KR100289936B1

KR100289936B1 - 유체기계

Info

Publication number: KR100289936B1
Application number: KR1019980003926A
Authority: KR
Inventors: 히로츠구 사카타; 마코토 하야노
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 2002-01-24
Also published as: JPH10266979A; KR19980079708A; US6471498B1

Abstract

본 발명은 압축기 또는 펌프로서 적합한 유체기계에 관한 것으로서, 운동스파이럴의 안정된 선회 운동을 확보하여 작동실의 시일성의 향상을 도모함과 동시에, 장치를 대형화하지 않고 작동용적의 확대와, 가공의 용이화를 도모하며, 내측 맞물림면(19)을 갖는 고정스파이럴(13)과, 축심을 중심(X)으로 고정스파이럴(13)과 상대적으로 선회운동함과 동시에 상기 내측 맞물림면(19)과 맞물리는 외측 맞물림면(21)을 갖는 운동스파이럴(15)을 구비하고, 상기 내측 맞물림면(19)과 외측 맞물림면(21)에 의해, 외부 둘레로부터 중심부를 향하여 나선형으로 상승하는 용적의 감소를 수반하는 작동실(23)을 형성하는 한편, 압축수단에 의해 상기 운동스파이럴(15)을 축선 방향을 향해 누르는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 기계{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 압축기 또는 펌프로서 적합한 유체기계에 관한 것이다.

종래, 압축기로서 본 발명에 가장 가까운 대표예에 스크롤 압축기가 있다. 스크롤 압축기의 개요는 고정 스크롤측의 와권체와 선회 스크롤측의 와권체를 맞물리게 하고 선회 스크롤을 선회운동시킴으로서, 외부 둘레로부터 중심을 향해 차례로 용적의 감소를 수반하는 압축실을 형성하고 압축된 작동유체를 중심부측에 설치된 배출 포트로부터 배출하는 구조로 이루어져 있다.

스크롤 압축기는 반지름 방향으로 외측으로부터 중심부를 향하여 압축하는 곳으로부터 압축 용적은 선회 스크롤의 반지름에 의해 결정되므로 압축 용적을 크게 하면 반지름도 커지고 장치 전체도 커지고 장치 전체도 대형화된다. 또한, 각 와권체는 내측과 외측이 각각 접촉하여 만나는 내측 맞물림면 및 외측 맞물림면이 되기 때문에 각 와권체의 내면 맞물림면과 외부 둘레 맞물림면을 각각 정도 좋게 가공할 필요가 있어 가공성의 면에서 바람직하지 않았다.

그래서, 본 발명은 대형화하지 않고 압축용적의 확대를 도모함과 동시에 운동스파이럴의 안정된 운동을 확보하여 시일 누수를 작게 억제하고 효율이 좋은 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 유체기계의 개요 절단면도,

도 2는 압축과정을 도시한 동작 설명도,

도 3은 운동스파이럴의 베어링부 상부면을 고정스파이럴의 베어링부 하부면으로 지지하도록 한 주요부의 확대 설명도,

도 4는 압축 종기(終期)의 압축 실내의 가스가 시일부재에 의해 크랭크 샤프트측으로 새지 않도록 한 주요부의 확대 설명도,

도 5는 운동스파이럴의 돌기부와 고정스파이럴측이 되는 최종 압축실의 천정 지지면 사이의 미끄럼 접촉하는 작용면에 내마모재를 설치한 주요부의 확대 설명도,

도 6은 운동스파이럴의 돌기부와 고정스파이럴측이 되는 최종 압축실의 천정 지지면 사이의 미끄럼 접촉 작용면에 압축 종기의 가스가 크랭크 샤프트측으로 새는 것을 방지하는 환상 부재를 설치한 주요부의 확대 설명도,

도 7은 환상 부재의 평면도,

도 8은 자른 부분이 다른 실시형태를 도시한 환상 부재의 평면도,

도 9는 환상 부재를 설치한 환상 홈의 홈바닥에 탄성부재를 설치함과 동시에윤활유를 유도한 주요부분의 확대 설명도,

도 10은 운동스파이럴의 외부 둘레 상부면을 고정스파이럴의 외부둘레 하부면으로 지지하도록 한 주요부의 확대 설명도,

도 11은 도 10에서, 고정스파이럴측의 외부 둘레 하부면측에 환상 부재를 설치한 주요부분의 확대 설명도,

도 12는 압축 가스압을 뽑아내는 가스 통로를 설치한 주요부의 확대 설명도,

도 13은 운동스파이럴에 작용하는 단일 가스압력의 분포를 도시한 설명도,

도 14는 운동스파이럴의 배면을 지지하는 지지부를 지지프레임과 별체로 형성한 주요부의 확대 설명도,

도 15는 운동스파이럴에 작용하는 복수의 가스압의 분포를 도시한 설명도,

도 16은 반고정스파이럴측에 눌린 운동스파이럴의 배면을 지지프레임의 지지부로 지지하도록 한 주요부의 확대 설명도,

도 17은 지지프레임과 일체 구조의 지지부를 올덤링의 내측에 설치한 주요부의 확대 설명도, 및

도 18은 지지부를, 지지프레임과 별체로 구성한 도 10과 동일한 주요부의 확대 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

13: 고정스파이럴 15: 운동스파이럴

19: 내측 맞물림면 21: 외측 맞물림면

23: 압축실(작동실) X: 축선중심

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 첫째로, 내부 둘레로부터 중심부를 향해서 나선형으로 상승하는 단면 계단형상의 내측 맞물림면을 갖는 고정스파이럴과, 축선중심으로서 고정스파이럴과 상대적으로 선회 운동함과 동시에, 외부 둘레로부터 중심부를 향해 나선형으로 상승하는 단면 계단 형상의 외측 맞물림면을 갖는 운동스파이럴과 고정스파이럴의 내측 맞물림면과 운동스파이럴의 내측 맞물림면과 운동스파이럴의 외측 맞물림면이 맞물려 외부 둘레로부터 중심부를 향해서 형성되는 용적의 감소를 수반하는 동작을 갖고 상기 운동스파이럴을 축선 방향으로 누르는 누름 수단을 구비하고 있다.

둘째로, 내부 둘레로부터 중심부를 향해서 나선 형상으로 상승하는 단면 계단형상의 내측 맞물림면을 갖는 고정스파이럴과 축선 중심으로서 고정스파이럴과 상대적으로 선회 운동함과 동시에 외부 둘레로부터 중심부를 향해 나선형상으로 상승하는 단면계단형상의 외측 맞물림면을 갖는 운동스파이럴과, 고정스파이럴의 내측 맞물림면과 운동스파이럴의 외측 맞물림면이 맞물려 외부 둘레로부터 중심부를 향해 형성되는 용적의 감소를 수반하는 작동실과 고정스파이럴의 내측 맞물림면과 운동스파이럴의 외측 맞물림면 사이에 설치되고, 상기 작동실과 작동실 사이를 시일하는 나선형의 시일 부재를 갖고 상기 운동스파이럴을 축선 방향으로 누르는 누름 수단을 구비하고 있다.

누름 수단에 의한 누름 방향으로서는 운동스파이럴을 고정스파이럴측으로 누른다.

또한, 누름 수단에 의한 누름시에 운동스파이럴의 베어링부 상부면을 고정스파이럴의 베어링 하부면에서 지지하도록 한다.

그러한, 유체 기계에 의하면 내측 맞물림면과 외측 맞물림면과 외측 맞물림면이 맞물리면서, 운동스파이럴은 고정스파이럴에 대해서 선회 운동함으로써 외부 둘레로부터 중앙부를 향해 용적의 감소를 수반하는 작동실이 형성된다.

이 때의 작동실은 반경방향과 높이 방향으로 작동용적이 결정되므로 장치전체를 대형화하지 않고도 큰 작동 용적이 얻어진다. 동시에, 누름 수단에 의해 운동스파이럴은 고정스파이럴측으로 눌려짐으로써 운동스파이럴은 편하중이 작용해도 축선을 중심으로하여 안정된 선회운동이 확보되는 결과, 내측 맞물림면과 외측 맞물림면은 확실하게 맞물려, 시일 누수가 억제된 효율이 좋은 작동실이 얻어진다.

이 경우, 누름 수단으로서는 흡입가스압, 압축가스 등의 가스압이 있다. 가스압은 운동스파이럴의 배면에 원형상 또는 환상으로 작용시킴으로써 균등한 누름력이 얻어진다. 이 때의 가스압으로서는 흡입가스압 이상의 가스압을 운동스파이럴의 배면에 작용하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 장기간에 걸쳐 확실한 시일이 얻어지도록 베어링 외측 상부면과 베어링 내측 하부면의 미끄럼 접촉 작용면에 내마모재를 설치하도록 하거나 시일부재나 환상 부재를 설치하여 크랭크 샤프트측으로 압축 가스가 새지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는 압축 수단에 의해 운동스파이럴을 반고정스파이럴측으로 누른다. 이 때의 조건으로서는 운동스파이럴의 배면을 지지 프레임에 설치된 환상의 지지부에 의해 지지하도록 한다. 또는, 지지부의 슬라이딩 작용면에 시일 부재나 환상 부재를 설치하고 지지부의 내측과 외측에 다른 가스압을 유도했을 때에, 확실한 시일을 확보할 수 있도록 한다.

이에 의해, 작동 운전시에 있어서 운동스파이럴의 배면은 반고정스파이럴측으로 눌림으로써 편하중이 작용해도 환상의 지지부에 의해 지지되어 축선을 중심으로 하는 운동스파이럴의 안정된 선회 운동이 확보되는 결과, 내측 맞물림면과 외측 맞물림면은 확실하게 맞물려 시일의 누수가 억제된 효율이 좋은 작동실이 얻어진다.

이하, 도1 내지 도15의 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 압축기로 한 유체 기계에 대해서 설명한다.

도1에서, "1"은 유체 기계의 밀폐 케이스를 도시하고 있고 밀폐 케이스(1)내에는, 구동 모터(13)와 압축 기구부(6)가 배치되어 있다.

구동 모터(3)는 샤프트(7)에 고정된 로터(9)와, 밀폐 케이스(1)의 내벽면에 고정 지지된 스테이터(11)를 갖고, 스테이터(11)에 전류가 흐름으로써 로터(9)를 통하여 상기 샤프트(7)에 회전 동력이 부여된다.

압축기구부(6)는 고정스파이럴(13)과 운동스파이럴(15)로 이루어지고 상기 샤프트(7)와 일체로 연속하는 크랭크 샤프트(17)가 관통하고 있다.

고정스파이럴(13)은 내부 둘레로부터 중심을 향하여 상승하는 나선형의 내측 맞물림면(19)의 반경이 점점 작아져 가는 나선계단형상의 나선실이 형성됨과 동시에, 밀폐 케이스(1)의 내벽면에 고정 지지되어 있다.

운동스파이럴(15)은 외부 둘레로부터 중앙부를 향해 나선계단형상으로 올라감과 동시에, 중심부를 향해 반경이 점점 작아지는 나선체의 외부 둘레에 외측 맞물림면(21)을 갖고 있다.

운동스파이럴(15)의 외측 맞물림면(21)은 고정스파이럴(13)측의 내측 맞물림면(19)과 맞물림으로써, 작동실이 되는 압축실(23)이 형성된다. 따라서, 가공정밀도는 외측 맞물림면(21)과 내측 맞물림면(19)의 관리만으로 족하게 된다.

압축실(23)은 밀폐 케이스(1)의 외부에 연장된 흡입관(25)과 직접 접속 연결되어 만나는 흡입 포트(27)와, 밀폐 케이스(1)에 상부에 설치된 배출관(29)과 밀폐케이스(1)의 내부 공간을 통하여 연결되어 통하는 배출 포트(31)와 각각 연결되어 통하고, 운동스파이럴(15)에 선회 운동이 부여됨으로써, 도2에 도시한 바와 같이 흡입 포트(27)로부터의 작동 가스를 중심을 향해 용적의 감소를 수반하면서 배출포트(31)로부터 배출하도록 이루어져 있다.

이 경우, 흡입 포트(27) 또는 배출 포트(31)에 역류 방지 밸브(도시하고 있지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 회전 정지시, 가스이 역류를 저지하는 것이 가능해진다.

압축실(23)은 스파이럴의 반경 방향에 더하여, 단면 계단 형상의 피치(H)에 의해 압축 용적이 결정됨과 동시에, 도3에 도시한 바와 같이 폐공간(33) 내에 배치된 시일부재(35)에 의해 시일이 확보되어 있다.

폐공간(33)은 고정스파이럴(13)의 내측 맞물림면(19)의 계단면과, 선회 스파이럴(15)의 외측 맞물림면(23)의 계단면에 의해 나선형으로 연속하여 형성된 단면삼각형상의 형상으로 이루어져 있다. 이에 의해, 각 압축실(23)은 시일부재(35)에 의해 시일이 확보된다.

압축 기구부(6)를 관통환 상기 크랭크 샤프트(17)는 고정스파이럴(13)의 베어링부(37)와 밀폐 케이스(1)의 내벽면에 고정 지지된지지 프레임(39)의 베어링부(41)에 의해 회전 자유롭게 양단 지지되어 있다.

크랭크 샤프트(17)에는 축선 중심(X)에 대해서 소정량 편심(e)한 크랭크부(43)와, 크랭크부(43)와 180도 방향이 다르고 내부 공간(45) 내를 회전하는 밸런서(48)가 설치되어 있다. 크랭크부(43)에는 운동스파이럴(15)의 베어링부(47)가 회전 자유롭게 끼워 넣어져 있다. 이에 의해 도1에 도시한 바와 같이 크랭크부(43)가 회전함으로써 운동스파이럴(15)은 올덤링(49)에 의해 자선을 수반하지 않는 선회 운동이 부여된다.

올덤링(49)은 상기 지지프레임(39)에 지지된 링형상의 링 본체(49a)에, 운동스파이럴(15)의 배면에 설치된 걸어 맞춤 오목부(51) 내로 향하는 복수의 돌기부(49b)가 설치된 구조로 이루어져 있다. 또한, 각 베어링부(37,41,47)에는 크랭크샤프트(17)의 하단부에 설치된 오일 펌프(53)에 의해 밀폐 케이스(1)의 저부의 윤활유(55)가 윤활통로(57)를 통하여 보내지도록 되어 있다.

운동스파이럴(15)은 누름 수단의 한 수단이 되는 가스압으로 고정스파이럴(13)측에 눌려지는 것으로, 가스압에 의한 누름시에 운동스파이럴(15)을 고정스파이럴(13)로 고정 지지하는 각 실시형태를 도3으로부터 도10에 도시한다.

도3은 운동스파이럴(15)의 베어링부 상부면(59)을 고정스파이럴(13)의 베어링부 하부면(61)으로 지지 고정하는 수단을 도시한 것으로, 운동스파이럴(15)의 선회 운동시에 축방향의 위치가 올바르게 설정되는 수단으로 한 것이다.

도4는 운동스파이럴(15)의 상부면측에 최종 압축실(23)을 형성하는 고정스파이럴(13)측의 압축실(23)의 천정 지지면(23a)과 미끄럼 접촉하여 만나는 환상의 돌기부(63)를 설치할 수 있는 한편, 돌기부(63)의 내측에 시일부재(65)를 설치하고 운동스파이럴(15)측의 돌기부(63)를 고정스파이럴(13)측의 천정 지지면(23a)으로 지지 고정시키는 수단으로 한 것으로 천정지지면(23a)과 돌기부(63)의 관계에 의해 운전시에 축방향의 위치가 올바르게 설정되는 기능에 더해 압축 공기의 압축 가스가 크랭크부(43)측으로 새는 것을 확실하게 저지하는 수단으로 한 것이다.

이 실시형태의 경우에는 도5에 도시한 바와 같이, 압축실(23)의 천정 지지면(23a)과 환상의 돌기부(63) 사이에 스웨덴강 또는 스프링재로 만들어진 내마모재(67)를 설치하도록 하는 것이 바람직하다.

이에 의해 장기간에 걸쳐 안정된 미끄럼 접촉 작용면이 확보된다.

도 6은 압축 말기의 압축 가스가 크랭크부(43)측으로 새는 것을 방지하는 도 4의 시일부재(65)의 변형예를 도시한 것으로, 압축실(23)의 천정 지지면(23a)측에 환상홈(69)을 설치하고 이 환상홈(69) 내에 환상 부재(71)를 끼워 넣어 천정 지지면(23a)과 돌기부(63)의 슬라이딩 작용면의 시일을 확보하는 수단으로 한 것이다.

환상 부재(71)는 도7에 도시한 바와 같이 링형상으로 형성되고 가스압에 의한 영향으로 팽창 압축될 때에 내부 직경측과 외부 직경측을 연결함과 동시에 접촉하여 만나는 대향 접촉면(73)을 갖는 대각선의 절단면(75)이 설치되어 있다. 이 경우, 도8에 도시한 바와 같이, 크랭크 형상의 절단면(75)이어도 좋다. 이 절단면(75)에서, "76"의 영역이 항상 접촉하여 만나는 대향 접촉면이 되는 것으로, 환상 부재(71)에 의해 압축종기의 압축 가스가 크랭크 샤프트(43)측으로 누출되는 것을 확실하게 저지하는 것이 가능해진다.

또한, 환상부재(71)를 설치하는 실시형태에 있어서는, 도9에 도시한 바와 같이 환상홈(69)의 홈바닥에, 고무 등의 재질로 만들어진 탄성 변형 가능한 탄성부재(77)를 설치함과 동시에 윤활통로(57)를 통하여 보내지는 유류부(79)의 기름이 윤활유도로(81)를 통하여 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 유류부(79)는 윤활유도로(81)를 연결하여 만나는 크랭크 샤프트(17)측에 설치하도록 해도 좋다.

이에 의해 환상부재(71)는 운동스파이럴(15)측의 돌기부(63)와 확실하게 미끄럼 접촉하여 만남과 동시에 시일 누출이 없는 원활한 슬라이딩 작용면이 장기간에 걸쳐 안정하게 얻어지는 것이 가능해진다.

도10은 운동스파이럴(15)의 최외 둘레 상부면(83)을 고정스파이럴(13)의 최의 둘레 하부면(85)으로 지지 고정하는 수단을 도시한 것으로, 선회 운동시에 큰편하중이 작용해도 전복 모멘트는 작게 억제되어 축방향의 위치가 올바르게 설정되는 수단으로 한 것이다.

또한, 이 실시형태의 경우에는 최외 둘레 상부면(83)과 최외 둘레 하부면(85) 중 어느 한쪽에 상기 윤활통로(57)로부터의 윤활유가 공급되는유홈(87)을 설치하면, 슬라이딩 작용면의 원활한 슬라이딩을 장기간에 걸쳐 확보할 수 있는 것이 바람직하다.

한편, 운동스파이럴(15)을 고정스파이럴(13)측으로 누르는 가스압으로서는, 흡입 가스압, 압축 가스압이 있다. 이 실시형태에 있어서는, 도12에 도시한 바와 같이 압축 가스압이 단면 계단형상으로 형성된 운동스파이럴(15)의 외측 맞물림면(21)의 수직면 또는 수평면에 대해 직교하여 설치된 가스 통로(89) 및 내부공간(45)을 통하여 운동스파이럴(15)의 배면에 유도되도록 이루어져 있다.

가스 통로(89)는 수평면과 직교하는 수직으로 형성하면 가공이 용이해지고, 가공성의 면에서 매우 바람직하다. 또한, 가스 통로(89)를 경유하면 압축실(23)의 압력이 변동해도 운동스파이럴(15)의 배면(15a)의 압력이 변동되기 어려워지고, 안정된 배면(15a)의 가스압이 얻어진다. 또한, 가스 통로(89)의 외측면 개구단에 모따기를 해 두면, 버(burr) 등에 의한 슬라이딩시의 불량이 없어진다.

운동스파이럴(15)의 배면에 유도된 가스압은 도11에 도시한 바와 같이, 운동스파이럴(15)의 배면(15a)을 지지하는 환상의 지지부(91)의 상부면에 설치된 연락통로(93)를 통하여 원형상 또는 환상으로 작용하도록 이루어져 있다. 또한, 지지부(91)는 도12에 도시한 바와 같이 지지 프레임과는 벌체 구성으로 하는 수단으로 해도 좋다. 이 경우 지지부(91)의 상부면은 부세부재(99)에 의해 확실한 슬라이딩 작용면의 외부 둘레면은 환상 부재(71)에 의해 확실한 시일면이 얻어지도록 하는 것이 바람직하다.

도13은 운동스파이럴(15)에 작용하는 가스 압력의 분포를 도시한 것으로, 운동스파이럴(15)의 위쪽에는 압축실(23)내에서 발생하는 가스압이 작용하고 그 가스압력의 합력(Fc)과, 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 작용하는 압축가스의 가스 압력의 합력(Fs1)의 관계가 Fc≤Fs1 이 되도록 가스 압력의 크기를 선정한다.

이 경우 적어도 흡입 가스압 이상의 가스압을 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 작용시키도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 유체기계(3)에 의하면, 내측 맞물림면(19)과 외측 맞물림면(21)이 맞물리면서, 운동스파이럴(15)은 고정스파이럴(13)에 대해서 선회 운동함으로써 외부둘레로부터 중앙부를 향하여 용적의 감소를 수반하는 압축실(23)이 형성된다.

이때의 압축실(33)은 반경 방향과 높이 방향으로 작용용적이 결정되므로, 장치 전 체를 대형화하지 않고 큰 작용 용적이 얻어진다. 동시에, 압축수단이 되는 가스압에 의해 운동스파이럴(15)은 고정스파이럴(13)측으로 눌려짐으로써 편하중이 작용해도 운동스파이럴(15)은 축선을 중심(X)으로 하여 안정된 선회운동이 확보되는 결과, 내측 맞물림면(19)과 외측 맞물림면(21)은 확실하게 맞물려 시일 누수가 없는 효율 좋은 압축실(23)에 얻어진다.

이 경우, 항상 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에는 균일한 가스 압력을 가할 수 있다. 동시에 지지부(91)는 운동스파이럴(15)에 과부하가 발생하고 고정스파이럴(13)과 떨어지는 방향으로 힘이 작용한 경우에도 이동량을 규제할 수 있으므로, 과부하를 놓아주는 작용과 동시에 압축동작을 신속하게 회복시키는 작용이 얻어진다.

또한, 지지부(91)에 설치한 연락통로(93)를 윤활용 홈으로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 운동스파이럴(15)의 배면(15a)과 미끄럼 접촉한 상태에서 운전할 때 윤활할수 있으므로 신뢰성을 높일 수 있지만, 도 11에 도시한 바와 같이 외부둘레부 단면과 외부 둘레부 상부면 사이에는 시일부재(95)를 배치할 필요가 있다. 또한, 압축 가스압이 배출 가스압보다 낮은 경우에는 그밖의 미끄럼 작용면(도면은 생략)을 시일할 필요가 있다.

도14는 지지부(91)의 내측(도면 우측)에 압축 가스압, 외측(도면 좌측)에 흡입 가스압을 끌어 들인 경우의 예를 도시한다. 이 때의 지지부(91)는 별도의 부재가 바람직하고, 지지프레임(39)과의 접촉면측에 시일 부재(97)를 설치하는 한편, 결개 바닥부에 지지부(91)를 운동스파이럴(15)의 배면(15a)측으로 힘을 가하는 부세부재(99)를 설치하여 축방향으로 가동하고 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 밀착하여 시일할 수 있는 구조가 좋다. 단 도10과 같이 지지부(91)가 지지프레임(39)과 일체 형상인 경우에는 도17에 도시한 바와 같이 지지부(91)에 축방향으로 가동하여 운동스파이럴(15)의 배면(15a)과 밀착시키고, 도7에 도시한 환상부재(71)를 설치하는 수단으로 해도 좋다. 이에 의해, 차압에 의해 환상 부재(91)가 측벽에 눌려지고, 시일할 수 있는 시일 구조가 되어 누출을 방지할 수 있으므로 문제가 없다.

또한, 지지부(91)의 내측의 압축 가스압은 배출 가스압 보다 낮은 경우에는 각 미끄럼 접촉 작용면에는 시일 구성이 필요하다. 이 때의 운동스파이럴(15)에 작용하는 가스 압력의 분포를 도15에 도시한다. 압축실(23)내에서 발생하는 가스압력의 합력(Fc)과 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 작용하는 가스 압력의 합력(Fs2)의 관계는 Fc≤Fs2 가 되도록, 운동스파이럴(15)에 배면(15a)의 도입하는 가스 압력의 크기와 지지부(91)의 직경을 선정한다. 또한, 지지부(91)를 복수 형성하고 그 사이에 벽돌의 압축 가스를 인도하면, 여러 가지 조건에서 운전한 경우, 압축실(23)내에 발생한 가스 압력에 의한 힘과 운동스파이럴(15)의 배면(15a)의 배면에 가하는 가스 압력에 의한 힘의 차를 항상 일정에 가까운 값으로 유지할 수 있으므로, 어떤 조건에도 대응할 수 있는 최적인 합력(Fs2)의 선정이 가능해진다.

도16에서 도18은 운동스파이럴(15)을 반고정스파이럴(13)측으로 누르는 경우의 실시형태를 도시한다.

도16은 지지프레임(39)의 외부 둘레부에 지지부(101)를 구성하고, 이 지지부(101)에 운동스파이럴(15)의 배면(15a)을 맞닿게 하는 수단으로 하는 것이다.

이 경우, 맞닿는 지지부(101)에 윤활용 유홈을 형성하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 운전시의 윤활불량을 방지할 수 있고 또한 슬라이딩 손실도 감소히킬 수 있다.

도17은 지지 프레임(39)의 올덤링(49)보다 내측에 지지부(91)를 형상하고 운동스파이럴(15)의 배면(15a)과 맞닿게 하는 수단으로 한 것이다.

이 경우, 운전시에 올덤링(49)은 왕복운동하지만 기름에 잠기는 일이 없어지므로 손실이 적은 압축기를 제공할 수 있다. 또한, 지지부(91)의 내측과 외측에 각각 다른 압력의 가스를 끌어당긴 경우, 상기 지지부(91)의 미끄럼 접촉 작용면에서 시일을 겸하게 할 수 있다. 간단한 구성으로 운동스파이럴(15)의 스러스트력을제어할 수 있다. 이 실시형태의 경우, 시일효과를 더욱 향상 시키기 위해 지지부(91)의 상부면에 환상홈(103)을 형성하고, 그 환상홈(103)내에 시일재(105)를 배치하면 좋다. 또한, 필요에 따라서 시일재(105)와 환상폼(103)의 바닥부의 사이에 탄성부재(107)를 배치시킴으로써 더욱 시일 효과가 높아진다.

또한, 지지부(91)는 도18에 도시한 바와 같이 다른 부품으로 형성해도 좋다. 이에 의해, 가공이 용이해지고 치수 정도의 관리도 용이해진다. 또한, 지지부(91)의 내측과 외측에서 가스압력이 다른 경우에도, 외측면에 시일부재(111)를 배치하는 한편, 지지부(91)의 바닥부를 일부 절개한 부위에 부세 부재(113)을 설치함으로써 가스의 누출 손실을 없앨 수 있어 높은 효율이 얻어진다. 또한, 이 경우, 시일부재(113)을 바닥부에 탄성부재(115)를 배치하면, 운전시에 운동스파이럴(15)이 편부하를 받고 전복 모멘트가 발생한 경우에도 탄성부재(115)의 효과에 의해 미끄럼 접촉 작용면(117)의 밀착을 확보할 수 있다.

또한, 이 실시형태에 있어서는 지지 프레임(39)측에 지지부(91)를 설치했지만 운동스파이럴(15)측에 구성해도 이 효과는 변하지 않는다.

다음에 운동스파이럴(15)을 반고정스파이럴(13)측에 누르는 동작에 대해서 설명한다.

운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 단일 가스를 도입하는 경우, 가스 압력은 배출가스압력 보다 낮은 가스압력의 가스를 끌어 들일 필요가 있다, 한 예로서 흡입 가스압을 끌어 들이는 수단이 있지만, 이 흡입 가스압을 끌어 들이는 경우에는 밀폐 케이스(1) 내를 흡입 가스로 채우면 달성할 수 있다. 이 경우에는 외부둘레부 단면과 외부둘레부 상부면의 미끄럼 접촉 작용면(119)에는 시일 구성은 불필요해진다. 이 때의 가스압의 조건은 도 13에서 압축실(23) 내의 가스압의 합계(Fc)와 운동스파이럴 배면(15a)에 작용하는 가스 압력(Fs1)의 관계는 Fc≥Fs1이되도록 배면(15a)의 가스 압력의 크기를 선정한다.

또한, 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 2종류를 가스압을 끌어들이는 경우, 도17, 도18과 같이 지지부(91)의 내측에 압축 가스압을 끌어 들이고, 외측에는 흡입가스압을 끌어 들이도록 한다. 미끄럼 접촉 작용면(124)에는 특별한 시일구성이 없는 평면 끼리의 미끄럼 접촉이어도 좋지만 시일 구성이 있는 쪽이 바람직하다. 이에 의해 보다 누출을 방지할 수 있고 고성능을 달성할 수 있다. 평면 끼리의 미끄럼 접촉의 경우 양자의 표면의 거침은 32S보다 높은 정도가 필요하고 평면도도 20㎛ 보다 높은 정도가 필요하다. 복수의 가스압을 끌어 들이는 이 실시형태에 있어서는, 도15에서 압축실(23) 내의 가스 압력의 합계를 "Fc", 운동스파이럴(15)의 배면(15a)에 작용하는 가스 압력의 합력(Fs2)으로 하면 Fc≤Fs2가 되도록 배면(15a)의 가스 압력의 크기 및 지지부(91)의 직경을 선정한다.

따라서, 운동스파이럴(15)을 반고정스파이럴(13)측에 누르면, 운동스파이럴(15)의 배면(15a)은 지지부(91)에 의해 지지되고 편하중이 작용해도 안정된 운동스파이럴(15)의 선회 운동이 얻어짐과 동시에 시일 누출이 적은 효율이 좋은 압축실(23)이 확보된다.

또한, 이 실시형태에 있어서는 누름 수단으로 가스압을 사용했지만, 가스압에 특정되지 않고 부세부재 등의 수단을 사용해도 좋다.

또한, 압축기에 특정되지 않고 팽창기, 펌프 등의 유체 기계로서 사용하는 것도 가능하다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명의 유체기계에 의하면 운전중에, 편하중이 작용해도 운동스파이럴의 안정된 선회운동을 확보할 수 있다. 이에 의해, 시일 누수가 없는 효율이 좋은 작동실이 얻어진다.

또한, 작동실의 용적을 반경 방향과 높이 방향을 따라서 결정할 수 있으므로, 장치 전체를 대형화하지 않고 큰 작동용적이 얻어짐과 동시에 맞물림면은 내측 맞물림면과 외측 맞물림면의 2면으로 가능하므로 가공이 용이해져 가공성의 면에서 매우 바람직한 것이된다.

Claims

내부둘레로부터 중심부를 향해 나선형으로 상승하는 단면 계단 형상의 내측 맞물림면을 갖는 고정스파이럴과, 축선을 중심으로 하여 고정스파이럴과 상대적으로 선회 운동함과 동시에 외부둘레부터 중심부를 향해 나선형으로 올라가는 단면 계단형상의 외측 맞물림면을 갖는 운동스파이럴과,

고정스파이럴의 내측 맞물린면과 운동스파이럴의 외측 맞물림면이 맞물려 외부둘레로부터 중심부를 향해 형성되는 용적의 감소를 수반하는 작동실을 갖고,

상기 운동스파이럴의 배면측에 가스압을 유도하고, 운동스파이럴의 작동실 측면에 작용하는 압축가스 압력의 합력(Fc)과 운동스파이럴 배면에 작용하는 가스압력의 합력(Fs)을 다르게 하여 상기 운동스파이럴을 축선방향으로 누르는 것을 특징으로 하는 유체기계.
내부둘레로부터 중심부를 향해 나선형으로 상승하는 단면 계단 형상의 내측 맞물림면을 갖는 고정스파이럴과, 축선을 중심으로 하여 고정스파이럴과 상대적으로 선회 운동함과 동시에 외부둘레로부터 중심부를 향해 나선형으로 올라가는 단면 계단 형상의 외측 맞물림면을 갖는 운동스파이럴과,

고정스파이럴의 내측 맞물림면과 운동스파이럴의 외측 맞물림면과 맞물려 외부둘레로부터 중심부를 향해 형성되는 용적의 감소를 수반하는 작동실을 갖고,

상기 운동스파이럴을 축선방향으로 누르는 부세부재를 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 1 항에 있어서

상기 운동스파이럴의 배면측에 적어도 흡입가스압보다도 큰 가스압을 유도하고, 운동스파이럴 배면에 작용하는 가스 압력의 합력(Fs)을 운동스파이럴의 작동실 측면에 작용하는 압축가스 압력의 합력(Fc)보다도 크게 하여 운동스파이럴을 고정스파이럴측으로 누르는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 3 항에 있어서,

상기 운동스파이럴의 배면측에 압축가스 압력을 유도하는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 4 항에 있어서,

압축가스압을 운동스파이럴의 배면으로 유도하는 가스 통로를, 단면이 계단형으로 형성된 운동스파이럴의 외측 맞물림면의 수직면측 또는 수평면측의 적어도 어느 한쪽으로 개구하는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 3 항에 있어서,

상기 운동스파이럴의 배면측에 복수 종류의 가스압을 유도하는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 6 항에 있어서,

가스압은 흡입가스 및 압축가스압인 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 1 항에 있어서,

상기 운동스파이럴 배면에 작용하는 가스 압력의 합력(Fs)을 운동스파이럴의 작동실 측면에 작용하는 압축가스 압력의 합력(Fc) 보다도 작게 하여 운동스파이럴을 반고정스파이럴측으로 누르는 것을 특징으로 하는 유체기계.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,

고정스파이럴의 내측 맞물림면과 운동스파이럴의 외측 맞물림면 사이에 설치되고, 상기 작동실과 작동실 사이를 시일하는 나선형 시일부재를 갖는 것을 특징으로 하는 유체기계.