KR0169970B1

KR0169970B1 - 로터리압축기

Info

Publication number: KR0169970B1
Application number: KR1019950010720A
Authority: KR
Inventors: 히로가쯔 고소까베; 아끼히또 이시야마; 히로아끼 하따; 마사히로 다께바야시; 마사또시 미시나
Original assignee: 가나이 쯔또무; 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1999-03-20
Also published as: JPH07301190A; CN1112202A; CN1091492C; KR950033103A

Abstract

밀폐형의 로터리압축기에 관한 것으로, 롤러와 베인의 접촉부에 있어서의 마찰과 마모를 저감해서 압축기의 성능과 신뢰성을 향상하기 위해, 롤러와 베인의 접촉부를 윤활하기 위한 오일공급수단이 급유장치와는 별도로 마련되어 있고, 이 오일공급수단은 크랭크축의 회전에 대응해서 작동하고 흡입실의 형성이 시작된 후에 베인에 대한 롤러의 슬라이드방향이 역전하는 시기 중 적어도 최초의 시기에 밀폐용기내의 고압의 윤활유를 롤러와 베인의 접촉부를 향해서 공급하고, 이 공급시기는 예를 들면 베인이 실린더의 외측방향으로 최대 이동했을 때를 크랭크축의 회전각0°로 하여 이 회전각90°근방이고, 오일공급수단은 베인에 형성된 홈이나 실린더의 끝벽에 형성된 오목부로 하는 구성으로 되어 있다.

이러한 구성에 의해, 실린더내로의 과잉 급유에 의한 성능저하를 방지해서 롤러와 베인의 접촉부를 효율좋고 효과적으로 윤활할 수 있고, 윤활성이 부족한 HFC계의 대체프론을 사용한 경우에도 로터리압축기의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

로터리압축기

제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 횡형 로터리압축기를 도시한 종단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 종단면도.

제3도a∼제3도d는 제1도의 압축기에 있어서의 롤러와 베인용의 윤활기구를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면.

제4도는 로터리압축기에 있어서의 롤러와 베인의 상대슬라이드 속도를 도시한 선도.

제5도는 로터리압축기의 롤러와 베인의 접촉부에 있어서의 마모형태를 개략적으로 도시한 도면.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 의한 종형 로터리압축기를 도시한 종단면도.

제7도는 제6도의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 종단면도.

제8도a∼제8도d는 제6도의 압축기에 있어서의 롤러와 베인용의 윤활기구를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면.

제9도는 로터리 압축기로의 흡입유체중에 포함되어 있는 윤활유의 양과 롤러 및 베인의 마모깊이와의 관계를 도시한 선도.

제10도는 본 발명의 제3실시예에 의한 횡형 로터리압축기를 도시한 횡단면도.

제11도는 제10도의 압축기의 흡입경로를 확대해서 도시한 종단면도.

제12도는 본 발명의 로터리압축기를 사용한 냉동사이클을 개략적으로 도시한 도면.

제13도는 본 발명의 제4실시예에 의한 밀폐형 로터리압축기를 도시한 횡단면도.

제14도a∼제14도d는 제13도의 압축기에 있어서의 롤러와 베인용의 윤활기구를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면.

제15도는 제13도에 도시한 베인의 1구체예를 도시한 사시도.

제16도는 제13도의 베인의 다른 구체예를 도시한 사시도.

제17도는 제16도의 베인을 로터리압축기에 부착한 상태를 개략적으로 도시한 도면.

제18도는 제13도의 베인의 또 다른 구체예를 도시한 사시도.

제19도는 제18도의 베인을 로터리압축기에 부착한 상태를 개략적으로 도시한 도면.

제20도는 제13도의 또 다른 구체예를 도시한 사시도.

제21도는 제20도의 베인을 로터리압축기에 부착한 상태를 개략적으로 도시한 도면.

본 발명은 밀폐형의 로터리압축기에 관한 것으로서, 이 압축기는 용도를 한정하는 것은 아니지만, 냉장고나 공기조화장치 등의 냉동이나 냉방시스템에 사용하는데 적합하다. 더욱 상세하게 말하면, 본 발명은 롤러와 베인(vane)의 접촉부를 특히 윤활하기 위한 기구를 구비한 밀폐형 로터리압축기에 관한 것이다.

밀폐형 로터리압축기는 전기모터에 의해서 구동하는 로터리압축기를 밀폐용기내에 마련하고 있다. 윤활유도 밀폐용기내에 저장되어 압축장치를 윤활한다. 압축장치는 작동실을 형성하는 실린더, 실린더내에 수납한 윤통형성롤러, 롤러구동용의 크랭크축 및 실린더내로 돌출한 베인을 갖는다. 크랭크축은 실린더를 통해서 전기모터에 접속된다. 롤러는 크랭크축의 편심축부에 부착된다. 베인은 롤러에 항상 당접해서 실린더내에 흡입실과 압축실로 간막이하고 있다. 롤러는 크랭크축이 회전하면 실린더의 내벽면을 따라서 편심회전하고, 작동유체를 흡입실로 흡입해서 압축한다. 압축된 작동유체는 실린더에서 밀폐용기내로 일단 배출된다. 배출된 작동유체는 그 후에 배출 파이프를 통해서 외부로 유도된다.

로터리압축기가 냉동이나 냉방시스템에 사용되는 경우, 작동유체는 냉매가스이다.

로터리압축기에서는 압축기의 신뢰성의 관점에서 가장 중요한 것은 슬라이드접촉하고 있는 베인과 롤러에 대한 윤활이다. 베인과 롤러는 선접촉하여 접촉압력이 매우 높다 이것에 부가해서 실린더내는 고온, 고압으로 되므로 윤활유의 점도가 저하한다. 그 때문에 베인과 롤러의 접촉부에 유체윤활(접촉부에 오일막형성)을 보호하는 것이 어렵고 경계윤활(고체와 고체의 직접접촉)상태나 혼합윤활(유체윤활과 경계윤활의 혼재)상태로 되어 마찰이나 마모를 일으키기 쉽다.

종래, 베인과 롤러의 접촉부는 주로 베인과 실린더의 간극이나 롤러와 실린더의 간극을 통해서 실린더내에 새어들어오는 윤활유에 의해 윤활하고 있다. 베인과 롤러의 접촉부를 충분히 윤활하기 위해서 이들의 간극을 확대해서 실린더내로의 윤활유의 새어 들어오는 양을 늘릴 수도 있다. 그러나, 이 경우에는 큰 간극에 의해서 압축효율이 저하한다. 또, 압축기의 작동중에 많은 윤활유가 실린더내로 항상 유입되어 윤활유에 의한 가열손실 등이 증대해서 압축기의 성능이 저하한다.

또, 종래 냉동이나 냉방시스템의 작동유체로서 프론CFC12나 HCFC22 등이 사용되고 있다. 이들 프론은 분자중에 염소를 포함하고, 이 염소에 의한 성층권의 오존층의 파괴가 사회문제로 되고 있다. 오존층을 파괴하지 않는 대체프론을 사용할 필요가 있다. 대체프론으로서는 분자중에 염소를 갖지 않는 HFC(hydro-fluoro-carbon)계의 냉매가 가장 유력한 후보이다. 그러나, 이 프론은 염소의 극히 압제적인 작용을 기대할 수는 없다. 이 때문에 대체프론을 사용하는 압축기에서는 윤활상태가 나빠서 베인과 롤러가 마모하여 신뢰성이 저하할 우려가 있다.

상술한 문제점에 관련된 선행기술이 몇 개의 공지문헌에 개시되어 있다. 이들은 로터리압축기의 실린더내로 윤활유를 특별히 공급하는 것에 의해 실린더내의 슬라이드부분을 윤활하고자 하는 것이다. 이와 같은 공지문헌으로서는 일본국의 실용신안 출원공개공보 소화53-46612호 및 소화53-64315호, 특허출원공개공보 소화61-155681호, 평성4-159489호 및 평성5-240179호가 있다.

상기한 소화53-46612호 공보에 개시된 압축기에서는 홈이 베인의 측면에 형성되어 있다. 이 홈은 실린더내와 외부에 압력차가 있을 때에 실린더내와 외부를 연통해서 외부의 윤활유를 실린더내로 공급한다. 소화61-155681호에 개시된 압축기에서도 홈이 베인의 측면에 형성된다. 그러나, 이 홈은 실린더내와 외부의 양쪽으로 동시에 연결되지 않는다. 이 홈은 오일저장부로서 작용하고, 롤러의 하사점(롤러가 베인의 설치위치에서 가장 근접했을 때)에서 실린더외부로 연결되어 윤활유를 보급하고, 롤러의 상사점(롤러가 베인의 설치위치로부터 가장 멀리 떨어져 있을때)에서 실린더내로 연결되어 윤활유를 방출한다. 평성5-240179호에 개시된 로터리압축기에서는 홈이 베인의 끝면에 형성된다. 이 홈은 소화61-155681호의 홈과 마찬가지로 실린더내와 외부의 양쪽으로 동시에 연결되지 않는다. 이 홈은 베인이 실린더의 바깥쪽방향으로 이동할 때에 실린더외부의 윤활유를 보급하고, 베인이 실린더의 안쪽방향으로 이동할 때에 실린더내로 윤활유를 방출한다.

또, 상기한 소화53-64315호에 개시된 로터리압축기에서는 실린더의 끝부를 닫고 있는 끝판에 홈이 형성된다. 이 홈은 롤러의 내측과 실린더내를 연결하고, 롤러내의 윤활유를 실린더내로 공급한다. 평성4-159489호에 개시된 압축기에서도 마찬가지의 홈이 형성된다. 이 홈은 롤러와 베인의 접촉부 부근에 뚫려 있어 실린더내의 압축실측으로 윤활유를 공급한다.

상술한 바와 같이 로터리압축기의 신뢰성상, 롤러와 베인의 접촉부를 충분히 윤활하는 것이 가장 중요하다. 한편, 실린더내로 많은 윤활유를 공급하는 것은 압축기의 성능저하를 초래한다.

본 발명의 목적은 신뢰성을 향상할 수 있고, 또한, 성능을 확보할 수 있는 밀폐형 로터리압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명자들은 로터리압축기에 있어서의 롤러와 베인의 접촉상태를 연구해서 롤러와 베인의 접촉부를 윤활하는데 최적인 시기를 해명하였다. 본 발명은 이 해명에 따라서 최적 시기에만 윤활유를 실린더내로 공급하는 구성을 취하고 있다.

본 발명의 개선대상인 밀폐형 로터리압축기는 윤활유를 저장한 밀폐용기, 이 용기내에 설치한 압축장치, 이 압축장칠르 구동하는 전기모터, 압축장치 및 전기모터를 윤활하기 위한 급유장치를 포함한다. 압축장치는 흡입구 및 배출구를 구비한 원주형상의 작동실을 형성하는 실린더, 이 실린더내에 수용한 원통형상의 롤러, 이 롤러를 작동실의 안둘레면을 따라서 편심회전시키는 크랭크축 및 실린더내로 탄성형상으로 돌출하고 롤러에 항상 당접해서 작동실을 흡입실과 압축실로 구획하는 판형상의 베인을 갖는다. 압축장치는 롤러의 편심회전에 따라서 작동유체를 흡입하여 압축하고, 압축된 작동유체를 이 압축장치 외부의 밀폐용기내를 통해서 배출한다. 본 발명의 밀폐형로터리압축기에서는 롤러와 베인의 접촉부를 윤활하기 위한 오일공급수단이 상술한 급유장치와는 별도로 마련된다 이 오일공급수단은 크랭크축의 회전에 따라서 작동하고, 흡입실의 형성이 개시된 후에 베인에 대한 롤러의 슬라이드방향이 역전하는 시기 중 적어도 최초의 시기에 밀폐용기내의 고압의 윤활유를 롤러와 베인의 접촉부를 향해서 공급한다.

본 발명자들에 의한 연구에서 다음사항이 명확하게 되고 있다. 로터리압축기의 운전시, 크랭크축의 1회전중에 베인에 대한 롤러의 상대적 슬라이드속도가 플러스에서 마이너스로, 그리고 재차 플러스로 변화한다. 여기서 플러스라고 하는 것은 롤러가 크랭크축의 회전과 동일한 방향으로 슬라이드하는 경우를, 또 마이너스라고 하는 것은 역방향으로 슬라이드 하는 경우를 말한다. 즉, 베인과 롤러는 왕복슬라이드를 실행하고 있는 것이다. 베인에 대한 롤러의 슬라이드방향이 역전하는 위치는 통상의 압력조건에서는 크랭크축의 회전각이 약90°일 때이다. 배출압력이 상승해서 과부하상태로 되면, 롤러의 슬라이드가 역전하는 크랭크축의 회전각은 작아지고, 예를 들면 50°이다.

롤러의 슬라이드방향이 역전하면, 롤러와 베인 사이에서 윤활유의 오일막이 파괴되어 윤활이 손상된다. 이 때문에 베인과 롤러의 접촉부는 왕복슬라이드하는 구간의 양끝부, 즉 베인에 대한 롤러의 슬라이드 방향이 반전하는 위치에서 마모된다 특히, 베인과 롤러의 상대슬라이드속도가 플러스에서 마이너스로 변화되어 롤러가 역전을 개시하는 위치에서 마모가 가장 커지는 것을 판명하였다. 본 발명은 이 특정시기에 윤활유를 공급하는 것에 의해 롤러와 베인의 접촉부에 있어서의 윤활상태를 대폭으로 개선하고, 마모를 억제해서 로터리압축기의 신뢰성을 향상할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 간단한 구성으로서 적정한 시기에만 윤활유를 공급하는 것에 의해 롤러와 베인의 접촉부의 윤활을 효율 좋게 또한 효과적으로 실행하는 것이다. 이 때문에 윤활유의 공급량을 필요최소한으로 적게 할 수 있고, 과잉 윤활유에 의한 압축기의 성능저하를 방지할 수 있다. 또, 본 발명의 로터리압축기를 오존층파괴가 없는 대체프론을 사용한 냉동사이클에 탑재하는 것에 의해 에너지효율이 우수하고 신뢰성이 높은 냉동·공기조화시스템을 제공할 수 있다.

이하 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 본 발명은 상세하게 설명한다.

제1도와 제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 횡형의 밀폐로터리압축기의 주요부를 도시한 도면이다. 아 압축기는 밀폐용기(1), 압축장치 및 구동용의 전기모터를 갖는다. 압축장치와 전기모터는 용기(1)내에 수납되어 있다 용기(1)의 바닥부에는 윤활유(14)가 저장되어 있다. 흡입파이프(15)(제1도에 이점쇄선으로 표시)와 배출파이프(19)가 밀폐용기(1)의 끝부를 관통해서 부착되어 있다. 흡입파이프(15)는 압축장치내로 연결되고, 배출파이프(19)는 밀폐용기(1)내에 뚫려 있다.

압축장치는 실린더(4), 주축받이(5), 부축받이(6), 크랭크축(9), 롤러(11) 및 베인(12)를 포함한다. 실린더(4)는 중공의 원통형상이다.

축받이(5)와 (6)이 실린더(4)의 양측의 열린 구멍을 닫아 실린더(4)내에 작동실을 형성한다. 크랭크축(9)는 작동실의 중앙을 통과해서 축받이(5)와 (6)에 의해 회전이 자유롭게 지지된다 크랭크축(9)는 편심한 축부분(10)을 갖고, 이 편심부분(10)은 실린더(4)의 작동실내에 배치되어 있다. 한편, 전기모터는 고정자(2)와 회전자(3)을 갖고 크랭크축(9)가 회전자(3)에 결합된다.

롤러(11)도 중공의 원통형상이다. 롤러(11)의 바깥지름은 실린더(4)의 안지름보다 작다. 로랴은 실린더(4)의 작동실내에 배치되고, 크랭크축(9)의 편심축부분(10)에 회전이 자유롭게 끼워맞춰진다.

크랭크축(9)가 회전하면 롤러(11)은 실린더(4)의 내측벽면을 따라 편심회전한다.

실린더(4)는 홈(4b)(제2도)를 갖는다. 홈(4b)는 실린더(4)를 반경방향으로 관통해서 형성되고, 실린더(4)의 축선을 따라서 연장한다.

펌프실(4a)가 홈(4b)의 외측에 형성되고 홈(4b)에 연결되어 있다. 펌프실(4a)로는 다음에 상세하게 설명하겠지만 용기(1)내의 윤활유(14)가 도입된다. 베인(12)는 평편한 판부재로서 홈(4b)에 슬랑드 가능하게 부착된다. 코일 스프링(13)이 베인(12)의 외측에 배치되어 있다. 펌프실(4a)의 윤활유의 스프링(13)이 베인(12)에 작용하여 베인(12)를 실린더(4)내로 밀어낸다. 이 때문에 베인(12)는 롤러(11)에 항상 접촉하고 실린더(4)의 작동실을 흡입실(7)(저압실)과 압축실(8)(고압실)로 구획하고 있다. 베인(12)는 롤러(11)의 편심회전에 따라서 홈(4b)를 따라 왕복운동한다.

실린더(4)에는 흡입구(15a)와 배출구(16a)가 마련되어 있다(제2도).

흡입구(15a)는 실린더(4)내의 흡입실(7)로 통하고, 배출구(16a)는 압축실(8)로 통한다. 배출구(18a)가 부축받이(6)에 형성되어 있다. 배출커버(17)이 부축받이(6)에 부착되고, 배출구(18)을 덮고 있다. 배출구(16a)는 부축받이(6)의 배출밸브(16)을 거쳐서 배출실(18)로 통한다. 배출실(18)은 압축장치외부의 밀폐용기(1)내의 공간에 연결되어 있다.

펌프실(4a)는 제1도에 도시한 바와 같이 흡입유체다이오드(20)을 거쳐서 용기(1)내의 윤활유(14)로 통하고 있다. 유체다이오드(20)은 주축받이(5)에 마련된다. 유체다이오드(20)은 한쪽의 열린구멍을 좁히고 있어, 펌프실(4a)에서 용기(1)내로 윤활유의 흐름을 제한한다. 펌프실(4a)는 또 부축받이(6)의 배출유체다이오드(21)을 거쳐서 크랭크축(9)의 급유구멍으로 통한다. 급유커버(22)가 배출커버(17)에 부착되어 급유통로를 형성하고 있다. 이 급유통로가 배출유체다이오드(21)과 크랭크축(9)의 급유구멍(23)을 연결한다. 크랭크축(9)는 급유구멍(23)에 부가해서 급유홈(24)를 형성하고 있다.

이상 설명한 압축기는 롤러와 레인을 특히 윤활하기 위한 오일공급수단 내지 기구를 구비하고 있다. 이 윤활기구는 베인(12)에 마련한 오목부, 즉 오일홈(30)을 포함한다. 홈(30)은 흡입실(7)측의 베인측면(12a)에 형성되고, 베인(12)의 왕복운동의 방향으로 연장되어 있다. 홈(30)은 하기의 조건을 만족하도록 설치된다.

[1] 크랭크축(9)의 회전각θ가 90° 근방에서 오일홈(30)이 실린더(4)의 흡입실(7)로 연결된다.

[2] 크랭크축(9)의 회전각θ가 0°근방으로 되면 홈(30)이 펌프실(4a)의 윤활유(14)로 연결된다.

[3] 크랭크축(9)의 어느 회전위치에서도 홈(30)은 흡입실(7)과 펌프실(4a)의 양쪽으로 동시에 연통하지 않는다.

여기서 말하는 회전각θ라고 하는 것은 제2도에 도시한 바와 같이 베인(12)에 대한 크랭크축(9)의 회전각이다. 회전각θ는 베인(12)가 실린더의 외측방향으로 최대 이동했을 때에 0°이다.

오일홈(30)의 치수는 실린더(4)내로 유입되는 윤활유의 양이 슬라이드부분의 간극으로부터 새어들어올 뿐인 경우에 비해서 약 1.5배로 되도록 설정하는 것이 적합하다. 예를 들면, 가정용의 전기냉장고나 공기조화장치의 로터리압축기는 실린더용적이 5-20cc이고, 회전수가 3000-3600rpm정도이다. 이 경우, 슬라이드부분의 간극에서 실린더내로 새어들어오는 윤활유의 양은 10cc/min정도이다. 따라서, 홈(30)은 약5cc/min의 윤활유를 공급할 수 있는 치수로 형성하는 것이 바람직하다.

본 실시예의 로터리압축기는 이하 설명하는 바와 같이 압축작동을 실행한다. 전기모터에 통전하면, 회전자(3)이 회전해서 크랭크축(9)를 구동한다. 롤러(11)은 크랭크축(9)의 편심축부분(10)과 함께 실린더(4)내를 편심회전한다. 롤러(11)은 편심회전을 따라서 흡입실(7)은 점차 용적을 증대하고 다음에 용적을 감소해서 압축실(8)로 된다. 작동유체는 흡입파이프(15) 및 흡입구(15a)를 통해서 흡입실(7)로 유입되어 압축실(8)에서 압축된다. 압축된 작동유체는 배출구(16a)에서 배출밸브(16)을 통해서 부축받이(6)의 배출구(18)로 유입된다. 그후, 고압의 작동유체는 밀폐용기(1)내로 유입되고 배출펌프(19)에서 외부로 배출된다 용기(1)내의 윤활유(14)는 고압의 작동유체에 의해 가압된다.

압축기의 슬라이드부분의 윤활은 이하 설명한 바와 같이 실행된다. 크랭크축(9)가 회전하면 베인(12)가 롤러(11)가 눌려져서 왕복운동한다. 베인(12)는 펌프실(4a)로 출입하고 펌프실(4a)의 용적이 변화한다. 이 용적변화에 의한 펌프작용에 의해 용기(1)의 윤활유(14)가 흡입유체다이오드(20)을 통해서 펌프실(4a)로 흡입된다. 윤활유(14)는 용기(1)로의 순환이 유체다이오드(20)에 의해서 제한되고, 배출유체다이오드(21)과 급유커버(22)의 통로를 통해서 크랭크축(9)의 급유구멍(23) 및 급유홈(24)로 공급된다. 윤활유(14)는 또 베인(12)와 홈(4b)의 간극을 통해서 실린더(4)의 작동실내로 유입된다. 이와 같이 급유된 윤활유가 축받이슬라이드부나 롤러(11)과 베인(12)의 슬라이드부를 윤활하여 실(seal)한다.

여기서, 로터리압축기에 있어서의 베인과 롤러의 접촉부의 슬라이드와 윤활에 대해서 설명한다.

본 발명자들은 냉장고용 로터리압축기에 대해서 실험을 실행하고, 크랭크축의 1회전중의 베인과 롤러의 상대슬라이드 속도Vp m/sec를 조사하였다. 제4도는 그 실험결과를 도시한 것이다. 도면 중의 실선은 제1운전조건에서의 Vp를 나타낸다. 그 때의 회전속도는 60rps, 흡입압력Ps가 0.111㎫, 배출압력Pd가 1.185㎫이다. 점선은 제2운전조건에서의 Vp를 나타낸다. 그 때의 회전속도와 흡입압력은 제1운전조건시와 동일하며 배출압력Pd가 1.573㎫이다. 크랭크축의 회전에 대한 롤러와 제인의 상대슬라이드 속도Vp는 롤러의 자전성분가 공전성분으로 나뉜다. 즉, Vp=자전에 의한 슬라이드속도+공전에 의한 슬라이드속도이다. 도면에 있어서, Vp는 롤러가 크랭크축의 회전과 동일 방향으로 슬라이드 하는 경우를 플러스(+), 역방향으로 슬라이드 하는 경우를 마이너스(-)로 한다.

제4도에 도시된 바와 같이 통상의 압력조건(배출압력Pd=1.185㎫)인 경우, 크랭크축의 회전각θ가 90° 부근에서 속도Vp는 플러스에서 마이너스로 전환된다. 또, 회전각θ가 180°와 270°사이에서 속도Vp는 역으로 마이너스에서 플러스로 전환된다 이 때문에 이들 회전각에 있어서, 베인에 대한 롤러의 슬라이드방향이 역전하게 된다. 또, 배출압력이 통상 조다 상승해서 과부하상태(배출압력Pd=1.573㎫)로 되면, 롤러가 최초로 역전하는 회전각은 작아져서 약50°이다. 이와 같이, 크랭크축의 1회전중에 베인에 대한 롤러의 상대적인 슬라이드속도Vp가 플러스에서 마이너스, 그리고 재차 플러스로 전환되어 베인과 롤러의 접촉부는 왕복슬라이드를 실행하고 있다는 것을 알 수 있다. 속도Vp의 평균값은 플러스로 되므로, 롤러는 왕복슬라이드를 반복하면서 크랭크축 회전속도 1/10정도의 완만한 속도로 크랭크축의 회전과 동일방향으로 자전한다.

여기서 주목할 점은 베인에 대한 롤러의 슬라이드방향이 역전하면 롤러와 베인사이에서 윤활유의 오일막이 파괴되는 것이다. 즉, 크랭크축의 1회전중에 베인에 대한 롤러의 슬라이드방향이 역전할 때에 롤러와 베인의 접촉부에 있어서의 윤활이 가장 심한 상태로 된다.

본 발명자들은 또 실험을 실행해서 롤러가 왕복슬라이드할 때의 마모상태를 조사하였다. 제5도는 그 마모형태를 모식적으로 도시한 도면이다. 이 실험은 크랭크축에 대한 롤러의 자전운동을 구속하여 베인과 롤러가 동일개소에서 왕복슬라이드(제5도에 화살표로 나타낸다)하도록 한 것이다. 또, 실험은 실제의 제품과 동일한 압축운동을 실현할 수 있는 실험용의 압축기로 실행하였다.

제5도에는 베인(12)과 롤러(11)의 접촉부에 있어서의 마모의 최종상태를 도시하고 있다. 롤러의 마모깊이△h는 실험의 당초, 왕복슬라이드하는 구간의 양끝, 즉 베인(12)에 대한 롤러(11)의 슬라이드방향이 반전하는 위치에서 크게 되었다. 롤러의 마모는 점차 변화하여 최종적으로 압축실측의 끝부, 즉 상대슬라이드속도Vp가 플러스에서 마이너스로 전환된느 크랭크각 위치(θ=90°근방)에서 가장 깊어지는 것이 판명되었다.

이들의 실험결과에서 베인과 롤러의 접촉부의 마모는 크랭크축의 회전각θ가 90° 근방에서 이 접촉부에 윤활유를 공급하는 것에 으해 개선되는 것이 명확하다. 본 실시예에서는 상술한 오일홈(30)에의한 윤활기구를 채용해서 로터리압축기의 신뢰성을 대폭으로 향상할 수 있다.

제3도a∼제3도d를 참조해서 본 실시예에 있어서의 윤활긱의 작동을 설명한다. 이들의 도면에서는 베인(12)가 제1도와는 반대로 롤러(11)보다 위쪽에서 도시되어 있다. 제3도a에는 크랭크축(9)의 회전각θ가 0°인 상태를 도시한다. 이 때, 베인(12)는 롤러(11)에 눌려져서 펌프실(4a)측으로 최대로 이동하고 있다. 베인(12)의 오일홈(30)은 펌프실(4a)로 연통한다. 펌프실(4a)내로는 고압(배출압)의 윤활유(14)가 도입되고 있다. 이 윤활유는 도면중에 화살표로 도시한 바와 같이 오일홈(30)내로 유입된다. 윤활유(14)에는 통상 10-20중량%정도의 작동유체(냉동사이클의 경우에는 냉매)가 용해되어 있다.

제3도b에는 회전각θ가 90°인 상태를 도시하고 있다. 이 위치에서 홈(30)이 저압의 흡입실(7)로 연결된다. 상술한 바와 같이 홈(30)내의 윤활유(14)에는 작동유체가 포함되어 있다. 이 작동유체는 배출압과 흡입실(7)의 저압의 차에 의해 순식간에 발포해서 체적팽창한다.

팽창하는 작동유체는 윤활유(14)와 함께 화살표로 도시한 바와 같이 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부를 향해서 분출한다.

제3도c에는 회전각θ가 180°인 상태를 도시한다. 이 위치에서 홈(30)은 흡입실(7)내로 완전히 노출되어 저압의 작동유체가 홈(30)을 채운다. 제3도d에는 크랭크축의 회전각θ가 270°인 상태를 도시하고 있다. 크랭크축(9)가 더욱 회전해서 회전각θ가 0°로 되면 오일홈(30)이 재차 펌프실(4a)로 연통한다. 펌프실(4a)의 윤활유(14)는 홈(30)내의 저압의 작동유체와 고압의 윤활유(14)와의 압력차에 의해 홈(30)으로 유입된다.

오일홈(30)은 상술한 바와 같이 흡입실(7)과 펌프실(4a)로 동시에 연통하지 않는다. 즉, 홈(30)내에는 항상 거의 일정량의 윤활유(14)가 유입되고, 이 윤활유가 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부로 최적인 시기에 공급되는 것이다. 따라서, 실린더(4)내로 윤활유의 과잉 공급이 없어 압축기의 성능은 저하하지 않는다. 압축기의 운전중에 윤활기구는 이상 설명한 작동을 계속하고, 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부로 확실하게 윤활유를 공급한다. 이 때문에, 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부에 있어서의 윤활상태는 마모가 가장 문제로 되는 작동위치에서 대폭으로 개선된다. 본 실시예의 로터리압축기는 윤활조건이 엄격한 대체프론을 사용한 경우에도 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

제6도와 제7도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 종형의 밀폐형 로터리압축기의 주요부를 도시한 도면이다. 또, 이 실시예에 있어서의 이하의 설명 및 도면에서는 제1실시예의 압축기와 동일 구성부분이나 마찬가지로 좋은 구성부분은 제1도 및 제2도와 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 제2실시예의 압축기는 압축동작5과 그를 위한 구성부분이 제1실시예의 압축기와 마찬가지이다. 이 종형 압축기는 축받이 슬라이드부로의 급유기구 및 롤러와 베인을 위한 윤활기구가 제1실시예와는 다르다.

제6도에서 (9a)는 급유피스를 나타낸다. 급유피스(9a)는 크랭크축(9)의 하단에 부착되고, 밀폐용기(1)내의 윤활유(14)에 침지되어 있다. 급유피스(9a)는 열린구멍을 갖는다. 한편, 크랭크축(9)는 그의 내부에 급유구멍이 형성되어 있고, 이 급유구멍이 급유피스(9a)의 열린구멍에 연결되어 있다. 크랭크축(9)의 급유구멍은 또, 크랭크축의 급유구멍(23)과 급유홈(23)에 연결되어 있다. 급유피스(9a)의 열린구멍은 크랭크축(9)의 급유구멍보다 직경이 약간 작다. 크랭크축(9)가 회전하면 용기(1)내의 윤활유(14)는 원심펌프작용에 의해서 급유피스(9a)의 열린구멍에서 크랭크축(9)의 급유구멍으로 흡입된다. 이 윤활유는 또, 크랭크축(9)의 급유구멍에서 급유구멍(23)과 급유홈(23)으로 공급되어 축받이슬라이드부를 윤활한다.

제2실시예에 있어서의 롤러와 베인을 위한 윤활기구는 오목부(31)(제7도)를 포함한다. 오목부(31)은 주축받이(5)의 끝판가 부축받이(6)의 끝판에 각각 마련되고, 실린더(4)의 작동실로 뚫려 있다. 오목부(31)은 원형홈으로서 형성하는 것이 바람직하다. 2개의 오목부(31)은 하기의 조건을 만족하도록 치수와 위치를 설정한다. 즉, 오목부(31)은 편심회전하는 롤러(11)에 의해 덮여지고 크랭크축(9)의 회전각0°부근에서 롤러(11)의 내측으로 연통하고, 회전각90°근방에서 흡입실(7)과 연통한다. 오목부(31)은 롤러(11)의 내측과 흡입실(7)의 양쪽으로 동시에 연통하지 않는다.

제8도a∼제8도d를 참조해서 본 실시예에 있어서의 윤활기구의 작동 설명한다. 제8도a는 크랭크축(9)의 회전각θ가 0°인 상태로 도시한 도면이다. 이 때, 주축받이(5)와 부축받이(6)의 오목부(31)이 롤러(11)의 내측으로 연통한다. 롤러(11)의 내측에는 상술한 축받이슬라이드부로의 급유에 의해 윤활유(14)가 항상 가득차 있다. 롤러(11)내의 고압의 윤활유(14)는 화살표로 도시한 바와 같이 2개의 오목부(31)로 유입된다. 윤활유(14)에는 통상 10-20중량%정도의 작동유체가 용해되어 있다. 제8도b는 크랭크축(9)의 회전각θ가 90°인 상태를 도시한 도면이다. 이때, 오목부(31)은 저압의 흡입실(7)로 연통한다. 오목부(31)내의 윤활유(14)에 포함된 작동유체가 순식간에 발포해서 체적팽창한다. 팽창하는 작동유체는 윤활유(14)와 함께 화살표로 도시한 바와 같이 베인(12)와 롤러(11)의 접촉불르 향해서 분출한다.

제8도c는 크랭크축의 회전각θ가 180°인 상태를 도시한 도면이다. 이 때, 2개의 오목부(31)은 저압의 흡입실(7)내로 완전하게 노출되어 저압의 작동유체가 오목부(31)에 가득찬다. 제8도d는 크랭크축의 회전각θ가 270°인 상태를 도시한 도면이다. 크랭크축(9)가 더욱 회전해서 회전각θ가 0°로 되면 오목부(31)이 재차 롤러(11)의 내측에 연결된다. 롤러(11)내측의 윤활유(14)는 오일홈(30)내의 저압의 작동유체와 고압의 윤활유(14)와의 압력차에 의해서 오목부(31)로 유입된다.

제2실시예의 2개의 오목부(31)에 의한 윤활기구는 제1실시예의 경우와 마찬가지로, 압축기의 성능저하를 초래하는 일 없이 최적인 시기에 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부를 확실하게 윤활한다. 이 때문에, 윤활이 엄격한 대체프론을 사용한 경우에도 로터리압축기의 신뢰성이 향상한다. 또, 오목부(31)은 원형홈으로 한 경우, 엔드밀이나 드릴등을 사용해서 용이하게 가공, 형성할 수 있다.

이상 설명한 2개의 실시예는 모두 마모가 가장 큰 크랭크축의 회전각 90° 근방에서 추가의 윤활유를 직접 실린더내로 공그해서 베인과 롤러의 접촉부를 윤활하고 있다. 그러나, 본 발명에 의한 윤활은 이들의 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 크랭크축의 회전각90°부근에서 유입되는 작동유체에 추가의 윤활유를 혼입해서 실린더내로 공급해도 좋다. 본 발명자들은 압축기로 유입되는 작동유체중의 극히 미량의 윤활유도 베인과 롤러의 접촉부의 마모억제에 크게 기여하는 것을 해명하고 있다.

본 발명자들은 가정용 냉장고의 로터리압축기에 대해서 다른 실험을 실행하고 유입하는 작동유체중의 윤활유량g와 롤러/베인의 마모량△h와의 관계를 조사하였다. 제9도는 그 실험결과를 도시한 도면이다.

제9도에 도시한 결과에서 작동유체에 포함되는 윤활유의 양g를 증대하면 롤러와 베인의 마모를 저감할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은 윤활유가 작동유체와 함께 미스트상태로 항상 공급되고, 아주 적은 양의 윤활유가 효과적으로 롤러와 베인의 접촉부를 윤활하기 때문이다. 그러나, 압축기를 거쳐서 순환하는 작동유체중의 윤활유량은 가능한한 적은 쪽이 바람직하다. 예를 들면 로터리압축기를 냉동사이클로 사용하는 경우, 작동유체(냉매가스)중의 윤활유는 응축기 및 증발기에 있어서의 열교환성능을 저하시키기 때문이다. 이 때문에, 압축기내에서만 작동유체중의 윤활유량을 증가해서, 순환하는 작동유체로 거의 종래와 동일하게 유지하는 기구가 필요하게 된다.

제10도와 제11도는 본 발명의 제3실시예에 의한 횡형 로터리압축기의 주요부를 도시한 도면이다. 이 압축기의 기본구조는 제1실시예와 마찬가지이다. 이 압축기는 실린더(4)로의 작동유체의 흡입경로 및 롤러와 베인을 위한 윤활기구가 제1실시예와는 다르다. 제3실시예의 압축기는 실린더(4)의 횡방향에서 작동유체를 흡입하는 구조이다.

제10도와 제11도를 참조해서 본 실시예에 있어서의 윤활기구를 설명한다. 제10도중의 (32)는 베인(12)의 오목부 내지 유류홈(油溜溝)을 도시한다. 홈(32)는 베인(12)의 흡입실(7)측의 끝면을 일부 잘라내어 형성되어 있다. 한편, 실린더(4)에는 오일공급홈(33)이 형성되어 있다. 이 홈(33)의 한쪽의 끝부는 베인(12)용의 홈(4b)로 뚫려 있다.

유류홈(32)는 하기의 조건을 만족하도록 치수와 위치가 설정된다. 즉, 홈(32)는 학의 조건을 만족하도록 치수와 위치가 설정된다. 즉, 홈(32)는 크랭크축(9)의 회전각θ가 90°부근에서 오일공급홈(33)과 연통하고, 크랭크축(9)의 회전각θ가 0°부근에서 펌프실(4a)로 연통한다. 또, 유류홈(32)는 크랭크축(9)의 어느 회전각에 있어서도 오일공급홈(33)과 펌프실(4a)의 양쪽으로 동시에 연통하지 않는다.

실린더(4)에는 또, 흡입통로(15b)가 마련되어 있다. 흡입파이프(15)가 흡입통로(15b)의 한쪽의 끝부에 압입고정된다. 흠입통로(15b)의 다른쪽의 끝부는 실린더(4)내의 흡입실(7)로 뚫려 있다. 제10도는 크랭크축(9)의 회전각θ가 90°근방인 상태를 도시한다. 흡입통로(15b)는 이 때에 흡입파이프(15)로부터의 작동유체를 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부를 향하도록(제10도중에 화살표로 도시한다)배치되어 있다. 오일공급구멍(34)가 실린더(4)에 형성되어 오일공급홈(33)과 흡입통로(15b)를 연결하고 있다. 오일분출파이프(35)가 오일공급구멍(34)내에 고정되고 흡입통로(15b)내에 돌출하고 있다.

이와 같이 구성된 윤활기구는 이하 설명하는 바와 같이 작동한다. 베인(12)의 유류홈(32)는 크랭크축(9)의 회전각θ가 0°근방에서 펌프실(4a)로 연통한다. 이 때, 펌프실(4a)내의 고압의 윤활유(14)가 홈(32)로 유입된다. 윤활유(14)에는 통상 10-20중량%정도의 작동유체가 용해되어 있다. 크랭크축의 회전각θ이 90° 부근으로 되면, 홈(32)가 오일공급홈(33)에 연결된다. 이 때문에, 홈(32)는 홈(33) 오일공급구멍(34) 및 분출파이프(35)를 거쳐서 저압의 흡입통로(15b)로 연통한다.

유류홈(32)가 통로(15b)로 연통하면, 홈(32)내의 윤활유(14)에 포함되어 있는 작동유체가 순식간에 발포해서 체적팽창한다. 이 작동유체는 윤활유(14)를 따라서 오일공급홈(33), 오일공급구멍(34) 및 오일분출파이프(35)를 통해서 흡입통로(15b)내로 유출한다. 유출된 윤활유(14)는 흡입통로(15b)내에서 미스트형상으로 된다. 미스트형상의 윤활유(14)는 흡입파이프(15)로부터의 작동유체와 함게 제10도에 점선화살표로 도시한 바와 같이, 흡입실(7)내로 분출하여 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부를 윤활한다. 이 때, 홈(32)는 저압의 작동유체로 채워진 상태(일부저압의 윤활유가 혼입)로 된다.

크랭크축(9)가 더욱 회전해서 회전각θ가 재차 0°로 되면, 유류홈(32)가 펌프실(4a)에 연결된다. 펌프실(4a)의 윤활유(14)는 홈(32)내의 저압의 작동유체와 고압의 윤활유(14)와의 압력차에 의해서 홈(32)내로 재차 유입된다. 또한, 홈(32)는 크랭크축(9)의 어느 회전각에 있어서도 흡입통로(15b)와 펌프실(4a)의 양쪽으로 동시에 연통하지 않는다. 이 때문에 실린더(4)내로의 과잉 윤활유의 공급이 없어 압축기의 성능저하를 초래하지 않는다.

압축기의 운전중에 윤활기구는 이상의 작동을 계속해서 압축장치내의 작동유체중의 윤활유량을 순환하는 작동유체중의 윤활유량보다 많게 할 수 있다. 따라서, 베인(12)와 롤러(11)의 접촉부는 확실하게 윤활된다.

제12도는 본 발명의 로터리압축기를 이용한 예를 도시한 도면으로서, 여기에서는 압축기가 냉동사이클에 조립되어 있다. 냉동사이클은 본 발명의 로터리압축기(36)에 부가해서, 응축기(37), 팽창밸브(38) 및 증발기(39)에 의해 구성되어 있다. 로터리압축기(36)은 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부를 위한 윤활기구 구비하고 크랭크축(9)의 회전각 90°부근에서 실린더(4)의 흡입실(7)내로 윤활유(14)를 공급한다.

이와 같은 구성의 냉동사이클에 있어서, 전기모터에 통전하면 회전자(3)이 회전하여 크랭크축(9)를 구동한다. 크랭크축의 구동에 의해 롤러(11)이 작동하고 냉매가스를 실린더(4)내로 흡입하여 압축한다. 압축된 고온,고압의 냉매는 배출파이프(19)에서 응축기(37)로 유입된다. 냉매가스는 응축기(37)내에서 열교환을 실행하여 액화한다. 액화된 냉매는 팽창밸브(38)에 의해 조여져서 단열팽창하여 저온, 저압으로 된다. 냉매는 다음에 증발기(39)로 유입되고, 여기에서 재차 열교환하여 가스화된다. 증발기(39)로부터의 냉매가스는 흡입파이프(15)를 거쳐서 로터리압축기(36)으로 재차 흡입된다.

이 냉매사이클에서는 작동유체로서 HFC계의 프론을 사용하고 있다. HFC계의 프론은 오존층을 파괴하지 않는다. 이 냉동사이클은 냉동 또는 냉방전용이지만, 본 발명의 로터리압축기를 탑재하고 있기 때문에 슬라이드조건이 엄격한 롤러와 베인의 접촉부로 충분히 윤활유를 공급할 수 있다. 이 때문에, 롤러와 베인의 마모의 문제가 해소되어 신뢰성이 높은 냉동, 공기조화시스템이 얻어진다.

제13도는 본 발명의 제4실시예에 의한 밀폐형 로터리압축기의 주요부를 도시한 도면이다. 이 압축기의 기본구조는 제1실시예와 마찬가지이다. 이 압축기는 롤러 및 베인을 위한 윤활기구가 제1실시예와 다르다. 윤활기구는 베인(12)에 마련한 오목부(130)을 포함한다. 오목부(130)은 베인(12)의 흡입실(7)측의 측면(12a)에 형성되어 있다. 오목부(130)은 펌프실(4a)와 흡입실(7)로 동시에 연통하는 점에서 제1실시예의 윤활기구와는 다르다. 즉, 오목부(130)은 베인(12)에 대한 롤러(11)의 슬라이드방향이 역전할 때에 펌프실(4a)의 윤활유(14)를 흡입실(7)내로 보내는 것이다.

이 실시예의 윤활기구의 작동을 제14도a∼제14도d를 참조해서 설명한다.

제14도a는 크랭크축(9)의 회전각θ가 0°인 상태를 도시한다. 이 때, 흡입실(7)내의 작동유체의 흡입이 종료한다. 그 후, 흡입된 작동유체의 압축과 흡입구(15a)에서 다음의 흡입실로의 작동유체의 흡입이 시작된다. 크랭크축의 회전각θ=0°인 상태에서 베인(12)는 펌프실(4a)측으로 최대로 이동하고 있다. 홈(130)도 실린더(4)의 홈(4b)내로 들어간 위치에 있다.

크랭크축(9)가 회전하면, 베인(12)는 롤러(11)의 움직임에 따라서 실린더(4)내로 이동한다. 제14도B에 도시한 바와 같이 회전각θ가 90°부근으로 되면, 상술한 바와 같이 상대슬라이드속도Vp가 0으로 되어 베인(12)에 대한 롤러(11)의 슬라이드방향이 역전한다. 이 때, 베인(12)의 오목부(130)이 펌프실(4a)를 흡입실(7)로 연통시킨다. 펌프실(4a)내의 윤활유(14)는 베인(12)의 이동에 따른 관성 및 흡입실(7)과 펌프실(4a)와의 압력차에 의해 오목부(130)을 통해 흡입실(7)내로 보내진다. 이 윤활유(14)는 흡입실(7)내로 유입되는 순간에 팽창해서 분무화한다. 분무로 된 윤활유(14)는 롤러(11)의 표면에 넓게 부착된다. 동시에 흡입구(15a)에서 유입하는 작동유체가 롤러(11)의 표면의 윤활유(14)를 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부로 밀어낸다. 그 결과, 롤러(11)의 슬라이드방향이 역전할 대 충분한 윤활유(14)가 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부로 공급되어 윤활이 양호하게 된다.

크랭크축(9)가 더욱 회전해서 제14도c에 도시한 바와 같이 회전각θ가 180°로 되면, 베인(12)가 실린더(4)내로 최대로 돌출한다. 이 때, 베인(12)의 오목부(130)이 펌프실(4a)에서 빠진다. 이 때문에 펌프실(4a)와 흡입실(7)사이가 차단되어 윤활유(14)는 흡입실(7)내로 흐르지 않는다.

그 후, 롤러(11)의 회전에 따라서 베인(12)는 실린더(4)내에서 펌프실(4a)측으로 이동한다. 제14도d는 크랭크축(9)의 회전각θ가 270°인 상태를 도시한다. 이 때, 베인(12)의 오목부(130)이 펌프실(4a)에 재차 연결되어 펌프실(4a)와 흡입실(7)은 연통한다. 펌프실(4a)의 윤활유(14)가 재차 흡입실(7)내로 보내진다. 그러나, 제14도b의 경우와 비교하면, 베인(12)는 윤활유(14)의 유입방향과 역으로 이동한다. 이 때문에 베인(12)의 관성이 급유를 억제하여 그 양만큼 급유효과는 감소한다.

이와 같이 본 실시예의 윤활기구도 크랭크축(9)의 회전에 추종해서 작동하고 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부에 윤활유(14)를 공급한다. 이 급유는 베인(12)에 대한 롤러(11)의 슬라이드방향이 역전할 때에만 실시된다. 이 때문에, 실린더(4)내로의 과잉 급유에 의한 압축기의 성능저하를 방지해서 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부의 윤활을 효율좋고 또는 효과적으로 실행할 수 있다.

다음에 흡입실(7)내로 공급하는 윤활유(14)의 양에 대해서 설명한다.

베인(12)의 오목부(130)을 통과한느 윤활유의 양Q는 다음 식에 의해 표시된다.

Q=평판상대운동에 의한 흐름+압력구배에 의한 흐름

=(1/2·Uh-h³/12μ·dp/dx)×b

여기서, U=평판상대속도

h=오목부(130)과 실린더(4)의 홈(4b)와의 간극치수

μ=윤활유(14)의 점도

dp/dx=압력구배

b=오목부(130)의 폭치수

상기 식의 우변 제1항의 평판상대운동에 의한 흐름은 마찬가지로 제2항의 압력구배에 의한 흐름에 비해서 극히 작다. 따라서, 윤활유량Q는 압력구배에 의한 흐름만으로 근사적으로 표시할 수 있다.

글서, 예를 들면 로터리압축기의 정상운전상태에 대해서 설명한다.

이 때, 압축기는 흡입압력Ps=0.111㎫ 및 배출압력Pd=1.185㎫의 조건에 의해 운동주파수 60㎐로 운전된다. 이 운전조건에서는 제4도에 도시한 바와 같이 크랭크축(9)의 회전각θ이 대략 90°일 때 롤러(11)과 베인(12)의 접촉부의 슬라이드방향이 역전한다. 여기서, 상기의 정상운전상태에 있어서 μ=2.66×10^-4㎩·s, 흡입실(7)과 펌프실(4a)가 연통할 때까지의 거리L=5.9㎜, h=0.3㎜ 그리고 b=2㎜로 한다. 펌프실(4a)에서 흡입실(7)로의 윤활유량Q는 상기식으로부터,

Q={(0.3×10^-3)³/12×2.66×10^-4×1.074×10⁶/5.9×10^-3}×2×10^-3

=3.06×10^-3m³/s

≒0.18㎖/min

으로 된다. 즉, 상기 운전조건의 경우, 베인(12)에 대한 롤러(11)의 슬라이드방향이 역전할 때에 매분0.18㎖의 비율로 윤활유(14)가 펌프실(4a)에서 흡입실(7)로 보내지게 된다.

또, 예를 들면 제4도에 도시한 바와 같이 배출압력Pd가 1.573㎫에서 1.185㎫로 변화했을 때에는 롤러(11)의 슬라이드방향이 역전하는 시기도 변화된다. 그러나, 이 경우에도 베인(12)의 오목부(130)의 폭치수b를 넓히는 것에 의해 흡입실(7)내로 보내는 윤활유(14)의 양을 증가시킬 수 있다.

제15도는 제13도의 실시예에 있어서의 베인(12)의 1구체예를 도시한 도면이다. 이 예에서는 오목부 내지 홈(131)이 베인(12)의 측면(12a)와 끝면(12b) 사이의 각부에 있다. 홈(131)은 베인(12)의 각부를 일부 잘라내어 형성되어 있다. 이 홈(131)은 간단한 기계가공에 의해 형성가능하며 엄격한 치수정밀도나 마무리면조도를 필요로 하지 않는다.

제16도는 제13도의 실시예에 있어서의 베인(12)의 다른 구체예를 도시한 도면이다. 이 예에서는 홈(132)가 베인(12)의 측면(12a)의 중앙에 형성되어 있다. 제17도는 베인(12)가 로터리압축기에 부착된 상태를 도시한 도면이다. 홈(132)는 일정의 폭b와 반경R의 원호형상의 바닥면을 갖는 형상이다. 홈(132)는그 깊이가 원활하게 변화하고 있기 때문에, 윤활유(14)의 유통저항이 작다. 또, 폭치수b를 비교적 용이하게 변경가능하여 홈(132)를 통과하는 윤활유량Q를 변경할 수 있다.

제18도는 제13도의 실시예에 있어서의 베인(12)의 또 다른 구체예를 도시한 도면이다. 이 예에서도 홈(133)은 베인(12)의 측면(12a)의 중앙에 있다. 제19도는 베인(12)가 로터리압축기에 부착된 상태를 도시한 도면이다. 홈(133)은 일정의 폭b와 평탄한 바닥면을 갖는 형상이다. 또한 홈(133)의 양끝은 다음의 조건을 만족하도록 경사져있다. 즉, 홈(133)이 펌프실(4a)와 흡입실(7)을 연통시킬 때에 제19도에 도시된 바와 같이 홈(133)의 펌프실(4a)측의 간극치수h'와 흡입실(7)측의 간극치수h가 홈(133)의 중앙에서의 극간치수h와 동일하게 된다. 이와 같은 형상에 의해 윤활유(14)는 홈(133)에서 항상 일정의 유량과 유속으로 유지된다. 이 때문에, 홈(133)의 유로를 통과하는 윤활유의 흐름이 균일하게 되어 비교적 안정한 유량을 확보할 수 있다. 또, 이 홈(133)도 기계가공이나 방전가공에 의해 형성할 수 있어 폭치수b를 비교적 용이하게 변경가능하다.

제20도는 제13도의 실시예에 있어서의 베인(12)의 또 다른 구체예를 도시한 도면이다. 이 예에서도 홈(134)는 베인(12)의 측면(12a)의 중앙에 있다. 제21도는 베인(12)가 로터리압축기에 부착된 상태를 도시한 도면이다. 홈(134)도 일정의 폭b를 갖는다. 펌프실(4a)측의 홈(134)의 끝부는 베인(12)의 왕복운동의 방향에 대해서 수직으로 형성된다. 또, 홈(134)의 바닥면은 제21도에 도시된 바와 같이 수직 끝부에서 흡입실(7)측으로 점차 얕아지도록 직선형상으로 경사져 있다. 홈(134)는 흡입실(7)측으로 이동할 때에 베인의 관성에 부가해서 수직끝부가 윤활유를 밀어 올리는 효과가 있고, 급유성이 우수하다. 또, 이 홈(134)도 기계가공이나 방전가공에 의해서 형성할 수 있어 폭치수b를 비교적 용이하게 변경가능하다.

설명을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 실행하였지만, 본 발명은 이들 특정의 형태에 한정되는 것은 아니다. 여러 가지의 변경이 첨부크레임의 범위내에서 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시예는 단일의 실린더를 채용하고 있다. 그러나, 본 발명은 2개의 실린더를 갖는 로터리압축기에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은 압축기이외에서도 마찬가지로 로터리형식의 팽창기나 진공펌프에 적용가능하다.

Claims

윤활유를 저장한 밀폐용기, 상기 용기내에 설치한 압축장치로서, 흡입구 및 토출구를 구비한 원주형상의 작동실을 형성하는 실린더, 상기 실린더내에 수용한 원통형상의 롤러, 이 롤러를 상기 작동실의 내주면을 따라 편심회전시키는 크랭크축 및 상기 실린더내로 탄성형태로 돌출하고 상기 롤러에 항상 당접해서 상기 작동실을 흡입실과 압축실로 구획하는 판형상의 베인을 갖는 압축장치, 상기 압축장치를 윤활하기 위한 급유장치 및 상기 롤러와 상기 베인의 접촉부를 윤활하기 위한 오일공급수단을 포함하고, 상기 오일공급수단은 상기 롤러의 편심회전에 따라서 상기 베인과 함께 이동하고, 상기 베인에 대한 상기 롤러의 미끄럼이동방향이 역회전하는 시기중의 적어도 최초 시기에 상기 작동실과 연통되어 이 작동실 밖의 고압 윤활유를 공급하도록 상기 흡입실의 형성이 시작된 후에 상기 베인에 형성된 오목부를 구비하는 로터리압축기.
제1항에 있어서, 상기 베인은 상기 롤러의 편심회전에 따라서 왕복운동하고, 상기 오목부에 의한 고압윤활유의 공급시기는 상기 베인이 상기 실린더의 외측방향으로 최대로 이동했을 때를 상기 크랭크축의 회전각의 0°로 하고 이 회전각에서 90°근방인 로터리압축기.
제2항에 있어서, 상기 오목부는 상기 흡입실을 통해서 고압 윤활유를 상기 롤러와 상기 베인의 접촉부를 향해 공급하도록 상기 베인의 한쪽측에 형성되는 로터리압축기.
제3항에 있어서, 상기 흡입구에서 유입되는 작동유체가 상기 오목부로부터의 윤활유를 상기 롤러와 베인의 접촉부로 밀어보내도록, 상기 흡입구는 작동유체의 흐름방향이 상기 크랭크축의 회전각 90°근방의 상기 롤러와 상기 베인의 접촉부를 향하게 배치되는 로터리압축기.
제2항 내지 제4항중의 어느 한항에 있어서, 상기 오목부는 상기 작동실 및 이 작동실 밖의 고압 윤활유와 동시에 연통되지 않는 치수이고, 상기 크랭크축의 회전각이 0°일 때에 상기 작동실 밖과 연통되어 고압 윤활유를 받아들이고, 상기 크랭크축의 회전각이 90°부근일 때에는 상기 작동실과 연통되어 고압 윤활유를 방출하도록 위치결정되는 로터리압축기.
제2항에 있어서, 상기 오일공급수단은 상기 흡입구와 연결된 오일통로를 더 구비하고, 상기 오목부는 상기 크랭크축의 회전각이 0°일 때에 상기 작동실 밖과 연통되어 고압 윤활유를 받아들이고, 상기 회전각이 90°부근일 때에는 상기 오일통로와 연통되어 상기 흡입구에서 유입되는 작동유체에 고압 윤활유가 혼입하도록 위치결정되는 로터리압축기.
제6항에 있어서, 상기 흡입구는 상기 크랭크축의 회전각이 90°부근일 때의 상기 롤러와 상기 베인의 접촉부로 유입되는 작동유체를 향하도록 배치되는 로터리압축기.
제2항 내지 제4항중의 어느 한항에 있어서, 상기 오목부는 상기 작동실 및 이 작동실 밖의 고압 윤활유와 동시에 연통되는 치수이고, 상기 크랭크축의 회전각이 90°부근일 때에 상기 작동실과 이 작동실 밖의 고압윤활유를 연통시키고, 상기 회전각이 0°일 때에는 상기 작동실 밖과의 연통을 끊고, 상기 회전각이 180°일 때에는 상기 작동실에서 벗어나도록 위치결정되는 로터리압축기.
제8항에 있어서, 상기 오목부는 홈이고, 이 홈은 상기 베인의 측면과 끝면 사이의 각부에 형성되는 로터리압축기.
제9항에 있어서, 상기 오목부는 홈이고, 이 홈은 상기 베인의 측면에 형성되고 홈의 폭이 일정한 로터리압축기.
제10항에 있어서, 상기 홈의 깊이가 상기 홈의 긴쪽방향을 따라서 완만하게 변화하고, 이 홈의 깊이는 상기 긴쪽방향의 중앙에서 최대인 로터리압축기.
제11항에 있어서, 상기 홈의 바닥면은 상기 긴쪽방향을 따라서 원호형상인 로터리압축기.
제10항에 있어서, 상기 홈의 깊이가 일정하고, 상기 홈의 양끝은 상기 작동실 및 이 작동실 밖의 고압 윤활유와 연통될 때에 이 홈에 의한 유로의 단면적이 유로를 따라서 일정하게 되도록 경사져 있는 로터리압축기.
제10항에 있어서, 상기 작동실 밖의 고압 윤활유측의 상기 홈의 끝부는 상기 베인과 수직으로 형성되고, 상기 홈의 바닥면은 이 홈의 깊이가 상기 수직인 끝부에서 상기 작동실측으로 향함에 따라서 점차 얕아지도록 직선형상으로 경사져 있는 로터리압축기.
윤활유를 저장한 밀폐용기, 상기 용기내에 설치한 압축장치로서, 흡입구 및 토출구를 구비한 원주형상의 작동실을 형성하는 실린더, 상기 실린더내에 수용한 원통형상의 롤러, 이 롤러를 상기 작동실의 내주면을 따라 편신회전시키는 크랭크축 및 상기 실린더내로 탄성형태로 돌출하고 상기 롤러에 항상 당접해서 상기 작동실을 흡입실과 압축실로 구획하는 판형상의 베인을 갖는 압축장치, 상기 압축장치를 윤활하기 위한 급유장치 및 상기 롤러와 상기 베인의 접촉부를 윤활하기 위한 오일공급수단을 포함하고, 상기 오일공급수단은 편심회전하는 상기 롤러의 끝부에 의해서 선택적으로 피복되고, 상기 롤러의 내측과 연통되어 상기 급유장치로부터의 고압 윤활유를 받아들이고, 다음에 상기 베인에 대한 상기 롤러의 미끄럼이동방향이 역회전하는 시기중의 적어도 최초 시기에 상기 작동실과 연통되어 고압의 윤활유를 공급하도록 흡입실의 형성이 시작된 후에 상기 작동실의 적어도 한쪽 끝벽에 형성된 오목부를 구비하는 로터리압축기.
제15항에 있어서, 상기 오목부는 원형홈인 로터리압축기.
제15항에 있어서, 상기 베인은 상기 롤러의 편심회전에 따라서 왕복운동하고, 상기 오목부는 상기 베인이 상기 실린더의 외측방향으로 최대로 이동했을 때를 상기 크랭크축의 회전각의 0°로 하고, 이 회전각이 0°일 때에 상기 롤러의 내측과 연통되고, 상기 회전각이 90°부근일 때에 상기 흡입실과 연통되도록 위치결정되는 로터리압축기.
제17항에 있어서, 상기 흡입구에서 유입되는 작동유체가 상기 오목부로부터의 윤활유를 상기 롤러와 베인의 접촉부로 밀어보내도록, 상기 흡입구는 작동유체의 흐름방향이 상기 크랭크축의 회전각 90°근방의 상기 롤러와 상기 베인의 접촉부를 향하게 배치되는 로터리압축기.