KR102146309B1 - Scroll expander - Google Patents

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KR102146309B1
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원종보
신정식
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한온시스템 주식회사
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Abstract

스크롤 팽창기의 작동유체 흡입측에 위치한 유분리기를 매개로 냉매와 분리된 오일이 선회 스크롤의 배면에 위치한 배압실로 공급될 수 있게 하여 스크롤의 접동부위에 대한 내부 리크에 의한 출력 저하를 방지함과 더불어 배압실의 내부에 배치된 자전방지기구와 베어링을 비롯한 각종 마찰부위에 대한 효율적인 윤활을 구현함으로써 마찰손실을 줄일 수 있는 스크롤 팽창기를 개시한다.
전술한 스크롤 팽창기는 고정스크롤(20)과 선회스크롤(30)을 내장하는 케이싱(10), 상기 케이싱(10)에서 작동유체의 흡입경로에 설치되는 유분리기(80), 상기 유분리기(80)로부터 냉매의 유동경로를 통해 냉매를 공급받는 흡입실(22), 상기 유분리기(80)로부터 오일의 유동경로를 통해 오일을 공급받는 배압실(28), 및 상기 흡입실(22)로부터 팽창실(24)을 거쳐 팽창된 상태의 냉매와 상기 배압실(28)을 거친 오일을 합류하여 외부로 배출하는 토출실(26)을 구비하고, 상기 냉매의 유동경로와 상기 오일의 유동경로는 상호 분리되어 상기 흡입실(22)과 상기 배압실(28)에 대해 각각 교통 가능하게 구성된다.The oil separated from the refrigerant can be supplied to the back pressure chamber located at the back of the orbiting scroll through an oil separator located on the intake side of the working fluid of the scroll expander, preventing the output from deteriorating due to internal leaks on the sliding part of the scroll. Disclosed is a scroll expander capable of reducing friction loss by implementing efficient lubrication for various friction areas including a rotation preventing mechanism and bearings disposed inside a back pressure chamber.
The scroll expander described above includes a casing 10 containing a fixed scroll 20 and an orbiting scroll 30, an oil separator 80 installed in the suction path of the working fluid in the casing 10, and the oil separator 80 The suction chamber 22 that receives the refrigerant through the flow path of the refrigerant from the suction chamber 22, the back pressure chamber 28 that receives oil through the flow path of the oil from the oil separator 80, and the expansion chamber from the suction chamber 22 The refrigerant in the expanded state through 24 and the oil passing through the back pressure chamber 28 are combined with a discharge chamber 26 for discharging to the outside, and the flow path of the refrigerant and the flow path of the oil are separated from each other. It is configured to be able to communicate with each of the suction chamber 22 and the back pressure chamber 28.

Description

스크롤 팽창기{Scroll expander} Scroll expander

본 발명은 스크롤 팽창기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤의 작동유체 흡입측에 위치한 유분리기를 통해 냉매와 분리된 오일이 배압실로 공급될 수 있게 함으로써 스크롤의 접동부위에서 내부 리크의 발생에 따른 출력 저하를 방지하고 배압실의 내부에 위치한 자전방지기구와 베어링을 비롯한 각종 마찰부위에 대한 효율적인 윤활을 구현하여 마찰손실을 줄일 수 있는 스크롤 팽창기에 관한 것이다.
The present invention relates to a scroll expander, and more particularly, by allowing the oil separated from the refrigerant to be supplied to the back pressure chamber through an oil separator located on the suction side of the working fluid of the scroll, output according to the occurrence of internal leakage at the sliding portion of the scroll. The present invention relates to a scroll expander capable of reducing friction loss by preventing deterioration and implementing efficient lubrication for various friction parts including bearings and anti-rotation mechanisms located inside the back pressure chamber.

일반적으로 팽창기(Expander)는 작동유체가 가지고 있는 열에너지를 회수하여 유용하게 활용하기 위한 장치에 해당한다. 특히, 스크롤형(Scroll Type) 팽창기는 기존의 압축기의 용도로 활용되던 스크롤 형상의 유체기계를 역회전하여 작동유체의 압력과 온도를 낮춰 발전 시스템 등과 같이 폐열을 회수하여 필요한 에너지로 재생할 수 있는 설비에 이용된다.In general, an expander corresponds to a device for recovering and usefully utilizing thermal energy possessed by a working fluid. In particular, a scroll type expander is a facility capable of recovering waste heat such as a power generation system by reversing the scroll-shaped fluid machine used for the conventional compressor and lowering the pressure and temperature of the working fluid to recover the required energy. Used for

종래, 스크롤형 팽창기는 도 8에 도시된 바와 같이 케이싱(10), 고정스크롤(20), 선회스크롤(30), 회전축(40), 편심축(50), 베어링(60), 및 자전방지기구(70)를 포함하여 구성된다. Conventionally, the scroll type expander as shown in FIG. 8, the casing 10, the fixed scroll 20, the orbiting scroll 30, the rotating shaft 40, the eccentric shaft 50, the bearing 60, and the rotation preventing mechanism It is composed of (70).

상기 케이싱(10)은 다수로 분할되어 조립되는 구조로 이루어지고, 일측에 상기 회전축(40)의 중심부위를 향해 작동유체의 유입을 위한 흡입구(12)를 형성하고, 작동유체의 배출을 위한 토출구(14)는 상기 케이싱(10)의 상부에 형성된다.The casing 10 has a structure that is divided into a plurality and assembled, and forms a suction port 12 for inflow of the working fluid toward the center of the rotation shaft 40 on one side, and a discharge port for discharging the working fluid (14) is formed on the upper portion of the casing (10).

상기 고정스크롤(20)은 상기 케이싱(10)의 내부에서 일측에 위치하도록 설치되고, 상기 선회스크롤(30)은 상기 케이싱(10)의 내부에서 상기 고정스크롤(20)과 조립 가능한 위치로 설치된다. 이때, 상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)은 상호 치결합 가능한 인볼류트 치형을 형성한다. 상기 흡입구(12)는 상기 고정스크롤(20)의 인볼류트 치형의 중심부위에서 상기 회전축(40)의 배치방향을 따라 형성된다. The fixed scroll 20 is installed to be located at one side of the casing 10, and the orbiting scroll 30 is installed in a position capable of being assembled with the fixed scroll 20 in the casing 10. . At this time, the fixed scroll 20 and the orbiting scroll 30 form involute teeth that can be toothed together. The suction port 12 is formed on the center of the involute teeth of the fixed scroll 20 along the arrangement direction of the rotation shaft 40.

상기 회전축(40)은 전동기와 같은 동력원으로부터 제공되는 구동력에 의해 회전하도록 구성되는 것으로, 도 1에 도시된 회전축(40)은 전동기를 포함하는 구성으로 이루어진다. 또한, 상기 회전축(40)은 상기 케이싱(10)의 내부 중심부위를 관통하여 설치되고, 일단부에 상기 편심축(50)과 결합된다. 상기 편심축(50)의 축 중심은 상기 선회스크롤(30)의 축 중심부위에 결합된다. 이 경우, 상기 회전축(40)은 편심부시(미도시)를 매개로 상기 편심축(50)과 결합되므로 이들 사이에서 발생하는 마찰을 효과적으로 줄일 수 있게 된다. The rotation shaft 40 is configured to rotate by a driving force provided from a power source such as an electric motor, and the rotation shaft 40 shown in FIG. 1 is configured to include an electric motor. In addition, the rotation shaft 40 is installed through the inner center of the casing 10, and is coupled to the eccentric shaft 50 at one end. The axial center of the eccentric shaft 50 is coupled to the axial center of the orbiting scroll 30. In this case, the rotation shaft 40 is coupled to the eccentric shaft 50 via an eccentric bush (not shown), so that friction generated therebetween can be effectively reduced.

상기 베어링(60)은 상기 케이싱(10)의 내부에서 상기 회전축(40)을 축 지지하도록 설치된다. 이에 따라 상기 회전축(40)은 상기 베어링(60)에 의한 축 지지를 통해 상기 케이싱(10)의 내부에서 원활하게 회전할 수 있게 되고, 상기 회전축(40)에 의한 회전은 상기 편심축(50)을 통해 상기 선회스크롤(30)로 제공될 수 있게 된다. The bearing 60 is installed to axially support the rotating shaft 40 in the casing 10. Accordingly, the rotation shaft 40 can be smoothly rotated inside the casing 10 through the shaft support by the bearing 60, and rotation by the rotation shaft 40 is performed by the eccentric shaft 50 Through it can be provided to the orbiting scroll (30).

상기 자전방지기구(70)는 상기 선회스크롤(30)의 배면에서 상기 고정스크롤(20)에 대한 상기 선회스크롤(30)의 공전만을 허용하도록 구성되어 설치된다. 즉, 상기 자전방지기구(70)는 상기 고정스크롤(20)에 대한 상기 선회스크롤(30)의 자전을 인위적으로 제한함으로써 작동유체의 팽창이 원활하게 이루어질 수 있게 하는 역할을 담당한다. The rotation preventing mechanism 70 is configured and installed to allow only the rotation of the orbiting scroll 30 with respect to the fixed scroll 20 at the rear surface of the orbiting scroll 30. That is, the anti-rotation mechanism 70 artificially limits the rotation of the orbiting scroll 30 with respect to the fixed scroll 20 so that the working fluid can be smoothly expanded.

한편, 흡입실(80)은 상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)의 인볼류트 치형 중심부위에서 상기 흡입구(12)와 교통 가능하게 형성된다. 팽창실(82)은 상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)의 인볼류트 치형 사이에서 상기 흡입실(80)과 교통 가능하게 형성된다. 토출실(84)은 상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)의 인볼류트 치형의 가장자리 최외곽 부위에서 상기 팽창실과 교통하게 형성된다. 배압실(86)은 상기 선회스크롤(30)의 배면에 형성되어 상기 팽창실(82)로부터 제공된 작동유체를 최종적으로 상기 토출구(14)를 통해 외부로 배출하게 된다. On the other hand, the suction chamber 80 is formed to be able to communicate with the suction port 12 on the center of the involute teeth of the fixed scroll 20 and the orbiting scroll 30. The expansion chamber 82 is formed in communication with the suction chamber 80 between the fixed scroll 20 and the involute teeth of the orbiting scroll 30. The discharge chamber 84 is formed to communicate with the expansion chamber at the outermost portion of the involute teeth of the fixed scroll 20 and the orbiting scroll 30. The back pressure chamber 86 is formed on the rear surface of the orbiting scroll 30 and finally discharges the working fluid provided from the expansion chamber 82 to the outside through the discharge port 14.

이와 같은 구성의 스크롤 팽창기에서는 스크롤의 접동부위에서 발생하는 내부 리크에 의한 출력 저하를 방지하기 위해 상기 배압실(86)의 내부로 항상 적정 수준의 오일이 공급되어야 한다. 일례로, 일본공개특허 특개2007-32291호에 개시된 스크롤 팽창기는 비대칭형의 스크롤을 적용한 것으로, 팽창기의 스러스트 접동부의 손실을 개선하고자 고정 스크롤의 스러스트면에 하나 이상의 오일 급유홈을 구성하여 효율의 향상을 기대하고자 하였으나, 오일 급유홈으로의 오일의 유입과 유출이 용이하지 못하여 오일의 순환에 어려움이 있었고, 또한 순환하지 못하는 오일은 마찰열로 인해 탄화되어 윤활 기능을 상실하는 문제를 초래하게 된다. 이에 따라 스러스트 접동부로 오일의 공급뿐만 아니라 오일의 원활한 순환이 이루어질 수 있는 새로운 방식의 구조적 설계방안에 대한 요구가 대두되고 있는 실정이다.
In the scroll expander having such a configuration, an appropriate level of oil must always be supplied into the back pressure chamber 86 in order to prevent a decrease in output due to an internal leak occurring at the sliding portion of the scroll. For example, the scroll expander disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-32291 applies an asymmetrical scroll, and in order to improve the loss of the thrust sliding part of the expander, one or more oil oil supply grooves are formed on the thrust surface of the fixed scroll. Although it was expected to improve, it was difficult to circulate the oil because it was not easy to inflow and outflow the oil into the oil supply groove, and the oil that could not circulate was carbonized due to frictional heat, resulting in a problem that the lubricating function was lost. Accordingly, there is a demand for a new method of structural design that enables smooth circulation of oil as well as supply of oil to the thrust sliding part.

일본공개특허 특개2007-32291호 스크롤 팽창기Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2007-32291 Scroll expander

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 스크롤 팽창기의 작동유체 흡입측에 위치한 유분리기를 매개로 냉매와 분리된 오일이 선회 스크롤의 배면에 위치한 배압실로 공급될 수 있게 하여 스크롤의 접동부위에 대한 내부 리크에 의한 출력 저하를 방지함과 더불어 배압실의 내부에 배치된 자전방지기구와 베어링을 비롯한 각종 마찰부위에 대한 효율적인 윤활을 구현함으로써 마찰손실을 줄일 수 있는 스크롤 팽창기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention was devised in consideration of the above issues, and the oil separated from the refrigerant can be supplied to the back pressure chamber located at the rear of the orbiting scroll through an oil separator located on the suction side of the working fluid of the scroll expander. Provides a scroll expander that can reduce friction loss by implementing efficient lubrication for various friction areas including bearings and anti-rotation mechanisms arranged inside the back pressure chamber as well as preventing output from deteriorating due to internal leakage on the sliding part of It has its purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정스크롤과 선회스크롤을 내장하는 케이싱, 상기 케이싱에서 작동유체의 흡입경로에 설치되는 유분리기, 상기 유분리기로부터 냉매의 유동경로를 통해 냉매를 공급받는 흡입실, 상기 유분리기로부터 오일의 유동경로를 통해 오일을 공급받는 배압실, 및 상기 흡입실로부터 팽창실을 거쳐 팽창된 상태의 냉매와 상기 배압실을 거친 오일을 합류하여 외부로 배출하는 토출실을 구비하고, 상기 냉매의 유동경로와 상기 오일의 유동경로는 상호 분리되어 상기 흡입실과 상기 배압실에 대해 각각 교통 가능하게 구성되어 상기 유분리기를 통해 상기 흡입실로 오일이 분리된 냉매만이 공급되고, 상기 유분리기를 통해 상기 배압실로 냉매와 분리된 오일만이 공급되어 배압이 조절되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a casing including a fixed scroll and a revolving scroll, an oil separator installed in the suction path of the working fluid in the casing, and a suction receiving refrigerant through the flow path of the refrigerant from the oil separator. Seal, a back pressure chamber receiving oil from the oil separator through a flow path of the oil, and a discharge chamber for discharging the refrigerant in a state expanded from the suction chamber through the expansion chamber and the oil passing through the back pressure chamber to the outside. And the flow path of the refrigerant and the flow path of the oil are separated from each other so as to be able to communicate with the suction chamber and the back pressure chamber, respectively, so that only the refrigerant from which oil is separated is supplied to the suction chamber through the oil separator, It is characterized in that the back pressure is controlled by supplying only the oil separated from the refrigerant to the back pressure chamber through the oil separator.

본 발명은 상기 유분리기를 설치하기 위한 유분리 공간을 형성하는 리어 케이싱을 더 포함하고, 상기 리어 케이싱은 작동유체의 유입을 위해 상기 유분리 공간과 교통하는 흡입구를 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention further includes a rear casing forming an oil separation space for installing the oil separator, and the rear casing is characterized in that it forms a suction port communicating with the oil separation space for inflow of a working fluid.

본 발명에 있어, 상기 흡입실은 상기 유분리 공간과 냉매 유입구를 매개로 상호 교통하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the suction chamber is characterized in that the mutual communication through the oil separation space and the refrigerant inlet.

본 발명에 있어, 상기 냉매 유입구는 상기 케이싱의 중심부위에서 축방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the refrigerant inlet is characterized in that it is formed in the axial direction on the center of the casing.

본 발명에 있어, 상기 유분리 공간은 종단부에 상기 배압실과의 교통을 위한 오일의 유동경로를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the oil separation space is characterized by having an oil flow path for traffic with the back pressure chamber at an end portion.

본 발명에 있어, 상기 오일의 유동경로는 상기 리어 케이싱을 축방향으로 관통하는 오일 배출구, 상기 오일 배출구와 교통하고 센터 케이싱을 축방향으로 관통하는 축방향 오일통로, 및 상기 축방향 오일통로와 교통하고 상기 배압실과 교통하는 반경방향 오일통로를 구비하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the flow path of the oil is an oil outlet passing through the rear casing in an axial direction, an axial oil passage communicating with the oil outlet and passing through the center casing in an axial direction, and a traffic with the axial oil passage. And a radial oil passage communicating with the back pressure chamber.

본 발명에 있어, 상기 반경방향 오일통로는 상기 센터 케이싱의 중심에서 반경방향 외측을 향해 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the radial oil passage is characterized in that the radially disposed radially outward from the center of the center casing.

본 발명은 상기 반경방향 오일통로의 종단부에서 상기 센터 케이싱의 외곽 전 둘레부위에서 원주상으로 형성되어 상기 토출실과 교통하는 합류통로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further comprises a confluence passage formed in a circumferential shape at an end portion of the radial oil passage at an outer periphery of the center casing to communicate with the discharge chamber.

본 발명은 상기 유분리 공간으로부터 상기 배압실로 제공되는 오일의 압력을 낮추기 위한 오리피스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further comprises an orifice for lowering the pressure of the oil provided to the back pressure chamber from the oil separation space.

본 발명에 있어, 상기 오리피스는 상기 축방향 오일통로에 설치되는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the orifice is characterized in that it is installed in the axial oil passage.

본 발명에 따른 스크롤 팽창기는 작동유체의 흡입측에 유분리기를 설치하여 냉매와 분리된 오일을 선회 스크롤의 배면에 위치한 배압실로 공급할 수 있으므로 스크롤의 접동부위에서 발생하는 내부 리크에 따른 출력 저하를 방지함과 동시에 배압실의 내부에 설치되는 자전방지기구와 베어링을 비롯한 여러 습동부위에 대한 마찰손실을 보다 적극적으로 줄일 수 있고 이를 통해 부품의 내구성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다. The scroll expander according to the present invention can supply the oil separated from the refrigerant to the back pressure chamber located at the back of the orbiting scroll by installing an oil separator on the suction side of the working fluid, thus preventing output degradation due to internal leakage occurring at the sliding part of the scroll At the same time, it is possible to more actively reduce the friction loss for various sliding parts including the anti-rotation mechanism and bearings installed inside the back pressure chamber, thereby providing the effect of further improving the durability of the parts.

특히, 본 발명은 스크롤 팽창기의 작동유체 흡입측에 별도의 유분리기를 설치함과 동시에 유분리기의 내부에서 스크롤의 흡입실 중심부위를 직접적으로 향하면서 냉매의 흡입경로 중에 유로를 가로막지 않는 구조를 채택함으로써 냉매의 흡입효율을 향상시킬 수 있고, 유분리기를 통해 냉매와 분리된 오일을 스크롤의 배압실로 공급하는 경로 중에 오리피스를 설치하여 공급되는 오일의 압력을 적정 수준으로 낮춤으로써 선회 스크롤의 배면에 항상 적정 수준의 배압을 유지할 수 있으므로 고정 스크롤에 대한 선회 스크롤의 회전에 의한 냉매의 팽창효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다. In particular, the present invention provides a structure in which a separate oil separator is installed on the suction side of the working fluid of the scroll expander and does not block the flow path in the suction path of the refrigerant while directly facing the center of the suction chamber of the scroll inside the oil separator. By adopting it, the suction efficiency of the refrigerant can be improved, and an orifice is installed in the path of supplying the oil separated from the refrigerant to the back pressure chamber of the scroll through the oil separator to reduce the pressure of the supplied oil to an appropriate level. Since it is always possible to maintain an appropriate level of back pressure, it is possible to further improve the expansion efficiency of the refrigerant by rotation of the orbiting scroll relative to the fixed scroll.

또한, 본 발명은 스크롤 팽창기의 팽창실로부터 토출되는 냉매와 배압실로부터 릴리프 밸브를 경유하여 배출되는 오일을 각각 토출실의 내부에서 최종적으로 합류시켜 외부로 토출할 수 있으므로 냉매와 오일의 효과적인 순환 작용을 구현할 수 있게 된다.
In addition, in the present invention, the refrigerant discharged from the expansion chamber of the scroll expander and the oil discharged from the back pressure chamber via the relief valve can be finally joined in the discharge chamber and discharged to the outside, so that the refrigerant and oil can be effectively circulated. Can be implemented.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 팽창기의 전체 구성을 도시한 단면도.
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 스크롤 팽창기에 있어, 내부로 유입된 냉매와 오일의 순환 과정을 각각 순차적으로 도시한 도면으로,
도 2는 리어 케이싱을 통해 유분리기 내부의 유분리 공간으로 유입되는 냉매의 유동과정을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 도시 상태에서 리어 케이싱을 제거한 도면으로, 오일이 축방향 오일통로의 입구에 설치된 오리피스로 유입되는 과정을 도시한 도면.
도 4는 도 2와 도 3의 전 과정을 보다 명확하게 설명하기 위해 오일의 유동경로를 도시한 측면도.
도 5는 도 3의 도시 상태에서 고정 스크롤을 제거한 도면으로, 선회 스크롤의 배면측 배압실을 향한 오일의 유동경로를 도시한 도면.
도 6은 도 5의 도시 상태에서 선회 스크롤을 제거한 도면으로, 배압 플레이트를 경유하는 오일의 유동경로를 도시한 도면.
도 7은 도 5와 도 6의 전 과정을 보다 명확하게 설명하기 위해 배압 플레이트를 경유하여 토출실에 이르는 오일의 유동경로를 도시한 측면도.
도 8은 종래 스크롤 팽창기의 구성을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a scroll expander according to an embodiment of the present invention.
2 to 7 are views each sequentially showing a circulation process of refrigerant and oil introduced into the scroll expander according to the present invention,
2 is a view showing a flow process of a refrigerant flowing into an oil separation space inside an oil separator through a rear casing.
FIG. 3 is a view showing a process in which the rear casing is removed in the state shown in FIG. 2, and the oil flows into the orifice installed at the inlet of the axial oil passage.
4 is a side view showing a flow path of oil in order to more clearly describe the entire process of FIGS. 2 and 3;
FIG. 5 is a view showing the flow path of oil toward the back pressure chamber on the rear side of the orbiting scroll with the fixed scroll removed in the state shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a view showing a flow path of oil through a back pressure plate with the orbiting scroll removed in the state shown in FIG. 5;
7 is a side view showing a flow path of oil reaching a discharge chamber via a back pressure plate in order to more clearly describe the entire process of FIGS. 5 and 6;
8 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional scroll expander.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 팽창기의 전체 구성을 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a scroll expander according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 팽창기는 케이싱(10), 고정스크롤(20), 선회스크롤(30), 회전축(40), 편심축(50), 베어링(60), 자전방지기구(70), 및 유분리기(80)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, the scroll expander according to the embodiment of the present invention includes a casing 10, a fixed scroll 20, a revolving scroll 30, a rotating shaft 40, an eccentric shaft 50, a bearing 60, It is configured to include an anti-rotation mechanism 70, and an oil separator (80).

상기 케이싱(10)은 조립의 편의를 위해 센터 케이싱(12)을 중심으로 전/후방 부위에 각각 조립되는 프론트 케이싱(14)과 리어 케이싱(16)을 포함하여 구성된다. 상기 리어 케이싱(16)은 상기 유분리기(80)의 설치를 위해 내부에 반경방향으로 개구되어 조립 공간을 형성하는 유분리 공간(16a)을 별도로 형성한다. The casing 10 includes a front casing 14 and a rear casing 16 that are respectively assembled at the front/rear portions around the center casing 12 for convenience of assembly. The rear casing 16 separately forms an oil separation space 16a which is opened radially inside for installation of the oil separator 80 to form an assembly space.

또한, 상기 리어 케이싱(16)은 작동유체의 유입을 위한 흡입구(16b)를 일측에 형성하고, 상기 흡입구(16b)는 상기 유분리 공간(16a)과 상호 교통 가능하게 배치된다. 아울러, 상기 센터 케이싱(12)은 상기 회전축(40)을 중심으로 하측에 작동유체의 배출을 위한 토출구(29)를 별도로 형성한다. In addition, the rear casing 16 has an inlet 16b for inflow of the working fluid on one side, and the inlet 16b is disposed to communicate with the oil separation space 16a. In addition, the center casing 12 has a separate discharge port 29 for discharging the working fluid at the lower side around the rotation shaft 40.

상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)은 스크롤 팽창기를 구성하는 주요 부품으로 각각 인볼류트 치형을 형성한다. 특히, 상기 고정스크롤(20)은 상기 센터 케이싱(12)에 일체로 형성되고, 상기 선회스크롤(30)은 별도로 제작되어 상기 고정스크롤(20)에 조립되는 구조로 구성된다. 또한, 상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)은 인볼류트 치형의 중심부위에 상기 유분리 공간(16a)과 직접적으로 교통하는 흡입실(22)을 형성한다. 이때, 상기 흡입실(22)은 인볼류트 치형의 외곽 가장자리부위를 향해 점진적으로 확장된 형태의 공간을 형성하는 팽창실(24)과 교통 가능하게 구성되고, 상기 팽창실(24)은 작동유체를 최종적으로 외부로 배출하는 토출실(26)과 교통 가능하게 구성되며, 상기 선회스크롤(30)은 배면에 상기 고정스크롤(20)과의 적정 간극을 유지하기 위해 배압실(28)을 형성하도록 구성된다.The fixed scroll 20 and the orbiting scroll 30 are main components constituting a scroll expander and each form an involute tooth shape. In particular, the fixed scroll 20 is formed integrally with the center casing 12, and the orbiting scroll 30 is separately manufactured and assembled to the fixed scroll 20. In addition, the fixed scroll 20 and the orbiting scroll 30 form a suction chamber 22 in direct communication with the oil separation space 16a on the center of the involute tooth shape. At this time, the suction chamber 22 is configured to be able to communicate with the expansion chamber 24 forming a space in a form gradually expanded toward the outer edge of the involute teeth, and the expansion chamber 24 It is configured to be able to communicate with the discharge chamber 26 that is finally discharged to the outside, and the orbiting scroll 30 is configured to form a back pressure chamber 28 on the rear surface to maintain an appropriate gap with the fixed scroll 20 do.

또한, 상기 유분리 공간(16a)은 상기 흡입실(22)과의 교통을 위한 독립적인 냉매의 유동경로(굵은 화살표로 도시)를 형성하는 바, 상기 냉매의 유동경로는 상기 유분리 공간(16a)의 중간부위에서 상기 리어 케이싱(16)을 축방향으로 관통하여 형성되어 상기 흡입실(22)과 교통 가능하게 구성된다. 즉, 상기 흡입실(22)은 상기 유분리 공간(16a)과의 교통을 위한 냉매 유입구(22a)를 구비한다. 상기 냉매 유입구(22a)는 상기 유분리 공간(16a) 내에서 상기 센터 케이싱(12)과 상기 리어 케이싱(16)의 중심부위를 축방향으로 관통하는 형태로 형성되고, 상기 냉매 유입구(22a)에 의해 형성되는 냉매의 흡입경로는 유로를 가로막을 수 있는 별도 구조물의 설치가 배제된 구조로 구성된다. 이에 따라, 상기 흡입구(16b)를 통해 상기 유분리 공간(16a)으로 유입된 작동유체는 상기 유분리기(80)에 의해 오일과 분리된 다음 순수한 냉매만이 상기 냉매 유입구(22a)를 통해 상기 흡입실(22)로 제공될 수 있게 된다. In addition, the oil separation space 16a forms an independent refrigerant flow path (shown by a bold arrow) for transportation with the suction chamber 22, and the flow path of the refrigerant is the oil separation space 16a. ) Is formed to pass through the rear casing 16 in the axial direction at an intermediate portion of the rear casing 16 so as to be able to communicate with the suction chamber 22. That is, the suction chamber 22 is provided with a refrigerant inlet 22a for communication with the oil separation space 16a. The refrigerant inlet 22a is formed in an axial direction through the center casing 12 and the rear casing 16 in the oil separation space 16a, and in the refrigerant inlet 22a The suction path of the refrigerant formed by this is configured in a structure in which installation of a separate structure capable of blocking the flow path is excluded. Accordingly, the working fluid introduced into the oil separation space 16a through the suction port 16b is separated from the oil by the oil separator 80, and then only pure refrigerant is sucked through the refrigerant inlet 22a. It can be provided as a thread 22.

또한, 상기 유분리 공간(16a)은 종단부, 바람직하게는 상기 리어 케이싱(16)의 하부에 상기 배압실(28)과의 교통을 위한 독립적인 오일의 유동경로(화살표로 도시)를 형성하는 바, 상기 오일의 유동경로는 냉매의 유동경로와 상호 분리되도록 상기 유분리 공간(16a)의 하부에서 상기 리어 케이싱(16)을 축방향으로 관통하여 형성되는 오일 배출구(16c)와, 상기 오일 배출구(16c)와 교통 가능하도록 상기 센터 케이싱(12)을 축방향으로 관통하여 형성되는 축방향 오일통로(12a), 및 상기 축방향 오일통로(12a)와 교통하면서 상기 선회스크롤(30)의 배면에서 상기 배압실(28)과 교통 가능하게 형성되는 반경방향 오일통로(12b)를 포함하여 구성된다. In addition, the oil separation space (16a) forms an independent oil flow path (shown by an arrow) for traffic with the back pressure chamber (28) at the end, preferably under the rear casing (16). Bar, the oil flow path 16c formed by penetrating the rear casing 16 in the axial direction from the lower portion of the oil separation space 16a so as to be mutually separated from the flow path of the refrigerant, and the oil outlet (16c) in the axial direction oil passage (12a) formed by penetrating the center casing (12) in the axial direction, and the axial oil passage (12a) in communication with the rear surface of the orbiting scroll (30) It is configured to include a radial oil passage (12b) formed to be able to communicate with the back pressure chamber (28).

이 경우, 상기 반경방향 오일통로(12b)는 상기 축방향 오일통로(12a)로부터 상기 배압실(28)에 이르는 경로 뿐만 아니라, 상기 배압실(28)로부터 상기 토출실(26)에 이르는 경로 사이를 교통하는 형태로 형성된다. 특히, 상기 반경방향 오일통로(12b)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 센터 케이싱(12)의 중심에서 반경방향 외측을 향해 방사상으로 다수의 형태로 구비되고, 상기 각각의 반경방향 오일통로(12b)는 종단부에서 상기 센터 케이싱(12)의 외곽 전 둘레부위를 따라 원주상으로 형성되는 합류통로(12c)를 거쳐 상기 토출실(26)과 교통 가능한 구조로 구성된다. 또한, 상기 오일의 유동경로에는 냉매로부터 분리되어 상기 배압실(28)로 공급되는 오일의 압력을 낮추기 위해 오리피스(18)가 구비되는 바, 상기 오리피스(18)는 상기 센터 케이싱(12)의 축방향 오일통로(12a) 내에 설치된다. In this case, the radial oil passage (12b) is not only a path from the axial oil passage (12a) to the back pressure chamber (28), but also between the path from the back pressure chamber (28) to the discharge chamber (26). It is formed in a form of communication. In particular, the radial oil passage 12b is provided in a plurality of radially outwardly radially from the center of the center casing 12, as shown in FIG. 6, and each of the radial oil passages ( 12b) has a structure capable of communicating with the discharge chamber 26 through a confluence passage 12c formed in a circumferential shape along the entire circumference of the center casing 12 at the end portion. In addition, an orifice 18 is provided in the flow path of the oil to reduce the pressure of the oil separated from the refrigerant and supplied to the back pressure chamber 28, and the orifice 18 is an axis of the center casing 12 It is installed in the directional oil passage 12a.

이에 따라, 상기 유분리 공간(16a) 내에서 냉매와 분리된 오일만이 상기 오일 배출구(16c)를 통해 배출된 다음, 상기 오리피스(18)를 거쳐 압력이 저하된 상태에서 상기 축방향 오일통로(12a)와 상기 반경방향 오일통로(12b)를 순차적으로 거쳐 상기 배압실(28)로 제공되어 배압이 조절됨으로써 상기 고정스크롤(20)을 향한 상기 선회스크롤(30)의 밀착 정도를 긴밀하게 유지할 수 있게 된다. Accordingly, only the oil separated from the refrigerant in the oil separation space 16a is discharged through the oil discharge port 16c, and then, through the orifice 18, the axial oil passage ( 12a) and the radial oil passage 12b are sequentially provided to the back pressure chamber 28 and the back pressure is controlled, so that the degree of close contact of the orbiting scroll 30 toward the fixed scroll 20 can be closely maintained. There will be.

즉, 상기 흡입실(22)은 상기 리어 케이싱(16)의 흡입구(16b)를 통해 외부로부터 흡입되는 작동유체 중 상기 유분리기(80)를 거쳐 오일과 분리된 순수한 냉매만을 저장하는 공간이고, 상기 팽창실(24)은 상기 흡입실(22)로 제공되는 냉매를 팽창시키는 공간이며, 상기 토출실(26)은 상기 팽창실(24)을 거쳐 팽창되는 냉매와 상기 배압실(28)을 경유하여 배출되는 오일을 합류시켜 최종적으로 외부로 배출하는 공간이며, 상기 배압실(28)은 상기 유분리기(80)를 거쳐 냉매와 분리된 순수한 오일만을 공급받아 상기 선회스크롤(30)을 상기 고정스크롤(20) 방향으로 밀착시켜 적정의 배압을 조성할 수 있는 공간에 해당한다. 부연하자면, 상기 흡입실(22)은 상기 유분리 공간(16a)에서 냉매의 유동경로를 통해 오일이 분리된 냉매만을 제공받게 되고, 상기 배압실(28)은 상기 유분리 공간(16a)에서 냉매의 유동경로와 별도로 분리되는 오일의 유동경로를 통해 냉매와 분리된 오일만을 제공받아 적정의 배압을 형성하게 된다.That is, the suction chamber 22 is a space for storing only pure refrigerant separated from oil through the oil separator 80 among working fluids sucked from the outside through the suction port 16b of the rear casing 16, and the The expansion chamber 24 is a space for expanding the refrigerant provided to the suction chamber 22, and the discharge chamber 26 passes through the refrigerant expanded through the expansion chamber 24 and the back pressure chamber 28. It is a space where the discharged oil is combined and finally discharged to the outside, and the back pressure chamber 28 receives only pure oil separated from the refrigerant through the oil separator 80, and transfers the orbiting scroll 30 to the fixed scroll ( It corresponds to a space that can create an appropriate back pressure by making it close in the direction of 20). Incidentally, the suction chamber 22 receives only the refrigerant from which oil is separated through the flow path of the refrigerant in the oil separation space 16a, and the back pressure chamber 28 receives the refrigerant in the oil separation space 16a. Only the refrigerant and the separated oil are provided through the flow path of oil separated from the flow path of to form an appropriate back pressure.

상기 회전축(40)은 외부로부터 제공되는 구동력을 전달받아 회전하도록 구성되는 것으로, 상기 프론트 케이싱(14)의 내부 중심부위를 관통하여 설치되고, 일단부에 상기 편심축(50)과 결합된다. 상기 편심축(50)의 축 중심은 상기 선회스크롤(30)의 축 중심부위에 결합된다. 이에 따라, 상기 회전축(40)은 상기 편심축(50)을 매개로 상기 선회스크롤(30)을 상기 고정스크롤(20)에 대해 편심된 위치에서 공전 가능하게 함으로써, 상기 흡입실(22)로 유입된 작동유체는 상기 팽창실(24)과 상기 토출실(26)을 순차적으로 거쳐 최종적으로 팽창기의 중심 하부에 위치한 상기 토출구(29)를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.The rotation shaft 40 is configured to rotate by receiving a driving force provided from the outside, and is installed through the inner center of the front casing 14, and is coupled to the eccentric shaft 50 at one end. The axial center of the eccentric shaft 50 is coupled to the axial center of the orbiting scroll 30. Accordingly, the rotation shaft 40 allows the orbiting scroll 30 to revolve at an eccentric position with respect to the fixed scroll 20 via the eccentric shaft 50, thereby flowing into the suction chamber 22 The resulting working fluid can be discharged to the outside through the discharge port 29 located below the center of the expander through the expansion chamber 24 and the discharge chamber 26 in sequence.

이 경우, 상기 회전축(40)은 상기 편심축(50)과의 사이에 편심부시(미도시)를 설치하고 있어 이들 사이의 마찰을 줄일 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 회전축(40)은 상기 프론트 케이싱(14)의 내부에서 상기 베어링(60)을 매개로 축지지 되도록 설치되고 상기 편심축(50)도 마찬가지로 상기 센터 케이싱(12)의 내부에서 상기 베어링(60)을 매개로 축지지 되도록 설치된다. 이에 따라 상기 회전축(40)과 상기 편심축(50)은 상기 베어링(60)에 의한 축 지지를 통해 상기 케이싱(10)의 내부에서 원활하게 회전할 수 있게 되고, 상기 회전축(40)에 의한 회전은 상기 편심축(50)을 통해 상기 선회스크롤(30)로 제공될 수 있게 된다. In this case, the rotation shaft 40 is configured to reduce friction between the eccentric shaft 50 and the eccentric bush (not shown) is installed therebetween. In addition, the rotation shaft 40 is installed so as to be axially supported by the bearing 60 inside the front casing 14, and the eccentric shaft 50 is similarly installed inside the center casing 12. It is installed so as to be supported by axis 60). Accordingly, the rotation shaft 40 and the eccentric shaft 50 can be smoothly rotated inside the casing 10 through the shaft support by the bearing 60, and rotated by the rotation shaft 40 May be provided to the orbiting scroll 30 through the eccentric shaft 50.

상기 자전방지기구(70)는 상기 선회스크롤(30)의 배면에서 상기 고정스크롤(20)에 대한 상기 선회스크롤(30)의 공전만을 허용하도록 구성되어 설치된다. 즉, 상기 자전방지기구(70)는 상기 고정스크롤(20)에 대한 상기 선회스크롤(30)의 자전을 인위적으로 제한함으로써 작동유체의 팽창이 원활하게 이루어질 수 있게 하는 역할을 담당한다. The rotation preventing mechanism 70 is configured and installed to allow only the rotation of the orbiting scroll 30 with respect to the fixed scroll 20 at the rear surface of the orbiting scroll 30. That is, the anti-rotation mechanism 70 artificially limits the rotation of the orbiting scroll 30 with respect to the fixed scroll 20 so that the working fluid can be smoothly expanded.

이 결과, 상기 선회스크롤(30)은 상기 자전방지기구(70)를 매개로 상기 고정스크롤(20)에 대해 자전하지 않고 공전만을 할 수 있게 되고, 이를 통해 작동유체는 상기 고정스크롤(20)과 상기 선회스크롤(30)의 인볼류트 치형 사이의 공간에서 원활하게 팽창될 수 있게 된다. 또한, 상기 베어링(60)과 상기 자전방지기구(70)는 각각 상기 배압실(28)의 내부 공간과 교통 가능한 위치에 배치되도록 구성된다. As a result, the orbiting scroll 30 can rotate only without rotating with respect to the fixed scroll 20 via the rotation preventing mechanism 70, through which the working fluid is It can be expanded smoothly in the space between the involute teeth of the orbiting scroll 30. In addition, the bearing 60 and the anti-rotation mechanism 70 are configured to be disposed at positions capable of communicating with the inner space of the back pressure chamber 28, respectively.

이하 상기와 같은 구성의 스크롤 팽창기에 있어, 외부로부터 팽창기의 내부로 유입되는 작동유체 중 혼합된 냉매와 오일의 순환 과정을 도 2 내지 도 7에 각각 도시된 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the scroll expander having the above configuration, a circulating process of the mixed refrigerant and oil among the working fluid flowing into the expander from the outside will be described in detail with reference to the drawings shown in FIGS. 2 to 7 respectively.

도 2를 참조로 하면, 작동유체는 리어 케이싱(16)의 흡입구(16b)를 통해 유분리 공간(16a)의 내부로 유입된 다음, 유분리기(80)에 의한 유분리 작용을 통해 냉매와 오일로 각각 분리된다. Referring to FIG. 2, the working fluid flows into the oil separation space 16a through the inlet 16b of the rear casing 16, and then refrigerant and oil through the oil separation action by the oil separator 80. Each is separated by

이어, 작동유체 중 오일과 분리된 냉매는 유동경로의 구성 중 일부에 해당하는 냉매 유입구(22a)를 통해 흡입실(22)로 공급되고, 상기 유분리 공간(16a) 내에서 자중에 의해 하부로 낙하되어 냉매와 분리된 오일은 유동경로의 구성 중 다른 일부에 해당하는 오일 배출구(16c)를 통해 유분리 공간(16a)의 외부로 배출된다. Subsequently, the refrigerant separated from the oil in the working fluid is supplied to the suction chamber 22 through a refrigerant inlet 22a corresponding to a part of the flow path, and is lowered by its own weight in the oil separation space 16a. The oil that has fallen and separated from the refrigerant is discharged to the outside of the oil separation space 16a through an oil outlet 16c corresponding to another part of the flow path.

도 3을 참조로 하면, 상기 오일 배출구(16c)를 통해 배출되는 오일은 축방향 오일통로(12a)의 입구에 설치된 오리피스(18)로 유입된다. 이 과정에서 상기 오리피스(18)를 경유한 오일의 압력은 적정의 수준으로 감압된다. Referring to FIG. 3, the oil discharged through the oil outlet 16c flows into the orifice 18 installed at the inlet of the axial oil passage 12a. In this process, the pressure of the oil passed through the orifice 18 is reduced to an appropriate level.

즉, 이와 같은 일련의 과정은 도 4에 도시된 도면을 참조로 하면 더욱 명확하게 이해할 수 있다. 상기 흡입구(16b)를 통해 상기 유분리 공간(16a)의 내부로 유입된 작동유체는 상기 유분리기(80)의 유분리 작용에 의해 냉매와 오일로 각각 분리된 다음, 냉매는 냉매 유입구(22a)를 통해 흡입실(22)의 내부로 이동하고, 오일은 오일 배출구(16c)와 오리피스(18), 축방향 오일통로(12a), 및 반경방향 오일통로(12b)를 순차적으로 거친 다음 배압실(28)로 제공된다.That is, such a series of processes can be more clearly understood with reference to the drawings shown in FIG. 4. The working fluid flowing into the oil separation space 16a through the suction port 16b is separated into a refrigerant and oil by the oil separation action of the oil separator 80, and then the refrigerant is separated into a refrigerant inlet 22a. The oil is moved to the interior of the suction chamber 22 through the oil outlet 16c, the orifice 18, the axial oil passage 12a, and the radial oil passage 12b in sequence, and then the back pressure chamber ( 28).

이 과정에서 오일은 상기 축방향 오일통로(12a)를 통해 상기 선회스크롤(30)의 배면에 위치한 배압실(28)로 공급되는 바, 상기 축방향 오일통로(12a)는 도 5에 도시된 바와 같이, 배압 플레이트(28a)를 관통하는 형태로 형성된다. 또한, 상기 축방향 오일통로(12a)를 경유하는 오일은 반경방향 오일통로(12b)를 거쳐 최종적으로 상기 선회스크롤(30)의 배면측 중심부위에 형성된 상기 배압실(28)로 제공되어 상기 고정스크롤(20)에 대한 상기 선회스크롤(30)의 밀착 상태를 긴밀하게 유지할 수 있게 된다. In this process, oil is supplied to the back pressure chamber 28 located on the rear surface of the orbiting scroll 30 through the axial oil passage 12a, and the axial oil passage 12a is as shown in FIG. Likewise, it is formed in a shape that penetrates the back pressure plate 28a. In addition, the oil passing through the axial oil passage 12a is finally provided to the back pressure chamber 28 formed on the center of the rear side of the orbiting scroll 30 through the radial oil passage 12b, and the fixed scroll It is possible to keep the close contact state of the orbiting scroll 30 with respect to (20).

도 6을 참조로 하면, 상기 배압실(28)로 제공되어 상기 선회스크롤(30)의 배면에 대해 적정의 압력을 제공하는 오일은 다시 반경방향 오일통로(12b)를 거쳐 배압 플레이트(28a)의 외곽부위에 전 둘레를 따라 원주상으로 형성된 합류통로(12c)에서 단일의 유동경로로 합류된 다음 최종적으로 토출실(26)의 내부로 유입된다. 즉, 상기 배압실(28)을 중심으로 방사상으로 배치되는 다수의 반경방향 오일통로(12b) 중 상기 축방향 오일통로(12a)와 인접한 일부는 상기 축방향 오일통로(12a)로부터 제공되는 오일을 상기 배압실(28)로 공급하는 역할을 수행하고, 나머지 반경방향 오일통로(12b)는 상기 배압실(28)로부터 배출되는 오일을 상기 합류통로(12c)로 제공하는 역할을 수행하게 된다.Referring to FIG. 6, the oil provided to the back pressure chamber 28 to provide an appropriate pressure to the rear surface of the orbiting scroll 30 is again passed through the radial oil passage 12b to the back pressure plate 28a. It is joined by a single flow path in the confluence passage 12c formed circumferentially along the entire periphery of the outer periphery, and finally flows into the interior of the discharge chamber 26. That is, among the plurality of radial oil passages 12b arranged radially around the back pressure chamber 28, a portion adjacent to the axial oil passage 12a contains oil provided from the axial oil passage 12a. It serves to supply the back pressure chamber 28, and the remaining radial oil passage 12b serves to provide the oil discharged from the back pressure chamber 28 to the confluence passage 12c.

도 7을 참조로 하면, 상기 배압실(28)로 제공된 오일은 상기 반경방향 오일통로(12b)와 상기 합류통로(12c)를 거쳐 최종적으로 릴리프 밸브(미도시)를 경유하여 팽창이 완료된 냉매와 상기 토출실(26) 내에서 혼합된 다음, 상기 센터 케이싱(12)에 형성되는 별도의 토출구(29)를 통해 외부로 배출된다.Referring to FIG. 7, the oil provided to the back pressure chamber 28 passes through the radial oil passage 12b and the confluence passage 12c, and finally passes through a relief valve (not shown) to the refrigerant and After mixing in the discharge chamber 26, it is discharged to the outside through a separate discharge port 29 formed in the center casing 12.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 스크롤 팽창기는 냉매의 흡입측에 별도로 설치되는 유분리기(80)를 이용하여 작동유체 중에서 냉매와 오일을 상호 분리한 다음, 오일과 분리된 냉매만을 팽창기의 흡입실(22)로 공급할 수 있음과 동시에 냉매와 분리된 오일만을 선회스크롤(30)의 배면에 위치한 배압실(28)로 공급할 수 있게 된다. Therefore, the scroll expander of the present invention configured as described above uses an oil separator 80 separately installed on the suction side of the refrigerant to mutually separate the refrigerant and oil from the working fluid, and then only the refrigerant separated from the oil is the suction chamber of the expander. At the same time, it is possible to supply only the oil separated from the refrigerant to the back pressure chamber 28 located on the rear surface of the orbiting scroll 30.

즉, 상기 유분리 공간(16a) 내에서 오일과 분리된 냉매는 냉매 유입구(22a)를 통해 상기 흡입실(22)의 내부로 공급되고, 상기 유분리 공간(16a) 내에서 냉매와 분리된 오일은 오일 배출구(16c)와 축방향 오일통로(12a) 및 반경방향 오일통로(12b)를 순차적으로 거쳐 상기 배압실(28)의 내부로 공급될 수 있으므로, 고정스크롤(20)과 선회스크롤(30) 사이에는 적정의 기밀 상태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 배압실(28)의 내부에 위치한 베어링(60)과 자전방지기구(70)를 비롯한 각종 습동부위에 대한 마찰손실을 줄여 팽창기의 효율을 향상시킴과 동시에 부품의 내구성능을 향상시킬 수 있게 된다. That is, the refrigerant separated from the oil in the oil separation space 16a is supplied to the interior of the suction chamber 22 through the refrigerant inlet 22a, and the oil separated from the refrigerant in the oil separation space 16a Since silver can be supplied into the back pressure chamber 28 sequentially through the oil outlet 16c, the axial oil passage 12a and the radial oil passage 12b, the fixed scroll 20 and the orbiting scroll 30 ), not only can maintain an appropriate airtight state, but also improves the efficiency of the expander by reducing friction loss for various sliding parts including bearings 60 and anti-rotation mechanism 70 located inside the back pressure chamber 28. At the same time, it is possible to improve the durability of parts.

또한, 본 발명은 냉매의 흡입측에 위치한 유분리기(80)로부터 스크롤의 흡입실(22)을 향한 냉매의 유입구(22a)를 흡입실(22)의 중심부위를 향해 직접적으로 배치함과 더불어 냉매의 흡입경로 중에 유동을 가로막지 않는 구조를 구성할 수 있으므로 냉매의 흡입효율을 향상시킬 수 있게 된다. In addition, in the present invention, the refrigerant inlet 22a from the oil separator 80 located on the suction side of the refrigerant toward the suction chamber 22 of the scroll is directly disposed toward the center of the suction chamber 22 Since it is possible to configure a structure that does not block the flow of the suction path, it is possible to improve the suction efficiency of the refrigerant.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
As described above, preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the specific embodiments described above, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various types of modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention and the equivalent range of the claims described below.

10-케이싱 12-센터 케이싱
12a-축방향 오일통로 12b-반경방향 오일통로
12c-합류통로 14-프론트 케이싱
16-리어 케이싱 16a-유분리 공간
16b-흡입구 16c-오일 배출구
18-오리피스 20-고정스크롤
22-흡입실 22a-냉매 유입구
24-팽창실 26-토출실
28-배압실 28a-배압 플레이트
29-토출구 30-선회스크롤
40-회전축 50-편심축
60-베어링 70-자전방지기구
80-유분리기10-casing 12-center casing
12a-axial oil passage 12b-radial oil passage
12c-joint passage 14-front casing
16-rear casing 16a-oil separation space
16b-inlet 16c-oil outlet
18-orifice 20-fixed scroll
22-suction chamber 22a-refrigerant inlet
24-expansion chamber 26-discharge chamber
28-back pressure chamber 28a-back pressure plate
29-discharge port 30-turn scroll
40-rotary shaft 50-eccentric shaft
60-bearing 70-anti-rotation mechanism
80-oil separator

Claims (11)

고정스크롤(20)과 선회스크롤(30)을 내장하는 케이싱(10);
상기 케이싱(10)에서 작동유체의 흡입경로에 설치되는 유분리기(80);
상기 유분리기(80)를 설치하기 위한 유분리 공간(16a)을 형성하는 리어 케이싱(16);
상기 유분리기(80)로부터 냉매의 유동경로를 통해 냉매를 공급받는 흡입실(22);
상기 유분리기(80)로부터 오일의 유동경로를 통해 오일을 공급받는 배압실(28); 및
상기 흡입실(22)로부터 팽창실(24)을 거쳐 팽창된 상태의 냉매와 상기 배압실(28)을 거친 오일을 합류하여 외부로 배출하는 토출실(26)을 구비하고,
상기 냉매의 유동경로와 상기 오일의 유동경로는 상호 분리되어 상기 흡입실(22)과 상기 배압실(28)에 대해 각각 교통 가능하게 구성되어 상기 유분리기(80)를 통해 상기 흡입실(22)로 오일이 분리된 냉매만이 공급되고, 상기 유분리기(80)를 통해 상기 배압실(28)로 냉매와 분리된 오일만이 공급되어 배압이 조절되되,
상기 오일의 유동경로는 상기 리어 케이싱(16)을 축방향으로 관통하는 오일 배출구(16c)와, 상기 오일 배출구(16c)와 교통하고 센터 케이싱(12)을 축방향으로 관통하는 축방향 오일통로(12a)와, 상기 축방향 오일통로(12a)와 교통하고 상기 배압실(28)과 교통하는 반경방향 오일통로(12b)를 포함하고,
상기 반경방향 오일통로(12b)는 상기 센터 케이싱(12)의 중심에서 반경방향 외측을 향해 방사상으로 배치되어 상기 오일이 방사형태로 확산되고, 상기 반경방향 오일통로(12b)의 종단부에서 상기 센터 케이싱(12)의 외곽 전 둘레부위에서 원주상으로 형성되어 오일이 원주 방향의 전 구간에서 이동되며 상기 토출실(26)과 교통하는 합류통로(12c)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기.A casing 10 containing a fixed scroll 20 and an orbiting scroll 30;
An oil separator 80 installed in the suction path of the working fluid in the casing 10;
A rear casing (16) forming an oil separation space (16a) for installing the oil separator (80);
A suction chamber 22 receiving refrigerant from the oil separator 80 through a flow path of the refrigerant;
A back pressure chamber 28 receiving oil from the oil separator 80 through a flow path of oil; And
The refrigerant in the expanded state through the expansion chamber 24 from the suction chamber 22 and the oil passing through the back pressure chamber 28 are combined with a discharge chamber 26 for discharging to the outside,
The flow path of the refrigerant and the flow path of the oil are mutually separated and configured to be able to communicate with the suction chamber 22 and the back pressure chamber 28, respectively, and the suction chamber 22 through the oil separator 80 Only the refrigerant from which the oil is separated is supplied, and only the refrigerant and the separated oil are supplied to the back pressure chamber 28 through the oil separator 80 to adjust the back pressure,
The oil flow path is an oil discharge port 16c passing through the rear casing 16 in the axial direction, and an axial oil passage communicating with the oil discharge port 16c and passing through the center casing 12 in the axial direction ( 12a), and a radial oil passage 12b in communication with the axial oil passage 12a and in communication with the back pressure chamber 28,
The radial oil passage 12b is radially disposed from the center of the center casing 12 toward the outer side in the radial direction so that the oil diffuses in a radial form, and at the end of the radial oil passage 12b, the center A scroll expander, characterized in that it further comprises a confluence passage (12c) that is formed in a circumferential shape at the entire circumference of the casing (12) so that the oil moves in all sections in the circumferential direction and communicates with the discharge chamber (26). 청구항 1에 있어서,
상기 리어 케이싱(16)은 작동유체의 유입을 위해 상기 유분리 공간(16a)과 교통하는 흡입구(16b)를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method according to claim 1,
The rear casing (16) is a scroll expander, characterized in that to form a suction port (16b) in communication with the oil separation space (16a) for inflow of the working fluid. 청구항 1에 있어서,
상기 흡입실(22)은 상기 유분리 공간(16a)과 냉매 유입구(22a)를 매개로 상호 교통하는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method according to claim 1,
The suction chamber (22) is a scroll expander, characterized in that the mutual communication through the oil separation space (16a) and the refrigerant inlet (22a). 청구항 3에 있어서,
상기 냉매 유입구(22a)는 상기 케이싱(10)의 중심부위에서 축방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method of claim 3,
The refrigerant inlet (22a) is a scroll expander, characterized in that formed in the axial direction above the center of the casing (10). 청구항 1에 있어서,
상기 유분리 공간(16a)은 종단부에 상기 배압실(28)과의 교통을 위한 오일의 유동경로를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method according to claim 1,
The oil separation space (16a) is a scroll expander, characterized in that having an oil flow path for traffic with the back pressure chamber (28) at the end. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 유분리 공간(16a)으로부터 상기 배압실(28)로 제공되는 오일의 압력을 낮추기 위한 오리피스(18)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method according to claim 1,
Scroll expander, characterized in that it further comprises an orifice (18) for lowering the pressure of the oil provided from the oil separation space (16a) to the back pressure chamber (28). 청구항 9에 있어서,
상기 오리피스(18)는 상기 축방향 오일통로(12a)에 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method of claim 9,
The orifice (18) is a scroll expander, characterized in that installed in the axial oil passage (12a). 청구항 1에 있어서,
상기 센터 케이싱(12)은 중심 하부에 작동유체의 배출을 위한 토출구(29)를 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기. The method according to claim 1,
The center casing (12) is a scroll expander, characterized in that forming a discharge port (29) for discharging the working fluid in the lower center.
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