KR20050060334A - 스크롤 압축기의 실링력 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심부시의 원심력을 증대시킬 수 있도록 하면서 운전중 편심부시의 축방향 상승을 방지할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치에 관한 것으로서, 크랭크핀에 회전가능하게 결합되고, 내부에 베어링이 삽입된 선회스크롤의 허브에 삽입되는 스크롤 압축기의 편심부시에 있어서, 상기 편심부시의 외주면의 중심점을 기준으로 무게중심의 방향 하단부에, 웨이트를 반경방향으로 돌출되도록 형성함으로써 압축부에 대한 실링력 증대와 편심부시의 축방향 상승에 따른 틸팅을 방지하여 압축효율과 압축기의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

스크롤 압축기의 실링력 조절장치{The sealing power control device of scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심부시의 원심력을 증대시킬 수 있도록 하면서 운전중 편심부시의 축방향 상승을 방지할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 쉘(1)의 내측 상.하부에 메인프레임(2)과 서브프레임(3)이 설치되고, 상기 메인프레임(2)과 서브프레임(3)의 사이에는 고정자(4)가 상기 쉘(1)의 내부에 삽입되어 있으며, 상기 고정자(4)의 내부에는 인가된 전원에 의해 회전되는 회전자(5)가 구비되어 있고, 상기 회전자(5)의 중앙부에는 수직의 크랭크축(6)이 삽입 고정되어 회전자(5)와 함께 회전하도록 구성되어 있는 것으로서, 상기 크랭크축(6)의 상.하부는 메인프레임(2)과 서브프레임(3)에 의해 회전가능하게 지지된다.

그리고 상기 메인프레임(2)의 상단면에는 하부측이 크랭크축(6)과 결합되고 상부측에는 인벌류트 형상의 선회랩(7a)이 형성된 선회스크롤(7)이 구비되며, 상기 선회스크롤(7)의 상부측에는 선회랩(7a)과 맞물리는 고정랩(8a)을 갖는 고정스크롤(8)이 쉘(1)의 내부에 고정되어 선회스크롤(7)이 크랭크축(6)의 회전에 의해 선회운동을 함으로써 선회랩(7a)과 고정랩(8a) 사이에 형성된 압축실(22)의 내부에 유입된 냉매가스를 압축하도록 구성되는 것이다.

또한, 상기 크랭크축(6)과 선회스크롤(7)의 결합은 크랭크축(6)의 상단면 중심에서 소정거리로 이격된 위치의 상방으로 돌출 형성된 크랭크핀(10)을 상기 선회스크롤(7)의 하부측 중앙부에 돌출 형성된 허브(7b)에 삽입함으로써 이루어지게 되는 것이며, 허브(7b)의 내부에는 베어링(11)이 강제 삽입되어 있고, 크랭크핀(10)의 외측에는 편심부시(12)가 회전가능하게 결합되어 있다.

한편, 상기 메인프레임(2)과 선회스크롤(3) 사이에는 자전방지기구인 올담링(9)이 구비되고, 크랭크축(6) 내부에는 급유로(6a)가 상.하로 관통 형성되어 있으며, 회전자(5)에는 상.하로 각각 상부 균형추(13) 및 하부 균형추(14)가 형성되어 크랭크핀(10)에 의한 크랭크축(6)의 회전 불균형을 방지하도록 되어 있다.

여기서, 미설명 부호 15 및 16은, 흡입파이프 및 토출파이프이고, 17 및 18은 토출포트 및 토출실이며, 19는 역지변, 20은 오일, 21은 오일 프로펠러이다.

이와같이 구성된 스크롤 압축기는, 인가된 전원에 의해 회전자(5)가 고정자(4)의 내부에서 회전하게 되고, 상기 회전자(5)에 의해 크랭크축(6)이 회전하게 됨으로써 크랭크핀(10)에 결합된 선회스크롤(7)이 크랭크축(6) 중심과 선회스크롤(7) 중심 사이의 선회반경을 따라 선회운동을 하게 되는 것이다.

또한, 상기 선회랩(7a)과 고정랩(8a) 사이에 형성된 압축실(22)은 선회스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의하여 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 되고, 이렇게 압축된 고압의 냉매가스는 토출포트(17)를 통해 토출실(18)로 토출되며, 토출실(18) 내부의 냉매가스는 다시 토출파이프(16)를 통해 외부로 토출되는 것이다.

한편, 상기 스크롤 압축기는 선회스크롤(7)이 압축조건의 변화에 관계없이 항상 동일 궤적을 따라 선회운동을 하는 고정반경식 스크롤 압축기와, 액냉매나 오일 또는 이물질이 압축실(22)로 유입되어 압축실 내의 압력이 비정상적으로 상승하였을 때 그 상승된 압력에 의하여 각 랩(7a)(8a)이 파손되지 않도록 선회스크롤(7)을 반경방향으로 회전시키는 가변반경식 스크롤 압축기로 나뉘어지게 된다.

또한, 상기 가변반경식 스크롤 압축기에서 선회스크롤(7)의 선회반경이 가변되도록 하기 위하여 상기한 바와 같이 크랭크핀(10)에 편심부시(12)가 결합되는 것이며, 상기 편심부시(12)는 크랭크핀(10)의 중심과 편심부시(12)의 중심 사이의 편심량에 따른 원심력으로 압축실(22)에 대한 실링기능도 함께 수행하게 되는 것이다.

도 2는 종래의 편심부시 구성을 보인 분리사시도이다.

상기 편심부시(12)는 전술한 바와 같이 크랭크핀(10)에 회전가능하게 결합되고, 압축실 내의 압력이 비정상적으로 상승하였을 때 반경방향으로 회전하게 되는 것으로서, 편심부시(12)의 회전량을 제한하기 위해 크랭크핀(10)의 일측에 종단면(D-cut) 형태의 스토퍼 걸림면(10a)이 형성되고, 편심부시(12)의 크랭크핀 결합구멍(12b)의 일측으로 스토퍼 결합구멍(12a)이 연이어 통하게 형성되며, 상기 스토퍼 결합구멍(12a)에 원주형의 스토퍼(23)가 삽입되는데, 이때 상기 스토퍼(23)는 크랭크핀 결합구멍(12b) 측으로 다소 돌출된 형태를 이룬다.

그리고, 상기 편심부시(12)는 전술한 바와 같이 크랭크핀(10)의 중심과 편심부시(12)의 중심 사이의 편심량에 따른 원심력에 의하여 압축부의 반경방향 실링 기능도 갖게 되는 것으로서, 이러한 압축부에 대한 실링은 원심력이 압축부의 가스력보다 큰 정상 운전시에만 가능하고, 원심력이 가스력보다 작은 편심부시(12)의 회전위치에서는 실링 기능이 상실된다.

따라서, 압축부에 대한 실링력은 원심력과 가스력의 상관 관계에 의하여 결정되는 것이며, 가스력보다 원심력이 클수록 압축부에 대한 실링력이 증대됨을 알 수 있다.

이같이 실링력을 조절하는 방법은 여러 가지가 있으나, 그 중에서 크랭크핀(10) 또는 편심부시(12) 자체를 변화시키는 방법은 압축기의 전체적인 매카니즘의 불균형을 초래할 수도 있기 때문에 구조적인 한계가 있고, 이로인해 그 변형의 폭이 좁을 수 밖에 없다.

한편, 편심부시(12)는 압축기 운전중 편심부시(12)의 상부측에서 비산되는 오일에 의하여 발생되는 편심부시(12)의 상.하부 압력차이 등과 같은 여러가지 원인에 의하여 전진과 회전를 반복하는 과정에서 축방향으로 상승하는 경우가 있다.

이렇게 편심부시(12)가 축방향으로 상승하게 되면, 편심부시(12)와 크랭크핀(10) 간의 접촉면적이 작아져 상기 편심부시(12)가 일측으로 경사진 상태로 상승운동을 하는 틸팅(tilting)이 발생하게 되고, 이러한 틸팅은 편심부시(12)와 베어링(11) 간의 마찰손실을 증대시킴으로써 압축기의 성능 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명은 편심부시의 원심력을 증대시킬 수 있도록 하면서 운전중 편심부시의 축방향 상승을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 장치의 구성이 보다 단순하게 이루어지도록 하는데 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 크랭크핀에 회전가능하게 결합되고, 내부에 베어링이 삽입된 선회스크롤의 허브에 삽입되는 스크롤 압축기의 편심부시에 있어서, 상기 편심부시 무게중심 거리를 길게 하여 편심부시 원심력이 커지도록 하면서 상기 편심부시를 선회스크롤의 허브 하단에 축방향으로 고정되도록 한 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 실링력 조절방법이 제공된다.

또한, 크랭크핀에 회전가능하게 결합되고, 내부에 베어링이 삽입된 선회스크롤의 허브에 삽입되는 스크롤 압축기의 편심부시에 있어서, 상기 편심부시의 무게중심 방향으로 편심부시의 하단부에 웨이트를 반경방향으로 돌출되도록 형성한 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치가 제공된다.

또한, 상기 웨이트를 편심부시에 착탈 가능하게 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실링력 조절방법 및 장치를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실링력 조절방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에 의하면, 편심부시 편심량(b)은 크랭크핀 중심()과 편심부시 중심() 사이의 거리로 결정되고, 크랭크핀 편심량()은 크랭크핀 중심()과 크랭크축 중심() 사이의 거리로 결정되며, 선회반경()은 크랭크축 중심()과 편심부시 중심() 사이의 거리로 결정된다.

또한, 압축부의 가스력은 t방향 가스력()과 r방향 가스력()으로 나뉘어지고, 선회스크롤 원심력()에 의하여 밀봉력()이 가스력의 반대방향으로 작용한다.

그리고 편심부시 원심력()은 편심부시 무게중심거리()에 의하여 결정되는 것이며, 상기 편심부시 무게중심거리()가 길어질수록 편심부시 원심력()은 증가한다.

따라서, 본 발명은 편심부시 무게중심거리()를 본 발명에 의한 편심부시 무게중심거리() 만큼 길게 형성한 것이며, 이로인해 편심부시 원심력()은 본 발명에 의한 편심부시 원심력()으로 증가하게 됨으로써 밀봉력()이 상승되는 것이다.

아래의 수식(1)은 일반적인 밀봉력()의 값을 산출하기 위한 공식이고, 수식(2)는 본 발명이 적용됨에 따른 수식(1)의 변형된 공식으로서, 이를 살펴보면, 수식(2)에 본 발명에 의한 편심부시 무게중심거리()가 기존의 편심부시 무게중심거리()가 합쳐진 것을 볼 수 있고, 이로인해 본 발명에 의한 편심부시 원심력()이 증가함으로써 밀봉력()이 상승하게 됨을 알 수 있다.

수식(1)

수식(2)

한편, 편심부시 무게중심거리()가 본 발명에 의한 편심부시 무게중심거리()로 길어짐에 따라 질량도 커지게 됨은 당연하다.

도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치의 일 실시예를 나타낸 편심부시의 분리사시도이다.

일반적으로 편심부시(12)는 크랭크핀 결합구멍(12b)과 스토퍼 결합구멍(12a)이 형성되어 상기 크랭크핀 결합구멍(12b)에 크랭크축(6) 상단면에 형성된 크랭크핀(10)이 회전가능하게 결합되고, 상기 크랭크핀(10)의 일측 상부에는 종단면(D-cut) 형태의 스토퍼 걸림면(10a)이 형성되며, 편심부시(12)의 스토퍼 결합구멍(12a)에 스토퍼(23)가 삽입되어 편심부시(12)가 회전할 때, 상기 스토퍼(23)가 스토퍼 걸림면(10a)에 접촉되어 편심부시(12)의 회전량을 제한할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 스크롤 압축기의 편심부시에 있어, 본 발명은 상기 편심부시(12)의 무게중심 방향으로 편심부시(12)의 하단부에 웨이트(24)를 선회스크롤(7)의 반경방향으로 돌출되도록 형성한 것을 특징으로 한다.

이때, 편심부시 무게중심 방향의 중심선을 기준으로 하여 상기 웨이트(24)의 양측 간의 무게 불균형이 발생하게 되면, 편심부시의 선회운동이 불균일하게 이루어짐으로써 압축기의 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있으므로 웨이트(24)의 형상을 편심부시 무게중심 방향의 중심선을 기준으로 양측이 서로 대칭되도록 형성하는 것이 바람직할 것이다.

도 6은 도 4의 조립상태를 나타낸 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 편심부시(12)는 편심부시 무게중심방향의 하단부에 웨이트(24)를 선회스크롤(7)의 반경방향으로 돌출되도록 형성되어 있는 것으로서, 운전중 편심부시(12)가 축방향으로 상승하게 되면, 웨이트(24)가 상기 허브(7b)의 하단부에 접촉됨으로써 상기 편심부시(12)의 축방향 상승을 방지할 수 있게 되는 것이며, 이로인해 편심부시(12)가 일측으로 경사진 상태로 상승운동을 하는 틸팅 현상을 미연에 방지할 수 있는 장점도 갖게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 편심부시의 원심력을 증대시킬 수 있도록 하면서 운전중 편심부시의 축방향 상승을 차단할 수 있도록 함으로써 압축부에 대한 실링력 증대와 편심부시의 축방향 상승에 따른 틸팅을 방지하여 압축효율과 압축기의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 장치의 구성을 보다 단순하게 구성함으로써 작업성 및 제조원가의 절감효과를 가져오는 이점도 갖게 된다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1의 편심부시 구조를 나타낸 분리사시도.

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실링력 조절방법을 설명하기 위한 예시도.

도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치의 일 실시예를 나타낸 분리사시도.

도 5는 도 4의 평단면도.

도 6은 도 4의 조립상태를 나타낸 종단면도.

*도면의주요부분에대한부호의설명

7:선회스크롤 7b:허브

10:크랭크핀 12:편심부시

24:웨이트(weight)

Claims (2)

1. 크랭크핀에 회전가능하게 결합되고, 내부에 베어링이 삽입된 선회스크롤의 허브에 삽입되는 스크롤 압축기의 편심부시에 있어서,

   상기 편심부시의 외주면의 중심점을 기준으로 무게중심의 방향 하단부에, 웨이트를 반경방향으로 돌출되도록 형성한 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 웨이트를 편심부시에 착탈 가능하게 구성한 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 실링력 조절장치.