KR20130030743A

KR20130030743A - 피스톤형 압축기

Info

Publication number: KR20130030743A
Application number: KR1020127025376A
Authority: KR
Inventors: 도모야스 다카하시; 다카노리 데라야
Original assignee: 가부시키가이샤 발레오 재팬
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-03-27
Also published as: US9169835B2; WO2011121669A1; CN102803727B; CN102803727A; US20130042750A1

Abstract

샤프트의 회전에 의한 원심 분리 작용을 효과적으로 실행하여 압축기 외부로의 오일의 유출을 효과적으로 저감하면서, 크랭크실에 수용되는 내부 부품의 냉각을 촉진할 수 있는 피스톤형 압축기를 제공한다.
흡입구(30)로부터 유입된 작동 유체를 크랭크실(7)을 경유하지 않고 흡입실(27a, 27b)로 직접 인도하는 제 1 흡입 경로와, 흡입구(30)로부터 유입된 작동 유체를 크랭크실(7)을 경유하여 흡입실(27a, 27b)로 인도하는 제 2 흡입 경로를 갖고, 제 2 흡입 경로를, 크랭크실(7)로부터 샤프트 내에 형성된 구멍을 거쳐서 흡입실(27a, 27b)로 인도하는 오일 분리 통로(32)와, 크랭크실(7)로부터 샤프트(12)를 경유하지 않고 실린더 블록(1, 2)을 통하여 흡입실(27a, 27b)로 인도하는 바이패스 통로(33)를 구비하여 구성한다.

Description

피스톤형 압축기{PISTON COMPRESSOR}

본 발명은 압축기 내의 작동 유체 경로 상에서 작동 유체 중에 혼재하는 오일을 분리하는 것이 가능한 구조를 구비한 피스톤형 압축기에 관한 것으로서, 특히 차량용 공조 장치에 이용되며, 흡입구로부터 흡입한 작동 유체를, 크랭크실을 경유하여 흡입실로 인도하고, 피스톤으로 압축한 후에 토출실을 거쳐서 토출구로부터 토출시키는 작동 유체 경로를 구비한 압축기에 관한 것이다.

냉동 사이클에 이용되는 압축기에 있어서는, 압축기로부터 외부 사이클로 오일이 유출되면, 압축기 내의 오일 부족을 초래할 뿐만 아니라, 오일이 냉매와 함께 사이클을 순환하게 되어, 냉동 효율이 저하하는 문제가 생긴다.

이와 같은 문제를 회피하기 위해서, 본 출원인은, 먼저, 작동 유체를 흡입구로부터 크랭크실을 경유하여 흡입실로 인도하는 압축기에 있어서, 크랭크실을 관통하는 샤프트에, 샤프트의 축방향을 따라서 연장되는 축공(軸孔)과, 이 축공에 연통되고, 샤프트의 직경 방향에 마련되며 크랭크실에 개구하는 측공(側孔)을 적어도 마련하고, 크랭크실에 유입한 작동 유체를 적어도 이 측공 및 축공을 경유시켜 흡입실로 인도하도록 하며, 샤프트의 회전에 의한 원심 분리 작용을 이용하여, 크랭크실로부터 흡입실로 유동하려고 하는 작동 유체 중의 오일을 크랭크실에 개구된 측공을 흐를 때 분리시키도록 한 구성을 제안하고 있다(특허문헌 1 참조).

그렇지만, 이와 같은 구성에 있어서는, 흡입구로부터 유입한 작동 유체의 전량을 샤프트에 형성된 측공이나 축공을 통과시켜 흡입실로 인도하려고 하면, 샤프트의 측공 입구에서 작동 유체의 유속이 빨라져, 원심 분리가 유효하게 작용하지 않아 작동 유체 중에 혼재하는 오일이 흡입실로 흡출되어 버려, 결과적으로 압축기 외부로의 오일 유출량을 충분히 억제할 수 없다.

그래서, 본 출원인은, 크랭크실에 유입한 작동 유체를 샤프트를 통과시켜 흡입실로 인도하는 흡입 경로에 부가하여, 흡입구로부터 흡입된 작동 유체를 크랭크실을 경유하지 않고 흡입실로 인도하는 다른 흡입 경로를 마련하고, 흡입된 작동 유체의 일부를 크랭크실로부터 샤프트 내를 통과시켜, 나머지를 직접 흡입실로 인도하도록 한 구성을 제안하고 있다(특허문헌 2 참조).

이것에 의해, 샤프트의 측공으로부터 흡입되는 작동 유체의 유속이 늦어져, 충분한 오일 분리 기능을 얻을 수 있도록 되어 있다.

일본 특허 공개 제 2008-25476 호 공보 국제 공개 공보 제 WO 2008/056533 A1 호

그런데, 작동 유체의 일부만을 크랭크실로 인도하는 상술의 구성에 있어서는, 크랭크실에 도입되는 작동 유체의 양이 적어지기 때문에, 크랭크실 내부의 슬라이딩 부품을 크랭크실에 유입하는 작동 유체에 의해 냉각하는 점에서 불리하다. 또한, 고온하의 크랭크실 내에 있어서, 슬라이딩 부위에 마모가 발생한 경우, 그 마모분이 작동 유체의 흐름에 의해 제거되기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 샤프트의 회전에 의한 원심 분리 작용을 효과적으로 실행하여 압축기 외부로의 오일의 유출을 효과적으로 저감하면서, 크랭크실에 수용되는 내부 부품의 냉각을 촉진하여 베어링 등의 슬라이딩 부품의 마모를 억제하는 것이 가능한 피스톤형 압축기를 제공하는 것을 주된 과제로 하고 있다.

또한, 크랭크실 내의 슬라이딩 부위에서 마모가 발생했을 경우의 마모분의 제거를 도모하고, 슬라이딩 부품에 마모분이 부착하는 것에 의한 악영향을 억제하는 것도 과제로 하고 있다.

상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명자들은 샤프트의 회전에 의한 원심 분리 작용을 효과적으로 실행하도록 하기 위해서는, 크랭크실로부터 샤프트 내를 유입하는 작동 유체의 유량을 저감하면 좋지만, 크랭크실에 공급되는 작동 유체량이 적어지면 크랭크실 내의 냉각 효과가 손상되게 되기 때문에, 크랭크실에 공급되는 냉매 유량을 확보하면서, 샤프트 내에 유입하는 작동 유체의 유량을 저감할 수 있는 구성에 대하여 열심히 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 따른 피스톤형 압축기는, 크랭크실에 면하는 실린더 보어가 형성된 적어도 1개의 실린더 블록과, 실린더 보어 내를 왕복 슬라이딩하는 피스톤과, 흡입실 및 토출실이 형성되고 밸브 플레이트를 거쳐서 상기 실린더 블록에 접합되는 적어도 1개의 실린더 헤드와, 상기 크랭크실을 관통하여, 상기 실린더 블록에 회전 가능하게 지승(支承)된 샤프트와, 상기 크랭크실에 수용되며, 상기 샤프트의 회전에 의해 회전하여 상기 피스톤을 왕복 운동시키는 경사판과, 상기 실린더 블록 또는 상기 실린더 헤드에 형성되어 작동 유체를 흡입하는 흡입구 및 토출하는 토출구를 갖고, 상기 흡입구로부터 흡입한 작동 유체를 상기 흡입실로 인도하며, 상기 피스톤에 의해 압축한 후에 상기 토출실을 거쳐서 상기 토출구로부터 토출시키는 피스톤형 압축기에 있어서, 상기 샤프트에, 축방향을 따라서 마련된 축공과, 이 축공에 연통되고, 상기 샤프트의 직경 방향에 마련되며 상기 크랭크실에 개구하는 측공을 적어도 형성하고, 상기 흡입구로부터 유입된 작동 유체를 상기 크랭크실을 경유하지 않고 상기 흡입실로 직접 인도하는 제 1 흡입 경로와, 상기 흡입구로부터 유입된 작동 유체를 상기 크랭크실을 경유하여 상기 흡입실로 인도하는 제 2 흡입 경로를 갖고, 상기 제 2 흡입 경로는, 상기 크랭크실로부터 상기 샤프트에 형성된 상기 측공 및 상기 축공을 거쳐서 상기 흡입실로 인도되는 오일 분리 통로와, 상기 크랭크실로부터 상기 샤프트 내를 경유하지 않고 상기 실린더 블록을 통하여 상기 흡입실로 인도되는 바이패스 통로를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 크랭크실로부터 흡입실로 작동 유체를 인도하는 제 2 흡입 경로가, 바이패스 통로와 오일 분리 통로를 병렬로 마련하여 구성되어 있으므로, 크랭크실로 인도된 작동 유체의 전부를 샤프트만 거쳐서(오일 분리 통로만 거쳐서) 흡입실로 인도하는 종전의 구성보다 크랭크실로 유입하는 작동 유체의 양을 많게 할 수 있어서, 크랭크실 내의 냉각을 촉진하는 것이 가능하게 된다. 또한, 크랭크실로 인도된 작동 유체는, 바이패스 통로와 오일 분리 통로로 나누어져 흡입실로 인도되므로, 크랭크실로 인도되는 작동 유체량이 많아져도 샤프트에 형성된 측공을 통과하는 작동 유체량(작동 유체의 유속)을 증가시키는 일이 없어, 샤프트를 통과할 때의 오일 분리 기능이 손상될 일은 없다.

이 때문에, 크랭크실 내의 냉각을 확보하면서, 샤프트의 회전에 의한 원심 분리 기능이 유지되어, 크랭크실에 오일을 잔류시키는 것이 가능하게 된다.

여기서, 바이패스 통로는, 상기 경사판을 회전 지지하는 스러스트 베어링과 이 스러스트 베어링을 받는 상기 실린더 블록에 마련된 스러스트 베어링 받이면 사이, 보다 구체적으로는, 스러스트 베어링의 스러스트 레이스를 받는 스러스트 베어링 받이면에 마련된 홈을 구비하여 구성하면 좋다.

이와 같은 구성에 있어서는, 특히 냉각이 불충분하게 되기 쉬운 스러스트 베어링과 실린더 블록에 마련된 스러스트 베어링 받이면 사이에, 크랭크실로부터 흡입실로 작동 유체를 흐르게 하는 바이패스 통로의 일부를 구성하는 홈이 형성되어 있으므로, 스러스트 베어링 근방을 우선적으로 냉각할 수 있어서, 스러스트 베어링과 이것을 받는 스러스트 베어링 받이면의 마모를 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 스러스트 베어링 근방에서 발생할 수 있는 마모분을 이 바이패스 통로를 거쳐서 크랭크실로부터 배출시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같은 바이패스 통로의 구체적 구성으로서는, 상기 경사판을 회전 지지하는 스러스트 베어링과 실린더 블록에 마련된 스러스트 베어링 받이면 사이에 마련된 홈과, 이 홈에 연통되고, 상기 샤프트와 이 샤프트를 삽입하는 샤프트 삽입 구멍 사이의 공간, 및 상기 샤프트 삽입 구멍의 내주면에 개구하도록 상기 실린더 블록에 형성된 통공(通孔)에 의해 구성하면 좋다.

이와 같은 구성에 있어서는, 바이패스 통로를 복잡하게 얽힌 구조로 함으로써, 상술한 작용 효과에 부가하여, 크랭크실로부터의 오일의 유출의 염려를 회피하는 일도 가능하게 된다.

또한, 특히, 샤프트가 하우징에 대하여 플레인 베어링을 거쳐서 회전 가능하게 지승되어 있는 구성에 있어서는, 상기 바이패스 통로를 플레인 베어링을 우회하도록 실린더 블록에 마련하도록 하면 좋다.

샤프트가 플레인 베어링을 거쳐서 하우징에 지승되어 있는 구성에 있어서는, 크랭크실 내의 슬라이딩 부분에서 발생한 마모분이 플레인 베어링에 부착하면, 원활한 샤프트의 회전이 손상되는 문제가 있지만, 상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 크랭크실 내의 슬라이딩 부분에서 발생한 마모분이 바이패스 통로를 거쳐서 흐르는 작동 유체에 의해 플레인 베어링으로 인도되는 일이 없어져, 상술한 문제를 회피하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 통공은, 샤프트의 축심에 대하여 작동 유체가 상기 크랭크실로 유입되는 부위와는 반대측에 적어도 1개 마련하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 바이패스 통로를 구성하는 홈을 복수 마련했을 경우에, 크랭크실에 유입한 작동 유체를 그 일부에 편향되는 일 없이 인도하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 압축기가 흡입한 작동 유체를 크랭크실을 경유하지 않고 흡입실로 직접 인도하는 제 1 흡입 경로와, 크랭크실을 경유하여 흡입실로 인도하는 제 2 흡입 경로를 마련하고, 이 제 2 흡입 경로를, 샤프트를 경유하여 흡입실로 인도하는 오일 분리 통로와, 이것과 병렬로 마련되어 샤프트를 경유하지 않고 실린더 블록을 통과하여 흡입실로 인도하는 바이패스 통로를 구비하여 구성했으므로, 크랭크실로 인도되는 작동 유체를 상대적으로 많게 하면서, 샤프트를 거쳐서 흡입실로 인도되는 작동 유체의 증가를 억제할 수 있어서, 크랭크실 내의 내부 부품의 냉각을 확보할 수 있는 동시에, 샤프트의 크랭크실에 개구하는 측공을 흐르는 작동 유체의 유속을 억제하여, 샤프트의 회전에 수반하는 원심 분리 작용에 의한 오일 분리를 확보하는 것이 가능하게 된다.

이 때문에, 크랭크실 내의 슬라이딩 부품의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 또한, 크랭크실로부터 흡출되는 오일을 저감하는 것이 가능하게 된다.

특히, 상기 바이패스 통로를, 경사판을 회전 지지하는 스러스트 베어링과 이 스러스트 베어링을 받는 실린더 블록에 마련된 스러스트 베어링 받이면 사이에 마련되는 홈을 구비하여 구성함으로써, 특히 냉각이 불충분하게 되기 쉬운 스러스트 베어링 근방을 우선적으로 냉각할 수 있게 되어, 그 부분의 마모를 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, 샤프트가 하우징에 대하여 플레인 베어링을 거쳐서 회전 가능하게 지승되어 있는 구성에 있어서는, 바이패스 통로를 플레인 베어링을 우회하도록 하우징에 마련하는 것에 의해, 플레인 베어링 근방의 마모분이 바이패스 통로를 흐르는 작동 유체에 인도되어 배출되어, 원활한 샤프트의 회전을 확보하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤형 압축기의 구성예를 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 피스톤형 압축기의 전방측 실린더 블록과 후방측 실린더 블록을 도시하는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 피스톤형 압축기의 전방측 실린더 블록과 후방측 실린더 블록을 크랭크실측에서 본 도면,
도 4는 본 발명에 따른 피스톤형 압축기의 전방 헤드와 후방 헤드를 실린더 블록측에서 본 도면,
도 5는 바이패스 통로를 도시하는 확대 단면도,
도 6은 바이패스 통로를 크랭크실측에서 본 도면으로서, (a)는 샤프트의 축방향에서 본 도면, (b)는 사시도.

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에 있어서, 냉매를 작동 유체로 하는 차량용 공조 장치의 냉동 사이클에 이용되는 고정 용량 경사판식 왕복 운동형이라 칭해지는 피스톤형 압축기가 도시되어 있다.

이 압축기는, 전방측 실린더 블록(1)과, 이 전방측 실린더 블록(1)에 조립되는 후방측 실린더 블록(2)과, 전방측 실린더 블록(1)의 전방측(도면 중 좌측)에 밸브 플레이트(3)를 거쳐서 조립된 전방 헤드(4)와, 후방측 실린더 블록(2)의 후방측(도면 중 우측)에 밸브 플레이트(5)를 거쳐서 조립된 후방 헤드(6)를 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 이들 전방 헤드(4), 전방측 실린더 블록(1), 후방측 실린더 블록(2) 및 후방 헤드(6)는 도시하지 않는 체결 볼트에 의해 축방향으로 체결되어 압축기 전체의 하우징을 구성하고 있다.

전방측 실린더 블록(1)과 후방측 실린더 블록(2)은, 도 2에도 도시하는 바와 같이, 개스킷(16)을 거쳐서 조립되어 있으며, 내부에는 각각의 실린더 블록을 조립하는 것에 의해 획정된 크랭크실(7)이 형성되어 있다. 이 크랭크실(7)에는, 전방측 실린더 블록(1) 및 후방측 실린더 블록(2)에 형성된 샤프트 삽입 구멍(8, 9)에 플레인 베어링(10, 11)으로 이루어지는 베어링을 거쳐서 회전 가능하게 지승되며, 일단이 전방 헤드(4)로부터 돌출하는 샤프트(12)가 배설되어 있다. 플레인 베어링(10, 11)은 후술하는 샤프트 내 통로의 측공의 개구의 방해가 되지 않는 위치에 장착되어 있다. 또한, 샤프트(12)의 선단부와 전방 헤드(4) 사이에는 냉매의 누설을 방지하기 위한 시일 부재(13)가 배치되며, 전방 헤드(4)로부터 돌출한 샤프트(12)의 선단에는 전자 클러치(14)가 장착되도록 되어 있다.

각각의 실린더 블록(1, 2)에는, 도 3에도 도시되는 바와 같이, 샤프트 삽입 구멍(8, 9)에 대하여 평행하게, 또한, 샤프트를 중심으로 하는 원주 상에 등간격으로 배치된 복수의 실린더 보어(15)가 형성되어 있다. 그리고, 각각의 실린더 보어(15) 내에는, 양단에 두부(頭部)(17b)를 갖는 양두 피스톤(17)이 왕복 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 이 양두 피스톤(17)의 두부(17b)와 밸브 플레이트(3, 5) 사이에 압축실(18)이 획정되어 있다.

샤프트(12)에는, 크랭크실(7)에 수용되고, 이 샤프트(12)와 함께 회전하는 경사판(20)이 샤프트(12)와 일체로 형성되어 있다.

이 경사판(20)은, 전방측 실린더 블록(1) 및 후방측 실린더 블록(2)에 대하여 스러스트 베어링(21, 22)을 거쳐서 회전 가능하게 지지되어 있으며, 주연 부분이 전후를 끼워 넣도록 마련된 반구 형상의 한쌍의 슈(23a, 23b)를 거쳐서 양두 피스톤(17)의 중앙부에 형성된 계류 오목부(17a)에 계류되어 있다. 따라서, 샤프트(12)가 회전하여 경사판(20)이 회전하면, 그 회전 운동이 슈(23a, 23b)를 거쳐서 양두 피스톤(17)의 왕복 운동으로 변환되어, 압축실(18)의 용적이 변화하도록 되어 있다.

각각의 밸브 플레이트(3, 5)에는, 실린더 블록측 단면에 마련된 흡입 밸브에 의해 개폐되는 흡입 구멍(3a, 5a)과, 실린더 헤드측 단면에 마련된 토출 밸브에 의해 개폐되는 토출 구멍(3b, 5b)이 각각의 실린더 보어에 대응하여 형성되어 있다. 또한, 전방 헤드(4)와 후방 헤드(6)에는, 도 4에도 도시되는 바와 같이, 압축실(18)에 공급하는 냉매를 수용하기 위한 흡입실(27a, 27b)과 압축실(18)로부터 토출한 냉매를 수용하기 위한 토출실(28a, 28b)이 각각 형성되어 있다. 이 예에 있어서, 흡입실(27a, 27b)은 각각의 헤드(4, 6)의 대략 중앙에 형성되고, 토출실(28a, 28b)은 흡입실(27a, 27b)의 주위에 형성되어 있다.

또한, 하우징을 구성하는 후방측 실린더 블록(2)에는, 외부 사이클로부터 냉매를 흡입하기 위한 흡입구(30)와, 토출실(28a, 28b)에 연통되며 압축한 냉매를 토출하기 위한 토출구(31)가 형성되어 있다.

본 구성예에 있어서, 흡입구(30)로부터 흡입실(27a, 27b)에 도달하는 흡입 경로는, 흡입구(30)로부터 유입된 냉매를 상기 크랭크실(7)을 경유하지 않고 직접 흡입실(27a, 27b)로 인도하는 제 1 흡입 경로와, 흡입구(30)에 연통되는 크랭크실(7)을 거쳐서 흡입실로 인도하는 제 2 흡입 경로를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 이 제 2 흡입 경로는, 나아가, 크랭크실(7)을 관통하는 샤프트(12)에 형성된 샤프트 내의 통로를 경유하여 전방 헤드(4) 및 후방 헤드(6)의 각각의 흡입실(27a, 27b)에 도달하는 오일 분리 통로(32)와, 이 오일 분리 통로(32)와는 병렬로 마련되며, 상기 크랭크실(7)로부터 샤프트(12)를 바이패스하여 실린더 블록(1, 2)을 통과해서 흡입실(27a, 27b)에 도달하는 바이패스 통로(33)를 구비하여 구성되어 있다.

보다 구체적으로는, 크랭크실(7)의 외측에 흡입구(30)와 접속하는 축방향으로 연장된 축방향 통로(34)를 형성하고, 상기 제 1 흡입 경로는, 크랭크실(7)의 외측에 형성된 상기 축방향 통로(34)를 전방 헤드(4) 및 후방 헤드(6)에 걸쳐서 연장하고, 밸브 플레이트(3, 5)에 형성된 통공(3c, 5c)을 거쳐서 전방 헤드(4)와 후방 헤드(6)에 형성된 도입실(35a, 35b)에 연통하며, 또한, 전방 헤드(4) 및 후방 헤드(6)의 각각 토출실(28a, 28b)과 간섭하지 않도록 직경 방향으로 천공된 직경 방향 통로(36a, 36b)를 형성하고, 이 직경 방향 통로(36a, 36b)에 의해 도입실(35a, 35b)과 흡입실(27a, 27b)을 접속하여 구성되어 있으며, 흡입구(30)로부터 흡입된 냉매의 일부를, 크랭크실(7)을 경유하지 않고 압축기 전후의 흡입실(27a, 27b)로 인도하도록 하고 있다.

또한, 제 2 흡입 경로는, 축방향 통로(34)의 도중에 크랭크실(7)에 연통되는 개구부(39)를 마련하고, 이 개구부(39)로부터 크랭크실에 작동 유체를 인도하며, 그 후, 흡입실로 인도하는 것이며, 오일 분리 통로(32)는, 샤프트(12) 내에, 후방측 선단으로부터 전방측으로 축방향을 따라서 천공되는 동시에 후방측의 개구단이 후방 헤드(6)에 마련된 흡입실(27b)에 개구하는 축공(32a)과, 이 축공(32a)에 연통되고, 샤프트(12)의 직경 방향에 마련되며 크랭크실(7)에 개구하는 유입측 측공(32b)과, 축공(32a)에 연통되고, 샤프트(12)의 직경 방향에 마련되며 전방 헤드(4)에 형성된 흡입실(27a)에 개구하는 유출측 측공(32c)으로 구성되어 있다.

이것에 대하여, 바이패스 통로(33)는, 도 5에도 도시되는 바와 같이, 경사판(20)을 회전 지지하는 스러스트 베어링(21, 22)과 이 스러스트 베어링(21, 22)을 받는 실린더 블록(1, 2)에 마련된 스러스트 베어링 받이면(40) 사이에 마련된 홈(41)과, 상기 샤프트(12)와 이것을 삽입하는 샤프트 삽입 구멍(8, 9) 사이의 공간(42)과, 실린더 블록(1, 2)에 형성되고, 일단이 샤프트 삽입 구멍(8, 9)의 내벽면에 개구하며, 타단이 밸브 플레이트(3, 5)에 형성된 통공(3d, 5d)을 거쳐서 흡입실(27a, 27b)에 연통되는 블록 관통 구멍(43)으로 구성되어 있다.

보다 구체적으로는, 홈(41)은 스러스트 베어링(21, 22)의 스러스트 레이스가 접촉하는 실린더 블록(1, 2)의 스러스트 베어링 받이면(40)에, 도 6에도 도시되는 바와 같이, 방사상으로 홈을 형성하고, 이 방사상의 홈(41)을 스러스트 베어링(21, 22)의 스러스트 레이스가 접촉하는 부위보다 외측의 부위로부터 샤프트 삽입 구멍(8, 9)에 걸쳐 형성함으로써 구성되어 있으며, 이 예에서는 둘레 방향으로 대략 등간격으로 형성된 5개의 실린더 보어(15)의 각각의 서로 이웃하는 실린더 보어 사이에 형성되어 있다.

또한, 블록 관통 구멍(43)은 샤프트(12)를 회전 가능하게 지지하는 플레인 베어링(10, 11)보다도 바로 앞측(크랭크실측)에서 일단이 샤프트 삽입 구멍(8, 9)의 내주면에 개구하고, 상기 홈(41)을 지나 샤프트(12)와 샤프트 삽입 구멍(8, 9) 사이의 공간(42)을 거쳐서 유출하는 작동 유체를 플레인 베어링(10, 11)를 우회시켜 흡입실(27a, 27b)로 인도하도록 하고 있다.

이 예에서는, 실린더 블록(1, 2)의 반 크랭크실측으로부터 샤프트(12)의 축심과 대략 평행하게 천공된 복수의 바닥을 갖는 평행 구멍(주발 구멍)(43b)과, 샤프트 삽입 구멍(8)의 내주면에 샤프트의 축심에 대하여 소정의 각도로 천공된 경사 구멍(43a)에 의해 블록 관통 구멍(43)을 구성하고, 샤프트 삽입 구멍(8, 9)과 샤프트(12) 사이의 공간(42)을 경사 구멍(43a)을 거쳐서 평행 구멍(43b)에 연통시키도록 하고 있다.

또한, 이 예에서는, 블록 관통 구멍(43)[경사 구멍(43a)]이, 샤프트(12)의 축심에 대하여 작동 유체가 크랭크실(7)에 유입되는 개구부(39)와는 반대측[개구부(39)에서 보아 샤프트(12)의 축심보다 먼 측]에 2개 마련되어 있다[도 6의 (b) 참조]. 도 1에 있어서는, 설명의 편의상, 경사 구멍(43a)을 마련한 위치가 샤프트(12)의 상측에 그려져 있지만, 도 6의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 샤프트(12)의 축심에 대하여 개구부(39)와 반대측에 마련함으로써, 크랭크실(7)에 유입한 작동 유체를 바이패스 통로(33)를 구성하는 복수의 홈(41)의 일부에 편향되는 일 없이 인도하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 흡입구(30)로부터 유입한 작동 유체의 분배 비율은 예컨대 이하와 같이 설정되어 있다.

먼저, 흡입구(30)로부터 크랭크실(7)을 경유하지 않고 직접 흡입실(27a, 27b)로 인도하는 유량을, 전방측, 후방측의 각각에 대하여 전체의 흡입량의 약 35%씩으로 하고, 크랭크실(7)로 인도하는 유량을 전체의 흡입량의 약 30%로 하도록 통로 단면을 설정한다. 이 예에 있어서는, 흡입구(30)로부터 전방측 또는 후방측의 흡입실(27a, 27b)로 직접 인도하는 제 1 흡입 경로는 경로의 최소 통로 단면이 약 Φ12 구멍 상당(직경 약 12mm의 원 상당)으로 설정되어 있으며, 압력 손실이 성능상 허용할 수 있는 레벨로 크게 형성되어 있다.

또한, 크랭크실(7)에 유입된 유량 중 오일 분리 통로(32)[샤프트(12)의 유입측 측공(32b), 축공(32a), 유출측 측공(32c)]를 거쳐서 흡입실(27a, 27b)로 인도되는 유량을 약 40%(전체의 흡입 유량의 약 12%)로 하고, 바이패스 통로(33)를 거쳐서 흡입실(27a, 27b)로 인도되는 유량을 약 60%(전체의 흡입 유량의 약 18%)로 하고 있다.

따라서, 상술의 구성에 있어서는, 흡입구(30)로부터 직접 흡입실(27a, 27b)로 인도되는 제 1 흡입 경로를 마련하고, 크랭크실(7)로 유입되는 유량을 줄이고 있지만, 크랭크실(7)로부터 흡입실(27a, 27b)로 작동 유체를 인도하는 제 2 흡입 경로는 바이패스 통로(33)와 오일 분리 통로(32)를 병렬로 마련하여 구성되어 있으므로, 제 2 흡입 경로를 샤프트(12) 내를 통과하여 흡입실(27a, 27b)로 인도하는 오일 분리 통로만으로 하고 있는 종전의 구성보다 크랭크실에 유입하는 작동 유체의 양을 상대적으로 많게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 크랭크실로 인도된 작동 유체는, 바이패스 통로와 오일 분리 통로로 나누어져 흡입실로 인도되므로, 크랭크실로 인도되는 작동 유체량이 많아져도 샤프트(12)에 형성된 유입측 측공(32b)을 통과하는 작동 유체량(작동 유체의 유속)을 억제하는 것이 가능하게 된다.

이 때문에, 크랭크실에 유입하는 작동 유체량을 많게 하여 크랭크실 내의 냉각을 확보할 수 있고, 또한, 크랭크실 내에 인도된 작동 유체의 일부를 바이패스 통로(33)를 경유하여 흡입실로 인도하므로, 샤프트(12)의 유입측 측공(32b)에 유입하는 작동 유체의 유속이 억제되며, 크랭크실(7) 내의 오일 혼합의 냉매는 샤프트(12)의 회전에 의한 원심 분리 작용에 의해 오일이 분리되게 되어, 크랭크실에 오일을 잔류시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 흡입구(30)로부터 크랭크실(7)을 경유하지 않고 직접 흡입실(27a, 27b)로 흡입된 냉매는 오일을 포함한 채로 압축되며, 그대로 외부 냉동 사이클로 토출되지만, 냉동 사이클을 순환하여 다시 압축기로 흡입될 때에, 그 일부가 제 2 흡입 경로로 분배되어 오일 분리되게 되므로, 이 프로세스가 연속적으로 실행되는 사이에, 냉동 회로를 순환하는 오일이 확실히 분리되어 크랭크실 내에 보지되게 된다.

또한, 상술의 구성에 의하면, 바이패스 통로(33)를 구성하는 홈(41)이, 경사판(20)을 회전 지지하는 스러스트 베어링(21, 22)과 이 스러스트 베어링을 받는 실린더 블록(1, 2)에 마련된 스러스트 베어링 받이면(40) 사이에 마련되어 있으므로, 스러스트 베어링(21, 22)을 우선적으로 냉각할 수 있어서, 스러스트 베어링 근방의 마모를 저감하는 것이 가능하게 되는 동시에, 스러스트 베어링의 마모로 발생한 마모분을 이 바이패스 통로를 거쳐서 크랭크실로부터 배출시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 바이패스 통로(33)는 플레인 베어링(10, 11)을 우회하도록 마련되어 있으므로, 바이패스 통로(33)를 거쳐서 흐르는 작동 유체 중의 마모분이 플레인 베어링에 인도되는 일이 없어져, 샤프트(12)의 원활한 회전을 확보하는 것이 가능하게 되고, 또한, 상술한 바와 같이 바이패스 통로(33)를, 홈(41)과, 샤프트(12)와 이것을 삽입하는 샤프트 삽입 구멍(8, 9) 사이의 공간과, 샤프트 삽입 구멍(8, 9)의 내주면에 개구하도록 실린더 블록(1, 2)에 형성된 블록 관통 구멍(43)에 의해 구성하고, 복잡하게 얽힌 구조로 하고 있으므로, 크랭크실(7)로부터 바이패스 통로(33)를 거쳐서 흡입실로 유출하는 오일의 유출도 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상술의 실시예에 있어서는, 양두 피스톤을 구비한 피스톤형 고정 용량 압축기에 적용했을 경우에 대하여 설명했지만, 샤프트에 대한 경사 각도가 고정된 경사판에 의해 편두 피스톤을 왕복 슬라이딩시키는 고정 용량형 압축기에도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.

1 : 전방측 실린더 블록 2 : 후방측 실린더 블록
4 : 전방 헤드 6 : 후방 헤드
7 : 크랭크실 8, 9 : 샤프트 삽입 구멍
10, 11 : 플레인 베어링 12 : 샤프트
15 : 실린더 보어 17 : 피스톤
20 : 경사판 21, 22 : 스러스트 베어링
27a, 27b : 흡입실 28a, 28b : 토출실
30 : 흡입구 31 : 토출구
32 : 오일 분리 통로 32a : 축공
32b : 유입측 측공 32c : 유출측 측공
33 : 바이패스 통로 40 : 스러스트 베어링 받이면
41 : 홈 42 : 공간
43 : 블록 관통 구멍

Claims

크랭크실에 면하는 실린더 보어가 형성된 적어도 1개의 실린더 블록과, 실린더 보어 내를 왕복 슬라이딩하는 피스톤과, 흡입실 및 토출실이 형성되며 밸브 플레이트를 거쳐서 상기 실린더 블록에 접합되는 적어도 1개의 실린더 헤드와, 상기 크랭크실을 관통하며, 상기 실린더 블록에 회전 가능하게 지승된 샤프트와, 상기 크랭크실에 수용되며, 상기 샤프트의 회전에 의해 회전하여 상기 피스톤을 왕복 운동시키는 경사판과, 상기 실린더 블록 또는 상기 실린더 헤드에 형성되며 작동 유체를 흡입하는 흡입구 및 토출하는 토출구를 갖고, 상기 흡입구로부터 흡입한 작동 유체를 상기 흡입실로 인도하고, 상기 피스톤에 의해 압축한 후에 상기 토출실을 거쳐서 상기 토출구로부터 토출시키는 피스톤형 압축기에 있어서,
상기 샤프트에, 축방향을 따라서 마련된 축공과, 이 축공에 연통되고, 상기 샤프트의 직경 방향에 마련되며 상기 크랭크실에 개구하는 측공을 적어도 형성하고,
상기 흡입구로부터 유입된 작동 유체를 상기 크랭크실을 경유하지 않고 상기 흡입실로 직접 인도하는 제 1 흡입 경로와,
상기 흡입구로부터 유입된 작동 유체를 상기 크랭크실을 경유하여 상기 흡입실로 인도하는 제 2 흡입 경로를 갖고,
상기 제 2 흡입 경로는, 상기 크랭크실로부터 상기 샤프트에 형성된 상기 측공 및 상기 축공을 거쳐서 상기 흡입실에 인도되는 오일 분리 통로와, 상기 크랭크실로부터 상기 샤프트 내를 경유하지 않고 상기 실린더 블록을 통하여 상기 흡입실로 인도되는 바이패스 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는
피스톤형 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 바이패스 통로는, 상기 경사판을 회전 지지하는 스러스트 베어링과 이 스러스트 베어링을 받는 상기 실린더 블록에 마련된 스러스트 베어링 받이면 사이에 마련된 홈을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는
피스톤형 압축기.
제 2 항에 있어서,
상기 바이패스 통로는, 상기 경사판을 회전 지지하는 스러스트 베어링과 상기 실린더 블록에 마련된 상기 스러스트 베어링 받이면 사이에 마련된 홈과, 이 홈에 연통되고, 상기 샤프트와 이 샤프트를 삽입하는 샤프트 삽입 구멍 사이의 공간, 및 상기 샤프트 삽입 구멍의 내주면에 개구하도록 상기 실린더 블록에 형성된 통공에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는
피스톤형 압축기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 하우징에 대하여 플레인 베어링을 거쳐서 회전 가능하게 지승되고,
상기 바이패스 통로는 상기 플레인 베어링을 우회하도록 상기 실린더 블록에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
피스톤형 압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 통공은 상기 샤프트의 축심에 대하여 상기 작동 유체가 상기 크랭크실에 유입되는 부위와는 반대측에 적어도 1개 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
피스톤형 압축기.