KR20080067261A

KR20080067261A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20080067261A
Application number: KR1020070004553A
Authority: KR
Inventors: 박효근; 김철환; 안성용; 신동구; 조양희
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-18
Also published as: KR100882480B1

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 압축기에서 냉매와 함께 토출되는 오일을 분리하는 오일분리장치가 상기 압축기에 설치됨으로써, 상기 압축기를 구비하는 냉동사이클시스템에 별도의 오일분리기를 구비하지 않고서도 상기 압축기에 항상 적정량의 오일이 유지될 수 있고 이를 통해 냉동사이클시스템의 배관을 간소화하여 비용을 절감함과 아울러 압축기에서 토출되는 냉매의 압력이 낮아져 냉동사이클시스템의 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2 내지 도 4는 도 1에 따른 오일분리부의 실시예들을 보인 평면도,

도 5는 도 1에 따른 고압식 스크롤 압축기의 상반부를 보인 종단면도,

도 6은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10: 케이싱 14 : 메인프레임

14a : 축수구멍 14b : 오일포켓

14c : 오일회수구멍 14d,14e : 제1,제2 연통유로

20 : 구동모터 23 : 구동축

30 : 압축기구부 31 : 고정스크롤

31d : 토출구 31e : 제1 연통구멍

31f : 제2 연통구멍 32 : 선회스크롤

33 : 올담링 40 : 오일분리부

41 : 분리캡 41c : 오일회수통공

42 : 유분리관 43 : 오일회수관

44 : 모세관로 S1 : 상측공간

S2 : 하측공간

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 고압식 스크롤 압축기에 관한 것이다.

압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치이다. 상기 압축기는 유체에 대한 압축방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 베인식, 스크롤식으로 구분할 수 있다.

상기 스크롤 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 동력을 발생하는 구동모터와 그 구동모터의 동력을 전달받아 압축성 유체인 냉매를 압축하는 압축기구부가 함께 구비되어 있다.

상기 압축기구부는 고정스크롤과 선회스크롤이 서로 맞물려 상기 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하고, 상기 압축실이 안쪽으로 이동하면서 냉매를 연속으로 압축하여 토출하게 된다.

상기 케이싱의 내부공간에는 일정량의 오일이 채워지고, 이 오일은 상기 구동모터가 회전될 때 원심력에 의해 흡상되면서 비산되어 상기 구동모터와 압축기구부를 냉각시키는 동시에 일부 오일은 압축실로 유입되어 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 미끄럼면을 윤활시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 상기 압축기구부에서 냉동사이클시스템으로 토출되는 냉매에는 일정량의 오일이 섞여 토출됨에도 불구하고 상기 압축기 자체적으로는 오일을 분리하는 기능이 구비되지 않아 오일회수를 위한 별도의 오일분리기를 설치하지 않는 경우 오일부족으로 인해 압축기의 신뢰성이 크게 저하되는 문제점이 있었다. 이를 감안하여 상기 냉동사이클시스템에 오일분리기를 설치하는 경우에는 상기 오일분리기와 압축기를 연결하는 배관이 필요하게 되어 그만큼 냉동사이클시스템의 배관이 복잡하게 되면서 가격상승의 요인으로 작용하게 될 뿐만 아니라 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 오일분리기를 통과하면서 압력이 낮아져 냉동사이클시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 압축기에 오일분리기능을 추가하여 별도의 오일분리기를 냉동사이클시스템에 구비하지 않고도 항상 적정량의 오일이 유지될 수 있도록 하는 스크롤 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐된 내부공간이 구비되고 그 내부공간에 토출관이 연통되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되는 구동모터; 상기 케이싱의 내부공간에 고정 설치되고 흡입관이 직접 연통되는 고정스크롤; 상기 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 압축실을 형성하는 선회스크롤; 및 상기 압축실에서 토출되는 냉매가 상기 케이싱의 내부공간에서 선회되도록 하여 그 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리유닛;을 포함한 스크롤 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명 고압식 스크롤 압축기를 보인 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 소정 량의 오일이 충전되고 토출압으로 유지되도록 밀봉 형성되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 상측에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터(20)와, 상기 케이싱(10)의 하측에 설치되어 상기 구동모터(20)에서 발생되는 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구부(30)와, 상기 압축기구부(30)의 출구측에 설치되어 냉매와 오일을 분리하는 오일분리부(40)가 포함된다.

상기 케이싱(10)은 원통모양으로 형성되어 그 내주면 상하 양측에 상기 구동모터(20)와 압축기구부(30)가 고정 설치되는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 상하 양단을 복개하여 밀봉하는 상부캡(12) 및 하부캡(13)으로 이루어진다.

상기 본체(11)의 상측에는 후술할 고정스크롤(31)의 흡입구(31c)에 직접 결합되도록 냉매흡입관(SP)이 관통 결합되고, 상기 상부캡(12)의 상단 중앙에는 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)에 연통되도록 냉매토출관(DP)이 연결된다. 또, 상기 본체(11)의 내부공간에는 상기 구동모터(20)의 구동축(23)을 지지하도록 축수구멍(14a)(15a)이 각각 형성되는 메인프레임(14)과 서브프레임(15)이 상하 양측에 고정 설치된다.

상기 메인프레임(14)은 그 중앙에 축수구멍(14a)이 관통 형성되고, 그 축수구멍(14a)의 상단에는 상기 구동모터(20)의 구동축(23)을 통해 흡상되는 오일이 모 이도록 오일포켓(14b)이 형성되며, 상기 오일포켓(14b)의 일측 주면에는 그 오일포켓(14b)에 모인 오일이 상기 케이싱(10)으로 회수될 수 있도록 오일회수구멍(14c)이 외주면으로 관통 형성된다.

또, 상기 메인프레임(14)의 외주면 일측에는 상기 오일분리부(40)의 일부를 이루는 분리캡(41)에 의해 냉매와 오일이 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)으로 안내되도록 제1 연통유로(14d)가 형성되고, 상기 분리캡(41)에 의해 수용되지 않는 상기 메인프레임(14)의 타측 외주면에는 상기 하측공간(S2)으로 이동한 냉매와 그 냉매와 분리되지 않은 오일이 다시 상측공간(S1)으로 이동을 하도록 제2 연통유로(14e)가 형성된다. 상기 메인프레임(14)의 외주면 일측에는 상기 상측공간(S1)에서 분리된 오일이 하측공간(S2)으로 회수될 수 있도록 오일회수유로(미도시)가 형성될 수도 있다.

하지만, 상기 분리캡(41)에 의해 수용되지 않는 상기 메인프레임(14)의 외주면이 반드시 상기 케이싱(10)에 밀봉될 필요는 없으며 이 경우 별도의 오일회수구멍이 상기 메인프레임(14)에 형성될 필요는 없다.

여기서, 상기 분리캡(41)에 의해 수용되지 않는 상기 메인프레임(14)의 외주면 일측에는 하측공간(S2)을 순환한 냉매와 오일이 상측공간(S1)으로 이동하면서 분리되도록 상기 오일분리부(40)의 일부를 이루는 유분리관(42)이 결합된다.

상기 분리캡(41)은 선회스크롤(32)과 함께 압축기구부(30)를 이루도록 상기 케이싱(10)에 고정 설치되는 고정스크롤(31)의 토출구(31d)를 밀봉 수용하도록 그 고정스크롤(31)의 경판부(31a) 상면을 감싸도록 설치된다.

상기 분리캡(41)은 도 1 및 도 2에서와 같이 평면투영시 케이싱(10)의 일부를 횡방향으로 차단할 수 있도록 부채꼴 모양으로 형성되어 그 꼭지부(41a)는 상기 고정스크롤(31)의 경판부(31a) 외주면에 밀착되는 반면 그 반대쪽 원호부(41b)는 상기 케이싱(10)의 내주면에 밀착된다. 또, 상기 분리캡(41)의 꼭지부(41a)에서 원호부(41b) 양단까지는 그 분리캡(41)의 내부공간이 밀봉될 수 있도록 상기 고정스크롤(31)의 경판부(31a) 외주면 또는 상면에 밀봉 결합될 수 있다.

상기 분리캡(41)의 상측 복개면에는 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)에서 분리되는 오일이 그 분리캡(41)의 내부공간으로 회수될 수 있도록 오일회수통공(41c)이 형성된다. 상기 오일회수통공(41c)은 오일에 의해 차단될 수 있는 미세통공으로 형성되는 것이 냉매의 누설을 막을 수 있어 바람직하다.

상기 유분리관(42)은 냉매가 케이싱(10)의 내주면을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 선회할 수 있도록 평면상에서 도 2에서와 같이 곡선지게 형성되거나 또는 소정의 각도로 절곡지게 형성될 수 있다. 또, 상기 유분리관(42)은 2차원 상에서 곡선이나 절곡지게 형성될 수 있으나, 경우에 따라서는 3차원 상에서 곡선이나 절곡지게 형성될 수도 있다.

또, 상기 유분리관(42)은 동일한 내경으로 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 도 3에서와 같이 냉매와 오일의 선회속도를 높일 수 있도록 출구쪽의 단면적(A)이 입구쪽의 단면적(B)보다 좁게 형성되거나 또는 도 4에서와 같이 냉매와 오일의 선회속도를 늦출 수 있도록 출구쪽의 단면적(A)이 입구쪽의 단면적(B)보다 넓게 형성될 수도 있다.

또, 상기 유분리관(42)의 출구는 평면지게 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 경사 단면으로 형성될 수도 있다. 상기 유분리관(42)의 출구가 경사지게 형성되는 경우 그 경사면이 상기 케이싱(10)의 내주면에 대향되도록 형성되는 것이 냉매와 오일을 케이싱(10)의 내주면쪽으로 안내할 수 있어 바람직하다.

상기 구동모터(20)는 회전자(22)에 복수의 자속장벽을 가지는 동기 릴럭턴스 모터를 사용할 수 있으나 통상적인 유도전동기가 사용될 수도 있다.

상기 고정스크롤(31)은 그 경판부(31a) 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 고정랩(31b)이 인벌류트 형상으로 형성되고, 상기 경판부(31a)의 측면에는 상기 냉매흡입관(SP)이 직접 연결되는 흡입구(31c)가 형성되며, 상기 경판부(31a) 상면 중앙에는 압축된 냉매를 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)으로 토출하는 토출구(31d)가 형성된다.

또, 상기 분리캡(41)에 수용되는 상기 고정스크롤(31)의 경판부(31a)에는 토출되는 냉매와 오일을 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)으로 안내하는 제1 연통구멍(31e)이 상기 메인프레임(14)의 제1 연통유로(14d)와 연통되도록 형성되며, 상기 분리캡(41)에 의해 수용되지 않는 상기 고정스크롤(31)의 경판부(31a)에는 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)을 순환한 냉매와 그 냉매에서 분리되지 않은 오일을 상기 상측공간(S1)으로 안내하는 제2 연통구멍(31f)이 상기 메인프레임(14)의 제2 연통유로(14e)와 연통되도록 형성된다. 상기 제2 연통구멍(31f)의 출구쪽에 상기 유분리관(42)이 삽입 결합된다.

또, 상기 고정스크롤(31)의 경판부(31a) 외주면에는 상기 분리캡(41)이 결합 되도록 단차면이 형성될 수 있다

상기 선회스크롤(32)은 그 경판부(32a) 상면에 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(31b)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 선회랩(32b)이 인벌류트 형상으로 형성되고, 상기 경판부(32a) 저면 중앙에는 상기 구동축(23)에 결합되어 상기 구동모터(20)의 동력을 전달받는 보스부(32c)가 형성된다.

도면중 미설명 부호인 21은 고정자, 23a는 오일유로, 24는 오일펌프, 33은 올담링이다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 상기 구동모터(20)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(23)이 회전자(22)와 함께 회전을 하면서 상기 선회스크롤(32)에 회전력을 전달하고, 이 회전력을 전달받은 상기 선회스크롤(32)은 올담링(33)에 의해 상기 메인프레임(14)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(31b)과 상기 선회스크롤(32)의 선회랩(32b) 사이에 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)이 형성되며, 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(32)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입되는 냉매를 압축하게 된다.

이와 동시에, 상기 구동축(23)의 하단에 설치된 오일펌프(24)에서는 상기 케이싱(10)에 채워져 있는 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 구동축(23)의 오일유로(23a)를 통해 상단으로 흡상되면서 일부는 상기 서브프레임(15)과 메인프레임(14)의 축수구멍(15a)(14a)으로 공급되는 반면 일부의 오일은 상기 구동축(23)의 상단에서 비산되어 상기 메인프레임(14)의 오일포켓(14b)을 거쳐 압축실(P)로 공급 된다.

여기서, 도 5에서와 같이, 상기 압축실(P)로 유입되는 냉매와 오일은 중앙으로 이동하였다가 상기 토출구(31d)를 통해 토출되고, 이 냉매와 오일은 상기 분리캡(41)에 의해 가로막혀 상기 고정스크롤(31)의 제1 연통구멍(31e)과 상기 메인프레임(14)의 제1 연통유로(14d)를 통해 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)으로 이동을 하게 되며, 이 냉매와 오일은 상기 하측공간(S2)을 순환하면서 상기 구동모터(20)를 냉각하게 되고, 이 냉매와 오일은 상기 메인프레임(14)의 제2 연통유로(14e)와 상기 고정스크롤(31)의 제2 연통구멍(31f) 그리고 이 제2 연통구멍(31f)에 결합된 상기 유분리관(42)을 통해 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)으로 함께 토출된다. 이때, 상기 유분리관(42)이 상기 케이싱(10)의 내주면을 따라 곡선지거나 절곡되게 형성됨에 따라 상기 유분리관(42)에서 배출되는 냉매와 오일이 상기 케이싱(10)의 내주면을 따라 선회하게 되고, 이 과정에서 상기 냉매와 오일이 원심력에 분리되어 냉매는 상기 냉매토출관(DP)을 통해 냉동사이클시스템으로 이동을 하는 반면 오일은 상기 분리캡(41)의 오일회수통공(41c) 또는 메인프레임(14)의 오일회수유로(미도시)를 통해 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)으로 이동하여 회수된다.

이렇게, 상기 압축기의 내부에 오일을 분리하는 오일분리부가 구비됨에 따라 상기 냉동사이클시스템에 별도의 오일분리기를 구비하지 않고서도 상기 압축기에 항상 적정량의 오일이 유지될 수 있게 됨으로써 상기 냉동사이클시스템의 배관을 간소화할 수 있고 냉매의 압력이 일정하게 유지되어 냉동사이클시스템의 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 상기 케이싱의 외곽에서 연통되어 오일의 온도저하와 보수를 용이하게 할 수 있도록 오일회수관을 설치할 수도 있다. 예컨대, 도 6에서와 같이 상기 오일회수관(43)이 케이싱(10)의 외곽에 배치되어 그 입구는 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)에 연통되는 반면 그 출구는 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)에 연통되도록 연결된다. 이때, 상기 오일회수관(43)의 중간, 즉 상기 케이싱(10)의 외곽에 배치되는 부위에는 회수되는 오일의 온도를 낮출 수 있도록 모세관로(44)가 설치될 수 있다.

Claims

밀폐된 내부공간이 구비되고 그 내부공간에 토출관이 연통되는 케이싱;

상기 케이싱의 내부공간에 설치되는 구동모터;

상기 케이싱의 내부공간에 고정 설치되고 흡입관이 직접 연통되는 고정스크롤;

상기 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 압축실을 형성하는 선회스크롤; 및

상기 압축실에서 토출되는 냉매가 상기 케이싱의 내부공간에서 선회되도록 하여 그 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리유닛;을 포함한 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 오일분리유닛은 상기 압축실의 토출측과 토출관 사이를 분리하도록 상기 압축실의 토출측을 수용하여 상기 고정스크롤에 결합되는 분리캡과, 상기 분리캡에 의해 상기 케이싱의 내부공간을 순환하는 냉매가 그 내부공간에서 선회하도록 유도하는 유분리관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 케이싱의 내부공간에는 압축실에서 토출되는 냉매가 그 내부공간을 순환하도록 연통유로가 형성되고, 상기 토출관의 입구에 대응되는 연통유로의 출구에 상기 유분리관이 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 분리캡에 수용되는 고정스크롤의 외주면에는 냉매가 상기 압축실의 토출측 반대쪽으로 이동하도록 제1 연통구멍이 형성되고, 상기 분리캡에 수용되지 않는 고정스크롤의 외주면에는 상기 케이싱의 내부공간을 순환하는 냉매가 토출관으로 안내되도록 제2 연통구멍이 형성되어 그 제2 연통구멍의 출구에 상기 유분리관이 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 분리캡에는 냉매와 분리된 오일이 상기 분리캡의 안쪽으로 이동하도록 오일통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 유분리관은 곡선지거나 또는 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 유분리관은 그 입구와 출구의 단면적이 동일한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 유분리관은 그 입구와 출구의 단면적이 상이한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 토출관은 상기 케이싱의 상단에 연통되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 고정스크롤의 상측공간에서 분리된 오일이 상기 케이싱의 외곽을 거쳐 하측공간으로 이동할 수 있도록 상기 케이싱의 외곽에서 오일회수관이 연결되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제10항에 있어서,

상기 오일회수관은 모세관(Capillary) 또는 모세관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.