KR20050117513A

KR20050117513A - 경사판식 압축기

Info

Publication number: KR20050117513A
Application number: KR1020057000379A
Authority: KR
Inventors: 사토시 와타나베; 미노루 가나이즈카; 야스노리 후지타; 료스케 이자와; 도시아키 구리바라
Original assignee: 가부시키가이샤 젝셀 바레오크라이메토 콘트롤
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-12-14
Also published as: JPWO2004092583A1; WO2004092583A1; US7086323B2; KR100926405B1; US20050115401A1

Abstract

성형 작업을 복잡하게 하지 않고, 슈우와 슈우 포켓 사이의 윤활성을 향상시킨다. 구동축에 고정되어 상기 구동축과 함께 회전하는 경사판과, 경사판에 미끄럼 운동 가능하게 접촉하는 슈우(31)와, 압축실을 규정하는 보어내에 미끄럼 운동 가능하게 배치되는 피스톤(13)과, 피스톤(13)과 일체로 형성되어 슈우(31)와 서로 미끄럼 운동 가능하게 끼워맞춰지는 슈우 포켓(36)을 갖도록 구성되는 경사판식 압축기에 있어서, 슈우 포켓(36)의 개구부의 에지에 면취부(41)를 형성한다. 슈우 포켓(36)의 오목 형상부(40)를 일정한 곡률을 갖도록 형성하는 동시에, 슈우(31)의 볼록 형상부(32)가 2이상의 상이한 곡률을 갖도록 형성한다. 오목 형상부(40)와 면취부(41)의 접점(46)이 볼록 형상부(32)와 오목 형상부(40)가 접촉하는 띠형상의 범위(45)내에 있도록 설계한다.

Description

경사판식 압축기{SWASH PLATE COMPRESSOR}

본 발명은 냉동 사이클 등에 이용되는 경사판식 압축기(swash plate compressor)에 관한 것으로, 특히 경사판과 피스톤의 연결 부분에 있어서의 구조에 관한 것이다.

경사판식 압축기의 경사판과 피스톤의 연결 부분의 구성에 관한 종래의 기술로서, 슈우(shoe)의 볼 수용 오목부(recessed ball receiving portion)를, 해당 볼 수용 오목부의 깊이 방향에 있어서의 중간 위치에서만 볼과 접촉하고, 상기 접촉 위치보다 하측에서는 상기 볼 사이에 밀폐된 오일 저장 공간(oil reservoir void space)을 형성하고, 상기 접촉 위치보다 상측에서는 상기 볼 사이에 외부에 개방된 간극을 형성하도록 구성하는 동시에, 해당 슈우의 원주벽으로부터 상기 오일 저장 공간을 향해 관통하는 관통 구멍을 형성한 것이 있다(일본 실용신안 공개 공보 제 1979-38913 호 참조). 이로써, 오일 저장 공간이나 간극에 윤활유가 공급되기 쉬워져서, 미끄럼 운동부의 윤활성이 향상되어 있다.

또한, 다른 예로서는, 반구형 볼록 형상부를 구비한 슈우에 있어서, 해당 슈우의 축선으로부터 그것과 수직인 방향으로 소정 치수만큼 어긋난 위치에 중심을 위치시켜 그린 원호를, 상기 축선을 회전 중심으로 하여 회전시킬 수 있는 회전체의 볼록면에 의해 피스톤에 형성된 반구형 오목부와 미끄럼 운동하는 반구형 볼록 형상부면을 형성한 것이 있다(일본 특허 공개 공보 제 2001-248547 호 참조). 이로써, 슈우의 상부측의 반구형 볼록 형상부와 반구형 오목부 사이에 간격이 있을 수 있고, 여기에 윤활유가 공급되기 쉬워져서, 미끄럼 운동부의 윤활성이 향상되어 있다.

상기 일본 실용신안 공개 공보 제 1979-38913 호에 기재된 기술은, 상기 문헌의 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 완전한 구형의 볼에 대하여, 볼 수용 오목부에 소정의 곡률 변화를 실시함으로써, 볼과 볼 수용 오목부 사이에 갭(오일 저장 공간, 간극)이 형성되도록 한 것이다. 또한, 상기 일본 특허 공개 공보 제 2001-248547 호에 기재된 기술에 있어서는, 윤활유가 모이는 공극(viod)을 형성하기 위해서, 슈우와 반구형 오목부 양자에 소정의 곡률 변화를 부여하고 있다. 상기 볼 수용 오목부나 반구형 오목부에 상응하는 슈우 포켓(shoe pocket)은 그 성형 작업이 어려운 것이며, 이것에 상기 종래 기술과 같이 곡률 변화를 부여하여 성형하기 위해서는, 기술적 또는 비용적인 부담이 커지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 성형 작업을 복잡하게 하지 않고, 슈우와 슈우 포켓 사이의 윤활성을 향상시키는 것을 과제로 하는 것이다.

발명의 요약

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 구동축에 고정되어 상기 구동축과 함께 회전하는 경사판과, 상기 경사판에 미끄럼 운동 가능하게 접촉하는 슈우와, 압축실을 규정하는 보어(bore)내에 미끄럼 운동 가능하게 배치되는 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 형성되어 상기 슈우와 미끄럼 운동 가능하게 끼워맞춰지는 슈우 포켓으로 구성되는 경사판식 압축기에 있어서, 상기 슈우 포켓의 개구부의 에지에, 가장자리 끝에, 면취부(beveled portion)가 형성되어 있는 것이다.

이에 따르면, 슈우 포켓에 형성된 면취부에서 윤활유가 받아들이기 쉬워지므로, 슈우 포켓과 슈우 사이에 윤활유가 충분히 공급되도록 되고, 미끄럼 운동성이나 내마모성이 향상된다. 또한, 슈우 포켓의 성형 가공시에 있어서, 슈우 포켓이 에지에 면취를 실시하는데 어려움은 없고, 더욱이 이 면취부를 형성함으로써, 슈우 포켓 에지에 버(burr)가 형성되기 어려워지는 이점도 생긴다.

또한, 상기 슈우 포켓을 구성하는 부분중 상기 슈우를 받아들이는 오목 형상부는 일정한 곡률을 갖도록 형성되는 동시에, 상기 슈우를 구성하는 부분중 상기 오목 형상부와 대면하는 볼록 형상부는 상이한 2이상의 곡률을 갖도록 형성되어, 상기 면취부와 상기 오목 형상부의 접점이 상기 볼록 형상부와 상기 오목 형상부가 접촉하는 부분의 범위내에 있도록 이루어져 있는 것이 바람직하다.

본 구성에 있어서는, 슈우의 볼록 형상부는 2종 이상의 곡률을 갖도록 형성됨으로써, 슈우 포켓의 오목 형상부는 일정한 곡률을 갖도록 (완전한 구형으로) 형성된다. 이 양자의 형상적 특징의 차이에 의해, 슈우와 슈우 포켓은 그것들의 끼워맞춤시에 전범위에 걸쳐 밀접한 상태는 안되고, 경사판의 회전에 따라 슈우가 슈우 포켓내를 미끄럼 운동할 때의 슈우의 슈우 포켓의 접촉부는 띠형상이 된다. 본 구성은 이 띠형상의 범위내에, 슈우 포켓의 오목 형상부와 면취부의 접점(접선)을 위치시키는 것이고, 이로써 면취부에 의한 윤활유의 취입 작용을 보다 효과적으로 발휘하게 하는 것이다.

또한, 상기 면취부를, 상기 오목 형상부의 곡률보다도 작고 또한 일정한 곡률을 갖는 곡면으로부터 형성하면 좋다.

이 구성에 있어서는, 슈우 포켓의 가공시에는, 우선 오목 형상부를 소정의 곡률 반경을 갖는 완전한 구형을 갖도록 소정의 깊이까지 절삭하고, 다음으로 이 오목 형상부에서도 작은 곡률(큰 반경)을 갖는 완전한 구형을 가지고, 오목 형상부의 개구부의 에지에 면취를 실시하면 좋다. 이로써, 성형 작업은 용이하게 된다.

그러나, 상기 면취부의 형상은 상기에 한정되는 것은 아니고, 상이한 2이상의 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지는 것이어도, 또한 평면으로 이루어지는 것이어도, 그 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 오목 형상부와 면취부의 접점에 있어서, 상기 오목 형상부의 접선과 상기 면취부의 접선(면)이 이루는 각도가 45°이하인 것이 바람직하다.

이로써, 상기 면취부에 의해 규정되는 공극에, 윤활유가 양호하게 유지되도록 하므로, 보다 효과적으로 윤활성이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 경사판식 압축기의 구조를 도시하는 단면도,

도 2는 슈우와 슈우 포켓의 연결 상태를 도시하는 부분 확대도,

도 3은 슈우의 형상적 특징을 도시한 도면,

도 4는 제 1 실시예에 있어서의 슈우 포켓의 형상적 특징을 도시한 도면,

도 5는 슈우의 슈우 포켓내에서의 미끄럼 운동 상태를 도시한 도면,

도 6은 제 1 실시예에 있어서의 면취부의 형상적 특징을 도시한 도면,

도 7은 제 2 실시예에 있어서의 면취부의 형상적 특징을 도시한 도면,

도 8은 제 3 실시예에 있어서의 면취부의 형상적 특징을 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1에 도시한 본 실시예에 따른 경사판식 압축기(1)는 냉매를 작동 유체로 하는 냉동 사이클에 있어서 이용되고, 전측 실린더 블록(이하, 전측 블록)(2), 후측 실린더 블록(3), 전측 실린더 헤드(이하, 전측 헤드)(4), 후측 실린더 헤드(이하, 후측 헤드)(5), 밸브판(6), 흡입 밸브(7), 토출 밸브(8), 가스켓(9, 10), 구동축(11), 경사판 기구(12), 피스톤(12) 등을 구비하도록 구성되어 있다.

전측 블록(2) 및 후측 블록(3)은 서로 연결되어, 전측 블록(2)의 전측(도면중, 좌측)에는 전측 헤드(4)가, 또한 후측 블록(3)의 후측(도면중, 오른쪽)에는 후측 헤드(5)가 양쪽 실린더 블록(2, 3)의 단면을 밀봉하도록 볼트(도시하지 않음)에 의해 고정되어 있다. 전측 블록(2)과 전측 헤드(4) 사이, 또한 후측 블록(3)과 후측 헤드(5) 사이에는, 각각 실린더 블록(2, 3)측으로부터 순차적으로, 가스켓(9), 흡입 밸브(7), 밸브판(6), 토출 밸브(8), 가스켓(10)이 협지되어 있다.

구동축(11)은 엔진이나 모터 등에 의한 구동력을 전달하는 것이며, 전측 헤드(4), 전측 블록(2) 및 후측 블록(3)에 형성된 베어링 구멍(15)을 통해 삽입되어, 회전가능하게 지지되어 있다. 전측 블록(2) 및 후측 블록(3)에는, 구동축(11)을 중심으로 하는 원주상에 등간격으로 복수(예: 5개)의 보어(16)가 형성되어 있고, 각 보어(16)내에는, 쌍두형 피스톤(13)이 미끄럼 운동 가능하게 배치되어 있다. 이 피스톤(13)은 후술하는 경사판 기구(12)와 연결되어 있고, 왕복 운동 가능하게 이루어져 있다. 이로써, 보어(16)내에는, 피스톤(13)의 이동에 의해 부피가 변화되는 압축실(17)이 규정된다.

전측 헤드(4) 및 후측 헤드(5)내에는, 흡입실(20) 및 토출실(21)이 규정되어 있다. 흡입실(20)은 격벽(22)에 의해 실린더 헤드(4, 5)의 중심측에 규정되고, 그 내부에는, 냉동 사이클의 저압 라인으로부터의 냉매가 소정의 통로에 의해 안내되고, 이 안내된 냉매는 개방 상태가 된 흡입 밸브(7), 및 밸브판(6), 토출 밸브(8), 가스켓(9, 10)에 형성된 흡기 포트(도시하지 않음)를 지나고, 압축실(17)내에 흡입된다. 토출실(22)은 상기 격벽(22) 및 외벽(23)에 의해 흡입실(25)의 외측에 규정되고, 소정의 통로에 의해 냉동 사이클의 고압 라인과 연통한다. 압축실(17)에 있어서 압축된 냉매는 개방 상태가 된 토출 밸브(8), 및 밸브판(6), 흡입 밸브(7), 가스켓(9, 10)에 형성된 토출 포트(도시하지 않음)를 지나고, 토출실(21)내에 토출된다.

상기 경사판 기구(12)는 경사판(30) 및 슈우(31)를 갖도록 구성되어 있다. 경사판(30)은 대략 원반 형상의 부재이며, 그 중심부에 설치된 축 고정부(34)에 의해, 상기 구동축(11)에, 상기 구동축(11)에 대해 직각 이외의 각도를 이루도록 고정되어 있다. 슈우(31)는 볼록 형상부(32)와 평면부(33)를 갖는 대략 반구형의 부재이며, 상기 경사판(30)의 에지 근방부에, 평면부(33)가 경사판(30)과 대면하도록, 또한 경사판(30)의 회전에 대해 미끄럼 운동 가능하게 고정되어 있고, 경사판(30)의 회전에 따라 전후(도면중 좌우) 방향으로 변이한다.

또한, 상기 피스톤(13)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 그 내부에 규정된 중공부(35)의 실린더 헤드(4, 5)측의 내벽에, 각각 오목 형상으로 형성된 슈우 포켓(36)을 갖고 있고, 이 슈우 포켓(36)에, 상기 슈우(31)가 미끄럼 운동 가능하게 끼워맞춰짐으로써, 왕복 운동하도록 이루어져 있다.

싱기 슈우(31)의 볼록 형상부(32)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상이한 2종 이상의 곡률을 갖도록 구성되어 있고, 볼록 형상부(32)의 정점(P1)에 있어서의 곡률과 그 이외의 점(P2)에 있어서의 곡률이 다르다. 이 실시예에 있어서는, 점(P1)에 있어서의 곡률 반경을 R1, 점(P2)에 있어서의 곡률 반경을 R2로 하면, R1>R2의 관계가 성립하도록 설계되어 있다.

또한, 상기 슈우 포켓(36)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 오목 형상부(40)와 면취부(41)로 구성되어 있다. 오목 형상부(40)는 상기 슈우(31)의 볼록 형상부(32)를 미끄럼 운동 가능하게 받아들이는 부분이며, 그 곡률이 단일의 곡률 원(S1)에 의해 부여되는 것이다. 면취부(41)는 상기 오목 형상부(40)의 개구부의 에지에 형성되어 있고, 제 1 실시예에 있어서는, 상기 곡률 원(S1)보다도 곡률 반경이 큰 곡률 원(S2)에 의해 부여되는 곡률을 갖고 있다. 상기 곡률 원(S1)의 반경을 r1, 상기 곡률 원(S2)의 반경을 r2로 하면, r2/r1≒11의 관계가 성립되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 슈우(31)의 볼록 형상부(32)는 복수의 곡률을 갖는 동시에, 슈우 포켓(36)의 오목 형상부(40)는 단일의 곡률을 가지므로, 도 5에 도시한 바와 같이, 운전시[피스톤(13)의 왕복 운동시]에 있어서의 슈우(31)와 슈우 포켓(36)의 접점부(45)는 띠형상이 된다. 그리고, 본 구성에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 오목 형상부(40)와 면취부(41)의 접점(46)이 상기 띠형상의 접점부(45)의 범위내에 설치되는 동시에, 상기 접점(46)에 있어서의 오목 형상부(40)의 접선(a)과 면취부(41)의 접선(b)이 이루는 각도(α)가 45°이하가 되도록 설정되어 있다.

이상에 의해, 본 구성에 있어서는, 슈우 포켓(36)[오목 형상부(40)]의 개구부의 에지에 면취부(41)를 형성함으로써, 슈우(31)와 슈우 포켓(36) 사이에 윤활유가 받아들이기 쉬워지므로, 이들 사이에 있어서의 미끄럼 운동성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슈우(31)의 볼록 형상부(32)의 곡률과, 슈우 포켓(36)의 오목 형상부(40)의 곡률을 다르게 함으로써, 도 5에 도시한 바와 같이, 슈우(31)와 슈우 포켓(36) 사이에 공극(48)이 형성되고, 이 공극(48)에 윤활유가 모이기 쉬워져서, 이것도 윤활성을 향상시키는 요인이 된다. 또한, 슈우(31)와 슈우 포켓(36)의 곡률을 다르게 하는 것에 기인하여, 슈우(31)와 슈우 포켓(36)의 접점부(45)가 띠형상이 되지만, 상기 면취부(41)가 항상 상기 접촉부(45)의 띠형상의 범위내에 있도록 설계되어 있음으로써, 면취부(41)에 의한 윤활유의 취입 작용은 효과적으로 발휘된다. 더욱이, 상기 면취부(41)를 형성함으로써, 성형시에 버가 형성되지 않는 이점도 생긴다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 도면을 참고하여 설명하지만, 상기 제 1 실시예와 동일 또는 유사한 개소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

도 7에 도시한 것은 제 2 실시예에 있어서의 슈우 포켓(36)의 형상이며, 이 실시예에 있어서는, 슈우 포켓(36)의 면취부(50)가 복수의 상이한 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지고, 예를 들면 임의의 2점(P3, P4)에 있어서의 곡률은 다르다. 이러한 구성에 의해서도, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 성형성을 크게 손상하지 않고, 윤활성을 향상시킬 수 있다.

도 8에 도시한 것은, 제 3 실시예에 있어서의 슈우 포켓(36)의 형상이며, 이 실시예에 있어서는, 슈우 포켓(36)의 면취부(55)가 평면이 되어 있고, 또한 상기 접점(46)에 있어서의 오목 형상부(40)의 접선(b)과 상기 면취부(55)가 이루는 각도(β)가 45°이하가 되도록 설계되어 있다. 이러한 구조에 의해도, 상기 제 1 및 2 실시예와 마찬가지로, 성형성을 크게 손상하지 않고, 윤활성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 슈우 포켓의 개구부의 에지에 면취가 이루어져 있으므로, 성형 작업을 곤란하게 하지 않고 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슈우와 슈우 포켓의 형상적 특징 및 슈우 포켓의 오목 형상부와 면취부의 접점의 배치에 의해, 면취부에 의한 윤활유의 취입 작용을 효과적으로 발휘시킬 수 있다.

Claims

구동축에 고정되어 상기 구동축과 함께 회전하는 경사판과, 상기 경사판에 미끄럼 운동 가능하게 접촉하는 슈우와, 압축실을 규정하는 보어내에 미끄럼 운동 가능하게 배치되는 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 형성되어 상기 슈우와 미끄럼 운동 가능하게 끼워맞춰지는 슈우 포켓을 갖도록 구성되는 경사판식 압축기에 있어서,

상기 슈우 포켓의 개구부의 에지에, 면취부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.
제 1 항에 있어서,

상기 슈우 포켓을 구성하는 부분중 상기 슈우를 받아들이는 오목 형상부는 일정한 곡률을 갖도록 형성되는 동시에, 상기 슈우를 구성하는 부분중 상기 오목 형상부와 대면하는 볼록 형상부는 상이한 2개 이상의 곡률을 갖도록 형성되고, 상기 면취부와 상기 오목 형상부의 접점이 상기 볼록 형상부와 상기 오목 형상부가 접촉하는 부분의 범위내에 있도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.
제 2 항에 있어서,

상기 면취부는 상기 오목 형상부의 곡률보다도 작고 또한 일정한 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.
제 2 항에 있어서,

상기 면취부는 상이한 2개 이상의 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.
제 2 항에 있어서,

상기 면취부는 평면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 접점에 있어서, 상기 오목 형상부의 접선과 상기 면취부의 접선이 이루는 각도가 45°이하인 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.
제 5 항에 있어서,

상기 접점에 있어서, 상기 오목 형상부의 접선과 상기 면취부가 이루는 각도가 45°이하인 것을 특징으로 하는

경사판식 압축기.