KR100390428B1 - 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치에 관한 것으로서, 본 발명은 쉘(shell)의 내측에 고정되고 그 중앙 하부에는 크랭크축을 회전가능하게 지지하도록 저널베어링이 설치된 고정프레임과, 상기 크랭크축과 축연결되어 회전가능하게 설치되는 선회스크롤과, 상면과 저면에는 상기 선회스크롤과 고정프레임의 저면과 상면에 각각 형성된 홈에 활주가능하게 삽입되는 상·하부돌기가 각각 구비되어 상기 선회스크롤의 자전을 방지하도록 설치되는 올담링을 구비하여서 된 스크롤 압축기에 있어서; 상기 올담링의 상부돌기와 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈 중 적어도 어느 일측에 구비되어 윤활유를 수용할 수 있도록 된 윤활유 수용수단과, 상기 크랭크축의 회전에 의한 선회스크롤의 선회운동에 의해 상기 저널베어링측으로부터 공급된 윤활유를 상기 윤활유 수용수단으로 공급하는 윤활유 공급수단을 포함하여 구성한 것이다.

그리하여, 올담링 상부돌기와 선회스크롤의 홈에서 집중적으로 일어나는 마모를 줄이고, 압축실 내의 스크롤랩 측면 접촉부에서 발생될 수 있는 누설 혹은 과도한 마찰손실을 방지하며, 스크롤 압축기의 압축효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치{lubricating device of an apparatus for preventing self rotation in scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크롤 압축기의 선회스크롤과 선회스크롤의 자전을 방지하기 위한 자전 방지기구 간의 마찰 발생부위에 윤활작용을 원활히 할 수 있도록 한 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 나타낸 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기의 쉘(80,shell) 내측의 상부에는 고정스크롤(10)이 설치되고, 상기 고정스크롤(10)의 하측에는 선회스크롤(20)이 설치된다.

그리고, 상기 선회스크롤(20)의 하측에는 고정프레임(30)이 위치하며, 상기 고정프레임(30)의 중앙부를 관통하여 선회스크롤(20)을 회전시킬 수 있도록 회전자(70)와 고정자(60)에 연결된 크랭크축(50)의 상단부가 상기 선회스크롤(20)의 저면에 구비된 보스(21)와 축연결된다.

또한, 상기 선회스크롤(20)과 상기 고정프레임(30)의 사이에는 상기 선회스크롤(20)의 자전을 방지하기 위하여 올담링(oldham ring,40)이 설치되고, 상기 선회스크롤(20)의 공전을 위해 크랭크축(50)은 편심되도록 연결된다.

한편, 상기 올담링(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원형의 링형상으로 이루어지며 그 상면에는 두 개의 상부돌기(42)가 상향돌설되고, 하면에는 상기 상부돌기(42)와 수직을 이루도록 두 개의 하부돌기(44)가 하향돌설된다.

따라서, 상기 상,하부돌기(42,44)가 각각 선회스크롤(20)의 하면 및 고정프레임(30)의 상면에 형성된 홈(20a,30a)에 직선방향으로 활주가능하도록 끼워지게된다.

그리하여, 상기 올담링(40)은 고정프레임(30) 상에서 일측방향으로 직선운동을 하게 되고, 상기 선회스크롤(20)은 올담링(40) 상에서 상기 올담링(40)의 운동방향과 직각되게 직선운동을 함으로써 결과적으로 상기 선회스크롤(20)은 상기 고정프레임(30)의 중심에 대하여 선회운동만 하게 되고 자전은 구속된다.

또한, 선회스크롤(20)이 고정프레임(30)의 중심에 대하여 선회운동을 하는 동안 상기 선회스크롤(20) 자신은 상기 선회스크롤(20)의 중심을 기준으로 자전하려는 자전모멘트를 받게 되며, 이러한 자전모멘트는 상기 올담링(40)에 의해 지지된다.

한편, 이러한 구성으로 이루어진 종래 스크롤 압축기의 고정프레임(30)과 선회스크롤(20), 그리고 올담링(40) 측에는 각 부품간의 회동이 원활히 이루어질 수 있도록 윤활유를 공급하게되는데, 이러한 종래 스크롤 압축기의 윤활유 공급구조를 설명하면 다음과 같다.

크랭크축(50)의 내측에는 윤활유 공급홈(미도시)이 형성되고, 상기 윤활유 공급홈을 따라 쉘(80)의 하측으로부터 상측의 각 마찰부위로 윤활유가 공급된다.

상기 윤활유 공급홈을 통해 쉘(80)의 하측으로부터 상측으로 공급된 윤활유 중 일부는, 상기 크랭크축(50)이 회전함에 따라 상기 고정프레임(30) 상에 설치된 쓰러스트 베어링(35) 측으로 공급되고, 상기 쓰러스트 베어링(35) 측으로 공급된 윤활유는 상기 고정프레임(30) 상면의 홈(30a)과 올담링(40) 하면의 하부돌기(44) 간의 마찰면으로 유입됨으로써, 상기 고정프레임(30)의 홈(30a)과 올담링(40)의 하부돌기(44) 간의 원활한 회동을 가능하게 한다.

그러나, 상기 올담링(40) 상면의 상부돌기(42)와 상기 선회스크롤(20) 저면의 홈(20a) 사이에는 구조상 쓰러스트베어링(35) 측의 윤활유가 공급되지 못하고, 또한 별도의 윤활장치가 구비되어 있지 않기 때문에, 상기 올담링(40) 상면의 상부돌기(42)와 상기 선회스크롤(20) 저면의 홈(20a) 사이에는 마찰에 의한 마모가 많이 발생하는 문제점이 있었다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 올담링(40) 상부돌기(42)의 일측 모서리는 상기 선회스크롤(20)의 홈(20a)과 편접촉(도 3의 A부)을 일으키기 때문에, 편접촉이 일어나는 상기 홈(20a)의 일부분에 집중적으로 마찰이 가해져 마모가 더욱 심하게 발생하는 것이다.

그로 인해, 상기 선회스크롤(20)의 홈(20a) 및 그와 접촉하는 올담링의 접촉부위에 마모가 발생한 만큼 상기 선회스크롤(20)의 회전방향으로의 위치에 오차가 생기게 되며, 이 오차는 결국 압축실 내의 스크롤랩 측면 접촉부에서 누설 혹은 과도한 마찰손실이 일으켜 스크롤 압축기의 압축효율을 저하시키는 문제점을 야기시켰다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 선회스크롤의 홈 내측면과 상기 홈 내측면에 접촉하게 되는 올담링 상부돌기 사이의 마찰부위에 원활한 윤활작용이 이루어질 수 있도록 한 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 나타낸 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 스크롤 압축기의 자전 방지기구를 나타낸 분해사시도,

도 3은 종래 기술에 따른 자전 방지기구의 작동상태를 나타낸 평단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자전 방지기구의 윤활장치를 나타낸 분해사시도,

도 5, 도 6, 도 7은 본 발명에 따른 올담링 상부돌기의 다른 실시예들을 나타낸 확대사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20....선회스크롤, 20a,30a....홈,

30....고정프레임, 35....쓰러스트베어링,

35a....그루브, 40....올담링,

42a....요홈부, 42,44....상·하부돌기.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 쉘의 내측에 고정되고 그 중앙 하부에는 크랭크축을 회전가능하게 지지하도록 저널베어링이 설치된 고정프레임과, 상기 크랭크축과 축연결되어 회전가능하게 설치되는 선회스크롤과, 상면과 저면에는 상기 선회스크롤과 고정프레임의 저면과 상면에 각각 형성된 홈에 활주가능하게 삽입되는 상·하부돌기가 각각 구비되어 상기 선회스크롤의 자전을 방지하도록 설치되는 올담링을 구비하여서 된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 올담링의 상부돌기와 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈 중 적어도 어느 일측에 구비되어 윤활유를 수용할 수 있도록 된 윤활유 수용수단과, 상기 크랭크축의 회전에 의한 선회스크롤의 선회운동에 의해 상기 저널베어링측으로부터 공급된 윤활유를 상기 윤활유 수용수단으로 공급하는 윤활유 공급수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치를 제공하는 것이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 도시된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자전 방지기구의 윤활장치를 나타낸 분해사시도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자전 방지기구의 윤활장치의 가장 큰 특징은 올담링(40)의 상부돌기(42) 또는 선회스크롤(20)의 홈(20a) 중 적어도 어느 일측에 윤활유를 수용할 수 있는 공간을 확보할 수 있도록 한 윤활유 수용수단과, 고정프레임의 중앙 하측에 설치된 저널베어링으로부터 공급되는 윤활유를 상기 윤활유 수용수단 측으로 공급하는 윤활유 공급수단에 있다.

먼저, 윤활유 수용수단의 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 윤활유 수용수단은 도 4에 도시된 바와 같이, 올담링(40)의 상측에 구비된 상부돌기(42)의 양측면에 형성되는 것으로서, 상기 올담링(40)의 측면 일부분을 소정 간격만큼 오목하게 요입되도록 형성한 요홈부(42a)를 형성한 것이다.

이때, 상기 요홈부(42a)의 형상은 상기 올담링(40)의 반경방향으로의 단면이 "V"자 형태를 갖도록 함으로써, 상기 "V"자형 요홈부(42a)의 내측으로 윤활유가 수용될 수 있는 공간을 확보하게 된다.

그리하여, 상기 요홈부(42a) 내에 수용된 윤활유가 공급되면서 상기 상부돌기(42)의 외측면과 선회스크롤(20)의 홈(20a) 내측면 사이에서 유막을 형성하게 되는 것이다.

한편, 도 4에 따르면, 상기 요홈부(42a)를 상부돌기(42)의 양측면에 형성하는 것으로 도시하였으나, 상부돌기(42)의 일측면에만 형성할 수도 있다.

즉, 올담링(40)의 상부돌기(42)와 선회스크롤(20)의 홈(20a) 간에 마찰이 집중적으로 일어나는 편접촉 부위(도 3의 A부)에 인접하도록 요홈부(42a)를 형성함으로써, 편접촉 부위에 유막을 형성하여 마찰부위의 마모를 줄일 수 있는 것이다.

한편, 윤활유 공급수단은 고정프레임(30)의 상면에 형성되는 것으로서, 그 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

고정프레임(30)의 중앙부에는 상기 고정프레임(30) 보다는 직경이 작고, 상기 고정프레임(30)과 동심원을 이루는 원형의 쓰러스트베어링(35)이 상기 고정프레임(30)과 일체로 형성된다.

그리고, 상기 쓰러스트베어링(35)의 중앙부에는 크랭크축(50)이 관통될 수 있도록 관통공(31)이 형성된다.

상기 쓰러스트베어링(35)의 상면에는 상기 관통공(31) 보다는 직경이 크고, 상기 쓰러스트베어링(35) 보다는 직경이 작은 원형의 그루브(35a)가 형성된다.

상기 그루브(35a)는 상면은 개방되어 있고, 그 하측으로는 소정 깊이 만큼 요홈형성된 구조로 되어 있다.

따라서, 고정프레임(30)의 관통공(31) 하측에 설치되어 크랭크축(50)을 지지하고 있는 저널베어링(미도시)측으로부터 공급되는 윤활유를 상기 그루브(35a)의 내측에 수용하게 된다.

이러한 구조로 이루어진 상기 윤활유 공급수단의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 크랭크축(50)의 회전하게 되면, 선회스크롤(20)은 올담링(40)에 의해 자전이 구속된 채로 상기 크랭크축(50)을 중심축으로 하여 상기 크랭크축(50)과 선회반경 만큼 이격되어 선회하게 된다.

이때, 상기 선회스크롤(20)의 저면은 고정프레임(30)의 쓰러스트베어링(35) 상면과 면접한 상태로 회전을 하게 되고, 그로 인해 상기 그루브(35a) 내측에 수용되어 있던 윤활유가 상기 선회스크롤(20)의 저면과 쓰러스트베어링(35)의 사이로 누출된다.

상기 선회스크롤(20)의 저면과 쓰러스트베어링(35)의 사이로 누출된 윤활유는 선회스크롤(20)의 회전으로 인한 원심력에 의해 상기 쓰러스트베어링(35)의 반경방향 외측으로 이동하게 되고, 반경방향 외측으로 이동한 윤활유의 일부는 선회스크롤(20)의 저면 테두리부에 형성되 홈(20a)으로 유입되는 것이다.

그리하여, 상기 홈(20a)으로 유입된 윤활유는 올담링(40)의 상부돌기(42) 측면에 구비된 요홈부(42a)로 유입되어 일부는 상기 요홈부(42a) 내측에 수용되고 일부는 그 외측으로 유출되어, 상기 상부돌기(42)와 홈(20a) 사이에 유막을 형성하게 되는 것이다.

도 5, 도 6, 도 7은 각각 본 발명에 따른 올담링 상부돌기의 다른 실시예들을 나타낸 확대사시도이다.

먼저, 도 5에 따르면, 요홈부(42b)의 단면의 형상은 도 4의 요홈부(42a)에서 나타낸 것과 동일한 "V"자 형태이다.

상기 구조는, 상부돌기(42)의 양측면에 상기 올담링(40)의 이동방향을 따라 다수개의 요홈부(42b)를 연설함으로써, 상기 올담링(40)의 이동방향을 따라 윤활유의 수용범위를 넓히고, 유막형성 범위도 넓게 할 수 있도록 한 것이다.

도 6에서도 마찬가지로, 상부돌기(42)의 양측면에 상기 올담링(40)의 이동방향을 따라 다수개의 요홈부(42c)를 연설하되, 상기 올담링(40)의 반경방향으로의 단면이 "U"자 형태를 이루도록 한 것이다.

그리하여, 상기 도 5의 요홈부(42b)와 마찬가지로, 올담링(40)의 이동방향을 따라 윤활유의 수용범위를 넓히고, 유막형성 범위도 넓게 할 수 있도록 한 것이다.

도 7에 따르면, 상부돌기(42)의 양측면에 상기 올담링(40)의 이동방향을 따라 다수개의 요홈부(42d)를 연설하되, 상기 요홈부(42d)는 상기 올담링의 반경방향에 대해서 수직으로의 단면이 원형을 이루는 것이다.

즉, 상기 요홈부(42d)는 상부돌기(42)의 측면에서 봤을 때, 오목한 반구형태를 이루도록 형성한 것이다.

한편, 상기 요홈부(42d)를 형성함에 있어서, 상기 요홈부(42d)의 크기 및 갯수는 상기 상부돌기(42)의 마찰정도에 따라 가변적으로 형성할 수 있는 것으로서, 예컨대 마찰로 인한 마모가 심한 부위에는 요홈부(42d)의 크기를 크게 하거나 요홈부(42d)의 갯수를 많이 형성하고, 상대적으로 마찰정도가 약한 부분에는 요홈부(42d)의 크기를 작게하거나 요홈부(42d)의 갯수를 적게 형성할 수 있다.

한편, 지금까지 전술한 바로는 윤활유 수용수단을 올담링(40)의 상부돌기(42)에만 형성하는 것을 설명하였으나, 본 발명에 따른 윤활유 수용수단은 여기에만 한정되는 것은 아니다.

즉, 상기 윤활유 수용수단은 선회스크롤(20)의 홈(20a) 내측면에도 형성할 수 있는 것이다.

상기와 같이, 윤활유 수용수단은 선회스크롤(20)의 홈(20a) 내측면에 형성하여도, 올담링(40)의 상부돌기(42)에 형성한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 선회스크롤의 홈 내측면 또는 상기 홈 내측면에 접촉하게 되는 올담링 상부돌기에 윤활유를 수용할 수 있는 윤활유 수용부를 구비함과 아울러 상기 윤활유 수용부 측으로 윤활유를 공급할 수 있는 윤활유 공급수단을 구비함으로써, 올담링 상부돌기와 선회스크롤의 홈에서 집중적으로 일어나는 마모를 줄일 수 있게 된다.

따라서, 압축실 내의 스크롤랩 측면 접촉부에서 발생될 수 있는 누설 혹은 과도한 마찰손실을 방지할 수 있고, 스크롤 압축기의 압축효율을 향상시킬 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 쉘(shell)의 내측에 고정되고 그 중앙에는 크랭크축을 회전가능하게 지지하도록 저널베어링이 설치된 고정프레임과, 상기 크랭크축과 축연결되어 회전가능하게 설치되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤 저면과 고정프레임 상면에 각각 형성된 홈에 활주가능하게 삽입되는 상·하부돌기가 각각 구비되어 상기 선회스크롤의 자전을 방지하도록 설치되는 올담링을 구비하여서 된 스크롤 압축기에 있어서;

   상기 올담링의 상부돌기와 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈 중 적어도 어느 일측에 구비되어 윤활유를 수용할 수 있도록 된 윤활유 수용수단과,

   상기 크랭크축의 회전에 의한 선회스크롤의 선회운동에 의해 상기 저널베어링측으로부터 공급된 윤활유를 상기 윤활유 수용수단으로 공급하는 윤활유 공급수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 윤활유 수용수단은 상기 올담링의 상부돌기 또는 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈의 일측면상에 윤활유를 수용할 수 있도록 윤활유 수용공간을 이루는 적어도 하나 이상의 요홈부를 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 윤활유 공급수단은 상기 선회스크롤의 저면과 면접촉하는 고정프레임의 쓰러스트베어링 상면에 요홈형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 윤활유 공급수단은 상기 크랭크축의 회전에 의한 선회스크롤의 선회운동시 상기 선회스크롤의 저면에 형성된 홈과 연통되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기용 자전 방지기구의 윤활장치.