KR20230027187A

KR20230027187A - 슬라이딩 부품

Info

Publication number: KR20230027187A
Application number: KR1020237001801A
Authority: KR
Inventors: 히로시 스즈키
Original assignee: 이구루코교 가부시기가이샤
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2023-02-27
Also published as: CN115917192A; WO2022009769A1; US20230296176A1; JPWO2022009769A1; EP4177500A1

Abstract

편심 회전을 수반하는 슬라이딩면 사이의 마찰 저항을 안정적으로 저감할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공한다. 원환 형상을 이루고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면(7a)을 갖는 슬라이딩 부품(7)으로서, 슬라이딩면(7a)은, 슬라이딩면(7a)을 따라 원환상을 이루는 동압 발생홈(70)과, 동압 발생홈(70)과 슬라이딩면(7a)의 외부 공간(50)을 연통하는 복수의 도통홈(71)을 구비하고, 도통홈(71)은, 하나의 도통홈(71A)과 슬라이딩면(7a)의 중심점(Q)을 지나는 가상선(LN) 상에 다른 도통홈(71B~71C)이 교차하지 않는 배치 관계로 되어 있다.

Description

슬라이딩 부품

본 발명은, 편심 기구를 포함하는 회전 기계에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.

다양한 산업 분야에서 이용되고 있는 회전 구동을 수반하는 기계는, 중심축이 정위치에 보지(保持)된 채 회동하는 회전 기계뿐만 아니라, 중심축이 편심을 수반하여 회전하는 회전 기계가 있다. 편심을 수반하여 회전하는 회전 기계 중의 하나에 스크롤 압축기 등이 있고, 이런 종류의 압축기는, 단판(端板)의 표면에 와권 형상의 랩을 구비하는 고정 스크롤, 단판의 표면에 와권 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 유체를 가압하여, 고정 스크롤의 중앙에 형성되는 토출 구멍으로부터 고압의 유체를 토출시키는 기구로 되어 있다.

가동 스크롤을 고정 스크롤에 대하여 편심 회전을 수반시키면서 상대적으로 슬라이딩시키는 메커니즘을 이용한 이들 스크롤 압축기는, 압축 효율이 높을뿐만 아니라, 저소음인 점에서, 예를 들면 냉동 사이클 등, 다방면에 이용되고 있지만, 양 스크롤 사이의 축방향 극간으로부터 냉매 누설이 발생한다는 문제가 있었다. 특허문헌 1에 나타나는 스크롤 압축기는, 가동 스크롤의 배면측에 있어서 가동 스크롤과 상대 슬라이딩하는 스러스트 플레이트를 구비하고, 이 스러스트 플레이트의 배면측에 형성되는 배압실에 스크롤 압축 기구에 의해 압축된 냉매의 일부를 공급하여, 가동 스크롤을 고정 스크롤을 향하여 압압함으로써, 냉매의 압축시에 있어서 양 스크롤 사이의 축방향 극간으로부터의 냉매 누설을 저감할 수 있도록 되어 있다.

일본 공개특허공보 제2016-61208호(5페이지~6페이지, 도 1)

그러나, 특허문헌 1에 나타나는 스크롤 압축기에 있어서는, 스크롤 압축 기구에 의해 압축되는 냉매의 일부를 이용하여 스러스트 플레이트를 통해 가동 스크롤을 배면측으로부터 고정 스크롤을 향하여 압압시키고 있는 점에서, 양 스크롤 사이의 축방향 극간으로부터의 냉매 누설을 저감할 수 있지만, 양 스크롤 사이, 특히 가동 스크롤과 스러스트 플레이트의 편심 회전을 수반하는 슬라이딩면에 있어서, 축방향 양측으로부터 압압력이 작용하기 때문에 마찰 저항이 커져, 가동 스크롤의 원활한 동작이 저해되어 압축 효율을 높일 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 편심 회전을 수반하는 슬라이딩면 사이의 마찰 저항을 안정적으로 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 슬라이딩면은, 당해 슬라이딩면을 따라 원환상을 이루는 동압 발생홈과, 상기 동압 발생홈과 당해 슬라이딩면의 외부 공간을 연통하는 복수의 도통홈을 구비하고,

상기 도통홈은, 하나의 도통홈과 상기 슬라이딩면의 중심점을 지나는 가상선 상에 다른 도통홈이 교차하지 않는 배치 관계로 되어 있다.

이에 의하면, 슬라이딩면과 상대 슬라이딩면의 편심 회전을 수반하는 상대 슬라이딩에 의해, 하나의 도통홈이 외부 공간을 향하여 이동했을 때, 또는 상대 슬라이딩면이 하나의 도통홈 상을 외부 공간과는 지름 방향 반대측을 향하여 이동했을 때에는, 외부 공간의 유체가 하나의 도통홈을 통하여 동압 발생홈 내로 도입되어, 동압 발생홈에 있어서의 하나의 도통홈 근방의 부위에서 동압이 발생한다. 또한, 하나의 도통홈과 슬라이딩면의 중심점을 지나는 가상선 상에 다른 도통홈이 배치되지 않고, 동압 발생홈만이 존재하기 때문에, 동압 발생홈에 있어서의 하나의 도통홈과 지름 방향에 대향하는 부위에서도 동압이 발생한다. 즉, 하나의 도통홈 근방의 부위와 그 지름 방향 대향 부위에서 동압이 발생하여, 슬라이딩면끼리를 상대적인 기울기가 작은 상태로 이간시키고, 그 상태를 슬라이딩면의 편심 회전 각도에 관계없이 유지할 수 있다. 이에 따라, 슬라이딩면 사이에 있어서의 윤활성이 향상되어, 슬라이딩면의 마찰 저항을 안정적으로 저감할 수 있다.

상기 도통홈은 둘레 방향으로 홀수개 등배(等配)되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 지름 방향에 대향하는 도통홈끼리가 슬라이딩면의 중심점을 지나는 가상선 상에 배치되지 않는 상태로 도통홈을 둘레 방향으로 등배할 수 있기 때문에, 슬라이딩면의 편심 회전 각도에 관계없이 슬라이딩면끼리를 상대적인 기울기가 작은 상태로 슬라이딩면을 이간시킬 수 있다.

상기 도통홈은 상기 동압 발생홈보다도 깊어도 좋다.

이에 의하면, 유체는 동압 발생홈보다도 깊은 도통홈에 보지되기 때문에, 유체는 도통홈으로부터 동압 발생홈으로 확실하게 공급된다.

상기 슬라이딩면의 내경측의 외부 공간과 외경측의 외부 공간은 압력차가 있고, 상기 도통홈은 고압측의 외부 공간과 연통하고 있어도 좋다.

이에 의하면, 도통홈으로부터 동압 발생홈으로 높은 압력의 유체가 도입되는 점에서 슬라이딩면끼리를 이간시키기 쉽다.

상기 동압 발생홈을 구획하는 적어도 한쪽의 측벽은, 둘레 방향에 대하여 교차하는 교차면을 복수 갖고 있어도 좋다.

이에 의하면, 슬라이딩면의 편심 슬라이딩에 있어서의 특정 구간에서, 상대 슬라이딩 부품의 슬라이딩면이 교차면과 교차하는 방향으로 이동하기 때문에, 교차면에 의해 동압을 발생시킬 수 있다.

상기 교차면은, 내경측의 측벽에 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 동압 발생홈의 내측으로부터 보아 외경측으로 볼록한 형상을 이루는 곡면인 동압 발생홈의 내경측의 측벽에 교차면이 마련되어 있다. 즉, 동압 발생홈 내의 유체가 볼록한 형상을 이루는 곡면에 의해 둘레 방향으로 분산되기 쉬워, 외경측의 측벽에 비하여, 동압을 발생시키기 어려운 구조의 내경측의 측벽에 교차면이 마련되어 있다. 이 때문에, 동압 발생홈의 내경측에서 발생하는 동압의 총합이 높아져, 동압 발생홈의 내경측과 외경측에서 발생하는 압력을 균형시키기 쉽다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일이 적용되는 스크롤 압축기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 사이드 시일의 슬라이딩면을 나타내는 도면이다.
도 3은 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 사이드 시일의 슬라이딩면과 스러스트 플레이트의 슬라이딩면의 상대 슬라이딩을 나타내는 도면이다. 또한, (a)를 개시 위치로 하여, (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 5는 도 4(a) 내지 도 4(b)의 상태를 향하여 편심 회전하는 사이드 시일의 슬라이딩면에 있어서, 동압 발생홈 내에 발생하는 동압의 발생 개소를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 2의 동압 발생홈을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 3의 동압 발생홈을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.

실시 예 1

실시예 1에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 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 개구를 폐색하는 커버(12)로 구성되어 있다. 케이싱(11)의 한쪽측의 개구는 커버(12)에 의해 폐색되어 있다. 케이싱(11)의 다른 한쪽측의 개구는 구동 모터(M)에 의해 폐색되어 있다.

케이싱(11)의 내부에는, 저압실(20)과, 고압실(30)과, 배압실(50)이 형성되어 있다. 저압측의 외부 공간으로서의 저압실(20)에는, 도시하지 않는 냉매 회로로부터 흡입구(10)를 통하여 저압의 냉매가 공급되어 있다. 고압실(30)에는, 스크롤 압축 기구(4)에 의해 압축된 고압의 냉매가 토출되어 있다. 고압측의 외부 공간으로서의 배압실(50)에는, 스크롤 압축 기구(4)에 의해 압축된 냉매의 일부가 윤활유와 함께 공급되어 있다. 또한, 배압실(50)은, 케이싱(11)의 내부에 수용되는 원통 형상의 이너 케이싱(3)의 내부에 형성되어 있다.

커버(12)에는, 토출 연통로(13)가 형성되어 있다. 토출 연통로(13)는, 도시하지 않는 냉매 회로와 고압실(30)을 연통하고 있다. 또한, 커버(12)에는, 고압실(30)과 배압실(50)을 연통하는 배압 연통로(14)의 일부가 토출 연통로(13)로부터 분기되어 형성되어 있다. 또한, 토출 연통로(13)에는, 냉매로부터 윤활유를 분리하는 오일 세퍼레이터(6)가 마련되어 있다.

이너 케이싱(3)은, 그 축방향 단부(端部)를 스크롤 압축 기구(4)를 구성하는 고정 스크롤(41)의 단판(41a)에 맞닿게 한 상태로 고정되어 있다. 또한, 이너 케이싱(3)의 측벽에는, 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)로 흡입된다.

스크롤 압축 기구(4)는, 고정 스크롤(41)과, 가동 스크롤(42)로 주로 구성되어 있다. 고정 스크롤(41)은, 커버(12)에 대하여 밀봉 형상으로 고정되어 있다. 가동 스크롤(42)은, 이너 케이싱(3)의 내부에 수용되어 있다.

고정 스크롤(41)은, 금속제이며, 와권 형상의 랩(41b)을 구비하고 있다. 와권 형상의 랩(41b)은, 원판상의 단판(41a)의 표면, 즉, 단판(41a)으로부터 가동 스크롤(42)을 향하여 돌설(突設)되어 있다. 또한, 고정 스크롤(41)에는, 단판(41a)의 배면, 즉, 단판(41a)의 커버(12)와 맞닿는 단면(端面)의 내경측이 당해 커버(12)와는 반대 방향으로 오목한 오목부(41c)가 형성되어 있다. 이 오목부(41c)와 커버(12)로 고압실(30)에 의해 획성(劃成)되어 있다.

가동 스크롤(42)은, 금속제이며, 와권 형상의 랩(42b)을 구비하고 있다. 와권 형상의 랩(42b)은, 원판상의 단판(42a)의 표면, 즉 단판(42a)으로부터 고정 스크롤(41)을 향하여 돌설되어 있다. 또한, 가동 스크롤(42)에는, 단판(42a)의 배면의 중앙으로부터 돌출되는 보스(42c)가 형성되어 있다. 보스(42c)에는, 회전축(2)에 형성되는 편심부(2a)가 상대 회전 가능하게 감삽(嵌揷)된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 회전축(2)의 편심부(2a)와, 회전축(2)으로부터 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 자세를 유지한 상태로 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩한다. 이때, 고정 스크롤(41)에 대하여 가동 스크롤(42)은 편심 회전하고, 이 회전에 따라 랩(41b,42b)의 접촉 위치가 회전 방향으로 순차 이동하고, 랩(41b,42b) 사이에 형성되는 압축실(40)이 중앙을 향하여 이동하면서 점차 축소해 간다. 이에 따라, 스크롤 압축 기구(4)의 외경측에 형성되는 저압실(20)로부터 압축실(40)로 흡입된 냉매가 압축되어 가고, 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 2 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 사이드 시일(7)은, 수지제이며, 단면 직사각 형상 또한 축방향으로부터 본 경우 원환상을 이루고 있다. 또한, 사이드 시일(7)은, 가동 스크롤(42)의 단판(42a)의 배면에 고정되어 있다(도 1 참조). 또한, 도 2에서는, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)이 도시되어 있다.

사이드 시일(7)에는, 스러스트 플레이트(8)에 형성되는 슬라이딩면(8a)(도 1 참조)과 맞닿는 슬라이딩면(7a)이 형성되어 있다.

도 2에 나타나는 바와 같이, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)은, 동압 발생홈(70)과, 복수의 도통홈(71)과, 랜드(72)와, 랜드(73)를 구비하고 있다. 동압 발생홈(70)은, 원환상을 이루는 슬라이딩면(7a)의 중심점(Q)을 중심으로 한 원 형상으로 형성되어 있다. 도통홈(71)은, 동압 발생홈(70)의 내경측에 복수 마련되어 있다. 랜드(72)는, 동압 발생홈(70)보다도 내경측에 마련되어 있다. 랜드(73)는, 동압 발생홈(70)보다도 외경측에 마련되어 있다.

도 2 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 동압 발생홈(70)은, 내측벽(70a)과, 외측벽(70b)과, 바닥면(70c)에 의해 구획되어 있다. 내측벽(70a)은, 랜드(72)의 평탄한 표면(72a)에 직교하여 깊이 방향으로 연장되는 내경측의 측벽으로서 형성되어 있다. 외측벽(70b)은, 랜드(73)의 평탄한 표면(73a)에 직교하여 깊이 방향으로 연장되는 외경측의 측벽으로서 형성되어 있다. 바닥면(70c)은, 동일면 상에 형성된 표면(72a,73a)과 평행하게 연장되고, 내측벽(70a) 및 외측벽(70b)의 단부끼리를 연결하여 형성되어 있다.

이 동압 발생홈(70)의 지름 방향의 폭 치수(L1)(즉, 내측벽(70a) 및 외측벽(70b)의 이간폭)는, 동압 발생홈(70)의 깊이 치수(L2)보다도 크게 형성되어 있다(L1>L2). 또한, 동압 발생홈(70)의 폭 치수가 깊이 치수보다도 크게 형성되어 있으면, 동압 발생홈(70)의 폭 치수 및 깊이 치수는 자유롭게 변경할 수 있지만, 폭 치수(L1)는 깊이 치수(L2)의 10배 이상인 것이 바람직하다.

도통홈(71)은, 동압 발생홈(70)의 내측벽(70a)으로부터 사이드 시일(7)의 내주면까지 연장되어 내경측으로 개방되어 있다. 즉, 동압 발생홈(70)은, 도통홈(71)을 통하여 슬라이딩면(7a)의 내경측의 외부 공간으로서의 배압실(50)(도 1 참조)과 연통하고 있다.

또한, 도통홈(71)은, 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향에 있어서 홀수개(본 실시예에서는 5개) 등배되어 있다. 구체적으로는, 각 도통홈(71)은, 하나의 도통홈(71)과 중심점(Q)을 지나는 가상선(LN)에 다른 도통홈(71)이 교차하지 않는 배치 관계로 되어 있다. 바꿔 말하면, 각 도통홈(71)의 중심점(Q)을 기준으로 한 대칭 위치에는, 다른 도통홈(71)이 마련되어 있지 않다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 도통홈(71)의 깊이 치수(L3)는, 동압 발생홈(70)의 깊이 치수(L2)보다도 깊게 형성되어 있다(L2<L3). 또한, 도통홈(71)의 깊이 치수가 동압 발생홈(70)의 깊이 치수보다도 깊게 형성되어 있는 것이 바람직하고, 동압 발생홈(70) 및 도통홈(71)의 깊이 치수는 자유롭게 변경할 수 있지만, 깊이 치수(L3)는 깊이 치수(L2)의 10배 이상인 것이 특히 바람직하다.

도 1을 참조하여, 스러스트 플레이트(8)는, 금속제이며, 원환상을 이루고 있다. 또한, 스러스트 플레이트(8)에는, 시일링(43)이 고정되어 있다. 또한, 시일링(43)은, 이너 케이싱(3)의 내측면에 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)과 회전축(2) 사이에 형성된 밀폐 구간이다. 시일링(44)은, 이너 케이싱(3)의 다른 한쪽의 끝의 중앙에 마련되는 관통 구멍(3a)의 내주에 고정되어, 관통 구멍(3a)에 삽통(揷通)되는 회전축(2)에 밀봉 형상으로 슬라이딩 접촉한다. 또한, 고압실(30)과 배압실(50)을 연통하는 배압 연통로(14)는, 커버(12), 고정 스크롤(41), 이너 케이싱(3)에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 배압 연통로(14)에는, 도시하지 않는 오리피스가 마련되어 있고, 오리피스에 의해 감압 조정된 고압실(30)의 냉매가 오일 세퍼레이터(6)에 의해 분리된 윤활유와 함께 배압실(50)로 공급되도록 되어 있다. 이때, 배압실(50) 내의 압력은, 저압실(20) 내의 압력보다도 높아지도록 조정된다. 또한, 이너 케이싱(3)에는, 지름 방향으로 관통하여, 저압실(20)과 배압실(50)을 연통하는 압력빼기 구멍(16)이 형성되어 있다. 또한, 압력빼기 구멍(16) 내에는, 압력 조정 밸브(45)가 마련되어 있다. 압력 조정 밸브(45)는, 배압실(50)의 압력이 설정값을 상회함으로써 개방되도록 되어 있다.

또한, 스러스트 플레이트(8)의 중앙의 관통 구멍(8b)에는, 가동 스크롤(42)의 보스(42c)가 삽통되어 있다. 관통 구멍(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 4 참조).

또한, 도 4에 있어서는, 도 4(a)~(d)는, 고정 스크롤(41)측으로부터 본 경우의 보스(42c)의 검은색 화살표로 나타내는 회전 궤적 중, 도 4(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 동압의 발생에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 도 5에서는, 사이드 시일(7)이 도 4(a)의 상태로부터 도 4(b)의 상태를 향하여 이동할 때의 양태(樣態)를 나타내고 있다. 또한, 도 5에서는, 슬라이딩면(7a)을 축방향으로부터 본 경우의 사이드 시일(7)이 도시되어 있고, 확대부에 나타나는 동그라미 표시는, 동압 발생홈(70)에 있어서 압력이 높아지는 개소를 나타내고 있다. 또한, 동압 발생홈(70) 및 도통홈(71) 내에는, 회전 정지시에도 냉매 및 윤활유 등을 포함하는 유체가 저류되어 있다.

또한, 도 5에서는, 오른쪽 위 비스듬한 곳에 배치되는 도통홈을 도통홈(71A)이라고 칭하고, 도통홈(71A)을 기준으로 하여 시계 방향으로 도통홈(71B,71C,71D,71E)이라고 칭한다.

도 5에 나타나는 바와 같이, 사이드 시일(7)이 흰색 화살표 방향으로 이동하려고 하면, 동압 발생홈(70) 및 각 도통홈(71) 내의 유체가 흰색 화살표에 대하여 상대적으로 반대 방향을 향하여 이동한다.

이에 따라, 도통홈(71A) 근방의 외측벽(70b)에서는, 동압이 발생하여, 슬라이딩면(7a,8a)끼리가 근소하게 이간되어, 유체에 의한 유체막이 형성된다.

이 동압은, 외측벽(70b)과 슬라이딩면(8a)의 상대적인 편심 회전 각도의 관계에 의해, 외측벽(70b)에 있어서의 도통홈(71A) 근방의 부위에서 가장 압력이 높아지고, 동압 발생홈(70)의 둘레 방향을 향함에 따라 점차 작아진다. 상기 동압은, 도통홈(71B,71E) 근방의 외측벽(70b)에서도 근소하게 발생하고, 도통홈(71A) 근방으로부터 시계 방향으로 90도, 270도 회전한 위치에서는 거의 발생하지 않게 되어 있다.

또한, 동압 발생홈(70)에는, 흰색 화살표 방향을 향하여 내경측이 개구하는 도통홈(71A), 즉, 배압실(50)을 향하여 이동하는 도통홈(71A)을 통하여 배압실(50)(도 1 참조)로부터 고압의 유체가 도입되기 때문에, 도통홈(71A) 근방의 외측벽(70b)에서 고압의 유체를 이용하여 큰 동압을 발생시킬 수 있다.

또한, 도통홈(71B, 71E)에서는, 배압실(50)로부터 고압의 유체가 약간 도입된다.

또한, 도통홈(71A)과 중심점(Q)을 지나는 가상선(LN) 상에는, 다른 도통홈(71B~71E)이 배치되어 있지 않고, 도통홈(71A)이 형성된 슬라이딩면(7a)의 영역(α)과는 중심점(Q)을 기준으로 한 대칭 위치에 있는 슬라이딩면(7a)의 영역(β)에는, 내경측의 랜드(72) 및 외경측의 랜드(73)를 제외하고 동압 발생홈(70)만이 존재한다.

이 때문에, 슬라이딩면(7a)의 영역(β)에서는, 내경측의 내측벽(70a)에서 동압이 발생하여, 슬라이딩면(7a,8a)끼리가 근소하게 이간되어, 유체에 의한 유체막이 형성된다.

이 동압은, 내측벽(70a)과 슬라이딩면(8a)의 상대적인 편심 회전 각도의 관계에 의해, 내측벽(70a)에 있어서의 슬라이딩면(7a)의 영역(β) 근방의 부위에서 가장 압력이 높다. 또한, 이 동압은, 동압 발생홈(70)의 둘레 방향을 향함에 따라 점차 작아져, 슬라이딩면(7a)의 영역(β) 근방으로부터 시계 방향으로 90도, 270도 회전한 위치에서는 거의 동압이 발생하지 않게 되어 있다.

또한, 상기 동압은, 도통홈(71C,71D) 근방에서는, 동압 발생홈(70) 내의 유체가 도통홈(71C,71D)을 통하여 배압실(50)(도 1 참조)로 유출되기 때문에, 도통홈(71C,71D) 근방의 내측벽(70a)에서는, 거의 동압이 발생하지 않는다.

또한, 도통홈(71A) 근방 위치의 외경측의 외측벽(70b)은, 축방향으로부터 본 경우에 있어서 동압 발생홈(70) 내의 유체가 흐르는 방향에 대하여 오목 형상을 이루는 곡면이기 때문에, 사이드 시일(7)이 흰색 화살표 방향으로 이동했을 때에는, 동압 발생홈(70) 내의 유체를 보지할 수 있어, 동압을 발생시키기 쉬운 구조로 되어 있다.

또한, 영역(β)의 내측벽(70a)은, 축방향으로부터 본 경우에 있어서 동압 발생홈(70) 내의 유체가 흐르는 방향에 대하여 볼록한 형상을 이루는 곡면이기 때문에, 사이드 시일(7)이 흰색 화살표 방향으로 이동했을 때에는, 동압 발생홈(70) 내의 유체가 둘레 방향으로 분산되어, 외측벽(70b)에 비하여 동압을 발생시키기 어려운 구조로 되어 있다.

따라서, 외측벽(70b)에서 발생하는 동압은, 내측벽(70a)에서 발생하는 동압보다도 커진다.

이와 같이, 스러스트 플레이트(8)에 대하여 사이드 시일(7)이 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩했을 때에는, 동압 발생홈(70)에 있어서의 외측벽(70b)과, 동압 발생홈(70)에 있어서의 내측벽(70a)에 동압이 발생하여, 슬라이딩면(7a,8a)끼리의 상대적인 기울기를 억제한 상태로 이간시킬 수 있다.

또한, 스러스트 플레이트(8)에 대한 사이드 시일(7)의 편심 회전을 수반하는 상대 슬라이딩에 있어서는, 사이드 시일(7)의 슬라이딩면(7a)의 이동 방향에 따라 동압이 발생하는 위치가 동압 발생홈(70)의 둘레 방향을 따라 연속적으로 이동한다. 동압 발생홈(70)은 원환상을 이루고 있는 점에서, 슬라이딩면(7a)의 편심 회전 각도에 관계없이, 슬라이딩면(7a,8a)끼리의 상대적인 기울기를 억제하여 이간시킨 상태를 유지한 채, 슬라이딩면(7a)을 편심 회전 슬라이딩시킬 수 있다. 따라서, 슬라이딩면(7a,8a) 사이에 있어서의 윤활성이 향상되어, 슬라이딩면(7a,8a)의 마찰 저항을 안정적으로 저감할 수 있다.

또한, 도통홈(71)은, 슬라이딩면(7a)의 둘레 방향에 있어서 홀수개(본 실시예에서는 5개) 등배되어 있다. 이에 의하면, 지름 방향에 대향하는 도통홈(71)끼리가 중심점(Q)을 지나는 가상선(LN) 상에 배치되지 않는 상태로 각 도통홈(71)이 둘레 방향으로 등배되기 때문에, 슬라이딩면(7a)의 편심 회전 각도에 관계없이 슬라이딩면(7a,8a)끼리의 상대적인 기울기가 작은 상태로 슬라이딩면(7a)을 슬라이딩면(8a)으로부터 이간시킬 수 있다.

또한, 도통홈(71)의 깊이 치수(L3)는, 동압 발생홈(70)의 깊이 치수(L2)보다도 깊게 형성되어 있기 때문에(L2<L3), 유체를 동압 발생홈(70)보다도 깊은 도통홈(71)에 많이 보지할 수 있기 때문에, 동압 발생홈(70)에 유체를 확실하게 공급할 수 있다.

또한, 도통홈(71)은 고압측의 배압실(50)과 연통하고 있고, 고압의 유체를 이용하기 때문에, 슬라이딩면(7a,8a)끼리를 이간시키기 쉽다.

구체적으로는, 고압의 유체를 이용하여 동압 발생홈(70) 내에서 동압을 발생시키기 때문에, 동압 발생홈(70) 내에서 발생하는 동압의 압력이 높아져, 슬라이딩면(7a,8a)끼리를 확실하게 이간시킬 수 있다.

또한, 배압실(50)은, 슬라이딩면(7a,8a)의 내경측까지 연장되어 있기 때문에, 슬라이딩면(7a,8a)끼리가 이간했을 때에, 슬라이딩면(7a,8a)의 내경측으로부터 배압실(50) 내의 유체가 도입된다. 또한, 스크롤 압축 기구(4)의 구동시에는, 배압실(50)의 압력이 높아져, 배압실(50)로부터 슬라이딩면(7a,8a) 사이로 고압의 유체가 도입되기 때문에, 당해 유체의 압력에 의해 슬라이딩면(7a,8a)끼리를 더욱 이간시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 동압 발생홈(70)이 축방향으로부터 보아 원환상을 이루고 있었지만, 약간 타원 형상을 이루고 있어도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 도통홈(71)이 둘레 방향으로 홀수개 등배되어 있는 형태를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 지름 방향에 대향하는 도통홈끼리가 슬라이딩면의 중심점을 지나는 가상선 상에 배치되지 않는 상태로 배치되어 있으면, 도통홈은 짝수개로 비(非)등배되어 있어도 좋다. 또한, 홀수개의 도통홈이 비등배되어 있어도 좋다.

실시 예 2

다음으로, 실시예 2에 따른 사이드 시일(107)의 동압 발생홈(170)에 대해, 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 6에 나타나는 바와 같이, 동압 발생홈(170)의 내측벽(170a)에는, 각 도통홈(171) 근방에 있어서 슬라이딩면(107a)의 둘레 방향에 대하여 교차하는 교차면(174a,174b)이 마련되어 있다.

구체적으로는, 교차면(174a)은 도통홈(171)의 내측벽(171a)의 내경단으로부터 시계 방향 외경측을 향하여 직선 형상으로 연장되어 있다. 또한, 교차면(174b)은, 도통홈(171)의 내측벽(17lb)의 내경단으로부터 반시계 방향 외경측을 향하여 직선 형상으로 연장되어 있다. 즉, 동압 발생홈(170)은, 각 도통홈(171) 근방에서 확대되어 있다.

슬라이딩면(107a)이 슬라이딩면(8a)에 대하여 편심 회전 슬라이딩했을 때에 있어서의 동압의 발생에 대해서 설명한다. 또한, 여기에서는, 도 4(c)의 상태로부터 도 4(b)의 상태를 향하여 이동할 때에, 오른쪽 위 비스듬한 곳에 배치되는 도통홈(171) 근방에서의 동압의 발생에 대해서 예시하여 설명한다.

도 6에 나타나는 바와 같이, 슬라이딩면(107a)이 흰색 화살표를 향하여 이동했을 때에는, 슬라이딩면(107a)의 이동 방향이 특정 구간에서 교차면(174a)과 교차하기 때문에, 동압 발생홈(170) 내의 유체가 교차면(174a)에서 동압을 발생시킬 수 있다.

또한, 동압 발생홈(170)의 외측벽(170b)에 비하여 동압이 발생하기 어려운 내측벽(170a)에 교차면(174a,174b)을 마련했기 때문에, 동압 발생홈(170)의 내경측의 동압의 총합이 높아져, 동압 발생홈(170)의 내경측과 외경측에서 발생하는 압력을 균형시키기 쉽다. 즉, 슬라이딩면(107a)과 슬라이딩면(8a)의 상대적인 기울기를 억제할 수 있다.

실시 예 3

다음으로, 실시예 3에 따른 사이드 시일(207)의 동압 발생홈(270)에 대해, 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 7에 나타나는 바와 같이, 동압 발생홈(270)의 내측벽(270a)에는, 각 도통홈(271) 근방에 있어서 슬라이딩면(207a)의 둘레 방향에 대하여 교차하는 교차면(274a,274b,274c,274d)이 마련되어 있다.

구체적으로는, 교차면(274a)은, 도통홈(271)의 내측벽(271a)의 외경단으로부터 시계 방향 내경측으로 직선 형상으로 연장되어, 슬라이딩면(207a)의 내경까지 도달하고 있다. 즉, 교차면(274a)과 도통홈(271) 사이에는, 랜드(272)가 형성되어 있다.

또한, 교차면(274b)은, 교차면(274a)의 내경단으로부터 시계 방향 외경측으로 직선 형상으로 연장되어, 내측벽(270a)까지 도달하고 있다. 또한, 교차면(274c,274d)은, 도통홈(271)의 둘레 방향 중앙을 통하여 중심점(Q)으로 연장되는 도시하지 않는 가상선을 기준으로 하여 교차면(274a,274b)과 선대칭의 형상을 이루고 있다.

이와 같이, 교차면(274a,274b,274c,274d)이 각 도통홈(271) 근방에 마련됨으로써, 동압 발생홈(270)의 내경측의 동압의 총합이 높아진다.

또한, 교차면은 도통홈 근방에 마련되는 것에 한정되지 않고, 도통홈으로부터 둘레 방향으로 떨어진 위치에 마련되어 있어도 좋다.

또한, 도통홈은 동압 발생홈의 내경측의 측벽에 마련되는 것에 한정되지 않고, 외경측의 측벽에 마련되어 있어도 좋다.

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 실시예 1~3에서는, 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 안팎의 공간에 존재하는 유체는, 각각 기체, 액체 또는 기체와 액체의 혼합 상태의 어느 것이라도 좋다.

또한, 본 발명의 슬라이딩 부품은, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 것이면, 슬라이딩면의 안팎에 압력차가 있는 환경에 한정하지 않고, 슬라이딩면의 안팎의 압력이 동일한 환경에서 사용되어도 좋다. 또한, 본 발명의 슬라이딩 부품에는, 시일로서의 기능은 필요없고, 슬라이딩면의 마찰 저항을 안정적으로 저감할 수 있는 것이면 좋다.

또한, 상기 실시예 1~3에서는, 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 사이드 시일이 수지제, 스러스트 플레이트가 금속제인 것으로 하여 설명했지만, 슬라이딩 부품의 재료는 사용 환경 등에 따라 자유롭게 선택되어도 좋다.

또한, 상기 실시예 1~3에서는, 사이드 시일의 슬라이딩면에 동압 발생홈 및 도통홈이 형성되는 양태에 대해서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부품인 스러스트 플레이트의 슬라이딩면의 슬라이딩 영역(도 4 참조)에 동압 발생홈이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 사이드 시일의 슬라이딩면과 스러스트 플레이트의 슬라이딩면의 양쪽에 동압 발생홈 및 도통홈이 형성되어 있어도 좋다.

또한, 상기 실시예 1~3에서는, 슬라이딩 부품으로서의 사이드 시일의 슬라이딩면과 스러스트 플레이트의 슬라이딩면이 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 동압 발생홈 및 도통홈이 형성되어도 좋다. 예를 들면, 스러스트 플레이트만을 구비하는 경우에는, 슬라이딩 부품으로서의 스러스트 플레이트의 슬라이딩면과 가동 스크롤의 단판의 배면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 동압 발생홈 및 도통홈이 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 동압 발생홈 및 도통홈이 형성되어도 좋다.

또한, 도통홈의 깊이 치수는, 동압 발생홈의 깊이 치수보다도 깊게 형성되어 있는 경우를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 도통홈은 동압 발생홈과 동일한 깊이로 되어 있어도 좋다.

또한, 도통홈은, 고압측의 외부 공간인 배압실과 연통하는 형태를 예시했지만, 저압측의 외부 공간과 연통하고 있어도 좋다. 또한, 도통홈의 일부가 고압측의 외부 공간, 도통홈의 다른 일부가 저압측의 외부 공간과 연통하고 있어도 좋다.

또한, 사이드 시일의 외경측에 저압측의 외부 공간이 존재하고, 사이드 시일의 내경측에 고압의 외부 공간이 존재하는 형태를 예시했지만, 사이드 시일의 내경측에 저압측의 외부 공간, 사이드 시일의 외경측에 고압의 외부 공간이 존재하고 있어도 좋다.

4; 스크롤 압축 기구
7; 사이드 시일(슬라이딩 부품)
7a; 슬라이딩면
8; 스러스트 플레이트
8a; 슬라이딩면
20; 저압실(외경측의 외부 공간)
30; 고압실
40; 압축실
41; 고정 스크롤
42; 가동 스크롤
50; 배압실(내경측의 외부 공간, 고압측의 외부 공간)
70; 동압 발생홈
70a; 내측벽(내경측의 측벽)
70b; 외측벽(외경측의 측벽)
71,71A; 도통홈
107; 사이드 시일(슬라이딩 부품)
107a; 슬라이딩면
170; 동압 발생홈
170a; 내측벽(내경측의 측벽)
170b; 외측벽(외경측의 측벽)
171; 도통홈
174a,174b; 교차면
207; 사이드 시일(슬라이딩 부품)
207a; 슬라이딩면
270; 동압 발생홈
270a; 내측벽(내경측의 측벽)
271; 도통홈
274a~274d; 교차면
C; 스크롤 압축기
LN; 가상선
M; 구동 모터
Q; 중심점

Claims

원환 형상을 이루고, 편심 회전을 수반하여 상대 슬라이딩하는 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부품으로서,
상기 슬라이딩면은, 당해 슬라이딩면을 따라 원환상을 이루는 동압 발생홈과, 상기 동압 발생홈과 당해 슬라이딩면의 외부 공간을 연통하는 복수의 도통홈을 구비하고,
상기 도통홈은, 하나의 도통홈과 상기 슬라이딩면의 중심점을 지나는 가상선 상에 다른 도통홈이 교차하지 않는 배치 관계로 되어 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부품.
제1항에 있어서,
상기 도통홈은 둘레 방향으로 홀수개 등배(等配)되어 있는 슬라이딩 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 도통홈은 상기 동압 발생홈보다도 깊은 슬라이딩 부품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬라이딩면의 내경측의 외부 공간과 외경측의 외부 공간은 압력차가 있고, 상기 도통홈은 고압측의 외부 공간과 연통하고 있는 슬라이딩 부품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동압 발생홈을 구획하는 적어도 한쪽의 측벽은, 둘레 방향에 대하여 교차하는 교차면을 복수 갖고 있는 슬라이딩 부품.
제5항에 있어서,
상기 교차면은, 내경측의 측벽에 형성되어 있는 슬라이딩 부품.