KR100266949B1 - 용적형 유체기계 - Google Patents

Abstract

펌프, 압축기, 팽창기 등에 관한 것으로서, 선회피스톤의 안정거동을 확보하고 성능 및 신뢰성향상이 도모되는 용적형 유체기계를 제공하기 위해, 끝판사이에 디스플레이서와 실린더를 배치하고 회전축의 회전중심에 디스플레이서중심을 맞췄을 때 실린더 내벽면 및 디스플레이서 외벽면에 의해 1개의 공간이 형성되고 디스플레이서 및 실린더의 위치관게를 선회위치에 두었을 때에는 여러개의 공간이 형성된 용적형 유체기계에 있어서, 선회디스플레이서를 끝판 사이에서 윤활유를 거쳐 선회시키는 수단을 구비한 구성으로 하였다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 구동축의 주위에 2개소 이상의 여러개의 작동실을 배치하고, 개개의 작동실의 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각을 대략 360°로 되도록 구성함과 동시에 균압구멍의 배치에 의해 토출과정의 과압축손실을 대폭으로 저감하고 또한 선회피스톤의 안정거동을 확보하여 성능향상이 도모되고 또한 신뢰성이 높은 용적형 유체기계가 얻어지고, 또한 이와 같은 선회형 유체기계를 냉동사이클에 탑재하는 것에 의해 에너지효율이 우수하고 신뢰성이 높은 냉동, 공기조화시스템이 얻을 수 있다는 효과가 있다.

Description

용적형 유체기계

본 발명은 예를 들면 펌프, 압축기, 팽창기 등에 관한 것으로서, 특히 용적형 유체기계에 관한 것이다.

종래부터 용적형의 유체기계로서 원통형상의 실리더내를 피스톤이 왕복운동을 반복하는 것에 의해 작동유체를 이동시키는 왕복식(reciprocating) 유체기계, 원통형상의 실린더내를 원통형상의 피스톤이 편심 회전운동하는 것에 의해 작동유체를 이동시키는 회전식(롤링피스톤형) 유체기계, 끝판(end-plate) 상에 직립시킨 소용돌이형상의 랩을 갖는 1쌍의 고정스크롤 및 선회스크롤을 맞물리게 해서 선회스크롤을 선회운동시키는 것에 의해 작동유체를 이동시키는 선회식(스크롤식) 유체기계가 알려져 있다.

왕복식 유체기계는 그 구조가 단순하기 때문에 제작이 용이하고 또한 저렴하다는 이점이 있는 반면, 흡입종료에서 토출종료까지의 행정이 축회전각180°로 짧고 토출과정의 유속이 빨라지기 때문에 압력손실의 증가에 의한 성능저하라는 문제 및 피스톤을 왕복시키는 운동을 필요로 하기 때문에 회전축계를 완전하게 밸런스시킬 수 없어 진동이나 소음이 크다는 문제가 있다.

또, 회전식(로터리식) 유체기계는 흡입종료에서 토출종료까지의 행정은 축회전각이 360°이기 때문에 토출과정의 압력손실이 증가한다는 문제는 왕복식 유체기계에 비해 적지만, 축 1회전당 1회 토출하는 것이기 때문에 가스압축토크의 변동이 비교적 커 왕복식 유체기계와 마찬가지로 진동과 소음의 문제가 있다.

또, 선회식 유체기계는 흡입종료에서 토출종료까지의 행정은 축회전각이 360°이상으로(공기조화용으로서 실용화되어 있는 것은 통상 900°정도) 길기 때문에 토출과정의 압력손실이 작고, 또한 일반적으로 여러개의 작동실이 형성되므로 가스압출토크의 변동도 작아 진동 및 소음이 작다는 장점이 있다. 그러나, 랩의 맞물림상태에서의 소용돌이형상의 랩간의 클리어런스나 끝판과 랩톱니앞쪽 사이의 클리어런스의 관리가 필요하고, 그 때문에 정밀도가 높은 가공을 실시하지 않으면 안되어 가공비용이 고가로 된다는 문제가 있다. 또, 흡입종료에서 토출종료까지의 행정은 축회전각이 360°이상으로 길기 때문에, 압축과정의 시간이 길어 내부누설이 증가한다는 문제가 있었다.

그런데, 작동유체를 이동시키는 디스플레이서(선회피스톤)가 작동유체가 흡입된 실린더에 대해서 상대적으로 자전운동하지 않고 거의 일정 반경으로 공전 운동 즉 선회운동하는 것에 의해서 작동유체를 반송하는 용적형 기계의 1종류가 일본국 특허공개공보 소화55-23353호에 제안되어 있다. 여기에서, 제안되어 있는 용적형 유체기계는 여러개의 부재(베인)가 중심에서 방사형상으로 연장되어 있는 꽃잎형상을 갖는 피스톤 및 이 피스톤의 중심과 실린더의 중심을 일치시켰을 때 피스톤 외주와 실린더 내주 사이에 선회반경분의 간극이 형성되는 바와 같은 중공부를 갖는 실린더로 구성되고, 이 피스톤이 이 실리더내를 선회운동하는 것에 의해 작동유체를 이동시키는 것이다.

상기 일본국 특허공개공보 소화55-23353호에 기재된 용적형 유체기계는 왕복식과 같이 왕복운동하는 부분을 갖고 있지 않으므로 회전축계를 완전히 균형화(밸런스)시킬 수 있다. 이 때문에, 진동이 작고 또 피스톤과 실린더 사이의 상대 슬라이딩속도가 작으므로 마찰손실을 비교적 적게 할 수 있다는 용적형 유체기계로서의 본질적인 장점을 구비하고 있다.

그러나, 운전시의 피스톤의 거동이 불안정하게 되고 진동 소음의 증대, 작동유체의 누설이 증대하여 성능이 저하한다는 문제가 있다.

또, 흡입행정 및 토출행정시의 통로면적은 압축작동실 내부의 흡입구 및 토출구와 선회피스톤에 의해 둘러싸이는 부위로 되지만, 피스톤의 축회전각에 따라 그의 면적이 변할 수 있기 때문에 필요충분한 흡입통로 및 토출통로가 확보되기 어려워 성능이 저하한다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 선회피스톤의 안정거동을 확보하여 성능 및 신뢰성 향상이 도모되는 용적형 유체기계를 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소의 평면도.

제2도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소의 동작원리를 도시한 평면도.

제3도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 용적형 압축기의 종단면도.

제4도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소부의 확대단면도.

제5도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소부의 사시도.

제6도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 용적형 압축기의 종단면도.

제7도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소부의 사시도.

제8도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 용적형 압축기의 선회형 압축요소부의 확대단면도.

제9도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 용적형 압축기의 종단면도.

제10도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소부의 사시도.

제11도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 선회형 압축요소의 동작원리를 도시한 평면도.

제12도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 용적형 압축기를 적용한 공기조화시스템을 도시한 도면.

제13도는 본 발명에 관한 실시예를 도시한 용적형 압축기를 적용한 냉동시스템을 도시한 도면.

제14도는 본 발명에 관한 선회피스톤의 평면도.

제15도는 본 발명에 관한 선회형 압축요소의 조립방법을 설명하는 도면.

제16도는 4조랩에 있어서의 축회전각과 작동실의 관계를 도시한 도면.

제17도는 3조랩에 있어서의 축회전각과 작동실의 관계를 도시한 도면.

제18도는 압축요소의 감기각이 360°보다 큰 경우의 동작설명도.

상기 목적은 끝판 사이에 디스플레이서와 실린더를 배치하고, 회전축의 회전중심에 상기 디스플레이서중심을 맞췄을 때 상기 실린더 내벽면 및 상기 디스플레이서 외벽면에 의해 1개의 공간이 형성되고, 상기 디스플레이서 및 상기 실린더의 위치관계를 선회위치에 두었을 때는 여러개의 공간이 형성된 용적형 유체기계에 있어서, 상기 선회디스플레이서를 상기 끝판 사이에서 윤활유를 거쳐 선회시키는 수단을 구비하는 것에 의해 달성된다.

더욱 상세하게는, 상기 선회디스플레이서를 상기 끝판 사이에서 윤활유를 거쳐 선회시키는 수단으로서, 상기 디스플레이서의 상기 끝판대향면에 윤활유를 공급하는 수단, 상기 흡입포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 흡입포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부 및 상기 토출포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 토출포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부 중의 적어도 한쪽의 구멍부를 구비하는 것에 의해 달성된다.

[발명의 실시예]

이상 설명한 본 발명의 특징은 이하의 실시예에 의해 더욱 명확하게 된다. 이하, 본 발명의 1실시예를 도면을 사용해서 설명한다. 우선, 본 발명에 관한 선회형 유체기계의 구조를 도 1~도 3을 사용해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 압축요소의 평면도이고, 도 2는 도 1의 압축요소의 압축동작을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1의 압축요소를 구비한 밀폐형 압축기의 종단면도이고, 도 4는 도 2의 압축요소부 확대단면도이며, 도 5는 압축요소부의 사시도이다.

도 1의 압축요소(1)은 동일 윤곽형상이 3조 조합된 3조랩을 도시하고 있다. 실린더(2)의 내주형상은 좌측으로 감긴 형상의 중공부(2a)가 120°(중심 o')마다 동일 형상이 나타나도록 형성되어 있다. 이 개개의 좌측으로 감긴 형상을 한 중공부(2a)의 끝부에는 안쪽을 향해서 돌출하는 여러개(이 경우에는 3개)의 베인(2b)를 갖는다. 선회피스톤(3)은 이 실린더(2)의 내측에 배치되어 실린더(2)의 내주벼ㄷ(2c)(베인(2b)보다 곡률이 큰 부분) 및 베인(2b)와 맞물리도록 구성되어 있다. 또한, 실린더(2)의 중심o'와 선회피스톤(3)의 중심o를 일치시키면, 양자 사이에는 일정폭(선회반경)의 간극이 형성된다.

또, a, b, c, d, e, f는 실린더(2)의 내주벽(2c) 및 베인(2b)와 선회피스톤(3)이 맞물리는 접점을 나타낸다. 여기에서, 실린더(2)의 내주벽(2c)의 윤곽형상은 동일 곡선의 조합이 3개소 연속해서 완만하게 접속되어 있지만, 이 중 1개소에 주목하면 내주벽(2c), 베인(2b)를 형성하는 곡선을 두께가 있는 1개의 소용돌이곡선(베인(2b)의 선단을 소용돌이의 감기시작이라고 고려한다)으로 볼수 있고, 그의 외벽곡선(g-h)는 감기각이 대략 360°(설계상은 360°이지만, 제조오차 때문에 정확히 그 값으로는 되지 않는다는 의미이다. 이하, 마찬가지)의 소용돌이곡선이고, 내벽곡선(h-i)는 감기각이 대략 360°인 소용돌이곡선이다. 그리고, 상기 1개소의 내주벽(2c)의 윤곽형상은 외벽곡선, 내벽곡선으로 형성되어 있다. 이들 3개의 곡선으로 이루어지는 소용돌이 감기체(倦體)를 원주상에 거의 등피치(120°)로 배치하고, 인접하는 소용돌이체의 외벽곡선과 내벽곡선은 원호 등의 완만한 곡선(예를 들면, i-j)으로 연결하는 것에 의해 실린더의 내주윤곽형상이 구성되어 있다. 선회피스톤(3)의 외주벽(3a)의 윤곽형상도 상기 실린더(2)와 동일원리에 의해 구성되어 있다.

또한, 3개의 곡선으로 이루어지는 소용돌이체를 원주상에 거의 등피치(120°)로 배치하도록 했지만, 이것은 후술하는 압축동작에 수반하는 하중을 균등하게 분산시킬 목적과 제조상의 용이함을 배려했으므로, 특히 이들 사항이 문제로 되지 않는 경우에는 부등피치라도 좋다.

한편, 이와 같이 구성된 실린더(2)와 선회피스톤(3)에 의한 압축동작을 도 2를 사용해서 설명한다. (4a)는 흡입포트이고, (5a)는 토출포트로서, 각각 3개소에 마련되어 있다. 구동축(6)을 회전시키는 것에 의해 선회피스톤(3)이 고정측인 실린더(2)의 중심o' 주위를 자전하는 일 없이 선회반경ε(=oo')로 공전운동하고, 선회피스톤(3)의 중심o 주위에 여러개의 작동실(7)(실린더(2)의 내주윤곽(내벽)과 선회피스톤(3)의 외주윤곽(측벽)에 의해 둘러싸여 밀폐된 여러개의 공간 중 흡입이 종료하고 압축(토출)행정으로 되어 있는 공간을 말한다. 압축종료시점에서는 이 공간은 없어지지만 그 순간에 흡입도 종료하므로 이 공간을 1개로 계산한다. 단, 펌프로서 사용하는 경우는 토출포트(5a)를 거쳐 외부와 연통하고 있는 공간을 말한다)이 형성된다. 본 실시예에서는 상시 3개의 작동실이 형성된다. 즉, 베인의 수와 동일 수의 작동실이 형성되게 된다. 예를 들면, 베인의 수(조(條)의 수)가 4인 경우, 상기와 마찬기지의 고려방식으로 형상을 정하면, 역시 작동실은 4개 형성된다. 즉, 각 조에 1개의 작동실이 형성되는 것에 의해 압축에 의한 압력이 모두 중심부를 향하므로, 한쪽만의 맞닿음 등이 적어진다는 이점을 갖는다. 이 조의 수와 작동실수의 관계에 대한 상세한 것은 후술한다.

도 2에 있어서, 접점c와 접점d로 둘러싸이고 빗금쳐진 1개의 작동실(7)(흡입종료시점에서는 2개로 나누어져 있지만, 압축행정이 개시되면 즉시 이 2개의 작동실(7)은 연결되어 1개로 된다)에 주목해서 설명한다. 도 2의 (a)가 흡입포트(4a)에서 이 작동실(7)로의 작동유체의 흡입이 종료한 상태이다. 이 상태에서 90°구동축(6)이 시계방향으로 회전된 상태가 도 2의 (b)이고, 회전이 진행하여 최초에서 180°회전된 상태가 도 2의 (c)이고, 또 회전이 진행하여 최초에서 270°회전된 상태가 도 2의 (d)이다. 도 2의 (d)에서 90°회전하면 최초의 도 2의 (a)의 상태로 되돌아간다. 이것에 의해, 회전이 진행함에 따라 작동실(7)은 그의 용적을 축소하고, 토출포트(5a)는 토출밸브(8)(도 3에 도시한다)에 의해 닫혀져 있으므로, 작동유체의 압축작용이 실행되게 된다. 그리고, 작동실(7)내의 압력이 외부의 토출압력보다 높아지면 압력차에 의해 토출밸브(8)이 자동적으로 열리고, 압축된 작동유체는 토출포트(5a)를 통해서 토출된다. 흡입종료(압축개시)에서 토출종료까지의 축회전각은 360°이고, 압축, 토출의 각 행정이 실시되고 있는 동안 다음의 흡입행정이 준비되고 있고 토출종료시가 다음의 압축개시로 된다.

이상 설명한 바와 같이, 연속적인 압축동작으로 되는 작동실(7)이 선회피스톤(3)의 중심부에 위치하는 구동축(6) 주위에 거의 등피치로 분산되어 배치되고, 각 작동실(7)은 각각 위상이 어긋나서 압축이 실행된다. 즉, 1개의 공간에 주목하면 흡입에서 토출까지는 축회전각이 360°이기는 하지만, 본 실시예의 경우 3개의 작동실(7)이 형성되고 이들이 120°어긋난 위상에서 토출하므로, 압축기로서 축회전각이 360°인 동안에 3회 작동유체를 토출하게 된다. 이와 같이, 작동유체의 토출맥동을 작게 할 수 있는 점이 왕복식, 회전식 및 선회식에 없는 점이다. 한편, 압축동작을 종료한 순간의 공간(접점c와 d에 의해 둘러싸여진 공간)을 1개의 공간으로서 간주하면, 어떠한 압축기 동작상태에 있어서도 흡입행정으로 되어 있는 공간과 압축행정으로 되어 있는 공간이 교대로 되도록 설계되어 있고, 이 때문에 압축행정이 종료한 순간 즉시 다음의 압축행정으로 이행할 수 있어 원활하게 연속적으로 유체를 압축할 수 있다.

다음에, 이와 같은 형상을 한 선회형 압축요소(1)을 조립한 압축기를 도 3~도 5를 사용해서 설명한다. 도 3에 있어서, 선회형 압축요소(1)은 상기 상술한 실린더(2) 및 선회피스톤(3)에 부가해서, 선회피스톤(3)의 중심부의 축받이부(3b)에 편심부(6a)가 끼워맞춰져 선회피스톤(3)을 구동하는 구동축(6), 상기 실린더(2)의 양끝 개구부를 폐쇄하는 끝판과 구동축(6)을 축지지하는 축받이를 겸용한 주축받이(4)와 부축받이(5), 상기 주축받이(4)에 형성된 흡입포트(4a), 상기 부축받이(5)에 형성된 토출포트(5a), 이 토출포트(5a)를 개폐하는 리이드밸브형식(차압에 의해 개폐한다)의 토출밸브(8)을 갖는다. 상기 선회피스톤(3)은 구동축(6)의 편심부(6a)에 의해 선회반경 ε만큼 어긋나서 실린더(2)의 내주벽(2c)와 맞물려 있다. 또, (9)는 주축받이(4)의 끝면에 부착된 흡입실(10)을 형성하기 위한 흡입커버, (11)은 부축받이(5)의 끝면에 부착된 토출실(12)를 형성하기 위한 토출커버이다.

전동요소(13)은 고정자(13a)와 회전자(13b)로 이루어지고, 회전자(13b)는 구동축(6)의 한쪽끝에 수축끼워맞춤(shrinkage fitting) 등에 의해 고정되어 있다. 이 전동요소(13)은 전동기의 효율향상을 위해 무브러시(brush-less)모터로 구성되고, 3상 인버터에 의해 구동제어된다. 단, 다른 전동기형식 예를 들면 직류전동기나 유도전동기라도 상관없다.

(14)는 밀폐용기(15)의 바닥부에 고인 윤활유로서, 그 속에 구동축(6)의 하단부가 잠겨 있다. (16)은 흡입파이프, (17)은 토출파이프, (7)은 실린더(2)의 내주벽(2c) 및 베인(2b)와 선회피스톤(3)의 맞물림에 의해 형성되는 상술한 작동실이다. 또, 토출실(12)는 ○링(도시하지 않음) 등의 밀봉부재에 의해 밀폐용기(15)내의 압력과 구획되어 있다.

또, 밀폐용기(15)의 바닥부에 저장되어 있는 윤활유(14)에는 고압의 토출압력이 작용하므로, 원심펌프작용에 의해 윤활유(14)에 잠겨서 접해 있는 구동축(6)의 하단부측에서 구동축(6) 내부에 형성된 급유구멍(도시하지 않음)으로 보내지고, 구동축(6)에 형성된 급유구멍(6b)나 급유홈(6c)를 거쳐 주축받이(4)나 부축받이(5) 및 작동실(7) 등의 각 슬라이딩부로 공급되어 슬라이딩부의 윤활 및 작동실(7) 사이의 밀봉(seal)성을 향상시키는 역할을 한다.

전동요소(13)의 회전자(13b)의 전후끝부 및 구동축(6)의 하단부에는 밸런서(18)이 각각 마련되어 회전시의 불균형량을 완전히 상쇄하고 있다. 또, 토출커버(11)의 하단부에는 구동축(6)의 하단부에 부착된 밸런서(18)의 회전에 의한 윤활유의 교반저항을 저감시키기 위한 오일커버(19)가 구비되어 있다. 이 상의 구성에 의해, 종방향(수직방향)배치 형태의 밀폐형 압축기를 구성하고 있다.

작동유체(냉매)의 흐름을 도 4에 의해 설명한다. 도면중에 화살표로 나타낸 바와 같이, 흡입파이프(16)을 통해서 밀폐용기(15)로 들어간 작동유체는 주축받이(4)의 끝면에 부착된 흡입커버(9)내의 흡입실(10)으로 들어가 흡입포트(4a)를 통해서 압축요소(1)로 들어가고, 여기에서 구동축(6)의 회전에 의해 선회피스톤(3)이 선회운동을 실행하여 작동실(7)의 용적이 축소되는 것에 의해 압축된다. 압축된 작동유체는 부축받이(5)가 형성된 토출포트(5a)를 통해 토출밸브(8)을 밀어올려 토출실(12)내로 들어가고, 부축받이(5), 실린더(2), 주축받이(4) 및 흡입커버(9)의 각각에 형성되고 상기 토출실(12)와 연통하는 토출구(5b), (2d), (4b), (9a)에서 전동요소(13)측의 공간으로 보내지고, 상기 전동요소(13)을 냉각시킨 후 토출파이프(도시하지 않음)에서 압축기 외부로 방출된다.

도 5는 도 4의 선회형 압축요소부의 사시도이다. 주축받이(4)에는 그의 중앙부에 구동축을 축지지하는 주축받이부(4c), 상기 주축받이부(4c)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 배치된 흡입포트(4a)가 3개소 형성되어 있다. 또, 부축받이(5)에 형성되어 있는 토출포트(5a)와 대향하는 위치에는 상기 토출포트(5a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱(spot facing) 구멍형상의 균압구멍(4d)가 주축받이부(4c)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 3개소 형성되어 있다. (4e)는 실린더(2) 및 부축받이(5)를 고정시키기 위한 나사구멍이고, (4f)는 실린더(2)의 베인(2b)부를 고정시키기 위한 나사구멍이다. 또, 주축받이(4)의 외주부에는 오일(윤활유)을 되돌려 보내기 위한 잘라냄부(4g)가 형성되어 있다. (4b)는 부축받이(5)에 형성되어 토출실(12)와 연통하는 토출구이다.

실린더(2)는 주축받이(4)에 부착되지만, 주축받이(4)에 부착하기 위한 구멍부(2e)와 베인(2b)부의 직경방향의 변형을 방지하기 위해 주축받이(4)에 고정시키기 위한 구멍부(2f)가 각각 형성되어 있다. 부축받이(5)에 형성한 토출포트(5a)와 맞닿는 실린더(2)의 끝면에는 경사유로(2h)가 구비되어 있다. 또, 외주부에는 오일을 되돌려 보내기 위한 잘라냄부(2i)가 형성되어 있고, (2d)는 부축받이(5)에 형성되어 토출실(12)와 연통하는 토출구이다.

선회피스톤(3)은 실린더(2)에 삽입된다. 선회피스톤(3)의 중심부에는 구동축(6)의 편심부(6a)가 삽입되는 축받이부(3b), 압력연통구멍(3c)가 형성되어 있다. 또, 선회피스톤(3)의 상하끝면에는 상기 축받이부(3b)에서 3개소의 베인(3d)를 따라서 오일홈(3e)가 각각 형성되어 있다.

부축받이(5)에는 그의 중앙부에 구동축(6)을 축지지하는 부축받이부(5c)와 상기 부축받이부(5c)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 배치된 토출포트(5a)가 3개소 형성되어 있다. 주축받이(4)에 형성되어 있는 흡입포트(4a)와 대향하는 위치에는 상기 흡입포트(4a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(5d)가 부축받이부(5c)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 형성되어 있다. (5e)는 토출밸브(8)을 고정시키기 위한 나사구멍, (5f)는 실린더(2)의 베인(2b)부를 주축받이(4)에 부착하기 위한 구멍부, (5g)는 부축받이(5)와 실린더(2)를 주축받이(4)에 고정시키기 위한 구멍부이다. 외주부에는 오일을 되돌려 보내기 위한 잘라냄부(5h)가 형성되어 있다. (5b)는 부축받이(5)에 형성되어 토출실(12)와 연통하는 토출구이다.

상기 구성에 의해, 주축받이(4) 및 부축받이(5)에 형성된 균압구멍(4d), (5d)의 배치에 의해서, 흡입행정시 및 토출행정시에 있어서의 주축받이(4)의 끝면및 부축받이(5)의 끝면과 실린더(2) 사이의 공간에 배치된 선회피스톤(3)의 상하끝면에 작용하는 압력이 균일하게 되어, 압축기 운전시의 선회피스톤(3)의 안정거동이 얻어지는 작용에 대해 설명한다.

실린더(2)의 내벽, 선회피스톤(3)의 외벽과 함께 실린더(2) 및 선회피스톤(3)을 양측에서 끼워 넣는 부재(본 실시예에서는 축받이와 끝판을 겸용한 주축받이(4) 및 부축받이(5))에 의해서 흡입 및 압축(토출)공간이 형성되어 있다. 선회피스톤(3)은 실린더(2)의 내벽 및 이들을 끼워 넣는 부재에 의해 형성된 공간내를 선회운동하는 것이다. 슬라이딩에 대해 고려하면, 선회피스톤(3)의 양끝부와 주축받이(4)의 끝판으로서 기능하는 부분(도 5에 있어서 주축받이(4)의 선회피스톤(3)와 대향하는 면) 및 부축받이(5)의 끝판으로서 기능하는 부분(도 5에 있어서 부축받이(5)의 선회피스톤(3)과 대향하는 면)과의 슬라이딩이 크게 차지한다.

이 슬라이딩이 크면 금속끼리 서로 맞닿아 마모로 인한 마멸(磨滅)이 심해지고, 이 마멸부분에 있어서 인접하는 흡입공간과 압축(토출)공간끼리가 연결되어 내부누설이 커진다는 문제나 금속끼리가 슬라이딩하는 것에 의한 기계손실이 증대해서 전체 단열 효율이 저하하는 문제가 있다.

이러한 문제는 선회피스톤(3)의 끝판과 대향하는 면으로 급유하는 금유수단을 구비하는 것에 의해 해결된다. 즉, 본 실시예에서는 축에서 급유되는 윤활유 선회피스톤(3)의 양끝면으로 공급하는 오일홈(3e)를 구비하는 것에 의해, 선회피스톤(3)이 양끝판과 비접촉으로 선회운동하는 것이 가능하게 되어 인접공간 사이의 밀봉성을 향상시키고 있다.

그러나, 이 오일홈(3e)를 구비한 것만으로는 선회피스톤(3)과 그것을 끼워 넣는 주축받이(4) 및 부축받이(5)의 끝면이 접촉되는 것이 실험의 결과 판명되었다. 이것을 도 4를 사용해서 설명한다. 토출포트(5a)에서는 작동실내의 작동유체가 외부압력에 대항해서 유출되므로, 외부에서 토출포트(5a)를 거쳐 선회피스톤(3)을 토출포트(5a)의 반대면으로 압압(강압)하는 힘이 작용한다. 이 때문에, 선회피스톤(3)은 이 경우 주축받이(4)의 끝면으로 압압되어 한쪽만이 닿게 되어 버린다.

또, 흡입포트(4a)에서는 외부에서 흘러들어온 작동유체의 흐름에 의해 선회피스톤(3)을, 이 경우에는 부축받이(5)의 끝면으로 압압하려고 하는 힘이 작용한다. 이 때문에, 선회피스톤(3)은 부축받이로 압압되어 한쪽만이 닿게 되어 버린다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에서는 주축받이(4)의 부축받이(5)에 형성되어 있는 토출포트(5a)와 대향하는 위치에 토출포트(5a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(4d)를 마련하였다. 이것에 의해, 토출포트(5a)를 거쳐 선회피스톤(3)을 압압하는 힘은 작동유체를 매체로 해서 균압구멍(4d)로 들어가 균압구멍(4d)측에서도 선회피스톤(3)을 압압하는 힘으로 되어 작용한다. 이 때문에, 양쪽의 힘은 상쇄되어 선회피스톤(3)은 어느 끝판과도 접촉하지 않고 선회운동할 수 있다. 이것은 흡입포트(4a)와 대향하는 위치에 마련된 균압구멍(5d)에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 압압하는 힘과 이것을 상쇄하는 힘을 균형있게(균형잡히게) 하기 위해, 균압구멍(4d), (5d)의 직경은 각각 토출포트(5a), 흡입포트(4a)와 동일 직경으로 하고, 깊이를 균압구멍(4d)(토출포트(5a)에 대향)보다 균압구멍(5d)(흡입포트(4a)에 대향)를 깊게 하였다.

이 결과, 선회피스톤(3)은 그것을 끼워 넣는 주축받이(4) 및 부축받이(5)의 끝면에 대해 오일막을 개재시키면서 각각 동일한 축방향 간극을 유지할 수 있으므로, 한쪽만의 닿음 등에 의한 마찰, 마모를 발생시키지 않고 끝판과의 사이에 윤활유를 개재시켜 선회피스톤을 선회시킬 수 있으므로, 오일공급수단 단독보다 더욱더 신뢰성이 높은 용적형 압축기를 제공할 수 있다. 또, 선회피스톤(3)과 실린더(2)의 슬라이딩부에 있어서의 직경방향 간극도 일정하게 유지할 수 있으므로, 고성능인 용적형 압축기의 제공이 가능하게 된다. 실험의 결과에 의하면, 양 균압구멍이 없는 경우에 비해 전체 단열효율이 6% 향상하였다.

또, 상기 균압구멍(4d), (5d)의 배치에 의해 흡입 및 토출통로가 확보되고 흡입행정시 및 토출행정시의 유체손실을 저감할 수 있어 용적형 압축기의 고효율화가 가능하게 된다. 이상 설명한 오일공급홈 및 균압구멍의 작용효과는 다음에 기술하는 실시예에 있어서도 마찬가지이다. 본 실시예에서는 토출포트(5a) 및 흡입포트(4a)의 각각에 균압구멍을 마련하도록 했지만, 어느 한쪽을 마련해도 그 효과는 있다.

또, 실린더(2)의 토출포트(5a) 근방의 베인(2b)부에는 경사유로(2h)를 배치하고 있으므로, 토출행정시에 있어서의 압력손실 및 유체손실을 대폭으로 저감할 수 있어 용적형 압축기의 성능향상을 도모할 수 있다. 또, 본 실시예의 압축요소(1)의 토출행정구간은 종래의 롤링피스톤형보다 길기 때문에, 토출행정시의 작동유체의 유속을 느리게 할 수 있어 더욱 압력손실 및 유체손실(과압축손실)의 저감이 가능하게 되고 고성능인 용적형 압축기를 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 주축받이(4) 및 부축받이(5)에 각각 균압구멍(4d), (5d)를 구비한 경우에 대해서 설명했지만, 동일 부재 예를 들면 주축받이측에 흡입포트 및 토출포트가 형성되어 있는 경우에는 부축받이의 각각의 포트와 대향하는 위치에 균압구멍을 배치해도 상기와 동등한 효과가 얻어진다. 또, 균압구멍은 치수상의 규정에 의해 선회피스톤(3) 및 실린더(2)에 배치해도 상관없다.

여기에서, 상술한 감기각θ와 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각θc의 관계에 대해서 상세하게 설명한다. 감기각θ를 변경하는 것에 의해 축회전각θc를 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 감기각을 360°보다 작게 하는 것에 의해 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각을 작게 하는 경우에는 토출포트와 흡입포트가 연통하는 상태가 발생하여 토출포트내의 유체의 팽창작용에 의해 일단 흡입된 유체가 역류한다는 문제가 발생한다. 또, 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각을 감기각 360°보다 크게 하는 것에 의해 축회전각을 크게 하는 경우에는 흡입종료에서 토출포트의 임의의 있는 공간과 연통할 때까지의 동안에 크기가 다른 2개의 작동실이 형성되고, 압축기로서 사용했을 때 이들 2개의 작동실의 압력상승이 각각 다르기 때문에, 양자 합체시에 불가역적인 혼합손실이 발생하여 압축동력의 증가로 됨과 동시에 선회피스톤의 강성이 저하한다. 또, 액체펌프로서 사용하고자 해도 토출포트와 연통하지 않는 작동실이 형성되기 때문에, 펌프로서는 성립하지 않게 된다. 이 때문에, 감기각θ는 허용되는 정밀도의 범위내에 있어서 극력 360°가 바람직하다고 할 수 있다.

일본국 특허공개공보 소화55-23353호(문헌1)에 기재된 유체기계에 있어서의 압축행정의 축회전각θc는 θc=180°이고, 일본국 특허공개공보 평성5-202869호(문헌2) 및 일본국 특허공개공보 평성6-280758호(문헌3)에 기재된 유체기계에 있어서의 압축행정의 축회전각θc는 θc=210°이다. 작동유체의 토출이 종료하고 나서 다음의 압축행정이 개시(흡입종료)될 때까지의 기간은 문헌1에 있어서는 축회전각θc가 180°, 문헌2 및 문헌3에 있어서는 150°이다.

압축행정의 축회전각θc가 210°인 경우에 있어서의 축의 1회전중의 각 작동실(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ로 나타낸다)의 압축행정선도를 도 16의 (a)에 도시한다. 단, 조의 수 N=4이다. 축회전각θc가 360°내에는 4개의 작동실이 형성되지만, 임의의 각도에 있어서 동시에 형성되는 작동실수n은 n=2 또는 3으로 되어 있다. 동시에 형성되는 작동실수의 최대값은 조의 수보다 적은 3이다.

마찬가지로, 조의 수N=3으로서 압축행정의 축회전각θc가 210°인 경우를 도 17의 (a)에 도시한다. 이 경우도, 동시에 형성되는 작동실수n은 n=1 또는 2이고, 동시에 형성되는 작동실수의 최대값은 조의 수보다 적은 2이다.

이와 같은 상태에서는 작동실이 구동축의 주위에 치우쳐서 형성되므로 역학적 불균형이 발생하고, 선회피스톤에 작용하는 자전모멘트가 과대로 되어 신회피스톤과 실린더의 접촉하중이 증대하여 기계마찰손실의 증가에 의한 성능저하나 베인의 마모에 의한 신뢰성저하의 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해 본 실시예에서는 압축행정의 축회전각θc가

을 만족시키도록 선회피스톤의 외주윤곽형상 및 실린더의 내주윤곽형상을 형성하고 있다. 바꿔 말하면, 상술한 감기각θ가 수학식 1의 범위로 되어 있다. 도 16의 (b)를 참조하면, 압축행정의 축회전각θc가 270°보다 크고, 동시에 형성되는 작동실수n은 n=3 또는 4로 되고, 작동실수의 최대값은 4이다. 이 값은 조의 수N(=4)과 일치한다. 도 17의 (b)에서는 압축행정의 축회전각θc가 240°보다 크고, 동시에 형성되는 작동실수n은 n=2 또는 3으로 되고, 작동실수의 최대값은 3이다. 이 값은 조의 수N(=3)과 일치한다.

이와 같이, 압축행정의 축회전각θc의 하한값을 수학식 1의 좌변의 값보다 크게 하는 것에 의해서, 작동실수의 최대값이 조의 수 N이상으로 되고 작동실이 구동축의 주위로 분산해서 배치되게 되므로, 역학적인 균형이 좋아져 선회피스톤에 작용하는 자전모멘트가 저감되고 선회피스톤과 실리더의 접촉하중도 저감되어 기계마찰손실의 저감에 의한 성능향상과 함께 접촉부의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 압축행정의 축회전각θc의 상한은 수학식 1에 의하면 360°로 되어 있다. 이 압축행정의 축회전각θc의 상한은 360°가 이상적이다. 상술한 바와 같이, 작동유체의 토출이 종료하고 나서 다음의 압축행정이 개시(흡입종료)될 때까지의 타임래그를 0으로 할 수 있어 θc＜360°인 경우에 발생하는 간극용적내의 가스 재팽창에 의한 흡입효율의 저하를 방지할 수 있음과 동시에, θc＞360°인 경우에 발생하는 2개의 작동실의 압력상승이 다르므로 양자 합체시에 발생하는 불가역적인 혼합손실을 방지할 수 있다. 후자에 대해서 도 18을 사용해서 설명한다.

도 18에 도시된 용적형 유체기계의 압축행정의 축회전각θc는 375°로 되어 있다. 도 18의 (a)는 2개의 작동실(15a)와 (15b)의 흡입이 종료한 상태를 도시한 것이다. 이 때, 2개의 작동실(15a)와 (15b)의 압력은 흡입압력Ps로서 양자 동등하게 되어 있다. 토출구(8a)는 작동실(15a)와 (15b) 사이에 위치하고 있고 양 작동실과는 연통하고 있지 않다. 이 상태에서 축회전각θc가 15°회전이 진행한 상태를 도 18의 (b)에 도시한다. 토출구(8a)와 양 작동실(15a) 및 (15b)가 연통하기 직전의 상태이다. 이 때, 작동실(15a)의 용적은 도 18의 (a)의 흡입종료시보다 작게 압축이 진행하고 있고, 압력도 흡입압력Ps보다 높은 압력으로 되어 있다. 이것에 반해, 작동실(15b)의 용적은 반대로 흡입종료시보다 크게 되어 있고, 팽창작용에 의해 압력도 흡입압력Ps보다 낮게 되어 있다. 다음 순간, 작동실(15a)와 (15b)가 합체(연통)할 때 도 18의 (c)에 화살표로 나타낸 바와 같은 불가역적인 혼합이 발생하여 압축동력의 증가에 의한 성능저하가 발생하게 된다. 따라서, 압축행정의 축회전각θc의 상한은 360°가 이상적이라고 결론지어진다.

또, 본 실시예의 압축요소(1)은 흡입종료(압축개시)에서 토출종료까지의 축회전각은 360°이고, 압축, 토출의 각 행정이 실시되고 있는 동안에 다음의 흡입행정이 준비되고 있어 토출종료시가 다음의 압축개시로 된다. 즉, 압축동작을 실행하는 작동실(7)이 선회피스톤(3)의 중심o에 대해 등피치로 분산되어 배치되어 있으므로, 각 작동실(7)은 각각 위상이 어긋나서 흡입, 압축행정을 연속적으로 실행하기 때문에 구동축(6)의 1회전당 토크맥동이 작아져 용적형 압축기의 저진동, 저소음화가 도모된다.

이상에서, 본 실시예의 압축요소(1)은 선회피스톤(3)의 축받이부(3b)에 삽입된 구동축(6)의 편심부(6a) 주위에 등피치로 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각이 360°로 되는 작동실(7)을 분배해서 배치하고 있으므로, 자전모멘트의 작용점을 선회피스톤(3)의 중심에 근접시킬 수 있기 때문에 선회피스톤(3)에 작용하는 자전모멘트를 형상적으로 극소로 되도록 구성하고 있다는 장점이 있다. 또, 본 실시예의 압축요소(1)은 부축받이(5)에 형성된 토출포트(5a) 근방의 선회피스톤(3) 및 실린더(2)의 맞물림 원호부의 형상을 충분히 큰 곡률로 구성하고 있으므로, 토출행정시의 밀봉성을 확보하여 고효율의 용적형 압축기를 제공할 수 있다. 또, 본 실시예의 압축요소(1)은 자전모멘트가 작용하는 선회피스톤(3)과 실린더(2)의 슬라이딩부위를 온도가 낮고 오일(油)점도가 높은 작동유체의 흡입포트(4a) 근방에 배치하고 있으므로, 선회피스톤(3)에 작용하는 자전모멘트를 더욱 저감할 수 있음과 동시에 슬라이딩부의 기계마찰손실을 저감할 수 있어 고효율의 용적형 압축기를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예의 압축요소(1)은 단시간에 압축행정을 종료할 수 있으므로, 작동유체의 누설을 저감할 수 있어 용적형 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 본 실시예의 압축요소(1)은 스크롤형과 같은 소용돌이형상 및 끝판이 불필요하므로 생산성의 향상 및 원가저감이 도모됨과 동시에, 끝판이 불필요하기 때문에 스크롤형과 같은 스러스트(thrust)하중도 작용하지 않으므로 용적형압축기의 성능향상을 도모할 수 있다. 또, 본 실시예의 압축요소(1)은 두께를 얇게 할 수 있으므로, 펀칭가공 등 그 가공법의 자유도는 크다. 또, 그 형상에 의해 축방향의 정밀도 관리도 용이하게 되므로 생산성의 향상이 도모된다. 또, 선회피스톤(3)의 외주벽(3a) 및 실린더(2)의 내주벽(2c)의 적어도 한쪽에 슬라이딩 특성이 우수한 피막처리를 실행하는 것에 의해, 운전초기시에 있어서의 양 부재의 슬라이딩부에 있어서의 간극관리를 실행할 수 있어 용적형 압축기의 운전초기시에 있어서의 성능저하를 방지할 수 있다. 또, 선회식의 올덤링과 같은 선회스크롤의 자전방지를 위해 왕복슬라이딩하는 기구를 갖지 않으므로, 완전히 회전축계의 균형이 잡혀 압축기의 진동, 소음을 저감할 수 있다. 또, 압축기의 소형, 경량화에도 기여할 수 있다.

또, 상술한 일본국 특허공개공보 소화55-23353호에 있어서는 인접공간이 연결되어 형성된 1개의 공간(흡입공간)은 연결되어 있는 상태에서 작동실이 형성될 때 작동실을 형성하고자 하는 피스톤의 선회운동에 따라 이 흡입공간 내부에서 유체의 흐름이 발생하고, 작동실에 형성되도록 하고 있는 공간에서 작동유체가 다음에 형성될 인접공간에 연결되어 형성된 흡입공간쪽으로 이동해 버려 작동실의 최대용적보다 닫혀진 유체체적이 적어져 흡입효율이 저하한다는 문제가 있다. 이 흡입효율이 저하하면 압축기능력이나 펌프능력 그 자체가 저하해 버린다. 이에 반해, 본 실시예에서는 흡입용적이 대략 최대로 되는 시점에서 밀폐된 공간(작동실(7))을 형성하므로, 이러한 문제도 발생하지 않는다.

또, 본 실시예의 용적형 압축기는 밀폐용기(15)내가 토출압력분위기로 되는 고압방식을 채용하고 있지만, 이것에 의해 윤활유(14)에 고압(토출압력)이 작용하므로 상술한 원심펌프작용에 의해 윤활유(14)가 압축기내부의 각 슬라이딩부로 공급되기 쉽게 되어 작동실(7) 사이의 밀봉성 및 각 슬라이딩부의 윤활성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예에서는 선회피스톤(3)의 외주면형상 및 실린더(2)의 내주면형상을 구성하는 소용돌이체의 개수가 3개인 경우를 설명했지만, 실용할 수 있는 소용돌이체의 수(2~10개)에 있어서의 압축요소(1)의 형상에 따른 균압구멍(4d), (5d) 및 경사유로(2h)의 배치는 가능하다. 또한, 선회피스톤(3)의 외주면형상 및 실린더(2)의 내주면형상을 구성하는 소용돌이체의 수를 실용할 수 있는 범위에서 점차 많아짐에 따라, 이하와 같은 이점이 있다.

[1] 토크변동이 작아져 진동, 소음을 저감할 수 있다.

[2] 실린더(2)의 외경을 동일하게 한 경우, 동일 흡입용적을 확보하기 위한 실린더(2)의 높이치수를 낮게 할 수 있어 압축요소(1)의 소형경량화가 도모된다.

[3] 선회피스톤(3)에 작용하는 자전모멘트가 작아짐과 동시에 선회피스톤(3)과 실린더(2)의 슬라이딩부에서와 기계마찰손실을 저감할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

[4] 흡입, 토출배관내의 압력맥동이 작아져 더욱더 저진동, 저소음화를 도모할 수 있다. 이것에 의해, 의료용이나 산업용에서 요구되는 무맥류의 유체기계(압축기, 펌프 등)를 실현할 수 있다.

또, 여기에서는 선회피스톤(3) 및 실린더(2)의 윤곽형상의 구성방법으로서 다원호의 조합에 의한 방법을 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 임의의 (고차)곡선의 조합에 의해서도 마찬가지의 윤곽형상을 구성할 수 있다.

도 6은 본 발명에 관한 용적형 압축기의 종단면도를 도시한 것이다.

본 실시예는 선회형 압축요소의 배치가 도 1과는 다른 것으로서, 이 차이부분을 중점으로 설명한다. 도 6에 있어서, 상술한 도 3~도 5와 동일부호를 붙인 것은 동일 부품으로서 동일한 작용을 한다.

도 6에 있어서, (1)은 본 발명에 관한 압축요소로서, 이것을 구동하는 전동요소(13)의 상단부에 배치되어 있다. 압축요소(1)인 선회피스톤(3)은 실린더(2)의 베인(2b)와 맞물리고, 그의 중심부에 구동축(20)의 편심부(20a)와 끼워 맞춰지는 축받이부(3b)가 형성되어 있다. 구동축(20)은 주축받이(4)에 형성된 주축받이부(4c)에 의해 회전가능하게 축지지되고, 구동축(20)의 편심부(20a)에 삽입되는 선회피스톤(3)을 캔틸레버(cantilever) 지지하고 있고, 그의 하단부는 밀폐용기(21) 바닥부에 저장된 윤활유(14)에 잠겨져 접해 있다. 밀폐용기(21)의 외주부에는 흡입파이프(16), 토출파이프(17) 및 전류도입단자(22)가 각각 구비되어 있다. 선회형 압축요소(1)의 작동원리 등은 상술한 도 3과 마찬가지이므로 설명은 생략한다.

또, 작동유체의 흐름은 도면중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 흡입파이프(16)을 통해서 말폐용기(21) 내부로 유입된 작동유체는 주축받이(4)의 끝면에 부착된 흡입커버(9)와 흡입포트(4a)로 형성되는 흡입실(10)을 거쳐 압축요소(1)로 유입되고, 전동요소(13)에 의해 구동축(20)이 회전하면 선회피스톤(3)이 선회운동을 실행하여 작동실(7)의 용적이 축소되는 것에 의해 압축동작이 실행된다. 압축된 작동유체는 토출커버(23)에 형성된 토출포트(23a)를 거쳐 토출밸브(8)을 밀어올려져 밀폐용기(21)의 상부공간으로 보내지고, 토출구(24)를 통해 전동요소(13)측의 공간으로 보내지고 토출파이프(17)에서 밀폐용기(21) 외부로 방출된다.

도 7은 도 6의 선회형 압축요소부의 사시도이다. 주축받이(4)에는 토출커버(23)에 형성되어 있는 토출포트(23a)와 대향하는 위치에 상기 토출포트(23a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(4d)가 주축받이(4)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 3개소 형성되어 있다. 또, 실린더(2)에는 상기 토출버커(23)에 형성된 토출포트(23a)와 맞닿는 실린더(2)의 끝면(2g)에는 경사유로(2h)가 구비되어 있다. 또, 토출커버(23)에는 주축받이(4)에 형성되어 있는 흡입포트(4a)와 대향하는 위치에 상기 흡입포트(4a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(23b)가 토출커버(23)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 형성되어 있다.

상기의 구성에 의해, 도 4에서 설명한 것과 동등한 효과가 얻어진다. 또, 구동축(20)을 캔틸레버 지지구조로 할 수 있는 것에 의해, 도 4에 도시한 부축받이(5) 등의 부품이 불필요하게 되어 용적형 압축기의 부품수 저감에 의한 저비용화, 생산성의 향상 및 소형, 경량화가 도모된다.

도 8은 본 발명에 관한 저압방식의 압축요소부의 종단면도이다. 본 실시예는 밀폐용기내의 압력이 저압방식인 점이 도 4와는 다른 점으로서, 이 차이부분을 중점으로 설명한다.

(1)은 본 발명에 관한 압축요소, (25)는 압축요소(1)과 전동요소(13)을 수납한 밀폐용기이다. 주축받이(4)의 끝면에는 흡입커버(26)이 배치되어 있고 흡입실(10)을 형성하고 있다. 또, 상기 흡입실(10)과 전동요소(13)이 배치되는 밀폐용기(25)내의 공간과는 연통되어 있다. 도 4와 마찬가지로, 주축받이(4)에 형성된 흡입포트(4a)와 대향하는 부축받이(5)의 끝면의 위치에는 상기 흡입포트(4a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(5d)가, 또 부축받이(5)에 형성된 토출포트(5a)와 대향하는 주축받이(4)의 끝면의 위치에는 상기 토출포트(5a)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(4d)가 각각 형성되어 있다. 또, 실린더(2)의 베인(2d)의 토출포트(5a) 근방의 원호부에는 경사유로(2h)가 구비되어 있다. 이상의 구성에 의해, 작동유체는 도면중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 흡입파이프(16)을 통해 밀폐용기(25)내에 유입된 작동유체는 주축받이(4)에 부착된 흡입커버(26)과 흡입포트(4a)로 형성되는 흡입실(10)을 거쳐 압축요소부(1)로 유입되고, 전동요소(13)에 의해 구동축(6)이 회전하는 것에 의해 선회피스톤(3)이 선회운동을 실행하고, 작동실(7)의 용적이 축소하는 것에 의해 압축동작이 실행된다. 압축된 작동유체는 부축받이(5)에 형성된 토출포트(5a)를 거쳐 토출밸브(8)을 밀어올려 토출실(12)로 유입되고 토출파이프(17)에서 압축기 외부로 방출된다.

이 결과, 도 4와 마찬가지로 균압구멍(4d), (5d)의 작용에 의해 선회피스톤(3)의 상하끝부에 있어서의 압력이 균일상태로 되고, 운전시의 선회피스톤(3)의 안정거동이 얻어져 신뢰성이 높은 용적형 압축기의 제공이 가능하게 된다. 또, 성능을 좌우하는 선회피스톤(3)과 실린더(2)의 슬라이딩부에 있어서의 직경 방향 간극도 일정하게 유지할 수 있으므로, 고성능인 용적형 압축기의 제공이 가능하게 된다. 또, 실린더(2)에 배치한 경사유로(2h)의 효과에 의해 토출행정에 있어서의 압력손실 및 유체손실을 대폭으로 저감할 수 있어 용적형 압축기의 성능향상을 도모할 수 있다.

또, 흡입실(10)과 밀폐용기(25)내는 연통되어 있으므로, 밀폐용기(25) 내부는 흡입압력(저압)상태로 된다. 밀폐용기(25)내의 압력을 저압방식으로 하는 것에 의해 이하의 이점이 있다.

[1] 압축된 고온의 작동유체에 의한 전동요소(13)의 가열이 저감되어 모터효율이 향상되고 용적형 압축기의 성능향상이 얻어진다.

[2] 프론 등의 윤활유(14)와 상용성이 있는 작동유체에서는 압력이 낮아지므로, 윤활유(14)중에 용해하는 작동유체의 비율이 적어져 축받이부 등에 있어서의 윤활유(14)의 발포현상이 억제되어 신뢰성이 향상된다.

[3] 밀폐용기(25)의 내압을 낮게 할 수 있어 압축기 구성부품의 박형화, 경량화가 도모된다.

또한, 본 실시예의 저압방식의 압축요소(1)은 선회피스톤(3)의 외주면형상 및 실린더(2)의 내주면형상을 구성하는 실용할 수 있는 소용돌이체의 수(2~10개)에 있어서의 압축요소(1) 및 캔틸레버 지지형의 용적형 압축기에도 적용가능하다. 또, 본 실시예의 저압방식으로의 균압구멍(4d), (5d) 및 경사유로(2h)의 배치도 적용가능하다.

이상, 본 발명의 선회형 유체기계를 사용한 압축기에서는 기기의 사양이나 용도 또는 생산설비 등에 따라 저압방식, 고압방식 어느 쪽이라도 선택하는 것이 가능하게 되어 설계의 자유도가 대폭으로 확대된다.

도 9는 본 발명에 관한 자전 방지기구를 구비한 용적형 압축기의 종단면도이다. 동일 도면에 있어서, (27)은 본 발명에 관한 압축요소, (13)은 이것을 구동하는 전동요소, (28)은 압축요소(27)과 전동요소(13)을 수납한 밀폐용기로서, 흡입파이프(16), 토출파이프(17) 및 전류도입단자(22)가 구비되어 있다. 압축요소(27)은 내주벽(29a)에서 내측을 향해서 돌출하는 원호형상의 베인(29b)를 갖고, 구동축(30)을 축지지하는 주축받이부(29c)를 겸용한 실린더(29), 상기 실린더(29)의 베인(29b)와 맞물리고 그의 중심부에 구동축(30)의 선회반경 ε만큼 편심된 편신부(30a)와 끼워 맞춰진 축받이구멍부를 구비한 선회피스톤(31), 이 맞물려진 실린더(29)와 선회피스톤(31)의 끝면과 맞닿고 구동축(30)을 축지지하는 부축받이부(32a)를 구비한 부축받이부재(32), 상기 실린더(29)에 형성된 흡입포트(29d), 상기 부축받이부재(32)에 형성된 토출포트(32b) 및 상기 토출포트(32b)를 개폐하는 리이드밸브형식의 토출밸브(8)로 구성되어 있다. 또, 선회피스톤(31)과 부축받이부재(32)에는 핀방식의 자전방지부재(33)이 배치되어 있다. 또한, (34)는 실린더(29)의 베인(29b)와 선회피스톤(31)로 형성되는 작동실이다.

또, (9)는 실린더(29)의 끝면에 부착된 흡입커버, (35)는 부축받이부재(32)의 끝면에 부착된 토출커버로서, 각각 밀폐용기(28) 내부의 전동요소(13)측 및 윤활유(14)측의 공간과는 차단되어 있고, 각각 흡입실(10), 토출실(12)를 형성하고 있다. (14)는 밀폐용기(28)의 바닥부에 저장된 윤활유로서, 그 속에 구동축(30)의 하단부가 잠겨 접해 있다. (36)은 부축받이부재(32)의 토출실(12)와 전동요소(13)측의 공간을 연통하는 연통로이다. 또, 전동요소(13)은 고정자(13a)와 회전자(13b)로 이루어지고, 회전자(13b)는 구동축(30)의 한쪽끝에 수축끼워맞춤 등에 의해 고정되어 있다. 또, 상기 회전자(13b)의 전후끝부 및 구동축(30)의 하단부에는 밸런서(37)이 각각 마련되어 있고, 이들 작용에 의해 회전시의 불균형량을 완전히 상쇄하고 있다. 또, 토출커버(35)의 하단부에는 구동축(30)의 하단부에 부착되어 있는 밸런서(37)의 회전에 의한 윤활유의 교반저항을 저감시키기 위한 오일커버(38)이 구비되어 있다.

도 10은 도 9의 압축요소(27)의 사시도이다. 선회피스톤(31)의 외주면 형상을 보면, 다원호 곡선으로 구성되는 소용돌이체의 조합이 3개소 연속해서 완만하게 형성되어 있다. 이 중의 1개소에 주목하면, 외주벽(31b)와 베인(31c)를 형성하는 곡선을 두께가 있는 1개의 소용돌이곡선으로 볼 수 있고, 그의 외벽곡선이 실질적인 감기각이 360°인 소용돌이곡선이고, 내벽곡선의 쪽은 실질적인 감기각이 180°인 소용돌이곡선으로서, 이 외벽곡선과 내벽곡선을 연결하는 접선곡선으로 형성되어 있다. 실린더(29)의 내주벽(29a) 형상도 상기 선회피스톤(31)과 동일한 원리로 구성되어 있다.

핀방식의 자전방지기구(33)은 축받이부재(33a), 편심부재(33b), 축받이부재(33c), 핀부재(33d)로 구성되어 있다. 축받이부재(33a)는 선회피스톤(31)의 중심에서 원주상에 등피치의 위치도를 갖고 형성된 구멍부(31d)의 내부에 끼워넣어져 고정된다. 또, 편심부재(33b)에는 편심된 구멍부(33e)가 형성되어 있고, 편심부재(33b)의 중심과 구멍부의 중심의 거리는 구동축(30)의 편심부(30a)에서의 편심거리 ε(=선회반경)과 동등하게 구성되어 있고, 편심부재(33b)는 축받이부재(33a)의 구멍부에 슬라이딩가능한 상태로 삽입된다. 또, 편심부재(33b)의 구멍부(33e)에는 축받이부재(33c)가 끼워 넣어져 고정되고, 그의 중앙에 형성된 구멍부에는 부축받이부재(32)에 고정된 핀부재(33d)가 슬라이딩가능한 상태로 삽입된다. 핀부재(33d)는 부축받이부재(32)의 중심에 대해 등피치로 형성된 구멍부(32c)에 고정되어 있고, 핀부재(33d)와 편심부재(33b)의 편심된 구멍부(33e)에 삽입되는 축받이부재(33c)의 중앙의 구멍부와는 각각의 축심이 동일축으로 되어 있다. 이상의 구성에 의해, 핀방식의 자전방지기구(33)을 구성하고 있다.

부축받이부재(32)에는 그의 중앙부에 구동축(30)을 축지지하는 부축받이부(32a)와 상기 부축받이부(32a)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 배치된 토출포트(32b)가 형성되어 있다. 또, 실린더(29)에 형성되어 있는 흡입포트(29d)와 대향하는 위치에는 상기 흡입포트(29d)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(32d)가 부축받이부재(32)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 형성되어 있다. 또, (32e)는 부축받이부재(32)를 실린더(29)를 고정시키기 위한 구멍부이고, (32f)는 토출밸브(8)을 고정시키기 위한 나사구멍이다. 또, 외주부에는 오일을 되돌려 보내기 위한 잘라냄부(32g)가 형성되어 있다. 또, (36)은 연통로이다.

또, 실린더(29)에는 부축받이부재(32)에 형성되어 있는 토출포트(32b)와 대향하는 위치에는 상기 토출포트(32b)와 거의 동일한 직경으로서 스폿페이싱 구멍형상의 균압구멍(29e)가 주축받이(29c)의 중심에 대해 원주상에 등피치로 3개소 형성되어 있다. 또, 실린더(29)에는 부축받이부재(32)에 형성된 토출포트(32b)와 맞닿는 실린더(29)의 끝면(29f)에는 경사유로(29g)가 구비되어 있다.

다음에, 작동유체의 흐름을 설명한다. 도 9의 화살표로 나타낸 바와 같이, 흡입파이프(16)를 통해 밀폐용기(28)내부로 유입된 작동유체는 실린더(29)에 형성된 흡입포트(29d)와 흡입커버(9)로 형성되는 흡입실(10)을 거쳐 압축요소(27)로 유입되고, 전동요소(13)에 의해서 구동축(30)이 회전하는 것에 의해 선회피스톤(31)이 선회운동을 실행하고, 작동실(34)의 용적이 축소되어 압축동작이 실행된다. 압축된 작동유체는 부축받이부재(32)에 형성된 토출포트(32b)를 거쳐 토출밸브(8)을 밀어올려 토출실(12)로 보내지고, 연통로(36)에서 전동요소(13)을 통해 토출파이프(17)에서 압축기 외부로 방출된다. 이 때, 밀폐용기(28)의 바닥부에 저장되어 있는 윤활유(14)에는 고압의 토출압력이 작용하므로, 원심펌프작용에 의해 윤활유(14)는 구동축(30) 내부에 형성된 급유구멍(도시하지 않음)으로 보내지고, 구동축(30) 내부의 상기 급유구멍과 연통하는 급유구멍이나 급유홈을 거쳐 실린더(29)의 주축받이부(29c)나 부축받이부재(32), 실린더(29)의 내주벽(29a) 및 선회피스톤(31)의 외주벽(31b) 등의 슬라이딩부로 공급된다. 또, 상기 각 슬라이딩부를 거쳐 작동실(34)로 보내진 윤활유(14)는 작동유체에 용해되어 토출실(12)에서 연통로(36)을 통해 전동요소(13)을 냉각시키는 것에 의해, 작동유체와 분리되어 밀폐용기(28)의 바닥부로 되돌려 보내지는 급유경로를 구성한다. 또, 자전방지기구(33)인 핀부재(33d)의 내부에는 급유구멍이 구비되어 있고, 핀부재(33d)의 후단부측의 토출커버(35)에 마련된 급유구멍을 거쳐 밀폐용기(28)의 바닥부의 윤활유(14)와 연통하고 있고, 원심펌프작용에 의해 핀방식의 자전방지기구(33)을 구성하는 각 부재의 윤활을 실행한다.

다음에, 압축요소(27)과 핀방식의 자전방지기구(33)의 동작을 도 11에 의해 설명한다. 선회피스톤(31)의 축받이구멍부에는 구동축(30)의 편심부(30a)가 삽입되어 있고, 선회반경ε만큼 어긋나서 선회피스톤(31)과 실린더(29)는 맞물린다. 여기에서, a, b, c, d, e, f는 선회피스톤(31)의 외주면형상과 실린더(29)의 내주면형상의 맞물림접점을 나타내고 있다. 선회피스톤(31)에는 구멍부(31d)가 중심o에 대해 등피치의 위치도를 갖고 원주상에 등피치로 3개소 형성되어 있다. 또, 상기 구멍부(31d)에는 핀방식의 자전방지기구(33)이 각각 배치되어 있다. 또, o1은 선회피스톤(31)의 구멍부(31d), 축받이부재(33a) 및 편심부재(33b)의 각각의 중심이고, ol'는 편심부재(33b)의 구멍부, 축받이부재(33c) 및 핀부재(33d) 각각의 중심으로서, o1과 o1'의 거리는 선회피스톤(31)의 중심o와 실린더(29)의 중심o'와의 거리인 선회반경ε과 동등하게 되도록 구성되어 있다.

다음에, 압축작용이지만, 구동축(30)이 회전하면 편심부(30a)에 삽입된 선회피스톤(31)은 고정되어 있는 실린더(29)의 중심주위를 선회반경ε로 선회운동하고, 이것에 의해 선회피스톤의 중심 주위에 여러개의 작동실(34)가 형성된다.

접점a와 접점b로 둘러싸인 공간의 작동실(34)(흡입종료시점에서는 토출포트(32b)를 사이에 두고 2개의 작동실(34)로 나누어져 있지만, 압축행정이 개시되면 즉시 2개의 작동실(34)는 연결되어 1개로 된다)에 주목하면, 도 11의 (a)가 흡입포트(29d)에서 이 작동실(34)로의 작동유체의 흡입이 종료한 상태이고, 이 상태에서 시계방향으로 90°구동축(30)이 회전한 상태가 도 11의 (b), 도 11의 (b)에서 시계방향으로 90°구동축(30)이 회전한 상태가 도 11의 (c), 도 11의 (c)에서 시계방향으로 90°구동축(30)이 회전한 상태가 도 11의 (d), 또 구동축(30)이 시계방향으로 90°회전하면 최초의 도 11의 (a)의 상태로 되돌아간다. 이것에 의해, 구동축(30)의 회전이 진행함에 따라 작동실은 그의 용적이 축소되고 토출포트(32b)는 토출밸브(8)에 의해 닫혀져 있으므로, 작동유체의 압축작용이 실행되게 된다.

그리고, 작동실 내부의 압력이 외부(밀폐용기내 압력)의 토출압력보다 높아지면, 압력차에 의해 토출밸브(8)이 자동적으로 열려 압축된 작동유체는 토출포트(32b)를 통해 토출된다. 흡입종료(압축개시)에서 토출종료까지의 축회전 각은 360°이고, 압축, 토출의 각 행정이 실시되고 있는 동안에 다음의 흡입행정이 준비되어 있어 토출종료시가 다음의 압축개시로 된다. 즉, 압축동작을 실행하는 작동실(34)가 선회피스톤(31)의 중심o에 대해 등피치로 분산되어 배치되어 있고, 각 작동실(34)는 각각 위상이 어긋나서 흡입, 압축행정을 연속적으로 실행하므로, 구동축(30)의 1회전당 토크맥동이 작아져 용적형 압축기의 저진동, 저소음화가 도모된다.

또, 선회피스톤(31)에 배치된 핀방식의 자전방지부재(33)인 편심부재(33b)의 구멍부에는 부축받이부재(32)의 중심o'주위에 등피치의 위치도를 갖고 선회반경ε과 동일방향으로 고정지지된 핀부재(32d)가 슬라이딩가능한 상태로 삽입되어 있다. 이상의 구성에 의해, 핀부재(32d)를 중심으로 해서 선회피스톤(31)의 3개소의 구멍부(31d)에 삽입된 편심부재(33b)는 축받이부재(33a)의 구멍부 내부에서 슬라이딩하면서 선회피스톤(31)의 중심o와 실린더(29)의 중심o'의 거리(=선회반경ε)로 도 11의 (a)→(b)→(c)→(d)→(a)와 같이 선회피스톤(31)과 마찬가지의 선회운동을 실행하게 된다.

이 결과, 핀방식의 자전방지기구(33)의 작용에 의해 선회피스톤(31)에 대해서 확실한 선회운동을 부여할 수 있음과 동시에 선회피스톤(31)과 실린더(29)의 접점에서의 간극을 일정하게 유지할 수 있으므로, 마찰 및 마모를 저감할 수 있고 고신뢰성의 용적형 압축기를 제공할 수 있다. 또, 핀방식의 자전방지기구(33)을 선회피스톤(31) 및 실린더(29)에 의해 형성되는 작동실(34)의 내측에 배치할 수 있으므로, 압축요소(27)의 소직경화가 도모된다.

또, 실린더(29)의 선회피스톤(31)과 맞닿는 바닥면부에는 부축받이부재(32)에 형성된 토출포트(32b)와 대향하는 위치에 균압구멍(29e)가, 또 부축받이부재(32)의 선회피스톤(31)과 맞닿는 끝면에도 실린더(29)에 형성된 흡입포트(29d)와 대향하는 위치에 균압구멍(32d)가 각각 형성되어 있으므로, 흡입행정 및 토출행정에 있어서의 선회피스톤(31)의 상하끝부에 있어서의 압력이 균일하게 되어 운전시의 선회피스톤(31)의 안정거동이 얻어진다. 이 결과, 선회피스톤(31)은 그것을 끼워 넣는 실린더(29) 및 부축받이부재(32)의 끝면에 대해서 오일막을 개재시키면서 각각 동일 간극을 유지할 수 있으므로, 한쪽만의 맞닿음 등에 의한 마찰 및 마모를 발생시키지 않고 신뢰성높은 용적형 압축기를 제공할 수 있다.

또, 실린더(29)의 베인(29b)의 토출포트(32b) 근방의 원호부에는 경사유로(29g)를 배치하고 있으므로, 토출행정에 있어서의 압력손실 및 유체손실을 대폭으로 저감할 수 있어 용적형 압축기의 성능향상을 도모할 수 있다.

또, 본 실시예의 압축요소(27)은 선회피스톤(31)에 끼워 맞춰진 구동축(30)의 편심부(30a) 주위에 등피치로 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각이 360°로 되는 작동실(34)가 분배되어 배치되어 있으므로, 자전모멘트의 작용점을 선회피스톤(31)의 중심에 근접시킬 수 있고 선회피스톤(31)에 작용하는 자전모멘트 자체는 작아진다는 특징이 있다.

또, 본 실시예에서의 실린더(29)는 도 3에 도시한 실린더(2)와 주축받이(4)를 일체화한 구조로 하고 있어 부품수의 저감이 가능함과 동시에 생산성이 향상한다.

또, 본 실시예의 용적형 압축기는 밀폐용기(28) 내부가 토출압력상태로 되는 고압방식이지만, 이 방식으로 하는 것에 의해 윤활유(14)에 고압(토출압력)이 작용하므로, 상기한 원심펌프작용에 의해 윤활유(14)가 압축기 내부의 각 슬라이딩부로 용이하게 공급되어 작동실(34)의 밀봉성 및 각 슬라이딩부의 윤활성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예에서는 선회피스톤(31)의 외주면형상 및 실린더(29)의 내주면형상을 구성하는 소용돌이체의 개수가 3개인 경우로 설명했지만, 실용할 수 있는 소용돌이체의 수(2~10개)에 있어서의 자전방지기구(33), 균압구멍(29e), (32d) 및 경사유로(29g)의 배치의 적용은 가능하다.

또, 본 실시예의 압축요소(27)에서는 핀방식의 자전방지기구(33)을 개시했지만, 실용할 수 있는 소용돌이체의 수에 의한 압축요소의 형상에 따라 크랭크핀, 올덤키 및 볼커플링방식의 각종 자전방지기구의 적용이 가능하다.

도 12에 본 발명의 용적형 압축기를 적용한 공기조화 시스템을 도시한다. 이 사이클은 냉난방이 가능한 열펌프사이클로서, 상술한 도 3에서 설명한 본 발명의 용적형 압축기(39), 실외열교환기(40)과 그의 팬(41), 팽창밸브(42), 실내열교환기(43)과 그의 팬(44), 4방밸브(45)로 구성되어 있다. 일점쇄선에 있어서 (46)은 실외유닛, (47)은 실내유닛이다. 용적형 압축기(39)는 도 2에 도시한 작동원리도에 따라 동작하고, 용적형 압축기(39)를 기동시키는 것에 의해 실린더(2)와 선회피스톤(3) 사이에서 작동유체(예를 들면, 프론 HCFC22나 R407C, R410A 등)의 압축작용이 실행된다.

냉방운전의 경우 압축된 고온, 고압의 작동가스는 실선화살표로 나타낸 바와 같이, 토출파이프(17)에서 4방밸브(45)를 통해 실외열교환기(40)으로 유입되고, 팬(41)의 송풍작용에 의해 방열, 액화되고, 팽창밸브(42)에 의해 조여져 단열팽창해서 저온 저압으로 되고, 실내열교환기(43)에 의해 실내의 열을 흡열해서 가스화된 후, 흡입파이프(16)을 거쳐 용적형 압축기(39)로 흡입된다. 한편, 난방운전인 경우에는 점선화살표로 나타낸 바와 같이 냉방운전과는 반대로 흐르고, 압축된 고온, 고압의 작동가스는 토출파이프(17)에서 4방밸브(45)를 통해 실내열교환기(43)으로 유입되고, 팬(44)의 송풍작용에 의해 실내로 방열해서 액화되고, 팽창밸브(42)에 의해 조여져 단열팽창해서 저온, 저압으로 되고, 실외열교환기(40)에 의해 외기에서 열을 흡열해서 가스화된 후, 흡입파이프(16)을 거쳐 용적형 압축기(39)로 흡입된다.

도 13은 본 발명의 선회형 압축기를 탑재한 냉동시스템을 도시한 것이다. 이 사이클은 냉동(냉방)전용의 사이클이다. 동일 도면에 있어서, (48)은 응축기, (49)는 응축기팬, (50)은 팽창밸브, (51)은 증발기, (52)는 증발기팬이다.

용적형 압축기(39)를 기동시키는 것에 의해 실린더(2)와 선회피스톤(3) 사이에서 작동유체의 압축작용이 실행되고, 압축된 고온, 고압의 작동가스는 실선화살표로 나타낸 바와 같이 토출파이프(17)에서 응축기(48)로 유입되고, 팬(49)의 송풍작용에 의해 방열, 액화되고, 팽창밸브(50)에 의해 조여져 단열팽창해서 저온, 저압으로 되고, 증발기(51)에 의해 흡열가스화된 후, 흡입파이프(16)을 거쳐 용적형 압축기(39)로 흡입된다. 여기에 도 12, 도 13 모두 본 발명의 용적형 압축기(39)를 탑재하고 있으므로, 에너지효율이 우수하고 저진동, 저소음이며 또한 신뢰성이 높은 냉동, 공기조화 시스템이 얻어진다. 또한, 여기에서는 용적형 압축기(39)로서 고압방식을 예로 들어 설명했지만, 저압방식이라도 마찬가지로 기능하고 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 용적형 압축기(39)를 탑재하는 것에 의해, 소음장치(silencer) 등이 불필요하게 되어 시스템의 저비용화가 가능하게 된다.

도 14는 본 실시예를 도시한 선회피스톤(53)의 평면도이다. 선회피스톤(53)은 동일 윤곽형상이 3조 조합된 3조랩을 나타내고 있다. 상기 선회피스톤(53)의 외주면형상은 좌측으로 감긴 형상의 외주벽(53a)가 120°(중심o')마다 동일한 형상이 나타나도록 형성되어 있다. 이 개개의 좌측으로 감긴형상을 한 외주벽(53a)의 끝부에는 안쪽을 향해서 돌출하는 여러개(이 경우에는 3개)의 대략 원호형상의 베인(53b)를 갖는다. 여기에서, 선회피스톤(53)을 압축요소를 구성하는 실린더와 맞물리게 한 경우에 자전모멘트에 의해 하중을 받는 선회피스톤(53)의 외주벽(53c), (53d)의 곡률이 이상곡선에 대해 곡률이 커지도록 구성되어 있다. 상기 구성에 의해, 자전모멘트에 의한 하중이 작용하는 것에 의한 선회피스톤(53)이 중심 주위로 회전하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 선회피스톤(53)과 압축요소를 구성하는 실린더의 맞물림접점에 있어서의 직경방향의 간극을 최적인 값으로 유지할 수 있어 고효율인 밀폐형 압축기의 제공이 가능하게 된다. 또한, 상기 외주벽(53c), (53d)의 곡률은 선회피스톤(53)과 압축요소를 구성하는 실린더의 맞물림접점에 있어서의 직경방향의 간극에 따라 결정된다.

또, 상기 선회피스톤(53)의 외주벽부에 슬라이딩특성이 우수한 표면처리를 실시하거나 열처리를 실시하는 것에 의해, 신뢰성이 우수한 밀폐형 압축기의 제공이 가능하게 된다.

또한, 상기 구성에 의해 선회피스톤(53)의 중심과 압축요소를 구성하는 실린더의 중심을 일치시키면, 양자의 윤곽형상은 도 1에서 개시한 바와 같은 상사형(相似形)으로는 되지 않는다.

이상, 본 실시예에 있어서의 선회피스톤(53)의 구조는 실용할 수 있는 소용돌이체의 수(2~10개)에 있어서의 선회피스톤(53)의 구조에 있어서 적용가능하다.

다음에, 본 발명의 실시예에 관한 압축요소부의 조립방법에 대해서 설명한다. 도 15는 이것의 설명도이다. 동일 도면에 있어서, 주축받이(4)에 실린더(2)를 임시로 고정시키는 경우, 실린더(2)의 내주벽(2c)를 구성하는 3개소의 소용돌이체의 임의의 동심원(2j)(본 실시예의 3조랩에서는 3개소 존재한다)보다 작은 3개소의 곡률부위(54a)를 갖는 조립지그(54)를 동일 도면의 선회피스톤이 삽입되는 공간(55)에 삽입한다. 상기 조립지그(54)의 3개소의 곡률부위(54a)에는 각각 직경방향의 간극을 측정하는 센서(54b)가 구성되어 있고, 상기 조립지그(54)를 공간(55)에 삽입하고 상기 3개소의 센서(54b)의 측정값이 동등하게 되는 위치(3동심원의 중심)에서 실린더(2)를 주축받이(4)에 임시로 고정시키는 것에 의해, 정밀하게 위치결정을 실행하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 직경방향의 간극의 설정은 선회피스톤의 외주벽, 실린더(2)의 내주벽(2c) 및 구동축의 편심부의 치수공차에 의해 결정되는 것이다. 또한, 본 실시예는 도 3에서 개시한 실린더(2)와 구동축(6)을 축지지하는 주축받이(4)가 별체인 경우에 적용가능하다.

또, 본 실시예에서는 선회피스톤의 외주면형상 및 실린더의 내주면형상을 구성하는 소용돌이체의 개수가 3개인 경우로 설명했지만, 실용할 수 있는 소용돌이체의 수(2~10개)에 있어서의 본 조립방법의 적용은 가능하다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 구동축 주위에 2개소 이상의 여러개의 작동실을 배치하고, 개개의 작동실의 흡입종료에서 토출종료까지의 축회전각을 대략 360°로 되도록 구성함과 동시에 균압구멍의 배치에 의해서, 토출과정의 과압축손실을 대폭으로 저감하고 또한 선회피스톤의 안정거동을 확보하여 성능향상이 도모되고 또한 신뢰성이 높은 용적형 유체기계가 얻어진다. 또, 이와 같은 선회형 유체기계를 냉동사이클에 탑재하는 것에 의해, 에너지효율이 우수하고 신뢰성이 높은 냉동, 공기조화시스템이 얻어진다.

Claims (13)

1. 실린더의 양끝 개구부를 폐쇄하는 끝판을 갖고, 이들 끝판 사이에 디스플레이서와 실린더를 배치하고, 회전축의 회전중심에 상기 디스플레이서 중심을 맞췄을 때 상기 실린더 내벽면 및 상기 디스플레이서 외벽면에 의해 1개의 공간이 형성되고, 상기 디스플레이서 및 상기 실린더의 위치관계를 선회위치에 두었을 때에는 여러개의 공간이 형성된 용적형 유체기계에 있어서, 상기 선회디스플레이서를 상기 끝판 사이에서 윤활유를 거쳐 선회시키는 수단을 구비한 용적형 유체기계.
2. 실린더의 양끝 개구부를 폐쇄하는 끝판을 갖고, 이들 끝판 사이에 디스플레이서와 실린더를 배치하고, 회전축의 회전중심에 상기 디스플레이서 중심을 맞췄을 때 상기 실린더 내벽면 및 상기 디스플레이서 외벽면에 의해 1개의 공간이 형성되고, 상기 디스플레이서 및 상기 실린더의 위치관계를 선회위치에 두었을 때에는 여러개의 공간이 형성되고, 상기 끝판에 토출포트를 형성한 용적형 유체기계에 있어서, 상기 토출포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 토출포트와 대향하는 위치에 구멍부를 형성한 용적형 유체기계.
3. 제2항에 있어서, 상기 끝판의 한쪽은 주축받이와 일체로 성형되는 것이고, 다른쪽은 부축받이와 일체로 성형되는 것인 용적형 유체기계.
4. 실린더의 양끝 개구부를 폐쇄하는 끝판을 갖고, 이들 끝판 사이에 디스플레이서와 실린더를 배치하고, 회전축의 회전중심에 상기 디스플레이서 중심을 맞췄을 때 상기 실린더 내벽면 및 상기 디스플레이서 외벽면에 의해 1개의 공간이 형성되고, 상기 디스플레이서 및 상기 실린더의 위치관계를 선회위치에 두었을 때에는 여러개의 공간이 형성되고, 상기 끝판에 흡입포트를 형성한 용적형 유체기계에 있어서, 상기 흡입포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 흡입포트와 대향하는 위치에 구멍부를 형성한 용적형 유체기계.
5. 제4항에 있어서, 상기 끝판의 한쪽은 주축받이와 일체로 성형되는 것이고, 다른쪽은 부축받이와 일체로 성형되는 것인 용적형 유체기계.
6. 실린더의 양끝 개구부를 폐쇄하는 끝판을 갖고, 이들 끝판 사이에 디스플레이서와 실린더를 배치하고, 회전축의 회전중심에 상기 디스플레이서 중심을 맞췄을 때 상기 실린더 내벽면 및 상기 디스플레이서 외벽면에 의해 1개의 공간이 형성되고, 상기 디스플레이서 및 상기 실린더의 위치관계를 선회위치에 두었을 때에는 여러개의 공간이 형성되고, 상기 끝판에 흡입포트 및 토출포트를 형성한 용적형 유체기계에 있어서, 상기 흡입포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 흡입포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부 및 상기 토출포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 토출포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부를 갖는 용적형 유체기계.
7. 제6항에 있어서, 상기 끝판의 한쪽은 주축받이와 일체로 성형되는 것이고, 다른쪽은 부축받이와 일체로 성형되는 것인 용적형 유체기계.
8. 단면형상이 연속된 곡선으로 구성되는 내벽을 갖고, 끝판에 의해 양끝 개구부가 폐쇄되는 실린더; 끝판 사이에 마련되고 상기 실린더의 내벽과 대향하도록 마련된 외벽을 갖고, 선회운동했을 때 상기 내벽과 이 외벽에 의해 여러개의 공간을 형성하는 디스플레이서; 상기 끝판에 마련되고, 상기 공간과 연통하는 흡입포트 및; 상기 끝판에 마련되고, 상기 공간과 연통하는 토출포트를 구비한 용적형 유체기계에 있어서, 상기 디스플레이서의 상기 끝판대향면으로 윤활유를 공급하는 수단 및 상기 흡입포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 흡입포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부를 구비한 용적형 유체기계.
9. 제8항에 있어서, 상기 끝판의 한쪽은 주축받이와 일체로 성형되는 것이고, 다른쪽은 부축받이와 일체로 성형되는 것인 용적형 유체기계.
10. 단면형상이 연속된 곡선으로 구성되는 내벽을 갖고, 끝판에 의해 양끝 개구부가 폐쇄되는 실린더; 끝판 사이에 마련되고, 상기 실린더의 내벽과 대향하도록 마련된 외벽을 갖고, 선회운동했을 때 상기 내벽과 이 외벽에 의해 여러개의 공간을 형성하는 디스플레이서; 상기 끝판에 마련되고, 상기 공간과 연통하는 흡입포트 및; 상기 끝판에 마련되고, 상기 공간과 연통하는 토출포트를 구비한 용적형 유체기계에 있어서, 상기 디스플레이서의 상기 끝판대향면으로 윤활유를 공급하는 수단 및 상기 토출포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 토출포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부를 구비한 용적형 유체기계.
11. 제10항에 있어서, 상기 끝판의 한쪽은 주축받이와 일체로 성형되는 것이고, 다른쪽은 부축받이와 일체로 성형되는 것인 용적형 유체기계.
12. 단면형상이 연속된 곡선으로 구성되는 내벽을 갖고, 끝판에 의해 양끝 개구부가 폐쇄되는 실린더; 끝판 사이에 마련되고, 상기 실린더의 내벽과 대향하도록 마련된 외벽을 갖고, 선회운동했을 때 상기 내벽과 이 외벽에 의해 여러개의 공간을 형성하는 디스플레이서; 상기 끝판에 마련되고, 상기 공간과 연통하는 흡입포트 및; 상기 끝판에 마련되고, 상기 공간과 연통하는 토출포트를 구비한 용적형 유체기계에 있어서, 상기 디스플레어서의 상기 끝판대향면으로 윤활유를 공급하는 수단, 상기 흡입포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기흡입포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부 및 상기 토출포트가 형성된 끝판과 대향하는 끝판의 상기 토출포트와 대향하는 위치에 형성된 구멍부를 구비한 용적형 유체기계.
13. 제12항에 있어서, 상기 끝판의 한쪽은 주축받이와 일체로 성형되는 것이고, 다른쪽은 부축받이와 일체로 성형되는 것인 용적형 유체기계.