KR900000109B1

KR900000109B1 - 스크롤 유체기계

Info

Publication number: KR900000109B1
Application number: KR1019860004779A
Authority: KR
Inventors: 야스유기 스스기; 도시유끼 나까무라; 다까히로 마에다
Original assignee: 미쓰비시전기 주식회사; 시끼 모리야
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1990-01-20
Also published as: JPH0330685B2; GB2183735A; GB2183735B; KR870005187A; JPS62126207A; US4732550A; DE3638368A1; GB8628403D0; DE3638368C2

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤 유체기계

제1도는 이 발명에 관한 시일간극 미조정기구를 구비한 스크롤 유체기계를 스크롤 압축기에 적용한 경우의 단면도.

제2도는 그 조립상태를 표시하는 설명용 단면도.

제3도는 a-c는 각각 주축에 끼워맞춘 편심부시(Bush)를 표시한 설명도.

제4도는 마찬가지로 편심부시주축에 끼어맞춘 상태를 표시하는 투시도.

제5도는 편심부시를 주축에 맞춘상태의 표시도.

제6도는 편심부시의 중심위치 변화를 표시하는 설명도.

제7도는 이 발명에 있어서 엘레멘트와 스크롤의 상세한 투시도.

제8도는 이 발명에 있어서 엘레멘트와 와권측판의 일부 상세단면도.

제9도 및 제10도는 a,b는 엘레멘트를 홈으로 압입하는 과정을 표시하는 설명용 단면도.

제11도는 엘레멘트와 밑판과의 미소간극을 오프셋한 경우의 설명용 단면도.

제12도 및 제13도는 오프셋 조립방법에 예를 표시하는 단면도.

제14도는 스크롤 유체기계의 작동 원리도.

제15도는 종래에 있어서의 스크롤 유체기계를 표시하는 단면도.

제16도는 종래에 있어서의 간극미조정기구의 예를 표시하는 요부의 단면도.

제17도는 그 와권측판의 접점근방 평면도.

제18도는 그 부분의 투시도.

제19도는 종래에 있어서의 누출방지기구의 다른예를 표시하는 요부단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정스크롤 2 : 요동스크롤

3 : 주축 5 : 홈

51a, 51b : 개구부측면 52a, 52b : 저부측면

5e : 턱부분 6 : 미조정용 엘레멘트

101, 201 : 와권측판 101a, 201a : 와권측판단면

102, 202 : 밑판

본 발명은 공기압축기 냉매압축기의 압축기, 펌프, 팽창기등에 사용되는 스크롤 유체기계에서 특히 그 간극미조정기구에 관한 것이다.

스크롤 유체기계의 명칭으로 알려진 유체기계의 원리는 옛부터 알려져있으며 압축기, 펌프, 팽창기등 각종에 응용이 고려되오고 있다. 제14도는 스크롤 유체기계의 기본적인 구성요소를 표시한것이며 도면에서 (1)은 고정스크롤, (2)는 요동스크롤, (1a)는 배출구, (9)는 압축실, (0)는 고정스크롤 (1)상의 정점, (0')는 요동스크롤 (2)상의 정점이다.

고정스크롤(1) 및 요동스크롤(2)는 각각 후술하는 밑판상에 권회방향이 반대이며 동일형상인 와권측판(101,201)이 한짝으로 형성되어 제14도와 같이 서로 조합되어있으며 (B)점 각부에서 와권측판(101,201)은 서로 그 측방향 측면을 접촉하고 있다. 이 와권측판(101,201)의 형상은 종래부터 알려진대로 인벌류트(involute)곡선등으로 형성되어 있다.

다음은 이 스크롤 유체기계가 압축기로서 작동하는 경우의 동작에 관하여 설명한다. 제14도에 있어서 고정스크롤 (1)은 공간에 대하여 정지하고 있으며 요동스크롤 (2)는 고정스크롤 (1)과 도면과 같이 조합되어서 그 자세를 공간에 대하여 변화시키지않고 회전운동을 하며 제14도에 표시하는 0°,90°,180°,270°와 같이 운동한다.

요동스크롤(2)의 운동에 수반하여 전기각점(B)는 중심을 향하여 이동하며 고정스크롤 와권측판(101) 및 요동스크롤 와권측판(201)사이에 형성된 초승달모양의 압축실(P)는 점차 그 용적을 감하여 이 압축실(P)에 흡입된 기체는 압축되어 배출구(1a)에서 배출된다.

이 사이에 제14도 0-0'의 거리는 일정하게 유지되며 와권측판(101,201)의 간극을(z), 두께를(t)로 표시하면

로 되어있다. (z)는 와권측판(101,201)의 피치에 상당한 것이다.

또 제14도에서 요동스크롤(2)를 역방향 즉 0°,270°,180°,90°와 같이 회전시키면 팽창기로서 작동되는 것은 말할것도 없다.

이와 같이 작동원리에 의하여 작동하는 스크롤 유체기계의 구체적인 구성을 제15도에 의하여 설명한다. 제15도는 스크롤 유체기계를 압축기로서 응용한 경우의 한 종래예이다.

도면중 (1)은 고정스크롤, (2)는 요동스크롤, (1a)는 배출구, (P)는 압축실, (1b)는 흡입구, (3)은 주축, (4)는 프레임이다. 또 (101)(201)은 고정스크롤 (1) 및 요동스크롤 (2)의 각와권측판이며, (102)(202)는 고정스크롤 (1) 및 요동스크롤 (2)의 각밑판이다.

또 (A)는 와권측판(101)(201)의 단면(101a)(201a)와 이에 각각 접촉하는 상대측 밑판(202)(102)의 저면(202a)(102a)와의 사이의 축방향 간극이다.

여기서 요동스크롤(2)는 밑판(202)의 와권측판(201)이 형성된면과 반대의면을 프레임(4)에 지지된 상태에서 고정스크롤(1)과 제14도와 같은 상태로 조합되며 고정스크롤(1)은 프레임(4)에 고정된다.

주축(3)이 화살표방향으로 회전하면, 이에 연결된 요동스크롤(2)가 운동을 시작한다. 여기서 요동스크롤(2)는 도시아니한 자전방지 장치에 의하여 자전없는 공전운동을 하게 된다.

그 결과, 흡입구(1b)에서 피압축유체가 흡인되어 제14도에 표시한 작동원리에 의하여 압축되고 배출구(1a)로부터 배출된다.

이와 같은 유체기계에 있어서 경방향시일(seal)즉 간극(A)를 통한 와권 경방향으로의 누출은 그 누출선길이가 와권의 길이방향 길이에 상당하므로 그 유체수용 용적에 비하여 상대적으로 크며 기계효율에 주는 영향은 대단하다.

이 경방향을 시일하는 방법으로서는 간극(A)를 미소하게하여 예를 들면 일본특개소 55-46081에 표시한 바와 같이 흡입구(1b)로 피압축유체와 함께 기름을 흡인시켜 미소간극(A)에 유막을 형성시켜서 피압축유체의 누출을 방지하는 수단이 제안되어 있다.

이와 같은 미소간극을 균일하게 형성하기위하여는 고정스크롤(1), 요동스크롤(2), 프레임(4)등 각부의 치수 정밀도가 높게 요구되며 경우에 따라서는 조립시에 각부품의 선택적인 맞춤을 하지않을 수 없는등 공작성 조립성에 문제가 있었다.

또 운전시 배출구(1a) 근방은 압축된 유체에 의하여 고온이 되며 이에따라 미소간극(A) 이상으로 와권측판등이 국부적으로 열팽창하면은 틈이 없으므로 타붙게된다. 따라서 열팽창량을 산정하여 미리 그만큼 간극(A)면 전체를 균일하게 더크게잡지 않으면 안된다. 그러나 이와 같이 하면 간극(A)가 효과적인 유막을 형성하는데 필요한 최적간극 이상이 되어 결과적으로 누출이 크며 시일효과가 없는 경우가 많았다.

한편, 이와 같은 비접촉시일 이외에 와권측판(101)(201)의 단면에 와권길이 방향에 따라 홈을 형성하고 이 홈에 시일재를 끼워서 접촉시일에 의하여 누출을 방지하는 방법이 고안되어 있다.

이와 같은 시일방법으로서는 멀리는 1905년의 미국특허 제801182호에 표시되어 있으며 또 최근것으로는 일본특개소 51-117304호 등에 공개되어 있다.

일예로서 일본특개소 51-117304호에 공개된것을 제16도내지 제18도에 의하여 설명한다. 즉 제16도는 고정스크롤(1)의 밑판저면(101a)와 요동스크롤(2)의 와권측판단면(201a)와의 사이의 간극(A) 근방의 부분단면도이며 와권측판(201)의 단면(201a)의 와권길이 방향에따라 개구한 단면이 구형인 홈(5)를 형성하여 이 홈(5)내에 홈(5)와 동일형상의 시일재(51)를 삽입하고 있다.

여기서 홈(5)의 측면(5b)와 시일재(51)의 측면(51b)와의 사이에는 와권길이 방향에 따라 간극(501)이, 홈(5)의 저면(5d)와 시일재(51)의 하면(51d)와의 사이에는 역시 와권길이 방향에따라 간극(502)가 형성되도록 홈(5) 및 시일재(51)의 치수가 규정되며 그 결과 와권측판(201)의 단면(201a)와 밀판저면(102a)의 사이에 간극(A)가 개재하여도 와권측판(201)에 의하여 칸막이된 고압측압축실(PH)와 저압측압축실(PL)와의 사이 시일은 고압측압축실(PH)에서 실선화살표로 표시한 바와 같이 간극(501)(502)로 가스가 유입되어 화살표(F)와 같은 힘이 부하되므로서 이루어진다.

즉 시일재(51) 밑판저면(102a) 및 홈(5)의 측면(5C)에 각각 시일재(51)의 상면(51a) 및 측면(51C)가 가압되기 때문에 시일재(51)이 밑판저면(102a) 및 홈측면(5C)에 밀착하여 가스누출을 방지하게 된다.

이와 같은 시일방법에 있어서는 와권측판 단면과 밑판저면간의 간극(A)를 통하여 와권 경방향으로의 누출에 대한 시일은 효과적으로 수행되지만 와권측판(101)(201)끼리에 의하여 점(B)로 칸막이된 각압축실(P)간에 있어서는 간극(501)(502)를 통하여 와권길이 방향으로 누출되기 쉬운 문제가 있다.

제17도 및 제18도는 상기 누출을 설명하는 것으로 제17도는 와권측판(101)(201)의 접점(B)근방을 상면에서 본 부분단면도, 제18도는 마찬가지로 부분단면 투시도이다.

이들 도면은 고압측압축실(PH)에서 실선화살표로 표시한대로 가스가 간극(501,502)를 통하여 하류측의 저압측압축실(PL)로 누출되는 상태를 나타내고 있다.

이와 같이 이 형식의 시일방법은 경방향으로의 시일은 효과적으로 수행되지만 그 수단으로서 홈(5)와 시일재(51)간에 간극(501)(502)을 형성시키지 않으면 안되므로 그 결과로서 와권길이 방향의 누출은 필연적으로 발생하며 압축효율 즉 성능의 저하를 면치못한다.

특히 공작 정밀도에 의한 간극(501)(502)의 치수의 편차는 간극(501)(502)를 통과하는 누출의 증대나 시일재(51)의 추종성자체의 저하에 의한 경방향으로의 누출증대를 생기게 하는 가능성이 있다.

또한 시일재(51)의 상면(51a)는 가스에 의하여 밑판저면(102a)에 가압되어 활동하므로 이 부분의 활동손실이나 마모도 무시못한다.

또 이와 같은 와권길이 방향으로의 누출방지 수단으로서 예를 들면 일본실개소 57-180182에 있어서는 제19도와 같이 시일재(51)의 폭치수(D)와 홈(5)의 폭치수(D')를 실질적으로 같게하여 시일재(51)의 두께치수(H)를 홈(5)의 깊이치수(H')보다도 크게하여서 해결하려하고 있다.

이 방법에 있어서는 (H) 및 (H')의 치수관리가 어렵고 만약 H-H'＞A로 되면 축방향의 간극이 생기게되므로 반경방향 누출이 발생하며 또 H-H'＜A로되면 시일재(51)이 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)에 꽉낀 형태가 되어서 원활한 회전구동이 어렵게 된다.

이상과 같이 종래의 스크롤 유체기계에 있어서 비접촉 시일방식에서는 축방향간극을 균일한 미소간극으로 되게하기 위하여 공작정밀도등 정밀도 관리상의 문제가 있으며 또한 간극을 작게하면 와권판 선단이 운전중의 열팽창등으로 인하여 접착되어 타붙는 일이 생기는 등의 신뢰성 문제가 있고 이것을 방지하기 위하여 간극을 크게하면 성능이 저하한다는 상반되는 문제점이 있었다.

더욱이 접촉시일방식에 있어서는 시일재와 홈간의 간극을 형성하여 가스압등에 의하여 추종밀봉시키는 경우 상기 간극으로 부터의 누출로 인한 성능저하나 시일재의 마모가 문제된다. 또한 시일재와 홈간에 간극을 형성시키지않고 시일재에 의하여 시일하는 경우는 비접촉 시일방식과 같이 엄격한 정밀도 관리가 요구되는등 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기위한 것으로서 구조가 간단하며 조립이 용이하고 그러면서도 공작정밀도나 운전중의 열변형등도 허용될 수 있으며 운전중의 누출을 효과적으로 방지하여서 고효율이며 신뢰성 높은 스크롤 유체기계를 제공함을 목적으로 한다.

이 발명에 관한 스크롤 유체기계는 고정스크롤의 각와권측판과 동형상의 와권형상으로된 미조정용 엘레멘트와 상기 양스크롤의 각 와권측판 단면에 따라 형성되어 상기 미조정용 엘레멘트가 압입되는 홈을 설치하여 상기 각 미조정용 엘레멘트의 각 홈내로의 압입깊이를 조정하므로서 상기 각 미조정용 엘레멘트 단면과 이에 대응하는 각와권측판 밑판저면과의 사이의 간극을 미조정할 수 있도록 상기 홈내 깊이방향 중간에 턱 부분을 형성한 것이다.

이 발명에 있어서는 스크롤의 와권상의 측판단면에 설치한 홈에 균등하게 미조정용 엘레멘트를 압입하므로서 미조정용 엘레멘트를 통하여 고정스크롤 및 요동스크롤의 각와권측판단면과 밑판저면간의 축방향간극의 미조정을 실시할 수 있으며 고정스크롤, 요동스크롤등의 공작정밀도의 편차를 배제하며 실질간극 없는 혹은 필요한 최소한의 미소간극으로 조정할 수 있다. 그리고 홈내의 턱부분에 의하여 운전중 실내의 압력변동으로 인한 미조정용 엘레멘트의 축방향으로의 이동이 방지되며 또한 미조정용 엘레멘트가 홈안으로 함몰하는 일 없이 안정된 고정이 가능하게 된다.

이하 이 발명의 실시예를 도면에 의하여 설명한다. 제1도 내지 제7도는 이 발명에 관한 스크롤 유체기계를 전밀폐형 냉매압축기에 응용한 경우의 구체적인 일실시예이다. 도면중 (1)은 고정스크롤, (2)는 요동스크롤, (1a)는 고정스크롤(1)의 중앙부에 설치된 배출구, (1b)는 고정스크롤(1)의 주위벽부(103)에 형성된 흡입구, (P)는 압축실이다.

또 고정스크롤(1)은 원판상의 밑판(102)와 이 밑판(102)에 일체로 형성된 와권측판(101)로 구성되며, 요동스크롤(2)도 마찬가지로 원판상의 밑판(202)과 이에 일체로 형성된 와권측판(201)로 형성되고, 양 스크롤(1)(2)가 서로 맞물려서 밑판(102)(202)와 와권측판(101)(201)으로 둘러싸인 압축실(P)가 형성되어 있다.

이 압축실(p)는 복수개 형성되어 그중 가장 압력이 높은 중앙부의 압력실이 배출구(1a)로 연통되도록 구성되어 있다. 상기 와권측판(101)(201)의 각단면(101a)(201a)에는 각각 와권길이 방향에 따라 그러면서도 와권방향 내단부 및 외단부플 제외하며 안내부인 홈(5)가 각각 형성되며 이들 각 홈(5)에는 미조정용 엘레멘트(6)이 각각 삽입되어 있다.

이 엘레멘트(6)은 그 양측면의 일부분이 홈(5)의 내측면에 와권길이 방향으로 완전 밀착상태가 되도록 압입되어 있다. 또 (3)은 주축, (301)은 와권측판(101,201)이 마모되어도 이들 양측판(101)(201)의 측면이 항상(B)부에서 접촉되도록 요동스크롤(2)로 밀어붙이는 힘을주는 편심부시, (40)은 외주부면 형상이 고정스크롤(1)과 대략같으며 또한 최대외경이 고정스크롤(1)과 같은 상부프레임, (41)은 외주부면형상이 고정스크롤(1)과 대략 같으며 또한 최대외경이 상부프레임(40)보다 큰 하부프레임, (401)은 올담커플링, (402)는 압축실(P)의 압력 및 요동스크롤(2)의 자중을 받는 환상의 하부드러스트베어링, (403)은 주축(3)의 레이디얼 하중을 그 상부에서 받는 상부메인베어링으로 이 실시예에서는 베어링 메탈을 사용하고 있다. (412)는 주축(3)의 레이디얼하중을 그 중간부에서 받는 하부메인베어링이며 이 실시예에서는 베어링 메탈을 사용하고 있다.

요동스크롤(2)의 밑판(202)의 배면(202b)의 중심부에는 축심이 밑판(202)의 배면(202b)에 대하여 수직으로 주축(3)의 축심에 대하여 평행한축(203)이 일체로 형성되어 있으며 또 주축(3)의 상단면에는 주축(3)의 축심(회전중심)에 평행인 축심을 갖인 편심구(3a)가 형성되어 있다.

이 편심구(3a)에는 회전자재하게 편심부시(301)이 삽입되어 있다. 이 편심부시(301)은 그 외주에 대하여 편심이며 축심이 주축(3)의 축심과 평행인 편심구(301a)가 있으며 이 편심구(301a)에는 상기축(203)이 회전자재하게 삽입되어 있다.

주축(3)은 상부프레임(40)에 설치된 상부메인베어링(403), 하부프레임(41)에 설치된 하부드러스트베어링(411) 및 하부메인베어링(412)에 의하여 지지되어 있으며 상부프레임(40), 하부프레임(41)은 수도꼭지연결부(faucetjoint)등에 의하여 상부 메인베어링(403), 하부메인베어링(412)가 서로 동심이 되도록 조합되어 있다.

또 상부메인베어링(403)과 상부드러스트베어링(402)와는 동심이며 상부메인베어링(403) 축심과 상부드러스트베어링(402)의 베어링면(402a)와는 수직이므로 주축(3)은 그 축심이 상부드러스트베어링(402)의 축심에 대하여 동심으로 되고 또 상부드러스트베어링(402)의 베어링면(402a)에 대하여 수직으로 유지된다.

또 요동스크롤(2)는 그 밑판(202)의 배면(202b)에서 상기 상부드러스크베어링(402)의 베어링면(402a)으로 지지되고 있으므로 요동스크롤(2)의 밑판(202)는 주축(3)에 대하여 수직인 자세로 유지된다.

올담커플링(401)은 요동스크롤(2)의 자전을 방지하며 요동스크롤(2)가 주축(3)의 축심주위를 공전운동만을 하도록 하기위한 커플링수단이며 요동스크롤(2)의 밑판(202)와 상부프레임(40)간에 설치되어 있다.

상기 각부 기구부품이 상기와 같은 상관관계로 조립된후 고정스크롤(1) 및 요동스크롤(2)의 각 홈(5)에 각 미조정용 엘레멘트(6)이 각 홈(5)보다 크게 돌출한 상태로 장치되며, 상부프레임(40), 하부프레임(41), 고정스크롤(1)과는 고정스크롤(1)의 주위벽부(103)과 상부프레임(40)과를 관통하여 선단의 나사부(42a)가 하부프레임(41)에만 나사맞춤하는 복수개의 볼트(42)에 의하여 함께 죄어 붙인다. 이 상태를 제2도에 표시한다.

여기서 고정스크롤(1)은 주위벽부(103)의 하면(103a)에서 상부프레임(40)의 외주부상면에 형성된 접속면(40a)에 고정되지만 상부프레임(40)의 접속면(40a)는 상부드러스트베어링(402)의 베어링면(402a)와 평행이며 요동스크롤(2)의 밑판(202)의 배면(202b)와 이와 반대면인 저면(202a) 및 와권측판(201)의 단면(201a)와 각각 평행이며 또한 고정스크롤(1)의 주위벽부하면(103a)와 와권측판(101)의 단면(101a)는 동일면상에 있으며 상기 단면(101a)와 밑판(102)의 저면(102a)는 평행하고 있으므로 고정스크롤(1)의 와권측판단면(101a)와 요동스크롤(2)의 밑판저면(202a) 및 요동스크롤(2)의 와권측판단면(201a)와 고정스크롤(1)의 밑판저면(102a)간은 각각 평행하게 유지된다.

그러므로 전기 각 엘레멘트(6)은 각각 고정스크롤(1)의 밑판저면(102a), 요동스크롤(2)의 밑판저면(202a)에 의하여 가압되어 균일하게 전기홈(5)내로 압입된다. 그리고 상기 고정스크롤(1)이 상기 프레임(40)을 통하여 프레임(41)에 볼트(42)에 의하여 함께 죄인상태에 있어서 상기 고정스크롤(1)의 와권측판단면(101a)와 요동스크롤(2)의 밑판저면(202a) 및 요동스크롤(2)의 와권측판단면(201a)와 고정스크롤(1)의 밑판저면(102a)간에는 균일하게 미소간극(A)가 형성되므로 이 미소간극(A)만큼 각 홈(5)으로부터 균일하게 돌출한 상태로 될 때까지 전기 각엘레멘트(6)을 전기 각홈(5)내로 압입시킨다.

그 결과 와권측판단면(101a)(201a)와 상대방의 각밑판저면(202a)(102a)간은 상기 각엘레멘트(6)에 의하여 실질간극이 없어진다.

다음에 제1도에 있어서 주축(3)을 회전시키는 모터의 지지는 모터의 로터(70)이 주축(3)에 수축끼워맞춤(shrinkage fit)등에 의하여 고정되어 상기 로터(70)과 적당한 공극(空隙)을 확보 조정하면서 모터의 스태이터(71)가 하부프레임(41)에 볼트등에 의하여 고착되어 있다.

상기 각 기구부품을 상기와 같은 상대관계로 조립한 기구부품(8) 즉 고정스크롤(1), 요동스크롤(2), 상부프레임(40), 하부프레임(41), 주축(3), 로터(70), 스태이터(71)등등의 조립품은 밀폐용기인 셀(shell 9)에 수용되어 있다.

여기서 셀(9)는 윗덮개(901), 중간원통부(902), 밑덮개(903)로 3분되며 기구부품(8)은 하부프레임(41)의 외주부에 있어서 중간원통부(902)에 수축끼워맞춤 혹은 점용접 등에 의하여 고정되고 윗덮개(901), 밑덮개(903)은 전기 중간원통부(902)의 양단부에 있어서 제1도와 같이 중간원통부(902)의 상부 및 하부를 덮도록 끼워 맞추며 이 끼워맞춘 부분을 용접밀봉하고 있다. (904)는 셀중간원통부의 주위벽에 용접등에 의하여 접속되어 셀(9)의 내부공간(9a)로 개구하는 흡입관(905)는 셀윗덮개(901)의 중앙부를 관통하여 이 중앙부에 기밀하게 접속되고 또한 고정스크롤(1)의 배출구(1a)에 연통하도록 연장된 배출관, (906)은 셀윗덮개(901)에 용접되어 도시아니한 도선에 의하여 모터스태이터(71)과 전기적으로 접속된 밀봉단자, (907)은 셀(9)의 저부에 괴인 윤활유이다.

여기서 주축(3)의 하단부는 윤활유(907)에 잠겨있다. 또 전기배출관(905)와 배출구(1a)의 접합부는 0링등에 의하여 시일되어 있다.

주축(3)에는 추축(3) 하단부에서 상단부로 형성된 편심구(3a)까지 관통한 편심급유공(3b)가 형성되어 베어링 각부로 급유되도록 되어있다.

이와 같이 구성된 스크롤 압축기의 동작을 다음에 설명한다. 밀봉단자(906)을 통하여 모터스태이터(71)에 통전하면 모터로터(70)은 토오크를 발생하여 주축(3)과 함께 회전한다. 주축(3)이 회전을 시작하면 주축(3)의 편심구(3a)에 삽입된 편심부시(301)을 통하여 요동스크롤(2)의 축(203)으로 주축(3)의 회전력이 전달되어 요동스크롤(2)는 올담커플링(401)에 안내되어 자전없이 주축(3)의 축심을 중심으로한 공전운동을 하며 제14도와 같은 상술의 압축작용을 압축실(P)에서 행하게된다.

이때 와권측판(101)(201)의 단면(101a)(201a)와 이들과 대면하는 밑판(202)(102)의 저면(202a)(102a)간의 미소간극(A)를 매꾸도록 홈(5)에 삽입된 엘레멘트(6)이 밑판저면(202a)(102a)의 방향으로 실질간극이 없는 상태로 균일하게 상기 단면(101a)(201a)보다 돌출되어 있으므로 상기 미소간극(A)를 통하여 와권경방향 즉 상대적으로 고압의 압축실에서 저압의 압축실로 압축냉매가스의 누출발생을 방지한다: 또한 와권측판(101)(201)의 측면끼리는 요동스크롤(2)가 편심회전운동하므로서 생기는 원심력등을 이용하여 편심부시(301)을 요동스크롤(2)의 축(203)의 주위에 요동시켜 주축(3)의 축심에 대한 요동스크롤(2)의 편심량을 가변으로 하므로서 와권측판(101)(201)의 측면끼리가(B)부에서 접촉되며 상기 상대적인 고압의 압축실에서 저압의 압축실로의 압축냉매의 누출이 와권측판(101)(201)의 측면간을 통하여 와권방향으로 생기는 것이 방지된다.

다음, 냉매가스의 흐름에 대하여 설명한다. 증발기(도시아니함)로 부터의 흡입냉매가스는 흡입관(904)을 통하여 셀내공간(9a)로 유입하여 모터로터(70), 모터스태이터(71)등을 냉각하는 동시에 하부프레임(41)의 외주부에 설치된 흡입통로(도시아니함)을 통과하여 흡입구(1b)에서 흡입되어 압축실(P)로 수용되며 압축된후 고압냉매가스로 되며 배출구(1a)를 경유하여 배출관(905)에서 셀(9)외부로 배출되어서 응축기(도시아니함)에 도달한다.

다음 급유계통에 관하여 설명한다. 셀(9)의 하부에 괴인 윤활유(907)은 주축(3)의 회전에 의하여 발생하는 원심펌프작용에 의하여 편심급유공(3b)을 경유하여 편심구(3a)에 퍼올려서 편심부시(301)로 급유된다. 주축(3), 편심부시(301)에 설치된 유공, 유구(도시아니함)등에 의하여 상부드러스트베어링(402), 하부드러스트베어링(411), 상부메인베어링(403), 하부메인베어링(412), 그리고 올담커플링(401)을 주유한 후 일부는 압축실(P)로 흡입 냉매가스와 함께 흡입되어 압축부의 시일 및 윤활에 사용된후 배출관(905)에서 배출되며 응축기, 증발기(도시아니함)을 통과하여 다시 흡입관(904)을 통한 후 셀(9)내로 돌아오지만 태반은 상부프레임(40), 하부프레임(41)에 각각 설치된 반유공(返油孔, 40b,41a)를 경유하여 셀(9)의 하부로 유입복귀한다.

제3도는 주축(3)의 편심구(3a)에 삽입되는 편심부시(301)의 구성상세도이며, 동도 a는 상면도, 동도 b는 측단면도, 동도 c는 하면도이다.

(301b)는 편심부시 외주면이며, OBo는 그 중심이다. (301a)는 편심부시 내주면이며, OBi는 그 중심이다. 중심 OBi는 중심 OBo에 대하여 ε만큼 편심하고 있다. (301c)는 하단이 편심부시 하단면에 개구하며 상단부는 편심부시 상단면에 개구하지않도록 폐쇄된 상태로 부시내주면(301a)에 형성된 종방향에 뻗은 유구(油溝), (301d)는 상기 유구(301c)와 외주면부(301b)와를 연통하기위한 유공, (301e)는 상기 외주면부(301b)에 설치된 절개부로 상기 유공(301d)의 경방향외단이 이 절개부에 개구하고 있다. (301f)는 편심부시(301)의 두꺼운 부분에서 편심부시 하단면으로 뚫린 회전방지용 구멍이다.

또한 편심부시(301)은 알미늄합금, 연청동등의 베어링재로 제작된다. 제4도는 이와 같은 편심부시(301)을 주축(3)에 장치할 때 조립순서를 설명하기위한 투시도이다. 제4도에 있어서 먼저 주축(3)의 편심구(3a)저부의 핀구(31)에 평면형상이 c형의 대략 통상으로된 스프링핀(32)를 끼워맞춘후 이 스프링핀(32)에 편심부시(301)하부의 회전방지용구멍(301f)가 맞도록 편심부시(301)을 편심구(3a)에 삽입한다.

회전방지용 구멍(301f)에 스프링핀(32)가 삽입되어 편심부시(301)의 하단면이 편심구(3a)의 저면에 접촉된 상태에서 스냅링(33)을 편심구(3a) 측면원주방향으로 형성된 스냅링홈(34)에 끼운다.

스냅링(33)은 가는 피아도선등의 탄성선을 c형으로 형성한 것이다. 제5도는 편심부시(301)을 주축(3)에 맞춘상태의 표시도이며 이 제5도에 있어서 Os는 주축(3)의 축심 즉 회전중심이며 이 중심 Os와 상기 편심부시내주면(301a)의 중심 OBi와를 연결하는 직선과 상기 중심 OBi와 상기 편심부시외주면(301b)의 중심과를 연결하는 직선이 대략 직각을 이루는 위치에 상기 중심OBo가 위치하도록 스프링핀(32)의 위치가 결정되어 있다. 회전방지구멍(301f)의 직경은 스프링핀(32)의 직경보다 크게 잡아서 편심부시(301)이 주위방향에 어느정도 움직일 수 있도록 되어있다.

또 편심부시(301)의 유공(301d)와 주축(3)의 대경부반경 방향에 설치된 유공(3c)가 편심부시(301)의 회전에 의하여도 항상 연통하도록 절개부(301e)는 주위방향에 소정길이 형성되어 있다.

상기 유공(3c)는 또한 주축(3)의 대경부외주면 축방향에 설치된 유구(3d)에 연통되어 있다. 요동스크롤(2)의 요동축(203)은 편심부시(301)내에 요동축(203)외주면이 내주면(301a)와 활동가능하도록 삽입되므로 상기 편심부시내주면(301a)의 중심OBi는 요동중심 즉 요동스크롤(2)의 중심과 일치하고 있다.

따라서 화살표 W 방향에 주축(3)이 회전하면 상기 주축(3)의 회전중심 Os와 상기 편심부시내주면(301a)의 중심 OBi를 연결하는 직선상에 화살표 G방향에 원심력이 발생하며 편심부시(301)은 상기 편심부시외주면(301b)의 중심 OBo를 중심으로 화살표 M방향으로 모멘트가 생긴다.

따라서 만약 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)의 와권측판(101)(201)의 사이에 간극이 있는 경우, 이들 양측판(101)(201)이 서로 접할때까지 요동스크롤(2)가 이동하도록 편심부시(301)은 상기 편심부시외주면(301b)의 중심OBo를 중심으로하여 화살표 M방향으로 회전한다.

제6도에 의하여 상기 중심위치의 변화를 설명한다. 즉 편심부시외주면(301b)의 중심 OBo를 중심으로 하여 편심부시(301)은 화살표 M방향으로 회전하며 편심부시내주면(301a)의 중심 OBi는 와권측판(101)(201)이 서로 접하는 점 OBi'까지 이동한다. 즉 요동스크롤(2)의 공전반경은

에서

까지 변화한다.

또 역으로 공작정밀도에 의하여 공전반경이 R보다 작은 경우는 화살표 M와 반대방향으로 편심부시는 회전한다. 이것은 액백(back)이나 양와권측판(101)(201)간에 이물이 끼었을때에도 생긴다.

이와 같이 편심부시(5)는 공작정밀도의 편차를 흡수하고 조립성을 용이하게하여 그러면서도 압축시에 양와권측판(101)(201)간을 통하여 와권방향으로 압축냉매가스가 누출되는 것을 방지하여 압축효율을 향상시켜 또 액백이나 이물이 끼었을때도 내력이 있으며 신뢰성 향상에도 소용되는 것이다. 다음 본 발명의 상세하고 구체적인 설명을 한다.

제7도는 전기 엘레멘트(6)을 요동스크롤(2)의 와권측판(201)의 단면(201a)로 개구하여 와권길이 방향에 따라 형성된 홈(5)에 압입하는 상태를 표시하는 조립시의 투시도이다. 홈(5)는 와권측판(201)의 단면(201a)로 개구하여 그러나 와권방향의 내단부(201b) 및 외단부(201c)를 제외한 와권길이 방향의 대략전장에 걸쳐 형성되며 이 홈(5)를 매꾸도록 줄형태의 엘레멘트(6)을 홈(5)의 개구내에 수직으로 압입한다. 여기서는 요동스크롤(2)에 예를 표시하지만 고정스크롤(1)에 대하여도 마찬가지로 실시되는 것을 말할것도 없다. 이하 요동스크롤(2)에 한하여 설명한다.

제8도는 이와 같은 상태에 있어서 와권측판 및 엘레멘트의 국부단면도이며 도시와 같이 홈(5)내에는 그 깊이방향 중간에 턱부분(5e)를 설치하므로서 2단구조로 되어있다.

이 턱부분(5e)보다 하방의 저면(5d)의 홈폭치수 D₁은 턱부분(5e)보다 상방의 개구부의 홈폭치수 D₁보다 작게 되도록 한다.

여기서 엘레멘트(6)의 폭치수 D는 D₁＜D＜D₂로 되는 치수이며 또 엘레멘트(6)의 두께치수(H)는 홈깊이치수(H')와 실질동등하거나 그보다도 적은수치로 되어있다.

엘레멘트(6)의 폭치수 D＜D₁이므로 홈(5)의 턱부분(5e)보다 하방에 대응하는 엘레멘트(6)은 폭방향에 탄성 변형내지 소형병형하기 쉬운 재료라야한다.

따라서 엘레멘트(6)에는 그와 같은 성질을 가진 것이 사용된다. 어느정도의 탄소성 가요성이 있으며 또한 자기윤활성이 있는 4불화에틸렌수지(PTFE)등은 최적이다. 또 납, 땜납같은 연질로 소형병형이 쉬운 금속이나 고무같은 탄성력이 큰 재질에 PTFE를 복합시킨 재료등도 무방하다.

제9도는 이와 같은 엘레멘트(6)을 홈(5)내에 턱부분(5e)까지 삽입한 상태 즉 엘레멘트(6)이 와권측판단면(201a)보다 돌출된상태를 표시하는 국부단면도이다.

여기서 엘레멘트(6)의 폭치수 D＜D₂이므로 홈(5)의 턱부분(5e)까지는 가볍게 삽일되며 제2도에서 설명한 상태 즉 엘레멘트(6)을 홈(5)에서 크게 돌출한 상태로 조립하는 것은 대단히 용이하다.

제10도는 이와 같은 요동스크롤(2)에 제2도에서 설명한 바와 같은 조립법으로 고정스크롤을 덮어 고정한 상태를 표시한 국부단면도이다. 고정스크롤(1)의 밑판저면(102a)에 의하여 상술한 와권측판단면(201a)보다 돌출한 엘레멘트(6)은 홈(5)내로 화살표 같이 하향으로 압입되어 상기 밑판저면(102a)와 와권측판단면(201a)간에 제1도에서 설명한 설정미소간극(A)가 형성되는 위치까지 압입하여 정지시킨다.

이때 엘레멘트(6)의 하면(6d)와 홈(5)의 저면(5d)간에 공극(501)이 생겨 그축방향치수δ는, δ=H-(H'+A)로 된다.

제10a도는 홈(5)의 턱부분(5e)가 구형으로 되었을 때 제10a도는 턱부분이 테이퍼상으로 되어있는 경우를 표시하고 있다. 또 이와 같이하여 압입조립된 상태에서는 엘레멘트(6)은 탄성변형(소성변형하여도 된다)하여 그 양측면(6b)(6c)는 홈(5)의 턱부분(5e)보다 하부의 홈측면(52a)(52b)와 밀착한상태로 고정되어 있다.

또 D-D₁이 비교적 큰 경우 예를 들면 엘레켄트(6)이 PTFE등으로 형성된 경우 엘레멘트(6)은 압입시 탄소성변형하지 않고 턱부분(5e)에서 측면(6b)(6c)가 깍이고만다. 이때 깎인것은 턱부분(5e)에 체류하여 단면(201a)까지 배출되지 않는다.

또 턱부분(5e)와 엘레멘트(6)간에는 전단력이 작용하여 엘레멘트(6)의 축방향 하방으로의 이동을 방지하여 안정된 고정상태를 유지하고 있다.

이와 같이 홈(5)를 턱부분 구조로 하므로서 압입조립시에 있어서 엘레멘트(6) 홈(5)의 폭치수 D, D₁의 편차에 대하여도 어느정도의 흡수성이있다.

여기서 상기치수δ는 압축기가 운전중 특히 와군중심측이 고온이되므로 중심측판이 축방향에 열팽창에 의하여 국부적으로 늘어나 미소간극(A)의 치수가 국부적으로 수축되어 상대측 밑판저면에 의하여 엘레멘트(6)이 국부적으로 가압된다하더라도 상대측 밑판저면에 의하여 엘레멘트(6)이 더욱 홈(5)내 하방으로 축방향에 가압되어 이동하며 이 열팽창에 의한 치수변화를 흡수할 수 있도록 여유부로서 작동한다.

만약 엘레멘트(6)에 축방향으로 탄성력이 작용하여 따라서 제10도의 상태에서 엘레멘트(6) 상면(6a)가 밑판저면(102a)에 대하여 탄성력에 의한 가압이 과도하게 작용하는 경우는 제11도와 같이 밑판(102)를 화살표방향으로 되돌려 엘레멘트(6)의 상면(6a)와 밑판저면(102a)간에 소정의 미소간극(A')가 생기도록 오프셋하면된다.

상기 오프셋의 한 방법을 제12도에 표시한다. 즉 제2도에서 설명한 조립방법에 의하여 조립후 볼트(42)를 풀어서 고정스크롤(1)을 상부프레임(40)에서 떼어 고정스크롤(1)의 주위벽부저면(103a)와 상부프레임(40)의 접속면(40a)간에 두께가 균일하고 치수가(A')인 환상의 쐐기(shim)를 끼운상태로 다시 볼트(42)를 죄므로서 쐐기의 두께(A')만큼 고정스크롤(1), 요동스크롤(2)의 각 엘레멘트(6)의 상면(6a)와 이에 대응하는 밑판저면(202a)(102a)간에 미소간극(A')가 균일하게 형성된다.

제13도에서 이와 같은 오프셋 조립방법의 다른예를 설명한다. 고정스크롤(1) 및 요동스크롤(2)의 와권측판(101)(201), 단면(101a)(201a)의 홈(5)에는 미리 엘레멘트(6)을 소정의 미소간극(A)이상으로 돌출시켜 놓는다.

이와 같은 상태에서 상부프레임(40)을 그하면(40b)가 맞도록 경고한 평면(12a)가 있는 받침(12)위에놓고 상부프레임(40)의 상면에 고정된 상부드러스트베어링(402)의 베어링면(402a)상에 두께와 균일하고 그 치수가(A')인 상기 상부드러스트베어링(402)와 대략 동경의 내외경을 가진 환상의 쐐기(10)을 깔라, 그리고 그 위에 요동스크롤(2)을 그 밑판배면(202b)와 상기 드러스트베어링(402)사이에 상기 쐐기(10)을 끼워서 얹는다. 이와 같이하여 상기 요동스크롤(2)의 와권측판(201)과 고정스크롤(1)의 와권측판(101)이 서로 맞물리도록하여 고정스크롤을 덮는다.

다음에 이 상태에서 상기 고정스크롤(1)의 상면(102b)의 평판(11)을 통하여 프레스암(13)에 의하여 받침(12)의 평면(12a)에 대하여 수직으로 가압한다. 그 결과 고정스크롤(1), 요동스크롤(2)의 각 엘레멘트(6)은 각각 홈(5)내에 상대방의 밑판저면(202a)(102a)에 의하여 압입된 소정간극(A)에서 쐐기(10)의 두께(A')를 뺀치수 즉(A＂)만큼 균일하게 각 홈(5)에서 돌출한 상태에서 멈춘다. 그후 쐐기(10)을 제거하여 다시 제2도에서 설명한 조립방법에 의하여 조립하면은 상기 각엘레멘트(6)의 상면(6a)와 그것과 대응하는 상대방의 밑판저면(102a)(202a)간에는 균일하게 미소간극(A')가 형성된다.

이상과 같은 조립에 있어서 각 스크롤의 와권측판 단면에 미조정용 엘레엔트(6)과 이것을 삽입하는 턱이 있는 홈(5)으로된 축방향 간극 미조정기구를 설치하므로서 각와권측판 단면과 그에 대응하는 밑판저면과의 사이에는 상기 엘레멘트(6)을 통하여 실질간극을 없앤 상태 혹은 공작정밀도의 편차를 배제한 필요한 최소한의 미소간극으로 용이하게 세트할 수 있으며 압축시에 있어서의 와권반경방향의 냉매가스 누출을 억제할 수 있다.

또 엘레엔트(6)과 홈(5)가 서로 접촉하는 측면(6b)(6c) 및 (51a)(51b)는 실질간극이 없으므로 이 부분을 통한 와권하류측으로의 누출도 발생하지 않는다.

또 엘레엔트(6)은 홈(5)내에 압입등에 의하여 고정되어있으므로 본질적으로 밑판저면에 대한 엘레멘트(6)의 상면(6a)의 가압은 발생하지 않으며 따라서 정상운전시 엘레엔트(6)의 상면(6a)의 마모는 생기지않는다.

또 상기 가압력이 밑판저면에 발생하지 않는다는 것은 여기서의 마찰저항이 없다는 것이며 따라서 전기편심부시(301)의 작동을 원활하게 행할 수가 있다.

즉 편심부시(301)의 요동운동에 의하여 이에 삽입한 요동스크롤(2)는 그 축심이 주축(3)의 축심에 대하여 이동한다. 그리고 이 요동운동은 요동스크롤(2)자체의 원심력등에 의하여 발생한다.

그런데, 고정스크롤(1) 및 요동스크롤(2)의 와권측판단면(101a)(201a)에 과대한 힘이 작용하면 이 부분의 마찰저항과 함께 요동스크롤(2)의 드러스트방향의 힘을 지지하는 상부 드러스트베어링(402)에도 과대한 힘이 부하되어 결과로서 이들 활동부의 마찰저항은 상술한 원심력등에 의한 편심부시(301)의 요동에 수반하여 요동스크롤(2)의 와권측판(201)의 측면이 고정스크롤(1)의 와권측판(101)의 측면으로 가압되는 방향으로 요동스크롤(2)가 이동하려는 것을 방해하는 작용을 하며 상기 측판간의 적절한 접촉이 이루어지지 않아 이들 부분으로 부터의 누출이 증대하며 성능저하를 초래한다. 또한 부하가 증대하면은 전기 상부드러스트베어링(402)등의 타붙은 일이 생긴다.

그런데 본 발명에서는 상술한 바와 같이 엘레멘트(6)의 상면(6a)의 밑판각부저면(102a)(202a)로의 가압이 본질적으로 발생하지 않으므로 상부드러스트베어링(402)로의 부담은 걸리지않으며 따라서 편심부시(301)의 작동을 원활하게 수행할 수 있으며 그에 수반 와권측판(101)(201) 측면간의 시일을 효과적으로 실시할 수 있다.

또 압접시에 있어서 와권중심측의 국부적인 열팽창차에 의한 간극(A)의 감소에 따라 밑판저면에 의한 엘레멘트(6)으로의 국부적인 가압이 발생하여도 엘레멘트(6)의 홈(5)로의 국부적인 이동에 의하여 흡수할 수 있으며 이에 수반하는 타붙는 사고등도 방지할 수 있다.

이상과 같이 이 발명에 관한 스크롤 유체기계에 의하면 고정스크롤 및 요동스크롤의 각 와권측판과 동형상의 와권형상으로된 미조정용 엘레멘트와 상기 양스크롤의 와권측판 단면에따라 형성되고 상기 미조정용 엘레멘트가 압입되는 홈과를 구비하며 그리고 상기 각 구내에는 그 홈깊이 방향의 중간에 턱부분을 형성한 것이므로 스크롤의 와권측판단면의 홈내에 균등하게 미조정용 엘레멘트를 압입하므로서 이 미조정용 엘레멘트를 통하여 고정스크롤 및 요동스크롤의 각 와권측판단면과 밑판저면의 축방향 간극의 미조정을 실시할 수 있으며 고정스크롤, 요동스크롤 등의 공작정밀도의 편차를 배제하며 실질간극 없는 혹은 필요한 최소한의 미소간극으로 조정된다.

또 홈내에 그 깊이방향 중간에 턱부분을 설치하여 이 턱부분보다 상방 개구부의 홈폭보다 하방저부의 홈폭을 좁게하였으므로 운전중의 실내압력변동에 의한 미조정용 엘레멘트의 축방향 하방으로의 이동이 방지되며 따라서 미조정용 엘레멘트가 홈에 함몰되는일없이 안정된 상태에서 고정되며 가스누출이 적은 신뢰성 높은 간극미조정용 기능을 가진 스크롤 유체기계를 제공할 수 있다.

Claims

각각 와권측판을 밑판에서 돌기시켜 형성한 고정스크롤 및 요동스크롤 및 요동스크롤을 서로 조합하여 상기 각 와권측판 및 밑판간에 복수의 실을 형성하여 요동스크롤을 선회시키므로서 상기 실에 흡입된 유체를 압축 혹은 팽창시키도록 구성한 스크롤 유체기계에 있어서, 상기 양스크롤의 각 와권측판과 동형상의 와권형상으로된 미조정용 엘레멘트와, 상기 양스크롤의 와권측판단면에따라 형성되고 상기 미조정용 엘레멘트가 압입되는 홈을 구비하며 또한 상기 홈내에는 그 깊이방향의 중간에 턱부분을 형성한것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 홈은 턱부분보다 상방개구부의 홈폭이 그 하방 저부홈 폭보다 크게 되어있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 홈의 깊이 방향 중간에 형성한 턱부분까지의 개구홈단면이 구형상으로 된 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 홈의 깊이 방향 중간에 설치한 턱부분의 형상이 홈하방으로 내려갈수록 홈폭이 좁아지도록 어느 각도로 경사져있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 미조정용 엘레멘트는 가요성 재료로 되어있으며 단면형상이 구형인 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
제1항에 있어서, 상기 미조정용 엘레멘트의 폭치수는 홈의 턱부분 하방 저부의 홈폭보다는 크며 턱부분 상방 개구부의 홈폭보다는 작은 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.