KR100595580B1

KR100595580B1 - 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치

Info

Publication number: KR100595580B1
Application number: KR1020050010805A
Authority: KR
Inventors: 김명균; 이병철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-07-03
Also published as: US7316549B2; CN100470057C; CN1815027A; JP2006214430A; JP4870395B2; US20060177332A1

Abstract

본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치는 랩의 외측 끝부분부터 내측에 걸쳐 일정 높이로 단턱지게 형성된 제 1 채움부와 그 랩의 외측 끝에서부터 그 제 1 채움부에서 일정 길이로 연장 형성되는 제 2 채움부가 구비된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 제 1 채움부와 제 2 채움부에 대응되는 영역에 해당되는 랩의 영역이 단턱진 짧은 랩이 구비되어 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 제 2 채움부와 고정 스크롤의 단턱진 짧은 랩에 의해 형성되는 통로를 개폐하는 개폐수단을 포함하여 구성된다. 이로 인하여 제작 단가를 낮출 뿐만 아니라 용량 가변의 폭을 매우 크게 할 수 있고 그 작동을 간단하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치{STEP TYPE CAPACITY VARYING APPARATUS OF SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도,

도 2는 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 선회 스크롤의 평면도,

도 3, 4는 본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치가 구비된 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 정단면도 및 분해 사시도,

도 5는 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 선회 스크롤의 사시도,

도 6, 7은 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 고정 스크롤의 사시도 및 정면도,

도 8, 9는 본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치를 부분 단면하여 도시한 사시도,

도 10, 11은 본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치의 작동 상태를 순서적으로 각각 도시한 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

300; 고정 스크롤 320; 고정 스크롤 랩

321; 짧은 랩 360; 슬라이딩 홈

370; 스프링 삽입구멍 380; 가이드 구멍

390; 토출 구멍 400; 선회 스크롤

420; 선회 스크롤 랩 430; 제 1 채움부

440; 제 2 채움부 610; 슬라이딩 블록 조립체

611; 슬라이더 612; 플런저

613; 가이드 핀 620; 스프링

630; 당김 수단 C; 통로

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축 용량의 변화 폭을 크게 하여 조건에 따른 최적 운전이 가능하게 할 뿐만 아니라 용량 변환을 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환시키며 그 운동 에너지에 의해 냉매 가스를 압축하게 된다. 압축기는 냉동사이클 시스템을 구성하는 핵심 요소이며, 냉매를 압축하는 압축 매카니즘에 따라 회전식 압축기(rotary compressor), 스크롤 압축기(scroll compressor), 왕복동식 압축기(reciprocal compressor) 등 다양한 종류가 있다. 이와 같은 압축기를 포함하는 냉동사이클 시스템은 냉장고, 에어컨, 쇼케이스 등에 적용되고 있다.

일반적으로 스크롤 압축기는 구동 모터의 구동력이 선회 스크롤에 전달되고 그 선회 스크롤이 고정 스크롤과 맞물려 선회 운동하면서 지속적으로 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 상기 선회 스크롤과 고정 스크롤은 인벌류트 형상의 랩이 각각 구비되어 그 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩에 의해 복수개의 압축 포켓들이 형성되며 그 압축 포켓들이 선회 스크롤의 선회 운동에 따라 가스가 토출되는 토출 구멍측으로 이동하면서 그 체적이 점점 감소되면서 가스를 압축하게 된다.

일반적으로 압축 포켓들은 토출 포트를 중심으로 서로 대칭되게 한 쌍으로 형성되며 그 한 쌍으로 형성되는 두개의 압축 포켓은 서로 체적이 같게 형성된다. 그리고 그 한 쌍의 압축 포켓들이 흡입측에서 가스가 흡입되어 토출 구멍측으로 이동하게 되면 그 한 쌍의 압축 포켓들에 이어 다른 한 쌍의 압축 포켓들이 흡입측에 형성되며, 이와 같은 과정이 반복적으로 이루어지게 된다.

한편, 상기 압축 포켓들에 의해 압축되는 압축 용량을 크게 하기 위한 구조로, 한 쌍의 압축 포켓 중 하나의 압축 포켓 체적이 상대적으로 크게 구성한 비대칭 스크롤 압축기가 개발되고 있다.

상기 스크롤 압축기에서 구동 모터에서 발생되는 회전력이 선회 스크롤에 전달되는 구조는 상기 구동 모터에 결합된 회전축의 편심부가 상기 선회 스크롤의 경판 하부에 구비된 보스부에 삽입되어 그 회전축의 편심부를 통해 선회 스크롤의 보스부에 전달된다. 그러나 이와 같은 구조는 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩에 의해 형성된 압축 포켓들의 체적 변화가 크게 될 경우 가스가 압축되는 압축 포 켓들의 위치와 구동 모터의 회전력이 전달되는 보스부 및 편심부의 위치가 일정 거리를 두고 있어 선회 스크롤의 선회 운동이 불안정하게 된다.

또한, 스크롤 압축기의 선회 스크롤 랩의 강성 보강과 압축비 증가를 위한 구조로, 도 1, 2에 도시한 바와 같이, 선회 스크롤(10)의 경판(11)에 일정 높이를 갖는 랩(12)이 형성되고 그 경판(11)의 가운데에 위치하도록 그 랩(12)의 내측 끝 부분에 일정 높이를 갖는 채움부(13)가 형성된다. 상기 채움부(13)는 랩(12)의 내측 끝에서 360도에 해당되는 부분까지 그 랩(12)의 안쪽에 위치하도록 일정 높이로 형성된다. 그리고 선회 스크롤의 경판(11) 하면에 회전축(20)의 편심부(21)가 삽입되는 삽입홈(14)이 형성되며 그 삽입홈(14)은 상기 채움부(13)의 내측까지 형성된다. 그리고 그 삽입홈(14)에 회전축의 편심부(21)가 삽입된다. 상기 채움부(13)의 단면 형상은 상기 회전축의 편심부(21)가 삽입될 수 있도록 형성된다.

이와 같은 구조는 회전축의 편심부(21)가 선회 스크롤의 채움부(13) 내측까지 위치하게 되므로 상기 선회 스크롤(10)과 맞물리는 고정 스크롤(30)의 랩(31)과 선회 스크롤의 랩(12)에 의해 형성되는 압축 포켓(P)의 위치와 회전력이 전달되는 회전축의 편심부(21)의 위치가 중첩되어 압축비가 큰 조건에서 선회 스크롤(10)의 선회 운동이 안정적으로 이루어지게 된다. 아울러, 상기 선회 스크롤 랩(12)의 가운데 부분에 채움부(13)가 형성되므로 그 토출측의 체적이 크게 감소되어 토출되는 가스의 압축비가 상대적으로 크게 된다. 이와 같은 기술은 JP2000-329079에 제시되고 있다.

한편, 압축기를 구비한 냉동사이클 시스템이 적용된 에어컨의 경우 봄, 여 름, 가을, 겨울 등 계절의 변화에 따라 에어컨의 소모 전력을 감소시키기 위하여 압축기의 용량을 가변시키는 것이 요구된다.

상기 압축기의 용량을 가변시키는 매카니즘으로 압축기를 구성하는 구동 모터의 회전수를 제어하는 방식과, 가스를 바이패스시키거나 누설시키는 방식과, 그 두 가지를 혼합한 방식이 있다.

구동 모터의 회전수를 제어하는 방식은 용량 가변의 폭이 넓고 성능이 우수하지만 제작 단가가 고가인 단점이 있다. 그리고 낮은 회전수에서 급유 문제를 해결하기 위하여 추가적인 기구가 필요하게 되고, 또한 높은 회전수에서 마찰 부위의 신뢰성을 확보하는 것이 필요하게 된다.

가스를 바이패스시키는 방식은 제작 단가를 낮출 수 있는 장점이 있지만 용량 가변의 폭이 작을 뿐만 아니라 상대적으로 성능이 낮은 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 구상한 것으로, 본 발명의 목적은 가스를 압축하는 압축 용량의 변화 폭을 크게 하여 조건에 따른 최적 운전을 가능하게 할 뿐만 아니라 용량 변환을 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 제작 단가를 낮출 수 있도록 한 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 랩의 외측 끝부분부터 내측에 걸쳐 일정 높이로 단턱지게 형성된 제 1 채움부와 그 랩의 외측 끝에서부터 그 제 1 채움부에서 일정 길이로 연장 형성되는 제 2 채움부가 구비된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 제 1 채움부와 제 2 채움부에 대응되는 영역에 해당되는 랩의 영역이 단턱진 낮은 랩이 구비되어 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 제 2 채움부와 고정 스크롤의 단턱진 낮은 랩에 의해 형성되는 통로를 개폐하는 개폐수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3, 4는 본 발명의 스크롤 압축기 계단형 용량 가변장치의 일 실시예를 구비한 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 정단면도 및 분해 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 먼저 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부는 다음과 같다.

소정 형상을 갖는 밀폐 용기(100)내에 장착되는 메인 프레임(200)과 일정 간격을 두고 그 밀폐 용기(100)내에 고정 스크롤(300)이 장착되고, 상기 고정 스크롤(300)과 선회 운동 가능하게 맞물리도록 상기 고정 스크롤(300)과 메인 프레임(200)사이에 선회 스크롤(400)이 위치하게 된다. 그리고 구동 모터와 결합된 회전축(500)이 상기 메인 프레임(200)에 관통 삽입되어 상기 선회 스크롤(400)에 결합된다.

상기 선회 스크롤(400)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 일정 두께와 면적을 갖 는 원판부(410)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상의 랩(420)이 형성되고 그 랩(420)의 가장 외측에 위치하는 끝부분(R1)부터 그 랩(420)의 내측 끝부분(R2)까지 전 영역에 걸쳐 일정 높이를 갖는 제 1 채움부(430)가 형성되고 그 제 1 채움부(430)에 이어 랩(420)의 밖으로 일정 높이를 갖는 제 2 채움부(440)가 연장 형성되며 상기 원판부(410)의 타측 하면에 일정 길이를 갖는 보스부(450)가 형성되고 그 보스부(450)의 내부에 일정 깊이를 갖는 삽입홈(460)이 형성된다. 상기 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440)는 상기 원판부(410)의 일면에서 일정 높이로 연장 돌출 형성됨이 바람직하고, 그 제1, 2 채움부(430)(440)의 높이(h)는 랩의 높이(H)보다 작다. 상기 제 1 채움부(430)는 랩(420)이 위치하는 전체의 영역에 걸쳐 형성된다. 그리고 상기 제2 채움부(440)는 랩(420)의 외측 끝 부분에서 연장 형성되고 그 끝면(F)은 평면을 형성하게 된다. 상기 제 2 채움부(440)의 끝면은 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 삽입홈(460)은 상기 제 1 채움부(430)의 내부까지 형성되며, 그 삽입홈(460)은 회전축(500)의 일측에 형성된 편심부(510)가 삽입되도록 형성된다.

한편, 상기 제1, 2채움부(430)(440)는 별도의 부품으로 형성되어 그 랩(420)의 내부에 결합될 수 있다.

상기 고정 스크롤(300)은, 도 6, 7에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 몸체부(310)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상의 랩(320)이 형성되고 그 몸체부(310)의 가운데 토출 구멍(330)이 형성된다. 상기 랩(320)은 상기 몸체부(310)에서 상기 선회 스크롤의 원판부(410) 상면과 접면되는 접촉면 (340)에 일정 깊이를 갖는 나선 형태의 홈(350)이 형성됨에 의해 돌출 형성된다.

그리고 상기 고정 스크롤의 랩(320)은 상기 선회 스크롤의 제1, 2 채움부(430)(440)와 대면되는 영역에 해당되는 부분이 다른 부분과 단차지게 형성된 낮은 랩(321) 부분과 일반적인 높이를 갖는 일반 랩(322) 부분으로 이루어진다. 그 낮은 랩(321)과 일반 랩(322)에 의해 형성된 단턱 높이는 상기 선회 스크롤의 제1 채움부(430) 또는 제 2 채움부(440)의 높이와 같게 형성된다.

그리고 상기 고정 스크롤의 몸체부(310)에 장착부(mounting part)가 구비된다. 상기 장착부는 상기 나선형 홈(350)의 끝에 이어 소정 형상으로 형성되는 슬라이딩 홈(360)과, 상기 슬라이딩 홈(360)과 연통되게 형성되는 스프링 삽입구멍(370)과, 상기 슬라이딩 홈(360)의 측벽에 관통 형성된 가이드 구멍(380)을 포함하여 이루어진다. 상기 슬라이딩 홈(360)의 양측벽은 평면으로 형성된다. 상기 가이드 구멍(380)은 일정 폭과 길이를 갖도록 형성된다.

그리고 상기 고정 스크롤의 몸체부(310) 측면에 랩(320)의 내측으로 가스가 흡입되는 흡입 구멍(390)이 형성된다. 상기 흡입 구멍(390)은 나선형 홈(350)의 내부와 연통되게 형성되며, 그 흡입 구멍(390)은 사각 형태로 형성됨이 바람직하다. 상기 흡입 구멍(390)의 옆에 상기 가이드 구멍(380)이 위치하게 된다.

그리고 상기 슬라이딩 홈(360)과 가이드 구멍(380)에 소정 형상의 슬라이딩 블록 조립체(610)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 상기 스프링 삽입구멍(370)에 상기 슬라이딩 블록 조립체(610)를 탄성 지지하는 스프링(620)이 삽입되며, 상기 고정 스크롤의 몸체부(310)에 상기 슬라이딩 블록 조립체(610)를 선택적으로 당기는 당김 수단(630)이 구비된다.

상기 슬라이딩 블록 조립체(610)는 일정 두께를 갖는 사각 형태로 형성되어 상기 슬라이딩 홈(360)에 삽입되는 슬라이더(611)와, 상기 슬라이더(611)와 결합되는 플런저(612)와, 상기 슬라이더(611)에 결합되어 상기 가이드 구멍(380)에 삽입되는 가이드 핀(613)을 포함하여 구성된다. 상기 플런저(612)는 일정 길이를 갖도록 형성된다. 상기 가이드 핀(613)은 상기 슬라이더(611)의 넓은 면과 수직이 되도록 그 슬라이더(611)에 결합된다.

상기 스프링(620)은 압축 코일 스프링인 것이 바람직하다.

상기 당김 수단(630)은 전자석이다. 상기 전자석은 고정 스크롤의 몸체부(310) 외면에 장착된다. 상기 플런저(612)는 상기 전자석내에 움직임 가능하게 위치하게 된다.

상기 선회 스크롤(400)은, 도 8, 9에 도시한 바와 같이, 그 랩(420)이 고정 스크롤의 랩(320)과 맞물리게 상기 메인 프레임(200)과 고정 스크롤(300)사이에 삽입된다. 이때, 상기 고정 스크롤의 낮은 랩(321) 부분의 끝면은 상기 선회 스크롤 제1, 2 채움부(430)(440)의 면에 접촉되고 그 고정 스크롤의 접촉면(340)은 상기 선회 스크롤의 원판부(410)에 접촉된다. 상기 선회 스크롤의 제 2 채움부(440)의 끝면(F)과 상기 고정 스크롤의 랩의 단턱면(f)은 서로 일정 간격을 두고 대면되게 위치하게 되며 그 사이 간격이 통로(C)를 이루게 된다. 상기 랩의 단턱면(f)은 고정 스크롤의 낮은 랩(321)과 일반 랩(322)의 경계를 이루는 면이다. 그리고 상기 슬라이더(611)는 스프링(620)에 의해 탄성 지지되어 그 슬라이더(611)의 일측이 상 기 제 2 채움부(440)의 끝면(F)과 접촉된 상태가 되며, 이때 상기 전자석은 작동하지 않은 상태이다. 이 상기 통로(C)는 상기 슬라이더(611)가 제 2 채움부(440)의 끝면과 접촉됨에 의해 막힌 상태가 된다. 이와 같은 상태에서, 상기 슬라이더(611)는 흡입 구멍(390)의 일부를 막는다.

상기 장착부와, 슬라이딩 블록 조립체(610)와, 상기 스프링(620)과, 상기 당김 수단(630)은 상기 통로(C)를 개폐하는 개폐수단을 구성하게 된다.

상기 선회 스크롤(400)과 메인 프레임(200)사이에 그 선회 스크롤(400)의 자전을 방지하는 올담링(700)이 결합되고, 상기 고정 스크롤(300)의 상면에 그 고정 스크롤(300)의 토출 구멍(330)을 개폐하는 토출 밸브 조립체(800)가 장착된다.

상기 밀폐 용기(100)의 일측에 가스가 흡입되는 흡입관(110)이 결합되고 그 밀폐 용기(100)의 타측에 가스가 토출되는 토출관(120)이 결합된다.

상기 고정 스크롤의 랩(320)과 선회 스크롤의 랩(420)에 의해 형성되는 한 쌍의 압축 포켓은 체적이 서로 다른 비대칭 일 수도 있고 또한 체적이 서로 같은 대칭일 수도 있다.

미설명 부호 160은 고저압 분리판이다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기 계단형 용량 가변장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 스크롤 압축기의 압축기구부의 작동은 위에서 설명한 바와 같이 전동 기구부의 회전력이 회전축(500)에 전달되고 그 회전축의 편심부(510)를 통해 선회 스크롤(400)에 전달되며 그 선회 스크롤(400)이 고정 스크롤(300)과 맞물려 회전축(500)의 중심을 기준으로 선회 운동하게 된다.

이와 같은 과정에서 스크롤 압축기가 100% 용량으로 운전하게 될 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 당김 수단(630)인 전자석에 전원을 공급하지 않은 상태에서 운전하게 된다. 상기 전자석이 작동하지 않게 됨에 따라 상기 슬라이더(611)가 스프링(620)에 의해 탄성 지지되어 그 슬라이더(611)가 선회 스크롤의 제 2 채움부(440)의 끝면(F)에 접촉되어 그 제 2 채움부(440)의 끝면(F)과 고정 스크롤 랩의 단턱면(f)에 의해 형성된 통로(C)를 막게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 선회 스크롤(400)이 선회 운동하게 되면, 상기 선회 스크롤의 랩(420)이 고정 스크롤의 랩(320)과 맞물려 선회 운동함에 따라 선회 스크롤 랩(420)의 최외측 외벽과 그 랩(420)의 외벽에 대면되는 고정 스크롤(300)의 내벽에 의해 제1 외측 압축 포켓(P1)이 형성됨과 아울러 그 제1 외측 압축 포켓(P1)의 내부로 흡입 구멍(390)을 통해 가스가 유입된다.

그리고 선회 스크롤(400)이 좀더 선회하게 되면 그 제1 외측 압축 포켓(P1)이 토출 구멍(330)측으로 이동하면서 체적이 감소되고 이와 동시에 상기 선회 스크롤 랩(420)의 최외측 내벽과 고정 스크롤 랩(320)의 최외측 외벽에 의해 제1 내측 압축 포켓(P2)이 형성된다. 그 제1 내측 압축 포켓(P2)내부에 흡입 구멍(390)을 통해 가스가 유입되어 채워진다. 이때 상기 제1 외측 압축 포켓(P1)은 선회 스크롤의 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440) 영역에 위치하게 되어 체적 변화가 크게 된다. 그리고 상기 제1 내측 압축 포켓(P2)은 선회 스크롤의 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440) 영역에 위치하게 된다.

그리고 상기 선회 스크롤(400)이 좀더 선회하게 되면 상기 제1 외측 압축 포켓(P1)과 제1 내측 압축 포켓(P2)이 고정 스크롤(300)의 가운데 부분으로 이동하면서 체적이 변화되며 그 제1 외측 압축 포켓(P1)과 제1 내측 압축 포켓(P2)에서 압축된 가스는 토출 구멍(330)을 통해 밀폐 용기(100) 내로 토출된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 가스를 압축하게 되고 그 밀폐 용기(100)내로 토출된 고온 고압 상태의 가스는 토출관(110)을 통해 외부로 유출된다.

상기 선회 스크롤(400)이 고정 스크롤(300)과 맞물려 선회 운동함에 따라 상기 고정 스크롤(300)에 삽입된 슬라이더(611)가 스프링(620)에 의해 탄성 지지된 상태에서 고정 스크롤의 슬라이딩 홈(360)에서 직선 왕복 운동하면서 상기 제 2 채움부(440)의 끝면(F)에 접촉된다.

이와 같은 과정은 상기 흡입이 완료된 제1 외측 압축 포켓(P1)이 토출 구멍(330)측으로 이동하는 과정에서 선회 스크롤의 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440)를 거치면서 큰 체적 감소가 생기게 되므로 압축비가 매우 크게 된다.

한편, 상기 스크롤 압축기가 가변 용량으로 운전하게 될 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 당김 수단(630)인 전자석에 전원을 인가하여 그 전자석을 작동시키게 되면 그 전자석에 의해 슬라이딩 블록 조립체(610)를 당기게 된다. 상기 전자석이 슬라이딩 블록 조립체(610)를 당기게 됨에 따라 그 슬라이딩 블록 조립체의 슬라이더(611)가 전자석측으로 이동하면서 제 2 채움부(440)의 끝면(F)과 고정 스크롤의 랩의 단턱면(f)에 의해 형성된 통로(C)를 열게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 선회 스크롤(400)이 선회 운동하게 되면, 상기 선 회 스크롤의 랩(420)이 고정 스크롤의 랩(320)과 맞물려 선회 운동함에 따라 선회 스크롤 랩(420)의 최외측 외벽과 그 랩(420)의 외벽에 대면되는 고정 스크롤(300)의 내벽에 의해 제1 외측 압축 포켓(P1)이 형성된다. 그 제1 외측 압축 포켓(P1)의 내부에 흡입 구멍(390)을 통해 유입된 가스가 채워진다. 그러나 상기 슬라이더(611)가 전자석측으로 이동하여 제 2 채움부(440)의 끝면(F)과 고정 스크롤의 랩의 단턱면(f)에 의해 형성된 통로(C)가 열린 상태이므로 그 제1 외측 압축 포켓(P1)의 내부가 흡입 구멍(390)과 같은 압력 상태가 된다.

그리고 선회 스크롤(400)이 좀더 선회하게 되면 그 제1 외측 압축 포켓(P1)이 토출 구멍(330)측으로 이동하면서 체적이 감소되고 이와 동시에 상기 선회 스크롤 랩(420)의 최외측 내벽과 고정 스크롤 랩(320)의 최외측 외벽에 의해 제1 내측 압축 포켓(P2)이 형성되며, 그 제1 내측 압축 포켓(P2)내부에 흡입 구멍(390)을 통해 유입된 가스가 채워진다.

그리고 상기 제1 내측 압축 포켓(P2)은 선회 스크롤 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440)의 일부분에 위치하게 된다.

그리고 상기 선회 스크롤(400)이 좀더 선회하게 되면 상기 제1 외측 압축 포켓(P1)이 토출 구멍(330)측으로 이동하면서 통로(C)를 지난 이후부터 압축이 진행되고, 아울러 제1 내측 압축 포켓(P2)이 고정 스크롤(300)의 가운데 부분으로 이동하면서 체적이 변화되어 압축이 진행된다. 이와 같이 제1 외측 압축 포켓(P1)과 제1 내측 압축 포켓(P2)의 체적이 감소하면서 압축된 가스는 토출 구멍(330)을 통해 밀폐 용기(100)내부로 토출된다.

이상에서 설명한 바와 같이 스크롤 압축기가 100% 용량으로 운전할 경우 선회 스크롤의 랩(420) 내부 전체에 걸쳐 제 1 채움부(430)가 형성되므로 흡입측에 위치할 때 압축 포켓의 체적과 그 압축 포켓이 이동하여 채움부(430)에 위치할 때 그 압축 포켓의 체적 차이가 크게 되고 또한 지속적으로 그 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440)의 영역을 거치면서 토출 구멍(330)으로 토출되므로 압축비가 매우 크게 된다.

그리고 스크롤 압축기가 가변 용량으로 운전할 경우 흡입측에 위치할 때 압축 포켓이 흡입 구멍(390)측과 연통되어 압축이 진행되지 않고 그 압축 포켓이 이동하여 제1채움부(430)와 제 2 채움부(440)에서부터 압축이 진행되므로 압축비가 매우 작게 된다.

그리고 상기 당김 수단(630)인 전자석의 작동에 의해 100% 운전과 가변 용량 운전의 전환이 이루어지게 되므로 운전 전환 작동이 간단하게 된다.

한편 본 발명의 다른 실시예로 상기 제1, 2채움부(430)(440)를 고정 스크롤(300)에 형성하고, 선회 스크롤의 랩(420)에 그 제 1 채움부(430)와 제 2 채움부(440)에 상응하게 낮은 랩(321) 부분을 구비할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 가변용량장치는 스크롤 압축기의 100% 운전시 압축비가 매우 크게 되고 가변 용량 운전시 압축 용량이 작게 되므로 스크롤 압축기의 전체적인 가변 용량의 폭이 크게 되어 소모 전력을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 기계적인 구조로 용량을 가변시키 게 되므로 변속 모터를 사용하여 용량을 가변시키는 구조보다 상대적으로 제작 단가가 저렴하게 되어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

랩의 외측 끝부분부터 내측에 걸쳐 일정 높이로 단턱지게 형성된 제 1 채움부와 그 랩의 외측 끝에서부터 그 제 1 채움부에서 일정 길이로 연장 형성되는 제 2 채움부가 구비된 선회 스크롤과;

상기 선회 스크롤의 제 1 채움부와 제 2 채움부에 대응되는 영역에 해당되는 랩의 영역이 단차진 낮은 랩이 구비되어 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤과,

상기 선회 스크롤의 제 2 채움부와 고정 스크롤의 단차진 낮은 랩에 의해 형성되는 통로를 개폐하는 개폐수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 채움부의 끝면은 평면 또는 곡면인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 개폐수단은 상기 고정 스크롤에 형성된 장착부와, 상기 장착부에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 통로를 개폐하는 슬라이딩 블록 조립체와, 상기 슬라이딩 블록 조립체를 탄성 지지하는 스프링과, 상기 슬라이딩 블록 조립체를 선택적으로 당기는 당김 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
제 3 항에 있어서, 상기 당김 수단은 전자석인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
제 3 항에 있어서, 상기 장착부는 고정 스크롤에 소정 형상으로 형성되는 슬라이딩 홈과, 상기 슬라이딩 홈과 연통되게 형성되어 상기 스프링이 삽입되는 스프링 삽입구멍과, 상기 고정 스크롤에 형성되는 가이드 구멍을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
제 3 항에 있어서, 상기 슬라이딩 블록 조립체는 상기 통로를 개폐하는 슬라이더와, 상기 슬라이더와 결합되어 상기 당김 수단과 연결되는 플런저와, 상기 슬라이더에 결합되는 가이드 핀을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.