KR20070049580A - 스크롤 유체 기계 - Google Patents

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Abstract

스크롤 유체 기계는 고정 스크롤, 선회 스크롤(orbiting scroll), 및 상기 선회 스크롤이 자신의 축상에서 회전하는 것을 방지하기 위한 복수의 자전 방지 기구(self-rotation preventing device)를 구비한다. 상기 선회 스크롤의 후면 상에는, 보강 베어링 판(reinforcement bearing plate)이 중심 볼트와 외주 볼트로 고정되어 있다. 자전 방지 기구의 종동 기구(follower)는 상기 보강 베어링 판에 설비된다. 상기 보강 베어링 판을 통해 오일을 상기 종동 기구로 공급하기 위해 오일 공급구가 형성된다.

Description

스크롤 유체 기계{SCROLL FLUID MACHINE}
도 1은 본 발명에 의한 스크롤 유체 기계의 제 1실시예의 종단면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따르는 종단면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따르는 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예를 나타내며 도 3과 유사한 도면.
도 5는 본 발명의 제 3실시예를 나타내며 도 3과 유사한 도면.
도 6은 본 발명의 제 4실시예를 나타내며 도 3과 유사한 도면.
본 발명은 스크롤 유체 기계에 관한 것이며, 특히 하우징(housing)에 있어서 고정 스크롤(fixed scroll)의 고정 랩(fixed wrap)이 구동축의 편심축부 주위를 회전할수 있도록 장착된 선회 스크롤(orbiting scroll)의 선회 랩(orbiting wrap)과 맞물려 있으며, 상기 선회 스크롤은 하우징의 외주부 또는 중심부로부터 흡인된 기체가 상기 중심부 또는 외주부를 향해 압축 또는 팽창되도록 구동축을 중심으로 편심적으로 회전하는 스크롤 유체 기계에 관한 것이다.
일본 특허공개 JP-A 2004-308436 호는 각 표면에 선회 랩을 가지는 선회 단 판(orbiting end plate)을 포함하는 선회 스크롤을 갖는 스크롤 유체 기계를 공개하고 있으며, 일본 특허공고 JP-B2 7-42953 호는 선회 단판의 한 표면에만 선회 랩이 돌출된 스크롤 유체 기계를 공개하고 있다.
전자에서는, 작동 중, 상기 고정 스크롤의 고정 랩 상단의 팁 실(tip seal)이 거의 동일한 상태로 상기 선회 단판의 각 표면에 슬라이딩 가능하도록 접촉함으로써, 거의 동일한 압력이 가해져 거의 동일한 열이 발생하게 된다. 이와 같이, 선회 단판의 각 표면이 국소적으로 신장되거나 만곡될 가능성이 낮아 원활하지 못한 작동 또는 효율의 저하를 방지할 수 있으며, 혹은 고정 스크롤의 팁 실이 불균일하게 마모될 가능성이 낮아 성능 저하를 방지하거나 진동 또는 소음을 방지한다.
그러나, 일본 특허공고 JP-B2 7-42953 에서 설명된 대로, 한 표면에만 상기 선회 랩을 구비한 상기 선회 스크롤에 있어서, 베어링 보스(bearing boss)는 상기 선회 단판의 후면에서 돌출되므로, 상기 선회 단판은 불균일하게 변형되거나 신장되고, 또는 상기 선회 랩의 각도들을 압력 부하(pressure load), 고정 스크롤의 팁 실과의 마찰 또는 발열의 불균일로 인해 국소적으로 달라지게 한다.
이처럼, 상기 선회 랩은 변형된 고정 단판과 접촉하여 효율을 낮추거나 소음, 열, 혹은 진동을 수반한 국소적인 압력의 변화를 일으킨다. 또한, 상기 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 팁 실들이 부분적으로 손상되어 그 내구성이 감소한다.
작동 중에 상기 선회 단판이 변형되는 것을 방지하기 위해, 상기 선회 단판의 두께를 현저하게 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 상기 선회 스크롤에서, 선회 단판은 Al 금속으로 다이 캐스팅(die casting)함으로써 상기 선회 랩과 일체적으로 제작된다. 선회 단판의 두께가 증가하는 것으로 인하여, 다이 캐스팅 이후 냉각하는 동안 선회 단판과 선회 랩의 냉각 속도는 불균일해지며, 따라서 선회 랩의 각도가 국소적으로 상이해져 효율이 감소하게 되며, 이로써 마모 속도가 빨라지거나 소음 발생을 유발한다.
또한, 선회 단판의 후면 중심에 구동축의 편심축부가 볼 베어링을 통해 장착되며, 공지된 핀-크랭크 형(pin-crank-type) 자전 방지 기구는 선회 단판의 후면에 동일한 간격으로 떨어져 있는 세 위치에 장착된다. 각각의 베어링에 대한 윤활유(grease)를 위한 공급구를 수평방향으로 제공할 필요가 있으며, 상기 윤활유를 상기 공급구를 통하여 베어링에 투입하는 것이 번거로운 일이다.
상기 종래 기술의 단점을 고려하여, 본 발명의 목적은, 다이 캐스팅에 의하여 Al 금속으로 제조되었을 때 주조 후 각 부분의 냉각 속도의 차이 때문에 선회 랩이 국소적으로 불균일해지거나 변형되는 것을 방지할 수 있도록 선회 단판이 가능한 얇게 만들어지며, 상기 선회 단판이 작동 중 열과 압력의 강도의 차이 때문에 국소적으로 만곡되거나 변형되는 것을 방지하고, 오일이 베어링으로 용이하게 공급되는 스크롤 유체 기계를 제공하는 것이다.
상기 발명의 특징과 유리한 점들은 첨부되는 도면에 나타낸 바와 같이 후술할 실시예에 관한 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 스크롤 유체 기계에 관한 제 1실시예의 종단면도이 다. 도 2는 상기 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따르는 종단면도로서 구동축과 자전 방지 기구가 제거된 것이다. 도 3은 상기 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따르는 단면도이다.
도 1에서 나타낸 대로, 상기 스크롤 유체 기계는 그 후면에 나선형 고정 랩(2)을 갖는 고정 단판(1)을 구비하는 고정 스크롤(3)과, 고정 랩(2)이 선회 랩(5)과 맞물릴 수 있도록 전면(front surface)에 선회 랩(5)을 갖는 선회 단판(4)을 구비하는 선회 스크롤(6)을 포함한다.
상기 선회 단판(4)은 두꺼운 환상 플랜지(annular flange)(4a)를 가지며 상기 환상 플랜지(4a) 내에 결합된 보강 베어링 판(7)은 상기 선회 단판(4)의 후면에 배치된다.
상기 보강 베어링 판(7)의 후면 중심부 상에는, 니들(needle) 베어링(10)을 통해 회전할 수 있도록 구동축(8)의 편심축부(9)를 지지하기 위해 베어링 튜브(11)가 돌출되어 있다.
상기 보강 베어링 판(7)의 후면에 동일한 간격으로 떨어져 있는 세 지점에는, 볼 베어링(14)을 통해 회전할 수 있도록 공지된 핀-크랭크 형(pin-crank-type) 자전 방지 기구(12)의 종동 기구(13)를 지지하는 관상 보스(tubular boss)(15)가 있다.
상기 자전 방지 기구(12)의 지지대(support, 16)는 볼 베어링(17)을 통해 하우징(18) 내에 회전 가능하도록 지지된다. 관통구(20)는 자전 방지 기구(12)의 상기 지지대(16)를 상기 종동 기구(13)에 접속하는 핀-크랭크(19)를 통해 축 방향으로 형성된다.
구동축(8)의 편심축부(9)의 중심과 일치되도록, 암 구멍(female bore)(21)이 보강 베어링 판(7)에 축 방향으로 형성된다. 자전 방지 기구(12)의 종동 기구(13)의 볼 베어링(14)과 일치되도록, 종동 기구-오일-공급구(follower-oil-supply hole)(22)가 축 방향으로 형성되며, 핀 크랭크(19)의 관통구(20)와 일치되도록, 지지대-오일-공급구(support-oil-supply hole)가 형성된다.
선회 단판(4)의 중심에 직경이 더 큰 구멍(24)을 통하여, 보강 베어링 판(7)이 정확하게 상기 선회 단판(4)에 고정되도록 볼트(25)가 상기 암 구멍(21) 속으로 끼워진다.
상기 하우징(18)의 후면에는, 윤활유(grease)가 볼 베어링(17)에서 유출되는 것을 방지하는 커버 플레이트(26)로 자전 방지 기구(12)의 지지대(16)를 기밀하게 덮는다.
예를 들어 셋 정도의 복수 개 볼트(27)가 보강 베어링 판(7)이 회전하지 않도록 선회 단판(4)의 환상 플랜지(4a)에 방사상으로 끼워진다.
도 4는 본 발명의 제 2실시예를 나타내며 이는 도 3과 유사하다. 동일한 부재들에 대하여 동일한 부호를 붙이고, 차이점들만 설명하기로 한다.
보강 베어링 판(7)의 환상 플랜지(7a)는 선회 단판(4) 상에서 주변에 형성된 환상 플랜지(4a)에 끼워진다. 볼트(28)는 환상 플랜지(4a)의 전면의 외부 코너로부터 안쪽 및 뒤쪽으로 삽입되며 보강 베어링 판(7)의 환상 플랜지(7a)에 나사고정된다.
도 5는 본 발명의 제 3실시예로서, 도 3과 유사하다. 동일한 부재들에 대하 여 동일한 부호를 붙이고, 차이점들만 설명하기로 한다.
환상 플랜지가 없는 선회 단판(4)이 환상 플랜지가 없는 보강 베어링 판(7)에 끼워지며, 이들은 서로 외주를 비스듬히 관통하는 볼트(29)로 고정된다.
도 6은 본 발명의 제 4실시예로서, 도 3과 유사하다. 동일한 부재들에 대하여 동일한 부호를 붙이고, 차이점들만 설명하기로 한다.
볼트(30)는 선회 단판(4)과 보강 베어링 판(7)의 외부 둘레를 축방향으로 관통한다.
상술한 내용은 단지 본 발명의 실시예들에 관한 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자들에 의하여 다양한 변경과 수정이 청구범위를 벗어나지 않는 범위에서 실시될 수 있다.
본 발명에 의하면, 다이 캐스팅에 의하여 Al 금속으로 제조되었을 때 주조 후 각 부분의 냉각 속도의 차이 때문에 선회 랩이 국소적으로 불균일해지거나 변형되는 것을 방지할 수 있도록 선회 단판이 가능한 얇게 제조되고, 상기 선회 단판이 작동 중 열과 압력의 강도의 차이 때문에 국소적으로 만곡되거나 변형되는 것을 방지하고, 오일이 베어링으로 용이하게 공급되는 스크롤 유체 기계를 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 스크롤 유체 기계로서,
    하우징;
    일단(一端)에 편심축부를 구비한 구동축;
    상기 구동축의 편심축부 주위에 회전가능하게 장착되며, 전면(前面)에 선회 랩을 구비한 선회 단판을 포함하는 선회 스크롤; 및
    상기 하우징에 고정되며, 고정 랩을 구비한 고정 단판을 포함하는 고정 스크롤;
    상기 선회 스크롤이 자신의 축 상에서 회전하는 것을 방지하기 위해 선회단판의 후면(後面)에 장착되는 복수 개의 자전 방지 기구; 및
    상기 선회 단판의 후면 상에 제거할 수 있게 설치되며, 상기 복수 개의 자전 방지 기구 각각의 종동 기구(follower)를 구비한 보강 베어링 판을 포함하며, 상기 종동 기구에 오일을 공급하기 위하여 상기 보강 베어링 판을 통해 종동 기구-오일-공급구가 형성된 스크롤 유체 기계.
  2. 제 1항에 있어서, 각각의 복수 개의 자전 방지 기구는 지지대를 포함하며, 상기 지지대에 오일을 공급하기 위해 상기 보강 베어링 판을 통해 지지대-오일-공급구가 형성된 스크롤 유체 기계.
  3. 제 2항에 있어서, 각각의 복수 개의 자전 방지 기구는 상기 종동 기구를 상기 지지대에 접속하는 핀-크랭크(pin-crank)를 포함하며, 상기 핀-크랭크는 축방향으로 관통구를 구비하며, 상기 지지대-오일-공급구는 상기 관통구를 통해 연통되는 스크롤 유체 기계.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 보강 베어링 판은 상기 구동축의 편심축부를 지지하기 위한 관상 보스(tubular boss)를 구비하며, 상기 관상 보스는 상기 구동축의 상기 축상 단부(end portion)에 오일을 공급하도록 중앙 오일-공급 구멍(central oil-supply bore)을 구비한 스크롤 유체 기계.
  5. 제 4항에 있어서, 볼트가 상기 보강 베어링 판을 상기 선회 단판에 고정하기 위하여 나사형 구멍(thread bore)으로서 상기 중앙 오일-공급 구멍에 나사결합되는 스크롤 유체 기계.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 선회 단판은 후방으로 연장된 환상 플랜지를 구비하며, 상기 보강 베어링 판은 상기 환상 플랜지 내에 결합되며, 볼트는 상기 선회 단판을 상기 보강 베어링 판에 고정하기 위해 선회 단판의 환상 플랜지를 통하여 보강 베어링 판 내에 축을 향해 방사상으로 나사결합되는 스크롤 유체 기계.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 선회 단판은 후방으로 연장된 환상 플랜지를 구비하 며, 상기 보강 베어링 판은 상기 환상 플랜지 내에 결합되며, 볼트는 상기 선회 단판을 상기 보강 베어링 판에 고정하기 위해 보강 베어링 판 내에 환상 플랜지의 외부 코너로부터 나사결합되는 스크롤 유체 기계.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 선회 단판은 선회 단판과 보강 베어링 판의 외주에 볼트를 나사결합시킴으로써 상기 보강 베어링 판에 고정되는 스크롤 유체 기계.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 볼트가 상기 선회 단판으로부터 비스듬히 나사결합되는 스크롤 유체 기계.
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