KR100557059B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서 특히 배압방식의 스크롤압축기에 있어서 실링을 위한 급유구조로서, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 구동력이 제공되는 구동부; 상기 구동부의 작동에 의해 선회 운동 하는 선회 스크롤; 상기 선회 스크롤의 상측에 고정되어 상기 선회 스크롤과 함께 냉매가 압축되도록 하는 고정 스크롤; 상기 선회 스크롤의 하측에 형성되고, 상기 고정 스크롤과 체결되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임의 상측면에 형성되는 실링부재홈; 상기 실링부재홈에 안착되어 상기 선회 스크롤과 상기 상부 프레임간의 실링을 하는 실링부재; 및 상기 실링부재홈 내의 오일이 배출되도록 상기 실링부재홈에 연통되며, 상기 실링부재의 내측에 형성되는 오일회수로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 오일급유에 의한 선회스크롤의 배면과 상부 프레임사이의 윤활특성을 유지할 뿐만 아니라, 실링부재를 통한 오일의 누설을 방지하되 실링부재에 의한 누설 오일량을 최소한으로 줄일수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 또다른 효과는, 필요한 적정량의 오일로써 급유를 하므로써 누설된 오일이 압축실로 과다 흡입되어 발생하는 압축기의 성능저하를 방지하므로써 압축기의 전체적인 성능을 최적의 상태로 유지할 수 있다.

스크롤 압축기, 배압공간, 급유구조, 오일회수

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

도 1은 종래의 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보여주는 종단면도.

도 2는 일반적인 스크롤 압축기의 냉매 압축과정을 보여주는 단면도.

도 3은 종래기술에 따른 급유구조를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 급유구조를 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

32: 실링부재 34 : 실링부재 홈 35 : 오일회수로

본 발명은 배압방식의 스크롤압축기에 있어서 실링을 위한 급유구조로서, 오일급유에 의한 선회스크롤의 배면과 상부 프레임사이의 윤활특성을 유지할 뿐만 아니라, 실링부재를 통한 오일의 누설을 방지하되 실링부재에 의한 누설 오일량을 최소한으로 줄일수 있도록 하는 스크롤 압축기의 급유구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축 에너지로 전환 시키는 수단으로, 크게 왕복동식, 스크롤식, 원심식 및 베인식으로 구분된다. 특히, 스크롤 압축기는 공조기 및 냉동기의 압축기로 많이 사용되고 있다.

또한, 스크롤 압축기는 스파이럴 스크롤 랩으로 구성되고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정 스크롤과, 구동축의 회전에 따라 공전하는 선회 스크롤의 상대적인 운동을 통해 압축을 수행하는 것이다.

도 1은 종래의 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보여주는 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 고압식 스크롤 압축기는 회전자(22)와 고정자(21)로 이루어지는 구동모터(20), 상기 구동모터가 회전함에 따라 함께 회전하고, 또한 상부에 편심부(12)가 형성되는 구동축(10)이 포함되는 구동부와, 상기 구동축의(10) 상측에 끼워져서 상기 구동축(10)을 지지하고, 또한 중앙 홈의 가장자리에는 배압공간(33)이 형성되는 상부프레임(30)과, 외부로부터 유체가 유입되도록 하기 위한 흡입관(70)이 포함되는 흡입부가 포함된다.

상세히, 상기 편심부(12)의 외주면에는 슬라이딩 부쉬(13)가 외삽되어 상기 편심부(12)와 면접촉을 하고, 상기 상부 프레임(30)의 스러스트면에 환형의 띠형상을 이루는 실링부재(32)가 형성된다.

또한, 상기 상부 프레임(30)의 상측에 위치되고, 상기 흡입관(70)을 통해 흡입된 냉매를 선회 운동에 의하여 압축하는 선회 스크롤(50), 상기 선회 스크롤(50)과 맞물려 상기 상부 프레임(30) 상측에 고정되는 고정 스크롤(51), 상기 선회 스크롤(50)이 상기 고정 스크롤(51)내에서 선회될 수 있도록 하는 올담링(40)이 포함되는 스크롤 압축부와, 상기 고정 스크롤(51)의 중앙부를 수직으로 관통하는 토출포트(60), 케이싱의 일측면에 설치되어 축적된 고압의 냉매를 유출시키기 위한 토 출관(62)이 포함된다.

또한, 상기 구동축(10)의 내부를 따라 형성되는 오일 유로(11), 상기 오일 유로로 오일을 밀어주는 오일 피더(14)로 이루어지는 오일공급부가 포함된다.

상기에서 제시되는 스크롤 압축기의 작용을 간단히 설명한다.

먼저 팽창과정을 거친 저압상태의 냉매가 흡입관(70)을 통하여 압축실로 유입된다. 상기 스크롤 압축부에서 압축된 고압상태의 냉매는 상기 토출포트(60)를 통하여 케이싱 내부로 이동되고, 최종적으로 상기 토출관(62)을 통하여 압축기 외부로 토출되게 된다.

또한, 상기와 같이 압축과정이 수행되는 동안, 압축기의 케이싱 저면에 저장되어 있는 오일은 구동축(10)의 회전과 함께 회전되는 오일 피더(14)에 의하여 밀려 올라가게 된다.

그리고, 상기 오일은 상기 오일 유로(11)를 따라 상기 구동축(10)의 상단부까지 올라가게 되고, 상기 편심부(12)의 상측으로 분출된다. 그리고, 상기 분출된 오일은 상기 편심부(12)와 슬라이딩 부쉬(13) 사이의 틈을 따라 흘러내리면서 윤활이 이루어지고, 그 후 상부 프레임(30)에 형성된 배압 공간(33)에 축적되게 된다.

상기 배압공간(33)에 축적된 고압의 오일은 상기 선회스크롤(50)을 상부 프레임(30)으로부터 부상시켜 상기 고정스크롤(51)에 밀착시켜 압축부의 누설을 방지하게 되는데, 상기 배압공간(33)으로부터 오일이 누설되어 선회스크롤(50)이 과도한 힘으로 고정스크롤(51)에 밀착되는 것을 방지하기 위하여 실링부재(32)가 상기 스러스트면에 삽입되게 된다.

도 2는 일반적인 스크롤 압축기의 냉매 압축과정을 보여주는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 스크롤 압축부는 고정 스크롤(51)의 하측에 스파이럴 형상으로 형성되어 있는 고정 스크롤랩(53)과, 상기 선회 스크롤(50)의 상측에 스파이럴 형상으로 형성되고, 상기 고정 스크롤랩(53)에 대하여 180도 엇갈려 삽입되는 선회 스크롤랩(52)과, 상기 고정 스크롤랩(53)의 내측 단부에는 토출포트(60)가 포함된다.

이러한 구성에 의해서, 냉매가 압축되는 과정을 설명한다.

먼저, 상기 선회 스크롤(50)이 구동축(10)을 중심으로 편심되어 공전하게 된다. 그리고, 선회 스크롤(50)이 고정 스크롤(51)에 대하여 구동축(10)의 회전에 의하여 선회됨으로써, 각각의 랩(52)(53)끼리 면접촉을 일으켜 냉매를 압축하는 포켓(99)이 형성된다.

또한, 형성된 포켓(99)은 스크롤 랩의 중심부로 돌아 들어가면서 체적이 작아지고, 체적이 작아짐에 따라 높은 압력이 형성되고, 형성된 고압의 유체는 스크롤 부재의 중심부에 있는 토출포트(60)를 통하여 케이싱 내부로 이동된다.

상기에서 설명된 종래의 일반적인 고압식 스크롤 압축기의 경우에 있어서, 배압으로 사용되는 압력은 상기 스크롤 압축부에서 토출되는 토출압이 사용되기 때문에, 때로는 상기 토출압이 과도하게 작용되는 경우가 발생한다.

이를 해결하기 위하여 종래의 배압을 이용한 고압식 스크롤 압축기에 있어서는 선회 스크롤의 배면에 적당한 배압공간이 형성되게 하여 상기 선회 스크롤을 배압으로 지지하도록 하기 위하여 실링부재를 사용하였다.

도 3은 종래기술에 따른 급유구조를 나타내는 단면도이다.

도 3에 따르면, 종래의 배압을 이용한 고압식 스크롤 압축기에 있어서는, 상부 프레임(30)의 상면에 실링부재를 구비하였는데, 이를 좀더 상세하게 살펴보면 상기 선회스크롤(50)과 상부 프레임(30)과의 마찰력을 완화시키기 위하여 상기 상부 프레임(30)의 상측면에 원형의 홈인 실링부재홈(34)을 형성시키고, 상기 실링부재홈(34)에 실링부재(32)를 삽입하여서, 선회스트롤(50)이 선회운동을 할 때에 상기 선회스크롤(50)과 상부 프레임 (30)사이에서 상기 실링부재(32)가 실링 기능을 수행하게 된다.

즉, 상기의 실링부재(32)에 의하여 배압 압력이 유지될 뿐만 아니라, 오일 공급이 용이하게 되는데, 즉 오일은 오일 유로(11)를 따라 상기 구동축(10)의 상단부까지 올라가게 되고 상기 편심부(12)의 상측으로 분출되어, 상기 편심부(12)와 슬라이딩 부쉬(13) 사이의 틈을 따라 흘러내리면서 윤활이 이루어지고, 그 후 상부 프레임(30)에 형성된 배압공간(33)에 축적되게 된다.

상기 축적된 오일은 선회 스크롤(50)의 선회운동에 의하여, 상부 프레임(30)의 스러스트면과 선회 스크롤(50)의 하측면 사이의 마찰부위에 스며들게 됨으로써, 접촉면에 윤활이 이루어지게 되는데, 또한 상기 실링부재(32)에 의하여 배압에 의한 실링의 역활도 하게 된다.

이때 상기의 실링부재(32)는 상기의 실링의 역활 외에도 표면에 도포된 오일에 의한 윤활 역활도 하게 되는데, 이렇게 오일이 항상 공급되는 실링부재(32)의 작동 환경하에서는 고정용 오링(O - ring)과 같은 완벽한 실링 특성을 발휘할 수 없을뿐 만 아니라, 오일의 점성과 실링부재(32)가 장착되는 홈부(34)의 형상등의 작동 환경에 따라 실링부재(32) 밖으로의 오일의 누설이 발생할 수 밖에 없게 된다.

이렇게 실링부재(32) 밖으로 오일이 누설되게 되면, 누설된 오일이 스크롤 압축부로 유입되게 되고, 상기 누설된 오일이 과다하게 스크롤 압축부로 흡입되게 되면 결국 압축기의 효율은 현저하게 저하되게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 오일급유에 의한 선회스크롤의 배면과 상부 프레임의 스러스트면간의 윤활특성을 유지할 뿐만 아니라, 실링부재를 통한 오일의 누설을 방지하여 실링부재에 의한 누설 오일량을 최소한으로 줄이는 것을 목적으로 한다.

또한, 필요한 적정량의 오일로써 급유를 하므로써 누설된 오일이 압축실로 과다 흡입되어 발생하는 압축기의 성능 저하를 방지하므로써, 압축기의 전체적인 효율을 높이도록 하는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 구동력이 제공되는 구동부; 상기 구동부의 작동에 의해 선회 운동 하는 선회 스크롤; 상기 선회 스크롤의 상측에 고정되어 상기 선회 스크롤과 함께 냉매가 압축되도록 하는 고정 스크롤; 상기 선회 스크롤의 하측에 형성되고, 상기 고정 스크롤과 체결되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임의 상측면에 형성되는 실링부재홈; 상기 실링부재홈에 안착되어 상기 선회 스크롤과 상기 상부 프레임간의 실링을 하는 실링부재; 및 상기 실링부재홈 내의 오일이 배출되도록 상기 실링부재홈에 연통되며, 상기 실링부재의 내측에 형성되는 오일회수로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범윈 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 급유구조를 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따르는 스크롤 압축기는, 구동력이 제공되는 구동부; 상기 구동부의 작동에 의해 냉매가 흡입되는 흡입부; 상기 흡입부로 들어온 냉매가 선회 운동에 의하여 압축되도록 하는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 상측에 고정되어 상기 선회 스크롤과 함께 냉매가 압축되도록 하는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤이 선회 운동하도록 하는 올담링이 포함되는 스크롤 압축부; 상기 선회 스크롤의 하측에 형성되고, 상기 고정 스크롤과 체결되는 상부 프레임으로 이루어진 스크롤 압축기에 있어서,

특히 상기 상부 프레임의 상측면에 형성되는 실링부재홈, 상기 실링부재홈에 안착되어 상기 선회 스크롤과 상기 상부 프레임간의 실링을 하는 실링부재, 상기 실링부재홈 내의 오일을 회수하기 위하여 상기 실링부재홈에 연통되는 오일회수로 를 더 포함하여 이루어 지는 것이 그 특징이다.

상기 제시된 오일 급유구조를 포함하여 이루어지는 스크롤 압축기의 기능과 작용에 대하여 살펴보면, 선회 스크롤(50)이 구동축(10)을 중심으로 편심되어 공전하게 되면 선회 스크롤(50)이 고정 스크롤(51)에 대하여 구동축(10)의 회전에 의하여 선회됨으로써, 각각의 랩(52)(53)끼리 면접촉을 일으켜 냉매를 압축하는 포켓(99)이 형성되게 되고, 이와같이 형성된 포켓(99)은 스크롤 랩의 중심부로 돌아 들어가면서 체적이 작아지어, 체적이 작아짐에 따라 높은 압력이 형성되고, 이와같이 형성된 고압의 유체는 스크롤 부재의 중심부에 있는 토출포트(60)를 통하여 케이싱 내부로 이동된다.

반면, 윤활을 위한 오일은, 오일 유로(11)를 따라 상기 구동축(10)의 상단부까지 올라가게 되고 상기 편심부(12)의 상측으로 분출되어, 상기 편심부(12)와 슬라이딩 부쉬(13) 사이의 틈을 따라 흘러내리면서 윤활이 이루어지고, 그 후 상부 프레임(30)에 형성된 배압공간(33)에 축적되게 된다.

상기 축적된 오일은 선회 스크롤(50)의 회전에 의하여, 상부 프레임(30)의 스러스트면과 선회 스크롤(50)의 하측면 사이의 마찰부위에 스며들 뿐만 아니라, 상기 실링부재(32)에 까지 다다르게 되어, 상기 실링부재(32)와 선회 스크롤(50)의 하측면과의 접촉면에서 윤활이 이루어지게 되고, 또한 상기 실링부재(32)를 통하여 배압에 의한 실링의 역활도 하게 된다.

이때, 상기 배압공간(33) 내부에 오일이 과도하게 채워지면, 이 오일은 상기 실링부재(32)가 안착되는 상기 실링부재홈 (34)에 연통되게 구비되는 오일회수로 (35)를 경유하여 회수되게 된다.

이때 상기의 오일회수로(35)는 상기 실링부재홈(34)의 하측 방향으로 연통되게 설치될 수도 있고, 상기 실링부재홈(34) 내에 일정량의 오일을 확보, 저장하기위하여서 상기 실링부재홈(34)의 바닥면으로부터 일정 높이의 측벽 해당위치에 연통되게 설치될 수도 있다.

따라서, 상기와 같이 실링부재홈(34) 내에 연통되게 설치되는 오일회수로를 이용하여 과도한 오일을 회수시킴으로써, 오일이 상기 실링부재(32)를 통하여서 누설되는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 오일급유에 의한 선회스크롤의 배면과 상부 프레임사이의 윤활특성을 유지할 뿐만 아니라, 실링부재를 통한 오일의 누설을 방지하되 실링부재에 의한 누설 오일량을 최소한으로 줄일수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 또다른 효과는, 필요한 적정량의 오일로써 급유를 하므로써 누설된 오일이 압축실로 과다 흡입되어 발생하는 압축기의 성능저하를 방지하므로써 압축기의 전체적인 성능을 최적의 상태로 유지할 수 있다.

Claims (3)

1. 구동력이 제공되는 구동부;

   상기 구동부의 작동에 의해 선회 운동 하는 선회 스크롤;

   상기 선회 스크롤의 상측에 고정되어 상기 선회 스크롤과 함께 냉매가 압축되도록 하는 고정 스크롤;

   상기 선회 스크롤의 하측에 형성되고, 상기 고정 스크롤과 체결되는 상부 프레임;

   상기 상부 프레임의 상측면에 형성되는 실링부재홈;

   상기 실링부재홈에 안착되어 상기 선회 스크롤과 상기 상부 프레임간의 실링을 하는 실링부재; 및

   상기 실링부재홈 내의 오일이 배출되도록 상기 실링부재홈에 연통되며, 상기 실링부재의 내측에 형성되는 오일회수로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일회수로는, 상기 실링부재홈의 하측 방향으로 연통되게 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일회수로는, 상기 실링부재홈의 바닥면으로부터 일정 높이의 내측벽 에 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

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