KR20140147746A

KR20140147746A - 용량 가변형 사판식 압축기

Info

Publication number: KR20140147746A
Application number: KR1020140074977A
Authority: KR
Inventors: 신야 야마모토; 타카히로 스즈키; 카즈나리 혼다; 케이 니시이; 유스케 야마자키
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2014-12-30
Also published as: US9284954B2; CN104234969B; BR102014014670A2; EP2816230A3; JP2015004308A; KR101554575B1; JP5949678B2; EP2816230A2; EP2816230B1; CN104234969A; US20140377088A1

Abstract

고도의 제어 성능을 가지며 고도의 탑재 성능을 나타낼 수 있고 충분한 압축용량을 확보할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기가 제공된다. 본 발명의 압축기는 제1 실린더 블록(21)과 제2 실린더 블록(23), 및 액츄에이터(13)를 포함한다. 액츄에이터(13)는 가동체(13a), 고정체(13b), 및 제어 압력 챔버(13c)를 포함한다. 제1 실린더 보어(21a) 및 제1 저장 챔버(21c)는 제1 실린더 블록(21)에 형성된다. 제2 실린더 보어(23a) 및 제2 저장 챔버(23c)는 제2 실린더 블록(23)에 형성된다. 제1 실린더 보어(21a)는 제2 실린더 보어(23a)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된다.

Description

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

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 종래의 용량 가변형 사판식 압축기(이하 '압축기'라고 함)가 개시되어 있다. 압축기에서, 하우징은 전방 하우징, 실린더 블록 및 후방 하우징으로 형성된다. 흡입 챔버와 토출 챔버는 전방 하우징과 후방 하우징에 각각 형성된다. 또한, 압력 조절 챔버는 후방 하우징에 형성된다.

사판 챔버와 복수의 실린더 보어들은 실린더 블록 내에 형성된다. 각각의 실린더 보어는 실린더 블록의 후방측에 형성되는 제1 실린더 보어와, 실린더 블록의 전방측에 형성되는 제2 실린더 보어로 구성된다. 각각의 제1 실린더 보어와 제2 실린더 보어는 동일 직경을 가진다.

구동축은 하우징 내에 삽입되고, 실린더 블록 내에 회전 가능하게 지지된다. 구동축의 회전에 의하여 회전될 수 있는 사판은, 사판 챔버 내에 마련된다. 사판의 경사각을 변경시키는 링크 기구는, 구동축과 사판 사이에 마련된다. 여기서, 경사각은 구동축의 회전축에 수직인 방향에 대하여 사판에 의해 형성되는 각도를 의미한다.

또한, 피스톤은 각 실린더 보어 내에 왕복 운동이 가능하도록 수용된다. 구체적으로, 각각의 피스톤은 각 제1 실린더 보어 내에서 왕복 운동하는 제1 헤드부와, 각 제2 실린더 보어 내에서 왕복 운동하는 제2 헤드부를 포함한다. 실린더 보어의 각각의 제1 실린더 보어와 제2 실린더 보어는 동일 직경을 갖기 때문에, 피스톤의 각각의 제1 헤드부와 제2 헤드부도 또한 동일 직경을 가진다. 따라서, 본 압축기에서, 제1 압축 챔버들은 각각의 제1 실린더 보어와 제1 헤드부에 의하여 형성되고, 제2 압축 챔버들은 각각의 제2 실린더 보어와 제2 헤드부에 의하여 형성된다. 사판의 회전에 의하여 각각의 피스톤이 각각의 실린더 보어 내에서 사판의 경사각에 대응되는 스트로크로 왕복 운동하도록 변환 기구가 구성된다. 또한, 경사각은 액츄에이터에 의하여 변경될 수 있고, 액츄에이터를 제어하도록 제어 기구가 구성된다.

사판 챔버에서, 액츄에이터는 사판에 대하여 제1 실린더 보어의 측면에 배치된다. 액츄에이터는 액츄에이터 본체와 제어 압력 챔버를 포함한다. 액츄에이터 본체는 비회전 가동체, 가동체 및 스러스트 베어링을 포함한다. 비회전 가동체는, 구동축과 일체로 회전되지 않도록 제어 압력 챔버 내에 배치되고, 구동축의 후단부를 감싼다. 비회전 가동체의 내주면은 구동축의 후단부를 회전 및 슬라이딩 가능하게 지지하고, 회전 중심축 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. 또한, 비회전 가동체의 외주면은 제어 압력 챔버 내에서 회전 중심축 방향으로 슬라이딩 되고, 회전 중심축을 중심으로 슬라이딩 되지 않도록 구성된다. 가동체는 회전 중심축 방향으로 이동 가능하도록 사판에 연결된다. 스러스트 베어링은 비회전 가동체와 가동체 사이에 제공된다.

제어 압력 챔버는 실린더 블록의 후방측, 즉, 실린더 블록 내에서 제1 실린더 보어의 측면에 마련된다. 비회전 가동체를 전방으로 가압하는 압축 스프링은 제어 압력 챔버 내에 마련된다. 또한, 비회전 가동체와 가동체가 회전 중심축 방향으로 이동할 수 있도록, 제어 압력 챔버의 압력을 변경하는 압력 제어 밸브는 압력 조절 챔버와 토출 챔버 사이에 마련된다.

링크 기구는, 사판의 경사각이 변경됨에 따라 각 피스톤들의 제2 헤드부의 상사점 위치가 각 피스톤들의 제1 헤드부의 상사점 위치보다 더 이동되도록 배치된다. 링크 기구는 가동체와 구동축에 고정되는 러그암(lug arm)을 포함한다. 러그 암의 후단부에는, 외주측으로부터 회전 중심축에 수직으로 접근하는 방향으로 연장되는 긴 구멍이 형성된다. 사판은, 사판의 전방측의 긴 구멍으로 삽입되는 핀에 의하여, 제1 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 또한, 가동체의 전단부에는, 외주측으로부터 회전 중심축에 수직으로 접근하는 방향으로 연장되는 긴 구멍이 형성된다. 사판은, 사판의 후단 긴 구멍으로 삽입되는 핀에 의하여, 제1 회전 축선과 평행한 제2 회전 축선을 중심으로 회전 가능하게 지지된다.

이러한 압축기에서, 토출 챔버가 압력 조절 챔버와 연통되도록 압력 조절 밸브가 개방 제어되면, 제어 압력 챔버 내의 압력은 사판 챔버 내의 압력보다 높아진다. 따라서, 비회전 가동체와 가동체는 전방을 향하여 이동된다. 이러한 이동에 의하여, 사판의 경사각은 증가되어, 피스톤의 스트로크도 증가된다. 따라서, 압축기의 1회전당 압축용량이 증가된다. 토출 챔버가 압력 조절 챔버와 연통되지 않도록, 압력 조절 밸브가 폐쇄 제어되면, 제어 압력 챔버 내의 압력은 사판 챔버 내의 압력과 거의 동일한 압력으로 감소된다. 따라서, 비회전 가동체와 가동체는 후방으로 이동된다. 이러한 이동에 의해서, 사판의 경사각은 감소되어, 피스톤의 스트로크도 감소된다. 결과적으로, 압축기의 1회전당 압축용량이 감소된다.

이러한 압축기의 각 피스톤에서, 피스톤의 제2 헤드부의 상사점 위치는 피스톤의 제1 헤드부의 상사점 위치보다 더 크게 움직인다. 따라서, 사판의 경사각이 0도에 가깝게 형성되면, 소량의 압축일(compression work)이 제1 압축 챔버들 내에서만 수행되고, 제2 압축 챔버들 내에서는 압축일이 수행되지 않는다.

한편, 압축기에서는, 압축기가 장착되는 차량 등의 작동 조건에 따라 압축용량이 급속하게 증가하거나 감소될 수 있도록 고도의 제어성능이 요구된다. 이러한 요구에 맞추기 위하여, 상술한 종래의 압축기에서는, 액츄에이터의 제어 압력 챔버의 크기를 증가시키는 것이 고려된다. 따라서, 종래의 압축기에서는, 큰 추력으로 비회전 가동체 및 가동체를 회전 중심축 방향으로 슬라이딩 이동시킴으로써, 사판의 경사각을 급격하게 변경시키는 것이 고려된다.

그러나, 이러한 압축기에서, 제어 압력 챔버는 실린더 블록 내에 형성된다. 따라서, 제어 압력 챔버의 크기가 커지면, 실린더 블록의 크기도 커져서 압축기 전체의 크기가 커지게 된다. 결과적으로, 차량 등에 압축기의 탑재 성능이 낮아진다.

이러한 압축기에서, 액츄에이터의 제어 압력 챔버의 크기를 증가시키기 위하여 실린더 보어의 직경이 감소되면, 원하는 압축용량을 확보할 수 없다.

일본 공개특허공보 평5-172052호

본 발명은 상술한 상황의 관점에서 만들어졌다. 본 발명의 목적은, 고도의 제어 성능을 가지며 고도의 탑재 성능을 나타낼 수 있고 충분한 압축용량을 확보할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 용량 가변형 사판식 압축기는, 흡입 챔버, 토출 챔버, 사판 챔버 및 실린더 보어가 형성되는 하우징과, 상기 하우징에 의하여 회전 가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축의 회전에 의하여 상기 사판 챔버 내에서 회전하는 사판과, 상기 구동축과 상기 사판 사이에 마련되어 상기 구동축의 회전 중심축에 수직인 방향에 대하여 상기 사판의 경사각을 변경시키는 링크 기구와, 상기 실린더 보어 내에서 왕복 운동이 가능하도록 상기 실린더 보어 내에 수용되는 피스톤과, 상기 사판의 회전에 의하여 상기 실린더 보어 내에서 상기 피스톤을 상기 경사각에 대응되는 스트로크로 왕복 운동시키는 변환 기구와, 상기 경사각을 변경시키는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어 기구를 포함하며, 상기 실린더 보어는, 상기 사판의 일면측에 마련되는 제1 실린더 보어와, 상기 사판의 타면측에 마련되는 제2 실린더 보어로 구성되고, 상기 피스톤은, 상기 제1 실린더 보어 내에서 왕복 운동되고 상기 제1 실린더 보어 내에 제1 압축 챔버를 구획하는 제1 헤드부와, 상기 제2 실린더 보어 내에서 왕복 운동되고 상기 제2 실린더 보어 내에 제2 압축 챔버를 구획하는 제2 헤드부를 포함하며, 상기 링크 기구는, 상기 경사각의 변경에 따라 상기 제1 헤드부의 상사점 위치가 상기 제2 헤드부의 상사점 위치보다 더 이동되도록 배치되고, 상기 액츄에이터는, 상기 구동축과 일체로 회전 가능하게 마련되고, 상기 사판 챔버 내에 상기 사판에 대하여 상기 제1 실린더 보어 측에 배치되며, 상기 액츄에이터는, 상기 사판에 연결되고 상기 회전 중심축 방향으로 이동 가능하게 구성되는 액츄에이터 본체와, 상기 제어 기구에 의하여 내부 압력이 변경될 때 상기 액츄에이터 본체를 이동시키도록 구성되는 제어 압력 챔버를 포함하고, 상기 제1 실린더 보어는 상기 제2 실린더 보어의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된다.

도 1은 제1 실시예의 압축기에서 최대 용량일 때의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예의 압축기에 따른 제어 기구를 나타내는 개략도이다.
도 3은 제1 실시예의 압축기에 따른 제1 실린더 보어 및 제2 실린더 보어의 주요부의 확대 단면도이다.
도 4는 제1 실시예의 압축기에서 최소 용량일 때의 단면도이다.
도 5는 제1 실시예의 압축기에 따른 피스톤을 나타내는 측면도이다.
도 6은 제2 실시예의 압축기에 따른 제1 실린더 보어 및 제2 실린더 보어의 주요부의 확대 단면도이다.
도 7은 제2 실시예의 압축기에 따른 피스톤을 나타내는 측면도이다.
도 8은 제3 실시예의 압축기에 따른 피스톤을 나타내는 측면도이다.
도 9는 제4 실시예의 압축기에 따른 피스톤을 나타내는 측면도이다.

본 발명을 예시하는 다음의 제1 내지 제4 실시예가 첨부 도면들을 참조하여 설명된다. 제1 내지 제4 실시예의 각 압축기는 용량 가변형 사판식 압축기이다. 각각의 압축기는 차량 에어컨의 냉각 회로를 구성하도록 차량에 장착된다.

[제1 실시예]

도 1에 나타난 바와 같이, 제1 실시예의 압축기는 하우징(1), 구동축(3), 사판(5), 링크 기구(7), 복수의 피스톤(9), 복수의 쌍의 슈(11a, 11b), 액츄에이터(13) 및 도 2에 도시된 제어 기구(15)를 포함한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 하우징(1)은 후방 하우징(17), 전방 하우징(19), 제1 실린더 블록(21) 및 제2 실린더 블록(23)을 포함한다.

후방 하우징(17)은, 압축기의 후방측에 배치된다. 상술한 제어 기구(15)는 후방 하우징(17) 내에 마련된다. 또한, 후방 하우징(17) 내에 압력 조절 챔버(25), 제1 흡입 챔버(27a) 및 제1 토출 챔버(29a)가 형성된다. 압력 조절 챔버(25)는 후방 하우징(17)의 중심부에 위치된다. 제1 토출 챔버(29a)는 후방 하우징(17)의 외주측에 위치된다. 또한, 제1 흡입 챔버(27a)는 후방 하우징(17) 내의 압력 조절 챔버(25)와 제1 토출 챔버(29a) 사이에 형성된다. 즉, 제1 흡입 챔버(27a)는, 압력 조절 챔버(25)로부터 외주측에, 제1 토출 챔버(29a)로부터 내주측의 위치에 형성된다.

전방을 향하여 돌출되는 보스(19a)는 전방 하우징(19)에 형성된다. 보스(19a)에서, 보스(19a)의 내면과 구동축(3) 사이에, 더욱 상세하게는 보스(19a)의 내면과 아래에 설명되는 제2 지지 부재(43) 사이에 샤프트 실링 장치(31)가 마련된다. 또한, 전방 하우징(19)에 제2 흡입 챔버(27b)와 제2 토출 챔버(29b)가 형성된다. 제2 흡입 챔버(27b)는 전방 하우징(19)의 내주측에 위치되고, 제2 토출 챔버(29b)는 전방 하우징(19)의 외주측에 위치된다. 또한, 제2 토출 챔버(29b)와 제1 토출 챔버(29a)는 토출 통로(미도시)에 의하여 상호 연결된다. 배출구(미도시)는, 압축기의 외부와 연통되도록 토출 통로에 형성된다.

제1 실린더 블록(21)과 제2 실린더 블록(23)은, 상호 인접하도록 후방 하우징(17)과 전방 하우징(19) 사이에 위치된다. 또한, 제1 실린더 블록(21)은, 후방 하우징(17)에 인접하도록 압축기의 후방측에 위치된다. 제2 실린더 블록(23)은, 전방 하우징(19)에 인접하도록 압축기의 전방에 위치된다. 또한, 사판 챔버(33)는 제1 실린더 블록(21)과 제2 실린더 블록(23)에 의해서 형성된다. 사판 챔버(33)는 대략 하우징(1)의 전후 방향 중심에 위치된다.

제1 실린더 블록(21)에서, 복수의 제1 실린더 보어(21a)들은 원주 방향으로 동일한 각도의 간격에 서로 평행하게 형성된다. 또한, 구동축(3)이 삽입되는 제1 샤프트 구멍(21b)은 제1 실린더 블록(21)에 형성된다. 제1 샤프트 구멍(21b)은 압력 조절 챔버(25)와 연통되도록 마련된다. 제1 미끄럼베어링(24a)은 제1 샤프트 구멍(21b)에 마련된다.

또한, 제1 샤프트 구멍(21b)과 동축이 되도록 제1 샤프트 구멍(21b)과 연통되게 마련되는 제1 저장 챔버(21c)는 제1 실린더 블록(21)에 오목하게 형성된다. 제1 저장 챔버(21c)의 주변은 제1 실린더 블록(21)의 일부인 벽면에 의하여 둘러싸여 져서, 제1 저장 챔버(21c)가 제1 실린더 보어(21a)들로부터 분할된다. 제1 저장 챔버(21c)의 내부는 사판 챔버(33)와 연통되도록 마련된다. 또한, 제1 저장 챔버(21c)는 후단으로 갈수록 직경이 단계적으로 감소되는 형상을 갖도록 형성된다. 제1 저장 챔버(21c)의 후단에는 제1 스러스트 베어링(35a)이 마련된다. 또한, 사판 챔버(33)를 제1 흡입 챔버(27a)와 연통시키는 제1 흡입 통로(37a)는 제1 실린더 블록(21)에 형성된다.

복수의 제2 실린더 보어(23a)들은 제2 실린더 블록(23)에 형성된다. 또한, 구동축(3)이 삽입되는 제2 샤프트 구멍(23b)은, 제2 실린더 블록(23)에 형성된다. 제2 미끄럼베어링(24b)은 제2 샤프트 구멍(23b)에 마련된다.

또한, 제2 샤프트 구멍(23b)과 동축이 되도록 제2 샤프트 구멍(23b)과 연통되게 마련되는 제2 저장 챔버(23c)는 제2 실린더 블록(23)에 오목하게 형성된다. 제2 저장 챔버(23c)의 주변은 제2 실린더 블록(23)의 일부인 벽면에 의하여 둘러싸여 져서, 제2 저장 챔버(23c)가 제2 실린더 보어(23a)들로부터 분할된다. 제2 저장 챔버(23c)는 또한 사판 챔버(33)와 연통되도록 마련된다. 제2 저장 챔버(23c)는 전단으로 갈수록 직경이 단계적으로 감소되는 형상을 갖도록 형성된다. 제2 저장 챔버(23c)의 전단에는 제2 스러스트 베어링(35b)이 마련된다. 또한, 사판 챔버(33)를 제2 흡입 챔버(27b)와 연통시키는 제2 흡입 통로(37b)는 제2 실린더 블록(23)에 형성된다.

도 3에 나타난 바와 같이, 이러한 압축기에서, 제1 실린더 보어(21a)들의 직경(D1)은 제2 실린더 보어(23a)들의 직경(D2)보다 작다. 즉, 본 실시예의 압축기에서, 제1 실린더 보어(21a) 각각은 제2 실린더 보어(23a) 각각의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 따라서, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 압축기에서, 제1 저장 챔버(21c)는 제2 저장 챔버(23c)보다 크게 구성된다.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 압축기에서, 제1 실린더 보어(21a) 각각은, 제1 실린더 보어(21a)의 중심을 관통하는 제1 중심선(01)이, 대응되는 제2 실린더 보어(23a)의 중심을 관통하는 제2 중심선(02)의 연장선 상에 위치되도록 형성된다. 즉, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a) 및 이에 대응되는 각각의 제2 실린더 보어(23a)는 상호 동축(coaxial)으로 형성된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 사판 챔버(33)는, 제1 실린더 블록(21)에 형성되는 유입구(330)를 통하여 증발기(미도시)에 연결된다.

제1 밸브판(39)은 후방 하우징(17)와 제1 실린더 블록(21) 사이에 마련된다. 제1 실린더 보어(21a)들과 같은 개수의 흡입구(39a)들과 토출구(39b)들은, 제1 밸브판(39)에 형성된다. 또한, 각각의 흡입구(39a)를 개폐할 수 있는 흡입 리드 밸브(39c)들은 제1 밸브판(39)에 마련된다. 각각의 제1 실린더 보어(21a)는, 대응되는 흡입구(39a) 및 흡입 리드 밸브(39c)를 통하여 제1 흡입 챔버(27a)와 연통되도록 마련된다. 흡입 리드 밸브(39c)의 개폐량을 조절하는 유지홈(39d)들은, 각각의 제1 실린더 보어(21a)에 형성된다. 또한, 각각의 토출구(39b)들을 개폐할 수 있는 토출 리드 밸브(39e)들은, 제1 밸브판(39)에 마련된다. 각각의 제1 실린더 보어(21a)는, 대응되는 토출구(39b) 및 토출 리드 밸브(39e)를 통하여 제1 토출 챔버(29a)와 연통되도록 마련된다. 또한, 토출 리드 밸브(39e)들의 개폐량을 조절하는 유지판(39f)은 제1 밸브판(39)에 마련된다. 또한, 제1 흡입 챔버(27a)와 제1 흡입 통로(37a)를 연통시키는 연통구멍(39g)은 제1 밸브판(39)에 형성된다.

제2 밸브판(41)은 전방 하우징(19)과 제2 실린더 블록(23) 사이에 마련된다. 제2 실린더 보어(23a)들과 개수가 같은 흡입구(41a)들과 토출구(41b)들은, 제2 밸브판(41)에 형성된다. 또한, 각각의 흡입구(41a)를 개폐할 수 있는 흡입 리드 밸브(41c)들은 제2 밸브판(41)에 마련된다. 각각의 제2 실린더 보어(23a)는, 대응되는 흡입구(41a) 및 흡입 리드 밸브(41c)를 통하여 제2 흡입 챔버(27b)와 연통되도록 마련된다. 흡입 리드 밸브(41c)들의 개폐량을 조절하는 유지홈(41d)들은, 각각의 제2 실린더 보어(23a)에 형성된다. 또한, 각각의 토출구(41b)를 개폐할 수 있는 토출 리드 밸브(41e)들은 제2 밸브판(41)에 마련된다. 각각의 제2 실린더 보어(23a)는, 대응되는 토출구(41b) 및 토출 리드 밸브(41e)를 통하여 제2 토출 챔버(29b)와 연통되도록 마련된다. 또한, 토출 리드 밸브(41e)의 개폐량을 조절하는 유지판(41f)은, 제2 밸브판(41)에 마련된다. 또한, 제2 흡입 챔버(27b)와 제2 흡입 통로(37b)를 연통시키는 연통구멍(41g)들은, 제2 밸브판(41)에 형성된다.

제1 흡입 챔버(27a) 및 제2 흡입 챔버(27b)는, 제1, 제2 흡입 통로(37a, 37b) 및 연통구멍(39g, 41g)들에 의해서 사판 챔버(33)와 연통되도록 마련된다. 이러한 이유로, 제1 흡입 챔버(27a) 및 제2 흡입 챔버(27b) 내의 압력은, 사판 챔버(33) 내의 압력과 실질적으로 동일하게 형성된다. 또한, 증발기를 통과한 냉각 가스는 유입구(330)를 통하여 사판 챔버(33)로 유입되고, 따라서 사판 챔버(33)와 각각의 제1 흡입 챔버(27a) 및 제2 흡입 챔버(27b) 내의 압력은 제1 토출 챔버(29a) 및 제2 토출 챔버(29b)들 내의 압력보다 낮다.

사판(5)과 액츄에이터(13)는 구동축(3)에 부착된다. 또한, 제1 지지 부재(42)는 구동축(3)의 후단 측에 압입 끼워맞춤 된다. 플랜지(42a)는 제1 지지 부재(42)에 형성된다. 구동축(3)은, 제1 미끄럼베어링(24a) 및 제2 미끄럼베어링(24b)들에 삽입되도록, 보스(19a) 측으로부터 후방으로 연장되어 마련된다. 따라서, 구동축(3)은, 회전 중심축(03)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 또한, 구동축(3)은 하우징(1)에 삽입되고, 따라서 사판(5), 액츄에이터(13) 및 플랜지(42a)는 각각 사판 챔버(33) 내에 배치된다.

제2 지지 부재(43)는 구동축(3)의 전단 측에 압입 끼워맞춤 된다. 제2 지지 부재(43)에는, 제2 스러스트 베어링(35b)과 접촉하게 되는 플랜지(43a)와, 후술하는 제2 핀(47b)이 삽입되는 탑재부(미도시)가 형성된다. 또한, 제1 리턴 스프링(44a)의 전단(前端)은 제2 지지 부재(43)에 고정된다. 제1 리턴 스프링(44a)은 제2 지지 부재(43) 측으로부터 사판 챔버(33) 측을 향하여 회전 중심축(03) 방향으로 연장된다.

또한, 구동축(3)의 후단으로부터 전단을 향하여 회전 중심축(03) 방향으로 연장되는 축 통로(3b)와, 구동축(3)의 외주면에 개방되도록 축 통로(3b)의 전단으로부터 구동축(3)의 반경 방향으로 연장되는 반경 통로(3c)는 구동축(3)에 형성된다. 축 통로(3b)의 후단은 압력 조절 챔버(25)에 개방된다. 반경 통로(3c)는 후술하는 제어 압력 챔버(13c)에 개방된다.

구동축(3)의 말단에는 나사부(3d)가 형성된다. 구동축(3)은, 나사부(3d)를 통하여 풀리 또는 전자 클러치(미도시)에 연결된다. 차량의 엔진에 의해서 구동되는 벨트(미도시)는, 풀리 또는 전자 클러치에 감긴다.

사판(5)은, 환형의 평판 형상으로 형성되고, 후면(5a)과 전면(5b)을 가진다. 후면(5a)은 사판 챔버(33) 내에서 제1 실린더 보어(21a) 측, 즉, 압축기의 후방측과 대면한다. 사판(5)의 후면(5a) 측은 본 발명에서 일 단부면에 상응한다. 전면(5b)은 사판 챔버(33) 내에서 제2 실린더 보어(23a) 측, 즉, 압축기의 전방측과 대면한다. 사판(5)의 전면(5b) 측은 본 발명에서 타 단부면에 상응한다.

사판(5)은 링 플레이트(45)에 고정된다. 링 플레이트(45)는 환형의 평판 모양으로 형성되며, 링 플레이트(45)의 중심부에는 삽입공(45a)이 형성된다. 구동축(3)은, 사판(5)이 구동축(3)에 부착되도록 사판 챔버(33) 내에서 삽입공(45a)에 삽입된다.

링크 기구(7)는 러그 암(49)을 가진다. 러그 암(49)은 사판 챔버(33) 내에서 사판(5)에 대하여 전방측에 배치되며, 사판(5)과 제2 지지 부재(43) 사이에 위치된다. 러그 암(49)은, 전단부로부터 후단부를 향하여 연장되는, 실질적 L 형상으로 형성된다. 도 4에 나타난 바와 같이, 러그 암(49)은, 회전 중심축(03)에 수직인 방향에 대한 사판(5)의 경사각이 최소일 때에 제2 지지 부재(43)의 플랜지(43a)와 접촉하도록 구성된다. 이러한 이유로, 본 실시예의 압축기에서, 사판(5)의 경사각은 러그 암(49)에 의하여 최소값으로 유지될 수 있다. 또한, 러그 암(49)의 후단면에는 중량부(49a)가 형성된다. 중량부(49a)는 액츄에이터(13)의 원주 방향으로 액츄에이터(13)의 원주의 절반 가량에 걸쳐 연장된다. 중량부(49a)의 형상은 적절하게 설계될 수 있음을 주목하여야 한다.

러그 암(49)의 후단부는 제1 핀(47a)에 의하여 링 플레이트(45)의 일 단부면에 연결된다. 따라서, 러그 암(49)의 후단부는, 제1 핀(47a)의 축 중심을 제1 회전 축선(M1)으로 사용함으로써 지지되고, 링 플레이트(45)의 일단부 면, 즉, 사판(5)의 일단부 면에 대하여 제1 회전 축선(M1)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 제1 회전 축선(M1)은 구동축(3)의 회전 중심축(03)에 수직인 방향으로 연장된다.

러그 암(49)의 전단부는 제2 핀(47b)에 의해서 제2 지지 부재(43)에 연결된다. 따라서, 러그 암(49)의 전단부는, 제2 핀(47b)의 축 중심을 제2 회전 축선(M2)으로 사용함으로써 지지되고, 제2 지지 부재(43), 즉, 구동축(3)에 대하여 제2 회전 축선(M2)을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 제2 회전 축선(M2)은 제1 회전 축선(M1)과 평행하게 연장된다. 러그 암(49)과 제1 핀(47a) 및 제2 핀(47b)은 본 발명에서 링크 기구(7)에 상응한다.

중량부(49a)는 러그 암(49)의 후단부, 즉, 제1 회전 축선(M1)에 대하여 제2 회전 축선(M2)에 대향하는 측면으로 연장되어 마련된다. 따라서, 중량부(49a)는, 러그 암(49)이 제1 핀(47a)에 의하여 링 플레이트(45)에 지지된 상태에서, 링 플레이트(45)의 홈부(45b)를 관통하도록 마련되어, 링 플레이트(45)의 후면 측, 즉, 사판(5)의 후면(5a) 측에 위치된다. 따라서, 사판(5)이 회전 중심축(03)을 중심으로 회전될 때에 발생되는 원심력은, 또한 사판(5)의 후면(5a) 측의 중량부(49a)에 작용하도록 생성된다.

본 실시예의 압축기에서, 사판(5)과 구동축(3)은 링크 기구(7)에 연결되고, 따라서 사판(5)은 구동축(3)과 함께 회전될 수 있다. 본 실시예의 압축기에서, 링크 기구(7)의 배치 위치는, 사판(5)의 경사각이 최소일 때에 링크 기구(7)에 연결되는 사판(5)이 사판 챔버(33) 내의 제2 실린더 보어(23a) 측에 밀접한 위치에 위치되도록 결정된다. 또한, 사판(5)은, 러그 암(49)의 양단이 각각 제1 회전 축선(M1)과 제2 회전 축선(M2)을 중심으로 회전될 때에 사판(5)의 경사각이 변경될 수 있도록 구성된다.

각각의 피스톤(9)은, 피스톤 본체(9a)와, 피스톤 본체(9a)의 후단에 형성되는 제1 헤드부(9b)와, 피스톤 본체(9a)의 전단에 형성되는 제2 헤드부(9c)를 가진다. 도 5에 나타난 바와 같이, 제1 헤드부(9b)는, 실질적으로 원기둥 형상으로 형성되고, 제1 전단면(900a)과, 제1 후단면(900b)과, 제1 전단면(900a)과 제1 후단면(900b) 사이에 위치되는 제1 원통면(900c)을 포함한다. 또한, 제2 헤드부(9c)는 실질적으로 원기둥 형상으로 형성되고, 제2 전단면(901a)과, 제2 후단면(901b)과, 제2 전단면(901a)과 제2 후단면(901b) 사이에 위치되는 제2 원통면(901c)을 포함한다. 제1 헤드부(9b)는 제1 전단면(900a)에서 피스톤 본체(9a)에 연결된다. 제2 헤드부(9c)는 제2 후단면(901b)에서 피스톤 본체(9a)에 연결된다. 각각의 피스톤(9)에서, 제1 헤드부(9b)의 중심을 관통하는 중심선(04)은, 제2 헤드부(9c)의 중심을 관통하는 중심선(05)의 연장선 상에 위치된다. 즉, 각각의 피스톤(9)은, 제1 헤드부(9b)와 제2 헤드부(9c)가 피스톤 본체(9a)와 동축이 되도록 형성된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 각각의 제1 헤드부(9b)는, 각각의 제1 실린더 보어(21a) 내에서 왕복 운동할 수 있도록 각각의 제1 실린더 보어(21a) 내에 수용된다. 제1 실린더 보어(21a)의 내부는 각각의 제1 헤드부(9b)들에 의하여 분할되어, 각각의 제1 실린더 보어(21a) 내에 제1 압축 챔버(21d)가 형성된다. 각각의 제2 헤드부(9c)는, 각각의 제2 실린더 보어(23a) 내에서 왕복 운동할 수 있도록 각각의 제2 실린더 보어(23a) 내에 수용된다. 제2 실린더 보어(23a)의 내부는 각각의 제2 헤드부(9c)들에 의하여 분할되어, 각각의 제2 실린더 보어(23a) 내에 제2 압축 챔버(23d)가 형성된다.

도 5에 나타난 바와 같이, 각각의 피스톤(9)에서, 피스톤 본체(9a)는, 피스톤 본체(9a)의 길이 방향 중심부에서 오목하게 마련되는 결합부(91)와, 결합부(91)로부터 제1 헤드부(9b) 측을 향하여 연장되는 제1 네크부(92)와, 결합부(91)로부터 제2 헤드부(9c) 측을 향하여 연장되는 제2 네크부(93)에 의하여 구성된다. 제1 네크부(92)와 제2 네크부(93)는, 피스톤(9)의 중심축 방향으로 제1 네크부(92)의 길이(α1, 이하 '제1 네크부(92)의 길이'라 함)가 피스톤(9)의 중심축 방향으로 제2 네크부(93)의 길이(α2, 이하 '제2 네크부(93)의 길이'라 함)와 동일하도록 형성된다.

또한, 상술한 바와 같이, 각각의 제1 실린더 보어(21a)는 각각의 제2 실린더 보어(23a)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되고, 따라서 제1 헤드부(9b)의 직경은 제2 헤드부(9c)의 직경보다 작다. 즉, 제1 헤드부(9b)는 제2 헤드부(9c)보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 여기서, 제1 헤드부(9b)와 제2 헤드부(9c)는 전후 방향으로 동일한 길이를 갖도록 형성된다. 따라서, 피스톤(9)의 중심축 방향으로 제1 원통면(900c)의 길이(β1, 이하 '제1 원통면(900c)의 길이'라 함)는 피스톤(9)의 중심축 방향으로 제2 원통면(901c)의 길이(β2, 이하 '제2 원통면(901c)의 길이'라 함)와 동일하다. 이러한 이유로, 각각의 피스톤(9)에서, 제1 네크부(92)의 길이(α1)와 제1 원통면(900c)의 길이(β1)의 합은, 제2 네크부(93)의 길이(α2)와 제2 원통면(901c)의 길이(β2)의 합과 같다. 이러한 방식으로, 각각의 피스톤(9)에서, 결합부(91)의 중심으로부터 제1 헤드부(9b)의 말단까지의 거리(L1)는 결합부(91)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)와 동일하다.

도 1에 나타난 바와 같이, 반구형의 슈(11a, 11b)들은 결합부(91)들 각각에 마련된다. 사판(5)의 회전은 슈(11a, 11b)들에 의하여 피스톤(9)들의 왕복 운동으로 변환된다. 슈(11a, 11b)들은 본 발명에서 변환 기구에 상응한다. 이러한 방식으로, 각각의 제1 헤드부(9b) 및 제2 헤드부(9b)들은 각각의 제1 실린더 보어(21a) 및 제2 실린더 보어(23a) 내에서 사판(5)의 경사각에 대응되는 스트로크로 왕복 운동할 수 있다.

상술한 바와 같이, 사판(5)은 사판 챔버(33) 내에 제2 실린더 보어(23a) 측에 위치된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 도 1에 나타난 바와 같이, 피스톤(9)들의 스트로크를 최대로 하기 위하여 사판(5)의 경사각이 최대일 때, 제1 헤드부(9b)의 상사점 위치는 제1 밸브판(39)에 가장 가까운 위치에 설정되고, 제2 헤드부(9c)의 상사점 위치는 제2 밸브판(41)에 가장 가까운 위치에 설정된다. 도 4에 나타난 바와 같이, 피스톤(9)들의 스트로크를 감소시키기 위하여 사판(5)의 경사각이 감소됨에 따라, 제1 헤드부(9b)의 상사점 위치는 제1 밸브판(39)으로부터 멀어지도록 서서히 이동된다. 제2 헤드부(9c)의 상사점 위치는 피스톤(9)들이 최대 스트로크일 때의 위치에서 거의 변하지 않으며, 제2 밸브판(41)에 가까운 위치에서 유지된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 액츄에이터(13)는 사판 챔버(33) 내에 배치되고, 사판(5)에 대하여 제1 실린더 보어(21a) 측에 위치된다. 액츄에이터(13)는, 그의 일부가 제1 저장 챔버(21c)에 수용되도록 제1 저장 챔버(21c)에 들어갈 수 있게 구성된다.

액츄에이터(13)는 가동체(13a)와, 고정체(13b)와, 제어 압력 챔버(13c)를 포함한다. 본 발명에서 액츄에이터 본체는 가동체(13a)와 고정체(13b)에 의해서 형성된다. 제어 압력 챔버(13c)는 가동체(13a)와 고정체(13b) 사이에 형성된다.

가동체(13a)는 본체부(130)와 주변벽(131)을 포함한다. 본체부(130)는 가동체(13a)의 후방측에 위치되고, 회전 중심축(03)으로부터 멀어지는 반경 방향으로 연장된다. 주변벽(131)은 본체부(130)의 외주 가장자리와 연속되어 마련되고, 후방측으로부터 전방측을 향하여 연장된다. 또한, 주변벽(131)의 전단에 연결부(132)가 형성된다. 가동체(13a)는, 본체부(130), 주변벽(131) 및 연결부(132)에 의하여 형성되는 바닥이 있는 원통 형상을 가진다.

고정체(13b)는, 가동체(13a)의 내경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 디스크 형상으로 형성된다. 고정체(13b)와 링 플레이트(45) 사이에 제2 리턴 스프링(44b)이 마련된다. 특히, 제2 리턴 스프링(44b)의 후단은 고정체(13b)에 고정된다. 제2 리턴 스프링(44b)의 전단은 링 플레이트(45)의 타단부 측에 고정된다.

구동축(3)은 가동체(13a)와 고정체(13b)에 삽입된다. 따라서, 가동체(13a)는, 제1 저장 챔버(21c)에 수용되고 사판(5)을 통하여 링크 기구(7)와 대면하는 상태로 배치된다. 고정체(13b)는 가동체(13a) 내에 사판(5)의 후방측에 배치되어, 고정체(13b)의 주변은 주변벽(131)에 의하여 둘러싸여 진다. 따라서, 제어 압력 챔버(13c)는 가동체(13a)와 고정체(13b) 사이에 형성된다. 제어 압력 챔버(13c)는, 가동체(13a)의 본체부(130)와 주변벽(131) 및 고정체(13b)에 의해서 사판 챔버(33)로부터 분할된다. 상술한 바와 같이, 반경 통로(3c)는 제어 압력 챔버(13c)에 개방되고, 제어 압력 챔버(13c)는 반경 통로(3c)와 축 통로(3b)를 통하여 압력 조절 챔버(25)와 연통되도록 마련된다.

링 플레이트(45)의 타단부 면은 제3 핀(47c)에 의하여 가동체(13a)의 연결부(132)에 연결된다. 따라서, 링 플레이트(45)의 타단부 면, 즉, 사판(5)의 타단부 면은, 제3 핀(47c)의 축 중심을 작용 축선(M3)으로 사용함으로써, 작용 축선(M3)을 중심으로 회전 가능하도록 가동체(13a)에 의하여 지지된다. 작용 축선(M3)은 제1 회전 축선(M1) 및 제2 회전 축선(M2)과 평행하게 연장된다. 이러한 방식으로, 가동체(13a)는 사판(5)에 연결된 상태가 된다. 또한, 가동체(13a)는, 사판(5)의 경사각이 최대일 때에 제1 지지 부재(42)의 플랜지(42a)와 접촉되도록 구성된다.

또한, 구동축(3)은, 가동체(13a)가 사판 챔버(33) 내에서 구동축(3)과 함께 회전되고 구동축(3)의 회전 중심축(03) 방향으로 이동될 수 있도록, 가동체(13a)에 삽입된다. 고정체(13b)는, 구동축(3)이 고정체(13b)에 삽입된 상태에서, 구동축(3)에 고정된다. 따라서, 고정체(13b)는 구동축(3)과 함께 회전될 수만 있으며, 고정체(13b)가 가동체(13a)와 유사하게 이동되는 것은 불가능하다. 따라서, 가동체(13a)가 회전 중심축(03) 방향으로 이동될 때, 가동체(13a)는 고정체(13b)에 대하여 상대적으로 이동된다.

도 2에 나타난 바와 같이, 제어 기구(15)는 릴리스 통로(15a), 공급 통로(15b), 제어 밸브(15c) 및 오리피스(15d)를 포함한다.

릴리스 통로(15a)는 압력 조절 챔버(25) 및 제1 흡입 챔버(27a)에 연결된다. 따라서, 제어 압력 챔버(13c), 압력 조절 챔버(25) 및 제1 흡입 챔버(27a)는 릴리스 통로(15a), 축 통로(3b) 및 반경 통로(3c)에 의해서 상호 연통하도록 마련된다. 공급 통로(15b)는 압력 조절 챔버(25) 및 제1 토출 챔버(29a)에 연결된다. 제어 압력 챔버(13c), 압력 조절 챔버(25) 및 제1 토출 챔버(29a)는 공급 통로(15b), 축 통로(3b) 및 반경 통로(3c)에 의해서 상호 연통하도록 마련된다. 또한, 오리피스(15d)는 공급 통로(15b)에 마련되어 공급 통로(15b)를 통해 흐르는 냉각 가스의 유량을 조절한다.

제어 밸브(15c)는 릴리스 통로(15a)에 마련된다. 제어 밸브(15c)는, 제1 흡입 챔버(27a) 내의 압력에 기초하여 릴리스 통로(15a)의 개구도(opening degree)를 조절하도록 구성된다. 따라서, 제어 밸브(15c)는 릴리스 통로(15a)를 통해 흐르는 냉각 가스의 유량을 조절할 수 있도록 구성된다.

본 실시예의 압축기에서, 증발기에 연결된 파이프는 도 1에 나타난 유입구(330)에 연결되고, 응축기에 연결된 파이프는 배출구에 연결된다. 응축기는 파이프 및 팽창 밸브를 통해서 증발기에 연결된다. 차량 에어컨의 냉각 회로는 압축기, 증발기, 팽창 밸브, 응축기 등에 의하여 구성된다. 증발기, 팽창 밸브, 응축기 및 각각의 파이프들은 도시되지 않았음에 주목하여야 한다.

상술한 구성을 갖는 압축기에서, 구동축(3)이 회전되면, 사판(5)이 회전되어 각각의 피스톤(9)이 제1 실린더 보어(21a) 및 제2 실린더 보어(23a) 내에서 왕복 운동한다. 이러한 이유로, 각각의 제1 압축 챔버(21d) 및 제2 압축 챔버(23d)의 용량은 피스톤 스트로크에 따라 변경된다. 따라서, 유입구(330)를 통하여 증발기로부터 사판 챔버(33)로 흡입된 냉각 가스는, 제1 흡입 챔버(27a) 및 제2 흡입 챔버(27b)를 통과한 후에 제1 압축 챔버(21d) 및 제2 압축 챔버(23d) 내에서 압축되고, 제1 토출 챔버(29a) 및 제2 토출 챔버(29b)로 토출된다. 제1 토출 챔버(29a) 및 제2 토출 챔버(29b) 내의 냉각 가스는 배출구를 통하여 응축기로 토출된다.

이 기간 동안, 본 실시예의 압축기에서는, 사판(5)의 경사각을 감소시키기 위한 피스톤 압축력이, 사판(5), 링 플레이트(45), 러그 암(49) 및 제1 핀(47a)에 의해 구성되는 회전체에 작용한다. 그리고, 사판(5)의 경사각이 변경될 때, 피스톤(9)들의 스트로크 변경에 의하여 용량 제어를 수행할 수 있다.

구체적으로, 제어 기구(15)에서, 릴리스 통로(15a)를 통해 흐르는 냉각 가스의 유량이 도 2에 도시된 제어 밸브(15c)에 의하여 증가되면, 제1 토출 챔버(29a) 내의 냉각 가스는 공급 통로(15b) 및 오리피스(15d)를 통하여 압력 조절 챔버(25) 내에 저장되기가 어려워진다. 이러한 이유로, 제어 압력 챔버(13c)의 압력은 제1 흡입 챔버(27a)의 압력과 거의 동일하게 된다. 따라서, 도 4에 나타난 바와 같이, 액츄에이터(13)는 사판(5)에 작용하는 피스톤 압축력에 의하여 이동되어, 가동체(13a)가 사판 챔버(33)의 전방측을 향하여, 즉, 제1 저장 챔버(21c)의 외부를 향하여 이동되고, 러그 암(49)과 가까워진다.

따라서, 본 실시예의 압축기에서는, 링 플레이트(45)의 타단부 측, 즉, 사판(5)의 타단부 측이 제2 리턴 스프링(44b)의 가압력에 대항하여 작용 축선(M3)을 중심으로 시계방향으로 회전된다. 또한, 러그 암(49)의 후단은 제1 회전 축선(M1)을 중심으로 반시계 방향으로 회전되고, 러그 암(49)의 전단은 제2 회전 축선(M2)을 중심으로 반시계 방향으로 회전된다. 결과적으로, 러그 암(49)은 제2 지지 부재(43)의 플랜지(43a)와 가까워진다. 따라서, 사판(5)은 작용 축선(M3)을 작용점으로, 제1 회전 축선(M1)을 받침점으로 사용하여 회전된다. 결과적으로, 구동축(3)의 회전 중심축(03)에 수직인 방향에 대한 사판(5)의 경사각은 0도에 근접하게 되어, 피스톤(9)들의 스트로크가 감소된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 1회전당 흡입 및 토출 부피는 감소된다. 도 4에 도시된 사판(5)의 경사각은 본 실시예의 압축기에서 최소 경사각임에 주목하여야 한다.

본 실시예의 압축기에서, 중량부(49a)에 작용하는 원심력은 사판(5)에도 적용된다. 이러한 이유로, 본 실시예의 압축기에서, 사판(5)은 경사각이 감소되는 방향으로 쉽게 이동된다. 또한, 가동체(13a)는 사판 챔버(33)의 전방측으로 이동되어, 가동체(13a)의 전단이 중량부(49a)의 내부에 위치된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 사판(5)의 경사각이 감소될 때, 가동체(13a)는 가동체(13a)의 전단부의 절반 가량이 중량부(49a)에 의해서 감싸진 상태가 된다.

또한, 사판(5)의 경사각이 감소되면, 링 플레이트(45)는 제1 리턴 스프링(44a)의 후단과 접촉된다. 따라서, 제1 리턴 스프링(44a)은 탄성 변형되며, 링 플레이트(45)에 의해서 압축된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 압축기에서, 피스톤(9)들의 스트로크를 감소시키기 위하여 사판(5)의 경사각이 감소되면, 제1 헤드부(9b)의 상사점 위치는 제1 밸브판(39)으로부터 멀어지도록 위치된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 사판(5)의 경사각이 0도에 가까워지면, 제2 압축 챔버(23d)의 측면에서 소량의 압축일이 수행되고, 제1 압축 챔버(21d)의 측면에서는 압축일이 수행되지 않는다.

릴리스 통로(15a)를 통하여 흐르는 냉각 가스의 유량이 도 2에 도시된 제어 밸브(15c)에 의하여 감소되면, 제1 토출 챔버(29a)의 냉각 가스는 공급 통로(15b) 및 오리피스(15d)를 통하여 압력 조절 챔버(25)에 쉽게 저장된다. 따라서, 제어 압력 챔버(13c)의 압력은 제1 토출 챔버(29a)의 압력과 거의 동일하게 된다. 결과적으로, 액츄에이터(13)는 사판(5)에 작용하는 피스톤 압축력에 대항하여 이동되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 가동체(13a)가 사판 챔버(33)의 후방측을 향하여, 즉, 제1 저장 챔버(21c)의 내부를 향하여 이동되고, 러그 암(49)으로부터 멀어지도록 위치된다.

결과적으로, 본 실시예의 압축기에서, 사판(5)의 타단부 측은 연결부(132)를 통한 가동체(13a)에 의해서 작용 축선(M3)에서 사판 챔버(33)의 후단을 향하여 잡아당겨지는 상태에 있다. 따라서, 사판(5)의 타단부 면은 작용 축선(M3)을 중심으로 반시계 방향으로 회전된다. 또한, 러그 암(49)의 후단은 제1 중심 축선(M1)을 중심으로 시계 방향으로 회전되며, 러그 암(49)의 전단은 제2 중심 축선(M2)을 중심으로 시계 방향으로 회전된다. 따라서, 러그 암(49)은 제2 지지 부재(43)의 플랜지(43a)로부터 분리된다. 결과적으로, 작용 축선(M3)과 제1 회전 축선(M1)을 각각 작용점과 받침점으로 사용함으로써, 사판(5)은 경사각이 감소되는 상술한 경우에서의 방향과 반대되는 방향으로 회전된다. 이러한 이유로, 구동축(3)의 회전 중심축(03)에 수직인 방향에 대한 사판(5)의 경사각은 증가된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 피스톤(9)들의 스트로크는 증가되어, 1회전당 흡입 및 토출 부피가 증가된다. 도 1에 도시된 사판(5)의 경사각은 본 실시예의 압축기에서 최대 경사각임에 주목하여야 한다.

본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)는 각각의 제2 실린더 보어(23a)보다 작은 직경을 갖도록 형성되고, 또한 각각의 피스톤(9)에서, 제1 헤드부(9b)는 제2 헤드부(9c)보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 따라서, 도 3에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 압축기에서, 제1 실린더 블록(21)의 크기 증가 없이도, 제1 실린더 보어(21a)의 직경이 제2 실린더 보어(23a)의 직경보다 작은 만큼의 양에 상응하여, 즉, 제2 실린더 보어(23a)의 직경(D2)과 제1 실린더 보어(21a)의 직경(D1) 사이의 차이 만큼에 상응하여, 제1 저장 챔버(21c)는 제2 저장 챔버(23c)보다 크게 형성될 수 있다.

따라서, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 압축기에서, 제어 압력 챔버(13c)의 크기는 가동체(13a)와 고정체(13b)의 크기를 증가시키는 것에 의해서 증가될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 제어 압력 챔버(13c)의 크기가 증가되어, 가동체(13a)는 큰 추력에 의하여 이동될 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 압축기에서, 압축용량은, 압축기의 크기가 증가되는 것이 방지된 구성에서, 급속히 증가되거나 감소될 수 있다.

또한, 본 실시예의 압축기에서, 도 4에 나타난 바와 같이, 사판(5)의 경사각이 0도에 가까워지면, 제2 압축 챔버(23d)에서 소량의 압축일이 수행되고, 제1 압축 챔버(21d)에서는 압축일이 수행되지 않는다. 이러한 이유로, 본 실시예의 압축기에서, 제1 실린더 보어(21a) 및 제1 헤드부(9b) 각각의 직경이 감소되는 경우에도, 제2 압축 챔버(23d) 측에서 원하는 압축용량이 보장될 수 있다.

따라서, 제1 실시예의 압축기는 고도의 제어성능을 가지며, 또한 고도의 탑재 성능을 나타낼 수 있고 충분한 압축용량을 확보할 수 있다.

특히, 본 실시예의 압축기에서, 제1 실린더 블록(21)과 제2 실린더 블록(23)은, 각각의 제1 실린더 보어(21a)와 제2 실린더 보어(23a)가 서로 동축이 되도록 형성된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)는 제1 실린더 블록(21)에 용이하게 형성될 수 있고, 또한 각각의 제2 실린더 보어(23a)는 제2 실린더 블록(23)에 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 압축기에서, 제1 헤드부(9b)와 제2 헤드부(9c)는 각 피스톤(9)에 서로 동축으로 배치되며, 따라서 피스톤(9)들 또한 용이하게 형성될 수 있다.

또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 압축기에서, 제1 헤드부(9b)의 전후 방향 길이는 제2 헤드부(9c)의 전후 방향 길이와 동일하게 설정되어, 각각의 피스톤(9)에서 제1 원통면(900c)의 길이(β1)는 제2 원통면(901c)의 길이(β2)와 동일하게 설정된다. 또한, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 피스톤(9)의 제1 네크부(92)의 길이(α1)는 제2 네크부(93)의 길이(α2)와 동일하게 설정된다. 이러한 구성으로, 본 실시예의 압축기에서, 결합부(91)의 중심으로부터 제1 헤드부(9b)의 말단까지의 거리(L1)와 결합부(91)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)는 각각의 피스톤(9)에서 상호 동일하게 설정된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 피스톤 본체(9a)와, 제1 헤드부(9b) 및 제2 헤드부(9c)는 용이하게 형성되어, 각 피스톤(9)이 용이하게 형성될 수 있다.

[제2 실시예]

도 6에 나타난 바와 같이, 제2 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)는, 제1 실시예의 압축기와 비교하여 제1 실린더 블록(21)의 반경 방향 외측에 더 가까운 위치에 형성된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)의 제1 중심선(01)의 위치는 각각의 제2 실린더 보어(23a)의 제2 중심선(02)의 위치와 다르다. 즉, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)와 제2 실린더 보어(23a)는 상호 비동축으로(non-coaxially)으로 형성된다.

또한, 각각의 피스톤(9)에서, 제1 실린더 보어(21a)가 제2 실린더 보어(23a)와 동축이 아닌 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 헤드부(9b)의 중심선(04)의 위치는 제2 헤드부(9c)의 중심선(05)의 위치와 다르다. 즉, 각각의 피스톤(9)에서, 제1 헤드부(9b)와 제2 헤드부(9c)는 피스톤 본체(9a) 내에서 상호 비동축으로 형성된다. 본 실시예의 압축기의 다른 구성들은 제1 실시예의 압축기의 구성들과 동일하며, 동일한 구성들은 동일한 참조부호들에 의해서 표시되고, 그 상세한 설명은 생락된다.

본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)와 제2 실린더 보어(23a)는 서로 비동축으로 형성되기 때문에, 제1 실린더 블록(21) 내에 제1 실린더 보어(21a)의 위치와 관련된 설계의 자유도가 확장될 수 있다. 또한, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)는 제1 실린더 블록(21)의 반경 방향 외측에 가까운 위치에 형성되기 때문에, 제1 실린더 블록(21) 내의 제1 저장 챔버(21c)는 제1 실시예의 압축기와 비교하여 더 큰 크기로 형성될 수 있다.

이러한 이유로, 본 실시예의 압축기에서, 가동체(13a)와 고정체(13b)는 더 큰 크기로 형성되어, 제어 압력 챔버(13c)의 크기가 더욱 증가될 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 압축기에서, 가동체(13a)는 더 큰 추력에 의하여 이동될 수 있고, 따라서 압축기의 크기가 증가되는 것이 방지되는 구성에서 압축용량이 급속하게 증가 또는 감소될 수 있다. 본 실시예의 압축기의 다른 효과들은 제1 실시예의 압축기의 효과들과 동일하다.

[제3 실시예]

제3 실시예의 압축기는, 제1 실시예의 압축기에서의 피스톤(9)들 대신에 도 8에 도시된 복수의 피스톤(12)들을 포함한다. 각각의 피스톤(12)들은 피스톤 본체(12a)와, 제1 실시예의 압축기와 유사하게 제1 헤드부(9b) 및 제2 헤드부(9c)를 또한 가진다. 여기서, 제1 원통면(900c)의 길이(β1)와, 제2 원통면(901c)의 길이(β2)에 대해서는, 피스톤(9)의 중심축 방향이 본 실시예에서 피스톤(12)의 중심축 방향으로 설정됨에 주목하여야 한다.

각각의 피스톤(12)에서, 제1 헤드부(9b)는 제1 전단면(900a)에서 피스톤 본체(12a)에 연결된다. 따라서, 제1 헤드부(9b)는 피스톤 본체(12a)의 후단에 위치되어, 각각의 제1 실린더 보어(21a) 내에서 왕복 운동할 수 있다. 또한, 제2 헤드부(9c)는 제2 후단면(901b)에서 피스톤 본체(12a)에 연결된다. 따라서, 제2 헤드부(9c)는 피스톤 본체(12a)의 전단에 위치되어, 각각의 제2 실린더 보어(23a) 내에서 왕복 운동할 수 있다. 또한, 각각의 피스톤(12)은, 제1 헤드부(9b)의 중심을 관통하는 중심선(04)이 제2 헤드부(9c)의 중심을 관통하는 중심선(05)의 연장선 상에 위치되어, 제1 헤드부(9b)와 제2 헤드부(9c)가 피스톤 본체(12a)에 대하여 서로 동축이 되도록 구성된다.

각각의 피스톤(12)에서, 피스톤 본체(12a)는 결합부(120)와, 결합부(120)로부터 제1 헤드부(9b)를 향하여 연장되는 제1 네크부(121)와, 결합부(120)로부터 제2 헤드부(9c) 측을 향하여 연장되는 제2 네크부(122)에 의해서 구성된다. 여기서, 피스톤 본체(12a)는, 피스톤(12)의 중심축 방향으로 제2 네크부(122)의 길이(α3, 이하 '제2 네크부(122)의 길이'라 함)가 피스톤(9)에서 제2 네크부(93)의 길이(α2)와 동일하게 형성된다. 피스톤 본체(12a)는, 피스톤(12)의 중심축 방향으로 제1 네크부(121)의 길이(α4, 이하 '제1 네크부(121)의 길이'라 함)가 제2 네크부(122)의 길이(α3)보다 더 길게 형성된다. 따라서, 각 피스톤(12)에서, 제1 네크부(121)의 길이(α4)와 제1 원통면(900c)의 길이(β1)의 합계 값은, 제2 네크부(122)의 길이(α3)와 제2 원통면(901c)의 길이(β2)의 합계 값보다 크다. 결과적으로, 각 피스톤(12)에서, 결합부(120)의 중심으로부터 제1 헤드부(9b)의 말단까지의 거리(L1)는, 결합부(120)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)보다 크다.

상술한 바와 같이, 각 피스톤(12)에서, 결합부(120)의 중심으로부터 제1 헤드부(9b)의 말단까지의 거리(L1)는, 결합부(120)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)보다 크다. 따라서, 도시되지 않았지만, 본 실시예의 압축기에서, 제1 실린더 블록(21)은, 제1 실시예의 압축기와 비교하여 전후 방향으로 더 길게 형성된다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 제1 실린더 보어(21a)는 전후 방향으로 길게 형성된다. 본 실시예의 압축기의 다른 구성들은 제1 실시예의 압축기의 구성들과 같다.

이러한 방식으로, 본 실시예의 압축기에서, 제1 네크부(121)의 길이(α4)는 제2 네크부(122)의 길이(α3)보다 더 길고, 따라서, 각 피스톤(12)에서, 결합부(120)의 중심으로부터 제1 헤드부(9b)의 말단까지의 거리(L1)는 결합부(120)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)보다 길다. 이러한 이유로, 본 실시예의 압축기에서, 제1 헤드부(9b)의 직경이 제2 헤드부(9c)의 직경보다 작게 마련되는 경우에도, 각 피스톤(12)에서 제1 헤드부(9b) 측의 중량이 제2 헤드부(9c) 측의 중량보다 크도록 용이하게 만들어질 수 있으며, 따라서 각각의 피스톤(12)에서 제1 헤드부(9b) 측의 중량과 제2 헤드부(9c) 측의 중량이 용이하게 균형을 이룰 수 있다. 이러한 방식으로, 본 실시예의 압축기에서, 각각의 피스톤(12)은 각 쌍의 제1 실린더 보어(21a)와 제2 실린더 보어(23a) 내에서 적절하게 왕복 운동하도록 마련될 수 있다. 본 실시예의 압축기의 다른 효과들은 제1 실시예의 압축기의 효과들과 동일하다.

[제4 실시예]

제4 실시예의 압축기는, 제1 실시예의 압축기에서 각각의 피스톤(9) 대신에 도 9에 도시된 복수의 피스톤(14)들을 포함한다. 제1 실시예의 압축기와 유사하게, 각각의 피스톤(14)은 피스톤 본체(9a)와 제2 헤드부(9c)를 포함하고, 또한 제1 헤드부(14a)를 포함한다. 제1 헤드부(14a)는 실질적으로 원기둥 형상으로 형성되고, 제1 전단면(140a), 제1 후단면(140b) 및 제1 원통면(140c)을 포함한다. 제1 헤드부(14a)는 제2 헤드부(9c)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된다.

각각의 피스톤(14)에서, 제1 헤드부(14a)는 제1 전단면(140a)에서 피스톤 본체(9a)에 연결된다. 따라서, 제1 헤드부(14a)는 피스톤 본체(9a)의 후단에 위치되어, 각각의 제1 실린더 보어(21a) 내에서 왕복 운동할 수 있다. 또한, 제2 헤드부(9c)는 후단면(901b)에서 피스톤 본체(9a)와 연결된다. 따라서, 제2 헤드부(9c)는 피스톤 본체(9a)의 전단에 위치되어, 각각의 제2 실린더 보어(23a) 내에서 왕복 운동할 수 있다. 또한, 각각의 피스톤(14)은, 제1 헤드부(14a)의 중심을 관통하는 중심선(04)이 제2 헤드부(9c)의 중심을 관통하는 중심선(05)의 연장선 상에 위치되어, 제1 헤드부(14a)와 제2 헤드부(9c)가 피스톤 본체(9a)에 대하여 동축이 되도록 구성된다.

여기서, 제1 헤드부(14a)는 제2 헤드부(9c)보다 전후 방향으로 더 길게 형성된다. 따라서, 피스톤(14)의 중심축 방향으로 제1 원통면(140c)의 길이(β3, 이하 '제1 원통면(140c)의 길이'라고 함)는 제4 실시예의 압축기의 피스톤(14)에서 제2 헤드부(9c)의 길이(β2)보다 길다.

따라서, 각각의 피스톤(14)에서(피스톤(9)의 중심축 방향은 본 실시예에서 피스톤(14)의 중심축 방향으로 설정된다), 제1 네크부(92)의 길이(α1)와 제1 원통면(140c)의 길이(β3)의 합계 값은, 제2 네크부(93)의 길이(α2)와 제2 원통면(901c)의 길이(β2)의 합계 값보다 크다. 이러한 방식으로, 각각의 피스톤(14)에서, 결합부(91)의 중심으로부터 제1 헤드부(14a)의 말단까지의 거리(L1)는, 결합부(91)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)보다 길다. 제3 실시예의 압축기와 유사하게, 본 실시예의 압축기에서 제1 실린더 블록(21)은 전후 방향으로 길게 형성되며, 따라서 각각의 제1 실린더 보어(21a)는 전후 방향(미도시)으로 길게 형성됨에 주목하여야 한다. 본 실시예의 압축기의 다른 구성들은 제1 실시예의 압축기의 구성들과 같다.

이러한 방식으로, 본 실시예의 압축기의 각각의 피스톤(14)에서, 결합부(91)의 중심으로부터 제1 헤드부(14a)의 말단까지의 거리(L1)가 결합부(91)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)보다 길게 마련되도록 하기 위하여, 제1 원통면(140c)의 길이(β3)는 제2 원통면(901c)의 길이(β2)보다 길게 마련된다. 이것은, 본 실시예의 압축기에서, 제1 헤드부(14a)가 제2 헤드부(9c)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된 경우에도, 각각의 피스톤(14)에서 제1 헤드부(14a) 측의 중량이 제2 헤드부(9c) 측의 중량보다 크도록 용이하게 만드는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 실시예의 압축기에서, 제1 헤드부(14a) 측의 중량과 제2 헤드부(9c) 측의 중량은 각각의 피스톤(14)에서 용이하게 균형을 이룰 수 있다. 본 실시예의 압축기의 다른 효과들은 제1 실시예의 압축기의 효과들과 동일하다.

상기에서, 제1 내지 제4 실시예에 의하여 본 발명이 설명되었다. 그러나, 본 발명은 상술한 제1 내지 제4 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 적절하게 변경되어 행해질 수 있음은 자명하다.

예를 들어, 제4 실시예의 압축기의 피스톤(14)에서, 제1 네크부(92)의 길이(α1)와 제1 원통면(140c)의 길이(β3)의 합계 값은 제2 네크부(93)의 길이(α2)와 제2 원통면(901c)의 길이(β2)의 합계 값과 동일하도록, 제1 네크부(92)의 길이(α1)는 제2 네크부(93)의 길이(α2)보다 작게 마련될 수 있다. 이것은, 각각의 피스톤(14)에서, 제1 헤드부(14a)가 제2 헤드부(9c)보다 전후 방향으로 더 길게 형성된 상태에서, 결합부의 중심으로부터 제1 헤드부(14a)의 말단까지의 거리(L1)가 결합부(91)의 중심으로부터 제2 헤드부(9c)의 말단까지의 거리(L2)와 동일하게 마련되는 것을 가능하게 한다.

또한, 제어 기구(15)는, 제어 밸브(15c)가 공급 통로(15b)에 마련되고, 오리피스(15d)가 릴리스 통로(15a)에 마련되도록 구성될 수도 있다. 이 경우에, 공급 통로(15b)를 통해 흐르는 고압 냉각 가스의 유량은 제어 밸브(15c)에 의하여 조절될 수 있다. 따라서, 제어 압력 챔버(13c) 내의 압력은 제1 토출 챔버(29a) 내의 고압에 의하여 급속히 증가될 수 있어, 압축용량이 급속히 감소될 수 있다.

Claims

흡입 챔버, 토출 챔버, 사판 챔버 및 실린더 보어가 형성되는 하우징;
상기 하우징에 의하여 회전 가능하게 지지되는 구동축;
상기 구동축의 회전에 의하여 상기 사판 챔버 내에서 회전하는 사판;
상기 구동축과 상기 사판 사이에 마련되어 상기 구동축의 회전 중심축에 수직인 방향에 대하여 상기 사판의 경사각을 변경시키는 링크 기구;
상기 실린더 보어 내에서 왕복 운동이 가능하도록 상기 실린더 보어 내에 수용되는 피스톤;
상기 사판의 회전에 의하여 상기 실린더 보어 내에서 상기 피스톤을 상기 경사각에 대응되는 스트로크로 왕복 운동시키는 변환 기구;
상기 경사각을 변경시키는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 제어하는 제어 기구를 포함하며,
상기 실린더 보어는, 상기 사판의 일면측에 마련되는 제1 실린더 보어와, 상기 사판의 타면측에 마련되는 제2 실린더 보어로 구성되고,
상기 피스톤은, 상기 제1 실린더 보어 내에서 왕복 운동되고 상기 제1 실린더 보어 내에 제1 압축 챔버를 구획하는 제1 헤드부와, 상기 제2 실린더 보어 내에서 왕복 운동되고 상기 제2 실린더 보어 내에 제2 압축 챔버를 구획하는 제2 헤드부를 포함하며,
상기 링크 기구는, 상기 경사각의 변경에 따라 상기 제1 헤드부의 상사점 위치가 상기 제2 헤드부의 상사점 위치보다 더 이동되도록 배치되고,
상기 액츄에이터는, 상기 구동축과 일체로 회전 가능하게 마련되고, 상기 사판 챔버 내에 상기 사판에 대하여 상기 제1 실린더 보어 측에 배치되며,
상기 액츄에이터는, 상기 사판에 연결되고 상기 회전 중심축 방향으로 이동 가능하게 구성되는 액츄에이터 본체와, 상기 제어 기구에 의하여 내부 압력이 변경될 때 상기 액츄에이터 본체를 이동시키도록 구성되는 제어 압력 챔버를 포함하고,
상기 제1 실린더 보어는 상기 제2 실린더 보어의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 실린더 보어 및 상기 제2 실린더 보어는, 서로 동축이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 실린더 보어 및 상기 제2 실린더 보어는, 상기 제1 실린더 보어의 중심을 관통하는 제1 중심선의 위치가 상기 제2 실린더 보어의 중심을 관통하는 제2 중심선의 위치와 다른 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 피스톤은, 상기 제1 헤드부와 상기 제2 헤드부 사이에 마련되어 상기 변환 기구와 결합하는 결합부를 포함하고,
상기 피스톤은, 상기 결합부로부터 상기 제1 헤드부의 말단까지의 거리가 상기 결합부로부터 상기 제2 헤드부의 말단까지의 거리보다 길도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제4항에 있어서,
상기 제1 헤드부는 상기 제1 실린더 보어에 끼워지는 제1 원통면을 가지고,
상기 제2 헤드부는 상기 제2 실린더 보어에 끼워지는 제2 원통면을 가지며,
상기 피스톤의 중심축 방향으로 상기 제1 원통면의 길이는, 상기 피스톤의 중심축 방향으로 상기 제2 원통면의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제5항에 있어서,
상기 제1 실린더 보어 및 상기 제2 실린더 보어는 상호 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 헤드부는 상기 제1 실린더 보어에 끼워지는 제1 원통면을 가지고,
상기 제2 헤드부는 상기 제2 실린더 보어에 끼워지는 제2 원통면을 가지며,
상기 피스톤의 중심축 방향으로 상기 제1 원통면의 길이는, 상기 피스톤의 중심축 방향으로 상기 제2 원통면의 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제7항에 있어서,
상기 피스톤은, 상기 제1 헤드부와 상기 제2 헤드부 사이에 마련되며 상기 변환 기구와 결합하는 결합부를 포함하고,
상기 피스톤은, 상기 결합부로부터 상기 제1 헤드부의 말단까지의 거리가 상기 결합부로부터 상기 제2 헤드부의 말단까지의 거리보다 길도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
제8항에 있어서,
상기 제1 실린더 보어 및 상기 제2 실린더 보어는 상호 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.