KR20070093638A

KR20070093638A - 스크롤 압축기의 유분리 장치

Info

Publication number: KR20070093638A
Application number: KR1020060023717A
Authority: KR
Inventors: 오해진; 김철환; 진홍균; 정찬화
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-19
Also published as: JP4490452B2; US7473083B2; US20070217936A1; JP2007247647A; CN101037995B; CN101037995A

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 유분리 장치는, 소정량의 오일이 채워진 케이싱; 상기 케이싱 내부에 고정 설치되는 구동모터; 상기 구동모터 양측에 고정 설치되어 그 구동모터의 회전자에 결합된 구동축을 지지하는 복수의 프레임; 상기 프레임에 고정 설치되는 고정스크롤; 상기 고정스크롤에 맞물리고 상기 구동축에 편심 결합되어 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실이 형성되는 선회스크롤; 상기 구동모터의 회전자 또는 구동축에 편심 결합되고 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일이 케이싱의 내부에서 원심분리되도록 오일분리부가 구비되는 편심질량;을 포함됨으로써, 구동모터와 오일의 유면 사이에 냉매가스에서 오일을 분리하거나 오일이 냉매가스에 혼합되는 것을 차단함과 아울러 분리된 오일이 케이싱에 흘러내리도록 오일구멍을 갖는 유분리판을 설치함으로써, 상기 압축실에서 토출되는 냉매가스에서 오일이 분리되도록 하여 오일이 케이싱의 외부로 유출되는 것을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 케이싱 내부의 각 마찰부위가 오일부족으로 인해 마모되면서 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이를 채용한 시스템 전체의 관로에 오일이 차는 것을 막아 냉동시스템의 성능을 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 유분리 장치{OIL SEPARATION APPARATUS FOR SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 3은 도 2의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 4는 본 발명 유분리 장치에서 오일이 분리되는 상태를 보인 단면도,

도 5는 본 발명 유분리 장치의 변형예를 보인 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 구동모터 110 : 고정자

120 : 회전자 121 : 적층체

121a : 오일분리구멍 122 : 엔드링

122a : 오일안내구멍 123 : 편심질량

123a : 제1 편심부 123b : 제2 편심부

123c : 오일안내구멍

본 발명은 스크롤 압축기의 유분리 장치에 관한 것으로, 특히 고압식 스크롤 압축기에서 토출가스 중에 포함된 오일이 분리되어 유토출을 차단하고자 하는 스크롤 압축기의 유분리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 스크롤 사이에 복수 개의 압축실이 쌍으로 형성되고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가 연속으로 흡입 압축되어 토출되는 방식이다.

스크롤 압축기는 케이싱의 내부에 흡입가스가 채워지느냐 토출가스가 채워지느냐에 따라 크게 저압식과 고압식으로 구분될 수 있다. 상기 고압식 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 고압상태가 유지되고 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)이 구비되는 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정되는 메인프레임(2) 및 서브프레임(3)과, 상기 메인프레임(2)과 서브프레임(3) 사이에 장착되어 회전력이 발생되도록 하는 구동모터(4)와, 상기 구동모터(4)의 회전자(4B) 중심에 압입되고 상기 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(4)의 회전력을 전달하는 구동축(5)과, 상기 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치되고 상기한 가스흡입관(SP)이 직접 결합되는 고정스크롤(6)과, 상기 고정스크롤(6)에 맞물려 복수 개의 압축실(P)이 형성되도록 메인프레임(2)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(7)과, 상기 선회스크롤(7)과 메인프레임(2) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(7)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(8)이 포함되어 있다.

상기 가스흡입관(SP)은 케이싱(1)을 통과하여 고정스크롤(6)의 흡입구(6b)에 연통 설치되는 한편 상기 가스토출관(DP)은 메인프레임을 중심으로 고정스크롤(6)의 반대쪽 케이싱(1)의 내부공간에 밀봉되도록 연통 설치되어 있다.

상기 메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(5)이 반경방향으로 지지되도록 하는 축수구멍(2a)이 형성되고, 상기 축수구멍(2a)의 상반부에는 펌핑된 고압의 오일이 수용되어 선회스크롤(7)을 지지하는 고배압공간홈(2b)이 확장 형성되며, 상기 메인프레임(2)의 상면 가장자리에는 상기 선회스크롤(7)의 배면과 함께 소정의 내부체적을 가지고 그 내부체적에 중간압의 오일이 채워지는 중배압공간홈(2c)이 형성되어 있다.

또, 상기 메인프레임(2)은 그 외주면이 케이싱(1)의 내주면에 밀착되어 용접으로 고정 결합되고, 상기 메인프레임(2)의 외주면을 따라 적당 개소에는 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 복수의 가스연통홈(2d)이 형성되어 있다.

상기 구동모터(4)는 케이싱(1)의 내주면에 삽입 고정되는 고정자(4A)와, 상기 고정자(4A)의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 결합되는 회전자(4B)로 이루어져 있다.

상기 고정스크롤(6)은 그 경판부 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 랩(6a)이 인벌류트 형상으로 형성되고, 상기 경판부의 측면에는 상기한 가스흡입관(SP)이 연통되는 흡입구(6b)가 형성되며, 상기 경판부 상면 중앙으로는 랩(6a)의 중앙에서 연통되어 압축된 냉매가 케이싱(1)의 상측 공간으로 토출되도록 토출구 (6c)가 형성되고, 상기 경판부 가장자리에는 상기한 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)과 연결되도록 가스통과홈(6d)이 형성되어 있다.

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

도면중 미설명 부호인 3a는 서브프레임의 축수구멍, 5a는 오일유로, 9는 역지밸브이다.

상기와 같은 종래의 고압식 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(4)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(4C)이 회전자(4B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 올담링(8)에 의해 메인프레임(2)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하게 되고, 이와 함께 상기 고정스크롤(6)과의 랩(6a)과 선회스크롤(7)의 랩(7a) 사이에는 점차 중앙으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)이 연속하여 형성되며, 상기 압축실(P)은 선회스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축한 후 토출하게 된다.

이때, 냉매는 상기 가스흡입관(SP)을 통해 고정스크롤(6)의 흡입구(6b)로 직접 흡입되었다가 압축실(P)에서 압축되어 상기 고정스크롤(6)의 토출구(6c)를 통해 케이싱(1)의 상측 내부공간으로 토출되고, 이 냉매는 고정스크롤(6)의 가스통과홈(6d)과 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)을 통과하여 가스토출관(DP)을 통해 냉동사 이클시스템으로 토출된다.

반면, 오일은 상기 구동축(5)의 고속회전시 원심력에 의해 그 구동축(5)의 오일유로(5a)을 통해 흡상되면서 각각의 윤활면으로 공급되어 윤활면을 윤활한 후에 압축실(P)에서 토출되는 냉매와 분리되는 오일과 함께 케이싱(1)의 바닥으로 회수되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 고압식 스크롤 압축기에 있어서는, 압축실(P)에서 토출되는 냉매에는 일정량의 오일이 함유되어 있으나, 이 토출되는 냉매가 가스토출관(DP)을 향해 빠른 속도로 배출되면서 많은 양의 오일이 가스와 함께 휩쓸려 시스템으로 토출되고, 이로 인해 압축기 내부의 오일부족을 초래하여 각종 마찰부위에 마모가 발생하는 등 압축기의 신뢰성을 크게 떨어뜨리는 것은 물론 시스템으로 오일이 과도하게 유입됨에 따라 그 시스템 전체의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축실에서 토출되는 냉매로부터 오일이 용이하게 분리될 수 있는 스크롤 압축기의 유분리 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 소정량의 오일이 채워진 케이싱; 상기 케이싱 내부에 고정 설치되는 구동모터; 상기 구동모터 양측에 고정 설치되어 그 구동모터의 회전자에 결합된 구동축을 지지하는 복수의 프레임; 상기 프레임에 고 정 설치되는 고정스크롤; 상기 고정스크롤에 맞물리고 상기 구동축에 편심 결합되어 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실이 형성되는 선회스크롤; 상기 구동모터의 회전자에 편심 결합되고 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일이 케이싱의 내부에서 원심분리되도록 오일분리부가 구비되는 편심질량;을 포함한 스크롤 압축기의 유분리 장치가 제공된다.

또, 소정량의 오일이 채워진 케이싱; 상기 케이싱 내부에 고정 설치되는 구동모터; 상기 구동모터 양측에 고정 설치되어 그 구동모터의 회전자에 결합된 구동축을 지지하는 복수의 프레임; 상기 프레임에 고정 설치되는 고정스크롤; 상기 고정스크롤에 맞물리고 상기 구동축에 편심 결합되어 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실이 형성되는 선회스크롤; 상기 구동축에 편심 결합되고 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일이 케이싱의 내부에서 원심분리되도록 오일분리부가 구비되는 편심질량;을 포함한 스크롤 압축기의 유분리 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 유분리 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 3은 도 2의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도이며, 도 4는 본 발명 유분리 장치에서 오일이 분리되는 상태를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 고압식 스크롤 압축기는, 소정 량의 오일이 채워지고 고압상태가 유지되며 가스토출관이 연통되도록 밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1) 내부의 상하 양측에 각각 고정되는 메인프레임(2) 및 서브프레임(3)과, 상기 메인프레임(2)과 서브프레임(3) 사이에 설치되어 회전력을 발생함과 아울러 압축실(P)에서 토출되는 냉매에서 오일이 원심 분리되도록 오일분리부가 구비되는 구동모터(100)와, 상기 구동모터(4)의 회전자(4B) 중심에 압입되고 상기 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(4)의 회전력을 전달하는 구동축(5)과, 상기 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치되고 상기한 가스흡입관(SP)이 직접 결합되는 고정스크롤(6)과, 상기 구동축(5)에 편심지게 결합되어 메인프레임(2)의 상면에서 고정스크롤(6)에 맞물려 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 형성되는 선회스크롤(7)과, 상기 선회스크롤(7)과 메인프레임(2) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(7)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(8)이 포함한다.

상기 메인프레임(2)은 그 중앙에 구동축(5)이 반경방향으로 지지되도록 하는 축수구멍(2a)이 형성되고, 상기 축수구멍(2a)의 상반부에는 펌핑된 고압의 오일이 수용되어 선회스크롤(7)을 지지하는 고배압공간홈(2b)이 확장 형성되며, 상기 메인프레임(2)의 상면 가장자리에는 상기 선회스크롤(7)의 배면과 함께 소정의 내부체적을 가지고 그 내부체적에 중간압의 오일이 채워지는 중배압공간홈(2c)이 형성된다.

또, 상기 메인프레임(2)은 그 외주면이 케이싱(1)의 내주면에 밀착되어 용접으로 고정 결합되고, 상기 메인프레임(2)의 외주면을 따라 적당 개소에는 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 복수의 가스연통홈(2d)이 형성된다.

상기 구동모터(100)는 케이싱(1)의 내주면에 삽입 고정되는 고정자(110)와, 상기 고정자(110)의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 결합되는 회전자(120)로 이루어진다.

상기 회전자(120)는 복수의 얇은 스테이터코어가 축방향으로 적층되어 적층체(121)가 형성되고, 상기 적층체(121)의 상하 양단에는 그 적층체(121)의 적층 상태를 유지할 수 있도록 각각 엔드링(122)이 형성된다. 상기 엔드링(122)의 상하 양측에는 회전시 구동축(5)의 편심량을 상쇄할 수 있도록 편심질량(123)이 고정 설치된다.

상기 편심질량(123)은 토출된 냉매를 가둬 모으도록 제1 편심부(123a)가 도 3에서와 같이 원호형 모양으로 단차지게 형성되거나 또는 도 5에서와 같이 원형으로 형성되고, 상기 제1 편심부(123a)의 안쪽에는 그 제1 편심부(123a)의 높이 보다 낮게 제2 편심부(123b)가 형성되며, 상기 제2 편심부(123b)에는 토출된 냉매가 회전자(120)의 적층체(121) 내부로 안내되도록 복수의 오일안내구멍(123c)이 원주방향을 따라 축방향 또는 반경방향(미도시)으로 관통되어 형성된다.

상기 적층체(121)에는 편심질량(123)의 오일안내구멍(123c)에 연통되어 회전자(120)의 회전속도에 의해 오일이 가스냉매와 원심 분리되도록 원주방향을 따라 복수의 오일분리구멍(121a)이 축방향으로 관통 형성된다. 상기 오일분리구멍(121a)은 오일이 보다 원활하게 분리될 수 있도록 오일안내구멍(123c)의 직경 보다 크게 형성되거나 또는 회전자(120)의 회전방향에 순방향으로 형성되거나 또는 하향 확대 형성될 수도 있다.

한편, 전술한 일실시예에서는 편심질량(123)이 회전자(120)의 엔드링(122) 측면에 일체로 고정 결합되는 것을 예로 들어 살펴보았으나, 도면으로 제시하지는 않았지만 경우에 따라서는 회전자(120)뿐만 아니라 그 회전자(120)를 중심으로 구동축(5)의 상단 또는 하단에 편심지게 고정 결합될 수도 있다.

이 경우에도 상기 편심질량에 오일안내구멍이 축방향 또는 반경방향으로 관통 형성되는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 122a는 오일안내구멍이다.

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

즉, 상기 구동모터(100)에 인가된 전원에 의해 구동축(5)이 구동모터(100)의 회전자(120)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(7)이 편심진 거리만큼 선회운동을 하고, 상기 선회스크롤(7)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 상측 내부공간로 토출되고, 이 토출가스는 상기 메인프레임(2)의 가스연통홈(2d)을 통과하여 케이싱(1)의 하측 내부공간으로 이동하게 되며, 이 토출가스는 상기 회전자(120)의 편심질량(123)에 구비된 오일안내구멍(123c)을 통해 오일분리구멍(121a)으로 유입되어 그 오일분리구멍(121a)을 통과하면서 원심력에 의해 오일과 가스냉매 가 분리된다.

이렇게 분리된 가스냉매는 상기 회전자를 통과한 후 가스토출관을 통해 시스템으로 토출되는 반면 오일은 상기 회전자를 통과한 후 케이싱의 내부공간으로 회수되는 것이다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 유분리 장치는, 상기 회전자에 오일이 토출가스와 원심 분리될 수 있도록 오일분리부가 형성됨으로써, 상기 압축실에서 토출되는 냉매가스에서 오일이 분리되도록 하여 오일이 케이싱의 외부로 유출되는 것을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 케이싱 내부의 각 마찰부위가 오일부족으로 인해 마모되면서 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이를 채용한 시스템 전체의 관로에 오일이 차는 것을 막아 냉동시스템의 성능을 높일 수 있다.

Claims

소정량의 오일이 채워진 케이싱;

상기 케이싱 내부에 고정 설치되는 구동모터;

상기 구동모터 양측에 고정 설치되어 그 구동모터의 회전자에 결합된 구동축을 지지하는 복수의 프레임;

상기 프레임에 고정 설치되는 고정스크롤;

상기 고정스크롤에 맞물리고 상기 구동축에 편심 결합되어 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실이 형성되는 선회스크롤;

상기 구동모터의 회전자에 편심 결합되고 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일이 케이싱의 내부에서 원심분리되도록 오일분리부가 구비되는 편심질량;을 포함한 스크롤 압축기의 유분리 장치.
소정량의 오일이 채워진 케이싱;

상기 케이싱 내부에 고정 설치되는 구동모터;

상기 구동모터 양측에 고정 설치되어 그 구동모터의 회전자에 결합된 구동축을 지지하는 복수의 프레임;

상기 프레임에 고정 설치되는 고정스크롤;

상기 고정스크롤에 맞물리고 상기 구동축에 편심 결합되어 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실이 형성되는 선회스크롤;

상기 구동축에 편심 결합되고 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일이 케이싱의 내부에서 원심분리되도록 오일분리부가 구비되는 편심질량;을 포함한 스크롤 압축기의 유분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 오일분리부는 축방향 또는 반경방향으로 관통되는 오일안내구멍이 적어도 한 개 이상 형성되어 이루어지는 스크롤 압축기의 유분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 오일분리부는 편심질량의 외주연에 소정 높이로 편심부가 돌출 형성되고, 상기 편심부의 반경방향 안쪽에 축방향 또는 반경방향으로 관통되는 오일안내구멍이 적어도 한 개 이상 형성되어 이루어지는 스크롤 압축기의 유분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 오일분리부는 편심질량에 축방향으로 관통되는 오일안내구멍이 형성되고, 상기 편심질량의 오일안내구멍에 연통되도록 구동모터의 회전자에 오일분리구멍이 형성되어 이루어지는 스크롤 압축기의 유분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 오일분리부는 압축실에서 멀어질수록 그 직경이 확대되도록 형성되는 스크롤 압축기의 유분리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 오일분리부는 구동모터의 회전방향에 순방향으로 형성되는 스크롤 압축기의 유분리 장치.