KR100332750B1

KR100332750B1 - Scroll compressor

Info

Publication number: KR100332750B1
Application number: KR1019940039744A
Authority: KR
Inventors: 김중현
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1994-12-30
Publication date: 2002-11-22
Also published as: KR960023805A

Abstract

PURPOSE: A scroll compressor is provided to reduce vibration by offsetting the variation of torque caused around the discharge start angle of the compressor , while preventing deterioration of efficiency caused due to the variation of torque. CONSTITUTION: A scroll compressor comprises a fixed scroll(2); a swirling scroll(3) coupled to the bottom of the fixed scroll; and a crank shaft(5) for driving the swirling scroll. The center of the fundamental circle of the swirling scroll lap, center of the crank shaft and the center of the fixed scroll lap are disposed in a line, when the swirling scroll is positioned at a discharge start angle of the scroll compressor.

Description

Scroll compressor

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 스크롤 압축기의 토출개시각 근처에서 생기는 적지않은 토오크 변동폭을 상쇄시켜 줌으로써 진동을 줄일수 있고, 토오크 변동으로 인하여 생기는 효율저하도 줄일수 있으며, 가변속시에도 보다 넓은 운전범위에서의 운전이 가능한 스크롤 압축기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scroll compressor. In particular, the vibration can be reduced by canceling out a small torque fluctuation near the discharge start time of the scroll compressor, and the efficiency decrease caused by the torque fluctuation can be reduced. The present invention relates to a scroll compressor capable of operating in an operating range.

종래의 기술에 의한 스크롤 압축기는 제1도 및 제3도에서 도시한 바와 같이, 압축기 본체(1) 내측의 상부에 위치한 고정스크롤(2)과, 상기 고정 스크롤(2) 하부에 결합되는 선회 스크롤(3)과, 상기 선회 스크롤(3)의 하부에 위치하는 메인 프레임(4)과, 상기 메인 프레임(4)의 중앙부를 관통하며 선회 스크롤(3)을 회전시키는 크랭크축(5)이 회전자(6)와 고정자(7)에 연결되어 있다.Conventional scroll compressors, as shown in Figures 1 and 3, the fixed scroll (2) located on the upper inside of the main body of the compressor (1), the rotating scroll coupled to the lower portion of the fixed scroll (2) (3), a main frame (4) located below the swing scroll (3), and a crank shaft (5) for rotating the swing scroll (3) through a central portion of the main frame (4). It is connected to 6 and the stator 7.

상기 선회 스크롤(3) 하부에는 선회 스크롤(3)의 자전을 방지하기 위한 자전 방지기구인 올답링(8)이 설치되고, 선회 스크롤(3)의 공전을 위해 크랭크축(5)의 한쪽 끝단은 편심 되어져 있다.An all-adaptive ring 8, which is a rotation prevention mechanism for preventing the rotation of the swinging scroll 3, is installed below the swinging scroll 3, and one end of the crankshaft 5 is eccentric for revolving the swinging scroll 3. It is done.

상기 고정 스크롤(2)은 메인 프레임(4)에 리이프 스프링(9) 및 보울트로 고정되어 축 방향으로 순응성을 가질수 있도록 되어 있다.The fixed scroll 2 is fixed to the main frame 4 with a leaf spring 9 and a bowl so as to have compliance in the axial direction.

이와 같이 구성된 장치에 의해, 흡입관(10)을 통해 흡입된 냉매가스는 선회 스크롤(3)의 선회 운동에 따라 스크롤 양끝단 두 분에서 동시에 흡입되어, 선회 스크롤(3)과 고정 스크롤(2) 사이에 형성된 두개의 대칭인 초승달 모양의 포켓에 갇히게 되고, 이 포켓은 연속적으로 체적이 감소하면서 중심을 향하여 이동하게 되는데 이로 인해 냉매 가스는 압축된다. 포켓이 중심부로 오게 되면 두개의 포켓은 서로 합쳐지고 이때 토출구가 열리면서 토출이 시작된다.By the apparatus configured as described above, the refrigerant gas sucked through the suction pipe 10 is simultaneously sucked at both ends of the scroll in accordance with the swinging motion of the swinging scroll 3, and thus, between the swinging scroll 3 and the fixed scroll 2 It is trapped in two symmetrical crescent-shaped pockets formed in the pocket, which pockets continuously move toward the center with decreasing volume, thereby compressing the refrigerant gas. When the pockets come to the center, the two pockets merge with each other, and the ejection opening is opened and the ejection starts.

제2도를 참조로 스크롤 압축기의 압축원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 describes the compression principle of the scroll compressor as follows.

인벌루트 곡선 형상의 랩을 갖는 고정스크롤(2) 및 선회스크롤(3)에 있어서, 고정되어 있는 고정스크롤(2)을 중심으로 180도의 위상차를 갖는 선회스크롤(3) 랩이 자전이 방지된채 선회운동을 하면 쌍으로 형성되어 있는 초생달 모양의 압축실이 점점 중심부쪽으로 이동 하면서 그 체적이 작아져 냉매가스를 압축하게 되며 고정스크롤(2) 중앙부 경판을 관통하는 토출구를 통해 토출되게 된다. 스크롤 압축기는 토출밸브가 없으며 스크롤 랩 중심부의 기하학적 형상 또는 토출구의 형상등에 의하여 토출 개시각이 결정된다. 즉 중심부의 고정스크롤 랩과 선회스크롤 랩의 접점이 떨어진 순간 혹은 선회스크롤 랩으로 부터 토출구가 열리는 순간에 압축된 고압의 가스가 고정스크롤의 중심부 경관을 관통하여 형성된 토출구를 통해 토출된다. 이론적으로는 토출개시 순간 (Q) 에 압축토크가 최대로 걸리게 된다. 제3도의 (가)도에 스크롤 압축기의 구동토오크가 나타나 있다. 스크롤 압축기에 있어서 구동토오크는 압축실내의 가스압축에 소요되는 토오크(T = F * R)가 대부분을 차지한다. 이 이론적 압축 토오크는 제3도의 (나)도와 같이 압축실에 작용하는 가스력의 접선방향분력(F)의 크기에 크랭크반경(R)을 곱한 값이된다. 랩과 랩의 접점이 떨어지는 순간에 토출이 개시되는 경우 토출개시각은 다음과 같이 랩의 기하학적 형상에 의하여 결정된다.In the fixed scroll (2) and the rotating scroll (3) having the involute curve-shaped wrap, the rotating scroll (3) wrap having a phase difference of 180 degrees around the fixed scroll (2) fixed is prevented from rotating. In the pivoting movement, the crescent-shaped compression chambers formed in pairs gradually move toward the center portion, and the volume thereof decreases to compress the refrigerant gas and is discharged through the discharge port penetrating the center plate of the fixed scroll (2). The scroll compressor has no discharge valve, and the discharge start angle is determined by the geometry of the scroll wrap center or the shape of the discharge port. That is, the compressed high pressure gas is discharged through the discharge hole formed through the central landscape of the fixed scroll at the moment when the contact point between the fixed scroll lap and the rotating scroll lap of the center is dropped or when the discharge port is opened from the rotating scroll lap. Theoretically, the compression torque is maximized at the instant of discharge (Q). The driving torque of the scroll compressor is shown in (a) of FIG. In the scroll compressor, the driving torque occupies most of the torque (T = F * R) required for gas compression in the compression chamber. This theoretical compression torque is obtained by multiplying the magnitude of the tangential component (F) of the gas force acting on the compression chamber as shown in (b) of FIG. 3 by the crank radius (R). When the discharge is started at the moment when the contact between the wrap and the wrap falls, the discharge start time is determined by the shape of the wrap as follows.

도면에서 미설명부호 14는 고정스크롤 인벌루트 기초원을 나타내고, 15는 선회스크롤 인벌루트 기초원을 나타내며, 16은 선회스크롤 랩의 기초원의 중심을 나타내고, 3'는 선회스크롤 랩을 나타낸다.In the drawings, reference numeral 14 denotes a fixed scroll involut base circle, 15 denotes a turning scroll involut base circle, 16 denotes the center of the pivot circle of the turning scroll wrap, and 3 'denotes a turning scroll wrap.

그러나, 이러한 종래의 기술에서는 구동축의 회전각도에 따라 토오크의 변동이 발생하며 토출개시각(Q)에서 최대의 값을 갖는다. 이러한 토오크의 변동은 진동을 발생시키며 압축기의 효율에도 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다.However, in this conventional technique, the torque fluctuates according to the rotation angle of the drive shaft and has the maximum value at the discharge start time Q. This torque fluctuation causes vibrations and adversely affects the efficiency of the compressor.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 스크롤 압축기의 토출개시각 근처에서 생기는 적지않은 토오크 변동폭을 상쇄시켜 줌으로써 진동을 줄일수 있고, 토오크 변동으로 인하여 생기는 효율저하도 줄일수 있으며, 가변속시에도 보다 넓은 운전범위에서의 운전이 가능한 스크롤 압축기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, it is possible to reduce the vibration by offsetting a small amount of torque fluctuation near the discharge start time of the scroll compressor, and also to reduce the efficiency degradation caused by the torque fluctuation The present invention provides a scroll compressor capable of operating in a wider operating range even at a variable speed.

이러한 본 발명의 목적은 고정스크롤과, 그 고정스크롤의 하부에 결합되는 선회 스크롤과, 그 선회 스크롤을 구동하는 크랭크 축을 구비한 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회 스크롤이 토출개시각에 위치했을때 상기 선회 스크롤랩 기초원중심과, 크랭크축 중심과, 고정스크롤랩 중심이 일직선상에 위치하도록 하여 달성될수 있다.An object of the present invention is a scroll compressor having a fixed scroll, a swing scroll coupled to a lower portion of the fixed scroll, and a crank shaft for driving the swing scroll, wherein the swing scroll is located at a discharge start time. This can be achieved by having the scroll wrap base centroid, the crankshaft center and the fixed scroll wrap center be in line.

이하 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라서 설명한다.Hereinafter, a scroll compressor according to the present invention will be described according to an embodiment shown in the accompanying drawings.

제4도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 나타낸 것으로, (가)도는 토오크 선도를 나타낸 도표이고, (나)도는 토출개시시 랩중심부를 나타내는 상태도이며, (다)도는 선회스크롤 랩의 위지를 나타낸 위치도를 각각 보인 것이다.Figure 4 shows the scroll compressor according to the present invention, (a) is a diagram showing the torque diagram, (b) is a state diagram showing the center of the lap at the start of discharge, (c) is a position showing the position of the rotating scroll wrap Each figure is shown.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 고정스크롤과, 그 고정스크롤의 하부에 결합되는 선회 스크롤과, 그 선회 스크롤을 구동하는 크랭크 축을 구비한 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회 스크롤(21)이 토출개시각(Q)에 위치했을때 상기 선회 스크롤랩 기초원 중심(22)과, 크랭크축 중심(23)과, 고정스크롤랩 중심(24)이 일직선상에 위치하도록 형성한다.As shown in the drawing, the scroll compressor according to the present invention is a scroll compressor having a fixed scroll, a swing scroll coupled to a lower portion of the fixed scroll, and a crank shaft for driving the swing scroll. When it is located at this discharge start time Q, the pivoting scroll wrap base circle center 22, the crankshaft center 23, and the fixed scroll wrap center 24 are formed to be in a straight line.

이와 같이 형성된 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the scroll compressor according to the present invention formed as described above are as follows.

구동축의 회전각도에 따라 변화하는 압축토오크의 변동폭등을 최소화하기 위하여 고정 스크롤(25) 및 선회 스크롤 랩(21)을 동시에 같은 방향으로 쉬프트 (shift)시키는 것이다. 일반적으로 압축 토오크는 구동축의 중심(23)으로 부터 고정 및 선회 스크롤의 기초원 중심(22)(24)간의 중간점(26)까지의 거리에 그중심점에 작용하는 압축실내 가스력의 접선방향의 크기를 곱한 값이된다. 그런데 만약 고정 및 선회 스크롤의 랩이 구동축 중심으로 부터 특정방향으로 편심되어 있는 경우에는 구동축의 회전각도에 따라 크랭크 반경이 변화하여 토오크가 달라진다. 이 경우 구동축 중심(13)과 스크롤 랩 기초원간의 거리의 중심을 연결하는 직선과 고정스크롤 랩 기초원 중심(24)과 선회 스크롤 랩의 기초원 중심(22)과를 연결하는 직선이 동일 선상에 있을때 구동축에 걸리는 압축토오크가 최대 또는 최소가 된다. 즉 구동축 중심 고정스크롤 랩 기초원 중심(24), 선회스크롤 랩 기초원 중심(22)순으로 일직선상에 있을때 구동축 중심(33)과 고정 선회 스크롤 랩 기초원 반경간 중점과의 거리가 최대가 되므로 토오크가 크게 되며 이와 180도 반대의 위치 곧 선회스크롤 랩 기초원 중심(22), 구동축 중심(23), 고정스크롤 랩의 기초원 중심(24)순으로 일직선 상에 있을 때에는 구동축 중심과 고정 선회 스크롤 랩 기초원 중심간 중점까지의 거리가 최소가 되기 때문에 토오크는 작게 걸리게 된다. 따라서 앞에서 언급한 이론 압축 토오크가 최대인 토출개시각(Q)의 선회 스크롤 선회 각도상에서 상기의 구동축 중심과 선회 스크롤 및 고정 스크롤 랩 기초원 중심(22)(24)간 중점(26)과의 거리가 최소가 되도록 고정 스크롤 랩 및 선회 스크롤 랩의 기초원 중심의 위치를 결정하면 토오크의 변동폭이 상쇄되는 쪽으로 중첩되게 되어 결과적으로 구동 토오크의 회전 각도에 따른 변동폭이 작아지게 될수 있다. 상기한 설명 내용중 실제 압축가스력이 최대가 되는 순간은 이론적 토출 개시각 순간 보다 더 늦게 일어난다. 이것은 중심부 랩 형상 및 토출구 면적 형상등에 따른 동적 효과가 존재할수 있기 때문이다. 따라서 구동축 중심과 두 스크롤 기초원 중심간 중점과의 거리가 최소가 되는 순간을 이론적 토출 개시각과 일치하도록 결정하기 보다는 토출 개시각 기준 0도-40도 후의 각도 위치에서 일치하도록 하는 것이 실제적이다.In order to minimize the fluctuation of the compression torque which varies with the rotational angle of the drive shaft, the fixed scroll 25 and the turning scroll wrap 21 are simultaneously shifted in the same direction. In general, the compression torque is the tangential direction of the compression chamber gas force acting at the center point from the center 23 of the drive shaft to the midpoint 26 between the base circle centers 22 and 24 of the fixed and swing scroll. Is multiplied by size. However, if the lap of the fixed and swinging scroll is eccentric from the center of the drive shaft, the torque is changed by changing the crank radius according to the rotation angle of the drive shaft. In this case, a straight line connecting the center of the distance between the drive shaft center 13 and the scroll wrap base circle and a straight line connecting the fixed scroll wrap base circle center 24 and the foundation circle center 22 of the turning scroll wrap are on the same line. When present, the compression torque applied to the drive shaft is maximum or minimum. That is, the distance between the drive shaft center 33 and the center of the fixed swing scroll wrap base circle radius becomes the maximum when the drive shaft center is in a straight line in the order of the fixed scroll wrap base circle center 24 and the turning scroll wrap base circle center 22. When the torque is increased, the rotation shaft scroll base circle center (22), the drive shaft center (23), and the base circle center (24) of the fixed scroll wrap are located in the order of 180 degrees to the opposite side. The torque is small because the distance from the center of the lap base circle to the midpoint is minimal. Therefore, the distance between the center of the drive shaft and the midpoint 26 between the pivoting scroll and the fixed scroll wrap base circle centers 22 and 24 on the pivoting scroll pivot angle of the discharge starting time Q at which the theoretical compression torque mentioned above is maximum. Determining the position of the center of the base circle of the fixed scroll wrap and the turning scroll wrap such that the minimum is the overlapping direction of the fluctuation of the torque, and consequently the fluctuation of the rotational torque of the drive torque can be reduced. In the above description, the moment when the actual compressed gas force is maximized occurs later than the theoretical discharge start angle instant. This is because there may be a dynamic effect depending on the shape of the center wrap and the shape of the discharge port area. Therefore, it is practical to make the moment when the distance between the center of the drive shaft and the center of the two scroll base circles minimum become coincident at the angular position 0 to 40 degrees after the discharge start angle, rather than to determine the theoretical discharge start angle.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는 고정 스크롤과, 그 고정스크롤의 하부에 결합되는 선회 스크롤과, 그 선회 스크롤을 구동하는 크랭크 축을 구비한 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회 스크롤이 토출개시각에 위치했을때 상기 선회 스크롤랩 기초원중심과, 크랭크축 중심과, 고정스크롤랩 중심이 일직선상에 위치하도록 형성하여, 스크롤 압축기의 토출개시각 근처에서 생기는 적지않은 토오크 변동폭을 상쇄시켜 줌으로써 진동을 줄일수 있고, 토오크 변동으로 인하여 생기는 효율저하도 줄일수 있으며, 가변속시에도 보다 넓은 운전범위에서의운전이 가능한 효과가 있다.As described above, the scroll compressor according to the present invention is a scroll compressor having a fixed scroll, a swing scroll coupled to a lower portion of the fixed scroll, and a crank shaft for driving the swing scroll. When it is located at, the pivoting scroll wrap basic center, the crankshaft center, and the fixed scroll wrap center are formed in a straight line to cancel the vibration by canceling a small torque fluctuation near the discharge start time of the scroll compressor. It can reduce the efficiency decrease caused by torque fluctuations, and can operate in a wider operating range even at variable speeds.

제1도는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기를 나타낸 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing a scroll compressor according to the prior art.

제2도는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기에서 냉매를 압축하는 과정을 나타낸 압축실 단면도.2 is a cross-sectional view of a compression chamber showing a process of compressing a refrigerant in a scroll compressor according to the prior art.

제3도는 종래의 기술에 의한 스크롤 압축기를 나타낸 것으로,Figure 3 shows a scroll compressor according to the prior art,

(가)도는 토오크 선도를 나타낸 도표.(A) is a table showing the torque diagram.

(나)도는 토출개시시 랩중심부를 나타내는 상태도.(B) is a state diagram showing the lap center part at the start of discharge.

(다)도는 선회스크롤 랩의 위치를 나타낸 위치도.(C) is a position chart showing the position of the turning scroll wrap.

제4도는 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 나타낸 것으로,4 shows a scroll compressor according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

23 ; 구동축 중심 24 ; 고정스크롤랩 기초원중심23; Drive shaft center 24; Fixed scroll basic foundation

22 ; 선회스크롤랩 기초원중심 26 ; 22,24의 중점22; Swivel Scroll Lab Foundation Center 26; 22,24 emphasis

Q ; 토출개시각Q; Discharge start time

Claims

A scroll compressor having a fixed scroll, a pivoting scroll coupled to a lower portion of the fixed scroll, and a crank shaft for driving the pivoting scroll, wherein the pivoting scroll wrap has a basic center when the pivoting scroll is positioned at a discharge start time. And a crankshaft center and a fixed scroll center are formed in a straight line.