KR19990037379A

KR19990037379A - 스크롤 압축기용 개량형 윤활 시스템

Info

Publication number: KR19990037379A
Application number: KR1019980044816A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 리프슨; 제임스 더블유. 부시; 후쎄인 이자트 칼리파
Original assignee: 윌리엄 더블유. 하벨트; 캐리어 코포레이션
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 1999-05-25
Also published as: US6074186A; CN1215806A; JP3065037B2; EP0911526A1; CN1127626C; JPH11193789A; ES2210680T3; DE69821436D1; KR100313074B1; DE69821436T2; EP0911526B1

Abstract

스크롤 압축기용 개량형 윤활 시스템은 선회 스크롤 내의 윤활유 포트가 윤활유를 전체 선회 사이클을 통해 압축 챔버로 공급하는 많은 실시예를 포함한다. 윤활유 포트는 전체 선회 사이클을 통해 고정 스크롤의 플랜지 내의 리세스와 정렬된다. 추가 실시예에서, 윤활유 포트는 전체 사이클을 통해 압축 챔버로 노출된다. 다른 실시예에서, 고정 스크롤에는 서로로부터 대략 180°로 이격된 리세스가 제공된다. 윤활유 포트는 윤활유를 압축 챔버에 공급하기 위해 이러한 이격된 리세스와 연통 상태가 되도록 그리고 연통 상태를 벗어나도록 순차적으로 이동한다.

Description

스크롤 압축기용 개량형 윤활 시스템

본 발명은 압축 챔버에 공급되는 윤활유의 양이 엄밀히 제어되는 스크롤 압축기용 윤활 시스템에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 냉동 압축 적용에 널리 이용되고 있다. 공지된 바와 같이, 스크롤 압축기는 상호 끼워 맞춤되는 나선형 랩(wrap)을 갖는 고정 스크롤과 선회 스크롤을 포함한다. 상호 끼워 맞춤되는 나선형 랩은 선회 스크롤이 고정 스크롤에 대해 이동할 때 압축되는 챔버를 형성한다. 종래 기술에서, 윤활유는 압축하는 동안 스크롤 부재의 원활한 작동을 보장하기 위해 압축 챔버로 공급된다.

그러나, 윤활유의 정밀한 공급은 힘든 것으로 밝혀졌다. 챔버로 공급되는 윤활유의 양을 엄밀히 제어하는 것이 바람직할 것이다. 너무 많은 윤활유가 공급되면 오일의 단열 효과로 인한 열교환기에서의 감소된 열전달로 인해 시스템 효율이 감소될 것이다. 한편, 불충분한 윤활유가 공급되면 스크롤 압축기의 전체 작동이 요구된 바와 같이 작동하지 못할 수도 있다.

하나의 공지된 스크롤 압축기에서, 포트는 선회 스크롤의 기부를 통해 형성되며 고정 스크롤의 외부 플랜지와 대체로 대면한다. 선회 스크롤이 선회 이동할 때, 오일 포트는 선회 사이클의 일부분 동안 고정 스크롤의 외부 플랜지의 방사상 내향의 압축 챔버 또는 가스 통로로 노출된다. 선회 사이클의 나머지 부분 동안, 포트는 고정 스크롤의 플랜지와 대면하며, 따라서 폐쇄된다.

이러한 압축기에서, 윤활유는 스크롤 압축기의 사이클의 제한된 주기에 걸쳐서만 공급된다. 또한, 오일의 유동은 포트가 교번적으로 개방되고 폐쇄될 때 오일 상에 작용하는 원심력의 방향에 의해 영향을 받는다. 오일의 유동을 조절하기 위한 압력차와 제어된 제한에 의존하고 원심력의 어떠한 영향도 제거하여 압축 챔버로의 윤활유의 공급을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 기재된 실시예에서, 윤활유 포트는 윤활유를 고정 스크롤 랩 및 선회 스크롤 랩 사이에 형성된 압축 챔버로 공급하기 위해 선회 스크롤 기부를 통해 형성된다. 양호하게는, 윤활유 포트는 선회 스크롤의 전체 선회 사이클을 통해 압축 챔버로 개방된다. 압축 챔버로 공급되는 윤활유의 양은 윤활유 포트의 크기를 제어하거나 윤활유 포트에 인접한 위치에서 유체 유동에 대한 제한을 제공함으로써 제어된다.

하나의 양호한 실시예에서, 윤활유 포트는 고정 스크롤 랩을 둘러싸는 고정 스크롤의 외부 플랜지와 전체 선회 사이클을 통해 대면한다. 리세스는 외부 플랜지에 형성되며 전체 선회 사이클을 통해 윤활유 포트와 정렬된다. 리세스의 깊이 및 크기는 포트로부터 압축 챔버로 유동하는 윤활유의 양에 대한 제한을 제공하기 위해 제어된다. 가장 양호한 하나의 실시예에서, 리세스는 선회 스크롤이 선회 이동하는 동안에 윤활유 포트의 이동에 상응하는 제1 원형부를 포함한다. 목부는 압축 챔버와 연통하기 위해 원형부로부터 플랜지의 벽까지 연장된다. 따라서, 윤활유는 윤활유 포트로부터 원형부로 그리고 목부를 통해 압축 챔버로 유동한다.

원형부의 깊이 및 직경을 제어하거나 목부의 깊이 및 폭을 제어함으로써, 또한 윤활유 포트의 직경 및 길이를 제어함으로써, 압축 챔버로의 윤활유의 유동에 대한 제한량을 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명은 압축 챔버로의 윤활유 유동의 체적을 엄밀하게 제어할 수 있다.

양호한 제2 실시예에서, 원형부는 윤활유가 원형부로부터 압축 챔버로 직접 유동할 수 있게 하기 위해 외부 플랜지의 모서리와 연통하도록 위치된다.

다른 일반적인 스크롤 압축기에서, 윤활유 포트는 압축 챔버로 항상 개방되어 있지는 않다. 대신에, 서로로부터 대략 180°의 위상으로 이격된 한 쌍의 대향 홈들이 고정 스크롤 플랜지에 형성된다. 윤활유 포트는 홈들과 교번적으로 연통하여 다른 홈에 이를 때까지 사이클의 중간 폐쇄 부분을 갖는다. 이러한 홈들을 180°의 위상으로 위치시킴으로써 윤활유에 대한 원심력의 어떠한 효과도 제거되고 상쇄된다. 한 실시예에서, 각각의 대향 홈은 원형부와 목부를 갖는다. 제2 실시예에서, 윤활유 포트는 포트의 일부만이 실제로 홈을 가로지르도록, 180°의 위상으로 위치된 홈을 부분적으로만 가로지를 수 있다. 몇몇 실시예는 압축 챔버로 공급되는 윤활유의 양을 제어하기 위해 추가 제한 사양을 제공한다.

제3 형태의 일반적인 스크롤 압축기에서, 윤활유 포트는 압축 챔버 또는 가스 통로로 항상 개방되어 있지는 않다. 포트는 전체 사이클을 통해 윤활유를 압축 챔버 또는 가스 통로로 공급한다. 압축 챔버 또는 가스 통로로 공급된 윤활유의 양은 윤활유 포트의 직경 및 길이를 제어함으로써 제어된다. 본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 이하의 명세서와 도면으로부터 잘 이해될 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 단면도.

도2a는 제1 실시예의 선 2-2에 따른 단부면도.

도2b는 도2a의 상세도.

도3은 제2 실시예를 도시하는 도면.

도4는 제3 실시예를 도시하는 도면.

도5는 제4 실시예를 도시하는 도면.

도6은 제5 실시예를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 고정 스크롤

22, 24 : 랩

23 : 외부 플랜지

25 : 선회 스크롤

28, 32, 37 : 윤활유 통로

36 : 오일 포트

38, 49, 62, 72 : 리세스

39 : 압축 챔버

44, 50, 63 : 원형부

46, 64 : 목부

외부 플랜지(23)와 나선형 랩(22)을 갖는 고정 스크롤(21)을 포함한 스크롤 압축기(20)가 도1에 도시되어 있다. 선회 스크롤(25)은 고정 스크롤(21)의 랩(22)과 상호 끼워 맞춤되는 랩(24)을 갖는다. 구동축(26)은 도시된 바와 같이 윤활유를 베어링(30)을 통해 상방으로 공급하고, 선회 스크롤(25)의 기부를 통해 연장되는 통로(32)로 공급하는 윤활유 통로(28)를 포함한다. 통로(32)는 도시된 바와 같이 멀리 떨어진 단부에서 플러그(34)에 의해 폐쇄된다. 통로(37)는 기부를 통해 연장되어 오일 포트(36)로 안내한다. 리세스(38)는 고정 스크롤(22)의 플랜지(23)에 형성되며, 플랜지(23)의 방사상 내향으로 형성된 챔버(39)와 연통한다.

도2a에 도시된 바와 같이, 리세스(38)는 목부(46)로 안내하는 원형부(44)를 포함한다. 목부와 원형부가 도1에서는 동일한 깊이를 갖는 것으로 도시되었지만, 상이한 깊이를 가질 수도 있다.

포트(36)는 도2b에서 경로(42)로 도시된 바와 같이 선회 이동한다. 도시된 바와 같이, 포트(36)의 전체 선회 이동은 양호하게는 원형부(44) 내에서 이뤄진다. 목부(46)는 압축 챔버 또는 가스 통로(39)로 안내한다. 양호하게는, 리세스(38)는 챔버(39)의 단부를 지나 원주 상에 직접 형성된다. 리세스(38)가 챔버(39)의 방사상 외향으로 위치된다면, 추가의 방사상 공간이 필요할 것이다. 압축 챔버 또는 가스 통로의 단부를 지나 원주 상에 직접 리세스를 위치시키는 것은 고정 스크롤 내의 공간의 효율적 이용을 제공하며 필요한 방사상 공간을 최소화한다.

선회 스크롤(25)이 선회 이동하는 동안에, 포트(36)는 원형부(44) 내에서 경로(42)를 따라 이동한다. 윤활유는 원형부(44)로 공급되어 목부(46)를 통해 챔버(39) 내로 공급된다.

도3은 원형부(50)가 플랜지(23)의 모서리(52)에 인접하게 위치된 제2 실시예의 리세스(49)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 원형부(50)는 모서리(52)를 실제로 가로질러 챔버(39)와 직접 연통한다. 양호하게는, 윤활유 포트(36)의 경로(42)는 리세스(49)와 고정 스크롤 상에 유지되며, 챔버(39) 상에서 이동하지 않는다. 따라서, 윤활유는 포트(36)로부터 원형부(50)로 유동하며, 이후에 챔버(39) 내로 유동한다.

도4는 서로로부터 대략 180°의 위상으로 이격된 2개의 대향 리세스(62)가 있는 다른 실시예(60)를 도시한다. 리세스(62)는 원형부(63)를 가지며, 원형부(63)는 목부(64)로 안내하며 이어서 목부(64)는 챔버(39)로 안내한다. 윤활유 포트(36)는 선회 경로(42)를 통해 이동하며, 선회 이동의 제한부를 통해 각각의 원형부(63)와 연통한다. 윤활유 포트(36)가 2개의 리세스(62)들 중 하나와 정렬되지 않는 부분에서, 윤활유 유동은 막히게 된다.

도5는 2개의 대향 리세스(72)가 대략 180°의 위상으로 이격된 다른 실시예(70)를 도시한다. 서로 인접하게 이격된 리세스(72)의 모서리(74)는 윤활유 포트(36)의 작은 부분과만 연통한다. 즉, 포트(36)는 리세스(72) 상을 완전히 지나지 않는다. 따라서, 리세스(72) 내로 유동하는 윤활유의 양에 대한 추가 제한이 이러한 실시예에 의해 제공된다.

도6은 윤활유 포트(36)가 챔버(39)에 항상 노출된 선회 경로(42)를 갖는 다른 실시예(80)를 도시한다. 이러한 실시예에서, 리세스 또는 다른 구조체로부터의 유동에 대한 제한은 없다. 챔버(39)로 공급된 윤활유의 양은 포트(36)의 직경을 제어함으로써 제어된다.

리세스(38, 49, 62, 72)는 양호하게는 2 ㎜와 5 ㎛ 사이의 깊이를 갖는다. 더 양호하게는, 리세스 깊이는 1 ㎜와 10 ㎛ 사이이다.

본 발명은 윤활유가 선회 스크롤의 전체 선회 이동을 통해 공급되는, 도2a, 도3 및 도6에서 도시된 바와 같은 실시예를 기재하고 있다. 이러한 실시예에서, 설계자는 원심력에 의존하거나 원심력에 의해 제한되지 않고 압축 챔버 또는 가스 통로로 이송되는 윤활유의 양을 엄밀히 제어할 수 있다.

도4와 도5는 윤활유 포트가 압축 챔버 또는 가스 통로로 항상 개방되어 있지는 않은 제2 윤활 시스템을 도시한다. 그러나, 대향 윤활유 리세스가 서로로부터 180°로 이격되어 있으므로, 어떠한 원심력의 효과도 상쇄된다.

본 발명의 양호한 실시예가 기재되어 있지만, 해당 분야의 숙련자는 임의의 변경이 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 이러한 이유로, 이하의 특허청구범위는 본 발명의 진정한 범주 및 내용을 결정하기 위해 검토되어야 한다.

본원의 스크롤 압축기용 개량형 윤활 시스템은 압축 챔버의 단부를 지나 형성된 리세스의 원형부의 깊이 및 직경을 제어하거나 목부의 깊이 및 폭을 제어함으로써, 또한 윤활유 포트의 직경 및 길이를 제어함으로써 원심력에 의존하거나 원심력에 의해 제한되지 않고 압축 챔버로의 윤활유의 유량을 엄밀하게 제어할 수 있다.

Claims

스크롤 압축기에 있어서,

기부와 상기 기부로부터 연장되는 나선형 랩을 갖는 고정 스크롤과,

기부와 상기 기부로부터 상기 고정 스크롤 기부를 향해 연장되는 나선형 랩을 갖는 선회 스크롤과,

상기 선회 스크롤의 상기 기부를 통해 연장되는 통로로 그리고 상기 고정 스크롤과 대면하는 윤활유 포트로 윤활유를 공급하기 위한 윤활유 공급 시스템을 포함하며,

상기 선회 및 고정 스크롤의 상기 나선형 랩은 압축 챔버를 형성하기 위해 상호 끼워 맞춤되며, 상기 선회 스크롤은 상기 고정 스크롤에 대해 선회 이동하며,

상기 윤활유 포트는 상기 선회 스크롤의 선회 이동의 전체 사이클을 통해 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이에 형성된 공간으로 윤활유를 공급하도록 개방되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서, 상기 고정 스크롤은 고정 스크롤 랩의 최외곽 부분을 둘러싸는 외부 플랜지와, 상기 공간의 최외곽 단부에 인접하여 원주 방향으로 이격된 위치에서 상기 플랜지 내에 형성된 리세스를 구비하며, 상기 윤활유 포트는 상기 최외곽 부분이 상기 선회 스크롤의 전체 선회 이동을 통해 상기 포트로 개방되도록 상기 리세스와 대면하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서, 상기 고정 스크롤에는 상기 고정 스크롤의 정면 내로 연장되고 상기 공간과 연통하는 리세스가 형성되고, 상기 윤활유 포트는 윤활유가 상기 윤활유 포트를 통해 상기 리세스로 그리고 상기 리세스로부터 상기 공간 내로 공급되도록 선회 이동의 전체 선회 사이클을 통해 상기 리세스와 대면하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서, 상기 리세스는 대체로 확대부를 가지며, 상기 공간과 연통하도록 작은 목부가 상기 확대부로부터 연장되며, 상기 윤활유 포트는 상기 선회 이동 사이클을 통해 상기 확대부와 정렬되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서, 상기 리세스는 상기 공간과 연통하도록 상기 고정 스크롤의 모서리를 가로질러 연장되는 절단된 원형부를 포함하며, 상기 윤활유 포트는 상기 선회 이동 사이클을 통해 상기 리세스와 정렬되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서, 상기 리세스는 2 ㎜와 5 ㎛ 사이의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서, 상기 리세스는 한 쌍의 이격된 리세스부를 포함하며, 상기 리세스부는 상기 플랜지부의 모서리로부터 멀리 이격된 확대부와 상기 모서리에서 상기 공간과 연통하기 위해 상기 확대부로부터 연장되는 작은 부분을 가지며, 상기 윤활유 포트는 2개의 상기 리세스의 상기 확대부와 연통하도록 상기 사이클을 통해 이동하며, 상기 윤활유 포트는 2개의 상기 리세스의 상기 확대부들 사이에서 이동함에 따라 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제7항에 있어서, 상기 리세스부는 서로로부터 대략 180°로 이격된 2개의 리세스에 의해 제공되며, 상기 윤활유 포트는 선회 사이클의 제한된 부분 동안에 상기 포트의 일부만이 상기 리세스를 가로지르도록 위치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제7항에 있어서, 상기 리세스부는 서로로부터 대략 180°로 이격된 2개의 리세스에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.