KR890000339Y1 - 스크로울 콤프레서(scroll compressor) - Google Patents

스크로울 콤프레서(scroll compressor) Download PDF

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KR890000339Y1
KR890000339Y1 KR2019880018154U KR880018154U KR890000339Y1 KR 890000339 Y1 KR890000339 Y1 KR 890000339Y1 KR 2019880018154 U KR2019880018154 U KR 2019880018154U KR 880018154 U KR880018154 U KR 880018154U KR 890000339 Y1 KR890000339 Y1 KR 890000339Y1
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gas
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KR2019880018154U
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마꼬또 하야노
시게미 나가모또
히로쯔구 사까따
미쯔오 하또리
히또시 핫또리
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가부시끼가이샤 도시바
아오이 죠이찌
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Abstract

내용 없음.

Description

스크로울 콤프레서(scroll compressor)
제1도는 스코로울 콤프레서의 정단면도.
제2(a)도, 제2(b)는 제1도에 있어서 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면의 작용 설명도.
제3도는 다른 실시예를 도시한 정단면도.
제4도는 제1도의 Ⅳ부분의 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스크로울 콤프레서 3 : 밀폐용기
5 : 회전구동장치 7 : 압축장치부
9B : 압축장치실 9A : 구동실
11 : 프레임 13 : 연통구멍
15 : 토출관 17 : 연통로
19 : 배플판 21 : 고정자철심
23 : 회전자 25 : 회전축
29 : 흡입구멍 35 : 밸런서(balancer)
49 : 토출포오트 59 : 저압실
61 : 오울덤링(Oldham ring) 63 : 가이드홈
본 고안은 스크로울 큼프레서에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 고정경판(鏡板)과 선회경판 사이에서 상대회전 할때의 회전저황 및 오울덤링의 미끄럼 저항을 감소시킨 고압형 스크로울 콤프레서에 관한 것이다.
스크로울 콤프레서는 소용돌이 형태의 날개를 한쪽에 구비한 원판형상의 경판을 서로 짜맞추어서, 서로의 날개를 여러곳에서 미끄럼 접합시켜서 압축실을 형성하는 구성으로 되어있다.
스크로울 콤프레서는 한쪽의 경판이 다른쪽의 경판에 대하여 선회(편심)운동하게 하여 서로의 날개가 미끄럼 접합부분을 바깥둘레쪽에서 부터 안둘레쪽으로 점차 이동시켜 서로 날개 사이의 압축실에 흡입된 가스를 바깥 둘레쪽으로 부터 안둘레쪽으로 차례로 압축하는 것이다.
스크로울 콤프레서에는 미국특허 제3, 011, 694호, 미국특허 제 4, 065, 279호 공시된 바와 같은 용기안이 전체적으로 저압으로 유지되는 저압형과 미국특허 제3, 884, 599호와 미국특허 제3, 994, 633호에서 볼수 있는 바와 같은 선회경판 압축실의 반대쪽에 고압실을 설치하는 고압형이 있다.
일반적으로 고압형의 스크로울 콤프레이서에 있어서는 모우터와 같은 회전구동 장치와 가스를 압축하는 압축장치부가 밀페용기안에 내장되어 있다.
압축해야할 가스, 예를들면, 공기는 밀폐용기로 들어가는 도입관을 통과하여 압축장치부의 바깥둘에에 있는 한군데 또는 여러군데의 입구로 부터 압축실로 들어간다.
압축된 고압가스는 압축실에서 밀폐용기 안의 각부를 통과한 후에 밀폐용기로 부터 외부로 토출되는 구성으로 되어 있다.
즉, 한쌍의 경판 사이의 압축실에서 나온 고압가스가 자유롭게 선회하는 한쪽 경판의 제1면, 즉 압축실과 반대 쪽면에 압력을 가하고, 다른쪽의 고정경판을 강력하게 누르는 힘이 작용한다.
따라서, 강판사이의 마찰력이 커져서 열이 발생하게 되고 구동압력을 증가시켜야 할 필요가 있다.
이로 인하여 또 마찰력에 의한 열이 발생하고 흡입포오트로 부터 빨아들여진 가스가 압축실로 인도되기 전에 그 흡입가스를 가열시켜 버리는 문제가 있다.
또한, 고압형의 스크로울 콤프레서에는, 밀폐용기 안이 고압이므로 가스밀도가 켜져서 자유로이 선회하는 경판과 밀폐용기 안의 프레임 사이에 개재한 오울덤링이 왕복운동 할때 발생하는 저항이 커지는 문제가 있다.
또한 저압형은 소형 콤프레서에 이용되어 그것에 사용되는 경판의 두께가 얇은데, 고압형은 경판이 두꺼워서 유연성이 없으므로 운전할때의 밀봉성에 문제가 있어서 각종의 연구가 이루어지고 있다.
그러나 고압형을 소형콤프레서에 이용하거나, 그때 고압실안에 저압실을 설치하는 것은 공개되어 있지 않다.
본 고안의 제1목적은 스크로울 콤프레서에 있어서 자유로이 선회하는 한쪽의 경판을 다른쪽의 고정된 경판으로 누르는 힘을 작게할 수 있는 스크로울 콤프레서를 제공하는데 있다.
본 고안의 제2목적은, 스크로울 콤프레서에 있어서, 자유로이 선회하는 한쪽의 경판과 밀폐용기 안의 프레임 사이의 있는 오울덤링이 왕복운동할때의 저항이 매우 적은 스크로울 콤프레서를 제공하는데 있다.
본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 첫번째 특징에 의하면 스크로울 콤프레서에 있어서 자유로이 선회하는 경판의 제1면인 뒷면 즉 압축실과 반대쪽의 면을 프레임에 형성한 환상의 돌기부에 의해서 자유로이 미끄러져 움직여지도록 지지하고 있다.
본 고안의 두번째 특징에 의하면 이 환상의 돌기부의 바깥둘레쪽에 저압실을 형성하고 진술한 저압실안에 오울덤렁을 설치하여 이루어진 것이다.
본 고안의 세번재 특징에 의하면, 전술한 저압실에 가스를 직접넣고, 이 저압실로 부터 압축실로 가스를 인도하도록 한 것이다.
지금부터 본 고안의 실시예에 대하여 도면을 참조로 하여 설명하기로 하겠다.
제1도를 참조로 하면, 총괄적으로 부호"1"로 나타낸 스크로울 콤프레서는 밀폐용기(3)안에 내장된 모우터와 같은 회전구동장치(5)와 가스를 압축하는 압축장치부(7)로서 이루어진다.
밀폐용기(3)는 저부가 있는 원통형상의 케이스(3C)와 케이스(3C)에 밀페 고정한 밀폐덮개(3S)로 이루어진다.
밀폐용기(3)안에는 밀폐용기(3)안을 구동실(9A)과 압축장치실(9B)로 양분하는 대략원판 형상의 프레임(11)이 일체적으로 고정되어 있으며, 이 프레임(11)에는 구동실(9A)과 압축장치실(9B)을 연통하는 연통구멍(13)이 뚫려 설치되어 있다.
또한 연통구멍(13)으로 부터 떨어져 있는 반대쪽에는 밀페용기(3)에 설치한 토출관(15)과 구동실(9A)을 서로 연결시키는 깍아낸 홈형상의 연통로(17)가 형성되어 있으며, 이 연통로(17)의 입구 근방에는 배플판(19)이 부착되어 있다.
이 배플판(19)은 구동실(9A)로 부터 토출관(15)으로 고압가스가 기름과 혼입된채로 직접적으로 유출되는 것을 저지하는 작용을 하는 것이며, 또한 고압가스가 접촉하므로써 가스중에 혼입된 윤활유가 배플판에 부착되어 분리되게 하는 작용을 하는 것이다.
회전 구동장치(5)는 본 실시예에 있어서는 모우터로 이루어진 것으로서 고정자철심(21)은 전술한 구동실(9A) 안에 케이스(3C)와 일체적으로 부착되어 있으며, 회전자(23)는 전술한 프레임(11)의 중앙에 수직으로, 그리고 자유로이 회전하게 지지된 회전축(25)에 일체적으로 부착되어 있다.
회전축(25)의 하단부는 케이스(3C)안의 저부에 저장한 윤활유(27)안에 함몰되어 있다.
이 회전축(25)의 축중심은 회전할때에 윤활유(27)을 흡입하는 윤활유 흡입구멍(29)이 축중심에 대하여 적당히 경사지게 뚫어 설치되어 있으며, 이 흡입구명(29)은 프레임(11)과 회전축(25)의 축지지부에 설치한 여러개의 공급구(31)에 접속되어 있다.
또한, 흡입구멍(29)은 도시한 예에서는 경사형인데 반지름 방향의 유로(流路)부분이 있는 다른 형식도 가능하다.
또한 회전축(25)의 상단에는 회전축(25)의 축중심에 대하여 적당히 편심되어 있는 편심부(25E)가 형성되어 있고 동시에 진동을 적게하기 위하여 편심부(25E)와 균형을 이루는 밸런스(33)가 편심으로 부착되어 있다.
위와 같은 구성에 의하여 회전축(25)이 회전할때에는 축을 지지하는 부분등에 윤활유가 자동적으로 공급되어 원활한 작동이 확보되는 것이다.
압축장치부(7)는 전술한 압축장치실(9B)안에 설치되어 있으며, 제1 즉, 고정 스크로울 날개(35)와 반원호 형상의 흡입실(37)을 구비한 원판형상의 고정경판(39)과, 제1 즉, 고정스크로울 날개(35)와 여러곳에서 미끄러져 움직일 수 있게 접촉하여 압축실(41)을 여러곳에 형성시키는 제2즉, 선회 스크로울 날개(43)를 구비한 원판형상의 선회경판(45)등으로 구성되어 있다.
이 선회경판(45)의 제1면, 즉 압축실과 반대쪽의 면에 회전축(25)이 부착되어 있고, 고정경판(39)는 여러개의 보울트(47)에 의해서 프레임(11)에 밀착 고정되어 있으며, 고정경판(39)과 선회경판(45)의 주변부에 있는 각각의 턱부분의 주변 전체는 항상 서로 맞닿게 되어 잇다.
고정경판(39)의 대략 중앙에는 압축된 고압가스를 압축장치실(9B)안으로 토출하는 토출포오트(49)가 뚫어 설치되어 있다.
또한 전술한 제1스크로울 날개(35) 또는 고정경판(39)과 제2 스크로울 날개(43)의 접합에 의해서 형성되는 압축실(41)의 가장 바깥쪽에 대응하는 위치의 부분에 있어서, 고정경판(39)의 제1면 즉 압축실쪽의 면에는 가스를 흡입하기 위한 흡입포오트(51)가 뚫어 설치되어 있으며, 이 흡입포오트(51)에는 고정경판의 제2면 즉, 압축실과 반대쪽의 면으로 부터 흡입관(53)이 접속되어 있다.
흡입포오트(51)의 일부는 제1스크로울 날개(35) 일부의 깍아낸 곳(51N)으로 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 압축실을 점대칭적으로 구성하여 압축효율을 향상시키기 위하여 흡입포오트(51)를 대칭적으로 2군데 설치하고 있는데, 흡입포오트는 한군데 혹은 더 많이 설치할 수 있으며 비대칭적으로 설치해도 된다.
전술한 선회경판(45)은 일체로 구비한 제2의 스크로울날개(43)가 제1의 스크로울날개(35)와 여러군데에서 미끄러져 움직일 수 있게 접촉하므로써 고정경판의 제1면과 선회경판의 제2면 사이의 여러군데에 압축실(41)을 형성하도록 제1도에 나타낸 바와 같이 고정경판(39)과 서로 짜맞추어져 있다.
선회경판(45)의 제1면의 중앙에는 원통형상의 끼워 맞추는 부분(55)이 형성되어 있으며, 이 끼워맞추는 부분(55)안에는 전술한 회전축(25)의 편심부(25E)가 자유로이 회전하도록 끼워 맞추어져 있다.
또한 상술한 선회경판(45)의 제1면은 전술한 프레임(11)에 형성한 환상의 돌기부 단면에 자유로이 미끄러져 움직일 수 있게 지지되어 있다.
돌기부(57)의 바깥쪽에는 전술한 흡입실(37)과 자유롭게 연통하는 저압실(59)이 형성되어 있으며, 이 저압실(59)안에는 오울덤링(61)이 설치되어 있다.
압력이 작은 분위기에서 오울덤링을 운동시키므로 오울덤링에 걸리는 저항이 작아진다.
전술한 오울덤링(61)은 선회경판(45)이 회전할때의 고정경판(39)에 대한 선회경판(45)의 방향성을 항상 일정하게 유지하는 작용을 하는 것으로서, 오울덤링(61)의 아랫면에는 지름방향으로 뻗는 아래쪽 철부(凸部) (61L)가 형성되어있으며, 윗면에는 아래쪽 철부(61L)에 대하여 직각방향으로 뻗는 위쪽 철부(도시생략)가 형성되어 있다.
이 오울덤링(61)의 아래쪽 철부(61L)는 저압실(59)의 저부에 형성한 가이드 홈(63)에 자유로이 미끄러져 움직이도록 걸어맞추어져 있으며, 위쪽 철부는 전술한 선회경판(45)의 제1면에 형성한 가이드홈(65)과 자유로이 미끄러져 움직이도록 걸어맞추어져 있다.
이로 인하여, 나중에 설명하는 바와 같이 선회경판(45)의 회전에 의해서 흡입가스를 압축하도록 제2 스크로울 날개가 움직여진다.
또한, 제2(a)도 제2(b)도에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 전술한 흡입포오트951) 근방에는 흡입포오트(51)로 부터 흡입된 가스를 압축실(41)방향으로 유도하는 유도밸브(67) 즉 배플(baffle)이 설치되어 있다.
유도밸브(67)는 본 실시예에 있어서는 선회 스크로울날개(43)의 폭과 대략간은 폭의 판스프링으로 이루어진 것으로서, 그 기부(基部)는 핀(69)을 통해서 고정경판(39)에 지지되어 있으며, 첨단부는 선회 스크로울날개(43)에 눌러서 맞닿아 있다.
위와 같은 구성에 있어서, 회전구동장치(5)오 회전축(25)을 회전시키면 회전축(25)의 편심부(25E)가 편심회전하게 된다.
따라서 선회경판(45)은 오울덤링(61)에 의해 방향성을 일정하게 유지하면서 회전하고, 선회경판(45)에 구비한 제2의 스크로울날개(43)는 제2(a)도, 제2(b)에서와 같이 상하 좌우로 위치를 바꾼다.
이때, 제2의 스크로울날개(43)를 제2(a)도 제2(b)도에서 시계가 회전하는 방향으로 회전시키게 되면 고정경판(39)의 제1스크로울날개(35)와 션회경판(45)의 제2 스크로울날개(43)의 여러개의 미끄럼 접합하는 위치(contact lines) (CP)는 제2(a)도 제2(b)도에 있어서 바깥둘레쪽에서 부터 차차 안둘레쪽으로 이동하여 압축실(41)을 차츰차츰 축소 시킨다.
따라서, 압축실(41)안의 가스는 압축되어서 토출포오트(49)로부터 압축장치실(9B)안으로 토출된다.
압축장치실(9B)안으로 토출된 고압가스는 연통구멍(13)을 지나 구동실(9A)에 도달되고, 토출관(15)안으로부터 외부로 토출된다.
이때 고압가스는 배플판(19)에 접촉하여 함유한 윤활유를 배플판에 부착시키면서 토출되게 된다.
전술한 바와 같이 회전 구동장치(5)로 선회경판(45)을 회전시켜 가스를 압축할때, 가스의 흡입은 흡입관(53)을 지나서 흡입포오트(51)에서 이루어진다.
이때 고정경판(39)과 선회경판(45)의 주변부에 있는 각각의 턱부분의 주변 전체가 항상 서로 맞닿게 되어 있으므로 상기 주변부에서 고압가스의 영향을 받아 고정경판(39)과 선회경판(45)사이에 압력이 가하여져서 각각의 스크로울 날개에 과잉의 압력이 부가되는 현상이 생기지 않게된다.
전술한 흡입포오트(51)의 지름은 전술한 바와 같이 비교적 크게 형성하고 있으므로, 유로저항이 작아지게 되고 그리고 가스의 흡입이 효과적으로 행해질 수 있다.
압축실(41)로 가스의 유입은 흡입포오트(51)에서 직접적으로 이루어지므로 가스가 가열되지 않아 압축효율 및 체적효율이 향상된다.
또한 흡입포오트(51)로 부터 흡입되는 가스의 일부분은 저압실(59)로 유입되어 이 저압실을 저압으로 유지하는데 대부분은 유도밸브(67)에 의해 압축실(41)쪽으로 유도안내 되므로써 효율이 뛰어난 흡입압축이 이루어진다.
전술한 바와 같이, 고압가스가 밀폐용기(3)안으로 토출되므로, 밀폐용기(3)안이 고압이 되어 이 고압이 선회경판(45)의 뒷면, 즉 제1면에 작용하게 된다.
그런데, 본 실시예에 있어서는 프레임(11)에 형성된 고리형상의 돌기부(57)에 선회경판(45)의 제1면이 맞닿아서 지지되고, 그리고 돌기부(57)의 바깥쪽에 저압실(59)이 형성되어 있으므로 돌기부(57)의 안쪽에서만 선회경판(45)에 고압이 작용하게 된다.
따라서 선회경판(45)을 고정경판(39)쪽으로 누르는 압력이 작으므로 선회경판(45)의 회전이 원활하게 행해질 수 있다.
또한 압축실(41)안의 압력에 의해서 선회경판(45)은 고정경판(39)으로부터 떨어지는 방향의 힘을 받는데 그 분포는 선회경판(45)의 바깥둘레보다도 중앙쪽이 커지는 것이므로 전술한 돌기부(57)의 지름은 상술한 바와 같은 압력분포를 고려하여 적당하게 설정하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 선회경판(45)을 회전시킬때 오울덤링(61)이 가이드홈(63)에 따른 방향으로 왕복운동을 하는데, 오울덤링(61)은 저압실(59)안에 위치하므로 오울덤링(61)이 고압실에 위치하는 경우와 비교하면 왕복운동에 의한 가스 저항이 감소하여 기계효율이 향상되게 된다.
제3도는 다른 실시예를 나타낸 것이다.
이 실시예에 있어서는 토출관(15)의 부착위치를 변경하여서 연통로(17)를 생략한 구성으로 하고, 또한 흡입관(530을 저압실(59)에 접속하여 저압실(59)을 거쳐서 가스를 흡입하는 구성으로 한 것이다.
또한 이 실시예에 있어서는 고정경판(39)에 커버플레이트(cover plate) (71)를 부착하여 토출포오트(49)에서 고압가스를 토출할때의 소음을 없애는 동시에, 고압가스가 밀페덮개(3S)에 직접분사되는 것을 방지한 것으로서 그밖의 구성은 전술한 실시예와 동일한 구성이다.
따라서 상세한 설명은 생략 하겠다.
이 실시예에 있어서도 전술한 실시예와 같은 효과가 있는 것이다.
상기한 것으로 부터 알수 있는 것과 같이 본 고안에 따른 스크로울 콤프레서를 사용하면 프레임(11)에 형성된 환상의 돌기부(57)에 의해서 선회경판(45)의 제1면이 지지되고, 상기 돌출부(57)의 외측에 저압실(59)이 형성되어 있기 때문에 밀폐용기(3) 내의 고압이 선회경판(45)의 제1면의 중앙부에만 가해져서 압축실(41)내의 압력과 균형을 이루므로 선회경판(45)을 고정경판(39)쪽으로 미는 힘이 작아지게 제어할 수 있고, 그리고 또 오울덤링이 저압실(59) 내에 배치되어 있기 때문에 오울덤링(61)의 왕복운동에 의한 가스저항이 감소되므로 효율을 향상시킬 수 있는 것등의 기술적 구성에 따른 효과를 얻을수 있다.
지금까지 본 고안의 실시예 관하여 기술했는데, 당 분야에서 숙련된 자라면 이 명세서를 읽으므로써 다른방법으로도 실시가 가능하므로, 따라서 본 고안은 본 명세서에 기술된 방법에만 국한되는 것은 아니다.

Claims (1)

  1. 밀폐용기(3)와, 이 밀폐용기(3)안을 구동실(9A)과 압축장치실(9B)로 나누는 프레임(11)과, 이 프레임(11)에 회전이 자유롭게 지지된 회전축(25)과, 회전축(25)을 구동하도록 구동실(9A)안에 설치된 회전 구동장치(5)와, 한편은 면쪽에 둘레벽이 있고 그 안쪽에는 제1스크로울날개(35)가 배치되어 있으며 압축장치실(9B)쪽에서 제1스크로울날개(35)쪽을 프레임(11)에 대향시켜 그 프레임에 고정시킨 고정경판(39)과, 고정경판(39)의 제1스크로울날개(35)에 여러군데서 접촉하여 압축실(41)을 구성하도록 형성된 제2스크로울날개(43)를 구비하고, 고정경판(39)과 프레임(11)사이에 개재되어서 회전축(25)에 형성된 편심부(25E)에 의해서 움직이는 선회경판(45)과, 선회경판(45)과 프레임(11)사이에 있는 선회경판(45)의 자전을 제어하는 오울덤링(61)과, 압축실(41) 바깥둘레에 가장자리에 외부로 부터 가스를 도입하는 가스 흡입로인 흡입포오트(51)와, 압축실(41)의 대략 중앙에 압축장치실(9B)을 통하여 구동실(9A)로 연통시키는 가스 토출로인 토출포오트(49)가 형성된 것으로 이루어진 스크로울 콤프레서에 있어서, 프레임(11)의 회전축 지지부 근방에 선회경판(45)을 자유로이 미끄러져 움직이게 지지하는 환상의 돌기부(57)를 형성하고, 이 환상의 돌기부(57)에 의해 선회경판(45)의 주변부를 구동실(9A)로부터 밀봉함으로써 형성된 저압실(59)을 갖고 있으며, 고정경판과 선회경판의 각 주변부에는 턱부분이 있고, 상기 턱부분의 전체주변의 항상 상호 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 스크로울 콤프레서.
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