KR20000068423A - 케이싱의 시일 구조 - Google Patents

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우에다슈사쿠
이노우에다케시
하시모토켄이치
호리카즈타카
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이노우에 노리유끼
다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

하부 케이싱(2b) 상에 상부 케이싱(2a)이 끼워진다. 상부 케이싱(2a)의 내벽면(2a1)에는 하우징(5)의 주변에지(5a)를 수용하는 오목부(2a2)가 제공된다. 상기 오목부(2a2)의 바닥면에는 돌출부(2a3)가 선택적으로 형성되며, 이 돌출부는 상부 케이싱(2a)이 수축 끼워맞춤 되거나 가압끼워맞춤될때 변형되어 하우징(5)의 변형을 억제한다. 하우징(5)과 하부 케이싱(2b) 사이에는 간극(14)이 제공되므로써 상부 케이싱(2a)과 하부 케이싱(2b)이 상호 용접될때 하우징(5)에 대한 케이싱(2)의 가압 정도를 경감시킨다.

Description

케이싱의 시일 구조{Seal structure for casing}
도 4 와 도 5 에 종래의 스크롤 유체 기계의 케이싱에서의 시일 구조를 도시한다. 도 4 에는 특공평 6-65880 호 공보(특개소 60-190690호 공보)에 개시된 스크롤 유체기계가 도시되고, 도 5 에는 특개평 7-310677 호 공보에 개시된 스크롤 유체기계가 도시되어 있다. 설명의 편의상, 도 4 및 도 5 에서는 본원 발명과의 관련 부분에 번호를 붙이고, 그 부분의 명칭에 대해서는 본원 발명에 대응시켜 적절히 변경하고 있다.
우선 도 4 를 참조하면, 이 스크롤 유체 기계의 케이싱은, 상부 케이싱(2a)과 하부 케이싱(2b)으로 구성된다. 케이싱 내에는, 고정 스크롤(3)과, 가동 스크롤(4)과, 하우징(5)과, 크랭크축(6)과, 모터(22)가 조립된다.
고정 스크롤(3)과 가동 스크롤(4)에 의해 가스 냉매를 압축하는 압축실(15)이 형성된다. 가동 스크롤(4)은 보스부(4a)를 가지며, 압축후의 가스 냉매를 토출하기 위한 토출구(4b)가 설치된다. 크랭크축(6)은 편심부(6a)를 가지며, 이 편심부(6a)내에 보스부(4a)가 삽입된다. 보스부(4a)와 편심부(6a) 사이에는 베어링 메탈(7a)이 설치된다.
모터(22)는 로터(21)와 스테이터(20)를 갖고 있으며, 로터(21)의 내측에 크랭크축(6)이 끼워진다. 하우징(5)의 주변에지부는 상부 하우징(2a)과 하부 하우징(2b) 사이에서 지지되고, 하우징(5)과 상부 케이싱(2a)의 경계부에 시일용의 O링(24)이 부착되어 있다. 케이싱에는 흡입관(10)과 외부 토출관(23)이 부착되고, 도 4 에서 백색 화살표를 따라서 압축후의 가스 냉매가 외부로 토출된다.
다음으로, 도 5 를 참조하면 상기 종래예에서는 상부 케이싱(2a)에 하우징(5)의 주변에지부(5a)를 수용하는 절결 단부(段部)(25)가 설치되어 있다. 그리고, 상부 케이싱(2a)의 하단이 용접부(13)에 의해 하부 케이싱(2b)의 외주면에 고정되어 있다. 또한, 스폿 용접부(13a)에 의해 하우징(5)은 고정되어 있다.
도 4 에 도시되어 있는 종래예에서는, 상술한 바와 같이, 하우징(5)과 상부 케이싱(2a) 사이의 시일을 위한 O 링(24)이 부착되어 있다. 이와 같이 O 링(24)을 사용하므로써, 비용이 증대한다는 문제가 발생한다. 또한, 도 4 에 도시한 경우에는, 상부 케이싱(2a)의 개구단부를 하부 케이싱(2b)의 개구단부의 내측에 끼워넣는 방식으로 하고 있으므로, 케이싱내의 공간이 축소되는 것도 우려된다.
본 발명은 케이싱의 시일 구조에 관한 것으로, 특히 케이싱내에 고압실과 저압실이 병존하는 경우에 이들을 구획하는 부재와 케이싱 사이의 시일 구조에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 스크롤 유체 기계의 부분 단면도.
도 2 는 도 1 에서의 영역(16)내를 확대한 단면도.
도 3 은 상부 케이싱을 하부 케이싱에 압입하는 경우에 적합한 구조의 일예를 도시하는 단면도.
도 4 는 종래의 스크롤 유체기계의 일예의 부분 단면도.
도 5 는 종래의 스크롤 유체기계의 다른 예의 부분 단면도.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, O 링을 사용하지 않고 케이싱과 상기 케이싱의 내벽면에 맞닿는 하우징 부재와의 사이의 시일을 행하므로써 비용 증대를 억제하고, 수축 끼워맞춤(shrinkage-fit)이나 가압 끼워맞춤(press-fit) 및 용접에 의한 하우징 부재의 변형을 억제할수 있는 케이싱에서의 시일 구조를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 케이싱에서의 시일 구조는, 제 1 케이싱과, 상기 제 1 케이싱의 외주면에 외부 끼워맞춤되는 제 2 케이싱과, 제 1 케이싱에 유지되어 외주면이 제 2 케이싱의 내주면에 맞닿는 하우징 부재를 구비한 케이싱에서의 시일구조로서, 제 2 케이싱의 내주면과 하우징 부재의 외주면의 적어도 한쪽의 돌출부를 형성하는 동시에, 제 2 케이싱을, 하우징 부재에 수축끼워맞추거나 가압끼워맞추고, 이 수축끼워맞춤이나 가압끼워맞춤에 의해 돌출부를 변형시켜 제 2 케이싱의 내주면과 하우징 부재의 외주면과의 사이를 시일하도록 한 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 제 2 케이싱이 하우징 부재에 수축끼워맞춤 되거나 가압끼워맞춤된다. 그로 인하여, 돌출부가 변형하고, 하우징 부재의 외주면과 제 2 케이싱의 내벽면을 기밀하게 맞닿을수 있고, 하우징 부재의 외주면과 케이싱의 내벽면과의 사이의 시일을 행할수 있게 된다. 그 결과, 하우징 부재의 외주면과 케이싱의 내벽면과의 사이에 시일용 O 링을 설치할 필요가 없어지고, 코스트 저감이 가능해진다. 또한 하우징 부재의 외주면과 제 2 케이싱의 내벽면의 적어도 한쪽에 돌출부가 선택적으로 설치되므로, 상기의 수축 끼워맞춤이나 가압끼워맞춤 시에 돌출부가 외주면 혹은 내벽면에 가압되어 우선적으로 변형된다. 결국, 수축 끼워맞춤이나 가압끼워맞춤시에 부재에 가해지는 압축응력을 돌출부에 집중시키는 것이 가능해진다. 그로 인하여, 수축 끼워맞춤이나 가압끼워맞춤에 의해 하우징 부재 본체의 변형량을 효과적으로 저감할수 있게 된다.
상기의 케이싱은, 바람직하게는 스크롤 유체 기계의 케이싱이며, 케이싱내에는 스크롤 유체기계의 운전중에 고압실과 저압실이 병존한다. 하우징 부재의 주변에지부에 의해 그 고압실과 저압실이 구획지어진다. 하우징 부재의 주변에지부는, 제 1 케이싱의 개구단부 측에 위치하는 단부면상에 배치된다. 제 2 케이싱의 내벽면에는, 하우징부재의 주변에지부를 수용하는 오목부가 설치된다. 그리고, 오목부의 벽면과 제 1 케이싱의 단부면에 의해 하우징 부재의 주변에지부가 지지된다.
상술한 바와같이, 케이싱내에 고압실과 저압실이 병존하고, 제 2 케이싱의 내벽면에는 하우징 부재의 주변에지부를 수용하는 오목부가 설치된다. 그로 인하여, 고압실과 저압실의 압력차에 의해 하우징 부재의 주변에지부를 오목부의 벽면에 가압할수 있다. 그 결과, 하우징 부재의 주변에지부와 케이싱의 내벽면과의 사이의 시일성을 보다 향상시킬수 있다.
상기의 케이싱은 스크롤 유체기계의 케이싱이며, 제 2 케이싱과 제 1 케이싱은 용접된다. 그리고, 케이싱과 하우징 부재의 사이에, 상기 용접에 의한 케이싱의 변형에 따른 하우징 부재 본체의 변형을 억제하기 위한 변형 억제 수단이 설치된다.
상술한 바와 같이, 제 2 케이싱과 제 1 케이싱이 용접되고, 케이싱과 부재의 사이에 하우징 부재 본체의 변형을 억제하기 위한 변형 억제 수단이 설치된다. 변형억제 수단의 일예로서, 하우징 부재와 케이싱 사이에 존재하는 간극을 예를 들수 있다. 이러한 간극을 두므로써, 용접에 의해 케이싱이 내측으로 변형한 경우에도 케이싱에 의한 하우징 부재 본체로의 압박 정도를 경감할수 있게된다. 그로 인하여, 상기 용접에 의한 하우징 부재 본체의 변형량을 적게 억제할수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3 을 사용하여, 본 발명의 사상을 스크롤 유체기계에 적용한 경우의 일 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에서의 스크롤 유체기계의 부분 단면도이다.
도 1 을 참조하면, 스크롤 유체 기계(1)는, 밀폐 케이싱(2)을 구비하고, 밀폐 케이싱(2)은 상부 케이싱(2a)과 하부 케이싱(2b)을 갖는다. 상부 케이싱(2a)은 하부 케이싱(2b)에 외측에서 끼워지고, 이 경우 상부 케이싱(2a)이 하우징(5)에 수축 결합된다. 또한, 상부 케이싱(2a)의 하단(개구부)은, 용접부(13)를 거쳐 하부 케이싱(2b)에 용접되어 있다.
밀폐 케이싱(2)내에는, 고정 스크롤(3)과, 가동 스크롤(4)과, 하우징(5)과, 크랭크축(6)이 조립되어 있다. 고정 스크롤(3)과 가동 스크롤(4)에 의해 압축실(15)이 형성되고, 가동 스크롤(4)에는 압축후의 가스 냉매를 크랭크축(6) 내에 설치된 토출 가스 통로에 송입하기 위한 토출구(4b)가 설치되어 있다. 또한, 가동 스크롤(4)의 배면(背面)측에는 보스부(4a)가 설치되고, 이 보스부(4a)의 내측에, 크랭크축(6)의 편심부(6a)가 삽입된다. 편심부(6a)와 보스부(4a) 사이에는 슬라이드 슈우(7)가 삽입된다. 또한, 크랭크축(6)은, 구름 베어링(9)을 통해 하우징(5)에 의해 유지되어 있다. 보스부(4a)의 주위에는 시일링(8)이 설치된다. 상부 케이싱(2a)에는 가스 냉매를 상기 압축실(15)내에 송입하기 위한 흡입관(10)이 설치된다.
밀폐 케이싱(2)내에는, 스크롤 유체기계(1)의 운전중에 고압실(12)과 저압실(11)이 병존하고, 이 고압실(12)과 저압실(11)이 하우징(5)에 의해 구획지어져 있다.
상기 구성에 있어서, 상부 케이싱(2a)의 내벽면(2a)에는, 하우징(5)의 주변에지부(5a)를 수용하는 오목부(2a2)가 설치되고, 이 오목부(2a2)의 바닥면에는 돌출부(2a3)가 설치된다. 이 돌출부(2a3)는, 링 형상을 하고 있는 것이 바람직하며, 상부 케이싱(2a)을 수축 끼워맞춤할때 하우징(5)의 주변에지부(5a)의 외주면(5b)에 가압되어 변형한다. 결국, 수축 끼워맞춤에 의한 상부 케이싱(2a)의 변형에 수반하여 하우징(5)에 가해지는 압축력을 돌출부(2a3)에 집중시키고 있다. 그로 인하여, 상부 케이싱(2a)의 수축 끼워맞춤에 의한 하우징(5) 본체의 변형량을 적게 억제할수 있게 된다. 구체적으로는, 돌출부(2a3)가 형성되어 있지 않은 경우의 하우징의 내경(R)의 변화량이 100 ㎛ 인 것에 대하여, 돌출부(2a3)를 형성하므로써 상기 내경(R)의 변화량이 20 ㎛ 로 현저히 저감되는 것을 본원 발명의 발명자들은 확인하였다.
또한, 상기와 같이 수축 끼워맞춤을 행하므로써, 상부 케이싱(2a)과 하우징(5)의 주변에지부(5a) 사이에 O 링을 설치하지 않고 양자 사이의 시일을 행하는 것이 가능해진다. 그로 인하여, O 링을 생략할수 있고, 비용 절감을 도모할 수 있게 된다.
도 1 에서의 영역(16)을 확대한 도면이 도 2 에 도시되어 있다. 도 2 에 도시되어 있듯이, 오목부(2a2)의 바닥면에는 두개의 돌출부(2a3)가 설치되어 있지만, 이 개수에 대해서는 임의로 선택할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2 에서는, 주변에지부(5a)의 외주면(5b)과 오목부(2a)의 바닥면 사이에 간극이 존재하도록 도시되어 있지만, 돌출부(2a3)가 거의 완전히 가압 침지되므로써, 상기와 같은 간극이 거의 존재하지 않는 경우도 있을수 있다고 생각된다. 또한, 돌출부(2a3)는, 하우징(5)의 주변에지부(5a)의 외주면(5b)측에 설치해도 좋다. 또한, 고정 스크롤(3)의 외주면이 상부 케이싱(2a)의 내벽면(2a1)에 맞닿는 경우에는, 이 고정 스크롤(3)의 외주면에 돌출부(2a3)을 설치해도 좋다.
다음으로, 다시 도 1 및 도 2 를 참조하여, 주변에지부(5a)는, 하부 케이싱(2b)의 개구단부측의 단부면(2b1)상에 설치되고, 고압실(12)과 저압실(11)을 부분적으로 구획하고 있다. 그로 인하여, 고압실(12)과 저압실(11)의 압력차에 의해 주변에지부(5a)의 상단면이 오목부(2a2)의 벽면에 가압되게 된다. 이것도 주변에지부(5a)와 상부 케이싱(2a) 사이의 시일성을 향상시키는 것에 기여할 수 있다.
하우징(5)의 외주에는, 도 1 및 도 2 에 도시되듯이, 간극(14)이 설치되어 있다. 이러한 간극(14)을 설치하므로써, 상부 케이싱(2a)과 하부 케이싱(2b)을 용접했을때의 케이싱(2)의 변형에 의한 하우징(5)의 변형량을 적게 억제할수 있게 된다. 결국 이 간극(14)이 하우징(5) 본체의 변형 억제수단으로서 기능하게 된다.
상부 케이싱(2a)과 하부 케이싱(2b)을 용접했을 때, 도 1 및 도 2 에 도시되는 경우에는, 예를 들어 하부 케이싱(2b)이 내측으로 변형하여 하우징(5)을 압박하는 것이 우려된다. 이 경우에, 상기와 같은 간극(14)을 하우징(5)의 외주이고 용접부(13) 근방에 설치하므로써, 하부 케이싱(2b)의 변형에 의한 하우징(5)의 압박의 정도를 경감할 수 있게 된다. 그로 인하여, 상부 케이싱(2a)과 하부 케이싱(2b)의 용접에 의한 하우징(5)의 변형량을 적게 억제할 수 있게 된다고 생각된다.
본원 발명의 발명자들이 간극(14)을 형성한 경우와 하지 않은 경우에서 하우징(5)의 내경(R)의 변화량을 비교한 바, 간극(14)을 설치하지 않은 경우에 내경(R)의 변화량이 25 ㎛ 인것에 대하여, 간극(14)을 설치하므로써 내경(R)의 변화량이 7 ㎛ 로 현저히 저감되는 것을 확인하였다.
상기 간극(14)은, 하우징(5)의 외주를 절삭하여 형성해도 좋지만, 하부 케이싱(2b)의 내벽면을 절삭하여 형성해도 좋다. 또한, 고정 스크롤(3)의 외주면과 상부 케이싱(2a)의 내벽면(2a1)이 맞닿는 경우에는, 고정 스크롤(3)과 상부 케이싱(2a) 사이에 간극을 두도록 해도 좋다. 그로 인하여, 상부 케이싱(2a)이 용접에 의해 형성하여 고정 스크롤(3)을 압박하는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
다음으로, 도 3 을 이용하여, 상부 케이싱(2a)을 하부 케이싱(2b)에 압입하는 경우의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 경우에는, 오목부(2a2)의 바닥면에 설치된 돌출부(2a3)에 모떼기부(2a4)를 설치한다. 그로 인하여, 상부 케이싱(2a)의 압입이 스무스하게 행해진다. 이러한 압입에 의해서도 상기 수축끼워맞춤의 경우와 마찬가지로 상부 케이싱(2a)의 내벽면(2a1)과 하우징(5)의 주변에지부(5a)의 외주면(5b) 사이의 시일성을 확보하는 것은 가능하다. 또한, 돌출부(2a3)는, 압입시에 벗겨지는 정도로 적게 형성되어도 좋다.
이상과 같이 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명을 행하였지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시적인 것이며 제한적인 것은 아니라고 이해되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해 개시되어 있고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서 모든 변경이 포함되는 것으로 의도되는 것이다.
본 발명은 내부에 고압실과 저압실이 병존하는 케이싱의 시일 구조에 효과적으로 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 케이싱(2b)과, 상기 제 1 케이싱(2b)의 외주면에 외측 끼워지는 제 2 케이싱(2a)과, 상기 제 1 케이싱(2b)에 유지되고 외주면(5b)이 상기 제 2 케이싱(2a)의 내주면(2a1)에 맞닿게 되는 하우징 부재(5)를 구비한 케이싱(2)의 시일 구조로서,
    상기 제 2 케이싱(2a)의 내주면(2a1)과 상기 하우징 부재(5)의 외주면(5b)의 적어도 한쪽에 돌출부(2a3)를 형성하는 동시에, 상기 제 2 케이싱(2a)을, 상기 하우징 부재(5)에 수축 끼워맞춤 혹은 가압끼워맞춤하고, 이 수축 끼워맞춤 혹은 가압끼워맞춤에 의해 상기 돌출부(2a3)를 변형시켜 상기 제 2 케이싱(2a)의 내주면(2a1)과 하우징 부재(5)의 외주면(5b) 사이를 시일링하도록 한 케이싱의 시일 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부(2a3)는 링 형상인 케이싱의 시일 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부(2a3)는 복수개 설치되는 케이싱의 시일 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 케이싱(2a)의 개구측에 위치하는 상기 돌출부(2a3) 표면에 모떼기부를 설치하는 케이싱의 시일 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱(2)은 스크롤 유체기계의 케이싱(2)이고,
    상기 케이싱(2)내에는 상기 스크롤 유체기계의 운전중에 고압실(12)과 저압실(11)이 병존하며,
    상기 하우징 부재(5)의 주변에지부(5a)에 의해 상기 고압실(12)과 상기 저압실(11)이 구획지어지고,
    상기 하우징 부재(5)의 주변에지부(5a)는 상기 제 1 케이싱(2b)의 개구단부측에 위치하는 단부면(2b1)상에 설치되며,
    상기 제 2 케이싱(2a)의 내주면(2a1)에는, 상기 하우징 부재(5)의 주변에지부(5a)를 수용하는 오목부(2a2)가 설치되고,
    상기 오목부(2a2)의 벽면과 상기 제 1 케이싱(2b)의 상기 단부면(2b1)에 의해 상기 하우징 부재(5)의 주변에지부(5a)가 지지되는 케이싱의 시일 구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 케이싱(2) 내에는 가동 스크롤(4)과 고정 스크롤(3)이 조립되고,
    상기 하우징 부재(5)는 상기 가동 스크롤(4)과 상기 고정 스크롤(3)을 지지하는 케이싱의 시일 구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤(3)의 외주면에 상기 돌출부를 설치하는 케이싱의 시일 구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱(2)은 스크롤 유체기계의 케이싱(2)이며,
    상기 제 2 케이싱(2a)과 상기 제 1 켸이싱(2b)은 용접되고,
    상기 케이싱(2)과 상기 하우징 부재(5)의 사이에는 상기 용접에 의한 상기 케이싱(2)의 변형에 수반되는 상기 하우징 부재(5) 본체의 변형을 억제하기 위한 변형 억제 수단(14)이 설치되는 케이싱의 시일 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 변형 억제 수단은 상기 케이싱(2)과 상기 하우징 부재(5) 사이에 설치된 간극인 케이싱의 시일 구조.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 간극은 상기 케이싱(2)의 내주면(2a1)과 상기 하우징 부재(5)의 외주면의 적어도 한쪽을 절삭하므로써 형성되고, 용접부(13) 근방에 설치되는 케이싱의 시일 구조.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이싱(2)내에는 가동 스크롤(4)과 고정 스크롤(3)이 조립되고,
    상기 하우징 부재(5)는 상기 가동 스크롤(4)과 상기 고정 스크롤(3)을 지지하며,
    간극은 상기 고정 스크롤(3)과 상기 케이싱(2) 사이에 설치되는 케이싱 시일 구조.
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