KR100274497B1

KR100274497B1 - 압축기

Info

Publication number: KR100274497B1
Application number: KR1019970066464A
Authority: KR
Inventors: 카즈야 기무라; 히로아키 가유카와; 마사키 오오타
Original assignee: 이시카와 타다시; 가부시키가이샤 도요다지도숏키 세이사쿠쇼
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1997-12-06
Publication date: 2000-12-15
Also published as: US5941161A; JPH10169557A; DE19754028A1; KR19980063867A

Abstract

피스톤의 경량화를 도모하여, 그 헤드부에 작용하는 사이드 포스를 경감할수 있는 동시에, 실린더 보어내의 피스톤 활주성을 높이고, 피스톤에 눌어붙음이 발생할 우려를 방지할수 있는 압축기를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

이를 해결하기 위한 수단은 구동 샤프트의 회전에 의해 캠 플레이트를 거쳐 피스톤을 왕복동시키도록 한 압축기에 있어서, 피스톤(21)의 헤드부(21a)에 시일부(35) 및 사이드 포스 수용부(36)를 제외하고 두께 절감부(34)를 형성한다. 피스톤(21)의 사이드포스 수용부(36)와 실린더보어 사이에는 활주부재(39)를 개재시킨다. 이 활주부재(39)는, 예를 들면 사이드포스 수용부(36)의 와주면에 불소수지 등을 코팅하여 형성한다.

Description

압축기

본 발명은, 예를 들면 차량 공조 장치에 사용되는 압축기에 관한 것이다.

종래의 이런 종류의 압축기로서는, 예를 들면 다음과 같은 구성의 것이 알려져 있다. 즉 하우징의 내부에 크랭크실이 형성되는 동시에, 구동 샤프트가 회전가능하게 지지되어 있다. 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에는 복수의 실린더 보어가 형성되고, 각 실린더 보어내에는 피스톤이 왕복동 가능하게 수용되어 있다. 크랭크실내에서 구동 샤프트에는 캠플레이트가 일체회전가능하게 장착되고, 이 캠플레이트의 외주가 슈우를 거쳐서 각 피스톤에 계류되어 있다. 그리고 구동 샤프트의 회전에 의해 캠플레이트를 거쳐 피스톤이 왕복동되고, 압축운전이 행해지도록 되어 있다.

이런 종래의 압축기에서는, 피스톤이 흡입행정으로부터 토출행정으로 전환될 때, 피스톤의 관성력이 가장 커지게되고, 캠플레이트가 이 관성력의 반력을 피스톤에 부여한다. 이 반력은 캠플레이트의 회전중심축선으로부터 반경방향으로 이간하는 방향으로의 분력을 가지며, 그 분력이 피스톤의 헤드부의 외주특정부를 실린더 보어의 내주면을 향하여 가압한다. 그리고 이 가압력의 반력이 소위 사이드포스로서, 피스톤 헤드부에 작용한다. 이 경우, 피스톤의 중량이 클수록, 그 관성력도 커지며, 피스톤에 커다란 사이드포스가 작용한다.

그런데. 이런 종류의 압축기에서는, 압축기 전체의 경량화를 도모하기 위해, 실린더 블록을 포함하는 하우징 및 피스톤이, 예를 들면 알루미늄계 금속 등의 동일 금속재료에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 상기와 같이 피스톤이 사이드포스를 수용하면서 실린더보어내에서 활주되면, 눌어붙음이 발생할 우려가 있다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 종래의 기술에 존재하는 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 피스톤의 경량화를 도모하여, 그 헤드부에 작용하는 사이드포스를 경감할수 있으며, 실린더 보어 내에서의 피스톤의 활주성을 높여, 피스톤에 눌어붙음이 발생할 우려를 경감할수 있는 압축기를 제공하는 것이다.

도1은 제 1 실시형태의 가변용량 압축기를 도시하는 단면도.

도2는 그 압축기의 피스톤을 도시하는 사시도.

도3은 도1의 3-3 선상에서 취한 피스톤의 단면도.

도4는 제 2 실시형태의 피스톤을 도시하는 사시도.

도5는 제 3 실시형태의 가변용량 압축기를 도시하는 부분단면도.

도6은 그 압축기의 피스톤을 도시하는 사시도.

도7은 동 피스톤을 도6과 상이한 방향에서 도시한 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 하우징의 일부를 구성하는 전방 하우징

12 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록

12a 실린더 보어

13 하우징의 일부를 구성하는 후방 하우징

13a 흡입실 13b 토출실

15 크랭크실 16 구동 샤프트

19 캠플레이트로서의 사판 21 피스톤

21a 헤드부 21b 머리부

22 슈우 34 두께 절감부

35 시일부 36 사이드포스 수용부

38 피스톤링 39 활주부재로서의 저마찰성물질층

41 활주부재로서의 원통체 C0 회전중심축선

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항1에 기재된 발명은, 실린더 블록의 실린더 보어내에 피스톤을 왕복동가능하게 수용하고, 구동 샤프트의 회전에 의해 캠플레이트를 거쳐 피스톤을 왕복동시키도록 한 압축기에 있어서, 상기 피스톤의 헤드부의 선단부에는 시일부를 설치하고, 그 시일부에서 기단측의 헤드부의 원주면에는 사이드포스 수용부를 제외하고 피스톤의 중심축선측에 오목한 두께 절감부를 형성하며, 그 사이드포스 수용부와 실린더보어 사이에는 활주부재를 개재시킨 것이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항1에 기재된 압축기에 있어서, 상기 활주부재를 피스톤의 사이드포스 수용부의 외주면에 형성한 저마찰성 물질층으로 한 것이다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2 에 기재된 압축기에 있어서, 상기 활주부재를, 실린더 보어의 내주면에 형성한 저마찰성 물질층으로서 한 것이다.

청구항 4 에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 압축기에 있어서, 상기 활주부재는 실린더 보어내에 끼워붙인 경질 금속으로 이루어진 것이다.

청구항 5 에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느한항에 기재된 압축기에 있어서, 상기 피스톤의 시일부에는 피스톤링을 부착한 것이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느한항에 기재된 압축기에 있어서, 상기 두께절감부는, 적어도 피스톤이 하사점위치에 배치된 상태에서, 헤드부상의 캠플레이트의 회전중심축선과는 반대측의 실린더 보어의 개구단부 에지에 대응하는 부분을 피하여 형성한 것이다.

또한, 청구항 1 및 3에 기재된 압축기에서, 피스톤의 헤드부의 선단부에는, 실린더보어의 내주면의 거의 전체주위에 걸쳐서 미끄럼접촉하고, 압축작용을 하는 시일부가 설치되어 있다. 또한 그 시일부에서 기단측의 원주면에는, 피스톤의 왕복동에 수반하는 관성력에 기초하여 피스톤에 작용하는 사이드포스를 수용하는 사이드포스 수용부가 설치되어 있다. 그리고 그 시일부 및 사이드포스 수용부를 제외한 헤드부의 원주면에는, 피스톤의 중심축선측에 오목한 두께절감부가 형성되어 있다. 이 때문에, 피스톤의 중량이 적어지고, 그 흡입행정으로부터 토출행정으로 전환될때의 관성력도 적어지며, 헤드부에 작용하는 사이드포스가 경감된다. 더구나, 헤드부의 사이드포스수용부와 실린더보어 사이에 활주부재가 개재되어 있다.

이러하므로, 피스톤에 의한 냉매 가스의 압축행정을 희생하지 않고, 실린더보어 내에서의 피스톤의 활주성이 양호해지며, 눌어붙음이 발생할 우려가 크게 저감된다.

청구항 2에 기재된 압축기에서는, 활주부재가 사이드포스 수용부의 외주면에 형성된 저마찰성 물질층으로 되어 있다. 이 때문에, 활주부재의 형성가공을, 예를 들면, 코팅 등에 의해 피스톤의 외주면에서 용이하게 행할수 있다.

청구항 4에 기재된 압축기에서는, 실린더보어의 내주면이, 예를들면 철계금속 등의 경질금속으로 이루어지는 원통체로 피복된 상태로 되어 있다. 이 때문에, 동일한 알루미늄계 금속재료로 이루어지는 피스톤과 실린더보어의 내주면이 직접 접촉하는 것이 회피되고, 눌어붙음의 발생 우려가 저감된다. 더구나, 실린더 보어내에 원통체를, 예를 들면 압입 끼워붙이므로써, 용이하게 피스톤과 실린더보어 사이에 활주부재를 개재시킬수 있다.

청구항 5에 기재된 압축기에서는, 피스톤의 시일부에 피스톤링이 부착되어 있다. 이 때문에, 피스톤의 시일부의 폭을 크게 확보하지 않아도, 그 시일부와 실린더보어 사이의 시일성을 높일수 있으며, 피스톤을 일층 경량화할수 있다.

청구항 6 에 기재된 압축기에서는, 피스톤의 관성력이 최대로 되는 것은, 피스톤이 흡입행정으로부터 토출행정으로 전환될 때, 결국 피스톤이 거의 하사점 위치에 배치될때로 된다. 이 상태에서는, 상기 관성력에 기초하여 피스톤에 작용하는 사이드포스의 작용위치는, 피스톤과 실린더 보어의 내주면의 전후 접촉단부 에지에 대응하는 부분으로 된다. 여기서, 이 압축기의 피스톤에서는, 헤드부상의 캠플레이트의 회전중심축선과는 반대측의 실린더보어의 개구단부에지에 대응하는 부분에는 두께 절감부가 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 전방의 접촉 단부에지는 그 실린더 보어의 개구단부에지에 대응하는 부분으로 되고, 전방의 사이드포스 작용위치가 가장 전방에 배치된다. 이로 인하여, 피스톤에서읠 지점간 거리를 극력 길게할수 있고, 실린더 보어의 내주면으로부터의 가압력을 적게할수 있다.

발명의 실시형태

(제 1 실시형태)

이하에, 본 발명을 편두(片頭) 피스톤 타입의 사판(斜板)식 가변용량 압축기로 구체화된 제 1 실시형태를, 도1 내지 도 3에 기초하여 상세히 설명한다.

도1에 도시하듯이, 하우징의 일부를 구성하는 전방 하우징(11)은, 역시 하우징의 일부를 구성하는 실린더블록(12)의 앞부분에 접합고정되어 있다. 역시 하우징의 일부를 구성하는 후방 하우징(13)은, 밸브 플레이트(14)를 거쳐 실린더블록(12)의 뒷부분에 접합고정되어 있다. 그리고, 전방 하우징(11), 실린더블록(12) 및, 후방하우징(13)은, 예를 들어 알루미늄 합금으로 형성되며, 이들에 의해 압축기 전체의 하우징이 구성되어 있다

상기 하우징(13)내에는, 흡입실(13a) 및 토출실(13b)이 구획형성되어 있다. 밸브플레이트(14)는, 흡입밸브(14a) 및 토출밸브(14b)가 설치되어 있다. 상기 전방 하우징(11)과 실린더블록(12)에 의해 형성된 폐쇄공간은, 크랭크실(15)을 이루고 있다. 그 크랭크실(15)내를 관통하도록, 전방 하우징(11) 및 실린더 블록(12)에는, 구동 샤프트(16)가 한쌍의 레이디얼 베어링(17)을 거쳐 회전가능하게 가설지지되어 있다.

회전지지체(18)는, 상기 구동 샤프트(16)에 고정부착되어 있다. 또한, 캠플레이트로서의 사판(19)은, 크랭크실(15)내에서 구동 샤프트(16)에 그 축선방향으로 슬라이드 이동가능하게 그리고 경사운동가능하게 지지되어 있다. 그리고, 사판(19)은, 그 힌지기구(20)에 의해, 축선방향으로의 슬라이드 이동 및 경사운동이 안내되는 동시에, 구동 샤프트(16)와 일체로 회전된다.

상기 사판(19)의 최대경사각은, 그 사판(19)에 설치된 스토퍼(19a)와, 회전지지체(18)의 맞닿음에 의해 규정된다. 또한, 사판(19)의 최소경사각은, 구동 샤프트(16)에 장착된 서클립(16b)과, 사판(19)의 맞닿음에 의해 규정된다.

복수의 실린더 보어 (12a)는, 상기 실린더 블록(12)에 형성되어 있다. 복수의 편두형 피스톤(21)은 알루미늄 합금에 의해 일체로 형성되고, 이들 헤드부(21a)에서 각 실린더 보어(12a)내에 왕복동 가능하게 수용되어 있다. 각 피스톤(21)의 머리부(21b)의 내측에는 한쌍의 반구형상 지지 오목부(21c)가 대향 형성되며, 이들 지지오목부(21c)에는 대략 반구형상의 슈우(22)가 끼워져 지지되어 있다. 그리고, 이들 슈우(22)를 거쳐, 각 피스톤(21)의 머리부(21b)가 사판(19)의 외주에 계류되어 있다. 그리고 피스톤(21)의 압축작동에 수반하는 압축반력은, 슈우(22), 사판(19), 힌지 기구(20), 회전지지체(18) 및 드러스트 베어링(23)을 거쳐 전방 하우징(11)에서 지지되도록 되어 있다.

급기통로(24)는, 상기 토출실(13b)과 크랭크실(15)을 접속하도록 형성되어 있다. 용량 제어밸브(25)는 급기통로(24)의 도중에 배치되어 있다. 이 용량 제어밸브(25)는, 제어밸브체(26)와, 그 제어밸브체(26)의 제어밸브구멍(27)에 대한 개도를 조정하기 위한 다이아프램(28)을 구비하고 있다. 그리고 감압통로(29)를 거쳐 다이아프램(28)에 작용하는 흡입실(13a)의 흡입압력(Ps)에 따라, 제어밸브체(26)에 의한 제어밸브구멍(27)의 개도가 조정된다.

이 용량제어밸브(25)의 개도조정에 의해, 급기통로(24)를 거쳐 토출실(13b)로부터 크랭크실(15)에 공급되는 냉매가스의 공급량이 변경된다. 그리고, 피스톤(21)의 전후에 작용하는 크랭크실(15)내의 압력(Pc)과, 실린더 보어(12a)내의 압력의 차이가 조정된다. 이로 인하여, 사판(19)의 경사각이 변경되고, 피스톤(21)의 스트로크가 변하며, 토출용량이 조정되도록 되어 있다.

추기(抽氣)통로(30)는, 상기 크랭크실(15)과 흡입실(13a)을 접속하도록 형성되어 있다. 이 추기통로(30)는, 구동 샤프트(16)의 중심에 형성된 축심통로(16a), 실린더 블록(12)의 후단면에 형성된 방압통로(12c) 및 밸브 플레이트(14)에 형성된 방압 구멍(14c)로 구성되어 있다. 축심통로(16a)는, 그 전단부가 앞쪽의 레이디얼 베어링(17)의 근처에서 크랭크실(15)로 개구되어 있다. 이 추기통로(30)를 통하여, 항상 소정량의 냉매 가스가 크랭크실(15)로부터 흡입실(13a)에 도입되게 되어 있다.

드러스트 베어링(31) 및 샤프트 지지 스프링(32)은, 수용 오목부(12b)내에서, 구동 샤프트(16)의 후단과 밸브 플레이트(14) 사이에 설치되어 있다.

다음에, 상기 피스톤(21)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도1 내지 도3에 도시하듯이, 회전 저지부(33)는 피스톤(21)의 머리부(21b)의 뒷면에 형성되며, 전방 하우징(11)의 내주면과 거의 동일한 직경의 외주면을 갖고 있다. 그리고, 이 회전 저지부(33)의 외주면이 전방 하우징(11)의 내주면에 접촉 결합되므로써, 피스톤(21)의 회전이 규제된다.

헤드부(21a)의 선단부에는, 실린더 보어(12a)의 내주면의 거의 전체주위에 걸쳐 미끄럼 접촉하고, 압축작용을 행하는 원판형상의 시일부(35)가 설치되어 있다. 또한 헤드부(21a)의 사판(19)의 회전중심축선(C0)측 및 그 중심축선(C0)과 반대측의 주위면에는, 헤드부(21a)의 거의 전체길이에 걸쳐 연장되는 한쌍의 사이드포스 수용부(36)가 설치되어 있다. 한쌍의 두께 절감부(34)는, 상기 시일부(35) 및 상기 사이드포스 수용부(36)를 제외하고, 헤드부(21a)의 주위면에 형성되어 있다. 이들 두께 절감부(34)는, 피스톤(21)의 중심축선(C1)에 대해 사판(19)의 회전방향 양측방에 위치하는 헤드부(21a)의 외주면으로부터, 중심축선(C1)측으로 연장되도록 오목형상으로 형성된다. 환형 홈(37)은, 시일부(35)의 외주에 형성되고, 이 환형홈(37)내에는 피스톤링(38)이 끼워붙여진다.

상기 사이드포스란, 피스톤(21)이 흡입행정으로부터 토출행정으로 전환되는 경우 등에, 피스톤(21)의 관성력에 기초하는 반력에 의해, 피스톤(21)의 헤드부(21a)의 외주특정부에, 실린더 보어(12a)의 외주면측으로부터 작용하는 가압력의 반력을 지칭한다.

또한, 상기 각 두께 절감부(34)는, 피스톤(21)의 헤드부(21a)에, 형틀 제거 성형 또는 외주면으로부터의 절삭가공에 의해 형성되어 있다. 그리고 이들 두께 절감부(34)의 형성에 의해, 피스톤(21)이 경량화되고 있다. 또한 상기 피스톤링(38)의 부착에 의해, 헤드부(21a)와 실린더보어(12a) 사이의 시일성이 높아지므로, 시일부(35)의 폭(W1)을 최소한으로 적게 하고, 피스톤(21)이 일층 경량화되고 있다.

활주부재로서의 저마찰성 물질층(39)은, 상기 피스톤(21)의 각 사이드포스 수용부(36)와 실린더보어(12a) 사이에 개재되어 있다. 이 저마찰성 물질층(39)은, 헤드부(21)상의 양 사이드포스 수용부(36)에, 예를 들면 소정 두께의 불소 수지 등의 코팅에 의해 형성되어 있다. 그리고, 이 저마찰성 물질층(39)의 개재에 의해, 실린더 보어(12a)내의 피스톤(21)의 활주성이 높아지고 있다.

다음에, 상기와 같이 구성된 가변용량 압축기의 동작을 설명한다.

이 압축기에서, 차량 엔진 등의 외부구동원에 의해 구동 샤프트(16)가 회전되면, 회전 지지체(18) 및 힌지 기구(20)를 거쳐 사판(19)이 일체회전된다. 이 사판(19)의 회전운동이 슈우(22)를 거쳐 피스톤(21)의 왕복 직선운동으로 변환되고, 이 피스톤(21)의 헤드부(21a)가 실린더보어(12a)내에서 왕복동된다. 이 피스톤(21)의 왕복동에 의해, 냉매가스가 흡입실(13a)로부터 흡입밸브(14a)를 거쳐 실린더보어(12a)내로 흡입되고, 소정의 압력에 도달할때까지 압축되며, 토출실(14b)을 거쳐 토출실(13b)로 토출된다.

이어서, 이 가변용량 압축기의 용량제어동작에 대해 설명한다.

냉방부하가 큰 상태에서는, 흡입실(13a)내의 높은 흡입압력(Ps)가 용량제어밸브(25)의 다이아프램(28)에 작용하고 있고, 제어밸브체(26)는 제어밸브구멍(27)을 폐쇄한 상태로 된다. 따라서, 급기통로(24)가 차단되고, 토출실(13b)로부터 크랭크실(15)로의 고압 냉매 가스의 공급은 정지된다. 이 상태에서는, 크랭크실(15)내의 냉매가스는, 오로지 추기통로(30)를 통해 흡입실(13a)로 추출된다. 이 때문에, 크랭크실(15)의 압력(Pc)과 실린더보어(12a)내의 압력의 피스톤(21)을 거친 압력차는 적고, 사판(19)은 도1에 실선으로 도시하는 최대 경사각 상태로 배치된다. 그리고, 피스톤(21)의 스트로크가 증대되며, 압축기는 최대 토출량으로 회전된다.

한편, 냉방부하가 낮은 상태에서는, 흡입실(13a)내의 낮은 흡입압력(Ps)이 용량제어밸브(25)의 다이아프램(28)에 작용하고 있고, 그 다이아프램(28)이 흡입압력(Ps)에 따라 변위된다. 이 다이아프램(28)의 변위에 수반하여, 제어밸브체(26)가 제어밸브구멍(27)을 개방하고, 그 제어밸브구멍(27)의 개도에 따라, 토출실(13b)로부터 고압의 냉매가스가, 급기통로(24)를 통하여 크랭크실(15)에 공급된다. 이 결과, 크랭크실(15)의 압력(Pc)이 상승하고, 크랭크실(15)의 압력(Pc)과 실린더 보어(12a)내의 압력의 각 피스톤(21)을 거친 압력차가 커진다. 이 압력차에 따라, 사판(19)이 도1에 쇄선으로 도시되는 최소 경사각측으로 이동되고, 피스톤(21)의 스트로크가 감소되며, 토출용량이 감소된다.

이렇게, 이 가변용량 압축기는, 냉방부하, 결국 흡입압력(Ps)의 변동에 따른 용량제어밸브(25)의 개도 조정에 의해, 크랭크실(15)의 압력(Pc)이 상승되며, 사판(19)의 경사각이 변경된다.

다음에, 상기와 같은 압축기의 운전시에, 피스톤(21)에 작용하는 사이드포스에 대해 설명한다.

도1의 하측의 피스톤(21)은, 하사점위치 부근에 있다. 이 하사점 위치 부근의 피스톤(21)의 관성력은, 동 도면에 화살표 F0로 도시된다. 이 때, 피스톤(21)은 사판(19)의 경사에 의해, 위치 P1 으로부터 관성력 F0의 반력을 화살표 Fs 로 도시하는 방향으로 받는다. 이 반력(Fs)은, 피스톤(21)의 왕복동 방향의 분력(f1)과, 사판(19)의 회전중심축선(C0)으로부터 반경방향으로 이격되는 방햐으로의 분력(f2)으로 분해된다. 이 분력(f2)에 의해, 피스톤(21)은 기울어진다.

그런데, 이 피스톤(21)이 거의 하사점 위치에 배치된 상태에서, 헤드부(21a)상의 사판(19)의 회전중심 축선(C0)과는 반대측의 실린더 보어(12a)의 개구단부 에지에 대응하는 부분을 피하여 두께 절감부(34)가 형성되어 있다. 이로 인하여, 실린더 보어(12a)의 개구단부에지와 대응하는 헤드부(21a)의 주위면에는, 실린더보어(12a)의 내주면으로부터, 분력(f2)의 가압력에 대한 반력으로서의 사이드포스(Fa)가 작용한다. 또한, 피스톤(38)의 후단부에지 부근의 헤드부(21a)의 주위면에는, 실린더 보어(12a)의 내주면으로부터, 분력(f2)의 가압력에 대한 반력으로서의 사이드포스(Fb)가 작용한다.

이 압축기에서는, 한쌍의 두께 절감부(34)가, 피스톤(21)의 헤드부(21b)에, 압축작용을 행하는 시일부(35)와, 사이드포스(Fa,Fb)를 수용하는 사이드포스 수용부(36)를 제외하고 형성되어 있다. 또한, 이 시일부(35) 및 사이드포스 수용부(36)의 외주에는, 저마찰성 물질층(39)이 형성되어 있다. 이 때문에, 피스톤(21)은, 중량이 가벼워지는 동시에, 실린더 보어(12a)에 대한 활주운동성이 양호해지며, 실린더보어(12a)내에서 눌어붙음을 발생시키기 않고 원활하게 왕복동한다.

더구나, 상기와 같이, 사이드 포스(Fa)의 작용위치는, 실린더 보어(12a)의 개구단부에지와 대칭하는 헤드부(21a)의 주위면으로 되어 있다. 바꿔말하면, 사이드포스(Fa)의 작용위치가, 가장 전방으로 치우쳐 있다. 이 때문에, 양 사이드포스(Fa,Fb)의 작용위치 사이의 거리, 결국 피스톤(21)의 지점간 거리가 길어지며, 분력(f2)의 가압력이 적어진다.

이 제 1 실시형태에 의해 기대할수 있는 효과에 대해, 이하에 기재한다.

(a) 이 실시형태의 압축기에 있어서, 피스톤(21)의 헤드부(21a)에 시일부(35) 및 사이드포스 수용부(36)를 제외하고 두께 절감부(34)가 형성되어 있으므로, 피스톤(21)을 경량화할수 있다. 따라서, 피스톤(21)의 흡입행정으로부터 토출행정으로 전환되는 경우 등의 관성력을 적게 할수 있으며, 그 헤드부(21)에 작용하는 사이드포스(Fa,Fb)를 경감할수 있다.

또한, 사이드포스 수용부(36)와 실린더 보어(12a) 사이에 저마찰성물질층(39)이 개재되어 있으므로, 실린더보어(12a)내의 피스톤(21)의 활주성을 높일수 있다. 이 결과, 피스톤(21)을 큰 활주저항이 발생하지 않고 왕복동시킬수 있으며, 피스톤(21)에 의한 냉매가스의 압축작용을 희생하지 않고 눌어붙음의 우려를 크게 저감할수 있다.

(b) 이 실시형태의 압축기에서는, 저마찰성 물질층(39)이 사이드포스 수용부(36)의 외주면에 형성되어 있다. 이 때문에, 저마찰성 물질층(39)의 형성가공을, 예를 들면, 불소수지 코팅 등에 의해 피스톤(21)의 외주측에서 용이하게 행할수 있다.

(c) 이 실시형태의 압축기에서는, 피스톤(21)의 헤드부(21a)의 시일부(35)에 피스톤링(38)이 부착되어 있다. 이 때문에 피스톤(21)의 헤드부(21a)에서의 시일부(35)의 폭(W1)을 적게해도, 그 시일부(35)와 실린더 보어(12a) 사이의 시일성을 높일수 있다. 따라서, 피스톤(21)을 일층 경량화할수 있고, 피스톤(21)의 관성력이 적어지며, 피스톤(21)에 작용하는 사이드포스를 일층 경감할수 있다.

(d) 이 실시형태의 압축기에서는, 피스톤(21)이 하사점위치에 배치된 상태에서, 헤드부(21a)상의 사판(19)의 회전중심축선(C0)와는 반대측의 실린더 보어(12a)의 개구단부에지에 대응하는 부분을 피하여 두께 절감부(34)가 형성되어 있다. 이 때문에, 피스톤(21)의 관성력이 최대로 되는 하사점 위치 부근에서, 피스톤(21)의 전방의 접촉단부에지는, 그 실린더 보어(12a)의 개구단부에지에 대응하는 부분으로 된다. 따라서, 피스톤(21)에서의 지점간 거리를 극력 길게 할수 있다. 그리고, 피스톤(21)의 눌어붙음 우려를 일층 저감할수 있다.

(제 2 실시형태)

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를, 상기 제 1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

이 제 2 실시형태에서는, 도4에 도시하듯이, 한쌍의 두께 절감부(34)가, 피스톤(21)의 헤드부(21a)에, 사이드포스 수용부(36)를 사이에 두고 원주방향으로 인접한 상태로 형성되어 있다. 또한 이들 두께 절감부(34)는, 헤드부(21a)의 외주면에 있어서, 사판(19)의 회전중심축선(C0)과 반대측을 향하여 개구하도록 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 헤드부(21a)의 사이드포스 수용부(36)의 외주면에는, 저마찰성 물질층(39)이 형성되어 있다.

따라서, 이 제 2 실시형태에서도, 전술한 제 1 실시형태와 거의 마찬가지로, 피스톤(21)의 경량화를 도모하고, 그 헤드부(21a)에 작용하는 사이드포스(Fa,Fb)를 경감할수 있다. 또한 실린더 보어(12a) 내에서의 피스톤(21)의 활주성을 높여, 피스톤(21)에 눌어붙음이 발생할 우려를 방지할수 있다.

(제 3 실시형태)

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태를, 상기 제 1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

이 제 3 실시형태에서는, 도5 내지 도7에 도시하듯이, 한쌍의 두께절감부(34)가, 피스톤(21)의 헤드부(21a)에, 사이드포스 수용부(36)를 사이에두고 중심축선(C1) 방향으로 인접한 상태에서 형성되고 있다. 또한 이들 두께 절감부(34)는, 헤드부(21a)의 외주면에 있어서, 사판(19)의 회전중심축선(C0)측, 및 회전중심축선(C0)과 반대측을 향하여, 상호 다르게 개구하도록 형성되어 있다. 이 헤드부(21a)의 사이드포스 수용부(36)의 외주면에는, 저마찰성 물질층(39)이 형성되어 있지 않다.

또한, 이 실시형태에서는, 실린더 보어(12a)내에, 예를 들면 철계 재료 등의 경질 금속재료로 이루어지는 활주부재로서의 원통체(41)가 압입 끼워붙여져 있다. 그리고, 피스톤(21)의 왕복동 시에, 헤드부(21a)의 시일부(35) 및 사이드포스 수용부(36)가, 이 원통체(41)의 내주면에 미끄럼접촉되도록 되어 있다. 결국 실린더 보어(21)의 내주면이, 원통체(41)로 덮여진 상태로 되어 있고, 동일한 알루미늄계 금속재료로 이루어지는 피스톤(21)과 실린더 보어(12a)의 내주면과의 직접 접촉이 회피된다.

따라서, 이 제 3 실시형태에 있어서도, 각 실시형태와 거의 마찬가지의 작용효과를 발휘시킬수 있다.

또한, 피스톤(21)의 사이드포스 수용부(36)와 원통체(41)는, 다른 금속종류의 미끄럼접촉으로 되므로, 피스톤(21)에 눌어붙음이 발생할 우려를 저감할수 있다.

더구나, 실린더 보어(12a)내에 원통체(41)를, 예를 들면, 압입하므로써, 피스톤(12)의 사이드포스 수용부(36)와 실린더 보어(12a)의 내주면의 사이에 용이하게 활주부재를 개재시킬수 있다.

본 발명은, 다음과 같이 변경하여 구체화하는 것도 가능하다.

(1) 피스톤(21)의 헤드부(21a)에서의 사이드포스 수용부(36)의 외주면, 실린더 보어(12a)의 내주면 혹은 실린더 보어(12a)에 끼워붙여지는 원통체(41)의 내주면에, 예를 들면 니켈링, 니켈보론, 코발트링텅스텐 등의 합금 도금을 실시하므로써, 활주부재를 형성하는 것.

(2) 피스톤(21)의 사이드포스 수용부(36)의 외주면, 실린더 보어(12a)의 내주면 혹은 원통체(41)의 내주면에, 매트릭스로서, 예를 들면 니켈, 동, 코발트, 철, 은, 아연, 니켈-인, 니켈-보론, 코발트-인-보론 등 중에서, 또는 분산상으로서, 예를 들면 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐, 그래파이트, 불화 그래파이트, 폴리4불화 에틸렌, 불소수지, 불화 칼슘, 질화 붕소, 탄화 규소, 폴리 염화 비닐, 황산바륨 등의 미립자중에서 적절히 선택하여 이루어지는 분산 도금을 실시하므로써, 저마찰성 물질층(39)을 형성하는 것.

(3) 피스톤(21)의 사이드포스 수용부(36)의 외주면, 혹은 실린더 보어(12a)의 내주면에, 양극산화처리를 실시하므로써, 활주부재를 형성하는 것.

(4) 피스톤(21)의 사이드포스 수용부(36)의 외주면, 실린더 보어(12a)의 내주면 혹은 원통체(41)의 내주면과, 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐 등의 코팅을 실시하므로써, 저마찰성 물질층(39)을 형성하는 것.

(5) 원통체(41)의 내주면에, 불소수지 등의 코팅을 실시하므로써, 저마찰성 물질층(39)을 형성하는 것.

(6) 본 발명을, 양두(兩頭)형 피스톤을 구비한 압축기에 구체화하여 실시하는 것.

(7) 본 발명을, 토출용량이 일정한 고정용량식의 압축기에 구체화하여 실시하는 것.

이들과 같이 구성해도, 상기 각 실시형태와 거의 동일한 작용효과를 발휘시킬수 있다.

본 발명은, 이상과 같이 구성되어 있으므로, 다음과 같은 효과를 갖는다.

청구항1 및 3 에 기재된 발명에 의하면, 피스톤의 경량화를 도모하여, 이 헤드부에 작용하는 사이드포스를 경감할수 있고, 실린더보어 내에서의 피스톤의 활주운동성을 높이며, 피스톤에 눌어붙음이 발생할 우려를 저감할수 있다.

청구항2에 기재된 발명에 의하면, 활주부재의 형성가공을, 예를 들면 코팅 등에 의해 피스톤의 외주면에서 용이하게 행할수 있다.

청구항4에 기재된 발명에 의하면, 동일한 알루미늄계의 금속재료에 의해이루어지는 피스톤과 실린더보어의 내주면이 직접접촉하는 것이 회피되고, 눌어붙음의 발생 우려를 저감할수 있다. 또한, 활주부재의 형성가공을, 원통체를 실린더보어내에, 예를 들면, 압입 끼워붙이므로써 보다 용이하게 행할 수 있다.

청구항5에 기재된 발명에 의하면, 피스톤의 시일부의 폭을 크게 확보하지 않아도, 그 시일부와 실린더보어 사이의 시일성을 높일수 있고, 피스톤을 일층 경량화할수 있다.

청구항6에 기재된 발명에 의하면, 피스톤에서의 지점간 거리를 극력 길게 할수 있고, 실린더 보어의 내주면으로부터의 가압력을 적게 할수 있다. 따라서, 피스톤에 눌어붙음이 발생할 우려를 다시 저감할수 있다.

Claims

하우징내에 구동 샤프트를 회전가능하게 지지하고, 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에는 실린더 보어를 형성하며, 실린더 보어 내에는 피스톤을 왕복동가능하게 수용하고, 구동 샤프트에는 캠플레이트를 일체 회전가능하게 지지하고, 캠플레이트의 외주에는 슈우를 거쳐 피스톤의 머리부에 계류하며, 구동 샤프트의 회전에 의해 캠플레이트를 거쳐 피스톤을 왕복시키도록 한 압축기에 있어서, 상기 피스톤의 헤드부의 선단부에는 시일부를 설치하고, 그 시일부로부터 기단측의 헤드부의 원주면에는 사이드포스 수용부를 제외하고 피스톤의 중심 축선측에 오목한 두께 절감부를 형성하고, 그 사이드포스 수용부와 실린더보어 사이에는 활주부재를 개재시킨 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서, 상기 활주부재는 피스톤의 사이드포스 수용부의 외주면에 형성한 저마찰성 물질층인 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활주부재는, 실린더 보어의 내주면에 형성한 저마찰성 물질층인 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활주부재는 실린더 보어내에 끼워붙인 경질 금속으로 이루어지는 원통체인 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피스톤의 시일부에는 피스톤링을 부착한 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 두께절감부는, 적어도 피스톤이 하사점위치에 배치된 상태에서, 헤드부상의 캠플레이트의 회전중심축선과는 반대측의 실린더 보어의 개구 단부 에지에 대응하는 부분을 피하여 형성한 것을 특징으로 하는 압축기.