KR20100086940A

KR20100086940A - 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조

Info

Publication number: KR20100086940A
Application number: KR1020100003809A
Authority: KR
Inventors: 신이치 사토; 마나부 스기우라; 토시유키 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2010-08-02
Also published as: JP2010169037A; JP5152007B2; KR101114243B1; US20100189576A1; US8419382B2

Abstract

(과제) 피스톤식 압축기에 있어서의 스러스트 베어링의 윤활 효과를 높인다.
(해결 수단) 회전축(21)에는 제1 로터리 밸브(35) 및 제2 로터리 밸브(36)가 실린더 블록(11, 12)에 대응하여 형성되어 있다. 회전축(21) 내에는 축내 통로(31)가 회전축(21)의 회전 축선(210)을 따라 형성되어 있다. 축내 통로(31)의 입구(311)는, 리어 하우징 내의 흡입실(142)에 개구하고 있다. 회전축(21)의 외주면(213)에는 오일홈(42, 43)이 창(312, 313)과 스러스트 베어링(25, 26)의 개재 간극(44, 45)에 연통하도록 형성되어 있다.

Description

피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조{LUBRICATING STRUCTURE OF PISTON TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 피스톤에 의해 실린더 보어 내에 구획(define)되는 압축실에 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 도입 통로를 갖는 로터리 밸브를 구비하여, 당해 로터리 밸브가 상기 회전축과 일체적으로 회전하는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조에 관한 것이다.

로터리 밸브를 이용한 피스톤식 압축기는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 압축기에서는, 양두(double headed) 피스톤이 전후로 쌍이 되는 전측(前側) 실린더 보어와 후측(後側) 실린더 보어에 수용되어 있고, 양두 피스톤은, 전측 실린더 보어 내에 압축실을 구획함과 함께, 후측 실린더 보어 내에 압축실을 구획한다. 양두 피스톤은, 회전축과 일체적으로 회전하는 사판의 회전에 수반하여 실린더 보어 내를 전후 운동한다.

회전축에는 전측 로터리 밸브와 후측 로터리 밸브가 일체 형성되어 있다. 회전축 내에는 흡입 통로(축내 통로)가 형성되어 있고, 전측 로터리 밸브와 후측 로터리 밸브는, 흡입 통로의 출구(흡입 개구)를 구비하고 있다. 전측 실린더 블록 및 후측 실린더 블록에는 흡입 포트가 압축실에 연통(communication)하도록 형성되어 있고, 흡입 통로의 출구는, 회전축의 회전, 즉 로터리 밸브의 회전에 수반하여 간헐적으로 흡입 포트에 연통한다. 흡입 통로의 출구와 흡입 포트가 연통하면, 흡입 통로 내의 냉매가 압축실로 유입된다.

흡입 통로는 리어 하우징 내의 흡입실에 연통하고 있어, 흡입실 내의 냉매가 흡입 통로를 경유하여 전측 실린더 보어측의 압축실과 후측 실린더 보어측의 압축실로 공급된다. 전측 실린더 보어측의 압축실 내의 냉매는, 토출 밸브를 밀어내어 프런트 하우징 내의 토출실로 토출되고, 후측 실린더 보어측의 압축실 내의 냉매는, 토출 밸브를 밀어내어 리어 하우징 내의 토출실로 토출된다.

사판과 전측 실린더 블록과의 사이에는 전측 스러스트 베어링이 개재되어 있고, 사판과 후측 실린더 블록과의 사이에는 후측 스러스트 베어링이 개재되어 있다. 사판은 스러스트 베어링을 통하여, 전측 실린더 블록과 후측 실린더 블록과의 사이에 위치 규제되어 있다.

회전축에는 흡입 통로로부터 외주면에 이르는 급유(給油)구멍이 뚫려 형성되어 있다. 또한, 회전축에는 그 외주면으로부터 흡입 통로에 이르는 압력 배출구멍이 뚫려 형성되어 있다. 흡입 통로는, 전측의 소경(小徑) 구멍부와 후측의 대경(大徑) 구멍부로 이루어지며, 소경 구멍부와 대경 구멍부의 경계인 단차는, 후측 스러스트 베어링과 대치되는 위치에 형성되어 있다. 급유구멍은 흡입 통로 내의 냉매 진행 방향(후측으로부터 전측으로 향하는 방향)에 관하여 상기 단차의 바로 앞(후측 스러스트 베어링과 대치되는 위치)에 형성되어 있고, 압력 배출구멍은 전측 스러스트 베어링과 대치되는 위치에 형성되어 있다.

상기 흡입실로부터 흡입 통로로 유입된 냉매의 일부는 단차에 충돌하여, 단차에 충돌한 냉매 중의 윤활유가 분리된다. 이 분리된 윤활유의 일부는, 회전축의 회전에 수반되는 원심력에 의해 상기 한쪽의 급유구멍으로부터 후측 스러스트 베어링에 도달하여 후측 스러스트 베어링을 윤활한다. 사판을 수용하는 크랭크실 내의 압력이 높아진 경우에는, 크랭크실 내의 냉매가 압력 배출구멍으로부터 흡입 통로로 흘러, 크랭크실로부터 압력 배출구멍으로 흐르는 냉매 중의 윤활유에 의해 전측 스러스트 베어링이 윤활된다.

일본공개특허공보 2003-247488호

그러나, 크랭크실로부터 압력 배출구멍으로 흐르는 냉매 중의 윤활유에 의해 전측 스러스트 베어링을 윤활하는 방식에서는, 스러스트 베어링 및 압력 배출구멍을 경유하는 경로가 직선적이기 때문에 오일 분리가 충분히 행해지지 않는다. 그 때문에, 압력 배출구멍에 대응되는 전측 스러스트 베어링의 윤활이 충분하지 않다.

본 발명은 피스톤식 압축기에 있어서의 스러스트 베어링의 윤활 효과를 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 복수의 실린더 보어가 회전축의 주위로 배열되도록 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 복수의 실린더 보어 내에 피스톤이 수용되어 있고, 상기 피스톤이 상기 회전축과 일체적으로 회전 가능한 캠을 통하여 상기 회전축의 회전에 연동되어 있고, 상기 캠과 상기 실린더 블록과의 사이에는 스러스트 베어링이 개재되어 있고, 상기 피스톤에 의해 상기 실린더 보어 내에 구획되는 압축실에 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 도입 통로를 갖는 로터리 밸브가 구비되어 있고, 상기 도입 통로는, 상기 회전축 내에 형성된 축내 통로와, 상기 축내 통로로부터 상기 로터리 밸브의 외주면에 이르는 창을 포함하고, 외부 냉매 회로로부터 압축기 내로 환류하는 냉매는, 상기 캠을 수용하는 캠 수용실을 통하지 않고 상기 축내 통로에 직접 도입되는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조를 대상으로 하며, 청구항 1의 발명에서는, 상기 스러스트 베어링은, 상기 캠 또는 상기 실린더 블록에 접촉하는 환(環) 형상 레이스와, 상기 환 형상 레이스에 걸어맞춰지는 전동자(轉動子)를 구비하고 있고, 상기 전동자의 개재 간극으로부터 상기 창에 이르는 오일 통로가 상기 회전축의 외주면을 따라 형성되어 있다.

압축실 내의 냉매는, 피스톤과 실린더 보어 주벽면과의 클리어런스를 지나 캠을 수용하는 수용실로 유출된다. 그 때문에, 당해 수용실 내의 압력은, 흡입압보다도 높고, 창이 압축실에 연통한 상태에서는, 당해 수용실 내의 냉매는, 오일 통로 및 창을 통하여 실린더 보어로 흐른다. 오일 통로가 축내 통로를 경유하지 않기 때문에, 축내 통로를 경유한 경우에 비하여 압력 손실이 적어, 오일 통로에 있어서의 냉매 유량이 증가한다. 따라서, 스러스트 베어링의 윤활이 충분히 행해진다.

매우 적합한 예에서는, 상기 오일 통로의 종단(終端)은, 상기 회전축의 회전에 수반되는 상기 창의 각도 폭의 선행측 절반에 접속되어 있다.

오일 통로의 종단이 창의 각도 폭의 선행측 절반에 있는 구성은, 오일 통로에 있어서의 냉매 유량 증가를 초래한다. 이는, 스러스트 베어링의 윤활의 향상에 기여한다.

매우 적합한 예에서는, 상기 오일 통로는 한 쌍 형성되어 있다.

1개의 창에 한 쌍의 오일 통로를 연통시킨 구성에서는, 복수의 실린더 보어 중 적어도 1개와 오일 통로와의 연통을 항상 확보하는 것이 가능하다.

매우 적합한 예에서는, 상기 오일 통로는, 시단(始端)으로부터 종단으로 향함에 따라 상기 회전축의 회전 방향과는 역방향으로 향한다.

오일 통로의 이러한 방향성은, 오일 통로 내의 냉매를 창측으로 힘을 가해주어, 오일 통로 내의 냉매 유량이 증가한다. 이는, 스러스트 베어링의 윤활의 향상에 기여한다.

매우 적합한 예에서는, 복수의 제1 실린더 보어가 제1 실린더 블록에 형성되어 있고, 복수의 제2 실린더 보어가 제2 실린더 블록에 형성되어 있고, 회전축의 회전에 연동하는 양두 피스톤이 쌍이 되는 상기 제1 실린더 보어와 상기 제2 실린더 보어에 수용되어 있고, 상기 제1 실린더 보어 내에 구획되는 제1 압축실에 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 제1 도입 통로를 갖는 제1 로터리 밸브와, 상기 제2 실린더 보어 내에 구획되는 제2 압축실에 상기 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 제2 도입 통로를 갖는 제2 로터리 밸브가 구비되어 있고, 상기 제1 압축실에 연통하여 상기 제1 도입 통로에 연통 가능한 제1 연통로가 상기 제1 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 제2 압축실에 연통하여 상기 제2 도입 통로에 연통 가능한 제2 연통로가 상기 제2 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 제1 도입 통로 및 상기 제2 도입 통로의 적어도 일부는, 상기 회전축 내에 형성된 축내 통로이며, 상기 스러스트 베어링은, 상기 캠과 상기 제1 실린더 블록과의 사이에 개재된 제1 스러스트 베어링과, 상기 캠과 상기 제2 실린더 블록과의 사이에 개재된 제2 스러스트 베어링이며, 상기 창은, 상기 제1 로터리 밸브에 형성된 제1 창과, 상기 제2 로터리 밸브에 형성된 제2 창이며, 상기 오일 통로는, 상기 제1 창에 연통하는 제1 오일 통로와, 상기 제2 창에 연통하는 제2 오일 통로이다.

제1 스러스트 베어링과 제2 스러스트 베어링을 거의 동등하게 윤활할 수 있다.

매우 적합한 예에서는, 상기 회전축의 내단부(內端部)는, 상기 제2 실린더 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 상기 축내 통로는, 상기 회전축의 상기 내단부에서만 상기 흡입압 영역에 연통하고 있고, 상기 제1 오일 통로의 통로 단면적은, 상기 제2 오일 통로의 통로 단면적보다도 크다.

제1 창측의 압력은, 제2 창측의 압력보다도 약간 높아진다. 제1 오일 통로와 제2 오일 통로와의 이러한 통로 단면적의 차이는, 제1 오일 통로 내의 냉매 유량과, 제2 오일 통로 내의 냉매 유량을 거의 동등하게 하는 것을 가능하게 한다. 이는, 제1 스러스트 베어링과 제2 스러스트 베어링을 거의 동등하게 윤활하는 것에 기여한다.

본 발명은 피스톤식 압축기에 있어서의 스러스트 베어링의 윤활 효과를 높일 수 있다는 우수한 효과를 가져온다.

도 1은 제1 실시 형태를 나타내는 압축기 전체의 측단면도이다.
도 2(a)는 부분 확대 측단면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 C-C선 단면도이고, 도 2(c)는 부분 확대 측단면도이고, 도 2(d)는 도 2(c)의 D-D선 단면도이다.
도 3(a)는, 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 3(b)는 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 4는 실린더 보어 내의 압력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제2 실시 형태를 나타내고, (a), (b)는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 제3 실시 형태를 나타내고, (a)는 부분 확대 측단면도이고, (b)는 도 6(a)의 E-E선 단면도이고, (c)는 부분 확대 측단면도이고, (d)는 도 6(c)의 F-F선 단면도이다.
도 7은 제4 실시 형태를 나타내고, (a), (b)는 부분 확대 측단면도이다.
도 8은 제5 실시 형태를 나타내고, (a), (b)는 부분 확대 측단면도이다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 구체화한 제1 실시 형태를 도 1∼도 4에 기초하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 연결된 한 쌍의 실린더 블록(11, 12)의 한쪽인 제1 실린더 블록(11)에는 프런트 하우징(13)이 연결되어 있고, 다른 한쪽의 제2 실린더 블록(12)에는 리어 하우징(14)이 연결되어 있다. 실린더 블록(11, 12), 프런트 하우징(13) 및 리어 하우징(14)은, 양두 피스톤식 압축기(10)의 전체 하우징을 구성한다. 프런트 하우징(13)에는 토출실(131)이 형성되어 있고, 리어 하우징(14)에는 토출실(141) 및 흡입압 영역인 흡입실(142)이 형성되어 있다.

제1 실린더 블록(11)과 프런트 하우징(13)과의 사이에는 밸브 플레이트(15), 밸브 형성 플레이트(16) 및 리테이너 형성 플레이트(17)가 개재되어 있다. 제2 실린더 블록(12)과 리어 하우징(14)과의 사이에는 밸브 플레이트(18), 밸브 형성 플레이트(19) 및 리테이너 형성 플레이트(20)가 개재되어 있다. 밸브 플레이트(15, 18)에는 토출 포트(151, 181)가 형성되어 있고, 밸브 형성 플레이트(16, 19)에는 토출 밸브(161, 191)가 형성되어 있다. 토출 밸브(161, 191)는 토출 포트(151, 181)를 개폐한다. 리테이너 형성 플레이트(17, 20)에는 리테이너(171, 201)가 형성되어 있다. 리테이너(171, 201)는 토출 밸브(161, 191)의 개도(開度)를 규제한다.

실린더 블록(11, 12)에는 회전축(21)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 실린더 블록(11, 12)에는 축구멍(111, 121)이 뚫려 형성되어 있고, 축구멍(111, 121)에는 회전축(21)이 통과되고 있다. 회전축(21)의 외주면(213)은 축구멍(111, 121)의 내주면에 접해 있어, 회전축(21)은, 축구멍(111, 121)의 내주면을 통하여 실린더 블록(11, 12)에 의해 직접 지지되어 있다. 축구멍(111)에 접하는 회전축(21)의 외주면(213)의 부분은, 시일 원주면(211)으로 되어 있고, 축구멍(121)에 접하는 회전축(21)의 외주면(213)의 부분은 시일 원주면(212)으로 되어 있다.

회전축(21)에는 캠체로서의 사판(23)이 고착되어 있다. 사판(23)은 실린더 블록(11, 12)간의 캠 수용실로서의 사판실(24)에 수용되어 있다. 프런트 하우징(13)과 회전축(21)과의 사이에는 립시일형의 축 시일 부재(22)가 개재되어 있다. 축 시일 부재(22)는, 프런트 하우징(13)과 회전축(21)과의 사이로부터의 냉매 누설을 방지한다. 프런트 하우징(13)으로부터 외부로 돌출하는 회전축(21)의 돌출 단부는, 도시하지 않는 외부 구동원(예를 들면 차량 엔진)으로부터 회전 구동력을 얻는다.

도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 제1 실린더 블록(11)에는 복수의 제1 실린더 보어(27)가 회전축(21)의 주위로 배열되도록 형성되어 있다. 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제2 실린더 블록(12)에는 복수의 제2 실린더 보어(28)가 회전축(21)의 주위로 배열되도록 형성되어 있다. 전후(프런트 하우징(13)측을 전측, 리어 하우징(14)을 후측으로 하고 있음)로 쌍이 되는 제1 실린더 보어(27)와 제2 실린더 보어(28)에는 양두 피스톤(29)이 수용되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 회전축(21)과 일체적으로 회전하는 사판(23)의 회전 운동은, 슈(30)를 통하여 양두 피스톤(29)에 전해지고, 양두 피스톤(29)이 실린더 보어(27, 28) 내를 전후로 왕복운동한다. 양두 피스톤(29)의 원기둥 형상의 두부(頭部; 291)는, 제1 실린더 보어(27) 내에 제1 압축실(271)을 구획하고, 양두 피스톤(29)의 원기둥 형상의 두부(292)는, 제2 실린더 보어(28) 내에 제2 압축실(281)을 구획한다.

회전축(21) 내에는 축내 통로(31)가 회전축(21)의 회전 축선(210)을 따라 형성되어 있다. 제2 실린더 블록(12)에 회전 가능하게 지지된 회전축(21)의 내단부(214)는, 리어 하우징(14) 내의 흡입실(142) 내로 돌출되어 있다. 축내 통로(31)는, 축내 통로(31)의 입구(311)가 리어 하우징(14) 내의 흡입실(142)에 개구하고 있어, 축내 통로(31)는 회전축(21)의 내단부(214)에서만 흡입실(142)로 연통하고 있다.

축구멍(111) 내의 회전축(21)에는 축내 통로(31)의 제1 창(312)이 회전축(21)의 시일 원주면(211)에 개구하도록 형성되어 있다. 축구멍(121) 내의 회전축(21)에는 축내 통로(31)의 제2 창(313)이 회전축(21)의 시일 원주면(212)에 개구하도록 형성되어 있다.

도 2(a) 및 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 제1 실린더 블록(11)에는 제1 연통로(32)가 제1 실린더 보어(27)와 축구멍(111)에 연통하도록 형성되어 있다. 도 2(c) 및 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제2 실린더 블록(12)에는 제2 연통로(33)가 제2 실린더 보어(28)와 축구멍(121)에 연통하도록 형성되어 있다. 회전축(21)의 회전에 수반하여, 축내 통로(31)의 제1 창(312)은 제1 연통로(32)에 간헐적으로 연통하고, 축내 통로(31)의 제2 창(313)은 제2 연통로(33)에 간헐적으로 연통한다.

양두 피스톤(29)이 제1 실린더 보어(27)측에서 흡입 행정의 상태(양두 피스톤(29)이 도 1의 좌측에서 우측으로 이동하는 행정)에 있을 때에는, 제1 창(312)과 제1 연통로(32)가 연통한다. 양두 피스톤(29)이 제1 실린더 보어(27)측에서 흡입 행정의 상태에 있을 때에는, 흡입실(142) 내의 냉매가 축내 통로(31) 내, 제1 창(312) 및 제1 연통로(32)를 경유하여 제1 실린더 보어(27)의 제1 압축실(271)로 흡입된다.

양두 피스톤(29)이 제1 실린더 보어(27)측에서 토출 행정의 상태(양두 피스톤(29)이 도 1의 우측에서 좌측으로 이동하는 행정)에 있을 때에는, 제1 창(312)과 제1 연통로(32)와의 연통이 차단된다. 양두 피스톤(29)이 제1 실린더 보어(27)측에서 토출 행정의 상태에 있을 때에는, 제1 압축실(271) 내의 냉매가 토출 포트(151)로부터 토출 밸브(161)를 밀어내어 토출실(131)로 토출된다. 토출실(131)로 토출된 냉매는, 통로(341)를 통하여 외부 냉매 회로(34)로 유출된다.

양두 피스톤(29)이 제2 실린더 보어(28)측에서 흡입 행정의 상태(양두 피스톤(29)이 도 1의 우측에서 좌측으로 이동하는 행정)에 있을 때에는, 제2 창(313)과 제2 연통로(33)가 연통한다. 양두 피스톤(29)이 제2 실린더 보어(28)측에서 흡입 행정의 상태에 있을 때에는, 흡입실(142) 내의 냉매가 축내 통로(31), 제2 창(313) 및 제2 연통로(33)를 경유하여 제2 실린더 보어(28)의 제2 압축실(281)로 흡입된다.

양두 피스톤(29)이 제2 실린더 보어(28)측에서 토출 행정의 상태(양두 피스톤(29)이 도 1의 좌측에서 우측으로 이동하는 행정)에 있을 때에는, 제2 창(313)과 제2 연통로(33)와의 연통이 차단된다. 양두 피스톤(29)이 제2 실린더 보어(28)측에서 토출 행정의 상태에 있을 때에는, 제2 압축실(281) 내의 냉매가 토출 포트(181)로부터 토출 밸브(191)를 밀어내어 토출실(141)로 토출된다. 토출실(141)로 토출된 냉매는, 통로(342)를 통하여 외부 냉매 회로(34)로 유출된다.

외부 냉매 회로(34)상에는, 냉매로부터 열을 빼앗기 위한 열교환기(37), 팽창 밸브(38) 및, 주위의 열을 냉매로 옮기기 위한 열교환기(39)가 개재되어 있다. 팽창 밸브(38)는, 열교환기(39)의 출구측의 가스 온도의 변동에 따라서 냉매 유량을 제어한다. 외부 냉매 회로(34)로 유출된 냉매는, 흡입실(142)로 환류한다. 압축기 내 및 외부 냉매 회로(34) 내에는 윤활유가 넣어져 있다. 당해 윤활유는, 냉매와 함께 압축기 내 및 외부 냉매 회로(34) 내를 유동한다.

회전축(21)의 시일 원주면(211)의 부분은 회전축(21)에 일체 형성된 제1 로터리 밸브(35)가 되고, 회전축(21)의 시일 원주면(212)의 부분은 회전축(21)에 일체 형성된 제2 로터리 밸브(36)가 된다. 축내 통로(31) 및 제1 창(312)은 제1 로터리 밸브(35)의 제1 도입 통로(40)를 구성하고, 축내 통로(31) 및 제2 창(313)은 제2 로터리 밸브(36)의 제2 도입 통로(41)를 구성한다.

도 2(a), 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 제1 실린더 블록(11)과 사판(23)의 기부(基部; 231)와의 사이에는 제1 스러스트 베어링(25)이 개재되어 있고, 제2 실린더 블록(12)과 사판(23)의 기부(231)와의 사이에는 제2 스러스트 베어링(26)이 개재되어 있다. 제1 스러스트 베어링(25)은, 기부(231)의 단면(端面; 232)에 접하는 환 형상의 레이스(251)와, 제1 실린더 블록(11)의 단면(112)에 접하는 환 형상의 레이스(252)와, 레이스(251, 252)사이에 개재된 복수의 전동자(253)로 이루어진다. 사판(23)의 회전에 수반하여, 전동자(253)는, 레이스(251, 252)에 걸어맞춰져 구름운동 가능하다.

제2 스러스트 베어링(26)은, 기부(231)의 단면(233)에 접하는 환 형상의 레이스(261)와, 제2 실린더 블록(12)의 단면(122)에 접하는 환 형상의 레이스(262)와, 레이스(261, 262)사이에 개재된 복수의 전동자(263)로 이루어진다. 사판(23)의 회전에 수반하여, 전동자(263)는 레이스(261, 262)에 걸어맞춰져 구름운동 가능하다.

사판(23)은 스러스트 베어링(25, 26)을 통하여, 제1 실린더 블록(11)과 제2 실린더 블록(12)과의 사이에 위치 규제되어 있다.

도 2(a), 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 회전축(21)의 외주면(213)의 일부인 시일 원주면(211)에는 오일홈(42)이 오목 형성되어 있다. 오일 통로로서의 오일홈(42)의 시단(421)은, 레이스(251, 252)사이에 개재된 전동자(253)에 의해 생기는 레이스(251, 252)사이의 개재 간극(44)에 대응되는 위치에 있어, 오일홈(42)은 개재 간극(44)과 제1 창(312)에 연통하도록, 회전축(21)의 회전 축선(210)의 방향으로 연장되는 직선 형상이다.

도 2(c), 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 회전축(21)의 외주면(213)의 일부인 시일 원주면(212)에는 오일홈(43)이 오목 형성되어 있다. 오일 통로로서의 오일홈(43)의 시단(431)은, 레이스(261, 262)사이에 개재된 전동자(263)에 의해 생기는 레이스(261, 262)사이의 개재 간극(45)에 대응되는 위치에 있어, 오일홈(43)은 개재 간극(45)과 제2 창(313)에 연통하도록, 회전축(21)의 회전 축선(210)의 방향으로 연장되는 직선 형상이다.

도 2(a), 도 2(b)는 양두 피스톤(29)의 두부(291)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타내고, 도 2(c), 도 2(d)는 양두 피스톤(29)의 두부(292)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타낸다. 즉, 도 2(c), 도 2(d)는 도 2(a), 도 2(b)의 상태로부터 회전축(21) 및 사판(23)이 180° 회전했을 때의 상태이며, 도 2(a), 도 2(b)는 도 2(c), 도 2(d)의 상태로부터 회전축(21) 및 사판(23)이 180° 회전했을 때의 상태이다. 회전축(21)은 화살표(R) 방향으로 회전한다.

양두 피스톤(29)의 토출 행정측의 두부(291)에 의해 구획되는 제1 압축실(271) 내의 압력은 흡입압보다도 높고, 양두 피스톤(29)의 토출 행정측의 두부(292)에 의해 구획되는 제2 압축실(281) 내의 압력은 흡입압보다도 높다. 압축실(271, 281) 내의 냉매의 일부는 양두 피스톤(29)의 두부(291, 292)의 외주면과 실린더 보어(271, 281)의 내주면과의 사이의 간극으로부터 사판실(24)로 유출된다. 그 때문에, 사판실(24) 내의 압력은 흡입압 상당의 압력 영역인 축내 통로(31) 내, 제1, 2 창(312, 313) 내 및 제1, 2 연통로(32, 33) 내의 압력보다도 높다. 이 압력차에 의해, 사판실(24) 내의 냉매는, 개재 간극(44) 및 오일홈(42)을 경유하여 제1 창(312) 및 제1 연통로(32)로 유출됨과 함께, 개재 간극(45) 및 오일홈(43)을 경유하여 제1 연통로(32) 및 제2 연통로(33)로 유출된다.

개재 간극(44), 오일홈(42), 제1 창(312) 및 제1 연통로(32)를 흐르는 냉매 중의 윤활유는 제1 스러스트 베어링(25)을 윤활하고, 개재 간극(45), 오일홈(43), 제2 창(313) 및 제2 연통로(33)를 흐르는 냉매 중의 윤활유는 제2 스러스트 베어링(26)을 윤활한다.

도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 회전 축선(210)을 중심으로 하는 각도 폭(α)의 오일홈(42)의 종단(422)의 선행단(先行端))(423)(회전 방향(R)에 관한 선행측의 단)은, 제1 창(312)에 있어서의 회전 방향(R)에 관한 선행단(314)에 위치한다. 회전 축선(210)을 중심으로 하는 제1 창(312)의 각도 폭을 γ라고 하면, 오일홈(42)의 각도 폭(α)은, γ/2보다도 작게 하고 있다.

도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 회전 축선(210)을 중심으로 하는 각도 폭(β)의 오일홈(43)의 종단(432)의 선행단(433)(회전 방향(R)에 관한 선행측의 단)은, 제2 창(313)에 있어서의 회전 방향(R)에 관한 선행단(315)에 위치한다. 회전 축선(210)을 중심으로 하는 제2 창(313)의 각도 폭을 δ라고 하면, 오일홈(43)의 각도 폭(β)은, δ/2보다도 작게 하고 있다.

본 실시 형태에서는, α＝β, γ＝δ이다.

도 4의 그래프에 있어서의 곡선(E1, E2)은, 제1 연통로(32) 및 제1 실린더 보어(27) 내의 압력의 변화를 나타낸다. 곡선(E1)은 압축기의 회전이 저속인 경우이며, 곡선(E2)은 압축기의 회전이 고속인 경우이다. 횡축은 회전축(21)의 회전 각도를 나타내고, 종축은 제1 연통로(32) 및 제1 실린더 보어(27) 내의 압력을 나타낸다. 회전 각도(θ1)는, 복수의 제1 연통로(32) 중의 1개와 제1 창(312)과의 연통이 개시되는 타이밍을 나타내고, 회전 각도(θ2)는, 제1 연통로(32)와 제1 창(312)과의 연통이 종료되는 타이밍을 나타낸다. 회전 각도(θ1)는, 오일홈(42)과 제1 창(312)과의 연통이 개시되는 타이밍이기도 하다. 압축기의 회전이 저속 및 고속의 어느 경우에도, 제1 연통로(32) 내 및 제1 실린더 보어(27) 내의 압력은, 회전 각도 범위〔θ1, θ2〕 중의 전반〔θ1, θ1＋(θ2－θ1)/2〕에서 가장 낮아진다.

제2 연통로(33) 및 제2 실린더 보어(28) 내의 압력의 변화도 도 4의 그래프에 있어서의 곡선(E1, E2)으로 나타내는 변화와 동일하게 된다.

도 4에 나타내는 범위〔θ1－γ, θ1〕는, 제1 창(312)과 제1 실린더 보어(27)와의 연통이 개시될 때의 각도 폭(γ)의 제1 창(312)의 회전 각도 위치를 나타낸다. 범위〔θ1－α, θ1〕는, 제1 창(312)과 제1 연통로(32)와의 연통이 개시될 때의 각도 폭(α)의 오일홈(42)의 회전 각도 위치를 나타낸다.

도 4에 나타내는 ε는, 회전 축선(210)을 중심으로 하는 제1 연통로(32)의 각도 폭을 나타낸다. 회전 축선(210)을 중심으로 하는 각도 폭(ε)의 제1 연통로(32)의 각도 위치는, 범위〔θ1, θ1＋ε〕에 있다. 회전 각도 위치(θ1＋ε＋α)는, 오일홈(42)과 제1 창(312)과의 연통이 종료되는 타이밍이다. 즉, 회전 각도 범위〔θ1, θ1＋ε+α〕는, 오일홈(42)과 제1 창(312)이 연통하는 기간을 나타낸다.

도 4에 나타내는 Ps는, 흡입실(142) 내의 압력(흡입압)을 나타낸다. 제1 연통로(32) 및 제1 실린더 보어(27) 내의 압력은, 연통 기간〔θ1, θ1＋ε+α〕 내에서 가장 저압으로 되기 때문에, 사판실(24) 내의 압력과 제1 실린더 보어(27) 내의 압력과의 차이가 연통 기간〔θ1, θ1＋ε+α〕 내에 있어서 가장 커진다. 따라서, 개재 간극(44), 오일홈(42), 제1 창(312) 및 제1 연통로(32)을 흐르는 냉매 유량이 가장 많아져, 당해 냉매 중의 윤활유에 의한 제1 스러스트 베어링(25)의 윤활 효율이 가장 높아진다.

이러한 사실은, 제2 연통로(33), 제2 실린더 보어(28) 및 오일홈(43)측에 관해서도 동일하게 성립된다.

제1 실시 형태에서는 이하의 효과가 얻어진다.

(1) 사판(23)의 수용실인 사판실(24) 내의 압력은 흡입압보다도 높고, 제1, 2 창(312, 313)이 압축실(271, 281)에 연통한 상태에서는, 사판실(24) 내의 냉매는 개재 간극(44, 45), 오일홈(42, 43), 제1, 2 창(312, 313) 및 제1, 2 연통로(32, 33)를 통하여 압축실(271, 281)로 흐른다. 오일홈(42, 43)이 축내 통로(31)를 경유하지 않기 때문에, 축내 통로(31)를 경유한 경우에 비해 압력 손실이 적고, 개재 간극(44, 45) 및 오일홈(42, 43)에 있어서의 냉매 유량이 증가한다. 따라서, 스러스트 베어링(25, 26)의 윤활이 충분히 행해진다.

(2) 제1, 2 창(312, 313)의 각도 폭(γ(＝δ))의 선행측 절반〔θ1－γ/2, θ1〕에 오일홈(42, 43)을 형성한 구성은, 냉매 중의 윤활유에 의한 제1, 2 스러스트 베어링(25, 26)의 윤활 효율을 가장 높게 한다.

(3) 오일홈(42)이 제1 스러스트 베어링(25)에 대응하여 형성되어 있고, 오일홈(43)이 제2 스러스트 베어링(26)에 대응하여 형성되어 있다. 그 때문에, 제1 스러스트 베어링(25)과 제2 스러스트 베어링(26)이 거의 동등하게 윤활된다.

다음으로, 도 5의 제2 실시 형태를 설명한다. 제1 실시 형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호를 사용하여, 그 상세 설명은 생략한다.

도 5(a)는 양두 피스톤(29)의 두부(291)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타내고, 도 5(b)는 양두 피스톤(29)의 두부(292)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타낸다. 시일 원주면(211)에 형성된 오일홈(42A)은, 제1 창(312)의 선행단(314)으로부터 떨어져 있지만, 제1 창(312)의 각도 폭(γ)의 선행측 절반에 있다. 마찬가지로, 시일 원주면(212)에 형성된 오일홈(43A)은, 제2 창(313)의 선행단(315)으로부터 떨어져 있지만, 제2 창(313)의 각도 폭(δ(＝γ))의 선행측 절반에 있다.

제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.

다음으로, 도 6의 제3 실시 형태를 설명한다. 제1 실시 형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호를 사용하여, 그 상세 설명은 생략한다.

도 6(a), 도 6(b)는, 양두 피스톤(29)의 두부(291)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타내며, 도 6(c), 도 6(d)는, 양두 피스톤(29)의 두부(292)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타낸다. 시일 원주면(211)에는 오일홈(42B)이 오일홈(42)과 평행하게 형성되어 있고, 시일 원주면(212)에는 오일홈(43B)이 오일홈(43)과 평행하게 형성되어 있다.

서로 이웃하는 제1 연통로(32)간의 회전 축선(210)을 중심으로 한 각도 간격을 u1, 회전 축선(210)을 중심으로 한 제1 연통로(32)의 입구의 각도 폭을 w1이라고 하면, 오일홈(42)과 오일홈(42B)과의 각도 간격(t1)은, u1≤t1≤u1＋w1의 범위로 설정되어 있다. 서로 이웃하는 제2 연통로(33)간의 회전 축선(210)을 중심으로 한 각도 간격을 u2, 회전 축선(210)을 중심으로 한 제2 연통로(33)의 입구의 각도 폭을 w2라고 하면, 오일홈(43)과 오일홈(43B)과의 각도 간격(t2)은, u2≤t2≤u2＋w2의 범위로 설정되어 있다.

이러한 각도 간격(t1, t2)의 설정을 한 구성에서는, 오일홈(42, 42B)의 적어도 한쪽과 복수의 제1 연통로(32) 중의 적어도 1개와의 연통이 확보되고, 오일홈(43, 43B)의 적어도 한쪽과 복수의 제2 연통로(33) 중의 적어도 1개와의 연통이 확보된다. 따라서, 제1 실린더 보어(27)와 사판실(24)이 오일홈(42, 42B)에 의해 항상 연통되고, 제2 실린더 보어(28)와 사판실(24)이 오일홈(43, 43B)에 의해 항상 연통된다. 이는 스러스트 베어링(25, 26)의 윤활 효율의 향상에 기여한다.

다음으로, 도 7의 제4 실시 형태를 설명한다. 제1 실시 형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호를 사용하여, 그 상세 설명은 생략한다.

도 7(a)는 양두 피스톤(29)의 두부(291)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타내며, 도 7(b)는 양두 피스톤(29)의 두부(292)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타낸다. 회전 축선(210)을 중심으로 하는 오일홈(42C)의 각도 폭은, 회전 축선(210)을 중심으로 하는 오일홈(43C)의 각도 폭보다도 크게 하고 있다. 즉, 오일홈(42C)의 통로 단면적은, 오일홈(43C)의 통로 단면적보다도 크다. 오일홈(42C)의 종단(422)은, 제1 창(312)의 각도 폭(γ)〔도 4 참조〕의 선행측 절반에 있고, 오일홈(43C)의 종단(432)은, 제2 창(313)의 각도 폭(δ)〔도 4 참조〕의 선행측 절반에 있다.

제1 창(312)측의 압력은, 제2 창(313)측의 압력보다도 약간 높아진다. 오일홈(42C)과 오일홈(43C)과의 이러한 통로 단면적의 차이는, 오일홈(42C) 내의 냉매 유량과 오일홈(43C) 내의 냉매 유량을 거의 동등하게 하는 것을 가능하게 한다. 오일홈(42C)의 통로 단면적을 오일홈(43C)의 통로 단면적보다도 크게 한 구성은, 제1 스러스트 베어링(25)과 제2 스러스트 베어링(26)을 거의 동등하게 윤활하는 것에 기여한다.

다음으로, 도 8의 제5 실시 형태를 설명한다. 제1 실시 형태와 동일한 구성부에는 동일한 부호를 사용하여, 그 상세 설명은 생략한다.

도 8(a)는 양두 피스톤(29)의 두부(291)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타내며, 도 8(b)는 양두 피스톤(29)의 두부(292)가 상사점 위치에 있을 때의 상태를 나타낸다.

오일홈(42D)은, 시단(421)(개재 간극(44)측)으로부터 종단(422)(제1 연통로(32)측)으로 향함에 따라 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 향하는 경사진 형상을 하고 있고, 오일홈(43D)은, 시단(431)(개재 간극(45)측)으로부터 종단(432)(제2 연통로(33)측)으로 향함에 따라 회전 방향(R)과는 반대 방향으로 향하는 경사진 형상을 하고 있다. 오일홈(42D)의 종단(422)은, 제1 창(312)의 각도 폭(γ)〔도 4 참조〕의 선행측 절반에 있고, 오일홈(43D)의 종단(432)은, 제2 창(313)의 각도 폭(δ)〔도 4 참조〕의 선행측 절반에 있다.

제5 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 오일홈(42D, 43D)의 기울어진 형상은, 회전축(21)의 회전에 수반하여 오일홈(42D, 43D) 내의 냉매를 개재 간극(44, 45)측으로부터 제1, 2 연통로(32, 33)측으로 힘을 가해주는 작용을 가져온다. 이는, 오일홈(42D, 43D) 내의 냉매 유량 증가에 기여하여, 스러스트 베어링(25, 26)에 있어서의 윤활 효율이 향상된다.

본 발명에서는 이하와 같은 실시 형태도 가능하다.

○ 제1 실시 형태에 있어서, γ≠δ여도 좋다.

○ 제1 실시 형태에 있어서, 제1, 2 창(312, 313)의 각도 폭(γ, δ)의 후행측 절반에 오일홈(42, 43)의 종단(422, 432)을 접속해도 좋다.

○ 프런트 하우징(13) 내에 흡입실을 형성하여, 이 흡입실로부터 축내 통로(31)를 경유하여 압축실(271, 281)로 냉매를 도입하도록 해도 좋다.

○ 압축기 외의 흡입압 영역으로부터 제1, 2 도입 통로로 냉매를 도입하도록 해도 좋다.

○ 제1 로터리 밸브(35) 및 제2 로터리 밸브(36)를 회전축(21)과는 별체(別體)로 형성해도 좋다.

10 : 양두 피스톤식 압축기
11 : 제1 실린더 블록
12 : 제2 실린더 블록
142 : 흡입압 영역으로서의 흡입실
21 : 회전축
213 : 외주면
214 : 내단부
23 : 캠으로서의 사판
24 : 캠 수용실로서의 사판실
25 : 제1 스러스트 베어링
26 : 제2 스러스트 베어링
251, 252, 261, 262 : 레이스
253, 263 : 전동자
27 : 제1 실린더 보어
271 : 제1 압축실
28 : 제2 실린더 보어
281 : 제2 압축실
29 : 양두 피스톤
31 : 제1 도입 통로 및 제2 도입 통로를 구성하는 축내 통로
312 : 제1 도입 통로를 구성하는 제1 창(窓)
313 : 제2 도입 통로를 구성하는 제2 창
32 : 제1 연통로
33 : 제2 연통로
34 : 외부 냉매 회로
35 : 제1 로터리 밸브
36 : 제2 로터리 밸브
40 : 제1 도입 통로
41 : 제2 도입 통로
42, 42A, 42B, 42C, 42D, 43, 43A, 43B, 43C, 43D : 오일 통로로서의 오일홈
421, 431 : 시단
422, 432 : 종단
44, 45 : 개재 간극
α, β, γ, δ, ε : 각도 폭
R : 회전 방향

Claims

복수의 실린더 보어가 회전축의 주위로 배열되도록 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 복수의 실린더 보어 내에 피스톤이 수용되어 있고, 상기 피스톤이 상기 회전축과 일체적으로 회전 가능한 캠을 통하여 상기 회전축의 회전에 연동되어 있고, 상기 캠과 상기 실린더 블록과의 사이에는 스러스트 베어링이 개재되어 있고, 상기 피스톤에 의해 상기 실린더 보어 내에 구획(define)되는 압축실에 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 도입 통로를 갖는 로터리 밸브가 구비되어 있고, 상기 도입 통로는, 상기 회전축 내에 형성된 축내 통로와, 상기 축내 통로로부터 상기 로터리 밸브의 외주면에 이르는 창을 포함하고, 외부 냉매 회로로부터 압축기 내로 환류하는 냉매는, 상기 캠을 수용하는 캠 수용실을 통하지 않고 상기 축내 통로에 직접 도입되는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조에 있어서,
상기 스러스트 베어링은, 상기 캠 또는 상기 실린더 블록에 접촉하는 환(環) 형상 레이스와, 상기 환 형상 레이스에 걸어맞춰지는 전동자(轉動子)를 구비하고 있고,
상기 전동자의 개재 간극으로부터 상기 창에 이르는 오일 통로가 상기 회전축의 외주면을 따라 형성되어 있는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.
제1항에 있어서,
상기 오일 통로의 종단(終端)은, 상기 회전축의 회전에 수반되는 상기 창의 각도 폭의 선행측 절반에 접속되어 있는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오일 통로는 한 쌍 형성되어 있는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오일 통로는, 시단(始端)으로부터 종단으로 향함에 따라 상기 회전축의 회전 방향과는 역방향으로 향하는 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
복수의 제1 실린더 보어가 제1 실린더 블록에 형성되어 있고, 복수의 제2 실린더 보어가 제2 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 회전축의 회전에 연동하는 양두 피스톤이 쌍이 되는 상기 제1 실린더 보어와 상기 제2 실린더 보어에 수용되어 있고, 상기 제1 실린더 보어 내에 구획되는 제1 압축실에 상기 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 제1 도입 통로를 갖는 제1 로터리 밸브와, 상기 제2 실린더 보어 내에 구획되는 제2 압축실에 상기 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 제2 도입 통로를 갖는 제2 로터리 밸브가 구비되어 있고, 상기 제1 압축실에 연통하여 상기 제1 도입 통로에 연통 가능한 제1 연통로가 상기 제1 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 제2 압축실에 연통하여 상기 제2 도입 통로에 연통 가능한 제2 연통로가 상기 제2 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 제1 도입 통로 및 상기 제2 도입 통로의 적어도 일부는, 상기 회전축 내에 형성된 축내 통로이며, 상기 스러스트 베어링은, 상기 캠과 상기 제1 실린더 블록과의 사이에 개재된 제1 스러스트 베어링과, 상기 캠과 상기 제2 실린더 블록과의 사이에 개재된 제2 스러스트 베어링이며, 상기 창은, 상기 제1 로터리 밸브에 형성된 제1 창과, 상기 제2 로터리 밸브에 형성된 제2 창이며, 상기 오일 통로는, 상기 제1 창에 연통하는 제1 오일 통로와, 상기 제2 창에 연통하는 제2 오일 통로인 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.
제5항에 있어서,
상기 회전축의 내단부(內端部)는, 상기 제2 실린더 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 상기 축내 통로는, 상기 회전축의 상기 내단부에서만 상기 흡입압 영역에 연통하고 있고, 상기 제1 오일 통로의 통로 단면적은, 상기 제2 오일 통로의 통로 단면적보다도 큰 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.
제3항에 있어서,
복수의 제1 실린더 보어가 제1 실린더 블록에 형성되어 있고, 복수의 제2 실린더 보어가 제2 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 회전축의 회전에 연동하는 양두 피스톤이 쌍이 되는 상기 제1 실린더 보어와 상기 제2 실린더 보어에 수용되어 있고, 상기 제1 실린더 보어 내에 구획되는 제1 압축실에 상기 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 제1 도입 통로를 갖는 제1 로터리 밸브와, 상기 제2 실린더 보어 내에 구획되는 제2 압축실에 상기 흡입압 영역으로부터 냉매를 도입하기 위한 제2 도입 통로를 갖는 제2 로터리 밸브가 구비되어 있고, 상기 제1 압축실에 연통하여 상기 제1 도입 통로에 연통 가능한 제1 연통로가 상기 제1 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 제2 압축실에 연통하여 상기 제2 도입 통로에 연통 가능한 제2 연통로가 상기 제2 실린더 블록에 형성되어 있고, 상기 제1 도입 통로 및 상기 제2 도입 통로의 적어도 일부는, 상기 회전축 내에 형성된 축내 통로이며, 상기 스러스트 베어링은, 상기 캠과 상기 제1 실린더 블록과의 사이에 개재된 제1 스러스트 베어링과, 상기 캠과 상기 제2 실린더 블록과의 사이에 개재된 제2 스러스트 베어링이며, 상기 창은, 상기 제1 로터리 밸브에 형성된 제1 창과, 상기 제2 로터리 밸브에 형성된 제2 창이며, 상기 오일 통로는, 상기 제1 창에 연통하는 제1 오일 통로와, 상기 제2 창에 연통하는 제2 오일 통로인 피스톤식 압축기에 있어서의 윤활 구조.