KR970008006B1

KR970008006B1 - 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기

Info

Publication number: KR970008006B1
Application number: KR1019880011592A
Authority: KR
Inventors: 시미즈 시게미; 기꾸찌 가즈또
Original assignee: 산덴 가부시끼가이샤; 우시구보 도모아끼
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1997-05-20
Also published as: EP0426206A3; AU2185688A; CA1330212C; DE3888212D1; US4936756A; KR890005394A; EP0426206A2; EP0308119A3; DE3888212T2; EP0308119B1; EP0426206B1; EP0308119A2; AU613949B2; DE3867984D1; US5000669A

Abstract

요약 없음

Description

밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기

제1도는 선행 기술에 따른 스크롤형 압축기의 수직 종단면도.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 밀폐된 스크롤형 압축기의 수직 종단면도.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 밀폐된 스크롤형 압축기의 수직 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징13 : 구동축

20 : 고정 스크롤21,31 : 원형 단부판

22,32 : 나선형 요소30 : 선회 스크롤

34 : 회전 방지 장치50 : 배출실

60 : 흡입실63 : 제1흡입실

64 : 제2흡입실70 : 포켓

81 : 축방향 구멍82 : 반경 방향 구멍

85 : 입구 파이프86 : 출구 파이프

110,120 : 내부 블록111 : 경사진 통로

본 발명은 스크롤형 압축기, 특히 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기의 윤활 기구에 관한 것이다.

종래의 밀폐된 스크롤형 압축기는 일본국 특허 공개공보 제61-87004호에 설명되어 있으며, 또한 본원의 제1도에 도시되어 있다. 밀폐된 하우징은 배출 압력으로 유지되는 내부 격실(1)을 포함한다.

그러나, 서로 맞물려 있는 스크롤(2,3)과 구동 기구의 전단부를 포함하는 압축 기구는 격벽(4)에 의해서 내부 격실(1)과 고립되어 있다. 채널(5)은 서로 맞물려 있는 스크롤의 중간 포켓(6)을 격실(7)과 연결시킨다. 냉매 가스는 입구 포트(8)를 통하여 흐르며, 또한, 중앙 포켓(9)을 향하여 스크롤에 의하여 내측에서 압축되며, 구멍(10)을 통하여 배출실(12)로 흐르며, 결국에는 냉장 시스템의 외부 요소를 향해 출구 포트(11)로 흐른다.

상기 포켓(6)내의 중간 압력은 베어링(14,15,16)을 구비한 구동 기구의 전단부를 포함하는 격실(7)내에서도 동일하게 유지된다. 압축기가 가동할 때, 내부 격실(1)의 아래에 있게 되는 냉매 가스와 혼합된 윤활유는 배출 압력으로 유지되는 내부 격실(1)과 중간 압력 사이의 압력 차이 때문에 구동기구의 베어링(14,15,16)을 윤활시키기 위해 채널(13)을 통해 흐른다.

그러나, 내부 격실이 흡입 압력으로 유지되는 밀폐된 스크롤형 압축기에서는 상기 형태의 윤활 기구를 이용하는 것이 어렵다. 이는 흡입 압력이 배출 압력과 중간 압력보다 낮기 때문에 윤활유는 이러한 형태의 압축에서는 구동기로 흐르지 않기 때문이다.

따라서, 본 발명의 주목적은 밀폐된 하우징의 내부 격실이 흡입 압력으로 유지되는 밀폐된 스크롤형 압축기에 사용할 수 있는 효율적이고 간단한 윤활 기구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 압축기는 밀폐된 하우징내에 설치된 고정 스크롤과 선회 스크롤을 포함한다. 고정 스크롤은 제1랩(wrap) 또는 나선형 요소가 하우징의 내부로 연장되는 단부판을 포함한다. 고정 스크롤의 단부판은 하우징을 배출실과 흡입실로 나눈다. 제1나선형 요소는 흡입실에 위치된다. 선회 스크롤은 제2랩 또는 나선형 요소가 연장되는 단부판을 포함한다. 제1 및 제2 나선형 요소는 적어도 한 쌍의 밀폐된 유체 포켓을 형성하는 다수개의 선 접촉을 이루도록 각을 이루고, 또한 방사형의 편심 형태로 서로 맞추어진다.

구동 기구는 하우징내에 지지된 모터를 포함한다. 구동 기구는 선회 스크롤을 작동시켜 선회 운동할 수 있게 한다. 회전 방지 장치는 선회 운동중에 선회 스크롤의 회전을 방지하여, 최외각 포켓으로부터 중앙 포켓을 향하여 포켓내의 유체를 내측으로 압축하도록 유체 포켓의 용적을 변화시킨다. 압축 가스는 고정 스크롤의 단부판에서 채널을 통하여 중앙 포켓 밖으로, 그리고 배출실 안으로 흐른다.

구동기구는 베어링에 의해 양단부에 지지되어 있고, 흡입실에 이르는 하나 이상의 방사형 구멍에 연결된 축방향의 구멍을 갖는 구동축을 포함한다. 구동축의 한 단부는 개방 단부를 갖는 축방향 구멍을 포함하고 압축기의 입구에 가까이 위치되어 있다. 구동축의 다른 측부는 축방향 구멍이 구동축내에서 종결되는 위치전방에 있는 돌출핀 내부로 연장된다. 축방향 구멍의 종단부는 선회 스크롤의 단부판에 인접한 격실내로 개방되는 편심 채널에 의해 돌출핀에 링크 연결된다. 돌출핀은 상기 격실내의 부싱을 통하여 연장된다. 다른 반경 방향 구멍은 축방향 구멍의 개방 단부 근처에 위치된다.

작동시, 냉매 가스는 반경 방향 구멍과 편심 채널을 향하여 축방향 구멍으로부터 흐르는 윤활 유체를 포함한다. 상기 유체는 구동축의 전단부에 위치된 회전 방지 장치와 구동축을 지지하는 베어링을 윤활시킨다.

제2실시예로, 흡입실은 격벽에 의해 제1 및 제2 흡입실로 나누어진다. 격벽은 구동축의 전단부 아래와 근처에 의치한 경사진 통로를 제외하고 두 개의 격실을 완전히 고립시킨다. 윤활 유체가 제1흡입실 하부에 위치한다. 돌출핀과 스크롤을 포함하는 구동축의 전단부는 흡입실의 제2흡입실내에 위치한다. 작동시, 흡입실의 제1흡입실은 제2흡입실보다 높은 압력으로 유지되어, 회전 방지 장치와 구동축의 전방 베어링을 윤활시키기 위해 유체가 경사진 통로를 통하여 위로 흐르게 한다.

제2도에서 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐된 스크롤형 압축기가 도시되어 있다. 설명의 목적으로서, 도면의 좌측부는 전단부 또는 전면부로서 지칭하고, 도면의 우측부는 후단부로서 지칭한다. 압축기는 밀폐된 하우징(10)과 고정 및 선회 스크롤(20,30)과 모터(40)를 포함한다. 고정 스크롤(20)은 원형 단부판(21)과 그 한단부(후방) 표면으로부터 연장되는 탭 또는 나선형 요소(22)를 포함한다. 고정 스크롤(20)은 다수개의 나사(26)에 의해 하우징(10)의 전단부내에 고정 설치되어 있다. 고정 스크롤(20)의 원형 단부판(21)은 하우징(10)의 내부 격실을 두개의 격실, 예컨대 배출실(50)과 흡입실(60)로 나눈다. O형 링 밀폐부(23)는 하우징(10)과 원형 단부판(21)의 맞물림면을 밀폐하기 위해 하우징(10)의 내측 원주면과 원형 단부판(21)의 외측 원주면 사이에 설치된다.

흡입실(60)내에 설치된 선회 스크롤(30)은 원형 단부판(31)과 상기 원형 단부판(31)의 한단부(전방) 표면으로부터 연장되는 랩 또는 나선형 요소(32)를 포함한다. 고정 스크롤(20)의 나선형 요소(22)와 선회 스크롤(30)의 나선형 요소(32)는 적어도 한쌍의 밀폐된 유체 포켓(70)을 형성하는 다수개의 선 접촉을 이루기 위해 각을 이루고, 또한 반경 방향으로 편심되게 서로 맞추어져 있다. 환형 돌출부(33)는 나선형 요소(32)의 반대편에 있는 원형 단부판(31)의 후단 표면에 형성되어 있다. 회전 방지 장치(34)는 전회 운동중에 선회스크롤(30)의 회전을 방지하기 위해 환형 돌출부(33)의 외측 원주면상에 설치되어 있다.

내부 블록(11,12)은 모터(40)의 고정자(41)를 고정하고, 또한 흡입실(60)내의 대향 단부 근처에 고정 설치된다. 구동축(13)은 내부 블록(11.12)의 중심을 축방향으로 관통한다. 구동축(13)의 양단부는 각각 베어링(14,15)을 통하여 내부 블록(11,12)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 모터(40)는 구동축(13)의 외측 원주면에 고정된 고정자(41)와 회전자(42)를 포함한다. 핀부재(16)는 구동축(13)의 전단 표면과 일체로 구성되어 그로부터 축방향으로 돌출되어 있으며, 또한 구동축(13)의 축으로부터 반경 방향으로 편심되어 있다. 부싱(17)은 환형의 돌출부(33)내에 회전 가능하게 설치되어 있으며, 또한, 베어링(18)에 의해 지지되어 있다. 핀부재(16)는 부싱(17)의 중심에서 편심되게 형성된 부싱(17)의 구멍(19)안으로 회전 가능하게 삽입되어 있다.

구동축(13)에는 축방향 구멍(81)과 다수개의 반경 방향 구멍(82)이 제공되어 있다. 축방향 구멍(81)은 구동축(13)의 제1(후방)단부에서, 즉 핀부재(16)와 대향된 단부에 있는 개구로부터 핀부재(16)의 후방에 있는 패쇄 단부로 연장된다. 좁은 통로(83)는 축방향 구멍(81)의 전방 폐쇄 단부를 선회 스크롤(30)에 인접한 핀부재(16)의 개방 단부면에 연결시킨다. 다수개의 반경 방향 구멍(82)은 폐쇄 단부 근처에 있는 축방향 구멍(81)을 모터(40)와 베어링(14) 사이에 위치한 제1공동(61)에 연결시킨다. 다수개의 다른 반경 방향 구멍(84)은 베어링(15)에 인접한 축방향 구멍(81)의 개방부 근처에 위치된다. 흡입 가스 입구 파이프(85)는 하우징(10)의 후단부를 통하여 삽입되고 축방향 구멍(81)의 개방부를 향하고 있다. 배출 가스 출구 파이프(86)는 하우징(10)의 측벽에 부착되고, 또한, 배출실(50)을 외부 요소에 연결시킨다.

작동시, 고정자(41)는 자장을 발생시켜 회전자(42)의 회전을 유발시키고, 또한, 이에 의해 구동축(13)을 회전시킨다. 상기 회전은 부싱(17)을 통하여 선회 스크롤(30)의 선회 운동으로 전환된다. 회전 운동은 회전방지 장치(34)에 의해 방지된다. 흡입 가스 입구 파이프(85)를 통하여 흡입실(60)내부로 들어온 냉매 가스는 고정 스크롤(20)과 선회 스크롤(30) 사이의 외부와 밀폐된 유체 포켓(70)내로 들어오고, 선회 스크롤(30)의 선회 운동 때문에 나선형 요소(22,32)의 중심을 향해 안으로 움직인다. 냉매가 중앙의 유체 포켓(70)을 향해 움직임에 따라 용적 감소와 압축이 생기고, 또한 배출 포트(24)와 일방향 밸브(25)를 통하여 배출실(50)로 배출된다. 배출실(50) 내부의 배출 가스는 배출 가스 출구 파이프(86)를 통하여 외부의 유체 회로(도시않음)로 흐르게 된다.

본 발명의 실시예의 윤활 기구는 다음과 같이 작동한다. 윤활유를 포함하는 냉매 가스(이후, 냉매 가스로 총칭함)는 흡입 가스 입구 파이프(85)로부터 흡입실(60) 내부로 들어가고, 그 대부분은 축방향 구멍(81) 내부로 유입된다. 대부분의 냉매 가스는 축방향 구멍(81) 외부로, 그리고 축방향 구멍(82)을 통하여 제1공동(61) 내부로 흐르고, 그후 베어링(14)내의 틈을 통해 회전 방지 장치(34)의 후방에 있는 베어링(14)의 대향측부상에 있는 제2의 공동 내측으로 흐른다. 축방향 구멍(81)의 나머지 냉매 가스는 좁은 통로(83)를 통해 그리고 부싱(17)과 환형 돌출부(83) 사이의 틈 내부로 흐른다. 가스는 베어링(18)의 틈을 통하여 그리고 제2공동 내부로 흐른다. 이어서, 제2공동(62)의 냉매 가스는 밀폐된 유체 포켓(70)내로 들어가기 전에 회전방지 장치(34)를 통하여 흐른다. 이렇게 하여, 냉매 가스는 베어링(14)과 베어링(18) 및 회전 방지 장치(34)를 윤활시키도록 효율적으로 흐르게 된다. 또한, 약간의 윤활유는 냉매 가스로부터 부분적으로 분리되어 선회 스크롤(30) 아래에 남게 되고, 또 한편으론 약간의 윤활유가 선회 스크롤(30)의 선회 운동 때문에 연무상태로서 밀폐된 유체 포켓(70)내로 들어가게 된다. 마지막으로, 약간의 냉매 가스는 베어링(15)을 윤활시키도록 다수개의 반경 방향 구멍(84)을 통하여 흐른다.

제3도에서 보면, 본 발명의 제2실시예에 따른 밀폐된 스크롤형 압축기가 도시되어 있다. 동일한 구조에 대해서는 제2도에 나타낸 것과 동일한 도면부호로 되어 있으며, 동일한 요소에 대한 설명도 생략했다. 내부블록(110,120)과 모터(40)의 고정자(41)는 흡입실(60) 내부에 고정 설치되어 있다. 구동축(13)은 내부 블록(110,120)의 중심을 축방향으로 관통한다.

내부 블록(110)은 구동축(13)의 회전축에 대해 수직으로 설치되어 있다. 구동축의 양단부들은 베어링(14,15)을 통하여 내부 블록(110,120)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 구동축의 회전축은 압축기가 설치되는 평평한 표면에 평행으로 설치되어 있다. 내부 블록(110)은 모터(40)가 위치되는 내부 블록(110)의 후방에 있는 제1흡입실(63)과, 상기 선회 스크롤(30) 및 회전 방지 장치(34)가 위치되는 내부 블록(11) 전방의 제2흡입실(64)로 상기 흡입실(60)을 나누고 있다. 경사진 통로(111)는 제1 및 제2 흡입실(63,64)을 연결하고, 또한 내부 블록(110)의 하부에 형성된다. 경사진 통로(111)는 제2흡입실(64)을 향해 제1흡입실(63)로부터 위로 연장된다.

본 발명의 제2실시예의 윤활 기구는 다음과 같이 작동한다. 윤활유를 포함하는 냉매 가스는 제1흡입실(63)로 들어가고, 대부분은 축방향 구멍(81)으로 들어간다. 그러나, 냉매 가스의 대부분은 다수개의 축방향 구멍(81)으로부터 반경 방향 구멍(82,84)을 통하여 제1흡입실(63) 내측으로 흐르나, 윤활유의 일부는 원심력과 입자 상호간의 작용으로 인해 냉매 가스로부터 분리되어 제1흡입실(63)의 하부에 남아 있게 된다. 그후, 냉매 가스는 제1 및 제2 흡입실(63,64) 사이에 작은 압력차가 생기므로 베어링(14)의 틈을 통하여 제2흡입실(64) 내측으로 흐른다. 제2흡입실(64)의 압력은 제1흡입실(63)의 압력보다 낮다. 따라서, 제1흡입실(63)의 아래에 있게 되는 윤활유(130)는 회전 방지 장치(34)와 고정 스크롤(20) 및 선회 스크롤(30) 사이의 접촉부를 윤활시키기 위해 경사진 통로(111)를 통해 제2흡입실(64)로 흐른다.

더욱이, 제2흡입실에 형성된 경사진 통로(111)의 개방 단부는 압축기가 오랫동안 가동되지 않은 후에 재 가동될 때 고여 있던 윤활유(130)가 스크롤로 흘러 넘치는 것을 방지하기 위해 제1흡입실(63)의 하부에 있는 윤활유(130)의 최고 수준보다 높은 위치에 있게 된다. 그러므로, 스크롤에 대한 손상이 방지된다.

본 발명은 양호한 실시예와 관련하여 상세히 설명하였다. 그러나, 이러한 실시예들은 단지 예로 든 것 뿐이지 본 발명을 그러한 실시예에 국한시키려고 한 것은 아니다. 본 발명의 범위내에서 다른 변경 및 수정이 용이하게 이루어질 수 있다는 것은 본 기술 분야의 숙련자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims

밀폐된 하우징(10)을 갖는 스크롤형 압축기로서, 상기 하우징(10)내에 배열되고 제1원형 단부판(21) 및 상기 원형 단부판으로부터 연장하는 나선형 요소(22)를 갖는 고정 스크롤(20)과, 제2원형 단부판(31) 및 상기 제2원형 단부판으로부터 연장하는 제2나선형 요소(32)를 갖는 선회 스크롤(30)과, 상기 선회 스크롤(30)의 선회 운동을 실행하도록 상기 선회 스크롤(30)에 작동 가능하게 연결되어 있는 구동 기구와, 그리고 상기 선회 운동중 상기 선회 스크롤의 회전을 방지하여 유체 포켓(70)내의 유체가 압축되도록 상기 유체 포켓의 체적을 변경시키는 회전 방지 장치(34)를 포함하고 있으며, 상기 고정 스크롤(20)의 제1단부판(21)은 상기 하우징(10)을 배출실(50)과 상기 제1나선형 요소(22)가 연장하고 있는 흡입실(60)로 분할하며, 상기 제1 및 제2나선형 요소(22,32)는 하나 이상의 밀봉된 유체 포켓(70)을 형성하는 다수의 선형 접촉을 이루도록 반경 방향으로 약간 편심되게 서로 결합되며, 상기 구동 기구는 하나 이상의 반경 방향 구멍(82)과 연결되어 있는 축방향 구멍(81)을 구비한 구동축(13)을 가지는, 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기에 있어서, 상기 흡입실(60)은 상기 하우징(10)의 인접 단부에까지 구동 기구 주위로 연장하며, 상기 축방향 구멍(81)은 상기 구동축(13)의 한 단부에 있는 개구로부터 상기 구동축(13)의 대향 단부에 있는 스크롤(20,30) 근처의 바닥단부로 연장하며, 상기 구동축(13)을 통해 연장하는 반경 방향 구명(82) 중 하나 이상의 구멍은 상기 바닥 단부 근처에서 상기 축방향 구멍(81)을 상기 흡입실(60)과 연결하며, 상기 하우징(10)내에는 상기 하우징을 관통하며 연장하여 상기 축방향 구멍(81)의 한 단부에 있는 상기 개구 근처에서 종결되는 냉매 가스용 입구 파이프(85)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제1항에 있어서, 상기 구동축(13)은 구동축(13)의 대향 단부에 배열된 일체형 핀부재(16)를 더 포함하며, 상기 핀부재(16)는 상기 구동축에 대하여 반경 방향으로 편심되어 있고 부싱(17)을 통해 상기 선회 스크롤(30)에 작동 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제2항에 있어서, 상기 축방향 구멍(81)의 바닥 단부로부터 상기 선회 스크롤(30)과 마주보는 상기 핀부재(16)의 단부 표면까지 형성되어 있는 좁은 통로(83)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제1항에 있어서, 상기 구동기구는 상기 하우징(10)내에 지지되어 있는 모터(40)를 포함하며, 상기 모터(40)는 상기 구동축(13)에 고정된 회전자(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제4항에 있어서, 상기 반경 방향 구멍은 상기 회전자(42)보다 상기 선회 스크롤(30)에 더 가까이 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 구멍(81)의 한 단부에 위치되고 상기 축방향구멍(81)을 상기 흡입실에 연결시키는 제2반경 방향 구멍(84)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제6항에 있어서, 상기 제2반경 방향 구멍(84) 근처에서 상기 구동축(13)을 지지하는 베어링(15)을 더 포함하며, 상기 베어링(15)은 상기 제2반경 방향 구멍(84)을 통하여 흐르는 유체에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대향단부에 있는 구동축(15)과 상기 반경 방향 구멍(82)을 지지하는 베어링(14)을 더 포함하며, 상기 베어링은 상기 반경 방향 구멍(82)을 통하여 흐르는 유체에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제4항에 있어서, 상기 구동 기구의 회전축은 압축기의 정상적인 사용 중에 수평으로 배열되며, 상기 흡입실(60)은 내부 블록(110)에 의해 상기 제1 및 제2흡입실(63,64)로 분할되며, 상기 고정 스크롤(20)과 선회 스크롤(30) 및 회전 방지 장치(34)는 상기 제2흡입실(64)내에 배열되며, 상기 구동 기구와 상기 냉매 가스용 입구 파이프(85)는 상기 제1흡입실(63)내에 배열되며, 상기 제1 및 제2 흡입실(63,64)을 연결하는 경사진 통로(111)가 상기 내부 블록(11)의 하부에 형성되어 있으며, 상기 통로(111)는 제1흡입실로부터 제2흡입실로 상방으로 경사져 있으며, 상기 냉매 가스에서 분리된 윤활유는 상기 제1흡입실의 바닥에 고이게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제9항에 있어서, 상기 구동 기구의 구동축(13)은 상기 내부 블록을 통해 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제9항에 있어서, 상기 제2흡입실(64)에 형성된 상기 경사진 통로(111)의 하나의 개방 단부는 상기 윤활유 표면의 최고 한계 수준보다 높은 수준에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 블록(110)은 상기 구동 기구의 회전축에 수직으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.
제6항에 있어서, 상기 대향 단부에 있는 구동축(15)과 상기 반경 방향 구멍(82)을 지지하는 베어링(14)을 더 포함하며, 상기 베어링은 상기 반경 방향 구멍(82)을 통하여 흐르는 유체에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 밀폐된 하우징을 갖는 스크롤형 압축기.