KR102379079B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징; 상기 메인하우징의 상측에 배치되며, 상기 회전축의 상단이 결합되는 회전스크롤; 상기 메인하우징과 회전스크롤의 사이에 개재되어 상기 회전스크롤과의 사이에 오일이 공급되는 배압실을 형성하며, 상기 회전스크롤의 반경방향 외측에 메인밸브유로가 상하방향을 따라 형성되고, 상기 배압실 및 상기 메인밸브유로를 연통하는 연통유로가 형성된 메인프레임; 상기 메인프레임의 상측에 안착되며, 상기 회전스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실을 형성하고, 상기 메인밸브유로와 연통되는 고정밸브유로가 상하방향을 따라 형성된 고정스크롤; 및 상기 고정스크롤의 상면에 안착되며, 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 커버하우징을 포함하되, 상기 커버하우징과 상기 고정스크롤과의 사이에는, 상기 고정밸브유로 및 상기 압축실과 연통되는 급유유로가 형성된 스크롤압축기를 제공한다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 모터의 회전력을 이용하여 외부로부터 냉매를 흡입하여 압축한 후, 이를 외부로 토출시키는 스크롤 타입의 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 압축기란, 기체를 흡입하여 압축시킨 후, 이를 외부로 토출시키는 장치를 의미한다. 압축기는 동력원의 종류에 따라 전동식, 기계식 등으로 분류되며, 구동원리에 따라 사판식, 스크롤식, 스크류식 등으로 분류되기도 한다.
그 중, 전동식 스크롤 압축기란, 두 개의 스크롤의 상대적인 회전을 통해, 외부로부터 냉매를 흡입하여 압축시킨 후, 이를 목적하는 다른 공간이나 기계부품으로 공급하는 장치를 의미한다. 그리고 이러한 전동식 스크롤 압축기는, 내부에 설치된 모터가 외부로부터 전기를 공급받아 회전력을 발생시키고, 이러한 회전력을 통해 냉매를 흡입, 압축 및 토출하게 된다.
상기 스크롤 압축기는, 메인하우징, 메인프레임, 회전스크롤, 고정스크롤 및 커버하우징을 포함한다. 외부의 냉매는, 메인하우징을 통해 내부로 유입된다. 메인하우징과 메인프레임의 사이에는, 모터 및 모터와 결합되는 회전축이 수용된다. 메인프레임과 고정스크롤의 사이에는 회전스크롤이 개재된다. 그리고 회전스크롤이 회전함에 따라, 고정스크롤에 형성된 나선형의 블레이드와, 회전스크롤에 형성된 나선형의 블레이드 사이에서 냉매가 압축되게 된다. 이렇게 압축된 냉매는, 커버하우징을 통해 외부로 토출되게 된다.
종래의 스크롤 압축기는, 회전스크롤과 메인프레임의 사이에 형성된 배압실로 오일이 공급된다. 배압실에 존재하는 오일은, 회전스크롤을 메인프레임 사이에 직접적인 접촉에 의한 마찰이 발생되는 것을 방지함과 동시에, 회전스크롤과 메인프레임 사이에서 발생되는 열을 식히는 역할을 한다. 그리고 배압실에 존재하는 오일은, 고정프레임의 내부에 구비된 별도의 밸브구조물을 통과한 후, 메인하우징의 흡입실로 리턴하게 된다.
이때, 종래의 스크롤 압축기에 의하면, 배압실에 존재하는 오일을 이용하여 고정스크롤과 회전스크롤의 각 블레이드를 윤활시키는데 사용하지 않고, 곧바로 흡입실로 토출하는 구조로 설계됨으로써, 장치의 전체적인 효율이 낮게 유지되는 단점이 있다. 또한, 밸브구조물을 이루는 각 부품들이 각각 개별적으로 메인프레임에 조립되는 구조로 설계되므로, 밸브구조물을 통한 배압실의 오일 압력제어를 위한 셋팅값의 확인이 어려워 부품의 불량률이 증가함은 물론, 밸브구조물의 조립 시 부품 누락 등이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 배압실의 오일을 고정스크롤과 회전스크롤 사이의 압축실로 직접 공급하여 블레이드를 윤활시킴으로써 장치의 효율을 향상시키고, 밸브구조물을 모듈화하여 설치함으로써 부품의 불량률을 절감함은 물론 밸브구조물의 조립 시 부품이 누락되는 것을 방지하는 스크롤 압축기를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징; 상기 메인하우징의 상측에 배치되며, 상기 회전축의 상단이 결합되는 회전스크롤; 상기 메인하우징과 회전스크롤의 사이에 개재되어 상기 회전스크롤과의 사이에 오일이 공급되는 배압실을 형성하며, 상기 회전스크롤의 반경방향 외측에 메인밸브유로가 상하방향을 따라 형성되고, 상기 배압실 및 상기 메인밸브유로를 연통하는 연통유로가 형성된 메인프레임; 상기 메인프레임의 상측에 안착되며, 상기 회전스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실을 형성하고, 상기 메인밸브유로와 연통되는 고정밸브유로가 상하방향을 따라 형성된 고정스크롤; 및 상기 고정스크롤의 상면에 안착되며, 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 커버하우징을 포함하되, 상기 커버하우징과 상기 고정스크롤과의 사이에는, 상기 고정밸브유로 및 상기 압축실과 연통되는 급유유로가 형성된 스크롤압축기를 제공한다.
상기 급유유로는, 상기 커버하우징의 하면에 상기 커버하우징의 원주방향을 따라 형성되며, 상기 고정스크롤의 상면에는, 상기 급유유로의 경로 상에 배치되며, 상기 고정스크롤의 상면을 상하로 관통하고, 상기 급유유로를 따라 유동하는 오일을 상기 압축실로 공급하는 오일공급홀이 형성된다.
상기 급유유로는, 상기 고정스크롤의 상면에 상기 고정스크롤의 원주방향을 따라 형성되며, 상기 고정스크롤의 상면에는, 상기 급유유로의 경로 상에 배치되며, 상기 고정스크롤의 상면을 상하로 관통하고, 상기 급유유로를 따라 유동하는 오일을 상기 압축실로 공급하는 오일공급홀이 형성된다.
상기 고정스크롤의 상면에는, 상기 토출구를 통해 토출되는 냉매로부터 분리된 오일이 유입되며, 유입된 오일을 상기 배압실로 공급하는 배압유로가 형성되며, 상기 급유유로는, 상기 고정스크롤의 상면 중 상기 배압유로가 형성되지 않은 측의 면에 배치된다.
상기 메인하우징은, 상하방향을 따라 정렬되는 복수개의 흡입홈이 내벽에 형성되고, 상기 오일공급홀은, 상기 고정스크롤의 상면에 복수개가 형성되며, 각각 상기 복수개의 흡입홈과 대응되는 위치에 형성된다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 상기 고정밸브유로에 설치되며, 상기 배압실로부터 상기 급유유로로 공급되는 오일의 양을 조절하는 밸브모듈을 더 포함하되, 상기 밸브모듈은, 중공의 실린더 형상으로 형성된 제1캔바디와, 상부가 상기 제1캔바디의 하부에 결합되며, 상기 제1캔바디의 내부와 연통되고, 중공의 실린더 형상으로 형성된 제2캔바디와, 상기 제2캔바디의 상부에 안착되는 개폐부재와, 상기 제1캔바디의 내부에 배치되며, 상단이 상기 제1캔바디의 상부에 접하고 하단이 상기 개폐부재에 접하도록 배치되어, 상기 개폐부재를 하측으로 가압하는 가압부재를 포함한다.
상기 제1캔바디는, 하단이 반경방향 외측으로 절곡됨에 따라 하단절곡부가 형성되며, 상기 제2캔바디는, 상단이 반경방향 내측으로 절곡됨에 따라 형성되며, 상기 하단절곡부의 상부에 안착되는 상단절곡부가 형성된다.
상기 메인밸브유로는, 상기 제1캔바디가 배치되는 제1밸브유로와, 상기 제2캔바디가 배치되는 제2밸브유로를 포함하며, 상기 제1밸브유로는, 상기 제2밸브유로보다 직경이 더 작고, 상기 제2캔바디는, 외경이 상기 제1밸브유로의 직경보다 더 크게 형성되어, 상기 제1밸브유로와 상기 제2밸브유로 사이에 형성되는 단턱에 안착된다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 메인프레임과 고정스크롤에 각각 배압실과 연통하는 메인밸브유로와 고정밸브유로를 형성하고, 고정스크롤의 상측에 급유유로를 형성하여, 상기 배압실의 오일이 상기 메인밸브유로, 고정밸브유로 및 급유유로를 거쳐 압축실로 공급되도록 함으로써, 고정스크롤과 회전스크롤의 각 블레이드에 오일을 직접 공급하여 윤활시킬 수 있으며, 따라서 장치의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의하면, 제1캔바디, 제2캔바디, 개폐부재 및 가압부재가 모듈화되도록 설계되는 밸브모듈을 구비함으로써, 밸브모듈의 압력값을 사전에 세팅하여 스크롤 압축기의 내부에 설치할 수 있는바 부품의 불량률을 획기적으로 절감시킬 수 있으며, 밸브모듈의 조립 시 일부 부품이 누락되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 메인하우징의 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 메인하우징의 상측에 메인프레임이 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 메인프레임의 상측에 고정스크롤 및 커버하우징이 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 커버하우징이 X 지점을 기준으로 고정스크롤로부터 회전함에 따라, 고정스크롤의 상부가 개방된 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 설치된 제1필터의 사시도이다.
도 7은 도 5에서 고정스크롤의 상면에 가스켓이 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 도 1 중 A 부분의 확대도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 밸브모듈의 확대도이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)는, 메인하우징(1100), 메인프레임(1200), 회전스크롤(1300), 고정스크롤(1400), 가스켓(1500), 커버하우징(1600) 및 밸브모듈(1700)을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 메인하우징(1100)은, 중공의 원통 형상의 부재로서, 내부에 흡입구(미도시), 흡입실(1120) 및 복수개의 흡입홈(1130)이 형성된다. 상기 흡입구는, 외부에 저장된 냉매가 흡입되는 곳으로서, 상기 메인하우징(1100)의 측벽에 형성된다. 그리고 상기 흡입구는, 외부로부터 상기 메인하우징(1100) 내부의 흡입실(1120)로 냉매가 유입되도록 한다. 한편, 도면부호 1110은, 상기 메인하우징(1100)의 하부에 설치되는 인버터의 터미널이 삽입되는 곳이다. 또한, 도면부호 1110a는, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)가 차량 등에 설치될 시에, 엔진과 같은 차량의 내부 장치에 장착되는 부위를 의미한다.
상기 흡입실(1120)은, 상기 메인하우징(1100) 내부의 공간으로서, 상기 모터(1140) 및 상기 회전축(1150)이 배치된다. 그리고 상기 흡입실(1120)은, 상기 흡입구를 통해 유입된 냉매가 충진된다. 상기 흡입실(1120)로 유입된 냉매는, 상기 모터(1140) 및 상기 회전축(1150)과 접촉되어 상기 모터(1140) 및 상기 회전축(1150)를 냉각시킨다. 그리고 상기 흡입실(1120)에 존재하는 냉매는, 상기 모터(1140) 및 상기 회전축(1150)에 의해 상기 회전스크롤(1300)이 회전함에 따라, 상기 고정스크롤(1400)과 상기 회전스크롤(1300) 사이의 압축실(1310)로 유동하게 된다. 한편, 도 1에서는 도시되지 않았으나, 메인하우징(1100)의 하측에는 상기 모터(1140)의 제어를 위한 인버터 조립체가 설치될 수 있다.
상기 복수개의 흡입홈(1130)은, 상기 메인하우징(1100)의 내벽에 상하방향을 따라 형성된다. 그리고 상기 회전스크롤(1300)이 회전함에 따라, 상기 흡입실(1120)에 존재하는 냉매는, 상기 흡입홈(1130)을 통해 상기 압축실(1310)로 공급되게 된다. 도 1 및 도 2에서는 상기 흡입홈(1130)이 2개로 구비된 것으로 도시하고 있으나, 이는 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 흡입홈(1130)은 상기 메인하우징(1100)의 원주방향을 따라 3개 이상으로 구비될 수도 있다고 할 것이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 메인프레임(1200)은, 상기 메인하우징(1100)의 상측에 안착되는 것으로서, 상기 회전축(1150)의 상단이 중심을 관통하도록 설치된다. 상기 회전스크롤(1300)은, 상기 메인프레임(1200)의 상측 중심부에 설치되며, 상기 회전축(1150)의 상단에 결합된다. 따라서 상기 회전스크롤(1300)은, 상기 모터(1140)에 의해 상기 회전축(1150)이 회전함에 따라, 상기 회전축(1150)과 함께 회전하게 된다. 상기 메인프레임(1200)과 상기 회전스크롤(1300)의 사이에는, 배압실(1210)이 형성된다. 상기 배압실(1210)에는, 오일이 충진된다. 이렇게 상기 배압실(1210)에 충진된 오일은, 상기 회전스크롤(1300)이 상기 메인프레임(1200)에 직접 접촉하게 되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 회전스크롤(1300)과 상기 메인프레임(1200)의 사이를 냉각시키는 역할을 한다.
상기 메인프레임(1200)은, 상기 회전스크롤(1300)의 반경방향 외측에, 상하방향을 따라 정렬되는 메인밸브유로(1230)가 형성된다. 그리고 상기 메인프레임(1200)은, 상기 회전스크롤(1300)의 하측에, 상기 메인밸브유로(1230)와 상기 배압실(1210)을 서로 연통시키는 연통유로(1220)가 형성된다. 한편, 상기 메인프레임(1200)은, 후술할 배압유로(1430)와 상기 배압실(1210)을 연통시키는 배압공급유로(1240)가 형성된다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 고정스크롤(1400)은, 상기 회전스크롤(1300)을 덮도록, 상기 메인프레임(1200)의 상측에 안착된다. 그리고 상기 고정스크롤(1400)은, 상기 회전스크롤(1300)과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실(1310)을 형성한다. 상기 고정스크롤(1400)은, 상기 메인밸브유로(1230)와 연통하는 고정밸브유로(1410)가 형성된다. 그리고 상기 고정스크롤(1400)의 상측에는, 상기 고정밸브유로(1410)와 상기 압축실(1310)을 서로 연통시키는 급유유로(1650)가 형성된다. 상기 배압실(1210)로부터 토출된 오일은, 상기 연통유로(1220), 상기 메인밸브유로(1230), 상기 고정밸브유로(1410), 상기 급유유로(1650)를 거쳐, 상기 압축실(1310)로 공급된다. 이렇듯, 상기 압축실(1310)로 공급된 오일은, 상기 고정스크롤(1400)과 상기 회전스크롤(1300)의 각 블레이드를 직접 윤활 및 냉각시키게 된다. 따라서 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 배압실(1210)의 오일을 곧바로 흡입실(1120)로 토출시키던 것과 비교하였을 때, 장치의 윤활 및 냉각성능을 향상시킬 수 있으며, 따라서 장치 전체의 구동효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 5는, X 지점을 기준으로 하여 상기 커버하우징(1600)이 상기 고정스크롤(1400)로부터 회전한 모습을 도시한 도면이다. 따라서 도 5에서, 상기 커버하우징(1600) 및 상기 고정스크롤(1400)은, 각각 도 5에 도시된 X 지점끼리 서로 접하고, Y 지점끼리 서로 접하도록 설치된다고 할 수 있다.
이에 기초하여 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 커버하우징(1600)은, 상기 고정스크롤(1400)의 상면에 안착되는 것으로서, 상기 고정스크롤(1400)과의 사이에 상기 압축실(1310)로부터 압축된 냉매가 토출되는 토출실(1610)이 형성된다. 상기 커버하우징(1600)에는, 오일분리기(미도시)가 구비된다. 상기 압축실(1310)로부터 상기 토출실(1610)로 유입된 냉매는, 상기 커버하우징(1600)의 하면 중심부에 형성된 토출홀(1620)로 유입되어 상기 오일분리기로 공급된다. 이때, 상기 오일분리기로 공급된 냉매에는, 오일이 포함되어 있다. 따라서 상기 오일분리기는, 냉매와 오일을 분리하여, 냉매는 토출구(1630)를 통해 외부로 토출하고, 오일은 상기 리턴홀(1640)로 공급한다.
상기 고정스크롤(1400)의 상면에는, 오일유동홈(1420)과 배압유로(1430)가 형성된다. 상기 오일유동홈(1420)은, 상기 커버하우징(1600)이 상기 고정스크롤(1400)의 상면에 안착되었을 때, 상기 리턴홀(1640)과 연통되는 것에 해당한다. 그리고 상기 배압유로(1430)는, 상기 커버하우징(1600)이 상기 고정스크롤(1400)의 상면에 안착되었을 때, 상기 커버하우징(1600)과의 사이에서, 상기 오일유동홈(1420)을 통해 상기 배압유로(1430)의 입구(1431)로 유입된 오일이 유동하도록 하는 통로의 역할을 한다. 상기 배압유로(1430)는, 출구(1432)가 상기 메인프레임(1200)의 배압공급유로(1240)와 연통된다. 그리고 상기 배압공급유로(1240)는, 상기 배압실(1210)과 연통된다. 따라서 상기 리턴홀(1640)을 통해 상기 오일유동홈(1420)으로 토출된 오일은, 상기 배압유로(1430)의 입구(1431)로 공급된 후, 상기 배압유로(1430) 상의 경로를 따라 유동하면서 감압된다. 그 후, 감압된 오일은 상기 배압유로(1430)의 출구(1432)를 통해 토출된 다음, 상기 배압공급유로(1240)를 거쳐 상기 배압실(1210)로 공급되게 된다.
상기 급유유로(1650)는, 상기 커버하우징(1600)의 하면에 상기 커버하우징(1600)의 원주방향을 따라 형성된다. 이때, 상기 급유유로(1650)는, 도 5에서 상기 커버하우징(1600)이 상기 고정스크롤(1400)에 안착되었을 때, 상기 고정스크롤(1400)의 상면 중 상기 배압유로(1430)가 형성되지 않은 측의 면에 배치된다. 따라서 상기 급유유로(1650)는, 상기 배압유로(1430)과 그 경로가 겹치지 않도록 배치된다. 또한, 상기 고정스크롤(1400)의 상면에는, 복수개의 오일공급홀(1440)이 형성된다. 상기 복수개의 오일공급홀(1440)은, 도 5에서 상기 커버하우징(1600)이 상기 고정스크롤(1400)에 안착되었을 때, 상기 급유유로(1650)와 마주보도록 상기 급유유로(1650)의 경로 상에 서로 소정 간격으로 이격되도록 배치되어 형성된다. 그리고 상기 복수개의 오일공급홀(1440)은, 상기 고정스크롤(1400)의 상면을 상하로 관통하도록 형성된다. 이 경우, 상기 급유유로(1650)와 상기 압축실(1310)은 상기 복수개의 오일공급홀(1440)을 통해 서로 연통하게 된다. 따라서 상기 배압실(1210)에서부터 상기 연통유로(1220), 메인밸브유로(1230) 및 고정밸브유로(1410)를 거쳐 상기 급유유로(1650)로 유입된 오일은, 상기 급유유로(1650)의 경로를 따라 유동하면서, 상기 복수개의 오일공급홀(1440)을 통해 상기 압축실(1310)로 공급되게 된다. 이에 따라 상기 압축실(1310)로 공급된 오일은, 상기 고정스크롤(1400)과 상기 회전스크롤(1300)의 각 블레이드를 윤활 및 냉각시키게 된다.
한편, 상기 복수개의 오일공급홀(1440)은, 각각 상기 복수개의 흡입홈(1130)과 대응되는 위치에 배치되도록 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 흡입실(1120)의 냉매는, 상기 복수개의 흡입홈(1130)을 따라 상기 압축실(1310)로 유입된다. 따라서 만약 상기 복수개의 오일공급홀(1440)이 상기 복수개의 흡입홈(1130)과 대응되도록 그 상측에 각각 배치되는 경우, 상기 오일공급홀(1440)을 통해 압축실(1310)로 유입되는 오일은, 상기 흡입홈(1130)을 통해 상기 압축실(1310)로 유입되는 냉매와 직접 접촉되게 됨은 물론, 상기 흡입홈(1130)으로부터 상기 압축실(1310)로 유입되는 냉매의 흡입력에 의해 상기 흡입홈(1130)을 통해 상기 압축실(1310)로 유입되는 냉매와 보다 효율적으로 혼합하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)는, 상기 복수개의 오일공급홀(1440)이 각각 상기 복수개의 흡입홈(1130)과 대응되는 위치에 배치되도록 형성됨으로써, 장치의 전체적인 구동 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 리턴홀(1640)에는, 제1필터(1641)가 설치될 수 있다. 상기 토출실(1610)에서 상기 토출홀(1620)로 유입된 냉매 중에 존재하는 오일은 오일분리기에 의해 분리되는데, 상기 제1필터(1641)는, 이렇게 오일분리기에 의해 분리된 오일 중에 존재하는 이물질을 걸러낸다. 따라서 상기 제1필터(1641)는, 상기 배압유로(1430)를 거쳐 상기 배압실(1210)로 깨끗한 상태의 오일이 공급될 수 있도록 한다.
도 7을 참조하면, 상기 커버하우징(1600)과 고정스크롤(1400)의 사이에는, 가스켓(1500)이 추가로 개재될 수 있다. 상기 가스켓(1500)은, 상기 커버하우징(1600)과 상기 고정스크롤(1400)의 사이에 개재되어, 그 사이를 씰링하게 된다. 이때, 상기 급유유로(1650)는, 상기 커버하우징(1600)이 상기 가스켓(1500)에 안착됨에 따라, 상기 커버하우징(1600)과 상기 가스켓(1500)의 사이에서 형성된다. 그리고 상기 배압유로(1430)는, 상기 가스켓(1500)이 상기 고정스크롤(1400)에 안착됨에 따라, 상기 가스켓(1500)과 상기 고정스크롤(1400)의 사이에서 형성된다. 이에 따라 상기 가스켓(1500)은, 상기 배압유로(1430)와 상기 급유유로(1650)가 서로 분리된 공간에서 존재하게 할 수 있으며, 상기 배압유로(1430)와 상기 급유유로(1650)를 통해 각각 유동하는 오일이, 서로 혼합되지 않도록 한다. 한편, 상기 가스켓(1500)에는, 상기 급유유로(1650)를 따라 유동하는 오일이 상기 가스켓(1500)을 관통하여 상기 압축실(1310)로 공급될 수 있도록, 상기 고정스크롤(1400)의 상면에 형성된 상기 복수개의 오일공급홀(1440)과 대응하도록, 복수개의 연통홀이 상기 급유유로(1650)의 경로 상에 형성될 수 있다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 밸브모듈(1700)은, 상기 고정밸브유로(1410) 상에 설치되는 것으로서, 상기 배압실(1210)로부터 상기 압축실(1310)로 토출되는 오일의 양을 조절함은 물론, 상기 배압실(1210)에 존재하는 오일이 상기 회전스크롤(1300)에 가하게 되는 압력을 조절한다. 이를 위하여, 상기 밸브모듈(1700)은, 제1캔바디(1710), 제2캔바디(1720), 개폐부재(1730) 및 가압부재(1740)를 포함한다.
상기 고정밸브유로(1410)는, 제1밸브유로(1411) 및 제2밸브유로(1412)를 포함한다. 상기 제1밸브유로(1411)는, 직경이 상기 제2밸브유로(1412)의 직경보다 더 작게 형성된다. 상기 제1캔바디(1710)는, 속이 빈 실린더 형상으로 형성되는 것으로서, 상기 제1밸브유로(1411) 상에 설치된다. 그리고 상기 제1캔바디(1710)는, 하부가 반경방향 외측으로 절곡됨에 따라 하단절곡부(1711)가 형성된다. 상기 제2캔바디(1720)는, 상기 제2밸브유로(1412) 상에 설치되는 것으로서, 상부가 상기 제1캔바디(1710)의 하부에 결합된다. 더욱 상세하게는, 상기 제2캔바디(1720)는, 상단이 반경방향 내측으로 절곡됨에 따라 상단절곡부(1721)이 형성된다. 그리고 상기 상단절곡부(1721)는, 상기 제1캔바디(1710)의 하단절곡부(1711)의 상부에 안착되도록, 상기 하단절곡부(1711)에 결합된다. 이에 따라 상기 제2캔바디(1720)는, 상기 제1캔바디(1710)에 결합되게 된다.
상기 제1밸브유로(1411)는, 상기 제2밸브유로(1412)보다 직경이 더 작기 때문에, 상기 제1밸브유로(1411)의 내벽이 상기 제2밸브유로(1412)의 내벽을 기준으로 하였을 때 내측으로 더 돌출된 상태를 유지한다. 즉, 상기 제1밸브유로(1411)와 상기 제2밸브유로(1412)의 사이에는, 단턱이 형성된다. 상기 제2캔바디(1720)는, 외경이 상기 제1밸브유로(1411)의 직경보다 더 크게 형성된다. 이 경우, 상기 제2캔바디(1720)는, 상부가 상기 제1밸브유로(1411)와 상기 제2밸브유로(1412)의 사이에 형성된 단턱에 안착된다. 이에 따라 상기 제2캔바디(1412)는, 하측에서 상측으로 유동하는 오일에 의해 가압되더라도, 상부가 상기 단턱에 걸쳐진 상태이므로, 상기 제1밸브유로(1411)의 내부로 빨려들어가지 않고 상기 제2밸브유로(1412) 상에서 고정된 상태를 유지하게 된다.
상기 개폐부재(1730)는, 상기 제1캔바디(1710)와 상기 제2캔바디(1720)의 사이에 배치되며, 상기 제2캔바디(1720)의 상부에 안착된다. 따라서 상기 개폐부재(1730)는, 상기 제2캔바디(1720)의 상부를 밀폐시켜, 상기 제2캔바디(1720)로부터 상기 제1캔바디(1710)의 내부로 오일이 유동하는 것을 차단한다. 상기 가압부재(1740)는, 상기 제1캔바디(1710)의 내부에 배치되며, 상단이 제1캔바디(1710)의 상부에 접하고 하단이 상기 개폐부재(1730)에 접하도록 배치된다. 따라서 상기 가압부재(1740)는, 상기 개폐부재(1730)를 하측으로 가압하여, 상기 개폐부재(1730)가 상기 제2캔바디(1720)의 상부를 밀폐시키도록 한다.
다만, 이는 상기 배압실(1210)로부터 상기 고정밸브유로(1410)로 유입되는 오일이 상기 개폐부재(1730)에 가하는 힘이, 상기 가압부재(1740)의 탄성력보다 더 작은 경우에 해당한다. 만약, 상기 제2캔바디(1720)의 내부에 공급되어 상기 개폐부재(1730)를 상측으로 가압하는 오일의 힘이, 상기 가압부재(1740)가 상기 개폐부재(1730)를 하측으로 가압하는 힘보다 더 큰 경우, 상기 개폐부재(1730)는 상측으로 이동하게 되며, 상기 제2캔바디(1720)의 내부와 상기 제1캔바디(1710)의 내부는 연통하게 된다. 따라서 이 경우, 상기 제2캔바디(1720)의 내부로 유입된 오일은, 상기 제1캔바디(1710)의 내부로 이동하게 되며, 순차적으로 상기 제1밸브유로(1411), 급유유로(1650) 및 상기 오일공급홀(1440)을 거쳐, 상기 압축실(1310)로 공급되게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 상기 제1캔바디(1710), 제2캔바디(1720), 개폐부재(1730) 및 가압부재(1740)가 모듈화되도록 설계되는 밸브모듈(1700)을 구비함으로써, 상기 밸브모듈(1700)의 압력값을 사전에 세팅하여 스크롤 압축기(1000)의 내부에 설치할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 부품의 불량률을 획기적으로 절감시킬 수 있으며, 상기 밸브모듈(1700)의 조립 시 일부 부품이 누락되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1캔바디(1710)는, 그 내벽이 제1상부벽(1712), 제1중간벽(1713), 제1하부벽(1714)을 포함할 수 있다. 상기 제1중간벽(1713)은, 상기 제1상부벽(1712)과 상기 제1하부벽(1714)의 사이에 형성되어, 상기 제1상부벽(1712)과 상기 제1하부벽(1714)을 연결한다. 이때, 상기 제1상부벽(1712)은, 그 직경이 상기 제1하부벽(1714)의 직경보다 더 작게 형성된다. 그리고 상기 제1중간벽(1713)은, 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 감소하는 형상, 즉 테이퍼 진(Tapered) 형상으로 형성된다. 상기 개폐부재(1730)는, 상기 제1하부벽(1714)의 내부에 배치된다.
상기 제2캔바디(1720) 역시, 그 내벽이 제2상부벽(1722), 제1중간벽(1723), 제2하부벽(1724)을 포함할 수 있다. 상기 제2중간벽(1723)은, 상기 제2상부벽(1722)과 상기 제2하부벽(1724)의 사이에 형성되어, 상기 제2상부벽(1722)과 상기 제2하부벽(1724)을 연결한다. 이때, 상기 제2상부벽(1722)은, 그 직경이 상기 제2하부벽(1724)의 직경보다 더 작게 형성된다. 그리고 상기 제2중간벽(1723)은, 하측에서 상측으로 갈수록 직경이 점점 감소하는 형상, 즉 테이퍼 진(Tapered) 형상으로 형성된다.
상술한 바와 같이, 상기 제1상부벽(1712), 제1중간벽(1713), 제1하부벽(1714)은, 상기 제2상부벽(1722), 제2중간벽(1723), 제2하부벽(1724)의 형상과 전체적으로 대응되는 형상으로 형성된다. 이때, 상기 제1상부벽(1712), 제1중간벽(1713), 제1하부벽(1714)은, 각각 그 긱졍이 상기 제2상부벽(1722), 제2중간벽(1723), 제2하부벽(1724)의 직경보다 더 크게 형성된다. 그리고 상기 개폐부재(1730)는, 직경이 상기 제2상부벽(1722)의 직경보다 더 크게 형성되어, 상기 제2상부벽(1722)의 상부에 안착된다. 따라서 상기 개폐부재(1730)가 상기 제2캔바디(1720)로부터 상측으로 이격됨에 따라, 상기 제2캔바디(1720)의 내부를 개방시킨 경우, 상기 제2캔바디(1720)의 내부로 유입된 오일은 상기 개폐부재(1730)의 외주면을 따라 유동하면서, 상기 제1캔바디(1710)의 내부로 유입되게 된다.
한편, 도 8을 참조하면, 상기 메인밸브유로(1230) 상에는, 제2필터(1231)가 설치될 수 있다. 상기 제2필터(1231)는, 상기 배압실(1210), 연통유로(1220) 및 상기 메인밸브유로(1230)를 거쳐, 상기 고정밸브유로(1410)로 유동하는 오일 상에 존재하는 이물질을 걸러낸다. 따라서 상기 제2필터(1231)는, 상기 밸브모듈(1700)이 오일에 포함된 이물질에 의해 손상을 입는 것을 방지함은 물론, 상기 압축실(1310)로 공급된 오일에 포함된 이물질에 의해, 상기 고정스크롤(1400)과 상기 회전스크롤(1300)의 각 블레이드가 손상을 입는 것을 방지한다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 상기 스크롤압축기(1000)의 내부에서의 냉매와 오일의 순환 경로에 대해 설명하도록 한다.
우선, 외부의 저장공간(미도시)에 저장된 냉매는, 상기 메인하우징(1100)의 흡입구를 통해 상기 흡입실(1120)로 유입된다. 그리고 상기 흡입실(1120)에 유입된 냉매는, 상기 흡입홈(1130)을 거쳐 상측의 압축실(1310)로 유동하게 된다.
상기 압축실(1310)로 공급된 냉매는, 상기 고정스크롤(1400)에 대한 상기 회전스크롤(1300)의 상대적 회전에 의하여, 상기 압축실(1310)에서 압축된다. 그리고 이렇게 압축된 냉매는, 상기 고정스크롤(1400) 상면의 중심부에 형성된 홀을 통해, 상기 커버하우징(1600) 내부의 토출실(1610)로 토출된다.
상기 토출실(1610)로 유입된 냉매는, 토출홀(1620)로 유입되는데, 이때 상기 커버하우징(1600)의 상부에 구비되는 오일분리기에 의해, 냉매에 존재하는 오일이 냉매로부터 분리된다. 이렇듯, 상기 오일분리기에 의해 분리된 냉매는, 상기 토출구(1630)를 통해 엔진 기타 각 기관으로 공급되며, 분리된 오일은 리턴홀(1640), 오일유동홈(1420), 배압유로(1430) 및 배압공급유로(1240)를 거쳐, 상기 회전스크롤(1300)과 상기 메인프레임(1200) 사이의 배압실(1210)로 유입되게 된다.
이때, 상기 냉매 속에 존재하는 오일은, 스크롤 압축기(1000) 내부 부품의 윤활을 위해 이미 스크롤 압축기(1000) 내부에 존재하던 것이다. 즉, 상기 냉매 속에 존재하는 오일은, 상기 흡입구를 통해 메인하우징(1100)의 내부로 유입되는 냉매 속에 원래부터 포함된 것이 아니라, 상기 흡입구를 통해 스크롤 압축기(1000)의 내부로 유입된 냉매가 스크롤 압축기(1000)의 내부에서 순환함에 따라, 냉매의 유동에 혼합된 것이라고 할 수 있다.
상기 배압실(1210)로 유입되어 상기 회전스크롤(1300)에 배압(Back pressure)을 가한 오일은, 연통유로(1220), 메인밸브유로(1230) 및 고정밸브유로(1410)를 거쳐, 다시 상기 고정스크롤(1400)의 상측으로 공급된다. 이때, 상기 고정스크롤(1400)의 상측으로 공급되는 오일의 양과 압력은, 상기 고정밸브유로(1410) 상에 설치된 밸브모듈(1700)에 의해 조절된다.
상기 고정스크롤(1400)의 상측으로 공급된 오일은, 상기 커버하우징(1600)과 상기 고정스크롤(1400) 사이에 형성된 급유유로(1650)를 따라 유동하면서, 상기 고정스크롤(1400)의 상면에 형성된 오일공급홀(1440)을 통해 상기 고정스크롤(1400)과 회전스크롤(1300)의 사이, 즉 압축실(1310)로 공급된다. 상기 압축실(1310)로 공급된 오일은, 상기 고정스크롤(1400)과 회전스크롤(1300)의 각 블레이드를 윤활 및 냉각시킨 후, 다시 상기 압축실(1310) 내부의 냉매와 함께 혼합되어 상기 토출실(1610)로 토출된 후, 상술한 과정을 통해 다시 스크롤 압축기(1000)의 내부에서 순환하게 된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 메인프레임(1200)과 고정스크롤(1400)에 각각 배압실(1210)과 연통하는 메인밸브유로(1230)와 고정밸브유로(1410)를 형성하고, 고정스크롤(1400)의 상측에 급유유로(1650)를 형성하여, 상기 배압실(1210)의 오일이 상기 메인밸브유로(1230), 고정밸브유로(1410) 및 급유유로(1650)를 거쳐 압축실(1310)로 공급되도록 함으로써, 고정스크롤(1400)과 회전스크롤(1300)의 각 블레이드에 오일을 직접 공급하여 윤활시킬 수 있으며, 따라서 장치의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 제1캔바디(1710), 제2캔바디(1720), 개폐부재(1730) 및 가압부재(1740)가 모듈화되도록 설계되는 밸브모듈(1700)을 구비함으로써, 밸브모듈(1700)의 압력값을 사전에 세팅하여 스크롤 압축기의 내부에 설치할 수 있는바 부품의 불량률을 획기적으로 절감시킬 수 있으며, 밸브모듈(1700)의 조립 시 일부 부품이 누락되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 도 5에 도시된 급유유로(1600)는, 상기 커버하우징(1600)의 하면이 아니라 상기 고정스크롤(1400)의 상면에 형성될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크롤 압축기(1000)에 의하면, 급유유로(미도시; 이하, 도 5의 급유유로(1600)와 구분하기 위하여, ‘제2급유유로’라 한다)는, 상기 배압유로(1430)가 형성되지 않은 상기 고정스크롤(1400)의 상면 부위에 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 오일공급홀(1440)은, 상기 제2급유유로의 경로 상에 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 복수개의 오일공급홀(1440)은, 상기 제2급유유로의 내벽 하측에서, 상기 고정스크롤(1400)을 상하방향으로 관통하도록 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제2급유유로는, 상기 가스켓(1500)의 상측이 아니라 하측에 배치되게 된다. 즉, 상기 메인밸브유로(1230) 및 상기 고정밸브유로(1410)를 통해 상기 고정스크롤(1400)의 상면으로 공급된 오일은, 상기 가스켓(1500)과 상기 고정스크롤(1400) 사이의 상기 제2급유유로를 통해 유동하게 된다. 그리고 상기 제2급유유로를 따라 유동하는 오일은, 상기 제2급유유로 상에 형성된 복수개의 오일공급홀(1440)을 통해, 상기 압축실(1310)로 공급되게 된다.
1000 : 스크롤 압축기 1100 : 메인하우징
1200 : 메인프레임 1300 : 회전스크롤
1400 : 고정스크롤 1500 : 가스켓
1600 : 커버하우징 1700 : 밸브모듈

Claims (8)

  1. 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징;
    상기 메인하우징의 상측에 배치되며, 상기 회전축의 상단이 결합되는 회전스크롤;
    상기 메인하우징과 회전스크롤의 사이에 개재되어 상기 회전스크롤과의 사이에 오일이 공급되는 배압실을 형성하며, 상기 회전스크롤의 반경방향 외측에 메인밸브유로가 상하방향을 따라 형성되고, 상기 배압실 및 상기 메인밸브유로를 연통하는 연통유로가 형성된 메인프레임;
    상기 메인프레임의 상측에 안착되며, 상기 회전스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실을 형성하고, 상기 메인밸브유로와 연통되는 고정밸브유로가 상하방향을 따라 형성된 고정스크롤; 및
    상기 고정스크롤의 상면에 안착되며, 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 커버하우징을 포함하되,
    상기 커버하우징의 하면에 상기 커버하우징의 원주방향을 따라 형성되고, 상기 고정밸브유로 및 상기 압축실과 연통되는 급유유로가 형성되며,
    상기 고정스크롤의 상면에는, 상기 급유유로의 경로 상에 배치되며, 상기 고정스크롤의 상면을 상하로 관통하고, 상기 급유유로를 따라 유동하는 오일을 상기 압축실로 공급하는 오일공급홀이 형성되며,
    상기 고정밸브유로에 설치되며, 상기 배압실로부터 상기 급유유로로 공급되는 오일의 양을 조절하는 밸브모듈을 더 포함하되,
    상기 밸브모듈은,
    중공의 실린더 형상으로 형성된 제1캔바디와,
    상부가 상기 제1캔바디의 하부에 결합되며, 상기 제1캔바디의 내부와 연통되고, 중공의 실린더 형상으로 형성된 제2캔바디와,
    상기 제2캔바디의 상부에 안착되는 개폐부재와,
    상기 제1캔바디의 내부에 배치되며, 상단이 상기 제1캔바디의 상부에 접하고 하단이 상기 개폐부재에 접하도록 배치되어, 상기 개폐부재를 하측으로 가압하는 가압부재를 포함하는 스크롤 압축기.
  2. 삭제
  3. 회전축 및 상기 회전축에 설치되는 모터가 내부에 수용되며, 냉매가 흡입되는 흡입구가 형성된 메인하우징;
    상기 메인하우징의 상측에 배치되며, 상기 회전축의 상단이 결합되는 회전스크롤;
    상기 메인하우징과 회전스크롤의 사이에 개재되어 상기 회전스크롤과의 사이에 오일이 공급되는 배압실을 형성하며, 상기 회전스크롤의 반경방향 외측에 메인밸브유로가 상하방향을 따라 형성되고, 상기 배압실 및 상기 메인밸브유로를 연통하는 연통유로가 형성된 메인프레임;
    상기 메인프레임의 상측에 안착되며, 상기 회전스크롤과의 사이에 냉매가 압축되는 압축실을 형성하고, 상기 메인밸브유로와 연통되는 고정밸브유로가 상하방향을 따라 형성된 고정스크롤; 및
    상기 고정스크롤의 상면에 안착되며, 냉매가 토출되는 토출구가 형성된 커버하우징을 포함하되,
    상기 고정스크롤의 상면에 상기 고정스크롤의 원주방향을 따라 형성되고, 상기 고정밸브유로 및 상기 압축실과 연통되는 급유유로가 형성되며,
    상기 고정스크롤의 상면에는, 상기 급유유로의 경로 상에 배치되며, 상기 고정스크롤의 상면을 상하로 관통하고, 상기 급유유로를 따라 유동하는 오일을 상기 압축실로 공급하는 오일공급홀이 형성되며,
    상기 고정밸브유로에 설치되며, 상기 배압실로부터 상기 급유유로로 공급되는 오일의 양을 조절하는 밸브모듈을 더 포함하되,
    상기 밸브모듈은,
    중공의 실린더 형상으로 형성된 제1캔바디와,
    상부가 상기 제1캔바디의 하부에 결합되며, 상기 제1캔바디의 내부와 연통되고, 중공의 실린더 형상으로 형성된 제2캔바디와,
    상기 제2캔바디의 상부에 안착되는 개폐부재와,
    상기 제1캔바디의 내부에 배치되며, 상단이 상기 제1캔바디의 상부에 접하고 하단이 상기 개폐부재에 접하도록 배치되어, 상기 개폐부재를 하측으로 가압하는 가압부재를 포함하는 스크롤 압축기.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 고정스크롤의 상면에는, 상기 토출구를 통해 토출되는 냉매로부터 분리된 오일이 유입되며, 유입된 오일을 상기 배압실로 공급하는 배압유로가 형성되며,
    상기 급유유로는, 상기 고정스크롤의 상면 중 상기 배압유로가 형성되지 않은 측의 면에 배치되는 스크롤 압축기.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 메인하우징은, 상하방향을 따라 정렬되는 복수개의 흡입홈이 내벽에 형성되고,
    상기 오일공급홀은, 상기 고정스크롤의 상면에 복수개가 형성되며, 각각 상기 복수개의 흡입홈과 대응되는 위치에 형성된 스크롤 압축기.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1캔바디는, 하단이 반경방향 외측으로 절곡됨에 따라 하단절곡부가 형성되며,
    상기 제2캔바디는, 상단이 반경방향 내측으로 절곡됨에 따라 형성되며, 상기 하단절곡부의 상부에 안착되는 상단절곡부가 형성된 스크롤 압축기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정밸브유로는, 상기 제1캔바디가 배치되는 제1밸브유로와, 상기 제2캔바디가 배치되는 제2밸브유로를 포함하며,
    상기 제1밸브유로는, 상기 제2밸브유로보다 직경이 더 작고,
    상기 제2캔바디는, 외경이 상기 제1밸브유로의 직경보다 더 크게 형성되어, 상기 제1밸브유로와 상기 제2밸브유로 사이에 형성되는 단턱에 안착되는 스크롤 압축기.
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