KR100226537B1 - 가변적 변위를 갖는 피스톤식 압축기 - Google Patents

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Abstract

피스톤식 압축기는, 크랭크 챔버, 흡입 챔버, 및 배출 챔버를 내부에 수용하는 압축기 하우징을 포함한다. 상기 압축기 하우징은 다수의 실린더를 갖는 실린더 블록을 구비한다. 구동 샤프트는 실린더 블록내에서 회전가능하게 지지된다. 판은 구동 샤프트에 경사가능하게 연결되고, 구동 샤프트의 회전에 따라 실린더내에서 왕복운동으로 구동되는 다수의 실린더에 결합된다 각각의 피스톤은 피스톤의 중심상에 형성된 제 1 회전 방지 장치 및 압축기 하우징의 내부에 배채된 제 2 회전 방지 장치를 포함하는 회전 방지 메카니즘을 구비하여 제공되며, 제 1 및 제 2 회전 방지 장치는 피스톤이 자신의 축에 관해 회전되는 것을 협력적으로 방지시킨다. 제 1, 제 2 회전 방지 장치는 그 상부에 하나 이상의 활주면을 갖는다. 또한, 상기 회전 방지 메카니즘은 피스톤의 중심상에 형성된 회전 방지 장치를 포함하며 상기 회전 방지 장치는 피스톤의 반경방향 양측면상에 형성된 두개 이상의 활주면을 구비하고, 각의 활주면은 인접 회전 방지 장치의 활주면상에서 유연하게 상기 회전 방지 장치와 인접 회전 방지 장치가 피스톤의 자신의 축에 관한 회전을 협력적으로 방지시키게 된다. 회전 방지 메카니즘의 활주면은 처리공정에서 기계 가공에 의해 세정된 표면을 갖고 형성된다.

Description

가변적 변위를 갖는 피스톤식 압축기
제1도는 종래 기술에 따른, 가변 변위 메카니즘을 갖는 회전 사판식 냉동 압축기의 종방향 회단면도.
제2a도는 제 1 도에 도시된 압축기에 내장된 피스톤의 사시도.
제2b도는 제 1 도의 2b-2b부의 횡단면도.
제3a도는 본 발명의 제 1 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤을 도시하는 사시도.
제3b도는 본 발명의 제 1 실시에 따른, 제 1도의 2b-2b부의 횡단면도.
제4a도는 본 발명의 제 2 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.
제4b도는 본 발명의 제 2 실시에 따른, 제 1도의 2b-2b부의 횡단면도.
제5a도는 본 발명의 제 3 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.
제5b도는 본 발명의 제 3 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤의 사실도.
제6a도는 본 발명의 제 4 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.
제6b도는 본 발명의 제 4 실시에 따른, 제 1 도의 2b-2b부의 횡단면도.
제7a도는 본 발명의 제 5 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.
제7b도는 본 발명의 제5실시에 따른, 제1도의 2b-2b부의 횡단면도.
제8a도는 본 발명의 제 6 실시에 따른, 피스톤식 압축기에 사용되는 피스톤의 사시도.
제8b도는 본 발명의 제 6 실시에 따른, 제 1 도의 2b-2b부의 횡단면도.
제9a도는 상호 압축작용하며 이동되고, 그 회전 방지 수단은 서로 반향되게 활주하는 제8a 및 8b도 따른 두개의 피스톤의 개략도.
제9b도는 제8a도 및 8b도에 따른 사판의 회전각 변화에 대한 한 피스톤의 축단부와 다른 피스톤의 축단부 사이의 거리 변화를 도시하는 그래프도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
5 : 하우징 7 : 실린더
17 : 피스톤 18 : 사판
23 : 지지 슈우 50 : 링부재
303 : 돌출부 303a : 홈
304a : 외측 둘레면 306a : 축단부
본 발명은 자동차 공기 조화 시스템에 사용하기 적당한 가변 변위 메카니즘을 갖는 사판식 압축기와 관련된다.
자동차 공기 조화 시스템에 사용하기 적당한 가변 변위 메카니즘을 갖는 사판식 냉동 압축기는 일본국 특허 출원 공보 제 63-93480호에 개시된다.
제 1 도에서, 압축기의 외측부는 알루미늄 합금으로 제조된 전방 하우징(1), 전방 밸브판(9), 실린더 블록 (3), 후방 밸브판(4), 후방 하우징(5)으로 구성된다. 실린더 블록(3)은 서로 인접된 전방 실린더 블록(3a)와 후방 실린더 블록(3b)를 구비한다. 전방 하우징(1)은 전방 밸브판(9)를 통해 실린더 블록 (3)의 한 측면상에 장착되고, 후방 하우징(5)는 후방 밸브판(4)를 통해 실린더 블록(3)의 다른 측면상에 장착된다. 상기 외피 요소들은 다수의 보울트(6)을 매개로하여 단일 장치로서 결합된다.
서로 평행하게 배치된 다수의 실린더(7) 및 챔버 (8)은 실린더 블록내에서 전방 및 후방 실린더 블록(3a, 3b)에 의해 형성된다. 또한 제 1 베어링(10) 및 제 2 베어링(11)은 구동 샤프트(12)를 회전가능하게 지지하기 위해 실린더 블록(3) 및 후방 하우징(5)에 각각 배치된다. 구동 샤프트(12)는 실린더 (7)의 환형 배치와 동축적으로 배치된다. 구동 샤프트의 일 단부(13)은 전방 하우징(1)상에 장착된 구동 샤프트 밀봉 베어링(14)를 거쳐 전방 하우징(1)의 외측으로 연장된다. 상기 일 단부(13)은 전자 클러치(도시안됨)에 연결되고 따라서 자동차 엔진의 회전 토오크는 전자 클러치를 통해 구동 샤프트(12)로 전달되게 된다.
피스톤(17)은 각각의 실린더(7)의 내부면과 관련된 전방 작동 챔버(15) 및 후방 작동 챔버(16)을 형성하며 각각의 실린더(7)로 왕복운동 가능하게 삽통되게 된다. 따라서 각각의 피스톤(17)은 크랭크 침버(8)내에 배치된 사판(18)에 의해 활주적으로 왕복운동하게 된다.
사판(18)은 그 중앙 지역에 돌출부를 구비하며, 아암(19)는 돌출부내에 형성된다. 평판부(20)은 사판(18)의 아암(19)에 피스톤이 조응할때 구동 샤프트(12)내에서 형성된다. 사판(18)은 아암(19)와 맞물리는 평판부(20)과 함께 구동 샤프트상에 장착된다. 또한, 핀(21)은 사판(18)의 돌출부에 고정된다. 핀(21)은 칼라를 거쳐 구동 샤프트(12)의 평판부(20)내에 형성된 연신된 구멍(22)에 결합된다. 상기 배치에서, 사판(18)은 경사각이 크게되는 위치와 경사각이 작게되는 위치 사이에서 이동되게 사판(18)의 핀(21)은 연신된 구멍(22)내에서 활주하게 된다. 압축기의 용량은 사판(18)의 경사각에 따라 다르다. 사판(18)의 경사각이 증가될 때 실린더(7)내의 피스톤(187)의 행정길이는 최대화 되고, 압축기의 용량은 감소된다. 구동 샤프트(12)의 회전력은 평판부(20)과 아암(19)의 연동운동을 매개로 하여 사판(18)에게로 전달된다. 사판(18)은 구동 샤프트(12)와 함께 구동 샤프트(12)의 축에 관해 회전되기 위해 구동되며, 구동 샤프트(12)이 축방향으로 이동되기 위해 구동된다. 따라서, 사판(18)은 우측 상방향 경사와 우측 하방향 경사 사이에서 회전되게 된다. 사판(18의 원주 둘레부는 한쌍의 슈우(23)을 통해 피스톤(17)에 연결된다. 사판(18)은 한 쌍의 슈우(23) 사이의 공간내로 활주가능하게 삽통되게 된다. 슈우(23)은 사판(18)과 접촉시 단일한 구형모양을 형성하며, 피스톤(17)내에 형성된 리세스상에 회전가능하게 장착된다. 따라서, 사판(18)의 회전에 수반되는 회전운동 슈우(23)을 거쳐 피스톤(17)로 전달되고, 사판(18)의 회전운동 성분은 슈우(23)에 의해 해제되게 된다. 사판(18)의 회전 운동만이 실린더(17)내에서 왕복운동하는 피스톤(17)의 왕복운동으로 전환되므로 전방 작동 챔버(15) 및 후방 작동 챔버(16)의 체적은 교대적으로 증감된다.
전방 하우징(1)은 전방 흡입 챔버(24) 및 전방 배출 챔버(25)를 형성한다. 구동 샤프트 밀봉 베어링(14)는 냉동제 즉, 윤활제와 냉동제의 혼합물이 누설되는 것을 방지하기 위해 전방 흡입 챔버(24), 구동 샤프트(12), 및 전방 하우징(1)사이에 제공된다. 전방 흡입 챔버(24)는 밸프판(9)의 전방에 형성된 구멍 및 실린더 블록(3)에 형성된 전방 통로(26)을 통해 크랭크 챔버(8)과 교류한다. 또한, 전방 흡입 챔버(24)는 전방 밸브판(9)내에 형성된 전방 흡입 구멍(27)을 통해 전방 작동 챔버(15)와 교류한다. 또한 전방 배출 챔버(25)는 전방 밸브판(9)내에 형성된 전방 배출 구멍(28)을 통해 전방 작동 챔버(15)와 교류한다.
시이트(sheet)형태로된 전방 흡입 밸브(29)는 전방 작동 챔버(15)내의 전방 밸브판(9)의 표면상에 제공되므로, 피스톤(17)이 우방향으로 이동될때 전방흡입 밸브(29)가 개방되게 된다. 시이트형 배출 밸브(30)은 배출 챔버(25)내의 전방 밸브판(9)의 표면상에 제공되므로, 배출 밸브(30)은 피스톤(17)이 좌측으로 이동될때 개방되게 된다. 배출 밸브(30)은 전방 밸브 리테이너 (31)에 의해 전환되게 된다.
후방 하우징(5)는 후방 흡입 챔버(32) 및 후방 배출 챔버 (33)을 형성한다. 후방 흡입 챔버(32)는 후방 밸브판(4)에 형성된 구멍 및 실린더 블록(3)에 형성된 후방 통로(34)를 통해 크랭크 챔버(8)과 교류한다. 또한 후방 흡입 챔버(32)는 후방 흡입 구멍(35)를 통해 후방 작동 챔버(16)과 교류한다. 후방 배출 챔버(33)은 후방 밸브판(4)내에 형성된 후방 배출 구멍(6)을 통해 후방 작동 챔버(16)과 교류한다. 후방 흡입 밸브(37), 후방 배출 밸브 (38), 및 후방 밸브 리테이너(39)들은 상기 선행 요소들의 조응 방식과 유사하게 후방 밸브판(4)상에 장착된다.
스위칭 밸브(40) 및 제어 챔버(41) 또한 하우징(5)내에 제공된다. 슬라이더(42)는 구동 샤프트(12)의 축방향으로 활주될 수 있도록 구동 샤프트(12)상에 회전가능하게 배치된다. 슬라이더(42)는 구동 샤프트(12)의 평판부(20)에 밀접한 일단부에서 구형 지지부(3)과 함께 제공된다. 구형 지지부(43)은 사판(18)의 중앙부를 구동 샤프트(12)의 축에 관해 회전되게 하고, 축방향으로 이동되게 한다. 슬라이더(42)는 제 2 트러스트 베어링(45)를 통해 스풀(46)의 일단부에 연결된 측면부(44)를 갖는다.
스풀(46)은 그 외측단부에 형성된 환형 피스톤부를 구비하는데, 상기 환형 피스톤부는 챔버를 후방 흡입 챔버(32), 제어 챔버(41) 및 원통형부(48)로 분리 하는데, 상기 원통형부(48)은 피스톤부(47)에서 부터 실린더 블록(3)의 내측면으로 구동 샤프트(12) 및 슬라이더(42)와 동축적으로 연장된다. 스풀(46)의 원통형부(48)은 후방 실린더 블록(3b)내에 활주가능하게 삽통된다. 따라서 축방향에서 스풀(46)의 운동은 제 2 트러스트 베어링(45) 및 측면부(44)를 통해 슬라이더(42)로 전달된다. 제 1 트러스트 베어링(49) 또한 평판부(20)의 전방측면상의 구동 샤프트(12)상에 제공되며, 구동 샤프트(12)의 평판부(20)과 구동 샤프트(12)에 트러스트를 제공하기 위해 전방 실린더 블록(3a)내에 제공되는 리테이너 쇼울더 (3c) 사이에서 고정된다.
제 2a 도에 있어서, 피스톤(17)은 각 단부에 피스톤 헤드(17b)를 포함한다. 피스톤(17)은 피스톤(17)의 중앙부, 즉 반원형 단면을 지니며 두개의 피스톤 헤드(17b)가 결합되게 되는 결합부가 슈우(23)을 매개로 사판(18)의 주변부의 양측면과 연결되도록 형성된다. 결합부(17c)의 내측에 형성된 지지부(17d)는 슈유(23)을 지지한다.
압축기의 작동이 이하 기재된다. 제 1 도에서, 상기 전자 클러치가 자동차 엔진으로 부터 구동 토오크를 전달하기 위해 맞물릴때, 구동 샤프트(12)는 실린더 블록(3)내에서 회전하기 시작한다. 구동 샤프트(12)의 회전은 사판을 회전시키기 위해 아암(19) 및 사판(18)로 전달된다. 사판(18)은 구동 샤프트(12)와 관련하여 경사되기 때문에 사판(18)은 구동 샤프트(12)의 회전에 따라 회전되고, 따라서 피스톤(17)은 상기 사판의 회전운동에 따라 실린더(7)내에서 왕복운동하게 된다.
압축기의 배출 변위가 최고 수준에 달할때, 스위칭 밸브(40)이 제어 챔버(41)을 후방 배출 챔버(33)과 교류시키기 위해 절환된다. 이어서, 스풀(46)의 피스톤부(47)의 우측에 제공된 압력은 좌측에 제공된 압력보다 높아지고 이에 따라 스풀(46)이 좌측으로 이동한다. 동시에, 사판(18)의 중앙부 및 슬라이더(42)가 좌측으로 이동되며, 슬라이더(42)의 좌측단부는 구동 샤프트(12)의 평판부(20)과 접촉되게 된다. 사판(18)의 좌방향 이동에 의해, 핀(21)을 지닌 사판(18)의 돌출부는 구동 샤프트(12)의 평판부(20)에 관련하여 좌측으로 이동되고, 따라서 핀(21)은 좌측 상방향 단부를 향해 평판(20)의 연신된 구멍(22)를 따라 이동된다. 핀(21)의 좌측 상방향 이동에 따라, 사판(18)은 큰 경사각을 창출하기 위해 슬라이더(42)의 구형 지지부(43)의 중심에 관해 회전된다.
또한, 피스톤(17)은 실린더(7)내에서 왕복운동하게 된다. 피스톤(17)이 왕복운동할때, 냉각제는 전방 및 후방 작동 챔버(15,16)으로 견인되며 그 내부에서 압축된다.
상기 냉각제는 크랭크 챔버(8)을 통해 전방 및 후방 흡입 챔버(24,32)로 이어지는 냉각 사이클로 부터 압축기로 안내되며, 전방 및 후방 배출 챔버(25,33)을 통하는 냉각 사이클을 갖고 존재되게 된다. 상기 되었듯이 사판(18)은 구동 샤프트(12)의 축방향으로 이동되고, 따라서 경사각은 변화되고 중심부는 실린더(7)의 종방향의 중심에 위치되게 된다. 따라서, 피스톤(17)이 완전 행정으로 왕복운동할때 전방 및 후방 작동 챔버(15,16)내에서 압축 손실을 피할 수 있게 된다. 동일한 방식으로 압축된 냉각제는 전방 및 후방 작동 챔버(15,16)중의 하나로 부터 배출되게 된다. 따라서 유동냉각제가 전방 및 후방 작동 챔버(15,16)중에서 발생하게 되고, 구동 샤프트 밀봉 베어링(14)는 상기 유동 냉각제와 접촉되며, 구동 샤프트(12)와의 마찰로 인해 발생된 열은 냉각제에 의해 제거되게 된다.
압축기의 배출 변위가 최소수준일때, 스위칭 밸브(40)의 절환(swiching over)은 제어 챔버(41)을 후방 흡입 챔버(32)와 교류하게 한다. 구동 샤프트(12)가 이러한 상태에서 회전될때, 사판(18)은 피스톤(17)이 우방향으로 이동되게 만든다. 피스톤(17)에 제공된 반동력의 결과로서, 사판(18)의 경사각을 감소시키는 힘이 사판(18)에 작용된다. 즉, 반대방향으로 사판(18)을 회전시키는 힘이 피스톤에 의해 사판(18)에 작용하게 된다.
사판(18)에 제공된 힘은 핀(21)이 연신된 구멍(22)와 활주적으로 연동되기 때문에 제한되게 되며, 구동 샤프트(12)의 축방향에서 우측으로 사판(18)의 중심부를 압축시키는 힘이 발생된다. 힘은 슬라이더(42)를 통해 스풀(46)으로 전달된다. 상기 되었듯이, 스풀(46)의 피스톤부(47)의 양측면 사이에서 압력차가 발생되지 않기 때문에 피스톤부(47)은 우측으로 이동된다. 따라서 사판(18)의 경사각은 감소되고 동시에 사판의 중심부는 후방 작동 챔버(16)을 향해 이동된다. 후방 작동 챔버(16)내의 사점 위치(dead center plsition)는 상기 최대변위 작동의 경우와 동일한 위치에 유지되게 된다. 또한, 각각의 피스톤(17)은 그 내부상에 형성된 내부 표면(300c)를 포함한다. 가변적 변위을 갖느 사판 압축기는, 피스톤 행정을 변화시킴으로써 압축 용량을 가변시킬 수 있는 비교적 큰 공차가 필요하기 때문에 각각의 피스톤(17)과 사판(18)의 반경방향 단부(18a) 사이에는 2~3mm의 공차가 존재한다.
그러나, 상기 큰 공차는 피스톤(17)이 실린더(7)내에서 회전되게 하고, 피스톤(17)의 내부면(300c)와 사판(18)의 반경방향 단부(18a) 사이의 충돌에 기인한 소음을 발생시킨다. 따라서, 각각의 피스톤(17)은 피스톤의 중심부상에 일체적으로 형성되며 그곳에서 반경방향으로 연장되는 회전방지수단(300)을 구비하여 제공된다. 제 2a도 및 제 2b 도에서, 회전방지수단(300)은 그 상층면상에 형성된 제 1 표면(300a) 및 반경방향 단부상에 형성된 제 2표면(300b)를 포함한다. 회전방지수단(300)은 각각의 실린더(7) 벽내에 형성된 리세트(310)과 맞물리기 적당하게 형성된다. 회전방지수단(300) 및 리세스(310)은 피스톤(17)이 자체축에 관해 회전되는 것을 방지하며 이에 의해 압축기의 작동 과정동안 소음을 방지시킬 수 있다.
그러나 상기 배치에서, 실린더 블록(3)의 리세스(310)의 표면 및 회전방지수단(300)의 제 1 표면(300a)는 서로에 대해 반향되어 유연히 활주되도록 기계가공에 의해 세정된 표면을 갖고 형성된다. 선반 또는 공작기계를 사용하여 실린더 블록(3)의 리세스(310) 표면을 절단하고 갈아내는 것은, 리세스(310)이 다양한 돌출 밀링을 갖는 실린더 블록(3)의 내부에 제공되기 때문에 많은 시간과 에너지를 소비하게 만든다. 또한 상기 표면들은 비교적 넓다. 따라서 상기 압축기는 감소된 생산성 및 많은 제조비용을 부과하게 된다
본 발명의 목적은 피스톤식 압축기를 제공하는 것이며 특히 쉽고, 값싸게 제조될 수 있는 가변 변위를 갖는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 피스톤식 압축기, 특히 피스톤 회전 방지 메카니즘에 관련한 높은 내구성을 갖는 가변 변위를 갖는 사판식 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 피스톤식 압축기는 크랭크 챔버, 흡입 챔버, 배출 챔버를 수용한 압축기 하우징을 포함한다. 상기 압축기 하우징은 다수의 실린더를 구비한 실린더 블록을 갖는다 구동 샤프트는 실린더 블록내에 회전가능하게 지지된다. 판은 구동 샤프트에 경사가능하게 연결된다. 다수의 피스톤에 판을 결합시키는 베어링이 제공되므로써 피스톤이 구동 샤프트의 회전에 따라 샐린더내에서 왕복운동으로 구동될 수 있게 된다. 작동 챔버들은 각각의 피스톤의 단부들과 각각의 연결된 실린더의 인접표면 사이에 형성된다. 지지부는 구동 샤프트와 동축적으로 배치되며 판의 중심부를 경사적으로 지지한다. 경사 제어수단은 판의 경사각을 변화시킬 수 있도록 구동 샤프트를 따라 축방향으로 판의 중심부를 이동시키기 위해, 구동 샤프트를 따라 축방향으로 지지부를 구동시키는 목적으로 제공된다. 피스톤은 실린더내에 활주가능하게 수용되고, 판의 경사운동에 따라 실린더내에서 왕복운동되기 적당하게 형성된다. 각각의 피스톤은 회전 방지 메카니즘에 의해 그 자신의 축에 대해 회전하는 것이 방지된다.
상기 회전 방지 메카니즘은 피스톤의 중심상에 형성된 제 1회전 방지 장치 및 압축기 하우징내에 배치된 제 2 회전 방지 장치를 포함한다. 상기 제 1 회전 방지 장치는 그 상부에 형성되고 기계가공으로 세정된 하나 이상의 활주면을 구비한다. 상기 제 2회전 방지장치는 그 둘레면상에 형성된 하나의 활주면을 구비한다. 제 1 회전 방치 장치의 상기 활주면은 제 2 회전 방지 장치의 활주면상에서 유연하게 활주됨으로써, 제 1, 제 2 회전 방지 장치는 피스톤이 그 자신의 축에 관해 회전되는 것을 협력적으로 방지시키게 된다.
본 발명에 따른 추가의 목적, 특징 및 장점은 이하 기재되는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명에 기초할때 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 실린더내에 있는 피스톤의 회전방지 메카니즘을 제외하고 제 1 도에 도시된 압축기와 유사하다. 따라서 유사부품들은 제 1 도의 참조 번호와 동일하게 기재되며, 유사부품에 대한 상세한 설명은 이하 기재될 바람직한 실시예의 설명을 단순화 하기 위해 삭제 하였다. 또한 이하 기재되는 바람직한 실시예의 상세한 설명은 사판식 압축기와 관련됨에 불구하고 본 발명은 사판식 압축기에 한정되지 않는다
제 3a 및 3b 도에서, 본 발명의 제 1 실시에 따른 피스톤(17)이 도시된다. 피스톤(17)은 그 각각의 단부에 피스톤 헤드(17b)를 수용한다. 피스톤(17)은 피스톤 헤드(17b)사이의 피스톤(17) 중심에 위치되는 결합부(17c )를 구비한다. 결합부(17c)는 반원형의 단면을 가지며 두개의 피스톤 헤드(17b)를 결합시킨다. 또한 결합부(17c)는 슈우(23)을 매개로 하여 사판(18)의 둘레 부분의 양측면에 연결된다. 결합부(17c)의 내부에 형성된 지지부(17d)는 슈우(23)을 지지한다. 각각의 피스톤(17)은, 피스톤(17)의 결합부(17c) 중심상에서 일체적으로 형성되고 그 곳에서 반경방향으로 연장되며 아아크되는 돌출부(301)을 구비하여 제공된다. 돌출부(301)은 테이퍼된 형태의 반경방향 단부(301a)를 포함한다. 보울트(6)들은 전방 하우징(1), 실린더 블록(3), 및 후방 하우징(5)를 통해 각각의 피스톤(17) 사이에 배열되며 상기 부품들을 일체로 만들고 구동 샤프트(12)의 종축에 대해 평행하게 배치된다. 돌출부(301)의 반경방향 단부(301)들은 보울트(6)의 둘레면(6a)에 활주가능하게 인접되며 따라서 돌출부(301) 및 보울트(6)은 피스톤(17)이 그 자신의 축에 관해 회전되는 것을 협력적으로 방지시키게 된다.
제 4a 및 4b 도에서, 본 발명의 제 2 실시에 따른 피스톤(17)이 도시된다. 피스톤(17)은 피스톤(17)의 표면에 피스톤(17)의 중심 결합부(17c)로 부터 외측 직각방향으로 연장되는 블록한 사각형 모향의 돌출부(302)를 구비한다. 돌출부(302)는, 반원통 모양으로 피스톤(17)에 평행하며 돌출부(302)의 표면 단부상에 형성되는 홈(302a)를 구비한다. 보울트(6)의 둘레면(6a)는 홈(302)내에서 활주 할 수 있도록 고정되며, 따라서 돌출부(302) 및 보울트(6)은 피스톤(17)이 그 자신의 측과 관련되어 회전하는 것을 협력적으로 방지시키게 된다.
제 5a 및 5b 도에서, 본 발명의 제 3 실시에 따른 피스톤(17)이 도시된다. 피스톤(17)은 피스톤(17)의 결합부(17c)의 중심의 양측면으로 부터 연장되는 날개 형상을 갖는 한 쌍의 돌출부(303)을 포함한다. 돌출부(303)은 반원통형의 형상을 가지며 피스톤(17)에 평행하며 돌출부(303)의 단부 표면상에 형성된 홈(303a)를 포함한다. 보울트(6)의 둘레 표면(6a)들은 홈(303)내에서 활주가능하게 고정되기 적당하게 형성되고, 따라서 돌출부(303) 및 보울트(6)은 피스톤(17)이 그 자신의 축에 관해 회전하는 것을 협력적으로 방지시키게 된다.
제 6a 및 6b 도에서, 본 발명의 제 4 실시에 따른 피스톤(17)이 도시된다. 피스톤(17)은, 피스톤(17)의 표면에 볼록한 사각형의 형상을 갖고 배열되며 피스톤(17)의 결합부(17c)의 중심으로부터 외측 직각방향으로 연장되는 돌출부(304)를 포함한다. 하우징(3)은, 원판형의 형상을 갖고 하우징(3)의 내부에 고정되는 링 부재(50)을 구비하여 제공된다. 링 부재(50)은, 사각 노치의 형상을 가지며 링 부재(5)의 내부 구역에서 절단되는 절단부(50a)를 포함한다. 피스톤(17) 돌출부(304)의 외측 둘레 표면(304)는 링 부재(50)의 절단부(50a)의 둘레 표면(50d)내에서 활주가능하게 고정되도록 형성되었기 때문에 링부재(50) 및 홈 (305)는 피스톤(17)이 그 자신의 축에 관련해 회전되는 것을 협력적으로 방지시키게 된다.
제 7a 도 및 7b 도에는, 본 발명의 제 5의 실시에 따른 피스톤(17)이 도시된다. 각각의 피스톤(17)은, 피스톤(17)의 표면에서 볼록한 사각형의 형상을 가지며 피스톤(17)의 결합부(17c)의 표면상에 형성되고 결합부(17c)를 따라 연장되는 홈 (305)를 구비하여 제공된다. 링 부재(50)은 링 부재(50)에서 반경내측 방향으로 연장된 돌출부(50b)를 포함한다. 링 부재(50)의 돌출부 (50b)의 둘레 표면 (50c)들은 피스톤(17)의 홈(305)내에 활주가능하게 고정되도록 형성되었기 때문에 링 부재(50) 및 홈 (305)는 피스톤 (17)이 그 자신의 축에 관해 회전되는 것을 협력적으로 방지하게 된다.
제 8a 도 및 8b 도에는 본 발명의 제 6의 실시에 따른 피스톤(17)이 도시된다.
각각의 피스톤(17)은 피스톤(17)의 결합부(17c)의 중심상에 일체적으로 형성되고, 그곳에서 반경방향으로 아아크되어 연장되는 돌출부(306)을 구비하여 제공된다. 돌출부(306)은 반경방향 단부상에 형성된 축단부 표면(306a)를 포함한다. 각각의 돌출부(306)의 축단부(306a)는 인접 축단부에 근접되어 존재하기 때문에, 피스톤(17)이 왕복운동할때 인접단부들은 서로에 반향되게 활주한다.
제 3a 및 3b 도의 반경방향 단부(301a), 제 4a 및 4b 도의 홈(302a), 제 5a 및 제 5b 도의 홈(303a), 제 6a 및 제 6b도의 외측 둘레 표면 (304a), 제 7a 및 제 7b 도의 홈(305) 그리고 제 8a 및 8b 도의 축단부 표면 (306a) 등과 같이 피스톤(17)상에 형성된 상기 회전 방지 수단들의 표면은 세정된 표면을 구비하기 위해 처리공정에서 밀링 또는 그라인딩 작업으로 기계가공된다. 상기 세정된 표면의 표면 거칠기(Rg)는 1.6㎛(ANSI B46. 1-1978) 이하이다.
상기 세정된 표면들은 제 3a~5b 도에서의 보울트(6) 또는 둘레 표면(6a), 제 6a 및 6b 도에서 링 부재(50)의 절단부의 둘레 표면(50d), 제 7a 및 7b 도에서 링부재(50)의 돌출부(50b)의 둘레 표면 (50c), 제 8a 및 8b 도에서의 인접 축단부 표면 (306a) 등에 반향되게 상기 회전 방지 수단들이 활주할때 흔들림 방지 및 마모 방지 효과를 향상시킨다. 또한, 보울트(6)의 둘레 표면(6a), 링 부재(50)의 절단부(50a)의 둘레 표면 (50d) 및 링부재(50)의 돌출부 (50b)의 둘레 표면(50c)들은 상기 세정된 표면을 갖고 형성된다. 또한 상기 표면들은, 충분한 활주력, 마모방지 및 내구성을 제공하기 위해 기계 가공후에 PTFE도금, 색소처리, 세라믹 피복 등과 같은 표면처리 가공으로써 피복되게 된다.
따라서, 본 발명에서 세정된 표면을 갖기 위해 기계 가공되는 상기 활주 접촉면의 영역은 종래 기술에 비해 무척 적은데 그 이유는 피스톤(17)의 회전 방지 수단의 다양한 실시예들은 실린더 블록(3) 또는 보울트(6)의 내측에 고정되는 회전 방지 부재상에서 부분적으로 활주되도록 설계되어 지기 때문이다. 또한 링 부재(50)과 같은 다른 부재들이, 피스톤(17)의 상기 회전 방지 수단과 활주적으로 접촉되고 피스톤(17)이 그 자신의 축과 관련하여 회전되는 것을 방지하도록 제공되기 때문에 공작기계를 사용하여 실린더 블록(3)의 내측면을 가공하는 것이 필요하지 않게 된다.
따라서 제 8a 및 8b 도의 제 6의 실시 및 제 9a 및 9b 도의 실시에서, 돌출부(306)의 축단부(306a)가 인접 축단부(306a')상에서 유연하게 활주되는 주기는 제 1 내지 제 5 실시에서 접촉면들이 서로에 대향하게 활주되는 주기 보다 짧게 된다. 상기 활주 주기는, 피스톤(17) 및 인접 피스톤(17')가 서로 왕복운동되고 바닥사점 또는 상층사점에 도달 할때까지 피스톤(17)의 축단부와 인접 피스톤의 축단부 사이에 일정한 거리 A가 유지되기 때문에 그리고 피스톤(17) 또는 인접 피스톤(17')의 바닥사점 또는 상충사점에 도달되기 바로 전후에만 축단부(306a) 및 인접 축단부(306a')가 서로 유연하게 활주 되기 때문에 짧아지게 된다.
이상 바람직한 실시예와 관련하여 본 발명이 기재되었지만 본 발명은 상기 실시예에만 제한되지는 않는다. 당업계 통상의 지식을 가진 사람들에게 있어서, 이하 기재되는 청구범위를 벗어나지 않는 범위에서 보완 및 수정이 만들어 질 수 있음이 주지될 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 크랭크 챔버, 흡입 챔버, 및 배출 챔버를 수용하며 실린더 블록을 포함하는 압축기 하우징; 상기 실린더 블록내에 형성된 다수의 실린더; 대응축을 가지며 상기 각각의 실린더내에 활주 가능하게 배치되는 다수의 피스톤; 상기 실린더 블록내에서 회전가능하게 지지되는 구동샤프트; 상기 구동 샤프트에 경사적으로 연결되는 판; 상기 판의 회전에 따라 상기 실린더내에서 상기 피스톤이 왕복운동으로 구동되도록 상기 판을 상기 피스톤에 연결시키는 베어링; 상기 피스톤의 각각의 단부 및 상기 실린더의 각각의 내부 표면에 의해 형성되는 하나 이상의 작동 챔버; 상기 구동 샤프트와 동축적으로 배치되고 상기 판의 중심부를 회전가능하게, 경사가능하게 지지하는 지지부; 상기 판의 경사각 및 상기 판의 경사 운동에 따라 상기 실린더내에서 왕복운동되도록 형성된 상기 피스톤의 경사각을 변화시킬 수 있도록 상기 구동 샤프트를 따라 축방향으로 상기 판의 중앙부를 이동시키기 위해 상기 구동 샤프트를 따라 축방향으로 상기 지지부를 구동시키는 경사 제어장치; 및 상기 각각의 피스톤이 상기 대응축에 관련하여 회전되는 것을 방지시키는 회전방지 메카니즘을 구비하며, 상기 회전방지 메카니즘은 상기 피스톤의 중심상에 형성된 제 1회전 방지 장치 및 상기 압축기 하우징내에 배치된 제 2 회전 방지 장치를 구비하고, 상기 제 1 회전 방지 장치는 그 상부에 형성된 하나 이상의 제 1 활주 표면을 구비하며, 상기 제 1 활주표면은 세정된 표면으로서 형성되고, 상기 제 2 회전 방지 장치는 그 둘레 표면상에 형성된 하나 이상의 제 2 활주 표면을 구비하며, 상기 제 1회전 방지 장치의 제 1활주 표면은 상기 제 2 회전 방지 장치의 상기 제 2 활주표면상에서 유연하게 활주됨으로써 상기 제 1 회전 방지 장치 및 제 2 회전 방지 장치가 상기 피스톤의 상기 대응축에 관한 회전을 협력적으로 방지시키게 되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 회전 방지 장치가 상기 피스톤의 중심으로 부터 연장되는 돌출부를 구비하며, 상기 제 2 회전 방지 장치는 상기 압축기 하우징의 내측에 고정되는 회전 방지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제 1 회전 방지 장치가 그 상부에 형성되는 홈을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제 2 회전 방지 장치가 상기 압축기 하우징과 상기 실린더 블록을 연결하는 보울트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제 2 회전 방지 장치가 상기 압축기 하우징의 내측에 고정되는 링 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 2 회전 방지 장치가 상기 링 부재내에 형성된 각각의 실린더와 조응하는 돌출부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제 1 회전 방지 장치가 상기 피스톤의 중심상에 형성된 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기
  8. 제7항에 있어서, 상기 제 2 회전 방지 장치가 상기 압축 하우징 내측에 고정되는 링 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제 2 회전 방지 장치가 상기 링 부재내에 형성된 각각의 실린더와 조응하는 노치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기
  10. 제1항에 있어서, 상기 제 1 회전 방지 장치의 상기 제 1 활주면이 1.6㎛ 이하의 표면 거칠기를 갖는 세정된 표면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제 2 회전 방지 장치의 상기 제 2 활주면이 1.6㎛ 이하의 표면 거칠기를 갖는 세정된 표면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  12. 제1항에 있어서 상기 제 1 회전 방지 장치의 상기 제 1 활주면 및 상기 제 2 회전 방지 장치의 상기 제 2 활주면이 1.6㎛ 이하의 표면 거칠기를 갖는 세정된 표면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 압축기가 사판식 압축기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  14. 크랭크 챔버, 흡입 챔버, 및 배출 챔버를 수용하며 실린더 블록을 포함하는 압축기 하우징; 상기 실린더 블록내에 형성된 다수의 실린더; 대응축을 가지며 상기 각각의 실린더내에 활주 가능하게 배치되는 다수의 피스톤; 상기 실린더 블록내에서 회전가능하게 지지되는 구동 샤프트; 상기 구동 샤프트에 경사적으로 연결되는 판; 상기 판의 회전에 따라 상기 실린더내에서 상기 피스톤이 왕복운동으로 구동되도록 상기 판을 상기 피스톤에 연결시키는 베어링; 상기 피스톤의 각각의 단부 및 상기 실린더의 각각의 내부 표면에 의해 형성되는 하나 이상의 작동 챔버; 상기 구동 샤프트와 동축적으로 배치되고 상기 판의 중심부를 회전가능하게, 경사가능하게 지지하는 지지부; 상기 판의 경사각 및 상기 판의 경사 운동에 따라 상기 실린더내에서 왕복운동되도록 형성된 상기 피스톤의 경사각을 변화시킬 수 있도록 상기 구동 샤프트를 따라 축방향으로 상기 판의 중앙부를 이동시키기 위해 상기 구동 샤프트를 따라 축방향으로 상기 지지부를 구동시키는 경사 제어장치; 및 상기 각각의 피스톤이 상기 대응축에 관련하여 회전되는 것을 방지시키는 회전방지 메카니즘을 구비하며, 상기 회전방지 메카니즘은 상기 피스톤의 중심상에 형성된 회전 방지 장치를 구비하고, 상기 회전 방지 장치는 상기 피스톤의 반경방향 양측면상에 세정된 면으로서 형성되는 두개 이상의 활주면을 구비하며, 상기 회전 방지 장치의 상기 각각의 활주면은 인접 피스톤이 구비하는 회전 방지 장치의 활주면상에서 유연하게 활주되고, 이에 따라 상기 회전 방지 장치 및 상기 인접 회전 방지 장치가 상기 피스톤의 상기 대응축에 관한 회전을 협력적으로 방지시키게 되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 회전 방지 장치의 상기 활주면이 1.6㎛ 이하의 표면 거칠기를 갖는 세정된 표면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 압축기가 사판식 압축기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  17. 크랭크 챔버, 흡입 챔버, 및 배출 챔버를 수용하며 실린더 블록을 포함하는 압축기 하우징; 상기 실린더 블록내에 형성된 다수의 실린더; 대응축을 가지며 상기 각각의 실린더내에 활주 가능하게 배치되는 다수의 피스톤; 상기 실린더 블록내에서 회전가능하게 지지되는 구동 샤프트; 상기 구동 샤프트에 경사적으로 연결되며 상기 구동 샤프트와 함께 회전되도록 형성된 판; 상기 판의 회전에 따라 상기 실린더내에서 상기 피스톤이 왕복운동으로 구동되도록 상기 판을 상기 피스톤에 연결시키는 베어링; 상기 피스톤의 각각의 단부 및 상기 실린더의 각각의 내부 표면에 의해 형성되는 하나 이상의 작동 챔버; 상기 구동 샤프트와 동축적으로 배치되고 상기 판의 중심부를 회전가능하게, 경사가능하게 지지하는 지지부; 상기 판의 경사각 및 상기 판의 경사 운동에 따라 상기 실린더내에서 왕복운동되도록 형성된 상기 피스톤의 경사각을 변화시킬 수 있도록 상기 구동 샤프트를 따라 축방향으로 상기 판의 중앙부를 이동시키기 위해 상기 구동 샤프트를 따라 축방향으로 상기 지지부를 구동시키는 경사 제어장치; 및 상기 각각의 피스톤이 상기 대응축에 관련하여 회전되는 것을 방지시키는 회전방지 메카니즘을 구비하며, 상기 회전방지 메카니즘은 상기 피스톤의 중심상에 형성된 제 1 회전 방지 장치 및 상기 압축기 하우징내에 배치된 제 2 회전 방지 장치를 구비하고, 상기 제 1 회전 방지 장치는 그 상부에 형성된 하나 이상의 제 1 활주 표면을 구비하며, 상기 제 1 활주표면은 세정된 표면으로서 형성되고, 상기 제 2 회전 방지 장치는 그 둘레 표면상에 형성된 하나 이상의 제 2 활주 표면을 구비하며, 상기 제 1 회전 방지 장치의 제 1 활주 표면은 상기 제 2 회전 방지 장치의 상기 제 2 활주표면상에서 유연하게 활주됨으로써 상기 제 1 회전 방지 장치 및 제 2 회전 방지 장치가 상기 피스톤의 상기 대응축에 관한 회전을 협력적으로 방지시키게 되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 압축기가 사판식 압축기로서 되는 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
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