KR20030076352A

KR20030076352A - 압축기

Info

Publication number: KR20030076352A
Application number: KR10-2003-0016971A
Authority: KR
Inventors: 가와찌마사끼; 오가와마사노리; 마끼시마히로유끼; 가게야마히로시; 히가노스스무
Original assignee: 칼소닉 칸세이 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2003-09-26
Also published as: EP1347173A3; EP1347173A2; JP4078229B2; US20040005223A1; DE60313819T2; JP2003343440A; US6942465B2; DE60313819D1; EP1347173B1

Abstract

설명되는 압축기는 구동 샤프트 내에 내부적으로 형성되고 크랭크 챔버 및 흡입 챔버에 연속적으로 연통하며 크랭크 챔버에 노출되는 입구부를 가지며 구동 샤프트 내에 반경 방향으로 형성된 가스 추출 통로를 갖는다. 그 결과, 가스 추출 통로로 유동하는 블로우바이 가스에 의해 수반되는 연무형 오일은 초기에 가스 추출 통로의 입구부의 내주연면에 충돌하고 구동 샤프트의 회전 운동으로 인해 내주연면에 부착된다. 즉, 오일 분리(가스-액체 분리)는 가스 추출 통로의 입구부에서 발생된다. 그 후, 블로우바이 가스로부터 가스 추출 통로에서 분리된 오일은 구동 샤프트의 회전 운동에 의해 발생된 원심력에 의해 크랭크 챔버로 강제적으로 복귀된다. 따라서, 압축기는 블로우바이 가스에 의해 수반되는 오일이 흡입 챔버를 탈출하기 어려운 구조를 갖는다.

Description

압축기 {COMPRESSOR}

본 발명은 냉각제 가스의 압축시 사용하기 위한, 차량 공조 장치와 같은 냉각 사이클에 배치되도록 구성된 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기는 윤활유가 크랭크 챔버 내에 배치된 다양한 활주 요소 부분들에 윤활유를 공급할 목적으로 저장되는 크랭크 챔버를 갖는다. 그러나, 일본 특허 임시 공개 제62-203980호에 개시된 바와 같이, 이러한 유형의 압축기는 크랭크 챔버 및 흡입 챔버와 연통하는 가스 추출 통로를 갖는데, 윤활유가 크랭크 챔버로부터 가스 추출 통로를 통해 흡입 챔버로 유동하는 문제가 발생한다.

윤활유가 크랭크 챔버로부터 반송되면, 다음과 같은 두 개의 중요한 문제가 발생한다. 첫 째, 윤활유가 크랭크 챔버로부터 반송되면 크랭크 챔버 내의 활주 부품에 공급될 오일의 부족을 초래하여, 활주 요소 부분에 나쁜 영향이 발생된다.둘째, 윤활유가 크랭크 챔버→흡입 챔버→원통형 보어→토출 챔버→압축기 외부→열 교환기를 포함하는 경로를 통해 크랭크 챔버로부터 냉각 사이클 내의 열 교환기(특히, 열 교환기 내의 응축기 또는 증발기)로 유동하면, 윤활유는 열 교환기의 모세관에 부착되어 열 교환기의 효율을 악화시킨다.

상술된 점에 비춰볼 때, 일본 특허 임시 공개 제58-158382호에 개시된 바와 같이, 가스 추출 통로가 오리피스와 동일한 기능을 가질 것으로 기대되는 제어 밸브에 연결된 구조를 갖는 종래 기술의 압축기도 존재한다. 그러나, 이 종래 기술의 제어 밸브에는, 가스 추출 통로의 개방 및 폐쇄 밸브가 압축기의 비작동 상태 중에 폐쇄되고, 압축기의 작동 상태 중에는 가스 추출 통로의 개방 및 폐쇄 밸브가 개방된다. 그 결과, 오일이 가스로부터 분리되어도, 가스 유동에 의해 수반되는 오일도 크랭크 챔버로부터 단계적으로 유출된다. 또한, 제어 밸브의 존재는 가스 추출 통로의 구조를 복잡하게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 크랭크 챔버로부터 가스 추출 통로를 통해 탈출하는 오일 유동의 양을 감소시키는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따르면, 압축기는 피스톤을 수용하기 위한 원통형 보어와, 구동 샤프트의 일 단부를 지지하기 위한 베어링과, 베어링과 원통형 블록의 후방 단부 사이에 배치된 샤프트 지지 보어를 갖는 원통형 블록과, 원통형 블록의 전방 단부에 부착되고 피스톤이 구동 샤프트의 회전에 의해 왕복 이동 가능한 크랭크 챔버를 형성하는 전방 하우징과, 밸브 판을 거쳐 원통형 블록의 후방 단부에 부착되고 내부에 흡입 챔버와 토출 챔버를 갖도록 형성된 후방 하우징을 포함하며, 제1 가스 추출 개구를 갖는 구동 샤프트의 말단부가 원통형 블록의 후방 단부에서 제2 가스 추출 개구를 갖는 밸브 판에 부착된 샤프트 지지 보어에 회전 가능하게 끼워맞춤되고, 제1 가스 추출 개구에서는, 하나의 개방 단부는 크랭크 챔버에 직접 개방되고 다른 개방 단부는 샤프트 지지 보어에 개방되고, 제2 가스 추출 개구에서는, 하나의 개방 단부는 샤프트 지지 보어에 개방되고 다른 개방 단부는 흡입 챔버에 개방된다.

본 발명에 따르면, 압축기는 크랭크 챔버와 흡입 챔버 사이의 연속적인 연통을 형성하며 구동 샤프트 내에서 크랭크 챔버에 직접 개방된 입구부를 갖는 가스 추출 통로를 제공하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조에서, 가스 추출 통로로 유동하려는 블로우바이 가스에 의해 수반되는 연무형 오일은 초기에 가스 추출 통로의 입구부에 충돌하고 구동 샤프트의 회전 운동에 의해 가스 추출 통로의 입구부의 내주연면에 포획된다. 즉, 오일 분리(가스-액체 분리)가 가스 추출 통로의 입구부에서 발생된다. 그 후, 가스 추출 통로의 입구부에서 냉각제 가스로부터 분리된 오일은 구동 샤프트의 회전 운동에 의해 발생된 원심력에 의해 크랭크 챔버로 강제 복귀된다. 따라서, 본 발명의 압축기는 오일이 가스 추출 통로를 통해 흡입 챔버로 탈출하기 어려운 구조를 갖는다. 이것은 크랭크 챔버가 제어 밸브를 개재하지 않고 가스 추출 통로를 통해 흡입 챔버와 연속적으로 연통함에도 불구하고, 오일 분리(가스-오일 분리)가 긍정적으로 발생하여 가스 추출 통로를 통해 크랭크 챔버로부터 유출되는 오일의 양을 간단한 구조로 감소시키는 것이 가능하게 한다.

도1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 압축기의 전체 도면.

도2a 및 도2b는 도1에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 입구측을 도시한 확대도.

도3은 도1에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 출구 측을 도시한 확대 단면도.

도4는 종래 기술의 구조와 비교하여 도1에 도시된 압축기의 윤활유에 대한 유동 제한 효과를 도시한 비교도.

도5는 COP 값에 대한 종래 기술의 구조와 비교하여 도1에 도시된 압축기의 냉각 성능을 도시한 도면.

도6은 통기 분출 온도에 대한 종래 기술의 구조와 비교하여 도1에 도시된 압축기의 냉각 성능을 도시한 도면.

도7은 도1에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 반경 방향 통로의 변형된 형태를 도시한 도면.

도8a는 도1에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 반경 방향 통로의 다른 변형된 형태를 도시한 도면.

도8b는 도8a에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 입구부의 일 예를 도시한단면도.

도8c는 도8a에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 입구부의 다른 예를 도시한 단면도.

도9는 도1에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 다른 변형된 반경 방향 통로를 갖는 압축기의 전체 도면.

도10은 도9에 도시된 변형된 반경 방향 통로의 단면도.

도11은 도1에 도시된 압축기의 가스 추출 통로의 반경 방향 통로의 변형된 단면도.

도12는 본 발명에 따른 제2 실시예의 압축기의 기본적인 부분들의 단면도.

도13은 본 발명에 따른 제3 실시예의 압축기의 기본적인 부분들의 단면도.

도14는 본 발명에 따른 제4 실시예의 압축기의 기본적인 부분들의 단면도.

도15는 본 발명에 따른 제5 실시예의 압축기의 기본적인 부분들의 단면도.

도16은 본 발명에 따른 제6 실시예의 압축기의 기본적인 부분들의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기

2 : 원통형 블록

3 : 원통형 보어

4, 6 : 하우징

5 : 크랭크 챔버

7 : 흡입 챔버

8 : 토출 챔버

9 : 밸브 판

10 : 구동 샤프트

9s, 10s : 추출 개구

17, 18, 37 : 베어링

19, 20 : 샤프트 지지 보어

29 : 피스톤

이제, 본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 설명된다.

(제1 실시예)

도1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)는 회전 경사판형 가변 변위 압축기이다. 회전 경사판형 가변 변위 압축기(1)는 복수의 원통형 보어(3)를 갖는 원통형 블록(2)과, 기밀 크랭크 챔버(5)를 형성하도록 원통형 블록(2)의 전방 단부에 부착되어 원통형 블록(2)과 협동하는 전방 하우징(4)과, 밸브 판(9)을 거쳐 원통형 블록(2)의 후방 단부에 부착되고 흡입 챔버(7)와 토출 챔버(8)를 포함하는 후방 하우징(6)을 포함한다. 또한, 원통형 블록(2), 전방 하우징(4) 및 후방 하우징(6)은 원통형 블록(2) 내에 형성된 (도시되지 않은) 복수의 볼트 스루 보어(bolt-through-bore)를 통해 연장된 복수의 관통 볼트(B)에 의해 서로 고정식으로 연결된다.

밸브 판(9)은 원통형 보어(3) 및 흡입 챔버(7)와 연통하는 (도시되지 않은) 흡입 포트와, 원통형 보어(3) 및 토출 챔버(8)와 연통하는 토출 포트(12)와 함께 형성된다.

도3에 도시된 바와 같이, 금속성 시트로 이루어진 흡입 밸브 판(13)은 원통형 블록(2)에 인접한 일 표면에서 밸브 판(9)에 부착되며, 흡입 포트를 개폐하도록 된 (도시되지 않은) 리브 밸브를 갖는다. 반면에, 토출 포트(12)를 개폐하도록 된 (도시되지 않은) 리드 밸브와 토출 밸브 판(14)의 리드 밸브의 개방 정도를 제한하고 고정된 장소에 토출 밸브 판(14)을 유지하는 유지기(15)를 갖는 금속성 시트로이루어진 토출 밸브 판(14)이 후방 하우징(6)에 인접한 다른 표면에서 밸브 판(9) 상에 배치된다. 밸브 판(9), 토출 밸브 판(14) 및 유지기(15)는 하나의 구조물 내에 고정식으로 결합된다. 또한, 개스킷(16)은 흡입 챔버(7)와 토출 챔버(8) 사이에 기밀 특성을 제공하도록 상술된 요소가 배치되지 않은 다른 구역에서 밸브 판(9)과 후방 하우징(6) 사이에 삽입된다. 또한, O링이 냉각제가 압축기(1)의 외부로 누출되는 것을 방지하도록 밸브 판(9)의 외주연부에 배치된다.

도1에 도시된 바와 같이, 구동 샤프트(10)가 회전 가능하게 지지되는 베어링(17, 18, 37)에 끼워 맞춰진 샤프트 지지 보어(19, 20)들은 원통형 블록(2)과 전방 하우징(4) 내에 중앙에 형성된다. 특히, 베어링(17, 37)은 구동 샤프트(10)의 후방 단부를 회전 가능하게 지지한다.

크랭크 챔버(5) 중 하나에 인접한 구동 샤프트(10) 상에 고정식으로 장착된 구동 판(21)과, 진동 운동을 위해 핀(23)을 통해 구동 샤프트(10) 상에 활주식으로 배치된 슬리브(22)에 연결된 저널(24)과, 저널(24)의 보스 세그먼트(25)에 고정된 회전 경사판(26)들은 크랭크 챔버(5) 내에 배치된다.

긴 슬롯(27)과 핀(28)에 의해 서로 연결되어 회전 경사판(26)의 진동 운동을 제한하는 저널(24) 및 구동 판(21)은 각각 힌지 아암(21h, 24h)을 갖는다. 회전 경사판(26)이 개재되어 구동 샤프트(10)의 회전 운동에 의해 유발된 원동력에 기초한 피스톤(29)의 왕복 운동을 초래하는 한 쌍의 슈즈(shoes)를 통해 회전 경사 판(26)과 연결된 피스톤(29)은 각각의 원통형 보어(3) 내에 회전식으로 배치된다. 따라서, 압축기(1)는 피스톤(29)의 왕복 운동이 흡입 챔버(7)→밸브 판의 흡입 포트(9)→원통형 보어(3)의 경로에서 냉각제를 흡입하고 압축된 냉각제가 원통형 보어(3)→밸브 판(9)의 토출 포트→토출 챔버(8)의 경로에서 토출될 때, 흡입된 냉각제를 압축하는 기본 기능을 가지고 있다.

또한, 피스톤(29)이 가변 토출 체적을 갖도록 하기 위해, 압축기(1)는 (도1에 화살표로 도시된 바와 같이) 크랭크 챔버(5)가 흡입 챔버(7)와 연속적으로 연통하도록 하는 가스 추출 통로(31)와, (도1에서 다른 화살표에 의해 도시된 바와 같이) 크랭크 챔버(5)가 토출 챔버(8)와 연통하는 공기 공급 통로(32)와, 공기 공급 통로(32)를 개폐하는 압력 제어 수단(33)을 포함하는 압력 제어 기구를 포함한다. 가스 추출 통로(31)는 크랭크 챔버(5) 내의 냉각제 가스가 크랭크 챔버(5) 내의 냉각제 가스 압력에 따라 흡입 챔버(5)로 다시 공급되도록 한다. 압축기(1)의 토출 체적을 변화시키는 피스톤 행정의 길이를 변화시키기 위해 경사 회전판(26)의 경사각이 변하도록 크랭크 챔버(5) 내의 압력을 조절하기 위해 토출 챔버(8)로부터 크랭크 챔버(5)로 유동하는 냉각제 가스의 체적을 제어하기 위한 압력 제어 수단(33)에 의해 공기 공급 통로(32)는 개방 또는 폐쇄된다. 특히, 낮은 부하 중에 증발기가 냉각되는 것을 방지하기 위해, 공기 공급 통로(32)가 주어진 레벨에서 압축기(1)로 다시 공급될 냉각제의 흡입 압력을 유지하는 방식으로 제어 가능하게 개방 또는 폐쇄되도록 압축기(1)로부터 다시 공급된 냉각제의 흡입 압력에 따라 압축기(1)의 토출 체적을 변화시키도록 압력 제어 수단(33)이 작동된다.

가스 추출 통로(31)는 구동 샤프트(10) 내에 형성된 가스 추출 개구(10s)와, 원통형 블록(2) 내에 형성된 샤프트 지지 보어(19)와, 원통형 블록(2)의 후방 말단부 내에 형성된 가스 추출 리세스(2s)와, 밸브 판(9) 내에 형성된 가스 추출 개구(9s)를 포함한다. 가스 추출 개구(10s)에서는, 하나의 개방 단부는 크랭크 챔버(5)에 직접적으로 개방되고 다른 개방 단부는 샤프트 지지 보어(19)에 대해 개방된다. 가스 추출 리세스(2s)에서는, 하나의 개방 단부가 샤프트 지지 보어(19)에 대해 개방되고 다른 개방 단부는 가스 추출 개구(9s)에 대해 개방된다. 가스 추출 개구(9s)에서는, 하나의 개방 단부가 가스 추출 리세스(2s)에 대해 개방되고 다른 개방 단부는 흡입 챔버(7)에 대해 개방된다. 따라서, 크랭크 챔버(5)는 가스 추출 통로(31)를 통해 흡입 챔버(7)와 연속적으로 연통된다(도1 및 도3 참조). 도한 가스 추출 리세스(2s)는 가스 추출 통로(31)의 중간에서 가스 추출 통로(31)의 유효 단면적을 제한하는 고정된 제한부(오리피스)를 형성한다.

또한, 도2a에 도시된 바와 같이, 구동 샤프트(10) 내에 형성된 가스 추출 개구(10s)는 후방 말단부(10b)로부터 전방 말단부(10a)까지 직선으로 연장되도록 중심축을 따라 구동 샤프트(10) 내에 형성된 축방향 통로(35)와, 축방향 통로(35)에 수직한 방향으로 연결되고 가스 추출 통로(31)의 입구 포트를 형성하도록 크랭크 챔버(5)에 직접 개방된 반경 방향 통로(36)에 의해 형성된다. 또한, 가스 추출 통로(31)의 입구 포트를 형성하는 반경 방향 통로(36)는 슬리브(22)의 이동 가능한 범위로부터 변위된 영역에서 구동 샤프트(10) 내에 형성되기 때문에, 반경 방향 통로(36)는 크랭크 챔버(5)에 연속적으로 개방된다.

이 실시예에 따라 구성된 압축기(1)에서, 가스 추출 통로(31)는 크랭크 챔버(5)와 흡입 챔버(7)가 서로에 대해 연속적으로 연통하도록 구동 샤프트(10) 내에 형성되며, 가스 추출 통로(31)의 입구 포트를 형성하는 반경 방향 통로(36)는 크랭크 챔버(5)에 직접 노출된다. 그 결과, 도2a에 도시된 바와 같이, 크랭크 챔버(5)로부터 가스 추출 통로(31)로 유동하는 냉각제 가스에 의해 수반된 연무형 오일이 반경 방향 통로(36)의 내 주연부에 충돌되어 구동 샤프트(10)의 회전 운동에 의해 포획된다. 즉, 가스 추출 통로(31)의 입구 포트를 형성하는 반경 방향 통로(36) 내에서, 오일의 분리(가스-액체 분리)가 발생한다. 그 후, 도2b에 도시된 바와 같이, 반경 방향 통로(36)에 부착된 오일은 구동 샤프트(10)의 회전 운동에 의해 유발된 원심력에 의해 반경 방향 통로(36)의 입구 단자 단부로 다시 강제되어 냉각제 가스로부터 분리된 채로 크랭크 챔버(5)로 토출된다.

오일이 분리되어 크랭크 챔버(5)로 다시 강제된 결과, 오일이 가스 추출 통로(31)를 통해 흡입 챔버(7)로 탈출하기 어려운 곳에 구조물이 제공되어 오일 가스 추출 통로(31)를 통해 외부로 탈출되는 오일의 유량이 감소된다. 또한, 반경 방향 통로(36)의 입구 단자 단부(36a)로부터 크랭크 챔버(5)로의 오일 분산의 존재는 오일이 크랭크 챔버(5) 내에 배치된 활주 요소 부분들에 자동적으로 공급될 수 있도록 한다.

또한, 일본 특허 임시 공개 제58-158382호는 축방향 통로와 반경 방향 통로를 포함하도록 구동 샤프트 내에 형성된 가스 추출 보어를 구비한 압축기를 개시한다. 이 압축기에서도, 원심 분리 작용이 축방향 통로로 인해 발생될 것으로 예상된다.

그러나, 이 압축기는, 오일이 가스 유동의 흐름을 따르는 경로 내의 슬리브와 구동 샤프트 사이의 공간에 공급될 때, 슬리브와 구동 샤프트 사이의 갭이 가스 추출 보어의 일부로서 입구부와 함께 형성되고 반경 방향 통로가 제1 위치에서 슬리브에 의해 폐쇄되는 구조를 갖는다. 그 결과, 슬리브와 구동 샤프트 사이의 공간에 진입한 오일은 그 공간으로부터 토출되기 어려우며, 흡입 챔버로 최종적으로 이송될 가스 유동에 유리한 영향을 미친다.

반대로, 본 실시예에서는, 가스 추출 통로(31)의 입구부를 형성하는 반경 방향 통로(36)가 크랭크 챔버(5)에 직접 개방되기 때문에, 오일은 상술된 방식으로 구동 샤프트(10)의 원심력에 의해 반경 방향 통로(36)의 입구 단자 단부(36a)로 다시 강제되고 크랭크 챔버로 직접 토출된다. 따라서, 원심 분리 작용이 낭비 없이 사용될 수 있으며, 그 결과 간단한 구조로 가스 추출 통로(31)를 통해 크랭크 챔버(5)로부터 탈출하는 오일의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 반경 방향 통로(36)의 입구 단자 단부(36a)로부터 크랭크 챔버(5)로 분산되는 오일의 존재는 크랭크 챔버(5) 내에 배치된 활주 요소 부분에 자동적으로 공급될 수 있다.

또한 이 실시예에서는, 가스 추출 통로(31)의 입구부를 형성하는 반경 방향 통로(36)는 교체될 토출 체적에 따라 유효한 슬리브(22)의 이동 가능한 범위로부터 변위된 영역에서 구동 샤프트(10) 내에 형성되기 때문에, 반경 방향 통로(36)가 슬리브(22)에 의해 폐쇄되는 것은 불가능하다.

실제에서, 윤활유 유출 제한 효과는 이 실시예의 압축기가 약 0.5시간동안 작동된 후 수행되었으며, 시험 결과는 본 실시예의 압축기(1)가 종래의 압축기보다 상당히 증가된 양의 크랭크 챔버(5) 내에 잔류하는 잔류 오일을 갖는 것을 도시한도4에 도시된다. 이제, 회전 속도에 대한 잔류 오일의 양 중 다른 점을 관찰하면, 회전 속도가 크면 클수록, 오일 유출 제한 효과가 높아진다는 것이 명확하다. 이것은 구동 샤프트(10)의 회전 속도가 증가하면 반경 방향 통로(36) 상에 작용하는 원심 분리 작용이 증가하는 사실에 기인한다. 또한, 대기 온도에 한 잔류 오일의 양의 차이점을 살펴보면, 대기 온도가 높으면 높을수록 오일 유출 제한 효과가 높아진다는 것은 명확하다. 이것은 대기 온도가 증가하면, 열응력이 증가하여 압축기가 크랭크 챔버(5)로부터 가스 추출 통로(31)를 통해 흡입 챔버(7)로 다시 공급될 냉각제 가스의 양을 증가시키도록 블로우바이 가스와 함께 증가된 토출 체적 하에서 작동하도록 한다는 사실에 기인한다.

또한, 도5에 도시된 바와 같이, 상술된 오일 유출 제한 효과를 갖는 압축기(1)를 사용하는 냉각 사이클에 대한 실제 차량 탑재 냉각 성능 시험을 수행할 때, 이 실시예의 COP 값(= 냉각 성능(W)/동력(W))은 3분 동안의 냉각 상태에 대해 종래 기술에 비해 9% 증가가 개선되었으며 20분 동안의 아이들 상태에 대해서는 종래 기술에 비해 20%의 증가가 되었다. 유사하게, 도6에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 상술된 상태 하에서 3분 동안의 냉각에 대해 1.8℃만큼 종래 기술 보다 낮으며, 20분 동안의 아이들링 상태에 대해 1.5℃만큼 종래 기술 보다 낮은 통기 분출 온도를 나타내었다. 또한, 실제 냉각 성능 시험은 본 출원인이 속한 본 회사에 의해 형성된 기준을 기초로 한 냉각 사이클의 냉각 용량 시험을 의미하며, 상기 냉각 성능 시험은 실제 차량이 40(km/h)의 속도로 30분 동안 구동되고 차량이 20분 동안 아이들링 상태 하에서 구동되었을 때 20분 동안 냉각 상태 하에서 100(Km/h)의 속도로 연속적으로 구동된 조건하에서 수행된다.

따라서, 이 실시예의 압축기(1)를 사용하는 냉각 사이클에서는, 상술된 방식으로 압축기(1)로부터 유출되는 오일의 양의 감소로 인해, 냉각 사이클에서 (응축기 또는 증발기를 포함하는) 열 교환기에 진입하는 오일의 양을 감소시킬 수 있다. 즉, 열 교환기의 모세관에 부착된 오일의 양이 감소하는 것은 냉각 사이클의 냉각 성능에 대한 개선을 제공한다. 또한, 도4 내지 도6에 도시된 종래 기술의 시험 결과는 가스 추출 통로로서 원통형 블록(2)의 스루 보어를 사용하는 압축기의 것에 상응한다.

(제2 실시예)

본 발명의 제2 실시예에 따른 압축기는 도12에 도시된다. 도12에 도시된 압축기는 제1 실시예에 따른 압축기와 동일한 부분들을 가지며, 유사한 부분들은 유사한 숫자로 나타내지며, 그 상세한 설명은 생략된다.

이 실시예의 압축기는 밀봉 부재의 설비에서 제1 실시예의 압축기와 다르다. 밀봉 부재인 립 밀봉부(41)는 샤프트 지지 보어(19)의 내주연면과 구동 샤프트(10)의 외주연면 사이의 갭을 밀봉하도록 구동 샤프트(10)에 부착된다.

이 실시예의 압축기에 따르면, 크랭크 챔버(5)로부터 유출되는 오일의 양은 립 밀봉부(41)의 밀봉 작용에 의해 추가로 감소될 수 있다. 특히, 도11에 가상 선에 의해 도시된 바와 같이, 크랭크 챔버(5) 내의 냉각제 가스가 가스 추출 개구(10s)(35, 36)를 통해 바이 패스되고 샤프트 지지 보어(19)의 내주연면과 가스 추출 통로(31)의 하류측(X)을 향한 구동 샤프트(10)의 외주연면 사이의 갭으로부터단계적으로 탈출하도록 베어링(17, 37)을 통과하는 것이 가능하지만, 립 밀봉부(41)는 오일을 수반한 냉각제 가스가 가스 추출 개구(10s)를 바이 패스하는 것을 방지한다. 그 결과, 크랭크 챔버(5)로부터 유출되는 오일의 양이 감소된다.

여기서, 립 밀봉부(41)는 베어링(17, 37)에 보다 후방 하우징(6)에 더 인접한 표면(즉 가스 추출 통로(31)의 하류측(X))에서 구동 샤프트(10)에 부착되므로, 크랭크 챔버(5) 내에 저장된 오일은 모세관 현상 등에 의해 베어링(17, 37)에 공급된다.

이제, 양호한 실시예들이 추가로 설명되며, 각 양호한 실시예의 압축기가 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 압축기와 동일한 부분들을 가지면, 유사한 부분들은 유사한 숫자로 나타내지며, 상세한 설명은 생략된다.

(제3 실시예)

본 발명의 제3 실시예에 따른 압축기는 도13에 도시된다. 이 실시예의 압축기는 오일 공급 통로(42)를 제공하는 점에서 제2 실시예의 압축기와 다르다. 오일 공급 통로(42)의 일 단부는 오일 공급 통로(42)가 축방향 통로(35)와 연통할 때, 축방향 통로(35)에 연결되며, 다른 단부는 베어링에 직접 개방된다.

그 결과, 이 실시예의 압축기에서는, 활주 요소 부분 중 하나인 베어링(17)이 원심력에 의해 축방향 통로(35)의 내주연면에 부착되는 축방향 통로(35)로 유동될 오일이 제공될 수 있다. 그 결과, 베어링의 내구성이 이 설비에서 개선된다.

또한, 본 발명에 따르면, 이 오일 공급 통로(42)가 립 밀봉부(41) 보다 크랭크 챔버(5)에 더욱 인접한 베어링(17) 주위의 공간에 직접 개방되기 때문에, 오일공급 통로(42)로부터 토출된 오일은 상기 공간으로 진출된다. 이것은, 일단 축방향 통로(35)로 유입된 오일이 크랭크 챔버(5)에 인접한 베어링(17) 주위의 공간으로 토출되기 때문에, 크랭크 챔버(5)로부터 유출되는 오일의 양이 추가적으로 감소되는 것이 된다.

(제4 실시예)

본 발명의 제4 실시예에 따른 압축기는 도14에 도시된다. 이 실시예의 압축기는 축방향 통로(35)의 호(43, ditch)의 설비에서 제3 실시예의 압축기와 다르다. 축방향 통로(35)의 내주연면은 구동 샤프트(10)의 후방 단부로부터 전방 단부를 향해 직선으로 연장된 호(43)를 구비한다.

이 실시예의 압축기에 따르면, 축방향 통로(35)의 내주연면이 호(43)에 제공되기 때문에, 내주연면 상을 유동하는 오일은 호(43) 내에 상당히 포획된다. 호(43) 내에 포획된 오일은 오일이 축방향 통로(35) 내에서 냉각제 가스 유동의 동압(dynamic pressure)에 의해 영향받기 어렵기 때문에, 가스 추출 통로(31)의 하류 측(X)(흡입 챔버(7)측)으로 반송되기 어렵다. 그 결과, 가스 추출 통로(31)로부터 유출되는 오일의 양은 추가로 감소된다. 이 실시예에서는, 오일 공급 통로(42)의 입구부가 호(43)에 형성되어, 이 실시예의 압축기는 제3 실시예와 비교하여 오일 공급 통로(42)로부터 유출되는 오일의 양의 증가의 이점을 갖는다.

(제5 실시예)

본 발명의 제5 실시예에 다른 압축기는 도15에 도시된다. 이 실시예의 압축기는 호(44)의 구성에서 제4 실시예의 압축기와 다르다. 호(44)는 축방향통로(35)의 내주연면에 나선형으로 형성된다. 이 실시예에서, 오일 공급 통로(42)의 입구부는 제4 실시예의 호(43)와 유사하게 형성된다.

이 실시예의 압축기에 따르면, 제4 실시예의 장점에 추가로, 호(44)가 축방향(냉각제 가스의 유동 방향)으로 교차하기 때문에, 호(44) 내에 포획된 오일은 하류측(X)으로 반송될 작은 양이 냉각제 가스의 동압에 의해 영향받기가 더욱 어렵다. 이것은, 호(44)가 축방향(냉각제 가스의 유동 방향)으로의 유동을 방지하는 저항부와 같은 역할을 하게 되는 것이 된다.

이 호(44)에서도, 오일을 가스 추출 통로(31)의 상류측(Y)에 위치된 반경 방향 통로(36)로 후퇴시키는 작용이 발생할 것으로 예측된다. 예컨대, 호(44)는 구동 샤프트(10)의 후방 단부 개구(46)로부터 표면상에 테이퍼진 방법으로 나사 호로 형성된다.

(제6 실시예)

본 발명의 제6 실시예에 따른 압축기는 도16에 도시된다. 본 실시예의 압축기는 저항부인 충돌면(48)의 설비에서 제5 실시예의 압축기와 다르다. 부싱(47)이 구동 샤프트(10)의 후방 단부 개구(46)로부터 축방향 통로(35)로 삽입되어 축방향 통로(35)에 끼워맞춤된다. 그 결과, 부싱(47)의 전방 단부(충돌면(48))는 축방향(냉각제 가스의 유동 방향)에 수직하다. 따라서, 충돌면(48)은 축방향 통로(35)의 내주연면 상에 유동 가능한 오일이 축방향(냉각제 가스의 유동 방향)으로 유동하는 것을 방지하는 저항부와 같은 역할을 한다. 따라서, 이 실시예의 압축기는 제5 실시예의 압축기와 유사한 효과를 갖는다.

본 발명의 제6 실시예에 따르면, 구동 샤프트(10)의 축을 따라 연장된 축방향 통로(35)와, 반경 방향으로 연장되도록 구동 샤프트(10) 내에 크랭크 챔버(5)에 직접 노출된 가스 추출 통로(31)의 입구부를 형성하면서 축방향 통로(35)에 수직으로 연결된 반경 방향 통로(36)를 포함하는 가스 추출 통로(31)와 함께 구동 샤프트(10)가 형성되기 때문에, 가스 추출 통로(31)를 통해 크랭크 챔버(5)로부터 유출되는 오일의 양이 간단한 구조로 감소될 수 있다. 또한, 크랭크 챔버(5)로의 반경 방향 통로(36)의 입력 단자 단부(36a)로부터의 연무형 오일 분산으로 인해, 오일은 크랭크 챔버(5) 내에 활주 요소 부분에 자동적으로 공급된다.

또한, 본 발명은 도7 내지 도11에 도시된 반경 방향 통로(36)의 변경을 포함한다. 상세하게는, 본 발명에 따르면, 복수의 반경 방향 통로(36)가 가스 추출 통로(31)의 관련 입구부들을 형성하도록 제공될 수 있다. 특히, 도7에 도시된 바와 같이, 복수의 반경 방향 통로(36)는 구동 샤프트(10)의 축방향 통로(35)를 따라 서로에 대해 평행한 복수의 위치에서 구동 샤프트(10) 내에 형성되어 축방향 통로(35)에 수직으로 연결될 수 있다. 또한, 도8a에 도시된 바와 같이, 복수의 반경 방향 통로(36)들이 구동 샤프트(10)의 축방향 통로(35)로부터 구동 샤프트(10)의 외주연으로 연장된다. 특히, 도8b에 도시된 바와 같이, 반경 방향 통로(36)는 축방향 통로(35)에 수직으로 연결될 수 있고 구동 샤프트(10)를 통해 연장될 수 있으며, 도8c에 도시된 바와 같이, 복수(즉, 도8c에서 세 조각)의 반경 방향 통로(36)는 축방향 통로(35)에 수직으로 연결될 수 있고 구동 샤프트(10)의 중심으로부터 외주연을 향해 반경 방향으로 연장될 수 있다. 따라서, 도9에 도시된 바와같이, 복수의 반경 방향 통로(36)가 형성된 경우, 하나의 반경 방향 통로(36)로 유동하는 냉각제 가스의 양은 줄어드는 경향이 있으며, 오일이 각 반경 방향 통로(36)를 통과하는 가스 흐름에 의해 나쁜 영향을 받기는 어려워서, 추가적으로 원심 분리 작용의 장점이 효과적으로 나타난다.

또한, 상술된 실시예에서, 반경 방향 통로(36)가 슬리브(22)의 이동 가능한 범위로부터 변위된 영역에 형성되는 것으로 도시되었지만, 반경 방향 통로(36)가 도10에 도시된 바와 같이 슬리브(22)의 이동 가능한 범위 내에만 형성될 수 있는 특수한 경우에는, 복수의 반경 방향 통로(36)는 슬리브(22)의 축방향 길이(d)보다 큰 거리만큼 서로로부터 변위된 축방향으로 이격된 위치에서 구동 샤프트(10) 내에 형성될 수 있으며, 반경 방향 통로(36)의 적어도 하나는 크랭크 챔버(5)에 직접적으로 개방되도록 구성된다.

또한, 본 발명에 따르면, 반경 방향 통로(36)가 원심 분리 작용이 나타나도록 축방향 통로(35)를 행해 입구 단자 단부(36a)로부터 반경방향으로 연장된 경우, 축방향 통로(35)는 구동 샤프트(10)의 중심축에 편심인 관계로 형성될 수 있다. 또한, 도11에 도시된 바와 같이, 반경 방향 통로(36)는 축방향 통로(35)에 대해 경사질 수 있으며 동일하게 교차할 수 있다. 반경 방향 통로(36)가 개방된 피스톤이 어느 정도까지 제한되는 반면에, 도11에 도시된 바와 같이 입구 단자 단부(36a)가 활주 요소 부분(즉, 슈 포켓과 슈 사이의 활주 영역과, 슈와 회전 경사판 사이의 활주 영역)을 지향하도록 경사진 경우, 원심력을 사용한 오일 분산이 발생하고 오일이 활주 요소 부분에 더 명확하게 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상술된 실시예들은 회전 경사판형 가변 변위 압축기(1)를 포함하는 것으로 도시되었지만, 본 발명은 요동형과 같은 다른 형태의 가변 체적 압축기에 적용될 수도 있으며, 가변 체적형뿐만 아니라 고정 체적형 압축기에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단한 구조로 크랭크 챔버로부터 가스 추출 통로를 통해 탈출하는 오일 유동의 양을 감소시키는 압축기가 제공된다.

Claims

피스톤을 수용하기 위한 원통형 보어와, 구동 샤프트의 단부를 지지하기 위한 베어링과, 베어링과 원통형 블록의 후방 단부 사이에 배치된 샤프트 지지 보어를 갖는 원통형 블록과,

원통형 블록의 전방 단부에 부착되고 피스톤이 구동 샤프트의 회전에 의해 왕복 이동 가능한 크랭크 챔버를 형성하는 전방 하우징과,

밸브 판을 거쳐 원통형 블록의 후방 단부에 부착되고 내부에 흡입 챔버와 토출 챔버를 갖도록 형성된 후방 하우징을 포함하고,

제1 가스 추출 개구를 갖는 구동 샤프트의 말단부가 원통형 블록의 후방 단부에서 제2 가스 추출 개구를 갖는 밸브 판에 부착된 샤프트 지지 보어에 회전 가능하게 끼워맞춤되고,

제1 가스 추출 개구에서는, 하나의 개방 단부는 크랭크 챔버에 직접 개방되고 다른 개방 단부는 샤프트 지지 보어에 개방되고,

제2 가스 추출 개구에서는, 하나의 개방 단부는 샤프트 지지 보어에 개방되고 다른 개방 단부는 흡입 챔버에 개방된 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서, 원통형 블록의 후방 말단부에 가스 추출 리세스가 있고, 가스 추출 리세스에는 하나의 개방 단부는 샤프트 지지 보어에 개방되고 다른 개방 단부는 제2 가스 추출 개구에 개방된 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서, 밀봉 부재가 샤프트 지지 보어와 구동 샤프트 사이의 갭을 밀봉하기 위해 구동 샤프트에 부착되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제3항에 있어서, 밀봉 부재가 베어링보다 후방 하우징에 인접한 표면에서 구동 샤프트에 부착되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제4항에 있어서, 오일 공급 통로는 구동 샤프트 내에 형성되고 오일 공급 통로의 일 개방 단부는 제1 가스 추출 개구에 개방되고 다른 개방 단부는 베어링에 개방된 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서, 제1 가스 추출 개구는 중심축을 따라 구동 샤프트 내에 형성된 축방향 통로와, 축방향 통로에 연결되고 반경 방향을 따라 구동 샤프트 내에 형성된 반경 방향 통로를 포함하며, 반경 방향 통로의 일 개방 단부는 크랭크 챔버에 직접 개방되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서, 저항부가 축방향 통로 내에 형성되어 축방향 통로의 내주연면 상에서 유동 가능한 오일이 축방향으로 유동하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서, 호가 축방향 통로의 내주연면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서, 호는 축방향 통로의 내주연면 상에 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서, 반경 방향 통로는 구동 샤프트를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서, 반경 방향 통로는 서로에 대해 평행하게 연장된 축방향 통로를 따라 구동 샤프트 내에 형성된 복수의 통로 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서, 반경 방향 통로는 구동 샤프트의 외주연을 향해 축방향 통로로부터 반경방향으로 연장된 복수의 통로 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서, 반경 방향 통로는 축방향 통로에 대해 경사진 각으로 축방향 통로에 연결된 것을 특징으로 하는 압축기.