KR0115483Y1 - 스크롤 압축기의 자전 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치는 메인 프레임이 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈을 형성하고, 상기 메인 프레임의 상면에 위치한 선회 스크롤의 하면에 상기 메인 프레임의 장홈과 직교하는 타측방향 장홈을 형성하고, 상기 일측방향 장홈과 타측 방향 장홈이 서로 직교하는 곳에 구름볼을 삽입 형성함으로 구성되어, 구조가 간단하고 가공이 용이하면서도 선회 스크롤의 자전이 확실히 구속되고, 구름운동으로 마찰손실이 거의 없으며, 구름볼이 선회 스크롤을 축방향으로 지지할 수 있으므로 올담 커플링 방식에서의 추력베어링 마찰손실을 제거하도록 하였다.

Description

스크롤 압축기의 자전 방지장치

제1도는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 단면도.

제2도는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기의 자전방지기구의 일례를 나타낸 절결 사시도.

제3도는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기의 자전방지기구의 다른례를 나타낸 단면도로써,

(a)도는 횡단면도.

(b)도는 종단면도.

제4도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 구조를 나타낸 것으로써,

(a)도는 메인프레임의 평면도.

(b)도는 선회 스크롤의 평면도.

(c)도는 구름볼의 평면도.

제5도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치의 작동과정을 나타낸 평면도.

제6도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치의 선회 스크롤 축방향지지를 나타낸 단면도로써,

(a)도는 구름볼을 이용한 경우

(b)도는 메인 프레임의 추력면을 이용한 경우

제7도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치의 다른 실시예를 나타내는 작동상태도.

제8도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기 자전방지장치의 다른 실시예를 나타내는 것으로,

(a)도는 미끄럼 블록의 오일 통과공을 나타내는 단면도.

(b)도는 장홈 바닥면의 오일흐름홈을 나타내는 단면도.

제9도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기 자전방지 기구의 또 다른 실시례를 나타낸 것으로써,

(a)도는 선희 스크롤을 나타낸 평면도.

(b)도는 메인 프레임을 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 메인 프레임 21-a, 22-a : 장홈

22 : 선회 스크롤 23 : 구름볼

24 : 미끄럼 블럭 24-a : 오일통과공

21-b : 오일흐름홈

본 고안은 스크롤 압축기의 자전방지 장치에 관한 것으로, 특히 구조가 간단하고 가공이 용이하면서도 선회 스크롤의 자전이 확실히 구속되고, 구름운동으로 마찰손실이 거의 없으며, 볼이 선회 스크롤을 축방향으로 지지할 수 있으므로 올담 커플링 방식에서의 추력베어링 마찰손실이 제거되는 스크롤 압축기의 자전방지 장치에 관한 것이다.

종래의 기술에 의한 스크롤 압축기는 제1도 내지 제3도에서 도시한 바와 같이, 압축기 본체(1) 내측의 상부에 위치한 고정스크롤(2)과, 상기 고정 스크롤(2) 하부에 결합되는 선회 스크롤(3)과, 상기 선회 스크롤(3)의 하부에 위치하는 메인프레임(4)과, 상기 메인프레임(4)의 중앙부를 관통하며 선회 스크롤(3)을 회전시키는 크랭크축(5)이 회전자(6)와 고정자(7)에 연결되어 있다.

상기 선회 스크롤(3) 하부에는 선회 스크롤(3)의 자전을 방지하기 위한 자전 방지기구인 올담링(8)이 설치되고, 선회 스크롤(3)의 공전을 위해 크랭크축(5)의 한쪽 끝단은 편심되어져 있다.

상기 고정 스크롤(2)은 메인 프레임(4)에 리이프 스프링(9) 및 보울트로 고정되어 축 방향으로 순응성을 가질수 있도록 되어 있다.

이와같이 압축기는 고정 스크롤, 선회 스크롤, 자전방지기구, 메인 프레임과, 구동축의 다섯가지 주요부품으로 구성되어 있다.

이와같이 구성된 장치에 의해, 흡입관(10)을 통해 흡입된 냉매가스는 선회 스크롤(3)의 선회 운동에 따라 스크롤 양끝단 두 분에서 동시에 흡입되어, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2) 사이에 형성된 두 개의 대칭인 초승달 모양의 포켓에 갇히게 되고, 이 포켓은 연속적으로 체적이 감소 하면서 중심을 향하여 이동하게 되는데 이로 인해 냉매 가스는 압축된다.

포켓이 중심부로 오게 되면 두 개의 포켓은 서로 합쳐지고 이때 토출구가 열리면서 토출이 시작된다.

또한 윤활에 있어서는 오일(11)이 오일 구멍을 통해 각 베어링부에 전달되는데 이를 위해 크랭크축(5) 내에 오일 프로 펠러가 취부되어 있다.

종래에는 선회 스크롤의 자전을 방지하기 위해서 크게 두종류의 자전 방지기구를 사용하였다.

그중 하나가 제2도에 도시한 올담 커플링(oldham-coupling)(8)이다. 올담 커플링(8)은 상면과 하면에 각각 2개의 돌기를 가진 원형의 링으로써, 각각의 돌기가 선회 스크롤(3)의 배면 및 메인 프레임(4)의 상면에 형성된 홈에 끼워져 직선으로 습동운동을 할 수 있다.

여기서 올담 커플링(8)은 y축 방향으로 운동 가능하고, 선회 스크롤(3)은 올담 커플링(8)에 대해 x축 방향으로 운동가능 하므로 결과적으로 메인 프레임(4)의 중심을 중심으로 선회 운동만 가능하고 자전은 구속된다.

선회 스크롤의 자전을 제한하는 또다른 기구로 제3도에 도시한 볼 커플링(ball-coupling)이 있다.

이것은 메인 프레임(4) 상면과, 선회 스크롤(3) 배면에 원형의 홈(14)을 파고 그 사이에 볼(15)또는 롤러등을 삽입하여 선회 스크롤이 수개의 볼(15)을 따라 호 내를 선회하도록 함으로써, 선회 스크롤(3)의 자전을 방지하는 기능을 한다. 이때 이론적으로 홈(14)과 볼(15)은 선회반경만큼 직경차이가 나야 하지만, 선회 스크롤의 랩(wrap)측면의 고정스크롤의 랩 측면에 확실히 밀착되도록 보장하기 위해 홈의 직경을 약간 크게 설계한다.

그런데 이 차이로 인해 볼 커플링 방식에서는 선회 스크롤(3)이 자전할 수 있는 여유가 생긴다.

그러나 이러한 종래의 기술에서는 올담 커플링(8)의 경우 고정밀도를 요구하므로 가공이 어렵고, 올담 커플링(8)의 왕복 운동에 따른 관성력을 제거하기가 힘들어 진동이나 소음등이 발생되며, 습동운동에 따른 마찰손실과 마모가 발생하고, 올담링(8)이 메인 프레임(4)의 추력 베어링면의 크기를 제한하므로 선회 스크롤의 운동중 안정성이 저하 되는 문제점이 있다.

그리고 볼 커플링의 경우 선회 스크롤(3)이 약간 자전하므로 압축실에서의 누설에 의한효율이 저하되고, 볼의 안정적인 운동을 보장하기 위해 별도의 부가적인 기구가 필요하다.

따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 구조가 간단하고 가공이 용이하면서도 선회 스크롤의 자전이 확실히 구속되고, 구름운동으로 마찰손실이 거의 없으며, 구름볼이 선회 스크롤을 축방향으로 지지할수 있으므로 올담 커플링 방식에서의 추력베어링 마찰손실이 제거되는 스크롤 압축기의 자전방지 장치를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적은 메인 프레임이 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈을 형성하고, 상기 메인 프레임의 상면에 위치한 선회 스크롤의 하면에 상기 메인 프레임의 장홈과 직교하는 타측방향 장홈을 형성하고, 상기 일측방향 장홈과 타측방향 장홈이 서로 직교하는 곳에 구름볼을 삽입하여 달성될 수 있다.

이하, 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 설명한다.

제4도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 구조를 나타낸 것으로써, (a)도는 메인프레임의 평면도이고, (b)도는 선회 스크롤의 평면도이며, (c)도는 구름볼의 평면도이고, 제5도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치의 동작을 나타낸 작동상태도이며, 제6도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 기구의 선회 스크롤 축방향 지지를 나타낸 단면도로써, (a)도는 구름볼을 이용한 경우이고, (b)도는 메인 프레임의 추력면을 이용한 경우를 각각 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치는 메인 프레임(21)의 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈(21-a)을 형성하고, 상기 메인 프레임(21)의 상부에 위치한 선회 스크롤(22)의 하면에 상기 메인 프레임(21)의 장홈(21-a)과 직교하는 타측방향 장홈(22-a)을 형성하고, 상기 일측방향 장홈(21-a)과 타측 방향 장홈(22-a)이 서로 지교하는 곳에 구름볼(23)을 삽입 형성한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

선회 스크롤(22)의 배면과 메인 프레임(21)의 상면에 각각 서로 직교하는 장홈(21-a)(22-a)을 형성하고, 그 사이에 구름볼(23)을 삽입하며, 상기 구름볼(23)은 메인 프레임(21)에 대해 y축 방향으로만 운동가능 하게 하고, 구름볼(23)에 대해 선회 스크롤(22)이 x축 방향으로 상대 운동이 가능 하도록 한다. 이때 선회 스크롤(22)의 배면에 형성된(22-a)은 모든 위치에서 장축이 y축 방향으로 하여 결과적으로 모든 위임(21)의 홈(21-a)은 모든 위치에서 장축이 y축 방향으로 하여 결과적으로 모든 위치에서 서로 직교 형합되도록 한다.

또한 모든 장공(21-a)(22-a)의 폭은 구름볼(23)의 외경과 형합치수로 관리하며 길이는 선회 스크롤과 고정스크롤의 랩 측면에 서로 맞닿을수 있는 것을 보장하기 위해 약간의 여유를 둔다.

기존의 볼 커플링과 마찬가지로 구름볼(23)이 부가적으로 선회 스크롤(22)을 축방향으로 지지하여 마찰소실을 제거하고 운동중 안전성을 생각할 수 있지만, 압축기의 방식 및 구조에 따라 장공의 깊이를 구름볼보다 높게 함으로써, 기존 올담링 방식에서 처럼 메인 플레임(21)에 추력 베어링면을 설치하여 선회스크롤(22)을 지지할 수도 있다.

이때 추력베어링면의 외경에 대한 제한이 없어지므로 인해 이런 지지방식을 사용해도 기존에 비해 선회 스크롤의 운동이 안전하게 된다.

본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치의 다른 실시례를 도면을 통해서 살펴보면, 제7도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기 자전방지장치의 다른 실시예의 동작을 나타낸 작동상태도이고, 제8도의 (a)도는 본 고안에 의한 자전방지장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도로써, 미끄럼 블록 내부에 오일통과공을 형성한 경우이며, 제8도의 (b)도는 본 고안에 의한 자전방지장치의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도로써, 메인프레임의 장홈 바닥면과 선회스트롤의 장홈 바닥면에 오일흐름홈을 형성한 경우이고, 제9도는 본 고안에 의한 스크롤 압축기 자전방지 기구의 또 다른 실시례를 나타낸 것으로써, (a)도는 선회 스크롤을 나타낸 평면도이고, (b)도는 메인 프레임을 나타낸 평면도를 각각 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지장치의 다른 실시예는 메인 프레임의 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈을 형성하고, 상기 메인 프레임의 상부에 위치한 선회 스크롤의 하면에 상기 메인 프레임의 장홈과 직교하는 타측방향 장홈을 형성하고, 상기 일측방향 장홈과 타측 방향 장홈이 서로 직교하는 곳에 미끄럼 블록을 삽입 형성하고, 상기 미끄럼 블록내에 오일통과공을 형성하고나, 혹은 상기 장홈의 바닥면에 오일흐름홈을 형성하므로, 상기 선회 스크롤이 메인 프레임에 대해 자전은 방지된채 선회 운동만을 하도록 구성된다.

이와같이 구성되는 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지장치의 다른 실시예는 단지 구름볼 위치에 정육면체 형상의 미끄럼블럭을 삽입하여 상기와 동일한 작용을 수행하도록 하였으므로 동작과 효과는 구름볼을 적용한 경우와 동일하다 하겠다.

그러나, 구름볼을 사용한 경우에는 미끄럼 블록과 달리 접촉부가 면접촉이 아닌 점접촉에 가까워 별도의 오일유동수단이 필요없으나, 구름볼 대신 미끄럼 블록(24)을 사용한 경우에는 대개의 경우 홈(21-a)(22-a) 내부가 오일로 채워져 있는 경우가 많으므로, 이동상에 저항을 줄이기 위해서 별도의 오일 통과 경로를 두가지 경로로 만들어 준다. 제8도의 (a)도는 미끄럼 블록 내부에 오일통과공(24-a)을 형성한 경우이고, (b)도는 본 고안의 또 다른 실시예로 장홈 내부에 별도의 오일흐름홈(21-b)을 형성한 경우이며, 상기의 오일통과공(24-a) 및 오일흐름홈(21-b)을 하나의 장치에 적용하여도 무방하다.

이와 같이 구름볼이 삽입되는 위치에 자전방지 기능을 수행하기 위해 미끄럼 블록을 삽입하여도 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있게 되며, 미끄럼 블록이 장홈내를 원활히 움직이도록 미끄럼 블록내에 오일통과공을 형성하거나, 장홈의 바닥면에 오일흐름홈을 형성한 것이다.

제9도에서는 장홈의 방향을 달리 했을 경우를 나타내며, 방향이 서로 바뀌어도 같은 효과를 낼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 스크롤 압축기의 자전방지 장치는 메인 프레임의 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈을 형성하고, 상기 메인 프레임의 상면에 위치한 선회 스크롤의 하면에 상기 메인 프레임의 장홈과 직교하는 타측방향 장홈을 형성하고, 상기 일측방향 장홈과 타측 방향 장홈이 서로 직교하는 곳에 구름볼을 삽입 형성함으로 구성되고, 구름운동으로 마찰손실이 거의 없으며, 구름볼이 선회 스크롤을 축방향으로 지지할 수 있으므로 올담 커플링 방식에서의 추력베어링 마찰손실을 제거하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 하부에 설치되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 위치하는 메인프레임과, 상기 메인 프레임의 중앙부를 관통하며 선회스크롤을 회전시키는 크랭크축을 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 메인프레임의 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈을 형성하고, 상기 메인 프레임의 상부에 위차한 선회 스크롤의 하면에 상기 메인 프레임의 장홈과 직교하는 타측방향 장홈을 형성하며, 상기 일측방향 장홈과 타측 방향 장홈이 서로직교하는 곳에 구름볼을 삽입 형성하여, 상기 선회 스크롤이 메인 프레임에 대해 자전은 방지된채 선회 운동만을 하도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
2. 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 하부에 설치되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 위치하는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임의 중앙부를 관통하며 선회스크롤을 회전시키는 크랭크축을 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 메인 프레임의 상면에 적어도 2개 이상의 일측방향 장홈을 형성하고, 상기 메인 프레임의 상부에 위치한 선회 스크롤의 하면에 상기 메인 프레임의 장홈과 직교하는 타측방향 장홈을 형성하고, 상기 미끄럼블록내에 오일통과공을 형성하므로, 상기 선회 스크롤이 메인 프레임에 대해 자전은 방지된채 선회 운동만을 하도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.