KR101244489B1 - 스크롤 유체기계 - Google Patents

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Abstract

<과제>
선회 스크롤의 트러스트 하중을, 선회축을 지지하는 베어링이나 회전축을 지지하는 베어링에서 받지 않도록 하고, 간단한 구조로 큰 트러스트(thrust) 하중에도 견디는 기계 손실이 적은 스크롤 유체기계를 제공한다.
<해결 수단>
선회축(21)에 선회 스크롤(11)을 연결하고, 선회 스크롤(11)을 편심 선회하는 스크롤 유체기계에 있어서, 케이싱(1)의 밑 부분에 고정부(8)를 설치하고, 고정부(8)와 선회 스크롤(11)와 는 선회축(21)의 사이에, 요동 지주(37)를 설치한다. 선회 스크롤(11)의 트러스트 하중을 요동 지주(37)가 고정부(8)에 전달하여, 고정부(8)로 받는다.

Description

스크롤 유체기계 {SCROLL FLUID MACHINE}
본 발명은 압축기, 블로어, 진공 펌프, 액체 펌프, 팽창기 등의 스크롤 유체기계에 관한 것이다.
종래의 선회 축에 선회 스크롤을 고착(固着)해서(고정시켜서) 구동하는 스크롤 유체기계는 문헌 1에서 보여주듯이 선회 스크롤의 트러스트(thrust) 하중이 선회 축에 전해졌다. 선회 축을 지지(支持)하는 베어링과, 회전축을 지지하는 베어링이 선회 축의 트러스트 하중을 받는다.　
또한, 종래의 스크롤 유체기계는 문헌 2, 3에서 보여주듯이, 크랭크 구동식으로서, 케이싱과 선회 스크롤과의 사이에 3개 이상의 요동 지주 (搖動 支柱)를 설치한 것이 있다.
[문헌 1] JP 1995-026618 B 1995.3.29
[문헌 2] JP 1997-112447 A 1997.5.2
[문헌 3] JP 2004-332695 A 2004.11.25
그러나 문헌 1에서 보여주는 스크롤 유체 기계는, 베어링 수가 늘어남과 동시에, 수명을 연장시키기 위해서 베어링의 지름을 크게 할 필요가 있었다. 따라서 이러한 베어링에 발생하는 기계 손실은 컸다. 또한, 이 구조는 복잡하고 고가(高價)이었다.
　또한, 문헌 2, 3에서 보여주는 스크롤 유체 기계는 3개 이상의 요동 지주를 설치하고 있기 때문에 구조가 복잡하다.
본 발명의 과제는, 선회 스크롤의 트러스트 (thrust) 하중을, 선회 축을 지지하는 베어링 (예를 들면 앵귤러 볼 베어링)이나 회전축을 지지하는 베어링 (예를 들면 앵귤러 볼 베어링)으로 받지 않도록 하고, 간단한 구조로 큰 트러스트 하중에도 견딜 수 있는 기계 손실이 작은 스크롤 유체기계를 제공하는 것이다.
본 발명은, 상술의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 케이싱과, 중공(中空) 속이 비어있는) 회전축과, 선회 축과, 선회 스크롤과, 고정 스크롤을 갖는 스크롤 유체기계에 적용된다. 여기서, 중공(中空)의 회전축은 케이싱 안에 설치되어, 베어링에 지지가 되어서 회전한다. 선회 축은 회전축의 중공부(中空部, 속이 비어있는 부분)에 설치되어, 회전축 축심(軸心)으로부터 편심(偏心)한 베어링에 지지(支持)가 되어서 선회(旋回)한다. 선회 스크롤은 선회 축의 앞단(先端)에 연결되어, 자전 방지 기구에 의해 자전이 방지되어서 선회한다. 고정 스크롤은 선회 스크롤과 대면해서 설치되고, 선회 스크롤과의 사이에 작동실(作動室, work chamber)이 형성된다.
그리고 본 발명은, 케이싱의 밑 부분(bottom)에 고정부(固定部)를 설치하고, 고정부와 선회 스크롤의 사이, 또는 고정부와 선회 축의 사이에 요동 지주 (搖動 支柱)를 설치해, 요동 지주가 선회 스크롤의 트러스트 하중을 고정부에 전달한다.
고정부는 요동 지주의 한쪽 끝과 감합(嵌合, fitting)되는 받침을 갖는다. 선회 스크롤 또는 선회 축은 요동 지주의 다른 쪽 끝과 감합(嵌合)하는 받침을 갖는다. 요동지주는, 축중심(軸中心)에 관통하는 오일통로를 갖고, 요동 지주의 한쪽끝의 감합부에 급유하고, 오일통로를 통해서 다른쪽 끝의 감합부에 급유한다. 고정부의 받침과 감합하는 요동 지주의 한쪽 끝은 지점(支点 support point)이 된다. 선회 스크롤 또는 선회 축의 받침과 감합하는 요동 지주의 다른 쪽 끝은 선회 스크롤 또는 선회 축에 추종(追從)해서 선회(旋回)한다.
요동 지주는 자전이 방지되어서 (방지된 상태로) 요동하고, 선회 스크롤의 자전을 방지한다.
이 경우, 요동 지주의 한쪽 끝과 다른 쪽 끝은 원주(圓柱) 형상의 핀(pin)을 갖는다. 핀의 축선은 요동 지주의 축선을 통과한다. 핀은 요동 지주와 직교(直交)한다. 고정부와 선회 스크롤 또는 고정부와 선회 축은 가이드 홈을 갖는다. 가이드 홈은 핀과 감합한다. 가이드 홈의 폭(幅)은 핀의 지름과 거의 같다.
본 발명의 스크롤 유체기계는, 선회 스크롤의 트러스트(thrust) 하중을, 선회 축을 지지하는 베어링이나 회전축을 지지하는 베어링으로 받지 않고, 구조가 간단하고 기계 손실이 적은 요동 지주에서 고정부에 전달하여, 고정부가 받는다. 따라서 베어링에 가해지는 트러스트 하중 부담을 대폭 줄이고, 베어링의 장수명화(長壽命化), 소형화를 실현하면서, 큰 트러스트 하중에도 견딜 수 있다. 요동지주는, 축중심(軸中心)에 관통하는 오일통로를 갖고, 요동 지주의 한쪽끝의 감합부에 급유하고, 오일통로를 통해서 다른쪽 끝의 감합부에 급유한다.
고정부의 받침과 감합하는 요동 지주의 한쪽 끝이 지점(支点 support point)이 되고, 선회 스크롤 또는 선회 축의 받침과 감합하는 요동 지주의 다른 쪽 끝이 선회 스크롤 또는 선회 축에 추종해서 선회할 경우에는, 선회 축을 지지하는 베어링과 회전축을 지지하는 베어링에서 선회 스크롤의 트러스트 하중을 받을 필요가 없으므로, 베어링 구조가 간단하고 기계 손실이 적은 스크롤 유체 기계를 저렴하게 제조할 수 있다.
요동 지주가, 선회 스크롤의 자전을 방지할 경우에는, 자전 방지 전용의 부품을 설치할 필요가 없으므로, 스크롤 유체 기계의 구조가 간단해진다. 또한, 왕복 운동하는 부재(部材)에 비해서 진동 소음이 작다.
요동 지주의 한쪽 끝 및 다른 쪽 끝이 원주(圓柱) 형상의 핀을 갖고, 고정부와 선회 스크롤이, 또는 고정부와 선회 축이 가이드 홈을 갖는 경우에는, 간단한 구조로 요동 지주 및 선회 스크롤의 자전을 방지할 수 있다.
도 1은 실시 예 1의 압축기를 나타내는 단면도
도 2는 실시 예 1의 요동 지주의 제조 방법을 나타내는 도
도 3은 실시 예 2의 압축기를 나타내는 단면도
도 4는 실시 예 3의 압축기를 나타내는 단면도
도 5는 실시 예 4의 압축기를 나타내는 단면도
도 6은 실시 예 5의 진공 펌프를 나타내는 단면도
도 7은 실시 예 5의 요동 지주의 조립부분을 나타내는 단면도
도 8은 실시 예 5의 요동 지주의 외관도
도 9는 실시 예 5의 요동 지주의 조립된 부분에서 요동 지주를 제외한 단면도
도 10은 참고예 1의 압축기의 요동 지주의 조립부분을 나타내는 단면도
도 11은 참고예 2의 압축기의 요동 지주의 조립부분을 나타내는 단면도
도 12는 참고예 3의 압축기의 요동 지주의 조립부분을 나타내는 단면도
도 13은 실시 예 6의 압축기의 요동 지주의 조립부분을 나타내는 단면도
(실시 예 1)
도 1은 실시 예 1의 압축기를 나타낸다. 전동기가 스테터(stator)(3)와 로터(rotor)(4)에 의해 구성된다. 스테터(3)와 프레임(5)이 케이싱(1)에 고착된다. 주(主) 베어링(6)의 외륜(6A)이 프레임(5)에 장착된다. 고정부(8)가 케이싱(1)의 스크롤 쪽과 반대쪽 즉, 밑 부분(1A)에 설치된다. 부(副) 베어링(9)의 내륜(9B)은 고정부(8)에 장착된다. 고정부(8)는 회전축(10)의 중공부(中空部 hollow portion)(10A)까지 늘어난다. 회전축(10)은 중심축이 다른 중공부(10A)(10B)를 갖는다. 중공부(10A)의 중심축은 회전축(10)의 중심축에 일치한다. 중공부(10B)의 중심축은 회전축(10)의 중심축으로부터 실질적으로 선회 반경의 거리만큼 편심(偏心)되어 있다. 중공부(10A)는 회전축(10)의 뒷단부(後端部)에 위치한다. 중공부(中空部) (10B)는 회전축(10)의 앞단부(先端部)에서부터 중간부에 위치한다. 중공부(10B)의 앞부분(前部)에는 선회 주베어링(30)의 외륜(30A)이 장착되고, 뒷부분(後部)에는 선회 부베어링(22)의 외륜(22A)이 장착된다.
주베어링(6) 및 부베어링(9)은 레디알(radial) 하중만을 지지(支持)하는 베어링 (예를 들면 깊은 홈 볼베어링 deep groove ball bearing)이다. 회전축(10)의 앞부분(前部)은 주베어링(6)의 내륜(6B)에 지지가 되고, 뒷부분(後部)은 부베어링(9)의 외륜(9A)에 지지가 된다. 이 구성에 의해, 회전축(10)은 주베어링(6)과 부베어링(9)에 회전 자유자재로 지지가 된다(rotatably supported).
선회 주베어링(30) 및 선회 부베어링(22)은 레디알(radial) 하중만을 지지하는 베어링 (예를 들면 깊은 홈 볼베어링)이다. 선회축(21)의 앞부분(前部)은 선회 주베어링(30)의 내륜(30B)에 지지가 되고, 뒷부분(後部)은 선회 부베어링(22)의 내륜(22B)에 지지가 된다. 이 구성에 의해, 선회축(21)은 선회 주베어링(30)과 선회 부베어링(22)에 회전 자유자재로 지지가 된다.
커버(2)가 볼트에 의해 케이싱(1)에 부착된다. 커버(2)는 외주(外周)의 상부(上部)에 흡입구(17), 토출구(20)를 갖고, 내주(內周)에 흡입실(12)을 갖는다. 칸막이(2A)와 가이드 원통(23)이 커버(2) 안에 설치된다. 고정 스크롤(15)이 커버(2) 안에 설치된다. 고정 스크롤(15)은 주로 경판 (鏡板 paneling)(15A), 원통(15B) 및 랩 (wrap)(15C)로 이루어진다. 원통(15B)은 가이드 원통(23)과 축 방향으로 이동 가능하게 감합된다. 원주(圓柱) 형상의 핀(13)이 칸막이(2A)의 외주부(外周部)에 끼워 넣어진다. 핀(13)의 앞단(先端)은 경판(15A)에 설치된 구멍에 감합(嵌合)된다. 핀 (13)에 의해 고정 스크롤(15)의 회전이 방지된다.
토출 포트(18)가 경판(15A)에 설치된다. 씰 부재(Seal部材)(24)가 원통(圓筒) (15B)에 설치된다. 씰 부재(Seal部材)(24)는 원통(15B)과 가이드 원통(guide 圓筒)(23)의 틈을 씰(seal) 한다. 이 구성에 의해, 제 1토출실(19)이 가이드 원통(23) 안에 형성된다. 메시(mesh)(25)가 제 1토출실(19)안에 설치된다. 제 2토출실(38)이 가이드 원통(23)의 외주(外周)와 커버(2)로 둘러싸여지는 부분에 형성된다. 오일 분리를 위한 충돌판(26)이 제2토출실(38)의 상부에 설치된다. 오일받이(36)가 제 2토출실(38)의 하부에 설치된다. 가이드 원통(23)의 상부에 가스 통로(23A)가, 하부에 오일 낙하 구멍(23B)이 설치된다.
선회 스크롤(11)이 고정 스크롤(15)과 대면해서(마주보고) 설치된다. 선회 스크롤(11)은 주로 경판(鏡板 paneling)(11A), 보스(boss)(11B) 및 랩(wrap)(11C)으로 이루어진다. 보스(11B)가 선회축(21)의 앞단(先端)에 연결된다. 거의 밀폐된 작동실(압축실)(16)이 선회 스크롤(11)의 경판(11A), 랩(11C), 고정 스크롤 경판(15A) 및 랩(15C)에 의해 구성된다. 올덤 링(27)이 선회 스크롤(11)의 경판(11A)의 뒷면 외주부(外柱部)에 설치된다. 올덤 링(27)이 자전 방지 기구를 구성한다.
받침(오목 구면[球面] 받침)(8A)이 고정부(8)의 앞단(先端)에 설치된다. 받침 (오목 구면 받침)(21A)이 선회축(21)의 뒷단(後端)에 설치된다. 요동 지주(37)가 받침 (8A)과 받침(21A)의 사이에 설치된다. 요동 지주(37)는 한쪽 끝인 구체(球體)(37A)와 다른 쪽 끝(37B)의 사이에 원통(圓筒)(37F)을 설치해서 형성된다. 구체(球體) (37A), (37B)의 중심은 원통(37F)의 축선상(軸線上)에 있다. 받침(8A)의 공반경(球半經)과 구체(球體)(37A)의 공반경(球半經)은 거의 같다. 따라서 구체(37A)는 받침 (8A)로부터 벗어날 일 없고(벗겨질 일 없고), 받침(8A)에 요동 가능하게 감합된다. 받침(21A)의 공반경과 구체(37B)의 공반경도 거의 같다. 따라서 구체(37B)는 받침(21A)으로부터 벗어날 일 없고(벗겨질 일 없고), 받침(21A)에 요동 가능하게 감합된다. 요동 지주(37)는 축 중심에 관통한 오일 통로(37C)를 갖는다. 선회 스크롤(11)이나 선회축(21)에 발생하는 원심력과 밸런스를 잡기 위해서, 카운터 웨이트(14)가 회전축(10)에 설치된다.
제 1 오일통로(31) 및 오일 되돌아오는 구멍(39)이 프레임(5)의 하부에 설치된다. 제1급유 파이프(29)가 오일받이(36)로부터 칸막이(2A)와 고정 스크롤 경판(15A)을 관통하여, 필터(28)를 통해, 제1오일통로(31)에 접속된다. 분기오일통로(分岐Oil通路)(31A)가 제1오일통로(31)로부터 주베어링(6)의 근방까지 설치된다. 제2급유 파이프(32)의 한쪽 끝이 제1오일통로(31)에 접속된다. 제2오일통로(34)가 밑 부분 (1A)에 설치된다. 제 2급유 파이프(32)의 다른 쪽 끝이 제2오일통로(34)에 접속된다. 제2오일통로(34)는 고정부(8)의 오일통로(8B)에 연통(連通) 한다. 오일통로(8B)의 종단(終端)은 받침(8A)에 개구(開口)한다(열려있다). 오일통로(21B)가 선회축(21)의 중심에 설치된다. 가로구멍(橫穴)(21C)이 오일통로(21B)로부터 선회 주베어링(30)의 근방까지 설치된다. 요동 지주(37)의 오일통로(37C)는 오일통로(8B), (21B)를 연통(連通)한다.
실시 예 1의 동작(動作)을 설명한다. 전동기（모터）에 전류가 통하면, 스테터(stator)(3)가 로터(rotor)(4)에 회전력을 주고, 회전축(10)이 회전한다. 그에 따라, 선회축(21) 및 선회축(21)과 일체(一體)의 선회 스크롤(11)이 선회한다. 선회 스크롤(11)은 올덤 링(27)에 의해 자전이 방지된 채로, 선회한다.
가스(작동 유체, 作動流體)는, 흡입구(17)로부터 흡입실(12)에 유입되고, 압축 실(16)에서 압축되면서 중앙에 이동하고, 토출 포트(18)로부터 제1토출실(19)에 유입한다. 그 후 가스는 가스 통로(23A)로부터 상부에 유출(流出)하고, 충돌판(26)에 닿아서, 방향 전환하고, 토출구(20)로부터 외부에 토출된다.
오일(윤활유)은 제2토출실(38)의 고압(高壓)과 케이싱(1)안의 저압(低壓)의 압력 차이에 의해, 오일받이(36)으로부터 제1급유 파이프(29)에 유입되고, 제1오일통로 (31)에 흘러, 분기 오일통로(31A)로부터 주베어링(6)의 근방에 급유 된다. 오일은 제2급유 파이프(32), 제2오일 통로(34), 고정부 오일 통로(8B)를 통해, 받침(8A)과 구체(球體)(37A)의 감합부(嵌合部, fitting portion) (미끄럼부 sliding portion)에 급유 된다. 또한, 오일은 오일통로(37C)를 통해서 구체(37B)와 받침(21A)의 감합부(미끄럼부)에 급유 된다. 받침(8A)(21A)을 새어 나온 오일은 부베어링(副 bearing)(9)나 선회 부베어링(22)에 급유 된다. 오일은 선회축(21)의 오일통로(21B)에 들어가고, 가로구멍(橫穴)(21C)으로부터 선회 주베어링(30)에 급유 된다. 이렇게 하여, 각 베어링(各 bearing)이나 각 미끄럼부는 오일 윤활 된다.
오일은 최종적으로 케이싱(1)안에 괴이고, 오일 되돌아오는 구멍(39)으로부터 흡입실(12)에 들어가고, 가스와 함께 압축실(16)에 유입해, 토출 포트(18)로부터 토출된다. 가스에 포함되는 오일은 메시(Mesh)(25)에서 가스와 분리되어, 오일 낙하 구멍(23B)으로부터 오일받이(36)에 낙하한다. 오일은, 가스가 충돌판(26)에 닿아서 방향 전환할 때, 더욱 가스와 분리되어, 가이드 원통(23)을 타고 오일받이(36)에 낙하한다.
가스가 압축실(16)에서 압축되면, 선회 스크롤(11)은 가스의 압력에 의해, 고정 스크롤(15)로부터 멀어지는 방향으로 트러스트(thrust) 하중을 받고, 선회축(21)을 밀어 내리려고 한다. 선회축(21)은 선회 스크롤(11)로부터 받은 트러스트 하중을 요동 지주(37)에 전달한다. 요동 지주(37)는 선회축(21)으로부터 받은 트러스트 하중을 고정부 (8)에 전달한다. 고정부(8)의 받침 (오목 구면[球面] 받침)(8A)과 감합하는 구체(球體)(37A) (요동 지주(37)의 한쪽 끝)는 지점(支点)이 된다. 선회축(21)의 받침(오목구면받침)(21A)과 감합하는 구체(37B)(요동 지주(37)의 다른 쪽 끝)는 선회축(21)에 추종해서 선회한다. 트러스트 하중에 의해 선회 스크롤(11)로부터 선회축(21), 요동 지주(37)를 통해서 고정부(8)에 밀어 내리는 힘이 작용해도, 고정부(8)가 고정되어 있기 때문에, 요동 지주(37)는 이동하지 않는다. 요동 지주(37)가 이동하지 않기 때문에, 선회축(21)도 이동하지 않는다. 선회축(21)이 이동하지 않기 때문에 선회 스크롤(11)도 이동하지 않는다. 즉, 선회 스크롤(11)은 고정 스크롤(15)로부터 멀어지지 않는다.
실시 예 1에서는, 선회축(21)의 트러스트 하중을 미끄럼 속도가 작은 요동 지주(37)로 고정부(8)에 전달하고, 고정부(8)가 받는다. 선회 주베어링(30), 선회 부베어링(22), 주베어링(6) 및 부베어링(22)은 레디얼(radial) 하중만을 받고, 트러스트 하중을 받지 않는 베어링이면 된다. 따라서 압축기는, 베어링 구조가 간단해지고 기계 손실이 줄고, 성능이 향상된다. 또한, 베어링으로 트러스트 하중을 받는 구조와 비교해서 훨씬 큰 트러스트 하중을 받을 수 있다.
도 2는 실시예 1에 있어서, 오일통로(37C)를 갖는 요동 지주(37)의 제조 방법을 보여준다. 요동 지주(37)는 구체(球體)(37A)와 구체(37B)의 사이에 원통(37F)을 용접이나 접착 등으로 접합해서 형성된다. 구체(37A)에 오일구멍(37M)을, 구체(37B)에 오일구멍(37N)을 설치한다. 원통(37F)의 중공부(中空部)는 오일구멍(37L)이 된다. 오일구멍 (37L)을 설치하기 위해서, 처음부터 구멍이 나 있는 원통(37F)을 사용하므로, 원주(圓柱)에 오일구멍(37L)을 내는 가공 공정이 필요 없어진다. 따라서 오일구멍(37L), (37M) 및 (37N)으로 이루어지는 오일통로(37C)를 갖는 요동 지주(37)를 저렴하게 제조할 수 있다.
(실시 예 2)
도 3은 실시 예 2의 압축기를 나타낸다. 도 1과 같은 부품과 부호의 설명은 실시 예 1에서 설명되었으므로 생략한다. 선회축(21)은 관통하는 공동(空洞, hollow portion) (21F)을 갖는다. 요동 지주(37)의 한쪽 끝은 구체(37A)이며, 다른 쪽 끝은 구체 (37B)다. 요동 지주(37)는 공동 (空洞 hollow portion)(21F)을 관통한다. 선회 스크롤(11)은 주로 경판(11A), 보스(11B), 랩(11C) 및 공받침대(11D)로 이루어진다. 공받침대(11D)가 보스(11B)의 내부에 설치된다. 공받침대(11D)는 중앙부에 받침(오목 구면[球面] 받침)(11F)을 갖는다. 구체(37B)는 받침(11F)과 요동 가능하게 감합된다. 구체(37B)(요동 지주(37)의 다른 쪽 끝)는 원주형상의 핀(37E)을 갖는다. 핀(37E)의 축선(軸線)은 구체(37B)의 중심을 통과한다. 핀(37E)은 요동 지주(37)와 직교 보스(1 보스(11B)는 가이드 홈(11E)을 갖는다. 가이드 홈(11E)의 폭은 핀(37E)의 지름과 거의 같다. 핀(37E)은 가이드 홈(11E)과 미끄럼 가능하게 감합되고, 요동 지주(37)가 선회 스크롤(11)과 상대 (相對) 회전하는 것을 방지한다. 즉, 선회 스크롤(11)에 대하여 요동 지주(37)가 회전하거나, 요동 지주(37)에 대하여 선회 스크롤(11)이 회전하는 것을 방지한다. 다시 말해, 요동 지주(37)가 자전 방지 기구을 구성한다.
구체(37A) (요동 지주(37)의 한쪽 끝)는 원주(圓柱) 형상의 핀(37D)을 갖는다. 핀(37D)의 축선은 구체(37A)의 중심 통과한다. 핀(37D)은 요동 지주(37)와 직교한다. 보스(7)가 케이싱(1)의 밑 부분(1A)에 설치된다. 고정부(8)가 보스(7)에 끼워진다. 부베어링(9)은 고정부(8)에 장착된다. 고정부(8)는 가이드 홈(8E)을 갖는다. 가이드 홈(8E)의 폭은 핀(37D)의 지름(經 diameter)과 거의 같다. 핀(37D)은 가이드 홈(8E)과 미끄럼 가능하게 감합되고, 요동 지주(37)가 고정부(8)와 상대 회전하는 것을 방지한다. 따라서 선회 스크롤(11)은 고정부(8)에 대하여 상대회전이 방지되고, 자전이 방지된다. 이와 같이, 요동 지주(37)는 자전이 방지돼서 요동하고, 선회 스크롤(11)의 자전을 방지한다.
고정부(8)의 받침(오목 구면[球面] 받침)(8A)과 감합하는 구체(37A)는 지점이 된다. 선회 스크롤(11)의 공받침대(11D)에 설치된 받침(오목 구면 받침)(11F)과 감합하는 구체(37B)는 선회 스크롤(11)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(37)는 선회 스크롤(11)로부터 받침(11F)과 구체(37B)를 통해서 받은 트러스트 하중을, 구체 (37A)와 받침(8A)을 통해서 고정부(8)에 전달한다. 그에 의해, 고정부(8)가 선회 스크롤(11)의 트러스트 하중을 받는다. 고정부(8)는 고정되어 있기 때문에, 요동 지주(37)는 트러스트 하중 방향으로 이동하지 않는다. 요동 지주(37)가 이동하지 않기 때문에 선회 스크롤(11)도 이동하지 않는다.
요동 지주(37)는 축 중심을 관통하는 오일통로(37C)를 갖는다. 오일은 고정부(8)의 오일통로(8B)로부터 받침(8A)과 구체(37A)의 감합부에 급유 되어, 오일통로(37C)를 통해, 구체(球體)(37B)와 받침(11F)의 감합부에 급유 된다. 받침(8A)으로부터 오일통로(37C)에 급유 됨과 함께 새어 나온 오일은 부베어링(9), 선회 부베어링(22) 및 핀(37D)의 미끄럼부에 급유 된다. 받침(11F)으로부터 새어 나온 오일은 핀(37E)의 미끄럼부에 급유 되어, 선회축(21)의 공동(空洞 hollow portion)(21F)에도 들어가고, 가로구멍(橫穴)(21C)으로부터 선회 주베어링(30)에 급유 된다.
실시 예 2는 선회 스크롤(11)의 트러스트 하중을 요동 지주(37)가 받아서 고정부 (8)에 전달하고, 고정부(8)가 받는다. 그 효과는 실시 예 1과 같다. 게다가, 요동 지주(37)가 선회 스크롤(11)의 자전을 방지한다. 그에 의해 압축기는 전용의 자전 방지 부재가 불필요해져, 구조가 간단해진다. 또한, 요동 지주(37)는 왕복 운동하는 부재와 비교하여 진동 소음이 적다.
(실시 예 3)
도 4는 실시 예 3의 압축기를 나타낸다. 도 1 내지 3과 같은 부품과 부호의 설명은, 실시 예 1 및 2에서 설명되었으므로 생략한다. 선회 스크롤11은 주로 경판(11A), 보스(11B), 랩(11C) 및 공받침대(11D)로 이루어진다. 공받침대(11D)가 보스(11B)의 안에 설치된다. 공받침대(11D)는 가이드 홈(11E)과 받침(오목 구면 받침)(11F)을 갖는다. 요동 지주(37)는 한쪽 끝인 구체(37A) 및 다른 쪽 끝(37B)의 사이에 원통(37F)을 접합(接合)해서 형성된다. 구체(37B)(요동 지주(37)의 다른 쪽 끝)는 외부로 뚫고 나온 원주(圓柱)형상의 핀(37E)을 갖는다. 핀(37E)의 축선(軸線)은 구체(37B)의 중심을 통과한다. 핀(37E)은 요동 지주(37)와 직교한다. 받침(11F)의 공반경은 구체(37B)의 공반경과 거의 같다. 가이드 홈(11E)의 폭은 핀(37E)의 지름과 거의 같다. 구체(37B)는 받침(11F)과 요동가능하게 감합된다. 핀(37E)은 가이드 홈(11E)과 미끄럼가능하게 감합되고, 요동 지주(37)가 선회 스크롤(11)과 상대 회전하는 것을 방지한다.
고정부(8)가 케이싱(1)의 밑 부분(1A)에 설치된다. 고정부(8)는 받침(8A) (오목 구면[球面] 받침)와 가이드 홈(8E)을 갖는다. 구체(球體)(37A) (요동 지주(37)의 한쪽 끝)는 외부로 뚫고 나온 원주형상의 핀(37D)을 갖는다. 핀(37D)의 축선은 구체 (37A)의 중심을 통과한다. 핀(37D)은 요동 지주(37)와 직교한다. 받침(8A)의 공반경(球半經)은 구체(37A)의 공반경과 거의 같다. 가이드 홈(8E)의 폭은 핀(37D)의 지름과 거의 같다. 구체(37A)는 고정부(8)의 받침(8A)과 요동가능하게 감합된다. 고정축(50)이 고정부(8)에 끼워져서 설치된다. 부베어링(9)이 고정축(50)에 장착된다. 핀(37D)을 옆에서 장착(裝着)하기 위해서, 핀 장착 구멍(50F)이 고정축(50)에 설치된다. 핀(37D)은 가이드 홈(8E)과 미끄럼가능하게 감합되고, 요동 지주(37)가 고정부(8)와 상대 회전하는 것을 방지한다. 따라서 선회 스크롤(11)은 고정부(8)에 대하여 상대회전이 방지되고, 자전이 방지된다. 이와 같디 요동 지주(37)는 자전이 방지되어서 요동하고, 선회 스크롤(11)의 자전을 방지한다.
고정부(8)의 받침(오목구면받침)(8A)과 감합하는 구체(37A)는 지점이 된다. 선회 스크롤(11)의 받침(오목구면받침)(11F)과 감합하는 구체(37B)는 선회 스크롤(11)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(37)는 선회 스크롤(11)로부터의 트러스트 하중을 받침(11F)과 구체(37B)를 통해서 받고, 구체(37A)와 받침(8A)을 통해서 고정부(8)에 전달한다. 그에 의해, 고정부(8)가 선회 스크롤(11)의 트러스트 하중을 받는다. 고정부(8)는 고정되어 있기 때문에, 요동 지주(37)는 트러스트 하중 방향으로 이동하지 않는다. 요동 지주(37)가 이동하지 않기 때문에 선회 스크롤(11)도 이동하지 않는다.
실시 예 3은 실시 예 2와 같은 효과를 낸다. 게다가, 가이드 홈(8E)이 부베어링(9) 보다도 바깥쪽에 있기 때문에, 핀(37D)의 길이를 길게 할 수 있다. 그에 의해, 요동 지주(37)는 더욱 안정되어서 선회 스크롤(11)의 자전을 방지할 수 있다.
(실시 예 4)
도 5는 실시 예 4의 압축기를 나타낸다. 도 1 내지 4와 같은 부품과 부호의 설명은 실시 예 1 내지 3에서 설명되었으므로 생략한다. 요동 지주(37)의 구체(球體)(37A) (한쪽 끝)는 원통(37F)과 분리하고 있다. 구체(37A)는 구체축(37I)과 구체 키(37J)를 갖는다. 구체축(37I)은 구체(37A)와 원통(37F)을 잇는다. 원통(37F)은 원통구멍(37G)과 원통키홈(37H)을 갖는다. 원통구멍(37G)은 구체축(37I)과 감합된다. 구체 키(37J)가 원통키홈(37H)과 감합된다. 이와 같이 구체(37A)는 원통(37F)과 일체화되어, 구체(37A)와 원통(37F)이 서로 회전하는 것을 방지한다.
실시 예 4는 실시 예 3과 같은 효과를 낸다. 게다가, 핀(37D)을 갖는 구체(37A)를 고정축(50)의 뒷부분(後部)에서 장착할 수 있기 때문에, 스테터 코일(Stator coil) (3A)가 핀(37D) 장착에 방해되지 않는다. 또한, 구체(37A), 핀(37D), 가이드 홈(8E) 및 고정부(8)는 스테더 코일(3A)의 안쪽에 위치할 수 있다. 그에 의해, 압축기의 전체길이가 짧아진다.
(실시 예 5)
도 6, 7, 8, 9는 실시 예 5를 나타낸다. 도 6은 요동 지주(37)를 적용한 진공 펌프를 나타낸다. 도 7은 요동 지주(37)의 조립 부분을 나타낸다. 도 8은 도 7의 요동 지주(37)를 90도 회전시킨 외관도이다. 도 9는 도 7의 조립부분을 90도 회전시켜, 요동 지주(37)를 제외한 상태를 나타낸다. 도 6, 7, 8, 9와 동일한 부품과 부호의 설명은 실시 예 1 내지 4에서 설명되었으므로 생략한다. 공받침대(8M)가 고정부(8)에 장착된다. 공받침대(21M)가 선회축(21)에 장착된다. 스톱퍼(8N), (21N)의 구멍(8T), (21T)에 원통(37F)을 통과시킨 후, 원통(37F)의 양끝에 구체(37A) 또는 구체(37B)를 형성한다. 그 후, 볼트(8U)가 스톱퍼(8N)와 공받침대(8M)를 포개서 고정부(8)에 고정한다. 볼트(21U)가 스톱퍼(21N)와 공받침대(21M)를 포개서 선회축(21)에 고정한다.
공받침대(8M)는 받침(오목 구면 받침)(8P)과 가이드 홈(8R)을 갖는다. 가이드 홈(8R)의 폭은 핀(37D)의 지름과 거의 같다. 스톱퍼(8N)는 받침 (오목 구면 받침) (8Q)과 가이드 홈(8S)을 갖는다. 가이드 홈(8S)의 폭은 핀(37D)의 지름과 거의 같다. 요동 지주(37)의 한쪽 끝인 구체(37A)는 받침 (오목 구면 받침)(8P), (8Q)와 요동 가능하게 감합된다. 핀(37D)은 가이드 홈(8R), (8S)과 미끄럼가능하게 감합된다. 그에 의해, 요동 지주(37)는 고정부(8)와 축 방향으로 상대 이동하지 않고, 상대 회전도 하지 않고 요동 운동할 수 있다.
공받침대(21M)는 받침(오목 구면 받침)(21P)과 가이드 홈(21R)을 갖는다. 가이드 홈(21R)의 폭은 핀(37E)의 지름과 거의 같다. 스톱퍼(21N)는 받침(오목 구면 받침) (21Q)과 가이드 홈(21S)을 갖는다. 가이드 홈(21S)의 폭은 핀(37E)의 지름과 거의 같다. 요동 지주(37)의 다른 쪽 끝인 구체(37B)는 받침(오목 구면 받침)(21P), (21Q)과 요동(搖動) 가능하게 감합된다. 핀(37E)은 가이드 홈(21R), (21S)과 미끄럼가능하게 감합된다. 그에 의해, 요동 지주(37)는 축 방향으로 이동하지 않고, 회전하지 않고 요동 운동할 수 있다. 또한, 선회축(21)은 회전이 방지된다. 선회축(21)과 일체(一體)의 선회 스크롤(11)은 자전이 방지된다. 이와 같이 요동 지주(37)는 자전이 방지되어서 요동하고, 선회 스크롤(11)의 자전을 방지한다.
도 6의 진공 펌프에 있어서의 트러스트 하중의 발생 방향은, 도 1의 압축기에 있어서의 트러스트 하중의 발생 방향과 반대이다. 압축기에서는 작동실(압축실)(16)의 압력이 외부보다 높다. 그렇기 때문에, 트러스트 하중은 선회 스크롤(11)이 고정 스크롤(15)로부터 멀어지는 방향으로 발생한다. 그리고 선회 스크롤(11)이 선회축(21)을 밀어내는 힘이 작용한다. 그러나 진공 펌프에서는 작동실(펌프실)(16)의 압력이 외부보다 낮다. 그 때문에, 트러스트 하중은 선회 스크롤(11)이 고정 스크롤(15)쪽으로 끌어 당겨지는 방향으로 발생한다. 그리고 선회 스크롤(11)이 선회축(21)을 끌어당기는 힘이 작용한다. 고정부(8)의 받침(오목 구면 받침) (8P), (8Q)와 감합(嵌合)하는 구체(37A)(요동 지주(37)의 한쪽 끝)는 지점이 된다. 선회축(21)의 받침(오목 구면 받침) (21P), (21Q)와 감합하는 구체(37B)(요동 지주(37)의 다른 쪽 끝)는 선회축(21)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(37)는 선회 스크롤(11)로부터 선회축(21)에 전달된 트러스트 하중을 받침(21P), 받침(21Q) 및 구체(37B)로부터 받고, 구체(37A), 받침(8Q) 및 받침(8P)으로부터 고정부(8)에 전달한다. 고정부(8)는 고정되어 있기 때문에 요동 지주(37)는 이동하지 않는다. 요동 지주(37)가 이동하지 않기 때문에 선회축(21)도 이동하지 않는다. 선회축(21)이 이동하지 않기 때문에 선회 스크롤(11)도 이동하지 않는다.
실시 예 5에서는, 선회 스크롤(11)이 고정 스크롤(15)로부터 멀어지는 방향으로뿐만 아니라, 고정 스크롤(15)쪽으로 끌어당기는 방향으로도 고정된다. 그에 의해, 선회 스크롤(11)은 고정 스크롤(15)쪽에 흡인되지 않는다. 따라서 진공 펌프는, 트러스트 하중을 받는 베어링이 필요 없어져서, 베어링 구조가 간단해지고 기계 손실이 줄어든다. 또한, 요동 지주(37)는 선회 스크롤(11)의 자전을 방지한다. 따라서 진공 펌프는 전용의 자전 방지 부품이 불필요해져, 구조가 간단해진다.
(참고예 1)
도 10은 참고예 1의 요동 지주(60)의 조립 부분을 나타낸다. 요동 지주(60)의 한쪽 끝인 구면(60A) 및 다른 쪽 끝인 구면(60B)은 요동 지주(60)의 전체 길이는 지름으로 하는 공(球)의 일부이다. 고정부(8)는 앞단(先端)에 받침(평면 받침)(8D)과 뱅크(8L)를 갖는다. 선회축(21)은 뒷단에 받침(평면 받침) (21D)과 뱅크(21L)를 갖는다. 요동 지주(60)는 받침(8D), (21D)의 사이에 장착된다. 고정부 (8)의 받침(평면 받침)(8D)과 감합하는 구면(60A)은 지점(支点)이 된다. 선회축(21)의 받침(평면받침)(21D)과 감합하는 구면(60B)은 선회축(21)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(37)는, 선회축(21)의 트러스트 하중을 받침(21D), 구면(60B)으로부터 받고, 구면(60A), 받침(8D)으로부터 고정부(8)에 전달한다. 뱅크(8L), (21L)은 요동 지주(60)가 벗어나지(벗겨지지) 않도록 하는 가이드이다. 요동 지주(60)는 오일 구멍을 갖고 있지 않기 때문에, 실시 예 1과는 다른 방법으로 급유(給油)가 이루어진다. 참고예 1의 압축기는, 요동 지주(60)가 받침(8D), (21D)로 구름 접촉(rolling contact) 하기 때문에 기계손실이 적다.
(참고예 2)
도 11은 참고예 2의 요동 지주(70)의 조립부분을 나타낸다. 요동 지주(70)의 한쪽 끝은 원추부(70A), 모따기부(70B) 및 원주부(70C)로 이루어진다. 요동 지주(70)의 다른 쪽 끝은 원추부(70D), 모따기부(70E) 및 원주부(70F)로 이루어진다. 고정부(8)는 앞단(先端)에 받침(평면받침) (8D)과 뱅크 (8L)를 갖는다. 선회축(21)은 뒷단(後端)에 받침(평면받침) (21D)과 뱅크(21L)를 갖는다. 요동 지주 (70)는 받침(8D), (21D)의 사이에 장착된다. 고정부(8)의 받침(평면받침)(8D)과 감합하는 원추부 (70A), 모따기부(70B) 및 원주부(70C) (요동 지주(70)의 한쪽 끝)는 지점이 된다. 선회축(21)의 받침(평면받침) (21D)과 감합하는 원추부(70D), 모따기부(70E) 및 원주부(70F) (요동 지주(70)의 다른 쪽 끝)는 선회축(21)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(70)는, 선회 스크롤(11)로부터 선회축(21)에 전달된 트러스트 하중을 받침(21D), 원추부(圓錐部)(70D), 모따기부(70E) 및 원주부(圓柱部)(70F)로부터 받고, 원주부(70C), 모따기부(70B), 원추부(70A) 및 받침(8D)으로부터 고정부(8)에 전달한다. 모따기 접촉부(70H) 및 원주(圓柱) 접촉부(70I)는 뱅크(8L)와 접촉하고, 모따기 접촉부(70K) 및 원주 접촉부(70L)는 뱅크(21L)와 접촉해, 요동 지주(70)가 벗어나지(벗겨지지) 않도록 한다. 모따기 접촉부 (70H), (70K)는 뱅크(8L), (21L)과 접촉했을 때, 요동 지주(70)가 마모하지 않는 역할도 한다. 참고예 2의 압축기는, 요동 지주(70)가 받침(평면 받침)(8D), (21D)와 구름 접촉(rolling contact)하기 때문에 접촉부의 미끄러짐이 거의 제로가 되어, 접촉부의 마모 및 기계손실이 줄어든다. 또한, 받침(평면받침) (8D), (21D)와 원추 접촉부(70G), (70J)는 선 접촉(線接觸)하기 때문에 접촉부의 면적이 점접촉(点接觸)의 경우보다 넓어져, 보다 큰 트러스트 하중에도 견딜 수 있다.
(참고예 3)
도 12는 참고예 3의 요동 지주(80)의 조립 부분을 나타낸다. 요동 지주(80)의 한쪽 끝은 원추(80A)이며, 다른 쪽 끝은 원추(80B)이다. 고정부(8)는 앞단(先端)에 받침(원추면 받침) (8G)을 갖는다. 선회축(21)은 뒷단(後端)에 받침(원추면 받침) (21G)을 갖는다. 요동 지주(80)는 받침(8G)과 (21G)의 사이에 장착된다. 고정부(8)의 받침(8G)과 감합하는 원추(80A) (요동 지주(80)의 한쪽 끝)는 지점이 된다. 선회축(21)의 받침(21G)과 감합하는 원추(80B) (요동 지주(80)의 다른 쪽 끝)는 선회축 (21)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(80)는, 선회 스크롤(11)로부터 선회축(21)에 전해진 트러스트 하중을 받침(21G) 및 원추(80B)로부터 받고, 원추(80A) 및 받침(8G)으로부터 고정부(8)에 전달한다. 참고예 3의 압축기는, 요동 지주(80)가 받침(원추면 받침) (8G), (21G)과 구름 접촉하기 때문에 기계손실이 적다. 또한, 받침(8G) 및 받침(21G)과 접촉하는 원추 (80A) 및 원추(80B)의 면적이 넓으므로 요동 지주(80)의 마모가 적다. 게다가, 원추면이 되고 있는 받침(8G) 및 받침(21G)은 요동 지주(80)가 벗어나지(벗겨지지) 않는 가이드의 역할도 하기 때문에, 압축기의 구조가 간단해진다.
(실시 예 6)
도 13은 실시 예 6의 압축기의 요동 지주(90)의 조립부분을 나타낸다. 도시(圖示, 그림으로 나타낸) 부분 이외는 도 1과 같다. 요동 지주(90)의 한쪽 끝은 오목 구면(90A)을, 다른 쪽 끝은 오목구면(90B)을 갖는다. 고정부(8)는 앞단(先端)에 나사(8I)와 일체가 된 구체(8H)를 갖는다. 선회축(21)은 뒷단에 나사(21I)와 일체가 된 구체(21H) (球體)를 갖는다. 요동 지주(90)는 구체(8H), (21H)의 사이에 장착된다. 고정부(8)의 받침(볼록 구면 받침) (8K)과 감합하는 오목구면(90A) (요동 지주(90)의 한쪽 끝)는 지점이 된다. 선회축(21)의 받침(볼록 구면 받침) (21K)과 감합하는 오목 구면(90B) (요동 지주 (90)의 다른 쪽 끝)은 선회축(21)에 추종해서 선회한다. 요동 지주(90)는, 선회축(21)의 트러스트 하중을 받침(볼록 구면 받침) (21K) 및 오목 구면(90B)으로부터 받고, 오목 구면(90A) 및 받침(볼록 구면 받침) (8K)로부터 고정부(8)에 전달한다. 요동 지주(90)는 축 중심에 관통된 오일 통로(90C)를 갖는다. 구체(球體)(8H)와 나사(8I)도 축 중심에 관통된 오일통로(8J)를 갖는다. 구체(21H)와 나사(21I)도 축 중심에 관통된 오일 통로(21J)를 갖는다. 오일통로(8B), (8J), (90C), (21J), (21B)는 연통(連通 communicate)하여, 급유 경로를 구성한다. 요동 지주(90)의 오목 구면(90A) 또는 오목 구면(90B)의 한쪽을 구체(球體)로 바꾸고, 그것과 감합하는 고정부(8)의 앞단(先端) 또는 선회축(21)의 뒷단(後端)에 받침(오목 구면 받침)을 설치해도 된다. 실시 예 6에서는, 요동 지주(90)의 지름을 비교적 크게 할 수 있으므로, 요동지주(90)는 비교적 큰 트러스트 하중에도 견딜 수 있다.

Claims (4)

  1. 케이싱과,
    상기 케이싱 안에 설치되어, 베어링에 지지(支持) 되어서 회전하는, 중공(中空)의 회전축과,
    상기 회전축의 중공부(中空部)에 설치되어, 상기 회전축의 축심(軸心)으로부터 편심(偏心)한 베어링에 지지가 되어서 선회(旋回)하는 선회축과,
    상기 선회축의 앞단(先端)에 연결되어, 자전 방지 기구에 의해 자전이 방지되어서 선회하는 선회 스크롤과,
    상기 선회 스크롤과 대면해서 설치되어, 상기 선회 스크롤과의 사이에 작동실(作動室)을 형성하는 고정 스크롤을 갖는 스크롤 유체기계에 있어서,
    상기 케이싱의 밑 부분에 고정부(固定部)를 설치하고,
    상기 고정부와 상기 선회 스크롤의 사이, 또는 상기 고정부와 상기 선회축의 사이에 트러스트(thrust) 하중을 받기 위한 요동 지주 (搖動 支柱)를 설치하고,
    상기 요동 지주는 축중심(軸中心)에 관통하는 오일통로를 갖고, 요동 지주의 한쪽 끝의 감합부에 급유하고, 오일통로를 통해서 다른쪽 끝의 감합부에 급유하는 스크롤 유체 기계.
  2. 제1항에 있어서
    상기 고정부는 요동 지주의 한쪽 끝과 감합(嵌合)하는 받침을 갖고,
    상기 선회 스크롤 또는 상기 선회축은 상기 요동 지주의 다른 쪽 끝과 감합하는 받침을 갖고,
    상기 고정부의 받침과 감합하는 상기 요동 지주의 한쪽 끝은 지점(支点)이 되고,
    상기 선회 스크롤 또는 상기 선회축의 받침과 감합하는 상기 요동 지주의 다른 쪽 끝은 상기 선회 스크롤 또는 상기 선회축에 추종(追從)해서 선회하는 스크롤 유체 기계.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 요동 지주의 한쪽 끝과 다른 쪽 끝은 원주(圓周) 형상의 핀(pin)을 갖고,
    상기 핀의 축선(軸線)은 상기 요동 지주의 축선을 통과하고,
    상기 핀은 상기 요동 지주와 직교(直交)하고,
    상기 고정부와 상기 선회 스크롤은, 또는 상기 고정부와 상기 선회축은 가이드 홈을 갖고,
    상기 가이드 홈은 상기 핀과 감합(嵌合 fitting)되고,
    상기 가이드 홈의 폭(幅)은 상기 핀의 지름과 거의 같아서,
    상기 요동 지주가 자전이 방지되어서 요동(搖動) 하고, 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 스크롤 유체 기계.
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