KR20180019524A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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다카마사 아다치
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유이치 야나가세
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히타치 존슨 컨트롤즈 쿠쵸 가부시키가이샤
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Abstract

스크롤 압축기는, 선회 스크롤(7)과, 고정 스크롤(8)과, 자전 방지 기구(10)와, 프레임(9)과, 축심에 대하여 편심된 편심 핀부(12c)와 편심 핀부(12c)의 하부에 해당 편심 핀부(12c)보다 직경이 큰 플랜지부(12d)를 갖는 크랭크축(12)과, 플랜지부(12d)에 설치된 밸런스 웨이트(21)와, 선회 스크롤(7)과 플랜지부(12d)의 사이를 시일하는 시일 부재(25)와, 프레임(9)과 플랜지부(12d)의 사이에 설치되는 스러스트 베어링(26)으로 이루어진다. 스크롤 압축기는, 배압실에 유입되는 오일의 양을 저감하여, 성능 향상을 도모할 수 있다.

Description

스크롤 압축기
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.
종래의 스크롤 압축기로서, 카운터 웨이트(밸런스 웨이트)와 가동 스크롤(선회 스크롤)의 사이에 제1 스러스트 베어링을 설치함과 함께, 카운터 웨이트(밸런스 웨이트)와 하우징(프레임)의 사이에 제2 스러스트 베어링을 설치하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 평2-264175호 공보
그런데, 스크롤 압축기에서는, 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 크랭크축에 대하여 원심력이 발생하고, 이 원심력에 의한 언밸런스를 해소하기 위해, 밸런스 웨이트를 크랭크축에 설치하고 있다. 또한, 밸런스 웨이트는, 일반적으로 선회 스크롤에 대하여 축 방향에 가까운 위치에 설치할수록 경량으로 할 수 있다. 이 때문에, 밸런스 웨이트를 선회 스크롤이 수용되는 프레임 내부에 수용하는 것이, 밸런스 웨이트의 경량화에 효과적이다.
또한, 스크롤 압축기는, 베어링이나 스크롤 등의 미끄럼 이동부로의 급유를 위해, 크랭크축의 하단부에 펌프 기구를 설치하고, 크랭크축 내부에는 축 방향으로 관통하는 급유 구멍을 형성하고 있다. 이 펌프 기구에 의해 급유된 오일은, 프레임 내부에 있어서 미끄럼 베어링(선회 베어링)이나 스크롤부로 대표되는 각 미끄럼 이동부에 공급된다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 크랭크축의 하중을 밸런스 웨이트와 프레임의 사이에서 적극적으로 지지하고 있기 때문에, 선회 스크롤과 밸런스 웨이트의 사이에서의 시일성이 저하되고, 배압실에 오일이 과잉으로 유입되고 있었다. 이 때문에, 밸런스 웨이트를 프레임 내부에 수용하는 경우, 밸런스 웨이트가 오일을 과잉으로 포함하는 공간 내에서 회전 운동하기 때문에, 오일의 교반에 의한 손실이 발생하여, 성능 저하의 요인이 된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하는 것이며, 배압실에 유입되는 오일의 양을 저감하여, 성능 향상을 도모하는 것이 가능한 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 축심에 대하여 편심된 편심 핀을 갖는 크랭크축과, 상기 편심 핀에 접속되고, 받침판에 소용돌이 형상을 갖는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 소용돌이 형상에 맞물리는 소용돌이 형상을 갖는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 자전 방지 기구와, 상기 선회 스크롤의 상기 자전 방지 기구를 수용하고, 상기 크랭크축을 베어링에 의해 회전 가능하게 지지하고, 상기 고정 스크롤을 고정하는 프레임을 구비하고, 상기 크랭크축은, 상기 편심 핀의 하부에, 해당 편심 핀보다 직경이 큰 플랜지부를 갖고, 상기 플랜지부에 설치되고, 상기 편심 핀의 회전 운동 및 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의한 언밸런스를 해소하는 밸런스 웨이트와, 상기 선회 스크롤과 상기 플랜지부의 미끄럼 이동면을 시일하는 시일 부재와, 상기 프레임과 상기 플랜지부의 사이에 설치되는 스러스트 베어링을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 배압실로 유입되는 오일의 양을 저감하여, 성능 향상을 도모하는 것이 가능한 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 전체 구성을 도시하는 종단면도이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 3은, 제2 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 4는, 제3 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 5는, 제4 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 6은, 제5 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 7은, 제6 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하 「실시 형태」라고 함)에 대하여, 적절히 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는, 축 방향이 연직 방향(상하 방향)인 종형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하지만, 축 방향이 수평 방향(횡방향)인 횡형 스크롤 압축기에 대해서도 적용할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 전체 구성을 도시하는 종단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기(1A)는, 밀폐 용기(2) 내에, 압축 기구부(3)와 구동부(4)와 회전축부(5)와 급유 기구부(6)를 수납함으로써 구성되어 있다.
압축 기구부(3)는, 선회 스크롤(7), 고정 스크롤(8), 프레임(9), 자전 방지 기구(10)를 포함하여 구성되어 있다.
선회 스크롤(7)은, 받침판(7a)과, 선회 스크롤 소용돌이체(선회측 랩)(7b)와, 선회 스크롤 베어링부(7c)와, 미끄럼 베어링(7d)을 포함하여 구성되어 있다.
받침판(7a)은, 대략 원판 형상을 나타내고, 상면(일측)에 스크롤 소용돌이체(7b)가 형성되고, 하면(타측)에 선회 스크롤 베어링부(7c)가 형성되어 있다. 선회 스크롤 소용돌이체(7b)는 소용돌이 형상이며, 받침판(7a)의 일측에 수직으로 기립 설치되어 있다. 선회 스크롤 베어링부(7c)는, 받침판(7a)의 타측(선회 스크롤 소용돌이체(7b)와는 반대측)에 수직으로 돌출되어 있다. 또한, 선회 스크롤 베어링부(7c)는, 축 방향(도시된 상하 방향)으로 연장되는 원통부(7c1)와, 이 원통부(7c1)의 선단(하단)에 있어서 직경 방향 외측에 플랜지상으로 돌출되는 환상부(7c2)를 갖고 있다. 미끄럼 베어링(7d)은, 원통부(7c1)의 내부에 압입 등에 의해 설치되고, 선회 스크롤(7)을 크랭크축(12)으로 미끄럼 이동 가능하게 지지하고 있다.
고정 스크롤(8)은, 받침판(8a)과, 고정 스크롤 소용돌이체(고정측 랩)(8b)와, 흡입구(8c)와, 토출구(8d)를 포함하여 구성되어 있다.
받침판(8a)은, 대략 원판 형상을 나타내고, 외주 에지부에 후기하는 프레임(9)과 볼트(B)에 의해 체결되는 볼트 삽입 관통 구멍(8a1)이 형성되어 있다. 고정 스크롤 소용돌이체(8b)는 소용돌이 형상이며, 받침판(8a)의 일측에 수직으로 기립 설치되고, 선회 스크롤 소용돌이체(7b)와 대향하고, 또한 소용돌이 형상이 서로 맞물리도록 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 고정 스크롤 소용돌이체(8b)와 선회 스크롤 소용돌이판(7b)으로 압축실(Q1)을 형성하고 있다. 흡입구(8c)는, 받침판(8a)의 외주측에 형성되고, 흡입관(23)을 통하여 밀폐 용기(2)의 외부와 연통되어 있다. 토출구(8d)는, 받침판(8a)의 중심에 있어서 축 방향으로 관통하여 형성되고, 압축실(Q1)과, 밀폐 용기(2) 내의 압축 기구부(3)의 외부와 연통되어 있다.
프레임(9)은, 고정 스크롤(8)을 볼트(B)에 의해 체결하는 고정 스크롤 체결면(9a)과, 크랭크축(12)을 회전 가능하게 지지하는 주 베어링(13)(베어링)을 수용하는 프레임 베어링부(9b)를 포함하여 구성되어 있다.
자전 방지 기구(10)는, 프레임(9) 내에 수용되고, 선회 스크롤(7)이 고정 스크롤(8)에 대하여 자전하지 않고 선회 운동하도록, 받침판(7a)의 선회 스크롤 소용돌이체(7b)와는 반대측에 걸림 결합하고 있다. 또한, 자전 방지 기구(10)는, 공지된 방법에 의해 구성된다.
구동부(4)는, 고정자(14)와 회전자(15)로 이루어지는 전동기(16)를 포함하여 구성되어 있다.
전동기(16)는, 고정자(14)가 밀폐 용기(2)의 내벽면에 고정되고, 회전자(15)가 크랭크축(12)에 고정되어 있다. 또한, 전동기(16)는, 전기 단자(17)를 경유한 전원(도시하지 않음)으로부터의 전기 입력에 의해 구동되고, 크랭크축(12)에 회전력을 부여한다.
회전축부(5)는, 크랭크축(12)과, 주 베어링(13)과, 부 프레임(18)과, 부 베어링(구름 베어링)(19)과, 부 베어링 하우징(20)과, 밸런스 웨이트(21)를 포함하여 구성되어 있다.
크랭크축(12)은, 주축부(12a)와, 부축부(12b)와, 편심 핀부(12c)와, 플랜지부(12d)와, 관통 구멍(12e)을 포함하여 구성되어 있다.
주축부(12a)는, 주 베어링(13)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 부축부(12b)는, 부 베어링(19)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 크랭크축(12)은, 주축부(12a)와 부축부(12b)의 사이에 있어서 회전자(15)와 접속되어 있다.
편심 핀부(12c)는, 주축부(12a)(크랭크축(12))의 상단(일단)에, 편심 핀부(12c)의 축 중심이 해당 주축부(12a)의 축 중심(축심)에 대하여 편심되도록 구성되어 있다. 또한, 편심 핀부(12c)는, 미끄럼 베어링(7d)을 통해 선회 스크롤(7)과 걸림 결합하고 있다.
플랜지부(12d)는, 편심 핀부(12c)의 하부에 형성되고, 편심 핀부(12c) 및 주축부(12a)보다 직경이 크게 형성되어 있다. 또한, 플랜지부(12d)의 축 중심과, 주축부(12a)의 중심은 일치하고 있다.
또한, 플랜지부(12d)는, 편심 핀부(12c) 및 주축부(12a)와 일체로 구성되어 있다. 또한, 일체로 구성이란, 예를 들어 크랭크축(12)이 하나의 금속제의 원기둥 부재(덩어리)를 절삭 가공함으로써 구성되어 있음을 의미하고 있다. 이에 의해, 크랭크축(12)의 축 방향(G)에 대하여, 직교하는 방향으로 플랜지부(12d)가 형성되고, 즉 플랜지부(12d)의 상면(12d1) 및 하면(12d2)이 축 방향(G)에 대하여 직교하는 방향으로 고정밀도로 형성되어 있다(직각도가 고정밀도로 형성되어 있음).
또한, 플랜지부(12d)에는, 플랜지부(12d)의 상면(12d1)과 선회 스크롤(7)의 사이의 고압 공간(Q2)과, 플랜지부(12d)의 하면(12d2)과 프레임(9)의 사이의 고압 공간(Q4)을 연통시키는 오일 통로(12f)가 형성되어 있다. 오일 통로(12f)는, 파이프(41)를 통해 밀폐 용기(2)의 오일 저류부(22)와 연통되어 있다.
주 베어링(13)은, 미끄럼 베어링으로 구성되고, 프레임 베어링부(9b)에 압입 등으로 설치되어 있다. 부 프레임(18)은, 크랭크축(12)의 축 방향(G)에 있어서 전동기(16)를 사이에 두고 압축 기구부(3)와는 반대측에 설치되어 있다. 또한, 부 프레임(18)은, 플러그 용접에 의해 밀폐 용기(2)에 고정되어 있다. 부 베어링(19)은, 부 프레임(18)에 고정된 부 베어링 하우징(20)에 설치되어 있다. 또한, 부 프레임(18)과 부 베어링 하우징(20)은 일체 구조로 해도 된다.
밸런스 웨이트(21)는, 크랭크축(12)의 플랜지부(12d)에, 선회 스크롤(7)의 선회 운동에 의해 발생하는 언밸런스를 상쇄하는 방향으로 작용하도록 설치되어 있다. 또한, 밸런스 웨이트(21)는, 플랜지부(12d)의 외주측으로 돌출되도록 설치되어 있다. 또한, 밸런스 웨이트(21)는, 플랜지부(12d)에 대하여 압입 등에 의해 설치되어 있다.
급유 기구부(6)는, 밀폐 용기(2)의 하부에서 크랭크축(12)의 하단과 걸림 결합하고, 크랭크축(12)의 회전을 이용하여, 밀폐 용기(2)의 하부의 오일 저류부(22)로부터 오일을 빨아올리고, 크랭크축(12)에 형성된 관통 구멍(12e)을 통하여, 오일을 압축 기구부(3)의 각 미끄럼 이동부로 급유한다. 급유 방식으로서는, 일반적으로 원심 펌프나 용적 변화 펌프가 사용된다.
이와 같이 구성된 스크롤 압축기(1A)에서는, 전동기(16)에 의해 구동된 크랭크축(12)의 회전 작용에 의해, 선회 스크롤(7)이 선회 운동하고, 선회 스크롤 소용돌이체(7b)와 고정 스크롤 소용돌이체(8b)의 맞물림에 의해 기계적으로 구성된 압축실(Q1)의 용적을 감소시켜 압축 동작을 행한다. 작동 유체(냉매)는, 밀폐 용기(2)에 형성된 흡입구(8c)에 접속된 흡입관(23)을 통하여 밀폐 용기(2)의 밖에서 압축실(Q1)로 흡입되고, 압축 행정을 거쳐 토출구(8d)로부터 밀폐 용기(2) 내로 토출되고, 또한 밀폐 용기(2)에 설치된 토출관(24)으로부터 밀폐 용기(2)의 밖으로 토출된다.
도 2는, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 프레임(9)의 내부에는, 선회 스크롤(7), 자전 방지 기구(10), 주축부(12a), 편심 핀부(12c), 플랜지부(12d), 밸런스 웨이트(21), 시일 부재(25) 및 스러스트 베어링(26)이 수용되어 있다.
시일 부재(25)는, 플랜지부(12d)의 상면(12d1)측에 설치되고, 선회 스크롤(7)과 미끄럼 이동하면서, 선회 스크롤(7)과 플랜지부(12d)의 사이를 시일한다. 또한, 시일 부재(25)는, 시일성을 갖는 것이면 되며, 금속제의 베이스의 미끄럼 이동면(표면)에 수지재를 형성한 것, 전체가 수지재로 형성된 것, 또는 금속제인 것 등 적절하게 선택할 수 있다.
스러스트 베어링(26)은, 플랜지부(12d)의 하면에 설치되고, 프레임(9)의 단부면(9c)에 설치되고, 플랜지부(12d)와 미끄럼 이동하고, 크랭크축(12)에 작용하는 축 방향의 하중을 지지하고 있다.
또한, 스러스트 베어링(26)은, 시일성을 향상시키기 위해, 프레임(9)과의 미끄럼 이동면, 플랜지부(12d)와의 미끄럼 이동면의 어느 면에도 수지재를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 스러스트 베어링(26)은, 전체가 수지재여도 되고, 금속제의 부재의 상면과 하면에 수지재를 마련한 구성이어도 된다.
또한, 상기한 시일 부재(25), 스러스트 베어링(26), 선회 스크롤(7), 고정 스크롤(8), 프레임(9) 및 플랜지부(12d)에 의해 구획되는, 시일 부재(25)의 외측의 공간은, 배압실(Q3)이 된다. 이 배압실(Q3)은, 시일 부재(25)의 내측의 크랭크축(12)의 근방 공간인 고압 공간(Q2)에 대하여 압력이 낮고, 고정 스크롤(8) 또는 프레임(9)에 설치된 압력 조정 기구(도시하지 않음)에 의해, 선회 스크롤(7)의 밀어올림 힘을 최적화하고, 압축실(Q1)의 시일성을 높이고 있다. 선회 스크롤(7)의 시일 부재(25)와의 미끄럼 이동면(7e)에는, 선회 스크롤(7)의 선회 운동에 의해 시일 부재(25)를 직경 방향으로 횡단하고, 차압에 의해 플랜지부(12d)의 상면(12d1)측의 크랭크축(12)의 근방 공간인 고압 공간(Q2)으로부터 배압실(Q3)로 급유하는 교축 기구(30)가 설치되어 있다. 이 교축 기구(30)로서는 포켓 홈이나 슬릿 등의 공지된 방법을 들 수 있다.
이와 같이 구성된 스크롤 압축기(1A)에 있어서의 오일의 흐름은 이하와 같이 된다. 즉, 크랭크축(12)의 하단에 설치된 급유 기구부(6)(도 1 참조)에 의해, 밀폐 용기(2) 내의 하단에 저류된 오일이 크랭크축(12) 내의 관통 구멍(12e)을 통하여 빨아올려져, 미끄럼 베어링(7d)에 공급된다. 그리고, 빨아올려진 오일의 일부는, 선회 스크롤(7)의 환상부(7c2)와 플랜지부(12d)의 상면(12d1)의 사이의 고압 공간(Q2)으로 흐른다. 고압 공간(Q2)에 도달한 오일은, 교축 기구(30)를 통하여 배압실(Q3)로 공급된다. 또한, 고압 공간(Q2) 내로 공급된 그 밖의 오일은, 오일 통로(12f)를 통하여 플랜지부(12d)의 하면(12d2)과 프레임(9)의 사이의 고압 공간(Q4)에 도달하고, 파이프(41)를 통하여 프레임(9)의 외부로 배출되어, 오일 저류부(22)(도 1 참조)로 복귀된다.
배압실(Q3) 내에 공급된 오일은, 선회 스크롤(7)과 고정 스크롤(8)의 미끄럼 이동 부분에 공급된 후, 토출구(8d)로부터 토출된다. 토출구(8d)로부터 토출된 오일은, 프레임(9)과 밀폐 용기(2)의 사이에 형성된 간극(도시하지 않음)을 통하여 토출관(24)으로부터 토출된다. 또한 토출구(8d)로부터 토출된 오일은, 프레임(9), 전동기(16) 등에 형성된 간극(도시하지 않음)을 통하여, 밀폐 용기(2)의 하단에 복귀된다.
그런데, 선회 스크롤(7)의 원심력이 크면, 크랭크축(12) 자체의 휨도 커진다. 크랭크축(12)이 휘는 것은, 선회 스크롤(7)의 원심력으로도 휘고, 밸런스 웨이트(21)의 원심력으로도 휜다. 밸런스 웨이트(21)의 원심력을 작게 할 수 있다면, 휘는 양도 억제할 수 있다. 예를 들어, 선회 스크롤(7)의 질량을 m, 반경을 r, 각속도를 ω라고 하면, 선회 스크롤(7)에는 mrω2의 원심력 F1이 작용하므로, 크랭크축(12)(주축부(12a))의 회전 중심에서부터 선회 스크롤(7)의 회전 중심까지의 거리를 L이라고 하면, 선회 스크롤(7)에 작용하는 모멘트 M1은 mrω2×L로 된다. 한편, 밸런스 웨이트(21)의 질량을 m', 반경을 r' 각속도를 ω라고 하면, 밸런스 웨이트(21)에는 m'r'ω2의 원심력 F2가 작용하므로, 크랭크축(12)(주축부(12a))의 회전 중심에서부터 밸런스 웨이트(21)의 회전 중심까지의 거리를 L'라고 하면, 밸런스 웨이트(21)에 작용하는 모멘트 M2는 m'r'ω2×L'로 된다. 즉, 거리 L'를 짧게 할 수 있다면, 밸런스 웨이트(21)의 질량 m'를 작게(경량화)할 수 있고, 밸런스 웨이트(21)의 원심력을 작게 하는 것이 가능하게 된다.
그래서, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기(1A)에서는, 밸런스 웨이트(21)를 프레임(9) 내에 수용하고, 플랜지부(12d)에 설치함으로써, 밸런스 웨이트(21)를 크랭크축(12)의 축 방향(G)에 접근시킬 수 있고, 밸런스 웨이트(21)의 경량화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 밸런스 웨이트(21)의 경량화에 의해, 크랭크축(12)의 휨을 억제할 수 있고, 스크롤 압축기(1A)로서의 성능을 향상시킬 수 있다.
그런데, 밸런스 웨이트는, 일반적으로 크랭크축(12)과 별체이며, 압입 등으로 크랭크축(12)에 설치되어 있기 때문에, 크랭크축(12)의 축 방향에 대한 직각도를 고정밀도로 조립하는 것이 곤란하다. 또한, 종래의 기술에서는, 밸런스 웨이트의 상면에 있어서 스러스트 베어링을 통하여 선회 스크롤과 미끄럼 이동하는 구성이기 때문에, 밸런스 웨이트가 크랭크축에 대하여 기울면, 선회 스크롤도 크랭크축에 대하여 기울게 된다. 선회 스크롤과 크랭크축은, 미끄럼 베어링(선회 베어링)에 의해 걸림 결합하고 있기 때문에, 이러한 기울기는 베어링의 편 접촉의 요인이 되고, 스크롤 압축기의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있었다. 또한, 밸런스 웨이트는, 일반적으로 형에 의한 소결 가공에 의해 제조되는 경우가 많으며, 소결품은 표면의 면 조도가 나쁘기 때문에, 스러스트 베어링으로 시일하기 위해서는, 소결 공정 후에 밸런스 웨이트의 상하의 양쪽 미끄럼 이동면을 별도 기계 가공으로 마무리할 필요가 있었다. 또한, 스러스트 베어링에 회전 멈춤부(도시하지 않음)를 설치하여, 한쪽의 부품에 고정하고, 다른 쪽의 부품과의 미끄럼 이동면에는 미끄럼 이동성이 좋은 부재를 사용하는 것이 많으며, 그 경우, 고정되는 부품과의 접촉면에서의 시일성이 저하되어, 배압실과 크랭크축의 근방 공간의 시일성을 확보하지 못할 우려가 있었다.
그래서, 제1 실시 형태에서는, 시일 부재(25)와 스러스트 베어링(26)에 의해 시일부를 구성함으로써, 시일 부재(25) 및 스러스트 베어링(26)의 내측(직경 방향의 내측)의 고압 공간(Q2, Q4)과, 그 외측(직경 방향의 외측)의 배압실(Q3)의 사이에 있어서의 시일성이 향상되고, 밸런스 웨이트(21)가 배치되는 배압실(Q3)을 오일양이 적은 공간으로 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 밸런스 웨이트(21)의 회전에 의한 오일의 교반 손실을 저감하고, 스크롤 압축기(1A)로서의 성능을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 크랭크축(12)의 하중은, 축 방향(G)에 있어서 하향으로 작용하므로, 플랜지부(12d)의 상면(12d1)측에서 적극적으로 받을 필요는 없으며, 플랜지부(12d)의 상하에 스러스트 베어링(26)을 설치할 필요는 없다.
또한, 급유 기구부(6)(도 1 참조)는, 고압 공간(Q2)으로부터 배압실(Q3)로의 급유량을 조정하는(제한하는) 교축 기구(30)를 갖고 있다. 이 교축 기구(30)는, 예를 들어 시일 부재(25)와 선회 스크롤(7)(환상부(7c2))이 대향하는 면에, 시일 부재(25)를 직경 방향으로 넘어 연장시키는 슬릿상의 홈에 의해 구성되어 있다. 이에 의해, 배압실(Q3)로의 급유 부족을 방지할 수 있고, 선회 스크롤(7)과 고정 스크롤(8)의 미끄럼 이동면에 있어서, 마찰력의 증대 및 시징을 방지할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 플랜지부(12d)에는, 시일 부재(25)의 내경측, 또한 스러스트 베어링(26)의 내경측에 있어서, 플랜지부(12d)를 축 방향(G)으로 관통하는 오일 통로(12f)가 형성되어 있다. 이와 같이 오일 통로(12f)를 형성함으로써, 고압 공간(Q2)으로부터 배압실(Q3)로 오일이 과잉으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 3은, 제2 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 중복된 설명을 생략한다(제3 실시 형태 이후의 실시 형태에 대해서도 마찬가지임). 또한, 도 3에 있어서, 도시가 생략되어 있는 부분은, 제1 실시 형태의 구성과 마찬가지이다(제3 실시 형태 이후의 실시 형태에 대해서도 마찬가지임).
도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태의 스크롤 압축기(1B)는, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기(1A)에 시일재(27)를 추가한 것이다. 이 시일재(27)는 O링 등으로 구성되고, 프레임(9)의 스러스트 베어링(26)의 하면에 대향하여 형성된 환상 홈(9d)에 수용되어 있다.
또한, 스러스트 베어링(26)에는, 회전 멈춤용의 회전 멈춤 돌기(26a)가 형성되고, 프레임(9)에 회전 멈춤 돌기(26a)가 끼워맞춤되는 오목부(9e)가 형성되어 있다. 이에 의해, 크랭크축(12)(플랜지부(12d))이 회전하였을 때, 스러스트 베어링(26)이 플랜지부(12d)에 대하여 미끄럼 이동 회전하지 않도록 되어 있다.
이와 같이, 스러스트 베어링(26)에 회전 멈춤 돌기(26a)를 마련하여, 프레임(9) 및 시일재(27)에 대하여 미끄럼 이동하지 않는 구조로 함으로써, 시일재(27)에는, 정지 시일용의 O링 등의 저렴한 부품을 사용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기한 구조로 함으로써, 프레임(9)과 플랜지부(12d)의 하면(12d2)의 사이에서의 시일성을, 제1 실시 형태에 비하여 향상시킬 수 있다. 또한, 그 밖의 효과에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 스러스트 베어링(26)에 회전 멈춤 돌기(26a)를 형성한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 상기와는 반대로, 프레임(9)에 회전 멈춤 돌기를 마련하여, 스러스트 베어링(26)에 회전 멈춤 돌기와 요철 끼워맞춤하는 오목부를 마련해도 된다.
(제3 실시 형태)
도 4는, 제3 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태의 스크롤 압축기(1C)는, 제1 실시 형태의 스크롤 압축기(1A)에 제2 시일 부재(31)를 추가한 구성이다. 이 제2 시일 부재(31)는, 플랜지부(12d)와 프레임(9)의 사이에 있어서, 스러스트 베어링(26)의 외경측에 설치되어 있다. 또한, 도면 부호 25로 나타내는 부재는 제1 시일 부재이며, 제1 실시 형태에서의 시일 부재(25)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 제2 시일 부재(31)는, 제1 시일 부재(25)와 마찬가지로 시일성을 갖는 것이면 되며, 금속 부재의 미끄럼 이동면(표면)에 수지재를 적층한 것, 전체가 수지재로 형성된 것, 또는 전체가 금속제인 것 등 적절히 선택할 수 있다.
이 스크롤 압축기(1C)에서는, 프레임(9)의 내부에, 선회 스크롤(7), 자전 방지 기구(10), 주축부(12a), 편심 핀부(12c), 플랜지부(12d), 밸런스 웨이트(21), 제1 시일 부재(25), 제2 시일 부재(31) 및 스러스트 베어링(26)이 수용되어 있다. 여기서, 플랜지부(12d)와 밸런스 웨이트(21)에 의해 구성되는 부분이, 크랭크축(12)의 외주 돌출부(32)에 상당한다.
외주 돌출부(32)의 상면측(32a)에는, 제1 시일 부재(25)가 설치되고, 제1 시일 부재(25)가 선회 스크롤(7)과 미끄럼 이동하면서, 선회 스크롤(7)과 외주 돌출부(32)의 사이를 시일하고 있다.
또한, 외주 돌출부(32)의 하면측(32b)에는, 제2 시일 부재(31)가 설치되고, 제2 시일 부재(25)가 외주 돌출부(32), 프레임(9) 중 어느 것과 미끄럼 이동하면서, 외주 돌출부(32)와 프레임(9)의 사이를 시일하고 있다. 제3 실시 형태에서는, 제2 시일 부재(31)가, 프레임(9)에 마련된 환상 홈(9f)에 설치되어 있다.
또한, 제2 시일 부재(31)는, 플랜지부(12d)와 스러스트 베어링(26)의 접촉 시에, 제2 시일 부재(31)를 축 방향(G)으로 미소하게 이동 가능하게 하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 플랜지부(12d)와 스러스트 베어링(26)의 접촉 시에, 제2 시일 부재(31)에 대하여, 크랭크축(12)의 축 방향(G)의 하중을 작용시키지 않고, 스러스트 베어링(26)만으로 축 방향(G)의 하중을 지지할 수 있다. 따라서, 제2 시일 부재(31)의 마모를 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 시일 부재(31)는, 스러스트 베어링(26)의 외경측(직경 방향의 외측)에 설치되어 있다. 또한, 제2 시일 부재(31)는, 외주 돌출부(32)의 플랜지부(12d)측에 위치하고 있다.
이와 같이 구성된 스크롤 압축기(1C)에서는, 제1 시일 부재(25), 제2 시일 부재(31), 선회 스크롤(7), 프레임(9), 고정 스크롤(8), 외주 돌출부(32)로 구획되는, 제1 시일 부재(25) 및 제2 시일 부재(31)의 외측의 공간이 배압실(Q3)로 되어 있다. 이 배압실(Q3)은, 제1 시일 부재(25) 및 제2 시일 부재(31)의 내측의 크랭크축(12)의 근방 공간인 고압 공간(Q2, Q4)에 대하여 압력이 낮고, 고정 스크롤(8) 또는 프레임(9)에 설치된 압력 조정 기구(도시하지 않음)에 의해, 선회 스크롤의 밀어올림 힘을 최적화하고, 압축실(Q1)의 시일성을 높이고 있다.
선회 스크롤(7)의 제1 시일 부재(25)와의 미끄럼 이동면(7e)에는, 선회 스크롤(7)의 선회 운동에 의해 제1 시일 부재(25)를 직경 방향으로 횡단하고, 차압에 의해 외주 돌출부(32)의 상부의 고압 공간(Q2)으로부터 배압실(Q3)로 급유하는 교축 기구(30)(포켓 홈이나 슬릿 등)가 설치되어 있다. 외주 돌출부(32)에는, 외주 돌출부(32)를 축 방향(G)으로 관통하는 오일 통로(12f)가 마련된다.
급유 기구부(6)(도 1 참조)에 의해 오일 저류부(22)(도 1 참조)에 급유된 오일은, 크랭크축(12)의 관통 구멍(12e)을 통하여 미끄럼 베어링(7d)으로 급유된 후, 외주 돌출부(32)의 상부에 도달한다. 외주 돌출부(32)의 상부에 도달한 오일은, 일부가 교축 기구(30)를 통하여 배압실(Q3)로 공급되고, 그 밖에는 오일 통로(12f)를 통하여 외주 돌출부(32)의 하부에 도달하고, 프레임(9) 밖으로 배출되고, 오일 저류부(22)로 복귀된다.
이와 같이 구성된 제3 실시 형태에서는, 밸런스 웨이트(21)를 프레임(9) 내에 수납하고, 선회 스크롤(7)의 근방의 플랜지부(12d)에 밸런스 웨이트(21)를 설치함으로써, 밸런스 웨이트(21)를 경량화할 수 있고, 크랭크축(12)의 휨을 억제하여 스크롤 압축기(1C)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에서는, 제1 시일 부재(25)와 제2 시일 부재(31)를 설치함으로써, 밸런스 웨이트(21)가 설치되는 배압실(Q3)을 오일이 적은 공간으로 함으로써, 밸런스 웨이트(21)의 회전에 의한 오일의 교반 손실이 저감되고, 스크롤 압축기(1C)의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에서는, 제1 시일 부재(25)의 내경측(직경 방향의 내측) 또한 제2 시일 부재(31) 및 스러스트 베어링(26)의 내경측에, 축 방향(G)으로 관통하는 오일 통로(12f)를 마련함으로써, 고압 공간(Q2, Q4)으로부터 배압실(Q3)로 오일이 과잉으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 스러스트 베어링(26)이 제2 시일 부재(31)의 내경측(고압 공간(Q2)측)에 위치하고 있으므로, 오일의 공급 부족을 방지할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 5는, 제4 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제4 실시 형태의 스크롤 압축기(1D)는, 제3 실시 형태의 프레임(9)측에 형성한 환상 홈(9f)에 제2 시일 부재(31)를 설치하는 구성 대신에, 플랜지부(12d)에 형성한 환상 홈(12g)에 제2 시일 부재(31)를 설치한 것이다. 이에 따르면, 제3 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
(제5 실시 형태)
도 6은, 제5 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 제5 실시 형태의 스크롤 압축기(1E)는, 제3 실시 형태의 제2 시일 부재(31)를 프레임(9)과 플랜지부(12d)(크랭크축(12))의 사이에 설치하는 구성 대신에, 제2 시일 부재(31)를, 프레임(9)과 밸런스 웨이트(21)의 사이에 설치한 것이다.
프레임(9)에는, 밸런스 웨이트(21)의 하면과 대향하는 위치에 있어서, 제2 시일 부재(31)가 설치되는 환상 홈(9g)이 형성되어 있다. 또한, 제2 시일 부재(31)를 설치하는 환상 홈을, 밸런스 웨이트(21)측에 마련해도 된다.
그런데, 밸런스 웨이트(21)는, 플랜지부(12d)와 별체이며, 밸런스 웨이트(21)와 크랭크축(12)의 사이에서 직각도를 내기가 곤란하다. 또한, 밸런스 웨이트(21)는, 일반적으로 형에 의한 소결 가공에 의해 제작되는 경우가 많으며, 소결품으로는 표면의 면 조도가 나쁘게 되어 있다. 그래서, 밸런스 웨이트(21)와 프레임(9)의 사이에 제2 시일 부재(31)를 설치함으로써, 밸런스 웨이트(21)의 기울기나, 밸런스 웨이트(21)의 변형에 추종시킬 수 있고, 시일성을 확보하여, 고압 공간(Q2, Q4)으로부터 배압실(Q3)로의 과잉의 오일의 유입을 방지할 수 있다.
(제6 실시 형태)
도 7은, 제6 실시 형태의 스크롤 압축기에 있어서의 프레임 근방의 종단면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 제6 실시 형태의 스크롤 압축기(1F)는, 제3 실시 형태의 제2 시일 부재(31)를 스러스트 베어링(26)의 외경측(직경 방향의 외측)에 설치하는 구성 대신에, 제2 시일 부재(31)를 스러스트 베어링(26)의 내경측(직경 방향의 내측)에 설치한 것이다.
또한, 플랜지부(12d)에는, 오일 통로(12f)가, 제1 시일 부재(25)의 내경측, 또한 제2 시일 부재(31) 및 스러스트 베어링(26)의 내경측에 마련되어 있다.
이와 같이 구성된 제6 실시 형태에서는, 스러스트 베어링(26)을 제2 시일 부재(31)의 외경측에 설치함으로써, 플랜지부(12d)의 외주측에서 지지할 수 있고, 크랭크축(12)을 안정되게 지지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 실시 형태 내지 제6 실시 형태에서는, 외주 돌출부(32)로서의 플랜지부(12d)와 밸런스 웨이트(21)를 별체로 구성한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 플랜지부(12d)와 밸런스 웨이트(21)를 일체로 구성한 것이어도 된다. 또한, 일체로 구성이란, 크랭크축(12)이 하나의 금속제의 원기둥 부재(덩어리)를 절삭 가공함으로써 구성되어 있음을 의미하고 있다. 이에 의해, 크랭크축(12)(주축부(12a))과 밸런스 웨이트(21)의 사이에서 직각도를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: 스크롤 압축기
2: 밀폐 용기
7: 선회 스크롤
7a: 받침판
8: 고정 스크롤
9: 프레임
10: 자전 방지 기구
12: 크랭크축
12c: 편심 핀부
12d: 플랜지부
12f: 오일 통로
13: 주 베어링(베어링)
21: 밸런스 웨이트
25: 시일 부재, 제1 시일 부재
26: 스러스트 베어링
30: 교축 기구
31: 제2 시일 부재
32: 외주 돌출부
G: 축 방향
Q1: 압축실
Q2, Q4: 고압 공간
Q3: 배압실

Claims (11)

  1. 축심에 대하여 편심된 편심 핀부를 갖는 크랭크축과,
    상기 편심 핀부에 접속되고, 받침판에 소용돌이 형상을 갖는 선회 스크롤과,
    상기 선회 스크롤의 소용돌이 형상에 맞물리는 소용돌이 형상을 갖는 고정 스크롤과,
    상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 자전 방지 기구와,
    상기 선회 스크롤 및 상기 자전 방지 기구를 수용하고, 상기 크랭크축을 베어링에 의해 회전 가능하게 지지하고, 상기 고정 스크롤을 고정하는 프레임을 구비하고,
    상기 크랭크축은, 상기 편심 핀부의 하부에, 해당 편심 핀부보다 직경이 큰 플랜지부를 갖고,
    상기 플랜지부에 설치되고, 상기 편심 핀부의 회전 운동 및 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의한 언밸런스를 해소하는 밸런스 웨이트와,
    상기 선회 스크롤과 상기 플랜지부의 사이를 시일하는 시일 부재와,
    상기 프레임과 상기 플랜지부의 사이에 설치되는 스러스트 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플랜지부의 근방 공간은, 상기 시일 부재와 상기 스러스트 베어링에 의해, 상기 시일 부재 및 상기 스러스트 베어링의 내경측의 고압 공간과, 상기 시일 부재 및 상기 스러스트 베어링의 외경측의 배압실로 구획되고,
    상기 선회 스크롤은, 상기 고압 공간으로부터 상기 배압실로의 급유를 제한하는 교축 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플랜지부는, 상기 시일 부재의 내경측, 또한 상기 스러스트 베어링의 내경측에 있어서, 상기 플랜지부를 상기 크랭크축의 축 방향으로 관통하는 오일 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스러스트 베어링은, 상기 프레임에 대하여 회전 멈춤된 상태로 설치되고,
    상기 스러스트 베어링과 상기 프레임의 사이를 시일하는 시일재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  5. 축심에 대하여 편심된 편심 핀을 갖는 크랭크축과,
    상기 편심 핀에 접속되고, 받침판에 소용돌이 형상을 갖는 선회 스크롤과,
    상기 선회 스크롤의 소용돌이 형상에 맞물리는 소용돌이 형상을 갖는 고정 스크롤과,
    상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 자전 방지 기구와,
    상기 선회 스크롤 및 상기 자전 방지 기구를 수용하고, 상기 크랭크축을 베어링에 의해 회전 가능하게 지지하고, 상기 고정 스크롤을 고정하는 프레임과,
    상기 크랭크축에 설치되고, 상기 편심 핀의 회전 운동 및 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의한 언밸런스를 해소하는 밸런스 웨이트를 구비하고,
    상기 크랭크축은, 상기 편심 핀의 하부에, 해당 편심 핀보다 직경이 큰 플랜지부와 배압실로 돌출된 상기 밸런스 웨이트로 구성되는 외주 돌출부를 갖고,
    상기 선회 스크롤과 상기 외주 돌출부의 사이를 시일하는 제1 시일 부재와,
    상기 프레임과 상기 외주 돌출부의 사이를 시일하는 제2 시일 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 플랜지부의 근방 공간은, 상기 제1 시일 부재와 상기 제2 시일 부재에 의해, 상기 제1 시일 부재 및 상기 제2 시일 부재의 내경측의 고압 공간과, 상기 제1 시일 부재 및 상기 제2 시일 부재의 외경측의 배압실로 구획되고,
    상기 선회 스크롤은, 상기 고압 공간으로부터 상기 배압실로의 급유를 제한하는 교축 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제2 시일 부재는, 상기 밸런스 웨이트와 상기 프레임의 사이에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 프레임과 상기 외주 돌출부의 사이에 스러스트 베어링을 구비하고,
    상기 제2 시일 부재는, 상기 스러스트 베어링의 외경측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 시일 부재는, 상기 스러스트 베어링의 내경측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 플랜지부는, 상기 제1 시일 부재의 내경측, 또한 상기 제2 시일 부재 및 상기 스러스트 베어링의 내경측에 있어서, 상기 플랜지부를 상기 크랭크축의 축 방향으로 관통하는 오일 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
  11. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 스러스트 베어링은, 상기 프레임과의 미끄럼 이동부 및 상기 크랭크축과의 미끄럼 이동부에 수지재를 사용하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
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