KR100749236B1 - 스크롤 유체 기계 - Google Patents

Abstract

스크롤 유체 기계에 있어서, 하우징에 고정된 고정 스크롤은 선회 스크롤과 결합하여 선회 및 고정 스크롤 사이의 밀폐된 챔버를 형성한다. 상기 밀폐된 챔버내의 유체는 상기 고정 스크롤에 대한 상기 선회 스크롤의 회전에 의해 압축되거나 감압된다. 다수의 자전방지기구는 선회 스크롤이 자신의 축에서의 회전을 방지하기 위해 선회 스크롤에 제공된다. 이 자전방지기구는 하우징 내에 고정된 주축과 연결된 편심 튜브와 베어링 플레이트 내에 고정된 편심축을 포함한다. 편심 튜브는 주축에 대해 편심적으로 회전함으로써 선회 스크롤과 고정 스크롤의 결합을 조절할 수 있다.

Description

스크롤 유체 기계{SCROLL FLUID MACHINE}

본 발명의 특징 및 장점은 도시된 도면에 따른 실시 예에 관련한 하기의 서술로부터 보다 명백해 질 것이다:

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종단 정면도이며;

도 2는 도 1에 있어서의 요부 확대도이며;

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도 2와 동일한 도면이며;

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도 2와 동일한 도면이며; 그리고

도 5는 종래의 스크롤 유체 기계를 나타내는 종단 정면도이다.

본 발명은 스크롤 압축기, 스크롤 진공펌프, 스크롤 팽창기 또는 스크롤 송풍기 등과 같은 스크롤 유체 기계에 관한 것이다.

이와 같은 스크롤 유체 기계에 있어서, 선회(旋回) 스크롤(scroll)은 베어링을 통해 구동축의 편심축부에 회전이 자유롭게 고정되어 있다. 이 선회 스크롤의 선회단 플레이트 상에, 선회 랩(wrap)은 고정 스크롤의 고정단 플레이트 상의 고정 랩과 결합하게 되어 선회 및 고정 랩 사이에 밀폐된 챔버를 형성하게 된다. 선회 스크롤이 자신의 축에서 회전하는 것을 방지하는 다수의 자전 방지기구가 제공된다.

구동축의 편심축부에 의해 통상의 스크롤을 회전시킴으로써, 외주부로부터 밀폐된 챔버로 흡입된 유체가 그 중심으로 압축되거나 중심으로부터 흡입된 유체가 외주부로 감압된다.

공지의 스크롤 압축기는 도 5에 도시되어 있으며, 이하 기술하기로 한다. 본 발명은 스크롤 팽창기 또는 다른 스크롤 유체 기계에도 적용될 수 있다. 도 5에 있어, 좌측 및 우측은 각각 전방 및 후방으로 간주한다.

도 5의 전방 또는 좌측의 고정 스크롤(1)은 외주부상에 설치되는 흡입포트(2)와 중심부에 설치되는 토출포트(3)를 가지는 원형의 고정단 플레이트(8)를 포함한다. 이 고정단 플레이트(8)는 후방면에 나선형의 고정 랩(5)을 가지고 후방면에 파형의(corrugated) 동일한 높이를 갖는 다수의 냉각핀(10)을 가진다.

선회 스크롤(7)이 고정 스크롤(1) 후측에 배치되고 고정 스크롤(1)과 대향하는 전방면에 설치된 나선형의 선회 랩(9)을 가지는 선회단 플레이트(8)와, 후방면에 설치된 파형의 동일한 높이를 가지는 다수의 냉각핀(10)을 포함한다.

베어링 플레이트(11)는 선회 스크롤(7)의 후방면에 고정되어 있다. 튜브형상의 보스(boss;15)는 베어링 플레이트(11)의 후방면 중심부에서 돌출되고 롤러 베어링(14)을 통해 구동축(12)의 편심축부(13)를 회전이 자유롭게 지지한다. 핀-크랭크(pin-cranks) 타입의 자전방지기구(16)는 선회 스크롤(7)의 외주부상의 3개 지점에 제공되어 선회 스크롤(7)이 하우징(17) 내의 구동축(12) 주위를 편심적으로 회전하도록 한다.

자전방지기구(16)에 있어, 하우징(17)에 회전이 자유롭게 고정된 주축(19)의 편심축(20)은 베어링 플레이트(11)의 후방면의 외주부상의 3개 지점에서 편심 보스(21)내의 볼 베어링(22)을 통해 회전이 자유롭게 고정되어 있다.

커버 플레이트(23)는 고정 스크롤(1)의 전방면에 나사(24)에 의해 고정되어 있다. 선회 스크롤(7)은 베어링 플레이트에 나사(25)에 의해 고정되어 있다.

고정 스크롤(1)의 후방 플레이트(26)는 하우징(17)의 전방면에 볼트(27)와 너트(28)에 의해 고정되어 있다. 고정 랩(5)과 선회 랩(9)의 선단에는 각각 결합 홈(5a, 9a)이 형성되어 있으며, 결합 홈(5a, 9a) 내에 들어맞는 씨일부재(S)가 선회 스크롤(7)의 선회단 플레이트(8)와 고정 스크롤(1)의 고정단 플레이트(4)에 각각 슬라이딩 접촉되어 있다.

상기의 스크롤 유체 기계를 장시간 사용하게 되면 고정 랩(5) 또는 선회 랩(9)의 선단상의 씨일부재(S)의 마모 및 베어링의 틈새를 야기함으로써 대향하는 단(端) 플레이트(8 또는 4)에 대한 접촉 압력이 부적합하게 된다. 각 파트의 불균일한 온도나 압력은 고정단 플레이트(4) 또는 선회단 플레이트(8)가 구동축(12)의 회전 중심에 대하여 경사가 지거나 요동치게 된다.

이는 성능을 감소시키고 각 파트는 발열 또는 소음을 야기하게 된다. 이에 고정 랩(5)과 선회 랩(6) 사이의 결합 정도 또는 틈새나 구동축(12)의 축에 대해 직교하는 면에 대한 경사를 수정할 필요가 있다.

스크롤 유체 기계에 있어서 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이의 축방향의 틈새를 조정하기 위해 또는 구동축에 대한 직각도를 수정하기 위한 다음 두 가지 방법이 있다:

A) 고정 및 선회 스크롤 사이의 접촉면으로 심(shim) 또는 다른 적합한 스페이서를 끼운다; 및

B) 자전방지기구에 있어서의 하우징에 대한 크랭크축(20)의 주축의 축방향의 끼워맞춤 정도를 조절한다.

방법 A를 따르면, 특별한 테크닉이 필요없고, 축방향의 틈새는 저렴하고 용이하게 조절될 수 있다. 이는 조립된 상태에서 축방향의 틈새를 계측하고 그리고 분해한 후에 고정 및 선회 스크롤 사이에 적합한 두께의 심을 삽입하고 조립할 필요가 있어 번거롭다. 또한 재차 조립하지 아니하면 선택한 심이 적합한 두께를 가지고 있는지 여부를 확인할 수 없다. 원하는 축방향 틈새는 심으로 획득할 수 없다.

방법 B는 고정 및 선회 스크롤을 분해할 필요없이 축방향 틈새를 측정하면서 조절될 수 있으나 특별한 도구를 사용하여 자전방지기구 자체를 축방향으로 이동시킬 필요가 있다. 이는 좋은 밸런스를 유지하기 위해 다수의 볼트로 베어링의 외부링을 고정하기 위한 높은 숙련도와 수고를 요구하게 된다.

게다가, 원래 위치로 고정된 베어링을 되돌리기 위해, 특별한 도구로 베어링을 뽑아내고 재차 가압 고정할 필요가 있어 힘이 요구되고 번거롭다.

분리된 베어링은 통상 변형되므로 재차 사용하는 것은 불가능하다.

이러한 문제점의 관점에 있어, 본 발명의 목적은 다수의 자전방지기구의 구조를 간략화하며 고정 및 선회 스크롤 사이의 축방향 틈새의 조절 또는 축에 대해 용이하게 직각도를 수정할 수 있는 스크롤 유체 기계를 제공하고자 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 일 실시예가 도시되어 있으며 이는 도 5의 기구(16)와 구별되는 자전방지기구(30)를 제외하고는 도 5와 유사하다.

도 5의 동일한 부재에 할당된 동일한 부호는 그 기재를 생략한다. 오직 자전방지기구(30)만이 도 2에 관련하여 서술된다.

편심 튜브(31)에 연결된 주축(32)은 하우징(17) 내에 볼 베어링(33)을 통해 회전이 자유롭게 고정되어 있어 주축(32)이 축방향으로 움직이지 못하게 한다.

편심축(34) 또는 크랭크축은 선회 스크롤(7)의 후방면에 고정된 베어링 플레이트(11)의 외주부상에 동일한 간격으로 설치된 편심 보스(21)와 결합된다. 상기 편심축(34)은 볼 베어링(35)을 통해 편심 튜브(31) 내에 회전이 자유롭게 장착된다. 편심축(34)의 외부 단면(端面)과 편심 보스(21)의 바닥벽(21a) 사이에는 작은 간격 또는 갭이 형성된다. 상기 간격 내에, 벨빌스프링(belleville spring) 또는 다른 탄성체가 설치되고 바닥벽(21a)을 관통하는 클램핑 볼트(37)가 편심축(34)의 단면내로 체결된다.

수나사(male thread)가 크랭크축(34)의 외주부상에 형성되고 상기 수나사와 체결되는 너트(38)는 편심 보스(21)의 외부 단면과 접촉하기 위해 죄어짐으로써 편심축(34)이 움직이는 것을 방지한다.

후방 플레이트(26)와 하우징(17)을 관통하여 형성된 홀(39,40)은 클램핑 볼트(37)와 너트(38)가 회전할 수 있도록 한다. 상기 너트(38)는 상기 홀(40)을 관통하여 삽입되는 스패너에 의해 느슨하게 된다. 이어, 상기 홀(39)을 통해 삽입된 육각봉 키(hex stock key)로 클램핑 볼트(37)가 조작되어 베어링 플레이트(11)에 의해 선회 스크롤(7)이 축방향으로 슬라이딩 가능하게 이동됨으로써 고정 스크롤(1)에 대한 선회 스크롤(7)의 축방향 결합의 정도를 조절한다.

선회 스크롤(7)의 경사가 구동축에 대한 직각도를 부적절하게 한다면, 이러한 기능불량은 자전방지기구(16)의 어느 하나 또는 전부에 있어서의 편심축(34)의 편심 보스(21)의 결합을 조절함으로써 수정할 수 있다.

도 3은 도 2와 유사한 도면으로 다른 실시예이다. 도 3에 있어, 편심축(34)의 내부 단면과 편심보스(21)의 바닥벽(21a) 사이의 갭 뿐만 아니라 클램핑 볼트(37)의 헤드부와 편심 보스(21)의 바닥벽(21a) 사이의 갭이 도시된다. 또한, 상기 클램핑 볼트(37)의 헤드부와 상기 베어링 플레이트(11)의 전방면 사이에 갭이 형성된다. 벨빌 스프링(36,41) 또는 다른 탄성체가 상기 갭들 각각에 설치된다. 그밖은 도 2와 다를바 없다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는데, 세 개의 편심 보스(21)가 베어링 플레이트(11)의 외주부상에 동일한 간격을 두고 설치된다. 편심축(32)은 볼 베어링(33)을 통해 회전이 자유롭게 장착된 편심튜브(31)를 구비하고 하우징(17)의 지지홀(42)에 고정된 주축(43)의 내부단은 볼 베어링(44)을 통해 편심 튜브(31) 내에 회전이 자유롭게 장착되어 있다. 소 직경의 홀(46)은 하우징(17) 내에서 내향 계단부(45)를 통해 지지홀(42)의 외부단에 형성된다. 소 직경의 홀(46)으로 삽입된 클램핑 볼트(47)는 주축(43)의 외부단면에 체결된다. 상기 편심축(32)은 클램핑 볼트(47)를 조작함으로써 상기 주축(43)과 함께 축방향으로 슬라이딩 가능하게 이동한다. 벨빌스프링 또는 다른 탄성체가 소 직경의 홀(46)의 내부단면과 주축(43)의 외부단면 사이에 설치된다.

이상은 단지 본 발명의 실시예에 관련한 것에 불과하다.

청구범위로부터 이탈되지 않는 한 당업계의 당업자에 의해 다양한 변화와 변형이 이루어질 수 있다.

본 발명을 따르면, 다수의 자전방지기구의 구조를 간략화하며 고정 및 선회 스크롤 사이의 축방향 틈새의 조절 또는 축에 대해 용이하게 직각도를 수정할 수 있는 스크롤 유체 기계를 제공한다는 효과를 지닌다.

Claims (10)

1. 하우징;

   일단에 편심축부를 구비하는 구동축;

   고정 랩을 구비하고 상기 하우징에 고정되는 고정 스크롤;

   선회 랩을 구비하고 상기 구동축의 편심축부에 의해 회전됨으로써 상기 선회 랩과 상기 고정 랩이 결합되게 하여 상기 고정 및 선회 랩 사이에 밀폐된 챔버를 형성하는 선회 스크롤;

   상기 선회 스크롤의 후방면에 고정되는 베어링 플레이트; 및

   상기 선회 스크롤이 자신의 축에서 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 선회 스크롤에 설치되는 다수의 자전방지기구를 포함하는 스크롤 유체 기계로서,

   상기 자전방지기구 각각은 상기 하우징 내에 회전이 자유롭게 고정된 주축에 연결된 편심 튜브와 상기 주축에 대해 편심적으로 회전하는 편심축을 포함하고, 상기 고정 스크롤에 대한 상기 선회 스크롤의 축방향 결합을 조절하도록 상기 선회 스크롤이 축방향으로 슬라이딩 가능한 스크롤 유체 기계.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베어링 플레이트를 관통하여 상기 자전방지기구의 편심축으로 나사결합되는 볼트에 의해 상기 고정 및 선회 스크롤 사이의 결합이 조절되는 스크롤 유체 기계.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 베어링 플레이트의 외주부에 편심 보스가 형성되고, 상기 편심 보스의 홀에 상기 편심축이 결합되며, 상기 편심 보스의 상기 홀 바닥과 상기 편심축의 내부단면 사이에 갭이 형성되고, 상기 갭 내에 탄성체가 삽입되는 스크롤 유체 기계.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 볼트의 헤드부와 상기 베어링 플레이트의 전방면 사이에 갭이 형성되고, 상기 갭 내에 탄성체가 설치되는 스크롤 유체 기계.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 탄성체는 벨빌 스프링을 포함하는 스크롤 유체 기계.
6. 제 3항에 있어서,

   외부로부터 상기 볼트를 조작가능하도록 상기 하우징 내에 홀이 형성되는 스크롤 유체 기계.
7. 하우징;

   일단에 편심축부를 구비하는 구동축;

   고정 랩을 구비하고 상기 하우징에 고정되는 고정 스크롤;

   선회 랩을 구비하고 상기 구동축의 편심축부에 의해 회전됨으로써 상기 선회 랩과 상기 고정 랩이 결합되게 하여 상기 고정 및 선회 랩 사이에 밀폐된 챔버를 형성하는 선회 스크롤;

   상기 선회 스크롤의 후방면에 고정되는 베어링 플레이트; 및

   상기 선회 스크롤이 자신의 축에서 회전하는 것을 방지하기 위해 상기 선회 스크롤에 설치되는 다수의 자전방지기구를 포함하는 스크롤 유체 기계로서,

   상기 자전방지기구 각각은 상기 하우징 내에 고정된 주축과 편심축에 연결된 편심 튜브를 포함하고, 상기 고정 스크롤에 대한 상기 선회 스크롤의 결합을 조절하도록 상기 편심축이 상기 주축과 함께 축방향으로 슬라이딩 가능한 스크롤 유체 기계.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 주축의 헤드부에 클램핑 볼트가 나사결합되는 스크롤 유체 기계.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 주축의 헤드부와 상기 주축을 지지하기 위해 상기 하우징 내에 형성된 지지홀의 바닥부 사이에 갭이 형성되고, 상기 갭 내에 탄성체가 설치되는 스크롤 유체 기계.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 탄성체는 벨빌 스프링을 포함하는 스크롤 유체 기계.

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