KR102385789B1

KR102385789B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR102385789B1
Application number: KR1020170111657A
Authority: KR
Inventors: 김은석; 김병구; 김도현; 김양선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2022-04-13
Also published as: EP3625459A4; CN111033044A; WO2019045298A1; CN111033044B; US20190072092A1; US10962006B2; KR20190025246A; EP3625459B1; EP3625459A1

Abstract

본 발명은 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 고정 경면과 상기 고정 경면에서 연장되고, 하이브리드(hybrid) 곡선으로 형성되며, 다른 부분보다 두꺼운 부분을 포함하는 고정 랩을 구비한 고정 스크롤; 선회 경면과 상기 선회 경면에서 연장되며 하이브리드 곡선으로 형성되는 선회 랩을 구비한 선회 스크롤; 및 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤에 대해 선회운동을 하도록 회전하는 회전 샤프트;를 포함하며, 상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이는 방향으로 일정 거리 오프셋된 위치에 위치하고, 상기 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 랩에 대응하도록 오프셋된다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보강된 랩을 구비하는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 각각 스파이럴(spiral) 형상의 랩(wrap)을 가지는 고정 스크롤과 선회 스크롤을 치합하고, 고정 스크롤에 대한 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 냉매를 압축하는 장치이다.

스크롤 압축기는 밀폐된 용기 내에 고정된 고정 스크롤과 고정 스크롤에 대향하여 회전하는 선회 스크롤에 의해 형성되는 복수의 압축부를 갖는다. 복수의 압축부는 선회 스크롤의 회전에 의해 외주 쪽으로부터 중심을 향해 서서히 좁아진다. 냉매는 외주 쪽에 위치한 압축부로 흡입되고, 선회 스크롤의 회전에 의해 압축부가 중심을 향해 이동하면서 압축되며, 압축부가 중심에 위치하면 최대로 압축된 냉매가 압축부로부터 밀폐 용기 내로 토출된다.

최근 에너지 규제로 인해 공기조화기 업체에서는 BLDC 모터(Brushless DC motor)를 이용한 스크롤 압축기를 사용하는 것이 대세이다. 또한, 스크롤 압축기를 대용량화하고 고속화하여 압축기의 수량을 줄임으로써 공기조화기의 가격 경쟁력을 높이는 것이 추세이다.

스크롤 압축기의 외관 크기를 그대로 유지하면서, 압축하는 냉매의 양을 최대로 하는 방법, 즉 제한된 공간에서 스크롤 압축기의 압축 용량을 최대로 할 수 있는 방법은 여러 가지가 존재한다. 이러한 방법 중의 한가지가 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩을 하이브리드 랩(hybrid wrap)으로 형성하는 것이다. 하이브리드 랩은 여러 종류의 곡면을 조합한 것으로서, 하이브리드 랩의 최외곽면은 원호 면으로 형성되어 있어 다른 형상의 랩보다 압축 용량을 최대화할 수 있다.

그러나 이러한 하이브리드 랩을 사용하는 스크롤 압축기는 압축 용량을 크게 설계할 수록 최외곽부의 랩 두께가 얇아지게 된다. 랩 두께가 얇아지면, 스크롤 압축기를 고속화하는 경우에 랩에 균열이 발생하는 등과 같이 스크롤 압축기의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 제한된 공간에서 스크롤 압축기의 압축 용량을 최대로 하면서도 랩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 일본 공개특허공보 특개2009-174406호(2009.08.06)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 제한된 공간에서 압축 용량을 최대로 하면서 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관련된다.

본 발명의 일 측면에 따르는 스크롤 압축기는, 고정 경면과 상기 고정 경면에서 연장되고, 하이브리드(hybrid) 곡선으로 형성되며, 다른 부분보다 두꺼운 부분을 포함하는 고정 랩을 구비한 고정 스크롤; 선회 경면과 상기 선회 경면에서 연장되며 하이브리드 곡선으로 형성되는 선회 랩을 구비한 선회 스크롤; 및 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤에 대해 선회운동을 하도록 회전하는 회전 샤프트;를 포함하며, 상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이는 방향으로 일정 거리 오프셋된 위치에 위치하고, 상기 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 랩에 대응하도록 오프셋될 수 있다.

이때, 상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심이 상기 고정 경면의 중심에서 오프셋된 거리는 상기 회전 샤프트의 중심선과 상기 선회 스크롤의 선회 경면의 중심 사이의 편심 거리의 1/2이하일 수 있다.

또한, 상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이며 동시에 상기 고정 랩의 흡입부의 두께를 늘리는 방향으로 오프셋된 위치에 위치할 수 있다.

또한, 상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 인벌류트 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 대수 나선 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이며 동시에 상기 고정 랩의 중심 부분의 두께를 늘리는 방향으로 오프셋된 위치에 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르는 스크롤 압축기는, 고정 경면과 상기 고정 경면에서 연장되는 제1랩을 구비한 제1스크롤; 선회 경면과 상기 선회 경면에서 연장되는 제2랩을 구비한 제2스크롤; 및 상기 제2스크롤이 상기 제1스크롤에 대해 선회운동을 하도록 회전하는 회전 샤프트;를 포함하며, 상기 제1랩은 각각 하이브리드 곡선인 내부 곡선과 외부 곡선으로 형성되며, 두께가 얇은 흡입부와 상기 흡입부보다 두께가 두꺼운 중간 부분을 포함하며, 상기 제1랩의 상기 중간 부분의 상기 내부 곡선의 부분이 상기 중간 부분의 상기 외부 곡선의 부분에 근접하도록 상기 내부 곡선의 중심 부분의 곡선의 중심이 상기 고정 경면의 중심에서 일정 거리 오프셋되며, 상기 제2랩은 각각 하이브리드 곡선인 내부 곡선과 외부 곡선을 포함하며, 상기 제1랩의 상기 내부 곡선에 대응하도록 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 종단면도;
도 2는 도 1의 스크롤 압축기의 선 Ⅰ-Ⅰ를 따라 절단한 단면도;
도 3은 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤이 치합된 상태를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩과 종래기술에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩을 비교한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤의 선회 랩과 종래기술에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤의 선회 랩을 비교한 도면;
도 6은 도 4의 고정 스크롤의 고정 랩과 도 5의 선회 스크롤의 선회 랩이 치합된 상태를 나타내는 단면도;
도 7은 고정 스크롤의 고정 랩의 중심 부분의 곡선과 이에 대응하는 선회 스크롤의 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 수식의 예와 그 중심을 나타낸 표;
도 8은 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩과 선회 스크롤의 선회 랩이 복수의 원호들로 형성된 하이브리드 랩인 경우를 나타내는 단면도;
도 9a는 도 8의 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩의 두꺼운 부분을 형성하는 원호를 오른쪽으로 오프셋 시킨 경우를 나타내는 도면;
도 9b는 도 9a의 오프셋된 고정 스크롤의 고정 랩의 원호에 대응하는 선회 스크롤의 선회 랩의 원호를 오른쪽으로 오프셋 시킨 경우를 나타내는 도면;
도 10a는 도 9a의 고정 스크롤의 고정 랩의 두꺼운 부분의 원호의 오프셋에 대응하여 다른 부분의 원호를 오프셋한 경우를 나타내는 도면;
도 10b는 도 10a의 오프셋된 고정 스크롤의 고정 랩에 대응하도록 선회 스크롤의 선회 랩을 형성하는 다른 부분의 원호를 오프셋한 경우를 나타내는 도면;
도 11a은 도 8의 스크롤 압축기에서 고정 스크롤의 고정 랩의 중심 부분의 두께를 두껍게 하기 위해 오프셋 시킨 경우를 나타내는 도면;
도 11b는 도 11a의 고정 스크롤의 오프셋에 대응하여 오프셋 시킨 선회 스크롤의 선회 랩을 나타낸 도면;이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 케이싱(10), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 및 구동 모터(70)를 포함할 수 있다.

케이싱(10)은 원통 형상의 밀폐 용기이며, 케이싱(10)의 내부에는 압축 기구(40), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 구동 모터(70)가 수용된다.

메인 프레임(20)과 서브 프레임(30)은 케이싱(10) 내부에 상하로 일정 간격을 두고 각각 고정된다. 메인 프레임(20)과 서브 프레임(30) 사이에는 구동 모터(70)가 회전 가능하게 설치된다.

케이싱(10)에는 냉매 가스가 인입되는 흡입관(3)이 설치되어 있다. 흡입관(3)은 케이싱(10)을 관통하여, 그 일단이 압축 기구(40)에 접속되어 있다. 또한, 케이싱(10)에는 압축된 냉매를 외부로 배출하는 토출관(미도시)이 마련된다.

메인 프레임(20)의 상측에는 압축 기구(40)가 설치되고, 서브 프레임(30)의 아래로 케이싱(10)의 하부에는 내부 부품을 윤활하고 냉각하는 오일 또는 윤활유가 저장된 저유조(15)가 마련된다.

메인 프레임(20)은 대략 원판 형상으로 형성되며, 하면에는 돌출부(21)가 형성된다. 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에는 축 지지구멍(22)이 형성되며, 축 지지구멍(22)에는 베어링 메탈(bearing metal)(23)이 압입되어 있다. 베어링 메탈(23)에는 회전 샤프트(75)가 관통하도록 삽입되어 있어 회전 샤프트(75)의 회전을 지지한다. 축 지지구멍(22)의 상측으로는 축 지지구멍(22)의 내경보다 큰 내경을 갖는 보스 삽입홈(25)이 마련된다.

메인 프레임(20)의 상면에는 보스 삽입홈(25)의 상단을 형성하는 환상 돌출부(26)가 마련된다. 환상 돌출부(26)의 상면은 선회 스크롤(60)과 접촉하여 지지하는 경면을 형성한다.

또한, 환상 돌출부(26)의 상면에는 보스 삽입홈(25)을 둘러싸도록 오일 링(27)이 설치된다. 환상 돌출부(26) 외측으로는 환상의 홈부(28)가 마련되며, 환상의 홈부(28)는 배압실을 형성한다. 배압실(28)에는 저유조(15)에서 공급되는 오일이 충진된다.

또한, 선회 스크롤(60)과 메인 프레임(20) 사이의 배압실(28)에는 선회 스크롤(60)이 자전하는 것을 방지하는 올댐 링(oldham ring)(69)이 설치된다.

압축 기구(40)는 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)을 포함한다.

고정 스크롤(50)은 메인 프레임(20)의 상측에 설치되고, 고정 스크롤(50)과 메인 프레임(20)에 의해 형성된 공간에 선회 스크롤(60)이 수용된다. 선회 스크롤(60)은 고정 스크롤(50)과 맞물리며, 고정 스크롤(50)에 대해 선회 운동할 수 있도록 고정 스크롤(50)과 메인 프레임(20) 사이에 설치된다.

고정 스크롤(50)은 몸체부(51)와 고정 랩(53)을 포함한다. 몸체부(51)는 케이싱(10)의 내면에 대응하는 소정 형상으로 형성되며, 선회 스크롤(60)을 마주하는 면에는 고정 경면(52)이 형성된다. 고정 랩(53)은 몸체부(51)의 고정 경면(52)에서 수직하게 연장되며, 일정 두께와 높이를 갖는 하이브리드 곡면으로 형성된다. 몸체부(51)의 중심에는 몸체부(51)를 관통하는 토출 포트(55)가 형성되며, 몸체부(51)의 일측에는 흡입 포트(56)가 형성된다. 흡입 포트(56)에는 냉매가 인입되는 흡입관(3)이 연결된다. 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)은 아래에서 상세하게 설명한다.

선회 스크롤(60)은 경판(61), 선회 랩(63), 및 보스부(65)를 포함한다.

경판(61)은 일정 두께와 면적을 가지는 원판 형상으로 형성되며, 고정 스크롤(50)을 마주하는 면에는 선회 경면(62)이 형성된다. 선회 랩(63)은 경판(61)의 선회 경면(62)에서 수직하게 연장되며, 일정 두께와 높이를 갖는 하이브리드 곡면으로 형성된다. 선회 랩(63)은 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)과 치합될 수 있도록 형성된다. 보스부(65)는 경판(61)의 반대면의 중앙에 형성된다. 선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)은 아래에서 상세하게 설명한다.

선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)은 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)과 맞물리고, 보스부(65)는 메인 프레임(20)의 보스 삽입홈(25)에 삽입된다. 또한, 보스부(65)가 형성된 경판(61)의 일면이 메인 프레임(20)의 경면에 의해 지지된다. 따라서, 메인 프레임(20)의 경면에 의해 지지되는 경판(61)의 일면도 경면을 형성한다.

고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)과 선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)에 의해 형성되는 복수의 압축부(41)가 흡입구(56)로 흡입된 냉매를 압축하는 압축실을 형성한다.

구동 모터(70)는 고정자(71)와 회전자(72)를 포함한다. 고정자(71)는 케이싱(10)의 내면에 고정되어 있다. 회전자(72)는 고정자(71)의 내측에 회전 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 회전자(72)에는 회전 샤프트(75)가 관통하여 삽입되어 있다.

회전 샤프트(75)는 일정 길이를 갖도록 형성된 축부(76)와, 그 축부(76)의 일단에서 상측으로 연장 형성된 편심부(77)를 포함한다.

회전 샤프트(75)의 축부(76)는 구동 모터(70)의 회전자(72)에 고정되며, 축부(76)의 일단은 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에 삽입되어 베어링 메탈(23)에 의해 지지된다.

회전 샤프트(75)의 편심부(77)는 선회 스크롤(60)의 보스부(65)에 삽입된다. 회전 샤프트(75)의 편심부(77)와 선회 스크롤(60)의 보스부(65) 사이에도 베어링 메탈(64)이 설치된다.

회전 샤프트(75)의 축부(76)에는 회전자(72)의 상측으로 밸런스 웨이트(74)가 설치된다. 축부(76)의 하측 부분은 서브 프레임(30)에 설치된 베어링 메탈(31)에 의해 지지된다.

또한, 회전 샤프트(75)에는 축부(76)와 편심부(77)를 관통하도록 형성된 오일 유로(78)가 형성된다. 회전 샤프트(75)의 하단(33)은 케이싱(10)의 저유조(15)에 잠긴 상태이다. 회전 샤프트(75)가 회전하면, 저유조(15)에 작용하는 압력에 의해 저유조(15)에 저장된 오일이 회전 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 선회 스크롤(60)의 보스부(65) 및 메인 프레임(20)의 베어링 메탈(23)로 공급된다.

이하, 도 2를 참조하여, 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)과 선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1의 스크롤 압축기의 선 Ⅰ-Ⅰ를 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 고정 스크롤(50)은 몸체부(51)의 고정 경면(52)에서 수직하게 아래 방향으로 연장된 고정 랩(53)을 포함한다. 이하에서, 고정 랩(53)은 필요한 경우 제1랩으로 칭할 수 있다.

또한, 고정 랩(53)은 몸체부(51)의 중심 부분에서 외곽부로 연장되는 곡면으로 형성된다. 본 실시예의 경우에는 고정 랩(53)은 하이브리드(hybrid) 곡면으로 형성된다. 여기서, 하이브리드 곡면은 도 2에 도시된 바와 같이 고정 랩(53)을 몸체부(51)의 고정 경면(52)에 평행한 방향으로 절단한 경우에 고정 랩(53)을 형성하는 내부 곡선(53-1)과 외부 곡선(53-2)이 하이브리드 곡선인 경우를 말한다.

한편, 하이브리드 곡선은 여러 개의 곡선을 조합한 곡선을 말한다. 예를 들면, 하이브리드 곡선은 인벌류트 곡선, 대수 나선 곡선, 다차원 곡선, 원호 등의 여러 가지 곡선을 2개 이상 조합하여 형성한 한 개의 연속적인 곡선을 말한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 경우에서는, 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)에 사용되는 하이브리드 곡선은 다양하게 구성할 수 있다. 다만, 고정 랩(53)의 최외곽부를 구성하는 곡선 부분은 원호로 구성한다. 고정 랩(53)의 최외곽부를 원호로 형성하면, 고정 랩(53)과 선회 랩(63)에 의해 형성되는 압축 공간을 최대화할 수 있으므로, 스크롤 압축기(1)의 흡입 용량을 최대화할 수 있다.

일 예로서, 고정 랩(53)을 형성하는 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 인벌류트 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호로 구성될 수 있다. 이 경우, 인벌류트 곡선은 고정 랩(53)의 중심 부분을 형성하고, 원호는 고정 랩(53)의 최외곽부를 형성한다. 고정 랩(53)의 최외곽부는 한 개의 원호 또는 2개 이상의 원호를 연결하여 형성할 수 있다. 다차원 곡선은 중심 부분의 인벌류트 곡선과 최외곽부의 원호를 매끄럽게 연결하는 것으로서, 한 개의 다차원 곡선 또는 2개 이상의 다차원 곡선이 사용될 수 있다. 여기서, 다차원 곡선은 원호가 아닌 2차원 이상의 곡선을 말한다.

다른 예로서, 고정 랩(53)을 형성하는 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 대수 나선 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호로 구성될 수 있다. 이 경우, 대수 나선 곡선은 고정 랩(53)의 중심 부분을 형성하고, 원호는 고정 랩(53)의 최외곽부를 형성한다. 고정 랩(53)의 최외곽부는 한 개의 원호 또는 2개 이상의 원호를 연결하여 형성할 수 있다. 다차원 곡선은 중심 부분의 대수 나선 곡선과 최외곽부의 원호를 매끄럽게 연결하는 것으로서, 한 개의 다차원 곡선 또는 2개 이상의 다차원 곡선이 사용될 수 있다.

다른 예로서, 고정 랩(53)을 형성하는 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 적어도 한 개의 다차원 곡선과 적어도 한 개의 원호로 구성될 수 있다.

다른 예로서, 고정 랩(53)을 형성하는 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 복수의 다차원 곡선을 연결하여 구성할 수도 있다.

다른 예로서, 고정 랩(53)을 형성하는 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 복수의 원호를 연결하여 구성할 수도 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 선회 스크롤(60)은 경판(61)의 선회 경판(62)에서 수직하게 상측 방향으로 연장되는 선회 랩(63)을 포함한다. 이하에서, 선회 랩(63)은 필요한 경우 제2랩으로 칭한다.

또한, 선회 랩(63)은 경판(61)의 중심 부분에서 외곽부로 연장되는 곡면으로 형성된다. 본 실시예의 경우에는 선회 랩(63)은 고정 랩(53)에 대응하도록 하이브리드 곡면으로 형성된다. 여기서, 하이브리드 곡면은 도 2에 도시된 바와 같이 선회 랩(63)을 선회 경면(62)에 평행한 방향으로 절단한 경우에 선회 랩(63)을 형성하는 내부 곡선(63-1)과 외부 곡선(63-2)이 하이브리드 곡선인 경우를 말한다.

선회 랩(63)은 고정 랩(53)의 내부에서 고정 랩(53)에 접촉하면서 선회하는 것이므로, 선회 랩(63)의 외부 곡선(63-2)은 접촉하는 고정 랩(53)의 내부 곡선(53-1)에 대응하도록 형성된다. 따라서, 고정 랩(53)의 내부 곡선(53-1)이 인벌류트 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호로 구성된 경우에, 선회 랩(63)의 외부 곡선(63-2)은 인벌류트 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호로 구성될 수 있다.

다른 예로, 고정 랩(53)의 내부 곡선(53-1)이 대수 나선 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호로 구성된 경우에, 이에 대응하는 선회 랩(63)의 외부 곡선(63-2)은 대수 나선 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호로 구성될 수 있다.

이하, 하이브리드 곡선으로 형성된 랩을 구비한 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤에 대해 설명한다.

도 3은 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤이 치합된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 고정 스크롤의 고정 랩(5)과 선회 스크롤이 선회 랩(6) 각각의 내부 곡선(5-1,6-1)과 외부 곡선(5-2,6-2)은 5개의 곡선으로 이루어진 하이브리드 곡선이다.

도 3에서 곡선 1(C1)로부터 곡선 5(C5)까지는 고정 랩(5)의 내부 곡선(5-1)을 형성하는 제1하이브리드 곡선이며, 곡선 6(C6)으로부터 곡선 10(C10)까지는 고정 랩(5)의 외부 곡선(5-2)을 형성하는 제2하이브리드 곡선이다. 여기서, 곡선 1(C1)은 고정 랩(5)의 시작점(P)에서 내부 곡선(5-1) 위의 P1점까지의 부분이고, 곡선 2(C2)는 P1점에서 P2점까지의 내부 곡선(5-1)의 부분이며, 곡선 3(C3)은 P2점에서 P3까지의 내부 곡선(5-1)의 부분이며, 곡선 4(C4)는 P3점에서 P4점까지의 내부 곡선(5-1)의 부분이고, 곡선 5(C4)는 P4점에서 P5점까지의 내부 곡선(5-1)의 부분을 말한다. 곡선 6(C6)은 고정 랩(5)의 시작점(P)에서 외부 곡선(5-2) 위의 P6점까지의 부분이고, 곡선 7(C7)는 P6점에서 P7점까지의 외부 곡선(5-2)의 부분이며, 곡선 8(C8)은 P7점에서 P8점까지의 외부 곡선(5-2)의 부분이며, 곡선 9(C9)는 P8점에서 P9점까지의 외부 곡선(5-2)의 부분이며, 곡선 10(C10)은 P9점에서 P10점까지의 외부 곡선(5-2)의 부분을 말한다.

또한, 곡선 1'(C1')에서 곡선 5'(C5')까지는 고정 랩(5)의 내부 곡선(5-1)에 대응하는 선회 랩(6)의 외부 곡선(6-2)을 형성하는 제3하이브리드 곡선이고, 곡선 6'(C6')에서 곡선 10'(C10')는 고정 랩(5)의 외부 곡선(5-2)에 대응하는 선회 랩(6)의 내부 곡선(6-1)을 형성하는 제4하이브리드 곡선이다. 여기서, 곡선 1'(C1')은 선회 랩(6)의 시작점(Q)에서 외부 곡선(6-2) 위의 Q1점까지의 부분이고, 곡선 2'(C2')는 Q1점에서 Q2점까지의 외부 곡선(6-2)의 부분이며, 곡선 3'(C3')은 Q2점에서 Q3까지의 외부 곡선(6-2)의 부분이며, 곡선 4'(C4')는 Q3점에서 Q4점까지의 외부 곡선(6-2)의 부분이고, 곡선 5'(C4')는 Q4점에서 Q5점까지의 외부 곡선(6-2)의 부분을 말한다. 곡선 6'(C6')은 선회 랩(5)의 시작점(Q)에서 내부 곡선(6-1) 위의 Q6점까지의 부분이고, 곡선 7'(C7')는 Q6점에서 Q7점까지의 내부 곡선(6-1)의 부분이며, 곡선 8'(C8')은 Q7점에서 Q8점까지의 내부 곡선(6-1)의 부분이며, 곡선 9'(C9')는 Q8점에서 Q9점까지의 내부 곡선(6-1)의 부분이며, 곡선 10'(C10')은 Q9점에서 Q10점까지의 내부 곡선(6-1)의 부분을 말한다.

이때, 제한된 공간에서 흡입 용량을 최대로 하기 위해 고정 랩(5)과 선회 랩(6)의 최외곽 곡선은 원호로 형성된다. 즉, 고정 랩(5)의 최외곽부의 내부 곡선과 외부 곡선인 곡선 5(C5)와 곡선 10(C10)은 원호이다. 이에 대응하는, 즉 고정 랩(53)의 내부 곡선(5-1)과 외부 곡선(5-2)에 접촉하는 선회 랩(6)의 최외곽부의 외부 곡선과 내부 곡선인 곡선 5'(C5')와 곡선 10'(C10')는 원호이다.

또한, 고정 랩(5)의 중심 부분의 내부 곡선과 외부 곡선인 곡선 1(C1)과 곡선 6(C6)은 인벌류트 곡선이다. 이때, 고정 랩(5)의 중심 부분의 내부 곡선(C1)의 중심(O1)은 고정 스크롤의 외주면에 대응하는 원의 중심(이하, 고정 스크롤의 중심이라 한다)과 일치한다. 따라서, 고정 스크롤의 중심은 고정 경면의 중심과 일치한다.

도 3을 참조하면, 고정 랩(5)의 중간 부분은 중심 부분이나 외곽부분에 비해 두께가 두껍다. 이하, 두께가 두꺼운 고정 랩(5)의 중간 부분을 두꺼운 부분(A)이라고 한다. 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)의 두께는 중심 부분이나 외곽 부분의 두께에 비해 대략 2배 이상 두껍다.

고정 랩(5)의 중심 부분에 대응하는 선회 랩(6)의 중심 부분의 외부 곡선과 내부 곡선인 곡선 1'(C1')와 곡선 6'(C6')는 인벌류트 곡선이다. 이때, 선회 랩(6)의 중심 부분의 외부 곡선(C1')의 중심(O2)은 선회 스크롤의 경판의 외주면에 대응하는 원의 중심(이하, 선회 스크롤의 중심이라 한다)과 일치한다. 따라서, 선회 스크롤의 중심은 선회 경면의 중심과 일치한다. 그러나 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)에 대응하는 선회 랩(6)의 중간 부분은 두껍지 않고, 선회 랩(6)의 중심 부분과 외곽 부분의 두께와 유사하다.

스크롤 압축기의 흡입 용량을 크게 할수록 고정 스크롤의 고정 랩(5)의 흡입부(S1)의 두께(t1)와 선회 스크롤의 선회 랩(6)의 흡입부(S2)의 두께(t2)가 얇아진다. 고정 랩(5)의 흡입부(S1)의 두께(t1)와 선회 랩(6)의 흡입부(S2)의 두께(t2)가 얇은 경우, 스크롤 압축기를 고속 운전하거나 액체 냉매가 압축부에 유입되는 경우에 고정 랩(5)이나 선회 랩(6)에 크랙이 발생할 수 있다.

이와 같은 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 고정 랩(5)이나 선회 랩(6)의 흡입부(S1,S2)의 두께(t1,t2)를 두껍게 할 필요가 있다. 이때, 고정 랩(5)과 선회 랩(6)에 의해 형성되는 압축 용량은 그대로 유지될 필요가 있다. 본 발명은 압축 용량은 그대로 유지하면서, 고정 랩(5)의 흡입부(S1)와 선회 랩(6)의 흡입부(S2)의 두께(t1,t2)를 두껍게 할 수 있는 방법에 관련된다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 압축 용량은 그대로 유지하면서, 고정 랩의 흡입부와 선회 랩의 흡입부의 두께를 두껍게 한 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤에 대해 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩과 종래기술에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩을 비교한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤의 선회 랩과 종래기술에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤의 선회 랩을 비교한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤이 치합된 상태를 나타내는 단면도이다.

제한된 공간에서 고정 랩의 형상을 설계할 때, 고정 랩의 어느 한 부분의 두께를 얇게 하면, 다른 부분의 두께를 두껍게 할 수 있다. 도 3에서 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)은 내부 곡선(5-1)의 곡선 1(C1)과 외부 곡선(5-2)의 곡선 9(C9)와 곡선 10(C10)으로 이루어진다. 이 곡선들과 대응하는 선회 랩(6)의 부분은 외부 곡선(6-2)의 곡선 1'(C1') 와 내부 곡선(6-1)의 곡선 9'(C9')와 곡선 10'(C10') 로 이루어진다.

이때, 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)을 이루는 곡선들(C1,C9,C10) 중 하나 이상의 곡선을 두꺼운 부분(A)의 두께를 얇게 하는 방향으로 일정 거리(e)만큼 오프셋(offset) 시키면 두꺼운 부분(A)은 얇게 하고 두꺼운 부분(A)을 제외한 고정 랩(5)의 다른 부분은 두껍게 할 수 있다. 이하, 곡선이 오프셋되는 일정 거리(e)를 오프셋 양이라 한다.

예를 들면, 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)을 형성하는 곡선들 중 곡선 1(C1)을 도 4에 도시된 바와 같이 두꺼운 부분(A)의 두께를 얇게 하는 방향으로 일정 거리(e)만큼 이동, 즉 오프셋 시키면, 두꺼운 부분(A)의 두께는 얇아지고 고정 랩(53)의 흡입부(S1)의 두께는 t1에서 t1'로 두꺼워진다. 다시 말해, 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)의 내부 곡선인 곡선 1(C1)을 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)의 외부 곡선인 곡선 6(C6)에 근접하도록 일정 거리 이동시키면, 두꺼운 부분(A)의 두께는 얇아지고 고정 랩(53)의 흡입부(S1)의 두께는 두꺼워진다.

이때, 고정 랩(5)의 중심 부분의 외부 곡선인 곡선 6(C6)을 동시에 일정 거리만큼 오프셋 시키면, 곡선 1(C1)과 곡선 6(C6)으로 형성된 고정 랩(5)의 중심 부분의 두께는 변하지 않고, 흡입부(S1)의 두께만 두껍게 할 수 있다. 참고로, 도 4에서, 실선은 종래의 고정 랩(5)을 두꺼운 부분(A)을 얇게 하는 방향으로 오프셋 시킨 본 발명에 의한 고정 랩(53)을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 두꺼운 부분(A)이 오프셋되지 않은 종래의 고정 랩(5)을 나타낸다.

또한, 하이브리드 곡선을 구성하는 복수의 곡선들은 인접한 2개의 곡선이 만나는 접점에서 접해야 한다는 연결조건을 만족하여야 한다. 따라서, 하이브리드 곡선을 구성하는 복수의 곡선들 중 어느 하나의 곡선을 일정 거리만큼 오프셋 시키면 하이브리드 곡선의 연결조건에 의해 다른 곡선들이 이에 상응하도록 이동하게 되므로, 도 4에 도시된 바와 같이 고정 랩(53)의 흡입부(S1)의 두께(t1')가 두껍게 된다.

한편, 곡선 1(C1)을 이동시키면, 곡선 1(C1)의 중심(O1)이 이동한다. 본 실시예의 경우에는 곡선 1(C1)이 인벌류트 곡선이므로, 인벌류트 곡선의 중심이 이동한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예 의한 스크롤 압축기(1)의 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)의 중심 부분의 곡선(C1)의 중심(O1')은 고정 스크롤(50)의 중심(O1)과 일치하지 않고, 중심 부분의 곡선(C1)이 이동한 거리(e), 즉 오프셋 양만큼 이격된다.

그러나 오프셋 양(e)은 선회 스크롤(60)의 편심 거리(ε)에 의해 제한된다. 구체적으로, 고정 랩(53)의 중심 부분의 곡선(C1)의 중심(O1')이 고정 스크롤(50)의 중심(O1)에서 오프셋된 거리(e)는 회전 샤프트(75)의 중심선(CL)과 선회 스크롤(60)의 중심(O2) 사이의 거리(ε), 즉 선회 스크롤(60)의 편심 거리(ε)의 1/2 이하로 한다. 만일, 오프셋 양(e)이 선회 스크롤(60)의 편심 거리(ε)의 1/2보다 크면, 선회 스크롤(60)의 선회 안정성이 저하될 수 있고, 선회 스크롤(60)의 역자전력이 커져서 올댐링(69)을 손상시킬 수 있다.

선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)은 고정 랩(50)의 오프셋 양(e)에 대응하도록 오프셋된다.

예를 들어, 도 3에서 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)에 대응하는 선회 랩(6)의 부분은 외부 곡선 1'(C1')와 내부 곡선의 곡선 9'(C9')와 곡선 10'(C10')로 형성된다. 따라서, 상술한 바와 같이 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)의 곡선 1(C1)을 두꺼운 부분의 두께를 얇게 하는 방향으로 일정 거리(e)만큼 오프셋 시키면, 이에 대응하는 선회 랩(6)의 외부 곡선의 곡선 1'(C1')도, 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 방향으로 일정 거리 오프셋 시킨다. 참고로, 도 5에서, 실선은 종래의 선회 랩(6)을 오프셋된 고정 랩(53)에 대응하도록 오프셋 시킨 본 발명에 의한 선회 랩(63)을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 오프셋되지 않은 종래의 선회 랩(6)을 나타낸다.

이때, 선회 랩(6)의 중심 부분의 외부 곡선인 곡선 6'(C6')을 동시에 일정 거리만큼 오프셋 시키면, 곡선 1'(C1')과 곡선 6'(C6')으로 형성된 선회 랩(6)의 중심 부분의 두께는 변하지 않고, 흡입부(S2)의 두께만 t2에서 t2'로 두껍게 할 수 있다.

또한, 하이브리드 곡선을 구성하는 복수의 곡선들 중 어느 하나의 곡선을 오프셋량 만큼 이동시키면 하이브리드 곡선의 연결조건에 의해 다른 곡선들이 이에 상응하도록 이동하게 되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 선회 랩(63)의 흡입부(S2)의 두께(t2')가 두껍게 된다.

한편, 곡선 1'(C1')을 이동시키면, 곡선 1'(C1')의 중심이 이동한다. 본 실시예의 경우에는 곡선 1'(C1') 가 인벌류트 곡선이므로, 인벌류트 곡선의 중심이 이동한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예 의한 스크롤 압축기(1)의 선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)의 중심 부분의 곡선(C1')의 중심(O2')은 선회 스크롤(60)의 중심(O2)과 일치하지 않고, 중심 부분의 곡선(C1')이 이동한 거리, 즉 오프셋 양(e) 만큼 이격된다.

도 4에 도시된 두꺼운 부분(A)을 얇게 하는 방향으로 중심 곡선을 일정 거리 오프셋 시킨 고정 스크롤(53)과 이에 대응하도록 중심 곡선을 오프셋 시킨 도 5에 도시된 선회 스크롤(63)을 결합한 상태가 도 6에 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 고정 스크롤(53)의 두꺼운 부분(A)의 두께를 조금 줄이고 얇은 흡입부(S1,S2)를 두껍게 하면, 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)과 선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)이 보강된다. 따라서, 스크롤 압축기(1)를 고속으로 회전하거나 액체 냉매 유입시 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤을 형성하는 하이브리드 곡선의 중심 부분의 곡선이 인벌류트 곡선인 경우와 대수 나선 곡선인 경우에, 중심 부분의 곡선의 수식의 예 및 중심의 이동량을 나타낸다.

도 7에서 FS는 고정 스크롤을 나타내고, OS는 선회 스크롤을 나타낸다. Inner는 고정 스크롤의 중심 부분의 내부 곡선을 나타내며, Outer는 고정 스크롤의 내부 곡선에 대응하는 선회 스크롤의 중심 부분의 외부 곡선을 나타낸다. 또한, ε은 선회 스크롤의 편심 거리를 나타낸다.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 고정 스크롤의 중심과 일치한다. 또한, 선회 스크롤의 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 중심도 선회 스크롤의 중심과 일치한다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 고정 스크롤의 중심과 일치하지 않는다. 즉, 고정 스크롤의 중심 부분의 곡선의 중심은 고정 스크롤의 중심을 원점으로 하는 경우에, X-Y 좌표계에서 좌표 (m,n)의 위치에 위치한다. 따라서, 고정 스크롤의 중심에서 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심까지의 거리는

이 된다.

또한, 선회 스크롤의 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 중심도 선회 스크롤의 중심과 일치하지 않는다. 즉, 선회 스크롤의 중심 부분의 곡선의 중심은 선회 스크롤의 중심을 원점으로 하는 경우에, X-Y 좌표계에서 좌표 (m,n)의 위치에 위치한다. 따라서, 선회 스크롤의 중심에서 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 중심까지의 거리는

이 된다.

이하, 본 발명의 다른 실시예로서, 고정 스크롤의 고정 랩과 선회 스크롤의 선회 랩이 복수의 원호들만으로 형성된 하이브리드 곡선인 경우에 대해 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩과 선회 스크롤의 선회 랩이 복수의 원호들만으로 형성된 하이브리드 랩인 경우를 나타내는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 고정 랩(5)에는 중간 부분에 중심 부분과 외곽 부분의 두께보다 두꺼운 부분(A)이 존재한다. 고정 랩(5)의 흡입부(S1)의 두께를 증가시키기 위해서는 두꺼운 부분(A)을 형성하는 곡선을 두꺼운 부분(A)의 두께를 얇게 하는 방향으로 이동시킬 필요가 있다.

도 8에서 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)의 내부 곡선은 원호 3(A3)을 포함하므로, 원호 3(A3)을 오른쪽으로 이동시키면 두꺼운 부분(A)의 두께를 줄이고 흡입부(S1)의 두께를 늘일 수 있다.

도 9a는 도 8의 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 고정 랩의 두꺼운 부분을 형성하는 원호를 오른쪽으로 오프셋 시킨 경우를 나타내는 도면이고, 도 9b는 도 9a의 오프셋된 고정 스크롤의 고정 랩의 원호에 대응하는 선회 스크롤의 선회 랩의 원호를 오른쪽으로 오프셋 시킨 경우를 나타내는 도면이다. 참고로, 도 9a에서, 실선은 종래의 고정 랩을 두꺼운 부분(A)을 얇게 하는 방향으로 오프셋 시킨 본 발명에 의한 고정 랩(53)을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 두꺼운 부분(A)이 오프셋되지 않은 종래의 고정 랩(5)을 나타낸다. 또한, 도 9b에서, 실선은 종래의 선회 랩(6)을 오프셋된 고정 랩(53)에 대응하도록 오프셋 시킨 본 발명에 의한 선회 랩(63)을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 오프셋되지 않은 종래의 선회 랩(6)을 나타낸다.

예를 들면, 도 9a에 도시된 바와 같이, 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)의 곡선 중의 하나인 원호 3(A3)을 두꺼운 부분(A)의 두께가 얇아지는 쪽, 즉 오른쪽으로 일정 거리 오프셋 시키면, 고정 랩(53)의 B 부분은 두꺼워진다. 이때, 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)에 대응하는 선회 랩(63)의 부분을 형성하는 원호 3'(A3')도 도 9b에 도시된 바와 같이 일정 거리 오프셋 시킨다. 그러면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 선회 랩(63)의 C 부분이 얇아진다.

선회 랩(63)의 C 부분이 원래의 두께를 유지하도록 C 부분에 대응하는 선회 랩(63)의 원호 4'(A4')를 오른쪽으로 일정 거리 오프셋 시킨다. 그러면, 선회 랩(63)의 C 부분을 원래의 두께로 할 수 있다. 이때, 선회 랩(63)의 원호 4'(A4')에 대응하는 고정 랩(53)의 원호 4(A4)도 오른쪽으로 오프셋 된다. 따라서, 고정 랩(53)의 D 부분이 얇아지게 된다.

고정 랩(53)의 D 부분이 원래의 두께를 유지하도록 하기 위해 D 부분에 대응하는 원호 2(A2)를 오른쪽으로 일정 거리 오프셋 시킨다. 그러면, 고정 랩(53)의 D 부분을 원래의 두께로 할 수 있다. 이때, 고정 랩(53)의 원호 2(A2)에 대응하는 선회 랩(63)의 원호 2'(A2')도 오른쪽으로 일정 거리 오프셋 된다. 따라서, 선회 랩(63)의 E 부분이 얇아지게 된다.

선회 랩(63)의 E 부분이 원래의 두께를 유지하도록 E 부분에 대응하는 원호 1'(A1') 를 오른쪽으로 일정 거리 오프셋 시킨다. 그러면, 선회 랩(63)의 E 부분을 원래의 두께로 유지할 수 있다. 이때, 선회 랩(63)의 원호 1'(A1)에 대응하는 고정 랩(53)의 원호 1(A1)도 오른쪽으로 오프셋 시킨다. 그러면, 고정 랩(53)은 도 10a에 도시된 바와 같이 되고, 선회 랩(63)은 도 10b에 도시된 바와 같이 된다.

여기서, 도 10a는 도 9a의 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)의 원호의 오프셋에 대응하여 다른 부분의 원호를 오프셋한 경우를 나타내는 도면이고, 도 10b는 도 10a의 오프셋된 고정 스크롤(50)의 고정 랩(53)에 대응하도록 선회 스크롤(60)의 선회 랩(63)을 형성하는 다른 부분의 원호를 오프셋한 경우를 나타내는 도면이다. 참고로, 도 10a에서, 실선은 종래의 고정 랩(5)을 두꺼운 부분(A)을 얇게 하는 방향으로 오프셋 시킨 본 발명에 의한 고정 랩(53)을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 두꺼운 부분(A)이 오프셋되지 않은 종래의 고정 랩(5)을 나타낸다. 또한, 도 10b에서, 실선은 종래의 선회 랩(6)을 오프셋된 고정 랩(53)에 대응하도록 오프셋 시킨 본 발명에 의한 선회 랩(63)을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 오프셋되지 않은 종래의 선회 랩(6)을 나타낸다.

따라서, 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)은 두께가 얇아지지만, 중심 부분과 외곽 부분은 두꺼운 부분(53)의 곡선을 오른쪽으로 오프셋 시키기 전의 두께를 비슷하게 유지하고, 흡입부(B 부분)의 두께가 증가하게 된다. 선회 랩(63)은 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)의 곡선에 대응하여 오른쪽으로 오프셋 시키기 전의 두께를 전체적으로 비슷하게 유지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고정 랩(53)의 두꺼운 부분(A)을 얇게 하는 방향으로 하이브리드 곡선을 이루는 복수의 곡선들을 적절하게 오프셋 시킴으로써, 압축 용량은 그대로 유지하면서 가장 얇은 랩 부분을 원하는 두께로 설계할 수 있다.

이상에서는 고정 랩(53)의 최외곽에 위치하는 흡입부(S1)의 두께를 두껍게 하는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 고정 랩(53)의 중심 부분의 두께를 두껍게 하는데도 사용할 수 있다.

도 11a은 도 8의 스크롤 압축기에서 고정 스크롤의 고정 랩의 중심 부분의 두께를 두껍게 하기 위해 오프셋 시킨 경우를 나타내는 도면이고, 도 11b는 도 11a의 고정 스크롤의 오프셋에 대응하여 오프셋 시킨 선회 스크롤의 선회 랩을 나타낸 도면이다.

도 11a에 도시된 바와 같이, 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)의 두께를 줄이면서, 중심 부분의 두께를 두껍게 할 수 있는 방향, 예를 들면, 도 11a에서 오른쪽(화살표 M 방향)으로 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)의 내부 곡선을 형성하는 곡선(A3)을 일정 거리만큼 오프셋 시키면, 중심 부분의 두께가 늘어난 고정 랩(53')을 얻을 수 있다. 참고로, 도 11a에서, 실선은 종래의 고정 랩(5)을 두꺼운 부분(A)을 얇게 하고 중심 부분은 두껍게 하는 방향으로 오프셋 시킨 본 발명에 의한 고정 랩(53')을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 두꺼운 부분(A)이 오프셋되지 않은 종래의 고정 랩(5)을 나타낸다.

또한, 선회 랩(63')은 오프셋된 고정 랩(53')에 대응하도록 오프셋 시킨다. 예를 들면, 도 11b에 도시된 바와 같이 고정 랩(5)의 두꺼운 부분(A)의 곡선(A3)에 대응하는 선회 랩(6)의 곡선(A3')을 오른쪽(화살표 M 방향)으로 일정 거리 오프셋 시키면, 선회 랩(63')의 중심 부분의 두께를 두껍게 할 수 있다. 또한, 도 11b에서, 실선은 종래의 선회 랩(6)을 오프셋된 고정 랩(53')에 대응하도록 오프셋 시킨 본 발명에 의한 선회 랩(63')을 나타내고, 가상선(2점 쇄선)은 오프셋되지 않은 종래의 선회 랩(6)을 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기는 하이브리드 랩을 사용하여 압축 용량이 최대가 되도록 설계한 후, 고정 랩의 두꺼운 부분의 두께를 얇게 하고 얇은 부분의 두께를 두껍게 할 수 있는 방향으로 중심 부분의 곡선의 중심을 오프셋 시켜 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기에 의하면, 필요 이상으로 두꺼운 고정 랩의 부분의 두께를 줄이면서, 상대적으로 얇은 부분의 두께를 증가시킬 수 있으므로, 스크롤 압축기의 압축 용량은 그대로 유지하면서, 얇은 부분의 두께를 증가시킬 수 있다. 따라서, 고정 스크롤이나 선회 스크롤에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 스크롤 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 스크롤 압축기 10; 케이싱
15; 저유조 20; 메인 프레임
21; 돌출부 22; 축지지구멍
23; 베어링 메탈 30; 서브 프레임
40; 압축기구 41; 압축부
50; 고정 스크롤 51; 몸체부
52; 고정 경면 53; 고정 랩
60; 선회 스크롤 61; 경판
62; 선회 경면 63; 선회 랩
70; 모터 71; 고정자
72; 회전자 75; 회전 샤프트
77; 편심부 78; 오일 유로

Claims

고정 경면과 상기 고정 경면에서 연장되고, 하이브리드(hybrid) 곡선으로 형성되며, 중심 부분, 두꺼운 부분, 및 외곽 부분을 포함하는 고정 랩을 구비한 고정 스크롤;
선회 경면과 상기 선회 경면에서 연장되며 하이브리드 곡선으로 형성되는 선회 랩을 구비한 선회 스크롤; 및
상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤에 대해 선회운동을 하도록 회전하는 회전 샤프트;를 포함하며,
상기 고정 랩의 두꺼운 부분의 두께는 상기 중심 부분 및 상기 외곽 부분보다 두꺼우며,
상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이는 방향으로 일정 거리 오프셋된 위치에 위치하고,
상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심이 상기 고정 경면의 중심에서 오프셋된 거리는 상기 회전 샤프트의 중심선과 상기 선회 스크롤의 선회 경면의 중심 사이의 편심 거리의 1/2이하이며,
상기 선회 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 랩에 대응하도록 오프셋되는, 스크롤 압축기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이며 동시에 상기 고정 랩의 흡입부의 두께를 늘리는 방향으로 오프셋된 위치에 위치하는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 인벌류트 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 대수 나선 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 적어도 한 개의 다차원 곡선 및 적어도 한 개의 원호를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 복수의 다차원 곡선을 조합하여 형성되는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩과 상기 선회 랩 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 복수의 원호를 조합하여 형성되는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 랩의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 고정 랩의 상기 두꺼운 부분의 두께를 줄이며 동시에 상기 고정 랩의 중심 부분의 두께를 늘리는 방향으로 오프셋된 위치에 위치하는, 스크롤 압축기.
고정 경면과 상기 고정 경면에서 연장되는 제1랩을 구비한 제1스크롤;
선회 경면과 상기 선회 경면에서 연장되는 제2랩을 구비한 제2스크롤; 및
상기 제2스크롤이 상기 제1스크롤에 대해 선회운동을 하도록 회전하는 회전 샤프트;를 포함하며,
상기 제1랩은 각각 하이브리드 곡선인 내부 곡선과 외부 곡선으로 형성되며, 중심 부분, 중간 부분, 및 흡입부를 포함하며, 상기 중간 부분의 두께는 상기 중심 부분 및 상기 흡입부보다 두꺼우며, 상기 제1랩의 상기 중간 부분의 상기 내부 곡선의 부분이 상기 중간 부분의 상기 외부 곡선의 부분에 근접하도록 상기 내부 곡선의 중심 부분의 곡선의 중심이 상기 고정 경면의 중심에서 일정 거리 오프셋되며,
상기 제1랩의 상기 내부 곡선의 중심 부분의 곡선의 중심이 상기 고정 경면의 중심에서 오프셋된 거리는 상기 회전 샤프트의 중심선과 상기 제2스크롤의 선회 경면의 중심 사이의 편심 거리의 1/2이하이며,
상기 제2랩은 각각 하이브리드 곡선인 내부 곡선과 외부 곡선을 포함하며, 상기 제1랩의 상기 내부 곡선에 대응하도록 형성되는, 스크롤 압축기.
삭제
제 10 항에 있어서,
상기 제1랩의 내부 곡선의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 제1랩의 상기 중간 부분의 두께를 줄이며 동시에 상기 제1랩의 흡입부의 두께를 늘리는 방향으로 오프셋된 위치에 위치하는, 스크롤 압축기.
제 10 항에 있어서,
상기 제1랩의 상기 내부 곡선과 상기 제2랩의 상기 외부 곡선 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 상기 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 인벌류트 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 10 항에 있어서,
상기 제1랩의 상기 내부 곡선과 상기 제2랩의 상기 외부 곡선 각각을 형성하는 상기 하이브리드 곡선은 상기 중심 부분으로부터 외곽방향으로 순차적으로 연결된 대수 나선 곡선, 적어도 한 개의 다차원 곡선, 및 적어도 한 개의 원호를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 10 항에 있어서,
상기 제1랩의 내부 곡선의 중심 부분의 곡선의 중심은 상기 고정 경면의 중심에서 상기 제1랩의 상기 중간 부분의 두께를 줄이며 동시에 상기 제1랩의 중심 부분의 두께를 늘리는 방향으로 오프셋된 위치에 위치하는, 스크롤 압축기.