WO2017048110A9 - 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계 - Google Patents

공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계 Download PDF

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WO2017048110A9
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons

Definitions

  • the present invention relates to scroll fluid machines for use in refrigerant compressors, compressors of air compressors, and turbine expanders. More particularly, the invention relates to a front side of a main frame and a substrate of an idle scroll unit supporting an idle scroll unit against a fixed scroll unit. An orbiting scroll rolling support, an orbiting scroll unit and an orbiting scroll are placed between the outer surfaces by placing an orbital scroll rolling support of a plate shape retainer cage rotatably supported by a plurality of balls of hard material.
  • Conventional scroll fluid machines which are powered by expansion of fluid or compress fluid by power, have a fixed scroll unit 11 having a stationary scroll wrap, as shown in FIG.
  • the orbiting scroll unit 12 having a revolving scroll wrap corresponding to the shape of the scroll wrap is coupled to each other so that a phase difference of 180 degrees is engaged with each other.
  • An enclosed space having two large and small crescent cross-sectional shapes is formed, and the working fluid introduced therein is expanded or compressed as the positional change is caused by the idle of the idle scroll unit, thereby expanding or compressing the oldham ring structure or the eccentric shaft structure.
  • Engages with the idle scroll unit's anti-rotation mechanism so that even if the idle scroll unit is idle, The sum is configured to last.
  • the compression scroll fluid machine the idle scroll unit 12 revolves clockwise to shrink the space of the crescent cross-sectional shape containing the fluid entering through the inlet around the fixed scroll unit 11 substrate while compressing the fluid therein
  • the idle scroll unit 12 rotates counterclockwise to expand the space of the crescent cross-sectional shape in which the fluid entering through the central inlet is expanded and the fluid therein expands to the outside. Is discharged.
  • This scroll fluid machine has inlet (or suction), expansion (or compression) and discharge strokes at the same time and continuously, so the torque fluctuation is relatively small during rotation of the power transmission shaft, resulting in less noise and vibration, and also compared to the reciprocating compressor. Its relatively simple structure and low number of parts make it economically viable and compact and lightweight.
  • the fixed scroll wrap 21a constituting the fixed scroll unit 21 and the idle scroll lap 22a constituting the idle scroll unit 22 are engaged with each other.
  • the idle scroll unit 22 is orbited relative to the center point eccentric from the center of the fixed scroll unit 21 to be formed between the wrap 21a of the fixed scroll unit 21 and the wrap 22a of the idle scroll unit 22.
  • the central portion of the substrates 21c and 22c of each scroll unit 21 and 22 acts as a high pressure of the working fluid. And the edges act at low pressure.
  • the outer surface of the substrate 22c of the idle scroll unit 22 is provided with a boss 22b on which a bearing 24 embedded to support the power transmission shaft 23 is supported, and the idle scroll unit 22 is provided. Since the boss 22b also performs an idle movement according to the idle movement, a space required for the idle movement of the boss 22b is formed on the front side of the main frame 25, and the idle scroll unit 22 has the main frame 25.
  • the power supply shaft 23 rotates by an external power source to compress the working fluid to supply a high-pressure working fluid, or is powered by a high-pressure pressure of the high-pressure working fluid
  • the transmission shaft 23 is rotated to drive an external rotating device, and a high pressure working fluid is expanded and discharged at a low pressure, which is known.
  • the revolving scroll unit 22 since the fixed scroll unit 21 and the revolving scroll unit 22 are respectively energized by the pressure of the fluid as shown in FIG. 3A, the revolving scroll unit 22, in particular, the substrate 22c thereof, as shown in FIG. 3B. Deformed toward the space around the boss 22b to increase the clearance between the fixed scroll unit 21 and the orbiting scroll unit 22 and between the scroll wraps 21a and 22a so that the working fluid is not compressed or expanded when the working fluid is compressed. There is a problem that the efficiency of the scroll fluid machine is lowered because the leakage amount increases more than the allowable value.
  • the outer surface of the substrate 22c of the idle scroll unit 22 and the front side of the main frame 25 may be changed, or new materials of the idle scroll unit 22 and the main frame 25 may be used.
  • Abrasion reduction methods including adoption are used.
  • the scroll expander of the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0104296 (published Aug. 28, 2014) is a separate method for reducing frictional resistance between the idle scroll 41a and the housing 42a. Is not provided, and the 'generating system of a scroll expander using a heat source of biofuel' in Korean Patent Registration No. 10-1314525 (published on October 4, 2013) shown in FIG. It is used as a means for reducing the frictional resistance between the 41b and the main frame 42b.
  • the lubricant supply means is disposed between the idle scrolls 41a and 41b and the main frame (or housing) 42a and 42b, and the idle scrolls 41a and 41b.
  • the frictional resistance between the main frame 42a and the 42b is reduced, but when used for a long time in a state where a high pressure fluid pressure is applied, the function of the lubricant is lowered, and the scroll fluid machine is less efficient.
  • Korean Patent No. 10-0296696 (October 24, 2001) showing another example of a scroll compressor, as shown in Figure 5b, the sliding surface of the scroll compressor, i.e. idle scroll 22 and fixed scroll 21 A film containing a tin compound is formed on the sliding surface of the sheet), and a static scroll (21) provided with a hard plate (21a) and a fixed scroll wrap (21b), a static plate (22a), and an idle scroll wrap (22a) are provided.
  • 22 is seated on the casing 25 and connected to the crankshaft 29 interlocked with the drive shaft via the bearing 28 at the lower end of the revolving scroll 22, and revolves in rotation with the rotation of the crankshaft 29.
  • the fluid sucked into the suction port 23 is compressed and discharged to the discharge port 24 while the scroll 22 revolves, thereby reducing the peeling of the tin compound-containing film and increasing the efficiency of the scroll compressor.
  • the scroll expander which expands gas and generates power, needs to be continuously operated for a long time unlike a scroll compressor, and thus, the sliding surface of the housing 42a and the idle scroll 41a of FIG. 4A and the main frame 42b of FIG. 4B.
  • the wear of the sliding surface of the overturning scroll 41b increases by that much.
  • scroll units are made of aluminum with good processability.
  • the compression efficiency of the working fluid is increased due to the large heat diffusion of aluminum during the polytropic compression of the working fluid.
  • the expansion efficiency of the working fluid is lowered due to the increased heat loss due to the large heat diffusion of aluminum in the process of polytropic expansion of the working fluid, and the difficulty of the precision degradation caused by the corrosion treatment as the secondary processing of aluminum. .
  • the present invention is to solve the problems of the scroll fluid machine as described above, the high pressure is applied to the center of the revolving scroll unit by the working fluid, the idle due to the force applied by the pressure distribution is lowered toward the edge As the scroll unit is deformed, between the fixed scroll unit and the two scroll wraps of the idle scroll unit, between the bottom of the fixed scroll unit substrate and the scroll wrap of the idle scroll unit, and between the bottom of the idle scroll unit substrate and the scroll wrap of the fixed scroll unit Idle scroll rolling support, which can improve the efficiency of the machine by preventing the increase of the micro clearance and increase the fluid leakage, reduce the abrasion of the abutment of the main frame and the idle scroll unit, and extend the life of the machine to increase the economy.
  • Providing a scroll fluid machine with Its purpose is to.
  • the present invention is to manufacture the scroll unit and the main frame by stainless steel including SUS 303F, SUS 430F and the corresponding stainless steel for casting, thereby increasing the geometric tolerance of the corrosion treatment when using aluminum It is an object of the present invention to provide an expandable scroll fluid machine which can be avoided and prevents heat loss in the process of polytropic expansion of the working fluid to increase the efficiency of the machine.
  • the fixed scroll unit is provided with the inlet and outlet of the working fluid and the fixed scroll wrap is formed on one surface of the substrate;
  • An orbiting scroll wrap is formed in the center of one side of the substrate, which is coupled to the fixed scroll wrap so as to face the fixed scroll wrap and is engaged with a 180 degree phase difference, and a pair of bearing housings and bearings in which the bearing is installed are installed.
  • An orbiting scroll unit having three protruding vanes, each provided with one intermediate bearing housing positioned between the pair of bearing housings;
  • a main frame having a pair of opposing bearings and one intermediate bearing provided corresponding to the three bearings of the idle scroll unit, the front side of which is coupled to face the outer surface of the substrate of the idle scroll unit;
  • a power transmission shaft having an eccentric shaft rotatably coupled to the intermediate bearing of the bearing housing of the idle scroll unit and rotatably coupled to the intermediate bearing of the main frame;
  • two anti-rotation shafts having an eccentric shaft coupled to a pair of opposing bearings of the bearing housing of the orbiting scroll unit and rotatably coupled to a pair of opposing bearings of the main frame, respectively.
  • An orbital scroll rolling device comprising a plate-shaped retainer cage configured to include a plurality of receiving holes, and a plurality of rigid balls accommodated in a rolling hole in the plate-shaped retainer cage, and arranged between the idle scroll unit and the main frame. And a rolling guide means of an orbiting scroll rolling support coupled between the orbiting scroll unit and the main frame, which is achieved by a scroll fluid machine having an orbiting scroll rolling support.
  • a scroll fluid machine is an expandable scroll fluid machine, in which a fixed scroll unit, an orbiting scroll unit and a main frame do not need a corrosion treatment in which geometric tolerances due to separate processing are increased and heat transfer coefficient is increased. It is made of stainless steel, including low SUS 303F, SUS 430F and equivalent stainless steel for casting.
  • a disk-shaped mirror surfaced racing plate is further attached between the idle scroll rolling support and the idle scroll scroll unit, and between the idle scroll rolling support and the main frame, respectively.
  • both ends are fixed to the outer surface of the idler scroll unit substrate and the front side of the main frame, further comprising a plurality of tension springs for tightly fixing the idler scroll unit and the main frame.
  • tension springs above can be secured to spring hook bolts whose ends are fastened to bolt holes on the front side of the main frame facing a spring hook bracket and an idle scroll rolling support formed on the outer surface of the substrate of the idle scroll unit.
  • the rolling guide means for guiding the rolling of the idler scroll rolling support the four guide parts having a guide groove formed on the outer side of the plate-shaped retainer cage with an angle difference of 90 degrees with respect to the center in the radial direction ;
  • Four guide protrusions are formed in a position corresponding to the guide groove of the outer projection of the idle scroll unit in a direction perpendicular to the guide groove and fitted into the guide groove of the guide portion to reciprocate in the direction from the center of the plate-shaped retainer cage to the outside;
  • the above rolling guide means is an Oldham scroll rolling support, the guide portion of which is arranged crosswise with respect to the center on the outer side of the plate-shaped retainer cage, and is further provided with a coil spring whose ends are fitted to the rod in contact with the guide protrusion and the support. can do.
  • a rolling guide means of an idle scroll rolling support includes, as an eccentric shaft method, two guide parts protrudingly formed on the outer side of a plate-shaped retainer cage and provided with bearing bearings; And a guide shaft portion formed between the body portion of the anti-rotation shaft and the eccentric shaft and coupled to the bearing of the bearing housing of the guide portion, thereby rotating the orbiting scroll rolling support while preventing the rotation of the orthogonal scroll rolling support.
  • the plate-shaped retainer cage of the idler scroll rolling support is formed by pressing or injecting a thin plate body to form a plurality of arc-shaped bent portions facing each other, the corresponding pair of bent portions to form a receiving hole It is made by attaching and fixing two sheets of thin plates. As described above, unlike attaching and fixing two sheets of thin plate bodies having a plurality of arc-shaped bent portions facing each other apart from each other, an injection-shaped groove or an arc-shaped groove facing each other by cutting a thick plate is formed. It is also possible to attach and fix the two plate bodies formed.
  • the plate-shaped retainer cage may consist of a single plate, and may have a structure in which the plate is radially cut up and down so as to create a space having a size in which steel balls are accommodated.
  • the plate-shaped retainer cage can also be made by making a plurality of holes with opposite arc-shaped walls formed, and fixing a pair of fixing caps and an assembly of steel balls sandwiched therebetween.
  • the plate-shaped retainer cage of the idle scroll rolling support, the receiving hole is not formed in the center, or a circular or polygonal perforations are formed in contact with the main frame and the idle scroll unit A contactless portion is formed.
  • the idler scroll rolling support by inserting the idler scroll rolling support between the main frame and the idler scroll unit, a high pressure is applied to the center by the pressure of the working fluid, and the force applied by the pressure distribution is lowered toward the edge Due to the deformation of the idle scroll unit, between the fixed scroll unit and the two scroll wraps of the idle scroll unit, the contact surface of the fixed scroll unit substrate bottom and the scroll wrap of the idle scroll unit, and the scroll wrap of the idle scroll unit substrate bottom and the fixed scroll unit The gap between the contact surfaces prevents fluid leakage and improves the efficiency of the scroll fluid machine.
  • the idle scroll Rolling friction structure by rigid balls of rolling support And prevents wear on each of the contact surfaces of the main frame and the idle scroll, which are in contact with the rigid balls of the idle scroll rolling support, respectively, and reduces the wear of the outer surface of the idle scroll unit and the front of the main frame, thereby reducing the wear of the machine as well as
  • the present invention manufactures the fixed scroll unit, the idle scroll unit and the main frame made of stainless steel including SUS 303F, SUS 430F and the corresponding stainless steel for casting, thereby reducing the heat loss during the polytropic expansion of the working fluid It is effective in improving the efficiency of the expandable scroll fluid machine, and solving the problems of difficulty in managing the precision and the post processing, which are caused by the corrosion treatment, which is the post processing of aluminum.
  • FIG. 1 is a view showing the operation principle of a conventional scroll fluid machine.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional scroll fluid machine.
  • 3A and 3B are views showing a state in which a force applied by a fluid pressure and a deformation state are applied to the fixed scroll unit and the idle scroll unit in the scroll fluid machine of FIG.
  • 4A and 4B show a conventional scroll inflator.
  • 5A and 5B show a conventional scroll compressor.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of an inflatable scroll fluid machine having an idle scroll rolling support according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main parts of the expandable scroll fluid machine of FIG. 6 and their coupling states.
  • FIG. 8 is a partially enlarged perspective view illustrating a fixed state of an orbiting scroll unit of the expandable scroll fluid machine of FIG. 6 and a tension spring for tightly fixing the main frame.
  • FIG. 9 and 10 are exploded perspective views of an eccentric shaft rolling guide means and a side view of the oldham rolling guide means for guiding the rolling of the idle scroll rolling support of FIG. 6, respectively.
  • 11 and 12 are exploded perspective views of the Oldham Ring-type idle scroll rolling support of the inflatable scroll fluid machine of FIG.
  • FIG. 13 and 14 are cross-sectional views of a variation of the orbital scroll rolling support of the inflatable scroll fluid machine of FIG. 6.
  • 15 and 16 are cross-sectional views showing another example of an idle scroll rolling support of the inflatable scroll fluid machine of FIG.
  • FIG. 17 to 20 are views showing the operating state of the expandable scroll fluid machine according to the embodiment of the present invention of FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of an expandable scroll fluid machine having an idle scroll rolling support according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a coupling state of main parts of FIG. 6,
  • FIG. 6-8 showing an inflatable fluid machine with an orbital scroll rolling support of an embodiment of the present invention, an inflatable scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention, wherein the fixed scroll wrap 120 is a substrate
  • the static scroll wrap 210 of the shape corresponding to the fixed scroll unit 100 and the fixed scroll wrap 120 built into one side of the 110 is fixed scroll wrap 120 with a 180 degree phase difference from the fixed scroll unit 100.
  • the fixed scroll unit 100 is formed with an inlet 111 and an outlet 112 for the inlet and outlet of the high pressure working fluid, respectively, a fixed scroll wrap 120 is formed on one surface, the fixed scroll wrap 120 ) Has an inner space that can accommodate the orbiting scroll wrap 220 of the orbiting scroll unit 200.
  • the inlet 111 through which the high-pressure working fluid is introduced communicates with an external working fluid supply source, and the outlet 112 through which the expanded working fluid is discharged communicates with the outside in the center of the substrate 110 of the fixed scroll unit 100.
  • the fixed scroll unit 100 is formed at the periphery of the substrate 110.
  • the orbiting scroll unit 200 is formed in the center of one side of the substrate 210 is an orbiting scroll wrap 220 which is engaged with the fixed scroll wrap 120 and the fixed scroll wrap 120 with a 180 degree phase difference to face the fixed scroll wrap 120
  • Three protruding vanes with a pair of opposing bearing housings in which bearings 221b and 221c are installed and one intermediate bearing housing in which bearing 221a is installed and positioned between the pair of opposing bearing housings above.
  • Part 220a, 220b, 220c is formed, the working fluid while the idle rotational movement with the working rotary shaft 310 by the pressure of the high-pressure working fluid flowing into the inlet 111 of the fixed scroll unit 100 To expand and discharge.
  • Protruding wing portions 220a, 220b, 220c which are formed on the outer side of the scroll wrap portion of the substrate of the orbiting scroll unit 200, are formed as shown in the figure, and the intermediate projecting wing portions 220a face each other. It is disposed with an angle difference of 90 degrees with respect to the revolution center with respect to the wing
  • one power transmission shaft 310 and two anti-rotation shaft 320 (at positions corresponding to the three bearings 221a, 221b, 221c) of the orbiting scroll unit 200 (
  • the body portion 313 of the power transmission shaft 310 integrated with the eccentric shaft 311 is arranged to be rotatable in the intermediate bearing 312, and the pair of opposing bearings 221b of the idle scroll unit 200 are rotated.
  • the three eccentric shafts (311, 321, 331) of the body portion (313, 323) (a pair of anti-rotation shafts 320, 330 facing one power transmission shaft (310) ( 333)
  • the working fluid introduced through the inlet 111 exerts a vector force due to the pressure on the idle scroll wrap, and the summation of the vector is the idle scroll unit.
  • a force F kgf is applied to an eccentric center having an eccentricity "R cm" past a centroid of figure so that the orbiting scroll unit 200 is a body 323, 333 of the anti-rotation shaft 320, 330.
  • the orbiting scroll rolling support 400 includes an aluminum plate retainer cage 410 formed with a plurality of accommodation holes 430 spaced apart from an adjacent accommodation hole 430, and a housing hole 430 of the plate retainer cage 410.
  • a plurality of ceramic balls 420 accommodated therein are disposed between the sides.
  • a plurality of ceramic balls 420 are always in close contact with the other side of the substrate of the idle scroll unit 200 and the front side of the main frame 300, so that the idle scroll unit 200 is formed of the outer surface of the substrate 210. Since the whole is orbital in the state supported by the plurality of ceramic balls 420 received and rolled in the plate-shaped retainer cage 410, the orbital scroll rolling support 440 including the ceramic ball 420 making such an orbital movement.
  • Rolling support theoretically zeros the frictional resistance between the other side of the substrate of the idle scroll unit 200 and the front side of the main frame 300, and also when the idle scroll unit 200 is subjected to fluid pressure.
  • Ceramic ball 420 is connected to the main frame 300 in a multipoint support manner on the other side of the substrate 210 of the revolving scroll unit 200 at different pressures depending on the position in the plate-shaped retainer cage 410. Idle against The substrate 210 of the scroll unit 200 is prevented from being deformed by the high pressure of the working fluid.
  • the orbital scroll rolling support 400 has a direction in which the fixed scroll unit 100 and the main frame 300 are coupled to the outer side of the substrate of the fixed scroll unit 100 and the front side of the main frame 300, respectively.
  • the bolts 510 are fastened to the plurality of fastening holes 160 and 360 formed in a straight line, such that the main surfaces of the front side of the main frame 300 abut on the main surfaces of the outer surface of the substrate of the fixed scroll unit 100. Combined to be in a combined state.
  • disc-shaped mirror running surface plates 270 and 370 of steel or cemented carbide (eg tungsten carbide) of low wear due to rolling of ceramic balls are additionally arranged.
  • both ends of the revolving scroll unit 200 are fixed to the outer surface of the substrate and the front side of the main frame 300, so that the revolving scroll unit 200 and the main frame 300 are in close contact and elastically supported.
  • a plurality of tension springs 500 for the idle scroll unit 200 even if a high-pressure working fluid is applied between the fixed scroll wrap 120 and the idle scroll wrap 210 to revolve the idle scroll unit 200
  • the outer surface of the substrate is kept in close contact with the front side of the main frame 300 together with the idle scroll rolling support 400, reducing the noise caused by the vibration of the idle scroll rolling support 400 and quiet operation can do.
  • the plurality of tension springs 500 have a front end of the main frame 300 opposite the spring hook bracket 250 and the orbiting scroll rolling support 400 formed at both ends thereof on the substrate outer surface of the orbiting scroll unit 200. It is fixed to the spring hook bolt 350 is fastened to the bolt hole of the side.
  • the scroll fluid machine of the present invention may be made of a conventional material such as aluminum in the case of the compression type, but in the case of the expansion type according to the embodiment of the present invention as described above, the fixed scroll unit 100, the idle scroll unit 200 and the main frame.
  • 300 from stainless steel, including SUS 303F, SUS 430F, and equivalent stainless steels for casting, transport and handling for heat loss in the process of polytropic expansion of working fluids and for secondary corrosion resistance processing of aluminum
  • an Oldham-type rolling guide means for guiding the rolling of the idle scroll rolling support 400, as shown in Figures 6 and 9, the outer of the plate-shaped retainer cage 410
  • Four guide portions 411 having the guide grooves 411a formed in the radial direction, and the protrusions on the outer side of the revolving scroll unit 200 at positions corresponding to the guide grooves 411a are perpendicular to the guide grooves 411a.
  • a guide protrusion 251 which is formed to have a through hole 251a and is fitted into the guide grooves 411a of the four guide parts 411 and reciprocated in a direction from the center of the plate-shaped retainer cage 410 toward the outside;
  • a rod 252 fitted into the through hole 251a of the guide protrusion 251 and a support 253 formed on the front side of the main frame 300 to support both ends of the rod 252.
  • the four guides 411 are arranged crosswise on the outer side of the plate-shaped retainer cage 410, the configuration of the Oldham mechanism for decomposing the circular motion to the movement in the XY axis direction when the idle scroll unit 200 idle As a result, it is possible to induce a stable rolling idle motion of the idle scroll rolling support (400).
  • the two coil springs 254 are fitted to the main surface of the rod 252 so that both ends abut against the guide protrusion 251 and the support 253, thereby moving in conjunction with the idle scroll rolling support 400.
  • Guide protrusion 251 provides a restoring force that can be returned to its original position.
  • each guide portion 411 may be manufactured integrally with the plate-shaped retainer cage 410 or may be manufactured as a separate component and fixed to the plate-shaped retainer cage 410 by a fitting method or a welding method.
  • the method of forming the guide portion 411 in the plate-shaped retainer cage 410 as described above can be selected according to the thickness or material of the plate-shaped retainer cage 410.
  • FIG. 10 Another example of the rolling guide means of the orbital scroll rolling support is an eccentric shaft type as shown in FIG. 10, and unlike the four guide portions 411 of FIGS. 6 and 9, the plate-shaped retainer cage 410.
  • Two guide parts 411 protruding outwardly facing each other and having bearings, and eccentric shafts 321 and 331 of the anti-rotation shafts 320 and 330 to be coupled to the bearings of the guide parts 411. It is configured to have guide shafts 321a and 331a which are additionally formed between the body parts 323 and 333 as intermediate sizes of the eccentric shafts 321 and 331 and the body parts 323 and 333.
  • the rolling of the scroll rolling support 400 may be guided.
  • the orbital scroll rolling support 400 of the scroll fluid machine of the present invention attaches two thin plates to form a plate retainer cage 410, and press-processes or injects the thin plates.
  • a plate retainer cage 410 By forming a plurality of arc-shaped bent portion 431 facing each other spaced apart from each other, by attaching and fixing the two plate body so that the corresponding pair of bent portion 431 to form the receiving hole 430 can be produced have.
  • FIG. 12 another example of the orbital scroll rolling support 400, as shown in Figs. 12 and 14, by attaching two thick plate body to make a plate-shaped retainer cage 410, by cutting each plate body to the corresponding site A plurality of arc-shaped groove portions 432 facing each other to be spaced apart may be formed, and two plate bodies may be attached and fixed so that a corresponding pair of groove portions 432 form a receiving hole 430.
  • a cut piece 433 is formed by cutting a plate radially so as to be spaced up and down and intersects by pressing, and a ceramic ball 420 is provided between a pair of cut pieces 433 facing each other.
  • the plate-shaped retainer cage 410 is formed by forming an accommodating hole 430, which is a space in which c) is accommodated.
  • the plate-shaped retainer cage 410 is composed of a single plate body, a plurality of holes 434 in the plate body, the ceramic ball 420 Is a structure in which the assembly inserted between the pair of fixing caps 435 is inserted into each of the hole portions 434, and the combination of the pair of fixing caps 435 and the hole portions 434 is accommodated in the receiving hole 430. do.
  • the plate-shaped retainer cage 410 of the idle scroll rolling support 400 As shown in FIGS.
  • the contactless portion 440 which is not in contact with the frame and the idle scroll unit, damage due to excessive thermal expansion of the central ceramic ball by the high temperature and high pressure working fluid of the ceramic ball 420 located at the center of the plate-shaped retainer cage 410 is prevented. It can prevent.
  • 17 to 20 are views showing the operating state of the inflatable scroll fluid machine having an idle scroll rolling support according to an embodiment of the present invention.
  • the idle scroll unit 200 and the three eccentric shafts 311, 321, 331 of the power transmission shaft and the anti-rotation shaft are 0 °, 90 °, and 180 ° counterclockwise.
  • the position of the idle scroll rolling support 400 and the guide portion 411 of the idle scroll rolling support 400 and the guide protrusion 251 of the idle scroll unit 200 or the main frame 300. By rotating 270 °, the position of the idle scroll rolling support 400 and the guide portion 411 of the idle scroll rolling support 400 and the guide protrusion 251 of the idle scroll unit 200 or the main frame 300. ),
  • the expansion scroll fluid machine having an idle scroll rolling support according to an embodiment of the present invention operates smoothly, and the idle scroll rolling support 400 performs its function to achieve an effect. You can see that.
  • the present invention can be easily modified and changed by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention to achieve the object of the present invention, the present invention
  • the range of is not limited by the structure and the material of the above embodiment, for example, the plate-shaped retainer cage of the idler scroll rolling support can be made of a material such as stainless steel, plastic, ceramic, etc. in addition to aluminum, the ceramic ball also Various steel balls can be used, and any general bearing ball can be used.

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Abstract

본 발명은, 고정 스크롤 유닛(100), 공전 스크롤 유닛(200), 공전 스크롤 유닛(200)의 베어링(221a)(221b)(221c)에 대응되게 설치된 3개의 베어링(312)(322)(332)이 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 외측면과 마주보게 결합되는 메인 프레임(300), 공전 스크롤 유닛(200)의 베어링(221a)과 메인 프레임(300)에 회전 가능하도록 결합되는 하나의 동력 전달축(310) 및 한 쌍의 마주보는 한 쌍의 자전 방지축(320)(330)을 포함하여 구성되고; 다수의 수용홀(430)이 분산되게 형성된 판상 리테이너 케이지(410)와, 판상 리테이너 케이지(410)의 수용홀(430)내에 회전자재토록 수용된 다수의 강성 볼(420)을 구비하고, 공전 스크롤 유닛(200)과 메인 프레임(300) 사이에 배치되는 공전 스크롤 롤링 지지구(400) 및 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 롤링 안내수단을 더 포함함으로써, 공전 스크롤 유닛의 외측면과 메인 프레임의 앞측 면의 마모를 줄이고, 유체 압력에 의한 공전 스크롤 유닛의 변형을 감소시키고, 수명 연장으로 경제성을 높일 수 있으며, 별도의 가공에 의한 기하공차가 증대되는 내식 처리가 필요 없고 열전달 계수가 낮은 스테인레스강으로 제조하여 열효율을 높일 수 있는, 스크롤 유체기계를 제공한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 16.11.2016]　공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계
본 발명은 냉매 압축기, 공기 압축기의 압축기, 터빈 팽창기에 사용되는 스크롤 유체기계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공전 스크롤 유닛을 고정 스크롤 유닛에 대하여 지지하는 메인 프레임의 앞 측면과 공전 스크롤 유닛의 기판의 외측면 사이에 복수의 강성 볼(balls of hard material)이 회전가능하게 지지된 판상 리테이너 케이지(plate shape retainer cage)로 된 공전 스크롤 롤링 지지구를 배치하여 공전 스크롤 롤링 지지구와 공전 스크롤 유닛 그리고 공전 스크롤 롤링 지지구와 메인 프레임과의 마찰저항을 줄임으로써, 공전 스크롤 유닛의 공전 스크롤 롤링 지지구와 접촉하는 면, 즉 공전 스크롤 유닛 기판의 외측면, 공전 스크롤 롤링 지지구와 접촉하는 메인 프레임의 앞 측면의 마모를 줄이고, 작동 유체의 압력 작용에 의한 공전 스크롤 유닛의 변형을 감소시켜서, 기계의 수명을 늘리고 경제성을 높일 수 있는 스크롤 유체기계에 관한 것이다.
유체의 팽창에 의해 동력을 얻거나 동력에 의해 유체를 압축시키는 종래의 스크롤 유체기계는, 도 1과 같이, 고정 스크롤 랩(stationary scroll wrap)을 구비한 고정 스크롤 유닛(11)과, 고정 스크롤 유닛의 스크롤 랩의 형상에 대응되는 공전 스크롤 랩(revolving scroll wrap)을 구비한 공전 스크롤 유닛(12)이 서로 180도의 위상차(phase difference)가 생기게 맞물려 결합됨으로써, 고정 스크롤 유닛과 공전 스크롤 유닛에 의하여 여러 개의 크고 작은 초승달 단면 형상의 밀폐 공간이 형성되고, 공전 스크롤 유닛의 공전에 의해 위치 변동되면서 확대 또는 축소되어 그 안에 유입된 작동 유체가 팽창 또는 압축되는 것으로서, 올덤(Oldham) 링 구조 또는 편심축 구조의 공전 스크롤 유닛 자전방지기구와 연동되어(engage), 공전 스크롤 유닛이 공전하더라도 고정 스크롤 유닛과의 결합이 지속되도록 구성되어 있다.
따라서, 압축형 스크롤 유체기계는, 공전 스크롤 유닛(12)이 시계 방향으로 공전하여 고정 스크롤 유닛(11) 기판 주변의 유입구를 통해 들어온 유체가 수용된 초승달 단면 형상의 공간이 수축되면서 그 안의 유체가 압축되어 배출되며, 그와 반대로 팽창형 스크롤 유체기계는 공전 스크롤 유닛(12)이 반시계 방향으로 공전하여 중앙의 유입구를 통해 들어온 유체가 수용된 초승달 단면 형상의 공간이 확장되면서 그 안의 유체가 팽창되어 외부로 배출된다.
이는 고정 스크롤 유닛의 스크롤 랩과 공전 스크롤 유닛의 스크롤 랩 사이에 형성되는 초승달 단면 형상의 밀폐공간이 공전 스크롤 유닛의 공전하는 방향에 따라 축소 또는 확장되는 것을 활용하는 것으로서, 공기 또는 냉매 압축기 그리고 터빈 팽창기 등으로 활용되고 있다. 이러한 스크롤 유체기계는 유입(또는 흡입), 팽창(또는 압축) 및 토출 행정이 동시에, 연속적으로 이루어지기 때문에 동력 전달축 회전 시에 토크 변동이 비교적 작아 소음과 진동이 적고, 또한 왕복동식 압축기에 비해 상대적으로 구조가 간단하고, 부품 수가 적기 때문에 경제성이 높고, 소형, 경량으로 제작이 용이하다.
그러나, 종래의 스크롤 유체기계는 도 2와 같이 고정 스크롤 유닛(21)을 구성하는 고정 스크롤 랩(21a)과 공전 스크롤 유닛(22)을 구성하는 공전 스크롤 랩(22a)이 맞물려 결합된 상태에서, 공전 스크롤 유닛(22)을 고정 스크롤 유닛(21)의 중심으로부터 편심된 중심점을 기준으로 공전시켜 고정 스크롤 유닛(21)의 랩(21a)과 공전 스크롤 유닛(22)의 랩(22a) 사이에 형성된 초승달 단면 형상의 공간의 위치와 용적을 변화시키는 구조로서, 스크롤 유체기계가 동작함에 따라 각각의 스크롤 유닛(21)(22)의 기판(21c)(22c)의 중심부는 작동 유체의 압력이 높게 작용하고 그 가장자리는 그 압력이 낮게 작용한다. 공전 스크롤 유닛(22)의 기판(22c) 외측면에는 동력 전달축(23)을 지지하도록 내장된 베어링(24)이 지지되는 보스(boss)(22b)가 구비되고, 공전 스크롤 유닛(22)이 공전 운동함에 따라 보스(22b)도 공전운동을 하므로, 메인 프레임(25)의 앞 측면에 보스(22b)가 공전 운동하기 위해 필요한 공간이 형성되어 있으며, 공전 스크롤 유닛(22)은 메인 프레임(25)에 의하여 받쳐진 상태에서 외부 동력원에 의해 회전하는 동력 전달축(23)에 의해 공전하여 작동유체를 압축하여 고압의 작동 유체를 공급하거나, 또는 고압의 작동유체의 고압의 압력에 의해 공전되어 동력 전달축(23)을 회전시켜서 외부의 회전 장치를 구동시키고, 고압의 작동 유체가 팽창되어 낮은 압력으로 토출되며, 이는 공지된 것이다.
이때, 도 3a와 같이, 유체의 압력에 의하여 고정 스크롤 유닛(21)과 공전 스크롤 유닛(22)이 각각 힘을 받기 때문에, 도 3b와 같이 공전 스크롤 유닛(22), 특히 그 기판(22c)이 보스(22b) 주위의 공간부를 향해 변형되어 고정 스크롤 유닛(21)과 공전 스크롤 유닛(22)의 사이 그리고 스크롤 랩(21a)(22a) 사이의 간극이 커지면서 작동 유체의 압축 또는 팽창시 작동 유체의 누설량이 허용치 이상으로 증가하여 스크롤 유체기계의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 공전 스크롤 유닛(22)이 공전 운동을 함에 따라 작동 유체의 압력에 의해 공전 스크롤 유닛(22)의 기판(22c)의 가장자리가 메인 프레임(25)과 밀착된 상태로 마찰 슬라이딩을 함으로써, 공전 스크롤 유닛(22)의 기판(22c)의 외측면의 가장자리와 메인 프레임(25)의 앞 측면의 슬라이딩 마찰 면의 마모가 발생하는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 공전 스크롤 유닛(22)의 기판(22c) 외측면과 메인 프레임(25)의 앞 측면의 형상을 바꾸거나, 공전 스크롤 유닛(22)과 메인 프레임(25)의 새로운 재료 채용을 포함하는 마모 저감방법이 사용되고 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2014-0104296호(2014. 08. 28. 공개)의 '스크롤 팽창기'는 도 4a에 도시한 바와 같이, 공전 스크롤(41a)과 하우징(42a) 간의 마찰저항을 줄이기 위한 별도의 구성이 구비되어 있지 않고, 도 4b에 도시한 대한민국 등록특허 제 10-1314525호(2013. 10. 04. 공고)의 '바이오 연료의 열원을 이용한 스크롤 팽창기의 발전시스템'은, 윤활제가 공전 스크롤(41b)과 메인 프레임(42b) 간의 마찰저항을 줄이기 위한 수단으로 이용되고 있다.
위와 같은 2건의 특허문헌을 포함하는 종래기술에서는, 윤활제 공급수단이 공전 스크롤(41a)(41b)과 메인 프레임(또는 하우징)(42a)(42b) 사이에 배치되어 공전 스크롤(41a)(41b)과 메인 프레임(42a)(42b) 간의 마찰저항을 줄이고 있으나, 고압의 유체 압력이 가해진 상태에서 장기간 사용되는 경우, 윤활제의 기능이 떨어져, 스크롤 유체기계의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 고압의 유체로부터 운동 에너지를 생성하는 도 4a 및 도 4b와 같은 팽창기와 반대로 동력에 의해 기체를 압축하는 스크롤 압축기에서는 도 5a와 같은 대한민국 등록특허 제 10-0202624호(1999. 06. 15. 공고)는 도시되지 않은 고정 스크롤에 대응되는 공전 스크롤(51)이 상부 프레임(52)의 상부에 안착되고, 공전 스크롤(51)의 압축기 보스부(51a)에 상부 프레임(52)의 관통공(52a)에 끼워지는 크랭크축(53)이 결합되어 있음으로써, 크랭크축(53)을 관통하는 오일 유로(53a)를 통해 주입되는 오일이 보스 공간부(S)와 오일 안내부(52b)를 거쳐 흘러 상부 프레임(52)과 이에 대하여 공전하는 공전 스크롤(51)과의 마찰을 줄이도록 하고 있다.
또한, 스크롤 압축기의 다른 예를 보여주는 대한민국 등록특허 제 10-0296696호(2001. 10. 24. 공고)는, 도 5b와 같이, 스크롤 압축기의 슬라이딩 면, 즉 공전 스크롤(22)과 고정 스크롤(21)의 슬라이딩 면에 주석 화합물을 함유하는 피막이 형성되어 있고, 경판(21a)과 고정 스크롤 랩(21b)이 마련된 고정 스크롤(21)과 경판(22a)과 공전 스크롤 랩(22a)이 마련된 공전 스크롤(22)이 케이싱(25)에 안착되고, 공전 스크롤(22)의 하단부에 축받이(28)를 매개로 구동축에 연동되는 크랭크축(29)에 연결되어, 크랭크축(29)의 회전에 연동해서 공전 스크롤(22)이 공전하면서 흡입구(23)로 흡입되는 유체가 압축되어 토출 포트(24)로 배출되도록 함으로써, 주석 화합물 함유 피막의 박리를 줄이고 스크롤 압축기의 효율을 높이도록 하고 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 스크롤 압축기는 오일 또는 피막에 의해 도 5a의 상부 프레임(52)과 공전 스크롤(51)의 슬라이딩 면 또는 도 5b의 고정 프레임(21)과 공전 스크롤(22)의 슬라이딩 면의 마찰저항을 줄이고 있으나, 작동 유체가 높은 압력으로 작용하므로 스크롤 압축기의 공전 스크롤과 메인 프레임의 슬라이딩 접촉면의 마모 및 공전 스크롤(51 또는 22)의 기판의 변형을 방지하는데는 한계가 있다.
특히, 기체를 팽창시켜 동력을 생성하는 스크롤 팽창기는 스크롤 압축기와 달리 장시간 동안 지속적으로 작동시켜야 하므로, 도 4a의 하우징(42a)과 공전 스크롤(41a)의 슬라이딩 면과 도 4b의 메인 프레임(42b)과 공전 스크롤(41b)의 슬라이딩 면의 마모가 그 만큼 증가하는 문제점이 있다.
또한, 스크롤 유닛은 대부분 가공성이 좋은 알루미늄 재질로 제작되는데, 압축형 스크롤 유체기계에서는 작동 유체의 폴리트로픽(polytropic) 압축 과정에서 알루미늄의 큰 열 확산으로 인해 작동 유체의 압축 효율이 높아지나, 팽창형 스크롤 유체기계에서는 작동 유체의 폴리트로픽 팽창 과정에서 알루미늄의 큰 열확산으로 인한 열 손실의 증대로 작동 유체의 팽창 효율이 낮아지는 문제점과 알루미늄 2차 가공으로서의 내식처리에 따르는 정밀도 저하에 따른 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 스크롤 유체기계의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작동 유체에 의하여 공전 스크롤 유닛의 중심부에 높은 압력이 작용하고, 가장자리로 갈수록 압력이 낮아지는 압력분포에 의하여 가해진 힘으로 인해 공전 스크롤 유닛이 변형됨에 따라 고정 스크롤 유닛과 공전 스크롤 유닛의 두 스크롤 랩 사이, 고정 스크롤 유닛 기판 저면과 공전 스크롤 유닛의 스크롤 랩의 접촉면, 그리고 공전 스크롤 유닛 기판 저면과 고정 스크롤 유닛의 스크롤 랩의 접촉면 간의 극미 간극이 확대되어 유체 누설이 증가하는 것을 방지하여 기계의 효율을 향상시키고, 메인 프레임과 공전 스크롤 유닛의 맞닿은 면의 마모를 줄여서 기계의수명을 연장시켜서 경제성을 높일 수 있는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스크롤 유닛 및 메인 프레임을 SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸 강재를 포함하는 스테인레스강에 의해 제조함으로써, 알루미늄을 사용할 경우의 내식처리에 따른 기하공차가 증대되는 문제를 피할 수 있고, 작동 유체의 폴리트로픽 팽창 과정에서의 열손실을 방지하여 기계의 효율을 높일 수 있는 팽창형 스크롤 유체기계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 작동 유체의 유입구와 유출구가 구비되고 기판의 일면에 고정 스크롤 랩이 형성된 고정 스크롤 유닛; 고정 스크롤 랩과 마주보게 고정 스크롤 랩과 대응되는 형상으로서 180도 위상 차를 가지고 맞물려 결합되는 공전 스크롤 랩이 기판의 일면의 중앙에 형성되고, 베어링이 설치된 한 쌍의 마주보는 베어링 하우징 및 베어링이 설치되고 그 한 쌍의 베어링 하우징의 사이에 위치한 1개의 중간 베어링 하우징이 각각 구비된 3개의 돌출 날개부를 가지는 공전 스크롤 유닛; 공전 스크롤 유닛의 3개의 베어링에 대응되게 설치된 한 쌍의 마주보는 베어링 및 하나의 중간 베어링이 구비되고, 그 앞 측면이 공전 스크롤 유닛의 기판의 외측면과 마주보게 결합되는, 메인 프레임; 공전 스크롤 유닛의 베어링 하우징의 중간 베어링에 회전 가능하도록 결합되는 편심축이 선단에 형성되고 그 몸체부가 메인 프레임의 중간 베어링에 회전 가능하도록 결합되는 하나의 동력 전달축; 및 공전 스크롤 유닛의 베어링 하우징의 한 쌍의 마주보는 베어링에 결합되는 편심축이 선단에 형성되고 그 몸체부가 메인 프레임의 한 쌍의 마주보는 베어링에 각각 회전 가능하도록 결합되는 2개의 자전 방지축;을 포함하여 구성되고, 다수의 수용홀이 분산되게 형성된 판상 리테이너 케이지와, 판상 리테이너 케이지의 수용홀내에 롤링 자재토록 수용된 다수의 강성 볼을 구비하고, 공전 스크롤 유닛과 메인 프레임 사이에 배치되는 공전 스크롤 롤링 지지구, 및 공전 스크롤 유닛과 메인 프레임의 사이에 결합되는 공전 스크롤 롤링 지지구의 롤링 안내수단;을 더 포함하여 구성되는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계에 의해 달성된다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 스크롤 유체기계는 팽창형 스크롤 유체기계로서, 고정 스크롤 유닛, 공전 스크롤 유닛 및 메인 프레임이, 별도의 가공에 의한 기하공차가 증대되는 내식 처리가 필요 없고 열전달 계수가 낮은 SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸강재를 포함하는 스테인레스강에 의해 제조된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 공전 스크롤 롤링 지지구와 공전 스크롤 유닛의 사이 및 공전 스크롤 롤링 지지구와 메인 프레임의 사이에 각각 원판형의 경면 주행 플레이트(mirror surfaced racing plate)가 더 부착된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 공전 스크롤 유닛 기판의 외측면과 메인 프레임의 앞 측면에 그의 양단이 고정되어, 공전 스크롤 유닛과 상기 메인 프레임을 밀착, 고정시키기 위한 복수의 인장 스프링이 더 구비된다.
*위의 인장 스프링은 그의 양단이 공전 스크롤 유닛의 기판 외측면에 형성된 스프링 후크 브라켓과 공전 스크롤 롤링 지지구와 마주보는 메인 프레임의 앞 측면의 볼트공에 체결되는 스프링 후크 볼트에 고정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 공전 스크롤 롤링 지지구의 롤링을 안내하는 롤링 안내수단이, 판상 리테이너 케이지의 외곽에 지름 방향으로 중심에 대하여 90도의 각도차를 갖도록 형성된 가이드 홈을 가지는 4개의 가이드부; 공전 스크롤 유닛의 외곽의 돌출부의 가이드 홈에 대응되는 위치에 가이드 홈과 직각 방향으로 관통공이 형성되고 가이드부의 가이드 홈에 끼워져 판상 리테이너 케이지의 중심에서 외곽을 향하는 방향으로 왕복 이동되는 4개의 가이드 돌기; 4개의 가이드 돌기의 관통공에 끼워지는 4개의 로드(rod); 및 메인 프레임의 앞 측면에 형성되어, 로드의 양단을 지지하는 8개의 지지대;를 포함하여 구성된다.
위의 롤링 안내수단은 올덤 방식의 스크롤 롤링 지지구이어서, 그 가이드부가 판상 리테이너 케이지의 외곽에 중심에 대하여 십자형으로 배치되고, 그의 양단이 가이드 돌기와 지지대에 맞닿게 로드에 끼워지는 코일 스프링을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 공전 스크롤 롤링 지지구의 롤링 안내수단이, 편심축 방식으로서, 판상 리테이너 케이지의 외곽에 돌출 형성되고 베어링이 설치된 베어링 하우징이 구비된 2개의 가이드부; 및 자전 방지축의 몸체부와 과 상기 편심축 사이에 형성되어 가이드부의 베어링 하우징의 베어링에 결합되는 가이드 축부;를 포함하여 구성되어, 공전 스크롤 롤링 지지구를 자전 방지축으로 자전방지시키면서 공전 회전시킨다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 공전 스크롤 롤링 지지구의 판상 리테이너 케이지는 박판체를 프레스 가공하거나 사출하여 서로 이격되게 마주보는 원호형상의 절곡부를 다수 형성하고, 대응하는 쌍의 절곡부가 수용홀을 형성하도록 2장의 박판체를 부착, 고정시켜서 만든다. 위와 같이, 서로 이격되게 마주보는 원호형상의 절곡부를 다수 형성한 2장의 박판체를 부착, 고정하는 것과 달리, 수용홀이 다수 형성되도록 사출하거나, 두꺼운 판체를 절삭하여 이격되게 마주보는 원호형상의 홈을 형성한 2장의 판체를 부착, 고정할 수도 있다. 또한, 판상 리테이너 케이지는 1장의 판체로 이루어지고, 판체가 강재 볼이 수용되는 크기의 공간을 만들도록 상하로 교차되게 방사형으로 절개한 구조로 할 수도 있다. 판상 리테이너 케이지는 또한, 마주 보는 원호형상의 벽이 형성된 다수의 구멍을 만들고, 한 쌍의 고정 캡과 그 사이에 넣어진 강재 볼의 조립체를 각 구멍에 고정하여 만들 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 공전 스크롤 롤링 지지구의 상기 판상 리테이너 케이지는, 그 중앙부에 수용홀이 형성되지 않거나, 원형 또는 다각형의 천공부가 형성되어 상기 메인 프레임과 공전 스크롤 유닛에 접촉되지 않는 무접촉부가 형성된다.
본 발명에 의하면, 메인 프레임과 공전 스크롤 유닛 사이에 공전 스크롤 롤링 지지구를 삽입함으로써, 작동 유체의 압력에 의하여 중심부에 높은 압력이 작용하고, 가장자리로 갈수록 압력이 낮아지는 압력분포에 의하여 가해진 힘으로 인해 공전 스크롤 유닛이 변형됨에 따라 고정 스크롤 유닛과 공전 스크롤 유닛의 두 스크롤 랩 사이, 고정 스크롤 유닛 기판 저면과 공전 스크롤 유닛의 스크롤 랩의 접촉면, 그리고 공전 스크롤 유닛 기판 저면과 고정 스크롤 유닛의 스크롤 랩의 접촉면 간의 간극이 생겨서 유체 누설이 발생되는 것을 방지하여 스크롤 유체기계의 효율을 향상시키고, 메인 프레임의 앞측 면과 공전 스크롤 유닛의 외측면이 직접 맞닿아 마모가 발생하는 기존의 마찰구조에서, 공전 스크롤 롤링 지지구의 강성 볼에 의한 구름 마찰구조로 변환시켜 각각 공전 스크롤 롤링 지지구의 강성 볼과 맞닿는 메인 프레임과 공전 스크롤 각각의 접촉면의 마모를 방지하며, 공전 스크롤 유닛의 외측면과 메인 프레임의 앞측 면의 마모를 줄임으로써, 해당 부분은 물론 기계 전체의 수명의 연장으로 스크롤 유체기계의 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고정 스크롤 유닛, 공전 스크롤 유닛 및 메인 프레임을 SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸 강재를 포함하는 스테인레스강으로 제조함으로써, 작동 유체의 폴리트로픽 팽창 과정에서의 열손실을 줄여 팽창형 스크롤 유체기계의 효율을 높일 수 있는 효과와 알루미늄의 후차 가공인 내식처리의 결과로 초래된 정밀도 저하 및 후차 가공 관리가 어려운 문제점을 해소하는 효과가 있다.
도 1은 통상의 스크롤 유체기계의 동작원리를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 스크롤 유체기계의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 스크롤 유체기계에서 고정 스크롤 유닛과 공전 스크롤 유닛에 유체 압력에 의한 힘이 가해지는 상태와 변형상태를 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 스크롤 팽창기를 보여주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 스크롤 압축기를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 팽창형 스크롤 유체기계의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 팽창형 스크롤 유체기계의 주요부분과 그 결합 상태를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 6의 팽창형 스크롤 유체기계의 공전 스크롤 유닛과 메인 프레임을 밀착 고정하는 인장 스프링의 고정상태를 보여주는 부분 확대 사시도이다.
도 9 및 도 10은 각각 도 6의 공전 스크롤 롤링 지지구의 롤링을 안내하는 올덤 형 롤링안내수단의 측면도 및 편심축형 롤링안내수단의 분해사시도이다.
도 11 및 도 12는 도 6의 팽창형 스크롤 유체기계의 올덤 링형 공전 스크롤 롤링 지지구의 분해 사시도이다.
도 13 및 도 14는 도 6의 팽창형 스크롤 유체기계의 공전 스크롤 롤링 지지구의 변형예의 단면도이다.
도 15 및 도 16은 도 6의 팽창형 스크롤 유체기계의 공전 스크롤 롤링 지지구의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 17 내지 도 20은 도 6의 본 발명의 실시예에 의한 팽창형 스크롤 유체기계의 작동상태를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예에 의해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 팽창형 스크롤 유체기계의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 주요부분의 결합상태를 보여주는 단면도이고, 도 8은 도 6의 팽창형 스크롤 유체기계의 공전 스크롤 유닛과 메인 프레임을 탄력지지하는 인장 스프링의 고정상태를 보여주는 부분 확대 사시도이다.
본 발명의 실시예의 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 팽창형 유체기계를 보여주는 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 팽창형 스크롤 유체기계는, 고정 스크롤 랩(120)이 기판(110)의 일면에 내설된 고정 스크롤 유닛(100), 고정 스크롤 랩(120)에 상응하는 형상의 공전 스크롤 랩(210)이 고정 스크롤 유닛(100)과 180도 위상 차이로 고정 스크롤 랩(120)과 마주보며 맞물려서 반달형 단면 형상의 공간을 형성하는 공전 스크롤 유닛(200), 메인 프레임(300), 동력 전달축(310), 한 쌍의 자전 방지축(320)(330) 그리고 공전 스크롤 롤링 지지구(400)를 가지며, 이러한 구성은 공전 스크롤 롤링 지지구(400)를 제외하고 공지된 것이다.
위의 고정 스크롤 유닛(100)은 고압 작동 유체의 유입과 유출을 위한 유입구(111)와 배출구(112)가 각각 형성되고, 일면에 고정 스크롤 랩(120)이 형성되며, 그 고정 스크롤 랩(120) 사이에 공전 스크롤 유닛(200)의 공전 스크롤 랩(220)을 수용할 수 있는 내부공간을 가진다. 고압의 작동 유체가 유입되는 유입구(111)는 외부의 작동 유체공급원과 연통되게 고정 스크롤 유닛(100) 기판(110)의 중앙부에 그리고 팽창된 작동 유체가 배출되는 배출구(112)는 외부와 연통되게 고정 스크롤 유닛(100) 기판(110)의 주변부에 형성된다.
공전 스크롤 유닛(200)은 고정 스크롤 랩(120)과 마주보게 고정 스크롤 랩(120)과 180도 위상 차를 가지고 맞물려 결합되는 공전 스크롤 랩(220)이 기판(210)의 일면의 중앙에 형성되고, 베어링(221b)(221c)이 설치된 한 쌍의 마주보는 베어링 하우징 및 베어링(221a)이 설치되고 위의 한 쌍의 마주보는 베어링 하우징의 사이에 위치한 1개의 중간 베어링 하우징을 구비한 3개의 돌출 날개부(220a)(220b)(220c)가 형성되어, 고정 스크롤 유닛(100)의 유입구(111)로 유입되는 고압의 작동유체의 압력에 의해 작동 회전축(310)과 함께 공전회전 운동을 하면서 작동유체를 팽창시켜 배출하게 된다.
공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 스크롤 랩이 형성된 부분의 외측에 만들어지는 돌출 날개부(220a)(220b)(220c)는 도시된 바와 같이, 중간 돌출 날개부(220a가 한 쌍의 마주보는 돌출 날개부(220b)(220c)에 대하여 공전 중심과 90도의 각도차를 가지고 배치된다.
메인 프레임(300)의 앞 측에는 공전 스크롤 유닛(200)의 3개의 베어링(221a)(221b)(221c)에 대응되는 위치에 하나의 동력 전달축(310)과 2개의 자전 방지축(320)(330)의 몸체부(323)(333)가 축설되는 3개의 베어링(312)(322)(332)이 설치되어 있어서, 공전 스크롤 유닛(200)의 베어링(221a)에 회전 가능하도록 결합되는 선단의 편심축(311)과 일체로 된 동력 전달축(310)의 몸체부(313)가 중간 베어링(312)에 회전 가능하도록 축설되고, 공전 스크롤 유닛(200)의 한 쌍의 마주보는 베어링(221b)(221c)에 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 마주보는 편심축(321)(331)과 일체로 된 한 쌍의 마주보는 자전 방지축(320)(330)의 몸체부(323)(333)가 한 쌍의 마주보는 베어링(322)(332)에 회전 가능하도록 축설된다.
즉, 이 3개의 편심축(311)(321)(331)이 하나의 동력 전달축(310)과 한 쌍의 마주보는 자전 방지축(320)(330)의 몸체부(313)(323)(333)와 일체형으로 만들어져 있어서, 유입구(111)를 통하여 유입된 작동 유체가 그 압력에 의한 벡터(vector)적인 힘을 공전 스크롤 랩에 가하게 되고, 이 벡터의 합력(summation of vector)은 공전 스크롤 유닛의 도심(centroid of figure)을 지나 편심량 "R cm"인 편심 중심에 힘(F kgf)을 가하게 되어 공전 스크롤 유닛(200)은 자전 방지축(320)(330)의 몸체부(323)(333)의 중심과 동력 전달축(310)의 몸체부(313)의 중심을 공전운동 중심으로 하여 공전운동하면서 발생시킨 회전토크(각각의 편심축의 편심량을 "R cm"이라고 할 때, T=R cm × F kgf)로 동력 전달축(310)을 회전시켜서 그에 연결된 외부 회전장치(발전기 등)를 구동시키고, 편심량이 R cm인 2개의 자전 방지축(320)(330)이 공전 스크롤 유닛(200)의 자전을 방지함으로써 공전운동하는 공전 스크롤 랩이 고정 스크롤 랩과 서로 충돌하지 않도록 한다.
공전 스크롤 롤링 지지구(400)는 다수의 수용홀(430)이 인접한 수용홀(430)과 간격을 두고 형성된 알루미늄제 판상 리테이너 케이지(410)와, 판상 리테이너 케이지(410)의 수용홀(430) 내에 회전자재토록 수용된 다수의 세라믹 볼(420)로 측면 사이에 배치된다. 다수의 세라믹 볼(420)이 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타측면과 메인 프레임(300) 앞 측면에 항상 밀착되어 있어서, 공전 스크롤 유닛(200)은, 그 기판(210)의 외측면의 전체가 판상 리테이너 케이지(410)에 수용되어 롤링하는 다수의 세라믹 볼(420)에 의해 지지되는 상태에서 공전 운동을 하므로, 이러한 공전 운동을 하는 세라믹 볼(420)을 포함한 공전 스크롤 롤링 지지구(440)의 롤링 지지는 공전 스크롤 유닛(200)의 기판 타측면과 메인 프레임(300)의 앞 측면 사이의 마찰저항을 이론적으로 zero화하며, 또한 공전 스크롤 유닛(200)이 유체의 압력을 받을 때 다수의 세라믹 볼(420)이 판상 리테이너 케이지(410)에서의 위치에 따른 상이한 압력으로 공전 스크롤 유닛(200)의 기판(210)의 타측면을 다점지지(multipoint support) 방식으로 메인 프레임(300)에 대해 지탱하여 공전 스크롤 유닛(200)의 기판(210)이 작동 유체의 높은 압력을 받아 변형되는 것을 방지한다.
이 공전 스크롤 롤링 지지구(400)는, 고정 스크롤 유닛(100)의 기판의 외측면부와 메인 프레임(300)의 앞 측에 각각 고정 스크롤 유닛(100)과 메인 프레임(300)이 결합되는 방향을 따라 일직선으로 형성되는 복수의 체결공(160)(360)에 볼트(510)로 체결되는데, 고정 스크롤 유닛(100)의 기판 외측면의 주면에 메인 프레임(300)의 앞 측면의 주면이 맞닿도록 결합된 상태가 되도록 결합된다.
또한, 본 발명에서는, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 일측면과 공전 스크롤 유닛(200)의 기판 외측면 그리고 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 타측면과 메인 프레임(300)의 앞 측 사이에 세라믹 볼의 롤링으로 인한 마모가 적은 재질의 강재나 초경 강재(예;tungsten carbide)의 원판형의 경면 주행면 플레이트(270)(370)를 추가로 배치하여 공전 스크롤 랩의 기판 외측면과 메인 프레임의 앞 측에 각각 고정함으로써, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와의 마찰로 인한 공전 스크롤 유닛(200)의 기판 외측면 및 메인 프레임(300)의 앞 측면의 마모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 공전 스크롤 유닛(200) 기판의 외측면과 메인 프레임(300)의 앞 측에 그의 양단이 고정되어, 공전 스크롤 유닛(200)과 메인 프레임(300)을 밀착시켜 탄력지지하기 위한 복수의 인장 스프링(500)을 더 구비함으로써, 공전 스크롤 유닛(200)을 공전시키기 위해 고압의 작동 유체가 고정 스크롤 랩(120)과 공전 스크롤 랩(210) 사이에 가해져도 공전 스크롤 유닛(200) 기판의 외측면이 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 함께 메인 프레임(300)의 앞 측면에 밀착된 상태를 유지하여, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 진동으로 인한 소음을 줄이고 정숙 운전을 할 수 있다.
여기서, 복수의 인장 스프링(500)은 그의 양단이 공전 스크롤 유닛(200)의 기판 외측면에 형성된 스프링 후크 브라켓(250)과 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 마주보는 메인 프레임(300)의 앞 측면의 볼트공에 체결되는 스프링 후크 볼트(350)에 고정된다.
본 발명의 스크롤 유체기계는 압축형의 경우 알루미늄 등 통상의 재료로 제작해도 되지만, 위와 같은 본 발명의 실시예에 의한 팽창형의 경우 고정 스크롤 유닛(100), 공전 스크롤 유닛(200) 및 메인 프레임(300)을 SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸 강재를 포함하는 스테인레스강으로 제조함으로써, 작동 유체의 폴리트로픽 팽창 과정에서의 열손실과, 알루미늄의 2차 내식 가공을 위한 운반, 취급, 가공단계의 다양한 변형에 의한 표면 정밀도 저하 등을 관리하는 비용을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에서는, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 롤링을 안내하는 올덤형 롤링 안내수단을 구비할 수 있는데, 이는 도 6 및 도 9에 도시한 바와 같이, 판상 리테이너 케이지(410)의 외곽에 지름 방향으로 형성된 가이드홈(411a)을 가지는 4개의 가이드부(411)와, 가이드홈(411a)에 대응되는 위치의 공전 스크롤 유닛(200)의 외곽의 돌출부에 가이드홈(411a)과 직각 방향인 관통공(251a)을 가지도록 형성되어, 4개의 가이드부(411)의 가이드 홈(411a)에 끼워져 판상 리테이너 케이지(410)의 중심에서 외곽을 향하는 방향으로 왕복 이동되는 가이드 돌기(251)와, 가이드 돌기(251)의 관통공(251a)에 끼워지는 로드(rod)(252) 그리고 메인 프레임(300)의 앞 측면에 형성되어, 로드(252)의 양단을 지지하는 지지대(253)를 포함하여 구성되어, 공전 스크롤 유닛(200) 및 메인 프레임(300)에 대하여 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 안정적인 롤링을 유도할 수 있다.
여기서, 4개의 가이드부(411)는 판상 리테이너 케이지(410)의 외곽에 십자형으로 배치되어, 공전 스크롤 유닛(200)이 공전 운동할 때 원운동을 X-Y축 방향의 운동으로 분해하는 올덤 메카니즘의 구성으로서, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 안정적인 롤링 공전운동을 유도할 수 있다. 또한, 양단이 가이드 돌기(251)와 지지대(253)에 맞닿도록 2개의 코일 스프링(254)을 로드(252)의 주면에 끼워, 설치함으로써, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)에 연동해서 이동했던 가이드 돌기(251)가 원위치로 돌아올 수 있는 복원력을 제공한다.
또한, 각각의 가이드부(411)는 판상 리테이너 케이지(410)와 일체형으로 제작되거나 별도의 부품으로 제작되어 판상 리테이너 케이지(410)에 끼움 방식이나 용접 방식 등에 의해 고정될 수 있다. 위와 같이 판상 리테이너 케이지(410)에 가이드부(411)를 형성하는 방법은 판상 리테이너 케이지(410)의 두께나 재질에 맞게 선택할 수 있다.
위의 공전 스크롤 롤링 지지구의 롤링 안내수단의 다른 예로서, 도 10에 도시한 바와 같은 편심축형 방식이 있으며, 도 6 및 도 9의 4개의 가이드부(411)와 달리, 판상 리테이너 케이지(410)의 외곽에 마주보게 돌출 형성되고 베어링이 구비된 2개의 가이드부(411)와, 가이드부(411)의 베어링에 결합되도록 자전 방지축(320)(330)의 편심축(321)(331)과 몸체부(323)(333)사이에 편심축(321)(331)과 몸체부323)(333)의 중간 크기로 추가로 형성되는 가이드 축부(321a) (331a) 를 갖도록 구성되는데, 이 역시 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 롤링을 안내할 수 있다.
본 발명의 스크롤 유체기계의 공전 스크롤 롤링 지지구(400)는, 도 11 및 도 13과 같이, 2장의 박판체를 부착하여 판상 리테이너 케이지(410)를 만드는 것으로서, 그 박판체를 프레스 가공하거나 사출하여, 서로 이격되게 마주보는 원호형상의 절곡부(431)를 다수 형성하고, 대응하는 한 쌍의 절곡부(431)가 수용홀(430)을 형성하도록 2장의 판체를 부착, 고정시켜 제조할 수 있다.
또한, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 또 다른 예는, 도 12 및 도 14와 같이, 2장의 두꺼운 판체를 부착하여 판상 리테이너 케이지(410)를 만드는 것으로서, 각 판체를 절삭하여 그 해당 부위에 서로 이격되게 마주보는 원호형상의 홈부(432)를 다수 형성하고, 대응하는 한 쌍의 홈부(432)가 수용홀(430)을 형성하도록 2장의 판체를 부착, 고정시켜 제조할 수 있다. 또 다른 예는, 도 15와 같이, 프레스 가공에 의해 상하로 이격되고 교차되도록 방사상으로 판체를 절개한 절개편(433)을 만들어, 마주 보는 한 쌍의 절개편(433) 사이에 세라믹 볼(420)이 수용되는 공간인 수용홀(430)을 형성하여 판상 리테이너 케이지(410)를 구성한다.
공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 또 다른 예는, 도 16과 같이, 판상 리테이너 케이지(410)가 1장의 판체로 이루어지고, 다수의 구멍부(434)를 판체에 만들고, 세라믹 볼(420)을 한 쌍의 고정캡(435) 사이에 넣은 조립체를 각 구멍부(434)에 삽입하여 고정한 구조로서, 한 쌍의 고정캡(435)과 구멍부(434)의 결합체가 수용홀(430)이 된다.
또한, 도 6, 도 11 및 도 12의 예와 달리, 도 13 내지 도 16과 같이 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 판상 리테이너 케이지(410)는 그 중앙부가 천공되거나 수용홀이 형성되지 않아 메인 프레임과 공전 스크롤 유닛에 접촉되지 않는 무접촉부(440)로 함으로써, 판상 리테이너 케이지(410)의 중앙부에 위치한 세라믹 볼(420)의 고온 고압의 작동 유체에 의한 중앙부 세라믹 볼의 열팽창 과다로 인한 손상을 방지할 수 있다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 의한 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 팽창형 스크롤 유체기계의 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 17 내지 도 20에 도시되어 있듯이, 공전 스크롤 유닛(200) 그리고 동력 전달축과 자전 방지축의 3개의 편심축(311)(321)(331)이 반시계방향으로 0°, 90°, 180°, 270° 회전함에 따라, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 위치와 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 가이드부(411)와 공전 스크롤 유닛(200) 또는 메인 프레임(300)의 가이드 돌기(251)와의 결합상태가 바뀌면서 본 발명의 실시예에 의한 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 팽창형 스크롤 유체기계가 원활하게 작동하고, 공전 스크롤 롤링 지지구(400)가 그 기능을 수행하여 작용 효과를 거두는 것을 확인할 수 있다.
위의 설명에서는 본 발명의 하나의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 통상의 기술자가 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 용이하게 수정, 변경할 수 있고, 본 발명의 범위는 위의 실시예의 구조와 재료에 의해 제한되지 아니하며, 예를 들어 공전 스크롤 롤링 지지구의 판상 리테이너 케이지는 알루미늄외에 스텐레스 강 등 금속재, 프라스틱, 세라믹 등의 재료로 만들 수 있고, 그 세라믹 볼 또한 다양한 강재 볼을 사용할 수 있으며, 일반적인 베어링 볼이라면 어느 것이나 사용 가능하다.
위의 본 발명의 실시예는 팽창형 스크롤 유체기계를 예를 들어 도시, 설명하였으나, 위의 도시, 설명은 고정 스크롤 유닛(100)의 유입구(111), 배출구(112)가 각각 배출구, 유입구가 되고 동력 전달축이 외부 회전력에 의한 회전 구동축이 되는 것을 제외하고 압축형 스크롤 유체기계에 대하여도 그대로 적용되어, 압축된 작동 유체를 사용하는 냉동 기계 등에 이용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 한정된 실시예로서의 스크롤 유체기계를 도면에 의해 기술하였으나, 본 발명은 위의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 위의 기술(記述)은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정, 변경 및 변형이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 변형은 모두 본 발명의 범위에 속하며, 특히 판상 리테이너 케이지와 강재 볼(그 대체물, 균등물 포함)를 가지는 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계는 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 의도된 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 한다.

Claims (27)

  1. 작동 유체의 유입구(111)와 유출구(112)가 구비되고 기판의 일면에 고정 스크롤 랩(120)이 형성된 고정 스크롤 유닛(100);
    상기 고정 스크롤 랩(120)과 마주보게 상기 고정 스크롤 랩(120)과 180도 위상 차를 가지고 맞물려 결합되는 공전 스크롤 랩(210)이 기판의 내측면의 중앙에 형성되고, 한 쌍의 마주보는 베어링(221b)(221c)이 설치된 한 쌍의 마주보는 베어링 하우징 및 중간 베어링(221a)이 설치되고 상기 한 쌍의 마주보는 베어링 하우징 사이에 위치한 1개의 중간 베어링 하우징으로 되는 3개의 돌출 날개부(220a)(220b)(220c)를 가지는 공전 스크롤 유닛(200);
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 3개의 베어링(221a)(221b)(221c)에 대응되게 설치된 1개의 중간 베어링(312) 및 한 쌍의 마주보는 베어링(322)(332)이 구비되고, 그 앞 측면이 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 외측면과 마주보게 결합되는 메인 프레임(300);
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 베어링 하우징의 베어링(221a)에 회전 가능하도록 결합되는 편심축(311)이 선단에 형성되고 그 몸체부(313)가 상기 메인 프레임(300)의 베어링(312)에 회전 가능하도록 결합되는 하나의 동력 전달축(310); 및
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 베어링 하우징의 상기 한 쌍의 마주보는 베어링(221b)(221c)에 결합되는 한 쌍의 마주보는 편심축(321)(331)이 선단에 형성되고 그 몸체부(323)(333)가 상기 메인 프레임(300)의 상기 한 쌍의 마주보는 베어링(322)(332)에 회전 가능하도록 결합되는 2개의 자전 방지축(320)(330);을 포함하여 구성되고,
    다수의 수용홀(430)이 중앙부를 제외하거나 포함하여 분산되게 형성된 판상 리테이너 케이지(410)와, 상기 판상 리테이너 케이지(410)의 수용홀(430) 내에 롤링 자재토록 수용된 다수의 강성 볼(420)을 구비하고, 상기 공전 스크롤 유닛(200)과 상기 메인 프레임(300) 사이에 배치되는 공전 스크롤 롤링 지지구(400); 및
    상기 공전 스크롤 유닛(200)과 상기 메인 프레임(300)의 사이에 결합되는 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 롤링 안내수단;
    을 더 포함하여 구성되는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 상기 판상 리테이너 케이지(410)가,
    다수의 수용홀(430)을 갖는 2장의 판체를 그 수용홀(430)을 정렬시켜서(align) 일체형으로 부착, 고정하여 이루어지고,
    각 판체를 서로 이격되게 마주보는 원호형상의 절곡부(431)를 다수 형성하도록 프레스 가공하거나 사출하여, 대응하는 한 쌍의 절곡부(431)가 수용홀(430)을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 상기 판상 리테이너 케이지(410)가,
    다수의 수용홀(430)을 갖는 2장의 판체를 그 수용홀(430)을 정렬시켜서 일체형으로 부착, 고정하여 이루어지고,
    각 판체를 절삭하여 그 해당 부위에 서로 이격되게 마주보는 원호형상의 홈부(432)를 다수 형성하고, 2장의 판체의 대응하는 한 쌍의 홈부(432)가 수용홀(430)을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 상기 판상 리테이너 케이지(410)가,
    1장의 판체에 상하로 교차되게 간격을 두고 다수 쌍의 절개편(433)을 절곡, 형성하여 마주보는 한 쌍의 절개편(433)이 수용홀(430)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 상기 판상 리테이너 케이지(410)가,
    1장의 판체에 마주보는 원호형상의 벽이 형성된 다수의 구멍부(434)를 만들고, 상기 구멍부(434)의 벽에 각각 고정캡(435)을 고정하여 수용홀(430)을 형성한 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 상기 판상 리테이너 케이지(410)가,
    그 중앙부가 천공되거나 수용홀이 형성되지 않은 무접촉부(440)를 가지는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  7. 제 1항 내지 제 6항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 롤링 안내수단이, 상기 판상 리테이너 케이지(410)의 외곽에 지름방향으로 형성된 가이드홈(411a)을 가지는 4개의 가이드부(411); 상기 가이드홈(411a)에 대응되는 위치의 공전 스크롤 유닛(200)의 외곽의 돌출부에 상기 가이드홈(411a)과 직각 방향인 관통공(251a)을 가지도록 형성되어 4개의 가이드부(411)의 가이드 홈(411a)에 끼워져 상기 판상 리테이너 케이지(410)의 중심에서 외곽을 향하는 방향으로 왕복 이동되는 가이드 돌기(251); 및 상기 가이드 돌기(251)의 관통공(251a)에 끼워지는 로드(252) 그리고 상기 메인 프레임(300)의 앞 측면에 형성되어, 상기 로드(252)의 양단을 지지하는 지지대(253);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 4개의 가이드부(411)는, 상기 판상 리테이너 케이지(410)의 중심에 대하여 90도의 각도차를 가지도록 외곽에 십자형으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  9. 제 1항 내지 제 6항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)의 롤링 안내수단이, 상기 판상 리테이너 케이지(410)의 외곽에 마주 보게 돌출 형성되고 베어링이 설치된 2개의 가이드부(411); 및
    상기 자전 방지축(320)(330)의 편심축(321)(331)과 몸체부(323)(333) 사이에 형성되어 상기 가이드부(411)의 베어링에 축설되는 가이드 축부(321a)(331a);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  10. 제 1항 내지 제 6항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 상기 베어링(221b)(221c)이 상기 베어링(221a)과 공전 중심에 대하여 90도의 각도차를 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 상기 베어링(221b)(221c)이 상기 베어링(221a)과 공전 중심에 대하여 90도의 각도차를 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 상기 베어링(221b)(221c)이 상기 베어링(221a)과 공전 중심에 대하여 90도의 각도차를 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  13. 제 1항 내지 제 6항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크롤 유체기계는, 팽창형 스크롤 유체기계이고, 상기 고정 스크롤 유닛(100), 상기 공전 스크롤 유닛(200) 및 상기 메인 프레임(300)은, SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸 강재를 포함하는 스테인레스강에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 스크롤 유체기계는, 팽창형 스크롤 유체기계이고, 상기 고정 스크롤 유닛(100), 상기 공전 스크롤 유닛(200) 및 상기 메인 프레임(300)은, SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸 강재를 포함하는 스테인레스강에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 스크롤 유체기계는, 팽창형 스크롤 유체기계이고, 상기 고정 스크롤 유닛(100), 상기 공전 스크롤 유닛(200) 및 상기 메인 프레임(300)은, SUS 303F, SUS 430F 및 이에 준하는 주조용 스테인레스 스틸 강재를 포함하는 스테인레스강에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  16. 제 1항 내지 제 6항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 사이 및 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 상기 메인 프레임(300)의 사이에 각각 원판형의 경면 주행 플레이트(270)(370)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  17. 제 7항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 사이 및 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 상기 메인 프레임(300)의 사이에 각각 원판형의 경면 주행 플레이트(270)(370)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  18. 제 9항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 사이 및 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 상기 메인 프레임(300)의 사이에 각각 원판형의 경면 주행 플레이트(270)(370)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  19. 제 1항 내지 제 6항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타면과 상기 메인 프레임(300)에 그의 양단이 고정되어, 상기 공전 스크롤 유닛(200)과 상기 메인 프레임(300)을 밀착, 고정시키기 위한 복수의 인장 스프링(500)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  20. 7항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타면과 상기 메인 프레임(300)에 그의 양단이 고정되어, 상기 공전 스크롤 유닛(200)과 상기 메인 프레임(300)을 밀착, 고정시키기 위한 복수의 인장 스프링(500)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  21. 제 9항에 있어서,
    상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타면과 상기 메인 프레임(300)에 그의 양단이 고정되어, 상기 공전 스크롤 유닛(200)과 상기 메인 프레임(300)을 밀착, 고정시키기 위한 복수의 인장 스프링(500)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 인장 스프링(500)은 그의 양단이 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타면에 형성된 스프링 후크 브라켓(250)과 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 마주보는 상기 메인 프레임(300)의 볼트공에 체결되는 스프링 후크 볼트(350)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 인장 스프링(500)은 그의 양단이 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타면에 형성된 스프링 후크 브라켓(250)과 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 마주보는 상기 메인 프레임(300)의 볼트공에 체결되는 스프링 후크 볼트(350)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 인장 스프링(500)은 그의 양단이 상기 공전 스크롤 유닛(200)의 기판의 타면에 형성된 스프링 후크 브라켓(250)과 상기 공전 스크롤 롤링 지지구(400)와 마주보는 상기 메인 프레임(300)의 볼트공에 체결되는 스프링 후크 볼트(350)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  25. 제 7항에 있어서,
    상기 로드(252)에는 그의 양단이 상기 가이드 돌기(251)와 상기 지지대(253)에 맞닿는 코일 스프링(254)이 끼워지는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  26. 제 8항에 있어서,
    상기 로드(252)에는 그의 양단이 상기 가이드 돌기(251)와 상기 지지대(253)에 맞닿는 코일 스프링(254)이 끼워지는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
  27. 제11항에 있어서,
    상기 로드(252)에는 그의 양단이 상기 가이드 돌기(251)와 상기 지지대(253)에 맞닿는 코일 스프링(254)이 끼워지는 것을 특징으로 하는, 공전 스크롤 롤링 지지구를 구비한 스크롤 유체기계.
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