KR100675547B1

KR100675547B1 - 피스톤식 압축기

Info

Publication number: KR100675547B1
Application number: KR1020060013918A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 이노우에
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-01-30
Also published as: KR20060107284A; BRPI0601341A; US20060228229A1; JP2006291751A; CN1844665A; EP1712791A2

Abstract

토출압 영역으로부터 흡입압 영역으로 냉매가스가 누설되는 것을 억제하면서 냉매가스로부터 분리된 윤활유가 흡입압 영역에 양호하게 귀환되게 할 수 있는 피스톤식 압축기를 제공하는 것.

피스톤식 압축기 (10) 는, 냉매가스의 토출압 영역 상에서 토출실에 토출된 냉매가스에 함유되는 윤활유를 분리하는 오일 세퍼레이터 (S) 와, 그 오일 세퍼레이터 (S) 에 의해 분리된 윤활유를 저장하는 윤활유 저장실 (T) 을 구비하고 있다. 로터리 밸브 (50) 의 공급통로 (41) 는 도입통로 (43) 보다도 밸브·포트 형성체 (14) 측의 단부에서 폐쇄수단 (51) 에 의해 폐쇄되어 있다. 폐쇄수단 (51) 의 밸브·포트 형성체 (14) 측과 그 밸브·포트 형성체 (14) 사이에는 클리어런스 (CL) 가 형성되어 있다. 윤활유 저장실 (T) 과 클리어런스 (CL) 는 밸브·포트 형성체 (14) 에 형성된 연통로 (46) 에 의해 연통되어 있다.

냉매가스, 피스톤식 압축기, 윤활유, 로터리 밸브

Description

피스톤식 압축기{PISTON TYPE COMPRESSOR}

도 1 은 실시형태의 피스톤식 압축기를 나타내는 측단면도.

도 2 는 로터리 밸브의 폐쇄부재 주위를 확대하여 나타내는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

CL : 클리어런스 S : 오일 세퍼레이터

T : 윤활유 저장실 10 : 피스톤식 압축기

11a : 실린더 보어 14 : 밸브·포트 형성체

17 : 캠실로서의 크랭크실 18 : 토출실

19 : 회전축 24 : 캠체로서의 사판

30 : 스러스트 베어링 31 : 피스톤

34 : 압축실 41 : 공급통로

43 : 도입통로 46 : 연통로

50 : 로터리 밸브

51 : 폐쇄수단 및 규제수단으로서의 폐쇄부재

52 : 압입부 52a : 배압 수용면으로서의 내면

53 : 맞닿음부로서의 플랜지부 53a : 배압 수용면으로서의 단면

특허문헌 1 일본 공개특허공보 2004-218601호

본 발명은 토출된 냉매가스 속에 함유되는 윤활유를 냉매가스로부터 분리하는 오일 세퍼레이터를 구비한 피스톤식 압축기에 관한 것이다.

차량 공조 장치에 사용되는 피스톤식 압축기에서는, 그 피스톤식 압축기 내부를 통하여 흐르는 냉매가스에 미스트상의 오일을 혼재시켜, 그 오일에 의해 피스톤식 압축기 (이하, 압축기라 함) 내부의 윤활을 확보하는 구성이 채용되어 있다. 이 구성에서는, 토출된 냉매가스 속에 상기 오일이 함유되어 있다. 피스톤식 압축기에서는 오일이 냉매가스와 함께 차량 공조 장치의 외부냉매회로로 나오지 않게 하기 위해, 냉매가스의 토출압 영역 상에 오일 세퍼레이터가 형성되고, 그 오일 세퍼레이터에 의해 냉매가스 속의 오일을 냉매가스로부터 분리한다 (예를 들어 특허문헌 1 참조). 이것은, 오일이 외부냉매회로로 나오면 그 오일이 외부냉매회로를 구성하는 열교환기의 내벽면에 부착되어 열교환효율이 저하되기 때문이다.

또한 피스톤식 압축기에서는, 압축기 내부의 윤활 상태를 양호하게 유지하기 위하여 상기 오일 세퍼레이터에 의해 분리된 오일을 압축기 내부 (직접적으로 귀환되는 곳은 압축실) 로 귀환시키는 구성이 채용되어 있다. 이 때문에, 오일 세퍼레이터와 압축기 내부는 오일 리턴 통로를 통하여 연결되어 있다.

그런데, 오일 리턴 통로는 오일 세퍼레이터와 압축실을 서로 통하도록 연결 하고 있기 때문에, 흡입을 종료한 직후의 압축실 (흡입압 영역) 과 오일 세퍼레이터 (토출압 영역) 가 상기 오일 리턴 통로로 연결되었을 때에는 오일 세퍼레이터와 압축실 사이에는 압력차가 발생하고 있다.

여기에서, 상기 오일 리턴 통로의 통로 단면적이 너무 크면 오일 세퍼레이터로 토출된 고압의 냉매가스가 압축기 내부로 다량으로 역류하고, 다량의 냉매가스가 토출압 영역에서 흡입압 영역으로 누설되게 된다. 이 때문에, 오일 리턴 통로는 그 통로 단면적을 매우 작게 설정하거나 오일 리턴 통로 상에 스로틀부를 형성하거나 함으로써 오일 리턴 통로 상에 스로틀 기능을 형성해 냉매가스의 역류를 억제하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기 스로틀 기능을 형성하는 구성에서는 그 통로 단면적이 매우 작아지기 때문에, 오일 리턴 통로 또는 스로틀부에 이물이 막히기 쉬워진다. 그리고, 오일 리턴 통로 또는 스로틀부에 이물이 막힌 경우에는 오일 리턴 통로를 통해 오일이 압축기 내부로 귀환하는 양이 현저하게 저하되어 압축기 내부의 윤활 상태를 양호하게 유지할 수 없게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 기술에 존재하는 문제점에 주목하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 토출압 영역으로부터 흡입압 영역으로 냉매가스가 누설되는 것을 억제하면서 냉매가스로부터 분리된 윤활유가 흡입압 영역에 양호하게 귀환되게 할 수 있는 피스톤식 압축기를 제공한다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 청구항 1 에 기재된 발명은, 회전축 주위에 복수 배열된 실린더 보어를 폐색함과 함께, 상기 실린더 보어에 대응하는 토출실을 구획하는 밸브·포트 형성체를 구비하고, 상기 회전축과 일체로 회전하는 캠체를 삽입하여 피스톤이 상기 회전축의 회전에 연동되어 있으며, 상기 피스톤과 상기 밸브·포트 형성체에 의해 상기 실린더 보어 내에 구획되는 압축실에 상기 캠체를 수용하는 캠실로부터 냉매가스를 도입하기 위한 도입통로를 갖는 로터리 밸브를 상기 회전축의 밸브·포트 형성체측에 구비하고, 또한 냉매가스의 토출압 영역 상에 상기 토출실에 토출된 냉매가스에 함유되는 윤활유를 분리하는 오일 세퍼레이터와, 그 오일 세퍼레이터에 의해 분리된 윤활유를 저장하는 윤활유 저장실을 구비하는 피스톤식 압축기에 있어서, 상기 로터리 밸브로 상기 도입통로 및 상기 캠실이 서로 통하도록 연결되고, 또한 로터리 밸브의 축방향을 따라 형성된 공급통로는 상기 도입통로보다도 밸브·포트 형성체측의 단부에서 폐쇄수단에 의해 폐쇄되어 있음과 함께, 상기 폐쇄수단의 밸브·포트 형성체측과 그 밸브·포트 형성체 사이에는 클리어런스가 형성되어 있고, 상기 밸브·포트 형성체에 상기 윤활유 저장실과 상기 클리어런스를 연결하는 연통로를 형성하였다.

이것에 따르면, 폐쇄수단의 밸브·포트 형성체측과 그 밸브·포트 형성체 사이에는 클리어런스가 형성되어 있고, 그 클리어런스와 윤활유 저장실을 밸브·포트 형성체에 형성한 연통로에 의해 연결시켰다. 그리고, 클리어런스에 의해 토출압 영역과 흡입압 영역을 통하도록 연결하는 연통로에 스로틀을 형성할 수 있다. 따라서, 토출압 영역인 오일 세퍼레이터의 냉매가스가 흡입압 영역을 향해 역류하 는 것이 클리어런스에 의해 억제되고, 냉매가스가 토출압 영역에서 흡입압 영역으로 누설되는 것을 억제할 수 있다. 또한 폐쇄수단은 로터리 밸브와 동기 회전하기 때문에 폐쇄수단은 밸브·포트 형성체에 대하여 상대 회전하고 있어, 클리어런스에 이물이 막히는 것이 저지된다. 따라서, 클리어런스를 항상 계속 유지할 수 있어 클리어런스가 이물에 의해 막히는 것에 기인하여, 윤활유가 토출압 영역에서 흡입압 영역으로 귀환하는 양이 저하되는 것을 저지할 수 있다.

또한 상기 폐쇄수단은, 상기 공급통로 내에 압입된 폐쇄부재여도 된다. 이에 따르면, 폐쇄부재를 공급통로에 압입하는 작업만으로 로터리 밸브에 부착할 수 있어, 피스톤식 압축기의 장착을 용이하게 할 수 있다.

또 상기 폐쇄부재는, 상기 공급통로 내에 압입되는 압입부와, 그 압입부로부터 연장 설치되어 로터리 밸브의 축방향 단부에 맞닿는 맞닿음부를 구비하고, 그 맞닿음부와 밸브·포트 형성체 사이에 상기 클리어런스가 형성되어 있어도 된다. 이에 따르면, 압입부를 공급통로 내에 압입한 상태에서는 맞닿음부가 로터리 밸브의 단부에 맞닿을 수 있게 되어 있다. 따라서, 로터리 밸브의 단부에 의해 밸브·포트 형성체와 클리어런스를 형성하는 맞닿음부의 이동을 규제할 수 있다. 따라서, 밸브·포트 형성체와 클리어런스를 형성하는 부위가 이동하여 클리어런스가 과대해지는 것을 방지할 수 있다.

또한 상기 폐쇄수단은, 상기 회전축의 축방향에 대한 이동을 규제하는 규제수단을 겸용하고 있어도 된다. 이에 따르면, 공급통로를 폐쇄하는 폐쇄수단과, 회전축의 축방향에 대한 이동을 규제하는 규제수단을 따로따로 형성하는 경우에 비 하여 피스톤식 압축기의 부품점수를 적게 할 수 있다.

또한 상기 회전축의 축방향에 대한 하중을 받기 위한 스러스트 베어링을 구비하고, 상기 폐쇄수단은 상기 윤활유 저장실로부터의 배압을 수압하는 배압 수용면을 구비하고 있어도 된다. 이에 따르면, 폐쇄수단의 배압 수용면이 배압을 수압함으로써 회전축 및 그 회전축에 일체화된 캠체도 배압이 작용하는 방향으로 가압되어, 캠체는 스러스트 베어링에 눌리게 된다. 그 결과, 캠체는 스러스트 베어링측을 보는 둘레면 전체가 스러스트 베어링으로 지지되며, 피스톤의 압축 반력 등에 의해 캠체가 회전축의 축방향에 대하여 기우는 것이 방지된다. 즉, 폐쇄수단의 배압 수용면이 배압을 수압함으로써 캠체의 일부가 회전축의 외주면에 부딪히는 것이 방지된다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명의 피스톤식 압축기를 구체화한 일 실시형태를 도 1 및 도 2 에 기초하여 설명한다. 또, 이하의 설명에서 피스톤식 압축기 (10) 의 「상」「하」「전」「후」 는 도 1 에 나타내는 화살표 Y1 의 방향을 상하 방향으로 하고, 화살표 Y2 의 방향을 전후 방향으로 한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 피스톤식 압축기 (10) 는 프론트 하우징 (12) 과, 그 프론트 하우징 (12) 의 후단에 접합된 리어 하우징 (13) 을 구비하고 있다. 상기 프론트 하우징 (12) 의 내측에는 실린더블록 (11) 이 접합 고정되어 있다. 상기 실린더블록 (11) 과 리어 하우징 (13) 사이에는 밸브·포트 형성체 (14) 가 삽입되어 있고, 실린더블록 (11), 리어 하우징 (13) 및 밸브·포트 형성체 (14) 는 복수의 볼트 (B) 에 의해 서로 접합 고정되어 있다 (도 1 에서는 하나의 볼트 (B) 만 도시). 그리고, 피스톤식 압축기 (10) 의 하우징은 상기 프론트 하우징 (12) 과 리어 하우징 (13) 을 포함하고 있다.

상기 하우징에서, 리어 하우징 (13) 중앙부의 외주측에는 리어 하우징 (13) 과 밸브·포트 형성체 (14) 사이에 토출실 (18) 이 구획되어 있다. 그리고, 리어 하우징 (13) 에는 냉매가스에 함유되는 윤활유를 분리하기 위한 오일 세퍼레이터 (S) 가 형성되어 있고, 그 오일 세퍼레이터 (S) 와 상기 토출실 (18) 은 연락로 (18a) 를 통해 연결되어 있다. 따라서, 오일 세퍼레이터 (S) 는 하우징에서의 토출압 영역 상에 형성되어 있다.

상기 오일 세퍼레이터 (S) 는 분리실 (44) 과 그 분리실 (44) 내에 수용된 분리통 (45) 을 포함하고 있다. 그리고, 상기 분리실 (44) 이 토출실 (18) 과 상기 연락로 (18a) 를 통하여 연결되어 있고, 그 연락로 (18a) 는 분리통 (45) 의 외주면에 대향하는 위치에서 분리실 (44) 로 열려 있다.

또, 오일 세퍼레이터 (S) 에는 그 오일 세퍼레이터 (S) 에 의해 윤활유로부터 분리된 냉매가스를 토출하기 위한 토출구멍 (35) 이 형성되어 있다. 그리고, 토출실 (18) 은 상기 토출구멍 (35) 을 통하여 외부냉매회로 (26) 로 통해 있다. 외부냉매회로 (26) 상에는, 냉매가스로부터 열을 빼앗기 위한 열교환기 (27), 열팽창 밸브 (28) 및 주위의 열을 냉매가스로 옮기기 위한 열교환기 (29) 가 삽입되어 있다. 그리고, 상기 토출구멍 (35) 은 상기 열교환기 (27) 로 통해 있다.

또, 리어 하우징 (13) 의 중앙에는 리어 하우징 (13) 과 밸브·포트 형성체 (14) 사이에 윤활유 저장실 (T) 이 구획되어 있다. 그 윤활유 저장실 (T) 과 오일 세퍼레이터 (S) 의 분리실 (44) 은 오일통로 (32) 를 통하여 연결되어 있다. 그리고, 상기 오일 세퍼레이터 (S) 에 의해 냉매가스로부터 분리된 윤활유는 오일통로 (32) 를 경유하여 윤활유 저장실 (T) 로 공급되어, 그 윤활유 저장실 (T) 에 저장되게 되어 있다.

그리고, 윤활유 저장실 (T) 과 상기 실린더블록 (11) 의 중앙부는 밸브·포트 형성체 (14) 에 형성된 연통로 (46) 를 통하여 연결되어 있다. 그리고, 윤활유 저장실 (T) 에 저장된 윤활유는 연통로 (46) 에 의해 밸브·포트 형성체 (14) 보다도 실린더블록 (11) 측으로 귀환되게 되어 있다. 추가로, 밸브·포트 형성체 (14) 에는 각 토출실 (18) 에 대응하는 위치에 토출포트 (14a) 및 토출밸브 (14b) 가 형성되어 있고, 상기 토출밸브 (14b) 는 토출포트 (14a) 를 개폐한다.

상기 하우징 내에서, 상기 프론트 하우징 (12) 과 실린더블록 (11) 에 둘러싸인 영역에는 캠실로서의 크랭크실 (17) 이 구획되어 있다. 실린더블록 (11) 과 프론트 하우징 (12) 은 회전축 (19) 이 회전 가능하게 지지되어 있고, 상기 크랭크실 (17) 에는 회전축 (19) 이 배치되어 있다. 회전축 (19) 은, 그 양측이 실린더블록 (11) 에 관통 설치된 축구멍 (20) 과 프론트 하우징 (12) 에 관통 설치된 축구멍 (21) 에 삽입 통과되어 있다. 그리고, 상기 축구멍 (20) 은, 밸브·포트 형성체 (14) 를 삽입한 상기 윤활유 저장실 (T) 과 대응하는 위치에 형성되어 있고, 연통로 (46) 의 실린더블록 (11) 측 개구는 축구멍 (20) 내에 열려있다.

회전축 (19) 의 전측은 축구멍 (21) 에 형성된 레이디얼(radial) 베어링 (22) 을 삽입하여 프론트 하우징 (12) 으로 지지되어 있다. 회전축 (19) 의 후측은 축구멍 (20) 의 내주면인 밀봉 둘레면 (20a) 을 삽입하여 실린더블록 (11) 으로 직접 지지되어 있다. 따라서, 연통로 (46) 의 실린더블록 (11) 측 개구는 회전축 (19) 의 후단을 향해 열려 있다. 또한, 축구멍 (20) 의 밀봉 둘레면 (20a) 및 레이디얼 베어링 (22) 은 회전축 (19) 의 전후 양측에서의 직경방향에 대한 하중 (레이디얼 하중) 을 받는다. 프론트 하우징 (12) 과 회전축 (19) 사이에는 립 밀봉형의 축 밀봉 장치 (23) 가 삽입되어 있다.

회전축 (19) 에는 캠체로서의 사판(swash plate) (24) 이 고착되고, 그 사판 (24) 은 크랭크실 (17) 에 수용되어 있다. 사판 (24) 의 기부 (24a) 에는 끼워맞춤 구멍 (24b) 이 사판 (24) 의 중심축선 (회전축 (19) 의 중심축선 (L)) 을 따라 형성되어 있고, 끼워맞춤 구멍 (24b) 에는 회전축 (19) 이 압입되어 끼워맞춰져 있다.

상기 크랭크실 (17) 은 프론트 하우징 (12) 에 형성된 흡입구멍 (25) 을 통하여 상기 외부냉매회로 (26) 에 통해 있고, 흡입구멍 (25) 은 외부냉매회로 (26) 에서의 열교환기 (29) 로 통해 있다. 그리고, 상기 토출실 (18) 로 토출되고 오일 세퍼레이터 (S) 에 의해 윤활유가 분리된 냉매가스는, 오일 세퍼레이터 (S) 의 토출구멍 (35) 으로부터 외부냉매회로 (26) 의 열교환기 (27) 로 유입하게 되어 있다. 그리고, 열팽창 밸브 (28) 및 열교환기 (29) 를 경유한 냉매가스는 흡입구멍 (25) 을 통하여 크랭크실 (17) 로 유입하게 되어 있고, 상기 축 밀봉 장치 (23) 는 회전축 (19) 의 둘레면과 프론트 하우징 (12) 사이에서 냉매가스가 누설되는 것을 방지한다. 프론트 하우징 (12) 과 사판 (24) 의 기부 (24a) 사이에는 스러스트(thrust) 베어링 (30) 이 삽입되어 있다. 이 스러스트 베어링 (30) 은 회전축 (19) 의 축방향에 대한 하중 (스러스트 하중) 을 받는다.

상기 실린더블록 (11) 에는, 복수의 실린더 보어 (11a ; 본 실시형태에서는 5개. 도 1 에는 1개만 도시) 가 회전축 (19) 주위에 배열되도록 형성되어 있다. 그리고, 각 실린더 보어 (11a) 는 상기 밸브·포트 형성체 (14) 에 의해 폐쇄되어 있다. 또, 각 실린더 보어 (11a) 에는 싱글헤드형 피스톤 (31) 이 왕복운동 가능하게 수용되어 있다. 상기 피스톤 (31) 은, 사판 (24) 의 주위 관련부분에 전후 한 쌍의 슈 (33a, 33b) 를 통하여 슬라이딩이 자유롭게 걸려 있다.

그리고, 회전축 (19) 과 일체적으로 회전하는 사판 (24) 의 회전운동은 슈 (33a, 33b) 를 통하여 피스톤 (31) 의 왕복운동으로 변환된다. 즉, 피스톤 (31) 은 회전축 (19) 과 일체화된 사판 (24) 을 통하여 회전축 (19) 의 회전에 연동되어 있다. 그리고, 피스톤 (31) 은 상기 밸브·포트 형성체 (14) 와 함께 실린더 보어 (11a) 내에 압축실 (34) 을 구획한다.

실린더블록 (11) 에서 실린더 보어 (11a) 에 둘러싸인 중심부에는 상기 축구멍 (20) 이 밸브 수용실로서 형성되어 있다. 축구멍 (20) 과 각 압축실 (34 ; 실린더 보어 (11a)) 은 실린더블록 (11) 에 형성된 흡입 연통로 (36) 를 통하여 각각 연결되어 있다. 흡입 연통로 (36) 의 입구 (36a) 는 밀봉 둘레면 (20a) 상에 개구되어 있고, 흡입 연통로 (36) 의 출구 (36b) 는 실린더 보어 (11a) 의 내주 면 상에 열려 있다.

밸브수용실인 축구멍 (20) 내에는, 상기 서술한 바와 같이 회전축 (19) 의 후측 (밸브·포트 형성체 (14) 측) 이 회전 가능하게 수용되어 있다. 회전축 (19) 내에는 그 회전축 (19) 의 후단 (밸브·포트 형성체 (14) 측의 단부) 으로부터 상기 스러스트 베어링 (30) 에 이를 때까지 회전축 (19) 의 축방향을 따라 공급통로 (41) 가 형성되어 있다. 또, 상기 사판 (24) 의 기부 (24a) 및 회전축 (19) 에는 도입구멍 (42) 이 형성되고, 그 도입구멍 (42) 은 상기 공급통로 (41) 와 크랭크실 (17) 을 서로 통하여 연결되도록 형성되어 있다. 즉, 공급통로 (41) 는 도입구멍 (42) 을 구비하고 있고, 크랭크실 (17) 내의 냉매는 도입구멍 (42) 을 경유하여 공급통로 (41) 에 유입하게 되어 있다.

또, 회전축 (19) 의 밸브·포트 형성체 (14) 측에는 도입통로 (43) 가 공급통로 (41) 에 통하여 연결되도록 형성되어 있다. 도입통로 (43) 의 입구 (43a) 는 회전축 (19) 의 내주면 상에 열려 있고, 출구 (43b) 는 회전축 (19) 의 외주면상에 열려 있다. 그리고, 회전축 (19) 의 회전에 따라 도입통로 (43) 의 출구 (43b) 는 상기 흡입 연통로 (36) 의 입구 (36a) 에 간헐적으로 통하여 연결되도록 되어 있다. 회전축 (19) 에 있어서, 공급통로 (41), 도입구멍 (42) 및 도입통로 (43) 는 크랭크실 (17) 로부터 압축실 (34) 로 냉매가스를 도입하기 위해 형성되어 있고, 회전축 (19) 의 후측에서 축구멍 (20) 의 밀봉 둘레면 (20a) 에 의해 포위되는 부분은 회전축 (19) 의 밸브·포트 형성체 (14) 측에 일체로 형성된 로터리 밸브 (50) 가 된다. 그리고, 크랭크실 (17), 축구멍 (20) 내, 공급통로 (41), 흡입행정 중의 압축실 (34) 은 냉매가스의 흡입압 영역으로 되어 있다.

상기 구성의 피스톤식 압축기 (10) 는 실린더 보어 (11a) 가 흡입행정의 상태 (즉, 피스톤 (31) 이 도 1 의 우측에서 좌측으로 이동하는 행정) 에 있을 때에는 이 실린더 보어 (11a) 에 통하는 흡입 연통로 (36) 의 입구 (36a) 와 도입통로 (43) 의 출구 (43b) 가 통하여 연결된다. 그러면 회전축 (19) 의 공급통로 (41) 내의 냉매가스가 도입통로 (43) 및 흡입 연통로 (36) 를 경유하여 실린더 보어 (11a) 의 압축실 (34) 에 흡입된다.

한편, 실린더 보어 (11a) 가 토출행정의 상태 (즉, 피스톤 (31) 이 도 1 의 좌측에서 우측으로 이동하는 행정) 에 있을 때에는 이 실린더 보어 (11a) 에 통하는 흡입 연통로 (36) 의 입구 (36a) 와 도입통로 (43) 의 출구 (43b) 의 연결이 차단된다. 그러면 압축실 (34) 내의 냉매가스가 토출포트 (14a) 로부터 토출밸브 (14b) 를 밀어내어 토출실 (18) 로 토출된다. 토출실 (18) 로 토출된 냉매가스는 오일 세퍼레이터 (S) 를 경유하여 그 오일 세퍼레이터 (S) 의 토출구멍 (35) 으로부터 외부냉매회로 (26) 로 유출된다. 외부냉매회로 (26) 로 유출된 냉매가스는 크랭크실 (17) 로 환류된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 로터리 밸브 (50) 에서 도입통로 (43) 보다도 밸브·포트 형성체 (14) 측의 단부인 후단에는, 폐쇄수단으로서의 폐쇄부재 (51) 가 부착되어 있다. 이 폐쇄부재 (51) 는, 원통형 (중공형) 압입부 (52) 와, 그압입부 (52) 의 가장자리로부터 직경방향으로 연장 돌출되어 회전축 (19) 의 후단에 맞닿을 수 있는 맞닿음부로서의 플랜지부 (53) 를 포함하고 있다. 상기 플 랜지부 (53) 는 압입부 (52) 의 둘레방향 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 그리고, 폐쇄부재 (51) 는 상기 압입부 (52) 가 로터리 밸브 (50) 의 후단에 개방된 공급통로 (41) 내에 압입되어 로터리 밸브 (50) 에 부착되어 있고, 이 폐쇄부재 (51) 는 로터리 밸브 (50) 의 회전에 동기되어 회전한다. 또, 압입부 (52) 가 공급통로 (41) 내에 압입된 상태에서는, 플랜지부 (53) 는 로터리 밸브 (50 ; 회전축 (19)) 의 후단면을 전체 둘레에 걸쳐 피복하도록 형성되어 있다.

폐쇄부재 (51) 의 중심축을 따른 압입부 (52) 의 길이는, 로터리 밸브 (50) 의 후단으로부터 도입통로 (43) 까지의 길이보다 약간 짧게 되어 있다. 따라서, 폐쇄부재 (51) 가 로터리 밸브 (50) 에 부착된 상태에서는 압입부 (52) 는 상기 도입통로 (43) 를 폐쇄하지 않는다. 또, 압입부 (52) 의 직경은 로터리 밸브 (50) 의 내경 (회전축 (19) 의 내경 (공급통로 (41) 의 직경)) 보다 약간 크게 형성되어 있다.

따라서, 폐쇄부재 (51) 가 로터리 밸브 (50) 에 부착된 상태에서는 압입부 (52) 는 공급통로 (41) 를 폐쇄하고, 그리고 압입부 (52) 는 공급통로 (41) 의 둘레면 (회전축 (19) 의 내주면) 에 압접하여 밀봉면 (55) 을 형성하고 있다. 즉, 압입부 (52) 에 의해 공급통로 (41) 내의 냉매가스가 로터리 밸브 (50) 의 후단으로부터 누설되지 않도록 밀봉하고 있다.

또, 상기 구성의 폐쇄부재 (51) 에서 플랜지부 (53) 의 밸브·포트 형성체 (14) 측 단면 (53a) 과 밸브·포트 형성체 (14) 사이에는 클리어런스 (CL) 가 형성되어 있다. 이것은, 클리어런스 (CL) 를 형성함으로써 피스톤식 압축기 (10) 운전시의 폐쇄부재 (51 ; 회전축 (19)) 와 밸브·포트 형성체 (14) 의 직접적인 슬라이딩 접촉을 방지하기 위해서이다.

또, 폐쇄부재 (51) 는 회전축 (19) 이 그 축방향 전후로 슬라이드 이동이 가능하게 하는 양을 소정량으로 규제하는 규제수단으로서 형성되어 있는 것으로, 폐쇄부재 (51) 는 상기 폐쇄수단과 규제수단을 겸용하고 있다. 여기에서, 회전축 (19) 의 축방향을 따른 전방에 대한 슬라이드 이동은, 사판 (24) 의 기부 (24a) 가 스러스트 베어링 (30) 에 맞닿음으로써 규제되고 있다. 또, 피스톤식 압축기 (10) 는 그 운전정지시 (예를 들어, 회전축 (19) 에 구동원으로부터의 구동력을 전달하는 클러치를 오프하였을 때) 에는 피스톤 (31) 이 받는 압축실 (34) 로부터의 압축 반력이 급격하게 저하되기 때문에, 회전축 (19) 이 축방향 후방으로 슬라이드 이동하기 쉽게 되어 있다. 이 운전정지시의 회전축 (19) 의 축방향을 따른 후방으로의 슬라이드 이동은 폐쇄부재 (51) 에서의 플랜지부 (53) 의 단면 (53a) 이 밸브·포트 형성체 (14) 에 맞닿음으로써 규제되어 있다.

그리고, 압입부 (52) 의 공급통로 (41) 내에 대한 압입량이나 플랜지부 (53) 의 두께를 조정함으로써 단면 (53a) 과 밸브·포트 형성체 (14) 사이에 형성되는 클리어런스 (CL) 를 조정할 수 있다. 그리고, 이 클리어런스 (CL) 를 조정함으로써 그 클리어런스 (CL) 만큼 회전축 (19) 의 슬라이드 이동량을 소정량으로 규제하는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 이 클리어런스 (CL) 는 그 클리어런스 (CL) 를 통한 냉매가스의 누설을 억제하기 위해 최소한으로 억제하는 것이 바람직하고, 본 실시형태에서는 클리어런스 (CL) 는 연통로 (46) 의 통로 단면적보다 좁 게 설정되어 있다.

상기 연통로 (46) 는 밸브·포트 형성체 (14) 에서 윤활유 저장실 (T) 과 클리어런스 (CL) 가 서로 통하여 연결되도록 형성되어 있다. 즉, 연통로 (46) 는 일방의 개구가 윤활유 저장실 (T) 내를 향해 개방되고, 연통로 (46) 의 타방의 개구는 클리어런스 (CL) 를 향해 개방되어 있다. 그리고, 클리어런스 (CL) 는 연통로 (46) 에 연결되고 또한 연통로 (46) 의 통로 단면적보다 좁게 설정되어 있는 것에 의해, 오일 세퍼레이터 (S) 로부터 오일통로 (32), 윤활유 저장실 (T) 및 연통로 (46) 를 경유한 냉매가스의 역류를 억제하기 위한 스로틀로서 기능한다. 또, 상기 단면 (53a) 및 압입부 (52) 의 내면 (52a ; 밸브·포트 형성체 (14) 측 단면) 은 상기 윤활유 저장실 (T) 로부터의 배압을 받는 배압 수용면을 구성하고 있다.

상기 구성의 피스톤식 압축기 (10) 의 운전시, 압축실 (34) 로부터 토출실 (18) 로 토출된 냉매가스는 상기 연락로 (18a) 를 통하여 오일 세퍼레이터 (S) 로 토출된다. 그리고, 오일 세퍼레이터 (S) 의 분리실 (44) 에 도입된 냉매가스는, 그 분리실 (44) 의 내주면과 분리통 (45) 의 외주면 사이의 간극을 선회하여 냉매가스 속에 혼재되는 윤활유와 냉매가스가 원심 분리된다. 윤활유가 분리된 냉매가스는 분리통 (45) 의 하단측 개구를 통해 그 분리통 (45) 의 내측에 도입됨과 함께, 그 분리통 (45) 의 상방에 형성된 토출구멍 (35) 을 경유하여 외부냉매회로 (26 ; 열교환기 (27)) 에 유입된다.

한편, 분리실 (44) 내에서 냉매가스로부터 분리된 윤활유는 오일통로 (32) 를 경유하여 윤활유 저장실 (T) 에 공급된다. 그리고, 윤활유 저장실 (T) 에 저장된 윤활유는 연통로 (46) 를 경유하여 축구멍 (밸브수용실 ; 20) 에 공급된다. 즉, 냉매가스로부터 분리된 윤활유는 오일 세퍼레이터 (S) 로부터 축구멍 (20) 으로 귀환된다.

오일 세퍼레이터 (S) 와 축구멍 (20) 은 오일통로 (32), 윤활유 저장실 (T), 연통로 (46) 를 통하여 연결되어 있다. 이 때, 연통로 (46) 는 클리어런스 (CL) 에 연결되어 있고, 그 클리어런스 (CL) 는 연통로 (46) 에서의 스로틀을 구성하고 있다. 따라서, 오일 세퍼레이터 (S) 로 토출된 고압의 냉매가스가 저압의 축구멍 (20) 으로 역류하고, 다량의 냉매가스가 흡입압 영역인 축구멍 (20) 내로 누설되는 것이 방지된다.

그리고, 폐쇄부재 (51) 는 로터리 밸브 (50) 에 동기되어 회전하고 있기 때문에 클리어런스 (CL) 에는 이물이 막히는 일이 없고, 클리어런스 (CL) 를 항상 유지하여 연통로 (46) 를 축구멍 (20) 내에서 항상 통하여 연결되도록 하고 있다. 따라서, 클리어런스 (CL) 가 막힘으로 인해 오일 세퍼레이터 (S) 로부터 축구멍 (20) 으로의 윤활유의 귀환이 불가능해지는 문제는 발생하지 않는다. 따라서, 축구멍 (20) 으로 귀환된 윤활유는 클리어런스 (CL) 를 경유하여 로터리 밸브 (50) 의 외주면 (50a) 과 밀봉 둘레면 (20a) 사이에 공급되고, 나아가서는 회전축 (19) 을 통하여 크랭크실 (17) 내로 공급된다. 그 결과, 피스톤식 압축기 (10) 내부에는 윤활유가 유통되어 윤활이 확보된다.

또, 윤활유가 윤활유 저장실 (T) 에서 연통로 (46) 를 경유하여 축구멍 (20) 내로 귀환하기 때문에, 폐쇄부재 (51) 의 단면 (53a) 및 압입부 (52) 의 내면 (52a ; 배압 수용면) 에는 윤활유 저장실 (T) 측으로부터의 배압이 작용하게 된다. 그리고, 폐쇄부재 (51) 가 단면 (53a) 및 압입부 (52) 의 내주면에서 상기 배압을 받게되면, 폐쇄부재 (51) 가 부착된 회전축 (19) 은 배압에 의해 회전축 (19) 을 그 축방향을 따라 밸브·포트 형성체 (14) 측에서 크랭크실 (17) 측, 즉 전방으로 미는 방향으로 가압된다.

그러면, 회전축 (19) 에 고착된 사판 (24) 도 회전축 (19) 의 축방향을 따라 밸브·포트 형성체 (14) 측으로부터 크랭크실 (17) 측 (전방) 으로 가압되며, 사판 (24) 은 그 기부 (24a) 에서의 스러스트 베어링 (30) 측의 둘레면 전체면이 스러스트 베어링 (30) 에 밀린다. 그러면, 피스톤 (31) 의 압축 반력 등에 의해 사판 (24) 에 회전축 (19) 의 축방향에 대하여 기울어지는 방향에 대한 힘이 작용하더라도 스러스트 베어링 (30) 에 강하게 누름으로 인해 사판 (24) 이 기우는 것이 방지되어, 끼워맞춤 구멍 (24b) 의 둘레면의 일부가 회전축 (19) 의 외주면에 부딪히는 것이 방지된다.

상기 실시형태에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 공급통로 (41) 를 폐쇄하는 폐쇄수단 (폐쇄부재 (51)) 의 밸브·포트 형성체 (14) 측과 밸브·포트 형성체 (14) 사이에는 클리어런스 (CL) 가 형성되고, 이 클리어런스 (CL) 에 연통로 (46) 를 통하여 윤활유 저장실 (T) 을 연결시켰다. 그리고, 클리어런스 (CL) 에 의해 토출압 영역과 흡입압 영역을 연결하는 연통로 (46) 에 스로틀을 형성할 수 있다. 따라서, 클리어런스 (CL) 에 의해 오일 세 퍼레이터 (S) 의 냉매가스가 축구멍 (20) 을 향해 역류하는 것이 억제되고, 냉매가스가 토출압 영역으로부터 흡입압 영역으로 다량으로 누설되는 것을 억제할 수 있다.

또, 폐쇄수단 (폐쇄부재 (51)) 은 로터리 밸브 (50 ; 회전축 (19)) 와 동기되어 회전하기 때문에 클리어런스 (CL) 를 형성하는 폐쇄부재 (51) 는 밸브·포트 형성체 (14) 에 대하여 상대회전하고 있다. 그 결과, 윤활유나 냉매가스에 혼입된 이물이 상기 클리어런스 (CL) 에 들어가더라도 그 이물에 의해 클리어런스 (CL) 가 막히는 일은 없다. 따라서, 클리어런스 (CL) 를 항상 계속 유지할 수 있고 윤활유 저장실 (T) 로부터 연통로 (46) 를 통한 윤활유의 귀환을 계속 유지하여 피스톤식 압축기 (10) 내부의 윤활 상태를 양호하게 유지할 수 있다.

(2) 클리어런스 (CL) 는 회전축 (19) 의 축방향에 대한 슬라이드 이동을 규제하기 위하여, 폐쇄수단 (폐쇄부재 (51)) 과 밸브·포트 형성체 (14) 사이에 형성된다. 그리고, 이 클리어런스 (CL) 를 연통로 (46) 의 스로틀로서 이용하였다. 따라서, 냉매가스가 토출압 영역으로부터 흡입압 영역으로 누설되는 것을 억제하기 위한 구성을 예를 들어 연통로 (46) 의 통로 단면적을 작게 하여 형성하는 경우에 비하여 용이하게 형성할 수 있다.

(3) 윤활유 저장실 (T) 과 축구멍 (20) 을 연통로 (46) 를 통하여 연결시키고, 윤활유 저장실 (T) 의 윤활유를 연통로 (46) 를 경유하여 흡입압 영역 (축구멍 (20)) 으로 귀환시키는 구성으로 하였다. 따라서, 배압 수용면 (내면 (52a) 및 단면 (53a)) 에는 윤활유 저장실 (T) 측으로부터 배압을 작용시킬 수 있고, 폐쇄수 단 (폐쇄부재 (51)) 이 배압을 수압함으로써 회전축 (19) 을 밸브·포트 형성체 (14) 측으로부터 크랭크실 (17) 측으로 가압할 수 있다. 그 결과, 사판 (24 ; 기부 (24a)) 으로 스러스트 베어링 (30) 측의 둘레면 전체면을 스러스트 베어링 (30) 에 밀 수 있다. 따라서, 피스톤 (31) 에 압축 반력이 작용하더라도 사판 (24) 이 회전축 (19) 의 축방향으로 기우는 것이 방지되어, 사판 (24 ; 끼워맞춤 구멍(24b)) 의 일부가 회전축 (19) 의 외주면에 부딪히는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 사판 (24) 이 회전축 (19) 에 부딪히는 것에 기인한 회전축 (19) 의 진동을 저감시켜 소음, 진동의 발생을 저지할 수 있다.

(4) 클리어런스 (CL) 에는 윤활유 저장실 (T) 로부터의 윤활유가 공급되어 있기 때문에, 윤활유에 의해 클리어런스 (CL) 로부터의 냉매가스의 누설을 억제할 수 있다 (오일 밀봉).

(5) 로터리 밸브 (50) 의 공급통로 (41) 를 폐쇄하는 수단은, 공급통로 (41) 내에 압입된 폐쇄부재 (51) 에 의해 구성되어 있다. 그리고, 폐쇄부재 (51) 는 공급통로 (41) 에 압입하는 작업만으로 로터리 밸브 (50) 에 부착할 수 있다. 따라서, 피스톤식 압축기 (10) 의 장착 작업을 용이하게 할 수 있다.

(6) 폐쇄부재 (51) 는 압입부 (52) 와 플랜지부 (53) 를 포함하고 있다. 그리고, 압입부 (52) 를 공급통로 (41) 내에 압입한 상태에서는 플랜지부 (53) 가 로터리 밸브 (50) 의 축방향 단부 (후단) 에 맞닿을 수 있게 되어 있다. 따라서, 플랜지부 (53) 와 로터리 밸브 (50) 의 맞닿음에 의해 밸브·포트 형성체 (14) 와 클리어런스 (CL) 를 형성하는 플랜지부 (53) 의 이동을 규제할 수 있다. 따 라서, 밸브·포트 형성체 (14) 와 클리어런스 (CL) 를 형성하는 부위가 이동하여 클리어런스 (CL) 가 과대해지는 것을 방지할 수 있다.

(7) 폐쇄부재 (51) 는, 배압을 수압하는 기능과, 회전축 (19) 의 축방향에 대한 이동을 규제하는 규제부재로서의 기능도 갖고 있다. 따라서, 각 기능을 발휘하기 위한 구성을 따로따로 형성하는 경우에 비하여 피스톤식 압축기 (10) 의 구성을 간이화할 수 있다.

(8) 압입부 (52) 는 중공형으로 형성되어 있다. 따라서, 예를 들어 압입부 (52) 의 내측이 중실형으로 형성되어 있는 경우에 비하여 배압 수용면적을 넓게 할 수 있다. 따라서, 폐쇄부재 (51) 가 배압을 수압하는 것에 의해 사판 (24) 이 회전축 (19) 에 부딪히는 것을 확실하게 방지하여, 부딪힘에 기인한 소음, 진동의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태는 아래와 같이 변경해도 된다.

○ 실시형태에 있어서, 폐쇄부재 (51) 의 압입부 (52) 가 공급통로 (41) 에 압입된 상태로 그 압입부 (52) 에 의해 공급통로 (41) 를 폐쇄 가능하다면, 압입부 (52) 의 내측을 중실형으로 형성해도 된다.

○ 실시형태에 있어서, 압입부 (52) 의 공급통로 (41) 내에 대한 압입상태로 그 압입부 (52) 가 공급통로 (41) 내 안쪽으로 이동 불가능하다면, 플랜지부 (53) 를 생략하고 폐쇄부재 (51) 를 압입부 (52) 만으로 구성해도 된다.

○ 실시형태에 있어서, 사판 (24) 이외의 형상의 캠체를 구비한 피스톤식 압축기로 본 발명을 구체화해도 된다.

○ 실시형태에 있어서, 오일 세퍼레이터 (S) 는 원심분리기에 한하지 않고, 예를 들어 냉매가스를 벽면에 충돌시킴으로써 그 냉매가스로부터 윤활유를 분리하는 관성분리기이어도 된다.

○ 실시형태에 있어서, 윤활유 저장실 (T) 내에 필터를 형성해도 된다.

○ 실시형태에 있어서, 사판 (24) 의 끼워맞춤 구멍 (24b) 에 바닥이 있는 원통형을 이루는 밸브 형성체를 끼워 맞추고, 그 밸브 형성체에 의해 로터리 밸브 (50) 를 구성해도 된다. 이 때, 밸브 형성체의 저부에 의해 공급통로 (41) 가 폐쇄됨과 함께, 저부와 밸브·포트 형성체 (14) 사이에 클리어런스 (CL) 가 형성되어 있다. 즉, 밸브 형성체의 저부에 의해 폐쇄수단, 배압 수용면 및 규제수단을 구성해도 된다.

본 발명에 의하면, 토출압 영역으로부터 흡입압 영역으로 냉매가스가 누설되는 것을 억제하면서 냉매가스로부터 분리된 윤활유가 흡입압 영역에 양호하게 귀환되게 할 수 있다.

Claims

회전축 주위에 복수 배열된 실린더 보어를 폐색함과 함께, 상기 실린더 보어에 대응하는 토출실을 구획하는 밸브·포트 형성체를 구비하고, 상기 회전축과 일체적으로 회전하는 캠체를 삽입하여 피스톤이 상기 회전축의 회전에 연동되어 있으며, 상기 피스톤과 상기 밸브·포트 형성체에 의해 상기 실린더 보어 내에 구획되는 압축실에 상기 캠체를 수용하는 캠실로부터 냉매가스를 도입하기 위한 도입통로를 갖는 로터리 밸브를 상기 회전축의 밸브·포트 형성체측에 구비하고, 또한 냉매가스의 토출압 영역 상에 상기 토출실에 토출된 냉매가스에 함유되는 윤활유를 분리하는 오일 세퍼레이터와, 그 오일 세퍼레이터에 의해 분리된 윤활유를 저장하는 윤활유 저장실을 구비하는 피스톤식 압축기에 있어서,

상기 로터리 밸브로 상기 도입통로 및 상기 캠실이 서로 통하도록 연결시키고, 또한 로터리 밸브의 축방향을 따라 형성된 공급통로는 상기 도입통로보다도 밸브·포트 형성체측의 단부에서 폐쇄수단에 의해 폐쇄되어 있음과 함께, 상기 폐쇄수단의 밸브·포트 형성체측과 그 밸브·포트 형성체 사이에는 클리어런스가 형성되어 있고,

상기 밸브·포트 형성체에 상기 윤활유 저장실과 상기 클리어런스를 서로 통하도록 연결하는 연통로를 형성한 것을 특징으로 하는 피스톤식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 폐쇄수단은, 상기 공급통로 내에 압입된 폐쇄부재인 피스톤식 압축기.
제 2 항에 있어서, 상기 폐쇄부재는, 상기 공급통로 내에 압입되는 압입부와, 그 압입부로부터 연장 설치되어 로터리 밸브의 축방향 단부에 맞닿는 맞닿음부를 구비하고, 그 맞닿음부와 밸브·포트 형성체 사이에 상기 클리어런스가 형성되어 있는 피스톤식 압축기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 폐쇄수단은, 상기 회전축의 축방향에 대한 이동을 규제하는 규제수단을 겸용하고 있는 피스톤식 압축기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축의 축방향에 대한 하중을 받기 위한 스러스트 베어링을 구비하고, 상기 폐쇄수단은 상기 윤활유 저장실로부터의 배압을 수압하는 배압 수용면을 구비하는 피스톤식 압축기.