KR100421856B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 선회스크롤과 고정스크롤의 각 대향면에 인벌류트 곡선에 따라 형성된 랩이 서로 맞물리게 형성되어 고정스크롤에 대한 선회스크롤의 선회운동에 의해 압축실을 형성하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤 및 고정스크롤 상에 형성되는 각각의 랩을 서로 다른 기초원 반경 및 시작각을 갖는 두 개 이상의 인볼류트곡선을 일정간격마다 번갈아 채용하여 형성됨으로써, 상기 랩의 일부분의 두께를 상대적으로 얇게 형성함으로써, 랩의 두께가 줄어든 만큼 선회스크롤 랩과 고정스크롤 랩에 의해 이루어지는 압축실의 체적을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.

그리하여, 본 발명은 동일한 사이즈의 스크롤 압축기에 대하여 압축공간을 더 많이 확보할 수 있으며, 선회스크롤의 무게중심을 반경방향 내측으로 소정간격 만큼 이동시킴과 아울러 선회스크롤의 경량화를 실현하여 선회스크롤의 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기{scroll type compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정스크롤에 대한 선회스크롤의 선회에 따라 냉매의 압축을 수행하는 스크롤 압축기의 각 스크롤에 형성되는 랩의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 고효율, 저소음, 소형 및 경량성으로 인해 룸 에어콘이나 자동차 에어콘 분야에 주로 적용되는 압축기로서, 대향되는 한 쌍의 스크롤에 의해 압축실을 형성하여 냉매가스를 압축하도록 한 것이다.

이와 같은 스크롤 압축기는 도시한 도 1과 같이, 밀폐된 용기 형상의 본체(1)에 냉각 싸이클의 증발기(evaporator,미도시)로부터 냉매를 흡입하는 흡입관(11) 및 냉각 싸이클의 응축기(condenser,미도시)로 냉매를 토출하는 토출관(15)이 각각 설치된다.

상기 본체(1)의 내부 상측에는 그 중앙부에 토출구(12)가 형성된 고정스크롤(8)이 고정되어 있으며, 상기 고정스크롤(8)은 그 하측면에 인벌류트곡선(involute-curve)에 의해 형성된 랩(8a)이 돌출 형성된다.

또한, 상기 고정스크롤(8)의 하방에는 상기 고정스크롤(8)과 상응하면서 결합되도록 상측에 인벌류트곡선에 의한 랩(7a)이 형성된 선회스크롤(7)이 선회가능하게 설치된다.

상기에서 고정스크롤(8)과 선회스크롤(7)에 형성된 각 랩(8a,7a)의 측면은 상호 접촉됨과 동시에 상기 각 랩(8a,7a) 선단과 스크롤 경판(랩이 형성되는 원형판)이 상호 맞닿도록 포개어진 상태로 설치됨으로써 압축실(유입된 냉매가 압축을 행할 수 있도록 밀폐된 상태로 점차 축소되는 공간)을 형성하게 된다.

또한, 상기 선회스크롤(7)의 하측에는 크랭크축(6)이 결합되어 본체(1)의 내측 하부에 구비된 모터부(5)의 구동에 의한 회전력을 상기 크랭크축(6)을 통해 전달받아 선회하게 되고, 올담링(oldham ring, 9)에 의해 자전이 방지된 상태로 선회운동을 행하면서 압축실의 체적을 순차적으로 감소시켜 두 개의 스크롤(7,8) 사이로 유입된 냉매가스를 압축시킨 후, 고정스크롤(8)에 형성된 토출구(12)를 통해 토출관(15)으로 토출시키게 된다.

이와 같이 구성된 종래 스크롤 압축기의 작용을 보다 구체적으로 설명하면 후술하는 바와 같다.

우선, 모터부(5)에 전원이 인가되면 크랭크축(6)이 회전하면서 그 상단부에 구비된 선회스크롤(7)을 선회시킨다.

이 때, 선회스크롤(7)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지된 상태로 크랭크축(6)의 중심으로부터 선회반경(r_a)만큼 이격된 상태로 선회운동을 하게 된다.

또한, 이와 같은 과정중에 증발기에서 열교환된 후, 흡입관(11)을 통하여 본체(1) 내측으로 흡입된 저온 저압의 냉매(20)는 도 2b에 도시한 바와 같이, 고정스크롤(8)과 선회스크롤(7)에 각각 구비된 랩(8a,7a)에 의해 형성된 유로의 냉매유입구(21,22)를 통해 유입된다.

그런 후에, 도 2c, 2d에 도시한 바와 같이, 선회스크롤(7)의 계속적인 선회에 의해 그 체적이 점차 감소되면서 압축실의 중앙 내측 즉, 고정스크롤(8)의 토출구(12)가 형성된 위치로 흘러간다.

이와 같이, 냉매가 압축실로 흘러가는 도중 전술한 바와 같이, 점차적인 체적감소에 의해 고온, 고압으로 압축됨은 이해 가능하다.

이렇게 압축된 냉매는 결국, 도 2d와 같이, 고정스크롤(8)에 관통형성된 토출구(12)를 통하여 토출된 후, 토출관(15)을 통해 응축기로 토출된다.

또한, 이때에는 각 스크롤(7,8)간의 맞물림에 의해 형성되는 압축실의 냉매유입구(21,22)를 통해 압축을 위한 냉매가 재 유입된다.

상기와 같은 작용을 수행하는 종래 스크롤 압축기는 상기 냉매가 압축실 중앙 내측으로 갈수록 점차 압축되어야 하는데, 이를 위해서는 선회스크롤(7) 및 고정스크롤(8)의 각 랩(7a,8a)이 적정위치에서 서로 밀착될 수 있도록 설계를 행하는 것이 중요한 요인의 하나이다.

이하, 상기 종래 스크롤 압축기의 선회스크롤 랩 및 고정스크롤 랩(7a,8a)의 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

최초, 도시한 도 3a와 같이, X축과 Y축 상의 중심을 기준으로 하여 반경 a를 가지는 가상의 기초원(30)을 형성한다.

상기와 같이 기초원(30)이 형성되면, 상기 기초원(30)의 둘레 중 어느 한 지점 즉, X축으로부터 α각도 만큼의 시작각을 갖는 기초원(30) 둘레의 어느 한 지점을 기점으로 하여 인벌류트곡선(involute-curve) 즉, 인너 인벌류트곡선(inner involute-curve, 31)을 형성하게 된다.

이때, 반경 a의 기초원(30)과 인벌류트 각 θ를 매개변수(parameter)로 한 인너 인벌류트곡선(31) 상의 임의의 한점은,

X_{i 〓}a ×{cos(θ_i+ α) + θ_i×sin(θ_i+ α)} 이고,

Y_{i 〓}a ×{sin(θ_i+ α) - θ_i×cos(θ_i+ α)} 와 같이 된다.

또한, 선회스크롤(7)의 랩(wrap, 7a) 두께를 형성하기 위하여 도시한 도 3b와 같이, 기초원(30)의 둘레 중 -α의 시작각을 갖는 지점을 그 시작점으로 하여, 또 다른 인벌류트곡선 즉, 아우터 인벌류트곡선(outer involute-curve, 32)을 형성한다.

반경 a의 기초원(30)과 인벌류트 각 θ를 매개변수(parameter)로 한 아우터 인벌류트곡선(32) 상의 임의의 한점은,

Xo_〓a ×{cos(θo - α) + θo ×sin(θo - α)} 이고,

Yo_〓a ×{sin(θo - α) + θo ×cos(θo - α)} 와 같이 된다.

즉, 최초 형성한 인너 인벌류트곡선(31)과 이후에 형성한 아우터 인벌류트곡선(32)간의 간격에 의해 랩을 형성하기 위한 일정한 두께(t)가 이루어진다.

상기와 같이 하여 인벌류트곡선의 형성이 완료되면, 상기 인벌류트곡선을 이용하여 도 3c와 같은 스크롤 압축기의 선회스크롤(7)을 형성하게 된다.

한편, 고정스크롤(8)은 도시한 도 4a, 4b, 4c와 같이, 상기 선회스크롤(7)의 형상과는 180。의 위상차를 갖는 형상으로서 구성하게 된다.

즉, 선회스크롤(7)의 형성을 위해 최초 정해졌던 기초원(30)과 동일한 방법으로 기초원(40)을 형성하고, 상기 기초원(40)의 일 지점을 기준으로 하여 각각의 인너, 아우터 인벌류트곡선(41,42)을 형성한 후, 상기 각 인벌류트곡선(41,42)을 기초로 하여 스크롤 압축기의 고정스크롤(8)을 형성하게 되는 것으로서, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 상기와 같이 구성된 선회스크롤(7) 및 고정스크롤(8)에 형성된 각 랩(7a,8a)의 적소가 서로 접촉하도록 하기 위해서는 각 인벌류트곡선의 선회반경(orbiting radius; r_a)이 (P-2t)/2 의 관계를 가져야만 한다.

상기에서 P = 2 πa 로서, 각 스크롤에 형성된 랩(7a,8a)의 피치(pitch)를 의미하고, t는 2 aα로서, 상기 랩의 두께(thickness)를 의미한다.

따라서, 모터부(5)의 구동에 의해 선회스크롤(7)이 선회반경(r_a)을 따라 선회하면서 압축실이 형성됨과 아울러 상기 압축실 내부로 유입된 냉매는 압축이 이루어지게 되는 것이다.

그러나, 현 추세가 고효율을 유지한 상태로서 압축기의 소형화를 이룰 수 있도록 하는 연구가 진행되고 있음을 감안한다면, 전술한 설계에 따른 각 스크롤의 랩 구조로는 그 한계가 있게 된 것이다.

즉, 종래에는 압축기의 용량을 증가시키기 위해서는 각 스크롤에 형성된 랩의 높이를 증가시키거나, 스크롤 압축기의 전체적인 크기를 증가시킬 수 밖에 없었던 것이다.

그러나, 이는 압축기의 소형화를 이루기 위한 현 추세에 위배될 뿐만 아니라, 상기 각 스크롤에 형성된 랩의 높이를 증가시키게 될 경우 냉매의 압축으로 인해 발생하게 되는 압력은 상기 증가된 랩의 높이 만큼 그 작용점이 높아지게 된다.

따라서, 상기 랩이 받게되는 전체적인 모멘트(moment)가 증가되어 결국, 신뢰성의 저하를 유발하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 선회스크롤(7)의 질량이 증가할수록 원심력이 증가하여 선회스크롤(7)과 고정스크롤(8)의 접촉시 소음이 크게 발생하는 문제점이 있으며, 고압축 영역까지 스크롤 압축기의 적용을 확대하기 위해서는 선회스크롤(7)의 경량화가 필수적이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 스크롤의 랩 구조를 개선하여, 스크롤 압축기의 신뢰성을 저하시키지 않으면서 동일한 사이즈의 스크롤 압축기에 대하여 압축공간을 더 많이 확보할 수 있고, 선회스크롤의 경량화를 이룰 수 있도록 한 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 일반적인 스크롤 압축기를 나타낸 종단면도,

도 2a, 2b, 2c, 2d는 일반적인 스크롤 압축기의 작용 중 선회스크롤이 선회하면서 냉매가 압축실로 유입되어 순차적으로 압축되는 상태를 나타낸 구성도,

도 3a, 3b, 3c는 일반적인 스크롤 압축기의 선회스크롤에 형성되는 랩의 형성과정을 나타낸 상태도,

도 4a, 4b, 4c는 일반적인 스크롤 압축기의 고정스크롤에 형성되는 랩의 형성과정을 나타낸 상태도,

도 5a, 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 선회스크롤 랩에 채용되는 제1,제2인벌류트곡선의 형성과정을 나타낸 상태도,

도 6a, 6b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 고정스크롤 랩에 채용되는 제1,제2인벌류트곡선의 형성과정을 나타낸 상태도,

도 7은 도 5a, 5b 및 도 6a, 6b의 제1,제2인벌류트곡선에 따라 형성된 선회스크롤 랩 및 고정스크롤 랩이 결합된 상태를 나타낸 구성도,

도 8a, 8b는 본 발명에 따른 스크롤 랩과 종래의 스크롤 랩의 반경차이를 나타낸 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30∼80....기초원, 100....선회스크롤 랩,

101,,201....제1인벌류트곡선, 102,202....제2인벌류트곡선,

111,112,113....단턱부, 200....고정스크롤 랩,

α,β....시작각.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선회스크롤과 고정스크롤의 각 대향면에 인벌류트 곡선에 따라 형성된 랩이 서로 맞물리게 형성되어 고정스크롤에 대한 선회스크롤의 선회운동에 의해 압축실을 형성하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤 및 고정스크롤 상에 형성되는 각각의 랩은 서로 다른 기초원 반경 및 시작각을 갖는 두 개 이상의 인볼류트곡선을 일정간격마다 번갈아 채용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기를 제공하는 것이다.

또한, 상기 선회스크롤 랩 및 고정스크롤 랩은 서로 다른 기초원 반경 및 시작각을 갖는 제1인벌류트곡선과 제2인벌류트곡선을 인벌류트 각도로 180。 간격으로 번갈아 채용하여서 된 것을 특징으로 한다.

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

도 5a, 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 선회스크롤 랩에 채용되는 제1,제2인벌류트곡선의 형성과정을 나타낸 상태도로서, 상기 도면을 참조하여, 제1,제2인벌류트곡선의 형성과정을 설명하면 다음과 같다.

선회스크롤 랩(100, 도 7참조)을 형성하기 위해서는 두 개의 인벌류트곡선 즉, 제1인벌류트곡선(101)과 제2인벌류트곡선(102)을 형성해야 한다.

먼저, 제1인벌류트곡선(101)을 형성하기 위해서는, 도 5a와 같이, X축과 Y축 상의 중심을 기준으로 하여 반경 a를 가지는 가상의 기초원(50)을 형성한다.

상기와 같이 기초원(50)이 형성되면, 상기 기초원(50)의 둘레 중 어느 한 지점 즉, X축으로부터 시작각 α를 갖는 기초원(50) 둘레의 어느 한 지점을 기점으로 하여 인너 인벌류트곡선(101a)을 형성한다.

또한, 제1인벌류트곡선(101)에 의해 형성되는 선회스크롤 랩(100)의 두께(t1)를 형성하기 위하여, 도 5a와 같이, 기초원(50)의 둘레 중 시작각 -α를 갖는 기초원(50) 둘레의 어느 한 지점을 기점으로 하여 아우터 인벌류트곡선(101b)을 형성한다.

그리하여, 상기 인너 인벌류트곡선(101a)과 아우터 인벌류트곡선(101b)에 의해 두께 t1을 갖는 제1인벌류트곡선(101)을 형성한다.

한편, 제2인벌류트곡선(102)을 형성하기 위해서는, 도 5b와 같이, X축과 Y축 상의 중심을 기준으로 하여 반경 b를 가지는 가상의 기초원(60)을 형성한다.

상기와 같이 기초원(60)이 형성되면, 상기 기초원(60)의 둘레 중 어느 한 지점 즉, X축으로부터 시작각 β를 갖는 기초원(60) 둘레의 어느 한 지점을 기점으로 하여 인너 인벌류트곡선(102a)을 형성한다.

또한, 제1인벌류트곡선(101)에 의해 형성되는 선회스크롤 랩(100)의 두께(t2)를 형성하기 위하여, 도 5b와 같이, 기초원(60)의 둘레 중 시작각 -β를 갖는 기초원(60) 둘레의 어느 한 지점을 기점으로 하여 아우터 인벌류트곡선(102b)을 형성한다.

그리하여, 상기 인너 인벌류트곡선(102a)과 아우터 인벌류트곡선(102b)에 의해 두께 t2을 갖는 제2인벌류트곡선(102)을 형성한다.

도 6a, 6b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 고정스크롤 랩에 채용되는 제1,제2인벌류트곡선의 형성과정을 나타낸 상태도로서, 상기 도면을 참조하여, 제1,제2인벌류트곡선(201,202)의 형성과정을 설명하면 다음과 같다.

고정스크롤 랩(200, 도 7참조)을 형성하기 위해서는, 상기 선회스크롤 랩(100)과 180。의 위상차를 갖는 두 개의 인벌류트곡선 즉, 제1인벌류트곡선(201)과 제2인벌류트곡선(202)을 형성해야 한다.

먼저, 제1인벌류트곡선(201)을 형성하기 위해서는, 도 6a와 같이, 반경 a를 갖는 가상의 기초원(70)을 형성하고, 상기 기초원(70)의 둘레 중 X축으로부터 시작각 α와 -α를 갖는 기초원(70) 둘레의 각 지점을 기점으로 하여 인너 인벌류트곡선(201a)과 아우터 인벌류트곡선(201b)을 각각 형성한다.

그리하여, 상기 인너 인벌류트곡선(201a)과 아우터 인벌류트곡선(201b)에 의해 두께 t1을 갖는 제1인벌류트곡선(201)을 형성한다.

그리고, 도 6b와 같이, 반경 b를 갖는 가상의 기초원(80)을 형성하고, 상기 기초원(80)의 둘레 중 X축으로부터 시작각 β와 -β를 갖는 기초원(80) 둘레의 각 지점을 기점으로 하여 인너 인벌류트곡선(202a)과 아우터 인벌류트곡선(202b)을 각각 형성한다.

그리하여, 상기 인너 인벌류트곡선(202a)과 아우터 인벌류트곡선(202b)에 의해 두께 t2을 갖는 제2인벌류트곡선(202)을 형성한다.

도 7은 도 5a, 5b 및 도 6a, 6b의 제1,제2인벌류트곡선에 따라 형성된 선회스크롤 랩 및 고정스크롤 랩이 결합된 상태를 나타낸 구성도이다.

상기 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고정스크롤 랩(200)과 선회스크롤 랩(100)의 구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 고정스크롤 랩(200)과 선회스크롤 랩(100)은 동일한 선회반경(orbiting radius, r_a)을 갖도록 구성되기 때문에 상기 랩의 각면이 적소에서 접촉되면서 다수개의 압축실을 형성하게 된다.

그러나, 상기 고정스크롤 랩(200) 및 선회스크롤 랩(100)은 전술한 바와 같이, 서로 다른 시작각(α,β) 및 기초원 반경(a,b)을 갖는 두 개의 인벌류트곡선을 번갈아 채용하여서 형성되기 때문에, 각 랩(100,200)은 일정구간 마다 번갈아 가면서 상이한 두께 (t1,t2)를 갖는 형상을 이루게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 고정스크롤 랩(200)의 구조를 설명하면, 상기 랩(200) 중앙 내측의 시작지점(A0)으로부터 상기 랩(200)의 외측방향을 향해 인벌류트 각도로 450。 지점(A1) 까지의 구간은 제1인벌류트곡선(201, 도 6a 참조)에 따라 형성되고, 상기 A1지점으로부터 랩(200)의 외측방향을 향해 인볼류트 각도로 180。 지점(A2)까지의 구간은 제2인벌류트곡선(202, 도 6b 참조)에 따라 형성된다.

그리고, 상기 A2지점으로부터 상기 랩(200)의 외측방향을 향해 인벌류트 각도로 180。 지점(A3)까지의 구간은 다시 제1인벌류트곡선(201)에 따라 형성되고, 상기 A3지점으로부터 인벌류트 각도로 180。 지점(A4) 까지의 구간은 제2인벌류트곡선(202)에 따라 형성되며, 상기 A4지점으로부터 상기 랩(200)의 외측방향을 향해인벌류트 각도로 90。 지점(A5)까지의 구간은 다시 제1인볼류트곡선(201)에 따라 형성된다.

그리고, 상기 고정스크롤 랩(200)의 각 구간 중 제1인벌류트곡선(201)에 따라 형성되는 부분은 t1(종래 고정스크롤 랩(8a)의 랩 두께(t)와 동일함)의 두께를 가지며, 상기 제2인벌류트곡선(202)에 따라 형성되는 부분은 상기 t1 보다는 상대적으로 얇은 t2의 두께를 갖도록 형성된다.

즉, A1 - A2, A3 - A4지점의 구간이 A0 - A1, A2 - A3, A4 - A5지점의 구간에 비해 상대적으로 얇은 두께(t2)로서 형성되는 것이다.

따라서, 상기 A0 - A1, A2 - A3, A4 - A5지점의 구간에서는 랩 두께에 있어서, 상기 A1 - A2, A3 - A4지점의 구간과 비교하였을 때, t1 - t2 만큼 랩 두께가 얇아지게 되는 것이다.

다시 말해서, 종래 고정스크롤 랩(8a)의 두께(t, 도 4b, 4c 참조)가 본 발명에 따른 고정스크롤 랩(200)의 두께(t1)와 동일하다고 봤을 때, 결과적으로 본 발명에 따르면 t1에서 t2로 그 일부분이 얇아진 고정스크롤 랩(200)의 두께 만큼 종래 보다 압축실의 체적이 늘어나게 되는 것이다.

이때, 상기 랩(200)의 A0 - A1지점까지의 구간은, 상대적으로 고압이 발생하므로 상기 랩(200) 중앙부의 파손을 방지할 수 있도록 종래와 동일한 랩 두께(t1)로 형성하는 것이 바람직하다.

반면에, 상기 랩(200)의 A1 - A5지점까지의 구간은, 랩(200)의 중앙부에 비해서 절대압력 및 챔버간의 압력차가 적기 때문에 랩 강도에 큰 문제가 없으므로,종래의 랩 두께 보다 얇게 형성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 고정스크롤 랩(200)은 각 지점(A1-A5)에서 채용하는 인벌류트곡선이 다르기 때문에 상기 랩(200)의 두께 및 곡률이 달라지게 된다.

따라서, 상기 각 지점(A2-A4)에는 두께 및 곡률이 다른 랩을 연결시킬 수 있도록 단턱부(211,212,213)가 형성된다.

이때, 상기 단턱부(211,212,213)들은 선회스크롤 랩(100)과 고정스크롤 랩(200)의 각 접촉면들이 긴밀한 접촉상태를 유지할 수 있도록, 원호(圓弧)로써 형성한다.

선회스크롤 랩(100)의 구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 선회스크롤 랩(100) 중앙 내측의 시작지점(B0)으로부터 상기 랩(100)의 외측방향을 향해 인벌류트 각도로 630。 지점(B1) 까지의 구간은 제1인벌류트곡선(101, 도 5a 참조)에 따라 형성되고, 상기 B1지점으로부터 랩(100)의 외측방향을 향해 인볼류트 각도로 180。 지점(B2)까지의 구간은 제2인벌류트곡선(102, 도 5b 참조)에 따라 형성된다.

그리고, 상기 B2지점으로부터 상기 랩(100)의 외측방향을 향해 인벌류트 각도로 180。 지점(B3)까지의 구간은 다시 제1인벌류트곡선(101)에 따라 형성된다.

또한, 상기 B3지점으로부터 인벌류트 각도로 90。 지점(B4) 까지의 구간은 제2인벌류트곡선(102)에 따라 형성된다.

그리고, 상기 선회스크롤 랩(100)의 각 구간 중 제1인벌류트곡선(101)에 따라 형성되는 부분은 t1(종래 선회스크롤 랩(7a)의 랩 두께(t)와 동일함)의 두께를가지며, 상기 제2인벌류트곡선(102)에 따라 형성되는 부분은 상기 t1 보다는 상대적으로 얇은 두께 t2를 갖도록 형성된다.

즉, B1 - B2, B3 - B4지점의 구간이 B0 - B1, B2 - B3지점의 구간에 비해 상대적으로 얇은 두께(t2)로서 형성되는 것이다.

따라서, 상기 B0 - B1, B2 - B3지점의 구간에서는 랩 두께에 있어서, 상기 B1 - B2, B3 - B4지점의 구간과 비교하였을 때, t1-t2 만큼 랩 두께가 얇아지게 되는 것이다.

그리하여, 선회스크롤 랩(100)의 일부분이 t1에서 t2로 그 두께가 얇아짐으로 인해 줄어든 체적 만큼 선회스크롤 랩(100)과 고정스크롤 랩(200)에 의해 이루어지는 압축실의 체적이 종래 보다 증가되는 것이다.

또한, 상기 선회스크롤 랩(100)의 체적이 줄어든 만큼 선회스크롤의 질량을 줄일 수 있게 된다.

이때, 상기 랩(100)의 B0 - B1지점까지의 구간은, 상대적으로 고압이 발생하므로 상기 고정스크롤 랩(200)과 마찬가지로, 상기 랩(100) 중앙부는 종래와 동일한 랩 두께(t1)로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 랩(100)의 B1 - B4지점까지의 구간은 상기 랩(100) 중앙부의 두께 보다 상대적으로 얇게 형성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 선회스크롤 랩(100)도 상기 고정스크롤 랩(200)과 마찬가지로, 각 지점(B1-B4)에서 채용하는 인벌류트곡선이 다르기 때문에 상기 랩(100)의 두께 및 곡률이 달라지게 되므로, 상기 각 지점(B2-B3)에는 두께 및 곡률이 다른 랩을연결시킬 수 있도록 단턱부(111,112,113)가 형성된다.

한편, 선회스크롤 랩(100) 상에 형성되는 단턱부(111,112,113)와 상기 고정스크롤 랩(200) 상에 형성되는 단턱부(211,212,213)의 형성위치는 상기 선회스크롤 랩(100) 또는 고정스크롤 랩(200)의 외곽 끝단으로부터 인벌류트각도로 90。를 이루는 지점에 위치된다.

상기와 같이 단턱부를 형성함으로써 선회스크롤 또는 고정스크롤의 외경을 축소할 수 있게 된다.

도 8a, 8b는 본 발명에 따른 스크롤 랩과 종래의 스크롤 랩의 반경차이를 나타낸 구성도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 제2인벌류트곡선(102)에 따라 형성된 선회스크롤 랩(100)의 외곽 끝단 외측면과 압축실의 중심(c)까지의 거리를 L1(도 8a 참조)이라 하고, 종래 선회스크롤 랩(7a)의 외곽 끝단 외측면과 압축실의 중심(c')까지의 거리를 ℓ1(도 8b 참조)이라 할 때, 상기 L1의 길이는 상기 ℓ1 보다 짧게 형성된다.

그 이유는, 상기 선회스크롤 랩(100)을 형성하는 인벌류트곡선은 B1-B2, B3-B4 구간에서 종래의 선회스크롤 랩(8a)을 형성하는 인벌류트곡선에 비해서 상대적으로 작은 시작각 및 기초원 반경을 갖는 제2인벌류트곡선에 따라 형성됨으로 인해 종래의 선회스크롤 랩(8a) 보다 랩의 두께와 반경이 작게 형성되기 때문이다.

상기 L1과 마찬가지로서, 상기 중심(c)으로부터 선회스크롤 랩(100)의 외곽 끝단 방향으로 순차적으로 위치되는 A1 - A2, B1 - B2, A3 - A4 구간의 외측면까지의 각각의 거리 L4, L3, L2(도 8a 참조)는, 상기 각각의 길이 L4, L3, L2와 대응되는 종래 선회스크롤 랩(7a) 및 고정스크롤 랩(8a)에서의 각각의 길이 ℓ4, ℓ3, ℓ2(도 8b 참조) 보다 짧게 형성된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 각 랩(100,200)은, 선회스크롤 랩(100)의 외곽 끝단 방향으로의 길이(L1, L2, L2, L4)가 종래의 그것( ℓ1, ℓ2, ℓ3, ℓ4)에 비해 상대적으로 짧게 형성되기 때문에, 선회스크롤 랩(100)의 일부분이 상기 선회스크롤(100)의 중앙 내측을 향해 위치이동을 하게 됨으로써, 스크롤의 외경이 짧아질 수 있게 된다.

또한, 선회 스크롤의 무게중심이 종래의 선회 스크롤에 비해 반경방향 내측(중심측)으로 이동하게 되어 선회스크롤의 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스크롤 랩이 적용된 스크롤 압축기의 작용은 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 스크롤 압축기는 고정스크롤과 선회스크롤에 형성되는 각 랩이 서로 다른 기초원 반경 및 시작각을 갖는 본 발명의 스크롤 압축기는 상이한 인벌류트곡선에 의해 형성됨으로써, 각 랩의 일부분에 있어서 곡률 및 두께가 달라지게 된다.

즉, 랩의 일부분이 각 스크롤의 반경방향 내측(중심측)으로 위치이동하여 형성됨으로써, 무게중심이 스크롤의 중앙측으로 이동하게 되고, 따라서 스크롤의 안정성이 향상되는 것이다.

또한, 본 발명의 스크롤 압축기의 스크롤 랩은 상이한 인벌류트곡선 즉, 제1인벌류트곡선과 제2인벌류트곡선에 의해 형성되는데, 이때 상기 제2인벌류트곡선에 의해 형성되는 랩의 두께는 상기 제1인벌류트곡선에 의해 형성되는 랩의 두께 보다 얇은 랩을 형성하게 됨으로써, 각 스크롤 랩의 끝점이 경판의 중심쪽으로 이동하게 되어 랩을 종래의 구조 보다 길게 연장시킬 수 있으므로 압축실의 체적이 증가하게 되는 것이다.

따라서, 동일한 사이즈의 스크롤 압축기에 대하여 압축공간을 더 많이 확보할 수 있는 것이다.

한편, 각 스크롤 랩의 일부분의 두께를 상대적으로 얇게 형성함에 있어서, 고압이 발생하는 스크롤 랩의 중앙부영역은 종래와 동일한 두께를 갖도록 형성함으로써, 스크롤 압축기의 신뢰성을 저하시키지 않는다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 동일한 사이즈의 스크롤 압축기에 대하여 스크롤 압축기의 신뢰성을 저하시키지 않으면서 압축공간을 더 많이 확보할 수 있다.

그리고, 스크롤 랩의 일부분이 스크롤의 반경방향 내측(중심측)으로 소정간격 만큼 이동하게 되어, 무게중심을 선회스크롤의 중심측으로 이동시킴으로써 선회스크롤의 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 선회스크롤의 경량화를 실현하여 선회스크롤에 발생하는 원심력과 소음을 줄일 수 있다.

Claims (6)

1. 선회스크롤과 고정스크롤의 각 대향면에 인벌류트 곡선에 따라 형성된 랩이 서로 맞물리게 형성되어 고정스크롤에 대한 선회스크롤의 선회운동에 의해 압축실을 형성하는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 선회스크롤 및 고정스크롤 상에 형성되는 각각의 랩은 서로 다른 기초원 반경 및 시작각을 갖는 두 개 이상의 인볼류트곡선을 일정간격마다 번갈아 채용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 선회스크롤 랩 및 고정스크롤 랩은 서로 다른 기초원 반경 및 시작각을 갖는 제1인벌류트곡선과 제2인벌류트곡선을 번갈아 채용하여서 된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2인벌류트곡선은 상기 제1인벌류트곡선 보다 작은 기초원 반경 및 시작각을 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제1인벌류트곡선과 제2인벌류트곡선은 상기 각 인벌류트곡선의 인벌류트각도로 180。 간격으로 번갈아 채용됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제1인벌류트곡선과 제2인벌류트곡선이 번갈아 채용되는 지점은 상기 선회스크롤 랩 또는 고정스크롤 랩의 외곽 끝단으로부터 인벌류트 각도로 90。를 이루는 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
6. 제 2항 내지 5항에 있어서,

   상기 선회스크롤 랩은 인벌류트 각도로 450。이상인 지점부터 상기 제2인벌류트곡선을 채용하고, 고정스크롤 랩은 인벌류트 각도로 630。이상인 지점부터 상기 제2인벌류트곡선을 채용하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.