KR20110064667A

KR20110064667A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20110064667A
Application number: KR1020090121356A
Authority: KR
Inventors: 조현웅
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-15
Also published as: KR101587172B1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다. 본 발명은, 선회스크롤의 랩 안쪽과 바깥쪽을 다른 공구로 가공하면서 발생되는 면남음에 대응되도록 고정스크롤의 고정랩 끝단에 회피부를 형성함으로써, 상기 선회스크롤의 면남음과 고정랩이 간섭되어 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에서의 축방향 틈새가 발생되고 이로 인해 압축실의 실링효과가 반감되는 것을 미연에 방지하여 압축기의 압축성능을 향상시킬 수 있다.

스크롤, 면남음, 간섭, 회피

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 스크롤 가공시 발생되는 면남음으로 인해 양쪽 스크롤 사이에서 간섭이 일어나는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 공조기 분야에 널리 사용되고 있는 고효율 저소음 압축기이다. 스크롤 압축기는 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 그 두 개의 스크롤 사이에 복수 개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가스를 연속으로 흡입 압축하여 토출하는 방식이다.

상기 스크롤은 밀폐용기에 고정되는 고정스크롤과 그 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하는 선회스크롤로 이루어져 있다. 상기 고정스크롤과 선회스크롤은 각각 원판모양의 고정경판 및 선회경판과, 상기 각 경판들의 대향면에 나선형으로 형성되어 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정랩과 선회랩으로 이루어져 있다.

상기 고정스크롤의 고정랩은 상기 고정경판의 일측면에 나선형으로 홈파기 가공하여 상기 고정랩을 형성하는 반면, 상기 선회스크롤의 선회랩은 상기 선회경 판의 일측면에 선회랩의 주변을 절삭 가공하여 나선형의 선회랩이 형성하고 있다.

하지만, 상기 고정랩과 선회랩은 압축실의 실링방식에 따라 그 가공방식도 달라지게 된다. 예를 들어, 양쪽 스크롤 사이를 팁실 방식으로 실링하는 경우에는 상기 선회경판의 배면, 즉 선회랩이 형성되지 않는 면이 프레임과 스러스트 베어링면을 형성함에 따라 상기 선회경판의 배면을 연삭 가공하게 되는 반면, 양쪽 스크롤 사이를 배압 방식으로 실링하는 경우에는 상기 선회경판의 가장자리, 즉 선회랩이 형성되는 면(이하, 선회경판의 상면)의 그 선회랩 외곽면이 고정경판의 고정랩 외곽면(이하, 고정경판의 저면)과 스러스트 베어링면을 형성함에 따라 상기 고정경판의 저면과 선회경판의 상면을 연삭 가공하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에 있어서는, 전술한 바와 같이 양쪽 스크롤 사이를 팁실 방식으로 실링하는 경우에는 상기 선회스크롤의 상면을 연삭할 필요가 없었으나, 상기 실링방식이 배압 방식으로 변경됨에 따라 상기 고정경판의 저면과 선회경판의 상면을 연삭 가공할 필요가 생기게 되었다. 이 경우, 상기 선회경판의 상면에 대한 조도와 진직도 개선을 위해서는 통상 절삭공구를 이용하여 선회랩을 절삭 가공한 후에 상기 절삭공구 보다 공구경이 큰 연삭공구를 사용하여 연삭 가공을 추가하고 있다. 하지만, 이와 같이 2가지 공구를 사용하여 선회스크롤을 가공함에 따라 상기 선회경판과 선회랩이 만나는 부위에 면남음이 발생되고, 이 면남음으로 인해 상기 고정스크롤의 고정랩 끝단과 간섭이 발생되어 압축되는 냉매의 누설이나 선회스크롤의 이상 거동이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 선회스크롤의 가공시 발생되는 면남음으로 인한 고정스크롤과의 간섭을 줄여 냉매 누설이나 스크롤의 이상 거동을 미연에 방지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기의 내부에 고정 결합되는 프레임; 상기 프레임에 결합되는 고정경판과, 상기 고정경판의 저면에 나선형으로 된 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및 상기 프레임과 고정스크롤 사이에 개재되어 상기 프레임에 대응된 배압면에 공급되는 배압력에 의해 지지되는 선회경판과, 상기 선회 경판의 상면에 나선형으로 형성되어 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 갖는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 선회스크롤의 선회경판과 선회랩이 만나는 부위에 대응하는 상기 고정랩의 모서리에 소정의 깊이와 폭길이를 갖는 회피부가 상기 고정랩의 궤적을 따라 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.

여기서, 상기 회피부는 상기 고정랩의 모서리에 경사지게 형성되는 제1 부와, 상기 제1 부에 연이어 상기 고정랩의 선단면의 면방향으로 단차지게 형성되는 제2 부로 이루어질 수 있다.

또, 밀폐용기의 내부에 고정 결합되는 프레임; 상기 프레임에 결합되는 고정경판과, 상기 고정경판의 저면에 나선형으로 된 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및 상기 프레임과 고정스크롤 사이에 개재되어 상기 프레임에 대응된 배압면에 공급되는 배압력에 의해 지지되는 선회경판과, 상기 선회경판의 상면에 나선형으로 형성되어 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 갖는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 고정랩은 그 중심쪽 끝단에서 제1 궤적범위까지는 모서리면에 제1 모따기면이 형성되고, 상기 제1 궤적범위에서 바깥쪽 끝단까지는 제2 모따기면과 그 제2 모따기면에서 상기 고정랩의 선단면 방향으로 소정의 폭길이와 깊이를 갖는 단차면이 각각 연이어 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 상기 선회스크롤의 랩 안쪽과 바깥쪽을 다른 공구로 가공하면서 발생되는 면남음에 대응되도록 상기 고정스크롤의 고정랩 끝단에 회피부를 형성함으로써, 상기 선회스크롤의 면남음과 고정랩이 간섭되어 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에서의 축방향 틈새가 발생되고 이로 인해 압축실의 실링효과가 반감되는 것을 미연에 방지하여 압축기의 압축성능을 향상시킬 수 있다.

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

도 1은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 고압식 스크롤 압축기에서 고정스크롤과 선회스크롤을 분해하여 보인 사시도이며, 도 3은 도 2에 따른 고정스크롤의 평면도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에서 "Ｉ-Ｉ" 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 밀폐용기(10)의 내주면에 메인프레임(20)과 서브프레임(30)이 고정 설치되고, 상기 메인프레임(20)과 서브프레임(30)의 사이에는 구동모터(40)가 설치되며, 상기 메인프레임(20)의 상면에는 고정스크롤(50)이 고정 설치되고, 상기 메인프레임(20)과 고정스크롤(50)의 사이에는 그 고정스크롤(50)에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 형성되도록 하는 선회스크롤(60)이 설치된다. 그리고 상기 밀폐용기(10)의 일측에는 냉매흡입관(11)이 관통되어 후술할 고정스크롤(50)의 흡입구(53)에 직접 연결되고, 상기 밀폐용기(10)의 타측에는 냉매토출관(12)이 그 밀폐용기(10)의 내부공간에 연통되도록 연결된다.

상기 메인프레임(20)의 그 상면에 스러스트 베어링면(21)이 형성되고, 상기 스러스트 베어링면(21)에는 상기 선회스크롤(60)과의 사이에 중간압의 배압실(S)을 형성하여 그 선회스크롤(60)이 고정스크롤(50) 방향으로 지지될 수 있도록 배압홈(22)이 형성된다.

상기 고정스크롤(50)은 원판모양으로 형성되는 고정경판(51)과, 그 고정경판(51)의 저면에 나선형으로 형성되어 후술할 선회스크롤(60)의 선회랩(62)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 고정랩(52)과, 상기 고정경판(51)의 측면에는 상기 가스흡입관(11)이 직접 연통되도록 형성되는 흡입구(53)와, 상기 고정경판(51) 상면 중앙에 관통 형성되어 최종압축실과 밀폐용기(10)의 내부공간이 연통되도록 하는 토출구(54)로 이루어진다.

상기 선회스크롤(60)은 원판모양으로 형성되어 상기 고정경판(51)에 대향되게 배치되는 선회경판(61)과, 상기 선회경판(61)의 상면에 인벌류트 형상으로 형성되어 상기 고정랩(52)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 선회랩(62)과, 상기 선회경판(61)의 저면 중앙에 돌출 형성되어 상기 구동모터(40)의 크랭크축(43)에 편심지게 결합되는 보스부(63)로 이루어진다.

도면중 미설명 부호인 41은 고정자, 42는 회전자, 43a는 오일유로, 70은 올담링이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같은 동작된다.

즉, 상기 구동모터(40)에 전원을 인가하여 그 크랭크축(43)이 회전을 하면, 상기 크랭크축(43)에 편심 결합되는 선회스크롤(60)이 일정한 궤적을 따라 선회운동을 하고, 이 과정에서 상기 선회스크롤(60)과 고정스크롤(50) 사이에 형성되는 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 선회운동의 중심으로 연속 이동하면서 체적이 감소되어 냉매를 연속적으로 흡입 압축하면서 밀폐용기(10)의 내부공간으로 토출한다.

이때, 상기 메인프레임(20)의 배압홈(22)과 고정스크롤의 고정경판(51) 그리고 선회스크롤의 선회경판(61)으로 이루어지는 배압실(S)의 압력에 의해 상기 선회스크롤(60)이 상승하여 그 선회스크롤(60)과 고정스크롤(50) 사이의 압축실(P)이 실링된다. 아울러, 상기 선회스크롤(60)이 배압력에 의해 상승하면서 그 선회스크롤(60)의 선회경판(61) 상면과 이에 대응하는 고정스크롤(50)의 고정경판(51) 저면이 스러스트 베어링면을 이루게 되어 상기 선회스크롤(60)이 원활하게 선회운동을 할 수 있게 된다.

하지만, 상기 선회스크롤(60)이 배압력에 의해 상승하면서 그 선회스크롤의 베어링면(65)이 상기 고정스크롤(50)의 베어링면(55)과 함께 스러스트 베어링면이 형성되도록 하기 위해서는 전술한 바와 같이 상기 고정스크롤(50)의 고정경판(51) 저면과 선회스크롤(60)의 선회경판(61) 상면을 각각 연삭 가공하여 그 베어링면들(55)(65)의 조도와 진직도를 높여야 한다. 이를 위해서는 상기 고정경판(51)과 선회경판(61)의 대향면, 즉 베어링면들(55)(65)을 연삭 가공하여야 한다. 특히 상기 선회스크롤(60)의 경우에는 선회랩(62)이 선회경판(61)의 상면에서 돌출 형성됨에 따라 그 선회랩(62)의 외곽에 해당하는 선회경판(61)의 베어링면(65)은 상기 선회랩(62)의 안쪽에 해당하는 면을 가공할 때 보다 공구경이 큰 연삭 공구를 이용하여 가공하는 것이 선회경판(61)의 조도와 진직도를 높일 수 있게 된다. 그러나, 상기 선회경판(61)의 베어링면(65)을 가공할 때에는 그 베어링면(65)과 선회랩(62)이 만나는 모서리 부위에 면남음(66)이 발생하게 되어 이 면남음(66)이 상기 고정랩(52)의 끝단과 간섭(도 7에서 가상선으로 도시됨)되면서 상기 선회스크롤(60)이 부상하는 것을 막고 이로 인해 상기 고정스크롤(50)과 선회스크롤(60) 사이에 틈새가 발생되어 냉매의 누설이 야기되거나 선회스크롤(60)의 거동이 불안정하게 될 수 있다.

이를 감안하여, 본 발명에서는 상기 선회스크롤(60)의 면남음(66)과 고정스크롤(50)의 고정랩(52)이 간섭되지 않도록 상기 고정랩(52) 중에서 최외곽측 고정랩의 끝단에 상기 선회스크롤(50)의 면남음(66) 높이와 폭에 대응하는 만큼의 깊이를 갖는 회피부(56)를 대략 고정랩의 끝단에서 360°범위내에서 홈지게 형성하는 것이다.

예를 들어, 도 3 내지 도 7에서와 같이 본 발명에 의한 회피부(56)는 상기 고정랩(52)의 주벽면에서 선단면으로 이어지는 모서리에 경사지게 제1 모따기면으로 형성되는 제1 부(57)와, 상기 제1 부(57)에 연이어 상기 고정랩(52)의 선단면의 면방향으로 단차지게 제2 모따기면으로 형성되는 제2 부(58)로 이루어질 수 있다.

상기 제1 부(57)는 그 경사 깊이(C2)는 대략 0.5 ~ 0.7mm 범위가 되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 상기 회피부가 형성되기 전, 즉 상기 고정랩의 안쪽 끝단에서 회피부 이전까지의 경사 깊이(C1)대략 0.2 ~ 0.25mm 정도가 되도록 형성된다. 따라서, 상기 제1 부(57)의 경사 깊이(C2)는 그 이전의 경사 깊이(C1)에 비해 대략 2 ~ 3배 범위에서 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 상기 회피부(57)의 폭길이(L)는, 즉 상기 고정랩의 내주면에서부터의 폭길이(L)는 대략 0.7 ~ 1.0mm가 되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 상기 제2 부의 깊이(T)는 0.015 ~ 0.04mm 로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

물론, 상기 제1 부의 경사 깊이와 제2 부의 폭길이와 깊이는 더 깊고 길면 면남음 부위와의 간섭을 확실하게 피할 수 있으나 이 경우 냉매누설이 발생되어 오히려 압축기 성능이 저하될 수 있다.

상기와 같이, 상기 선회스크롤(60)의 베어링면(65)을 형성할 때 규격이 다른 복수 개의 공구를 사용하게 되면 상기 선회스크롤(60)에 면남음(66)이 생겨 상기 고정랩(52)과의 간섭이 발생될 수 있으나, 상기 면남음(66)에 대응하는 위치, 즉 상기 고정랩(52)의 끝단에 상기 면남음(66)의 크기 만큼 홈진 회피부(56)가 형성됨으로써 상기 선회스크롤(60)이 부상하여 그 선회랩(62)의 끝단이 상기 고정스크롤(50)의 고정경판(51)에 접촉하더라도 그 선회스크롤(60)의 면남음(66)이 상기 고정스크롤(50)의 회피부(56)에 수용되고 이로 인해 상기 선회스크롤(60)과 고정스크롤(50) 사이의 간섭이 방지될 수 있다.

이렇게 하여, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 틈새가 발생되는 것을 방지하는 동시에 상기 선회스크롤의 거동을 안정시켜 압축되는 냉매가 누설되는 것을 줄이고 마찰손실을 줄여 압축기 성능을 높일 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 회피부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 회피부(56)가 상기 고정랩(52)의 모서리면에 제1 부(57)가 경사지게 형성되고 그 제1 부(57)에 연이어 제2 부(58)가 단차지게 형성되는 것이었으나, 본 실시예는 상기 회피부(56)가 그 중간에 적어도 한 개 이상의 변곡점을 갖는 복수 개의 서로 다른 면으로 이루어지면 족하다. 예를 들어, 도 7에서와 같이 상기 회피부(156)의 제1 부(157)와 제2 부(158)가 서로 다른 경사각을 갖는 복수 개의 경사면으로 연이어 이루어질 수도 있고, 도 8에서와 같이 상기 회피부(256)의 제1 부(257)와 제2 부(258)는 서로 다른 깊이를 갖는 복수 개의 단차면으로 연이어 이루어질 수도 있다.

이 경우에도 다른 기본적인 구성은 전술한 실시예와 동일하고, 그에 따른 작용 효과도 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예들과 같이 상기 회피부의 제1 부와 제2 부가 그 경사각이나 깊이가 다른 동일한 형상으로 형성될 경우에는 상기 회피부의 가공이 용이하게 되어 스크롤 압축기에 대한 제조비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명 고압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 도 1에 따른 고압식 스크롤 압축기에서 고정스크롤과 선회스크롤을 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 고정스크롤의 평면도,

도 4 및 도 5는 도 3에서 "Ｉ-Ｉ" 및 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 6은 도 2에 따른 고정스크롤과 선회스크롤의 결합시 선회스크롤의 면남음과 고정스크롤의 회피부 관계를 보인 개략도,

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 고정스크롤의 회피부에 대한 다른 예를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

50 : 고정스크롤 51 : 고정경판

52 : 고정랩 55 : 고정스크롤의 베어링면

56 : 회피부 57 : 제1 부

58 : 제2 부 60 : 선회스크롤

61 : 선회경판 62 : 선회랩

65 : 선회스크롤의 베어링면 66 : 면남음

Claims

밀폐용기의 내부에 고정 결합되는 프레임;

상기 프레임에 결합되는 고정경판과, 상기 고정경판의 저면에 나선형으로 된 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및

상기 프레임과 고정스크롤 사이에 개재되어 상기 프레임에 대응된 배압면에 공급되는 배압력에 의해 지지되는 선회경판과, 상기 선회경판의 상면에 나선형으로 형성되어 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 갖는 선회스크롤;을 포함하고,

상기 선회스크롤의 선회경판과 선회랩이 만나는 부위에 대응하는 상기 고정랩의 모서리에 소정의 깊이와 폭길이를 갖는 회피부가 상기 고정랩의 궤적을 따라 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 회피부는 상기 고정랩의 모서리에 경사지게 형성되는 제1 부와, 상기 제1 부에 연이어 상기 고정랩의 선단면의 면방향으로 단차지게 형성되는 제2 부로 이루어지는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,

상기 제1 부는 경사 깊이가 상기 회피부가 형성되지 않은 부위에 비해 대략 2 ~ 3 배 더 깊게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 회피부는 그 중간에 적어도 한 개 이상의 변곡점을 갖는 복수 개의 서로 다른 면으로 이루어지는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서,

상기 회피부는 서로 다른 경사각을 갖는 복수 개의 경사면으로 이루어지는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서,

상기 회피부는 서로 다른 깊이를 갖는 복수 개의 단차면으로 이루어지는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 회피부는 상기 고정랩의 끝단에서 안쪽으로 360°범위에 형성되는 스크롤 압축기.
제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,

상기 선회스크롤은 상기 선회랩 중에서 최외곽 선회랩을 기준으로 그 최외곽 선회랩의 바깥쪽 면 조도가 상기 최외곽 선회랩의 안쪽 면 조도보다 크게 형성되는 스크롤 압축기.
밀폐용기의 내부에 고정 결합되는 프레임;

상기 프레임에 결합되는 고정경판과, 상기 고정경판의 저면에 나선형으로 된 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및

상기 프레임과 고정스크롤 사이에 개재되어 상기 프레임에 대응된 배압면에 공급되는 배압력에 의해 지지되는 선회경판과, 상기 선회경판의 상면에 나선형으로 형성되어 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 갖는 선회스크롤;을 포함하고,

상기 고정랩은 그 중심쪽 끝단에서 제1 궤적범위까지는 모서리면에 제1 모따기면이 형성되고, 상기 제1 궤적범위에서 바깥쪽 끝단까지는 제2 모따기면과 그 제2 모따기면에서 상기 고정랩의 선단면 방향으로 소정의 폭길이와 깊이를 갖는 단차면이 각각 연이어 형성되는 스크롤 압축기.
제9항에 있어서,

상기 제2 모따기면의 경사깊이는 제1 모따기면의 경사깊이 대비 대략 2 ~ 3배로 형성되는 스크롤 압축기.