KR102136083B1 - 스크롤 유체 기계 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

경사부를 갖는 벽체의 치선에 설치되는 팁 시일의 성능을 효과적으로 발휘시킬 수 있는 스크롤 유체 기계를 제공한다. 마주 보는 양 단판 사이의 대향면 간 거리가 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 설치되어 있다. 경사부에 대응하는 벽체(3b)의 치선에 형성된 팁 시일 홈(3d)에는, 대향하는 치저에 접촉하여 유체를 시일하는 팁 시일(7)이 설치되어 있다. 스크롤(3)에 의해 유체의 압축을 행하지 않는 정지 시에 있어서의 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')가 벽체(3b)의 경사 높이(Ls)보다도 작다.

Description

스크롤 유체 기계 및 그의 제조 방법
본 발명은 스크롤 유체 기계 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 단판(端板)(end plate) 상에 소용돌이 형상(
Figure 112018106050825-pct00001
)의 벽체가 설치된 고정 스크롤 부재(fixed scroll member)와 선회 스크롤 부재(rotating scroll member)를 맞물리게 하고, 공전 선회 운동(
Figure 112018106050825-pct00002
)을 행하게 하여 유체를 압축 또는 팽창하는 스크롤 유체 기계(scroll fluid machine)가 알려져 있다.
이러한 스크롤 유체 기계로서, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같은 소위 단 부착 스크롤 압축기(stepped scroll compressor)가 알려져 있다. 이런 단 부착 스크롤 압축기는, 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 소용돌이 형상의 벽체의 치선면(
Figure 112018106050825-pct00003
先面) 및 치저면(
Figure 112018106050825-pct00004
底面)의 소용돌이 방향을 따르는 위치에 각각 단부(段部)가 설치되고, 각 단부를 경계로 벽체의 외주 측 높이가 내주 측 높이보다도 높게 되어 있다. 단 부착 스크롤 압축기는 벽체의 원주 방향뿐만 아니라 높이 방향으로도 압축(3차원 압축)되기 때문에, 단부를 구비하고 있지 않은 일반적인 스크롤 압축기(2차원 압축)에 비하여 가압량을 크게 하고, 압축기 용량을 증가시킬 수 있다.
선행기술문헌
특허문헌
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2015-55173호
그러나 단 부착 스크롤 압축기는, 단부에 있어서의 유체 누설이 크다는 문제가 있다. 또한, 단부의 근원 부분(根元部分)에 응력이 집중하여 강도가 저하된다는 문제가 있다.
이에 대하여, 발명자 등은 벽체 및 단판에 설치된 단부 대신에 연속적인 경사부를 설치하는 것을 검토하고 있다. 또한, 벽체의 치선에는, 대향하는 치저와의 틈을 시일(seal)하기 위해, 팁 시일(tip seal)이 설치되어 있다.
그러나 벽체에는 경사부가 형성되어 있기 때문에, 팁 시일을 어떻게 설치하면 소망의 성능을 발휘할 수 있는지에 대하여는 아직 검토가 이루어지고 있지 않다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 경사부를 갖는 벽체의 치선에 설치되는 팁 시일의 성능을 효과적으로 발휘시킬 수 있는 스크롤 유체 기계 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크롤 유체 기계 및 그의 제조 방법은 이하의 수단을 채용한다.
즉, 본 발명의 제1 양태에 관한 스크롤 유체 기계는, 제1 단판 상에 소용돌이 형상의 제1 벽체가 설치된 제1 스크롤 부재와, 상기 제1 단판을 마주 보도록 배치된 제2 단판 상에 소용돌이 형상의 제2 벽체가 설치되고, 당해 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려서 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재를 구비한 스크롤 유체 기계로서, 마주 보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판과의 대향면 간 거리가 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 설치되고, 상기 경사부에 대응하는 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 치선에 형성된 홈부에는, 대향하는 치저에 접촉하여 유체를 시일하는 팁 시일이 설치되고, 상기 양 스크롤 부재에 의해 유체의 압축을 행하지 않는 정지 시에 있어서의 상기 팁 시일의 경사 높이가 상기 벽체의 경사 높이보다도 작다.
제1 단판과 제2 단판과의 대향면 간 거리가 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 설치되어 있기 때문에, 외주 측으로부터 흡입된 유체는 내주 측을 향함에 따라, 벽체의 소용돌이 형상에 따른 압축실의 감소에 의해 압축될 뿐만 아니라, 단판 사이의 대향면 간 거리의 감소에 의해 더욱더 압축된다.
양 스크롤 부재에 의해 유체의 압축을 행하지 않는 정지 시에 있어서의 팁 시일의 경사 높이가 벽체의 경사 높이보다도 작게 설정되어 있다. 이에 의해, 팁 시일은, 정지 시에는, 팁 시일의 외주 측보다도 팁 시일의 내주 측 쪽이 대향하는 치저 측에 치선으로부터 돌출하도록 설치된다. 팁 시일의 외주 측보다도 내주 측이 치선으로부터 치저 측에 돌출하고 있기 때문에, 팁 시일이 삽입된 홈부 안에는, 외주 측보다도 내주 측 쪽에 유체가 들어가기 쉬워진다. 그리고 정지 상태로부터 동작이 개시되어 양 스크롤에 의해 유체의 압축이 행해지면, 압축된 유체가 팁 시일의 내주 측 홈부에 들어가고, 팁 시일의 배면으로부터 팁 시일을 치저로 향하여 가압한다. 따라서 동작 시에는 유체 압력이 높아지는 내주 측만큼 팁 시일이 치저에 가압되도록 되어 있기 때문에, 시일 성능을 높게 할 수 있고, 스크롤 유체 기계의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 「경사 높이」란, 경사부의 최외주단에 있어서의 높이와 최내주단에 있어서의 높이와의 차이를 의미한다.
또한, 본 발명의 제1 양태에 관한 스크롤 유체 기계에서는, 상기 벽체의 높이 방향에 있어서의 상기 팁 시일의 높이는 상기 벽체의 경사 높이와 상기 팁 시일의 경사 높이와의 차이보다도 크다.
벽체의 높이 방향에 있어서의 팁 시일의 높이를 벽체의 경사 높이와 팁 시일의 경사 높이와의 차이보다도 크게 했기 때문에, 팁 시일이 홈부로부터 탈락하여 빠지는 경우가 없다.
또한, 본 발명의 제1 양태에 관한 스크롤 유체 기계에서는, 상기 팁 시일은 탄성 변형 가능한 재료로 되어 있다.
팁 시일을 탄성 변형 가능한 재료(예를 들어, 수지)로 함으로써, 탄성 변형을 이용하여, 정지 시에 있어서의 팁 시일의 경사 높이가 벽체의 경사 높이보다도 작아지도록 홈부 안에 설치할 수 있다. 이에 의해, 팁 시일을 높이 방향으로 경사진 형상으로 형성할 필요가 없기 때문에, 경사가 없는 평탄한 팁 시일을 제조하면 팁 시일의 제조나 검사가 용이해진다.
또한, 본 발명의 제1 양태에 관한 스크롤 유체 기계의 제조 방법은, 제1 단판 상에 소용돌이 형상의 제1 벽체가 설치된 제1 스크롤 부재와, 상기 제1 단판을 마주 보도록 배치된 제2 단판 상에 소용돌이 형상의 제2 벽체가 설치되고, 당해 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려서 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재를 구비하고, 마주 보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판과의 대향면 간 거리가 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 설치되고, 상기 경사부에 대응하는 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 치선에 형성된 홈부에는, 대향하는 치저에 접촉하여 유체를 시일하는 팁 시일이 설치된 스크롤 유체 기계의 제조 방법으로서, 상기 팁 시일의 경사 높이가 상기 벽체의 경사 높이보다도 작아지도록 상기 홈부에 대하여 상기 팁 시일을 설치하는 팁 시일 설치 공정과, 상기 팁 시일 설치 공정 후에, 상기 제1 스크롤 부재와 상기 제2 스크롤 부재를 맞물리게 하여 설치하는 스크롤 설치 공정을 갖는다.
팁 시일의 경사 높이가 벽체의 경사 높이보다도 작아지도록 팁 시일을 설치한 후에, 양 스크롤 부재를 맞물리게 하여 설치하는 것으로 했기 때문에, 유체 압축을 행하기 전의 정지 상태에 있어서, 팁 시일의 외주 측보다도 내주 측이 치저 측에 돌출한 상태를 용이하게 얻을 수 있다.
양 스크롤 부재에 의해 유체의 압축을 행하지 않는 정지 시에 있어서의 팁 시일의 경사 높이를 상기 벽체의 경사 높이보다도 작게 함으로써, 동작 시에는 유체 압력이 높아지는 내주 측만큼 팁 시일이 치저에 가압되도록 되기 때문에, 시일 성능을 높게 할 수 있고, 스크롤 유체 기계의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 스크롤 압축기의 고정 스크롤 및 선회 스크롤을 나타내고, 도 1a는 종단면도, 도 1b는 고정 스크롤의 벽체 측에서 본 평면도이다.
도 2는 도 1의 선회 스크롤을 나타낸 사시도이다.
도 3은 고정 스크롤에 설치한 단판 평탄부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 고정 스크롤에 설치한 벽체 평탄부를 나타낸 평면도이다.
도 5는 소용돌이 방향으로 연장하여 표시한 벽체를 나타내는 모식도이다.
도 6은 도 1b의 부호(Z)의 영역을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 부분의 팁 시일 틈새를 나타내고, 도 7a는 팁 시일 틈새가 상대적으로 작은 상태를 나타낸 측면도이며, 도 7b는 팁 시일 틈새가 상대적으로 큰 상태를 나타낸 측면도이다.
도 8은 무부하 상태에 있어서의 벽체의 치선에 설치된 팁 시일의 설치 위치를 나타낸 종단면도이다.
도 9는 변형예를 나타내고, 도 9a는 단부를 갖고 있지 않은 스크롤과의 조합을 나타내는 종단면도이며, 도 9b는 단 부착 스크롤과의 조합을 나타낸 종단면도이다.
이하에, 본 발명에 관한 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에는, 스크롤 압축기(스크롤 유체 기계)(1)의 고정 스크롤(제1 스크롤 부재)(3)과 선회 스크롤(제2 스크롤 부재)(5)이 나타나 있다. 스크롤 압축기(1)는, 예를 들어 공조기 등의 냉동 사이클을 행하는 가스 냉매(유체)를 압축하는 압축기로서 이용된다.
고정 스크롤(3) 및 선회 스크롤(5)은 알루미늄 합금제나 철제 등의 금속제 압축 기구로 되고, 도시하지 않은 하우징 안에 수용되어 있다. 고정 스크롤(3) 및 선회 스크롤(5)은 하우징 안에 인도된 유체를 외주 측으로부터 흡입하여 고정 스크롤(3)의 중앙 토출 포트(3c)로부터 외부에 압축 후의 유체를 토출한다.
고정 스크롤(3)은 하우징에 고정되어 있고, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 대략 원판 형상의 단판(제1 단판)(3a)과 단판(3a)의 일 측면 상에 입설(立設)된 소용돌이 형상의 벽체(제1 벽체)(3b)를 구비하고 있다. 선회 스크롤(5)은, 대략 원판 형상의 단판(제2 단판)(5a)과, 단판(5a)의 일 측면 상에 입설된 소용돌이 형상의 벽체(제2 벽체)(5b)를 구비하고 있다. 각 벽체(3b, 5b)의 소용돌이 형상은, 예를 들어, 인벌류트 곡선(involute curve)이나 아르키메데스 곡선(Archimedes curve)을 이용하여 정의되어 있다.
고정 스크롤(3)과 선회 스크롤(5)은, 그 중심을 선회 반경(ρ)만큼 이격시켜, 벽체(3b, 5b)의 위상을 180° 어긋나게 맞물리고, 양 스크롤의 벽체(3b, 5b)의 치선과 치저 사이에 상온으로 근소한 높이 방향의 클리어런스(팁 클리어런스)를 갖도록 조립되어 있다. 이에 의해, 양 스크롤(3, 5) 사이에, 그 단판(3a, 5a)과 벽체(3b, 5b)에 의해 둘러싸여 형성되는 복수 쌍의 압축실이 스크롤 중심에 대하여 대칭으로 형성된다. 선회 스크롤(5)은, 도시하지 않은 올드햄 링(Oldham ring) 등의 자전 방지 기구(
Figure 112018106050825-pct00005
)에 의해 고정 스크롤(3)의 주위를 공전 선회 운동한다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 마주 보는 양단 판(3a, 5a) 사이의 대향면 간 거리(L)가 소용돌이 형상의 벽체(3b, 5b)의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 설치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)에는, 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 높이가 연속적으로 감소하는 벽체 경사부(5b1)가 설치되어 있다. 이 벽체 경사부(5b1)의 치선이 대향하는 고정 스크롤(3)의 치저면에는, 벽체 경사부(5b1)의 경사에 따라 경사지는 단판 경사부(3a1)(도 1a 참조)가 설치되어 있다. 이들 벽체 경사부(5b1) 및 단판 경사부(3a1)에 의해 연속적인 경사부가 구성되어 있다. 마찬가지로, 고정 스크롤(3)의 벽체(3b)에도 높이가 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 경사하는 벽체 경사부(3b1)가 설치되고, 이 벽체 경사부(3b1)의 치선에 대향하는 단판 경사부(5a1)가 선회 스크롤(5)의 단판(5a)에 설치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서 말하는 경사부에 있어서의 연속적이라는 의미는, 매끄럽게 접속된 경사에 한정되는 것은 아니며, 가공 시에 불가피하게 발생하는 바와 같은 작은 단차(段差)가 계단상으로 접속되어 있고, 경사부를 전체로서 보면 연속적으로 경사져 있는 것도 포함된다. 단, 소위 단 부착 스크롤과 같은 큰 단차는 포함되지 않는다.
벽체 경사부(3b1, 5b1) 및/또는 단판 경사부(3a1, 5a1)에는, 코팅이 실시되어 있다. 코팅으로서는, 예를 들어 인산 망간 처리나 니켈 인 도금 등을 들 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)의 최내주 측과 최외주 측에는, 각각 높이가 일정하게 된 벽체 평탄부(5b2, 5b3)가 설치되어 있다. 이들 벽체 평탄부(5b2, 5b3)는 선회 스크롤(5)의 중심(O2)(도 1a 참조) 주위에 180°의 영역에 걸쳐서 설치되어 있다. 벽체 평탄부(5b2, 5b3)와 벽체 경사부(5b1)가 접속되는 위치에는, 각각 굴곡부로 되는 벽체 경사 접속부(5b4, 5b5)가 설치되어 있다.
선회 스크롤(5)의 단판(5a)의 치저에 대해서도 마찬가지로, 높이가 일정하게 된 단판 평탄부(5a2, 5a3)가 설치되어 있다. 이들 단판 평탄부(5a2, 5a3)에 대해서도, 선회 스크롤(5)의 중심 주위에 180°의 영역에 걸쳐서 설치되어 있다. 단판 평탄부(5a2, 5a3)와 단판 경사부(5a1)가 접속되는 위치에는, 각각 굴곡부로 되는 단판 경사 접속부(5a4, 5a5)가 설치되어 있다.
도 3 및 도 4에 해칭으로 나타내는 바와 같이, 고정 스크롤(3)에 대해서도 선회 스크롤(5)과 마찬가지로, 단판 평탄부(3a2, 3a3), 벽체 평탄부(3b2, 3b3), 단판 경사 접속부(3a4, 3a5) 및 벽체 경사 접속부(3b4, 3b5)가 설치되어 있다.
도 5에는, 소용돌이 방향으로 연장하여 표시한 벽체(3b, 5b)가 나타나 있다. 동(同) 도면에 나타낸 바와 같이, 최내주 측의 벽체 평탄부(3b2, 5b2)가 거리(D2)에 걸쳐서 설치되고, 최외주 측의 벽체 평탄부(3b3, 5b3)가 거리(D3)에 걸쳐서 설치되어 있다. 거리(D2) 및 거리(D3)는 각각 각 스크롤(3, 5)의 중심(O1, O2) 주위에 180°로 된 영역에 상당하는 길이로 되어 있다. 최내주 측의 벽체 평탄부(3b2, 5b2)와 최외주 측의 벽체 평탄부(3b3, 5b3) 사이에, 벽체 경사부(3b1, 5b1)가 거리(D2)에 걸쳐서 설치되어 있다. 최내주 측의 벽체 평탄부(3b2, 5b2)와 최외주 측의 벽체 평탄부(3b3, 5b3)와의 고저차를 h로 하면, 벽체 경사부(3b1, 5b1)의 기울기(φ)는 아래 식으로 된다.
φ=tan-1(h/D1) ………(1)
이와 같이, 경사부에 있어서의 기울기(φ)는, 소용돌이 형상의 벽체(3b, 5b)가 전부 존재하는 원주 방향에 대하여 일정하게 되어 있다.
도 6에는, 도 1b의 부호(Z)로 제시한 영역의 확대도가 나타나 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 고정 스크롤(3)의 벽체(3b)의 치선에는, 팁 시일(7)이 설치되어 있다. 팁 시일(7)은 탄성 변형 가능한 수지제로 되어 있고, 대향하는 선회 스크롤(5)의 단판(5a)의 치저에 접촉하여 유체를 시일한다. 팁 시일(7)은 벽체(3b)의 치선에 원주 방향에 걸쳐서 형성된 팁 시일 홈(홈부)(3d) 안에 수용되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 벽체(3b)의 높이 방향에 있어서의 팁 시일(7)의 높이(Hc)는 소용돌이 방향으로 일정하게 되어 있다. 또한, 팁 시일 홈(3d)의 깊이도 소용돌이 방향으로 일정하게 되어 있다.
양 스크롤(3, 5)이 상대적으로 공전 선회 운동을 행하면, 선회 직경(선회 반경(ρ)×2)분만큼 치선과 치저의 위치가 상대적으로 어긋난다. 이 치선과 치저의 위치 어긋남에 기인하여, 경사부에서는, 치선과 치저 사이의 팁 클리어런스가 변화한다. 예를 들어, 도 7a에서는 팁 클리어런스(T)가 작고, 도 7b에서는 팁 클리어런스(T)가 큰 것을 나타내고 있다. 팁 클리어런스(T)가 선회 운동에 의해 변화해도 팁 시일 홈(3d)에 들어간 압축 유체가 팁 시일(7)의 배면으로부터 단판(5a)의 치저 측에 팁 시일(7)을 가압함으로써, 추종하여 시일할 수 있도록 되어 있다.
또한, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)의 치선에 대해서도, 마찬가지로 팁 시일이 설치되어 있다.
도 8에는, 고정 스크롤(3)에 대하여 팁 시일(7)을 설치한 상태가 나타나 있다. 동 도면에 나타낸 상태는, 압축실에 압축 유체에 의한 압력이 가해지고 있지 않은 무부하 상태, 즉 스크롤 압축기(1)의 정지 상태이다. 또한, 스크롤 압축기(1)의 제조 시에 있어서는, 고정 스크롤(3)을 선회 스크롤(5)에 대하여 맞물리게 하여 스크롤 압축기(1)의 본체에 조립하기 전의 상태에 상당한다.
팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')는 벽체(3b)의 경사 높이(Ls)보다도 작게 설정되어 있다. 여기서, 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')는, 벽체(3b)의 외주 측의 벽체 경사 접속부(3b5)(도 5 참조)에 대응하는 위치의 팁 시일(7)의 높이와, 내주 측의 벽체 경사 접속부(3b4)(도 5 참조)에 대응하는 위치의 팁 시일(7)의 높이와의 차이이다. 벽체(3b)의 경사 높이(Ls)는, 외주 측의 벽체 경사 접속부(3b5)에 있어서의 높이와, 내주 측의 벽체 경사 접속부(3b4)에 있어서의 높이와의 차이이다.
도 8처럼 팁 시일(7)을 설치하기 위해서는, 외력이 가해지지 않는 상태에 있어서 경사 높이(Ls')가 제로로 된 평탄한 팁 시일(7)을 준비한다. 그리고 팁 시일(7)의 탄성 변형을 이용하여, 팁 시일 홈(3d) 안에 설치한다(팁 시일 설치 공정). 팁 시일(7)의 외주면 및/또는 내주면이 팁 시일 홈(3d)의 벽부에 접촉하여 마찰력이 발생함으로써, 팁 시일 홈(3d)에 대한 팁 시일(7)의 상대 위치가 고정된다. 따라서 고정 스크롤(3)을 조립하여 설치할 때(스크롤 설치 공정 시)에 고정 스크롤(3)을 기울이거나 거꾸로 해도 팁 시일 홈(3d)에 대한 팁 시일(7)의 상대 위치가 크게 어긋나는 경우는 없다. 단, 팁 시일(7)의 외주면 및/또는 내주면과 팁 시일 홈(3d)의 벽부 사이의 마찰력은, 스크롤 압축기(1)의 운전 시에 유체가 팁 시일 홈(3d)에 들어가고, 팁 시일(7)의 배면에 돌아서 들어간 경우에, 유체 압력에 의해 대향하는 치저 방향(팁 시일 홈(3d)으로부터 팁 시일(7)이 나오는 방향)으로 이동하는 것을 허용할 정도의 마찰력으로 되어 있다.
팁 시일의 높이(Hc)는 벽체(3b)의 경사 높이(Ls)와 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')와의 차이보다도 크게 되어 있다. 즉, 아래 식을 충족하도록 팁 시일(7)의 높이(Hc)가 결정되어 있다.
Ls-Ls' ≤ Hc ………(2)
또한, 선회 스크롤(5)의 벽체(5b)의 치선에 대해서도, 도 8과 마찬가지로 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')가 설정되어 있다.
상술한 스크롤 압축기(1)는 이하와 같이 동작한다.
도시하지 않은 전동 모터 등의 구동원에 의해 선회 스크롤(5)이 고정 스크롤(3) 주위로 공전 선회 운동을 행한다. 이에 의해, 각 스크롤(3, 5)의 외주 측으로부터 유체를 흡입하고, 각 벽체(3b, 5b) 및 각 단판(3a, 5a)에 의해 둘러싸인 압축실에 유체를 취입한다. 압축실 안의 유체는 외주 측으로부터 내주 측으로 이동함에 따라 순차 압축되고, 최종적으로 고정 스크롤(3)에 형성된 토출 포트(3c)로부터 압축 유체가 토출된다. 유체가 압축될 때에, 단판 경사부(3a1, 5a1) 및 벽체 경사부(3b1, 5b1)에 의해 형성된 경사부에서는 벽체(3b, 5b)의 높이 방향으로도 압축되어, 3차원 압축이 행해진다.
본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
양 스크롤(3, 5)에 의해 유체의 압축을 행하지 않는 정지 시에 있어서의 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')가 벽체(3b, 5b)의 경사 높이보다도 작게 설정되어 있다. 이에 의해, 정지 시에는, 팁 시일(7)의 외주 측보다도 팁 시일(7)의 내주 측 쪽이 치선으로부터 치저 측에 돌출하도록 설치되게 된다(도 8 참조). 팁 시일(7)의 외주 측보다도 내주 측이 치저 측에 돌출하고 있기 때문에, 팁 시일(7)이 삽입된 팁 시일 홈(3d) 안에는, 외주 측보다도 내주 측 쪽에 유체가 들어가기 쉬워진다. 그리고 정지 상태로부터 동작이 개시되어 양 스크롤(3, 5)에 의해 유체의 압축이 행해지면, 압축된 유체가 팁 시일(7)의 내주 측 팁 시일 홈(3d)에 들어가고, 팁 시일(7)의 배면으로부터 팁 시일(7)을 치저로 향하여 가압한다. 따라서 동작 시에는 유체 압력이 높아지는 내주 측만큼 팁 시일(7)이 치저에 가압될 수 있도록 되기 때문에, 시일 성능을 높게 할 수 있고, 스크롤 압축기(1)의 성능을 향상시킬 수 있다.
팁 시일의 높이(Hc)를 벽체(3b, 5b)의 경사 높이(Ls)와 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')와의 차이보다도 크게 했기 때문에(식 2 참조), 팁 시일(7)이 팁 시일 홈(3d)으로부터 탈락하여 빠지는 것을 방지할 수 있다.
팁 시일(7)을 탄성 변형 가능한 수지 등의 재료로 함으로써, 탄성 변형을 이용하여 팁 시일(7)을 설치할 수 있다. 즉, 정지 시에 있어서의 팁 시일(7)의 경사 높이(Ls')가 벽체(3b, 5b)의 경사 높이(Ls)보다도 작아지도록 팁 시일(7)을 탄성 변형시켜 팁 시일 홈(3d) 안에 설치할 수 있다. 이에 의해, 팁 시일(7)을 높이 방향으로 경사진 형상으로 형성할 필요가 없기 때문에, 외력이 가해지지 않는 상태에 있어서 경사가 없는 평탄한 팁 시일(7)을 제조하는 것으로 하면, 팁 시일(7)의 제조나 검사가 용이하게 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 단판 경사부(3a1, 5a1) 및 벽체 경사부(3b1, 5b1)를 양 스크롤(3, 5)에 설치하는 것으로 했지만, 어느 한쪽에 설치해도 좋다.
구체적으로는, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 벽체(예를 들어, 선회 스크롤(5))에 벽체 경사부(5b1)를 설치하고, 다른 쪽의 단판(3a)에 단판 경사부(3a1)를 설치한 경우에는, 다른 쪽의 벽체와 한쪽의 단판(5a)은 평탄으로 해도 좋다.
또한, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 종래의 단 부착 형상으로 조합한 형상, 즉 고정 스크롤(3)의 단판(3a)에 단판 경사부(3a1)를 설치하는 한편, 선회 스크롤(5)의 단판(5a)에 단부가 설치된 형상으로 조합해도 좋다.
상기 각 실시형태에서는 벽체 평탄부(3b2, 3b3, 5b2, 5b3) 및 단판 평탄부(3a2, 3a3, 5a2, 5a3)를 설치하는 것으로 했지만, 내주 측 및/또는 외주 측의 평탄부를 생략하여 경사부를 벽체(3b, 5b)의 전체로 연장하여 설치하도록 해도 좋다.
상기 각 실시형태에서는 스크롤 압축기로서 설명했지만, 팽창기로서 이용하는 스크롤 팽창기에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
1: 스크롤 압축기(스크롤 유체 기계)
3: 고정 스크롤(제1 스크롤 부재)
3a: 단판(제1 단판)
3a1: 단판 경사부
3a2: 단판 평탄부(내주 측)
3a3: 단판 평탄부(외주 측)
3a4: 단판 경사 접속부(내주 측)
3a5: 단판 경사 접속부(외주 측)
3b: 벽체(제1 벽체)
3b1: 벽체 경사부
3b2: 벽체 평탄부(내주 측)
3b3: 벽체 평탄부(외주 측)
3b4: 벽체 경사 접속부(내주 측)
3b5: 벽체 경사 접속부(외주 측)
3c: 토출 포트
3d: 팁 시일 홈(홈부)
5: 선회 스크롤(제2 스크롤 부재)
5a: 단판(제2 단판)
5a1: 단판 경사부
5a2: 단판 평탄부(내주 측)
5a3: 단판 평탄부(외주 측)
5b: 벽체(제2 벽체)
5b1: 벽체 경사부
5b2: 벽체 평탄부(내주 측)
5b3: 벽체 평탄부(외주 측)
5b4: 벽체 경사 접속부(내주 측)
5b5: 벽체 경사 접속부(외주 측)
7: 팁 시일
Hc: 팁 시일의 높이
L: 대향면 간 거리
Ls: 벽체의 경사 높이
Ls': 팁 시일의 경사 높이
T: 팁 클리어런스
φ: 기울기

Claims (4)

  1. 제1 단판 상에 소용돌이 형상의 제1 벽체가 설치된 제1 스크롤 부재와,
    상기 제1 단판을 마주 보도록 배치된 제2 단판 상에 소용돌이 형상의 제2 벽체가 설치되고, 상기 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려서 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재
    를 구비한 스크롤 유체 기계로서,
    마주 보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판과의 대향면 간 거리가 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소되는 경사부가 설치되고,
    상기 경사부에 대응하는 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 치선에 형성된 홈부에는, 대향하는 치저에 접촉하여 유체를 시일하는 팁 시일이 설치되고,
    상기 양 스크롤 부재에 의해 유체의 압축을 행하지 않는 정지 시에 있어서의 상기 팁 시일의 경사 높이가 상기 벽체의 경사 높이보다도 작은 스크롤 유체 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벽체의 높이 방향에 있어서의 상기 팁 시일의 높이는 상기 벽체의 경사 높이와 상기 팁 시일의 경사 높이와의 차이보다도 큰 스크롤 유체 기계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 팁 시일은 탄성 변형 가능한 재료로 되어 있는 스크롤 유체 기계.
  4. 제1 단판 상에 소용돌이 형상의 제1 벽체가 설치된 제1 스크롤 부재와,
    상기 제1 단판을 마주 보도록 배치된 제2 단판 상에 소용돌이 형상의 제2 벽체가 설치되고, 상기 제2 벽체가 상기 제1 벽체와 맞물려서 상대적으로 공전 선회 운동을 행하는 제2 스크롤 부재
    를 구비하고,
    마주 보는 상기 제1 단판과 상기 제2 단판과의 대향면 간 거리가 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 외주 측으로부터 내주 측을 향하여 연속적으로 감소하는 경사부가 설치되고,
    상기 경사부에 대응하는 상기 제1 벽체 및 상기 제2 벽체의 치선에 형성된 홈부에는, 대향하는 치저에 접촉하여 유체를 시일하는 팁 시일이 설치된 스크롤 유체 기계의 제조 방법으로서,
    상기 팁 시일의 경사 높이가 상기 벽체의 경사 높이보다도 작아지도록, 상기 홈부에 대하여 상기 팁 시일을 설치하는 팁 시일 설치 공정과,
    상기 팁 시일 설치 공정 후에, 상기 제1 스크롤 부재와 상기 제2 스크롤 부재를 맞물리게 하여 설치하는 스크롤 설치 공정
    을 갖는 스크롤 유체 기계의 제조 방법.
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