KR100548449B1 - 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기는 내측에 일정 수용공간이 형성되어 있고 그 수용공간의 저부에 오일이 저장되어 있는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기의 내측 상,하부에 각각 고정되는 상,하부 프레임과, 상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 설치되며 회전자와 고정자로 이루어진 전동기구부와, 상기 회전자의 중심에 압입되어 회전자의 회전시 동시에 회전되는 회전축과, 상기 회전축의 상단부에 결합되며 냉매를 압축하기 위한 고정 스크롤과 선회 스크롤로 이루어진 압축기구부와, 상기 상부 프레임과 선회 스크롤의 사이에 구비되어 고정 스크롤과 선회 스크롤의 사이에 형성되는 중간압부의 압축가스를 이용하여 운전시 선회 스크롤을 부상시키는 것에 의해 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩 단부가 밀착되어 압축되는 가스의 누설을 방지하기 위한 선회스크롤 부상수단을 포함하여 구성되어, 운전시 선회스크롤 부상수단에 의해 선회 스크롤이 부상되며 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩이 밀착면에 밀착된 상태로 회전되어짐에 따라 압축가스의 누설없이 냉매가스의 압축이 이루어지고, 그에 따라 압축기의 압축효율이 향상되어지는 효과가 있다.

Description

압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기{GAS LEAKAGE PREVENTED SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 보인 종단면도.

도 2는 종래 팁실의 동작을 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기의 종단면도.

도 4는 본 발명에서 메인프레임에 링수용홈이 형성된 상태를 보인 단면도.

도 5는 본 발명의 스러스트부재를 보인 평면도.

도 6은 도 5의 A-A'를 절취한 단면도.

도 7은 본 발명의 스크롤 압축기에서 정지시 선회스크롤 부상수단의 상태를 보인 부분단면도.

도 8은 본 발명의 스크롤 압축기에서 운전시 선회스크롤 부상수단의 동작을 보인 부분단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 수용공간 102 : 오일

103 : 밀폐 용기 104 : 상부 프레임

105 : 하부 프레임 106 : 회전자

107 : 고정자 108 : 전동기구부

109 : 회전축 110 : 고정 스크롤

110a,111a : 랩 111 : 선회 스크롤

112 : 압축기구부 120 : 선회스크롤 부상수단

121 : 링삽입홈 122 : 중간압연통공

123 : 스러스트 링 124 : 실링부재

131 : 몸체부 132 : 요입홈

133 : 가스유입공 134 : 연결홈

본 발명은 스크롤 압축기(scroll compressor)에 관한 것으로, 특히 운전시 선회스크롤이 축방향으로 상승하여 전체면에 걸쳐서 밀착이 이루어지는 동시에 회전이 이루어질 수 있도록 한 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

공조기 및 냉동기의 압축기기로 사용되는 종래의 스크롤 압축기가 도 1, 도 2에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 내측에 수용공간이 구비되어 있는 밀폐 용기(1)의 내측 상부에 상부 프레임(2)이 고정되어 있고, 하부에는 하부 프레임(3)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 상부 프레임(2)과 하부 프레임(3)의 사이에는 고정자(4)와, 그 고정자(4)의 내측에 회전가능하게 결합되는 회전자(5)로 구성되는 전동기구부(6)가 설치되어 있는데, 그 회전자(5)의 상,하부에는 회전자(5)의 회전시 회전불균형이 조절될 수 있도록 밸런스 웨이트(BW)가 장착되어 있다.

또한, 상기 회전자(5)의 중심에 수직방향으로 형성되어 있는 축공(5a)에는 회전자(5)의 회전과 동시에 회전할 수 있도록 회전축(7)이 압입되어 있는데, 그와 같이 회전자(5)에 결합된 회전축(7)의 상단부는 상부 프레임(2)의 지지공(2a)에 회전가능하게 삽입되어 있고, 하단부는 하부 프레임(3)의 지지공(3a)에 회전가능하게 삽입되어 있다.

그리고, 상기 상부 프레임(2)의 상측에는 상부 프레임(2)에 고정되는 고정 스크롤(8)과, 그 고정 스크롤(8)과 상부 프레임(2)의 사이에 회전가능하게 결합되는 선회 스크롤(9)로 이루어지는 압축기구부(10)가 설치되어 있는데, 그 선회 스크롤(9)의 하단부에 형성된 보스부(11)의 결합공(11a)에는 상기 회전축(7)의 상단부에 편심되도록 형성된 편심부(7a)가 삽입결합되어 있다.

또한, 상기 회전축(7)의 하단부에는 밀폐 용기(1)의 저부에 있는 오일(12)을 흡상하여 회전축(7)에 형성된 오일 유로(7b)를 통하여 압축기구부(10)의 마찰부위에 공급할 수 있도록 오일 피더(13)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 밀폐 용기(1)의 측면에는 냉매 가스를 흡입하기 위한 흡입관(14)과 압축된 냉매가스를 토출하기 위한 토출관(15)이 높이차를 두고 설치되며, 상기 고정 스크롤(8)의 상부에는 상기 흡입관(14)을 통하여 밀폐 용기(1)의 내부로 흡입된 냉매가스가 존재하는 저압부(20)와 그 흡입된 냉매가스가 압축기구부(10)에서 압축되어 토출관(15)을 통하여 토출되기 전에 체류하는 고압부(21)를 구획하는 고저압 분리판(16)이 고정되어 있다.

또한, 상기 고정 스크롤(8)의 상면에는 고정 스크롤(8)에 형성된 토출공(8a)을 통하여 토출되는 냉매가스의 역류되지 않도록 개,폐하는 밸브 플레이트(17)와, 그 밸브 플레이트(17)가 이탈되지 않도록 가이드하는 밸브 가이드(18)로 구성되는 체크 밸브(19)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 고정 스크롤(8)의 랩(8b) 단부와 선회 스크롤(9)의 랩(9a) 단부에는 팁실(22)이 형성되어 있어서, 운전시 팁실(22)의 고정 스크롤(8)의 하면을 밀착하는 것에 의하 압축되는 가스의 기밀이 유지되도록 되어 있다.

도면중 미설명 부호 8c는 냉매 유입공이며, 18a는 고압가스 유입공이며, 16a는 배출공이고, 30은 슬라이딩 부시이며, P는 압축 포켓이다.

상기와 같이 구성되어 있는 스크롤 압축기는, 전원이 인가되면 전동기구부(6)의 회전자(5)가 회전을 하고, 그 회전자(5)의 회전에 의하여 회전축(7)이 회전을 하며, 그 회전축(7)의 상단부에 결합된 선회 스크롤(9)이 회전을 한다.

상기 선회 스크롤(9)의 회전은 회전축(7)의 중심에서 편심부(7a)의 중심까지의 거리인 편심거리를 선회 반경으로 하여 선회 운동을 하며, 그와 같이 선회하는 선회 스크롤(9)은 슬라이딩 부시(30)에 의하여 자전이 방지되어 진다.

상기와 같이 선회 스크롤(9)이 선회를 하면 랩(9a)이 상기 고정 스크롤(8)의 랩(8b)에 맞물려 선회운동을 하게 되는데, 이때 냉매가스가 상기 흡입관(14)을 통하여 밀폐 용기(1)의 저압부(20)로 유입되고, 그 유입된 냉매가스가 고정 스크롤(8)에 형성된 냉매유입공(8c)를 통하여 고정 스크롤(8)의 랩(8b)과 선회 스크롤(9)의 랩(9a) 사이에 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되며, 계속적인 선회 스크롤(9)의 회전에 의하여 압축 포켓(P)의 체적이 축소되어 냉매가스의 압축이 이루어짐과 아울러 중앙부분으로 이동되어 압축된 냉매가스가 고정 스크롤(8)의 토출공(8a)을 통하여 외부로 토출되어 진다.

그리고, 상기와 같이 압축이 이루어지는 동안 밀폐 용기(1)의 내측 하부에 저장되어 있는 오일(12)은 회전축(7)의 회전과 함께 회전되는 오일 피더(13)에 의하여 흡상되고, 그 흡상된 오일(12)은 오일 유로(7b)를 통하여 압축기구부(10)로 공급되어진다.

또한, 상기와 같이 선회 스크롤(9)이 회전을 하며 압축 포켓(P)으로 유입된 냉매가스의 압축이 이루어질때에 고정 스트롤(8)의 랩(8b) 단부에 설치된 팁실(22)과 선회 스크롤(9)의 랩(9a) 단부에 설치된 팁실(22)이 도 2와 같이 팁실(22)의 하측으로 유입된 가스압력에 의해 화살표 방향으로 동작하여 밀착되어짐으로써 압축되는 가스의 누설이 방지되어 진다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 있는 종래 스크롤 압축기에서의 가스누설방지방식이 팁실방식은 랩의 단부에 형성된 팁실에 의해 실링이 유지되므로 팁실이 가지는 단부의 한정적인 면이 밀착되게 되어 부분적인 압축가스의 누설이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 대부분의 팁실이 열에 약한 비철소재로 되어 있어서 내부온도 상승시 손상이 되는 문제점을 가지고 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 압축기의 운전시 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩의 단부 전면이 밀착된 상태로 회전되도록 하여 압축되는 가스의 누설이 발생되는 것을 방지될 수 있도록 하는데 적합한 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

내측에 일정 수용공간이 형성되어 있고, 그 수용공간의 저부에 오일이 저장되어 있는 밀폐 용기와,

상기 밀폐 용기의 내측 상,하부에 각각 고정되는 상,하부 프레임과,

상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 설치되며 회전자와 고정자로 이루어진 전동기구부와,

상기 회전자의 중심에 압입되어 회전자의 회전시 동시에 회전되는 회전축과,

상기 회전축의 상단부에 결합되며 냉매를 압축하기 위한 고정 스크롤과 선회 스크롤로 이루어진 압축기구부와,

상기 상부 프레임과 선회 스크롤의 사이에 구비되어 고정 스크롤과 선회 스크롤의 사이에 형성되는 중간압실의 압축가스를 이용하여 운전시 선회 스크롤을 부상시키는 것에 의해 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩 단부가 밀착되어 압축되는 가 스의 누설을 방지하기 위한 선회스크롤 부상수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기의 종단면도이고, 도 4는 본 발명에서 메인프레임에 링수용홈이 형성된 상태를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명의 스러스트부재를 보인 평면도이고, 도 6은 도 5의 A-A'를 절취한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기는 내측에 일정 수용공간(101)이 구비되고 그 수용공간(101)의 저부에 오일(102)이 저장되어 있는 밀폐 용기(103)의 내측 상부에는 상부 프레임(104)가 고정되어 있고, 하부에는 하부 프레임(105)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 상부 프레임(104)과 하부 프레임(105)의 사이에는 회전자(106)와 고정자(107)로 이루어진 전동기구부(108)가 설치되어 있고, 상기 회전자(106)의 중심에는 회전축(109)이 압입되어 있다.

또한, 상기 회전축(109)의 상단부에는 냉매를 압축하기 위한 고정 스크롤(110)과 선회 스크롤(111)로 이루어진 압축기구부(112)가 설치되어 있고, 상기 고정 스크롤(110)의 상면에는 고정 스크롤(110)의 중앙부에 형성된 토출공(110c)을 통하여 토출되는 역류를 차단하기 위한 토출밸브(113)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 토출밸브(113)의 상측에는 밀폐 용기(103)의 내부를 고압부(HP)와 저압부(LP)로 구획하며 중앙부에 통공(114a)이 형성된 고저압분리판(114)이 설치되어 있고, 상기 밀폐 용기(103)의 측면에는 상기 저압부(LP)에 연통되는 냉매흡입관(115)과 고압부(HP)에 연통되는 냉매배출관(116)이 높이차를 두고 설치되어 있다.

또한, 상기 상부 프레임(104)과 선회 스크롤(111)의 사이에는 고정 스크롤(110)과 선회 스크롤(111)의 사이에 형성되는 중간압부(MP)의 압축가스를 이용하여 운전시 선회 스크롤(111)을 부상시키는 것에 의해 선회 스크롤(111)과 고정 스크롤(110)의 랩(110a)(111a) 단부가 밀착되어 압축되는 가스의 누설을 방지하기 위한 선회스크롤 부상수단(120)이 설치되어 있다.

상기 선회스크롤 부상수단(120)은 상부 프레임(104)의 상면에 소정폭과 깊이로 환형의 링삽입홈(121)을 형성하고, 상기 선회 스크롤(111)에는 하측은 링삽입홈(121)에 연통되고 상측은 운전시 고정 스크롤(110)과 선회 스크롤(111) 사이에 형성되는 중간압부(MP)에 연통되는 중간압연통공(122)을 형성하며, 상기 링삽입홈(121)에 삽입되며 운전시 중간압부(MP)에서 중간압연통홀(122)을 통하여 링삽입홈(121)으로 유입되는 냉매가스에 의해 선회 스크롤(111)을 부상시키기 위한 환형의 스러스트 링(123)을 설치하고, 그 스러스트 링(123)의 하측에 결합되어 링삽입홈(121)으로 유입되는 냉매가스의 누설을 차단하기 위한 실링부재(124)를 설치하여 구성된다.

상기 스러스트 링(123)은 금속재질의 몸체부(131) 상면에 등간격으로 소정깊 이의 요입홈(132)이 형성되어 있고, 그 요입홈(132)의 중앙부에는 하측으로 관통되는 가스유입공(133)이 형성되어 있으며, 상기 요입홈(132)을 연결하는 연결홈(134)이 몸체부(131)의 상면을 따라 소정깊이로 형성되어 있다.

상기 실링부재(124)는 상기 링삽입홈(121)의 측벽을 밀착할 수 있도록 고무재질을 사용하는 것이 유리하다.

도면중 미설명 부호 109a는 편심부이고, 110b는 냉매유입공이며, 117은 슬라이딩 부시이다.

상기와 같이 구성되어 있는 스크롤 압축기의 동작을 도 7, 도 8을 참조하여 설명하면, 전원이 인가되어 전동기구부(108)의 회전자(106)가 회전을 하면 그 회전자(106)에 압입되어 있는 회전축(109)이 회전을 하고, 그 회전축(109)의 상단부에 형성된 편심부(109a)에 결합된 선회 스크롤(111)이 회전을 하며, 그 선회 스크롤(111)이 회전을 하면 회전축(109)의 중심에서 편심부(109a)의 중심까지의 거리인 편심거리를 선회 반경으로 하여 선회 운동을 하고, 그와 같이 선회하는 선회 스크롤(111)은 슬라이딩 부시(117)에 의하여 자전이 방지되어 진다.

상기와 같이 선회 스크롤(111)이 선회를 하면 랩(111a)이 상기 고정 스크롤(110)의 랩(110a)에 맞물려 선회운동을 하게 되는데, 이때 냉매가스가 상기 냉매흡입관(115)을 통하여 밀폐 용기(103)의 저압부(LP)로 유입되고, 그 유입된 냉매가스가 고정 스크롤(110)에 형성된 냉매유입공(110b)를 통하여 고정 스크롤(110)의 랩(110a)과 선회 스크롤(111)의 랩(111a) 사이에 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되며, 계속적인 선회 스크롤(111)의 회전에 의하여 압축 포켓(P)의 체적이 축소 되어 냉매가스의 압축이 이루어짐과 아울러 중앙부분으로 이동되어 압축된 냉매가스가 고정 스크롤(110)의 토출공(110c)과 토출밸브(113)를 통하여 토출된후 고저압분리판(114)의 통공(114a)을 통하여 고압부(HP)로 토출되어 진다.

그리고, 상기와 같이 압축기구부(112)에서 냉매가스의 압축이 이루어질때에 중간압부(MP)의 냉매가스 일부가 중간압연통공(122)을 통하여 스러스트 링(123)의 요입홈(132)으로 공급되고, 그와 같이 공급된 냉매가스가 스러스트 링(123)의 가스유입공(133)을 통하여 실링부재(124)의 하측으로 유입되어 스러스트 링(123)을 도 8에서와 같이 상방향으로 밀어 올리게 되며, 그와 같은 스러스트 링(123)의 이동에 의해 선회 스크롤(111)을 들어 올리게 되어 선회 스크롤(111)과 고정 스크롤(110)의 랩(111a)(110a) 단부가 밀착되며 압축되는 가스의 누설이 차단되어 진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기는 상부 프레임과 선회 스크롤 사이에 중간압부의 압축가스를 이용하여 선회 스크롤을 부상시키기 위한 선회스크롤 부상수단을 구비하여, 운전시 선회스크롤 부상수단에 의해 선회 스크롤이 부상되며 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩이 밀착면에 밀착된 상태로 회전되어짐에 따라 압축가스의 누설없이 냉매가스의 압축이 이루어지고, 그에 따라 압축기의 압축효율이 향상되어지는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내측에 일정 수용공간이 형성되어 있고 그 수용공간의 저부에 오일이 저장되어 있는 밀폐 용기;

   상기 밀폐 용기의 내측 상,하부에 각각 고정되는 상,하부 프레임;

   상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 설치되며 회전자와 고정자로 이루어진 전동기구부;

   상기 회전자의 중심에 압입되어 회전자의 회전시 동시에 회전되는 회전축;

   상기 회전축의 상단부에 결합되며 냉매를 압축하기 위한 고정 스크롤과 선회 스크롤로 이루어진 압축기구부; 및

   상기 상부 프레임과 선회 스크롤의 사이에 구비되어 고정 스크롤과 선회 스크롤의 사이에 형성되는 중간압부의 압축가스를 이용하여 운전시 선회 스크롤을 부상시키는 것에 의해 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩 단부가 밀착되어 압축되는 가스의 누설을 방지하기 위한 선회스크롤 부상수단;을 포함하며,

   상기 선회스크롤 부상수단은, 상기 상부 프레임의 상면에 형성된 링삽입홈에 상,하방향으로 부상가능하게 삽입된 금속재질의 몸체부 및 상기 몸체부 상면에 등간격으로 소정깊이의 요입홈과 상기 요입홈의 중앙부에 하측으로 관통되는 가스유입공을 구비한 스러스트 링; 및

   상기 스러스트 링의 하측에 결합되어 운전시 선회 스크롤에 형성된 중간압연통공을 통하여 상기 링삽입홈으로 유입되는 냉매가스에 의해 부상되며 스러스트 링을 부상시키는 것에 의해 선회 스크롤을 부상시켜서 선회 스크롤과 고정 스크롤의 랩이 밀착된 상태로 회전되도록 하기 위한 실링부재;를 포함하는 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스러스트 링은,

   상기 요입홈을 연결하도록 상기 몸체부의 상면을 따라 소정깊이로 형성된 연결홈을 더 구비한 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 실링부재는,

   상기 링삽입홈의 내측벽에 밀착될 수 있는 고무재질인 압축가스의 누설이 방지되는 스크롤 압축기.

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