KR0142507B1 - 스크롤형 유체기구 - Google Patents

Abstract

냉장고 및 공기조화기의 냉동사이클에 적합하게 사용되는 스크롤형 유체기구로서, 큰 기계적 마찰손실에 의해 압축기의 효율이 저하되고 압축기의 신뢰성이 낮아진다는 문제점을 해결하기 위해서, 궤도선회 스크롤부재(2)에 회전이 부여되도록 원추형 궤적을 그리기 위해서 이동된 레버를 포함하고, 이것에 의해 상기 원리에 의해 슬라이딩 부하와 반경방향으로 부하가 작용하는 슬라이딩부의 슬라이딩 속도를 저감할 수 있으며, 또 궤도선회 스크롤부재(2)와 고정 스크롤부재(1)사이에 개재된 스러스트 동력전달부재(50)에 의해 궤도선회 스크롤부재가 스러스트 방향으로 지지되며 스러스트 방향으로 부하가 작용하는 슬라이딩부의 슬라이딩 속도를 저감시키는 구성으로 한다. 이러한 스크롤형 유체기구를 사용하는 것에 의해, 효율 및 내구성이 높은 스크롤형 유체기구를 제공할 수 있다.

Description

스크롤형 유체기계

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 스크롤형 압축기를 도시한 종단면도.

제2도는 구면지지부재를 도시한 사시도.

제3도는 올덤링을 도시한 사시도.

제4도는 본 발명의 제1실시예의 변형예인 스크롤형 압축기를 도시한 종단면도.

제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 스크롤형 압축기를 도시한 측단면도.

제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도.

제7도는 본 발명의 제3실시예에 따른 스크롤형 압축기의 부분 종단면도.

제8도는 본 발명의 제4실시예에 따른 스크롤형 압축기의 종단면도.

제9도는 제8도에 있어서의 스크롤랩부의 형상을 도시한 횡단면도.

본 발명은 스크롤형 용적형 기계에 관한 것으로서, 특히 냉동기 및 공기조화기의 냉동사이클에 사용해서 적합한 스크롤형 유체기계에 관한 것이다.

종래의 스크롤형 압축기의 예를 들면 일본국 특허공개공보 평성 2-264181호에 기재되어 있는 바와 같이, 스크롤형 압축기로서 선회스크롤부재를 공전운동 시키기 위해 모터에 의해 직접 구동되는 크랭크축을 사용하므로, 선회스크롤부재의 스크롤랩부상에 작용하는 압축가스의 압력에 의한 반경방향 하중이 상기 크랭크축의 크랭크핀부와 선회슨크롤부재 사이의 회전 슬라이딩부 및 상기 모터의 베어링의 회전슬라이딩부에 작용한다. 또, 선회스크롤부재의 축방향에서의 위치는 선회스크롤부재가 고정스크롤부재와 고정플레이트부재 사이에 유지되는 구성에 의해 규제되므로, 선회스크롤부재의 경판부의 전후면상에 작용하는 가스의 압력차에 의한 스러스트하중이 선회스크롤부재와 고정스크롤부재 사이의 공정 슬라이딩부 또는 선회스크롤부재와 고정플레이트부재 사이의 공전 슬라이딩부에 작용하게 된다.

또 미국특허 No. 3,817,664호에는 구면 베어링(spherical bearing)에 의해 지지되는 선회스크롤부재와 정지부재를 갖는 스크롤형 펌프가 개시되어 있다.

상기 종래기술에서는 슬라이딩 속도가 빠른 베어링과 크랭크핀부 등의 공전 슬라이딩부에 비교적 큰 반경방향 하중이 인가되므로, 큰 기계적 마찰손실에 의해 압축기의 효율이 저하되고, 또 가혹한 운전상태시에는 엄격한 슬라이딩조건이 요구되므로 마모 및 소결(seizure)이 발생하여 압축기의 신뢰성이 낮아진다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 스크롤형 압축기에서는 일반적으로 선회스크롤 부재와 고정스크롤부재 사이의 공전 슬라이딩부 또는 선회스크롤부재와 고정플레이트부재 사이의 공전 슬라이딩부는 비교적 느린 슬라이딩 속도를 갖지만, 반경방향의 하중보다 무거운 스러스트 하중이 작용하므로, 상기 종래기술에서는 스러스트 하중에 의한 기계적인 마찰손실도 압축기의 효율을 저하시킨다는 문제점이 있었다.

미국특허 No. 3,817,664호에 개시된 스크롤형 펌프는 선회스크롤부재의 베어링과 고정부재 사이가 장거리이므로, 이 미국특허에서도 상술한 종래기술에서와 마찬가지의 문제점이 있었다.

본 발명의 제1의 목적은 스크롤형 유체기계에 있어서 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하는 각 구동기구에 작용하는 반경방향 하중에 의해 발생된 기계적인 마찰손실을 절감하여 압축기의 효율을 향상시키고, 또한 각 구동기구의 슬라이딩 조건을 완화시켜서 압축기의 신뢰성을 향상시키는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 스크롤형 유체기계에 있어서 선회스크롤부재에 작용하는 스러스트 하중에 의해 발생된 기계적인 마찰손실을 저감하여 압축기의 효율을 향상시키는 것이다.

본 발명의 제1의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 스크롤형 유체기계는 경판부상에 수직으로 배치되어 스크롤랩부를 갖는 고정스크롤부재와 경판 부상에 수직으로 배치되어 스크롤랩부를 갖는 선회스크롤부재를 스크롤랩부가 서로 안쪽을 향하도록 해서 결합하고, 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하기 위한 구동기구 및 선회스크롤부재의 자전을 방지하기 위한 자전방지기구에 의해 선회스크롤부재를 고정스크롤부재에 대해서 선회운동시키도록 구성되어 있고, 상기 구동기구는 레버, 고정부재에 형성되어 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제1지지부, 상기 선회스크롤부재에 형성되어 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제2지지부 및 회전부재에 형성되어 레버를 회전가능하게 지지하는 제3지지부를 포함하고, 제1지지부와 제3지지부 사이의 거리는 제1지지부와 제2지지부 사이의 거리보다 충분히 길게 설정되어 있다.

또, 본 발명에 따른 스크롤형 유체기계에 있어서, 구동기구는 레버, 선회스크롤부재에 근접해서 배치된 정지부재에 형성되어 상기 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제1지지부, 상기 선회스크롤부재에 형성되어 상기 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제2지지부 및 상기 레버를 구동하기 위한 모터에 형성되어 상기 레버를 회전가능하게 지지하는 제3지지부를 포함한다.

또, 본 발명에 따른 스크롤형 유체기계에 있어서, 구동기구는 레버, 선회스크롤부재에 근접해서 배치된 정지부재에 형성되어 상기 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제1지지부, 상기 선회스크롤부재에 형성되어 상기 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제2지지부 및 밀폐용기내에 형성되어 상기 레버를 회전가능하게 지지하는 제3지지부를 포함한다.

본 발명에 따른 스크롤형 유체기계에 있어서, 구동기구는 레버를 정지부재의 제1지지부와 선회스크롤부재의 제2지지부에 의해 구면대치를 거쳐서 지지하고, 또한 상기 레버를 고정스크롤부재의 경판부와 수직으로 상기 제1지지부의 중심을 통과하는 선상에서 반경방향으로 어긋난 위치에 형성된 회전지지부재에 의해 지지한다.

본 발명에 따른 스크롤형 유체기계에 있어서, 구동기구는 레버를 정지부재의 제1지지부와 선회스크롤부재의 제2지지부에 의해 구면대치를 거쳐서 지지하고, 또한 상기 레버를 상기 제1 및 제2의 지지부의 중심을 통과하는 축상에서이 축을 상대적인 회전축으로 해서 회전가능하게 지지한다.

본 발명에 따른 스크롤형 유체기계에 있어서, 구동기구는 구면대치의 지지부에 의해 지지된 레버를 포함하고, 이 레버는 원추형상의 궤적을 그리도록 이동한다.

또, 정지부재는 고정스크롤부재이고, 이 정지부재는 상기 고정스크롤부재를 지지하는 제1플레이트부재이며, 정지부재의 구면대치를 거친 지지부는 상기 레버의 한쪽 끝에 마련되고, 제2지지부는 선회스크롤부재의 경판부의 상기 스크롤랩부가 수직으로 배치되는 측면과는 반대측면에서 돌출하는 보스부에 형성되고, 제2지지부는 스크롤랩부가 형성되는 면내에 배치되고, 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 지지부는 레버에 마련된 구형상의 바깥둘레면에 슬라이딩 가능하게 접촉된 구형상의 안둘레면과 정지부재에 마련된 원통형상의 안둘레면에 접촉된 원통형상의 바깥둘레면을 갖는 구면지지부재에 의해 구면대치를 거쳐서 지지되고, 레버를 지지하는 지지부는 레버에 마련된 구형상의 바깥둘레면에 슬라이딩 가능하게 접촉된 구형상의 안둘레면과 선회스크롤부재의 일부에 마련된 원통형상의 안둘레면에 접촉된 원통형상의 바깥둘레면을 갖는 구면지지부재에 의해 구면대치 지지된다.

또, 스크롤형 유체기계는 레버를 구동하기 위한 구동용 모터와 상기 모터의 회전자에 일체로 고정된 회전부재를 구비하고, 상기 레버는 상기 회전부재에 의해 회전가능하게 지지되며, 상기 회전자에는 캐비티가 형성되어 있고, 상기 레버의 일부는 상기 캐비티내에 삽입되어 있고, 상기 회전자는 그의 축방향의 2곳에서 베어링에 의해 지지되고, 상기 레버의 회전지지부는 상기 베어링에 의해 지지된 2곳 사이에 형성되고, 상기 회전자의 축방향 이동은 스러스트 베어링에 의해 규제되고, 상기 회전자의 축방향 규제위치는 상기 스러스트 베어링에 의해 조정되며, 상기 회전자의 축방향 이동은 스러스트 베어링에 의해 규제되고, 구동용 모터의 고정자 및 회전자의 자석중심을 서로 축방향으로 어긋나게 해서 상기 스러스트 베어링에 의해 상기 회전자의 이동을 규제하는 방향으로 상기 회전자에 축력을 발생시킨다.

또, 구면지지부재의 슬라이딩면 또는 대응하는 슬라이딩면상에 테트라 플루오르에틸렌수지를 주성분으로 하는 복합 폴리머재로 이루어진 층을 형성하고, 구면지지부재는 반경방향으로 분할할 수 있으며, 회전지지부는 레버에 마련된 원통형상의 바깥둘레면에 회전가능하게 접촉된 원통형상의 안둘레면과 회전부애의 회전축에서 어긋난 위치에서 회전부재에 의해 구면대치를 거쳐서 지지된 구형상의 바깥둘레면을 갖는 구면부시를 거쳐서 회전부재에 의해 회전가능하게 지지되고, 구면부시는 구면부시의 구형상의 바깥둘레에 슬라이딩 가능하게 접촉된 구형상의 안둘레면과 상기 회전부재에 마련된 원통형상의 안둘레면에 접촉된 원통형상의 바깥둘레면을 갖는 구면지지부재를 거쳐서 상기 회전부재에 의해 구면대치 지지된다.

또, 스크롤형 유체기계는 레버를 구동하기 위한 구동용 모터를 구비하고, 상기 모터는 2곳에서 베어링에 의해 지지되고, 상기 베어링에 의해 지지된 위치중의 한쪽은 상기 구면지지부재에 접촉된 상기 원통형상의 안둘레면과 동축으로 상기 정지부재에 형성된 원통형상면을 베어링면으로 하고, 구동용 모터는 DC모터이고, 상기 레버의 일부는 상기 구동용 모터의 회전자에 형성된 관통구멍 또는 캐비티내에 배치되고, 회전자는 압축기구부와는 반대측에 배치된 보조 지지플레이트에 의해 상기 회전자의 축방향 이동이 규제되는 상태에서 회전가능하게 지지되고, 상기 회전자의 축방향 이동은 스러스트 베어링에 의해 규제되고, 조립시에는 상기 스러스트 베어링에 의한 상기 회전자의 축방향 위치결정 조정과 상기 스크롤랩부의 반경방향 간극의 조정을 동시에 실행할 수 있다.

본 발명의 제2의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 스크롤형 유체기계는 경판부상에 수직으로 배치되어 스크롤랩부를 갖는 고정스크롤부재와 경판부상에 수직으로 배치되어 스크롤랩부를 갖는 선회스크롤부재를 상기 스크롤랩부가 서로 안쪽을 향하도록 해서 결합하고, 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하기 위한 구동기구 및 선회스크롤부재의 자전을 방지하기 위한 자전방지기구에 의해 선회스크롤부재를 고정스크롤부재에 대해서 선회스크롤운동시키도록 구성되어 있는 스크롤형 유체기계에 있어서, 구면대치를 거쳐서 선회스크롤부재와 고정스크롤부재의 양쪽에 접촉된 여러개의 스러스트력 전달부재를 구비하고, 선회스크롤부재에 있어서의 여러개의 구면대치 중심 사이의 상호 위치관계와 고정스크롤부재의 여러개의 구면대치 중심 사이의 상호 위치관계가 상기 선회스크롤부재의 경판부와 수직인 여러개의 축선을 중심축으로 하여 공전운동을 실행하도록 구성되어 있다.

또, 스러스트력 전달부재는 선회스크롤부재의 구면대치 중심과 상기 고정스크롤부재의 구면대치 중심 사이의 거리를 조정하고, 상기 선회스크롤부재에 있어서의 상기 스러스트력 전달부재와 구면대치 중심 및 상기 고정스크롤부재에 있어서의 상기 스러스트력 전달부재와 구면대치 중심 중의 적어도 한쪽이 스러스트력 전달부재에 대한 축방향 위치를 조정할 수 있다.

상기 제1의 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 스크롤형 유체기계는 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 상기 레버와 정지부재 사이의 구면대치의 중심은 정지부재상의 하나의 점으로 규제되고, 상기 회전부재에 의해 마련된 회전지지부는 고정스크롤부재의 경판부와 수직으로 상기 레버와 정지부재 사이의 구면대치의 중심을 통과하는 축을 회전축으로 해서 공전운동한다. 그 결과, 상기 레버와 선회스크롤부재 사이의 구면대치의 중심도 상기 고정스크롤부재의 경판부와 수직으로 상기 레버와 정지부재 사이의 구면대치의 중심을 통과하는 축을 회전축으로해서 공전운동하여 선회스크롤부재에 공전운동을 부여할 수 있다.

레버가 선회스크롤부재와 구면대치에 있는 위치를 거쳐서 압축가스의 압력에 의한 하중이 레버상에 작용하지만, 한편으로 레버는 이 레버가 정지부재에 대해서 구면대치에 있는 위치와 레버가 회전부재에 대해서 구면대치에 있는 위치에서 지지되므로, 레버가 선회스크롤부재에 대해 구면대치에 있는 위치를 하중점으로서 사용하고, 레버가 고정부재에 대해 구면대치에 있는 위치를 지점으로서 사용하고, 레버가 회전부재에 대해 구면대치에 있는 위치를 역점(力点)으로서 사용하는 것에 의해 하중이 작용한다. 지점에서 역점까지의 거리는 지점에서 하중점까지의 거리보다 길게 설정되어 있으므로, 레버가 역점인 회전부재와 구면대치에 있는 위치에 가해지는 하중은 레버가 하중점인 선회스크롤부재와 구면대치에 있는 위치에 가해지는 하중보다 작게되어 있다. 또, 회전부재의 회전을 지지하는 베어링에 가해지는 하중도 저감된다.

선회스크롤부재에 있어서 레버에 하중을 가하고 레버에서 하중을 받는 정지부재 및 회전부재중 정지부재는 정지상태에 있고 선회스크롤부재는 올덤기구 등의 자전방지기구에 의해 자전운동을 방지하므로, 고정스크롤부재의 경판부와 수직으로 레버와 정지부재 사이의 구면대치의 중심을 통과하는 축을 회전축으로 해서 회전하는 것에 의해 회전부재에만 회전이 발생된다. 정지부재와 레버사이에 작용하는 하중과 자전운동을 하지 않는 선회스크롤부재와 레버사이에 작용하는 하중의 합이 자전운동을 하는 회전부재와 레버 사이에 작용하는 하중 보다 충분히 크므로, 마찰력에 의해 레버의 자전을 방지하는 회전저항토크는 레버를 자전시키는 회전발생 토크보다 크므로, 레버의 자전운동이 방지된다. 따라서, 레버는 고정스크롤부재의 경판부와 대략 수직인 축에 대해서 경사진 레버의 중심축에 의해 결정되는 한쪽면의 진폭향으로 정지부재와 선회스크롤부재에 대해서 요동 슬라이딩한다.

상술한 바와 같이, 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하는 구동기구에 있어서, 회전 슬라이딩 운동이 레버와 회전부재 사이의 슬라이딩부 및 회전부재의 베어링부에서 실행되므로, 슬라이딩 속도가 증가하더라도 슬라이딩 하중이 저감되고, 또 요동 슬라이딩 운동이 레버와 정지부재 사이의 슬라이딩부 및 레버와 선회스크롤부재 사이의 슬라이딩부에서 실행되므로, 슬라이딩 하중이 증가하더라도 슬라이딩 속도는 저감된다. 그 결과, 이들 슬라이딩부에 있어서의 반경방향 하중에 의한 기계적인 마찰손실의 총합이 저감되어 슬라이딩 조건이 특히 엄격한 슬라이딩부가 제거되므로, 압축기 등의 유체기계의 효율 및 신뢰성이 향상된다.

상기 제2의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 스크롤형 유체기계는 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 선회스크롤부재에 있어서의 스러스트력 전달부재에 대해서 배열된 여러개의 구면대치의 중심은 고정부재에 있어서의 스러스트력 전달부재에 대해서 배열된 구면대치의 중심을 통과하고 또한 선회스크롤부재의 경판부와 수직인 여러개의 축을 중심축으로 해서 공전을 실시한다. 따라서, 선회스크롤부재는 경판부의 주어진 방향과 그의 축방향에 있어서의 주어진 위치를 유지하면서 공전을 실시한다. 이 때, 선회스크롤부재의 축방향에서의 운동은 스러스트력 전달부재를 거쳐서 고정부재에 의해 규제되므로, 선회스크롤부재가 종래의 구조와 같이 고정스크롤부재 및 고정 플레이트부재에 스러스트하중을 인가하고 또한 고정스크롤부재 및 고정 플레이트부재에서 스러스트력을 받으면서 직접 공전을 실시하는 일은 없다. 그 결과, 선회스크롤부재가 스러스트력 전달부재와 구면대치에 있고 정지부재가 스러스트력 전달부재와 구면대치에 있더라도 이들 부분의 슬라이딩 속도가 종래구조의 회전 슬라이딩 속도보다 매우 느리므로, 스러스트 하중에 의한 기계적인 마찰손실이 저감되어 압축기 등의 유체기계의 효율이 향상된다.

이하, 본 발명의 제1실시예를 제1도∼제4도를 참조해서 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예의 스크롤형 압축기의 측단면도, 제2도는 제1실시예에 있어서의 구면지지부재의 사시도, 제3도는 올덤링의 사시도, 제4도는 제1도에 도시한 스크롤형 압축기의 변형예를 도시한 측단면도이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 밀폐용기는 챔버(6)의 양끝의 개구부에 제1측면실(29)와 제2측면실(30)을 용접하는 것에 의해 전체로서 형성된다. 제1측면실(29)에는 작동가스를 압축기내로 유입시키는 흡입경로를 형성하는 흡입관(32)가 마련되어 있고, 이 작동가스는 바깥둘레부에서 압축실로 공급하고, 그의 용적의 감소에 의해 중앙부로 이동하면서 압축되고, 제2측면실(30)에는 작동가스를 압축기의 외부로 토출하는 토출구(35)가 마련되어 있다. 밀폐용기에는 압축기와 이 압축기 구동용 모터가 수납되어 있고, 이들은 다음에 기술하는 바와 같이 구성되어 있다.

고정스크롤부재(1)(정지부재)는 경판부(1a)와 인벌류트곡선(involute curve)등의 나선형상의 스크롤랩부(1b) 로 구성되어 있다. 흡입구(31)은 고정스크롤부재(1)의 바깥둘레부에 규정되고, 고정스크롤부재의 중앙부에는 토출된 작동가스의 역류를 방지하기 위한 토출밸브(33) 및 토출밸브의 변위량을 규제하기 위한 토출밸브 누름부재(34)가 배치되어 있다. 또한, 선회스크롤부재(2)는 고정스크롤부재(1)과 대향해서 배치된 경판부(2a) 및 스크롤랩부(2b)로 구성되며 스크롤랩부(2b)와 스크롤랩부(1b)가 서롤 맞물리도록 되어 있다. 제1플레이트부재(3)(정지부재)은 고정스크롤부재(1)의 바깥둘레부에 선회스크롤부재(2)를 둘러싸도록 볼트(4)에 의해 고정되어 있고, 선회 올덤링(5)는 선회스크롤부재(2)와 제1플레이트부재(3) 사이에 조립되어 있다. 선회스크롤부재(2)는 고정스크롤부재(1)의 바깥둘레상에 고정스크롤부재(1)과 제1플레이트부재(3) 사이에 배치되어 있다. 제3도에 도시한 바와 같이, 1쌍의 키(5a)는 올덤링(5)의 선회스크롤부재(2)측에 선형적으로 형성되어 있으며, 선회스크롤부재(2)에 형성된 1쌍의 키홈(key way)(2c)에 삽입되어 있다.

한편, 올덤링(5)의 제1플레이트부재(3)측에는 선형적으로 배치된 1쌍의 키(5b)가 1쌍의 키(5a)의 수직방향으로 형성되어 제1플레이트부재(3) 1쌍의 키홈(도시하지 않음)에 삽입되어 있다. 용접 등에 의해 제1플레이트부재(3)의 바깥둘레부에는 원통형성 챔버(6)이 고정되어 있고, 또 압축기 구동용 모터의 고정자(7) 및 제2플레이트부재(8)도 챔버(6)에 고정되어 있다. 제1플레이트부재(3) 및 플레이트부재(8)은 각각 보스부(3a), (8a) 및 이곳에 형성된 원통형상 구멍(3b), (8b)를 가지며, 이들 구멍(3b),(8b)는 서로 동축으로 배치되어 있다.

또, 바깥둘레 원통형상면부와 안둘레 구면부를 갖는 구면지지부재(9)는 구멍(8b)에 삽입되어 구면부시(10)을 지지하는 것에 의해 소위 구면 베어링을 구성한다.

제1도에 도시한 바와 같이 주 회전자(11)은 그의 좌측 끝부에 형성된 축(11a)를 갖고, 영구자석(12)는 그의 바깥둘레부에 고정되어 있다. 또, 제1도에 도시한 바와 같이 주 회전자(11)은 축(11a)의 끝면에서 주 회전자(11)의 우측 끝면까지 형성된 캐비티(13)을 갖는다. 부 회전자(14)는 그의 우측 끝부에 형성된 축(14a)를 갖고, 개구된 구멍(14b)는 그의 좌측 끝면에 형성되어 축(14a)의 중심축으로 반경방향으로 어긋나서 배치되어 있다. 바깥둘레 원통형상면부와 안둘레 구면부를 갖는 구면지지부재(15)는 구멍(14b)에 삽입되어 구면부시(16)를 지지해서 소위 구면베어링을 구성한다. 주회전자(11)은 그의 축(11a) 및 (14a)가 동축으로 구성되도록 부 회전자(14)에 볼트(17)에 의해 일체로 결합되어 압축기 구동용 모터의 회전자(18)을 형성한다. 회전자(18)은 축(11a)의 바깥둘레부가 제1플레이트부재의 구멍(3b)에 의해 회전가능하게 지지되고, 상술한 바와 같이 축(14a)가 구면지지부재(9)를 거쳐서 제2플레이트부재(8)의 구멍(8b)에 지지된 구면부시(10)에 회전가능하게 삽입되어 지지되도록 그의 양 끝에 회전가능하게 지지되어 있다.

또, 스러스트 플레이트(19)는 도시하는 바와 같이 부 회전자(14)의 축(14a)의 선단에 조립되어 키(20)에 의해 회전자(18)과 함께 회전하여 스러스트 플레이트(19)가 스러스트 베어링(20)에 맞닿아서 회전 슬라이딩동작을 실행하도록 구성되어 있다. 이 경우, 부 회전자(14)의 축(14a)는 구(球)(22)를 거쳐서 스러스트 플레이트(19)와 맞닿으므로, 스러스트 플레이트(19)는 부분적인 접촉을 일으키는 일없이 스러스트 베어링(21)과 균등하게 접촉하게 된다. 스러스트 베어링(21)의 바깥둘레부 주위에는 나사가 형성되고, 스러스트 베어링(21)은 제2플레이트부재(8)에 나사 삽입되어 그의 축방향 위치를 조정하고, 스러스트(21)은 회전자(18)의 축방향 위치를 조정하고 록너트(25)에 의해 고정된다. 이 때, 압축기 구동용 모터의 고정자(7) 및 회전자(18)의 각 자석중심부(23), (24)가 도면에 도시하는 바와 같이 서로 축방향으로 어긋나서 배치되어 있고, 스러스트 베어링(21)이 스러스트 베어링(22)와 맏닿는 방향에서 회전자(18)상에 자력이 작용하므로, 회전자(18)의 축방향 위치는 스러스트 베어링(21)에 의해 규제되어 결정된다.

레버(26)은 그의 한쪽 끝에 구면부(26a), 그의 다른쪽 끝에 형성된 원통형상면부(26b) 및 상기 구면부(26a)와 원통형상면부(26b) 사이의 중간에 형성된 구면부(26c)를 갖고, 선회스크롤부재(2)로 규정된 보스부(2d)는 구면부(26a)와 맞물리고, 부 회전자(14)에 형성된 구멍(14b)는 원통형상면부(26b)와 맞물리며, 구면부(26c)는 제1플레이트부재의 구멍(3b)에 삽입되어 있고, 구면부(26a)의 구면중심과 구면부(26c)의 구면중심을 연결한 축선이 원통형상면부(26b)의 중심축으로서 기능하므로, 구면부(26c)의 중심과 원통형상면부(26b)의 중심사이의 거리는 구면부(26c)의 중심과 구면부(26a)의 중심사이의 거리보다 충분히 길게 설정되어 있다. 원통형상면부(26b)는 구면부시(16)의 원통형상의 안둘레면에 회전가능하게 삽입되어 회전가능하게 지지되고, 구면부(26c)는 바깥둘레 원통형상면부와 안둘레 구면부를 갖고 제1플레이트부재의 구멍(3b)에 삽입 고정된 구면지지부재(27)에 의해 구면 대치를 거쳐서 지지되어 있다. 또, 레버(26)의 구면부(26a)는 바깥둘레 원통형상면부와 안둘레 구면부를 갖고 선회스크롤부재(2)의 스크롤랩부(2b)의 양측에 구면 대치를 거쳐서 경판부(2a)의 중앙에서 수직으로 마련한 보스부(2d)의 원통형상의 안둘레면에 삽입된 구면지지부재(28)에 의해 지지된다. 제2도에 도시한 바와 같이, 구면지지부재(9), (15), (27) 및 (28)은 반경방향으로 분할할 수 있다. 이들 구면지지부재(9), (15), (27) 및 (28)의 안둘레 구면부는 윤활을 실행하지 않더라도 마찰인자가 작은 테트라플루오르에틸렌수지를 주성분으로 하는 복합 폴리머재로 코팅할 수 있다. 또, 필요하다면 동일한 방법으로 대응하는 부재(10, (16), (26c) 및 (26a)의 슬라이딩면에 코팅층을 형성할 수 있다. 이 경우, 스러스트 베어링소자(19) 및 (21)과 또 원통형상면부(26b) 및 그의 대응하는 면 또는 구면부시(16)의 내면에도 동일한 코팅층을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다.

상기 구성에 의하면, 압축기 구동용 모터에 전력이 공급되어 회전자가 회전하면, 원통형상면부(26b)는 회전자(18)의 회전축에서 어긋난 위치에서 지지되고, 회전축상에 점에 대해 구면 대치를 거쳐서 지지된 구면부(26c)를 갖는 레버(26)은 그의 중심축의 회전자(18)의 회전축에 대해서 일정한 경사각을 유지하면서 구면대치중심을 정점으로 하는 2개의 원추형상 궤적을 그리도록 운동한다. 레버(26)이 이러한 운동을 하므로, 그의 구면부(26a)의 중심이 원운동을 실행하고 구면대치를 거쳐서 구면부(26a)에 의해 지지된 선회스크롤부재(2)가 공전을 하게 된다. 상술한 바와 같이, 회전자(18)의 축방향이 위치를 조정할 수 있으므로, 회전자(18)에 탑재된 레버(26)의 원통형상면부(26b)를 지지하는 구면부시(16)의 축방향 위치도 조정할 수 있으며, 레버(26)의 회전축에 대한 레버(26)의 중심축의 경사각을 조정할 수 있다. 그 결과, 선회스크롤부재(2)의 공전반경을 조정할 수 있으므로, 선회스크롤부재(2)의 스크롤랩부(2b)와 고정스크롤부재(1)의 스크롤랩부(1b)사이의 간극량을 조정할 수 있다. 또, 선회스크롤부재(2)의 스크롤랩부(2b)의 선단면과 고정스크롤부재(1)의 경판부(1a)사이의 간극량 및 고정스크롤부재(1)의 스크롤랩부(1b)의 선단면과 선회스크롤부재(2)의 경판부(2a)사이의 간극량은 선회스크롤부재(2)의 경판부(2a)의 스크롤랩부(2b)와 반대측면에 작용하는 고압가스의 압력에 의해 선회스크롤부재(2)가 고정스크롤부재(1)에 눌려지므로, 이들 부재의 치수에 의해 결정되는 가스량으로 유지된다. 따라서, 고정스크롤부재(1)의 경판부(1a), 스크롤랩부(1b), 선회스크롤부재의 경판부(2a), 및 스크롤랩부(2b)에 의해 밀폐공간인 압축실이 형성된다. 선회스크롤부재(2)가 압축기 구동용 모터의 회전자(18)의 회전에 의해 공전운동을 실시하면 압축실은 종래구조의 압축기와 동일한 방법으로 바깥둘레부에서 중심부로 이동하면서 그의 용적을 감소시킨다.

이 때, 작동가스는 흡입관(32)의 내부를 통과한 후 흡입구(31)에서 압축기내로 유입되고 바깥둘레부에서 압축시로 흡입되며, 이 가스는 중심부로 이동하면서 그의 용적이 감소함에 따라 압축되어 고정스크롤부재의 경판부(1a)의 중심에 형성된 토출구(1c)에서 밀폐용기로 토출된다. 그후, 작동가스는 고정스크롤부재(1) 또는 제1플레이트부재(3) 및 챔버(6) 사이의 간극부를 통과하여 모터실로 유입되고, 그 후 측면실(30)에 형성된 토출구(35)에서 압축기의 외부로 유출된다.

선회스크롤부재의 스크롤랩부(2b)상에 작용하는 압축가스의 압력에 의해 반경방향으로 레버(26)의 구면부(26a)상에 하중이 작용하고, 이 하중은 레버(26)이 구면부(26c)와 원통형상면부(26b)에 있어서 다른 부품에 의해서 규제되는 것에 의해 지지된다. 구면부(26a)의 중심이 하중점이고, 구면부(26c)의 중심이 지점이며, 원통형상면부(26b)를 지지하는 구면부시(16)의 중심이 역점이라고 가정하면, 이 실시예에서는 상기 지점과 역점 사이의 거리가 상기 지점과 하중점 사이의 거리보다 충분히 길게 되어 있으므로, 역점상에 작용하는 하중의 크기는 레버의 원리에 따라 하중점상에 작용하는 하중의 크기에 비해 대폭으로 저감된다. 구면부시(16) 및 구면지지부재(15)를 거쳐서 레버(26)의 원통형상면부(26b)의 하중을 인가하고, 원통형상면부(26b)에서 하중을 받는 회전자(18)이 자전운동을 하므로, 레버(26)상에 자전을 발생시키기 위한 회전발생토크가 작용한다. 그러나, 마찰력을 발생시키는 하중이 상기의 이유에 의해 대폭으로 작으므로 회전발생토크도 작다.

한편, 구면지지부재(28)을 거쳐서 구면부(26a)에 하중을 인가하고 구면부(26a)에서 하중을 받는 선회스크롤부재(2)가 올덤링(5)에 의해 자전이 방지되어 있으며, 구면지지부재(27)을 거쳐서 구면부(26c)에 하중을 인가하고 구면부(26c)에서 하중을 받는 제1플레이트부재(3)이 자전운동을 발생시키기 않는 정지부재이므로, 레버(26)의 자전을 방지하는 회전저항토크가 이들 부분에서의 마찰력에 의해 인가된다. 그러나, 마찰력을 발생시키는 하중이 비교적 크므로, 회전저항토크도 크다. 따라서, 레버(26)은 레버의 자전을 방지하는 회전저항토크가 크기 때문에 자전을 실행시키지 않지만, 레버가 선회스크롤부재(2) 또는 제1플레이트부재(3)에 연결되는 부분에 있어서 직접 슬라이딩운동을 실행하는 구면지지부재(28) 및 (27)에 대해서 요동운동을 실행하고, 레버가 회전자(18)에 연결되는 부분에 있어서 직접 요동운동을 실행하는 구면부시(16)에 대해서만 상대적인 회전운동을 실행한다. 특히, 레버(26)은 비교적 큰 하중이 작용하는 슬라이딩부에서는 매우 작은 요동속도로 요동운동하고, 레버(26)이 비교적 고속으로 슬라이딩하는 회전 슬라이딩부상에 작용하는 하중은 상술한 레버의 원리에 따라 매우 작다.

또, 레버(26)은 회전자(18)의 2개의 축(11a), (14a)와 이 축(11a), (14a)를 각각 회전가능하게 지지하는 제1플레이트부재의 구멍(3b) 및 제2플레이트부재의 구멍(8b)에 의해 구면지지부재(9)를 거쳐서 지지된 구면부시(10) 사이의 슬라이딩부에서 비교적 고속으로 슬라이딩한다. 이들 슬라이딩부는 레버(26)의 원통형상면부(26b)의 구면부시(16)에 의해 마련된 회전지지부의 양측에 위치되고, 레버(26)의 원통형상면부(26b)와 구면부시(16) 사이에 작용하는 하중이 작은 회전자의 회전축과 수직인 면내성분을 부분적으로 지지하고, 이들 회전 슬라이딩부상에 작용하는 하중은 레버(26)의 원통형상면부(26b)와 구면부시(16) 사이에 작용하는 작은 하중에 비해 더욱 작다. 즉, 이 실시예의 구조에 의하면, 슬라이딩 속도는 선회스크롤부재(2)에 공전운동을 부여하는 기구의 각 슬라이딩부에서 반경방향의 하중의 어느 한쪽을 저감할 수 있다.

따라서, 이 실시예에서는 선회스크롤부재(2)에 공전운동을 부여하는 기구에 있어서의 반경방향 하중에 의한 기계적인 마찰손실을 저감하고 슬라이딩 조건을 완화하는 것에 의해 압축기의 효율 및 내구성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 실시예에서는 제1플레이트부재(3)의 중앙부의 보스부(3a)에 형성된 공통구멍(3b)가 레버(26)의 지점인 구면부(26c)의 구면대치를 거친 지지와 역점인 원통형상면부(26b)를 공전시키는 회전자(18)의 회전지지를 실행하는 것에 의해, 레버(26)의 구면부(26c)의 구면대치의 중심을 회전자(18)의 회전축상에 정확하게 위치맞춤할 수 있고, 또 레버(26)의 선단의 구면부(26c)에 연결된 선회스크롤부재(2)의 공전운동을 정확한 원운동으로 하는 것이 용이하게 된다는 효과가 있다.

또, 이 실시예에서는 압축기 구동용 모터의 회전자(18)에 레버(26)이 부분적으로 조립되어 있으므로, 레버의 효과를 이용하기 위해서 레버(26)의 축길이가 길어져도 압축기 전체의 축길이는 증대시킬 필요가 없어 압축기의 콤팩트한 구성이 희생되지 않는다는 효과가 있다.

또, 이 실시예에서는 선회스크롤부재(2)의 스크롤랩부(2b)와 고정스크롤부재(1)의 스크롤랩부(1b) 사이의 반경방향에서의 간극량을 레버(26)의 경사각을 변화시켜서 선회스크롤부재(2)의 공전 반경을 변화시키는 것에 의해 조절할 수 있으므로, 작동가스의 실성의 향상에 의해 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 이 실시예에서는 레버(26)의 경사각이 변하더라도 회전자(18)이 구면부시(16)을 거쳐서 레버(26)의 원통형상면부(26b)를 회전가능하게 지지하므로, 레버(26)의 슬라이딩부의 부분적인 접촉을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 실시예에서는 구면부시(10),(16)과 레버(26)의 구면부(26c), (26a)가 구면지지부재(9),(15),(27) 및 (28)을 거쳐서 다른 부재에 각각 구면대치 결합되어 있지만, 이들 구면지지부재는 바깥둘레가 원통형상이므로 이들을 축방향에서 다른 부재에 용이하게 탑재할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 이 실시예에서는 구면지지부재(9),(15),(27) 및 (28)을 반경방향으로 분할할 수 있으므로, 부시(10), (13)의 바깥둘레 구면부와 레버의 바깥둘레 구면부(26c), (26a)를 구면지지부재(9),(15),(27),(28)의 안둘레 구면부에 용이하게 조립할 수 있다는 효과가 있다.

이 실시예에서는 선회스크롤부재(2)와 레버(26) 등의 운동에 의해 발생된 불균형 원심력 및 불균형 모멘트를 주 회전자(11)에 고정된 균형추(36)(valance weight) 및 이 균형추(36)에 대해서 180°방향으로 부 회전자(14)의 일부분에 형성된 균형추부분(14c)에 의해 제거할 수 있다.

제4도는 제1도에 도시한 것과 동일한 구성의 스크롤형 압축기를 도시한 것이지만, 이 압축기에서는 압축기가 정지했을 때 토출압력의 자동매체의 토출구(1c)에서 흡입측으로서 역류에 의해 발생된 선회스크롤부재(2)의 역회전을 방지하기 위해서 지지밸브(60)을 흡입로에 마련해도 좋고, 또는 윤활유를 사용하지 않거나 윤활유를 미량 사용하는 경우에는 토출구(35)를 하부에 배치해도 좋다.

본 발명의 제2실시예를 제5도 및 제6도에 따라서 설명한다. 제5도는 스크롤형 압축기를 도시한 종단면도이고, 제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다. 이 실시예에서는 제1실시예의 다른 점만을 기술하고, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 기술을 생략한다.

제5도 및 제6도에 도시한 바와 같이, 고정스크롤부재(37)의 바깥둘레는 선회스크롤부재(38)을 둘러싸도록 제1플레이트부재(39)가 볼트(4)에 의해 고정되어 있지만, 고정스크롤부재(37) 및 제1플레이트부재(39)는 모두 그의 전체 둘레에 걸쳐서 기민성을 갖도록 그의 바깥둘레가 챔버(6)에 고정되어 있다. 고정스크롤부재(37)에 형성된 연통구멍(37d)를 거쳐서 흡입로와 상기 공간이 연통되어 있으므로, 선회스크롤부재(38)과 제1플레이트부재(39) 사이의 공간내의 압력은 저레벨로 유지되고, 선회스크롤부재(38)의 경판부(38a)상의 스크롤랩부(38b)와는 반대측면상에는 흡입상태의 저압이 작용하게 된다.

한편, 압축가스의 압력이 선회스크롤부재(38)의 경판부(38a)상의 스크롤랩부(38b)와 동일측면상에 작용하므로, 고정스크롤부재(37)에서 선회스크롤부재(38)을 분리하려고 하는 스러스트력이 선회스크롤부재(38)상에 작용한다. 제5도에 도시한 바와 같이, 선회스크롤부재(38) 및 고정스크롤부재(37) 경판부의 스크롤랩부와 반대측면에 오목한 구면부(37e), (38e)가 형성되고, 스러스트력 전달 부부재(41)의 볼록한 구면부(40a)는 오목한 구면부(38e)에 맞닿고, 스러스트력 전달 주부재(40)의 볼록한 구면부(41a)는 구면 대치를 거쳐서 오목한 구면부(37e)에 각각 맞닿는다. 스러스트력 전달 주부재(40) 및 스러스트력 전달 부부재(41)은 고정스크롤부재(37) 및 선회스크롤부재(38)의 오목한 구면부(37e), (38e)에서 각 스크롤랩부의 방향으로 형성된 구멍을 관통하는 스러스트력 전달 주부재(40)의 로드부(40b)가 스러스트력 전달 부부재(41)의 원통형상의 구멍(41b)에 삽입되고, 볼록한 구면부(40a)의 중심과 볼록한 구면부(41a)의 중심 사이의 거리를 조정너트(42)에 의해 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 이들 볼록한 구면부의 중심 사이의 거리는 선회스크롤부재(38)의 스크롤랩부(38b)와 고정스크롤부재(37)의 경판부(37a) 사이의 간극량 또는 고정스크롤부재(37)의 스크롤랩부(37b)와 선회스크롤부재(38)의 경판부(38a) 사이의 간극량을 압축실의 기민함을 유지하는데 필요한 미소량으로 조정한 후에 록너트(43)에 의해 조정너트(42)의 위치에 고정된다.

또한, 제5도에 도시한 바와 같이, 이들 스러스트력 주부재(40), 스러스트력 전달 부부재(41), 조정너트(42) 및 록너트(43)으로 각각 구성된 스러스트력 전달부재(44)는 원주방향의 3곳에 조립되고, 고정스크롤부재(37)의 오목한 구면부(37e)와 선회스크롤부재(38)의 오목한 구면부(38e)도 각 경판부의 원주방향의 3곳에 형성된다는 것을 알 수 있다. 특히, 이 실시예에서는 고정스크롤부재의 3곳의 오목한 구면부(37e)의 구심간의 위치관계와 선회스크롤부재의 3곳의 오목한 구면부(38e)의 구심간의 위치관계는 압축기 구동용 모터의 회전자(18)의 회전축상에 선회스크롤부재(38)의 보스부(38d)의 중심축이 놓여지는 위치로 선회스크롤부재(38)을 이동시켰을 때, 선회스크롤부재(38)의 3곳의 오목한 구면부(38e)의 각 구심이 축방향에서 보았을 때 고정스크롤부재(37)의 3곳의 오목한 구면부(37e)의 구심중의 하나에 놓여지는 것처럼 구성되어 있다. 실제로 이 장치를 압축기로서 운전하는 경우, 선회스크롤부재(38)의 보스부(38d)의 레버에 대한 구면대치의 중심은 압축기 구동용 모터의 회전자(18)의 회전축 주위에서 공전운동을 실행하므로, 선회스크롤부재(38)의 3곳의 오목한 구면부(38e)의 구심의 각각은 고정스크롤부재(37)의 3곳의 오목한 구면부(37e)중의 하나를 통과하고 또한 고정스크롤부재의 경판부(37a)에 수직인 축을 중심축으로 해서 선회스크롤부재(38)과 동일한 공전반경으로 공전운동을 실행한다. 따라서, 선회스크롤부재(38)의 3곳의 오목한 구면부(38e)의 구심의 각각은 고정스크롤부재(37)의 경판부와 평행한 궤적을 그리므로, 선회스크롤부재(38)은 고정스크롤부재(37)에 대해 평행한 자세를 유지할 수 있다.

상기 구성에 의해, 축방향으로 서로 분리되도록 압축가스의 압력에 의한 스러스트력이 작용하는 고정스크롤부재(37)과 선회스크롤부재(38)은 3곳에서 스러스트력 전달부재(44)에 의해 그의 분리가 방지되고, 압축실의 기밀을 확보하는데 필요한 미소한 간극량 및 평행한 자세를 유지하면서 상대적인 공전운동을 실행한다. 이때, 스러스트력 전달 주부재의 볼록한 구면부(40a)와 선회스크롤부재의 오목한 구면부(38e) 사이 및 스러스트력 전달 부부재의 볼록한 구면부(41a)와 고정스크롤부재의 오목한 구면부(37e) 사이에서 스러스트력을 지지하는 하중이 작용하는 상태에서 슬라이딩이 발생되고, 이들 슬라이딩부의 슬라이딩 속도Ⅵ은 다음식으로 표시된다.

여기에서, 구면부의 구 반경은 R로 하고, 압축기 구동용 모터의 회전자(18)의 회전축에 대한 스러스트력 전달부재(44)의 경사각은 θ로 하고, 회전자(18)의 회전각의 속도는 ω로 한다. 한편, 정지부재인 고정스크롤부재(37)에 대한 선회스크롤부재(38)의 공전운도속도 V2는 다음식으로 표시된다.

여기에서, 스러스트력 전달부재(44)의 2개의 볼록한 구면부(40a), (41a)의 구심간거리는 L로 한다.

제1실시예는 선회스크롤부재(2)가 고정스크롤부재(1)에 직접 눌려지도록 구성되어 있으므로, 스러스트력을 지지하는 하중이 작용하는 상태에서 슬라이딩을 실시하는 슬라이딩부의 슬라이딩 속도는 상기 식 2의 V2로 표시된다. 상기 식1과 식2를 비교하면, V1은 V2에 대해서 대략 (R/L)의 비율을 갖지만, 이 실시예에서는 제3도에 도시한 바와 같이 (R/L) ≒(1/6)이고, 이 실시예의 스러스트하중 지지구조에 있어서의 슬라이딩 속도는 종래의 스러스트하중 지지구조에 비해 대폭적으로 줄일 수 있다. 또한, 이 실시예에서는 스러스트력 전달부재(44)가 중간부재로서 고정스크롤부재(37)과 선회스크롤부재(38) 사이에 개재되어 있으므로, 슬라이딩 운동이 스러스트력 전달부재(44)와 고정스크롤부재(37) 사이 및 스러스트력 전달부재(44)와 선회스크롤부재(38) 사이에 발생되고, 상기 제1실시예에서와 마찬가지로 선회스크롤부재(2)가 고정스크롤부재(1)에 직접 눌려지는 종래의 구조에 비해서 슬라이딩부가 커진다. 그러나, 각각의 슬라이딩부에 있어서의 슬라이딩 속도를 상술한 바와 같이 대폭적으로 줄일 수 있으므로, 이들 부분에서의 기계적인 마찰손실을 저감하는 것이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 선회스크롤부재(38)에 작용하는 스러스트력을 지지하는 슬라이딩부의 슬라이딩 속도를 저감할 수 있고, 또 스러스트 하중에 의한 기계적인 마찰손실을 저감하고 슬라이딩 조건을 완화하는 것에 의해 압축기의 효율 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 제3 실시예를 제7도에 따라서 설명한다. 이 실시예에서는 상기 제2실시예에서와 마찬가지로 스러스트 하중 및 슬라이딩 조건의 완화에 의해 기계적인 마찰손실을 저감하여 압축기의 효율 및 내구성을 향상시키고자 하는 것이며, 제2실시예의 구조와는 다음과 같은 점이 다르다.

제7도에 도시한 바와 같이, 제1플레이트부재(47)은 고정스크롤부재(45)의 바깥둘레부에 선회스크롤부재(46)을 둘러싸도록 볼트(4)에 의해 고정되어 잇지만, 선회스크롤부재(46)의 경판부(46a)의 스크롤랩부(46b)와는 반대측면이 노출되어 있는 공간이 제1플레이트부재(47)에 형성된 연통구멍(47c)를 거쳐서 고압 모터실과 연통되어 있다. 그 결과, 상기 면상에 고압이 작용하고, 고정스크롤부재(45)에 대해 선회스크롤부재(46)이 눌려지도록 스러스트력이 선회스크롤부재(46)상에 작용한다. 고정스크롤부재(45)에는 그의바깥둘레부의 3곳에 축방향의 구멍(45d)가 형성되어 있고, 오목한 구면부(48a)를 갖는 구면 스러스트 지지부재(48)은 오목한 구면부(48a)가 선회스크롤부재(46) 측을 향하도록 그의 중앙부에서 구멍(45d)의 각각에 나사맞춤되어 록너트(49)에 의해 고정되어 있다. 한편, 선회스크롤부재(46)은 고정스크롤부재(45)의 구멍(45d)에 배치된 오목한 구명부(48a)와 대향해서 오목한 구면부(46e)가 3곳에 형성되어 있다. 고정스크롤부재(45)에 고착된 구면지지부재(48)의 3곳의 오목한 구면부(48a)의 구심간의 위치관계 및 선회스크롤부재(46)의 3곳의 오목한 구면부(46e)의 구심간의 위치관계는 제2실시예와 마찬가지로 구성되고, 또 3곳의 오목한 구면부(48a)의 구심과 3곳의 오목한 구면부(46e)의 구심 간의 위치관계도 상기 제2실시예와 마찬가지로 구성되어 있다. 스러스트력 전달부재(50)은 구면 스러스트 지지부재(48)과 선회스크롤부재(46) 사이에 조립되고, 그의 양끝의 볼록한 구면부(50a)는 오목한 구면부(48a)와 오목한 구면부(46e)에 각각 맞닿아 있다.

여기에서, 고정스크롤부재(45)에 대한 선회스크롤부재(46)의 축방향의 간극은 구면 스러스트 지지부재(48)이 고정스크롤부재(45)에 고정되는 위치를 조정하는 것에 의해 미소한 값으로 조정된다.

상기 구성에 의해, 선회스크롤부재(46)의 보스부(46d)에서의 레버(26)에 대한 구면대치 주위에 공전운동이 부여되면, 선회스크롤부재(46) 및 고정스크롤부재(45)는 3곳에서 스러스트력 전달부재(50)에 의해 축방향으로 근접하는 것을 규제받고, 평행한 자세와 압축실의 기밀을 확보하는데 필요한 미소한 간극량을 유지하면서 상대적인 공전운동을 실행한다. 그 결과, 상기 제2실시예에서와 마찬가지로 슬라이딩 조건을 완화하고 스러스트 하중에 의한 기계적인 마찰손실을 저감하는 것에 의해 압축기의 효율 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 제2실시예의 스크롤형 압축기는 고정스크롤부재(37)에서 선회스크롤부재(38)을 분리하는 힘이 주변압력에 의해 선회스크롤부재(38)상에 작용하도록 구성되어 있는 반면, 본 실시예에서는 선회스크롤부재(46)을 고정스크롤부재(45)에 근접시키는 힘이 주변압력에 의해 선회스크롤부재(46)상에 작용하는 스크롤형 압축기를 일예로서 설명하고 있다. 그러나, 이 설명은 구조의 차이에 관계없이 적용할 수 있는 것은 물론이다.

또, 상기 제2 및 제3 실시예에서는 주변압력에 의해 선회스크롤부재(46) 상에 작용하는 하중을 스러스트력 전달부재를 거쳐서 고정스크롤부재(45)에 의해 지지하는 구조를 설명했지만, 고정스크롤부재에 대신에 제1플레이트부재 등의 다른 고정부재에 의해 지지해도 좋다. 또한, 상기 제2 및 제3실시예에서는 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하는 구동기구에 레버가 조립되어 있는 것에 대해서 설명하였다. 그러나, 종래의 크랭크축을 사용하는 구동기구라도 상기 제2 및 제3실시예에서 설명한 선회스크롤부재의 스러스트하중 지지구조를 사용하는 것에 의해 슬라이딩 조건을 완화시킴과 동시에 스러스트하중에 의한 기계적인 마찰손실을 저감할 수 있고, 압축기의 효율 및 내구성을 향상시키는 효과를 달성할 수 있다. 또한, 스러스트하중 지지부재에 있어서의 스러스트력 전달부재의 수는 스러스트하중 지지부재에 의해 지지되는 선회스크롤부재의 안정성을 고려해서 2개 이상의 여러개를 마련하는 것이 바람직하다.

종래 구조의 스크롤형 압축기에 있어서 엄격했던 슬라이딩부의 슬라이딩 조건은 스크롤형 압축기에 있어서 상기 제1∼제3실시예에서 기술한 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하는 구동기구를 채용하는 것에 의해 모두 완화시킬 수 있으므로, 각 슬라이딩부에 대해서 건조 슬라이딩에 적합한 표면처리 및 슬라이딩재를 채용하는 것에 의해 넓은 동작조건 범위에서 윤활유를 필요로 하지 않는 오일프리 스크롤형 압축기를 실용화할 수 있다.

다음에 본 발명에 제4실시예를 제8도 및 제9도에 따라서 설명한다. 제8도는 이 실시예의 스크롤형 압축기를 도시한 종단면도이고, 제9도는 스크롤랩부의 맞물림상태를 도시한 축과 수직인 단면도이다.

이 실시예의 스크롤형 압축기는 다음에 기술하는 점을 제외하고는 상기 제1실시예와 마찬가지이다. 베어링 지지플레이트(8)에는 구멍(8a)가 형성되고, 구멍(8a)에는 원통형상부재(9)가 조정링(62)를 거쳐서 볼트(17)에 의해 고정되어 있다. 제8도에 도시한 바와 같이, 슬라이딩 베어링소자(10)은 원통형상부재(9)의 내면에 배치되고, 슬라이딩 베어링소자(10)은 2개의 부분으로 분할되며, 각각의 부분은 그의 끝면에 스러스트 베어링기능을 갖는다.

압축기 구동용 모터의 회전자(13)은 그의 바깥둘레 주위에 고정된 여러개의 영구자석(12)를 갖고, 경사진 원통형상 캐비티(65)는 회전자(13)내에 형성되어 회전자(13)의 양끝면을 통과한다. 부 회전자(14)는 볼트(17)에 의해 회전자(13)에 고정되고, 모터와는 반대측에 축(14b)가 형성되어 있고, 이 축(14b)는 원통형상 부재(9)와 일체로 마련된 베어링소자에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 또, 구멍(67)은 부 회전자(14)의 회전자(13)측에 형성되어 있고, 이 구멍(67)은 회전자(13)의 중심축을 이루는 회전축에서 반경방향으로 어긋나 있다. 구멍(67)에 바깥둘레가 원통형상면부이고 안둘레가 구면부인 구면지지부재(15)가 삽입되고, 이 구면지지부재(15)에 의해 바깥둘레가 구면부이고 안둘레가 원통형상면부인 구면부시(16)이 지지되어 소위 구면 베어링을 구성한다. 단차부(14c)는 부회전자(14)의 중앙부에 형성되어 베어링소자(10b)의 스러스트면에 대향해서 배치된다. 한편, 스러스트 받이링(61)은 베어링소자(10)의스러스트면에 대향해서 볼트(60)에 의해 부 회전자(14b)의 끝면에 고정된다.

이러한 구성에 의해, 부 회전자(14)의 축방향에서의 위치를 상기 2개의 스러스트 베어링과 스러스트 조정링(62)에 의해 결정할 수 있고, 스러스트 조정링(62)는 조립시에 적절하게 선택할 수 있으므로, 회전자(13)을 최적인 위치에 배치할 수 있다. 회전자(13)은 슬라이딩 베어링(10)을 거쳐서 베어링 지지플레이트(8)에 의해 캔틸레버 상태로 지지된다. 부 회전자(14)에는 회전자(13)의 회전불균형을 제거하기 위해서 균형추(63)이 마련되어 있다. 또한, 제8도에는 도시하지 않았지만, 제8도에서 회전자(13)의 우측 끝면에 균형추를 추가로 마련하면, 회전불균형을 더욱 완전하게 제거할 수 있어 바람직하다.

또, 레버(24)에는 그의 한쪽 끝에 구면부(26a), 그의 다른쪽 끝에 원통형상면부(26b) 및 그들 사이의 구면부(26a)측에 다른 구면부(26c)가 형성되어 있다. 구면부(26c)의 중심과 원통형상면부(26b)의 중심 사이의 거리는 구면부(26c)의 중심과 구면부(26a)의 중심 사이의 거리보다 충분히 길게 설정되어 있고, 구면부(26c)의 구심과 구면부(26a)의 구심을 연결하는 축은 원통형상면부(26b)의 중심축으로서 기능한다. 상기 제1실시예에서는 지점으로서 기능하는 구면부를 제1플레이트부재에 마련하고 있지만, 이 실시예에서는 레버(24)의 구면부(26a)를 고정스크롤부재(1)에 의해 지지하는 구성, 즉 레버(24)의 구면부(26a)를 그의 바깥둘레상의 원통형상면부와 그의 안둘레상의 구면부를 갖는 구면지지부재(28)에 의해 지지하고, 고정스크롤부재(1)의 중앙부에 형성된 구멍(1d)에 삽입하는 구성을 사용하였다. 또, 제9도에 도시한 바와 같이, 레버(24)의 구면부(26c)는 선회스크롤부재(2)의 스크롤랩부(2b)가 마련되어 있는 면에서 배치되어 있지만, 선회스크롤부재는 제9도에 도시한 바와 같이 그의 중심에 형성된 밸브(bulb)형상으로 형성된 보스부(2d)를 갖고 있고, 레버(24)의 구면부(26c)는 그의 바깥둘레상에 형성된 원통형상면부와 그의 안둘레상에 형성된 구면부를 갖고 보스부(2d)에 구멍에 삽입된 구면지지부재(27)에 의해 구면대치를 거쳐서 지지되어 있다.

또한, 제2도에 도시한 바와 같이, 구면지지부재(15), (28) 및 (27)은 반경방향으로 2분할할 수 있는 구조로 되어 있지만, 이들 구면지지부재(15), (28) 및 (27)의 구형상의 안둘레면에는 윤활유가 인가되어 있지 않더라도 마찰계수가 작은 테트라 플루오르에틸렌수지를 주성분으로 하는 복합 폴리머재로 코팅되어 있고, 또 필요하다면 대응하는 슬라이딩면(16), (26a), (26c)에 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 베어링소자(10) 및 이것에 대응하는 면 즉 부 회전자(14)의 면에도 이러한 코팅층을 형성해도 좋다.

상기 구성에 의하면, 외부로부터 전력을 공급받고 압축기 구동용 모터의 회전자(13)이 회전하면, 상기 제1실시예에서와 마찬가지로 회전자(13)의회전축에서 벗어난 위치에서 지지되어 있는 원통형상면부(26b)와 회전축상의 점을 중심으로 하여 구면대치를 거쳐서 지지되어 있는 구면부(26a)를 갖는 레버(24)의 중심축은 회전자(13)의 회전축에 대해서 소정의 경사각을 유지하면서 구면부(26a)의 중심을 정점으로 하는 원추형상의 궤적을 그리고, 레버(24)의 구면부의 중심은 원운동을 실행한다. 그 결과, 구면부(26c)에 의해 구면대치 지지된 선회스크롤부재(2)에 공전운동이 부여되고, 선회스크롤부재(2)의 이면측에 배치된 올덤링에 의해 선회스크롤부재(2)의 자전이 방지되지만, 선회운동이 선회스크롤부재에 부여되므로 작동유체가 흡입되고 압축된다. 즉, 제1실시예에서와 마찬가지로 레버(24)의 자전을 방지하는 회전저항토크가 증가하므로 레버(24)는 자전운동을 실행하지 않고 선회스크롤부재(2) 또는 프레임부재(3)에 연결되는 위치에서 직접 슬라이딩운동을 실행하는 구면지지부재(28), (27)에 대해서 요동운동을 실행하고, 회전자(13)에 연결되는 위치에서 직접 슬라이딩운동을 실행하는 구면부시(47)에 대해서만 상대적인 회전운동을 실행한다. 또, 제1실시예에서와 마찬가지로 회전자(13)은 그 축방향 위치를 조정할 수 있고 회전자(13)에 탑재된 레버(24)의 원통형상면부(26b)를 지지하는 구면부시(16)의 축방향위치도 조절할 수 있으므로, 회전자(13)의 회전축에 대한 레버(24)의 중심축의 경사각을 조절하는 것에 의해 선회스크롤부재(2)의 선회반경을 조절할 수 있다(즉, 선회스크롤부재(2)의 반경방향의 간극량을 조절할 수 있다). 또, 선회스크롤부재(2)가 선회스크롤부재의 경판부(2a)의 스크롤랩부(2b)와는 반대측면에 작용하는 작동가스의 압력에 의해 고정스크롤부재(1)에 눌려지므로, 선회스크롤부재의 스크롤랩부(2b)의 선단면과 고정스크롤부재의 경판부(1a) 사이의 간극량 및 고정스크롤부재의 스크롤랩부(1b)의 선단면과 선회스크롤부재의 경판부(2a) 사이의 간극량은 이들 부재의 크기에 의해 결정된 간극량으로 유지된다. 즉, 선회스크롤부재의 스크롤랩부(2b)와 고정스크롤부재의 스크롤랩부(1b) 사이의 반경방향의 간극량을 조절할 수 있으므로, 스크롤랩부의 축방향의 간극은 제1실시예에서와 마찬가지로 부재의 크기에 의해 결정된다.

선회스크롤부재의 스크롤랩부(2b)상에 작용하는 압축가스의 압력에 의해 레버(24)의구면부(26c)에 인가된 하중은 구면부(26a)와 원통형상면부(26b)에 있어서의 다른 부품에 의해 구속되는 레버(24)에 의해 지지된다. 그러나, 구면부(26c)의 중심을 하중점, 구면부(26a)의 중심을 지점, 원통형상면부(26b)를 지지하는 구면부시(16)의 중심을 역점으로 가정하면, 본 실시예에서는 상기 지점이 고정스크롤부재에 형성되어 있으므로 지점과 역점 사이의 거리를 상기 제1실시예에서의 지점과 하중점 사이의 거리보다 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서, 이 실시예에서도 선회스크롤부재(2)에 선회운동을 부여하는 기구의 각각의 슬라이딩부에서 반경방향에서의 슬라이딩하중 및 슬라이딩속도중의 어느 하나를 저가할 수 있다. 즉, 레버(24)는 비교적 무거운 하중이 작용하는 슬라이딩부에서는 매우 느린 슬라이딩속도로 요동운동을 실행하므로, 비교적 고속으로 슬라이딩하는 회전슬라이딩부상에 작용하는 하중을 이 원리에 의해 대폭적으로 저감할 수 있다.

Claims (19)

1. 경판부(1a)상에 수직으로 배치된 스크롤랩부(1b)를 갖는 고정스크롤부재(1), 상기 경판부상에 수직으로 스크롤랩부를 갖는 선회스크롤부재(2), 상기 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하기 위한 구동기구 및 상기 선회스크롤부재의 자전을 방지하기 위한 자전방지기구를 포함하고, 스크롤랩부가 서로 안쪽을 향하도록 상기 선회스크롤부재와 상기 고정스크롤부재가 결합되고, 또한 상기 구동기구와 자전방지기구에 의해 상기 상기 선회스크롤부재가 상기 고정스크롤부재에 대해서 선회운동되며, 상기 구동기구는 레버(26), 정지부재(3,8)에 형성되고 상기 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제1지지부(27), 상기 선회스크롤부재에 형성되고 상기 레버를 구면대치를 거쳐서 지지하는 제2지지부(28) 및 회전부재에 형성되고 상기 레버를 회전가능하게 지지하는 제3지지부(15)를 포함하고, 상기 제1지지부와 상기 제3지지부 사이의 거리는 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이의거리보다 크게 설정되어 있는 스크롤형 유체기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 정지부재(3,8)는 상기 고정스크롤형 부재를 지지하는 제1플레이트부재(3)인 스크롤형 유체기계.
3. 제1항에 있어서, 상기 정지부재(3,8)의 구면대치를 거친 지지부(15,28)는 상기 레버의 한쪽 끝에 마련되어 있는 스크롤형 유체기계.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2지지부(28)는 상기 선회스크롤부재(2)의 경판부(2a)의 상기 스크롤랩부(2b)가 수직으로 배치되는 측면과 대응하는 측면에서 돌출하는 보스부(2d)에 형성되어 있는 스크롤형 유체기계.
5. 제1항에 있어서, 상기 레버(26)를 구동하기 위한 구동용 모터와 상기 모터의 회전자(18)에 일체로 고정된 회전부재를 더 포함하고, 상기 레버(26)는 상기 회전부재에 의해 회전가능하게 지지되는 스크롤형 유체기계.
6. 제5항에 있어서, 상기 회전자에는 관통구멍 또는 캐비티(13)가 형성되어 있고, 상기 레버의 일부는 상기 캐비티 또는 관통구멍내에 삽입되어 있는 스크롤형 유체기계.
7. 제5항에 있어서. 상기 회전자는 그의 축방향의 2곳에서 베어링에 의해 지지되고, 상기 레버의 회전지지부는 상기 베어링에 의해 지지된 2곳 사이에 형성되어 있는 스크롤형 유체기계.
8. 제5항에 있어서, 상기 회전자의 축방향 이동은 스러스트 베어링에 의해 규제되고, 상기 회전자의 축방향 규제위치는 상기 스러스트 베어링에 의해 조정되는 스크롤형 유체기계.
9. 제5항에 있어서, 상기 회전자의 축방향 이동은 스러스트 베어링에 의해 규제되고, 상기 구동용 모터의 고정자 및 회전자의 자석중심을 서로 축방향으로 어긋나게 해서 상기 스러스트 베어링에 의해 상기 회전자의 이동을 규제하는 방향으로 상기 회전자에 축력을 발생시키는 스크롤형 유체기계.
10. 제5항에 있어서, 반경방향으로 분할할 수 있는 구면지지부재(9, 15, 27, 28)를 더 구비하는 스크롤형 유체기계.
11. 제1항에 있어서, 상기 레버에 마련된 원통형상의 바깥둘레면에 회전가능하게 접촉된 원통형상의 안둘레면과 상기 회전부재의 회전축에서 어긋난 위치에 있어서 상기 회전부재에 의해 구면대치를 거쳐서 지지된 구형상의 바깥둘레면을 갖는 구면부시(10, 16)를 거쳐서 상기 회전부재에 의해 회전지지부가 회전가능하게 지지되는 스크롤형 유체기계.
12. 제11항에 있어서, 상기 구면부시는 상기 구면부시의 구형상의 바깥둘레면에 슬라이딩 가능하게 접촉된 구형상의 안둘레면과 상기 회전부재에 마련된 원통형상의 안둘레면에 접촉된 원통형상의 바깥둘레면을 갖는 구면지지부재를 거쳐서 상기 회전부재에 의해 구면대치를 거쳐서 지지되는 스크롤형 유체기계.
13. 제11항에 있어서, 상기 레버를 구동하기 위한 구동용 모터를 더 구비하고, 상기 모터는 2곳에서 베어링에 의해 지지되고, 상기 베어링에 의해 지지된 위치중의 한쪽은 상기 구면지지부재에 접촉된 상기 원통형상의 안둘레면과 동축으로 상기 정지부재에 형성된 원통형상면을 베어링면으로 하는 스크롤형 유체기계.
14. 제13항에 있어서, 상기 구동용 모터의 회전자는 그의 바깥둘레부에 영구자석을 갖고, 상기 레버의 일부는 상기 구동용 모터의 회전자에 형성된 관통구멍 또는 캐비티내에 배치되어 있는 스크롤형 유체기계.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 회전자는 압축기구부와는 반대측에 배치된 보조 지지플레이트에 의해 상기 회전자의 축방향 이동이 규제되는 상태에서 회전가능하게 지지되는 스크롤형 유체기계.
16. 제5항, 제6항, 제7항, 제11항, 제13항 또는 제14항중의 어느 한항에 있어서, 상기 회전자의축방향 이동은 스러스트 베어링에 의해 규제되고, 조립시에는 상기 스러스트 베어링에 의한 상기 회전자의 축방향 위치결정 조정과 상기 스크롤랩부의 반경방향 간극의 조정을 동시에 실행할 수 있는 스크롤형 유체기계.
17. 경판부(1a)상에 수직으로 배치된 스크롤랩부(1b)를 갖는 고정스크롤부재(1), 상기 경판부상에 수직으로 배치된 스크롤랩부를 갖는 선회스크롤부재(2), 상기 선회스크롤부재에 공전운동을 부여하기 위한 구동기구, 상기 선회스크롤부재의 자전을 방지하기 위한 자전방지기구 및 구면대치를 거쳐서 상기 고정스크롤부재와 상기 선회스크롤부재의 양쪽에 접촉된 여러개의 스러스트력 전달부재(44, 50)를 포함하고, 스크롤랩부가 서로 안쪽을 향하도록 상기 선회스크롤부재와 상기 고정스크롤부재가 결합되고, 상기 구동기구와 자전방지기구에 의해 상기 선회스크롤부재가 상기 고정스크롤부재에 대해서 선회운동되며, 상기 선회스크롤부재에 있어서의 상기 여러개의 구면대치 중심의 각각은 상기 선회스크롤부재의 경판부와 수직인 상기 고정스크롤부재에 있어서의 상기 여러개의 구면대치의 중심중의 하나를 통과하는 축을 중심축으로 하여 공전운동을 실행하도록 구성되어 있는 스크롤형 유체기계.
18. 제17항에 있어서, 상기 스러스트력 전달부재는 상기 선회스크롤부재의 구면대치 중심과 상기 고정스크롤부재의 구면대치 중심 사이의 거리를 조정하는 스크롤형 유체기계.
19. 제17항에 있어서, 상기 선회스크롤부재에 있어서의 상기 스러스트력 전달부재에 대한 구면대치 중심 및 상기 고정스크롤부재에 있어서의 상기 스러스트력 전달부재에 대한 구면대치 중심중의 적어도 한쪽이 그의 축방향 위치를 조정할 수 있는 스크롤형 유체기계.