KR100296281B1

KR100296281B1 - 스크롤압축기의급유구조

Info

Publication number: KR100296281B1
Application number: KR1019980001562A
Authority: KR
Inventors: 신창주
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2002-01-15
Also published as: KR19990065986A

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 급유구조는 크랭크축의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 하단부 중심에 형성한 오일공급공과, 상기 오일공급공의 상단으로부터 크랭크축 중간부의 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단 경사공급공과, 상기 제1단 경사공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 중간부 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 연결공과, 상기 연결공내에 설치되어 오일의 역류를 방지하기 위한 역류방지수단과, 상기 연결공의 일측단으로부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제2단공급공으로 구성되어 스크롤 압축기의 저용량 모델 전개시 또는 가변속시 저주파수에서의 급유 펌프능력이 저하되는 문제를 해결하며, 종래의 1단 원심식 펌프에 비해 세배이상의 원심력을 확보할 수 있도록 하여 펌프특성을 향상시키므로 효율이 증가되어 비용을 절감할 수 있도록 하였다.

Description

스크롤 압축기의 급유구조{STRUCTURE FOR FEEDING OIL OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 급유구조에 관한 것으로, 특히 스크롤 압축기의 저용량 모델 전개시 또는 가변속시 저주파수에서의 급유 펌프능력이 저하되는 문제를 해결하며, 종래의 1단 원심식 펌프에 비해 세배이상의 원심력을 확보할 수 있도록 하여 펌프특성을 향상시키므로 효율이 증가되어 비용을 절감할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 급유구조에 관한 것이다.

일반적인 스크롤 압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 압축기 본체 내측의 상부에 고정스크롤(8)이 위치하고, 상기 고정 스크롤(8) 하부에 선회 스크롤(7)이 결합되며, 상기 선회 스크롤(7)의 하부에 메인 프레임(2)이 위치하고, 상기 메인 프레임(2)의 중앙부를 관통하며 선회 스크롤(7)을 회전시키는 크랭크축(6)이 회전자(5)와 고정자(4)에 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 장치에 의해, 흡입관(11)을 통해 흡입된 냉매가스는 선회 스크롤(7)의 선회 운동에 따라 냉매를 압축하게 되고, 압축된 냉매는 고정스크롤의 상부에 형성한 토출구를 통해 토출되게 된다.

압축과정을 설명하면, 흡입파이프(11)를 통해 압축기 내부로 유입된 냉매가스는 보통 고정스크롤(8)의 한쪽 측면에 형성된 흡입포트를 통해 스크롤 내부로 들어오게 된다. 이때 흡입가스는 고정스크롤 흡입포트쪽에 형성되는 압축실로 유입이 되어 압축이 시작되고 일부는 고정스크롤의 안내통로를 따라 180°반대쪽에 형성되는 압축실로 유입되어 동시에 압축되기 시작한다. 이와 같이 대칭적으로 동시에 압축되기 시작한 압축실의 냉매가스는 선회스크롤(7)이 선회운동을 함에 따라 스크롤 중심부 쪽으로 이동하면서 연속적으로 체적이 감소하게 되고, 상기 초생달 모양의 압축실이 중심부로 오게 되면 두개의 압축실은 서로 합쳐지고 이때 토출구(12)가 열리면서 토출이 시작된다.

상기 토출구(12)를 지난 냉매는 토출커버(13)를 지나 토출된다.

용기하부에 잠겨있는 크랭크축(6) 하단부내 오일펌프에 의해 펌핑된 오일(20)은 편심오일 구멍(6a)을 타고 크랭크축(6) 회전에 의한 원심력에 의해 상승하게 되어, 압축기의 각 습동부를 윤활하게 된다.

스크롤 압축기는 크게 상부에 압축기구부, 하부에 서브프레임(3), 중앙부에 회전자(5) 및 고정자(4)로 이루어진 모터부로 구성되어 있다. 따라서, 스크롤 압축기의 대부분의 습동부인 메인트러스트베어링(21), 오/에스 저어널베어링(22), 메인저널베어링(23)은 상부에 있으며, 하부에는 서브저어널베어링(24)이 있으므로, 상부까지 하부의 오일을 공급해야 한다. 각 습동부로의 급유는 크랭크축(6)의 원심력으로 축내부로 유입된 오일은 하부의 서브베어링(24)으로 먼저 공급되고, 나머지는 중력과 유로 저항을 극복하여 일부는 상부의 크랭크축 일측에 형성한 급유공(6b)을 통해 메인저어널베어링(23)을 윤활하고, 급유유로(9)를 지나 메인트러스트베어링(21)을 윤활하며, 하부를 윤활한 오일은 유면으로 돌아가고, 상부를 윤활한 오일의 일부는 메인프레임(2)과 선회스크롤(7)의 선회축(7a) 사이의 공간으로 공급된다. 그리고, 공급공(6a)에서 급유공(6b)으로 유입되지 않은 나머지는 크랭크축(6)의 끝단부로 올라와 일부는 오/에스저어널베어링(22)을 윤활하고, 나머지는 축핀부(6c)와 슬라이드부시(15)사이의 공간으로 공급되어 메인저어널베어링(23)과 선회스크롤(7)의 선회축(7a)사이의 공간으로 공급되어, 대부분은 유회수관(10)을 통해 유면으로 돌아가고, 나머지는 메인 트러스트 베어링(21)을 윤활한 후 흡입구(11)의 냉매가스와 혼합되어 압축기구부의 흡입실로 유입되어 유토출되거나 유면으로 되돌아 간다.

종래의 기술에서 상부의 습동면까지 오일을 공급하는 펌프특성은 축내부 오일공급공(6a)의 원심력, 프로펠러(19)의 회전력, 그리고 급유공(6b)의 원심력이며, 중력과 유로저항은 이런 펌프능력을 저하시키는 특성을 갖고 있다. 일반적으로 원심력은 공급공(6a)의 경과 각속도의 제곱에 비례하므로 압축기 용량이 작을 경우에 경이 작아서 급유특성이 저하되거나, 가변속시 저주파수에서 각속도가 낮아져 급유특성이 저하되므로, 가변속 또는 모델 전개시 문제가 된다. 따라서 용량이 적으면서 가변속인 모델에 있어서는 대부분 크랭크축(6)의 하부에 용적형 펌프를 장착하여 왔다. 하지만 비용측면과 압축기 효율측면에서 이러한 용적형 펌프를 장착하지 않는 급유구조의 개발이 요구되나, 압축기의 공급특성이 저주파수영역에서 저하되는 것을 알 수 있기에 최소유막두께의 형성과 냉각을 위해 필요로 하는 유량 이상이 공급되어야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 것으로, 스크롤 압축기의 저용량 모델 전개시 또는 가변속시 저주파수에서의 급유 펌프능력이 저하되는 문제를 해결하며, 종래의 1단 원심식 펌프에 비해 세배이상의 원심력을 확보할 수 있도록 하여 펌프특성을 향상시키므로 효율이 증가되어 비용을 절감할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 급유구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도.

도 2는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기의 압축부를 나타내는 종단면도.

도 3은 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기의 압축부를 나타내는 횡단면도.

도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도.

도 5는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 크랭크축을 나타내는 종단면도.

도 6은 도 5의 A-A선 단면도.

도 7은 도 5의 B-B선 단면도.

도 8a는 본 발명에 의한 역류방지수단의 고정핀을 나타내는 정면도.

도 8b는 본 발명에 의한 역류방지수단의 체크밸브를 나타내는 정면도.

도 8c는 본 발명에 의한 역류방지수단의 스프링을 나타내는 측면도.

도 9는 본 발명에 의한 크랭크축의 다른 실시예를 나타내는 종단면도.

도 10은 도 9의 C-C선 단면도.

도 11은 도 9의 D-D선 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

30 ; 크랭크축 31 ; 경사공급공

32 ; 제1단저장공 33 ; 연결공

34 ; 제2단저장공 35 ; 제2단공급공

35' ; 제3단공급공 36,56 ; 고정핀

37,57 ; 체크밸브 38,58 ; 스프링

39 ; 오일공급공

이러한, 본 발명의 목적은 크랭크축의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 하단부 중심에 형성한 오일공급공과, 상기 오일공급공의 상단으로부터 크랭크축 중간부의 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단 경사공급공과, 상기 제1단 경사공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 중간부 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 연결공과, 상기 연결공내에 설치되어 오일의 역류를 방지하기 위한 역류방지수단과, 상기 연결공의 일측단으로부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제2단공급공으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은 크랭크축의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 하단부 중심에 형성한 오일공급공과, 상기 오일공급공의 상단부터 크랭크축의 중간 하측부 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단경사공급공과, 상기 제1단 경사공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 제1단연결공과, 상기 제1단연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 제1역류방지수단과, 상기 제1단연결공의 일측단부터 크랭크축의 중간 상측부까지 연결하여 형성한 제2단공급공과, 상기 제2단공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 제2단연결공과, 상기 제2단연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 제2역류방지수단과, 상기 제2단연결공의 일측단부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제3단공급공에 의해 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 급유구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 크랭크축을 나타내는 종단면도이며, 도 6은 도 5의 A-A선 단면도이며, 도 7은 도 5의 B-B선 단면도이고, 도 8a는 본 발명에 의한 역류방지수단의 고정핀을 나타내는 정면도이며, 도 8b는 본 발명에 의한 역류방지수단의 체크밸브를 나타내는 정면도이고, 도 8c는 본 발명에 의한 역류방지수단의 스프링을 나타내는 측면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 크랭크축의 다른 실시예를 나타내는 종단면도이고, 도 10은 도 9의 C-C선 단면도이며, 도 11은 도 9의 D-D선 단면도를 각각 보인 것이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 급유구조는 크랭크축(30)의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일(20)을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축(30)의 하단부 중심에 형성한 오일공급공(39)과, 상기 오일공급공(39)의 상단부터 크랭크축 중간부의 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단경사공급공(31)과, 상기 제1단경사공급공(31)의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 연결공(33)과,상기 연결공(33)내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 역류방지수단과, 상기 연결공(33)의 일측단부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제2단공급공(35)으로 구성된다.

상기 역류방지수단은 연결공(33)내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 체크밸브(37)와, 상기 연결공(33)의 입구부에 상기 체크밸브(37)의 이탈을 방지하도록 설치한 고정핀(36)과, 상기 체크밸브(37)의 후단에 체크밸브(37)를 탄성적으로 지지하도록 설치한 스프링(38)으로 구성된다.

상기 고정핀(36)의 중앙에 오일공급이 가능하도록 오일공급구멍(36a)을 형성하고, 상기 체크밸브(37)의 외주부에 상기 오일공급구멍(36a)을 지난 오일이 통과할 수 있도록 오일공급부(37a)를 형성한다.

상기 제1단경사공급공(31)과 연결공(33)사이에 공급된 오일을 일시적으로 저장하는 제1단저장공(32)을 형성하고, 상기 연결공(33)과 제2단공급공(35)사이에 공급된 오일을 일시적으로 저장하는 제2단저장공(34)을 형성한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 급유구조의 작용효과를 설명한다.

압축기의 압축동작은 종래와 동일하여 생략하며, 본 발명은 1단으로 작용하던 종래의 원심력을 2단으로 작용할 수 있게 크랭크축(30)을 가공한 것이다. 첨부한 도 5와 같이, 크랭크축(30)의 오일공급공(39)과 제1단경사공급공(31)에 의해 용기(1)하부에 있는 오일(20)을 원심력으로 공급하고, 공급된 오일은 연결공(33)에서의 압차에 의해 스프링(38)으로 지지되는 체크밸브(37)를 밀어 오일을제2단저장공(34)으로 공급하고, 공급된 오일은 다시 제2단공급공(35)의 원심력에 의해 상부의 각 습동부위로 공급된다. 여기서 역압이 발생할 경우에는 상기 체크밸브(37)가 닫혀 역류가 발생하는 것을 방지해 주며, 밸브(37)가 제1단공급공(31)으로 빠지는 것을 방지하기 위해 고정핀(36)을 둔다. 따라서, 본 발명의 펌프특성은 프로펠러(19)의 회전력과 두 개의 원심력, 그리고 체크밸브(37)에 의해 그 특성이 향상된다. 특히 연결공(33)내의 급유특성은 제1단경사공급공(31)의 원심력에 의해 제1단저장공(32)에 높은 압력이 형성되고, 상대적으로 제2단공급공(35)의 원심력에 의해서 제2단저장공(34)이 저압 또는 진공상태가 되므로, 제1단저장공(32)과 제2단저장공(34) 사이에 압력차가 발생하게 된다. 그리고 체크밸브(37)는 제1단저장공(32)측은 고정핀(36)으로 지지되고, 제2단저장공(34)측은 스프링(38)에 지지되어 스프링은 강성이 있어 체크밸브(37)가 제2단저장공(34) 면에 닿지 않아야 하며, 제1단저장공(32)측 면에는 닿을 수 있어야 한다. 따라서 양단간에 압력차가 발생하여 체크밸브(37)를 제2단저장공(34)측으로 밀면, 오일은 고정핀(36)의 오일공급구멍(36a)을 지나 체크밸브(37)의 오일공급부(37a)를 지나 제2단공급공(35)측으로 공급되며, 제2단저장공(34)내의 오일량의 증가로 유면이 상승하여 역압이 발생할 경우에는, 일시적으로 체크밸브(37)를 제1단저장공(32)측으로 밀어 고정핀(36)의 오일공급구멍(36a)을 체크밸브(37)가 막아 역류가 발생하는 것을 방지한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예인 스크롤 압축기의 급유구조는 크랭크축(30)의 회전 원심력을 이용하여 용기(1)하부의 오일(20)을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축(30)의 하단부 중심에 형성한 오일공급공(39)과, 상기 오일공급공(39)의 상단부터 크랭크축의 중간 하측부 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단경사공급공(31)과, 상기 제1단경사공급공(31)의 상단에 연결하여 크랭크축(30)의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 제1단연결공(33)과, 상기 제1단연결공(33)내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 제1역류방지수단과, 상기 제1단연결공(33)의 일측단부터 크랭크축의 중간 상측부까지 연결하여 형성한 제2단공급공(51)과, 상기 제2단공급공(51)의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 제2단연결공(53)과, 상기 제2단연결공(53)내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 제2역류방지수단과, 상기 제2단연결공(53)의 일측단부터 크랭크축(30)의 상단까지 연결하여 형성한 제3단공급공(35)으로 구성된다.

상기 제1역류방지수단 및 제2역류방지수단은 제1연결공(33) 및 제2연결공(53)내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 체크밸브(37)(57)와, 상기 제1,2연결공(33)(53)의 입구부에 상기 체크밸브(37)(57)의 이탈을 방지하도록 설치한 고정핀(36)(56)과, 상기 체크밸브(37)(57)의 후단에 체크밸브를 탄성적으로 지지하도록 설치한 스프링(38)(58)으로 구성된다.

상기 고정핀(36)(56)의 중앙에 오일공급이 가능하도록 오일공급구멍을 형성하고, 상기 체크밸브(37)(57)의 외주부에 상기 오일공급구멍을 지난 오일이 통과할 수 있도록 오일공급부를 형성한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 다른 실시예인 스크롤 압축기의 급유구조는 체크밸브(37)(57)를 두 개 장착한 것으로 원심력을 3단으로 증가시키는 특성을 갖는 구조이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 급유구조는 크랭크축의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 하단부 중심에 형성한 오일공급공과, 상기 오일공급공의 상단부터 크랭크축 중간부의 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단경사공급공과, 상기 제1단 경사공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 연결공과, 상기 연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 역류방지수단과, 상기 연결공의 일측단부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제2단공급공으로 구성되어, 스크롤 압축기의 저용량 모델 전개시 또는 가변속시 저주파수 운전 시 원심력이 저하되면서 급유 펌프능력이 저하되는 문제를 해결하며, 종래의 1단 원심식 펌프에 비해 세배이상의 원심력을 확보할 수 있도록 하여 펌프특성을 향상시키므로 효율이 증가되어 비용을 절감할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims

크랭크축의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 하단부 중심에 형성한 오일공급공과, 상기 오일공급공의 상단으로부터 크랭크축 중간부의 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단 경사공급공과, 상기 제1단 경사공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 중간부 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 연결공과, 상기 연결공내에 설치되어 오일의 역류를 방지하기 위한 역류방지수단과, 상기 연결공의 일측단으로부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제2단공급공으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.
제1항에 있어서, 상기 역류방지수단은 연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 체크밸브와, 상기 연결공의 입구부에 상기 체크밸브의 이탈을 방지하도록 설치한 고정핀과, 상기 체크밸브의 후단에 체크밸브를 탄성적으로 지지하도록 설치한 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.
제2항에 있어서, 상기 고정핀의 중앙에 오일공급이 가능하도록 오일공급구멍을 형성하고, 상기 체크밸브의 외주부에 상기 오일공급구멍을 지난 오일이 통과할 수 있도록 오일공급부를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.
제1항에 있어서, 상기 제1단경사공급공과 연결공사이에 공급된 오일을 일시적으로 저장하는 제1단저장공을 형성하고, 상기 연결공과 제2단공급공사이에 공급된 오일을 일시적으로 저장하는 제2단저장공을 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.
크랭크축의 회전 원심력을 이용하여 용기하부의 오일을 흡상시켜 압축기의 습동부를 윤활하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축의 하단부 중심에 형성한 오일공급공과, 상기 오일공급공의 상단부터 크랭크축의 중간 하측부 외주면까지 연결하여 경사지게 형성한 제1단경사공급공과, 상기 제1단 경사공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 제1단연결공과, 상기 제1단연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 제1역류방지수단과, 상기 제1단연결공의 일측단부터 크랭크축의 중간 상측부까지 연결하여 형성한 제2단공급공과, 상기 제2단공급공의 상단에 연결하여 크랭크축의 내부를 가로질러 관통하도록 형성한 제2단연결공과, 상기 제2단연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 제2역류방지수단과, 상기 제2단연결공의 일측단부터 크랭크축의 상단까지 연결하여 형성한 제3단공급공으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.
제5항에 있어서, 상기 제1역류방지수단 및 제2역류방지수단은 제1연결공 및 제2연결공내에 오일의 역류를 방지하도록 설치한 체크밸브와, 상기 연결공의 입구부에 상기 체크밸브의 이탈을 방지하도록 설치한 고정핀과, 상기 체크밸브의 후단에 체크밸브를 탄성적으로 지지하도록 설치한 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.
제6항에 있어서, 상기 고정핀의 중앙에 오일공급이 가능하도록 오일공급구멍을 형성하고, 상기 체크밸브의 외주부에 상기 오일공급구멍을 지난 오일이 통과할 수 있도록 오일공급부를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 급유구조.