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KR101129537B1 - 스크롤압축기용 오일분리구조 - Google Patents

스크롤압축기용 오일분리구조 Download PDF

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KR101129537B1 KR1020110032678A KR20110032678A KR101129537B1 KR 101129537 B1 KR101129537 B1 KR 101129537B1 KR 1020110032678 A KR1020110032678 A KR 1020110032678A KR 20110032678 A KR20110032678 A KR 20110032678A KR 101129537 B1 KR101129537 B1 KR 101129537B1
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scroll
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최용완
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배재현
신진영
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Abstract

본 발명은 스크롤압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크롤압축기에서 토출되는 압축냉매에서 오일성분을 분리함으로써 냉매의 열교환효율을 향상시킬 수 있는 스크롤압축기용 오일분리구조에 관한 것이다.
본 발명에 의한 스크롤압축기용 오일분리구조는, 원형 단부판 및 원형 단부판의 전면에 돌출된 나선형 요소를 가진 고정스크롤의 이면에 수용부가 형성되고, 상기 수용부 내에는 압축냉매에서 오일을 분리하는 오일세퍼레이터가 수용되며, 상기 고정스크롤의 이면에는 리어하우징이 설치되고, 상기 수용부의 일단부에는 개구가 형성되고, 상기 수용부의 타단부에는 폐쇄부가 형성되며, 상기 수용부의 측벽 일측에는 냉매유입공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

스크롤압축기용 오일분리구조{OIL SEPARATING STRUCTURE FOR SCROLL TYPE COMPRESSOR}
본 발명은 스크롤압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크롤압축기에서 토출되는 압축냉매에서 오일성분을 분리함으로써 냉매의 열교환효율을 향상시킬 수 있는 스크롤압축기용 오일분리구조에 관한 것이다.
스크롤압축기는 프랑스의 Leon Creux에 의해 개발되어 1905년 미국에서 특허를 취득하였으나 초정밀가공기술 및 가스누설 방지기술의 적용이 가능해진 1980년대 들어와서 그 실용화가 이루어졌다. 이러한 스크롤압축기는 1981년에 Sanden이 자동차 에어컨용 냉매압축기로, 1983년에 Hitachi가 거주형 에어컨용 냉매압축기로 개발하여 그 실용화에 성공한 후에, 많은 제조업체에서 보다 개선된 구조를 구현하기 연구 및 개발이 진행되고 있다.
스크롤압축기는 다른 종류의 압축기에 비해 고효율, 저소음, 저진동 및 경량 등의 장점을 가지고 있으며, 특히 인버터를 장착하였을 때의 적합성 및 압축기 내에 액냉매나 이물질이 주입되었을 때 과압을 자동으로 방지할 수 있는 구조적 특징을 가지고 있다. 이러한 장점에 의해 현재 스크롤압축기의 사용범위는 냉방능력이 2~20ton으로 확장되었으며, 이는 거주형 에어컨 뿐만 아니라 룸에어컨, 영업용 에어컨 등에도 적용가능하다.
이러한 스크롤압축기는 서로 맞물려 상대적으로 선회가능한 2개의 스크롤을 포함하고, 2개의 스크롤은 고정스크롤(fixed scroll) 및 선회스크롤(orbiting scroll)로 구성된다. 각 스크롤은 원형 단부판(circular end plate)과 이 원형 단부판에서 돌출된 나선형요소(wrap or spiral element)를 가진다. 이에 고정스크롤 및 선회스크롤의 각 나선형요소는 서로 맞물려 배치되고, 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 상대적으로 선회함에 따라 선회스크롤의 나선형요소와 고정스크롤의 나선형요소 사이에는 그 체적이 가변되면서 이동하는 하나 이상의 유체포켓(fluid pocket)이 형성된다. 선회스크롤의 선회작동이 진행될수록 유체포켓은 하우징의 토출포트로 이동하면서 그 체적이 감소하고, 이에 따라 유체포켓 내의 냉매유체는 압축되어 토출포트를 통해 토출된다.
스크롤압축기의 선회스크롤은 구동축에 의해 구동되며, 이 구동축은 외부의 동력원에 의해 구동한다. 선회스크롤은 편심부시를 매개로 구동축에 대해 편심되게 설치되고, 구동축의 회전에 의해 선회스크롤은 구동축의 중심에 대해 편심적으로 선회한다. 구동축, 편심부시, 선회스크롤의 회전접촉하는 부분에는 베어링이 개재됨으로써 그 회전을 지지한다.
압축기의 원활한 작동성 내지 내구성 등을 도모하기 위하여 베어링에는 적절한 윤활이 제공되어야 하며, 이러한 베어링의 적절한 윤활을 위해 냉매유체에는 미량의 오일이 함유되어 있다. 이에 오일이 함유된 냉매유체가 구동축, 편심부시, 선회스크롤 등의 베어링으로 이동하면서 베어링을 윤활하도록 구성된다.
스크롤압축기는 유체포켓에 의해 압축된 냉매를 증발기측으로 토출하고, 이렇게 토출되는 압축냉매에는 윤활을 위한 오일이 함유되어 있다. 이에 따라, 스크롤압축기는 오일을 함유한 압축냉매에서 오일을 분리한 후에, 이 분리된 오일을 하우징 내의 저압부로 리턴시킴으로써 토출되는 압축냉매의 열교환효율을 증대시킴과 더불어 오일의 낭비를 최소화할 수 있는 오일분리구조가 구비되어 있다.
한편, 종래의 스크롤압축기는 리어하우징의 내측면에 오일세퍼레이터가 설치되어 있으므로, 리어하우징 측에 토출포트를 형성함에 있어 다양한 위치에 형성할 수 없는 설계 상의 제한이 뒤따르는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 오일세퍼레이터를 고정스크롤 측에 장착하는 구조를 적용함으로써 리어하우징의 보다 다양한 위치에 토출포트를 형성할 수 있어 그 설계자유도를 대폭 향상시킬 수 있는 스크롤압축기용 오일분리구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스크롤압축기용 오일분리구조는,
원형 단부판 및 원형 단부판의 전면에 돌출된 나선형 요소를 가진 고정스크롤의 이면에 수용부가 형성되고, 상기 수용부 내에는 압축냉매에서 오일을 분리하는 오일세퍼레이터가 수용되며, 상기 고정스크롤의 이면에는 리어하우징이 설치되고, 상기 수용부의 일단부에는 개구가 형성되고, 상기 수용부의 타단부에는 폐쇄부가 형성되며, 상기 수용부의 측벽 일측에는 냉매유입공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 고정스크롤의 원형 단부판의 이면은 압축냉매가 유입되는 냉매유입공간, 오일이 분리된 냉매가 토출되는 냉매토출공간, 오일이 리턴되어 저장되는 오일저장공간으로 구획되고,
상기 리어하우징의 내측공간은 상기 고정스크롤의 냉매유입공간에 대응하는 냉매유입공간, 상기 고정스크롤의 냉매토출공간에 대응하는 냉매토출공간, 상기 고정스크롤의 오일저장공간에 대응하는 오일저장공간으로 구획되며,
상기 냉매유입공간은 상기 원형 단부판의 이면 중앙부에 위치하며, 상기 냉매토출공간은 상기 리어하우징의 토출포트에 인접하여 위치하고, 상기 오일저장공간은 상기 냉매토출공간의 반대측에 밀폐되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 수용부는 상기 원형 단부판의 냉매유입공간 내에 형성되고, 상기 수용부는 그 내부에 오일세퍼레이터가 수용되며,
상기 수용부 내에는 상기 오일세퍼레이터의 하단을 지지하는 단턱이 내경방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 단턱의 하측에 오일세퍼레이터에 의해 분리된 오일이 통과하는 오일연통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
대안적으로, 상기 수용부 내에는 상기 오일세퍼레이터의 하단을 지지하는 테이퍼부가 형성되고, 상기 테이퍼부의 하측에 오일세퍼레이터에 의해 분리된 오일이 통과하는 오일연통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 수용부의 폐쇄부에 인접한 부분에는 오일리턴유로가 형성되고, 상기 오일리턴유로의 일단은 상기 오일연통로와 소통하고, 상기 오일리턴유로의 타단은 상기 고정스크롤 및 리어하우징의 오일저장공간과 소통하며, 상기 오일리턴유로는 상기 오일연통로 보다 작은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 오일세퍼레이터를 수용하는 수용부를 고정스크롤측에 형성함으로써 리어하우징의 토출포트에 대한 설계자유도를 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤압축기용 오일분리구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스크롤압축기용 오일분리구조를 구성하는 고정스크롤의 이면을 도시한 사시도이다.
도 3은는 본 발명에 의한 스크롤압축기용 오일분리구조를 구성하는 고정스크롤의 이면을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크롤압축기용 오일분리구조를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤압축기용 오일분리구조를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스크롤압축기용 오일분리구조는 고정스크롤(10, fixed scroll) 측에 수용부(15)가 형성되고, 수용부(15) 내에는 오일세퍼레이터(20)가 수용되며, 고정스크롤(10)의 이면에는 리어하우징(30)이 밀봉적으로 설치된다.
고정스크롤(10)은 원형 단부판(10a) 및 원형 단부판(10a)의 전면에 돌출된 나선형 요소(10b)를 가진다.
고정스크롤(10)의 원형 단부판(10a)의 이면은 3개의 공간(11, 12, 13)으로 구획되고, 3개의 공간은 압축냉매가 유입되는 냉매유입공간(11), 오일이 분리된 냉매가 토출되는 냉매토출공간(12), 오일이 리턴되어 저장되는 오일저장공간(13)으로 구획된다.
냉매유입공간(11)은 고정스크롤(10)의 원형 단부판(10a)의 이면 중앙부에 위치하며, 냉매토출공간(12)은 리어하우징(30)의 토출포트(미도시)측에 인접하여 위치하고, 오일저장공간(13)은 냉매토출공간(12)의 반대측에 밀폐되어 형성된다.
한편, 리어하우징(30)의 내측공간은 고정스크롤(10)의 냉매유입공간(11)에 대응하는 냉매유입공간(31), 고정스크롤(10)의 냉매토출공간(12)에 대응하는 냉매토출공간(32), 고정스크롤(10)의 오일저장공간(13)에 대응하는 오일저장공간(33)으로 구획된다.
이에, 고정스크롤(10)의 이면에 리어하우징(30)이 결합되면, 리어하우징(30)과 고정스크롤(10)의 이면 사이에는 냉매유입공간(11, 31), 냉매토출공간(12, 32), 오일저장공간(13, 33)이 서로에 대해 밀폐되게 구획된다.
수용부(15)는 원형 단부판(10a)의 냉매유입공간(11) 내에 형성되고, 수용부(15)는 그 내부에 오일세퍼레이터(20)가 수용된다. 수용부(15) 내에는 오일세퍼레이터(20)의 하단을 지지하는 단턱(16a)이 내경방향으로 돌출되어 형성되고, 이 단턱(16a)측에 인접하여 오일세퍼레이터(20)에 의해 분리된 오일이 통과하는 오일연통로(16b)가 형성된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 수용부(15) 내에는 오일세퍼레이터(20)의 하단을 지지하는 테이퍼부(16c)가 형성되고, 이 테이퍼부(16c)측에 오일세퍼레이터(20)의 하단이 지지되도록 구성될 수도 있다. 그리고, 테이퍼부(16c)의 하측에 오일연통로(16b)가 형성된다.
수용부(15)의 일단부에는 냉매토출공간(12)을 향해 개방된 개구(15a)가 형성되고, 수용부(15)의 타단부에는 폐쇄부(15b)가 형성되며, 수용부(15)의 측벽 일측에는 냉매유입공간(11)과 소통하는 냉매유입공(15c)이 형성된다. 이 냉매유입공(15c)을 통해 가동스크롤(미도시) 및 고정스크롤(10)에 의해 압축된 냉매가 유입되고, 이렇게 유입된 냉매는 오일세퍼레이터(20)에 의해 오일 및 냉매가 분리된다.
그리고, 수용부(15)의 폐쇄부(15b)에 인접한 부분에는 오일리턴유로(17)가 형성되고, 오일리턴유로(17)의 일단은 오일연통로(16b)와 소통하며, 오일리턴유로(17)의 타단은 고정스크롤(10) 및 리어하우징(30)의 오일저장공간(13)과 소통하고, 오일리턴유로(17)는 오일연통로(16b) 보다 작은 직경으로 형성된다.
이와 같은 구성에 의해, 고정스크롤(10) 및 리어하우징(30)의 냉매유입공간(11, 31)으로 오일을 함유한 압축냉매가 유입되면, 압축냉매는 냉매유입공(15c)을 통해 수용부(15) 내의 오일세퍼레이터(20)로 유입되고, 오일세퍼레이터(20)는 냉매와 오일 성분을 분리한다. 이렇게 분리된 냉매는 수용부(15)의 개구(15a)를 통과하여 냉매토출공간(12, 32)측으로 이송되고, 오일은 오일연통로(16b) 및 오일리턴통로(17)를 통과하여 오일저장공간(13, 33)측으로 이송된다.
냉매토출공간(12, 32)으로 이송된 냉매는 리어하우징(30)의 토출포트(미도시)를 통해 외부로 토출되고, 오일저장공간(13, 33)으로 이송된 오일은 압력차이에 의해 전방하우징(미도시)의 내부공간으로 리턴된다.
이와 같이, 본 발명은 오일세퍼레이터(20)를 수용하는 수용부(15)를 고정스크롤(10)측에 형성함으로써 리어하우징(30)의 토출포트(미도시)에 대한 설계자유도를 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
10: 고정스크롤 11: 냉매유입공간
12: 냉매토출공간 13: 오일저장공간
15: 수용부 20: 오일세퍼레이터
30: 리어하우징 31: 냉매유입공간
32: 냉매토출공간 33: 오일저장공간

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 원형 단부판 및 원형 단부판의 전면에 돌출된 나선형 요소를 가진 고정스크롤의 이면에 수용부가 형성되고, 상기 수용부 내에는 압축냉매에서 오일을 분리하는 오일세퍼레이터가 수용되며, 상기 고정스크롤의 이면에는 리어하우징이 설치되고,
    상기 수용부의 일단부에는 개구가 형성되고, 상기 수용부의 타단부에는 폐쇄부가 형성되며, 상기 수용부의 측벽 일측에는 냉매유입공이 형성되되,
    상기 고정스크롤의 원형 단부판의 이면은 압축냉매가 유입되는 냉매유입공간, 오일이 분리된 냉매가 토출되는 냉매토출공간, 오일이 리턴되어 저장되는 오일저장공간으로 구획되고,
    상기 리어하우징의 내측공간은 상기 고정스크롤의 냉매유입공간에 대응하는 냉매유입공간, 상기 고정스크롤의 냉매토출공간에 대응하는 냉매토출공간, 상기 고정스크롤의 오일저장공간에 대응하는 오일저장공간으로 구획되며,
    상기 냉매유입공간은 상기 원형 단부판의 이면 중앙부에 위치하며, 상기 냉매토출공간은 상기 리어하우징의 토출포트에 인접하여 위치하고, 상기 오일저장공간은 상기 냉매토출공간의 반대측에 밀폐되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 오일분리구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 원형 단부판의 냉매유입공간 내에 형성되고, 상기 수용부는 그 내부에 오일세퍼레이터가 수용되며,
    상기 수용부 내에는 상기 오일세퍼레이터의 하단을 지지하는 단턱이 내경방향으로 돌출되어 형성되고, 상기 단턱의 하측에 오일세퍼레이터에 의해 분리된 오일이 통과하는 오일연통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 오일분리구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 원형 단부판의 냉매유입공간 내에 형성되고, 상기 수용부는 그 내부에 오일세퍼레이터가 수용되며,
    상기 수용부 내에는 상기 오일세퍼레이터의 하단을 지지하는 테이퍼부가 형성되고, 상기 테이퍼부의 하측에 오일세퍼레이터에 의해 분리된 오일이 통과하는 오일연통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 오일분리구조.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수용부의 폐쇄부에 인접한 부분에는 오일리턴유로가 형성되고, 상기 오일리턴유로의 일단은 상기 오일연통로와 소통하며, 상기 오일리턴유로의 타단은 상기 고정스크롤 및 리어하우징의 오일저장공간과 소통하고, 상기 오일리턴유로는 상기 오일연통로 보다 작은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기용 오일분리구조.
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