KR102180614B1

KR102180614B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR102180614B1
Application number: KR1020190110282A
Authority: KR
Inventors: 최용규; 박홍희; 이재상; 장기태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2020-11-19

Abstract

스크롤 압축기에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 리어하우징 내부의 공간을 냉매공간과 오일공간으로 구획하는 구획부, 및 토출공간으로 토출된 냉매와 오일을 분리하는 오일분리부;를 포함하고, 리어하우징에는 냉매공간과 오일분리부 내부 사이를 연결하는 통로를 형성하는 냉매유입구 및 오일회수구가 마련되고, 오일회수구는 냉매유입구와 상기 오일공간 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

스크롤 압축기{SCOROLL COMPPRESOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

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 방식이 적용된 압축기이다.

스크롤 압축기는, 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있고, 냉매의 흡입, 압축, 토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

스크롤 압축기는, 모터와 압축부를 포함하여 이루어질 수 있다.

모터는, 회전자와 고정자로 이루어지는 구동모터, 및 구동모터가 회전함에 따라 함께 회전하며 상부에 편심부가 형성되는 구동축을 포함한다. 모터와 압축부 사이에는 메임 프레임이 배치될 수 있다.

압축부는, 선회스크롤과 고정스크롤을 포함하여 이루어질 수 있다. 고정스크롤은 메인 프레임의 상부에 고정되며, 선회스크롤은 메인 프레임과 고정스크롤 사이에 배치된다. 선회스크롤은, 구동축과 연결되어 구동축의 회전에 의해 선회할 수 있으며, 고정스크롤과 맞물려 선회하면서 압축부로 흡입된 냉매를 압축할 수 있다.

이러한 스크롤 압축기는, 냉매를 흡입하는 방식에 따라 고압식과 저압식으로 구분될 수 있다. 고압식은 냉매를 압축실로 직접 흡입하는 방식이고, 저압식은 냉매를 압축실로 간접 흡입하는 방식이다.

고압식 압축기에서는, 압축실에서 압축된 냉매가 모터가 구비된 하우징의 내부공간으로 토출된다. 이 냉매는, 하우징의 내부공간을 통과하면서 냉매와 오일이 분리된다. 오일은 하우징의 내부공간에 잔류하는 반면, 냉매는 토출구를 통해 압축기의 외부로 토출된다. 이러한 고압식 압축기에서는, 하우징의 내부공간이 일종의 유분리 공간을 형성하게 되며, 이로써 오일이 냉매와 섞여 유출되는 것을 억제될 수 있다.

이에 비해 저압식 압축기에서는, 냉매가 모터가 구비된 하우징의 내부공간을 거쳐 압축실로 흡입되고, 압축실에서 압축된 냉매가 토출공간을 거쳐 곧바로 압축기의 외부로 배출된다. 이에 따라, 냉매에 섞인 오일이 충분히 분리되지 못하고 냉매와 오일이 함께 압축기 외부로 배출될 우려가 있게 된다. 이에 따라 저압식 압축기의 배출구에는, 통상 원심식 오일분리기가 설치된다. 경우에 따라서는, 고압식에서도 이러한 원심식 오일분리기가 적용될 수 있다.

일반적으로 상기 원심식 오일분리기는, 토출공간에 구비된다. 압축부와 모터는 메인 하우징의 내부에 배치되며, 메인 하우징의 개방된 일측에는 리어하우징이 결합된다. 토출공간은, 메인 하우징 내부에 배치된 압축부와 리어하우징 사이에 의해 둘러싸인 공간으로 마련된다.

상기 토출공간은, 토출가스공간과 오일저장공간으로 구획될 수 있다. 토출가스공간은, 압축부에서 토출된 냉매가 배출구로 배출되기 위해 통과하는 공간이다. 오일저장공간은, 원심분리기에서 냉매와 분리된 오일이 저장되는 공간이다.

상기 토출가스공간과 오일저장공간은 완전히 분리되어 있으며, 토출가스공간이 상부에 오일저장공간이 하부에 배치될 수 있다. 압축부에서 토출가스공간으로 토출된 냉매는, 토출가스공간으로 개방된 냉매유입구를 통해 원심식 오일분리기 내부로 유입될 수 있다.

원심식 오일분리기에서 냉매와 오일의 분리가 이루어지고, 냉매는 배출구를 통해 압축기 외부로 배출된다. 그리고 냉매와 분리된 오일은, 오일저장공간으로 개방된 오일회수구를 통해 오일저장공간으로 유입된다.

한편 토출공간, 좀 더 구체적으로는 토출가스공간으로 토출된 냉매 중 적어도 일부는, 냉매유입구로 곧바로 유입되지 못하고 냉매유입구 주변의 리어하우징 내벽이나 토출 밸브 등에 충돌할 수 있다. 이 과정에서 냉매와 혼합된 오일 중 일부가 리어하우징 내벽이나 토출 밸브 등에 부착될 수 있다. 그리고 이처럼 부착된 오일은 그로부터 흘러 내려 토출가스공간의 바닥면에 고이게 된다.

이와 같이 토출가스공간에 고인 오일의 양이 증가하게 되면, 윤활 작용을 하기 위해 순환하는 오일의 양이 부족해지는 문제가 발생된다.

또한 토출가스공간에 고인 오일의 양이 증가하게 되면, 오일이 차지하는 공간만큼 토출가스공간에서 냉매가 채워질 수 있는 공간이 감소하게 되고, 이로 인해 토출 맥동소음이 증가되는 문제가 발생된다.

본 발명은 오일 순환이 원활하게 이루어질 수 있도록 구조가 개선된 스크롤 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 토출 맥동소음이 감소될 수 있도록 구조가 개선된 스크롤 압축기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 일 실시 형태인 스크롤 압축기는, 리어하우징 내부의 공간을 냉매공간과 오일공간으로 구획하는 구획부, 및 토출공간으로 토출된 냉매와 오일을 분리하는 오일분리부;를 포함하고, 리어하우징에는 냉매공간과 오일분리부 내부 사이를 연결하는 통로를 형성하는 냉매유입구 및 오일회수구가 마련되고, 오일회수구는 냉매유입구와 상기 오일공간 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 냉매공간과 오일공간은 상하방향으로 배치되고, 냉매공간이 오일공간보다 상부에 배치될 수 있다.

또한 오일회수구는, 구획부에 관통되게 형성될 수 있다.

또는 오일회수구는, 냉매유입구와 구획부 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 스크롤 압축기는: 고정스크롤과; 상기 고정스크롤과 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤과; 상기 고정스크롤 및 상기 선회스크롤을 수용하는 메인하우징과; 상기 고정스크롤 또는 상기 선회스크롤에 마련되며, 상기 압축실에서 압축된 냉매가 토출되는 토출구와; 상기 토출구와의 사이에 토출공간이 형성되도록 상기 메인하우징에 결합되는 리어하우징과; 상기 토출공간에 배치되어 상기 토출공간을 냉매공간과 오일공간으로 구획하는 구획부; 및 상기 리어하우징에 마련되고, 상기 토출공간으로 토출된 냉매와 오일을 분리하며, 분리된 오일을 상기 오일공간으로 배출하는 오일분리부;를 포함하고, 상기 리어하우징에는, 상기 냉매공간과 상기 오일분리부 내부 사이를 연결하는 통로를 형성하는 냉매유입구 및 오일회수구가 마련되고, 상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구와 상기 오일공간 사이에 배치된다.

또한 상기 냉매공간과 상기 오일공간은, 상하방향으로 배치되고, 상기 냉매공간이 상기 오일공간보다 상부에 배치되며, 상기 구획부는, 상기 냉매공간과 상기 오일공간을 분리하는 격벽을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 오일회수구는, 상기 구획부에 관통되게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 오일회수구는, 상기 리어하우징에 관통되게 형성되며, 상기 냉매유입구와 상기 구획부 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

또한 오일분리부는, 상기 토출구와 마주보는 상기 리어하우징의 내벽 내부에 형성되는 오일분리실과; 상기 리어하우징의 내벽에 관통되게 형성되는 상기 냉매유입구; 및 상기 리어하우징의 내벽에 관통되게 형성되어 상기 오일분리실과 상기 오일공간 사이를 연결하는 통로를 형성하는 오일배출구를 포함하고, 상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구와 상기 오일배출구 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 오일분리실은, 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 형성되고, 상기 리어하우징에는, 상기 오일분리실을 감싸는 상기 리어하우징의 내벽 일부분이 상기 토출공간 내부로 볼록하게 돌출된 돌출벽부가 마련되고, 상기 냉매유입구는, 상기 돌출벽부에 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 돌출벽부는, 라운드지게 형성되고, 상기 오일회수구는, 상기 돌출벽부 또는 상기 돌출벽부와 상기 구획부 사이의 경계에 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구의 하부에 배치되되, 상기 냉매유입구와 동일 방향을 향하게 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 오일회수구는, 상기 리어하우징의 내벽 또는 상기 구획부에 관통되게 형성되고, 상기 오일회수구의 일측은 상기 냉매공간을 향해 개방되고, 상기 오일회수구의 타측은 상기 오일분리실을 향해 개방되는 것이 바람직하다.

또한 상기 고정스크롤이 상기 선회스크롤보다 상기 리어하우징에 더 인접하게 배치되고, 상기 토출구는, 상기 고정스크롤에 마련되고, 상기 구획부는, 상기 리어하우징의 내벽과 상기 고정스크롤 사이를 가로지르는 격벽을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스크롤 압축기에 따르면, 냉매공간에 고인 오일이 오일공간으로 효과적으로 수집될 수 있도록 함으로써, 오일 순환이 원활하게 이루어지도록 하고, 이를 통해 압축기 내부에서 오일 부족 현상이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 본 발명은, 냉매공간에 고인 오일이 오일공간으로 효과적으로 수집될 수 있도록 함으로써, 냉매공간에서 냉매가 유동할 수 있는 공간이 확장될 수 있도록 하고, 이를 통해 토출 맥동소음이 감소될 수 있도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 구조를 개략적으로 보여주는 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 리어하우징을 분리하여 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 오일분리부의 구조를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기에서의 냉매 및 오일의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일분리부에서의 오일 수집 상태를 보여주는 모식도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

[스크롤 압축기의 전반적인 구조]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 구조를 개략적으로 보여주는 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기(100)는 하우징(101,103,105)과 모터부와 압축부 및 인버터부를 포함하여 이루어질 수 있다.

하우징(101,103,105)은, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기(100)의 외관을 형성한다. 이러한 하우징(101,103,105)의 내부에는, 스크롤 압축기(100)를 구성하는 각종 부품들이 수용되기 위한 내부공간이 형성된다.

본 실시예에서, 하우징(101,103,105)은 대략 원통 형상으로 형성되는 것으로 예시된다. 이러한 하우징(101,103,105)에는, 흡입구(102) 및 배출구(104)가 설치될 수 있다.

흡입구(102)는 냉매가 하우징(101,103,105)의 내부로 유입되기 위해 하우징(101,103,105)에 형성된 통로이다. 그리고 배출구(104)는, 하우징(101,103,105)의 내부에서 압축된 냉매가 하우징(101,103,105)의 외부로 토출되기 위해 하우징(101,103,105)에 형성된 통로이다.

하우징(101,103,105)은, 메인하우징(101)과 리어하우징(103) 및 인버터하우징(105)을 포함하여 이루어질 수 있다.

메인하우징(101)은, 하우징(101,103,105)의 중심에 배치되며, 하우징(101,103,105)의 대부분의 영역을 차지한다. 본 실시예에서는, 메인하우징(101)이 길이방향 양측이 개방된 원통 형상으로 형성되는 것으로 예시된다. 이러한 하우징(101,103,105)의 내부에는, 원통 형상의 내부공간이 형성될 수 있다. 하우징(101,103,105)의 내부공간은, 모터(120)가 설치되는 공간인 모터부와 냉매의 압축이 이루어지는 공간인 압축부로 구분될 수 있다.

상기 메인하우징(101)에는, 모터(120)와 메인프레임(140)과 고정스크롤(150) 및 선회스크롤(160) 등과 같이 스크롤 압축기(100)를 구성하는 대부분의 부품이 수용될 수 있다. 또한 흡입구(102)는, 이러한 메인하우징(101)에 마련될 수 있다.

리어하우징(103)은, 메인하우징(101)의 개방된 일측, 좀 더 구체적으로는 메인하우징(101)의 내부에 수용된 고정스크롤(150) 및 선회스크롤(160)과 인접한 측에 배치된다. 이러한 리어하우징(103)에는, 배출구(104) 및 후술할 오일분리부(110)가 마련될 수 있다.

상기 리어하우징(103)은, 메인하우징(101)의 개방된 일측에 결합된다. 이에 따라 리어하우징(103)의 내부에는, 토출공간(S1,S2)이 형성될 수 있다. 토출공간(S1,S2)은, 메인하우징(101)의 내부에 수용된 고정스크롤(150) 또는 선회스크롤(160)에 마련된 토출구(151)와 이러한 토출구(151)와 마주보는 리어하우징(103)의 내벽 사이에 형성되는 공간일 수 있다.

인버터하우징(105)은, 메인하우징(101)의 개방된 타측, 좀 더 구체적으로는 고정스크롤(150) 및 선회스크롤(160)보다 모터(120)에 더 가까운 측에 배치된다. 인버터하우징(105)은 메인하우징(101)의 타측에 결합되며, 이러한 인버터하우징(105)의 내부에는 인버터(125)가 설치될 수 있다.

모터(120)는, 메인하우징(101)의 내부공간, 좀 더 구체적으로는 모터부에 수용된다. 이러한 모터(120)는, 고정자(121)와 회전자(123)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 모터(120)는, 회전자(123)의 회전속도가 동일한 정속모터가 사용될 수도 있으나, 회전자(123)의 회전속도가 가변될 수 있는 인버터 모터가 사용될 수도 있다.

상기 모터(120)의 회전자(123)에는 구동축(130)이 연결되며, 구동축(130)은 모터(120)에 의해 발생되는 회전력에 의해 회전될 수 있다. 이러한 구동축(130)은 메인프레임(140)을 관통하여 선회스크롤(160)과 결합될 수 있으며, 선회스크롤(160)은 구동축(130)과 결합되어 선회운동을 할 수 있다.

메인프레임(140)은, 하우징(101,103,105)의 내부공간에 설치되되, 모터(120)와 선회스크롤(160) 사이에 배치될 수 있다. 메인하우징(101)의 내부공간은, 메인프레임(140)에 의해 모터부와 압축부로 구분될 수 있다.

메인프레임(140)의 직경방향 중앙에는, 메인프레임(140)을 관통하는 구동축(130)을 지지하는 구동축지지부(141)가 형성된다. 구동축지지부(141)에는, 구동축(130)을 메인프레임(140)의 직경방향으로 지지하는 메인베어링(107)이 설치될 수 있다.

고정스크롤(150)은, 하우징(101,103,105)의 내부공간, 좀 더 구체적으로는 압축부에 수용된다. 이러한 고정스크롤(150)은, 모터부에 배치되는 모터(120)보다는 배출구(104) 측에 인접되게 배치된다. 그리고 선회스크롤(160)은, 모터(120)와 고정스크롤(150) 사이에 배치된다. 선회스크롤(160)은, 고정스크롤(150)과 맞물려 압축실을 형성한다.

본 실시예에 따르면, 구동축(130)은 선회스크롤(160)을 관통하며, 구동축(130)의 단부는 고정스크롤(150)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고 선회스크롤(160)과 구동축(130) 사이, 고정스크롤(150)과 구동축(130) 사이에는, 구동축(130)을 고정스크롤(150) 및 선회스크롤(160)의 직경방향으로 지지하는 서브베어링(108,109)가 각각 설치될 수 있다. 즉 구동축(130)은 세 지점에서 지지될 수 있고, 이로써 구동축(130)의 지지가 더욱 안정적으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성되는 스크롤 압축기(100)에서, 냉매는 흡입구(102)를 통해 스크롤 압축기(100)의 내부로 유입된다. 이와 같이 유입된 냉매는, 모터부를 통과하여 압축부로 유입된다. 압축부로 유입된 냉매는 선회스크롤(160)과 고정스크롤(150)이 맞물려 형성된 압축실로 유입되어 압축된다.

압축실에서 압축된 고압의 냉매는, 토출구(151)를 통해 토출공간(S1,S2)으로 토출된다. 이처럼 토출공간(S1,S2)으로 토출된 냉매는, 오일분리부(110)를 거친 후, 배출구(104)를 통해 스크롤 압축기(100)의 외부로 토출된다.

본 실시예에서는, 고정스크롤(150)이 선회스크롤(160)보다 리어하우징(103)에 더 인접하게 배치되는 것으로 예시된다. 이에 따르면, 토출구(151)는 고정스크롤(150)에 마련된다. 토출구(151)에는 토출 밸브(미도시)가 설치될 수 있으며, 토출구(151)를 통한 냉매의 토출은 토출 밸브에 의해 조절될 수 있다.

[리어하우징의 구조]

도 2는 도 1에 도시된 리어하우징을 분리하여 도시한 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 리어하우징(103)은 스커트부(103a) 및 커버부(103b)를 포함하여 이루어질 수 있다.

스커트부(103a)는, 원통 형상으로 형성될 수 있다. 스커트부(103a)의 내부에는 중공이 형성되고, 스커트부(103a)의 일측에는 커버부(103b)가 배치되며, 스커트부(103a)의 타측은 메인하우징(101)을 향해 개방될 수 있다.

커버부(103b)는, 스커트부(103a)의 일측에 배치된다. 이에 따르면, 커버부(103b)는, 스커트부(103a)를 사이에 두고 토출구(151)와 마주보는 측에 배치된다. 이러한 커버부(103b)는 스커트부(103a)의 일측을 폐쇄하며, 리어하우징(103)은 메인하우징(101)의 개방된 일측에 결합되어 메인하우징(101)의 일측을 밀폐할 수 있다.

그리고 이와 같이 메인하우징(101)의 일측을 밀폐한 리어하우징(103)의 내부에는, 토출공간(S1,S2)이 형성될 수 있다.

리어하우징(103)에는, 구획부(103d)가 마련될 수 있다. 구획부(103d)는, 토출공간(S1,S2)에 배치되어 토출공간(S1,S2)을 냉매공간(S1)과 오일공간(S2)으로 구획한다.

본 실시예에 따르면, 구획부(103d)는 토출구(151)와 마주보는 리어하우징(103)의 내벽과 고정스크롤(150) 사이를 가로지르는 격벽 형태로 마련될 수 있다. 이러한 구획부(103d)는 리어하우징(103)의 내벽으로부터 돌출되게 형성되고, 구획부(103d)의 돌출된 단부는 고정스크롤(150)과 연결될 수 있다. 이때 구획부(103d)의 단부는, 리어하우징(103)의 내벽과 마주보는 고정스크롤(150)의 내벽과 접촉하는 형태로 고정스크롤(150)과 연결될 수 있다.

상기 구획부(103d)는, 토출공간(S1,S2)의 대략 상하방향 중앙에 배치될 수 있다. 이러한 구획부(103d)는, 상하방향 축과 직교하는 평면 형태로 형성될 수 있다. 토출공간(S1,S2)은 이러한 구획부(103d)에 의해 냉매공간(S1)과 오일공간(S2)으로 구획될 수 있으며, 이에 따라 냉매공간(S1)과 오일공간(S2)은 상하방향으로 배치된다.

냉매공간(S1)은, 오일공간(S2)보다 상부에 배치된다. 이러한 냉매공간(S1)는, 토출구(151)를 통해 압축실에서 토출된 냉매가 토출되는 공간이다. 이러한 냉매공간(S1)으로 토출된 냉매는, 오일분리부(110)를 거쳐 배출구(104)로 배출될 수 있다.

토출구(151)는 이러한 냉매공간(S1)에 배치되며, 후술할 냉매유입구(113)도 이 냉매공간(S1)에 배치될 수 있다. 즉 토출구(151)와 냉매유입구(113)가 같은 공간에 배치된다.

오일공간(S2)은, 냉매공간(S1)보다 하부에 배치된다. 이러한 오일공간(S2)은, 오일분리부(110)에서 분리된 오일이 수집되는 공간이다. 이 오일공간(S2)으로 수집된 오일은, 다시 압축기 내부를 순환하며 윤활 작용에 이용될 수 있다.

상기 구획부(103d)는, 냉매공간(S1)과 오일공간(S2) 사이를 분리하는 격벽 역할을 하는 한편, 냉매공간(S1)의 하부에 배치되는 바닥면 역할도 함께 할 수 있다.

[오일분리부의 구조]

도 3은 도 2에 도시된 오일분리부의 구조를 설명하기 위한 모식도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 스크롤 압축기(100)는 오일분리부(110)를 더 포함할 수 있다.

오일분리부(110)는, 리어하우징(103)에 마련될 수 있다. 오일분리부(110)는, 토출공간(S1,S2)으로 토출된 냉매와 오일을 분리하며, 분리된 오일을 오일공간(S2)으로 배출할 수 있다. 이러한 오일분리부(110)는, 오일분리실(111)과 냉매유입구(113)와 오일배출구(115) 및 오일회수구(117)를 포함할 수 있다.

오일분리실(111)은, 토출구(151)와 마주보는 리어하우징(103)의 내벽 내부에 형성된다. 이러한 오일분리실(111)은, 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 리어하우징(103)에는, 돌출벽부(103e)가 마련될 수 있다. 돌출벽부(103e)는, 오일분리실(111)을 감싸는 리어하우징(103)의 내벽 일부분이 토출공간 내부로 볼록하게 돌출된 형태로 형성될 수 있다.

상기 돌출벽부(103e)는, 라운드지게 형성될 수 있다. 일례로서, 돌출벽부(103e)는 오일분리실(111)의 형상에 대응되는 원통 형상을 일부 포함하는 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 돌출벽부(103e)는, 원통 형상으로 형성된 오일분리실(111)의 형상에 맞게 인해 리어하우징(103)의 일부분 형상이 변화된 결과로 형성된 것이라고 이해될 수 있다.

냉매유입구(113)는, 리어하우징(103)의 내벽, 좀 더 구체적으로는 돌출벽부(103e)에 관통되게 형성될 수 있다. 이러한 냉매유입구(113)는, 토출공간(S1,S2), 좀 더 구체적으로는 냉매공간(S1)과 연결될 수 있게 배치될 수 있다.

상기 냉매유입구(113)는, 토출공간(S1,S2)과 오일분리부(110) 내부를 연결하는 통로를 리어하우징(103) 상에 형성할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 냉매유입구(113)는 냉매공간(S1)과 오일분리실(111) 내부 사이를 연결하는 통로를 돌출벽부(103e) 상에 형성할 수 있다.

오일배출구(115)는, 리어하우징(103)의 내벽, 좀 더 구체적으로는 돌출벽부(103e)에 관통되게 형성될 수 있다. 이러한 오일배출구(115)는, 토출공간(S1,S2), 좀 더 구체적으로는 오일공간(S2)과 연결될 수 있게 배치될 수 있다.

상기 오일배출구(115)는, 토출공간(S1,S2)과 오일분리부(110) 내부를 연결하는 통로를 리어하우징(103) 상에 형성할 수 있다. 좀 더 구페적으로, 오일배출구(115)는, 오일공간(S2)과 오일분리실(111) 내부 사이를 연결하는 통로를 돌출벽부(103e) 상에 형성할 수 있다.

오일회수구(117)는, 리어하우징(103)의 내벽, 좀 더 구체적으로는 돌출벽부(103e)에 관통되게 형성될 수 있다. 이러한 냉매유입구(113)는, 토출공간(S1,S2), 좀 더 구체적으로는 냉매공간(S1)과 연결될 수 있게 배치될 수 있다.

오일회수구(117)는, 토출공간(S1,S2)과 오일분리부(110) 내부를 연결하는 통로를 리어하우징(103) 상에 형성할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 오일회수구(117)는 냉매공간(S1)과 오일분리실(111) 내부 사이를 연결하는 통로를 리어하우징(103) 상에 형성할 수 있다.

이러한 오일회수구(117)는, 냉매유입구(113)와 오일배출구(115) 사이에 배치될 수 있다. 또는 오일회수구(117)는, 냉매유입구(113)와 오일공간(S2) 사이에 배치될 수 있다. 또는 오일회수구(117)는, 돌출벽부(103e)에 배치될 수 있다. 또는 오일회수구(117)는, 냉매유입구(113)와 구획부(103d) 사이에 배치될 수 있다.

상기 오일회수구(117)는, 리어하우징(103)의 내벽, 좀 더 구체적으로는 돌출벽부(103e)에 관통되게 형성될 수 있다. 또는 오일회수구(117)는, 돌출벽부(103e)에 관통되게 형성될 수 있다.

본 실시예에서는, 오일회수구(117)가 돌출벽부(103e)와 구획부(103d) 사이의 경계에 배치되는 것으로 예시된다. 이러한 오일회수구(117)는, 돌출벽부(103e)와 구획부(103d) 사이의 경계 부분에 관통되게 형성될 수 있다.

상기와 같이 형성되는 오일회수구(117)의 일측은, 냉매공간(S1)을 향해 개방될 수 있다. 그리고 상기 오일회수구(117)의 타측은, 오일분리실(111)을 향해 개방될 수 있다.

아울러 오일회수구(117)는, 냉매유입구(113)의 하부에 배치되되, 냉매유입구(113)와 동일 방향을 향하게 배치될 수 있다. 이를 다르게 표현하면, 냉매유입구(113)와 오일회수구(117)는, 상하방향으로 연장되는 동일 가상선 상에 배치될 수 있다.

즉 오일회수구(117)는, 냉매유입구(113)와 동일축 상에서 냉매유입구(113)와 같은 방향을 바라보게 배치될 수 있다. 이는, 토출구(151)에서 토출된 후 냉매유입구(113)로 유입되는 냉매의 흐름 방향을 고려한 설계의 결과이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

[오일분리부의 작용, 효과]

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기에서의 냉매 및 오일의 흐름을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일분리부에서의 오일 수집 상태를 보여주는 모식도이다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 오일분리부의 작용, 효과에 대하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 냉매는 흡입구(102)를 통해 스크롤 압축기(100)의 내부로 유입된다. 이와 같이 유입된 냉매는, 모터부를 통과하여 압축부로 유입된다.

한편, 오일공간(S2)의 오일은, 고정스크롤(150)에 형성된 제1오일유로(a)를 통해 구동축(130) 측으로 이동할 수 있다. 제1오일유로(a)의 내부에는 감압기구(153)가 설치되며, 이로 인해 발생되는 압력차는 오일의 이동을 유도하는 힘으로 작용할 수 있다.

구동축(130) 측으로 이동한 오일은, 구동축(130) 내부에 형성된 제2오일유로(b)를 통해 구동축(130) 내부로 유입될 수 있다. 이중 일부는 제3오일유로(c)를 통해 구동축(130)과 고정스크롤(150) 사이에 설치된 서브베어링(109) 측으로 흘러 들어갈 수 있고, 다른 일부는 제4오일유로(d)를 통해 구동축(130)과 선회스크롤(160) 사이에 설치된 서브베어링(108) 측으로 흘러 들어갈 수 있다.

이와 같이 서브베어링(108,109) 측으로 흘러 들어간 오일은, 구동축(130)과 고정스크롤(150) 사이, 구동축(130)과 선회스크롤(160) 사이의 윤활이 이루어지도록 하며, 모터부를 통과한 냉매와 함께 압축부로 유입될 수 있다.

냉매와 압축부로 유입된 오일은, 고정스크롤(150)과 선회스크롤(160) 사이의 윤활이 이루어지도록 하는 한편, 고정스크롤(150)과 선회스크롤(160) 사이에서 누설이 발생되는 것을 억제하는 역할을 할 수 있다.

이러한 오일은, 압축실에서 압축된 냉매와 혼합되어 토출구(151)를 통해 토출공간(S1,S2)으로 토출될 수 있다. 토출공간(S1,S2)은, 구획부(103d)에 의해 상부의 냉매공간(S1)과 하부의 오일공간(S2)으로 분리된다. 냉매공간(S1)은 토출구(151)를 통해 토출된 냉매가 유입되는 공간이고, 오일공간(S2)은 냉매로부터 분리된 오일이 저류되는 공간이다. 이와 같이 냉매공간(S1)과 오일공간(S2)이 분리되는 것은, 오일 분리 효과를 높이기 위함이다.

만약 냉매가 토출되는 공간과 오일이 저장되는 공간이 하나의 공간으로 연결된다면, 해당 공간으로 토출되는 냉매기 그 공간에 저장된 오일을 포밍(Foaming)하는 현상이 발생될 수 있다. 이때의 포밍은 냉매가 오일 입자를 잘게 쪼개는 형태로 이루어질 수 있고, 이 경우 잘게 쪼개진 입자가 냉매의 혼합이 촉진될 수 있으며, 이처럼 잘게 쪼개져 냉매와 혼합된 오일 입자는 오일로부터 분리되기 어렵다. 즉 오일 분리 효율이 저하된다.

이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 냉매공간(S1)이 구획부(103d)에 의해 상부의 냉매공간(S1)과 하부의 오일공간(S2)으로 분리되도록 한다. 이에 따라 토출구(151)에서 토출되는 냉매와 오일공간(S2)에 저장되는 오일 간의 접촉이 차단될 수 있고, 이를 통해 오일 분리 효율이 효과적으로 상승될 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 냉매공간으로 토출된 냉매와 오일은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매유입구(113)를 통해 오일분리실(111) 내부로 유입될 수 있다.

오일분리실(111)에서, 냉매와 오일의 분리가 이루어지고, 이 중 냉매는 배출구(104)를 통해 상부로 배출될 수 있다. 그리고 냉매로부터 분리된 오일은, 오일분리실(111)의 하부로 내려가게 된다. 이때 오일의 분리는, 원심분리 방법으로 이루어질 수도 있고, 냉매와 함께 오일분리실(111)로 유입된 오일이 오일분리실(111)의 내벽에 충돌한 후 흘러내리는 방식으로 이루어질 수도 있다.

냉매로부터 분리되어 오일분리실(111)의 하부로 내려간 냉매는, 오일배출구(115)를 통해 오일공간(S2)으로 배출될 수 있다. 이처럼 오일공간(S2)에 수집된 오일은, 다시 압축기 내부를 순환하며 윤활 작용에 이용될 수 있다.

한편, 냉매공간(S1)으로 토출된 냉매 중 적어도 일부는, 냉매유입구(113)로 곧바로 유입되지 못하고 냉매유입구(113) 주변의 리어하우징(103) 내벽(103c)이나 토출 밸브 등에 충돌할 수 있다. 이 과정에서 냉매와 혼합된 오일 중 일부가 리어하우징(103) 내벽(103c)이나 토출 밸브 등에 부착될 수 있다. 그리고 이처럼 부착된 오일은, 그로부터 흘러내려 냉매공간(S1)의 바닥면, 즉 구획부(103d)에 고이게 된다.

이와 같이 구획부(103d)에 고인 오일은, 오일회수구(117)를 통해 오일분리실(111)로 유입될 수 있다. 그리고 이와 같이 오일분리실(111)로 유입된 오일은, 오일배출구(115)를 통해 오일공간(S2)으로 배출될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 오일회수구(117)가 냉매유입구(113)와 동일축 상에서 냉매유입구(113)와 같은 방향을 바라보게 배치된다. 따라서 오일회수구(117)에는 냉매유입구(113)와 동일 또는 유사한 형태로 냉매의 흐름의 영향을 받는다. 즉 냉매유입구(113) 주변에는 냉매유입구(113)로 유입되려는 냉매의 흐름이 작용되는 것과 마찬가지로, 오일회수구(117)에는 오일회수구(117)로 유입되는 냉매의 흐름이 작용될 수 있다.

이에 따라 오일회수구(117) 주변에서는, 토출구(151)에서 토출된 냉매의 흐름이 구획부(103d)에 고인 오일을 오일회수구(117) 측으로 밀어내는 작용이 발생될 수 있다. 이로써 구획부(103d)에 고인 오일이 오일회수구(117)를 통해 오일분리실(111)로 유입되는 현상이 더욱 촉진될 수 있게 된다.

이로써 냉매공간(S1)의 바닥면에 고인 오일이 해당 공간에 그대로 방치되지 않고, 오일공간(S2)으로 회수된 후, 다시 압축기 내부를 순환하며 윤활 작용에 이용될 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 실시예의 스크롤 압축기(100)에 따르면, 냉매공간(S1)에 고인 오일이 오일공간(S2)으로 효과적으로 수집될 수 있도록 함으로써, 오일 순환이 원활하게 이루어지도록 하고, 이를 통해 압축기 내부에서 오일 부족 현상이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 본 실시예의 스크롤 압축기(100)는, 냉매공간(S1)에 고인 오일이 오일공간(S2)으로 효과적으로 수집될 수 있도록 함으로써, 냉매공간(S1)에서 냉매가 유동할 수 있는 공간이 확장될 수 있도록 하고, 이를 통해 토출 맥동소음을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 스크롤 압축기
101 : 메인하우징
102 : 흡입구
103 : 리어하우징
103a : 스커트부
103b : 커버부
103c : 내벽
103d : 구획부
103e : 돌출벽부
104 : 배출구
105 : 인버터하우징
107 : 메인베어링
108,109 : 서브베어링
110 : 오일분리부
111 : 오일분리실
113 : 냉매유입구
115 : 오일배출구
117 : 오일회수구
120 : 모터
121 : 고정자
123 : 회전자
130 : 구동축
140 : 메인프레임
141 : 구동축지지부
150 : 고정스크롤
151 : 토출구
160 : 선회스크롤

Claims

고정스크롤;
상기 고정스크롤과 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤;
상기 고정스크롤 및 상기 선회스크롤을 수용하는 메인하우징;
상기 고정스크롤 또는 상기 선회스크롤에 마련되며, 상기 압축실에서 압축된 냉매가 토출되는 토출구;
상기 토출구와의 사이에 토출공간이 형성되도록 상기 메인하우징에 결합되는 리어하우징;
상기 토출공간에 배치되어 상기 토출공간을 냉매공간과 오일공간으로 구획하는 구획부; 및
상기 리어하우징에 마련되고, 상기 토출공간으로 토출된 냉매와 오일을 분리하며, 분리된 오일을 상기 오일공간으로 배출하는 오일분리부;를 포함하고,
상기 리어하우징에는, 상기 냉매공간과 상기 오일분리부 내부 사이를 연결하는 통로를 형성하는 냉매유입구 및 오일회수구가 마련되고,
상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구와 상기 오일공간 사이에 배치되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 냉매공간과 상기 오일공간은, 상하방향으로 배치되고,
상기 냉매공간이 상기 오일공간보다 상부에 배치되며,
상기 구획부는, 상기 냉매공간과 상기 오일공간을 분리하는 격벽을 형성하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,
상기 오일회수구는, 상기 구획부에 관통되게 형성되는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,
상기 오일회수구는, 상기 리어하우징에 관통되게 형성되며, 상기 냉매유입구와 상기 구획부 사이에 배치되는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서, 오일분리부는,
상기 토출구와 마주보는 상기 리어하우징의 내벽 내부에 형성되는 오일분리실;
상기 리어하우징의 내벽에 관통되게 형성되는 상기 냉매유입구; 및
상기 리어하우징의 내벽에 관통되게 형성되어 상기 오일분리실과 상기 오일공간 사이를 연결하는 통로를 형성하는 오일배출구를 포함하고,
상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구와 상기 오일배출구 사이에 배치되는 스크롤 압축기.
제5항에 있어서,
상기 오일분리실은, 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 형성되고,
상기 리어하우징에는, 상기 오일분리실을 감싸는 상기 리어하우징의 내벽 일부분이 상기 토출공간 내부로 볼록하게 돌출된 돌출벽부가 마련되고,
상기 냉매유입구는, 상기 돌출벽부에 배치되는 스크롤 압축기.
제6항에 있어서,
상기 돌출벽부는, 라운드지게 형성되고,
상기 오일회수구는, 상기 돌출벽부 또는 상기 돌출벽부와 상기 구획부 사이의 경계에 배치되는 스크롤 압축기.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구의 하부에 배치되되, 상기 냉매유입구와 동일 방향을 향하게 배치되는 스크롤 압축기.
제5항에 있어서,
상기 오일회수구는, 상기 리어하우징의 내벽 또는 상기 구획부에 관통되게 형성되고,
상기 오일회수구의 일측은 상기 냉매공간을 향해 개방되고, 상기 오일회수구의 타측은 상기 오일분리실을 향해 개방되는 스크롤 압축기.
제6항에 있어서,
상기 오일회수구는, 상기 냉매유입구의 하부에 배치되되, 상기 냉매유입구와 동일 방향을 향하게 배치되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 고정스크롤이 상기 선회스크롤보다 상기 리어하우징에 더 인접하게 배치되고,
상기 토출구는, 상기 고정스크롤에 마련되고,
상기 구획부는, 상기 리어하우징의 내벽과 상기 고정스크롤 사이를 가로지르는 격벽을 형성하는 스크롤 압축기.