KR20070093639A - 스크롤 압축기의 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 선회스크롤 지지 장치는, 케이싱의 내부에 고정 설치되는 메인프레임; 상기 메인프레임에 선회 가능하게 얹혀져 선회운동을 하면서 고정스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 복수의 압축실을 형성하는 선회스크롤; 및 상기 메인프레임과 선회스크롤 사이에 개재되어 스러스트방향을 지지하는 베어링부재;를 포함함으로써, 상기 메인프레임과 선회스크롤 사이의 마찰손실이나 마모를 방지할 수 있고 이를 통해 압축기의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 베어링 장치{BEARING DEVICE FOR SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 본 발명 스크롤 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 단면도,

도 3은 본 발명 스크롤 압축기에 적용된 볼베어링을 분해하여 보인 사시도,

도 4는 본 발명 스크롤 압축기에 적용된 볼베어링을 조립한 상태를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

4 : 고정스크롤 4b : 고정랩

10 : 메인프레임 13 : 베어링삽입홈

20 : 선회스크롤 21 : 경판부

22 : 선회랩 30 : 스러스트베어링부재

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 선회스크롤의 스러스트방향을 지지하는 스크롤 압축기의 베어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤식 압축기는 공조기 분야에 널리 적용되는 고효율 저소음 압축기이다. 상기 스크롤 압축기는 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍으로 된 복수의 압축실이 연속으로 이동하면서 점차 체적이 작아지도록 형성되어 그 압축실을 따라 냉매가 이동하면서 연속으로 압축되는 방식이다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 스크롤 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)이 연통되는 케이싱(1)과, 상기 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정되는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 상기 메인프레임(2)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착되어 회전력을 발생하는 구동모터(3)와, 상기 메인프레임(2)의 상면에 고정 설치되고 그 경판부(4a) 저면에 나선형으로 고정랩(4b)이 형성되는 고정스크롤(4)과, 상기 고정스크롤(4)의 고정랩(4b)에 맞물려 상기 메인프레임(2)의 상면에 선회 가능하게 얹히고 상기 고정스크롤(4)의 고정랩(4b)과 함께 복수의 압축실(P)이 쌍으로 형성되도록 나선형으로 선회랩(5b)이 형성되는 선회스크롤(5)과, 상기 선회스크롤(5)과 메인프레임(2) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(5)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(6)과, 상기 고정스크롤(4)의 배면에 결합되어 케이싱(1)의 내부를 흡입영역(S1)과 토출영역(S2)으로 구획하는 고저압분리판(7)과, 상기 고정스크롤(4)의 경판부 배면에 결합되어 토출영역(S2)으로 토출한 압축가스의 역류를 방지하는 역지밸브(8)를 포함되어 있다.

도 2에서와 같이 상기 메인프레임(2)은 선회스크롤(5)의 경판부(5a) 저면과 함께 스러스트베어링면(BS)을 이루도록 그 상면이 평평하게 형성되고, 상기 메인프레임(2)의 상면에 대향하는 선회스크롤(5)의 경판부(5a) 저면 역시 상기한 메인프 레임(2)의 상면과 같이 스러스트베어링면(BS)을 이루도록 평평하게 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 3A는 고정자, 3B는 회전자, 3C는 구동축이다.

상기와 같이 구성된 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(3)에 전원이 인가되면 구동축(3C)이 회전자(3B)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 올담링(6)에 의해 메인프레임(2)의 상면(2a)에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 상기 선회랩(5b)은 고정랩(4b)과의 사이에서 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하며, 상기 선회스크롤(5)이 지속적으로 선회운동을 하면서 냉매가 선회스크롤(5)의 궤적을 따라 중심으로 이동하면서 압축되어 토출된다.

이때, 상기 선회스크롤(5)은 메인프레임(2)과 스러스트베어링면(BS)을 형성하여 그 스러스트베어링면(BS)으로 공급되는 오일에 의해 윤활되면서 선회운동을 하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 상기 메인프레임(2)의 상면과 선회스크롤(5)의 경판부(5a) 저면이 서로 면접촉되어 스러스트베어링면(BS)을 이룸에 따라 그 스러스트베어링면(BS)으로 오일이 원활하게 공급되어야 마찰손실을 줄일 수 있는 것이나, 압축기가 고하중 운전이나 고속 운전으로 인해 오일의 온도가 상승하여 점도가 떨어지면 유막 두께가 순간적으로 얇아지면서 금속간 마찰, 즉 메인프레임(2)과 선회스크롤(5) 사이에 직접적인 접촉이 발생되어 마찰손실이 가중되거나 심하면 마모가 발생되어 압축기의 성능과 신뢰성이 모두 저하될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기의 운전조건에 크게 관계없이 항상 일정한 베어링효과를 낼 수 있는 스크롤 압축기의 베어링 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 고정 설치되는 프레임; 상기 프레임에 선회 가능하게 얹혀져 선회운동을 하면서 고정스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 복수의 압축실을 형성하는 선회스크롤; 및 상기 프레임과 선회스크롤 사이에 개재되어 스러스트방향을 지지하는 베어링부재;를 포함한 스크롤 압축기의 베어링 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 베어링 장치가 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 스크롤 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명 스크롤 압축기에 적용된 볼베어링을 분해하여 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명 스크롤 압축기에 적용된 볼베어링을 조립한 상태를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 베어링 장치는, 케이싱(도 1에 도시)(1)의 내부에 고정 설치되는 메인프레임(10)과, 상기 메인프레임(10)의 상면에 얹혀져 구동모터(3)의 구동축(3C)에 편심지게 결합되어 선회운동을 하면서 고정스크롤(4)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(20)과, 상기 메인프레임(10)과 선회스크롤(20) 사이에 개재되어 상기 선회스크롤 (20)의 스러스트 방향을 지지하는 베어링부재(30)를 포함한다.

상기 메인프레임(10)은 그 중앙에 구동모터의 구동축(3C)이 반경방향으로 지지되도록 축구멍(11)이 형성되고, 상기 축구멍(11)의 상단에는 상기 선회스크롤(20)과 구동축(3C)이 결합되는 선회스크롤(20)의 보스부(미부호)가 선회운동을 할 수 있도록 보스수용홈(12)이 형성된다.

또, 상기 메인프레임(10)의 상면에는 환형으로 형성되어 후술할 베어링부재(30)의 일부가 압입될 수 있도록 소정의 깊이로 음형지게 베어링삽입홈(13)이 형성된다.

상기 선회스크롤(20)은 경판부(21) 상면에는 고정스크롤(4)의 고정랩(4a)과 맞물려 압축실(P)을 이루도록 선회랩(22)을 나선형으로 형성되고, 상기 선회스크롤(20)의 경판부(21) 저면은 후술할 베어링부재(30)의 상면이 미끄러지게 접촉될 수 있도록 평평하게 형성된다.

상기 베어링부재(30)는 선회스크롤(20)의 스러스트 방향을 지지할 수 있도록 환형으로 형성되어 상기한 메인프레임(10)의 베어링삽입홈(13)에 삽입 결합된다. 상기 베어링부재(30)로는 볼베어링이나 롤러베어링 또는 오일함유베어링 등 다양하게 적용될 수 있다. 예컨대, 도 3 및 도 4에서와 같이 볼베어링이 적용되는 경우에는 그 상면에 미끄럼홈(31a)이 형성되어 상기 메인프레임(10)의 베어링삽입홈(13)에 압입 결합되는 내륜(31)과, 상기 내륜(31)의 미끄럼홈(31a)에 얹히도록 복수의 볼(32a)이 환형으로 배열되어 리테이너(32b)로 지지되는 회전체(32)와, 상기 회전체(32)의 상반부가 미끄럼 접촉되도록 미끄럼홈(33a)이 형성되어 얹히는 외륜(33) 으로 이루어진다.

또, 상기 베어링부재(30)는 올담링(6) 보다 안쪽, 즉 구동축(3C)에 가까운 축중심쪽에 개재되어 그 베어링부재(30)의 외주면이 올담링(6)의 내주면에 접하도록 배치될 수도 있다. 이 경우 상기 베어링부재(30)는 올담링(6)에 의해 반경방향으로 구속될 수도 있다.

또, 상기 베어링부재(30)는 한 개만 구비될 수 있으나, 경우에 따라서는 반경방향으로 복수 개가 배치될 수도 있다. 이 경우 각 베어링부재(30)의 베어링면은 동일한 높이를 유지하도록 배치되는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 4c는 흡입구, 4d는 토출구, 8은 역지밸브이다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 베어링 장치가 가지는 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 구동모터(도 1에 도시)(3)에 전원이 인가되어 구동축(3C)이 회전을 하게 되면, 그 구동축(3C)에 편심지게 결합되는 상기 선회스크롤(20)이 편심진 거리만큼 편심 회전을 하고, 이와 함께 상기 선회스크롤(20)이 축중심을 원점으로 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하면서 고정스크롤(4)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 형성되며, 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(20)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매를 압축하게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(20)이 고하중 또는 고속으로 선회운동을 함에 따라 상기 메인프레임(10)과 선회스크롤(20) 사이의 대향면에 하중이 증가할 뿐만 아니 라 오일의 온도가 상승하면서 유막이 얇아져 경계윤활 이상으로 악화되면서 금속간 마찰이 발생될 수 있으나, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 메인프레임(10)과 선회스크롤(20) 사이에 볼베어링과 같은 스러스트베어링부재(30)가 개재됨에 따라 상기 메인프레임(10)의 상면과 선회스크롤(20)의 저면 사이가 소정의 틈새(t)만큼 이격된 상태를 유지하게 되고 대신 선회스크롤(20)의 저면이 스러스트베어링부재(30)의 외륜(33)의 외측면에 미끄럼접촉되어 상기 메인프레임(10)과 선회스크롤(20) 사이의 스러스트 방향을 지지함으로써, 상기 메인프레임(10)과 선회스크롤(20) 사이로 오일 공급이 다소 원활하지 못하거나 또는 오일의 점성이 옅어지더라도 상기 스러스트베어링부재(30)가 메인프레임(10)과 선회스크롤(20) 사이에 개재됨에 따라 마찰손실이나 마모를 방지할 수 있고 이를 통해 압축기의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 베어링 장치는, 상기 메인프레임과 선회스크롤 사이에 별도의 스러스트베어링부재를 개재함으로써, 상기 메인프레임과 선회스크롤 사이의 마찰손실이나 마모를 방지할 수 있고 이를 통해 압축기의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 케이싱의 내부에 고정 설치되는 프레임;

   상기 프레임에 선회 가능하게 얹혀져 선회운동을 하면서 고정스크롤과 맞물려 함께 연속으로 이동하는 복수의 압축실을 형성하는 선회스크롤; 및

   상기 프레임과 선회스크롤 사이에 개재되어 스러스트방향을 지지하는 베어링부재;를 포함한 스크롤 압축기의 베어링 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프레임에는 베어링부재의 일부가 삽입되어 반경방향으로 구속될 수 있도록 베어링삽입홈이 형성되는 스크롤 압축기의 베어링 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 프레임과 선회스크롤 사이에는 그 선회스크롤의 자전을 방지하도록 올담링이 개재되고, 상기 베어링부재는 올담링 보다 선회 중심쪽에 위치하도록 배치되는 스크롤 압축기의 베어링 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 베어링부재는 그 외주면이 올담링의 내주면과 접촉되도록 배치되는 스크롤 압축기의 베어링 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 베어링부재는 그 상면에 미끄럼홈이 형성되어 상기 프레임의 베어링삽입홈에 압입 결합되는 내륜과, 상기 내륜의 미끄럼홈에 얹히도록 복수의 볼 또는 롤러가 환형으로 배열되어 리테이너로 지지되는 회전체와, 상기 회전체의 상반부가 미끄럼 접촉되도록 미끄럼홈이 형성되어 얹히는 외륜으로 이루어지는 스크롤 압축기의 베어링 장치.

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