KR101078161B1

KR101078161B1 - 스크롤 유체기계

Info

Publication number: KR101078161B1
Application number: KR1020090036269A
Authority: KR
Inventors: 기미오 와따나베; 황부석
Original assignee: (주)리치스톤; 가부시끼가이샤 리치스톤
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-04-25
Publication date: 2011-10-28
Also published as: JP5114639B2; KR20090117615A; JP2009270544A

Abstract

<과제>

본 발명의 목적은, 기밀성에 뛰어나며, 동시에 소형화가 가능한 스크롤 유체기계를 제공하는 것이다.

<해결 수단>

고정자(2)와, 고정자(2)를 고정하는 제1의 케이싱(10)과, 제1의 케이싱(10)에 회전가능하게 지지가 된 회전축(4)과, 회전축(4)에 고정된 회전자(5)와, 회전축(4)에 편심해서 회전가능하게 지지가 된 선회축(6)과, 선회축(6)의 자전을 방지하는 자전 방지 수단과, 선회축(6)의 한쪽 끝에 고정된 선회스크롤(8)과, 선회스크롤(8)과 맞물리는 고정스크롤(9)을 가지는 제2의 케이싱(20)과, 제2의 케이싱(20)에 부착되어, 선회축(6)이 선회가능한 개구부(開口部)(24a)를 남기면서 제2의 케이싱(20)과 함께 압축실(24)을 형성하는 봉지부(封止部)(20a)를 구비하고, 선회축(6)에는 선회판(11)이 매달려 설치되어 있고, 봉지부(封止部)(20a)에 설치된 씰(12)과 선회판(11)에 의해 개구부(24a)를 봉(封)하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.

Description

스크롤 유체기계{SCROLL FLUID MACHINE}

<1> 본 발명은, 편심선회(偏心旋回) 구동장치를 이용한 스크롤 유체기계에 관한 것이며, 특히 기밀성이 뛰어나고, 동시에 소형인 스크롤 유체기계에 관한 것이다.

<2> 스크롤 유체기계는, 고정 스크롤과, 구동장치의 축에 고정된 가동 스크롤을 가지고, 고정 스크롤과 가동 스크롤을 맞물려서 가스 압축실을 형성하는 동시에, 가동 스크롤을 자전시키지 않고 선회 운동시키는 것에 의해, 흡입관으로부터 유입한 기체를 압축시켜서 토출관으로부터 토출한다.

<3> 스크롤 유체기계에 이용하는 구동장치로서, 선회축을 가지는 편심선회 구동장치가 제안되어 있다. 특허문헌 1 (JP-P-2006-22775호 공보)이 개시(開示)하는 스크롤 유체기계 100은, 도 8에 도시하듯이, 케이싱(10), (20)과, 케이싱(20)에 고정된 고정스크롤(9)과, 케이싱(10)에 고정된 고정자(2)와, 케이싱(10)에 고정된 베어링부(3)에 의해 케이싱(10)에 회전가능하게 지지가 된 회전축(4)과, 회전축(4)에 고정된 회전자(5)와, 회전축(4)에 편심해서 회전가능하게 지지가 된 선회축(6)과, 선회축(6)의 한쪽 끝 부분에 통상체(筒狀體)(7)를 통해서 설치되어, 고정스크롤(9)과 맞물리는 선회스크롤(8)과, 선회축(6)의 편심 선회를 허용하며, 또한 상기 선회 축의 자전을 방지하는 자전 방지 수단(도시 안 함)을 마련하고 있다.

<4> 가스 압축 효율을 높이기 위해서, 고정스크롤과 가동스크롤을 가지는 가스 압축실에는, 흡입관 및 토출관 이외의 부분으로부터 공기 등의 기체의 유출입(流出入)이 없는 것이 바람직하다. 그 때문에, 구동장치를 포함하는 스크롤 유체기계 전체를 케이싱으로 덮는 것에 의해, 그 내부 전체의 흡인 압력을 조정하는 수단이 쓰이고 있다. 그렇지만, 관련 수단을 쓰면, 스크롤 유체기계가 대형화한다는 것에 더하여, 구동장치의 구동 열이 축적된다는 문제가 있다.

<5> 따라서, 스크롤 유체기계 전체의 흡인(吸引) 압력을 조정해서 가스 압축실에의 기체의 유출입을 저지하는 것이 아니라, 기체의 유출입을 저지하고 싶은 가스 압축실만을 봉하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 구동장치 회전축과 케이싱의 사이를 씰 링 (seal ring) 등으로 덮는 것을 생각할 수 있다. 그렇지만, 편심선회 구동장치를 이용한 스크롤 유체기계에서는, 선회축이 선회하기 때문에, 선회축의 측면을 실(seal) 하는 방법으로는 가스 압축실을 봉할 수 없다.

<6> 그래서, 도 9에 도시하듯이, 선회스크롤(8)의 끝 부분에 봉지재(封止材)(30)를 마련하여, 선회스크롤(8)과 고정스크롤(9)이 맞물리는 부분을 봉하는 것을 생각할 수 있다. 그렇지만, 선회 스크롤에 가동시(稼動時)의 원심력이 가해지기 때문에 선회 스크롤의 끝 부분에 축 방향의 흔들림이 생기고, 선회스크롤(8)과 봉지재(30)의 사이에 틈이 생기기 때문에, 충분한 기밀성을 유지할 수 없다. 게다가, 봉지재(30)는 선회스크롤(8)에 접(接)하고 있기 때문에, 스크롤 유체기계의 구동(驅動) 열을 받기 쉽고, 내구성이 나쁘다는 문제도 있다.

<7> [문헌1] JP-P-2006-22775호 공보

<8> 본 발명의 목적은, 기밀성이 뛰어나며, 동시에 소형화가 가능한 스크롤 유체기계를 제공하는 것이다.

<9> 본 발명자들은, 편심 선회 구동장치를 가지는 스크롤 유체기계에 있어서, 선회축에 매달려 설치한 선회판(旋回板)과, 개구부(開口部)를 남기면서 압축실을 형성하는 봉지판(封止板)에 설치된 씰(seal)에 의해 압축실의 개구부를 봉하는, 또는 선회축에 매달려 설치한 선회판과 개구부를 남기면서 압축실을 형성하는 봉지판(封止板)에 마련된 봉지실(封止室)에 설치된 씰에 의해 압축실의 개구부를 봉하는 것에 의해, 압축실의 기밀성이 높아지고, 그 때문에 가스 압축 성능에 뛰어나며, 동시에 소형화가 가능한 스크롤 유체기계를 얻을 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명에 이르게 되었다.

<10> 즉, 본 발명은 이하의 특징을 가지고 있다.

<11> (1) 고정자(stator)와, 상기 고정자를 고정하는 제1의 케이싱과, 상기 제1의 케이싱에 회전가능하게 지지가 된 회전축(回轉軸)과, 상기 회전축에 고정된 회전자(rotor)와, 상기 회전축에 편심해서 회전가능하게 지지가 된 선회축(旋回軸)과, 상기 선회축의 자전을 방지하는 자전 방지 수단과, 상기 선회축의 한쪽 끝에 고정된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤을 가지는 제2의 케이싱과, 상기 제2의 케이싱에 설치되어, 상기 선회축이 선회가능한 개구부를 남 기면서 제2의 케이싱과 함께 압축실을 형성하는 봉지부(封止部)를 구비하고, 상기 선회축에는 선회판이 매달려 설치되어 있고, 상기 봉지부(封止部)에 설치된 씰과 상기 선회판에 의해 상기 개구부(開口部)를 봉하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.

(2) 상기(1)에 있어서, 상기 씰(seal)이 상기 봉지부(封止部)에 둘이상 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.

(3) 고정자와, 상기 고정자를 고정하는 제1의 케이싱과, 상기 제1의 케이싱에 회전 가능하게 지지가 된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 회전자와, 상기 회전축에 편심해서 회전 가능하게 지지가 된 선회축과, 상기 선회축의 자전을 방지하는 자전 방지 수단과, 상기 선회축의 한쪽 끝에 고정된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤을 가지는 제2의 케이싱과, 상기 제2의 케이싱에 설치되어, 상기 선회축이 선회가능한 개구부를 남기면서 제2의 케이싱과 함께 압축실을 형성하는 봉지부(封止部)를 구비하고, 상기 선회축에는 선회판이 매달려 설치되어있고, 상기 봉지부는 상기 선회판(旋回板)을 선회가능하게 내포하는 봉지실(封止室)을 가지고 있고, 상기 봉지실의 양면에 설치된 씰(seal)과 상기 선회판에 의해 상기 개구부를 봉하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.

(4) 상기(3)에 있어서, 상기 씰이 상기 봉지실(封止室)의 양면에 각각 2 이상 마련 되어져 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.

(5) 상기(1)∼(4)의 어느 하나에 있어서, 상기 씰은 원환상(圓環狀)이며, 또한 스프링을 내포하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.

<12> 본 발명의 스크롤 유체기계는, 편심 선회 구동장치를 구비하고, 선회축에 매달려 설치한 선회판과 개구부를 남기면서 압축실을 형성하는 봉지판(封止板)에 설치된 씰에 의해 압축실의 개구부(開口部)를 봉하는, 또는 선회축에 매달려 설치한 선회판과 개구부를 남기면서 압축실을 형성하는 봉지판(封止板)에 마련된 봉지실(封止室)에 설치된 씰에 의해 압축실의 개구부를 봉하는 것에 의해, 압축실의 기밀성이 높아지고, 그래서 가스 압축 성능이 뛰어나고, 또한 소형화가 가능한 스크롤 유체기계를 얻을 수 있다.

<13> 또한 선회판을 선회 스크롤로부터 떨어져서 설치하기 때문에, 스크롤 유체기계의 구동시에 선회 스크롤로부터의 구동 열을 잘 받지 않음으로 봉지부(封止部)의 온도가 낮고, 씰의 내구성에도 뛰어나다.

<14> 상기 선회판의 양면을 씰(seal)을 통해서 봉하거나, 또는 이중의 씰을 통해서 봉하는 것에 의해, 씰성(seal性)이 뛰어나고, 개구부를 밸런스 있게 봉할 수 있다.

<15> [1]스크롤 유체기계

(1-1)스크롤 유체기계의 구성

본 발명의 제1 실시 예인 스크롤 유체기계(1a)의 구성을 도 1 및 도 2를 참조해서 이하 설명한다. 스크롤 유체기계(1a)는, 고정자(2)와, 고정자(2)를 고정하는 제1의 케이싱(10)과, 제1의 케이싱(10)에 고정된 베어링부(3)에 의해 회전가능 하게 지지가 된 회전축(4)과, 회전축(4)에 고정된 회전자(5)와, 회전축(4)에 베어링(14), (15)을 통해서 회전가능하게 지지가 된 선회축(6)과, 선회축(6)의 한쪽 끝에 통상체(筒狀體)(7)를 통해서 설치된 선회스크롤(8)과, 선회축(6)의 다른쪽 끝에 설치된 자전 방지 기구(도시 안 함)와, 선회스크롤(8)과 맞물리는 고정스크롤(9)을 가지는 제2의 케이싱(20)과, 제2의 케이싱(20)에 설치되어, 상기 선회축이 선회가능한 개구부(24a)를 가지는 봉지부(封止部)(20a)를 갖는다. 제2의 케이싱(20)과 봉지부(20a)에 의해, 유체의 흡입, 압축 및 토출을 하는 압축실(24)이 형성되어 있다. 선회축(6)에는, 도 2에 도시하듯이, 선회판(11)이 매달려 설치되어 있다. 봉지부(封止部)(20a)의 선회판(11) 쪽의 면에는 원환상(圓環狀)의 홈(22)이 마련되어 있고, 원환상의 홈(22)에는 원환상의 씰(12)이 설치되어 있다. 원환상(圓環狀)의 씰(12)과 선회판(11)에 의해 압축실(24)의 개구부(24a)가 봉해져 있다.

<16> 고정자(2), 회전축(4) 및 회전자(5)에 의해 모터가 구성되어 있고, 제1의 케이싱(10), 모터, 회전축(4), 선회축(6), 자전 방지 수단에 의해 편심선회 구동장치가 구성되어 있다. 고정스크롤(9), 선회스크롤(8)등에 의해 편심선회 구동장치에 의해 구동되는 스크롤 유체기계가 구성되어 있다. 고정자(2)의 권선(捲線)에 통전(通電) 하면, 회전자(5) 및 회전축(4)이 회전하고, 선회축(6)은 회전축(4)의 중심선을 중심으로 해서 편심선회 하지만, 자전 방지 기구가 마련 되어져 있기 때문에 선회축(6)은 자전하지 않는다. 이로 인해, 선회스크롤(8)이 고정스크롤(9)에 대하여 회전하지 않고, 선회스크롤(8)과 고정스크롤(9)의 사이에 형성된 공간을 서서히 축소 시키면서 편심선회한다. 그에 의해, 공기 등의 피압축 가스가 제2의 케이 싱(20)의 측면에 마련된 흡입관(25)으로부터 흡인되어, 압축실(24)의 선회스크롤(8)과 고정스크롤(9)이 맞물리는 영역 내에서 압축되어서 제2의 케이싱(20)의 중앙부에 마련된 토출관(26)으로부터 토출된다. 자전 방지 기구에 대해서는, JP-P-2006-22775호 공보에 개시되어 있기 때문에, 설명을 생략한다.

<17> 선회판(11)과, 봉지부(封止部)(20a)의 홈(22)에 설치된 원환상(圓環狀)의 씰(12)에 의해 압축실(24)의 개구부(開口部)(24a)를 봉하는 것에 의해, 압축실(24)로 공기 등의 기체가 유입되는 것을 막을 수 있다. 그 때문에, 압축실(24)에 있어서 피압축 가스를 유효하게 흡입, 압축 및 토출할 수 있다. 또한 선회판(11)을 선회스크롤(8)로부터 떨어져서 선회축(6)에 매달려 설치하고 때문에, 스크롤 유체기계(1a)의 구동시에 선회 스크롤로부터의 구동 열을 잘 받지 않는다. 그 때문에, 선회판(11), 봉지부(封止部)(20a) 및 씰(12)의 온도를 낮게 유지할 수 있고, 씰(12)의 뛰어난 내구성을 얻을 수 있다.

<18> 원환상(圓環狀)의 씰(12), (13)은, 도 3에 도시하듯이, 단면이 원상(圓狀)인 스프링을 내장하고 있다. 씰(12), (13)의 표면은 접동성(摺動性, Slide性)이 뛰어나며, 또한 내마모성을 가지는 것이 바람직하다. 씰(12), (13)은 스프링에 의해 탄력성을 가지고 있고, 또한 접동면(摺動面)은 마찰이 적기 때문에, 접동(摺動)하는 선회판(11)과 봉지부(封止部)(20a)와의 사이를 적절하게 봉할 수 있다. 씰(12), (13)은, 내마모성 및 접동성이 뛰어난 것이면 특별히 한정되지 않고, 도 4에 도시하듯이, 단면이 ㄷ자모양의 스프링을 내장한 원환상(圓環狀)의 씰이라도 좋다.

<19> 본 발명의 다른 실시 예인 스크롤 유체기계(1b)를 도 5에 도시한다. 도 5 에 도시하는 스크롤 유체기계(1b)는, 봉지부(封止部)(20a)의 선회판(11) 쪽의 면에 2중(重)의 원환상(圓環狀)의 홈(22a), (22b)이 형성되어 있고, 각각 원환상의 씰(12a), (12b)이 설치되어 있는 이외에는, 도 1에 도시한 스크롤 유체기계(1a)와 같다. 원환상의 씰을 2중으로 설치하는 것에 의해, 씰성에 뛰어나며, 또한 개구부(開口部)(24a)를 밸런스 있게 봉할 수 있다.

<20> 본 발명의 또 다른 실시 예인 스크롤 유체기계(1c)를 도 6에 도시한다. 스크롤 유체기계(1a)는, 고정자(2)와, 고정자(2)를 고정하는 제1의 케이싱(10)과, 제1의 케이싱(10)에 고정된 베어링부(3)에 의해 회전가능하게 지지가 된 회전축(4)과, 회전축(4)에 고정된 회전자(5)와, 회전축(4)에 베어링 (14), (15)을 통해서 회전가능하게 지지가 된 선회축(6)과, 선회축(6)의 한쪽 끝 부분에 통상체(筒狀體)(7)을 통해서 설치된 선회스크롤(8)과, 선회축(6)의 다른쪽 끝 부분에 설치된 자전 방지 기구(도시 안 함)와, 선회스크롤(8)과 맞물리는 고정스크롤(9)을 가지는 제2의 케이싱(20)과, 제2의 케이싱(20)에 설치되어, 상기 선회축이 선회 가능한 개구부(開口部)(24a)를 가지는 봉지부(封止部)(21)를 가진다. 제2의 케이싱(20)과 봉지부(封止部)(21)에 의해, 유체(流體)의 흡입, 압축 및 토출을 하는 압축실(24)이 형성되어 있다. 선회축(6)에는, 도 2에 도시하듯이, 선회판(11)이 매달려 설치되어 있다. 봉지부(封止部)(21)는, 선회판(11)을 선회 자재 하게 내포하는 봉지실(封止室)(21a)을 갖는다. 봉지실(21a)의 양면에는 각각 원환상(圓環狀)의 홈(22), (23)이 설치되어 있고, 원환상의 홈(22), (23)에는 원환상의 씰(12), (13)이 설치되어 있다. 원환상의 씰(12), (13)과 선회판(11)에 의해 압축실(24)의 개구부(開口部)(24a)가 봉(封) 해져 있다.

<21> 선회판(11)과 봉지실(封止室)(21a)의 홈(22), (23)에 설치된 원환상(圓環狀)의 씰(12), (13)에 의해 압축실(24)의 개구부(開口部)(24a)를 봉하는 것에 의해, 압축실(24)에의 공기 등의 기체의 유입을 막을 수 있다. 그 때문에, 압축실(24)에 있어서 피압축 가스를 유효하게 압축할 수 있다. 선회판(11)은 두 개의 원환상(圓環狀)의 씰(12), (13)과 양면으로 접하고 있기 때문에, 두 군데에서 압축실(24)에의 공기의 유입을 막을 수 있다. 또한, 선회축(6)의 축 방향으로의 떨림에 따른 선회판(11)의 축 방향의 이동에 의해, 선회판(11)의 한쪽 면과 씰(12), (13)의 어느 것인가의 사이에 틈이 생겼을 경우에도, 선회판(11)의 다른쪽 면과 씰(12), (13)의 어느 것인가의 사이는 봉해진다. 그 때문에, 씰성(seal性)이 뛰어나고, 개구부(24a)를 밸런스 있게 봉할 수 있고, 압축실(24)로의 공기의 유입을 충분히 막을 수 있다.

<22> 본 발명의 또 다른 실시 예인 스크롤 유체기계(1d)를 도 7에 도시한다. 도 5에 도시하는 스크롤 유체기계(1b)는, 봉지실(封止室)(21a)의 양면에 각각 2중의 원환상(圓環狀)의 홈(22a), (22b), (23a), (23b)이 형성되고 있어, 각각 두 개씩의 원환상의 씰(12a), (12b) 및 (13a), (13b)가 설치되어 있는 이외에는, 도 1에 도시한 스크롤 유체기계(1a)와 같다. 원환상의 씰을 2중으로 설치하는 것에 의해, 씰성을 더욱 높이는 동시에, 개구부(24a)를 밸런스 있게 봉할 수 있다.

<23> 본 발명의 스크롤 유체기계는, 예를 들면, 진공 펌프 등의 펌프, 공기압축기, 냉매 가스 압축기, 산소 흡입기용 압축기 등으로서 쓸 수 있다. 본 발명의 스 크롤 유체기계는, 본 발명의 사상(思相)을 일탈하지 않는 한, 상기의 실시 예에 한정되지 않고, 용도에 따라서 여러 종류의 형태를 취할 수 있다.

<24> 도 1은 본 발명의 1실시 예인 스크롤 유체기계를 도시하는 단면도.

　 도 2는 선회축의 1 예를 도시하는 투시도.

　도 3의 (a)는 씰의 1예를 도시하는 투시도이며, (b)는 (a)의 실을 도시하는 단면도.

　도 4는 씰의 다른 예를 도시하는 단면도.

　도 5는 본 발명의 다른 실시 예인 스크롤 유체기계를 도시하는 단면도.

　도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예인 스크롤 유체기계를 도시하는 단면도.

　도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예인 스크롤 유체기계를 도시하는 단면도.

　도 8은 종래의 스크롤 유체기계를 도시하는 단면도.

　도 9는 종래의 스크롤 유체기계를 도시하는 부분 단면도.

<부호의 설명>

<25> 1a, 1b, 1c, 1d 스크롤 유체기계

2 고정자(stator)

3 베어링부

4 회전축

5 회전자(rotor)

6 선회축

7 통상체(筒狀體)

8 선회 스크롤

9 고정 스크롤

10 제1의 케이싱

11 선회판

12, 13 씰(seal)

14, 15 베어링

20 제2의 케이싱

20a, 21 봉지부(封止部)

21a 봉지실(封止室)

22, 22a, 22b, 23, 23a, 23b 홈

24 압축실

24a 개구부(開口部)

25 흡입관

26 토출관

Claims

고정자(stator)와, 상기 고정자를 고정하는 제1의 케이싱과, 상기 제1의 케이싱에 회전가능하게 지지가 된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 회전자와, 상기 회전축에 편심해서 회전가능하게 지지가 된 선회축과, 상기 선회축의 자전을 방지하는 자전 방지 수단과, 상기 선회축의 한쪽 끝에 고정된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤을 가지는 제2의 케이싱과, 상기 제2의 케이싱에 설치되어, 상기 선회축이 선회 가능한 개구부(開口部)를 남기면서 제2의 케이싱과 함께 압축실을 형성하는 봉지부(封止部)를 구비하고, 상기 선회축에는 선회판이 매달려 설치되어 있고, 상기 봉지부(封止部)에 설치된 씰(seal)과 상기 선회판에 의해 상기 개구부를 봉(封)하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
청구항 1에 있어서, 상기 씰이 상기 봉지부(封止部)에 둘 이상 마련 되어져 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
고정자와, 상기 고정자를 고정하는 제1의 케이싱과, 상기 제1의 케이싱에 회전가능하게 지지가 된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 회전자(rotor)와, 상기 회전축에 편심해서 회전가능하게 지지가 된 선회축과, 상기 선회축의 자전을 방지하는 자전 방지 수단과, 상기 선회축의 한쪽 끝에 고정된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤을 갖는 제2의 케이싱과, 상기 제2의 케이싱에 설치되 어, 상기 선회축이 선회 가능한 개구부를 남기면서 제2의 케이싱과 함께 압축실을 형성하는 봉지부(封止部)를 구비하고, 상기 선회축에는 선회판이 매달려 설치되어 있고, 상기 봉지부(封止部)는 상기 선회판을 선회가능하게 내포하는 봉지실(封止室)을 가지고 있고, 상기 봉지실(封止室)의 양면에 설치된 씰과 상기 선회판에 의해 상기 개구부를 봉(封)하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
청구항 3에 있어서, 상기 씰이 상기 봉지실(封止室)의 양면에 각각 둘 이상 마련 되어져 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
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