KR0136844B1 - 스크롤압축기의 스크롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤압축기의 스크롤의 형상에 관한 것으로서 인볼류트곡선및 원호등으로 구성된 스크롤 선단부 형상을 가진 2개의 소용돌이 체를 180도 대향되도록 구성한 것으로서 1개를 고정하고 다른 1개는 공전하도록 한 회전 식유체기계인 스크롤압축기에 있어서, 상기 스크롤의 중앙선단부를 구성하는 원호의 중심이 스크롤 기초원의 원주상에 존재하고,

상기 선단부를 구성하는 2개의 원호가,

R-r=Recc:R…큰 원의 반경

r…작은원의 반경

Recc…편심반경

인 관계를 가지는 것을 특징으로 하여;스크롤형상의 최적함수를 제공함으로서 압축일의 손실을 제거하고 선단부의 마모 또한 최소화할 수 있게 함으로서 스크롤압축기의 효율의 제고와 수명의 연장을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

Description

스크롤압축기의 스크롤

제1도 a,b는 종래의 스크롤압축기에서의 압축과정을 도시하는 부분평면도.

제2도는 본발명에 따른 스크롤압축기의 선단부 작도과정을 설명한 평면도.

제3도는 본발명에 따른 스크롤압축기의 스크롤 선단부의 작ㄷ과정을 설명한 평면도.

제4도는 본발명의 스크롤압축기의 스크롤의 일실시례를 설명하는 평면도.

제5도는 본발명에 따라서 구성된 스크롤압축기의 스크롤의 선단부를 도시하는 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명

P,g:인벌류트곡선TS:인볼류트 두께

θ:회전량(각도)

본발명은 스크롤압축기의 스크롤에 관한 것으로서 더욱 상세히는 스크롤의 선단부의 형상변경에 관한 것이다.

자동차압축기로서 널리 사용되는 스크롤압축기의 경우 2개의 상호 대응하여 회전하는 스크롤의 형상이 압축기의 효율에 큰 영향을 끼치는 것을 알려져 있고 최적 형상에 대한 다양한 함수가 안출되어 있다.

이러한 종래의 공지의 스크롤형상은 선단부를 제외한 부분은 인볼류트곡선으로 이루어져 있으며, 선단부는 원호등으로 구성됨으로서 이웃한 인볼류트 곡선과는 부드러운 곡선체로서 연결되도록 구성하고 있다.

그러나, 제1도에 도시한 바와 같은 종래의 최종압축과정에는 압축된 유체포켓(P)의 용적이 0이 되지 못한 채 이웃한 소실에 누출, 연통되어버림으로서 가하여진 압축일이 손실되는 문제점이 있었다. 또한, 중앙선단부가 각이져 있는 형상이 대부분으로서 작동중의 마찰등에 기인하여 이 선단부가 마모되거나 파손되는 문제점 또한 상존하였다.

이상과 같은 문제점을 감안하여 본발명의 스크롤압축기의 스크롤은 최적형상을 구비하는 스크롤을 제공함으로서 압축일의 로스와 선단부의 마모및 파손을 최소화하여, 체적효율에 영향을 미치는 톱클리어런스를 0로 할 수 있는 스크롤 선단부의 설계방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하의 부수된 도면과 함께 본발명의 스크롤압축기의 스크롤을 더욱 상세히 설명한다.

제2도는 본발명에 다른 스크롤압축기의 선단부 작도과정을 설명한 평면도, 제3도는 본발명에 따른 스크롤압축기의 스크롤 선단부의 작도과정을 설명한 평면도, 제4도는 본발명의 스크롤압축기의 스크롤의 일실시례를 설명하는 평면도, 제5도는 본발명에 따라서 구성된 스크롤압축기의 스크롤의 선단부를 도시하는 평면도로서 함께 설명한다.

이하 제2도를 예를들어 본발명의 스크롤압축기의스크롤을 더욱 상세하게 설명한다.

일정반경 rb로부터 형성된 통상의 인볼류트곡선 P와 일정두께를 갖도록 반경방향으로 오프셋 혹은 직선 P를 회전이동시켜 얻은 곡선 g가 있다.

그리고, 곡선 P의 임의의 점 c와 내접하는 원의 중심은 점 c에서 기초원의 원조상이 탄젠셜하게 그은 직선의 연장선상에 존재하게 된다. 인볼류트로 구성된 곡선 P와 g와 동일한 형상을 갖는 가동측스크롤은 고정스크롤과 180°만큼의 위상차를 갖도록 배치되며,

가동스크롤과 접촉되는 고정스크롤은 안쪽과 바깥쪽의 접촉점은 항상 180°만큼의 위상차를 가짐을 관찰할 수 있다.

즉, 제2도에 나타난 것은 예를 들면 점c와 점b는 180°만큼의 위상차를 갖는다. 그런데 곡선 P로부터 벗어나거나, 혹은 회전이동시켜 얻는 곡선 g는 무수히 많이 얻어지며 그 양에 따라 편심반경(ReccL편심반경)은 각기 달라진다. 즉,

Recc = r*b*-TS 이 된다.

이때 곡선 P의 임의점에서 기초원의 원주상으로 탄젠셜하게 그은 직선상의 일정점에서 그린 원은 점c에서 내측 인볼류트곡선과 내접하며 외측 인볼류트 곡선 g와 d점에서 만나게 된다.

그런데 외측 인볼류트곡선 g와 만나는 원과는 점 d에서 그림에 도시된 바와같이 뾰족한 형상을 구성한다. 따라서 뾰족한 선단부는 반경값이 0이므로 공전운동의 궤적은 편심반경과 동일하고 이와 접촉되는 부분인 고정스크롤의 선단부 원호 cd는 편심반경과 동일한 값을 가져야 한다.

따라서 곡선 P에서 기초원의 원주상에 탄젠셜하게 그은 직선상에 존재하는 원의 중심은 점 c에서 편심반경만큼 떨어진 거리상에 존재한다.

Recc = rb-TS[1] TS:인볼류트 두께

또한 TS=rbθ[2] θ:회전량(각도)

[1]식에서 편심반경은 rb가 일정할 경우 TS에 의해 좌우되며 TS는 [2]식에 의해 P곡선을 회전시킨 회전량에 의해 결정되므로 Recc은 θ에 의해 결정된다.

즉, [1]식과[2]식에 의해

Recc =rb-TS =rb-rbθ=rbΦ[3]

따라서, [3]식에 의해 원호 cd의 중심은 기초원의 원주상에 존재하며 c점과 180°의 위상차를 가지며 원호 cd와 만나는 d점에서의 기울기가 c점에서의 기울기가 동일한 곡선은 유일하게 존재하는데 그 곡선은 제3도 보인 곡선 g에 해당된다.

즉, 선분 AC를 a점을 중심으로 90°회전시킨점은 기초원과 외접하고 인볼류트곡선과는 90°의 위상차를 가지므로

tan γ*tan δ = -1 [4]

인 d점이 유일하게 존재한다.

따라서 rbΦ = 2rb가 되므로 Φ=2가 된다.

또한 θ =-2 =65.4084°가 된다.

3시 방향에서 창성된 인볼류트곡선 P를 θ=65.4084° 만큼 회전시키면 인볼류트곡선g가 얻어지고 Φ=2rad인 기초원의 원주상에서 반경값이 2rb인 원호를 c점에서 90°만큼 그은 점은 인볼류트곡선 g의 시점과 일치하고,

그점에서의 기울기는 tan γ로 동일하므로 가동스크롤과 접선방향으로 접촉하게 되므로 그 연결이 부드러운 곡선의 연결이 가능하다.

그러나 제2도에서와 같이 스크롤 선단부 형상은 뾰족하며 마모 및 파괴의 가능성이 있으므로 제4도와 같이 곡선 P, g를 일정량 △만큼 오프셋시키면 곡선 r,s를 구하고 선단부는 반경이 △인 원호로 구성된 인블류트 선단부를 구성함으로서 부드러운 연결곡선으로 접촉이 가능한 곡선을 구할 수 있게 되는 것이다.

따라서 두개의 원호는 다음과 같은 관계를 갖는다.

R-r = Recc

제5도는 본 발명의 일실시예에 의한 압축과정중 선단부 부근에서의 체적손실이 없음을 나타낸다.

이상과 같은 본발명의 스크롤압축기의 스크롤은 스크롤형상의 최적함수를 제공함으로서 압축일의 손실을 제거하고 선단부의 마모 도한 최소화할 수 있게 함으로서 스크롤압축기의 효율의 제고와 수명의 연장을 가능하게 하는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 인볼류트곡선및 원호로서 조합구성되는 한쌍의 대응하는 소용돌이체의 스크롤을 구비하고, 상기 2개의 소용돌이체의 스크롤은 180도 대향구성되고, 상기 1개의 스크롤을 고정하고 다른 1개의 스크롤은 공전하도록 한 회전식유체기계인 스크롤압축기에 있어서;상기 어느 하나이상의 스크롤의 중앙선단부를 구성하는 원호의 중심이 스크롤작성의 기초원의 원주상에 존재하고, 상기 스크롤의 선단부를 구성하는 한쌍의 원호의 편심량을 상기 선단부의 반경으로 하는 형상체로서 스크롤선단을 구성하는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 스크롤.