KR100557060B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 링크부재에 의한 4절링크의 원리를 이용하여 선회스크롤이 선회운동을 하도록 구속하는 스크롤압축기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 케이스와; 상기 케이스내에 고정되어 구동력을 제공하는 구동모터와; 상기 구동모터에 의하여 회전되는 구동축과; 상기 구동축의 회전을 통해 선회랩이 고정랩내에서 선회운동 하면서 흡입된 냉매를 압축하는 선회스크롤 및 고정 스크롤과; 상기 선회스크롤 등을 지지하는 상부프레임과; 상기 선회스크롤과 상부프레임의 사이에 설치되어, 상기 선회스크롤이 선회운동하도록 구속하는 링크부재와 상기 링크부재의 역회전을 방지하는 역회전 방지수단;이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크부재는 상기 상부프레임의 상측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크와 상기 선회스크롤의 하측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크키가 서로 편심되게 결합되어, 상기 선회스크롤을 선회운동하도록 구속하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 복잡한 구조의 올담링을 사용하지 아니하고 간단한 구조의 링크부재로 대체하여서 상기 선회스크롤이 선회운동을 할수 있도록 할뿐만 아니라, 상기와 같이 단순한 형태의 링크부재를 이용하므로써 조립이 간단하므로 작업공수를 절감하여 제조경비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 링크부재의 구조가 간단하며 상대부품인 상부프레임의 구조도 간단한 형태를 취하게 되므로써 각각의 부품의 가공에 따른 재료비가 혁신적으로 절감될 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 또다른 효과는, 선회스크롤이 선회운동을 하도록 하는 메카니즘의 단순화로 인하여 운동성을 개선할 뿐만 아니라, 링크부재에의 급유구조 또한 간단하게 이루어 지게 되고, 공급되는 오일이 비산하지 않게 되는 효과가 있다.

스크롤 압축기, 링크, 4절링크

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

도 1은 종래의 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보여주는 종단면도.

도 2는 일반적인 스크롤 압축기에서 냉매 압축과정을 보여주는 단면도.

도 3은 종래의 스크롤 압축기에 있어서, 선회 스크롤과 올담링 및 상부 프레임의 결합을 나타내는 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 주요부품의 결합관계를 나타내는 분해사시도.

도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 적용되는 4절링크를 이루는 주요부품의 배치를 나타내는 개략도.

도 6a 내지는 6d는 4절링크의 원리에 따른 선회스크롤의 선회운동을 단계별로 나타낸 개략도.

도 7은 링크부재를 추가적용한 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 또다른 실시예를 나타내는 도면.

도 8은 역회전 방지장치를 적용한 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 또다른 실시예를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

36 : 링크홈 54 : 링크키홈 80 : 링크

81 : 링크키 83 : 역회전 방지 기어부 84 : 역회전 방지 로커

85 : 로커스프링

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 링크부재에 의한 4절링크의 원리를 이용하여 선회스크롤이 선회운동을 하도록 구속하는 스크롤압축기에 관한 것으로서, 선회 스크롤이 선회 운동하도록 구속하는 링크부재를 포함하므로써, 복잡한 구조의 올담링을 사용하지 아니하고서도 선회스크롤이 선회운동을 하도록 하되, 조립이 간단하여 제조경비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 주변의 부품들의 구조도 간단한 형태를 취하게 하므로써 각각의 부품의 가공에 따른 재료비가 혁신적으로 절감될 수 있도록 하는 스크롤 압축기에 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), 압축기의 최상면에 공간을 형성하고, 또한 상기 토출포트(60)와 연통되어 있는 토출실(61), 케이싱의 일측면에 설치되어 축적된 고압의 냉매를 유출시키기 위한 토출관(62)이 형성되는 토출부가 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 압축기 내로 유입되고, 유입된 냉매는 상기 스크롤 압축부로 이동된다. 상기 스크롤 압축부에서 압축된 고압상태의 냉매는 상기 토출포트(60)를 통하여 토출실(61)로 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.

또한, 상기 스크롤 압축부에서 형성되는 토출압이 과도하게 생성되어, 상기 선회 스크롤(50)의 저면과 상기 상부 프레임(30)의 스러스트면이 과도하게 밀착되는 것을 막기 위해 실링부재(32)가 상기 스러스트면에 삽입되는데, 이는 상기 배압공간(33)에 일정한 압력이 형성됨으로써 상기 선회 스크롤(50)을 지지하게 되어, 마찰력이 완화시키기 위함이다.

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 토출실(61)로 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 종래의 스크롤 압축기에 있어서, 선회 스크롤과 올담링 및 상부 프레임의 결합을 나타내는 분해 사시도이다.

도 3에 따르면, 상부 프레임의 상측에 안착되는 선회 스크롤(50)과, 상기 선회 스크롤(50)의 하측면과 접촉되는 스러스트면(34)과, 상기 상부 프레임(30) 사이 에 끼워지는 올담링(40)이 포함된다.

그리고, 상기 올담링(40)의 몸체에는 상측으로 돌출 형성된 상부키(40a)와, 하측으로 형성된 하부키(40b)가 포함된다. 그리고, 상기 선회 스크롤(50)의 하측면에는 상기 올담링(40)의 상부키(40a)가 수용되도록 하기 위하여 상부 키홈(미도시)이 형성되고, 상기 상부 프레임(30)의 스러스트면(34) 외주에는 상기 올담링(40)의 하부키(40b)가 수용되도록 하기 위하여 하부 키홈(35)이 형성된다.

상기와 같은 구조의 압축기가 작동함에 따라서, 상기 선회 스크롤(50)의 상측에서 형성되는 높은 압력에 의해 올담링(40)의 상부키(40a)와 선회 스크롤(50) 사이, 그리고 올담링(40)의 하부키(40b)와 상기 상부 프레임(30) 사이에 마찰력이 발생하게 된다.

따라서, 상기의 마찰력을 저감시키기 위하여 상기 선회 스크롤(50)과 상기 올담링(40)사이에 급유를 하게 되고, 선회 스크롤(50)과 상부 프레임(30)의 스러스트면(34)사이에도 급유를 하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 기술에 따른 스크롤 압축기에 있어서는, 상기 선회 스크롤(50)이 선회운동을 하도록 구속하는 부재로써 올담링(40)을 포함하게 되는데, 상기의 올담링(40)은 원형의 링의 형상을 취하며, 상측면과 하측면에는 상대 부품과의 직선왕복 운동을 위하여 상부키(40a)와 하부키(40b)를 다수개 구비해야하고, 상기의 상부키(40a)와 하부키(40b)가 수용되도록 하는 상부키홈과 하부키홈 (35)을, 상대부품인 선회 스크롤(50)의 하측면과 상부프렘임(30)의 상측면에 다수개를 가공해야 한다.

이와같이 올담링(40)의 형상이 복잡하게 되고, 상대부품의 형상 및 가공이 복잡하게 되면 가공에 따른 재료비가 상승하게 되고, 선회스크롤이 선회운동을 하도록 하는 메카니즘의 복잡화로 인하여 운동성이 나쁘게 될 뿐만 아니라, 올담링에의 급유구조 또한 복잡하게 이루어 지게 되고 공급되는 오일이 비산하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 복잡한 구조의 올담링을 사용하지 아니하고서도 선회스크롤이 선회운동을 하도록 하되, 조립이 간단하여 제조경비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 주변의 부품들의 구조도 간단한 형태를 취하게 하므로써 각각의 부품의 가공에 따른 재료비가 혁신적으로 절감하고, 선회스크롤이 선회운동을 하도록 하는 메카니즘을 단순화하므로써, 운동성을 개선하고, 링크부재에의 급유구조 또한 간단하게 이루어 지도록 하는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 링크부재에 의한 4절링크의 원리를 이용하여 선회스크롤이 선회운동을 하도록 구속하는 스크롤압축기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 케이스와; 상기 케이스내에 고정되어 구동력을 제공하는 구동모터와; 상기 구동모터에 의하여 회전되는 구동축과; 상기 구동축의 회전을 통해 선회랩이 고정랩내에서 선회운동 하면서 흡입된 냉매를 압축하는 선회스크롤 및 고정 스크롤과; 상기 선회스크롤 등을 지지하는 상부프레임과; 상기 선회스크롤과 상부프레임의 사이에 설치되어, 상기 선회스크롤이 선회운동하도록 구속하는 링크부재와 상기 링크부재의 역회전을 방지하는 역회전 방지수단;이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링크부재는 상기 상부프레임의 상측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크와 상기 선회스크롤의 하측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크키가 서로 편심되게 결합되어, 상기 선회스크롤을 선회운동하도록 구속하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 주요부품의 결합관계를 나타내는 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 적용되는 4절링크를 이루는 주요부품의 배치를 나타내는 개략도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 종래의 스크롤 압축기와는 달리, 올담링대신 상기 상부프레임의 상측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크와 상기 선회스크롤의 하측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크키가 서로 편심되게 결합되어, 상기 선회스크롤을 선회운동하도록 구속하는 링크부재를 사용하는 것이 특징이다.

즉, 상기 선회스크롤(50)과 상기 상부프레임(30)사이에 링크부재를 결합시켜, 상기 선회스크롤(50)이 선회운동을 하게 되는데, 이때 상기의 링크부재인 링크(80)와 이에 편심되게 결합되는 링크키(81)는, 구동축(10)및 상기 구동축 상단 의 편심부(12)와 함께 4절링크를 구성하여, 구동축(10)이 회전함에 따라서 상기의 선회스크롤(50)의 작동이 구속되어 선회운동을 하게 된다.

여기서 상기의 4절링크를 이루는 구성을 자세하게 살펴보면, 상기 링크(80)의 중심점과 상기 링크(80)에 편심되게 결합되는 링크키(81)의 중심점은, 상기 선회스크롤 하측면의 중심점과 상기 선회스크롤 하측면의 중심부에 편심되게 선접촉하는 편심부(12)의 중심점과 함께 4절링크의 4개의 꼭지점을 형성하게 된다.

그리고, 상기의 4개의 꼭지점이 이루는 4개의 변은 각각 a, b, c, d가 되는데, 이때 상기의 변 a, b, c, d가 이루는 4각형은 평행4변형으로서, 변 a와 c는 그 길이가 각각 같고, 변 b와 d 역시 그 길이가 각각 같다.

따라서 구동축이 회전함에 따라 상기 링크(80)의 중심점(C)과 상기 링크(80)에 편심되게 결합되는 링크키(81)의 중심점(D), 그리고 상기 구동축(10)의 중심점과 상기 구동축 편심부(12)의 중심점(B)에 의하여 구성되는 4절링크의 작동이 이루어지고, 상기 구동축 편심부(12)와 동심으로 결합된 상기의 선회스크롤(50)은 선회운동을 하게 된다.

도 6a 내지는 6d는 4절링크의 원리에 따른 선회스크롤의 선회운동을 단계별로 나타낸 개략도이다.

이들 도면을 참고하면, 링크(80), 이에 편심되게 결합되는 링크키(81), 구동축(10) 및 구동축 편심부(12)에 의하여 4절링크를 구성하여, 최초의 위치(도 6a)에서 구동축(10)이 반시계 방향으로 회전을 하게 되면 상기 구동축(10)의 중심점(A)을 중심으로 상기 구동축 편심부(12)의 중심점(B)이 반시계 방향으로 상대운동을 하게되며 이에 따라 상기 링크(80)의 중심점(C)을 중심으로 상기 링크키(81)의 중심점(D)이 반시계 방향으로 회전을 하게되어, 상기 구동축 편심부(12) 및 상기 링크키(81)에 결합된 선회스크롤(50)은 회전을 하지 않고 반경이 a인 원호의 위를 선회운동을 하게된다.

도 7은 링크부재를 추가적용한 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 또다른 실시예를 나타내는 도면이고, 도 8은 역회전 방지장치를 적용한 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 또다른 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 링크부재를 하나더(제2 링크부재. 도면부호 82) 구비하므로써, 4절링크에 따른 선회스크롤(50)의 선회운동을 보다 안정적으로 수행하게 할수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 상기 링크(80)의 측면 일측에 역회전 방지 기어부(83)를 형성시키고, 이에 대응되게 역회전 방지 로커(84)를 설치하고, 상기의 역회전 방지 로커(84)를 후면에서 압박토록 하는 로커 스프링(85)를 장치 시키므로써, 상기 링크부재의 역회전을 방지토록 하므로써 상기의 스크롤압축기 (50)가 보다 안정적으로 동작을 수행토록 할 수 있게 되는데, 이는 상기의 역회전 방지 로커(84)가 상기 역회전 방지 기어부(83)의 일방향 나사산 면들을 타고 지나가되 역방향의 나사산 면들은 지나가지 못하고 걸리게 되므로써 달성하게 된다.

이와같이 본 발명에 따른 스크롤압축기는, 4절링크의 원리에 의하여 링크부재의 작동에 따라 선회스크롤이 선회운동을 수행하므로써 작동을 하게 된다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 복잡한 구조의 올담링을 사용하지 아니하고 간단한 구조의 링크부로 대체하여서 상기 선회스크롤이 선회운동을 할수 있도록 할뿐만 아니라, 상기와 같이 단순한 형태의 링크부를 이용하므로써 조립이 간단하므로 작업공수를 절감하여 제조경비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 링크부재의 구조가 간단하며 상대부품인 상부프레임의 구조도 간단한 형태를 취하게 되므로써 각각의 부품의 가공에 따른 재료비가 혁신적으로 절감될 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 또다른 효과는, 선회스크롤이 선회운동을 하도록 하는 메카니즘의 단순화로 인하여 운동성을 개선할 뿐만 아니라, 링크부재에의 급유구조 또한 간단하게 이루어 지게 되고, 공급되는 오일이 비산하지 않게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 케이스와;

   상기 케이스내에 고정되어 구동력을 제공하는 구동모터와;

   상기 구동모터에 의하여 회전되는 구동축과;

   상기 구동축의 회전을 통해 선회랩이 고정랩내에서 선회운동 하면서 흡입된 냉매를 압축하는 선회스크롤 및 고정 스크롤과;

   상기 선회스크롤 등을 지지하는 상부프레임과;

   상기 선회스크롤과 상부프레임의 사이에 설치되어, 상기 선회스크롤이 선회운동하도록 구속하는 링크부재와;

   상기 링크부재의 역회전을 방지하는 역회전 방지수단;이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 링크부재는, 상기 상부프레임의 상측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크와; 상기 선회스크롤의 하측면에 삽입되어 상대회전운동을 하는 링크키가 서로 편심되게 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 역회전 방지 수단은, 상기 링크부재의 일측에 형성되는 역회전 방지 기어부와, 상기 역회전 방지 기어부와 걸림 동작이 수행되어 상기 링크부재가 일방향으로만 회전하도록 하는 역회전 방지 로커가 포함되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 역회전 방지 로커는, 스프링에 의하여 항상 상기 역회전 방지 기어부에 접촉되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

Images