KR20060065907A - 스크롤 압축기의 팁실 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 팁실 구조에 관한 것으로, 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 압축가스의 일부를 상기한 팁실홈과 팁실부재 사이로 안내하도록 상기 랩의 측면에서 팁실홈에 연통하는 가스안내홈을 형성하고, 팁실홈의 바닥면에 소정의 깊이와 폭을 가지도록 음형지게 가스누설방지홈을 형성함으로써, 압축가스가 팁실홈과 팁실부재 사이로 원활하게 유입되어 팁실부재가 신속하게 상승하면서 압축가스가 랩을 넘어 누설되는 것을 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라 압축가스가 팁실홈을 따라 랩 진행방향으로 누설되는 것을 보다 효과적으로 차단할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 팁실 구조{TIP SEAL STRUCTURE FOR SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 스크롤 압축기에서 팁실 구조의 일례를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 종래 스크롤 압축기에서 팁실 구조의 동작을 보인 개략도,

도 4는 본 발명 스크롤 압축기에서 팁실 구조의 일례를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 스크롤 압축기에서 팁실 구조를 확대하여 보인 사시도,

도 6은 도 5의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 7은 도 6의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 선회스크롤 111 : 랩

111a : 팁실홈 111b : 가스안내홈

111c : 가스누설방지홈 112 : 팁실부재

112a : 가스누설방지돌기

본 발명은 스크롤 압축기의 팁실 구조에 관한 것으로, 특히 고압가스가 팁실 사이로 원활하게 공급되도록 하는 한편 팁실 사이로 누설되는 것을 차단할 수 있는 스크롤 압축기의 팁실 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 선회스크롤의 끝단과 고정스크롤의 저면 또는 고정스크롤의 끝단과 선회스크롤의 상면 사이에는 가공 공정이나 랩 변형을 고려하여 적당한 간극을 두게 되는데, 이 간극을 통해 압축가스가 누설될 우려가 있으므로 통상 랩의 끝단에는 팁실홈을 형성하고 그 팁실홈에 팁실부재를 끼워 압축가스의 누설을 차단하는 방식을 채용하고 있다.

도 1은 팁실 방식을 채용한 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비한 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(2)과 서브프레임 사이에 장착하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 회전자(3B) 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 메인프레임(2)에 얹혀지고 구동축(4)에 결합하여 선회운동을 하는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)의 랩(5a)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)을 형성하도록 나선형의 랩(6a)을 형성하여 메인프레임(2)의 상면에 고정하는 고정스크롤(6)과, 선회스크롤(5)과 메인프레임(2) 사이에 결합하여 상기 선회스크롤(5)의 자전을 방지하는 올담링(7)과, 고정스크롤(6)의 배면에 결합하여 케이싱(1)의 내부를 흡입공간(S1)과 토출공간(S2)으로 구획하는 고저압분리판(8)과, 고정스크롤(6)의 경판부 배면에 결합하여 토출공간(S2)으로 토출한 압축가스의 역류를 방지하는 역지밸브(9)를 포함하고 있다.

선회스크롤(5)은 그 경판부 상면에 후술할 고정스크롤(6)의 랩(6a)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(5a)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 경판부 저면 중앙에는 상기한 구동축(4)을 결합하여 구동모터(3)의 동력을 전달받는 보스부(5b)를 형성하고 있다. 또, 랩(5a)의 상단면에는 도 2 및 도 3에서와 같이 상기한 팁실홈(5c)을 역시 인벌류트 형상으로 형성하고, 그 팁실홈(5c)에는 윤활성을 가지며 내마모성 재질로 된 팁실부재(5d)를 끼워 결합하고 있다.

고정스크롤(6)은 그 경판부 저면에 상기한 선회스크롤(5)의 랩(5a)과 맞물려 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 최종압축실(P)의 중앙에서 연통하여 압축가스를 케이싱(1)의 토출공간(S2)으로 토출하는 토출구(6c)를 형성하고 있다. 또, 고정스크롤(6)의 랩(6a) 상단면에도 도 3에서와 같이 상기한 팁실홈(6d)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 그 팁실홈(6d)에도 윤활성을 가지며 내마모성 재질로 된 팁실부재(6e)를 끼워 결합하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3A는 고정자, 3B는 회전자이다.

상기와 같은 종래 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 구동모터(3)에 전원을 인가하면, 구동축(4)이 구동모터(3)의 회전자(3B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)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 고저압분리판(8)의 상측 공간, 즉 토출공간(S2)으로 토출하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에서는, 전술한 바와 같이 각 스크롤(5)(6)의 랩(5a)(6a) 선단면에 팁실홈(5c)(6d)을 형성하고 이 팁실홈(5c)(6d)에 팁실부재(5d)(6e)를 끼워 압축가스의 일부가 도 3에서와 같이 팁실홈(5c)(6d)과 팁실부재(5d)(6e)의 측면에서 바닥면으로 유입되어 팁실부재(5d)(6e)를 들어올림으로써 팁실부재(5d)(6e)가 맞은편 스크롤의 저면에 밀착하면서 압축가스가 랩(5a)(6a)을 넘어 누설되는 것을 방지하는 것이었으나, 팁실홈(5c)(6d)과 팁실부재(5d)(6e) 사이의 간극이 좁아 압축가스가 원활하게 공급되지 않는 경우 팁실부재(5d)(6e)의 부상력이 저하되면서 압축가스의 누설이 야기될 우려가 있었다.

또, 팁실홈(5c)(6d)과 팁실부재(5d)(6e)의 사이로 유입되는 압축가스의 일부가 그 팁실홈(5c)(6d)을 따라 랩 진행방향으로 이동하면서 압축가스의 누설이 야기될 우려도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축가스가 팁실홈과 팁실부재 사이로 원활하게 공급되도록 하여 팁실부재가 신속하게 부상하면서 압축가스의 누설을 차단할 수 있는 스크롤 압축기의 팁실 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 압축가스가 팁실홈의 경로를 따라 랩 진행방향으로 이동하는 것을 차단하여 압축가스의 누설을 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 팁실 구조를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 압축가스의 일부를 상기한 팁실홈과 팁실부재 사이로 안내하도록 상기 랩의 측면에서 팁실홈에 연통하는 가스안내홈을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조를 제공한다.

또, 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 팁실홈의 바닥면에 소정의 깊이와 폭을 가지도록 음형지게 가스누설방지홈을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조를 제공한다.

또, 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 압축가스의 일부를 상기한 팁실홈과 팁실부재 사이로 안내하도록 상기 랩의 측면에서 팁실홈에 연통하는 가스안내홈을 형성하고, 팁실홈의 바닥면에 소정의 깊이와 폭을 가지도록 음형지게 가스누설방지홈을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 팁실 구조를 첨부도면에 도시한 일실 시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기에서 팁실 구조의 일례를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 스크롤 압축기에서 팁실 구조를 확대하여 보인 사시도이며, 도 6은 도 5의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도이고, 도 7은 도 6의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 선회스크롤(110)의 상면에 랩(111)을 인벌류트 형상으로 형성하고, 이에 대응하는 고정스크롤(미도시)의 저면에는 상기한 선회스크롤(110)의 랩(111)과 치합하여 두 개 한 쌍의 압축실을 이루도록 역시 인벌류트 형상으로 랩(미도시)을 형성한다. 또, 선회스크롤(110)의 랩(111) 선단면과 고정스크롤의 랩 선단면에는 각각 소정 깊이의 팁실홈(111a)을 상기한 랩(111)과 동일한 형상으로 형성하고, 각 팁실홈(111a)(미도시)에는 윤활성을 가지며 내구성을 갖는 팁실부재(112)를 상기한 랩(111)과 동일한 형상으로 형성하여 삽입 결합한다. 팁실부재(112)는 팁실홈(111a)에서 상하방향 및 반경방향으로 이동할 수 있는 폭과 높이로 형성한다.

또, 선회스크롤(110)은 전술한 바와 같이 그 상면에 인벌류트 형상으로 랩(111)을 형성하되, 최종 압축실을 형성하는 중앙부 내측면에는 도 5에서와 같이 압축가스의 일부가 신속하게 팁실홈(111a)과 팁실부재(112) 사이로 공급될 수 있도록 상기한 팁실홈(111a)에 연통하는 가스안내홈(111b)을 형성한다. 여기서, 선회스크롤(110)의 선회운동시 팁실부재(112)가 후술할 고정스크롤(미도시)의 토출구와 중첩할 경우 그 팁실부재(112)가 토출구의 모서리에 깎여 파손될 우려가 있으므로 통상 팁실부재(112)는 상기한 토출구와 중첩하지 않는 범위에 형성하는 점을 감안하 여 상기 가스안내홈(111b) 역시 토출구와 중첩하지 않는 범위에 형성한다. 가스안내홈(111b)은 팁실홈(111a) 보다 낮게 형성하는 것이 기동시 팁실부재(112)가 팁실홈(111b)의 바닥에 얹혀있는 경우에도 압축가스가 원활하게 유입될 수 있어 바람직하다.

또, 선회스크롤(110)의 팁실홈(111b)은 도 6에서와 같이 그 바닥면의 적당개소에 오일이 채워져 일종의 유막을 형성하면서 압축가스가 팁실홈(111a)을 따라 이동하는 것을 차단하도록 소정의 넓이와 깊이를 가지는 가스누설방지홈(111c)을 형성한다. 또, 이 경우 상기 팁실홈(111a)에 삽입하여 가스누설방지홈(111c)에 대응하는 팁실부재(112)의 저면에도 도 7에서와 같이 가스누설방지돌기(112a)를 형성하는 것이 압축가스의 누설을 보다 효과적으로 차단하는데 바람직하다. 여기서, 가스누설방지돌기(112a)는 가스누설방지홈(111c) 보다 좁고 작게 형성하는 것이 상기한 팁실부재(112)가 팁실홈(111a)에서 안정적으로 승강할 수 있어 바람직하다.

고정스크롤(미도시)은 상기한 선회스크롤과 대략 동일한 형상으로 형성한다. 즉, 전술한 바와 같이 그 저면에 인벌류트 형상의 랩을 형성하고, 랩의 바깥쪽에는 흡입구를 형성하며, 랩의 중앙에는 케이싱의 토출공간에 연통하도록 토출구를 형성한다. 또, 랩의 선단면과 그 랩의 중앙부 안쪽 측면에는 선회스크롤과 같이 각각 팁실홈과 가스안내홈을 형성하고, 팁실홈의 바닥면 적당개소에도 역시 가스누설방지홈을 형성한다. 또, 팁실부재에는 상기 선회스크롤의 팁실부재와 같이 가스누설방지홈에 삽입되도록 가스누설방지돌기를 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 팁실 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 도 1을 참조하면 구동모터(3)에 전원을 인가하여 구동축(4)이 회전을 하면, 구동축(4)에 편심 결합한 선회스크롤(110)이 일정한 궤적을 따라 선회운동을 하고, 이 과정에서 선회스크롤(110)과 고정스크롤(6) 사이에 형성되는 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 선회운동의 중심으로 연속 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 연속적으로 흡입 압축하면서 케이싱(1)의 토출공간(S2)으로 토출한다.

여기서 선회스크롤의 랩과 고정스크롤의 랩이 상호 접하여 압축실을 형성함에 따라 상기 압축실의 온도가 상승하는 경우 상기한 각 스크롤의 랩이 열변형되면서 파손될 우려가 있으므로 통상 선회스크롤의 랩과 고정스크롤의 랩은 맞은편 스크롤의 경판부와 소정의 간격을 두는 대신 각 랩의 선단면에 압축가스에 밀려 상승하면서 랩과 경판부 사이를 실링하도록 팁실홈을 형성하여 팁실부재를 삽입하고 있으나 압축가스가 상기한 팁실홈으로 원활하게 유입되지 않는 경우 압축실을 효과적으로 차단하지 못할 뿐만 아니라 반대로 팁실홈과 팁실부재 사이의 간격이 과도하게 넓을 경우 압축가스가 오히려 팁실홈을 따라 누설될 우려가 있었던 바, 본 발명에서와 같이 랩(111)의 끝단부 측면에서 팁실홈(111a)으로 연통하는 가스안내홈(111b)을 형성하는 경우에는 토출되기 직전의 고압의 압축가스가 상기한 가스안내홈(111b)을 통해 팁실(111a)홈으로 신속하게 유입되어 팁실부재(112)를 밀어 올림에 따라 랩(111)의 선단면과 맞은 편 스크롤의 경판부 사이를 차단하여 압축가스가 랩(111)을 넘어 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 각 스크롤의 팁실 홈(111a) 바닥면에 수 개의 가스누설방지홈(111c)을 형성하는 경우에는 압축실(P)에서 유입되는 오일의 일부가 압축가스와 함께 팁실홈(111a)을 따라 이동하다가 상기한 가스누설방지홈(111c)에 고여 일종의 유막을 형성하면서 압축가스가 팁실홈(111a)을 따라 랩 진행방향으로 과도하게 이동하는 것을 방지할 수 있다. 특히 가스누설방지홈(111c)에 대향하는 팁실부재(112)의 저면에 가스누설방지돌기(112a)를 형성하는 경우에는 그 가스누설방지돌기(112a)가 압축가스를 더욱 차단하여 압축가스의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 팁실 구조는, 랩의 측면에서 팁실홈으로 연통하도록 가스안내홈을 형성함으로써, 압축가스가 팁실홈과 팁실부재 사이로 원활하게 유입되어 팁실부재가 신속하게 상승하면서 압축가스가 랩을 넘어 누설되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또, 팁실홈의 바닥면에 가스누설방지홈을 형성하거나 이에 대응하는 팁실부재에 가스누설방지돌기를 형성함으로써, 압축가스가 팁실홈을 따라 랩 진행방향으로 누설되는 것을 보다 효과적으로 차단할 수 있다.

Claims (6)

1. 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 선단면과 이에 대응하는 스크롤의 경판 사이를 실링하도록 상기 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 압축가스의 일부를 상기한 팁실홈과 팁실부재 사이로 안내하도록 상기 랩의 측면에서 팁실홈에 연통하는 가스안내홈을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조.
2. 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 선단면과 이에 대응하는 스크롤의 경판 사이를 실링하도록 상기 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 팁실홈의 바닥면에 소정의 깊이와 폭을 가지도록 음형지게 가스누설방지홈을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조.
3. 선회스크롤 또는 고정스크롤의 랩 선단면에 음형지게 팁실홈을 형성하고, 랩의 선단면과 이에 대응하는 스크롤의 경판 사이를 실링하도록 상기 랩의 형상과 동일하게 팁실부재를 형성하여 상기한 팁실홈에 삽입하며, 압축가스의 일부를 상기한 팁실홈과 팁실부재 사이로 안내하도록 상기 랩의 측면에서 팁실홈에 연통하는 가스안내홈을 형성하고, 팁실홈의 바닥면에 소정의 깊이와 폭을 가지도록 음형지게 가스누설방지홈을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조.
4. 제1항 또는 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   가스안내홈은 팁실홈 보다 낮게 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   팁실부재에는 상기 가스누설방지홈에 대응하도록 가스누설방지돌기를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조.
6. 제4항에 있어서,

   가스누설방지홈이 가스누설방지돌기 보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실 구조.

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