KR20030044241A - 스크롤압축기의 배압실 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤압축기의 배압실 구조에 관한 것이다.

종래에는 스크롤압축기의 축방향 순응력을 향상시키기 위한 방법으로, 선회스크롤부재 하단에 직접 배압홀을 형성하여 배압실에서의 압력이 곧바로 선회스크롤부재에 작용하도록 한 구조로서, 배압이 선회스크롤부재에 고루 전달되지 못하고 상하로 틸팅되는 현상이 자주 발생하였다.

이에 본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 구성은 고정스크롤부재와 이에 대응되는 선회스크롤부재가 상부프레임 위에서 대향운동을 하면서 유체를 압축하는 스크롤압축기에 있어서, 상기 선회스크롤부재의 하단위치인 상부프레임 상부에 배압실을 형성하고, 이 배압실에 플로팅플레이트를 구비하며, 상기 배압실과 고정스크롤부재간에 연통되는 배압통로를 형성한 구조이다.

이러한 구조를 가지는 본 발명은 압축기 작동시 중간압이 배압실 내로 유입되면, 상부의 플로팅플레이트가 배압에 의해 상승하여 선회스크롤부재를 들어올려주므로써 축방향 순응력을 높이도록 한 것이다.

Description

스크롤압축기의 배압실 구조{Back Pressure Structure of Scroll Compressor}

본 발명은 스크롤압축기의 배압실 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플로팅플레이트를 이용하여 압축기의 축방향 순응력을 개선한 배압실 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 스크롤압축기는 스크롤 랩의 가공을 위한 고정밀 CNC 가공기술의 발전에 의하여 압축기의 효율향상을 통해 냉동시스템 전체의 성능을 향상시키게되므로 에너지 절약의 관점에서 압축기의 고효율화 및 저소음, 저진동의 기술적 진보를 가져올 수 있었다.

스크롤압축기의 구조를 살펴보면, 전체적인 형태는 원형 단부판과 스파이럴 또는 인벌루트 랩이 일체형으로 되어 있는 구조로서, 선회스크롤부재는 대응되는 고정스크롤부재에 대하여 180°회전이동한 채, 두 스크롤부재들이 서로 끼워져서 각 덮개들 사이에 다수의 선 접촉부들을 형성하게 되고, 선회스크롤부재는 고정스크롤부재에 대해 편심축과 자전방지기능을 하는 오울드함 커플링에 의해 일정궤도를 따라 선회운동하면서 작동하게된다. 상기 각 부재들의 측면 사이에는 이동선접촉부가 형성되고, 선회스크롤부재의 축방향 바이어스에 의해 2개의 스크롤부재 사이에 밀봉면 접촉부를 형성하는데, 이때 두부재 내에 유체의 이동식 밀폐된 초승달 모양의 포켓들이 형성되고, 이상적으로 작동중인 두 부재들 사이에서는 어떤 상대회전도 없는 즉, 곡선 병진운동을 하게된다. 이때, 흡입유체를 포함하는 스크롤 압축기의 임의의 한 영역에서 토출압력을 포함하는 임의의 토출포트가 형성되어진 영역에 이르기까지 다수개의 초승달 모양의 유체포켓들이 형성된다. 상기 밀봉포켓이 토출포트쪽으로 이동함에 따라 밀봉포켓들이 있을때에도 각각의 포켓쌍은 서로 다른 체적을 가지게되고, 스크롤장치에서 토출포트영역의 압력은 흡입유체를 포함하는 영역의 압력보다 더 높게 된다.

이때, 두 형태의 접촉부들은 두 스크롤부재들의 측면 또는 나선면들 사이에서 반경방향의 힘에 의해서 야기되는 이동선 접촉부 즉, 스크롤부재의 측면 사이에 축선방향으로 뻗은 접선접촉부들과, 각 부재의 선단부들과 밀봉면 사이에서 축선방향 순응력에 의해서 야기된 밀봉면접촉부로 표현되며, 상기 접촉부들은 스크롤부재들 사이에 이동식의 밀폐된 초승달 모양의 유체포켓을 형성하게된다. 따라서, 상기 두 형태의 접촉면들의 효과적인 밀봉은 높은 압축효율을 얻기위한 필요충분조건인 것이다.

또한, 스크롤압축기에서 압축가스의 누설 및 재질의 마모는 고정스크롤부재와 선회스크롤부재 사이에서 발생되는 틈새가 크거나 없음으로인해서 야기되는데, 이러한 틈새의 형태는 크게 두 스크롤부재의 옆면들 사이에서 발생하는 반경방향 틈새와, 고정스크롤부재의 밑면과 선회스크롤부재의 윗면 사이에서 발생하는 축방향 틈새로 구분된다. 현재 반경방향 틈새를 줄이기 위해서는 회전축과 선회스크롤사이에 컴플라이언스 커플링을 사용하는 방법이 개발되었으며, 축방향 틈새는 각 스크롤부재의 위 또는 아래에 배압실을 두는 구조가 개발되었다. 배압실 구조는 압축실내의 압축가스가 스크롤부재를 축방향으로 밀어낼때, 이 방향과 반대방향으로배압실 압력이 스크롤부재를 밀어주게되어 축방향 틈새를 제어시키도록 하는 것이다.

이러한 스크롤압축기의 축방향 순응력을 높이기 위한 방법으로서, 배압실구조를 채택,적용한다. 대부분의 스크롤압축기 제조업체는 고정스크롤부재의 배압실구조를 가지고 있지만, 일부 업체는 선회스크롤부재 배압실 구조를 적용하고 있는 경우가 있다. 그러나, 선회스크롤부재의 하단에 직접 배압홀을 뚫어 놓아 배압실에서의 압력이 곧바로 선회스크롤부재에 작용하는 구조를 가지고 있어 배압이 선회스크롤부재에 고루 전달되지 못하고 상하로 틸팅(tilting)되는 현상이 자주 발생하였다. 이러한 틸팅현상에 의해 압축기의 성능이 저하되고, 부품의 수명이 단축되는 결과를 초래하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고정스크롤부재로부터 선회스크롤부재 하단의 배압실로 배압을 추출하고, 배압실 상단에 있는 플로팅플레이트에 압력을 가하여 플로팅플레이트와 이 플로팅플레이트와 맞닿아 선회하고 있는 선회스크롤부재를 동시에 부상시켜 축방향 순응력을 향상시키도록 한 스크롤압축기의 배압실 구조를 제공함에 발명의 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스크롤압축기의 일부확대 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

A : 밀봉쉘

10 : 고정스크롤부재

20 : 선회스크롤부재

30 : 상부프레임

40 : 플로팅플레이트

41,42 : 플레이트

43 : 결합핀

50 : 배압통로

60 : 오울드함 커플링

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정스크롤부재와 이에 대응되는 선회스크롤부재가 상부프레임 위에서 대향운동을 하면서 유체를 압축하는 스크롤압축기에 있어서, 상기 선회스크롤부재의 하단위치인 상부프레임 상부에 배압실을 형성하고, 이 배압실에 플로팅플레이트를 구비하며, 상기 배압실과 고정스크롤부재간에 연통되는 배압통로를 형성하여 압축기 작동시 중간압이 배압실 내로 유입되면, 상부의 플로팅플레이트가 배압에 의해 상승하여 선회스크롤부재를 들어올려주므로써 축방향 순응력을 향상시키도록 함에 기술적 특징이 있다.

상기 플로팅플레이트는 이중구조의 플레이트로 이루어져 있다.

또한, 상기 선회스크롤부재의 배압구조의 원활한 움직임을 위해 오울드함 커플링을 고정스크롤부재와 선회스크롤부재 사이에서 작동하도록 배치한 것을 다른 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스크롤압축기의 일부확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 밀봉쉘(A)안에서 고정스크롤부재(10)와 이에 대응되는 선회스크롤부재(20)가 상부프레임(30) 위에서 대향운동을 하면서 유체를 압축하는 스크롤압축기에 있어서, 상기 선회스크롤부재(20)의 하단 위치인 상부프레임(30) 상부에 배압실(31)을 형성하고, 이 배압실(31)에 플로팅플레이트(40)를 구비하며, 상기 배압실(31)과 고정스크롤부재(10)간에 연통되는 배압통로(50)를 형성하여 압축기 작동시 중간압이 배압실(31) 내로 유입되면, 상부의 플로팅플레이트(40)가 배압에 의해 상승하여 선회스크롤부재(20)를 들어올려지도록 한 구조이다.

상기 플로팅플레이트(40)는 2중 플레이트(41)(42)로 이루어지고, 결합핀(43)으로 고정되어 있다.

또한, 상기 고정스크롤부재(10)와 선회스크롤부재(20)사이에 오울드함커플링(60)을 설치한 구조이다. 이것은 선회스크롤부재(20)의 배압구조를 원활하게 하기 위한 것이다.

도면중 미설명부호 70은 고/저압 분리판이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 선회스크롤부재(20)의 하부에 배압실(31)이 형성되고, 이 배압실(31) 상부에 플로팅플레이트(40)가 배치되어 있어 압축기 작동시, 배압실(31)과 고정스크롤부재(10)간에 연통되게 형성된 배압통로(50)를 통해 중간압이 배압실(31)내로 유입되면, 상부의 플로팅플레이트(40)가 배압에 의해 상승하여 선회스크롤부재(20)를 들어올려주게되어 축방향 순응력을 높여주는 것이다. 이때, 오울드함 커플링(60)을 고정스크롤부재(10)와 선회스크롤부재(20) 사이에서 작동하도록 배치하여 선회스크롤부재(20)가 원활하게 움직이게된다.

또한, 플로팅플레이트(40)가 트러스트베어링 역할을 하며, 선회스크롤부재(20)와의 마찰력을 최소화하기 위해 선회스크롤부재(20)와의 접촉부위가 최소가 되게 이루어져 있다.

이와 같이 본 발명은 고정스크롤부재로부터 선회스크롤부재 하단에 형성된 배압실로 배압을 추출하고, 배압실 상단에 있는 플로팅플레이트에 압력을 가하여 플로팅플레이트와 이 플로팅플레이트와 맞닿아 선회하고 있는 선회스크롤부재를 동시에 부상시켜 축방향 순응력을 향상시키도록 한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 밀봉쉘(A)안에서 고정스크롤부재(10)와 이에 대응되는 선회스크롤부재(20)가 상부프레임(30) 위에서 대향운동을 하면서 유체를 압축하는 스크롤압축기에 있어서,

   상기 선회스크롤부재(20)의 하단 위치인 상부프레임(30) 상부에 배압실(31)을 형성하고, 이 배압실(31)에 플로팅플레이트(40)를 구비하며, 상기 배압실(31)과 고정스크롤부재(10)간에 연통되는 배압통로(50)를 형성하여 압축기 작동시 중간압이 배압실(31) 내로 유입되면, 상부의 플로팅플레이트(40)가 배압에 의해 상승하여 선회스크롤부재(20)를 들어올려지도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압실 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 플로팅플레이트(40)는 2중 플레이트(41)(42)로 이루어지고, 결합핀(43)으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압실 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정스크롤부재(10)와 선회스크롤부재(20)사이에 오울드함커플링(60)이설치된 것을 특징으로 하는 스크롤압축기의 배압실 구조.