KR101238203B1

KR101238203B1 - 스크롤압축기의 배압 실링장치

Info

Publication number: KR101238203B1
Application number: KR1020060055630A
Authority: KR
Inventors: 오해진; 진홍균; 정찬화
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2013-03-04
Also published as: KR20070120849A

Abstract

본 발명은 스크롤압축기의 배압 실링장치에 관한 것으로, 케이싱의 내부에 고정설치되는 상부프레임과, 상기 상부프레임에 고정설치되는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤과 맞물려 선회운동하면서 압축실을 형성하는 선회스크롤, 상기 상부프레임과 선회스크롤 사이에 설치되고 압축실의 압력변화에 따라 반경 방향으로 이동하는 복수 개의 이동부재, 상기 선회스크롤에 접하는 상기 이동부재에 결합되어 상기 이동부재의 이동에 따라 직경이 가변되는 실링을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성으로 냉매가스 토출압의 변동에 따라 선회스크롤에 작용하는 배압력을 조절할 수 있는 배압 실링장치가 제공된다.

스크롤압축기, 상부프레임, 선회스크롤, 실링, 배압

Description

스크롤압축기의 배압 실링장치{BACK PRESSURE SEALING APPARATUS FOR SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래의 고압식 스크롤압축기의 일례를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고압식 스크롤압축기를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 배압 실링장치를 분해하여 보인 사시도,

도 4, 5는 도 2의 배압 실링장치 동작상태를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

120: 상부프레임 120a: 축구멍

120b: 보스수용홈 120c: 이동부재수용홈

130: 구동축 150: 선회스크롤

170: 이동부재 170a: 실링삽입홈

171, 172: 제1, 2이동부재 180: 실링

180a: 실링이동홈 181, 182: 제1, 2실링

190: 렉기어 191: 피니언기어

모터제어부: M

본 발명은 스크롤압축기의 배압 실링장치에 관한 것으로, 특히 냉매가스 토출압의 변동에 따라 실링에 작용하는 배압력을 조절하도록 하는 스크롤압축기의 배압 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤압축기는 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.

상기 스크롤압축기는 케이싱의 내부에 흡입가스가 채워지느냐 토출가스가 채워지느냐에 따라 크게 저압식과 고압식으로 구분할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10) 내부의 상하 양측에 각각 고정하는 상부프레임(20) 및 하부프레임(미도시)과, 상기 상부프레임(20)과 하부프레임(미도시) 사이에 장착하여 회전력을 발생하는 구동모터(미도시)와, 상기 구동모터(미도시)의 회전자(미도시) 중심에 압입하고 상기 상부프레임(20)을 관통하여 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 구동축(30)과, 상기 상부프레임(20)의 상면에 고정 설치하고 상기 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(40)과, 상기 고정스크롤(40)에 맞물려 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(50)과, 상기 선회스크롤(50)과 상부프레임(20) 사이에 설치하여 상기 선회스크롤(50)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(60)과, 상기 선회스크롤(50)과 상부프레임(20) 사이에 구비되어 상기 선회스크롤(50)을 지지하는 실링(80)이 구비된다.

상기 가스흡입관(SP)은 케이싱(10)을 통과하여 고정스크롤(40)의 흡입구(미도시)에 연통 설치하는 한편 상기 가스토출관(DP)은 상부프레임(20)을 중심으로 고정스크롤(40)의 반대쪽 케이싱(10)의 내부공간에 밀봉하도록 연통 설치한다.

상기 상부프레임(20)의 외주면에는 고정스크롤(40)의 외주면을 통해 형성되는 가스통과홈(42)을 통해 토출되는 토출가스가 상기한 가스토출관(DP)으로 유도될 수 있도록 적당개소에 가스연통홈(21)을 형성한다.

또, 상기 상부프레임(20)은 상기 선회스크롤(50)의 보스부(52)가 삽입되도록 중간에 보스수용홈(22)이 형성되고, 상기 보스수용홈(22)의 하측 방향으로 상기 구동축(30)이 삽입되어 상기 구동축(30)을 반경 방향으로 지지하도록 축구멍(23)이 관통 형성된다.

상기 선회스크롤(50)은 상기 상부프레임(20)에 얹혀지고 구동모터의 동력을 전달받아 선회 운동하도록 구동축(30)과 결합되는 보스부(52)를 구비하고, 압축실(P)의 고압의 냉매가스 일부를 바이패스하여 실링(80) 내측 공간으로 유입시키도록 배압홈(55)을 형성하여 이루어진다.

상기 실링(80)은 선회스크롤(50)과 면접되는 상부프레임(20)의 상면에 음형진 실링삽입홈(24)에 삽입되어 배치되도록 환형으로 이루어진다.

상기 실링삽입홈(24)은 상기 실링(80)의 외주면이 긴밀하게 밀착되도록 평면투영시 상부프레임(20)에 환형으로 형성되며 사각 단면 모양으로 형성된다.

도면중 미설명 부호인 31은 윤활유로, 41은 고정스크롤의 랩, 51은 선회스크 롤의 랩이다.

상기와 같은 종래의 고압식 스크롤압축기는 다음과 같이 동작한다.

상기 구동모터(미도시)에 전원을 인가하면 구동축(30)이 구동모터(미도시)의 회전자(미도시)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(50)이 올담링(60)에 의해 상부프레임(20)의 상면에서 편심거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 상기 선회스크롤(50)은 고정스크롤(40)과의 랩(41,51) 사이에서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)을 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(50)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 케이싱(10)의 내부공간으로 토출하고, 이 냉매가스는 고정스크롤(40)의 가스통과홈(42)과 상부프레임(20)의 가스연통홈(22)을 통과하여 케이싱(10)의 하측 내부공간으로 이동하면서 가스토출관(DP)을 통해 시스템으로 토출된다.

상기와 같이 압축이 이루어지는 동안 압축실(P)의 고압의 냉매가스가 배압홈(55)으로 유동되어 상기 실링삽입홈(24)의 내측으로 유입됨으로써 외측과의 압력차에 의해 상기 선회스크롤(50)을 지지하게 된다.

그러나, 상기 압축실(P)에 과도한 토출압이 발생할 경우, 상기 선회스크롤(50)에 과도한 배압력이 작용하고 그로 인해 상기 선회스크롤(50)이 고정스크롤(40)과 과도하게 밀착 선회함으로써 기계적인 마찰이 발생하고 소음 및 마모가 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 고압식 스크롤압축기가 가지는 문제점을 감안 하여 안출한 것으로, 냉매가스 토출압의 변동에 따라 선회스크롤에 작용하는 배압력을 조절하도록 하는 스크롤압축기의 배압 실링장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 케이싱의 내부에 고정설치되는 상부프레임과, 상기 상부프레임에 고정설치되는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤과 맞물려 선회운동하면서 압축실을 형성하는 선회스크롤, 상기 상부프레임과 선회스크롤 사이에 설치되고 압축실의 압력변화에 따라 반경 방향으로 이동하는 복수 개의 이동부재, 상기 선회스크롤에 접하는 상기 이동부재에 결합되어 상기 이동부재의 이동에 따라 직경이 가변되는 실링을 포함한 스크롤압축기의 배압 실링장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고압식 스크롤압축기의 배압 실링장치를 설명하면 다음과 같다.

도 2, 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 고압식 스크롤압축기는 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100) 내부의 상측에 고정되는 상부프레임(120)과, 상기 케이싱(100) 내부의 하측에 고정되는 하부프레임(미도시)과, 상기 상부프레임(120)과 하부프레임(미도시) 사이에 장착하여 회전력을 발생하는 구동모터(미도시)와, 상기 구동모터의 회전자(미도시) 중심에 압입하고 상기 상부프레임(120)을 관통하여 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 구동축(130)과, 상기 상부프레임(120)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입 관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(140)과, 상기 고정스크롤(140)에 맞물려 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(150)과, 상기 상부프레임(120)과 선회스크롤(150) 사이에 구비되고 압축실의 압력변화에 따라 반경 방향으로 이동하는 복수 개의 이동부재(170)와, 상기 선회스크롤(150)에 접하는 상기 이동부재(170)에 결합되어 상기 이동부재(170)의 이동에 따라 직경이 가변되는 실링(180)을 포함하여 구성된다.

상기 상부프레임(120)은 상기 선회스크롤(150)의 보스부(152)가 삽입되도록 중간에 보스수용홈(120b)이 형성되고, 상기 보스수용홈(120b)의 하측 방향으로 상기 구동축(130)이 삽입되어 상기 구동축(130)을 반경 방향으로 지지하도록 축구멍(120a)이 관통 형성된다.

또, 상기 상부프레임(120)의 배면에는 상기 복수의 이동부재(170)가 삽입되어 반경 방향으로 이동이 지지되도록 상기 보스수용홈(120b)보다 넓은 직경을 갖도록 음형진 이동부재수용홈(120c)이 형성된다.

상기 선회스크롤(150)은 상기 상부프레임(120)에 얹혀지고 구동모터의 동력을 전달받아 선회 운동하도록 구동축(130)과 결합되는 보스부(152)를 구비하고, 압축실(P)의 고압의 냉매가스 일부를 바이패스하여 실링(180) 내측 공간으로 유입시키도록 배압홈(155)을 형성하여 이루어진다.

상기 이동부재(170)는 환상으로 양측이 단절되어 각각 제1, 2이동부재(171)(172)로 분리되고, 상기 선회스크롤(150)을 축방향 지지하는 스러스트면에 소정의 깊이로 음형진 실링삽입홈(170a)이 각각 구비되어 상기 실링(180)이 실링삽입홈(170a)에 삽입 및 반경 방향으로 이동이 지지되는 구조이다. 이와 같은 구조로 상기 이동부재(170)는 반경 방향으로 도 4에 도시된 't' 거리만큼 이동할 수 있게 된다.

상기 실링(180)은 환상으로 크기가 상대적으로 크고 양단이 소정깊이로 음형진 실링이동홈(180a)이 형성된 제1실링(181)과, 상기 제1실링(181)보다 크기가 작은 제2실링(182)으로 이루어지고 상기 제2실링(182)이 제1실링(181)의 실링이동홈(180a)에 삽입되어 직경이 변화되도록 구비된다.

상기 실링(180)은 직경이 변화될 수 있는 구조이면 다양하게 실시가능한데 미도시한 예로써 크기가 동일한 복수의 실링 양 단이 서로 엇갈리도록 단차지게 형성되어 슬라이딩식으로 직경이 변화되게 형성할 수도 있다.

또, 상기 각 이동부재(170)를 이동시키는 이동수단으로 상기 제1, 2이동부재(171)(172)의 저면에 각각 설치되는 종동기어인 렉기어(rack, 190)와, 상기 이동부재수용홈(120c)의 바닥면에 구비된 모터제어부(M)의 동력을 전달받아 상기 렉기어(190)과 맞물려 그 렉기어를 이동시킴으로써 상기 이동부재(170)의 반경이 이동되도록 하는 구동기어로서의 피니언기어(pinion, 191)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 이동수단은 이동부재(170)의 반경이 이동될 수 있는 구조이면 다양하게 변형실시 가능하다. 그 예로 제1, 2이동부재(171)(172)의 양 단 사이에 별도의 동력원에 의해 회전운동을 왕복운동으로 전환시키는 캠기어(cam, 미도시)가 개재되어 상기 이동부재(170)의 반경이 가변되도록 할 수도 있다.

한편, 상기 이동부재수용홈(120c)의 바닥면에 구비된 상기 모터제어부(M)는 케이싱(100) 내부에 냉매가스의 토출압을 감지하도록 구비되는 감지센서부(미도시) 의 전기적 신호에 의해 작동된다.

도면중 미설명 부호인 121는 가스연통홈, 131은 윤활유로, 141과 151은 각각 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩, 142는 가스통과홈, 160은 올담링이다.

이하 본 발명 배압 실링장치의 동작에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

구동모터(미도시)에 전원을 인가하면 구동축(130)이 구동모터의 회전자(미도시)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(150)이 올담링(160)에 의해 상부프레임(120)의 상면에서 편심거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 선회스크롤(150)은 고정스크롤(140)과의 랩(141)(151) 사이에서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)을 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(150)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 케이싱(100)의 내부공간으로 토출하고, 이 냉매가스는 고정스크롤(140)의 가스통과홈(142)과 상부프레임(120)의 가스연통홈(121)을 통과하여 케이싱(100)의 하측 내부공간으로 이동하면서 가스토출관(DP)을 통해 시스템으로 토출된다.

상기와 같이 압축이 이루어지는 동안 압축실(P)의 고압의 냉매가스가 배압홈(155)으로 유동되어 상기 실링삽입홈(170a)의 내측으로 유입됨으로써 외측과의 압력차에 의해 상기 선회스크롤(150)을 지지하게 된다.

이때 상기 실링(180)은 도 4의 상태에서 냉매가스의 토출압이 과도할 경우, 상기 감지센서부의 전기적 신호에 의해 모터제어부(M)가 작동하고, 이에 결합된 피니언기어(191)의 회전운동이 렉기어(190)를 반경 방향으로 즉, 내측으로 이동시킴 으로써 제1, 2이동부재(171)(172)의 실링삽입홈(170a)에 삽입된 실링(180)이 도 5의 't' 거리만큼 내측으로 이동하여 위치하게 된다.

즉, 고압의 냉매가스가 유입될 수 있는 실링(180)의 내측공간이 일정부분 감소하여 선회스크롤(150)에 작용하는 배압력이 줄어들게 된다.

이와 같이, 본 발명의 배압 실링장치는 토출압에 따라 배압력을 능동적으로 조절할 수 있도록 하여 상기 선회스크롤(150)이 고정스크롤(140)과 과도하게 밀착 선회함으로써 발생되는 기계적인 마찰을 방지할 수 있어 소음 및 이상마모의 우려가 없는 신뢰성 있는 압축기를 제공하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 냉매가스 토출압의 변동에 따라 선회스크롤에 작용하는 배압력을 조절할 수 있는 스크롤압축기의 배압 실링장치가 제공된다.

Claims

케이싱의 내부에 고정설치되는 상부프레임;

상기 상부프레임에 고정설치되는 고정스크롤과;

상기 고정스크롤과 맞물려 선회운동하면서 압축실을 형성하는 선회스크롤;

상기 상부프레임과 선회스크롤 사이에 설치되고 압축실의 압력변화에 따라 반경 방향으로 이동하는 복수 개의 이동부재;

상기 선회스크롤에 접하는 상기 이동부재에 결합되어 상기 이동부재의 이동에 따라 직경이 가변되는 실링;

을 포함하는 스크롤압축기의 배압 실링장치.
제 1항에 있어서,

상기 상부프레임은 상기 이동부재가 내삽되어 반경반향으로 이동되고 지지되도록 음형진 이동부재수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압 실링장치.
제 1항에 있어서,

상기 이동부재는 상기 선회스크롤을 지지하는 스러스트면에 상기 실링이 삽입되도록 소정의 깊이로 음형진 실링삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압 실링장치.
제 1항에 있어서,

상기 실링은 복수 개가 결합되어 환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압 실링장치.
제 1항에 있어서,

상기 상부프레임에는 구동기어가 설치되고, 상기 이동부재에는 상기 구동기어와 맞물려 상기 구동기어에 의해 직선으로 이동하면서 상기 이동부재를 이동시키도록 종동기어가 설치되는 스크롤압축기의 배압 실링장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 스크롤압축기는 케이싱의 내부에 고압의 냉매가스가 채워지는 고압식 스크롤압축기인 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압 실링장치.