KR101707423B1

KR101707423B1 - 가변 용량형 사판식 압축기

Info

Publication number: KR101707423B1
Application number: KR1020150019436A
Authority: KR
Inventors: 타카히로 스즈키; 신야 야마모토; 히데하루 야마시타; 카즈나리 혼다; 케이 니시이
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2017-02-16
Also published as: DE102015101857A1; JP6264105B2; US20150252798A1; US9726163B2; JP2015169175A; KR20150105907A

Abstract

가변 용량형 사판식 압축기는 회전축, 사판, 및 액츄에이터를 포함한다. 액츄에이터는 분할체, 가동체, 및 사판의 회전축의 반경방향 외측에 위치되는 연결 부재를 포함한다. 가동체는 사판의 경사각을 변경하기 위한 안내면과, 회전축이나 분할체 상에서 슬라이딩되는 슬라이딩부를 가진다. 회전축의 회전 축선이 연장되는 방향에 수직이고 제1 방향에 수직인 방향에서 보았을 때, 안내면은, 안내면의 법선과 회전축의 회전 축선이, 경사각의 전체 변경 범위에서 슬라이딩부에 의해 둘러싸이는 영역에서 교차하도록 구성되는 만곡 형상(curved shape)을 가진다.

Description

가변 용량형 사판식 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

이러한 가변 용량형 사판식 압축기는 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 압축기는, 사판의 경사각을 변경하기 위하여 회전축의 축선(axis)을 따라 이동하는 가동체를 포함한다. 제어 압력 챔버는 하우징에 형성된다. 제어 가스가 제어 압력 챔버로 유입됨에 따라, 제어 압력 챔버 내의 압력이 변경된다. 이것은 가동체를 회전축의 축선을 따라 이동시킨다. 가동체가 회전축의 축선을 따라 이동함에 따라, 가동체는 사판의 중심부에 사판의 경사각을 변경하는 힘을 적용한다. 따라서, 사판의 경사각이 변경된다.

상술한 특허문헌 1의 압축기에서와 같이, 가동체가 사판의 중심부에 사판의 경사각을 변경하는 힘을 적용하는 구성에서는, 사판의 경사각을 변경하기 위하여 큰 힘이 요구된다. 이와 관련하여, 예를 들면, 가동체가 사판의 주연부(peripheral portion)에 사판의 경사각을 변경하는 힘을 적용하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 가동체가 사판의 중심부에 사판의 경사각을 변경하기 위한 힘을 적용하는 경우에 비해서, 적은 힘으로 경사각을 변경시킬 수 있다. 이것은, 사판의 경사각을 변경하기 위하여 제어 압력 챔버에 유입될 필요가 있는 제어 가스의 유속(flow rate)을 감소시킨다.

그러나, 가동체가 사판의 주연부에 사판의 경사각을 변경시키는 힘을 적용하는 구성에서는, 사판의 경사각 변경으로 인해 가동체는 그 이동 방향에 대하여 가동체를 기울이도록 작용하는 모멘트(moment)를 받게 된다. 가동체가 그 이동 방향에 대하여 기울면, 가동체와 회전축이 회전축의 대향 측면 상의 2개의 접촉점에서 서로 접촉되어, 가동체의 기울임 동작을 지지해주는 힘이 가동체와 회전축 사이에 발생된다. 이 힘에 의해 생성되는 마찰력은 가동체와 회전축 사이에 비틀림(twist)을 발생시킨다. 비틀림은 슬라이딩 저항을 증가시키고, 회전축의 축선을 따라 가동체의 원활한 이동을 방해한다. 이것은 사판의 경사각의 원활한 변경을 방해한다.

일본 공개특허공보 소52-131204호

따라서, 본 발명의 목적은, 사판의 경사각을 원활하게 변경할 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징, 회전축, 사판, 링크 기구(link mechanism), 피스톤, 변환 기구, 액츄에이터, 및 제어 기구를 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기가 제공된다. 하우징은 흡입 챔버, 토출 챔버, 흡입 챔버와 연통(communicate)하는 사판 챔버, 및 실린더 보어를 가진다. 회전축은 하우징에 의해 회전 가능하게(rotationally) 지지되며, 회전 축선을 가진다. 사판은 회전축의 회전에 의해 사판 챔버 내에서 회전한다. 링크 기구는 회전축과 사판 사이에 배치되며, 회전축의 회전 축선에 수직인 제1 방향에 대하여 사판의 경사각을 변경시킨다. 피스톤은 실린더 보어 내에서 왕복 운동 가능하게 수용된다. 변환 기구는 사판의 회전을 통해 사판의 경사각에 대응하는 행정(stroke)으로 피스톤을 실린더 보어 내에서 왕복 운동시킨다. 액츄에이터는 사판 챔버 내에 위치되며, 경사각을 변경시킬 수 있다. 제어 기구는 액츄에이터를 제어한다. 액츄에이터는, 회전축에 마련되는 분할체(partition body), 사판 챔버 내에 위치되며 회전축의 회전 축선을 따라 이동 가능한 가동체, 분할체와 가동체에 의해 구획(define)되고 토출 챔버로부터 유입되는 냉매에 의해 가동체를 이동시키는 제어 압력 챔버, 및 가동체와 사판 사이에, 사판의 회전축의 반경방향 외측에 위치되는 연결 부재를 포함한다. 가동체는, 가동체가 회전축의 회전 축선을 따라 이동함에 따라, 연결 부재를 안내하고, 사판의 경사각을 변경시키는 안내면(guide surface), 및 가동체가 회전축의 회전 축선을 따라 이동함에 따라 회전축이나 분할체 상에서 슬라이딩(sliding)되는 슬라이딩부를 포함한다. 회전축의 회전 축선이 연장되는 방향에 수직이고 제1 방향에 수직인 방향에서 보았을 때, 안내면은, 안내면의 법선(法線)과 회전축의 회전 축선이, 경사각의 전체 변경 범위에서 슬라이딩부에 의해 둘러싸이는 영역에서 교차하도록 구성되는 만곡 형상(curved shape)을 가진다.

본 발명의 다른 실시 형태들과 이점들은, 첨부된 도면들과 함께, 본 발명의 원리를 실시예에 의하여 예시적으로 나타내는 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 목적 및 이점들과 함께, 본 발명은, 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시예들의 다음 설명들을 참조함으로써 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 제어 압력 챔버, 압력 조절 챔버, 흡입 챔버, 및 토출 챔버 사이의 관계를 나타내는 다이어그램이다.
도 3은 연결 핀 및 그 주변을 나타내는 측단면도이다.
도 4는 사판의 경사각이 최소일 때 상기 가변 용량형 사판식 압축기를 나타내는 측단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 연결 핀 및 그 주변을 나타내는 측단면도이다.
도 6은 도 5의 실시예에 따른 연결 핀과 그 주변을 나타내는 측단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 연결 핀과 그 주변을 나타내는 측단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기를 설명한다. 가변 용량형 사판식 압축기는 차량용 공조 장치에 사용된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 가변 용량형 사판식 압축기(10)는, 전방 측(제1 측)에 위치되는 제1 실린더 블록(12)과 후방 측(제2 측)에 위치되는 제2 실린더 블록(13)에 의해 형성되는 하우징(11)을 포함한다. 제1 및 제2 실린더 블록(12, 13)은 서로 결합된다. 하우징(11)은, 제1 실린더 블록(12)과 결합되는 전방 하우징 부재(14)와, 제2 실린더 블록(13)과 결합되는 후방 하우징 부재(15)를 더 포함한다.

제1 밸브 플레이트(16)는 전방 하우징 부재(14)와 제1 실린더 블록(12) 사이에 배치된다. 또한, 제2 밸브 플레이트(17)는 후방 하우징 부재(15)와 제2 실린더 블록(13) 사이에 배치된다.

전방 하우징 부재(14)와 제1 밸브 플레이트(16) 사이에는 흡입 챔버(14a)와 토출 챔버(14b)가 구획된다. 토출 챔버(14b)는 흡입 챔버(14a)의 반경 방향 외측에 위치된다. 마찬가지로, 후방 하우징 부재(15)와 제2 밸브 플레이트(17) 사이에는 흡입 챔버(15a)와 토출 챔버(15b)가 구획된다. 또한, 후방 하우징 부재(15)에 압력 조절 챔버(15c)가 형성된다. 압력 조절 챔버(15c)는 후방 하우징 부재(15)의 중심에 위치되고, 흡입 챔버(15a)는 압력 조절 챔버(15c)의 반경 방향 외측에 위치된다. 토출 챔버(15b)는 흡입 챔버(15a)의 반경 방향 외측에 위치된다. 토출 챔버(14b, 15b)는 토출 통로(미도시)를 통해 서로 연결된다. 토출 통로는 차례로 외부 냉매 회로(미도시)에 연결된다. 토출 챔버(14b, 15b)는 토출 압력 영역이다.

제1 밸브 플레이트(16)는, 흡입 챔버(14a)에 연결된 흡입 포트(16a)와, 토출 챔버(14b)에 연결된 토출 포트(16b)를 가진다. 제2 밸브 플레이트(17)는, 흡입 챔버(15a)에 연결된 흡입 포트(17a)와, 토출 챔버(15b)에 연결된 토출 포트(17b)를 가진다. 흡입 밸브 기구(미도시)는 각 흡입 포트(16a, 17a) 내에 배치된다. 토출 밸브 기구(미도시)는 각 토출 포트(16b, 17b) 내에 배치된다.

회전축(21)은 하우징(11) 내에서 회전 가능하게 지지된다. 전방 측(제1 측)에 회전축(21)의 일부는, 제1 실린더 블록(12)을 통해 연장되도록 형성되는 축 구멍(12h)을 통해 연장된다. 구체적으로, 회전축(21)의 전방부는, 회전축(21)의 회전 축선(L)을 따르는 방향(회전축(21)의 축선 방향)으로 제1 측에 위치되는 회전축(21)의 일부를 말한다. 회전축(21)의 전단(front end)은 전방 하우징 부재(14) 내에 위치된다. 후방 측(제2 측)에 회전축(21)의 일부는, 제2 실린더 블록(13) 내에 형성되는 축 구멍(13h)을 통해 연장된다. 구체적으로, 회전축(21)의 후방부는, 회전축(21)의 회전 축선(L)이 연장되는 방향으로 제2 측에 위치되는 회전축(21)의 일부를 말한다. 회전축(21)의 후단(rear end)은 압력 조절 챔버(15c) 내에 위치된다.

회전축(21)의 전방부는, 축 구멍(12h)에서 제1 실린더 블록(12)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 회전축(21)의 후방부는, 축 구멍(13h)에서 제2 실린더 블록(13)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 립 시일형(lip seal type)의 실링 장치(sealing device; 22)는, 전방 하우징 부재(14)와 회전축(21) 사이에 위치된다. 회전축(21)의 전단은, 동력 전달 기구(미도시)를 통해 본 실시예에서 차량 엔진인 외부 구동원에 연결되고, 외부 구동원에 의하여 구동된다. 본 실시예에서, 동력 전달 기구(PT)는, 일정하게 동력을 전달하는 클러치리스 기구(clutchless mechanism)이다. 동력 전달 기구는, 예를 들면, 벨트(belt)와 풀리(pulley)의 조합이다.

하우징(11)에서, 제1 실린더 블록(12)과 제2 실린더 블록(13)은 사판 챔버(24)를 구획한다. 사판 챔버(24) 내에는 사판(23)이 수용된다. 사판(23)은 회전되는 회전축(21)으로부터 구동력을 받는다. 사판(23)은 또한 회전축(21)에 대하여 회전축(21)의 축선(L)을 따라 기운다. 사판(23)은, 회전축(21)이 연장될 수 있는 삽입 구멍(23a)을 가진다. 사판(23)은, 회전축(21)이 삽입 구멍(23a)에 삽입됨으로써 회전축(21)에 조립된다.

제1 실린더 블록(12)은, 제1 실린더 블록(12)의 축선을 따라 연장되고 회전축(21) 주위에 배치되는 제1 실린더 보어(12a)(도 1에는 하나의 제1 실린더 보어(12a)만 나타냄)를 가진다. 각각의 제1 실린더 보어(12a)는, 대응하는 흡입 포트(16a)를 통하여 흡입 챔버(14a)와 연결되고, 대응하는 토출 포트(16b)를 통하여 토출 챔버(14b)와 연결된다. 제2 실린더 블록(13)은, 제2 실린더 블록(13)의 축선을 따라 연장되고 회전축(21) 주위에 배치되는 제2 실린더 보어(13a)(도 1에는 하나의 제2 실린더 보어(13a)만 나타냄)를 가진다. 각각의 제2 실린더 보어(13a)는, 대응하는 흡입 포트(17a)를 통하여 흡입 챔버(15a)와 연결되고, 대응하는 토출 포트(17b)를 통하여 토출 챔버(15b)와 연결된다. 제1 실린더 보어(12a)와 제2 실린더 보어(13a)는 전후 쌍(front-rear pairs)이 되도록 배치된다. 각 쌍의 제1 실린더 보어(12a)와 제2 실린더 보어(13a)는, 피스톤(25)이 전후 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 양두(double-headed) 피스톤(25)을 수용한다. 즉, 본 실시예의 가변 용량형 사판식 압축기(10)는 양두 피스톤형 사판식 압축기이다.

각 양두 피스톤(25)은, 2개의 슈(shoes; 26)와 함께 사판(23)의 주연(periphery)과 결합된다. 슈(26)는, 회전축(21)과 회전하는 사판(23)의 회전을 양두 피스톤(25)의 직선 왕복 운동으로 변환한다. 따라서, 슈(26) 쌍(pair)들은, 사판(23)의 회전에 따라 제1 실린더 보어(12a)와 제2 실린더 보어(13a)의 쌍들 내에서 양두 피스톤(25)을 왕복 운동시키는 변환 기구로서 작용한다. 각각의 제1 실린더 보어(12a)에서, 제1 압축 챔버(20a)는 양두 피스톤(25) 및 제1 밸브 플레이트(16)에 의해 구획된다. 각각의 제2 실린더 보어(13a)에서, 제2 압축 챔버(20b)는 양두 피스톤(25) 및 제2 밸브 플레이트(17)에 의해 구획된다.

제1 실린더 블록(12)은, 축 구멍(12h)과 연속되고 축 구멍(12h)보다 더 큰 직경을 갖는 제1 대경공(large diameter hole; 12b)을 가진다. 제1 대경공(12b)은 사판 챔버(24)와 연통한다. 사판 챔버(24)와 흡입 챔버(14a)는, 제1 실린더 블록(12)과 제1 밸브 플레이트(16)를 통해 연장되는 흡입 통로(12c)에 의해 서로 연결된다.

제2 실린더 블록(13)은, 축 구멍(13h)과 연속되고 축 구멍(13h)보다 더 큰 직경을 갖는 제2 대경공(13b)을 가진다. 제2 대경공(13b)은 사판 챔버(24)와 연통한다. 사판 챔버(24)와 흡입 챔버(15a)는, 제2 실린더 블록(13)과 제2 밸브 플레이트(17)를 통해 연장되는 흡입 통로(13c)에 의해 서로 연결된다.

제2 실린더 블록(13)의 주연벽(peripheral wall)에는 흡입구(13s)가 형성된다. 흡입구(13s)는 외부 냉매 회로에 연결된다. 냉매 가스는, 외부 냉매 회로로부터 흡입구(13s)를 통하여 사판 챔버(24)로 흡입되고 나서, 흡입 통로(12c, 13c)를 통하여 흡입 챔버(14a, 15a)로 흡입된다. 따라서, 흡입 챔버(14a, 15a)와 사판 챔버(24)는 흡입 압력 영역에 있다. 흡입 챔버(14a, 15a) 내의 압력과 사판 챔버(24) 내의 압력은 실질적으로 서로 동일하다.

회전축(21)은, 반경 방향으로 연장되는 환형(annular) 플랜지부(flange portion; 21f)를 가진다. 플랜지부(21f)는 제1 대경공(12b) 내에 배치된다. 회전축(21)의 축선 방향에 대하여, 제1 스러스트 베어링(thrust bearing; 27a)은 플랜지부(21f)와 제1 실린더 블록(12) 사이에 배치된다. 원통형 지지부재(39)는 회전축(21)의 후방부에 압입(press fitted)된다. 지지부재(39)는, 반경 방향으로 연장되는 환형 플랜지부(39f)를 가진다. 플랜지부(39f)는 제2 대경공(13b) 내에 배치된다. 회전축(21)의 축선 방향에 대하여, 제2 스러스트 베어링(27b)은 플랜지부(39f)와 제2 실린더 블록(13) 사이에 배치된다.

사판 챔버(24)는, 사판(23)의 경사각을 변경할 수 있는 액츄에이터(30)를 수용한다. 사판(23)의 경사각은, 회전축(21)의 회전 축선(L)에 수직인 제1 방향(도 1에서 봤을 때 수직 방향)에 대하여 변경 가능하다. 액츄에이터(30)는, 플랜지부(21f)와 사판(23) 사이에, 회전축(21) 상에 위치된다. 액츄에이터(30)는, 회전축(21)과 일체로 회전하는 환형 분할체(31)를 포함한다. 액츄에이터(30)는 또한, 폐쇄 단부(closed end)를 갖는 원통형 가동체(32)를 포함한다.

가동체(32)는 환형의 바닥부(bottom portion; 32a)와 원통부(32b)에 의해 형성된다. 관통공(32e)은 바닥부(32a)에 형성되어 회전축(21)을 수용한다. 원통부(32b)는, 바닥부(32a)의 주연으로부터 회전축(21)의 축선을 따라 연장된다. 원통부(32b)의 내주면은 분할체(31)의 외주면을 따라 슬라이딩 가능하다. 이것은 분할체(31)를 통하여 가동체(32)가 회전축(21)과 일체로 회전하게 한다. 원통부(32b)의 내주면과 분할체(31)의 외주면 사이의 간극(clearance)은, 실링 부재(33)에 의해 밀봉된다. 관통공(32e)과 회전축(21) 사이의 간극은, 실링 부재(34)에 의해 밀봉된다. 액츄에이터(30)는, 분할체(31)와 가동체(32)에 의해 구획되는 제어 압력 챔버(35)를 가진다.

회전축(21)에는 제1 내축 통로(in-shaft passage; 21a)가 형성된다. 제1 내축 통로(21a)는 회전축(21)의 축선(L)을 따라 연장된다. 제1 내축 통로(21a)의 후단은 압력 조절 챔버(15c)의 내부로 개구된다. 회전축(21)에는 제2 내축 통로(21b)가 형성된다. 제2 내축 통로(21b)는 회전축(21)의 반경 방향으로 연장된다. 제2 내축 통로(21b)의 일단(one end)은 제1 내축 통로(21a)와 연통한다. 제2 내축 통로(21b)의 타단은 제어 압력 챔버(35)의 내부로 개구된다. 따라서, 제어 압력 챔버(35)와 압력 조절 챔버(15c)는, 제1 내축 통로(21a)와 제2 내축 통로(21b)에 의해 서로 연결된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 압력 조절 챔버(15c)와 흡입 챔버(15a)는, 추기 통로(bleed passage; 36)에 의해 서로 연결된다. 추기 통로(36)는 오리피스(orifice; 36a)를 가진다. 오리피스(36a)는, 추기 통로(36)에 흐르는 냉매 가스의 유속을 제한한다. 압력 조절 챔버(15c)와 토출 챔버(15b)는, 공급 통로(37)에 의해 서로 연결된다. 공급 통로(37)에는, 액츄에이터(30)를 제어하기 위한 제어 기구로서 작용하는 전자(electromagnetic) 제어 밸브(37s)가 배치된다. 제어 밸브(37s)는, 흡입 챔버(15a) 내의 압력에 기초하여 공급 통로(37)의 개구도(opening degree)를 조절할 수 있다. 제어 밸브(37s)는 공급 통로(37)에 흐르는 냉매 가스의 유속을 조절한다.

냉매 가스는, 토출 챔버(15b)로부터, 공급 통로(37), 압력 조절 챔버(15c), 제1 내축 통로(21a), 및 제2 내축 통로(21b)를 통하여 제어 압력 챔버(35)로 유입된다. 또한, 냉매 가스는, 제어 압력 챔버(35)로부터, 제2 내축 통로(21b), 제1 내축 통로(21a), 압력 조절 챔버(15c), 및 추기 통로(36)를 통하여 흡입 챔버(15a)로 토출된다. 따라서, 제어 압력 챔버 내부의 압력은 변경된다. 제어 압력 챔버(35)와 사판 챔버(24) 사이의 압력차(pressure difference)는, 가동체(32)를 분할체(31)에 대하여 회전축(21)의 축선을 따라 이동하게 한다. 제어 압력 챔버(35)로 유입된 냉매 가스는, 가동체(32)의 이동을 제어하기 위한 제어 가스로서 작용한다.

사판 챔버(24)에는, 사판(23)과 플랜지부(39f) 사이에 러그 아암(lug arm; 40)이 마련된다. 러그 아암(40)은, 사판(23)의 경사각을 변경시키는 링크 기구로서 작용한다. 러그 아암(40)은 실질적으로 "L" 형상이고, 도 1에서 봤을 때 상하 방향으로 연장된다. 러그 아암(40)은, 일단(상단(upper end))에 형성되는 중량부(weight portion; 40w)를 가진다. 중량부(40w)는 사판(23)의 홈(23b)을 통과하여, 사판(23)의 전방 내의 위치에 위치된다.

러그 아암(40)의 상부(upper portion)는, 홈(23b)의 맞은편으로 연장되는 주상의(columnar) 제1 핀(41)에 의해 사판(23)의 상부(도 1에서 봤을 때)에 연결된다. 이러한 구조는, 러그 아암(40)의 상부가 제1 핀(41)의 축선과 일치하는 제1 피벗 축선(pivot axis)(M1)에 대하여 회전할 수 있도록, 러그 아암(40)의 상부를 사판(23)에 의해 지지되게 한다. 러그 아암(40)의 하부(lower portion)는, 주상의 제2 핀(42)에 의해 지지부재(39)에 연결된다. 이러한 구조는, 러그 아암(40)의 하부가 제2 핀(42)의 축선과 일치하는 제2 피벗 축선(M2)에 대하여 회전할 수 있도록, 러그 아암(40)의 하부를 지지부재(39)에 의해 지지되게 한다.

연결부(32c)는 가동체(32)의 원통부(32b)의 말단에 형성된다. 연결부(32c)는 사판(23)을 향하여 돌출된다. 연결부(32c)는 주상의 연결핀(43)을 수용하기 위한 신장된(elongated) 삽입 구멍(32h)을 가진다. 연결 부재로서 작용하는 연결핀(43)은 회전축(21)의 반경 방향 외측 위치에서 사판(23) 상에, 즉, 도 1에서 봤을 때 아래 측에 위치된다. 연결핀(43)은 사판(23)의 하부에 압입된다. 연결핀(43)은, 연결부(32c)를 사판(23)의 하부에 연결시킨다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 삽입 구멍(32h)은 안내면(44)을 가진다. 안내면(44)은 가동체(32)가 회전축(21)의 축선을 따라 이동함에 따라 연결핀(43)을 안내하고, 사판(23)의 경사각을 변경한다. 안내면(44)은, 가동체(32)에 대하여 삽입 구멍(32h)의 대향 측에 위치된다. 안내면(44)은, 곡면으로 형성되는 만곡부(44a)를 가진다. 만곡부(44a)는, 그 중심이 회전축(21)의 회전 축선(L) 상에 위치되는 가상원(imaginary circle; R1)에 대응하는 단일 원호(single arc)의 형상을 가진다. 즉, 만곡부(44a)는 가상원(R1)의 일부이다.

가동체(32)는, 가동체(32)가 회전축(21)의 축선을 따라 이동함에 따라 회전축(21)을 따라 슬라이딩되는 슬라이딩부(32s)를 가진다. 본 실시예에서, 슬라이딩부(32s)는 관통공(32e)의 내주면이고, 회전축(21)의 축선을 따라 연장된다.

사판(23)의 경사각이 변경됨에 따라, 만곡부(44a)의 법선(L1)이 회전축(21)의 회전 축선(L)과 교차하는 점은 교차점(P1)으로 정의된다. 만곡부(44a)에서 연결핀(43)에 의해 가동체(32)에 적용되는 힘은 F1으로 나타낸다. 액츄에이터(30)는, 회전축(21)의 회전 축선(L)이 연장되는 방향에 수직이고 제1 방향에 수직인 방향에서 본 것으로 가정한다. 즉, 액츄에이터(30)는 도 3의 상하 방향에 수직인 방향에서 본 것으로 가정한다. 이 경우에, 교차점(P1)은, 사판(23)의 경사각의 전체 변경 범위에서 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸이는 영역(Z1)에 위치된다. 즉, 만곡부(44a)는, 그 중심이 교차점(P1)과 일치하는 가상원(R1)에 대응하는 단일 원호의 형상을 가진다. 영역(Z1)은 회전축(21)의 축선 방향에서 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸이며, 도 3에서 점이 찍힌(dotted) 영역이다.

상술한 구성을 갖는 가변 용량형 사판식 압축기(10)에서는, 제어 밸브(37s)의 개구도 감소가, 토출 챔버(15b)로부터 공급 통로(37), 압력 조절 챔버(15c), 제1 내축 통로(21a), 및 제2 내축 통로(21b)를 통하여 제어 압력 챔버(35)로 운반되는 냉매 가스의 유속을 감소시킨다. 냉매 가스는 제어 압력 챔버(35)로부터 제2 내축 통로(21b), 제1 내축 통로(21a), 압력 조절 챔버(15c), 및 추기 통로(36)를 통하여 흡입 챔버(15a)로 운반되기 때문에, 제어 압력 챔버(35) 내의 압력과 흡입 챔버(15a) 내의 압력은 실질적으로 동일하다. 제어 압력 챔버(35)와 사판 챔버(24) 사이의 압력차가 감소되면, 사판(23)에 작용하는 압축 반력(compression reactive force)은 사판(23)이 연결핀(43)을 통해 가동체(32)를 당기도록 한다. 이것은 가동체(32)를, 가동체(32)의 바닥부(32a)가 분할체(31)에 접근하도록 이동시킨다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 가동체(32)의 바닥부(32a)가 분할체(31)에 접근하도록 가동체(32)가 이동되면, 연결핀(43)은 삽입 구멍(32h) 내부로 슬라이딩된다. 동시에, 사판(23)은 제1 피벗 축선(M1)에 대하여 회전한다. 사판이 제1 피벗 축선(M1)에 대하여 회전함에 따라, 러그 아암(40)은 제2 피벗 축선(M2)에 대하여 회전한다. 따라서, 러그 아암(40)은 플랜지부(39f)에 접근한다. 이것은 사판(23)의 경사각을 감소시켜서, 양두 피스톤(25)의 행정을 감소시킨다. 따라서, 변위(displacement)가 감소된다.

제어 밸브(37s)의 개구도 증가는, 토출 챔버(15b)로부터 공급 통로(37), 압력 조절 챔버(15c), 제1 내축 통로(21a), 및 제2 내축 통로(21b)를 통하여 제어 압력 챔버(35)로 운반되는 냉매 가스의 유속을 증가시킨다. 이것은 제어 압력 챔버(35) 내의 압력을 토출 챔버(15b) 내의 압력과 실질적으로 동일하게 한다. 따라서, 제어 압력 챔버(35)와 사판 챔버(24) 사이의 압력차 증가는, 가동체(32)가 연결핀(43)을 통하여 사판(23)을 당기도록 한다. 이것은 가동체(32)의 바닥부(32a)를 분할체(31)로부터 멀어지게 이동시킨다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 가동체(32)의 바닥부(32a)가 분할체(31)로부터 멀어지도록 가동체(32)가 이동되면, 연결핀(43)은 삽입 구멍(32h) 내부로 슬라이딩된다. 이것은, 사판을, 사판(23)의 경사각을 감소시키기 위한 회전 방향과 반대 방향으로 제1 피벗 축선(M1)에 대하여 회전하게 한다. 사판(23)이 경사각 감소 방향과 반대 방향으로 제1 피벗 축선(M1)에 대하여 회전함에 따라, 러그 아암(40)은, 사판(23)의 경사각을 감소시키기 위한 회전 방향과 반대되는 방향으로 제2 피벗 축선(M2)에 대하여 회전한다. 따라서, 러그 아암(40)은 플랜지부(39f)로부터 멀어지도록 이동한다. 이것은 사판(23)의 경사각을 증가시켜서, 양두 피스톤(25)의 행정을 증가시킨다. 따라서, 용량이 증가된다.

본 실시예의 작용에 대해서 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 교차점(P1)은, 회전축(21)의 축선 방향에서 사판(23)의 경사각의 전체 변경 범위에서 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸이는 영역(Z1)에 위치된다. 이때, 합력(resultant force; F3)은 교차점(P1)을 포함하는 수직선(L2) 상에 생성된다. 합력(F3)은, 만곡부(44a)에서 연결핀(43)에 의해 가동체(32)에 적용되는 힘(F1)과, 가동체(32)를 회전축(21)의 축선 방향으로 이동시키도록 제어 압력 챔버(35) 내의 압력에 의해 발생되는 힘(F2)을 합함으로써 얻어진다. 수직선(L2)은 제1 방향으로 연장된다. 합력(F3)과 반대 방향으로 균형되는 힘(F4)도 수직선(L2) 상에 생성된다. 결과적으로, 가동체(32)에 작용하는 모든 힘들은, 교차점(P1)을 포함하는 수직선 상에 생성되고, 균형을 이룬다. 따라서, 경사각의 전체 변경 범위에서, 가동체(32)는 그 이동 방향에 대하여 가동체(32)를 기울이도록 작용하는 모멘트를 받지 않는다. 따라서, 사판(23)의 경사각은 원활하게 변경된다.

상술한 실시예는 다음의 이점을 제공한다.

(1) 액츄에이터(30)는, 회전축(21)의 회전 축선(L)이 연장되는 방향에 수직이고 제1 방향에 수직인 방향에서 본 것으로 가정한다. 이 경우에, 만곡부(44a)는, 사판(23)의 경사각의 전체 변경 범위에서, 만곡부(44a)의 법선(L1)과 회전축(21)의 회전 축선(L)이 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸이는 영역(Z1)에서 교차되도록 설정되는 만곡 형상을 가진다.

이러한 구성에 따르면, 사판(23)의 경사각이 변경될 때, 만곡부(44a)의 법선(L1)과 회전축(21)의 회전 축선(L)의 교차점(P1)은, 회전축(21)의 축선 방향에서 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸인 영역(Z1)에 위치된다. 이때, 만곡부(44a)에서 연결핀(43)으로부터 법선(L1)을 따라 가동체(32)에 힘(F1)이 작용한다. 제어 압력 챔버(35) 내의 압력에 의해 힘(F2)이 생성되고, 가동체(32)를 회전축(21)의 축선 방향으로 이동시키도록 가동체(32)에 작용한다. 힘(F1)과 힘(F2)의 합력(F3)은, 교차점(P1)을 포함하는 수직선(L2) 상에 발생된다. 합력(F3)과 반대 방향으로 균형되는 힘(F4)도 수직선(L2) 상에 발생된다.

결과적으로, 가동체(32)에 작용하는 모든 힘은, 교차점(P1)을 포함하는 수직선 상에 발생되고, 균형을 이룬다. 따라서, 사판의 경사각의 전체 변경 범위에서, 가동체(32)는 그 이동 방향에 대하여 가동체(32)를 기울이도록 작용하는 모멘트를 받지 않는다. 따라서, 사판(23)의 경사각은 원활하게 변경된다.

(2) 만곡부(44a)는, 회전축(21)의 회전 축선(L) 상에 미리 정해진 점인 교차점(P1)을 그 중심으로 하는 단일 원호의 형상을 가진다. 즉, 그 이동 방향에 대하여 가동체(32)를 기울이도록 작용하는 모멘트를 감소시키기 위하여는, 만곡부(44a)가, 회전축(21)의 회전 축선(L) 상에 위치되는 교차점(P1)과 그 중심이 일치하는 단일 원호의 형상을 갖도록 만들면 충분하다. 이것은 생산성을 향상시킨다.

(3) 편두(single-headed) 피스톤을 포함하는 가변 용량형 사판식 압축기와 다르게, 양두 피스톤(25)을 갖는 양두 피스톤형 사판식 압축기는, 사판 챔버(24)를 사판(23)의 경사각을 변경시키는 제어 압력 챔버로서 사용할 수 없다. 따라서, 본 실시예에서, 사판(23)의 경사각은 가동체(32)에 의해 구획되는 제어 압력 챔버(35) 내의 압력을 변경함으로써 변경된다. 제어 압력 챔버(35)는 사판 챔버(24)와 비교하여 작은 공간이기 때문에, 단지 소량의 냉매 가스만이 제어 압력 챔버(35)로 유입될 필요가 있다. 이것은 사판(23)의 경사각 변경 반응(response)을 향상시킨다. 본 실시예는 사판(23)의 경사각이 원활하게 변경되도록 하기 때문에, 제어 압력 챔버(35)의 내부로 유입되는 냉매 가스의 양이 불필요하게 증가되지 않는다.

상기 실시예는 다음과 같이 변형될 수 있다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 안내면(44A)은, 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸이는 영역(Z1)을 향하여 볼록한 볼록부(441A)와, 영역(Z1)으로부터 멀어지도록 연장되는 오목부(442A)를 포함할 수 있다. 볼록부(441A)는, 가상원(R1)과 상이한 가상원(R2)에 대응하는 아치 형상(arcuate shape)을 가진다. 오목부(442A)는, 그 중심이 교차점(P1)과 일치하는 가상원(R1)에 대응하는 원호의 형상을 가진다. 볼록부(441A)와 오목부(442A)는 서로 연속된다.

사판(23)의 경사각이 증가되면, 연결핀(43)은 볼록부(441A)에 의해 안내된다. 사판(23)의 경사각이 감소되면, 연결핀(43)은 오목부(442A)에 의해 안내된다. 이러한 구성에서는, 사판(23)의 경사각이 변경됨에 따라, 연결핀(43)으로부터 가동체(32)에 작용하는 힘(F1)의 크기와 방향이 조절될 수 있다. 따라서, 가동체(32)의 원활한 이동을 위해, 가동체(32)에 작용하는 힘이 각각의 원하는 경사각에서 조율될 수 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 만곡부(44a)는, 교차점(P1)이, 가동체(32)가 회전축(21)의 축선 방향으로 이동함에 따라 분할체(31) 상에서 슬라이딩하는 슬라이딩부(32s)에 의해 둘러싸이는 영역(Z2)에 위치되도록 구성될 수도 있다.

삽입 구멍(32h) 대신에, 연결부(32c)는 연결핀(43)이 삽입될 수 있는 홈을 가질 수도 있다.

연결핀(43)은 나사에 의해 사판(23)의 하부에 고정될 수 있다.

연결핀(43)은 반드시 사판(23)의 하부에 고정될 필요는 없으나, 사판(23)의 하부에 형성되는 삽입 구멍에 삽입되고, 거기에 슬라이딩 가능하게 지지될 수도 있다.

오리피스는, 압력 조절 챔버(15c)와 토출 챔버(15b)를 서로 연결하는 공급 통로(37)에 형성될 수 있고, 전자 제어 밸브(37s)는, 압력 조절 챔버(15c)와 흡입 챔버(15a)를 서로 연결하는 추기 통로(36) 상에 마련될 수도 있다.

가변 용량형 사판식 압축기(10)는, 양두 피스톤(25)을 갖는 양두 피스톤형 사판식 압축기이나, 편두 피스톤을 갖는 편두 피스톤형 사판식 압축기일 수도 있다.

구동 동력은 클러치(clutch)를 통하여 외부 구동원으로부터 얻을 수 있다.

따라서, 본 예들과 실시예들은 제한이 아니라 예시로 간주되어야 하며, 본 발명은 여기에 기재된 세부사항들에 제한되지 않으며, 부가 청구항들의 범위 및 균등 범위 내에서 변형될 수도 있다.

Claims

흡입 챔버, 토출 챔버, 상기 흡입 챔버와 연통하는 사판 챔버, 및 실린더 보어를 갖는 하우징;
상기 하우징에 의해 회전 가능하게 지지되며, 회전 축선을 갖는 회전축;
상기 회전축의 회전에 의해 상기 사판 챔버 내에서 회전하는 사판;
상기 회전축과 상기 사판 사이에 배치되며, 상기 회전축의 상기 회전 축선에 수직인 제1 방향에 대하여 상기 사판의 경사각을 변경시키는 링크 기구;
상기 실린더 보어 내에서 왕복 운동 가능하게 수용되는 피스톤;
상기 사판의 회전을 통해 상기 사판의 상기 경사각에 대응하는 행정(stroke)으로 상기 피스톤을 상기 실린더 보어 내에서 왕복 운동시키는 변환 기구;
상기 사판 챔버 내에 위치되며, 상기 경사각을 변경시킬 수 있는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 제어하는 제어 기구를 포함하고,
상기 액츄에이터는,
상기 회전축에 마련되는 분할체,
상기 사판 챔버 내에 위치되며 상기 회전축의 상기 회전 축선을 따라 이동 가능한 가동체,
상기 분할체와 상기 가동체에 의해 구획되고, 상기 토출 챔버로부터 유입되는 냉매에 의해 상기 가동체를 이동시키는 제어 압력 챔버, 및
상기 가동체와 상기 사판 사이에, 상기 사판의 상기 회전축의 반경방향 외측에 위치되는 연결 부재를 포함하며,
상기 가동체는,
상기 가동체가 상기 회전축의 상기 회전 축선을 따라 이동함에 따라, 상기 연결 부재를 안내하고, 상기 사판의 경사각을 변경시키는 안내면, 및
상기 가동체가 상기 회전축의 상기 회전 축선을 따라 이동함에 따라 상기 회전축이나 상기 분할체 상에서 슬라이딩되는 슬라이딩부를 포함하고,
상기 회전축의 상기 회전 축선이 연장되는 방향에 수직이고 상기 제1 방향에 수직인 방향에서 보았을 때, 상기 안내면은, 상기 안내면의 법선과 상기 회전축의 상기 회전 축선이, 상기 경사각의 전체 변경 범위에서 상기 슬라이딩부에 의해 둘러싸이는 영역에서 교차하도록 구성되는 만곡 형상(curved shape)을 가지는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 만곡 형상은, 그 중심이 상기 회전축의 상기 회전 축선 상에 위치되는 단일 원호(single arc)의 형상인 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 안내면은,
상기 슬라이딩부에 의해 둘러싸인 상기 영역을 향하여 볼록한 볼록부, 및
상기 슬라이딩부에 의해 둘러싸인 상기 영역으로부터 멀어지도록 연장되는 오목부를 포함하고,
상기 경사각이 증가되면 상기 연결 부재는 상기 볼록부에 의해 안내되며,
상기 경사각이 감소되면 상기 연결 부재는 상기 오목부에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내면의 법선과 상기 회전축의 상기 회전 축선은 교차점에서 교차하고,
상기 안내면은 만곡부를 가지며,
상기 교차점을 포함하고 상기 제1 방향으로 연장되는 선 상에서 합력(resultant force)이 발생되고, 상기 합력은, 상기 만곡부에서 상기 연결 부재에 의해 상기 가동체에 적용되는 힘과, 상기 가동체를 상기 회전축의 축선 방향으로 이동시키기 위해 상기 제어 압력 챔버 내에서 압력에 의해 발생되는 힘을 합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
제4항에 있어서,
상기 만곡부는, 그 중심이 상기 회전축의 상기 회전 축선 상에 위치되는 가상원(imaginary circle)에 대응하는 단일 원호의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.