KR100273401B1 - 스크롤 압축기의 실링구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 실링구조에 관한 것으로, 본 발명은 인벌류트 형상의 랩이 형성된 고정스크롤과 인벌류트 형상의 랩이 형성된 선회스크롤이 맞물리며, 상기 랩의 축방향 단부에 인벌류트 형상의 실링홈이 형성되고, 상기 인벌류트 형상의 실링홈 시작점이 상기 인벌류트 형상의 랩에서 랩의 인벌류트 곡선이 시작되는 지점부터 형성되어 이루어도록 하여, 실재 실링홈의 중심부가 스크롤 중심부 랩 끝단이 동시에 상대 스크롤의 랩에서 분리되는 순간에 끝나도록 하여 토출과정에서 쌍으로 된 압축실이 하나로 연통되는 것을 자연스럽게 유도함으로써 토출유로의 저항을 줄여 유로에 의한 손실을 줄일 수 있고, 또한 운전시 토출압에 의해 실링홈에 삽입된 실재가 실링홈의 바닥면으로부터 들어 올려져 실링을 하게 되는 과정에서 실링홈의 중심부 바닥면으로 부터 유출될 수 있는 압력을 감소시켜 토출시 발생되는 과압축의 양을 줄임으로써 압축 손실을 감소시켜 압축효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 실링구조

본 발명은 스크롤 압축기의 실링구조에 관한 것으로, 특히 압축된 냉매가스의 누설을 방지하는 실재가 삽입되는 실링홈의 위치를 토출과정에 유리하도록 형성하여 과압축 손실을 감소시킬 수 있도록 한 스크롤 압축기의 실링구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매가스 등의 기체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기는 동력을 발생기키는 동력발생부와 이 동력발생부에서 전달된 구동력에 의해 기체를 흡입하여 압축하는 압축기구부로 구성된다. 그리고 상기 압축기는 동력발생부와 압축기구부가 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기내에 함께 설치된 형태의 밀폐형 압축기와 상기 동력발생부와 압축기구부가 분리되어 구성되는 분리 형태의 압축기로 나누어진다.

상기 밀폐형 압축기는 기체를 압축하는 구조에 의해서 회전식 압축기(일명; 로터리 압축기), 왕복동식 압축기 그리고 스크롤 압축기 등이 있다. 이와 같은 압축기는 기체를 압축하는 방식이 체적을 감소시킴에 의해 압축시키는 용적식이다. 상기 용적식 압축기에서 회전식 압축기는 내부에 원통형 공간이 형성된 실린더내부에 편심축이 회전하면서 내부 공간의 체적을 감소시킴에 의해 기체를 가압하는 구조이며, 상기 왕복동식 압축기는 실린더내부에서 피스톤이 왕복운동하면서 내부 공간의 체적을 감소시킴에 의해 기체를 가압하는 구조이고, 상기 스크롤 압축기는 내부에 인벌류트 곡선형의 랩이 형성된 상,하스크롤이 서로 맞물려 선회운동하면서 내부 공간 체적을 감소시킴에 의해 기체를 가압하는 구조이다.

도 1은 상기 스크롤 압축기에서 냉매가스를 압축하는 압축원리를 순서적으로 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 스크롤 압축기는 인벌류트 형상의 고정스크롤 랩(10)과 상기 고정스크롤 랩(10)과 180°위상차를 갖는 인벌류트 형상의 선회스크롤 랩(20)이 서로 마주 보도록 맞물려서 쌍으로 형성된 초생달 모양의 압축실(P,P')이 형성되며, 고정된 고정스크롤에 대하여 선회스크롤이 자전이 방지된 채 선회운동을 하면 압축실(P,P')이 중심쪽으로 움직이면서 체적이 감소되어 압축작용을 하게 된다. 상기 과정은 연속적이며 대칭적으로 이루어지게 되어 부하변동폭이 왕복동식 압축기식나 회전식 압축기식보다 현저하게 작게 되기 때문에 진동, 신뢰성 및 효율 등의 측면에서 유리하게 된다.

상기 스크롤 압축기의 압축과정을 보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 흡입파이프(미도시)를 통해 압축기내부로 유입된 냉매가스는 보통 고정스크롤(100)의 일측면에 형성된 흡입포트(11)를 통해 스크롤내부로 들어오게 된다. 이때 흡입되는 냉매가스는 고정스크롤 흡입포트(11)쪽에 형성되는 압축실(P,P')로 유입되어 압축이 시작되고, 일부는 고정스크롤(100)의 일측에 원호를 형태의 홈으로 형성된 안내통로(12)를 따라 180°반대쪽에 형성되는 압축실(P,P')에 유입되어 동시에 압축되기 시작한다. 이와 같이 대칭적으로 동시에 압축되기 시작한 두 개의 압축실(P,P')내의 냉매가스는 선회스크롤이 선회운동함에 따라 스크롤 중심부쪽으로 이동하면서 압축된 후 스크롤 중심부 랩 끝단(E)이 동시에 상대 스크롤 랩에서 분리도는 순간 쌍으로 된 압축실(P,P')이 하나로 연동되면서 고정스크롤 중심부 경판에 형성된 토출포트(13)를 통해 토출된다. 이와 같이 토출개시는 왕복동식이나 로터리식에서와 같이 밸브에 의해 일어나지 않고 단지 스크롤 랩의 중심부 형상에 의해 이루어지게 된다.

이때, 압축과정중의 손실을 최소화시키기 위해서는 압축된 냉매가스의 누설을 방지하는 것이 중요하다.

상기 압축된 냉매가스의 누설은 축방향 틈새를 통한 반경방향의 누설과, 반경방향 틈새를 통한 접선방향의 누설의 두가지 누설이 있다. 상기 두가지 누설 중에서 영향도가 더 큰 축방향 틈새를 통한 누설을 방지하기 위하여 일반적으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 스크롤 랩 단면에 인벌류트 형상의 실링홈(H)을 형성하고 그 실링홈(H)에 실(Seal)재(30)를 삽입하여 압축과정중의 누설을 방지한다. 상기한 바와 같은 과정을 압력 - 체적 선도를 표시하면, 도 4에 도시한 바와 같다.

그러나 상기한 바와 같은 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이, 압축된 냉매가스가 스크롤 중심부 랩 끝단(E)이 동시에 상대 스크롤의 랩(10,20)에서 분리되는 순간에 쌍으로 형성된 압축실(P,P')이 하나로 연동되면서 고정스크롤 중심부 경판에 형성된 토출포트(12)를 통해 토출될 때, 중심부에 위치하는 실재(30)는 실링의 역할보다는 쌍으로 형성된 압축실이 하나로 연통되어 토출될 때 방해물이 될 수 있고 이것에 의해 과압축이 심화되고 토출가스 온도가 더 상승되어 유로손실을 유발시키게 된다. 그리고 선회스크롤의 선회 랩에 삽입된 실재(30)는 고정스크롤의 토출포트(13)에 노출될 수 있어 신뢰성 측면에서 불안정하다.

따라서, 본 발명의 목적은 압축된 냉매가스의 누설을 방지하는 실재가 삽입되는 실링홈의 위치를 토출과정에 유리하도록 형성하여 과압축 손실을 감소시킬 수 있도록 한 스크롤 압축기의 실링구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기에서 냉매가스를 압축하는 압축원리를 순서적으로 도시한 고정스크롤과 선회스크롤의 결합 단면도,

도 2는 일반적인 스크롤 압축기에서 냉매가스를 압축하는 상태를 도시한 고정스크롤과 선회스크롤의 결합 단면도,

도 3은 상기 스크롤 압축기의 축방향 실링구조를 도시한 사시도,

도 4는 상기 스크롤 압축기의 P - V 선도,

도 5는 상기 스크롤 압축기에서 냉매가스를 토출하는 상태를 도시한 고정스크롤 랩과 선회스크롤 랩의 결합 단면도,

도 6은 본 발명의 스크롤 압축기 실링구조를 구비한 고정스크롤 랩과 선회스크롤 랩의 결합 단면도,

도 7은 본 발명의 스크롤 압축기 실링구조를 구비한 고정스크롤 랩과 선회스크롤 랩의 토출과정을 순서적으로 도시한 결합 단면도,

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10,20 ; 랩 30 ; 실재

100 ; 고정스크롤 H ; 실링홈

a ; 시작점

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 소정의 폭을 갖는 인벌류트 형상의 랩이 형성된 고정스크롤과 소정의 폭을 갖는 인벌류트 형상의 랩이 형성된 선회스크롤이 맞물리며, 상기 랩의 축방향 단부에 인벌류트 형상의 실링홈이 형성되고, 상기 실링홈에 실재가 삽입되어 축방향 틈새를 통한 반경방향의 누설을 방지하는 스크롤 압축기의 실링구조에 있어서; 상기 인벌류트 형상의 실링홈 시작점이 상기 인벌류트 형상의 랩에서 랩의 인벌류트 곡선이 시작되는 지점부터 형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 실링구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기의 실링구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스크롤 압축기의 실링구조는, 도 6에 도시한 바와 같이, 소정의 폭을 갖는 인벌류트 형상의 랩(10)이 형성된 고정스크롤과 소정의 폭을 갖는 인벌류트 형상의 랩(20)이 형성된 선회스크롤이 맞물리며, 상기 랩(10,20)의 축방향 단부에 인벌류트 형상의 실링홈(H)이 형성되고, 상기 인벌류트 형상의 실링홈(H) 시작점이 상기 인벌류트 형상의 랩(10,20)에서 랩(10,20)의 인벌류트 곡선이 시작되는 지점부터 형성되어 이루어진다.

상기 고정스크롤의 랩(10)과 선회스크롤의 랩(20)의 단부에 형성되는 인벌류트 형상의 실링홈(H)은 모두 인벌류트 형상으로 형성된 랩(10,20)의 인벌류트 곡선이 시작되는 점에서 시작되어 형성된다. 그리고 상기 실링홈(H)에 실재(30)가 삽입된다. 상기 실링홈(H)은 소정의 폭과 깊이를 갖도록 형성되며, 상기 실재(30)는 실링홈(H)에 상응하는 폭을 갖도록 형성된다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기 실링구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 실링구조가 구비된 스크롤 압축기의 토출과정을 도시한 것으로, 이를 참고하여 설명하면, 먼저 동시에 압축되기 시작한 압축실(P,P')의 냉매가스는 선회스크롤이 선회운동함에 따라 스크롤 중심부쪽으로 이동하면서 압축된 후 스크롤 중심부 랩 끝단이 동시에 상대스크롤의 랩에서 분리되는 순간(도 7의 토출개시각) 쌍으로 된 압축실(P,P')이 하나로 연동되면서 고정스크롤 중심부 경판에 형성된 토출포트(13)를 통해 토출될 때, 실재(30)가 삽입된 실링홈(H)의 시작점 a,즉 중심부에 위치하는 실링홈(H)의 시작점 a이 스크롤 랩의 중심부에 위치하는 스크롤 랩 시작점이 동시에 상대 스크롤의 랩에서 분리되는 순간에 끝나도록 함으로써 토출과정 중에서 쌍으로 된 압축실(P,P')이 하나로 연통되는 것을 자연스럽게 유도한다. 이로 인하여 토출되는 냉매가스의 토출유로 저항을 줄여 유로에 의한 손실을 줄일 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실링구조는 실재 실링홈의 중심부가 스크롤 중심부 랩 끝단이 동시에 상대 스크롤의 랩에서 분리되는 순간에 끝나도록 하여 토출과정에서 쌍으로 된 압축실이 하나로 연통되는 것을 자연스럽게 유도함으로써 토출유로의 저항을 줄여 유로에 의한 손실을 줄일 수 있고, 또한 운전시 토출압에 의해 실링홈에 삽입된 실재가 실링홈의 바닥면으로부터 들어 올려져 실링을 하게 되는 과정에서 실링홈의 중심부 바닥면으로 부터 유출될 수 있는 압력을 감소시켜 토출시 발생되는 과압축의 양을 줄임으로써 압축 손실을 감소시켜 압축효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정의 폭을 갖는 인벌류트 형상의 랩이 형성된 고정스크롤과 소정의 폭을 갖는 인벌류트 형상의 랩이 형성된 선회스크롤이 맞물리며, 상기 랩의 축방향 단부에 인벌류트 형상의 실링홈이 형성되고, 상기 실링홈에 실재가 삽입되어 축방향 틈새를 통한 반경방향의 누설을 방지하는 스크롤 압축기의 실링구조에 있어서; 상기 인벌류트 형상의 실링홈 시작점이 상기 인벌류트 형상의 랩에서 랩의 인벌류트 곡선이 시작되는 지점부터 형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 실링구조.