KR20130111381A - 스크롤형 압축기 - Google Patents

Abstract

스크롤형 압축기는 하우징, 고정 스크롤 부재와 선회 스크롤 부재, 회전축, 구동 부싱, 평 베어링(plain bearing), 보스(boss), 구동 기구 수용 공간 및 압축실을 포함한다. 회전축은 구동 부싱이 회전가능하게 끼워지는 편심 핀을 포함한다. 보스는 선회 스크롤 부재에 형성된다 구동 부싱은 슬라이딩가능하게 보스에 삽입된다. 하우징에 의해 형성되는 구동 기구 수용 공간에는, 편심 핀, 구동 부싱 및 베어링이 배치되고 또한 상류 공간과 하류 공간이 베어링에 의해 형성된다. 압축실은 고정 및 선회 스크롤 부재에 의해 형성된다. 틈새가 베어링의 슬라이딩 표면과 대향하여 형성된다. 압축실과 상류 공간 또는 틈새 사이의 연통을 위한 연통로가 선회 스크롤 부재에 형성되며, 베어링 쪽으로 열려 있다.

Description

스크롤형 압축기{SCROLL TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤형 압축기의 회전축에 연결된 선회(orbiting) 스크롤 부재를 지지하는 베어링에 윤활유를 공급하도록 되어 있는 오일 공급 기구를 포함하는 스크롤형 압축기에 관한 것이다.

일본 공개 특허 공보 평10 - 141256 호에는, 서로 대향하도록 배치되는 고정 스크롤 부재와 선회 스크롤 부재의 감싸기 결합에 의해 압축실이 형성되는 스크롤형 압축기가 개시되어 있다. 상기 선회 스크롤 부재에는 이 선회 스크롤 부재의 단부판의 중심부로부터 연장되어 있는 원통형 보스(boss)가 형성되어 있다. 구동 부싱이 롤러 베어링을 통해 상기 보스 내부에 회전가능하게 끼워지며, 구동축의 크랭크핀이 구동 부싱에 슬라이딩가능하게 끼워진다. 상기 스크롤형 압축기의 작동 중에, 선회 스크롤 부재가 구동되어 고정 스크롤 부재에 대해 선회 운동을 하게 되며, 가동 스크롤 부재와 고정 스크롤 부재 사이에 형성되는 압축실이 압축실의 용적을 감소시키면서 안쪽으로 가동 및 고정 스크롤 부재들의 중심부 쪽으로 움직이게 되며, 그리하여 그 압축실내의 냉매 가스가 압축된다.

압축실의 고압 영역과 보스 내부 공간 사이의 연통을 위한 오일 공급 통로가 선회 스크롤 부재의 단부판에 형성되어 있다. 그 오일 공급 통로는 내측 소경부(small-diameter portion), 외측 대경부(large-diameter portion) 및 이들 소경부와 대경부를 연결해주는 원추형부를 포함한다. 오일 공급 통로의 외주로부터 오일이 누출되는 것을 방지하기 위한 링이 오일 공급 통로의 대경부에 삽입되어 압입(press-fitting) 또는 부착과 같은 적절한 수단으로 고정된다. 상기 링은 오일 공급 통로의 소경부 보다 작은 직경을 갖는 오일 공급 구멍 또는 제한된 통로를 갖는다. 상기 스크롤형 압축기에서, 가동 베어링에 대한 윤활은, 윤활유를 포함하는 냉매 가스의 일부를 압축실의 고압 영역으로부터 오일 공급 통로를 통해 보스 내부 공간으로 우회시켜 이루어진다.

그러나, 구동 부싱을 지지하기 위해 롤러 베어링이 사용되는 상기 공보에 개시되어 있는 스크롤형 압축기에 따르면, 냉매 가스는 베어링에 형성된 틈새를 통과해 압축기의 축방향으로 자유롭게 흐르게 된다. 압축실의 고압 영역으로부터 냉매 가스가 과도하게 흐르는 것을 방지하기 위해, 오일 공급 통로 보다 작은 직경을 갖는 제한된 통로를 구비하는 링을 제공할 필요가 있다. 구동 부싱을 지지하기 위해 롤러 베어링을 사용하면, 부품의 수가 증가되고 베어링 자체의 구조가 복잡하게 되며, 또한 그 베어링의 설치를 위해 압축기의 반경 방향으로 큰 공간이 필요하게 된다.

본 발명의 목적은, 회전축에 연결된 선회 스크롤 부재를 지지하도록 되어 있는 베어링을 포함하고 간단한 구조를 가지며 또한 그 베어링을 효과적으로 윤활할 수 있는 스크롤형 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 스크롤형 압축기는, 하우징과, 고정 스크롤 부재와 선회 스크롤 부재와, 회전축과, 구동 부싱과, 베어링과, 보스와, 구동 기구 수용 공간 및, 압축실을 포함한다. 상기 고정 스크롤 부재는 상기 하우징에 결합된다. 상기 선회 스크롤 부재는 선회 운동을 하게 된다. 상기 회전축은 고정 스크롤 부재 쪽으로 연장되어 있는 편심 핀을 포함하며 하우징 안에서 지지된다. 상기 구동 부싱은 편심 핀에 회전가능하게 끼워진다. 상기 베어링은 평 베어링(plain bearing)으로 형성되며 슬라이딩 표면을 포함한다. 상기 보스는 선회 스크롤 부재에 형성된다. 상기 구동 부싱은 보스에 슬라이딩가능하게 삽입되고 그 보스에서 베어링으로 지지된다. 상기 구동 기구 수용 공간은 하우징에 의해 형성된다. 상기 편심 핀, 구동 부싱 및 베어링은 상기 구동 기구 수용 공간에 배치된다. 상류 공간과 하류 공간이 상기 구동 기구 수용 공간에서 상기 베어링에 의해 형성되어 있다. 상기 압축실은 상기 고정 스크롤 부재와 선회 스크롤 부재에 의해 형성된다. 상기 베어링의 슬라이딩 표면과 대향하여 틈새(clearance)가 형성된다. 상기 압축실과 상류 공간 또는 틈새 사이의 연통(communication)을 위한 연통로가 선회 스크롤 부재에 형성된다. 이 연통로는 상기 베어링 쪽으로 열려 있다.

본 발명의 다른 실시 형태와 이점들은 본 발명의 원리를 예시적으로 도시하는 첨부 도면을 참조하는 이하의 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.

그 목적 및 이점과 함께 본 발명은 첨부 도면과 함께 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 설명을 참조하여 가장 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기를 나타내는 종단면도이다.
도 2 는 도 1 의 스크롤형 압축기를 나타내는 부분 종단면도이다.
도 3 은 도 1 의 선 A - A 을 따라 취한 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기를 나타내는 부분 종단면도다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기를 나타내는 부분 종단면도다.

이하, 도 1 ∼ 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기를 설명하도록 한다. 이 스크롤형 압축기는 차량의 공기 조화기에 제공되는 냉매 회로의 일 부분을 이룬다.

도 1 을 참조하면, 상기 스크롤형 압축기는 참조 번호 "10"으로 표시되어 있다. 이 스크롤형 압축기(10)는 제 1 하우징(11), 이 제 1 하우징 (11)에 결합된 고정 스크롤 부재(12) 및, 이 고정 스크롤 부재(12)에 결합된 제 2 하우징(13)을 포함한다. 축선(P)을 갖는 회전축(14)이 그 축선(P) 주위로 회전할 수 있도록 볼 베어링(15)을 통해 제 1 하우징(11)안에서 회전가능하게 지지된다. 회전축(14)은 상기 볼 베어링(15)으로 지지되는 대경 축부(16) 및 이 대경 축부(16)로부터 제 1 하우징(11)의 외부쪽으로 연장되어 있는 소경 축부(17)를 포함한다. 제 1 하우징(11)은 축구멍(18)을 갖는데, 이 구멍을 통해 회전축(14)의 소경 축부(17)가 삽입된다. 풀리(도시안됨)가 소경 축부(17)에 장착되며, 이 풀리는 외부 구동원으로서 역할하는 엔진(EG)으로부터 벨트(도시안됨)를 통해 동력을 받아서 회전축(14)을 회전시키기 위한 것이다. 따라서, 회전축(14)의 회전 속도는 엔진(EG)의 회전 속도에 따라 변하게 된다.

편심 핀(19)이 소경 축부(17)의 반대쪽에서 대경 축부(16)의 일 끝 표면에 형성되어 있으며, 고정 스크롤 부재(12) 또는 선회 스크롤 부재(24)(후술함) 쪽으로 연장되어 있다. 상기 편심 핀(19)은 회전축(14)의 축선(P)에 대해 편심인 축선(Q)을 갖는다. 회전축(14)이 회전할 때, 편심 핀(19)은 회전축(14)의 축선(P)에 대해 편심된 상태로 회전하게 된다. 실질적인 관형의 구동 부싱(20)이 편심 핀(19)에 회전가능하게 끼워져 있다. 상기 구동 부싱(20)은 편심 핀(19)이 삽입되는 관형부(21) 및 이 관형부(21)와 일체적으로 형성되어 스크롤형 압축기(10)의 반경 방향으로 그 관형부(21)로부터 연장되어 있는 밸런스 웨이트(22)를 포함한다. 도 2 를 참조하면, 구동 부싱(20)의 관형부(21)는 스크롤형 압축기(10)의 축방향으로 선회 스크롤 부재(24)(후술함)의 단부쪽으로 연장되어 있는 돌출부(21A)를 포함한다. 이 돌출부(21A)는 제 1 돌출 부분으로서 역할한다. 돌출부(21A)는 선회 스크롤 부재(24)에 인접한 쪽에 있는 베어링(23)(후술함)의 일 단부 보다 더 연장되어 있다. 밸런스 웨이트(22)는 회전축(14)의 회전에 의한 편심 핀(19)과 구동 부싱(20)의 관형부(21)의 편심 회전으로 야기되는 회전 불균형을 교정해준다. 밸런스 웨이트(22)는, 밸런스 웨이트(22)의 무게 중심을 가지며 편심 핀(19)의 기단부로부터 반경 방향으로 연장되어 있는 웨이트부(22A) 및 역시 반경 방향으로 편심 핀(19)의 기단부 쪽으로 연장되어 있는 돌출부(22B)를 포함한다. 밸런스 웨이트(22)의 돌출부(22B)는 제 2 돌출 부분으로서 역할한다. 도 2 에서 보는 바와 같이, 구동 부싱(20)이 축선(Q)의 방향으로 움직이는 것는, 편심 핀(19)의 말단부에 인접한 위치에서 그 편심 핀에 장착되어 있는 원형 립(lip; 19A)에 의해 제한된다.

상기 선회 스크롤 부재(24)는 베어링(23)을 통해 상기 구동 부싱(20)에 회전가능하게 연결된다. 선회 스크롤 부재(24)는 디스크형 기부판(25), 나선형 벽(26) 및 보스(27)를 포함하며, 이들 모두는 일체적으로 형성되어 있다. 보스(27)는 구동 부싱(20)을 지지한다. 기부판(25)의 디스크 표면은 축선(P)에 수직하다. 나선형 벽(26)은 고정 스크롤 부재(12)와 대향하는 쪽에서 기부판(25)으로부터 연장되어 있다. 나선형 벽(26)의 기부는 기부판(25)에 연결되어 있고 나선형 벽(26)의 정상부는 고정 스크롤 부재(12)와 대향한다. 나선형 벽(26)은 축선(P)에 평행한 표면을 포함한다. 도 2 에서 보는 바와 같이, 나선형 벽(26)의 말단부에는 홈이 형성되어 있고 시일 부재(28)가 그 홈에 장착된다.

상기 제 1 하우징(11), 볼 베어링(15), 구동 부싱(20), 베어링(23) 및 선회 스크롤 부재(24)는 함께 협력하여 구동 기구를 위한 구동 기구 수용 공간을 형성하게 된다. 이 구동 기구 수용 공간은 베어링(23)의 상류측에 형성되는 상류 공간(29) 및 베어링(23)의 하류측에 형성되는 하류 공간(49)을 포함한다. 다시 말해, 상기 상류 공간(29)과 하류 공간(49)은 구동 기구 수용 공간 안에서 베어링(23)에 의해 형성된다. 선회 스크롤 부재(24)를 구동시키기 위한 구동 기구의 일 요소인 회전축(14)의 편심 핀(19), 구동 부싱(20) 및 베어링(23)은 상기 구동 기구 수용 공간에 배치된다.

구동 부싱(20)은 선회 스크롤 부재(24)의 보스(27)에 슬라이딩가능하게 삽입되고 또한 보스(27)에서 베어링(23)에 의해 회전가능하게 지지된다. 보스(27)는 편심 핀(19)과 대향하는 쪽에서 기부판(25)의 중심부에 형성된다. 구동 부싱(20)은 보스(27)에서 베어링(23)에 의해 회전가능하게 지지된다. 보스(27)는 볼 베어링(15)에 인접한 쪽에서 끝 표면(27A)을 갖고 있다. 편심 핀(19), 구동 부싱(20), 베어링(23) 및 기부판(25)은 함께 협력하여 보스(27) 내부의 상류 공간(29)을 형성하게 된다. 보스(27)의 내부는 원통형 공간이다. 상기 상류 공간(29)은 폐쇄된 공간이다. 구동 부싱(20)의 돌출부(21A)는 상류 공간(29)에서 연장되어 있다.

구동 부싱(20)의 관형부(21)와 선회 스크롤 부재(24)의 보스(27) 사이에 배치되는 베어링(23)은 복수의 평 베어링(plain bearing)으로 형성된다. 도 2 에서 보는 바와 같이, 베어링(23)은 보스(27)의 내부 표면에 압입되는 제 1 평 베어링(30) 및 편심 핀(19)의 반경 방향으로 상기 제 1 평 베어링(30)과 구동 부싱(20) 사이에 배치되는 제 2 평 베어링(31)을 포함한다. 제 1 평 베어링(30)과 제 2 평 베어링(31) 각각은 관형 부시 베어링이다. 제 1 평 베어링(30)의 내주 표면과 제 2 평 베어링(31)의 외주 표면은 서로에 대해 슬라이딩가능하고, 구동 부싱(20)의 외주 표면과 제 2 평 베어링(31)의 내주 표면도 서로에 대해 슬라이딩가능하다. 제 1 평 베어링(30)의 내주 표면과 제 2 평 베어링(31)의 외주 표면 각각은 슬라이딩 표면으로서 역할하며, 제 1 평 베어링(30)의 내주 표면과 제 2 평 베어링(31)의 외주 표면 사이에는 미세 틈새(E1)가 형성된다. 구동 부싱(20)의 관형부(21)의 외주 표면과 제 2 평 베어링(31)의 내주 표면 각각도 슬라이딩 표면으로서 역할하며, 상기 관형부의 외주 표면과 상기 제 2 평 베어링의 내주 표면 사이에는 미세 틈새(E2)가 형성된다. 냉매 가스가 이들 미세 틈새(E1, E2)를 통과해 흐를 수 있으며, 그래서 그 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유의 유막이 미세 틈새(E1, E2)에 형성되며 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)의 슬라이딩 표면이 그러한 윤활유로 윤활된다. 편심 핀(19)의 반경 방향으로의 미세 틈새(E1, E2)의 크기는, 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)이 서로에 대해 슬라이딩할 수 있게 설정되며, 롤러 베어링에 형성되는 틈새의 크기 보다는 상당히 작다. 따라서, 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)은 상류 공간(29)이 그 안에 윤활유를 저장하기에 충분히 타이트하게 폐쇄되도록 배치된다.

상기 핀(32)은 이 핀(32)의 축선이 회전축(14)의 축선(P)에 평행하도록 기부판(25)의 둘레에 인접한 위치에서 그 기부판에 압입된다. 핀(33)은 이 핀(33)의 축선이 상기 핀(32)의 축선에 평행하도록 그 핀(32)에 인접한 위치에서 제 1 하우징(11)에 압입된다. 상기 핀(32, 33)은 링(34)의 구멍에 삽입되어 있다. 핀(32, 33)과 링(34)은 선회 스크롤 부재(24)가 편심 핀(19)의 축선(Q)에서 회전하는 것을 방지하도록 되어 있는 자동 회전 억제 기구로서 역할한다. 회전축(14)이 회전하면, 선회 스크롤 부재(24)가 편심 핀(19)의 축선(Q) 또는 그 자신의 축선에서 회전함이 없이 축선(P) 주위로 선회 운동(orbital motion)을 하게 된다. 따라서, 선회 스크롤 부재(24)는 그 자신의 축선에서 회전함이 없이 축선(P) 주위로 선회 운동을 하도록 되어 있다.

상기 고정 스크롤 부재(12)는 기부판(35), 나선형 벽(36) 및 제 1 하우징(11)에 연결되는 외측 쉘(37)을 포함하며, 이들은 일체적으로 형성되어 있다. 기부판(35)은 그의 디스크 표면이 축선(P)에 수직하게 되도록 배치되며 나선형 벽(36)은 선회 스크롤 부재(24)와 대향하는 쪽에 있는 기부판(35)의 표면으로부터 연장되어 있다. 나선형 벽(36)은 축선(P)에 평행한 표면 및 나선형 벽(36)의 말단부에 형성되어 있는 홈을 갖고 있으며, 이 홈에는 시일 부재(38)가 장착된다.

도 3 을 참조하면, 고정 스크롤 부재(12)의 상기 외측 쉘(37)은 이를 관통하여 형성된 흡입구(39)를 갖고 있으며, 이 흡입구는 외부 냉매 회로(미도시)에 연결되며, 냉매 가스가 외부 냉매 회로로부터 상기 흡입구(39)를 통과해 고정 스크롤 부재(12) 안으로 도입된다. 고정 스크롤 부재(12)의 기부판(35)의 중심부에는 배출구(40)가 형성되어 있는데, 압축된 냉매 가스가 그 배출구를 통해 배출된다.

도 1 에서 보는 바와 같이, 제 2 하우징(13)은 고정 스크롤 부재(12)의 기부판(35)에 고정된다. 배출실(41)이 배출구(40)와 연통하도록 기부판(35)과 제 2 하우징(13) 사이에서 이들에 의해 형성되어 있다. 배출실(41) 안에는, 상기 배출구(40)를 개폐하도록 되어 있는 리드(reed)형 배출 밸브(42) 및 이 배출 밸브(42)의 최대 열림 각도를 규제하는 유지판(43)이 볼트(미도시)에 의해 기부판(35)에 고정되어 있다. 상기 배출실(41)과 연통하는 배출 통로(44)가 제 2 하우징(13)에 형성되어 있고 외부 냉매 회로에 연결되어 있다.

관형 오일 분리가(45)가 배출 통로(44)에 장착되어 있다. 냉매 가스가 이 배출 통로(44)를 관류할 때, 그 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유의 일부가 상기 오일 분리기(45)에 의해 냉매 가스로부터 분리되며, 분리된 윤활유는 배출실(41) 아래의 위치에 형성되어 있는 오일실(46)에 저장된다. 윤활유에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위한 필터(47)가 배출 통로(44)와 오일실(46) 사이에 형성된 통로안에 제공된다. 오일실(46)에 저장되어 있는 윤활유는 통로(미도시)를 통과하여 흡입구(39) 안으로 도입된다 .

상기 스크롤형 압축기(10)에 따르면, 고정 스크롤 부재(12)의 나선형 벽(36)과 선회 스크롤 부재(24)의 나선형 벽(26)이 서로 접촉 결합하게 되며, 그래서 나선형 벽(36, 26) 사이에 압축실(S)이 형성된다. 도 3 에서 보는 바와 같이, 실질적으로 동일한 용적을 갖는 한 쌍의 압축실(S)이 배출구(40) 주위에 형성되어 있다. 압축실(S)의 용적은 선회 스크롤 부재(24)의 선회 운동에 따라 감소되며, 따라서 냉매 가스가 압축실(S)에서 압축된다.

연통로(48)가 압축실(S)과 상류 공간(29) 사이의 연통을 위한 선회 스크롤 부재(24)의 기부판(25)에 형성되어 있다. 연통로(48)는 압축실(S)내의 윤활유 함유 냉매 가스가 상류 공간(29)에 유입될 수 있게 해준다. 압축실(S) 쪽에 있는 연통로(48)의 개구는 나선형 벽(26)의 기부의 외측 둘레에 인접한 위치에서 기부판(25)에 형성된다. 상류 공간(29) 쪽에 있는 연통로(48)의 개구는, 보스(27)의 기부 및 베어링(23)의 끝 표면에 인접한 위치에서 기부판(25)에 형성되어 있다. 다시 말해, 연통로(48)는 베어링(23) 쪽으로 열려 있다. 회전축(14)의 대경 축부(16)를 지지하는 제 1 하우징(11)내의 하류 공간(49)은 시일(G)에 의해 시일링된다. 보스(27)는 하류 공간(49)에서 연장되어 있다. 밸런스 웨이트(22)는 하류 공간(49)에서 스크롤형 압축기(10)의 반경 방향으로 연장되어 있고 또는 밸런스 웨이트(22)의 돌출부(22B)는 하류 공간(49)에서 연장되어 있다. 제 1 하우징(11)에 있는 하류 공간(49)가 상류 공간(29)은 흡입 압력을 가지며, 이 흡입 압력 보다 높은 압력을 갖는 압축실(S)내의 냉매 가스가 상기 연통로(48)를 통과하여 상류 공간(29)에 유입한다. 하류 공간(49)과 상류 공간(29)은 베어링(23)과 구동 부싱(20)의 슬라이딩 표면들 사이에 형성된 상기 미세 틈새(E1, E2)를 통해 서로 연통하며, 미세 틈새(E1, E2) 각각은 이를 통과하는 윤활유의 유동을 규제하는 기능을 한다.

이하, 바람직한 제 1 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기(10)의 작동에 대해 설명한다. 스크롤형 압축기(10)의 작동 중에, 외부 구동원으로부터 동력이 회전축(14)에 전달되고 편심 핀(19)에 연결된 선회 스크롤 부재(24)가 회전축(14)의 회전으로 축선(P) 주위로 회전하게 된다. 핀(32, 33) 및 링(34)은 선회 스크롤 부재(24)가 그 자신의 축선 주위로 회전하는 것을 방지하고, 그래서 선회 스크롤 부재(24)는 그 자신의 축선에서 회전함이 없이 축선(P) 주위로 선회 운동을 하게 된다.

선회 스크롤 부재(24)의 선회 운동에 의해, 선회 스크롤 부재(24)와 고정 스크롤 부재(12) 사이에 형성된 상기 압축실(S)이 스크롤 부재(24, 12)의 내측으로 움직이면서 용적이 감소하게 된다. 그래서, 흡입구(39)를 통해 압축실(S) 안으로 들어와 갖혀 있는 냉매 가스가 압축되고 그 냉매 가스의 압력이 비교적 높게 증가된다. 압축된 냉매 가스는 배출 밸브(42)를 열어 배출구(40)를 통해 유출되어 배출실(41) 안으로 유입된다. 배출실(41) 안에 있는 냉매 가스는 배출 통로(44) 안으로 들어가게 되며, 그 배출 통로(44)에 배치되어 있는 오일 분리기(45)가 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유를 그 냉매 가스로부터 분리시킨다. 윤활유가 분리된 냉매 가스는 외부 냉매 회로 안으로 배출되며, 분리된 윤활유는 필터(47)를 통과하여 오일실(46)에 저장된다.

상기 스크롤형 압축기(10)의 작동 중에, 용적이 감소되고 있는 과정에 있는 압축실(S)내의 냉매 가스의 일부가 선회 스크롤 부재(24)에 형성되어 있는 연통로(48)를 통과해 상류 공간(29)에 유입하게 된다. 상류 공간(29)과 하류 공간(49)은 흡입 압력을 갖고 있으므로, 압축실(S)내의 냉매 가스는 상류 공간(29)와 압축실(S) 사이의 압력차로 인해 상류 공간(29)에 유입한다. 상류 공간(29)과 하류 공간(49)은 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)의 슬라이딩 표면들 사이에 있는 미세 틈새(E1) 및 제 2 평 베어링(31)과 구동 부싱(20)의 슬라이딩 표면들 사이의 미세 틈새(E2)를 통해 서로 연통한다. 상류 공간(29)의 압력이 하류 공간(49)의 압력 보다 높게 되면, 상류 공간(29)내의 냉매 가스가 상류 공간(29)과 하류 공간(49) 사이의 압력차로 인해 흘러 미세 틈새(E1, E2)를 통과하게 된다. 그러므로, 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유는 미세 틈새(E1, E2)를 형성하는 상기 슬라이딩 표면들 사이에 유막을 형성하게 되며, 이들 슬라이딩 표면이 상기 윤활유로 윤활된다.

상기 베어링(23)의 미세 틈새(E1, E2)는 이들 미세 틈새(E1, E2)를 통과하는 윤활유의 유동을 규제하는 기능을 한다. 상류 공간(29)의 압력이 압축실(S)의 압력 보다 약간 낮기 때문에, 그 압축실(S)내의 냉매 가스는 상류 공간(29)에 과도하게 유입하지 않으며, 따라서 압축실(S)의 압력이 과도하게 감소되지 않는다. 하류 공간(49) 내부에 있는 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유는 볼 베어링(15), 핀(32, 33) 및 링(34)과 같은 슬라이딩 부분을 윤활한다. 압축실(S)로부터 흘러 상류 공간(29)에 저장되는 냉매 가스 중의 윤활유는 구동 부싱(20)의 상기 돌출부(21A)에 의해 분산되며, 따라서 윤활유는 미세 틈새(E1, E2)를 쉽게 관류할 수 있다. 돌출부(21A)의 내측으로 흐르는 윤할유의 일부는 구동 부싱(20)의 회전으로 발생되는 원심력에 의해 제 1 및 2 평 베어링(30, 31) 쪽으로 향하게 된다. 회전하는 구동 부싱(20)의 돌출부(22B) 및 회전하는 보스(27)의 끝 표면(27A)은 하류 공간(49)내의 윤활유를 분산시키고, 따라서 그 윤활유는 윤활을 필요로 하는 슬라이딩 부분에 쉽게 공급된다.

바람직한 제 1 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기(10)는 다음과 같은 유리한 효과를 준다.

(1) 베어링(23)의 슬라이딩 표면들 사이에 있는 미세 틈새(E1, E2)은 이들 미세 틈새(E1, E2)를 통과하는 윤활유의 유동을 규제하는 스로틀(throttle)로서 기능하게 되며, 그래서 압축실(S)내의 냉매 가스가 상류 공간(29)에 과도하게 유입하지 않는다. 상기 스크롤형 압축기(10)에는, 종래의 스크롤형 압축기의 경우에서 처럼 선회 스크롤 부재에 형성되어 있는 연통로에서 윤할유의 유동을 규제하는 기능을 하는 부재가 필요 없다. 베어링(23)과 연통로(48) 각각이 간단한 구조를 갖는 경우, 베어링(23)의 슬라이딩 표면은 효과적으로 윤활될 수 있다.

(2) 압축실(S)내에 있는 냉매 가스의 일부는 연통로(48)를 통과해 상류 공간(29)으로 흐르고, 이 상류 공간으로부터 냉매 가스는 베어링(23)의 슬라이딩 표면들 사이의 미세 틈새(E1, E2)를 관류하게 된다. 따라서, 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유는 베어링(23)의 전체 슬라이딩 표면 위를 쉽게 흘러 유막을 형성하고 베어링(23)의 슬라이딩 표면들을 윤활한다.

(3) 베어링(23)은 구동 부싱(20)의 외주 표면에 위치되는 제 1 평 베어링(30) 및 이 제 1 평 베어링(30)과 선회 스크롤 부재(24)의 보스(27) 사이에 배치되는 제 2 평 베어링(31)을 포함한다. 따라서, 베어링(23)의 슬라이딩 표면의 면적이 증가되고 그 슬라이딩 표면의 상대 회전 속도가 감소되어, 베어링(23)의 내구성이 개선된다. 상류 공간(29)에 유입한 다음에 미세 틈새(E1, E2)를 통과하는 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유는 베어링(23)의 슬라이딩 표면을 효과적으로 윤활할 수 있다.

(4) 베어링(23)용으로 평 베어링을 사용함으로써, 스크롤형 압축기(10)의 반경 방향으로 베어링을 설치하는데 요구되는 공간이 롤러 베어링과 비교해 줄어들 수 있으며, 또한 베어링의 부품의 수가 줄어들어 스크롤형 압축기(10)의 제조 비용이 저감될 수 있다.

(5) 상류 공간(29)과 하류 공간(49) 사이의 연통을 위한 냉매 통로로서 역할하고 유동 규제 기구를 갖는 상기 미세 틈새는 어떠한 추가의 기계 가공도 없이 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)에 의해 형성될 수 있다.

(6) 상기 스크롤형 압축기(10)는 엔진(EG)과 관련하여 구동되거나 또는 회전축(14)이 엔진(EG) 또는 차량의 외부 구동원과 관련하여 회전 구동되므로, 스크롤형 압축기(10)의 베어링(23)은 엔진(EG)의 작동 중에 정기적으로 윤활될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 제 2 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기에 대해 설명한다. 바람직한 제 2 실시 형태의 스크롤형 압축기는 베어링의 구조 및 선회 스크롤 부재에 형성되는 연통로에 있어 상기 바람직한 제 1 실시 형태의 스크롤형 압축기와 상이하다. 공통된 요소와 구성품에 대해서는 상기 바람직한 제 1 실시 형태와 동일한 참조 번호와 제 1 실시 형태의 설명이 바람직한 제 2 실시 형태에 적용될 수 있다. 이하의 바람직한 제 2 실시 형태에서, 바람직한 제 1 실시 형태의 설명에서 사용되는 것과 동일한 참조 번호와 부호를 사용할 것이며 동일한 부분과 요소에 대한 설명은 생략할 것이다.

도 4 를 참조하면, 스크롤형 압축기는 참조 번호 "50"으로 표시되어 있고, 이 스크롤형 압축기(50)는 단순한 관형의 베어링(51)을 갖고 있는데, 이 베어링은 평 베어링이다. 상기 베어링(51)은 구동 부싱(20)에 압입된다. 베어링(51)의 외주 표면과 보스(27)의 내주 표면은 슬라이딩 표면으로서 역할한다. 이들 두 슬라이딩 표면 사이에는 미세 틈새(E3)가 형성되어 있다. 상류 공간(29)과 하류 공간(49)은 상기 미세 틈새(E3)를 통해 서로 연통한다.

압축실(S)과 보스(27)의 내주 표면 사이의 연통을 위한 연통로(52)가 선회 스크롤 부재(24)에 형성되어 있으며 상기 베어링(51) 쪽으로 열려 있다. 압축실(S)에 있는 냉매 가스의 일부는 상기 연통로(52)를 통과해 베어링(51)의 외주 표면과 보스(27)의 내주 표면에 도달하고 이어서 미세 틈새(E3)를 통과하여 상류 공간(29)과 하류 공간(49)으로 흐르게 된다. 따라서, 베어링(51)의 외주 표면과 보스(27)의 내주 표면은 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유로 윤활된다. 베어링(51)의 외주 표면과 보스(27)의 내주 표면 사이에 형성된 미세 틈새(S3)는 이 미세 틈새(E3)를 통과하는 냉매 가스의 유동을 규제하는 기능을 하므로, 압축실(S)내의 냉매 가스가 상류 공간(29)과 하류 공간(49)에 과도하게 유입하지 않게 된다.

상기 바람직한 제 2 실시 형태의 스크롤형 압축기(50)에 따르면, 바람직한 제 1 실시 형태의 전술한 효과(1), (4) 및 (6)과 동일한 유리한 효과가 얻어진다. 또한, 상기 베어링(51)용으로 단일의 평 베어링을 사용하고 냉매 가스가 압축실(S)에서 베어링(51)의 슬라이딩 표면에 직접 공급하는 것은, 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유로 베어링(51)의 슬라이딩 표면에 유막을 형성하여 슬라이딩 표면의 확실한 윤활을 가능케 하는데 도움이 된다. 베어링(51)과 보스(27)는, 상류 공간(29) 및 하류 공간(49)의 각각과 연통로(52) 사이의 연통을 위한 통로로서 유동 규제 기구를 갖는 통로를 형성할 수 있다. 추가로, 베어링(51)용으로 단일의 평 베어링을 사용하면 보스(27)의 두께가 더 작게 될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 제 3 실시 형태에 따른 스크롤형 압축기에 대해 설명한다. 도 5 를 참조하면, 상기 스크롤형 압축기는 참조 번호 "60"으로 표시되어 있고 이 스크롤형 압축기(60)는 상기 구동 부싱(20)과 보스(27)에 대해 슬라이딩가능한 단일의 관형 평 베어링으로 된 베어링(61)을 포함한다. 이 베어링(61)의 외주 표면과 보스(27)의 내주 표면은 슬라이딩 표면으로서 역할하고 이들 슬라이딩 표면 사이에는 미세 틈새(E4)가 형성된다. 구동 부싱(20)의 외주 표면과 베어링(61)의 내주 표면 역시 슬라이딩 표면으로서 역할하고 이들 슬라이딩 표면 사이에는 미세 틈새(E5)가 형성된다. 상류 공간(29)과 하류 공간(49)은 상기 미세 틈새(E4, E5)를 통해 서로 연통한다.

상기 바람직한 제 1 실시 형태의 연통로와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 연통로(48)가 상기 베어링(61) 쪽으로 열려 있도록 선회 스크롤 부재(24)에 형성되어 있다. 압축실(S)내에 있는 냉매 가스의 일부는 연통로(48)를 통과해 상류 공간(29)에 유입하고 이어서 미세 틈새(E4, E5)를 통과해 하류 공간(49)에 유입하게 된다. 따라서, 냉매 가스에 포함되어 있는 윤활유에 의해 유막이 베어링(61)의 외주 및 내주 표면, 보스(27)의 내주 표면 및 구동 부싱(20)의 외주 표면 상에 형성되어 이들 표면을 윤활하게 된다. 미세 틈새(E4, E5) 각각은 이를 통과하는 냉매 가스의 유동을 규제하는 기능을 하며, 그래서 압축실(S)내의 냉매 가스가 상류 공간(29)과 하류 공간(49)에 과도하게 유입하지 않게 된다.

상기 바람직한 제 3 실시 형태의 스크롤형 압축기(60)에 따르면, 상기 바람직한 제 1 실시 형태의 전술한 효과(1), (4) 및 (6)과 동일한 유리한 효과가 얻어진다. 또한, 구동 부싱(20)의 외주 표면 및 보스(27)의 내주 표면과 슬라이딩 접촉하는 슬라이딩 표면을 갖는 베어링(61)을 사용함으로써 그 슬라이딩 표면의 면적이 증가되며, 그 결과, 슬라이딩 표면의 상대 회전 속도가 감소되고 이에 따라 베어링(61)의 내구성이 개선된다. 추가로, 베어링(61)용으로 단순한 평 베어링을 사용하면 보스(27)의 두께를 줄이는데 도움이 된다.

본 발명은 전술한 제 1 ∼ 3 실시 형태에 한정되지 않고, 아래에서 예시하는 바와 같이 본 발명의 범위내에서 다양하게 변형될 수 있다.

상기 바람직한 제 1 ∼ 3 실시 형태에 따르면, 하나 또는 두개의 평 베어링이 베어링(23, 51 또는 61)용으로 사용된다. 대안적으로, 3개 이상의 평 베어링이 베어링(23, 51 또는 61)용으로 사용될 수 있다. 베어링용으로 사용되는 평 베어링의 수가 증가됨에 따라, 평 베어링들의 사이에 형성되는 틈새의 수가 증가되고, 그래서 슬라이딩 표면의 상대 회전 속도가 감소된다.

상기 바람직한 제 1 ∼ 3 실시 형태에 따르면, 베어링으로 사용되는 평 베어링의 표면, 구동 부싱(20)의 외주 표면 및 보스(27)의 내주 표면은 슬라이딩 표면으로서 역할한다. 이 슬라이딩 표면은 윤활 및 내구성을 개선하기 위해 표면 처리를 받거나 코팅을 가질 수 있다. 선택에 따라, 평 베어링의 전체 표면이 표면 처리를 받거나 코팅을 가질 수 있다.

바람직한 제 1 실시 형태에 따르면, 구동 부싱(20)의 외주 표면 및 제 2 평 베어링(31)의 내주 표면은 슬라이딩 표면으로서 역할하고 미세 틈새(E2)가 이들 슬라이딩 표면 사이에 형성된다. 선택에 따라, 제 2 평 베어링(31)은 구동 부싱(20)에 고정될 수 있다. 이 구조에서, 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)의 내주 표면이 슬라이딩 표면으로서 역할하고, 제 1 및 2 평 베어링(30, 31)의 내주 표면 사이에만 미세 틈새가 형성되며, 냉매 가스가 이 미세 틈새를 관류하게 된다.

상기 바람직한 제 1 ∼ 3 실시 형태에 따르면, 구동 부싱(20)은 편심 핀(19)에 회전가능하게 끼워진다. 선택에 따라, 구동 부싱은 편심 핀에 압입될 수 있다.

Claims (8)

1. 스크롤형 압축기로서,
   하우징과,
   상기 하우징에 결합되는 고정 스크롤 부재와,
   선회 운동을 하도록 되어 있는 선회 스크롤 부재와,
   상기 선회 스크롤 부재 쪽으로 연장되어 있는 편심 핀을 포함하며 그리고 상기 하우징 안에서 지지되는 회전축과,
   상기 편심 핀에 회전가능하게 끼워지는 구동 부싱과,
   상기 선회 스크롤 부재에 형성되고, 구동 부싱이 슬라이딩가능하게 삽입되는 보스와,
   평 베어링(plain bearing)으로 형성되며 슬라이딩 표면을 포함하고, 상기 보스 안에서 구동 부싱을 회전가능하게 지지하는 베어링과,
   상기 하우징에 의해 형성되며, 상기 편심 핀, 구동 부싱 및 베어링이 배치되는 구동 기구 수용 공간과,
   상기 구동 기구 수용 공간에서 상기 베어링에 의해 형성되는 상류 공간과 하류 공간과,
   상기 고정 스크롤 부재와 선회 스크롤 부재에 의해 형성되는 압축실과,
   상기 상류 공간과 하류 공간 사이의 연통을 위해 상기 베어링의 슬라이딩 표면과 대향하여 형성되는 틈새 및,
   상기 압축실과 상류 공간 사이 또는 압축실과 상기 틈새 사이의 연통을 위해 선회 스크롤 부재에 형성되며 상기 베어링 쪽으로 열려 있는 연통로를 포함하는 스크롤형 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연통로는 압축실과 상류 공간을 서로 연통시켜 주는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 구동 부싱은 외주 표면을 가지며, 상기 베어링은 구동 부싱의 상기 외주 표면에 위치되는 관형의 제 1 평 베어링 및 편심 핀의 반경 방향으로 상기 제 1 평 베어링과 구동 부싱 사이에 배치되는 관형의 제 2 평 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링은 단일의 관형 평 베어링으로 형성되고, 이 베어링의 외주 표면 또는 베어링의 내주 표면 중의 적어도 하나는 베어링의 슬라이딩 표면으로서 역할하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전축은 차량의 외부 구동원과 관련하여 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 부싱은 상류 공간에서 상기 선회 스크롤 부재의 일 단부 쪽으로 연장되어 있는 제 1 돌출 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 부싱은 하류 공간에서 상기 편심 핀의 기단부쪽으로 연장되어 있는 제 2 돌출 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 보스는 하류 공간에서 연장되어 있는 끝 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.

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