KR100695822B1 - 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치는 랩의 외측 끝부분부터 내측에 걸쳐 일정 높이로 단턱지게 형성된 채움부가 구비된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 채움부에 대응되는 영역에 해당되는 랩의 영역이 단턱진 단턱 랩이 구비되어 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 외측 랩부분과 그 외측 랩부분의 외면과 대면되는 고정 스크롤의 랩 내면에 의해 형성되는 압축 포켓과 그 압축 포켓으로 가스가 유입되는 흡입측을 연결하는 연결 유로와, 상기 흡입측과 압축 포켓이 연결/차단되도록 상기 연결 유로를 개폐하는 개폐 수단을 포함하여 구성된다. 이로 인하여 제작 단가를 낮출 뿐만 아니라 용량 가변의 폭을 매우 크게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치{APPARATUS FOR VARYING CAPACITY IN SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도,

도 2는 상기 스크롤 압축기의 선회 스크롤을 도시한 평면도,

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

도 5, 6은 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 선회 스크롤의 평면도 및 사시도,

도 7, 8은 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 고정 스크롤의 평면도 및 사시도,

도 9, 10은 본 발명의 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치의 작동 상태를 순서적으로 각각 도시한 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

130; 연결관 140; 개폐 밸브

150; 슬라이더 300; 고정 스크롤

320; 고정 스크롤 랩 360; 흡입구

370; 연결 유로 373; 슬라이딩 공간

400; 선회 스크롤 420; 선회 스크롤 랩

430; 채움부

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 압축기의 용량 가변 폭을 크게 하여 소모 전력을 최소화할 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.

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 포켓들의 위치와 구동 모터의 회전력이 전달되는 보스부 및 편심부의 위치가 일정 거리를 두고 있어 선회 스크롤의 선회 운동이 불안하게 된다.

또한, 스크롤 압축기의 압축 용량을 증가시키기 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 가운데 랩(12)측으로 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 경판(11)의 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 압축비 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 감소되어 토출되는 가스의 압축비가 상대적으로 크게 된다. 이와 같은 기술은 JP2000-329079에 제시되고 있다.

한편, 압축기를 구비한 냉동사이클 시스템이 적용된 에어컨의 경우 봄, 여름, 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.

상기 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 제작 단가가 낮을 뿐만 아니라 용량 가변의 폭을 크게 할 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 채움부가 구비된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 채움부에 대응되는 영역에 해당되는 랩의 영역이 단턱진 단턱 랩이 구비되어 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 외측 랩부분과 그 외측 랩부분의 외면과 대면되는 고정 스크롤의 랩 내면에 의해 형성되는 압축 포켓과 그 압축 포켓으로 가스가 유입되는 흡입측을 연결하는 연결 유로와, 상기 흡입측과 압축 포켓이 연결/차단되도록 상기 연결 유로를 개폐하는 개폐 수단을 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 평단면도이다.

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 회전축이 상기 메인 프레임(200)에 관통 삽입되어 상기 선회 스크롤(400)에 결합된다.

상기 선회 스크롤(400)은, 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 일정 두께와 면적을 갖는 원판부(410)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상의 랩(420)이 형성되고 그 랩(420) 중 가장 외측에 위치하는 랩(420)의 끝부분(R1)부터 그 랩(420)의 내측 끝부분(R2)까지 전 영역에 걸쳐 일정 높이를 갖는 채움부(430)가 형성되고 상기 원판부(410)의 타측 하면에 일정 깊이를 갖는 삽입홈(440)이 형성된다.

상기 채움부(430)는 상기 원판부(410)의 일면에서 일정 높이로 연장 돌출 형성됨이 바람직하고, 그 채움부(430)의 높이(h)는 랩의 높이(H)보다 작다. 상기 채움부(430)는 가장 외측에 위치하는 랩(420)의 외측 끝부분(R1)과 그 끝부분(R1)의 측부에 위치하는 랩(420)의 외면 부분부터 시작되며, 그 시작 부분은 곡면으로 형 성됨이 바람직하다. 한편, 상기 채움부(430)는 별도의 부품으로 형성되어 그 랩(420)의 내부에 결합될 수 있다. 상기 삽입홈(440)은 상기 채움부(430)의 내부까지 형성되며, 그 삽입홈(440)은 회전축(500)의 일측에 형성된 편심부(510)가 삽입되도록 형성된다.

상기 고정 스크롤(300)은, 도 7, 8에 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 스크롤(400)의 원판부(410) 상면과 접면되는 접촉면(340)에 일정 깊이를 갖는 나선 형태의 홈(350)이 형성됨에 의해 돌출 형성된다. 상기 나선형 홈(350)이 시작되는 부분(나선형 홈의 가장 외측 끝 부분)에서부터 돌출된 랩(320)이 시작되고, 그 돌출된 랩(320)이 시작되기 이전까지 내측 벽만(351)이 형성된다.

그리고 상기 고정 스크롤의 랩(320)은 상기 선회 스크롤의 채움부(430)와 대면되는 영역에 해당되는 부분이 단턱지게 형성된 단턱 랩(321) 부분과 일반적인 높이를 갖는 랩(322) 부분으로 이루어진다. 그 단턱 랩(321)의 단턱 높이는 상기 선회 스크롤의 랩 높이(H)에서 채움부(430)의 높이(h)를 뺀 높이와 같게 형성된다. 그리고 상기 몸체부(310)의 일측에 가스가 흡입되는 흡입구(360)가 형성된다. 상기 흡입구(360)는 랩(320)이 시작되는 부분에 형성되며 그 흡입구(360)는 몸체부(310)의 측면과 개구되게 형성된다.

상기 선회 스크롤(400)은 그 랩(420)이 고정 스크롤의 랩(320)과 맞물리게 상기 메인 프레임(200)과 고정 스크롤(300)사이에 삽입된다. 이때, 상기 고정 스크롤의 단턱 랩(321) 부분의 끝면은 상기 선회 스크롤 채움부(430)의 면에 접촉되고 그 고정 스크롤의 접촉면(340)은 상기 선회 스크롤(400)의 원판부(410) 상면에 접촉된다.

상기 선회 스크롤(400)의 선회 운동시 상기 선회 스크롤의 랩(420)과 고정 스크롤의 랩(320)에 의해 복수개의 압축 포켓들이 형성된다.

상기 선회 스크롤(400)의 외측 랩(420)부분과 그 외측 랩(420)부분의 외면과 대면되는 고정 스크롤(300)의 내벽(351) 또는 랩(320)의 내벽에 의해 형성되는 압축 포켓과 그 압축 포켓으로 가스가 유입되는 흡입구(360)측을 연결하는 연결 유로(370)가 형성된다.

상기 흡입구(360)측과 압축 포켓이 연결/차단되도록 상기 연결 유로(370)를 개폐하는 개폐 수단을 구비된다.

상기 선회 스크롤(400)과 메인 프레임(200)사이에 그 선회 스크롤(400)의 자전을 방지하는 올담링(600)이 결합되고, 상기 고정 스크롤(300)의 상면에 그 고정 스크롤(300)의 토출 구멍(330)을 개폐하는 토출 밸브 조립체(700)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 개폐 수단은 상기 연결 유로(370)와 연통되게 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되는 슬라이딩 공간(373)과, 가스가 토출되는 토출관(120)과 상기 슬라이딩 공간(373)을 연결하는 연결관(130)과, 상기 연결관(130)에 장착되어 그 연결관 (130)을 개폐하는 개폐 밸브(140)와, 상기 슬라이딩 공간(373)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 토출측의 압력과 압축 포켓내의 압력차에 의해 움직이면서 연결 유로(370)를 개폐하는 슬라이더(150)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 연결관(130)은 상기 슬라이딩 공간(373)과 중간 압력이 작용하는 부분에 위치하도록 고정 스크롤(300)에 관통 형성된 관통 구멍(미도시)과 상기 슬라이딩 공간(373)을 연결하도록 결합될 수 있다.

상기 연결 유로(370)는 상기 고정 스크롤의 몸체부(310)에 형성됨이 바람직하다.

상기 연결 유로(370)는 상기 고정 스크롤의 몸체부(310)의 외주면에 그 나선형 홈(350)과 연통되게 제1 관통 구멍(371)이 형성되고 그 제1 관통 구멍(371)의 측부에 상기 흡입구(360)측과 연통되는 제2 관통 구멍(372)이 형성되며 상기 제1 관통 구멍(371)의 내벽에 단턱면(374)이 형성되어 이루어진다.

상기 슬라이더(150)는 상기 제1 관통 구멍(371)의 단면과 상응하는 단면과 일정 길이를 갖도록 형성되며 그 외면에 단턱면(151)이 형성된다. 상기 슬라이더(150)의 길이는 제1 관통 구멍(371)의 길이보다 작다. 상기 슬라이더(150)는 상기 제1 관통 구멍(371)에 삽입되며 그 슬라이더의 단턱면(151)이 상기 제1 관통 구멍의 단턱면(374)에 걸리게 된다. 상기 슬라이더의 단턱면(151)이 제1 관통 구멍의 단턱면(374)에 걸림에 의해 그 슬라이더(150)의 끝면이 상기 나선형 홈(350)의 내벽(351)에 돌출되지 않게 된다. 그리고 상기 슬라이더(150)가 제1 관통 구멍(371)에 삽입된 상태에서 그 몸체부(310)의 외주면에 상기 제1 관통 구멍(371)을 막도록 커버(380)가 결합된다. 상기 커버(380)의 일측에 관통 구멍(381)이 형성되며 그 관통 구멍(381)은 상기 연결관(130)과 연결된다. 상기 슬라이더(150)가 커버(380)측으로 이동시 상기 흡입구(360)와 나선형 홈(350)내부가 연통되고 상기 슬라이더(150)가 나선형 홈(350)측으로 이동시 상기 흡입구(360)와 나선형 홈(350)이 막히게 된다.

상기 제1 관통 구멍(371)의 일측이 상기 슬라이딩 공간(373)을 이루게 된다.

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 편심부를 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, 상기 개폐 수단을 이용하여 흡입구(360)와 나선형 홈(350) 내부를 연결하는 연결 유로(370)를 막게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 선회 스크롤(400)이 선회 운동하게 되면, 도 9에 도시한 바와 같이, 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 내벽(351)에 의해 제1 외측 압축 포켓(P1)이 형성됨과 아울러 그 내부로 흡입구(360)를 통해 유입되는 가스가 유입된다. 이때 제1 외측 압축 포켓(P1)은 선회 스크롤(400)의 채움부(430)에 위치하지 않은 상태이다.

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 흡입구(360)를 통해 유입된 가스가 채워진다. 이때 상기 제1 외측 압축 포켓(P1)은 선회 스크롤의 채움부(430) 영역에 위치하게 되어 체적 변화가 크게 된다. 그리고 상기 제1 내측 압축 포켓(P2)은 고정 스크롤의 채움부(430) 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)의 고압 공간내로 토출된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 가스를 압축하게 되고 그 밀폐 용기(100)의 고압 공간으로 토출된 고온 고압 상태의 가스는 토출관(120)을 통해 외부로 유출된다.

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

한편, 상기 스크롤 압축기가 가변 용량으로 운전하게 될 경우, 상기 개폐 수단을 이용하여 흡입구(360)와 나선형 홈(350) 내부를 연결하는 연결 유로(370)를 오픈시키게 된다.

이와 같은 상태로 운전하게 되면 상기 선회 스크롤(400)이 선회 운동하게 되면, 도 10에 도시한 바와 같이, 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 내벽(351)에 의해 제1 외측 압축 포켓(P1)이 형성된다. 그 제1 외측 압축 포켓(P1)의 내부에 흡입구(360)를 통해 유입된 가스가 채워진다. 그러나 개폐 수단에 의해 연결 유로(370)가 오픈되어 그 제1 외측 압축 포켓(P1)과 흡입구(360)가 연결되어 그 제1 외측 압축 포켓(P1)의 내부가 흡입구(360)와 같은 압력 상태가 된다. 이때 제1 외측 압축 포켓(P1)이 선회 스크롤의 채움부(430)에 위치하지 않은 상태이다.

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 흡입구(360)를 통해 유입된 가스가 채워진다. 그리고 상기 제1 내측 압축 포켓(P2)은 고정 스크롤 채움부(430)의 일부분에 위치하게 되며, 이때 그 내부는 아직 흡입구(360)측과 연통되어 있어 흡입구의 압력과 같은 상태이다.

그리고 상기 선회 스크롤(400)이 좀더 선회하게 되면 상기 제1 외측 압축 포켓(P1)이 토출 구멍(330)측으로 이동하면서 연결 유로(370)를 벗어나 압축이 진행되고 또한 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.

한편, 상기 개폐 수단의 작동은 상기 개폐 밸브(140)가 연결관(130)을 오픈하게 될 경우 토출측의 압력이 슬라이더(150)에 작용하여 슬라이더(150)가 고정 스크롤(300)의 내측으로 이동하면서 연결 유로(370)를 막게 된다. 그리고 상기 개폐 밸브(140)가 연결관(130)을 막게 되면 제1 외측 압축 포켓(P1)의 압력이 크게 되어 그 슬라이더(150)가 고정 스크롤(300)의 가장자리측으로 이동하면서 연결 유로(370)를 오픈시켜 제1 외측 압축 포켓(P1)과 흡입구(360)측을 연통시키게 된다.

이와 같이 스크롤 압축기가 100% 용량으로 운전할 경우 선회 스크롤의 랩(420) 내부 전체에 걸쳐 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 채움부(430)의 영역을 거치면서 토출 구멍(330)으로 토출되므로 압축비가 매우 크게 된다.

그리고 스크롤 압축기가 가변 용량으로 운전할 경우 흡입측에 위치할 때 압축 포켓이 흡입구(360)측과 연통되어 압축이 진행되지 않고 그 압축 포켓이 이동하여 채움부(430)에서부터 압축이 진행되므로 압축비가 매우 작게 된다.

한편 본 발명의 다른 실시예로 상기 채움부(430)를 고정 스크롤(300)에 형성하고, 선회 스크롤의 랩(420)에 그 채움부(430)에 상응하게 단턱 랩 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 가변시키게 상대적으로 제작 단가가 저렴하게 되어 가격 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 경판위에 소용돌이 형상으로 돌출 형성된 랩의 외측 끝부분부터 내측 전체에 걸쳐 그 경판의 면에서 일정 높이를 갖도록 형성된 채움부가 구비된 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 채움부에 대응되는 영역에 해당되는 랩의 영역이 단턱진 단턱 랩이 구비되어 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤과, 상기 선회 스크롤의 랩 중 외측에 위치하는 부분의 외면과 그에 대면되는 고정 스크롤의 랩의 내면에 의해 형성되는 압축 포켓과 가스가 흡입되는 흡입구측을 연통시키는 연결 유로와, 상기 흡입구측과 압축 포켓이 연결/차단되도록 상기 연결 유로를 개폐하여 선회 스크롤과 고정 스크롤에 의해 압축되는 가스의 압축비를 조절하는 개폐 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 개폐 수단은 상기 연결 유로와 연통되게 소정의 내부 공간을 갖도록 형성되는 슬라이딩 공간과, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤에 의해 가스가 압축되어 토출되는 토출측과 상기 슬라이딩 공간을 연결하는 연결관과, 상기 연결관에 장착되어 그 연결관을 개폐하는 개폐 밸브와, 상기 슬라이딩 공간에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 토출측의 압력과 압축 포켓내의 압력차에 의해 움직이면서 연결 유로를 개폐하는 슬라이더를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연결관은 상기 슬라이딩 공간과 중간 압력이 작용하 는 부분에 위치하도록 고정 스크롤에 관통 형성된 관통 구멍과 연결된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 선회 스크롤의 랩의 높이가 채움부의 높이 보다 높은 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩에 의해 형성되는 압축 포켓들로 가스가 흡입되는 흡입구는 고정 스크롤의 측부에 개구된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩에 의해 형성되는 한 쌍의 압축 포켓의 체적이 서로 다른 비대칭 인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩에 의해 형성되는 한 쌍의 압축 포켓의 체적이 서로 같은 대칭 인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 계단형 용량 가변장치.

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