KR102176357B1 - 피스톤식 압축기 - Google Patents

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신야 야마모토
아키노부 가나이
고지 이시이
요시노리 이노우에
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

(과제) 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소 가능한 피스톤식 압축기를 제공한다.
(해결 수단) 본 발명의 압축기는, 회전체 (15) 를 구비하고 있다. 회전체 (15) 는, 구동축 (3) 에 형성됨과 함께, 구동축 (3) 과 일체 회전하고, 제어 압력 (Pc) 에 기초하여 구동축 (3) 의 구동축심 (O) 방향으로 이동 가능하다. 또, 회전체 (15) 는, 구동축 (3) 의 회전에 수반하여, 간헐적으로 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 와 연통하는 제 2 연통로 (15d) 가 형성되어 있다. 회전체 (15) 의 구동축심 (O) 방향의 위치에 의해, 회전체 (15) 의 1 회전당 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 와 제 2 연통로 (15d) 가 연통하는 구동축심 (O) 둘레의 연통 각도 (θ1, θ2) 가 변화한다. 압축기는, 회전체 (15) 를 제어압실 (37) 측으로 탄성 지지하는 탄성 지지 부재 (43) 를 추가로 구비하고 있다. 회전체 (15) 와 구동축 (3) 사이에는, 내부의 압력이 제어 압력 (Pc) 보다 높으면, 회전체 (15) 를 제어압실 (37) 측으로 탄성 지지하는 축압실 (33) 이 형성되어 있다.

Description

피스톤식 압축기{PISTON COMPRESSOR}
본 발명은 피스톤식 압축기에 관한 것이다.
특허문헌 1 ∼ 3 에 종래의 피스톤식 압축기가 개시되어 있다. 이들 압축기는, 하우징과, 구동축과, 고정 사판과, 복수의 피스톤과, 토출 밸브와, 제어 밸브를 구비하고 있다.
하우징은, 복수의 실린더 보어와, 실린더 보어에 연통되는 제 1 연통로가 형성된 실린더 블록을 가지고 있다. 또, 하우징에는, 토출실과, 사판실과, 제어압실과, 축공 (軸孔) 이 형성되어 있다. 사판실이 흡입실을 겸하고 있거나, 하우징에 형성된 흡입실과 연통하는 축내 통로가 구동축에 형성되거나 하는 경우도 있다.
구동축은, 축공 내에서 회전 가능하게 지승 (支承) 되어 있다. 고정 사판은, 구동축의 회전에 의해 사판실 내에서 회전 가능하고, 구동축에 수직인 평면에 대한 경사 각도가 일정하다. 피스톤은, 실린더 보어 내에 압축실을 형성하고, 고정 사판에 연결된다. 압축실과 토출실 사이에는, 압축실 내의 냉매를 토출실로 토출시키는 리드 밸브식의 토출 밸브가 형성되어 있다.
또, 이들 압축기에서는, 축공 내에서 구동축과 일체 또는 별체의 회전체가 형성되어 있다. 회전체는, 구동축과 일체 회전하고, 제어 밸브로 제어된 제어 압력과 흡입 압력의 차압에 의해, 구동축의 구동축심 방향으로 이동 가능하다. 회전체에는, 구동축의 회전에 수반하여, 간헐적으로 제 1 연통로와 연통하는 제 2 연통로가 형성되어 있다. 제 2 연통로는, 회전체의 구동축심 방향의 위치에 의해 제 1 연통로와의 구동축심 둘레의 연통 각도가 변화하도록 형성되어 있다.
이들 회전체는, 회전체의 구동축심 방향의 위치에 의해, 제 1 연통로와 제 2 연통로가 연통된다. 이 때문에, 사판실 또는 흡입실 내의 냉매가 제 2 연통로 및 제 1 연통로를 거쳐 압축실에 흡입된다. 이 때, 제 2 연통로와 제 1 연통로의 구동축심 둘레의 연통 각도가 변화하기 때문에, 압축실 내에 흡입되는 냉매의 유량이 변화하여, 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량이 변화한다. 이렇게 하여, 이들 압축기에서는, 사판의 경사 각도를 변경시켜 용량을 변경하는 압축기와 비교하여, 구조의 간소화를 실현하고자 하고 있다.
일본 공개특허공보 평5-306680호 일본 공개특허공보 평5-312145호 일본 공개특허공보 평7-119631호
그러나, 상기 종래의 압축기에서는, 회전체의 외주면에 압축 행정 중의 압축실과 연통하는 제 1 연통로로부터 압축 하중이 작용한다. 이 때문에, 회전체가 축공 내에서 구동축심 방향과 직교하는 방향으로 가압되어, 회전체가 구동축심 방향으로 이동하기 어렵다. 이 때문에, 제어 밸브에 의한 제어 압력의 변경에 대해, 회전체의 응답성이 나쁘고, 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소하기 어렵다.
본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소 가능한 피스톤식 압축기를 제공하는 것을 해결해야 할 과제로 하고 있다.
본 발명의 피스톤식 압축기는, 복수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록을 갖고, 토출실과, 사판실과, 제어압실과, 축공이 형성된 하우징과,
상기 축공 내에 회전 가능하게 지승된 구동축과,
상기 구동축의 회전에 의해 상기 사판실 내에서 회전 가능하고, 상기 구동축에 수직인 평면에 대한 경사 각도가 일정한 고정 사판과,
상기 실린더 보어 내에 압축실을 형성하고, 상기 고정 사판에 연결되는 피스톤과,
상기 압축실 내에 흡입된 냉매를 상기 토출실에 토출시키는 토출 밸브와,
상기 제어압실의 제어 압력을 제어 가능한 제어 밸브와,
상기 실린더 블록에 형성되고, 상기 실린더 보어에 연통하는 제 1 연통로와,
상기 구동축에 형성됨과 함께, 상기 구동축과 일체 회전하고, 상기 제어 압력에 기초하여 상기 구동축의 구동축심 방향으로 이동 가능하고, 상기 구동축의 회전에 수반하여, 간헐적으로 상기 제 1 연통로와 연통하는 제 2 연통로가 형성된 회전체를 구비하고,
상기 회전체의 상기 구동축심 방향의 위치에 의해, 상기 회전체의 1 회전당 상기 제 1 연통로와 상기 제 2 연통로가 연통하는 상기 구동축심 둘레의 연통 각도가 변화하여, 상기 압축실로부터 토출되는 냉매의 유량이 변화하는 피스톤식 압축기로서,
상기 회전체를 상기 제어압실측으로 탄성 지지하는 탄성 지지 부재를 추가로 구비하고,
상기 회전체와 상기 구동축 사이에는, 내부의 압력이 상기 제어 압력보다 높으면, 상기 회전체를 상기 제어압실측으로 탄성 지지하는 축압실이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압축기에서는, 탄성 지지 부재는, 냉매의 유량이 감소하는 방향으로 회전체를 구동축심 방향으로 탄성 지지한다. 또, 구동축과 회전체 사이에 형성된 축압실은, 내부의 축적 압력이 제어 압력보다 높으면, 냉매의 유량이 감소하는 방향으로 회전체를 구동축심 방향으로 탄성 지지한다.
이 때문에, 이 압축기에서는, 회전체가 축공 내에서 구동축심 방향과 직교하는 방향으로 가압되어 있어도, 회전체는, 상기 탄성 지지 부재 및 축압실과 제어압실의 압력 차분의 탄성력에 기초하는 어시스트에 의해, 냉매의 유량이 감소하는 방향으로 신속하게 구동축심 방향으로 이동할 수 있다. 이렇게 하여, 제어 밸브에 의한 제어 압력의 변경에 대해, 유량이 감소하는 방향으로의 회전체의 응답성이 향상되어, 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소할 수 있다.
따라서, 본 발명의 압축기에서는, 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소할 수 있다.
구동축은, 소경부와, 소경부와 일체를 이루고, 소경부보다 대경의 대경부를 가질 수 있다. 회전체는, 소경부를 삽입 통과시키는 내측 플랜지와, 내측 플랜지의 직경 방향 외측으로부터 구동축심 방향으로 연장되고, 대경부의 일부를 수용하는 통부를 가질 수 있다. 축압실은, 내측 플랜지와 통부와 소경부와 대경부로 형성될 수 있다. 그리고, 회전체가 소경부측으로 가장 이동했을 때, 통부 중 플랜지와는 반대측의 단부가 대경부의 직경 방향 외측에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 축압실을 압축기 내에 형성하기 쉽고, 압축기의 소형화를 실현할 수 있다.
제어압실과 축압실은 좁힘 통로를 통해서 연통되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 제어압실과 축압실 사이에 시일 부재를 형성할 필요가 없고, 부품 점수의 삭감을 실현할 수 있다.
제어압실과 축압실이 좁힘 통로를 통해서 연통되어 있는 경우, 소경부와 내측 플랜지에 의해 좁힘 통로가 형성될 수 있다. 이 경우, 좁힘 통로를 압축기 내에 형성하기 쉽고, 압축기의 소형화를 실현할 수 있다.
축압실 내에는, 소경부에 삽입 통과되는 좌금 (座金) 과, 좌금을 제어압실측으로 탄성 지지하는 제 2 탄성 지지 부재가 형성될 수 있다. 그리고, 좁힘 통로는, 내측 플랜지와 소경부로 형성된 제 1 통로와, 좌금과 소경부로 형성되고, 제 1 통로보다 소경의 제 2 통로를 가질 수 있다. 이 경우, 좌금의 선택에 의해 제 2 통로의 유로 면적을 작게 하여, 축압실 내의 축적 압력이 장기간에 걸쳐 회전체에 작용하도록 할 수 있다.
회전체는, 피스톤이 피스톤의 상사점 (上死點) 에 위치하는 압축실에 연통하는 제 1 연통로와 축압실에 연통하는 도압 (導壓) 통로를 가질 수 있다. 이 경우, 압축실 내에 잔류하는 고압의 냉매를 축압실 내에 공급할 수 있기 때문에, 잔류하는 고압의 냉매의 유효 활용을 실시할 수 있다.
본 발명의 압축기에서는, 압축실로부터 토출실로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소할 수 있다.
도 1 은, 실시예 1 의 피스톤식 압축기의 단면도이고, 토출 유량이 최대인 상태를 나타내고 있다.
도 2 는, 실시예 1 의 피스톤식 압축기의 단면도이고, 토출 유량이 최소인 상태를 나타내고 있다.
도 3 은, 실시예 1 의 피스톤식 압축기에 관련되고, 도 1 의 상태에 있어서의 제 1 연통로의 궤적 등을 나타내는 회전체의 전개도이다.
도 4 는, 실시예 1 의 피스톤식 압축기에 관련되고, 도 2 의 상태에 있어서의 제 1 연통로의 궤적 등을 나타내는 회전체의 전개도이다.
도 5 는, 실시예 1 의 피스톤식 압축기에 관련되고, 토출 유량이 최대인 상태의 주요부 단면도이다.
도 6 은, 실시예 1 의 피스톤식 압축기에 관련되고, 토출 유량이 최소인 상태의 주요부 단면도이다.
도 7 은, 실시예 2 의 피스톤식 압축기에 관련되고, 토출 유량이 최대인 상태의 주요부 단면도이다.
도 8 은, 실시예 2 의 피스톤식 압축기에 관련되고, 토출 유량이 최소인 상태의 주요부 단면도이다.
이하, 본 발명을 구체화한 실시예 1, 2 를 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1 의 피스톤식 압축기는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 하우징 (1) 과, 구동축 (3) 과, 고정 사판 (5) 과, 6 개의 피스톤 (7) (도 3 및 도 4 참조) 과, 토출 밸브 (11) 와, 제어 밸브 (13) 와, 회전체 (15) 를 구비하고 있다.
하우징 (1) 은, 프론트 하우징 (17), 실린더 블록 (19) 및 리어 하우징 (21) 을 가지고 있다. 이하, 프론트 하우징 (17) 측을 압축기의 전방으로 하고, 리어 하우징 (21) 측을 압축기의 후방으로 함과 함께, 도 1 및 도 2 와 같이 압축기의 상하를 규정한다.
프론트 하우징 (17) 과 실린더 블록 (19) 은 서로 체결되고, 양자 사이에 사판실 (23) 을 형성하고 있다. 리어 하우징 (21) 에는, 중앙에 흡입실 (21a) 이 형성되고, 흡입실 (21a) 의 외주측에 환상 (環狀) 의 토출실 (21b) 이 형성되어 있다. 사판실 (23) 은 도시되지 않은 통로에 의해 흡입실 (21a) 에 연통되어 있다. 리어 하우징 (21) 에는, 흡입실 (21a) 을 외부에 개방하는 흡입구 (21c) 와, 토출실 (21b) 을 외부에 개방하는 토출구 (21d) 가 형성되어 있다.
실린더 블록 (19) 과 리어 하우징 (21) 은, 양자 사이에 밸브 유닛 (25) 을 가지고 서로 체결되어 있다. 실린더 블록 (19) 에는, 전후에 관통하는 6 개의 실린더 보어 (19a ∼ 19f) (도 3 및 도 4 참조) 가 형성되어 있다. 실린더 블록 (19) 은, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 밸브 유닛 (25) 을 관통하여 리어 하우징 (21) 내까지 연장되어 있다. 프론트 하우징 (17) 및 실린더 블록 (19) 에는 구동축 (3) 의 구동축심 (O) 방향으로 연장되는 축공 (27) 이 형성되어 있다. 축공 (27) 은, 프론트 하우징 (17) 내에 위치하는 소공 (27a) 과, 실린더 블록 (19) 내에서 소공 (27a) 에서 전환되어, 소공 (27a) 보다 대경의 대공 (27b) 으로 이루어진다. 대공 (27b) 은, 리어 하우징 (21) 내에서 흡입실 (21a) 과 연통되어 있다. 실린더 블록 (19) 은 사판실 (23) 과 대공 (27b) 사이에 지지벽 (19g) 을 가지고 있다.
실린더 블록 (19) 에는, 실린더 보어 (19a ∼ 19f) 로부터 구동축심 (O) 을 향하여 형성되고, 대공 (27b) 과 연통하는 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 가 형성되어 있다. 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 는, 밸브 유닛 (25) 에 가장 가까운 위치로부터, 구동축심 (O) 에 가까워짐에 따라 전방으로 경사져 있다.
구동축 (3) 은 축공 (27) 내에서 회전 가능하게 지승되어 있다. 구동축 (3) 은, 전방에 위치하고 프론트 하우징 (17) 에 지지되어 있음과 함께 고정 사판 (5) 이 압입된 대경부 (3a) 와, 대경부 (3a) 와 일체를 이루고 대공 (27b) 내에 위치하고, 대경부 (3a) 보다 소경의 소경부 (3b) 와, 소경부 (3b) 와 일체를 이루고 후단까지 연장되고, 대경부 (3a) 와 동 직경의 대경부 (3c) 로 이루어진다. 요컨대, 소경부 (3b) 가 대경부 (3a) 와 대경부 (3c) 사이에 위치하고 있다.
이 구동축 (3) 은, 대경부 (3a) 를 형성하는 제 1 축과, 소경부 (3b) 및 대경부 (3c) 를 형성하는 제 2 축을 준비하고, 제 1 축에 압입공을 형성하고, 압입공에 소경부 (3b) 의 일부를 압입함으로써 제조되어 있다. 구동축 (3) 은, 고정 사판 (5) 이 압입되어 있는 부분을 제외하고 외주면에 도시되지 않은 슬라이딩층을 가지고 있고, 대경부 (3a) 가 프론트 하우징 (17) 및 실린더 블록 (19) 에 직접 지지되어 있다. 프론트 하우징 (17) 과 구동축 (3) 사이에는 축봉 (軸封) 장치 (31) 가 형성되어 있다. 축봉 장치 (31) 는 하우징 (1) 의 내부와 외부를 봉지 (封止) 하고 있다.
축공 (27) 의 대공 (27b) 내에는 회전체 (15) 가 형성되어 있다. 회전체 (15) 는, 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 구동축 (3) 의 소경부 (3b) 를 삽입 통과시키는 내측 플랜지 (15a) 와, 내측 플랜지 (15a) 의 직경 방향 외측으로부터 구동축심 (O) 방향으로 연장되고, 대경부 (3c) 의 일부를 수용하는 통부 (15f) 를 가지고 있다. 통부 (15f) 는, 내측 플랜지 (15a) 에 의해 구동축심 (O) 방향의 전단측이 구획되고, 구동축 (3) 의 대경부 (3c) 를 수용하고, 대경부 (3c) 의 외주면을 구동축심 (O) 방향으로 슬라이딩시키는 수용실 (15b) 을 형성하고 있다. 내측 플랜지 (15a) 의 후면과, 통부 (15f) 의 내주면과, 소경부 (3b) 의 외주면과, 대경부 (3c) 의 전면에 의해 축압실 (33) 이 형성되어 있다. 축압실 (33) 내에는, 내측 플랜지 (15a) 의 후면과, 대경부 (3c) 의 전면을 좌면으로 하는 제 1 스프링 (43) 이 형성되어 있다. 제 1 스프링 (43) 이 본 발명의 탄성 지지 부재에 상당한다.
또, 소경부 (3b) 와 내측 플랜지 (15a) 에 의해 좁힘 통로 (35) 가 형성되어 있다. 좁힘 통로 (35) 의 개구 면적은, 후술하는 제어 통로 (13c) 가 제어압실 (37) 에 개구되는 개구 면적보다 충분히 작다. 회전체 (15) 의 외주면에도 도시되지 않은 슬라이딩층이 형성되어 있다.
지지벽 (19g) 의 후면과, 대공 (27b) 의 내주면과, 회전체 (15) 의 전면과, 대경부 (3a) 의 후방의 외주면과, 소경부 (3b) 의 외주면에 의해 제어압실 (37) 이 형성되어 있다. 제어압실 (37) 내에는, 구동축 (3) 의 대경부 (3a) 와 소경부 (3b) 가 이루는 단부 (3d) 가 위치한다. 이 단부 (3d) 는, 회전체 (15) 가 구동축심 (O) 방향의 전방으로 이동할 때에 위치를 규제한다.
구동축 (3) 의 대경부 (3c) 에는, 구동축심 (O) 방향으로 연장되는 외측 스플라인 (3e) 과, 외측 스플라인 (3e) 보다 후방에 위치하는 원통면 (3f) 이 형성되어 있다. 회전체 (15) 의 수용실 (15b) 을 형성하는 내주면에는, 구동축심 (O) 방향으로 연장되고, 외측 스플라인 (3e) 과 맞물리는 내측 스플라인 (15c) 이 형성되어 있다. 회전체 (15) 는, 외측 스플라인 (3e) 과 내측 스플라인 (15c) 에 의해, 대공 (27b) 내에서 구동축 (3) 과 함께 회전 가능하고, 구동축심 (O) 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 회전체 (15) 가 구동축심 (O) 방향으로 이동해도, 원통면 (3f) 은 수용실 (15b) 의 내주면을 슬라이딩 접촉하여, 축압실 (33) 내의 축적 압력 (Pa) 은 원통면 (3f) 측에서는 잘 누설되지 않게 되어 있다.
회전체 (15) 의 외주면에는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 오목부 (15d) 가 오목 형성되어 있다. 오목부 (15d) 는 회전체 (15) 의 후단에 개방되고, 축공 (27) 의 대공 (27b) 에 의해 흡입실 (21a) 과 연통되게 되어 있다. 또, 오목부 (15d) 는, 회전체 (15) 의 전방에서는 구동축심 (O) 둘레의 폭이 좁고, 후방에서는 그 폭이 길어지고 있다. 오목부 (15d) 가 제 2 연통로에 상당한다.
또, 회전체 (15) 에는, 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 도압 통로 (15e) 가 형성되어 있다. 도압 통로 (15e) 의 외단은 회전체 (15) 의 외주면에 개방되고, 도압 통로 (15e) 의 내단은 축압실 (33) 에 개방되어 있다. 도압 통로 (15e) 는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 회전체 (15) 의 구동축심 (O) 방향의 위치에 상관없이, 구동축 (3) 의 회전에 수반하여, 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 중 어느 것과 연통되게 되어 있다.
도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 구동축 (3) 의 대경부 (3c) 의 후방에는 서클립 (41) 이 끼워 맞추어져 있다. 서클립 (41) 은, 회전체 (15) 가 구동축심 (O) 방향의 후방으로 이동할 때에 위치를 규제한다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고정 사판 (5) 은 구동축 (3) 의 대경부 (3a) 에 압입되어 고정되어 있다. 프론트 하우징 (17) 과 고정 사판 (5) 사이에는 스러스트 베어링 (45) 이 형성되어 있다. 고정 사판 (5) 은 구동축심 (O) 방향과 직교하는 면에 대해 이루는 경사 각도가 일정하다.
실린더 보어 (19a ∼ 19f) 내에 피스톤 (7) 이 형성되어 있다. 피스톤 (7) 은, 실린더 보어 (19a ∼ 19f) 내에 압축실 (47) 을 형성한다. 피스톤 (7) 의 앞부분에는 오목부 (7a) 가 형성되고, 오목부 (7a) 의 전후면과 고정 사판 (5) 사이에는 전후에서 쌍을 이루는 각각 반구상의 슈 (49) 가 형성되어 있다. 피스톤 (7) 은, 슈 (49) 에 의해 고정 사판 (5) 에 연결되어 있다.
밸브 유닛 (25) 은, 리테이너 (25a), 토출 리드 밸브 (25b) 및 밸브판 (25c) 이 이 순서로 적층된 것이다. 리테이너 (25a) 가 리어 하우징 (21) 측에 위치한다. 밸브판 (25c) 에는, 토출 리드 밸브 (25b) 가 개방되면, 토출실 (21b) 과 압축실 (47) 을 연통시키는 토출 포트 (25f) 가 형성되어 있다. 밸브 유닛 (25) 및 토출 포트 (25f) 가 토출 밸브 (11) 를 구성하고 있다.
리어 하우징 (21) 에는 제어 밸브 (13) 가 형성되어 있다. 제어 밸브 (13) 와 흡입실 (21a) 은 저압 통로 (13a) 에 의해 접속되고, 제어 밸브 (13) 와 토출실 (21b) 은 고압 통로 (13b) 에 의해 접속되고, 제어 밸브 (13) 와 제어압실 (37) 은 제어 통로 (13c) 에 의해 접속되어 있다. 저압 통로 (13a) 및 고압 통로 (13b) 는, 리어 하우징 (21) 에 형성되어 있고, 제어 통로 (13c) 는 리어 하우징 (21) 및 실린더 블록 (19) 에 형성되어 있다. 제어 밸브 (13) 는, 흡입실 (21a) 내의 흡입 압력 (Ps) 을 감지함으로써, 밸브 개도가 조정되고, 토출실 (21b) 내의 토출 압력 (Pd) 에 의해 제어압실 (37) 내의 제어 압력 (Pc) 으로 제어 가능하다. 또, 제어압실 (37) 은 도시되지 않은 추기 (抽氣) 통로에 의해 제어압실 (37) 내의 제어 압력을 저감시킬 수 있다. 제어 밸브 (13) 는, 최고로 토출 압력 (Pd) 이 되는 제어 압력 (Pc) 의 냉매를 제어 통로 (13c) 에 공급한다.
이 압축기는 차량의 공조 장치에 사용된다. 구동축 (3) 이 엔진이나 모터에 의해 구동되면, 고정 사판 (5) 이 사판실 (23) 내에서 구동축 (3) 에 의해 회전한다. 이 때문에, 피스톤 (7) 이 각각 피스톤 (7) 의 하사점 (下死點) 으로부터 피스톤 (7) 의 상사점까지 이동함과 함께, 상사점으로부터 하사점까지 이동한다. 또한, 이하에서는, 피스톤 (7) 의 상사점 및 피스톤 (7) 의 하사점을 각각 상사점 및 하사점이라고 기재한다.
그리고, 도 1 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브 (13) 가 제어 통로 (13c) 에 의해 고압의 제어 압력 (Pc) 을 제어압실 (37) 에 공급하고 있으면, 회전체 (15) 는, 제 1 스프링 (43) 의 탄성력에 저항하여, 서클립 (41) 과 맞닿는 후단에 위치한다. 이 상태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 피스톤 (7) 이 상사점으로부터 하사점까지 이동하면, 압축실 (47) 은 용적이 확대되어 있다. 압축실 (47) 에 연통하는 제 1 연통로 (29b, 29c) 는 회전체 (15) 의 오목부 (15d) 에 연통되어 있기 때문에, 그들 압축실 (47) 에는, 축공 (27) 의 대공 (27b) 을 통해서 흡입실 (21a) 로부터 흡입 압력 (Ps) 의 냉매가 흡입된다.
이 동안, 회전체 (15) 에서 보면, 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 는 구동축 (3) 및 회전체 (15) 의 회전에 따라 이동한다. 이 때문에, 회전체 (15) 의 1 회전당 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 와 오목부 (15d) 는, 구동축 (3) 및 회전체 (15) 의 회전에 수반하여, 간헐적으로 구동축심 (O) 둘레에서 연통 각도 (θ1) 로 연통되어 있다.
그리고, 피스톤 (7) 이 하사점으로부터 상사점까지 이동하면, 압축실 (47) 은 용적이 축소된다. 이 때문에, 압축실 (47) 내의 압력이 토출실 (21b) 보다 높아지면, 토출 리드 밸브 (25b) 가 개방되어 토출실 (21b) 과 압축실 (47) 이 연통되고, 압축실 (47) 로부터 토출 압력 (Pd) 의 냉매가 토출실 (21b) 로 토출된다. 이 때문에, 이 상태에서는, 압축기는, 구동축 (3) 의 1 회전당 압축실 (47) 로부터 토출실 (21b) 로 토출하는 냉매의 유량이 최대가 되고 있다. 또한, 흡입실 (21a) 에는 흡입구 (21c) 로부터 증발기를 거친 냉매가 공급된다. 또, 토출실 (21b) 내의 냉매는 토출구 (21d) 를 거쳐 응축기에 토출된다.
이 상태에서, 도 2 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브 (13) 가 제어 통로 (13c) 에 의해 고압의 제어 압력 (Pc) 을 제어압실 (37) 에 공급하지 않아, 제어압실 (37) 내의 제어 압력 (Pc) 이 서서히 낮아지면, 회전체 (15) 는, 제 1 스프링 (43) 의 탄성력에 굴하여, 단부 (3d) 에 맞닿는 전단에 위치한다. 이렇게 하여, 회전체 (15) 가 소경부 (3b) 측으로 가장 이동했을 때, 통부 (15f) 의 내측 플랜지 (15a) 와는 반대측의 단부가 대경부 (3c) 의 직경 방향 외측에 위치하고 있다.
이 상태에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 압축실 (47) 은, 피스톤 (7) 이 상사점으로부터 하사점까지 이동하여 용적이 확대되어 있는 동안 뿐만 아니라, 피스톤 (7) 이 하사점으로부터 일정 위치까지 이동하여 용적이 축소를 시작해도, 제 1 연통로 (29b ∼ 29e) 는 회전체 (15) 의 오목부 (15d) 에 연통되어 있다. 이 때문에, 압축실 (47) 은, 일단은 축공 (27) 의 대공 (27b) 을 통해서 흡입실 (21a) 로부터 흡입 압력 (Ps) 의 냉매를 흡입하지만, 용적의 축소에 수반하여 그 냉매를 압축실 (47) 의 상류측에 환류한다.
이 동안, 회전체 (15) 의 1 회전당 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 와 오목부 (15d) 는, 구동축 (3) 및 회전체 (15) 의 회전에 수반하여, 회전체 (15) 의 구동축심 (O) 방향의 위치에 의해, 간헐적으로 구동축심 (O) 둘레에서 연통 각도 (θ2) 로 연통되어 있다. 또한, 연통 각도 (θ2) 는, 연통 각도 (θ1) 보다 연통 각도가 크게 되어 있다.
그리고, 피스톤 (7) 이 일정 위치로부터 상사점까지 이동하면, 압축실 (47) 은 용적이 축소된다. 이 때문에, 압축실 (47) 내의 압력이 토출실 (21b) 보다 높아지면, 압축실 (47) 로부터 토출 압력 (Pd) 의 냉매가 토출실 (21b) 에 토출된다. 이 때, 압축실 (47) 내에는 소량의 냉매밖에 흡입하고 있지 않기 때문에, 압축실 (47) 에서는 소량의 냉매밖에 토출실 (21b) 에 토출되지 않게 된다. 이 때문에, 이 상태에서는, 압축기는 압축실 (47) 로부터 토출실 (21b) 로 토출하는 냉매의 유량이 최소가 되고 있다.
이러는 동안, 이 압축기에 있어서도, 회전체 (15) 의 외주면에는 압축 행정 중의 압축실 (47) 과 연통하는 제 1 연통로 (29a ∼ 29f) 로부터 압축 하중이 작용하여, 회전체 (15) 가 축공 (27) 내에서 구동축심 (O) 방향과 직교하는 방향으로 가압된다.
그러나, 이 압축기에서는, 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 스프링 (43) 은, 회전체 (15) 를 구동축심 (O) 을 따른 좌측 방향, 요컨대 냉매의 유량이 감소하는 방향으로 탄성 지지하고 있다.
또, 피스톤 (7) 이 상사점에 위치하는 압축실 (47) 은 용적이 최소가 되고 있다. 도 3 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 이 압축실 (47) 에 연통하는 제 1 연통로 (29a) 는 도압 통로 (15e) 에 연통하여, 압축실 (47) 내에 잔류하는 고압의 냉매가 축압실 (33) 내에 공급된다. 도 4 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 회전체 (15) 가 구동축심 (O) 을 따라 좌측 방향으로 이동했다고 해도, 이 압축실 (47) 에 연통하는 제 1 연통로 (29a) 는 도압 통로 (15e) 에 연통하여, 압축실 (47) 내에 잔류하는 고압의 냉매가 축압실 (33) 내에 공급된다. 이들 때문에, 축압실 (33) 은, 내부의 축적 압력 (Pa) 이 제어압실 (37) 의 제어 압력 (Pc) 보다 높게 되어 있다.
이 때문에, 제어 밸브 (13) 가 제어압실 (37) 내의 제어 압력 (Pc) 을 낮게 하면, ㎩ - Pc 의 압력 차분의 냉매가 축압실 (33) 로부터 좁힘 통로 (35) 를 거쳐 제어압실 (37) 로 서서히 흐른다. 따라서, 회전체 (15) 는, 구동축심 (O) 을 따른 좌측 방향, 요컨대 냉매의 유량이 감소하는 방향으로 탄성 지지된다.
이 때문에, 이 압축기에서는, 회전체 (15) 가 축공 (27) 내에서 구동축심 (O) 방향과 직교하는 방향으로 가압되어 있어도, 회전체 (15) 는, 상기의 탄성력에 기초하는 어시스트에 의해, 구동축심 (O) 을 따른 좌측 방향, 요컨대 냉매의 유량이 감소하는 방향으로 신속하게 이동할 수 있다. 이렇게 하여, 제어 밸브 (13) 에 의한 제어 압력 (Pc) 의 변경에 대해, 유량이 감소하는 방향으로의 회전체 (15) 의 응답성이 향상되어, 압축실 (47) 로부터 토출실 (21b) 로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소할 수 있다.
또한 이 압축기에서는, 고정 사판 (5) 의 경사 각도를 변경시켜 용량을 변경하고 있지 않으므로, 구조의 간소화 등을 실현할 수 있다.
따라서, 이 압축기에서는, 구조의 간소화 등을 실현하면서, 압축실 (47) 로부터 토출실 (21b) 로 토출하는 냉매의 유량을 신속하게 축소할 수 있다.
또, 이 압축기에서는, 구동축 (3) 의 소경부 (3b) 둘레에 축압실 (33) 을 형성하고, 소경부 (3b) 와 내측 플랜지 (15a) 에 의해 좁힘 통로 (35) 를 형성하고 있기 때문에, 축압실 (33) 및 좁힘 통로 (35) 를 압축기 내에 형성하기 쉽고, 압축기의 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있다. 또, 이 압축기에서는, 축압실 (33) 의 축적 압력 (Pa) 과 제어압실 (37) 의 제어 압력 (Pc) 의 차분에 의해 회전체 (15) 를 냉매의 유량이 감소하는 방향, 즉 회전체 (15) 를 제어압실 (37) 측으로 탄성 지지하고 있으므로, 제 1 스프링 (43) 을 소형화하는 것도 가능하게 되어 있고, 이 의미에 있어서도 소형화 및 저렴화를 실현할 수 있다.
또한 이 압축기에서는, 회전체 (15) 의 도압 통로 (15e) 가 압축실 (47) 내에 잔류하는 고압의 냉매를 축압실 (33) 내에 공급하기 때문에, 잔류하는 고압의 냉매의 유효 활용을 실시할 수 있다. 또, 축압실 (33) 내의 축적 압력 (Pa) 의 냉매가 좁힘 통로 (35) 를 거쳐 제어압실 (37) 에 흐르기 때문에, 제어압실 (37) 을 안정적으로 제어 압력 (Pc) 으로 유지하기 쉽다.
(실시예 2)
실시예 2 의 압축기는, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 회전체 (15) 에 실시예 1 과 같은 도압 통로 (15e) 를 형성하고 있지 않다. 한편, 축압실 (33) 내에 좌금 (51) 및 제 2 스프링 (53) 을 형성하고 있다.
좌금 (51) 은 구동축 (3) 의 소경부 (3b) 에 삽입 통과되어 있다. 좌금 (51) 의 내경은 내측 플랜지 (15a) 의 내경보다 작다. 제 2 스프링 (53) 은, 축압실 (33) 이 확대되는 방향으로 좌금 (51) 을 탄성 지지하고 있다. 제 2 스프링 (53) 이 제 2 탄성 지지 부재에 상당한다. 내측 플랜지 (15a) 와 소경부 (3b) 에 의해 제 1 통로 (55a) 가 형성되고, 좌금 (51) 과 소경부 (3b) 에 의해 제 2 통로 (55b) 가 형성되어 있다. 또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 좌금 (51) 이 내측 플랜지 (15a) 로부터 이간되면, 내측 플랜지 (15a) 와 좌금 (51) 에 의해 제 3 통로 (55c) 가 형성된다. 이들 제 1 ∼ 3 통로 (55a ∼ 55c) 가 좁힘 통로 (55) 이다. 다른 구성은 실시예 1 과 동일하다.
이 압축기에서는, 제어 밸브 (13) 가 제어 통로 (13c) 에 의해 고압의 제어 압력 (Pc) 을 제어압실 (37) 에 공급하고 있으면, 회전체 (15) 는, 서클립 (41) 과 맞닿는 후단에 위치한다. 이 상태에서는, 압축기는, 구동축 (3) 의 1 회전당 압축실 (47) 로부터 토출실 (21b) 로 토출하는 냉매의 유량이 최대가 되고 있다.
이 때, 제어압실 (37) 내의 고압의 냉매가 제 1, 2 통로 (55a, 55b) 를 거쳐 축압실 (33) 에 공급된다. 또, 좌금 (51) 이 제 2 스프링 (53) 의 탄성력에 저항하여 내측 플랜지 (15a) 로부터 이간되면, 제어압실 (37) 내의 고압의 냉매가 제 3 통로 (55c) 를 거쳐 축압실 (33) 에 공급된다. 이 때문에, 축압실 (33) 은, 내부의 축적 압력 (Pa) 이 제어압실 (37) 의 제어 압력 (Pc) 과 동일한 압력으로 재빠르게 유지되게 된다.
이 상태에서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제어 밸브 (13) 가 제어 통로 (13c) 에 의해 고압의 제어 압력 (Pc) 을 제어압실 (37) 에 공급하지 않아, 제어압실 (37) 내의 제어 압력 (Pc) 이 서서히 낮아지면, ㎩ - Pc 의 압력 차분의 냉매가 축압실 (33) 로부터 제 1, 2 통로 (55a, 55b) 를 거쳐 제어압실 (37) 에 서서히 흐른다. 이렇게 하여, 회전체 (15) 는 전단에 위치한다. 이 상태에서는, 압축기는, 압축실 (47) 로부터 토출실 (21b) 로 토출하는 냉매의 유량이 최소가 된다.
이 경우, 실시예 1 의 압축기와 비교하여, 좌금 (51) 및 제 2 스프링 (53) 의 부품이 증가하지만, 좌금 (51) 의 선택에 의해 제 2 통로 (55b) 의 유로 면적을 작게 하여, 축압실 (33) 내의 축적 압력 (Pa) 이 장기간에 걸쳐 회전체 (15) 에 작용하도록 할 수 있다. 다른 작용 효과는 실시예 1 과 동일하다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시예 1, 2 에 입각해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예 1, 2 에 제한되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들어, 상기 실시예 1, 2 의 압축기에서는, 흡입실 (21a) 을 사판실 (23) 과는 별도로 형성했지만, 사판실이 흡입실을 겸하고 있어도 된다.
구동축 (3) 과 회전체 (15) 사이에 O 링을 형성하여, 제어압실 (37) 과 축압실 (33) 을 연통시키지 않게 할 수도 있다.
피스톤 (7) 이 상사점으로부터 하사점으로 이동하는 동안만, 압축실 (47) 에 제 2 연통로로부터 흡입 냉매가 공급되도록 구성해도 된다.
회전체 (15) 의 방향을 전후 반대로 해도 된다. 이 경우, 리어 하우징 (21) 에 제어압실이 형성되게 된다.
축압실은, 실시예 1, 2 의 압축기와 같이, 회전체와 구동축 사이에 형성되어 있는 것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전체가 실시예 1, 2 와는 전후 반대 방향으로 배치되고, 리어 하우징에 제어압실이 형성되어 있는 경우, 회전체의 후측에 축압실을 일체로 형성하고, 축압실과 제어압실 사이에 좁힘 통로를 형성해도 된다.
실시예 1 에서는 용량 제어 밸브 (13) 의 밸브 개도를 조정하여, 토출실 (21b) 로부터 고압 통로 (13b) 를 통해서 제어압실 (37) 로 도입되는 냉매의 양을 제어함으로써 제어압실 (37) 의 제어 압력 (Pc) 을 제어하는, 소위 「입측 (入側) 제어」 가 실시되고 있었지만, 이에 한정되지 않고, 용량 제어 밸브 (13) 의 밸브 개도를 조정하여, 제어압실 (37) 부터 추기 통로를 통해서 흡입실 (21a) 로 배출되는 냉매의 배출량을 제어함으로써, 제어압실 (37) 의 압력을 제어하는, 소위 「발측 (拔側) 제어」 를 실시하는 구성으로 해도 된다.
본 발명을 워블식 압축기에 적용해도 된다.
본 발명은 차량의 공조 장치에 이용 가능하다.
19a ∼ 19f…실린더 보어
21b…토출실
23…사판실
37…제어압실
27…축공
1…하우징 (17…프론트 하우징, 19…실린더 블록, 21…리어 하우징)
3…구동축
5…고정 사판
47…압축실
7…피스톤
11…토출 밸브
Pc…제어 압력
13…제어 밸브
29a ∼ 29f…제 1 연통로
O…구동축심
15d…제 2 연통로 (오목부)
15…회전체
θ1, θ2…연통 각도
43…탄성 지지 부재 (제 1 스프링)
33…축압실
3b…소경부
3a, 3c…대경부
15a…내측 플랜지
15f…통부
35, 55…좁힘 통로
51…좌금
53…제 2 탄성 지지 부재 (제 2 스프링)
55a…제 1 통로
55b…제 2 통로
15e…도압 통로

Claims (6)

  1. 복수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록을 갖고, 토출실과, 사판실과, 제어압실과, 축공이 형성된 하우징과,
    상기 축공 내에 회전 가능하게 지승된 구동축과,
    상기 구동축의 회전에 의해 상기 사판실 내에서 회전 가능하고, 상기 구동축에 수직인 평면에 대한 경사 각도가 일정한 고정 사판과,
    상기 실린더 보어 내에 압축실을 형성하고, 상기 고정 사판에 연결되는 피스톤과,
    상기 압축실 내에 흡입된 냉매를 상기 토출실에 토출시키는 토출 밸브와,
    상기 제어압실의 제어 압력을 제어 가능한 제어 밸브와,
    상기 실린더 블록에 형성되고, 상기 실린더 보어에 연통하는 제 1 연통로와,
    상기 구동축에 형성됨과 함께, 상기 구동축과 일체 회전하고, 상기 제어 압력에 기초하여 상기 구동축의 구동축심 방향으로 이동 가능하고, 상기 구동축의 회전에 수반하여, 간헐적으로 상기 제 1 연통로와 연통하는 제 2 연통로가 형성된 회전체를 구비하고,
    상기 회전체의 상기 구동축심 방향의 위치에 의해, 상기 회전체의 1 회전당 상기 제 1 연통로와 상기 제 2 연통로가 연통하는 상기 구동축심 둘레의 연통 각도가 변화하여, 상기 압축실로부터 토출되는 냉매의 유량이 변화하는 피스톤식 압축기로서,
    상기 회전체를 상기 제어압실측으로 탄성 지지하는 탄성 지지 부재를 추가로 구비하고,
    상기 회전체와 상기 구동축 사이에는, 내부의 압력이 상기 제어 압력보다 높으면, 상기 회전체를 상기 제어압실측으로 탄성 지지하는 축압실이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동축은, 소경부와, 상기 소경부와 일체를 이루고, 상기 소경부보다 대경의 대경부를 갖고,
    상기 회전체는, 상기 소경부를 삽입 통과시키는 내측 플랜지와, 상기 내측 플랜지의 직경 방향 외측으로부터 상기 구동축심 방향으로 연장되고, 상기 대경부의 일부를 수용하는 통부를 갖고,
    상기 축압실은, 상기 내측 플랜지와 상기 통부와 상기 소경부와 상기 대경부로 형성되고,
    상기 회전체가 상기 소경부측으로 가장 이동했을 때, 상기 통부의 상기 내측 플랜지와는 반대측의 단부가 상기 대경부의 직경 방향 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어압실과 상기 축압실은 좁힘 통로를 통해서 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어압실과 상기 축압실은 좁힘 통로를 통해서 연통되고,
    상기 소경부와 상기 내측 플랜지에 의해 상기 좁힘 통로가 형성되어 있는, 피스톤식 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 축압실 내에는, 상기 소경부에 삽입 통과되는 좌금과, 상기 좌금을 상기 제어압실측으로 탄성 지지하는 제 2 탄성 지지 부재가 형성되고,
    상기 좁힘 통로는, 상기 내측 플랜지와 상기 소경부로 형성된 제 1 통로와, 상기 좌금과 상기 소경부로 형성되고, 상기 제 1 통로보다 소경의 제 2 통로를 갖는, 피스톤식 압축기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회전체는, 상기 피스톤이 상기 피스톤의 상사점에 위치하는 상기 압축실에 연통하는 상기 제 1 연통로와 상기 축압실에 연통하는 도압 통로를 갖는, 피스톤식 압축기.
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