KR0173580B1 - 고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 등의 체결 기구를 사용하지 않고 슬립 상태로 조립하여 운전시 스크롤 내압에 의한 고정 스크롤 상부면의 상하 방향 이동을 억제하는 효과를 내면서 구조상으로 복잡하지 않는 장치에 의해 고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 하고, 배출구의 역류를 방지하기 위해 형성된 스크롤형 유체 기계에 고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계에 고정 스크롤의 좌우 요동을 방지하여 축선 방향 움직임을 원활하게 하는 동시에 축선 방향 움직임에 제한하기 위하여 정지판을 두거나, 배압실 내부의 씰링 효과를 높여 배압에 의해 고정 스크롤의 축선 방향 움직임을 제한하여 이탈을 방지하며, 시동시 압축 효율을 높이고 유체의 역류를 방지하기 위하여 체크 밸브를 두어 유체를 단속하는 효과가 있다.

Description

고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체기계

제1도는 본 발명의 구성을 나타내는 부분 단면도.

제2도는 본 발명의 상면 부분을 확대한 부분 단면도.

제3도는 본 발명의 왼쪽 측면 부분을 확대한 부분 단면도.

제4도는 본 발명의 오른쪽 측면 부분을 확대한 부분 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 일 실시예인 체크 밸브를 나타내는 부분 단면도.

제6도는 본 발명에 따른 체크 밸브인 닫힘 상태를 나타내는 상명 부분을 확대한 부분 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 체크 밸브의 열림 상태를 나타내는 상면 부분을 확대한 부분 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 체크 밸브의 확대 측면도.

제9도는 본 발명에 따른 체크 밸브의 확대 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 배출홀 20 : 포켓부

30 : 고정 스크롤 40 : 선회 스크롤

50 : 상 프레임 60 : 고 저압 분리관

61 : 배압실 70 : 회전축

80 : 오울드함 커플링 90 : 중간 챔버

100 : 상 챔버 110 : 배압용 유로

120 : 씰부재 고정판 130 : 실부재

140 : 정지판 141 : 정지면

150 : 방향 고정 부재 160 : 스크롤 랩

170,171 : 랩 선단부 180 : 안내면

190 : 체크 밸브 플레이트 200 : 밸브 멈춤링

210 : 개폐부

본 발명은 고정 스크롤이 축선 방향으로 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정 스크롤 부재가 축선 방향으로 안정적인 바이어스를 하도록 구성되며, 축의 직각 방향으로 작용하는 원심력에 의한 소음과 진동 방지를 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스크롤 압축 장치는 원형 단부판과 스파이럴 또는 인벌류트 랩을 형성하는 한개의 스크롤 부재가 다른 스크롤 부재에 대하여 180' 회전 이동된 채 두 스크롤 부재들이 서로 함께 끼워져 각 덮개들의 측면들 사이의 복수의 선 접축부를 형성한다. 또한 한 스크롤 부재를 다른 스크롤 부재에 대해 편심축과 자전 방지 기능을 하는 오울드함 커플링에 의해 일정 부재가 축 방향 바이어스에 의해 두개의 스크롤 부재 사이의 밀봉면을 형성하여, 두 부재 내에 유체의 이동식 밀폐된 초승달 모양의 포켓들이 만들어진다. 이상적으로 작동중인 두 부재들 사이에서는 어떤 상대 회전도 없다. 즉, 운동은 곡선 병진 운동이다. 유체 포켓들은 흡입 유체를 포함하는 스크롤형 장치의 임의의 한 영역에서 토출 압력을 포함하는 임의의 토출포틀가 갖는 영역까지 처리되는 유체를 포함한다.. 밀봉 포켓이 토출포트 쪽으로 이동함에 따라 밀봉 포켓의 체적이 변화한다. 어느 한 순간에, 적어도 한 쌍의 밀봉 포켓들이 있을 때와, 동시에 여러 쌍의 밀봉 포켓이 있을 때, 각각의 포켓 쌍은 서로 다른 체적을 가지게 된다. 이때, 스크롤 장치는 토출포트의 영역의 압력은 흡입 유체를 포함하는 영역의 압력보다 높게 된다. 여기서, 두 스크롤 부재 사이의 접촉부로 두 스크롤 부재들의 측면 또는 나선 면들 사이에서 반경 방향의 함에 의해서 야기되는 이동선 접축부 즉, 측면들 사이에 축선 방향으로 뻗은 접선 접선 접촉부들과, 각 부재의 선단부들과 밀봉면 사이에 축선방향 순응력에 야기되는 밀봉면 접축부로 표현되며, 스크롤 부재들 사이에 이동식 밀폐된 초승달 모양의 유체 포켓을 형성한다. 따라서 상기 두 형태의 접축들의 효과적인 밀봉은 높은 냉동 효율을 얻기 위한 필수 요건이다. 스크롤 장치의 장점은 왕복동식 압축기의 극간 체적에서 발생되는 재팽창이 일어나지 않으며, 압축되는 동안의 유체 누설은 상기 두 접축면들을 효과적으로 밀봉시킴으로써, 유체 누설을 최소화하여 높은 체적 효율을 가지며, 모든 유체 유동이 다수의 대향 포켓들 내의 동시 압축으로 인해 일방량이기 때문에 유체 압축시 진동이 적으며, 기동 토오크 변화가 왕복동식 압축기에 비해 1/10 정도로 구동 모타의 내구성을 향상시켰으며, 왕복 부품들이 없어 보다 정숙하고 진동이 적으며 사용 부품의 수가 현저히 적어 소정 용량에 비해 정량이고 소형화 할 수 있는 장점을 구비한다. 종래에는 압축 유체를 이용하여 선회 스크롤 부재를 고정 스크롤 부재 쪽으로 축선 방향 바이어스 함으로써, 축선 방향의 복원력을 발생시킨 반면, 이로 인해 두 스크롤 부재 사이의 축선 방향 분리력을 평행시키기 위한 복원력과 스크롤 부재의 선회 운동에서 비롯되는 관성 부하를 극복해야 하는 문제점이 발생하고, 압력 발생 반경 방향 힘들에 의해서 야기되는 선회 스크롤의 경사 모우멘트를 평형시키는 장치가 필요하게 되었으며, 이 장치는 회전축의 일정 회전 속도에서만 효과적인 작용을 하게 되어 축선 방향 평행력을 비교적 크게 하여야 하는 문제점이 있었다. 또한 볼트의 체결력에 의하여 고정 스크롤과 상프레임의 위치가 정위치를 벗어나 틀어질 우려가 있으므로 이를 방지하기 위한 별도의 핀이나 부재를 이용하면 슬라이더 홀과 부싱과 사이에 슬라이더 면이 넓지 못하여 고정 스크롤 동작이 안정적이지 못한 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 볼트 등의 체결 기구를 사용하지 않고도 운전시 스크롤 내압에 의한 고정 스크롤 상부면의 상하 방향 이동을 억제하는 효과를 내면서 구조상으로 복잡하지 않는 장치를 사용하여 고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 하고, 배출구의 역류를 방지하기 위해 형성된 스크롤형 유체 기계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정 스크롤을 볼트 등의 체결 기구를 사용하지 않고 슬립 상태로 조립하여 운전시 스크롤 내압에 의한 고정 스크롤 상부면의 상하 방향 이동을 억제하며, 별도의 핀이나 부재를 사용하지 않고 고정 스크롤의 회전운동을 안정적으로 유지하는 효과를 내고, 체크 밸브에 의해 역류를 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다.

상기 다른 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 그 실시예를 따른 구성요소만을 중점적으로 설명한다.

제1도 내지 제4도는 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 것으로서, 압축기의 상부인 유체 압축 부분의 일 단면을 도시한 것이다. 고정스크롤(30)이 안내면(180)을 따라 상 프레임(50)에 슬립으로 고정되어 있으며, 고정스크롤(30)이 윗측 상챔버(60)와 일정한 간격을 두어 배압실(61)을 형성하며, 그 중앙 부분에 압축된 유체의 배출 통로인 개폐부(210)가 구성되어 배압실(61)전체 형상은 고리형의 입체를 이룬다. 배압실(61) 내부에는 고정스크롤(30) 상면에 씰부재(130)를 끼우고 그 위로 씰부재 고정판(120)이 조립되어 배압실의 기밀을 유지하게 된다. 압축 유체가 이 씰부재 고정판(120)과 씰부재(130)를 거쳐 고정스크롤(30)을 통하여 밀봉 포켓부(10)까지 이어지도록 배압용 유로가 뚫려 있다. 또한 고정스크롤(30)과 상 프레임(50)은 서로 안내면(180)을 경계로 조립되어져 있고, 상 프레임(50)의 상면에서 안으로 돌출되어 고정스크롤(30)을 적당하게 덮을 수 있도록 환상 링 형상의 정지판(140)이 상 프레임의 상면에 볼트로 조립되어져 있으며, 정지판(140) 저면인 정지면(141)이 고정 스크롤(30)과 일정한 간격을 두고 구분되어진다. 또한 정지판(140) 상면 일 측에 고정스크롤(30)의 방향 고정 부재가 굽은 형상으로 볼트로 조립되어져 있다. 고정스크롤(30)과 선회 스크롤(40)의 나선형의 스크롤 랩(160)은 서로 밀봉되어 끼워지며, 랩 선단부(170)과 (171)은 서로 길이가 동일하게 이루어진다. 오울드함 커플링(80)은 고정스크롤(30)과 선회 스크롤(40)사이의 상대적인 회전 운동으로 인한 운동의 불안정함을 방지하기 위하여 선회 스크롤(40)의 저면에 설치된다.

제5도는 제8도 내지 제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 유체의 배출을 위한 개폐구(210) 저면의 배출홀(10)을 체크 밸브 플레이트(190)가 상하로 개폐구(210) 내부를 이동하면서 막을 수 있도록 구성되어 있고, 개폐구의 상면에는 밸브 멈출링(200)이 일면에 개폐구(210)를 통할 수 있도록 홈이 형성되어 위챔버(60)에 고정되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 스크롤 유체 기계는 일정한 구속력을 가지고 조립되어 있으며, 최전축(70)에 조립되어 있는 전동기 회전자의 회전력에 의한 회전력에 의한 회전 운동을 오울드함 커플링(80)에 의해 선회 스크롤(40)의 곡선 병진운동을 바꾸어 주게 된다. 이 때 서로 맞물려 조립되어 있는 고정스크롤(30)이 선회 스크롤(40)사이의 공간에 서로 압력이 각기 다른 초승달 형상의 포켓의 분리력에 의해 고정스크롤(30)이 축선 방향으로 움직이려고 하는 힘이 발생한다. 이때 이 축선 방향의 움직임에 따라서 랩 선단부(70)과 (71)의 씰링이 파괴되어 유체의 누설이 발생되어 압축 효율이 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위하여 분리력이 반대 방향으로 힘을 가하여 고정스크롤(30)을 움직이지 못하게 함으로써, 씰링면을 형성하게 된다. 이때 고정스크롤(30)이 축선 방향으로 움직임이 안정적으로 이루어지게 하기 위해서 일종의 안내면(180)을 만들어야 하는데, 안내면(180)이 없을 경우에는 고정스크롤(30)은 축선 방향과 평행하게 움직이지 않고 좌우 요동을 하기 때문에 스크롤 랩(160) 부위의 손상을 입히게 되므로, 이를 방지하기 위해서 본 발명은 상 프레임(50)과 일체형으로 안내면(180)을 설치하여 고정스크롤(30)의 외주 면으로 안내면(180)을 가능한 넓게 하여 고정스크롤(30)의 축선 방향 바이어스가 좌우 요동없이 안정적으로 바이어스 될 수 있다. 또한 축선 방향 분리력에 의해 고정스크롤(30)이 축선 방향으로 제한을 주기 위해서 일종의 정지판(140)을 상 프레임(50)의 상면에 두어 고정 스크롤(30)의 과도한 상하 방향으로 움직임을 제한하도록 고정스크롤(30)과의 사이에 일정한 간격을 형성하는 정지면(141)을 두어 고정스크롤(30)의 축선 방향 이탈을 효과적으로 막을 수 있다. 동시에 선회스크롤(40)의 곡선 병진 운동에 의해 축의 직각 방향으로 압축 유체의 원심력이 발생하여 스크롤 랩(160)의 손상은 물론 소음과 진동이 초래하게 된다. 이것을 방지하기 위해서 고정스크롤(30)과 정지판(140) 사이에 방향 고정 부재(150)를 끼워 볼트로 조립하여 고정스크롤(30)의 원심력에 의한 자전을 방지할 수 있게 한다.

또 다른 구성으로 제6도에 도시된 바와 같이 체크 밸브 플레이트(190)가 닫혀 있는 상태로 이때는 시동 시에는 개폐구(210)에는 대기압의 고압 상태이고, 압축기 내부 배출홀(10)에는 저압 상태이므로, 체크 밸브 플레이트(190)가 아래로 닫혀져 압축 공기를 밀폐시킨다. 유체가 일정 시간 동안에 압축되면 제7도에 도시된 바와 같이 시동 시와는 반대로 배출홀(10)쪽에 더 큰 고압이 걸리므로 압력에 의해 체크 밸브 플레이드(190)를 위로 밸브 멈춤링(200)까지 밀어 올린다. 이때가 밸브가 열린 상태이고 최종적이로 압축된 유체가 포켓부(20)에서 배출홀(10)을 통해서 밸브 멈춤링(200)의 홈을 통해 배출되도록 하였다.

위와 같이 본 발명은 고정스크롤 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계에 고정스크롤의 좌우 요동을 방지하여 축선 방향 움직임을 원할하게 하는 동시에 축선 방향 움직임에 제한하기 위하여 정지판을 두거나, 배압실 내부의 씰링 효과를 높여 배압에 의해 고정스크롤의 축선 방향 움직임을 제한하여 이탈을 방지하며, 시동시 압축 효율을 높이고 유체의 역류를 방지하기 위하여 체크 밸브를 두어 유체를 단속하는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계에 있어서, 그 상면에 밀봉 장치가 형성되어 있으며 중앙 내부로 압축 유체가 통과하도록 홀이 뚫려 있으며 그 아래측 일면이 고정되는 고정스크롤과, 그 축선 방향의 외주면이 바이어스 안내를 위해서 사용되며 그 상면 둘레에 환상링 형상의 판이 볼트로 체결되는 상 프레임과, 상기 고정스크롤 상면에 위치하며 밀봉되어 중앙에 홈이 형성된 배압실과, 상기 배압실 안쪽 중앙에 위치하여 압축 유체의 배출을 보조하는 개폐구로 이루어진 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정스크롤의 일면에 상기 배압실이 밀봉면과 통할 수 있도록 배압용 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
3. 제1항에 있어서, 상기 고정스크롤의 중앙 안쪽에 최종 압축 유체의 배출을 위해 형성된 배출홀을 가지는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정스크롤 상면에 배압실의 밀봉을 위해 끼워지는 씰부재와 상기 씰부재의 고정을 위해 그 위로 놓여지는 씰부재 고정판이 볼트로 체결되는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
5. 제1항에 있어서, 상기 상 프레임과 일체인 그 외주면 이면서, 상기 고정스크롤의 축선 방향과 좌우 요동을 방지하도록 축선 방향으로 일정 면적의 바이어스 안내면을 가지는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
6. 제1항에 있어서, 상기 상 프레임의 상면에 환상 링 형상을 한 판으로, 상기 고정 스크롤쪽으로 축선 방향 간격을 유지한 채 적정한 폭으로 그 위를 겹치도록 하여 볼트로 체결되는 정지판을 갖는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
7. 제6항에 있어서, 상기 정지판 상면 일 측에 고정스크롤의 외곽 원주 방향 안내 장치로서, 적어도 한 개 이상의 회전 방지용 블록인 방향 고정 부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
8. 제1항에 있어서, 상기 개폐구는 안쪽에 원활하게 이동할 수 있도록 하여 역류 방지를 위해 유체 통로가 형성된 체크 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
9. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 개폐구 위쪽으로 상기 체크 밸브의 멈춤 역할과 압축 유체의 통로 역할을 하는 밸브 멈춤링을 갖는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
10. 제8항에 있어서, 체크 밸브 닫힘 상태는 개폐구에 형성된 고압에 의해 상기 체크 밸브가 개폐구 아래로 배출홀을 막게 되어 외부 공기 유입을 방지하고, 열림 상태는 배출홀에 형성되는 고압에 의해 체크 밸브를 밸브 멈춤링까지 밀어 올려 배출구로서의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 고정스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.
11. 제10항에 있어서, 상기 닫힘 상태에서 상기 배출홀은 체크 밸브의 막힘면에 접촉하여 닫혀 있고, 밸브 멈춤링의 구멍은 열려 있으며, 상기 열림 상태에서 상기 배출홀은 열려 있고, 밸브 멈춤링의 구멍은 체크 밸브의 막힘면과 일부만 접촉하고, 나머지는 열려 있는 것을 특징으로 하는 고정 스크롤이 축선 방향 바이어스 하도록 형성된 스크롤형 유체 기계.