KR100575698B1 - 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 유입되는 오일량이 운전모드에 따라 변하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치에 관한 것이다. 일반적으로 스크롤 압축기로 유입되는 오일량은 압축기의 운전 속도에 비례하여 유입되는데 종래의 스크롤 압축기는 저속 운전시에는 적당량의 오일이 내부로 유입되어 운전상의 문제가 없었지만 고속 운전시에는 과다한 오일이 압축기로 공급되어 압축기의 성능 저감 및 유토출량이 상승되는 문제점이 있었다. 본 발명에 의한 스크롤 압축기는 오일이 유입되는 통로 역할을 하는 압축기의 오일유로 주벽에 바이패스 홀을 형성하고, 상기 바이패스홀의 개폐를 조절할 수 있는 바이패스 밸브를 추가로 장착하여 고속 운전시 상기 바이패스 밸브가 상승하여 상기 바이패스홀을 개방하고 상기 바이패스홀을 통하여 오일을 유출시켜 과다한 오일의 유입을 방지하여 스크롤 압축기의 성능을 향상시키고 유토출량을 일정하게 유지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 오일유입 조절장치{OIL INFLOWING CONTROL APPARATUS FOR SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래의 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도,

도 2는 종래의 스크롤 압축기의 오일유로의 구조를 도시한 종단면도,

도 3은 본 발명의 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도,

도 4a와 도 4b는 본 발명의 스크롤 압축기의 오일유로의 구조를 도시한 종단면도 및 작동도,

도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시례를 도시한 종단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 밀폐용기 4 : 고정자

5 : 회전자 6 : 회전축

6b : 오일유로 7 : 고정스크롤

8 : 선회스크롤 20 : 오일공급부

30 : 바이패스 밸브 31 : 개폐부

32a : 지지부 32b : 지지부재

33 : 오일통로

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 오일이 유입되는 통로 역할을 하는 오일유로의 주벽에 바이패스홀을 형성하고 상기 바이패스홀의 개폐를 조절할 수 있는 바이패스 밸브를 장착한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 종래의 스크롤 압축기의 오일유로의 구조를 도시한 종단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 스크롤 압축기는 일정한 내부 공간을 갖는 밀폐용기(1) 내부에 상·하측 프레임(2, 3)이 각각 결합되며, 상기 상측 프레임(2)과 하측 프레임(3)의 사이에 전동기구부를 구성하는 고정자(4)와 회전자(5) 및 상기 회전자(5)와 고정 결합된 회전축(6)이 구비된다.

상기 밀폐용기(1)의 저면에는 오일이 채워지고 상기 회전축(6)의 단부에 오일공급부(20)가 결합되며 상기 회전축(6)의 내부에는 상기 오일공급부(20)에서 피딩된 오일이 흡상되는 오일유로(6b)가 형성된다.

상기 상측 프레임(2)은 그 프레임 몸체(2a)의 상면에 스러스트 베어링면(2b)이 형성되고 그 스러스트 베어링면(2b) 가운데 상기 선회스크롤의 보스부(8c)가 삽입되도록 일정 내경과 깊이를 갖는 보스 삽입홈(2c)이 형성되고 그 보스 삽입홈(2c)에 이어 회전축(6)이 삽입되는 축 삽입구멍(2d)이 형성되며 상기 몸체(2a)에 보스 삽입홈(2c)과 외주면이 연통되도록 오일구멍(2e)이 형성된다.

상기 회전자(5)는 중앙에 편심부(6a)가 형성된 회전축(6)이 압입되며 상기 상부 프레임(2)의 상측에 고정스크롤(7)이 소정 간격을 두고 고정 결합되고 상기 상부 프레임(2)과 고정스크롤(7) 사이에 고정스크롤(7)과 선회 운동 가능하도록 선회스크롤(8)이 삽입되어 있다. 상기 회전축(6)의 편심부(6a)는 선회스크롤(8)과 연결되고 상기 선회스크롤(8)과 상부 프레임(2) 사이에 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 자전방지 기구인 올담링(9)이 결합된다.

상기 고정스크롤(7)에 밀폐용기(1)의 내부를 고압영역과 저압영역으로 분리하는 고저압 분리판(10)이 결합되며, 상기 고저압 분리판(10)에 고온 고압의 냉매가스의 흐름을 조절하는 가스흐름 조절장치(11)이 결합되며 상기 밀폐용기(1)의 저압영역과 고압영역에 흡입관(12)과 토출관(13)이 각각 결합된다.

상기 선회스크롤(8)은 일정 두께와 면적을 갖는 경판(8d)의 상면에 선회 랩(8a)이 형성되고 그 하면에 상기 상부 프레임의 스러스트 베어링면(2b)과 대면되는 스러스트 베어링면(8b)이 형성되고 그 가운데 상기 보스 삽입홈(2c)에 삽입되는 보스부(8c)가 형성되며 상기 경판(8d)의 하면에 상기 올담링(9)의 키가 삽입되는 키홈(8e)이 형성된다.

상기 선회스크롤(8)은 그 보스부(8c)가 상부 프레임 보스 삽입홈(2c)에 삽입됨과 아울러 그 스러스트 베어링면(8b)이 상부 프레임의 스러스트 베어링면(2b)에 대면되도록 결합되며 상기 회전축(6)이 상부 프레임의 축 삽입구멍(2d)에 삽입됨과 아울러 그 편심부(6a)가 선회스크롤의 보스부(8c) 내에 삽입된다.

상기와 같은 구조를 갖는 종래의 스크롤 압축기의 작동은 전원이 인가되어 전동기구부가 작동함에 따라 전동기구부를 구성하는 회전자(5)가 회전하게 되면 그 회전력이 회전자(5)에 압입된 회전축(6)을 통해 선회스크롤(8)에 전달되며 그 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 그 선회스크롤의 랩(8a)이 상기 고정스크롤의 랩(7a)과 맞물려 선회 운동하게 된다.

상기 선회스크롤(8)의 선회 운동에 의해 흡입관(12)을 통해 흡입된 냉매 가스가 고정스크롤(7)의 일측에 형성된 흡입구(미도시)를 통해 고정스크롤의 랩(7a)과 선회스크롤의 랩(8a) 사이로 흡입되어 압축되면서 고정스크롤(7)에 형성된 토출포트(7b)를 통해 토출되며 상기 토출포트(7b)로 토출되는 고온고압 상태의 냉매가스는 토출관(13)을 통해 토출된다.

그리고, 회전축(6)의 오일유로(6b)로 흡상되어 유출된 오일은 상기 보스 삽입홈(2c)에 채워짐과 아울러 선회스크롤의 스러스트 베어링면(8b)과 상부 프레임의 스러스트 베어링면(2b)사이로 공급되며 상기 선회스크롤의 스러스트 베어링면(8b)과 상부 프레임의 스러스트 베어링면(2b)에 공급된 오일의 일부는 밀폐용기(1) 저면으로 귀환되고 또한 상기 보스 삽입홈(2c)에 유입된 오일은 오일구멍(2e)을 통해 밀폐용기(1) 저면으로 귀환된다.

그런데 상기와 같은 방법으로 작동하는 종래의 스크롤 압축기는 저속 운전시에는 적당량의 오일이 내부로 유입되어 운전상의 문제가 없지만 고속 운전시에는 과다한 오일이 압축기로 공급되어 유토출량이 상승되어 스크롤 압축기의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 창출한 것으로, 본 발명의 목적은 오일이 유입되는 통로 역할을 하는 압축기의 오일유로 주벽에 바이패스홀을 형성하고, 상기 바이패스홀의 개폐를 조절할 수 있는 바이패스 밸브를 추가로 장착하여 고속 운전시 상기 바이패스 밸브가 상승하여 상기 바이패스홀을 개방하고 상기 바이패스홀을 통하여 오일을 유출시켜 과다한 오일의 유입을 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기가 갖는 문제점을 감안하여 창출한 것으로, 본 발명의 목적은 일정한 내부공간을 구비하고 하부에 오일이 채워진 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내부공간 상·하부에 각각 구비되는 상·하측 프레임과; 상기 상측 프레임의 상단에 고정 장착된 고정스크롤과; 상기 고정스크롤에 맞물리며 연속으로 이동하는 두개 한쌍의 압축실을 형성하도록 상대 운동가능하게 결합되는 선회스크롤과; 상기 밀폐용기의 내벽에 고정되어 회전력을 발생하는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전자 중심에 구비되어 상기 구동모터의 회전력을 상기 선회스크롤에 전달하며 내부에는 오일이 유동하는 오일유로를 갖는 회전축과; 상기 회전축의 오일유로 하단에 연통하도록 구비되어 상기 밀폐용기 내부의 오일을 펌핑하는 오일공급부를; 포함하여 구성되는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 회전축의 오일유로에서 외주면 방향으로 바이패스홀을 관통 형성하고, 상기 바이패스홀을 상기 오일유로를 통해 흡상되는 오일의 유입속도에 따라 선택적으로 개폐하는 바이패스 밸브를 구비함을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치를 제공하려는 데 있다.

이하, 본 발명의 의한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치를 첨부도면에 도시한 실례시에 의거하여 상세하게 설명한다.

다만, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명의 스크롤 압축기의 오일유로의 구조를 도시한 종단면도 및 작동도이며, 도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시례를 도시한 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치는 그 하단에 오일공급부(20)를 구비하여 구동모터의 회전자(5)에 결합하는 회전축(6)과, 상기 회전축(6)의 내부에 축방향으로 슬라이드 가능하게 장착되어 오일의 유입량을 조절하는 바이패스 밸브(30)로 구성된다.

상기 회전축(6)은 중심에 오일의 통로가 되는 오일유로(6b)를 축방향으로 관통 형성하고, 상기 오일유로(6b) 내부로 유입되는 오일의 일부를 다시 배유시키도록 상기 회전축(6)의 오일유로(6b)에서 외주면으로 바이패스홀(6c)을 관통 형성하고, 상기 바이패스홀(6c)이 형성된 위치의 상측에는 상기 바이패스 밸브(30)가 제한된 슬라이딩 운동을 하도록 걸림턱(6d)을 단차지게 형성한다.

상기 걸림턱(6d)은 후술할 개폐부(31)가 상방으로 이동하였을 때 상기 개폐부(31) 상단면의 주연부가 상기 걸림턱(6d)의 하단면에 접하도록 후술할 개폐부(31)보다 작은 직경으로 형성됨이 바람직하다.

상기 바이패스 밸브(30)는 상기 회전축(6)의 내부에 삽입되어 상·하방으로 슬라이드 운동하면서 상기 바이패스홀(6c)을 개폐하는 개폐부(31)와, 상기 개폐부(31)가 상기 바이패스홀(6c)을 차단할 수 있도록 상기 개폐부(31)의 하단을 소정의 길이로 연장 형성하여 상기 개폐부(31)를 지지하는 지지부(32a)로 이루어진다.

상기 바이패스밸브(30)는 개폐부(31)의 상단면에서 지지부(32a)의 하단면까지 관통하여 오일이 유입되는 통로가 되도록 오일통로(33)를 형성한다.

상기 개폐부(31)는 링형으로 형성되어 그 외주면이 상기 회전축(6)에 형성된 오일유로(6b)의 내주면과 슬라이딩 가능하게 접촉하며, 상기 바이패스홀(6c)을 완전히 닫을 수 있도록 그 높이는 적어도 상기 바이패스홀(6c)의 직경보다 크게 형성됨이 바람직하다.

상기 지지부(32a)는 관형으로 형성되어 오일이 상기 오일통로(33)로 유입되기 전에 상기 개폐부(31)가 상기 바이패스홀(6c)을 닫을 수 있는 높이로 형성되고, 내주면의 직경은 상기 개폐부(31) 내주면의 직경과 동일하며 외주면의 직경은 상기 바이패스홀(6c)이 개방되었을 때 오일이 상기 오일통로(33)의 외부로 유출되는 통로를 형성하도록 상기 개폐부(31)의 외주면보다 작게 형성됨이 바람직하며, 상기 지지부(32a)의 하단은 상기 회전축(6)이 접하고 있는 저부면과 접하고 상단면은 상기 개폐부(31)의 하단면과 일체로 형성된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치의 작동에 대하여 설명한다.

전원이 인가되어 전동기구부가 작동함에 따라 전동기구부를 구성하는 회전자 (5)가 회전하게 되면 그 회전력이 회전자(5)에 압입된 회전축(6)을 통해 선회스크롤(8)에 전달되며 그 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 그 선회스크롤의 랩(8a)이 상기 고정스크롤의 랩(7a)과 맞물려 선회 운동하게 된다. 상기 선회스크롤(8)의 선회 운동에 의해 흡입관(12)을 통해 흡입된 냉매 가스가 고정스크롤(7)의 일측에 형성된 흡입구(미도시)를 통해 고정스크롤의 랩(7a)과 선회스크롤의 랩(8a) 사이로 흡입되어 압축되면서 고정스크롤(7)에 형성된 토출포트(7b)를 통해 토출되며 상기 토출포트(7b)로 토출되는 고온고압 상태의 냉매가스는 토출관(13)을 통해 토출된다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 스크롤 압축기가 저속으로 운전할 때는, 오일통로(33)를 통해 흡상되는 오일의 유입 속도가 낮아 바이패스 밸브(31)를 끌고 올라가지 못함에 따라 상기 개폐부(31)가 상기 바이패스홀(6c)을 차단한 상태를 유지한다.

이로 인해, 오일공급부에 의해 펌핑되는 오일 전체가 상기 바이패스 밸브(30)의 오일유로(6b)를 통하여 정상적으로 흡상되고, 이 오일은 상부 프레임(2)과 선회스크롤(8)의 스러스트 베어링면(8b)과 고정스크롤(7)의 스러스트 베어링면(2b)을 윤활한 후 다시 상기 밀폐용기(1)의 저면으로 회수된다.

반면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 스크롤 압축기가 고속으로 운전할 때는, 오일통로(33)를 통해 흡상되는 오일의 유입 속도가 빨라 바이패스 밸브(30)를 끌고 올라감에 따라 상기 개폐부(31)가 상기 바이패스홀(6c)을 개방하게 된다.

이로인해, 상기 바이패스 밸브(30)는 개폐부(31)의 상단면이 상기 걸림턱 (6d)의 하단면에 접촉할 때까지 상측으로 슬라이드 운동하여 바이패스홀(6c)이 개방되고, 상기 바이패스홀(6c)이 개방됨에 따라 흡상되던 오일의 일부가 상기 바이패스홀(6c)를 통해 상기 회전축(6)의 외부로 유출되므로 결국 압축기구부의 베어링면(2b, 8b)으로 유입되는 오일량이 서서히 감소한다.

도 5는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치의 다른 실시례를 도시한 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 실시례에 따른 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치는 회전축(6)의 오일유로(6b)에 축방향을 따라 미끄러지게 삽입하여 상기한 바이패스홀(6c)을 개폐하며, 오일의 유입속도에 민감하게 반응하도록 상측 내주면에 지름 방향으로 소정의 길이로 플랜지부(35)를 연장 형성한 바이패스 밸브(30)와, 그 바이패스 밸브(30)를 지지하도록 상기 오일유로(6b) 내부에 삽입 고정되는 지지부재(32b)로 구성된다.

이 경우에도, 스크롤 압축기가 저속으로 운전할 때는, 오일통로(33)를 통해 흡상되는 오일의 유입 속도가 낮아 바이패스 밸브(30)를 끌고 올라가지 못함에 따라 상기 바이패스 밸브(30)가 상기 바이패스홀(6c)을 차단하는 반면, 스크롤 압축기가 고속으로 운전할 때는, 오일통로(33)를 통해 흡상되는 오일의 유입 속도가 빨라 상기 바이패스 밸브(30)를 끌고 올라감에 따라 상기 바이패스 밸브(30)가 상기 바이패스홀(6c)을 개방하게 된다. 이렇게 바이패스 밸브(30)가 지지부재(32b)를 따로 구성하는 경우에는 바이패스 밸브(30)의 무게가 작아져 보다 신속하게 동작할 수있다.

한편, 도 6은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치의 다른 실 시례를 도시한 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 실시례에 따른 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치는 회전축(6)의 오일유로(6b)에 축방향을 따라 미끄러지게 삽입하여 상기한 바이패스홀(6b)을 개폐하며, 오일의 유입속도에 민감하게 반응하도록 상측 내주면에 지름 방향으로 소정의 길이로 플랜지부(35)를 연장 형성하고, 상측 외주면에 후술할 밸브지지스프링(34)의 일단이 지지되는 지지단(36)을 형성한 바이패스 밸브(30)와, 상기 지지단(36)의 상단면과 상기 걸림턱(6c)의 하단면 사이에 설치되어 상기 바이패스 밸브(30)가 신속하게 복귀하도록 하는 밸브지지스프링(34)으로 구성된다.

여기서, 스크롤압축기가 고속으로 운전하다가 저속 운전으로 변경될 때, 빠른 오일유입 속도로 인하여 끌려 올가간 바이패스 밸브(30)가 밸브지지스프링(34)의 복원력에 의해 오일이 바이패스 밸브(30)를 통해 과도하게 누설되면서 베어링면(2b, 8b)의 오일 부족이 초래되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치는 오일이 유입되는 통로 역할을 하는 압축기의 오일유로 주벽에 바이패스홀을 형성하고, 상기 바이패스홀의 개폐를 조절할 수 있는 바이패스 밸브를 장착함으로써, 고속 운전시 상기 바이패스 밸브가 상승하면서 상기 바이패스홀을 개방하여 흡상되는 오일의 일부를 상기 바이패스홀을 통해 오일은 유출시켜 압축실로 과다한 오일이 유입되는 것을 방지하고 이를 통해, 스크롤 압축기의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 유토출량을 일정하게 유지하여 공조기의 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 일정한 내부공간을 구비하고 하부에 오일이 채워진 밀폐용기와; 상기 밀폐용기의 내부공간 상·하부에 각각 구비되는 상·하측 프레임과; 상기 상측 프레임의 상단에 고정 장착된 고정스크롤과; 상기 고정스크롤에 맞물리며 연속으로 이동하는 두개 한쌍의 압축실을 형성하도록 상대 운동가능하게 결합되는 선회스크롤과; 상기 밀폐용기의 내벽에 고정되어 회전력을 발생하는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전자 중심에 구비되어 상기 구동모터의 회전력을 상기 선회스크롤에 전달하며 내부에는 오일이 유동하는 오일유로를 갖는 회전축과; 상기 회전축의 오일유로 하단에 연통하도록 구비되어 상기 밀폐용기 내부의 오일을 펌핑하는 오일공급부를; 포함하여 구성되는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 회전축의 오일유로에서 외주면 방향으로 바이패스홀을 관통 형성하고, 상기 바이패스홀을 상기 오일유로를 통해 흡상되는 오일의 유입속도에 따라 선택적으로 개폐하는 바이패스 밸브를 구비함을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 바이패스 밸브는 상기 회전축의 오일유로에 축방향으로 미끄러지게 삽입하여 상기 바이패스홀을 개폐하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 회전축의 오일유로에는 상기 오일유로에 삽입 고정되어 상기 바이패스 밸브를 지지하는 지지부재를 더 삽입한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 바이패스 밸브의 상측에는 상기 바이패스 밸브가 오일의 유입속도에 민감하게 반응하도록 플랜지부가 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치.
5. 제 2항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 회전축의 오일유로에는 바이패스 밸브의 슬라이딩 운동을 제한하도록 걸림턱을 단차지게 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 걸림턱과 바이패스 밸브의 사이에는 그 바이패스 밸브가 신속하게 복귀하여 바이패스홀을 차단하도록 탄성부재를 개재하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 오일유입 조절장치.

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