KR20010055673A - 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조에 관한 것으로서, 본 발명은 냉매가스를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 복수개의 압축실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 상단의 편심부가 결합되어 선회스크롤을 선회 운동시키는 회전축과, 상기 회전축의 상부를 지지하는 메인프레임을 포함하는 스크롤 압축기에서, 상기 회전축과 메인프레임 사이에는 회전축의 반경방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 메인프레임 부시가 설치되고, 상기 회전축의 편심부에는 회전축의 회전력을 선회스크롤로 전달하는 동시에 회전축 및 메인프레임과 접촉되는 일측에 쓰러스트 면이 형성되어 상기 회전축의 축방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 슬라이드 부시가 삽입되며, 상기 슬라이드 부시와 편심부 사이에는 슬라이드 부시로부터 회전축이 분리되지 않도록 상기 슬라이드 부시와 편심부를 결합시키는 결합수단이 설치됨으로써 기존의 서브프레임에 의한 하단 지지 구조를 삭제할 수 있게 되어 부품수 및 공정수가 줄어들고 재료비가 감소되며, 이에 따라 압축기의 생산성이 향상되고 제조원가가 절감되도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 회전축 지지 구조{STRUCTURE FOR SUPPORTING CRANK SHAFT IN SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 모터의 동력을 선회스크롤로 전달하여 상기 선회스크롤을 선회 운동시키는 회전축을 지지하기 위한 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조가 도시된 압축기의 종단면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 회전축과 슬라이드 부시의 결합 관계가 도시된 평면도이고, 도 3은 도 2의 정단면도이고, 도 4는 도 1의 A부가 상세하게 도시된 단면도이다.

상기한 도 1 내지 도 4를 참조하여 종래의 회전축 지지 구조를 갖는 스크롤 압축기의 구성 및 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일반적인 스크롤 압축기에는 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.

더 상세하게 설명하면, 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. 이때, 상기한 냉매의 일부는 상기 고정스크롤(1)의 흡입포트 쪽에 형성되어 있는 압축실(P)로 유입되고, 나머지 일부는 상기 고정스크롤(1)의 안내통로를 따라 180°반대쪽에 형성되는 압축실(P)로 유입되어, 동시에 양쪽에서 대칭적으로 압축되기 시작한다.

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

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 상기고정스크롤(1)의 중심부에 형성된 토출포트(1a)를 통해 압축실 외부로 토출된 후, 상기 고정스크롤(1)의 상면에 냉매의 흐름을 조절하도록 설치된 체크밸브(18) 및 지지프레임(19)을 거쳐 토출실(21)로 유출된다.

상기와 같이 토출실(21)로 유출된 냉매는 토출파이프(23)를 통해 압축기 외부로 토출되어 냉동사이클을 순환하게 된다.

상기와 같이 작동되는 스크롤 압축기에서, 상기 선회스크롤(3)은 선회스크롤(3)에 한방향 키이홈으로 연결된 올담링(15)에 의해서 자전하지 않고 공전 운동만 하게 되며, 상기 회전축(11)은 상단과 하단이 각각 메인프레임(13)과 서브프레임(17)에 지지되어 있다.

또한, 상기 회전축(11)과 메인프레임(13) 사이에는 회전축(11)에서 발생되는 반경방향의 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하도록 메인프레임 부시(14)가 설치되고, 상기 선회스크롤(3)의 베어링부(3a)의 내측면과 상기 회전축(11)의 편심부(11a)에는 각각 회전축(11)의 회전력을 선회스크롤(3)로 전달하기 위한 선회스크롤 부시(4)와 슬라이딩 부시(12)가 설치되어 있다.

또한, 상기 서브프레임(17)은 재질의 특성을 이용하여 회전축(11)에서 발생되는 반경방향의 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행할 수 있도록 알루미늄 재질로 제작되어 있다.

뿐만 아니라, 상기 서브프레임(17)에는 회전축(11)에서 발생되는 축방향의 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 동시에 상기 회전축(11)의 하단을 지지하기 위한 쓰러스트 플레이트(25)와 상기 쓰러스트 플레이트(25)의 탈락을 막기 위한C-링(26)이 설치되어 있다.

이때, 상기 쓰러스트 플레이트(25)는 서브프레임(17)의 하단에 형성된 삽입홈(17a)에 삽입되고, 상기 C-링(26)은 그 하측에 설치된 탈락방지구(27)에 의해 지지되어 상기 쓰러스트 플레이트(25)의 하부 탈락을 방지한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 회전축 지지 구조에서는 서브프레임(17)이 회전축(11)의 반경방향의 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행할 수 있도록 알루미늄 재질로 제작되어 용접이 불가능하기 때문에 서브프레임(17)을 밀폐용기(30)에 고정하기 위해서는 서브프레임(17)의 용접부위에 냉간 단조용 선재 등과 같은 용접이 용이한 부재물을 압입하기 위한 별도의 가공을 수행한 후 웰딩핀(28)을 압입하는 일련의 과정을 거쳐야만 한다.

뿐만 아니라, 상기 서브프레임(17)에 의해 회전축(11)의 축방향 하중이 지지될 수 있도록 상기 서브프레임(17)에 상기 회전축(11)의 축방향 하중을 지지하는 쓰러스트 플레이트(25)와 상기 쓰러스트 플레이트(25)의 탈락을 방지하는 C-링(26)을 추가 설치하는 과정이 필요하다.

따라서, 상기와 같은 종래의 회전축 지지 구조는 회전축(11)의 하단을 지지하기 위한 구조가 복잡해지고, 부품수 및 공정수가 증가되며, 이로 인해 생산성 및 제조원가 측면에서 매우 불리한 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 회전축 지지 구조는 서브프레임(17)을 웰딩핀(28)을 이용하여 밀폐용기(30)에 용접, 고정하는 과정에서 상기 서브프레임(17)과 회전축(11)의 중심이 서로 틀어져 디스얼라인먼트(Disalignment)될 가능성이 크며,이러한 서브프레임(17)과 회전축(11)의 디스얼라인먼트시 압축기의 운전부하가 증가되어 작동이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

상기에서, 미설명된 참조번호 11b는 압축기의 압축기구부를 윤활시키기 위해 밀폐용기(30)의 하부에 고여있는 오일을 상기 압축기구부로 공급하도록 회전축(11)에 형성된 오일통로를 나타내고, 참조번호 25a는 오일이 상기 오일통로(11b)로 유입될 수 있도록 쓰러스트 플레이트(25)에 형성된 구멍을 나타낸다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 회전축의 하단을 지지하기 위한 서브프레임을 삭제할 수 있게 되어 구조가 단순해지고, 이로 인해 부품수 및 고정수가 줄어들고 재료비가 감소되어 생산성이 향상되는 동시에 제조원가가 절감되도록 하는 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조가 도시된 압축기의 종단면도,

도 2는 종래 기술에 의한 회전축과 슬라이드 부시의 결합 관계가 도시된 평면도,

도 3은 도 2의 정단면도,

도 4는 도 1의 A부가 상세하게 도시된 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조가 도시된 압축기의 종단면도,

도 6은 본 발명에 의한 회전축과 슬라이드 부시의 결합 관계가 도시된 평면도,

도 7은 도 6의 A-A선 단면도,

도 8은 도 7의 B-B선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 밀폐용기 51 : 고정스크롤

53 : 선회스크롤 54 : 선회스크롤 부시

55 : 회전축 55a : 편심부

57: 메인프레임 58 : 메인프레임 부시

59 : 슬라이드 부시 61 : 제 1 홈

62 : 제 2 홈 63 : 삽입링

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉매가스를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 복수개의 압축실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 상단의 편심부가 결합되어 선회스크롤을 선회 운동시키는 회전축과, 상기 회전축의 상부를 지지하는 메인프레임을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 회전축과 메인프레임 사이에는 회전축의 반경방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 메인프레임 부시가 설치되고, 상기 회전축의 편심부에는 회전축의 회전력을 선회스크롤로 전달하는 동시에 회전축 및 메인프레임과 접촉되는 일측에 쓰러스트 면이 형성되어 상기 회전축의 축방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 슬라이드 부시가 삽입되며, 상기 슬라이드 부시와 편심부 사이에는 슬라이드 부시로부터 회전축이 분리되지 않도록 상기 슬라이드 부시와 편심부를 결합시키는 결합수단이 설치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조가 도시된 압축기의 종단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 회전축과 슬라이드 부시의 결합 관계가 도시된 평면도이고, 도 7은 도 6의 A-A선 단면도이고, 도 8은 도 7의 B-B선 단면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조는 냉매가스를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 복수개의 압축실(P)을 형성하는 고정스크롤(51) 및 선회스크롤(53)과, 상기 선회스크롤(53)의 하부에 상단의 편심부(55a)가 결합되어 선회스크롤(53)을 선회 운동시키는 회전축(55)과, 상기 회전축(55)의 상부를 지지하는 메인프레임(57)을 포함한 스크롤 압축기에서 상기 회전축(55)이 기존의 서브프레임 없이 상기 메인프레임(57)에 의한 상단 지지만으로 지지될 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명에 의하면, 상기 회전축(55)과 메인프레임(57) 사이에는 회전축(55)의 반경방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 원통형의 메인프레임 부시(58)가 설치되고, 상기 회전축(55)의 편심부(55a)와 선회스크롤(53) 사이에는 회전축(55)의 회전력을 선회스크롤(53)로 전달하는 선회스크롤 부시(54)가 상기 선회스크롤(53)의 베어링부(53a) 내측면에 밀착된 형태로 설치된다.

또한, 상기 회전축(55)의 편심부(55a)에는 회전축(55)의 회전력을 상기 선회스크롤 부시(54)를 통해 선회스크롤(53)로 전달하는 동시에 회전축(55) 및 메인프레임(57)과 접촉되는 일측에 쓰러스트 면(59a)이 형성되어 상기 회전축(55)의 축방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 슬라이드 부시(59)가 삽입되고, 상기 슬라이드 부시(59)와 편심부(55a) 사이에는 슬라이드 부시(59)로부터 회전축(55)이 분리되지 않도록 상기 슬라이드 부시(59)와 편심부(55a)를 결합시키는 결합수단이 설치된다.

여기서, 상기 결합수단은 슬라이드 부시(59)의 반경방향으로의 순응성은 그대로 유지되고 축방향으로의 움직임만 구속되는 구조로 되어 있는 바, 상기 슬라이드 부시(59)의 내주면과 상기 편심부(55a)의 외주면을 따라 각각 형성된 링 형태의 제 1 홈(61) 및 제 2 홈(62)과, 상기 제 1 홈(61)과 제 2 홈(62)에 삽입 설치되어 상기 슬라이드 부시(59)와 회전축(55)의 분리를 방지하는 삽입링(63)으로 구성되어 있다.

즉, 상기 결합수단은 편심부(55a)의 제 2 홈(62)에 장착된 삽입링(63)의 하면이 슬라이드 부시(59)의 제 1 홈(61)에 걸쳐지는 구조로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 결합수단은 압축기의 운전 초기시나 작동 정지시에 상기 회전축(55)이 자체의 하중에 의해 정상 상태에서 벗어나 슬라이드 부시(59)의 하측으로 탈락되는 현상을 방지하여 압축기의 작동이 정상적으로 이루어지도록 하는 역할을 한다.

마지막으로, 상기한 압축기의 운전 초기시 또는 작동 정지시에는 상기 슬라이드 부시(59)가 회전축(55)의 하중에 의해 상기 회전축(55)과 함께 하측으로 움직여 메인프레임(57)과 접촉될 가능성이 있으므로 상기 메인프레임 부시(58)를 상단에 플랜지가 형성된 플랜지 형태로 바꾸어 상기 메인프레임(57)과 슬라이드 부시(59)가 직접 접촉되지 않도록 하는 동시에 상기 슬라이드 부시(59)의 쓰러스트 면(59a)에 연마 가공을 수행하여 상기 메인프레임(57)과 슬라이드 부시(59) 사이의 마찰을 최소화하는 것이 바람직하다.

상기에서, 미설명된 참조번호 55b는 압축기의 압축기구부를 윤활시키기 위해 밀폐용기(50)의 하부에 고여있는 오일을 상기 압축기구부로 공급하도록 회전축(55)에 형성된 오일통로를 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조는, 회전축(55)에서 발생되는 축방향의 힘을 지지하는 베어링 역할과 상기 회전축(55)의 하단을 지지하는 역할이 회전축(55)의 편심부(55a)에 삽입된 슬라이드 부시(59)에 의해 수행되도록 구성됨으로써 기존의 서브프레임에 의한 하단 지지 구조를 삭제할 수 있게 되어 부품수 및 공정수가 줄어들고 재료비가 감소되며, 이에 따라 압축기의 생산성이 향상되고 제조원가가 절감되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 회전축 지지 구조는 회전축(55)의 하단을 지지하던 기존의 서브프레임이 삭제되어 상기 서브프레임을 용접, 고정하는 과정에서 상기 회전축(55)이 디스얼라인먼트될 수 있는 가능성이 제거되므로 회전축(55)의 디스얼라인먼트가 최소화되어 압축기의 운전부하가 감소되고, 이로 인해 압축기의 작동이 원활하게 이루어지는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 냉매가스를 압축시킬 수 있도록 서로 맞물려 복수개의 압축실을 형성하는 고정스크롤 및 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 하부에 상단의 편심부가 결합되어 선회스크롤을 선회 운동시키는 회전축과, 상기 회전축의 상부를 지지하는 메인프레임을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 회전축과 메인프레임 사이에는 회전축의 반경방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 메인프레임 부시가 설치되고, 상기 회전축의 편심부에는 회전축의 회전력을 선회스크롤로 전달하는 동시에 회전축 및 메인프레임과 접촉되는 일측에 쓰러스트 면이 형성되어 상기 회전축의 축방향 힘을 지지하는 베어링 역할을 수행하는 슬라이드 부시가 삽입되며, 상기 슬라이드 부시와 편심부 사이에는 슬라이드 부시로부터 회전축이 분리되지 않도록 상기 슬라이드 부시와 편심부를 결합시키는 결합수단이 설치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 결합수단은 슬라이드 부시의 내주면과 상기 편심부의 외주면을 따라 각각 형성된 링 형태의 제 1 홈 및 제 2 홈과, 상기 제 1 홈과 제 2 홈에 삽입 설치되어 상기 슬라이드 부시와 회전축의 분리를 방지하는 삽입링으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 회전축 지지 구조.