KR20010076885A - 스크롤 압축기의 축방향 실링구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 축방향 실링구조에 관한 것으로, 본 발명은 압축실과 그 이웃하는 압축실 사이의 가스누설을 방지하도록 각 랩의 선단면에 팁실부재가 삽입되되, 그 팁실부재는 토출측에서 흡입측으로 갈 수록 그 폭이 점차로 좁아지도록 형성되어 구성됨으로써, 상기 압축실중에서 안쪽 압축실에서의 압축가스 누설을 효과적으로 차단하게 되어 전체적인 압축가스의 축방향 누설이 저감된다.

Description

스크롤 압축기의 축방향 실링구조{AXIAL SEALING STRUCTURE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 실링구조에 관한 것으로, 특히 랩의 선단면과 그 랩의 선단면이 대면되는 맞은편 스크롤의 경판부 사이로 압축가스가 누설되는 것을 차단하는 스크롤 압축기의 축방향 실링구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 이러한 압축기는 크게 왕복동식 및 스크롤식 및 원심식(통상, 터보식이라고도 함) 그리고 베인식(통상, 회전식이라고도 함)으로 구분된다.

이 중에서 상기 스크롤식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 과는 달리 원심식이나 베인식과 같이 회전체를 이용하여 가스를 흡입 압축시켜 토출시키게 된다. 상기 스크롤식 압축기는 그 케이싱의 내부에 흡입가스가 충진되는지 아니면 토출가스가 충진되는지에 따라 저압식 스크롤 압축기 또는 고압식 스크롤 압축기로 나뉘어 진다.

상기 저압식 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 오일이 적정높이까지 채워진 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 상부프레임(2) 및 하부프레임(3)이 각각 고정되고, 그 상부프레임(2) 및 하부프레임(3)의 사이에는 고정자(4A) 및 회전자(4B)로 이루어진 구동모터(4)가 고정 설치되며, 그 구동모터(4)의 회전자(4B) 중심에는 구동축(5)이 상부프레임(2)을 관통하여 압입되고, 그 상부프레임(2)이 상면에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(6a)이 형성되어 구동축(5)에 편심되게 결합되는 선회스크롤(6)이 회전가능하게 얹혀져 설치되며, 상기 선회스크롤(6)의 상면에는 그 선회스크롤(6)의 랩(6a)에 치합되어 복수개의 압축실을 이루도록 인벌류트 곡선의 랩(7a)이 형성되는 고정스크롤(7)이 상부프레임(2)의 가장자리에 고정 설치되고, 상기 고정스크롤(7)의 상측에는 케이싱(1) 내부를 고압부인 토출압 영역과 저압부인 흡입압 영역으로 구획하는 고저압 분리판(8)이 케이싱(1)의 내주면에 고정되어 이루어져 있다.

상기 고정스크롤(7)의 일측 외주연에는 흡입관(SP)과 연통되는 흡입홈(7b)이 최외곽 랩의 안쪽으로 형성되고, 상기 고정스크롤(7)의 중앙에는 토출관(DP)과 연통되는 토출포트(7c)가 형성되며, 상기 고정스크롤(7)의 선단면에는 토출포트(7c)를 개폐하는 역지밸브 조립체(9)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 5a는 오일유로, 8a는 가스토출공이다.

상기와 같이 구성된 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 인가된 전원에 의해 고정자(4A)의 내측에서 회전자(4B)가 구동축(5)과 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)을 편심거리만큼 편심회전을 시키게 되고, 이와 함께 상기 선회스크롤(6)은 올담링(미부호)에 의해 축중심을 원점으로 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 되어 고정스크롤(7)과의 두 랩(6a,7a) 사이에 복수개의 압축실이 형성되며, 이 압축실은 선회스크롤(6)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하여 토출시키게 된다.

이때, 상기 압축기의 압축시 선회스크롤(6)이 압축가스의 압력에 의해 고정스크롤(7)로부터 미세하게 이격되면서 그 각 스크롤(6,7)의 랩 선단면이 맞은편 스크롤(7,6)의 경판부로부터 벌어져 이웃하는 두 압축실간의 압력차에 의해 가스누설이 발생되므로, 종래에는 각 스크롤(6,7)의 랩(6a,7a) 선단면에 플로팅 실(floating seal)과 같은 팁실부재(6b,미도시)가 삽입되어 압축가스의 축방향 누설을 방지하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래 팁실부재(6b,미도시)는 그 두께(또는, 폭이라고도 함)(d1)가 안쪽에서 바깥쪽으로 균일하게 형성되는 것이 일반적이나, 이는 스크롤 압축기의 경우 안쪽 압축실의 압력이 바깥쪽 압축실의 압력에 비해 상대적으로 고압임을 고려하지 않은 것으로, 이 경우 팁실부재(6b,미도시)의 안쪽부위에서 누설되는 가스의 양이 바깥쪽부위에서 누설되는 가스의 양보다 상대적으로 많아지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 팁실구조가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 안쪽 압축실에서 발생되는 가스의 누설량을 최소화하여 압축가스의 축방향 누설을 감소시킬 수 있는 스크롤 압축기의 실링구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 종래 스크롤 압축기의 선회스크롤의 평면도.

도 3은 종래 스크롤 압축기의 선회스크롤에 삽입되는 팁실의 일부를 확대하여 보인 평면도.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 선회스크롤의 평면도.

도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 선회스크롤에 삽입되는 팁실의 일부를 확대하여 보인 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 선회스크롤 11 : 랩

12 : 팁실부재 t2 : 팁실부재의 토출측 폭

t2 : 팁실부재의 흡입측 폭

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정스크롤과 결합된 선회스크롤의 선회시 그 선회스크롤의 랩과 고정스크롤의 랩 사이에 점차 체적이 좁아지는 복수개의 압축실을 갖는 스크롤 압축기에 있어서 ;

상기 압축실과 그 이웃하는 압축실 사이의 가스누설을 방지하도록 각 랩의 선단면에 팁실부재가 삽입되되, 그 팁실부재의 폭은 각 랩의 위치에 따라 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 축방향 실링구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 선회스크롤의 평면도이고, 도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 선회스크롤에 삽입되는 팁실의 일부를 확대하여 보인 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 실링구조가 구비된 스크롤 압축기는, 케이싱(도 1에 도시)의 내부에 고정된 상부프레임(도 1에 도시)에 고정스크롤(도 1에 도시)이 고정되고, 그 고정스크롤과 함께 복수개의 압축실을 형성하는 선회스크롤(10)이 상기 케이싱에 장착된 구동모터(도 1에 도시)의 회전자(도 1에 도시)에 구동축(도 1에 도시)으로 일체되어 상기한 상부프레임에 얹혀지며, 상기 고정스크롤의 상측에 케이싱의 내부를 흡입압 영역과 토출압 영역으로 구획하는 고저압 분리판(도 1에 도시)이 케이싱에 고정되고, 상기 고정스크롤의 토출포트(도 1에 도시) 선단면에는 토출가스의 역류를 방지하는 역지밸브 조립체(도 1에 도시)가 설치되는 것을 포함하여 구성된다.

상기 선회스크롤(10) 및 고정스크롤의 대향면에는 도 4에 도시된 바와 같이 서로 치합되어 선회스크롤(10)의 선회시 복수개의 압축실을 형성하는 랩(11,미도시)이 각각 인벌류트 형상으로 형성되고, 그 각 랩(11,미도시)의 선단면에는 랩(11,미도시)의 선단면과 이에 대향되는 맞은편 스크롤(10,미도시)의 경판부 사이로 가스가 누설되는 것을 방지하는 팁실부재(12,미도시)가 삽입되어 이루어진다.

상기 팁실부재(12,미도시)는 스크롤 압축기의 특성상 안쪽 압축실의 압력이 바깥쪽 압축실의 압력보다 상대적으로 고압임을 고려하여 그 안쪽부위의 랩폭(d2)이 바깥쪽부위의 랩폭(d3) 보다 점진적으로 두껍게 형성된다. 여기서, 상기 각 랩(11,미도시)의 폭도 안쪽부위 랩폭(D2)이 바깥쪽부위 랩폭(D3) 보다 점진적으로 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명의 실링구조가 구비된 스크롤 압축기의 일반적인 동작은 종래와 동일하다.

즉, 인가된 전원에 의해 회전하는 모터의 회전자와 함께 구동축이 회전을 하면서 선회스크롤(10)을 편심거리만큼 편심회전을 시키나, 이 선회스크롤(10)은 축중심을 원점으로 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 되어 고정스크롤과의 두 랩(11,미도시) 사이에 연속적으로 이동하면서 체적이 좁아지는 복수개의 압축실이 형성되고, 이 과정에서 케이싱의 흡입압 영역에 충진되어 있던 냉매가스를 흡입 압축시켜 고정스크롤(미도시)의 토출포트로 토출시키게 된다.

여기서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 압축실과 그 바깥쪽으로 이웃하는 압축실 사이에는 압력차가 발생되어 압축되던 압축가스의 일부가 랩(11,미도시)의 선단면을 넘어 그 압축실로부터 이웃하는 압축실로 누설되려고 하나, 이 랩(11,미도시)의 선단면에 삽입되어 있던 팁실부재(12,미도시)가 플로팅 실과 같이 압축가스에 밀려 올라가면서 맞은편 스크롤(미도시,10)의 경판부에 밀착되어 압축가스의 축방향 누설이 방지된다.

이때, 상기 압축실중에서 안쪽으로 갈 수록 압력이 높이 바깥쪽 압축실에서의 누설량 보다 상대적으로 많아지게 되는데, 상기 팁실부재(12,미도시)의 토출측(안쪽) 폭(t2)이 흡입측(바깥쪽) 폭(t3) 보다 상대적으로 두꺼워 실링면적이 넓어지므로 안쪽 압축실에서의 압축가스 누설을 효과적으로 차단하게 되고, 이로 인해 전체적인 압축가스의 축방향 누설을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 축방향 실링구조는, 압축실과 그 이웃하는 압축실 사이의 가스누설을 방지하도록 각 랩의 선단면에 팁실부재가 삽입되되, 그 팁실부재는 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 그 두께가 점차로 얇아지도록 형성되어 구성됨으로써, 상기 압축실중에서 안쪽 압축실에서의 압축가스 누설을 효과적으로 차단하게 되어 전체적인 압축가스의 축방향 누설이 저감된다.

Claims (3)

1. 고정스크롤과 결합된 선회스크롤의 선회시 그 선회스크롤의 랩과 고정스크롤의 랩 사이에 점차 체적이 좁아지는 복수개의 압축실을 갖는 스크롤 압축기에 있어서 ;

   상기 압축실과 그 이웃하는 압축실 사이의 가스누설을 방지하도록 각 랩의 선단면에 팁실부재가 삽입되되, 그 팁실부재의 폭은 각 랩의 위치에 따라 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 팁실부재는 토출측에서 흡입측으로 갈 수록 점차 그 폭이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 각 랩은 토출측에서 흡입측으로 갈 수록 그 폭이 점차로 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 축방향 실링구조.