KR20000050619A - 스크롤 압축기의 축방향 실링장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 압축과정에 있던 압축실의 가스를 선회 스크롤 배면에 구비된 플로팅 부재에 부과하여 축방향의 가스 누설을 방지하기 위한 스크롤 압축기의 축방향 실링장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 실린장치는 스러스트 베어링면이 압축실의 가스 압력에 따라 상, 하 유동이 가능한 플로팅 부재를 구비하며, 플로팅 부재를 상부 프레임에서 안내하기 위한 가스홈과, 가스홈으로 압축실의 가스압력을 보내는 유로를 포함하는 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 압축기의 축방향 가스 누설을 방지하고, 실링방식인 팁실의 가공이 필요없어 생산성이 향상되며, 랩의 팁실 용해를 방지하고, 스러스트 베어링면의 이물질을 제거하며, 베어링면에 발생하는 소부를 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시킬수 있다.

Description

스크롤 압축기의 축방향 실링장치{Device protecting gas leak through axial clearance for scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축과정에 있던 압축실의 가스를 선회 스크롤 배면에 구비된 플로팅 부재(Floating Thrust)에 부과하여 축방향의 가스 누설을 방지하기 위한 스크롤 압축기의 축방향 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 스크롤 압축기의 구조를 도 1 및 도 2 에 도시한 바와같이 살펴보면,

먼저, 도 1 에 도시한 바와같이 스크롤 압축기의 외관인 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 내측 상,하부에 프레임(2)(3)이 설치되어 있다.

상기 상,하부 프레임(2)(3)의 사이에 밀폐용기(1)내면으로 압입되어 설치되는 고정자(4)와, 상기 고정자(4)의 내주면에 삽입, 설치되는 회전자(5)와, 상기 회전자(5)에 압입되어 상부 프레임(2)의 중앙부를 관통되도록 설치되는 구동축(6)과, 상기 구동축(6)에 연결되어 선회운동으로 흡입관을 통해 밀폐용기(1)내로 흡입된 냉매가스를 압축하는 선회스크롤(7)과, 상기 선회스크롤(7)을 지지하는 상부 프레임(2)과, 상기 선회스크롤(7)의 자전운동을 유지하기 위해 사용하는 올담링(9)과, 상기 선회스크롤(7)상단면에는 인벌류트 곡선으로 형성된 랩(7a)과, 상기 랩(7a)과 서로 맞물려 압출실을 형성한 고정스크롤(8)과, 상기 고정스크롤(8)이 얹혀져 상부 프레임(2)의 가장자리에 볼트로 체결되고, 상기 선회스크롤(7)의 배면에는 구동축(6)과 편심되게 결합되는 보스(7b)와, 상기 보스(7b)와 결합되는 구동축(6)의 단부에는 소정량으로 편심지고 돌출된 구동핀(6a)과, 상기 구동핀(6a)과 상기 선회스크롤(7)의 보스(7b)사이에 개재되어 있는 구동부시(10)와, 상기 구동축(6)의 종방향내측에는 구동축(6)전체를 종단하도록 형성된 급유로(6b)와, 상기 구동축(6)의 횡방향내측에는 상기 급유로(6b)와 연통되어 상부 프레임(2)의 직각형 오일급유구(미도시)와 선택적으로 대응, 연통되는 저널 베어링 그루브(미도시)가 나선형으로 형성되고, 상기 회전자(5)의 양단면에는 구동축(6)중심과 편심되어진 선회스크롤(7)등의 불균형력을 상쇄하기 위한 균형추(5a,5b)로 구성된다.

도면중 미설명부호는 흡입파이프(11)와, 토출구(12)와, 토출커버(13)와, 역지변 및 역지변하우징(14)과, 토출파이프(15)와, 오일펌프(16)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 스크롤 압축기는 인가된 전원에 의해 고정자(4)의 내측에서 회전자(5)가 회전을 하면서 구동축(6)을 회전시키고, 상기 구동축(6)은 선회스크롤(7)을 편심거리만큼 편심회전을 시키게 된다.

이 때, 상기 올담링(9)에 의해 선회스크롤(7)은 축중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다.

이와 같은 선회스크롤(7)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(7)과 고정스크롤(8)의 각 랩(7a)(8a)사이에는 압축실이 형성되고, 상기 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되고, 압력이 상승하여 토출구(12)를 통하여 토출되고, 토출된 가스는 토출실(17)을 지나서 토출파이프(15)를 통과한 후 에어컨 시스템에 보내진다.

한편, 도 2 에서와 같이 오일펌프(16)에 의해 흡입된 오일은 급유로(6b)를 따라 압축기구부로 흡상되는데, 그 흡상되는 오일의 일부는 저널베어링의 오일 그루브(미도시)로 유입되어 상부 프레임(2)과 선회스크롤(7)의 습동부로 스며들어 윤활작용을 하게되며, 나머지는 구동핀(6a)상단에서 비산되어 선회운동을 하는 보스(7b)의 내외측 습동부에 스며들어 윤활역할을 하게 된다.

이와 같이 각 습동부에서 윤활작용을 마친 오일의 일부는 압축기의 하측으로 흘러내리고, 일부는 원심력에 의해 고정스크롤(8)의 흡입구(미도시)로 냉매가스와 함께 혼입되게 된다.

또한, 도 2 에서와 같이 축방향 실링장치로 팁실(18)을 사용하는 경우 축방향 틈새는 일정치를 유지하게 조립되어 진다.

그리고, 도 3 은 팁실을 사용하지 않고 중간압실(19)의 중간압을 사용하여 축방향 실링을 하는 종래의 스크롤 압축기 이다.

상기 중간압실(19)과 압축실은 연통공(19a)에 의해 연통되어 있다.

그러나, 부하가 그다지 크지 않은 표준 운전 조건에서는 토출가스의 온도가 급격히 상승하지 않으므로 토출가스에 의한 스크롤 랩의 열변형이 그다지 크지 않지만, 에어컨 실외기 팬(Fan)의 작동불능등 시스템 고장에 따른 압축기 토출온도의 급격한 상승에 의해 고정스크롤(8)과 선회스크롤(7)의 랩간 금속 접촉에 의해 팁실(18)이 용해되거나 또는 스러스트 베어링면(2a)에 소부(눌러 붙는 현상)가 발생하여 압축기 신뢰성에 치명적인 손상을 유발시킬수 있는 문제점이 있었다.

또한, 세척불량 또는 부품가공시의 버르(Burr)등이 운전중 떨어져 나가 이물질이 선회배면과 스러스트 베어링면(2a) 사이에 삽입된 경우도 앞서 기술한 팁실 용해, 스러스트 베어링면(2a)에 소부가 발생되어 압축기 록킹(Locking)의 원인되는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 발명된 것으로 선회스크롤 배면에 압축실의 가스 압력에 따라 상,하로 유동하는 플로팅 부재를 구비함으로써, 축방향의 가스 누설을 방지하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 스크롤 압축기의 종단면도 이고,.

도 2 는 종래 스크롤 압축기의 압축부 상세도 이고,

도 3 은 중간압을 이용한 종래 스크롤 압축기의 압축부 상세도 이고,

도 4 는 본 발명 스크롤 압축기의 축방향 실링장치의 압축부 구성도 이고,

도 5 는 본 발명 스크롤 압축기의 축방향 실링장치의 압축부의 다른 실시예를 나타낸 상세도 이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

2 : 상부 프레임 2c: 스러스트 베어링면

7 : 선회스크롤 8 : 고정스크롤

20: 플로팅 부재 21: 가스홈

22: 유로 23: 누설방지부재

24: 가이드홈 25:가이드부

본 발명 스크롤 압축기의 축방향 실링장치와 그 주변부의 구성은 도 4 및 도 5 에 도시한 바와같이 선회스크롤과 고정스크롤의 스크롤 랩의 상대운동으로 압축실을 형성하며, 선회스크롤과 상부 프레임의 접촉면이 스러스트 베어링면으로 이루어지는 스크롤 압축기의 실링장치에 있어서,

상기 실링장치는

상기 스러스트 베어링면이 압축실의 가스 압력에 따라 상, 하 유동이 가능한 플로팅 부재를 구비하며;

상기 플로팅 부재를 상부 프레임에서 안내하기 위한 가스홈; 및

상기 가스홈으로 압축실의 가스압력을 보내는 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 가스홈 내벽면에 가스 누설을 방지하는 누설방지부재를 형성한 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 가스홈내에 가이드홈을 형성하며, 상기 가이드홈내에 플로팅 부재를 고정하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 선회스크롤과 상부 프레임의 접촉면인 스러스트면에 가스 압력에 따라 유동이 가능한 플로팅 부재를 구비하여, 축방향의 가스 누설을 방지할수 있다.

그 결과, 압축기구부의 팁실홈 가공 및 팁실 삭제로 생산성이 향성되고, 스크롤 랩의 금속접촉에 의한 팁실 용해를 방지하며, 압축기 운전후 베어링면에 발생하는 소부를 방지하여 압축기 신뢰성을 향상시킬수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

또한 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 내지 도 3과 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

또한 본 발명의 기술은 압축기를 사용하는 여러 가지의 제품, 예컨대 냉,난방기등과 같은 제품에 적용할수 있다.

도 4 은 본 발명 스크롤 압축기의 축방향 실링장치의 압축부 구성도 이고, 도 5 는 본 발명 스크롤 압축기의 축방향 실링장치의 압축부의 다른 실시예를 나타낸 상세도 이다.

먼저 도 4 에 도시한 바와같이 압축기구부인 선회스크롤(7)과 고정스크롤(8)의 스크롤 랩(7a)(8a)의 상대운동으로 압축실을 형성한다.

상기 압축실은 압축과정중에 발생하는 흡입압과 토출압의 중간정도의 중간압가스를 고정스크롤(8)과 상부 프레임(2)을 관통시켜 형성된 유로(22)를 통해 선회스크롤(7) 배면부와 접촉하는 상부 프레임(2)의 접촉면에 형성된 가스홈(21)으로 부과한다.

상기 가스홈(21)으로 부과된 중간압 배압가스는 플로팅 부재(20)를 상,하 방향으로 유동시킬수 있으므로, 상기 플로팅 부재(20)를 상방향으로 밀어 부친다.

이와 동시에 상기 플로팅 부재(20)는 선회스크롤(7)과 상부 프레임(2)의 접촉면인 스러스트 베어링면(2a)을 밀어오려 고정스크롤(8)측에 붙이고, 이로인해 축방향 틈새가 작아져서 축방향의 가스 누설을 방지하게 된다.

이때, 압축실의 압력이 하방향으로 작용하는 힘보다 중간압에 의하여 위로 올려 붙이는 힘 즉, 축방향 실링력이 압축기 전 운전 영역에서 항상 압축실 압력에 의해 작용하는 하방향 압력보다 크도록 플로팅 부재(20)의 크기를 설정한다.

또한, 중간압과 흡입압 사이의 가스 누설을 방지하기 위해 플로팅 부재(20)의 상,하방향으로 안내하는 가스홈(21) 내벽면에 누설방지부재(23)를 형성한다.

그리고, 도 5 에서와 같이 상기 가이드홈(24)내에 구비된 플로팅 부재(20)가 압축실의 접선방향력에 의해 좌우방향으로 기우는 것을 방지하기 위해 가이드부(25)를 설치한다.

상기 가이드부(25)는 상부 프레임(2)에 설치되어 있는 가이드홈(24)에 삽입되어 상,하운동만을 하도록 둘사이에 미끄럼 공차로 설계되어 진다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 선회스크롤과 상부 프레임의 접촉면인 스러스트 베어링면이 유동이 없는 구성과 달리, 본 발명은 선회스크롤과 상부 프레임의 접촉면인 스러스트면이 가스 압력에 따라 유동이 가능한 플로팅 부재를 구비함을 알수 있다.

이 결과에서 축방향 틈새를 작게하여 축방향의 가스 누설을 방지하는 이점이 있다.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명은 선회스크롤 배면에 압축실의 가스에 따른 상,하로 유동하는 플로팅 부재를 구비하여 축방향의 가스 누설을 방지하므로, 실링방식인 팁실의 추가적인 가공이 필요없으므로 생산성이 향상 되며, 토출가스 온도상승에 따른 랩의 열팽창에 의해 랩의 금속접촉에 의한 팁실 용해를 방지하는 효과가 있다.

또한, 압축기의 운전후 스러스트 베어링면 사이에 이물질의 삽입이 제거되며베어링면에 발생하는 소부를 방지하여 압축기 신뢰성을 향상시킬수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 선회스크롤과 고정스크롤의 스크롤 랩의 상대운동으로 압축실을 형성하며, 선회스크롤과 상부 프레임의 접촉면인 스러스트 베어링면으로 이루어지는 스크롤 압축기의 실링장치에 있어서,

   상기 실링장치는

   상기 스러스트면이 압축실의 가스 압력에 따라 상, 하 유동이 가능한 플로팅 부재를 구비하며,

   상기 플로팅 부재를 상부 프레임에서 안내하기 위한 가스홈; 및

   상기 가스홈으로 압축실의 가스압력을 보내는 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스홈 내벽면에 가스 누설을 방지하는 누설방지부재를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스홈내에 가이드홈을 형성하며;

   상기 가이드홈내에 플로팅 부재를 고정하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링장치.