KR20030053444A

KR20030053444A - 압축기 및 압축기의 윤활방법

Info

Publication number: KR20030053444A
Application number: KR1020020081847A
Authority: KR
Inventors: 신또꾸노리유끼; 사또신이찌; 사이끼아끼오; 반노노부또시; 곤도준
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-06-28
Also published as: CN1288342C; US20030141149A1; CN1432734A; FR2834013A1; KR100523426B1; JP2003247488A; DE10260327A1; US6862975B2; JP4042554B2; BR0205420B1; BR0205420A

Abstract

(과제) 피스톤식 압축기에서 피스톤을 왕복 이동시키는 구동기구의 윤활 효과를 향상시킨다.

(해결수단) 피스톤 (18) 을 왕복 이동시키기 위한 사판 (14) 이 고착된 구동축 (9) 에 흡입실 (36) 의 흡입냉매를 실린더 보어 (16,17) 에 흡입시키는 흡입통로 (41) 를 구비한 사판압축기 (1) 에서, 구동축 (9) 에 사판 (14) 이 수용된 크랭크실 (8) 에 흡입통로 (41) 를 흐르는 냉매 중의 윤활유를 유출시키기 위한 급유구멍 (51) 을 반경방향으로 형성하고, 구동축 (9) 의 회전에 의한 원심력을 이용하여 윤활유를 크랭크실 (8) 에 급유한다. 또, 흡입통로 (41) 를 대경 구멍부 (41b) 와 소경 구멍부 (41c) 를 갖는 단차 구멍으로 하고, 두 구멍부의 경계에 형성되는 단차 (52) 로 흡입통로 (41) 의 내벽면을 따라 흐르는 윤활유를 막는 동시에 흐름방향을 전환시켜 급유구멍 (51) 으로 유도하는 구성으로 하였다.

Description

압축기 및 압축기의 윤활방법{COMPRESSOR AND LUBRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 예컨대 차량 공조용으로 적합한 피스톤식 압축기에 관한 것으로, 상세하게는 피스톤을 왕복 이동시키는 구동기구에 윤활유를 유도하기 위한 급유 기술에 관한 것이다.

이런 종류의 압축기로는 예컨대 일본 공개특허공보 평6-101641호가 있다. 이 공보에 기재 (단락 [0011],[0012] 및 도 1 참조) 된 압축기는 양두 (兩頭) 피스톤식 사판압축기로, 구동축 내에 일단이 저압실 (흡입영역) 에 개구되어 있는 나선형 홈이 있는 원통구멍을 형성하고, 이 원통구멍 안쪽에는 사판을 회전할 수 있게 지지하는 스러스트 베어링에 윤활유를 유도하는 급유구멍을 반경방향으로 형성하고 있다. 그리고, 구동축의 회전을 이용하여 나선 홈을 따라 윤활유를 원통구멍 안쪽에 이송하는 동시에, 급유구멍에서 스러스트 베어링을 통과하여 크랭크실 내로 윤활유를 급유함으로써, 피스톤을 왕복 이동시키는 구동기구의 구성 부재인 사판과 슈의 슬라이딩면, 슈와 피스톤의 슬라이딩면 및 스러스트 베어링의 슬라이딩면을윤활시키는 것이 기재되어 있다.

그러나, 상기 기술한 공보에 기재된 윤활 기술에서는 반드시 충분한 윤활 효과를 얻을 수 있다고는 말하기 어려우며, 또한 개량할 여지가 있다.

본 발명은 상기 기술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적하는 바는 피스톤식 압축기에서 피스톤을 왕복 이동시키는 구동기구의 윤활 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 윤활 기술을 제공하는 것이다.

도 1은 실시형태에 관한 양두 피스톤식 사판압축기를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 요부를 나타내는 부분 단면도이다.

도 3은 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 4는 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 5는 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 6은 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 7은 다른 실시형태를 나타내는 사판압축기의 종단면도이다.

도 8은 다른 실시형태를 나타내는 사판압축기의 종단면도이다.

도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 자른 단면도이다.

도 10은 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1: 사판압축기 8: 크랭크실

9: 구동축14: 사판

16,17: 실린더 보어18: 피스톤

20: 구동기구21,22: 스러스트 베어링

26: 흡입실 (흡입영역) 41: 흡입통로 (통로)

41a: 개구부 (제 1 연통부) 41b: 대경 구멍부

41c: 소경 구멍부51: 급유구멍 (제 2 연통부)

52: 단차 (흐름방향 전환부) 53: 압력인출구멍 (압력인출통로)

54: 가이드홈

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 달성하기 위해서 본 발명에 관한 압축기는 특허청구범위의 각 청구항에 기재된 바와 같은 구성을 구비하였다. 또, 각 청구항에 관한 발명은 구동축, 실린더 보어 내를 왕복 이동시켜 냉매를 압축하는 피스톤, 구동축의 회전운동을 피스톤에 왕복운동으로 전달하는 구동기구 및, 이 구동기구를 수용하는 크랭크실을 구비한 압축기에서, 상기 크랭크실에 윤활유를 급유함으로써 이 크랭크실 내의 구동기구를 윤활시킬 수 있도록 한 기술이다.

청구항 1에 기재된 발명에서는, 구동축 내에 냉매가 통과하는 통로를 형성하고, 이 통로는 흡입영역에 통하는 제 1 연통부, 크랭크실에 통하는 제 2 연통부 및, 냉매에 혼입되어 유입된 윤활유를 막아 흐름방향을 전환시키는 동시에, 제 2 연통부로 유도하는 흐름방향 전환부를 갖는 구성으로 한다. 따라서, 압축기의 운전시에는 통로 내에는 흡입영역에서 제 1 연통부를 거쳐 냉매 및 여기에 혼입되어 있는 윤활유가 유입된다. 대부분의 윤활유는 그 성상에 의해 통로의 내벽면에 부착되어 흐르고, 흐름방향 전환부에 의해 막혀 흐름방향을 전환시킨 후 제 2 연통부를 거쳐 크랭크실로 유출된다. 이 경우 청구항 1에 관한 발명에서는 흐름방향 전환부를 형성해 놓았기 때문에, 통로의 내벽면을 따라 유입된 윤활유는 흐름방향 전환부에서 막혀 제 2 연통부로 유도된다. 따라서, 윤활유가 제 2 연통부에 효율적으로 모이고, 또 구동축의 회전에 의한 원심력으로 크랭크실에 적극적으로 유출된다. 그럼으로써, 크랭크실에는 구동기구의 윤활에 필요한 양의 윤활유가 급유되어 윤활 성능이 향상된다.

또, 크랭크실 내에 수용되는 구동기구의 윤활 부위는 예컨대 사판식 압축기의 경우라면, 사판을 회전할 수 있게 지지하는 스러스트 베어링의 슬라이딩면, 사판과 슈의 슬라이딩면, 슈와 피스톤의 슬라이딩면 등이 여기에 해당된다.

또한, 청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 구동축에 통로와 크랭크실을 연결하는 제 2 연통부를 형성함으로써, 구동축의 원심력을 이용한 윤활유 분리 효과 및 크랭크실에 의한 윤활유의 저장 효과를 얻을 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 통로는 실린더 보어에 흡입냉매를 유도하기 위해 형성된 흡입통로로 한다. 그럼으로써, 보다 적극적인 윤활유 흐름을 얻을 수 있고, 나아가서는 크랭크실에 대한 윤활유의 급유 효과를 향상시킬 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 크랭크실 내의 냉매를 이 크랭크실보다 저압인 영역으로 유도하기 위한 압력인출통로를 갖고 있는 구성으로 하였다. 그럼으로써, 크랭크실 내의 압력을 낮출 수 있게 되어, 결과적으로 제 2 연통부에서 크랭크실로의 윤활유 유출을 보다 적극적으로 행할 수 있다.

이 경우 청구항 4에 기재된 바와 같이, 압력인출통로는 크랭크실과 통로를 연통하는 압력인출구멍인 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면 구동축에 구멍을 형성하는 것만으로 압력인출통로를 간단히 형성할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에서는, 크랭크실 내의 윤활유를 이 크랭크실보다 저압인 냉매순환경로로 되돌리기 위한 복귀통로를 갖고 있는 구성으로 하였다. 압축기의 고회전시에는, 상기 기술한 구동축의 원심력에 의한 윤활유의 분리 능력이 커져 크랭크실에 윤활유가 적극적으로 급유된다. 그래서, 압축기가 고회전으로 연속 운전된 경우, 크랭크실 내에 윤활유가 필요 이상으로 고일 가능성이 있다. 이와 같은 경우에 청구항 5 발명에 따르면, 크랭크실 내의 윤활유를 복귀통로를 거쳐 냉매순환경로로 되돌려 크랭크실 내에 윤활유가 과잉으로 고이는 것을 회피할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에서는, 구동기구는 구동축과 함께 회전하는 사판을 가지고, 이 사판을 회전할 수 있게 지지하는 스러스트 베어링을 향하여 제 2 연통부의 출구가 개구되어 있는 구성으로 하였다. 이와 같은 구성에 따르면 스러스트 베어링을 집중적으로 윤활시킬 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에서는, 흐름방향 전환부가 통로의 내벽면에 교차하는 방향의 벽면으로 구성되어 있다. 이 경우 벽면은 예컨대 통로를 단차 구멍으로 하거나 또는 통로의 내벽면에 고리형 오목부를 형성함으로써 구성할 수 있고, 그리고 이 벽면쪽으로 제 2 연통부의 입구가 향하도록 설정함으로써 윤활유를 제 2연통부에 효율적으로 안내할 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명에서는, 통로의 내벽면을 따라 윤활유를 안내하는 가이드홈이 형성되고, 이 가이드홈의 가장자리끝에 제 2 연통부의 입구가 개구되어 있는 구성으로 하였다. 이에 따르면 가이드홈으로 유입된 윤활유를 가이드홈의 가장자리끝에서 제 2 연통부로 효율적으로 유도하여 크랭크실로 유출시킬 수 있기 때문에, 크랭크실에 대한 급유 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

청구항 9에 기재된 발명에서는, 흐름방향 전환부와 제 2 연통부는 이들을 1세트로 하여 통로의 흐름방향으로 복수 세트 설치되어 있는 구성으로 하였다. 이에 따르면 크랭크실에 대한 급유를 복수 단계에서 행할 수 있기 때문에 급유 효과가 상승된다.

청구항 10에 기재된 발명에서는, 제 2 연통부의 출구는 피스톤의 상사점 부근에 대응하는 위치에 있는 사판 및 이 사판과 피스톤 사이에 개재되는 슈를 향하여 개구되어 있는 구성으로 하였다. 그럼으로써, 사판 및 슈에 가해지는 부하가 큰 지점에 확실하게 윤활유를 공급할 수 있어 압축기의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.

청구항 11에 기재된 발명에 따르면, 크랭크실 내에 구동기구의 윤활에 필요한 양의 윤활유를 효율적으로 급유하고, 구동기구의 윤활 효과를 향상시키는 데에 유효한 압축기의 윤활방법을 제공할 수 있다.

발명의 실시형태

다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 압축기의 종단면도이고, 도 2는 요부를 나타내는 부분 단면도이다. 본 실시형태는 양두 피스톤식 사판압축기에 적용시킨 것이다. 도 1에 나타내는 바와 같이 사판압축기 (1) 의 본체는, 중앙부의 실린더 블록 (2) , 실린더 블록 (2) 의 전단에 밸브판 (4) 을 통해 급유된 프론트 하우징 (3) 및, 실린더 블록 (2) 의 후단에 밸브판 (6) 을 통해 급유된 리어 하우징 (5) 으로 구성되어 있다. 또, 실린더 블록 (2) 은 프론트측 실린더 블록 (2a) 과 리어측 실린더 블록 (2b) 으로 나뉘어져 있다. 그리고, 상기 본체의 구성 부재는 관통볼트 (7) 에 의해 서로 체결 결합되어 있다.

실린더 블록 (2) 내부에 형성된 크랭크실 (사판실:8) 에는 예컨대 차량의 엔진을 구동원으로 회전 구동되는 구동축 (9) 이 프론트측 (도 1의 좌측) 에서 삽입 통과되어 있고, 이 구동축 (9) 은 크랭크실 (8) 전후에서 한쌍의 저널 베어링 (11,12) 에 의해 회전할 수 있게 지지되고 있다. 크랭크실 (8) 내에는 사판 (14) 이 수용되고, 그 사판 (14) 은 구동축 (9) 에 적절한 수단에 의해 고착되어 있다.

한편, 프론트측 실린더 블록 (2a) 에는, 중심 (구동축 (9) 의 회전중심) 주위의 균등 위치에 복수 개 예컨대 5개의 실린더 보어 (16) 가 서로 평행하게 형성되고, 또 이에 대응하여 리어측 실린더 블록 (2b) 에도, 복수 개 실린더 보어 (17) 가 동일하게 형성되어 있다. 그리고, 상기 실린더 보어 (16,17) 내에는 양두 피스톤 (18) 이 축방향으로 슬라이딩할 수 있게 끼워져 있다. 피스톤 (18) 은 축방향의 거의 중앙부에 홈부를 가지고, 이 홈부에 의해 사판 (14) 의 둘레가장자리부를 걸치도록 배치되어 있다. 그리고, 피스톤 (18) 의 홈부의 양측에는 구면형의 패임부 (18a) 가 형성되고, 이 패임부 (18a) 에 걸어맞춰진 거의 반구형상인 슈 (19) 를 통해 피스톤 (18) 이 사판 (14) 에 걸려 있다. 슈 (19) 는 피스톤 (18) 과 사판 (14) 사이에 개재되고, 두 부재에 대하여 각각 슬라이딩한다.

구동축 (9) 이 회전될 때에 이 회전운동은 사판 (14) 및 슈 (19) 를 통해 피스톤 (18) 의 직선왕복운동으로 변환된다. 이 사판 (14) 및 슈 (19) 는 본 발명에서 말하는 구동기구 (20) 에 대응한다. 피스톤 (18) 의 직선운동에 의해 구동축 (9) 에서 발생되는 반력으로서의 축방향 하중은 사판 (14) 의 양측에 설치된 한쌍의 스러스트 베어링 (21,22) 에 의해 지지된다.

프론트 하우징 (3) 내의 바깥둘레부에는 고리형 토출실 (24) 이 형성되고, 또 리어 하우징 (5) 내의 바깥둘레부에도 고리형 토출실 (25) 이 형성되어 있다. 또한, 리어 하우징 (5) 의 거의 중앙부에는 격벽에 의해 토출실 (25) 과 구획된 흡입실 (26) 이 형성되어 있다. 흡입실 (26) 은 입구 (27) 를 구비하고, 이에 접속된 도시 생략된 흡입배관에 의해 외부의 냉동회로로부터의 흡입냉매가 유입되도록 되어 있다.

프론트측 밸브판 (4) 에는, 실린더 보어 (16) 내에서 피스톤 (18) 의 왕복 이동에 의해 확대/축소되는 압축실과 프론트측 토출실 (24) 을 연통하는 토출구 (31) 가 형성되고, 토출구 (31) 의 하류측 (압축실의 배면측) 에는, 밸브프레서 (32) 에 의해 개방밸브 각도가 규제되는 얇은 판스프링으로 이루어진 토출밸브 (33) 가 설치되어 있다. 또, 리어측 밸브판 (6) 에도 동일하게 실린더 보어(17) 내에서 피스톤 (18) 의 왕복 이동에 의해 확대/축소되는 압축실과 리어측 토출실 (25) 을 연통하는 토출구 (34) 가 형성되고, 이 토출구 (34) 의 하류측에는 밸브프레서 (35) 에 의해 개방밸브 각도가 규제되는 얇은 판스프링으로 이루어진 토출밸브 (36) 가 설치되어 있다. 그리고, 프론트측과 리어측 토출실 (24,25) 은 도시 생략된 관로에 의해 상호 연통되어 있어, 두 토출실 (24,25) 에서 송출되는 고압의 냉매는 합류되어 외부의 냉동회로로 유출되도록 되어 있다.

구동축 (9) 을 회전 지지하는 저널 베어링 (11,12) 은 주로 프론트측 실린더 블록 (2a) 및 리어측 실린더 블록 (2b) 각각의 중심에 동일한 축이 되도록 뚫어 형성된 관통구멍 (38,39) 내에 압입된 미끄럼 베어링으로, 구동축 (9) 자체의 일부인 저널부 (9a,9b) 를 회전할 수 있게 지지하고 있다. 구동축 (9) 내는 그 일부가 원형단면의 중공에 형성되고, 그럼으로써, 흡입냉매의 흡입통로 (41) 를 구성하고 있다. 그리고, 흡입통로 (41) 는 일단 (도 1의 우측단) 이 개구되고, 이 개구부 (41a) 가 흡입실 (26: 본 발명에서 말하는 영역에 대응함) 에 연통되어 있다.

구동축 (9) 의 프론트측 저널부 (9a) 에는 흡입통로 (41) 에 연통되어 구동축 (9) 의 축심에 대하여 원주방향으로 소정 각도 예컨대 130°정도로 개방되는 부채꼴 흡입개구 (43) 가 반경방향으로 형성된다. 또, 리어측 저널부 (9b) 에도 동일하게 흡입통로 (41) 에 연통되어 구동축 (9) 의 축심에 대하여 원주방향으로 소정 각도 예컨대 130°정도로 개방된 부채꼴 흡입개구 (44) 가 반경방향으로 형성되어 있고, 프론트측 흡입개구 (43) 와 리어측 흡입개구 (44) 는 원주방향에서 180°위상차를 갖고 있다.

프론트측 저널 베어링 (11) 및 실린더 블록 (2a) 에는, 프론트측 흡입개구 (43) 에 대하여 구동축 (9) 이 각각 소정의 회전위치 (각도) 에 있을 때에 연통됨으로써, 흡입통로 (41) 내의 냉매를 흡입개구 (43) 에서 프론트측 복수 개 실린더 보어 (16) 의 각각에 흡입시키는 반경방향의 흡입포트 (45) 가 형성되어 있다. 또, 리어측 저널 베어링 (12) 및 실린더 블록 (2b) 에도, 동일하게 리어측 흡입개구 (44) 에 대하여 구동축 (9) 이 각각 소정의 회전위치에 있을 때에 연통됨으로써, 흡입통로 (41) 내의 냉매를 흡입개구 (44) 에서 리어측 복수 개 실린더 보어 (17) 의 각각에 흡입시키는 반경방향의 흡입포트 (46) 가 형성되어 있다.

구동축 (9) 이 회전되면, 사판 (14) 및 슈 (19) 를 통해 피스톤 (18) 이 실린더 보어 (16,17) 내를 왕복 이동하지만, 이와 동시에 구동축 (9) 의 프론트측 및 리어측 저널부 (9a,9b) 의 흡입개구 (43,44) 가 회전하고, 프론트측 흡입개구 (43) 는 실린더 보어 (16) 중, 이 때 흡입 행정에 들어간 것에 대응하는 흡입포트 (45) 에 대하여 순차적으로 연통되어 간다. 동일하게 리어측 흡입개구 (44) 도 실린더 보어 (17) 중, 이 때 흡입 행정에 들어간 것에 대응하는 흡입포트 (46) 에 대하여 순차적으로 연통되어 가게 된다. 이 연통관계는 어떤 실린더 보어 (16,17) 에 대해서도 이것이 흡입 행정에 있는 동안에는 계속되도록 흡입개구 (43,44) 의 개방 각도 (영역) 가 설정되어 있다.

그리고, 이 실린더 보어 (16,17) 가 흡입 행정에서 압축 행정으로 이행되었을 때에, 이에 대응하는 흡입포트 (45,46) 가 구동축 (9) 의 저널부 (9a,9b) 의 바깥둘레면에 의해 폐색된다. 이들 구동축 (9) 의 저널부 (9a,9b) 에 형성된 흡입개구 (43,44) 와 구동축 (9) 의 회전에 따라 흡입개구 (43,44) 에 대하여 연통ㆍ폐색 (개폐) 되는 흡입포트 (45,46) 로 로터리밸브가 구성되어 있다.

따라서, 피스톤 (18) 이 실린더 보어 (16,17) 내를 왕복 이동하면, 흡입실 (26) 내의 냉매는 흡입통로 (41) 에서 로터리밸브를 통해 실린더 보어 (16,17) 내로 흡입된 후, 압축되면서 토출밸브 (33,36) 를 통해 토출실 (24,25) 로 토출된다. 도 1의 좌측 (프론트측) 에는 흡입 행정이 표시되고, 우측 (리어측) 에는 토출행정이 표시되어 있다. 도 1에는 냉매의 흐름방향이 화살표시로 표시되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 특징점인 크랭크실 (8) 내의 구동기구 (20) 를 윤활시키는 기술에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 구동축 (9) 에는 냉매의 흡입통로 (41) 를 크랭크실 (8) 에 연통시키는 급유구멍 (51) 이 반경방향으로 형성되어 있다. 급유구멍 (51) 은 원주방향에서 하나 이상 형성되고, 일단 (입구) 이 흡입통로 (41) 에 개구되고, 타단 (출구) 이 리어측 스러스트 베어링 (22) 에 개구되어 있다. 이 급유구멍 (51) 은 흡입통로 (41) 내에 냉매와 함께 유입되는 윤활유를 구동축 (9) 의 동축시에 원심력을 이용하여 스러스트 베어링 (22) 를 향하여 유출시키고, 다시 이 스러스트 베어링 (22) 의 간극에서 크랭크실 (8) 로 유출시킨다. 이 경우 본 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 급유구멍 (51) 은 스러스트 베어링 (22) 을 통해 피스톤 (18) 의 상사점 부근에 대응하는 위치에 있는 사판 (14) 및 슈 (19) 를 향하여 개구되어 있다. 그래서, 피스톤 (18) 로부터 사판 (14) 및 슈 (19) 에 가해지는 부하가 큰 지점에 확실하게 윤활유를 공급할 수 있어 압축기의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.도면에는 윤활유의 흐름방향이 화살표시로 나타나 있다.

흡입통로 (41) 에 유입되는 냉매 중의 윤활유는 그 성상 (性狀) 에 의해 흡입통로 (14) 의 내벽면을 따라 흐른다. 이 윤활유를 효율적으로 급유구멍 (51) 의 입구로 유도하기 위해서, 본 실시형태에서는 흡입실 (26) 에 연통된 흡입통로 (41) 를, 리어측 내경이 프론트측 (안쪽) 의 내경보다 대경으로 형성된 단차 구멍으로 한다. 따라서, 대경 구멍부 (41b) 와 소경 구멍부 (41c) 의 경계부에는 흡입통로 (41) 의 내벽면에 교차하는 방향의 벽면을 구성하는 고리형 단차 (52) 가 형성되고, 이 단차 (52) 는 급유구멍 (51) 의 입구에 대응하는 부위에 설정되어 있다. 즉, 단차 (52) 의 벽면과 급유구멍 (51) 의 벽면이 동일한 레벨로 연속되도록 설정되어 있다.

상기 단차 (52) 는 흡입통로 (41) 내를 냉매가 흐를 때 대경 구멍부 (41b) 의 내벽면을 따라 유입되는 윤활유의 흐름을 막는 동시에, 그 흐름방향을 전환시켜 급유구멍 (51) 의 입구로 유도하는 기능을 갖는다. 즉, 단차 (52) 는 본 발명에서 말하는 윤활유의 흐름방향 전환부에 대응한다. 또, 흡입통로 (41) 가 본 발명에서 말하는 통로에 대응하고, 흡입실 (26) 과 연통되는 흡입통로 (41) 의 개구부 (41a) 가 본 발명에서 말하는 제 1 연통부에 대응하며, 급유구멍 (51) 이 본 발명에서 말하는 제 2 연통로에 대응한다.

실린더 보어 (16,17) 의 압축 행정에서 압축실 내의 일부 냉매가 피스톤 (18) 과 실린더 보어 (16,17) 의 슬라이딩면을 거쳐 크랭크실 (8) 에 누출되어 이 크랭크실 (8) 내의 압력이 높아질 가능성이 있다. 이 압력을 낮추기 위해서 구동축 (9) 에 하나 이상의 압력인출구멍 (53) 이 반경방향으로 형성되어 있다. 압력인출구멍 (53) 은 프론트측 스러스트 베어링 (21) 에 대응하는 부위에 형성되고, 일단이 흡입통로 (41) 에 개구되며, 타단이 스러스트 베어링 (21) 의 간극을 통과하여 크랭크실 (8) 에 개구된다. 상기 압력인출구멍 (53) 은 본 발명에서 말하는 압력인출통로에 대응한다.

본 실시형태에 관한 사판압축기 (1) 는 상기와 같이 구성되어 있다. 따라서, 구동축 (9) 이 회전 구동되면 구동축 (9) 과 일체가 되어 회전하는 사판 (14) 의 요동운동에 의해 슈 (19) 를 통해 양두 피스톤 (18) 이 실린더 보어 (16,17) 내를 왕복 이동하여 실린더 보어 (16,17) 내의 압축실이 확대/축소된다. 한편, 구동축 (9) 의 회전에 따라 흡입개구 (43,44) 와 흡입포트 (45,46) 로 구성된 로터리밸브가 개폐 작동된다.

그럼으로써, 실린더 보어 (16,17) 중 흡입 행정에 들어간 것부터 순차적으로 흡입통로 (41) 에 연통됨으로써, 이 실린더 보어 (16,17) 의 압축실에는 외부의 냉동회로에서 흡입실 (26) 을 거쳐 흡입통로 (41) 로 유입된 냉매가 흡입된다. 그리고, 피스톤 (18) 이 하사점에 도달하면 흡입 행정이 종료되고, 이어서 피스톤 (18) 이 반전하여 압축행정으로 이행되지만, 압축 행정으로 이행된 이 실린더 보어 (16,17) 로부터 순차적으로 흡입통로 (41) 에 대한 연통이 차단된다. 압축 행정의 실린더 보어 (16,17) 내에서 압축된 냉매는 토출구 (31,34) 에서 토출밸브 (33,36) 를 밀어 열면서 토출실 (24,25) 로 토출된 후 외부의 냉동회로로 송출된다.

상기 운전시에 냉매에 혼입되어 흡입통로 (41) 내에 유입된 윤활유는 구동축 (9) 의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 급유구멍 (51) 을 통과하여 리어측 스러스트 베어링 (22) 을 향하여 유출되는 동시에, 이 스러스트 베어링 (22) 의 간극을 통과하여 크랭크실 (8) 에 급유된다.

이 경우 흡입통로 (41) 내에 유입된 윤활유의 대부분은 그 성상에 의해 흡입통로 (41) 의 내벽면에 부착되어 흐른다. 본 실시형태에서는 흡입통로 (41) 의 상류측에 대경 구멍부 (41b) 를 형성하고 있기 때문에, 대경 구멍부 (41b) 의 내벽면을 따라 흐르는 윤활유는 소경 구멍부 (41c) 와의 경계면인 단차 (52) 에 의해 그 흐름이 막혀 흐름방향을 전환시켜 급유구멍 (51) 의 입구로 유도된다. 그럼으로써, 크랭크실 (8) 에 대한 급유를 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 급유구멍 (51) 의 하류측에서 크랭크실 (8) 을 흡입통로 (41) 에 연통시키는 압력인출구멍 (53) 을 형성하고 있다. 따라서, 실린더 보어 (16,17) 내에서 압축된 냉매 일부가 이 실린더 보어 (16,17) 와 피스톤의 슬라이딩면에서 크랭크실 (8) 로 누출되어 이 크랭크실 (8) 내의 압력이 높아진 경우라도, 크랭크실 (8) 내의 냉매가 크랭크실 (8) 보다 저압인 공간인 흡입통로 (41) 로 압력인출구멍 (53) 을 통과하여 유출된다. 그럼으로써, 크랭크실 (8) 내의 압력이 저하되기 때문에 급유구멍 (51) 을 통과하여 흡입통로 (41) 에서 크랭크실 (8) 로 윤활유가 유출되기 쉬워진다.

또, 본 실시형태에서는 윤활유를 크랭크실 (8) 로 유도하는 급유용 통로로서 냉매를 실린더 보어 (16,17) 에 흡입하기 위한 흡입통로 (41) 를 이용하고 있다.즉, 냉매가 적극적으로 흐르는 흡입통로 (41) 를 급유용 통로로 하기 때문에, 다량의 윤활유를 확보하기 쉽고, 그 결과 크랭크실 (8) 에 대한 윤활유의 급유 효과를 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시형태에 따르면 크랭크실 (8) 에 윤활유를 효율적이고 적극적으로 급유할 수 있기 때문에, 윤활에 필요한 충분한 양의 윤활유를 경유할 수 있게 된다. 그럼으로써, 크랭크실 (8) 내에 수용되어 있는 구동기구 (20) 의 구성 부재인 사판 (14) 과 슈 (19) , 그리고 슈 (19) 와 피스톤 (18) 의 슬라이딩면 등을 윤활시키고 냉각할 수 있다. 또, 리어측 스러스트 베어링 (22) 에 대해서는 윤활유를 급유구멍 (51) 에서 직접 급유하여 윤활시킬 수 있고, 타측 프론트측에 대해서도 압력인출구멍 (53) 을 통과하는 냉매 흐름을 통해 윤활유를 효과적으로 급유할 수 있다.

또, 본 실시형태에 따르면 흡입통로 (41) 에 흡입된 냉매 중의 윤활유를 구동축 (9) 의 원심력을 이용하여 분리하고 반경방향의 급유구멍 (51) 을 통해 급유하는 방식이기 때문에 적어도 급유구멍 (51) 보다 하류측인 프론트측 실린더 보어 (16) 에 흡입되는 냉매 중의 윤활유를 저감시킬 수 있다. 그럼으로써, 외부의 냉동회로로 송출되는 냉매에 함유되는 윤활을 감소시킬 수 있고, 냉동회로에 설치되어 있는 열교환기의 열교환성능이 향상된다. 또, 크랭크실 (8) 내로 급유된 윤활유는 이 크랭크실 (8) 의 바닥부에 저장된다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 3에 나타내는 다른 실시형태는 흡입통로 (41) 의 내벽면에, 단차 구멍으로 바꿔 축방향으로연장되는 윤활유의 가이드홈 (54) 을 형성하고 있다. 가이드홈 (54) 은 원주방향에서 적어도 한개 설정되어 있고, 이 가이드홈 (54) 에 연통되는 형태에서 반경방향으로 개구되어 있는 급유구멍 (51) 이 형성되어 있다. 따라서, 가이드홈 (54) 의 가장자리끝의 측면 (54a) 이 본 발명에서 말하는 흐름방향 전환부를 구성하고 있다. 이와 같은 가이드홈 (54) 을 형성했을 때에는, 가이드홈 (54) 에 부착되어 흐르는 윤활유를 급유구멍 (51) 으로 집중적으로 안내할 수 있기 때문에 보다 효율적으로 크랭크실 (8) 에 급유할 수 있게 된다.

또, 가이드홈 (54) 의 경우 급유구멍 (51) 의 위치는 그 입구가 반드시 가이드홈 (54) 의 벽면 (54a) 에 대하여 동일 레벨의 벽면에서 연속되어 있을 필요는 없고, 도시한 바와 같이 벽면 (54a) 바로 앞이라도 급유구멍 (51) 에 윤활유를 원활하게 유도할 수 있다.

다음으로, 도 4에 나타내는 다른 실시형태에서는 흡입통로 (41) 를 상류측에서 순서대로 대경 구멍부 (41d) 와 중경 구멍부 (41e) 와 소경 구멍부 (41f) 로 이루어진 2단계의 단차 구멍으로 한다. 그리고, 대경 구멍부 (41d) 와 중경 구멍부 (41e) 의 단차 (56) 를 리어측 스러스트 베어링 (22) 에 대응하는 부위에 설정하는 동시에, 이 단차 (56) 에 대응하여 리어측 급유구멍 (57) 을 형성하고, 또 중경 구멍부 (41e) 와 소경 구멍부 (41f) 의 단차 (58) 를 프론트측 스러스트 베어링 (21) 에 대응하는 부위에 설정하는 동시에, 이 단차 (58) 에 대응하여 급유구멍 (59) 을 형성하고 있다.

즉, 도 4에 나타내는 다른 실시형태에서는 흡입통로 (41) 내의 윤활유를 크랭크실 (8) 로 유도하기 위한 급유구멍 (57,59) 과 흡입통로 (41) 의 내벽면을 따라 흐르는 윤활유를 흐름방향을 전환시켜 급유구멍 (57,59) 으로 유도하는 단차 (56,58) 를 2세트 설정하고, 그럼으로써 크랭크실 (8) 에 대한 급유 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 도 4에 나타내는 다른 실시형태에서는 급유구멍 (57,59) 은 각각 스러스트 베어링 (21,22) 을 통해 피스톤 (18) 의 상사점 부근에 있는 사판 (14) 및 슈 (19) 를 향하여 개구되어 있다. 그래서, 피스톤 (18) 에서 사판 (14) 및 슈 (19) 에 가해지는 부하가 큰 지점에 윤활유를 확실하게 공급할 수 있어 압축기의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 7에 나타내는 다른 실시형태를 설명한다. 압축기가 고회전으로 연속 운전된 경우, 구동축 (9) 의 원심력에 의한 윤활유의 분리 능력이 커져 급유구멍 (51) 을 통해 크랭크실 (8) 에 윤활유가 적극적으로 급유된다. 그 결과, 크랭크실 (8) 내에 윤활유가 필요 이상으로 너무 고이게 되면, 상대적으로 순환냉매 중의 윤활유량이 감소되어 실린더 보어 (16,17) 와 피스톤 (18) 의 슬라이딩면이 윤활 불량으로 될 가능성이 있다. 또, 크랭크실 (8) 에 윤활유가 너무 고이면, 윤활유가 사판 (14) 에 전단(剪斷)됨으로써 발열되어 압축기 내의 온도가 상승되어 외부의 냉동회로로 송출되는 냉매 온도 (토출 온도) 가 상승될 우려가 있다.

그래서, 도 7에 나타내는 다른 실시형태에서는, 크랭크실 (8) 내의 윤활유를 이 크랭크실 (8)보다 저압인 냉매순환경로로 되돌리기 위해서, 리어측 실린더 블록(2b) 에 크랭크실 (8) 과 흡입실 (26) 을 연통하는 단면 원형의 연통구멍 (61) 을 형성한다. 연통구멍 (61) 은 리어측 실린더 블록 (2b) 에서의 하부측 보어 중간부에 대하여 직선 형상으로 관통되며, 일단이 크랭크실 (8) 에 개구되고 타단이 흡입실 (26) 에 개구된다. 상기 연통구멍 (61) 이 본 발명의 청구항 5에서 말하는 복귀통로에 대응한다.

상기와 같이 구성된 도 7에 나타내는 다른 실시형태에 따르면, 압축기가 고회전으로 운전될 때에 크랭크실 (8) 내의 윤활유는 이 크랭크실 (8) 보다 저압인 흡입실 (26) 로 연통구멍 (61) 을 거쳐 냉매와 함께 되돌려진다. 그럼으로써, 크랭크실 (8) 내에 윤활유가 너무 고이는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 크랭크실 (8) 이 윤활유가 너무 고인 경우에 사판이 윤활유를 전단함으로써, 유발되는 윤활유의 발열을 방지할 수 있고 냉매의 토출 온도의 상승을 방지할 수 있다. 또, 크랭크실 (8) 내로부터 되돌려진 윤활유는 흡입실 (26) 내로 흡입된 냉매에 혼입되어 흡입 행정의 실린더 보어 (16,17) 로 흡입된다. 그래서, 실린더 보어 (16,17) 와 피스톤 (18) 의 슬라이딩면에 관한 윤활 불량을 방지할 수 있다.

또, 연통구멍 (61) 의 통로 면적에 대해서는 상기 압축기의 용량 (예컨대, 크랭크실 (8) 과 흡입실 (26) 의 압력차이, 크랭크실 (8) 의 용적 등) 에 따라 고속 조건 하에서 토출 온도의 상승 방지 효과를 얻을 수 있도록 실험 또는 계산에 의거하여 설정할 수 있다.

다음으로, 도 8 및 도 9에 나타내는 다른 실시형태에서는, 리어측 밸브판 (6) 의 실린더 블록 (2b) 과의 대향면에 직경방향으로 연장된 연통홈 (6a) 을 형성하고, 이 연통홈 (6a) 의 외부직경 측단부를 리어측 실린더 블록 (2b) 에 형성된 관통볼트 (7) 의 관통구멍 (2c) 과 관통볼트 (7) 사이의 간극에 개구 (연통) 시키고, 내부직경 측단부를 흡입실 (26) 에 개구 (연통) 시킨다. 즉, 도 8 및 도 9에 나타내는 다른 실시형태에서는, 일단이 크랭크실 (8) 에 통하는 관통구멍 (2c) 을, 밸브판 (6) 에 형성된 연통홈 (6a) 을 통해 흡입실 (26) 에 연통함으로써, 크랭크실 (8) 내의 윤활유를 흡입실 (26) 로 되돌리기 위한 복귀통로를 구성한 것이다.

또, 압축기의 본체를 구성하는 부재는 도 9에 나타내는 바와 같이 원주방향으로 적절한 간격으로 배치되는 복수개 (통상 5∼6개) 관통볼트 (7) 로 체결되어 있고, 관통볼트 (7) 가 관통하는 실린더 블록 (2b) 의 관통구멍 (2c) 은 그 전부가 크랭크실 (8) 에 통한다. 이 실시형태에서는 관통구멍 (2c) 중 하부측 3개의 관통구멍 (2c)에 대해서 각각 연통홈 (6a) 을 형성하여 3개의 복귀통로를 구성함으로써 소정의 통로 면적을 확보한다. 또, 복귀통로의 수에 대해서는 3개에 한정되지 않는다.

따라서, 상기와 같이 구성된 도 8 및 도 9에 나타내는 다른 실시형태에 따르면, 고회전시에 크랭크실 (8) 내의 윤활유를 관통볼트 (7) 와 관통구멍 (2c) 의 간극 및 연통홈 (6a) 을 거쳐 흡입실 (26) 로 되돌려 크랭크실 (8) 에 윤활유가 너무 고이는 것을 방지할 수 있다. 그럼으로써, 도 7에 나타낸 다른 실시형태와 마찬가지로 토출 온도의 상승을 억제하는 동시에, 실린더 보어(16,17)와 피스톤 (18) 의 슬라이딩면의 윤활 불량을 방지할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 기술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경할 수 있다.

예컨대, 도 1∼도 4에 나타내는 실시형태에서는 급유구멍 (51,57,59) 이 구동축 (9) 의 회전축선에 대하여 거의 직각으로 반경방향으로 연장되는 경우를 나타내고 있는데, 이를 도 5에 나타내는 바와 같이 회전축선에 대하여 경사지게 할 수도 있다. 또, 도 6에 나타내는 바와 같이 구동축 (9) 중심을 통과하는 직경방향의 직선 (법선) 에 대하여 경사지게 할 수도 있다. 요컨대, 급유구멍 (51,57,59) 의 형상은 흐름의 저항이 매우 작아지도록 형성하는 것이 바람직하다.

또, 도 1∼도 4에 나타내는 실시형태에서는 냉매를 실린더 보어 (16,17) 에 흡입하기 위한 구동축 (9) 에 형성된 흡입통로 (41) 를 급유통로로서 이용했는데, 구동축 (9) 에 토출통로 또는 급유를 목적으로 한 냉매통로를 형성할 수도 있다.

급유구멍 (51) 은 스러스트 베어링 (22) 에 개구시키는 구성으로 변경하고, 사판 (14) 을 관통하여 크랭크실 (8) 에 개구하는 구성으로 변경할 수도 있다. 또, 크랭크실 (8) 의 압력을 인출하기 위한 압력인출구멍 (53) 의 출구는 흡입통로 (41) 에 한정되지 않고 크랭크실 (8) 보다 저압인 공간이면 된다.

또한, 상기 기술한 실시형태에서는 양두 피스톤식 사판압축기로 설명했지만, 편두 피스톤식 사판압축기에 적용시킬 수도 있다. 또, 피스톤 (18) 을 왕복 이동시키는 구동기구 (20) 는 사판식에 한정되지 않는다.

그리고, 도 8 및 도 9에 나타내는 다른 실시형태에서는, 리어측 밸브판 (6) 에 연통홈 (6a) 을 형성했으나, 예컨대 도 10에 나타내는 바와 같이 밸브판 (6) 과실린더 블록 (2b) 사이 및 밸브판 (6) 과 리어 하우징 (5) 사이에 각각 개스킷 (62) 이 구비되는 구조를 갖는 압축기의 경우라면, 실린더 블록 (2b) 측의 개스킷 (62) 에 관통구멍 (2c) 과 흡입실 (26) 을 연통하는 슬릿 (62a) 을 형성할 수도 있다.

또는, 개스킷 (62) 에는 도 10에 나타낸 슬릿 (62a) 을 형성하는 한편, 이 슬릿 (62a) 에 대응하여 밸브판 (6) 에는 도 8 에 나타내는 연통홈 (6a) 을 형성하는 구성일 수도 있다. 또한, 밸브판 (6) 과 대향하는 실린더 블록 (2b) 의 단면에 관통구멍 (2c) 과 흡입실 (26) 을 연통하는 홈을 형성하거나 또는 리어 하우징 (5) 에 연통구멍 (2c) 과 흡입실 (26) 을 연통하는 통로를 형성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 피스톤식 압축기에서 그 피스톤을 왕복 이동시키는 구동기구의 윤활 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 윤활 기술을 제공할 수 있다.

Claims

구동축, 실린더 보어 내를 왕복 이동시켜 냉매를 압축하는 피스톤, 상기 구동축의 회전운동을 상기 피스톤에 왕복운동으로 전달하는 구동기구 및, 이 구동기구를 수용하는 크랭크실을 구비한 압축기로서,

상기 구동축 내에 냉매가 통과하는 통로를 형성하고, 이 통로는 흡입영역에 통하는 제 1 연통부, 상기 크랭크실에 통하는 제 2 연통부 및, 냉매에 혼입되어 유입된 윤활유를 막아 흐름방향을 전환시키는 동시에, 상기 제 2 연통부로 유도하는 흐름방향 전환부를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 통로는 상기 실린더 보어에 흡입냉매를 유도하기 위해 형성된 흡입통로인 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 크랭크실 내의 냉매를 이 크랭크실보다 저압인 공간으로 유도하기 위한 압력인출통로를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 3 항에 있어서, 상기 압력인출통로는 상기 크랭크실과 상기 통로를 연통하기 위해서 상기 구동축에 형성된 압력인출구멍인 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 크랭크실 내의 윤활유를 이 크랭크실보다 저압인 냉매순환경로로 되돌리기 위한 복귀통로를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동기구는 상기 구동축과 함께 회전하는 사판을 가지고, 이 사판을 회전할 수 있게 지지하는 스러스트 베어링을 향하여 상기 제 2 연통부의 출구가 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흐름방향 전환부가 상기 통로의 내벽면에 교차하는 방향의 벽면으로 구성되는 동시에, 이 벽면과 교차하는 부위의 내벽면에 상기 제 2 연통부의 입구가 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 통로의 내벽면을 따라 윤활유를 안내하는 가이드홈이 형성되고, 이 가이드홈의 가장자리끝에 상기 제 2 연통부의 입구가 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흐름방향 전환부와 제 2 연통부는 이들을 1세트로 하여 상기 통로의 흐름방향으로 복수 세트 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 연통부의 출구는 피스톤의 상사점 부근에 대응하는 위치에 있는 사판 및 이 사판과 피스톤 사이에 개재되는 슈를 향하여 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
구동축, 실린더 보어 내를 왕복 이동시켜 냉매를 압축하는 피스톤, 상기 구동축의 회전운동을 상기 피스톤에 왕복운동으로 전달하는 구동기구 및, 이 구동기구를 수용하는 크랭크실을 구비한 압축기의 윤활방법으로서,

상기 구동축 내에 냉매가 통과하는 통로를 형성하고, 이 통로는 흡입영역에 통하는 제 1 연통부, 상기 크랭크실에 통하는 제 2 연통부 및, 냉매에 혼입되어 유입된 윤활유를 막아 흐름방향을 전환시키는 동시에, 상기 제 2 연통부로 유도하는 흐름방향 전환부를 가지고 있고, 상기 제 1 연통부에서 냉매에 혼입되어 유입되며, 흐름방향 전환부에 의해 방향 전환된 윤활유를, 상기 구동축의 회전에 의한 원심력으로 상기 제 2 연통부에서 상기 크랭크실로 유출시켜 상기 구동기구의 슬라이딩 부위를 윤활시키는 것을 특징으로 하는 압축기의 윤활방법.