KR102012825B1 - 베어링 및 스크롤식 유체 기계 - Google Patents

Abstract

베어링(11)은 기재(110)와 피복층(111)을 갖는다. 기재(110)는 내주면측에 크랭크축(13)을 수용한다. 기재(110)의 내주면은 피복층(111)에 의해 피복되어 있다. 피복층(111)은 기재(110)의 내주면측에 두께(t)의 수지를 도포하여 건조한 후, 그 수지의 표면에 복수의 홈(C)을 크랭크축(13)의 방향과 교차하도록 형성한 표면 처리를 실시함으로써 형성된다. 인접하는 홈(C)의 사이에 형성되는 산부(B)는 크랭크축(13)의 외주면에 접하며 이 크랭크축(13)을 지지한다. 베어링(11)은 크랭크축(13)의 방향의 중앙에서의 산부(B)의 두께와 끝에서의 산부(B)의 두께가 상이하다.

Description

베어링 및 스크롤식 유체 기계{BEARING, AND SCROLL-TYPE FLUID MACHINERY}

본 발명은 스크롤식 유체 기계 등에 이용되는 베어링의 마모나 응착을 억제하는 기술에 관한 것이다.

스크롤식 유체 기계 등에 이용되는 베어링의 마모나 응착을 억제하는 기술이 검토되고 있다. 특허 문헌 1에는 탄소 입자를 침착한 수지층에 의해 피복된 베어링을 갖는 스크롤 압축기가 기재되어 있다. 특허 문헌 2에는 베어링 합금층과 베어링 합금층의 표면을 피복하는 중간층과 중간층의 표면을 피복하는 오버레이층을 갖고, 오버레이층의 표면층으로부터 마모되었을 때 베어링 합금층에 형성된 환상 홈의 오목부 내에 잔존하는 오버레이층과 중간층 및 베어링 함금층의 산부를 각각 노출시키는 미끄럼 베어링에 있어서, 산부의 높이나 오버레이층의 두께를 소정의 범위로 설정한 미끄럼 베어링이 기재되어 있다.

미국 특허 6099278호 일본 특허 2974044호

그런데, 예를 들어 축의 하중점에 대한 편측에서만 그 축을 지지하는 소위 축을 "캔틸레버"하는 베어링은 한쪽만 닿기 때문에 마모나 응착이 발생하기 쉽다. 특히 축에 의해 스크롤 부재를 공전시키는 스크롤식 유체 기계에 있어서 베어링의 마모나 응착이 문제가 되는 경우가 많다. 또한, 엔진용 베어링 등과 같이 축의 하중점의 양측으로부터 그 축을 지지하는 베어링에 있어서도 부하가 높으면 축이 변형되거나 휘어서 한쪽만 닿게 되는 일이 일어나는 경우가 있어 베어링에 마모나 응착이 발생하는 경우가 있다.

특허 문헌 1에 기재된 기술은 탄소 입자를 침착한 수지층이 축의 외주면의 전체 면에 접촉하고 있기 때문에, 수지층에 홈을 형성한 경우에 비하여 축과 베어링의 접촉 면적이 커서 축이 회전할 때의 저항이 커진다는 문제가 있었다. 또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술에서는 오버레이층의 마모를 전제로 하고 있어 초기부터 축이 경사져 있는 경우에는 유막을 확보하여 마모를 억제하기가 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적의 하나는 초기 상태에 있어서의 축의 경사의 유무에 관계없이 베어링의 마모나 응착을 억제하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 베어링은 내주면측에 축을 수용하는 통 형상의 기재; 및 상기 내주면을 피복하고 상기 축의 방향과 교차하도록 복수의 홈이 형성되고 인접하는 상기 홈의 사이에 형성되는 산부가 상기 축의 외주면에 접하며 상기 축을 지지하는 피복층;을 갖고, 상기 방향의 중앙에서의 상기 산부의 두께와 상기 방향의 끝에서의 상기 산부의 두께가 상이한 것을 특징으로 한다.

상기 방향의 중앙에서의 상기 산부의 두께가 상기 방향의 끝에서의 상기 산부의 두께보다 두꺼울 수 있다. 또한, 상기 방향의 중앙에서의 상기 산부의 두께가 상기 방향의 끝에서의 상기 산부의 두께보다 얇을 수도 있다.

또한, 상기 각 홈의 가장 얇은 부분들의 두께의 차의 최대값이 상기 각 산부들의 두께의 차의 최대값에 비하여 작을 수 있다.

또한, 상기 홈의 간격이 상기 방향의 중앙과 끝에서 상이할 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 각 홈의 가장 얇은 부분의 두께의 차의 최대값이 상기 축의 직경 공차보다 작다.

또한, 바람직하게는 상기 피복층에는 상기 방향의 끝에 가까워질수록 상기 홈의 간격이 좁아져서 상기 산부가 얇아지는 영역이 존재한다.

또한, 본 발명에 관한 스크롤식 유체 기계는 전술한 베어링; 상기 베어링에 의해 지지되는 축; 상기 축을 회전시키는 모터; 나선상의 블레이드가 설치되고 하우징에 고정되는 고정 스크롤 부재; 상기 고정 스크롤 부재의 상기 블레이드와 감기 방향이 반대인 나선상의 블레이드가 설치되고 상기 고정 스크롤 부재와 함께 압축실을 형성하고 상기 축에 의해 공전되는 가동 스크롤 부재;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 초기 상태에 있어서의 축의 경사의 유무에 관계없이 베어링이 마모나 응착을 억제할 수 있다.

도 1은 일 실시형태에 따른 스크롤식 압축기를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 베어링에 대한 크랭크축의 방향을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 영역(R)에서의 피복층을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 베어링의 일단으로부터 타단에 걸쳐 동일한 간격으로 홈을 형성한 경우의 피복층을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 베어링에 대하여 크랭크축이 기울어 접한 경우의 피복층을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 변형예에 따른 홈의 형성 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 변형예에 따른 피복층의 내주면을 도시한 도면이다.

1. 실시형태(스크롤식 압축기의 구조)

이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 스크롤식 압축기(1)의 구조를 설명한다. 도면에서 스크롤식 압축기(1)의 각 구성이 배치되는 공간을 xyz 오른손 좌표계 공간으로서 나타낸다. 도면에 나타내는 좌표 기호 중 흰색 원 안에 검은 색 원을 그린 기호는 지면 안쪽으로부터 앞쪽을 향하는 화살표를 나타낸다. 공간에서 x축을 따르는 방향을 x축 방향이라고 한다. 또한, x축 방향 중 x 성분이 증가하는 방향을 +x 방향이라고 하고, x 성분이 감소하는 방향을 -x 방향이라고 한다. y, z 성분에 대해서도 상기 정의에 따라 y축 방향, +y 방향, -y 방향, z축 방향, +z 방향, -z 방향을 정의한다.

도 1은 스크롤식 압축기(1)를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다. 스크롤식 압축기(1)는 본 발명에 따른 스크롤식 유체 기계의 일종이고, 예를 들어 자동차용, 가정용, 철도용 또는 업무용 공기 조화기에 있어서 냉매 가스 등의 기체의 압축에 이용된다.

스크롤식 압축기(1)는 양단을 폐쇄한 원통형의 하우징(2)을 갖는다. 도면에서 하우징(2)의 중심은 z축을 따라 배치되어 있다. +z 방향을 아래쪽, -z 방향을 위쪽으로 한다.

하우징(2)의 위쪽(-z 방향)에는 대기를 흡입하는 흡입관(4)이 설치되어 있고, 하우징(2)의 측면에는 하우징(2) 내의 챔버(5)에 저류된 압축 공기를 토출하는 토출관(6)이 설치되어 있다. 또한, 하우징(2)의 내부에는 하우징(2)에 고정되어 있는 베어링(11)과, 이 베어링(11)에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크축(13)이 대략 z축을 따른 방향으로 배치되어 있다.

스크롤식 압축기(1)의 하우징(2) 내의 위쪽에는 나선상의 블레이드가 설치된 고정 스크롤 부재(7)가 고정되어 있다. 그리고 고정 스크롤 부재(7)의 아래쪽에는 고정 스크롤 부재(7)의 블레이드와 감기 방향이 반대인 나선상의 블레이드가 설치된 가동 스크롤 부재(8)가 고정 스크롤 부재(7)에 대향하도록 배치되어 있다. 가동 스크롤 부재(8)는 고정 스크롤 부재(7)와 함께 압축실을 형성하고 있다.

크랭크축(13)은 편심된 크랭크 핀(13A)을 상부에 갖고 있다. 하우징(2)의 내부에 설치된 모터(3)에 의해 크랭크축(13)이 회전 구동되면, 이 크랭크 핀(13A)은 선회한다. 크랭크 핀(13A)은 가동 스크롤 부재(8)의 하방측에 설치된 핀 받이(8A)에 수용되어 있고, 크랭크 핀(13A)이 선회함으로써 가동 스크롤 부재(8)를 선회시킨다.

가동 스크롤 부재(8)가 선회하면 흡입관(4)으로부터 흡입한 대기는 가동 스크롤 부재(8)와 고정 스크롤 부재(7)에 의해 형성되는 압축실에 유입되어 압축되고, 채널(5) 내에 저류된다. 그리고 스크롤식 압축기(1)는 챔버(5) 내에 저류된 압축 공기를 토출관(6)으로부터 외부로 토출한다.

도 2는 베어링(11)에 대한 크랭크축(13)의 방향을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 베어링(11)은 기재(110)와 피복층(111)을 갖는다. 기재(110)는 상하가 개구되어 있는 통 형상의 부위를 갖고, 이 부위의 개구부 중 상방측의 개구부에는 크랭크실의 벽이 일체적으로 형성되어 있다. 기재(110)는 주철로 형성되어도 되고, 알루미늄, 스케인리스강 등 각종 재료에 대하여 소결, 단조, 절삭, 프레스, 용접 등의 각종 가공 처리를 실시함으로써 형성될 수 있다. 또한, 기재(110)는 세라믹으로 형성될 수 있다. 기재(110)는 내주면측에 크랭크축(13)을 수용한다.

기재(110)의 전술한 통 형상의 부위는 내주면이 피복층(111)에 의해 피복되어 있다. 피복층(111)은 예를 들어 폴리아미드이미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 이들 수지의 디이소시아네이트 변성, BPDA 변성, 술폰 변성 수지, 에폭시 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 페놀 수지, 폴리아미드, 엘라스토머 중 어느 1종 이상을 결합제 수지로서 함유한다. 또한, 피복층(111)은 예를 들어 그래파이트, 카본, 이황화몰리브덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 질화붕소, 이황화텅스텐, 불소계 수지, 연질 금속(예컨대, Sn, Bi 등) 중 어느 1종 이상을 고체 윤활제로서 함유하여도 된다.

베어링(11)은 크랭크실의 벽의 하우징(2)에 고정되어 있고, 하우징(2)의 중심과 베어링(11)의 중심은 공차의 범위 내에서 일치하고 있다. 한편, 크랭크축(13)의 중심은 크랭크 핀(13A)을 선회시키기 위해서 베어링(11)의 중심에 대하여 경사져 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 크랭크축(13)의 중심선(O13)은 베어링(11)의 중심선(O11)에 대하여 각도(θ)만큼 기울어 있다. 또한, 도 2에 도시된 예에서는 설명을 위해서 각도(θ)를 실제보다 크게 나타내고 있다. 크랭크축(13)이 베어링(11)에 대하여 기울어 있기 때문에, 베어링(11)의 내주면에 있어서 크랭크축(13)이 접촉하는 강도에는 z축 방향에서 치우침이 발생하는 경우가 있다.

도 3은 도 2에 도시된 영역 R에서의 피복층(111)을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3에 도시된 단면도는 x축 방향에 수직이고 도 2에 도시한 중심선(O11)을 통과하는 평면에서 영역 R에서의 베어링(11)을 절단한 경우의 단면을 도시하고 있다. 도 3에서 +z 방향은 도 1 및 도 2의 하방향이고, -y 방향은 베어링(11)의 중심선(O11)으로부터 멀어지는 방향이다. 피복층(111)은 기재(110)의 내주면측(도 3에서의 +y 방향측)에 두께 t의 수지를 도포하여 건조한 후, 그 수지의 표면에 복수의 홈(C)을 크랭크축(13)의 방향과 교차하도록 형성한 표면 처리를 실시함으로써 형성된다. 홈(C)은 깊은 위치일수록 폭이 좁아지고 바닥에 가까워질수록 폭의 변화가 급해지는 U자 내지 반원과 유사한 단면 형상을 갖는다. 또한, 도 3에 도시한 피복층(111)의 단면도는 설명을 간략하게 하기 위해서 실제의 피복층(111) 보다 도면 중에서의 폭 방향(y축 방향)을 과장해서 그리고 있다.

홈(C)은 표면 처리 전의 피복층(111)의 표면을 따라 절삭 공정의 날끝을 이동시켜 형성된다. 또한, 베어링(11)은 일체적으로 성형되어 있어도 되지만, 중심선(O11)을 통과하는 어느 하나의 평면 등에서 2 이상으로 분할된 부재를 조합한 것이어도 된다. 또한, 표면 처리의 전에 원통 형상으로 성형되어 있어도 되지만, 표면 처리의 후에 원통 형상으로 성형되어 있어도 된다.

홈(C)의 폭 w는 홈(C)이 깊이 h에서의 폭이다. 도 3에 도시한 영역 R0에서 인접하는 2개의 홈(C) 사이의 간격(p0)은 공통이고, 예를 들어 0.1 내지 0.15mm이다. 홈(C) 사이의 간격이란 이들 홈(C)의 중심 사이를 연결한 선분의 길이이다. 깊이 h는 예를 들어 1 내지 20㎛이다. 여기서 홈(C)의 중심은 그 홈(C) 중 두께가 얇은 부분이고, 그 두께는 영역 RO에서 (t-h)이다. 인접하는 홈(C) 사이에 형성되는 산부(B)는 크랭크축(13)의 외주면에 접하며 이 크랭크축(13)을 지지한다.

도 3에 도시한 영역 RO에서 홈(C)의 폭 w은 홈(C)의 간격 p0와 동일하다. 이 경우, 피복층(111)의 원래의 표면은 홈(C)의 형성 단계에서 깎여 없어졌거나, 인접하는 홈(C) 사이에 형성되는 산부(B)의 선단만으로 되어 있다. 이 선단이 뾰족해져서 크랭크축(13)의 외주면과 접촉하는 면적이 작아지기 때문에 크랭크축(13)의 피복층(111)에 대한 마모 저항이 저하된다. 또한, 크랭크축(13)의 외주면과 접촉하는 산부(B)는 선단이 뾰족해져 있기 때문에 탄성 변형을 일으키기 쉽고, 탄성 변형된 산부(B)와 크랭크축(13)의 사이에 윤활유의 유막이 형성되기 쉽기 때문에 접촉 부분의 기밀성이 향상된다.

영역 RO에서 산부(B)의 선단에서의 피복층(111)의 두께는 홈(C)의 형성 전의 피복층(111)의 두께 t이기 때문에 동일하다. 따라서, 영역 RO에서는 산부(B)의 선단을 연결한 면(F0)이 도 2에 도시한 중심선(O11)을 중심으로 하는 둘레면을 형성한다. 크랭크축(13)의 중심선(O13)이 베어링(11)의 중심선(O11)과 일치하는 경우에는 크랭크축(13)의 외주면과 면(F0)이 한쪽만 닿는 일이 없어 피복층(111)에서 크랭크축(13)이 접촉하는 강도에 z축 방향의 치우침이 발생하기 어렵다.

한편, 도 3에 도시한 영역 R1에서 홈(C)의 간격은 일정하지 않다. 영역 R1에서 홈(C)은 +z 방향으로 진행할수록 간격이 작아지도록 형성되어 있다. 예를 들어 영역 R1에서 홈(C)의 간격은 +z 방향으로 간격 p1, p2, p3, p4, p5, p6 … 으로 늘어서 있고, 이들과 영역 R0에서의 간격 p0의 대소 관계는 p0＞p1＞p2＞p3＞p4＞p5＞p6이다. 그 때문에 영역 R1의 홈(C)은 +z 방향으로 진행할수록 인접하는 홈(C)과의 거리가 가깝고, 이들 홈(C)의 사이에 형성되는 산부(B)가 깎여서 산부(B)의 두께가 얇아진다. 따라서, 영역 R1에서는 산부(B)의 선단을 연결한 면(F1)이 도 2에 도시한 중심선(O13)을 중심으로 하는 둘레면을 형성한다. 즉, 영역 R1에서는 베어링(11)의 기재(110)에 대하여 기울어진 크랭크축(13)의 외주면을 따른 면(F1)이 형성된다. 이 경우, 영역 R1은 베어링(11)에 있어서 크랭크축(13)을 따른 방향의 끝에 가까워질수록 홈(C)의 간격이 좁아지고, 산부(B)가 얇아지는 영역이다.

또한, 도 3에 도시한 영역 R1에서 홈(C)의 간격이 +z 방향으로 진행할수도록 작아져도 각 홈(C)의 중심과 기재(110)의 거리는 일정하게 유지되기 때문에, 각 홈(C)의 두께가 가장 얇은 부분을 연결한 면(F2)은 영역 RO 및 영역 R1의 모두에 있어서 베어링(11)의 중심선(O11)과의 거리가 변하지 않는다. 즉, 홈(C) 중 가장 얇은 부분의 두께는 영역 RO 및 영역 R1의 모두에 있어서 (t-h)이다.

여기서 홈(C)의 성형시에 오차가 발생하기 때문에 엄밀하게는 홈(C) 중 가장 얇은 부분의 두께가 (t-h)로 일치한다고는 할 수 없다. 그러나 이 실시형태에서 면(F0)에 대하여 기울어진 면(F1)이 형성되어 있기 때문에 영역 RO 및 영역 R1의 모두에 걸쳐 홈(C)의 가장 얇은 부분의 두께의 차의 최대값은 적어도 산부의 두께의 차의 최대값에 비하여 작다.

또한, 홈(C) 중 가장 얇은 부분의 두께의 차의 최대값은 크랭크축(13)의 직경 공차보다 작게 형성될 수 있다. 홈(C) 중 가장 얇은 부분의 두께를 z축 방향의 모두에 걸쳐 거의 동일하게 구성함으로써, z축 방향에서의 피복층(111)의 강도에 차가 발생하기 어려워진다.

도 4는 베어링의 일단으로부터 타단에 걸쳐 동일한 간격(p0) 및 동일한 깊이(h)로 홈(C)을 형성한 경우의 피복층을 도시한 도면이다. 도 4의 베어링(91)은 전술한 기재(110)에 상당하는 기재(910)와 피복층(111)에 상당하는 피복층(911)을 갖고 있고, z축 방향의 어느 위치에서나 홈(C)끼리의 간격(p0) 및 깊이(h)가 모두 동일한 점을 제외하고, 전술한 베어링(11)과 동일한 구성이다. 베어링(91)에서는 홈(C)끼리의 간격(p0) 및 각 홈(C)의 깊이(h)가 모두 동일하기 때문에 산부(B)의 두께도 동일하다.

도 5는 도 4에 도시한 베어링(91)에 대하여 크랭크축이 기울어 접한 경우의 피복층(911)을 설명하기 위한 도면이다. 크랭크축은 산부(B)의 선단을 연결한 면(F0)에 대하여 각도(θ)만큼 기울어진 면(F3)에서 피복층(911)에 접한다. 이에 의해 크랭크축은 베어링(91)에 한쪽만 닿기 때문에, 피복층(911)에는 크랭크축이 강하게 접하는 영역(R2)과 영역(R2)보다도 접하는 힘이 약한 영역(R0)이 발생한다. 영역(R2)에서는 크랭크축이 강하게 접하기 때문에 산부(B)가 각각 깎여 접촉면(B1, B2, B3, B4. B5)이 나타난다. 이들은 +z 방향으로 진행할수록 면적이 넓어지기 때문에, 산부(B)의 선단에서 크랭크축(13)과 접하는 도 3의 피복층(111)에 비하여 마찰 손실이 증가하여 발열하기 쉬워진다. 또한, 접촉면(B1 내지 B5)에 있어서 윤활유가 보유되기 어렵기 때문에 크랭크축과 피복층(911)의 사이에서 유막을 확보하기 어려워져서 응착이 발생하기 쉬워진다.

한편, 도 3에 도시한 피복층(111)은 크랭크축(13)이 기울어 있지 않은 경우에는 영역(R0)에 있어서 산부(B)의 선단이 크랭크축(13)과 접하고, 크랭크축(13)이 기울어 있는 경우에는 영역(R1)에 있어서 산부(B)의 선단이 크랭크축(13)과 접하기 때문에, 도 5에 도시한 피복층(911)보다도 마찰 손실이 적고, 윤활유가 보유되기 쉬워 발열이나 응착이 억제된다.

2. 변형예

이상에서는 실시형태가 설명되었지만, 이 실시형태의 내용은 이하와 같이 변형될 수 있다. 또한, 이하의 변형예들은 조합될 수도 있다.

2-1. 적용되는 장치

전술한 실시형태에서 스크롤식 압축기(1)가 적용되는 장치로서 자동차용, 가정용, 또는 업무용 공기 정화기를 예로 들었지만, 냉동기, 냉장 장치 등에 적용될 수도 있고, 수온 조절, 항온조, 항습조, 도장 설비, 분체 수송 장치, 식품 가공 장치, 공기 분리 장치 등 각종 장치에 적용될 수도 있다.

또한, 전술한 실시형태에서 베어링(11)은 스크롤식 압축기(1)에 적용되어 있었지만, 송풍기, 팽창기, 슈퍼차저, 발전기 등 각종 스크롤식 유체 기계에 적용될 수도 있다. 예를 들어 팽창기에 적용하는 경우, 가동 스크롤 부재(8)를 고정 스크롤 부재(7)에 대하여 전술한 공전 방향과 반대 방향으로 공전시키면 된다. 이에 의해 스크롤식 유체 기계에서 취급되는 가스는 전술한 유입 방향과는 반대 방향으로 이들 스크롤 부재에 의해 둘러싸이는 공간에 유입되어 팽창해서 배출된다.

또한, 전술한 베어링(11)은 예를 들어 내연 기관 등 스크롤식 유체 기계 이외의 기계에 적용될 수도 있다. 베어링(11)이 지지하는 축은 크랭크축에 한정되지 않고, 또한 캔틸레버된 축에 한정되지 않는다.

2-2. 홈의 형성 수단

전술한 실시형태에서 홈(C)은 수지층의 표면을 따라 절삭 공구의 날끝을 이동시키고, 그 수지층을 깎아냄으로써 형성되어 있었지만, 홈(C)의 형성 수단은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 홈(C)은 에칭이나 롤러 등에 의해 형성되어도 된다. 또한, 입체 인쇄 등에 의해 기재(110)의 내주면을 피복한 수지 상에 복수의 산부(B)를 형성시킴으로써, 인접하는 산부(B)에 끼인 홈(C)이 형성되어도 된다.

2-3. 홈의 간격

전술한 실시형태에서 크랭크축(13)을 따른 방향의 끝에 가까워질수록 홈(C)의 간격이 좁아지고, 인접하는 홈(C)끼리에 끼이는 산부의 선단이 얇아지는 영역 R1이 존재하고 있었지만, 홈(C)의 간격은 크랭크축(13)을 따른 방향의 중앙과 끝에서 상이하면 된다. 피복층(111)은 예를 들어 단부에 있어서 인접하는 2개의 홈(C)의 간격이 다른 홈(C)끼리의 간격과 다르게 구성되어 있어도 된다. 이에 의해 크랭크축(13)을 따른 방향의 중앙과 끝에서 인접하는 홈(C)의 사이에 두께가 상이한 산부(B)가 형성되기 때문에, 크랭크축(13)이 베어링(11)에 한쪽만 닿아 마모나 응착을 일으킬 가능성이 저감된다.

또한, 끝에 가까워져도 홈(C)의 간격이 좁아지지 않도록 홈(C)을 구성하여도 된다. 도 6은 이 변형예에서의 홈(C)의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 나타내는 영역 R3은 베어링(11)에 있어서 크랭크축(13)을 따른 방향의 끝에 가까운 영역이고, +z 방향으로 진행할수록 상기 끝에 가까워지는 영역이다. 홈(C)끼리의 간격(p0)은 영역 R0 및 영역 R3 모두에 있어서 동일하다.

한편, 도 6에 도시한 베어링(11)에서는 영역 R3에서 홈(C)의 깊이가 +z 방향으로 진행할수록 커(깊어)진다. 예를 들어 영역 R3에서 홈(C)의 깊이는 +z 방향으로 깊이 h1, h2, h3, h4, h5 …로 늘어서 있고, 이들과 영역 R0에서의 깊이(h0)의 대소 관계는 h0≤h1＜h2＜h3＜h4＜h5이다. 그 때문에 영역 R1에서는 +z 방향으로 진행할수록 홈(C)의 사이에 형성되는 산부(B)의 위치가 깊어(즉, 기재(110)에 가까워)진다. 따라서, 영역 R3에서는 베어링(11)의 기재(110)에 대하여 기울어진 크랭크축(13)의 외주면을 따른 면(F1)이 형성된다. 이에 의해 크랭크축(13)이 베어링(11)에 한쪽만 닿아 마모나 응착을 일으킬 가능성이 저감된다.

또한, 도 6에 도시한 영역 R3에서 홈(C)의 깊이가 +z 방향으로 진행할수록 커지기 때문에, 각 홈(C)의 중심과 기재(110)의 거리는 짧아진다. 즉, 영역 R3에 있어서 각 홈(C)의 두께가 가장 얇은 부분을 연결한 면(F4)은 영역 R0에서의 면(F2)에 대하여 기울게 된다.

2-4. 산부를 연결하는 면

전술한 실시형태에서 산부(B)의 선단을 연결한 면은 예를 들어 +z 방향 등, 베어링(11)의 한쪽 끝만이 베어링(11)의 중심선(O11)에 대하여 기울도록 형성되어 있었지만, 양단의 모두가 베어링(11)의 중심선(O11)에 대하여 기울도록 형성되어 있어도 된다. 또한, 면(F1)은 중심선(O11)을 통과하는 평면에서 절단하였을 때에 직선이었지만, 곡선이어도 된다. 요컨대, 크랭크축(13)의 방향의 중앙에서의 산부(B)의 두께와 끝에서의 산부(B)의 두께가 상이하면 된다.

도 7은 이 변형예에서의 피복층의 내주면을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a)에 있어서 베어링(11a)은 전술한 실시형태에서의 기재(110)의 내주면측에 피복층(111a)을 형성한 점을 제외하고 베어링(11)과 동일하다. 피복층(111a)은 베어링(11a)의 +z 방향 및 -z 방향의 양단에 전술한 면(F1)을 갖는다는 점에서 전술한 피복층(111)과 상이하다. 또한, 피복층(111a)에서의 면(F1)은 중심선(O11)을 통과하는 평면에서 절단하였을 때에 +y 방향으로 볼록한 곡선 형상을 갖는다. 즉, 도 7의 (a)에 도시한 예어서는 크랭크축(13)의 방향의 중앙에서의 산부(B)의 두께는 끝에서의 산부(B)의 두께보다 두껍다. 이는 크랭크축(13)의 방향의 중앙에서의 산부(B)의 두께와 크랭크축(13)의 방향의 끝에서의 산부(B)의 두께가 상이한 형태의 일례이다.

이 구성에서는 크랭크축(13)이 베어링(11a)의 중심선에 대하여 시계 방향·반시계 방향 중 어느 것으로 기울었다 하더라도 면(F1)의 어느 한 개소에서 크랭크축(13)이 지지되기 때문에, 이 구성을 갖고 있지 않은 경우에 비하여 베어링(11a)의 발열이나 응착이 억제된다.

또한, 도 7의 (b)에 있어서 베어링(11b)은 전술한 실시형태에서의 기재(110)의 내주면측에 피복층(111b)을 형성한 점을 제외하고 베어링(11)과 동일하다. 피복층(111b)은 베어링(11b)의 +z 방향 및 -z 방향의 양단에 전술한 면(F1)을 갖는다는 점에서 전술한 피복층(111a)과 공통되지만, 피복층(111b)에서의 면(F1)은 중심선(O11)을 통과하는 평면에서 절단하였을 때에 +y 방향으로 오목한 곡선 형상을 갖는다. 즉, 도 7의 (b)에 도시한 예에서는 크랭크축(13)의 방향의 중앙에서의 산부(B)의 두께는 끝에서의 산부(B)의 두께보다 얇다. 이는 크랭크축(13)의 방향의 중앙에서의 산부(B)의 두께와 크랭크축(13)의 방향의 끝에서의 산부(B)의 두께가 상이한 형태의 일례이다.

이 구성에서는 크랭크축(13)이 피복층(111b)의 단부에 강하게 접하므로 마모될 가능성은 있지만, 양단으로부터 윤활유가 새기 어려워 베어링(11b)과 크랭크축(13)의 사이에 윤활유가 보유되기 쉽기 때문에, 이 구성을 갖고 있지 않은 경우에 비하여 베어링(11b)의 발열이나 응착이 억제된다.

1 : 스크롤식 압축기
11 : 베어링
110 : 기재
111 : 피복층
13 : 크랭크축
13A : 크랭크 핀
2 : 하우징
3 : 모터
4 : 흡입관
5 : 챔버
6 : 토출관
7 : 고정 스크롤 부재
8 : 가동 스크롤 부재
8A : 핀 받이
91 : 베어링
910 : 기재
911 : 피복층
B : 산부
B1 내지 B5 : 접촉면
C : 홈
F0 내지 F4 : 면
h0 내지 h5 : 깊이
O11 : 중심선
O13 : 중심선
R0 내지 R3 : 영역
t : 두께

Claims (8)

1. 내주면 측에 축을 수용하고, 상기 축이 연장되는 방향으로 상기 내주면이 평탄한, 통 형상의 기재; 및,
   상기 내주면을 피복하고, 상기 축의 방향과 교차하도록 복수의 홈이 형성되고, 인접하는 홈들 사이에 형성되는 산부가 상기 축의 외주면에 접하며 상기 축을 지지하는 피복층;을 포함하고,
   상기 방향의 중앙에서 상기 내주면으로부터 상기 산부의 선단까지의 두께는, 상기 방향의 끝에서 상기 내주면으로부터 상기 산부의 선단까지의 두께보다 두껍고,
   상기 축의 방향과 평행한 단면에서, 상기 산부의 선단을 연결한 선은, 상기 축의 방향의 중앙을 포함하는 영역에서는 상기 내주면과 평행하고, 상기 축의 방향의 단부를 포함하는 영역에서는 상기 축의 방향으로 끝을 향해 서서히 상기 내주면에 가까워지는 것을 특징으로 하는 베어링.
2. 제1항에 있어서,
   각 홈의 가장 얇은 부분의 두께의 차이의 최대값이 각 산부의 두께의 차이의 최대값에 비하여 작은 것을 특징으로 하는 베어링.
3. 제1항에 있어서,
   상기 홈의 간격이 상기 방향의 중앙과 끝에서 상이한 것을 특징으로 하는 베어링.
4. 제1항에 있어서,
   각 홈의 가장 얇은 부분의 두께의 차이의 최대값이 상기 축의 직경 공차보다 작은 것을 특징으로 하는 베어링.
5. 제1항에 있어서,
   상기 피복층에는 상기 방향의 끝에 가까워질수록 상기 홈의 간격이 좁아져서 상기 산부가 얇아지는 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 베어링.
6. 제1항에 따른 베어링;
   상기 베어링에 의해 지지되는 축;
   상기 축을 회전시키는 모터;
   나선상의 블레이드가 설치되고, 하우징에 고정된 고정 스크롤 부재; 및,
   상기 고정 스크롤 부재의 상기 블레이드와 감기 방향이 반대인 나선상의 블레이드가 설치되고, 상기 고정 스크롤 부재와 함께 압축실을 형성하고, 상기 축에 의해 공전되는 가동 스크롤 부재;를 포함하는 스크롤식 유체 기계.
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