KR960011684B1 - 스크롤압축기 - Google Patents

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요시노리 시라후지
다카시 야마모도
케이주 사카이노
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
시키 모리야
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Abstract

내용없음.

Description

스크롤압축기
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 스크롤압축기를 표시하는 종단면도.
제2도는 제1도의 크랭크축 상단 편심축부에 구동부시를 끼워맞춘 상면도.
제3도는 구동부시를 편심축부에 끼워맞춘 제2도의 실시예를 선회스크롤의 베어링부에 장착한 상태에서의 제2도의 III-III선 단면도.
제4도는 제3도에 표시된 이 발명의 실시예에 의한 크랭크축 편심축부의 베어링구조에서 크랭크축이 경사된 상태를 표시하는 단면도.
제5~제8도는 크랭크축 편심축부의 베어링구조에 대한 각각 다른 구성예를 표시하는 단면도.
제9도는 이 발명의 한 실시예에 의한 스크롤압축기에서 크랭크축의 주축부를 지지하는 베어링구조를 표시하는 단면도.
제10도는 크랭크축 주축부의 베어링구조에 대한 다른 구성예를 표시하는 단면도.
제11도는 크랭크축 주축부의 베어링구조에 대한 또다른 구성예를 표시하는 단면도.
제12도는 이 발명의 한 실시예에 의한 스크롤압축기에서 크랭크축의 부축부를 지지하는 베어링구조를 표시하는 단면도.
제13도는 제12도의 크랭크축 부축부의 베어링구조에서 크랭크축이 경사된 상태를 개략적으로 표시하는 단면도.
제14도는 크랭크축 부축부의 베어링구조에 대한 또 다른 구성을 표시하는 단면도.
제15도는 크랭크축 부축부의 베어링구조에 대한 또 다른 구성을 표시하는 단면도.
제16도는 제15도의 크랭크축 부축부의 베어링구조에서 크랭크축이 경사된 상태를 개략적으로 표시하는 단면도.
제17도는 종래의 스크롤압축기를 표시하는 종단면도.
제18도는 스크롤압축기의 크랭크축에 작용하는 압축하중 및 균형추의 원심력 방향을 표시하는 설명도.
제19도는 스크롤압축기의 크랭크축 경사상태를 개략적으로 표시하는 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 고정스크롤 2 : 선회스크롤
2a : 베어링부 6 : 주프레임
6a : 주베어링부 8 : 전동기 회전자
9 : 부프레임 9a : 부베어링부
10 : 밀폐용기 14 : 상균형추
15 : 하균형추 20 : 스크롤압축기
21 : 크랭크축 22 : 편심축부
23 : 주축부 24 : 부축부
25 : 구동부시 32, 36 : 환대부
33, 37 : 원통상부시
이 발명은 스크롤압축기중에서 특히 냉동, 공조기기에 사용되는 스크롤압축기에 관한 것이다.
예를들면 일본 특개소 63-80088호 공보에 표시되는 종래의 스크롤압축기는 제17도와 같이 구성되어 있다. 제17도에서, 1은 고정스크롤, 2는 선회스크롤, 3은 크랭크축, 4는 선회스크롤(2)에 형성된 베어링부(2a)에 회전가능하게 장착된 구동부시(bush), 5는 올덤(Oldham)링, 6은 주프레임, 6a는 주프레임(6)에 형성된 주베어링, 7은 전동기 고정자, 8은 전동기 회전자, 9는 부프레임, 9a는 부프레임(9)에 형성된 부베어링, 10은 밀폐용기, 11은 외부로부터 냉매를 안내하는 흡입관, 12는 토출관, 13은 밀폐용기저부에 담겨있는 윤활유를 각각 표시한다.
크랭크축(3)의 상단부에는 편심축부(3a)가 형성되고 이 편심축부(3a)는 구동부시(4)를 개재시켜서 선회스크롤(2)의 태판(台板) 하면에 형성된 베어링부(2a)에 삽입도어 있다. 크랭크축(3)은 그 상부측의 주축부(3b)가 주프레임(6)의 주베어링(6a)로 지지되고 하부측의 부축부(3c)가 부프레임(9)의 부베어링(9a)로 지지된다. 그리고 14, 15는 전동기 회전자(8)의 양측(상하)에 설치된 상균형추 및 하균형추이다.
다음은 제17도에 표시된 종래의 스크롤압축기의 동작에 관하여 설명한다. 전동기에 의한 회전력은 전동기 회전자(8)에 수축 끼워맞춤으로 고정된 크랭크축(3)에 의하여 전달되고 편심축부(3a) 및 구동부시(4)를 통하여 선회스크롤(2)에 전달된다.
선회스크롤(2)는 자전방지기구인 올덤링(5)에 의하여 원궤도를 움직이는 공전운동을 하며 고정스크롤(1)과의 사이에 형성된 압축실의 용적변화에 따라서 냉매의 압축이 이뤄진다.
냉매를 흡입관(11)에 의하여 외부 냉동사이클로부터 밀폐용기(10)내로 유입하고, 압축실내에서 압축된 후 고압이 되며 토출관(12)에서 외부 냉동사이클로 유출한다.
그런데, 선회스크롤(2)에 작용하는 냉매의 압축하중중 스러스트 방향력은 주프레임(6)의 상단면의 스러스트 베어링면(6b)에 의하여 지지되고, 한편 제18도에 표시된 바와 같은 반경방향력 Fg는 구동부시(4)를 통하여 크랭크축(3)에 전달되며, 크랭크축(3)은 주프레임(6)의 하부보스부에 설치된 주베어링(6a) 부프레임(9)에 설치된 부베어링(9a)에 의하여 지지된다.
전동기 회전자(8)의 상하에 설치된 상균형추(14) 및 하균형추(15)는 선회스크롤(2)의 공전운동에 의하여 발생하는 원심력(Fc1)과 균형을 잡기 위하여 설치되고 상균형추(14) 및 하균형추(15)에 의하여 발생하는 원심력(Fc2)(Fc3)도 주베어링(6a) 및 부베어링(9a)에 의하여 지지된다. 그리고 밀폐용기(10)의 저부에 담겨 있는 윤활유(13)은 크랭크축(3)의 회전에 수반되는 원심력에 의하여 각 베어링부, 압축실등의 스라이드부로 송출된다.
종래의 스크롤압축기는 상술한 바와 같이 압축행정에서 선회스크롤에 작용하는 반경방향력(Fg)는 크랭크축(3)의 상단부인 편심축부(3a)에 작용한다. 그러나 이 작용점인 편심축부(3a)는 주프레임(6)의 주베어링(6a)로부터 부베어링(9a)와의 반대측의 돌출단부이기 때문에 압축하중(fg)에 의하여 제19도와 같이 크랭크축(3)에 휨변형이 생긴다. 크랭크축(3)에 휨변형이 발생하면 선회스크롤(2)의 베어링부(2a)내에서의 편심축부(3a)의 경사, 주프레임(6)의 주베어링(6a)내에서의 주축부(3b)의 경사, 또는 부프레임(9)의 부베어링(9a)내에서의 부축부(3c)의 경사가 발생하고 그 때문에 각 베어링부의 부하용량이 저하하고 베어링부의 마모, 녹아붙음등이 발생한다는 문제가 있었다.
특히 근년 공조기등에 있어서는 인버터제어에 의하여 압축기의 가변속운전에 수반하여 압축기의 운전범위가 저속에서 고속까지 확대되었으므로 저속운전역에서는 베어링내 유막이 발생하기 어렵고 또 고속운전력에서는 선회스크롤(2), 상균형추(14), 하균형추(15)에 의하여 발생하는 원심력(Fc1)(Fc2)(Fc3)가 증대하고 크랭크축(3)의 휨변형을 더욱 증대시켜 상술한 문제가 한층 현저하게 발생하므로 그 해결이 요망되고 있었다.
이 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압축행정에서 선회스크롤에 작용하는 압축하중의 반경방향력에 의하여 크랭크축에 휨변형을 발생한 경우에도 베어링부의 마모, 녹아붙음등의 손상발생을 방지하고 신뢰성 높은 스크롤압축기를 제공하는데 있다.
이 발명의 스크롤압축기는 선회스크롤의 베어링부에 회전가능하게 장착된 구동부시에 삽입되는 크랭크축 상단부의 편심축부, 이 편심축부보다 하방측에 배치된 주프레임의 주베어링부와 부프레임의 부베어링부에 의하여 크랭크축의 주축부 및 부축부를 각각 지지하는 베어링장치의 적어도 하나의 베어링장치가 크랭크축의 휨변형에 의한 베어링부내에서의 한쪽만이 접촉발생을 방지하기 위하여 편심축부를 지지하는 베어링장치에서는 이 편심축부와 구동부시에 형성된 2조의 대향걸어맞춤면부를 구비하고, 1조의 이 대향걸어맞춤면부가 양쪽 모두 평탄면부로 구성되며, 또 다른 1조의 상기 대향걸어맞춤면부는 어느 한쪽을 축방향에 따라서 만곡된 곡면부로, 다른쪽을 평탄면부로 구성한다.
또, 크랭크축의 주축부를 지지하는 베어링장치는 중앙부가 전원주에 걸쳐서 돌기로 된 장고형의 환대부(環帶部)로 구성하거나, 또는 압축실에서 발생하는 압축하중의 반력방향과, 선회스크롤의 공전운동, 상하의 각 균형추의 회전운동에 의하여 발생하는 원심력하중의 반력방향의 한쪽 또는 양쪽에 돌기로 된 장고형면부를 형성하고 이 주축부에 원통상 부시를 미소틈새를 두고 끼워맞추어 구성되고 있다.
또한, 크랭크축의 부축부를 지지하는 베어링장치는 중앙부가 전원주에 걸쳐서 돌기로 된 장고형의 환대부로 구성하고 이 부축부에 원통상 부시를 미소틈새를 두고 끼워맞추거나 또는 부축부를 롤링베어링으로 지지하여 구성된다.
이 발명의 스크롤압축기에 의하면 압축행정에서 선회스크롤에 반경방향력이 작용하고 이 힘은 크랭크축의 상단부에 있는 편심축부에 작용한다. 이에 따라 크랭크축에 휨변형이 발생한다.
그러나 크랭크축의 편심축부, 주축부 또는 부축부에 곡면부 또는 중앙부가 전주에 걸쳐 돌기로 되고 장고형으로 형성된 환대부등으로 구성된 베어링장치를 채용하고 있기 때문에 이 곡면부 또는 환대부에 의하여 구동부시나 원통상 부시는 곡면 또는 장고형면과 축방향으로의 회전과 이동이 자재롭게 접촉하고 있으므로 각 베어링에 대하여 각각 평행상태인채 운전할 수가 있다.
이 때문에 각 베어링에 대하여 한쪽만의 접촉이 발생하지 않으며 마모의 발생이나 녹아붙음은 생기지 않는다.
다음은 이 발명의 스크롤압축기를 각 도면에 표시된 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 이 발명의 제1실시예에 의한 스크롤압축기(20)가 표시되어 있다. 이 제1도에서, 제17도에 표시된 종래의 스크롤압축기와 동일 또는 상당하는 부분은 동일한 참조부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.
이 실시예의 스크롤압축기(20)는 축방향으로 대략 중간부에 전동기의 회전자(8)가 수축 끼워맞춤으로 고정되어 있는 크랭크축(21)을 포함한다. 이 크랭크축(21)은 선회스크롤(2)의 베어링부(2a)에 삽입되고 이 선회스크롤(2)에 직접 선회력을 부여하여 편심축부(22)를 상단부에 일체적으로 형성하고 또 그 보다 하방측에는 주프레임(6)의 주베어링부(6a)로 지지되는 주축부(23) 및 더 하단부에는 부프레임(9)의 부베어링부(9a)로 지지되는 부축부(24)가 형성되어 있다. 크랭크축(21)에 형성된 이들의 편심축부(22), 주축(23) 및 부축부(24)를 지지하는 베어링장치 즉 베어링구조를 순차설명한다.
제2도 및 제3도는 이 실시예에 의한 스크롤압축기(20)의 크랭크축(21)의 상단부에 형성된 편심축부(22)에 대한 프레임구조를 개략적으로 표시하는 단면도이다. 이 편심축부(22)는 제2도에서 명백한 바와 같이 크랭크축(21)의 중심 O1에 대하여 소정거리만큼 편이시킨 위치를 중심전 O2로 하는 원을 기초로 한 외형형상을 가지며 2개의 중심선 O1, O2에 연결하는 선을 X, Y이에 직교하는 선을 XX로 할때 편심축부(22)의 원주면이며 YY선에 따라 방향의 위치에 평탄면부(22a)가 형성되어 있다.
또, 편심축부(22)에서 평탄면부(22a)와 상반되는 측의 원주면에는 축방향에 따라서 외측에 돌기형상으로 만곡한 곡면부(22b)가 형성되어 있다.
한편, 편심축부(22)에 끼워맞춰지고 선회스크롤(2)의 베어링부(2a)에 회전가능하게 장착되는 구동부시(25)는 편심축부(22)가 삽입되는 구멍의 내주면에 있어서의 편심축부(22)의 평탄면부(22a)와 곡면부(22b)에 각각 대응하는 위치에 형성된 평탄면부(25a)(25b)를 갖추고 있다. 이와 같은 구성의 편심축부(22)에 의하여 구동부시(25)를 통해 선회스크롤(2)를 선회운동시킬때 편심축부(22)가 제4도와 같이 경사하여도 곡면부(22b)가 구동부시(25)의 대응하는 편심축부(25b)에 대하여 축방향으로 회전과 이동이 자재로 접촉되어 있으므로 구동부시(25)는 선회스크롤(2)의 베어링부(2a)내에서 편심축부(22)의 경사에 따라서 함께 경사하는 일은 없으며 베어링에 대하여 평행인채 회전하여 편심축부(22)의 베어링기능을 발휘한다.
따라서, 선회스크롤(2)의 베어링부(2a)내에서 한쪽만의 접촉등의 발생이 없고, 베어링 성능은 저하가 방지되며 또한 마모의 저감이나 녹아붙음의 발생방지도 가능하게 된다.
제5도는 크랭크축(21)의 상당부에 형성된 편심축부에 대하여 다른 실시예를 표시하는 사시도이다. 이 편심축부(26)는 기본적으로 제2도에 표시된 편심축부(22)와 마찬가지로 크랭크축(21)의 중심 O1에 대하여 소정거리만큼 편이시킨 위치를 중심점 O2로 하는 원을 기초로 한 외형형상을 가지며 2개의 중심점 O1, O2를 연결하는 선에 따른 방향의 위치에서의 주면에 형성된 평탄면부(26a)를 형성한 편심핀부(21a)를 갖추고 있다. 그리고 이 편심핀부(21a)에서 평탄면부(26a)와 상반하는 측의 주면에는 상면에서 보아서 ㄷ자형의 노치부(26b)가 형성되어 있다.
이 노치부(26b)에는 제5도에 명백한 바와 같이 정면이 만곡면(27a)이고 또한 이면이 평탄면(27b)으로 된 별개의 접합부재(27)가 상방으로부터 삽입되어 장착된다.
이 접합부재(27)는 원통체의 주면의 일부를 그 길이방향에 따라 절삭한 형상으로 되고 이 접합부재(27)는 편심축부(26)의 노치부(26b)에 그 만곡면(27a)가 편심축부(26)의 축방향에 따라 외측으로 돌기형상이 되게 장착된다.
이에 따라 실질적으로 제2도에 편심축부(22)와 같은 구성이 된다. 그리고 이 편심축부(26)에 삽입되는 구동부시는 제2도에 표시된 것과 같아도 되며 따라서 그 설명은 생략한다.
제6도는 크랭크축(21)의 상단부에 형성된 편심축부에 설치되는 구동부시의 다른예를 표시한다. 이 구동부시(28)는 제2도에 표시된 구동부시(25)와 같이 기본적으로 편심축부의 기초원에 끼워맞추는 구멍(28a)를 구비하고 이 구멍(28a)는 하나의 직경방향 중심선에 직교하는 내주면부의 한쪽에 평탄면부(28b)를 갖추고 다른쪽에는 노치부(28c)를 갖추어 형성되어 있다.
그리고 이 노치부(28c)에는 형상으로서는 제5도에 표시한 별개의 접합부재(27)과 진적으로 동일한 접합부재를 그 곡면부(27a)가 구동부시(28)의 축방향을 따라 내측으로 돌기형이 되게 삽입 장착된다.
이와 같은 구동부시(28)를 사용하는 경우 이것이 끼워맞춰 장착되는 편심축부는 제2도에 표시한 것과 달리 한쪽의 평탄면부(22a)와 상반하는 측의 외주면이 곡면이 아니고 같은 평탄면부로 된 것이 사용된다. 이것에서 알 수 있는 것은 편심축부와 구동부시의 관계에 있어서 크랭크축의 중심점 O1과 편심축부의 중심점 O2를 연결하는 선에 따른 방향의 위치에서의 각 원주면(편심축부의 외주면과 구동부사이의 내주면)에 형성된 2조의 대향걸어맞춤면부중 1조의 대향걸어맞춤면부는 양쪽 모두 평탄면부(예를 들면 제2도와 같이 평탄면부(22a)(25a))로 구성되고 그러나 다른 1조의 대향걸어맞춤면부는 어느 한쪽이 상술한 곡면부이고 또한 다른 쪽이 평탄면부이면 된다는 것이다.
제5도 및 제6도에 표시된 바와 같이 별개의 접합부재(27)를 준비하여 편심축부 또는 구동부시에 형성한 노치부에 장착하도록 하면 크랭크축의 편심축부 외주면에 축선에 따른 방향으로 만곡하는 곡면부를 직접 그리고 정도있게 가공하기 곤란한 점과 구동부시의 삽입구멍 내주면에 대하여도 마찬가지로 생기는 곤란한 점이 해소되고 가공성 및 가공정도의 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 가공비도 저감할 수 있다. 그리고 편심축부와 구동부시간의 1조의 대향걸어맞춤면부에서는 어느 한쪽에 설치되는 곡면부의 개념에는 제7도에 표시된 바와 같이 축방향과 직교하여 형성된 홈(29)에 원통형의 롤러(30)을 삽입하여 형성된 것을 포함한다.
제7도에 표시된 바와 같은 예의 경우 원통형의 롤러(30)는 일반적인 범용 부품의 사용을 가능하게 하고 가공성이 현저하게 개선되므로 가공비용을 저감할 수 있다.
또, 제8도에 표시된 바와 같이 1조의 대향걸어맞춤면부에서 한쪽의 곡면부(예를 들면 편심축부(22)의 경우 곡면부(22b))와 다른쪽의 평탄면부(예를 들면 구동부시(25)의 경우 평탄면부(25b)) 사이에 예를 들면 경강(硬鋼)등의 고경도부재(31)를 배치하면 양 접촉부에 대하여 충분한 경도를 확보할 수 있어, 이 경우 구동부시는 소결소재등의 비교적 강도가 낮은 재료로 형성할 수 있으므로 가공비를 경감하면서도 신뢰성도 확보할 수 있다는 이점이 있다.
다음에 제9도에는 스크롤압축기(20)의 주프레임(6)의 주베어링부(6a)에서 크랭크축(21)의 주축부(23)을 지지하는 베어링구조가 표시되어 있다. 이 주축부(23)에는 중앙부가 전원주에 걸쳐서 돌기로 된 장고형으로 형성된 환대부(32)가 설치되어 있다.
그리고 이 환대부(32)의 중앙부의 최대돌출부와 미소틈새를 두고 그 외주에 원통상부시(33)이 끼워맞춰지고 이 원통상부시(33)은 크랭크축(21)의 주축부 하부에 형성된 착좌면(21a)에 착좌되어 있다.
원통상부시(33)은 주프레임(6)의 주베어링부(6a)내에 회전가능하게 끼워맞춰져 있으며 크랭크축(21)과 일체로 회전하는 것이다. 그 때문에 원통상부시(33)의 하면(33a)과 착좌면(21a)의 양쪽에 축방향에 따라 구멍이 형성되고 이 구멍에 연결핀(34)이 압입되어 있다. 이에 따라 원통상부시(33)은 크랭크축(21)과 일체로 회전하나, 크랭크축(21)이 압축하중(Fg)를 받으면 원통상부시(33)에 대하여 기울어지므로 연결핀(34)가 압입되는 어느 한쪽의 구멍을 직경방향으로 긴 장공으로 하고 있다.
제9도에 표시된 예에서는 착좌면(21a)에 형성되는 구멍을 장공으로 하고 있으나 물론 원통상부시(33)의 하면(33a)에 형성하는 구멍을 장공으로 하여도 된다.
이와 같이 중앙부가 전원주에 걸쳐 돌기로 된 장고형으로 형성된 환대부(32)를 갖추는 크랭크축(21)의 주축부(23)과 주프레임(6)의 주베어링부(6a)에 배치된 원통상부시(33)으로 된 베어링구조에 의하면 크랭크축(21)에 영향을 미치는 압축하중(Fg)와 원심력하중(Fc1)(Fc2)(Fc3)은 방향이 대략 직교하며 그 크기는 압축기의 운전조건에 의하여 가변이므로 크랭크축(21)의 휨변형도 가변이지만 주축부(23)의 환대부(32)의 곡면부와 원통상부시(33)의 접점은 크랭크축(21)의 휨변형 및 휨의 정도에 추종하여 이동할 수 있어 압축기의 운전조건에 관계없이 항상 원통상부시(33)은 주프레임(6)의 주베어링부(6a)에 대하여 평행상태인채(원통상부시(33)의 회전중심축선이 주베어링(6a)의 중심축선에 일치한 상태를 유지한채) 회전한다.
이 결과 베어링부하용량이 저하하는 일도 없고 베어링의 마모, 녹아붙음등의 우려가 없는 신뢰성은 높은 베어링구조를 얻을 수 있다.
그리고 크랭크축(21)의 주축부(23)의 환대부곡면상에서 원통상부시(33)의 접점을 이동한 경우 착좌면(21a)과 원통상부시(33)의 하면(33a) 사이에 틈새가 생기도록 하나 환대부(32)의 곡면부 곡률을 선택하므로써 이 틈새는 최소로 억제할 수 있어 원통상부시(33)을 윤활하게 하기 위한 기름이 이 틈새로부터 유출되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 크랭크축 주축부(23)의 베어링구조에서는 원통상부시(33)에 대한 착좌면(21a)이 크랭크축(21)에 형성되어 있었으나 제10도에 표시한 바와 같이 상균형추(14)의 상면(14a)로 하여도 된다. 이 경우 크랭크축(21)은 전장에 걸쳐서 그 외경을 주축부 외경 이하로 할 수 있으므로 크랭크축의 기계가공성이 향상된다.
또, 제11도에 표시된 바와 같이 크랭크축(21)의 주축부(23)로서 압축하중(Fg)의 반력방향과 원심력하중(Fc1)(Fc2)(Fc3)의 반력방향의 2면에 중앙부가 돌기로 된 곡면부(23a)(23b)를 형성하고 그 외주에 미소틈새를 두고 이 곡면부(23a)(23b)에 대응하는 부분을 평탄부(35a)(35b)로 한 원통상부시(35)를 끼워맞춘 경우에도 원통상부시(35)는 크랭크축(21)의 압축하중(Fg), 원심력하중(Fc1)(Fc2)(Fc3)에 의한 휨변형에 추종하며 크랭크축(21)의 주축부(23)의 곡면부(23a)(23b)상에서 접점을 이동할 수 있고 이 결과 주프레임(6)의 주베어링부(6a)에 대하여 평행상태인채 회전시킬 수 있어 상술한 예의 베어링 구조와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또, 이 예에서는 2면이 있는 곡면부(23a)(23b)가 크랭크축(21)과 원통상부시(35)의 원주방향의 연결작용도 겸하게 되므로 연결핀이 불필요하게 된다.
다음 제12도에는 스크롤압축기(20)의 부프레임(9)의 부베어링부(9a)에서 크랭크축(21)을 지지하는 베어링구조가 표시되어 있다. 이 베어링구조는 상술한 주프레임(6)의 주베어링부(6a)로 크랭크축(21)의 주축부(23)을 지지하는 베어링구조와 대략 동일하게 크랭크축(21)의 부축부(24)는 중앙부가 돌기로 된 장고형의 환대부(36)를 형성하고 그 외주에 미소틈새를 두고 끼워맞춘 원통상부시(37)로 구성된다.
이 원통상부시(37)은 크랭크축(21)과 일체로 회전하도록 직경방향으로 형성된 구멍에 일단이 압입고정된 연결핀(38)의 타단을 크랭크축(21)에 형성된 축방향으로 긴 장공(24a)에 걸어맞추고 원주방향으로 상호 연결되어 있다. 그리고 제1도 및 제12도에서 16은 급유펌프부, 17은 이 급유펌프의 커버를 각각 표시한다.
이와 같은 부프레임(9)의 부베어링(9a)로 크랭크축(21)의 부축부(24)를 지지하는 베어링구조에 의하면 크랭크축(21)에 제13도에 표시된 바와 같이 휨변형이 발생된 경우 크랭크축(21)의 부축부(24)에 형성된 중앙부가 돌기로 된 장고형의 환대부 표면상에서 외주에 설치된 원통상부시(37)과의 접점이 이동하고 이 결과 원통상부시(37)은 부프레임(9)의 보스부 즉 부베어링부(9a)에 대하여 평행상태인채로 회전할 수 있어 베어링부하용량이 저하하는 일도 없고 베어링의 마모, 녹아붙음등의 우려가 없는 신뢰성 높은 베어링구조를 얻을 수 있다.
그리고 상술한 크랭크축(21)의 부축부(24)를 지지하는 베어링구조에서는 크랭크축(21)의 부축부(24)에 중앙부가 돌기로 된 장고형의 환대부(36)를 형성하고 그 외주에 원통상부시(37)를 끼워맞춘 것이었으나, 제14도와 같이 원통상부시(39)의 내주면에 중앙부가 돌기로 된 장고형의 환대부(39a)를 형성한 원통상부시(39)를 크랭크축(21)에 끼워맞추어 구성할 수도 있다.
또, 크랭크축(21)과 원통상부시(37)의 회전방향에서의 연결수단으로서 원통상부시(37)의 구멍에 압입된 연결핀(38)을 크랭크축(21)에 형성된 장공(24a)에 걸어맞추었으나 제14도와 같이 원통상부시(39)에 장공을 형성하고 이 장공에 크랭크축(21)의 부축부(24)에 형성한 구멍에 압입고정한 연결핀(38)을 걸어맞춰도 된다.
또한 상술한 크랭크축(21)의 부축부(24)를 지지하는 베어링구조에서는 이 부축부(24) 또는 원통상부시(39)에 중앙부가 돌기로 된 장고형의 환대부를 형성한 것이나, 일반적으로 부프레임(9)의 부베어링부(9a)를 작용하는 압축하중이나 원심력하중은 편심축부(22), 주축부(23)에 걸리는 압축하중이나 원심력하중 보다도 작고 따라서 제15도와 같이 크랭크축(21)의 부축부(24)를 롤링베어링(40)을 사용하여서 부베어링부(9a)에 지지하여도 된다. 이와 같이, 롤베어링(40)(제15도에서는 깊은 홈볼베어링)을 사용한 경우 스크롤압축기에서는 외륜회전하중(하중방향이 회전하고 내륜이 회전, 외륜이 정지한 상태)으로 되므로 내륜(40a)과 크랭크축(21)사이에는 틈새 끼워맞춤으로 한다.
이와 같은 롤베어링(40)으로 크랭크축(21)의 부축부(24)를 지지하는 베어링구조에 있어서, 크랭크축(21)에 하중이 작용하면 제16도에 표시된 바와 같이 하중방향에 대하여 내륜(40a)가 기울고 크랭크축(21)의 경사에 추종하려고 한다.
이와 같은 크랭크축(21)의 경사에 대하여 롤링베어링(40)의 부하능력이나 신뢰성은 손상되지 않고 크랭크축(21)이 기울어도 베어링부하능력이나 신뢰성이 저하되지 않는다.
제1도에 표시된 이 발명의 실시예에 의한 스크롤 압축기에서는 크랭크축(21)의 편심축부(22), 주축부(23) 및 부축부(24)를 지지하는 베어링구조가 구동부시(25) 또는 원통상부시(33)(37)을 배치하고 각축부의 베어링면을 각 부시에 대하여 평행베어링으로서 작용하는 돌기형상의 곡면으로 구성되어 있으나, 크랭크축(21)의 편심축부, 주축부 또는 부축부의 어느 하나가 상술한 베어링구조에 의하여 지지되어 있으면 그 축부의 축부하용량의 저하를 방지할 수 있음은 말할 것도 없다.
이상 설명한 바와 같이, 이 발명은 제1의 베어링수단이 선회스크롤의 베어링부에 회전가능하게 끼워맞춰진 구동부시와, 상기 구동부시와 편심축부간에, 평탄면부와 크랭크축의 축방향에 따른 곡면부로 구성된 대향걸어맞춤면부인 비회전결합을 가지는 구성으로 하고 있으므로, 선회스크롤에 작용하는 반경방향의 힘에 의해 크랭크축이 경사한때, 제1의 베어링수단에 있어서, 부시와 편심축부간에 평탄면부와 곡면부로 구성된 비회전결합인 대향걸어맞춤면부를 형성하고 있기 때문에, 크랭크축이 크게 경사한 때에도, 부시와 편심축부간에 대향걸어맞춤부를 밀착하고, 대향걸어맞춤부와 반대측에는 클리어런스를 둘 수 있으며, 편심축부에 있어서, 부시가 경사하지 않고 베어링부의 부하용량의 저하가 없다.
또, 대향걸어맞춤면부의 곡면부의 곡율반경을 크게 하고 있으므로, 대향걸어맞춤면부에서의 기계적 강도도 확보할 수 있다. 따라서 신뢰성이 높은 베어링부가 얻어진다.
또, 주축부 및 부축부중, 적어도 한쪽에, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부가 형성되고, 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통상부시가 끼워맞춰지고, 상기 원통상부시와 크랭크축의 주축부 또는 부축부의 끼워맞춤이 비회전결합으로 되어 있으므로, 주축부 또는 부축부에 있어서, 부시와 축부간의 곡면부에 의해 부시의 경사가 생기지 않고, 또한 부시와 축부가 비회전결합으로 되어 있으므로 곡면부의 스라이드에 따른 마모등에 의한 손상이 없고, 베어링의 부하용량의 저하가 없다.
또, 선회스크롤과 고정스크롤에 의해 형성된 압축실에서 발생하는 압축하중의 반력방향과, 상기 선회스크롤의 공전운동과 균형추의 회전운동에 의해 발생하는 원심력하중의 반력방향중, 적어도 한쪽에서 주축부에 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성하고, 상기 곡면부에 대응하는 위치에 평탄면부가 형성된 내주면을 가지는 원통상부시를 미소틈새를 두고 상기 주축부에 끼워맞추게 하여 상기 주축부와 원통상부시를 비회전결합하도록 하고 있으므로, 주축부의 상기 반력방향의 곡면부와 원통상부시 내주면의 평탄면부와의 접촉부를 통하여, 주축부가 원통상부시에 대하여, 크랭크축의 축선방향으로 회전과 이동이 자재로 되므로, 크랭크축이 압축하중과 원심력하중에 의해 경사한 경우에도, 원통상부시는 주축부와 함께 경사하지 않고 베어링 부하용량이 저하하지 않으며 또, 주축부와 원통상부시가 비회전결합으로 되어 있기 때문에, 주축부의 곡면부가 마모등으로 손상을 받지 않고 베어링부의 신뢰성이 높은 스크롤압축기를 얻을 수 있다.

Claims (28)

  1. 끝부분에 편심축부를 가지는 회전가능한 크랭크축과, 고정스크롤과, 유체를 압축하기 위하여 상기 고정스크롤과 협동하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤을 공전시키기 위하여, 상기 선회스크롤을 상기 편심축부에 회전가능하게 결합하는 제1의 베어링수단을 구비하고, 상기 제1의 베어링수단이, 상기 선회스크롤의 베어링부에 회전가능하게 끼워맞춰진 구동부시와, 상기 구동부시와 상기 편심축부간에 평탄면부와 상기 크랭크축의 축방향에 따른 곡면부로 구성된 대향걸어맞춤면부인 비회전결합을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  2. 제1항에 있어서, 편심축부가 이 편심축부의 외주면의 일부에 형성된 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 구비하고, 한편, 구동부시가 그 내주면에서 상기 편심축부와 끼워맞추고, 이 구동부시의 내주면은 상기 편심축부의 곡면부에 대응하는 위치에 평탄면부를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  3. 제1항에 있어서, 편심축부가 이 편심축부의 외주면의 일부에 형성된 평탄면부를 구비하고, 한편, 구동부시가 그 내주면에서 상기 편심축부와 끼워맞추고, 이 구동부시의 내주면은 상기 편심축부의 평탄면부에 대응하는 위치에, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한항에 있어서, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 가지는 별체의 접합부재를 편심축부의 외주면 또는 구동부시의 내주면의 어느쪽인가 한쪽에 장착하고, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  5. 제1항 또는 제2항중 어느 한항에 있어서, 편심축부의 외주면에 크랭크축의 축선방향과 직교한 홈을 형성하여, 이 홈에 원통형의 별부재를 삽입하고, 이 원통형의 별부재에 의해 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  6. 제1항 내지 제5항중의 어느 한항에 있어서, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부의 정점이 선회스크롤의 베어링부의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  7. 제2항 내지 제6항중의 어느 한항에 있어서, 편심축부의 곡면부와 구동부시의 평탄면부, 또는 편심축부의 평탄면부와 구동부시의 곡면부와의 사이에 고경도부재를 배설한 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한항에 있어서, 프레임을 구비하고, 상기 프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 크랭크축의 주축부 및 부축부를 가지며, 상기 주축부 및 부축부중, 적어도 한쪽에, 크랭크축의 축선방향에 따른, 정점이 상기 프레임의 베어링부의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 곡면부를 형성하고, 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통형부시를 끼워맞추며, 상기 주축부 또는 부축부와 상기 원통상부시가 비회전결합인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  9. 제1항 내지 제7항중의 어느 한항에 있어서, 프레임을 구비하고, 상기 프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 크랭크축의 주축부 및 부축부를 가지며, 상기 주축부에 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성하고, 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통상부시와 끼워맞추며, 상기 주축부와, 상기 원통상부시의 끼워맞춤이 비회전결합인 동시에 상기 부축부를 지지하는 베어링이 롤베어링인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  10. 제1항 내지 제7항중의 어느 한항에 있어서, 밀폐용기와, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 전동기의 고정자와, 상기 전동기의 양측에서 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 주프레임 및 부프레임과, 상기 주프레임과 부프레임의 베어링부에 있어서 각각 반경방향으로 지지되는 크랭크축의 주축부 및 부축부와, 상기 크랭크축에 끼워붙여 고정된 전동기의 회전자와 상기 회전자의 양측에 배설된 상균형추 및 하균형추와, 상기 크랭크축의 하단측에 배설된 윤활유를 반송하기 위한 급유펌프를 가지고, 상기 주축부에 전주(全周)에 걸쳐서, 정점이 되는 상기 주프레임의 베어링부의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 돌기로 되는 장고형의 환대부에 의해 축방향에 따른 곡면부를 형성하며, 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통상부시를 끼워맞추고, 상기 주축부와 상기 원통상부시가 연결핀에 의해 비회전 결합되는 동시에, 상기 부축부를 지지하는 베어링이 롤베어링으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  11. 고정스크롤과, 상기 고정스크롤과 협동하여 유체를 압축하는 선회스크롤과, 프레임과, 상기 선회스크롤에 회전력을 부여하여 상기 프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 주축부 및 부축부가 있는 크랭크축을 가지며, 상기 주축부 및 부축부중, 적어도 한쪽에 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부가 형성되고, 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통상부시가 끼워맞춰지며, 상기 원통상부시와 크랭크축의 주축부 또는 부축부의 끼워맞춤이 비회전결합인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  12. 제11항에 있어서, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부가 전주에 걸쳐서 돌기로 되는 장고형의 환대부에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  13. 제11항 또는 제12항중의 어느 한항에 있어서, 크랭크축과 축선방향에 따른 곡면부의 정점이, 프레임의 베어링부의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  14. 제11항 내지 제13항중의 어느 한항에 있어서, 크랭크축과 일체로 회전하는 연결핀에 의해, 원통상부시와 크랭크축의 주축부 또는 부축부를 비회전결합시킨 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  15. 제11항 내지 제14항중의 어느 한항에 있어서, 원통상부시를 축방향으로 지지하는 원통상부시의 외경과 거의 동등 또는 그 이상의 크기의 착좌면이 크랭크축에 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  16. 고정스크롤과, 상기 고정스크롤과 협동하여 유체를 압축하는 선회스크롤과, 프레임과, 상기 선회스크롤에 회전력을 부여하고, 상기 프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 주축부 및 부축부를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축과 일체로 회전하는 균형추를 가지고, 상기 선회스크롤과 상기 고정스크롤에 의해 형성되는 압축실에서 발생하는 압축하중의 반력방향과, 상기 선회스크롤의 공전운동과, 상기 균형추의 회전운동에 의하여 발생하는 원심력하중의 반력방향중, 적어도 한쪽에서, 상기 주축부에 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성하고, 상기 곡면부에 대응하는 위치에 평탄면부가 형성된 내주면이 있는 원통상부시를 미소틈새를 두고 상기 주축부에 끼워맞춰서, 상기 주축부와 원통상부시를 비회전결합으로 하며 상기 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부의 정점이 프레임의 베어링부의 거의 중앙의 축방향의 위치에 존재하고, 상기 원통상부시를 축방향으로 지지하는 원통상부시의 외형과 거의 동등 또는 그 이상의 크기의 착좌면이 크랭크축에 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  17. 밀폐용기와, 고정스크롤과, 상기 고정스크롤과 협동하여 유체를 압축하는 선회스크롤과, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 전동기의 고정자와, 상기 전동자의 양측에서, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 주프레임 및 부프레임과, 상기 선회스크롤에 회전력을 부여하여, 상기 주프레임과 부프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 주축부 및 부축부를 가지는 크랭크축과, 상기 크랭크축에 끼워붙여 고정된 전동기의 회전자와, 상기 회전자의 양측에 배설된 상균형추와 하균형추와, 상기 크랭크축의 하단측에 배설된 윤활유를 반송하기 위한 급유펌프와, 상기 크랭크축의 상단에 형성된 편심축부와, 상기 선회스크롤을 공전시키기 위하여, 상기 선회스크롤을 상기 편심축부에 회전가능하게 결합하는 제1의 베어링수단을 가지고, 상기 제1의 베어링수단이 상기 선회스크롤의 베어링부에 회전가능하게 끼워맞춰진 구동부시와, 상기 편심축부의 외주면의 1부에 형성된 상기 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부와, 내주면에서 상기 편심축부와 끼워맞추고, 상기 편심축부의 곡면부에 대응하는 위치에 형성된 구동부시의 평탄부로 구성된 대향걸어맞춤면부인 비회전결합을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  18. 끝부분에 편심축부를 갖는 회전가능한 크랭크축과, 고정스크롤과, 유체를 압축하기 위하여 상기 고정스크롤과 협동하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤을 공정시키기 위하여, 상기 선회스크롤은 상기 편심축부에 회전가능하게 결합하는 제1의 베어링수단을 구비하고, 상기 제1의 베어링수단이 상기 선회스크롤의 베어링부에 회전가능하게 끼워맞춰지고, 상기 크랭크축중심과, 상기 선회스크롤중심간의 거리를 가변으로 하는 구동부시와, 상기 구동부시와 상기 편심축부간에 평탄부와 상기 크랭크축의 축방향에 따른 곡면부로 구성된 대향걸어맞춤면부인 비회전결합을 가는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  19. 제18항에 있어서, 편심축부가, 이 편심축부의 외주면의 일부에 형성된 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 구비하고, 한편, 구동부시가 그 내주면에서 상기 편심축부와 끼워맞춰지고, 이 구동부시의 내주면은 상기 편심축부의 곡면부에 대응하는 위치에 평탄면부를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  20. 제18항에 있어서, 편심축부가, 이 편심축부의 외주면의 1부에 형성된 평탄면부를 구비하고, 한편, 구동부시가 그 내주면에서 상기 편심축부와 끼워맞춰지며, 이 구동부시의 내주면은 상기 편심축부의 평탄면부에 대응하는 위치에, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  21. 제18항 내지 제20항중의 어느 한항에 있어서, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 가지는 별체의 접합부재를 편심축부의 외주면 또는 구동부시의 내주면의 어느 한쪽에 장착하고, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  22. 제18항 내지 제20항중의 어느 한항에 있어서, 편심축부의 외주면 또는 구동부시의 내주면 중 어느 한쪽에 크랭크축의 축선방향과 직교한 홈을 형성하여, 이 홈에 원통형의 별부재를 삽입하고, 이 원통형의 별부재에 의해 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  23. 제18항 내지 제22항중의 어느 한항에 있어서, 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부의 정점이 선회스크롤의 베어링의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  24. 제19항 내지 제23항중의 어느 한항에 있어서, 편심축부와 구동부시의, 곡면부와 평탄면부 사이에 고경도부재를 배설한 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  25. 제18항 내지 제24항중의 어느 한항에 있어서, 프레임을 구비하고, 상기 프레임의 베어링부에 있어서, 반경방향으로 지지되는 크랭크축의 주축부 및 부축부를 가지며, 상기 주축부 및 부축부중, 적어도 한쪽에 크랭크축의 축선방향에 따른 장점이 상기 프레임의 베어링부의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 곡면부를 형성하고 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통상부시를 끼워맞추고, 상기 주축부 또는 부축부와 상기 원통상부시가 비회전결합인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  26. 제18항 내지 제24항중의 어느 한항에 있어서, 프레임을 구비하고, 상기 프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 크랭크축의 주축부 및 부축부를 가지고, 상기 주축부에 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부를 형성하며, 상기 곡면부의 외주에 미소틈새를 두고 원통상부시를 끼워맞추고, 상기 주축부와 상기 원통상부시의 끼워맞춤이 비회전 결합인 동시에, 상기 부축부를 지지하는 베어링이 롤링베어링인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  27. 제18항 내지 제24항중의 어느 한항에 있어서, 밀폐용기와, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 전동기의 고정자와, 상기 전동기의 양측에서, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 주프레임 및 부프레임과, 상기 주프레임과 부프레임의 베어링부에 있어서, 각각 반경방향으로 지지되는 크랭크축의 주축부 및 부축부와, 상기 크랭크축에 끼워붙여 고정된 전동기의 회전자와 상기 회전자의 양측에 배설된 상균형추 및 하균형추와, 상기 크랭크축의 하단측에 배설된 윤활유를 반송하기 위한 급유펌프를 가지며, 상기 주축부의 전주에 걸쳐서, 정점이 상기 주프레임의 베어링부의 거의 중앙의 축방향위치에 존재하는 돌기로 되는 장고형의 환대부에 의해 축방향에 따른 곡면부를 형성하고, 상기 곡면부의 외주에, 미소틈새를 두고 원통상부시와, 끼워맞추며, 상기 주축부와 상기 원통상부시가 연결핀에 의해 비회전 결합되는 동시에, 상기 부축부를 지지하는 베어링이 롤링베어링으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
  28. 밀폐용기와, 고정스크롤과, 상기 고정스크롤과 협동하여 유체를 압축하는 선회스크롤과, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 전동기의 고정자와, 상기 전동기의 양측에서, 상기 밀폐용기에 끼워붙여 고정된 주프레임 및 부프레임과, 상기 선회스크롤에 회전력을 부여하고, 상기 주프레임과 부프레임의 베어링부에 있어서 반경방향으로 지지되는 주축부 및 부축부를 가지는 크랭크축과, 상기 크랭크축에 끼워붙여 고정된 전동기의 회전자와, 상기 회전자의 양측에 배설된 상균형추 및 하균형추와, 상기 크랭크축의 하단측에 배설된 윤활유를 반송하기 위한 급유펌프와, 상기 크랭크축의 상단에 형성된 편심축부와, 상기 선회스크롤을 공전시키기 위하여, 상기 선회스크롤을 상기 편심축부에 회전가능하게 결합하는 제1의 베어링수단을 가지고, 상기 제1의 베어링수단이 상기 선회스크롤의 베어링부에 회전가능하게 끼워맞춰지고 상기 크랭크축 중심과 상기 선회스크롤 중심간의 거리를 가변으로 하는 구동부시와 상기 편심축부의 외주면의 일부에 형성된 상기 크랭크축의 축선방향에 따른 곡면부와, 내주면에서 상기 편심축부와 끼워맞추고, 상기 편심축부의 곡면부에 대응하는 위치에 형성된 상기 구동부시의 평탄면부로 구성된 대향걸어맞춤면부인 비회전결합을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
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