KR20130031734A - Scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a scroll compressor.
스크롤 압축기는 고정랩을 갖는 고정스크롤과 선회랩을 갖는 선회스크롤을 포함한다. 이러한 스크롤 압축기는 상기 선회스크롤이 고정스크롤 상에서 선회운동을 하면서, 고정랩과 선회랩 사이에 형성되는 압축실의 연속적인 부피 변화를 통해서 냉매를 흡입 및 압축하는 방식이다.The scroll compressor includes a fixed scroll having a fixed wrap and a rotating scroll having a swing wrap. Such a scroll compressor is a method of sucking and compressing a refrigerant through a continuous volume change of the compression chamber formed between the fixed wrap and the swing wrap while the swing scroll is rotated on the fixed scroll.
그리고 이러한 스크롤 압축기는 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지므로 작동 과정에서 발생되는 진동 및 소음의 측면에서 다른 형태의 압축기에 비해서 우수한 장점을 갖는다.In addition, since the scroll compressor is continuously sucked, compressed and discharged, the scroll compressor has an advantage over other types of compressors in terms of vibration and noise generated during operation.
스크롤 압축기에 있어서, 그 거동 특성은 상기 고정랩 및 선회랩의 형태에 의해 결정되게 된다. 고정랩과 선회랩은 임의의 형상을 가질 수 있지만 통상적으로는 가공이 용이한 인볼류트 곡선의 형태를 갖고 있다. 인볼류트 곡선은 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적에 해당되는 곡선을 의미한다. 이러한 인볼류트 곡선을 이용하는 경우 랩의 두께가 일정하므로 용적변화율도 일정하게 되므로, 충분한 정도의 압축비를 얻기 위해서는 랩의 권수를 늘려야 하지만, 압축기의 크기도 함께 커지게 된다.In the scroll compressor, its behavior is determined by the shape of the fixed wrap and the swing wrap. The stationary wrap and the swiveling wrap may have any shape, but typically have the form of an involute curve that is easy to machine. An involute curve is a curve that corresponds to the trajectory that the end of the yarn draws when unwinding the yarn wound around a base circle of any radius. In the case of using the involute curve, since the thickness of the wrap is constant, the volume change rate is also constant. In order to obtain a sufficient compression ratio, the number of turns of the wrap must be increased, but the size of the compressor is also increased.
한편, 상기 선회스크롤은 통상적으로는 원판 형태의 경판과 상기 경판의 일측에 상술한 선회랩이 형성된다. 그리고, 선회랩이 형성되지 않은 배면에 보스부가 형성되어 선회스크롤을 선회구동시키는 회전축과 연결되게 된다. 이러한 형태는 경판의 거의 전면적에 걸쳐서 선회랩을 형성할 수 있어 동일한 압축비를 얻기 위한 경판부의 직경을 작게 할 수 있는 반면에, 압축시에 냉매의 반발력이 적용되는 작용점과 상기 반발력을 상쇄하기 위한 반력이 적용되는 작용점이 서로 축방향으로 이격되어 작동 과정에서 선회스크롤이 기울어지면서 진동이나 소음이 커지는 문제가 있다.On the other hand, the turning scroll is typically a disk-shaped hard plate and the above-described turning wrap is formed on one side of the hard plate. And, the boss is formed on the back surface is not formed the swing wrap is connected to the rotary shaft for driving the swing scroll. This type can form a turning wrap over almost the entire surface of the hard plate, so that the diameter of the hard plate portion can be reduced to obtain the same compression ratio, while the action point to which the repelling force of the refrigerant is applied during compression and the reaction force for canceling the repulsive force The applied working points are spaced apart from each other in the axial direction so that the turning scroll is tilted during the operation, thereby increasing the vibration or noise.
이러한 문제를 해소하기 위한 방법으로, 회전축과 선회스크롤이 결합되는 지점이 상기 선회랩과 동일한 면에 형성되는 형태인 소위 축관통 스크롤 압축기가 개시된 바 있다. 이러한 형태의 압축기는 냉매의 반발력의 작용점과 그 반력의 작용점이 동일지점에 작용되므로 선회스크롤이 기울어지는 문제를 해소할 수 있게 된다. 그러나, 이렇게 회전축이 선회랩 부분까지 연장되면 선회랩의 중심부에 회전축의 단부가 위치하게 되므로 경판의 직경을 크게 하여야만 의도한 압축비를 얻을 수 있게 된다. 이로 인해서, 압축기의 크기가 커지게 된다. As a method for solving such a problem, a so-called axial through scroll compressor has been disclosed in which a point where the rotating shaft and the rotating scroll are coupled is formed on the same surface as the rotating wrap. In this type of compressor, since the action point of the reaction force of the refrigerant and the action point of the reaction force are acted at the same point, it is possible to solve the problem of tilting the scroll scroll. However, when the rotary shaft extends to the turning wrap portion, the end of the rotating shaft is positioned at the center of the turning wrap, so that the intended compression ratio can be obtained only by increasing the diameter of the hard plate. As a result, the size of the compressor is increased.
통상, 압축기가 공기조화기에 적용되기 위해서는 흡입체적과 토출체적의 비율(Volume Ratio; Vr)이 2.0 이상은 확보되어야 하며, 베어링의 신뢰성을 가늠할 수 있는 좀머펠트 수(Sommerfeld Number; Sf)가 0.005 이상은 확보되어야 한다. 하지만, 종래의 축관통 스크롤 압축기는 회전축과 선회스크롤 사이의 베어링이 압축부를 관통하고 있으므로 압축기의 크기를 확대하지 않고는 Vr을 2.0 이상으로 확보하기가 어렵다. 그렇다고 Vr을 확보하기 위해 베어링의 크기를 줄일 경우에는 좀머펠트 수가 낮아져 고체마찰이 발생하면서 베어링의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있었다.In general, in order for the compressor to be applied to an air conditioner, the ratio of the suction volume and the discharge volume (Vr) must be secured at 2.0 or more, and the Sommerfeld Number (Sf) at which the reliability of the bearing can be estimated is 0.005 or more. Should be secured. However, in the conventional shaft-through scroll compressor, since the bearing between the rotating shaft and the turning scroll penetrates the compression part, it is difficult to secure Vr to 2.0 or more without increasing the size of the compressor. However, when reducing the size of the bearing in order to secure the Vr, the number of Sommerfeld was lowered, there was a problem that the reliability of the bearing is lowered while the solid friction occurs.
본 발명의 목적은, 압축기의 전체 크기를 작게 하면서도 충분한 체적비와 좀머펠트 수를 얻을 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.It is an object of the present invention to provide a scroll compressor capable of obtaining a sufficient volume ratio and a number of sommerfelds while reducing the overall size of the compressor.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정랩을 갖는 고정스크롤; 상기 고정랩과 치합되어 외측면과 내측면에 제1 및 제2 압축실을 형성하는 선회랩을 가지며, 상기 고정스크롤에 대해서 선회운동하는 선회스크롤; 일단부에 편심부를 가지며, 상기 편심부가 상기 선회랩과 반경방향으로 중첩되도록 상기 선회스크롤에 결합되는 회전축; 및 상기 회전축을 구동하는 구동유닛;을 포함하고, 상기 선회스크롤과 회전축 사이의 베어링 면적을 A라 하고, 상기 선회스크롤의 경판 면적을 B라고 할 때, 상기 A/B는 0.035 ~ 0.085 범위가 되도록 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a fixed scroll having a fixed wrap; A turning scroll having an orbiting wrap engaged with the fixed wrap to form first and second compression chambers on outer and inner surfaces thereof, the pivoting scroll being pivotal with respect to the fixed scroll; A rotation shaft having an eccentric portion at one end thereof and coupled to the swing scroll such that the eccentric portion radially overlaps the pivot wrap; And a drive unit for driving the rotary shaft, wherein the bearing area between the swing scroll and the rotation shaft is A, and the hard plate area of the swing scroll is B, such that A / B is in the range of 0.035 to 0.085. A scroll compressor is provided.
여기서, 상기 제1 압축실은 상기 고정랩의 내측면과 선회랩의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P1, P2) 사이에서 형성되고, 상기 편심부의 중심(O)과 상기 두 개의 접촉점(P1, P2)을 각각 연결한 두 개의 선이 이루는 각도 중 큰 값을 갖는 각도를 α라 할 때, 적어도 토출 개시 전에 α < 360° 가 된다.Here, the first compression chamber is formed between two contact points (P1, P2) formed by the inner surface of the fixed wrap and the outer surface of the swing wrap, the center of the eccentric portion (O) and the two contact points (P1) , When the angle having the larger value among the angles formed by the two lines connecting P2) is α, at least α <360 ° before the start of discharge.
또, 토출 개시시에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P3, 토출 개시 150°전에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P4라 할 때, 상기 고정랩의 두께는 상기 P3에서 P4로 갈수록 감소한 후 증가하게 된다.Further, when the inner contact point of the first compression chamber is P3 at the start of discharge and the inner contact point of the first compression chamber is P4 at 150 ° before the discharge starts, the thickness of the fixed wrap decreases from P3 to P4. Will increase.
또, 상기 고정랩의 내주면과 상기 회전축의 축중심 사이의 거리를 DF, 토출 개시시에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P3, 토출 개시 150°전에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P4라 할 때, 상기 DF는 상기 P3에서 P4로 갈수록 증가한 후 감소하게 된다.Further, the distance between the inner circumferential surface of the fixed wrap and the shaft center of the rotary shaft is D F , the inner contact point of the first compression chamber is P3 at the start of discharge, and the inner contact point of the first compression chamber is P4 at 150 ° before the start of discharge. In the above, D F increases from
또, 상기 편심부의 중심과 상기 선회랩의 외주면 사이의 거리를 DO라 할 때, 토출 개시시에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P3, 토출 개시 150°전에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P4라 할 때, 상기 DO는 상기 P3에서 P4로 갈수록 증가한 후 감소하게 된다.Further, when the distance between the center of the eccentric portion and the outer circumferential surface of the turning wrap is D 0 , the inner contact point of the first compression chamber is P3 at the start of discharge, and the inner contact point of the first compression chamber is 150 ° before the discharge starts. When P 4, the D O increases from
또, 상기 선회스크롤의 중심부에는 내부에 상기 편심부가 결합되는 회전축 결합부가 형성되고, 상기 고정랩의 내측 단부의 내주면에는 돌기부가 형성되며, 상기 회전축 결합부의 외주면에는 상기 돌기부와 접촉하여 압축실을 형성하는 오목부가 형성된다.In addition, a rotational shaft coupling portion is formed in the center of the rotating scroll, the eccentric portion is coupled to the inside, a protrusion is formed on the inner peripheral surface of the inner end of the fixed wrap, the compression shaft is formed in contact with the protrusion on the outer peripheral surface of the rotating shaft coupling portion A recess is formed.
여기서, 상기 회전축은, 상기 구동유닛과 연결되는 축부; 상기 축부의 단부에 축부와 동심으로 형성되는 핀부; 및 상기 핀부에 편심되게 끼워지는 편심베어링;을 포함하고, 상기 편심베어링은 상기 회전축 결합부에 회전가능하게 결합된다.Here, the rotating shaft, the shaft portion connected to the drive unit; A pin portion formed concentrically with the shaft portion at the end of the shaft portion; And an eccentric bearing eccentrically fitted to the pin portion, wherein the eccentric bearing is rotatably coupled to the rotation shaft coupling portion.
본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 선회스크롤과 회전축 사이의 베어링 면적을 A라 하고, 상기 선회스크롤의 경판 면적을 B라고 할 때, A/B는 0.035 ~ 0.085 범위가 되도록 형성함으로써, 압축기의 전체 크기를 작게 하면서도 충분한 체적비와 좀머펠트 수를 얻을 수 있어 압축기의 마찰손실과 마모를 줄일 수 있다.In the scroll compressor according to the present invention, when the bearing area between the swing scroll and the rotating shaft is A, and the hard plate area of the swing scroll is B, A / B is formed so as to be in the range of 0.035 to 0.085, thereby reducing the overall size of the compressor. It is possible to reduce the friction loss and wear of the compressor by making it possible to obtain a sufficient volume ratio and a number of sommer felts while reducing the size of the compressor.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 일 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 실시예 중 압축 유닛을 도시한 부분 절개도,
도 3은 도 2에 도시된 압축 유닛을 도시한 분해 사시도,
도 4는 인볼류트 형태의 선회랩 및 고정랩을 갖는 스크롤 압축기에서 흡입 직후 및 토출 직전의 제1 및 제2 압축실을 도시한 평면도,
도 5는 다른 인볼류트 형태의 선회랩 및 고정랩을 갖는 스크롤 압축기에서의 선회랩의 형태를 도시한 평면도,
도 6은 다른 포락선에 의해 얻어진 선회랩 및 고정랩을 도시한 평면도,
도 7은 도 6에서 중앙부를 확대하여 도시한 평면도,
도 8은 도 6에 도시된 실시예에서 선회랩이 토출 개시전 150°위치에 있는 상태를 도시한 평면도,
도 9는 도 6에 도시된 실시예에서 제2 압축실에서 토출이 개시되는 시점을 도시한 평면도,
도 10은 본 실시예에서 베어링 면적과 경판 면적을 구분하여 보인 개략도,
도 11은 도 10에 따른 실시예에서 베어링 면적을 경판 면적으로 나눈 비와 체적비 및 좀머펠트 수의 관계를 보인 그래프.1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of one embodiment of a scroll compressor according to the present invention;
2 is a partial cutaway view of the compression unit of the embodiment shown in FIG. 1, FIG.
3 is an exploded perspective view of the compression unit shown in FIG.
4 is a plan view showing first and second compression chambers immediately after suction and just before discharge in a scroll compressor having a swing wrap and a fixed wrap in the form of involute;
5 is a plan view showing the shape of a swing wrap in a scroll compressor having a swing wrap and a fixed wrap of another involute type;
6 is a plan view showing a turning wrap and a fixed wrap obtained by another envelope;
FIG. 7 is an enlarged plan view of a central portion of FIG. 6;
8 is a plan view showing a state in which the turning wrap in the embodiment shown in Figure 6 in the 150 ° position before the discharge start;
9 is a plan view showing a time point at which discharge is started in the second compression chamber in the embodiment shown in FIG. 6;
10 is a schematic view showing the bearing area and the hard plate area separately in this embodiment,
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the ratio of the bearing area divided by the hard plate area, the volume ratio, and the number of Sommerfeldt in the embodiment according to FIG. 10; FIG.
이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the scroll compressor according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는, 원통형의 케이싱(110)과, 상기 케이싱의 상부 및 하부를 각각 덮는 상부 쉘(112) 및 하부 쉘(114)을 갖는다. 상기 상부 쉘과 하부 쉘은 상기 케이싱에 용접되어 케이싱과 함께 하나의 밀폐 공간을 형성하게 된다.Referring to FIG. 1, the scroll compressor according to the present embodiment includes a
상기 상부 쉘(112)의 상부에는 토출파이프(116)가 설치된다. 상기 토출파이프(116)는 압축된 냉매가 외부로 배출되는 통로에 해당되며, 토출되는 냉매에 혼입된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터(미도시)가 상기 토출파이프(116)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 케이싱(110)의 측면으로 흡입파이프(118)가 설치된다. 상기 흡입파이프(118)는 압축될 냉매가 유입되는 통로로서, 도 1에서는 상기 흡입파이프(118)가 상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112)의 경계면에 위치하고 있으나 그 위치는 임의로 설정할 수 있다. 아울러, 상기 하부 쉘(114)은 압축기가 원활하게 작동될 수 있도록 공급되는 오일을 저장하는 오일챔버로서도 기능하게 된다.A
상기 케이싱(110) 내부의 대략 중앙부에는 구동유닛으로서의 모터(120)가 설치된다. 상기 모터(120)는 상기 케이싱(110)의 내면에 고정되는 고정자(122)와, 상기 고정자(122)의 내부에 위치하며 고정자(122)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(124)를 포함한다. 상기 회전자(124)의 중심에는 회전축(126)이 결합되어 상기 회전자(124)와 함께 회전하게 된다.The motor 120 as a drive unit is installed at an approximately center portion inside the
상기 회전축(126)의 중심부에는 오일유로(126a)가 회전축(126)의 길이방향을 따라서 연장되도록 형성되고, 상기 회전축(126)의 하단부에는 상기 하부 쉘(114)에 저장되어 있는 오일을 상부로 공급하기 위한 오일펌프(126b)가 설치된다. 상기 오일펌프(126b)는 상기 오일유로의 내부에 나선형의 홈을 형성하거나 별도의 임펠러를 설치한 형태일 수 있고, 별도의 용적식 펌프를 설치할 수도 있다.An
상기 회전축(126)의 상단부에는 후술할 고정스크롤에 형성되는 보스부 내부에 삽입되는 확경부(126c)가 형성된다. 상기 확경부는 다른 부분에 비해서 큰 직경을 갖도록 형성되고, 확경부의 단부에는 핀부(126d)가 형성된다. 상기 핀부(126d)에는 편심베어링(128)이 끼워지는데, 도 3을 참조하면, 상기 편심베어링(128)은 상기 핀부(126d)에 대해서 편심되게 끼워지며, 핀부(126d)에 대해서 편심베어링(128)이 회전하지 않도록 양자의 결합부는 대략 "D"자 형태를 갖도록 형성된다.The upper end of the rotating
상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112)의 경계부에 고정스크롤(130)이 장착된다. 상기 고정스크롤(130)은 그 외주면이 상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112) 사이에 열박음 방식으로 압입되어 고정되거나, 케이싱(110)과 상부 쉘(112)와 함께 용접에 의해 결합될 수 있다.The fixed
상기 고정스크롤(130)의 저면에는 상술한 회전축(126)이 삽입되는 보스부(132)가 형성된다. 상기 보스부(132)의 상측면(도 1 기준)에는 상기 회전축(126)의 핀부(126d)가 관통될 수 있도록 하는 관통공이 형성되어 이를 통해 상기 핀부(126d)는 상기 고정스크롤(130)의 경판부(134)의 상측으로 돌출되게 된다.On the bottom of the fixed
상기 경판부(134)의 상부면에는 후술할 선회랩과 치합되어 압축실을 형성하는 고정랩(136)이 형성되며, 상기 경판부(134)의 외주부에는 후술할 선회스크롤(140)을 수용하는 공간부를 형성하고, 상기 케이싱(110)의 내주면과 접하는 측벽부(138)가 형성된다. 상기 측벽부(138)의 상단부 내측에는 상기 선회스크롤(140)의 외주부가 안착되는 선회스크롤 지지부(138a)가 형성되며, 상기 선회스크롤 지지부(138a)의 높이는 상기 고정랩(136)과 동일 높이 또는 고정랩 보다 약간 작은 높이를 갖도록 형성되어 선회랩의 단부가 고정스크롤의 경판부 표면과 접할 수 있도록 하고 있다.The upper surface of the
상기 고정스크롤(130)의 상부에는 선회스크롤(140)이 설치된다. 상기 선회스크롤(140)는 대량 원형을 갖는 경판부(142) 및 상기 고정랩(136)과 치합되는 선회랩(144)이 형성된다. 그리고, 경판부(142)의 중심부에는 상기 편심베어링(128)이 회전가능하게 삽입 및 고정되는 대략 원형의 회전축 결합부(146)가 형성된다. 상기 회전축 결합부(146)의 외주부는 상기 선회랩과 연결되어 압축과정에서 상기 고정랩과 함께 압축실을 형성하는 역할을 하게 된다. 이에 대해서는 후술한다.Revolving
한편, 상기 회전축 결합부(146)에는 상기 편심베어링(128)이 삽입되어 상기 회전축(126)의 단부가 상기 고정스크롤의 경판부를 관통하여 삽입되고, 상기 선회랩, 고정랩 및 편심베어링(128)은 상기 압축기의 반경방향으로 중첩되도록 설치된다. 압축시에는 냉매의 반발력이 상기 고정랩과 선회랩에 가해지게 되고, 이에 대한 반력으로서 회전축 지지부와 편심베어링 사이에 압축력이 가해지게 된다. 상기와 같이, 축의 일부가 경판부를 관통하여, 랩과 반경방향으로 중첩되는 경우 냉매의 반발력과 압축력이 경판을 기준으로 하여 동일 측면에 가해지므로 서로 상쇄되게 된다. 이로 인해서, 압축력과 반발력의 작용에 의한 선회스크롤의 기울어짐이 방지될 수 있다.On the other hand, the
그리고, 도시되지 않았으나 상기 경판부(142)에는 토출공이 형성되어 압축된 냉매가 상기 케이싱의 내부로 토출될 수 있도록 한다. 상기 토출공의 위치는 요구되는 토출압 등을 고려하여 임의로 설정할 수 있다.Although not shown, a discharge hole is formed in the
그리고, 상기 선회스크롤(140)의 상측에는 상기 선회스크롤의 자전을 방지하기 위한 올담링(150)이 설치된다. 상기 올담링(150)은 상기 선회스크롤(140)의 경판부 배면에 끼워지는 대략 원 형태를 갖는 링부(152)와 상기 링부(152)의 일측면으로 돌출되는 한 쌍의 제1 키(154) 및 제2 키(156)를 포함한다. 상기 제1 키(154)는 상기 선회스크롤(140)의 경판부(142) 외주측의 두께보다 길게 돌출되어, 상기 고정스크롤(130)의 측벽부(138)의 상단 및 상기 선회스크롤 지지부(138a)에 걸쳐서 형성되는 제1 키홈(154a)의 내부에 삽입된다. 아울러, 상기 제2 키(156)는 상기 선회스크롤(140)의 경판부(142)의 외주부에 형성되는 제2 키홈(156a)에 각각 끼워진 상태로 결합된다.The upper wall of the
여기서, 상기 제1 키홈(154a)은 상방향으로 연장되는 수직부와 좌우방향으로 연장되는 수평부를 갖도록 형성되는데, 상기 선회스크롤의 선회 운동 시에 상기 제1 키(154)의 하측 단부는 항상 상기 제1 키홈(154a)의 수평부에 끼워진 상태를 유지하지만, 제1 키(154)의 반경방향 외측 단부는 상기 제1 키홈(154a)의 수직부로부터 이탈될 수 있도록 형성된다. 즉, 상기 제1 키홈(154a)과 고정스크롤 사이의 결합이 상하 방향으로 이루어지기 때문에, 고정스크롤의 직경을 작게 할 수 있다.Here, the first
구체적으로, 상기 선회스크롤의 경판부와 상기 고정스크롤의 내벽 사이에는 선회 반경에 해당되는 만큼의 유격을 확보하여야 한다. 만일, 올담링의 키가 고정스크롤과 반경방향으로 결합되는 경우에는, 선회 과정에서 올담링이 키홈으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해서는 고정스크롤에 형성되는 키홈의 길이가 적어도 선회 반경보다는 커야 하고 이는 고정스크롤의 크기를 증가시키는 원인이 된다.Specifically, a clearance corresponding to a turning radius should be secured between the hard plate portion of the turning scroll and the inner wall of the fixed scroll. If the key of the old dam ring is radially coupled with the fixed scroll, the key groove formed in the fixed scroll must be at least larger than the turning radius to prevent the old dam ring from being separated from the key groove in the turning process. It increases the size of the.
반면에, 상기 실시예와 같이 키홈이 선회스크롤의 경판부와 선회랩 사이의 공간 하부로 연장되도록 하면 충분한 키홈의 길이를 확보하면서도 고정스크롤의 크기를 작게 할 수 있다.On the other hand, if the key groove extends to the lower portion of the space between the hard disk portion and the swing wrap of the swing scroll as in the above embodiment, it is possible to reduce the size of the fixed scroll while ensuring sufficient length of the key groove.
아울러, 상기 실시예에서의 올담링은 링부의 일측면에 모든 키가 형성되어 있어, 양측면에 각각 키가 형성되는 경우에 비해서 압축 유닛의 축방향의 높이를 줄일 수 있게 된다.In addition, the old dam ring in the embodiment is all keys are formed on one side of the ring portion, it is possible to reduce the height in the axial direction of the compression unit compared to the case where the keys are formed on each side.
한편, 상기 케이싱(110)의 하부에는 상기 회전축(126)의 하측을 회전가능하게 지지하기 위한 하부프레임(160)이 설치되어 있고, 상기 선회스크롤의 상부에는 상기 선회스크롤과, 상기 올담링(150)을 지지하는 상부프레임(170)이 각각 설치된다. 상기 상부프레임(170)의 중앙에는 상기 선회스크롤(140)의 토출공과 연통되어 압축된 냉매를 상기 상부 쉘측으로 토출되도록 하는 홀이 형성된다.On the other hand, a
도 4는 인볼류트 곡선으로 이루어진 선회랩과 고정랩을 갖고, 축의 일부가 경판을 관통하는 형태의 스크롤 압축기에서 흡입 직후의 압축실과 토출 직전의 압축실을 도시한 평면도이다. 도 4의 (a)는 고정랩의 내측면과 선회랩의 외측면 사이에서 형성되는 제1 압축실의 변화를 도시한 것이고, (b)는 선회랩의 내측면과 고정랩의 외측면 사이에서 형성되는 제2 압축실의 변화를 도시한 것이다.FIG. 4 is a plan view showing a compression chamber immediately after suction and a compression chamber immediately before discharge in a scroll compressor having a swing wrap and a fixed wrap formed of an involute curve, with a portion of the shaft penetrating the hard plate. Figure 4 (a) shows the change of the first compression chamber formed between the inner surface of the fixed wrap and the outer surface of the swing wrap, (b) is between the inner surface of the swing wrap and the outer surface of the fixed wrap The change of the 2nd compression chamber formed is shown.
스크롤 압축기에서 압축실은 고정랩과 선회랩이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점 사이에서 생기게 되며, 인볼류트 곡선을 갖는 고정랩과 선회랩을 갖는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 압축실을 정의하는 두 개의 접촉점은 일직선 상에 위치하게 된다. 다시 말해서, 상기 압축실은 상기 회전축의 중심에 대해서 360°에 걸쳐서 배치된다.In the scroll compressor, the compression chamber is formed between two contact points formed by the contact between the fixed wrap and the swing wrap. When the fixed wrap and the swing wrap have an involute curve, two compression chambers are defined as shown in FIG. 4. Contact points are located on a straight line. In other words, the compression chamber is disposed over 360 ° with respect to the center of the rotation axis.
도 4의 (a)에서 상기 제1 압축실의 체적변화를 살펴보면, 외측에 위치하는 흡입 직후의 압축실은 선회스크롤의 선회운동에 의해서 중심부로 이동하면서 점차적으로 그 체적이 감소하여, 선회스크롤의 중심에 위치하는 회전축 결합부의 외주부에 도달할 때 최소값을 갖는다. 인볼류트 곡선의 고정랩 및 선회랩을 갖는 경우에는 체적감소율이 상기 회전축의 회전각이 증가함에 따라서 선형적으로 감소하게 되므로 높은 압축비를 얻기 위해서는 압축실을 가급적 중심에 가깝게 이동시켜야 하지만, 상기와 같이 중심부에 회전축이 존재하는 경우에는 회전축의 외주부까지만 압축실을 이동시킬 수 있게 된다. 이로 인해서 압축비가 낮아지게 되며, 도 4의 (a)에서 압축비는 대략 2.13 정도이다.Looking at the volume change of the first compression chamber in Figure 4 (a), the compression chamber immediately after the suction is located in the outer side is gradually reduced in volume while moving to the center by the swinging movement of the rotating scroll, the center of the rotating scroll It has a minimum value when reaching the outer periphery of the rotating shaft engaging portion located at. In the case of the fixed lap and the swivel lap of the involute curve, the volume reduction rate decreases linearly as the rotation angle of the rotating shaft increases, so to obtain a high compression ratio, the compression chamber should be moved as close to the center as possible. If there is a rotating shaft in the center, it is possible to move the compression chamber only to the outer peripheral portion of the rotating shaft. As a result, the compression ratio is lowered. In FIG. 4A, the compression ratio is about 2.13.
한편, 도 4의 (b)에 도시된 제2 압축실은 제1 압축실에 비해서 더욱 낮은 압축비를 갖는데 대략 1.46의 값을 갖게 된다. 그러나, 제2 압축실의 경우 선회스크롤의 형상을 변경하여, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 상기 회전축 결합부(P)와 선회랩의 연결부위를 원호 형상으로 하면, 토출되기 전까지의 제2 압축실의 압축경로가 길어져서 압축비를 3.0 정도까지 높일 수 있게 된다. 이 경우, 상기 제2 압축실은 토출직전에 360도 미만의 범위를 갖게 된다. 그러나, 이러한 방법은 상기 제1 압축실에 대해서는 적용이 불가능하다.On the other hand, the second compression chamber shown in (b) of Figure 4 has a lower compression ratio than the first compression chamber has a value of approximately 1.46. However, in the case of the second compression chamber, the shape of the turning scroll is changed, and as shown in FIG. 5 (a), when the connecting portion of the rotating shaft coupling part P and the turning wrap is arcuate, The compression path of the second compression chamber is long, so that the compression ratio can be increased to about 3.0. In this case, the second compression chamber has a range of less than 360 degrees immediately before discharge. However, this method is not applicable to the first compression chamber.
따라서, 인볼류트 형상의 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에는 제2 압축실의 경우 의도한 수준의 압축비를 얻을 수 있지만, 제1 압축실의 경우에는 불가능하며, 이렇게 두 개의 압축실 사이에서 현저한 압축비의 차이가 있는 경우 압축기의 작동에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.Therefore, in the case of the involute-shaped fixed wrap and the swiveling wrap, the intended compression ratio can be obtained in the case of the second compression chamber, but not possible in the first compression chamber. If there is a difference in the compressor will adversely affect the operation of the compressor.
이를 해소하기 위해서, 상기 고정랩과 선회랩이 인볼류트 곡선이 아닌 다른 곡선을 갖도록 형성할 수도 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 회전축 결합부(146)의 중심을 O라 하고, 두 개의 접촉점을 각각 P1, P2라 할 때, 상기 두 개의 접촉점(P1, P2)과 상기 회전축 결합부의 중심(O)을 연결한 두 개의 직선에 의해 정의되는 각 α는 360°보다 작고, 각각의 접촉점에서의 법선 벡터 사이의 거리 ℓ도 0보다 큰 값을 갖는 것을 알 수 있다. 이로 인해서, 토출 직전의 제1 압축실이 인볼류트 곡선으로 이루어진 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에 비해서 더 작은 볼륨을 갖게 되므로 압축비가 증가된다. 그리고, 도 6에 도시된 선회랩과 고정랩은 직경과 원점이 서로 다른 다수의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태를 갖고 있다.In order to solve this problem, the fixed wrap and the swing wrap may be formed to have a curve other than the involute curve. 6 and 7, when the center of the rotation
그리고, 상기 고정랩의 내측 단부 부근에 상기 회전축 결합부(146)측으로 돌출되는 돌기부(137)가 형성되는데, 상기 돌기부(137)에는 상기 돌기부로부터 돌출되도록 형성되는 접촉부(137a)가 추가적으로 형성된다. 즉, 상기 고정랩의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 보다 큰 두께를 갖도록 형성된다. 이로 인해서, 고정랩 중 가장 큰 압축력을 받게 되는 내측 단부의 랩 강도를 향상시킬 수 있으므로 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, a protruding
한편, 상기 접촉부(137a) 중에서 도 7과 같이 토출개시 시점에서 제1 압축실을 형성하는 두 개의 접촉점 중에서 내측에 위치하는 접촉점(P1)을 시작으로 하여 고정랩의 두께는 점차적으로 감소하게 된다. 구체적으로, 상기 접촉점(P1)과 인접한 제1 감소부(137b) 및 제1 감소부와 이어지는 제2 감소부(137c)를 형성하게 되며, 상기 제1 감소부에서의 두께 감소율은 제2 감소부에서보다 크게 된다. 그리고, 상기 제2 감소부 이후에는 상기 고정랩은 소정 구간동안 그 두께가 증가하게 된다.Meanwhile, as shown in FIG. 7, the thickness of the fixed wrap gradually decreases, starting with the contact point P1 located inside of the two contact points forming the first compression chamber, as shown in FIG. 7. Specifically, the
그리고, 상기 고정랩 내측면과 회전축의 축중심(O') 사이의 거리를 DF라 할 때, 상기 DF는 상기 P1에서 반시계방향(도 7 기준)으로 갈수록 증가한 후 감소하게 되는데, 그 구간이 도 8에 도시되어 있다. 도 8은 토출 개시 150°전에 선회랩의 위치를 도시한 평면도로서, 도 8의 상태로부터 상기 회전축이 150°더 회전하면 도 6에 도시된 상태에 이르게 된다. 도 8을 참조하면, 상기 접촉점은 상기 회전축 결합부(146)의 상측에 위치하게 되며, 도 6에서의 P1에서 도 8에서의 P1 사이의 구간에서 상기 DF는 증가한 후 감소하게 된다.And, when the distance between the inner surface of the fixed wrap and the axis of rotation (O ') of the axis of rotation is D F , the D F increases and decreases from the P1 in the counterclockwise direction (see FIG. 7). The interval is shown in FIG. 8. FIG. 8 is a plan view showing the position of the turning wrap 150 ° before the start of discharge. When the rotary shaft is further rotated 150 ° from the state of FIG. 8, the state shown in FIG. 6 is reached. Referring to FIG. 8, the contact point is located above the rotation
상기 회전축 결합부(146)에는 상기 돌기부와 맞물리게 되는 오목부(145)가 형성된다. 상기 오목부(145)의 일측벽은 상기 돌기부(137)의 접촉부(137a)와 접촉하면서 제1 압축실의 일측 접촉점을 형성하게 된다. 상기 회전축 결합부(146)의 중심으로부터 상기 회전축 결합부(146)의 외주부 사이의 거리를 Do라 할 때, 상기 Do는 상기 도 6의 P1에서 도 8의 P1 사이의 구간에서 증가한 후 감소하게 된다. 마찬가지로, 상기 회전축 결합부(146)의 두께도 상기 도 6의 P1에서 도 8의 P1 사이의 구간에서 증가한 후 감소하게 된다.The rotary
그리고, 상기 오목부(145)의 일측벽은 두께가 상대적으로 급격히 증가하는 제1 증가부(145a)와 상기 제1 증가부와 연결되며 상대적으로 낮은 비율로 두께가 증가하는 제2 증가부(145b)를 포함한다. 이는 상기 고정랩의 제1 감소부 및 제2 감소부와 대응된다. 이들 제1 증가부, 제1 감소부, 제2 증가부 및 제2 감소부는 포락선을 회전축 결합부 측으로 꺾은 결과로 얻어진 것이다. 이들에 의해, 제1 압축실을 형성하는 내측 접촉점(P1)이 상기 제1 증가부 및 제2 증가부에 위치하게 되며, 토출 직전의 제1 압축실의 길이를 짧게 하여 결과적으로 압축비를 높일 수 있게 한다.One side wall of the
상기 오목부(145)의 타측벽은 원호 형태를 갖도록 형성된다. 상기 원호의 직경은 상기 고정랩 단부의 랩 두께 및 선회랩의 선회반경에 의해 결정되는데, 고정랩 단부의 두께를 증가시키면 상기 원호의 직경이 커지게 된다. 이로 인해서, 상기 원호 주의의 선회랩 두께도 증가되어 내구성이 확보될 수 있고, 압축 경로가 길어져서 그만큼 제2 압축실의 압축비도 증가하는 장점이 있다.The other side wall of the
여기서, 상기 오목부(145)의 중앙부는 상기 제2 압축실의 일부를 이루게 된다. 도 9는 제2 압축실에서 토출이 개시될 때의 선회랩의 위치를 도시한 평면도로서, 도 9에서 제2 압축실은 상기 오목부의 원호형태의 측벽과 접하고 있으며, 회전축이 좀 더 회전하면 제2 압축실의 일단부는 상기 오목부의 중앙부를 지나게 된다.Here, the central portion of the
한편, 전술한 바와 같이, 압축기가 공기조화기에 적용되기 위해서는 흡입체적과 토출체적의 비율(Vr)이 2.0 이상 확보되어야 하는 동시에 좀머펠트 수(Sf)가 0.005 이상 확보되어야 하지만, 축관통 스크롤 압축기에서 압축기의 크기를 확대하지 않고 이러한 조건을 만족하기란 쉽지 않다. 다만, 도 7과 같이, 상기 선회스크롤과 회전축 사이의 베어링 면적을 A라 하고, 상기 선회스크롤의 경판 면적(베어링 면적을 포함한 면적)을 B라고 할 때, A/B는 0.035 ~ 0.085 범위가 되도록 형성되는 경우에는 위의 조건을 만족하는 결과를 기대할 수 있다. On the other hand, as described above, in order for the compressor to be applied to the air conditioner, the ratio of the suction volume and the discharge volume (Vr) must be secured to 2.0 or more, and the number of Sommerfelds (Sf) must be secured to 0.005 or more. It is not easy to meet these conditions without increasing the size of the compressor. However, as shown in FIG. 7, when the bearing area between the swing scroll and the rotating shaft is A, and the hard plate area (the area including the bearing area) of the swing scroll is B, A / B is in the range of 0.035 to 0.085. If formed, it can be expected to meet the above conditions.
도 10은 본 실시예에서 베어링 면적과 경판 면적을 구분하여 보인 개략도이고, 도 11은 베어링 면적을 경판 면적으로 나눈 값(이하, 면적비)과 체적비 및 좀머펠트 수의 관계를 보인 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이 체적비는 좀머펠트 수는 면적비에 대해 서로 반비례하는 관계를 갖는다. 즉, 동일한 면적비에서 체적비를 높이면 좀머펠트 수가 낮아지게 되는 반면 좀머펠트 수를 높이면 체적비가 낮아지게 된다. 따라서, 적정한 체적비와 좀머펠트 수를 확보하기 위해서는 도 11에서와 같이 적정한 면적비(A/B)를 확보하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 면적비(A/B)가 0.035 ~ 0.085를 유지하도록 설계할 경우 적절한 체적비와 좀머펠트 수를 확보하여 압축기의 크기를 확대하지 않고도 공기조화기에서 필요한 압축기 성능을 발휘하면서 선회스크롤과 회전축에서의 마찰손실이나 마모를 줄일 수 있다. 10 is a schematic view showing the bearing area and the hard plate area in this embodiment, and FIG. 11 is a graph showing the relationship between the bearing area divided by the hard plate area (hereinafter, the area ratio), the volume ratio, and the number of the Sommerfelds. As shown here, the volume ratio has a relationship in which the number of the Sommerfelds is inversely proportional to each other with respect to the area ratio. In other words, increasing the volume ratio at the same area ratio lowers the number of Sommerfeld, while increasing the number of Sommerfeld lowers the volume ratio. Therefore, in order to secure the proper volume ratio and the number of Sommerfeld, it is preferable to secure an appropriate area ratio (A / B) as shown in FIG. In this embodiment, when the area ratio (A / B) is designed to maintain 0.035 to 0.085, the rotating scroll and the rotating shaft while ensuring the proper volume ratio and the number of sommer felts, exhibiting the necessary compressor performance in the air conditioner without increasing the size of the compressor. It can reduce friction loss and wear in
본 실시예에 의한 면적비는 모든 축관통 스크롤 압축기에 고르게 적용될 수 있다.The area ratio according to the present embodiment can be evenly applied to all shaft-through scroll compressors.
110 : 케이싱 122 : 고정자
124 : 회전자 126 : 회전축
126a : 오일유로 126c : 확경부
126d : 핀부 128 : 편심베어링
130 : 고정스크롤 132 : 보스부
134 : 경판부 136 : 고정랩
138 : 측벽부 140 : 선회스크롤
142 : 경판부 144 : 선회랩
146 : 회전축 결합부 150 : 올담링
152 : 링부 154,156 : 제1,제2 키
154a,156a : 제1,제2 키홈 160 : 하부프레임
170 : 상부프레임 A : 베어링 면적
B : 경판 면적110: casing 122: stator
124: rotor 126: rotation axis
126a:
126d: pin 128: eccentric bearing
130: fixed scroll 132: boss
134: hard plate portion 136: fixed wrap
138 side wall portion 140: turning scroll
142: hard plate 144: turning wrap
146: rotating shaft coupling portion 150: Oldham ring
152: ring portion 154,156: first and second keys
154a, 156a: first and second keyway 160: lower frame
170: upper frame A: bearing area
B: hardboard area
Claims (11)
상기 고정랩과 치합되어 외측면과 내측면에 제1 및 제2 압축실을 형성하는 선회랩을 가지며, 상기 고정스크롤에 대해서 선회운동하는 선회스크롤;
일단부에 편심부를 가지며, 상기 편심부가 상기 선회랩과 반경방향으로 중첩되도록 상기 선회스크롤에 결합되는 회전축; 및
상기 회전축을 구동하는 구동유닛;을 포함하고,
상기 선회스크롤과 회전축 사이의 베어링 면적을 A라 하고, 상기 선회스크롤의 경판 면적을 B라고 할 때,
A/B는 0.035 ~ 0.085 범위가 되도록 형성되는 스크롤 압축기.A fixed scroll having a fixed wrap;
A turning scroll having an orbiting wrap engaged with the fixed wrap to form first and second compression chambers on outer and inner surfaces thereof, the pivoting scroll being pivotal with respect to the fixed scroll;
A rotation shaft having an eccentric portion at one end thereof and coupled to the swing scroll such that the eccentric portion radially overlaps the pivot wrap; And
And a driving unit for driving the rotating shaft.
When the bearing area between the swing scroll and the rotating shaft is A, and the hard plate area of the swing scroll is B,
A / B is a scroll compressor that is formed to be in the range 0.035 ~ 0.085.
상기 제1 압축실은 상기 고정랩의 내측면과 선회랩의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P1, P2) 사이에서 형성되고,
상기 편심부의 중심(O)과 상기 두 개의 접촉점(P1, P2)을 각각 연결한 두 개의 선이 이루는 각도 중 큰 값을 갖는 각도를 α라 할 때,
적어도 토출 개시 전에 α < 360° 인 스크롤 압축기.The method of claim 1,
The first compression chamber is formed between two contact points (P1, P2) caused by the inner surface of the fixed wrap and the outer surface of the turning wrap,
When an angle having a larger value among angles formed by two lines connecting the center O of the eccentric portion and the two contact points P1 and P2, respectively, is α,
Scroll compressor at least α <360 ° before the start of discharge.
상기 두 개의 접촉점(P1, P2)에서의 법선 사이의 거리를 ℓ이라 할 때, ℓ> 0 인 스크롤 압축기.The method of claim 2,
And l = 0 when the distance between the normals at the two contact points (P1, P2) is l.
토출 개시시에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P3, 토출 개시 150°전에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P4라 할 때, 상기 고정랩의 두께는 상기 P3에서 P4로 갈수록 감소한 후 증가하는 스크롤 압축기.The method of claim 1,
When the inner contact point of the first compression chamber is P3 at the start of discharging, and the inner contact point of the first compression chamber is P4 at 150 ° before the discharge starts, the thickness of the fixed wrap decreases from P3 to P4 and then increases. Scroll compressor.
상기 P3에서의 고정랩의 두께가 최대인 스크롤 압축기.5. The method of claim 4,
The scroll compressor having a maximum thickness of the fixed wrap at P3.
상기 고정랩의 내주면과 상기 회전축의 축중심 사이의 거리를 DF, 토출 개시시에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P3, 토출 개시 150°전에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P4라 할 때,
상기 DF는 상기 P3에서 P4로 갈수록 증가한 후 감소하는 스크롤 압축기.The method of claim 1,
The distance between the inner circumferential surface of the fixed wrap and the shaft center of the rotary shaft is D F , the inner contact point of the first compression chamber is P3 at the start of discharge, and the inner contact point of the first compression chamber is P4 at 150 ° before the discharge starts. time,
The D F is a scroll compressor that increases and then decreases from P3 to P4.
상기 DF는 상기 P3에서 최소값을 갖는 스크롤 압축기.The method according to claim 6,
Wherein D F has a minimum value at P3.
상기 편심부의 중심과 상기 선회랩의 외주면 사이의 거리를 DO라 할 때,
토출 개시시에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P3, 토출 개시 150°전에 상기 제1 압축실의 내측 접촉점을 P4라 할 때, 상기 DO는 상기 P3에서 P4로 갈수록 증가한 후 감소하는 스크롤 압축기.The method of claim 1,
When the distance between the center of the eccentric portion and the outer circumferential surface of the turning wrap is D O ,
When the inner contact point of the first compression chamber is P3 at the start of discharging, and the inner contact point of the first compression chamber is P4 at 150 ° before the start of discharge, the D O increases and decreases from P3 to P4 and then decreases. .
상기 선회스크롤의 중심부에는 내부에 상기 편심부가 결합되는 회전축 결합부가 형성되고,
상기 고정랩의 내측 단부의 내주면에는 돌기부가 형성되며, 상기 회전축 결합부의 외주면에는 상기 돌기부와 접촉하여 압축실을 형성하는 오목부가 형성되는 스크롤 압축기.The method of claim 1,
At the center of the rotating scroll is formed a rotating shaft coupling portion to which the eccentric portion is coupled,
And a protrusion is formed on an inner circumferential surface of the inner end of the fixed wrap, and a concave portion is formed on an outer circumferential surface of the rotating shaft coupling portion to form a compression chamber in contact with the protrusion.
상기 구동유닛과 연결되는 축부;
상기 축부의 단부에 축부와 동심으로 형성되는 핀부; 및
상기 핀부에 편심되게 끼워지는 편심베어링;을 포함하고,
상기 편심베어링은 상기 회전축 결합부에 회전가능하게 결합되는 스크롤 압축기.The rotating shaft according to any one of claims 1 to 9,
A shaft portion connected to the driving unit;
A pin portion formed concentrically with the shaft portion at the end of the shaft portion; And
Includes; an eccentric bearing eccentrically fitted to the pin portion,
The eccentric bearing is scroll compressor is rotatably coupled to the rotating shaft coupling portion.
상기 핀부는 비대칭형상을 갖도록 형성되는 스크롤 압축기.The method of claim 10,
And the pin portion is formed to have an asymmetrical shape.
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