KR100619742B1 - 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 소정량의 오일을 채운 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 고정 설치하는 프레임과, 상기 프레임에 지지하여 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 상기 구동축에 의해 선회운동을 하는 선회스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성함과 아울러 그 압축실로 흡입냉매를 안내하는 흡입구와 압축실의 압축가스를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출구를 형성하여 상기한 프레임에 고정 설치하는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 흡입구에 직접 연통 설치하여 냉매를 압축실로 안내하는 가스흡입관과, 상기 케이싱의 내부공간에 연통 설치하여 케이싱내 압축가스의 토출을 안내하는 가스토출관과, 상기 프레임의 하부를 수용하도록 구비하여 그 프레임과 구동축 사이를 윤활한 오일을 모아 케이싱의 내부공간으로 회수되도록 유도하는 오일받이통과, 상기 오일받이통의 출구에 연통되도록 케이싱의 내부에 구비되어 상기 오일받이통에 모인 오일을 케이싱의 바닥으로 유도하는 오일회수판을 포함함으로써, 오일이 냉동사이클시스템으로 과도하게 누설되는 것을 차단하여 많은 양의 오일이 케이싱의 내부에 잔류하도록 하고 이를 통해 케이싱 내 오일부족을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING OIL DISCHARGE OF HIGH-PRESSURE SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 도 1의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 3은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 고압식 스크롤 압축기에서 오일받이통을 보인 사시도,

도 5는 도 3의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 6은 도 3의 Ⅲ-Ⅲ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 케이싱 3 : 구동모터

4 : 구동축 4a : 오일유로

6 : 선회스크롤 10 : 메인프레임

11 : 축구멍 12 : 보스수용홈

14 : 가스연통홈 15 : 오일수용홈

20 : 고정스크롤 21 : 랩

22 : 흡입구 23 : 토출구

24 : 가스통과홈 25 : 오일통과홈

26 : 오일체류홈 27 : 오일유도홈

30 : 오일받이통 31 : 오일포켓부

32 : 오일안내부 40 : 오일회수판

50 : 오일필터

본 발명은 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치에 관한 것으로, 특히 고압식 스크롤 압축기에서 케이싱 내부의 오일을 토출가스와 분리하여 오일이 유출되는 것을 차단하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 스크롤 사이에 복수 개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가스를 연속으로 흡입 압축하여 토출하는 방식이다.

스크롤 압축기는 케이싱의 내부에 흡입가스가 채워지느냐 토출가스가 채워지느냐에 따라 크게 저압식과 고압식으로 구분할 수 있다. 고압식 스크롤 압축기는 도 1에 도시한 바와 같이 고압상태를 유지하고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착하여 회전력을 발생하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 회전자(3B) 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(5)과, 고정스크롤(5)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 메인프레임(2)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(6)과, 선회스크롤(6)과 메인프레임(2) 사이에 설치하여 상기 선회스크롤(6)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(7)을 포함하고 있다.

가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 통과하여 고정스크롤(5)의 흡입구(5b)에 연통 설치하는 한편 가스토출관(DP)은 메인프레임(2)을 중심으로 고정스크롤(5)의 반대쪽 케이싱(1)의 내부공간에 밀봉하도록 연통 설치하고 있다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(4)을 반경방향으로 지지하는 축구멍(2a)을 형성하고, 축구멍(2a)의 상반부에는 선회스크롤(6)의 보스부(6b)가 선회운동을 하도록 보스수용홈(2b)을 확장 형성하며, 상면 가장자리에는 상기 선회스크롤(6)의 배면과 함께 소정의 내부체적을 가지고 그 내부체적에 중간압측 압력의 냉매가스가 채워지도록 환형의 배압공간홈(2c)을 음형지게 형성하고 있다.

또, 메인프레임(2)은 그 외주면이 케이싱(1)의 내주면에 밀착하여 용접으로 고정 결합하되, 가스토출관(DP)이 메인프레임(2)을 중심으로 고정스크롤(5)의 반대쪽에 연통 설치됨에 따라 고정스크롤(5)을 통해 토출되는 토출가스가 상기한 가스토출관(DP)으로 유도될 수 있도록 메인프레임(2)의 외주면을 따라 적당개소에 가스연통홈(2d)을 형성하고 있다.

구동축(4)은 구동모터(3)의 회전자(3B)에 압입하여 상하 양측을 각각 메인프 레임(2)과 서브프레임(미도시)으로 지지하고, 그 내부에는 케이싱(1)의 오일을 흡상하여 각 베어링면을 윤활하도록 축방향으로 길게 오일유로(4a)를 형성하고 있다.

고정스크롤(5)은 그 경판부 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(5a)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부의 측면에는 상기한 가스흡입관(SP)을 연통하는 흡입구(5b)를 형성하며, 경판부 상면 중앙으로는 최종 압축실(P)에서 연통하여 압축가스를 케이싱(1)의 상측 공간으로 토출하는 토출구(5c)를 형성하고, 경판부 외주면에는 상기한 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)과 연통하여 토출가스를 케이싱(1)의 하측 공간으로 안내하는 가스통과홈(5d)을 형성하고 있다.

선회스크롤(6)은 그 경판부 상면에 상기한 고정스크롤(5)의 랩(5a)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(6a)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부 저면 중앙에는 상기한 구동축(4)을 결합하여 구동모터(3)의 동력을 전달받는 보스부(6b)를 형성하고 있다. 선회스크롤의 보스부(6b)는 메인프레임(2)의 보스수용홈(2b)에 삽입되어 선회운동을 하도록 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 3A는 고정자이다.

상기와 같은 종래의 고압식 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 구동모터(3)에 전원을 인가하면, 구동축(4)이 구동모터(3)의 회전자(3B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 올담링(7)에 의해 메인프레임(2)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 선회스크롤(6)은 고정스크롤(5)과의 랩(5a,6a) 사이에서 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(6)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매 가스를 흡입 압축하여 토출한다.

여기서, 냉매가스는 가스흡입관(SP)을 통해 고정스크롤(5)의 흡입구(5b)로 직접 흡입되었다가 압축실(P)에서 압축되어 고정스크롤(5)의 토출구(5c)를 통해 메인프레임(2)을 중심으로 케이싱(1)의 상측 내부공간로 토출되고, 이 냉매가스는 고정스크롤(5)과 메인프레임(2)의 외주면에 구비한 가스통과홈(5d)과 가스연통홈(2d)을 통해 케이싱(1)의 하측 내부공간으로 이동하였다가 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클시스템으로 토출된다.

반면, 오일은 구동축(4)의 고속회전시 원심력에 의해 그 구동축(4)의 오일유로(4a) 흡입되어 상단으로 흡상되면서 일부는 서브프레임(미도시)의 축구멍을 윤활하는 한편 일부는 구동축(4)의 상단에서 비산되어 보스수용홈(2b)을 통해 메인프레임(2)의 축구멍(2a)을 윤활하면서 케이싱(1)의 바닥으로 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 고압식 스크롤 압축기에 있어서는, 압축실(P)에서 토출되는 냉매가스가 메인프레임(2)의 축구멍을 통해 회수되는 오일과 간섭되면서 토출가스의 경로상에 있는 많은 오일이 냉매가스에 휩쓸려 함께 가스토출관(DP)으로 토출되어 압축기 케이싱 내부의 오일부족을 초래하고 이로 인해 프레임(2)과 구동축(4) 사이의 마찰손실이 가중되는 등 압축기의 신뢰성을 크게 떨어뜨릴 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 오일이 냉매가스와 함께 토출되는 것을 차단하여 케이싱 내부의 오일 부족으로 인한 압축기의 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정량의 오일을 채운 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 고정 설치하는 프레임과, 상기 프레임에 지지하여 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 상기 구동축에 의해 선회운동을 하는 선회스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성함과 아울러 그 압축실로 흡입냉매를 안내하는 흡입구와 압축실의 압축가스를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출구를 형성하여 상기한 프레임에 고정 설치하는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 흡입구에 직접 연통 설치하여 냉매를 압축실로 안내하는 가스흡입관과, 상기 케이싱의 내부공간에 연통 설치하여 케이싱내 압축가스의 토출을 안내하는 가스토출관과, 상기 프레임의 하부를 수용하도록 구비하여 그 프레임과 구동축 사이를 윤활한 오일을 모아 케이싱의 내부공간으로 회수되도록 유도하는 오일받이통과, 상기 오일받이통의 출구에 연통되도록 케이싱의 내부에 구비되어 상기 오일받이통에 모인 오일을 케이싱의 바닥으로 유도하는 오일회수판을 포함한 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 고압식 스크롤 압축기에서 오일받이통을 보인 사시도이며, 도 5는 도 3의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이고, 도 6은 도 3의 Ⅲ-Ⅲ"선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 고압식 스크롤 압축기는, 소정량의 오일을 채우고 고압상태를 유지하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(10)과, 메인프레임(10)과 서브프레임(미도시)에 지지하여 구동모터(3)의 구동력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(10)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(20)과, 구동축(4)에 편심지게 결합하여 메인프레임(10)의 상면에 얹고 고정스크롤(20)에 맞물려 올담링(7)에 의해 선회하면서 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(6)과, 메인프레임(10)과 구동축(4) 사이를 수용하여 그 사이로 공급되었던 오일을 모으는 오일받이통(30)과, 오일받이통(30)을 통해 모아진 오일을 케이싱(1)으로 안내하는 오일회수판(40)과, 고정스크롤(20)의 상면에 설치하여 토출되는 압축가스로부터 오일을 걸러내는 오일필터(50)를 포함한다.

가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 통과하여 고정스크롤(20)의 흡입구(22)에 연통 설치하는 한편 가스토출관(DP)은 메인프레임(10)을 기준으로 케이싱(1)의 하반부 내부공간에 밀봉하도록 연통 설치하여 이루어진다.

메인프레임(10)은 그 중앙에 구동축(4)을 반경방향으로 지지하는 축구멍(11)을 형성하고, 축구멍(11)의 상반부에는 선회스크롤(6)의 보스부(6b)가 선회운동을 하도록 보스수용홈(12)을 확장 형성하며, 상면 가장자리에는 상기 선회스크롤(6)의 배면과 함께 소정의 내부체적을 가지고 그 내부체적에 중간압측 압력의 냉매가스가 채워지도록 환형의 배압공간홈(13)을 음형지게 형성한다.

또, 메인프레임(10)은 그 외주면이 케이싱(1)의 내주면에 밀착하여 용접으로 고정 결합하되, 가스토출관(DP)이 메인프레임(10)을 중심으로 고정스크롤(20)의 반 대쪽에 연통 설치됨에 따라 고정스크롤(20)을 통해 토출되는 토출가스가 상기한 가스토출관(DP)으로 유도될 수 있도록 메인프레임(10)의 외주면을 따라 적당개소에 가스연통홈(14)을 형성하는 한편 오일필터(50)에 의해 걸러진 오일이 상기한 오일회수판(40)의 안쪽으로 안내되도록 오일연통홈(15)을 형성한다.

구동축(4)은 구동모터(3)의 회전자(3B)에 압입하여 상하 양측을 각각 메인프레임(10)과 서브프레임으로 지지하고, 그 내부에는 케이싱(1)의 오일을 흡상하여 각 베어링면을 윤활하도록 축방향으로 길게 오일유로(4a)를 형성한다.

고정스크롤(20)은 그 경판부 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(21)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부의 측면에는 상기한 가스흡입관(SP)을 연통하는 흡입구(22)를 형성하며, 경판부 상면 중앙으로는 최종 압축실(P)에서 연통하여 압축가스를 케이싱(1)의 상측 공간으로 토출하는 토출구(23)를 형성한다. 또, 고정스크롤(20)의 외주면에는 상기한 메인프레임(10)의 가스연통홈(14)과 일직선상에 연통하도록 가스통과홈(24)을 형성하고, 가스통과홈(24)과 중첩하지 않는 외주면 일측에는 오일통과홈(25)을 형성하며, 토출구(23)의 주변에는 오일필터(50)에 의해 걸러진 오일이 고일 수 있도록 오일체류홈(26)을 환형으로 형성하고, 오일체류홈(26)의 일측에는 오일을 오일통과홈(25)으로 유도하는 오일유도홈(27)을 반경방향으로 형성한다.

오일받이통(30)은 메인프레임(10)의 축구멍(11)과 구동축(4)의 외주면 사이를 수용하여 오일을 모으도록 바닥이 막힌 원통모양으로 형성하고 그 상단을 메인프레임(10)의 저면에 고정하는 오일포켓부(31)와, 오일포켓부(31)의 바닥에 연통하 여 오일을 케이싱(1)의 바닥쪽으로 안내하도록 관의 형상으로 형성하는 오일안내부(32)로 이루어진다. 오일안내부(32)의 출구단은 상기한 오일회수판(40)의 중간에 연통 결합한다.

오일회수판(40)은 평면투영시 '디귿자' 단면 모양으로 형성하여 그 상단은 상기한 메인프레임(10)의 오일연통홈(15)에 연통 결합하고 중단에는 상기한 오일받이통(30)의 오일안내부(32)에 연통 결합한다.

오일필터(50)는 망체 등으로 형성하되 걸러진 오일이 오일체류홈(26)에 고일 수 있도록 그 폭을 상기한 고정스크롤(20)의 오일체류홈(26) 내부에 수용될 수 있는 넓이로 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 3A는 고정자이다.

상기와 같은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 인가한 전원에 의해 구동축(4)이 구동모터(3)의 회전자(3B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(6)은 고정스크롤(20)과의 사이에 연속으로 이동하면서 체적이 좁아지는 압축실(P)을 쌍으로 형성하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출한다.

여기서, 냉매가스는 가스흡입관(SP)을 통해 고정스크롤(20)의 흡입구(22)로 직접 흡입되어 압축실(P)에서 압축되었다가 토출구(23)를 통해 케이싱(1)의 내부로 토출되고 이 토출가스는 메인프레임(10)의 가스연통홈(14)을 통해 케이싱(1)의 하 반부로 이동하였다가 가스토출관(DP)으로 토출되는데, 이 과정에서 압축실(P)로 유입되었던 오일도 함께 토출구(23)로 토출된다. 이 토출가스에 함유된 오일은 오일필터(50)에 의해 걸러져 오일체류홈(26)에 고였다가 오일유도홈(27)을 따라 흘러 오일통과홈(25)과 오일연통홈(15)을 거쳐 오일회수판(40)으로 유입되고 이 오일은 오일회수판(40)을 통해 케이싱(1)의 바닥으로 회수된다.

한편, 구동축(4)의 오일유로(4a)를 따라 흡상하는 오일은 구동축(4)의 끝단에서 비산되어 메인프레임(10)의 보스수용홈(12)에 고였다가 다시 메인프레임(10)의 축구멍(11)과 구동축(4)의 외주면 사이로 흘러내려 케이싱(1)의 내부공간으로 회수되려고 하나, 이 오일은 메인프레임(10)의 축구멍(11)과 구동축(4) 사이를 수용하는 오일받이통(30)의 오일포켓부(31)에 고였다가 오일안내부(32)를 따라 오일회수판(40)으로 이동하여 상기한 고정스크롤(20)의 토출구(23)를 통해 토출되어 걸러진 오일과 함께 케이싱(1)의 바닥으로 회수되는 것이다.

이렇게 하여, 토출가스와 함께 압축실에서 토출되는 오일은 오일필터와 걸러져 케이싱으로 회수되는 한편 압축기구부를 윤활한 오일은 오일받이통에 의해 토출가스에 휩쓸리지 않고 케이싱으로 회수되어 오일이 냉동사이클시스템으로 과도하게 누설되는 것을 차단할 수 있고 이를 통해 케이싱내 오일부족을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치는, 메인프레임과 구동축 사이는 오일받이통으로 수용하여 오일이 토출가스에 혼합되는 것을 차단하 는 한편 토출구의 주변에는 오일필터를 설치하여 토출가스에서 오일을 분리함으로써, 오일이 냉동사이클시스템으로 과도하게 누설되는 것을 차단하여 많은 양의 오일이 케이싱의 내부에 잔류하도록 하고 이를 통해 케이싱 내 오일부족을 미연에 방지하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (7)

1. 소정량의 오일을 채운 케이싱과,

   상기 케이싱의 내부에 고정 설치하는 프레임과,

   상기 프레임에 지지하여 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과,

   상기 구동축에 의해 선회운동을 하는 선회스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성함과 아울러 그 압축실로 흡입냉매를 안내하는 흡입구와 압축실의 압축가스를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출구를 형성하여 상기한 프레임에 고정 설치하는 고정스크롤과,

   상기 고정스크롤의 흡입구에 직접 연통 설치하여 냉매를 압축실로 안내하는 가스흡입관과,

   상기 케이싱의 내부공간에 연통 설치하여 케이싱내 압축가스의 토출을 안내하는 가스토출관과,

   상기 프레임의 하부를 수용하도록 구비하여 그 프레임과 구동축 사이를 윤활한 오일을 모아 케이싱의 내부공간으로 회수되도록 유도하는 오일받이통과,

   상기 오일받이통의 출구에 연통되도록 케이싱의 내부에 구비되어 상기 오일받이통에 모인 오일을 케이싱의 바닥으로 유도하는 오일회수판을 포함한 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오일받이통은 프레임의 하부를 수용하여 오일을 모으는 오일포켓부와, 오일포켓부의 바닥에 연통하여 오일을 케이싱의 바닥쪽으로 안내하는 오일안내부로 이루어진 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 고정스크롤의 토출구 주변에는 압축실에서 토출되는 압축가스와 오일을 분리하도록 오일필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 고정스크롤의 외주면에는 압축가스를 가스토출관으로 안내하는 가스통과홈을 형성하고, 그 가스통과홈의 측면에는 걸러진 오일을 케이싱의 바닥으로 안내하도록 오일통과홈을 상기 가스통과홈과 별개로 형성하며, 상기 고정스크롤의 상면에는 걸러진 오일이 오일통과홈으로 안내되도록 오일유도홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 고정스크롤의 토출구 주변에는 걸러진 오일이 모이도록 오일체류홈을 형성하고, 그 오일체류홈은 상기한 오일유도홈과 연결하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 프레임에는 고정스크롤의 오일통과홈 출구에 연통되도록 오일연통홈을 형성하고, 상기 오일연통홈의 출구에 오일회수판의 입구를 연결하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.

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