KR102373831B1

KR102373831B1 - 압축기

Info

Publication number: KR102373831B1
Application number: KR1020200048883A
Authority: KR
Inventors: 이호원; 전나영; 이재하
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2022-03-15
Also published as: KR20210130904A

Abstract

본 개시는 압축기의 오일 역류를 방지하는 밸브부를 포함하는 압축기에 있어서, 밸브부는 회전축의 회전여부에 따라 냉매보조유로를 선택적으로 개폐하게 구비되며, 차압 급유 구조를 이용하는 압축기의 정지 시 냉매보조유로를 개방하여 차압을 해소함으로써 오일 역류를 방지할 수 있도록 구비되는 압축기에 관한 것이다.

Description

압축기{A compressor}

본 개시(disclosure)는 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 차압급유를 적용하는 하부스크롤 압축기에 있어서 압축기 정지 시 오일 역류를 방지하기 위한 냉매 유로를 구비하는 회전축을 포함하는 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 구비되었다.

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 있었다. 또한, 종래 스크롤 압축기는 압축기 내부에서 냉매가 발생시키는 가스력과, 이를 지지하는 반력의 작용점이 일치하지 않으므로 스크롤이 진동(tilting)하여 효율 및 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 한국공개특허공보 제10-20180124633호)를 참조하면, 근자에는 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 있었다. 또한, 하부스크롤 압축기에서 상기 회전축이 압축부를 관통하여 연결되는 경우에는 가스력과 반력의 작용점이 회전축 상에서 일치되어 스크롤의 진동이나 전복모멘트를 상쇄하여 효율과 신뢰성을 보장할 수 있었다.

도 1을 참조하면, 종래 하부 스크롤 압축기는 상기 배출부(121)에 구동부(200)가 압축부(300) 보다 인접하게 구비되고, 상기 압축부(300)가 상기 배출부(121)에서 제일 멀리 이격되어 구비된다. 이러한 하부스크롤 압축기에서 상기 회전축(230)은 일단이 구동부(200)와 연결되고 타단이 압축부(300)에 지지된다. 따라서, 상기 회전축을 지지하기 위한 별도의 하부프레임이 생략될 수 있고, 케이스 일측에 저유된 오일이 구동부(200)를 거치지 않고 상기 회전축(230)을 통해 압축부(300)에 바로 공급될 수 있다는 장점이 있었다.

또한, 하부스크롤 압축기에서 상기 회전축(230)이 압축부(300)를 관통하여 연결되는 경우에는 가스력과 반력의 작용점이 회전축(230) 상에서 일치되어 압축부(300) 중 스크롤의 진동을 차단하고 전복모멘트까지 상쇄하여 효율과 신뢰성을 보장할 수 있었다.

한편, 상기 회전축(230)을 통해 상기 압축부(300)에 공급되는 오일은 상기 압축부(300) 내부를 윤활함과 동시에 상기 압축부(300)를 냉각시켜 상기 압축부(300)의 마모 및 과열을 방지한다.

오른쪽 도면을 참조하면, 상기 압축부(300)는 회전축(230)을 관통하여 지지하는 메인프레임(310)과, 상기 메인프레임(310)에 안착되어 압축실을 형성하는 고정스크롤(320)과, 상기 압축실에 구비되어 상기 냉매를 압축하도록 구비되는 선회스크롤(330)을 포함한다.

상기 고정스크롤(320)의 측면에 구비된 유입홀에서 냉매가 유입되면, 상기 고정스크롤에 구비된 고정랩(323)에, 선회스크롤에 구비된 선회랩(333)이 선회 운동을 통해 냉매를 압축하고, 상기 압축된 냉매는 상기 회전축(230) 부근에 구비된 토출홀(326)로 배출된다.

이때, 상기 회전축(230) 부근은 압축된 냉매로 인해 고압영역이 형성되며, 상기 고압영역에서 상기 냉매는 상기 선회스크롤(330)을 상기 구동부(200)를 향하여 밀어내는 힘을 발생시킨다. 따라서, 상기 스크롤 압축기는 배압실(seal, 350)을 선회스크롤(330)의 상부에 설치하여 상기 회전축(230)을 통해 공급된 오일 및 메인프레임에 접촉된 냉매를 통해 상기 힘을 상쇄시키는 배압력을 발생시킬 수 있다.

상기 회전축(230)은 복수의 급유홀(234a,234b,234c)을 통해 저유된 오일(P)을 상승시켜 메인베어링(232a), 편심축(232b), 고정베어링(232c)에 공급한다.

한편, 상기 배압씰(350)의 외주면에는 상기 고압영역보다 압력이 작은 중간압영역이 형성되며, 상기 선회스크롤을 선회운동시키기 위해 구비되는 올담링(340) 부분에는 저압영역이 형성될 수 있다. 상기 고압영역과, 상기 중간압영역 또는 저압영역의 압력차를 이용하여 상기 회전축(230)에서 공급된 오일을 상기 고정랩과 선회랩 또는 상기 올담링(340)에 공급할 수 있다. (일명, 차압급유방식이 적용될 수 있다.)

다만, 압축기가 작동 중에는 상기 오일이 정상적으로 상기 압축기 내부를 순환하더라도 상기 압축기가 정지하는 경우 이미 차압에 의해 상기 오일 공급 유로(234)를 통해 상기 저유공간(P)에 저유된 오일이 상기 압축부(300)에 공급되고 상대적으로 저압을 형성하는 상기 고정스크롤 측면의 유입홀로 역류하게 되는 문제점이 있었다.

특허문헌 1은 냉매 흡입구에 흡입밸브를 구비하는 압축기에 관한 것이다. 그러나 상술한 바와 같이 고압축비 운전시에는 압축기의 운전성 및 신뢰성 확보를 위해 흡입밸브를 사용할 수 없는 문제점이 있다.

특허문헌 2는 고정스크롤 내부에 인젝션밸브 조립체가 구비되어 역류를 방지 할 수 있는 압축기에 관한 것이다. 그러나 인젝션밸브 조립체는 상기 흡입구 쪽에 형성되기 때문에 고압축비 운전시에는 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

이와 같이, 종래의 압축기는 오일 역류를 방지하기 위해 상기 냉매가 유입되는 흡입구에 흡입밸브를 설치하였다. 그러나 상기 흡입밸브가 설치될 경우 추가적인 공간의 사용이 불가피하고, 압력비가 높은 압축기의 작동을 위해서는 안정성을 위해 흡입밸브를 사용하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 흡입밸브의 사용 없이 오일의 역류를 방지하는 기술의 개발이 필요한 실정이었다.

특허문헌 1: 한국공개특허공보 제 10-2018-0086749호(2018.08.01) 특허문헌 2: 한국공개특허공보 제 10-2018-0093693호(2018.08.22)

본 개시는 차압급유 구조를 채택하는 압축기가 정지 시에 차압에 의해 오일이 흡입구측으로 유동하여 압축기의 신뢰성 문제를 발생시키는 것을 방지하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 차압급유 구조를 적용하는 압축기에서 흡입밸브와 같은 구성 없이 정지 시 오일의 역류를 막는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 압축기가 정지 시 빠르게 차압을 해소함으로써 오일의 역류를 막는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 추가적인 동력 없이 회전축의 회전력을 이용하여 오일의 역류를 막는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 고압의 냉매가 빠르게 저압 영역으로 침투하도록 유도하여 오일의 역류를 방지하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 압축기 운전 중에는 폐쇄되고 정지 시에는 개방되는 밸브를 이용하여 오일의 역류를 방지하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 자중을 이용하여 냉매보조유로를 개폐하는 밸브부를 구비하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 다양한 구조로 형성되어 오일의 역류를 방지하는 밸브부를 구비하는 압축기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 개시는 상술한 과제를 해결하기 위하여, 차압 급유 구조를 사용하는 하부 스크롤 압축기에서 회전축의 정지 시에만 개방되는 냉매보조유로를 이용하여 차압을 해소하고 오일의 역류를 방지할 수 있다. 상기 냉매보조유로는 밸브부를 이용하여 개폐할 수 있다. 상기 밸브부는 원심력을 이용하여 압축기 작동 시에는 상기 냉매보조유로를 폐쇄할 수 있고, 정지 시에는 자중을 이용하여 상기 냉매보조유로를 개방할 수 있다. 상기 냉매보조유로가 개방되면 상기 오일이 역류하는 경로를 따라 상기 냉매가 흐르게 되어 상기 오일이 흡입밸브로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

본 개시인 압축기는 일측에 냉매가 토출되는 배출부를 구비하고 오일을 저유하는 저유공간을 제공하는 케이스, 상기 케이스의 내주면에 결합되어 회전자기장을 발생시키는 고정자와, 상기 고정자에 수용되어 상기 회전 자기장에 의해 회전하는 회전자를 포함하는 구동부, 상기 회전자에서 상기 배출부와 멀어지는 방향으로 결합되거나 연장되어 구비되는 회전축, 상기 회전축에 결합되어 상기 냉매를 압축하는 압축부 및 상기 압축부에 결합되어 상기 냉매를 상기 배출부로 안내하는 머플러를 포함하고, 상기 회전축은 상기 저유공간에 수용된 상기 오일을 상기 압축부에 공급하는 오일 공급 유로와 상기 오일 공급 유로에서 상기 배출부와 마주하는 회전축의 일단을 관통하게 연장 형성되어 상기 냉매가 유동하도록 구비되는 냉매보조유로를 포함하고, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로를 선택적으로 개폐하는 밸브부를 포함할 수 있다.

회전여부에 따라 상기 냉매보조유로를 선택적으로 개폐한다는 것은 상기 회전축이 일정 속도 이하로 회전할 경우 상기 냉매보조유로를 개방하는 것을 의미한다.

상기 밸브부는 상기 배출부와 마주하는 상기 회전축의 일단에 구비되어 상기 회전축과 함께 회전하도록 결합되는 결합부 및 상기 결합부에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하되 상기 회전축의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로를 선택적으로 개폐하도록 상기 결합부에서 이동 가능하게 결합되는 개폐부를 포함할 수 있다.

상기 개폐부는 상기 결합부 또는 상기 회전축과 접촉 가능하게 구비되어 상기 회전축의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로를 선택적으로 개폐하는 차단부 및 상기 차단부에서 연장되거나 결합되어 상기 냉매보조유로를 자중에 의해 개폐하는 질량부를 포함할 수 있다.

상기 질량부는 상기 회전축의 회전속도가 기준속도 미만이면 상기 냉매보조유로가 개방되고, 상기 회전축의 회전속도가 상기 기준속도 이상이면 상기 냉매보조유로가 폐쇄되도록 구비될 수 있다.

상기 결합부는 상기 배출부와 마주하는 상기 결합부의 단부에서 돌출되게 형성되어 상기 개폐부가 결합되도록 구비되는 힌지부를 포함하고, 상기 개폐부는 상지 힌지부를 회전중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.

본 개시인 압축기는 일단이 상기 질량부에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 결합부에 회전 가능하게 결합되어 상기 질량부의 자중을 상기 차단부에 전달하는 제1연결부를 포함할 수 있다.

상기 차단부의 일측에 구비되어 상기 차단부와 상기 질량부를 회전 가능하게 결합하는 제1힌지부, 상기 질량부에 구비되어 상기 질량부와 상기 제1연결부를 회전 가능하게 결합하는 제2힌지부 및 상기 결합부의 일측에 구비되어 상기 결합부와 상기 제1연결부를 회전 가능하게 결합하는 제3힌지부를 더 포함할 수 있다.

상기 질량부 및 상기 제1연결부는 복수 개로 구비될 수 있다.

본 개시인 압축기는 상기 결합부 또는 상기 회전축에 구비되어 상기 차단부와 접촉되게 구비되며, 상기 냉매보조유로가 개방되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 질량부를 상기 결합부에 회전 가능하게 결합하는 제4힌지부를 더 포함할 수 있다.

본 개시인 압축기는 상기 배출부와 마주하는 상기 냉매보조유로의 일측에서 상기 냉매보조유로의 반경방향으로 확장되게 구비되어 상기 결합부를 수용하는 수용부를 포함할 수 있다.

상기 밸브부는 상기 냉매보조유로와 분리 가능하게 구비될 수 있다.

상기 질량부는 무게를 변경 가능하도록 구비될 수 있다.

본 개시는 흡입밸브와 같은 구성 없이 압축기 정지 시에 오일의 역류를 방지하여 안정성과 효율성이 향상되는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 압축기 정지시에 오일 역류 방지를 통한 랩 신뢰성을 개선하는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 차압 해소 속도 향상을 통해서 압축기의 에러 발생을 방지할 수 있는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 회전축의 회전에 따른 원심력 또는 탄성력을 이용하기 때문에 별도의 동력을 필요로 하지 않으면서 차단 밸브와 같은 역할을 할 수 있으므로 효율이 높은 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 차압 급유 구조를 적용하므로 별도의 동력을 사용하지 않고 압축부에 오일을 공급하는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 회전 시에 질량부가 밸런서의 역할을 수행할 수 있으므로 회전축의 편심을 방지할 수 있는 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 밸브부가 분리 가능하게 구비될 수 있으므로 밸브부의 유지 및 보수가 용이한 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 개시는 사용 조건에 따라 상기 질량부의 무게를 변경 가능한 압축기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 압축기의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예인 압축기의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 종래 압축기와 본 개시인 압축기의 작동을 도시한 것이다.
도 4는 본 개시의 작동 원리를 도시한 것이다.
도 5는 본 개시인 압축기를 적용한 입체 도면을 도시한 것이다.
도 6은 본 개시인 압축기의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 본 개시의 밸브부의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 개시의 밸브부의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 2는 본 개시인 압축기의 구조를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 개시인 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.

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 결합되고 상기 고정자(210) 내부에서 회전 가능하게 결합되어 회전동력을 발생시키도록 구비될 수 있다. 상기 회전축(230)은 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(320)에 안착되어 상기 압축부(300)의 외관을 형성하는 메인프레임(310)을 포함할 수 있다.

결과적으로, 상기 하부 스크롤 압축기(10)는 상기 배출부(121)와 상기 압축부(300) 사이에 상기 구동부(200)가 배치된다. 다시말해, 상기 배출부(121)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(121)와 상기 압축부(300) 사이에 구비될 수 있다.

이로써, 상기 케이스(100)의 저유공간(p)에 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 개시인 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(330)에 전복모멘트가 작용하지 않으므로 상기 선회스크롤(330)이 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(320) 사이의 마찰력도 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(200)의 하부에 구비되는 메인경판(311)과, 상기 메인경판(311)의 내주면에서 상기 구동부(200)와 멀어지는 방향으로 연장되어 상기 고정스크롤(320)에 안착되는 메인측판(312)과, 상기 메인경판(311)에서 연장되어 회전축(230)을 회전 가능하게 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 메인홀(317)이 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 오일(P)이 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(200)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)를 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. 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 회전 가능하게 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 메인프레임(310)의 메인축수부(318)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되도록 구비되는 메인 베어링부(232c)와, 고정스크롤(320)의 고정축수부(3281)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되도록 구비되는 고정 베어링부(232a)와, 메인 베어링부(232c)와 고정 베어링부(232a) 사이에 구비되어 선회스크롤(330)의 선회관통홀 (338)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 편심축(232b)을 포함할 수 있다.

이때, 메인 베어링부(232c)와 고정 베어링부(232a)는 동일 축중심을 가지도록 동축 선상에 형성되고, 편심축(232b)은 무게 중심이 메인 베어링부(232c) 또는 고정 베어링부(232a)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 편심축(232b)은 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(330)은 상기 고정스크롤(320)에서 상기 편심축(232b)에 의해 규칙적으로 선회 운동하도록 구비될 수 있다.

다만, 상기 선회스크롤(330)이 자전하는 것을 방지하기 위해, 본 개시인 압축기(10)는 상기 선회스크롤(330)의 상부에 결합되는 올담링(Oldham's ring)(340)을 더 구비할 수 있다. 상기 올담링(340)은 선회스크롤(330)과 메인프레임(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(330)의 자전을 방지할 수 있다.

한편, 상기 회전축(230)은 상기 고정스크롤(320)을 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) 또는 상기 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 오일 공급 유로(234)에는 복수의 급유홀(234a,b,c,d)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 급유 홀은 제1급유홀(234a), 제2급유홀(234b), 제3급유홀(234c), 제4급유홀(234d)을 포함할 수 있다. 먼저, 제1급유홀(234a)은 메인 베어링부(232c)의 외주면을 관통하도록 형성될 수 있다.

상기 제1급유홀(234a)은 오일 공급 유로(234)에서 메인 베어링부(232c)의 외주면으로 관통되도록 형성될 수 있다. 또한 제1급유홀(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, 제1급유홀(234a)은 도면에 도시된 것과 달리, 복수개의 홀을 포함할 수도 있다. 또한 제1급유홀(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)를 포함할 수 있다. 상기 오일피더(233)는 상기 머플러(500)를 관통하여 상기 오일에 접촉하는 연장축(233a)과 상기 연장축(233a)의 외주면에 나선형으로 구비되고 상기 오일 공급 유로(234)에 연통하는 나선홈(233b)을 포함할 수 있다.

이로써, 상기 회전축(230)이 회전하면, 상기 나선홈(233b)과 상기 오일의 점성 및 상기 압축부(300) 내부의 고압영역(S1) 및 중간압영역(V1)의 압력차로 인해 상기 오일은 상기 오일피더(233) 및 상기 오일 공급 유로(234)를 통해 상승하고, 상기 복수개의 급유홀에 토출된다. 복수개의 급유홀(234a, 234b, 234c, 234d)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 제1급유홀(234a)을 통해 공급된 오일은 상기 메인프레임(310)과 회전축(230)을 윤활하도록 구비될 수 있다. 또한, 제2급유홀(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, 제2급유홀(234b) 뿐만 아니라 제1 급유홀(234a) 또는 제3 급유홀(234d)을 통해 토출된 오일이 포켓 홈(314)으로 공급될 수도 있다.

한편, 상기 회전축(230)을 따라 안내된 오일은 선회 스크롤(240)과 메인프레임(310) 사이에 설치되는 올담링(340)과 고정스크롤(320)의 고정측판(322)에 공급될 수 있다. 이를 통해, 고정스크롤(320)의 고정측판(322) 및 올담링(340)의 마모를 저감할 수 있다. 또한, 상기 제3급유홀(234c)에 공급된 오일은 압축실에 공급됨으로써, 선회스크롤(330)과 고정스크롤(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 개시인 압축기(10)는 상기 고정스크롤(320)의 최외각에 결합되어 상기 냉매를 상기 배출부(121)로 안내하는 공간을 제공하는 머플러(500)를 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)를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 토출홀(326)에서 분사된 냉매는 상기 머플러(500)가 형성하는 밀폐공간을 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(317)과 연통하도록 구비될 수 있다. 이로써, 상기 냉매는 상기 압축부(300)를 통과하여 상기 구동부(200)를 지나 상기 배출부(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 개시인 압축기(10)는 상기 배압이 상기 선회스크롤(330)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.

또한, 상기 배압씰(350)로 인해, 상기 제1급유홈(234a)에서 공급된 오일은 상기 배압씰(350) 내주면까지 공급될 수 있다. 따라서, 상기 오일은 상기 메인스크롤과 상기 선회스크롤의 접촉면을 윤활할 수 있다. 나아가, 상기 배압씰(350) 내주면에 공급된 오일은 상기 냉매의 일부와 함께 상기 선회스크롤(330)을 상기 고정스크롤(320)로 밀어내는 배압을 형성할 수 있다.

이로써, 상기 배압씰(350)을 기준으로 상기 고정랩(323)과 상기 선회랩(333)의 압축공간은 상기 배압씰(350)의 내부 영역의 고압영역(S1)과, 상기 배압씰(350)의 외부는 중간압영역(V1)으로 구분될 수 있다. 물론, 냉매가 유입되면서 압축되는 과정에서 압력이 높아지므로 상기 고압영역(S1)과 상기 중간압영역(V1)은 자연스럽게 구분될 수 있다. 그러나, 상기 배압씰(350)의 존재로 인해 압력변화가 임계적으로 발생할 수 있으므로 상기 배압씰(350)로 인해 상기 압축공간이 구분될 수도 있다.

한편, 상기 압축부(300)에 공급된 오일이나, 상기 케이스(100)의 저유공간(P)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(120)과 상기 수용쉘(110)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)를 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 개시인 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.

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 중심밸런서(410) 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)과 상대적으로 근접하여 구비되므로 상기 편심축(232b)의 편심하중을 직접적으로 상쇄할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 상기 중심밸런서(410)는 상기 편심축(232b)이 편심된 방향과 반대 방향으로 편심되어 구비되는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 회전축(230)이 저속 또는 고속으로 회전하여도 상기 편심축(232b)과 이격된 거리가 가까우므로 거의 균일하게 상기 편심축(232b)에서 발생하는 편심력 또는 편심하중을 효과적으로 상쇄할 수 있다.

상기 외각밸런서(420)는 상기 편심축(232b)이 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)과 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.

한편 상기 회전축(230)은 상기 오일 공급 유로(234)에서 상기 배출부(121)방향으로 연장되어 상기 회전축(230)의 일단을 관통하게 형성되며 상기 냉매가 유동하도록 구비되는 냉매보조유로(235)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉매보조유로(235)는 상기 구동부(200)의 상부면과 상기 케이스(100)로 형성되는 공간 즉 상기 압축된 냉매가 유입되는 공간과 상기 오일 공급 유로(234)가 연통하게 구비될 수 있다. 상기 냉매보조유로(235)가 구비된 상기 회전축(230)의 일단에는 상기 회전축(230)과 함께 회전하며 상기 회전축(230)의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로(235)를 선택적으로 개폐하는 밸브부(600)를 더 포함할 수 있다.

상기 밸브부(600)는 상기 압축기(10)의 작동이 정지되어 상기 회전축(230)의 속도가 일정 속도 이하로 내려갈 경우 상기 냉매보조유로(235)를 개방하여 상기 냉매가 상기 냉매보조유로(235)를 통해 유동시킬 수 있다.

상기 압축기(10)가 정지하게 되면 상기 압축된 냉매에 의해 상기 압축기(10)의 내부에 차압이 형성되고 이에 의하여 상기 오일이 상대적으로 저압을 형성하는 흡입구로 역류하는 문제점이 발생한다. 그러나, 상기 밸브부(600)가 상기 냉매보조유로(235)를 개방하여 상기 압축기(10) 내부의 차압을 해소하고 오일이 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이하 상기 밸브부(600)의 구조와 작동 원리 및 효과에 대하여 자세히 설명한다.

도 3은 종래의 압축기와 본 개시인 압축기를 비교하여 도시한 것이다.

도 3(a) 및 도 3(b)는 종래의 압축기가 작동하는 경우와 작동을 멈춘 경우에 오일의 흐름을 나타내는 것이다.

도 3(a)를 참고하면, 상기 압축기(10)가 작동하는 경우 차압에 의해 상기 저유공간(P)에서 상기 오일 공급 유로(234)를 따라 상기 오일이 급유되어 상기 메인프레임(310), 상기 고정스크롤(320) 및 상기 선회스크롤(330)을 윤활한 뒤 다시 오일 저유공간(P)으로 회수된다. 이와 같이, 정상적인 상기 압축기(10)의 작동 중에는 상기 오일이 외부로 유출되거나 역류하지 않을 수 있다.

도 3(b)를 참고하면, 상기 압축기(10)가 정지하는 경우 이미 형성된 차압에 의해 상기 오일이 상기 저유공간(P)에서 상기 오일 공급 유로(234)를 따라 상기 오일이 급유된다. 그러나 상기 선회스크롤(330)이 작동하지 않으므로 상기 오일이 상기 회전축(230) 방향으로 이동하지 못하고 저압을 형성하는 냉매 유입구 방향으로 유동할 수 있다. 이와 같이, 상기 압축기(10)가 작동을 정지한 경우 상기 압축기(10) 내부의 차압이 해소되지 않으면 상기 오일이 역류하거나 유실되어 상기 압축기(10)의 안정성 및 효율이 감소할 수 있다.

도 3(c)를 참고하면, 상기 회전축(230)은 내부에 상기 오일 공급 유로(234)와 연통되며 상기 회전축(230)의 일단을 관통하게 형성되는 상기 냉매보조유로(235)를 포함할 수 있다. 상기 냉매보조유로(235)는 상기 압축부(300)와 연통되므로 상기 케이스(100) 내부의 차압을 해소할 수 있다.

그러나, 상기 냉매보조유로(235)가 항상 개방되어 있을 경우 상기 압축부(300)에 차압 급유 방식으로 오일을 공급하는 것이 불가능하다. 따라서 상기 압축기(10)가 작동하는 경우에는 상기 냉매보조유로(235)를 차폐하고 상기 압축기(10)가 정지 시에 상기 냉매보조유로(235)를 개방하는 밸브부(600)를 포함할 수 있다.

상기 밸브부(600)는 상기 회전축(230)이 회전할 시에는 상기 냉매보조유로(235)를 차폐하므로 종래의 압축기와 같이 작동할 수 있다. 또한 상기 밸브부(600)는 상기 회전축(230)이 정지할 시에는 상기 냉매보조유로(235)를 개방하므로 상기 압축기(10) 내부의 차압을 빠르게 해소하여 상기 오일이 상기 압축기(10) 외부로 배출되거나 역류하는 것을 방지할 수 있다.

상기 냉매보조유로(235)가 개방되면 상기 케이스(100) 내부에서 고압을 형성하고 있던 냉매가 I방향으로 빠르게 유입되어 차압을 해소할 수 있다. 상기 저유공간(P)에 저유되어 있던 오일을 상기 압축부(300)로 공급하기 위해 일정한 일이 공급되어야 한다. 그러나 차압이 해소될 경우 상기 일을 공급할 수 없으므로 상기 오일은 상기 압축부(300)로 공급되지 못하고 Ⅱ방향과 같이 상기 저유공간(P)에 머무를 수 있다.

도 4는 본 개시인 압축기를 구성하는 밸브부의 구조 및 원리를 도시한 것이다.

도 4(a) 및 도 4(b)를 참고하면 상기 밸브부(600)는 상기 회전축(230)의 일단에 구비되어 상기 회전축(230)과 함께 회전하도록 결합되는 결합부(610)와 상기 결합부(610)에 결합되어 상기 회전축(230)과 함께 회전하되 상기 회전축(230)의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로(235)를 선택적으로 개폐하도록 상기 결합부(610)에서 이동 가능하게 결합되는 개폐부(620)를 포함할 수 있다.

상기 개폐부(620)는 상기 결합부(610) 또는 상기 회전축(230)과 접촉 가능하게 구비되어 상기 회전축(230)의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로(235)를 선택적으로 개폐하는 차단부(621)와 상기 차단부(621)에서 연장되거나 결합되어 상기 냉매보조유로(235)를 자중에 의해 개폐하는 질량부(622)를 포함할 수 있다.

상기 개폐부(620)는 상기 결합부(610)의 일측에서 결합지점을 중심으로 상기 냉매보조유로(235)를 개폐하도록 회전할 수 있다.

상기 회전축(230)이 정지상태에서 가속하여 회전속도(V)가 회전을 시작하는 경우 상기 질량부(622)에는 중력(Fg)과 상기 회전축(230)의 회전에 따른 원심력(Fc)이 작용한다. 상기 차단부(621)에 작용하는 중력 및 원심력도 존재하나 상기 질량부(622)의 질량이 상대적으로 크기 때문에 상기 차단부(621)의 질량에 따른 중력과 원심력은 무시할 수 있다.

상기 회전축(230)의 회전속도(V)가 증가하는 경우에 상기 중력(Fg)은 일정하게 유지되나 상기 원심력(Fc)은 지속적으로 증가할 수 있다. 상기 중력(Fg)과 상기 원심력(Fc)은 상기 개폐부(620)에 회전모멘트를 제공할 수 있다. 상기 원심력(Fc)이 증가할수록 상기 개폐부(620)는 시계 반대방향으로 회전하려는 힘이 강해질 수 있다. 따라서, 상기 회전축(230)의 회전속도(V)가 기준속도(Vo)에 도달하는 경우 상기 중력(Fg)과 상기 원심력(Fc)이 평형을 이루게 되므로 상기 냉매보조유로(235)가 폐쇄되기 직전의 상태로 유지될 수 있다.

상기 기준속도(Vo)는 상기 압축기(10)의 사용 조건 및 목적에 따라 적절히 변경될 수 있다.

상술한 바와 반대로 상기 회전축(230)의 회전속도(V)가 상기 기준속도(Vo)보다 빠르게 회전하다가 상기 압축기(10)의 작동이 정지되어 상기 회전속도(V)가 감소하는 경우를 가정할 수 있다. 상기 회전속도(V)가 상기 기준속도(Vo)보다 큰 경우에는 상기 원심력(Fc)이 상기 중력(Fg)보다 우세할 수 있다. 따라서 상기 냉매보조유로(235)는 폐쇄된 채로 상기 압축기(10)가 작동할 수 있다.

상기 회전속도(V)가 상기 기준속도(Vo)와 동일하게 되는 순간에는 상기 중력(Fg)과 상기 원심력(Fc)이 평형을 이루므로 상기 개폐부(620)는 원 상태를 유지한다. 따라서 상기 냉매보조유로(235)는 폐쇄된 채로 유지될 수 있다.

그러나, 상기 회전속도(V)가 상기 기준속도(Vo)보다 작아지는 경우 상기 중력(Fg)이 상기 원심력(Fc)보다 우세하게 작용할 수 있다. 따라서, 상기 개폐부(620)에 시계방향 모멘트가 가해질 수 있고 상기 모멘트에 의해 상기 냉매보조유로(235)가 개방될 수 있다. 상기 냉매보조유로(235)가 개방되면 상기 냉매가 상기 냉매보조유로(235)를 통해 상기 압축부(300)로 유동하고 상기 압축기(10) 내부의 차압이 해소되어 상기 오일의 역류를 방지할 수 있다.

상술한 방식으로 상기 밸브부(600)는 상기 회전축(230)의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로(235)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 여기서 상기 회전축(230)의 회전여부에 따라서 작용한다는 표현은 상기 회전축(230)의 회전속도(V)가 기준속도(Vo)와 비교할 수 있는 것을 의미할 수 있다.

상기 기준속도(Vo)는 다양한 상황에서 사용 조건과 목적에 맞게 적절히 선택될 수 있는 값에 해당한다. 이 뿐 아니라 상기 질량부(622)의 무게를 조절하여 상기 기준속도(Vo)를 일정하게 유지시키고 다양한 사용 조건과 목적에 맞게 사용할 수 있다.

도 5는 본 개시인 압축기의 밸브부를 도시한 것이다.

도 5를 참고하면, 상기 밸브부(600)는 상기 결합부(610)의 단부에서 돌출되게 형성되어 상기 개폐부가 결합되도록 구비되는 힌지부(630)를 포함할 수 있다. 상기 개폐부(620)는 상기 힌지부(630)에 의해 상기 결합부(610)와 결합될 수 있다. 상기 개폐부(620)는 상기 힌지부(630)를 회전중심으로 회전 가능하게 결합되어 상기 냉매보조유로(235)를 개폐할 수 있다.

상기 힌지부(630)는 관통홀이 구비되어 상기 개폐부(620)의 일측에 구비되는 관통홀과 연통되게 구비될 수 있다. 상기 관통홀을 동시에 관통하는 핀에 의해 상기 결합부(610)와 상기 개폐부(620)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 그러나 이에 국한되는 것은 아니고 상기 개폐부(620)가 회전 가능하게 구비 상기 힌지부(630)를 중심으로 회전 가능하게 결합되는 다른 방법으로 결합될 수 있다. 상기 압축기의 작동시 상기 회전축(230)에 연결된 상기 개폐부(620)에는 큰 진동이 가해지므로 상기 개폐부(620)는 상기 결합부(610)에 최소한의 구성요소로 결합되게 구비될 수 있다.

상기 질량부(622)는 상기 고정자(210) 또는 상기 회전자(220)에 간섭받지 않는 선에서 충분한 길이로 연장되게 형성될 수 있다. 또한 상기 질량부(622)는 상기 회전축(230)이 완전히 정지한 경우에 상기 회전축(230)의 외주면에 접촉되도록 구비될 수 있다. 따라서, 상기 회전축(230)과 접촉되는 상기 질량부(622)의 일면은 상기 회전축(230)의 외주면에 대응되도록 일정 곡률을 가지고 형성될 수 있다.

상기 차단부(621)는 상기 냉매보조유로(235)의 일면을 충분히 차폐하도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)와 접촉하는 부분은 압축 가능한 재질로 형성되어 상기 회전축(230)이 회전하는 경우에 상기 냉매보조유로(235)에 충분히 밀착되어 상기 냉매보조유로(235)로 상기 냉매가 불필요하게 유실되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위하여 상기 차단부(621)는 상기 냉매보조유로(235)에 대응되도록 돌출되는 구성을 더 포함할 수 있다.

도 6은 본 개시인 압축기의 밸브부의 단면도를 도시한 것이다.

도 6을 참고하면 상기 냉매보조유로(235)는 상기 구동부(200)와 마주하는 상기 냉매보조유로(235)의 일측에서 상기 냉매보조유로(235)의 반경방향으로 확장되게 구비되어 상기 결합부(610)를 수용하는 수용부(2351)를 더 포함할 수 있다.

상기 결합부(610)는 상기 수용부(2351)에 압입되는 방식으로 결합될 수 있다. 상기 밸브부(600)와 상기 회전축(230)의 사이로 상기 냉매가 유실될 가능성이 있으므로 상기 밸브부(600)와 상기 회전축(230)은 기밀하게 결합될 필요성이 있다. 따라서 상기 수용부(2351)에 상기 밸브부(600)의 상기 결합부(610)를 압입하는 방식으로 불필요한 상기 냉매의 유출입을 방지하여 상기 압축기의 안정성 및 효율을 상승시키는 효과가 있다.

상기 수용부(2351)에 상기 결합부(610)를 기밀하게 결합하기 위해 상기 결합부(610)의 외주면을 압축 가능한 재질로 표면처리할 수 있다. 이에 의해서 상기 압축기의 안정성 및 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 밸브부(600)가 상기 회전축(230)에 압입되는 방식으로 결합될 수 있다. 즉, 상기 밸브부(600)는 상기 회전축(230)과 분리 가능하게 구비될 수 있다. 상기 밸브부(600)는 필요에 따라 교체가 용이할 수 있다. 따라서, 상기 밸브부(600)의 유지 및 보수가 유용한 장점이 있다.

도 7은 본 개시의 밸브부의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 7을 참고하면, 상기 밸브부(600)는 상기 결합부(610), 상기 차단부(621), 상기 질량부(622) 및 제1연결부재(623)를 포함할 수 있다. 상기 차단부(621)와 상기 질량부(622)는 제1힌지부(631)에 의하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 질량부(622)와 상기 제1연결부재(623)는 제2힌지부(632)에 의해 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 제1연결부재(623)와 상기 결합부(610)는 제3힌지부(633)에 의해 회전 가능하게 결합될 수 있다.

상기 제1연결부재(623)는 상기 질량부(622)의 자중에 의한 중력 및 원심력에 의한 회전력을 상기 차단부(621)에 전달할 수 있다. 상기 질량부(622)는 서로 대칭되는 위치에 복수개로 구비될 수 있다. 따라서 상기 회전축(230)에 불필요한 편심량 및 편심모멘트를 가하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 회전축(230)의 회전에 따른 휘어짐을 방지할 수 있다. 또한 대칭되는 위치에서 상기 차단부(621)에 회전 모멘트를 부가하므로 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)와 더욱 견고하게 밀착되어 상기 냉매보조유로(235)를 차폐할 수 있다.

이하 상기 밸브부(600)의 작동원리를 상기 도면상의 오른쪽 부분을 기준으로 설명한다.

도 7(a)를 참고하면, 상기 압축기(10)의 작동이 정지되어 상기 회전축(230)이 감속하는 경우, 상기 회전축(230)의 회전속도가 기준속도 이하로 감소하게 되면 상기 질량부(622)에 원심력보다 중력이 우세하게 작용한다. 이에 따라, 상기 제1힌지부(631)에는 시계방향 모멘트가, 상기 제2힌지부(632)에는 시계방향 모멘트가, 제3힌지부(633)에는 반시계방향 모멘트가 작용하고, 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)를 개방하는 방향으로 이동한다. 따라서, 상기 회전축(230)이 정지하는 경우에 상기 냉매보조유로(235)를 개방하여 상기 압축기(10) 내부의 차압을 해소하고 상기 오일의 역류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 7(b)를 참고하면, 상기 압축기(10)가 작동을 시작하여 상기 회전축(230)이 가속하는 경우, 상기 회전축(230)의 회전속도가 기준속도 이상으로 증가하게 되면 상기 질량부(622)에 중력보다 원심력이 우세하게 작용한다. 이에 따라, 상기 제1힌지부(631)에는 반시계방향 모멘트가, 상기 제2힌지부(632)에는 반시계방향 모멘트가, 제3힌지부(633)에는 시계방향 모멘트가 작용하고, 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)를 차단하는 방향으로 이동한다. 따라서, 상기 회전축(230)이 회전하는 경우에 상기 냉매보조유로(235)를 차단하여 상기 압축기(10) 내부의 차압을 형성할 수 있고, 상기 압축기(10)가 정상적으로 작동할 수 있다.

상기와 같은 밸브부(600)는 2개 이상의 상기 질량부(622)를 포함할 수 있으며 상기 회전축(230)의 과도한 진동을 방지하기 위해 서로 대칭되는 위치에 구비될 수 있다.

도 8은 본 개시의 밸브부의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 8을 참고하면, 상기 밸브부(600)는 상기 결합부(610), 상기 차단부(621), 상기 질량부(622) 및 탄성부재(624)를 포함할 수 있다. 상기 질량부(622)는 제4힌지부(634)에 의해 상기 결합부(610)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 탄성부재(624)는 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)를 개방하도록 탄성력을 제공할 수 있다.

상기 질량부(622)는 서로 대칭되는 위치에 복수개로 구비될 수 있다. 따라서 상기 회전축(230)에 불필요한 편심량 및 편심모멘트를 가하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 회전축(230)의 회전에 따른 휘어짐을 방지할 수 있다. 또한 대칭되는 위치에서 상기 차단부(621)에 회전 모멘트를 부가하므로 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)와 더욱 견고하게 밀착되어 상기 냉매보조유로(235)를 차폐할 수 있다.

도 8(a)를 참고하면, 상기 압축기(10)의 작동이 정지되어 상기 회전축(230)이 감속하는 경우, 상기 회전축(230)의 회전속도가 기준속도 이하로 감소하게 되면 상기 질량부(622)에 원심력보다 중력이 우세하게 작용한다. 이에 따라, 상기 제4힌지부(634)에는 시계방향 모멘트가 작용한다.

또한, 상기 차단부(621)는 상기 탄성부재(624)에 의해 상기 냉매보조유로(235)를 개방하는 방향으로 힘을 받는다. 따라서, 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)를 개방하는 방향으로 이동한다. 즉, 상기 회전축(230)이 정지하는 경우에 상기 냉매보조유로(235)를 개방하여 상기 압축기(10) 내부의 차압을 해소하고 상기 오일의 역류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 8(b)를 참고하면, 도 8(a)와 반대로 상기 압축기(10)가 작동을 시작하여 상기 회전축(230)이 가속하는 경우, 상기 회전축(230)의 회전속도가 기준속도 이상으로 증가하게 되면 상기 질량부(622)에 중력보다 원심력이 우세하게 작용한다. 이에 따라, 상기 제4힌지부(634)에는 반시계방향 모멘트가 작용한다. 따라서, 상기 질량부(622)는 상기 차단부(621) 상기 냉매보조유로(235)를 차단하는 방향으로 힘을 가한다. 그러나 반대 방향으로 상기 탄성부재(624)가 상기 차단부(621)를 이동시키려는 힘을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 차단부(621)가 상기 냉매보조유로(235)를 차단하기 위해 상기 탄성부재(624)는 적절한 탄성력을 갖도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 회전축(230)이 회전하는 경우에 상기 냉매보조유로(235)를 차단하여 상기 압축기(10) 내부의 차압을 형성할 수 있고, 상기 압축기(10)가 정상적으로 작동할 수 있다.

본 개시는 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 개시 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 개시의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 냉매사이클
10 압축기
100 케이스 110 수용쉘 120 배출쉘 121 배출부 130 차단쉘
200 구동부 210 고정자 201 구동회수유로
220 회전자 230 회전축 231 메인축
232 베이링부
232a 메인베이링부
232b 편심축
232c 고정베이링부
233 오일피더 233a 연장축
233b 나선홈
234 오일 공급 유로
234 a 제1오일홀
234 b 제2오일홀
234 c 제3오일홀
234 d 제4오일홀
235 냉매보조유로
2351 수용부
300 압축부 301 압축회수유로 310a 메인회수유로 320a 고정회수유로
310 메인프레임 311 메인경판 318 메인관통홀 3181 메인축수부
312 측판 314 오일포켓
320 고정스크롤 321 고정경판 322 고정측판 323 고정랩
325 유입홀 326 토출홀
327 바이패스홀 328 고정관통홀 3281 고정축수부
330 선회스크롤 331 선회경판 333 선회랩 338 선회관통홀
340 올담링 350 배압씰(seal)
400 구동밸런서 410 중심밸런서 420 외곽밸런서
500 머플러 510 수용바디 520 결합부
530 연장부 540 오목부 541 머플러 축수부
600 밸브부 610 결합부 620 개폐부
621 차단부 622 질량부 623 제1연결부
630 힌지부
631 제1힌지부 632 제2힌지부 633 제3힌지부 634 제4힌지부

Claims

일측에 냉매가 토출되는 배출부를 구비하고 오일을 저유하는 저유공간을 제공하는 케이스;
상기 케이스의 내주면에 결합되어 회전자기장을 발생시키는 고정자와, 상기 고정자에 수용되어 상기 회전자기장에 의해 회전하는 회전자를 포함하는 구동부;
상기 회전자에서 상기 배출부와 멀어지는 방향으로 결합되거나 연장되어 구비되는 회전축;
상기 회전축에 결합되어 상기 냉매를 압축하는 압축부; 및
상기 압축부에 결합되어 상기 냉매를 상기 배출부로 안내하는 머플러;를 포함하고,
상기 회전축은
상기 저유공간에 수용된 상기 오일을 상기 압축부에 공급하는 오일 공급 유로와
상기 오일 공급 유로에서 상기 배출부를 향해 상기 회전축의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 배출부와 마주하는 상기 회전축의 일단을 관통하여 상기 냉매가 유동하도록 구비되는 냉매보조유로를 포함하고,
상기 배출부와 마주하는 상기 회전축의 일단에 구비되어 상기 회전축과 함께 회전하는 결합부 및 상기 결합부에 구비되어 상기 회전축과 함께 회전하되 상기 회전축의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로를 선택적으로 개폐하도록 상기 결합부에서 이동 가능하게 결합되는 개폐부를 포함하는 밸브부를 포함하며,
상기 개폐부는
상기 결합부 또는 상기 회전축과 접촉 가능하게 구비되어 상기 회전축의 회전여부에 따라 상기 냉매보조유로를 선택적으로 개폐하는 차단부; 및
상기 차단부에서 연장되거나 결합되어 상기 냉매보조유로를 자중에 의해 개폐하는 질량부;를 포함하는 압축기.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 질량부는
상기 회전축의 회전속도가 기준속도 미만이면 상기 냉매보조유로가 개방되고,
상기 회전축의 회전속도가 상기 기준속도 이상이면 상기 냉매보조유로가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 결합부는
상기 배출부와 마주하는 상기 결합부의 단부에서 돌출되게 형성되어 상기 개폐부가 결합되도록 구비되는 힌지부;를 포함하고,
상기 개폐부는 상지 힌지부를 회전중심으로 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서,
일단이 상기 질량부에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 결합부에 회전 가능하게 결합되어 상기 질량부의 자중을 상기 차단부에 전달하는 제1연결부;를 포함하는 압축기.
제 6항에 있어서,
상기 차단부의 일측에 구비되어 상기 차단부와 상기 질량부를 회전 가능하게 결합하는 제1힌지부;
상기 질량부에 구비되어 상기 질량부와 상기 제1연결부를 회전 가능하게 결합하는 제2힌지부; 및
상기 결합부의 일측에 구비되어 상기 결합부와 상기 제1연결부를 회전 가능하게 결합하는 제3힌지부;를 포함하는 압축기.
제 6항에 있어서,
상기 질량부 및 상기 제1연결부는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 결합부 또는 상기 회전축에 구비되어 상기 차단부와 접촉되게 구비되며, 상기 냉매보조유로가 개방되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 압축기.
제 9항에 있어서,
상기 질량부를 상기 결합부에 회전 가능하게 결합하는 제4힌지부;를 포함하는 압축기.
제 9항에 있어서,
상기 질량부는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 배출부와 마주하는 상기 냉매보조유로의 일측에서 상기 냉매보조유로의 반경방향으로 확장되게 구비되어 상기 결합부를 수용하는 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 12항에 있어서,
상기 밸브부는 상기 냉매보조유로와 분리 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 질량부는 무게를 변경 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.