KR20050082629A - 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치에 관한 것으로, 본 발명은 바닥면에 일정량의 오일을 채우는 케이싱과, 케이싱의 내부에 서로 맞물리도록 구비하여 한 쌍의 압축실을 연속으로 이동하도록 형성하는 선회스크롤 및 고압스크롤과, 선회스크롤에 회전력을 공급하는 구동모터와, 구동모터의 회전자와 선회스크롤을 연결하고 그 내부에 케이싱의 오일을 흡상하도록 오일유로를 구비하는 구동축을 포함한 고압식 스크롤 압축기에 있어서, 구동모터의 회전자 상단에 고정 설치하여 구동축의 오일유로를 통해 흡상되는 오일의 일부를 모아 상기한 구동모터의 고정자에 비산시키는 오일비산부재를 설치함으로써, 구동축을 통해 흡상되는 오일의 일부를 구동모터에 비산하여 별도의 모터냉각장치를 구비하지 않고도 모터를 효과적으로 냉각할 수 있고 이를 통해 모터의 효율을 높여 스크롤 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 모터 냉각 장치{MOTOR COOLING DEVICE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 구동축을 통해 흡상되는 오일의 일부가 모터를 향해 균일하게 비산되도록 하여 모터를 냉각시키는 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 스크롤 사이에 복수 개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가스를 연속으로 흡입 압축하여 토출하는 방식이다.

스크롤 압축기는 케이싱의 내부에 흡입가스가 채워지느냐 토출가스가 채워지느냐에 따라 크게 저압식과 고압식으로 구분할 수 있다. 고압식 스크롤 압축기는 도 1에 도시한 바와 같이 고압상태를 유지하고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착하여 회전력을 발생하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 회전자(3B) 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(5)과, 고정스크롤(5)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 메인프레임(2)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(6)과, 선회스크롤(6)과 메인프레임(2) 사이에 설치하여 상기 선회스크롤(5)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(7)을 포함하고 있다.

가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 밀봉하도록 통과하여 고정스크롤(5)의 흡입구(5b)에 연통 설치하는 한편 가스토출관(DP)은 케이싱(1)에 밀봉하도록 연통 설치하고 있다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 상기한 구동축(4)을 반경방향으로 지지하여 관통하도록 축구멍(2a)을 형성하고, 축구멍(2a)의 상단에는 선회스크롤(6)의 보스부(6b)를 수용하는 보스수용홈(2b)을 확장 형성하며, 가장자리에는 상기한 선회스크롤(6)을 축방향으로 지지할 수 있도록 중간압을 이루는 환형의 배압공간홈(2c)을 형성하고 있다.

구동모터(3)는 케이싱(1)의 내주면 중간에 고정 설치하는 고정자(3A)와, 고정자(3A)의 내부에 회전 가능하게 배치하고 상기한 구동축(4)을 통해 선회스크롤(6)과 결합하는 회전자(3B)로 이루어져 있다.

고정자(3A)에는 권선코일(C)을 감아 설치하는 반면 회전자(3B)에는 구동축(4)의 편심량을 보상하기 위한 밸런스웨이트(balance weight)(W)를 설치하고 있다.

밸런스웨이트(W)는 도 2에서와 같이 상기한 구동축(4)의 상단에 구비한 편심부(4b)의 편심 궤적을 고려하여 진동을 상쇄할 수 있도록 평면투영시 어느 한 쪽에 소정의 무게를 가지도록 원호형상으로 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 4a는 오일유로, 4c는 오일통구, 5a는 고정스크롤의 랩, 5c는 토출구, 6a는 선회스크롤의 랩이다.

상기와 같은 종래의 고압식 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 구동모터(3)에 전원을 인가하면, 구동축(4)이 구동모터(3)의 회전자(3B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 올담링(7)에 의해 메인프레임(2)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 선회스크롤(6)은 고정스크롤(5)과의 랩(5a,6a) 사이에서 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(6)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출한다.

여기서, 냉매가스는 가스흡입관(SP)을 통해 고정스크롤(5)의 흡입구(5b)로 직접 흡입되었다가 압축실(P)에서 압축되어 고정스크롤(5)의 토출구(5c)를 통해 케이싱(1)의 내부로 토출된다. 이 냉매가스의 일부는 메인프레임(2)과 선회스크롤(6)의 중앙측에 유입되어 선회스크롤(6)을 축방향으로 지지하는 반면 냉매가스의 다른 일부는 선회스크롤(6)의 가장자리측 배면에 대향하도록 메인프레임(2)의 상면 가장자리에 음형지게 형성하는 배압공간홈(2c)에 수용되어 상기한 고압측 냉매가스와 함께 선회스크롤(6)을 축방향으로 지지하는 것이다.

한편, 구동축(4)이 회전을 하면서 케이싱(1)의 바닥에 채운 오일을 오일유로(4a)로 흡상하였다가 상단에서 비산하고, 그 일부는 상단에서 비산하여 메인프레임(2)과 선회스크롤(6) 사이를 윤활하는 한편 일부는 오일유로(4a)의 중간에 구비한 오일통구(4c)를 통해 구동축(4)의 외주면과 메인프레임(2)의 축구멍(2a) 사이를 윤활하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 케이싱(1)의 내부가 고온의 냉매가스로 충진됨에 따라 구동모터(3)의 효율이 저하됨에도 불구하고 별도의 모터 냉각 장치를 구비하지 못하여 결국 압축기 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구동축의 오일유로를 통해 흡상되는 오일을 이용하여 모터를 냉각할 수 있도록 하는 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 바닥면에 일정량의 오일을 채우는 케이싱과, 케이싱의 내부에 서로 맞물리도록 구비하여 한 쌍의 압축실을 연속으로 이동하도록 형성하는 선회스크롤 및 고정스크롤과, 선회스크롤에 회전력을 공급하는 구동모터와, 구동모터의 회전자와 선회스크롤을 연결하고 그 내부에 케이싱의 오일을 흡상하도록 오일유로를 구비하는 구동축을 포함한 스크롤 압축기에 있어서, 구동모터의 회전자 상단에 고정 설치하여 구동축의 오일유로를 통해 흡상되는 오일의 일부를 모아 상기한 구동모터의 고정자에 비산시키는 오일비산부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 4는 도 3의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 밸런스웨이트에 대한 각 변형예를 보인 것으로 도 3의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 고압식 스크롤 압축기는, 고압상태를 유지하고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정하고 그 가장자리에 배압공간홈(2c)을 형성하는 메인프레임(2)과, 케이싱(1)의 내부에 설치하여 회전력을 발생하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 회전자(3B)에 결합하여 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(5)과, 구동축(4)에 편심지게 결합하여 메인프레임(2)의 상면에서 얹히고 고정스크롤(5)에 맞물려 올담링(7)에 의해 선회하면서 복수 개의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(6)과, 구동모터(3)의 회전자(3B)에 설치하여 오일을 고정자에 고르게 비산시키는 오일비산부재인 밸런스웨이트(10)를 포함한다.

가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 밀봉하도록 통과하여 고정스크롤(5)의 흡입구(5b)에 연통 설치하는 한편 가스토출관(DP)은 케이싱(1)에 밀봉하도록 연통 설치한다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 상기한 구동축(4)을 반경방향으로 지지하여 관통하도록 축구멍(2a)을 형성하고, 축구멍(2a)의 상단에는 선회스크롤(6)의 보스부(6b)를 수용하는 보스수용홈(2b)을 확장 형성하며, 가장자리에는 상기한 선회스크롤(6)을 축방향으로 지지할 수 있도록 중간압을 이루는 배압공간홈(2c)을 환형으로 형성한다.

구동모터(3)는 케이싱(1)의 내주면 중간에 고정 설치하고 권선코일(C)을 감아 고정하는 고정자(3A)와, 고정자(3A)의 내부에 회전 가능하게 배치하고 그 상단에는 상기한 밸런스웨이트(10)를 구비하여 상기한 구동축(4)을 통해 선회스크롤(6)과 결합하는 회전자(3B)로 이루어진다.

구동축(4)은 그 하단이 케이싱(1)의 오일에 잠기도록 형성하여 내부에 축방향으로 오일유로(4a)를 관통 형성하고, 그 상단에는 선회스크롤(6)에 편심지게 결합하는 편심부(4b)를 형성하며, 오일유로(4a)의 중간, 즉 메인프레임(2)의 축구멍(2a) 범위내에는 오일의 일부를 축구멍(2a)과의 베어링면으로 우회시키는 오일통구(4c)를 형성한다.

밸런스웨이트(10)는 도 4에서와 같이 평면투영시 편심지게 돌출 형성하는 질량부(11)와, 질량부(11)의 양측을 원주방향으로 연장하도록 소정의 높이로 돌출 형성하여 오일을 저장하는 격벽부(12)와, 질량부(11)와 격벽부(12)에 각각 방사상으로 관통 형성하여 저장된 오일을 방사상으로 비산하는 오일비산부(13)로 이루어진다.

질량부(11)는 평면투영시 반경방향으로 소정의 폭을 가지고 축방향으로 소정의 높이를 가지는 원호형상으로 형성한다.

격벽부(12)는 도 4에서와 같이 상기한 질량부(11)의 외주면에서 연장 형성할 수도 있으나 도 5에서와 같이 상기한 질량부(11)의 외주면과 내주면에서 각각 원호형상으로 연장 형성할 수도 있다.

오일비산부(13)는 상기한 질량부(11)와 격벽부(12)에 원주방향을 따라 등간격으로 방사상 관통하도록 형성하는 관통구멍으로 이루어진다.

또, 오일비산부(13)는 도 4 및 도 5에서와 같이 축중심을 중심으로 방사상 형성할 수도 있으나, 오일이 보다 원활하게 비산되도록 하기 위하여 도 6에서와 같이 상기한 오일비산부(13)가 회전자(3B)의 회전방향에 대해 순방향으로 비스듬하게 형성할 수도 있다.

한편, 오일비산부(13)는 정면투영시 그 높이가 대략 고정자(3A)의 권선코일(C) 높이 보다 높거나 유사하게 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 5a는 고정스크롤의 랩, 5c는 토출구, 6a는 선회스크롤의 랩이다.

상기와 같은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 인가한 전원에 의해 구동축(4)이 구동모터(3)의 회전자(3B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(6)은 고정스크롤(5)과의 사이에 연속으로 이동하면서 체적이 좁아지는 압축실(P)을 쌍으로 형성하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출한다.

여기서, 구동축(4)이 회전을 하면서 케이싱(1)의 바닥측에 채워진 오일이 구동축(4)의 오일유로(4a)를 통해 흡상되였다가 그 일부는 상단에서 비산하여 메인프레임(2)과 선회스크롤(6) 사이를 윤활하는 한편 일부는 오일유로(4a)의 중간에 구비한 오일통구(4c)를 통해 구동축(4)의 외주면과 메인프레임(2)의 축구멍(2a) 사이를 윤활한다.

이때, 오일통구(4c)를 통해 구동축(4)과 메인프레임(2) 사이를 윤활하고 난 오일은 그 메인프레임(2)의 축구멍(2a) 하단에서 밸런스웨이트(10)의 격벽부(12) 안쪽에 수용되었다가 회전자(3B)의 회전과 함께 상기한 질량부(11)와 격벽부(12)에 방사상으로 관통 형성한 오일비산부(13)를 통해 고정자(3A)의 권선코일(C)로 고르게 비산된다.

이렇게 저온의 오일이 고정자의 권선코일로 비산됨에 따라 권선코일이 자체 모터열이나 케이싱 내부에 채워진 고온의 냉매가스에 의해 과열되는 것을 방지하여 모터의 효율을 높이고 이를 통해 고압식 스크롤 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치는, 밸런스웨이트에 오일을 저장할 수 있는 격벽부를 형성하고 이 격벽부와 질량부에 각각 오일비산구멍을 형성함으로써, 구동축을 통해 흡상되는 오일의 일부를 구동모터에 비산하여 별도의 모터냉각장치를 구비하지 않고도 모터를 효과적으로 냉각할 수 있고 이를 통해 모터의 효율을 높여 고압식 스크롤 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

참고로, 본 실시예는 고압식 스크롤 압축기를 중심으로 설명하였으나, 저압식 스크롤 압축기에서도 동일하게 적용할 수 있다.

도 1은 종래 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 도 1의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 3은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 4는 도 3의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 5 및 도 6은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 밸런스웨이트에 대한 각 변형예를 보인 것으로 도 3의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

3 : 구동모터 3A : 고정자

3B : 회전자 5 : 고정스크롤

6 : 선회스크롤 10 : 밸런스웨이트

11 : 질량부 12 : 격벽부

13 : 오일비산부 C : 권선코일

Claims (3)

1. 바닥면에 일정량의 오일을 채우는 케이싱과, 케이싱의 내부에 서로 맞물리도록 구비하여 한 쌍의 압축실을 연속으로 이동하도록 형성하는 선회스크롤 및 고정스크롤과, 선회스크롤에 회전력을 공급하는 구동모터와, 구동모터의 회전자와 선회스크롤을 연결하고 그 내부에 케이싱의 오일을 흡상하도록 오일유로를 구비하는 구동축을 포함한 스크롤 압축기에 있어서,

   구동모터의 회전자 상단에 고정 설치하여 구동축의 오일유로를 통해 흡상되는 오일의 일부를 모아 상기한 구동모터의 고정자에 비산시키는 오일비산부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서,

   오일비산부재는 평면투영시 방사상으로 소정의 폭과 축방향으로 소정의 높이만큼 돌출되도록 편심지게 형성하여 구동축의 진동을 상쇄하는 질량부와, 질량부의 양측을 평면투영시 원주방향을 따라 소정의 높이로 폐곡선을 이루도록 연장 형성하여 오일을 저장하는 격벽부와, 질량부와 격벽부에 방사상으로 관통 형성하여 저장된 오일이 방사상으로 비산되도록 하는 오일비산부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치.
3. 제2항에 있어서,

   오일비산부는 오일비산부재의 회전방향에 대해 순방향으로 비스듬하게 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 모터 냉각 장치.