KR101216466B1 - 올담링을 갖는 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 올담링을 갖는 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 고정랩 및 제1 키홈을 갖는 고정 스크롤; 상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩과 제2 키홈을 가지며, 상기 고정 스크롤에 대해서 선회운동하는 선회 스크롤; 일측 단부가 상기 선회랩과 측방향으로 중첩되도록 상기 선회 스크롤과 결합되는 회전축을 포함하는 구동유닛; 상기 제1 키홈 및 제2 키홈과 각각 키결합되는 제1 및 제2 키를 포함하는 올담링;을 포함하는 스크롤 압축기로서, 상기 제2 키는 선회 운동 과정에서 적어도 일시적으로 상기 제2 키홈으로부터 반경방향으로 돌출되되, 토출 개시 시점에서 상기 제2 키홈과 제2 키의 접촉 면적이 최대가 되도록 상기 제2 키홈 및 제2 키가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공된다.

Description

올담링을 갖는 스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR WITH OLDHAM RING}
본 발명은 올담링을 갖는 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스크롤 압축기의 선회 스크롤이 고정 스크롤에 대해서 자전하는 것을 방지하기 위한 올담링을 갖는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 고정랩을 갖는 고정 스크롤 및 상기 고정랩과 맞물리는 선회랩을 갖는 선회 스크롤을 포함하고, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤 상에서 선회운동을 하면서, 고정랩과 선회랩 사이에 형성되는 압축실의 연속적인 부피 변화를 통해서 냉매를 흡입 및 압축하는 형태의 압축기이다.
이러한 스크롤 압축기는 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지므로 작동 과정에서 발생되는 진동 및 소음의 측면에서 다른 형태의 압축기에 비해서 우수한 장점을 갖는다.
스크롤 압축기에 있어서, 그 거동 특성은 상기 고정랩 및 선회랩의 형태에 의해 결정되게 된다. 고정랩과 선회랩은 임의의 형상을 가질 수 있지만 통상적으로는 가공이 용이한 인볼류트 곡선의 형태를 갖고 있다. 인볼류트 곡선은 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적에 해당되는 곡선을 의미한다. 이러한 인볼류트 곡선을 이용하는 경우 랩의 두께가 일정하고, 선회 스크롤의 회전각도에 따른 용적변화율도 일정하게 되므로, 충분한 정도의 압축비를 얻기 위해서는 랩의 권수를 늘려야 한다. 다만, 이 경우 랩의 권수가 늘어나는 만큼 압축기의 크기도 함께 커지게 된다.
한편, 상기 선회 스크롤은 통상적으로는 원판 형태의 경판과 상기 경판의 일측에 상술한 선회랩이 형성된다. 그리고, 선회랩이 형성되지 않은 배면에 보스부가 형성되어 선회 스크롤을 선회구동시키는 회전축과 연결되게 된다. 이러한 형태는 경판의 거의 전체 면적에 걸쳐서 선회랩을 형성할 수 있어, 동일한 압축비를 얻기 위한 경판부의 직경을 작게 할 수 있는 반면에, 압축시에 냉매의 반발력이 적용되는 작용점과, 상기 반발력을 상쇄하기 위한 반력이 적용되는 작용점이 수직 방향으로 서로 이격되어 있어, 작동 과정에서 선회 스크롤이 기울어져 진동이나 소음이 커지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위한 방법으로서, 대한민국 특허출원 제10-2011-0046492호와 같이 회전축과 선회 스크롤이 결합되는 지점이 상기 선회랩과 동일한 면에 형성되는 형태의 스크롤 압축기가 개시된 바 있다. 이러한 형태의 압축기는 냉매의 반발력의 작용점과 그 반력의 작용점이 동일지점에 적용되므로 선회 스크롤이 기울어지는 문제를 해소할 수 있게 된다.
그러나, 이렇게 회전축이 선회랩 부분까지 연장되면, 종래에는 선회 스크롤의 대략 중심부에서 토출이 개시되었지만, 선회 스크롤의 중심부로부터 이격된 위치에서 토출이 개시되게 된다. 이로 인해서, 압축된 가스에 의한 가스력과, 토출구와 선회 스크롤의 중심사이의 거리의 곱으로 정의되는 모멘트가 종래에 비해서 커지게 된다. 이렇게 증가한 모멘트는 상기 선회 스크롤과 고정 스크롤 사이에 개재되어 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링에 전달되게 된다.
즉, 상기 올담링에는 상기 고정 스크롤 및 선회 스크롤에 형성된 키홈과 각각 결합되는 키가 형성되어 있는데, 상기와 같이 회전 모멘트가 증가되면 선회 스크롤의 키홈과 결합되는 키에 가해지는 압력이 증가되고, 이로 인해 상기 키 또는 키홈이 손상되거나 마모가 촉진되는 문제가 있다.
이러한 마찰력은 상기 압축비가 증가되면 그에 비례하여 함께 증가하므로, 압축비 설정에도 제한을 가하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 올담링과 선회 스크롤 사이에 가해지는 압력이 증가하더라도 올담링의 손상을 최소화할 수 있는 올담링을 갖는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 고정랩 및 제1 키홈을 갖는 고정 스크롤; 상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩과 제2 키홈을 가지며, 상기 고정 스크롤에 대해서 선회운동하는 선회 스크롤; 일측 단부가 상기 선회랩과 측방향으로 중첩되도록 상기 선회 스크롤과 결합되는 회전축을 포함하는 구동유닛; 상기 제1 키홈 및 제2 키홈과 각각 키결합되는 제1 및 제2 키를 포함하는 올담링;을 포함하는 스크롤 압축기로서, 상기 제2 키는 선회 운동 과정에서 적어도 일시적으로 상기 제2 키홈으로부터 반경방향으로 돌출되되, 토출 개시 시점에서 상기 제2 키홈과 제2 키의 접촉 면적이 최대가 되도록 상기 제2 키홈 및 제2 키가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공된다.
제2 키는 상기 선회 스크롤의 외주부 중 임의의 지점에 배치될 수 있는데, 그 위치에 따라서 토출 개시 시점에서 상기 제2 키홈과의 접촉 면적이 달라지게 된다. 즉, 제2 키가 삽입되는 제2 키홈의 길이를 충분히 길게 하면 상기 제2 키는 항상 제2 키홈의 내부에 삽입된 상태를 유지하므로 제2 키와 제2 키홈과의 접촉 면적은 일정하게 유지될 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 선회 스크롤의 반경을 크게 하여야 하고 이로 인해 압축기의 크기가 불필요하게 커지게 되므로 제2 키홈의 크기에는 한계가 있다.
이로 인해서, 선회 과정 중에서 상기 제2 키의 일부는 적어도 일시적으로는 상기 제2 키홈을 벗어나 반경 방향을 돌출되며, 이로 인해 제2 키와 제2 키홈 사이의 접촉면적에 변화가 생기게 된다. 본 발명자들은 이러한 접촉 면적의 변화에 착안하여, 제2 키 및 제2 키홈의 위치를 조정하면 최대의 압력이 제2 키 및 제2 키홈에 가해질 때 접촉면적이 최대가 되도록 할 수 있음을 발견하였다.
일반적으로, 스크롤 압축기에서 토출이 시작되면 토출구를 통해 압축된 냉매가 토출되기 시작하므로, 토출 개시시점에서 최대의 압력이 가해지게 된다. 따라서, 토출 개시시점에서 상기 제2 키 및 제2 키홈의 접촉면적이 최대가 되도록 함으로써 제2 키와 제2 키홈 사이에 가해지는 압력을 줄일 수 있고 이를 통해, 올담링의 재질을 변경하거나 표면 강화처리와 같은 추가적인 공정을 거치지 않더라도 제2 키 및 제2 키홈이 마모되거나 파손되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
여기서, 토출 개시시점에서 상기 제2 키 및 제2 키홈의 접촉면적이 최대가 되도록 하는 구체적인 위치는 제2 키 또는 제2 키홈의 길이, 선회 반경, 선회 스크롤의 크기나 고정랩 또는 선회랩의 형상에 따라서 달라지므로, 상기와 같은 요인들을 고려하여 당업자가 용이하게 결정할 수 있다.
여기서, 토출 개시 시점부터 토출이 완료될 때까지 상기 제2 키홈과 제2 키의 접촉 면적이 최대인 상태를 유지하도록 할 수도 있다. 이를 통해서, 최대 압력이 걸리는 기간 내내 제2 키홈과 제2 키 사이에 인가되는 압력을 경감할 수 있게 된다.
여기서, 상기 고정 스크롤은 상기 고정랩의 상측으로 돌출되며, 내측에 상기 올담링이 수용되는 측벽부를 포함하고, 상기 제2 키는 선회 운동 과정에서 적어도 일시적으로 상기 제2 키홈으로부터 상기 측벽부를 향하여 돌출되도록 형성할 수 있다. 이렇게, 올담링이 고정 스크롤의 내부에 수용되도록 하여, 올담링이 압축기 내에서 차지하는 공간을 축소하고, 축소된 공간만큼 압축공간을 확보하거나 압축기의 크기를 줄일 수 있게 된다.
또한, 상기 올담링은 링 형태를 갖는 몸체부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 키는 상기 몸체부의 일측면에 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 키를 올담링의 일측면에만 형성하여 고정 스크롤, 선회 스크롤 및 올담링이 차지하는 공간을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 상기 선회 스크롤은 단턱부가 형성되는 경판부; 및 상기 경판부에 형성되는 선회랩;을 포함하며, 상기 단턱부가 상기 몸체부의 내부에 삽입되도록 할 수 있다. 이를 통해, 단턱부 없이 올담링이 경판부의 상부에 놓인 경우에 비해서 압축기의 높이를 더욱 축소할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제1 키홈은 상기 고정 스크롤의 높이 방향으로 연장되는 수직부; 및 상기 고정 스크롤의 폭 방향으로 연장되는 수평부;를 포함하도록 하여, 제1 키가 보다 안정적으로 제1 키홈 내에서 지지되도록 할 수 있다.
아울러, 선회 중에 상기 제1 키는 상기 수평부에 삽입된 상태가 유지되도록 할 수 있다. 이를 통해서, 상기 제1 키홈의 반경방향 길이를 축소할 수 있고, 그에 따라 상기 고정 스크롤의 직경을 줄일 수 있게 된다. 여기서, 상기 수직부의 반경 방향 길이는 상기 선회 스크롤의 선회반경보다 작게 형성되도록 할 수 있다.
여기서, 토출 개시 시점에서 상기 제1 키는 상기 수직부 및 수평부의 내부에 삽입되어 있도록 할 수 있다. 이를 통해서, 제2 키뿐만 아니라 제1 키도 제1 키홈과 접촉면적이 최대인 상태에서 최대 압력이 인가되도록 할 수 있다.
또한, 토출 개시 시점부터 토출이 완료될 때까지 상기 제1 키는 상기 수직부 및 수평부의 내부에 삽입되어 있는 상태를 유지하도록 상기 제1 키홈 및 제1 키가 배치되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 최대의 압력이 가해지지는 토출 개시시점에서 상기 제2 키 및 제2 키홈의 접촉면적이 최대가 되도록 함으로써 제2 키와 제2 키홈 사이에 가해지는 압력을 줄일 수 있고 이를 통해, 올담링의 재질을 변경하거나 표면 강화처리와 같은 추가적인 공정을 거치지 않더라도 제2 키 및 제2 키홈이 마모되거나 파손되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
아울러, 토출 개시 시점부터 토출이 완료될 때까지 상기 제2 키홈과 제2 키의 접촉 면적이 최대인 상태를 유지하도록 하여, 최대 압력이 걸리는 기간 내내 제2 키홈과 제2 키 사이에 인가되는 압력을 경감할 수 있게 된다.
또한, 올담링이 고정 스크롤의 내부에 수용되도록 하여, 올담링이 압축기 내에서 차지하는 공간을 축소하고, 축소된 공간만큼 압축공간을 확보하거나 압축기의 크기를 줄일 수 있게 된다.
또한, 상기 단턱부가 상기 몸체부의 내부에 삽입되도록 하여, 단턱부 없이 올담링이 경판부의 상부에 놓인 경우에 비해서 압축기의 높이를 더욱 축소할 수 있게 된다.
또한, 토출 개시 시점에서 상기 제1 키가 상기 수직부 및 수평부의 내부에 삽입되도록 하여, 제2 키뿐만 아니라 제1 키도 제1 키홈과 접촉면적이 최대인 상태에서 최대 압력이 인가되도록 할 수 있고, 이를 통해서 각각의 키 및 키홈에 압력이 고르게 분산되도록 하여 키 및 키홈의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 일 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예 중 압축 유닛을 도시한 부분 절개도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압축 유닛을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 압축 유닛 중 선회스크롤의 이동궤적을 도시한 평면도이다.
도 5는 상기 실시예에서 토출 개시 시점에서의 선회 스크롤 및 올담링의 위치를 도시한 사시도이다.
도 6은 상기 실시예와 비교하기 위한 비교예에서 토출 개시 시점에서의 선회 스크롤 및 올담링의 위치를 도시한 사시도이다.
이하에서는, 첨부된 도면으로부터 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 일 실시예의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 상기 실시예 중 압축 유닛을 도시한 부분 절개도이고, 도 3은 도 2에 도시된 압축 유닛을 도시한 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 실시예는 원통형의 케이싱(110)과 상기 케이싱의 상부 및 하부를 각각 덮는 상부 쉘(112) 및 하부 쉘(114)을 갖는다. 상기 상부 쉘과 하부 쉘은 상기 케이싱에 용접되어 케이싱과 함께 하나의 밀폐 공간을 형성하게 된다.
상기 상부 쉘(112)의 상부에는 토출파이프(116)가 설치되어 있다. 상기 토출파이프(116)는 압축된 냉매가 외부로 배출되는 통로에 해당되며, 토출되는 냉매에 혼입된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터(미도시)가 상기 토출파이프(116)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 케이싱(110)의 측면으로 흡입파이프(118)가 설치된다. 상기 흡입파이프(118)는 압축될 냉매가 유입되는 통로로서, 도 1에서는 상기 흡입파이프(118)가 상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112)의 경계면에 위치하고 있으나 그 위치는 임의로 설정할 수 있다. 아울러, 상기 하부 쉘(114)은 압축기가 원활하게 작동될 수 있도록 공급되는 오일을 저장하는 오일챔버로서도 기능하게 된다.
상기 케이싱(110) 내부의 대략 중앙부에는 구동유닛으로서의 모터(120)가 설치된다. 상기 모터(120)는 상기 케이싱(110)의 내면에 고정되는 고정자(122)와 상기 고정자(122)의 내부에 위치하며, 고정자(122)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(124)를 포함한다. 상기 회전자(124)의 중심에는 회전축(126)이 배치되어, 상기 회전자(124)와 회전축(126)은 함께 회전하게 된다.
상기 회전축(126)의 중심부에는 오일유로(126a)가 회전축(126)의 길이방향을 따라서 연장되도록 형성되어 있고, 상기 회전축(126)의 하단부에는 상기 하부 쉘(114)에 저장되어 있는 오일을 상부로 공급하기 위한 오일펌프(126b)가 설치된다. 상기 오일펌프(126b)는 상기 오일유로의 내부에 나선형의 홈을 형성하거나 별도의 임펠러를 설치한 형태일 수 있고, 별도의 용적식 펌프를 설치할 수도 있다.
상기 회전축(126)의 상단부에는 후술할 고정 스크롤에 형성되는 보스부 내부에 삽입되는 확경부(126c)가 배치된다. 상기 확경부는 다른 부분에 비해서 큰 직경을 갖도록 형성되고, 확경부의 단부에는 핀부(126d)가 형성되어 있다. 상기 핀부(126d)에는 편심 베어링(128)이 끼워지는데, 도 3을 참조하면, 상기 편심 베어링(128)은 상기 핀부(126d)에 대해서 편심되게 끼워지며, 핀부(126d)에 대해서 편심 베어링(128)이 회전하지 않도록 양자의 결합부는 대략 "D"자 형태를 갖도록 형성된다.
상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112)의 경계부에 고정 스크롤(130)이 장착된다. 상기 고정 스크롤(130)은 그 외주면이 상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112) 사이에 열박음 방식으로 압입되어 고정되거나, 케이싱(110)과 상부 쉘(112)와 함께 용접에 의해 결합될 수 있다.
상기 고정 스크롤(130)의 저면에는 상술한 회전축(126)이 삽입되는 보스부(132)가 형성된다. 상기 보스부(132)의 상측면(도 1 기준)에는 상기 회전축(126)의 핀부(126d)가 관통될 수 있도록 하는 관통공이 형성되어 이를 통해 상기 핀부(126d)는 상기 고정 스크롤(130)의 경판부(134)의 상측으로 돌출되게 된다.
상기 경판부(134)의 상부면에는 후술할 선회랩과 치합되어 압축실을 형성하는 고정랩(136)이 형성되어 있으며, 상기 경판부(134)의 외주부에는 후술할 선회 스크롤(140)을 수용하는 공간부를 형성하고, 상기 케이싱(110)의 내주면과 접하는 측벽부(138)가 형성된다. 상기 측벽부(138)의 상단부 내측에는 상기 선회 스크롤(140)의 외주부가 안착되는 선회 스크롤 지지부(138a)가 형성되며, 상기 선회 스크롤 지지부(138a)의 높이는 상기 고정랩(136)과 동일 높이 또는 고정랩 보다 약간 작은 높이를 갖도록 형성되어 선회랩의 단부가 고정 스크롤의 경판부 표면과 접할 수 있도록 하고 있다.
상기 고정 스크롤(130)의 상부에는 선회 스크롤(140)이 설치된다. 상기 선회 스크롤(140)는 대량 원형을 갖는 경판부(142) 및 상기 고정랩(136)과 치합되는 선회랩(144)이 형성된다. 그리고, 경판부(142)의 중심부에는 상기 편심 베어링(128)이 회전가능하게 삽입 및 고정되는 대략 원형의 회전축 결합부(146)가 형성된다. 상기 회전축 결합부(146)의 외주부는 상기 선회랩과 연결되어 있어, 압축과정에서 상기 고정랩과 함께 압축실을 형성하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 회전축 결합부(146)에는 상기 편심 베어링(128)이 삽입되어, 상기 회전축(126)의 단부가 상기 고정 스크롤의 경판부를 관통하여 삽입되고, 상기 선회랩, 고정랩 및 편심 베어링(128)은 상기 압축기의 측방향으로 중첩되도록 설치된다. 여기서, 측방향이란 상기 회전축과 직교하는 방향으로 정의된다. 압축시에는 냉매의 반발력이 상기 고정랩과 선회랩에 가해지게 되고, 이에 대한 반력으로서 회전축 지지부와 편심 베어링 사이에 압축력이 가해지게 된다. 상기와 같이, 축의 일부가 경판부를 관통하여, 랩과 중첩되는 경우 냉매의 반발력과 압축력이 경판을 기준으로 하여 동일 측면에 가해지므로 서로 상쇄되게 된다. 이로 인해서, 압축력과 반발력의 작용에 의한 선회 스크롤의 기울어짐이 방지될 수 있다.
그리고, 도시되지 않았으나 상기 경판부(142)에는 토출공이 형성되어 압축된 냉매가 상기 케이싱의 내부로 토출될 수 있도록 한다. 상기 토출공의 위치는 요구되는 토출압 등을 고려하여 임의로 설정할 수 있다.
아울러, 상기 경판부(142)의 상부면에는 단턱부(143)가 상기 경판부(142)로부터 돌출되도록 형성되는데, 상기 단턱부(143)의 직경은 상기 경판부(142)의 직경보다 작게 형성되며, 후술할 올담링(152)의 링부(152)의 내경 보다도 작게 형성된다. 이에 대해서는 후술한다. 상기 경판부(142)의 외주부에는 180도 간격으로 한 쌍의 제2 키홈(147)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 선회 스크롤(140)의 상측에는 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하기 위한 올담링(150)이 설치된다. 상기 올담링(150)은 상기 선회 스크롤(140)의 경판부 배면에 끼워지는 대략 원 형태를 갖는 링부(152)와 상기 링부(152)의 일측면으로 돌출되는 한 쌍의 제1 키(154) 및 제2 키(156)를 포함한다. 상기 제1 키(154)는 상기 선회 스크롤(140)의 경판부(142) 외주측의 두께보다 길게 형성되어, 상기 고정 스크롤(130)의 측벽부(138)의 상단 및 상기 선회 스크롤 지지부(138a)에 걸쳐서 형성되는 제1 키홈(137)의 내부에 삽입된다. 아울러, 상기 제2 키(156)는 상기 선회 스크롤(140)의 경판부(142)의 외주부에 형성되는 제2 키홈(147)에 각각 끼워진 상태로 결합된다.
여기서, 상기 제1 키홈(137)은 상방향으로 연장되는 수직부(137a)와 좌우방향으로 연장되는 수평부(137b)를 갖도록 형성되는데, 상기 선회 스크롤의 선회 운동 시에 상기 제1 키(154)의 하측 단부는 항상 상기 제1 키홈(137)의 수평부(137b)에 끼워진 상태를 유지하지만, 제1 키(154)의 반경방향 외측 단부는 상기 제1 키홈(137)의 수직부(137a)로부터 이탈되거나 수직부 내부로 삽입되는 것을 반복할 수 있도록 형성된다. 상기 제1 키홈(137)과 고정 스크롤 사이의 결합이 상하 방향으로 이루어지기 때문에, 고정 스크롤의 직경을 작게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 선회 스크롤의 경판부와 상기 고정 스크롤의 내벽 사이에는 선회 반경 보다 큰 유격을 확보하여야 한다. 만일, 올담링의 키가 고정 스크롤과 반경방향으로만 결합되는 경우에는, 선회 과정에서 올담링이 키홈으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해서는 고정 스크롤에 형성되는 키홈의 길이가 적어도 선회 반경보다는 커야 하고 이는 고정 스크롤의 크기를 증가시키는 원인이 된다.
그러나, 상기 실시예와 같이 키홈이 선회 스크롤의 경판부와 선회랩 사이의 공간 하부로 연장되도록 하여 수평부에서 결합이 이루어지도록 하면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수직부(137a)의 반경방향 길이를 짧게 하여 상기 제1 키(154)가 제1 키홈(137)의 수직부(137a)로부터 이탈되더라도, 수평부(137b)에서의 키결합은 유지된다. 따라서, 상기 고정 스크롤의 측벽부(138)의 두께를 작게 할 수 있어 압축기의 크기를 더욱 축소할 수 있게 된다. 도 4에서 점선은 상기 제1 키(154)가 상기 수직부(137a)의 내부로 최대한 삽입된 상태를 도시한 것이다.
한편, 상기 실시예에서의 올담링은 링부의 일측면에 모든 키가 형성되어 있어, 양측면에 각각 키가 형성되는 경우에 비해서 압축 유닛의 상하방향의 높이를 줄일 수 있게 된다. 또한, 상기 링부(152)의 내부에 상기 단턱부(143)가 삽입되어 고정되므로, 단턱부(143)의 높이만큼 올담링이 차지하는 공간을 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기 케이싱(110)의 하부에는 상기 회전축(126)의 하측을 회전가능하게 지지하기 위한 하부 프레임(160)이 설치되어 있고, 상기 선회 스크롤의 상부에는 상기 선회 스크롤과 상기 올담링(150)을 지지하는 상부 프레임(170)이 각각 설치된다. 상기 상부 프레임(170)의 중앙에는 상기 선회 스크롤(140)의 토출공과 연통되어 압축된 냉매를 상기 상부 쉘측으로 토출되도록 하는 홀이 형성된다.
이제 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 실시예의 작동에 대해서 설명한다.
도 5는 상기 실시예에서 토출 개시 시점에서의 선회 스크롤 및 올담링의 위치를 도시한 사시도이고, 도 6은 상기 실시예와 비교하기 위한 비교예에서 토출 개시 시점에서의 선회 스크롤 및 올담링의 위치를 도시한 사시도이다. 도 5를 참조하면, 상기 두 개의 제1 키(154) 모두가 상기 수직부(137a)의 내부에 삽입되어 있고, 두 개의 제2 키(156)도 모두 상기 제2 키홈(147)의 내부에 삽입되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 도 5에 도시된 상태에서는 상기 제1 및 제2 키가 상기 제1 및 제2 키홈과 접촉하는 접촉 면적의 합이 최대인 상태이므로 토출압에 대응되는 압력이 가해지더라도, 고르게 분산되므로 키 및 키홈의 마모를 최소화할 수 있게 된다.
여기서, 토출이 종료되는 경우 상기 선회 스크롤(140)은 도 5에서 반경방향으로 추가적으로 선회운동을 하게 되고, 그에 따라서 상기 제1 및 제2 키는 각각 상기 제1 및 제2 키홈의 내부에서 슬라이드 이동을 하게 된다. 그렇지만, 상기 제1 및 제2 키의 길이 및 상기 제1 및 제2 키홈의 길이 등을 적절히 조절하면 토출이 종료될 때까지 상기 제1 및 제2 키가 상기 수직부(137a) 및 제2 키홈(147) 내부에 삽입된 상태를 유지하도록 할 수 있다.
반면에, 도 6을 참조하면 상기 제1 및 제2 키는 도 5에 비해서 대략 45°정도 반경 방향을 따라서 이격된 위치로 배치되어 있음을 알 수 있다. 도 6에서와 같이 제1 및 제2 키를 배치하면, 좌측에 위치한 제1 키(154)는 상기 수직부(137a)로부터 벗어나게 되고, 상측에 위치한 제2 키(156)는 상기 제2 키홈(147)으로부터 상기 측벽부측으로 돌출되어 있게 된다. 따라서, 도 6에 도시된 상태에서는 상기 각각의 키와 키홈이 접촉하는 면적은 상기 도 5에 도시된 경우에 비해서 작아지므로, 이들에 인가되는 압력도 증가하게 되어 마모 또는 파손의 위험이 커지게 된다.
상술한 바와 같이 키 및 키홈의 파손 또는 마모의 정도는 최대 압력이 가해지는 경우에 어느 정도의 접촉면적을 얻을 수 있는 지에 따라 달라지게 된다. 따라서, 최선의 경우는 최대 압력이 가해질 때 최대의 접촉면적을 얻도록 하는 것이지만, 토출압의 크기 및 키의 재질 등에 따라서는 최대의 접촉면적을 얻지 않아도 무방할 수 있다. 요컨데, 최대의 압력이 가해질 때의 접촉면적을 어떠한 값으로 결정할 지의 여부는 키의 재질 또는 토출압의 크기에 따라 달리할 수 있지만, 어느 경우이던 최대의 압력이 가해지는 경우에 최소의 접촉면적이 되지 않도록 결정할 필요가 있다.

Claims (10)

  1. 고정랩 및 제1 키홈을 갖는 고정 스크롤;
    상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩과 제2 키홈을 가지며, 상기 고정 스크롤에 대해서 선회운동하는 선회 스크롤;
    일측 단부가 상기 선회랩과 측방향으로 중첩되도록 상기 선회 스크롤과 결합되는 회전축을 포함하는 구동유닛;
    상기 제1 키홈 및 제2 키홈과 각각 키결합되는 제1 및 제2 키를 포함하는 올담링;을 포함하는 스크롤 압축기로서,
    상기 제2 키는 선회 운동 과정에서 적어도 일시적으로 상기 제2 키홈으로부터 반경방향으로 돌출되되, 토출 개시 시점에서 상기 제2 키홈과 제2 키의 접촉 면적이 최대가 되도록 상기 제2 키홈 및 제2 키가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    토출 개시 시점부터 토출이 완료될 때까지 상기 제2 키홈과 제2 키의 접촉 면적이 최대인 상태를 유지하도록 상기 제2 키홈 및 제2 키가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 상기 고정랩의 상측으로 돌출되며, 내측에 상기 올담링이 수용되는 측벽부를 포함하고,
    상기 제2 키는 선회 운동 과정에서 적어도 일시적으로 상기 제2 키홈으로부터 상기 측벽부를 향하여 돌출되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 올담링은
    링 형태를 갖는 몸체부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 키는 상기 몸체부의 일측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선회 스크롤은
    단턱부가 형성되는 경판부; 및
    상기 경판부에 형성되는 선회랩;을 포함하며,
    상기 단턱부가 상기 몸체부의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 키홈은,
    상기 고정 스크롤의 높이 방향으로 연장되는 수직부; 및
    상기 고정 스크롤의 폭 방향으로 연장되는 수평부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    선회 중에 상기 제1 키는 상기 수평부에 삽입된 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수직부의 반경 방향 길이는 상기 선회 스크롤의 선회반경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    토출 개시 시점에서 상기 제1 키는 상기 수직부 및 수평부의 내부에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    토출 개시 시점부터 토출이 완료될 때까지 상기 제1 키는 상기 수직부 및 수평부의 내부에 삽입되어 있는 상태를 유지하도록 상기 제1 키홈 및 제1 키가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
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