KR100274943B1

KR100274943B1 - 소음 감소형 스크롤 기계

Info

Publication number: KR100274943B1
Application number: KR1019950004781A
Authority: KR
Inventors: 조셉 콤페린 로버트; 어니스트 로간 켄트
Original assignee: 에반스 에릭 씨; 코프랜드 코포레이션
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 2001-01-15
Also published as: US5489198A; JPH07293201A; KR950033097A; CN1088805C; JP3590432B2; CN1113549A

Abstract

스크롤형 기계는 제1 및 제2 스크롤 부재 사이에 상대회전을 방지하면서 한편으로 그 사이에 상대궤도운동을 허용하는 운동조절부재를 갖추고 있다.

스크롤형 기계는 제2의 스크롤 부재를 비틀림 방향으로 가압시키기 위해 새로운 스프링 장치 또는 다른 탄력성 부재를 포함하고 있다.

제2의 스크롤 부재의 가압은 기계작동부품의 진동에 의해 원인이 되는 기계적 충격 소음 또는 요동을 줄이도록 작용한다.

Description

소음 감소형 스크롤 기계

제1도는 본 발명에 따르는 가압 궤도 스크롤을 가지고 있는 스크롤형의 냉동용 압축기의 중심을 통한 수직 단면도.

제2도는 제1도와 유사하나 모두 본 발명에 따라, 단면이 비궤도 스크롤 장착 장치를 통과해 지나가는 평면을 따라 취해진 상태의 부분단면도.

제3도는 단면이 제1도의 선 3-3을 따라 취해진 제1도의 냉동용 압축기의 단면도.

제4도는 모두 본 발명에 따라, 제1도 내지 제3도에 도시된 냉동용 압축기에 결합되어 있는 동작제어부재의 평면도.

제5도는 본 발명의 동작제어부재의 정면도.

제6도는 제3도와 유사하나 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

제7도는 제6도에 도시된 가압수단중의 하나의 확대도.

제8도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 가압 스크롤을 갖고있는 2중 회전 스크롤 형의 냉동용 압축기의 중심을 통한 수직단면도.

제9도는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 가압 스크롤을 갖고있는 2중 회전 스크롤 형의 냉동용 압축기의 중심을 통한 수직단면도.

제10도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 올덤(Oldham)커플링을 갖춘 압축기상에 있는 제2의 스크롤 부재와 관련한 하나의 스크롤 부재의 가압을 도시하는 평면도.

제11도는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 올덤 커플링을 갖춘 압축기상에 있는 제2의 스크롤 부재 및 올덤 커플링과 관련한 하나의 스크롤 부재의 가압을 도시하는 평면도.

제12도는 제11도에 도시한 압축기의 가압시스템을 도시하는 확대도.

[발명의 분야]

본 발명은 스크롤 타입 기계에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 스크롤형 기계의 작동시 발생되는 소음을 감소시키는 새로운 방법과 장치에 관한 것이다.

[발명 배경과 개요]

유체압축 또는 팽창용 스크롤 기계는 각각의 축선을 중심으로 형성된 직립으로 상호 끼워맞춤되는 두 개의 소용돌이 모양의 감기부 또는 스크롤로 구성되어 있다.

각각의 스크롤은 끝판에 장착되고 다른 각각의 스크롤의 끝판과 접촉되거나 거의 접촉되게 배치되어 있는 팁을 갖추고 있다. 각각의 스크롤은 복수의 이동챔버를 형성하기 위해 선접촉이나 거의 접촉상태로 움직일 때 다른 각각의 스크롤의 측표면에 인접하는 측표면을 더 갖추고 있다. 스크롤의 상대적 궤도운동에 따라 챔버는 유체의 압축을 위하여 스크롤의 방사상 외측끝에서 스크롤의 방사상 내측끝으로, 또는 유체의 압축을 위하여 스크롤의 방사상 내측끝에서 방사상 외측끝으로 이동한다.

스크롤은 챔버의 형성을 성취하기 위해 구동기구에 의해 상대적 궤도운동상태로 놓여진다. 스크롤의 어느 한쪽은 궤도운동을 하거나 또는 둘다 서로에 대하여 편심적으로 회전한다.

종래의 스크롤 기계는, 비궤도운동의 스크롤을 갖춘 설계에 따라, 비궤도운동의 스크롤과 맞물리는 궤도운동의 스크롤, 궤도운동의 스크롤상에서 축선상의 부하를 받는 쓰러스트 베어링 그리고 스크롤 부재의 상대회전을 방지하기 위한 운동제어부재를 포함한다. 스크롤 부재의 상대회전을 방지하기에 바람직한 운동제어부재는 보통 올덤 커플링이다.

상용으로는, 지금까지 수용된 것보다 훨씬 소음이 적은 기계에 대한 요구가 증가하고 있고 이것은 공기조절과 열펌프 시스템에서 특히 사실이다. 공기조절 및 열펌프 시스템에 사용되는 냉동용 압축기의 경우에, 소음은 허용여부를 판단하는데 점차 중요한 기준이 되었다.

스크롤 압축기에는 여러개의 확인된 소음원이 있고 그중 몇 개는 비교적 쉽게 치유된다. 하지만 최근에 발견된 쉽게 치유되지 않는 소음원은 어떠한 작동조건하에서 궤도운동의 스크롤 부재와 운동제어부재의 진동으로 발생되는 기계적 충격소음 또는 요동에 관련되어 있다. 이러한 작동조건은 궤도운동의 스크롤과 운동조절부재를 포함하는 압축기 구성요소의 불충분한 부하가 있을 때, 궤도운동의 스크롤 및 압축기의 다른 구성요소가 이들이 접하는 압축기의 구성요소에 요란하게 충격을 가하게끔 하는 힘의 역전을 방지하기에는 가벼운 부하조건하에서 압축기가 작동하는 경우를 포함한다.

따라서 힘의 반전을 방지하여 궤도운동의 스크롤 부재 및/ 또는 운동제어부재의 진동으로 발생되는 기계적 충격 또는 요동을 제어하기 위해 압축기의 모든 작동 조건에서 궤도운동의 스크롤 부재의 충분한 부하가 존재하는 것을 보장하는 것이 바람직할 것이다.

그러므로 본발명의 제1 목적은 궤도운동 스크롤 부재 및/ 또는 운동제어부재의 진동에 의해 발생되는 기계적 충격 또는 요동이 발생할 수 있는 스크롤 기계에 존재하는 작동상의 간극을 형성하도록 궤도운동 스크롤 부재를 가압하는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 장점 및 목적은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구범위 및 도면들로부터 당업자에게 명확하게 될 것이다.

[바람직한 실시예에 대한 상세한 설명]

유사참고번호가 여러 도면을 통해 유사한 또는 대응하는 부품을 가리키고 있는 도면에 있어서, 일반적으로 원통형 밀폐쉘(12)로 구성된 압축기(10)가 제1도에 도시되어 있고 이 쉘은 상부끝에는 캡(14)이 그리고 하부끝에는 일체로 형성된 복수의 장착 다리부(도시안됨)를 갖춘 베이스(16)가 용접되어 있다. 캡(14)은 일반적인 배출밸브(도시안됨)를 갖출 수 있는 냉동용 배출 피팅부(18)로 구비된다. 쉘에 부착된 다른 주요 요소는 캡(14)이 쉘(12)에 용접되는 지점에서 주변주위로 용접되어 횡단으로 뻗은 칸막이(22), 쉘(12)에 적당히 고정된 주 베어링 하우징(24)그리고 각각이 쉘(12)에 고정되어 방사상 바깥방향으로 뻗은 복수의 다리를 갖추고 있는 하부 베어링 하우징(26)을 포함한다. 일반적으로 단면이 정방형이지만 모서리가 둥글게 잘려진 모우터 고정자(28)가 쉘(12)내로 눌려 맞춰져 있다. 고정자의 둥근 모서리 사이의 평면은 쉘은 상부에서 바닥으로의 윤활유의 복귀흐름을 용이하게 하는 고정자와 쉘 사이의 통로를 제공한다.

상부 끝에 편심 크랭크 핀(32)을 갖춘 구동축 또는 크랭크축(30)은 주 베어링 하우징(24)에 있는 베어링(34)과 하부 베어링 하우징(26)에 있는 제2 베어링(36)에 회전 가능하게 저널되어 있다. 크랭크축(30)은 크랭크축(30)의 상부까지 위로 향해 뻗은 방사상 바깥방향으로 경사진 소직경 보어(40)와 연통하는 상대적으로 대직경인 동심보어(38)를 하부 끝에 갖추고 있다. 보어(38)내에 놓여져 있는 것은 교반기(42)이다. 내부쉘(12)의 하부는 윤활유로 채워지고 보어(38)는 윤활 유체를 크랭크축(30)위로 그리고 통로(40)내로 그리고 결국에는 윤활을 필요로 하는 압축기의 모든 여러부분으로 펌프질하는 펌프로서 작용한다.

크랭크축(30)은 고정자(28), 이 고정자를 관통하는 와인딩(44)그리고 크랭크축(30)에 눌려 맞춰진 로우터(46)를 포함하고 상부 및 하부 평형추(48, 50)를 각각 갖추고 있는 전기 모우터에 의해 회전하도록 구동된다.

주 베어링 하우징(24)의 상부표면은 상부표면에 일반적인 나선형 날개 또는 감기부(56)를 갖춘 궤도운동의 스크롤(54)이 놓여져 있는 편평한 쓰러스트 베어링 표면(52)으로 구비된다. 저널 베어링(58)을 안에 갖추고 있는 원통형 허브가 궤도운동의 스크롤(54)의 하부 표면으로부터 아래쪽으로 돌출하여 있고 그리고 크랭크핀(32)이 구동용으로 놓여진 내측 보어(62)를 갖춘 구동 부시(60)가 저널 베어링(58)안에 회전가능하게 배치되어 있다.

크랭크핀(32)은, 참고로 여기에 설명된 미합중국 특허 4,877,382호 도시된 바와 같이, 방사상으로 순응하는 구동장치를 제공하기 위해 내측보어(62)의 일부분으로 형성된 편평한 표면 (도시안됨)을 구동용으로 맞물리는 한표면의 평면을 갖추고 있다.

비궤도운동의 스크롤 부재(64)는 스크롤(54)의 감기부(56)와 맞물리게 끼워지도록 위치한 감기부(66)를 갖추어 또한 제공되어 있다.

비궤도운동의 스크롤(64)은 위로 향해 열린 오목부(70)와 연통하는 중앙으로 배치된 배출통로(68)를 갖추고 있으며, 이 오목부는 차례로 캡(14)과 칸막이(22)로 한정되는 배출 머플러 챔버(72)와 유체연통한다. 환형 오목부(74)는 시일(seal)조립체(76)가 배치되는 비궤도운동으 스크롤(64)에 또한 형성된다.

오목부(70,74) 및 시일 조립체(76)는 축방향의 가압력을 비궤도운동의 스크롤 부재(64)상에 발휘시켜 이에 의해 각각의 감기부(56, 66)의 팁을 대향 끝판 표면과 밀봉되게 맞물리도고 감기부(56, 66)에 의해 압축되는 가압유체를 받아들이는 축방향의 압력가압챔버를 형성하는데 협력한다. 시일 조립체(76)는 미합중국 특허 제5,156,539호에 매우 상세히 기술된 형태이다. 스크롤 부재(64)는 상기 미합중국 특허 제4,877,382호 또는 미합중국 특허 제5,102,316호에 개시된 것과 같은 적절한 방식으로 주 베어링 하우징(24)에 장착되도록 설계되어 있다.

올덤 커플링(80)은 운동제어부재로 제공되고 그리고 궤도운동의 스크롤(54)과 베어링 하우징(24)사이에 놓여진다. 올덤 커플링(80)은 비궤도운동의 스크롤(64)과 관련된 궤도운동의 스크롤 부재(54)의 회전운동을 방지하기 위해 궤도운동의 스크롤(54)과 비궤도운동의 스크롤(64)양자에 쐐기로 고정된다. 올덤 커플링(80)은 바람직하게는, 1990년 10월 1일에 출원된 “스크롤 압축기용 올덤 커플링” 이라는 명칭의 미합중국 출원번호 591,443호에 공개된 형태이다.

본 발명은 쉘(12)또는 주 베어링 하우징(24)과 관련하여 올덤 커플링(80)과 함께 가압궤도운동으 스크롤(54)을 위한 단일장치를 제공하는 것이다.

제4도 및 제5도를 참조하여 설명되는 바와 같이, 올덤 커플링(58)은 환형링부(82)를 포함하고 이 환형링부의 내부 주변은 각각 고정반경(R)을 가진 두 개의 원호형의 단편(84, 86)에 의해 형성되는 형상의 비원형이며 이 환형링부의 대향끝은 길이(L)의 직선 단편(88, 90)에 의해 서로 연결되어 있다.

한쌍의 키(92, 94)는 환형링(82)상에서 직경상으로 정렬된 관계로 제공되고 표면(96)에서 축방향으로 위를 향해 돌출되어 있다. 제2의 키이의 쌍(98,100)이 또한 표면(96)에서 축방향으로 위를 향해 돌출되어 환형링상에 제공된다. 키이(98,100)는 키이(92,94)가 일렬로 놓이는 직경에 실제로 수직인 원호(86)의 반경에 평행하게 뻗고 키이(94)쪽으로 이동한 직선을 따라 또한 일렬로 놓여졌다. 덧붙여서, 키이(98,100)는 외부로 돌출한 플랜지부에 놓여져 있다. 키이(98,100)의 반경이동 및 외향배치 양자는 올덤 커플링(80)의 크기를 주어진 크기의 압축기 및 관련된 쉘의 직경에 대해 최소로 유지하게 하고 쓰러스트 표면(52)의 크기를 같은 압축기에 대해 최대로 할뿐만 아니라 궤도운동의 스크롤 부재(54)의 감기부(56)의 위치와 크기를 방해하지 않도록 협력한다.

제3도에 도시된 바와 같이, 궤도운동의 부재(54)의 끝판은 외향으로 돌출된 한쌍의 플랜지부(102, 104)가 제공되고 그 각각은 외향으로 열린 슬롯(106)이 제공된다. 슬롯(106)은 올덤 커플링(80)에서 축방향으로 뻗은 각각의 키이(98,100)를 미끄럼 가능하게 받아들이는 크기로 되어 있다. 키이(98,100)는 물론, 궤도운동의 스크롤 부재(54)의 끝판의 상부표면위로 돌출되지 않도록 하기 위해서 축방향의 길이 또는 높이는 가질 것이다. 한번 더 제1도를 보면, 비궤도운동의 스크롤(64)은 각각의 키이(92,94)를 받도록 설계된 방사상으로 뻗은 한쌍의 일렬로 놓인 슬롯(108, 110)이 유사하게 제공된다. 물론, 키이(92, 94)는 실제로 키이(98, 100)보다 길고 스크롤(54)의 끝판위로 돌출되도록 충분한 길이를 갖고 있고 상기 비궤도운동의 스크롤(64)의 제한된 축방향운동을 통해 슬롯(108, 110)과 맞물리게 유지될 것이다. 하지만 스크롤 부재(64)가 스크롤 부재(54)에 대해 완전히 자리잡아서 그 결과로 각각의 스크롤 부재 사이의 끝단 밀봉을 방해할 가능성을 피할 때 바람직하게 각각의 키이(92, 94)의 끝과 각각의 슬롯(108, 110)의 겹쳐지는 표면사이에 미소공극이 제공되리라는 것은 알아야 한다.

이제이해되는 바와 같이, 올덤 커플링(80)은 직접 서로 연결하고 각각의 슬롯(106, 108, 110)과 연관된 키이(98, 100, 92, 94)가 제공되는 접합부 표면의 협력 작용을 통해 스크롤 부재(54,56)사이의 어떤 상대회전도 방지하도록 돕는다. 유사하게, 베어링 하우징(24)에 비궤도운동의 스크롤(64)의 장착장치는 베어링 하우징(24)과 관련한 비궤도운동의 스크롤 부재(64)의 상대회전을 효과적으로 방지하고 따라서 베어링 하우징(24)과 관련한 궤도운동의 스크롤 부재(54)의 상대회전을 또한 방지하도록 작동한다.

본 발명은 생산, 작동 및 마모 간극을 형성하기 위해 부하를 궤도운동의 스크롤 부재(54)에 적용하는 가압수단을 이용한다. 제1도 내지 제3도에 도시된 실시예는 일반적으로 참고번호(120)로 표시되는 본 발명의 가압수단을 예시한다.

가압수단(120)은 비틀림 스프링(122)으로 구성된다. 비틀림 스프링(122)은 끝판 또는 일단에 궤도운동의 스크롤(54)의 원통형 허브 및 대향 끝에 주 베어링 하우징(24)에 고정된다. 비틀림 스프링(122)에는 궤도운동의 스크롤(54)에 바람직한 모우멘트 부하를 제공하기 위해 적절한 비틀림 방향으로 미리 부하가 걸린다. 비틀림 스프링(122)은 궤도운동의 스크롤(54)의 궤도운동을 수용하기 위해 측방향으로 탄력적이다. 비틀림 스프링(122)은 바람직하다면 궤도운동의 스크롤(54)의 원통형 허브와 주 베어링 하우징(24)사이의 첨가된 간극을 제공하도록 테이퍼화되어 있을 것이다.

제1도 내지 제3도에 도시된 상기 실시예는 궤도운동의 스크롤 부재(54)와 주 베어링 하우징(24)사이에 배치된 비틀림 스프링(122)을 예시하고 있지만, 비틀림 스프링(122)은 궤도운동의 스크롤 부재(54)와 비궤도운동의 스크롤(64)또는 쉘(12)을 포함하는 압축기(10)의 다른 어떤 비궤도운동의 부재 사이에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야만 한다.

제6도 및 제7도는 참고번호(150)로 일반적으로 표시되는 본 발명의 가압수단의 다른 실시예를 도시하고 있다.

제6도 및 제7도에 도시된 실시예에서 주 베어링 하우징(24)은 한쌍의 패드(152)가 제공되고 그 각각은 코일스프링(154) 및 플런저(156)를 장착하도록 적응된다. 코일스프링(154) 및 플런저(156)는 각각의 패드(152)내에 위치한 틈내로 배치된다. 코일스프링(154)은 궤도운동의 스크롤(54)에 비틀림 모우멘트를 제공하기 위해 플런저(156)를 궤도운동의 스크롤(54)의 외부로 돌출한 플랜지부(102, 104)에 대해 외부로 가압시킨다.

패드(152)의 위치와 함께 코일스프링(154)의 압축 비율은 바람직한 모우멘트 부하를 결정한다. 바람직한 실시예에서 플런저(156)는 순 모우멘트 부하를 제공하기 위해 한쌍의 플런저로 도시되어 있다. 필요하다면 단 한 개의 플런저(156)가 사용될 수 있다는 것도 이해되어야 한다. 플런저(156)의 끝은 둥글고 궤도운동의 스크롤(54)의 플랜지부(102, 104)를 따라 미끄러지도록 설계되었다. 따라서 궤도운동의 스크롤(54)의 궤도운동을 수용하기 위해, 플런저(156)는 틈(158)의 안팎으로 움직일 뿐아니라 플랜지부(102, 104)를 따라 양쪽으로 미끄러질 것이다.

제8도에 있어서, 본 발명의 가압 시스템을 통합하는 스크롤 압축기(200)가 도시되어 있다. 압축기(200)는 하부 끝에 덮개(214)그리고 상부 끝에 뚜껑(216)을 용접한 원통형 밀봉쉘(212)로 구성되어 있다. 뚜껑(216)은 그 안에 일반 배출밸브 (도시안됨)를 선택적으로 갖춘 냉동용 배출기구(218)가 구비된다. 쉘(212), 덮개(214) 및 뚜껑(216)으로 형성된 밀봉쉘내에 부착된 다른 부재는 흡입가스 입력기구(220), 하부 베어링 하우징(222), 중간 베어링 하우징(224), 상부 베어링 하우징(226) 및 모우터 고정자(228)를 포함한다. 하부 베어링 하우징(222)은 종래에 잘 알려진 방법으로 쉘(212)에 그 외부 주변으로 부착된다.

크랭크축(230)은 하부 베어링 하우징(222)에 위치한 베어링(232)에 그리고 중간 베어링 하우징(224)에 위치한 베어링(234)에 회전가능하게 저널되어 있다. 제1도에 도시된 압축기와 유사하게, 크랭크축(230)은 일반 오일 펌프 보어 (도시안됨)를 갖추고 있고 원통형의 쉘(212)의 하부는 일반적 방법으로 윤활유로 채워져 있고 크랭크축(230)내에 위치한 펌프는 윤활을 필요로 하는 압축기(200)의 모든 여러부분에 윤활유체를 펌프질하는 제1 펌프이다. 크랭크축(230)은 통과해 지나가는 모우터 돌기(236)를 갖춘 모우터 고정자(228)와 크랭크축(230)에 눌려 맞춰진 모우터 회전자(238)를 포함하는 전기 모우터에 의해 회전가능하게 구동된다.

중간 베어링 하우징(224)은 내부에 크랭크축(230)의 상부끝이 베어링(234)에 의해 회전가능하게 받쳐지는 일반적으로 원통형의 형상의 중앙부(244)를 갖추고 있다. 직립의 환형돌출부(246)가 중앙부(244)의 외측 주변에 인접한 중간 베어링 하우징(224)에 구비되고 위로 향해 면하고 있는 베어링 표면(248)을 포함한다. 환형부(250)는 환형 돌출부(246)에서 일반적으로 방사상으로 외향으로 뻗어있고 중간 베어링 하우징(224)과 관련하여 상부 베어링 하우징(226)을 방사상으로 위치시키는 것을 돕도록 상부 베어링 하우징(226)에 제공되는 대응 스텝(254)과 맞추어지도록 설계된 스텝(252)을 포함한다. 환형부(250)의 외부표면은 종래에 잘 알려진 방법으로 쉘(212)내에 중간 베어링 하우징(224)을 견고하게 고정시키기 위해 쉘(212)과 맞추어지도록 적응되어 있다.

상부 베어링 하우징(226)은 내부에 상부 스크롤 부재(262)가 베어링(264)에 의해 회전가능하게 받쳐지는 일반적으로 원통형의 형상의 중앙부(260)를 갖추고 있다. 환형 플랜지(266)는 상부 스크롤 부재(262)에 대해서 베어링 표면(268)을 제공하기 위해서 중앙부(260)의 하부끝에서 방사상으로 외향으로 뻗는다. 베어링(270)은 베어링 표면(268)과 상부 스크롤 부재(262)사이에 위치한다. 환형의 벽(272)은 중앙부(260)의 상부끝에서 방사상으로 외향으로 뻗어있고 종래에 잘 알려진 방법으로 그 주변에서 쉘(212)에 견고하게 고정된다. 시일(274)은 상부배출영역(276)을 하부흡입영역(278)으로부터 밀봉시킨다.

일반적으로 원통형의 부분(280)은 환형의 벽(272)에서 하향으로 뻗어있고 스텝(252)과 짝을 이루어 맞물리는 스텝(254)을 포함한다. 복수의 틈(282)은 흡입압력의 가스가 압축기 부분으로 들어가도록 허용하기 위해 원통형의 부분(280)을 통해 구비된다. 하부 스크롤(284)은 회전을 위해서 크랭크축(230)에 견고히 고정되고 베어링(286)에 의해 베어링 표면(284)에 받쳐진다. 하부 스크롤(284)은 상부 스크롤(262)과 서로 맞물리고 상부 및 하부 스크롤(262, 284)양자는 함께, 그러나 다른 축상에서 회전하고 그에따라 나선형 감기부는 흡입영역(278)에서 배출영역(276)까지 점진적으로 감소하는 크기의 포켓(pocket)을 만든다. 상부 스크롤(262)은 상부 베어링 하우징(226)의 개구부(296)를 통해 배출영역(276)과 연통하는 중앙으로 배치된 배출통로(294)를 갖추고 있다.

이제까지 폭넓게 기술된 스크롤 압축기는 종래에 알려져 있기도 하고 또한 특허를 위해 계류중인 다른 출원의 주요내용이기도 하다. 본 발명의 원리를 통합하는 구조의 상세는 일반적으로 300으로 표시되는 단일 가압 시스템을 다루는 것이다. 본 발명의 가압 시스템(300)은, 먼저 가압되고 그다음에 304에서 상부 스크롤(262) 및 306에서 하부 스크롤(284)에 고정되는 비틀림 스프링(302)을 포함한다. 비틀림 스프링(302)은 상부 스크롤(262)과 하부 스크롤(284)사이에 바람직한 모우멘트 부하를 제공하기 위해 적절한 비틀림 방향으로 선부하가 가해진다. 따라서 제8도에 도시된 실시예는 생산, 작동 및 마모 간극을 형성하기 위해서 상부 스크롤(262)과 관련한 하부 스크롤(284)을 가압시키기 위한 단일장치를 구비한다.

제9도에 있어서, 본 발명의 가압 시스템을 통합하는 스크롤 압축기(400)가 도시되어 있다. 압축기(400)는 하부 끝에 덮개(414)그리고 상부 끝에 뚜껑(416)을 용접한 원통형 밀봉쉘(412)로 구성되어 있다. 뚜껑(416)은 그안에 일반배출밸브 (도시안됨)를 선택적으로 갖춘 냉동용 배출기구(418)가 구비된다. 쉘(412), 덮개(414) 및 뚜껑(416)으로 형성된 밀봉쉘내에 부착된 다른 부재는 흡입가스 입력기구(420), 하부 베어링 하우징(422), 중간 베어링 하우징(424), 상부 베어링 하우징(426) 및 모우터 고정자(428)를 포함한다. 하부 베어링 하우징(422)은 종래에 잘 알려진 방법으로 쉘(412)에 그 외부 주변으로 부착된다.

크랭크축(430)은 하부 베어링 하우징(422)에 위치한 베어링(432)에, 그리고 중간 베어링 하우징(424)에 위치한 베어링(434)에 회전가능하게 저널되어 있다. 제1도에 도시된 압축기와 유사하게, 크랭크축(430)은 일반 오일 펌프보어 (도시안됨)를 갖추고 있고 원통형의 쉘(412)의 하부는 일반적 방법으로 윤활유로 채워져 있고 크랭크축(430)내에 위치한 펌프는 윤활을 필요로 하는 압축기(400)의 모든 여러부분에 윤활유체를 펌프질하는 제1 펌프이다. 크랭크축(430)은 통과해 지나가는 모우터 돌기(436)를 갖춘 모우터 고정자(428)와 크랭크축(430)에 눌려 맞춰진 모우터 회전자(438)를 포함하는 전기 모우터에 의해 회전가능하게 구동된다.

중간 베어링 하우징(424)은 내부에 크랭크축(430)의 상부끝이 베어링(434)에 의해 회전가능하게 받쳐지는 일반적으로 원통형의 중앙부(444)를 갖추고 있다. 직립의 환형돌출부(446)가 중앙부(444)의 외측 주변에 인접한 중간 베어링 하우징(424)에 구비되고 위로 향해 면하고 있는 베어링 표면(448)을 포함한다. 환형부(450)는 환형 돌출부(446)에서 일반적으로 방사상으로 외향으로 뻗어있고 중간 베어링 하우징(424)과 관련하여 상부 베어링 하우징(426)을 방사상으로 위치시키는 것을 돕도록 상부 베어링 하우징(426)에 제공되는 대응 스텝(454)과 맞추어지도록 설계된 스텝(452)을 포함한다. 환형부(450)의 외부 표면은 종래에 잘 알려진 방법으로 쉘(412)내에 중간 베어링 하우징(424)을 견고하게 고정시키기 위해 쉘(412)과 맞추어지도록 적응되어 있다.

상부 베어링 하우징(426)은 내부에 상부 스크롤 부재(462)가 베어링(464)에 의해 회전가능하게 받쳐지는 일반적으로 원통형의 형상의 중앙부(460)를 갖추고 있다. 환형 플렌지(466)는 상부 스크롤 부재(462)에 대해서 베어링 표면(468)을 제공하기 위해서 중앙부(460)의 하부끝에서 방사상으로 외향으로 뻗는다. 베어링(470)은 베어링 표면(468)과 상부 스크롤 부재(462)사이에 위치한다. 환형의 벽(472)은 중앙부(260)의 상부끝에서 방사상으로 외향으로 뻗어있고 종래에 잘 알려진 방법으로 그 주변에서 쉘(412)에 견고하게 고정된다. 시일(474)은 상부배출영역(476)을 하부흡입영역(478)으로부터 밀봉시킨다.

일반적으로 원통형의 부분(480)은 환형의 벽(472)에서 하향으로 뻗어있고 스텝(452)과 짝을 이루어 맞물리는 스텝(454)을 포함한다. 복수의 틈(482)은 흡입압력의 가스가 압축기 부분으로 들어가도록 허용하기 위해 원통형의 부분(480)을 통해 구비된다. 하부 스크롤(484)은 회전을 위해서 크랭크축(430)에 견고히 고정되고 베어링(486)에 의해 베어링 표면(448)에 받쳐진다. 하부 스크롤(484)은 상부 스크롤(462)과 서로 맞물리고 상부 및 하부 스크롤(462,484)양자는 함께, 그러나 다른 축상으로 회전하고 그에따라 나선형 감기부는 흡입영역(478)에서 배출영역(476)까지 점진적으로 감소하는 크기의 포켓을 만든다. 상부 스크롤(462)은 상부 베어링 하우징(462)의 개구부(496)를 통해 배출영역(476)과 연통하는 중앙으로 배치된 배출통로(494)를 갖추고 있다.

올덤 커플링(490)은 운동제어부재로서 제공되고 상부 스크롤(462)과 하부 스크롤(484)사이에 위치한다. 올덤 커플링(490)은 하부 스크롤(484)과 관련한 상부 스크롤(462)의 회전운동을 방지하기 위해 상부 스크롤(462) 및 하부 스크롤(484)양자에 쐐기로 고정된다. 이제까지 폭넓게 기술된 스크롤 압축기는 종래에 알려져 있기도 하고 또한 특허를 위해 계류중인 다른 출원의 주요내용이기도 하다. 본 발명의 원리를 통합하는 구조의 상세는 일반적으로 500으로 표시되는 단일가압시스템을 다루는 것이기도 하다.

본 발명의 가압시스템(500)은, 제일 먼저 장착되고 그다음에 504에서 하부 스크롤(484)에 고정되고 504에 도시된 연결과 유사하게 상부 스크롤(462)에 고정된다. 비틀림 스프링(502)은 상부 스크롤(462) 및 하부 스크롤(484)사이에 바람직한 모우멘트 부하를 제공하기 위해 적절한 비틀림 방향으로 선부하가 걸린다. 이러한 방법으로 상부 스크롤(462)은 하부 스크롤(484)과 관련하여 비틀리게 가압되고 비틀림 부하는 올덤 커플링(490)의 키이를 통해 작용한다.

이제 제10도에 있어서, 일반적으로 참고번호(520)로 표시된 2중의 회전 스크롤 압축기를 가압시키기 위한 가압 시스템의 추가된 실시예가 도시되어 있다. 가압 시스템(520)은, 524에서 하부 스크롤(484)에 고정되어 있는 한쪽 끝과 526에서 상부 스크롤(462)에 고정되어 있는 대향끝을 갖추고 있는 한쌍의 가압 확장 스프링(522)으로 구성되어 있다. 제9도에 도시된 실시예와 유사하게 상부 스크롤(462) 및 하부 스크롤(484)양자는 서로에 관하여 가압되어 있고 비틀림 부하는 올덤 커플링(490)의 키이를 통해 작용한다.

이제 제11도 및 제12도에 있어서, 일반적으로 참고번호(550)으로 표시되는 2중의 회전 스크롤 압축기를 가압시키기 위한 가압시스템의 추가된 실시예가 도시되어 있다. 제11도 및 제12도에 도시된 실시예에서 상부 스크롤(462) 및 하부 스크롤(484)은 각각 한쌍의 패드(552)가 구비되고 그 각각은 코일스프링(554) 및 플런저(556)를 장착시키도록 적응되어 있다. 코일스프링(554) 및 플런저(556)는 각각의 패드(552)내에 위치한 틈(558)내에 배치된다. 코일스프링(554)은 올덤 커플링(490)의 각각의 키이상에 위치한 각각의 면에 대항하게 상부 스크롤(462)또는 하부 스크롤(484)을 가압시키기 위해 플런저(556)를 올덤 커플링(490)의 각각의 키이에 대하여 외부로 가압시킨다. 패드(552)의 위치와 관련하여 코일스프링(554)의 압축율은 바람직한 모우멘트 부하를 결정한다.

바람직한 실시예에서, 플런저(556)는 순 모우멘트 부하를 제공하기 위해 각각의 스크롤(462, 484)에 대해 한쌍의 플런저로서 도시되어 있다. 필요하다면 각각의 스크롤에 대해 한 개의 플런저(556)가 사용되어질 수 있다는 것이 이해되어져야 한다. 플런저(556)의 끝은 상부 및 하부 스크롤(462, 484)과 관련한 올덤 커플링(490)의 상대운동을 수용하기 위해 둥글게 되어 있고 올덤 커플링(490)의 각각의 키이를 따라 미끄러지도록 설계되어 있다.

본 발명의 상기 실시예 모두는 동일한 이점을 제공한다. 스프링 또는 스프링들은 필요한 모우멘트 부하를 직접 스크롤에 적용한다. 모우멘트 부하는 특정 스크롤 설계 파라미터, 압축기의 크기 및 작동상태에 대해 독립적이다. 적용된 모우멘트는 크랭크 각도에 따라 변하지 않고 스프링의 추가는 측면 접촉력과 같은 어떠한 다른 스크롤 힘에 크게 영향을 주지 않는다. 상기 상세한 기술은 본 발명의 바람직한 실시예를 기술하고 있지만, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위와 바른 의미에서 벗어남없이 수정, 변화 및 개조가 용이하다는 것이 이해되어져야만 한다.

Claims

끝판에서 외부로 돌출한 제1 나선형 감기부를 갖추고 있는 제1 스크롤 부재; 끝판에서 외부로 돌출한 제2 스크롤 감기부를 갖추고 있고, 상기 제2 나선형 감기부가 상기 제1 나선형 감기부로 끼워넣어져서 이들 사이에 복수의 유체챔버를 형성하도록 하는 제2 스크롤 부재; 베어링 하우징에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 스크롤 부재를 서로에 대해 상대적으로 궤도운동시켜 상기 유체챔버를 움직이도록 상기 제2 스크롤 부재에 구동용으로 연결되는 파워 구동축; 그리고 상기 제2 스크롤 부재의 상기 궤도운동시에 상기 제2 스크롤 부재를 특정의 비틀림 방향으로 가압하는 가압부재; 로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스크롤 부재 사이의 상대회전을 방지하기 위한 운동 제어부재로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스크롤 부재는 상기 스크롤 부재의 상기 궤도 운동시에 상기 하우징에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 가압부재는 상기 베어링 하우징 및 상기 제2 스크롤 부재 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 제2 스크롤 부재는 쉘내에 배치되고 상기 가압부재는 상기 쉘 및 상기 제2 스크롤 부재 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 가압부재는 비틀림 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 가압부재는 적어도 하나의 코일스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제1항에 있어서, 상기 특정 비틀림 방향은 상기 유체챔버내의 유압에 의해 발휘된 비틀림 부하에 부가적인 방향인 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
끝판에서 외부로 돌출한 제1 나선형 감기부를 갖춘 비궤도운동의 스크롤 부재; 끝판에서 외부로 돌출한 제2 의 스크롤 감기부를 갖추고 있고, 상기 제2의 스크롤 감기부가 상기 제1 나선형 감기부로 끼워넣어져서 이들 사이에 복수의 유체챔버를 형성하는 궤도운동의 스크롤 부재; 베어링 하우징에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 궤도운동의 스크롤이 상기 비궤도 운동의 스크롤에 대하여 궤도운동을 하게끔 하기 위하여 상기 궤도운동의 스크롤 부재에 구동용으로 연결되는 구동축; 그리고 상기 베어링 하우징 및 상기 궤도운동의 스크롤 부재 사이에 배치되고, 상기 궤도운동의 스크롤 부재를 특정의 비틀림 방향으로 가압하는 가압부재; 로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제9항에 있어서, 상기 비궤도운동의 스크롤 및 상기 궤도운동의 스크롤 사이의 상대회전을 방지하기 위한 운동제어부재로 더 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제9항에 있어서, 상기 가압부재는 비틀림 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제9항에 있어서, 상기 특정 비틀림 방향은 상기 유체챔버내의 유압에 의해 발휘된 비틀림 부하에 부가적인 방향인 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
쉘; 상기 쉘에 배치되고 끝판에서 외부로 돌출한 제1 나선형 감기부를 갖추고 있는 비궤도 운동의 스크롤 부재; 상기 쉘에 배치되고, 끝판에서 외부로 돌출한 제2의 스크롤 감기부를 갖추고 있고, 상기 제2의 스크롤 감기부는 상기 제1의 나선형 감기부로 끼워넣어져서 이들 사이에서 복수의 이동유체챔버를 형성하는 궤도운동의 스크롤 부재; 베어링 하우징에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 궤도운동의 스크롤을 상기 비궤도 운동의 스크롤에 대하여 궤도운동을 하게끔 하기 위해 상기 궤도운동의 스크롤 부재에 구동용으로 연결되어 있는 구동축; 상기 쉘과 상기 궤도운동의 스크롤 부재 사이에 배치되고, 상기 궤도운동의 스크롤 부재를 특정의 비틀림 방향으로 가압하는 가압부재; 로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제13항에 있어서, 상기 비궤도운동의 스크롤 및 궤도운동의 스크롤 사이의 상대회전을 방지하기 위한 운동제어부재로 더 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제13항에 있어서, 상기 가압부재는 적어도 하나의 코일스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
제13항에 있어서, 상기 특정 비틀림 방향은 상기 유체챔버내의 유체압에 의해 발휘된 비틀림 부하에 부가적인 방향인 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.