KR20000051145A

KR20000051145A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20000051145A
Application number: KR1019990001429A
Authority: KR
Inventors: 장영일; 신동구
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-08-16
Also published as: JP3263386B2; JP2000213480A; US6287099B1; KR100315791B1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히, 압축기의 고속 운전시에는 크랭크샤프트의 오일그루브를 통해 이동하는 오일의 일부를 상기 크랭크샤프트의 외부로 유출시킬 수 있는 구조를 구비함으로써 압축부로의 오일의 과다 공급이 방지되어 오일의 유토출량이 감소되고 압축기의 체적효율이 증가되도록 한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 스크롤 압축기는, 냉매를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤을 선회 운동시키도록 끝단이 선회스크롤과 결합되고 중심에 오일펌프를 통해 제공된 오일이 이동되는 오일그루브가 형성된 크랭크샤프트를 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크샤프트에는 상기 오일그루브를 통해 이동되는 오일을 크랭크샤프트의 외부로 배출할 수 있는 오일배출통로가 형성되고, 상기 오일배출통로에는 크랭크샤프트의 회전운동에 의하여 발생되는 오일의 원심력에 의해서 작동되어 상기 크랭크샤프트의 회전속도에 따라 오일배출통로를 개폐시키는 바이패스수단이 설치된다.

Description

스크롤 압축기 {Scroll Compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히, 압축기의 고속 운전시에는 크랭크샤프트의 오일그루브를 통해 이동하는 오일의 일부를 상기 크랭크샤프트의 외부로 유출시킬 수 있는 구조를 구비한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 압축원리가 도시된 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 스크롤 압축기의 구조가 도시된 종단면도이다.

일반적인 스크롤 압축기에는 도 1에 도시된 바와 같이, 인벌루트 형상의 랩(Wrap)을 갖는 고정스크롤(1)과 선회스크롤(3)이 서로 마주 보도록 맞물려짐으로써 상기 고정스크롤(1)과 선회스크롤(3)의 측벽면과 바닥면에 의해서 여러 개의 크고 작은 초생달 모양의 압축실(P)이 형성된다. 이때, 상기 선회스크롤(3)의 인벌루트 형상의 랩은 상기 고정스크롤(1)의 인벌루트 형상의 랩과 180°의 위상차를 가지도록 형성되어 있다.

상기한 구조에서, 상기 고정스크롤(1)에 대해 상기 선회스크롤(3)이 선회운동을 하게 되면 초생달 모양의 압축실이 상기 고정스크롤(1) 및 선회스크롤(3)의 중심부 쪽으로 이동되면서 그 체적이 점점 감소되어, 결과적으로 상기 고정스크롤(1) 및 선회스크롤(3) 내부의 냉매를 압축시키게 된다.

이와 같은 압축 작용은 연속적이고 대칭적으로 이루어지므로 왕복동식 압축기 또는 로터리 압축기보다 부하의 변동폭이 훨씬 작게 된다. 따라서, 스크롤 압축기는 진동 및 소음, 압축효율, 신뢰성 등의 측면에서 다른 타입의 압축기보다 아주 유리하다.

도 2를 참조하여 더 상세하게 설명하면, 종래 기술에 따른 스크롤 압축기에서는 흡입파이프(5)를 통해 압축기 내부로 유입된 냉매는 고정스크롤(1)의 한쪽 측면에 형성된 흡입포트를 통해 상기 고정스크롤(1) 및 선회스크롤(3)의 내부로 공급된다.

이와 동시에, 모터의 고정자(7)에 전기를 흘리면 유동 전기에 의하여 내측의 회전자(9)가 회전 운동하게 된다. 그리고, 상기 회전자(9)의 중심에는 크랭크샤프트(11)가 압입되어 있어 상기 회전자(9)와 함께 크랭크샤프트(11)가 회전되면서 상기 크랭크샤프트(11)의 편심 끝단에 결합된 선회스크롤(3)이 선회 운동하게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(3)은 메인프레임(13)과 선회스크롤(3) 사이에 안착되어 있는 올담링(15)에 의해서 자전하지 않고 공전 운동만 하게 되며, 상기 크랭크샤프트(11)는 상단과 하단이 각각 메인프레임(13)과 서브프레임(17)에 지지되어 있다.

이후, 상기 고정스크롤(1)과 선회스크롤(3)의 상호 운동에 의하여 압축실(P)이 중심부 쪽으로 이동되면서 그 체적이 점점 감소되어 상기 압축실(P) 내의 냉매가 압축된다. 이와 같이 상기 고정스크롤(1)과 선회스크롤(3)에 의하여 압축된 냉매는 상기 고정스크롤(1)의 중심부에 형성된 토출구를 통하여 토출파이프(19)로 제공된 후, 상기 토출파이프(19)를 통해 압축기 외부로 토출되어 냉동사이클을 순환하게 된다.

상기와 같은 냉매를 압축시키기 위한 구조 외에도 스크롤 압축기에는 압축부와 기구부의 윤활을 원활하게 해주기 위한 구조가 포함되어 있다. 이러한 윤활 구조는 압축기의 하단에 오일을 저장할 수 있도록 설치된 오일저장부(21)와, 상기 오일저장부(21)의 오일을 압축부와 기구부 측으로 이동시킬 수 있도록 상기 크랭크샤프트(11)의 내부에 형성된 오일그루브(12)와, 상기 오일그루브(12)로 오일저장부(21)의 오일을 공급하는 오일펌프(23)를 포함하며, 상기 오일펌프(23)에는 보통 원심펌프, 용적펌프, 차압펌프 등이 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 압축기의 회전수에 비례하여 상기 오일펌프(23)에 의한 오일의 공급량이 증가되기 때문에 압축기의 고속 운전시에는 오일이 과다 공급되어 압축부로 공급되는 오일의 양이 증가되고, 이로 인하여 오일의 유토출량이 증가되어 압축기의 체적효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기의 고속 운전시에는 크랭크샤프트의 오일그루브를 통해 이동하는 오일의 일부를 상기 크랭크샤프트의 외부로 유출시킬 수 있는 구조를 구비함으로써 압축부로의 오일의 과다 공급이 방지되어 오일의 유토출량이 감소되고 압축기의 체적효율이 증가되도록 하는 스크롤 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 압축원리가 도시된 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 스크롤 압축기의 구조가 도시된 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 구조가 도시된 종단면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 포함되는 바이패스수단의 구성 및 작동상태가 도시된 구성도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이패스수단의 구성 및 작동상태가 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 고정스크롤 53 : 선회스크롤

61 : 크랭크샤프트 62 : 오일그루브

63 : 오일펌프 65 : 오일저장부

67 : 오일배출통로 67a : 안착부

67b : 통로부 69 : 바이패스수단

71 : 볼밸브 73 : 탄성벨트

81 : 원통밸브 83 : 스프링

85 : 고정마개

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 특징은, 냉매를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤을 선회 운동시키도록 끝단이 선회스크롤과 결합되고 중심에 오일펌프를 통해 제공된 오일이 이동되는 오일그루브가 형성된 크랭크샤프트를 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크샤프트에는 상기 오일그루브를 통해 이동되는 오일을 크랭크샤프트의 외부로 배출할 수 있는 오일배출통로가 형성되고, 상기 오일배출통로에는 크랭크샤프트의 회전운동에 의하여 발생되는 오일의 원심력에 의해서 작동되어 상기 크랭크샤프트의 회전속도에 따라 오일배출통로를 개폐시키는 바이패스수단이 설치된 것이다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 바이패스수단은 오일의 원심력에 의해서 전후진되도록 오일배출통로에 설치되어 상기 오일배출통로를 개폐시키는 볼 형태의 볼밸브와, 상기 크랭크샤프트에 설치되어 상기 볼밸브의 전후진이 가능하도록 볼밸브에 탄성력을 제공하는 탄성수단으로 구성되고, 상기 오일배출통로는 크랭크샤프트의 바깥쪽에 근접할수록 단면적이 넓어지는 깔때기 모양으로 형성되는 데 있다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 바이패스수단은 오일의 원심력에 의해서 전후진되도록 오일배출통로에 설치되어 상기 오일배출통로를 개폐시키는 원통 형태의 원통밸브와, 상기 원통밸브의 전후진이 가능하도록 원통밸브에 탄성력을 제공하는 탄성수단과, 상기 탄성수단을 지지하도록 상기 크랭크샤프트에 고정된 지지수단으로 구성되고, 상기 오일배출통로는 원통밸브를 포함한 바이패스수단이 안착되는 원통 형태의 안착부와, 상기 안착부와 크랭크샤프트의 외부를 연통시키도록 형성되어 상기 원통밸브의 전후진에 따라 개폐되는 통로부로 구성되는 데 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 상기한 오일배출통로와 바이패스수단에 의하여 압축기의 고속 운전시에는 크랭크샤프트의 오일그루브를 통해 이동하는 오일의 일부를 상기 크랭크샤프트의 외부로 유출시킬 수 있게 되므로 압축부로의 오일의 과다 공급이 방지되어 오일의 유토출량이 감소되고 압축기의 체적효율이 증가되는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 구조가 도시된 종단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 포함되는 바이패스수단의 구성 및 작동상태가 도시된 구성도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이패스수단의 구성 및 작동상태가 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(51) 및 선회스크롤(53)과, 상기 선회스크롤(53)을 선회 운동시키도록 끝단이 선회스크롤과 결합되고 중심에 오일펌프(63)를 통해 제공된 오일이 이동하는 오일그루브(62)가 형성된 크랭크샤프트(61)를 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크샤프트(61)에는 상기 오일그루브(62)를 통해 이동되는 오일을 크랭크샤프트(61)의 외부로 배출할 수 있는 오일배출통로(67)가 형성되고, 상기 오일배출통로(67)에는 크랭크샤프트(61)의 회전운동에 의하여 발생되는 오일의 원심력에 의해서 작동되어 상기 크랭크샤프트(61)의 회전속도에 따라 오일배출통로(67)를 개폐시키는 바이패스수단(69)이 설치된다.

여기서, 상기 바이패스수단(69)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 오일의 원심력에 의해서 전후진되도록 오일배출통로(67)에 설치되어 상기 오일배출통로(67)를 개폐시키는 볼 형태의 볼밸브(71)와, 상기 크랭크샤프트(61)에 설치되어 상기 볼밸브(71)의 전후진이 가능하도록 볼밸브(71)에 탄성력을 제공하는 탄성벨트(73)로 구성되어 있다.

또한, 상기 오일배출통로(67)는 크랭크샤프트(61)의 바깥쪽에 근접할수록 단면적이 넓어지는 깔때기 모양으로 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스크롤 압축기에서는, 흡입파이프(55)를 통해 압축기 내부로 유입된 냉매가 고정스크롤(51)의 한쪽 측면에 형성된 흡입포트를 통해 상기 고정스크롤(51)및 선회스크롤(53)의 내부로 공급되면 모터의 회전자가 작동되어 상기 회전자(57)에 압입 설치된 상기 크랭크샤프트(61)가 회전하게 된다.

상기 크랭크샤프트(61)가 회전되면 크랭크샤프트(61)의 편심 끝단에 결합된 선회스크롤(53)이 선회 운동하게 되고, 이러한 고정스크롤(51)과 선회스크롤(53)의 상호 운동에 의하여 상기 고정스크롤(51)과 선회스크롤(53) 사이에 형성된 초생달 모양의 압축실이 중심부 쪽으로 이동되면서 그 체적이 점점 감소되어 냉매가 압축되게 된다.

이후, 상기 고정스크롤(51)과 선회스크롤(53)에 의하여 압축된 냉매는 상기 고정스크롤(51)의 중심부에 형성된 토출구를 통하여 토출파이프(59)로 제공된 후, 상기 토출파이프(59)를 통해 압축기 외부로 토출되어 냉동사이클을 순환하게 된다.

상기와 같이 냉매가 압축되는 동안, 압축기의 압축부와 기구부에는 윤활을 위한 오일이 공급된다. 즉, 오일펌프(63)의 작동에 의하여 오일저장부(65)에 저장된 오일이 상기 오일그루브(62)로 제공되고, 이렇게 제공된 오일은 상기 오일그루브(62)를 따라 이동된 후 기구부의 베어링, 쓰러스트면과 압축부로 공급되어 윤활 작용을 수행한다.

이때, 압축기가 저속 운전시이면 상기 크랭크샤프트(61)의 오일배출통로(67)를 막고 있도록 볼밸브(71)를 상기 오일배출통로(67) 쪽으로 미는 탄성벨트(73)의 탄성력이 상기 크랭크샤프트(61)의 오일그루브(62)를 통과하는 오일의 원심력보다 크게 된다. 따라서, 상기 볼밸브(71)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 오일배출통로(67)를 차단한 상태를 유지하고, 상기 오일펌프(63)를 통해 오일그루브(62)로 제공된 오일은 모두 압축부와 기구부로 공급된다.

이에 반하여, 압축기가 설정치 이상의 속도로 운전되는 고속 운전시이면 상기 오일그루브(62)를 통과하는 오일의 원심력이 상기 오일배출통로(67) 쪽으로 볼밸브(71)를 미는 탄성벨트(73)의 탄성력보다 크게 된다. 따라서, 상기 볼밸브(71)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 크랭크샤프트(61)의 바깥쪽으로 후진되어 상기 오일배출통로(67)를 개방하게 되고, 이로써 상기 오일그루브(62)를 통과하는 오일의 일부가 상기 오일배출통로(67)를 통해 크랭크샤프트(61)의 외부로 배출되게 되어 압축부로의 오일의 과다 공급이 방지되게 된다. 이때, 상기 오일배출통로(67)를 통해 크랭크샤프트(61)의 외부로 배출된 오일은 다시 압축기 하단의 오일저장부(65)로 회수된다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이패스수단은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 오일의 원심력에 의해서 전후진되도록 오일배출통로(67)에 설치되어 상기 오일배출통로(67)를 개폐시키는 원통 형태의 원통밸브(81)와, 상기 원통밸브(81)의 전후진이 가능하도록 원통밸브(81)에 탄성력을 제공하는 스프링(83)과, 상기 스프링(83)을 지지하도록 상기 크랭크샤프트(61)에 고정된 고정마개(85)로 구성된다.

또한, 상기 오일배출통로(67)는 원통밸브(81)를 포함한 바이패스수단(69)이 안착되는 원통 형태의 안착부(67a)와, 상기 안착부(67a)와 크랭크샤프트(61)의 외부를 연통시키도록 형성되어 상기 원통밸브(81)의 전후진에 따라 개폐되는 통로부(67b)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구조에서, 압축기의 저속 운전시에는 상기 크랭크샤프트(61)의 오일배출통로(67)를 막고 있도록 원통밸브(81)를 상기 오일배출통로(67) 쪽으로 미는 스프링(83)의 탄성력이 상기 크랭크샤프트(61)의 오일그루브(62)를 통과하는 오일의 원심력보다 크게 된다. 따라서, 상기 원통밸브(81)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 오일배출통로(67)를 차단한 상태를 유지하고, 상기 오일펌프(63)를 통해 오일그루브(62)로 제공된 오일은 모두 압축부와 기구부로 공급된다.

이에 반하여, 압축기가 설정치 이상의 속도로 운전되는 고속 운전시이면 상기 오일그루브(62)를 통과하는 오일의 원심력이 상기 오일배출통로(67) 쪽으로 원통밸브(81)를 미는 스프링(83)의 탄성력보다 크게 된다. 따라서, 상기 원통밸브(81)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 크랭크샤프트(61)의 바깥쪽으로 후진되어 상기 오일배출통로(67)의 통로부(67b)를 개방하게 되고, 이로써 상기 오일그루브(62)를 통과하는 오일의 일부가 상기 오일배출통로(67)의 통로부(67b)를 통해 크랭크샤프트(61)의 외부로 배출되게 되어 압축부로의 오일의 과다 공급이 방지되게 된다. 이때, 상기 오일배출통로(67)를 통해 크랭크샤프트(61)의 외부로 배출된 오일은 다시 압축기 하단의 오일저장부(65)로 회수된다.

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 압축기가 설정치 이상의 속도로 운전되면 크랭크샤프트(61)의 오일배출통로(67)를 차단하고 있던 바이패스수단(69)이 작동하여 상기 오일배출통로(67)가 개방됨으로써 압축기의 고속 운전시에는 크랭크샤프트(61)의 오일그루브(62)를 통해 이동하는 오일의 일부가 상기 오일배출통로(67)를 통해 상기 크랭크샤프트(61)의 외부로 유출될 수 있게 되어 압축부로의 오일의 과다 공급이 방지되고, 이에 따라 오일의 유토출량이 감소되고 압축기의 체적효율이 증가되는 이점이 있다.

Claims

냉매를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤을 선회 운동시키도록 끝단이 선회스크롤과 결합되고 중심에 오일펌프를 통해 제공된 오일이 이동되는 오일그루브가 형성된 크랭크샤프트를 포함하여 구성된 스크롤 압축기에 있어서,

상기 크랭크샤프트에는 상기 오일그루브를 통해 이동되는 오일을 크랭크샤프트의 외부로 배출할 수 있는 오일배출통로가 형성되고,

상기 오일배출통로에는 크랭크샤프트의 회전운동에 의하여 발생되는 오일의 원심력에 의해서 작동되어 상기 크랭크샤프트의 회전속도에 따라 오일배출통로를 개폐시키는 바이패스수단이 설치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항에 있어서,

상기 바이패스수단은 오일의 원심력에 의해서 전후진되도록 오일배출통로에 설치되어 상기 오일배출통로를 개폐시키는 볼 형태의 볼밸브와, 상기 크랭크샤프트에 설치되어 상기 볼밸브의 전후진이 가능하도록 볼밸브에 탄성력을 제공하는 탄성수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 2항에 있어서,

상기 오일배출통로는 크랭크샤프트의 바깥쪽에 근접할수록 단면적이 넓어지는 깔때기 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항에 있어서,

상기 바이패스수단은 오일의 원심력에 의해서 전후진되도록 오일배출통로에 설치되어 상기 오일배출통로를 개폐시키는 원통 형태의 원통밸브와, 상기 원통밸브의 전후진이 가능하도록 원통밸브에 탄성력을 제공하는 탄성수단과, 상기 탄성수단을 지지하도록 상기 크랭크샤프트에 고정된 지지수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 4항에 있어서,

상기 오일배출통로는 원통밸브를 포함한 바이패스수단이 안착되는 원통 형태의 안착부와, 상기 안착부와 크랭크샤프트의 외부를 연통시키도록 형성되어 상기 원통밸브의 전후진에 따라 개폐되는 통로부로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.