KR101277414B1

KR101277414B1 - 스크롤 유체 기계 및 그 조립 방법

Info

Publication number: KR101277414B1
Application number: KR1020110014028A
Authority: KR
Inventors: 히로까쯔 고오소까베; 가즈유끼 후지무라; 아쯔시 시마다; 데쯔야 다도꼬로; 아끼히로 무라까미
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2013-06-20
Also published as: JP2011185208A; JP5171864B2; CN102192145A; KR20110102160A; CN102192145B

Abstract

본 발명의 과제는 선회 스크롤의 랩과 고정 스크롤의 랩의 적절한 맞물림 상태의 실현을 용이하게 할 수 있도록 하여, 에너지 효율의 향상을 도모하는 것이다.
스크롤 유체 기계는 경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖는 고정 스크롤(2)과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤(3)을 구비한다. 상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부(3ab) 근방의 랩 연장선 상에는 조립 시에 위치 결정 핀(4)을 장착하기 위한 위치 결정 구멍(3d)이 형성되고, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부에는 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 권취 종료 원호부(2ab)가 설치되어 있다. 상기 위치 결정 구멍의 중심과 상기 권취 종료 원호부의 원호의 중심은 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 대략 일치하도록 구성되어 있다.

Description

스크롤 유체 기계 및 그 조립 방법 {SCROLL FLUID MACHINE AND ASSEMBLING METHOD THEREOF}

본 발명은 냉매, 공기 및 그 밖의 압축성 유체를 취급하는 스크롤 유체 기계에 관한 것으로, 특히 축관통식 스크롤 압축기에 적용하는 데 적합한 것이다.

선회 스크롤을 크랭크축이 관통하고 있는 구조의 압축기, 즉 축관통식 스크롤 압축기의 종래예로서는, 특허 제3170111호 공보에 기재된 것이 있다. 이 구조의 스크롤 압축기는 선회 스크롤에 작용하는 가스 하중의 작용 위치에 베어링이 존재하므로, 선회 스크롤을 기울이려고 하는 모멘트가 발생하지 않는다고 하는 이점이 있다. 이로 인해, 선회 스크롤이 기울어진 상태에서 선회 운동하는, 소위 요동 운동이 억제되어, 랩의 이끝 간극을 균일하게 유지할 수 있으므로, 내부 누설을 저감시켜 고성능화가 도모된다고 하는 특징이 있다.

또한, 상기 관통식 스크롤 압축기에서는 고정 스크롤 및 선회 스크롤 각각의 랩 내선과 랩 외선의 인벌류트 권취 시작부를 원호부로 연결하고, 압축실이 중심부로 이행되어 인벌류트부의 접점이 권취 시작부를 지난 후에도 상기 원호부에 접점이 생겨 시일을 계속하는 구조로 하고, 이에 의해 최소 밀폐 압축실의 용적을 가능한 한 작게 하여, 랩 권취수가 적어도 소정의 고유 압축비를 얻을 수 있도록 하고 있다.

일본 특허 제3170111호 공보

상술한 특허 문헌 1의 스크롤 압축기에서는, 선회 스크롤을 기울게 하는 모멘트가 작용하지 않는다고 하는 축관통 스크롤 압축기의 특징을 살리는 동시에, 랩 권취수를 증가시키지 않고 소정의 압축비가 얻어지도록 하고 있다. 그러나, 이와 같은 축관통식 스크롤 압축기에서는, 선회 스크롤의 중심을 크랭크축이 관통하는 구조이므로, 중심 부분에 랩을 형성할 수 없어, 선회 랩 내선 압축실의 랩 권취 시작부의 시일은 선회 랩의 홈 폭(법선 거리)을 직경으로 하는 원호부와 고정 랩의 판 두께(법선 거리)를 직경으로 하는 원호부에 의한 시일로 되어, 시일부의 상기 원호부의 곡률 반경이 필연적으로 작아져 버리므로, 내부 누설이 일어나기 쉬운 구조로 되어 있다.

상기 원호부에 있어서의 시일은, 인벌류트부에 있어서의 시일과 비교하여, 랩이 회전 변위되었을 때의 랩의 직경 방향 위치의 이동량이 극단적으로 커지므로, 가공 점도나 조립 오차에 의한 영향이 매우 커서, 랩 측면의 시일부에 조립 오차 등에 의한 큰 간극이 발생하기 쉽다. 이로 인해, 작동 유체의 내부 누설이 증가하는 문제가 있다. 축관통식 스크롤 압축기에서 고성능화를 실현하기 위해서는, 상기 원호부의 시일부에 있어서의 내부 누설 저감이 중요해지지만, 이 점에 관하여 종래에는 전혀 배려도 되어 있지 않았다.

또한, 축관통 스크롤 압축기의 랩 권취 시작부의 원호 형상의 시일부에 있어서의 내부 누설을 저감시키기 위해서는, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 상대적인 회전 변위(회전 방향의 조립 오차)를 방지하도록, 선회 스크롤에 대해 고정 스크롤을 위치 결정하는 조립 방법이 필요하지만, 이 점에 대해서도 고려되어 있지 않았다.

일반적으로, 스크롤 유체 기계는 이론상, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 각 랩 측면이 접하는 부분에 있어서 간극은 존재하지 않으므로, 고정 스크롤과 선회 스크롤을 일의적으로 맞물리게 할 수 있다. 그러나, 실제로는 고정 스크롤이나 선회 스크롤을 비롯한 기계 가공 부품에는 가공 공차가 존재하므로, 랩 측면 사이에 미소한 간극을 갖게 하여 조립 시 및 선회 운동 시의 각 랩의 간섭을 방지하도록 구성되어 있다. 따라서, 동일 사양의 스크롤 유체 기계라도, 반드시 가공 공차의 범위 내에서 랩 측면 사이의 간극량에 편차가 존재한다. 또한, 고정 스크롤은 고정 볼트에 의해 프레임에 볼트 체결되지만, 고정 스크롤의 빈 구멍(hollow hole)으로 고정 볼트를 간단하게 통과 가능하게 하기 위해, 고정 스크롤의 빈 구멍과 고정 볼트 사이에도 비교적 큰 간극이 형성되는 경우가 많다. 따라서, 고정 스크롤을 프레임에 고정할 때에는, 상기 간극의 분만큼 이론상의 맞물림 위치인 중립 위치로부터 회전 혹은 평행 이동하여 고정될 가능성이 있다.

본 발명의 제1 목적은, 에너지 효율의 향상이 도모되는 스크롤 유체 기계를 얻는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은, 선회 스크롤을 구동축이 관통하는 축관통식 스크롤 유체 기계에 있어서, 에너지 효율의 향상이 도모되는 스크롤 유체 기계를 얻는 데 있다.

본 발명의 제3 목적은, 높은 에너지 효율을 확보할 수 있는 스크롤 유체 기계의 조립 방법을 얻는 데 있다.

상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤을 구비하는 스크롤 유체 기계에 있어서, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에 형성되어, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍과, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부에 형성되어, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 권취 종료 원호부를 구비하고, 상기 위치 결정 구멍의 중심과 상기 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부의 원호의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 대략 일치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤과, 이 선회 스크롤의 중심측을 관통하는 크랭크축을 구비한 축관통식 스크롤 유체 기계에 있어서, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 시작부는 선회 랩의 홈 폭을 직경으로 하는 원호부로 형성되고, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 시작부는 고정 랩의 판 두께를 직경으로 하는 원호부로 형성되고, 이들 원호부에 의해 시일부가 형성되고, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에는, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍이 형성되어 있고, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부는 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 동시에 상기 위치 결정 핀과의 치수가 선회 스크롤의 선회 직경과 대략 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤과, 이 선회 스크롤을 구동하기 위한 크랭크축을 구비한 스크롤 유체 기계의 조립 방법에 있어서, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에는, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍을 형성하고, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부는, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 동시에 상기 핀과의 치수가 선회 스크롤의 선회 반경과 대략 동일해지도록 형성하고, 조립 시에는, 상기 고정 스크롤에 상기 선회 스크롤을 맞물린 후, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방에 형성된 상기 위치 결정 구멍에 상기 위치 결정 핀을 장착하고, 이 위치 결정 핀에 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부를 결합시킨 상태에서 상기 크랭크축을 회전시킴으로써 선회 스크롤을 선회 운동시켜, 상기 위치 결정 핀에 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부가 결합하면서 상기 선회 스크롤이 선회 운동 가능한 상태로 하고, 그 후 상기 고정 스크롤을 프레임에 고정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 선회 스크롤을 구동축이 관통하는 축관통식 스크롤 유체 기계에 있어서, 에너지 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 높은 에너지 효율을 확보할 수 있는 스크롤 유체 기계의 조립 방법을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 스크롤 유체 기계의 평면 단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 스크롤 유체 기계의 종단면도.
도 3은 도 1에 도시하는 선회 스크롤의 평면도.
도 4는 도 1에 도시하는 고정 스크롤의 평면도.
도 5는 도 1에 도시하는 선회 스크롤과 고정 스크롤의 중심을 일치시켜 각각의 랩의 윤곽을 도시하는 도면.
도 6은 도 1에 도시하는 스크롤 유체 기계에 있어서의 크랭크축 1회전 중의 랩 맞물림 상태를 설명하는 동작 설명도.
도 7은 도 1에 도시하는 스크롤 유체 기계의 조립 시에 사용되는 위치 결정 지그의 상세 구조를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 스크롤 유체 기계의 제2 실시예를 설명하는 도면으로, 도 5에 상당하는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 스크롤 유체 기계의 평면 단면도.
도 10은 도 9에 도시하는 스크롤 유체 기계의 종단면도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 스크롤 유체 기계의 평면 단면도.
도 12는 도 11에 도시하는 스크롤 유체 기계의 종단면도.

이하, 본 발명의 실시예를, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.

(제1 실시예)

본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 7을 사용하여 설명한다.

도 1은 본 실시예의 스크롤 유체 기계인 축관통 스크롤 압축기를 도시하는 평면 단면도로, 도 2의 B-B 단면에 상당하는 도면이다. 도 2는 도 1의 종단면도로, 도 1의 A-A 단면에 상당하는 도면이다.

이들 도면에 있어서, 압축 기구부(1)는 프레임(7)과, 이 프레임(7)에 설치된 고정 스크롤(2), 이것과 맞물리는 선회 스크롤(3) 등으로 구성되어 있다. 상기 프레임(7)은, 밀폐형 압축기에서는 통상, 밀폐 용기(도시하지 않음)에 고정되어 있고, 상기 고정 스크롤(2)은 그 외주부에 형성된 복수의 빈 구멍(2e)에 통과된 고정 볼트(8)에 의해 상기 프레임(7)에 고정되어 있다.

상기 고정 스크롤(2)은 경판(2b), 이 경판(2b)에 세워 설치된 소용돌이 형상의 랩(2a), 상기 경판(2b)의 외주측이고 또한 축방향에 설치된 흡입 포트(2c), 상기 경판(2b)의 중심측이고 또한 축방향에 설치된 토출 포트(2d) 및 릴리스 구멍(2f) 등이 형성되어 있다. 상기 릴리스 구멍(2f)은 고정 스크롤과 선회 스크롤로 형성되는 압축 도중의 압축실(9)의 압력이 고정 스크롤 경판 배면에 형성된 토출실의 압력보다 높아진 경우에, 상기 압축실(9)의 압축 가스를 상기 토출실로 방출하기 위한 것이다.

선회 스크롤(3)은 경판(3b), 이 경판(3b)에 세워 설치된 소용돌이 형상의 랩(3a), 상기 경판(3b)의 중심 부근에 설치된 선회 베어링(3c) 등으로 구성되어 있고, 또한 상기 랩(3a)의 권취 종료부(3ab)의 연장선 상의 경판(3b)에는 위치 결정 구멍(3d)이 형성되어 있다.

선회 스크롤(3)을 선회 구동하는 구동부는 전동기(도시하지 않음), 이것에 접속된 크랭크축(5), 선회 스크롤(3)의 자전 운동을 저지하는 자전 방지 기구(6) 및 프레임(7)에 형성되어 상기 크랭크축(5)을 회전 가능하게 지지하는 주베어링(7a) 등으로 구성되어 있다. 또한, 상기 크랭크축(5)의 단부에는 상기 선회 스크롤(3)의 선회 베어링(3c)에 삽입하여 결합되는 편심축(5a)을 갖고 있고, 상기 선회 스크롤(3)은 상기 크랭크축(5)에 대해 축방향으로 이동 가능하게 결합되어, 이 선회 스크롤(3)을 축방향으로 지지하기 위한 선회 스크롤 지지 부재가 프레임(7)에 형성되어 있다.

상기 고정 스크롤(2)의 랩(2a)과, 상기 선회 스크롤(3)의 랩(3a)을 맞물림으로써 상기 압축실(9)이 형성되고, 선회 스크롤(3)이 선회 운동함으로써, 압축실(9)의 용적이 점차 감소함으로써 압축 동작이 행해진다. 즉, 선회 스크롤(3)의 선회 운동에 수반하여, 냉매 가스 등의 작동 유체가 상기 흡입 포트(2c)로부터 상기 압축실(9)로 흡입되고, 흡입된 작동 유체는 압축 과정의 진행[크랭크축(5)의 회전]과 함께 점차 용적이 감소되어, 토출 포트(2d)와의 연통 위치까지 상기 압축실(9)이 도달하면 토출 포트(2d)를 통해 상기 토출실에 토출되도록 구성되어 있다.

고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)을 맞물리게 하여 선회 운동을 시킬 때에는, 양자의 맞물림에 의해 형성되는 복수의 압축실(9)의 시일부(고정 스크롤과 선회 스크롤의 랩의 접점부 또는 최접근부)에 작동 유체의 누설이 발생하지 않도록 충분한 기밀성의 확보가 필요해진다. 이것을 위해서는, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 조립을 고정밀도로 행할 필요가 있다. 이 고정밀도 조립을 가능하게 하기 위해, 본 실시예에서는 다음과 같이 하고 있다. 즉, 선회 스크롤(3)의 경판(3b)에 형성한 상기 위치 결정 구멍(3d)에, 고정 스크롤(2)의 축선에 수직인 면내에 있어서의 운동을 규제하기 위한 위치 결정 핀(4)을, 덜걱거림이 거의 없도록 밀접 삽입하여, 이 위치 결정 핀(4)에 상기 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab)를 결합시키고, 그 후 상기 크랭크축(5)을 회전시켜, 상기 선회 스크롤(3)이 매끄럽게 선회 운동 가능한 상태로 되면, 상기 고정 스크롤(2)을 고정 볼트(8)에 의해 프레임(7)에 체결한다. 이와 같이 하여 조립함으로써, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 위치 관계를 고정밀도로 위치 결정하는 것이 가능해진다.

조립 후, 상기 위치 결정 핀(4)은 이 위치 결정 핀(4)의 L형의 아암부(4c)에 의해 선회 스크롤(3)의 위치 결정 구멍(3a)으로부터 제거된다. 또한, 조립 후에 위치 결정 핀(4)을 제거하는 이유는 선회 스크롤(3)의 자전 운동을 저지하는 자전 방지 기구(6)와 위치 결정 핀(4)이 모두 선회 스크롤(3)의 회전 변위 방지 기능을 하므로, 서로 간섭하여 이음(異音)의 발생을 일으킬 가능성이 있기 때문이다.

이하, 도 3 내지 도 7을 사용하여, 본 실시예에 의해 고정밀도의 위치 결정을 할 수 있는 이유를 상세하게 설명한다. 도 3은 선회 스크롤(3)을 랩측으로부터 본 평면도, 도 4는 고정 스크롤(2)을 랩측으로부터 본 평면도, 도 5는 선회 스크롤(3)의 중심(Om)과 고정 스크롤(2)의 중심(Of)을 일치시켜, 선회 스크롤(3)에 고정 스크롤(2)의 랩(2a)의 윤곽을 1점 쇄선으로 겹쳐서 그린 도면이다. 도 6은 선회 스크롤(3)의 외선측 압축실(9)이 흡입 완료되었을 때를 크랭크축(5)의 회전각(θ)을 0°로 하고, 크랭크축(5)의 1회전 중에 있어서의 선회 스크롤 랩(3a)과 고정 스크롤 랩(2a)의 맞물림 상태를 90°마다 나타낸 도면이다.

도 3에 있어서, 선회 스크롤(3)의 랩(3a)은 주요 부분이 (원의) 인벌류트 곡선으로 구성되어 있지만, 중심(Om)에 가까운 랩 권취 시작부에는 랩의 홈 폭을 직경으로 하는 원호부(3aa)가 형성되어 있다. 고정 스크롤(2)의 랩(2a)도, 도 4에 도시한 바와 같이, 주요 부분은 인벌류트 곡선으로 구성되어 있지만, 권취 시작부는 랩의 판 두께를 직경으로 하는 원호부(2aa)로 형성되어 있다. 또한, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 종료부(3ab)의 근방의 랩 연장선 상의 경판(3b)에는 위치 결정 구멍(3d)이 형성되고, 이 위치 결정 구멍(3d)의 직경은 선회 스크롤 랩(3a)의 두께보다 약간 작게 하고 있다.

고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 부분에는 선회 스크롤랩(3a)의 권취 시작 원호부(3aa)와 동일한 랩의 홈 폭을 직경으로 하는 권취 종료 원호부(2ab)가 형성되어 있다. 이들 원호부로 형성되는 랩의 위치 관계는, 도 5에 도시한 바와 같이, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2)의 중심을 일치시켰을 때, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 시작 원호부(3aa)와, 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 시작 원호부(2aa)의 각 원호의 중심 좌표는 일치 혹은 대략 일치하는 동시에, 선회 스크롤(3)의 랩 권취 종료부(3ab) 근방의 경판(3b)에 형성된 상기 위치 결정 구멍(3d)의 중심과 고정 스크롤(2)의 랩 권취 종료 원호부(2ab)의 중심 좌표도 일치 혹은 대략 일치하도록 되어 있다. 또한, 도 5에 있어서, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2)의 서로의 랩 사이의 법선 거리는 대략 선회 반경(r)과 동등한 일정치로 되어 있다.

이와 같은 랩 구성에 있어서, 선회 스크롤(3)의 위치 결정 구멍(3d)에 위치 결정 핀(4)을 설치하여 선회 스크롤(3)을 선회 운동시켰을 때, 선회 스크롤 랩(3a)과 고정 스크롤 랩(2a)의 맞물림 상태는 도 6에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 크랭크각(θ)이 약 0°로부터 180°인 구간은 선회 스크롤 랩 권취 시작 원호부(3aa)와, 고정 스크롤 랩 권취 시작 원호부(2aa)가 서로 결합하여 맞물린다. 또한, 크랭크각(θ)이 약 180°로부터 360°(＝0°)인 구간에서는, 위치 결정 핀(4)과 고정 랩 권취 종료 원호부(2ab)가 서로 결합하여 맞물린다. 따라서, 크랭크각(θ)이 0°로부터 360°인 전체 구간에서, 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)은 그들의 상대적인 회전 변위를 방지할 수 있다.

이와 같이, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 종료부(3ab) 근방에 설치된 위치 결정 핀(4)을 가이드로 하여, 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab)가 매끄럽게 결합하므로, 이 선회 스크롤(3)이 고정 스크롤에 대해 선회 운동 가능한 상태에서, 고정 스크롤(2)을 프레임(7)에 고정 볼트(8)로 체결한다. 이에 의해, 압축 기구부를 구성하는 부품의 가공 공차의 누적으로부터 발생하는 조립 오차의 범위 내에서 고정밀도로 조립할 수 있어, 양 스크롤 랩 사이의 측면 간극을 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 축관통 스크롤 압축기의 랩 권취 시작 원호부(2aa, 3aa)의 시일성을 대폭으로 향상시키는 것이 가능해져, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 동시에, 조립에 수반하는 압축기 성능의 편차를 대폭으로 저감시킬 수 있다.

도 7은 본 실시예의 조립 시에 사용되는 위치 결정 지그(4)의 상세 구조를 도시하는 도면으로, (a)는 위치 결정 핀의 전체 구성을 도시하는 도면, (b)는 위치 결정 핀을 선회 스크롤의 위치 결정 구멍에 삽입한 장착 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도, (c)는 (b)의 C-C 단면도이다.

위치 결정 핀(4)은 일단부측에, 선회 스크롤(3)의 경판(3b)에 형성된 위치 결정 구멍(3d)으로 삽입하여 장착하기 위한 장착부(4a)가 설치되어 있고, 타단부측은 위치 결정 핀(4)을 상기 위치 결정 구멍(3d)에 장착하거나, 제거하기 위해, L형의 아암부(4c)로 되어 있다. 위치 결정 핀(4)의 핀부(4d)의 형상은 선회 스크롤(3)의 인벌류트부의 랩 두께와 동일 치수인 직경의 원기둥 형상으로 되어 있고, 장착부(4a)는 이것보다 약간 작은 원기둥 형상으로 되어 있다. 핀부(4d)와 장착부(4a)의 동축도는 유지되어 있다. 장착부(4a)와 위치 결정 구멍(3d) 사이에는 착탈을 위해 미소한 간극이 존재하고 있지만, 위치 결정 핀(4)의 장착 시에 위치 결정 구멍(3d) 내의 공기를 압축하지 않도록, 장착부(4a)의 일부를 절결하여, 공기를 배출하는 에어 벤트(4b)를 설치하고 있다. 아암부(4c)가 L형으로 되어 있는 이유는, 고정 스크롤(2)의 흡입 포트(2c)를 이용하여 위치 결정 핀(4)의 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 이로 인해, 흡입 포트(2c)는 고정 스크롤(2)의 랩 권취 종료 원호부(2ab)와 적어도 일부가 겹치도록 축방향에 설치하는 것이 좋다.

또한, 상기 위치 결정 핀(4)의 아암부는 L형의 아암(4c)으로 한정되는 것은 아니고, 위치 결정 핀(4)의 장착, 제거가 가능하면 어떤 형태라도 좋다. 또한, 상기 위치 결정 핀(4)의 핀부(4d)와 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab) 사이의 치수는 선회 스크롤의 선회 반경(r)＋10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

(제2 실시예)

다음에, 본 발명의 제2 실시예를, 도 8 내지 도 10을 사용하여 설명한다. 본 실시예는 크랭크축이 선회 스크롤 부재를 관통하지 않는 구성의 스크롤 유체 기계에 본 발명을 적용한 경우의 예를 나타내는 것이다. 이들 도면에 있어서 상기 제1 실시예와 동일한 부호를 부여한 부분은 동일하거나 혹은 상당하는 부분을 나타내고 있다. 본 실시예에 있어서, 선회 스크롤(3)은 경판의 일면측에 소용돌이 형상의 랩이 세워 설치되고, 반대의 면(배면측)의 중앙 부근에는 선회 스크롤을 구동하기 위해, 크랭크축의 크랭크부가 삽입되는 선회 베어링(3c)이 설치되어 있다.

도 8은 제1 실시예의 도 5에 상당하는 도면으로, 도 5의 경우와 마찬가지로, 선회 스크롤(3)의 중심(Om)과 고정 스크롤의 중심(Of)을 일치시켜, 선회 스크롤(3)에 고정 스크롤(2)의 랩(2a)의 윤곽을 1점 쇄선으로 겹쳐서 그린 것이다. 도 9는 이 실시예의 스크롤 유체 기계의 평면 단면도, 도 10은 도 9의 D-D 단면에 상당하는 종단면도이다.

본 실시예에서는 축관통 스크롤 압축기와 같이, 랩 권취 시작부의 윤곽 형상으로 원호로 구성된 시일부를 갖지 않고, 시일부로 되는 랩 윤곽 부분은 모두 인벌류트 곡선으로 구성되어 있는 것이다. 이와 같은 스크롤 유체 기계에서는 조립 오차에 의한 랩 반경 방향 간극으로의 영향은 비교적 작지만, 제1 실시예와 마찬가지로 본 발명의 적용은 가능하다. 즉, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 종료부(3ab) 근방의 경판(3b)에 위치 결정 구멍(3d)이 형성되어 있고, 도 8에 도시한 바와 같이, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2)의 중심을 일치시켰을 때, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 종료부(3ab) 근방의 경판(3b)에 형성된 위치 결정 구멍(3d)의 중심 좌표와, 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab)의 중심 좌표가 일치하도록 구성되어 있고, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2)의 서로의 랩 사이의 법선 거리는 대략 선회 반경과 동등한 일정치로 되어 있다.

조립은 제1 실시예와 마찬가지로, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 종료부(3ab) 근방의 상기 위치 결정 구멍(3d)에 장착된 위치 결정 핀(4)을 가이드로 하여, 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab)가 매끄럽게 결합하도록 선회 스크롤을 선회시켜, 선회 스크롤(3)이 선회 운동 가능한 상태로 된 후, 고정 스크롤(2)을 프레임(7)에 고정 볼트(8)로 체결한다. 이에 의해, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2)의 상대적인 회전 변위(조립 오차)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 압축 기구부의 구성 부품의 가공 공차 누적으로부터 발생하는 조립 오차의 범위 내로, 상기 양 스크롤 사이의 랩 측면 간극을 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 압축기의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 동시에, 조립에 수반하는 성능의 편차를 대폭으로 저감시키는 것이 가능해진다.

(제3 실시예)

다음에, 본 발명의 제3 실시예를 도 11 및 도 12를 사용하여 설명한다. 이들 도면에 있어서 상기 제1 실시예나 제2 실시예와 동일한 부호를 부여한 부분은 동일하거나 혹은 상당하는 부분을 나타내고 있다. 도 11은 본 실시예에 있어서의 스크롤 유체 기계의 평면 단면도, 도 12는 도 11의 E-E 단면에 상당하는 종단면도이다. 상기 제1 실시예, 제2 실시예에서는, 모두 작동 유체의 압축 기구부로의 유입은 축방향으로부터 고정 스크롤의 흡입 포트로 들어가는 종형 흡입 구조였지만, 본 실시예에서는, 흡입 포트(2c)를 고정 스크롤(2)의 축선에 수직인 방향(직경 방향)에 설치한 횡형 흡입 구조의 스크롤 유체 기계에 본 발명을 적용한 예이다.

횡형 흡입 구조는 종형 흡입 구조에 비해 흡입 통로를 단축할 수 있어, 흡기 가열이나 흡입 압력 손실을 저감시킬 수 있는 이점이 있다. 본 실시예에서는, 규제 부재인 위치 결정 핀(4)의 구조를, 횡형 흡입 구조에 맞추어 위치 결정 핀(4)에 설치한 아암부(4c)의 형상을 변경한 것이다. 즉, 본 실시예에서는, 도 11, 도 12에 도시한 바와 같이, 위치 결정 핀(4)의 L형의 아암부(4d)는 위치 결정 핀(4)의 핀부(4d) 상단부로부터 일단 둘레 방향으로 구부러지고, 그 후 직경 방향으로 구부러진 구성으로 되어, 흡입 포트(2c)로부터 위치 결정 핀(4)을 삽입하고, 이 위치 결정 핀(4)의 장착부(4a)를 선회 스크롤(3)에 형성한 위치 결정 구멍(3d)에 장착할 수 있도록 하고 있다.

본 실시예에 있어서도 상기 제2 실시예와 마찬가지로, 선회 스크롤 랩(3a)의 권취 종료부(3ab) 근방에 설치된 위치 결정 핀(4)의 핀부(4d)에 고정 스크롤 랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab)를 결합시킨 상태에서, 크랭크축(5)을 회전시킴으로써 선회 스크롤(3)을 선회 운동시키고, 상기 위치 결정 핀(4)을 가이드로 하여, 고정 스크롤랩(2a)의 권취 종료 원호부(2ab)가 매끄럽게 결합하면서 선회 스크롤(3)이 선회 운동 가능한 상태로 된 후, 상기 고정 스크롤(2)을 프레임(7)에 고정 볼트(8)로 체결한다. 이에 의해, 횡형 흡입 구조에 있어서도 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2)의 상대적인 회전 변위(조립 오차)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 압축 기구부의 구성 부품의 가공 공차 누적으로부터 발생하는 조립 오차의 범위 내로, 상기 양 스크롤 사이의 랩 측면 간극을 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 압축기의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 동시에, 조립에 수반하는 성능의 편차를 대폭으로 저감시키는 것이 가능해진다.

이상에 설명한 각 실시예에서는, 스크롤 유체 기계로서 스크롤 압축기에 적용한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 스크롤 팽창기나 스크롤 펌프 등의 스크롤 유체 기계에도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 스크롤 유체 기계는 룸 에어컨, 패키지 에어컨, 냉장고 및 냉동기 등의 냉동 공조용 스크롤 압축기로서 특히 유효하고, 이들 냉동 공조 기기의 시스템 효율을 대폭으로 개선하는 것이 가능해진다.

1 : 밀폐 용기
2 : 고정 스크롤(2a : 고정 스크롤 랩, 2aa : 고정 스크롤 랩의 권취 시작 원호부, 2ab : 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부, 2b : 경판, 2c : 흡입 포트, 2d : 토출 포트, 2e : 빈 구멍, 2f : 릴리스 구멍)
3 : 선회 스크롤(3a : 선회 스크롤 랩, 3aa : 선회 스크롤 랩의 권취 시작 원호부, 3ab : 선회 스크롤 랩의 권취 종료부, 3b : 경판, 3c : 선회 베어링, 3d : 위치 결정 구멍)
4 : 위치 결정 핀(4a : 장착부, 4b : 에어 벤트, 4c : 아암부, 4d : 핀부)
5 : 크랭크축(5a : 편심축)
6 : 자전 방지 기구
7 : 프레임(7a : 주베어링)
8 : 고정 볼트
9 : 압축실

Claims

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경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤을 구비하는 스크롤 유체 기계에 있어서,
상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에 형성되어, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍과,
상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부에 형성되어, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 권취 종료 원호부를 구비하고,
상기 위치 결정 구멍의 중심과 상기 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부의 원호의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 일치하도록 구성되어 있고,
상기 위치 결정 구멍의 직경은 선회 스크롤의 랩 두께보다 작게 하고,
상기 위치 결정 핀은 상기 위치 결정 구멍에 삽입되는 장착부와, 상기 고정 스크롤 랩의 두께와 실질적으로 동일 치수인 직경을 갖는 동시에 조립 시에 상기 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부에 결합하는 핀부를 구비하고 있고,
상기 위치 결정 핀에는 상기 핀부의 반 장착부측에, 고정 스크롤의 흡입 포트로부터 상기 위치 결정 핀을 상기 위치 결정 구멍에 장착할 수 있도록 하기 위한 아암부가 설치되어 있고,
상기 흡입 포트는 상기 고정 스크롤의 경판의 외주측이고 또한 축방향에 설치되고, 상기 위치 결정 핀의 아암부는 상기 축방향의 흡입 포트를 통해, 상기 위치 결정 핀의 장착부를 상기 위치 결정 구멍에 장착할 수 있도록, 상기 핀부의 축방향으로 연장되는 L형 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계.
경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤을 구비하는 스크롤 유체 기계에 있어서,
상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에 형성되어, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍과,
상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부에 형성되어, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 권취 종료 원호부를 구비하고,
상기 위치 결정 구멍의 중심과 상기 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부의 원호의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 일치하도록 구성되어 있고,
상기 위치 결정 구멍의 직경은 선회 스크롤의 랩 두께보다 작게 하고,
상기 위치 결정 핀은 상기 위치 결정 구멍에 삽입되는 장착부와, 상기 고정 스크롤 랩의 두께와 실질적으로 동일 치수인 직경을 갖는 동시에 조립 시에 상기 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부에 결합하는 핀부를 구비하고 있고,
상기 위치 결정 핀에는 상기 핀부의 반 장착부측에, 고정 스크롤의 흡입 포트로부터 상기 위치 결정 핀을 상기 위치 결정 구멍에 장착할 수 있도록 하기 위한 아암부가 설치되어 있고,
상기 흡입 포트는 상기 고정 스크롤의 경판의 외주측이고 또한 직경 방향(축선에 수직 방향)에 설치되고, 상기 위치 결정 핀의 아암부는 상기 직경 방향의 흡입 포트를 통해, 상기 위치 결정 핀의 장착부를 상기 위치 결정 구멍에 장착할 수 있도록, 상기 핀부의 직경 방향으로 연장되는 L형 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계.
경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤과, 이 선회 스크롤의 중심측을 관통하는 크랭크축을 구비한 축관통식 스크롤 유체 기계에 있어서,
상기 선회 스크롤의 랩 권취 시작부는 선회 랩의 홈 폭을 직경으로 하는 원호부로 형성되고, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 시작부는 고정 랩의 판 두께를 직경으로 하는 원호부로 형성되고, 이들 원호부에 의해 시일부가 형성되고,
상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에는, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍이 형성되어 있고,
상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부는, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 동시에 상기 위치 결정 핀과의 치수가 선회 스크롤의 선회 반경과 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계.
제7항에 있어서, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 시작 원호부의 중심과, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 시작 원호부의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 일치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부에 형성되어, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 권취 종료 원호부를 구비하고, 상기 위치 결정 구멍의 중심과 상기 고정 스크롤 랩의 권취 종료 원호부의 원호의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 일치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계.
경판에 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 축방향에 수직인 면내에 있어서의 운동이 규제되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 랩에 맞물려 압축실을 형성하는 소용돌이 형상의 랩을 갖고, 상기 축방향에 수직인 면내를 자전하지 않고 선회 운동하는 선회 스크롤과, 이 선회 스크롤을 구동하기 위한 크랭크축을 구비한 스크롤 유체 기계의 조립 방법에 있어서,
상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방의 랩 연장선 상에는, 조립 시에 위치 결정 핀을 장착하기 위한 위치 결정 구멍을 형성하고,
상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부는, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 동시에 상기 핀과의 치수가 선회 스크롤의 선회 반경과 동일해지도록 형성하고,
조립 시에는 상기 고정 스크롤에 상기 선회 스크롤을 맞물린 후, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 종료부 근방에 형성된 상기 위치 결정 구멍에 상기 위치 결정 핀을 장착하고,
이 위치 결정 핀에 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부를 결합시킨 상태에서 상기 크랭크축을 회전시킴으로써 선회 스크롤을 선회 운동시켜, 상기 위치 결정 핀에 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부가 결합하면서 상기 선회 스크롤이 선회 운동 가능한 상태로 하고, 그 후 상기 고정 스크롤을 프레임에 고정하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계의 조립 방법.
제10항에 있어서, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 시작부는 선회 랩의 홈 폭을 직경으로 하는 원호부로 형성되고, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 시작부는 고정 랩의 판 두께를 직경으로 하는 원호부로 형성되고, 상기 선회 스크롤의 랩 권취 시작 원호부의 중심과, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 시작 원호부의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 일치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계의 조립 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 고정 스크롤의 랩 권취 종료부는, 조립 시에 상기 위치 결정 핀과 결합하는 원호부로 형성되고, 상기 위치 결정 구멍의 중심과 상기 랩 권취 종료 원호부의 원호의 중심이, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 중심을 일치시켜 조합시킨 상태에서, 일치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 유체 기계의 조립 방법.