KR101587165B1 - 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다. 본 발명은, 토출공간의 오일을 메인프레임과 선회스크롤 사이의 배압실로 안내하여 그 배압실의 압력으로 상기 선회스크롤을 지지하도록 하는 동시에 상기 배압실의 바깥쪽에 중간압실을 형성하여 상기 토출공간으로 토출된 냉매와 오일로 중간압실을 형성하도록 함으로써, 선회스크롤의 거동이 다소 불안정하더라도 상기 배압실의 압력은 일정하게 유지될 수 있도록 하여 스크롤 압축기의 성능을 높일 수 있고, 이를 통해 상기 압축기에서의 마찰손실과 냉매누설을 효과적으로 차단하여 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 에너지 효율이 향상될 수 있다. 또, 상기 중간압실을 이용하여 배압실을 실링함에 따라 실링부재를 줄일 수 있어 그만큼 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 제조비용을 낮출 수 있다.

스크롤 압축기, 배압실, 중간압실, 실링부재

Description

스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기{SCOROLL COMPRESSOR AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것으로, 특히 토출압을 이용하여 선회스크롤의 배면을 지지하는 동시에 스크롤 사이를 윤활하는 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 대향하는 한 쌍의 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 체적을 변화시켜 냉매가스를 압축하는 압축기이다. 스크롤 압축기는 왕복동식 압축기 또는 로타리 압축기에 비해 효율이 높고, 진동 및 소음이 낮으며, 소형 및 경량화가 가능하여 특히 공기조화기에 넓게 사용되고 있는 추세이다.

스크롤 압축기는 그 케이싱의 내부공간에 채워지는 냉매의 압력에 따라 크게 저압식과 고압식으로 구분될 수 있다. 저압식 스크롤 압축기는 흡입관이 케이싱의 내부공간에 연통되고 토출관은 상기 압축유닛의 토출측에 연통되어 냉매가 압축실로 간접 흡입되는 방식이다. 반면, 고압식 스크롤 압축기는 흡입관이 압축유닛의 흡입측에 직접 연통되고 토출관은 상기 케이싱의 내부공간에 연통되어 냉매가 압축실로 직접 흡입되는 방식이다. 저압식 스크롤 압축기의 경우는 케이싱의 내부공간 이 흡입공간과 토출공간으로 구분되고, 상기 흡입공간과 토출공간 사이에 압축유닛이 배치된다.

저압식 스크롤 압축기에서 고정스크롤과 선회스크롤 사이를 실링하기 위한 방식으로는 팁실방식과 배압방식이 널리 알려져 있다. 상기 팁실방식은 각 스크롤의 랩 선단면에 팁실을 설치하여 그 팁실이 맞은편 경판부와 밀착되면서 압축실 사이를 실링하도록 하는 것이고, 상기 배압방식은 고정스크롤 또는 선회스크롤의 배면에 배압실을 형성하고 그 배압실의 압력으로 고정스크롤 또는 선회스크롤을 가압하여 양쪽 스크롤의 랩과 경판부가 밀착되면서 압축실 사이가 실링되도록 하는 것이다.

상기와 같은 배압방식중에서 선회스크롤의 저면을 가세하는 방식에서는 상기 선회스크롤에 축방향으로 중간압구멍을 형성하여 압축실에서 압축되는 중간압의 냉매가 상기 선회스크롤과 메인프레임 사이로 이동하도록 함으로써 그 선회스크롤과 메인프레임 사이의 배압실에 채워진 중간압의 냉매가 상기 선회스크롤을 지지하도록 하는 방식이 알려져 있다.

그리고 이 경우, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면을 윤활하기 위해서는 상기 선회스크롤에 급유구멍을 형성하여 상기 케이싱의 흡입공간에서 흡상되는 오일을 상기 선회스크롤과 고정스크롤의 사이로 공급하는 방식이 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 배압방식의 저압식 스크롤 압축기에 있어서는, 상기 배압실이 높은 실링상태를 유지하여야 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이가 긴밀하게 밀착되면서 압축실간 냉매누설을 방지할 수 있다. 하지만, 상기 중간압축실을 형성하는 메인프레임과 고정스크롤 그리고 선회스크롤 사이에 틈새가 발생되면 상기 배압실의 압력이 일정하게 유지되지 못하게 되고 이로 인해 상기 압축실 사이에서 냉매가 누설되어 압축기 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에서는 상기 선회스크롤에 급유구멍을 형성하여 흡상되는 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이로 공급하는 것이나, 이는 압축기가 저속운전을 하는 경우에 원심력이 감소하여 상기 케이싱의 오일이 원활하게 흡상되지 못할 수 있고 이로 인해 양쪽 스크롤 사이의 베어링면으로 오일이 충분하게 공급되지 못하면서 압축기의 마찰손실이 가중되어 압축기 성능이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 배압실이 높은 실링상태를 유지할 수 있도록 하여 압축기 효율이 향상될 수 있도록 하는 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 압축기가 저속으로 운전을 하더라도 오일이 양쪽 스크롤 사이로 원활하게 공급될 수 있도록 하는 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 밀폐된 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 구획되는 케이싱; 상기 케이싱에 고정 설치되는 프레임; 상기 프레임에 고정되는 고정스크롤; 및 상기 프레임과 고정스크롤 사이에 설치되고, 상기 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면 바깥에는 그 베어링면 사이의 제1 공간과 연통되도록 제2 공간이 형성되며, 상기 제2 공간은 고정스크롤과 프레임을 관통하는 제2 유로를 통해 상기 토출공간과 연통되도록 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.

또, 압축기; 상기 압축기의 토출측에 연결되는 응축기; 상기 응축기에 연결되는 팽창기; 및 상기 팽창기에 연결되고 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 증발기;를 포함하고, 상기 압축기의 고정스크롤과 프레임에는 토출공간의 유체를 배압실로 안내하는 제1 유로와 중간압실로 안내하는 제2 유로가 형성되는 냉동기기가 제공된다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기는, 토출공간의 오일을 메인프레임과 선회스크롤 사이의 배압실로 안내하여 그 배압실의 압력으로 상기 선회스크롤을 지지하도록 하는 동시에 상기 배압실의 바깥쪽에 중간압실을 형성하여 상기 토출공간으로 토출된 냉매와 오일로 중간압실을 형성하도록 함으로써, 선회스크롤의 거동이 다소 불안정하더라도 상기 배압실의 압력은 일정하게 유지될 수 있도록 하여 스크롤 압축기의 성능을 높일 수 있고, 이를 통해 상기 압축기에서의 마찰손실과 냉매누설을 효과적으로 차단하여 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 에너지 효율이 향상될 수 있다.

또, 상기 토출공간으로 토출되는 냉매와 오일을 이용하여 중간압실을 형성하고 이 중간압실을 이용하여 배압실을 실링함에 따라 별도의 실링부재를 줄일 수 있어 그만큼 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 제조비용을 낮출 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 스크롤 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부를 분해하여 보인 사시도이며, 도 3은 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부를 조립하여 보인 종단면도이고, 도 4는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 제1 통로와 제2 통로를 통해 고압의 냉매와 오일이 배압실과 중간압실로 각각 이동하는 상태를 보인 종단면도이며, 도 5 및 도 6은 도 4의 "A"부와 "B"부를 각각 보인 확대도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 저압식 스크롤 압축기는, 밀폐된 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 상하 양측 내부공간에 각각 고정되는 메인프레임(20) 및 서브프레임(30)과, 상기 메인프레임(20)과 서브프레임(30) 사이에 장착되어 회전력을 발생하는 구동모터(40)와, 상기 메인프레임(20)의 상면에 고정 설치되는 고정스크롤(50)과, 상기 고정스크롤(50)에 맞물려 압축 실(P)을 형성하도록 상기 메인프레임(20)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(60)과, 상기 선회스크롤(60)과 메인프레임(20) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(60)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(70)이 포함된다.

상기 케이싱(10)은 그 밀폐된 내부공간이 상기 메인프레임(20)과 고정스크롤(50)에 의해 흡입공간(S1)과 토출공간(S2)으로 구획되어 그 흡입공간(S1)에는 가스흡입관(11)이 연결되고 상기 토출공간(S2)에는 가스토출관(12)이 연결된다. 그리고 상기 케이싱(10)의 흡입공간(S1) 바닥면에는 오일이 채워진다.

상기 메인프레임(20)은 그 중앙에 축수구멍(21)이 관통 형성되고, 그 축수구멍(21)의 상단에는 후술할 구동축(43)을 통해 흡상되는 오일이 모이도록 오일저장홈(22)이 형성된다.

상기 구동모터(40)는 상기 케이싱(10)의 내부에 고정되어 외부에서 전원을 인가받는 고정자(41)와, 상기 고정자(41)의 내부에 일정 공극을 두고 배치되어 상기 고정자(41)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(42)와, 상기 회전자(42)에 열박음으로 결합되어 상기 구동모터(40)의 회전력을 상기 선회스크롤(60)에 전달하는 구동축(43)으로 이루어진다. 상기 구동축(43)은 축방향으로 오일유로(43a)가 관통 형성되고, 상기 오일유로(43a)의 하단에는 오일펌프(44)가 설치된다.

상기 고정스크롤(50)은 그 경판부(51) 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 고정랩(52)이 나선형으로 형성되고, 상기 경판부(51)의 측면에는 상기 케이싱(10)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입홈(53)이 형성되며, 상기 경판부(51) 상면 중앙에는 압축된 냉매를 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)으로 토출하는 토출구(54) 가 형성된다. 상기 토출구(54)의 상단에는 토출공간(S2)으로 토출된 냉매가 압축실(P)로 역류하는 것을 방지하도록 체크밸브(55)가 설치된다.

상기 선회스크롤(60)은 그 경판부(61) 상면에 상기 고정스크롤(50)의 고정랩(52)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 선회랩(62)이 나선형으로 형성되고, 상기 경판부(61) 저면 중앙에는 상기 구동축(43)에 결합되어 상기 구동모터(40)의 동력을 전달받는 보스부(63)가 형성된다.

한편, 상기 고정스크롤(50)과 선회스크롤(60)은 선회스크롤(60)의 랩길이가 고정스크롤(50)의 랩길이에 비해 대략 180°정도 더 긴 비대칭으로 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 양측 스크롤(50)(60)의 랩길이가 동일한 대칭형상으로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(40)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(43)이 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 상기 선회스크롤(60)에 회전력을 전달하고, 이 회전력을 전달받은 상기 선회스크롤(60)은 올담링(70)에 의해 상기 메인프레임(20)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(50)의 고정랩(52)과 상기 선회스크롤(60)의 선회랩(62) 사이에 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)이 형성된다. 그리고 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(60)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입되는 냉매를 압축하게 된다.

이와 동시에, 상기 구동축(43)의 하단에 설치된 오일펌프(44)에서는 상기 케이싱(10)에 채워져 있는 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 구동축(43)의 오일 유로(43a)를 통해 상단으로 흡상되면서 상기 메인프레임(20)의 축수구멍(21)으로 공급되거나 상기 메인프레임(20)의 오일저장홈(22)에 모였다가 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(60) 사이의 베어링면을 윤활하게 된다.

한편, 상기 고정스크롤(50)과 선회스크롤(60)은 각각 고정랩(52)과 선회랩(62)의 선단면이 각 스크롤(50)(60)의 경판부(51)(61)에 밀착되어야 압축실(P) 사이에서의 냉매누설을 방지할 수 있다. 이를 위해, 종래에는 전술한 바와 같이 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(60)의 사이에 복수 개의 실링부재(미도시)를 반경방향으로 일정간격만큼 이격시켜 배압실을 형성하고, 상기 선회스크롤(60)에 구멍을 뚫어 압축실(P)의 일부 냉매가 상기 배압실로 누설되도록 할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 상기 선회스크롤(60)의 거동이 일정하지 않은 스크롤 압축기의 특성상 상기 배압실의 실링상태가 불량할 수 있고 이로 인해 상기 배압실의 냉매가 누설되어 상기 선회스크롤(60)을 충분히 지지하지 못할 수 있다. 그리고 상기 배압실의 압력에 의한 힘으로 상기 선회스크롤(60)을 충분히 지지하지 못할 경우에는 그 선회스크롤(60)과 고정스크롤(50)의 랩 끝단과 경판부 사이가 떨어져 압축실(P)간 냉매누설이 발생되어 압축기 효율이 크게 저하될 수 있다.

이를 감안하여, 도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명에서는 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(60) 사이의 베어링면(BS)에 배압실(S3)을 형성하고, 그 배압실(S3)을 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)과 연통시켜 상기 토출공간(S2)으로 토출되는 토출압의 냉매와 오일이 상기 배압실(S3)로 유입되어 상기 선회스크롤(60)을 지지하도록 한다. 동시에 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(60)의 외곽에 상기 베 어링면(BS) 사이에 형성되는 배압실(S3)이 수용되도록 중간압실(S4)을 형성하고 그 중간압실(S4)을 상기 토출공간(S2)과 연통시켜 상기 배압실(S3)이 반경방향 안쪽의 실링부재(132)와 반경방향 바깥쪽의 중간압실(S4)에 의해 안정적으로 실링되도록 하는 것이다.

이 경우, 상기 선회스크롤(60)의 거동이 불안정하더라도 상대적으로 큰 틈새가 발생될 수 있는 외경측이 가스와 오일이 채워진 중간압실(S4)을 형성함에 따라 상기 배압실(S3)의 외경측을 긴밀하게 실링할 수 있고 이를 통해 배압실(S3)의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.

예를 들어, 상기 메인프레임(20)은 그 중앙부위에 상기 선회스크롤(60)의 저면과 미끄러지게 접촉되는 베어링면(BS)이 형성된다. 그리고 상기 베어링면(BS)의 중간에는 후술할 제1 유로(110)를 통해 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)과 연통되어 상기 선회스크롤(60)을 축방항으로 지지하기 위한 배압실(S3)이 형성된다.

상기 제1 유로(110)는 상기 고정스크롤(50)과 메인베어링(20)을 연속으로 관통하여 형성된다. 즉, 상기 메인프레임(20)에는 그 끝단이 상기 배압실(S3)에 연통되도록 제1 하부홀(111)이 형성되고, 상기 제1 하부홀(111)의 입구단은 상기 고정스크롤(50)에 구비되는 제1 상부홀(112)과 연통되도록 형성된다. 상기 제1 하부홀(111)과 제1 상부홀(112)의 사이에는 상기 메인프레임(20)과 고정스크롤(50)의 조립시 위치를 잡기 위해 사용되는 중공으로 된 제1 기준핀(113)의 양단이 각각 삽입되어 제1 유로(110)가 실링되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제1 상부홀(112)은 상기 고정스크롤(50)을 관통하여 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)에 연 통되도록 형성된다.

그리고 도 2에서와 같이 상기 제1 유로(110)의 출구단, 즉 상기 제1 하부홀(111)의 출구단에는 그 제1 유로(110)를 통해 상기 토출공간(S2)에서 배압실로 유입되는 가스와 오일이 상기 배압실(S3)에 신속하게 채워질 수 있도록 환형 또는 원호형상으로 오일홈(114)이 형성될 수 있다.

상기 오일홈(114)은 환형으로 형성되고, 그 오일홈(114)의 내부에 상기 제1 유로(110)의 출구, 즉 제1 하부홀(111)의 출구가 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 오일홈(114)의 단면은 배압실(S3)의 단면보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 오일홈(114)은 사각단면 모양으로 형성될 수도 있으나 오일이 보다 신속하게 이동하도록 하기 위해서는 반원 단면이나 사다리꼴 단면 모양으로 형성되는 것이 보다 유리할 수 있다.

그리고 상기 배압실(S3)의 안쪽, 즉 축수구멍(21)쪽에 실링홈(131)이 형성되어 상기 선회스크롤(60)의 스러스트베어링면(BS)과의 사이를 기구적으로 실링하기 위한 실링부재(132)가 구비된다. 상기 실링부재(132)는 오일이 반경방향으로 누설되는 것을 차단할 수 있으면 어떤 형상으로 제작되더라도 무방하다. 본 실시예에서는 실링력을 높이기 위해 그 내부에 탄성을 갖는 페이스실(face seal)의 일종인 실링부재(136)가 적용될 수 있다. 예를 들어 본 실시예의 실링부재는 도 3에서와 같이 디귿자(ㄷ) 단면 형상으로 형성되고 그 일측면이 상기 선회스크롤(60)의 저면에 밀착되는 실링부(133)와, 상기 실링부(133)의 내부공간에 삽입되어 탄성적으로 상기 실링부(133)를 지지하는 지지부(134)로 이루어진다.

상기 실링부(133)와 지지부(134)는 모두 평면투영시 환형으로 형성되고, 상기 실링부재(132)들이 삽입되는 실링홈(131) 역시 평면투영시 환형으로 형성된다.

그리고 도 2에서와 같이 상기 배압실(S3)의 바깥쪽, 즉 상기 선회스크롤(60)의 외주면 주변에는 상기 배압실(S3)을 수용하여 중간압실(S4)을 형성할 수 있도록 소정의 체적을 갖는 환형의 중간압홈(25)이 소정의 깊이로 형성된다. 그리고 상기 중간압실(S4)의 양쪽에는 올담링(70)의 키(key)(미부호)가 삽입되도록 반경방향으로 키홈(26)이 각각 형성되고, 상기 키홈(26)들 사이에는 후술할 제2 유로(120)의 출구, 즉 제2 하부홀(121)의 출구가 형성된다. 그리고 상기 중간압홈(25)의 바깥쪽에는 적어도 상기 베어링면(BS)의 높이와 대략 동일하게 되어 상기 고정스크롤(50)의 저면과 볼트 결합되기 위한 체결부(27)가 소정의 높이만큼 환형으로 돌출되어 형성된다. 상기 체결부(27)에는 복수 개의 체결홈(28)이 형성되고, 그 체결홈(28)들 사이에는 상기 제2 유로(120)의 일부를 이루도록 제2 하부홀(121)이 형성된다. 상기 제2 하부홀(121)은 상기 고정스크롤(50)의 제2 상부홀(122)과 연통되도록 형성되고, 그 제2 하부홀(121)과 제2 상부홀(122)의 사이에는 제1 유로(110)에서와 같이 상기 메인프레임(20)과 고정스크롤(50)의 조립시 위치를 잡기 위해 사용되는 중공으로 된 제2 기준핀(123)의 양단이 각각 삽입되어 제2 유로(120)가 실링되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제2 상부홀(122)은 상기 고정스크롤(50)을 관통하여 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)에 연통되도록 형성된다.

여기서, 도 3에서와 같이 상기 제2 유로(120)의 출구 단면, 즉 상기 제2 하부홀(121)의 출구 단면(A2)은 상기 제1 유로(110)의 출구 단면, 즉 상기 제1 하부 홀(111)의 출구 단면(A1) 보다 적어도 같거나 크게 형성되는 것이 상기 중간압실(S4)의 압력을 배압실(S3)의 압력보다 낮지 않게 할 수 있어 바람직하다. 즉, 상기 중간압실(S4)의 압력이 배압실(S3)의 압력보다 낮을 경우 배압실(S3)의 냉매와 오일이 압력차에 의해 중간압실(S4)로 누설될 수 있으므로 이를 저지하기 위해서는 상기 중간압실(S4)의 압력이 배압실(S3)의 압력에 비해 높게 되는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 상기 제1 유로(110)와 제2 유로(120)는 본 실시예와 같이 원주방향을 따라 대략 180°의 위상차를 두고 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 서로 연통되도록 원주방향을 따라 동일선상에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1 유로(110)의 제1 하부홀(111) 중간에서 제2 유로(120)의 제2 하부홀(121)이 분관되어 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 상기 선회스크롤(60)이 선회운동을 하게 되면, 상기 케이싱(10)의 흡입공간(S1)으로 흡입되는 냉매와 오일이 상기 고정스크롤(50)의 흡입홈(53)을 통해 압축실(P)로 흡입되고, 상기 냉매와 오일은 압축실(P)의 이동궤적을 따라 점차 중심쪽으로 이동하였다가 토출구(54)를 통해 상기 케이싱(10)의 토출공간(S2)으로 토출된다.

여기서, 도 4상기 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매와 오일은 그 토출공간(S2)을 이루는 케이싱(10)의 내벽면에 부딪혀 분리되면서 냉매는 상기 가스토출관(12)을 통해 냉동사이클장치로 이동하는 반면, 대부분의 오일은 상기 케이싱(10) 의 내벽면을 따라 상기 고정스크롤(50)의 상면으로 흘러내린다.

그리고 상기 토출공간(S2)의 냉매 일부와 오일은 제1 유로(110)를 이루는 제1 상부홀(111)의 주변으로 모인다. 이때, 상기 고정스크롤(50)의 상면에 오일안내홈(미부호)이 형성되는 경우에는 오일이 보다 빠르고 많이 제1 상부홀(112)로 모일 수 있다. 그러면 상기 제1 상부홀(112)로 모인 오일은 그 오일의 무게와 상기 토출공간(S2)의 압력에 의해 상기 제1 상부홀(112)로 흘러내리고, 이 오일은 다시 상기 메인프레임(20)의 제1 하부홀(111)을 통해 상기 메인프레임과 선회스크롤(60) 사이의 배압실(S3)로 흘러들어온다. 그리고 도 5에서와 같이 상기 배압실(S3)로 흘러들어온 냉매와 오일은 그 배압실(S3)의 압력에 의한 부상력(F1)을 높여 상기 선회스크롤(60)의 배면을 가압하게 됨으로써 그 선회스크롤(60)이 밀려 올라가 상기 고정스크롤(50)과 밀착하게 된다.

이와 동시에, 도 6에서와 같이 상기 토출공간(S2)의 냉매와 오일은 제2 유로(120)의 제2 상부홀(122)과 제2 하부홀(121)을 통해 상기 메인프레임(20)과 고정스크롤(50) 그리고 선회스크롤(60)로 이루어진 중간압실(S4)로 유입되어 그 중간압실(S4)이 일정 정도의 압력(F2)을 유지하도록 한다.

이때, 상기 선회스크롤(60)의 거동이 불안정하게 되는 경우 그 선회스크롤(60)과 메인프레임(20) 사이의 간격이 벌어지면서 상기 배압실(S3)의 압력이 저하될 수 있다. 하지만, 상기 배압실(S3)의 안쪽은 실링부재(132)가 구비되고 상기 배압실(S3)의 바깥쪽은 중간압실(S4)이 형성됨에 따라 상기 선회스크롤(60)이 메인프레임(20)과 일정 정도 벌어지더라도 배압실(S3)에서 냉매와 오일이 누설되는 것 을 미연에 막을 수 있어 상기 선회스크롤(60)을 안정적으로 지지할 수 있다. 이를 통해 상기 고정스크롤(50)과 선회스크롤(60) 사이의 압축실(P)이 긴밀하게 실링되어 압축실(P)에서의 냉매누설이 방지되면서 압축기의 효율이 향상될 수 있다.

여기서, 상기 제1 상부홀(112) 또는 제1 하부홀(111)의 중간에 배기공(미도시)이 형성되는 경우에는 상기 제1 유로(110)로 유입되는 미량의 냉매가 그 배기공을 통해 흡입공간(S1)으로 누설되어 상기 배압실(S3)에는 오일만 채워질 수 있게 된다.

이렇게, 상기 배압실의 압력이 높아져 상기 선회스크롤이 운동 특성상 다소 불안정하게 거동하게 되더라도 상기 중간압실에 채워진 냉매와 오일이 실링부재와 함께 선회스크롤과 메인프레임 사이의 배압실을 안정적을 실링할 수 있다. 이를 통해 상기 배압실의 압력이 낮아지는 것을 방지할 수 있어 상기 선회스크롤을 안정적으로 지지할 수 있다.

또, 전술한 바와 같이 상기 배압실의 일측은 실링부재를 이용하여 실링하는 반면 상기 배압실의 타측은 중간압실을 이용하여 실링을 함에 따라 한 개의 실링부재를 이용하여 상기 배압실을 실링할 수 있고 이를 통해 상기 실링부재에 대한 제조비용을 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기가 냉동기기에 적용되는 경우, 그 냉동기기의 효율을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 도 7에서와 같이 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기(700)에서 그 냉동기기(700)의 내부에는 냉 동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판(710)에 상기 스크롤 압축기(C)를 연결한다. 그리고 상기 스크롤 압축기(C)의 내부에 설치되는 메인프레임과 선회스크롤 사이의 배압실을 토출공간과 연통시키는 동시에 상기 메인프레임과 고정스크롤 그리고 선회스크롤로 중간압실을 형성하여 그 중간압실을 상기 토출공간과 연통되도록 함으로써, 상기 토출공간의 냉매와 오일이 상기 배압실로 유입되어 상기 선회스크롤을 지지하도록 하는 동시에 상기 토출공간의 냉매와 오일이 상기 중간압실로 유입되어 상기 배압실의 외곽쪽을 실링하도록 할 수 있다.

이를 통해, 상기 선회스크롤의 거동이 다소 불안정하더라도 상기 배압실의 압력은 일정하게 유지될 수 있도록 하여 스크롤 압축기의 성능을 높일 수 있고, 상기 압축기에서의 마찰손실과 냉매누설을 효과적으로 차단하여 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 에너지 효율이 향상될 수 있다.

또, 상기 토출공간으로 토출되는 냉매와 오일을 이용하여 중간압실을 형성하고 이 중간압실을 이용하여 배압실을 실링함에 따라 별도의 실링부재를 줄일 수 있어 그만큼 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 제조비용을 낮출 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는 에어콘과 같은 냉동기계에 널리 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명 스크롤 압축기를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부를 조립하여 보인 종단면도,

도 4는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 제1 통로와 제2 통로를 통해 고압의 냉매와 오일이 배압실과 중간압실로 각각 이동하는 상태를 보인 종단면도,

도 5 및 도 6은 도 4의 "A"부와 "B"부를 각각 보인 확대도,

도 7은 도 1에 따른 스크롤 압축기가 구비된 냉동기기를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 메인프레임

25 : 중간압홈 27 : 체결부

50 : 고정스크롤 60 : 선회스크롤

110 : 제1 유로 111 : 제1 하부홀

112 : 제1 상부홀 113 : 제1 기준핀

120 : 제2 유로 121 : 제2 하부홀

122 : 제2 상부홀 123 : 제2 기준핀

131 : 실링홈 132 : 실링부재

133 : 실링부 134 : 지지부

S1 : 흡입공간 S2 : 토출공간

S3 : 배압실 S4 : 중간압실

Claims (8)

1. 밀폐된 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 구획되는 케이싱;

   상기 케이싱에 고정 설치되는 프레임;

   상기 프레임에 고정되는 고정스크롤; 및

   상기 프레임과 고정스크롤 사이에 설치되고, 상기 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고,

   상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면은 상기 고정스크롤과 프레임을 관통하는 제1 유로를 통해 상기 토출공간과 연통되며,

   상기 베어링면의 바깥에는 중간압을 이루는 중간압홈이 형성되고, 상기 중간압홈은 상기 고정스크롤과 프레임을 관통하는 제2 유로를 통해 상기 토출공간과 연통되도록 형성되는 스크롤 압축기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 선회스크롤과 접하는 상기 프레임의 베어링면에는 상기 제1 유로의 끝단과 연통되도록 원주방향을 따라 홈이 형성되고,

   상기 홈의 내주면보다 안쪽의 베어링면에는 상기 프레임과 선회스크롤 사이에 환형의 실링부재가 구비되는 스크롤 압축기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 유로의 출구 단면은 상기 제1 유로의 출구 단면 보다 작지 않게 형성되는 스크롤 압축기.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1 유로와 제2 유로는 서로 다른 위치에 독립적으로 형성되는 스크롤 압축기.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 유로와 제2 유로는 서로 연통되도록 중간에서 어느 한 개가 분관되어 형성되는 스크롤 압축기.
8. 압축기;

   상기 압축기의 토출측에 연결되는 응축기;

   상기 응축기에 연결되는 팽창기; 및

   상기 팽창기에 연결되고 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 증발기;를 포함하고,

   상기 압축기는 상기 제1항, 제3항, 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지는 냉동기기.

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