KR100308292B1

KR100308292B1 - 스크롤압축기의슬라이더부시가변반경구조

Info

Publication number: KR100308292B1
Application number: KR1019980063586A
Authority: KR
Inventors: 김수철
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2002-01-17
Also published as: KR20000046859A

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 슬라이더부시 가변반경 구조에 관한 것이다. 종래에는 초기 기동시 급격한 압력 변화에 의해 압축부의 충돌이 발생되고, 이 충돌로 인해 소음이 발생되는 문제점이 있었다. 또한 초기 기동시 부하가 커서 상기 부하를 저감시키기 위한 별도의 장치가 요구되므로 원가상승을 초래하는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 선회스크롤의 부시 내부에 크랭크축의 편심부에 슬라이더부시가 삽입되고, 상기 크랭크축 편심부와 슬라이더 사이에는 가변틈새가 형성됨에 있어서, 상기 가변틈새에 설치되어 초기 기동시 가변방향으로 운동하는 슬라이더부시에 반력을 가할 수 있도록 가변틈새에 압축코일스프링을 탄력 설치함과 아울러 크랭크축에 가변틈새와 통하는 급유통로를 형성하고, 상기 급유통로를 통해 가변틈새에 채워진 오일이 상기 가변틈새의 상부측으로 유출되지 않도록 가변틈새의 상부측에 크랭크축의 편심부와 습동되는 플레이트를 설치한 완충수단을 구비함으로써 충돌로 인한 소음을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 초기 기동부하가 발생하지 않게 되어 바이패스 밸브 등과 같은 별도의 장치 없이 기동 부하를 줄일 수 있어 원가절감과 함께 압축기의 성능 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

스크롤 압축기의 슬라이더부시 가변반경 구조{VARIABLENESS CHANGING STRUCTURE OF SLIDER BUSH FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기(Scroll compressor)에서 크랭크축의 편심부에 삽입된 슬라이더부시의 가변반경 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 흡입구(1A)를 갖는 밀폐용기(1) 내의 상. 하부측에 상. 하부프레임(2)(2A)이 설치되어 있고, 이의 사이에는 코일이 감겨진 고정자(3) 내부에 회전자(4)가 구비되어 전원 공급에 의한 전자기적인 상호 작용에 의해서 상기 회전자(4)가 고정자(3) 내부에서 회전하도록 구성되어 있다. 또한 상기 회전자(4)에는 수직봉 형태의 크랭크축(5)이 중앙부를 관통하는 식으로 압입 설치되어 있고, 상기 크랭크축(5)의 상. 하단부는 각각 상기 상. 하부프레임(2)(2A)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

그리고 상기 상부프레임(2)의 상부측에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(6A)이 형성된 선회스크롤(6)이 상기 크랭크축(5)의 상단 편심부(5A)에 결합되어 있으며, 상기 선회스크롤(6)의 상부측에는 선회스크롤(6)의 랩(6A)과 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(7)이 구비되어 있다.

상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(6) 사이에는 자전방지기구로써 올담링(8)이 형합되어 있고, 상기 고정스크롤(7)의 상부측에는 고. 저압을 분리시키는 상부격막(9)과 이의 상부측 탑캡(1B) 사이의 공간부로 토출실(10)이 형성되어 있으며, 상기 고정스크롤(7) 및 상부격막(9)에는 압축된 냉매가스가 상기 토출실(10)로 토출될 수 있도록 토출포트(7B) 및 토출구(9A)가 형성되어 있다.

또한 상기 토출실(10)에는 상부격막(9)의 토출구(9A)를 통해서 토출실(10)로 토출된 압축냉매가스가 사이클을 이루는 다른 장치, 즉 응축기로 보내질 수 있도록 토출파이프(11)가 설치되어 있다.

여기서 미설명 부호 6B는 선회스크롤(6)의 하부측으로 돌출 형성된 선회스크롤 보스부이고, 6C는 크랭크축(5)의 편심부(5A)에 삽입된 슬라이더부시이며, 7A는 고정스크롤(7)에 형성된 랩이다.

이와 같이 구성된 상기 스크롤 압축기는 먼저, 고정자(3)에 전원이 공급되고, 상기 고정자(3) 내부의 회전자(4)가 고정자(3)와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전한다.

이에 따라 상기 회전자(4)의 중앙부에 압입 설치된 크랭크축(5)이 회전하고, 상기 크랭크축(5)의 회전에 의해서 크랭크축(5)의 상단 편심부(5A)에 설치된 선회스크롤(6)이 편심거리만큼 편심회전하는데, 이때 상기 선회스크롤(6)은 올담링(8)에 의해 축중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다. 그리고 상기 선회스크롤(6)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(6)과 고정스크롤(7)의 각 랩(6A)(7A) 사이에는 압축실이 형성되고, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 밀폐용기(1)의 흡입구(1A)를 통해 상기 밀폐용기(1) 내부로 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 된다.

또한 이 압축된 냉매는 다시 고정스크롤(7)에 형성된 토출포트(7B) 및 상부격막(9)에 형성된 토출구(9A)를 통해 토출실(10)로 토출되고, 상기 토출실(10)로토출된 압축냉매가스는 토출실(10)에 설치된 토출파이프(11)를 통해 사이클을 이루는 다른 장치로 보내지도록 하고 있다.

한편, 상기 크랭크축(5)의 편심부(5A)에 삽입되어 있는 슬라이더부시(6C)와 상기 편심부(5A) 사이에는 액냉매나 오물 유입, 과도한 가스 압축압력에 의해서 가변방향으로 움직일 수 있도록 가변틈새(6D)가 형성되어 선회스크롤(6)을 밀어 선회 운동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

이에 따라 힘의 평형을 이용하여 최적의 위치에서 운전될 수 있도록 순응(Compliance)을 하며, 힘의 변화에 즉각적으로 대응하기 때문에 압력이 불안정할 때에는 선회스크롤의 거동도 함께 불안정하게 운전되는 특성이 있다.

그러나 이러한 종래의 스크롤 압축기의 가변반경 구조는 압축기의 초기 기동시 압축압력의 급격한 변화에 대한 반작용으로 선회스크롤의 전진 후퇴 운동에 따른 순응 역할이 즉각적으로 나타남으로 인해 초기 기동운전음의 변동이 장시간 지속됨으로써 성능이 저하되고, 또한 초기 기동 부하가 커서 이를 줄이기 위해 바이패스(By-pass) 밸브 등과 같은 별도의 장치가 요구되는 문제점이 있었다. 이같이 사이클 압력 변동에 의한 초기운전 소음을 발생시키는 요인을 도 4a 및 도 4b를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 가변반경 실링방식에서 초기 기동소음은 도 4a에 도시된 바와 같이 사이클의 Ps/Pd 압력 변동과 밀접한 관계가 있으며, 이 압력 변동의 값을 도 4b에 도시된 바와 같이, 압력 변동 계수치 = 토출압력 기울기(상향+) + 흡입압력 기울기(하향+)이고, 이를 압력 변동값(Fc)으로 나타내면, 1차 소음 변동지역은, 기동후 10 ∼ 20초에서 Fc=1.1의 값을 가지며 소음 변동량은6∼7dBA 정도 발생하고, 2차 소음 변동지역은, 기동후 40 ∼ 50초에서 Fc=0.1의 값을 가지며 소음의 변동량은 1∼2dBA 발생한다. 따라서 압력 변동값을 (Fc ≤ 0.1)로 최소화할 경우 기동 초기부터 소음을 최소화할 수 있다. 초기 기동시의 압력 변동값(Fc)을 줄이는 방법으로서 슬라이더 부시에 완충부를 두어 선회스크롤의 전후퇴운동에 따른 순응역할을 둔화시키면 가능하고, 기동시 압력 변동이 적음으로 인해 초기 기동토크를 저감할 수 있음으로 기동 성능을 향상시키기 위해 바이패스밸브와 같은 별도의 구조가 필요 없게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 초기 기동시 급격한 압력 변화 및 불안정한 압축운전에 의한 압축부의 충돌을 방지하면서 별도의 장치 없이 기동 부하를 저감시키는데 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 내부 구성을 보인 단면도.

도 2a,도 2b는 종래의 스크롤 압축기의 가변반경 구조를 보인 것으로서,

도 2a는 평단면도.

도 2b는 종단면도.

도 3은 종래의 스크롤 압축기의 가변반경 구조에 의한 실링력을 설명하기 위한 예시도.

도 4a,도 4b는 종래의 스크롤 압축기의 가변반경 구조에 의한 압력 상태를 보인 것으로서,

도 4a는 실제 압력 변동을 측정하여 나타낸 그래프.

도 4b는 도 4a에서의 압력을 압력 변동 계수치로 나타낸 그래프.

도 5a,도 5b는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가변반경 구조에서 초기 정지시의 상태를 보인 것으로서,

도 5a는 평단면도.

도 5b는 종단면도.

도 6은 본 발명에 의한 초기 정지시의 실링력을 설명하기 위한 예시도.

도 7a,도 7b는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가변반경 구조에서 초기 기동시의 상태를 보인 것으로서,

도 7a는 평단면도.

도 7b는 종단면도.

도 8은 본 발명에 의한 초기 기동시의 실링력을 설명하기 위한 예시도.

**도면의주요부분에대한부호의설명**

1:밀폐용기 1A:흡입구

1B:탑캡 2,2A:상. 하부프레임

3:고정자 4:회전자

5:크랭크축 5A:편심부

6:선회스크롤 6A,7A:랩(Wrap)

6B:보스부 6C:슬라이더부시

7:고정스크롤 8:올담링

9:상부격막 9A:토출구

10:토출실 11:토출파이프

12:완충수단 12A:압축코일스프링

12B:급유통로 12C:오일

12D:플레이트

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 선회스크롤의 부시 내부에 크랭크축의 편심부에 슬라이더부시가 삽입되고, 상기 크랭크축 편심부와 슬라이더 사이에 형성된 가변틈새에 설치되어 초기 기동시 가변방향으로 운동하는 슬라이더부시에 반력을 가할 수 있는 완충수단을 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 완충수단은 상기 가변틈새에 압축코일스프링을 탄력 설치함과 아울러 크랭크축에 가변틈새와 통하는 급유통로를 형성하고, 상기 급유통로를 통해 가변틈새에 채워진 오일이 상기 가변틈새의 상부측으로 유출되지 않도록 가변틈새의 상부측에 크랭크축의 편심부와 습동되는 플레이트를 설치하여서 된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 슬라이더부시 완충장치가 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 내부 구성을 보인 단면도. 그리고 도 5a,도 5b는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가변반경 구조에서 초기 정지시의 상태를 보인 것이고, 도 6은 본 발명에 의한 초기 정지시의 실링력을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7a,도 7b는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가변반경 구조에서 초기 기동시의 상태를 보인 것이고, 도 8은 본 발명에 의한 초기 기동시의 실링력을 설명하기 위한 예시도로서, 이 스크롤 압축기는 통상에서와 같이 고정자(3) 내부의 회전자(4)에 상. 하부프레임(2)(2A)에 의해서 회전 가능하게 지지되는 크랭크축(5)이 중앙부를 관통하는 식으로 압입 설치되고, 상기 크랭크축(5)의 상부측 편심부(5A)에는 랩(6A)을 갖는 선회스크롤(6)이 결합된다.

또한 상기 선회스크롤(6)의 상부측에는 랩(7A)을 갖는 고정스크롤(7)이 선회스크롤(6)의 랩(6A)과 맞물리게 구비되어 압축실을 형성한다.

그리고 상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(6) 사이에는 올담링(8)이 형합되고, 상기 고정스크롤(7)의 상부측에는 고. 저압을 분리시키는 상부격막(9)과 이의 상부측 탑캡(1B) 사이의 공간부로 토출파이프(11)가 설치된 토출실(10)이 형성된다.

상기 선회스크롤(6)의 보스부(6B) 내부에는 크랭크축(5)의 편심부(5A)에 삽입된 슬라이더부시(6C)가 가변으로 움직일 수 있도록 구비된다. 이러한 스크롤 압축기에 있어, 본 발명은 압축기의 초기 운전시 상기 크랭크축(5)의 편심부(5A)와슬라이더부시(6C) 사이에서 완충작용을 할 수 있는 완충수단(12)이 구비된다.

상기 완충수단(12)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 크랭크축(5)의 편심부(5A)와 슬라이더부시(6C) 사이의 가변틈새(6D)에 탄성부재로써 압축코일스프링(12A)이 설치되어 자체 탄성력으로 반력을 가하도록 구성된다.

또한 크랭크축(5)에는 편심부(5A)를 관통하여 상기 가변틈새(6D)와 통하는 급유통로(12B)가 형성되어 상기 급유통로(12B)를 통해 가변틈새(6D)로 공급된 오일(12C)의 반력이 작용할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 가변틈새(6D)의 상부측으로 오일(12C)이 유출되지 않도록 밀폐시키기 위한 수단으로서, 가변틈새(6D)의 상부측에 플레이트(12D)가 설치되는데, 이때 상기 플레이트(12D)는 크랭크축(5)의 편심부(5A)와 습동가능하게 설치된다.

다음은 상기에서와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 도 5a 및 도 5b는 초기 정지시의 가변구조 상태를 보인 것으로서, 이에 도시된 바와 같이 슬라이더부시(6C)는 압축코일스프링(12A)의 탄성력에 의해서 후퇴되어 있고, 가변틈새(6D) 내부에는 급유통로(12B)를 통해 공급된 오일(12C)로 채워져 있다.

이때 실링력(Fsf)은 도 6에 도시된 바와 같이 0보다 작게 나타나는 것으로, 상기 실링력(Fsf)=원심력(Fos)-가스반력(Fgas)-스프링력(Fsp)이다.

또한 도 7a 및 도 7b는 초기 기동시의 가변구조 상태를 보인 것으로서, 이는 압축기의 기동에 따라 원심력이 급격히 커지면서 슬라이더부시(6C)가 전진하게 되고, 이의 가압으로 압축코일스프링(12A) 및 오일(12C)이 압축되는데, 이때 상기 슬라이더부시(6C)는 상기 압축코일스프링(12A) 및 오일(12C)의 반력을 받기 때문에 상기에서와 같은 힘의 변화에 즉각적으로 대응하지 못하게 되는 것이다.

그리고 오일(12C)은 상기에서와 같이 댐핑작용, 즉 유압에 의한 완충역활을 하면서 서서히 빠져나가게 되고, 정상 운전시는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 운전되다가 운전 정지시 다시 상기 압축코일스프링(12A)의 복원력으로 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 상태로 원위치되며, 이때 오일공급은 크랭크축(5)의 급유통로(12B)를 통해 급유되다가 빠져나가는 것을 반복하게 된다.

또한 초기 기동시는 도 8에 도시된 바와 같이 실링력(Fsf)이 0보다 크게 나타난다.

이같이 본 발명은 완충수단을 구비하여 초기 기동시 급격한 압력 변화에 따른 충돌을 완화시킬 수 있도록 함으로써 충돌로 인한 소음을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 초기 기동부하가 발생하지 않게 되어 바이패스 밸브 등과 같은 별도의 장치 없이 기동 부하를 줄일 수 있어 원가절감과 함께 압축기의 성능 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims

선회스크롤의 부시 내부에 크랭크축의 편심부에 슬라이더부시가 삽입되고, 상기 크랭크축 편심부와 슬라이더 사이에 형성된 가변틈새에 설치되어 초기 기동시 가변방향으로 운동하는 슬라이더부시에 반력을 가할 수 있는 완충수단을 구비하여서 된 것에 있어서, 상기 완충수단은 상기 가변틈새에 압축코일스프링을 탄력 설치함과 아울러 크랭크축에 가변틈새와 통하는 급유통로를 형성하고, 상기 급유통로를 통해 가변틈새에 채워진 오일이 상기 가변틈새의 상부측으로 유출되지 않도록 가변틈새의 상부측에 크랭크축의 편심부와 습동되는 플레이트를 설치하여서 된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 슬라이더부시 완충장치.