KR20060045343A - 스크롤 유체기계 - Google Patents

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Abstract

스크롤 유체기계는 선회 스크롤과 고정 스크롤을 포함한다. 선회 스크롤은 선회 랩을 구비하는 선회 말단 판을 포함하고, 고정 스크롤은 고정 랩을 구비하는 고정 말단 판을 포함한다. 선회 스크롤은 구동축의 편심된 축 부분에 회전되도록 지지된다. 선회 랩은 고정 랩과 맞물려 선회 랩과 고정 랩 사이에 밀폐된 챔버를 형성한다. 베어링 튜브는 하우징에 분리 가능하게 고정된다. 구동축은 베어링 튜브 내에 회전되도록 지지된다.
스크롤 유체기계, 선회 스크류, 고정 스크류, 구동축, 베어링 지지부

Description

스크롤 유체기계 {Scroll fluid machine}
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 유체기계의 수직 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 스크롤 유체기계의 하우징의 수직 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 스크롤 유체기계의 베어링 유닛의 수직 측단면도.
도 4는 종래의 스크롤 유체기계의 수직 측단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 고정 스크롤 4: 고정 말단 판
5: 고정 랩 7: 선회 스크롤
8: 선회 말단 판 9: 선회 랩
12: 구동축 13: 편심된 축 부분
14: 롤러 베어링 15: 튜브 모양의 보스
16: 자가 회전 방지기구 17: 하우징
25: 베어링 튜브 26,27: 볼 베어링
28: 균형 추 29: 칼라
31: 기름 밀폐구 32: 귀퉁이
본 발명은 스크롤 압축기, 스크롤 진공 펌프, 스크롤 팽창기 또는 스크롤 송풍기와 같은 스크롤 유체기계에 관한 것이다.
이와 같은 스크롤 유체기계는 선회 말단 판을 구비하고 구동축의 편심된 축 부분과 접하며 베어링에 의하여 회전되도록 지지되는 선회 스크롤과 고정 말단 판을 구비하는 고정 스크롤을 포함한다. 선회 말단 판의 선회 랩은 고정 말단 판의 고정 랩과 맞물려 상기 선회 랩과 고정 랩 사이에 밀폐된 챔버를 형성한다. 상기 스크롤 유체기계는 선회 스크롤의 회전을 방지하기 위한 자가 회전 방지지구 (self-rotation preventing mechanism)를 구비한다.
구동축의 편심된 축 부분 및 자가 회전 방지지구에 의하여 상기 선회 스크롤은 편심되어 회전된다. 회전 방향에 따라 상기 밀폐된 챔버의 부피는 중심 쪽으로점차로 줄어들거나 중심으로부터 멀어지며 점차로 증가하고, 이로써 바깥 주위로부터 중심으로 흡입되는 유체를 압축시키거나 중심으로부터 바깥 주위로 배출되는 유체를 감압시킨다.
스크롤 유체기계의 하우징은 일반적으로 알루미늄 합금의 다이 캐스팅에 의하여 제조된다. 작동되는 동안, 볼 베어링 지지부가 열 팽창하여 상기 지지부가 볼 베어링을 지탱하는 힘이 약해지므로 상기 볼 베어링은 상기 지지부 내에서 회전하게 될 것이다.
이를 방지하기 위해, 주철 보강 링이 상기 지지부에 주조되어 상기 지지부의 열팽창을 억제하고 상기 지지부의 강도를 높인다. 그러나 하우징 전체를 알루미늄 합금의 다이 캐스팅으로 만든 경우에는 상기 지지부의 열팽창을 억제하는 것에 한계가 있으며 충분한 정도의 효과를 거두지 못한다.
또한, 다른 재료로 이루어진 상기 보강 링은 적절한 제품을 얻기 위해서는 알루미늄 합금을 다이 캐스팅하는 동안에 정확하고 견고하게 주조되어야 하는데, 이는 뛰어난 기술과 공정 수의 증가가 요구되는 것이므로 전체 비용이 증가된다.
상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명은 하우징이 다이 캐스팅에 의하여 알루미늄 합금으로 만들어지고, 다양한 베어링 또는 다양한 길이의 베어링 지지부를 가지는 구동축이 설비될 수 있고, 장시간의 적절한 작동이 보장되도록 파손되거나 작동하지 않게 되면 교체가 가능한 구동축 지지부를 가지는 스크롤 유체기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 4는 종래의 스크롤 압축기의 예를 도시한 것이다.
도 4에서의 기본 구조는 널리 알려진 것이므로 간단하게 설명하기로 한다. 도 4에서의 왼쪽 옆이 기계의 앞이고 오른쪽 옆이 뒤이다.
도 4에서의 왼쪽, 즉 앞쪽에 위치하는 고정 스크롤(1)에서, 원형 고정 말단 판(4)은 바깥 주위와 통하는 흡입공(2)을 구비하며 중심에는 배출공(3)을 구비한다. 나선형 고정 랩(5)은 고정 말단 판(4)의 뒷면에 구비되고 앞면에는 골지게 형성되어 수평 방향으로 나란히 뻗은 다수개의 냉각 핀(10)이 일정한 간격으로 구비된다.
고정 스크롤(1) 뒤의 선회 스크롤(7)은 원형 선회 말단 판(8)을 구비하되 상기 원형 선회 말단 판(8)은 고정 스크롤(1)과 마주보는 앞면에 나선형 선회 랩(9)을 구비하고 뒷면에는 골지게 형성되어 나란히 뻗은 냉각 핀(10)을 구비한다.
선회 스크롤(7) 뒤에는, 베어링 판(11)이 구비된다. 베어링 판(11)의 뒷면의 중심부에는 튜브 모양의 보스(15)가 구비되고 이곳에 구동축(12)의 편심된 축 부분(13)이 롤러 베어링(14)에 접하여 회전되도록 지지된다. 베어링 판(11)의 바깥 주위와 접하는 세 지점에는, 선회 스크롤(7)이 하우징(17) 내의 구동축(12) 주위를 편심되어 회전될 수 있도록 하는 공지된 크랭크 핀 타입의 자가 회전 방지기구(16)가 구비된다.
커버 판(18)이 고정 스크롤(1)의 앞면과 접촉되며 나사(20)에 의하여 고정된다.
선회 스크롤(7)은 선회 스크롤(7)의 뒤쪽에서 나사에 의하여 베어링 판(11)에 고정된다. 고정 스크롤의 뒷판(21)은 하우징(17)의 앞면과 접촉하고 볼트(22)와 너트(23)에 의하여 하우징(17)에 고정된다.
맞물림 홈(5a,9a)은 각각 고정 랩(5)와 선회 랩(9)의 말단에 형성된다. 맞물림 홈(5a,9a) 내에는, 각각 선회 스크롤(7)의 선회 말단 판(8)과 고정 스크롤(1)의 고정 말단 판(4)에 미끄럼 접촉하는 밀폐 부재(S)가 구비된다.
고정 스크롤(1), 선회 스크롤(7), 하우징(17)과 커버 판(18)은 모두 다이 캐스팅에 의하여 알루미늄 합금으로 만들어진다.
앞서 언급한 구조는 스크롤 유체기계로서 일반적인 것이다.
본 발명은 도 1 내지 도 3에 의하여 설명하기로 한다. 구동축(12)의 편심된 축 부분(13)이 회전되도록 상기 편심된 축 부분(13)을 지지하는 베어링 유닛(24)은 하우징(17)의 재료와는 다른 재료로써 별개로 만들어진다.
베어링 유니트(24)의 베어링 튜브(25)는 하우징 재료의 강도보다 높은 강도를 가지고 하우징 재료의 열팽창계수보다 낮은 열팽창계수를 가지는 주철과 같은 재료로 만들어진다. 베어링 튜브(25)는 하우징(17)의 뒤쪽으로부터 분리 가능하고 베어링 튜브(25) 앞과 뒤의 말단에는 볼 베어링(26,27)이 구비된다. 구동축(12)은 볼 베어링(26,27)과 접하여 회전되도록 볼 베어링(26,27)에 의해 지지된다.
편심된 축 부분(13)과 구동축(12) 사이에는 균형 추(28)가 구비된다. 구동축(12)은 균형 추(28) 뒤의 칼라(29)를 통과하도록 설치되고 뒤쪽 말단에는 더 작은 직경을 가지는 부분(30)을 구비한다.
기름 밀폐구(31)는 균형 추(28)의 앞쪽에 편심된 축 부분(13)과 접하여 구비된다. 앞쪽 볼 베어링(26)은 칼라(29) 바로 뒤의 구동축(12)과 맞물리고 베어링 튜브(25)의 앞쪽 말단에 구비된 맞물림 홈(25a)에 의해 지지된다. 뒤쪽 볼 베어링(27)은 더 작은 직경을 가지는 부분(30)의 앞쪽 말단과 맞물리고 베어링 튜브(25)의 뒤쪽 말단에 의해 지지된다. 따라서 구동축(12)이 베어링 튜브(25)의 후방으로 빠져나가는 것이 방지된다.
구동축(12)의 편심된 축 부분(13)은 베어링 튜브(25)의 앞면으로부터 돌출된다. 롤러 베어링(14)의 다수개의 롤러(14a)는 하우징(17)의 튜브 모양의 보스(15)와 맞물린다. 다수개의 롤러(14a)에서 안쪽의 마찰면(14b)은 편심된 축 부분(13)과 접촉된다. 기름 밀폐구(31)는 튜브 모양의 보스(15)의 말단 개구부에 설치된다.
구동축(12) 뒤쪽 말단의 더 작은 직경을 가지는 부분(30)은 베어링 튜브(25)의 뒤쪽 말단으로부터 돌출된다. 돌출된 더 작은 직경을 가지는 부분(30)에는 키(key), 맞물림 조인트 또는 풀리와 같은 구동력을 전달하기 위한 회전 구동장치가 구비된다.
베어링 튜브(25)의 앞쪽 말단에는, 다수개의 귀퉁이(32)가 형성된다. 나사(34)가 각 귀퉁이(32)의 나사구멍(33)을 통과해서 하우징(17)의 암나사(35) 속으로 끼워져서 베어링 유니트(24)가 하우징(17)의 뒷면에 분리 가능하게 장착된다. 편심된 축 부분(13)은 롤러 베어링(14)에 의해 회전되도록 지지된다.
베어링 튜브(25) 내의 구동축(12)을 지지하기 위한 베어링의 형상, 개수 및 위치는 임의로 정할 수 있다.
귀퉁이(32)와 하우징(17) 사이 및 구동축(12)과 튜브 모양의 보스(15) 사이와 같은 베어링 유니트(24)와 하우징(17)의 접촉 부분에 열 전달을 방지하기 위해 단열 패킹(36,37)이 삽입된다. 단열 코팅이 단열 패킹을 대신하여 적용될 수 있다.
앞서 언급한 것은 단지 본 발명의 실시예에 관한 것이다. 다양한 변형 및 수정이 본 발명의 청구범위에 따른 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 당업자에 의해 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 스크롤 유체기계는 하우징은 다이 캐스팅에 의한 알루미늄 합금으로 만들되 구동축을 지지하는 베어링을 구비하는 베어링 튜브 가 하우징과 별도로 제조되므로 다양한 베어링 또는 다양한 길이의 베어링 지지부를 가지는 구동축이 설비될 수 있고 파손되거나 작동하지 않게 되면 교체가 가능하여 장시간의 적절한 작동이 보장된다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내의 한쪽 말단에 설치되는 편심된 축 부분을 구비하는 구동축;
    상기 편심된 축 부분과 접하고 상기 하우징 내의 베어링에 의해 회전되도록 지지되며 선회 랩을 구비하는 선회 말단 판을 포함하는 선회 스크롤;
    상기 선회 랩과 함께 밀폐된 챔버를 형성하는 고정 랩을 구비하는 고정 말단 판을 포함하는 고정 스크롤;
    상기 하우징 내의 상기 선회 스크롤의 회전을 방지하기 위한 자가 회전 방지기구;
    상기 구동축이 회전되도록 상기 구동축을 지지하고 상기 하우징에 분리 가능하게 고정되는 베어링 튜브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동축은 볼 베어링에 의해 지지되며 상기 베어링 튜브 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 튜브는 볼트로 조여서 상기 하우징에 고정시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 튜브는 상기 하우징의 열팽창계수보다 낮은 열팽창계수를 가지는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 튜브는 상기 하우징의 기계적 강도보다 높은 기계적 강도를 가지는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 알루미늄 합금으로 이루어지고 상기 베어링 튜브는 주철로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 튜브와 상기 하우징 사이에 단열 패킹을 끼우는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 튜브와 상기 하우징 사이에 단열 코팅을 하는 것을 특징으로 하 는 스크롤 유체기계.
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