(57)【要約】二容量圧縮機は、反転可能なモータ（２１，２２）およびモータ（２１，２３）に挿入されるクランクシャフト２３を含む動力発生部（２０）と、シリンダ（３２）、ピストン（３１）およびコネクティングロッド（３３）を含む圧縮部（３０）と、クランクシャフト（２３）の上端部にその中心と偏心するように配置されるクランクピン（１１０）と、クランクピン（１１０）およびコネクティングロッド（３３）にそれぞれ回転可能に結合される偏心スリーブ（１２０）と、モータの全ての回転方向において、偏心スリーブ（１２０）をクランクピン（１１０）に完全に拘束させるキー部材（１３０）と、偏心スリーブ（１２０）に備えられ、クランクピン（１１０）回りに偏心スリーブ（１２０）を自転させる偏心質量（２００）とから構成され、偏心量を維持する部品の間の相対運動を防止し、部品の間の円滑な運動を可能とする。
2006504044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の回転方向に対して逆回転可能なモータおよび前記モータに挿入されるクランクシャフトを含む動力発生部と、
所定の大きさのシリンダ、前記シリンダ内に設けられるピストンおよび前記ピストンと連結されるコネクティングロッドを含む圧縮部と、
前記クランクシャフトの上端部に前記クランクシャフトの中心に偏心するように配置されるクランクピンと、
前記クランクピンの外周面上に回転可能に取り付けられる内周面および前記コネクティングロッドの先端に回転可能に取り付けられる外周面を有する偏心スリーブと、
前記モータの全ての回転方向において、前記偏心スリーブを前記クランクピンに完全に拘束させるキー部材と、
前記偏心スリーブに設けられ、前記クランクピンを中心に前記偏心スリーブを自転させるように構成される偏心質量とから構成され、
前記モータの回転方向の変化に従って有効偏心量およびピストン変位を変化させる偏心スリーブの再配列によって異なる圧縮容量を提供し、前記モータの回転方向に係わらずに前記キー部材によって前記クランクピンおよび偏心スリーブの間の作動中の相対運動が実質的に防止される二容量圧縮機。
【請求項２】
前記キー部材は、前記偏心スリーブの少なくとも一部に継続的に保持され、作動時に前記偏心スリーブの他の一部にさらに保持されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３】
前記キー部材が、前記偏心スリーブを多数の位置で拘束することを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項４】
前記キー部材が、作動中において、任意方向の中心線を基準に設定された二箇所で前記偏心スリーブを保持することを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項５】
前記キー部材は、前記クランクピンの外径より長いことを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項６】
前記クランクピンは、互いに対向するように形成される一対のキー部材の装着部を含むことを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項７】
前記クランクピンのキー部材の装着部は前記クランクピンの壁部に形成される貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項８】
前記クランクピンは、前記偏心スリーブと前記クランクピンとの間にオイルを供給するように構成された少なくとも一つの第１オイル供給孔をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項９】
前記第１オイル供給孔は、前記クランクシャフトに形成され、圧縮機の各可動部にオイルを供給するオイル通路と連通することを特徴とする請求項８に記載の二容量圧縮機。
【請求項１０】
一対の前記第１オイル供給孔が互いに対向するように前記クランクピンに形成されることを特徴とする請求項８に記載の二容量圧縮機。
【請求項１１】
前記偏心スリーブは、その周囲に沿って形成され、前記キー部材の突出部に対する回転運動を可能にする軌道部と、前記軌道部に相対的に形成され、前記キー部材の突出部の回転運動を制限する制限部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項１２】
前記偏心スリーブの軌道部は、その上端から所定の深さで円周方向に沿って切除された切除部であることを特徴とする請求項１１に記載の二容量圧縮機。
【請求項１３】
前記偏心スリーブの軌道部は、その上先端から所定の深さで円周方向に沿って一定の長さで延在する貫通孔であることを特徴とする請求項１１に記載の二容量圧縮機。
【請求項１４】
前記軌道部と前記制限部との間に形成される境界端は、前記クランクシャフトの中心とクランクピンの中心とを連結する延長線に平行することを特徴とする請求項１１に記載の二容量圧縮機。
【請求項１５】
前記境界端は、前記クランクシャフトの中心とクランクピンの中心とを連結する延長線から前記キー部材の厚さの半分に該当する長さだけ離隔することを特徴とする請求項１４に記載の二容量圧縮機。
【請求項１６】
前記偏心スリーブは、前記クランクピンの第１オイル供給孔と連通するように構成される少なくとも一つの第２オイル供給孔をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の二容量圧縮機。
【請求項１７】
前記第２オイル供給孔は、前記第１オイル供給孔と選択的に連通することを特徴とする請求項１６に記載の二容量圧縮機。
【請求項１８】
前記制限部と軌道部との間の境界端は丸みを帯びるように形成されることを特徴とする請求項１１に記載の二容量圧縮機。
【請求項１９】
前記偏心スリーブは、前記第２オイル供給孔の周辺にその外周面上に形成されるオイルキャビティをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の二容量圧縮機。
【請求項２０】
前記偏心スリーブは、その外周面上を前記第２オイル供給孔から上下方向に延長するオイル溝をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の二容量圧縮機。
【請求項２１】
前記キー部材は、コンプレッサの作動停止時にも前記クランクピンの外部に所定の長さで突出する第１突出部と、コンプレッサの作動中に前記クランクピンの外部に所定の長さで突出する第２突出部とを有することを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項２２】
前記第２突出部は、コンプレッサの作動停止時にその先端が前記クランクピンの外周面から突出しない長さであることを特徴とする請求項２１に記載の二容量圧縮機。
【請求項２３】
前記キー部材は、キー部材装着部内で前記キー部材の移動を制限するストッパを含むことを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項２４】
前記キー部材は、前記キー部材の少なくとも一部分が圧縮機の作動状態に関係なく前記クランクピンの外部に突出し続けるように前記キー部材を支持する弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項２５】
前記ストッパのクランクピンの接触面は、前記クランクピンの内周面に一致する形状であることを特徴とする請求項２３に記載の二容量圧縮機。
【請求項２６】
前記ストッパは、前記キー部材の一方向の移動を制限する第１ストッパであることを特徴とする請求項２３に記載の二容量圧縮機。
【請求項２７】
前記ストッパは、前記キー部材の他方向の移動を制限する第２ストッパをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の二容量圧縮機。
【請求項２８】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブを前記キー部材の一部に保持させるように自転させることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項２９】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブを自転させるために、遠心力による回転モーメントを発生させることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３０】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブに発生する相対摩擦力と同じ方向に前記偏心スリーブを自転させることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３１】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブを前記クランクシャフトの回転方向と反対方向に自転させることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３２】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブの比較的軽い部分に設けられることを特徴とする請求項１または請求項１１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３３】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブの軌道部に隣接して設けられることを特徴とする請求項３２に記載の二容量圧縮機。
【請求項３４】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブの外周面上に設けられる板状部材から構成されることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３５】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブと一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３６】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブと別途に形成され、前記偏心スリーブに固定されることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【請求項３７】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブの上部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の二容量圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒などのような作動流体を所定の圧力で圧縮させる圧縮機に関し、特に回転方向により圧縮容量が変化する二容量圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二容量圧縮機は、モータおよびクランクシャフトの回転方向に応じて、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結された偏心スリーブにより、ピストンストロークおよび圧縮容量が変化する一種の往復動式圧縮機である。前記二容量圧縮機は、求められる負荷の大きさにより、圧縮容量を調節することができるために、作動流体の圧縮が必要な多様な装置、特に、冷蔵庫などのように、冷凍サイクルを用いる家電機器の作動効率を増加させるために広く適用されている。
【０００３】
米国特許第4,236,874号は、一般的な二容量圧縮機を開示しており、前記特許を参照して二容量圧縮機の主要構成および作動原理を概略的に説明すると次のとおりである。
【０００４】
図１は、米国特許第4,236,874号に係る二容量圧縮機の構造を示した断面図であり、図２は前記二容量圧縮機の作動を示した概略図である。
【０００５】
図１を参照すると、二容量圧縮機の主要部は、シリンダ８の内部のピストン７、クランクシャフト１と、中心３ａがクランクシャフトの中心１ａと偏心するように形成されるクランクピン３、前記クランクピン３に結合される偏心リング４、前記偏心リング４および前記ピストン７とそれぞれ連結されるコネクティングロッド６から構成されている。
【０００６】
前記偏心リング４とコネクティングロッド６は、隣接する部品に対して回転可能であり、前記クランクピン中心３ａを回転中心とする。前記クランクピン３と偏心リング４の各接触面上には、所定の長さの解除領域９が形成され、前記解除領域９内では、前記クランクピン３と偏心リング４とを互いに結合させるキー５が提供される。
【０００７】
以下、前記二容量圧縮機の圧縮容量による作動を説明する。
図２に示したように、前記二容量圧縮機において、偏心リング４の配列状態により変化する偏心量に応じて、ピストン７のストロークが調節され、負荷が大きく求められる場合、クランクシャフト１が時計方向(正方向)に、負荷が小さく求められる場合、クランクシャフト１が反時計方向(逆方向)に回転する。
【０００８】
より詳細には、図２Ａは、時計方向への回転中においてピストン７が上死点に、図２Ｂはピストン７が下死点に位置した状態を示し、この場合は偏心量が最大になるために、ストロークも最大(Ｌｍａｘ)になる。また、図２Ｃは、ピストン７が下死点に、図２Ｄはピストンが上死点に位置した状態を示し、最小化した偏心量によりストロークも最小(Ｌｍｉｎ)になる。
【０００９】
しかしながら、このような作動中においてクランクシャフトの中心１ａに対する回転により、前記クランクピン３と偏心リング４には個別的な遠心力が作用し、このような遠心力は、軸中心１ａとピン中心３ａとの間、及び軸中心１ａとリングの質量中心４ａとの間の延長線にそれぞれ作用する。したがって、図２ＡおよびＢと異なり、図２ＣおよびＤの場合、各作用線が互いに一致しないので、前記偏心リング４には前記ピン３に対して、垂直距離(ｄ)と自分の遠心力との積で表される部分的な回転モーメントが発生し、この回転モーメントの作用方向は、前記クランクシャフト１の回転方向(反時計方向)と同一になる。
【００１０】
前記クランクピン３および偏心リング４は、互いに回転可能に分離された部材であるので、前記回転モーメントは、クランクシャフト１の回転方向に相対的な回転を発生させ、キー５を前記クランクピン３および偏心リング４から解除させる。したがって、前記偏心リング４とキー５は、図３に点線で示したように、回転方向に移動する。また、図３に示したように、例えば、時計方向への運転中において、圧縮過程後、シリンダ内の圧力Ｐ(作動流体の再膨張圧力）は、偏心リング４をクランクシャフト１の回転方向に押す力として作用し、このような圧力は前記偏心リング４を圧縮機の回転方向に前記クランクピン３に対して相対的に回転させる。結果的に、このような相対回転のため、前記圧縮機の作動が不安定になり、所望の圧縮性能が得られなくなる。
【００１１】
実質的に、前記相対回転は、前記キー５が前記クランクピン３と偏心リング４を完全に固定させることができないため発生する。また、前記キー５は、圧縮機の回転方向の変化時ごとに前記解除領域９内で転がり運動をし、これによって各接触部での磨耗が激しくなり、寿命が短縮する。
【００１２】
前記米国特許第4,236,874号以外にも、多数の特許公報が前記二容量圧縮機関連の技術を開示しており、これらを簡略に説明する。
【００１３】
まず、前記米国特許第4,479,419号も同様にクランクピン、偏心カムおよびキーを用いた二容量圧縮機を開示している。これによると、前記キーは偏心カムに固定され、圧縮機の回転方向の変換時に、前記クランクピンに形成された軌道部に沿って移動する。しかし、前記米国特許第4,479,419号においても、前記キーが前記クランクピンと偏心カムを完全に拘束することができないため、相対回転による圧縮機の不安定な作動が発生する。
【００１４】
また、米国特許第5,951,261号に係る圧縮機において、偏心部に一定の内径を有するボアが横切るように形成され、前記偏心部のボアと同一の内径を有するボアが偏心カムの一方に形成される。また、前記偏心部のボア内にはピンが備えられ、前記偏心スリーブのボアには圧縮スプリングが備えられる。したがって、圧縮機の回転中、前記それぞれのボアが整列される時、前記ピンが遠心力によって前記カムのボアに移動して、偏心部と偏心カムが拘束される。
【００１５】
しかし、米国特許第5,951,261号において、前記偏心カムが１つのボアのみを有するため、圧縮機の何れか一方向へのみ回転する時にだけ、偏心部と偏心カムが拘束される。
また、前記ピンが実際にそれぞれのボアを貫通して、前記偏心部からカムへ正確に移動することは難しいため、作動上の信頼性が低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述した全ての二容量圧縮機は、基本的に偏心リングおよび偏心カムなどのような偏心部材を使用しており、前記偏心部材の偏心量の変化により、前記ピストンのストロークおよび圧縮容量を変化させる。このような偏心部材の相対的な配置が圧縮機の回転方向に応じて、その周辺部材の間で変化することにより、偏心量の変化を発生させる。したがって、適切な偏心量の変化のためには、前記偏心部材が前述した偏心部材の完全な拘束に先立ち、所定の位置に正確に配置されることが重要である。
【００１７】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、その目的は、圧縮容量の変更のための任意方向の回転作動時にも、一定の偏心量を維持しながら安定的に作動する二容量圧縮機を提供することにある。
【００１８】
上述したように、二容量圧縮機の作動を不安定にする要因は、偏心スリーブの部分的な遠心力と、作動中コネクティングロッドなどによる外部荷重であると考えられる。このような要因は、偏心機構を用いる場合には避けられないものであるが、作動中に前記クランクピンと偏心スリーブとを互いに確実に拘束させることができれば解決でき、出願人はこのような拘束構造でキー部材に着眼して、前記キー部材およびこれと連動する関連部材を、クランクピンおよび偏心スリーブの間の相対回転を防止できるように改良した。
【００１９】
また、周知のように、前記偏心スリーブの直接的な回転、または他の隣接した部材に対する相対回転により、偏心量およびピストンストロークが変化する。したがって、出願人は圧縮機の作動上の信頼性の側面から、前記偏心スリーブを円滑に回転させ、かつ正確に配置されるようにさらに改良した。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明に係る二容量圧縮機は、一定の回転方向に対して逆回転可能なモータおよび前記モータに挿入されるクランクシャフトを含む動力発生部と、所定の大きさのシリンダ、前記シリンダ内に位置するピストン、および前記ピストンと連結されるコネクティングロッドを含む圧縮部と、前記クランクシャフトの上端部にその中心に偏心するように配置されるクランクピンと、前記クランクピンの外周面上に回転可能に取り付けられる内周面および前記コネクティングロッドの先端が回転可能に取り付けられる外周面を有する偏心スリーブと、前記モータの時計方向および反時計方向の回転において、前記偏心スリーブが前記クランクピンに完全に係止されるようにするキー部材と、前記偏心スリーブに設けられ、前記クランクピンを中心に前記偏心スリーブを自転させるように構成される偏心質量とから構成されている。
【００２１】
前記キー部材は、前記偏心スリーブと多数の箇所で接触することが好ましく、より好ましくは、キー部材は、作動中において、任意方向の中心線を基準に設定された二点で偏心スリーブに接触する。
【００２２】
各構成要素をより詳細に説明すると、まず前記クランクピンは、互いに対向するように形成される一対のキー部材装着部を含む。
【００２３】
また、クランクピンは、前記偏心スリーブと前記クランクピンとの間にオイルを供給するように構成された少なくとも一つの第１オイル供給孔をさらに含み、前記第１オイル供給孔は、前記クランクシャフトに形成され、圧縮機の各駆動部にオイルを供給するオイル通路と連通する。好ましくは、前記クランクピンは互いに対向するように形成される一対の第１オイル供給孔を有する。
【００２４】
前記偏心スリーブは、その周囲に沿って形成され、前記キー部材の突出に対して自身の回転運動を可能にする軌道部と、前記軌道部に相対的に形成され、前記キー部材の突出に対して回転運動を制限する制限部とを含む。また、前記偏心スリーブの軌道部は、偏心スリーブの上端から所定の深さにおいて周囲方向に沿って切除された切除部、または、偏心スリーブの上端から所定の深さにおいて周囲方向に延在する貫通孔となる。
【００２５】
前記軌道部と制限部との間に形成される境界端は、前記クランク軸の回転中心とクランクピンの中心を連結する延長線と平行であることが好ましく、また、前記キー部材の厚さの半分に該当する長さだけ前記クランク軸の回転中心とクランクピンの中心を連結する延長から離隔させることがさらに好ましい。
【００２６】
前記偏心スリーブは、前記クランクピンの第１オイル供給孔と連通するように構成される少なくとも一つの第２オイル供給孔をさらに含む。また、前記偏心スリーブは、前記第２オイル供給孔の周辺にその外周面上に形成されるオイルキャビティと、その外周面上で前記第２オイル供給孔から上下方向に延長するオイル溝とをさらに含む。
【００２７】
前記キー部材は、前記クランクピンの外部へ所定の長さで突出し、前記偏心スリーブの境界端と係合する第１突出部と、前記第１突出部の突出長さを限定する第１ストッパと、回転時において、第１突出部と反対方向に突出して前記偏心スリーブの他方の境界端と係合する第２突出部とを含む。
【００２８】
また、前記キー部材は、前記第２突出部に挿入され、前記第１突出部が圧縮機の作動状態に関係なく突出状態を維持するように支持する弾性部材をさらに含むことが好ましい。
また、前記キー部材は、遠心力の作用方向による前記第２突出部のクランクピンの外部への突出長さを制限する第２ストッパを含むことがさらに好ましい。
【００２９】
前記偏心質量は、前記偏心スリーブを、前記キー部材の一部に保持されるように自転させ、前記偏心スリーブを自転させるために遠心力による回転モーメントを発生させる。
【００３０】
前記偏心質量は、好ましくは、前記偏心スリーブに発生する相対摩擦力と同方向、および前記クランクシャフトの回転方向と反対方向に前記偏心スリーブを自転させる。
前記偏心質量は、偏心スリーブの比較的軽い部分に提供され、好ましくは、前記偏心スリーブの軌道部に隣接するように設けられる。
【００３１】
前記偏心質量は、実質的に前記偏心スリーブの外周面上に備えられる板状部材から構成され、前記偏心スリーブの上部に提供される。このような偏心質量は、前記偏心スリーブと一体に形成されるか、あるいは前記偏心スリーブと別途に形成されて前記偏心スリーブに固定される。
【００３２】
上述した本発明により、前記クランクピンと偏心スリーブとの間の相対回転が防止され、これによって前記圧縮機の安定的な作動および効率の上昇を図れる。同時に、前記偏心スリーブが所望の偏心量を発生させるように正確に配置され、これによって圧縮機の作動信頼性が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る二容量圧縮機の好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。ここで、同一の構成に対しては同一名称および同一符号を付し、その付加的な説明は下記では省略する。まず、本発明に係る二容量圧縮機の全体構造を図４を参照にして説明する。
【００３４】
本発明の二容量圧縮機は、図示したように、大別して前記圧縮機の下部に位置して、必要な動力を発生させかつ伝達する動力発生部２０と、前記動力発生部２０の上部に位置し、供給された動力を用いて作動流体の圧縮を行う圧縮部３０とで構成されている。また、このような一般的な構成と共に、前記二容量圧縮機は、前記動力発生部２０と圧縮部３０とを連結し、作動中に圧縮部３０の圧縮容量を変化させるストローク可変部４０を含む。
【００３５】
一方、容器１１は、冷媒漏洩を防止するために、前記動力発生部２０および圧縮部３０などを密閉状態に収容し、前記容器１１の内部にはフレーム１２が前記容器に取り付けられた複数個の支持部材(即ち、スプリング)１４によって弾性的に支持される。また、冷媒吸入管１３および吐出管１５は、それぞれ前記容器１１の所定の位置に設置され、その内部と連通する。
【００３６】
前記動力発生部２０は、前記フレーム１２の下部に設置され、外部の電源によって回転力を発生させる固定子２１および回転子２２を含むモータと、クランクシャフト２３とから構成される。ここで、前記モータは、一定の回転方向に対する逆回転、すなわち時計方向および反時計方向に回転可能である。また前記クランクシャフト２３の下部は動力を伝達できるように前記回転子２２の内部に挿入され、オイル孔やオイル溝などのような圧縮機の下部に収容される潤滑油を圧縮機の各駆動部へ供給するための構造を有する。
【００３７】
前記圧縮部３０は、前記動力発生部２０の上部に位置するように前記フレーム１２に設置され、冷媒圧縮のために機械的に運動する駆動機構と、前記駆動機構を補助する吸入および排出バルブの構造から構成される。ここで、実質的な圧縮空間を形成するシリンダ３２と共に前記駆動機構は、冷媒の吸入・圧縮のために前記シリンダ３２の内部で往復運動するピストン３１、および前記ピストン３１に往復運動のための動力を伝達するコネクティングロッド３３を有する。また、前記バルブ構造は、シリンダヘッド３４およびヘッドカバー３５などのような関連部品の組合せにより、前記シリンダ３２への冷媒の供給、および圧縮された冷媒の排出を行う。
【００３８】
このような本発明の二容量圧縮機の構成のうち、前記動力発生部と圧縮部などは、一般的な圧縮機と同一であるので、これに対する付加的な説明は省略し、前記ストローク可変部４０を説明する。
【００３９】
前記ストローク可変部４０は、図５Ａに示したように、全体的に前記クランクシャフト２３の上端部に偏心するように形成されるクランクピン１１０と、前記クランクピン１１０の外周面とコネクティングロッド３３との間に回転可能に装着される偏心スリーブ１２０および前記クランクピン１１０内に設置されるキー部材１３０を含む。ここで、前記キー部材１３０は、前記クランクピン１１０と偏心スリーブ１２０を圧縮機の作動中に相互固定させる役割を担う。
【００４０】
このようなストローク可変部４０において、前記モータの回転方向(正方向又は逆方向)によって前記偏心スリーブ１２０は、その有効偏心量が変化するようにコネクティングロッド３３とクランクピン１１０との間に回転および配列される。また、このように変化した有効偏心量が維持されるように、前記キー部材１３０は、前記偏心スリーブ１２０に保持される。したがって、前記ストローク可変部４０により、前記モータの回転方向が変化すると、基本的に有効偏心量の変化によって前記コネクティングロッドのストローク長、およびピストン変異が変化し、これによって圧縮容量も変化する。上記概略的に説明した本発明のストローク可変部４０を関連した図面を参照にしてより詳しく説明する。
【００４１】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明に係る二容量圧縮機を示した側面図および断面図である。ここでは、それぞれの構成要素の説明を容易かつ明確にするために、一部の断面を含み互いに組合せた状態で示されている。また、図６Ａ乃至図１２は、各構成要素をそれぞれ個別に示す。
【００４２】
まず、前記クランクピン１１０は、図５Ａに示したように、部分的に中空管型の形状を有し、このような中空管状による内部空間には、前記キー部材１３０が移動可能に設置される。前記クランクピン１１０は、また互いに対向するように形成される一対のキー部材装着部１１１を有し、下部に形成されるオイル通路１１２、および少なくとも一つの第１オイル供給孔１１３を含む。
【００４３】
前記装着部１１１ａ、１１１ｂは、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、前記クランクシャフトの中心２３ａおよびクランクピンの中心１１０ａを含む垂直面内に配列されるように、その中空管部にそれぞれ形成される。したがって、前記装着部１１１ａ、１１１ｂ内に位置するキー部材１３０は、自体の長さ方向に沿って前記中心２３ａおよび１１０ａの間の延長線上に作用する遠心力Ｆの影響を受ける。また、前記キー部材１３０は、このような遠心力Ｆにより、前記装着部１１１ａ、１１１ｂによって導かれながら移動が可能になる。
【００４４】
このような装着部１１１ａ、１１１ｂは、図６Ａに示したように、実際に貫通孔に形成される。したがって、このような貫通孔の装着部１１１によって作動中に前記キー部材１３０の離脱が防止される。
【００４５】
好ましくは、前記装着部１１１ａ、１１１ｂのうち、少なくとも一つは、図６Ｂに示したように、前記クランクピン１１０の壁体の上部先端から所定の位置まで延長する溝となる。このような溝状の装着部を含むことによって前記キー部材１３０は、前記クランクピン１１０に容易に装着することができる。また、より安定的なキー部材１３０の装着のために、前記溝状の装着部の先端にシート部１１１ｃが形成されることがさらに好ましい。
【００４６】
図５Ａを参照すると、前記オイル通路１１２は、クランクシャフト２３の外部に形成されたオイル溝と連通し、同時に前記第１オイル供給孔１１３と連通する。前記第１オイル供給孔１１３は、前記クランクピン１１０の任意の位置に貫通孔として形成される。しかし、前記第１オイル供給孔１１３が、前記装着部１１１ａ、１１１ｂと並んで、すなわち前記装着部１１１ａ、１１１ｂを連結する延長線に沿って形成される場合、前記クランクピン１１０の強度を大きく低下させる。
【００４７】
したがって、前記第１オイル供給孔１１３は、図７Ｃおよび図７Ｄにも示したように、前記装着部１１１ａ、１１１ｂを連結する延長線（すなわち、図５Ｂの前記中心２３ａおよび１１０ａの間の延長線）に対して垂直な方向に形成される。また、前記クランクピン１１０と偏心スリーブ１２０との間に潤滑油を均一に供給できるように、一対の第１オイル供給孔１１３が互いに対向して前記クランクピン１１０に形成されることが好ましい。
【００４８】
作動中において、圧縮機の底面に溜まった潤滑油は、一次的に前記オイル溝およびオイル通路１１２を経て各部品の磨耗防止および円滑な作動のために、各部品間の接触面に供給されるように前記オイル通路１１２の上部の先端から飛散される。また、前記潤滑油は、前記オイル通路１１２から前記オイル供給孔１１３を介して前記クランクピン１１０および偏心スリーブ１２０の間に直接供給される。ここで、好ましくは、前記クランクピン１１０は、前記偏心スリーブ１２０より高い位置に形成され、これによって前記潤滑油が高い位置から飛散されて各駆動部に均等に供給される。
【００４９】
前記偏心スリーブ１２０は、基本的に前記クランクピン１１０の外周面上に回転可能に結合される内周面、および前記コネクティングロッド３３の先端が回転可能に結合される外周面を有する。より詳しくは、前記偏心スリーブ１２０は、図７Ａに示したように、ボディー自体の延長方向に沿って形成される軌道部１２１、および前記軌道部１２１に相対的に形成される制限部１２２を含む。また、前記連続的な軌道部１２１および制限部１２２の間には２つの境界端１２３ａ、１２３ｂがそれぞれ形成される。
【００５０】
前記キー部材１３０の少なくとも一部は、図５Ａに示したように、前記偏心スリーブ１２０にかかるように突出されるので、前記軌道部１２１は、このようなキー部材１３０に対して偏心スリーブ１２０自身の相対的な回転運動を可能にする。すなわち、前記軌道部１２０の形成範囲だけ前記偏心スリーブ１２０は、前記クランクピン１１０の周囲を自転する。
【００５１】
前記制限部１２２は、前記軌道部１２１とは反対に停止および作動中に前記キー部材１３０と共にスリーブ自身の自転を制限する。実質的に前記キー部材１３０は、前記境界端１２３ａ、１２３ｂにかかるようになる。
【００５２】
このような偏心スリーブ１２０において、前記軌道部１２１は、実際的に偏心スリーブ１２０の上部の先端から所定の深さで円周方向に沿って延長される切除部となる。また、前記境界端１２３ａ、１２３ｂは、一次的に図５Ｂおよび図７Ｂに示したように、クランク軸の中心２３ａと、クランクピンの中心１１０ａとの間の延長線に平行して形成される。
【００５３】
すなわち、前記境界端１２３ａ、１２３ｂは、実質的に前記偏心スリーブ１２０の最大厚さと最小厚さの間の延長線に互いに異なる幅を有して平行に形成され、このような延長線は、圧縮機の作動中、前記中心２３ａと１１０ａとの間の延長線と一致するようになる。
言い換えれば、前記境界端１２３ａ、１２３ｂは、前記中心２３ａと１１０ａとの延長線と平行な任意の延長線上に共に位置する。したがって、同一の延長線上に配列される前記キー部材１３０は、前記境界端１２３ａ、１２３ｂに共にかかり、実質的に前記境界端１２３ａ、１２３ｂは、前記キー部材１３０に対して共通接触面を形成する。
【００５４】
前記境界端１２３ａ、１２３ｂは、好ましくは、キー部材１３０の厚さｔの半分だけ前記中心２３ａ、１１０ａの間の延長線から離隔する。これにより、前記キー部材１３０は、前記境界端１２３ａ、１２３ｂに、より安定的にかつ正確にかかる。
【００５５】
一方、前記境界端１２３ａ、１２３ｂは、前記中心２３ａと１１０ａとの間の延長線に対して同一の所定の角度で傾斜するようにそれぞれ形成される。より詳しくは、前記境界端１２３ｃ、１２３ｄは、前記中心２３ａと１１０ａとの間の延長線に対して所定の角度θで傾斜した前記クランクピンの中心１１０ａの半径方向の延長線に沿って形成される。
【００５６】
また、前記境界端１２３ｅ、１２３ｆは、前記クランクピン１１０の内周面との交点を中心に前記制限部１２２に向かって所定の角度でさらに傾斜して形成されることもある。
このようなそれぞれの場合においても、前記境界端１２３ｃ、１２３ｄ、１２３ｅ、１２３ｆは、少なくとも前記キー部材１３０との共通接触点を有し、互いに係合することができる。
【００５７】
また、前記軌道部１２１は、図７Ａの切除部だけでなく、図７Ｅに示したように、上部の先端から所定深さにおいて円周方向に沿って所定の長さで延長する貫通孔としても良い。このような貫通孔の軌道部１２１は、前記キー部材１３０を拘束して垂直方向に離脱しないようにする。
【００５８】
これ以外にも偏心スリーブ１２０は、図７Ｃおよび図７Ｄに示したように、所定の高さに形成される第２オイル供給孔１２４をさらに含むことができる。このような第２オイル供給孔１２４は、圧縮機の作動中において、前記クランクピン１１０の第１オイル供給孔１１３と連通するように形成される。
【００５９】
より詳細には、本発明に係る圧縮機の作動中において、前記キー部材１３０は、持続的に前記偏心スリーブ１２０に係合するようになる。したがって、前記第２オイル供給孔１２４は、図示したように、前記キー部材１３０が偏心スリーブ１１０に係合する時に、前記第１オイル供給孔１１３と連通することが基本的に好ましい。
【００６０】
また、上述したように、前記第１オイル供給孔１１３が前記装着部１１１、すなわちキー部材１３０に垂直に形成されるので、前記第２オイル供給孔１２４も前記第１オイル供給孔１１３と連通するためには、前記キー部材１３０と接する境界端１２３ａ、１２３ｂと垂直に形成されなければならない。
【００６１】
さらに、前記偏心スリーブ１２０は、自体の偏心量を変化させるために、クランクシャフトの回転方向が変わるごとに図７Ｃでキー部材１３０を中心に対向するように配置される。したがって、前記偏心スリーブ１２０は、前記第１供給孔１１３と連通する一つの第２オイル供給孔１２４に対向する他方の第２オイル供給孔１２４を有することが有用である。すなわち、前記偏心スリーブ１２０は、互いに対向するように形成された前記一対の第２オイル供給孔１２４を有する。
【００６２】
結果的に、圧縮機の作動中において、前記二つの第２オイル供給孔１２４のうち何れか一方は、回転方向に関係なく、前記オイル供給孔１１３と連通する。すなわち、前記第２オイル供給孔１２４は、圧縮機の回転方向によって前記第１オイル供給孔１１３と選択的かつ持続的に連通する。したがって、潤滑油が前記偏心スリーブ１２０およびコネクティングロッド３３の間に作動中継続的に供給される。さらに前記第２オイル供給孔１２４の周辺には所定の深さのオイルキャビティ１２４ａが形成される。
【００６３】
このようなオイルキャビティ１２４ａは、供給された潤滑油を第２オイル供給孔１２４の周辺に拡散させるための予備空間を形成することで、前記偏心スリーブ１２０とコネクティングロッド３３の間の潤滑油の供給が容易に行われる。また、オイル溝１２４ｂが前記偏心スリーブ１２０の外周面上に前記第２オイル供給孔１２４と連通するように形成される。
【００６４】
前記オイル溝１２４ｂは、前記第２オイル供給孔１２４から上下方向に延長し、潤滑油は前記第２オイル供給孔１２４から前記オイル溝１２４ｂに沿って前記偏心スリーブ１２０の外周面の上下端まで至る。したがって、潤滑油が前記偏心スリーブ１２０と前記コネクティングロッド３３の間に均一に供給される。
【００６５】
図７Ａを参照すると、前記軌道部１２１と制限部１２２との間の境界端１２３ａ、１２３ｂは、好ましくは丸みを持たせて形成される。より詳細には、前記境界端１２３ａ、１２３ｂと前記軌道部１２２との間には、図示したように、ラウンド部（round point）１２５が形成される。前記キー部材１３０は、前記偏心スリーブ１２０に係合する時に、前記ラウンド部１２５により支持される。このようなラウンド部１２５の曲率は、前記キー部材１３０と可能な限り広い範囲で接触するように形成される。したがって、このようなラウンド部１２５によって前記キー部材１３０は、前記偏心スリーブ１２０に安定的に係合する。
【００６６】
前記キー部材１３０は、前記ラウンド部１２５によって前記偏心スリーブ１２０と点接触ではなく、面接触をする。また、前記ラウンド部１２５は、実質的に前記境界端１２３ａ、１２３ｂの強度を補強する役割も果す。したがって、圧縮機の作動中、前記キー部材１３０と偏心スリーブ１２０とが継続的で反復的に接触しても、応力集中およびこれによる疲労によってキー部材１３０および偏心スリーブ１２０が破損されない。
【００６７】
図５Ａ、図５Ｂおよび図８では、前記キー部材１３０が詳細に示される。前記キー部材１３０は、図示したように、基本的に圧縮機の作動停止時にも前記クランクピン１１０の外部へ所定の長さで突出する第１突出部１３１、および圧縮機の作動中に前記クランクピン１１０の外部へ所定の長さで突出する第２突出部１３２から構成される。
【００６８】
前記キー部材１３０は、前記第１突出部１３１の突出した長さを限定する第１ストッパ１３３をさらに含む。これと共に、前記圧縮機の停止および作動中に前記キー部材１３０の位置を調節するために、弾性部材１４０が前記キー部材１３０に設置される。
【００６９】
本発明において、前記キー部材１３０は、遠心力によって移動しながら前記偏心スリーブ１２０を拘束する。特に、記述したように、前記第２突出部１３２が作動中に突出しながら前記偏心スリーブ１２０を拘束する役割を担う。このような第２突出部１３２は、作動中に発生する遠心力により突出するためには、遠心力の作用方向と同一の方向に向かわなければならない。
【００７０】
したがって、前記第２突出部１３２は、図示したように、相対的に前記クランクシャフト２３およびクランクピン１１０の半径方向の外側に位置する反面、前記第１突出部１３１は半径方向の内側に位置する。すなわち、実際的に前記第２突出部１３２は、遠心力の影響を強く受けるために、前記クランクシャフトの中心２２ａから遠くなるように前記クランクピン１１０内に配置され、相対的に前記第１突出部１３１は、前記中心２２ａと隣接するように配置される。また、前記第１および第２突出部１３１、１３２が圧縮機の作動中に前記偏心スリーブ１２０を同時に保持するために、前記キー部材１３０が前記クランクピン１１０の外径より長いことが好ましい。
【００７１】
より詳細には、前記第１突出部１３１は、図５Ａに示したように、前記弾性部材１４０の弾性力によって圧縮機の作動状態(停止または作動)に関係なく、前記クランクピン１１０の外部に突出して前記境界端１２３ａ、１２３ｂのうち、何れか一方と係合する。このように係合している状態は、圧縮機の作動中にも継続的に維持される。このため、前記弾性部材１４０は、前記第２突出部１３２上に装着されて前記クランクピン１１０の内壁と共に前記第１ストッパ１３３を弾性支持する。
【００７２】
前記第１突出部の突出長さは、キー部材１３０上に位置する第１ストッパ１３３が前記クランクピン１１０の内壁と干渉することにより制限される。ここで、より安定的に作動するために、前記第１突出部１３１の突出長さは、少なくとも前記境界端１２３ａ、１２３ｂの最小幅の半分以上の大きさを有することが好ましい。
【００７３】
また、上述したように、第１突出部１３１は、相対的に前記クランクシャフト２３およびクランクピン１１０の半径方向の内側に位置されるので、前記第１突出部１３１は、半径方向の内側、すなわち前記クランクシャフトの中心２３ａに向かって継続的に突出する。
したがって、前記キー部材１３０は相対的に前記クランクシャフト２３の半径方向の内側に位置した前記偏心スリーブ１２０の少なくとも一部に常に保持される。
【００７４】
前記第２突出部１３２は、前記第１突出部１３０の反対方向に突出し、作動中において、他方の境界端と係合する。これにより、作動中において、前記キー部材１３０の第１および第２突出部１３１、１３２は、前記偏心スリーブ１２０と同時に係合するようになる。作動中において、前記キー部材１３０に沿って発生する遠心力Ｆは、クランクシャフト２３の回転数が増加するに伴い次第に増加し、前記弾性部材１４０の弾性力より大きくなる。
【００７５】
これにより、前記第２突出部１３０が、遠心力の方向（すなわち、前記中心２３ａ、１１０ａの間の延長線の方向）へ移動し、かつ突出する。ここで、前記圧縮機の回転方向を変換した時、前記偏心スリーブ１２０は、偏心量の変化のために前記クランクピン１１０の周囲を自転する。したがって、このような偏心スリーブ１２０の回転運動を妨げないように、前記第２突出部１３２は、作動停止時にその先端が前記クランクピン１１０の外周面に突出しない長さでなければならない。
【００７６】
前記第１および第２突出部１３１、１３２は、クランクシャフトの回転方向によって前記境界端１２３ａ、１２３ｂと交互に係合する。前記キー部材１３０は、前記中心２３ａ、１１０ａの間の延長線上に、或いは少なくともこのような延長線と平行に配列されるので、もし前記第１および第２突出部１３１、１３２の厚さｔ１、ｔ２が互いに異なると、前記境界端１２３ａ、１２３ｂとの接触位置が一定しなくなる。
【００７７】
したがって、前記第１および第２突出部１３１、１３２の厚さｔ１、ｔ２は、前記境界端１２３ａ、１２３ｂと正確に係合するために同一の厚さでなければならない。また、前記キー部材１３０の断面は、本発明において円形を基準に説明および図示されているが、四角形および六角形などのように前記境界端１２３ａ、１２３ｂと係合することができる如何なる形状も可能である。
【００７８】
図９に示したように、前記第１ストッパ１３３の接触面１３３ａは、前記クランクピン１００の内周面と一致する形状を有することができる。これにより、前記キー部材１３０は、前記クランクピン１１０と正確に係合することができ、増加した自体の重量により、より円滑な作動（すなわち、遠心力の増加による前記第２突出部１３２の容易な突出）が行われる。好ましくは、前記第１ストッパ１３３は、前記弾性部材１４０を安定的に受け入れるためのリセス１３３ｂをさらに含むことができる。このような接触面１３３ａおよびリセス１３３ｂは、前記キー部材２３０の安定的な作動を実質的に補助する。
【００７９】
一方、前記第１ストッパ１３３は、前記キー部材１３０と一体に形成されるか、或いは別部材で形成され、前記キー部材１３０に装着される。このような分離型の第１ストッパ１３３の例を図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。
【００８０】
まず、前記第１ストッパ１３３は、図１０Ａに示したように、半径方向の内側に延長する突出部１３３ａを含むことができる。したがって、前記第１ストッパ１３３はこのような突出部１３３ａが所定の位置に形成される円周方向の溝に挿入されることにより、前記キー部材１３０に結合される。また、図１０Ｂに示したように、単純なリング部材の第１ストッパ１３３は、前記キー部材１３０の所定の位置に固定部材により固定されることもできる。
【００８１】
このような分離型のストッパ１３３は、前記キー部材装着部１１１ａ、１１１ｂが共に貫通孔である場合にも、前記キー部材１３０がクランクピン１３０内に装着されることを可能とする。より詳細には、まず、ストッパ１３３が前記クランクピン１１０内に位置され、前記キー部材１３０が前記貫通孔を介して挿入されて前記ストッパ１３３と結合される。
【００８２】
一方、前記キー部材１３０において、前記第２突出部１３２の突出の長さは、上述したように、正常的な作動途中には前記弾性部材１４０の弾性力によって調節可能である。しかし、前記圧縮機の作動開始時、クランクシャフト２３およびクランクピン１１０が非正常的に急激に加速し、非常に大きな瞬間遠心力が前記キー部材１３０に伝われる。このような遠心力によって第２突出部１３２が突出し過ぎて、前記第１突出部１３１が前記装着部１１１から離脱する可能性がある。したがって、前記キー部材１３０は、遠心力の作用方向による前記第２突出部１３３のクランクピン１１０の外部への突出の長さを制限する第２ストッパ１３４をさらに含むことが好ましい。
【００８３】
前記第２ストッパ１３４は、まず、図１１Ａに示したように、前記第２突出部１３２の長さ方向に移動可能なように設置される中空管型部材１３４ａとすることができる。
この場合、前記弾性部材１４０は、前記第２ストッパ１３４ａと第２突出部１３２との間に介在される。このような第２ストッパ１３４ａは、前記キー部材１３０が遠心力方向に移動する時、前記第１ストッパ１３３とクランクピン１１０の内壁とそれぞれ接触して、第２突出部１３３が所定の長さ以上に突出しないようにする。
【００８４】
また、図１１Ｂに示したように、前記第２ストッパ１３４は、少なくとも前記第２突出部１３２より厚い延長部１３４ｂとすることができる。すなわち、図１１Ｂの第２ストッパ１３４ｂは、実質的に前記第１ストッパ１３３の長さ方向の延長部に形成される。この場合、前記弾性部材１４０は、前記第２ストッパ１３４ｂの外周面に設置される。また、前記第２ストッパ１３４は、図１１Ｃに示したように、所定の厚さを有する前記第２突出部の半径方向の延長部１３４ｃとすることができ、実際に前記第１ストッパ１３３と類似した形状を有する。
【００８５】
前記弾性部材１４０は、前記第２ストッパ１３４ｂとクランクピン１１０の内周面との間に設置される。それぞれの第２ストッパ１３４ｂ、１３４ｃは、図１０Ａおよび図１０Ｂで説明した第１ストッパ１３３の変形例と同様に、別部材で前記キー部材１３０に固定することができる。
【００８６】
要約すると、前記キー部材１３０は、基本的に前記クランクピン１１０内に移動可能に装着され、少なくとも前記ピン１１０の直径より所定の長さ以上に長い。このようなキー部材１３０は、作動の停止時にも少なくとも一部（すなわち、第１突出部）がクランクピン１１０の外部に突出し、作動中に遠心力によって他方の一部（第２突出部）が突出する。
すなわち、前記キー部材１３０は少なくとも前記偏心スリーブ１２０の一部に継続的に保持され、作動時、前記偏心スリーブ１２０の他の一部に保持されるように構成される。
【００８７】
したがって、前記キー部材１３０は、前記偏心スリーブ１２０と実際的に多数の箇所で接触し、より詳細には、水平面上で任意の中心線を基準に設定された前記偏心スリーブ１２０の両先端と圧縮機の作動中に同時に接触する。結果的に、前記モータの任意の回転方向に対しても前記キー部材１３０は、前記偏心スリーブ１１０を回転するクランクピン１２０に完全に係合するようにすることで、相互間に発生する回転モーメントによる相対回転を防止する。
【００８８】
一方、上述したように、クランクシャフト２３の回転方向が変わると、前記偏心スリーブ１２０が前記クランクピン１１０の周囲を自転しながら前記ピストンのストロークおよび圧縮容量の変化のために偏心量を変化させる。図１２Ｂに示したように、クランクシャフト２３が回転し始めると、前記クランクシャフト２３と共に回転するクランクピン１１０と、相対的に停止したコネクティングロッド３３との間に、すなわち前記偏心スリーブ１２０に摩擦力ｆが発生し、前記摩擦力ｆは、前記クランクシャフト２３の回転方向（図面上、反時計方向）と反対方向（図面上、時計方向）に作用する。
【００８９】
前記偏心スリーブ１２０の自転は、一般的にこのような相対摩擦力ｆにより行われ、前記偏心スリーブの境界端１２３ａ、１２３ｂのうち、何れか１つが前記キー部材の第１突出部１３１と接触するまで続けられる。しかし、このような相対摩擦力ｆは、前記偏心スリーブ１２０とコネクティングロッド３３との間、および前記偏心スリーブ１２０とクランクピン１１０との間の摩擦力をそれぞれ克服しながら前記偏心スリーブ１２０に作用し、これにより、作動条件の変化によって偏心スリーブ１２０の円滑な自転が十分に行われないことがある。
【００９０】
例えば、前記クランクピン１１０、偏心スリーブ１２０およびコネクティングロッド３３の間に潤滑油が十分に供給されない場合、これらの部材１１０、１２０、３３の間で摩擦力が増加して、前記偏心スリーブ１２０は、前記摩擦力ｆのために自転しないことがある。
また、非正常的な外力が前記コネクティングロッド３３から前記偏心スリーブ１２０に作用する場合、前記摩擦力ｆは、このような外力を克服しながら前記偏心スリーブ１２０を自転させることができない。
【００９１】
このような場合において、前記偏心スリーブ１２０は、適切な偏心量の変化が生じるように前記所定の正確な位置に配置することができず、所望の互いに異なる２つの圧縮容量が得られない。すなわち、前記偏心スリーブ１２０は、その境界端１２３ａ、１２３ｂのうち、何れか一方が前記第１突出部１３１を保持するように十分に自転せず、このため、作動中に突出する第２突出部１３２が前記偏心スリーブ１２０を完全に拘束するように、他方の境界端に保持されない。したがって、本発明において、前記偏心スリーブ１２０を円滑に自転させるように構成された偏心質量２００が前記偏心スリーブ１２０に提供される。
【００９２】
図１２Ａに示したように、前記偏心質量２００は、前記偏心スリーブ１２０に偏心するように設置され、これによって偏心した自体の質量中心Ｇを有する。前記クランクシャフト２３が回転し始めると、前記クランクシャフトの中心２３ａと前記質量中心Ｇとの間の延長線に沿って遠心力Ｃが前記質量中心Ｇに作用する。前記質量中心Ｇが前記偏心スリーブ１２０の自転中心のクランクピンの中心２３ａとかなり離隔しているので、アーム長ｄが前記クランクピンの中心２３ａから前記延長線に垂直に形成される。
【００９３】
したがって、前記遠心力Ｃは、前記アーム長ｄによって部分的な回転モーメントＭを発生させ、前記回転モーメントＭが前記偏心スリーブ１２０を時計方向に自転させる。
前記偏心質量２００により、前記回転モーメントＭはかなり大きく発生するので、前記偏心スリーブ１２０は、如何なる外乱（external disturbance）下でも安定的に前記クランクピン１１０を中心に自転する。したがって、前記偏心スリーブ１２０は、自転し続けながら前記キー部材１３０の一部、正確には第１突出部１３１に係合し、圧縮容量を変化させるための正確な偏心量を発生させる。
【００９４】
一方、前記偏心質量２００は、点線で示したように、対称的に前記偏心スリーブ１２０に設置されることができる。このような場合にも、クランクシャフト２３が回転し始めると、遠心力Ｃ’が質量中心Ｇ’に作用し、アームの長さｄ’によって回転モーメントＭ’が発生する。このような回転モーメントＭ’は、同様に前記偏心スリーブ１２０を安定的に自転させ、前記キー部材の第１突出部１３１と係合するようにする。したがって、前記偏心質量２００は、前記偏心スリーブ１２０のどの部位に設置されるとしても、回転モーメントを発生させ、偏心スリーブ１２０を自転させることができる。
【００９５】
上述したように、図１２Ｂを参照すると、前記摩擦力ｆが前記クランクシャフト２３の回転中、前記偏心スリーブ１２０に作用する。前記摩擦力ｆの作用方向が前記回転モーメントＭの作用方向と反対である場合、これは前記回転モーメントＭを相殺させ、前記偏心スリーブ１２０の自転を妨げる結果をもたらす。したがって、前記偏心質量２００は、前記相対摩擦力ｆと同一の方向に回転モーメントＭを発生させるように前記偏心スリーブ１２０に設置されることが好ましい。
【００９６】
すなわち、好ましい実施例において、前記偏心質量２００は、前記摩擦力ｆの作用方向と同一の方向に前記偏心スリーブ１２０を自転させるように構成される。また、前記摩擦力ｆは、前記クランクシャフト２３の回転方向と反対方向に作用するので、前記偏心質量２００は、好ましくは前記偏心スリーブ１２０を前記クランクシャフト２３の回転方向と反対方向に回転させる。
【００９７】
また、図示したように、前記偏心スリーブ１２０は、自体の不均一な厚さだけでなく、切除により形成された軌道部１２１のために、偏向した質量中心Ｇｓを有する。すなわち、前記質量中心Ｇｓは、さらに重い制限部１２２側に位置する。したがって、前記クランクシャフト２３の回転中、偏心スリーブ１２０の質量中心Ｇｓにも前記質量中心Ｇｓとクランクシャフトの中心２３ａとの間の延長線上に遠心力Ｃｓが作用する。
【００９８】
前記質量中心Ｇｓが偏向しているため、前記遠心力Ｃは、前記延長線と前記クランクピンの中心１１０ａとの間の垂直距離、すなわちアーム長ｄｓによって回転モーメントＭｓを発生させる。このような回転モーメントＭｓは、常にクランクシャフト２３の回転方向と同方向に作用する。すなわち、図１２Ｂに示したように、前記クランクシャフト２３の反時計方向の回転中に前記質量中心Ｇｓによって反時計方向への回転モーメントＭｓが前記偏心スリーブ１２０に発生する。また、図示してはいないが、前記クランクシャフト２３の時計方向の回転中には、時計方向への回転モーメントＭｓが発生する。
【００９９】
上述したように、前記摩擦力ｆは、圧縮機の回転方向と反対方向に前記偏心スリーブ１２０を自転させ、前記第１突出部１３１に係合するようにする。しかし、このような回転モーメントＭｓは、前記偏心スリーブ１２０を圧縮機の回転方向に自転させようとする傾向がある。
【０１００】
さらに、前記偏心質量２００によるモーメントＭが偏心スリーブ１２０に作用する場合にも、前記モーメントＭｓは前記偏心スリーブ１２０を偏心質量２００による自転方向と反対に微細に間欠的に自転させたりもする。したがって、前記偏心スリーブ１２０の微細な自転のため前記偏心スリーブ１２０を完全に拘束するための前記第２突出部１３２の突出及び係止が妨げられる。
【０１０１】
このような不安定な作動は、前記偏心スリーブ１２０の質量不均衡によるものであるために、このような重さの不均衡を最小化するために、前記偏心質量２００が前記偏心スリーブ１２０の軽い部分に設けられることが好ましい。すなわち、前記偏心質量２００は、図１２Ｂに示したように、前記軌道部１２１に隣接して設けられる。このような偏心質量２００は、前記偏心スリーブ１２０の質量中心Ｇｓを前記クランクピンの中心１１０ａに隣接するように移動させ、前記アーム長ｄｓを最小化させ、これによって前記回転モーメントＭｓの影響を偏心スリーブ１２０から実質的に除去する。したがって、偏心スリーブ１２０の微細な回転が防止され、前記第２突出部１３２が自体の遠心力Ｆによって前記偏心スリーブ１２０に安定的に保持される。
【０１０２】
また、前記制限部１２１に設けられた偏心質量２００は、図示したように、前記摩擦力ｆと同一の作用方向、すなわちクランクシャフト２３の回転方向の反対方向に回転モーメントを発生させ、偏心スリーブ１２０を自転させる。したがって、このような制限部１２１に設けられた偏心質量２００が前記偏心スリーブ１２０の正確な位置への自転、およびこのような正確な位置の維持において最も好ましい。
【０１０３】
前記偏心質量２００は、遠心力による回転モーメントを発生させることができるならば、前記偏心スリーブ１２０のどの位置にも設置可能である。例えば、前記偏心スリーブ１２０内に孔を形成し、このような孔内に比重の大きい偏心質量を設置することができる。
しかし、このような偏心質量の設置のためには、偏心スリーブ１２０の大きさが拡張しなければならず、結果的に前記偏心スリーブ１２０と結合する他の部材の大きさも拡張しなければならない。
【０１０４】
したがって、好ましくは、図５Ａに示したように、前記偏心質量２００は、前記偏心スリーブ１２０の外周面に設けられ、他の隣接した部材との干渉を避けるために薄い板状部材から構成される。このような偏心質量２００は、前記偏心スリーブ１２０と一体に形成することができ、このような場合、実質的に前記偏心スリーブ１２０の外周面から突出する延長部になる。また、前記偏心質量２００は、前記偏心スリーブ１２０と別途に形成され、その外周面に固定されることもある。
【０１０５】
前記偏心質量２００は、コネクティングロッド３３と干渉しないようにしつつ、前記偏心スリーブ１２０の上及び下部のうち、何れか一方に設けられる。しかし、上部に設けられた偏心質量２００は、図５Ａに示したように、前記コネクティングロッド３３が上方に前記偏心スリーブ１２０から離脱することを防止することができる。
【０１０６】
上述した本発明に係る二容量圧縮機の作動について図面を参照にして説明する。図１３Ａおよび図１３Ｂは、時計方向の回転時の作動を示し、図１４Ａおよび図１４Ｂは、逆方向の回転時の作動を示す。
【０１０７】
まず、図１３Ａにはクランクシャフト２３が正方向、すなわち時計方向に回転し始める時のキー部材１３０と偏心スリーブ１２０との間の相対位置が示されている。上述したように、前記第１突出部１３１は、弾性力によってクランクピン１１０の外部へ半径方向の内側に常に突出する。
【０１０８】
前記第１突出部１３１が突出した状態で前記クランクシャフト２３が時計方向に回転し始めると、クランクピン１１０、偏心スリーブ１２０およびキー部材１３０は、前記クランクシャフトの中心２３ａの周囲に時計方向に回転し始める。このような回転中、前記クランクピン１１０とコネクティングロッド３３との間には回転方向と逆方向に相対摩擦力ｆが発生する。前記偏心スリーブ１２０は、このような摩擦力ｆによってクランクピンの中心１１０ａの周囲に反時計方向に自転する。同時に回転モーメントＭが前記偏心質量２００の質量中心Ｇに発生する遠心力Ｃにより発生し、前記摩擦力ｆと共に前記偏心スリーブ１２０を反時計方向により円滑に自転させる。
【０１０９】
したがって、前記偏心スリーブの薄い方の境界端１２３ｂが、前記突出した第１突出部１３１に確実に係合する。前記クランクシャフト２３が回転すると、前記摩擦力ｆおよび回転モーメントＭはクランクシャフト２３の回転中に持続的に発生するので、前記第１突出部１３１と境界端１２３ｂとの間は、係止状態を維持し続ける。この時、回転速度が一定の水準に至ると、前記キー部材１３０は、図１３Ｂに示したように、遠心力Ｆによってその作用方向、すなわち中心２３ａおよび１１０ａの間の延長線に沿って移動する。このため前記第２突出部１３２は、厚い方の境界端１２３ａと係合し、前記第１突出部１３１も同時に前記境界端１２３ｂと接触状態を維持する。
【０１１０】
このように同時的な多点接触が行われることで、前記キー部材１３０は、前記偏心スリーブ１２０と完全に係合するようになる。したがって、正方向の回転において、圧縮過程後、作動流体の再膨張によって外力Ｐおよび他力が前記コネクティングロッド３３を介して伝達されても、前記クランクピン２１０と偏心スリーブ２２０との間の相対回転が防止される。また、偏心スリーブ１２０に局部的な回転モーメントが発生する場合にも前記クランクピン１１０に対する相対回転が防止される。
【０１１１】
また、図１３Ｂに示したように、図面の実線部分が上死点の状態、点線部分が下死点の状態をそれぞれ示しており、正方向回転の場合、偏心スリーブ１２０が前記コネクティングロッド３３に連結されたピストン（図示せず）とクランクピン１１０との間で最大偏心量を生成するように配列される。したがって、ピストンが最大ストローク長Ｌｍａｘで往復運動し、本発明に係る圧縮機は最大圧縮容量を有する。
【０１１２】
一方、前記クランクシャフト２３が逆方向、すなわち反時計方向に回転し始めると、前記クランクピン１１０とコネクティングロッド３３との間には相対摩擦力ｆが回転方向の反対方向、すなわち時計方向に発生する。また、回転モーメントＭが前記偏心質量２００に同一方向に発生する。前記偏心スリーブ１２０は、図１３Ａに示した位置からクランクピンの中心１１０ａの周囲に前記摩擦力ｆ、およびモーメントＭによって時計方向に自転し、図１４Ａに示したように、厚さが厚い方の境界端１２３ａが前記第１突出部１３１と係合する。
【０１１３】
同様に、前記クランクシャフト２３の回転中において、前記摩擦力ｆおよびモーメントＭによって前記第１突出部１３１と境界端１２３ａとの間は係止状態を維持し続ける。
【０１１４】
上記正回転時と同様に、各回転速度が一定の水準に至ると、図１４Ｂに示したように、遠心力Ｆによって前記第２突出部１３２は、薄い方の境界端１２３ｂと係合し、前記偏心スリーブ１２０とキー部材１３０との間は多点接触の状態となる。したがって、逆方向回転において、圧縮過程中に、作動流体がピストンに加える圧力による外力Ｐ、および他力が伝達されても、前記クランクピン１１０と偏心スリーブ１２０との間の相対回転が防止される。
【０１１５】
また、図１４Ｂに示したように、逆方向回転の場合、偏心スリーブ１２０が最小の偏心量を有するように配列されるので、ピストンが最小のストローク長Ｌｍｉｎで往復運動し、本発明に係る圧縮機は最小の圧縮容量を有する。
【０１１６】
結果的に、本発明に係る圧縮機は、前記キー部材１３０によって偏心量を維持する構成要素、すなわちクランクピン１１０と偏心スリーブ１２０との間の相対回転を完全に排除することにより、任意の作動状態、すなわち正方向または逆方向回転時にも安定的に作動することができる。
【０１１７】
また、前記偏心質量２００によって前記偏心スリーブ１２０は、前記キー部材１３０と係るように円滑に自転する。すなわち、前記偏心質量２００は、偏心量を適切に変化させるように前記偏心スリーブ１２０を所定の位置に正確に配置させる役割を果す。
【０１１８】
本発明の精神又は範囲から逸脱しないで、本発明には、様々な変更及び変形が可能であることは当業者に明らかである。従って、上述した実施例は制限的なものでなく、例示的なものであることが意図され、これによって本発明は上述した詳細な説明に限定されず、添付した請求項の範囲およびその同等範囲内で変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明において、基本的に偏心スリーブとキー部材が作動中に互いに複数の箇所で接触することにより、前記キー部材を介してクランクピンと偏心スリーブとの完全な係合を可能とする。完全に拘束する。したがって、如何なる外的或いは内的要因が発生するとしても、前記偏心スリーブとクランクピンとの間には、相対運動が防止されるので、前記圧縮機は出力の変動無しに安定的に作動する。すなわち、一定の偏心量が維持されるので、設計された圧縮量が一定に得られる。
【０１２０】
また、相対回転による前記クランクピンおよび偏心スリーブの間の摩擦損失が防止される。結果的に、このような安定的な作動は二容量圧縮機の効率増加をもたらす。さらに、相対回転時に発生する騒音が防止され、各構成品の寿命もまた増加する。
【０１２１】
また、偏心質量が偏心スリーブに設けられ、回転モーメントを発生させるので、前記偏心スリーブは偏心量を変化させるように円滑に自転することができる。したがって、前記偏心スリーブは、キー部材によって完全に拘束される前に偏心量および圧縮容量を変化させるよう所定の位置に正確に配置され、これにより本発明に係る圧縮機の作動信頼性が増加する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】従来技術に係る二容量圧縮機の構成を示した断面図である。
【図２】図１の二容量圧縮機の作動を示した概略図である。
【図３】従来の二容量圧縮機の作動中に発生するクランクピンと偏心スリーブとの間の相対回転を示した概略図である。
【図４】本発明に係る二容量圧縮機の全体的な構成を示した断面図である。
【図５Ａ】本発明に係る二容量圧縮機を一部の断面を含んで示した側面図である。
【図５Ｂ】本発明に係る二容量圧縮機を一部の断面を含んで示した平面図である。
【図６Ａ】本発明のクランクピンを示した斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａのクランクピンの変形例を示した斜視図である。
【図７Ａ】本発明の偏心スリーブを示した斜視図である。
【図７Ｂ】本発明に係る偏心スリーブの変形例を示した図面である。
【図７Ｃ】本発明に係る偏心スリーブの変形例を示した図面である。
【図７Ｄ】本発明に係る偏心スリーブの変形例を示した図面である。
【図７Ｅ】本発明に係る偏心スリーブの変形例を示した図面である。
【図８】本発明のキー部材を示した斜視図である。
【図９】クランクピン内に装着された図８のキー部材の変形例を示した平面図である。
【図１０Ａ】分離可能な第１ストッパを有するキー部材の第１実施例の変形例を示した斜視図である。
【図１０Ｂ】分離可能な第１ストッパを有するキー部材の第１実施例の変形例を示した斜視図である。
【図１１Ａ】第２ストッパを有するキー部材の変形例を示した平面図である。
【図１１Ｂ】第２ストッパを有するキー部材の変形例を示した平面図である。
【図１１Ｃ】第２ストッパを有するキー部材の変形例を示した平面図である。
【図１２Ａ】本発明に係る偏心質量および前記偏心質量に発生する力の間の関係を示した平面図である。
【図１２Ｂ】本発明に係る偏心質量および前記偏心質量に発生する力の間の関係を示した平面図である。
【図１３Ａ】時計方向回転時における本発明に係る二容量圧縮機の作動を示した平面図である。
【図１３Ｂ】時計方向回転時における本発明に係る二容量圧縮機の作動を示した平面図である。
【図１４Ａ】反時計方向回転時における本発明に係る二容量圧縮機の作動を示した平面図である。
【図１４Ｂ】反時計方向回転時における本発明に係る二容量圧縮機の作動を示した平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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