KR20030066237A

KR20030066237A - 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치

Info

Publication number: KR20030066237A
Application number: KR1020020006577A
Authority: KR
Inventors: 조양희
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-09
Also published as: KR100451228B1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱 내에 고정하는 프레임과, 프레임에 고정하는 고정스크롤과, 프레임과 고정스크롤 사이에서 고정스크롤과 맞물리게 결합하여 연속적으로 이동하는 압축공간을 형성하는 선회스크롤과, 프레임과 선회스크롤의 사이에 반경방향으로 미끄러지게 개재하여 그 상면이 선회스크롤의 저면에 미끄럼 접촉하여 스러스트 베어링면을 이루면서 선회스크롤의 자전을 방지하는 자전방지부재를 포함함으로써, 선회스크롤의 베어링면적이 선회중심으로부터 반경방향으로 멀어져 그만큼 지지력이 향상되고 이를 통해 선회스크롤의 선회시 마찰손실은 증가하지 않으면서도 전복될 위험은 줄여 압축기의 안정성을 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치{THRUST BEARING DEVICE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치에 관한 것으로, 특히 올담 커플링에 가스력 지지기능을 부가한 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 스크롤 압축기는 두 개의 나선형(螺旋形) 홈 사이에 기체를 가두고 선회에 의해 압축시키는 것으로, 이러한 스크롤 압축기는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 메인프레임(1)의 상면에 나선형의 랩(2a)을 구비한 고정스크롤(2)을 고정 결합하고, 고정스크롤(2)의 랩(2a)에 맞물려 결합되도록 역시 나선형의 랩(3a)을 구비한 선회스크롤(3)을 메인프레임(1)과 고정스크롤(2) 사이에 선회 가능하게 편심 결합하며, 메인프레임(1)과 선회스크롤(3) 사이에는 선회스크롤(3)의 자전을 방지하는 올담 커플링(Oldham's coupling)(10)이 미끄러지게 결합하여 구성되어 있다.

메인프레임(1)의 상면에는 후술할 올담 커플링(10)의 제3 키부(12c)와 제4 키부(12d)를 미끄러지게 삽입하는 제3 키홈부(1a)와 제4 키홈부(1b)를 동일 직선 상에 형성하여 이루어져 있다. 또, 메인프레임(1)의 중앙에는 회전축(4)이 관통하여 레이디얼 베어링면을 이루는 관통구멍(1c)을 형성하고, 관통구멍(1c)의 주변에 선회스크롤(3)의 저면과 스러스트 베어링면을 이루는 단차부(1d)를 형성하여 이루어져 있다.

선회스크롤(3)은 메인프레임(1)의 상면과 베어링면을 이루는 저면 가장자리에 후술할 올담 커플링(10)의 제1 키부(12a)와 제2 키부(12b)를 미끄러지게 삽입하는 제1 키홈부(3b)와 제2 키홈부(3c)를 동일 직선 상에 형성하여 이루어져 있다.

올담 커플링(10)은 환형을 이루는 몸체부(11)의 일 측면에 제1 키부(12a)와 제2 키부(12b)를 동일 직선 상에 각각 육면체 형태로 돌출 형성하고, 몸체부(11)의 타 측면에는 역시 동일 직선 상에 육면체 형태로 돌출하는 제3키부(12c)와 제4키부(12d)를 제1키부(12a)와 제2키부(12b)를 잇는 직선에 직각으로 위치하도록 형성하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 2b는 흡입구, 2c는 토출구, P1 및 P2는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 구동력을 회전축(4)에 전달하면, 선회스크롤(3)이 올담 커플링(10)에 의해 고정스크롤(2)과 맞물려 선회하고, 이 과정에서 고정스크롤(2)의 랩(2a)과 선회스크롤(3)의 랩(3a) 사이에 연속으로 중심을 향해 이동하면서 점차 체적이 줄어드는 한 쌍의 압축공간(P1)(P2)을 형성함으로써 기체를 흡입하여 압축 토출하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 선회스크롤(3)이 회전축(4)과 함께 편심 회전을 하려고 하나, 올담 커플링(10)의 각 키부(12a,12b)(12c,12d)들이 그 양 측에 배치한 선회스크롤(3)의 각 키홈부(3b,3c)와 메인프레임(1)의 각 키홈부(1a,1b)에 반경방향으로만 미끄러지게 삽입하여 각 키부(12a,12b)(12c,12d)들의 일 측면이 각 키홈부(3b,3c)(1a,1b)의 대응면에 접촉하면서 선회스크롤(3)의 회전을 저지하도록 지지되므로 선회스크롤(3)은 자전운동이 억제되면서 악축부의 가스력을 지지하는 메인프레임(1)의 상면에서 일정한 궤적을 유지한 상태로 선회운동만을 하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 압력비가 높아져 가스력이 커지거나 랩 높이가 높은 모델일 경우에는 가스력의 작용점이 스러스트 베어링면의 최외곽 범위를 벗어나 선회스크롤(3)이 전복할 우려가 있으므로 그 범위를 벗어나지 않게 스러스트 베어링면을 형성하고 있으나, 메인프레임(1)의 스러스트 베어링면인 단차부(1d) 외곽에 올담 커플링(10)을 삽입함에도 불구하고 그 올담 커플링(10)이 도 3에서와 같이 선회스크롤(3)과 항상 일정간격(t1)을 두고 이격한 상태를 유지하도록 형성함에 따라 동일한 용량 대비 스러스트 베어링의 범위를 좁히고 이에 따라 동일한 용량 대비 선회스크롤(3)의 거동 안정성이 저하하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 스러스트 베어링면의 범위를 넓혀 선회스크롤의 거동 안정성을 높일 수 있는 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도.

도 2는 종래 스크롤 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도.

도 3은 도 2의 "A"부를 확대하여 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도.

도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도.

도 6은 도 5의 "B"부를 확대하여 보인 종단면도.

도 7은 본 발명 스크롤 압축기의 올담 커플링에 대한 변형예를 보인 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

2 : 고정스크롤 110 : 메인프레임

112 : 단차부 113a,113b : 키홈부

120 : 선회스크롤 121 : 랩

122a,122b : 키홈부 130 : 올담 커플링

131 : 몸체부 132a,132b,132c,132d : 키부

h2 : 단차부 높이 t2 : 단차부와 선회스크롤 간격

L1,L2 : 올담 커플링의 폭

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱 내에 고정하는 프레임과, 프레임에 고정하는 고정스크롤과, 프레임과 고정스크롤 사이에서 고정스크롤과 맞물리게결합하여 연속적으로 이동하는 압축공간을 쌍으로 형성하는 선회스크롤과, 프레임과 선회스크롤의 사이에 반경방향으로 미끄러지게 개재하여 그 상면이 선회스크롤의 저면에 미끄럼 접촉하여 스러스트 베어링면을 이루면서 선회스크롤의 자전을 방지하는 자전방지부재를 포함한 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 압축기구부를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도이며, 도 6은 도 5의 "B"부를 확대하여 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스러스트 베어링 장치를 구비한 스크롤 압축기는, 케이싱(미도시)의 내부에 고정 설치하는 메인프레임(110)과, 메인프레임(110)의 가장자리에 고정하는 고정스크롤(2)과, 메인프레임(110)에 얹혀져 고정스크롤(2)과 맞물리게 결합하고 전동기구부의 동력을 전달하는 회전축(4)에 편심 결합하는 선회스크롤(120)과, 선회스크롤(120)의 자전을 방지하도록 메인프레임(110)과 선회스크롤(120)의 사이에 반경방향으로 미끄러지게 장착하는 자전방지부재(이하, 올담 커플링과 혼용함)(130)를 포함한다.

메인프레임(110)의 중앙에는 전동기구부의 회전자(미도시)에 결합한 회전축(4)이 관통함과 아울러 이 회전축(4)에 대해 레이디얼 베어링면을 이루도록 관통구멍(111)을 형성하고, 관통구멍(111)의 주변에 올담 커플링을 외곽에 삽입하는 단차부(112)를 형성한다.

단차부(112) 외곽의 메인프레임(110) 상면에는 후술할 올담 커플링(130)의 제3 키부(132c)와 제4 키부(132d)가 미끄러지게 삽입하는 제3 키홈부(113a)와 제4 키홈부(113b)를 반경방향의 동일 직선 상에 형성한다.

또, 단차부(112)의 높이(h2)는 올담 커플링(130)의 상면이 메인프레임(110)의 상면 보다 높게 위치하여 선회스크롤(120)의 배면과 미끄럼 접촉하면서 스러스트 베어링면을 이룰 수 있도록 도 6에서와 같이 올담 커플링(130)의 두께 보다 낮게 형성하는 것이 바람직하다.

선회스크롤(120)은 일 측면에 고정스크롤(2)의 랩과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축공간(P1,P2)을 형성하는 랩(121)을 형성하고, 타 측면 외주면에는 후술할 올담 커플링(130)의 제1 키부(132a)와 제2 키부(132b)를 미끄러지게 삽입하는 제1 키홈부(122a)와 제2 키홈부(122b)를 동일 직선 상에 형성한다.

올담 커플링(130)은 환형으로 형성하여 메인프레임(110)의 단차부(112)에 안착하는 몸체부(131)와, 몸체부(131)의 일 측면에 사각 모양으로 돌출 형성하여 선회스크롤(120)의 각 키홈부(122a)(122b)에 미끄러지게 삽입하는 제1 키부(132a) 및 제2 키부(132b)와, 몸체부(131)의 타 측면에 역시 사각 모양으로 돌출 형성하여 메인프레임(110)의 각 키홈부(113a)(113b)에 미끄러지게 삽입하는 제3 키부(132c) 및 제4 키부(132d)로 이루어진다.

몸체부(131)는 도 6에서와 같이 그 상면이 메인프레임(110)의 단차부(112) 상면 보다 높은 위치에 위치하여 선회스크롤의 배면과 함께 스러스트 베어링면을 이루도록 그 두께(T)를 메인프레임(110)의 단차부(112) 높이 보다 높게 형성하는것이 바람직하다. 이 경우 선회스크롤(120)의 배면과 메인프레임(110)의 단차부(112) 상면은 항상 일정간격(t2)으로 이격한 상태를 유지한다.

또, 몸체부(131)의 폭(L1)은 각 키부(132a)(132b)(132c)(132d)의 반경방향 길이와 동일하거나 이 보다 작게 형성하나, 경우에 따라서는 도 7에서와 같이 선회스크롤(120)의 선회시 발생하는 마찰손실과 선회스크롤(120)의 랩(121)에 미치는 가스력을 감안하여 그 폭(L2)을 키부(232a)(232b)(232c)(232d)의 반경방향 길이 보다 크게 형성하거나, 또는 몸체부(231)가 서로 이웃한 키부(232a)(232b)(232c)(232d)들의 반경방향 외측면 중심을 잇는 직선들 중에서 적어도 한 개와 중첩할 수 있는 폭을 갖도록 내경 쪽으로 확장 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 키부(132a)(132b)(132c)(132d)의 높이는 그 제1 키부(132a)와 제2 키부(132b)의 상면이 선회스크롤(120)의 제1 키홈부(122a)와 제2 키홈부(122b) 상면에 각각 접촉하지 않을 정도의 높이로 형성하는 반면 제3 키부(132c)와 제4 키부(132d)는 그 상면이 메인프레임(110)의 제3 키홈부(113a)와 제4 키홈부(113b)의 저면에 각각 접촉하지 않을 정도의 높이로 형성하는 것이 마찰손실을 줄이는데 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 2b는 흡입구, 2c는 토출구이다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치에 따른 작용효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전축(4)이 회전하면, 회전축(4)에 편심 결합하는 선회스크롤(120)이 메인프레임(110)과 고정스크롤(2) 사이에서 선회하면서 그 고정스크롤(2)과의 압축공간(P)(P)으로 냉매가스를 연속으로 흡입 압축하여 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 메인프레임(110)과 선회스크롤(120) 사이에는 자전방지부재인 올담 커플링(130)을 개재하여 선회스크롤(120)의 자전운동을 억제하게 되는데, 이 과정에서 메인프레임(110)의 단차부(112) 바깥쪽에 삽입하는 올담 커플링(130)의 몸체부(131) 상면이 메인프레임(110)의 단차부(112) 상면 보다 높게 돌출하고 이 상태에서 선회스크롤(120)의 배면과 미끄럼 접촉하면서 함께 스러스트 베어링면을 형성하여 선회스크롤(120)을 축방향으로 지지한다.

이렇게, 올담 커플링(130)이 메인프레임(110)의 단차부(112) 외곽에 삽입함에 따라 스러스트 베어링면의 범위가 올담 커플링(130)의 외경 만큼 확대되고, 이에 따라 압력비가 높아져 가스력이 커지거나 랩 높이가 높은 모델일 경우에도 그만큼 스러스트 베어링면의 범위가 확대됨에 따라 선회스크롤(120)의 전복을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치는, 선회스크롤의 랩 바깥쪽에 위치하여 그 선회스크롤의 자전을 방지하는 올담 커플링의 상면이 상기한 선회스크롤의 배면과 접촉하여 스러스트 베어링면을 형성하도록 구성함으로써, 선회스크롤의 베어링면적이 선회중심으로부터 반경방향으로 멀어져 그만큼 지지력이향상되고 이를 통해 선회스크롤의 선회시 마찰손실은 증가하지 않으면서도 전복될 위험은 줄여 압축기의 안정성을 높일 수 있다.

Claims

케이싱 내에 고정하는 프레임과,

프레임에 고정하는 고정스크롤과,

프레임과 고정스크롤 사이에서 고정스크롤과 맞물리게 결합하여 연속적으로 이동하는 압축공간을 형성하는 선회스크롤과,

프레임과 선회스크롤의 사이에 반경방향으로 미끄러지게 개재하여 그 상면이 선회스크롤의 저면에 미끄럼 접촉하여 스러스트 베어링면을 이루면서 선회스크롤의 자전을 방지하는 자전방지부재를 포함한 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치.
제1항에 있어서,

자전방지부재는 환형으로 형성하고 그 상면이 프레임의 상면 보다 높게 위치할 수 있을 만큼의 두께를 갖는 몸체부와, 몸체부의 양 측면에 수 개씩 돌출 형성하여 프레임과 선회스크롤에 구비한 각각의 키홈부에 미끄러지게 삽입하는 키부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 스러스트 베어링 장치.