KR20060051958A

KR20060051958A - 압축기

Info

Publication number: KR20060051958A
Application number: KR1020050092187A
Authority: KR
Inventors: 히로츠구 오가사와라; 다카히로 니시카와; 아키히로 스다; 마사유키 하라
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-05-19
Also published as: EP1647715A3; KR101143142B1; US20060078441A1; TW200617285A; US7540724B2; EP1647715A2

Abstract

베인의 슬라이딩 로스(sliding loss)를 저감하는 동시에, 베인과 압축 부재에 있어서의 누출을 억제하면서, 베인의 가공성을 개선하고, 고효율인 압축기를 저비용으로 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 회전축의 축방향에 교차하는 상부면(일면)이 상사점과 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 동시에, 실린더 내에 배치되어 회전축에 의해 회전 구동되며, 흡입 포트로부터 흡입된 유체를 압축하여 토출 포트로부터 토출하는 압축 부재와, 흡입 포트와 토출 포트 사이에 배치되어 압축 부재의 상부면(일면)에 맞닿아 접하고, 실린더 내의 압축공간을 저압실과 고압실로 구획하는 베인을 구비하며, 압축 부재의 상부면은, 상사점과 하사점의 사이의 중간점을 중심으로 한 소정 범위에 구성된 평면과 이 평면으로부터 연속하여 상사점 및 하사점에 점차 접근하는 곡면으로 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 압축기의 종단 측면도이다.

도 2는 도 1의 압축기의 또 하나의 종단 측면도이다.

도 3은 도 1의 압축기의 압축 요소의 사시도이다.

도 4는 도 1의 압축기의 압축 요소의 또 하나의 사시도이다.

도 5는 도 1의 압축기의 압축 요소의 평면도이다.

도 6은 도 1의 압축기의 압축 요소의 저면도이다.

도 7은 도 1의 압축기의 압축 부재를 포함하는 회전축의 측면도이다.

도 8은 도 1의 압축기의 압축 부재의 제1의 사시도이다.

도 9는 도 1의 압축기의 압축 부재의 제2의 사시도이다.

도 10은 도 1의 압축기의 압축 부재의 제3의 사시도이다.

도 11은 도 1의 압축기의 압축 부재의 제4의 사시도이다.

도 12는 도 1의 압축기의 압축 부재의 제5의 사시도이다.

도 13은 도 1의 압축기의 압축 부재의 제6의 사시도이다.

도 14는 도 1의 압축기의 압축 부재의 상부면을 측면에서 본 경우의 경사를 나타내는 확대도이다.

도 15는 도 1의 압축기의 회전축 및 압축 요소의 종단 측면도이다.

도 16은 도 15의 실린더가 설치된 상태의 회전축의 사시도이다.

도 17은 도 1의 압축기의 압축 요소의 또 하나의 종단 측면도이다.

도 18은 압축 부재의 일면과 이 수용면 및 베인에 사용하는 부재의 재질과 가공 방법을 나타내는 도면이다.

도 19는 도 1의 압축기의 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 베인의 제1의 사시도이다.

도 20은 도 1의 압축기의 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 베인의 제2의 사시도이다.

도 21은 도 1의 압축기의 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 베인의 제3의 사시도이다.

도 22는 도 1의 압축기의 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 베인의 제4의 사시도이다.

도 23은 도 1의 압축기의 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 베인의 제5의 사시도이다.

도 24는 도 21의 베인 선단부의 확대도이다.

도 25는 도 1의 압축기의 베인의 사시도이다.

도 26은 도 1의 압축기의 베인의 측면도이다.

도 27은 도 1의 압축기의 베인의 정면도이다.

도 28은 도 27의 베인의 선단부의 확대도이다.

도 29는 도 1의 압축기의 베인의 평면도이다.

도 30은 본 발명의 제2의 실시예의 압축기의 압축 요소의 종단 측면도이다.

도 31은 도 30의 압축기의 압축 요소의 사시도이다.

도 32는 본 발명의 제3의 실시예의 압축기의 종단 측면도이다.

도 33은 도 32의 압축기의 또 하나의 종단 측면도이다.

도 34는 도 32의 압축기의 다른 또 하나의 종단 측면도이다.

도 35는 본 발명의 제4의 실시예의 압축기의 종단 측면도이다.

도 36은 도 35의 압축기의 또 하나의 종단 측면도이다.

도 37은 도 35의 압축기의 다른 또 하나의 종단 측면도이다.

도 38은 본 발명의 제5의 실시예의 압축기의 종단 측면도이다.

도 39는 도 38의 압축기의 또 하나의 종단 측면도이다.

도 40은 도 38의 압축기의 다른 또 하나의 종단 측면도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

C : 압축기 1 : 밀폐 용기

2 : 구동 요소 3 : 압축 요소

4 : 고정자 5 : 회전축

6 : 회전자 7, 77 : 지지 부재

8, 78, 108 : 실린더 9, 89, 109 : 압축 부재

11 : 베인 13 : 주 베어링

16 : 슬롯 18 : 코일 스프링

21 : 압축 공간 22, 110 : 부 지지 부재

23 : 부 베어링 24 : 흡입 통로

26 : 흡입 배관 27 : 흡입 포트

28 : 토출 포트 31 : 두꺼운 부분

32 : 얇은 부분 33, 93 : 상부면

34, 35 : 곡면 36 : 오일 저장소

37, 38 : 토출 배관 40 : 오일 펌프

42 : 오일 통로 44, 45 : 오일 구멍

50 : 샤프트 씰(shaft seal) 52 : 당접부(當接部)

53 : 커버 60 : 피스톤 링 씰

61 : 홈 79, 107 : 주 지지 부재

80 : 선(線) 82 : 직선

84, 84A, 84B : 곡선 113 : 하부면

140, 141 : 면 142 : 측면

150 : 선단부 152 : 경사면

본 발명은 냉매나 공기 등의 유체를 압축하여 토출하는 압축기에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들면 냉동기에 있어서는 압축기를 사용하여 냉매를 압축하 고, 회로 내를 순환시키는 방식이 채용되고 있다. 이 경우의 압축기의 방식으로서는, 회전식 압축기로 지칭되는 로터리 압축기(예를 들면, 일본특허 특개평 5-99172호 공보(문헌 1))나 스크롤 압축기, 스크루 압축기 등이 있다.

상기 로터리 압축기는 구조가 비교적 간단하고 생산 비용이 염가인 이점이 있기는 하나, 진동과 토크 변동이 커지는 문제가 있다. 또, 스크롤 압축기나 스크루 압축기는 토크 변동은 작기는 하나, 가공성이 나쁘고 비용이 폭등하는 문제가 있었다.

그래서, 일본특허 특표 2003-532008호 공보(문헌 2)에 나타내는 바와 같이, 실린더 내에 회전하는 압축 부재로서의 경사판을 설치하고, 이 경사판의 상하에 구성되는 압축 공간을 베인(vane)으로 구획하여 유체를 압축하는 방식도 개발되고 있다. 이러한 방식의 압축기에 의하면, 구조를 비교적 간단하게 하여 진동이 적은 압축기를 구성할 수 있는 이점이 있다.

그렇지만, 상기 문헌 2와 같은 구조의 경우, 실린더 내 전역에 있어서 경사판의 상하에서 고압실과 저압실이 인접하는 형태로 되기 때문에, 고저압차가 커지고, 냉매 누출에 의한 효율 악화가 문제로 된다.

또, 상기 문헌 2의 회전하는 경사판(swash plate)은, 중심에 회전축이 관통하기 위한 구멍을 가지고 있고, 상하 각 면의 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 모두 정현파(正弦波) 형상의 곡선이 되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 해당 경사판의 가공성이 나쁘고, 비용이 현저하게 폭등한다고 하는 문제가 생기고 있었다. 또, 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선을 모두 정현파 형상의 곡선으로 한 경우, 해당 경사판의 경사 각도가 급격하게 되기 때문에, 베인의 슬라이딩 로스(sliding loss)가 증대한다고 하는 문제도 생기고 있었다.

한편, 전술한 베인은 선단부에 구성된 만곡면과, 해당 만곡면으로부터 소정의 경사 각도로 일어서는 경사면을 가지고 있다. 그리고, 선단부의 만곡면의 곡률 반경은 압축 부재(경사판)의 경사에 맞추어서 변화시키고 있었다. 즉, 압축 부재의 경사에 맞추어서, 베인 선단의 곡률 반경은 압축 부재의 내경측에서는 작고, 외경측으로 갈수록 커지도록 형성하고 있었으나, 가공이 곤란하고 베인의 가공 비용의 폭등을 초래하고 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 베인의 슬라이딩 로스를 저감하는 동시에, 베인과 압축 부재에 있어서의 누출을 억제하면서, 베인의 가공성을 개선하고, 고효율인 압축기를 저비용으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 제1의 발명의 압축기는, 내부에 압축 공간이 구성되는 실린더로 구성된 압축 요소와, 실린더 내의 압축공간에 연통하는 흡입 포트 및 토출 포트와, 회전축의 축방향에 교차하는 일면이 상사점과 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 동시에, 실린더 내에 배치되어 회전축에 의해 회전 구동되며, 흡입 포트로부터 흡입된 유체를 압축하여 토출 포트로부터 토출하는 압축 부재와, 흡입 포트와 토출 포트 사이에 배치되어 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하며, 실린더 내의 압축 공간을 저압실과 고압실로 구획하는 베인을 구비하며, 압축 부재의 일면은, 상사점과 하사점 사이의 중간점을 중심으로 한 소정 범위에 구성된 제1의 곡면과, 상사점 및 하사점을 거쳐 각 제1의 곡면 사이를 연결한 제2의 곡면으로 구성되어 있고, 압축 부재의 일면에 있어서 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 제1의 곡면에서는 직선으로 되고, 제2의 곡면에서는 상사점 및 하사점에 점차 접근하는 곡선으로 되는 것을 특징으로 한다.

본 출원의 제2의 발명의 압축기는, 상기 발명에 더하여 압축 부재의 일면에 있어서 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 상사점 및 하사점의 부근에 있어서 정현파 형상의 곡선으로 되는 것을 특징으로 한다.

본 출원의 제3의 발명의 압축기는, 상기 제1의 발명 또는 제2의 발명에 있어서 제1의 곡면의 기울기는 압축 부재의 일면에 있어서 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선을 상사점 및 하사점 사이의 전체 범위에서 직선으로 한 경우의 해당 일면의 기울기보다 가파르고, 상사점 및 하사점 사이의 전체 범위에서 정현파 형상의 곡선으로 한 경우에 있어서의 중간점의 기울기보다 원만하게 되는 것을 특징으로 한다.

본 출원의 제4의 발명의 압축기는, 내부에 압축 공간이 구성되는 실린더로 구성된 압축 요소와, 실린더 내의 압축 공간에 연통하는 흡입 포트 및 토출 포트와, 회전축의 축방향에 교차하는 일면이 상사점과 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 동시에, 실린더 내에 배치되어 회전축에 의해 회전 구동되며, 흡입 포트로부 터 흡입된 유체를 압축하여 토출 포트로부터 토출하는 압축 부재와, 흡입 포트와 토출 포트 사이에 배치되어 압축 부재의 일면에 선단부가 맞닿아 접하고, 실린더 내의 압축 공간을 저압실과 고압실로 구획하는 베인을 구비하고, 이 베인은 선단부에 구성된 만곡면과 이 만곡면으로부터 소정의 경사 각도로 일어서는 경사면을 가지며, 만곡면의 곡률 반경을, 해당 선단부가 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하는 동시에, 경사면의 회전축의 축방향에 대한 경사 각도를, 압축 부재의 일면이 회전축과 교차하는 각도보다 작게 한 것을 특징으로 한다.

본 출원의 제5의 발명의 압축기는, 상기 제4의 발명에 있어서 압축 부재의 상사점과 하사점의 회전축의 축방향에 있어서의 위치의 차(差)를 H로 하고, 압축 부재의 내경을 D로 한 경우, 경사면의 회전축의 축방향에 대한 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)로 한 것을 특징으로 한다.

상기 제1의 발명의 압축기에 의하면, 압축 부재의 일면에 있어서 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 제1의 곡면에서는 직선으로 되고, 제2의 곡면에서는 상사점 및 하사점에 점차 접근하는 곡선으로 되므로, 해당 압축 부재의 가공을 용이하게 행할 수 있게 되며, 비용의 저감을 도모할 수 있게 된다.

또, 상기 제2의 발명과 같이 압축 부재의 일면에 있어서 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 상사점 및 하사점의 부근에 있어 서 정현파 형상의 곡선으로 하고, 상기 제3의 발명과 같이 제1의 곡면의 기울기는 압축 부재의 일면에 있어서 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선을 상사점 및 하사점 사이의 전체 범위에서 직선으로 한 경우의 해당 일면의 기울기보다 가파르고, 상사점 및 하사점 사이의 전체 범위에서 정현파 형상의 곡선으로 한 경우에 있어서의 중간점의 기울기보다 원만하게 하는 것으로, 베인의 슬라이딩 로스를 저감할 수 있게 된다.

이들에 의해, 고효율의 압축기를 저비용으로 제공할 수 있게 된다.

또, 상기 제4의 발명의 압축기는, 베인 선단부에 구성된 만곡면의 곡률 반경을, 해당 선단부가 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하였으므로, 베인 선단부를 용이하게 가공할 수 있게 된다.

또, 경사면의 회전축의 축방향에 대한 경사 각도를, 압축 부재의 일면이 회전축과 교차하는 각도보다 작게 하였으므로, 예를 들면 상기 제5의 발명과 같이 압축 부재의 상사점과 하사점의 회전축의 축방향에 있어서의 위치의 차를 H로 하고, 압축 부재의 내경을 D로 한 경우, 경사면의 회전축의 축방향에 대한 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)로 하는 것으로, 베인 선단부의 만곡면이 압축 부재에 확실히 맞닿아 접하게 되며, 누출의 발생을 극력 회피할 수 있게 된다.

또, 상기 식에 의해, 베인의 경사면의 경사 각도를 용이하게 설정하는 것이 가능해지며, 압축기의 성능을 확보하면서, 베인의 가공성의 한층 더한 개선을 도모할 수 있게 된다.

이상에 의해, 베인의 가공성을 개선하고, 고효율인 압축기를 저비용으로 제공할 수 있게 된다.

<발명의 바람직한 실시예의 설명>

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이후 설명하는 각 실시예의 압축기(C)는, 예를 들면 냉동기의 냉매 회로를 구성하며, 냉매를 흡입하여 압축하고, 회로 내에 토출하는 역할을 행하는 것이다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 제1의 실시예의 압축기(C)의 종단 측면도, 도 2는 또 하나의 종단 측면도, 도 3은 압축기(C)의 압축 요소(3)의 사시도, 도 4는 압축기(C)의 압축 요소(3)의 또 하나의 사시도, 도 5는 압축기(C)의 압축 요소(3)의 평면도, 도 6은 압축기(C)의 압축 요소(3)의 저면도를 각각 나타내고 있다. 각 도면에 있어서, 1은 밀폐 용기이며, 이 밀폐 용기(1) 내에는 상부측에 구동 요소(2)가, 하부측에 이 구동 요소(2)의 회전축(5)에 의해 구동되는 압축 요소(3)가 각각 수납되어 있다.

구동 요소(2)는, 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정되며, 고정자 코일이 감겨진 고정자(4)와, 이 고정자(4)의 내측에서 중앙에 회전축(5)을 갖는 회전자(6)로 구성된 전동 모터이다. 또한, 이 구동 요소(2)의 고정자(4)의 외주부와 밀폐 용기(1)의 사이에는 곳곳에 상하를 연통하는 간극(10)이 형성되어 있다.

압축 요소(3)는, 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정된 지지 부재(7)와, 이 지지 부재(7)의 하부측에 볼트에 의해 설치된 실린더(8)와, 이 실린더(8) 내에 배치된 후 술하는 압축 부재(9)와, 베인(11), 토출 밸브(12)와, 실린더(8)의 하부측에 볼트에 의해 설치된 부 지지 부재(22) 등으로 구성되어 있다. 지지 부재(7)의 상부면 중앙부는 동심(同心) 형상으로 위쪽으로 돌출하며, 그곳에 회전축(5)의 주 베어링(13)이 형성되어 있다. 또, 하부면 중앙부는 동심 원기둥 형상의 돌출부재(14)가 볼트에 의해 고정되어 있고, 이 돌출부재(14)의 하부면(14A)은 평활면으로 되어 있다. 즉, 지지 부재(7)는 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정된 주 부재(15)와, 주 부재(15)의 위쪽으로 돌출하는 주 베어링(13)과, 주 부재(15)의 하부에 볼트에 의해 고정된 돌출부재(14)에 의해 구성되어 있다.

지지 부재(7)의 돌출부재(14) 내에는 슬롯(16)이 형성되고, 이 슬롯(16) 내에 상기 베인(11)이 상하 왕복운동 자재(自在)로 삽입된다. 이 슬롯(16)의 상부에는 베인(11)에 밀폐 용기(1) 내의 고압을 배압으로서 인가하기 위한 배압실(17)이 형성되는 동시에, 슬롯(16) 내에는 베인(11)의 상부면을 아래쪽으로 가압하는 가압 수단으로서의 코일 스프링(18)이 배치되어 있다.

그리고, 실린더(8)의 상부 개구부는 상기 지지 부재(7)에 의해 폐색되며, 이것에 의해, 해당 실린더(8) 내부(상기 압축 부재(9)와 지지 부재(7)의 돌출부재(14) 사이의 실린더(8) 내부)에는 압축 공간(21)이 구성된다. 또, 실린더(8)에는 흡입 통로(24)가 형성되는 동시에, 밀폐 용기(1)에는 흡입 배관(26)이 설치되어 이 흡입 통로(24)에 접속되어 있다. 실린더(8)에는 압축 공간(21)에 연통하는 흡입 포트(27)와 토출 포트(28)가 형성되어 있고, 흡입 통로(24)는 흡입 포트(27)에 연통하며, 토출 포트(28)는 실린더(8)의 측면에 밀폐 용기(1) 내에 연통하고 있다. 또, 상기 베인(11)은 이 흡입 포트(27)와 토출 포트(28)의 사이에 위치하고 있다.

상기 회전축(5)은, 지지 부재(7)에 형성된 주 베어링(13)과 부 지지 부재(22)에 형성된 부 베어링(23)에 지지되어 회전한다. 즉, 회전축(5)은 이러한 지지 부재(7), 실린더(8), 및 부 지지 부재(22)의 중앙에 삽통되며, 상하 방향의 중앙부를 주 베어링(13)에 의해 회전 자재(自在)로 축지(軸支)되게 하는 동시에, 아래쪽은 부 지지 부재(22)의 부 베어링(23)에 의해 회전 자재로 축지되어 있다. 그리고, 압축 부재(9)는 이러한 회전축(5)의 하부에 일체로 형성되고 실린더(8) 내에 배치되어 있다.

전술한 압축 부재(9)는 상술한 바와 같이 실린더(8) 내에 배치되고, 회전축(5)에 의해 회전 구동되며, 흡입 포트(27)로부터 흡입된 유체(본 실시예에서는 냉매)를 압축하여 토출 포트(28)로부터 밀폐 용기(1) 내에 토출하기 위한 것이며, 전체적으로는 회전축(5)과 동심의 대략 원기둥 형상을 나타내고 있다. 도 7은 압축기(C)의 압축 부재(9)를 포함하는 회전축(5)의 측면도, 도 8 내지 도 13은 압축 부재(9)의 사시도를 각각 나타내고 있다. 도 7 내지 도 13에 나타내는 바와 같이, 압축 부재(9)는 일측의 두꺼운 부분(31)과 타측의 얇은 부분(32)이 연속한 형상을 나타내며, 회전축(5)의 축방향에 교차하는 상부면(33)(일면)이 두꺼운 부분(31)에서 높고, 얇은 부분(32)에서 낮은 경사면으로 되어 있다. 즉, 상부면(33)은 가장 높아지는 상사점(33A)으로부터 가장 낮아지는 하사점(33B)을 거쳐 상사점(33A)으로 되돌아오는 상사점(33A)으로부터 하사점(33B)의 사이에서 연속하여 경사진 형상을 나타내고 있다.

이 압축 부재(9)의 상부면(33)은, 상사점(33A)과 하사점(33B) 사이의 중간점(33C)을 중심으로 한 소정 범위에 구성된 제1의 곡면(34, 34)과, 상사점(33A)과 하사점(33B)을 거쳐서 각 제1의 곡면(34, 34) 사이를 연결한 제2의 곡면(35, 35)으로 구성되어 있다.

여기서, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 형상에 대해 설명한다. 도 14는 회전축(5)의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선(80)의 상사점(33A)으로부터 하사점(33B)까지의 선을 전개한 도면이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 회전축(5)의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선(80)은, 제1의 곡면(34)에서는 직선(82)으로 되고, 제2의 곡면(35)에서는 상사점(33A) 및 하사점(33B)에 점차 접근하는 곡선(84)으로 된다. 이 회전축(5)의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선(80)은, 회전축(5)의 중심으로부터의 거리가 가까워질수록 가파르고, 멀어질수록 완만한 경사가 되며, 압축 부재(9)의 상부면(33)은 이들 선(80)의 그룹에 의해 구성되어 있다.

상기 곡선(84)은, 상사점(33A) 및 하사점(33B)의 부근에서는 정현파 형상(곡선(84A))을 나타내고, 직선(82)과의 접속점 부근에서는 직선(82)과 정현파 형상의 곡선을 원활하게 연결한 곡선(84B)으로 되어 있다. 즉, 본 실시예의 압축 부재(9)의 상부면은, 하사점(33B)을 0°로 하는 회전 각도에 있어서, 325°∼35°와 이것과 대칭으로 되는 145°∼215°로 정현파 형상의 곡선(84A)으로 이루어지는 곡면, 60°∼120°와 이것과 대칭으로 되는 240°∼300°로 직선(82)으로 이루어지는 제1의 곡면(34), 그리고 이들을 접속하는 35°∼60°, 120°∼145°, 215°∼240°, 및 300°∼325°의 범위가 정현파 형상의 곡선(84A)과 직선(82)을 원활하게 접속하는 곡선(84B)으로 이루어지는 곡면에 의해 구성되어 있다. 또한, 본 실시예의 압축 부재(9)의 상부면(33)은, 325°∼35°와 145°∼215°로 정현파 형상의 곡선(84A)에 의해 구성되는 곡면, 60°∼120°와 240°∼300°을 직선(82)에 의해 구성되는 제1의 곡면(34)으로 이루어지는 것으로 하였으나, 본 발명은 해당 회전 각도의 범위에 한정되지 않고, 상사점(33A)과 하사점(33B)의 사이의 중간점(33C)을 중심으로 한 소정 범위에 제1의 곡면, 상사점(33A)과 하사점(33B)을 거쳐서 각 제1의 곡면(34, 34) 사이를 연결한 제2의 곡면으로 압축 부재(9)의 상부면(33)을 구성하는 것이면 무방하다.

또, 제1의 곡면(34)의 기울기는, 선(80)을 상사점(33A)과 하사점(33B) 사이의 전체 범위에서 직선으로 한 경우의 기울기보다 가파르고, 상사점(33A)과 하사점(33B) 사이의 전체 범위에서 정현파 형상의 곡선으로 한 경우에 있어서의 중간점의 기울기보다 완만하게 되어 있다.

이와 같이, 회전축(5)의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선(80)이 직선으로 되도록 제1의 곡면(34)을 구성하는 것으로, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 가공을 용이하게 행할 수 있고, 비용의 저감을 도모할 수 있게 된다. 또, 제1의 곡면(34)의 기울기를 선(80)을 상사점(33A)과 하사점(33B) 사이의 전체 범위에서 직선으로 한 경우의 기울기보다 가파르게 하는 것으로, 베인(11)의 상사점(33A) 및 하사점(33B) 부근에 있어서의 이동을 원활하게 할 수 있다. 또한, 상사점(33A)과 하사점(33B) 사이의 전체 범위에서 정현파 형상의 곡선으로 한 경우에 있어서의 중간점의 기울기보다 완만하게 하는 것으로, 베인(11)에 의한 슬라이딩 로스를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 압축기(C)의 성능을 개선하고, 고효율인 압축을 실현할 수 있게 된다.

또한, 이 압축 부재(9)의 상사점(33A)이 지지 부재(7)의 돌출부재(14)의 하부면(14A)에 미소한 클리어런스를 통하여 이동 자재로 대향한다. 또, 베인(11)은, 전술한 바와 같이 흡입 포트(27)와 토출 포트(28)의 사이에 배치되는 동시에, 압축 부재(9)의 상부면(33)에 맞닿아 접하고, 실린더(8) 내의 압축 공간(21)을 저압실(LR)과 고압실(HR)로 구획한다. 상기 코일 스프링(18)은 이 베인(11)을 항상 상부면(33)측으로 가압한다.

한편, 도 15 내지 도 17에 나타내는 바와 같이, 압축 부재(9)의 하부면(타면)측의 부 베어링(23)에 대하여, 압축 부재(9)의 반대측이 되는 베어링, 즉 압축 부재(9)의 상부면(33)측의 베어링인 주 베어링(13) 단부에는, 회전축(5)에 맞닿아 접하는 샤프트 씰(shaft seal)(50)이 설치되어 있다. 이 샤프트 씰(50)은 철판을 NBR재(材) 등의 고무 부재에 의해 피복함으로써 형성된 지지부와, 회전축(5)에 맞닿아 접하며, 해당 회전축(5)과 지지 부재(7)의 사이에 형성된 간극을 씰하도록 설치된 당접부(當接部: 맞닿아 접하는 부분)(52)에 의해 구성되어 있고, 해당 당접부(52)에는 내측(회전축(5))으로 가압하기 위한 스프링 부재가 설치되어 있으며, 회전축(5)에 슬라이딩 자재로 맞닿아 접하고 있다. 또, 샤프트 씰(50)의 상부면은 커버(53)에 의해 폐색되어 있어서, 샤프트 씰(50)의 탈락을 방지하고 있다(도 1 및 도 2에서는 샤프트 씰(50) 및 커버(53)는 도시하지 않음). 또한, 커버(53)는 지지 부재(7)의 상부면에 볼트에 의해 고정되어 있다. 이 샤프트 씰(50)에 의해, 주 베어링(13)측의 씰을 행하는 것으로, 주 베어링(13)의 내면에서 충분히 씰을 행하여 가스 누출을 막을 수 있게 된다. 이와 같이, 압축 공간(21) 내의 냉매 가스가 회전축(5)과 지지 부재(7) 사이의 주 베어링(13)의 클리어런스로부터 누출하는 문제를 미연에 회피할 수 있으므로, 체적 효율을 개선할 수 있게 된다. 이것에 의해, 압축기(1)의 성능의 향상을 도모할 수 있게 된다.

상기 실린더(8)의 하부 개구부는 부(副) 지지 부재(22)에 의해 폐색되며, 상기 압축 부재(9)의 하부면(타면)과 부 지지 부재(22)의 사이(압축 공간(21)의 배면측)에는 공간(54)이 형성되어 있다. 이 공간(54)은, 압력 조정 수단(55)을 통하여 밀폐 용기(1) 내와 연통되어 있다. 이 압력 조정 수단(55)은 부 지지 부재(22) 내에 축심 방향으로 형성되고, 압축 부재(9)의 하부면과 연통하는 구멍(56)과, 구멍(56)과 일단이 연통하는 동시에, 이 구멍(56)으로부터 부 지지 부재(22)의 외측(밀폐 용기(1)측)으로 수평 방향으로 뻗어있으며, 타단이 밀폐 용기(1) 내와 연통하는 연통 구멍(57)과, 이 연통 구멍(57)의 타단(밀폐 용기(1) 내와 연통하는 단부)에 삽입되고, 중심부에 미소한 통로(노즐)가 형성된 노즐부재(58)에 의해 구성되어 있다(도 17).

이 압력 조정 수단(55)에 의해, 공간(54)에는 밀폐 용기(1) 내의 냉매가 유입된다. 즉, 밀폐 용기(1) 내의 고압 냉매가, 압력 조정 수단(55)의 노즐부재(58)로부터 유입되고, 연통 구멍(57), 구멍(56)을 거쳐서 공간(54)에 유입된다. 이 때, 공간(54)에는 노즐부재(58)에 형성된 미소한 통로를 통과하는 과정에서, 해당 미소 통로의 통로 저항에 의해 압력이 저하된 냉매가 유입하게 된다. 이것에 의해, 압축 부재(9)의 하부면측(타면측)의 공간(54) 내의 압력은 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 된다.

여기서, 공간(54)을 고압으로 한 경우, 압축 부재(9)는 공간(54)의 압력에 의해 지지 부재(7)측으로 강하게 밀려서, 수용면으로 되는 돌출부재(14)의 하부면(14A)과 압축 부재(9)의 상부면(33)의 상사점(33a)에 마찰이 생기고, 이들이 현저하게 마모되기 때문에 내구성이 매우 나빠진다. 그렇지만, 본 발명과 같이 압력 조정 수단(55)에 의해, 공간(54)의 압력을 밀폐 용기(1) 내의 고압보다 낮은 값으로 하는 것으로, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 상사점(33A)이 수용면으로 되는 돌출부재(14)의 하부면(14A)측으로 밀리는 힘을 경감, 혹은 돌출부재(14)의 하부면(14A)과 압축 부재(9)의 상부면(33)의 상사점(33A)을 접촉시키지 않고 약간의 클리어런스를 가진 상태로 할 수 있게 된다. 이것에 의해, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 내구성을 개선하고, 신뢰성의 향상과 기계 손실의 저감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 압축 부재(9)의 상사점(33A)과 지지 부재(7)의 돌출부재(14)의 하부면(14A)의 사이의 클리어런스는, 밀폐 용기(1) 내에 봉입된 오일에 의해 씰하는 것으로, 가스의 누출을 회피할 수 있고, 고효율의 운전을 유지할 수 있다.

다른 한편, 상기 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)의 경도(硬度)는, 상사점(33A)의 수용면으로서의 지지 부재(7)의 돌출부재(14)의 하부면(14A)보다 높게 되도록 설정되어 있다. 여기서, 압축 부재(9)의 상부면(33) 및 베인(11)에 사용하는 부재의 재질 및 가공 방법의 일례를 도 18에 나타낸다. 도 18에 나타내는 바와 같 이 베인(11)으로서 고속도 공구강계 재료(high speed tool steel-based material)(SKH)를 질화 처리한 것을 사용하는 경우에는, 회전축(5) 및 압축 부재(9)의 상부면(33)은 크롬-몰리브덴강(SCM)이나 탄소강(예를 들면, S45C 등)의 표면을 침탄(浸炭) 담금질 한 것, 또는 크롬-몰리브덴강이나 탄소강을 고주파 담금질한 것, 혹은 회주철(灰鑄鐵)(FC)이나 구상 흑연 주철(FCD)을 사용한다. 이 경우, 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)의 경도는 베인(11)보다 낮아진다.

또, 베인(11)으로서 고속도 공구강계 재료를 PVD 처리한 것을 사용하는 경우에는, 회전축(5) 및 압축 부재(9)의 상부면(33)은 상기 크롬-몰리브덴강이나 탄소강의 표면을 침탄 담금질 한 것, 크롬-몰리브덴강이나 탄소강을 고주파 담금질한 것, 또는 회주철이나 구상 흑연 주철에 더하여, 회주철이나 구상 흑연 주철을 질화 또는 담금질 처리한 것을 사용하는 것으로 한다. 이 경우에 있어서도, 상기와 같이 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)의 경도는 베인(11)보다 낮아진다.

이와 같이, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 경도를 베인(11)보다 낮은 것으로 하는 것으로, 베인(11)이 마모되기 어려워진다. 이것에 의해, 베인(11)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 경도를, 해당 압축 부재(9)의 상사점(33A)의 수용면으로서의 돌출부재(14)의 하부면(14A)보다 높게 하는 것으로, 상사점(33A)이 돌출부재(14)의 하부면(14A)에 맞닿아 접한 경우에 있어서도, 압축 부재(9)의 상부면(33)이 마모되기 어렵게되어, 압축 부재(9)의 내구성을 높일 수 있게 된다.

여기서, 압축 요소(3)를 윤활유 등의 오일에 의해 윤활하지 않고, 무윤활로 하는 경우에는, 베인(11)과 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)에 경도차가 생기도록 구성한다. 즉, 도18에 나타내는 바와 같이 베인(11)을 카본계 재료에 의해 구성하는 경우, 회전축(5) 및 압축 부재(9)의 상부면(33)으로서 크롬-몰리브덴강이나 탄소강의 표면을 침탄 담금질한 것, 크롬-몰리브덴강이나 탄소강을 고주파 담금질한 것, 또는 회주철이나 구상 흑연 주철을 질화 또는 담금질 처리한 것을 사용하는 것으로, 이들의 슬라이딩부를 오일 등에 의해 윤활하는 일 없이 슬라이딩시킬 수 있다. 또, 이 경우도 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)의 경도는 베인(11)보다 낮아진다.

동일하게, 베인(11)을 세라믹계 재료에 의해 구성하는 경우, 회전축(5) 및 압축 부재(9)의 상부면(33)으로서 베인(11)과 같은 세라믹계 재료나, 상술한 크롬-몰리브덴강이나 탄소강의 표면을 침탄 담금질한 것, 크롬-몰리브덴강이나 탄소강을 고주파 담금질한 것, 혹은 회주철이나 구상 흑연 주철을 질화 또는 담금질 처리한 것을 사용하면, 이 경우도 슬라이딩부를 오일 등에 의해 윤활하는 일 없이 슬라이딩시킬 수 있다. 그리고, 이 경우도 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)의 경도는 베인(11)보다 낮아진다.

또한, 베인(11)을 불소 수지계 재료, 또는 고분자 재료의 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)계 재료에 의해 구성하는 경우, 회전축(5) 및 압축 부재(9)의 상부면(33)으로서 Al(알루미늄)을 표면 처리(알루마이트 처리)한 것이나, 상술한 크롬-몰리브덴강이나 탄소강의 표면을 침탄 담금질한 것, 크롬-몰리브덴강이나 탄소강을 고주파 담금질한 것, 혹은 회주철이나 구상 흑연 주철을 질화 또는 담금질 처리한 것을 사용하면, 이 경우도 상기와 같이 슬라이딩부를 오일 등에 의해 윤활하는 일 없이 슬라이딩시킬 수 있다. 이 경우, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 경도는 베인(11)보다 높아진다.

이상과 같이, 베인(11)을 카본계 재료, 세라믹계 재료, 불소 수지계 재료, 또는 폴리에테르 에테르 케톤에 의해 구성한 경우, 압축 부재(9)의 상부면(33)을 각각 도 18에 나타내는 재료 및 가공을 하는 것으로, 베인(11)을 카본계 재료, 세라믹계 재료에 의해 구성한 경우에는, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 경도는 베인(11)의 경도보다 낮아지고, 불소 수지계 재료, 또는 폴리에테르 에테르 케톤에 의해 구성한 경우에는, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 경도는 베인(11)의 경도보다 높아진다.

이와 같이, 베인(11)을 카본계 재료, 세라믹계 재료, 불소 수지계 재료, 또는 폴리에테르 에테르 케톤에 의해 구성하고, 또한 압축 부재(9)의 상부면(33)과 베인(11)의 사이에 경도차가 생기도록 구성하는 것으로, 압축 부재(9) 및 베인(11)의 내마모성이 향상되고, 내구성을 높일 수 있게 된다.

또한, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 경도를, 해당 압축 부재(9)의 상사점(33A)의 수용면으로서의 돌출부재(14)의 하부면(14A)보다 높게 하는 것으로, 상사점(33A)이 돌출부재(14) 하부면(14A)에 맞닿아 접한 경우에 있어서도, 압축 부재(9)의 상부면(33)이 마모되기 어렵게되어, 압축 부재(9)의 내구성을 높일 수 있게 된다.

특히, 베인(11)을 상술한 카본계 재료, 세라믹계 재료, 불소 수지계 재료, 또는 폴리에테르 에테르 케톤에 의해 구성하는 것으로, 베인(11)이나 압축 부재(9) 등의 슬라이딩부에의 급유가 부족한 경우에도 양호한 슬라이딩 성(slidability)을 유지할 수 있게 된다. 즉, 압축 요소(3)의 슬라이딩부를 오일에 의해 윤활하지 않고, 무윤활로 하는 것도 가능해진다. 이것에 의해, 무윤활 사양의 압축기에도 적용할 수 있게 되며, 범용성을 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 베인(11)에 대하여 도 19 내지 도 29를 이용하여 설명한다. 또한, 도 19 내지 도 23은 압축 부재(9)와 해당 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)에 맞닿아 접하는 베인(11)의 사시도, 도 24는 도 21의 베인(11)의 선단부(150)의 확대도, 도 25는 베인의 사시도, 도 26은 베인의 측면도, 도 27은 베인의 정면도, 도 28은 도 27의 베인의 선단부의 확대도, 도 29는 베인(11)의 평면도를 각각 나타내고 있다.

베인(11)은, 도 25에 있어서 전면(前面)으로 되는 면(140), 후면으로 되는 면(141) 및 양 측면(142)이 축심 방향으로 뻗어있으며, 면(140)이 실린더(8)측으로, 면(141)이 회전축(5)측으로 되도록 배치되어 있다. 그리고, 상부면(143)의 중앙부는 오목하게 패어있고, 이 상부면(143)의 오목하게 패인 중앙부에 전술한 바와 같이 코일 스프링(18)이 맞닿아 접한다. 또, 베인(11)의 하부면(144)은, 선단부(150)에서 압축 부재(9)의 상부면(33)에 맞닿아 접한다. 이 압축 부재(9)의 상부면(33)에 맞닿아 접하는 선단부(150)는, 만곡면으로 되어 있고, 해당 만곡면의 곡률 반경은, 해당 선단부(150)가 압축 부재(9)의 상부면(33)에 맞닿아 접하는 전체 범 위에 있어서 일정하게 되어 있다. 본 실시예에서는, 만곡면은 곡률 반경이 압축 부재(9)의 상부면(33)에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 0.2㎜로 설정되어 있다. 종래에는 베인(11)의 선단부(150)의 곡률 반경은, 압축 부재(9)의 내경측으로 되는 면(141)에서는 작고 외경측으로 되는 면(140)으로 갈수록 커지도록 형성되어 있었기 때문에, 베인의 가공이 곤란하고, 베인의 가공 비용이 폭등한다고 하는 문제가 생기고 있었다.

그렇지만, 본 발명과 같이 베인(11)의 선단부(150)의 만곡면의 곡률 반경을, 해당 선단부(150)가 압축 부재(9)의 일면에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하고 있다. 즉, 선단부(150)가 압축 부재(9)의 상부면(33)(일면)에 맞닿아 접하는 전체 범위를 종래의 면(141)측의 선단부(150)의 곡률 반경(가장 작은 곡률 반경)으로 하고 있다. 이것에 의해, 베인(11)의 선단부(150)와 압축 부재(9)의 상부면(33) 사이의 냉매 누출을 억제하고, 베인(11)의 선단부(150)를 용이하게 가공할 수 있게 되며, 베인(11)의 가공 비용을 삭감할 수 있게 된다.

한편, 선단부(150)의 만곡면과 양 측면(142)은, 소정의 경사 각도로 일어서는 경사면(152)에 의해 접속되어 있다.

또, 도 24에 나타내는 바와 같이, 베인(11)의 경사면(152)의 회전축(5)의 축방향에 대한 경경사 각도 θ는, 압축 부재(9)의 상부면(33)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작게 설정되어 있다.

여기서, 압축 부재(9)의 상사점(33A)과 하사점(33B)의 회전축(5)의 축방향에 있어서의 위치의 차를 H로 하고, 압축 부재(9)의 내경을 D로 한 경우(도 21), 상기 경사 각도 θ는, θ＜tan^-1(D/H)로 되도록 설정되어 있다.

이와 같이, 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)로 하는 것으로, 압축 부재(9)의 상부면(33)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작고, 또한 적정한 것으로 할 수 있게 된다. 즉, 경사 각도 θ를 압축 부재(9)의 상부면(33)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α 이상으로 하면, 베인(11)의 경사면(152)과 압축 부재(9)의 상부면(33)이 접촉하고, 베인(11)의 선단부(150)가 압축 부재(9)의 상부면(33)에 맞닿아 접하지 않을 우려가 있다. 이 경우, 베인(11)의 선단부(150)가 압축 부재(9)의 상부면(33)으로부터 떨어진 상태로 되기 때문에, 베인(11)과 압축 부재(9)의 사이에서 냉매 누출이 생긴다고 하는 문제가 생기고 있었다. 이것에 의해, 압축 효율이 현저하게 저하되고, 압축기(C)의 성능의 악화를 초래하고 있었다.

그렇지만, 경사 각도 θ를 압축 부재(9)의 상부면(33)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작게 하는 것으로, 베인(11)의 경사면(152)과 압축 부재(9)의 상부면(33)이 접촉하지 않게 된다. 이것에 의해, 베인(11)은 선단부(150)의 만곡부에서 압축 부재(9)의 상부면(33)에 확실히 맞닿아 접하게 되므로, 이러한 누출의 발생을 극력 회피할 수 있게 된다.

또, 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)에 의거하여 설정하는 것으로, 최적의 경사 각도 θ를 용이하게 설정하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 압축기(C)의 성능을 확보하면서, 베인(11)의 가공성을 보다 한층 개선을 도모할 수 있게 된다.

또, 압축 부재(9)의 주위면은 실린더(8)의 내벽과의 사이에 미소한 클리어런 스를 구성하고, 이것에 의해 압축 부재(9)는 회전 자재로 되어 있다. 그리고, 이 압축 부재(9)의 주위면과 실린더(8)의 내벽과의 사이도 오일에 의해 씰된다.

상기 토출 포트(28)의 외측에는 실린더(8)의 압축 공간(21)의 측면에 위치하여 상기 토출 밸브(12)가 설치되는 동시에, 밀폐 용기(1)의 상단에는 토출 배관(37)이 설치되어 있다. 그리고, 밀폐 용기(1) 내의 하부에 오일 저장소(36)가 구성되어 있다. 그리고, 회전축(5)의 하단에는 오일펌프(40)가 설치되어 있고, 일단이 오일 저장소(36) 내에 침지되어 있다. 그리고, 해당 오일펌프(40)에 의해 빨아올려진 오일은, 회전축(5) 내의 중심에 형성된 오일 통로(42) 및 오일 통로(42)로부터 회전축(5)의 축방향으로 되는 압축 요소(3)의 측면에 걸쳐서 형성된 오일 구멍(44, 45)을 통하여 압축 요소(3)의 슬라이딩부 등에 공급된다. 또, 밀폐 용기(1) 내에는 예를 들면 CO₂(이산화탄소), R-134a, 혹은 HC계의 냉매가 소정량 봉입된다.

이상의 구성에서, 구동 요소(2)의 고정자(4)의 고정자 코일에 통전되면, 회전자(6)가 아래쪽에서 보아 시계 회전 방향으로 회전한다. 이 회전자(6)의 회전은 회전축(5)을 통하여 압축 부재(9)에 전달되며, 이것에 의해, 압축 부재(9)는 실린더(8) 내에 있어서 아래쪽에서 보아 시계 회전 방향으로 회전한다. 이제, 압축 부재(9)의 상부면(33)의 상사점(33A)이 토출 포트(28)의 베인(11)측에 있고, 베인(11)의 흡입 포트(27)측에서 실린더(8), 지지 부재(7), 압축 부재(9) 및 베인(11)으로 에워싸인 공간(저압실(LR)) 내에 흡입 배관(26) 및 흡입 통로(24)를 통하여 흡입 포트(27)로부터 냉매 회로 내의 냉매가 흡입되고 있는 것으로 한다.

그리고, 그 상태로부터 압축 부재(9)가 회전해 가면, 상사점(33A)이 베인(11), 흡입포트(27)를 지난 단계로부터 상부면(33)의 경사에 의해 상기 공간의 체적은 좁혀져 가고, 공간(고압실(HR)) 내의 냉매는 압축되어 간다. 그리고, 상사점(33A)이 토출 포트(28)를 통과할 때까지 압축된 냉매는 토출 포트(28)로부터 계속 토출된다. 한편, 상사점(33A)이 흡입 포트(27)를 통과한 후, 베인(11)의 흡입 포트(27)측에서 실린더(8), 지지 부재(7), 압축 부재(9) 및 베인(11)으로 에워싸인 공간(저압실(LR))의 체적은 확대되어 가므로, 흡입 배관(26) 및 흡입 통로(24)를 통하여 흡입 포트(27)로부터 냉매 회로 내의 냉매가 압축 공간(21) 내에 흡입되어 간다.

토출 포트(28)로부터는 토출 밸브(12)를 통하여, 냉매가 밀폐 용기(1) 내에 토출된다. 그리고, 밀폐 용기(1) 내에 토출된 고압 냉매는, 구동 요소(2)의 고정자(4)와 회전자(6) 사이의 에어 갭을 통과하고, 밀폐 용기(1) 내의 상부(구동 요소(2)의 위쪽)에서 오일과 분리되어, 토출 배관(37)으로부터 냉매 회로에 토출된다. 한편, 분리된 오일은, 밀폐 용기(1)와 고정자(4)의 사이에 형성된 간극(10)으로부터 흘러내려서, 오일 저장소(36)로 되돌아오게 된다.

이와 같은 구성에 의해, 압축기(C)는 소형으로 구조가 간단하면서, 충분한 압축 기능을 발휘할 수 있게 된다. 특히, 종래와 같이 실린더(8) 내 전역에서 고압과 저압이 인접하는 일도 없어지는 동시에, 압축 부재(9)는 연속하는 두꺼운 부분(31)과 얇은 부분(32)을 가지고서 상부면(33)(일면)이 경사진 형상을 나타내고 있으므로, 고압실(HR)에 대응하게 되는 두꺼운 부분(32)에 있어서 실린더(8)의 내벽 과의 사이의 씰 치수를 충분히 확보할 수 있다.

이들에 의해, 압축 부재(9)와 실린더(8) 사이에 있어서의 냉매 누출의 발생을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 효율적인 운전이 가능해진다. 또, 압축 부재(9)의 두꺼운 부분(31)은 플라이 휠의 역할을 하므로 토크 변동도 적게 된다. 또, 압축기(C)는 소위 내부 고압형의 압축기이므로 구조의 한층 더한 간소화를 도모할 수 있다.

또, 지지 부재(7)(지지 부재(7)의 돌출부재(14))에 베인(11)의 슬롯(16)을 구성하고, 또한 코일 스프링(18)을 해당 지지 부재(7) 내에 설치하고 있으므로, 정밀도가 필요하게 되는 실린더(8)에 베인 설치 구조를 형성할 필요가 없어져서 가공성이 개선된다. 또한, 실시예와 같이 압축 부재(9)를 회전축(5)에 일체로 형성하면, 부품 개수의 삭감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 공간(54)과 밀폐 용기(1) 내를 부 지지 부재(22) 내에 압축 부재(9)의 하부면과 연통하는 축심 방향으로 형성된 구멍(56)과, 구멍(56)과 일단이 연통하는 동시에, 이 구멍(56)으로부터 부 지지 부재(22)의 외측으로 수평 방향으로 뻗어있으며, 타단이 밀폐 용기(1) 내와 연통하는 연통 구멍(57)과, 이 연통 구멍(57)의 타단에 삽입되고, 중심부에 미소한 통로(노즐)가 형성된 노즐 부재(58)에 의해 구성되는 압력 조정 수단(55)을 통하여 연통시키고, 밀폐 용기(1) 내의 고압 냉매를 노즐부재(58)에 형성된 미소한 통로를 통과시키는 것으로, 압력을 저하시켜서, 압축 부재(9)의 하부면측으로 되는 공간(54) 내의 압력을 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 되도록 하였으나, 이것에 한정되지 않고, 압력 조정 수단은, 예를 들면 부 지지 부재(22)를 축심 방향으로 관통하는 구멍에 의해 공간(54)과 밀폐 용기(1) 내를 연통시키고, 밀폐 용기(1)측의 개구를 중심부로 미소한 통로(노즐)가 형성된 노즐부재를 삽입하는 것으로 해도 무방하다.

(실시예 2)

또한, 실시예 1에서는 압축 부재(9)와는 반대측의 베어링인 주 베어링(13) 단부에 샤프트 씰(50)을 설치하고, 압축 공간(21) 내의 냉매 가스가 회전축(5)과 지지 부재(7) 사이의 주 베어링(13)의 클리어런스로부터 누출하는 문제를 미연에 회피하는 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않고, 베어링에 대응하는 위치의 회전축(5)에 피스톤 링 씰을 설치하는 것으로 해도 무방하다.

여기서, 도 30 및 도 31은 이 경우의 압축기(C)의 일례이며, 도 30은 회전축(5) 및 압축 요소(3)의 종단 측면도, 도 31은 실린더(8)가 설치된 상태의 회전축(5)의 사시도를 각각 나타내고 있다. 도 30 및 도 31에 나타내는 바와 같이, 압축 부재(9)의 하부면(타면)측의 부 베어링(23)에 대하여, 압축 부재(9)의 반대측으로 되는 베어링, 즉 압축 부재(9)의 상부면(33)측의 베어링인 주 베어링(13) 단부에 대응하는 위치의 회전축(5)의 외주면에 홈(61)을 형성하고, 이 홈(61) 내에 해당 피스톤 링 씰(60)을 설치하는 것으로 한다. 이 피스톤 링 씰(60)은 3㎜∼10㎜ 정도의 폭을 갖는 링 형상이며, 고무 부재 등의 신축성 및 내구성이 뛰어난 소재에 의해 구성되어 있다. 또한, 피스톤 링(60)의 폭은 홈(61)의 깊이(폭)와 동일하거나, 혹은 그 이하(실시예의 피스톤 링 씰(60)은 3㎜∼10㎜ 정도의 폭)로 설정되어 있다. 즉, 피스톤 링(60)의 외경은 회전축(5)의 외경 이하로 설정되어 있기 때문에, 피스톤 링(60)을 홈(61) 내에 설치한 상태에서는, 회전축(5)의 외주면으로부터 피스톤 링(60)의 외주 가장자리가 돌출하는 일 없이 수납된다.

그리고, 압축기(C)가 기동(起動)하여 밀폐 용기(1) 내가 고압으로 되면, 피스톤 링 씰(60)은 위쪽으로부터 가해지는 밀폐 용기(1) 내의 고압에 의해 아래쪽으로 밀리며, 또한 팽창하기(외측으로 밀려나오기) 때문에, 지지 부재(7)와 회전축(5) 사이의 간극이 피스톤 링 씰(60)에 의해 충분히 씰된다.

이와 같이, 피스톤 링 씰(60)에 의해 주 베어링(13)의 내면에서 충분히 씰을 행하고, 압축 공간(21) 내의 냉매 가스가 회전축(5)과 지지 부재(7) 사이의 주 베어링(13)의 클리어런스로부터 누출하는 문제를 미연에 회피할 수 있으므로, 주 베어링(13)의 단부에 있어서의 슬라이딩 로스를 저감하며, 또한 씰 성(sealability)의 향상에 의한 체적 효율의 개선을 동시에 실현할 수 있게 된다. 이것에 의해, 압축기(C)의 성능의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 상기 피스톤 링 씰(60)을 주 베어링(13)에 대응하는 위치에 하나 설치하는 것으로 하였으나, 피스톤 링 씰(60)의 설치 위치는 상기에 한정되지 않고, 부 베어링(23)에 대응하는 회전축(5)에도 설치하는 것으로 해도 무방하다. 또, 해당 피스톤 링 씰(60)을 복수 개 사용해도 된다. 이들에 의해, 회전축(5)과 주 베어링(13) 혹은 회전축(5)과 부 베어링(23) 사이의 씰 성을 보다 한층 향상시키고, 고성능의 압축기를 제공할 수 있게 된다.

(실시예 3)

다음에, 본 발명의 제3의 실시예에 대해 도 32 내지 도 34를 이용하여 설명 한다. 도 32는 이 경우의 압축기(C)의 종단 측면도, 도 33은 압축기(C)의 또 하나의 종단 측면도, 도 34는 압축기(C)의 다른 또 하나의 종단 측면도를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 32 내지 도 34에서 상기 도 1 내지 도 31에 나타내고 있는 것과 동일한 부호가 부여되어 있는 것은, 동일하거나 혹은 유사한 효과를 나타내는 것이다.

본 실시예에 있어서, 밀폐 용기(1) 내에는 상부측에 압축 요소(3)가, 하부측에 구동 요소(2)가 수납되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 압축 요소(3)를 구동 요소(2)의 상부측에 배치하고 있다.

구동 요소(2)는, 상기 실시예와 같이 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정되고, 고정자 코일이 감겨진 고정자(4)와, 이 고정자(4)의 내측에서 중앙에 회전축(5)을 갖는 회전자(6)로 구성된 전동 모터이다.

압축 요소(3)는, 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정되며, 회전축(5)의 상단측에 위치하는 지지 부재(77)와, 이 지지 부재(77)의 하부측에 볼트에 의해 설치된 실린더(78)와, 이 실린더(78) 내에 배치된 압축 부재(89)와, 베인(11), 토출 밸브(12), 실린더(78)의 하부측에 볼트에 의해 설치된 주 지지 부재(79) 등으로 구성되어 있다. 주 지지 부재(79)의 하부면 중앙부는 동심 형상으로 아래쪽으로 돌출하며, 그곳에 회전축(5)의 주 베어링(13)이 형성되어 있다. 또, 주 지지 부재(79)의 상부면은 실린더(78)의 하부 개구부를 폐색하고 있다.

상기 지지 부재(77)는, 외주면이 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정된 주 부재(85)와, 이 주 부재(85)의 중앙에 관통 형성된 부 베어링(83)과, 주 부재(85)의 하부면 중앙부에 볼트에 의해 고정된 돌출부재(84)에 의해 구성되며, 이 돌출부재(84)의 하부면(84A)은 평활면으로 되어 있다.

지지 부재(77)의 돌출부재(84) 내에는 슬롯(16)이 형성되고, 이 슬롯(16) 내에는 상기 베인(11)이 상하 왕복운동 자재로 삽입된다. 이 슬롯(16)의 상부에는 배압실(17)이 형성되는 동시에, 슬롯(16) 내에는 베인(11)의 상부면을 아래쪽으로 가압하는 가압 수단으로서의 코일 스프링(18)이 배치되어 있다.

그리고, 실린더(78)의 상부 개구부는 지지 부재(77)에 의해 폐색되며, 이것에 의해, 실린더(78) 내부(실린더(78) 내의 압축 부재(89)와 지지 부재(77)의 돌출부재(84)의 사이)에는 압축 공간(21)이 구성된다. 또, 지지 부재(77)의 주 부재(85) 및 돌출부재(84)에는 흡입 통로(24)가 형성되는 동시에, 밀폐 용기(1)에는 흡입 배관(26)이 설치되어 이 흡입 통로(24)의 일단에 접속되어 있다. 실린더(78)에는 압축 공간(21)에 연통하는 흡입 포트와 토출 포트가 형성되어 있고, 흡입 통로(24)의 타단은 흡입 포트에 연통하고 있다. 또, 베인(11)은 이 흡입 포트와 토출 포트의 사이에 위치하고 있다.

상기 회전축(5)은, 주 지지 부재(79)에 형성된 주 베어링(13)과, 지지 부재(77)에 형성된 부 베어링(83)과, 하단에 형성된 부 베어링(86)에 지지되어 회전한다. 즉, 회전축(5)은 이러한 주 지지 부재(79), 실린더(78), 지지 부재(77)의 중앙에 삽통되며, 상하 방향의 중앙부를 주 베어링(13)에 의해 회전 자재로 축지되게 한다. 또, 회전축(5)의 위쪽은 부 베어링(83)에 의해 회전 자재로 축지되는 동시에, 상단은 지지 부재(77)에 의해 덮여 있다. 또한, 회전축(5)의 아래쪽은 부 베어 링(86)에 의해 축지되어 있다. 이 부 베어링(86)은 구동 요소(2)의 하부측에 설치되고, 중심부에 회전축(5)을 삽통하기 위한 구멍을 갖는 대략 도넛 형상을 나타내고 있으며, 외주 가장자리는 축심 방향으로 기립하며, 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정되어 있다. 이 부 베어링(86)에는 곳곳에 상하를 연통하는 구멍(87)이 형성되어 있다. 또, 부 베어링(86)에 형성된 볼록부(88)는, 구동 요소(2) 등으로부터 회전축(5)에 전달된 진동이 부 베어링(86)을 통하여 밀폐 용기(1)에 전해지는 것을 막는, 진동 흡수 작용을 하는 것이다.

이와 같이, 회전축(5)의 베어링을 압축 요소(3)의 상부측(부 베어링(83)) 및 하부측(주 베어링(13))과, 구동 요소(2)의 하부측(부 베어링(86))에 설치하는 것으로, 회전축(5)을 안정적으로 지지하고, 압축기(C)에 생기는 진동을 효과적으로 저감할 수 있다. 이것에 의해, 압축기(C)의 진동 특성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또, 본 실시예와 같이 압축 공간(21)을 구동 요소(2)와는 반대측의 압축 부재(89)의 상부면(93)에 배치하는 것으로, 주 베어링(13)으로부터의 가스 누출이 생기기 어렵게되어, 주 베어링(13)의 씰 성을 높일 수 있다. 또한, 회전축(5)의 상단을 지지 부재(77)에 의해 폐색하는 것으로, 부 베어링(83)의 씰 성도 향상되며, 또한 회전축(5)의 주위면이 고압으로 되는 문제도 회피할 수 있게 된다.

종래, 압축 요소(3)를 밀폐 용기(1)의 상부측에 배치한 경우, 밀폐 용기(1) 내의 하부의 오일 저장소(36)의 오일을 압축 요소(3)의 압축 부재(89) 등의 슬라이딩부에 공급하는 것이 곤란했었다.

즉, 회전축(5)의 주위면에 고압 가스가 속으로 들어가서 고압으로 되기 때문에, 회전축(5)의 위쪽에 설치된 오일 구멍(44, 45)으로부터의 급유를 원활히 행할 수 없었다.

그렇지만, 회전축(5)의 상단을 지지 부재(77)에 의해 폐색하는 것으로, 부 베어링(83)의 씰 성이 향상되고, 회전축(5)의 주위면이 고압으로 되는 문제를 개선할 수 있으므로, 오일펌프(40)에 의해 오일을 밀폐 용기(1)의 상부측에 설치된 압축 부재(89) 등의 슬라이딩부에 공급하는 것이 가능해지며, 오일 공급량의 최적화를 도모할 수 있게 된다.

그리고, 압축 부재(89)는 이러한 회전축(5)의 상부에 일체로 형성되며, 실린더(78) 내에 배치되어 있다. 이 압축 부재(89)는 회전축(5)에 의해 회전 구동되고, 흡입 포트로부터 흡입된 유체(냉매)를 압축하여 토출 포트로부터 밀폐 용기(1) 내에 토출하기 위한 것이며, 전체적으로는 회전축(5)과 동심의 대략 원기둥 형상을 나타내고 있다.

또, 압축 부재(89)의 회전축(5)의 축방향에 교차하는 상부면(93)(일면)이 가장 높아지는 상사점으로부터 가장 낮아지는 하사점을 거쳐서 상사점으로 되돌아오는 상사점으로부터 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 형상을 나타내고 있다.

이 압축 부재(89)가 연속하여 경사진 형상을 나타내는 일면은, 압축 부재(89)의 밀폐 용기(1) 내의 하부측에 수납된 구동 요소(2)와는 반대측의 면으로 되는 상부면(93)에 배치되어 있다.

또한, 압축 부재(89)의 상부면(93)의 형상은, 실시예 1의 압축 부재(9)의 상 부면(33)과 동일하기 때문에 설명은 생략한다. 동일하게 상기 압축 부재(89)의 상부면(93)(일면)의 경도는, 상사점(33A)의 수용면으로서의 지지 부재(77)의 돌출부재(84)의 하부면(84A)보다 높아지도록 설정되어 있다. 또, 압축 부재(89)의 상부면(93) 및 베인(11)의 재질 및 가공 방법은, 실시예 1에서 상술한 것을 이용하는 것으로 한다(도 18 참조). 이것에 의해, 상기 실시예와 같이 압축 부재(89) 및 베인(11)의 내구성을 높일 수 있게 된다.

특히, 베인(11)을 카본계 재료, 세라믹계 재료, 불소 수지계 재료, 또는 폴리에테르 에테르 케톤에 의해 구성한 경우, 압축 부재(89)의 상부면(93)을 각각 도 18에 나타내는 재료 및 가공을 행하는 것으로, 압축 부재(89)의 상부면(93)과 베인(11)의 사이에 경도차가 생기는 동시에, 슬라이딩부에의 급유가 부족한 경우나 압축 요소(3)를 무윤활로 한 경우라도 양호한 슬라이딩 성을 유지할 수 있게 된다.

한편, 베인(11)은 흡입 포트와 토출 포트의 사이에 배치되는 동시에, 압축 부재(89)의 상부면(93)에 맞닿아 접하며, 실린더(78) 내의 압축 공간(21)을 저압실과 고압실로 구획한다. 또, 코일 스프링(18)은 이 베인(11)을 항상 상부면(93)측으로 가압한다.

실린더(78)의 하부 개구부는 주 지지 부재(79)에 의해 폐색되며, 압축 부재(89)의 하부면(타면)과 주 지지 부재(79)의 사이(압축 공간(21)의 배면측)에는, 공간(54)이 형성되어 있다. 이 공간(54)은, 압축 부재(89)와 주 지지 부재(79)에 의해 밀폐된 공간으로 되어 있다. 그리고, 해당 공간(54)에는 압축 부재(89)와 실린더(78) 사이의 클리어런스로부터 약간의 압축 공간(21) 내의 냉매가 유입되기 때문 에, 공간(54)의 압력은 흡입 포트에 흡입되는 저압 냉매보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 고압 냉매의 압력보다 낮은 값(중간압)으로 된다.

이와 같이, 공간(54)의 압력을 중간압으로 하는 것으로, 압축 부재(89)가 공간(54)의 압력에 의해 상부측으로 강하게 밀려서, 압축 부재(89)의 상부면(93)이 수용면으로 되는 돌출부재(84)의 하부면(84)이 현저하게 마모되는 문제를 회피할 수 있다. 이것에 의해, 압축 부재(89)의 상부면(93)의 내구성을 개선할 수 있다.

또한, 압축 부재(89)의 타면측으로 되는 공간(54)의 압력을 중간압으로 하는 것으로, 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 공간(54)의 압력이 낮아지므로, 해당 압력차를 이용하여 공간(54)의 주변부인 압축 부재(89)나 주 베어링(13) 부근에의 오일 공급도 원활히 행할 수 있게 된다.

다른 한편, 전술한 배압실(17)은 종래와 같이 고압으로 하지 않고, 밀폐 공간으로서 해당 배압실(17)의 압력을 흡입 포트에 흡입되는 냉매(냉매)의 압력보다 높고, 또한 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 하고 있다. 종래에는, 배압실(17)의 일부와 밀폐 용기(1) 내를 연통시켜서 배압실(17) 내를 고압으로 하여, 코일 스프링(18)에 더하여 베인(11)을 아래쪽으로 가압하는 것으로 하고 있었다. 그렇지만, 본 실시예에서는 압축 요소(3)가 밀폐 용기(1)의 위쪽에 위치하기 때문에, 배압실(17)을 고압으로 하는 것으로 베인(11) 부근에의 급유가 부족할 우려가 있었다.

여기서, 배압실(17)을 밀폐 용기(1) 내와 연통시키지 않고 밀폐된 공간으로 하는 것으로, 해당 배압실(17)에는 베인(11)의 간극으로부터 압축 공간(21)의 저압 실측과 고압실측의 냉매가 약간 유입될 뿐이다. 이 때문에, 배압실(17)은 흡입 포트에 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 또한 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 중간압으로 된다. 이것에 의해, 밀폐 용기(1) 내보다 배압실(17) 내의 압력 쪽이 낮아지므로, 오일은 이러한 압력차를 이용하여 회전축(5) 내의 오일 통로(42)를 상승하며, 오일 구멍(44, 45)으로부터의 오일을 베인(11)의 주변부에도 공급할 수 있게 된다.

이들에 의해, 압축 요소(3)를 밀폐 용기(1) 내의 상부측에 설치한 경우에 있어서도, 압축 부재(89)나 베인(11) 등의 슬라이딩부에의 급유를 원활히 행할 수 있고, 압축기(C)의 신뢰성을 개선할 수 있게 된다.

또, 본 실시예에 있어서도 실시예 1과 동일하게, 베인(11)의 선단부(150)에 구성된 만곡면의 곡률 반경을 해당 선단부(150)가 압축 부재(89)의 상부면(93)에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하는 동시에, 베인(11)의 경사면(152)의 회전축(5)의 축방향에 대한 경사 각도 θ를, 압축 부재(89)의 상부면(93)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작게 하는 것으로, 누출의 발생을 극력 회피하면서, 베인(11)의 선단부(150)를 용이하게 가공할 수 있게 된다.

또한, 실시예 1과 동일하게 압축 부재(89)의 상사점과 하사점의 회전축(5)의 축방향에 있어서의 위치의 차이를 H로 하고, 압축 부재(89)의 내경을 D로 한 경우, 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)로 하는 것으로, 압축 부재(89)의 상부면(93)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작고, 또한 적정한 것으로 할 수 있게 된다. 이와 같이, 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)에 의거하여 설정하는 것으로, 최적인 경사 각도 θ를 용이하게 설정할 수 있게 되며, 압축기(C)의 성능을 확보하면서 베인(11)의 가공성을 보다 한층 개선을 도모할 수 있게 된다.

또, 압축 부재(89)의 주위면은 실린더(78)의 내벽과의 사이에 미소한 클리어런스를 구성하며, 이것에 의해 압축 부재(89)는 회전 자재로 되어 있다. 그리고, 이 압축 부재(89)의 주면과 실린더(78)의 내벽의 사이도 오일에 의해 씰된다.

상기 토출 포트의 외측에는 실린더(78)의 압축 공간(21)의 측면에 위치하여 상기 토출 밸브(12)가 설치되는 동시에, 실린더(78) 및 지지 부재(77)에는, 이 토출 밸브(12)와 밀폐 용기(1) 내의 상부측을 연통하는 토출관(95)이 형성되어 있다. 그리고, 실린더(78) 내에서 압축된 냉매는 토출 포트로부터 토출 밸브(12), 토출관(95)을 통하여 밀폐 용기(1) 내의 상부에 토출되게 된다.

또, 실린더(78) 및 지지 부재(77)의 상기 토출 밸브(12)의 대략 대칭으로 되는 위치에는, 해당 실린더(78) 및 지지 부재(77)를 축심 방향(상하 방향)으로 관통하는 연통 구멍(120)이 형성되어 있다. 밀폐 용기(1)의 측면의 상기 연통 구멍(120)의 하부에 대응하는 위치에는 토출 배관(38)이 설치되어 있다. 상술한 바와 같이 토출관(95)으로부터 밀폐 용기(1) 상부에 토출된 냉매는, 연통 구멍(120)을 통과하여 토출 배관(38)으로부터 압축기(C)의 외부에 토출된다. 또한, 회전축(5)의 하단에는 오일펌프(40)가 설치되어 있고, 일단이 밀폐 용기(1) 내의 하부의 오일 저장소(36) 내에 침지되어 있다. 그리고, 해당 오일펌프(40)에 의해 빨아올려진 오 일은, 회전축(5) 내의 중심에 형성된 오일 통로(42) 및 오일 통로(42)로부터 회전축(5)의 축방향으로 되는 압축 요소(3)의 측면에 걸쳐서 형성된 오일 구멍(44, 45)을 통하여 압축 요소(3)의 슬라이딩부 등에 공급된다. 또, 밀폐 용기(1) 내에는 예를 들면 CO₂(이산화탄소), R-134a, 혹은 HC계의 냉매가 소정량 봉입된다.

이상의 구성에서, 구동 요소(2)의 고정자(4)의 고정자 코일에 통전되면, 회전자(6)가 아래쪽에서 보아 시계 회전 방향으로 회전한다. 이 회전자(6)의 회전은 회전축(5)을 통하여 압축 부재(89)에 전달되며, 이것에 의해, 압축 부재(89)는 실린더(78) 내에 있어서 아래쪽에서 보아 시계 회전 방향으로 회전한다. 이제, 압축 부재(89)의 상부면(93)의 상사점(도시하지 않음)이 토출 포트의 베인(11)측에 있고, 베인(11)의 흡입 포트측에서 실린더(78), 지지 부재(77), 압축 부재(89) 및 베인(11)으로 에워싸인 공간(저압실) 내에 흡입 배관(26) 및 흡입 통로(24)를 통하여 흡입 포트로부터 냉매 회로 내의 냉매가 흡입되고 있는 것으로 한다.

그리고, 그 상태로부터 압축 부재(89)가 회전해 가면, 상사점이 베인(11), 흡입 포트를 지난 단계로부터 상부면(93)의 경사에 의해 상기 공간의 체적은 좁혀져가고, 공간(고압실) 내의 냉매는 압축되어 간다. 그리고, 상사점이 토출 포트를 통과할 때까지 압축된 냉매는 토출 포트로부터 계속 토출된다. 한편, 상사점이 흡입 포트를 통과한 후, 베인(11)의 흡입 포트측에서 실린더(78), 지지 부재(79), 압축 부재(89) 및 베인(11)으로 에워싸인 공간(저압실)의 체적은 확대되어 가므로, 흡입 배관(26) 및 흡입 통로(24)를 통하여 흡입 포트로부터 냉매 회로 내의 냉매가 압축 공간(21) 내에 흡입되어 간다.

토출 포트로부터는 토출 밸브(12) 및 토출관(95)을 통하여, 냉매가 밀폐 용기(1) 내의 상부에 토출된다. 그리고, 밀폐 용기(1) 내에 토출된 고압 냉매는 밀폐 용기(1)의 상부를 통과하고, 지지 부재(77) 및 실린더(78)에 형성된 연통 구멍(120)을 거쳐서, 토출 배관(38)으로부터 냉매 회로에 토출된다. 한편, 분리된 오일은 연통 구멍(120)을 흘러내리며, 또한 밀폐 용기(1)와 고정자(4)의 사이로부터 흘러내려서 오일 저장소(36)로 되돌아오게 된다.

또한, 실시예에서는 배압실(17)을 밀폐 공간으로 하는 것으로, 베인(11)의 배압으로서 인가되는 배압실(17)의 압력을 흡입 포트에 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 하였으나, 이와 같이 배압실(17)을 밀폐 공간으로 하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들면 배압실(17)과 밀폐 용기(1) 내를 미세한 통로(노즐)에 의해 연통시키는 것으로 해도 무방하다. 이 경우, 밀폐 용기(1) 내의 냉매가 노즐을 통과하여 배압실(17)에 유입되기 때문에, 해당 노즐을 통과하는 과정에서 냉매의 압력이 저하된다. 이것에 의해, 배압실(17)은 흡입 포트에 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 되므로, 압력차를 이용하여 베인(11)의 주변부에의 급유를 원활히 행할 수 있게 된다. 또, 노즐의 지름을 조정하는 것으로, 배압실(17) 내에 유입되는 냉매의 압력도 자재로 설정할 수 있다.

또, 압축 부재(89)의 타면측의 공간(54)도 배압실(17)과 동일하게, 밀폐 공간으로서 공간(54)의 압력도 흡입 포트에 흡입되는 저압 냉매보다 높고, 밀폐 용기 (1) 내의 고압 냉매의 압력보다 낮은 중간압으로 하였으나, 해당 공간(54)도 밀폐 용기(1) 내와 미세한 통로(노즐)에 의해 연통시키는 것으로 해도 무방하다. 이 경우, 밀폐 용기(1) 내의 냉매가 노즐을 통과하여 공간(54)에 유입되기 때문에, 해당 노즐을 통과하는 과정에서 냉매의 압력이 저하된다. 이것에 의해, 공간(54)은 흡입 포트에 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 되므로, 압축 부재(89)의 상부면(93)이 수용면으로 되는 돌출부재(84)의 하부면(84)이 현저히 마모되는 문제를 회피할 수 있다. 이것에 의해, 압축 부재(89)의 상부면(93)의 내구성을 개선할 수 있다. 또한, 공간(54)을 이러한 중간압으로 하는 것으로, 압력차를 이용하여 공간(54)의 주변부인 압축 부재(89)나 주 베어링(13) 부근에의 급유도 원활히 행할 수 있게 된다. 또, 노즐의 지름을 조정하는 것으로, 공간(54) 내에 유입되는 냉매의 압력도 자재로 설정할 수 있게 된다.

(실시예 4)

다음에, 본 발명의 제4의 실시예에 대해 도 35 내지 도 37을 이용하여 설명한다. 도 35 내지 도 37은 이 경우의 압축기(C)의 종단 측면도이며, 각 도면은 각각 다른 단면을 나타내고 있다. 또한, 도 35 내지 도 37에서 상기 도 1 내지 도 34에 나타내고 있는 것과 동일한 부호가 부여되어 있는 것은, 동일하거나 혹은 유사한 효과를 나타내는 것이기 때문에 설명을 생략한다.

본 실시예에 있어서, 밀폐 용기(1) 내에는 상부측에 구동 요소(2)가, 하부측에 압축 요소(3)가 각각 수납되어 있다. 즉, 압축 요소(3)를 구동 요소(2)의 하부측에 배치하고 있다.

압축 요소(3)는, 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정된 주 지지 부재(107)와, 이 주 지지 부재(107)의 하부측에 볼트에 의해 설치된 실린더(108)와, 이 실린더(108) 내에 배치된 압축 부재(109)와, 베인(11), 토출 밸브(12)와, 실린더(108)의 하부측에 볼트에 의해 설치된 부 지지 부재(110) 등으로 구성되어 있다. 주 지지 부재(107)의 상부면 중앙부는 동심 형상으로 위쪽으로 돌출하며, 그곳에 회전축(5)의 주 베어링(13)이 형성되어 있다. 또, 외주 가장자리는 축심 방향(위쪽 방향)으로 기립하며, 이 기립한 외주 가장자리가 상술한 바와 같이 밀폐 용기(1)의 내벽에 고정되어 있다.

그리고, 실린더(108)의 상부 개구부는 주 지지 부재(107)에 의해 폐색되며, 이것에 의해, 실린더(108) 내에 설치된 압축 부재(109)의 상부면(타면)과 주 지지 부재(107)의 사이(압축 부재(109)의 타면측)에는 해당 압축 부재(109)와 주 지지 부재(107)에 의해 폐색된 밀폐 공간(115)이 구성된다.

상기 부 지지 부재(110)는, 본체와, 그 중앙에 관통 형성된 부 베어링(23)과, 상부면 중앙부에 볼트에 의해 고정된 돌출부재(112)에 의해 구성되며, 이 돌출부재(112)의 상부면(112A)은 평활면으로 되어 있다.

또, 실린더(108)의 하부 개구부는 부 지지 부재(110)의 돌출부재(112)에 의해 폐색되며, 이것에 의해, 실린더(108) 내부(압축 부재(109)와 부 지지 부재(110)의 돌출부재(112) 사이의 실린더(108) 내부)에는 압축 공간(21)이 구성된다.

부 지지 부재(110)의 돌출부재(112) 내에는 슬롯(16)이 형성되며, 이 슬롯(16) 내에는 상기 베인(11)이 상하 왕복운동 자재로 삽입된다. 이 슬롯(16)의 하부 에는 배압실(17)이 형성되는 동시에, 슬롯(16) 내에는 베인(11)의 하부면을 위쪽으로 가압하는 가압 수단으로서의 코일 스프링(18)이 배치되어 있다.

또, 실린더(108) 및 부 지지 부재(110)의 돌출부재(112)에는 흡입 통로(24)가 형성되는 동시에, 밀폐 용기(1)에는 도시하지 않는 흡입 배관이 설치되어 이 흡입 통로(24)의 일단에 접속되어 있다. 이 실린더(108)에는 압축 공간(21)에 연통하는 흡입 포트와 토출 포트가 형성되어 있고, 흡입 통로(24)의 타단은 흡입 포트에 연통하고 있다. 또, 상기 베인(11)은 이 흡입 포트와 토출 포트의 사이에 위치하고 있다.

회전축(5)은, 주 지지 부재(107)에 형성된 주 베어링(13)과 부 지지 부재(110)에 형성된 부 베어링(23)에 지지되어 회전한다. 즉, 회전축(5)은 이러한 지지 부재(107), 실린더(108), 및 부 지지 부재(110)의 중앙에 삽통되며, 상하 방향의 중앙부를 주 베어링(13)에 의해 회전 자재로 축지되게 하는 동시에, 하단은 부 지지 부재(110)의 부 베어링(23)에 의해 회전 자재로 축지되어 있다. 그리고, 압축 부재(109)는 이러한 회전축(5)의 중앙보다 아래쪽으로 되는 위치에 일체로 형성되어 실린더(108) 내에 배치되어 있다.

이 압축 부재(109)는, 상술한 실린더(108) 내에 배치되어 회전축(5)에 의해 회전 구동되며, 흡입 포트로부터 흡입된 유체(본 실시예에서는 냉매)를 압축하여 토출 포트로부터 토출 밸브(12) 및 토출관(95)을 통하여 밀폐 용기(1) 내에 토출하기 위한 것이며, 전체적으로는 회전축(5)과 동심의 대략 원기둥 형상을 나타내고 있다. 압축 부재(109)는 일측의 두꺼운 부분과 타측의 얇은 부분이 연속한 형상을 나타내며, 회전축(5)의 축방향에 교차하는 하부면(113)(일면)이 두꺼운 부분에서 낮고, 얇은 부분에서 높은 경사면으로 되어 있다. 즉, 하부면(113)은, 가장 높아지는 상사점으로부터 가장 낮아지는 하사점을 거쳐서 상사점으로 되돌아오는 상사점으로부터 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 형상을 나타내고 있다(도시하지 않음).

이 압축 부재(109)의 연속하여 경사진 형상을 나타내는 일면은, 압축 부재(109)의 밀폐 용기(1) 내의 상부측에 수납된 구동 요소(2)와는 반대측의 면으로 되는 하부면(113)에 배치되어 있다.

또, 본 실시예의 토출관(95)은 토출 포트(28)로부터 밀폐 용기(1) 내의 하부의 오일 저장소(36)의 오일 면 위로 뻗어있는 배관이며, 실린더(108) 내에서 압축된 냉매는, 토출 포트(28)로부터 토출 밸브(12), 토출관(95)을 통하여 밀폐 용기(1) 내의 오일 면 위로 토출되게 된다.

또한, 압축 부재(109)의 하부면(113)의 형상은, 실시예 1의 압축 부재(9)의 상부면(33)과 같은 형상이기 때문에 설명은 생략한다. 동일하게 상기 압축 부재(109)의 하부면(113)(일면)의 경도는, 상사점(33A)의 수용면으로서의 부 지지 부재(110)의 돌출부재(112)의 상부면(112A)보다 높아지도록 설정되어 있다. 또, 압축 부재(109)의 하부면(113) 및 베인(11)의 재질 및 가공 방법은, 실시예 1에서 상술한 것을 이용하는 것으로 한다(도 18 참조). 이것에 의해, 상기 실시예와 같이 압축 부재(89) 및 베인(11)의 내구성을 높일 수 있게 된다.

특히, 베인(11)을 카본계 재료, 세라믹계 재료, 불소 수지계 재료, 또는 폴 리에테르 에테르 케톤에 의해 구성한 경우, 압축 부재(109)의 하부면(113)을 각각 도 18에 나타내는 재료 및 가공을 행하는 것으로, 압축 부재(109)의 하부면(113)과 베인(11)의 사이에 경도차가 생기는 동시에, 슬라이딩부에의 급유가 부족한 경우나 압축 요소(3)를 무윤활로 한 경우라도 양호한 슬라이딩 성을 유지할 수 있게 된다.

한편, 베인(11)은 전술한 바와 같이 흡입 포트와 토출 포트의 사이에 배치되는 동시에, 압축 부재(109)의 하부면(113)에 맞닿아 접하며, 실린더(108) 내의 압축 공간(21)을 저압실과 고압실로 구획한다. 또, 코일 스프링(18)은 이 베인(11)을 항상 하부면(113)측으로 가압한다.

또, 상기 공간(115)은 전술한 바와 같이 압축 부재(109)와 주 지지 부재(107)에 의해 밀폐된 공간으로 되어 있으나, 압축 부재(109)와 실린더(108)의 사이의 클리어런스로부터 약간의 압축 공간(21) 내의 냉매가 유입되기 때문에, 공간(115)의 압력은, 흡입 포트에 흡입되는 저압 냉매보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 고압 냉매의 압력보다 낮은 중간압으로 된다.

이와 같이, 공간(115)의 압력을 중간압으로 하는 것으로, 압축 부재(109)가 공간(115)의 압력에 의해 상부측으로 강하게 밀려서, 압축 부재(109)의 하부면(113)이 수용면으로 되는 돌출부재(112)의 상부면(112A)이 현저하게 마모되는 문제를 회피할 수 있다. 이것에 의해, 압축 부재(109)의 하부면(113)의 내구성을 개선할 수 있다.

또, 압축 부재(109)의 타면측으로 되는 공간(115)의 압력을 중간압으로 하는 것으로, 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 공간(115)의 압력이 낮아지므로, 해당 압력차 를 이용하여 공간(115)의 주변부인 압축 부재(109)나 주 베어링(13) 부근에의 오일 공급도 원활히 행할 수 있게 된다.

또한, 압축 공간(21)을 구동 요소(2)와는 반대측으로 되는 압축 부재(109)의 하부면(113)에 배치하는 것으로, 주 베어링(13)으로부터의 가스 누출이 생기기 어렵게되어, 주 베어링(13)의 씰 성을 높일 수 있다. 또, 압축 공간(21)으로 되는 압축 부재(109)의 하부면(113)측의 부 베어링(23)은 오일 저장소(36) 내에 위치하므로, 오일에 의해 부 베어링(23)으로부터의 가스 누출도 회피할 수 있고, 부 베어링(23)의 씰 성도 향상되며, 또한 회전축(5)의 주위면이 고압으로 되는 문제도 회피할 수 있다. 이것에 의해, 압력차를 이용한 급유도 원활히 행할 수 있게 된다.

또, 상기 실시예(실시예 3)와 같이 전술한 배압실(17)은 종래와 같이 고압으로 하지 않고, 밀폐 공간으로서 해당 배압실(17)의 압력을 흡입 포트에 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 또한 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 한다. 이것에 의해, 밀폐 용기(1) 내보다 배압실(17) 내의 압력 쪽이 낮아지므로, 오일은 이러한 압력차를 이용하여 회전축(5) 내의 오일 통로(42)를 상승하며, 오일 통로(42)로부터 회전축(5)의 축방향으로 되는 압축 부재(109)의 측면에 걸쳐서 형성된 도시하지 않는 오일 구멍으로부터의 오일을 베인(11)의 주변부에도 공급할 수 있게 된다.

또, 본 실시예에 있어서도, 베인(11)의 선단부(150)에 구성된 만곡면의 곡률 반경을 해당 선단부(150)가 압축 부재(109)의 하부면(113)에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하는 동시에, 베인(11)의 경사면(152)의 회전축(5)의 축방 향에 대한 경사 각도 θ를, 압축 부재(109)의 하부면(113)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작게 하는 것으로, 누출의 발생을 극력 회피하면서 베인(11)의 선단부(150)를 용이하게 가공할 수 있게 된다.

또한, 압축 부재(109)의 상사점과 하사점의 회전축(5)의 축방향에 있어서의 위치의 차를 H로 하고, 압축 부재(109)의 내경을 D로 한 경우, 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)로 하는 것으로, 압축 부재(109)의 하부면(113)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작고, 또한 적정한 것으로 할 수 있게 된다. 이와 같이, 경사 각도 θ를, θ＜tan^-1(D/H)에 의거하여 설정하는 것으로, 최적인 경사 각도 θ를 용이하게 설정할 수 있게 되며, 압축기(C)의 성능을 확보하면서, 베인(11)의 가공성을 보다 한층 개선을 도모할 수 있게 된다.

또, 압축 부재(109)의 주위면은 실린더(108)의 내벽과의 사이에 미소한 클리어런스를 구성하며, 이것에 의해, 압축 부재(109)는 회전 자재로 되어 있다. 그리고, 이 압축 부재(109)의 주위면과 실린더(108)의 내벽의 사이도 오일에 의해 씰되어 있다.

그리고, 토출 포트의 외측에는 실린더(108)의 압축 공간(21)의 측면에 위치하여 토출 밸브(12)가 설치되는 동시에, 토출 밸브(12)의 외측으로 되는 실린더(108) 내 및 주 지지 부재(107)에는 토출관(95)이 형성되고, 토출관(95)의 상단은 오일 저장소(36)의 오일 면 위에 개구되어 있다.

이와 같이, 토출 포트로부터 토출된 냉매 가스를 토출관(95)을 통과시켜 오 일 면 위로 유도하는 것으로, 토출된 냉매의 맥동을 저감할 수 있게 된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서도 압축 부재(109)나 베인(11) 등의 슬라이딩부에의 급유를 원활히 행할 수 있고, 압축기(C)의 신뢰성을 개선할 수 있게 된다. 또, 실시예 3에서는, 회전축(5)의 베어링을 압축 요소(3)의 상부측(부 베어링(83)) 및 하부측(주 베어링(13))과 구동 요소(2)의 하부측(부 베어링(86))의 3개소에 설치하는 것으로 하였으나, 본 실시예에서는 주 베어링(13)과 부 베어링(23)의 2개의 베어링에 의해 회전축(5)을 충분히 축지할 수 있으므로, 부품 개수를 삭감하고, 압축기를 염가로 구성할 수 있다.

(실시예 5)

다음에, 도 38 내지 도 40은 제5의 실시예의 압축기(C)를 나타내며, 도 38 내지 도 40은 제5의 실시예의 압축기(C)의 종단 측면도이고, 각 도면은 각각 다른 단면을 나타낸 도면이다. 또한, 도 38 내지 도 40에서 상기 도 1 내지 도 37에 나타내고 있는 것과 동일한 부호가 부여되어 있는 것은, 동일하거나 혹은 유사한 효과를 나타내는 것이므로 설명을 생략한다.

이 경우, 밀폐 용기(1) 내의 하부측에 구동 요소(2)를, 상부측에 압축 요소(3)를 수납하고, 압축 요소(3)의 압축 공간(21)을 압축 부재(109)의 구동 요소(2)측으로 되는 하부면측으로 하며, 해당 압축 부재(109)의 하부면(일면)(113)을 상사점으로부터 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 형상으로 하고 있다. 여기서, 상기 각 실시예와 동일하게 압축 부재(109)의 하부면(113)(일면)의 경도는, 상사점(33A)의 수용면으로서의 부 지지 부재(110)의 돌출부재(112)의 상부면(112A)보다 높아지 도록 설정되어 있다. 또, 압축 부재(109)의 하부면(113) 및 베인(11)의 재질 및 가공 방법은, 실시예 1에서 상세히 설명한 것을 이용하는 것으로 한다(도 18 참조). 이것에 의해, 상기 실시예와 동일하게 압축 부재(89) 및 베인(11)의 내구성을 높일 수 있게 된다.

특히, 베인(11)을 카본계 재료, 세라믹계 재료, 불소 수지계 재료, 또는 폴리에테르 에테르 케톤에 의해 구성한 경우, 압축 부재(109)의 하부면(113)을 각각 도 18에 나타내는 재료 및 가공을 행하는 것으로, 압축 부재(109)의 하부면(113)과 베인(11)의 사이에 경도차가 생기는 동시에, 슬라이딩부에의 급유가 부족한 경우나 압축 요소(3)를 무윤활로 한 경우라도 양호한 슬라이딩 성을 유지할 수 있게 된다.

다른 한편, 압축 부재(109)의 타면측으로 되는 공간(115)을 압축 부재(109)와 주 지지 부재(107)에 의해 밀폐된 공간으로 하는 것으로, 압축 부재(109)와 실린더(108) 사이의 클리어런스로부터 약간의 압축 공간(21) 내의 냉매가 유입되기 때문에, 공간(115)의 압력은 흡입 포트(27)에 흡입되는 저압 냉매보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 고압 냉매의 압력보다 낮은 중간압으로 된다.

한편, 주 지지 부재(107) 및 실린더(108) 내에는 슬롯(16)이 형성되며, 이 슬롯(16) 내에는 베인(11)이 상하 왕복운동 자재로 삽입된다. 이 슬롯(16)의 하부에는 배압실(17)이 형성되는 동시에, 슬롯(16) 내에는 베인(11)의 하부면을 위쪽으로 가압하는 가압 수단으로서의 코일 스프링(18)이 배치되어 있다. 그리고, 베인(11)은 압축 부재(109)의 하부면(113)에 맞닿아 접하며, 실린더(108) 내의 압축 공간(21)을 저압실과 고압실로 구획한다. 또, 코일 스프링(18)은 이 베인(11)을 항상 하부면(113)측으로 가압한다.

그리고, 배압실(17)은 상기 실시예와 같이 밀폐 공간으로서 해당 배압실(17)의 압력을 흡입 포트(27)에 흡입되는 냉매(냉매)의 압력보다 높고, 또한 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 값으로 하고 있다. 이와 같이, 배압실(17)을 밀폐 용기(1) 내와 연통시키지 않고 밀폐된 공간으로 하는 것으로, 해당 배압실(17)에는 베인(11)의 간극으로부터 압축 공간(21)의 저압실측과 고압실측의 냉매가 근소하게 유입될 뿐이다. 이 때문에, 배압실(17)은 흡입 포트(27)에 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 또한 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 낮은 중간압으로 된다. 이것에 의해, 밀폐 용기(1) 내보다 배압실(17) 내의 압력 쪽이 낮아지므로, 오일은 이러한 압력차를 이용하여 회전축(5) 내의 오일 통로(42)를 상승하며, 오일 구멍(44, 45)으로부터의 오일을 베인(11)의 주변부에도 공급할 수 있게 된다.

다른 한편, 압축 부재(109)의 타면측으로 되는 공간(115)은, 압축 부재(109)와 주 지지 부재(107)에 의해 밀폐된 공간으로 되어 있다. 이것에 의해, 압축 부재(109)와 실린더(108) 사이의 클리어런스로부터 근소하게 압축 공간(21) 내의 냉매가 유입되기 때문에, 공간(115)의 압력은 흡입 포트(27)에 흡입되는 저압 냉매보다 높고, 밀폐 용기(1) 내의 고압 냉매의 압력보다 낮은 중간압으로 된다.

또, 압축 부재(109)의 타면측으로 되는 공간(115)의 압력을 중간압으로 하는 것으로, 밀폐 용기(1) 내의 압력보다 공간(115)의 압력이 낮아지므로, 해당 압력차를 이용하여, 공간(115)의 주변부인 압축 부재(109)나 주 베어링(13) 부근에의 오일 공급도 원활히 행할 수 있게 된다.

그리고, 본 실시예에 있어서도, 베인(11)의 선단부(150)에 구성된 만곡면의 곡률 반경을 해당 선단부(150)가 압축 부재(109)의 하부면(113)에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하는 동시에, 베인(11)의 경사면(152)의 회전축(5)의 축방향에 대한 경사 각도 θ를, 압축 부재(89)의 상부면(93)이 회전축(5)과 교차하는 각도 α보다 작게 하는 것으로, 누출의 발생을 극력 회피하면서 베인(11)의 선단부(150)를 용이하게 가공할 수 있게 된다.

또한, 압축 부재(109)의 상사점과 하사점의 회전축(5)의 축방향에 있어서의 위치의 차를 H로 하고, 압축 부재(109)의 내경을 D로 한 경우, 경사 각도 θ를 θ＜tan^-1(D/H)로 하는 것으로, 압축 부재(109)의 하부면(113)이 회전축(5)과 교차하 는 각도 α보다 작고, 또한 적정한 것으로 할 수 있게 된다. 이와 같이, 경사 각도 θ을, θ＜tan^-1(D/H)에 의거하여 설정하는 것으로, 최적인 경사 각도 θ를 용이하게 설정할 수 있게 되며, 압축기(C)의 성능을 확보하면서 베인(11)의 가공성을 보다 한층 개선을 도모할 수 있게 된다.

또한, 상기 각 실시예에서는 냉동기의 냉매 회로에 사용되어 냉매를 압축하는 압축기를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 공기를 흡입하여 압축하고, 토출하는 소위 에어 컴프레서에도 본 발명은 유효하다. 또, 각 실시예에서는, 세로형의 밀폐 용기 내의 상하 방향으로 구동 요소와 압축 요소를 수납하는 세로형의 압축기를 이용하여 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 가로형의 압축기를 이용해도 본 발명은 유효하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 베인의 슬라이딩 로스를 저감하는 동시에, 베인과 압축 부재에 있어서의 누출을 억제하면서, 베인의 가공성을 개선하고, 고효율인 압축기를 저비용으로 제공하는 등의 효과를 갖는다.

Claims

내부에 압축 공간이 구성되는 실린더로 구성된 압축 요소와,

상기 실린더 내의 압축 공간에 연통하는 흡입 포트 및 토출 포트와,

회전축의 축방향에 교차하는 일면이 상사점과 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 동시에, 상기 실린더 내에 배치되어 상기 회전축에 의해 회전 구동되며, 상기 흡입 포트로부터 흡입된 유체를 압축하여 상기 토출 포트로부터 토출하는 압축 부재와,

상기 흡입 포트와 토출 포트 사이에 배치되어 상기 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하며, 상기 실린더 내의 압축 공간을 저압실과 고압실로 구획하는 베인을 구비하고,

상기 압축 부재의 일면은, 상기 상사점과 하사점 사이의 중간점을 중심으로 한 소정 범위에 구성된 제1의 곡면과, 상기 상사점 및 하사점을 거쳐서 상기 각 제1의 곡면 사이를 연결한 제2의 곡면으로 구성되어 있고,

상기 압축 부재의 일면에 있어서 상기 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 상기 제1의 곡면에서는 직선으로 되고, 상기 제2의 곡면에서는 상기 상사점 및 하사점에 점차 접근하는 곡선으로 되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,

상기 압축 부재의 일면에 있어서 상기 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선은, 상기 상사점 및 하사점의 부근에 있어서 정현파 형상의 곡선으로 되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1의 곡면의 기울기는, 상기 압축 부재의 일면에 있어서 상기 회전축의 중심으로부터의 거리가 동일하게 되는 점을 연결한 선을 상기 상사점 및 하사점의 사이의 전체 범위에서 직선으로 한 경우의 해당 일면의 기울기보다 가파르고, 상기 상사점 및 하사점의 사이의 전체 범위에서 정현파 형상의 곡선으로 한 경우에 있어서의 상기 중간점의 기울기보다 완만하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
내부에 압축 공간이 구성되는 실린더로 구성된 압축 요소와,

상기 실린더 내의 압축 공간에 연통하는 흡입 포트 및 토출 포트와,

회전축의 축방향에 교차하는 일면이 상사점과 하사점의 사이에서 연속하여 경사진 동시에, 상기 실린더 내에 배치되어 상기 회전축에 의해 회전 구동되며, 상기 흡입 포트로부터 흡입된 유체를 압축하여 상기 토출 포트로부터 토출하는 압축 부재와,

상기 흡입 포트와 토출 포트 사이에 배치되어 상기 압축 부재의 일면에 선단부가 맞닿아 접하고, 상기 실린더 내의 압축 공간을 저압실과 고압실로 구획하는 베인을 구비하고,

이 베인은, 선단부에 구성된 만곡면과 이 만곡면으로부터 소정의 경사 각도로 일어서는 경사면을 가지며,

상기 만곡면의 곡률 반경을, 해당 선단부가 상기 압축 부재의 일면에 맞닿아 접하는 전체 범위에 있어서 일정하게 하는 동시에,

상기 경사면의 상기 회전축의 축방향에 대한 경사 각도를, 상기 압축 부재의 일면이 상기 회전축과 교차하는 각도보다 작게 한 것을 특징으로 하는 압축기.
제4항에 있어서,

상기 압축 부재의 상사점과 하사점의 상기 회전축의 축방향에 있어서의 위치의 차를 H로 하고, 상기 압축 부재의 내경을 D로 한 경우,

상기 경사면의 상기 회전축의 축방향에 대한 경사 각도 θ를,

θ＜tan^-1(D/H)

로 한 것을 특징으로 하는 압축기.