KR100507819B1 - 스크롤 익스프레서 - Google Patents

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KR100507819B1 KR10-2003-0006049A KR20030006049A KR100507819B1 KR 100507819 B1 KR100507819 B1 KR 100507819B1 KR 20030006049 A KR20030006049 A KR 20030006049A KR 100507819 B1 KR100507819 B1 KR 100507819B1
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캐리어 코포레이션
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Abstract

냉동 시스템의 스크롤 익스프레서는 복수의 팽창 챔버를 형성하는 비선회식 팽창기 스크롤판과 선회식 팽창기 스크롤판, 복수의 압축 챔버를 형성하는 비선회식 압축기 스크롤판과 선회식 압축기 스크롤판을 포함한다. 스크롤 익스프레서는 팽창 챔버 내의 고압 냉매를 저압의 증기 냉매와 액체 냉매로 팽창시킨다. 액체 냉매는 증발을 위해 스크롤 익스프레서를 빠져나간다. 증기 냉매는 압축 챔버 내에서 압축되어 압축기를 빠져나가는 냉매와 혼합된다. 선택적으로, 선회식 스크롤판은 하나의 부품으로 통합된다.

Description

스크롤 익스프레서{SCROLL EXPRESSOR}
본 발명은 대체로 냉동 시스템에 사용하기 위한 스크롤 익스프레서(scroll expressor)에 관한 것이다.
스크롤 익스프레서는 다양한 냉동 시스템에서 사용되고 있다. 스크롤 압축기에서 고압의 냉매로 압축후, 냉매는 응축기에서 냉각되어 팽창기 내에서 저압으로 팽창된다. 증발기 내에서 냉매의 가열후, 냉매는 다시 스크롤 압축기로 들어가서, 사이클을 완료하게 된다.
스크롤 압축기는 기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩(wrap)을 각각 갖는 두 개의 대향된 서로 끼워지는 스크롤판을 포함한다. 대향된 스크롤 부재는 압축 챔버를 한정한다. 두 개의 스크롤 부재 중 하나는 축에 의해 다른 것에 대해 선회하도록 구동된다. 랩이 선회함에 따라, 압축 챔버 내의 냉매는 냉매 압력이 증가하면서 부피가 감소하게 된다.
이는 냉동 시스템의 효율을 증가시킴에 있어서 바람직하다. 상 변화하는 모든 냉동 시스템에서, 에너지 손실은 팽창 밸브에서 일어난다. 팽창 밸브를 대신하여 보다 효율적인 방법으로 팽창 과정의 에너지를 사용하고 회수하는 장치를 구비하는 냉동 시스템을 채택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 냉동 시스템은 팽창 밸브 대신에 스크롤 익스프레서를 사용한다. 비선회식 팽창기 스크롤판과 선회식 팽창기 스크롤판이 복수의 팽창 챔버를 형성한다. 비선회식 압축기 스크롤판과 선회식 압축기 스크롤판이 복수의 압축 챔버를 형성한다. 선회식 압축기 스크롤판은 선회식 팽창기 스크롤판에 키이로 고정되어, 선회식 스크롤판이 동일한 방향과 속도로 이동된다. 선회식 스크롤판은 편심 크랭크편에 의해 이동된다. 크랭크편과 선회식 스크롤의 질량 중심이 중심에 있지 않으므로, 비중심 질량에 의한 반경방향 관성력의 균형을 맞추고 반경방향 부하를 방지하기 위해 균형추가 사용된다.
냉매는 고압 냉매 입구를 통해 팽창 챔버로 들어간다. 팽창 챔버에서, 고압 냉매는 저압 증기 냉매와 액체 냉매의 혼합물로 팽창된다. 팽창된 액체 냉매는 저압 배출구를 통해 스크롤 익스프레서를 빠져나간다. 저압 증기 냉매는 압축을 위해 압축 챔버로 흘러 들어간다. 압축기에 의해 수용되지 않은 임의의 과잉 증기는 저압 배출구를 통해 익스프레서를 빠져나간다. 분리 요소는 압축 챔버로의 액체 냉매의 통과를 방지한다. 압축 챔버에서 증기 냉매의 압축후, 냉매는 고압 증기 배출구를 통해 배출되어, 스크롤 익스프레서와 나란하게 연결된 시스템 압축기를 빠져나간 냉매와 혼합된다. 바람직하게는, 팽창 챔버의 체적비는 압축 챔버의 체적비보다 크다.
선회식 팽창기 스크롤판과 선회식 압축기 스크롤판 사이에 위치된 스프링은 스크롤 익스프레서 내의 축방향 부하와 축방향 유극을 감소시킨다. 스프링은 비선회식 압축기 스크롤판으로부터 선회식 압축기 스크롤판을 분리시키는 압축 챔버 내의 고압 가스의 경향을 방해한다. 스프링은 또한 스크롤판의 마모에 의해 형성되는 누설을 유발하는 임의의 간극이 생기는 것을 방지한다.
선택적으로, 선회식 스크롤판은 하나의 부품으로 통합될 수 있다. 조립된 크랭크편과 균형추를 구비하는 구동 기구는 선회식 스크롤판이 냉매의 팽창과 압축을 유발하도록 안내한다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 이하의 설명 및 도면으로부터 잘 이해될 것이다.
본 발명의 다양한 특징 및 이점들은 대체로 양호한 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야에서 숙련된 자들에게 명백해질 것이다. 상세한 설명을 수반하는 도면은 간단히 기술된다.
도1은 압축기(12), 응축기(14), 팽창기(16) 및 증발기(18)를 포함하는 종래 기술의 냉동 시스템(10)을 도시하는 개략적인 도면이다. 냉매 증기가 높은 압력 및 엔탈피에서 압축기(12)를 빠져나간 후, 냉매는 낮은 엔탈피와 높은 압력으로 배출되면서 냉매가 액체로 응축되는 응축기(14)를 통해 유동한다. 그후, 액체 냉매는 팽창기(16)에서 저압의 액체-증기 혼합물로 팽창되어 증발기(18)에서 된다. 냉매는 저압과 중간 엔탈피의 대체로 증기로서 증발기(18)를 빠져나간다. 그 후, 증기 냉매는 압축기(12)에서 압축되어, 사이클(10)을 완료하게 된다.
도2는 본 발명의 스크롤 익스프레서(26)를 채택하는 냉동 시스템(20)을 도시하는 개략적인 도면이다. 시스템(20)은 시스템 압축기(22), 응축기(24), 스크롤 익스프레서(26) 및 증발기(28)를 포함한다. 냉매는 폐쇄 회로 시스템(20)을 통해 순환한다. 냉매가 높은 압력과 엔탈피에서 시스템 압축기(22)를 빠져나간 후, 냉매는 냉각되어 응축기(24)에서 응축되어, 낮은 엔탈피와 고압으로 빠져나간다. 시스템 압축기(22)는 임의의 형태의 압축기일 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그 후, 고압의 낮은 엔탈피의 액체 냉매는 스크롤 익스프레서(26)에서 저압으로 팽창되어, 액체 냉매와 증기 냉매 양쪽을 생기게 한다. 저압의 낮은 엔탈피의 액체 냉매는 팽창후 익스프레서(26)를 빠져나가서, 증발기(28)에서 가열되어 증기화된 후 시스템 압축기(22)에서 압축된다. 팽창 과정을 빠져나가는 저압의 증기 냉매는 증발기를 빠져나가는 증기 냉매와 유사한 중간 엔탈피이다. 저압의 증기 냉매는 스크롤 익스프레서(26)에서 압축되어, 시스템 압축기(22)의 배출구(31)와 합쳐지는 익스프레서 증기 배출 선(30)을 통해 고압의 높은 엔탈피의 증기로서 배출된다. 따라서, 스크롤 익스프레서(26)와 시스템 압축기(22)는 그 각각의 고압 배출 선을 통해 평행하게 연결된다.
도3은 본 발명의 스크롤 익스프레서(26)를 도시하고 있다. 스크롤 익스프레서(26)는 임의의 냉동 시스템, 공기 조화 시스템 또는 열펌프 시스템에서 사용된다. 스크롤 익스프레서(26)는 복수의 팽창 챔버(48)를 한정하는 축(36)을 구비한 비선회식 팽창기 스크롤판(32)과 선회식 팽창기 스크롤판(34)을 포함한다. 팽창기 스크롤판(32, 34)은 각각 기부(33, 35)와 대체로 나선형 랩(37, 39)을 포함한다. 스크롤 익스프레서(26)는 복수의 압축 챔버(54)를 한정하는 비선회식 압축기 스크롤판(38)과 선회식 압축기 스크롤판(40)을 추가로 포함한다. 압축기 스크롤판(38, 40)은 각각 기부(41, 43)와 대체로 나선형 랩(45, 47)을 포함한다. 선회식 압축기 스크롤판(40)은 키이(68)에 의해 선회식 팽창기 스크롤판(34)에 고정된다. 올드함(Oldham) 커플링(66)은 선회식 팽창기 스크롤(34)이 회전하는 것을 방지한다. 선회식 압축기 스크롤(40)이 키이(68)에 의해 선회식 팽창기 스크롤(34)에 연결되므로, 선회식 압축기 스크롤(40)이 또한 회전하는 것이 방지된다. 비선회식 팽창기 스크롤판(32)과 비선회식 압축기 스크롤판(38)은 맞춤 핀(44)으로 익스프레서 본체(42)에 연결된다.
냉매는 고압 냉매 입구(46)를 통해 팽창 챔버(48)로 공급된다. 팽창 챔버(48)는 높이 HE와 체적비 VE를 갖는다. 팽창 챔버(48)에서, 냉매는 저압의 액체 냉매와 저압의 증기 냉매로 팽창된다. 팽창 챔버에서 저압의 냉매로 팽창후, 액체 냉매는 증발기(28)에서의 증발을 위해 저압의 액체 배출구(50)를 통해 스크롤 익스프레서(26)를 빠져나간 후, 시스템 압축기(22)에서 압축된다. 저압의 증기 냉매의 일부는 또한 저압의 액체 배출구(50)를 통해 빠져나간다. 그러나, 저압의 증기 냉매의 일부는 증발기(28)를 우회하고 시스템 압축기(22) 입구로 직접 복귀하는 분리된 저압의 출구를 통해 빠져나간다는 것을 이해할 수 있다. 분리 요소(52)는 액체 냉매가 압축 챔버(54)로 통과하는 것은 방지하지만, 증기 냉매가 복수의 압축 챔버(54)로 통과하는 것은 허용한다.
팽창후, 저압의 액체 냉매와 증기로 팽창된 냉매는 올드함 커플링(66) 상부에 위치하는 제1 챔버(73) 안으로 유동한다. 나머지 또는 저압의 증기 냉매는 팽창기 출구 챔버(73)로부터 분리 요소(52)를 통해 압축 챔버(54)에 대한 압축기 입구 챔버(75)로 통로(A)를 따라 유동한다. 분리 요소(52)가 상기 분리 요소(52)를 통한 액체 냉매의 유동을 방지하므로, 팽창된 액체 냉매는 저압의 액체 출구(50)를 통해 스크롤 익스프레서(26)를 빠져나간다. 상술한 바와 같이, 저압의 증기 냉매의 일부는 또한 저압의 액체 출구(50)를 통해 빠져나간다. 분리 요소(52)는 팽창기 출구 챔버(73)로부터 압축기 입구 챔버(75)로의 액체 냉매의 통과를 방지한다.
저압의 증기 냉매는 압축 챔버(54)에서 압축된다. 압축후, 압축 챔버(54) 내의 냉매는 고압의 증기 배출구(56)를 통해 배출되어, 압축기 배출구(31)에서 시스템 압축기(22)를 빠져나가는 고압 냉매와 혼합되도록 익스프레서 증기 배출 선(30)을 따라 유동한다.
팽창 챔버(48)로 들어가는 액체 냉매는 압축 챔버(54)를 빠져나가는 증기 냉매보다 더 낮은 비체적을 가지고, 팽창 챔버(48)를 빠져나가는 증기 냉매의 비체적은 압축 챔버(54)로 들어가는 증기 냉매와 동일하므로, 압축 챔버(54)의 체적비 VC 는 바람직하게는 팽창 챔버(48)의 체적비 VE보다 작다. 또한, 팽창 과정에 의해 발생된 동력은 팽창 챔버(48)를 빠져나가는 전체 증기 유동을 재압축하기 위해 필요한 동력보다 대체로 적으므로, 압축 챔버(54)의 높이 HC는 팽창기 출구 체적 아래의 적절한 값으로 압축기 입구 체적을 감소시키기 위해 팽창 챔버(48)의 높이 HE보다 대체로 낮다. 선택적으로, 피치, 벽 두께 또는 랩 각도와 같은 스크롤 랩의 다른 매개변수들은 또한 감소된 압축기 입구 체적을 형성하기 위해 팽창기 랩(37, 39)과 압축기 랩(45, 47) 사이에서 변화될 수 있다. 그러나, 팽창기 선회식 스크롤판(34)이 직접 압축기 선회식 스크롤판(40)을 구동하도록 하기 위해, 바람직하게는 두 세트의 랩(37, 39, 45, 47)의 선회 반경은 동일하거나 거의 동일하다는 것을 알아야 한다. 높이 HC가 높이 HE보다 대체로 낮으므로, 저압 증기 냉매의 일부는 시스템 압축기(22)의 입구로의 냉매의 최종적인 복귀를 보장하는 저압 액체 출구(50) 또는 다른 배출구를 통해 배출된다. 그러나, 저압 증기 냉매의 완전한 압축은 팽창기 동력 출력이 증가되거나 또는 압축기 동력 입력과 균형을 이룰 경우에 가능하다는 것을 알아야 한다.
도4와 도5는 각각 도3의 선 4-4와 선 5-5를 따라 취한 스크롤 익스프레서(26)를 도시하고 있다. 선회식 스크롤판(34, 40)이 키이(68)에 의해 연결되므로, 선회식 스크롤판(34, 40)은 동일한 방향 및 동일한 속도로 이동된다. 도시된 바와 같이, 압축기 스크롤판(38, 40)의 대체로 나선형 랩(45, 47)의 프로파일은 바람직하게는 팽창기 스크롤판(32, 34)의 대체로 나선형 랩(37, 39)의 프로파일과 동일하다. 그러나, 팽창기 스크롤판(32, 34)의 대체로 나선형 랩(37, 39)의 방향은 압축기 스크롤판(38, 40)의 대체로 나선형 랩(45, 47)의 방향과 대향된다. 따라서, 축(36)이 선회함에 따라, 압축 챔버(54)는 냉매를 압축시키고, 팽창 챔버(48)는 냉매를 팽창시킨다.
도6은 도3의 선 6-6을 따라 취한 스크롤 익스프레서(26)를 도시하고 있다. 편심 크랭크편(56)은 축(36)의 선회 운동을 안내한다. 축(36)의 질량 중심(57)은 중앙에 있지 않으므로, 반경방향 관성 부하를 방해하기 위해 (도3에 도시된) 균형추(58)가 사용된다. 내부 슬리브 베어링(60)과 외부 슬리브 베어링(62)은 각각 크랭크편(56)의 내부 및 외부에 근접하여 위치된다. 도3으로 돌아가서, 팽창 챔버(48)로부터의 고압 냉매는 슬리브 베어링(60, 62)을 윤활시키도록 윤활 채널(72, 74)을 통해 유동한다. 고압 윤활이 베어링(60, 62)에 제공되므로, 유체 정역학적 베어링(60, 62) 설계가 가능하게 된다.
스프링(64)은 축(36) 주위로 선회식 팽창기 스크롤판(34)과 선회식 압축기 스크롤판(40) 사이에 위치된다. 스프링(64)은 스크롤 익스프레서(26)의 축방향 유극과 축방향 부하를 감소시킨다. 압축 챔버(54) 내의 고압 가스는 대응하는 비선회식 압축기 스크롤판(38)으로부터 이격되어 하향으로 선회식 압축기 스크롤판(40)을 가압하여 축방향 부하를 생성하는 경향이 있다. 스프링(64)은 이러한 부하를 방해하여 선회식 압축기 스크롤판(40) 상의 복원력을 제공하여, 압축 챔버(54)로부터 냉매의 누설을 방지한다. 또한, HC, VC, HE, VE와 스크롤판(32, 34, 38, 40)의 대체로 나선형 랩(37, 39, 45, 47)의 개수를 선택함으로써, 압축 챔버(54) 내의 양호한 축방향 밀봉이 생성되고, 또한 축방향 부하를 감소시킨다.
스프링(64)은 또한 스크롤 익스프레서(26)의 축방향 유극을 감소시킨다. 스크롤 익스프레서(26)가 작동함에 따라, 스크롤판(32, 34, 38, 40)이 마모되어 냉매의 누설을 유발하고 효율을 감소시키는 경향이 있다. 스프링(64)은 선회식 스크롤판(34, 40) 상에 힘을 가하여 선회식 스크롤판(34, 40)이 각각 비선회식 스크롤판(32, 38)과 결합을 유지하게 하여, 마모에 의한 증기 냉매의 누설을 감소시킨다. 팽창 챔버(48) 내의 냉매의 약 80%가 액체이므로, 팽창 챔버(48) 내의 액체 냉매는 팽창 챔버(48)로부터 증기 냉매의 누설을 더욱 방지하도록 추가적인 밀봉을 생성한다.
스크롤 익스프레서(26)는 또한 바람직하게는 한 쌍의 고압 증기 입구(70)를 포함한다. 압축 챔버(54) 내의 냉매의 압축후, 대부분의 고압 증기 냉매는 배출구(31)에서 시스템 압축기(22)를 빠져나가는 냉매와 혼합하도록 익스프레서 선(30)을 따라 유동한다. 소량의 고압 증기 냉매는 고압 증기 입구(70)를 통해 팽창 챔버(48)로 들어가도록 분기된다. 고압 증기 냉매가 축(36)의 분당 회전수를 조절하도록 사용되어, 스크롤 익스프레서(26)의 다른 용량이 달성되는 것이 가능하게 한다. 제어기(71)는 용량 제어를 달성하는 능력을 제공한다.
팽창 챔버(48)와 압축 챔버(54)의 고압 증기 냉매는 비선회식 스크롤판(32, 38)으로부터 각각 선회식 스크롤판(34, 40)을 분리하려는 경향이 있다. 바람직하게는, 선회식 팽창기 스크롤판(34)과 선회식 압축기 스크롤판(40)의 하나 또는 양자는 각각 구멍(85, 87)을 포함한다. 구멍(85, 87)은 고압 증기 냉매가 선회식 팽창기 스크롤판(34)과 선회식 압축기 스크롤판(40)의 하나 또는 양자의 뒤에 각각 제공된 밀봉된 음압 챔버(81, 83) 안으로 새나가도록 한다. 이는 시스템 작동 조건이 변화함에 따라 분리력을 방해하는 복원력을 제공한다. 그러나, 비선회식 팽창기 스크롤판 및 압축기 스크롤판(32, 38)의 하나 또는 양자는 각각 음압 챔버를 축방향으로 이동시키도록 구성되고 음압 챔버에 제공된다는 것을 알아야 한다.
도7 및 도8은 다른 스크롤 익스프레서(126)를 도시하고 있다. 스크롤 익스프레서(126)는 기부판(172)에 의해 지지되는 비선회식 팽창기 스크롤판(132), 통합된 선회식 팽창기 및 압축기 스크롤판(134) 및 비선회식 압축기 스크롤판(138)을 포함한다. 비선회식 팽창기 스크롤판(132)과 비선회식 압축기 스크롤판(138)은 각각 기부(133, 141)와 대체로 나선형 랩(137, 145)을 포함한다. 통합된 선회식 팽창기 및 압축기 스크롤판(134)은 기부(135), 대체로 나선형 팽창기 랩(139) 및 대체로 나선형 압축기 랩(147)을 포함한다. 고압 냉매는 고압 냉매 입구(146)를 통해 스크롤판(132, 134) 사이에 형성된 팽창 챔버(148)로 공급된다. 팽창후, 저압 액체 냉매는 저압 액체 배출구(150)를 통해 스크롤 익스프레서(126)를 빠져나간다. 저압 증기 냉매는 압축 챔버(154)에서 압축되어 고압 증기 배출구(156)를 통해 배출된다.
도8에 도시된 바와 같이, 분리 요소(152)는 저압 액체 냉매가 압축 챔버(154)로 들어가는 것을 방지한다. 도7로 돌아가서, 팽창후, 액체 및 증기로 팽창된 냉매는 분리 요소(152)에 인접하는 팽창기 출구 챔버(173)로 들어간다. 증기로 팽창된 냉매는 팽창기 출구 챔버(173)로부터 분리 요소(152)를 통해 압축 챔버(154)로의 압축기 입구 챔버(175)로 경로(B)를 따라 유동한다. 분리 요소(152)는 상기 분리 요소(152)를 통한 액체 냉매의 유동을 방지하므로, 팽창된 액체 냉매는 저압 액체 출구(150)를 통해 스크롤 익스프레서(126)를 빠져나간다. 분리 요소(152)는 익스프레서 본체와 벽(177) 사이에 위치된다. 유극(179)이 벽(177)과 선회식 스크롤판(134) 사이에 존재하여 선회식 스크롤판(134)의 선회를 가능하게 한다. 분리 요소(152)는 팽창기 출구 챔버(173)로부터 압축기 입구 챔버(175)로 액체 냉매의 통과를 방지한다.
스크롤 익스프레서(126)는 축(136)이 선회식 스크롤판(134)의 운동을 따르도록 안내하는 통합된 크랭크편과 균형추(156)를 포함하는 세 개의 구동 기구(180)를 포함한다. 내부 슬리브 베어링(162)과 외부 슬리브 베어링(160)은 각각 크랭크편(156)의 내부면 및 외부면 상에 위치된다. 액체 냉매는 베어링(160, 162)을 윤활시키도록 선회식 스크롤판(134) 내의 윤활 채널(174)과 구동 기구(180) 내의 여러 윤활 채널(178)을 통해 구동 기구(180)로 이동한다. 구동 기구(180)는 윤활 채널(174)의 밖으로 윤활유의 누설을 방지하도록 사용되는 플러그(176)를 추가로 포함한다.
챔버(148, 154) 내의 고압 가스에 의해 판(132, 134, 138)을 분리시키는 경향을 방지하기 위해, 비선회식 스크롤판(132, 138) 중 하나는 축방향으로 이동하도록 구성된다. 고정된 스크롤판(132, 138)의 양자가 구성된 것과 마찬가지의 동일한 작동 이점이 실현되므로, 고정된 스크롤판(132, 138) 중의 단지 하나만이 구성될 필요가 있다. 비선회식 스크롤판(132, 138)의 어느 하나는 각각 구멍(185, 187)을 포함한다. 구멍(185, 187)은 고압 증기 냉매가 선회식 팽창기 스크롤판(134) 및 선회식 압축기 스크롤판(140) 중 어느 하나의 뒤에 각각 제공되는, 개략적으로 도시된 밀봉된 음압 챔버(181, 183) 안으로 새나가게 한다. 비선회식 스크롤판(132, 138)은 맞춤 핀(144)을 따라 축방향으로 이동한다.
상기 설명은 단지 본 발명의 원리의 예시적인 것이다. 본 발명의 다양한 수정 및 변경이 상기 교시의 견지에서 가능한다. 본 발명의 바람직한 실시예가 개시되었지만, 본 기술 분야에서 숙련된 자는 일정한 수정이 본 발명의 범위 내에 있음을 인식할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위 내에서, 본 발명은 특별히 기술된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 이유로, 이하의 청구범위는 본 발명의 내용 및 진정한 범위를 결정하도록 검토되어야 한다.
냉동 시스템(20)에서 본 발명의 스크롤 익스프레서(26, 126)를 채택하는 것은 여러가지 이점이 있다. 그중 하나는, 냉동 시스템(20)의 효율이 증가된다는 것이다. 또한, 스크롤 익스프레서(26)는 종래 기술의 분리된 압축기 및 팽창기보다 소형이고 저렴하다. 또한, 팽창된 증기의 일부를 직접 압축시키기 위해 팽창기 동력을 사용하여 이를 시스템으로 반환하는 것은 종래 기술의 팽창기에서 행해지는 것처럼 팽창기로부터 시스템으로 동력을 전달하기 위해 필요한 추가적인 기계적 복잡함을 방지할 수 있다.
도1은 종래 기술의 냉동 시스템의 개략적인 도면.
도2는 스크롤 익스프레서를 채택하는 본 발명의 냉동 시스템의 개략적인 도면.
도3은 본 발명의 스크롤 익스프레서를 도시하는 도면.
도4는 팽창 스크롤의 선회를 도시하는, 선 4-4를 따라 취한 도3의 스크롤 익스프레서의 단면도.
도5는 압축기 스크롤의 선회를 도시하는, 선 5-5를 따라 취한 도3의 스크롤 익스프레서의 단면도.
도6은 크랭크편 및 축을 도시하는, 선 6-6을 따라 취한 도3의 스크롤 익스프레서의 단면도.
도7은 도8의 선 7-7을 따라 취한 본 발명의 다른 스크롤 익스프레서를 도시하는 도면.
도8은 도7의 스크롤 익스프레서의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
22 : 시스템 압축기
24 : 응축기
26 : 스크롤 익스프레서
28 : 증발기
32, 34 : 팽창기 스크롤판
38, 40 : 압축기 스크롤판
52 : 분리 요소
54 : 압축 챔버
56 : 크랭크편

Claims (12)

  1. 스크롤 익스프레서이며,
    기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 비선회식 팽창기 스크롤 부재와, 기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 선회식 팽창기 스크롤 부재를 포함하는 팽창기와,
    기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 비선회식 압축기 스크롤 부재와, 기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 선회식 압축기 스크롤 부재를 포함하는 압축기를 포함하고,
    상기 비선회식 및 선회식 팽창기 스크롤 부재들의 상기 대체로 나선형 랩은 복수의 팽창 챔버들을 형성하도록 서로 끼워지고,
    상기 비선회식 및 선회식 압축기 스크롤 부재들의 상기 대체로 나선형 랩은 복수의 압축 챔버들을 형성하도록 서로 끼워지고,
    상기 팽창기는 냉매를 저압의 증기 냉매와 저압의 액체 냉매로 팽창시키고, 상기 저압의 액체 냉매는 저압의 출구를 통해 상기 팽창기를 빠져나가고, 상기 저압의 증기 냉매의 일부는 상기 저압의 출구를 통해 상기 팽창기를 빠져나가고, 상기 압축기는 상기 저압의 증기 냉매의 나머지를 고압의 출구를 통해 상기 압축기를 빠져나가는 고압의 냉매로 압축시키는 스크롤 익스프레서.
  2. 삭제
  3. 냉동 시스템이며,
    냉매를 제1 고압으로 압축시키기 위한 출구를 갖는 제1 압축기와,
    상기 냉매를 냉각시키기 위한 방열 열교환기와,
    기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 비선회식 팽창기 스크롤 부재와, 기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 선회식 팽창기 스크롤 부재를 포함하는 팽창기와, 기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 비선회식 압축기 스크롤 부재와, 기부와 상기 기부로부터 연장되는 대체로 나선형 랩을 포함하는 선회식 압축기 스크롤 부재를 포함하는 제2 압축기를 포함하고, 상기 비선회식 및 선회식 팽창기 스크롤 부재들의 상기 대체로 나선형 랩은 냉매를 저압의 액체 냉매와 저압의 증기 냉매로 팽창시키는 복수의 팽창 챔버들을 형성하도록 서로 끼워지고, 상기 저압의 액체 냉매는 저압의 출구를 통해 상기 팽창기를 빠져나가고, 상기 저압의 증기 냉매의 일부는 상기 저압의 출구를 통해 상기 팽창기를 빠져나가고, 상기 비선회식 및 선회식 압축기 스크롤 부재들의 상기 대체로 나선형 랩은 상기 저압의 증기 냉매의 나머지를 고압의 출구를 통해 상기 압축기를 빠져나가는 제2 고압으로 압축시키는 복수의 압축 챔버들을 형성하도록 서로 끼워지는, 스크롤 익스프레서와,
    상기 제2 고압의 냉매와 상기 제1 압축기를 빠져나가는 상기 제1 고압 냉매를 혼합하도록 상기 스크롤 익스프레서의 상기 고압 출구로부터 이어지는 통로와,
    상기 스크롤 익스프레서의 상기 팽창기를 빠져나가는 상기 저압 액체 냉매를 증발시키기 위한 흡열 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 분리 요소는 상기 복수의 압축 챔버로의 상기 저압의 액체 냉매의 통과는 방지하고, 상기 복수의 압축 챔버로의 상기 저압의 증기 냉매의 통과는 허용하는 스크롤 익스프레서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 선회식 팽창기 스크롤 부재와 상기 선회식 압축기 스크롤 부재가 통합되는 스크롤 익스프레서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 선회식 팽창기 스크롤 부재와 상기 선회식 압축기 스크롤 부재는 상기 선회식 스크롤 부재들 사이의 상대적인 회전을 저지하고 그 사이의 상대적인 축방향 미끄럼은 허용하는 부재에 의해 연결되는 스크롤 익스프레서.
  7. 제6항에 있어서, 스프링이 상기 선회식 팽창기 스크롤 부재와 상기 선회식 압축기 스크롤 부재 사이에 위치되는 스크롤 익스프레서.
  8. 제7항에 있어서, 크랭크편은 상기 선회식 팽창기 스크롤 부재와 상기 선회식 압축기 스크롤 부재의 운동을 구동시키기 위하여 상기 축을 안내하는 스크롤 익스프레서.
  9. 제8항에 있어서, 균형추가 상기 크랭크편과 상호작용하는 스크롤 익스프레서.
  10. 제1항에 있어서, 회전 방지 커플링이 상기 선회식 팽창기 스크롤 부재와 상기 선회식 압축기 스크롤 부재의 회전을 방지하는 스크롤 익스프레서.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 팽창 챔버의 배출구 체적은 상기 복수의 압축 챔버의 입구 체적보다 큰 스크롤 익스프레서.
  12. 제1항에 있어서, 상기 팽창기는 냉매를 저압의 증기 냉매와 저압의 액체 냉매로 팽창시키고, 상기 저압의 액체 냉매는 저압의 출구를 통해 상기 팽창기를 빠져나가고, 상기 압축기는 상기 저압의 증기 냉매를 고압의 출구를 통해 상기 압축기를 빠져나가는 고압의 냉매로 압축시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 익스프레서.
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