KR20060026335A

KR20060026335A - 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치

Info

Publication number: KR20060026335A
Application number: KR1020040075213A
Authority: KR
Inventors: 조남규; 신동구; 구인회; 박진성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2006-03-23
Also published as: CN1752447A; KR100620999B1; JP2006090317A; DE102005040972A1

Abstract

본 발명은 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 소정량의 오일을 채운 케이싱과, 케이싱의 내부에 고정 설치하는 프레임과, 프레임에 지지하여 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 구동축에 의해 선회운동을 하는 선회스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성함과 아울러 그 압축실로 흡입냉매를 안내하는 흡입구와 압축실의 압축가스를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출구를 형성하여 상기한 프레임에 고정 설치하는 고정스크롤과, 고정스크롤의 흡입구에 직접 연통 설치하여 냉매를 압축실로 안내하는 가스흡입관과, 케이싱의 내부공간에 연통 설치하여 케이싱내 압축가스의 토출을 안내하는 가스토출관을 포함한 고압식 스크롤 압축기에 있어서, 케이싱의 내부에 양단이 개구되어 토출가스의 유동을 안내하는 가스안내판을 설치하되, 이 가스안내판에는 토출가스의 유속을 저감시킬 수 있도록 적어도 한 개 이상의 가스배출구멍을 구비하여 가스안내판의 출구를 입구 보다 넓게 형성함으로써, 케이싱 내부의 토출가스 유속을 낮춰 케이싱 내부의 오일이 토출가스에 휩쓸려 누설되는 것을 차단하고 이를 통해 케이싱 내부의 마찰부위가 오일부족으로 인해 마모되면서 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 뿐만 아니라 세트의 관로에 오일이 차는 것을 막아 세트의 성능을 높일 수 있고 모터 상부를 냉각함에 따라 모터의 효율이 좋아지는 효과가 있다.

Description

고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING OIL DISCHARGE OF HIGH PRESSURE SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 도 1의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 3은 종래 고압식 스크롤 압축기에서 가스안내판을 보인 사시도,

도 4는 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 5는 도 4의 "A"부를 보인 상세도,

도 6은 본 발명 고압식 스크롤 압축기에서 가스안내판을 보인 사시도,

도 7 및 도 8은 본 발명 고압식 스크롤 압축기에서 가스안내판의 변형예를 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 케이싱 2 : 메인프레임

2d : 가스연통홈 4 : 구동모터

4A : 고정자 4B : 회전자

5 : 구동축 6 : 고정스크롤

7 : 선회스크롤 10 : 가스안내판

11 : 바이패스용 가스배출구멍 h1 : 하향 가스유로

h2 : 상향 가스유로

본 발명은 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치에 관한 것으로, 특히 고압식 스크롤 압축기에서 토출가스의 유동속도를 낮춰 오일의 유출을 차단하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 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(3)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(3) 사이에 장착하여 회전력을 발생하는 구동모터(4)와, 구동모터(4)의 회전자(4B) 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(4)의 회전력을 전달하는 구동축(5)과, 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(6)과, 고정스크롤(6)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 메인프레임(2)의 상면 에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(7)과, 선회스크롤(7)과 메인프레임(2) 사이에 설치하여 상기 선회스크롤(7)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(8)과, 케이싱(1)의 내주면에 설치하여 토출가스를 고정자(4A)의 하향 가스유로(h1)로 유도하는 가스안내판(9)을 포함하고 있다.

가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 통과하여 고정스크롤(6)의 흡입구(6b)에 연통 설치하는 한편 가스토출관(DP)은 메인프레임을 중심으로 고정스크롤(6)의 반대쪽 케이싱(1)의 내부공간에 밀봉하도록 연통 설치하고 있다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(5)을 반경방향으로 지지하는 축구멍(2a)을 형성하고, 축구멍(2a)의 상반부에는 선회스크롤(7)의 보스부(7b)가 선회운동을 하도록 보스수용홈(2b)을 확장 형성하며, 상면 가장자리에는 상기 선회스크롤(7)의 배면과 함께 소정의 내부체적을 가지고 그 내부체적에 중간압측 압력의 냉매가스가 채워지도록 환형의 배압공간홈(2c)을 음형지게 형성하고 있다.

또, 메인프레임(2)은 그 외주면이 케이싱(1)의 내주면에 밀착하여 용접으로 고정 결합하되, 가스토출관(DP)이 메인프레임(2)을 중심으로 고정스크롤(6)의 반대쪽에 연통 설치됨에 따라 고정스크롤(6)을 통해 토출되는 토출가스가 상기한 가스토출관(DP)으로 유도될 수 있도록 메인프레임(2)의 외주면을 따라 적당개소에 가스연통홈(2c)을 형성하고 있다.

구동모터(4)는 케이싱(1)의 내주면에 삽입 고정하는 고정자(4A)와, 고정자(4A)의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 결합하는 회전자(4B)로 이루어져 있다. 고정자(4A)는 평면투영시 대략 6각형 모양으로 형성하여 그 외주면에 상기 케이싱(1)과 함께 토출가스를 유동시키는 가스유로를 형성하되 일부는 상기한 가스안내판(9)에 연통하는 하향 가스유로(h1)를 형성하고 나머지는 가스토출관(DP)에 연통하는 상향 가스유로(h2)를 형성하도록 이루어져 있다.

구동축(5)은 구동모터(4)의 회전자(4B)에 압입하여 상하 양측을 각각 메인프레임(2)과 서브프레임(3)으로 지지하고, 그 내부에는 케이싱(1)의 오일을 흡상하여 각 베어링면을 윤활하도록 축방향으로 길게 오일유로(5a)를 형성하고 있다.

고정스크롤(6)은 그 경판부 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(6a)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부의 측면에는 상기한 가스흡입관(SP)을 연통하는 흡입구(6b)를 형성하며, 경판부 상면 중앙으로는 랩(6a)의 중앙에서 연통하여 압축가스를 케이싱(1)의 상측 공간으로 토출하는 토출구(6c)를 형성하고, 경판부 가장자리에는 상기한 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)과 연결되도록 가스통과홈(6d)을 형성하고 있다.

선회스크롤(7)은 그 경판부 상면에 상기한 고정스크롤(6)의 랩(6a)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(7a)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부 저면 중앙에는 상기한 구동축(5)을 결합하여 구동모터(4)의 동력을 전달받는 보스부(7b)를 형성하고 있다. 선회스크롤(7)의 보스부(7b)는 메인프레임(2)의 보스수용홈(2b)에 삽입되어 선회운동을 하도록 이루어져 있다.

가스안내판(9)은 토출가스를 케이싱(1)의 하반부로 안내하도록 상하 양단이 개구되어 도 3에서와 같이 평면투영시 대략 곡면진 '디귿자' 단면 형상으로 형성하되, 상단의 입구면적과 하단의 출구면적이 대략 동일하게 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3a는 서브프레임의 축구멍, V는 역지밸브이다.

상기와 같은 종래의 고압식 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 구동모터(4)에 전원을 인가하면, 구동축(5)이 구동모터(4)의 회전자(4B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 올담링(8)에 의해 메인프레임(2)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 선회스크롤(7)의 랩(7a)은 고정스크롤(6)과의 랩(6a) 사이에서 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축 토출한다.

이를 보다 상세히 보면, 냉매가스는 가스흡입관(SP)을 통해 고정스크롤(6)의 흡입구(6b)로 직접 흡입되었다가 압축실(P)에서 압축되어 고정스크롤(6)의 토출구(6c)를 통해 케이싱(1)의 상측 내부공간으로 토출되고, 이 냉매가스는 고정스크롤(6)의 가스통과홈(6d)과 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)을 통과하여 가스안내판(9)을 따라 고정자(4A)의 하향 가스유로(h1)로 이동하였다가 구동모터(4)를 냉각하면서 상향 가스유로(h2)로 상승하여 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클시스템으로 토출된다.

반면, 오일은 구동축(5)의 고속회전시 원심력에 의해 그 구동축(5)의 오일유로(5a) 흡입되어 상단으로 흡상되면서 일부는 서브프레임(3)의 축구멍(3a)을 윤활하는 한편 일부는 구동축(5)의 상단에서 비산되어 보스수용홈(2b)을 통해 메인프레임(2)의 축구멍(2a)을 윤활하면서 토출가스에서 분리되는 오일과 함께 케이싱(1)의 바닥으로 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 고압식 스크롤 압축기에 있어서는, 압축실(P)에서 토출되는 냉매가스가 가스안내판(9)을 따라 모터의 하측으로 이동하였다가 다시 상승하는데, 이때 가스안내판(9)의 입구와 출구의 면적이 동일함에 따라 상기 가스안내판(9)의 입구로 흡입되는 토출가스가 빠른 속도로 토출되면서 많은 오일이 가스와 함께 휩쓸려 가스토출관(DP)으로 토출되고 이로 인해 압축기 케이싱 내부의 오일부족을 초래하여 각종 마찰부위에 마모가 발생하는 등 압축기의 신뢰성을 크게 떨어뜨리는 것은 물론 이를 적용한 전체 세트의 성능이 저하되며 오일부족으로 인해 모터(4)를 냉각하지 못하면서 모터의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 토출가스의 유속을 낮춰 오일이 냉매가스와 함께 토출되는 것을 차단할 수 있는 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정량의 오일을 채운 케이싱과, 케이싱의 내부에 고정 설치하는 프레임과, 프레임에 지지하여 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 구동축에 의해 선회운동을 하는 선회스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성함과 아울러 그 압축실로 흡입냉매를 안내하는 흡입구와 압축실의 압축가스를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출구를 형성하여 상기한 프레임에 고정 설치하는 고정스크롤과, 고정스크롤의 흡입구에 직접 연통 설치하여 냉매를 압축실로 안내하는 가스흡입관과, 케이싱의 내부공간에 연통 설치하여 케이싱내 압축가스의 토출을 안내하는 가스토출관을 포함한 고압식 스크롤 압축기에 있어서, 케이싱의 내부에 양단이 개구되어 토출가스의 유동을 안내하는 가스안내판을 설치하되, 이 가스안내판에는 토출가스의 유속을 저감시킬 수 있도록 적어도 한 개 이상의 바이패스용 가스배출구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치를 제공한다.

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

도 4는 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 5는 도 4의 "A"부를 보인 상세도이며, 도 6은 본 발명 고압식 스크롤 압축기에서 가스안내판을 보인 사시도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명 고압식 스크롤 압축기에서 가스안내판의 변형예를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 고압식 스크롤 압축기는, 소정량의 오일을 채우고 고압상태를 유지하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(3)에 지지하여 구동모터(4)의 구동력을 전달하는 구동축(5)과, 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치하고 상기한 가스흡입관(SP)을 직접 결합하는 고정스크롤(6)과, 구동축(5)에 편심지게 결합하여 메인프레임(2)의 상면에 얹고 고정스크롤(6)에 맞물려 올담링(8)에 의해 선회하면서 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(7)과, 케이싱(1)의 내부로 토출되는 압축가스를 중간에서 배출하면서 하반부로 이동시켰다가 가스토출관(DP)으 로 토출되도록 안내하는 가스안내판(10)을 포함한다.

가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 통과하여 고정스크롤(6)의 흡입구(6b)에 연통 설치하는 한편 가스토출관(DP)은 메인프레임(2)을 기준으로 케이싱(1)의 하반부 내부공간에 밀봉하도록 연통 설치하여 이루어진다.

메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(5)을 반경방향으로 지지하는 축구멍(2a)을 형성하고, 축구멍(2a)의 상반부에는 선회스크롤(7)의 보스부(7b)가 선회운동을 하도록 보스수용홈(2b)을 확장 형성하며, 상면 가장자리에는 상기 선회스크롤(7)의 배면과 함께 소정의 내부체적을 가지고 그 내부체적에 중간압측 압력의 냉매가스가 채워지도록 환형의 배압공간홈(2c)을 음형지게 형성한다.

또, 메인프레임(2)은 그 외주면이 케이싱(1)의 내주면에 밀착하여 용접으로 고정 결합하되, 가스토출관(DP)이 메인프레임(2)을 중심으로 고정스크롤(6)의 반대쪽에 연통 설치됨에 따라 고정스크롤(6)을 통해 토출되는 토출가스가 상기한 가스토출관(DP)으로 유도될 수 있도록 메인프레임(2)의 외주면을 따라 적당개소에 가스연통홈(2d)을 형성한다.

구동모터(4)는 케이싱(1)의 내주면에 삽입 고정하는 고정자(4A)와, 고정자(4A)의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 결합하는 회전자(4B)로 이루어져 있다. 고정자(4A)는 평면투영시 대략 6각형 모양으로 형성하여 그 외주면에 상기 케이싱(1)과 함께 토출가스를 유동시키는 가스유로를 형성하되 일부는 상기한 가스안내판(9)에 연통하는 하향 가스유로(h1)를 형성하고 나머지는 가스토출관(DP)에 연통하는 상향 가스유로(h2)를 형성하도록 이루어진다.

가스안내판(10)은 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d) 출구단에 연결 설치하고 고정자(4A)의 하향 가스유로(h1)의 입구단에 연결 설치하는 것으로, 도 6에서와 같이 평면투영시 상하 양단을 개구하여 전면과 양측면을 가진 대략 곡면진 '디귿자' 단면 형상으로 형성한다. 또, 가스안내판(10)은 그 전면에 토출가스의 일부를 미리 빼내 가스토출관(DP)으로 유도하는 바이패스용 가스배출구멍(11)을 형성한다.

바이패스용 가스배출구멍(11)은 도 6에서와 같이 하반부에 한 개만 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 도 7에서와 같이 종방향을 따라 복수 개를 형성할 수도 있고 도 8에서와 같이 전면과 측면에 각각 형성할 수도 있다. 여기서, 바이패스용 가스배출구멍(111)을 종방향을 따라 복수 개 형성하는 경우에는 상측의 배출구멍을 하측의 배출구멍 단면적 보다 넓게 형성하는 것이 상측의 배출구멍을 통해 배출되는 토출가스의 유속을 낮출 수 있어 바람직하다.

한편, 바이패스용 가스배출구멍(11)은 도 6 내지 도 8에서와 같이 횡방향으로 길게 형성할 수도 있으나 경우에 따라서는 원형이나 각진 형상의 구멍을 다수 개로 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 3a는 서브프레임의 축구멍, 4B는 회전자, 6a는 고정스크롤의 랩, 7a는 선회스크롤의 랩, V는 역지밸브이다.

상기와 같은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 인가한 전원에 의해 구동축(5)이 구동모터(4)의 회전자(4B)와 함께 회전 을 하면서 선회스크롤(7)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(76)은 고정스크롤(6)과의 사이에 연속으로 이동하면서 체적이 좁아지는 압축실(P)을 쌍으로 형성하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출한다.

여기서, 냉매가스는 가스흡입관(SP)을 통해 고정스크롤(6)의 흡입구(6b)로 직접 흡입되어 압축실(P)에서 압축되었다가 토출구(6c)를 통해 케이싱(1)의 내부로 토출되고, 이 토출가스는 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)을 통과하여 가스안내판(10)을 따라 고정자(4A)의 하향 가스유로(h1)로 이동하였다가 구동모터(4)를 냉각하면서 상향 가스유로(h2)로 상승하여 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클시스템으로 토출된다.

이때, 가스토출관(DP)으로 토출되는 케이싱(1) 내부의 냉매가스 유동속도가 지나치게 빠른 경우에는 그 냉매가스에 휩쓸려 케이싱(1) 내 오일이 함께 뒤섞여 누설될 우려가 있었으나, 본 발명에서와 같이 토출가스를 케이싱(1)의 하반부로 유도하는 가스안내판(10)의 중간에 도 6에서와 같은 횡방향 슬릿모양의 바이패스용 가스배출구멍(11)을 형성하는 경우에는 그 가스안내판(10)을 따라 케이싱(1)의 하반부로 안내되던 토출가스의 일부가 상기한 바이패스용 가스배출구멍(11)을 통해 미리 케이싱(1)의 내부공간으로 빠지면서 토출가스의 압력이 저하되어 토출가스의 유속이 현저하게 낮아지고 이로 인해 케이싱 내부의 오일이 토출가스에 휩쓸려 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클시스템으로 누설되는 것을 크게 줄일 수 있다. 또, 도 7에서와 같이 바이패스용 가스배출구멍(11)을 횡방향 슬릿모양으로 형성하되 상하 양측으로 길이 차를 두고 형성하는 경우나 도 8에서와 같이 양측면에 횡방향 또 는 종방향(도면에선 종방향으로 도시)으로 추가 형성하는 경우에는 가스안내판(10)의 출구면적이 입구면적 보다 훨씬 넓어지면서 토출가스의 유동속도를 더욱 낮출 수 있어 상기한 효과를 배가할 수 있다.

본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치는, 케이싱 내부의 토출가스를 하반부로 안내하는 가스안내판의 중간에 바이패스용 가스배출구멍을 형성하여 가스안내판의 출구를 입구 보다 넓게 형성함으로써, 케이싱 내부의 토출가스 유속을 낮춰 케이싱 내부의 오일이 토출가스에 휩쓸려 누설되는 것을 차단할 수 있고 이를 통해 케이싱 내부의 마찰부위가 오일부족으로 인해 마모되면서 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이를 채용한 세트의 관로에 오일이 차는 것을 막아 세트 전체의 성능을 높일 수 있고 오일의 비산을 이용하여 모터 상부를 냉각함에 따라 모터의 효율이 좋아지는 효과가 있다.

Claims

소정량의 오일을 채운 케이싱과, 케이싱의 내부에 고정 설치하는 프레임과, 프레임에 지지하여 구동모터의 구동력을 전달하는 구동축과, 구동축에 의해 선회운동을 하는 선회스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성함과 아울러 그 압축실로 흡입냉매를 안내하는 흡입구와 압축실의 압축가스를 케이싱의 내부공간으로 토출하는 토출구를 형성하여 상기한 프레임에 고정 설치하는 고정스크롤과, 고정스크롤의 흡입구에 직접 연통 설치하여 냉매를 압축실로 안내하는 가스흡입관과, 케이싱의 내부공간에 연통 설치하여 케이싱내 압축가스의 토출을 안내하는 가스토출관을 포함한 고압식 스크롤 압축기에 있어서,

케이싱의 내부에 양단이 개구되어 토출가스의 유동을 안내하는 가스안내판을 설치하되, 이 가스안내판에는 토출가스의 유속을 저감시킬 수 있도록 적어도 한 개 이상의 가스배출구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
제1항에 있어서,

가스안내판은 그 상단을 프레임에 구비하는 가스연통홈의 출구단에 연결 설치하는 반면 그 하단을 고정자에 구비하는 하향 가스유로의 입구단에 연결 설치하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

가스배출구멍은 복수 개의 경우 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

가스안내판은 전면과 양측면을 가지도록 절곡 형성하여 그 전면과 양측면에 각각 가스배출구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 고압식 스크롤 압축기의 유토출 저감 장치.