KR101597266B1 - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

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히로유키 나카이마
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

용량 가변형 사판식 압축기에서, 후방 하우징은 압력 조절 챔버를 가지고 상기 압력 조절 챔버로 구동 샤프트 보디의 후단부, 제 2 실린더 블록의 돌출부, 제 2 슬라이딩 베어링, 및 제 2 지지 부재의 후단부가 돌출해 있다. 압축기에서, 구동 샤프트가 회전될 때, 압력 조절 챔버 내 냉매 가스를 가열하도록 구동 샤프트 보디, 돌출부, 제 2 슬라이딩 베어링, 및 제 2 지지 부재에서 열이 발생된다. 그러므로, 압축기에서, 압력 조절 챔버 내 냉매 가스의 온도는 떨어뜨리기 어렵다. 따라서, 압력 조절 챔버로부터 압력 제어 챔버로 유동하는 냉매 가스의 압력은 빠르게 변하고 가동 보디는 바람직하게 압력 제어 챔버 내 압력으로 움직이게 된다.

Description

용량 가변형 사판식 압축기{SWASH PLATE TYPE VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}
본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.
일본 미심사 특허 출원 공보 제 5-172052 호는 용량 가변형 사판식 압축기 (이하, 압축기라고 함) 를 개시한다. 압축기는, 전방 하우징, 실린더 블록 및 후방 하우징을 포함하는 하우징을 갖는다. 전방 하우징과 후방 하우징 각각은 내부에 흡입 챔버와 토출 챔버를 가지고 있다. 후방 하우징은 후방 하우징의 중심에 형성된 압력 조절 챔버를 내부에 갖는다. 흡입 챔버는 압력 조절 챔버의 반경 방향으로 바깥쪽에 형성되고 토출 챔버는 흡입 챔버의 반경 방향으로 바깥쪽에 형성된다.
실린더 블록은 사판 챔버, 복수의 실린더 보어들 및 메인 샤프트 삽입홀을 내부에 갖는다. 각각의 실린더 보어는 실린더 블록의 후방에 형성된 제 1 실린더 보어 및 실린더 블록의 전방에 형성된 제 2 실린더 보어를 갖는다. 메인 샤프트 삽입홀은 실린더 블록의 후방에 형성되고 사판 챔버 및 압력 조절 챔버와 연통한다.
구동 샤프트는 하우징에서 연장되게 배치되고 실린더 블록에서 회전가능하게 지지된다. 사판은 사판 챔버에서 구동 샤프트와 함께 회전하기 위해 구동 샤프트에 장착된다. 링크 기구는 구동 샤프트와 사판 사이에 제공되어, 사판의 기울어짐을 허용한다. 경사 각도는 구동 샤프트의 회전 축선에 수직으로 연장되는 평면에 대한 사판의 각도를 말한다.
복수의 피스톤들은, 피스톤들이 왕복 운동 가능하도록 각각의 실린더 보어들에 수용된다. 구체적으로, 각각의 피스톤은 제 1 실린더 보어에서 왕복 운동하는 제 1 피스톤 헤드, 및 제 2 실린더 보어에서 왕복 운동하는 제 2 피스톤 헤드를 갖는다. 따라서, 압축기는 제 1 실린더 보어와 제 1 피스톤 헤드에 의해 형성된 제 1 압축 챔버, 및 제 2 실린더 보어와 제 2 피스톤 헤드에 의해 형성된 제 2 압축 챔버를 가지고 있다. 압축기는, 사판의 회전을 사판의 경사 각도에 의해 결정된 스트로크 길이를 갖는 각각의 실린더 보어들에서 피스톤들의 왕복 운동으로 변환하는 변환 기구를 추가로 포함한다. 사판의 경사 각도는, 압축기의 제어 기구에 의해 제어되는 액추에이터에 의해 제어가능하게 바뀔 수 있다.
액추에이터는 사판 챔버의 제 1 실린더 보어측에 배치된다. 액추에이터는 비회전 가동 보디, 가동 보디, 및 스러스트 베어링을 포함한다. 액추에이터는 내부에 압력 제어 챔버를 가지고 있다. 비회전 가동 보디가 구동 샤프트와 함께 회전하지 못하고 구동 샤프트의 후단부를 덮도록 비회전 가동 보디가 메인 샤프트 삽입홀에 배치된다. 이 비회전 가동 보디는 그것의 내주면에서 구동 샤프트의 후단부를 회전가능하게 지지한다. 비회전 가동 보디는 메인 구동 샤프트홀의 내주면과 슬라이딩 접촉하여 회전 샤프트의 축선 방향으로 메인 샤프트 삽입홀에서 전후 이동가능하다. 비회전 가동 보디는 회전 축선 중심 둘레에서 슬라이딩하지 않도록 구성된다. 가동 보디는 사판에 연결되고 구동 샤프트의 축선 방향으로 사판과 함께 이동가능하다. 스러스트 베어링은 비회전 가동 보디와 가동 보디 사이에 배치된다.
실린더 블록 내 메인 샤프트 삽입홀은 비회전 가동 보디에 의해 분할되어서, 메인 샤프트 삽입홀의 후단부측에 압력 제어 챔버를 형성한다. 구동 샤프트의 후단부는 압력 제어 챔버의 전방으로 일 위치에서 비회전 가동 보디의 내주면에 회전가능하게 지지된다. 압력 제어 챔버는 후방 하우징에서 압력 조절 챔버와 연통한다. 압력 스프링은 전방 방향으로 비회전 가동 보디를 가압하도록 압력 제어 챔버에 제공된다.
제어 기구는 제어 통로 및 제어 통로에 제공된 제어 밸브를 포함한다. 제어 통로는 토출 챔버와 압력 조절 챔버간 연통을 제공한다. 제어 통로의 개도를 조절함으로써, 비회전 가동 보디와 가동 보디를 구동 샤프트의 축선 방향으로 함께 이동시키도록 제어 밸브는 압력 제어 챔버 내 압력을 바꾼다.
링크 기구는 가동 보디, 및 구동 샤프트에 고정된 러그 암을 가지고 있다. 러그 암은 그것의 후단부에 구동 샤프트의 축선에 수직이고 또한 그것의 외주로부터 축선 중심까지 반경 방향으로 안쪽 방향으로 연장되는 세장형 홀을 갖는다. 사판은 세장형 홀을 통하여 삽입된 제 1 피봇 핀을 중심으로 피봇할 수 있도록 사판은 그것의 전방에서 지지된다. 구동 샤프트의 축선에 수직이고 또한 구동 샤프트의 외주로부터 구동 샤프트의 축선에 접근하는 방향으로 연장되는 세장형 홀을 가동 보디는 그것의 선단부에 또한 갖는다. 사판이 제 1 피봇 핀의 중심에 평행하고 세장형 홀을 통하여 삽입된 제 2 피봇 핀을 중심으로 피봇할 수 있도록 사판은 그것의 후단부에서 또한 지지된다.
압축기에서, 제어 밸브로 제어 통로의 개도를 조정함으로써, 압력 조절 챔버 내 압력과 따라서 압력 제어 챔버 내 압력은 토출 챔버 내 냉매 가스의 압력에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 제어 밸브에 의해 압력 조절 챔버 내 압력을 증가시키면 압력 제어 챔버 내 압력을 사판 챔버 내 압력보다 높게 증가시킨다. 결과적으로, 메인 샤프트 삽입홀에서 비회전 가동 보디와 가동 보디는 회전 샤프트의 축선 방향으로 전진한다. 그러면, 사판의 경사 각도는 증가되고 피스톤들의 스트로크도 증가된다. 그러므로, 구동 샤프트의 일 회전당 압축기의 용량이 증가된다.
제어 밸브에 의해 압력 조절 챔버 내 압력을 감소시킴으로써, 압력 제어 챔버 내 압력은 사판 챔버 내 압력과 거의 동일해진다. 그러므로, 메인 샤프트 삽입홀에서 비회전 가동 보디와 가동 보디는 회전 샤프트의 축선 방향으로 후퇴한다. 따라서, 사판의 경사 각도가 감소되어 피스톤의 스트로크도 감소되고, 그 결과 구동 샤프트의 일 회전당 압축기의 용량이 감소된다.
전술한 용량 가변형 사판식 압축기에서, 흡입 챔버는 압력 조절 챔버의 반경 방향으로 바깥쪽에 배치된다. 흡입 챔버 내 냉매 가스의 온도가 더 낮기 때문에, 압력 조절 챔버는 냉각되고, 따라서 압력 조절 챔버 내 냉매 가스의 온도가 떨어져서, 압력 조절 챔버 내 냉매 가스 일부를 액화시킨다. 따라서, 2 개 상의 냉매, 즉 가스 냉매와 액화 냉매가 압력 조절 챔버에 존재한다. 액화 냉매의 비율이 증가하면, 토출 챔버로부터 압력 조절 챔버로 유동하는 냉매에 의해 압력 조절 챔버에서 압력은 덜 빠르게 증가한다. 액화 냉매의 비율 증가로 인해, 압력 조절 챔버 내 압력은 압력 조절 챔버로부터 흡입 챔버로 유동하는 냉매에 의해 덜 빠르게 감소한다. 위에서 인용한 공개의 압축기에서, 따라서, 비회전 가동 보디와 가동 보디를 바람직하게 이동시키는 것은 어렵다. 구체적으로, 압축기에서, 압축기가 장착된 차량의 작동 조건 변경에 따라 사판의 경사 각도를 빠르게 바꾸는 것은 어렵고 또한 압축기의 토출 용량의 제어성이 낮다.
전술한 상황을 고려하여 만들어진 본 발명은 개선된 제어성을 제공하는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 용량 가변형 사판식 압축기는 흡입 챔버, 토출 챔버, 사판 챔버, 및 복수의 실린더 보어들을 내부에 가지는 하우징; 상기 하우징에 회전가능하게 지지되는 구동 샤프트; 상기 구동 샤프트의 회전으로 상기 사판 챔버에서 회전가능한 사판; 상기 구동 샤프트와 상기 사판 사이에 배치되고 상기 구동 샤프트의 축선에 수직인 방향에 대해 상기 사판의 경사 각도의 변경을 허용하는 링크 기구; 각각의 상기 실린더 보어들에 왕복운동가능하게 수용된 복수의 피스톤들; 상기 사판의 상기 경사 각도에 따른 스트로크 길이를 갖는 상기 사판과 함께 각각의 상기 실린더 보어들에서 상기 구동 샤프트의 회전을 상기 피스톤들의 왕복 운동으로 변환하는 변환 기구; 상기 사판의 상기 경사 각도를 바꾸기 위한 액추에이터; 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어 기구를 포함한다. 상기 하우징은 내부에 압력 조절 챔버를 갖는다. 상기 압력 조절 챔버는 상기 흡입 챔버의 반경 방향 안쪽에 배치된 상기 토출 챔버의 반경 방향 안쪽에 배치된다. 상기 액추에이터는 고정 보디, 가동 보디, 및 압력 제어 챔버를 포함한다. 상기 고정 보디는 상기 사판 챔버에서 상기 구동 샤프트에 고정된다. 상기 가동 보디는 상기 사판에 연결되고 회전 축선의 방향으로 상기 고정 보디에 대해 이동가능하다. 상기 압력 제어 챔버는 상기 고정 보디와 상기 가동 보디에 의해 한정되고 상기 압력 제어 챔버 내 압력은 상기 가동 보디가 움직이도록 상기 토출 챔버 내 압력을 상기 압력 제어 챔버로 도입함으로써 바뀐다. 상기 제어 기구는 제어 통로 및 제어 밸브를 갖는다. 상기 제어 통로는 상기 압력 조절 챔버를 통하여 상기 토출 챔버와 상기 압력 제어 챔버간 연통을 제공한다. 상기 가동 보디가 움직이도록 상기 압력 조절 챔버 내 압력을 변경시키기 위해서 상기 제어 밸브는 상기 제어 통로의 개도를 조절한다. 상기 제어 통로의 적어도 일부는 상기 구동 샤프트에 형성되고, 상기 제어 통로가 상기 압력 조절 챔버와 상기 압력 제어 챔버를 연결하도록 상기 구동 샤프트는 상기 압력 조절 챔버로 돌출해 있다.
본 발명의 다른 양태 및 장점은, 예로서 본 발명의 원리를 도시한, 첨부 도면과 함께, 하기 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.
신규한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징은 첨부된 청구항에서 자세히 기술된다. 본 발명의 목적 및 장점과 함께 본 발명은 첨부 도면과 함께 실시형태에 대한 하기 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수도 있다.
도 1 은 압축기의 최대 용량을 보여주는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 압축기의 종단면도이다.
도 2 는 도 1 의 압축기의 제어 기구의 모식도이다.
도 3 은 도 1 의 화살표 방향 Ⅲ-Ⅲ 을 따라서 본 압축기의 횡단면도이다.
도 4 는 최소 용량에서 도 1 의 압축기의 종단면도이다.
도면을 참조하여 본 발명을 구현한 압축기가 이하 설명될 것이다. 실시형태의 압축기는, 차량에 장착되고 차량의 공기 조화 시스템용 냉매 회로의 일부를 형성하는 용량 가변형 사판식 압축기이다.
도 1 을 참조하면, 본 실시형태에 따른 압축기는 하우징 (1), 구동 샤프트 (3), 사판 (5), 링크 기구 (7), 복수의 더블 헤드 피스톤들 (9), 쌍을 이룬 슈들 (11A, 11B), 액추에이터 (13), 및 도 2 에 나타낸 제어 기구 (15) 를 포함한다.
하우징 (1) 은, 압축기의 전방측에 배치된 전방 하우징 (17), 압축기의 후방측에 배치된 후방 하우징 (19), 전방 하우징 (17) 과 후방 하우징 (19) 사이에 배치된 제 1 실린더 블록 (21) 및 제 2 실린더 블록 (23), 및 제 1 밸브 형성 판 (39) 및 제 2 밸브 형성 판 (41) 을 포함한다.
전방 하우징 (17) 은 전방으로 돌출한 보스 (17A) 를 갖는다. 보스 (17A) 는 샤프트 실링 기기 (25) 를 갖는다. 전방 하우징 (17) 은 내부에 제 1 흡입 챔버 (27A) 및 제 1 토출 챔버 (29A) 를 갖는다. 제 1 흡입 챔버 (27A) 는 전방 하우징 (17) 의 안쪽으로 반경 방향 내부 영역에 형성된다. 제 1 토출 챔버 (29A) 는 환형으로 형성되고 전방 하우징 (17) 에서 제 1 흡입 챔버 (27A) 의 바깥쪽으로 배치된다.
전방 하우징 (17) 은 내부에 제 1 전방 연통 통로 (18A) 를 가지고 이 통로는 그것의 선단부에서 제 1 토출 챔버 (29A) 와 연통하고 그것의 후단부에서 전방 하우징 (17) 의 후단부에서 개방된다.
제어 기구 (15) 는 후방 하우징 (19) 에 배치된다. 도 3 에 나타난 것처럼, 후방 하우징 (19) 은 내부에 제 2 흡입 챔버 (27B), 제 2 토출 챔버 (29B), 및 압력 조절 챔버 (31) 를 갖는다. 구체적으로, 압력 조절 챔버 (31) 는 후방 하우징 (19) 의 중심에 배치된다. 제 2 토출 챔버 (29B) 는 압력 조절 챔버 (31) 를 둘러싸도록 환형으로 형성되고 후방 하우징 (19) 에서 압력 조절 챔버 (31) 의 반경 방향으로 바깥쪽으로 형성된다. 제 2 흡입 챔버 (27B) 는 실질적으로 C 형상으로 형성되고 후방 하우징 (19) 에서 제 2 토출 챔버 (29B) 의 반경 방향으로 바깥쪽으로 배치된다.
또한, 후방 하우징 (19) 은 내부에 제 1 후방 연통 통로 (20A) 를 가지고 이 통로는 그것의 후단부에서 제 2 토출 챔버 (29B) 와 연통한다. 도 1 에 나타난 것처럼, 제 1 후방 연통 통로 (20A) 의 선단부는 후방 하우징 (19) 의 선단부에서 개방된다.
사판 챔버 (33) 는 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 사이에 형성된다. 사판 챔버 (33) 는 압축기의 종방향으로 보았을 때 실질적으로 하우징 (1) 의 중심에 배치된다.
복수의 제 1 실린더 보어 (21A) 는 제 1 실린더 블록 (21) 의 원주 방향으로 동일한 각도상 거리에 실질적으로 형성된다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 그것을 관통하여 제 1 샤프트 홀 (21B) 을 가지고 이 샤프트 홀을 통하여 구동 샤프트 (3) 가 삽입된다. 비록 롤링 베어링을 대안적으로 사용할 수도 있지만, 제 1 샤프트 홀 (21B) 은 제 1 슬라이딩 베어링 (22A) 을 갖는다.
제 1 실린더 블록 (21) 은, 환형이고 제 1 샤프트 홀 (21B) 과 동축인 제 1 리세스 가공부 (21C) 를 내부에 추가로 갖는다. 제 1 리세스 가공부 (21C) 는 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 환형의 제 1 리세스 가공부 (21C) 의 내경은 그것의 선단부를 향하여 계단식으로 감소된다. 제 1 스러스트 베어링 (35A) 은 제 1 리세스 가공부 (21C) 에서 그것의 선단부에 제공된다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 추가로 내부에 제 1 연결 통로 (37A) 를 가지고 이 연결 통로는 사판 챔버 (33) 와 제 1 흡입 챔버 (27A) 사이 연통을 제공한다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 내부에 제 1 흡입 리드 밸브들 (391A) 의 최대 개도를 조절하기 위해 제 1 리테이닝 홈 (21E) 을 가지는데, 이것은 후에 설명될 것이다.
제 1 실린더 블록 (21) 은 추가로 내부에 제 2 전방 연통 통로 (18B) 를 가지고 이 통로는 그것의 대향한 선단부와 후단부에서 개방된다.
제 2 실린더 블록 (23) 은, 제 1 실린더 블록 (21) 의 경우에서처럼, 내부에 복수의 제 2 실린더 보어들 (23A) 을 갖는다. 후방측에서의 각각의 제 2 실린더 보어 (23A) 는 전방측에서의 그것의 연관된 제 1 실린더 보어 (21A) 와 쌍을 이룬다. 제 1 실린더 보어들 (21A) 과 제 2 실린더 보어들 (23A) 은 동일한 직경을 갖는다. 제 2 실린더 블록 (23) 은 본 발명의 실린더 블록에 대응함에 주목해야 한다.
또한, 제 2 실린더 블록 (23) 은 후방으로 연장되는 돌출부 (23F) 를 갖는다. 제 2 실린더 블록 (23), 제 2 밸브 형성 판 (41) 및 후방 하우징 (19) 이 함께 결합된 상태에서, 돌출부 (23F) 는 제 2 밸브 형성 판 (41) 너머로 돌출한 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출한다. 돌출부 (23F) 가 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출하는 거리는 설계에 따라 적절히 변경될 수도 있다.
또한, 제 2 실린더 블록 (23) 은, 구동 샤프트 (3) 가 삽입되는 제 2 샤프트 홀 (23B) 을 내부에 갖는다. 제 2 샤프트 홀 (23B) 은 또한 돌출부 (23F) 에서 연장되고 압력 조절 챔버 (31) 로 개방된다. 제 2 샤프트 홀 (23B) 은 내부에 제 2 슬라이딩 베어링 (22B) 을 가지고 이 베어링의 후단부는 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출한다. 제 2 슬라이딩 베어링 (22B) 은 본 발명의 레이디얼 베어링에 대응한다. 제 2 슬라이딩 베어링 (22B) 은 롤러 베어링으로 대체될 수도 있음에 주목해야 한다.
제 2 실린더 블록 (23) 은, 환형이고 제 2 샤프트 홀 (23B) 과 동축을 이루는 제 2 리세스 가공부 (23C) 를 내부에 갖는다. 제 2 리세스 가공부 (23C) 는 또한 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 제 2 환형 리세스 가공부 (23C) 의 내경은 그것의 후단부를 향하여 계단식으로 감소된다. 제 2 스러스트 베어링 (35B) 은 제 2 리세스 가공부 (23C) 에서 그것의 후단부에 제공된다. 제 2 스러스트 베어링 (35B) 은 본 발명의 스러스트 베어링에 대응한다. 제 2 실린더 블록 (23) 은, 사판 챔버 (33) 와 제 2 흡입 챔버 (27B) 사이에 연통을 제공하는 제 2 연결 통로 (37B) 를 추가로 내부에 갖는다. 제 2 실린더 블록 (23) 은 제 2 흡입 리드 밸브들 (411A) 의 최대 개도를 조절하기 위한 제 2 리테이닝 홈 (23E) 을 내부에 가지고, 이것은 후에 설명될 것이다.
제 2 실린더 블록 (23) 은 내부에 유출 포트 (230), 조합형 토출 챔버 (231), 제 3 전방 연통 통로 (18C), 제 2 후방 연통 통로 (20B), 및 유입 포트 (330) 를 갖는다. 유출 포트 (230) 와 조합형 토출 챔버 (231) 는 서로 직접 연통한다. 유출 포트 (230) 및 조합형 토출 챔버 (231) 는, 이들이 실질적으로 하우징 (1) 의 종방향 중심에 배치되도록 제 2 실린더 블록 (23) 의 선단부에 인접한 위치에서 제 2 실린더 블록 (23) 에 형성된다. 조합형 토출 챔버 (231) 는 토출 포트 (230) 를 통하여 응축기 (미도시) 에 연결된다.
제 3 전방 연통 통로 (18C) 는 그것의 선단부에서 제 2 실린더 블록 (23) 의 선단부로 개방되고 그것의 후단부에서 조합형 토출 챔버 (231) 와 직접 연통한다. 제 1 실린더 블록 (21) 및 제 2 실린더 블록 (23) 이 함께 결합된 상태에서, 제 3 전방 연통 통로 (18C) 는 제 2 전방 연통 통로 (18B) 와 그것의 후단부에서 연통한다.
제 2 후방 연통 통로 (20B) 는 그것의 선단부에서 조합형 토출 챔버 (231) 와 직접 연통하고 그것의 후단부에서 제 2 실린더 블록 (23) 의 후단부로 개방된다.
유입 포트 (330) 가 실질적으로 하우징 (1) 의 종방향 중심에 배치되도록 유입 포트 (330) 는 제 2 실린더 블록 (23) 의 선단부에 인접한 위치에 형성된다. 사판 챔버 (33) 는 흡입 포트 (330) 를 통하여 외부 냉매 회로에서 연결된 증발기 (미도시) 에 연결된다.
제 1 밸브 형성 판 (39) 은 전방 하우징 (17) 과 제 1 실린더 블록 (21) 사이에 개재된다. 제 2 밸브 형성 판 (41) 은 후방 하우징 (19) 과 제 2 실린더 블록 (23) 사이에 제공된다. 제 2 밸브 형성 판 (41) 은 본 발명의 밸브 유닛에 대응한다.
제 1 밸브 형성 판 (39) 및 제 2 밸브 형성 판 (41) 은 환형으로 형성된다. 제 1 밸브 형성 판 (39) 은 제 1 실린더 블록 (21) 의 선단부에서 돌출부에 장착되고 제 2 밸브 형성 판 (41) 은 제 2 실린더 블록 (23) 의 돌출부 (23F) 에 장착된다.
제 1 밸브 형성 판 (39) 은 제 1 밸브 판 (390), 제 1 흡입 밸브 판 (391), 제 1 토출 밸브 판 (392), 및 제 1 리테이너 판 (393) 을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 흡입홀 (390A) 은 제 1 밸브 판 (390), 제 1 토출 밸브 판 (392), 및 제 1 리테이너 판 (393) 을 관통하여 형성된다. 제 1 흡입홀 (390A) 은 각각의 제 1 실린더 보어 (21A) 에 대응한다. 적어도 하나의 제 1 토출홀 (390B) 은 제 1 밸브 판 (390) 과 제 1 흡입 밸브 판 (391) 을 관통하여 형성된다. 제 1 토출홀 (390B) 은 각각의 제 1 실린더 보어 (21A) 에 대응한다. 또한, 적어도 하나의 제 1 흡입 연통홀 (390C) 은 제 1 밸브 판 (390), 제 1 흡입 밸브 판 (391), 제 1 토출 밸브 판 (392), 및 제 1 리테이너 판 (393) 을 관통하여 형성된다. 적어도 하나의 제 1 토출 연통홀 (390D) 은 제 1 밸브 판 (390) 및 제 1 흡입 밸브 판 (391) 을 관통하여 형성된다.
각각의 제 1 실린더 보어 (21A) 는 제 1 흡입 챔버 (27A) 와 그것의 연관된 제 1 흡입홀 (390A) 을 통하여 연통가능하다. 각각의 제 1 실린더 보어 (21A) 는 제 1 토출 챔버 (29A) 와 그것의 연관된 제 1 토출홀 (390B) 을 통하여 연통가능하다. 제 1 흡입 챔버 (27A) 및 제 1 연결 통로 (37A) 는 제 1 흡입 연통홀 (390C) 을 통하여 서로 연통가능하다. 제 1 전방 연통 통로 (18A) 및 제 2 전방 연통 통로 (18B) 는 제 1 토출 연통홀 (390D) 을 통하여 서로 연통가능하다.
제 1 흡입 밸브 판 (391) 은 제 1 밸브 판 (390) 의 후면에 제공되고 제 1 흡입홀들 (390A) 을 개방 및 폐쇄하도록 탄성 변형가능한 복수의 제 1 흡입 리드 밸브들 (391A) 을 갖는다. 제 1 토출 밸브 판 (392) 은 제 1 밸브 판 (390) 의 정면에 제공되고 제 1 토출홀들 (390B) 을 개방 및 폐쇄하도록 탄성 변형가능한 복수의 제 1 토출 리드 밸브들 (392A) 을 갖는다. 제 1 리테이너 판 (393) 은 제 1 토출 리드 밸브 (392A) 의 최대 개도를 조절하기 위해 제 1 토출 판 (392) 의 정면에 제공된다.
제 2 밸브 형성 판 (41) 은, 제 2 밸브 판 (410), 제 2 흡입 밸브 판 (411), 제 2 토출 밸브 판 (412), 및 제 2 리테이너 판 (413) 을 포함한다. 적어도 하나의 제 2 흡입홀 (410A) 은 제 2 밸브 판 (410) 을 관통하여 형성된다. 제 2 흡입홀 (410A) 은 각각의 제 2 실린더 보어 (23A) 에 대응한다. 적어도 하나의 제 2 토출홀 (410B) 은 제 2 밸브 판 (410) 및 제 2 흡입 밸브 판 (411) 을 관통하여 형성된다. 제 2 토출홀 (410B) 은 각각의 제 2 실린더 보어 (23A) 에 대응한다. 또한, 적어도 하나의 제 2 흡입 연통홀 (410C) 과 적어도 하나의 제 2 토출 연통홀 (410D) 은 제 2 밸브 판 (410) 및 제 2 흡입 밸브 판 (411) 을 관통하여 형성된다.
각각의 제 2 실린더 보어 (23A) 는 제 2 흡입 챔버 (27B) 와 그것의 연관된 제 2 흡입홀 (410A) 을 통하여 연통가능하다. 각각의 제 2 실린더 보어 (23A) 는 제 2 토출 챔버 (29B) 와 그것의 연관된 제 2 토출홀 (410B) 을 통하여 연통가능하다. 제 2 흡입 챔버 (27B) 와 제 2 연결 통로 (37B) 는 제 2 흡입 연통홀 (410C) 을 통하여 서로 연통가능하다. 제 1 후방 연통 통로 (20A) 와 제 2 후방 연통 통로 (20B) 는 제 2 토출 연통홀 (410D) 을 통하여 서로 연통가능하다.
제 2 흡입 밸브 판 (411) 은 제 2 밸브 판 (410) 의 정면에 제공되고, 제 2 흡입홀들 (410A) 을 개방 및 폐쇄하도록 탄성 변형가능한 복수의 제 2 흡입 리드 밸브들 (411A) 을 갖는다. 제 2 토출 밸브 판 (412) 은 제 2 밸브 판 (410) 의 후면에 제공되고 제 2 토출홀들 (410B) 을 개방 및 폐쇄하도록 탄성 변형가능한 복수의 제 2 토출 리드 밸브들 (412A) 을 갖는다. 제 2 리테이너 판 (413) 은 제 2 토출 리드 밸브들 (412A) 의 최대 개도를 조절하기 위해 제 2 토출 밸브 판 (412) 의 후면에 제공된다.
압축기에서, 제 1 연통 통로 (18) 는 제 1 전방 연통 통로 (18A), 제 1 토출 연통홀 (390D), 제 2 전방 연통 통로 (18B), 및 제 3 전방 연통 통로 (18C) 에 의해 형성된다. 제 2 연통 통로 (20) 는 제 1 후방 연통 통로 (20A), 제 2 토출 연통홀 (410D), 및 제 2 후방 연통 통로 (20B) 에 의해 형성된다.
압축기에서, 사판 챔버 (33) 는 제 1 연결 통로 (37A) 및 제 2 연결 통로 (37B) 와 제 1 흡입 연통홀 (390C) 및 제 2 흡입 연통홀 (410C) 을 통하여 제 1 흡입 챔버 (27A) 및 제 2 흡입 챔버 (27B) 와 연통한다. 따라서, 제 1 흡입 챔버 (27A), 제 2 흡입 챔버 (27B), 및 사판 챔버 (33) 사이 압력들은 실질적으로 동일하다. 증발기를 통과한 냉매 가스는 유입 포트 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 로 도입되므로, 제 1 흡입 챔버 (27A) 와 제 2 흡입 챔버 (27B) 및 사판 챔버 (33) 에서 압력들은 제 1 토출 챔버 (29A) 및 제 2 토출 챔버 (29B) 에서 압력들보다 낮다.
구동 샤프트 (3) 는, 구동 샤프트 보디 (30; 구동 샤프트 메인 보디), 제 1 지지 부재 (43A) 및 제 2 지지 부재 (43B) 를 포함한다. 보스 (17A) 로부터 후방으로 연장되는 구동 샤프트 보디 (30) 는 제 1 슬라이딩 베어링 (22A) 및 제 2 슬라이딩 베어링 (22B) 을 통하여 삽입된다. 구동 샤프트 (3) 는 회전 축선 (O) 을 중심으로 회전가능하도록 제 1 실린더 블록 (21) 및 제 2 실린더 블록 (23) 에서 지지된다. 구동 샤프트 보디 (30) 의 선단부는 보스 (17A) 로 연장되고, 구동 샤프트 보디 (30) 의 후단부는 돌출부 (23F) 및 제 2 슬라이딩 베어링 (22B) 너머, 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출해 있다.
제 1 지지 부재 (43A) 는 구동 샤프트 보디 (30) 의 선단부 부분에 압입 끼워맞춤된다. 회전 축선 (O) 을 중심으로 구동 샤프트 (3) 의 회전으로, 제 1 지지 부재 (43A) 는 제 1 슬라이딩 베어링 (22A) 과 슬라이딩 접촉하여 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전된다. 제 1 지지 부재 (43A) 는, 그것의 후단부 부분에서, 플랜지 (430) 및 후에 설명될 제 2 핀 (47B) 이 삽입되는 마운팅 (미도시) 이 형성된다. 플랜지 (430) 는 제 1 스러스트 베어링 (35A) 을 위한 리테이너로서 역할을 한다. 구체적으로, 플랜지 (430) 및 제 1 리세스 가공부 (21C) 의 내벽면은 그 사이에 제 1 스러스트 베어링 (35A) 을 유지하도록 협동작용한다. 제 1 리턴 스프링 (44A) 의 선단부는 제 1 지지 부재 (43A) 에 고정된다. 제 1 리턴 스프링 (44A) 은 제 1 지지 부재 (43A) 의 플랜지 (430) 로부터 사판 챔버 (33) 를 향하여 회전 축선 (O) 의 방향으로 연장된다.
제 2 지지 부재 (43B) 의 후단부면이 구동 샤프트 보디 (30) 의 후단부면과 같은 높이를 이루도록 제 2 지지 부재 (43B) 는 구동 샤프트 보디 (30) 의 후단부 부분에 압입 끼워맞춤된다. 제 2 지지 부재 (43B) 의 후단부는 돌출부 (23F) 및 제 2 슬라이딩 베어링 (23B) 너머, 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출해 있다.
회전 축선 (O) 을 중심으로 구동 샤프트 (3) 의 회전으로, 제 2 지지 부재 (43B) 는 제 2 슬라이딩 베어링 (22B) 과 슬라이딩 접촉하여 회전된다. 플랜지 (431) 는 제 2 지지 부재 (43B) 의 선단부에 형성된다. 플랜지 (431) 는 제 2 스러스트 베어링 (35B) 과 액추에이터 (13) 사이에 배치되고 제 2 스러스트 베어링 (35B) 용 리테이너로서 역할을 한다. 구체적으로, 플랜지 (431) 와 제 1 리세스 가공부 (21C) 의 내벽면은 그 사이에 제 2 스러스트 베어링 (35B) 을 유지하도록 협동작용한다. 제 2 지지 부재 (43B) 는 본 발명의 캡에 대응한다.
사판 (5) 은 정면 (5A) 과 후면 (5B) 을 가지는 원형의 평판이다. 사판 챔버 (33) 에서, 정면 (5A) 은 전방을 향하고 후면 (5B) 은 후방을 향한다.
사판 (5) 은 링 판 (45) 에 고정된다. 링 판 (45) 은 그것의 중심에 삽입홀 (45A) 을 가지는 원형의 평판이다. 구동 샤프트 보디 (30) 가 사판 (5) 의 삽입홀 (45A) 을 통과한 상태에서 사판 (5) 은 구동 샤프트 (3) 에 장착된다.
전술한 링크 기구 (7) 는 러그 암 (49) 을 포함한다. 러그 암 (49) 은 사판 챔버 (33) 에서 사판 (5) 의 전방으로 배치되고 사판 (5) 과 제 1 지지 부재 (43A) 사이에 위치한다. 러그 암 (49) 은 그것의 후단부를 향하여 보았을 때 실질적으로 L 형상으로 형성된다. 사판 (5) 이 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 수직으로 연장되는 평면에 대해 최소 경사 각도로 위치결정될 때, 도 4 에 나타난 것처럼, 러그 암 (49) 은 제 1 지지 부재 (43A) 의 플랜지 (430) 와 접촉한다. 따라서, 사판 (5) 의 최소 경사 각도 위치는 플랜지 (430) 와 러그 암 (49) 의 접촉에 의해 결정된다. 러그 암 (49) 은, 그것의 후방부에서, 액추에이터 (13) 원주의 1/2에 대해 연장되는 웨이트부 (49A) 를 갖는다. 웨이트부 (49A) 는 설계를 통하여 임의의 형태로 적절히 형성될 수도 있음에 주목해야 한다.
도 1 에 나타난 것처럼, 러그 암 (49) 은 그것의 후단부에서 제 1 핀 (47A) 을 통하여 링 판 (45) 의 일 단부에 연결된다. 이 구성으로, 링 판 (45) 의 일 단부, 즉, 사판 (5) 에 대해 제 1 핀 (47A) 의 축선 방향 중심에 있는 제 1 피봇 축선 (M1) 을 중심으로 스윙가능하도록 러그 암 (49) 은 그것의 선단부에서 지지된다. 제 1 피봇 축선 (M1) 은 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 수직 방향으로 연장된다.
러그 암 (49) 은 그것의 선단부에서 제 2 핀 (47B) 을 통하여 제 1 지지 부재 (43A) 에 연결된다. 이 구성으로, 제 1 지지 부재 (43A), 즉, 구동 샤프트 (3) 에 대해 제 2 핀 (47B) 의 축선 방향 중심에 있는 제 2 피봇 축선 (M2) 을 중심으로 스윙가능하도록 러그 암 (49) 은 그것의 후단부에서 지지된다. 제 2 피봇 축선 (M2) 은 제 1 피봇 축선 (M1) 과 평행하게 연장된다. 러그 암 (49), 제 1 핀 (47A) 및 제 2 핀 (47B) 은 본 발명의 링크 기구 (7) 에 대응한다.
웨이트부 (49A) 는 제 1 피봇 축선 (M1) 으로부터 후방으로 연장되고, 따라서 러그 암 (49) 의 웨이트부 (49A) 는 제 1 핀 (47A) 으로 링 판 (45) 에 지지된다. 웨이트부 (49A) 는 링 판 (45) 의 홈부 (45B) 를 통과하고 링 판 (45) 뒤에, 즉, 사판 (5) 의 후면 (5B) 측에 위치결정된다. 이 구성으로, 회전 축선 (O) 을 중심으로 한 사판의 회전에 의해 발생된 원심력은 사판 (5) 의 후면 (5B) 측에서 웨이트부 (49A) 에 작용한다.
압축기에서, 사판 (5) 은 구동 샤프트 (3) 와 회전하기 위해 링크 기구 (7) 를 통하여 구동 샤프트 (3) 에 연결된다. 사판 (5) 의 경사 각도는 제 1 피봇 축선 (M1) 및 제 2 피봇 축선 (M2) 각각을 중심으로 한 러그 암 (49) 의 대향한 단부들의 스윙 운동으로 변경가능하다.
각각의 피스톤 (9) 은 그것의 선단부에 제 1 피스톤 헤드 (9A) 를 가지고 그것의 후단부에 제 2 피스톤 헤드 (9B) 를 갖는다. 각각의 제 1 피스톤 헤드 (9A) 는 왕복 운동가능하도록 그것의 연관된 제 1 실린더 보어 (21A) 에 수용된다. 각각의 제 1 실린더 보어 (21A) 는 내부에 제 1 압축 챔버 (21D) 를 가지고 이 압축 챔버는 제 1 피스톤 헤드 (9A) 와 제 1 밸브 형성 판 (39) 사이에 형성된다. 각각의 제 2 피스톤 헤드 (9B) 는 왕복 운동가능하도록 그것의 연관된 제 2 실린더 보어 (23A) 에 수용된다. 각각의 제 2 실린더 보어 (23A) 는 내부에 제 2 압축 챔버 (23D) 를 가지고 이 압축 챔버는 제 2 피스톤 헤드 (9B) 와 제 2 밸브 형성 판 (41) 사이에 형성된다. 제 1 실린더 보어 (21A) 및 제 2 실린더 보어 (23A) 는 전술한 대로 동일한 직경을 가지므로, 제 1 피스톤 헤드 (9A) 와 제 2 피스톤 헤드 (9B) 는 동일한 직경을 가지도록 형성된다.
각각의 피스톤 (9) 은 그것의 종방향 중심에 리세스 가공부 (9C) 를 가지고 한 쌍의 반구형 슈들 (11A, 11B) 은 리세스 가공부 (9C) 에 수용된다. 슈들 (11A, 11B) 은 사판 (5) 의 회전을 각각의 실린더 보어들 (21A, 23A) 에서 피스톤 (9) 의 왕복 운동으로 변환한다. 슈들 (11A, 11B) 은 본 발명의 변환 기구에 대응한다. 제 1 피스톤 헤드 (9A) 와 제 2 피스톤 헤드 (9B) 는 사판 (5) 의 경사 각도에 따른 스트로크 길이에 대해 제 1 실린더 보어 (21A) 와 제 2 실린더 보어 (23A) 에서 각각 왕복운동가능하다.
사판 (5) 의 경사 각도 변경에 따른 각각의 피스톤들 (9) 의 스트로크 길이 변경으로, 각각의 제 1 피스톤 헤드들 (9A) 과 제 2 피스톤 헤드들 (9B) 의 상사점이 시프팅된다. 구체적으로, 사판 (5) 의 경사 각도와 피스톤들 (9) 의 스트로크 길이가 최대인 도 1 의 상태에서, 제 1 피스톤 헤드들 (9A) 과 제 2 피스톤 헤드 (9B) 의 상사점들은 제 1 밸브 형성 판 (39) 및 제 2 밸브 형성 판 (41) 각각에 가장 가까운 위치에 위치한다. 도 1 및 도 4 의 비교로 알 수 있듯이, 사판 (5) 의 경사 각도 및 따라서 피스톤 (9) 의 스트로크 길이의 감소로 제 2 피스톤 헤드들 (9B) 의 상사점은 제 2 밸브 형성 판 (41) 으로부터 더 멀어진다. 반면, 피스톤들 (9) 의 스트로크가 최대이고 제 1 밸브 형성 판 (39) 에 가까운 위치가 유지될 때 제 1 피스톤 헤드들 (9A) 의 상사점은 아주 조금 시프팅된다. 환언하면, 본 실시형태의 압축기에서, 사판 (5) 의 경사 각도가 감소함에 따라, 제 2 피스톤 헤드 (9B) 의 상사점 시프팅은 제 1 피스톤 헤드 (9A) 의 상사점 시프팅보다 더 커진다.
도 1 에 나타난 것처럼, 액추에이터 (13) 는 사판 챔버 (33) 에 배치된다. 액추에이터 (13) 는 사판 (5) 뒤에 위치하고 제 2 리세스 가공부 (23C) 로 이동가능하다. 액추에이터 (13) 는 가동 보디 (13A) 및 고정 보디 (13B) 를 포함하고 압력 제어 챔버 (13C) 는 가동 보디 (13A) 와 고정 보디 (13B) 사이에 형성된다.
가동 보디 (13A) 는 보디 (130) 및 주연 벽 (131) 을 포함한다. 보디 (130) 는 가동 보디 (13A) 의 후방부를 형성하고 구동 샤프트 (3) 로부터 반경 방향으로 연장된다. 주연 벽 (131) 은 보디 (130) 의 외주 가장자리에 연결되고 구동 샤프트 (3) 의 축선 방향으로 연장된다. 또한, 주연 벽 (131) 은 그것의 선단부에 연결부 (132) 를 갖는다. 보디 (130), 주연 벽 (131) 및 연결부 (132) 는 폐쇄단 실린더 형상의 가동 보디 (13A) 를 형성하도록 협동작용한다.
고정 보디 (13B) 는 가동 보디 (13A) 의 내경과 실질적으로 동일한 직경을 가지는 원형 판으로 형성된다. 제 2 리턴 스프링 (44B) 은 고정 보디 (13B) 와 링 판 (45) 사이에 제공된다. 구체적으로, 리턴 스프링 (44B) 은 그것의 후단부에서 고정 보디 (13B) 에 고정되고 그것의 선단부에서 링 판 (45) 의 타단부 또는 러그 암 (49) 이 연결되는 링 판의 단부와 대향한 링 판 (45) 의 단부에 고정된다.
구동 샤프트 보디 (30) 는 가동 보디 (13A) 의 중심홀 및 고정 보디 (13B) 의 중심홀을 통하여 연장되어서, 제 2 리세스 가공부 (23C) 에서 가동 보디 (13A) 는 사판 (5) 에 대해 링크 기구 (7) 와 대향하여 위치한다. 고정 보디 (13B) 는 사판 (5) 의 후방을 향한 위치에서 가동 보디 (13A) 내에 배치되고 고정 보디 (13B) 의 주연은 가동 보디 (13A) 의 주연 벽 (131) 으로 덮여있다. 이러한 구성의 액추에이터 (13) 로, 압력 제어 챔버 (13C) 는 가동 보디 (13A) 와 고정 보디 (13B) 사이에 형성된다. 구체적으로, 압력 제어 챔버 (13C) 는 보디 (130) 및 가동 보디 (13A) 의 주연 벽 (131) 과 고정 보디 (13B) 에 의해 한정되어서, 사판 챔버 (33) 로부터 분리된다.
가동 보디 (13A) 가 구동 샤프트 (3) 와 회전가능하고 또한 구동 샤프트 (3) 의 축선 방향 (O) 으로 사판 챔버 (33) 에서 슬라이딩가능하도록 가동 보디 (13A) 는 구동 샤프트 보디 (30) 에 장착된다. 반면, 구동 샤프트 보디 (30) 가 고정 보디 (13B) 에 삽입된 상태에서 고정 보디 (13B) 는 구동 샤프트 보디 (30) 에 고정 장착되어서, 고정 보디 (13B) 는 구동 샤프트 (3) 와 회전가능하지만, 축선 방향 (O) 으로 움직일 수 없다. 따라서, 가동 보디 (13A) 는 구동 샤프트 (3) 의 축선 방향 (O) 으로 고정 보디 (13B) 에 대해 이동가능하다.
가동 보디 (13A) 의 연결부 (132) 는 제 3 핀 (47C) 을 통하여 링 판 (45) 의 타단부에 연결되어서, 링 판 (45) 의 타단부가 지지되고, 즉, 사판 (5) 은 제 3 핀 (47C) 의 피봇 축선 (M3) 을 중심으로 스윙가능하도록 가동 보디 (13A) 에 의해 지지된다. 피봇 축선 (M3) 은 제 1 피봇 축선 (M1) 및 제 2 피봇 축선 (M2) 에 평행하게 연장된다. 가동 보디 (13A) 는 따라서 사판 (5) 에 연결된다. 사판 (5) 이 최대 경사 각도 위치에 배치될 때 가동 보디 (13A) 는 제 2 지지 부재 (43B) 의 플랜지 (431) 와 접촉한다.
또한, 구동 샤프트 보디 (30) 는, 축선 방향 (O) 으로 연장되고 구동 샤프트 보디 (30) 의 후단부면에서 개방되는 축선 방향 통로 (3B), 및 축선 방향 통로 (3B) 의 선단부로부터 연장되고 구동 샤프트 보디 (30) 의 주연면에서 개방되는 반경 방향 통로 (3C) 를 내부에 갖는다.
구동 샤프트 보디 (30) 의 후단부가 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출해 있기 때문에, 축선 방향 통로 (3B) 의 후단부가 또한 위치하고 압력 조절 챔버 (31) 로 개방된다. 반경 방향 통로 (3C) 는 제어 챔버 (13C) 로 개방된다. 이 구성으로, 압력 제어 챔버 (13C) 는 반경 방향 통로 (3C) 및 축선 방향 통로 (3B) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 와 연통한다.
구동 샤프트 보디 (30) 는 그것의 선단부에 나사산부 (3D) 를 갖는다. 구동 샤프트 (3) 는 나사산부 (3D) 에서 풀리 또는 전자기 클러치 (미도시) 에 연결된다.
도 2 에 나타난 것처럼, 제어 기구 (15) 는 저압 통로 (15A), 고압 통로 (15B), 제어 밸브 (15C), 오리피스 (15D) 및 전술한 축선 방향 통로 (3B) 와 반경 방향 통로 (3C) 를 포함한다. 축선 방향 통로 (3B) 와 반경 방향 통로 (3C) 는 본 발명의 압력 변경 통로들에 대응한다. 저압 통로 (15A), 고압 통로 (15B), 축선 방향 통로 (3B) 및 반경 방향 통로 (3C) 는 본 발명의 제어 통로들에 대응한다.
저압 통로 (15A) 는 압력 조절 챔버 (31) 및 제 2 흡입 챔버 (27B) 에 연결된다. 압력 제어 챔버 (13C), 압력 조절 챔버 (31) 및 제 2 흡입 챔버 (27B) 는 저압 통로 (15A), 축선 방향 통로 (3B) 및 반경 방향 통로 (3C) 를 통하여 서로 연통한다. 고압 통로 (15B) 는 압력 조절 챔버 (31) 및 제 2 토출 챔버 (29B) 에 연결된다. 압력 제어 챔버 (13C), 압력 조절 챔버 (31) 및 제 2 토출 챔버 (29B) 는 고압 통로 (15B), 축선 방향 통로 (3B) 및 반경 방향 통로 (3C) 를 통하여 서로 연통한다. 오리피스 (15D) 는 고압 통로 (15B) 에서 유동하는 냉매 가스의 유량을 제한하기 위해 고압 통로 (15B) 에 형성된다.
제어 밸브 (15C) 는 저압 통로 (15A) 에 형성되고 제 2 흡입 챔버 (27B) 내 압력을 기반으로 저압 통로 (15A) 의 개도를 조절한다.
전술한 증발기는 튜브를 통하여 압축기의 유입 포트 (330) 에 연결되고 응축기는 튜브를 통하여 유출 포트 (230) 에 연결된다. 응축기는 튜브 및 팽창 밸브를 통하여 증발기에 연결된다. 압축기, 증발기, 팽창 밸브, 응축기 등은 차량 공기 조화 시스템의 냉매 회로를 형성하도록 협동작용한다. 증발기, 팽창 밸브, 응축기 및 튜브들은 도면에서 도시 생략되었음에 주목해야 한다.
전술한 압축기의 작동 중, 구동 샤프트 (3) 의 회전은 사판 (5) 을 회전시켜서, 피스톤 (9) 이 제 1 실린더 보어 (21A) 와 제 2 실린더 보어 (23A) 에서 왕복운동하도록 하여, 냉매 가스의 압축이 제 1 압축 챔버 (21D) 와 제 2 압축 챔버 (23D) 에서 수행된다. 압축기의 용량은 피스톤 (9) 의 스트로크 길이에 따라 변한다. 압축기에서, 냉매 가스가 제 1 실린더 보어 (21A) 및 제 2 실린더 보어 (23A) 로 유입되는 흡입 상, 냉매 가스 압축이 제 1 실린더 보어 (21A) 와 제 2 실린더 보어 (23A) 에서 수행되는 압축 상, 및 압축된 냉매 가스가 제 1 실린더 보어 (21A) 및 제 2 실린더 보어 (23A) 로부터 토출되는 토출 상이 반복된다.
흡입 상에서, 유입 포트 (330) 를 통하여 증발기로부터 사판 챔버 (33) 로 흡입되는 냉매 가스는 제 1 연결 통로 (37A) 를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27A) 로 유동한다. 제 1 흡입 챔버 (27A) 내 냉매 가스는 그 후 제 1 실린더 보어 (21A) 와 제 1 흡입 챔버 (27A) 사이에서 형성되는 압력 차이로 인해 제 1 흡입홀 (390A) 을 통하여 제 1 실린더 보어 (21A) 로 흡입되고 제 1 흡입 리드 밸브 (391A) 를 개방한다. 다른 한편, 사판 챔버 (33) 내 냉매 가스는 또한 제 2 연결 통로 (37B) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27B) 로 유동된 후 제 2 실린더 보어 (23A) 와 제 2 흡입 챔버 (27B) 사이에서 형성되는 압력 차이로 인해 제 2 흡입홀 (410A) 을 통하여 제 2 실린더 보어 (23A) 로 흡입되고 제 2 흡입 리드 밸브 (411A) 를 개방한다.
토출 상에서, 제 1 압축 챔버 (21D) 에서 압축된 냉매 가스는 제 1 토출 챔버 (29A) 로 토출되고 제 1 연통 통로 (18) 를 통하여 조합형 토출 챔버 (231) 를 향해 유동된다. 유사하게, 제 2 압축 챔버 (23D) 에서 압축된 냉매 가스는 제 2 토출 챔버 (29B) 로 토출되고 제 2 연통 통로 (20) 를 통하여 조합형 토출 챔버 (231) 를 향해 유동된다. 조합형 토출 챔버 (231) 에서 냉매 가스는 유출 포트 (230) 를 통하여 응축기를 향해 토출된다.
흡입 상인 동안, 피스톤들 (9) 의 압축력은 사판 (5) 의 경사 각도를 감소시키도록 사판 (5), 링 판 (45), 러그 암 (49), 및 제 1 핀 (47A) 에 작용한다. 사판 (5) 의 경사 각도 변경은 피스톤들 (9) 의 스트로크 길이를 증가시키거나 감소시켜서 토출 용량을 변경시킨다.
구체적으로, 저압 통로 (15A) 의 개도가 도 2 에 나타낸 제어 밸브 (15C) 에 의해 증가될 때, 압력 조절 챔버 (31) 와 따라서 압력 제어 챔버 (13C) 내 압력들은 실질적으로 제 2 흡입 챔버 (27B) 내 압력과 동일해진다. 결과적으로, 액추에이터 (13) 의 가동 보디 (13A) 는, 사판 (5) 에 작용하는 피스톤들 (9) 의 압축력으로 인해, 도 4 에 나타난 것처럼, 사판 챔버 (33) 에서 전방으로 따라서 러그 암 (49) 을 향하여 이동한다.
러그 암 (49) 이 연결된 링 판의 단부에 대향한 링 판 (45) 의 단부, 즉, 사판 (5) 의 타단부는 제 2 리턴 스프링 (44B) 의 가압력을 극복하면서 피봇 축선 (M3) 을 중심으로 시계 방향으로 스윙한다. 또한, 러그 암 (49) 의 후단부는 제 1 피봇 축선 (M1) 을 중심으로 시계 방향으로 스윙하고, 러그 암 (49) 의 선단부는 제 2 피봇 축선 (M2) 을 중심으로 반시계 방향으로 스윙한다. 그러므로, 러그 암 (49) 은 제 1 지지 부재 (43A) 의 플랜지 (430) 를 향해 이동하고 사판 (5) 은 작용점으로서 피봇 축선 (M3) 을 가지고 받침점으로서 제 1 피봇 축선 (M1) 을 가지고 제 1 피봇 축선 (M1) 을 중심으로 스윙한다. 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 수직으로 연장되는 평면에 대한 사판 (5) 의 경사 각도는 감소하고 피스톤들 (9) 의 스트로크 길이는 감소한다. 그러므로, 구동 샤프트 (3) 의 일 회전당 압축기의 용량은 감소된다. 도 4 에 나타낸 사판 (5) 의 경사 각도는 최소 경사 각도에 대응함에 주목해야 한다.
이 경우에, 사판 (5) 이 사판 (5) 의 경사 각도를 감소시키는 방향으로 쉽게 시프팅하는 경향이 있도록 웨이트부 (49A) 에 작용하는 원심력은 사판 (5) 에 부여된다. 가동 보디 (13A) 는, 가동 보디 (13A) 의 선단부가 웨이트부 (49A) 의 반경 방향으로 내측에 위치하게 되는 위치까지 사판 챔버 (33) 에서 전방으로 이동한다. 압축기에서, 사판 (5) 의 경사 각도가 최소로 감소될 때, 가동 보디 (13A) 의 선단부의 대략 전방 절반이 웨이트부 (49A) 로 덮여있다.
사판 (5) 의 경사 각도가 감소됨에 따라, 링 판 (45) 은 제 1 리턴 스프링 (44A) 의 후단부와 접촉하게 된다. 그러면, 제 1 리턴 스프링 (44A) 은 탄성 변형되고 제 1 리턴 스프링 (44A) 의 후단부는 제 1 지지 부재 (43A) 에 접근한다.
사판 (5) 의 경사 각도 및 따라서 피스톤들 (9) 의 스트로크 길이의 감소로, 제 2 피스톤 헤드들 (9B) 의 상사점은 제 2 밸브 형성 판 (41) 으로부터 떨어지게 시프팅된다. 따라서, 사판 (5) 의 경사 각도가 대략 제로 (zero) 일 때, 소용량에 대한 압축은 제 1 압축 챔버 (21D) 에서 수행되고, 제 2 압축 챔버 (23D) 에서는 압축이 수행되지 않는다.
도 2 에 나타낸 제어 밸브 (15C) 가 저압 통로 (15A) 의 개도를 감소시킴에 따라, 압력 제어 챔버 (13C) 내 압력은 제 2 토출 챔버 (29B) 에서 압력과 실질적으로 동일해진다. 그러므로, 가동 보디 (13A) 는 사판 (5) 에 작용하는 피스톤들의 압축력에 반하여 사판 챔버 (33) 에서 후방으로 이동하여서, 가동 보디 (13A) 는 러그 암 (49) 으로부터 떨어지게 이동된다.
결과적으로, 사판 (5) 의 하단부는 연결부 (132) 를 통하여 사판 챔버 (33) 에서 후방으로 가동 보디 (13A) 에 의해 피봇 축선 (M3) 에서 당겨져서, 사판 (5) 의 타단부는 피봇 축선 (M3) 을 중심으로 반시계 방향으로 스윙한다. 또한, 러그 암 (49) 의 후단부는 제 1 피봇 축선 (M1) 을 중심으로 반시계 방향으로 스윙하고, 러그 암 (49) 의 선단부는 제 2 피봇 축선 (M2) 을 중심으로 시계 방향으로 스윙한다. 그러므로, 러그 암 (49) 은 제 1 지지 부재 (43A) 의 플랜지 (430) 로부터 떨어지게 이동하고 사판 (5) 의 경사 각도를 감소시키는 방향과 반대 방향으로 작용점으로서 피봇 축선 (M3) 을 가지고 받침점으로서 피봇 축선 (M1) 을 가지고 제 1 피봇 축선 (M1) 을 중심으로 사판 (5) 이 스윙한다. 따라서, 사판 (5) 의 경사 각도는 증가하고 피스톤들 (9) 의 스트로크 길이는 길어져서, 그 결과 구동 샤프트 (3) 의 일 회전당 압축기의 용량이 증가된다. 도 1 에 나타낸 사판 (5) 의 경사 각도는 최대 경사 각도에 대응함에 주목해야 한다.
전술한 대로, 제 2 토출 챔버 (29B) 내 냉매 가스는 제어 기구 (15) 의 고압 통로 (15B) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 로 유입된다. 제 2 압축 챔버 (23D) 에서 막 압축된 제 2 토출 챔버 (29B) 내 냉매 가스는 고온 및 고압을 갖는다.
도 3 에 나타난 것처럼, 압력 조절 챔버 (31) 는 제 2 토출 챔버 (29B) 의 반경 방향으로 안쪽 위치에서 후방 하우징 (19) 에 배치되고 제 2 토출 챔버 (29B) 에 의해 둘러싸여 있다. 이런 구조의 압축기에서, 압력 조절 챔버 (31) 내 냉매는 제 2 토출 챔버 (29B) 및 제 2 토출 챔버 (29B) 부근의 후방 하우징 (19) 부분 내 고온 냉매 가스에 의해 가열되어서, 압력 조절 챔버 (31) 내 냉매 가스가 또한 가열될 것이다. 제 2 흡입 챔버 (27B) 가 후방 하우징 (19) 에서 제 2 토출 챔버 (29B) 의 반경 방향으로 바깥쪽에 배치된 압축기에서, 압력 조절 챔버 (31) 내 냉매 가스는 제 2 흡입 챔버 (27B) 에 의해 덜 냉각되는 경향이 있는데, 왜냐하면 압력 조절 챔버 (31) 내 냉매 가스는 제 2 흡입 챔버 (27B) 내 저온 냉매 가스의 영향에 덜 민감하기 때문이다.
또한, 구동 샤프트 (3) 가 회전되고 있을 때 압축기의 작동 중, 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23), 제 1 슬라이딩 베어링 (22A) 과 제 2 슬라이딩 베어링 (22B), 및 제 1 지지 부재 (43A) 와 제 2 지지 부재 (43B) 는 마찰에 의해 가열된다. 구동 샤프트 보디 (30) 는 제 2 지지 부재 (43B) 등으로부터 전달된 열에 의해 또한 가열된다. 제 1 스러스트 베어링 (35A) 및 제 2 스러스트 베어링 (35B) 은 구동 샤프트 (3) 의 회전 중 유발되는 마찰에 의해 또한 가열된다. 제 2 스러스트 베어링 (35B) 이 제 2 실린더 블록 (23) 의 제 2 리세스 가공부 (23C) 와 제 2 지지 부재 (43B) 의 플랜지 (431) 사이에 제공된 압축기에서, 제 2 스러스트 베어링 (35B) 에서 발생된 열은 제 2 실린더 블록 (23) 및 제 2 지지 부재 (43B) 로 전달된다.
압축기에서, 압력 조절 챔버 (31) 내 냉매 가스는, 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출한 부재들, 예로, 압력 조절 챔버 (31) 로 돌출한, 제 2 실린더 블록 (23) 의 돌출부 (23F), 제 2 슬라이딩 베어링 (22B), 제 2 지지 부재 (43B) 의 후단부 및 구동 샤프트 보디 (30) 의 후단부에 의해 직접 가열될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 압축기에서, 제 2 토출 챔버 (29B) 로부터 압력 조절 챔버 (31) 로 유입되는 냉매 가스의 온도는 떨어뜨리기 어렵다. 따라서, 구동 샤프트 보디 (30) 가 전술한 대로 가열되고 축선 방향 통로 (3B) 의 후단부가 압력 조절 챔버 (31) 에 위치한 압축기에서, 압력 조절 챔버 (31) 로부터 압력 제어 챔버 (13C) 로 유동되는 냉매 가스는 축선 방향 통로 (3B) 와 반경 방향 통로 (3C) 에서 냉각시키기 어렵다. 액화된 냉매가 냉각으로 인해 압력 조절 챔버 (31) 에 존재한다면, 압력 제어 챔버 (13C) 내 압력 변경이 억제된다. 본 실시형태에 따른 압축기에서, 압력 조절 챔버 (31) 내 냉매는 거의 액화되지 않고, 그 결과 압력 조절 챔버 (31) 를 통하여 압력 제어 챔버 (13C) 로 유동되는 냉매 가스의 압력은 빠르게 바뀌고 가동 보디 (13A) 는 압력 제어 챔버 (13C) 내 압력 변경에 응하여 원활하게 이동되어, 따라서, 사판의 경사 각도는 압축기의 작동 조건의 변경에 따라 빠르게 변한다.
따라서, 본 실시형태에 따른 압축기는 양호한 제어성을 보여준다.
또한, 압축기에서, 구동 샤프트 보디와 캡을 포함하는 구동 샤프트는 단순한 형태의 구동 샤프트 메인 보디를 유지하여 단순화된 압축기의 제조 프로세스를 제공하면서, 캡으로 냉매를 가열한다.
본 발명은 도면에 나타낸 실시형태에 따라 설명되었다. 하지만, 본 발명은 위의 실시형태에 제한되지 않고, 그것은 본 발명의 요지에서 벗어나지 않으면서 적절히 변경될 수도 있다.
예를 들어, 후방 하우징 (19) 의 경우에서처럼, 제 1 토출 챔버 (29A) 는 전방 하우징 (17) 의 반경 방향 안쪽에 형성될 수도 있고 제 1 흡입 챔버 (27A) 는 제 1 토출 챔버 (29A) 의 반경 방향 바깥쪽에 형성될 수도 있다.
제어 밸브 (15C) 는 고압 통로 (15B) 에 형성되고 오리피스 (15D) 는 저압 통로 (15A) 에 형성되도록 제어 기구 (15) 가 구성될 수도 있다. 이 경우에, 고압 통로 (15B) 의 개도는 제어 밸브 (15C) 에 의해 조절된다. 이런 구성의 압축기에서, 압력 제어 챔버 (13C) 내 압력은 제 2 토출 챔버 (29B) 내 고압에 의해 빠르게 상승되어서, 압축기의 용량 증가가 빠르게 달성될 수도 있다.
액추에이터 (13) 가 사판 (5) 의 정면 (5A) 측에 배치되고 러그 암 (49) 이 사판 (5) 의 후면 (5B) 측에 배치되도록 압축기가 구성될 수도 있다.
또한, 압축 챔버가 제 1 실린더 블록 (21) 또는 제 2 실린더 블록 (23) 중 어느 하나에 형성되도록 압축기가 구성될 수도 있다.
본 발명은 공기 조화 장치 등에 적용가능하다.

Claims (6)

  1. 용량 가변형 사판식 압축기로서,
    흡입 챔버, 토출 챔버, 사판 챔버, 및 복수의 실린더 보어들을 내부에 가지는 하우징;
    상기 하우징에 회전가능하게 지지되는 구동 샤프트;
    상기 구동 샤프트의 회전으로 상기 사판 챔버에서 회전가능한 사판;
    상기 구동 샤프트와 상기 사판 사이에 배치되고 상기 구동 샤프트의 축선에 수직인 방향에 대해 상기 사판의 경사 각도의 변경을 허용하는 링크 기구;
    각각의 상기 실린더 보어들에 왕복운동가능하게 수용된 복수의 피스톤들;
    상기 사판의 상기 경사 각도에 따른 스트로크 길이를 갖는 상기 사판과 함께 각각의 상기 실린더 보어들에서 상기 구동 샤프트의 회전을 상기 피스톤들의 왕복 운동으로 변환하는 변환 기구;
    상기 사판의 상기 경사 각도를 바꾸기 위한 액추에이터; 및
    상기 액추에이터를 제어하는 제어 기구를 포함하고,
    상기 하우징은 내부에 압력 조절 챔버를 가지고, 상기 압력 조절 챔버는 상기 흡입 챔버의 반경 방향 안쪽에 배치된 상기 토출 챔버의 반경 방향 안쪽에 배치되고,
    상기 액추에이터는 고정 보디, 가동 보디, 및 압력 제어 챔버를 포함하고, 상기 고정 보디는 상기 사판 챔버에서 상기 구동 샤프트에 고정되고, 상기 가동 보디는 상기 사판에 연결되고 회전 축선의 방향으로 상기 고정 보디에 대해 이동가능하고, 상기 압력 제어 챔버는 상기 고정 보디와 상기 가동 보디에 의해 한정되고 상기 압력 제어 챔버 내 압력은 상기 가동 보디가 움직이도록 상기 토출 챔버 내 압력을 상기 압력 제어 챔버로 도입함으로써 바뀌고,
    상기 제어 기구는 제어 통로 및 제어 밸브를 가지고, 상기 제어 통로는 상기 압력 조절 챔버를 통하여 상기 토출 챔버와 상기 압력 제어 챔버간 연통을 제공하고, 상기 가동 보디가 움직이도록 상기 압력 조절 챔버 내 압력을 변경시키기 위해서 상기 제어 밸브는 상기 제어 통로의 개도를 조절하고,
    상기 제어 통로의 적어도 일부는 상기 구동 샤프트에 형성되고, 상기 제어 통로가 상기 압력 조절 챔버와 상기 압력 제어 챔버를 연결하도록 상기 구동 샤프트는 상기 압력 조절 챔버로 돌출해 있는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 내부에 실린더 블록 및 후방 하우징을 가지고, 상기 실린더 블록은 상기 실린더 보어들을 가지고, 상기 구동 샤프트를 회전가능하게 지지하고, 상기 후방 하우징은 밸브 유닛을 통하여 상기 실린더 블록에 연결되고 적어도 상기 토출 챔버를 가지고,
    상기 실린더 블록은 상기 압력 조절 챔버로 돌출해 있는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트는 구동 샤프트 보디, 및 상기 구동 샤프트 보디에 끼움장착되고 상기 구동 샤프트 보디와 상기 실린더 블록 사이에 배치되는 캡을 포함하고, 상기 구동 샤프트 보디와 상기 캡은 상기 압력 조절 챔버로 돌출한, 용량 가변형 사판식 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    레이디얼 베어링은 상기 실린더 블록과 상기 캡 사이에 제공되고 상기 압력 조절 챔버로 돌출한, 용량 가변형 사판식 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    스러스트 베어링이 상기 실린더 블록과 상기 캡 사이에 제공되는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 챔버 및 상기 사판 챔버는 저압 챔버를 형성하고,
    상기 제어 통로는, 상기 토출 챔버와 상기 압력 조절 챔버간 연통을 제공하는 고압 통로, 상기 제어 밸브를 가지고 상기 저압 챔버와 상기 압력 조절 챔버간 연통을 제공하는 저압 통로, 및 상기 구동 샤프트에 형성되고 상기 압력 조절 챔버와 상기 압력 제어 챔버간 연통을 제공하는 압력 변경 통로를 포함하고, 그리고
    상기 압력 변경 통로의 일부는 상기 구동 샤프트와 함께 상기 압력 조절 챔버로 돌출한, 용량 가변형 사판식 압축기.
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