KR940002625B1 - 스크롤 압축기의 팁 실링장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤 압축기의 팁 실링장치

제1도는 일반적인 스크롤 압축기의 일부 단면도.

제2도는 종래 장치의 일예를 설명하기 위한 스크롤과 팁시일부재의 분해사시도.

제3도는 제2의 장치의 일부단면도로서,

(a)는 가스압력에 의해 팁시일부재가 경판에 밀착된 상태도.

(b)는 스프링력에 의해 팁시일부재가 경판에 밀착된 상태도.

제4도는 가스 압력에 의해 스크롤랩이 변형되는 상태를 나타낸 단면도.

제5도는 제3도와 같은 형태로 도시한 본 발명의 일실시예를 나타낸 단면도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 경판 12 : 랩

30 : 지지부재 31 : 팁시일부재

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 일측 스크롤 랩의 선단부와 상대 스크롤 경판 사이의 축방향 틈새에 의해 발생되는 냉매가스의 누설을 방지하기 위한 팁 실링장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 제1도에 도시한 바와 같이 프레임(1), 고정 스크롤(2), 선회 스크롤(3), 모터와 일체로 결합된 주축(4), 주축의 상단부에 형성된 크랭크축(5) 등을 구성되어 있다.

또한 각 스크롤은 제2도에 도시한 바와 같이 경판(11)과 인볼류트 형상의 랩(12)으로 이루어져 있으며, 각각의 스크롤은 서로의 랩(22) 측면이 접속하고 일측랩의 선단과 상대측 경판(21)이 접촉하도록 포개어 합쳐진 상태로 조립되어 압축실을 형성하게 된다.

따라서 모터를 구동시키면 글 회전력이 주축(4)을 통해 크랭크축(5)에전달되고 크랭크축의 회전력은 편심 베어링(6)에 의해 편심된 상태로 선회 스크롤에 전달되어 선회 스크롤이 회전하게 되며, 선회 스크롤은 그 배면과 프레임(1) 사이에 결합된 올담링(7)에 의해 자전이 방지된 상태로 선회운동을 하게 된다.

이때 흡입관(8)을 통해 유입되는 냉매가스는 선회 스크롤과 고정 스크롤의 외주부로 들어와 선회 스크롤의 선회운동에 의해 연속적인 압축과정을 거치면서 중심부로 이동하게 되고 중심부로 이동된 압축 냉매가스는 고정 스크롤 상부에 위치된 토출 챔버(9)를 거쳐 토출관(10)으로 빠져나게 된다.

상기한 스크롤 압축기에 있어서 서로 포개어 합쳐진 선회 스크롤과 고정 스크롤 사이의 공간이 되는 압축실의 기밀 유지가 매우 중요하며, 압축실에서 냉매가스가 누설되는 경우 압축효율이 저하되어 압축기 선능에 결정적인 영향을 미친다.

압축실에서의 냉매가스와 누설은 크게 2가지로 나누어 축방향 틈새에 의한 누설과 반경 방향 틈새에 의한 누설이 있으며, 축방향 틈새 누설은 일측 스크롤 랩의 선단과 상개 스크롤의 경판사이의 틈새에 의해 발생되는 누설이고 반경방향 틈새 누설은 각 랩의 측면 접촉부위에 틈새에 의해 발생되는 누설이다.

본 발명은 상기한 냉매가스 누설요인중 축방향의 누설을 방지하기 위한 팁 실링(Tip Sealing) 장치에 관한 것이다.

종래에는 축방향의 누설을 방지하기 위해 제2도와 같이 일측 랩(12) 또는 양측 랩의 선단부에 랩과 동일한 형상의 홈(13)을 형성하고 이 홈에 수지계통의 탄성체로 된 팁시일부재(14)를 삽입하였으며, 팁시일부재를 상대측 경판(11)에 밀착시키기 위해 가스력을 이용하거나 스프링부재(15)를 이용하였다.

제3a도는 가스력을 이용한 일예를 도시한 단면도로서 이 실시예에서는 가스의 힘에 의해 팁시일부재(14)가 상대측 경판(11)에 밀착되어 냉매가스의 축방향 누설을 방지하게 되며, 제3b도와 같이 스프링부재(15)를 설치한 실시예에서는 스프링부재(15)의 탄성력에 의해 팁시일부재(14)를 상태측 경판(11)에 밀착시키게 된다.

그러나 상기한 종래 장치에서는 팁시일부재(14)로서 수지계통의 탄성체가 이용되었기 때문에 압축 작동을 위해 선회 스크롤이 회전을 할때 팁시일부재(14)가 상대 스크롤의 경판(11)과 접촉 마찰을 일으켜 마모가 발생하게 되는 문제가 있다.

또 팁시일부재가 마모되는 문제를 해소하기 위해 스크롤 자체를 내마모성 재질로 만들거나 또는 스크롤의 마찰부분과 랩의 선단부분에 내마모성 피복층을 형성시키는 방법이 고려될 수 있으나, 이는 제작이 어렵고 가격이 고가이어서 현실적으로 실현이 어렵다.

그리고 팁시일부재(31)를 상대 스크롤 경판(11)에 밀착시키기 위해 가스력을 이용하는 경우에는 랩(12)의 외주부분과 같이 압력이 낮은 곳에서는 팁시일부재를 경판에 밀착시키기 어려운 문제가 있고, 스프링부재(15)를 사용하는 경우에는 스프링부재의 가공이 어려움은 물론 스프링부재를 팁시일부재와 랩 선단의 홈(13) 사이에 조립하는 작업도 매우 어렵게 되는 문제가 있다.

또 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 팁시일부재를 내마모성이 큰 세라믹과 같은 재질로 설정하고 팁시일부재와 스크롤은 일체형으로 상출 성형시키는 기술이 알려져 있다.

그러나 제4도 실시예와 같은 장치와 압축실이 고온, 고압의 상태가 되어 랩(12) 부분이 제4도의 일점쇄선 도시와 같은 상태에서 실선도시와 같은 상태로 될때, 즉 각각의 랩이 스크롤의 외주부로 휘어지는 힘을 받을 때 재질이 다른 팁시일부재와 스크롤의 열팽창 계수 차이로 인해 팁시일부재와 램선단 사이의 계면에서 균열이 발생하게 되며, 이러한 균열은 랩 측면방향의 힘에 의해 랩 선단의 모서리부로 전달되어 결국 랩 선단의 모서리 부분이 파괴되기 쉽다.

마찬가지로 제3a도와같은 장치에서 팁시일부재(14)를 내마모성이 큰 재질로 대체하는 경우에는 랩(12)의 팁시일부재(14) 사이의 간력(t)이 극히 미세하여 압축기의 작동에 따라 제4도와 같이 랩의 선단부가 휘어지는 힘을 받을 때 랩의 선단부가 파괴되기 쉬운 문제가 있다. 즉, 압축작동에 의해 제4도와 같이 랩(12)이 휘어지려고 할때 경질의 팁시일부재는 휘어지지 않으므로 이러한 작용의 반복으로 인해 랩의 선단부에 균열이 발생할 우려가 많았던 것이다.

본 발명의 목적은 스크롤의 랩 선단부에 열팽창 계수가 큰 재질의 지지부재와 내마모성이 큰 재질의 팁시 일부재를 복합적으로 설치하여 팁시일부재의 마모와 랩 선단부의 파손을 동시에 방지할 수 있게 한 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면 제5도를 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 제5도는 본 발명에 따른 팁시일부재와 지지부재가 조립된 상태의 단면도이다.

스크롤의 랩(12)의 선단부에 랩과 같은 인볼류트 곡선을 따라 홈이 형성되어 있고 이 홈에 열팽창 계수가 큰 재질의 지지부재(20)가 삽입 고정되어 있으며, 그 상부에 내마모성이 큰 재질로된 팁시일부재(21)가 끼워져 있다. 이 지지부재(20)의 폭(W₁)은 랩(12) 선단부 홈의 폭과 같게 형성되어 압축작동에 의해 지지부재(20)가 평창하려 할때 지지부재는 측면방향으로 팽창하지 않고 제5b도와 같이 상방 팁시일부재(21)방향으로 팽창하게 된다.

따라서 압축 작동시 지지부재(20)가 랩(12)의 선단면보다 상방으로 돌출되어 랩의 선단부가 상대 스크롤의 경판(11) 부분에 닿는 것을 방지하여 주고 팁시일부재(21)만 상대 스크롤의 경판에 닿게 된다.

지지부재(20)와 팁시일부재(21)에는 각각 오목홈부와 돌출부가 있어 돌출부를 오목홈부에 끼우는 수단에 의해 상호 결합되어 있다.

또한 지지부재(20)의 오목홈부의 폭(W₂)은 팁시일부재(21)의 돌출부의 두께(W₃)보다 약간 넓게 형성되어 팁시일부재(21)는 제한된 범위내에서 유동이 가능하게 된다.

따라서 제5c도와 같이 압축작동에 따라 랩(12)이 스크롤 외주부 쪽으로 휘어지는 경우에도 팁시일부재(21)는 지지부재(20)와 결합된 상태로 유동하면서 상대 스크롤의 경판(11)과 밀착상태를 유지하게 되고 랩(12)의 휘어짐으로 인한 팁시일부재(21)의 파손을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 사용되는 지지부재(20)의 재질로는 알루미늄등이 적합하며, 팁시일부재(21)의 재질로는 세라믹이나 세라믹 복합재료 또는 엔지니어링 플라스틱등이 적합하다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도로서 지지부재(20)의 오목홈부에 평판형으로된 팁시일부재(21)가 결합되어 있으며, 이 실시예에서도 상기 실시예와 같은 효과를 발휘할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 랩의 선단부에 열팽창계수가 큰 지지부재와 내마모성이 우수한 팁시일부재를 복합적으로 결합하여 종래 수지계통의 탄성체를 사용하는 것에 비해 팁시일부재의 수명을 연장시킬 수 있고, 가스력이나 스프링부재에의해 팁시일부재를 상대 스크롤에 밀착시키는 종래 장치와는 달리 지지부재의 열팽창에 의해 팁시일부재를 상대 스크롤에 밀착시키므로 스크롤의 가공 및 조립이 용이해 짐은 물론 밀착효율의 향상을 가져오게 된다.

또한 종래 장치에서는 압축작동시 팁시일부재 이외에 랩 선단부도 상대 스크롤의 경판과 닿게 되어 스크롤의 내마모성이 주용하게 고려되었지만 본 발명에서는 팁시일부재만 상대 스크롤의 경판과 닿게 되므로 스크롤의 재질 선택의 폭이 넓어지며, 랩의 선단부가 파손될 우려가 없게 되는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 스크롤의 랩(11)의 선단부 홈에 삽입 고정되고 열팽창계수가 큰 재질로 된 지지부재(20)와, 상기 지지부재에 형성된 오목홈부에 삽입되어 상대 스크롤의 경판에 8밀착되고 내마모성이 양호한 재질의 팁시일부재(21)로 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 팁실링장치.
2. 제1항에 있어서, 랩(12)에 형성된 홈의 폭과 지지부재(20)의 폭(W₁)을 같게 하여 지지부재가 팁시일부재 방향으로만 팽창하게 한 스크롤 압축기의 팁실링장치.
3. 제1항에 있어서, 지지부재(20)에 형성된 오목홈부 폭(W₂)을 팁시일부재(21)의 돌출부 두께(W₃)보다 크게 형성되어 팁시일부재가 유동될 수 있게 한 스크롤 압축기의 팁실링장치.