KR20050060347A

KR20050060347A - 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치

Info

Publication number: KR20050060347A
Application number: KR1020030091949A
Authority: KR
Inventors: 이병철; 김명균; 유병길; 유동원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-06-22
Also published as: EP1544469A1; KR100590490B1; CN100386525C; US7175402B2; CN1629488A; EP1544469B1; US20050129554A1; DE602004020857D1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 편심부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회스크롤의 원심력이 압축실 내부의 가스력보다 작아 편심부시가 반경방향으로 회전할 때 그 반대방향으로 탄성력이 작용되도록 하면서 운전중 편심부시가 축방향으로 상승하지 못하게 차단할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼 장치에 관한 것으로서, 상기 편심부시와 함께 회전하는 스토퍼에 의하여 압축되면서 상기 스토퍼를 정상위치 방향으로 탄력 지지하는 수단과; 상기 탄력 지지수단에 스토퍼를 축방향으로 고정하는 수단이 구비됨으로써 편심부시의 정상위치 복귀시간 단축에 따른 냉매가스 누설의 조기 차단과 편심부시의 축방향 상승에 따른 틸팅을 방지할 수 있어 압축효율 및 기기의 성능을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치{The stopper device of eccentric bush for scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기의 편심부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회스크롤의 원심력이 압축실 내부의 가스력보다 작아 편심부시가 반경방향으로 회전할 때 그 반대방향으로 탄성력이 작용되도록 하면서 운전중 편심부시가 축방향으로 상승하지 못하게 차단할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼 장치에 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 내부에서 유입된 냉매가스가 압축되는 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 선회스크롤(7)의 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.

이러한 스토퍼(23)는 도 3a에 도시된 바와 같은 편심부시(12)의 정상위치에서는 스토퍼 걸림면(10a)으로부터 이격된 상태를 유지하게 되고, 상기 편심부시(12)가 반경방향으로 회전하는 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이 스토퍼(23)가 편심부시(12)와 함께 회전하면서 스토퍼 걸림면(10a)에 접하게 됨으로써 상기 편심부시(12)의 회전량을 제한할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 편심부시(12)는 압축실 내의 압력이 비정상적으로 상승하는 경우와, 선회스크롤(7)의 원심력이 압축실 내부의 가스력보다 작은 압축기 기동초기에 도 3b에 도시된 바와 같이 반경방향으로 회전하게 되는 것으로서, 원심력이 가스력보다 크게 작용하는 압축기의 정상운전시까지 편심부시(12)는 회전위치를 유지하게 되는 것이며, 편심부시(12)가 정상위치로 복귀되기 전까지 랩(7a)(8a) 간의 틈새를 통해 압축실 내부의 냉매가스는 계속적으로 누설된다.

그리고, 오일은 크랭크축(6)의 급유로(6a)를 통해 편심부시(12)의 상부측에서 비산되어 편심부시(12)와 베어링(11) 사이의 윤활 기능을 수행하게 되는데, 이때 편심부시(12)의 상.하부 간의 오일 공급량의 차이가 나타날 수 있으며, 이러한 오일 공급량의 차이는 편심부시(12)의 하부측 마찰손실을 증대시키게 됨으로써 상기 편심부시(12)를 축방향으로 상승시키게 된다.

또한, 편심부시(12)를 축방향으로 상승시키는 원인 중에는 편심부시(12)의 내측면과 크랭크핀(10) 간의 마찰에 의하여 운전중 편심부시(12)가 전진 및 회전을 반복하는 과정에 상기 편심부시(12)가 그 위치를 유지하지 못하고 상승과 하강운동을 반복하는 이상 거동에 의한 것도 있다.

이를 좀더 부가하여 설명하면, 통상적으로 편심부시(12)의 내측면은 베어링(11)과 미끄럼 접촉운동을 하는 외측면에 비해 상대적으로 표면이 거칠게 가공되는 것으로서, 이러한 편심부시(12)의 내측면 표면 거칠기로 인해 크랭크핀(10)과의 마찰이 상승됨으로써 이상 거동의 원인이 되어 왔던 것이다.

이같이 종래의 스크롤 압축기의 편심부시는 순수하게 선회스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의해 원심력이 가스력보다 크게 작용하는 압축기의 정상운전시에만 비로소 압축기 기동초기에 회전한 편심부시(12)를 정상위치로 복귀시키게 되므로 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 그 시간동안 냉매가스의 누설이 계속적으로 이루어짐으로써 재압축에 의한 압축효율 및 기기의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 편심부시(12)가 자체 모멘트(self-moment)를 포함하는 여러 가지 원인에 의해 축방향으로 상승하게 되면, 그 상승량 만큼 편심부시(12)와 크랭크핀(10) 간의 접촉면적이 작아지게 되고, 이는 편심부시(12)가 일측으로 경사진 상태로 상승운동을 하는 틸팅(tilting)을 유발함으로써 편심부시(12)와 베어링(11) 간의 마찰력을 상승시키게 되어 압축기의 기구적인 손상은 물론 이 역시 압축기의 성능 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명은 선회스크롤의 원심력이 압축실 내부의 가스력보다 작아 편심부시가 반경방향으로 회전할 때 그 반대방향으로 탄성력이 작용되도록 하면서 운전중 편심부시가 축방향으로 상승하지 못하게 차단할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적 달성을 위한 구조 및 구성을 단순화하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 편심부시를 정상위치 방향으로 탄력 지지하는 수단으로써 적용된 탄지스프링의 단부측과 편심부시의 내측면 간의 마찰을 최소화하는데 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 편심부시의 크랭크핀 결합구멍에 크랭크핀이 회전가능하게 결합되고, 편심부시의 스토퍼 결합구멍에는 스토퍼가 삽입되어 편심부시의 회전시 상기 스토퍼가 크랭크핀의 일측에 형성된 스토퍼 걸림면에 접촉되어 편심부시의 회전량을 제한할 수 있도록 구성된 스크롤 압축기의 편심부시에 있어서, 상기 편심부시와 함께 회전하는 스토퍼에 의하여 압축되면서 상기 스토퍼를 정상위치 방향으로 탄력 지지하는 수단이 구비된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치가 제공된다.

또한, 상기 탄력 지지수단은, 상기 스토퍼 결합구멍의 상부측에 형성된 스프링 장착홈과, 일단이 상기 크랭크핀에 고정되고 타측단은 스프링 장착홈의 내측면에 접하는 탄지스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼의 외주면에는 상기 탄지스프링이 삽입될 수 있는 고정홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄지스프링의 타측단에 커어링부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 편심부시의 분리사시도이다.

일반적으로 편심부시(12)는 통상에서와 같이 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 편심부시 스토퍼 장치에 있어, 본 발명은 편심부시(12)가 회전할 때, 함께 회전하는 스토퍼(23)의 압력에 의하여 압축되면서 스토퍼(23)를 정상위치 방향으로 탄력 지지하는 수단이 구비된 것을 특징으로 한 것이다.

상기 탄력 지지수단은 편심부시(12)의 스토퍼 결합구멍(12a) 상부측에, 상기 스토퍼 결합구멍(12a)보다 큰 직경을 갖는 원호 형상의 스프링 장착홈(24)을 형성하고, 상기 스프링 장착홈(24) 내부에 와이어 형태의 탄지스프링(25)을 구비한 것으로서, 상기 탄지스프링(25)은 스토퍼 결합구멍(12a)에 삽입되는 스토퍼(23)의 후방측에 배치 구성된다.

또한, 상기 탄지스프링(25)은 편심부시(12)가 회전할 때 함께 회전되지 않는 조건을 만족해야만 되므로 이를 위해 탄지스프링(25)의 일단은 크랭크핀(10)에 고정되고, 타측단은 스프링 장착홈(24)의 내측면에 접하게 구성된다.

그리고, 편심부시(12)가 회전할 때 상기 탄지스프링(25)의 타측단과 스프링 장착홈(24)의 내측면 간에는 마찰이 발생하게 되는데, 이때 그 마찰을 최소화하기 위해 탄지스프링(25)의 타측단을, 끝부분을 안쪽으로 말아 놓은 형태의 커어링(curling)부(25a)로 형성하게 되는 것이며, 상기 탄지스프링(25)에서 크랭크핀(10)에 고정되는 일측단이 크랭크핀(10)의 외측으로 돌출되어 편심부시(12)를 간섭하지 않도록 상기 크랭크핀(10)에는 스프링 삽입홈(26)이 형성된다.

이와함께 상기 스토퍼(23)의 외측면에는 환형의 고정홈(27)이 형성되고, 상기 고정홈(27)에 탄지스프링(25)이 삽입되어 스토퍼(23)의 축방향을 상승을 방지하게 된다.

도 5는 도 4의 조립상태를 나타낸 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 편심부시(12)의 스토퍼 결합구멍(12a)에 스토퍼(23)가 삽입되고, 크랭크핀 결합구멍(12b)에 크랭크핀(10)이 회전가능하게 결합되는 것으로서, 상기 스토퍼 결합구멍(12a)의 상부측으로 스프링 장착홈(24)이 형성되어 있고, 상기 스프링 장착홈(24) 내부에는 일측단이 크랭크핀(10)에 고정되고 타측단은 스프링 장착홈(24)의 내측면에 접하는 탄지스프링(25)이 스토퍼(23)의 후방측에 배치 구성된다.

또한, 상기 스토퍼(23)의 상부측에는 둘레를 따라 환형의 고정홈(27)이 형성되고, 상기 고정홈(27)에 탄지스프링(25)이 삽입됨으로써 스토퍼(23)를 포함하는 편심부시(12)의 축방향 상승을 차단하도록 구성되어 있다.

도 6a 및 도 6b는 도 4의 작동상태를 나타낸 것으로서, 도 6a는 편심부시의 정상위치를 나타낸 평단면도이다.

선회스크롤의 원심력이 압축실 내부의 가스력보다 작은 압축기의 기동초기에 편심부시(12)는 도 6a에 도시된 바와 같은 정상위치에서 도 6b에 도시된 바와 같은 회전위치로 밀리게 되고, 상기 편심부시(12)와 함께 회전하는 스토퍼(23)에 의하여 탄지스프링(25)은 압축되면서 다시 반대방향으로 편심부시(12)에 탄성력을 가하게 되는 것이며, 이로인해 상기 편심부시(12)는 원심력과 탄성력을 동시에 받게 되는 것이다.

따라서, 편심부시(12)를 회전위치에서 정상위치로 복귀시키는 힘이 증가하게 되어 조기에 편심부시(12)를 정상위치로 복귀시킬 수 있게 되는 것이며, 이로인해 편심부시(12)의 회전에 의하여 계속적으로 이루어지는 냉매가스의 누설을 조기에 차단할 수 있어 압축효율 및 기기의 성능을 보다 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 탄지스프링(25)은 편심부시(12)가 회전할 때 함께 회전되는 스토퍼(23)가 스토퍼 걸림면(10a)에 충돌하면서 발생되는 충격을 완화시키는 작용도 하게 된다.

그리고, 편심부시(12)의 축방향 상승은 탄지스프링(25)이 스토퍼(23)의 고정홈(27)에 삽입되어 상기 스토퍼(23)를 축방향으로 고정함으로써 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 기술적 구성은 여기에 국한되지 않고 그 기능을 수행할 수 있는 것이면 무방하나, 작업성 및 제조원가의 절감면에서 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예가 적용되는 것이 보다 바람직할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 선회스크롤의 원심력이 압축실 내부의 가스력보다 작아 편심부시가 반경방향으로 회전할 때 그 반대방향으로 탄성력이 작용되도록 하면서 운전중 편심부시가 축방향으로 상승하지 못하게 차단할 수 있도록 구성함으로써 편심부시의 정상위치 복귀시간 단축에 따른 냉매가스 누설의 조기 차단과 편심부시의 축방향 상승에 따른 틸팅을 방지할 수 있어 압축효율 및 기기의 성능을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 탄지스프링과 스토퍼에 형성된 고정홈의 기술적 구성만으로도 상기한 바와 같은 목적을 달성할 수 있도록 구성됨으로써 구조의 단순화에 따른 작업성 및 제조원가의 절감효과를 얻을 수 있는 이점도 갖게 된다.

또한, 본 발명은 스프링 장착홈의 내측면과 접하는 탄지스프링의 단부측을 커어링부로 형성함으로써 상기 탄지스프링과 스프링 장착홈의 내측면 간의 마찰을 최소화할 수 있고, 이로인해 그 마찰로 인한 압축기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있는 효과도 갖게 된다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1의 편심부시 구조를 나타낸 분리사시도.

도 3a,도 3b는 도 2의 작동상태를 나타낸 것으로서,

도 3a는 편심부시의 정상위치를 나타낸 평단면도.

도 3b는 편심부시의 회전위치를 나타낸 평단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예 구성을 나타낸 편심부시의 분리사시도.

도 5는 도 4의 조립상태를 나타낸 종단면도.

도 6a,도 6b는 본 발명의 작동상태를 나타낸 것으로서,

도 6a는 편심부시의 정상위치를 나타낸 평단면도.

도 6b는 편심부시의 회전위치를 나타낸 평단면도.

*도면의주요부분에대한부호의설명

10:크랭크핀 10a:스토퍼 걸림면

12:편심부시 12a:스토퍼 결합구멍

12b:크랭크핀 결합구멍 24:스프링 장착홈

25:탄지스프링 25a:라운딩부

26:스프링 삽입홈 27:고정홈

Claims

편심부시의 크랭크핀 결합구멍에 크랭크핀이 회전가능하게 결합되고, 편심부시의 스토퍼 결합구멍에는 스토퍼가 삽입되어 편심부시의 회전시 상기 스토퍼가 크랭크핀의 일측에 형성된 스토퍼 걸림면에 접촉되어 편심부시의 회전량을 제한할 수 있도록 구성된 스크롤 압축기의 편심부시에 있어서,

상기 편심부시와 함께 회전하는 스토퍼에 의하여 압축되면서 상기 스토퍼를 정상위치 방향으로 탄력 지지하는 수단이 구비된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치.
제1항에 있어서,

상기 탄력 지지수단은, 상기 스토퍼 결합구멍의 상부측에 형성된 스프링 장착홈과, 일단이 상기 크랭크핀에 고정되고 타측단은 스프링 장착홈의 내측면에 접하는 탄지스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치.
제2항에 있어서,

상기 스토퍼의 외주면에는 상기 탄지스프링이 삽입될 수 있는 고정홈이 형성된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 탄지스프링의 타측단에 커어링부가 형성된 것을 특징으로 한 스크롤 압축기의 편심부시 스토퍼장치.