KR880001666B1 - 스크롤(scroll) 유체기계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤(scroll) 유체기계

제1도는 본발명의 제1의 실시예를 표시하는 부분단면도.

제2도-제6도는 본발명의 제1실시예의 효과를 설명하기위한 도면.

제7도는 본발명의 제2의 실시예를 표시하는 부분단면도.

제8도는 본발명의 제2의 실시예의효과를 설명하는 부분단면도.

제9도는 스크롤압축기의 원리도.

제10도는 스크롤압축기의 전체구조를 표시하는 단면도.

제11-제14도는 종래의 압축기의 요점을 표시하는 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정스크롤(scroll) 2 : 요동스크롤

4 : 요동스크롤의 축 5 : 압축실

14 : 크랭크(crank)축 16 : 편심공

17 : 주베어링(main bearing) 27 : 부시(bush)

R : 편심공 (16)의 편심량

이발명은 공기압축기, 냉매압축기 또는 팽창기로서 이용하는 스크롤식 유체기계에 관한 것이다. 종래의 스크롤 유체기계의 구체적 구성과 동작을 제9도 내지 제14도에 설명한다.

제9도는 스크롤 유체기계의 원리를 표시하며, (1)은 고정스크롤, (2)는 요동스크롤, (5)는 고정스크롤 (1)과 요동스크롤 (2)와의 간격으로된 압축실, (6)은 흡입실, (8')는 최내주에 형성된 배출실이다. 또 (0)은 고정스크롤 (1)의 중심이다.

고정스크롤 (1)및 요동스크롤 (2)는 나선형 또는 원호(円弧)등을 조합한 동일형상의 와형(渦形)이며 서로 180°엇갈리게 조합하여 압축실이 형성된다.

이와같은 상태로 제9a도, 제9b도, 제9c도, 제9d도에 표시한 바와같이 요동스크롤만을 그 자세를 각도적으로 일정하게 유지하면서 즉 자전운동을 하지않으면서 고정스크롤 (1)의 중심 0의 둘레를 회전운동하는 요동운동을 한다.

이같은 요동운동에 따라 압축실 (5)는 순차적으로 그 용적이 감소되어 흡입실 (6)로 들어온 기체는 고정스크롤 (1)의 중앙부에 배출구 (8')를 통하여 배출된다.

제10도는 일본국특개소 59-103981에 표시되어있는 종래의 스크롤압축기이며, 스크롤압축기를 예컨대 냉동 또는 공조 혹은 공기압축기에 응용하려는 경우의 구체적인 실시예이며, 프레온(freon) 등의 가스체의 압축기로서 구성한 것이다. 제10도에 있어서 (1)은 고정스크롤, (1a)는 고정스크롤 (1)의 받침대이며, 후술하는 쉘(shell)의 일부를 겸하고 있다. (2)는 요동스크롤, (3)은 요동스크롤 (2)의 받침대, (4)는 요동스크롤축, (5)는 압축실, (6)은 압축실 (5)의 흡입실, (7)은 흡입공, (8)은 배출공, (8')는 배출실, (9)는 요동스크롤 (2)의 받침대 (3)배면을 받치는 트러스터(thrust) 베어링, (10)은 고정스크롤 (1)과 볼트등르로 고정된 베어링(10)은 고정스크롤 (1)과 볼트등으로 고정된 베어링받침, (11)은 요동스크롤 (2)의 자전을 방지하며 이것을 요동시키기 위한 올담(oldham) 커플링(coupling), (12)는 요동스크롤 (2)의 받침대 (3)과 베어링받침(10)사이에 형성된 올담실, (13)은 베어링받침 (10)에 뚫어 올담실 (12)과 후술하는 전동기실을 연락하는 환유공(還油孔), (14)는 요동스크롤 (2)을 구동시키는 크랭크축, (15)는 크랭크축 (14)내에 편심되게 뚫어진 유공(油孔), (16)은 크랭크축 (14)에 편심되게 설치된 요동스크롤축 (4)과 끼워맞춘 요동베어링, (17)은 크랭크축 (14)상부와 끼워맞추는 주베어링, (18)은 크랭크축 (14) 하부와 끼워맞춘 전동기축 베어링, (19)는 전동기스테이터(stator), (20)은 전동기로터(rptor), (21)은 전동기로터 (20)상부의 크랭크축 (14)에 고정된 제1바란서(bal ancer), (22)는 전동기로터 (20)의 하단에 고정된 제2바란서, (23)은 고정스크롤 (1), 베어링받침(10), 전동기스테이터 (19)및 전동기축베어링 (18)을 고정하여 압축기전체를 밀봉하는 쉘(shell), (24)는 쉘(23) 저부의 저유실(貯油室)에 채워진 기름, (25)는 전동기스테이터 (19)및 전동기로터(20)등을 수용한 전동기실이다.

이와같이 구성된 스크롤압축기의 동작을 설명한다.

전동기스테이터 (19)에 통전하면 전동기로터 (20)은 토오크(torque)를 발생하여 크랭크축 (14)과 같이 회전한다. 크랭크축 (14)이 회전을 시작하면 크랭크축 (14)에 편심되게 설치된 요동베어링 (16)에 끼워맞춘 요동스크롤축 (4)으로 회전력이 전달되어 요동스크롤 (2)은 올담커플링 (11)에 유도되어 요동운동을 하며, 제9a도, 제9b도, 제9c도, 제9d도에 표시한 상술과같은 압축작용을 한다.

기체는 흡입공 (7)로부터 요동스크롤 (12) 외주부(外周部)의 흡입실로 흡수되어 압축실 (5)내로 들어와서, 크랭크축 (14)의 회전과 함께 순차적으로 내측에 보내지며, 고정스크롤의 중앙부에 설치된 배출구 (8)로 부터 배출된다.

또한 크랭크축 (14)의 회전에따른 요동 스크롤 (2)의 요동운동은 압축기 전체에 불균형력에 의한 진동을 일으키려 하지만, 제1바란서 (21)와 제2바란서 (22)로서 정적및 동적으로 크랭크축 (14) 회전의 균형을 잡을수 있어 이상한 진동이 생기는일 없이 압축기를 운전할수 있다.

또 제11도는 제10도의 부분상세도이다.

제11a도는 가스압축을 하지 않으면서 요동스크롤축 (4)가 요동스크롤 (2)와 받침판 (3)등의 원심력만에 의하여 요동베어링 (16)방향으로 꽉눌린 상태의 요동스크롤축 (4), 크랭크출 (14)및 와권의 일부 축방향단면도이며, 제11b도는 제11a도의 부분횡단면도이다.

이를 도면에 있어서 0₁은 주베어링 (17)의 축심, 0₂는 크랭크축 (14)의 축심, 0₃은 요동베어링 (16)의 축심, 0₄는 요동스크롤 (4)의 축심, F_c는 요동스크롤 (2)과 받침판 (3)등의 원심력, r는 크랭크축 (14)에 대한 편심량, d₁는 요동베어링 (16)의 베어링간극, d₂는 주베어링 (17)의 베어링간극, B는 고정스크롤 (1)의 와권간의 홈폭, D는 요동스크롤 (2)의 실제의 요동폭, t는 요동스크롤 (2)의 와권의 판두께, C및 C₁은 고정스크롤 (1)과 요동 스크롤 (2)의 와권간에 형성되는 반경방향 간극이며, 일반적으로는 C =C₁이다.

그리고 상술과같은 종래의 스크롤압축기로서는 요동스크롤 (2)의 실제의 요동폭 D는 다음과같이 된다.

D=2(r+d₁/2+d₂/₂)=t

=2r+t+d₁+d₂..............(1)

따라서 고정스크롤 (1)과 요동스크롤 (2)의 와권간의 반경방향간극 C는

C=(B-D)/2

=〔B-(2r+t+d₁+d₂)〕/2

=〔(B-2r-t)-(d₁+d₂)〕/2 .............(2)

로 된다.

종래의 스크롤압축기에서는 상기 (2)식의 (B-2r-t)가 (d₁+d₂)보다 크게되도록 설계하고 있으며, 그러므로 고정스크롤 (1)과 요동스크롤 (2)의 와권간에는 항상 반경방향 간극 C가 형성되고 있다.

또한 제12도에 표시된대로 일반적인 운전상태에서는 요동스크롤축 (4)에 대하여 원심력 F_c외에 이것과 직각방향의 가스압축부하 F_g가 작용하므로 이들의 합력 F는 제12도에 표시한 방향으로 작용하게되어 요동스크롤축 (4)은 합력 F의 방향으로 밀린다.

따라서 이와같은 상태에서의 고정스크롤 (1)과 요동스크롤 (2)의 와권간의 반경방향간극 C'는 원심력 F_c만이 작용하는 경우의 반경방향 간극 C보다 더욱 크게 된다. 이와같이 와권간의 반경방향 간극 C 또는 C'가 존재하면 스크롤압축기의 운전중에 고정스크롤 (1)과 요동스크롤 (2)과의 와권의 접촉은 일어날수 없으며, 따라서, 와권의 측면이 마모되는 문제는 없지만 압축실 (5)의 반경방향틈의 밀봉이 어렵고, 상기 반경방향 간극 C 또는 C'를 통하여 압축실 (5)의 가스가 흡입측으로 새는 경구가 많았다.

압축실 (5) 내부의 가스가 하류측으로 새면 최종적으로 배출관(8)으로부터 배출되는 가스량이 감소되어 체적효율이 저하하고 또 유출된 가스를 재차 압축하므로 안하여 전동기의 입력이 증가하며, 성적계수(成積係數)가 저하되는 결점이 있었다.

또 상술의 결점을 해소하기 위하여 상기 (2)식의 (B-2r-t)보다 (d₁+d₂)를 크게 설정하는 수단도 반경방향 간극의 시일(seal) 방법으로서는 유효하지만 실제의 홈폭B, 편심량 r및 판두께 t에는 가공정밀도의 편차가 있기 때문에 상기 (B-2r-t)의 값은 각각의 편차를 가산한 편차를 표시하고, 따라서 어떠한 크랭크축 회전위치에 있어서도 항상 (B-2r-t)보다 (d₁+d₂)를 크게 하려면은 베어링 간극 d₁및 d₂를 충분히 크게 설정할 필요가 있다.

그러나 일반적으로 베어링간극에는 그 본래의 목적인 윤활기능을 충분히 달성하려면 최적의 값이 있으며 필요이상으로 베어링간극을 크게한다면 윤활기능을 손상시키게 된다. 따라서 상기 홈폭 B, 편심량 r및 판두께 t의 가공정밀도를 굉장히 높힐 필요가 있었다.

또한 고정스크롤 (1)의 중심 0과 주베어링 (17)의 축심 0₁이 어떠한 이유로 벗어났을 경우 제11(a)도에 표시한 간극 C와 C₁은 같지않게되고, 극단의 경우는 어느 한쪽만이 크게되어 상기의 간극 d₁및 d₂으로서는 이 간극 C 및 C₁을 항상 0이 되게 할수없게 된다.

따라서 주베어링 (17)의 축심 0₁에 대한 고정스크롤 (1)의 조립정밀도도 충분히 높게 설정하지 않으면 안되었다. 그위에 일본국특개소 59-162383에서는 상술의 결점을 해소하기 위하여 제13(a)도, 제13(b)도에 표시한 바와 같이 크랭크축 (14)에 설치된 편심공구에 소정량 만큼 편심시킨 요동베어링을 가진 편심부시(bush)를 끼워넣어 이 요동베어링과 요동스크롤축을 끼워 넣음으로써 요동스크롤 (2)의 실제의 요동폭 D가 자유자재로 변화할수 있게하며 압축실 (5)의 반경방향간극을 0으로하는 수단도 나타내고 있다.

이하 이 수단에 관하여 제13_a도, 제13_b도 및 제14_a도는 제14_b도에 의하여 간단히 설명한다.

제13도는 크랭크축 (14)의 편심공 (16') 편심부시 (26)를 회전이 자유롭게 끼워넣고 또한 편심부시 (26)에 편심량 e를 갖도록 설치된 요동베어링 (16'')에 요동스크롤축 (4)이 회전이 자유롭게 깨워넣은 상태를 표시한것이며, 제13a도는 상방향에서 본단면도, 제13_b도는 측면에서본 단면도이다.

제14도는 이와같은 수단의 동작을 표시한 것이다.

제14a도는 고정스크롤 (1)의 측판이 가공이나 조립의 편차에 의하여 비교적 중심으로 기울어 위치하고 있는 부분으로 요동스크롤 (2)도 중심쪽으로 기울게 눌려진 형태로 되고 동심부시 (26)은 좌회전하고 요동반경 R'는 작게된 상태를 보이고 있다.

또 제14_b도는 반대로 고정스크롤 (1)의 측판이 비교적 밖으로 기울어 위치하고 있는 부분으로 요동스크롤 (2)은 스스로 작용하고 있는 힘 F에 의하여 편심부시 (26)을 우회전시켜 고정스크롤과의 반경방향 접촉을 유지하고 있는 상태를 나타내고 있다.

이와같은 편심부시를 사용하므로 인하여 항상 압축실의 반경 방향 시일(seal)이 가능하다.

그러나 실제는 편심부지 (26)에는 요동 스크롤 (4)로 부터 힘 F가 작용하고 있으므로, 편심부시 (26)의 외주(外周)와 편심 (16')과의 사이에는 마찰력(도시아니함)이 존재하며, 이때문에 편심부시의 외주의 미끄럼에 대한 마찰저항이 발생하게되어 편심부시의 회전을 저지하는 방향으로 작용한다. 따라서 만일편심부시 (26)의 외주와 편심 (16')과의 마찰계수가 그것들의 재료, 마감전밀도, 급유상태 등에 의하여 과대해지면 편심부시는 자유로이 회전하지 않으며, 이결과 고정스크롤 측판과 요동스크롤측판이 접촉 아니한 상태에서 운전되, 압축실 (5)의 반경방향 시일이 달성되지 않으므로써 전술과같이 성적계수가 저하하는 문제가 일어날 염려가 있었다. 또 만약 상기의 마찰계수가 크지않아 고정스크롤측판과 요동스크롤측판이 접촉하여 압축기가 운전될 경우, 고정스크롤측판과 요동스크롤 측판사이에는 제14도에 표시한 바와같은 힘 F'에 의한 회전모멘트(도시안함)에 의하여 접촉하중 F_S가 작용하는 것이된다.

접촉하중 F_S는 요동스크롤측판이 고정스크롤측판에 대하여 작용하는 미끄럼운동의 저항력이 되고 이 저항력은 압축기 운전시에 여분의 입력을 소비시키는 것이 되므로 성적계수가 어느정도저하하는 문제가 발생한다.

이상과같은 일본국 특개소 59-162383호에 표시한 편심부시의 문제점중 전술의 제1의 문제를 해결할 수 있는 수단을 일본국특공소 57-49721, 특공소 58-28433및 특개소 56-129791은 나타내고 있다.

특공소 57-49721에는 요동스크롤에 소정의 간극을 주어 크랭크축의 핀(pin)을 계지(係止)하여 구동하는 수단과, 구동부에 종동링크(link) 기구를 마련한 수단이 표시도고 있으며, 어느쪽의 수단도 고정스크롤측판에 대한 요동스크롤측판의 접촉력을 제어하는 것을 목적으로 하는것이다. 이들 수단은 어느것이나 일본국특개소 59-162383의 제1문제점은 해결할수 있는 것이나, 제2의 문제점은 해결되지 못하고 있다.

즉 요동스크롤측판과 고정스크롤측판과의 접촉력은 완화되어 있지만, 접촉력을 0으로하는 수단은 아니다.

따라서 어느정도의 접촉력에 의하여 요동스크롤의 운동은 저항력을 받는 것이되고 압축기의 성적계수를 저하시키는 것이된다. 또 일본국특공소 68-28433및 특개소 56-129791도 구조식으로 유사하다.

결국 크랭크축에 세워진 피봇핀(pivot pin)에 계지된 요동링크를 구비하고 요동링크의 일단에 설치된 붓싱(bushing) 또는 핀에 요동스크롤을 끼워넣도록 구성되었으며, 이들도 일본국 특개소 59-192383의 제1의 문제점을 해결할수 있는 것이다.

그러나, 요동스크롤측판과 고정스크롤측판과의 접촉력은 여기 발생시키는 수단이며, 압축기의 성적계수는 저하하는 결과가 된다.

더구나 이상의 일본국특공소 57-49721, 특공소 58-28433, 특개소 56-129791에 표시되 스크롤압축기에 있어서는 크랭크축은 요동링크및 피봇핀을 통하여 요동스크롤로부터의 부하를 받는데 대하여 주축을 지지하는 베어링은 축방향에 벗어난 위치에 설치되고 있다.

이러한 배치의 경우 크랭크축은 큰 모멘트를 받게되어 이결과 베어링에 큰 부담에 걸려서 베어링이 눌어붙는 문제가 발생할 우려가 있다.

이상 기술한 바와같이 종래의 스크롤압축기로서는 압축실의 반경방향과간극의 밀봉이 어렵고 체적효율의 저하및 성적계수의 저하등의 문제가 있었다.

또한 반경방향의 밀봉을 위하여 제시된 편심부시를 사용하는 종래의 압축기로서는 편심부시 외주의 마찰로 인하여 안정된 시일을 얻기 어렵고 역시 체적효율의 저하및 성적계수의 저하라는 문제가 있었다.

또한 그외의 반경방향 시일을 하도록 구성된 종래의 스크롤압축기도 요동스크롤측판과 고정스크롤측판과의 마찰저항 때문에 성적계수가 저하하는 문제점이 있었다.

이발명은 상기의 결점에 비추어 압축실의 반경방향 간극의 밀봉을 달성하면서 동시에 요동스크롤측판과 고정스크롤측판 사이의 마찰저항을 없애므로서 체적효율및 성적계수가 양호하고 또한 신뢰성 높은 스크롤압축기를 제공함을 목적으로 하고있다.

이발명은 상기의 결점을 해소하기위하여 크랭크축에 만든 편심공에 동심원통상의 부시를 소정의 간극을 가지면서 놀도록 끼워 운전중에 요동스크롤 측판과 고정스크롤 측판과의 간극이 대략 제로 (0)로 되는 동시에 고정스크롤측판에 대하여 요동스크롤측판의 압력이 발생하지 않도록 상기 크랭크축의 편심량을 설정한것이며, 또한 요동스크롤측판이 고정스크롤측판을 추종 접촉하도록 상기 부시의 내주에 요동스크롤축을 회전이 자유롭게끔 끼워넣는 것이다.

즉 압축실의 반경방향 간극은 거의 제로가 되어 반경방향 시일이 달성되며 동시에 고정스크롤측판과 요동스크롤측판간의 마찰저항도 대략 0이 되어 여분의 입력증가가 없다.

그리고 고정스크롤및 요동스크롤측판에 가공 또는 조립에 의한 편차가 생기더라도 상기 부시가 그 외주의 간극내에서 굴러가므로 인하여 요동스크롤측판은 고정스크롤측판에 추종 접촉하여 압축실의 반경방향 밀봉이 달성된다.

이발명의 제1의 실시예를 제1(a)도, 제1(b)도, 제2도, 제3도, 제4도, 제5도및 제6도에 의하여 설명한다.

제1도에 있어서, (16')는 크랭크축 (14)에 소정량 만큼 편심시켜 만든 편심공, (27)은 편심공 (16')에 끼어넣은 소위 베어링재로 만든 원통상의 부시, (16'')는 부시 (27)의 소위 내주면에 상당하는 요동베어링, d₃는 부시 (27)의 외주와 편심공 (16')와의 간극, 0₁은 크랭크축의 축힘, 0₄는 요동스크롤축 (4)의 축심, 0₁₆은 편심공 (16')의 중심, R는 편심공 (16')의 축힘 0₁에 대한 편심량, R'는 0₁과 0₄의 거리 즉 요동스크롤축의 요동반경이다. 그의 부호는 제13도 또는 제14도와 동일하므로 설명은 생략한다.

또 제1a도, 제1b도에 있어서 주베어링 (17)과 크랭크축 (14)사이및 요동베어링 (16'')과 요동스크롤축 (4) 사이에는 각각 베어링간극이 존재하지만 특히 필요가 없어 도시는 생략한다.

이상과같이 구성된 스크롤압축기에 있어서는 편심공 (16')의 편심량 R는 압축기운전조중에 있어서 요동스크롤측판과 고정스크롤측판과의 반경방향 C'가 0이 되도록 동시에 서로 접촉력을 발생하지 않도록 편심량을 설정하고 있다. 이에 의한 효과를 제2도, 제3도, 제4도, 제5도 및 제6도에 의하여 이하 설명한다.

제2도, 제3도, 제4도에 있어서, (1)은 고정스크롤(측판), (2)은 요동스크롤(측판), F는 제12도에 표시한 것과같은 것으로 요동스크롤 (2)에 작용하는 원심력과 마찬가지로 요동스크롤 (2)에 작용하는 가스부하와의 합력, M는 합력 F에 의하여 부시 (27)가 편심공 (16') 내주에 밀착되는 접점이다. 그밖의 부호는 제1도와 같다.

제2도는 편심량 R의 값이 작은 R₁의 경우로 점점 M는 합력 F의 작용선상에 있으며 고정스크롤측판과 요동스크롤 측판과의 사이에는 반경방향틈 C'가 존재하고 있다. 이 경우 합력 F는 모두 접점 M에 잇어서 크랭크축에 작용하고 있다.

제3도는 이발명의 의도하는 것으로서, 편심량 R이 적절한 값 R₂인 경우로서 접점 M는 역시 합력 F의 작용선상에 있지마는 반경방향간극 C'는 0이 되도록 설정하고 있다.

이 경우에도 합력 F는 모두 접점 M에 있어서 크랭크축에 작용하고 고정스크롤측판과 요동스크롤측판과의 사이에는 접촉력은 발생하고 있지않다.

제4도는 편심량 R이 보다 큰값 R₃로 된 경우로서, 접점 M는 합력 F의 작용선에서 벗어나, 반경방항틈 C'는 0, 결국 고정스크롤측판과 요동스크롤측판은 접촉하고 있다. 이경우 요동스크롤로 부터의 합력 F는 크랭크축에 작용하는 분력 F_b와 고정스크롤측판에 작용하는 분력 F_s로 나누어진다. 이 F_s가 고정스크롤측판과 요동스크롤측판과의 접촉력이 되고 있다. 이상과같이 편심량 R의 대소에따라 간극 C'과 접촉력 F_s가 변화하는 모습을 제5도에 표시한다.

제5도는 표시한대로 편심량 R가 R₂보다 적은경우 접촉력 F_s는 0이 되지만 반경방향 간극 C'는 증가하여 간다. 따라서 고정스크롤측판과 요동스크롤측판의 접촉에 따른 저항력으로 인한 압축기 입력증가는 없지만 압축실 (5)의 반경방향 간극이 증대되기 때문에 누출이 생겨 재압축등에 의한 압축기입력의 증가를 초래하게된다. 이것이 R이 작게될수록 크게된다.

또 편심량 R이 R₂보다 클경우 반경방향 간극 C'는 0이 되지만 접촉력 Fs는 증가하여 간다.

따라서 압축실 (5)의 반경방향의 누출로 인한 압축기입력의 증가는 없지만 고정스크롤측판과 요동스크롤측판의 접촉에 의한 저항력 때문에 압축기 입력이 증가하게 된다. 이것은 R가 클수록 심하다.

이상과같은 특성에 의하여 압축기의 성적계수(Cop)는 제6도에 표시한 경향을 보이며 편심량 R는 R₂에서 최대로 되고 R₂보다 적든 크든 성적계수는 감소하게 된다.

이상과같이 편심량 R를 R₂로 설정하므로서 즉 고정스크롤측판과 요동스크롤측판과의 반경방향 간극이 0이 되도록 동시에 서로의 접촉력도 0이 되도록 설정하므로서 압축기의 성능(성적계수)를 최대로 올릴수가 있다.

물론 현실의 압축기에 있어서는 상기와같은 이상적인 편심량으로 설정하는것은 불가능하다.

그것은 스크롤측판의 가공정밀도에 어느정도 편차가 있든가 또 조립시 편차를 발생시키든가 하기 때문이다.

그러나 이러한 경우도 본 발명에 표시한대로 부시 (27)의 외주의 간극 d₃를 어느정도 크게 확보함으로 인하여 이같은 편차가 있을 경우라도 제3도의 접점 M의 위치는 합력 F의 작용선에서 크게 벗어나는 일은 없으며 스크롤측판의 접촉력은 문제될 정도로 증대되지 않는다.

또 스크롤측판간의 반경방향틈도 가공정밀도의 편착분만큼 증가할 가능성도 있지만, 이것은 종래의 실시예에 있어서도 같으며 또한 성능적인 문제로 될 정도는 아니다. 따라서 현실의 압축기에 있어서는 성적계수는 제6도의 최대점의 아주근방이 된다.

또 이 발명의 제1의 실시예는 스크롤판간의 접촉력이 0 근처가 되기 때문에, 종래의 스크롤측판간에 접촉력을 발생시키는 형식에 비하여 운전시의 소음이 작은 효과도 있다. 그외에 부시 (27)와 주베어링 (17)는 크랭크축방향에 있어서 대략 같은 위치에 설치되므로 요동스크롤축 (4)로 부터 받은힘 F는 크랭크축에 모멘트를 주지않으며 주베어링반력(反力)은 최소의 것이 되어 신뢰성면에서도 큰 효과를 얻을수가 있다. 이발명의 제2의 실시예를 제13(a)도, 제13(b)에 대응하는 제7(a)도, 제7(b)도, 또 제14(a)도, 제14(b)도에 대응하는 제8(a)도, 제8(b)도에 의하여 설명한다.

제1도-제3도에서 설명한대로 제7도에 있어서 (16')는 크랭크축 (14)에 소정량만큼 편심시켜 만든 편심공, (27)은 편심공 (16')에 끼어 넣은 소위 베어링재로 만든 원통상의 부시, (16'')는 부시 (27)의 외주와 동심인 소위 내주면에 상당하는 요동베어링, d₃는 부시 (27)의 외주와 편심공 (16')와의 간극, 0₁은 주축의 축심, 0₄는 요동스크롤 (4)의 축심, R'는 0₁과 0₄의 거리 즉 요동스크롤축의 요동반경이다.

그외에 부호는 제11도 또는 제13도와 동일하므로 설명을 생략한다.

또 제13(a)도, 제13(b)도에 있어서 주베어링 (17)와 크랭크축 (14)의 사이및 요동베어링 (16'')와 요동스크롤 (4)사이에는 각각 베어링 간극이 존재하지만 특히 필요하지 않아 도시는 생략한다.

이상과같이 구성된 이 발명의 제2의 실시예의 스크롤압축기에 있어서는 부시 (27)의 외주에는 간극 d₃이 존재하므로 부시 (27)은 간극 d₃의 범위에서 이동할수 있다.

즉 요동반경 R'가 d₃의 범위내에서 자유자재로 변화하는 것이된다. 이것을 제8a도, 제8b도에서 알기쉽게 셜명한다.

제8(a)도는 고정스크롤 (1)의 측판이 가공이나 조립의 편차에 의하여 비교적 중심에 기운곳에 위치한 부분을 표시한다. F는 전술한 바와같이 원심력 F_c와 가스압축부하 F_g의 합력으로 요동베어링 (16'')에 실질적으로 작용하는 힘이다. 이와같은 방향에 힘 F가 작용하면 부시 (27)은 요동반경 R'이 크게되는 방향으로 이동하려고 하지만 요동스크롤과 고정스크롤의 측판이 접촉하는 위치에서 부시 (27)는 정지하게된다.

이경우의 부시 (27)의 외주와 편심공 (16')과의 접촉점을 M₁으로 표시한다.

또 제8(b)는 고정스크롤 (1)의 측판이 비교적 밖으로 기울어 위치하고 있는 부분을 나타내고 있다. 이러한 상태에서도 합력 F는 부시 (27)를 요동반경 R'가 크게되어 요동스크롤 (2)의 측판이 고정스크롤 (1)의 측판에 접촉되는 위치까지 이동시킨다.

이경우의 부시 (27)의 외주와 편심공 (16')의 접촉점은 M₂가 된다.

이와같이 부시 (27)은 편심공 (16')내에서 접촉점을 M₁에서 M₂로 또 M₂에서 M₁으로 바꾸는 이동이 이루어지지만 이 이동은 부시 (27)의 외주면과 편심공 (16')의 내주면간의 미끄럼운동에 의하여 이루어져도 되고 편심공 (16')내주면상을 부시 (27)가 굴러가는 형태로 이루어져도 된다.

그러나 일반적으로는 굴러가는 운동쪽이 미끄럼운동보다 저항이 훨씬 적기 때문에 통상 상기의 이동은 굴르기에 의하여 이루어진다.

따라서 본발명의 제2실시예의 부시의 경우는 종래예로 설명한대로 편심부시의 외주면의 마찰저항이 커서 요동스크롤의 반경방향으로의 추종기능에 문제가 있다고 하는 일이 없이 부시의 굴르기에 의하여 항상 고정스크롤 (1)과 요동스크롤 (2)의 각각의 측판을 접촉시키는 것이 가능하다.

이와같이 고정스크롤 (1)의 측판의 위치에 관계없이 압축기운전중에는 항상 요동스크롤 (2)의 측판은 고정스크롤의 측판에 추종하며 꽉 눌려지므로 압축실 (5)의 반경방향 밀봉을 확실히 행할수가 잇다.

따라서 압축실 (5)로 부터의 가스의 누출이 감소되므로 체적효율이 증가하며 더구나 누출된 가스를 재차 압축함으로 인한 전동기입력의 증가도 감소되기 때문에 성적계수는 대폭 향상된다. 물론 요동반경 R'의 변화량에는 한계가 있지만 일반적인 가공및 조립의 편차를 커버할수 있도록 간극 d₃를 설정해 놓으면 된다.

또 부시 (27)와 주베어링 (17)은 크랭크축의 축방향에 있어서 거의같은 위치에 설치되므로 요동스크롤 (4)로부터 받는힘 F는 주축에 모멘트를 주지않으며 주베어링 반력은 최소의 것이 되어 신뢰성면에서도 지대한 효과를 얻을수 있다.

이상 기술한 바와같이 이 발명은 크랭크축에 설치한 편심공에 원통상의 부시를 소정의 간극을 주어 끼워넣고 부시의 내주에 요동스크롤축을 회전이 자유롭게 끼워넣은 구조의압축기에 있어서 고정스크롤측판과 요동스크롤측판과의 간극이 거의 제로가되며 또한 서로의 측판간의 접촉력이 제로가 되도록 편심공의 편심량 R를 설정하므로 인하여 고성능이며 소음도 낮고 아울러 신뢰성이 높은 압축기를 제공할수 있는 효과를 얻을수 있다.

또한 주축에 설치한 편심공에 동심원통상의 부시를 소정의 간극을 유지하면서 놀도록 끼워, 이 부시의 내주에 요동스크롤축을 회전이 자유롭게 끼워넣는 구조로 함으로써 효율이 높고 신뢰성도 높은 스크롤압축기를 제공할 수 있는 효과를 얻을수 있다. 그외에 이발명의 실시예는 스크롤압축기에 관하여 기술하였으나, 이것이 예컨대 팽착기같은 장치라 하더라도 같은 효과를 얻을수 있음은 자명하다.

Claims (2)

1. 각각 라선형등의 와권(渦券)형의 측판을 받침판면에 튀어나오게 형성시켜, 서로 조합시킴으로써 상기 축판및 받침판 사이에 압축실을 형성하는 고정스크롤과 요동스크롤, 이 요동스크롤의 와권형측판과 반대측에 설치된 요동스크롤축을 소정량만큼 편심시켜 만든 편심공에 끼어 지지하며 상기 요동스크롤을 요동운동시키는 크랭크축과 이 크랭크출을 주베어링에 끼어 지지하는 베아링받침과, 상기 요동스크롤이 상기 요동스크롤축 주위로 자전하는 것을 저지하며 주베어힝주위로 요동운동시키는 자전방지기구등을 구비한 스크롤유체기계에 있어서, 상기 크랭크축의 편심공에 외주와 동심인 내주를 가진 원통형의 부시를 소정의 간극을 유지하며 놀수 있도록 끼어 상기 부시의 내주에 상기 요동스크롤축을 회전이 자유롭도록 끼어넣은 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
2. 위 청구범위 제1항에 있어서, 크랭크축을 지지하는 주베어링가운데 적어도 하나를 , 상기크랭크축의 긴쪽에서 원통형부시와 거의 같은 위치에 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤스크롤유체기계.

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