KR890002867Y1

KR890002867Y1 - 스크롤 유체기계

Info

Publication number: KR890002867Y1
Application number: KR2019890002735U
Authority: KR
Inventors: 아끼라 무라야마; 히로아끼 구노; 나오시 우찌가와; 다까히로 다무라; 다까오 미즈노; 가즈미 아이바; 미쓰오 이께다; 기요시 후까쓰
Original assignee: 가부시기 가이샤 히다찌세이사꾸쇼; 미다 가쓰시게
Priority date: 1985-01-09
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1989-05-08
Also published as: DE3600184C2; JP2533473B2; US4690625A; JPS61160591A; DE3600184A1

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤 유체기계

제1도는 스크롤 유체기계의 전체 단면도.

제2도는 스크롤 랩의 부분 확대 평면도.

제3도는 인접 랩간의 단면도.

제4도는 선회스크롤과 고정 스크롤의 랩을 조합시켰을때의 부분확대 단면도.

제5도는 선회스크롤 평면도.

제6도는 제5도의 A-A 단면 확대도.

제7도는 고정스크롤의 평면도.

제8도는 제7도의 B-B 단면 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 랩 1a, 2a : 경판

1c: 자전방지기구 1d : 베어링

2c : 흡입구 2d : 토출구

4d : 베어링 15 : 모서리절제부

15a, 15b : 공간 15c : 간극

21 : 접동면 100 : 선회스크롤

200 : 고정스크롤 300 : 크랭크축

400 : 플레임 500 : 모우터

600 : 밀폐용기 4a : 절결부

본 고안은 스크롤 유체기계에 관한 것이며, 특히 소용돌이형 랩의 가공정밀도의 향상에 적합한 스크롤에 관한 것이다.

스크롤의 랩 형상에 대해서는 예를 들어 미합중국 특허 제4, 464, 100호 등이 있다. 그러나 여기에 개시한 것을 위시하여 기타의 선행기술에서 볼 수 있는 소용돌이형의 랩을 갖는 스크롤 유체기계에 있어서는 랩에 의하여 형성되는 랩 사이의 홈저면과 랩측면의 가공성을 향상시키기에 적합한 스크롤에 대한 깊은 고려가 되어 있지 않다.

종래의 소용돌이형 랩을 형성하는 곡선은 인벌류트 곡선, 또는 인벌류트 곡선과 원호곡선등 기타 곡선과의 조합에 의한 경우가 많다. 한편 가공편에서 보아 랩측면과 홈저면을 동시에 가공하는 일은 가공공구의 마모등에 의하여 랩의 칫수 정밀도에 영향을 주게 되어 실용적이 못되며, 오히려 랩의 측면과 홈저면과는 별개의 가공공정에 의하여 가공하는 것이 가공공구의 마모등의 면에서 보아 실용적인 가공방법이라는 것을 고안자들이 확인하였다.

랩의 형상은 기능과 더불어 가공성을 고려해서 결정되나, 종래 랩의 측면형상이 주제이며, 홈저면은 측면형상과 동일형상의 하였던 것이 실상이다. 따라서 이 랩의 형상과 동일형상의 홈저면 형상의 가공을 행하기 위해서는 가공공구의 이동이 복잡해진다. 그리고 이동 거리도 길게 되어 가공시간이 길어진다. 또한 동일면을 2회 가공하게 되므로 정밀도를 내기 어려운 결점을 가진다.

본 고안은 스크롤의 랩의 측면형상과 랩의 홈 저면형상을 별개로 부여하여 가공을 간소화하고 가공정밀도를 향상시키고, 또한 안정된 작동을 행할 수 있게 한 스크롤 유체기계를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위해 경판상에 직립된 소용돌이형 랩을 갖는 선회스크롤과 고정스크롤을 서로 랩을 내측을 향하도록 조합하고 선회스크롤에 선회운동을 부여함으로써 양스크롤의 랩과 경판에 의해 형성되는 공간을 스크롤의 중심방향으로 이동시킴으로써 그 용적이 감소되는 스크롤 유체기계에 있어서, 상기 랩의 돌출선단의 각에 모서리 절제부를 설치함과 동시에 이 랩선단과 조합하는 상대 랩의 랩사이 홈저면부의 모서리에 소용돌이형의 랩형상을 따라 단차부를 형성하고 동시에 양 랩의 내측의 권회 개시 원호부의 홈저면 모서리와 상기 선회스크롤의 접동면의 내측과 랩의 측면과의 사이 및 랩의 내측곡선의 연장선과 상기 접동면의 내측의 사이와 상기 고정스크롤의 접동면의 내측 부분을 상기 소용돌이 형상 랩을 따라 형성한 단자부와는 상기항 폭의 단자를 가지도록 형성한 것이다. 이렇게 함으로써 랩의 측면형상과 홈 저면 형상을 분리하여 각각의 형상가공이 용이해지고, 기능적으로 적합한 형상을 부여할 수 있다. 본 고안은 이러한 점을 고려하여 랩의 측면 가공과 홈 저면 가공을 별개로 분리하여, 각각 필요한 가공만을 시행하도록 한 것이다.

이하 도면에 의하여 실시예를 참고하여 본 고안을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1도는 하나의 실시예로의 밀폐형 스크롤 압축기를 표시한 것이다. 상대적으로 선회운동을 행하는 선회스크롤(100)과 고정스크롤(200), 선회스크롤을 구동하는 크랭크축(300), 축을 지지하는 플레임(400)으로 구성되는 압축기구와 이것을 구동하는 모우터(500), 이들을 수납하는 밀폐용기(600)로 구성된다. 선회스크롤(100)은 경판(1a) 상에 소용돌이형의 랩(1)을 가지며, 배면에는 자전을 방지하기 위한 자전방지기구(1c)와 베어링(1d)을 가진다. 고정스크롤(200) 역시 경판(2a) 상에 소용돌이형의 랩(2)을 가지며, 고정스크롤에는 흡입구(2c)와 토출구(2d)가 형성된다. 고정스크롤과 선회스크롤은 상호간에 랩이 안쪽을 향하도록 조합된다.

플레임(400)에는 선회스크롤의 경판(1a)이 선회운동을 행할 수 있도록 공간을 갖는 절결부(4a)가 형성되며, 이 절결부(4a)내에 선회스크롤의 경판(1a)을 수납하고, 플레임(400)과 고정스크롤(200)이 도시하지 않는 볼트에 의하여 체결되 선회스크롤이 그 사이에 지지된다. 선회스크롤(100)의 배면에 플레임(400)에 의해 배압실(4b)이 형성된다. 배압실(4b)은 선회스크롤(100)의 경판(1a)에 설치된 균압공(1e)에 의하여 선회스크롤(100)과 고정스크롤(200)의 랩(1)(2)과 경판(1a)(2a)에 의해 형성되는 압축실(102)과 연통된다. 플레임(400)에는 축(300)을 지지하는 베어링(4d)과 모우터(500)를 지지하는 받침기둥(4e)이 설치된다. 축(300)내에는 급유공(3a)이 형성되고, 밀폐용기(600) 하부에 고인 기름(601)을 선회베어링(1d)과 베어링(4d)에 급유관(30), 급유공(3a)을 통하여 공급하게 된다.

모우터(500)의 회전에 따라 축(300)과 자전방지기구(1c)의 작용에 의하여 상대적으로 선회운동을 행하고, 양 스크롤의 랩과 경판에 의하여 형성되는 압축실(102)은 중심으로 이동함에 따라서 그 목적이 감소된다. 이 결과 흡입구(2c)로부터 흡입된 가스를 압축하고 토출구(2d)로부터 토출한다. 토출구에서 토출된 가스는 밀폐용기(600)내를 화살표 방향으로 유동하여 토출관(6a)에서 토출되어 외부기기 예를 들어 응축기등으로 압송된다. 스크롤이 압축작용을 행하면 양스크롤을 이간시키려 하는 힘이 작용한다. 스크롤이 이간되는 것을 방지하기 위하여 선회스크롤(100)의 배면의 배압실(4b)의 압력을 흡입 압력보다는 높고 토출 압력보다는 낮은 중간정도의 압력으로 설정하여 선회스크롤(100)을 고정스크롤에 밀어 붙이도록 한다.

축(300)의 급유공(3a)으로부터 선회베어링(1d)과 베어링(4d)으로 공급된 기름은 토출 압력보다도 낮은 배압실(4b)내로 흐르게 된다. 배압실(4b)로 유입한 기름은 균압공(1e)으로부터 압축실(102)내로 배출된다. 선회스크롤(100)은 크랭크축(301)의 편심반경에 의해 선회운동을 행하게 되므로, 선회스크롤(100)의 랩(1)은 크랭크축(301)의 핀의 편심방향에서는 외측의 고정스크롤(200)의 랩(2)의 측면 내측으로 접근하고, 핀 방향의 반대쪽에서는 내측의 고정스크롤의 랩의 측면 외측으로 접근하여 복수개의 압축실을 동시적으로 형성한다.

압축실(102)은 선회스크롤(100)과 고정스크롤(200)의 랩(2)과 경판(2a)에 의하여 형성되므로 상호간의 랩의 치선과 경판, 그리고 접근된 랩측면 사이에 형성되는 간극의 크기에 따라 가스의 누출량이 정해진다. 즉 랩 치선과 경판사이의 간극이 크면 랩을 통해 서로 이웃하는 압축공간의 누출이 크게 되어 성능이 저하된다. 그리고 접근된 랩측면 사이의 간극이 크면 랩의 권회 각 방향으로 인접되는 압축공간의 누출이 커져서 성능이 저하한다. 접근된 랩의 랩 측면과 랩치선에 미소한 간극을 가진다.

제1도는 그 미소간극을 확대하여 과장 표시한 것이다. 그리고 랩의 치선과 상대 랩 측면의 모서리부 그리고 랩측면과 경판 모서리부가 접촉하게 되면 랩에 국부적인 하중이 걸리게 됨과 동시에 기타 간극(예를 들면 랩 치선과 경판 그리고 랩 측면과 랩측면)을 커지게 하여 성능과 신뢰성의 면에서 바람직하지 못하다. 특히 랩 측면과 경판의 모서리부를 좋은 정밀도로 가공한다는 것이 어려우며, 칫수에 오차가 생김으로써 상기 문제가 생기게 된다. 제2도는 선회스크롤(100)의 랩(1)의 부분 확대 평면도이다.

랩(1)에 있어서 외측의 측면형상(2)은 반경 a인 기초원(3)을 갖는 인볼류트 곡선으로 구성되며, 내측의 측면 형상은 외측의 인볼류트 곡선과 동일한 기초원을 갖는 인볼류트 곡선(4)과 반경R(직경 2R)인 원호(5)와 반경Y인 원호(6)에 의하여 구성된다. 인볼류트 곡선(4)과 원호(5)의 접점(7)은 기초원상의 각i'로 표시하고, 외측 인볼류트 곡선(2)과 원호(5)의 각상교점(8)을 기초원상에서 각o'로 표시하면,i'=o'+인 관계를 가진다. 또한 원호(5)의 반경R은 스크롤의 선회반경을, 랩의 두께를 t로 하면즉 랩의 홈폭과 동일한 원호가 된다. 랩의 권회 시점의 원호(6)는 기초원상에서 각o로 표시된 점(9)이며, 외측 인볼류트 곡선에 접한다. 그리고 점(10)에서 원호(5)와 교접한다.

한편 랩의 홈 저면(11)은 랩 측면의 인볼류트 곡선(12)과 동일한 기초원을 갖는 인볼류트 곡선(12)상을 이동하는 반경 R''R인 원의 포락선으로 표시된다.

본 실시예에 있어서는 R'=R이고, 인볼류트 곡선(12)상의 시점은 기초원상에서의 각i'로 표시한 점(13)이 된다. 랩의 홈 저면(11)은 제3도의 표시와 같이 랩이 측면형상을 표시한 단차부의 제1의 면(14)과 미소단차를 가지고 형성된다.

따라서 본 실시예에 있어서는 제2도의 점(8), (9), (10)에 의하여 형성되는 사선부가 제1의 면(14)을 형성한다. 이 제1의 면(14)은 랩 선단에 모서리 절제부(15)를 형성함으로써 스크롤의 작동에 아무런 장해를 주지 않게 된다. 또한 모서리 절제부(15)에 의한 누출면적의 증가를 억제하기 위하여 랩측면과 홈 저면의 단자는 랩의 높이의 1/50이하로 하는 것이 적합하다. 본 실시예에 의하면 랩의 홈 저면의 가공을 컷터의 중심을 점(13)으로부터 인볼류트 곡선(12)상에서 점(16)의 방향으로 이동시키는 것만으로 되며 제2도의 사선부를 제거하기 위하여 복잡하게 이동시킬 필요는 없는 것이다.

또한 저면은 1회의 가공으로 형성할 수 있으므로 가공오차가 생기지 않는다. 또한 홈 저면은 제2도에 표시한 실시예와 같이 랩측면의 외측 인볼류트 곡선의 시작하는 점(9)을 표시하는o에 대하여i'=o'+에 의해 표시되는 점(16a)을 컷터의 중심으로 하여 점(16b)의 방향으로 가공을 시작하여도 된다. 이경우 단자부의 제1의 면(14a)은 도면중의 사선부로 표시된다. 도면에서는 확대 표시되어 있어 넓은 폭처럼 보이나 실제로는 미크른칫수를 미소폭의 단차부인 것이다.

제1의 면(14a)부분은 다른 부분보다도 넓게 되어 있으나, 이는 컷터의 가공 중심을 점(13)으로부터 점(16a)으로 비끼게 하였기 때문에 이루어진 것이며, 점(13)을 가공중심으로 하여 가공을 시작하면 제1의 면(14a)은 14a'부분과 동일하게 좁은 폭의 단이진 부로 가공된다. 이 14a'부분과 동일한 폭의 단차부를 랩(1)의 외측 인볼류트 곡선(2)의 외측에 제1의 면(14b)이 형성되도록 가공하면 랩측면 가공과 랩의 홈저면 가공이 별개로 높은 정밀도로 가공될 수 있게 된다. 제4도는 선회스크롤의 랩(1)과 고정스크롤의 랩(2)이 치합한 상태를 부분적으로 확대한 도면이다. 양 랩(1), (2)의 측면과 랩치선과 선회스크롤의 경판(1a)의 제2의 면(11)과의 사이는 실제로 극히 미소한 잔극(15c)이며, 이 간극에는 유막이 형성되어 압축실로부터의 가스누출을 방지한다. 랩홈 저면의 모서리부분은 제1의 면(14a)과 제2의 면(11)을 가공할때에 형성되는 R부(11a)에 의하여 형성된다.

따라서 고정스크롤의 랩(2)을 결합할 때에 랩(2)의 모서리 절제부(15)와의 사이에 두개의 공간(15a), (15b)을 형성하게 된다. 이 공간은 만일 간극(15c)으로부터의 가스누출이 있게 되더라도 상기 공간(15a)(15b)을 통과할 때에 감압됨으로써 누출작용이 작아지는 것이다. 소위 래비린스 효과가 있게 된다.

상기 공간(15a), (15b)은 두개로 되는 경우도 있으나 이것을 3개 또는 그 이상으로 증가시키도록 모서리부를 가공할 수 있음은 제4도로부터 용이하게 유출될 것이다.

제5도는 상기 홈 저면의 가공을 선회스크롤(100)의 가공이 필요한 부분 전면에 대하여 행한 경우의 평면도를 표시한 것이며, 랩(1)의 권회종점(22)을 표시하는 기원(基圓)상의 각도에 대하여 -로 표시되는 점(23)까지 가공된다. 그리고 제5도에서는 제1의 면(14)(14a)(14b)들은 생략되어 있으며, A-A단면을 표시한 제6도에 그 상세한 것이 표시되어 있다.

21은 고정스크롤(200)의 접동면(201)과 접촉되는 접동면이다. 그러나 접동면(21)은 제1의 면(14a)(14b)보다도 낮은 단차이며 제2의 면(11)에 가까운 단차이다. 그리고 선회스크롤의 접동면(21)의 내경D는 제7도에 표시한 고정스크롤(200)의 외벽의 내경 D₁에 대하여 D₁-2(: 선회반경)보다도 작으며, 제5도에 표시한 선회스크롤의 랩의 권회종단의 외부선의 반경R₂의 2배보다도 큰, 즉 D₁-2>D>2R₂인 직경 D의 외측에 형성함으로써 간단하게 가공할 수가 있게 되는 것이다. 고정스크롤에 대해서도 랩의 홈 저면(11)은 제7도 및 제8도의 표시와 같이 선회스크롤과 동일 형상으로 되며, 랩 측면을 형성하는 제1의 면(14a), (14b) 및 랩의 외측의 외벽을 형성하는 면(24)과 단차를 가지고 형성된다. 그리고 랩(2)의 치선 면과 접동면(201)은 동일 평면에 형성된다.

또한 랩 치선의 모서리 절제부(15)의 형상은 상대 랩의 저면 모서리의 형상에 맞추어 원호상으로 하여도 된다.

그리고 가공시에는 먼저 랩 측면을 가공하고 다음에 제1의 면(14a)(14b)을 남겨두고 제2의 면(11)을 가공한다.

또한 제6도의 표시와 같이 선회스크롤(100)의 접동면(21)을 가공할시에는 가능한한 제2의 면(11)에 근접시켜서 가공하는 것이 바람직하다.

본 고안은 상기와 같이 구성된 것이므로 랩의 측면형상과 홈 저면의 형상을 별개의 것으로 분리하여 가공함으로써 가공시간을 단축하고, 가공 정밀도를 향상시킬 수가 있으며, 가스 누출을 적게할 수 있으며, 또한 랩의 근원부에 단차부를 설치한 몫의 부분만큼 근원부가 두껍게 형성됨으로써 강도적으로 우수해진다.

Claims

경판상에 직립한 소용돌이 형상의 랩을 가진 선회스크롤과, 고정스크롤을 서로 랩을 내측으로 향하도록 조합하고, 선회스크롤에 선회운동을 부여함으로써 양스크롤의 랩과 경판에 의하여 형성되는 공간을 스크롤의 중심방향으로 이동시킴으로써 그 용적이 감소되는 스크롤 유체기계에 있어서, 상기 랩의 돌출선단의 각에 모서리 절제부(15)를 설치함과 동시에 이 랩선단과 조합되는 상대 랩의 랩사이 홈 저부의 모서리에 소용돌이 형성의 랩형상을 따라서 단자부(14b,14a')를 형성하고, 동시에 양 랩의 내측의 권회계시 원호부(5)의 홈저면 모서리부와 상기 선회스크롤(100)의 접동면(21)의 내측(직경D의 내측)과 랩의 외측 측면과의 사이 및 랩의 내측 곡선의 연장선과 상기 접동면(21)의 내측의 사이, 상기 고정스크롤(200)의 접동면(201)의 내측(직경D₁의 내측) 부분(24)을 상기 소용돌이 형상 랩을 따라서 형성한 단자부(14b, 14a')와는 상이한 폭의 단자로 하여 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.