유체압축기(流體壓縮機)
제1도는 본 고안의 1실시예를 나타낸 스크로울형의 유체압축기의 단면을 나타낸 도면. 제2도는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도. 제3도는 선회스크로울과 고정 스크로울 부분의 확대 단면도. 제4도는 나선형 평판의 평면도. 제5도는 본 고안의 실시예를 나타낸 선회스크로울과 고정스크로울 부분의 확대 단면도이다. * 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 1 : 고정스크로울 부재 1a, 2a : 단판 1b, 2b : 랩 1c, 1d : 구멍 2 : 선회스크로울부재 2c ; 축부 3 : 자전저지부재 4 : 크랭크샤프트 5a, 5b : 압축실 6 : 밀폐형 용기 16 : 턱 17, 18 : 평판재 17a : 홈 19 : 골밑면 20 : 턱 21,22 : 랩의 측면 23, 24 : 랩선단 25, 26 : 구멍 27 : 충전재
본 고안은 스크로울(scroll) 압축기에 관한 것이며, 특히 랩선단(lap 先端)과 단판(端板)과의 밀봉성 향상에 관한 것이다. 스크로울형(scroll 型)유체 압축기는 단판과, 이 단판에 직립하여 인볼류트나 인볼류트에 가까운 곡선으로 형성된 나선형의 랩을 가진 선회 스크로울 및 단판의 중심에 토출구가 뚫려 있고 그 외측에 흡입구가 뚫려 있는 구조의 고정 스크로울을 서로 랩이 내측으로 향하게 맞물려 이 양스크로울을 흡입관 및 토출관을 가진 하우징의 내부에 수납하고 있다. 선회스크로울과 프레임 또는 고정 스크로울 사이에 선회스크로울의 자전을 저지하는 자전 저지부재인 오울덤링(Oldhamring)을 설치하고 선회스크로울에 크랭크 샤프트를 결합하고, 이 크랭크 샤프트에 의해 선회스크로울 부재를 자전시키지 않고 선회 운동시켜 양 스크로울 부재에 의해 형성되는 밀폐공간내의 유체를 압축하여 압축유체를 토출구에서 토출한다. 이 종류의 스크로울형 유체 압축기는 예를 들면, 미국특허 제 3,884,599호 명세서에 개시되어 있다. 종래 스크로울형의 유체 압축기의 스크로울의 나선형 랩측면과 단판은 NC슬라이스 등의 절삭기계로 절삭하는 것이 일반적이었다. 그러나 이 가공방법에서는 랩 사이의 골밑면으로 되는 단판의 평면도가 정밀하게 가공되지 못한다. 가공된 단판의 면의 거칠기가 크기 때문에 고정 스크로울과 선회스크로울을 조합하여 선회운동을 행할 경우 랩 선단에 의하여 충분한 밀봉이 이루어지지 않는다. 또 면이 거칠기 때문에 마찰 손실도 많아져 랩 선단이 소손되는 결점이 있다. 종래의 단판의 면 가공에서는 면의 표면 거칠기가 10S(JIS규격)정도이며, 접동면으로서는 만족할만한 결과가 얻어지지 못했다. 또 단판의 경도를 향상시키기 위하여 표면처리를 하면 단판이 변형되어 평면의 정밀도가 나빠지는 등의 결점이 있었다. 이와 같은 결점을 없애기 위하여 나선형의 랩과 단판을 분리시켜 별도로 가공하여 단판면의 정밀도를 확보한 후 랩을 단판 위에 형성한 홈내에 끼울 수 있도록 한 것이 예를 들면 미국특허 제3,994,635호의 명세서에 개시되어 있다. 또 각각 별도로 가공한 후 랩을 단판에 볼트 등으로 고정하도록 한 것 등도 예를 들면, 미국특허 제3,986,799호의 명세서에 개시되어 있다. 상기한 나선형의 랩과 단판을 분리시켜 별도로 가공하여 단판의 홈내에 랩을 끼우는 것에 있어서는 끼우는 수단이 복잡해져 결국에는 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다. 또 볼트 등으로 랩을 단판에 고정하는 것에 있어서도 랩 자체의 변형이나 가공 공정이 증가하는 등의 결점을 가지고 있다. 또 나선형의 랩과 단판을 일체적으로 형성한 스크로울의 랩 사이의 골밑면에 탄성체를 끼워 넣은 것이 예를 들면 일본국 특개소 55-35155호의 명세서에 개시되어 있다. 그리고 그 탄성체는 고무 등의 표면에 탄소공구 강(SK강)이나 청동 등으로 된 판스프링재를 서로 붙여 구성하지만 고무 등의 내 냉매성(耐冷媒性)의 문제나 판스프링재를 서로 붙이는 등 작업이 간단하지 않다. 본 고안의 목적은 랩 선단에 의한 밀봉성을 향상시키는 점에 있으며, 그 외의 목적은 랩 선단 접촉부의 마찰손실을 절감하는 점에 있다. 본 고안은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 단판에 나선형의 랩이 직립되어 형성된 고정스크로울 부재와, 이 고정스크로울 부재와 맞물리는 랩이 단판에, 직립되어 형성된 선회 스크로울부재와, 상기 나선형 랩이 서로 치합되어 이들 사이의 공간이 형성하는 작동실과, 상기 작동실의 밀봉성을 제공하도록 각각 양스크로울의 골밑면에 소정의 간극(A)을 두고 각각 나선형 랩의 선단과 밀착된 관계로 설치되는 평활한 표면을 가진 나선형 평판재와, 압축될 유체의 흡입구 및 토출구와, 선회스크로울 부재가 그 축 주위를 자전하는 일이 없이 선회운동을 하도록 하는 기구를 포함하는 스크로울 압축기에 있어서, 간극(A)이 각 단판(1a,2a)의 골밑면과 나선형의 평판재(17,18)의 이면 사이에 형성되어 공간이 구성되고, 상기 각 단판(1a,2a)의 골밑면에는 복수� �의 관통구멍 (25,26)이 천공되고 이 관통구멍이 상기 공간과 연통되고, 상기 관통구멍(25,26)을 통해 유동성의 물질을 주입하여 굳혀서 된 탄성충전재(27)가 상기 공간내에 형성되도록 하는 구성에 의하여 밀봉성을 향상시킨 스크로울 압축기이다. 이하 본 고안의 실시예를 도면에 의해 설명한다. 스크로울 압축기의 기본적인 구성은 제1도의 표시와 같이 단판(1a)에 직립하는 나선형의 랩(1b)을 일체적으로 형성한 고정스크로울부재(1)와, 이 고정스크로울 부재(1)와 실질적으로 동일한 형상의 단판 (2a)과 랩(2b)을 일체적으로 형성한 선회스크로울부재(2)를 서로 랩(1b),(2b)이 내측으로 향하게 맞물리게 하고, 또 고정스크로울부재(1)에 결합된 프레임(9)과 선회스크로울부재(2)간에 오울덤링(Oldham ring)이라 칭하는 자전 저지부재(3)를 설치하고 있다. 2c는 선회스크로울부재(2)의 축부(軸部)로서 균형추(16)의 구멍부에 선회자재로 미끄럼 결합되어 있다. 4는 크랭크 샤프트로서 모우터(7)의 회전자(7a)에 고정되어 있으며, 베어링 (10)을 개재하여 프레임(9)에 회전자재로 지지되어 있다. 또 크랭크 샤프트(4)의 하단부는 밀폐용기(6)의 저부(底部)의 기름 저장부(14)의 기름속에 들어가 있으며, 상단부에는 스톱퍼부(15)와 균형추를 형성하고 있다. 5a, 5b는 압축실이다. 8은 흡입관으로서 스크로울의 흡입실로 연통하는 구멍(1c)에 접속되어 있다. 12a는 토출관으로서 고정 스크로울의 단판에 관통되어 있는 구멍(1d)에 접속되어 있으며, 그 선단은 밀폐용기 (6)의 모우터실내에 뚫려져 있다. 12b는 밀폐용기(6)로부터 그 외의 고압기기, 예를 들어 응축기 등으로 연통되는 배관이다. 13a는 기름 구멍으로서 크랭크샤프트(4)에 관통되어 있으며, 베어링(10) 및 선회스크로울부재(2)의 기름 통로(13b)에 도통되어 있다. 이렇게 해서 제2도에 나타낸 바와 같이 선회스크로울(2)을 크랭크샤프트(4)에 의해 시계방향으로 선회운동시키면 고정스크로울부재(1) 및 선회스크로울부재(2)에 의해 형성되는 압축실(5)내에서 가장 외측에 위치하고 있는 압축실(5a),(5b)은 선회 운동에 따라 용적이 서서히 축소되면서 양 스크로울부재(1),(2)의 중심을 향해 이동하고 압축된 가스는 최종적으로 구멍(1d)으로부터 토출된다. 이와 같은 구성 및 동작을 하는 스크로울 압축기에서는 고정 스크로울 부재(1)와 선회스크로울 부재(2)를 분리시키려고 하는 힘이 압축실(5a),(5b)내의 압축가스의 압력에 의해 양 스크로울 부재(1),(2)에 작용한다. 따라서 이 상태에서는 양 스크로울 부재(1),(2)가 분리됨으로써 정상적인 압축작용을 달성할 수 없게 된다. 그래서 가스압이나 스프링의 억압력을 선회 스크로울부재의 배면에 작용시켜 선회 스크로울 부재(2)에 대해 분리되려 하는 힘보다도 큰 축방향의 강압력을 가해주게 된다. 이 강압력에 의해 선회 스크로울(2)과 고정 스크로울(1)의 내측랩과 외측 랩 사이의 단판 골밑면에 단판면보다 양호한 다듬질면을 가진 나선형의 평판재(17),(18)를 끼워 넣어 그 평판재(17),(18)의 다듬질면과 랩(1b),(2b)의 선단을 미끄럼 접촉시킴으로써 압축실을 형성하게 된다. 제4도는 상기 나선형의 평판재(17)의 형상을 나타내며 랩 형상과 동일한 홈부(17a)를 떼어낸 나선형 형상으로 형성하여 한면 또는 양면을 연마하여 면의 정밀도를 높이면 된다. 그리하여 랩 선단과의 밀봉성을 향상시켜 이들이 접동될 때 마찰 손실을 경감시키게 된다. 상기 나선형의 평판재(17)를 단판의 골밑면에 삽입하는 부분의 폭을 골밑면의 폭 보다 작은 칫수로 하면 용이하게 끼워 넣을 수 있다. 제5도는 본 고안의 실시예를 나타낸 선회스크로울과 고정스크로울 부분을 확대 표시한 것이며, 랩 선단의 밀봉성을 정밀 가공 없이도 향상시킬 수 있는 구조를 표시한 것이다. 고정스크로울과 선회스크로울의 골밑면(19)은 소재 그대로 하고, 랩(1b,2b)의 측면(21),(22) 및 선단(23)(24)만을 정밀하게 가공한다. 그리고 표면을 연마가공한 평판재(17),(18)를 랩 사이에 끼워 넣어 조합시킨 상태로 축방향으로 약간의 공간부 (A)가 형성되도록 설정한다. 선회 및 고정스크로울의 단판(2a),(1a)에는 여러개의 구멍(25),(26)이 골밑면과 연통하도록 관통되어 있고, 각 부품을 조합시킨 후 이들 구멍(25),(26)으로 유동성 고무 또는 수지 등의 충전재(充塡材)(27)를 적당한 압력으로 주입하여 평판재(17),(18)가 랩 선단(23),(24)과 양호하게 접촉된 상태에서 고착시킴으로써 랩선단(23),(24)이 평판재에 대해 틈을 가지지 않도록 설정할 수가 있으며, 정밀도가 높은 표면접동을 할 수 있게 되어 밀봉 특성이 대폭적으로 향상된다. 그리고 마찰손실을 감소시킬 수 있게 된다. 또 골밑면은 가공할 필요가 없으며 소재 그대로 사용할 수 있으므로 대폭적으로 가공 공수의 절감을 할 수 있게 된다. 또 랩 선단과 골밑면 사이의 축방향의 간극이 없어짐으로써 압축가스의 누설손실도 없어진다. 한편 랩의 재질과 미끄럼 접촉면 부재의 재질을 바꿔주면 미끄럼 접촉면의 미끄럼 특성을 향상시킬 수도 있어 마모나 소손 등을 방지하는데 유효하다. 랩의 재질과 나선형 평판재의 재질을 상이한 재질로 할 경우, 나선형 평판재의 재질을 랩의 재질보다 연질로 할 경우는 랩의 재질을 주철(FC)재로 하고, 나선형 평판재의 재질을 황동, 동 (Cu) 또는 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄(Al)재질로 하면 된다. 또 나선형 평판재의 재질을 랩의 재질보다 경질로 해도 좋다. 이 경우에는 랩의 재질을 알루미늄(Al)재로 하고 나선형 평판재의 재질을 강판으로 하여도 된다. 본 고안은 상기와 같은 구성으로 되어 있으므로 랩 선단에서의 밀봉성이 향상될 수 있고 마모손실을 감소시킬 수 있는 이점을 가지게 된다. |
