KR101092729B1 - 스크롤 압축기 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

고정 경판(2b)상에 형성된 고정 스크롤 랩(2a)을 갖는 고정 스크롤(2)과, 선회 경판(4b)상에 형성된 선회 스크롤 랩(4a)을 갖는 선회 스크롤(4)을 맞물리게 하여 압축실(5)을 형성하고, 상기 고정 스크롤(2)을 철계 금속재료로, 상기 선회 스크롤(4)을 알루미늄계 금속재료로 형성한다. 상기 스크롤 압축기는 선회 스크롤(4)의 적어도 경판 배면부(4c)에 표면처리를 실시한 것을 특징으로 한다.

Description

스크롤 압축기 및 그 제조방법{SCROLL COMPRESSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은, 냉난방장치나 냉장고 등의 냉각장치에 사용되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
종래부터, 냉동 공조용의 밀폐형 압축기로서는, 왕복식(reciprocating type), 로터리식, 스크롤식이 있으며, 이러한 방식의 압축기는 가정용, 업무용의 냉동 공조 분야에서 사용되어 오고 있다. 현재는 비용, 성능면 등에서 각각의 특징을 살린 개발이 행해지고 있다.
그 중에서도 압축기구 및 전동기구를 용기에 수납한 압축기는, 소음을 제거하고 메인터넌스의 필요성을 제거하기 위한 이른바 밀폐형 압축기로 대표되며, 스크롤 압축기와 로터리 압축기가 주류가 되고 있다. 스크롤 압축기는, 일반적으로, 경판(plate)으로부터 스크롤 랩이 융기한 고정 스크롤 및 선회 스크롤을 맞물리게 하여 쌍방간에 압축실을 형성하고, 선회 스크롤을 자전구속기구에 의한 자전의 구속하에 원궤도를 따라서 선회시켰을 때, 압축실이 용적을 바꾸면서 이동함으로써 흡입, 압축, 토출을 행하고, 선회 스크롤의 바깥둘레부 및 스크롤 랩 배면에 윤활유에 의하여 소정의 배압을 인가하여, 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤로부터 분리 및 전복되지 않도록 하고 있다.
상기 종래의 스크롤 압축기를 도 4에 나타낸다(예를 들면, 특허문헌 1 ). 도 4는 종래의 스크롤 압축기의 단면도이다.
흡입관(1)으로 흡입된 냉매가스는, 스크롤 랩(2a)과 경판(2b)을 포함하여 구성되는 고정 스크롤(2)의 흡입실(3)을 통과하여, 스크롤 랩(4a)과 경판(4b)을 포함하여 구성되는 선회 스크롤(4)과 상기 고정 스크롤(2)의 맞물림에 의한 압축실(5)에 갇히며, 상기 냉매가스는 고정 스크롤(2)의 중심을 향해서 용적을 감소시키면서 압축되고 토출포트(6)로부터 토출된다.
배압공간(8a)은 선회 스크롤(4)과, 프레임(7)의 링형상의 그루브(groove)에 장착된 시일 링(seal ring;14)에 둘러싸여 형성된다. 상기 배압공간(8a) 내의 압력은 토출압력과 흡입압력과의 사이의 중간압으로 설정되고, 상기 중간압은 배압조정기구(9)에 의해 일정압이 되도록 제어된다. 상기 시일 링(14)은, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)와 미끄럼운동한다.
배압조정기구(9)는, 배압공간(8a)으로부터 고정 스크롤(2)을 통과하여 흡입실(3)과 연결되는 연결통로(10)를 구비하며, 상기 연결통로(10)는 밸브(11)를 구비한다. 만약, 배압공간(8a)의 압력이 설정압력보다 높아지면, 상기 밸브(11)가 열리어, 배압공간(8a) 내의 오일이 상기 흡입실(3)로 공급되어, 배압공간(8a)내를 일정한 중간압으로 유지한다. 흡입실(3)로 공급된 상기 오일은, 선회운동과 함께 압축실(5)로 이동하며, 이는 압축실(5) 사이에서 오일이 누설되는 것을 방지한다. 상기 중간압은 선회 스크롤(4)의 배면에 인가되어, 스크롤 압축기가 전복되는 것을 방지하다. 만약, 스크롤 압축기가 전복하면, 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(4)이 분리되어, 그 부분에 누설이 발생해 버린다.
스크롤 압축기를 구성하는 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(4)용으로 주철(鑄鐵)을 주로 한 철계(iron-based)재료를 사용하거나, 또는 고정 스크롤(2)용으로 철계재료를, 선회 스크롤(4)용으로 알루미늄계 재료를 사용한다.
(특허문헌 1)
일본 특허공개 2001-280252호 공보
그러나, 상기 구성에 있어서, 저온에서의 기동(起動)시나, 사이클의 서리제거중에 흡입포트에 다량의 액체 복귀가 발생하는 경우, 액체냉매를 압축하기 위해서, 압축실(5)의 압력이 비정상으로 상승하여, 선회 스크롤(4)과 고정 스크롤(2)이 역으로 분리되어 버린다. 그 때에, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)가, 프레임(7)의 평면부(15)에 접촉하여, 녹아붙음(seizing)이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기는, 고정 스크롤의 고정경판으로부터 융기한 고정 스크롤 랩과, 선회 스크롤의 선회경판으로부터 융기한 선회 스크롤 랩이 서로 결합되어 그 사이에 압축실을 형성하고, 상기 선회 스크롤의 경판 배면부에 배압(背壓)공간이 제공되며, 상기 배압공간은 시일 링에 의하여 안쪽 영역과 바깥쪽 영역으로 분할되고, 상기 시일 링의 안쪽 영역에 고압이 인가되며, 상기 안쪽 영역에 인가된 것보다도 낮은 압력을 상기 바깥쪽 영역에 인가하고, 이에 의하여 상기 선회 스크롤을 고정 스크롤에 접촉시키고, 상기 선회 스크롤의 자전을 자전구속부품에 의해서 구속하며, 상기 선회 스크롤을 선회 운동시키는 것에 의해, 상기 압축실을 스크롤의 중심을 향하여 그 용적을 감소시키면서 이동시키고, 냉매가스를 상기 압축실로 흡입하여 압축하는 스크롤 압축기로서, 상기 고정 스크롤을 철계(iron-based)재료로, 상기 선회 스크롤을 알루미늄계 재료로 형성하고, 상기 선회 스크롤의 적어도 경판 배면부에 표면 처리를 실시한 것이다. 저온시의 기동시나, 사이클 서리 제거시 등, 흡입포트에 다량의 액체가 복귀하는 경우, 액체냉매를 압축하기 위해서, 압축실의 압력이 비정상적으로 상승하고, 상기 선회 스크롤과 고정 스크롤이 서로 반대로 분리된다.
본 실시형태에 의하면, 상기 선회 스크롤의 경판 배면이, 프레임의 평면부에 밀어붙여지더라도, 표면처리에 의한 경화층으로 인하여 녹아붙음(seizing)이 발생하지 않으며, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 표면처리로서 알루마이트 피막처리, PVD처리, 및 니켈 인 도금처리 중의 어느 하나를 실시한 것이다.
본 실시형태에 의하면, 상기 경판 배면부가 프레임의 평면부와 미끄럼운동하더라도, 경화층을 가진 피막의 마멸이 적고, 장시간 사용하더라도 표면처리 피막이 잔존하여, 녹아붙음이 발생하지 않고 스크롤 압축기의 높은 신뢰성을 꾀할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 표면처리 후, 적어도 경판 배면과 시일 링 사이의 미끄럼운동부에, 랩핑처리, 버프처리, 또는 배럴연마처리를 실시한 것이다.
본 실시형태에 의하면, 표면처리에 의한 거칠기가 작게 된다. 따라서, 상기 시일 링과 선회 스크롤의 경판 배면 사이의 마찰 저항이 감소되며, 상기 선회 스크롤의 경판 배면에 대한 시일 링의 신뢰성이 향상되고, 미끄럼운동 손실이 저감되며, 그 성능이 향상된다.
본 발명의 제 4 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 경판 배면과 시일 링 사이의 미끄럼운동부를 마스킹하고, 표면처리를 실시한 것이다.
본 실시형태에 의하면, 표면처리에 의한 경화층이 상기 시일 링을 마모하지않아서, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.
본 발명의 제 5 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 상기 경판 배면부와 시일 링 사이의 미끄럼운동부의 표면처리를, 가공에 의해 제거한 것이다.
본 실시형태에 의하면, 마스킹시의 지그 등이 필요없어, 저비용화를 꾀할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도.
도 2는, 상기 스크롤 압축기의 주요부 단면도
도 3은, 상기 스크롤 압축기에 사용되는 선회 스크롤의 경판 배면부의 평면도.
도 4는, 종래의 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 단면도, 도 2는, 상기 스크롤 압축기의 주요부 단면도, 도 3은 상기 스크롤 압축기에 사용되는 선회 스크롤의 경판 배면부의 평면도이다. 한편, 도 4에 나타내는 종래의 스크롤 압축기와 동일한 기능의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다.
본 실시예의 스크롤 압축기는, 용기(20)내에 압축기구와 전동기구를 구비하고 있다. 상기 압축기구는 용기(20)내의 위쪽에 배치되고, 전동기구는 압축기구보다도 아래쪽에 배치되어 있다. 상기 용기(20)의 상부에는, 흡입관(1)과 토출관(21)이 설치되고 있다. 상기 용기(20)내의 하부에는, 윤활유를 저장하는 오일저장부(29)가 구비된다.
상기 압축기구는, 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(4)을 포함한다. 상기 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(4)은 서로 결합하여, 복수의 압축실(5)을 형성한다. 상기고정 스크롤(2)은, 고정 경판(2b){이하, 경판(2b)}으로부터 융기한 고정 스크롤 랩(2a){이하, 스크롤 랩(2a)}을 가지며, 상기 선회 스크롤(4)은, 선회경판(4b){이하, 경판(4b)}으로부터 융기한 선회 스크롤 랩(4a){이하, 스크롤 랩(4a)}을 가진다. 압축실(5)은, 스크롤 랩(2a)과 스크롤 랩(4a)이 맞물림에 의하여 상기 경판(2b)과 경판(4b)과의 사이에 형성된다.
상기 선회 스크롤(4)은, 자전구속기구(22)에 의해서 자전이 구속되어, 원궤 도 내에서 선회한다. 압축실(5)은, 이 선회 스크롤(4)의 선회 동작에 의해서 용적을 바꾸면서 이동한다.
상기 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)에는 배압공간(8)이 제공된다. 이 배압공간(8)내에서, 시일 링(14)이 프레임(7)내에 제공된 원형 그루브에 배치된다. 상기 배압공간(8)은 상기 시일 링(14)에 의하여 2공간, 즉 바깥쪽영역(8a) 및 안쪽영역(8b)으로 분할된다. 고압의 토출압력이 상기 안쪽영역(8b)에 인가된다. 흡입압력으로부터 토출압력까지의 사이의 소정의 중간압력이 상기 바깥쪽영역(8a)에 인가된다. 상기 배압공간(8) 내의 압력에 의하여 상기 선회 스크롤(4)에 스러스트 힘(thrust force)이 인가되어, 상기 선회 스크롤(4)은 상기 고정 스크롤(12)에 안정적으로 밀어붙여지며, 이에 의하여 누설을 저감하고, 상기 선회 스크롤(4)이 안정하게 선회한다.
본 실시예의 스크롤 압축기는, 고정 스크롤(2)을 철계 재료로, 선회 스크롤(4)을 알루미늄계 재료로 형성하고, 그 경판 배면부(4c)에 표면 처리를 실시하여, 경화층이 형성되고 있다. 표면처리로서는, 알루마이트 피막처리, PVD 처리, 니켈 인 도금처리 중의 어느 하나를 실시한다.
저온시의 기동시나, 사이클의 서리제거중에 흡입포트에 다량의 액체가 복귀하는 경우, 액체냉매를 압축하기 위해서, 압축실의 압력이 비정상으로 상승해 버려, 선회 스크롤(4)과 고정 스크롤(2)이 서로 반대로 분리된다. 이 때, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)가, 상기 프레임(7)의 평면부(15)에 접촉한다. 그러나, 표면처리에 의해 생성되는 상기 경화층에 의해, 녹아붙음(seizing) 또는 이상마모 가 발생하지 않으며, 스크롤 압축기를 장시간 사용하여도 상기 경화층이 잔존하여, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있다.
또한, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)의 시일 링(14)에 대한 미끄럼운동부(16)에, 표면처리 후, 랩핑 처리, 버프처리, 또는 배럴연마처리를 실시하고 있다. 이는 표면처리에 의한 거칠기가 큰 경우, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)와 상기 시일 링(14)이 서로 미끄럼운동하더라도, 상기 랩핑처리, 버프처리 또는 배럴연마처리에 의하여 낮은 경도를 가지는 상기 시일 링이 구부러지거나 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 표면처리 후, 랩핑처리, 버프처리, 또는 배럴연마처리에 의해, 표면처리에 의한 거칠기를 작게 함으로써, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)와 상기 시일 링(14)사이의 마찰저항을 저감하여, 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c)와 상기 시일 링(14)의 신뢰성을 향상하는 것과 동시에, 상기 미끄럼운동부(16)에서의 미끄럼운동 손실을 저감하는 것에 의하여 성능 향상을 꾀할 수 있다.
또한, 상기 시일 링(14)과 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c) 사이의 미끄럼운동부(16)를 마스킹하고 표면처리하는 것에 의해, 상기 시일 링(14)과 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c) 사이의 미끄럼운동부(16)에만 표면처리의 경화층이 제공되지 않은 경우에도 그와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 시일 링(14)과 선회 스크롤(4)의 경판 배면부(4c) 사이의 미끄럼운동부(16)에 실시된 표면처리를, 가공에 의해 제거하더라도 그와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
상기 실시예로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고정 스크롤을 철 계 금속재료로, 선회 스크롤을 알루미늄계 금속재료로 형성하고, 적어도 상기 경판 배면부에 표면처리를 실시하고 있다. 이에 의하여, 상기 선회 스크롤의 경판 배면이, 프레임의 평면부에 밀어붙여지더라도, 표면처리에 의한 경화층에 의해, 녹아붙음이 발생하지 않으며, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 표면처리로서, 알루마이트 피막처리, PVD 처리, 및 니켈 인 도금처리 중의 어느 하나를 실시한다. 따라서, 상기 배면부가 프레임의 평면부와 미끄럼운동하더라도, 경화층을 가진 피막의 마멸이 적고, 장시간의 사용에서도 표면처리 피막이 잔존하여, 녹아붙음이 발생하는 일 없이 높은 신뢰성을 꾀할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 표면처리 후, 적어도 경판 배면부의 시일 링에 대한 미끄럼운동부에, 랩핑처리, 버프처리, 또는 배럴연마처리를 실시함으로써, 표면처리에 의한 거칠기를 작게 하고 있다. 이에 의해, 상기 시일 링과 선회 스크롤의 경판 배면부 사이의 마찰저항을 저감하여, 선회 스크롤의 경판 배면부에 대한 시일 링의 신뢰성을 향상하는 것과 동시에, 미끄럼운동 손실을 저감하여 그 성능 향상을 꾀할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 시일 링과 경판 배면부 사이의 미끄럼운동부를 마스킹하고, 표면처리를 실시한다. 따라서, 표면처리에 의해 형성되는 경화층이 상기 시일 링을 마모시키지 않으며, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 경판 배면부와 시일 링 사이의 미끄럼운동부의 표면처리를 가공에 의하여 제거한다. 따라서, 마스킹시의 지그 등이 필요없어, 저 비용화를 꾀할 수 있다.
본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 가정용, 업무용으로 사용되는 냉난방 장치나 냉장고 등의 냉각장치에 이용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 고정 스크롤의 고정경판으로부터 융기한 고정 스크롤 랩과, 선회 스크롤의 선회경판으로부터 융기한 선회 스크롤 랩이 서로 결합되어 그 사이에 압축실을 형성하고, 상기 선회 스크롤의 경판 배면부에 배압(背壓)공간이 제공되며, 상기 배압공간에 위치하는 베어링부재에 시일 링을 설치하고, 상기 배압공간은 상기 시일 링에 의하여 안쪽 영역과 바깥쪽 영역으로 분할되고, 상기 시일 링의 안쪽 영역에 고압이 인가되며, 상기 안쪽 영역에 인가된 것보다도 낮은 압력을 상기 바깥쪽 영역에 인가하고, 이에 의하여 상기 선회 스크롤을 고정 스크롤에 접촉시키고, 상기 선회 스크롤의 자전을 자전구속부품에 의해서 구속하며, 상기 선회 스크롤을 선회 운동시키는 것에 의해, 상기 압축실을 스크롤의 중심을 향하여 그 용적을 감소시키면서 이동시키고, 냉매가스를 상기 압축실로 흡입하여 압축하는 스크롤 압축기로서,
    상기 고정 스크롤을 철계(iron-based)재료로, 상기 선회 스크롤을 알루미늄계 재료로 형성하고, 상기 선회 스크롤의 경판 배면부에 있어서, 상기 시일 링과의 미끄럼 운동부에는 표면처리에 의한 경화층을 형성하지 않고, 상기 시일 링과의 상기 미끄럼운동부 이외의 부분에는 표면처리에 의한 상기 경화층을 형성하며, 상기 표면처리로서, 알루마이트 피막처리, PVD처리, 및 니켈 인 도금처리 중의 어느 하나를 실시한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제 1 항에 기재된 스크롤 압축기의 제조방법으로서, 상기 경판 배면부의 상기 시일 링과의 상기 미끄럼운동부를 마스킹하고, 상기 표면처리를 실시한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 제조방법.
  3. 제 1 항에 기재된 스크롤 압축기의 제조방법으로서, 상기 경판 배면부의 상기 시일 링과의 상기 미끄럼운동부의 표면처리를, 가공에 의해 제거한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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