KR100524789B1 - 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 관한 것으로, 본 발명은 중앙에 축구멍을 형성하고 축구멍의 상단에서 확장하여 선회부를 음형지게 형성하는 프레임과, 프레임의 축구멍을 관통하여 반경방향으로 지지하는 축부 및 그 축부의 끝단에 편심지게 돌출하는 핀부를 구비하여 회전력을 전달하는 구동축과, 구동축의 핀부에 결합하여 프레임의 선회부에서 회전하는 보스부를 형성하고 상기 프레임에 축방향으로 지지되어 선회운동을 하면서 고정스크롤과 함께 연속 이동하는 복수 개의 압축실을 형성하는 선회스크롤을 포함한 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 있어서, 프레임과 이 프레임에 접하는 선회스크롤의 보스부 외곽면 사이에 항상 미끄러지도록 접촉하여 상기 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 제1 지지부와, 구동축의 축부와 핀부간 경계면이 상기한 선회부의 축방향 범위밖에 위치하도록 형성하여 상기 프레임과 이 프레임에 접하는 선회스크롤의 보스부 끝단이 일시적으로 접촉하면서 상기 제1 지지부와 함께 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 제2 지지부로 구성함으로써, 압축실의 압력이 상승하여 선회스크롤의 중앙부가 처지는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 압축가스의 누설을 미연에 차단하여 압축기의 신뢰성과 효율을 함께 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 축방향 지지 장치{THRUST BEARING FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 관한 것으로, 특히 선회스크롤을 축방향에 대해 이중으로 지지하도록 하는 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 스크롤 사이에 복수 개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가스를 연속으로 흡입 압축하여 토출하는 방식이다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 스크롤 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비한 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(2)에 얹혀지고 구동축(4)에 결합하여 선회운동을 하는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)의 랩(5a)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 나선형의 랩(6a)을 형성하여 메인프레임(2)의 상면에 고정하는 고정스크롤(6)과, 고정스크롤(6)의 배면에 결합하여 케이싱(1)의 내부를 흡입영역(S1)과 토출영역(S2)으로 구획하는 고저압분리판(7)과, 고정스크롤(6)의 경판부 배면에 결합하여 토출한 가스의 역류를 방지하는 역지밸브 조립체(8)를 포함하고 있다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(4)이 관통하여 반경방향으로 지지하는 축구멍(2a)을 형성하되, 축구멍(2a)은 구동축(4)의 외주면에 회전 가능하게 접촉하는 베어링부(2b)와 이 베어링부(2b)의 상단에 단차지게 확장 형성하여 후술할 선회스크롤(5)의 보스부(5b)를 선회 가능하게 삽입하도록 소정의 여유공간을 가지는 선회부(2c)로 이루어져 있다.

구동축(4)은 구동모터(3)의 회전자(3B)에 결합하고 메인프레임(2)의 축구멍(2a)에 회전 가능하게 접촉하여 관통하는 축부(4A)와, 축부(4A)의 상단에 편심지게 돌출하여 선회스크롤(5)의 보스부(5b)에 편심지게 결합하는 핀부(4B)로 이루어져 있다.

축부(4A)와 핀부(4B) 사이의 경계면은 평면지게 형성하되 통상 구동축(4)의 상단에서 비산되는 오일이 메인프레임(2)의 선회부(2c)에 채워졌다가 메인프레임(2)과 선회스크롤(5) 사이로 유입되도록 상기한 경계면을 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면 보다 높게 형성하고 있다.

선회스크롤(5)은 그 상면에 상기한 랩(5a)을 나선형으로 형성하고, 경판부 저면 중앙에는 상기한 구동축(4)의 핀부(4B)와 편심지게 결합하는 보스부(5b)를 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3A는 고정자, 4a는 오일유로, 6b는 흡입구, 6c는 토출구, 9는 올담링이다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 인가한 전원에 의해 구동축(4)이 구동모터(3)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(5)은 고정스크롤(6)과의 랩(5a,6a) 사이에 압축실(P)을 복수 개 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(5)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 압축기가 정상운전을 수행하는 과정에서 선회스크롤(5)은 압축실(P)의 압력에 밀려 메인프레임(2)쪽으로 눌리고, 이 과정에서 선회스크롤(5)의 경판부 가장자리가 메인프레임(2)의 상면에 밀착된 상태로 축방향 지지되어 선회운동을 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 도 2에서와 같이 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면이 구동축(4)의 축부(4B)와 핀부(4C) 사이의 경계면 보다 일정 높이(t1)만큼 낮게 위치함에 따라 압축기가 과압축운전 상태인 경우에는 특히 최종 압축실이 위치하는 선회스크롤(5)의 중앙부가 압축가스의 가스력에 밀려 미세하게 처짐이 발생하고, 이와 같이 선회스크롤(5)의 중앙부가 처짐에 따라 두 스크롤(5)(6)의 랩(5a)(6a) 끝단과 경판부 사이에 틈새가 발생하여 압축가스의 축방향 누설이 야기되면서 압축기 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 과압축운전시 압축가스의 가스력에 의해 선회스크롤이 처지는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 중앙에 축구멍을 형성하고 축구멍의 상단에서 확장하여 선회부를 음형지게 형성하는 프레임과, 프레임의 축구멍을 관통하여 반경방향으로 지지하는 축부 및 그 축부의 끝단에 편심지게 돌출하는 핀부를 구비하여 회전력을 전달하는 구동축과, 구동축의 핀부에 결합하여 프레임의 선회부에서 회전하는 보스부를 형성하고 상기 프레임에 축방향으로 지지되어 선회운동을 하면서 고정스크롤과 함께 연속 이동하는 복수 개의 압축실을 형성하는 선회스크롤을 포함한 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 있어서, 프레임과 이 프레임에 접하는 선회스크롤의 보스부 외곽면 사이에 항상 미끄러지도록 접촉하여 상기 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 제1 지지부와, 구동축의 축부와 핀부간 경계면이 상기한 선회부의 축방향 범위밖에 위치하도록 형성하여 상기 프레임과 이 프레임에 접하는 선회스크롤의 보스부 끝단이 일시적으로 접촉하면서 상기 제1 지지부와 함께 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 제2 지지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 스크롤 압축기의 일부를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 요부를 보인 개략도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 축방향 지지상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(10) 및 서브프레임(미도시)과, 구동모터(도 1에 도시)(3)의 회전자(3B)에 압입하여 상기 메인프레임(2)에 반경방향으로 지지되어 상기 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(2)의 상면에 얹히고 구동축(4)에 결합하여 선회운동을 하는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)에 결합하여 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 메인프레임(2)의 상면에 고정하는 고정스크롤(6)과, 고정스크롤(6)의 배면에 결합하여 케이싱(1)의 내부를 흡입공간(S1)과 토출공간(S2)으로 구획하는 고저압분리판(도 1에 도시)(7)과, 고정스크롤(6)의 경판부 배면에 결합하여 토출가스의 역류를 방지하는 역지밸브 조립체(도 1에 도시)(8)를 포함한다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(4)이 관통하여 반경방향으로 지지되는 축구멍(2a)을 형성하고, 축구멍(2a)의 외곽 평면에는 상기 선회스크롤(5)의 경판부 저면과 항상 미끄럼 접촉하는 제1 지지부(B1)를 형성하며, 축구멍(2a)의 내부에는 과압축운전일 때 후술할 선회스크롤(5)의 보스부(5b) 끝단을 미끄럼 접촉하는 제2 지지부(B2)를 형성한다.

축구멍(2a)은 구동축(4)의 외주면에 회전 가능하게 접촉하여 반경방향으로 지지하는 베어링부(2b)와, 이 베어링부(2b)의 상단에 단차지게 확장 형성하여 선회스크롤(5)의 보스부(5b)를 선회 가능하게 삽입하는 선회부(2c)로 이루어진다.

선회부(2c)는 그 바닥면이 상기한 바와 같이 과압축 운전시 선회스크롤(5)의 보스부(5b)와 미끄럼 접촉하여 축방향으로 지지하는 제2 지지부(B2)를 이룬다.

또, 선회부(2c)는 그 바닥면이 선회스크롤(5)의 보스부(5b) 끝단과 일정 간격, 즉 정상운전을 기준으로 약 100㎛ 이내 정도의 간격을 유지하도록 형성하는 것이 바람직하다.

구동축(4)은 구동모터(3)의 회전자(3B)에 결합하고 메인프레임(2)의 축구멍(2a)에 회전 가능하게 접촉하여 관통하는 축부(2A)와, 축부(2A)의 상단에 편심지게 돌출하여 선회스크롤(5)의 보스부(5b)에 편심지게 결합하는 핀부(2B)로 이루어진다.

축부(2A)와 핀부(2B) 사이의 경계면은 도 4에서와 같이 평면지게 형성하되 과압축 운전에 의해 선회스크롤(5)의 중앙부가 처질 때 그 선회스크롤(5)의 보스부(5b) 끝단이 상기한 축부(2A)와 핀부(2B) 사이의 경계면에 접촉하는 것을 방지하도록 상기한 경계면이 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면, 제2 지지부(B2) 보다 일정 높이(t2) 만큼 낮게 형성하는 것이 바람직하다.

선회스크롤(5)은 그 상면에 상기한 랩(5a)을 나선형으로 형성하고, 경판부 저면 중앙에는 상기한 구동축(4)의 핀부(4B)와 편심지게 결합하는 보스부(5b)를 형성한다. 보스부(5b)는 그 끝단면이 상기한 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면에 미끄럼 접촉하는 점을 감안하여 정밀 가공하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 4a는 오일유로, 6b는 흡입구, 6c는 토출구, 9는 올담링이다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 인가한 전원에 의해 구동축(4)이 구동모터(3)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(5)과 고정스크롤(6)의 랩(5a,6a) 사이에는 복수 개의 압축실(P)을 쌍으로 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(5)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 케이싱(1)의 냉매가스를 압축실(P)로 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출구(6c)를 통해 케이싱(1)의 토출영역(S2)으로 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 압축기가 정상운전일 경우에는 도 5에서와 같이 압축실(P)의 압력이 일정 압력을 유지함에 따라 선회스크롤(5)의 중앙부가 처지지 않고 메인프레임(2)의 제1 지지부(B1)에 지지된 상태에서 정상적으로 선회운동을 한다. 이때, 선회스크롤(5)은 그 보스부(5b) 끝단이 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면과 일정 간격을 유지하면서 회전을 함에 따라 마찰손실의 증가 없이 원활하게 선회운동을 한다.

반면, 압축기가 과압축운전일 경우에는 도 6에서와 같이 압축실(P)의 압력이 일정 압력 이상으로 상승하고, 특히 최종 압축실 부근의 압력이 과도하게 상승하면서 선회스크롤(5)의 중앙부를 밀어낸다. 이때, 선회스크롤(5)의 외곽은 메인프레임(2)의 제1 지지부(B1)에 지지되어 처짐이 발생하지 않으나 중앙부는 압축실(P)의 가스압에 의해 약간 쳐지다가 선회스크롤(5)의 보스부(5b) 끝단이 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면에 구비한 제2 지지부(B2)에 밀착하면서 지지되어 더 이상의 처짐은 차단한다. 이를 통해 선회스크롤(5)이 처지면서 고정스크롤(6)과의 사이에서 랩(5a)(6a) 끝단이 벌어지는 것을 방지하여 압축실(P)의 압축가스가 누설되는 것을 차단할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

전술한 일실시예에서는 제2 지지부(B2), 즉 선회스크롤(5)의 보스부(5b) 끝단과 이를 지지하는 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면을 정상운전시에는 일정 간격만큼 이격되도록 하였다가 과압축 운전시 선회스크롤(5)의 중앙부가 처지면서 그 보스부(5b)가 선회부(2c)의 바닥면에 밀착되도록 하는 것이었으나, 본 실시예는 도면으로 제시하지는 않았지만 선회스크롤(5)의 보스부(5b) 끝단이 메인프레임(2)의 선회부(2c) 바닥면에 항상 미끄럼 접촉하도록 형성하여 과압축 운전일 때는 물론 정상운전일 때에도 선회스크롤(5)이 메인프레임(2)에 넓게 축방향 지지되도록 형성하는 것이다.

이 경우에도 선회스크롤(5)의 축방향 베어링 면적이 넓어 안정적으로 지지함에 따라 압축기의 신뢰성을 높이고 압축가스의 누설을 차단하여 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치는, 선회스크롤을 축방향에 대해 이중으로 지지함으로써, 압축실의 압력이 상승하여 선회스크롤의 중앙부가 처지는 것을 방지할 수 있고 이를 통해 압축가스의 누설을 미연에 차단하여 압축기의 신뢰성과 효율을 함께 높일 수 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일부를 보인 종단면도,

도 2는 종래 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 축방향 지지상태를 보인 개략도,

도 3은 본 발명 스크롤 압축기의 일부를 보인 종단면도,

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 요부를 보인 개략도,

도 5 및 도 6은 본 발명 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 축방향 지지상태를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

2 : 메인프레임 2a : 축구멍

2b : 베어링부 2c : 보스수용부

4 : 구동축 4A : 축부

4B : 핀부 4a : 오일유로

5 : 선회스크롤 5a : 랩

5b : 보스부 6 : 고정스크롤

6a : 랩 B1 : 제1 지지부

B2 : 제2 지지부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 중앙에 축구멍을 형성하고 축구멍의 상단에서 확장하여 선회부를 음형지게 형성하는 프레임과, 프레임의 축구멍을 관통하여 반경방향으로 지지하는 축부 및 그 축부의 끝단에 편심지게 돌출하는 핀부를 구비하여 회전력을 전달하는 구동축과, 구동축의 핀부에 결합하여 프레임의 선회부에서 회전하는 보스부를 형성하고 상기 프레임에 축방향으로 지지되어 선회운동을 하면서 고정스크롤과 함께 연속 이동하는 복수 개의 압축실을 형성하는 선회스크롤을 포함한 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치에 있어서,

   프레임과 이 프레임에 접하는 선회스크롤의 보스부 외곽면 사이에 항상 미끄러지도록 접촉하여 상기 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 제1 지지부와,

   구동축의 축부와 핀부간 경계면이 상기한 선회부의 축방향 범위밖에 위치하도록 형성하여 상기 프레임과 이 프레임에 접하는 선회스크롤의 보스부 끝단이 일시적으로 접촉하면서 상기 제1 지지부와 함께 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 제2 지지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 지지 장치.
4. 삭제