KR102318551B1 - 압축기 - Google Patents

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KR102318551B1
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KR1020200047716A
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이재하
안성용
이호원
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 압축기는 상기 고정스크롤에 결합되어 상기 토출홀을 개폐하도록 구비되는 토출밸브를 포함하고, 상기 토출밸브는 상기 고정스크롤의 상기 머플러와 마주보는 일면에 결합되는 결합부, 상기 결합부에서 연장되어 상기 토출홀을 개폐하도록 구비되는 헤드부를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 토출홀과 상기 머플러를 연통시키는 연통홀이 구비될 수 있다. 이로써, 압축기 작동시에는 압축된 냉매의 역류를 막아 냉매의 과압축을 방지 할 수 있다. 또한, 압축기 작동 정지시에는 토출된 냉매를 일정량만 역류시켜 상기 선회스크롤의 역회전을 방지하고 상기 케이스 내부에 저유된 상기 오일의 유면저하를 방지 할 수 있다.

Description

압축기{A compressor}
본 발명은 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 연통홀이 구비된 토출밸브가 구비된 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉장고나 에어컨과 같은 냉동사이클(이하, 냉동사이클로 약칭함)에 적용되는 장치로서, 냉매를 압축함으로써 냉동사이클에서 열교환이 발생하는데 필요한 일을 제공하는 장치이다.
압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 회전자리식, 스크롤식 등으로 구분될 수 있다. 이 중 스크롤 압축기는 밀폐용기의 내부공간에 고정된 고정 스크롤에 선회 스크롤이 맞물려 선회운동을 함으로써 고정 스크롤의 고정랩과 선회 스크롤의 선회랩 사이에 압축실이 형성되는 압축기이다.
스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 서로 맞물린 스크롤 형상을 통해 연속적으로 압축되기 때문에 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있고, 냉매의 흡입, 압축, 토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토크를 얻을 수 있는 장점이다. 이러한 이유로, 스크롤 압축기는 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있는 실정이다.
일본등록특허공보 제6344452호를 참조하면, 종래 스크롤 압축기는 외관을 형성하며 냉매가 배출되는 배출부을 구비하는 케이스와, 상기 케이스에 고정되어 냉매를 압축하는 압축부와, 상기 케이스에 고정되어 상기 압축부를 구동하는 구동부를 포함하고, 상기 압축부와 상기 구동부는 상기 구동부에 결합되어 회전하는 회전축에 의해 연결된다.
상기 압축부는 케이스에 고정되고 고정랩을 구비하는 고정스크롤과, 상기 회전축에 의해 상기 고정랩에 맞물려 구동하는 선회랩을 포함하는 선회스크롤을 포함한다. 이러한, 종래 스크롤 압축기는 상기 회전축이 편심되어 구비되고, 상기 선회스크롤은 상기 편심된 회전축에 고정되어 회전하도록 구비된다. 이로써, 선회스크롤은 고정스크롤을 따라 공전(선회)하며 냉매를 압축한다.
이러한 종래 스크롤 압축기는 배출부 하부에 압축부가 구비되고, 구동부가 압축부의 하부에 구비되는 것이 일반적이며, 상기 회전축은 일단이 상기 압축부에 결합되고, 타단이 상기 구동부를 관통하여 구비된다.
종래 스크롤 압축기는 압축부가 구동부보다 상부에 구비되어 배출부에 가깝게 구비되기 때문에 상기 압축부에 오일을 급유하는데 어려움이 있으며, 압축부에 연결된 회전축을 구동부 하부에서 별도로 지지하기 위해 하부프레임이 추가적으로 필요하다는 단점이 있다. 또한, 종래 스크롤 압축기는 압축기 내부에서 냉매가 발생시키는 가스력과, 이를 지지하는 반력의 작용점이 일치하지 않으므로 스크롤이 진동(tilting)하여 효율 및 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국공개특허공보 제10-2018-0124636호를 참조하면, 근자에는 상기 구동부가 상기 배출부의 하부에 구동부가 존재하고, 상기 구동부 하부에 압축부가 위치하는 스크롤 압축기가 등장하였다.(일명, 하부스크롤 압축기)
상기 하부 스크롤 압축기는 상기 배출부에 구동부가 압축부 보다 인접하게 구비되고, 상기 압축부가 상기 배출부에서 제일 멀리 이격되어 구비된다.
이러한, 하부스크롤 압축기에서 상기 회전축은 일단이 구동부와 연결되고, 타단이 압축부에 지지되어 하부프레임이 생략되고, 케이스 하부에 저유된 오일이 구동부를 거치지 않고 압축부에 바로 공급될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 하부스크롤 압축기에서 상기 회전축이 압축부를 관통하여 연결되는 경우에는 가스력과 반력의 작용점이 회전축 상에서 일치되어 스크롤의 진동이나 전복모멘트를 상쇄하여 효율과 신뢰성을 보장할 수 있다.
한편, 특허문헌1은 하부스크롤 압축기에서 차압급유 구조를 개시하고 있다. 다만, 압축기 작동 정지시 압축된 고온, 고압의 냉매가스가 역류 될 수 있다.
특허문헌2는 하부스크롤 압축기의 냉매 흡입구에 구비되는 흡입밸브를 개시하고 있다. 다만, 상기 흡입구에 흡입밸브가 설치되면 압축기 작동 정지시 역류 된 냉매가스에 의해 상기 선회스크롤이 역회전하는 문제가 있다.
또한, 냉매 토출홀에 토출밸브가 설치 될 수 있으나 압축기 작동 정지 후에도 오일이 상기 압축부로 작동 정지 후에도 공급 되는 문제가 있다.
특허문헌 1: 한국등록특허공보 제10-1480472호(2015.01.02) 특허문헌 2: 한국공개특허공보 제10-2018-0086749호(2018.08.01)
본 실시예에 따르면, 압축기의 작동시 랩 설계 압축비 보다 높은 조건을 운전할 경우 압축기 내부 압력이 압축부의 토출압보다 높아져 발생할 수 있는 냉매의 역류를 방지하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 압축기의 작동정지시 선회스크롤의 역회전을 방지하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 압축기의 작동정지시 오일의 유면저하를 방지하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일례로, 연통홀이 구비된 토출밸브를 구비하는 압축기를 제공하고자 한다. 구체적으로, 상기 토출밸브에 상기 연통홀이 최적으로 설계되는 압축기를 제공하고자 한다.
보다 구체적으로 본 실시예들에 따르면, 냉매가 토출되는 배출부와 오일이 저유되는 저유공간을 구비하는 케이스, 상기 케이스의 내주면에 결합되는 구동부, 상기 구동부에 결합되어 회전하되 상기 오일을 공급하도록 구비되는 회전축, 상기 회전축에 결합되어 상기 오일로 윤활되도록 구비되고 상기 냉매를 압축하여 상기 배출부와 멀어지는 방향으로 배출하는 압축부, 상기 압축부에 결합되어 상기 냉매를 상기 배출부로 안내하는 머플러를 포함할 수 있다.
상기 압축부는 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축이 회전하면 공전운동을 하도록 구비되는 선회스크롤, 상기 선회스크롤과 맞물려 구비되어 상기 냉매를 공급받아 상기 냉매를 압축하여 토출시키는 고정스크롤, 상기 고정스크롤에 안착되어 상기 선회스크롤을 수용하며 상기 회전축이 관통하는 메인프레임, 상기 배출부에서 멀어지는 방향으로 상기 냉매가 분사되도록 상기 고정스크롤에 구비되는 토출홀, 상기 고정스크롤에 결합되어 상기 토출홀을 개폐하도록 구비되는 토출밸브를 포함할 수 있다.
상기 토출밸브는 상기 고정스크롤의 상기 머플러와 마주보는 일면에 결합되는 결합부, 상기 결합부에서 연장되어 상기 토출홀을 개폐하도록 구비되는 헤드부를 포함하고 상기 헤드부는 상기 토출홀과 상기 머플러를 연통시키는 연통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 연통홀의 단면적은 상기 토출홀 단면적의 5% 내지 10%로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 연통홀은 상기 토출홀과 중심이 일치하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 연통홀은 원통형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 헤드부는 상기 토출홀과 대응되는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 헤드부는 상기 토출홀과 단면적이 동일하게 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 결합부는 상기 고정스크롤의 일면과 체결되는 체결부, 상기 체결부에서 연장되며 상기 체결부보다 단면적이 감소되도록 구비되어 상기 헤드부와 연결되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 연장부는 상기 회전축의 중심방향으로 길이가 상기 체결부의 상기 회전축의 중심방향으로 길이보다 더 긴 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 체결부에 결합되어 상기 밸브의 개방 변위를 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 체결부는 상기 연장부 및 상기 헤드부 보다 강성이 강한 부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 체결부 및 상기 스토퍼를 관통하여 상기 고정스크롤의 일면에 결합되는 체결부재를 포함하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 연통홀의 중심은 상기 토출홀의 중심보다 상기 체결부보다 가깝게 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
또한, 상기 연통홀의 내면에 구비되는 코팅부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 압축기 작동시 랩 설계 압축비 보다 높은 조건을 운전할 경우 압축기 내부 압력이 압축부의 토출압보다 높아져 발생할 수 있는 냉매의 역류를 방지하여 고압력비 운전을 달성 할 수 있다.
또한, 압축기의 작동 정지시 토출된 냉매가스의 역류를 방지하여 선회스크롤의 역회전을 방지 할 수 있다.
또한, 압축기의 작동 정지시 선회스크롤의 역회전을 방지하여 소음 발생을 방지 할 수 있다.
또한, 압축기의 작동 정지시 선회스크롤의 역회전을 방지하여 선회스크롤 및 고정스크롤의 파손을 방지 할 수 있다.
또한, 차압급유구조에 있어서 압축기의 작동 정지시 오일이 압축부 및 흡입구로 유동되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차압급유구조에 있어서 압축기의 작동 정지시 케이스 내에 저장된 오일의 유면저하를 방지할 수 있다.
또한, 압축기의 작동 정지시 오일이 압축부 및 흡입구로 유동되는 것을 방지하여 압축기 재기동 및 냉간방치시 고점도 오일에 의한 운전 불가능을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 스크롤 압축기의 기본구성을 나타낸 도면
도 2는 종래 압축기에 구비된 흡입밸브 및 토출밸브를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토출밸브에 연통홀이 구비된 것을 나타낸 도면
도 4는 연통홀의 면적에 따라 토출된 냉매가스의 역류량을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토출밸브에 스토퍼가 구비된 것을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연통홀에 코팅부재가 구비된 것을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부스크롤 압축기의 구조를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 하부스크롤 압축기(10)의 내부 구조와 오일급유 구조를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 스크롤 압축기(10)는 유체가 저장되거나 유동하는 공간을 구비하는 케이스(100), 상기 케이스(100)의 내주면에 결합되어 회전축(230)을 회전시키도록 구비되는 구동부(200), 상기 케이스 내부에서 상기 회전축(230)과 결합되어 유체를 압축하도록 구비되는 압축부(300)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 케이스(100)는 일측에 냉매가 토출되는 배출부(121)를 구비할 수 있다. 상기 케이스(100)는 원통형상으로 구비되어 상기 구동부(200)와 압축부(300)를 수용하는 수용쉘(110)과, 상기 수용쉘(110)의 일단에 결합되어 상기 배출부(121)가 구비되는 배출쉘(120)과, 상기 수용쉘(110)의 타단에 결합되어 상기 수용쉘(110)을 밀폐하는 차단쉘(130)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수용쉘(110)의 일측에 냉매가 유입되는 흡입구(111)를 구비할 수 있다.
상기 구동부(200)는 회전자기장을 생성시키는 고정자(210)와, 상기 회전자기장에 의해 회전하도록 구비되는 회전자(220)를 포함하고, 상기 회전축(230)은 상기 회전자(220)에 결합되어 상기 회전자(220)와 함께 회전하도록 구비될 수 있다.
상기 고정자(210)는 그 내주면에 원주방향을 따라 다수 개의 슬롯이 형성되어 코일이 권선되어 구비되며 상기 수용쉘(110)의 내주면에 고정될 수 있다, 상기 회전자(220)는 영구자석이 결합되고상기 고정자(210) 내부에서 회전 가능하게 결합되어 회전동력을 발생시키도록 구비될 수 있다. 상기 회전축(230)는 상기 회전자(220)의 중심에 압입되어 결합될 수 있다.
상기 압축부(300)는 상기 수용쉘(110)에 결합되되 상기 구동부(200)에서 상기 배출부(121)에서 멀어지는 방향에 구비되는 고정스크롤(320)과, 상기 회전축(230)과 결합되어 고정스크롤(320)에 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤(330)과, 상기 선회스크롤(330)을 수용하며 상기 고정스크롤(330)에 안착되어 상기 압축부(330)의 외관을 형성하는 메인프레임(310)을 포함할 수 있다.
결과적으로, 상기 하부 스크롤 압축기(10)는 상기 배출부(120)와 상기 압축부(300) 사이에 상기 구동부(200)가 배치된다. 다시말해, 상기 배출부(120)의 일측에 상기 구동부(200)가 구비되고, 상기 구동부(200)에서 상기 배출부(121)와 멀어지는 방향으로 상기 압축부(300)가 구비될 수 있다. 예를들어, 상기 배출부(121)가 상기 케이스(100)의 상부에 구비되는 경우, 상기 압축부(300)는 상기 구동부(200)의 하부에 구비되고, 상기 구동부(200)는 상기 배출부(120)와 상기 압축부(300) 사이에 구비될 수 있다.
이로써, 상기 케이스(100) 저면에 오일이 저유되는 경우, 상기 오일이 상기 구동부(200)를 거치지 않고 바로 상기 압축부(300)에 공급될 수 있다. 또한, 상기 압축부(300)에 상기 회전축(230)이 결합되어 지지됨으로써 별도로 회전축을 회전 가능하게 지지하는 하부프레임을 생략할 수 있다.
한편, 본 발명 하부 스크롤 압축기(10)는 상기 회전축(230)이 상기 선회스크롤(330)뿐만 아니라 상기 고정스크롤(320)을 관통하여 상기 선회스크롤(330)과 상기 고정스크롤(320)에 모두 면접촉하도록 구비될 수 있다.
이로인해, 상기 압축부(300) 내부에 냉매 등의 유체가 유입될 때 발생하는 유입력 및 상기 압축부(300) 내부에서 냉매가 압축할 때 발생하는 가스력 및 이를 지지하는 반력이 상기 회전축(230)에 그대로 작용할 수 있다. 따라서, 상기 회전축(230)에 상기 유입력, 가스력, 반력이 하나의 작용점에 작용될 수 있다. 이로써, 상기 회전축(230)에 결합된 상기 선회스크롤(320)에 전복모멘트가 작용하지 않으므로 상기 선회스크롤이 진동(tilting)하거나, 전복되는 것이 원적으로 차단될 수 있다. 다시말해, 상기 선회스크롤(330)에서 발생하는 진동 중 축방향 진동까지 감쇄되거나 방지될 수 있으며, 상기 선회스크롤(330)의 전복 모멘트도 감쇠되거나 억제될 수 있다. 이로인해, 상기 하부 스크롤 압축기(10)에서 발생하는 소음 및 진동을 차단할 수 있다.
또한, 상기 회전축(230)을 상기 고정스크롤(320)이 면접촉하여 지지하므로, 상기 유입력 및 가스력이 상기 회전축(230)에 작용하여도 상기 회전축(230)의 내구성을 보강할 수 있다.
또한, 상기 냉매가 외부로 배출되면서 발생하는 배압력도 상기 회전축(230)이 일부 흡수 또는 지지하여, 상기 선회스크롤(330)과 상기 고정스크롤(320)이 축방향으로 과도하게 밀착되는 힘(수직항력)을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 상기 선회스크롤(330)과 상기 고정스크롤(230) 사이의 마찰력을 크게 감소시킬 수 있다.
결과적으로, 상기 압축기(10)는 상기 압축부(300) 내부에서 상기 선회스크롤(330)의 축방향 흔들림 및 전복 모멘트를 감쇠하고, 상기 선회스크롤의 마찰력을 감소시켜 상기 압축부(300)의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 압축부(300) 중 상기 메인프레임(310)은 상기 구동부(200)의 일측 또는 상기 구동부(300)의 하부에 구비되는 메인경판(311)과, 상기 메인경판(311)의 내주면에서 상기 구동부(200)와 멀어지는 방향으로 연장되어 상기 고정스크롤(330)에 안착되는 메인측판(312)과, 상기 메인경판(311)에서 연장되어 회전축(230)을 회전가능하게 지지하는 메인축수부(318)를 포함할 수 있다.
상기 메인경판(311) 또는 상기 메인측판(312)에는 상기 고정스크롤(320)에서 토출된 냉매를 상기 배출부(121)로 안내하는 메인홀이 더 구비될 수도 있다.
상기 메인경판(311)은 상기 메인축수부(318)의 외부에서 음각으로 형성되는 오일포켓(314)을 더 포함할 수 있다. 상기 오일포켓(314)은 환형으로 구비될 수 있으며, 상기 메인축수부(318)에서 편심되도록 구비될 수도 있다. 상기 오일포켓(314)은 상기 차단쉘(130)에 저유된 오일이 상기 회전축(230) 등을 통해 전달되면, 상기 고정스크롤(320)과 상기 선회스크롤(330)이 맞물리는 부분에 공급되도록 구비될 수 있다.
상기 고정스크롤(320)은 상기 메인경판(311)에서 상기 구동부(300)와 멀어지는 방향에서 상기 수용쉘(110)과 결합되어 구비되어 상기 압축부(300)의 타면을 형성하는 고정경판(321)과, 상기 고정경판(321)에서 상기 배출부(121)을 향하여 연장되어 상기 메인측판(312)에 접촉하도록 구비되는 고정측판(322), 상기 고정측판(322) 내주면에 구비되어 냉매가 압축되는 압축실을 형성하는 고정랩(323)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 고정스크롤(320)은 상기 회전축(230)이 관통하도록 구비되는 고정관통홀(328)과, 상기 고정관통홀(328)에서 연장되어 회전축이 회전 가능하게 지지되는 고정축수부(3281)를 포함할 수 있다. 상기 고정축수부(3281)는 상기 고정경판(321)의 중앙에 구비될 수 있다.
상기 고정경판(321)의 두께는 상기 고정축수부(3281)의 두께와 동일하게 구비될 수 있다. 이 때에는 상기 고정축수부(3281)가 상기 고정경판(321)에 돌출되어 연장되는 것이 아니라, 상기 고정관통홀(328)에 내삽되어 구비될 수 있다.
상기 고정측판(322)에는 상기 고정랩(323)에 냉매를 유입시키는 유입홀(325)이 구비되고, 상기 고정경판(321)에는 상기 냉매가 배출되는 토출홀(326)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 흡입구(111) 및 상기 유입홀(325)을 통해 상기 고정랩(323)에 냉매를 유입시킬 수 있다. 상기 토출홀(326)은 상기 고정랩(323)의 중심방향에 구비될 수 있으나, 상기 고정축수부(3281)와 간섭을 피하기 위하여, 상기 고정축수부(3281)에서 이격되어 구비될 수 있고, 복수개로 구비될 수 있다.
상기 선회스크롤(330)은 상기 메인프레임(310)과 상기 고정스크롤(320) 사이에 구비되는 선회경판(331)과, 상기 선회경판에서 상기 고정랩(323)과 함께 압축실을 형성하는 선회랩(333)을 포함할 수 있다.
상기 선회스크롤(330)은 상기 회전축(230)이 회전가능하게 결합되도록 상기 선회경판(331)을 관통하여 구비되는 선회관통홀(338)을 더 포함할 수 있다.
상기 회전축(230)은 상기 선회관통홀(338)에 결합되는 부분이 편심되도록 구비될 수 있다. 이로써, 상기 선회스크롤(330)은 상기 회전축(230)이 회전하면 상기 고정스크롤(320)의 고정랩(323)을 따라 맞물려 운동하며 냉매를 압축시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 회전축(230)은 상기 구동부(200)에 결합되어 회전하는 메인축(231)과, 상기 메인축(231)에 연결되어 상기 압축부(300)와 회전 가능하게 결합되는 베어링부(232)가 구비될 수 있다. 상기 베어링부(232)는 상기 메인축(231)과 별도의 부재로 구비되어, 상기 메인축(231)을 내부에 수용하도록 구비될 수도 있고, 상기 메인축(231)과 일체로 구비될 수도 있다.
상기 베어링부(232)는 메인 프레임(310)의 메인축수부(318)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 메인 베어링부(232c)와, 고정 스크롤(320)의 고정축수부(3281)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 고정 베어링부(232a)와, 메인 베어링부(232c)와 고정 베어링부(232a) 사이에 구비되어 선회 스크롤(330)의 선회관통홀 (338)에 삽입되는 편심축(232b)을 포함할 수 있다.
이때, 메인 베어링부(232c)와 고정 베어링부(232a)는 동일 축중심을 가지도록 동축 선상에 형성되고, 편심축(232b)는 무게 중심이 메인 베어링부(232c) 또는 고정 베어링부(232a)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 편심축(232b)는 그 외경이 메인 베어링부(232c)의 외경 또는 고정 베어링부(232a)의 외경보다는 크게 형성될 수 있다. 이로써, 상기 편심축(232b)은 상기 베어링부(232)가 회전할 때 상기 선회스크롤(330)을 공전 운동시키면서 냉매를 압축하는 힘을 제공하며, 상기 선회스크롤(320)은 상기 고정스크롤(320)에서 상기 편심축(232b)에 의해 규칙적으로 선회 운동하도록 구비될 수 있다.
다만, 상기 선회스크롤(320)이 자전하는 것을 방지하기 위해, 본 발명 압축기(10)는 상기 선회스크롤(320)의 상부에 결합되는 올담링(Oldham's ring)(340)을 더 구비할 수 있다. 상기 올담링(340)은 선회 스크롤(330)과 메인 프레임(310) 사이에 구비되어 상기 선회스크롤(330) 및 상기 메인프레임(310)에 모두 접촉하도록 구비될 수 있다. 상기 올담링(340)은 전후좌우의 4방향으로 직선 운동하도록 구비되어 상기 선회스크롤(320)의 자전을 방지할 수 있다.
한편, 상기 회전축(230)은 상기 고정스크롤(320)를 완전히 관통하도록 구비되어 상기 압축부(300) 외부로 돌출되어 구비될 수도 있다. 이로써, 상기 압축부(300)의 외부 및 상기 차단쉘(130)에 저유된 오일과 상기 회전축(230)이 직접 접촉할 수 있고, 상기 회전축(230)은 회전하면서 상기 압축부(300) 내부에 오일을 공급할 수 있다.
상기 오일은 상기 회전축(230)을 통해 상기 압축부(300)에 공급될 수 있다. 상기 회전축(230) 또는상기 회전축의 내부에는 상기 오일을 메인 베어링부(232c)의 외주면, 고정 베어링부(232a)의 외주면, 편심축(232b)의 외주면에 공급하기 위한 오일 공급 유로(234)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 오일공급유로(234)에는 복수의 오일 홀(234a,b,c,d)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 오일 홀은 제1 오일 홀(234a), 제2 오일 홀(234b), 제3 오일 홀(234d), 제4 오일 홀(234e)을 포함할 수 있다. 먼저, 제1 오일 홀(234a)은 메인 베어링부(232c)의 외주면을 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 제1 오일 홀(234a)은 오일 공급 유로(234)에서 메인 베어링부(232c)의 외주면으로 관통되도록 형성될 수 있다. 또한 제1 오일 홀(234a)은 예를 들어, 메인 베어링부(232c)의 외주면 중 상부를 관통하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 메인 베어링부(232c)의 외주면 중 하부를 관통하도록 형성될 수도 있다. 참고로, 제1 오일 홀(234a)은 도면에 도시된 것과 달리, 복수개의 홀을 포함할 수도 있다. 또한 제1 오일 홀(234a)이 복수개의 홀을 포함하는 경우, 각 홀은 메인 베어링부(232c)의 외주면 중 상부 또는 하부에만 형성될 수도 있고, 메인 베어링부(232c)의 외주면 중 상부 및 하부에 각각 형성될 수도 있다.
또한, 상기 회전축(230)은 후술하는 머플러(500)를 관통하여 상기 케이스(100)의 저장된 오일에 접촉하도록 구비되는 오일피더(233, 도면부호 추가)를 포함할 수 있다. 상기 오일피더(233)는 상기 머플러(500)를 관통하여 상기 오일에 접촉하는 연장축(233a)와 상기 연장축(233a)의 외주면에 나선형으로 구비되고 상기 공급유로(234)에 연통하는 나선홈(233b)를 포함할 수 있다.
이로써, 상기 회전축(230)이 회전하면, 상기 나선홈(233b)과 상기 오일의 점성 및 상기 압축부(300) 내부의 고압 영역 및 중간압 영역의 압력차로 인해 상기 오일은 상기 오일피더(233) 및 상기 공급유로(234)를 통해 상승하고, 상기 복수개의 오일홀에 토출된다. 복수개의 오일 홀(234a, 234b, 234d, 234e)을 통해 토출된 오일은 고정 스크롤(250)과 선회 스크롤(240) 사이에 유막을 형성하여 기밀 상태를 유지할 뿐만 아니라, 상기 압축부(300)의 구성들 간의 마찰 부분에서 발생된 마찰열을 흡수하여 방열하도록 구비될 수 있다.
상기 회전축(230)을 따라 안내된 오일은, 상기 제1오일홀(234a)를 통해 공급된 오일은 상기 메인 프레임(310)과 회전축(230)을 윤활하도록 구비될 수 있다. 또한, 제2 오일 홀(234b)을 통해 토출되어 선회 스크롤(240)의 상면에 공급될 수 있고, 선회 스크롤(240)의 상면에 공급된 오일은 포켓 홈(314)을 통해 중간압실로 안내될 수 있다. 참고로, 제2 오일 홀(234b) 뿐만 아니라 제1 오일 홀(234a) 또는 제3 오일 홀(234d)을 통해 토출된 오일이 포켓 홈(314)으로 공급될 수도 있다.
한편, 상기 회전축(230)을 따라 안내된 오일은 선회 스크롤(240)과 메인 프레임(230) 사이에 설치되는 올담링(340)과 고정 스크롤(320)의 고정측판(322)에 공급될 수 있다. 이를 통해, 고정 스크롤(320)의 고정측판(322) 및 올담링(340)의 마모를 저감할 수 있다. 또한, 상기 제3오일홀(234c)에 공급된 오일은 압축실에 공급됨으로써, 선회 스크롤(330)과 고정 스크롤(320) 간 마찰에 따른 마모를 저감시킬 뿐만 아니라, 유막을 형성하고, 방열하여 압축 효율을 개선시킬 수 있다.
한편, 지금까지 상기 하부 스크롤 압축기(10)가 회전축(230)의 회전을 이용하여 베어링에 오일을 급유하는 원심급유구조를 설명하였으나 이는 일 실시예일뿐, 압축부(300) 내부의 압력차를 이용하여 오일을 급유하는 차압 급유 구조 및 토로코이드 펌프 등을 통해 오일을 공급하는 강제급유구조도 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 압축된 냉매는 상기 고정랩(323)과 상기 선회랩(333)이 형성하는 공간을 따라 상기 토출홀(326)로 배출된다. 상기 토출홀(326)은 상기 배출부(121)를 향하여 구비되는 것이 더 유리할 수 있다. 상기 토출홀(326)에서 토출된 냉매가 유동방향의 큰 변화 없이 상기 배출부(121)로 전달되는 것이 가장 유리하기 때문이다.
그러나, 상기 압축부(300)가 상기 구동부(200)에서 상기 배출부(121)와 멀어지는 방향에 구비되어 있고, 상기 고정스크롤(320)이 상기 압축부(300)의 최외각에 구비되어야 하는 구조적인 특성 때문에 상기 토출홀(326)은 상기 배출부(121)와 반대방향으로 냉매를 분사하도록 구비된다.
다시말해, 상기 토출홀(326)은 상기 고정경판(321)에서 상기 배출부(121)에서 멀어지는 방향으로 냉매를 분사하도록 구비된다. 따라서,상기 토출홀(326)로 냉매가 그대로 분사되면 냉매가 상기 배출부(121)로 원할하게 배출되지 않을 수 있고, 상기 차단쉘(130)에 오일이 저유되어 있는 경우 상기 냉매가 상기 오일과 충돌하여 냉각되거나 혼합될 우려가 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명 압축기(10)는 상기 고정스크롤(320)의 최외각에 결합되어 상기 냉매를 상기 배출부(121)로 안내하는 공간을 제공하는 머플러(500)을 더 포함할 수 있다.
상기 머플러(500)는 상기 고정스크롤(320)에서 배출된 냉매를 상기 배출부(121)로 안내할 수 있도록 상기 고정스크롤(320) 중 상기 배출부(121)와 멀어지는 방향에 구비된 일면을 밀폐하도록 구비될 수 있다.
상기 머플러(500)는 상기 고정스크롤(320)에 결합되는 결합바디(520)와, 상기 결합바디(520)에서 연장되어 밀폐공간을 형성하는 수용바디(510)을 포함할 수 있다. 이로써, 상기 토출홀(326)에서 분사된 냉매는 상기 머플러(500)가 형성하는 밀폐공간을 따라 따라 유동방향을 전환하여 상기 배출부(121)로 배출될 수 있다.
한편, 상기 고정스크롤(320)은 상기 수용쉘(110)에 결합되어 구비되므로, 상기 냉매는 상기 고정스크롤(320)에 방해되어 상기 배출부(121)로 이동하는 것이 제한될 수 있다. 따라서, 상기 고정스크롤(320)은 상기 고정경판(321)을 관통하여 상기 냉매가 상기 고정스크롤(320)을 통과할 수 있는 바이패스홀(327)을 더 구비할 수 있다. 상기 바이패스홀(327)은 상기 메인홀(327)과 연통하도록 구비될 수 있다. 이로써, 상기 냉매는 상기 압축부(300)를 통과하여 상기 구동부(200)를 지나 상기 배출홀(121)로 배출될 수 있다.
한편, 상기 냉매는 상기 고정랩(323)의 외주면에서 내부를 향할수록 더 고압으로 압축되므로 상기 고정랩(323)과 상기 선회랩(333)의 내부는 고압상태를 유지한다. 따라서, 상기 선회스크롤의 배면에는 토출압력이 그대로 작용하게 되며 반작용으로 상기 선회스크롤에서 고정스크롤을 향하여 배압이 작용한다. 본 발명 압축기(10)는 상기 배압이 상기 선회스크롤(320)과 상기 회전축(230)이 결합된 부분에 집중하도록 하여 상기 선회랩(333)과 상기 고정랩(323) 사이 누설을 방지하는 배압씰(seal, 350)을 더 포함할 수 있다.
상기 배압씰(350)은 링형상으로 구비되어 내주면을 고압으로 유지하며, 외주면을 고압보다 낮은 중간압으로 분리시킨다. 따라서, 상기 배압이 상기 배압씰(350) 내주면에 집중되도록 하여 상기 선회스크롤(330)을 상기 고정스크롤(320)로 밀착시키도록 한다.
이때, 상기 토출홀(326)이 상기 회전축(230)과 이격되어 구비된 것을 고려하여, 상기 배압씰(350)도 상기 토출홀(326)을 향해 중심이 상기 토출홀을 향해 치우치도록 구비될 수 있다. 한편, 상기 압축부(300)에 공급된 오일이나, 상기 케이스(100)에 저유된 오일은 상기 냉매가 상기 배출부(121)로 배출됨에 따라 상기 냉매와 함께 상기 케이스(100)의 상부로 이동할 수 있다. 이때, 상기 오일은 상기 냉매보다 밀도가 커 상기 회전자(220)에 의해 발생한 원심력에 의해 상기 배출부(121)로 이동하지 못하고, 상기 배출쉘(110)과 상기 수용쉘(120)의 내벽에 부착된다. 상기 하부 스크롤 압축기(10)는 상기 케이스(100) 내벽에 부착된 오일을 상기 케이스(100)의 저유공간 또는 상기 차단쉘(130)에 회수할 수 있도록 상기 구동부(200)와 상기 압축부(300)는 외주면에 회수유로를 더 구비할 수 있다.
상기 회수유로는 상기 구동부(200)의 외주면에 구비되는 구동회수유로(201)와, 상기 압축부(300)의 외주면에 구비되는 압축회수유로(301)와, 상기 머플러(500)의 외주면에 구비되는 머플러회수유로(501)을 포함할 수 있다.
상기 구동회수유로(201)는 상기 고정자(210)의 외주면 중 일부가 함몰되어 구비되며, 상기 압축회수유로(301)는 상기 고정스크롤(320)의 외주면 중 일부가 함몰되어 구비될 수 있다. 또한, 상기 머플러회수유로(501)는 상기 머플러의 외주면 중 일부가 함몰되어 구비될 수 있다. 상기 구동회수유로(201), 상기 압축회수유로(301) 및 상기 머플러회수유로(501)는 서로 연통하여 오일이 통과할 수 있도록 구비될 수 있다.
전술한 것처럼, 상기 회전축(230)은 상기 편심축(232b)로 인해 무게 중심이 일측으로 치우쳐 구비되므로, 회전시 불균형한 편심 모멘트가 발생하여 전체적인 균형이 틀어질 수 있다. 따라서, 본 발명 하부 스크롤 압축기(10)는 상기 편심축(232b)로 인해 발생할 수 있는 편심 모멘트를 상쇄할 수 있는 밸런서(400)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 압축부(300)는 상기 케이스(100)에 고정되어 있으므로, 상기 밸런서(400)는 회전하도록 구비되는 상기 회전축(230) 자체 또는 상기 회전자(220)에 결합되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 밸런서(400)는 상기 편심축(232b)의 편심 하중을 상쇄하거나 감소시킬 수 있도록 상기 회전자(220)의 하단 또는 압축부(300)를 향하는 일면에 구비되는 중심밸런서(410)와, 상기 편심축(232b) 또는 상기 하부밸런서(420) 중 적어도 어느 하나의 편심 하중 또는 편심모멘트를 상쇄하도록 상기 회전자(220)의 상단 또는 배출부(121)를 향하는 타면에 결합되는 외각밸런서(420)를 포함할 수 있다.
상기 중심밸런서(410)는 상기 편심축(232b)와 상대적으로 근접하여 구비되므로 상기 편심축(232b)의 편심하중을 직접적으로 상쇄할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 상기 중심밸런서(410)는 상기 편심축(232b)가 편심된 방향과 반대 방향으로 편심되어 구비되는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 회전축(230)이 저속 또는 고속으로 회전하여도 상기 편심축(232b)와 이격된 거리가 가까우므로 거의 균일하게 상기 편심축(232b)에서 발생하는 편심력 또는 편심하중을 효과적으로 상쇄할 수 있다.
상기 외각밸런서(420)는 상기 편심축(232b)가 편심된 방향과 반대 방향으로 편심되어 구비될 수도 있다. 그러나, 상기 외각밸런서(420)는 상기 중심밸런서(410)가 발생시키는 편심하중을 일부 상쇄할 수 있도록 상기 편심축(232b)와 대응되는 방향으로 편심되어 구비될 수도 있다.
이로써, 상기 중심밸런서(410)와 상기 외각밸런서(420)는 상기 편심축(232b)로 인해 발생하는 편심모멘트를 상쇄하여 상기 회전축(230)이 안정적으로 회전할 수 있도록 보조할 수 있다.
도 2는 종래 압축기에 구비된 흡입밸브 및 토출밸브를 나타낸 도면이다.
구체적으로 도 2(a)는 상기 흡입구(111)에 흡입밸브(700)가 구비된 것을 나타낸 것이고 도 2(b)는 상기 고정스크롤(320)에 토출밸브(600)가 구비된 것을 나타낸 것이다.
도 2(a)를 참조하면, 상기 흡입구(111)에 상기 흡입밸브(700)가 구비될 수 있다.
상기 압축기(10) 작동정지시 상기 토출홀(326)을 통해 역류 된 상기 냉매는 상기 흡입밸브(700)로 인해 외부로 유출이 방지될 수 있다. 또한, 상기 압축부(300)의 영역(B)을 고압으로 유지시킬 수 있다.
이로써, 상기 오일공급유로(234)에서 상기 오일이 토출되는 영역(A)의 압력의 차이가 크지 않아 상기 케이스(100)내에 저유된 상기 오일이 상기 압축부(300)내로 공급되지 않을 수 있다.
따라서, 상기 케이스(100)내에 저유된 상기 오일의 유면은 일정하게 유지되어 유면저하를 방지 할 수 있다.
다만, 상기 오일의 차압급유 구조가 구비된 상기 압축기(10)의 작동 정지시 압축된 고온, 고압의 상기 냉매가 상기 토출홀(326)을 통해 역류하여 상기 선회스크롤(330)을 역회전 시킬 수 있다.
상기 선회스크롤(330)의 역회전은 상기 선회스크롤(330)과 상기 고정스크롤(320)의 파단 및 손상을 일으 킬 수 있다. 또한, 상기 선회스크롤(330)의 역회전으로 인한 소음이 발생될 수 있다.
도 2(b)를 참조하면, 상기 고정스크롤(320)의 상기 머플러(500)와 마주보는 일면에 상기 토출홀(326)을 개폐할 수 있는 상기 토출밸브(600)가 구비될 수 있다.
상기 압축기(10) 작동 정지시 상기 압축부(300)에서 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매는 상기 토출밸브(600)에 의해 상기 압축부(300)로 역류가 방지 될 수 있다.
이로써, 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 방지 할 수 있다. 또한, 상기 선회스크롤(330) 및 상기 고정스크롤(320)의 파단 및 손상을 방지 할 수 있다. 나아가, 작동 정지시 소음 발생을 감소시킬 수 있다.
다만, 상기 압축부(300)의 압력이 급감되어 상기 압축부(300)의 영역(B)이 저압으로 유지 될 수 있다.
이 결과, 상기 오일공급유로(234)에서 상기 오일이 토출되는 영역(A)과 압력의 차이가 크게 되어 상기 케이스(100)내에 저유된 상기 오일이 상기 압축부(300)내로 공급될 수 있다.
따라서, 상기 케이스(100)내에 저유된 상기 오일의 유면이 감소되는 유면저하 현상이 발생할 수 있다. 또한, 상기 압축부(300) 및 상기 흡입구(111)에 상기 오일이 가득차게 될 수 있다. 이로써, 상기 압축기(10)의 재기동 및 냉간방치 시 고점도 오일에 의해 운전이 불가능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토출밸브에 연통홀이 구비된 것을 나타낸 도면이다. 도 4는 연통홀의 면적에 따라 토출된 냉매가스의 역류량을 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 도 3(a)는 도 2(b)에 도시된 토출밸브(600)에 있어 연통홀(621)이 더 구비된 압축기를 나타낸 것이고 도 3(b)는 상기 고정스크롤(320)의 일면에 결합되며 연통홀(621)이 구비된 토출밸브(600)를 나타낸 것이고 도 3(c)는 연통홀(621)이 구비된 토출밸브(600)의 형상을 나타낸 것이다.
도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(10)는 상기 고정스크롤(320)에 결합되는 토출밸브(600)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 토출밸브(600)는 상기 고정스크롤(320)의 상기 머플러(500)와 마주보는 일면에 결합되는 결합부(610)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 토출밸브(600)는 상기 결합부(610)에서 연장되어 상기 토출홀(326)을 개폐하도록 구비되는 헤드부(620)를 포함 할 수 있다.
상기 압축기(10)는 랩 설계 압축비 보다 높은 조건으로 작동 될 경우 상기 압축기(10) 내부 압력이 상기 압축부(300)의 토출압 보다 높아져 토출된 상기 냉매의 역류가 발생할 수 있다. 역류된 고압의 상기 냉매는 상기 압축부(300)에 의해 재압축 되면서 과압축이 발생 할 수 있다. 과압축에 의해 설계보다 높은 압력이 발생 하면 압축부 신뢰성을 떨어 뜨릴 수 있다.
상기 헤드부(620)는 상기 압축기(10)의 작동시 토출된 상기 냉매의 역류를 방지 할 수 있다. 이로써, 상기 압축기(10)는 고압력비 운전이 가능하며 압축효율이 증가될 수 있다.
상기 헤드부(620)는 상기 토출홀(326)과 상기 머플러(500)를 연통시키는 연통홀(621)이 구비 될 수 있다.
상기 압축기(10)는 작동 시 상기 토출밸브(600)가 개폐 운동을 하여 상기 토출홀(326)에서 상기 머플러(500) 방향으로 고온, 고압으로 압축된 상기 냉매가 토출 될 수 있다. 즉, 고온, 고압으로 압축된 상기 냉매가 상기 헤드부(620)를 상기 머플러(500) 방향으로 밀어내면서 토출 될 수 있다. 또한, 상기 헤드부(620)에 구비된 상기 연통홀(621)을 통해서도 고온, 고압으로 압축된 상기 냉매가 토출 될 수 있다.
또한, 상술한바와 같이 상기 헤드부(620)는 토출된 상기 냉매의 역류를 방지 할 수 있다. 반대로, 상기 연통홀(621)을 통해 토출된 상기 냉매가 일부 역류 될 수 있다.
이로써, 상기 압축기(10)의 작동 시 상기 냉매의 일부만 역류 되므로 고압력비 운전이 가능하고 압축효율을 증가시킬 수 있다. 다만, 상기 연통홀(621)의 면적이 지나치게 커진다면 상술한 효과를 얻을 수 없으므로 최적 설계가 필요하다. 최적 설계에 관한 내용은 후술 한다.
상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 토출밸브(600)는 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류를 방지 할 수 있다. 구체적으로, 상기 헤드부(620)가 상기 토출홀(326)을 막아 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 유로를 폐쇄할 수 있다.
상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 연통홀(621)은 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매 중 일부를 상기 토출홀(326)로 역류 시킬 수 있다. 구체적으로, 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 유로를 일정 부분 확보할 수 있다.
이로써, 상기 압축부(300)는 상기 압축기(10)의 작동이 정지되더라도 일정 압력을 유지할 수 있다. 즉, 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매 중 일부만 역류되어 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 방지 할 수 있다. 또한, 상기 압축부(300)가 일정 압력을 유지하므로 상기 오일공급유로(234)와 상기 압축부(300)의 차압에 의해 상기 케이스(100) 내에 저유된 상기 오일이 공급되는 것을 방지 할 수 있다.
따라서, 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 방지하여 소음 발생을 방지 할 수 있다. 또한, 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 방지하여 상기 선회스크롤(330) 및 상기 고정스크롤(320)의 파손을 방지 할 수 있다. 또한, 차압급유구조에 있어서 상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 케이스(100) 내에 저장된 상기 오일의 유면저하를 방지할 수 있다.
또한, 차압급유구조에 있어서 상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 오일이 상기 압축부(300) 및 상기 흡입구(111) 유동되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 오일이 압축부(300) 및 상기 흡입구(111)로 유동되는 것을 방지하여 상기 압축기(10) 재기동 및 냉간방치시 고점도인 상기 오일에 의한 운전 불가능을 방지할 수 있다.
또한, 상기 연통홀(621)은 상기 토출홀(326)과 중심이 일치 할 수 있다. 상기 연통홀(621)이 상기 토출홀(326)의 중심에 일치함으로서 상기 연통홀(621)의 단면적이 작게 구비되더라도 상기 냉매 중 일부를 상기 토출홀(326)로 효율적으로 역류 시킬 수 있다.
즉, 상기 헤드부(620)에 상기 연통홀(621)이 구비되는 위치는 상기 헤드부(620)의 단면적, 상기 연통홀(621)의 단면적, 상기 압축기(10)의 작동압력 등을 고려하여 구비 될 수 있다. 다시 말하자면, 상기 연통홀(621)의 중심이 상기 토출홀(326)의 중심보다 상기 회전축(230)을 기준으로 가깝거나 멀리 구비 될 수 있다.
도 4(a)는 연통홀 사이즈(토출홀 면적에 대한 연통홀 면적의 비율)에 따른 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류량(cc/sec)을 보여주는 그래프이다. 도 4(b)는 연통홀 사이즈(토출홀 면적에 대한 연통홀 면적의 비율)에 따른 압축기의 용량과 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류량 비를 보여주는 그래프이다.
도 4(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(10)는 상기 연통홀(621)의 단면적이 상기 토출홀(326)의 단면적의 5% 내지 10%로 구비 될 수 있다.
즉, 상기 연통홀(621)의 단면적과 상기 토출홀(326)의 단면적의 비율(r)이 0.05 내지 0.1인 경우에는 상기 압축기(10)가 랩 설계 압축비 보다 높은 조건으로 작동되어 상기 압축기(10) 내부 압력이 상기 압축부(300)의 토출압 보다 높아져 토출된 상기 냉매의 역류가 발생하더라도 상기 헤드부(620)에 의해 대부분의 상기 냉매의 역류가 방지 될 수 있다. 상기 연통홀(621)을 통해 일부의 상기 냉매가 역류되더라도 상기 압축부(300)의 과압축이 방지 될 수 있다. 따라서, 상기 압축부(300)의 과압축이 방지되어 설계보다 높은 압력이 발생되지 않아 상기 압축부(300) 신뢰성을 확보 할수 있다.
또한, 상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 헤드부(620)는 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류를 방지 할 수 있다. 구체적으로, 상기 헤드부(620)가 상기 토출홀(326)을 막아 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 유로를 폐쇄할 수 있다.
다만, 상기 압축기(10)의 작동 정지시 상기 연통홀(621)은 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매 중 일부를 상기 토출홀(326)로 역류 시킬 수 있다. 구체적으로, 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 유로를 일정 부분 확보할 수 있다.
이로써, 상기 압축부(300)는 상기 압축기(10)의 작동이 정지되더라도 일정 압력을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 케이스(100) 내부에 저유된 상기 오일의 유면저하 현상이 방지 될 수 있다.
또한, 상기 압축기(10)의 작동 정지시 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류량이 극소량으로 상기 선회스크롤(330)의 역회전은 방지 될 수 있다.
상기 연통홀(621)의 단면적과 상기 토출홀(326)의 단면적의 비율(r)이 0 내지 0.05인 경우에는 상기 압축기(10)의 작동 정지시 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류량이 극소량으로 상기 선회스크롤(330)의 역회전은 방지 될 수 있다. 다만, 상기 압축부(300)의 압력이 저압으로 유지되어 상기 오일공급유로(234)와 상기 압축부(300)의 차압이 커져 상기 케이스(100) 내부에 저유된 상기 오일이 공급 될 수 있다. 상기 케이스(100) 내부에 저유된 오일의 유면저하 현상이 발생될 수 있다.
상기 연통홀(621)의 단면적과 상기 토출홀(326)의 단면적의 비율(r)이 0.1보다 커지는 경우에는, 상기 압축기(10)의 작동정지시 고온, 고압으로 압축되어 토출된 상기 냉매의 역류량이 많아 질 수 있다. 이로써, 상기 압축부(300)의 압력을 일정 이상 유지되어 상기 오일공급유로(234)와 상기 압축부(300)의 차압이 작아져 상기 케이스(100) 내부에 저유된 오일의 유면저하 현상이 방지 될 수 있다. 다만, 상기 선회스크롤(330)의 역회전이 발생할 수 있다.
또한, 상기 연통홀(621)은 원통 형상으로 구비 될 수 있다. 상기 연통홀(621)이 원통 형상으로 구비되면 상기 연통홀(621)이 다각형 형상으로 구비되는 경우보다 고온, 고압으로 압축된 상기 냉매에 의한 마모가 감소되어 상기 연통홀(621)의 단면적이 변화 되는 것을 방지 할 수 있다. 다시 말하자면, 상기 연통홀(621)의 마모가 심해진다면 상기 연통홀(621)의 사이즈가 커져 상술한 상기 연통홀(621)의 효과를 얻을 수 없기 때문이다.
도 4(b)를 참조하면, 상기 연통홀(621)의 단면적이 상기 토출홀(326)의 단면적의 5% 내지 10%로 구비될 경우 상기 압축기(10)의 용량과 상기 냉매의 역류량의 비율이 1 내지 2.5를 가질 수 있다.
즉, 상기 연통홀(621)의 단면적이 상기 토출홀(326)의 단면적의 5% 내지 10%로 구비될 경우 상기 압축기(10)의 용량에 큰 관계 없이 상기 케이스(100) 내부에 저유된 오일의 유면저하 현상을 방지하면서 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 방지할 수 있다.
도 3(b) 및 도 3(c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는 상기 헤드부(620)의 단면은 상기 토출홀(326)의 단면과 대응되는 형상으로 구비 될 수 있다.
상기 헤드부(620)의 단면은 상기 토출홀(326)의 단면과 대응되는 형상으로 구비됨으로서 상기 헤드부(620)는 최소한의 단면적으로 구비되어 상기 토출홀(326)을 개폐 할 수 있다. 구체적으로, 상기 헤드부(620)는 상기 토출홀(326)과 단면적이 동일하게 구비 될 수 있다. 즉, 상기 토출밸브(600)의 제작에 있어 제작 비용을 절감 할 수 있다. 또한, 상기 헤드부(620)가 개폐됨에 있어 상기 토출홀(326)과의 마찰 면적을 줄여 내구성을 확보 할 수 있다.
도 3(b) 및 도 3(c)에는 상기 토출홀(326)은 원통형상으로 구비되며 상기 헤드부(620)는 원판 형상으로 구비되어 상기 헤드부(620)와 상기 토출홀(326) 모두 단면이 원형인 형상으로 구비된 것으로 도시되어 있다. 이는 일례에 불과하며, 상기 토출홀(326)은 고온, 고압으로 압축된 상기 냉매가 토출 될 수 있는 기능만 할 수 있으면 그 형태는 제한이 없다. 즉, 상기 헤드부(620)는 상기 토출홀(326)의 단면에 따라 대응되는 단면으로 구비될 수 있다.
상기 결합부(610)는 상기 고정스크롤(320)의 일면과 체결되는 체결부(611)를 포함할 수 있다. 상기 결합부(610)는 상기 체결부(611)에서 연장되며 상기 체결부(611)보다 단면적이 감소되도록 구비되는 연장부(612)를 포함할 수 있다. 상기 연장부(612)는 상기 헤드부(620)와 연결될 수 있다.
상기 체결부(611)는 단면적이 넓게 구비되어 상기 고정스크롤(320)의 일면과 체결이 용이 할 수 있다. 상기 연장부(612)는 상기 체결부(611)보다 단면적이 작게 구비 될 수 있다. 상기 연장부(612)는 상기 헤드부(620)와 연결되어 토출되는 상기 냉매에 의해 상기 헤드부(620)가 상기 머플러(500) 방향으로 밀릴 때 상기 헤드부(620)와 함께 상기 연장부(612)도 상기 머플러(500) 방향으로 밀릴 수 있다.
상기 연장부(612)는 단면적이 작게 구비됨으로서 상기 헤드부(620)와 함께 압축된 상기 냉매에 의해 상기 머플러(500)방향으로 밀리기 용이하므로 상기 토출홀(326)에서 상기 냉매를 상기 머플러(500) 방향으로 용이하게 토출 시킬 수 있다.
또한, 상기 연장부(612)는 상기 회전축(230)의 중심방향으로 길이가 상기 체결부(611)의 상기 회전축(230)의 중심방향으로 길이보다 더 길게 구비 될 수 있다. 즉, 상기 체결부(611)로부터 상기 헤드부(620)가 상기 연장부(612)의 길이로 인해 일정 거리 이상 확보될 수 있다. 상기 체결부(611)와 상기 토출홀(326)사이에 충분한 거리가 확보 될 수 있다.
상기 체결부(611)는 상기 고정스크롤(320)의 일면과 결합되며 상기 연장부(612)보다 단면적이 크게 구비되므로 상기 체결부(611)의 길이가 길게 구비되는 것보다 상기 연장부(612)의 길이를 길게 구비하는 것이 제작이 용이하며 제작비용을 감소 시킬 수 있다.
이로써, 고온, 고압으로 압축된 냉매가 토출될 시 상기 헤드부(620) 및 상기 연장부(612)가 용이하게 밀릴 수 있어 상기 냉매의 토출이 용이 할 수 있다.
또한, 상기 토출밸브(600)는 탄성부재로 구비될 수 있다. 이로써, 상기 냉매가 토출되는 경우에는 상기 헤드부(620) 및 상기 연장부(612)가 상기 머플러(500) 방향으로 밀릴 수 있다. 반대로, 상기 냉매가 토출되지 않을 경우에는 상기 연장부(612)가 상기 고정스크롤(320)의 일면에 의해 지지되어 상기 연장부(612) 및 상기 헤드부(620)가 위치를 유지 할 수 있다. 이로써, 토출된 상기 냉매가 상기 토출홀(326)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 체결부(611)는 상기 연장부(612) 및 상기 헤드부(620) 보다 강성이 강한 부재로 구비될 수 있다. 이로써 상기 연장부(612) 및 상기 헤드부(620)는 상기 토출홀(326)을 개폐 할수 있으면서 상기 체결부(611)는 상기 고정스크롤(320)의 일면과 결합되더라도 구조적으로 변형이 최대한 방지 될 수 있다.
상기 체결부(611)는 상기 고정스크롤(320)의 일면과 결합되기 위해 제1 결합홀(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 결합홀을 통해 상기 고정스크롤(320)의 일면과 스크류 결합 또는 나사 결합 될 수 있다. 이로써, 상기 토출밸브(600)와 상기 고정스크롤(320)과의 결합을 강하게 유지 시킬 수 있으며 수리 및 교체를 용이하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토출밸브에 스토퍼가 구비된 것을 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 5(a)는 토출밸브에 스토퍼가 구비되며 토출홀과 연통홀의 중심이 일치하는 것을 나타낸 것이고 도 5(b)는 토출밸브에 스토퍼가 구비되며 토출홀과 연통홀의 중심이 불일치 하는 것을 나타낸 것이다.
도 5(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(10)는 상기 토출밸브(600)에 스토퍼(640)가 결합 될 수 있다. 구체적으로, 상기 체결부(611) 및 상기 스토퍼(640)를 관통하여 상기 머플러(500)를 마주보는 상기 고정스크롤(320)의 일면에 결합되는 체결부재(650)를 포함할 수 있다.
다시 말하자면, 상기 체결부(611)는 상기 체결부를 관통하여 구비되는 제1 결합홀(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 스토퍼(640)는 상기 제1 결합홀과 중심이 같은 제2 결합홀(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 체결부재(650)는 상기 제1 결합홀과 상기 제2 결합홀을 관통하여 상기 고정스크롤(320)의 일면에 스크류 결합 또는 나사 결합 될 수 있다.
이로써, 상기 토출밸브(600)와 상기 스토퍼(640)는 강한 결합력을 가질 수 있다. 또한, 상기 체결부재(650)는 하나만 구비 될 수 있어 설치가 용이하며 상기 압축기(10)의 내부 공간을 용이하게 활용할 수 있다.
상기 스토퍼(640)는 상기 토출밸브(600)의 개방변위를 제한 할 수 있다. 즉, 상기 압축기(10)의 작동이 정지되고 상기 토출밸브(600)가 닫히기 전 토출된 상기 냉매의 역류량이 많을 수 있다. 따라서, 상기 스토퍼(640)를 통해 상기 토출밸브(600)의 개방변위를 제한하여 토출된 상기 냉매의 역류량을 최소화 하고 상기 연통홀(621)을 통해 일부만 역류 시켜 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 방지하고 상기 케이스(100) 내부에 저유된 상기 오일의 유면저하를 방지 할 수 있다.
이하 도 5(b)에 대해서 설명한다. 도 5(a)에서 중복 설명한 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 다만, 상술한 내용과 동일한 내용 모두를 생략하는 것은 아니고, 설명의 편의 및 발명의 명확한 이해를 위해 일부분은 다시 설명될 수 있다. 또한, 생략된 내용이 배제된다거나 독립적으로 해석되어는 아니 된다.
도 5(b)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 압축기는 상기 연통홀(621)의 중심이 상기 토출홀(326)의 중심보다 상기 체결부(611)에서 가깝게 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 스토퍼(640)에 의해 상기 토출밸브(600)의 개방변위가 제한되어 토출된 상기 냉매의 역류량이 감소되어 상기 케이스(100) 내부에 저유된 상기 오일의 유면저하가 발생 할 수 있다. 따라서, 상기 연통홀(621)이 상기 체결부(611)에 더 가깝게 구비될 수 있다. 즉, 상기 체결부(611)에 가깝게 위치한 상기 헤드부(620)부터 상기 토출홀(326) 닫게 되므로 상기 연통홀(621)이 상기 체결부(611)에 더 가깝게 구비되면 토출된 냉매의 역류량을 충분히 확보 할 수 있다.
이로써, 상기 선회스크롤(330)의 역회전이 방지되고 상기 케이스(100) 내부에 저유된 상기 오일의 유면저하가 방지 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연통홀에 코팅부재가 구비된 것을 나타낸 도면이다.
이하 도 6을 설명한다. 도 3에서 중복 설명한 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 다만, 상술한 내용과 동일한 내용 모두를 생략하는 것은 아니고, 설명의 편의 및 발명의 명확한 이해를 위해 일부분은 다시 설명될 수 있다. 또한, 생략된 내용이 배제된다거나 독립적으로 해석되어는 아니된다.
본 실시예에 따른 압축기(10)는 상기 연통홀(621)의 내면에 코팅부재(622)가 구비 될 수 있다. 즉 고온, 고압으로 압축된 냉매가 토출 되거나 역류 될 때 상기 연통홀(621)의 내면을 마모시켜 상기 연통홀(621)의 단면적을 변화 시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 연통홀(621)의 단면적은 토출된 상기 냉매의 역류량을 결정하는 중요요소이다. 따라서, 상기 코팅부재(622)는 상기 연통홀(621)의 내면에 구비되어 상기 연통홀(621)의 내면이 마모되는 것을 방지 할 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 코팅부재(622)를 구비하는 것 외에 상기 연통홀(621)의 내면을 코팅처리 하여 상기 연통홀(621)의 내면이 마모되는 것을 방지 할 수 있다. 즉, 상기 압축기(10)의 작동압력, 운전속도, 압축된 냉매의 온도 등을 고려하여 코팅방법을 자유로이 선택할 수 있다.
또한, 상기 연통홀(621)에 상기 코팅부재(622)가 구비되는 경우에는 상기 연통홀(621)의 단면적에서 상기 코팅부재(622)의 단면적을 제외한 단면적이 상기 토출홀(326)의 단면적의 5% 내지 10%로 구비될 수 있다.
이로써, 상기 연통홀(621)의 내면의 마모를 방지하여 상기 선회스크롤(330)의 역회전을 지속적으로 방지하고 상기 케이스(100)에 저유된 상기 오일의 유면저하를 지속적으로 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 압축기
100 케이스 110 수용쉘 111 흡입구 120 배출쉘 121 배출부 130 밀폐쉘
200 구동부
300 압축부
310 메인프레임 311 메인경판 312 메인측판
320 고정스크롤 321 고정경판
330 선회스크롤
340 올담링 350 배압씰(seal)
400 구동밸런서
500 머플러 510 수용바디 520 결합바디 541 머플러 축수부
600 토출밸브 610 결합부 611 체결부 612 연장부
620 헤드부 621 연통홀 622 코팅부재
640 스토퍼
650 체결부재

Claims (13)

  1. 냉매가 토출되는 배출부와 오일이 저유되는 저유공간을 구비하는 케이스;
    상기 케이스의 내주면에 결합되는 구동부;
    상기 구동부에 결합되어 회전하되 상기 오일을 공급하도록 구비되는 회전축;
    상기 회전축에 결합되어 상기 오일로 윤활되도록 구비되고, 상기 냉매를 압축하여 상기 배출부와 멀어지는 방향으로 배출하는 압축부; 및
    상기 압축부에 결합되어 상기 냉매를 상기 배출부로 안내하는 머플러;를 포함하고
    상기 압축부는
    상기 회전축에 결합되어 상기 회전축이 회전하면 공전운동을 하도록 구비되는 선회스크롤;
    상기 선회스크롤과 맞물려 구비되어 상기 냉매를 공급받아 상기 냉매를 압축하여 토출시키는 고정스크롤;
    상기 고정스크롤에 안착되어 상기 선회스크롤을 수용하며 상기 회전축이 관통하는 메인프레임;
    상기 배출부에서 멀어지는 방향으로 상기 냉매가 분사되도록 상기 고정스크롤에 구비되는 토출홀;
    상기 고정스크롤에 결합되어 상기 토출홀을 개폐하도록 구비되는 토출밸브;를 포함하고,
    상기 토출밸브는
    상기 고정스크롤의 상기 머플러와 마주보는 일면에 결합되는 결합부;
    상기 결합부에서 연장되어 상기 토출홀을 개폐하도록 구비되는 헤드부; 및
    상기 헤드부를 관통하도록 구비되어 상기 토출홀과 상기 머플러를 연통시키는 연통홀;을 포함하고
    상기 연통홀의 단면적은 상기 토출홀의 단면적의 5% 내지 10%로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연통홀은 상기 토출홀과 중심이 일치하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연통홀은 원통형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 토출홀과 대응되는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 토출홀과 단면적이 동일하게 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 결합부는
    상기 고정스크롤의 일면과 체결되는 체결부; 및
    상기 체결부에서 연장되며 상기 체결부보다 단면적이 감소되도록 구비되어 상기 헤드부와 연결되는 연장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 회전축의 중심방향으로 길이가 상기 체결부의 상기 회전축의 중심방향으로 길이보다 더 긴 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 체결부에 결합되어 상기 토출밸브의 개방 변위를 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 연장부 및 상기 헤드부 보다 강성이 강한 부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 체결부 및 상기 스토퍼를 관통하여 상기 고정스크롤의 일면에 결합되는 체결부재를 포함하는 압축기.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 연통홀의 중심은 상기 토출홀의 중심보다 상기 체결부에서 가깝게 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 연통홀의 내면에 구비되는 코팅부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
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