KR20180094056A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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요시유키 기마타
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미츠비시 쥬코 서멀 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

스크롤 압축기는, 하우징 내부에 설치되어 스러스트 베어링면(32S)이 선회 스크롤(21)의 단판(21A) 배면에 접하는 환 형상의 스러스트 플레이트(32)와, 구동축(9)에 마련되어 스러스트 플레이트(32)에 대하여 축 방향으로 인접하여, 선회 스크롤(21)의 편심 회전 운동에 따른 원심력을 상쇄하는 메인 밸런스 웨이트(41)를 구비하고, 메인 밸런스 웨이트(41)는, 그 스러스트 플레이트(32) 측의 단부에, 그 스러스트 플레이트(32) 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부(41a)를 가지며, 스러스트 플레이트(32)는, 그 내경부의 메인 밸런스 웨이트(41) 측에, 그 메인 밸런스 웨이트(41) 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부(32a)를 갖고, 외경 축소부(41a)와 내경 확대부(32a)가 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있다.

Description

스크롤 압축기
본 발명은, 냉매를 압축하는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
특허문헌 1의 도 1에 나타나는 바와 같이, 냉매를 압축하는 스크롤 압축기는, 하우징 내부에 고정된 고정 스크롤과, 이 고정 스크롤에 대향하여 맞물리는 선회 스크롤로 이루어지는 압축 기구를 구비하고 있다. 선회 스크롤의 단판(端板) 배면 중앙부에는 원통 형상의 보스부가 형성되어, 이 보스부에 드라이브 부시가 베어링을 통하여 회전 가능하게 끼워 맞춰지고, 또한 이 드라이브 부시에 구동축의 편심 핀(크랭크 핀)이 끼워 맞춰져 있다. 선회 스크롤은, 올덤 링(자전 방지 기구)에 의하여 자전이 규제되고 있다.
엔진이나 모터 등의 구동원에 의하여 구동축이 회전 구동되면, 선회 스크롤이 자전이 규제되면서 고정 스크롤에 대하여 편심 선회 운동한다. 이로써, 양 스크롤 사이에 형성되는 압축 공간의 용적이 연속적으로 변화하며, 그 용적 확장 시에 흡입 포트로부터 냉매가 흡입되고, 용적 감소 시에 냉매가 압축되어, 최대 압축 후의 타이밍에, 압축 냉매가 토출 포트로부터 토출되도록 되어 있다.
상기와 같이, 선회 스크롤은 고정 스크롤에 대하여 편심 선회 운동하기 때문에, 그 상태로는 중량 언밸런스에 의하여 구동축에 회전 진동이 발생한다. 이 중량 언밸런스를 해소하기 위하여, 드라이브 부시, 혹은 구동축 자체에, 선회 스크롤의 편심 방향과는 역방향으로 추를 배치한 밸런스 웨이트가 마련되고, 선회 스크롤의 편심 선회 운동에 따른 원심력을 상쇄하여 회전 진동을 억제하고 있다.
스크롤 압축기의 작동 시에는, 압축된 냉매의 반력에 의하여 선회 스크롤이 고정 스크롤로부터 멀어지는 방향(스러스트 방향)으로 압압된다. 그 스러스트력을 받아내기 위하여 하우징 내부에는 환 형상의 스러스트 플레이트(스러스트 베어링)가 설치되어 있다. 선회 스크롤의 단판 배면은, 스러스트 플레이트의 스러스트 베어링면에 접하여 상대 슬라이딩하고, 이 스러스트 베어링면의 면적을 크게 함으로써, 단위 면적당 스러스트 하중을 저감시켜, 양 부재 사이의 유막(油膜)을 확보하여 선회 스크롤을 원활하게 편심 선회 운동시킴과 함께, 선회 스크롤의 단판 및 스러스트 플레이트의 마모를 방지할 수 있다.
일본 공개특허공보 2011-214474호
이와 같은 스크롤 압축기에 있어서, 압축 기구의 용량을 증대시키기 위해서는, 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 직경을 크게 하거나, 혹은 고정 스크롤에 대한 선회 스크롤의 편심량을 크게 할 필요가 있다. 이로써, 선회 스크롤의 편심 선회 운동에 따른 원심력이 커진다. 따라서, 드라이브 부시에 마련된 밸런스 웨이트의 치수 형상을 크게 하여, 웨이트 중량을 증대시켜 선회 스크롤의 원심력에 대항할 필요가 있다.
밸런스 웨이트의 치수 형상을 크게 하기 위해서는, 밸런스 웨이트가 설치되는 드라이브 부시 둘레의 스페이스를 축 방향 및 직경 방향으로 확장할 필요가 있다. 그러나, 이렇게 하면 환 형상으로 형성되어 있는 스러스트 플레이트의 내경을 크게 해야 하며, 그 결과, 선회 스크롤과 스러스트 플레이트가 접촉하는 스러스트 베어링면의 면적이 작아져, 단위 면적당 스러스트 하중이 증대하여 슬라이딩 발열이 증대한다.
밸런스 웨이트의 치수 형상이 커짐으로써, 구동축의 중간부를 축지지하는 베어링 부재의 두께를 상대적으로 얇게 해야 하여, 메인 베어링의 강도 확보 및 휨량의 저감이 과제가 된다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 간소한 구성에 의하여, 스러스트 베어링면의 면적 감소, 및 베어링 부재의 강도 저하를 초래하는 일 없이, 밸런스 웨이트의 치수 형상을 크게 하여 압축 기구의 용량 증대에 대응할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 이하의 수단을 채용한다.
즉, 본 발명의 일 양태에 관한 스크롤 압축기는, 하우징 내부에 고정된 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤에 대향하여 맞물리는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤을 편심 선회 운동시키는 구동축과, 상기 하우징 내부에 마련되어 상기 구동축을 지지하는 베어링 부재와, 상기 하우징 내부에 설치되어 그 스러스트 베어링면이 상기 선회 스크롤의 단판 배면에 접하여, 상기 선회 스크롤에 작용하는 스러스트력을 받아내는 환 형상의 스러스트 플레이트와, 상기 구동축에 마련되어 상기 스러스트 플레이트에 대하여 축 방향으로 인접하여, 상기 선회 스크롤의 편심 선회 운동에 따른 원심력을 상쇄하는 메인 밸런스 웨이트를 구비하고, 상기 메인 밸런스 웨이트는, 그 상기 스러스트 플레이트 측의 단부에, 상기 스러스트 플레이트 측을 향하여 외경이 작아지는 외경 축소부를 가지며, 상기 스러스트 플레이트는, 그 내경부의 상기 메인 밸런스 웨이트 측에, 상기 메인 밸런스 웨이트 측을 향하여 내경이 커지는 내경 확대부를 갖고, 상기 외경 축소부와 상기 내경 확대부가 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있다.
상기 구성에 의하면, 스러스트 플레이트의 내경 치수가, 내경 확대부에 의하여 스러스트 베어링면 측으로부터 메인 밸런스 웨이트 측을 향하여 커진다. 이로 인하여, 스러스트 베어링면의 면적을 소정의 크기로 유지하면서, 스러스트 플레이트에 인접하는 메인 밸런스 웨이트의 수용실의 용적을 직경 방향 및 축 방향의 양 방향으로 확대할 수 있다.
한편, 메인 밸런스 웨이트의 외경 축소부는, 스러스트 플레이트의 내경 확대부에 대하여 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있다. 이로 인하여, 메인 밸런스 웨이트의 축 방향 치수를 스러스트 플레이트 측으로 신장하면서, 그 직경 방향 치수도 크게 할 수 있다.
따라서, 스러스트 플레이트에 있어서의 스러스트 베어링면의 면적을 감소시키는 일 없이, 메인 밸런스 웨이트의 치수 형상을 크게 하여, 압축 기구의 용량 증대에 대응할 수 있다.
상기 구성의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 외경 축소부를 외측 원뿔면 형상으로 하고, 상기 내경 확대부를 상기 외경 축소부에 대하여 간격을 두고 평행하게 대향하는 내측 원뿔면 형상으로 해도 된다.
혹은, 상기 외경 축소부를, 적어도 1단의 계단부를 갖는 외측 단형성 원통면 형상으로 하고, 상기 내경 확대부를 상기 외경 축소부에 대하여 간격을 두고 맞물리는 내측 단형성 원통면 형상으로 해도 된다.
이와 같이 함으로써, 메인 밸런스 웨이트의 외경 축소부를, 스러스트 플레이트의 내경 확대부에 무리없이 근접시켜 메인 밸런스 웨이트의 치수 형상을 크게 하여, 압축 기구의 용량 증대에 대응할 수 있다.
상기 구성의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 메인 밸런스 웨이트는, 상기 베어링 부재에 대하여 축 방향으로 인접하도록 마련됨과 함께, 상기 베어링 부재의 직경 방향 내주 측에 중첩되는 내주 오버랩부를 갖고, 상기 내주 오버랩부는, 축 방향에서 상기 베어링 부재의 레이디얼 베어링부 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부를 가지며, 상기 베어링 부재는, 상기 내주 오버랩부 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부를 갖고, 상기 외경 축소부와 상기 내경 확대부가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되는 구성으로 해도 된다.
상기 구성에 의하면, 베어링 부재의 외경이, 내경 확대부의 부분에 있어서 밸런스 웨이트의 내주 오버랩부 측을 향하여 원뿔통 형상으로 변화한다. 이로 인하여, 예를 들면 내경 확대부의 부분을 축 방향에 직교하는 평면과 축 방향에 평행인 원통면으로 구성한 경우에 비하여, 베어링 부재에 두께가 얇은 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 간소한 구성에 의하여, 베어링 부재의 강도를 저하시키는 일 없이, 밸런스 웨이트(내주 오버랩부)의 치수 형상을 크게 하여 압축 기구의 용량 증대에 대응할 수 있다.
상기 구성의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 메인 밸런스 웨이트와는 별개의 서브 밸런스 웨이트를 더 구비하고, 상기 서브 밸런스 웨이트는, 상기 베어링 부재에 대하여, 상기 메인 밸런스 웨이트의 반대 측에 위치하여 축 방향으로 인접하도록 마련됨과 함께, 상기 베어링 부재의 직경 방향 외주 측에 중첩되는 외주 오버랩부를 가지며, 상기 외주 오버랩부는, 축 방향에서 상기 베어링 부재의 고정부 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부를 갖고, 상기 베어링 부재는, 상기 외주 오버랩부 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부를 가지며, 상기 내경 확대부와 상기 외경 축소부가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되는 구성으로 해도 된다.
상기 구성에 의하면, 베어링 부재의 외경이, 외경 축소부의 부분에 있어서 밸런스 웨이트의 외주 오버랩부 측을 향하여 원뿔통 형상으로 변화한다. 이로 인하여, 예를 들면 외경 축소부의 부분을 축 방향에 직교하는 평면과 축 방향에 평행인 원통면으로 구성한 경우에 비하여, 베어링 부재에 두께가 얇은 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 간소한 구성에 의하여, 베어링 부재의 강도를 저하시키는 일 없이, 밸런스 웨이트(외주 오버랩부)의 치수 형상을 크게 하여 압축 기구의 용량 증대에 대응할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 스크롤 압축기에 의하면, 간소한 구성에 의하여, 스러스트 플레이트에 있어서의 스러스트 베어링면의 면적 감소, 및 베어링 부재의 강도 저하를 초래하는 일 없이, 밸런스 웨이트의 치수 형상을 크게 하여 압축 기구의 용량 증대에 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 스크롤 압축기의 종단면도이다.
도 2는 도 1 중의 II부를 확대하여 본 발명의 제1 실시형태를 나타내는 스러스트 플레이트 및 밸런스 웨이트 부근의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태를 나타내는 스러스트 플레이트 및 밸런스 웨이트 부근의 종단면도이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 스크롤 압축기의 종단면도이다. 이 스크롤 압축기(1)는, 예를 들면 엔진 등의 외부 구동원에 의하여 구동되는 개방형(구동축이 외부로 돌출되어 있는 형식)의 압축기이며, 바닥이 있는 형상을 이루는 프론트 하우징(3)과 리어 하우징(4)이 복수의 볼트(5)에 의하여 일체로 결합된 원통 용기 형상의 하우징(2)을 구비하고 있다.
하우징(2) 내부의 프론트 하우징(3) 측의 개구단 측에는, 베어링 부재(6)가 고정되고, 이 베어링 부재(6)의 레이디얼 베어링부(6A)와, 프론트 하우징(3) 내에 설치된 구름 베어링(8)에 의하여 구동축(9)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링 부재(6)는 플랜지 형상의 고정부(6B)를 구비하고 있으며, 이 고정부(6B)가 복수의 볼트(7)에 의하여 프론트 하우징(3)에 체결 고정되어 있다. 구동축(9)의 일단부는, 프론트 하우징(3)을 관통하여 외부로 돌출되어 있고, 그 돌출 부위에 엔진 등의 외부 구동원으로부터의 동력이 풀리(10) 및 전자(電磁) 클러치(11)를 통하여 입력되게 되어 있다.
풀리(10)는, 프론트 하우징(3)의 전단면에 볼트(12)를 통하여 고정된 플랜지 부재(13)의 외주에 구름 베어링(14)을 통하여 회전 가능하게 지지되고, 그 내부에 전자 클러치(11)의 코일 조립(15)이 내장된 것이다. 풀리(10)와 대향하도록, 전자 클러치(11)의 아마추어 조립(16)이, 보스부(16A)를 통하여 구동축(9)의 외부 돌출단에 볼트(17)에 의하여 장착되어 있다. 또한, 이 플랜지 부재(13)의 내주 측에는, 구동축(9)의 관통부를 밀봉 시일하기 위한 메커니컬 시일(18)이 설치되어 있다.
하우징(2) 내부의 리어 하우징(4) 측에는 압축 기구(19)가 내장되어 있다. 압축 기구(19)는, 하우징(2)의 내부에 고정된 고정 스크롤(20)과, 이 고정 스크롤(20)에 대향하는 선회 스크롤(21)이 180° 위상이 어긋나게 맞물려, 양 스크롤(20, 21) 사이에 한 쌍의 압축실(22)이 형성된 것이다. 이와 같은 압축 기구(19) 자체는 주지의 것이다.
고정 스크롤(20)은, 베어링 부재(6)에 복수의 볼트(23)로 체결 고정되어 있고, 그 단판(20A)의 배면과 리어 하우징(4)의 내면의 사이에 토출 캐비티(26)가 형성되어 있다. 이 고정 스크롤(20)의 단판(20A)에, 압축된 가스를 토출 캐비티(26) 내에 토출하는 토출 포트(24)와, 그 토출 포트(24)를 개폐하는 토출 밸브(25)가 마련되어 있다. 리어 하우징(4)에는, 토출 캐비티(26) 내에 토출된 압축 가스를 외부로 토출하는 토출구(27)가 개구되고, 여기에 냉동 사이클을 구성하는 토출 배관을 접속 가능하게 되어 있다.
한편, 선회 스크롤(21)은, 그 단판(21A)의 배면 중앙부에 원통 형상의 보스부(28)가 형성되고, 이 보스부(28)에 원통 형상의 드라이브 부시(29)가 베어링(30)을 통하여 회전 가능하게 끼워 맞춰지며, 또한 이 드라이브 부시(29)의 내주부에, 구동축(9)의 내단 측에 마련된 편심 핀(9A)이 회전 가능하게 끼워 맞춰져 있다. 이로 인하여, 구동축(9)이 회전하면, 편심 회전하는 편심 핀(9A)과 드라이브 부시(29)를 통하여 선회 스크롤(21)이 편심 선회 구동된다.
선회 스크롤(21)은, 그 단판(21A)의 배면이, 베어링 부재(6)에 복수의 볼트(31)로 고정된 환 형상의 스러스트 플레이트(32)에 의하여 지지됨과 함께, 단판(21A)의 배면과 베어링 부재(6)의 사이에 장착된 올덤 링 또는 핀 링 등으로 이루어지는 주지의 자전 저지 기구(33)에 의하여 자전이 저지되어, 고정 스크롤(20)에 대하여 공전 선회 구동하게 되어 있다.
리어 하우징(4)의 전단측의 외주에, 냉동 사이클측의 흡입 배관을 접속하는 흡입구(34)가 마련되어 있으며, 그 흡입구(34)로부터 흡입 캐비티(35) 내에 흡입된 저압 가스가 압축 기구(19)의 압축실(22)에 흡입되어 압축되고, 토출 포트(24)(토출 밸브(25))와 토출 캐비티(26)를 거쳐 토출구(27)로부터 토출되는 구성으로 되어 있다.
압축 기구(19)의 작동 시에는, 압축실(22) 내에서 압축된 냉매의 반력에 의하여, 선회 스크롤(21)이 고정 스크롤(20)로부터 멀어지는 방향(스러스트 방향)으로 압압된다. 이로 인하여, 선회 스크롤(21)의 단판(21A)의 배면이 스러스트 플레이트(32)의 스러스트 베어링면(32S)에 압압되고, 그 스러스트력을 스러스트 플레이트(32)에 의하여 받아낸다. 단판(21A)과 스러스트 플레이트(32)의 사이에는 도시하지 않은 급유 통로로부터 윤활유가 공급되며, 이로써 양 부재(21A, 32) 간이 원활하게 상대 슬라이딩 가능해진다.
상기와 같이, 선회 스크롤(21)은 고정 스크롤(20)에 대하여 편심 선회 운동하기 때문에, 그 상태로는 중량 언밸런스에 의하여 구동축(9)에 회전 진동이 발생한다. 이 중량 언밸런스를 해소하기 위하여, 구동축(9)에는, 선회 스크롤(21)의 편심 방향과는 역방향으로 추를 배치한 메인 밸런스 웨이트(41)와 서브 밸런스 웨이트(42)가 축지지되어 있다.
메인 밸런스 웨이트(41)는, 드라이브 부시(29)를 통하여 구동축(9)의 편심 핀(9A)에 축지지되어 있고, 베어링 부재(6)의 내주 측에 형성된 밸런스 웨이트 수용실(6C)에 수용되어 둘레 방향으로 선회한다. 서브 밸런스 웨이트(42)는, 베어링 부재(6)의 레이디얼 베어링부(6A)와 구름 베어링(8)의 사이에 있어서 구동축(9)의 중간부에 설치되고, 베어링 부재(6)의 외주 측에 형성된 밸런스 웨이트 수용실(6D)에 수용되어 둘레 방향으로 선회한다.
즉, 메인 밸런스 웨이트(41)와 서브 밸런스 웨이트(42)는, 베어링 부재(6)에 대하여, 축 방향의 일방과 타방에 인접하여 마련되어 있다. 바꾸어 말하면, 메인 밸런스 웨이트(41)와 서브 밸런스 웨이트(42)의 사이에 베어링 부재(6)가 끼워지는 레이아웃으로 되어 있다. 이들 밸런스 웨이트(41, 42)를 마련함으로써, 선회 스크롤(21)의 편심 선회 운동에 따른 원심력이 상쇄되어 회전 진동이 억제된다.
[제1 실시형태]
도 2는, 도 1 중의 II부를 확대하여 본 발명의 제1 실시형태를 나타내는 스러스트 플레이트(32) 및 메인·서브 밸런스 웨이트(41, 42) 부근의 종단면도이다.
상술한 바와 같이, 메인 밸런스 웨이트(41)는 베어링 부재(6)에 대하여 축 방향으로 인접하도록 구동축(9)에 마련됨과 함께, 베어링 부재(6)의 직경 방향 내주 측에 중첩되는 내주 오버랩부(41A)를 갖고 있다. 이 내주 오버랩부(41A)의 부분이 실질적인 추 부분이 되어 밸런스 웨이트 수용실(6C) 내를 둘레 방향으로 선회한다. 내주 오버랩부(41A)의, 스러스트 플레이트(32) 측의 단부에 있어서의 외주면에는 C 모따기 형상의 외경 축소부(41a)가 형성되어 있다. 이 외경 축소부(41a)는, 스러스트 플레이트(32) 측을 향하여 외경이 점감되는 외측 원뿔면 형상이다.
한편, 스러스트 플레이트(32)는, 그 메인 밸런스 웨이트(41)(내주 오버랩부(41A)) 측의 내경부에 C 모따기 형상의 내경 확대부(32a)가 형성되어 있다. 이 내경 확대부(32a)는, 메인 밸런스 웨이트(41(41A)) 측을 향하여 내경이 점증되는 내측 원뿔면 형상이다. 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 외경 축소부(41a)와, 스러스트 플레이트(32)의 내경 확대부(32a)는, 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있으며, 소정의 간격을 두고 평행하게 대향하고 있다.
외경 축소부(41a)와 내경 확대부(32a)의 원뿔면의 경사각은, 구동축(9)의 축선을 기준으로 30도부터 60도 정도로 설정된다. 이 내경 확대부(32a)의 경사면이 스러스트 베어링면(32S)에 걸리면 스러스트 베어링면(32S)의 내경이 확대되어 스러스트 베어링면(32S)의 면적이 감소되기 때문에, 내경 확대부(32a)의 경사면과 스러스트 베어링면(32S)이 교차되지 않도록 내경 확대부(32a)의 경사 각도를 설정하는 것이 바람직하다.
스러스트 플레이트(32)는 볼트(31)(도 1 참조)에 의하여 베어링 부재(6)에 착탈 가능하게 고정되어 있기 때문에, 볼트(31)를 느슨하게 하여 스러스트 플레이트(32)를 분리함으로써, 메인 밸런스 웨이트(41)를 밸런스 웨이트 수용실(6C)에 대하여 착탈할 수 있다.
메인 밸런스 웨이트(41)의 내주 오버랩부(41A)에 있어서의 레이디얼 베어링부(6A) 측의 단부에도 C 모따기 형상의 외경 축소부(41b)가 형성되어 있다. 이 외경 축소부(41b)는, 축 방향에서 레이디얼 베어링부(6A) 측을 향하여 외경이 점감되는 외측 원뿔면 형상이다.
한편, 베어링 부재(6)에는 내경 확대부(6a)가 형성되어 있다. 이 내경 확대부(6a)는, 내주 오버랩부(41A) 측을 향하여 내경이 점증되는 내측 원뿔면 형상이다. 이 내경 확대부(6a)와, 내주 오버랩부(41A)의 외경 축소부(41b)는 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되어 있으며, 소정의 간격을 두고 평행하게 대향하고 있다.
서브 밸런스 웨이트(42)는, 축 방향에서 베어링 부재(6)에 대하여 메인 밸런스 웨이트(41)의 반대 측에 위치하여 축 방향으로 인접하도록 마련되어 있으며, 베어링 부재(6)의 직경 방향 외주 측에 중첩되는 외주 오버랩부(42A)를 갖고 있다. 이 외주 오버랩부(42A)의 부분이 실질적인 추 부분이 되어 밸런스 웨이트 수용실(6D) 내를 둘레 방향으로 선회한다. 외주 오버랩부(42A)는, 축 방향에서 베어링 부재(6)의 고정부(6B) 측을 향하여 내경이 점증되는 내측 원뿔면 형상의 내경 확대부(42a)를 갖고 있다.
한편, 베어링 부재(6)에는, 서브 밸런스 웨이트(42)의 외주 오버랩부(42A) 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부(6b)가 형성되어 있고, 이 외경 축소부(6b)와 외주 오버랩부(42A)의 내경 확대부(42a)가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되어 있으며, 소정의 간격을 두고 평행하게 대향하고 있다.
이상과 같이 구성된 스크롤 압축기(1)에 의하여, 이하의 작용 효과가 나타난다.
즉, 이 스크롤 압축기(1)에서는, 메인 밸런스 웨이트(41)(내주 오버랩부(41A))의, 스러스트 플레이트(32) 측의 단부에, 그 스러스트 플레이트(32) 측을 향하여 외경이 작아지는 외경 축소부(41a)가 형성되는 한편, 스러스트 플레이트(32)의, 메인 밸런스 웨이트(41(41A)) 측의 내경부에, 그 메인 밸런스 웨이트(41) 측을 향하여 내경이 커지는 내경 확대부(32a)가 형성되고, 메인 밸런스 웨이트(41)의 외경 축소부(41a)와, 스러스트 플레이트(32)의 내경 확대부(32a)가 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있다.
상기 구성에 의하면, 스러스트 플레이트(32)의 내경 치수가, 내경 확대부(32a)에 의하여 스러스트 베어링면(32S) 측으로부터 메인 밸런스 웨이트(41(41A)) 측을 향하여 커진다. 이로 인하여, 스러스트 베어링면(32S)의 면적을 소정의 크기로 유지하면서, 스러스트 플레이트(32)에 인접하는 밸런스 웨이트 수용실(6C)의 용적을 직경 방향 및 축 방향의 양 방향으로 확대할 수 있다.
상기와 같이, 메인 밸런스 웨이트(41)의 외경 축소부(41a)가 스러스트 플레이트(32)의 내경 확대부(32a)에 대하여 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있기 때문에, 메인 밸런스 웨이트(41)의 축 방향 치수를 스러스트 플레이트(32) 측으로 신장하면서, 그 직경 방향 치수도 크게 할 수 있다.
스러스트 플레이트(32)에 있어서는, 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 외경 확대에 따라 스러스트 베어링면(32S)의 면적(직경 방향의 폭)이 작아지는 일 없이, 선회 스크롤(21)(단판(21A))과 스러스트 플레이트(32)(스러스트 베어링면(32S))의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있다.
따라서, 스러스트 플레이트(32)에 있어서의 스러스트 베어링면(32S)의 면적을 감소시키는 일 없이, 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 치수 형상을 크게 하여, 압축 기구(19)의 용량 증대에 대응할 수 있다.
메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 외경 축소부(41a)는, 외측 원뿔면 형상으로 되어 있고, 스러스트 플레이트(32)의 내경 확대부(32a)는, 외경 축소부(41a)에 대하여 간격을 두고 평행하게 대향하는 내측 원뿔면 형상으로 되어 있다. 이로 인하여, 메인 밸런스 웨이트(41)의 외경 축소부(41a)를, 스러스트 플레이트(32)의 내경 확대부(32a)에 무리없이 근접시켜 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 치수 형상을 크게 하여, 압축 기구(19)의 용량 증대에 대응할 수 있다.
메인 밸런스 웨이트(41)의 내주 오버랩부(41A)는, 베어링 부재(6)의 직경 방향 내주 측에 중첩되어 있으며, 이 내주 오버랩부(41A)에는, 축 방향에서 레이디얼 베어링부(6A) 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부(41b)가 형성되는 한편, 베어링 부재(6)에는 내주 오버랩부(41A) 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부(6a)가 형성되고, 이 내경 확대부(6a)와 외경 축소부(41b)가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되어 있다.
상기 구성에 의하면, 베어링 부재(6)의 중간부의 외경, 즉 레이디얼 베어링부(6A)와 고정부(6B)의 사이의 부분의 외경이, 내경 확대부(6a)의 경사면 형상에 의하여, 메인 밸런스 웨이트(41)의 내주 오버랩부(41A) 측을 향하여 원뿔통 형상으로 확경된다. 이로 인하여, 예를 들면 도 2 중에 상상선 E로 그린 바와 같이, 내경 확대부(6a)의 부분을 축 방향에 직교하는 평면과 축 방향에 평행인 원통면으로 구성한 경우에 비하여, 베어링 부재(6)에 두께가 얇은 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 베어링 부재(6)의 강도가 높게 유지되어, 휨량의 저감을 도모할 수 있다. 따라서, 간소한 구성에 의하여, 베어링 부재(6)의 강도를 저하시키는 일 없이, 메인 밸런스 웨이트(41)(내주 오버랩부(41A))의 치수 형상을 크게 하여 압축 기구(19)의 용량 증대에 대응할 수 있다.
구동축(9)에는, 메인 밸런스 웨이트(41)와는 별개의 서브 밸런스 웨이트(42)가, 베어링 부재(6)에 대하여, 메인 밸런스 웨이트(41)의 반대 측에 위치하여 축 방향으로 인접하도록 마련되어 있다. 이 서브 밸런스 웨이트(42)는 베어링 부재(6)의 직경 방향 외주 측에 중첩되는 외주 오버랩부(42A)를 갖고, 그 외주 오버랩부(42A)에는, 축 방향에서 그 베어링 부재(6)의 고정부(6B) 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부(42a)가 형성되어 있다. 한편, 베어링 부재(6)에는, 외주 오버랩부(42A) 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부(6b)가 형성되어 있으며, 이 외경 축소부(6b)와 내경 확대부(42a)가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되어 있다.
상기 구성에 의하면, 베어링 부재(6)의 중간부의 외경이, 외경 축소부(6b)의 경사면 형상에 의하여, 밸런스 웨이트(42)의 외주 오버랩부(42A) 측을 향하여 원뿔통 형상으로 변화한다. 이로 인하여, 예를 들면 도 2 중에 상상선 F로 그린 바와 같이, 외경 축소부(6b)의 부분을 축 방향에 직교하는 평면과 축 방향에 평행인 원통면으로 구성한 경우에 비하여, 베어링 부재(6)에 두께가 얇은 부분이 발생하지 않는다. 따라서, 베어링 부재(6)의 강도가 높게 유지되어, 휨량의 저감을 도모할 수 있다. 따라서, 간소한 구성에 의하여, 베어링 부재(6)의 강도를 저하시키는 일 없이, 서브 밸런스 웨이트(42)(외주 오버랩부(42A))의 치수 형상을 크게 하여 압축 기구(19)의 용량 증대에 대응할 수 있다.
[제2 실시형태]
도 3은, 본 발명의 제2 실시형태를 나타내는 스러스트 플레이트(32) 및 메인·서브 밸런스 웨이트(41, 42) 부근의 종단면도이다. 이 도 3에 있어서는, 스러스트 플레이트(32)의 내주면의 형상과, 메인 밸런스 웨이트(41)(내주 오버랩부(41A))의 스러스트 플레이트(32) 측의 단부 형상이 도 2에 나타내는 제1 실시형태의 구성과 다르며, 그 이외는 도 2와 동일한 구성이다. 이로 인하여, 동일 구성부에는 도 2와 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
이 제2 실시형태에서는, 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의, 스러스트 플레이트(32) 측의 단부에, 적어도 1단의 계단부를 갖는 외측 단형성 원통면 형상의 외경 축소부(41c)가 형성되어 있다. 스러스트 플레이트(32)에는, 외경 축소부(41c)에 대하여 간격을 두고 맞물리는 내측 단형성 원통면 형상의 내경 확대부(32b)가 형성되어 있다.
이로써, 제1 실시형태(도 2)에 있어서의 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 외측 원뿔면 형상의 외경 축소부(41a) 및 스러스트 플레이트(32)의 내측 원뿔면 형상의 내경 확대부(32a)의 조합과 마찬가지로, 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 외경 축소부(41c)를, 스러스트 플레이트(32)의 내경 확대부(32b)에 무리없이 근접시켜 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 치수 형상을 직경 방향 및 축 방향으로 크게 하여, 압축 기구(19)의 용량 증대에 대응할 수 있다.
외경 축소부(41c) 및 내경 확대부(32b)를 단형성 원통면 형상으로 형성함으로써, 제1 실시형태에 있어서의 원뿔면 형상의 외경 축소부(41a) 및 내경 확대부(32a)보다 가공을 용이하게 할 수 있다. 외경 축소부(41c)와 내경 확대부(32b)에 2단 이상의 계단을 형성해도 된다.
이 단형성 원통면 형상의 구성을, 베어링 부재(6)의 내경 확대부(6a)와 메인 밸런스 웨이트(41(41A))의 외경 축소부(41b)의 대향부나, 베어링 부재(6)의 외경 축소부(6b)와 서브 밸런스 웨이트(42(42A))의 내경 확대부(42a)의 대향부에 적용해도 된다.
본 발명은 상기 실시형태의 구성에만 한정되는 것은 아니고, 적절한 변경이나 개량을 더할 수 있으며, 이와 같이 변경이나 개량을 더한 실시형태도 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 한다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 외부 동력에 의하여 구동축(9)이 회전 구동되는 개방형의 스크롤 압축기(1)에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했지만, 내장된 전동 모터에 의하여 구동축을 회전 구동하는 밀폐형 스크롤 압축기에도 본 발명을 적용할 수 있다.
1 스크롤 압축기
2 하우징
6 베어링 부재(메인 베어링)
6A 레이디얼 베어링부
6B 베어링 부재의 고정부
6a 내경 확대부
6b 외경 축소부
9 구동축
20 고정 스크롤
21 선회 스크롤
21A 선회 스크롤의 단판
32 스러스트 플레이트
32S 스러스트 베어링면
32a, 32b 내경 확대부
41 메인 밸런스 웨이트
41A 내주 오버랩부
41a, 41b, 41c 외경 축소부
42 서브 밸런스 웨이트
42A 외주 오버랩부
42a 내경 확대부

Claims (5)

  1. 하우징 내부에 고정된 고정 스크롤과,
    상기 고정 스크롤에 대향하여 맞물리는 선회 스크롤과,
    상기 선회 스크롤을 편심 선회 운동시키는 구동축과,
    상기 하우징 내부에 마련되어 상기 구동축을 지지하는 베어링 부재와,
    상기 하우징 내부에 설치되어 그 스러스트 베어링면이 상기 선회 스크롤의 단판 배면에 접하여, 상기 선회 스크롤에 작용하는 스러스트력을 받아내는 환 형상의 스러스트 플레이트와,
    상기 구동축에 마련되어 상기 스러스트 플레이트에 대하여 축 방향으로 인접하여, 상기 선회 스크롤의 편심 선회 운동에 따른 원심력을 상쇄하는 메인 밸런스 웨이트를 구비하고,
    상기 메인 밸런스 웨이트는, 그 상기 스러스트 플레이트 측의 단부에, 상기 스러스트 플레이트 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부를 가지며,
    상기 스러스트 플레이트는, 그 내경부의 상기 메인 밸런스 웨이트 측에, 상기 메인 밸런스 웨이트 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부를 갖고,
    상기 외경 축소부와 상기 내경 확대부가 직경 방향 및 축 방향으로 중첩되어 있는 스크롤 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외경 축소부는 외측 원뿔면 형상이며, 상기 내경 확대부는 상기 외경 축소부에 대하여 간격을 두고 평행하게 대향하는 내측 원뿔면 형상인 스크롤 압축기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외경 축소부는, 적어도 1단의 계단부를 갖는 외측 단형성 원통면 형상이며, 상기 내경 확대부는 상기 외경 축소부에 대하여 간격을 두고 맞물리는 내측 단형성 원통면 형상인 스크롤 압축기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 밸런스 웨이트는, 상기 베어링 부재에 대하여 축 방향으로 인접하도록 마련됨과 함께, 상기 베어링 부재의 직경 방향 내주 측에 중첩되는 내주 오버랩부를 갖고,
    상기 내주 오버랩부는, 축 방향에서 상기 베어링 부재의 레이디얼 베어링부 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부를 가지며,
    상기 베어링 부재는, 상기 내주 오버랩부 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부를 갖고,
    상기 외경 축소부와 상기 내경 확대부가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되어 있는 스크롤 압축기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 밸런스 웨이트와는 별개의 서브 밸런스 웨이트를 더 구비하고,
    상기 서브 밸런스 웨이트는, 상기 베어링 부재에 대하여, 상기 메인 밸런스 웨이트의 반대 측에 위치하여 축 방향으로 인접하도록 마련됨과 함께, 상기 베어링 부재의 직경 방향 외주 측에 중첩되는 외주 오버랩부를 가지며,
    상기 외주 오버랩부는, 축 방향에서 상기 베어링 부재의 고정부 측을 향하여 내경이 점증되는 내경 확대부를 갖고,
    상기 베어링 부재는, 상기 외주 오버랩부 측을 향하여 외경이 점감되는 외경 축소부를 가지며,
    상기 내경 확대부와 상기 외경 축소부가 축 방향 및 직경 방향으로 중첩되어 있는 스크롤 압축기.
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