KR20200004748A - 스크롤 압축기 - Google Patents
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Abstract
스크롤 압축기는 하우징 내에서 고정된 고정 스크롤과, 고정 스크롤과 맞물려 선회하는 선회 스크롤과, 선회 스크롤을 주축으로부터 편심된 편심축으로 지지하여 선회시키는 회전축 및 선회 스크롤의 베어링과 편심축 사이에 설치되고, 회전축의 회전 속도에 따라, 선회 스크롤에 가해지는 가스 하중에 의해 편심량이 변화되도록 하여, 선회 스크롤의 고정 스크롤에 대한 압박력을 변화시키는 슬라이드 부시 기구를 포함한다.
Description
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 고정 스크롤과, 고정 스크롤에 대하여 선회하는 선회 스크롤을 갖고, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 경판(鏡板)의 서로 대향하는 면에 소용돌이 형상의 랩을 각각 형성하고, 각 랩을 서로 맞물리게 하여 복수의 압축실을 형성함과 함께, 선회 스크롤을 구동하는 회전축의 편심축에, 압축실 내의 가스의 하중 방향에 대하여 소정 각도를 이루는 슬라이드면을 갖는 슬라이드 부시를 개재시키고, 압축실 내의 가스의 하중이 가해졌을 때에, 편심축의 편심량이 커지도록 구성하여 이루어진다.
여기서, 압축실 내의 가스의 하중이 가해졌을 때에 선회 스크롤의 회전축의 회전 속도가 어떤 속도라 하더라도 선회 스크롤의 편심량이 커지는 구성을 채용하게 되면, 예를 들어 선회 스크롤의 회전축의 회전 속도가 고속으로 되면 선회 스크롤의 고정 스크롤로의 과잉의 압박력이 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 선회 스크롤의 고정 스크롤에 대한 과잉 압박력의 발생을 억제하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 스크롤 압축기는 하우징 내에서 고정된 고정 스크롤, 상기 고정 스크롤과 맞물려 선회하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤을 주축으로부터 편심된 편심축으로 지지하여 선회시키는 회전축 및 상기 선회 스크롤의 베어링과 상기 편심축 사이에 설치되고, 상기 회전축의 회전 속도에 따라, 상기 선회 스크롤에 가해지는 가스 하중에 의해 편심량이 변화되도록 하여 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 변화시키는 슬라이드 부시 기구를 포함한다.
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 회전축의 회전 속도가 고속으로 되면, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제하고, 상기 회전축의 회전 속도가 저속으로 되면, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 가압할 수 있다.
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 선회 스크롤의 상기 주축에서의 편심량을 억제함으로써, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제할 수 있다.
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 선회 스크롤의 상기 베어링에 끼움 결합되는 슬라이드 부시와, 상기 슬라이드 부시와 상기 편심축 사이에 설치되며 상기 편심축이 끼움 결합되는 이너 부시를 포함할 수 있다.
상기 슬라이드 부시 및 상기 이너 부시의 무게 중심은 상기 주축의 중심과 상기 편심축의 중심을 연결하는 직선보다 상기 회전축의 회전 방향에 있어서 지연된 위치에 있을 수 있다.
상기 슬라이드 부시와 상기 이너 부시는 각각 제1슬라이드면과 제2슬라이드면을 갖고, 상기 이너 부시의 회전에 따라 상기 슬라이드 부시가 회전되도록 상기 제1슬라이드면과 상기 제2슬라이드면은 서로 접촉될 수 있다.
상기 편심축은 상기 이너 부시의 회전을 제한하는 스토퍼를 포함하고, 상기 이너 부시는 상기 스토퍼에 접촉되어 상기 이너 부시의 회전이 제한되도록 하는 돌기부를 포함할 수 있다.
상기 슬라이드 부시와 상기 이너 부시 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극만큼 상기 슬라이드 부시는 상기 이너 부시에 대하여 상기 제1슬라이드면이 상기 제2슬라이드면을 따라 슬라이드 이동될 수 있다.
상기 슬라이드 부시 및 이너 부시에는 상기 선회 스크롤의 상기 베어링의 회전에 의해 발생하는 제1 토크와, 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시에 대한 원심력에 의해 발생하는 제2 토크가 작용할 수 있다.
상기 스토퍼는 상기 이너 부시의 반시계 방향 회전을 제한하는 제1스토퍼와, 상기 이너 부시의 시계 방향 회전을 제한하는 제2스토퍼를 포함할 수 있다.
상기 회전축의 회전 속도가 저속일 때, 상기 제1 토크가 상기 제2 토크보다 커서 상기 이너 부시는 상기 편심축의 중심과 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 중심을 연결하는 직선이 상기 편심축의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 45도 만큼 반시계 방향으로 회전된 상태에서 상기 돌기부가 상기 제1스토퍼에 접촉되어 회전이 제한될 수 있다.
상기 이너 부시가 반시계 방향으로 45도 만큼 회전된 상태에서 상기 슬라이드 부시는 상기 선회 스크롤에 대한 가스의 하중에 의해 상기 간극만큼 상기 제1슬라이드면이 상기 제2슬라이드면을 따라 편심량이 증대되는 방향으로 슬라이드 이동될 수 있다.
상기 회전축의 회전 속도가 고속일 때, 상기 제1 토크가 상기 제2 토크보다 작아서 상기 이너 부시는 상기 편심축의 중심과 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 중심을 연결하는 직선이 상기 편심축의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 45도 만큼 시계 방향으로 회전된 상태에서 상기 돌기부가 상기 제2스토퍼에 접촉되어 회전이 제한될 수 있다.
상기 이너 부시가 시계 방향으로 45도 만큼 회전된 상태에서 상기 슬라이드 부시는 상기 선회 스크롤에 대한 가스의 하중에 의해 상기 간극만큼 상기 제1슬라이드면이 상기 제2슬라이드면을 따라 편심량이 작아지는 방향으로 슬라이드 이동될 수 있다.
상기 제1 토크는 상기 회전축의 회전 속도의 1차 함수로 변화하고, 상기 제2 토크는 상기 회전축의 회전 속도의 2차 함수로 변화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스크롤 압축기는 하우징 내에서 고정된 고정 스크롤, 상기 고정 스크롤과 맞물려 선회하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤을 주축으로부터 편심된 편심축으로 지지하여 선회시키는 회전축 및 상기 선회 스크롤의 베어링과 상기 편심축 사이에 설치되고, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 변화시키는 슬라이드 부시 기구를 포함하고, 상기 슬라이드 부시 기구는, 상기 선회 스크롤의 상기 베어링에 끼움 결합되고, 제1슬라이드면을 갖는 슬라이드 부시, 상기 슬라이드 부시와 상기 편심축 사이에 설치되어 상기 편심축이 끼움 결합되고, 상기 슬라이드 부시가 함께 회전되도록 상기 제1슬라이드면과 접촉되는 제2슬라이드면을 갖는 이너 부시를 포함하고, 상기 회전축의 회전 속도에 따라 상기 선회 스크롤에 가해지는 가스 하중에 의해 상기 슬라이드 부시의 상기 제1슬라이드면이 상기 이너 부시의 상기 제2슬라이드면을 따라 슬라이드 이동하여 편심량이 변화되도록 한다.
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 회전축의 회전 속도가 고속으로 되면, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제하고, 상기 회전축의 회전 속도가 저속으로 되면, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 가압할 수 있다.
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 선회 스크롤의 상기 주축에서의 편심량을 억제함으로써, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제할 수 있다.
상기 슬라이드 부시 및 이너 부시 중 적어도 하나는 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 무게 중심을 조정하기 위한 전환 웨이트를 포함할 수 있다.
상기 슬라이드 부시 및 이너 부시 중 적어도 하나는 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 무게 중심을 조정하기 위한 전환 홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선회 스크롤의 고정 스크롤에 대한 과잉 압박력의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 스크롤 압축기의 축방향 단면도이다.
도 2는 슬라이드 부시 기구의 상면도이다.
도 3a는 회전축의 회전 속도가 저속일 경우의 슬라이드 부시 기구의 상태를 도시한 도면이다.
도 3b는 회전축의 회전 속도가 고속으로 되었을 경우의 슬라이드 부시 기구의 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 회전축의 회전 속도가 변화했을 때의 베어링 토크(T sh ) 및 원심력 토크(T c )의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 슬라이드 부시 기구의 제1 변형예의 상면도이다.
도 6은 슬라이드 부시 기구의 제2 변형예의 상면도이다.
도 2는 슬라이드 부시 기구의 상면도이다.
도 3a는 회전축의 회전 속도가 저속일 경우의 슬라이드 부시 기구의 상태를 도시한 도면이다.
도 3b는 회전축의 회전 속도가 고속으로 되었을 경우의 슬라이드 부시 기구의 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 회전축의 회전 속도가 변화했을 때의 베어링 토크(T sh ) 및 원심력 토크(T c )의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 슬라이드 부시 기구의 제1 변형예의 상면도이다.
도 6은 슬라이드 부시 기구의 제2 변형예의 상면도이다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 스크롤 압축기(1)의 축방향 단면도이다.
스크롤 압축기(1)는, 공기 조화 장치, 냉동기, 히트 펌프용으로 널리 사용되고 있는 압축기이다. 도 1에는, 공기 조화 장치의 냉매 회로에 사용되는 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도를 도시하고 있다.
스크롤 압축기(1)는 냉매를 압축하는 압축부(10)와, 압축부(10)를 구동하는 구동 모터(20)와, 이들 압축부(10) 및 구동 모터(20)를 수납하는 하우징의 일례로서의 케이싱(30)을 구비하고 있다. 그리고, 본 실시 형태에 관한 스크롤 압축기(1)는 구동 모터(20)의 후술하는 회전축(23)의 축방향이 중력 방향으로 되도록 배치되는 종형 스크롤 압축기이다. 이하에서는, 회전축(23)의 축방향을 "상하 방향"이라고 칭하고, 도 1에서 본 경우의 상측을 "상측"이라고 칭하고, 하측을 "하측"이라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 여기서는 종형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 횡형 스크롤 압축기에도 적용 가능하다.
우선은, 압축부(10)에 대하여 설명한다.
압축부(10)는, 케이싱(30) 내에 고정된 고정 스크롤(11)과, 고정 스크롤(11)과 맞물려 선회하는 선회 스크롤(12)과, 케이싱(30)에 대하여 고정됨과 함께 고정 스크롤(11)을 보유 지지하는 프레임(13)과, 선회 스크롤(12)을 자전시키지 않고 선회시키는 올담링(14)을 구비하고 있다.
고정 스크롤(11)은 원통 형상의 원통 형상부(111)와, 원통 형상부(111)에서의 상측 개구부를 덮는 단부판(112)과, 원통 형상부(111)에서의 하측 단부로부터 반경 방향 외측으로 돌출된 돌출부(113)를 구비하고 있다. 또한, 고정 스크롤(11)은 단부판(112)에서의 하단부로부터 하방으로 돌출됨과 함께 하방으로부터 본 경우에는 소용돌이 형상으로 형성된 고정측 소용돌이체(114)를 갖고 있다. 고정 스크롤(11)의 재질은 주철재, 예를 들어 FC250의 회주철 등인 것을 예시할 수 있다.
원통 형상부(111)에는 반경 방향의 관통 구멍(111a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(111a)은 원통 형상부(111) 및 단부판(112)과, 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로 냉매를 흡입하는 흡입구로서 기능한다.
단부판(112)에서의 중앙부에는 상하 방향의 관통 구멍(112a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(112a)은 단부판(112) 및 고정측 소용돌이체(114)와 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로부터 냉매를 토출하는 토출구로서 기능한다.
이상과 같이 구성된 고정 스크롤(11)은, 돌출부(113)에 형성된 상하 방향의 관통 구멍에 통과된 볼트나 위치 결정 핀 등의 위치 결정 수단에 의해, 프레임(13)에 고정되어 있다.
선회 스크롤(12)은 원판 형상의 단부판(121)과, 단부판(121)의 상측 단부로부터 상방으로 돌출됨과 함께 상방으로부터 본 경우에는 소용돌이 형상으로 형성된 선회측 소용돌이체(122)와, 단부판(121)의 하측 단부로부터 하방으로 돌출된 원통 형상의 원통 형상부(123)를 구비하고 있다. 선회 스크롤(12)의 재질은 FC재 또는 FCD재인 것을 예시할 수 있다.
선회측 소용돌이체(122)는 고정 스크롤(11)의 고정측 소용돌이체(114)와 맞물리는 형상의 소용돌이체이다. 그리고, 선회측 소용돌이체(122) 및 고정 스크롤(11)의 고정측 소용돌이체(114)는 고정 스크롤(11)의 원통 형상부(111) 및 단부판(112)과, 선회 스크롤(12)의 단부판(121) 사이에 형성된 공간에 배치되고, 압축실(15)을 구획 형성한다. 그리고, 고정된 고정측 소용돌이체(114)에 대하여 선회측 소용돌이체(122)를 원운동 시킴으로써, 압축실(15)의 체적을 작게 하고, 냉매를 압축한다. 바꿔 말하면, 고정측 소용돌이체(114)와 선회측 소용돌이체(122) 사이의 내부 공간이 회전 중심을 향하여 수축하여, 냉매를 압축한다.
원통 형상부(123)에는 미끄럼 베어링을 통하여 회전축(23)의 후술하는 편심축(232)이 끼워 넣어져 있다. 이와 같이, 원통 형상부(123)는 편심축(232)의 베어링으로서 기능한다.
프레임(13)은 원통 형상의 제1 원통 형상부(131)와, 제1 원통 형상부(131)의 하측 단부로부터 하방으로 돌출된 원통 형상의 제2 원통 형상부(132)를 구비하고 있다. 그리고, 프레임(13)은 제1 원통 형상부(131)의 외주면이 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)에 고정되어 있다. 또한, 제1 원통 형상부(131) 및 제2 원통 형상부(132)의 내측에는 저널 베어링을 통하여 구동 모터(20)의 후술하는 회전축(23)이 끼워 넣어져 있다. 이와 같이, 프레임(13)은 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서도 기능한다.
제1 원통 형상부(131)의 외주부에는, 상측 단부면으로부터 상방으로 돌출된 돌출부(131a)가 설치되어 있다. 이 돌출부(131a)에는, 암나사가 형성되어 있고, 이 암나사에, 고정 스크롤(11)의 돌출부(113)에 형성된 관통 구멍으로 통과된 볼트가 체결됨으로써, 고정 스크롤(11)이 프레임(13)에 설치된다.
또한, 제1 원통 형상부(131)에는, 상측 단부면으로부터 하방으로 오목한 제1 오목부(13lb)와 제2 오목부(13lc)가 형성되어 있다. 반경 방향으로는, 제1 오목부(13lb)는 중앙부에 형성되어 있고, 제2 오목부(13lc)는, 제1 오목부(13lb)와 돌출부(131a) 사이에 형성되어 있다. 그리고, 제1 오목부(13lb)에, 선회 스크롤(12)의 원통 형상부(123)가 삽입된다. 제2 오목부(13lc)에는, 프레임(13)과 선회 스크롤(12) 사이에 배치되어, 선회 스크롤(12)의 자전을 방지하는 올담링(14)이 배치되어 있다.
또한, 제1 원통 형상부(131)에는, 외주부에서의 중앙으로부터 하부에 걸쳐서 상하 방향으로 신장되는 홈(131d)이 형성되어 있다. 또한, 제1 원통 형상부(131)에는, 제1 오목부(13lb)의 내부와 홈(131d)을 연통하는 반경 방향의 연통 구멍(131e)이 형성되어 있다.
제2 원통 형상부(132)의 내주에는, 저널 베어링을 통하여 회전축(23)이 끼움 결합되어 있고, 제2 원통 형상부(132)는, 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 기능한다.
또한, 상술한 압축부(10)에는 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)에 의해 압축된 냉매를 토출하는 토출 통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 토출 통로는 일단부가 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로부터 냉매를 토출하는 단부판(112)의 관통 구멍(112a)에 연결되고, 타단부가, 케이싱(30) 내에서 프레임(13)보다 하방의 공간과 연결되어 있다.
이어서, 구동 모터(20)에 대하여 설명한다.
구동 모터(20)는 압축부(10)의 하방에서 케이싱(30)에 고정되어 있다.
구동 모터(20)는 고정자를 구성하는 스테이터(21)와, 회전자를 구성하는 로터(22)와, 로터(22)를 지지하여 케이싱(30)에 대하여 회전하는 회전축(23)과, 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(24)를 구비하고 있다.
스테이터(21)는, 스테이터 본체(211)와, 이 스테이터 본체(211)에 감기는 코일(212)을 갖고 있다.
스테이터 본체(211)는, 전자 강판이 다수 적층된 적층체이며, 개략적인 형상이 원통 형상이다. 그리고, 스테이터 본체(211)의 외주면의 직경은, 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)의 내주면의 직경보다도 크게 형성되어 있고, 스테이터 본체(211)(스테이터(21))는, 중앙 케이싱(31)에 억지 끼워 맞춤으로 끼워 넣어져 있다. 스테이터 본체(211)를, 중앙 케이싱(31)에 끼워 넣는 방법으로서는, 수축 끼워 맞춤이나 압입인 것을 예시할 수 있다.
또한, 스테이터 본체(211)는, 로터(22)의 외주와 대향하는 내측 부위에 원주 방향으로 복수의 티스(도시하지 않음)를 갖고 있다. 코일(212)은 인접하는 티스 사이에 존재하는 슬롯(도시하지 않음)에 배치된다. 본 실시 형태에 관한 스테이터(21)에 있어서는, 코일(212)은 복수의 인접하는 티스 사이에 존재하는 슬롯 속에 집어 넣어진 집중권인 것을 예시할 수 있다.
로터(22)는 링 형상의 전자 강판이 다수 적층된 적층체이며, 전체적으로 원통 형상이다. 그리고, 로터(22)의 내주면의 직경은 회전축(23)의 외주면의 직경보다도 작게 형성되어 있고, 로터(22)는 회전축(23)에 억지 끼워 맞춤으로 끼워 넣어져 있다. 로터(22)에 회전축(23)을 끼워 넣는 방법으로서는 압입인 것을 예시할 수 있다. 그리고, 로터(22)는 회전축(23)에 고정되어 회전축(23)과 함께 회전한다. 또한, 로터(22)는 내부에 영구 자석이 매립된 것인 것을 예시할 수 있다.
로터(22)의 외주면의 직경은 스테이터(21)의 스테이터 본체(211)의 내주면 직경보다 작게 형성되어 있고, 로터(22)와 스테이터(21) 사이에는 간극이 형성되어 있다.
회전축(23)은 로터(22)가 끼움 결합되는 주축(231)과, 주축(231)의 상부에 설치되고, 주축(231)의 축심으로부터 편심되어 있는 축심을 갖는 편심축(232)를 갖고 있다.
주축(231)은 하부가 지지 부재(24)에 회전 가능하게 지지되고, 상부가 압축부(10)의 프레임(13)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 편심축(232)은 선회 스크롤(12)의 원통 형상부(123)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
그리고, 회전축(23)에는 회전축(23)을 축방향으로 관통하는 관통 구멍(233)이 형성되어 있다. 또한, 회전축(23)에는 관통 구멍(233)과 지지 부재(24)의 베어링을 연통하는 제1 연통 구멍(234)과, 관통 구멍(233)과 프레임(13)의 베어링을 연통하는 제2 연통 구멍(235)과, 관통 구멍(233)과 원통 형상부(123)의 베어링을 연통하는 제3 연통 구멍(236)이 반경 방향으로 형성되어 있다.
지지 부재(24)는 원통 형상의 제1 원통 형상부(241)와, 제1 원통 형상부(241)의 하측 단부로부터 하방으로 돌출된 원통 형상의 제2 원통 형상부(242)를 구비하고 있다. 그리고, 지지 부재(24)는 제1 원통 형상부(241)의 외주면이 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)의 내주면과 대향하도록 중앙 케이싱(31)에 고정되어 있다. 그리고, 제1 원통 형상부(241) 및 제2 원통 형상부(242)의 내측에는 저널 베어링을 통하여 회전축(23)이 끼워 넣어져 있다. 이와 같이, 지지 부재(24)는 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 기능한다.
또한, 제1 원통 형상부(241)에는 제1 원통 형상부(241)보다 상방의 공간과 하방의 공간을 연통하는 구멍(도시하지 않음)이나 홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
지지 부재(24)의 제2 원통 형상부(242) 하단부에는 윤활유를 퍼 올리는 펌프(243)가 장착되어 있다.
이어서, 케이싱(30)에 대하여 설명한다.
케이싱(30)은 상하 방향의 중앙에 배치된 원통 형상의 중앙 케이싱(31)과, 중앙 케이싱(31)의 상측 개구부를 덮는 상측 케이싱(32)과, 중앙 케이싱(31)의 하측 개구부를 덮는 하측 케이싱(33)을 구비하고 있다. 또한, 케이싱(30)은 압축부(10)에서 압축된 고압의 냉매를 케이싱(30)의 외부로 토출하는 토출부(34)와, 케이싱(30)의 외부로부터 냉매를 흡입하는 흡입부(35)를 구비하고 있다.
중앙 케이싱(31)에는 상술한 바와 같이, 압축부(10)의 프레임(13)과, 구동 모터(20)의 스테이터(21) 및 지지 부재(24)가 고정되어 있다. 또한, 토출부(34) 및 흡입부(35)는 중앙 케이싱(31)에 형성된 관통 구멍에 관이 삽입됨으로써 구성되어 있다. 흡입부(35)는 또한, 고정 스크롤(11)의 원통 형상부(111)에 형성된 관통 구멍(111a)에 대응하는 위치에 설치되어 있고, 케이싱(30)의 외부로부터 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로 냉매를 흡입한다.
하측 케이싱(33)은 사발 형상으로 형성되어 있어 윤활유를 저장하는 것이 가능하게 되어 있다.
이어서, 스크롤 압축기(1)의 작동에 대하여 설명한다.
스크롤 압축기(1)의 구동 모터(20)가 구동하면, 회전축(23)이 회전하고, 회전축(23)의 편심축(232)에 끼워 넣어진 선회 스크롤(12)이 고정 스크롤(11)에 대하여 선회한다. 선회 스크롤(12)이 고정 스크롤(11)에 대하여 선회함으로써, 저압의 냉매가 흡입부(35)를 통하여 케이싱(30)의 외부로부터 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로 흡입된다. 그리고, 이 냉매가 압축실(15)의 용적 변화에 따라 압축된다. 압축실(15)에서 압축된 고압의 냉매는 압축부(10)의 하방으로 유출된다.
압축부(10)의 하방으로 유출된 고압의 냉매는 케이싱(30)에 설치된 토출부(34)를 통하여 케이싱(30)의 외부로 토출된다. 또한, 케이싱(30)의 외부로 토출되는 과정에서, 로터(22)와 스테이터(21) 사이의 간극이나, 스테이터(21)와 중앙 케이싱(31) 사이의 간극 등을 유통한다. 그리고, 케이싱(30)의 외부로 토출된 고압의 냉매는, 냉매 회로에 있어서, 응축, 팽창, 증발의 각 행정 후, 다시 흡입부(35)로부터 흡입된다.
한편, 케이싱(30)의 하측 케이싱(33)에 저류된 윤활유는 펌프(243)에 의해 퍼 올려져, 회전축(23)에 형성된 관통 구멍(233)을 통해 상승한다. 상승한 윤활유는 회전축(23)에 형성된 제1 연통 구멍(234), 제2 연통 구멍(235) 및 제3 연통 구멍(236)을 통하여 회전축(23)의 각 베어링에 공급되거나, 압축부(10)의 미끄럼 이동부에 공급되거나 한다. 그리고, 압축부(10)의 미끄럼 이동부에 공급된 윤활유나, 제2 연통 구멍(235) 및 제3 연통 구멍(236)을 통하여 회전축(23)의 베어링에 공급된 윤활유는 프레임(13)에 형성된 연통 구멍(131e) 및 홈(131d)이나, 로터(22)와 스테이터(21) 사이의 간극이나, 지지 부재(24)에 형성된 축방향의 구멍 등을 통하여 하측 케이싱(33)으로 복귀되고, 케이싱(30)의 하부에 저류된다. 이 과정 및 고압의 냉매가 케이싱(30)의 외부로 토출되기 전에 로터(22)와 스테이터(21) 사이의 간극 등을 유통하는 과정에서, 윤활유 및 냉매는 구동 모터(20)를 냉각하면서 저압측으로 흐른다. 고압의 냉매와 함께 유통한 윤활유는 그 후 냉매와 분리되어 케이싱(30)의 하부에 저류된다.
그런데, 이러한 스크롤 압축기(1)에는 슬라이드 부시 기구가 탑재되는 경우가 있다. 슬라이드 부시 기구는 관통 구멍(111a)으로부터 흡입된 냉매인 가스의 압축 하중을 이용하여 선회 스크롤(12)을 고정 스크롤(11)에 가압함으로써 밀착 효과를 향상시키는 기구이다.
한편, 최근, 와이드 레인지화가 요구되는 가운데, 회전축(23)의 회전 속도도 저속으로부터 고속까지 넓게 설정할 수 있는 것이 요구되고 있다.
그러나, 기존의 슬라이드 부시 기구에서는, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되면 원심력의 영향을 받아서 선회 스크롤(12)의 고정 스크롤(11)로의 과잉의 압박력이 발생해버린다. 따라서, 기존 슬라이드 부시 기구는 회전축(23)의 회전 속도가 가변인 스크롤 압축기(1)에는 탑재할 수 없었다.
따라서, 본 실시 형태는, 회전축(23)의 회전 속도가 저속일 때에는 슬라이드 부시 기구를 작용시키고, 회전축(23)의 회전 속도가 고속일 때에는 과잉의 압박력이 발생하지 않도록 하는 신규의 슬라이드 부시 기구(40)에 의해, 회전축(23)의 회전 속도가 저속시에만 밀착 효과를 발휘시킬 수 있는 스크롤 압축기(1)를 실현한다.
도 2는 슬라이드 부시 기구(40)의 상면도이다. 도 2는 도 1의 스크롤 압축기(1)의 압축부(10)를 제거한 후, 케이싱(30) 내부를 상방으로부터 보았을 때의 상태를 나타내고 있다.
도시한 바와 같이, 슬라이드 부시 기구(40)는 회전축(23)의 주축(231) 상에 슬라이드 부시(41) 및 이너 부시(42)를 구비하고 있다. 슬라이드 부시(41)는 회전축(23)의 편심축(232) 주위의 가장 외측에 설치되어 있고, 선회 스크롤(12)의 베어링에 끼움 결합된 제1 부시의 일례이다. 이너 부시(42)는 슬라이드 부시(41)와 편심축(232) 사이에 설치되어 있고, 편심축(232)이 끼움 결합된 제2 부시의 일례이다.
또한, 슬라이드 부시(41)와 이너 부시(42)는 각각 제1슬라이드면(411)과 제2슬라이드면(421)을 갖고 있다. 이들 제1슬라이드면(411)과 제2슬라이드면(421)이 연직 방향의 평면에서 접촉함으로써, 슬라이드 부시(41)는 이너 부시(42)의 회전에 따라서 회전한다. 예를 들어, 슬라이드 부시(41) 및 이너 부시(42)는 원주 방향으로 어긋나는 일없이 편심축(232)의 주위를 회전한다. 단, 이너 부시(42)는 돌기부(422)를 갖고 있으며, 이것이 편심축(232)의 스토퍼(232a, 232b)에 접촉함으로써 그 회전이 제한된다. 한편, 슬라이드 부시(41)와 이너 부시(42) 사이에 간극을 설치함으로써, 슬라이드 부시(41)는 이너 부시(42)에 대하여 제1슬라이드면(411)이 제2슬라이드면(421)을 따라 슬라이드 가능하게 되어 있다. 예를 들어, 슬라이드 부시(41) 및 이너 부시(42)는 제1슬라이드면(411)과 제2슬라이드면(421)을 따라 간극 방향으로 어긋나는 것이 가능하다. 또한, 이하에서 간단히 "부시"라고 할 때는, 슬라이드 부시(41) 및 이너 부시(42)를 합한 부재를 의미하는 것으로 한다.
여기서, 도시한 바와 같이, 슬라이드 부시 기구(40)의 상면도에 있어서, 주축(231)의 중심을 점(O)으로 하고, 편심축(232)의 중심을 점(E)으로 하고, 부시의 무게 중심을 점(G)으로 한다. 또한, 점(G)은 점(O)과 점(E)을 연결하는 직선보다도 회전축(23)의 회전 방향에 있어서 지연된 위치에 있는 것으로 한다. 또한, 선분 OG의 길이를 r로 하고, 선분 EG의 길이를 Gr로 하고, 점(O)을 지나고 도면의 수평 좌측 방향의 선분에 대하여 선분 OG가 이루는 각도를 φ로 하고, 점(E)을 지나고 도면의 수평 좌측 방향의 선분에 대하여 선분 EG가 이루는 각도를 로 한다 (φ, 은 시계 방향을 정으로 한다).
또한, 부시에는 압축 하중 및 원심 하중 이외에 2종류의 토크에 의한 토크 하중이 작용한다. 이 2종류의 토크 중 하나는, 선회 스크롤(12)의 원통 형상부(123)(도 1 참조)의 회전에 의해 발생하는 제1 토크(이하, "베어링 토크(T sh )"라고 한다)이다. 이 2종류의 토크 중 또 하나는, 부시의 무게 중심에 작용하는 원심력(도면 중, 백색 화살표로 나타낸다)에 의해 발생하는 제2 토크(이하, "원심력 토크(T c )"라고 한다)이다.
이어서, 회전축(23)의 회전 속도가 저속으로부터 고속으로 되었을 경우의 슬라이드 부시 기구(40)의 상태 전환에 대하여 설명한다.
도 3a는 회전축(23)의 회전 속도가 저속일 경우의 슬라이드 부시 기구(40)의 상태를 나타낸다. 이 경우는, 베어링 토크(T sh )가 원심력 토크( T c )보다도 크므로, 이너 부시(42)의 돌기부(422)는 편심축(232)의 제1스토퍼(232a)에 접촉한 상태로 안정된다. 즉, = -45°에서 안정된다. 이 상태에서는, 선회 스크롤(12)에 대한 가스의 압력 및 원심력에 의한 하중(이하, "선회 스크롤 하중(FTotal)"이라 한다)이 슬라이드 부시(41)의 제1슬라이드면(411)이 제2슬라이드면(411)을 따라 편심량이 증대하는 방향(파선 화살표로 나타내는 방향)으로 이동시키고, 선회 스크롤(12)은 고정 스크롤(11)로 가압된다. 이하에서는, 이 상태에서의 이너 부시(42)의 위치를 "포지션1"로 표기하기로 한다. 이 포지션1은, 슬라이드 부시 기구(40)가 기존의 슬라이드 부시 기구와 마찬가지의 구조가 되는 위치이다. 또한, 도3의 (a)의 상태는, 이너 부시(42)가 편심축(232)의 주위를 소정 각도까지 회전한 소정 상태 이외의 상태의 일례이다.
도 3b는 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되었을 경우의 슬라이드 부시 기구(40)의 상태를 나타낸다. 이 경우는, 원심력 토크( T c )가 베어링 토크(T sh )보다도 커지므로, 부시가 편심축(232)을 따라, 이너 부시(42)의 돌기부(422)가 편심축(232)의 제2스토퍼(232b)에 접촉할 때까지 회전한다. 이에 의해, 슬라이드 부시(41)의 편심량은 고정되고, 부시에 대한 원심력이나, 선회 스크롤 하중의 영향을 받지 않게 된다. 여기서, 파선 화살표로 나타내는 방향은, 선회 스크롤(12)에 대한 하중에 의해 편심량이 작아지도록 슬라이드 부시(41)가 슬라이드 가능한 소정의 방향의 일례이다. 이하에서는, 이 상태에서의 이너 부시(42)의 위치를 "포지션2"로 표기하기로 한다. 이 포지션2는, 슬라이드 부시 기구(40)가 고정 크랭크 구조와 마찬가지의 구조가 되는 위치이다. 또한, 도 3b의 상태는, 이너 부시(42)가 편심축(232)의 주위를 소정 각도까지 회전한 소정 상태의 일례이며, 소정 각도의 일례로서, 90°를 사용하고 있다.
또한, 여기서는, 슬라이드 부시 기구(40)의 상태로서, 도 3a, 3b의 두 개의 상태를 나타냈지만, 이에 제한하지 않는다. 예를 들어, 슬라이드 부시 기구(40)의 상태는, 3개 이상의 상태이어도 좋다. 즉, 슬라이드 부시 기구(40)의 상태로서, 각 상태가 편심축(232)의 주위를 각 상태에 대응하는 각도까지 회전한 적어도 두 개의 상태를 사용해도 좋다.
이어서, 슬라이드 부시 기구(40)의 상태 전환에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 베어링 토크(T sh ) 및 원심력 토크( T c )는 각각 다음 식(1) 및 식(2)와 같이 표현된다.
여기서, m은 부시의 질량을 나타내고, D는 슬라이드 부시 기구(40)의 직경을 나타내고, L은 슬라이드 부시 기구(40)의 높이를 나타내고, η은 편심축(232)의 베어링에 공급되는 윤활유의 점도를 나타내고, C는 베어링 반경 간극(편심축(232)의 베어링 반경에서 슬라이드 부시(41)의 반경을 뺀 길이)을 나타내고, 은 회전축(23)의 회전 속도를 나타낸다. 또한, 도 2에서 나타낸 바와 같이, r은 주축(231)의 중심(O)으로부터 부시의 무게 중심(G)까지의 길이이며, Gr은 편심축(232)의 중심(E)으로부터 부시의 무게 중심(G)까지의 길이이며, φ은 주축(231)의 중심(O)으로부터 부시의 무게 중심(G)으로의 방향을 나타내는 각도이며, 은 편심축(232)의 중심(E)으로부터 부시의 무게 중심(G)으로의 방향을 나타내는 각도이다.
상기 식(1) 및 식(2)로부터 알 수 있는 바와 같이, 베어링 토크(T sh ) 및 원심력 토크( T c )는, 모두 회전축(23)의 회전 속도가 커지면 커지지만, 전자는 회전 속도의 1차 함수로 변화하고, 후자는 회전 속도의 이차함수로 변화한다고 하는 특성의 차이를 가지고 있다.
도 4는, 회전축(23)의 회전 속도가 변화했을 때의 베어링 토크(T sh ) 및 원심력 토크( T c )의 변화를 나타낸 그래프이다. 가는 선은, 베어링 토크(T sh )의 변화를 나타내고, 굵은 선은, 원심력 토크( T c )의 변화를 나타낸다. 여기서, 도 2에 있어서 이 변화한 경우에 무게 중심(G)은 Gr을 일정하게 유지한 채 E를 중심으로 하여 회전하므로, r 및 φ은 에 의존하는 값으로 된다. 식(1)의 우변에는 도 r도 φ도 없으므로, 베어링 토크(T sh )는 에 의존하지 않고 일정해지지만, 식(2)의 우변에는 도 r도 φ도 있으므로, 원심력 토크( T c )는 에 의해 다르다. 따라서, 도4에서는, 원심력 토크( T c )의 변화를, 의 하한값인 -45° 및 의 상한값인 45°에 대하여 나타내고 있다. 실선이, = -45°의 경우의 원심력 토크( T c )이며, 파선이, = 45°의 경우의 원심력 토크( T c )이다. 도 4에 굵은 실선으로 나타낸 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 회전 속도가 약 60(rps)보다도 고속으로 되면, 원심력 토크( T c )가 베어링 토크(T sh )보다 커지고, 부시가 편심축(232)을 따라 회전하여 그 위치는 포지션1로부터 포지션2로 전환된다. 여기서, 약 60(rps)은, 소정의 회전 속도 또는, 베어링 토크(T sh )와 원심력 토크( T c )의 대소 관계가 역전할 때의 회전 속도의 일례이다. 반대로, 도 4에 굵은 파선으로 나타낸 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 회전 속도가 고속의 상태로부터 약 45(rps)보다도 저속으로 되면, 원심력 토크( T c )가 베어링 토크(T sh )보다 작아져, 부시의 위치는 포지션2로부터 포지션1로 전환된다. 또한, 이 경우의 의 상한값 및 하한값이나, 포지션1과 포지션2가 전환될 때의 회전수는, 설계 항목이며, 설계의 의도대로 변경해도 좋다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 슬라이드 부시 기구(40)의 변형예에 대하여 설명한다.
상기 식(2)로부터, 원심력 토크( T c )는 편심축(232)의 중심(E)으로부터 부시의 무게 중심(G)까지의 길이(Gr)에 의존하는 것을 알 수 있다. 따라서, 부시의 무게 중심(G)의 위치를 조정함으로써, 원심력 토크(T c )의 크기를 조정할 수 있다.
도 5는, 슬라이드 부시 기구(40)의 제1 변형예의 상면도이다. 도 5는 도 1의 스크롤 압축기(1)에서 압축부(10)를 제거한 후, 케이싱(30)의 내부를 상방에서 보았을 때의 상태를 나타내고 있다.
슬라이드 부시 기구(40)의 제1 변형예는, 슬라이드 부시(41)와 이너 부시(42)를 구비하고, 또한, 이너 부시(42)에 연결된 전환 웨이트(423)를 구비하고 있다. 이 제1 변형예에서는, 전환 웨이트(423)를 설치함으로써, 부시의 무게 중심(G)의 위치를 조정하고 있다. 또한, 전환 웨이트(423)는, 상술한 바와 같이 이너 부시(42)에 연결되어 있지만, 슬라이드 부시(41)의 하방의 주축(231)의 상면에 가까운 부분에 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍을 통하여 슬라이드 부시(41)의 외측에 연신시켜 배치하면 좋다. 이 관통 구멍은, 슬라이드 부시(41)의 제2슬라이드면(421)을 따른 슬라이드의 방해가 되지 않는 형상으로 하면 좋다. 또한, 선회 스크롤(12)의 원통 형상부(123)의 높이를 전환 웨이트(423)의 높이만큼 짧게 해 둠으로써, 선회 스크롤(12)의 회전이 전환 웨이트(423)에 의해 방해되지 않도록 하면 좋다. 혹은, 전환 웨이트(423)는, 슬라이드 부시(41)에 연결되어 있어도 좋다. 이러한 의미에서, 전환 웨이트(423)는, 슬라이드 부시(41) 및 이너 부시(42) 중 적어도 어느 한쪽에 접속된, 무게 중심을 조정하기 위한 볼록부의 일례라고 할 수 있다.
도 6은, 슬라이드 부시 기구(40)의 제2 변형예의 상면도이다. 도 6은 도 1의 스크롤 압축기(1)에서 압축부(10)를 제거한 후, 케이싱(30)의 내부를 상방에서 보았을 때의 상태를 나타내고 있다.
슬라이드 부시 기구(40)의 제2 변형예는, 슬라이드 부시(41)와 이너 부시(42)를 구비하고, 슬라이드 부시(41)에 전환 홀(413)이 설치되어 있다. 이 제2 변형예에서는, 전환 홀(413)을 설치함으로써, 부시의 무게 중심(G)의 위치를 조정하고 있다. 혹은, 전환 홀(413)은, 이너 부시(42)에 설치되어 있어도 좋다. 이러한 의미에서, 전환 홀(413)은, 슬라이드 부시(41) 및 이너 부시(42) 중 적어도 어느 한쪽에 설치된, 무게 중심을 조정하기 위한 오목부의 일례라고 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되면, 슬라이드 부시(41)와 이너 부시(42) 사이의 슬라이드면(411, 421)을, 선회 스크롤(12)에 대한 하중에 의해 편심량이 작아지도록 슬라이드 부시(41)가 슬라이드 가능한 소정의 방향을 향하게 함으로써, 선회 스크롤(12)의 주축(231)으로부터의 편심량을 억제하도록 하였다. 이에 의해, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되었을 경우에 선회 스크롤(12)의 고정 스크롤(11)에 대한 과잉 압박력의 발생을 억제할 수 있게 되었다.
또한, 본 실시 형태에서는, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되면, 선회 스크롤(12)의 주축(231)으로부터의 편심량을 억제하도록 하였다. 그러나, 이것은 보다 넓게, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되면, 선회 스크롤(12)의 고정 스크롤(11)에 대한 압박력을 억제하는 것으로 파악해도 좋다. 나아가, 회전축(23)의 회전 속도에 따라, 선회 스크롤(12)의 고정 스크롤(11)에 대한 압박력을 변화시키는 것으로 파악해도 좋다.
여기서, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되면 선회 스크롤(12)의 주축(231)으로부터의 편심량을 억제하는 것에는, 본 실시 형태에서 설명한 바와 같은, 회전축(23)의 회전 속도가 저속일 경우에는 선회 스크롤(12)의 주축(231)으로부터의 편심량을 증대시키고, 회전축(23)의 회전 속도가 고속일 경우에는 선회 스크롤(12)의 주축(231)으로부터의 편심량을 고정한다고 하는 형태가 포함되는 것으로 한다. 또한, 회전축(23)의 회전 속도가 고속으로 되면 선회 스크롤(12)의 고정 스크롤(11)에 대한 압박력을 억제하는 것에는, 본 실시 형태에서 설명한 바와 같은, 회전축(23)의 회전 속도가 저속일 경우에는 선회 스크롤(12)을 고정 스크롤(11)로 가압하고, 회전축(23)의 회전 속도가 고속일 경우에는 선회 스크롤(12)을 고정 스크롤(11)에 가압하지 않는다고 하는 형태가 포함되는 것으로 한다.
1: 스크롤 압축기
11: 고정 스크롤
12: 선회 스크롤
23: 회전축
231: 주축
232: 편심축
232a: 제1스토퍼
232b: 제2스토퍼
40: 슬라이드 부시 기구
41: 슬라이드 부시
411: 제1슬라이드면
421: 제2슬라이드면
413: 전환 홀
42: 이너 부시
422: 돌기부
423: 전환 웨이트
11: 고정 스크롤
12: 선회 스크롤
23: 회전축
231: 주축
232: 편심축
232a: 제1스토퍼
232b: 제2스토퍼
40: 슬라이드 부시 기구
41: 슬라이드 부시
411: 제1슬라이드면
421: 제2슬라이드면
413: 전환 홀
42: 이너 부시
422: 돌기부
423: 전환 웨이트
Claims (20)
- 하우징 내에서 고정된 고정 스크롤;
상기 고정 스크롤과 맞물려 선회하는 선회 스크롤;
상기 선회 스크롤을 주축으로부터 편심된 편심축으로 지지하여 선회시키는 회전축; 및
상기 선회 스크롤의 베어링과 상기 편심축 사이에 설치되고, 상기 회전축의 회전 속도에 따라, 상기 선회 스크롤에 가해지는 가스 하중에 의해 편심량이 변화되도록 하여, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 변화시키는 슬라이드 부시 기구;
를 포함하는 스크롤 압축기. - 제1항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 회전축의 회전 속도가 고속으로 되면, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제하고, 상기 회전축의 회전 속도가 저속으로 되면, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 가압하는 스크롤 압축기. - 제2항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 선회 스크롤의 상기 주축에서의 편심량을 억제함으로써, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제하는 스크롤 압축기. - 제1항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 선회 스크롤의 상기 베어링에 끼움 결합되는 슬라이드 부시와, 상기 슬라이드 부시와 상기 편심축 사이에 설치되며 상기 편심축이 끼움 결합되는 이너 부시를 포함하는 스크롤 압축기. - 제4항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 및 상기 이너 부시의 무게 중심은 상기 주축의 중심과 상기 편심축의 중심을 연결하는 직선보다 상기 회전축의 회전 방향에 있어서 지연된 위치에 있는 스크롤 압축기. - 제4항에 있어서,
상기 슬라이드 부시와 상기 이너 부시는 각각 제1슬라이드면과 제2슬라이드면을 갖고, 상기 이너 부시의 회전에 따라 상기 슬라이드 부시가 회전되도록 상기 제1슬라이드면과 상기 제2슬라이드면은 서로 접촉되는 스크롤 압축기. - 제6항에 있어서,
상기 편심축은 상기 이너 부시의 회전을 제한하는 스토퍼를 포함하고, 상기 이너 부시는 상기 스토퍼에 접촉되어 상기 이너 부시의 회전이 제한되도록 하는 돌기부를 포함하는 스크롤 압축기. - 제7항에 있어서,
상기 슬라이드 부시와 상기 이너 부시 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극만큼 상기 슬라이드 부시는 상기 이너 부시에 대하여 상기 제1슬라이드면이 상기 제2슬라이드면을 따라 슬라이드 이동되는 스크롤 압축기. - 제8항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 및 이너 부시에는 상기 선회 스크롤의 상기 베어링의 회전에 의해 발생하는 제1 토크와, 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시에 대한 원심력에 의해 발생하는 제2 토크가 작용하는 스크롤 압축기. - 제9항에 있어서,
상기 스토퍼는 상기 이너 부시의 반시계 방향 회전을 제한하는 제1스토퍼와, 상기 이너 부시의 시계 방향 회전을 제한하는 제2스토퍼를 포함하는 스크롤 압축기. - 제10항에 있어서,
상기 회전축의 회전 속도가 저속일 때, 상기 제1 토크가 상기 제2 토크보다 커서 상기 이너 부시는 상기 편심축의 중심과 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 중심을 연결하는 직선이 상기 편심축의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 45도 만큼 반시계 방향으로 회전된 상태에서 상기 돌기부가 상기 제1스토퍼에 접촉되어 회전이 제한되는 스크롤 압축기. - 제11항에 있어서,
상기 이너 부시가 반시계 방향으로 45도 만큼 회전된 상태에서 상기 슬라이드 부시는 상기 선회 스크롤에 대한 가스의 하중에 의해 상기 간극만큼 상기 제1슬라이드면이 상기 제2슬라이드면을 따라 편심량이 증대되는 방향으로 슬라이드 이동되는 스크롤 압축기. - 제12항에 있어서,
상기 회전축의 회전 속도가 고속일 때, 상기 제1 토크가 상기 제2 토크보다 작아서 상기 이너 부시는 상기 편심축의 중심과 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 중심을 연결하는 직선이 상기 편심축의 중심을 지나는 수평선을 기준으로 45도 만큼 시계 방향으로 회전된 상태에서 상기 돌기부가 상기 제2스토퍼에 접촉되어 회전이 제한되는 스크롤 압축기. - 제13항에 있어서,
상기 이너 부시가 시계 방향으로 45도 만큼 회전된 상태에서 상기 슬라이드 부시는 상기 선회 스크롤에 대한 가스의 하중에 의해 상기 간극만큼 상기 제1슬라이드면이 상기 제2슬라이드면을 따라 편심량이 작아지는 방향으로 슬라이드 이동되는 스크롤 압축기. - 제9항에 있어서,
상기 제1 토크는 상기 회전축의 회전 속도의 1차 함수로 변화하고, 상기 제2 토크는 상기 회전축의 회전 속도의 2차 함수로 변화하는 스크롤 압축기. - 하우징 내에서 고정된 고정 스크롤;
상기 고정 스크롤과 맞물려 선회하는 선회 스크롤;
상기 선회 스크롤을 주축으로부터 편심된 편심축으로 지지하여 선회시키는 회전축; 및
상기 선회 스크롤의 베어링과 상기 편심축 사이에 설치되고, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 변화시키는 슬라이드 부시 기구;를 포함하고,
상기 슬라이드 부시 기구는,
상기 선회 스크롤의 상기 베어링에 끼움 결합되고, 제1슬라이드면을 갖는 슬라이드 부시;
상기 슬라이드 부시와 상기 편심축 사이에 설치되어 상기 편심축이 끼움 결합되고, 상기 슬라이드 부시가 함께 회전되도록 상기 제1슬라이드면과 접촉되는 제2슬라이드면을 갖는 이너 부시;
를 포함하고,
상기 회전축의 회전 속도에 따라 상기 선회 스크롤에 가해지는 가스 하중에 의해 상기 슬라이드 부시의 상기 제1슬라이드면이 상기 이너 부시의 상기 제2슬라이드면을 따라 슬라이드 이동하여 편심량이 변화되도록 하는 스크롤 압축기. - 제16항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 회전축의 회전 속도가 고속으로 되면, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제하고, 상기 회전축의 회전 속도가 저속으로 되면, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 가압하는 스크롤 압축기. - 제17항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 기구는 상기 선회 스크롤의 상기 주축에서의 편심량을 억제함으로써, 상기 선회 스크롤의 상기 고정 스크롤에 대한 압박력을 억제하는 스크롤 압축기. - 제16항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 및 이너 부시 중 적어도 하나는 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 무게 중심을 조정하기 위한 전환 웨이트를 포함하는 스크롤 압축기. - 제16항에 있어서,
상기 슬라이드 부시 및 이너 부시 중 적어도 하나는 상기 슬라이드 부시 및 이너 부시의 무게 중심을 조정하기 위한 전환 홀을 포함하는 스크롤 압축기.
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Citations (1)
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