KR100751282B1 - 수평 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

수직 압축기는 그것의 측면에 수직 압축기를 놓고 더 큰 수직 압축기의 표준쉘내에 그것을 위치시킴으로써 수평압축기로 개조되어진다. 큰 압축기의 단부캡과 칸막이가 더해지는 반면, 작은 압축기의 단부캡과 칸막이는 제거되어진다. 윤활제펌프는 윤활제를 두 개의 쉘 사이에서 형성된 섬프로부터 윤활을 요하는 압축기의 모든 부분에까지 펌핑한다.

압축기, 수평압축기, 스크롤, 스크롤부재, 스파이럴 랩, 쉘, 베이스 플레이트, 스페이서, 플로팅 시일

Description

수평 스크롤 압축기{HORIZONTAL SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 본 발명에 따른 수평 스크롤 타입 냉동 압축기의 측면도;

도 2는 도 1에서 도시된 수평 스크롤 타입 냉동 압축기의 끝면도;

도 3은 도 1에서 도시된 스크롤 타입 냉동 압축기의 중앙을 따라 취한 수직단면도;

도 4는 캡과 칸막이를 제거한 상태에서 도 1에서 도시된 스크롤 타입 냉동 압축기의 끝면도; 그리고

도 5는 단부캡과 오일펌프를 제거한 상태에서, 도 1에서 도시된 것의 대향단부에서 취한 스크롤 타입 냉동 압축기의 끝면도.

본 발명은 스크롤 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 수평으로 위치결정되어 있고, 하나의 종래의 압축기 쉘을 사용하여 스크롤 압축기가 위치되는 또 하나의 종래의 압축기 쉘을 둘러싸는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 타입 장치는 주로 대단히 효율적 작동능력때문에 냉동 및 공기조화적용에서 압축기로서 점점 더 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 이러한 장치는 하나 가 다른 하나에 대하여 궤도운동하도록 서로 맞물려 있는 한쌍의 스파이럴 랩(wrap)으로 구현되며, 이 랩이 외부흡입포트로부터 중앙배출포트를 향하여 이동함에 따라 크기에 있어 점진적으로 감소하는 하나 또는 그 이상의 이동챔버를 형성한다. 모터 회전자에 부착되어 있는 적절한 구동샤프트를 통하여 궤도운동스크롤부재를 구동시키도록 작동하는 전기모터가 제공된다. 밀봉된 압축기에서, 밀봉된 쉘의 바닥은 보통 윤활과 냉각 목적의 오일섬프를 포함한다.

일반적으로, 모터는 압축기의 쉘에 고정된 고정자를 포함한다. 모터 회전자는 그 내부에 보통 억지 끼워맞춤된 크랭크 샤프트에 회전을 부여하도록 고정자내에서 회전한다. 크랭크 샤프트는 제1베어링하우징과 제2베어링하우징에 의해 지지되어 있는 한쌍의 베어링에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 크랭크 샤프트는 궤도운동스크롤의 허브에서 형성된 보어내로 뻗어있는 편심의 크랭크 핀을 포함한다. 허브의 보어내에 억지 끼워맞춤된 베어링에 대항하여 도는 구동부싱은 크랭크핀의 허브와 보어의 내면사이에 배치된다.

스크롤 압축기에 대한 설계는 크랭크 샤프트의 중심축을 수직 또는 수평으로 위치결정한다. 수직 및 수평 스크롤 압축기 설계의 차이점은 윤활섬프와 윤활을 요하는 압축기의 다양한 구성요소에 윤활제를 전달하는 전달 시스템이다. 종래의 수직으로 위치결정된 압축기에서, 윤활제는 크랭크 샤프트의 하단부가 섬프내에 잠겨진 상태로 쉘의 하부에 저장된다. 크랭크 샤프트는 그것의 상부까지 뻗어있는 반경방향 바깥으로 경사진 더 작은 직경의 보어와 연통하는 상대적으로 큰 직경의 중앙에 위치한 보어를 가진다. 더 큰 직경의 보어는 윤활유체를 크랭크샤프트로 펌핑하 여 더 작은 직경의 보어로, 그리고 최종적으로 윤활을 요하는 압축기의 모든 다양한 부분에 보내는 펌프로 작용한다.

압축기가 수평으로 위치결정될 때, 윤활제내에 크랭크 샤프트의 단부를 담그는 것은 실제적이지 않은데, 이는 그 쉘의 반이상을 윤활제로 채울 것을 요하기 때문이다.

본발명은 수평으로 위치결정된 종래의 수직 압축기를 포함한 수평압축기에 관련된 기술을 제공한다. 수평으로 위치결정된 수직 압축기는 수평압축기에 필요한 윤활섬프를 제공하기 위해 더 큰 수직 압축기의 쉘내에 배치된다.

본발명의 다른 이점과 목적은 이어지는 상세한 설명, 청구항, 그리고 도면으로부터 당업자에게 명백해 질 것이다.

이하에서 같은 참고 번호는 여러 도면을 통해 동일 또는 대응되는 부분을 나타내는 도면을 참고로 하며, 도 1 내지 도 5에는 본 발명에 따른 수평 타입 냉동 스크롤 압축기가 도시되어 있으며, 이는 참고번호 10에 의해 전체적으로 표시된다. 압축기(10)는 전체적으로 원통형인 내부쉘(12)과 원통형인 외부밀봉쉘(14)로 구성된다. 전체적으로 원통형인 내부쉘(12)은 바람직하게는 종래의 수직 압축기로부터의 표준압축기 쉘이다. 마찬가지로, 전체적으로 원통형인 외부밀봉쉘(14)은 바람직하게는 쉘(12)로부터의 압축기보다 더 큰 종래의 수직압축기로부터의 표준압축기 쉘이다. 하나는 크고 다른 하나는 작은 두 개의 현존하는 압축기 쉘을 이용함으로 써, 수평압축기(10)를 생산하는 것에 관련된 비용은 현저하게 감소될 수 있다.

전체적으로 원통형인 외부밀봉쉘(14)은 그것의 한쪽 단부에서 단부캡(16)과 그리고 반대쪽 단부에서는 단부캡(18)과 용접된다. 복수의 발부(feet)(20)는 냉동시스템내에 압축기(10)의 위치결정을 용이하게 하기 위해 쉘(14)에 고정된다. 캡(16)은 냉동제 배출피팅(22)을 구비하며, 이는 통상의 배출밸브를 그 안에 가질 수 있다. 쉘(14)에 부착된 다른 주요 요소는 단부캡(16)이 쉘(14)에 용접되는 지점과 동일한 지점에서 그 둘레에서 용접되어 있는 횡으로 뻗어있는 칸막이(24), 흡입 피팅(56), 오일배출 피팅(28), 터미널 블록(30), 액체주입 피팅(32) 그리고 관측용 유리(34)로 구성된다. 내부쉘(12)은 외부쉘(14)내에 배치되고, 복수의 스페이서(26)에 의해 외부쉘(14)내의 중앙에 위치결정된다.

쉘(12)에 부착된 주요 요소는 방사상 바깥방향으로 뻗어있는 복수의 다리부에 의해 쉘(12)에 적절히 고정된 제1베어링하우징(36)과 각각이 또한 쉘(12)에 적절히 고정되고 방사상 바깥방향으로 뻗어있는 복수의 다리부를 가진 제2베어링하우징(38)으로 구성된다. 모터고정자(40)는 전체적으로 단면이 정방형 또는 육각형이지만 모서리가 둥글며 쉘(12)에 억지 끼워맞춤되어 있다. 고정자(40)상의 둥근 모서리 사이의 평탄부는 고정자(40)와 쉘(12)사이에 통로를 제공하며, 이는 쉘(12)내에서 윤활제 및 냉매 가스의 흐름을 용이하게 한다.

구동 샤프트 또는 크랭크 샤프트(42)는 그 한쪽 단부에 편심의 크랭크 핀(44)을 가지며, 제1베어링하우징(36)에서의 베어링(46)과 제2베어링하우징(38)에서의 베어링(48)에 회전가능하도록 저널링되어 있다. 크랭크 샤프트(42)는 대향 단부에 상대적으로 큰 직경의 동심보어(50)를 가지며, 이는 크랭크 샤프트(42)를 관통하여 방사상 바깥방향으로 경사진 작은 직경의 보어(52)와 연통한다. 크랭크샤프트(42)에 의해 구동되는 윤활제 펌핑시스템(60)은 제2베어링하우징(38)의 외측에 고정된다. 펌핑시스템(60)은 입구하우징조립체(62), 입구튜브(64), 크랭크샤프트(42)에 의해 구동되는 윤활제 펌프(66)로 구성된다. 윤활제펌프(66)는 입구하우징조립체(62)에 고정되어 있으며, 이는 제2베어링하우징(38)에 고정되어 있다. 입구튜브(64)은 입구하우징조립체(62)로부터 쉘(12,14)사이의 파워 위치까지 뻗어있다. 쉘(12)과 쉘(14)사이의 하부위치는 윤활제가 축적되는 섬프(68)를 형성한다. 펌프(66)는 튜브(64)와 하우징조립체(62)를 통해 섬프(68)로부터 윤활제를 끌어와서, 이 윤활제를 보어(50)와 보어(52)에, 그리고 최종적으로 윤활을 요하는 압축기(10)의 모든 다양한 부분으로 펌핑한다.

크랭크 샤프트(42)는 고정자(40), 이를 통하여 지나는 권선(70), 그리고 크랭크 샤프트(42)상에 억지 끼워맞춤된 회전자(72)를 포함하고, 제1 및 제2 평형추(74,78)를 가진 모터에 의해 회전적으로 구동된다.

제1베어링하우징(36)의 외면은 평탄한 스러스트 베어링면(78)을 구비하고 있으며, 이에 대하여 단부 플레이트(84)로부터 바깥방향으로 뻗어있는 통상의 스파이럴 배인 또는 랩(82)을 가진 궤도운동스크롤부재(80)가 배치된다. 궤도운동 스크롤부재(80)의 단부 플레이트(84)의 대향면으로부터 바깥방향으로 돌출한 것은 저어널베어링(88)을 가진 원통형 허브(86)이며, 이 내에는 크랭크 핀(44)이 구동가능하게 배치된 내부 보어(92)를 가진 구동부싱(90)이 회전가능하도록 배치된다. 크랭크 핀(44)은 보어(92)의 부분에 형성된 평탄한 면(도시 생략)과 구동가능하게 맞물림하는 면상에 평탄부를 가져서, 본 출원인에 의한 미국특허 제4,877,382호에서 나타낸 것과 같은 방사상으로 구동하는 장치를 제공한다. 올덤 커플링(94) 또한 궤도운동스크롤부재(80)의 회전운동을 방지하기 위해 궤도운동스크롤부재(80)와 비궤도운동스크롤부재(96)에 키 연결되고, 궤도운동스크롤부재(80)와 베어링하우징(36)사이에 위치결정되도록 구비된다. 올덤 커플링(94)은 바람직하게는 본출원인에 의해 함께 출원중인 미국특허 제5,320,506호에 개시된 타입이다.

비궤도운동스크롤부재(96)는 궤도운동스크롤부재(80)의 랩(82)과 맞물림하도록 위치결정되고 단부 플레이트(100)로부터 바깥방향으로 뻗어있는 랩(98)을 가지도록 구비된다. 비궤도운동스크롤부재(96)는 중앙에 배치된 배출통로(102)를 가지며, 이는 캡(16)과 칸막이(24)에 의해 형성된 배출 머플러 챔버(106)와 유체연통하는 상향 개방오목부(104)와 연통한다. 환형오목부(108) 또한 비궤도운동스크롤부재(96)내에 형성되어 있으며, 이 내에 시일 조립체(110)가 배치되어 있다. 오목부(104,108)와 시일조립체(110)는 랩(82,98)에 의해 압축되어 있는 가압유체를 수용하는 축방향압력가압챔버를 형성하는데 상호작용하여, 축방향 가압력을 비궤도운동스크롤부재(96)상에 부가하고, 이에 의해 각각의 랩(82,98)의 선단을 단부 플레이트(100,84)의 대향 단부 플레이트면과 밀봉되도록 맞물리게 가압한다. 시일 조립체(110)는 바람직하게는 미국특허 제5,156,539호에서 보다 상세하게 예시된 타입이다. 비궤도운동스크롤부재(96)는 전술한 미국특허 제4,877,382호와 제5,102,316호에서 개시된 것과 같이 적절한 방식으로 베어링하우징(36)에 장착되도록 설계된다.

따라서 본 발명의 수평압축기(10)는 종래의 수직 방향 압축기를 수평압축기로 개조하는 효과적인 비용절감 방법의 기술을 제공한다. 현존하는 수직압축기로부터의 두 개의 쉘의 이용은 적은 비용으로써 수평시스템으로의 개조를 가능하게 해 준다. 내부에 압축기가 장착된 현존하는 작은 쉘은 큰 압축기의 쉘내에 위치한다. 두 개의 쉘은 윤활제 섬프를 형성하며, 윤활제는 회전하는 크랭크 샤프트에 의해 구동되는 펌핑 시스템에 의해 윤활제 섬프로부터 펌핑되어진다.

위 상세한 설명이 본발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어, 본발명은 이어지는 청구항의 명백한 의미와 범위로부터 벗어남이 없이 쉽게 수정, 변화, 변경될 수 있음이 이해되어져야 한다.

본 발명의 수평압축기(10)는 종래의 수직 방향 압축기를 수평압축기로 개조하는 효과적인 비용절감 방법의 기술을 제공한다.

현존하는 수직압축기로부터의 두 개의 쉘의 이용은 적은 비용으로써 수평시스템으로의 개조를 가능하게 해 준다.

Claims (21)

1. 수평스크롤장치에 있어서,

   제1쉘;

   상기 제1쉘내에 배치되고, 제1베이스 플레이트와 상기 제1베이스 플레이트로부터 뻗어있는 제1스파이럴 랩을 가지는 제1스크롤부재;

   상기 제1쉘내에 배치되고, 제2베이스 플레이트와 상기 제2베이스 플레이트로부터 뻗어있으며 상기 제1스파이럴 랩과 서로 맞물려 있는 제2스파이럴 랩을 가지는 제2스크롤 부재;

   상기 스크롤 부재를 서로에 대하여 궤도운동시키고, 이에 의해 상기 스파이럴 랩이 흡입압력구역과 배출압력구역사이에서 점진적으로 변하는 부피의 포켓을 만들기 위한 구동 부재;

   내부챔버를 형성하고, 상기 제1쉘이 완전히 그 내부에 배치되며, 윤활제 섬프를 형성하는 제2쉘; 그리고

   상기 제2쉘에 고정되고, 상기 내부챔버를 상기 흡입압력구역과 상기 배출압력구역으로 분리시키는 칸막이로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평스크롤장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 부재에 의해 구동되고, 상기 섬프로부터 윤활제를 펌핑할 수 있는 윤활제 펌프로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1쉘에 고정되고, 상기 구동부재를 회전가능하게 지지하는 제1베어링하우징으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1쉘에 고정되고, 상기 구동 부재를 회전가능하게 지지하는 제2베어링하우징으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2베어링하우징에 고정되고, 상기 섬프로부터 윤활제를 펌핑할 수 있는 윤활제 펌프로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 윤활제 펌프는 상기 구동 부재에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제2쉘을 통해 뻗어있는 흡입구로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제2쉘을 통해 뻗어있는 배출구로 더 구성되고, 상기 칸막이가 상기 배출구와 상기 흡입구 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제2쉘을 통해 뻗어있는 배출구로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 스크롤 부재 중 하나와 상기 칸막이 사이에 배치된 플로팅 시일로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
11. 스크롤 장치에 있어서,

    챔버를 형성하는 제1쉘;

    상기 챔버를 흡입압력구역과 배출압력구역으로 나누는 칸막이;

    상기 흡입압력구역내에 배치된 제2쉘;

    상기 제2쉘내에 배치되고, 제1베이스 플레이트와 상기 제1베이스 플레이트로부터 뻗어있는 제1스파이럴 랩을 가지는 제1스크롤 부재;

    상기 제2쉘 내에 배치되고, 제2베이스 플레이트와 상기 제2베이스 플레이트로부터 뻗어있고 상기 제1스파이럴 랩과 서로 맞물린 제2스파이럴 랩을 가지는 제2스크롤 부재; 그리고

    상기 스크롤 부재를 서로에 대하여 궤도운동시키고, 이에 의해 상기 스파이럴 랩이 상기 흡입압력구역과 상기 배출압력구역사이에서 점진적으로 변하는 부피의 포켓을 만들도록 상기 제2쉘 내에 배치된 구동 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 윤활제 섬프는 상기 제1쉘 및 제2쉘 사이에서 형성되고, 상기 섬프로부터 윤활제를 펌핑할 수 있는 윤활제 펌프로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 윤활제 펌프는 상기 구동 부재에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
14. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제1 및 제2쉘 사이에 배치된 적어도 하나의 스페이서로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
15. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제1 및 제2쉘은 원통형이고, 동축선상에 배치된 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
16. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제1 및 제2쉘 각각은 수평축을 형성하고, 상기 축이 평형한 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 축은 동일 선상에 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 장치.
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