KR101194475B1 - 용적형 펌프 및 이것을 구비한 용적형 유체 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 용적형 펌프에 있어서, 펌프 동작을 원활하게 계속 가능하면서, 소용량에 적합하고, 제조 비용을 저감시키는 것을 제공하는 것이다.
용적형 펌프(30)는 펌프 홈(30b1)을 갖고 회전 운동 가능한 롤링 실린더(30b)와, 펌프 홈(30b1)에 헐겁게 끼워 맞추어져 2개의 펌프실을 형성하는 선회 피스톤(30a)을 구비한다. 롤링 실린더(30b)는 편심량(Es)의 실린더 회전축(γ)을 중심으로 회전 운동 가능하게 배치되고, 펌프 홈(30b1)은 실린더 회전축(γ)에 교차하여 직선 형상으로 신장되고, 선회 피스톤(30a)은 선회 반경(Ep)으로 선회 운동하는 자전 운동 가능하게 배치되고, 선회 반경(Ep)과 편심량(Es)은 대략 동등하다. 롤링 실린더(30b)에 끼워 맞추어지는 선회 피스톤(30a)의 수는 1개로 하고, 선회 피스톤(30a)의 선회 및 롤링 실린더(30b)의 회전을 유지하는 동시에, 선회 피스톤(30a)의 선회 속도를 롤링 실린더(30b)의 회전 속도의 2배로 규정하는 회전 규정 수단을 구비한다.

Description

용적형 펌프 및 이것을 구비한 용적형 유체 기계 {POSITIVE DISPLACEMENT TYPE PUMP AND POSITIVE DISPLACEMENT TYPE FLUID MACHINE WITH THE SAME}

본 발명은 선회하는 선회 피스톤과 함께 롤링 실린더가 회전하는 롤링 실린더식 용적형 펌프 및 이것을 구비한 용적형 유체 기계에 관한 것으로, 특히 소용량이고 제조 비용이 낮은 펌프 동작을 원활하게 계속 가능하게 하는 용적형 펌프 및 이것을 구비한 용적형 유체 기계에 관한 것이다.

롤링 실린더식 용적형 펌프로서는, 일본 특허 출원 공개 평11-125191호 공보(특허 문헌 1)에서 개시되는 밀폐형 압축기와 같이, 1개의 롤링 실린더에 선회 위상이 다른 2개 이상의 피스톤을 설치하는 구성으로 되어 있었다.

[특허문헌1]일본특허출원공개평11-125191호공보

이 롤링 실린더식 용적형 펌프는 각 부의 간극이 0이고, 또한 선회 피스톤 자전축의 선회 반경(Ep)과 실린더 회전축의 편심량(Es)이 일치하는 경우에, 임의의 시간에 있어서의 선회 피스톤의 선회량(ΔΦp)과 롤링 실린더의 회전량(Φs) 사이에, 다음 식 1의 관계가 항상 성립된다. 또한, 롤링 실린더의 회전량은, 이하, 정지체의 자전량을 주로 회전량이라고 호칭하는 것으로 한다. 단, 경우에 따라서는, 회전량을 자전량이라고 바꾸어 말한다. 또한, 속도나 중심축에 대해서도 마찬가지로, 회전 속도를 자전 속도, 회전축을 자전축으로 적절하게 바꾸어 말한다.

[식 1]

이 식 1의 양변을 시간(t)으로 나눔으로써, 식 1을 다음의 식 2로 표현할 수 있다.

[식 2]

또한, 선회 피스톤 선회 속도를 Ωp, 롤링 실린더 회전 속도를 Ωs로 나타내면, 식 1을 다음의 식 3으로 표현할 수 있다.

[식 3]

이 식 1 또는 식 3의 관계가, 어떤 이유로 성립되지 않게 된 경우, 정상적인 관계로 회복하는 것이 곤란해지고, 이 결과, 펌프 동작은 계속할 수 없어, 용적형 펌프는 로크되어 버린다.

그런데, 통상의 경우, 선회 피스톤의 선회 운동은 선회 반경을 편심량으로 하는 크랭크 샤프트의 회전으로 실현하고 있다. 이로 인해, 롤링 실린더식 용적형 펌프에는 다음의 특징이 있다.

첫째로, 크랭크 샤프트의 편심 핀부와 롤링 실린더는 상기한 식 1 또는 식 3의 관계를 만족시킬 필요가 있으므로, 상대 회전을 가능(상대 회전 속도는 Ωp/2)하게 하는 구성이 필수로 된다. 구체적으로는, 선회 피스톤의 외형을 원통 형상으로 하여 선회 피스톤 외주면과 롤링 실린더의 펌프 홈 사이에서 회전을 가능하게 하는 구성이나, 선회 피스톤 내주면과 크랭크 샤프트 편심 핀부 사이에서 회전을 가능하게 하는 구성이 필요하다.

둘째로, 롤링 실린더식 용적형 펌프에서는, 선회 피스톤의 선회 반경(Ep)과 롤링 실린더의 편심량(Es)(선회 피스톤의 선회 중심으로부터의 편심량)이 동일하므로, 선회 피스톤의 1선회 중에 한번만, 선회 피스톤 자전축과 롤링 실린더의 회전축이 일치한다.

롤링 실린더식 용적형 펌프에서는, 이들의 특징이 있으므로, 원리적으로 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않는 상황이 후술하는 바와 같은 메커니즘에 의해 발생한다. 이 경우의 발생 빈도는 낮다고 생각되며, 간편한 대응으로 대책이 가능하다고 생각되어 왔다. 그런데, 실제 기기에서는, 요소 사이에 형성하는 간극이나 요소 배치(조립)의 오차에 의해, 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않는 상황이 빈번히 일어나, 펌프 동작의 로크를 회피하기 위한 발본적인 대책이 불가결한 것이 실험으로 명백해졌다.

이하에, 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않게 되는 원리적인 메커니즘을 먼저 설명하고, 그 후, 실제 기기에 있어서의 메커니즘을 설명한다.

우선, 상기한 식 1 또는 식 3이 원리적으로 성립되지 않는 발생 메커니즘을, 원리적인 펌프 동작을 도시하는 도 17을 사용하여 설명한다. 이 도 17은 편심 핀부가 시계 방향으로 1선회할 때의 45도마다에 있어서의 선회 피스톤 및 롤링 실린더의 위치를 도시한 것이다. 여기서, 도면 중에 기재하는 외측의 각도(굵은 글씨)는 편심 핀부의 선회량이지만, 편심 핀부와 선회 피스톤 사이의 간극이 없는 이상적인 경우를 고려하고 있으므로, Φp와 동등해진다. 또한, 내측의 각도(가는 글씨)는 롤링 실린더의 회전축에서 본 선회 피스톤 자전축(편심 핀부 중심축)의 선회량이지만, 선회 피스톤과 펌프 홈 사이의 간극이 없는 이상적인 경우를 고려하고 있으므로, Φs와 동등해진다. 이들 각각의 타이밍에서는, 후술하는 유일한 예외를 제외하고, 기하학적인 관계로부터, 선회 피스톤의 선회량(Φp)에 대한 롤링 실린더의 회전량(Φs)은 도 17에서 도시하는 각도로 정해지므로, 상기한 식 1 또는 식 3이 성립한다.

그 예외라 함은, 롤링 실린더식 용적형 펌프의 제2 특징으로서 전술한 실린더 회전축(자전축)과 선회 피스톤 자전축이 일치하는 타이밍[도 17의 (I5)]이다. 양 펌프 부품의 자전축이 일치하므로, 전술한 제1 특징으로부터, 선회 피스톤이 선회하지 않고(Ωp ＝ 0), 롤링 실린더가 회전(Ωs ≠ 0) 가능해진다. 이에 의해, 다음 (I)의 상황을 통해, (II)의 문제가 발생할 수 있다.

(I) 롤링 실린더의 회전축과 선회 피스톤의 자전축이 일치하는 타이밍에서 펌프가 정지한다.

(II) 롤링 실린더에 어떠한 자전 토크가 걸려, 상기 (I)의 상황 하에서, 선회 피스톤이 선회하지 않고 롤링 실린더만이 회전한다.

이 메커니즘에 따라서 상태가 변화되면, 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않는 도 18과 동일한 상황에 빠진다. 또한, 이 상황에 일단 빠지면, 선회 피스톤이 선회하려고 해도, 롤링 실린더에 부여하는 힘은, 도 19의 화살표와 같이, [상기 (II)에서 발생한 롤링 실린더의 회전이 어떤 회전 각도이든] 롤링 실린더의 회전축을 통과하는 방향으로 발생한다. 이로 인해, 롤링 실린더를 회전하는 토크는 발생하지 않고, 롤링 실린더가 자전하여 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되는 정규의 자세로 자연스럽게 복귀할 수 없다. 이 결과, 용적형 펌프는 로크된다. 이 펌프 로크를 회피하기 위해서는, 상기 (I)를 회피하는 것이 효과적이고 간편한 것을 알 수 있었다. 예를 들어, 구동원인 모터의 코깅을 사용하여, 상기 (I)의 상태에서 펌프가 정지하지 않도록 모터의 설정각을 정하면 된다.

다음에, 실제 기기의 경우의, 상기한 식 1 또는 식 3의 불성립을 일으키는 메커니즘을 설명한다. 상기한 원리적인 메커니즘에 따르면, 로크는 상기 (I)의 발생이 불가결했지만, 실제로는 상기 (I)의 발생이 없어도, 로크가 빈번히 발생한다. 즉, 원리적인 고찰에서는 도출할 수 없는 로크 발생 메커니즘이 있다. 이로 인해, 실제 기기에서의 로크 발생 메커니즘을 다시 고찰한다. 즉, 펌프 동작 중에 롤링 실린더가 상기한 식 1 또는 식 3으로부터 벗어난 회전을 일으키는 메커니즘을 고찰한다.

편심 핀부와 선회 피스톤 사이의 간극을 원인으로 하는 주요 메커니즘에 대해, 도 19, 도 20을 사용하여 설명한다. 도 19는 편심 핀부와 선회 피스톤 사이의 간극이 펌프 동작에 미치는 영향을 설명하는 도면이다. 도 19에서는, 그 간극을 과장하여 도시하고 있다. 도 19의 (R3) 내지 (R5)는 도 17의 (I3) 내지 (I5)와 동일한 타이밍을 나타낸다.

선회 피스톤은 흡입측 펌프실과 토출측 펌프실을 구획하고 있으므로, 작동 유체로부터 도 19의 화살표의 방향으로 힘을 받는다. 이로 인해, 선회 피스톤은 편심 핀부와 선회 피스톤 사이의 간극에 의해, 그 힘의 방향으로 변위된다. 도 19는 그 변위를 과장하여 도시한 것으로, 그 경우의 선회 피스톤 자전축을 흑색 원형으로 나타낸다. 또한, 각각의 경우에서의 편심 핀부 중심축도 사각형으로 플롯하였다. 도 19의 (R5) 이후, 편심 핀부는 하방 좌측으로 이동하므로, 이것 이후의 흑색 원형은 반드시 좌측으로 이동한다. 이 결과, 선회 피스톤의 자전축 궤적은 롤링 실린더의 회전축을 지나지 않고, 그 좌측을 지난다. 이 선회 피스톤 자전축의 궤적을 확대한 것을 도 20에 도시한다.

또한, 선회 피스톤에 작용하는 힘으로서, 상기한 작동 유체로부터의 힘과 함께, 롤링 실린더를 회전시키기 위해 롤링 실린더에 부여하는 힘의 반력이 펌프 홈에 직각인 방향으로 작용한다. 따라서, 도 20에는 이 반력에 의한 변위도 추가한 선회 피스톤의 자전축 위치를 백색 원형으로 플롯하였다. 이 롤링 실린더로부터의 반력에 의해, 선회 피스톤의 자전축 궤적은 가일층 좌측으로 어긋나는 것을 알 수 있다. 선회 피스톤 자전축과 실린더 회전축을 연결하는 직선 방향이 펌프 홈의 방향(즉, 롤링 실린더의 회전 위상)으로 되므로, 롤링 실린더는 이 부근(실린더 회전축과 선회 피스톤의 자전축이 일치하는 위치 부근)에서, 상기한 식 1 또는 식 3으로부터 벗어난 회전이 일어날(구체적으로는, 회전 방향이 시계 방향으로부터 반시계 방향으로 갑자기 반전될) 가능성이 있는 것을 알 수 있다. 즉, 편심 핀부와 선회 피스톤 사이의 간극에 의해, 펌프 동작 중에 상기한 식 1 또는 식 3으로부터 벗어난 회전이 일어나, 로크될 가능성이 있는 것을 알 수 있다.

반대로, 이 고찰로부터, 롤링 실린더의 회전축과 선회 피스톤의 자전축이 원리적으로 일치하는 위치 부근에서, 양자가 일치하지 않아도, 로크하지 않고 정규인 펌프 동작으로 될 가능성도 이하와 같이 설명할 수 있다. 즉, 롤링 실린더의 회전축과 선회 피스톤의 자전축 궤적의 어긋남이, 선회 피스톤과 롤링 실린더의 펌프 홈의 간극보다도 작으면, 펌프 홈의 방향을 바꾸지 않고, 펌프 홈의 중심축으로부터 어긋난 위치를 선회 피스톤의 자전축이 통과할 수 있게 되어, 펌프 동작의 계속이 가능해진다.

여기서, 서술하고 있는 실린더 회전축이나 선회 피스톤의 자전축이라 함은, 펌프 홈의 중심축으로부터 어긋난 위치를 선회 피스톤의 자전축이 통과하는 순간의 순간축을 의미하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 펌프 구성 요소 사이에 간극이 있는 실제 기기의 경우, 원리적인 고찰 시에는 생략하고 있던 간극을 원인으로 하여 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않는 상황이 발생하는 동시에, 간극에 의해 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않았던 상황을 수정하는 효과도 발생한다. 이와 같은 상황은 상기에서 설명하지 않은 다른 요소 간극 사이나, 요소의 배치 오차[선회 피스톤 자전축의 선회 반경(Ep)과 실린더 회전축의 편심량(Es)이 일치하지 않는 등]에 의해서도 발생한다. 이와 같이, 상기한 식 1 또는 식 3이 성립되지 않아, 펌프의 동작 로크가 어떤 요소 간극 사이나 요소 배치의 조건 하에서 발생할지는, 다양한 상황의 조합으로 결정되므로, 로크 발생의 상황마다 대책을 강구하는 것은 극히 곤란하다.

따라서, 롤링 실린더식 용적형 펌프의 동작 로크를 회피하여, 매끄러운 동작을 계속하기 위해서는, 롤링 실린더와 선회 피스톤 사이에 상기한 식 1 또는 식 3의 관계를 항상 성립시키는 회전 규정 수단을 설치하는 것이 불가결하다. 그리고, 동시에, 상기한 식 1 또는 식 3의 관계를 지나치게 구속하는 것도 피해야만 해, 이하의 (A), (B)와 같은 조건의 회전 규정 수단이 필요해진다.

(A) 롤링 실린더와 선회 피스톤을 상기한 식 1 또는 식 3의 관계로 규정하는 현회전 기구 이외의 기구를 설치한다.

(B) 롤링 실린더의 회전축과 선회 피스톤의 자전축이 일치하는 타이밍 부근에서, 양자의 배치를 상기한 식 1 또는 식 3의 관계로 규정하는 규제 작용이 가장 강하고, 그 타이밍으로부터 벗어남에 따라서, 그 규제 작용이 완화된다.

상기 특허 문헌 1은 동작 로크 회피를 위해, 선회 위상이 180도 다른 2개의 선회 피스톤을 1개의 롤링 실린더에 설치한다고 하는 대책을 취하고 있다. 이는, 한쪽의 선회 피스톤의 자전축이 롤링 실린더의 회전축에 근접함에 따라서, 다른 쪽의 선회 피스톤의 자전축이 롤링 실린더의 회전축으로부터 가장 이격되도록 되어 있고, 선회 피스톤과 펌프 홈의 조합이 서로 상기 조건 (A), (B)를 만족시키는 회전 규정 수단의 역할을 발휘하고 있어, 발본책의 하나로 되어 있다.

그러나, 이 기술은 선회 피스톤이 2개 필요하므로 소용량화에는 부적합한 구성으로 되어 있다. 또한, 부품 개수가 증가하므로, 가공 비용의 증대를 초래한다. 그리고, 또한 이하에 서술하는 조립성의 대폭적인 저하가 있다. 크랭크 샤프트는 180도 다른 방향으로 편심되는 2개소의 편심 핀부를 갖지만, 그것을 90도 다른 방향으로 2개의 펌프 홈이 설정된 롤링 실린더로 삽입하는 것은 거의 불가능하다. 예를 들어, 편심 핀부의 편심량이나 직경을 펌프 홈 폭에 비해 극단적으로 작게 설계하면 기하학적으로는 가능해지지만, 배기량 확보를 위해 선회 피스톤의 외경이나 높이를 크게 해야만 해, 편심 핀부의 부하 증대에 의해 신뢰성이나 성능의 대폭적인 저하가 발생한다. 이로 인해, 롤링 실린더를 분할한 후, 그들을 크랭크 샤프트의 편심 핀부로 각각 삽입한 후, 높은 위치 정밀도로 일체화한다고 하는 번잡한 조립 공정이 필요해져, 제조 비용의 상승이라고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 펌프 동작을 원활하게 계속 가능하게 하면서, 소용량에 적합하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있는 용적형 펌프 및 이것을 사용한 용적형 유체 기계를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 형태에서는, 케이싱실을 갖는 펌프 케이싱과, 펌프 홈을 갖고 상기 케이싱실에 회전 운동 가능하게 배치되는 롤링 실린더와, 상기 펌프 홈에 헐겁게 끼워 맞추어져 당해 펌프 홈을 구획함으로써 2개의 펌프실을 형성하는 선회 피스톤을 구비하고, 상기 선회 피스톤 또는 상기 롤링 실린더는 구동원에 의해 선회 운동 또는 회전 운동되고, 롤링 실린더는 선회 피스톤의 선회 운동의 중심축인 피스톤 선회축에 대해, 편심(m2)이 Es인 실린더 회전축을 중심으로 회전 운동 가능하게 배치되고, 상기 펌프 홈은 상기 롤링 실린더의 회전 운동의 중심축인 실린더 회전축에 교차하여 직선 형상으로 연장되어 있고, 상기 선회 피스톤은 상기 펌프 홈 내를 왕복 운동하는 동시에, 상기 펌프 케이싱에 대해 선회 반경이 Ep로 선회 운동하는 자전 운동 가능하게 배치되고, 상기 선회 피스톤의 선회 반경(Ep)과 상기 롤링 실린더의 편심량(Es)은 대략 동등한 용적형 펌프에 있어서, 상기 롤링 실린더에 끼워 맞추어지는 상기 선회 피스톤의 수를 1개로 하고, 상기 선회 피스톤의 선회 및 상기 롤링 실린더의 회전을 유지하는 동시에 당해 선회 피스톤의 선회 속도를 당해 롤링 실린더의 회전 속도의 2배로 규정하는 회전 규정 수단을 설치한 것에 있다.

이러한 본 발명의 제1 형태에 있어서의 보다 바람직한 구체적 구성예는 다음과 같다.

(1) 상기 회전 규정 수단의 규정 작용도는 상기 피스톤 선회축이 상기 실린더 회전축과 일치하는 선회 각도일 때보다도 당해 피스톤 선회축이 180도 선회한 선회 각도일 때의 경우를 작게 한 것.

(2) 상기 선회 피스톤의 선회 운동을 편심량이 Ec인 크랭크 샤프트에서 실현하고,

상기 롤링 실린더의 회전축을 편심량이 Eb인 베어링부에서 실현하고,

상기 선회 피스톤과 상기 펌프 홈의 간극은 상기 크랭크 샤프트의 편심량(Ec)과 상기 베어링부의 편심량(Eb)의 차의 2배 이하로 한 것.

(3) 상기 회전 규정 수단은 상기 선회 피스톤의 자전과 상기 롤링 실린더의 회전을 동기시키는 회전 동기 수단과, 상기 선회 피스톤의 선회 속도를 자전 속도의 2배로 규정하는 피스톤 회전 규정 수단을 구비한 것.

(4) 상기 회전 동기 수단은 상기 선회 피스톤에 상기 펌프 홈의 2측면과 각각 미끄럼 접촉하는 측면 평탄부를 설치하여 구성한 것.

(5) 상기 피스톤 회전 규정 수단은 상기 선회 피스톤 자전축의 선회 운동 궤적 상에서, 상기 실린더 회전축과는 다른 위치의 정지점이 상기 선회 피스톤 자전축을 지나는 상기 선회 피스톤 상에 고정하는 직선에 항상 놓이도록, 상기 선회 피스톤의 운동을 규정하는 슬라이더 기구를 구비한 것.

(6) 상기 정지점을 상기 선회 운동 궤적 상에서 상기 실린더 회전축의 위치로부터 180도 회전한 위치에 설치한 것.

(7) 상기 슬라이더 기구는 부동 슬라이더 및 회전 가이드를 구비하고,

상기 부동 슬라이더는 상기 펌프 케이싱의 상기 정지점에 대응하는 위치에 고정 배치하는 위치 고정 원기둥에 의해 실현하고,

회전 가이드는 상기 선회 피스톤에 상기 직선을 중심선으로 하여 상기 위치 고정 원기둥과 미끄럼 대우(sliding pair)를 구성하기 위해 상기 위치 고정 원기둥의 직경과 동등한 폭을 갖는 가이드 홈을 형성하여 실현한 것.

(8) 상기 부동 슬라이더는 고정 중심축과, 이 고정 중심축에 회전 가능하게 삽입된 슬라이더 부재를 구비한 것.

(9) 상기 가이드 홈을 작동 유체의 통로로 한 것.

(10) 상기 가이드 홈을 상기 측면 평탄부까지 연장시킨 것.

(11) 용적형 유체 기계의 각 부로의 오일 공급원으로서 상기 용적형 유체 기계로 탑재하는 것인 것.

또한, 본 발명의 제2 형태에서는, 구동원과, 상기 구동원으로 구동되는 크랭크 샤프트와, 상기 크랭크 샤프트로 구동되는 용적형 펌프를 구비하고, 상기 용적형 펌프는 케이싱실을 갖는 펌프 케이싱과, 펌프 홈을 갖고 상기 케이싱실에 회전 운동 가능하게 배치되는 롤링 실린더와, 상기 펌프 홈에 헐겁게 끼워 맞추어져 당해 펌프 홈을 구획함으로써 2개의 펌프실을 형성하는 선회 피스톤을 구비하고, 상기 선회 피스톤 또는 상기 롤링 실린더는 상기 구동원에 의해 선회 운동 또는 회전 운동되고, 롤링 실린더는 선회 피스톤의 선회 운동의 중심축인 피스톤 선회축에 대해, 편심량이 Es인 실린더 회전축을 중심으로 회전 운동 가능하게 배치되고, 상기 펌프 홈은 상기 롤링 실린더의 회전 운동의 중심축인 실린더 회전축에 교차하여 직선 형상으로 연장되어 있고, 상기 선회 피스톤은 상기 펌프 홈 내를 왕복 운동하는 동시에, 상기 펌프 케이싱에 대해 선회 반경이 Ep로 선회 운동하는 자전 운동 가능하게 배치되고, 상기 선회 피스톤의 선회 반경(Ep)과 상기 롤링 실린더의 편심량(Es)은 대략 동등한 용적형 유체 기계에 있어서, 상기 롤링 실린더에 끼워 맞추어지는 상기 선회 피스톤의 수를 1개로 하고, 상기 선회 피스톤의 선회 및 상기 롤링 실린더의 회전을 유지하는 동시에 당해 선회 피스톤의 선회 속도를 당해 롤링 실린더의 회전 속도의 2배로 규정하는 회전 규정 수단을 설치한 것에 있다.

본 발명에 따르면, 펌프 동작을 원활하게 계속 가능하게 하면서, 소용량에 적합하고, 제조 비용을 저감시킬 수 있는 용적형 펌프 및 이것을 사용한 용적형 유체 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 종단면도.
도 2는 도 1의 스크롤 압축기의 배압실 부근의 상세 확대도.
도 3은 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 확대 종단면도.
도 4는 도 3의 K-K 단면 확대도.
도 5는 도 4의 V-V 단면도.
도 6a는 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 위치 고정 원기둥 부근의 제1 변형예의 확대 종단면도.
도 6b는 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 위치 고정 원기둥 부근의 제2 변형예의 확대 종단면도.
도 7은 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 베이스 플레이트의 평면도.
도 8은 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 위치 고정 원기둥의 설치 위치와 선회 피스톤 측면 형상을 변경한 경우의 횡단면도.
도 9는 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 부품 전개 사시도.
도 10은 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 동작 설명도.
도 11은 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 회전 동기 수단과 피스톤 회전 규정 수단의 설명도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 급유 펌프의 위치 고정 원기둥의 확대 종단면도.
도 13은 도 12의 L-L 단면 확대도.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 급유 펌프의 위치 고정 원기둥의 확대 횡단면도.
도 15는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 배압실 부근의 상세 확대도.
도 16은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 급유 펌프의 확대 종단면도.
도 17은 롤링 실린더식 용적형 펌프의 원리적인 펌프 동작의 설명도.
도 18은 롤링 실린더식 용적형 펌프에서, 원리로부터 벗어난 펌프 동작의 설명도.
도 19는 롤링 실린더식 용적형 펌프에서, 실제로 일어나는 원리로부터 벗어난 펌프 동작의 일례를 도시하는 설명도.
도 20은 롤링 실린더식 용적형 펌프에서, 실제로 일어나는 원리로부터 벗어난 펌프 동작 시의 선회 피스톤 중심 궤적을 도시하는 도면.
도 21은 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 롤링 실린더 회전각의 규제 작용도의 설명도.
도 22는 도 1의 스크롤 압축기의 급유 펌프의 펌프 홈과 선회 피스톤의 간극이 Eb와 Ec의 차의 2배 있는 경우의 선회 피스톤의 궤도를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 용적형 펌프를, 용적형 유체 기계인 스크롤 압축기의 베어링이나 압축실로의 급유 펌프(작동 유체를 오일로 함)로서 탑재한 경우의, 복수의 실시 형태에 대해, 도면을 사용하여 설명한다. 각 실시 형태의 도면에 있어서의 동일한 부호는 동일물 또는 상당물을 나타낸다. 또한, 본 발명은 각각의 실시 형태를 필요에 따라서 적절하게 조합함으로써, 더욱 효과적인 것으로 하는 것을 포함한다. 또한, 이후, 본 발명의 용적형 펌프에 있어서의 작동 유체는 오일로 한정되므로, 오일이라고 칭하는 것으로 하고, 작동 유체의 호칭은 스크롤 압축기에 있어서의 작동 유체를 나타내는 것으로 한다.

(제1 실시 형태)

케이싱 내에 오일 저장부를 설치하고, 케이싱 내가 흡입 압력으로 되는 스크롤 압축기에, 본 발명에 관한 용적형 펌프를 급유 펌프로서 탑재한 제1 실시 형태를, 도 1 내지 도 11을 사용하여 설명한다. 이와 같은, 케이싱 내가 흡입 압력으로 되는, 소위 저압 챔버 타입을 채용하는 경우로서는, 가연성 가스를 작동 유체로 하는 경우를 들 수 있다. 예를 들어, 프로판이나 부탄 등의 탄화수소계 유체가 그것에 해당한다. 이는, 안전성의 관점에서, 압축기를 포함하는 장치 전체에 봉입되는 작동 유체의 총량을 적게 하기 위해 효과적인 수단이다.

우선, 본 실시 형태의 스크롤 압축기의 전체 구성과 동작, 도 1의 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 종단면도, 도 2의 배압실 부근(도 1의 N부)의 확대도를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 급유 펌프의 상세는 도 3 내지 도 11을 사용하여 이후에 설명한다.

케이싱(8)의 측면에 흡입 파이프(53)가 관통하여 설치되고, 흡입 압력의 작동 유체가 이 흡입 파이프(53)를 통해 케이싱(8) 내로 도입된다. 그리고, 이 작동 유체는 고정 스크롤(2)의 측면에 개방된 흡입구(2e)로부터, 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3) 사이에 형성되는 압축실(100)로 유도된다. 이 압축실(100)은 선회 스크롤(3)의 선회 운동에 의해, 외주부로부터 내주부로 이동하면서 용적을 축소하므로, 압축실(100) 내의 작동 유체는 압축된다. 여기서, 선회 스크롤(3)의 선회 운동은 선회 스크롤(3)이 연결되는 크랭크 샤프트(6)를 모터(7)로 회전시키고, 올덤 링(5)으로 자전을 방지함으로써 실현된다.

고정 스크롤(2)에는 상면에 과압축이나 액압축을 회피하기 위한 바이패스 밸브(22)가 설치되는 동시에, 압축된 작동 유체가 토출되는 토출구(2d)가 형성되어 있다. 고정 스크롤(2)은 프레임(4)에 나사 고정된다. 선회 스크롤(3)의 배면과 프레임(4) 사이에는 중간 압력(흡입 압력과 토출 압력의 중간의 압력으로, 이하에서는 배압이라고 칭함)으로 되는 배압실(110)이 형성되어 있다.

크랭크 샤프트(6)는 샤프트 플렌지부(6h)가 프레임 샤프트 스러스트 돌기(4p)에 적재됨으로써 축방향 위치가 규정되는 동시에, 상부가 주베어링(24)으로 지지되고, 그 하부가 부베어링(25)으로 지지되어 있다. 크랭크 샤프트(6)의 상단부에 설치된 편심 핀부(6a)가 선회 스크롤(3)의 선회 베어링(23)에 삽입되어 있다. 여기서, 부베어링(25)은 볼(25a)과 볼 홀더(25b)로 이루어져 있다. 볼 홀더(25b)는 케이싱(8)에 고정된 부축지지부(50)에 용접되어 있다. 이 볼(25a)과 볼 홀더(25b)로 이루어지는 구성에 의해, 부축지지부(50)의 경사를 어느 정도 허용할 수 있다.

이들 베어링에는 케이싱(8) 하부의 오일 저장부(125)로부터 급유 펌프(30)에 의해 퍼 올린 오일이 크랭크 샤프트(6)의 급유 구멍(6b)을 통해 공급된다. 선회 베어링(23)과 주베어링(24)으로 공급된 오일은 배압실(110)로 들어가고, 그 후, 프레임(4)을 관통하는 배압실 유출로(135)를 통해 프레임(4)의 측면으로 유출되고, 최종적으로 오일 저장부(125)로 복귀된다. 여기서, 배압실 유출로(135)의 도중에는 배압 제어 밸브(26)가 설치되어 있다. 이 배압 제어 밸브(26)는 배압실(110)의 압력을 원하는 배압으로 유지한다. 이 배압에 의해, 압축 시에 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)로 압박한다.

한편, 압축실(100)의 시일성을 향상시키기 위해, 선회 베어링실(115)로부터 압축실(100)로, 압축실 급유로(130)를 통해 소량의 오일이 공급된다. 이 오일은 토출유로 되고, 작동 유체와 함께 토출구(2d)나 바이패스 밸브(22)로부터 고정 스크롤(2) 상부로 토출된다.

고정 스크롤(2)의 상부에는 토출유 분리 오일 반송 실린더(55)가 나사 고정되어 토출실(120)을 형성하고 있다. 토출유 분리 오일 반송 실린더(55)의 상부에는, 더욱 돌출된 토출 파이프(52)를 갖는 토출 커버(51)가 나사 고정되어, 오일 분리실(90) 및 오일 반송실(95)을 형성하고 있다.

토출실(120)로 유입된 작동 유체는 오일 분리실(90)로 유도되어, 그 작동 유체에 혼입되는 오일을 분리한 후, 토출 파이프(52)를 통해 압축기(1) 밖으로 유출된다. 오일 분리실(90)에서 분리된 오일은 오일 반송실(95)로 유입된다. 그리고, 오일 반송실(95)로 유입된 오일은, 오일 반송실(95)과 오일 저장부(125)를 연결하는 오일 반송로(80)와, 그 도중에 설치하는 오일 반송량 조정 밸브(70)를 경유하여 오일 저장부(125)로 복귀된다. 오일 반송량 조정 밸브(70)는 오일 반송로(80)의 양측의 토출측과 흡입측을 시일하기 위해, 소량의 오일을 오일 반송실(95)에 항상 확보하면서, 오일 반송실(95)로 유입되는 유량과 동량을 오일 저장부(125)로 복귀시키는 역할을 담당하는 밸브이다. 이 오일 반송량 조정 밸브(70)는 플로트 밸브나 분리 유량의 정보를 포함하는 센서 신호로 개방도를 제어하는 전자기 밸브 등에 의해 실현된다.

본 실시 형태의 급유 펌프(30)는 오일 저장부(125)에 있는 오일을, 부베어링(25), 주베어링(24), 선회 베어링(23)으로 구성되는 크랭크 샤프트(6)의 각 베어링부로 공급하는 것이나, 압축실의 시일성 향상을 위한 압축실(100)로 공급하는 것 등의 본래의 역할 이외에, 배압 발생을 위해 배압실(110)로 공급하는 것의 역할도 담당한다. 이로 인해, 급유 펌프(30)는 유량뿐만 아니라, 승압도 담당하고 있다.

본 실시 형태에서는, 오일 반송실(95)로 유입된 분리 오일의 일부를 배압실(110)로 도입하는 분리 오일 배압실 도입로(500)를 구비하고 있다. 그리고, 이 분리 오일 배압실 도입로(500)로 오일을 흘리는 유량을 조정하는 분리 오일 분기 수단(501)을 설치하고 있다. 급유 펌프(30)에 의한 배압 승압량이 부족한 경우라도, 토출압의 분리 오일을 배압실(110)로 넣음으로써 배압 상승을 가능하게 할 수 있어, 배압 부족에 의한 압축기 성능의 저하를 회피할 수 있다고 하는 효과가 있다. 이 분리 오일 분기 수단(501)의 가장 단순한 실현 수단으로서, 배관 직경이 다른 분기관이 있다.

또한, 분리 오일 분기 수단(501)과 배압 제어 밸브(26)를 일체화하여, 배압이 상승하지 않는 경우에 분리 오일을 배압실(110)로 도입하는 동작을 하는 분리 오일 도입 배압 제어 밸브로 해도 좋다. 이 경우에는 급유 펌프에 의한 배압 상승이 행해지지 않을 때에만 분리 오일을 배압실(110)로 넣게 된다. 이로 인해, 고온의 분리 오일을 항상 배압실(110)로 넣을 필요가 없어져, 압축실(100)의 가열이 억제되고, 압축기 성능이 향상된다고 하는 효과가 있다.

다음에, 급유 펌프(30)의 상세한 구성 및 동작에 대해, 도 3 내지 도 11, 도 21, 도 22를 사용하여 상세하게 설명한다. 이 급유 펌프(30)는 스크롤 압축기(1)의 동력원인 모터(7)를 구동원으로 하고, 선회 피스톤(30a)을 구동측, 롤링 실린더(30b)를 수동측으로 하는 롤링 실린더식 용적형 펌프이다.

우선, 도 3 내지 도 9를 사용하여 급유 펌프(30)의 구성을 설명한다. 도 3은 급유 펌프(30)의 종단면도(도 1의 M부 확대 상세도이고, 도 4의 H-H 단면도), 도 4는 급유 펌프(30)의 횡단면도(도 3의 K-K 단면도), 도 5는 급유 펌프(30)의 도 3과 다른 종단면도(도 4의 V-V 단면도), 도 6a는 베이스 플레이트(30c1)와 별체의 위치 고정 원기둥(30p)의 고정부의 확대 종단면도, 도 6b는 도 6a와 다른 형태의 베이스 플레이트(30c1)와 별체의 위치 고정 원기둥(30p)의 고정부의 확대 종단면도, 도 7은 베이스 플레이트(30c1)의 평면도, 도 8은 위치 고정 원기둥(30p)의 설치 위치와 선회 피스톤(30a)의 측면 형상을 변경한 경우의 급유 펌프(30)의 횡단면도, 도 9는 급유 펌프(30)의 부품 전개 사시도이다.

크랭크 샤프트(6)의 하단부에 가는 직경의 펌프축부(6f)가 설치되고, 이 펌프축부(6f)의 하부에 펌프 편심부(6f1)가 설치되어 있다. 이 펌프 편심부(6f1)는 선회 피스톤(30a)의 중앙부에 형성된 피스톤 베어링 구멍(30a6)에 헐겁게 끼워 맞추어져 있다. 선회 피스톤(30a)은 크랭크 샤프트(6)의 펌프 편심부(6f1)의 편심 회전에 의해, 선회 반경(Ep)으로 선회 운동된다. 펌프 편심부(6f1)의 하단부면에는 급유 구멍(6b)이 개방되어 있다.

선회 피스톤(30a)의 선회축(α)에 대해 선회 반경(Ep)과 대략 동등한 편심량(Es)만큼 편심된 축을 회전축(γ)으로 하는 회전이 자유로운 롤링 실린더(30b)가 설치되어 있다. 이 롤링 실린더(30b)는 펌프 홈(30b1)을 갖고, 펌프 케이싱(30c)의 케이싱실(30c4)에 회전 운동 가능하게 배치되어 있다. 펌프 홈(30b1)은 롤링 실린더(30b)의 회전 운동의 중심축인 실린더 회전축(γ)에 교차하여, 직선 형상으로 연장되어 있다. 선회 피스톤(30a)은 펌프 홈(30b1)에 헐겁게 끼워 맞추어져 왕복 운동 가능하게 배치되고, 당해 펌프 홈(30b1)을 구획함으로써 선회 피스톤(30a)의 양측의 공간을 2개의 펌프실(140)로서 형성하고 있다. 롤링 실린더(30b)에 끼워 맞추어지는 선회 피스톤(30a)의 수는 1개이다.

여기서, 펌프 편심부(6f1)의 중심축(β)과 크랭크 샤프트(6)의 회전축(α)의 간격은 선회 피스톤(30a)의 선회 반경(Ep)을 대략 규정한다. 그런데, 펌프 편심부(6f1)와 피스톤 베어링 구멍(30a6) 사이에 간극이 있으므로, 일반적으로 선회 피스톤(30a)에 가해지는 직경 방향의 힘(상기한 발명이 해결하려고 하는 과제에서 서술한 것과 같은 힘으로, 도 19, 도 20을 참조)에 의해 선회 피스톤(30a)이 변위된다. 이로 인해, 펌프 편심부(6f1)의 중심축(β)과 크랭크 샤프트 회전축(α)의 간격(Ec)(Ec의 표기 생략)은 피스톤 베어링 구멍(30a6)의 중심축(이는 선회 피스톤의 자전축이라고 간주할 수 있고 β'로 표기함)과 크랭크 샤프트 회전축(α)의 거리인 선회 반경(Ep)으로부터 어긋난다.

이 선회 피스톤(30a)은, 도 9로부터도 명백한 바와 같이, 평면 단부(30a5)를 그 일단부면(하단부면)에 갖는 동시에, 평행한 2개의 측면 평탄부(30h) 및 이들 2개의 측면 평탄부(30h)를 연결하는 2개의 측면 원통면(30a4)을 측면에 갖고 있다. 2개의 측면 원통면(30a4)은, 도 8로부터도 명백한 바와 같이, 서로의 축심을 어긋나게 하여, 실린더실(30c4)을 형성하는 원통면과 일치시키고 있다. 이에 의해, 형성되는 펌프실(140)의 용적이 원리적으로 O까지 축소되므로, 데드 볼륨이 없어져, 성능이 향상된다고 하는 효과가 있다.

평면 단부(30a5)에는 하면 하방 공간과 피스톤 베어링 구멍(30a6)을 연통시키는 동시에, 2개의 측면 평탄부(30h)에 걸쳐서 연장되는 가이드 홈(30g)을 갖고 있다. 이 가이드 홈(30g)의 폭은 일정하다. 상술한 바와 같이, 선회 피스톤(30a)의 선회 반경(Ep)과 대략 동일한 편심량(Es)만큼 피스톤 선회축(α)으로부터 편심된 축을 회전축(γ)으로 하는 회전이 자유로운 롤링 실린더(30b)가 설치되어 있다. 이에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이, 선회 피스톤 자전축(β')의 선회 궤적 상에 실린더 회전축(γ)이 온다. 이 결과, 선회 피스톤(30a)이 1선회하는 동안에, 1회만 선회 피스톤 자전축(β')과 실린더 회전축(γ)이 일치하는 타이밍이 발생한다.

롤링 실린더(30b)는 축방향 상부에 단부판부(30b4)을 갖는 동시에, 축방향 하부에 펌프 홈(30b1)을 갖고 있다. 선회 피스톤(30a)의 측면 평탄부(30h)와 펌프 홈(30b1)의 측면이 미끄럼 접촉하여 왕복 이동하도록, 펌프 홈(30b1)에 선회 피스톤(30a)이 장착된다. 이에 의해, 펌프 홈(30b1)이 2개의 공간으로 구획되어, 각각의 공간이 펌프실(140)로 된다. 이 펌프실(140)은 펌프 케이싱(30c)에 의해, 케이싱(8)의 내부 공간과 이격되어 이루어진다.

이 펌프 케이싱(30c)은 롤링 실린더(30b)의 하면 및 상면측에 각각 설치하는 베이스 플레이트(30c1) 및 커버(30c2)와, 그들의 연결부인 동시에 롤링 실린더를 회전 지지하는 펌프 실린더(30c3)로 이루어진다. 베이스 플레이트(30c1)는, 도 7에 도시한 바와 같이 상면에 설치된 흡입 오목부(30s1)와 베이스 플레이트(30c1)를 관통하는 펌프 흡입 구멍(30s2)을 갖고, 이들에 의해 오일 저장부(125)로부터 오일을 빨아올리는 펌프 흡입 유로(30s)를 구성하고 있다. 또한, 베이스 플레이트(30c1)는 상면에 설치된 펌프 토출 오목부(30d1) 및 펌프 토출 홈(30d2)을 갖고, 이들에 의해 크랭크 샤프트(6)의 하단부로 개방되는 급유 구멍(6b)으로 오일을 송출하는 펌프 토출 유로(30d)를 구성하고 있다.

베이스 플레이트(30c1)의 중앙부에는 상방으로 돌출되는 위치 고정 원기둥(30p)이 베이스 플레이트(30c1)와 일체로 설치되어 있다. 이 위치 고정 원기둥(30p)은 선회 피스톤(30a)의 자전축(β')의 선회 궤적 상에서, 실린더 회전축(γ)으로부터 180° 회전한 위치에 설치되어 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 베이스 플레이트(30c1)와 별체의 위치 고정 원기둥(30p0-1, 30p0-2)을 설치하도록 해도 좋다. 위치 고정 원기둥(30p0-1)은 동일 직경의 원기둥으로 구성되어, 베이스 플레이트(30c1)의 구멍에 상방으로부터 압입하여 고정되어 있다. 위치 고정 원기둥(30p0-2)은 하단부에 플랜지를 갖는 원기둥으로 구성되어, 베이스 플레이트(30c1)의 구멍에 하방으로부터 압입하여 고정되어 있다.

본 실시 형태의 펌프 케이싱(30c)에서는, 도 3, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 커버(30c2)와 펌프 실린더(30c3)를 일체화한 상부 펌프 케이싱(30c23)으로 하고 있다. 이에 의해, 부품수가 저감되어, 조립성의 향상이 도모된다고 하는 효과가 있다. 그리고, 상부 펌프 케이싱(30c23)에는 펌프 편심부(6f1)를 통과하는 필요 최소한의 구멍이 형성되어 있다.

급유 펌프(30)의 실제의 조립은, 도 9에 도시한 바와 같이, 우선 상부 펌프 케이싱 부재(30c23)의 구멍에 펌프 편심부(6f1)를 통과시키고, 그 후, 롤링 실린더(30b), 선회 피스톤(30a)을 조립하여, 상부 펌프 케이싱(30c23)을 볼 홀더(25b)[부베어링 지지판(50)이라도 좋음]로 가고정한다.

이 상태에서, 위치 고정 원기둥(30p)이 가이드 홈(30g)으로 삽입되도록 하면서, 베이스 플레이트(30c1)를 상부 펌프 케이싱(30c23)에 베이스 플레이트 고정 나사(30m)를 통해 고정한다. 이때, 베이스 플레이트(30c1)의 위치 결정 구멍(30i2)과 상부 펌프 케이싱(30c23)의 위치 결정 구멍(30i1)이 맞도록 노크 핀을 삽입하여, 펌프 흡입 유로(30s)와 펌프 토출 유로(30d)의 설정 위치 정밀도를 높인다.

이후, 크랭크 샤프트(6)를 회전시키면서, 펌프 실린더 고정 나사(30k)를 본체결하여, 펌프 실린더(30c3)를 볼 홀더(25b)에 고정한다. 이에 의해, 펌프 실린더(30c3)의 위치 정밀도를 높게 할 수 있으므로, 실린더 회전축(γ)의 위치 정밀도가 향상되어, 급유 펌프(30)의 동작을 원활하게 할 수 있고, 급유 펌프의 성능을 향상시키는 효과가 있다. 여기서, 크랭크 샤프트(6)를 회전시키는 방법으로서는, 모터(7)를 저속으로 회전시키거나, 흡입구(2e)로부터 진공 펌프에 의해 공기를 흡입하여 선회 스크롤 부재(3)를 선회 운동시키는 것 등을 이용할 수 있다.

다음에, 도 10, 도 11, 도 21 및 도 22를 사용하여 급유 펌프(30)의 동작을 설명한다. 도 10은 급유 펌프(30)의 동작 설명도로, 펌프실(140)이 1행정 진행되는 동안의 펌프 동작을 도 4와 동일한 단면으로 도시한 것이다. 도 11은 선회 피스톤(30a)과 롤링 실린더(30b)의 자전 중심이 일치하는 경우의 동작 설명도, 도 21은 롤링 실린더 회전각의 규제 작용도의 설명도, 도 22는 펌프 홈(30b1)과 선회 피스톤(30a)의 간극이 Eb과 Ec의 차의 2배인 경우의 선회 피스톤(30a)의 궤도이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 펌프실(140)의 1행정 동안에, 크랭크 샤프트(6)는 2회전(원 형상의 화살표의 방향으로 회전)한다. 또한, 도 10에서는 크랭크 샤프트(6)가 22.5도 회전할 때마다의 단면 변화를 도시하고 있고, 각 구성 요소의 단면을 도시하는 해칭은 생략하고 있다.

펌프실(140)은, 상술한 바와 같이 동시에 2개 형성된다. 이들 2개의 펌프실(140)은 서로 위상이 어긋나 있으므로, 한쪽의 펌프실이 흡입 행정인 경우, 다른 쪽의 펌프실은 토출 행정으로 되지만, 그 동작 변화는 동일하다. 이로 인해, 1개의 펌프실에 주목(도 10의 크로스 해칭한 펌프실)하여, 펌프 동작을 설명한다. 또한, 펌프실(140)이 흡입 행정에 있는 경우에는 흡입 펌프실(140s), 토출 행정에 있는 경우에는 토출 펌프실(140d)이라고 호칭한다.

도 10(도면 중 ○가 부여된 숫자를, 명세서에서는 괄호가 부여된 숫자로 나타냄)의 (1)로부터 (10)이 흡입 행정으로, 오일 저장부(125)의 오일을 흡입 유로(30s)를 통해 흡입 펌프실(140s)로 빨아올리는 공정이다. 그리고, 도 10의 (11)로부터 (16)까지가 토출 행정으로, 토출 펌프실(140d)의 오일을 토출 유로(30d) 및 가이드 홈(30g)에 의해 급유 구멍(6b)으로 토출하는 공정이다. 종래 구성[본 실시 형태에서 새롭게 설치한 위치 고정 원기둥(30p), 가이드 홈(30g) 및 측면 평탄부(30h)가 없는 구성]의, 원리적(각 부의 간극이 극한까지 작아져 조립 오차도 없는 경우의) 펌프 동작 및 문제점은 발명이 해결하려고 하는 과제(도 17, 도 18 참조)에서 이미 설명되었고, 또한 각 부의 간극이나 조립 시의 오차가 있는 실제 기기의 펌프 동작 및 문제점도 도 19, 도 20에서 이미 설명되었다.

이로 인해, 이것 이후에는 도 11을 중심으로 하여 도 10이나 도 21도 사용하면서, 본 실시 형태에서 새롭게 설치한 위치 고정 원기둥(30p), 가이드 홈(30g) 및 측면 평탄부(30h)로 좁혀서 설명한다. 즉, 위치 고정 원기둥(30p), 가이드 홈(30g) 및 측면 평탄부(30h)가 상기 조건 (A) 및 (B)를 만족시키는 회전 규정 수단으로 되는 것을 설명한다. 처음에, 본 실시 형태에서 새롭게 설치한 요소에 의해 상기 조건 (A), (B)를 만족시키는 기구를 구성할 수 있는 것을 설명하고, 다음에, 그들 요소의 설치 장소를 적정화함으로써 상기 조건 (B)를 가일층 양호하게 만족시키는 것을 설명한다.

조건 (A) 「선회 피스톤(30a)의 선회 속도를 롤링 실린더(30b)의 회전 속도의 2배로 항상 규정한다」를 만족시키기 위해, 우선 롤링 실린더(30b)의 회전 속도를 선회 피스톤(30a)의 자전 속도와 동기시키는 회전 동기 수단을 구비함으로써, 조건 (A)를 선회 피스톤(30a)만의 규정 조건으로 변환하도록 하고 있다. 구체적으로는, 선회 피스톤(30a)의 선회 속도를 자전 속도의 2배로 규정하는 피스톤 회전 규정 수단을 설치한다고 하는 내용으로 변경한다.

본 실시 형태의 회전 동기 수단은 선회 피스톤(30a)의 측면에 2개의 측면 평탄부(30h)를 설치하여, 롤링 실린더(30b)의 펌프 홈(30b1)과 미끄럼 접촉하도록 삽입하여 실현하고 있다. 이 회전 동기 수단은 흡입 펌프실(140s)과 토출 펌프실(140d)을 구획하는 시일부로 되어 있고, 종래의 선 시일로부터 면 시일로 되었으므로, 시일성을 개선하는 효과도 있다.

또 하나의 구성 수단인 피스톤 회전 규정 수단은 선회 피스톤(30a)의 자전축(β')의 선회 궤도 상에 배치한 위치 고정 원기둥(30p)을 선회 피스톤 자전축(β')을 지나는 가이드 홈(가이드 홈의 설치 각도는 고정 핀의 위치에서 바뀐다)(30g)에 삽입하는 슬라이더 기구로 실현하고 있다. 이 슬라이더 기구가 피스톤 회전 규정 수단으로 되는 것은, 이 슬라이더 기구와 상기 동기 회전 수단을 조합하여 구성하는 회전 규정 수단을 설정해도, 도 10에 도시한 바와 같이, 급유 펌프의 동작을 행할 수 있으므로 명백하다.

이와 같이, 회전 동기 수단을 실현하는 측면 평탄부(30h)와, 피스톤 회전 규정 수단을 실현하는 위치 고정 원기둥(30p) 및 가이드 홈(30g)으로 구성하는 슬라이더 기구를 조합한 기구는 상기 조건 (A)를 만족시킨다.

다음에, 조건 (B)를 만족시키는 것을 서술하지만, 그 전에 회전 규정 수단의 규정 작용도의 정의를 행한다. 규정 작용도라 함은, 목표의 규정에 대해 어느 정도 고정밀도로 규정할 수 있는가 하는 지표로, 목표값과 실설정값의 차의 역수로 정의한다. 본 실시 형태의 목표값은 상기 식 1이 나타내고 있고, 선회 피스톤의 선회량(Φp)에 대응한 롤링 실린더의 목표 회전량과 실회전량의 오차(회전 반력)의 역수가 규정 작용으로 된다. 즉, 이하의 식 4로 된다.

[식 4]

롤링 실린더 회전량 오차(회전 반력)의 주요인은 위치 고정 원기둥(30p)과 가이드 홈(30g)의 간극(반력)이라고 생각된다. 따라서, 이 회전 반력을 Δ로 하여, 규정 작용도의 식을 구한다. 규정 작용도의 파라미터로서는, 도 21에 도시한 바와 같이, 위치 고정 원기둥(30p)의 설정각[선회 피스톤 자전축(β')의 궤적 상의 각도로, θ라고 함]과, 선회 피스톤(30a)의 선회량(Φp, 도 17과 동일한 정의로 함)이 있다. 도 21에서는, 설명을 위해, 회전 반력(Δ)을 확대하고, 위치 고정 원기둥(30p)의 직경을 축소하고 있다. 도 21로부터, 회전 반력(Δ)은 반경(L)에서의 원주 방향의 반력(Δs)으로부터 다음의 식 5를 구한다.

[식 5]

여기서, abs는 절대값을 나타낸다.

이 식 5 중 L, Δs는 이하의 식 6, 식 7로 된다.

[식 6]

[식 7]

여기서, χ는, 도 21에 도시한 바와 같이, 실린더 회전축(γ)과 위치 고정 원기둥(30p)을 연결하는 선과 가이드 홈(30g)이 이루는 각이기도 하다.

가이드 홈(30g)은 선회 피스톤 자전축(β')이 실린더 회전축(γ)의 위치로 왔을 때에 실린더 회전축(γ)을 지날 것, 가이드 홈(30g)의 회전 속도는 롤링 실린더(30b)와 동기할 것, 또한 롤링 실린더(30b)의 회전 속도는 선회 피스톤(30a)의 선회 속도의 절반일 것으로부터, χ는 이하의 식 8로 구어지는 것을 알 수 있다.

[식 8]

식 8을 식 7에 대입한 후, 식 6과 함께 식 5에 대입하여 회전 반력(Δ)을 구하고, 최후에 식 4에 대입하여 규정 작용도를 구하면, 이하의 식 9로 된다.

[식 9]

선회 피스톤 자전축(β')이 실린더 회전축(γ)과 일치하는 Φp ＝ πrad와, 그것보다도 πrad(180도) 선회한 Φp ＝ 0rad에서의 규정 작용도를 식 9에 의해 계산하면, 다음의 식 10, 식 11로 된다.

[식 10]

[식 11]

θ ＝ πrad의 경우를 제외하고 다음의 식 12의 부등식이 성립된다.

[식 12]

이것으로부터, 새롭게 설정한 회전 규정 수단의 규정 작용도는 위치 고정 원기둥(30p)이 실린더 회전축(γ)과 일치하는 경우(θ ＝ πrad)를 제외하고, 구동계에 의한 규정 작용도가 낮을[선회 피스톤 자전축(β')이 실린더 회전축(γ)과 일치할] 때에 높아지고, 구동계에 의한 규정 작용도가 높을[선회 피스톤 자전축(β')이 실린더 회전축(γ)과 일치하는 위치로부터 180도 선회했을] 때에 낮아지는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 조건 (B)를 만족시키는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 위치 고정 원기둥(30p)이 실린더 회전축(γ)과 다른 어떤 위치에 설정되어 있어도, 새롭게 설치한 피스톤 실린더간 회전 규제 수단은 구동계와 협동하여, 한쪽의 규정 작용도가 낮은 경우에 보충하고, 반대로 규정 작용도가 높은 경우에는 과구속으로 되지 않도록, 규정 작용도가 저하되어, 매끄러운 펌프 동작을 실현하는 효과를 발휘한다.

또한, 식 9로부터 명백한 바와 같이, 설정각(θ)을 πrad로부터 Orad로 변화시키는 것에 따라서, 규정 작용도의 절대값이 커져[선회량(Φp)이 동일한 경우], Orad에서 최대로 되는 것을 알 수 있다. 즉, 위치 고정 원기둥(30p)을, 실린더 회전축(γ)의 위치로부터 선회 피스톤 자전축(β')의 궤적 상에서 180도 회전한 위치에 설치하면, 규정 작용도가 가장 높아져, 회전 반력(Δ)을 억제할 수 있어, 펌프 동작을 가일층 원활하게 할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

위치 고정 원기둥(30p)은, 도 7, 도 9로부터 명백해진 바와 같이 펌프 토출 유로(30d) 중에 세워 설치하고 있다. 또한, 가이드 홈(30g)은 펌프 토출 유로(30d)와 급유 구멍(6b)을 연결하는 토출 경로로 되어 있다. 따라서, 위치 고정 원기둥(30p)과 가이드 홈(30g)의 미끄럼 이동부는 항상 오일 통로의 중심에 위치하고 있게 되므로, 윤활성이 향상되어, 신뢰성이 향상된다고 하는 효과를 발휘한다.

본 실시 형태에서는, 가이드 홈(30g)을 측면 평탄부(30h)까지 연장시키고 있다. 상기한 바와 같이, 가이드 홈(30g)은 오일의 유로로 되어 있으므로, 오일이 가이드 홈(30g)에 윤택하게 존재하고 있다. 따라서, 측면 평탄부(30h)까지 연장되는 가이드 홈(30g)은 측면 평탄부(30h)로의 급유 유로로 되어, 측면 평탄부(30h)와 펌프 홈(30g) 사이의 윤활성 향상에 의한 신뢰성 향상 효과와 함께, 시일성의 향상에 의해, 토출 펌프실(140d)로부터 흡입 펌프실(140s)로의 누설 저감에 의한 성능 형상 효과를 발휘한다. 또한, 가이드 홈(30g)을 측면 평탄부(30h)까지 연장시킴으로써, 홈 가공 시의 절삭 공구의 움직임이 일정해져, 홈의 형상 정밀도가 향상된다고 하는 효과가 있다.

또한, 선회 피스톤(30a), 롤링 실린더(30b) 또는 펌프 케이싱(30c)의 표면에, 인산 망간과 같은 친화 피막을 설치해도 좋다. 이 경우, 친화 효과에 의해, 운전과 함께 각 간극이 작아져, 시일성이 향상되어 펌프 성능이 향상된다고 하는 효과가 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 선회 피스톤(30a)을 구동측, 롤링 실린더(30b)를 수동측으로 하였지만, 반대로, 롤링 실린더(30b)를 구동측, 선회 피스톤(30a)을 수동측으로 해도 좋다. 이 경우, 선회 피스톤(30a)은 선회 운동을 행할 수 있는 크랭크 지지를 행한다.

또한, 본 실시 형태에서는 펌프 홈(30b1)이 롤링 실린더(30b)의 외주까지 연장되어 있다. 이에 의해, 홈 가공 시의 절삭 공구의 움직임이 일정해지므로, 홈의 형상 정밀도가 향상된다고 하는 효과가 있다. 또한, 롤링 실린더 외주 간극으로의 급유를 행하게 되므로, 외주 간극의 시일성을 향상시킬 수 있어, 펌프 성능이 향상된다고 하는 효과가 있다. 또한, 이 관통하는 펌프 홈(30b1)으로 인해, 단부판(30b4)이 필요해지고, 그것에 의해, 사이드 간극을 압박에 의해 억제할 수 있는 후술하는 제4 실시 형태의 구성을 실현할 수 있는 형태로 되어 있지만, 본 발명은 그것으로 한정되는 것이 아니라, 외주까지 관통하지 않고, 종래 (특허 문헌 1)의 긴 구멍 형상의 펌프 홈 타입의 것이라도 물론 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는 선회 피스톤(30a)의 측면에 설치하는 2개의 원통면(30a4)의 축심을 어긋나게 하고 있지만, 도 8의 1점 쇄선으로 나타내는 동일 원통면과 같이, 축심이 일치한 원통면으로 해도 좋다. 그 이유는, 본 실시 형태의 작동 유체는 오일이라는 비압축성 유체이므로, 데드 볼륨에 의한 성능 저하는 적고, 또한 원통면을 형성한 후에 측면 평탄부(30h)를 컷트함으로써 측면 형상을 가공할 수 있으므로, 가공 비용이 저감된다고 하는 효과가 있다. 또한, 승압을 행하지 않고, 오일의 이송만을 행하는 용도의 경우에는, 데드 볼륨에 의한 성능 저하는 무시할 수 있을 만큼 더 작아지므로, 도 8의 1점 쇄선으로 나타내는 동일 원통면의 선회 피스톤(30a)이 적합하다.

또한, 본 실시 형태에서는 위치 고정 원기둥(30p)의 설정 위치를, 선회 피스톤 자전축(β')의 선회 궤적 상에서 실린더 회전축(γ)의 위치로부터 180도 회전한 위치에 설치한 슬라이드 기구로 하고 있지만, 규정 작용도의 설명 시에 서술한 바와 같이, 선회 피스톤 자전축(β')의 선회 궤적 상에서, 그 이외의 위치로 이동시킨 이동 위치 고정 원기둥(30p')과, 이동 위치 고정 원기둥(30p')의 이동 각도의 절반만큼 설정 각도를 회전시킨 이동 가이드 홈(30g')을 형성해도, 상기 피스톤 회전 규정 수단으로 되는 상기 슬라이더 기구를 구성할 수 있다(도 10 참조). 예를 들어, 도 8에서 도시한 바와 같이 위치 고정 원기둥(30p)을 45도 회전한 위치에 설정한 경우, 가이드 홈은 22.5도 회전한다. 이 경우, 전술한 규제 작용도의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 규제 작용도가 최대로 되는 타이밍은, 위치 고정 원기둥의 이동 전과 동일해진다[도 10의 (5)]. 단, 그 규제 작용도는 식 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 위치 고정 원기둥(30p)의 이동 전보다도 작아진다. 이에 의해, 미끄럼 이동부의 하중 저감 등의 이유로 규제 작용도를 작게 하고 싶은 경우나, 부품 배치의 제약 등으로 위치 고정 원기둥(30p)을 선회 피스톤 자전축(β')의 선회 궤적 상에서 실린더 회전축(γ)의 위치로부터 180도 회전한 위치에 설치할 수 없는 경우에, 이동 위치 고정 원기둥(30p')과 이동 가이드 홈(30g')을 형성하면 된다.

지금까지 설명해 온 실시 형태는, 로크를 유발하는 롤링 실린더(30b)의 이상 회전이 발생하기 쉬운 선회 피스톤 자전축(β')과 실린더 회전축(γ)이 최접근하는 부근에서, 선회 피스톤(30a)의 선회 반경(Ep)과 롤링 실린더(30b)의 편심량(Es)이 대략 동등한 경우[선회 피스톤 자전축(β')이 실린더 회전축(γ)을 지나는 경우]를 전제로 하고 있었다. 즉, 선회 반경(Ep)과 편심량(Es)이 다른 경우에 대해서는 생각해 오지 않았다. 이는 이하의 이유에 의한다.

선회 반경(Ep)은 펌프 편심부(6f1)의 편심량(Ec)과 피스톤 베어링 구멍(30a6)에서의 베어링 간극 편심량으로 정해지고, 편심량(Es)은 실린더 케이싱(30c3)에 설치하는 롤링 실린더(30b)를 배치하는 구멍의 편심량(Eb)과 실린더 케이싱(30c3)의 외주부 베어링 간극 편심량으로 정해진다. 본 실시 형태의 회전 규정 수단은 실린더 회전축(γ)으로 접근하는 부근에서의 선회 피스톤 자전축(β')의 궤적이 실린더 회전축(γ)을 지나도록, 양자에 있어서의 베어링 편심량을 강제적으로 변경하는 수단으로 바꾸어 말할 수 있다. 즉, 회전 규정 수단을 설치한 결과, 선회 피스톤 자전축(β')과 실린더 회전축(γ)이 최접근하는 부근에서, 선회 반경(Ep)과 편심량(Es)이 동등한 경우만으로 되기 때문이다.

전단락에서 서술한, 회전 규정 수단에 의한 베어링 편심량의 변경은 편심량(Ec)과 편심량(Eb)의 차가 크면 커지고, 규정 수단이나 펌프 편심부(6f1)에 가해지는 하중이 증대되어, 신뢰성이 저하된다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는 선회 피스톤(30a)과 펌프 홈(30g)의 간극을, 편심량(Ec)과 편심량(Eb)의 차의 2배로 하였다. 이에 의해, 선회 피스톤 자전축(β')과 실린더 회전축(γ)이 최접근하는 부근에서, 선회 반경(Ep)과 편심량(Es)이 상이해도, 도 22에서 도시한 바와 같이, 선회 피스톤(30a)은 펌프 홈(30b1) 내의 중심축으로부터 어긋나지만, 롤링 실린더(30b)를 이상 회전시키는 경우는 없다. 이로 인해, 상기한 베어링 편심량의 변경은 불필요해져, 규정 수단이나 펌프 편심부(6f1)에 가해지는 하중은 증대되지 않고, 신뢰성을 확보할 수 있다고 하는 효과가 있다.

선회 피스톤(30a)과 펌프 홈(30g)의 간극을, 편심량(Ec)과 편심량(Eb)의 차의 2배 이상으로 한 경우, 선회 피스톤(30a)과 펌프 홈(30b1) 사이의 간극이 확대되므로, 시일성이 저하되어 성능이 저하된다. 이로 인해, 선회 피스톤(30a)과 펌프 홈(30g)의 간극을, 편심량(Ec)과 편심량(Eb)의 차의 2배 이하로 하면 되는 것을 알 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 단순한 요소 형상으로 가공 비용을 낮게 억제하면서 밀폐성이 높은 펌프실을 구성할 수 있으므로, 저비용으로 고성능의 롤링 실린더식 용적형 펌프에 있어서, 동작 로크의 위험성을, 1실린더에 대해 1피스톤의 구성으로 회피 가능해진다. 이 결과, 소용량에 적합한 용적형 펌프를 실현할 수 있다. 또한, 종래예와 같은 실린더 복수화에 비해, 구성도 단순하고, 조립성도 향상되므로, 가공 비용을 저감시킨 용적형 펌프를 실현할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태인 용적형 펌프를 급유 펌프(30)로서 탑재하는 스크롤 압축기(1)에 대해, 위치 고정 원기둥(30p)의 확대 종단면도인 도 12와 그 L-L에서의 횡단면도인 도 13을 사용하여 설명한다. 이 제2 실시 형태는 다음에 서술하는 점에서 제1 실시 형태와 상이한 것으로, 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시 형태와 기본적으로는 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.

이 제2 실시 형태에서는, 압입이나 접착이나 전착에 의해 베이스 플레이트(30c1)에 고정 배치하는 중심 핀(30P3)과 원통 형상의 롤러(30p4)로 위치 고정 원기둥(30p)을 구성하고 있다. 중심 핀(30p3)의 상단부에는 플랜지부(30p31)가 설치되어 있다. 롤러(30p4)는 중심 핀(30P3)의 본체 돌출 부분(30p32)에 끼워 맞추어져 있고, 플랜지부(30p31)에 의해 중심 핀(30p3)으로부터 빠지지 않도록 되어 있다. 도 12, 도 13에서는 롤러(30p4)와 중심 핀(30p3)의 직경 간극이 크게 도시되어 있지만, 실제로는 100㎛ 이하로 되어 있다. 이로 인해, 롤러(30p4)와 가이드 홈(30g)이 강하게 미끄럼 이동하는 개소의 상대 속도가 작아지도록, 롤러(30p4)가 자전하므로, 위치 고정 원기둥(30p)과 가이드 홈(30g) 사이의 미끄럼 이동 상태가 양호해져, 덜걱거림 등의 불량한 움직임이 억제되어, 급유 펌프(30)의 펌프 동작을 보다 매끄럽게 하는 효과를 발휘한다. 또한, 위치 고정 원기둥(30p)과 가이드 홈(30g)의 마모나, 비틀림에 의한 위치 고정 원기둥(30p)의 탈락 등을 회피할 수 있어, 급유 펌프(30)의 신뢰성을 향상시킨다고 하는 효과를 발휘한다.

(제3 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태인 용적형 펌프를 급유 펌프(30)로서 탑재하는 스크롤 압축기(1)에 대해, 도 12의 L-L 단면 상당도인 도 14를 사용하여 설명한다.

이 제3 실시 형태에서는, 외주면에 롤러 평탄면(30p51)을 설치한 슬라이더 롤러(30p5)로 하는 것 이외는, 제2 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 이외의 설명은 생략한다. 이 제3 실시 형태에 따르면, 가이드 홈(30g)과의 미끄럼 이동부 면적이 증대되므로, 마모의 위험성이 저하되어, 신뢰성이 높은 급유 펌프(30)를 제공할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

(제4 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태인 용적형 펌프를 급유 펌프(30)로서 탑재하는 스크롤 압축기(1)에 대해, 도 15, 도 16을 사용하여 설명한다.

이 제4 실시 형태는, 크랭크 샤프트(6)의 축방향 위치를 프레임(4) 대신에, 급유 펌프(30)측에서 받는 타입이고, 배압실(110) 부근과 급유 펌프(30) 이외는, 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지이다. 이로 인해, 배압실 부근(도 1의 N부에 상당)의 상세 확대도인 도 15와 급유 펌프(도 1의 M부에 상당)의 확대 종단면도인 도 16을 주로 사용하여 설명하고, 그 이외의 설명은 생략한다.

이 제4 실시 형태에서는, 샤프트 플렌지부(6h)가 프레임(4)으로부터 이격되고(도 15 참조), 제1 내지 제3 실시 형태에 있던 급유 펌프(30) 상부의 커버[도 5의 (30c2)]가 없어지고(도 16 참조), 크랭크 샤프트(6)의 단부인 샤프트 하단부면(6z)이 롤링 실린더(30b)의 단부판(30b4)으로 지지되어 있다. 크랭크 샤프트(6)는 상부의 전체 영역이 배압실(110)에 면하고, 한편 하부에는 케이싱(8)의 내부 공간 압력인 흡입 압력에 면하는 영역이 있으므로, 반드시 하방으로 누르는 힘이 작용한다. 따라서, 크랭크 샤프트(6)는 단부판(30b4)을 하방으로 누른다. 따라서, 급유 펌프(30)의 사이드 간극인 선회 피스톤(30a)의 상면과 펌프 홈(30b1)의 저면의 간극, 평면 단부(30a5)(선회 피스톤의 하면)와 베이스 플레이트(30c1) 상면의 간극, 롤링 실린더(30b)와 베이스 플레이트(30c1) 상면의 간극을 저감시킬 수 있다. 이 중에서, 가장 작은 간극은 대략 0으로 되어 미끄럼 이동하게 된다. 어느 간극으로 미끄럼 이동할지는, 펌프 홈(30b1)의 깊이와 선회 피스톤(30a)의 두께의 대소 관계에 의해 결정된다.

선회 피스톤(30a)의 두께를 펌프 홈(30b1)의 깊이보다도 작게 한 경우, 롤링 실린더(30b)와 베이스 플레이트(30c1) 상면의 간극이 미끄럼 이동하게 된다. 이 경우, 선회 운동하는 선회 피스톤(30a)의 움직임이 매끄러워지므로, 급유 펌프(30) 전체의 펌프 동작이 가일층 원활해진다고 하는 효과가 있다. 반대로, 선회 피스톤(30a)의 두께를 펌프 홈(30b1)의 깊이보다도 크게 한 경우, 선회 피스톤(30a)의 상면과 펌프 홈(30b1)의 저면의 간극, 평면 단부(30a5)(선회 피스톤의 하면)와 베이스 플레이트(30c1) 상면의 간극이 미끄럼 이동면으로 된다. 이 경우, 2개소의 간극을 극소값까지 억제할 수 있으므로, 시일성을 가일층 향상시킬 수 있어, 고성능의 급유 펌프를 제공한다고 하는 효과를 발휘한다.

또한, 도 16으로부터, 급유 펌프(30)는 전체가, 부베어링(25)을 구성하는 볼(25a)의 하면에 펌프 고정 나사(30n)로 고정된다. 여기서, 볼(25a)의 하면은 베어링면인 내주면에 대해 직각이다. 또한, 샤프트 하단부면(6z)은 크랭크 샤프트(6)의 중심축에 대해 직각인 것으로 한다. 이에 의해, 크랭크 샤프트(6)의 탑재 자세에 관계없이, 샤프트 하단부면(6z)은 전체면에서 단부판(30b4)에 접촉하므로, 샤프트 하단부면(6z)과 단부판(30b4) 사이의 시일성이 향상되어, 고성능의 급유 펌프를 제공한다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 샤프트 하단부면(6z)과 단부판(30b4) 사이의 편접촉이 억제되므로, 신뢰성이 높은 급유 펌프를 제공할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

1 : 스크롤 압축기
2 : 고정 스크롤 부재
3 : 선회 스크롤 부재
4 : 프레임
5 : 올덤 링
6 : 크랭크 샤프트
6b : 급유 구멍
6f : 펌프축부
6f1 : 펌프 편심부
7 : 모터
22 : 바이패스 밸브
26 : 배압 제어 밸브
30 : 급유 펌프
30a : 선회 피스톤
30a5 : 평면 단부
30a6 : 피스톤 베어링 구멍
30b : 롤링 실린더
30b1 : 펌프 홈
30b4 : 단부판
30c : 펌프 케이싱
30c4 : 케이싱실
30d : 펌프 토출 유로
30g : 가이드 홈
30h : 측면 평탄부
30p : 위치 고정 원기둥
30p4 : 롤러
30p5 : 슬라이더 롤러
30s : 펌프 흡입 유로
100 : 압축실
105 : 흡입실
110 : 배압실
120 : 토출실
125 : 오일 저장부
140 : 펌프실
140s : 흡입 펌프실
140d : 토출 펌프실
α : 피스톤 선회축(크랭크 샤프트 회전축)
β : 펌프 편심부 중심축
β' : 선회 피스톤 자전축
γ : 실린더 회전축(실린더 자전축)

Claims (13)

1. 삭제
2. 케이싱실을 갖는 펌프 케이싱과,
   펌프 홈을 갖고 상기 케이싱실에 회전 운동 가능하게 배치된 롤링 실린더와,
   상기 펌프 홈에 헐겁게 끼워 맞추어져 당해 펌프 홈을 구획함으로써 2개의 펌프실을 형성하는 선회 피스톤을 구비하고,
   상기 선회 피스톤 또는 상기 롤링 실린더는 구동원에 의해 선회 운동 또는 회전 운동되고,
   롤링 실린더는 선회 피스톤의 선회 운동의 중심축인 피스톤 선회축에 대해, 편심량이 Es인 실린더 회전축을 중심으로 회전 운동 가능하게 배치되고,
   상기 펌프 홈은 상기 롤링 실린더의 회전 운동의 중심축인 실린더 회전축에 교차하여 직선 형상으로 연장되어 있고,
   상기 선회 피스톤은 상기 펌프 홈 내를 왕복 운동하는 동시에, 상기 펌프 케이싱에 대해 선회 반경이 Ep로 선회 운동하는 자전 운동 가능하게 배치되고,
   상기 선회 피스톤의 선회 반경(Ep)과 상기 롤링 실린더의 편심량(Es)은 동등한 용적형 펌프에 있어서,
   상기 롤링 실린더에 끼워 맞추어지는 상기 선회 피스톤의 수를 1개로 하고,
   상기 선회 피스톤의 선회 및 상기 롤링 실린더의 회전을 유지하는 동시에 당해 선회 피스톤의 선회 속도를 당해 롤링 실린더의 회전 속도의 2배로 규정하는 회전 규정 수단을 설치하고,
   상기 회전 규정 수단의 규정 작용도는 상기 피스톤 선회축이 상기 실린더 회전축과 일치하는 선회 각도일 때보다도 당해 피스톤 선회축이 180도 선회한 선회 각도일 때의 경우를 작게 한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
3. 제2항에 있어서, 상기 선회 피스톤의 선회 운동을 편심량이 Ec인 크랭크 샤프트로 실현하고,
   상기 롤링 실린더의 회전축을 편심량이 Eb인 베어링부로 실현하고,
   상기 선회 피스톤과 상기 펌프 홈의 간극은, 상기 크랭크 샤프트의 편심량(Ec)과 상기 베어링부의 편심량(Eb)의 차의 2배 이하로 한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
4. 제2항에 있어서, 상기 회전 규정 수단은 상기 선회 피스톤의 자전과 상기 롤링 실린더의 회전을 동기시키는 회전 동기 수단과, 상기 선회 피스톤의 선회 속도를 자전 속도의 2배로 규정하는 피스톤 회전 규정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전 동기 수단은 상기 선회 피스톤에 상기 펌프 홈의 2측면과 각각 미끄럼 접촉하는 측면 평탄부를 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
6. 제5항에 있어서, 상기 피스톤 회전 규정 수단은 상기 선회 피스톤 자전축의 선회 운동 궤적 상에서, 상기 실린더 회전축과는 다른 위치의 정지점이 상기 선회 피스톤 자전축을 지나는 상기 선회 피스톤 상에 고정하는 직선에 항상 높이도록 상기 선회 피스톤의 운동을 규정하는 슬라이더 기구를 구비한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
7. 제6항에 있어서, 상기 정지점을 상기 선회 운동 궤적 상에서 상기 실린더 회전축의 위치로부터 180도 회전한 위치에 설치한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
8. 제6항에 있어서, 상기 슬라이더 기구는 부동 슬라이더 및 회전 가이드를 구비하고,
   상기 부동 슬라이더는 상기 펌프 케이싱의 상기 정지점에 대응하는 위치에 고정 배치하는 위치 고정 원기둥에 의해 실현하고,
   회전 가이드는 상기 선회 피스톤에 상기 직선을 중심선으로 하고 상기 위치 고정 원기둥과 미끄럼 대우를 구성하기 위해 상기 위치 고정 원기둥의 직경과 동등한 폭을 갖는 가이드 홈을 형성하여 실현한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
9. 제8항에 있어서, 상기 부동 슬라이더는 고정 중심축과, 이 고정 중심축에 회전 가능하게 삽입된 슬라이더 부재를 구비한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
10. 제8항에 있어서, 상기 가이드 홈을 작동 유체의 통로로 한 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
11. 제10항에 있어서, 상기 가이드 홈을 상기 측면 평탄부까지 연장시킨 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
12. 제2항에 있어서, 용적형 유체 기계의 각 부로의 오일 공급원으로서 상기 용적형 유체 기계에 탑재하는 것인 것을 특징으로 하는, 용적형 펌프.
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