KR20220077946A - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징; 상기 메인하우징의 일측에 배치되어 상기 회전축의 일단이 연결되며, 선회랩이 형성되는 선회경판을 갖는 선회스크롤; 상기 메인하우징과 상기 선회스크롤 사이에 개재되어 상기 선회스크롤과의 사이에 배압실이 형성되는 메인프레임; 상기 선회스크롤을 사이에 두고 상기 메인프레임의 일측에 안착되며, 상기 선회스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실이 형성되는 고정스크롤; 상기 고정스크롤의 일측에 안착되며, 상기 고정스크롤과의 사이에 상기 압축실로부터 압축된 냉매가 토출되어 상기 고정스크롤의 토출통로를 통하여 유입되는 토출실과 상기 토출실로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 탑캡; 및 상기 메인프레임에 지지되는 상기 회전축의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 선회경판과 이격되는 제1부위와, 상기 제1부위의 타측으로 연결되고 상기 메인프레임에 지지되는 외주면에 코팅층이 형성되는 제2부위와, 상기 제2부위의 타측에 연결되는 제3부위를 갖는 베어링부를 포함하는 스크롤 압축기를 제공한다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 메인프레임에 지지되는 회전축의 베어링부가 코팅층으로 형성되고, 코팅층과 메인프레임 사이의 간극을 통해 배압실 내의 냉매나 오일이 배출되어 배압실의 압력이 조절되도록 하는 것이 가능하다. 이를 통해 별도의 씰링부재 및 고정부재 배압배출부재 (노즐,밸브)등이 사용되지 않아 부품수를 줄이고 불필요한 제조 비용은 줄일 수 있다. 또한, 베어링부와 메인프레임의 형상을 원통형 뿐만 아니라 원뿔형으로 하여 하중이 분산되도록 하는 것이 가능하다.
따라서 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 씰링부재, 베어링, 배압 배출부재 없이 회전축을 지지하며 배압실의 압력을 적절하게 유지하는 것이 가능하며, 스크롤 압축기의 제조비용을 줄인다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배압실 내 압력을 조절하고 베어링을 대체하기 위해 회전축에 코팅이 적용된 스크롤 압축기에 관한 것이다.

차량용 스크롤 압축기는 자동차 냉ㆍ난방 공조장치의 한 구성으로, 증발기로부터 저온ㆍ저압의 냉매를 흡입하여 고온ㆍ고압의 냉매로 압축시켜 응축기로 토출하는 장치이다.

흡입구가 형성된 하우징과, 하우징 내부에 설치된 고정자의 내측에 구성되는 회전자와 연결되어 회전하는 회전축과, 회전축에 연결되어 선회하는 선회스크롤과, 선회스크롤과 맞물려 한 쌍의 압축실을 형성하는 고정스크롤과, 선회스크롤을 사이에 두고 고정스크롤과 결합되어 하우징에 안착되는 메인프레임과 선회스크롤의 자전을 방지하는 자전방지기구와 오일분리기와 토출구가 형성되는 탑캡으로 구성된다. 스크롤 압축기의 동작은 다음과 같다. 흡입구를 통하여 흡입된 냉매가스가 선회스크롤과 고정스크롤이 맞물려 형성된 압축실로 이동되어 압축된다. 압축된 냉매가스는 고정스크롤의 중앙부에서 토출되고, 오일분리기를 통해 냉매가스에 혼합된 오일이 분리되어 저유부로 이동하고 냉매가스는 토출구를 통해 외부로 토출된다. 이때 압축된 냉매가스의 압력에 의해 생기는 가스력에 의해 누설이 발생하는데, 누설을 저감하기 위한 여러 가지 구조 중, 축방향 가스력에 의한 누설을 저감하기 위해 배압방식 및 팁실방식 등이 사용되고 있다. 이중 선회스크롤을 이용한 배압방식은 선회스크롤과 메인프레임 사이에 배압실을 형성하여 배압실의 압력을 적정하게 유지하여 선회스크롤을 떠받치는 방식이다. 배압실의 압력이 적정하게 유지되지 않으면 누설로 인한 성능저하나 마찰손실이 커지는 문제가 발생한다.

이러한 종래의 스크롤 압축기는 선회스크롤을 지지하기 위해 배압실의 배압력을 적절하게 유지하기 위해 회전축에 씰링부재를 설치하고 배압실 내 냉매혹은 오일을 배출하는 노즐 또는 밸브가 설치된다.

하지만 씰링부재와 노즐등의 부재를 설치하고자 하는 경우 가공 증가와 별도의 고정부재를 메인프레임에 고정하여야 하기에 부품수가 증가하게 되어 원가가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 메인프레임에 지지되는 회전축의 외주면이 코팅층으로 형성되고, 코팅층과 메인프레임 간의 간격을 통하여 배압실 내부 압력이 조절되도록 하는, 실링부재, 고정부재, 및 배압 배출부재 등 불필요한 부재 및 가공부를 줄여 제조비용을 줄이는 스크롤 압축기를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

본 발명은, 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징; 상기 메인하우징의 일측에 배치되어 상기 회전축의 일단이 연결되며, 선회랩이 형성되는 선회경판을 갖는 선회스크롤; 상기 메인하우징과 상기 선회스크롤 사이에 개재되어 상기 선회스크롤과의 사이에 배압실이 형성되는 메인프레임; 상기 선회스크롤을 사이에 두고 상기 메인프레임의 일측에 안착되며, 상기 선회스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실이 형성되는 고정스크롤; 상기 고정스크롤의 일측에 안착되며, 상기 고정스크롤과의 사이에 상기 압축실로부터 압축된 냉매가 토출되어 상기 고정스크롤의 토출통로를 통하여 유입되는 토출실과 상기 토출실로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 탑캡; 및 상기 메인프레임에 지지되는 상기 회전축의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 선회경판과 이격되는 제1부위와, 상기 제1부위의 타측으로 연결되고 상기 메인프레임에 지지되는 외주면에 코팅층이 형성되는 제2부위와, 상기 제2부위의 타측에 연결되는 제3부위를 갖는 베어링부를 포함하는 스크롤 압축기를 제공한다.

상기 메인프레임은, 상기 고정스크롤의 타측에 결합되는 제1프레임과 상기 제1프레임에 연결되며, 상기 제2부위의 반경방향 외측에 배치되는 제2프레임을 포함한다.

상기 코팅층은, 상기 회전축의 축방향 기준 길이가 상기 제2프레임 보다 크게 형성된다.

상기 제2부위는, 상기 제1부위로부터 타측으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 형성되며, 상기 제2프레임은, 타측단부가 타측으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 된다.

상기 코팅층은, 상기 제1부위를 덮도록 일측으로 연장 형성된다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 메인프레임에 지지되는 회전축의 베어링부가 코팅층으로 형성되고, 코팅층과 메인프레임 사이의 간극을 통해 배압실 내의 냉매나 오일이 배출되어 배압실의 압력이 조절되도록 하는 것이 가능하다. 이를 통해 별도의 씰링부재 및 고정부재 배압배출부재 (노즐,밸브)등이 사용되지 않아 부품수를 줄이고 불필요한 제조 비용은 줄일 수 있다. 또한, 베어링부와 메인프레임의 형상을 원통형 뿐만 아니라 원뿔형으로 하여 하중이 분산되도록 하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 씰링부재, 베어링, 배압 배출부재 없이 회전축을 지지하며 배압실의 압력을 적절하게 유지하는 것이 가능하며, 스크롤 압축기의 제조비용을 줄인다.

도 1은 본 발명의 스크롤 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 제1실시예로서, 메인프레임에 지지되는 회전축의 외주면의 베어링부가 코팅층으로 형성된 형상의 확대도이다.
도 3은 도 1의 제2실시예로서, 메인프레임에 지지되는 회전축의 외주면의 베어링부가 코팅층으로 형성된 형상의 확대도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(100)는, 메인하우징(110), 선회스크롤(120), 메인프레임(130), 고정스크롤(140), 탑캡(150), 베어링부(160)를 포함한다.

상기 메인하우징(110)은 회전축(112) 및 상기 회전축(112)에 결합되는 모터(111)가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구(미도시)가 형성된다.

여기서, 상기 흡입구(미도시)로 흡입된 냉매는 상기 모터(111) 및 상기 회전축(112)이 배치되는 상기 메인하우징(110) 내부의 공간인 흡입실(113)로 유입된다.

그리고 상기 흡입실(113)은 상기 흡입구(미도시)를 통해 유입된 냉매가 충진되며, 상기 흡입실(113)로 유입된 냉매는 상기 모터(111) 및 상기 회전축(112)과 접촉되어 상기 모터(111) 및 상기 회전축(112)을 냉각시킨다.

상기 선회스크롤(120)은 상기 메인하우징(110)의 일측에 배치되어 상기 회전축(112)의 일단이 연결되며, 선회경판(121)과 상기 선회경판(121)의 일측에 연결되는 선회랩(122)을 포함한다.

상기 메인프레임(130)은 상기 메인하우징(110)과 상기 선회스크롤(120) 사이에 개재되어 상기 선회스크롤(120)과의 사이에 배압실(131)이 형성된다.

여기서, 상기 배압실(131)은 상기 선회스크롤(120)을 상기 고정스크롤(140) 방향으로 밀어주기 위해 배압력이 조절되도록 하는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.

상기 고정스크롤(140)은 상기 메인프레임(130)의 일측에 안착되며, 상기 선회랩(122)과의 사이에 상기 모터(111) 및 상기 회전축(112)의 구동에 의해 상기 흡입실(113)로부터 냉매가 유동되어 압축되는 압축실(141)이 형성되는 고정랩(142)을 갖는다.

상기 탑캡(150)은 상기 고정스크롤(140)의 일측에 안착되며, 압축된 냉매가 배출되는 토출구(미도시)가 형성된다.

그리고 상기 탑캡(150)은 상기 고정스크롤(140)과의 사이에 상기 압축실(141)로부터 압축된 냉매가 토출되어 상기 고정스크롤(140)의 토출통로(143)를 통하여 유입되는 토출실(152)이 형성되며, 오일분리기(미도시)가 구비된다.

여기서, 상기 토출통로(143)를 통해 상기 토출실(152)로 유입된 냉매는 상기 오일분리기(미도시)로 원심분리의 원리에 의해 오일과 냉매가스로 분리되고 이 중에서 냉매가스는 상기 토출구(151)를 통해 배출되고, 오일은 오일통로(미도시)를 통해 상기 배압실(131) 또는 상기 흡입실(113)로 유동된다.

상기 베어링부(160)는 상기 메인프레임(130)이 지지하는 상기 회전축(112)의 반경방향 외측에 배치된다.

여기서, 상기 베어링부(160)는 상기 선회스크롤(120)을 지지하도록 하기 위해 상기 배압실(131)의 배압력이 조절되도록 하고자 상기 메인프레임(130)이 결합되는 외주면에 코팅층(164)이 형성되는데 이에 대한 설명은 후에 하기로 한다.

이하부터는 본 발명의 스크롤압축기(100)의 제1실시예에 따른 상기 메인프레임(130)이 지지하는 상기 베어링부(160)에 상기 코팅층(164)이 형성되어 상기 배압실(131)의 압력이 조절되도록 하는 형상에 대해서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

한편, 상기 베어링부(160)는 상기 선회경판(121)과 이격되는 제1부위(161)와, 상기 제1부위(161)의 타측으로 연결되고 상기 메인프레임(130)이 지지하는 제2부위(162)와, 상기 제2부위(162)의 타측에 연결되는 제3부위(163)를 갖는다.

여기서, 상기 코팅층(164)은 상기 메인프레임(130)에 지지되는 상기 제2부위(162)에 형성된다.

한편, 상기 메인프레임(130)은, 상기 고정스크롤(140)의 타측에 결합되는 제1프레임(132)과 상기 제1프레임(132)에 연결되며, 상기 제2부위(162)의 반경방향 외측에 배치되는 제2프레임(133)을 포함한다.

즉, 상기 코팅층(164)은 상기 제2프레임(133)이 지지하는 상기 제2부위(162)에 형성된다.

그리고 상기 코팅층(164)은 상기 제2부위(162)에 형성 시에 상기 회전축(112)의 축방향 기준 길이가 상기 제2프레임(133) 보다 길게 형성된다.

부가적으로, 상기 코팅층(164)이 형성되는 상기 제2부위(162)는 원통형으로 형성된다.

즉, 이와 같이 상기 메인프레임(130)이 지지하는 베어링부(160)의 외주면이 상기 코팅층(164)으로 형성됨으로써, 상기 선회스크롤(120)을 상기 고정스크롤(140)방향으로 밀어주는 상기 배압실(131)의 배압력을 유지하는 것이 가능하기에 본 발명의 스크롤압축기(100)의 성능을 향상시킨다.

이하부터는 본 발명의 스크롤압축기(100)의 제2실시예에 따른 메인프레임(230)이 지지하는 베어링부(260)의 외주면에 코팅층(264)이 형성되어 배압실(231)의 배압력이 조절되도록 하는 형상에 대해서 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이때, 본 발명의 제1실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 한다.

한편, 상기 베어링부(260)는 제1부위(261)와, 상기 제1부위(261)의 타측으로 연결되고 상기 메인프레임(230)에 지지되는 제2부위(262)와, 상기 제2부위(262)의 타측에 연결되는 제3부위(263)를 갖는다.

여기서, 상기 메인프레임(230)에 지지되는 상기 제2부위(262)는 상기 제1부위(261)로부터 타측으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 되는 원뿔형의 형상으로 상기 코팅층(264)이 형성된다.

이때, 상기 코팅층(264)은 상기 제2부위(262)로부터 일측으로 상기 제1부위(261)를 덮도록 연장 형성된다.

한편, 상기 메인프레임(230)은, 고정스크롤(240)의 타측에 결합되는 제1프레임(232)과 상기 제1프레임(232)에 연결되는 제2프레임(233)을 포함한다.

여기서, 상기 제2프레임(233)은 상기 제2부위(262)에 배치가 가능하도록 타측단부가 타측으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 되기에 상기 제2부위(262)에 적절한 결합이 가능하게 된다.

그리고 상기 제1프레임(232)은 상기 코팅층(264)이 덮힌 상기 제1부위(261)의 일부를 지지한다.

즉, 이와 같이 상기 메인프레임(230)이 지지하는 상기 베어링부(260)의 외주면이 상기 코팅층(264)으로 형성되기에 본 발명의 베어링부(260)와 상기 메인프레임(230) 사이에 형성되는 선회스크롤(220)을 지지하도록 하는 상기 배압실(231)의 배압력이 조절되도록 하는 것이 가능하다.

하지만, 종래의 스크롤 압축기는 선회스크롤을 고정스크롤 방향으로 밀어주는 배압실의 배압력을 적절하게 유지하기 위해 회전축과 메인프레임 사이에 씰링부재를 설치하며, 배압실을 밀봉하고 배압실 내 냉매 혹은 오일을 배출하는 노즐 또는 밸브가 설치된다.

즉, 이와 같이 씰링부재와 노즐등의 부재를 설치하고자 하는 경우 가공 증가와 별도의 고정부재를 메인프레임에 고정하여야 하기에 부품수가 증가하게 되어 원가가 상승하게 되었다.

하지만, 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 회전축의 반경방향 외측에 배치되는 베어링부가 메인프레임에 지지되는 외주면이 코팅층으로 형성되고 원통형이나 원뿔형으로 구비됨으로써, 불필요한 제조비용을 줄이고 하중이 분산되도록 하고 배압실의 압력이 조절되도록 하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 실링부재, 노즐 혹은 밸브 등의 부재를 사용하지 않고 배압실의 압력이 조절되도록 하는 것이 가능하기에 스크롤 압축기의 제조비용을 저감한다.

100 : 스크롤압축기 110 : 메인하우징
111 : 모터 112 : 회전축
113 : 흡입실 120,220 : 선회스크롤
121 : 선회경판 122 : 선회랩
130,230 : 메인프레임 131,231 : 배압실
132,232 : 제1프레임 133,233 : 제2프레임
140,240 : 고정스크롤 141 : 압축실
142 : 고정랩 143 : 토출통로
150 : 탑캡 151 : 토출구
152 : 토출실 160,260 : 베어링부
161,261 : 제1부위 162,262 : 제2부위
163,263 : 제3부위 164,264 : 코팅층

Claims (5)

1. 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징;
   상기 메인하우징의 일측에 배치되어 상기 회전축의 일단이 연결되며, 선회랩이 형성되는 선회경판을 갖는 선회스크롤;
   상기 메인하우징과 상기 선회스크롤 사이에 개재되어 상기 선회스크롤과의 사이에 배압실이 형성되는 메인프레임;
   상기 선회스크롤을 사이에 두고 상기 메인프레임의 일측에 안착되며, 상기 선회스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실이 형성되는 고정스크롤;
   상기 고정스크롤의 일측에 안착되며, 상기 고정스크롤과의 사이에 상기 압축실로부터 압축된 냉매가 토출되어 상기 고정스크롤의 토출통로를 통하여 유입되는 토출실과 상기 토출실로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 탑캡; 및
   상기 메인프레임에 지지되는 상기 회전축의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 선회경판과 이격되는 제1부위와, 상기 제1부위의 타측으로 연결되고 상기 메인프레임에 지지되는 외주면에 코팅층이 형성되는 제2부위와, 상기 제2부위의 타측에 연결되는 제3부위를 갖는 베어링부를 포함하는 스크롤 압축기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인프레임은,
   상기 고정스크롤의 타측에 결합되는 제1프레임과
   상기 제1프레임에 연결되며, 상기 제2부위의 반경방향 외측에 배치되는 제2프레임을 포함하는 스크롤 압축기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 코팅층은, 상기 회전축의 축방향 기준 길이가 상기 제2프레임 보다 크게 형성된 스크롤 압축기.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2부위는, 상기 제1부위로부터 타측으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 형성되며,
   상기 제2프레임은, 타측단부가 타측으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 되는 스크롤 압축기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 코팅층은, 상기 제1부위를 덮도록 일측으로 연장 형성된 스크롤 압축기.

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