의 실질적으로 중간에 배열된다.

다수의 제 1 실린더 보어들 (21a) 은 제 1 실린더 블록 (21) 에 동일한 각 간격으로 동심으로 이격되도록 형성되고 또한 서로 평행하게 연장된다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 제 1 샤프트 구멍 (21b) 을 구비하고, 이 제 1 샤프트 구멍을 통하여 구동 샤프트 (3) 가 통과된다. 제 1 리세스 (21c) 는 제 1 샤프트 구멍 (21b) 에 대하여 후방 위치에서 제 1 실린더 블록 (21) 에 형성된다. 제 1 리세스 (21c) 는 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 연통하고 또한 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 동축이다. 제 1 리세스 (21c) 는 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 제 1 리세스 (21c) 의 내주면에는 단차부가 형성된다. 제 1 리세스 (21c) 의 전방 위치에는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 이 배열된다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 또한 제 1 흡입 통로 (37a) 를 포함하고, 이 제 1 흡입 통로를 통하여 사판 챔버 (33) 및 제 1 흡입 챔버 (27a) 는 서로 연통한다.

제 1 실린더 블록 (21) 에서와 같이, 제 2 실린더 블록 (23) 에는 다수의 제 2 실린더 보어들 (23a) 이 형성된다. 구동 샤프트 (3) 가 관통 삽입되는 제 2 샤프트 구멍 (23b) 은 제 2 실린더 블록 (23) 에 형성된다. 제 2 샤프트 구멍 (23b) 은 압력 조절 챔버 (31) 와 연통한다. 제 2 실린더 블록 (23) 은, 제 2 샤프트 구멍 (23b) 전방에 위치되고 또한 제 2 샤프트 구멍 (23b) 과 연통하는 제 2 리세스 (23c) 를 구비한다. 제 2 리세스 (23c) 와 제 2 샤프트 구멍 (23b) 은 서로 동축이다. 제 2 리세스 (23c) 는 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 제 2 리세스 (23c) 의 내주면에는 단차부가 형성된다. 제 2 리세스 (23c) 의 후방 위치에는 제 2 스러스트 베어링 (35b) 이 배열된다. 제 2 실린더 블록 (23) 은 또한 제 2 흡입 통로 (37b) 를 포함하고, 이 제 2 흡입 통로를 통하여 사판 챔버 (33) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 연통한다.

사판 챔버 (33) 는 제 2 실린더 블록 (23) 에 형성된 입구 (330) 를 통하여 도시하지 않은 증발기에 연결된다.

전방 하우징 부재 (17) 와 제 1 실린더 블록 (21) 사이에는 제 1 밸브 플레이트 (39) 가 배열된다. 제 1 밸브 플레이트 (39) 는 흡입 포트들 (39b) 과 배출 포트들 (39a) 을 구비한다. 흡입 포트들 (39b) 의 개수와 배출 포트들 (39a) 의 개수는 제 1 실린더 보어들 (21a) 의 개수와 동일하다. 도시하지 않은 흡입 밸브 메카니즘은 흡입 포트들 (39b) 각각에 배열된다. 제 1 실린더 보어들 (21a) 각각은 흡입 포트들 (39b) 의 대응하는 흡입 포트를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 연통한다. 도시하지 않은 배출 밸브 메카니즘은 배출 포트들 (39a) 각각에 배열된다. 제 1 실린더 보어들 (21a) 각각은 배출 포트들 (39a) 의 대응하는 배출 포트를 통하여 제 1 배출 챔버 (29a) 와 연통한다. 연통 구멍 (39c) 은 제 1 밸브 플레이트 (39) 에 형성된다. 연통 구멍 (39c) 은 제 1 흡입 통로 (37a) 를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 사판 챔버 (33) 사이를 연통시킨다.

후방 하우징 부재 (19) 와 제 2 실린더 블록 (23) 사이에는 제 2 밸브 플레이트 (41) 가 배열된다. 제 1 밸브 플레이트 (39) 처럼, 제 2 밸브 플레이트 (41) 는 흡입 포트들 (41b) 과 배출 포트들 (41a) 을 구비한다. 흡입 포트들 (41b) 의 개수와 배출 포트들 (41a) 의 개수는 제 2 실린더 보어들 (23a) 의 개수와 동일하다. 도시하지 않은 흡입 밸브 메카니즘은 흡입 포트들 (41b) 각각에 배열된다. 제 2 실린더 보어들 (23a) 각각은 흡입 포트들 (41b) 의 대응하는 흡입 포트를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 연통한다. 도시하지 않은 배출 밸브 메카니즘은 배출 포트들 (41a) 각각에 배열된다. 제 2 실린더 보어들 (23a) 각각은 배출 포트들 (41a) 의 대응하는 배출 포트를 통하여 제 2 배출 챔버 (29b) 와 연통한다. 제 2 밸브 플레이트 (41) 에는 연통 구멍 (41c) 이 형성된다. 연통 구멍 (41c) 은 제 2 흡입 통로 (37b) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 사판 챔버 (33) 사이를 연통시킨다.

제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 는 제 1 흡입 통로 (37a) 와 제 2 흡입 통로 (37b) 각각을 통하여 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 이는 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력과 사판 챔버 (33) 의 압력을 실질적으로 균일화시킨다. 보다 자세하게는, 사판 챔버 (33) 의 압력은 블로우 바이 (blow-by) 가스에 의해 영향을 받아 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 각각의 압력보다 약간 더 높다. 증발기로부터 보내어진 냉매 가스는 입구 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 안으로 유동한다. 그 결과, 사판 챔버 (33) 의 압력과 제 1 흡입 챔버 (27a) 및 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력은 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력보다 낮다. 그리하여, 사판 챔버 (33) 는 저압 챔버이다.

사판 (5), 액츄에이터 (13), 및 플랜지 (3a) 는 구동 샤프트 (3) 에 부착된다. 구동 샤프트 (3) 는 보스 (17a) 를 통하여 후방으로 통과되고 또한 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 의 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 제 2 샤프트 구멍 (23b) 에 수용된다. 그리하여, 구동 샤프트 (3) 의 전방 단부는 보스 (17a) 내측에 위치되고, 구동 샤프트 (3) 의 후방 단부는 압력 조절 챔버 (31) 내측에 배열된다. 구동 샤프트 (3) 는 하우징 (1) 내의 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 제 2 샤프트 구멍 (23b) 의 벽들에 의해 회전 축선 (O) 을 중심으로 회전가능한 방식으로 지지된다. 사판 (5), 액츄에이터 (13) 및 플랜지 (3a) 는 사판 챔버 (33) 에 수용된다. 플랜지 (3a) 는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 액츄에이터 (13) 사이에 배열되거나, 보다 자세하게는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 후술되는 가동체 (13b) 사이에 배열된다. 플랜지 (3a) 는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 가동체 (13b) 간의 접촉을 방지한다. 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 제 2 샤프트 구멍 (23b) 의 벽들과 구동 샤프트 (3) 사이에 래디얼 베어링이 사용될 수 있다.

지지 부재 (43) 는 구동 샤프트 (3) 의 후방부 근방에 가압 방식으로 장착된다. 이 지지 부재 (43) 는 제 2 부재이다. 지지 부재 (43) 는 제 2 스러스트 베어링 (35b) 과 접촉하는 플랜지 (43a) 와, 후술될 제 2 핀 (47b) 이 관통 통과되는 부착부 (43b) 를 구비한다. 축선방향 통로 (3b) 는 구동 샤프트 (3) 에 형성되고 또한 후방 단부로부터 회전 축선 (O) 방향으로 구동 샤프트 (3) 의 전방 단부 쪽으로 연장된다. 반경방향 통로 (3c) 는 축선방향 통로 (3b) 의 전방 단부로부터 반경방향으로 연장되고 또한 구동 샤프트 (3) 의 외주면에 개구를 구비한다. 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 는 연통 통로에 대응한다. 축선방향 통로 (3b) 의 후방 단부는 저압 챔버인 압력 조절 챔버 (31) 에 개구를 구비한다. 반경?향 통로 (3c) 는 후술되는 제어 압력 챔버 (13c) 에 개구를 구비한다.

사판 (5) 은 평평한 환상의 플레이트로서 형상화되고 또한 전방면 (5a) 과 후방면 (5b) 을 구비한다. 사판 챔버 (33) 의 사판 (5) 의 전방면 (5a) 은 압축기에서 전방으로 대향한다. 사판 챔버 (33) 에서 사판 (5) 의 후방면 (5b) 은 압축기에서 후방으로 대향한다. 사판 (5) 은 링 플레이트 (45) 에 고정된다. 이 링 플레이트 (45) 는 제 1 부재이다. 링 플레이트 (45) 는 평평한 환상의 플레이트로서 형상화되고 또한 중심에 관통공 (45a) 을 구비한다. 도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 관통공 (45a) 을 통하여 구동 샤프트 (3) 를 통과시킴으로써, 사판 (5) 은 구동 샤프트 (3) 에 부착된다. 그리하여, 사판 (5) 은 사판 챔버 (33) 의 후방 위치에 있는 사판 챔버 (33) 의 제 2 실린더 보어들 (23a) 에 근접한 위치에 배열된다.

링크 메카니즘 (7) 은 러그 암 (49) 을 구비한다. 러그 암 (49) 은 사판 챔버 (33) 내에서 사판 (5) 에 대하여 후방으로 배열되고 또한 사판 (5) 과 지지 부재 (43) 사이에 위치된다. 러그 암 (49) 은 실질적으로 L 형상을 가진다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 회전 축선 (O) 에 대한 사판 (5) 의 경사각이 최소화되면 러그 암 (49) 은 지지 부재 (43) 의 플랜지 (43a) 와 접촉하게 된다. 이는 러그 암 (49) 이 사판 (5) 을 압축기내에 최소 경사각에서 유지하도록 해준다. 러그 암 (49) 의 원위 단부에는 중량부 (49a) 가 형성된다. 중량부 (49a) 는 액츄에이터 (13) 의 원주 방향으로 대략 원주의 절반에 대응하여 연장된다. 중량부 (49a) 는 어떠한 적절한 방식으로 형상화될 수 있다.

러그 암 (49) 의 원위 단부는 제 1 핀 (47a) 을 통하여 링 플레이트 (45) 에 연결된다. 이러한 구성은 러그 암 (49) 의 원위 단부를 지지하여, 러그 암 (49) 의 원위 단부가 링 플레이트 (45) 에 대하여 또는 다시 말해 사판 (5) 에 대하여 제 1 선회 축선 (M1) 인 제 1 핀 (47a) 의 축선을 중심으로 선회하도록 한다. 제 1 선회 축선 (M1) 은 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 수직하게 연장된다.

러그 암 (49) 의 기부 단부는 제 2 핀 (47b) 을 통하여 지지 부재 (43) 에 연결된다. 이러한 구성은 러그 암 (49) 의 기부 단부를 지지하여, 러그 암 (49) 의 기부 단부가 지지 부재 (43) 에 대하여 또는 다시 말해 구동 샤프트 (3) 에 대하여 제 2 선회 축선 (M2) 인 제 2 핀 (47b) 의 축선을 중심으로 선회하도록 한다. 제 2 선회 축선 (M2) 은 제 1 선회 축선 (M1) 에 평행하게 연장된다. 러그 암 (49) 및 제 1 핀 (47a) 과 제 2 핀 (47b) 은 본 발명에 따른 링크 메카니즘 (7) 에 대응한다.

압축기에서, 링크 메카니즘 (7) 을 통하여 사판 (5) 과 구동 샤프트 (3) 사이를 연결함으로써 사판 (5) 은 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전하게 된다. 사판 (5) 의 경사각은 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 러그 암 (49) 의 대향 단부들을 선회시킴으로써 변경된다.

러그 암 (49) 의 원위 단부에 대하여 또는 다시 말해 제 1 선회 축선 (M1) 에 대하여 제 2 선회 축선 (M2) 에 대해 반대측에는 중량부 (49a) 가 제공된다. 그 결과, 러그 암 (49) 이 제 1 핀 (47a) 을 통하여 링 플레이트 (45) 에 의해 지지되면, 중량부 (49a) 는 링 플레이트 (45) 의 그루브 (45b) 를 관통 통과하고 또한 링 플레이트 (45) 의 전방면, 즉 사판 (5) 의 전방면 (5a) 에 대응하는 위치에 도달한다. 그 결과, 회전 축선 (O) 을 중심으로 구동 샤프트 (3) 를 회전시킴으로써 발생되는 원심력은 사판 (5) 의 전방면 (5a) 에 대응하는 측에서 중량부 (49a) 에 가해진다.

피스톤 (9) 각각은 전방 단부에 있는 제 1 피스톤 헤드 (9a) 와 후방 단부에 있는 제 2 피스톤 헤드 (9b) 를 포함한다. 제 1 피스톤 헤드 (9a) 는 대응하는 제 1 실린더 보어 (21a) 에 왕복운동하도록 수용되고 또한 제 1 압축 챔버 (21d) 를 형성한다. 제 2 피스톤 헤드 (9b) 는 대응하는 제 2 실린더 보어 (23a) 내에 왕복운동하도록 수용되고 또한 제 2 압축 챔버 (23d) 를 형성한다. 피스톤 (9) 각각은 리세스 (9c) 를 구비한다. 리세스 (9c) 각각은 반구형 슈들 (11a, 11b) 을 수용한다. 슈들 (11a, 11b) 은 사판 (5) 의 회전을 피스톤들 (9) 의 왕복운동으로 전환시킨다. 슈들 (11a, 11b) 은 본 발명에 따른 전환 메카니즘에 대응한다. 그리하여, 제 1 피스톤 헤드 (9a) 와 제 2 피스톤 헤드 (9b) 는 대응하는 제 1 실린더 보어 (21a) 와 제 2 실린더 보어 (23a) 에서 사판 (5) 의 경사각에 대응하는 행정만큼 왕복운동한다.

액츄에이터 (13) 는 사판 (5) 에 대하여 전방 위치에서 사판 챔버 (33) 에 수용되고 또한 제 1 리세스 (21c) 안으로 진행되도록 된다. 액츄에이터 (13) 는 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 를 구비한다. 회전체 (13a) 는 디스크 형상으로 형성된다. 회전체 (13a) 의 전방면은 경사면 (131) 을 포함하고, 이 경사면은 내경이 회전체 (13a) 의 중간에서부터 회전체 (13a) 의 외주면 쪽으로 증가하는 형상으로 된다. 그리하여, 회전체 (13a) 의 전방면의 직경은 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 사이의 슬라이딩면 쪽으로 증가한다. 회전체 (13a) 는 구동 샤프트 (3) 에 고정된다. 이는 회전체 (13a) 를 구동 샤프트 (3) 와 함께 단지 회전시킨다. 가동체 (13b) 의 외주부에는 O 링이 부착된다.

가동체 (13b) 는 관통공 (130a), 플랜지 (130d), 본체부 (130b), 및 부착부 (130c) 를 포함한다. 구동 샤프트 (3) 는 관통공 (130a) 을 관통 통과한다. 플랜지 (130d) 는 회전 축선 (O) 으로부터 반경방향으로 연장되고 또한 구동 샤프트 (3) 근방에 배열된다. 본체부 (130b) 는 플랜지 (130d) 로부터 연속적으로 형성되고 또한 가동체 (13b) 의 전방 위치에서 후방 위치로 연장된다. 부착부 (130c) 는 본체부 (130b) 의 후방 단부에 형성된다. 관통공 (130a), 플랜지 (130d) 및 본체부 (130b) 는 뚜껑이 달린 원통 형상의 가동체 (13b) 를 형성한다. 본체부 (130b) 는 본 발명의 외주벽에 대응한다.

가동체 (13b) 의 두께는 회전체 (13a) 의 두께에 비하여 작다. 가동체 (13b) 의 외경은 제 1 리세스 (21c) 의 벽면과 접촉하지 않도록 설정되고 또한 제 1 리세스 (21c) 의 직경에 실질적으로 대응한다. 가동체 (13b) 는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 사판 (5) 사이에 배열된다.

구동 샤프트 (3) 는 관통공 (130a) 을 통하여 가동체 (13b) 의 본체부 (130b) 안으로 연장된다. 회전체 (13a) 는 본체부 (130b) 를 회전체 (13a) 에 대하여 슬라이딩시키는 방식으로 이 본체부 (130b) 에 수용된다. 즉, 회전체 (13a) 는 본체부 (130b) 에 의해 둘러싸인다. 가동체 (13b) 는 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전가능하고 또한 사판 챔버 (33) 내에서 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 방향으로 이동가능하다. 구동 샤프트 (3) 는 가동체 (13b) 를 관통 통과하기 때문에, 가동체 (13b) 는 가동체 (13b) 와 링크 메카니즘 (7) 사이에 사판 (5) 을 배열하여 링크 메카니즘 (7) 에 대향한다. O 링은 관통공 (130a) 에 장착된다. 그리하여, 구동 샤프트 (3) 는 액츄에이터 (13) 를 통하여 연장되고 또한 액츄에이터 (13) 를 회전 축선 (O) 을 중심으로 구동 샤프트 (3) 에 일체로 회전시킨다.

링 플레이트 (45) 는 제 3 핀 (47c) 을 통하여 가동체 (13b) 의 부착부 (130c) 에 연결된다. 이러한 방식으로, 링 플레이트 (45) 또는 다시 말해 사판 (5) 은, 링 플레이트 (45) 또는 사판 (5) 이 작동 축선 (M3) 인 제 3 핀 (47c) 을 중심으로 선회되도록 가동체 (13b) 에 의해 지지된다. 부착부 (130c) 를 링 플레이트 (45) 에 연결시키는 제 3 핀 (47c) 또는 다시 말해 작동 축선 (M3) 은 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 대하여 사판 (5) 의 경사각을 변경시키는 인가 지점 (point of application; M3) 이다. 설명하기 위해서, 작동 축선 및 인가 지점을 공통의 도면 부호 (M3) 로 언급된다. 작동 축선 (M3) 은 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 에 평행하게 연장된다. 그리하여, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 에 연결된 상태에서 유지된다. 사판 (5) 의 경사각이 최대화되면, 가동체 (13b) 는 플랜지 (3a) 와 접촉하게 된다. 그 결과, 압축기에서, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 을 최대 경사각에 유지할 수 있다.

제어 압력 챔버 (13c) 는 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 사이에 형성된다. 제어 압력 챔버 (13c) 는 본체부 (130b) 에 의해 둘러싸인다. 반경방향 통로 (3c) 는 제어 압력 챔버 (13c) 에 개구를 구비한다. 제어 압력 챔버 (13c) 는 반경방향 통로 (3c) 와 축선방향 통로 (3b) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 와 연통한다.

도 2 를 참조하면, 제어 메카니즘 (15) 은 제어 통로로서 각각 사용되는 블리드 통로 (15a) 와 공급 통로 (15b), 제어 밸브 (15c), 및 오리피스 (15d) 를 포함한다.

블리드 통로 (15a) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 에 연결된다. 압력 조절 챔버 (31) 는 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 제어 압력 챔버 (13c) 와 연통한다. 그리하여, 블리드 통로 (15a) 는 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 간의 연통을 허용한다. 블리드 통로 (15a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 제한하기 위해 블리드 통로 (15a) 에는 오리피스 (15d) 가 형성된다.

공급 통로 (15b) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 에 연결된다. 그 결과, 블리드 통로 (15a) 의 경우에서와 같이, 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 는 공급 통로 (15b), 축선방향 통로 (3b) 및 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 서로 연통한다. 즉, 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 각각은 블리드 통로 (15a) 의 일부와 공급 통로 (15b) 의 일부를 구성하고, 이들 각각은 제어 통로로서 사용된다.

제어 밸브 (15c) 는 공급 통로 (15b) 에 배열된다. 제어 밸브 (15c) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력에 대응하여 공급 통로 (15b) 의 개도를 조절할 수 있다. 그리하여, 제어 밸브 (15c) 는 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 조절한다. 보다 자세하게는, 증발기에서의 열적 부하가 저하하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력이 감소하면, 제어 밸브 (15c) 는 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 저감시키도록 제어 밸브의 개도를 조절한다. 공공연히 이용가능한 밸브는 제어 밸브 (15c) 로서 사용될 수 있다.

구동 샤프트 (3) 의 원위 단부에는 나사가공부 (3d) 가 형성된다. 구동 샤프트 (3) 는 나사가공부 (3d) 를 통하여 도시하지 않은 풀리 및 도시하지 않은 전자기 클러치의 풀리 중 하나에 연결된다. 차량의 엔진에 의해 구동되는 도시하지 않은 벨트는, 풀리 및 전자기 클러치의 풀리 중 하나 주변에 감긴다.

증발기까지 연장되는 파이프 (비도시) 는 입구 (330) 에 연결된다. 응축기 (또한 비도시) 까지 연장되는 파이프는 출구에 연결된다. 압축기, 증발기, 팽창 밸브 및 응축기는 차량용 공조기에서 냉각 회로를 구성한다.

전술한 구성을 가진 압축기에서, 구동 샤프트 (3) 는 사판 (5) 을 회전시키도록 회전하여, 대응하는 제 1 실린더 보어 (21a) 와 제 2 실린더 보어 (23a) 에서 피스톤 (9) 을 왕복운동시킨다. 이는 피스톤 행정에 대응하여 제 1 압축 챔버 (21d) 각각의 체적과 제 2 압축 챔버 (23d) 각각의 체적을 변경시킨다. 그리하여, 냉매 가스는 증발기로부터 인출되어 입구 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 안으로 가게 되어 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 보내어진다. 그 후, 냉매 가스는 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 로 보내어지기 전에 제 1 압축 챔버 (21d) 와 제 2 압축 챔버 (23d) 에서 압축된다. 그러면, 냉매 가스는 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터 출구를 통하여 응축기로 보내어진다.

한편, 사판 (5), 링 플레이트 (45), 러그 암 (49) 및 제 1 핀 (47a) 을 포함하는 회전 부재들은 사판 (5) 의 경사각을 감소시키는 방향으로 작용하는 원심력을 수용한다. 사판 (5) 의 경사각의 이러한 변경에 의하여, 피스톤 (9) 각각의 행정을 선택적으로 증가 및 감소시킴으로써 용량 제어를 실시한다.

특히, 증발기에서의 열적 부하가 저하되고 또한 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력이 감소하기 때문에, 제어 메카니즘 (15) 은 도 2 에 도시된 제어 밸브 (15c) 를 작동시켜, 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 저감시킨다. 이는, 압력 조절 챔버 (31) 로부터 블리드 통로 (15a) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 까지 유동하는 냉매 가스의 양을 증가시킨다. 그리하여, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력은 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력과 실질적으로 동일해진다. 그 결과, 회전 부재에 작용하는 원심력이 가동체 (13b) 를 후방으로 이동시킴에 따라, 제어 압력 챔버 (13c) 는 크기가 줄어들어, 사판 (5) 의 경사각이 감소된다.

즉, 도 3 을 참조하면, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 저하되어, 제어 압력 챔버 (13c) 와 사판 챔버 (33) 간의 압력차가 감소하면, 회전체에 작용하는 원심력은 사판 챔버 (33) 내에서 가동체 (13b) 를 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 이동시킨다. 그 결과, 링 플레이트 (45) 또는 다시 말해 사판 (5) 은, 작동 축선 (M3) 인 인가 지점 (M3) 에서 부착부 (130c) 를 통하여 작동 축선 (M3) 을 중심으로 반시계방향으로 선회한다. 또한, 러그 암 (49) 의 원위 단부는 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 시계방향으로 선회하고, 러그 암 (49) 의 기부 단부는 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 시계방향으로 선회한다. 그리하여, 러그 암 (49) 은 지지 부재 (43) 의 플랜지 (43a) 에 접근한다. 이는, 작동 축선 (M3) 을 인가 지점 (M3) 으로 사용하고 또한 제 1 선회 축선 (M1) 을 지지점 (M1) 으로 사용하여 사판 (5) 을 선회시킨다. 설명하기 위해서, 선회 축선과 지지점은 공통의 도면 부호 (M1) 로 언급된다.

사판 (5) 의 이러한 선회는 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 대한 사판 (5) 의 경사각을 감소시켜, 피스톤 (9) 각각의 행정을 저감시킨다. 그 결과, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량이 감소한다. 도 3 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기의 최소 경사각에 대응한다.

압축기의 사판 (5) 은 중량부 (49a) 에 작용하는 원심력을 수용하여 경사각을 감소시키는 방향으로 용이하게 이동된다. 가동체 (13b) 는 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 후방으로 이동하고, 가동체 (13b) 의 후방 단부는 중량부 (49a) 에 대해 내향 배열된다. 그 결과, 압축기의 사판 (5) 의 경사각이 감소되면, 중량부 (49a) 는 가동체 (13b) 의 후방 단부와 대략 절반 중첩된다.

반대로, 증발기에서의 열적 부하가 증가하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력이 상승하면, 제어 메카니즘 (15) 은 도 2 에 도시된 제어 밸브 (15c) 를 작동시켜 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 증가시킨다. 따라서, 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터 공급 통로 (15b) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 안으로 유동하는 냉매 가스의 양은 압축기의 용량을 감소시키는 경우와는 반대로 증가된다. 그리하여, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력은 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력과 실질적으로 동일하게 된다. 이는 회전 부재들에 작용하는 원심력에 대항하여 전방으로 액츄에이터 (13) 의 가동체 (13b) 를 이동시킨다. 그리하여, 제어 압력 챔버 (13c) 의 체적은 증가되고 또한 사판 (5) 의 경사각은 증가된다.

즉, 도 1 을 참조하면, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 사판 챔버 (33) 의 압력을 초과하기 때문에, 가동체 (13b) 는 사판 챔버 (33) 내에서 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 전방으로 이동한다. 그리하여, 가동체 (13b) 는 도 1 에 도시된 바와 같이 사판 (5) 의 하단부를 작동 축선 (M3) 에서 부착부 (130c) 를 통하여 사판 챔버 (33) 의 전방 위치까지 당긴다. 이는 사판 (5) 을 작동 축선 (M3) 을중심으로 시계방향으로 선회시킨다. 또한, 러그 암 (49) 의 원위 단부는 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 반시계방향으로 선회되고, 러그 암 (49) 의 기부 단부는 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 반시계방향으로 선회된다. 그리하여, 러그 암 (49) 은 지지 부재 (43) 의 플랜지 (43a) 로부터 분리된다. 이는, 작동 축선 (M3) 및 제 1 선회 축선 (M1) 이 인가 지점 (M3) 및 지지점 (M1) 으로서 각각 사용되어 경사각이 감소하는 경우의 방향에 대해 반대 방향으로 사판 (5) 을 선회시킨다. 그리하여, 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 대한 사판 (5) 의 경사각이 증가된다. 이는, 피스톤 (9) 각각의 행정을 증가시켜, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 상승시킨다. 특히, 도 1 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기의 최대 경사각이다.

전술한 바와 같이, 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력을 공급 통로 (15b), 압력 조절 챔버 (31), 축선방향 통로 (3b) 및 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 제어 압력 챔버 (13c) 에 가함으로써, 압축기는 사판 챔버 (33) 의 압력에 비하여 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 증가시킨다. 이는, 압축기의 가동체 (13b) 가 사판 (5) 의 경사각을 신속하게 증가시키도록 해준다.

압축기의 가동체 (13b) 는 플랜지 (130d) 와, 이 플랜지 (130d) 로부터 연속적으로 형성되는 본체부 (130b) 를 구비한다. 본체부 (130b) 는 회전체 (13a) 의 외주부에 대하여 회전 축선 (O) 방향으로 전후로 이동될 수 있다. 이는, 가동체 (13b) 에 의해 가동체 (13b) 가 사판 (5) 을 당기는 당김력을 사용하여 사판 (5) 의 경사각을 증가시키고 또한 가동체 (13b) 가 사판 (5) 을 가압하는 가압력을 사용하여 사판 (5) 의 경사각을 감소시키도록 해준다.

본체부 (130b) 의 부착부 (130c) 는 사판 (5) 에 연결된 인가 지점 (M3) 을 가진다. 그리하여, 가동체 (13b) 에 의해 가해진 당김력 또는 가압력은 사판 (5) 에 직접 전달되어 사판 (5) 의 경사각을 변경시킨다. 이는 액츄에이터 (13) 를 통하여 원하는 사판 (5) 의 경사각 변경을 용이하게 해준다.

회전체 (13a) 는 경사면 (131) 을 구비한다. 회전체 (13a) 의 전방면의 내경은 중간에서부터 회전체 (13a) 의 외주면 쪽으로 증가한다.

그 결과, 압축기에서, 제어 압력 챔버 (13c) 안으로 유동하는 냉매 가스에 포함된 윤활제는, 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전체 (13a) 및 가동체 (13b) 의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 회전체 (13a) 의 내주면과 가동체 (13b) 의 내주면으로 분산된다. 또한, 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 사이에서 슬라이딩면 쪽으로 직경이 증가하는 경사면 (131) 은, 윤활제를 슬라이딩면으로 쉽게 안내한다. 그 결과, 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 사이의 슬라이딩면에서 불충분한 윤활이 발생하지 않게 된다. 더욱이, 윤활제에 의한 반경방향 통로 (3c) 의 차단이 용이하게 발생하지 않기 때문에, 압력 조절 챔버 (31) 와 제어 압력 챔버 (13c) 간의 냉매 가스의 원하는 연통이 허용된다.

그 결과, 압축기는 용량의 증가 뿐만 아니라 감소를 포함하는 압축기의 용량을 신속하게 제어할 수 있다.

압축기는 또한 구동 샤프트 (3) 내에 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 를 포함한다. 이러한 구성에 있어서, 제어 압력 챔버 (13c) 안으로 유동하는 냉매 가스에 포함된 윤활제는, 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전체 (13a) 및 가동체 (13b) 의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 제어 압력 챔버 (13c) 내에서 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 구동 샤프트 (3) 의 반경방향 외부 방향으로 분산된다. 이는 반경방향 통로 (3c) 의 근방에서 윤활제가 정체하는 것을 어렵게 하고, 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 는 윤활제에 의해 용이하게 차단되지 않는다. 그리하여, 압력 조절 챔버 (31) 와 제어 압력 챔버 (13c) 간의 냉매 가스의 원하는 연통이 허용된다. 더욱이, 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 는 압축기에서 연통 통로를 구성하여, 연통 통로의 형상을 간략화시킨다. 그리하여, 압축기는 그 크기가 줄어들게 된다.

제어 밸브 (15c) 를 개방시키도록 제어함으로써, 제어 메카니즘 (15) 은 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력을 압력 조절 챔버 (31) 안으로 가한다. 그 결과, 압축기는 특히 압축기의 용량을 감소시키는 상태로부터 용량을 원하는 방식으로 증가시키는 상태로 전환시킬 수 있다.

제어 밸브 (15c) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력 감소에 의하여 압력 조절 챔버 (31) 의 압력을 저하시킨다. 그 결과, 압축기를 사용하도록 구성된 냉매 회로를 구비한 차량은 냉각 요청에 대응하는 객실의 공조를 보장해준다.

압축기는 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 로의 냉매 가스 통로로서 사판 챔버 (33) 를 사용함으로써 머플러 효과를 일으킨다. 이는 냉매 가스의 흡입 맥동을 저감시켜, 압축기에 의해 발생하는 소음을 저감시킨다.

제 2 실시형태

본원의 제 2 실시형태에 따른 압축기는, 제 1 실시형태의 압축기의 제어 메카니즘 (15) 대신에, 도 4 에 도시된 제어 메카니즘 (16) 을 포함한다. 제어 메카니즘 (16) 은 제어 통로로서 각각 사용되는 블리드 통로 (16a) 와 공급 통로 (16b), 제어 밸브 (16c) 및 오리피스 (16d) 를 포함한다.

블리드 통로 (16a) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 에 연결된다. 이러한 구성은 블리드 통로 (16a) 가 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 간의 연통을 보장하도록 해준다. 공급 통로 (16b) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 에 연결된다. 그리하여, 제어 압력 챔버 (13c) 와 압력 조절 챔버 (31) 는 공급 통로 (16b) 를 통하여 제 2 배출 챔버 (29b) 와 연통한다. 오리피스 (16d) 는 공급 통로 (16b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 제한하도록 공급 통로 (16b) 내에 형성된다.

제어 밸브 (16c) 는 블리드 통로 (16a) 에 배열된다. 제어 밸브 (16c) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력에 대응하여 블리드 통로 (16a) 의 개도를 조절할 수 있다. 그리하여, 제어 밸브 (16c) 는 블리드 통로 (16a) 에서 유동하는 냉매의 양을 조절한다. 전술한 제어 밸브 (15c) 의 경우에서와 같이, 공공연히 이용가능한 제품은 제어 밸브 (16c) 로서 사용될 수 있다. 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 각각은 블리드 통로 (16a) 의 일부와 공급 통로 (16b) 의 일부를 구성한다. 제 2 실시형태의 압축기의 다른 구성품들은 제 1 실시형태의 압축기의 대응하는 구성품들과 동일하게 구성된다. 따라서, 이러한 구성품들을 공통의 도면부호를 사용하여 언급되고 이들의 상세한 설명을 여기에서는 생략한다.

압축기의 제어 메카니즘 (16) 에서, 제어 밸브 (16c) 가 블리드 통로 (16a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 감소시키면, 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터 공급 통로 (16b) 와 오리피스 (16d) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 안으로의 냉매 가스의 유동이 향상된다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력과 실질적으로 동일하게 해준다. 그리하여, 액츄에이터 (13) 의 가동체 (13b) 는 회전 부재에 작용하는 원심력에 대항하여 전방으로 이동한다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 체적을 증가시켜, 사판 (5) 의 경사각을 증가시킨다.

제 2 실시형태의 압축기에서, 사판 (5) 의 경사각은 피스톤 (9) 각각의 행정을 증가시키도록 증가되어, 제 1 실시형태 (도 1 참조) 에 따른 압축기의 경우에서와 같이, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 증가시킨다.

반대로, 도 4 에 도시된 제어 밸브 (16c) 가 블리드 통로 (16a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 증가시키면, 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터의 냉매 가스는 공급 통로 (16b) 와 오리피스 (16d) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 안으로 덜 유동하여 저장될 것이다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력과 실질적으로 동일하게 해준다. 따라서, 가동체 (13b) 는 회전체에 작용하는 원심력에 의해 후방으로 이동된다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 체적을 감소시켜, 사판 (5) 의 경사각을 감소시킨다.

그 결과, 사판 (5) 의 경사각 및 그로 인한 피스톤 (9) 각각의 행정을 감소시킴으로써, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 낮추게 된다 (도 3 참조).

전술된 바와 같이, 제 2 실시형태의 압축기의 제어 메카니즘 (16) 은 제어 밸브 (16c) 에 의해서 블리드 통로 (16a) 의 개도를 조절한다. 그리하여, 압축기는 제 2 흡입 챔버 (27a) 의 저압을 사용하여 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 서서히 낮추어 차량의 원하는 주행 안락함을 유지하게 된다. 제 2 실시형태의 압축기의 다른 작동은 제 1 실시형태의 압축기의 대응하는 작동과 동일하다.

제 3 실시형태

도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 본원의 제 3 실시형태에 따른 압축기는 제 1 실시형태의 압축기의 하우징 (1) 과 피스톤 (9) 대신에, 하우징 (10) 과 피스톤 (90) 을 포함한다.

하우징 (10) 은, 제 1 실시형태와 동일한 구성품인 후방 하우징 부재 (19) 와 제 2 실린더 블록 (23) 이외에 전방 하우징 부재 (18) 를 구비한다. 전방 하우징 부재 (18) 는 전방으로 돌출하는 보스 (18a) 와 리세스 (18b) 를 구비한다. 샤프트 실링 장치 (25) 는 보스 (18a) 에 장착된다. 전방 하우징 부재 (18) 는, 제 1 실시형태의 전방 하우징 부재 (17) 와는 다르게, 제 1 흡입 챔버 (27a) 뿐만 아니라 제 1 배출 챔버 (29a) 를 포함하지 않는다.

압축기에서, 사판 챔버 (33) 는 전방 하우징 부재 (18) 와 제 2 실린더 블록 (23) 에 의해 형성된다. 사판 챔버 (33) 는 하우징 (10) 의 실질적으로 중간에 배열되고 제 2 흡입 통로 (37b) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 연통한다. 제 1 스러스트 베어링 (35a) 은 전방 하우징 부재 (18) 의 리세스 (18b) 에 배열된다.

제 1 실시형태의 피스톤 (9) 과는 다르게, 피스톤 (90) 각각은 단지 피스톤 (90) 의 후방 단부에 피스톤 헤드 (9b) 를 구비한다. 제 3 실시형태의 피스톤 (90) 각각의 다른 구성품들 및 압축기의 다른 구성품들은 제 1 실시형태의 대응하는 구성품들과 동일하게 구성된다. 설명하기 위해서, 제 1 실시형태의 제 2 실린더 보어 (23a), 제 2 압축 챔버 (23d), 제 2 흡입 챔버 (27b) 및 제 2 배출 챔버 (29b) 는 제 3 실시형태에 대한 이하의 설명에서 실린더 보어 (23a), 압축 챔버 (23d), 흡입 챔버 (27b) 및 배출 챔버 (29b) 라고 언급한다.

제 3 실시형태의 압축기에서, 구동 샤프트 (3) 는 사판 (5) 을 회전시키도록 회전하여, 대응하는 실린더 보어 (23a) 내의 피스톤들 (90) 을 왕복운동시킨다. 그리하여, 압축 챔버 (23d) 각각의 체적은 피스톤 행정에 대응하여 변경된다. 그에 대응하여, 냉매 가스는, 증발기로부터 인출되어 입구 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 안으로 가고, 압축하기 위해 흡입 챔버 (27b) 를 통하여 각각의 압축 챔버 (23d) 에 도달하며, 배출 챔버 (29b) 안으로 보내어진다. 그 후, 냉매 가스는 배출 챔버 (29b) 로부터 도시하지 않은 출구를 통하여 응축기로 공급된다.

제 1 실시형태의 압축기처럼, 제 3 실시형태의 압축기는 피스톤 (90) 각각의 행정을 선택적으로 증가 및 감소시키도록 사판 (5) 의 경사각을 변경함으로써 용량 제어를 실행할 수 있다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력과 사판 챔버 (33) 의 압력간의 차이가 감소하면, 회전 부재로서 각각 사용되는 사판 (5), 링 플레이트 (45), 러그 암 (49), 및 제 1 핀 (47a) 에 작용하는 원심력에 의해, 가동체 (13b) 는 사판 챔버 (33) 내에서 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 후방으로 이동된다. 그 결과, 제 1 실시형태에서와 같이, 사판 (5) 은 인가 지점 (M3) 으로서 작동 축선 (M3) 을 사용하고 또한 지지점 (M1) 으로서 제 1 선회 축선 (M1) 을 사용하여 선회된다. 이는, 사판 (5) 의 경사각을 감소시키고 그리하여 피스톤 (90) 각각의 행정을 감소시켜, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 감소시킨다. 도 6 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기에서 최소 경사각에 대응한다.

도 5 를 참조하면, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 사판 챔버 (33) 의 압력을 초과하면, 가동체 (13b) 는 사판 챔버 (33) 내에서 회전 부재들에 작용하는 원심력에 대항하여 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 전방으로 이동된다. 그리하여, 가동체 (13b) 는 제 1 핀 (47a) 을 통하여 사판 챔버 (33) 내에서 사판 (5) 을 전방으로 당긴다. 그 결과, 사판 (5) 은, 작동 축선 (M3) 및 제 1 선회 축선 (M1) 이 인가 지점 (M3) 및 지지점 (M1) 으로서 각각 사용되어 경사각이 감소하는 전술한 경우의 방향에 대해 반대 방향으로 선회된다. 이는, 사판 (5) 의 경사각을 증가시켜, 피스톤 (90) 각각의 행정을 증가시킨다. 그리하여, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량이 증가된다. 도 5 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기에서의 최대 경사각에 대응한다.

제 3 실시형태의 압축기는 제 1 실린더 블록 (21) 없이 형성되어 제 1 실시형태의 압축기에 비하여 간단한 구성을 가진다. 그 결과, 제 3 실시형태의 압축기는 크기가 더 줄어든다. 제 3 실시형태의 다른 작동은 제 1 실시형태의 작동과 동일하다.

제 4 실시형태

본 발명의 제 4 실시형태에 따른 압축기는 도 4 에 도시된 제어 메커니즘 (16) 을 사용하는 제 3 실시형태에 따른 압축기이다. 제 4 실시형태의 압축기는 제 2 실시형태와 제 3 실시형태의 압축기들과 동일한 방식으로 작동한다.

본 발명은 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본원은 도시된 실시형태들에만 제한되지 않고 본원의 범위를 벗어나지 않는 한 필요에 따라 변형될 수 있다.

예를 들어, 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태에서, 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 사이의 슬라이딩면 쪽으로 회전체 (13a) 의 직경이 증가하도록 회전체 (13a) 의 전방면에 경사면 (131) 이 형성된다. 하지만, 경사면은 회전체 (13a) 의 본체부 (130b) 의 내주면에 형성되어, 가동체 (13b) 와 회전체 (13a) 사이의 슬라이딩면 쪽으로 가동체 (13b) 의 직경이 증가하도록 전방 위치에서 후방 위치 쪽으로 경사질 수 있다.

제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태의 압축기들에서, 냉매 가스는 사판 챔버 (33) 를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 보내어진다. 하지만, 냉매 가스는 대응하는 파이프로부터 직접 입구를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 인출될 수 있다. 이러한 경우에, 압축기는 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 및 사판 챔버 (33) 간의 연통을 허용하도록 구성되어야 하고, 그리하여 사판 챔버 (33) 는 저압 챔버에 대응한다.

제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태의 압축기들은 압력 조절 챔버 (31) 없이 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 압축기에서, 가동체는 회전체와 제어 압력 챔버를 둘러싸는 외주벽을 포함할 수 있다. 가동체의 외주벽은 사판에 연결된 인가 지점을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 가동체의 외주벽과 사판은 인가 지점에서 서로 연결된다. 그리하여, 가동체에 의해 가해진 힘은 사판으로 직접 전달되어 경사각을 변경시킨다. 그 결과, 압축기의 액츄에이터는 사판의 경사각을 바람직한 방식으로 용이하게 변경하고 또한 용량 제어는 추가로 신속하게 실시된다.

구동 샤프트에 형성된 제어 통로는, 구동 샤프트내에서 회전 축선 방향으로 연장되는 축선방향 통로 및 이 축선방향 통로와 연통하고 또한 제어 압력 챔버와 연통하도록 구동 샤프트내에서 반경방향으로 연장되는 반경방향 통로에 의해 형성되는 연통 통로를 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 경우에, 제어 압력 챔버안으로 유동하는 냉매 가스에 포함된 윤활제는, 구동 샤프트와 함께 회전체 및 가동체의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 연통 통로의 반경방향 통로를 통하여 반경방향 외부 방향으로 제어 압력 챔버내에서 분산된다. 이는, 연통 통로의 반경방향 통로 근방에서 냉매가 정체되는 것을 어렵게 한다. 그리하여, 연통 통로는 윤활제에 의해 쉽게 차단되지 않는다. 이는, 압축기에서 제어 통로에 대하여 냉매 가스의 원하는 연통을 허용한다. 또한, 제어 통로의 일부인 연통 통로는 간단하게 구성된다. 그리하여, 구동 샤프트에 연통 통로를 형성하기 쉽다.

회전체와 가동체 중 적어도 하나의 내주면의 적어도 일부가 회전체와 가동체 사이의 슬라이딩면 쪽으로 더 커지는 직경을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 경우에, 제어 압력 챔버안으로 유동하는 냉매 가스에 포함된 윤활제는, 구동 샤프트와 함께 회전체 및 가동체의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 회전체의 내주면과 가동체의 내주면으로 분산된다. 윤활제는 또한 슬라이딩면 쪽으로 직경이 증가하는 내주면에 의해 슬라이딩면으로 용이하게 안내된다. 그리하여, 회전체와 가동체 사이의 슬라이딩면에서 불충분한 윤활이 발생하지 않는다.

가동체는 회전 축선으로부터 분리하는 방향으로 구동 샤프트의 주변부로부터 반경방향으로 연장되는 플랜지를 포함할 수 있다. 가동체의 외주벽은 플랜지의 외주부에서 플랜지와 일체로 형성될 수 있고 또한 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 연장될 수 있다. 외주벽이 회전체의 외주부에 대하여 회전 축선 방향으로 이동될 수 있는 것이 바람직하다.

이러한 경우에, 외주벽이 가동체의 회전 축선 방향으로 이동하면, 가동체는 인가 지점에서 당김력 및 가압력 중 하나를 사판에 가한다. 그 결과, 사판의 경사각은 당김력 및 가압력 중 하나에 의해 변경된다.

제어 밸브는 열적 부하의 감소에 의해 압력 조절 챔버의 압력을 낮추는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 열적 부하가 감소하면, 사판의 경사각이 감소되어 회전 사이클당 압축기의 용량을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 압축기는 열적 부하에 대응하는 압축기의 용량을 제어한다.

Claims (6)

1. 용량 가변형 사판식 압축기로서,
   흡입 챔버 (27a, 27b), 배출 챔버 (29a, 29b), 사판 챔버 (33) 및 실린더 보어 (21a, 23a) 가 형성되는 하우징 (1),
   상기 하우징 (1) 에 의해 회전 지지되는 구동 샤프트 (3),
   상기 사판 챔버 (33) 내에서 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전에 의해 회전가능한 사판 (5),
   상기 구동 샤프트 (3) 와 상기 사판 (5) 사이에 배열되고, 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선에 수직한 라인에 대하여 상기 사판 (5) 의 경사각을 변경시키는 링크 메카니즘 (7),
   상기 실린더 보어 (21a, 23a) 내에 왕복운동하도록 수용되는 피스톤 (9),
   상기 사판 (5) 의 회전을 통하여 상기 사판 (5) 의 경사각에 대응하는 행정만큼 상기 실린더 보어 (21a, 23a) 내에서 상기 피스톤 (9) 을 왕복운동시키는 전환 메카니즘 (11a, 11b),
   상기 사판 (5) 의 경사각을 변경할 수 있는 액츄에이터 (13), 및
   상기 액츄에이터 (13) 를 제어하는 제어 메카니즘 (15, 16) 을 포함하는, 상기 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서,
   상기 액츄에이터 (13) 는 상기 사판 챔버 (33) 내에 배열되고 또한 상기 구동 샤프트 (3) 와 일체로 회전되며,
   상기 액츄에이터 (13) 는, 상기 구동 샤프트 (3) 에 고정되는 회전체 (13a), 상기 사판 (5) 에 연결되고 또한 상기 회전체 (13a) 에 대하여 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 방향으로 이동가능한 가동체 (13b), 및 상기 회전체 (13a) 와 상기 가동체 (13b) 에 의해 규정되는 제어 압력 챔버 (13c) 로서, 상기 제어 압력 챔버 (13c) 내의 압력을 사용하여 상기 가동체 (13b) 를 이동시키는 상기 제어 압력 챔버 (13c) 를 포함하며,
   상기 흡입 챔버 (27b) 와 상기 사판 챔버 (33) 중 하나는 저압 챔버이고,
   상기 제어 메카니즘은, 상기 제어 압력 챔버 (13c) 를 상기 저압 챔버 및 상기 배출 챔버 (29b) 와 연통시키는 제어 통로 (3b, 3c, 15a, 15b, 16a, 16b) 및 상기 제어 통로의 개도를 조절할 수 있는 제어 밸브 (15c, 16c) 를 구비하고,
   상기 제어 통로의 적어도 일부는 상기 구동 샤프트 (3) 내에 형성되며,
   상기 가동체 (13b) 는, 상기 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 상승시킴으로써 상기 사판 (5) 의 경사각을 증가시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 용량 가변형 사판식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가동체 (13b) 는 상기 회전체 (13a) 와 상기 제어 압력 챔버 (13c) 를 둘러싸는 외주벽을 구비하고,
   상기 외주벽은 사판 (5) 에 연결된 인가 지점 (point of application; M3) 을 가지는, 용량 가변형 사판식 압축기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 구동 샤프트 (3) 에 형성된 상기 제어 통로는, 상기 구동 샤프트 (3) 내에서 상기 회전 축선 방향으로 연장되는 축선방향 통로 (3b) 및 상기 축선방향 통로 (3b) 와 연통하고 또한 상기 제어 압력 챔버 (13c) 와 연통하도록 상기 구동 샤프트 (3) 내에서 반경방향으로 연장되는 반경방향 통로 (3c) 에 의해 형성되는, 용량 가변형 사판식 압축기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전체 (13a) 와 상기 가동체 (13b) 중 적어도 하나의 내주면의 적어도 일부는 상기 회전체 (13a) 와 상기 가동체 (13b) 사이의 슬라이딩면 쪽으로 더 커지는 직경을 가지는, 용량 가변형 사판식 압축기.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 가동체 (13b) 는, 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 으로부터 반경방향으로 연장되고 또한 상기 구동 샤프트 (3) 근방에 배열되는 플랜지 (130d) 를 구비하고,
   상기 가동체 (13b) 의 외주벽은 상기 플랜지의 외주부에서 상기 플랜지와 일체로 형성되고 또한 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 을 따라 연장되며,
   상기 외주벽은 상기 회전체 (13a) 의 외주부에 대하여 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 을 따라 이동될 수 있는, 용량 가변형 사판식 압축기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 통로에는 압력 조절 챔버 (31) 가 형성되고,
   상기 제어 밸브 (15c, 16c) 는 열적 부하를 감소시킴으로써 상기 압력 조절 챔버 (31) 의 압력을 낮추는, 용량 가변형 사판식 압축기.

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