KR101533253B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 고정스크롤과 프론트 하우징 사이에는 흡입챔버와 토출챔버가 분리 형성되며, 흡입챔버와 토출챔버 사이에는 연통유로가 형성되고, 연통유로에 그 연통유로를 개폐하는 제어밸브가 설치됨으로써, 혹한의 조건에서도 압축기의 압축실로 오일이나 냉매가 원활하게 유입될 수 있도록 할 수 있고 이를 통해 압축기의 내구성을 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 구분할 수 있다.

스크롤 압축기는 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 양쪽 스크롤 사이에 복수 개의 압축실이 형성되고, 이 압축실이 지속적으로 중심 방향으로 이동하면서 체적이 작아짐에 따라 냉매가 연속으로 흡입 압축되며 토출되는 방식이다.

도 1은 종래 횡형 스크롤 압축기의 일례를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 횡형 스크롤 압축기(이하, 스크롤 압축기로 약칭함)는, 밀폐된 케이싱(1)의 내부공간에 고정스크롤(2)과 선회스크롤(3)로 된 압축부와 그 압축부에 동력을 전달하기 위한 구동모터(4)가 크랭크축(5)으로 연결되어 설치되어 있다.

케이싱(1)의 내부공간은 메인프레임(6)에 의해 흡입구(11)가 연통되는 흡입공간(S1) 및 토출구(12)가 연통되는 토출공간(S2)으로 분리되고, 흡입공간(S1)은 흡입구(11)와 연통되는 흡입챔버(15) 및 그 흡입챔버(15)와 분리되어 압축실(P)과 토출공간(S2)이 연통되도록 하는 토출챔버(16)로 구획되어 있다.

고정스크롤(2)은 고정랩(21)이 구비되어 메인프레임(6)의 전방측에 고정 설치되고, 고정스크롤(2)에는 그 고정스크롤(2)에 맞물리며 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 선회랩(31)을 가지는 선회스크롤(3)이 결합되며, 선회스크롤(3)과 메인프레임(6)의 사이에는 선회스크롤(3)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(7)이 설치되어 있다.

메인프레임(6)의 중앙에는 크랭크축(5)을 반경 방향으로 지지하는 축수부(61)가 형성되고, 축수부(61)에는 크랭크축(5)을 반경방향으로 지지하는 메인베어링(62)이 설치되어 있다.

그리고 메인프레임(6)의 일측에는 그 메인프레임(6)과 함께 크랭크축(5)을 지지하는 서브프레임(8)이 소정의 간격을 두고 고정 결합되고, 메인프레임(6)과 서브프레임(8)의 사이의 토출공간(16)에는 회전력을 발생시키는 구동모터(4)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 22는 흡입포트, 23은 토출포트, 32는 보스부, 33은 핀베어링, 41는 구동모터의 고정자, 51은 오일유로, 81은 크랭크축을 반경방향으로 지지하는 서브베어링, 82는 오일펌프, 9는 인버터이다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(4)에 전원이 인가되면, 크랭크축(5)이 구동모터(4)의 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(3)이 올담링(7)에 의해 메인프레임(6)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 고정랩(21)과 선회랩(31)의 사이에서 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하게 된다.

이 압축실(P)이 선회스크롤(3)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동되며 체적이 감소됨에 따라 냉매가스는 흡입구(11)를 통해 케이싱(1)의 흡입공간(S1)으로 흡입되고, 이 냉매가스는 고정스크롤(2)에 구비되는 흡입포트(22)를 통해 압축실(P)로 흡입되어 압축되면서 토출포트(23)를 통해 케이싱(1)의 토출공간(S2)으로 토출되며, 이 냉매는 토출관(미도시)을 통해 냉동사이클을 순환하여 다시 케이싱(1)의 흡입공간(S1)으로 흡입되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

여기서, 종래의 스크롤 압축기가 전기차량(Electric Vehicles : EV)(이하, EV차량)에 적용되는 경우, EV차량에는 난방을 할 수 있는 열원이 별도로 구비되지 않아 PCT 히터가 적용되나, PCT 히터의 경우에는 효율이 낮아 EV차량의 뱃터리가 급하게 소진되는 단점이 있어 최근에는 전동 압축기를 통해 열원을 공급하는 방안이 모색되고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에 있어서는, 외기 온도가 영하 20도 이하에서 운전을 하는 경우 압축기의 흡입 냉매 압력이 0 bar 이하로 떨어질 수 있으며, 이로 인해 압축실로 오일이나 냉매가 원활하게 공급되지 않아 스크롤 간 마모가 발생되거나 진공이 발생되어 압축기의 내구성이 저하될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 혹한 조건에서도 흡입 냉매의 압력을 일정 압력 이상으로 유지할 수 있도록 하여 압축실로 오일이나 냉매가 원활하게 유입될 수 있도록 하여 압축기의 내구성을 높일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정스크롤; 상기 고정스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤; 상기 고정스크롤과 선회스크롤을 수용하며, 상기 고정스크롤이 일측에 고정 결합되는 프론트 하우징; 상기 프론트 하우징과의 사이에 소정의 공간부를 형성하여 그 프론트 하우징에 결합되는 탑 커버; 및 상기 프론트 하우징과 탑 커버 사이의 공간부에 설치되는 인버터;를 포함하고, 상기 고정스크롤과 프론트 하우징 사이에는 흡입챔버와 토출챔버가 분리 형성되며, 상기 흡입챔버와 토출챔버 사이에는 연통유로가 형성되고, 상기 연통유로에 그 연통유로를 개폐하는 제어밸브가 설치되는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 고정스크롤과 프론트 하우징 사이에는 흡입챔버와 토출챔버가 분리 형성되며, 흡입챔버와 토출챔버 사이에는 연통유로가 형성되고, 연통유로에 그 연통유로를 개폐하는 제어밸브가 설치됨으로써, 혹한의 조건에서도 압축기의 압축실로 오일이나 냉매가 원활하게 유입될 수 있도록 할 수 있고 이를 통해 압축기의 내구성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 횡형 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,
도 2는 본 발명의 횡형 스크롤 압축기의 외관을 보인 사시도,
도 3은 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 케이싱의 일부를 파단하여 내부를 보인 사시도,
도 4는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도,
도 5는 도 4에서 압축부를 확대하여 보인 종단면도,
도 6은 도 4에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 프론트 하우징과 고정스크롤을 분해하여 보인 사시도,
도 7은 도 6에서 프론트 하우징의 후방면에서 보인 사시도,
도 8은 도 6 및 도 7에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 프론트 하우징에 설치된 제어밸브를 보인 종단면도,
도 9 및 도 10은 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 고정랩과 선회랩에 대한 다른 실시예들을 보인 평면도.

이하, 본 발명에 의한 횡형 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 횡형 스크롤 압축기의 외관을 보인 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 케이싱의 일부를 파단하여 내부를 보인 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱(101)의 중간에 메인프레임(102)이 고정 설치될 수 있다. 그리고 메인프레임(102)의 일측에는 구동력을 발생시키는 구동모터(103)가 설치되고, 메인프레임(102)의 타측에는 구동모터(103)의 구동력을 전달받아 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하면서 냉매를 압축하도록 고정스크롤(104)과 선회스크롤(105)을 포함하는 압축부가 설치될 수 있다. 그리고 압축부의 일측에는 압축기의 운전을 제어하는 제어유닛(이하, 인버터로 약칭함)(106)이 설치될 수 있다.

도 2 내지 도 5에서와 같이, 케이싱(101)은 내부에 구동모터(103)가 설치되는 쉘(shell)(111)과, 쉘(111)의 일단에 결합되어 압축부를 수용하는 프론트 하우징(front housing)(112)과, 프론트 하우징(112)의 일단에 결합되어 인버터(106)를 수용하는 탑 커버(top cover)(113)와, 쉘(111)의 타단을 복개하여 밀봉하는 리어 하우징(rear housing)(114)으로 이루어질 수 있다.

여기서, 쉘(111)과 메인프레임(102)의 사이, 메인프레임(102)과 프론트 하우징(112)의 사이, 프론트 하우징(112)과 탑 커버(113)의 사이, 그리고 쉘(111)과 리어 하우징(114)의 사이에는 각각 가스켓이나 오링과 같은 실링부재(미부호)가 개재되어 설치될 수 있다.

쉘(111)은 양단이 개구되는 원통모양으로 형성되고, 내부에는 구동모터(103)가 고정 설치될 수 있다. 쉘(111)의 전방단에는 후술할 크랭크축(135)을 지지하는 메인프레임(102)이 밀착되어 결합될 수 있다.

프론트 하우징(112)은 환형으로 형성되어 메인프레임(102)에 결합되는 캡부(1121)와, 플랜지 형상으로 형성되어 캡부(1121)의 일측단을 횡방향으로 복개하는 플레이트부(1122)로 이루어질 수 있다.

캡부(1121)에는 냉매를 압축실로 안내하기 위한 흡입구(1125)가 형성되고, 흡입구(1125)의 일측에는 압축실(P)에서 토출되는 냉매를 다시 압축실(P)로 재유입시키는 제1 인젝션구멍(1127)이 형성될 수 있다.

플레이트부(1122)의 전방면에는 도 5 및 도 6에서와 같이, 인버터(106)의 일부를 이루는 아이지비티(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)(161)가 결합되도록 인버터 안착부(1122a)가 형성되고, 아이지비티(161)에는 그 아이지비티와 전기적으로 연결되는 기판(162)이 소정의 높이만큼 이격되어 결합될 수 있다.

그리고 도 7에서와 같이 플레이트부(1122)의 후방면에는 후술할 고정스크롤(104)의 제2 안내돌부(1421)와 함께 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2)를 구휙하는 제1안내돌부(1126)가 형성될 수 있다. 제1 안내돌부(1126)는 폐루프 모양으로 형성되어 그 바깥쪽에 흡입챔버(S1)가, 그 안쪽에 토출챔버(S2)가 각각 형성될 수 있다.

그리고 프론트 하우징(112)에는 냉동사이클로 토출되는 냉매의 일부를 중간 압축실(P)로 재흡입시키기 위한 제1 인젝션구멍(1127)이 형성될 수 있다. 제1 인젝션구멍(1127)의 입구(1127a)는 인젝션관(미도시)이 삽입되어 결합되도록 캡부(1121)의 외주면에 관통 형성되고, 출구(1127b)는 제2 안내돌부(1421)의 상면에 접촉되는 제1 안내돌부(1126)의 저면으로 관통 형성될 수 있다.

제1 인젝션구멍(1127)이 캡부(1121)의 외주면에서 제1 안내돌부(1126) 바닥면으로 관통 형성되도록 하기 위해서는 캡부(1121)의 내주면에서 제1 안내돌부(1126)의 외주면 사이, 즉 플레이트부(1122)를 통과하여야 하지만, 플레이트부(1122)의 두께가 얇아 제1 인젝션구멍(1127)을 형성할 수 없을 수 있다. 이를 감안하여, 캡부(1121)의 내주면에서 제1 안내돌부(1126)의 외주면 사이를 연결하는 연결돌부(1128)가 형성되고, 연결돌부(1128)의 내부에는 제1 인젝션구멍(1127)의 입구(1127a)와 출구(1127b) 사이를 연통시키는 연결구멍(미부호)이 형성될 수 있다.

그리고 프론트 하우징(112)의 플레이트부(1122)에는 도 6 내지 도 8에서와 같이 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2)가 선택적으로 연통될 수 있도록 후술할 제어밸브(180)가 삽입되어 결합되는 밸브장착홈(1129)이 형성될 수 있다.

밸브장착홈(1129)은 캡부(1121)의 외주면에서 플레이트부(1122)의 반경방향으로 소정의 깊이만큼 함몰지게 형성될 수 있다. 그리고 밸브장착홈(1129)은 제1 안내돌부((1126)를 통과하여 흡입챔버(S1)에는 흡입측 연통구멍(1129a)이, 토출챔버(S2)에는 토출측 연통구멍(1129b)이 각각 연통되도록 형성될 수 있다. 그리고 밸브장착홈(1129)은 제어밸브(180)에 따라 다양하게 형성될 수 있으나, 도 8에서와 같이 제어밸브(180)의 밸브하우징(181)에 가스통공(1811)이 각각 관통 형성되고, 그 가스통공(1811)이 한 개의 밸브로드(182)에 의해 개폐되어 밸브장착홈(1129)의 내부에 흡입측 연통구멍(1129a)과 토출측 연통구멍(1129b)이 선택적으로 연결 또는 차단될 수 있도록 형성될 수 있다. 도면중 미설명 부호인 183은 전자석이다.

그리고 밸브장착홈(1129)은 도 6 및 도 7에서와 같이 한 개만 형성되어 그 밸브장착홈(1129)에 한 개의 제어밸브(180)가 장착되는 것이나, 경우에 따라서는 밸브장착홈이 복수 개가 형성되어 각 밸브장착홈에 제어밸브가 각각 설치될 수도 있다. 이 경우, 한 쪽 밸브장착홈에는 흡입측 연통구멍이, 다른 쪽 밸브장착홈에는 토출측 연통구멍이 형성되고, 양쪽 밸브장착홈의 사이에는 연통유로가 형성될 수 있다.

탑 커버(113)는 후방면에 인버터(106)를 수용하는 공간부를 가질 수 있도록 형성될 수 있다.

리어 하우징(114)은 전방면에 토출공간 또는 유분리공간을 이루는 공간부를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 리어 하우징(114)의 일측 가장자리에는 토출관과 연결되도록 배출구(1141)가 형성되고, 배출구(1141)의 내부에는 냉매와 오일을 분리하도록 유분리 공간부(1142)가 형성되며, 유분리 공간부(1142)에는 관 형상의 오일분리기(107)가 삽입되어 설치될 수 있다.

오일분리기(107)는 분리된 오일이 그 오일분리기(107)를 통해 냉매와 함께 토출되지 않고 회수펌프(171)로 원활하게 안내될 수 있도록 설치면에 대해 수직방향으로 설치하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 원심력을 높여 오일분리 효과를 배가시키기 위해서는 오일분리기(107)가 경사지게 설치될 수도 있다.

한편, 프론트 하우징(112)에는 구동모터(103)의 단자와 제어유닛(105)의 단자를 전기적으로 연결하기 위한 단자부(116)가 형성될 수 있다. 단자부(116)는 복수 개의 단자핀(1161)으로 이루어지고, 복수 개의 단자핀(1161) 주변에는 플라스틱과 같은 절연재를 이용하여 몰딩부(11162)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

메인프레임(102)의 일측면에는 고정스크롤(104)이 고정 결합될 수 있다. 메인프레임(102)의 중앙에는 크랭크축(135)을 반경방향으로 지지하도록 축수부(121)가 형성되고, 축수부(121)의 일측에는 크랭크축(135)을 반경방향으로 지지하는 메인베어링(122)이 설치될 수 있다.

구동모터(103)는 고정자(131)에 권선코일이 집중권 방식으로 권선될 수 있다. 그리고 구동모터(103)는 회전자(132)의 회전속도가 동일한 정속모터가 사용될 수도 있으나, 압축기가 적용되는 냉동기기의 다기능화를 고려하여 회전자(132)의 회전속도가 가변될 수 있는 인버터 모터가 사용될 수 있다. 그리고 구동모터(103)의 회전자(132)에는 후술할 선회스크롤(105)에 회전 가능하게 결합되어 그 선회스크롤(105)에 구동모터(103)의 회전력을 전달하는 크랭크축(135)이 결합될 수 있다.

고정스크롤(104)은 메인프레임(102)에 고정되도록 원판모양으로 고정경판(141)이 형성되고, 고정경판(141)의 일측면에는 압축실(P)을 형성하기 위한 고정랩(142)이 형성될 수 있다.

고정경판(141)의 가장자리에는 흡입구(1125)과 연통되는 흡입포트(1411)가 형성되고, 고정경판(141)의 중심부에는 토출포트(1412)가 형성될 수 있다. 고정스크롤(104)의 배면(즉, 전방면)에는 프론트 하우징(112)의 제1 안내돌부(1126)와 밀착되어 함께 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2)를 구획하는 제2 안내돌부(1413)가 형성될 수 있다. 제2 안내돌부(1413)에는 실링을 위한 오링(O-ring)(146)이 삽입되도록 실링홈(1413a)이 형성될 수 있다. 그리고, 고정스크롤(104)의 외주면이 프론트 하우징(112)의 캡부(1121)에 삽입되지만, 고정스크롤(104)의 외경을 최소화할 수 있도록 그 고정스크롤(104)의 외경은 프론트 하우징(112)의 캡부(1121)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 흡입챔버(S1)가 프론트 하우징(112)과 함께 밀봉된 공간을 형성할 수 있도록 제2 안내돌부(1413)의 외주면에는 알루미늄과 같은 가벼운 재질이고 환형으로 된 쿨링 가이드(cooling guide)(147)가 결합될 수 있다.

그리고 도 6 및 도 7에서와 같이, 고정스크롤(104)에는 프론트 하우징(112)의 제1 인젝션구멍(1127)에 연결되는 제2 인젝션구멍(1414)이 형성될 수 있다. 제2 인젝션구멍(1414)은 제1 인젝션구멍(1127)의 출구(1127b)가 제1 안내돌부(1126)의 저면으로 관통 형성됨에 따라 제1 안내돌부(1126)의 저면과 접촉되는 제2 안내돌부(1413)의 상면에서 중간 압축실로 관통 형성될 수 있다.

제2 인젝션구멍(1414)의 내경은 제1 인젝션구멍(1127)의 내경과 동일하게 형성되고, 선회랩(152)의 랩두께보다는 작게 형성되는 것이 양쪽 압축실 간 냉매누설을 방지할 수 있어 바람직할 수 있다.

선회스크롤(105)는 메인프레임(102)에 지지되어 선회운동을 하면서 고정스크롤(104)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하도록 메인프레임(102)의 상면과 고정스크롤(104)의 저면 사이에 설치될 수 있다.

선회스크롤(105)은 메인프레임(102)과 고정스크롤(104) 사이에서 선회운동을 하도록 원판모양으로 선회경판(151)이 형성되고, 선회경판(151)의 일측면에는 고정랩(142)과 맞물려 압축실(P)을 형성하는 선회랩(152)이 형성될 수 있다. 선회경판(151) 타측면에는 크랭크축(135)과 결합되는 보스부(1511)가 돌출 형성될 수 있다.

선회스크롤(105)과 메인프레임(102)의 사이에는 선회스크롤(105)이 구동모터(103)의 회전력을 전달받아 자전은 하지 않으면서 공전만 할 수 있도록 하는 자전방지부재인 올담링(155)이 설치될 수 있다. 한편, 도면으로 제시하지는 않았으나, 자전방지부재는 키를 갖는 올담링 외에 키 없는 올담링으로 이루어질 수도 있고, 선회스크롤에 핀이 구비되고 맞은 편에 링을 갖는 홈이 형성되는 핀과 링 타입으로 이루어질 수 있다.

고정랩(142)과 선회랩(152)이 통상적인 인벌류트 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 고정랩과 선회랩이 인벌류트 형상으로 형성되는 경우에는 랩의 두께가 일정하게 되므로 용적변화율도 일정하게 된다. 따라서, 인벌류트 곡선을 이용한 스크롤 압축기에서 높은 압축비를 얻기 위해서는 랩의 권수를 늘리거나 랩의 높이를 높여야 한다. 그러나 랩의 권수가 늘어나면 압축기의 크기도 함께 커지게 되고 랩의 높이를 높이면 랩 강도가 약해져 신뢰성이 저하될 수 있다.

이에 따라, 고정랩(142)과 선회랩(152)은 랩의 흡입단에서 토출단 방향으로 갈수록 랩두께가 일정한 비율로 두꺼워지는 대수나선 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 랩의 권수를 늘리지 않고도 압축비를 일정정도까지는 높일 수 있다. 하지만, 랩이 대수나선 형상으로 형성되는 경우에는 흡입단(즉, 랩의 끝단)의 랩두께가 정해지면 토출단(즉, 랩의 시작단)의 랩두께도 함께 정해지게 되므로 랩의 설계자유도가 낮아지게 된다. 이로 인해 스크롤 압축기의 압축비를 원하는 냉동능력에 맞게 설계하는데 한계가 있다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 고정랩과 선회랩(고정랩과 선회랩은 대칭되도록 형성됨에 따라 이하에서는 선회랩을 대표예로 살펴본다)(152)은 랩의 흡입측 끝단(랩의 끝각)에서 일정 구간까지는 랩두께가 동일한 제1 균일구간(1521)이 형성되고, 제1 균일구간(1521)의 내측 끝단에서 일정 구간까지는 랩두께가 토출측으로 갈수록 두꺼워지는 가변구간(1522)이 형성되며, 가변구간(152b)의 내측 끝단에서 랩의 토출측 끝단(랩의 시작각)까지는 랩두께가 동일한 제2 균일구간(1523)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 랩의 토출단 두께(즉, 랩의 시작단 두께)가 흡입단 두께(즉, 랩의 끝단 두께)에 비해 현저히 크게 형성되므로 압축비의 변화에 따라 랩의 두께를 두껍게 하여 압축기 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

또, 도 10에서와 같이, 고정랩(142)과 선회랩(152)은 원호압축 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우 선회스크롤(105)에는 크랭크축(125)이 선회랩(152)과 중첩되는 깊이까지 삽입될 수 있도록 축 결합부(1525)가 형성될 수 있다. 축 결합부(1525)의 중심을 O라 하고, 두 개의 접촉점을 각각 A, B라 할 때, 두 개의 접촉점(A, B)과 축 결합부의 중심(O)을 연결한 두 개의 직선에 의해 정의되는 각α는 360°보다 작고, 각각의 접촉점에서의 법선 벡터 사이의 거리 ℓ도 0보다 큰 값을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 선회스크롤(105)의 거동이 안정되는 것은 물론 토출 직전의 압축실이 인볼류트 곡선으로 이루어진 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에 비해 더 작은 볼륨을 갖게 되므로 압축비가 증가될 수 있다. 그리고, 고정랩(142)의 내측 단부 부근에 축 결합부(1525)측으로 돌출되는 돌기부(1421)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 고정랩의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 보다 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 1123은 단자핀이 삽입되는 단자홈, 115는 베어링 하우징, 1151은 크랭크축의 타단을 지지하는 서브베어링, 172는 급유펌프이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 횡형 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작될 수 있다.

즉, 구동모터(103)에 전원이 인가되면, 크랭크축(135)이 회전자(142)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(105)에 회전력을 전달하게 된다.

그러면 선회스크롤(105)은 올담링(155)에 의해 메인프레임(102)에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 고정랩(142)과 선회랩(152) 사이에 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하게 된다.

그러면 압축실(P)은 선회스크롤(105)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입구(1125)와 흡입챔버(S1) 그리고 흡입포트(1411)를 통해 압축실(P)로 흡입되는 냉매를 압축하고, 이 압축된 냉매는 내측의 최종 압축실에 연통된 토출포트(1412)를 통해 케이싱(101)의 토출챔버(S2)로 토출된다.

여기서, 도 4에서 실선화살표로 도시된 바와 같이, 압축실(P)에서 토출되는 냉매는 토출챔버(S2)로 토출되고, 이 토출챔버(S2)로 토출되는 냉매는 고정스크롤(104)와 메인프레임(102)을 통과하여 쉘(111)의 내부공간으로 이동을 하게 된다. 그리고, 이 냉매는 베어링 하우징(115)을 통과하여 리어하우징(114)의 전방 공간으로 이동하게 되고, 이 냉매는 유분리 공간부(1142)로 유입되어 오일분리기(107)의 외주면을 따라 감아 돌면서 오일이 원심 분리된다. 이 분리되는 냉매는 배출구(1141)를 통해 냉동사이클로 배출되는 반면 오일은 회수펌프(171)에 의해 케이싱(101)의 내부공간으로 회수된다.

이때, 주변의 온도가 영하 20도 이하의 혹한 조건에서는 압축기의 흡입 냉매 압력이 0 bar 이하로 떨어져, 압축실(P)로 오일이나 냉매가 원활하게 공급되지 않으면서 스크롤 간 마모가 발생되거나 진공이 발생될 수 있었다. 하지만, 본 실시예와 같이 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2) 사이에 제어밸브(180)가 설치되는 경우에는 주변 조건에 따라 별도의 제어유닛(미도시)에 의해 제어되는 제어밸브(180)가 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2) 사이를 개폐하면서 압축기의 흡입측이 진공화되는 것을 방지하여 압축기의 내구성을 높일 수 있다.

예를 들어, 외기의 온도가 영하 20도 이하(반드시 영하 20도 이하로 한정되지 않고 제어유닛에 설정되는 값에 의해 제어될 수 있다)가 되면 제어밸브(180)의 밸브로드(183)가 열림 방향으로 움직이게 된다. 그러면 밸브하우징(181)의 가스통공(1811)이 열리면서 흡입측 연통구멍(1129a)과 토출측 연통구멍(181b)이 연통되고, 토출챔버(S2)의 냉매는 흡입챔버(S1)로 유입되어 흡입 냉매의 압력을 일정 압력 이상으로 유지할 수 있도록 할 수 있다. 이로써, 혹한의 조건에서도 압축기의 압축실로 오일이나 냉매가 원활하게 유입될 수 있도록 할 수 있고 이를 통해 압축기의 내구성을 높일 수 있다.

101 : 케이싱 111 : 쉘
112 : 프론트 하우징 1129 : 밸브장착홈
1129a : 흡입측 연통구멍 1129b : 토출측 연통구멍
113 : 탑 커버 114 : 리어 하우징
102 : 메인프레임 103 : 구동모터
104 : 고정스크롤 141 : 고정경판
1411 : 흡입포트 1412 : 토출포트
142 : 고정랩 105 : 선회스크롤
151 : 선회경판 152 : 선회랩
106 : 제어유닛 180 : 제어밸브
P : 압축실 S1 : 흡입챔버
S2 : 토출챔버

Claims (5)

1. 흡입포트와 토출포트가 각각 형성되는 고정스크롤;
   상기 고정스크롤에 맞물려 연속으로 이동하는 압축실을 형성하고, 상기 압축실 중 일측은 상기 흡입포트에 연통되며 상기 압축실 중 타측은 토출포트에 연통되는 선회스크롤;
   상기 고정스크롤과 선회스크롤을 수용하며, 상기 고정스크롤이 일측에 고정 결합되고, 상기 고정스크롤과의 사이에는 흡입포트에 연통되는 흡입챔버 및 상기 토출포트에 연통되는 토출챔버가 분리되도록 형성되는 프론트 하우징;
   상기 프론트 하우징과의 사이에 소정의 공간부를 형성하여 그 프론트 하우징에 결합되는 탑 커버; 및
   상기 프론트 하우징과 탑 커버 사이의 공간부에 설치되는 인버터;를 포함하고,
   상기 고정스크롤과 프론트 하우징에는 상기 고정스크롤과 프론트 하우징 사이의 공간을 흡입챔버와 토출챔버로 구획하는 안내돌부가 형성되고,
   상기 안내돌부에는 그 안내돌부를 관통하는 흡입측 연통구멍 및 토출측 연통구멍, 상기 흡입측 연통구멍과 토출측 연통구멍이 서로 연통되도록 연결유로를 가지는 밸브장착홈이 형성되며,
   상기 밸브장착홈에는 상기 연결유로를 개폐하여 상기 흡입챔버와 토출챔버 사이의 연통유로를 선택적으로 연통시키는 제어밸브가 설치되는 스크롤 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 연통유로는 상기 프론트 하우징의 외부로 연장되는 파이프로 형성되고, 상기 파이프의 중간에 상기 제어밸브가 설치되는 스크롤 압축기.

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