KR102259690B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매가 흡입되는 흡입실과 흡입된 냉매가 토출되는 토출실을 각각 형성하고 내부에 환형의 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하며 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합하여 회전하는 구동축을 포함하는 구동부를 수용하는 메인 하우징과, 상기 구동부에 의하여 선회운동을 하며 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 메인 하우징과 결합하고 상기 선회랩과 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하며 상기 토출실에 압축된 냉매를 공급하기 위한 토출포트가 형성된 고정스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤의 후방에는 상기 토출실과 연통하는 배압실이 형성되고, 상기 구동축에는 상기 구동축의 내부를 관통하며 상기 구동축의 양단을 연결하는 연통로가 구비되며, 전단이 상기 선회스크롤과 밀착되는 상기 구동축의 후단과 상기 메인 하우징 사이의 공간에는 상기 배압실과 연통하는 챔버가 형성되고, 상기 챔버가 형성되는 상기 메인 하우징의 내측면에는 상기 메인 하우징의 마모를 방지하는 플레이트가 구비되고, 상기 구동축의 후단 끝단에는 상기 구동축의 축방향 하중을 상쇄시키는 플랜지 부재가 구비되며, 상기 챔버는 상기 플랜지 부재와 상기 플레이트 사이의 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기를 제공한다.
따라서, 구동축의 전단에 구비되는 배압실의 압력을 구동축에 형성된 연통로를 통해 구동축의 후단에 구비되는 챔버로 공급함으로써 배압실의 압력에 의해 발생되는 구동축의 축방향 하중을 상쇄시킬 수 있고, 구동축의 축방향 하중을 상쇄시킴으로 인해 마찰손실에 의한 소비동력을 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배압실의 압력에 의해 발생되는 구동축의 축방향 하중을 상쇄시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는, 하우징과, 스파이럴 고정랩을 구비하고 상기 하우징과 결합하여 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정 스크롤과, 구동축의 회전에 따라 선회하고 상기 고정랩과 맞물리며 상기 고정랩과의 사이에서 압축포켓을 형성하는 선회랩을 구비하는 선회 스크롤을 포함하여, 상기 선회스크롤의 선회운동에 의하여 냉매가 흡입 및 압축되어 토출되며, 이러한 스크롤 압축기에 대한 기술의 예로 대한민국등록특허 제10-0850750호의 스크롤 압축기가 개시된 바 있다.

한편, 메인 프레임의 내측을 배압실로 사용하는 종래의 스크롤 압축기는, 배압실의 압력에 의해 구동축의 축방향 하중이 작용하게 된다. 종래 R134a 냉매를 사용하는 경우 압력이 비교적 작아 크게 문제가 되지 않았지만 CO2 냉매를 사용함에 따라 사용 압력이 높아져 압력에 의해 축방향 하중이 크게 작용하게 되어 소요동력 및 신뢰성 저하를 초래하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 구동축에 연통로를 형성하여 구동축 전단 배압실의 압력을 구동축 후단의 챔버로 공급함으로써 배압실의 압력에 의해 발생되는 구동축의 축방향 하중을 감소시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매가 흡입되는 흡입실과 흡입된 냉매가 토출되는 토출실을 각각 형성하고 내부에 환형의 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하며 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합하여 회전하는 구동축을 포함하는 구동부를 수용하는 메인 하우징과, 상기 구동부에 의하여 선회운동을 하며 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 메인 하우징과 결합하고 상기 선회랩과 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하며 상기 토출실에 압축된 냉매를 공급하기 위한 토출포트가 형성된 고정스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤의 후방에는 상기 토출실과 연통하는 배압실이 형성되고, 상기 구동축에는 상기 구동축의 내부를 관통하며 상기 구동축의 양단을 연결하는 연통로가 구비되며, 전단이 상기 선회스크롤과 밀착되는 상기 구동축의 후단과 상기 메인 하우징 사이의 공간에는 상기 배압실과 연통하는 챔버가 형성되고, 상기 챔버가 형성되는 상기 메인 하우징의 내측면에는 상기 메인 하우징의 마모를 방지하는 플레이트가 구비되고, 상기 구동축의 후단 끝단에는 상기 구동축의 축방향 하중을 상쇄시키는 플랜지 부재가 구비되며, 상기 챔버는 상기 플랜지 부재와 상기 플레이트 사이의 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기를 제공한다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기에 있어서, 상기 챔버는 상기 플랜지 부재와 상기 플레이트 사이에 구비되는 제1실링부재에 의해 밀봉될 수 있으며, 상기 플랜지 부재는 상기 구동축의 타단 끝단에 일체로 형성될 수 있다.

상기 배압실은 상기 선회스크롤과 상기 구동축의 전단 사이에 구비되는 커버부재와 상기 선회스크롤 사이에 형성될 수 있고, 상기 커버부재는 중앙부가 개구되어 상기 연통로와 연통될 수 있으며 상기 배압실은 상기 선회스크롤과 상기 커버부재 사이에 구비되는 제2실링부재에 의해 밀봉될 수 있다.

상기 구동축의 양단을 연결하는 연통로는 상기 구동축의 축방향으로 경사지게 형성될 수 있으며, 상기 배압실 공간의 직경은 상기 챔버 공간의 직경과 동일하거나 크게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 구동축의 전단에 구비되는 배압실의 압력을 구동축에 형성된 연통로를 통해 구동축의 후단에 구비되는 챔버로 공급함으로써 배압실의 압력에 의해 발생되는 구동축의 축방향 하중을 상쇄시킬 수 있고, 구동축의 축방향 하중을 상쇄시킴으로 인해 마찰손실에 의한 소비동력을 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스크롤 압축기의 일단 요부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 스크롤 압축기의 타단 요부를 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 스크롤 압축기의 일단 요부를 확대하여 도시한 도면, 도 3은 도 1에 도시된 스크롤 압축기의 타단 요부를 확대하여 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스크롤 압축기(900)는, 메인 하우징(100)과 메인 프레임(300)을 포함하는 하우징과, 구동부(200)와, 선회스크롤(400)과, 고정스크롤(500)을 포하하며, 상기 선회스크롤(400)의 배면에는 배압실(600)이 형성되고, 상기 메인 하우징(100)의 내측면에는 플레이트(800)와 플랜지 부재(850)를 더 포함하며, 상기 플레이트(800)와 상기 플랜지 부재(850) 사이에 챔버(700)가 형성된다.

먼저, 상기 메인 하우징(100)은 내부에 회전력을 발생시키는 구동부(200)를 수용하며, 냉매가 흡입되는 흡입포트(미도시)가 형성되어 있다. 상기 구동부(200)는 환형의 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내측에 위치하며 회전하는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)와 결합하여 회전하는 구동축(230)을 포함하며, 상기 구동축(230)의 양단은 메인베어링(241)과 서브베어링(242)에 의해 지지된다.

상기 메인 프레임(300)은 상기 메인 하우징(100)의 전방에 결합되며, 상기 구동축(230)과 연결되어 상기 구동부(200)를 지지하는 역할 및 상기 선회스크롤(400)과 연결되어 상기 선회스크롤(400)를 지지하는 역할을 한다.

상기 선회스크롤(400)은 상기 메인 프레임(300)의 전방에 구비되고, 상기 구동부(200)에 의하여 선회운동을 하며, 상기 선회스크롤(400)의 전방 측면에는 나선 형상을 가지는 선회랩(410)이 구비된다.

상기 고정스크롤(500)은 상기 메인 프레임(300)과 결합하여 그 위치가 고정되고, 후방 측면으로 상기 선회랩(410)과 맞물리는 나선형상을 가지는 고정랩(510)이 구비되며, 토출실(530)에 냉매를 공급하기 위한 토출포트(520)가 형성되어 있다. 여기서, 미설명부호 320은 상기 토출실(530)이 형성되도록 상기 고정스크롤(500)과 결합하는 커버(Top cap)를 나타내며, 310은 선회스크롤(400)을 지지하는 스러스트 플레이트를 나타낸다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기(900)는 상기 토출포트(520)와 연통되고 상기 고정스크롤(500)의 전방에 상기 커버(320)에 의하여 토출실(530) 및 흡입실(미도시)이 형성되며, 상기 흡입실(미도시)과 상기 토출실(530)이 연통되지 않도록 상기 고정랩(510)과 상기 선회랩(410) 사이에 각각 압축포켓(541) 및 상기 토출포트(520)와 연통되는 토출포켓(542)이 형성된다.

한편, 스크롤 압축기(900)는, 도면에서는 하우징이 메인 하우징(100), 메인프레임(300)으로 구성되어 있지만, 이보다 더 많은 하우징으로 분할되어 있는 구조로도 가능하며, 또한 냉매의 흡입포트 및 토출구와, 흡입실(미도시)과 토출실(530)의 형성위치 또한 설계에 따라 변경 가능함은 물론이며, 상기한 스크롤 압축기(900)의 일련의 구성은 공지의 스크롤 압축기의 구성과 실질적으로 유사하므로, 이하에서는 이와 대별되는 구성을 위주로 하여 설명하기로 한다.

상기 스크롤 압축기(900)는 상기 선회스크롤(400)의 압축작용 시 압축되는 냉매의 압력에 의하여 메인 프레임(300) 방향으로 발생되는 힘을 상쇄시킬 수 있도록 냉매의 일부를 유도하여 상기 선회스크롤(400)에 배압을 형성하도록 되어 있다. 즉, 상기 스크롤 압축기(900)는 고압의 토출압과 연동하는 배압실(600)을 상기 구동축(230)의 전단에 형성하고, 상기 배압실(600)의 압력을 상기 구동축(230)의 후단으로 공급함으로써 상기 배압실(600)의 압력에 의해 발생되는 상기 구동축(230)의 축방향 하중을 상쇄시킬 수 있도록 한다.

이에 대하여 상세하게 살펴보면, 상기 스크롤 압축기(900)는 상기 선회스크롤(400)의 배면에 배압실(600)을 형성하며, 상기 배압실(600)은 상기 선회스크롤(400)과 상기 선회스크롤(400)에 밀착되는 상기 구동축(230)의 전단 사이에 구비되는 커버부재(C)와 상기 선회스크롤(400) 사이의 공간에 형성된다. 상기 배압실(600)은 상기 선회스크롤(400)의 배면 중앙부에 형성되며, 상기 선회스크롤(400)의 베어링 보스 내측 공간 일부를 포함하고, 상기 커버부재(C)는 중앙부가 개구되어 구동축(230)에 형성되는 연통로(232)와 연통되는 것이 바람직하다.

상기 배압실(600)은 상기 선회스크롤(400)과 상기 커버부재(C) 사이에 구비되는 제2실링부재(S2)에 의해 기밀이 유지되도록 밀봉되는 것이 바람직하며, 상기 배압실(600)의 압력은 상기 커버부재(C)의 개구와 후술되는 연통로(232)를 통해 상기 구동축(230)의 후단에 형성되는 챔버(700)로 공급되는 것이 바람직하다. 상기 제2실링부재(S2)는 공지의 실링부재로서, 도시된 바와 같이 보다 나은 기밀성을 위하여 단면 형상인 사각형상인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 스크롤 압축기(900)는 상기 배압실(600)이 토출압에 대하여 연동이 되도록 상기 배압실(600)의 토출압과 연통되는 연통로(232)를 형성할 수 있다. 상기 토출압은 압축과정이 완료된 압력으로서 상기 토출실(530) 또는 상기 고정랩(510)과 상기 선회랩(410) 사이에서 형성되고 상기 토출포트(520)와 연통되는 토출포켓(542)의 압력으로 할 수 있다. 한편, 이러한 경우 상기 배압실(600)의 압력손실이 적고, 압력변화가 거의 없는 동일한 압력을 가질 수 있다.

상기 구동부(200)의 구동축(230) 내부에 연통로(232)가 구비되며, 상기 연통로(232)는 제1연통로(232a)와 제2연통로(232b)로 구성된다. 상기 제1연통로(232a)와 제2연통로(232b)는 연결되는 것이 바람직하고, 상기 연통로(232)는 상기 구동축(230)의 내부를 관통하여 상기 구동축(230)의 양단을 연결하면서 상기 커버부재(C)의 개구와 연통되는 것이 바람직하다.

일단이 상기 선회스크롤(400)과 밀착되는 상기 구동축(230)의 후단 끝단에는 플랜지 부재(850)가 구비되며, 상기 플랜지 부재(850)는 상기 구동축(230)의 축방향 하중을 감소 및 상쇄시키는 역할을 한다.

상기 플랜지 부재(850)와 상기 메인 하우징(100)의 내측면 사이의 공간에는 상기 메인 하우징(100) 내측면 및 상기 플랜지 부재(850)의 마모를 방지하는 플레이트(800)가 구비되고, 상기 플레이트(800)와 상기 플랜지 부재(850) 사이의 공간에 상기 구동축(230)의 연통로(232)에 의해 상기 배압실(600)과 연통되는 챔버(700)가 형성된다. 상기 챔버(700)는 상기 플랜지 부재(850)와 상기 플레이트(800) 사이에 구비되는 제1실링부재(S1)에 의해 기밀이 유지되도록 밀봉되는 것이 바람직하다.

상기 연통로(232)에 의해 상기 구동축(230)의 전단에 위치하는 배압실(600)과 상기 구동축(230)의 후단에 위치하는 챔버(700)가 연통됨으로 인하여 상기 배압실(600)의 압력에 의해 발생되는 구동축(230)의 축방향 하중을 상쇄시켜 마찰 손실에 의한 소비동력을 감소시킬 수 있게 된다. 상기 배압실(600) 공간의 직경(D1)은 상기 챔버(700) 공간의 직경(D2)과 동일하거나 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 플랜지 부재(850)는 상기 구동축(230)과 별개가 아닌 상기 구동축(230)의 타단에 일체로 형성될 수 있으며, 상기 구동축(230)의 양단을 연결하는 상기 연통로(232)는 상기 구동축(230)의 축방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

따라서, 구동축(230)의 전단에 구비되는 배압실(600)의 압력을 구동축(230)에 형성된 연통로(232)를 통해 구동축(230)의 후단에 구비되는 챔버(700)로 공급함으로써 배압실(600)의 압력에 의해 발생되는 구동축(230)의 축방향 하중을 상쇄시킬 수 있고, 구동축(230)의 축방향 하중을 상쇄시킴으로 인해 마찰손실에 의한 소비동력을 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 메인 하우징 200 : 구동부
210 : 고정자 220 : 회전자
230 : 구동축 300 : 메인 프레임
400 : 선회스크롤 410 : 선회랩
500 : 고정스크롤 510 : 고정랩
520 : 토출포트 530 : 토출실
600 : 배압실 700 : 챔버
800 : 플레이트 850 : 플랜지 부재
900 : 스크롤 압축기

Claims (6)

1. 냉매가 흡입되는 흡입실과 흡입된 냉매가 토출되는 토출실을 각각 형성하고 내부에 환형의 고정자와, 상기 고정자의 내측에 위치하며 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합하여 회전하는 구동축을 포함하는 구동부를 수용하는 메인 하우징과, 상기 구동부에 의하여 선회운동을 하며 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 메인 하우징과 결합하고 상기 선회랩과 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하며 상기 토출실에 압축된 냉매를 공급하기 위한 토출포트가 형성된 고정스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
   상기 선회스크롤의 후방에는 상기 토출실과 연통하는 배압실이 형성되고, 상기 구동축에는 상기 구동축의 내부를 관통하며 상기 구동축의 양단을 연결하는 연통로가 구비되며, 전단이 상기 선회스크롤과 밀착되는 상기 구동축의 후단과 상기 메인 하우징 사이의 공간에는 상기 배압실과 연통하는 챔버가 형성되고,
   상기 챔버가 형성되는 상기 메인 하우징의 내측면에는 상기 메인 하우징의 마모를 방지하는 플레이트가 구비되고,
   상기 구동축의 후단 끝단에는 상기 구동축의 축방향 하중을 상쇄시키는 플랜지 부재가 구비되며,
   상기 챔버는 상기 플랜지 부재와 상기 플레이트 사이의 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 챔버는 상기 플랜지 부재와 상기 플레이트 사이에 구비되는 제1실링부재에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 플랜지 부재는 상기 구동축의 후단 끝단에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 배압실은 상기 선회스크롤과 상기 구동축의 일단 사이에 구비되는 커버부재와 상기 선회스크롤 사이에 형성되고,
   상기 커버부재는 중앙부가 개구되어 상기 연통로와 연통되며,
   상기 배압실은 상기 선회스크롤과 상기 커버부재 사이에 구비되는 제2실링부재에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동축의 양단을 연결하는 연통로는 상기 구동축의 축방향으로 경사지게 형성되며,
   상기 배압실 공간의 직경은 상기 챔버 공간의 직경과 동일하거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

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