KR100370031B1 - 스크롤 압축기의 자전 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 자전 방지장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 자전 방지장치는 선회스크롤이 선회운동을 할 경우 선회스크롤의 저면에 형성된 홈의 제1접촉면과 제1접촉면에 대응접촉되는 자전방지기구 상부돌기의 제2접촉면이 서로 면접촉되도록 형성하도록 하여 자전방지기구 상부돌기의 일측면과 선회스크롤 배면 홈의 내측면에서 집중적으로 일어나는 편접촉에 의한 마모를 줄일 수 있게 되어 압축실내의 측면 접촉부에서 발생될 수 있는 누설 혹은 과도한 마찰손실을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 자전 방지장치{device for preventing self rotation in scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크롤 압축기의 선회운동을 하는 선회스크롤의 자전을 방지하기 위한 스크롤 압축기의 자전 방지장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 나타낸 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기의 본체(80) 내측의 상부에는 고정스크롤(10)이 설치되고, 상기 고정스크롤(10)의 하측에는 선회스크롤(20)이 설치된다.

그리고, 상기 선회스크롤(20)의 하측에는 고정프레임(30)이 위치하며, 상기고정프레임(30)의 중앙부를 관통하여 선회스크롤(20)을 회전시킬 수 있도록 회전자(70)와 고정자(60)에 연결된 크랭크축(50)이 설치된다.

또한, 상기 선회스크롤(20)과 상기 고정프레임(30)의 사이에는 상기 선회스크롤(20)의 자전을 방지하기 위하여 올담링(oldham ring,40)이 설치되고, 상기 선회스크롤(20)의 공전을 위해 크랭크축(50)은 편심되도록 연결된다.

한편, 상기 올담링(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원형의 링형상으로 이루어지며 그 상면에는 두 개의 상부돌기(42)가 상향돌설되고, 하면에는 상기 상부돌기(42)와 수직을 이루도록 두 개의 하부돌기(44)가 하향돌설된다.

따라서, 상기 상,하부돌기(42,44)가 각각 선회스크롤(20)의 하면 및 고정프레임(30)의 상면에 형성된 홈(20a,30a)에 활주가능하도록 끼워지게 된다.

그리하여, 상기 올담링(40)은 고정프레임(30) 상에서 일측방향으로 직선운동을 하게 되고, 상기 선회스크롤(20)은 올담링(40) 상에서 상기 올담링(40)의 운동방향과 직각되게 직선운동을 함으로써 결과적으로 상기 선회스크롤(20)은 상기 고정프레임(30)의 중심에 대하여 선회운동만 하게 되고 자전은 구속된다.

한편, 이러한 구성으로 이루어진 종래의 스크롤 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이, 선회스크롤(20)이 고정프레임(30)의 중심에 대하여 선회운동을 하는 동안 상기 선회스크롤(20) 자신은 상기 선회스크롤(20)의 중심을 기준으로 자전하려는 자전모멘트를 받게 되며, 이러한 자전모멘트는 상기 올담링(40)에 의해 지지된다.

그러나, 이러한 과정에서 상기 올담링(40)의 상부돌기(42) 일측 모서리가 상기 선회스크롤(20)의 홈(20a)과 편접촉(도 3의 A부)을 일으키게 되고, 편접촉이 일어나는 상기 홈(20a)의 일부분에 집중적으로 마찰이 가해져 마모가 발생하게 된다.

또한 상기 선회스크롤(20)의 홈(20a) 혹은 고정프레임(30)의 홈(30a) 및 그와 접촉하는 올담링의 접촉부위에 마모가 발생함으로 인해 마모가 발생한 만큼 상기 선회스크롤(20)의 회전방향으로의 위치에 오차가 생기며 이 오차는 결국 압축실내의 스크롤랩 측면 접촉부에서 누설 혹은 과도한 마찰손실이 일어나는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 선회스크롤의 선회운동시 상기 선회스크롤의 홈 내측면에 접촉하게 되는 올담링 상부돌기의 일측면과 그에 대응접촉되는 상기 홈의 내측면이 서로 면접촉되도록 형성함으로써, 상기 홈 및 올담링의 돌기의 일부분에서 집중적으로 일어나는 편접촉을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전방지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 나타낸 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 스크롤 압축기의 자전 방지장치를 나타낸 분해사시도,

도 3은 종래 기술에 따른 자전 방지장치의 작동상태를 나타낸 평단면도,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자전 방지장치의 상부돌기 구조를 나타낸 평단면도,

도 5는 도 4의 "가"부 확대도,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자전 방지장치의 작동상태를 나타낸 평단면도,

도 7a는 종래 기술에 따른 자전 방지장치의 선회스크롤의 홈을 나타낸 요부확대 단면도,

도 7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 자전 방지장치의 선회스크롤의 홈을 나타낸 요부확대 단면도,

도 8a는 종래 기술에 따른 자전 방지장치의 상부돌기를 나타낸 요부확대 단면도,

도 8b는 본 발명의 제3실시예에 따른 자전 방지장치의 상부돌기를 나타낸 요부확대 단면도,

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 자전 방지장치의 상부돌기를 나타낸 요부확대 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20a,30a....홈, 20b,25,200b....제1접촉면,

44....하부돌기, 45,100b,140a....제2접촉면,

100,140,150....상부돌기, L1....제1접촉면의 연장선,

L2....제2접촉면의 연장선, P....교차점,

145....확장부, 155....라운드부.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본발명은 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 하부에 설치되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 위치하는 고정프레임과, 상면과 하면에 각각 한 쌍의 상부돌기 및 하부돌기가 형성되어 상기 선회스크롤과 고정프레임의 사이에 설치되는 올담링과, 상기 고정프레임의 중앙부를 관통하며 선회스크롤을 회전시키는 크랭크축을 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤이 선회운동을 할 경우 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈의 제1접촉면과 상기 제1접촉면에 대응접촉되는 상기 올담링 상부돌기의 제2접촉면은 서로 면접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치를 제공하는 것이다.

그리고, 상기 선회스크롤이 선회운동을 할 경우 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈의 제1접촉면에 대응접촉되는 상기 올담링 상부돌기의 편접촉부위를 라운딩 가공하는 것도 다른 한 방법이 될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 도시된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자전 방지장치의 상부돌기 구조를 나타낸 평단면도이고, 도 5는 도 4의 "가"부 확대도로서, 상기 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자전 방지장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 자전 방지장치의 제1실시예에 따르면 그 가장 큰 특징은 고정프레임(30)과 선회스크롤(20)의 사이에 설치되는 올담링(40)의 상부돌기(100) 및 선회스크롤(20)의 하면에 형성되는 홈(20a)의 구조에 있다.

상기 상부돌기(100)의 구조에 대한 설명은 도 3에 나타낸 종래의 상부돌기(42)의 구조와 비교하면서 설명하도록 하며, 그 설명은 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 선회스크롤(20)의 하면에는 종래와 마찬가지로 도면상 선회스크롤(20)의 상측과 하측에 각각 홈(20a)이 형성된다.

그리고, 고정프레임(30)의 상면에는 도면상 선회스크롤(20)의 좌우측에 점선으로 도시된 바과 같이 홈(30a)이 형성되는데, 상기 홈(30a)은 상기 홈(20a)과 수직되게 형성된다.

이 때, 압축기의 작동에 따라 선회스크롤(20)이 선회운동을 할 경우, 홈(20a) 내측에 결합되는 상부돌기(100)는 상기 홈(20a)과 편접촉을 일으키게 된다.

즉, 도 4의 상측과 하측에 각각 실선으로 도시된 바와 같이, 선회스크롤(20)의 선회운동시에 홈(20a)의 내면과 편접촉이 일어나게 되는 상부돌기(100)의 일측면(이하 제2접촉면(100b)이라 함)과 상기 제1접촉면(100b)과 마주하게 되는 홈(20a)의 내면(이하 제1접촉면(20b)이라 함)이 서로 편접촉하게 되는 것이다.

편접촉이 일어나는 상기 상부돌기(100)와 홈(20a)의 구조를 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 제1접촉면(20b)을 연장한 선(L1)과 상기 제2접촉면(100b)을 연장한 선(L2)이 서로 θ각을 이루게 된다.

또한, 상기 제1접촉면(20b)과 제2접촉면(100b)은 교차점(P)에서 서로 교차하게 되며, 상기 교차점(P)은 상기 상부돌기(100)와 홈(20a) 간에 편접촉이 일어나는 부위가 되는 것이다.

이러한 결합구조에서 상기 제2접촉면(100b)과 상기 제1접촉면(20b) 간에 서로 편접촉이 일어나지 않게 하기 위해서는 상기 교차점(P)을 회전축으로 하여 한 쌍의 상부돌기(100)를 각각 반시계방향(도면상에는 화살표로 표시됨)으로 θ각 만큼 회전시키면 된다.

즉, 상기 L1과 L2의 교차점(P)를 회전축으로 하여 L1은 그대로 고정시키고상부돌기(100)를 상기 L2를 따라 반시계방향으로 θ각 만큼 회전시키게 되면, 도 5에 점선으로 도시된 바와 같이 상부돌기(100)의 제2접촉면(100b)과 홈(20a)의 제1접촉면(20b)이 서로 면접하게 되며, 이와 동시에 상기 L1과 L2는 동일한 축을 이루게 된다.

이와 같이 상부돌기(100)를 형성할 경우, 도 6에서 도면상 상측과 하측에 도시된 바와 같이, 압축기의 작동에 의한 선회스크롤(20)의 선회운동시에 상부돌기(100)의 제2접촉면(100b)과 홈(20a)의 제1접촉면(20b)이 서로 면접촉을 이루게 됨과 동시에 상기 제1접촉면(20b)과 제2접촉면(100b)의 연장선 L1 및 L2가 동일한 축을 이루게 되어 상부돌기(100)와 홈(20a) 간에 편접촉이 방지되는 것이다.

이때, 상기 각도 θ는 제1접촉면(20b)과 제2접촉면(100b)이 이루는 각도 임과 동시에 상기 제1접촉면(20b)과 제2접촉면(100b)의 편접촉을 방지하기 위하여 교차점(P)을 중심으로 상부돌기(100)를 반시계방향으로 회전이동시켜야 하는 최대 각도로서, 상기 각도 θ는 0°에서 0.5°로 형성함이 바람직하다.

도 7a는 종래 기술에 따른 자전 방지장치의 선회스크롤의 홈을 나타낸 요부확대 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 자전 방지장치의 선회스크롤의 홈을 나타낸 요부확대 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 자전 방지장치를 설명하도록 한다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 종래의 자전 방지장치는 제1접촉면(25)과 제2접촉면(45)이 θ만큼 각도를 이루면서 교차점(P)에서 편접촉되고 있다.

따라서, 이러한 편접촉을 방지하기 위해서는 상기 제1실시예에서와 같이 상기 교차점(P)을 회전축으로하여 상부돌기(42)를 반시계방향으로 θ각도 만큼 회전시킬 수도 있으나, 도 7b에 도시된 바와 같이 홈(200)의 구조를 변경시켜 상기 제1실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

보다 상세히 설명하면 도 7b의 상부돌기(42)는 그대로 두고, 교차점(P)을 회전축으로하여 제1접촉면(25)의 연장선(L1)을 시계방향으로 θ각도 만큼 회전시켜 한 쌍의 홈(200) 전체가 상기 교차점(P)을 회전축으로하여 시계방향으로 θ각도 만큼 각각 회전이동되어 형성된 구조를 이루도록 하는 것이다.

이 경우, 상부돌기(42)의 제2접촉면(45)과 홈(200)의 제1접촉면(200b)이 서로 면접됨과 동시에 상기 제1접촉면(200b)의 연장선(L1)과 제2접촉면(45)의 연장선(L2)이 동일한 축을 이루게 되어 상부돌기(42)와 홈(200)의 편접촉이 방지되는 것이다.

이때, 상기 각도 θ는 도 7a의 제1접촉면(25b)과 제2접촉면(45)이 이루는 각도 임과 동시에 도 7b의 상기 제1접촉면(25)과 제2접촉면(45)의 편접촉을 방지하기 위하여 교차점(P)을 중심으로 홈(200)을 시계방향으로 회전이동시켜야 하는 최대 각도로서, 상기 각도 θ는 0°에서 0.5°로 형성함이 바람직하다.

도 8a는 종래 기술에 따른 자전 방지장치의 상부돌기를 나타낸 요부확대 단면도이고, 도 8b는 본 발명의 제3실시예에 따른 자전 방지장치의 상부돌기를 나타낸 요부확대 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 자전 방지장치를 설명하도록 한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 종래의 자전 방지장치는 제1접촉면(25)과 제2접촉면(45)이 θ만큼 각도를 이루면서 교차점(P)에서 편접촉되고 있다.

따라서, 이러한 편접촉을 방지하기 위해서는 상기 제1실시예에서와 같이 상기 교차점(P)을 회전축으로하여 상부돌기(42)를 반시계방향으로 θ각도 만큼 회전시킬 수도 있으나, 도 8b에 도시된 바와 같이 상부돌기(140)의 형상을 변경시켜 상기 제1실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.

보다 상세히 설명하면 제1접촉면(25)은 그대로 두고, 교차점(P)을 회전축으로하여 종래의 제2접촉면(45)을 시계방향으로 θ각도 만큼 회전 연장시켜 종래의 제2접촉면(45) 및 제1접촉면(25)을 두 개의 장변으로 하는 하나의 직각삼각형 단면(이하 확장부(145)라 함)이 연장형성된 구조를 이루도록 한 것이다(도 8b 참조).

이 경우, 도 8b에 도시된 바와 같이 상부돌기(140)의 제2접촉면(140a)과 홈(20a)의 제1접촉면(25)이 서로 면접됨과 동시에 상기 제1접촉면(25)의 연장선(L1)과 제2접촉면(140a)의 연장선(L2)이 동일한 축을 이루게 되어 상부돌기(140)와 홈(20a)의 편접촉이 방지되는 것이다.

또한, 상기 이러한 상부돌기(140)에 대한 확장부(145)의 형성은 도 8b에서는 하나만 도시되어 있으나, 올담링(40) 상면에 형성되는 한 쌍의 상부돌기(140) 모두에 해당되는 것이다.

이때, 상기 각도 θ는 상기 확장부(145)를 이루는 직각삼각형의 두 개의 장변이 이루는 각도 임과 동시에 상기 제1접촉면(25)과 제2접촉면(140a)의 편접촉을 방지하기 위하여 교차점(P)을 중심으로 제2접촉면(140a)을 연장형성시켜야 하는 최대 각도로서, 상기 각도 θ는 0°에서 0.5°로 형성함이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 자전 방지장치의 상부돌기를 나타낸 요부확대 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 본 발명의 제4실시예에 따른 자전 방지장치를 설명하도록 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 자전 방지장치는 상부돌기(150)와 홈(20a) 사이에 편접촉이 일어나는 부위, 즉 도면상 상부돌기(150)의 우측 상부모서리의 구조를 변경하여 홈(20a)의 제1접촉면(25)과 상부돌기(150)의 제1접촉면(45)의 편접촉을 저감시키도록 한 것이다.

즉, 상기 제1접촉면(25)과 편접촉이 일어나는 상부돌기(150)의 우측 상부모서리에 라운드부(155)를 형성함으로써 상기 홈(20a)의 제1접촉면(25)에 발생되는 집중적인 마모를 감쇄시키도록 한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 선회스크롤의 선회운동시 상기 선회스크롤의 홈 내측면에 접촉하게 되는 올담링 상부돌기의 일측면과 그에 대응접촉되는 상기 홈의 내측면이 서로 면접촉되도록 형성함으로써, 상기 상부돌기의 일측면과 홈의 내측면에서 집중적으로 일어나는 편접촉에 의한 마모를 줄일 수 있게 되어 압축실내의 스크롤랩 측면 접촉부에서 발생될 수 있는 누설 혹은 과도한 마찰손실을 방지할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 하부에 설치되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 위치하는 고정프레임과, 상면과 하면에 각각 한 쌍의 상부돌기 및 하부돌기가 형성되어 상기 선회스크롤과 고정프레임의 사이에 설치되는 자전방지기구와, 상기 고정프레임의 중앙부를 관통하며 선회스크롤을 회전시키는 크랭크축을 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 선회스크롤이 선회운동을 할 경우 상기 선회스크롤 혹은 고정프레임에 형성된 홈의 제1접촉면과 상기 제1접촉면에 각각 대응접촉되는 상기 자전방지기구 돌기의 제2접촉면은 서로 면접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 돌기는 상기 제1접촉면의 연장선과 상기 제2접촉면의 연장선이 교차되는 교차점을 회전축으로 하여 상기 제1접촉면과 제2접촉면이 서로 면접되는 방향으로 각각 소정각도 θ 만큼 회전이동되어 형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 소정각도 θ는 0°∼0.5°인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 홈은 상기 제1접촉면의 연장선과 상기 제2접촉면의 연장선이 교차되는 교차점을 회전축으로 하여 상기 제1접촉면과 제2접촉면이 서로 면접되는 방향으로 각각 소정각도 θ 만큼 회전이동되어 형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 소정각도 θ는 0°∼0.5°인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 상부돌기의 제2접촉면은 상기 제1접촉면과 면접되는 방향으로 각각 소정각도 θ만큼 연장되어 테이퍼지게 형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 소정각도 θ는 0°∼0.5°인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.
8. 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 하부에 설치되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 위치하는 고정프레임과, 상면과 하면에 각각 한 쌍의 상부돌기 및 하부돌기가 형성되어 상기 선회스크롤과 고정프레임의 사이에 설치되는 자전방지기구와, 상기 고정프레임의 중앙부를 관통하며 선회스크롤을 회전시키는 크랭크축을 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서,

   자전방지기구의 상하돌기부의 측면 모서리부에 편접촉 방지를 위한 라운딩가공 혹은 테이퍼가공 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지장치.