KR20020067729A

KR20020067729A - 스크롤 압축기의 자전 방지 장치

Info

Publication number: KR20020067729A
Application number: KR1020010008016A
Authority: KR
Inventors: 장영일; 김명균
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2001-02-17
Filing date: 2001-02-17
Publication date: 2002-08-24
Also published as: CN1213471C; KR100417421B1; CN1427461A

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에 관한 것으로, 본 발명은 구동모터의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축이 반경방향으로 지지되도록 관통 결합되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 고정되는 고정스크롤과, 상기 회전축에 편심지게 결합되어 메인프레임에 얹혀지고 고정스크롤에 맞물려 연속적으로 이동하면서 그 고정스크롤과 함께 복수개의 압축공간을 구비하도록 선회운동을 하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤과 회전축의 편심방향으로 편심부를 갖는 동시에 서로 동일한 방향으로 미끄러지게 미끄럼부를 갖도록 형성되어 메인프레임과 선회스크롤의 사이 또는 고정스크롤과 선회스크롤의 사이에 장착되는 두 개 이상의 자전방지부재로 구성함으로써, 상기 선회스크롤이나 메인프레임이 자전방지부재와의 마찰로 인한 마모를 방지함과 아울러 선회스크롤의 선회반경이 압축실의 압력에 따라 가변되어 가스가 과도하게 압축됨에 따른 각 스크롤의 랩이나 팁실의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 자전 방지 장치{APPARATUS FOR PROTECTING ROTATION OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에 관한 것으로, 특히 비대칭 스크롤 방식이나 가변 반경식 스크롤 방식에서 신뢰성을 확보할 수 있도록 롤러 커플링 방식을 이용한 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 스크롤 압축기는 두 개의 나선형(螺旋形) 홈 사이에 기체를 가두고 그 기체를 회전에 의해 압축시키는 것으로, 이러한 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 나선형의 랩(1a)을 갖는 고정스크롤(1)과 그 고정스크롤(1)의 랩(1a)에 맞물려 결합되도록 역시 나선형의 랩(2a)을 갖는 선회스크롤(2)로 이루어져 상기 선회스크롤(2)이 고정스크롤(1)에 대해 선회운동을 하면서 랩(1a)과 랩(2a) 사이에 한 쌍의 압축공간(P1)(P2)을 형성하게 되고, 이 한 쌍의 압축공간(P1)(P2)이 선회스크롤(2)의 선회운동시 연속적으로 중심을 향해 이동하면서 체적이 점차 줄어들어 결국 기체를 압축시키게 되는 것이다. 도면중 1b는 흡입구이고 1c는 토출구, 4는 회전축, 5는 미끄럼부시이다.

이와 같이 상기 선회스크롤(2)이 선회운동을 하기 위하여는 그 선회스크롤(2)과 선회스크롤(2)을 지지하는 메인프레임(3)의 사이에 자전방지기구(10)인 올담링이나 볼 커플링 또는 롤러 커플링 등이 알려져 있으나, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 올담링(11)은 선회스크롤(2)의 키홈(2b) 및 메인프레임(3)의 키홈(3a)과 올담링(11)의 키(11a) 사이에 마모가 발생될 가능성이 많으며 특히 선회스크롤(2)에 역자전 모멘트가 작용하는 비대칭 스크롤의 경우 키홈(2b)(3a) 또는 키(11a)의 마모가 더욱 심각해지는 단점이 있었다. 반면, 도 1b에 도시된 볼 커플링(12)은 볼(12a)이 선회스크롤(2)과 메인프레임(3)의 각 홈부(2c)(3b)에 유동 및 회전 가능하게 접촉되어 마모의 가능성은 적으나 비대칭 스크롤에 적용시 역자전 모멘트에는 대응하지 못하게 될 뿐만 아닐 선회스크롤(2)이 항상 동일한 궤적을 따라 선회하도록 되어 가변반경식에는 적용할 수 없게 되고, 또 도 1c 에 도시된 롤러 커플링(13)은 롤러(13a)가 선회스크롤(2)과 메인프레임(3)의 각 홈부(2d)(3c)에 회전 가능하게 접촉되어 마모 및 비대칭 스크롤에 적용시 역자전 모멘트에 대한 대응성은 좋으나 이 역시 선회스크롤(2)이 항상 동일 궤적을 따라서만 선회하도록 되어 가변반경식에는 적용할 수 없다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 자전 방지 장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 비대칭 스크롤에 적용시 역자전 모멘트에 대한 대응성은 향상되면서도 가변반경식에 적용 가능한 스크롤 압축기의 자전 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 압축부를 보인 종단면도.

도 2a 내지 도 2c는 종래 스크롤 압축기에서 자전 방지 기구를 각각 보인 사시도.

도 3은 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치를 보인 사시도.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 압축부를 보인 종단면도.

도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선 단면도.

도 6은 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에서 자전방지부재를 보인 사시도.

도 7은 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에서 자전방지부재의 변형예를 보인 사시도.

도 8은 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에 대한 다른 변형예를 보인 종단면도.

도 9는 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에 대한 또다른 변형예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 고정스크롤 1d : 제2 회전홈

100 : 메인프레임 110,120,230 : 제1 회전홈,회전홈

200 : 선회스크롤 210 : 제2 회전홈

220 : 미끄럼홈 300,400 : 자전방지부재

310 : 제1 롤러 311 : 결합부

312 : 편심부 312a : 미끄럼면

320 : 제2 롤러 321 : 미끄럼공

321a : 미끄럼면

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축이 반경방향으로 지지되도록 관통 결합되는 메인프레임과, 상기 메인프레임에 고정되는 고정스크롤과, 상기 회전축에 편심지게 결합되어 메인프레임에 얹혀지고 고정스크롤에 맞물려 연속적으로 이동하면서 그 고정스크롤과 함께 복수개의 압축공간을 구비하도록 선회운동을 하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤과 회전축의 편심방향으로 편심부를 갖는 동시에 서로 동일한 방향으로 미끄러지게 미끄럼부를 갖도록 형성되어 메인프레임과 선회스크롤의 사이 또는 고정스크롤과 선회스크롤의 사이에 장착되는 두 개 이상의 자전방지부재로 구성된 스크롤 압축기의 자전 방지 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 자전 방지 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 압축부를 보인 종단면도이며, 도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선 단면도이고, 도 6은 본 발명 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에서 자전방지부재를 보인 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자전 방지 장치가 구비된 스크롤 압축기는, 고정스크롤(1)이 고정되는 메인프레임(100)과, 상기 메인프레임(100)의 상면에 얹혀져 고정스크롤(1)과 치합되어 선회운동을 하는 선회스크롤(200)과, 상기 메인프레임(100)과 이에 대응되는 선회스크롤(200)의 사이에 회전 가능하게 장착되어 선회스크롤(200)이 메인프레임(100)에 대해 어느 한 반경방향으로 미끄러지면서 공전할 수 있도록 하는 자전방지부재(300)를 포함하여 구성된다.

상기 메인프레임(100)의 상면에는 후술할 자전방지부재(300)의 제1 롤러(310)가 회전가능하게 삽입되는 수개(도면에선 3개)의 제1 회전홈(110)이 동일 원주상에 등간격으로 형성되고, 상기 선회스크롤(200)의 경판부 저면에는 후술할자전방지부재(300)의 제2 롤러(320)가 회전가능하게 삽입되는 수개(도면에선 3개)의 제2 회전홈(210)이 상기한 제1 회전홈(110)에 편심져 대응되도록 역시 동일 원주상에 등간격으로 형성되어 이루어진다.

상기 제1 회전홈(110)이나 제2 회전홈(210)은 모두 제1 롤러(310)와 제2 롤러(320)가 진원형 단면인 것을 감안하여 진원형으로 형성된다.

상기 선회스크롤(200)의 경판부 저면에는 회전축(4)의 구동핀부(4a)가 삽입되는 보스부(200b)가 형성되고, 상기 보스부(200b)의 내주면에는 선회부시(미도시)가 미끄러지게 삽입 결합되며, 상기 회전축(4)의 구동핀부(4a) 외주면과 이에 대응되는 선회부시(미도시)의 내주면 사이에는 선회스크롤(200)을 편심 회전시킴과 아울러 압축실의 압력이 과도하게 상승하는 경우 선회스크롤(200)이 반경방향으로 후퇴하도록 하는 미끄럼부시(5)가 상기한 회전축(4)의 구동핀부(4a)에 회전 및 미끄러짐이 가능하도록 외삽되어 이루어진다.

상기 자전방지부재(300)는 메인프레임(100)의 제1 회전홈(110)에 회전 가능하게 결합되는 제1 롤러(310)와, 상기 제1 롤러(310)에 미끄러지게 결합되어 선회스크롤(200)의 제2 회전홈(210)에 회전 가능하게 결합되는 제2 롤러(320)로 이루어진다.

상기 제1 롤러(310)는 속이 찬 원통형으로 형성되어 메인프레임(100)에 형성된 원형의 제1 회전홈(110)에 삽입되는 결합부(311)와, 상기 결합부(311)의 상면에 상기한 구동핀부(4a)의 편심량만큼 편심지게 형성되고 그 편심지는 방향으로 양측면이 면절삭되어 미끄럼면(312a)이 구비되는 편심부(312)로 이루어진다.

상기 제2 롤러(320)는 그 중앙부에 제1 롤러(310)의 편심부(312)가 미끄러지도록 삽입되는 미끄럼공 또는 미끄럼홈(이하, 미끄럼공으로 통일)(321)이 형성되고, 그 미끄럼공(321)의 양쪽 내측면에는 상기한 편심부(312)의 미끄럼면(312a)이 면접촉되도록 역시 미끄럼면(321a)이 형성되어 이루어진다.

상기 제2 롤러(320)의 미끄럼공(321)의 장반경 일측에는 도 7에서와 같이 제1 롤러(310)의 미끄럼운동을 일정정도 제한하는 탄성부재(322)가 장착될 수도 있다.

도면중 미설명 부호인 1a는 고정스크롤의 랩, 1b는 흡입구, 1c는 토출구이다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 동작은 다음과 같다.

즉, 상기 구동모터(미도시)에 전원이 인가되어 회전축(4)이 회전을 하게 되면, 이 회전축(4)에 편심 결합된 선회스크롤(200)이 메인프레임(100)과의 사이에 장착된 제1 롤러(310)와 제2 롤러(320)에 의해 구속되어 자전은 방지되면서 일정한 궤적을 따라 선회운동을 하게 되고, 이 과정에서 선회스크롤(200)의 랩(200a)과 고정스크롤(1)의 랩(1a) 사이에 형성되는 압축실이 연속적으로 선회운동의 중심으로 이동하면서 체적이 감소되는 일련의 과정에서 냉매가스가 상기한 압축실로 흡입되었다가 점차 압축되면서 토출된다.

여기서, 상기 압축실로 유입되는 냉매가스가 정상적인 상태를 유지하는 경우에는 미끄럼부시(5)가 원심력에 의해 구동핀부(4a)를 중심으로 가장 먼 거리로 밀려나 선회운동을 하게 되고, 상기 미끄럼부시(5)에 선회스크롤(200)이 밀려나 역시 가장 먼 반경거리로 선회운동을 하게 되어 선회스크롤의 랩(200a)과 고정스크롤(1)의 랩(1a)이 서로 면접촉되면서 양쪽 압축실이 밀폐공간을 형성하게 된다.

반면, 상기 압축실로 유입되는 냉매가스에 전술한 바와 같이 일정량 이상의 액냉매나 오일 또는 다른 이물질이 섞여 있는 경우에는 압축실의 압력이 비정상적으로 상승하게 되어 선회스크롤(200)이 가스력에 의해 밀려 반경방향으로 후퇴하게 되고, 이로인해 선회스크롤의 랩(200a)이 고정스크롤(1)의 랩(1a)으로부터 이격되어 압축실들이 서로 열리면서 압축가스가 고압측 압축실에서 저압측 압축실로 이동하면서 압축실의 과압축을 방지하게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(200)은 전술한 바와 같이 그 보스부(200b)에 결합된 회전축(4)으로부터 회전력을 전달받더라도 메인프레임(100)과의 사이에 장착된 자전방지부재(300)에 의해 자전이 방지되어 공전만을 하게 되는 한편 이러한 공전(선회)운동시 상기한 선회스크롤(200)이 압축실의 가스력을 받아 반경방향으로 후퇴를 할 때 선회스크롤(200)에 결합된 제2 롤러(320)의 미끄럼공(321)이 그 미끄럼면(321a)에 면접촉되도록 메인프레임(100)에 결합된 제1 롤러(310)의 편심부(312)의 미끄럼면(312a)을 따라 어느 한 방향으로 미끄러지게 되므로 선회스크롤(200)의 선회반경이 가변적으로 동작될 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 자전 방지 장치에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 메인프레임(100)에 결합되는 제1 롤러(310)가결합부(311)와 편심부(312)로 구분되고 선회스크롤(200)에 결합되는 제2 롤러(320)에 제1 롤러(310)의 편심부(312)가 결합되도록 미끄럼공(321)이 형성되는 것이나, 본 변형예에서는 도 8에 도시된 바와 같이 선회스크롤(200)에 결합부(311)와 편심부(312)를 갖는 제1 롤러(310)가 결합되고 메인프레임(100)에 제1 롤러(310)의 편심부(312)가 결합되도록 미끄럼공(321)을 갖는 제2 롤러(320)가 결합되어 이루어진다. 이러한 변형예는 전술한 일례와 비교하여 편심부를 갖는 롤러와 이 편심부가 미끄러지게 결합되는 미끄럼공을 갖는 롤러가 서로 반대로 구비되는 차이가 있을 뿐 그 일반적인 동작과 이에 따른 작용효과는 전술한 일례와 유사하다.

또 다른 변형예는 도 9에 도시된 바와 같다.

즉, 전술한 실시예들은 모두 메인프레임(100)과 선회스크롤(200)의 사이에 자전방지부재(300)가 장착되는 것이나, 본 변형예는 고정스크롤(1)과 선회스크롤(200)의 사이에 자전방지부재(300)가 장착되는 것이다.

이를 위해 상기 선회스크롤(200)에 상기한 제1 롤러(310)의 결합부(311)가 회전 가능하게 삽입되도록 제1 회전홈(230)이 형성되고, 이에 대응되는 고정스크롤(1)에는 상기한 제1 롤러(310)의 편심부(312)가 결합되는 제2 롤러(320)가 회전 가능하게 삽입되도록 제2 회전홈(1d)이 형성되어 이루어진다.

또한, 상기 제1 롤러(310)와 제2 롤러(320)는 전술한 실시예들에서와 동일한 형상으로 형성되는데, 상기 제1 롤러(310)의 편심부(312)에는 미끄럼면(미부호)이 형성되고 이 미끄럼면이 대응되는 제2 롤러(320)에는 미끄럼공(321)이 형성되어 선회스크롤(200)이 과도한 가스력을 받는 경우 제1 롤러(310)의 편심부(312)가 제2롤러(320)의 미끄럼공(321)에 안내되면서 반경방향으로 후퇴할 수 있게 된다.

이렇게, 서로 편심지게 결합됨과 아울러 반경방향으로 상호 미끄러지게 결합되는 자전방지부재를 메인프레임과 선회스크롤의 사이 또는 고정스크롤과 선회스크롤의 사이에 적용시켜 그 선회스크롤의 자전을 방지하도록 함으로써 비대칭 스크롤의 적용시 역자전 모멘트로 인한 마모가 거의 발생하지 않게 될 뿐만 아니라, 상기 자전방지부재가 선회스크롤의 선회반경이 가변될 수 있도록 함으로써 압축실의 과압축으로 인한 랩의 마멸이나 팁실부재의 탄화 등을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 자전 방지 장치는, 선회스크롤이 메인프레임에 대해 어느 한 반경방향으로 미끄러지면서 공전할 수 있도록 상기한 선회스크롤과 이에 대응되는 메인프레임 사이 또는 선회스크롤과 이에 대응되는 고정스크롤의 사이에 회전 가능하게 두 개 이상 장착되는 자전방지부재로 구성함으로써, 상기 선회스크롤이나 메인프레임이 자전방지부재와의 마찰로 인한 마모를 방지함과 아울러 선회스크롤의 선회반경이 압축실의 압력에 따라 가변되어 가스가 과도하게 압축됨에 따른 각 스크롤의 랩이나 팁실의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

Claims

구동모터의 회전자에 결합되어 회전력을 전달하는 회전축이 반경방향으로 지지되도록 관통 결합되는 메인프레임과,

상기 메인프레임에 고정되는 고정스크롤과,

상기 회전축에 편심지게 결합되어 메인프레임에 얹혀지고 고정스크롤에 맞물려 연속적으로 이동하면서 그 고정스크롤과 함께 복수개의 압축공간을 구비하도록 선회운동을 하는 선회스크롤과,

상기 선회스크롤과 회전축의 편심방향으로 편심부를 갖는 동시에 서로 동일한 방향으로 미끄러지게 미끄럼부를 갖도록 형성되어 메인프레임과 선회스크롤의 사이 또는 고정스크롤과 선회스크롤의 사이에 장착되는 두 개 이상의 자전방지부재로 구성된 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 자전방지부재는 그 편심부가 동일한 방향으로 편심지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 자전방지부재는 그 미끄럼부가 동일한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 자전방지부재는 동일한 원주 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 자전방지부재는 메인프레임 또는 고정스크롤에 회전 가능하게 결합되는 결합부 및 그 결합부에 편심지게 형성되는 편심부를 갖는 제1 롤러와,

상기 제1 롤러의 편심부에 미끄러지게 결합되어 선회스크롤에 회전 가능하게 결합되는 제2 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 롤러는 탄성부재에 의해 제2 롤러에 반경방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 자전방지부재는 선회스크롤에 회전 가능하게 결합되는 결합부 및 그 결합부에 편심지게 형성되는 편심부를 갖는 제1 롤러와,

상기 제1 롤러의 편심부에 미끄러지게 결합되어 메인프레임 또는 고정스크롤에 회전 가능하게 결합되는 제2 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 롤러는 탄성부재에 의해 제2 롤러에 반경방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 자전 방지 장치.