KR100548486B1 - 스크롤 압축기의 압축장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 압축장치에 관한 것으로서, 밀폐용기의 내부에 장착되고 나선형의 랩을 형성하는 고정스크롤과, 고정스크롤의 랩에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 위치를 이동하는 압축실을 형성하도록 나선형의 랩을 형성하는 선회스크롤과, 구동모터의 회전력을 선회스크롤에 전달하도록 끝단에 구동핀부를 편심지게 형성하여 상기 선회스크롤에 편심 결합하는 회전축과, 상기 구동핀부의 중심축과 편심지게 회전축의 구동핀부와 선회스크롤 사이에 장착되며, 상기 회전축의 회전을 단속하기 위하여 상기 구동핀부가 삽입되는 핀구멍에 돌출 형성된 스톱퍼를 구비한 미끄럼부시와, 선회스크롤의 정지시 선회스크롤을 신속하게 후퇴시켜 선회스크롤의 랩과 고정스크롤 랩 사이에 압축가스가 유동될 수 있는 간격이 확보될 수 있도록 상기 회전축의 구동핀부와 미끄럼부시 사이에 장착되어 탄성지지하는 탄성부재가 구비되어 구성되어 압축기의 정지시나 압축실 내부에 이상고압이 발생되었을 경우 선회스크롤이 신속하게 후퇴됨으로써, 기동시 부하가 저감될 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 압축장치{COMPRESSION DEVICE OF SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 가변반경식 스크롤 압축기의 압축부를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 도시된 "Ⅰ-Ⅰ" 부분을 단면하여 도시한 단면도,

도 3은 종래 가변반경식 스크롤 압축기에서 초기구동시 구동핀부와 미끄럼부시 사이의 관계 및 이로 인한 랩간 관계를 보인 개략도,

도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 "Ⅱ-Ⅱ" 부분을 단면하여 도시한 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

2 : 고정스크롤 : 2a : 고정스크롤 랩 :

3 : 선회스크롤 : 3a : 선회스크롤 랩

104 ; 회전축 104a : 구동핀부

105 : 미끄럼부시 111 : 판스프링

본 발명은 스크롤 압축기의 압축장치에 관한 것으로서, 가변방식의 스크롤 압축기의 정지시에 선회스크롤을 신속하게 복귀시켜 반경방향으로 후퇴되어 형성되는 고정스크롤 랩과 회전스크롤 랩간의 틈으로 냉매가스가 이동되어 압축실간의 평 형압이 신속하게 이루어지도록 하여 기동시 부하가 저감될 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 반경방향 누설방지 방식에 따라 가변반경식과 고정반경식으로 구분할 수 있다. 가변반경식은 액냉매나 오일 또는 이물질이 압축실로 유입되어 압축실 내의 압력이 비정상적으로 상승하였을 때 랩의 파손을 방지하기 위하여 선회스크롤이 반경방향으로 후퇴하도록 마련되는 방식이고, 고정반경식은 선회스크롤이 압축조건의 변화에 관계없이 항상 동일궤적으로 선회하는 방식이다. 가변반경식과 고정반경식은 나름대로 장점과 단점을 가진 방식으로 본 발명은 두 방식의 스크롤 압축기가 가지는 장점들을 이용하여 냉매가스의 반경방향 누설을 효과적으로 방지할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 가변반경식 스크롤 압축기의 압축부를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 가변반경식 스크롤 압축기는, 메인프레임(1)에 얹어 고정하고 나선형의 랩(2a)을 구비한 고정스크롤(2)과, 고정스크롤(2)의 랩(2a)에 맞물려 결합하는 나선형의 랩(3a)을 구비하여 상기 메인프레임(1)과 고정스크롤(2)의 사이에 배치하는 선회스크롤(3)과, 구동모터(미도시)의 회전력을 선회스크롤(3)에 전달하도록 상기 구동모터의 회전자와 선회스크롤(3) 사이에 결합하는 회전축(4)과, 선회스크롤(3)과 메인프레임(1) 사이에 결합하여 선회스크롤(3)의 자전을 방지하는 올담링(7)과, 선회스크롤(3)과 회전축(4) 사이에 삽입하여 구동모터의 회전력을 선회스크롤(3)에 전달하는 동시에 과압축시 그 선회스크롤(3)을 일정범위에서 후퇴하도록 유도하는 미끄럼부시(5)를 포함하고 있다.

회전축(4)의 선단면에는 미끄럼부시(5)를 삽입하여 회전력을 선회스크롤(3) 에 전달하는 구동핀부(4a)를 편심지게 돌출 형성하고, 구동핀부(4a)의 양측에는 도 2에서와 같이 평행하게 절삭 가공한 안내면(4b)을 형성하고 있다.

미끄럼부시(5)는 환형으로 형성하여 그 중앙영역에 상기한 회전축(4)의 구동핀부(4a)가 삽입하도록 핀구멍(5a)을 형성하되, 핀구멍(5a)은 좌우 양측에 상기한 구동핀부(4a)의 안내면(4b)에 대응하도록 미끄럼면(5b)을 평행하게 절삭 가공하여 형성하고 있다.

또, 회전축(4)의 양측 안내면(4b)을 연결하는 전후 멈춤면(4c)을 소정의 곡률로 곡면지게 형성하고, 이에 대응하는 미끄럼부시(5)의 핀구멍(5a) 역시 좌우 미끄럼면(5b)을 연결하는 전후 걸림면(5c)을 상기한 멈춤면(4c)과 대체로 동일한 곡률로 곡면지게 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 2b는 흡입구, 2c는 토출구, 3b는 보스부, 6은 선회부시, P는 압축실이다.

상기와 같이 구성된 종래의 가변반경식 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 구동모터(미도시)에 전원을 인가하면 구동모터에 압입한 회전축(4)이 회전을 하여 선회스크롤(3)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(3)은 고정스크롤(2)과의 랩(2a)(3a) 사이에 복수 개의 압축실(P)을 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(3)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출한다.

이때, 도 3에 도시한 바와 같이 압축실(P)로 유입하는 냉매가스가 정상적인 상태를 유지하는 경우에는 선회스크롤(3)의 원심력이 이에 반하는 가스력 보다 크게 되어 선회스크롤(3)의 랩(3a)과 고정스크롤(2)의 랩(2a)이 서로 선접촉 하면서 양쪽 압축실(P)이 밀폐공간을 형성하는 반면, 압축실(P)로 유입하는 냉매가스에 일정량 이상의 액냉매나 오일 또는 다른 이물질이 섞여 있는 경우에는 압축실(P)의 압력이 비정상적으로 상승하여 선회스크롤(3)이 받는 가스력이 원심력 보다 커지고 이에 따라 미끄럼부시(5)가 구동핀(4a)에서 t1 과 t2의 간격을 합한 만큼 미끄러지면서 선회스크롤(3)을 후퇴시켜 그 선회스크롤(3)의 랩(3a)과 고정스크롤(2)의 랩(2a)이 t3의 간격만큼 떨어지면서 고압측 압축실의 압축가스가 저압측 압축실로 누설하여 과압축에 따른 랩(2a)(3a)의 파손을 미연에 방지하는 것이었다.

또한, 압축기의 구동이 멈추어 선회스크롤(3)이 정지하게 되면 각각의 압축실(P)에 압축되었던 가스력에 의해 미끄럼부시(5)가 구동핀(4a)에서 미끄러지면서 선회스크롤(3)을 후퇴시켜 그 선회스크롤(3)의 랩과 고정스크롤(2)의 랩(2a)이 떨어지면서 고압측 압축실의 압축가스와 저압측 압축실의 압축가스가 섞여 압력평형상태를 유지하게 된다.

그러나, 압축기의 구동이 멈추어 선회스크롤(3)의 선회가 멈추게 되는 경우 선회스크롤(3)의 후퇴가 신속하게 이루어지지 않고, 또한 때에 따라서는 선회스크롤(3)이 후퇴하지 않아 고정스크롤(2)의 랩(2a)과 선회스크롤(3)의 랩(3a)이 접촉된 상태를 유지하여 압축실 내에 고압의 압축가스가 남게되므로 압축기의 재기동시 부하가 걸려 기동능력이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 압축기의 구동시 이상고압이 발생되거나 정지될 경우 선회스크롤이 신속하게 후퇴되어 기동능력이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 스크롤 압축기의 압축장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 스크롤 압축기의 압축장치는 밀폐용기의 내부에 장착되고 나선형의 랩을 형성하는 고정스크롤과, 고정스크롤의 랩에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 위치를 이동하는 압축실을 형성하도록 나선형의 랩을 형성하는 선회스크롤과, 구동모터의 회전력을 선회스크롤에 전달하도록 끝단에 구동핀부를 편심지게 형성하여 상기 선회스크롤에 편심 결합하는 회전축과, 상기 구동핀부의 중심축과 편심지게 회전축의 구동핀부와 선회스크롤 사이에 장착되며, 상기 회전축의 회전을 단속하기 위하여 상기 구동핀부가 삽입되는 핀구멍에 돌출 형성된 스톱퍼를 구비한 미끄럼부시와, 선회스크롤의 정지시 선회스크롤을 신속하게 후퇴시켜 선회스크롤의 랩과 고정스크롤 랩 사이에 압축가스가 유동될 수 있는 간격이 확보될 수 있도록 상기 회전축의 구동핀부와 미끄럼부시 사이에 장착되어 탄성지지하는 탄성부재가 구비되어 구성된다.

또한, 상기 회전축의 구동핀부는 상기 구동핀부와 미끄럼 부시 사이에 공간이 확보될 수 있도록 그 외주면 일정부위에 직선형상으로 절단된 절단면이 구비되어 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 그 일측 끝단은 상기 구동핀부의 절단면에 고정되고 그 타측 끝단은 미끄럼 부시에 고정되는 판스프링으로 구성되는 것이 효과적이다.

이하 본 발명의 일 실시예인 스크롤 압축기의 압축장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 일 실시예인 스크롤 압축기의 압축장치를 도시한 단면도이고, 도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 "Ⅱ-Ⅱ" 부분을 단면하여 도시한 단면도로써, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 압축장치가 장착된 스크롤 압축기는 메인프레임(1)에 얹어 고정하고 나선형의 랩(2a)을 구비한 고정스크롤(2)과, 고정스크롤(2)의 랩(2a)에 맞물려 결합하는 나선형의 랩(3a)을 구비하여 상기 메인프레임(1)과 고정스크롤(2)의 사이에 배치하는 선회스크롤(3)과, 구동모터(미도시)의 회전력을 선회스크롤(3)에 전달하도록 상기 구동모터의 회전자와 선회스크롤(3) 사이에 결합하는 회전축(104)과, 선회스크롤(3)과 메인프레임(1) 사이에 결합하여 선회스크롤(3)의 자전을 방지하는 올담링(7)과, 상기 회전축(104)의 중심축과 편심지게 선회스크롤(3)과 회전축(104) 사이에 삽입하여 구동모터의 회전력을 선회스크롤(3)에 전달하는 동시에 과압축시 그 선회스크롤(3)을 일정범위에서 역회전할 수 있도록 유도하는 미끄럼부시(105)를 포함하고 있다.

회전축(104)의 선단면에는 미끄럼부시(105)를 삽입하여 회전력을 선회스크롤(3)에 전달하는 구동핀부(104a)를 편심지게 돌출 형성하고, 구동핀부(104a)와 미끄럼부시(105) 사이에 공간이 확보될 수 있도록 그 외주면 일정부위에 직선형상으로 절단된 절단면(104b)을 형성하고 있다.

미끄럼부시(105)는 환형 형상을 갖으며 그 중앙영역에 회전축(104)의 구동핀 부(104a)가 편심지게 삽입하도록 핀구멍(105a)을 형성하고, 상기 구동핀부(104a)에 형성된 절단면(104b)에 의해 형성된 공간내에서 회전축(104)의 회전을 단속할 수 있도록 미끄럼부시(105)의 핀구멍(105a)에 돌출된 스토퍼(105b)를 형성하고 있다.

그리고, 구동핀부(104a)의 절단면(104b)과 핀구멍(105a)에 양 끝단이 지지되도록 탄성부재인 판스프링(111)을 장착한다. 이때 판스프링(111) 대신에 토션스프링이 장착될 수도 있다.

도면중 미설명 부호인 2b는 흡입구, 2c는 토출구, 3b는 보스부, 6은 선회부시, P는 압축실이다.

상기와 같이 구성된 가변반경식 스크롤 압축기가 작동되는 과정은 다음과 같다.

구동모터(미도시)에 전원을 인가하면 구동모터에 압입한 회전축(104)이 회전을 하여 선회스크롤(3)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(3)의 랩(3a) 고정스크롤(2)의 랩(2a) 사이에 복수 개의 압축실(P)을 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(3)의 지속적인 선회운동에 의해 중심방향으로 이동하면서 그 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출구(2c)를 통해 토출하는 것이다.

이때, 도 6에 도시한 바와 같이 압축실(P)로 유입하는 냉매가스가 정상적인 상태를 유지하는 경우에는 시계방향(a1)으로 회전하는 선회스크롤(3)의 원심력이 이에 반하는 가스력과 판스프링(111)의 탄성력 보다 크게 되어 미끄럼부시(105)의 핀구멍(105a)에 형성된 스토퍼(105b)가 반시계방향으로 이동하게되고, 선회스크롤(3)의 랩(3a)과 고정스크롤(2)의 랩(2a)이 서로 선접촉 하면서 양쪽 압 축실(P)이 밀폐공간을 형성하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 것이다.

반면, 압축실(P)로 유입하는 냉매가스에 일정량 이상의 액냉매나 오일 또는 다른 이물질이 섞여 있는 경우에는 압축실(P)의 압력이 비정상적으로 상승하면 선회스크롤(3)이 받는 가스력과 판스프링(111)의 탄성력이 원심력 보다 커지고 이에따라 미끄럼부시(105)의 핀구멍(105a)에 형성된 스토퍼(105b)가 시계방향(a1)으로 이동되어 스토퍼(105b)가 절단면(104b)에 지지되어 더 이상 회전하지 못하는 상태가 되고, 편심된 미끄럼부시(105)가 회전하면서 선회스크롤(3)을 시계방향으로 회전시켜 그 선회스크롤(3)의 랩(3a)과 고정스크롤(2)의 랩(2a)이 t3의 간격만큼 떨어지면서 고압측 압축실의 압축가스가 저압측 압축실로 누설하여 과압축에 따른 랩(2a)(3a)의 파손을 미연에 방지하는 것이었다.

또한, 시계방향(a1)으로 회전하던 압축기가 운행중 정지하게되어 선회스크롤(3)이 정지하게 되면 각각의 압축실(P)에 압축되었던 가스력과 판스프링(111)의 탄성력에 의해 미끄럼부시(5)의 핀구멍(105a)에 형성된 스토퍼(105b)가 시계방향(a1)으로 절단면(104b)에 지지될 때까지 이동하고, 편심된 미끄럼부시(105)가 회전하면서 선회스크롤(3)을 후퇴시켜 그 선회스크롤(3)의 랩과 고정스크롤(2)의 랩(2a)이 t3의 간격만큼 떨어지면서 고압측 압축실의 압축가스와 저압측 압축실의 압축가스가 섞여 압력평형상태를 유지하게 된다. 이때, 선회스크롤(3)을 신속하게 후퇴시킬 만큼 충분한 가스력이 작용되지 않더라도 판스프링(111)의 탄성력에 의해 선회스크롤(104b)이 신속하게 후퇴할 수 있게되므로 압축실(P)의 압력평형이 이루어져 기동시 부하가 저감되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 압축장치는 압축기의 구동이 멈추거나, 압축실(P)내에 이상고압이 발생되면 구동핀부(104a)와 미끄럼부시(105)간에 장착된 판스프링(111)에 의해 선회스크롤(3)을 신속하게 후퇴시켜 압축실(P)의 압력평형이 이루어지도록 하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 압축장치는 압축기의 구동이 멈추거나 압축실 내에 이상고압이 발생되면 구동핀부와 미끄럼부시간에 장착된 탄성부재인 판스프링에 의해 선회스크롤을 신속하게 후퇴시켜 압축실의 압력평형이 이루어짐으로써, 종래 구조에 비하여 기동시 부하가 저감되어 압축효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 밀폐용기의 내부에 장착되고 나선형의 랩을 형성하는 고정스크롤과,

   고정스크롤의 랩에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 위치를 이동하는 압축실을 형성하도록 나선형의 랩을 형성하는 선회스크롤과,

   구동모터의 회전력을 선회스크롤에 전달하도록 끝단에 구동핀부를 편심지게 형성하여 상기 선회스크롤에 편심 결합하는 회전축과,

   상기 구동핀부의 중심축과 편심지게 회전축의 구동핀부와 선회스크롤 사이에 장착되며, 상기 회전축의 회전을 단속하기 위하여 상기 구동핀부가 삽입되는 핀구멍에 돌출 형성된 스톱퍼를 구비한 미끄럼부시와,

   선회스크롤의 정지시 선회스크롤을 신속하게 후퇴시켜 선회스크롤의 랩과 고정스크롤 랩 사이에 압축가스가 유동될 수 있는 간격이 확보될 수 있도록 상기 회전축의 구동핀부와 미끄럼부시 사이에 장착되어 탄성지지하는 탄성부재가 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 압축장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전축의 구동핀부는 상기 구동핀부와 미끄럼 부시 사이에 공간이 확보될 수 있도록 그 외주면 일정부위에 직선형상으로 절단된 절단면이 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 압축장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 탄성부재는 그 일측 끝단은 상기 구동핀부의 절단면에 고정되고 그 타측 끝단은 미끄럼 부시에 고정되는 판스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 압축장치.

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