KR950001867B1

KR950001867B1 - 스크롤압축기

Info

Publication number: KR950001867B1
Application number: KR1019860010329A
Authority: KR
Inventors: 에쓰오 모리시다; 마사유끼 가꾸다; 마사히로 스기하라; 쓰도무 이나바
Original assignee: 미쓰비시전기주식회사; 시끼 모리야
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1995-03-04
Also published as: KR870009134A; JPS62210279A; US4846639A

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤압축기

제1도는 이 발명에 의한 스크롤압축기의 한 실시예의 종단면도.

제2도는 전형적인 전계(全系)회전형 스크롤압축기의 작동원리도.

제3도는 이 발명의 한 실시예에 의한 스크롤압축기의 중요부분을 구성하는 가동베어링지지체와 압압체의 분해사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동스크롤 la : 구동스크롤의 와권판

2 : 종동스크롤 2a : 종동스크롤의 와권판

3 : 압축실 4 : 구동축

5 : 종동축 6 : 밀폐용기

7 : 하부베어링지지체 11 : 가동베어링지지체

8, 12 : 스러스트베어링 9, 10, 14, 15 : 베어링

16 : 압압체 17, 18 : 압축스프링

이 발명은 구동스크롤이 종동스크롤을 직접 회전시키는 전계(total system)회전형 스크롤압축기에 관한 것으로, 특히 구동스크롤과 종동스크롤의 와권판이 서로 접촉하는 반경방향에 생성되는 간극을 밀봉하는 밀봉수단과 전계회전형 스크롤압축기의 압축실에 발생하는 이상압력을 배출하는 이상압력배출수단에 관한 것이다. 스크롤압축기의 원리는 종래로 알려져 있으며, 한쌍의 와권판이 서로 조합되어 회전에 의하여 액체압축작용을 하는 용적형 압축기의 1종이다. 통상적인 스크롤압축기에 있어서, 스크롤의 한쪽은 고정되고 다른쪽은 고정스크롤에 대하여 요동운동시켜서 압축작용을 한다. 양쪽 스크롤이 각각 자체의 축중심을 회전하는 전계회전형 스크롤압축기의 원리도 공지이다.

제2도는 전계회전형 스크롤압축기의 작동원리도이다. 구동스크롤(1)은 전동기, 기관 또는 터빈등의 구동원에 의하여 그 축중심(O₁)을 중심으로 하여 회전운동한다. 종동스크롤(2)도 그 축중심(O₂)를 중심으로하여 구동스크롤(1)의 회전에 동기하여 회전운동한다. 구동스크롤(1)과 중동스크롤(2)의 조합에 의하여 형성되는 압축실(3)은 쌍방의 회전에 의하여 회전중심측으로 이동함에 따라 압축실(3)의 용적이 점차 감소된다. 압축실(3)내의 기체압력은 이에 따라 상승하고 토출구(2c)로부터 고압기체가 토출된다.

제2a도는 조합된 구동 및 종동스크롤(1)(2)가 이동단계 0°일 때 압축실(3)에 기체가 흡입되는 상태이다. 스크롤이 회전함에 따라 제2b도∼제2d도와 같이 순차 이동단계 90°, 180°,270° 및 360°로 회전하며, 이에 따라 압축실(3)은 점차 중심측으로 이동하여 기체용적이 감소된다. 쌍방의 스크롤(1)(2)은 와권판(1a)(2a)의 측벽이 서로 접촉함으로써 밀봉부분이 형성된다.

제2도와 같이 밀봉부분은 구동 및 종동스크롤(1)(2)의 반경방향으로 서로 일직선상에 놓이게 되며 즉 스크롤의 정지상태에서 일정위치를 항상 점하게 된다.

이와 같은 종래의 전계회전형 스크롤압축기는 다음과 같은 문제점이 있다.

구동 및 종동스크롤의 와권판이 상호접촉에 의하여 형성되는 접촉부에는 반경방향으로 형성되는 간극을 밀봉하기 위한 밀봉수단이 없다. 따라서 압축실의 기체는 간극으로부터 누설되어 압축기의 효율이 저하된다.

또 종래의 스크롤압축기를 예를 들어 냉매압축기에 적용하던 액압축현상이 발생한 경우에 이상압력방출수단이 설치안되었으므로 스크롤부가 파손된다.

이 발명의 목적은 구동 및 종동스크롤의 와권판의 접촉부에 발생되는 간극을 통한 압축실의 기체 누설을 방지하며, 압축실내 기체의 이상압력을 자동적으로 방출하여 스크롤의 파손을 방지하는 스크롤압축기를 제공하는데 있다.

이 발명에 의한 스크롤압축기는 밀봉용기와, 밀봉용기내에 회전가능하게 설치되는 구동스크롤과, 이 구동스크롤의 와권판과 조합되는 와권판이 있으며 구동스크롤에 의한 와권판의 상호접촉을 통하여 구동되는 종동스크롤과, 구동 및 종동스크롤의 축중심을 관통하는 선을 따라 용기의 반경방향 및 축방향으로 가동할 수 있게 밀봉용기내에 보지되고 베어링을 통하여 종동스크롤의 상면과 축부분을 지지하는 가동베어링지지체와, 양 스크롤의 축중심간거리를 확대하도록 상기 가동베어링지지체를 압압하는 제1압축부재와, 그리고 상부로부터 가동베어링지지체를 내리누르는 제2압축부재를 구비하고, 양 스크롤에 의하여 형성된 압력실내에 발생한 이상내압이 종동스크롤을 상방으로 밀어올림으로써 이상내압을 방출하게 되는 것이다.

다음은 이 발명의 한 실시예를 제1도 및 제3도에 의하여 설명한다.

제1도는 올덤커플링을 사용하지 않은 전계회전형 스크롤압축기 표시도이다.

제1도에서, 6은 수직의 축중심선에 위치하는 대략 원통형의 밀폐용기이다.

이 용기(6)내에 구동스크롤(1)이 설치되고 이 구동스크롤(6)은 원판(1b)의 상면에 형성된 와권판(1a)과, 원판(1b)에 일체로 형성되거나 고착되어 하방으로 뻗은 구동축(4)로 구성된다. 종동스크롤(2)은 구동스크롤(1) 상방에 위치하며, 이는 원판(2b)하면상에 형성된 와권판(2a)이 구동스크롤(1)의 와권판(1a)과 조합되어서 구동스크롤(1)에 의한 와권판(1a)(2a)의 상호접촉을 통하여 구동된다. 종동스크롤(2)에는 원판(2b)의 상면에 고착되거나 일체로 형성되어 상방으로 뻗은 종동축(5)이 설치되어 있다. 토출구(2c)는 축중심선을 따라 종동축(5)내에 형성된다. 하부베어링지지체(7)는 밀폐용기(6)의 내벽에 고착된다. 이 하부베어링지지체(7)의 원판부분은 베어링(8)을 통하여 구동스크롤(1)의 원판(1b) 하면을 지지한다. 하부베어링지지체(7)의 중공보스부분도 한쌍의 베어링(9)(10)을 통하여 반경방향으로 구동축(4)을 지지한다. 가동베어링지지체(11)는 종동스크롤(2) 상부에 설치되어 스러스트베어링(12)를 통하여 그 상면을 지지한다. 가동베어링지지체(11)는 밀폐용기(6)의 축방향으로 이동가능하게 되어 있으나, 회전이동은 가동베어링지지체(11)의 주변부에 형성된 한쌍의 요부(11b)와 밀폐용기(6)에 고착된 한쌍의 회전지지핀(13)의 맞물림에 의하여 지지된다. 가동베어링지지체(11)는 또한 쌍방의 구동 및 종동스크롤(1)(2)의 축중심(O₁)(O₂)를 통과하는 선을 따라 반경방향으로 이동가능하게 되어 있다. 가동베어링지지체(11)의 상면에는 한쌍의 돌기(11a)가 정반대로 설치되어 있다. 종동스크롤(2)의 종동축(5)은 가동베어링지지체(11)의 베어링(14)(15)를 통하여 회전가능하게 지지된다. 스러스트베어링(8)(12)는 예를 들면 각각 틸팅·패드·스러스트베어링으로 구성한다. 압압체(16)는 가동베어링지지체(11)상에 배치되고 밀폐용기의 축방향으로 이동가능하게 되어 있으며 용기(6)에 이동하한위치가 규제되어 있다.

복수의 압축스프링(17)이 압압체(16)의 상면과 용기(6)의 내벽 사이에 설치되어 제1압압수단을 구성하고 상시에는 압압체(16)을 내리누르고 종동스크롤(2)로부터의 스러스트를 지탱한다. 한쌍의 안내홈(16a)이 압압체(16)의 하면에 정반대로 일직선상에 형성되고 돌기(11a)와 맞물려 반경방향이동을 저지시킨다. 각 압축스프링(18)(제2압압수단)은 안내홈(16a)에 각각 설치되어, 가동베어링지지체(11)를 통하여 종동스크롤(2)을 축중심(O₁)(O₂)간 거리가 확대되는 방향으로 압압하고 있다. 19는 종동스크롤(2)의 축(5) 상단에 설치된 회전미캐니컬실, 20은 가동베어링 지지체(11)상단에 피팅스크루(21)에 의하여 설치된 고정미캐니컬실이다.

이 고정미캐니컬실(20)은 회전미캐니컬실(19)과 접촉하여 종동축(5)을 밀봉하게 된다. 구동원인 전동기(22)는 고정자코일(24)을 장착하고 용기(6) 내벽에 고착된 고정차철심(23)과 구동축(4)에 고착된 회전자(25)로 구성된다.

팁실(26)(27)이 각각 와권판(1a)(2a)의 단면에 형성된 스파이털홈에 삽입된다. O링(28)(29)는 각각 압압체(16)에 형성된 링형홈에 삽입되어 밀봉작용을 한다. 흡입관(30)은 밀봉용기(6)에 연결되어 기체를 스크롤(1)(2)로 도입한다. 토출관(31)은 용기(6) 상부에 연결되어 압축기체를 외부로 압송한다. 흡입실(32)은 용기(6)의 내벽, 하부베어링지지체(7) 및 압압체(16)의 하면으로 형성된다. 토출실(33)은 용기(6)의 내벽과 압압체(16)의 상면에 의하여 형성된다. 오일펌프(34)는 구동축(4)하단에 연결되어 있고, 구동축(4)이 회전되면 용기(6) 저부에 지정된 윤활유(35)를 급유관(도시생략)을 통하여 공급한다. 이에 따라 윤활유(35)가 미캐니컬실(19)(20) 및 베어링등을 윤활시킨 다음 용기(6) 저부로 복귀하게 된다.

다음은 상기와 같이 구성된 스크롤압축기의 동작을 설명한다. 전동기(22)가 작동하면 구동스크롤(1)이 자체축중심(O₁)을 중심으로 하여 회전한다. 그러면 종동스크롤(2)이 구동스크롤(1)의 와권판(1a)와 종동스크롤(2)의 와권판(2a)의 상호접촉에 의하여 자체축중심(O₂)를 중심으로 하여 구동스크롤(1)에 추종하여 회전하게 된다. 양 스크롤의 회전에 의하여 제2도에 표시한 바와 같은 기체의 흡입, 압축 및 토출작용을 수행하게 된다. 스크롤(1)(2)의 연합회전에 의하여 기체가 흡입실(32)로 흡입관(30)을 통하여 흡입된 다음 압축실(3)로 안내된다. 스크롤(1)(2)가 회전함에 따라 압축실(3)은 회전중심쪽으로 이동하게 되고 압축실(3)의 용적이 감소되면서 기체를 압축하며 압축된 기체는 토출구(2c)를 경유하여 토출관(31)에서 외부로 압송하게 된다. 가동베어링지지체(11)가 압축스프링(18)에 의하여 축중심(O₁)(O₂)간 거리를 확대시키는 방향으로 압압됨으로써 와권판(1a)의 반경방향으로의 접촉부에 간극형성을 방지하게된다. 그러므로 압축실(3)은 고도의 기밀상태를 유지하게되고 압축기체의 누출이 방지된다. 팁실(26)(27)은 와권판(1a)(2a)상단과 원판(1b)(2b)의 표면간에 발생되는 간극을 밀봉한다. 와권판(1a)(2a)의 측면간에 이물질이 침입한 경우는 압축스프링(18)의 탄력에 대항하여 축중심(O₁)(O₂)간 거리가 축소되어 이물질이 토출된다.

이 발명의 압축기를 냉매압축기에 사용한 경우에는 압축실(3)에 냉매가 침입하여 압축실에 이상내압을 발생시키는 일이 있다. 이 경우는 이상내압에 의한 종동스크롤(2)의 상방으로의 스러스트가 스러스트베어링(12) 및 가동베어링지지체(11)를 통하여 압압체(16)에 전달된다. 그러면 압압체(16)는 압축스프링(17)의 탄력에 대항하여 상방로 약간 이동하게 된다. 이렇게하여 종동스크롤(2)이 약간 위로 이동되고 와권판(1a)(2a)의 단면과 원판(1b)(2b)면간에 약간의 간극이 발생하며, 이 간극을 통하여 이상내압이 압축실(3)에서 방출된다.

이상내압이 방출되면 압압체(16)는 압축스프링(17)의 탄력에 의하여 하방으로 이동되고, 이후는 가동베어링지지체(11) 및 종동스크롤(2)이 정상위치에 복귀되어 정상적인 압축작용을 하게 된다. 전동기(22)의 고정자(23) 및 회전자(25)는 흡입기체의 일부 또는 용기(6) 저부로 낙하하는 윤활유(35)의 일부에 의하여 냉각시키고 있다.

그리고 가동베어링지지체(11)를 반경방향으로 압압하는 압압수단은 압축스프링(18) 대신에 오일펌프(34)에 의한 유입이나 토출되는 압축기체의 압력을 이용하여도 된다. 이 유압과 압축기체압력은 또한 압축스프링(17)대신에 압압체(16)를 용기(6)의 축방향으로 밀어내리는데도 이용할 수 있다.

상기 실시예에서는 스러스트베어링(8)(12)으로 틸팅·패드·스러스트베어링을 사용하였으나 평면베어링, 정압베어링, 스러스트롤러베어링 또는 스파이럴홈베어링을 사용할 수도 있다.

이와 같이 이 발명에 의하면 와권판(1)(2)간의 접축부에 간극의 발생이 방지됨으로써 압축효율이 향상된다. 또 압축실에 이상내압이 발생하면 종동스크롤이 소정압축수단에 대항하여 위로 이동되어 이상내압을 방출하므로 스크롤의 파손이 방지된다. 그러므로 이 발명은 고도의 신뢰성 있는 스크롤압축기를 얻게되는 효과가 있다.

Claims

밀폐용기와, 이 밀폐용기내에 회전가능하게 설치되고 화권판이 있는 구동스크롤과, 이 구동스크롤의 와권판과 조합되어 적어도 하나의 압력실을 형성하는 와권판이 있으며 상기 구동스크롤에 의한 상기 와권판의 상호접촉을 통해 구동되는 종동스크롤과, 상기 밀봉용기내에 축방향으로 이동가능하게 설치된 압압체와, 상기 종동스크롤과 압압체 사이의 상기 밀봉용기내에 위치하며 상기 종동스크롤을 지지하는 수단을 구성하고 밀봉용기에 대하여 반경방향과 축방향으로 이동가능한 가동베어링지지체와, 상기 적어도 하나의 압력실의 이상압력에 응답하여 상기 종동스크롤이 구동스크롤에서 축방향으로 이동되는 것을 탄력적으로 받으며, 상시에는 상기 압압체를 내리누르고 상기 종동스크롤로부터의 스러스트를 지탱하는 제1압압수단과, 상기 종동스크롤이 상기 구동스크롤에서 축방향으로 분리되는 동안 상기 가동베어링지지체의 회전이동을 저지하는 수단과, 상기 구동스크롤과 종동스크롤의 축중심간을 탄력적으로 확대시키며 상기 압압체와 가동베어링지지체간에 작동할 수 있게 접속되고 상기 압압체에 대하여 가동베어링지지체를 반경방향으로 압압하는 제2압압수단과, 그리고 상기 압압체와 가동베어링지지체간에 형성되고 상기 구동스크롤과 종동스크롤의 축중심간의 반경방향확대를 제한하는 반경방향스톱수단을 구비하고, 상기 제2압압수단과 반경방향스톱수단이 상기 가동베어링지지체의 축방향이동에 의하여 영향받지 않는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 압압수단은 각각 압축스프링으로 구성되는 스크롤압축기.
제1항에 있어서, 상기 압압체에는 적어도 하나의 홈이 있으며, 상기 가동베어링지지체에는 상기 각 홈내에 삽입되는 돌기가 있으며, 이들 홈과 돌기가 반경방향스톱수단을 구성하는 스크롤압축기.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2압압수단은 상기 각 홈내에 설치되고 상기 돌기를 압축하는 압축스프링인 스크롤압축기.