KR100214657B1 - 스크롤 압축기의 마모 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 마모 방지장치에 관한 것으로, 종래에는 토출커버로 토출되는 냉매가스와 구동축을 거쳐 비산되는 오일의 각 압력에 의해 상기 각 스크롤 간의 실링을 유지하는 것이나, 그 토출되는 냉매가스의 압력이 적정치 이상의 고압인 경우에는 고정스크롤을 과도하게 눌러 각 스크롤 랩의 실링재는 물론 상부프레임과 선회스크롤 간에 마모가 발생되는 문제점이 있었던 바, 본 발명에서는 상기 토출커버의 일측에 배기구를 형성하고, 그 배기구의 하측에서 릴리프 밸브를 설치하여, 상기 고압부의 압력이 소정량 이상이 되면 그 고압부의 냉매가스 일부를 저압부로 바이패스시켜 고압부와 저압부의 압력차를 감소시킴으로써, 상기 선회스크롤의 배면과 토출커버의 상면에 적정한 압력이 부가되도록 하여 각 스크롤의 랩에 개재된 실링재는 몰론 상부프레임과 선회스크롤 간의 마모 및 이상소음을 방지하고, 이를 통해 압축기의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

스크롤 압축기의 마모 방지장치

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 토출커버(고,저압 분리판이라고도 함)의 하면에 릴리프 밸브(Relif Valve)를 설치하여 고정스크롤과 선회스크롤 간의 실링력을 적정하게 유지하도록 하는 스크롤 압축기의 마모 방지장치에 관한 것이다.

일반적인 스크롤 압축기의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(1)의 내측 상,하부에 상,하부프레임(2,3)이 설치되고, 그 중 상부프레임(2)의 상단면에는 원주형 오일 그루브(Grove)(2a)가 형성되며, 그 오일 그루브(2a)는 상부프레임(2)의 내측에 형성된 직각형 오일 급유구(2b)와 선택적으로 연통되고, 상기 상,하부프레임(2,3)의 사이에 고정자(4)가 고정,설치되며, 그 고정자(4)의 내주연에는 회전자(5)가 삽입,설치되고, 그 회전자(5)의 중앙에는 구동축(6)이 상부프레임(2)의 중앙부를 관통하도록 압입되며, 상기 상부프레임(2)의 상단면에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(7a)이 형성된 선회스크롤(7)이 얹혀지고, 그 선회스크롤(7)의 상측에는 선회스크롤(7)의 랩과 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(8)이 얹혀져 상부프레임(2)의 가장자리에 체결되며, 상기 선회스크롤(7)의 배면에는 보스(7b)가 연장,형성되어 구동축(6)과 편심되게 결합되고, 상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(7)의 사이에는 자전방지기구인 올담링(9)이 형합되어 있다.

상기 선회스크롤의 배면에 형성된 보스(7b)와 결합되는 구동축(6)의 단부에는 소정량 편심져 돌출된 구동핀(6a)이 형성되고, 그 구동핀(6a)과 상기 선회스크롤의 보스(7b) 사이에는 구동부시(10)가 개재되어 있다.

또한, 상기 구동축(6)의 종방향 내측에는 급유로(6b)가 구동축 전체를 종단하여 형성되고, 그 구동축(6)의 횡방향 내측에는 상기 급유로(6b)와 연통되어 상부프레임(2)의 직각형 오일 급유구(2b)와 선택적으로 대응,연통되는 저널 베어링 오일 그루브(6c)가 나선형으로 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 11은 흡입파이프, 12는 토출포트, 13은 토출커버, 14는 역지변 및 역지변하우징, 15는 토출파이프, 16은 오일펌프, O는 오일이다.

상기와 같이 구성된 스크롤 압축기는, 인가된 전원에 의해 고정자(4)의 내측에서 회전자(5)가 회전을 하면서 구동축(6)을 회전시키고, 그 구동축(6)은 선회스크롤(7)을 편심거리 만큼 편심회전을 시키게 되는데, 이때 상기 올담링(9)에 의해 선회스크롤(7)은 축중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다. 이와 같은 선회스크롤(7)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(7)과 고정스크롤(8)의 각 랩(7a,8a) 사이에는 압축실이 형성되고, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 되는 것이었다.

한편, 오일펌프(16)에 의해 흡입된 오일(O)은 급유로(6b)를 따라 압축기구부로 흡상되는데, 그 흡상되는 오일(O)의 일부는 저널베어링 오일 글루브(6c)로 유입되어 상부프레임(2)의 직각형 오일 급유구(2b)를 통해 오일 그루브(2a)로 유입되고, 그 오일은 상부프레임(2)과 선회스크롤(7)의 습동부로 스며들어 윤활작용을 하게 되며, 나머지는 구동핀(6a) 상단에서 비산되어 선회운동을 하는 보스(7b)의 내외측 습동부에 스며들어 윤활역할을 하게 된다. 이와 같이 각 습동부에서 윤활작용을 마친 오일의 일부는 압축기의 하측으로 흘러내리고, 일부는 원심력에 의해 고정스크롤(8)의 흡입구(미도시)로 냉매가스와 함께 혼입되는 것이었다.

여기서, 상기 토출커버(13)의 외측으로 토출된 냉매가스와 구동축(6)에서 흡상된 오일은 각각 고정스크롤(8)과 선회스크롤(7)에 압력을 가하게 된다.

즉, 상기 고정스크롤(8)과 토출커버(13)의 외측으로 유출된 고압의 냉매가스는 그 일부가 토출파이프(15)를 통해 응축기로 분출되는 한편 상기 토출커버(13)의 상단면을 눌러주게 되고, 그 힘은 토출커버(13)에 밀착된 고정스크롤(8)의 상단면에 전달되어 상기 고정스크롤(8)을 누르는 힘으로 작용하게 되며, 반면에 상기 구동축(6)에 의해 흡상되는 오일은 선회스크롤(7)의 하단면 전체를 밀어주는 힘으로 작용하게 된다. 따라서, 상기의 두 힘이 적정하게 배분되어야 각 스크롤(7a,8a)의 단부에 개재된 실링재(미도시)가 마찰에 의해 마모되는 것을 방지할 수 있는 것은 물론 선회스크롤(7)과 상부프레임(2)이 과도하게 마찰되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는 토출커버(13)를 거쳐 토출되는 냉매가스와 구동축(6)을 거쳐 비산되는 오일의 각 압력에 의해 상기 각 스크롤(7,8) 간의 실링을 유지하는 것이나, 실제 압축기의 운전중에 있어서는 도 2에 도시된 바와 같이, 응축기와 증발기의 압력이 동시에 저하되는 시점(③)부터 그 응축기의 압력저하는 지속되고 증발기의 압력저하는 정지되는 시점(④)까지의 압력분포는 도 3과 같이, 토출커버(15), 즉 고정스크롤(8)을 눌러주는 압력이 선회스크롤(7)을 올려주는 압력에 비해 상대적으로 커지게 되고, 이로 인해 도 4의 빗금친 부위와 같이 적정 실링력을 벗어나 상기 토출커버(13)를 과도하게 누르게 되어, 결국 각 스크롤 랩(7a,8a)의 실링재(미도시)는 물론 상부프레임(2)과 선회스크롤(7) 간에 마모가 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 선회스크롤의 하단면과 토출커버의 상단면에 적정한 압력이 부가되도록 하여 각 스크롤의 랩에 개재된 실링재는 물론 상부프레임과 선회스크롤 간에 마모가 발생되지 않도록 하여 압축기의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기의 마모 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 구성을 보인 종단면도.

도 2는 종래 스크롤 압축기에 의한 응축기와 증발기의 압력선도.

도 3는 종래 스크롤 압축기의 압축기구부에 대한 압력분포도.

도 4은 종래 스크롤 압축기의 운전중에 형성되는 실링력분포도.

도 5은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도.

도 6는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 압축기구부에 대한 압력분포도.

도 7은 본 발명에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 운전중의 실링력분포도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 토출커버 21 : 배기구

30 : 릴리프 밸브 31 : 개폐판

32 : 고정볼트

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 토출포트가 구비된 고정스크롤의 배면에 고압부와 저압부를 분리하면서 토출실을 형성하는 토출커버가 밀착 고정되고, 냉매가스의 압축시 고압부로부터의 압력을 잔달받은 토출커버가 상기 고정스크롤을 가압하여 축방향 누설을 방지하도록 하는 스크롤 압축기에 있어서; 상기 토출커버에 배기공을 형성하고, 상기 고압부의 압력이 일정치 이하일 경우에는 상기한 배기공을 차단하여 압축가스의 누수를 방지하는 반면 고압부의 압력이 일정치 이상일 경우에는 상기한 배기공을 개방시켜 고압부의 압축가스 일부를 저압부로 바이패스시키면서 고정스크롤의 축방향 실릴력을 저감시키도록 밸브부재를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 마모 방지장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 마모 방지장치를 첨부된 도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 마모 방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 압축기구부는 도 5에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(1)의 소정위치에 고정되며 상단면에 원주형의 오일 그루브(2a)가 형성되고 내측으로 직각형 오일급유구(2b)가 형성된 상부프레임(2)과, 그 상부프레임(2)의 상단면에 얹혀져 공전운동만을 하는 선회스크롤(7)과, 그 선회스크롤(7)과 맞물려 얹혀지며 상기 상부프레임(2)에 고정되는 고정스크롤(8)과, 상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(7)의 접촉면에 개재되어 상기 선회스크롤(7)의 자전운동을 방지하는 올담링(9)과, 상기 밀폐용기(1)를 고압부와 저압부로 분리함과 아울러 고정스크롤(8)의 배면에 밀착되어 상기 밀폐용기(1)에 고정되는 토출커버(20)와, 그 토출커버(20)의 일측에 장착되어 고압부와 저압부를 차별적으로 연통시키는 릴리프 밸브(30)가 장착되어 이루어 진다.

상기 고정스크롤(8)의 중앙부에는 토출포트(미부호)가 형성되고, 그 토출포트의 상측은 상기한 토출커버(20)에 의해 분리되어 이 토출커버(20)의 상측은 고압부가 형성되는 반면 하측은 저압부가 형성된다.

상기 토출커버(20)의 일측에는 고압부와 저압부를 연통시키는 배기구(21)가 형성되고, 상기 토출커버(20)에는 고압부와 저압부의 압력구배에 따라 배기구(21)를 개폐하는 탄성체의 개폐판(31)이 고정볼트(32)에 의해 고정 체결되어 이루어지는 릴리프 밸브(30)가 장착된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 (6)은 구동축이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 마모 방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 일반적인 냉매가스 압축과정이나 오일 흡상과정은 종래와 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 하고, 이하는 상기 토출된 냉매가스가 밀폐용기 내에서 순환되는 과정에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 선회스크롤(7)과 고정스크롤(8) 사이의 압축실에서 압축된 냉매가스가 고정스크롤(8)과 토출커버(20)와 역지변 및 역지변 하우징(미도시)를 거쳐 토출커버(20)의 외측으로 유출되면 일부는 토출파이프(미도시)를 통해 응축기(미도시)로 토출되고, 나머지는 토출커버(20)의 외측과 밀폐용기(1)에 갇혀 결국 상기 토출커버(20)를 밀게 되는데, 이밀어내는 압력이 상기 릴리프 밸브(30)의 한계량 이상이 되면, 그 토출커버(20)의 배기구(21)로 유입되어 릴리프 밸브(30)의 개폐판(31)을 밀게 되고, 그 개폐판(31)이 고정볼트(32)를 중심으로 밀려 젖혀지면서 배기구(21)로 상기 고압부의 냉매가스 일부가 저압부로 유입된다. 이렇게 유입된 고압의 냉매가스는 상기 밀폐용기(1)의 하단에 구비된 오일에 압력을 가하여 오일 펌프(미도시)의 펌핑력을 배가시켜 상기 오일이 선회스크롤(7)을 밀어주는 압력을 높여주는 반면에 상기 토출커버(20)의 상단면에는 고압의 냉매가스 일부가 저압부로 바이패스 되므로, 그 만큼 압력이 저하되어 결국 고압부와 저압부 간의 압력차가 줄어 들게 되는 것이다.

이로써, 응축기와 증발기의 압력이 동시에 저하되는 시점부터 그 응축기의 압력저하는 지속되고 증발기의 압력저하는 정지되는 시점까지의 압력분포는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 선회스크롤의 하부와 고정스크롤의 상부에 가해지는 압력이 적정 실링력내에서 동일하게 공급되게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 마모 방지장치는, 상기 토출커버의 일측에 배기구를 형성하고, 그 배기구의 하측에서 릴리프 밸브를 설치하여, 상기 고압부의 압력이 소정량 이상이 되면 그 고압부의 냉매가스 일부를 저압부로 바이패스시켜 저압부의 압력을 상승시키도록 함으로써, 상기 선회스크롤의 하단면과 토출커버의 상단면에 적정한 압력이 부가되도록 하여 각 스크롤의 랩에 개재된 실링재는 물론 상부프레임과 선회스크롤 간에 마모가 발생되지 않도록 하여 압축기의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 토출포트가 구비된 고정스크롤의 배면에 고압부와 저압부를 분리하면서 토출실을 형성하는 토출커버가 밀착고정되고, 냉매가사의 압축시 고압부로부터의 압력을 전달받은 토출커버가 상기 고정스크롤을 가압하여 축방향 누설을 방지하도록 하는 스크롤 압축기에 있어서;

   상기 토출커버에 배기공을 형성하고, 상기 고압부의 압력이 일정치 이하일 경우에는 상기한 배기공을 차단하여 압축가스의 누수를 방지하는 반면 고압부의 압력이 일정치 이상일 경우에는 상기한 배기공을 개방시켜 고압부의 압축가스 일부를 저압부로 바이패스시키면서 고정스크롤의 축방향 실링력을 저감시키도록 밸브부재를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 마모 방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브부재는 탄성체인 개폐판과, 그 개폐판의 일측단을 토출커버에 고정시크는 고정볼트로 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 마모 방지장치.

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