KR101535175B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스크롤 압축기는, 하우징; 편심 축부가 형성된 구동축; 고정 랩(stationary wrap)이 형성된 고정 스크롤; 상기 구동축의 편심 축부의 회전에 따라 선회하며, 선회 랩(orbiting wrap)이 형성되는 선회스크롤; 및 상기 하우징에 형성된 수용부와, 상기 수용부에 베어링을 매개로 설치된 자전방지 편심축과, 상기 베어링의 전방을 지지하도록 하우징에 형성된 스토퍼로 구성된 자전방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 자전방지 편심축의 회전에 의한 진동을 댐핑하여 진동을 흡수함에 따라 소음이 감소되는 효과가 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하세는 자전방지부의 진동을 흡수하여 소음이 감소되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 구동축의 편심축부 상에 지지된 선회 스크롤(orbiting scroll), 및 고정 랩(stationary wrap)을 갖는 고정 끝판(end plate)을 구비한 고정 스크롤을 포함한다.

이러한 선회 스크롤의 선회 끝판 상의 선회 랩은 고정 랩과 맞물려서, 상기 고정 랩과 상기 선회 랩 사이에 밀폐실(sealed chamber)을 형성한다.

또한, 스크롤 압축기는 선회 스크롤이 자신의 축에 대하여 회전하는 것을 방지하기 위한 자전 방지부(self-rotation preventing mechanism)를 구비한다.

그리고, 구동축의 편심축부 및 자전 방지장치에 의해, 선회 스크롤을 편심적으로 회전시켜, 밀폐실 내의 용적을 중심부를 향하여 점차적으로 감소시킴으로써 압축하거나, 밀폐실 내의 용적을 중심부로부터 멀어지게 점차적으로 증대시킴으로써 감압하여 외주부로부터 토출한다.

이와 같은 스크롤 압축기에 관한 대표적인 예가 하기 특허문헌 1(이하, '종래기술 1'이라 한다)에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술 1의 스크롤 압축기는 자전 방지부의 자전방지 편심축의 회전에 의한 진동을 감소시키는 구성이 개시된 바 없다.

이에 따라, 진동에 의한 소음 증가 및 스크롤 압축기의 내구성이 저하된다.

또한, 종래기술 1의 스크롤 압축기는 구동축의 설치된 베어링을 지지하는 베어링 튜브가 하우징에 일체형으로 형성된다.

이에 따라, 하우징이 알루미늄 합금으로 형성된 경우, 스크롤 압축기의 구동시에 베어링 튜브가 열 팽창하여 볼 베어링을 지탱하는 힘이 약해지므로 상기 볼 베어링은 상기 베어링 튜브 내에서 회전이 발생하게 된다.

이를 방지하기 위해 하우징을 주철로 형성하는 경우, 볼 베어링을 지탱하는 힘은 충분하지만 스크롤 압축기의 전체 중량이 무거워지는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위해 하우징은 알루미늄 합금으로 형성되고 베어링 튜브는 주철로 형성된 스크롤 압축기가 하기 특허문헌 2(이하, '종래기술 2'이라 한다)에 개시되었다.

그러나, 종래기술 2의 스크롤 압축기는 구동축을 지지하는 베어링 튜브를 하우징에 분리 가능하게 조립하고, 상기 베어링 튜브는 볼트에 의해 상기 하우징에 고정하고 있으므로 조립 공수가 늘어나는 문제점이 있었다.

더욱이, 하우징과 베어링 튜브의 볼트 체결부위의 가공 등과 같이 전체적인 가공 공수도 늘어남에 따라 스크롤 압축기의 제조 원가가 높아지게 된다.

따라서, 자전방지부의 진동에 의한 소음을 감소시킴과 동시에 베어링 튜브의 열 팽창에 의한 문제점을 개선한 스크롤 압축기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제2007-0049556호(2007.05.11. 특허공개) 한국공개특허 제2006-0045343호(2006.05.17. 특허공개)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자전방지부의 진동을 댐핑하여 진동을 흡수함에 따라 소음이 감소되는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 베어링 튜브를 하우징과 이종재질로 형성하여 열 팽창에 의한 영향을 감소시키는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 베어링 튜브를 하우징의 알루미늄 다이캐스팅시에 의해 일체형으로 형성하는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스크롤 압축기는, 하우징; 편심 축부가 형성된 구동축; 고정 랩(stationary wrap)이 형성된 고정 스크롤; 상기 구동축의 편심 축부의 회전에 따라 선회하며, 선회 랩(orbiting wrap)이 형성되는 선회스크롤; 및 상기 하우징에 형성된 수용부와, 상기 수용부에 베어링을 매개로 설치된 자전방지 편심축과, 상기 베어링의 전방을 지지하도록 하우징에 형성된 스토퍼로 구성된 자전방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부의 내주면에는 제1댐핑홈이 형성되고, 상기 스토퍼의 전면에는 제2댐핑홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1댐핑홈은 수용부의 전방 방향인 스토퍼의 후방 벽면과 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2댐핑홈은 호형 또는 반원형 단면으로 형성되며, 상기 호형 또는 반원형으로 형성된 제2댐핑홈의 중심은 제1댐핑홈의 높이를 벗어나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼와 제2댐핑홈의 사이에는 제3댐핑홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3댐핑홈은 호형 또는 반원형 단면으로 형성되며, 상기 호형 또는 반원형으로 형성된 제3댐핑홈의 중심은 상기 수용부의 높이를 벗어나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3댐핑홈의 단면적은 제2댐핑홈의 단면적 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼, 제3댐핑홈, 제2댐핑홈 및 제1댐핑홈의 단면 중심을 연결한 선은 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2댐핑홈과 제3댐핑홈은 원형 또는 원호로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2댐핑홈과 제3댐핑홈 사이는 라운딩으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동축을 지지하도록 상기 하우징에 고정되는 베어링 튜브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베어링 튜브는 주철로 형성되며, 상기 하우징은 알루미늄으로 형성되되, 상기 하우징은 베어링 튜브와 알루미늄 다이캐스팅에 의해 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베어링 튜브의 외주면에는 축 방향 걸림돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축 방향 걸림돌기에는 제1회전방지홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베어링 튜브에는 제2회전방지홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부의 일측과 타측으로 제1,2단차부가 형성되며, 상기 제1,2단차부의 내경은 수용부의 내주면 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1단차부는 상기 제1댐핑홈의 양 측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기에 따르면, 제1, 제2, 제3댐핑홈의 탄성변형에 의해 자전방지 편심축의 회전에 의한 진동을 댐핑하여 진동을 흡수함에 따라 소음이 감소되는 효과가 있다. 이에 따라, 자전방지 편심축과 선회 스크롤이 원할하게 구동된다.

또한, 커버의 조립시에 조립공차를 최소화하게 된다. 구체적으로, 커버는 볼트에 의해 조립되며, 이때 선회 스크롤이 고정 스크롤에 밀착되도록 제1 내지 제3댐핑홈은 탄성 변형이 발생하게 된다.

또한, 주철재의 베어링 튜브를 하우징의 알루미늄 다이캐스팅시에 일체형으로 형성하여 구동축의 회전에 의한 열 팽창을 감소시키게 된다.

또한, 베어링 튜브의 제1, 제2회전방지홈에 의해 베어링 지지부의 자전을 방지하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 하우징을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 "a"부 확대도이다.
도 4는 도 2의 베어링 튜브를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 하우징을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 "a"부 확대도이고, 도 4는 도 2의 베어링 튜브를 도시한 사시도이다.

도 1을 기준으로 좌측이 전방 우측이 후방이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(C)는, 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 전방의 개방된 단부를 마감하며 나선 형상의 고정 랩(210)이 형성된 고정 스크롤(200)과, 상기 고정 스크롤과 대면하는 부위에 나선 형상의 선회 랩이 형성된 선회 스크롤(300) 및 상기 선회 스크롤(300)과 베어링을 매개로 설치되는 선회 축부(410)가 형성되며 상기 하우징(100)에 설치되는 구동축(400)으로 구성된다.

먼저, 상기 하우징(100)의 전술한 구성들이 실장되는 공간을 확보하도록 형성된다.

또한, 상기 선회 스크롤(300)의 선회 랩(310)은 고정 스크롤(200)의 고정 랩(210)과 맞물려서 상기 고정 랩(210)과 상기 선회 랩(310) 사이에는 밀폐실(sealed chamber)이 형성된다.

그리고, 상기 선회 스크롤(300) 후방에는 베어링 플레이트(320)가 배치된다.

한편, 상기 선회 스크롤(300)에는, 크랭크 핀 타입(crank-pin-type)의 자전 방지부(500)가 구비되어 있어 상기 선회 스크롤(300)이 포함되어 있는 하우징(100)에 고정된 고정 스크롤(200)에 대하여 선회 스크롤(300)이 구동축(400) 주위를 편심적으로 선회 회전하게 된다.

또한, 상기 하우징(100)과 구동축(400)의 사이에는 베어링 튜브(600)가 개재되며, 상기 베어링 튜브(600)와 구동축(400)의 사이에는 베어링이 설치된다.

그 밖의 구조는 공지된 종래의 스크롤 압축기의 다양한 구성이 채용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이하, 본 발명의 주요 특징인 자전방지부(500)와 베어링 튜브(600)를 상세하게 설명한다.

먼저, 선회 스크롤(300)의 자전을 방지하도록 상기 하우징(100)에 구비되는 자전 방지부(500)는, 상기 하우징(100)에 형성된 수용부(510)와, 상기 수용부(510)에 베어링(521)을 매개로 설치된 자전방지 편심축(520)과, 상기 베어링(521)의 전방을 지지하도록 상기 하우징(100)에 형성된 스토퍼(530)로 구성된다.

또한, 상기 수용부(510)의 개방된 단부는 커버(511)에 의해 마감된다.

그리고, 상기 스토퍼(530)는 전방으로 돌출 형성되며, 상기 자전방지 편심축(520)은 선회 스크롤(300)의 후방에 설치된다.

한편, 상기 수용부(510)의 내주면에는 제1댐핑홈(540)이 형성되고, 상기 스토퍼(530)의 전면에는 제2댐핑홈(550)이 형성된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2댐핑홀(540,550)에 의해 자전방지 편심축(520)의 회전에 의한 축 방향에 대한 수직방향의 진동을 댐핑하여 진동을 흡수함에 따라 소음이 감소된다.

또한, 상기 제1댐핑홈(540)은 수용부(510)의 전방 방향인 스토퍼(530)의 후방 벽면과 이격되도록 형성된다. 이에 따라, 전방으로 돌출된 스토퍼(530)에서 발생되는 진동을 감쇄시키게 된다.

그리고, 상기 제2댐핑홈(550)은 호형 또는 반원형 단면으로 형성되며, 상기 호형 또는 반원형으로 형성된 제2댐핑홈(550)의 중심(C1)은 제1댐핑홈(540)의 높이(h)를 벗어나지 않도록 형성된다.

한편, 상기 스토퍼(530)의 전면과 제2댐핑홈(550)의 사이에는 제3댐핑홈(560)이 형성된다.

또한, 상기 제3댐핑홈(560)은 호형 또는 반원형 단면으로 형성되며, 상기 호형 또는 반원형으로 형성된 제3댐핑홈(560)의 중심(c2)은 상기 수용부(510)의 높이를 벗어나지 않도록 형성된다.

이에 따라, 상기 제3댐핑홈(560)에 의해 제1 내지 제2댐핑홈(540,550)의 탄성변화에 추가적인 탄성변형이 부가됨에 따라 진동을 댐핑하여 진동을 흡수함에 따라 소음이 감소된다.

그리고, 상기 제3댐핑홈(560)의 단면적은 제2댐핑홈(550)의 단면적 보다 작게 형성된다.

한편, 측 단면에서 바라볼 때, 상기 스토퍼(530), 제3댐핑홈(560), 제2댐핑홈(550) 및 제1댐핑홈(540) 단면의 중심을 연결한 선(L)은 계단형으로 형성되어 상기 스토퍼(530)와 하우징(100)의 연결부위가 균일한 두께를 가지도록 형성된다.

이에 따라, 제1, 제2, 제3댐핑홈(540,550,560)의 탄성변형이 고르게 발생하여 자전방지 편심축(520)의 회전에 의한 진동을 댐핑하여 진동을 흡수함에 따라 소음이 감소된다.

즉, 진동방지에 의해 자전방지 편심축(520)과 선회 스크롤(300)이 원할하게 구동된다.

더욱이, 상기 스토퍼(530), 제3댐핑홈(560), 제2댐핑홈(550) 및 제1댐핑홈(540) 단면의 중심을 연결한 선(L)은 계단형으로 형성되어 있어 상기 스토퍼(530)의 연결부위를 최소화할 수 있어 상기 스토퍼(530)가 형성된 부위의 상하좌우 변형폭을 향상시켜 자전방지 편심축(520)에서 발생된 다양한 형태의 진폭에 대응할 수 있게 된다.

또한, 커버(511)의 조립시에 조립공차를 최소화하게 된다. 구체적으로, 커버(511)는 볼트(512)에 의해 조립되며, 이때 선회 스크롤(300)이 고정 스크롤(200)에 밀착되도록 제1 내지 제3댐핑홈(540,550,560)은 탄성 변형이 발생하게 된다.

그리고, 자전방지 편심축(520)의 회전시에 제3댐핑홈(560)에서 1차 탄성 변형이 발생하고. 제2댐핑홈(550)에서 2차 탄성 변형이 발생하게 된다. 이때, 제2댐핑홈(550)의 탄성 변형은 제2댐핑홈(550)과 제1댐핑홈(540)의 사이의 얇은 벽면에 의해 탄성 변형이 발생하게 된다.

한편, 상기 제2댐핑홈(550)과 제3댐핑홈(560)은 원형 또는 원호로 형성된다.

또한, 상기 제2댐핑홈(550)과 제3댐핑홈(560)의 사이는 라운딩(501) 형태로 형성된다.

그리고, 상기 수용부(510)의 일측과 타측으로 제1,2단차부(510a,510b)가 형성되며, 상기 제1,2단차부(510a,510b)의 내경은 수용부(510)의 내주면 내경보다 크게 형성된다.

한편, 상기 제1단차부(510a)는 상기 제1댐핑홈(540)의 양 측면에 형성된다.

이에 따라, 상기 제1,2단차부(510a,510b)에 의해 베어링(521)의 외륜과 밀착되지 않아 스토퍼(530)가 형성된 부위 및 수용부(510)의 후단이 탄성변형이 이루어져 진동을 흡수하여 소음을 발생을 억제하게 된다.

또한, 상기 베어링 튜브(600)는 낮은 열팽창계수를 가지는 주철로 형성되며, 상기 하우징(100)은 상대적으로 저중량인 알루미늄으로 형성되되, 상기 하우징(100)은 베어링 튜브(600)와 알루미늄 다이캐스팅에 의해 일체형으로 형성된다.

더욱이, 상기 베어링 튜브(600)는 주물 후 공작기계로 후가공한 후 하우징(100)의 다이캐스팅시에 일체형으로 형성되는 것이다.

이에 따라, 알루미늄으로 형성된 하우징(100)에 의해 스크롤 압축기의 전체 중량을 줄이며, 주철로 형성된 베어링 튜브(600)에 의해 열팽창을 억제하여 베어링을 지지하는 힘이 약해지는걸 방지하게 된다.

그리고, 상기 베어링 튜브(600)의 외주면에는 축 방향 걸림돌기(610)가 형성되어 베어링 튜브(600)가 하우징(100)의 전방과 후방 방향으로 이탈되는 것을 억제하게 된다.

한편, 상기 축 방향 걸림돌기(610)에는 제1회전방지홈(611)이 형성되어 베어링 튜브(600)가 하우징(100)에 대해 회전을 방지하게 된다.

더욱이, 상기 베어링 튜브(600)에는 제2회전방지홈(620)이 형성되어 베어링 튜브(600)가 하우징(100)에 대해 회전을 방지하게 된다.

또한, 상기 제1, 제2회전방지홈(611,620)은 베어링 튜브(600)의 외주면을 따라 복수개 형성된다.

전술한 축 방향 걸림돌기(610)와 제1, 제2회전방지홈(611,620)은 하우징(100)의 다이캐스팅시에 알루미늄이 덮거나 삽입되어 상기 베어링 튜브(600)가 하우징(100)에 대해 축방향 이동 및 회전을 방지하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

C - 스크롤 압축기 100 - 하우징
200 - 고정 스크롤 300 - 선회스크롤
400 - 구동축 500 - 자전방지부
600 - 베어링 튜브

Claims (17)

1. 삭제
2. 하우징;
   편심 축부가 형성된 구동축;
   고정 랩(stationary wrap)이 형성된 고정 스크롤;
   상기 구동축의 편심 축부의 회전에 따라 선회하며, 선회 랩(orbiting wrap)이 형성되는 선회스크롤; 및
   상기 하우징에 형성된 수용부와, 상기 수용부에 베어링을 매개로 설치된 자전방지 편심축과, 상기 베어링의 전방을 지지하도록 하우징에 형성된 스토퍼로 구성된 자전방지부를 포함하되,
   상기 수용부의 내주면에는 제1댐핑홈이 형성되고, 상기 스토퍼의 전면에는 제2댐핑홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1댐핑홈은 수용부의 전방 방향인 스토퍼의 후방 벽면과 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 제2댐핑홈은 호형 또는 반원형 단면으로 형성되며, 상기 호형 또는 반원형으로 형성된 제2댐핑홈의 중심은 제1댐핑홈의 높이를 벗어나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 스토퍼와 제2댐핑홈의 사이에는 제3댐핑홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제3댐핑홈은 호형 또는 반원형 단면으로 형성되며, 상기 호형 또는 반원형으로 형성된 제3댐핑홈의 중심은 상기 수용부의 높이를 벗어나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제3댐핑홈의 단면적은 제2댐핑홈의 단면적 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 스크롤 압축기.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 스토퍼, 제3댐핑홈, 제2댐핑홈 및 제1댐핑홈의 단면 중심을 연결한 선은 계단형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
9. 제 5항에 있어서,
   상기 제2댐핑홈과 제3댐핑홈은 원형 또는 원호로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
10. 제 5항에 있어서,
    상기 제2댐핑홈과 제3댐핑홈 사이는 라운딩으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
11. 하우징;
    편심 축부가 형성된 구동축;
    고정 랩(stationary wrap)이 형성된 고정 스크롤;
    상기 구동축의 편심 축부의 회전에 따라 선회하며, 선회 랩(orbiting wrap)이 형성되는 선회스크롤;
    상기 하우징에 형성된 수용부와, 상기 수용부에 베어링을 매개로 설치된 자전방지 편심축과, 상기 베어링의 전방을 지지하도록 하우징에 형성된 스토퍼로 구성된 자전방지부; 및
    상기 구동축을 지지하도록 상기 하우징에 고정되는 베어링 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 베어링 튜브는 주철로 형성되며, 상기 하우징은 알루미늄으로 형성되되, 상기 하우징은 베어링 튜브와 알루미늄 다이캐스팅에 의해 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 베어링 튜브의 외주면에는 축 방향 걸림돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 축 방향 걸림돌기에는 제1회전방지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
15. 제 11항에 있어서,
    상기 베어링 튜브에는 제2회전방지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
16. 제 2항에 있어서,
    상기 수용부의 일측과 타측으로 제1,2단차부가 형성되며, 상기 제1,2단차부의 내경은 수용부의 내주면 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1단차부는 상기 제1댐핑홈의 양 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
    

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