KR100608693B1

KR100608693B1 - 스크롤 압축기의 토출 구조

Info

Publication number: KR100608693B1
Application number: KR1020040079640A
Authority: KR
Inventors: 김명균; 박홍희; 유동원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-08-09
Also published as: KR20060030776A

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 토출 구조에 관한 것으로, 본 발명은 나선형의 랩이 형성되고 흡입구와 토출구를 가지는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 랩에 치합하여 상호 협조적으로 압축포켓을 형성할 수 있도록 랩이 형성되어 있으며 상기 압축포켓에서 토출되는 냉매가스의 유동저항을 저감시킬 수 있도록 중앙에 딤플이 형성된 선회 스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤의 딤플부 주연부와 고정스크롤의 토출구 주연부에 각각 챔퍼 또는 라운드진 토출 안내면을 구성함으로써, 스크롤 압축기의 내부에서 구동시 발생하는 유체의 유동 저항을 감소시키게 되어 고온의 가스를 외부로 토출시킬 때 흐르는 가스의 유속을 빠르게 향상시켜 토출가스의 압력 저하를 효과적으로 막아 압축기의 성능을 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 토출 구조{DISCHARGE STRUCTURE OF SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 내부를 보인 단면도,

도 2는 종래 스크롤 압축기의 선회 스크롤을 상면에서 보인 사시도,

도 3는 종래 스크롤 압축기의 압축실 딤플 및 토출구를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 압축실 딤플 및 토출구를 보인 단면도,

도 5은 본 발명 스크롤 압축기의 압축실 딤플 및 토출구에 대한 예를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 70 : 고정 스크롤

73 : 토출구 80 : 선회 스크롤

83 : 딤플 110 : 흡입관

120 : 토출관

본 발명은 스크롤 압축기의 토출 구조에 관한 것으로, 특히 스크롤 압축기에서 선회 스크롤의 딤플 및 고정 스크롤의 토출구를 흐르는 가스의 유속을 상승시켜 토출가스의 압력 저하를 미연에 방지하는 스크롤 압축기의 토출 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 고정된 스크롤과 선회하는 스크롤의 상호 운동작용에 의해서 압축을 수행하며, 이 스크롤 압축기의 선회 스크롤의 중심부에는 딤플이라는 평면형이 진원형이고 측면에 대해 직각 형상으로 홈이 파인 구조가 채택되어 토출 가스의 속도를 향상시키고 있다. 그리고, 스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기와는 달리 체적비(volume ratio)를 정하여 설계할 수 있다는 장점이 있는데, 본 딤플의 형상 및 크기에 의해 스크롤 압축기의 체적비가 결정된다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 내부를 보인 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 종래의 스크롤 압축기는 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(10)의 내부 상,하측으로 상, 하부프레임(20,30)이 각각 결합되며, 상기 상부프레임(20)과 하부프레임(30)의 사이에 모터를 이루는 고정자(40) 및 회전자(41)가 장착되어 있다. 그리고, 상기 회전자(41)에 편심부(60)가 형성된 회전축(50)이 압입되어 있고, 상기 상부프레임(20)의 상측에 고정스크롤(70)이 고정 결합되며, 상기 상부프레임(20)과 고정스크롤(70)사이에 선회스크롤(80)이 삽입되어 있다. 상기 고정스크롤(70)과 선회스크롤(80)은 인벌류트 곡선 형상으로 돌출 형성된 랩(71)(81)이 각각 형성되어 선회스크롤(80)의 랩(81)이 고정스크롤(70)의 랩(71)과 선회 가능하도록 결합되어 있다. 상기 선회스크롤(80)의 중심부에는 압축포켓에서 압축된 냉매 가스가 후술할 토출구(73)로 이동할때, 토출 속도를 높이기 위한 딤플(83)이 형성되어 있다. 이 딤플(83)은 평면형이 진원형이고 측면에 대해 직각 형상으로 되어있다. 상기 선회 스크롤(80)의 하부는 상기 회전축(50)의 회전력이 전달되도록 회전축(50)의 편심부(60)와 결합되고, 상기 선회스크롤(80)의 하부에는 선회스크롤(80)의 자전을 방지하는 올담링(90)이 결합되어 있다. 그리고, 상기 밀폐용기(10)의 저압부측에는 냉매가스가 흡입되는 흡입관(110)이 결합되고, 상기 고압부측에는 고압 상태의 냉매가스가 냉동사이클 장치로 토출되는 토출관(120)이 결합되어 있다. 상기 고정스크롤(70)은 선회스크롤(80)의 랩(81)과 치합하는 랩(71)을 형성하고 있다. 고정스크롤(70)과 선회스크롤(80)의 중앙 부위에는 압축가스를 배출하는 토출구(73)가 형성되어 있다. 상기 토출구(73)는 그 냉매가스의 흐름과 직접 맞닫는 부위인 도입단이 직각형상으로 되어있다.

도면중 미설명 부호인 74는 팁실, 100은 고저압 분리판이고, 130은 역지 밸브이며, 140은 배압 밸브이다.

상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 토출 구조는 다음과 같이 동작한다.

즉, 압축기에 인가되는 전류에 의해 회전자(41)가 회전하게 되면, 회전자(41)에 압입된 회전축(50)이 회전하면서 회전축 편심부(60)의 편심된 거리를 반지름으로 하여 선회스크롤(80)을 원운동, 즉 공전운동시키게 된다. 상기 선회스크롤(80)은 올담링(90)에 의해 자전이 방지되면서 축 중심을 원점으로 하여 편심된 거리를 반경으로 선회원을 그리며 선회운동을 하게 된다. 상기 선회스크롤(80)의 선회운동에 의해 고정스크롤(70)의 일측에 형성된 흡입구(72)로 냉매가스가 흡입되어 고정스크롤(70)과 선회스크롤(80)의 랩(71)(81)에 의해 형성된 두개 한 쌍의 압축포켓으로 유입되며 그 압축포켓은 토출구(73) 쪽으로 이동하면서 체적이 점점 감소된 다. 이렇게 압축된 냉매 가스를 토출하는 과정에서 선회 스크롤(80)의 직각으로 속파기된 딤플(83)에 압력이 가해진 후, 고정스크롤(70)의 토출구(73)에 직각으로 형성된 주연부를 거쳐 배출되게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 스크롤 압축기의 토출 구조에 있어서는, 딤플(83) 형상이 직각으로 속파기가 되어 있어 유체가 흐를 때 유동 저항이 증가하여 외부로 빠져나가는 유체의 토출압이 낮아져서 압축포켓(미도시)의 내부에 잔류하는 가스가 많이 발생함에 따라 압축기의 성능이 저감되는 문제점이 있었다. 또, 토출구의 도입단이 직각 형상으로 형성되어, 토출 가스의 충돌에 의한 유로 저항이 증가하면서 고압으로 분출되어야할 가스의 압력이 떨어져 압축기의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 토출 구조가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기 내부의 고온 상태에서 고온고압의 가스를 원활하게 외부로 배출시키기 위하여 선회스크롤의 딤플과 토출구를 갖는 고정스크롤의 토출구 주연부에 챔퍼나 라운드 구조를 형성시킴으로서 냉매 가스의 압력 속도 저하 방지를 실현하게 되어 압축기의 효율을 높일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 나선형의 랩이 형성되고 흡입구와 토출구를 가지는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 랩에 치합하여 상호 협조적으로 압축포켓을 형성할 수 있도록 랩이 형성되어 있으며 상기 압축포켓에서 토출되는 냉매가스의 유동저항을 저감시킬 수 있도록 중앙에 소정 깊이의 딤플이 형성된 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤의 딤플 주연부와 상기 고정스크롤의 토출구 주연부에 유동 저항을 줄일 수 있도록 챔퍼 또는 라운드진 토출 안내면을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출 구조를 제공한다.

또, 앞에서 고정스크롤의 토출구 도입단이 직각 형상으로 형성되어 냉매가스가 토출되는 과정에서 유동저항을 줄여 외부로 토출되도록 상기 고정스크롤의 토출구 도입단 주연부에 토출 안내면을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 토출 구조를 첨부 도면에 도시한 제1 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 압축실 딤플(dimple) 및 토출구의 단면도이고, 도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 압축실 딤플 및 토출구의 형상 구조에 대한 실시예를 보인 단면도이다.

도 1를 참조하면 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스 토출관(120)을 구비한 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내부의 상하 양측에 각각 고정하는 메인 프레임(20) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(20)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착하여 회전력을 발생하는 구동모터와, 구동모터의 회전자(41) 중심에 압입하고, 메인 프레임(20)을 관통하여 구동모터의 회전력을 전달하는 구동축(50)과, 메인프레임(20)의 상면에 고정 설치하는 고정스크롤(170)과, 고정스크롤 (170)에 맞물려 복수 개의 압축포켓(P)을 형성하도록 메인프레임(20)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(180)과, 선회스크롤(180)과 메인프레임(20)사이에 설치하여 상기 선회스크롤(180)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(90)과, 선회스크롤의 편심부(60) 보스부(82) 중앙에 토출되는 냉매의 토출압을 받는 딤플(83)과, 고정스크롤(170)의 배면에 결합하여 케이싱(10)의 내부를 저압부와 고압부로 구획하는 고저압분리판(100)과, 흡입된 냉매가스를 토출시키는 토출구(173)를 포함한다.

메인프레임(20)은 그 중앙에 구동축(50)을 반경방향으로 지지하는 축구멍을 형성하고, 축구멍의 상반부에는 선회스크롤(180)의 보스부(82)가 선회운동을 하도록 확장한 보스수용포켓을 형성하며, 상면 양측에는 올담링(90)의 하측키부가 반경방향으로 미끄러지도록 키홈부를 형성한다.

고정스크롤(170)은 그 경판부 저면에 후술할 선회스크롤(180)의 랩(181)과 맞물려 두 개 한쌍의 압축포켓(P)을 쌍으로 이루는 랩(171)(181)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 최외곽 랩의 바깥쪽으로 흡입구(172)를 형성하며, 중앙부근에는 케이싱(10)의 고압부쪽으로 연통하는 토출구(173)를 형성한다.

토출구(173)는 고정스크롤의 토출구 도입단 주연부에도 유로면에 의한 압축 가스의 유속 저하를 방지하기 위하여 챔퍼나 라운드 형상의 토출안내면(174)를 형성한다.

선회스크롤(180)은 그 경판부 상면에 상기한 고정스크롤(170)의 랩(171)과 맞물리도록 랩(171)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부의 저면 중앙에는 상기 한 구동축(50)의 편심부(60)에 결합하여 메인프레임(20)의 보스수용포켓에서 선회운동을 하는 보스부(82)를 형성하며, 경판부 상면 중앙, 즉 최종 압축포켓의 중앙 부위에는 토출압을 받는 딤플(83)을 형성한다.

딤플(83)은 평면투영시 진원형이고, 그 주연부에 압력을 받게되는 유로에서 압축가스의 배출을 용이하게 구성하기 위해 선회스크롤의 딤플에 챔퍼나 라운드진토출 안내면(184)을 형성한다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 토출 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 압축기에서 인가되는 전류에 의해 회전자(40)(도 1에 도시)가 회전하게 되면, 회전자(40)(도 1에 도시)에 압입된 회전축(50)(도 1에 도시)이 회전하면서 선회스크롤(180)이 선회운동을 한다. 상기 선회스크롤(180)의 선회운동으로 인해 고정스크롤(170)의 일측에 형성된 흡입구(72)(도 1에 도시)로 냉매가스가 흡입되어 고정스크롤의 랩(171)과 선회스크롤의 랩(181)이 서로 선회운동을 하면서 압축포켓(P)의 체적이 점점 감소되며, 냉매가스를 압축하고, 선회스크롤의 딤플(183)을 지나, 고정스크롤(170)의 토출구(173) 쪽으로 압축가스가 토출되게 된다. 여기서, 압축포켓의 딤플(183) 및 토출구의 주연부(174)가 직각 방향으로 형성된 경우 압축기에서 이동하는 토출 유체의 압력과 속도가 저하되므로 압축기의 효율이 저감될 우려가 있으나, 도 4 또는 도 5에서와 같이 딤플(183)의 주연부에 챔퍼 또는 라운드지게 토출안내면(184)을 형성하거나 토출구(173)의 주연부에 챔퍼 또는 라운드진 토출 안내면(174)을 형성함으로써, 고온고압의 상태로 흐르는 유체의 유로저항을 줄여 토출량을 증가시킬 수 있다.

이렇게, 압축기의 딤플 및 토출구의 주연부에 유로저항을 줄여 가스의 토출압과 토출 속도를 증가시킴으로써, 압축기의 내부에서 구동시 발생하는 토출구의 토출가스 압력 저하를 효과적으로 막아 압축기의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 토출 구조는, 선회 스크롤의 중심부에 딤플과 고정스크롤의 토출구 주연부에 각각 챔퍼 또는 라운드진 가스 안내면을 형성함으로써, 스크롤 압축기의 딤플과 토출구 주변에서 토출가스의 유동저항을 줄여 토출가스의 유속을 높이고, 이를 통해 냉매가스의 토출량을 높여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

나선형의 랩이 형성되고 흡입구와 토출구를 가지는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 랩에 치합하여 상호 협조적으로 압축포켓을 형성할 수 있도록 랩이 형성되어 있으며 상기 압축포켓에서 토출되는 냉매가스의 유동저항을 저감시킬 수 있도록 중앙에 소정 깊이의 딤플이 형성된 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,

상기 선회스크롤의 딤플 주연부와 상기 고정스크롤의 토출구 주연부에 유동 저항을 줄일 수 있도록 챔퍼 또는 라운드진 토출 안내면을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출 구조.
삭제
나선형의 랩이 형성되고 흡입구와 토출구를 가지는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 랩에 치합하여 상호 협조적으로 압축포켓을 형성할 수 있도록 랩이 형성되어 있으며 상기 압축포켓에서 토출되는 냉매가스의 유동저항을 저감시킬 수 있도록 중앙에 소정 깊이의 딤플이 형성된 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,

상기 고정스크롤의 토출구 부위에 이 냉매가스의 흐름과 직접 맞닿는 부분인 토출구 도입측 주연부에 챔퍼 또는 라운드진 토출 안내면을 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출 구조.