KR20220099572A - 슬라이딩 부품 - Google Patents

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KR20220099572A
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groove
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sliding surface
side seal
pressure
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KR1020227020767A
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히로시 스즈키
유이치로 토쿠나가
Original Assignee
이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

편심 회전을 수반하는 슬라이딩면의 마찰 저항을 저감할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공한다. 원환 형상을 이루고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면(7a)을 갖는 슬라이딩 부품(7)으로서, 슬라이딩면(7a)에는, 내경측의 유체가 존재하는 공간(50)으로 개구하는 홈(70)이 둘레 방향으로 복수 마련되고, 홈(70)은, 원호 형상으로 연속하는 벽면(70a)으로 구성되어 있다.

Description

슬라이딩 부품
본 발명은, 편심 기구를 포함하는 회전 기계에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.
종래, 편심 기구를 포함하는 회전 기계로서, 예를 들면, 자동차의 공조 시스템에 사용되는 스크롤 압축기는, 단판(端板)의 표면에 소용돌이 형상의 랩을 구비하는 고정 스크롤과, 단판의 표면에 소용돌이 형상의 랩을 구비하는 가동 스크롤로 이루어지는 스크롤 압축 기구, 회전축을 편심 회전시키는 편심 기구 등을 구비하고, 가동 스크롤을 회전축의 회전에 의해 고정 스크롤에 대하여 편심 회전을 수반시키면서 상대 슬라이딩시킴으로써, 양(兩)스크롤의 외경측의 저압실로부터 공급된 냉매를 가압하여, 고정 스크롤의 중앙에 형성되는 토출 구멍으로부터 고압의 냉매를 토출시키는 기구로 되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 특허문헌 1에 나타나는 스크롤 압축기는, 스크롤 압축 기구에 의해 압축된 냉매의 일부를 가동 스크롤의 축방향의 하중을 받는 스러스트 플레이트의 배면측에 형성되는 배압실에 공급하는 배압 공급 기구를 구비하고 있다. 가동 스크롤의 배면에 작용하는 배압에 의해, 가동 스크롤은 고정 스크롤을 향하여 압압된다. 이에 따라, 양 스크롤 사이의 축방향에 있어서의 냉매 누설이 저감되어, 스크롤 압축기의 압축 효율이 향상되어 있다.
일본공개특허공보 2016-61208호(5페이지~6페이지, 도 1)
특허문헌 1에 나타나는 스크롤 압축기에 있어서는, 스러스트 플레이트와 하우징 사이에 시일링을 개재시킴으로써, 배압실로부터의 배압의 누출을 방지하면서 스러스트 플레이트를 축방향으로 이동 가능하게 함으로써, 스러스트 플레이트를 통하여 가동 스크롤을 고정 스크롤을 향하여 압압할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 가동 스크롤의 배면에 스러스트 플레이트의 슬라이딩면이 밀어붙여지기 때문에, 슬라이딩면의 마찰 저항이 커져 가동 스크롤의 동작에 영향을 끼칠 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 편심 회전을 수반하는 슬라이딩면의 마찰 저항을 저감할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,
원환 형상을 이루고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부품으로서,
상기 슬라이딩면에는, 내경측 및 외경측의 적어도 어느 한쪽의 유체가 존재하는 공간으로 개구하는 홈이 둘레 방향으로 복수 마련되고,
상기 홈은, 원호 형상으로 연속하는 벽면으로 구성되어 있다.
이에 의하면, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면에 마련되는 홈의 개구로부터 슬라이딩면 사이로 유체가 유입 가능하도록 되어 있음과 함께, 편심 회전에 수반하는 홈의 상대 이동의 방향에 따라 홈을 구성하는 벽면을 따라 동압을 발생시킬 수 있고, 각 홈에 있어서 상이한 양태로 동압을 발생시켜, 슬라이딩 부품이 이동하기 때문에, 동압에 의한 슬라이딩 부품의 진동이나 기울기 등을 억제하면서 슬라이딩면끼리를 약간 이간시켜 유체막이 형성됨으로써 슬라이딩면 사이에 있어서의 윤활성이 향상되어, 슬라이딩면의 마찰 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 슬라이딩면의 둘레 방향으로 연속하는 범위에 위치하는 홈에 상시 동압을 발생시킬 수 있다.
상기 홈은, 상기 슬라이딩면의 최내경 또는 최외경에 중심을 갖는 반원형으로 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 홈의 대략 반원호 형상의 벽면에 대응하는 어느 상대 이동의 방향에 대해서도 안정된 동압을 발생시킬 수 있다. 따라서, 슬라이딩면의 둘레 방향으로 대략 180도의 범위에 위치하는 홈에 상시 동압을 발생시킬 수 있다.
상기 홈은, 내경측의 공간으로 개구하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 홈의 개구로부터 홈 내로 유입된 유체가 원심력에 의해 홈 내에 보지(保持)되기 쉽다.
상기 홈은, 고압측의 공간으로 개구하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 유체의 압력에 의해 홈의 개구로부터 홈 내로 유체가 유입되기 쉬워지기 때문에, 보다 높은 동압을 발생시킬 수 있다.
상기 슬라이딩 부품은, 상대 슬라이딩하는 한 쌍의 슬라이딩 부품 중 지름 방향의 폭이 좁은 쪽의 슬라이딩 부품이라도 좋다.
이에 의하면, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면 사이에 있어서, 홈에 의해 동압을 확실하게 발생시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 실시예의 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일이 적용되는 스크롤 압축기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예의 사이드 시일의 슬라이딩면을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시예의 사이드 시일의 슬라이딩면과 스러스트 플레이트의 슬라이딩면의 상대 슬라이딩을 나타내는 도면이다. 또한, (a)를 개시 위치로 하고, (b)는 90도, (c)는 180도, (d)는 270도까지 회전축이 편심 회전했을 때에 상대 슬라이딩하는 사이드 시일의 슬라이딩면과 스러스트 플레이트의 슬라이딩면의 위치 관계를 나타내고 있다.
도 4는, 도 3(a)에 나타나는 사이드 시일의 슬라이딩면에 있어서, 회전축의 편심 회전에 수반하는 홈의 상대 이동에 의해 복수의 홈 내에 발생하는 압력의 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 3(b)에 나타나는 사이드 시일의 슬라이딩면에 있어서, 회전축의 편심 회전에 수반하는 홈의 상대 이동에 의해 복수의 홈 내에 발생하는 압력의 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 3(c)에 나타나는 사이드 시일의 슬라이딩면에 있어서, 회전축의 편심 회전에 수반하는 홈의 상대 이동에 의해 복수의 홈 내에 발생하는 압력의 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 3(d)에 나타나는 사이드 시일의 슬라이딩면에 있어서, 회전축의 편심 회전에 수반하는 홈의 상대 이동에 의해 복수의 홈 내에 발생하는 압력의 분포를 나타내는 도면이다.
도 8은, 사이드 시일의 슬라이딩면에 형성되는 홈의 변형예 1을 나타내는 도면이다.
도 9는, 사이드 시일의 슬라이딩면에 형성되는 홈의 변형예 2를 나타내는 도면이다.
도 10은, 사이드 시일의 슬라이딩면에 형성되는 홈의 변형예 3~5를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예
실시예에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 설명의 편의상, 도면에 있어서, 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 형성되는 홈 등에 도트를 부여하고 있다.
본 발명의 슬라이딩 부품은, 편심 기구를 포함하는 회전 기계, 예를 들면 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 유체로서의 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 스크롤 압축기(C)에 적용된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 냉매는 기체이며, 미스트 상태의 윤활유가 혼합된 상태로 되어 있다.
우선, 스크롤 압축기(C)에 대해서 설명한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 스크롤 압축기(C)는, 하우징(1)과, 회전축(2)과, 이너 케이싱(3)과, 스크롤 압축 기구(4)와, 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일(7)과, 스러스트 플레이트(8)와, 구동 모터(M)로 주로 구성되어 있다.
하우징(1)은, 원통 형상의 케이싱(11)과, 케이싱(11)의 한쪽의 개구를 폐색하는 커버(12)로 구성되어 있다. 케이싱(11)의 내부에는, 도시하지 않는 냉매 회로로부터 흡입구(10)를 통하여 저압의 냉매가 공급되는 저압실(20)과, 스크롤 압축 기구(4)에 의해 압축된 고압의 냉매가 토출되는 고압실(30)과, 스크롤 압축 기구(4)에 의해 압축된 냉매의 일부가 윤활유와 함께 공급되는 배압실(50)이 형성되어 있다. 또한, 배압실(50)은, 케이싱(11)의 내부에 수용되는 원통 형상의 이너 케이싱(3)의 내부에 형성되어 있다.
커버(12)에는, 도시하지 않는 냉매 회로와 고압실(30)을 연통하는 토출 연통로(13)가 형성되어 있다. 또한, 커버(12)에는, 고압실(30)과 배압실(50)을 연통하는 배압 연통로(14)의 일부가 토출 연통로(13)로부터 분기하여 형성되어 있다. 또한, 토출 연통로(13)에는, 냉매로부터 윤활유를 분리하는 오일 세퍼레이터(6)가 마련되어 있다.
이너 케이싱(3)은, 그 한쪽의 끝을 스크롤 압축 기구(4)를 구성하는 고정 스크롤(41)의 단판(41a)에 맞닿게 한 상태로 고정되어 있다. 또한, 이너 케이싱(3)의 한쪽의 단부에는, 지름 방향으로 관통하는 흡입 연통로(15)가 형성되어 있다. 즉, 저압실(20)은, 이너 케이싱(3)의 외부로부터 흡입 연통로(15)를 통하여 이너 케이싱(3)의 내부까지 형성되어 있다. 흡입 연통로(15)를 통하여 이너 케이싱(3)의 내부까지 공급된 냉매는, 스크롤 압축 기구(4)에 흡입된다.
스크롤 압축 기구(4)는, 커버(12)에 대하여 대략 밀봉 형상으로 고정되는 고정 스크롤(41)과, 이너 케이싱(3)의 내부에 수용되는 가동 스크롤(42)로 주로 구성되어 있다.
고정 스크롤(41)은, 금속제이며, 원판상의 단판(41a)의 표면, 즉 단판(41a)의 한쪽의 단면(端面)으로부터 돌설(突設)되는 소용돌이 형상의 랩(41b)을 구비하고 있다. 또한, 고정 스크롤(41)에는, 단판(41a)의 배면, 즉 단판(41a)의 다른 한쪽의 단면의 내경측으로 오목한 오목부(41c)가 형성되어 있고, 이 오목부(41c)와 커버(12)의 단면으로 고압실(30)이 획성되어 있다.
가동 스크롤(42)은, 금속제이며, 원판상의 단판(42a)의 표면, 즉 단판(42a)의 한쪽의 단면으로부터 돌설되는 소용돌이 형상의 랩(42b)을 구비하고 있다. 또한, 가동 스크롤(42)에는, 단판(42a)의 배면, 즉 단판(42a)의 다른 한쪽의 단면의 중앙으로부터 돌출되는 보스(42c)가 형성되어 있다. 보스(42c)에는, 회전축(2)의 한쪽의 단부에 형성되는 편심부(2a)가 상대 회전 가능하게 감삽(嵌揷)된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 회전축(2)의 편심부(2a)와, 회전축(2)의 한쪽의 단부로부터 외경 방향으로 돌출되는 카운터 웨이트부(2b)에 의해, 회전축(2)을 편심 회전시키는 편심 기구가 구성되어 있다.
회전축(2)이 구동 모터(M)에 의해 회전 구동되면, 편심부(2a)가 편심 회전하고, 가동 스크롤(42)이 고정 스크롤(41)에 대하여 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩한다. 이때, 고정 스크롤(41)에 대하여 가동 스크롤(42)은 편심 회전하고, 이 회전에 수반하여 랩(41b, 42b)의 접촉 위치는 회전 방향으로 순차 이동하고, 랩(41b, 42b) 사이에 형성되는 압축실(40)이 중앙을 향하여 이동하면서 점차 축소된다. 이에 따라, 스크롤 압축 기구(4)의 외경측에 형성되는 저압실(20)로부터 압축실(40)로 흡입된 냉매가 압축되어 가, 최종적으로 고정 스크롤(41)의 중앙에 마련되는 토출 구멍(41d)을 통하여 고압실(30)로 고압의 냉매가 토출된다.
이어서, 본 실시예에 있어서의 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일(7)에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 사이드 시일(7)은, 수지제이며, 단면 직사각 형상 또한 축방향으로부터 본 경우 원환상을 이루고 있고, 가동 스크롤(42)의 단판(42a)의 배면에 고정되어 있다. 사이드 시일(7)의 한쪽의 측면에는, 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)에 맞닿는 슬라이딩면(7a)이 형성되어 있다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)에는, 내경측의 공간, 즉 배압실(50)로 개구하는 홈(70)이 둘레 방향으로 복수 등배(等配)되어 있다.
홈(70)은, 슬라이딩면(7a)의 최내경에 중심(P)을 갖는 대략 반원형으로 형성되어 있다. 상세하게는, 홈(70)은, 평탄한 슬라이딩면(7a)과 직교하도록 축방향으로 연장되고, 동일한 곡률 반경을 갖고, 연속하는 대략 반원호 형상의 벽면(70a)과, 슬라이딩면(7a)과 평행하게 연장되는 평면 형상의 바닥면(70b)으로 구성되어 있다.
또한, 홈(70)의 바닥면(70b)은, 슬라이딩면(7a)과 평행하게 연장되는 평면 형상으로 형성되는 것에 한정하지 않고, 예를 들면 경사면이나 만곡면으로서 형성되어도 좋다.
또한, 홈(70)의 둘레 방향의 치수(L1)는, 인접하는 홈(70) 사이에 있어서의 랜드 부분의 둘레 방향의 치수(L2)보다도 길게(L1>L2) 되어 있다. 즉, 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향에 걸쳐 복수의 홈(70)이 조밀하게 형성되어 있고, 슬라이딩면(7a)의 내경측의 공간으로부터 유체가 유입되는 홈(70)의 개구 면적이 크게 되어 있다.
또한, 홈(70)은, 벽면(70a)이 슬라이딩면(7a)의 지름 방향 중앙보다도 외경측의 위치까지 연장되어 있다. 이에 따라, 홈(70) 내에 유체를 보지하기 위한 용량이 커져 있다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 스러스트 플레이트(8)는, 금속제이며, 원환상을 이루고, 그 한쪽의 단면에는, 시일링(43)이 고정되어 있고, 시일링(43)은, 이너 케이싱(3)의 내주면에 맞닿아 있다. 이에 따라, 스러스트 플레이트(8)는, 사이드 시일(7)을 통하여 가동 스크롤(42)의 축방향의 하중을 받는 스러스트 베어링으로서 기능하고 있다.
또한, 사이드 시일(7)과 시일링(43)은, 이너 케이싱(3)의 내부에 있어서, 가동 스크롤(42)의 외경측에 형성되는 저압실(20)과 가동 스크롤(42)의 배면측에 형성되는 배압실(50)을 구획하고 있다. 배압실(50)은, 이너 케이싱(3)의 다른 한쪽의 끝의 중앙에 마련되는 관통공(3a)의 내주에 고정되는 시일링(44)에 의해, 관통공(3a)에 삽입 통과되는 회전축(2)과의 사이가 시일됨으로써 밀폐 공간으로서 형성되어 있다. 또한, 커버(12), 고정 스크롤(41), 이너 케이싱(3)에 걸쳐 형성되고, 고압실(30)과 배압실(50)을 연통하는 배압 연통로(14)에는, 도시하지 않는 오리피스가 마련되어 있고, 오리피스에 의해 감압 조정된 고압실(30)의 냉매가 오일 세퍼레이터(6)로 분리된 윤활유와 함께 배압실(50)로 공급되도록 되어 있다. 이때, 배압실(50) 내의 압력은, 저압실(20) 내의 압력보다도 높아지도록 조정되어 있다. 또한, 이너 케이싱(3)에는, 지름 방향으로 관통하여, 저압실(20)과 배압실(50)을 연통하는 압력 빼기 구멍(16)이 형성되어 있고, 압력 빼기 구멍(16) 내에는 압력 조정 밸브(45)가 마련되어 있다. 압력 조정 밸브(45)는, 배압실(50)의 압력이 설정값을 상회하면 개방되도록 되어 있다.
또한, 스러스트 플레이트(8)의 중앙의 관통공(8b)에는, 가동 스크롤(42)의 보스(42c)가 삽입 통과되어 있다. 관통공(8b)은, 보스(42c)에 감삽되는 회전축(2)의 편심부(2a)에 의한 편심 회전을 허용할 수 있는 지름의 크기로 형성되어 있다. 즉, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)은, 회전축(2)의 편심 회전에 의해 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)에 대하여 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩할 수 있도록 되어 있다(도 3 참조).
또한, 도 3에 있어서는, 도 3(a)~(d)는, 고정 스크롤(41)(도 1 참조)측으로부터 본 경우의 보스(42c)의 회전 궤적 중, 도 3(a)를 시계 방향의 기준으로 하여, 보스(42c)가 각각 90도, 180도, 270도 회전한 상태를 나타내고 있다. 또한, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)과 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)의 슬라이딩 영역을 도트에 의해 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 설명의 편의상, 회전축(2)에 대해서는, 보스(42c)에 감삽되는 편심부(2a)만을 도시하고, 편심 기구를 구성하는 카운터 웨이트부(2b) 등의 도시를 생략하고 있다.
이와 같이, 사이드 시일(7)은, 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)에 대하여 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면(7a)을 갖는 슬라이딩 부품이다.
다음으로, 스러스트 플레이트(8)에 대한 사이드 시일(7)의 상대 슬라이딩시에 있어서의 사이드 시일(7)의 전체에 걸친 동압의 발생에 대해서, 도 4~도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 홈(70) 내에는, 회전 정지시라도 냉매 및 윤활유 등을 포함하는 유체가 저류되어 있다. 또한, 도 4~도 7에서는, 구동 모터(M)(도 1 참조)측으로부터 본 경우의 사이드 시일(7)이 각각 도시되어 있고, 홈(70)의 벽면(70a)에 나타나는 동그라미표는, 각 홈(70)에 있어서 압력이 가장 높아지는 개소를 나타내고 있다.
도 4를 참조하여, 흰색 화살표로 나타나는 바와 같이 사이드 시일(7)이 도 3(a)의 회전 상태로부터 도 3(b)의 회전 상태를 향하여 이동하려고 하면, 유체가 흰색 화살표에 대하여 반대 방향을 향하여 상대 이동하기 때문에, 각 홈(70) 내의 유체가 벽면(70a)의 지면(紙面) 우상측의 영역을 향하여 이동하여, 동압이 발생한다.
또한, 도 5를 참조하여, 흰색 화살표로 나타나는 바와 같이 사이드 시일(7)이 도 3(b)의 회전 상태로부터 도 3(c)의 회전 상태를 향하여 이동하려고 하면, 유체가 흰색 화살표에 대하여 반대 방향을 향하여 상대 이동하기 때문에, 각 홈(70) 내의 유체가 벽면(70a)의 지면 좌상측의 영역을 향하여 이동하여, 동압이 발생한다.
또한, 도 6을 참조하여, 흰색 화살표로 나타나는 바와 같이 사이드 시일(7)이 도 3(c)의 회전 상태로부터 도 3(d)의 회전 상태를 향하여 이동하려고 하면, 유체가 흰색 화살표에 대하여 반대 방향을 향하여 상대 이동하기 때문에, 각 홈(70) 내의 유체가 벽면(70a)의 지면 좌하측의 영역을 향하여 이동하여, 동압이 발생한다.
또한, 도 7을 참조하여, 흰색 화살표로 나타나는 바와 같이 사이드 시일(7)이 도 3(d)의 회전 상태로부터 도 3(a)의 회전 상태를 향하여 이동하려고 하면, 유체가 흰색 화살표에 대하여 반대 방향을 향하여 상대 이동하기 때문에, 각 홈(70) 내의 유체가 벽면(70a)의 지면 우하측의 영역을 향하여 이동하여, 동압이 발생한다.
이와 같이, 홈(70)은, 동일한 곡률 반경이 연속하는 벽면(70a)으로 구성되어 있기 때문에, 각 홈(70)에 있어서는, 보스(42c)의 회전 각도에 따라 벽면(70a)에 발생하는 압력의 개소는 당해 벽면(70a)을 따라 서서히 이동해 간다(도 4~도 7 참조).
이때, 각각의 홈(70)에 있어서 편심 회전 각도, 바꿔 말하면 편심 회전 위상에 의하지 않고, 동압이 발생하는 홈(70)의 수는 동일하고 또한 이들 동압이 발생하는 홈(70)의 압력이 가장 높아지는 개소의 홈(70)의 원호 중심을 기준으로 하는 각도는 대략 동일해지기 때문에, 동압이 발생하는 개소가 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향으로 180도 정도의 범위에 점재하게 된다.
이에 의하면, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)에는, 내경측의 유체가 존재하는 배압실(50)로 개구하는 홈(70)이 둘레 방향으로 복수 마련되고, 홈(70)은, 동일한 곡률 반경이 연속하는 벽면(70a)으로 구성되어 있기 때문에, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면(7a)에 마련되는 홈(70)의 개구로부터 슬라이딩면(7a, 8a) 사이로 유체가 유입 가능하도록 되어 있음과 함께, 편심 회전에 수반하는 홈(70)의 상대 이동(도 3 참조)에 따라 홈(70)을 구성하는 벽면(70a)을 따라 동압을 발생시킬 수 있다. 그 때문에, 동압에 의한 사이드 시일(7)의 진동이나 기울기 등을 억제하면서 슬라이딩면(7a, 8a)끼리를 근소하게 이간시켜, 윤활유에 의한 액막이 형성됨으로써, 슬라이딩면(7a, 8a) 사이에 있어서의 윤활성이 향상되어, 슬라이딩면(7a)의 마찰 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향으로 연속하는 범위에 위치하는 홈(70)에 상시 동압을 발생시킬 수 있다.
또한, 홈(70)은, 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향으로 복수 마련되어 있기 때문에, 편심 회전에 수반하는 홈(70)의 상대 이동의 방향에 따라 복수의 홈(70)에 의해 동압을 발생시킬 수 있다. 또한, 회전축(2)의 편심 회전에 수반하는 홈(70)의 상대 이동에 의해 복수의 홈(70) 내에 발생하는 압력의 분포(도 4~도 7 참조)는, 편심 회전에 수반하여 대략 둘레 방향으로 이동해 간다. 그 때문에, 둘레 방향 상류의 홈(70)으로부터 슬라이딩면(7a, 8a) 사이로 동압 발생에 수반하여 유출된 유체는, 인접하는 둘레 방향 하류의 홈(70)으로 유입되기 쉽게 되어 있어, 슬라이딩면(7a, 8a) 사이의 둘레 방향에 걸쳐 윤활유에 의한 액막이 형성되기 쉽다.
또한, 편심 회전에 수반하는 홈(70)의 상대 이동에 의해 홈(70) 내의 유체가 벽면(70a)에 충돌함으로써 슬라이딩면(7a, 8a) 사이로 유체가 유출되어 동압이 발생하지만, 각각의 홈(70)에 있어서 가장 압력이 높아지는 위치는, 도 3에 나타나는 보스(42c)의 회전 각도에 따라 변화한다. 즉, 보스(42c)의 회전 각도에 따라 각 홈(70)에 있어서 가장 압력이 높아지는 위치는 각각 달라지지만, 홈(70)이 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향으로 복수 등배됨으로써, 슬라이딩면(7a, 8a) 사이에 있어서 둘레 방향으로 발생하는 동압의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 홈(70)의 벽면(70a)은 동일한 곡률 반경이 연속하는 형상이다. 이에 의하면, 각 홈(70)에 있어서는, 상이한 양태로 동압을 발생시키고, 보스(42c)의 회전 각도에 따라 벽면(70a)에 발생하는 압력의 개소는 당해 벽면(70a)을 따라 서서히 이동해 가기 때문에, 슬라이딩면(7a, 8a) 사이에 둘레 방향으로 발생하는 동압에 급격한 변화가 일어나기 어려워, 당해 발생하는 동압을 안정시킬 수 있다. 또한, 양태란, 홈(70)에 있어서의 동압의 발생 위치나 발생 압력을 말한다.
또한, 홈(70)은, 슬라이딩면(7a)의 최내경에 중심(P)(도 2 참조)을 갖는 대략 반원형으로 형성되어 있다. 이에 의하면, 홈(70)은, 대략 반원호 형상을 갖고, 동일한 곡률 반경이 연속하는 벽면(70a)에 대응하는 어느 상대 이동의 방향에 대해서도 안정된 동압을 발생시킬 수 있다. 구체적으로는, 홈(70)은 대략 반원형으로 형성되어 있는 점에서, 벽면(70a)에 대응하는 180도 정도의 상대 이동의 방향에 대하여 안정된 동압을 발생시킬 수 있다.
또한, 홈(70)은, 내경측의 공간으로 개구하고 있음으로써, 홈(70)의 개구로부터 홈(70) 내로 유입된 유체가 원심력에 의해 홈(70) 내에 보지되기 쉽다. 그 때문에, 슬라이딩면(7a, 8a) 사이가 빈(貧)윤활의 상태가 되기 어려워, 윤활유에 의한 액막이 형성되기 쉽다.
또한, 홈(70)은, 저압실(20)보다도 고압의 배압실(50)을 향하여 개구하고 있음으로써, 유체의 압력에 의해 홈(70)의 개구로부터 홈(70) 내로 유체가 유입되기 쉽다. 그 때문에, 홈(70)에 보다 높은 동압을 발생시킬 수 있다.
또한, 슬라이딩면(7a)에 홈(70)이 형성되는 사이드 시일(7)은, 상대 슬라이딩하는 스러스트 플레이트(8)와 비교하여 지름 방향의 폭이 좁아져 있다(도 1 및 도 3 참조). 이에 의하면, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면(7a, 8a) 사이에 있어서, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a) 전체가 항상 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)과의 슬라이딩 영역 내(도 3 참조)에 위치하게 되어, 홈(70)에 의해 동압을 확실하게 발생시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.
상기 실시예에서는, 자동차 등의 공조 시스템에 사용되는 스크롤 압축기(C)에 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일(7)이 적용되는 양태에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 편심 기구를 포함하는 회전 기계이면, 예를 들면 팽창기와 압축기를 일체로 구비한 스크롤 팽창 압축기 등에 적용되어도 좋다.
또한, 슬라이딩 부품의 슬라이딩면의 내외의 공간에 존재하는 유체는, 각각 기체, 액체 또는 기체와 액체의 혼합 상태 중 어느 것이라도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)에 형성되는 홈(70)이, 내경측의 공간으로 개구하는 양태에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 도 8에 나타나는 변형예 1의 사이드 시일(107)과 같이, 홈(170)이 슬라이딩면(107a)의 최외경에 중심을 갖는 원형으로 형성되고, 외경측의 공간으로 개구하고 있어도 좋다.
또한, 도 9에 나타나는 변형예 2의 사이드 시일(207)과 같이, 내경측의 공간으로 개구하는 홈(270A)과, 외경측의 공간으로 개구하는 홈(270B)이 슬라이딩면(207a)의 둘레 방향으로 번갈아 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 홈(70)이, 슬라이딩면(7a)의 최내경에 중심을 갖는 원형으로 형성되고 벽면(70a)이 대략 반원호 형상으로 형성되는 것으로 하여 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 홈은 벽면이 원호 형상으로 연속하는 것이면 좋고, 예를 들면 도 10(a)에 나타나는 변형예 3과 같이, 홈이 반타원형으로 형성되고 벽면이 원호 형상을 이루고 있어도 좋다.
또한, 도 10(b)에 나타나는 변형예 4와 같이, 홈은 벽면이 원호 형상으로 연속하는 것이면 좋고, 홈이 슬라이딩면의 내주를 따른 물결 형상으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 도 10(c)에 나타나는 변형예 5와 같이, 내경측의 공간으로 개구하는 홈 외에, 내외 어느 공간에도 연통하지 않는 별체의 홈이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 변형예 3~5의 홈은, 변형예 1과 같이 외경측의 공간으로 개구하고 있어도 좋고, 변형예 2와 같이 내경측의 공간과 외경측의 공간으로 번갈아 개구하고 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)에 형성되는 홈(70)이, 저압실(20)보다도 고압의 배압실(50)을 향하여 개구하는 양태에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 홈이 저압실(20)을 향하여 개구하고 있어도 좋다. 또한, 본 발명의 슬라이딩 부품은, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 것이면, 슬라이딩면의 내외에 압력차가 있는 환경에 한정하지 않고, 슬라이딩면의 내외의 압력이 대략 동일한 환경에서 사용되어도 좋다. 또한, 본 발명의 슬라이딩 부품에는, 시일로서의 기능은 필요없고, 슬라이딩면을 저마찰화할 수 있는 것이면 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면(7a, 8a)을 갖는 사이드 시일(7)이 수지제, 스러스트 플레이트(8)가 금속제인 것으로 하여 설명했지만, 슬라이딩 부품의 재료는 사용 환경 등에 따라 자유롭게 선택되어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)에 홈(70)이 형성되는 양태에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부품인 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)의 슬라이딩 영역(도 3 참조)에 홈이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)과 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)의 양쪽에 홈이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)과 스러스트 플레이트(8)의 슬라이딩면(8a)이 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 구성에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 사이드 시일과 스러스트 플레이트 중 어느 한쪽만을 구비하고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면에 홈이 형성되어도 좋다. 예를 들면, 스러스트 플레이트만을 구비하는 경우에는, 슬라이딩 부품으로서의 스러스트 플레이트의 슬라이딩면과 가동 스크롤의 단판의 배면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 홈이 형성되어도 좋다. 또한, 사이드 시일만을 구비하는 경우에는, 슬라이딩 부품으로서 사이드 시일의 슬라이딩면에 홈이 형성되어도 좋다. 이 경우에는, 사이드 시일이 이너 케이싱의 내주면에 맞닿아 가동 스크롤의 축방향의 하중을 받는 스러스트 베어링으로서도 기능한다.
또한, 사이드 시일과 스러스트 플레이트를 구비하지 않고, 가동 스크롤의 단판의 배면이 이너 케이싱의 내주면에 맞닿아 가동 스크롤의 축방향의 하중을 받는 스러스트 베어링으로서 기능하는 경우에는, 가동 스크롤의 단판의 배면에 형성되는 슬라이딩면에 홈이 형성되어도 좋다.
1; 하우징
2; 회전축
2a; 편심부
3; 이너 케이싱
4; 스크롤 압축 기구
6; 오일 세퍼레이터
7; 사이드 시일(슬라이딩 부품)
7a; 슬라이딩면
8; 스러스트 플레이트
8a; 슬라이딩면
10; 흡입구
13; 토출 연통로
14; 배압 연통로
15; 흡입 연통로
20; 저압실
30; 고압실
40; 압축실
41; 고정 스크롤
42; 가동 스크롤
50; 배압실
70; 홈
70; 벽면
70b; 바닥면
107; 사이드 시일(슬라이딩 부품)
107a; 슬라이딩면
170; 홈
207; 사이드 시일(슬라이딩 부품)
207a; 슬라이딩면
270A; 홈
270B; 홈
C; 스크롤 압축기
M; 구동 모터
P; 홈의 중심
Q; 슬라이딩면의 중심

Claims (5)

  1. 원환 형상을 이루고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부품으로서,
    상기 슬라이딩면에는, 내경측 및 외경측의 적어도 어느 한쪽의 유체가 존재하는 공간으로 개구하는 홈이 둘레 방향으로 복수 마련되고,
    상기 홈은, 원호 형상으로 연속하는 벽면으로 구성되어 있는 슬라이딩 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈은, 상기 슬라이딩면의 최내경 또는 최외경에 중심을 갖는 반원형으로 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈은, 내경측의 공간으로 개구하고 있는 슬라이딩 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈은, 고압측의 공간으로 개구하고 있는 슬라이딩 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 부품은, 상대 슬라이딩하는 한 쌍의 슬라이딩 부품 중 지름 방향의 폭이 좁은 쪽의 슬라이딩 부품인 슬라이딩 부품.
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