KR100306485B1 - 무급유식스크롤공기압축기의실링구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무급유식 스크롤 공기압축기의 실링구조에 관한 것으로, 본 발명은 고정/선회스크롤(1)(2)에 의해 형성된 압축실(6)의 누설을 방지하기 위하여 고정스크롤(1)의 최외곽에 원형의 실홈(9)을 파고 여기에 선회스크롤(2)과 면접촉을 하면서 상대운동하는 더스트실(10)을 위치시켜 구성되는 무급유식 스크롤 공기압축기에 있어서, 상기 더스트실(10)에 선회스크롤(2)측으로의 축방향 탄성력을 부여하기 위하여 상기 실홈(9) 내부의 더스트실(10) 내측에 중공의 원형단면을 갖는 원환상의 탄성튜브(30)가 배치되어 있고, 이 탄성튜브(30)의 일측에는 상기 압축실(6)로 연통되는 공기유입구(32)가 형성되며, 이 공기유입구(32)에는 상기 압축실(6)로 연결된 공기통로에 접속되는 접속구(36)가 갖추어져, 상기 공기유입구(32) 및 접속구(36)를 통하여 압축실(6)의 압축공기가 상기 탄성튜브(30)내로 공급/배출 되도록 하여 구성된다.

이러한 본 발명은 계속적인 운전으로 탄성튜브(30)가 노화되더라도 탄성튜브(30)의 탄성력 저하를 압축공기 압력으로써 대체할 수 있으므로 탄성튜브(30)의 노화에 기인한 누설의 문제도 해소할 수 있게 되고, 압축실(6)의 압력변동에 따라서 더스트실(10)의 탄지력이 변화되도록 함으로써 더스트실(10)이 쉽게 마모되거나 누설이 발생하는 등의 문제가 해소될 수 있다.

Description

무급유식 스크롤 공기압축기의 실링구조

본 발명은 무급유식 스크롤 공기 압축기의 실링구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정스크롤과 선회스크롤의 최외곽부를 실링하는 실부재에 내구성을 부여함과 아울러, 실부재의 탄성력이 스크롤 압축기의 운전상황에 유연하게 변화될 수 있도록 함으로써 실부재의 마모방지와 향상된 실링효과를 제공하기에 적합한 무급유식 스크롤 공기 압축기의 실링구조에 관한 것이다.

잘 아는 바와 같이 스크롤 압축기는 인볼류트 형상의 랩을 가지는 하나의 스크롤부재를 다른 하나의 스크롤부재에 대해 선회운동시킴으로써 작동한다.

첨부된 도면 도 1은 일반적인 무급유식 스크롤 압축기를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이 스크롤 압축기는 고정스크롤(1)과 선회스크롤(2)로 구성되어 있으며, 고정스크롤(1)의 내면과 선회스크롤(2)의 내면에는 인볼류트 형상의 랩(1a)(2a)을 갖추어 고정스크롤(1)의 랩(1a)과 선회스크롤(2)의 랩(2a)이 180˚ 각 도의 위상차를 가지는 상태로 맞물려 있다. 상기 고정스크롤(1)은 하우징 프레임(3)에 고정되어 있고 상기 선회스크롤(2)은 하우징 프레임(3)에 베어링(3a)으로 지지되어 있는 크랭크축(4)의 편심축(4a)에 의하여 고정스크롤(1) 주위를 선회운동함으로써 작동한다. 이러한 선회스크롤(2)의 선회운동에 따라 흡입구(5)를 통해 공기가 흡입되어 고정스크롤(1) 랩(1a)과 선회스크롤(2) 랩(2a)으로 형성된 압축실(6)을 따라 점진적으로 체적이 줄어들면서 압축이 진행되고, 최종적으로는고정스크롤(1)의 중앙부의 토출구(7)로 배출된다.

이와 같이 공기가 고정스크롤(1) 및 선회스크롤(2)의 랩(1a)과 랩(2a) 사이에서 압축되기 때문에 이 압축실(6)의 기밀유지는 압축효율에 있어서 매우 중요한 부분이 되는 바, 이를 고려하여 종래에는 마주보는 랩(1a)(2a) 끝단의 중앙에 팁실(8)을 위치시켜 압축실(6) 사이의 고압부에서 저압부로의 반경방향 누설을 방지하고 있으며, 특히 고정스크롤(1)의 최외곽에 원형의 실홈(Seal Groove)(9)을 파고 여기에 마주보는 선회스크롤(2)과 면접촉을 하면서 상대운동하는 더스트실(10)을 위치시켜 고정/선회스크롤(1)(2)에 의해 형성된 압축실(6)에서 외부로의 반경방향누설과 외부에서 고정/선회스크롤(1)(2)내로 먼지나 공기의 혼입을 방지하고 있다.

첨부된 도면 도 2 및 도 3은 도 1의 "A"부 확대도로서, 고정스크롤(1) 및 선회스크롤(2)의 최외곽부에 개시된 종래의 실링구조를 예시한 도면이다.

도 2는 이 고정스크롤(1)의 최외곽에 원형의 실홈(9)을 파고 여기에 더스트실(10)을 삽입한 구조를 보여주고 있다. 여기서 상기 더스트실(10)은 통상 내마모성이 우수한 폴리이미드 수지(Polyimide resin)가 불소수지에 충진 배합된 소재를 스크롤의 최외곽을 둘러싸도록 고리(環)형상으로 가공하여 사용하고 있다. 이러한 더스트실(10)은 자체의 탄성이 거의 없어 자력으로는 고정스크롤(1)에 밀착하기 어렵다.

그렇기 때문에, 도시된 바와 같이, 실홈(9) 내측에 스프링부재(11)와 가압부재(12)를 제공하여 이의 스프링부재(11)으로 하여금 더스트실(10)을 축방향으로 탄발지지하도록 함으로써 더스트실(10)이 선회스크롤(2)에 탄력적으로 면접촉하도록 하고 있다.

그리고, 도 3은 종래의 다른 실링구조를 도시한 것으로서, 이는 더스트실(10)에 축방향 탄성을 주기 위하여 실홈(9) 내측에 탄성을 가진 중공의 실리콘 러버재로 된 백업튜브(13)를 제공하여 이의 백업튜브(13)로 하여금 더스트실(10)을 탄발지지하도록 함으로써 더스트실(10)이 선회스크롤(2)에 탄력적으로 면접촉하도록 하고 있다.

위와 같이 종래의 실링구조는 자체 탄성력이 부족한 더스트실(10)에 축방향의 탄성력을 부여함으로써 실링작용이 보다 향상된 점은 있으나, 전자의 예와 같이 스프링부재(11)를 사용할 경우는 스프링부재(11)의 설치가 어렵고 구조도 복잡하며, 더욱이 구조상 스프링부재(11)를 일정 탄성력 이하로는 설정할 수가 없기 때문에 더스트실(10)이 선회스크롤(2)면과 과도한 면압으로 상대운동하게 되어 마모가 촉진되는 폐단이 있었고, 후자의 예는 전자의 예에서 발생한 장치의 복잡함을 배제시키기 위하여 안출된 것으로, 전자의 예에 비하여 실리콘 러버재의 백업튜브(13)는 초기에는 더스트실(10)이 축방향 간극에 유연하게 대처하며 적절한 탄성력을 유지하게 하는 장점은 있지만 내구성이 떨어지므로 단기간내에 탄성력이 저하되기 때문에 장기간에 걸쳐 실링성능을 보장하기 어려웠고, 이에 빈번히 교환해주어야 하는 문제도 있다.

나아가, 스프링부재(11)나 백업튜브(13) 양자 모두는 스크롤 압축기의 운전상황에 관계없이 항상 일정한 탄성력으로 지지하도록 되어 있기 때문에 압축기의압력변동에 대응력이 부족한 점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 고정스크롤과 선회스크롤의 최외곽부를 실링하는 부재들에 내구성을 부여함과 동시에 스크롤 압축기의 운전상황에도 유연하게 작용하도록 한 실링구조를 제공함으로써 더스트실의 마모방지와 더불어 보다 향상된 실링효과 달성할 수 있는 무급유식 스크롤 공기 압축기의 실링구조를 제공함에 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하우징 프레임에 고정된 고정스크롤과 크랭크축에 의하여 선회운동하도록 된 선회스크롤이 각각의 인볼류트 형상을 갖는 랩으로 맞물려서 고정스크롤의 최외곽에 위치하는 흡입구로부터 공기를 흡입하여 고정스크롤의 중앙부의 토출구로 배출하도록 된 무급유식 스크롤 공기 압축기에서, 고정/선회스크롤에 의해 형성된 압축실의 누설을 방지하기 위하여 고정스크롤의 최외곽에 원형의 실홈을 파고 여기에 선회스크롤과 면접촉을 하면서 상대운동하는 더스트실을 위치시켜 구성되는 실링구조에 있어서, 상기 더스트실에 선회스크롤측으로의 축방향 탄성력을 부여하기 위하여 상기 실홈 내부의 더스트실 내측에 중공의 원형단면을 갖는 원환상의 탄성튜브가 배치되어 있고, 이 탄성튜브의 일측에는 상기 압축실에 연통되는 공기유입구가 형성되며, 이 공기유입구에는 상기 압축실로 연결된 공기통로에 접속되는 접속구가 갖추어져, 상기 공기유입구 및 접속구를 통하여 압축식의 압축공기가 상기 탄성튜브내로 공급/배출되도록 하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1 - 종래의 일반적인 무급유식 스크롤 공기 압축기의 단면도

도 2 - 도 1의 "A"부 확대도로서, 종래의 실링구조를 도시한 도면

도 3 - 종래의 또 다른 실링구조를 도시한 도면

도 4 - 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도

도 5 - 본 발명의 일실시예에 따른 탄성튜브 및 접속구를 도시한 사시도

도 6 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 요부 확대 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고정스크롤 1a : 고정스크롤 랩

2 : 선회스크롤 2a : 선회스크롤 랩

3 : 하우징 프레임 4 : 크랭크 축

5 : 흡입구 6 : 압축실

7 : 토출구 8 : 팁실

9 : 실홈 10 : 더스트실

30 : 탄성튜브 32 : 공기유입구

34,34a : 공기통로 36 : 접속구

40 : 탄성링

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 4에 따른 탄성튜브 및 접속구를 상세하게 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에서와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 무급유식 공기압축기는 하우징 프레임(3)에 고정된 고정스크롤(1)과 크랭크축(4)에 의하여 선회운동하도록 된 선회스크롤(2)이 각각의 인볼류트 형상을 갖는 랩(1a)(2a)으로 맞물려서 고정스크롤(1)의 최외곽에 위치하는 흡입구(5)로부터 공기를 흡입하여 고정스크롤(1)의 중앙부의 토출구(7)로 배출하도록 된 구성을 갖추고 있다.

또한, 상기 고정스크롤(1)의 최외곽에 원형의 실홈(9)을 파고 여기에 선회스크롤(2)과 면접촉을 하면서 상대운동하는 더스트실(10)을 위치시켜 고정/선회스크롤(1)(2)에 의해 형성된 압축실(6)의 누설을 방지하고 있다.

본 발명에서는 특히 상기 더스트실(10)에 선회스크롤(2)측으로의 축방향 탄성력을 부여하기 위하여 상기 실홈(9) 내부의 더스트실(10) 내측에 중공의 원형단면을 갖는 원환상의 탄성튜브(30)를 배치하여서 이 탄성튜브(30)에 의하여 더스트실(10)이 선회스크롤(2)측으로 탄력적으로 밀착되도록 하고 있으며, 특히 이의 탄성튜브(30) 내부로는 압축공기를 공급할 수 있도록 하고 있다. 도면에서탄성튜브(30)의 일측에 천공된 공기유입구(32)는 내부로 압축공기를 공급하거나 내부로부터 배출하기 위하여 설치된 것이다. 위의 탄성튜브(30)는 압축공기에 의하여 적절한 팽창 및 수축이 가능한 신축성소재를 사용하는 것이 바람직하며, 예로서 고무계통을 사용함이 바람직한데, 종래의 백업튜브와 동일한 실리콘러버를 사용해도 된다.

본 실시예에서 전술한 압축공기 공급원으로서는 고정 및 선회스크롤(1)(2)의 랩(1a)(2a) 사이에 형성된 압축실(6)의 압축공기를 직접사용하도록 하고 있는 바, 상기 탄성튜브(30)와 압축실(6)을 연통시켜 압축실(6)에서 적절하게 압축된 공기가 탄성튜브(30) 내부로 공급되거나 또는 배출되도록 함으로써 탄성튜브(30)의 팽창력이 압축기의 압축압력 변화에 대응하여 변화되도록 하고 있다. 이의 연통구조에는 특별한 한정은 없다 하겠으나, 본 실시예에서는 상기 고정스크롤(1)에 상기 실홈(9)과 상기 압축실(6)로부터 외측으로 통하는 공기통로(34)(34a)를 마련하고, 이의 공기통로(34)(34a)를 연결관(34b)으로 연결하고 있다. 또한, 상기 실홈(9)측의 공기통로(34) 말단에는 접속구(36)를 나사결합으로 삽입하고 있으며, 이 접속구(36)는 상기 탄성튜브(30)의 공기유입구(32)로 삽입되어 구성된다. 여기서 상기 접속구(36)는 외주에 나사를 갖추어서 상기 탄성튜브(30)의 공기유입구(32)에 삽입된 다음 이탈되는 것을 방지하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 고정스크롤(1)의 최외곽에 위치한 흡입구(5)에서 흡입된 공기가 고정스크롤(1)과 선회스크롤(2) 사이의 압축실(6)을 따라 체적이 줄어들면서 압축되어 최종적으로 고정스크롤(1)의 중앙부에 마련된 토출구(7)로 배출되는 바, 압축기의 운전이 시작되기 전에는 압축실(6)의 압력이 없기 때문에 탄성튜브(30)에는 공기압력이 작용하지 않으므로 상기 탄성튜브(30)는 그 고유의 탄성력만으로 더스트실(10)을 탄지하게 된다.

압축이 시작되면, 압축실(6)의 공기는 토출구(7)측으로 배출됨과 동시에, 미량의 압축공기가 공기통로(34)(34a)와 연결관(34b)을 통하여 압축실(6)로부터 실홈(9)으로 유입되므로 탄성튜브(30)가 팽창되게 된다. 이러한 탄성튜브(30)의 팽창은 압축실(6)의 압력변동 즉, 압축기의 압축압력 변화에 대응하여 동일하게 변화되므로 압축압력이 높을 때는 보다 큰 팽창력으로 더스트실(10)을 탄지하게 되고, 압축압력이 낮을 때는 보다 적은 팽창력으로 더스트실(10)을 탄지하게 된다. 결국, 탄성튜브(30)로 하여금 압축기의 운전상황 즉, 압축실(6)의 압력변동에 따라서 유연한 탄성력으로 더스트실(10)을 탄지하도록 하기 때문에 더스트실(10)에 필요 이상 또는 필요 이하의 힘을 주지 않게 되므로 종래와 같이 더스트실(10)이 쉽게 마모되거나 누설이 발생하는 등의 문제가 해소될 수 있다. 또한, 계속적인 운전으로 탄성튜브(30)가 노화되더라도 탄성튜브(30)의 탄성력 저하를 압축공기 압력으로써 대체할 수 있으므로 탄성튜브(30)의 노화에 기인한 누설의 문제도 해소할 수 있게 되고, 나아가 탄성튜브(30)의 재질선택도 자유롭게 할 수 있다.

첨부된 도면 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 것으로서, 이의 실시예에서는 앞의 실시예에서의 중공의 탄성튜브(30) 또는 종래의 백업튜브(13)를 탄성링(40)으로 대체한 것을 개시하고 있다.

상기 탄성링(40)은 탄성튜브(30) 또는 백업튜브(13) 자체의 내구성 문제와가격적인 면을 개선하고자 도입된 것으로, 통상의 오링(O-ring)과 같이 러버재로서 중실(中實)의 원형단면을 갖추어 실홈(9)에 맞는 원환형태를 취하고 있다. 이러한 탄성링(40)은 자체 탄성력만 적절한 범위내로 제작하면 내구성이 뛰어나서 운전이 계속되더라도 탄성력의 변화가 적기 때문에 적은 비용으로도 효과적인 밀봉을 수행할 수 있는 잇점이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 무급유식 스크롤 공기압축기에 따른 실링구조에 의하면 탄성튜브를 포함하는 실부재의 내구성 향상을 가져와서 밀봉효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 압축기의 운전상황에 적절하게 대응할 수 있게 됨으로써 실부재의 과도한 마모나 실링성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 하우징 프레임(3)에 고정된 고정스크롤(1)과 크랭크축(4)에 의하여 선회운동하도록 된 선회스크롤(2)이 각각의 인볼류트 형상을 갖는 랩(1a)(2a)으로 맞물려서 고정스크롤(1)의 최외곽에 위치하는 흡입구(5)로부터 공기를 흡입하여 고정스크롤(1)의 중앙부의 토출구(7)로 배출하도록 된 무급유식 스크롤 공기 압축기에서, 고정/선회스크롤(1)(2)에 의해 형성된 압축실(6)의 누설을 방지하기 위하여 고정스크롤(1)의 최외곽에 원형의 실홈(9)을 파고 여기에 선회스크롤(2)과 면접촉을 하면서 상대운동하는 더스트실(10)을 위치시켜 구성되는 실링구조에 있어서,

   상기 더스트실(10)에 선회스크롤(2)측으로의 축방향 탄성력을 부여하기 위하여 상기 실홈(9) 내부의 더스트실(10) 내측에 중공의 원형단면을 갖는 원환상의 탄성튜브(30)가 배치되어 있고, 이 탄성튜브(30)의 일측에는 상기 압축실(6)에 연통되는 공기유입구(32)가 형성되며, 이 공기유입구(32)에는 상기 압축실(6)로 연결된 공기통로에 접속되는 접속구(36)가 갖추어져, 상기 공기유입구(32) 및 접속구(36)를 통하여 압축실(6)의 압축공기가 상기 탄성튜브(30)내로 공급/배출되도록 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무급유식 스크롤 공기압축기의 실링구조.