KR0180616B1 - 스크롤유체기계 - Google Patents

Abstract

압축실의 누설을 방지하여 기밀성을 높임과 동시에, 선회스크롤 부재의 원활한 운동을 확보하여, 효율이 높고 신뢰성이 뛰어난 스크롤압축기를 얻는다.

(구성)

선회스크롤부재의 배면에, 제1의 프레임부재에 지지되고, 축방향으로 이동가능한 제2의 프레임을 배치하고, 제2의 프레임부재의 배면에 힘을 부여하여, 선회스크롤부재의 축방향의 미동을, 고정스크롤부재와 그 제2의 프레임부재에 의하여 규제한다. 이 결과, 양 스크롤 부재가 밀착 또는 미소간극을 가지고 밀접하여 원활한 운동이 확보되어, 고효율, 고신뢰성의 스크롤압축기를 얻을 수가 있다.

Description

스크롤 유체기계

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도.

제2도는 제1의 프레임부재의 평면도 및 종단면도.

제3도는 제2의 프레임부재의 평면도 및 종단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2의 프레임부재의 평면도 및 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 선회스크롤부재 1a : 단판

1b : 랩 1c : 보스

1d : 연통공 2 : 고정스크롤부재

2a : 단판 2b : 랩

2c : 흡입구 2d : 분출그

3 : 자전방지부재 4 : 주축

5a : 통로 5b : 도입공

5 :제1의 프레이부재 6 : 제2의 프레임부재

6a : 받침부 7 : 전동기

10 : 밀폐용기 11 : 선회스크롤 배면실

12 : 제2 프레임 배면실 15 : 분출관

41 : 급유공

본 발명은 스크롤 유체기계에 관한 것으로, 특히 압축기로서 공조기나 냉동기등의 냉매압축기 혹은 공기압축기 등에 이용되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 스크롤 압축기는, 단판 및 이에 직립된 소용돌이 형상의 랩으로 이루어지는 고정스크롤루재와 선회스크롤부재를, 서로 랩을 내측으로 하여 맞물리게 하고, 전동기 등에 연결된 주축에 의하여 선회스크롤이 구동되어 선회운동을 함으로써, 양 스크롤부재에 의하여 형성되는 압축실에 냉매가스를 흡입하여, 압축실을 중심부에 이송함에 따라 압축실의 용적을 감소시켜 승압시키고, 중심부의 분출구로부터 냉매가스를 배출하도록 구성되어 있다.

이 스크롤 압축기에서는 양 스크롤랩이 서로 맞물려 압축작용을 이루기에, 이들 랩의 높이방향의 위치의 설정이 대단히 중요하다. 각각의 랩의 선단부에 있어, 서로 대향하는 단판과의 사이에 필요이상의 간극이 있으면, 압축도중에 상기 간극으로부터 냉매가스가 저압축으로 새기때문에 성능이 떨어진다. 또 이들 랩의 선단부가 대항하는 단판에 과도하게 세게(강하게) 접촉하면, 갉아 먹음이나 마모를 일으켜 결국 원활한 압축작용을 행할 수가 없게 된다.

또, 압축실내의 가스는 양 스크롤부재에 대하여 서로 축방향으로 이반(離反)시키려고 하는 힘을 작용시킨다. 이 때문에, 이 이반력에 이겨내기 위하여 양 스크롤부재를 밀착 또는 미소간극으로 유지하는 기구를 가지고 있다.

예를 들면, 일본국 특개소 63-80088호 공보에 있어서는, 밀폐용기내에 도입된 냉매가스를 도입한 후, 압축하여 고압이된 냉매가스를 직접 밀폐용기 밖으로 배출하는 밀폐형 스크롤 압축기가 개시되어 있다. 이 압축기에서는, 선회스크롤의 단판 배면에 드러스트 베어링을 배치하고, 고정스크롤을 1쌍의 판스프링을 개재시켜 밀폐용기에 설치하여 고정하고, 고정스크롤의 배면에는 기밀실이 설치되고, 그 기밀실에 가스압을 가하므로서, 고정스크롤을 축방향으로 미동시켜, 서로의 랩의 간극을 최소로하여, 압축실로부터의 누설을 억제하는 구성으로 되어 있다.

그러나 이러한 구성에 의하면, 냉매가스를 압축함으로써 선회스크롤에 가해지는 축방향의 드러스트력이 모두 드러스트 베어링에 작용한다. 또, 고정스크롤의 배면에 가스압을 작용시켜 판스프링의 스프링력에 이겨내어 선회스크롤측으로 미동시킴으로써, 배면에 가해지는 가스력으로부터 판스프링의 반력(反力)을 뺀 힘이 선회스크롤을 더욱 축방향으로 압압하여, 드러스트 베어링에는 더욱 큰 힘이 작용한다.

이 때문에, 큰 드러스트 하중에 견디어내는 고가의 드러스트 베어링이 필요하게 됨과 동시에, 드러스트 베어링과 선회스크롤의 단판 배면과의 섭동에 의한 마찰력을 발생하게 되어, 섭동손실이 크고, 압축기의 효율저하나, 그 섭동부의 마모, 소부(燒付)등을 발생시킨다는 문제가 있었다.

또, 이와 같은 구성에서는, 고정스크롤부재를 축방향으로 이동시킴과 동시에, 고정스크롤부재와 선회스크롤부재의 스크롤랩이 서로 과도한 접촉이나 맞닿음이 생기지 않도록, 양 스크롤 랩간의 중심축이나 위상이 틀리지 않도록, 복잡한 구성이 필요하게 되어, 생산성의 저하나, 과도한 접촉의 경우에는 효율의 저하, 신뢰성의 저하등의 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 선회스크롤과 고정스크롤로 형성되는 압축실의 시일성을 향상시켜, 압축실로부터의 누설을 감소시키는 스크롤 압축기를 얻는데 있다.

상기 목적은 단판 및 이 단판에 직립시켜 형성된 소용돌이 형상의 랩을 가지는 고정스크롤부재 및 선회스크롤부재를 구비하고, 상기 선회스크롤부재와 구동기를 주축으로 연결하고, 분출구로부터 가스를 배출하고, 또 이들의 기기를 밀폐용기에 격납하여 이루어지는 스크롤 유체기계에 있어서, 상기 선회스크롤의 반(反)랩측에 위치하여 상기 주축을 회전자유롭게 지지하고 또한 상기 밀폐용기에 고정된 제1의 프레임부재와, 상기 제1의 프레임부재와 상기 선회스크롤부재와의 사이에 설치되어, 상기 선회스크롤부재를 고정스크롤부재의 방향으로 압압하기 위한 가스의 압력이 부여되는 제2의 프레임부재를 가지므로서 달성된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 구성하므로서 이하의 작용이 있다.

선회스크롤의 반랩측의 면에, 제1의 프레임부재에 지지되고, 축방향으로 미동가능한 제2의 프레임부재를 배치하고, 제2의 프레임부재와 고정스크롤부재에 의하여 선회스크롤의 축방향의 미동을 구속하도록 구성되어 있다. 제2의 프레임부재의 배면에 설치한 기밀공간에 입력을 부여하면, 제2의 프레임부재가 선회스크롤부재 방향으로 미동하여, 선회스크롤부재의 배면과 섭동하여 선회스크롤부재의 축방향의 움직임을 구속하고, 선회스크롤부재는 고정스크롤부재에 밀착 또는 미소공간을 가지고 밀착하여 선회스크롤부재와 선회스크롤부재로 구성되는 압축실의 누설을 방지하여 효율이 높고 신뢰성이 뛰어난 스크롤압축기를 얻을 수가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 제1도 내지 제5도에 따라 설명한다. 또한 제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도, 제2도는 제1도에 표시되는 제1의 프레임부재의 평면도 및 종단면도, 제3도는 제1도에 표시되는 제2의 프레임부재의 평면도 및 종단면도, 제4도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도, 제5도는 제4도에 표시되는 제2의 프레임부재의 평면도 및 종단면도이다.

제1도에 나타낸 바와 같이 밀폐용기(10)의 내부에 압축기구부와 전동기부가 수납되어 있다. 또한 본 실시예에서는 전동기를 구동기로하고 있으나, 전동기가 아니라도 좋다. 압축기구부는, 선회스크롤 부재(1)와 고정스크롤부재(2), 자전방지부재(3), 선회스크롤부재(1)를 구동하는 주축(4), 이들을 지지하는 제1의 프레임부재(5)등으로 구성된다. 고정스크롤부재(2)는, 단판(2a), 이 단판(2a)에 직립되어 있는 랩(2b)로 이루어진다. 또, 고정스크롤부재(2)는, 흡입구(2c), 분출구(2d)를 구비하고 있다. 선회스크롤부재(2)는, 원판형상의 단판(1a), 이 단판(1a)에 직립되어 있는 랩(1b), 반랩측+의 면(배면)에 형성되어 있는 오목형상의 보스(1c)로 이루어진다. 양 스크롤부재(1,2)의 각 랩(1b,2b)은 인볼류트 곡선 또는 이것에 유사한 곡선으로 형성되어 있다. 이들 고정스크롤부재(2)와 선회스크롤부재(1)와는 서로 랩(1b,2b)이 마주보는 상태로 맞물려 있다.

제1의 프레임부재(5)는, 중앙부에 설치된 베어링부를 거쳐, 일단이 전동기(7)에 연결되어 있는 주축(4)을 회전자유롭게 지지하고 있다. 또, 제1의 프레임부재(5)의 외주면은 상기 밀폐용기(10)의 내벽에 결합되어 있다. 상기 제1의 프레임부재(5)의 베어링부에 의하여 회전 자유롭게 지지된 주축(4)은 일단이 전동기(7)와 연결되고, 편심부가 선회스크롤부재(1)의 보스부(1C)와 계합되고, 그 편심부의 단면으로부터 전길이에 걸쳐 주축 내부에 밀폐용기 내부에 괴이는 기름을 상기 계합부에 보내기 위한 급유공(41)이 설치되어 있다.

선회스크롤부재(1)의 반랩측의 면(배면)에는, 선회스크롤(1)의 단판(1a)과 제1의 프레임부재(5)로 기밀실(선회스크롤 배면실(11))이 형성되고, 그 선회스크롤 배면실(11)과, 양 스크롤부재로 형성되는 압축도중의 압축실과는 선회스크롤의 단판(1a)에 설치된 연통공(1d)에 의하여 연통되고 있다.

또한, 선회스크롤부재(1)의 배면에는, 선회스크롤부재(1)의 자전을 방지하기 위한 자전방지부재(올덤링)(3)가 설치되어 있다.

또, 선회스크롤부재(1)의 배면에는, 제1의 프레임부재(5)에 지지되고, 축방향으로 미동가능한 제2의 프레임부재(6)가 배치되고, 선회스크롤부재(1)의 축방향으로의 이동은, 랩방향(연직상방)으로의 이동은 고정스크롤부재(2)에 의하여, 배면방향(연직하방)으로의 이동은 제2의 프레임부재(6)에 의하여 규제되고 있다.

이와 같이 구성된 스크롤압축기에 있어서 전동기(7)의 회전에 의하여 주축(4)과 자전방지부재(3)의 작동으로, 선회스크롤부재(1)가 고정스크롤부재(2)에 대하여 상대적으로 선회운동을 행하여, 양 스크롤 부재(1,2)로 형성되는 압축실이 중심으로 이동함에 따라 그 용적을 감소시키고, 흡입구(2c)로부터 압축실에 흡입된 냉매가스를 압축하여, 토출구(2d)로부터 밀폐용기(10)의 상부에 배출한다. 밀폐용기(10)의 상부에 배출된 냉매가스는, 제2a도에 나타낸 제1의 프레임부재(5)의 외주에 설치된 통로(5a)를 통하여, 밀폐용기의 하부에 보내지고, 분출관(15)을 거쳐 외부로 분출된다.

밀폐용기(10)의 저부에는 윤활유가 괴어, 주축내부에 설치된 급유공(41)을 거쳐, 주축과 제1의 프레임에 설치된 베어링과의 계합부 및 선회스크롤부재의 보스부(1c)와의 계합부에 보내져, 계합부의 윤활에 제공된다. 계합부에 유도된 윤활유는, 선회스크롤 배면실(11) 및 밀폐용기(10)의 내부에 배출된다. 선회스크롤 배면실(11)에 배출된 윤활유는, 제2의 프레임부재(6)와 선회스크롤부재(1) 또는 자전방지부재(3)와의 섭동부의 윤활에 제공되거나, 선회스크롤부재(1)에 설치한 연통공(1d) 또는 선회스크롤부재(1)의 외주부로부터, 양 스크롤부재로 형성되는 압축실에 도입되어, 양 스크롤부재의 섭동부 또는 압축실의 기밀(氣密)에 공급되고, 압축 종료 후 분출공(2a)으로부터 냉매가스와 함께 밀폐용기내로 배출되어 밀폐용기의 저부에 괴인다.

선회스크롤부재(1)의 배면에 설치된 기밀실(선회스크롤 배면실)(11)은, 양 스크롤부재에 의하여 형성되는 압축도중의 압축실과 연통공(1d)를 거쳐 연통되고 있으므로, 선회스크롤 배면실(11)내의 압력은, 흡입압력과 분출압력의 중간의 압력으로 유지된다.

한편, 제1의 프레임부재(5)에 지지되고, 축방향으로 이동가능한 제2의 프레임부재(6)의 배면에 설치된 기밀실(제2 프레임 배면실)(12)에는, 분출압력과 거의 같은 압력 또는 흡입압력과 분출압력의 중간의 압력이 유도되어(본 실시예에서는, 분출압력을 도입공(5b)을 거쳐부여) 적어도 선회스크롤 배면실(11)의 압력보다도 높게 유지된다.

이 결과, 제2의 프레임부재(6)는 축방향으로 이동하여 선회스크롤 단판(1a)의 배면에 접촉하여 섭동하여, 선회스크롤부재(1)를 고정 스크롤부재(2)의 방향으로 압압하여 선회스크롤부재(1)의 축방향의 움직임을 구속한다.

여기서 선회스크롤부재(1)의 배면에 작용하는 축방향력은, 상기 제2의 프레임부재(6)에 의한 힘에다 더하여, 선회스크롤 부재의 보스부분(1c)의 내측에 작용하는 거의 분출압력에 동등한 윤활유의 압력과, 선회스크롤 배면실(11)의 압력에 의한 힘과의 합이다.

한편, 양 스크롤부재에 의하여 형성되는 압축실의 압력에 의하여 선회스크롤부재(1)에는, 고정스크롤부재(2)에 대하여 서로 이반(離反)하는 방향으로 축방향력이 작용한다.

따라서, 선회스크롤부재(1)의 배면에는 압축실의 압력에 의하여 연직하방으로 작용하는 힘에 이겨내는 만큼의 힘이 부여되어, 선회스크롤부재(1)가 축방향으로 미동하여, 고정스크롤과 서로 밀착한다. 선회스크롤 배면실(11)의 압력은, 선회스크롤 배면실(11)에서 점유하는 선회스크롤 단판의 수압(受壓) 면적과 압축도중의 압축실과 통하는 연통공(1d)의 위치에 의하여 필요한 크기가 되도록 설정한다. 또, 제2의 프레임부재(6)의 배면에 작용하는 힘도, 제2 프레임 배면실(12)에서 점유하는 제2의 프레임부재(6)의 수압면적을 변화시키거나, 분출 압력 혹은 압축도중의 압축실의 압력을 도입함으로서 필요한 힘이 얻어지도록 한다.

이 결과, 선회스크롤부재(1)의 원활한 운동이 확보되어, 선회스크롤부재(1)와 고정스크롤부재(2)로 구성되는 압축실의 기밀을 유지하여, 높은 효율을 유지하는 것이 가능하게 된다.

제4도, 제5도는 다른 실시예를 나타낸 것이다. 제4도는 제1의 프레임부재(5)에 지지된 제2의 프레임부재(6)의 축방향의 미동을, 제2의 프레임부재(6)의 받침부(6a)(제5a도, 제5b도 참조)와, 이것과 접촉하는 고정스크롤(2)의 받침면에 의하여 규제하는 실시예이다. 즉, 제2 프레임 배면실(12)에 가해진 압력에 의하여, 그 제2의 프레임부재(6)는 스크롤부재의 방향(연직상방)으로 이동하여, 받침부가 고정스크롤(2)의 받침면에 닿아 정지한다. 이 결과 선회스크롤부재(1)는, 고정스크롤부재(2)와, 제2의 프레임부재(6)에 의하여 축방향의 이동응ㄹ 구속받아 미소한 간극을 가지고 협지된다.

선회스크롤부재(1)의 배면에 설치된 선회스크롤 배면실(11)에 작용하는 압력에 의한 힘과, 선회스크롤부재(1)의 보스(1c)의 내측에 작용하는 거의 분출압력과 같은 압력인 윤활유의 압력과의 힘의 합이, 선회스크롤부재(1)의 랩측에 작용하는 압력실의 압력에 의한 축방향의 이반(離反)력에 비하여 큰 경우, 선회스크롤부재(1)는 고정스크롤부재(2)에 압압되고, 밀착되어 선회운동을 행한다. 한편, 상기 축방향의 힘의 합이 이반력 보다 작은 경우에는, 선회스크롤부재(1)는 고정스크롤부재(2)에 대하여 미소간극을 유지하면서, 선회스크롤부재의 배면이, 상기 제2의 프레임부재(6) 위를 섭동하고, 선회스크롤부재(1)와 고정스크롤부재(2)와의 과도한 접촉을 회피할 수가 있어, 더욱 효율이 높고 신뢰성이 뛰어난 스크롤 압축기를 얻을 수가 있다.

이상의 실시예에서는, 밀폐용기 내가 분출압력과 동등하고, 선회스크롤 배면실(11)의 압력이, 흡입압력과 분출압력의 중간압력으로 유지되는 구조에 대하여 나타냈으나, 본 발명은 실시예에 나타낸 구조에만 한정되는 것은 아니다. 밀폐용기내가 분출압력과 같고, 선회스크롤 배면실의 압력이 흡입압력과 같은 경우 까지도 포함하며, 동일한 작용효과를 얻을 수가 있다.

본 발명에서는 제2의 프레임부재의 축방향의 미동을 고정스크롤부재와의 받침면 의하여 규제했을 경우에는, 선회스크롤부재는 고정스크롤부재에 대하여 미소 간극을 가지고 밀접하여 운동을 행할 수가 있으므로, 선회스크롤부재와 고정스크롤부재와의 과도한 접촉을 회피하여 더욱 효율이 높고 신뢰성이 뛰어난 스크롤 압축기를 얻을 수가 있게 된다.

또, 압축실 내에 액상(液狀)의 냉매나 기름등이 대량으로 혼입하여, 압축실내의 압력이 극히 커져서, 제2의 프레임부재에 부여되는 힘을 효과하면, 선회스크롤 부재가 제2의 프레임부재를 선회스크롤부재의 배면측(연직하방)으로 밀어내려, 선회스크롤부재가 배면방향(연직하방)으로 미동하여, 고정스크롤부재와 선회스크롤부재의 스크롤랩간의 간극을 증대하고, 고압부로부터 고압부에의 가스나 액상의 냉매나 기름등을 누설시켜, 과도의 압력 상승을 억제할 수가 있다.

본 발명에 의하면 선회스크롤부재와 고정스크롤부재로 구성되는 압축실의 누설을 방지하여, 효율이 높고, 신뢰성이 뛰어난 스크롤압축기를 얻을 수가 있다.

Claims (5)

1. 단판 및 이 단판에 직립되어 형성된 소용돌이 형상의 랩을 가지는 고정스크롤부재 및 선회스크롤부재를 구비하고, 상기 선회스크롤부재와 구동기를 주축에 의하여 연결하고, 분출구로부터 가스를 분출하고, 또한, 이들의 기기를 밀폐용기에 격납하여 이루어진 스크롤유체기계에 있어서, 상기 선회스크롤의 반랩측에 위치되어 상기 주축을 회전자유롭게 지지하며 상기 밀폐용기에 고정되어 있는 제1의 프레임부재와, 상기 제1의 프레임부재와 상기 선회스크롤부재와의 사이에 설치되어, 상기 선회스크롤부재를 고정스크롤부재의 방향으로 압압하기 위한 가스의 압력이 부여되는 제2의 프레임부재와, 상기 제2의 프레임부재의 내주측에 설치되며, 상기 고정스크롤부재와 상기 선회스크롤부재로 형성되는 압축실의 압축도중의 압력이 도입되는 기밀공간으로서 상기 선회스크롤부재를 상기 고정스크롤부재의 방향으로 압압하기 위한 선회스크롤 배면실을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 유체기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정스크롤부재와 상기 선회스크롤부재로 형성되는 압축실과 상기 선회스크롤 배면실을 압축도중에 연통시키는 구멍을 상기 선회스크롤부재에 설치한 것을 특징으로 하는 스크롤유체기계.
3. 제3항에 있어서, 상기 제2의 프레임부재와 상기 제1의 프레임부재와의 사이에 설치되어 분출압이 유도되는 기밀공간으로서, 상기 제2의 프레임부재를 상기 선회스크롤부재의 방향으로 압압하기 위한 제2 프레임 배면실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤유체기계.
4. 제4항에 있어서, 상기 제1 프레임부재에는, 분출압이 도입되고 있는 상기 밀폐용기의 하부공간과 상기 제2의 프레임배면실을 연통시키기 위한 구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 스크롤유체기계.
5. 제1항에 있어서, 상기 고정스크롤부재와 상기 제2의 프레임부재와의 사이에 접촉면을 설치하여, 상기 제2의 프레임부재가 상기 선회스크롤부재의 방향으로 이동하는 이동량을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤유체기계.