KR100677271B1 - 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치에 관한 것으로, 선회스크롤이 얹혀지는 메인프레임의 중앙측 내주면이나 외주면에 그루브를 형성하거나 탄성부재를 설치하여 상기 선회스크롤과의 마찰부하를 완충할 수 있도록 탄성베어링부를 형성함으로써, 압축기의 운전시 발생할 수 있는 선회스크롤의 변형과 이에 따른 선회스크롤과 메인프레임 사이의 마찰손실을 줄여 모터의 효율을 높이고 마모를 줄여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치{DEVICE FOR SUPPORTING ORBITING SCROLL OF SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 변형을 보인 개략도,

도 3은 본 발명 스크롤 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 스크롤 압축기에서 운전중 선회스크롤의 변형시 메인프레임과의 접촉상태를 각각 보인 개략도,

도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,

도 6은 본 발명 스크롤 압축기에서 압축기구부의 변형예에 대한 일부를 보인 단면도,

도 7는 본 발명 스크롤 압축기의 변형예에서 운전중 선회스크롤의 변형시 메인프레임과의 접촉상태를 각각 보인 개략도,

도 8은 본 발명 스크롤 압축기의 변형예에서 선회스크롤 지지 장치에 대한 다른 실시예를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 선회스크롤 5b : 저면(스러스트베어링면)

10 : 메인프레임 11 : 상면(스러스트베어링면)

14 : 탄성지지부 14a : 그루브

15 : 탄성부재삽입홈 20 : 탄성베어링부재

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 압축기 운전중 선회스크롤의 변형으로 인해 발생하는 메인프레임과의 마모를 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 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.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 2는 종래 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 변형을 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 스크롤 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비한 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 회전축(4)과, 메인프레임(2)에 얹혀지고 회전축(4)의 편심부(미부호)에 결합하여 선회운동을 하는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)의 랩(5a)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 나선형의 랩(6a)을 형성하여 메인프레임(2)의 상면에 고정하는 고정스크롤(6)과, 고정스크롤(6)의 배면에 결합하여 케이싱(1)의 내부를 흡입영역(S1)과 토출영역(S2)으로 구획하는 고저압분리판(7)과, 고정스크롤(6)의 경판부 배면에 결합하여 토출영역(S2)으로 토출한 압축가스의 역류를 방지하는 역지밸브(8)를 포함하고 있다.

메인프레임(2)은 선회스크롤(5)의 경판부(5b) 배면과 함께 스러스트 베어링면을 이루도록 그 상면(2a)을 평평하게 형성하고, 이에 대향하는 선회스크롤(5)의 경판부 배면(5b) 역시 상기한 메인프레임(2)의 상면(2a)과 같이 스러스트베어링면을 이루도록 평평하게 형성하고 있다.

선회스크롤(5)과 고정스크롤(6)의 대향면에는 선회스크롤(5)이 구동모터(3)의 회전력을 전달받아 선회운동을 할 때 서로 맞물려 연속적으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루도록 각각 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(5a,6a)을 형성하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 3A는 고정자, 3B는 회전자, 4a는 오일유로이다.

상기와 같이 구성된 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(3)에 전원을 인가하면, 그 고정자(3A)의 내측에서 회전자(3B)가 회전축(4)과 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(5)은 고정스크롤(6)과의 랩(5a,6a) 사이에 복수 개의 압축실(P)을 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(5)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 압축하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 도 2에서 점선으로 표시한 바와 같이 압축실(P)이 중앙으로 이동하면서 체적이 좁아져 그 중앙측 압축실의 압력이 가장 높기 때문에 압축기가 압축행정을 진행할수록 선회스크롤(5)의 중앙부가 압축실(P)의 압력(Fg)에 의해 아래로 휘어지는 변형을 일으키면서 그 선회스크롤(5)의 경판부 배면(5b)이 메인프레임(2)의 상면에 접촉하여 스러스트베어링면을 형성한 상태로 선회운동을 하므로 결국 메인프레임(2)의 상면(2a)이나 또는 이에 접하는 선회스크롤(5)의 경판부 배면(5b)이 들러붙어 구동모터(3)의 입력이 증가되거나 상기한 스러스트베어링면이 마모되어 선회스크롤(5)의 거동을 불안정하게 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축과정중에 선회스크롤이 변형되더라도 그 선회스크롤과 메인프레임이 상호 들러붙거나 마모되는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 회전축의 편심부가 결합되는 보스부가 형성되어 선회 운동을 하면서 고정스크롤과 함께 압축실을 형성하는 선회스크롤; 상기 선회스크롤의 스러스트 베어링면이 지지되는 스러스트 베어링면이 형성되고, 상기 선회스크롤의 보스부가 삽입되도록 보스수용홈이 형성되는 메인프레임; 및 상기 메인프레임의 외주면에 원주방향을 따라 원형 또는 환형으로 형성되는 그루브에 의해 상기 메인프레임이 자체 탄성력을 갖도록 하여 상기 선회스크롤과 메인프레임과의 마찰부하를 완충할 수 있도록 하는 탄성베어링부;를 포함한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치를 제공한다.

또, 회전축의 편심부가 결합되는 보스부가 형성되어 선회 운동을 하면서 고정스크롤과 함께 압축실을 형성하는 선회스크롤; 상기 선회스크롤의 스러스트 베어링면이 지지되는 스러스트 베어링면이 형성되고, 상기 선회스크롤의 보스부가 삽입되도록 보스수용홈이 형성되며, 상기 보스수용홈의 내주면 또는 상기 스러스트 베어링면의 외주면에 탄성부재삽입홈이 형성되는 메인프레임; 및 상기 메인프레임의 탄성부재삽입홈에 삽입되어 상기 선회스크롤과 메인프레임과의 마찰부하를 완충할 수 있도록 하는 탄성베어링부재;를 포함한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 스크롤 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 스크롤 압축기에서 운전중 선회스크롤의 변형시 메인프레임과의 접촉상태를 각각 보인 개략도이며, 도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내부에 고정 설치하고 그 중앙에 탄성베어링부(14)를 구비하는 메인프레임(10)과, 메인프레임(10)의 상면에서 얹혀져 선회운동을 하면서 고정스크롤(6)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(5)을 포함한다.

메인프레임(10)은 환형으로 형성하되 그 상면(11)은 선회스크롤(5)의 경판부 배면(5b)과 함께 스러스트 베어링면을 이루도록 평평하게 형성하고, 그 중앙에는 회전축(4)이 반경방향으로 지지되도록 축구멍(12)을 형성하며, 축구멍(12)의 상단에는 상기 선회스크롤(5)과 회전축(4)의 편심부(미부호)가 결합하는 선회스크롤(5)의 보스부(미부호)가 선회운동을 할 수 있도록 보스수용홈(13)을 형성한다.

또, 도 3에서와 같이 보스수용홈(13)의 상단 모서리 부근에는 선회스크롤(5)의 중앙측이 메인프레임(10) 방향으로 불룩하게 변형될 때 이를 탄력적으로 완충할 수 있도록 탄성베어링부(14)를 형성하거나, 또는 도 6에서와 같이 선회스크롤(5)이 이상 거동으로 인해 선회반경이 커지거나 기울어지면서 메인프레임(10)의 외주면 모서리와 마찰될 때 이를 탄력적으로 완충할 수 있도록 상기 메인프레임(10)의 외주면에도 상기한 탄성베어링부(14)를 형성한다.

탄성베어링부(14)는 상기한 보스수용홈(13)의 내주면 상단부 또는 메인프레임(10)의 외주면 상단부에 소정의 깊이와 폭을 갖는 환형 또는 원호형(도면에선 환형) 형상으로 그루브(14a)를 형성함으로써 그 나머지 얇은 상측 부위가 상기한 탄성베어링부(14)를 이루도록 한다.

여기서, 메인프레임(10)의 상면(즉, 스러스트 베어링면)(11)은 상기 선회스크롤(5)의 변형을 고려하여 상기한 탄성베어링부(14)가 과도한 하중을 받지 않도록 가장자리에서 중앙쪽으로 갈수록 점차 낮아지도록 형성할 수도 있다.

또, 상기 탄성베어링부(14)의 끝단 모서리, 즉 선회스크롤(5)의 저면과 접하는 면의 자유단측 모서리는 라운드지게 형성하는 것이 선회스크롤(5)과의 마모를 줄이는데 바람직하다.

선회스크롤(5)은 경판부 상면에는 고정스크롤(6)의 랩(6a)과 맞물려 압축실(P)을 이루도록 랩(5a)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부 저면(5b)에는 상기 메인프레임(10)의 상면(11), 즉 스러스트 베어링면에 미끄럼 가능하게 얹히는 스러스트 베어링면을 평평하게 형성하며, 저면(5b)의 중앙에 상기한 보스부(미부호)를 돌출 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 4는 회전축, 6b는 흡입구, 6c는 토출구, 8은 역지밸브이다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 인가된 전원에 의해 고정자(3A)의 내측에서 회전자(3B)가 회전축(4)과 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 편심거리 만큼 편심회전을 하도록 하고, 이와 함께 선회스크롤(5)은 축중심을 원점으로 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하면서 고정스크롤(6)과의 랩(6a) 사이에서 두 개 한 쌍으로 이루어지는 압축실(P)을 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(5)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하고, 압축된 가스는 토출영역(S2)으로 토출하였다가 가스토출관(DP)을 통해 케이싱(1)의 외부로 배출한다.

이때, 냉매가스는 가장자리쪽 압축실(P)에서 중앙쪽 압축실(P)로 이동하면서 점차 압축되므로 중앙쪽 압축실의 온도와 압력이 급상승하고, 이로 인해 선회스크롤(5)과 고정스크롤(6)의 중심측이 열변형하거나 압력에 의해 벌어지면서 선회스크롤(5)의 중앙측 경판부 배면(5b)이 메인프레임(10)의 보스수용홈(13) 주변의 상면(11)과 마찰을 일으키게 되나, 본 발명과 같이 메인프레임(10)의 보스수용홈(13) 내주면에 그루브(14a)를 형성하여 탄성베어링부(14)를 이루도록 하는 경우에는 도 4에서와 같이 선회스크롤(5)의 중앙측이 메인프레임(10)쪽으로 불룩하게 변형되더라도 그 변형된 만큼 상기한 탄성베어링부(14)가 탄력적으로 휘어지면서 완충하여 선회스크롤(5)과 메인프레임(10) 사이의 마찰손실을 감소시키게 된다. 특히, 도면으로 제시하지는 않았으나 메인프레임(10)의 스러스트베어링면인 상면(11)을 중앙측으로 갈수록 낮게 형성하는 경우에는 상기한 선회스크롤(5)과 메인프레임(10) 사이의 마찰손실을 더욱 줄일 수 있다.

한편, 전술한 일실시예에서는 앞서 언급한 바와 같이 메인프레임(10)의 보스수용홈(13) 내주면에 그루브(14a)를 형성하여 그 메인프레임(10)에 탄성베어링부(14)를 형성하도록 하는 것이었으나, 본 실시예는 도 5에서와 같이 메인프레임(10)의 보스수용홈(13) 상단 모서리에 환형 또는 원호형(도면에선 환형을 도시함)으로 된 탄성부재삽입홈(15)을 단차지게 형성하고 그 탄성부재삽입홈(15)에 환형 또는 원호형이면서 웨이브 모양의 판스프링과 같이 자체 탄력을 가지는 탄성베어링부재(20)를 별도로 장착하여 상기한 선회스크롤(5)의 변형을 흡수하도록 할 수도 있다.

또 한편, 선회스크롤(5)이 이상 거동으로 인해 큰 선회반경으로 거동을 하거나 기울어져 거동을 할 때에는 메인프레임(10)의 모서리와 선회스크롤(5)의 저면이 심하게 마모될 우려가 있으나, 도 6 내지 도 8에서와 같이 선회스크롤(5)을 지지하는 메인프레임(10)의 외주면에 그루브(14a)를 형성하여 탄성베어링부를 이루도록 하거나 탄성부재삽입홈(15)을 단차지게 형성하여 그 탄성부재삽입홈(15)에 환형 또는 원호형이면서 웨이브 모양의 판스프링과 같이 자체 탄력을 가지는 탄성베어링부재(20)를 별도로 장착함으로써 상기한 선회스크롤(5)의 변형을 흡수하도록 할 수도 있다.

이렇게 하여, 압축기의 운전중에 선회스크롤의 열변형 또는 압축에 의한 변형으로 발생할 수 있는 선회스크롤과 메인프레임 사이의 마찰손실을 줄여 구동모터의 필요입력을 낮출 수 있고 선회스크롤과 메인프레임 사이의 마모를 줄여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치는, 메인프레임의 상면에 탄성베어링부를 형성하거나 탄성베어링부재를 설치함으로써, 압축기의 운전시 발생할 수 있는 선회스크롤의 변형과 이에 따른 선회스크롤과 메인프레임 사이의 마찰손실을 줄여 모터의 효율을 높이고 마모를 줄여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (7)

1. 회전축의 편심부가 결합되는 보스부가 형성되어 선회 운동을 하면서 고정스크롤과 함께 압축실을 형성하는 선회스크롤;

   상기 선회스크롤의 스러스트 베어링면이 지지되는 스러스트 베어링면이 형성되고, 상기 선회스크롤의 보스부가 삽입되도록 보스수용홈이 형성되는 메인프레임; 및

   상기 메인프레임의 외주면에 원주방향을 따라 원형 또는 환형으로 형성되는 그루브에 의해 상기 메인프레임이 자체 탄성력을 갖도록 하여 상기 선회스크롤과 메인프레임과의 마찰부하를 완충할 수 있도록 하는 탄성베어링부;를 포함한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 탄성베어링부는 선회스크롤과 접하는 면의 모서리가 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 메인프레임의 상면은 중앙쪽으로 갈수록 깊어지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.
4. 회전축의 편심부가 결합되는 보스부가 형성되어 선회 운동을 하면서 고정스크롤과 함께 압축실을 형성하는 선회스크롤;

   상기 선회스크롤의 스러스트 베어링면이 지지되는 스러스트 베어링면이 형성되고, 상기 선회스크롤의 보스부가 삽입되도록 보스수용홈이 형성되며, 상기 보스수용홈의 내주면 또는 상기 스러스트 베어링면의 외주면에 탄성부재삽입홈이 형성되는 메인프레임; 및

   상기 메인프레임의 탄성부재삽입홈에 삽입되어 상기 선회스크롤과 메인프레임과의 마찰부하를 완충할 수 있도록 하는 탄성베어링부재;를 포함한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 메인베어링은 선회스크롤과 접하는 면의 모서리가 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 메인프레임의 상면은 중앙쪽으로 갈수록 깊어지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 탄성베어링부재는 판스프링인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치.

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