KR100393565B1 - 비대칭 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 고정 스크롤 또는 선회 스크롤의 흡입측의 랩의 일부 구간을 절삭함으로써 가공 및 조립 오차에 의해 압축 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 비대칭 스크롤 압축기에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝각()이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝각()보다 일정각도 만큼 더 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤의 랩은 연장부(

Description

비대칭 스크롤 압축기{Asymmetric scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 고정 스크롤 또는 선회 스크롤의 흡입측의 랩의 일부를 절삭(offset)함으로써 가공 및 조립 오차에 의해 압축 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 비대칭 스크롤 압축기에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 대칭형 스크롤 압축기가 도시된 내부 구성도이고, 도 2는 대칭형 스크롤 구조가 도시된 평면 개략도이다.

일반적인 대칭형 스크롤 압축기는 밀폐형 케이스(1)의 내측 상,하부에 메인프레임(20)과 서브 프레임(25)이 각각 설치되고, 상기 메인 프레임(20)의 상부에는 냉매 가스를 압축하여 토출하는 압축부(10)가 위치되며, 상기 메인 프레임(20)과 서브 프레임(25) 사이에는 상기 압축부(10)를 구동하기 위한 모터부(30)가 위치된다.

상기 모터부(30)는 고정자(31)에 전류가 인가되어 유동 전기가 발생하면 내측의 회전자(33)가 회전 운동하도록 되어 있고, 상기 회전자(33)의 중심에는 구동축(35)이 압입되어 이 구동축(35)이 회전되면서 상기 압축부(10)를 작동시키게 된다.

상기 압축부(10)는 인벌루트 형상의 랩(11a)을 갖는 고정 스크롤(11)과, 상기 인벌루트 곡선과 180도의 위상차를 가진 인벌루트 형상의 랩(15a)을 갖는 선회 스크롤(15)이 상호 마주하도록 맞물려서 압축실(C)을 형성토록 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 대칭형 스크롤 압축기는 상기 모터부(30)의 고정자(31)에 전원이 인가되면 회전자(33)가 회전하면서 구동축(35)을 회전시키게 되고, 이 구동축(35)은 선회 스크롤(11)을 편심 거리만큼 편심 회전시키게 된다.

이때 상기 선회 스크롤(11)은 울담링(17)에 의해 축 중심을 원점으로 선회 반경만큼 떨어진 거리에서 선회 운동을 하게 된다.

이와 같이 선회 스크롤(11)이 선회 운동을 하게 됨으로써 선회 스크롤(11)의 랩(11a)과 고정 스크롤(15)의 랩(15a) 사이에 압축실(C)이 형성되고, 이 압축실(C)은 지속적인 선회 운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되는 동시에 압력이 상승하여 냉매가스는 토출 포트(18)를 통하여 토출되고, 토출된 가스는 토출실을 지나서 토출 파이프(19)를 통해 배출된다.

한편, 도 3은 종래 기술의 비대칭 스크롤 구조가 도시된 평면 구성도이다.

종래 기술의 비대칭 스크롤은 상기한 대칭 스크롤 구조에서 고정 스크롤의 랩(15')의 인볼루트 끝각()을 선회 스크롤의 랩(11')의 인볼루트 끝각()보다 180° 연장하여 압축실을 구성한 것으로서, 상기한 대칭 스크롤 구조에 비하여 동일 프레임의 내경 크기로 흡입 용량을 10% 이상 증가시킬 수 있다.

또한 비대칭 스크롤은 대칭 스크롤과 다르게 흡입부가 하나만 존재하게 되어 선회 스크롤의 외주부로 돌아 들어가는 흡입 유로가 없어져 흡입 가스의 과열이 적으므로 체적효율이 대칭 스크롤 구조에 비하여 높아지게 되며, 순차 흡입이 가능하므로 토출 맥동도 대칭 스크롤 구조에 비하여 1/2 이하로 작아지는 장점이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술의 비대칭 스크롤은 대칭 스크롤 구조에서는 압축 공간으로 사용하지 않은 선회 스크롤의 랩(11')의 바깥쪽 인볼루트 구간(~')을 압축공간으로 사용하게 되고, 고정 스크롤의 랩(15')의 인볼루트 끝각(')이 대칭 스크롤 구조에 대비하여 최대 180°길어지게 되므로 압축되는 유체의 누설을 발생시키는 누설점이 증가하게 되는 문제점이 있다.

즉, 도 4에서와 같이 선회 스크롤의 랩(11')이 가공 및 조립 오차에 의해 이상적인 인볼루트 곡선에 대비하여 오차가 발생하게 된다면, 도 5에서와 같이 압력이 낮은 최외곽 누설점()은 고정 스크롤(15')에 접촉되어 누설을 막을 수 있으나 압력차가 커서 누설 발생에 의한 효율 저하의 영향도가 큰 중심쪽의누설점(,)은 틈새가 발생하여 압축 효율이 저하되면서 산포 유발의 원인이 된다.

또한 상기 종래 기술의 비대칭 스크롤은 반경 방향 순응 구조에 의해 선회 스크롤의 랩(11')을 고정 스크롤의 랩(15')에 밀어 부쳐 반경 방향 누설을 방지하게 되는데, 이때 오차에 의해 발생한 누설점(,,)의 불균형에 의해 두 스크롤 간의 충격이 발생하고 이는 소음의 산포가 대칭 스크롤 구조에 비하여 커지게 되는 문제점도 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 흡입측 접촉면을 일정 부분 절삭( offset)하여 가공함으로써 스크롤의 가공 및 조립 오차에 의해 압축 효율이 저하되고 소음 발생이 증대되는 문제를 방지하여 압축 효율은 높아지고 소음 발생은 줄일 수 있는 비대칭 스크롤 압축기를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술의 스크롤 압축기가 도시된 단면도,

도 2는 종래 기술의 스크롤 압축기에서 대칭 스크롤의 랩이 도시된 단면도,

도 3은 종래 기술의 스크롤 압축기에서 비대칭 스크롤의 랩이 도시된 단면도,

도 4는 종래 기술의 비대칭 스크롤에서 가공 오차에 의한 스크롤의 랩의 형상의 참고도,

도 5는 종래 기술의 비대칭 스크롤에서 가공 오차에 의해 발생하는 틈새 발생 참고도,

도 6은 본 발명에 따른 비대칭 스크롤 압축기의 단면도,

도 7a은 본 발명에 따른 제1 실시예의 비대칭 스크롤의 랩의 평단면도 및 상세도,

도 7b는 도 7a의 부분 확대 단면도,

도 8a은 본 발명에 따른 제2 실시예의 비대칭 스크롤의 랩의 평단면도 및 상세도,

도 8b는 도 8a의 일부 확대 단면도,

도 9는 본 발명에 따른 제3 실시예의 비대칭 스크롤의 랩의 부분 평단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 밀폐형 케이스 55 : 모터부

60 : 압축부 61 : 고정 스크롤

61a : 랩 61b : 오프셋 가공부

65 : 선회 스크롤 65a : 랩

65b' : 오프셋 가공부

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 비대칭 스크롤 압축기는, 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단 보다 일정각도 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서, 상기 랩의 연장된 부위는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 인볼류트 시작각으로 부터 이루는 각도를라 할 경우로부터이하의 각도 범위내에서 연장되고, 상기 고정 스크롤의 랩은 상기 연장된 부위의 랩의 내측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어 상기 선회 스크롤의 랩과 접촉되지 않고 틈새를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 비대칭 스크롤 압축기는, 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단 보다 일정 각도 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서, 상기 랩의 연장된 부위는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 인볼류트 시작각으로 부터 이루는 각도를라 할 경우로부터이하의 각도 범위내에서 연장되고, 상기 선회 스크롤의 랩은 상기 고정 스크롤의 연장된 부위의 랩에 대응하는 랩의 외측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어 상기 고정 스크롤의 랩과 접촉되지 않고 틈새를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 비대칭 스크롤 압축기는, 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단 보다 일정 각도 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서, 상기 랩의 연장된 부위는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 인볼류트 시작각으로 부터 이루는 각도를라 할 경우로부터이하의 각도 범위내에서 연장되고, 상기 고정 스크롤의 랩은 상기 연장된 부위의 랩의 내측면이 일정량만큼 절삭(offset)되고, 상기 선회 스크롤의 랩은 상기 고정 스크롤의 랩의 연장된 부위의 랩에 대응하는 외측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어, 상기 고정 스크롤의 연장된 부위의 랩이 선회 스크롤의 랩과 상호 접촉되지 않고 일정 틈새를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 비대칭 스크롤의 압축기의 단면도이고, 도 7a,b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 비대칭 스크롤의 랩의 형상이 도시된 평단면도 및 상세도이다.

본 발명에 따른 비대칭 스크롤 압축기는 밀폐형 케이스(51)의 메인 프레임(52) 상부에는 냉매 가스를 압축하여 토출하는 압축부(60)가 위치되며, 상기 메인 프레임(52)과 서브 프레임(53) 사이에는 상기 압축부(60)를 구동하기 위한 모터부(55)가 위치된다.

여기서 상기 압축부(60)는 인벌루트 형상의 랩(61a)(65a)을 갖는 고정 스크롤(61)과 선회 스크롤(65)이 상호 맞물려서 압축실(C)을 형성하는 바, 상기 고정 스크롤의 랩(61a)의 인볼루트 끝각()은 선회 스크롤의 랩(65a)의 인볼루트 끝각()보다 180°연장되어 형성된다.

상기에서는 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 시작각으로 부터 랩의 인볼루트 끝단이 이루는 각도를 나타내고,는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 시작각으로 부터 랩의 인볼루트 끝단이 이루는 각도를 나타낸다.

즉, 상기 고정 스크롤의 랩(61a)의 인볼루트 끝각(=)이 선회 스크롤의 랩(65a)의 인볼루트 끝각()보다 180°가 연장된 비대칭 연장부()가 형성되어 고정 스크롤(61)과 선회 스크롤(65)의 랩(61a)(65a) 사이에는 하나의 흡입부를 갖게 된다.

특히 상기 고정 스크롤의 랩(61a)의 비대칭 연장부()의 내측면이 일정량()만큼 절삭 즉, 오프셋(offset) 가공부(61b)가 형성되어 상기 선회 스크롤(65)과 접촉되지 않고 일정 틈새를 형성할 수 있도록 구성된다.

상기 고정 스크롤의 랩(61a)은 오프셋 가공부(61b)가 형성된 랩(61a) 부분의 두께가 오프셋 가공부(61b)가 형성되지 않은 랩(61b) 부분의 두께보다 상대적으로 얇게 형성된다.

상기에서 오프셋 가공부(61b)는 20-50㎛ 정도의 두께를 절삭하는 것이 바람직하고, 상기 고정 스크롤의 랩(61a)의 비대칭 연장부()의 전체 구간을 절삭하여 가공하거나 일부 구간만 절삭하여 가공할 수 있다.

따라서, 상기 고정 스크롤의 랩(61a)에 오프셋 가공부(61b)가 형성됨에 따라 도 7a에서와 같이 압축 과정에서 세 개의 누설점(S1,S2,S3) 중 최외곽의 누설점(S3)인 오프셋 가공부(61b)는 선회 스크롤의 랩(65a)과 접촉되지 않게 된다.

결국, 세 개의 누설점(S1,S2,S3) 중 최외곽 누설점(S3)은 고정 스크롤(61)과 선회 스크롤(65)의 랩(61a)(65a) 사이에 어느 정도 틈새가 발생되나, 상대적으로 압력차가 큰 중심쪽의 누설점(S1,S2)은 틈새가 발생하지 않게 되어 압축 효율이 그만큼 향상될 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 비대칭 스크롤의 랩의 형상이 도시된 평단면도 및 상세도이다.

상기한 제1 실시예에서는 고정 스크롤의 랩의 비대칭 연장부()의 내측면에 오프셋 가공부가 형성되나 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 고정 스크롤(61')의 비대칭 연장부()에 대응하는 상기 선회 스크롤의 랩(65a')의외측면에 오프셋 가공부(65b')가 형성된다.

상기 선회 스크롤의 랩(65a')의 외측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어 오프셋 가공부(65b')가 형성됨에 따라 상기한 제1 실시예와 같이 상기 고정 스크롤의 랩(61a)의 내면에 접촉되지 않고 일정 틈새를 형성할 수 있게 된다.

여기서 상기 선회 스크롤의 랩(65a')의 오프셋 가공부(65b')는 상기 고정 스크롤(61')의 비대칭 연장부()에 대응하는 외측면의 전구간 또는 일부 구간만 절삭되어 가공된다.

이와 같은 본 발명의 제2 실시예에서도 상기한 제1 실시예와 같이 도 8a에서 세 개의 누설점(S1,S2,S3) 중 최외곽의 누설점(S3)인 선회 스크롤의 랩(65a')의 오프셋 가공부(65b')가 고정 스크롤의 랩(61a')의 내측면에 접촉되지 않게 되어 상대적으로 압력차가 큰 중심쪽의 누설점(S1,S2)은 틈새가 발생하지 않게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 제3 실시예의 비대칭 스크롤 구조가 도시된 평단면도이다.

상기 제1 실시예와 제2 실시예에서는 고정 스크롤과 선회 스크롤의 랩 중 어느 한쪽에 오프셋 가공부가 형성되었으나 본 발명의 제3 실시예에서는 고정 스크롤의 랩(61a")과 선회 스크롤의 랩(65a")의 상호 대응면에 모두 오프셋 가공부(61b")(65b")가 형성된다.

즉, 상기 고정 스크롤의 랩(61a")은 그 비대칭 연장부()의 내측면이일정량만큼 절삭되어 오프셋 가공부(61b")가 형성되고, 상기 선회 스크롤의 랩(65a")에도 상기 고정 스크롤의 랩(61a")의 오프셋 가공부(61b")에 대응하는 외측면에 오프셋 가공부(65b")가 형성됨에 따라 상기 고정 스크롤의 랩(61a")과 선회 스크롤의 랩(65a")의 최외곽 누설점이 상호 접촉되지 않고 일정 틈새를 형성할 수 있게 된다.

여기서, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤의 랩의 오프셋 가공부(61b")(65b")는 각각 비대칭 연장부()의 전구간 또는 일부 구간만 삭제되어 가공되고, 상대적으로 상기 제1 실시예와 제2 실시예의 오프셋 가공량보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명의 비대칭 스크롤 압축기는 고정 스크롤 또는 선회 스크롤의 랩의 최외곽 누설점 부근을 일정량 절삭하여 일정 틈새가 유지되도록 구성함으로써 중심부 쪽의 누설점에는 틈새가 발생하지 않게 되어 가공 및 조립 오차에 따른 압축 효율이 저하되는 것을 방지하는 동시에 소음 발생을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단 보다 일정각도 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 랩의 연장된 부위는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 인볼류트 시작각으로 부터 이루는 각도를라 할 경우로부터이하의 각도 범위내에서 연장되고,

   상기 고정 스크롤의 랩은 상기 연장된 부위의 랩의 내측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어 상기 선회 스크롤의 랩과 접촉되지 않고 틈새를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비대칭 스크롤 압축기.
2. 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단 보다 일정 각도 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 랩의 연장된 부위는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 인볼류트 시작각으로 부터 이루는 각도를라 할 경우로부터이하의 각도 범위내에서 연장되고,

   상기 선회 스크롤의 랩은 상기 고정 스크롤의 연장된 부위의 랩에 대응하는 랩의 외측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어 상기 고정 스크롤의 랩과 접촉되지 않고 틈새를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비대칭 스크롤 압축기.
3. 고정 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단 보다 일정 각도 연장된 비대칭 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 랩의 연장된 부위는 선회 스크롤의 랩의 인볼루트 끝단이 인볼류트 시작각으로 부터 이루는 각도를라 할 경우로부터이하의 각도 범위내에서 연장되고,

   상기 고정 스크롤의 랩은 상기 연장된 부위의 랩의 내측면이 일정량만큼 절삭(offset)되고, 상기 선회 스크롤의 랩은 상기 고정 스크롤의 랩의 연장된 부위의 랩에 대응하는 외측면이 일정량만큼 절삭(offset)되어, 상기 고정 스크롤의 연장된 부위의 랩이 선회 스크롤의 랩과 상호 접촉되지 않고 일정 틈새를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비대칭 스크롤 압축기.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 고정 스크롤의 연장된 부위의 랩은 일부 구간만 절삭(offset)된 것을 특징으로 하는 비대칭 스크롤 압축기.
6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 선회 스크롤의 랩중 고정 스크롤의 연장된 부위의 랩에 대응하는 랩은 일부 구간만 절삭(offset)된 것을 특징으로 하는 비대칭 스크롤 압축기.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 랩의 절삭되는 두께는 20∼50㎛인 것을 특징으로 하는 비대칭 스크롤 압축기.