KR102492951B1

KR102492951B1 - 올담링을 구비한 압축기

Info

Publication number: KR102492951B1
Application number: KR1020180053899A
Authority: KR
Inventors: 박상백; 최중선; 김철환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2023-01-27
Also published as: KR20190129371A

Abstract

본 발명은 선회 스크롤이 고정 스크롤에 대해 자전하는 것을 방지하기 위한 올담링이 구비된 압축기에 관한 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 구동 모터에 결합되어 회전 운동을 하는 회전축, 회전축을 따라 설치되고, 구동 모터의 하부에 구비되는 메인 프레임, 회전축을 따라 설치되고, 메인 프레임의 하부에 구비되는 고정 스크롤, 메인 프레임과 고정 스크롤 사이에 구비되고, 회전축이 삽입되어 편심지게 결합되며, 고정 스크롤과 압축실을 형성하도록 고정 스크롤에 맞물려 선회 운동하는 선회 스크롤 및 메인 프레임과 선회 스크롤에 각각 키결합되어 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 포함하되, 올담링은, 링 형태를 갖는 몸체부와, 몸체부의 일측면에 돌출되도록 형성되고 메인 프레임과 키결합되는 제1 키와, 몸체부의 타측면에 돌출되도록 형성되고 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 포함하되, 제1 및 제2 키 각각의 목부는 라운드 가공된다.

Description

올담링을 구비한 압축기{COMPRESSOR HAVING OLDHAM'S RING}

본 발명은 선회 스크롤이 고정 스크롤에 대해 자전하는 것을 방지하기 위한 올담링이 구비된 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉장고나 에어콘과 같은 증기압축식 냉동사이클(이하, 냉동사이클로 약칭함)에 적용되고 있다.

압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 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 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있고, 냉매의 흡입, 압축, 토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

이러한 스크롤 압축기는 구동 모터와 압축부의 위치에 따라 상부 압축식 또는 하부 압축식으로 구분될 수 있다. 상부 압축식은 압축부가 구동 모터보다 상측에 위치하는 방식이고, 하부 압축식은 압축부가 구동 모터보다 하측에 위치하는 방식이다.

여기에서, 하부 압축식 스크롤 압축기에는, 선회 스크롤이 고정 스크롤 상에서 선회 운동을 할 수 있도록 하기 위한 자전 방지 기구로써 올담링이 구비된다.

구체적으로, 올담링은 링 형태의 몸체부에 키가 돌출된 구조를 가지며, 일부 키는 선회 스크롤에 형성된 키홈에 반경방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 나머지 키는 메인 프레임에 형성된 키홈에 반경방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 여기에서, 올담링은 각각 별도로 형성된 몸체부와 키가 서로 결합(즉, 조립)되는 방식으로 구성될 수 있다.

다만, 키가 키홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 상태인바, 선회 스크롤이 고정 스크롤 상에서 선회 운동을 할 때 키와 키홈 간 마찰이 발생하게 되고, 키의 목부에는 응력이 집중된다는 문제가 있다. 또한 각각 별도로 형성되어 결합되는 몸체부와 키로 인해, 선회 운동시 키의 목부에 더욱 응력이 집중되어 키가 손상될 가능성이 높아진다는 문제도 있다.

또한 올담링은 선회 스크롤과 동종 소재로 이루어지는바, 선회 스크롤과의 접촉으로 인해 마모가 크게 발생한다는 문제가 있다. 나아가, 올담링의 마모로 인해 자전 방지 기능이 저하되어 스크롤 압축기의 신뢰성도 저하된다는 문제도 있다.

본 발명의 목적은 선회 스크롤의 자전을 방지하면서 고정 스크롤 상에서의 선회 스크롤의 선회 운동을 가능하게 하는 스크롤 압축기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 올담링에 구비된 키의 목부에 응력이 집중되는 현상을 최소화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 올담링 전체 또는 일부를 선회 스크롤과 다른 소재로 구성함으로써 올담링이 선회 스크롤과의 접촉으로 인해 마모되는 것을 최소화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 메인 프레임과 선회 스크롤에 각각 키결합되는 올담링을 포함함으로써, 선회 스크롤의 자전을 방지하면서 고정 스크롤 상에서의 선회 스크롤의 선회 운동을 가능하게 한다.

또한 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 링 형태를 갖는 몸체부와, 몸체부의 일측면에 돌출되도록 형성되고 메인 프레임과 키결합되는 제1 키와, 몸체부의 타측면에 돌출되도록 형성되고 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 포함하되, 제1 및 제2 키 각각의 목부는 라운드 가공되는바, 올담링에 구비된 키의 목부에 응력이 집중되는 현상을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 전체 또는 일부가 선회 스크롤과 다른 소재로 이루어진 올담링을 포함함으로써 올담링이 선회 스크롤과의 접촉으로 인해 마모되는 것을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 선회 스크롤의 자전을 방지하면서 고정 스크롤 상에서의 선회 스크롤의 선회 운동을 가능하게 한다. 또한 이를 통해, 압축 효율을 개선할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 올담링에 구비된 키의 목부에 응력이 집중되는 현상을 최소화함으로써 키의 목부의 내구성 및 강도 개선이 가능하다. 나아가, 키의 목부의 내구성 및 강도 개선을 통해 키의 마모 및 손상도 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 올담링이 선회 스크롤과의 접촉으로 인해 마모되는 것을 억제함으로써 올담링의 손상으로 인한 자전 방지 기능 저하도 최소화할 수 있다. 나아가, 자전 방지 기능 저하를 최소화함으로써 스크롤 압축기의 신뢰성 저하도 최소화할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 올담링의 일 예를 설명하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 2의 올담링을 B-B'선으로 자른 단면도이다.
도 5는 도 4의 C 부분의 확대도이다.
도 6은 도 1의 올담링의 다른 예를 설명하는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 설명하는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)는 내부공간을 갖는 케이싱(210), 내부공간의 상부에 구비되는 구동 모터(220), 구동 모터(220)의 하부에 배치되는 압축부(200), 구동 모터(220)의 구동력을 압축부(200)로 전달하는 회전축(226)이 포함될 수 있다.

여기에서, 케이싱(210)의 내부공간은 구동 모터(220)의 상측인 제1 공간(V1), 구동 모터(220)와 압축부(200)의 사이인 제2 공간(V2), 토출커버(270)에 의해 구획된 제3 공간(V3) 및 압축부(200)의 하측인 저유 공간(V4)으로 구획될 수 있다.

케이싱(210)은 예를 들어, 원통형의 형상일 수 있고, 이에 따라, 케이싱(210)은 원통 쉘(211)을 포함할 수 있다.

또한 원통 쉘(211)의 상부에는 상부 쉘(212)이 설치되고, 원통 쉘(211)의 하부에는 하부 쉘(214)이 설치될 수 있다. 상부 및 하부 쉘(212, 214)은 예를 들어, 용접으로 원통 쉘(211)에 결합되어 내부공간을 형성할 수 있다.

여기에서, 상부 쉘(212)에는 냉매 토출관(216)이 설치될 수 있는데, 냉매 토출관(216)은 압축부(200)에서 제2 공간(V2)과 제1 공간(V1)으로 토출되는 압축된 냉매가 외부로 배출되는 통로이다.

참고로, 토출되는 냉매에 혼입된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터(미도시)가 냉매 토출관(216)과 연결될 수 있다.

하부 쉘(214)은 오일을 저장할 수 있는 저유 공간(V4)을 형성할 수 있다.

저유 공간(V4)은 압축기가 원활하게 작동될 수 있도록 압축부(200)에 오일을 공급하는 오일챔버로서의 기능을 수행할 수 있다.

또한 원통 쉘(211)의 측면에는 압축될 냉매가 유입되는 통로인 냉매 흡입관(218)이 설치될 수 있다.

냉매 흡입관(218)은 고정 스크롤(250)의 측면을 따라 압축실(S1)까지 관통되어 설치될 수 있다.

이러한 케이싱(210) 내측의 상부에는 구동 모터(220)가 설치될 수 있다.

구체적으로, 구동 모터(220)는 고정자(222) 및 회전자(224)를 포함할 수 있다.

고정자(222)는 예를 들어, 원통형일 수 있으며, 케이싱(210)에 고정될 수 있다. 고정자(222)는 그 내주면에 원주방향을 따라 다수 개의 슬롯(미도시)이 형성되어 코일(222a)이 권선된다. 또한 고정자(222)의 외주면에는 디컷(D-cut) 모양으로 절단되어 압축부(200)에서 토출되는 냉매 또는 오일이 통과하도록 냉매유로홈(212a)이 형성될 수 있다.

회전자(224)는 고정자(222)의 내부에 결합되고, 회전동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 회전자(224)의 중심에 회전축(226)이 압입됨으로써 회전자(224)와 함께 회전축(226)이 회전운동할 수 있다. 회전자(224)에 의해 발생된 회전동력은 회전축(226)을 통하여 압축부(200)에 전달된다.

압축부(200)는 올담링(150), 메인 프레임(230), 고정 스크롤(250), 선회 스크롤(240) 및 토출커버(270)를 포함할 수 있다.

올담링(150)은 메인 프레임(230)과 선회 스크롤(240) 사이에 설치될 수 있다. 또한 올담링(150)은 메인 프레임(230)과 선회 스크롤(240)에 각각 키결합되어 선회 스크롤(240)의 자전을 방지할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

메인 프레임(230)은 구동 모터(220)의 하부에 구비되고, 압축부(200)의 상부를 형성할 수 있다.

메인 프레임(230)에는 대략 원형을 갖는 프레임 경판부(이하, 제1 경판부)(232), 제1 경판부(232)의 중앙에 구비되고 회전축(226)이 관통하는 프레임 축수부(이하, 제1 축수부)(232a), 및 제1 경판부(232)의 외주부에서 하부로 돌출되는 프레임 측벽부(이하, 제1 측벽부)(231)가 구비될 수 있다.

제1 측벽부(231)는 외주부가 원통 쉘(211)의 내주면과 접하고, 하단부가 후술할 고정 스크롤 측벽부(255)의 상단부와 접할 수 있다.

제1 측벽부(231)에는 그 제1 측벽부(231)의 내부를 축 방향으로 관통하여 냉매 통로를 이루는 프레임 토출공(이하, 제1 토출공)(231a)이 구비될 수 있다. 제1 토출공(231a)은 입구가 후술할 고정 스크롤 토출공(256b)의 출구와 연결되고, 출구가 제2 공간(V2)과 연결될 수 있다.

제1 축수부(232a)는 제1 경판부(232)의 상면에서 구동 모터(220) 측으로 돌출 형성될 수 있다. 또한 제1 축수부(232a)에는 후술할 회전축(226)의 메인 베어링부(226c)가 관통 지지되도록 제1 베어링부가 형성될 수 있다.

즉, 메인 프레임(230)의 중심에는 제1 베어링부를 이루는 회전축(226)의 메인 베어링부(226c)가 회전 가능하게 삽입되어 지지되는 제1 축수부(232a)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.

제1 경판부(232)의 상면에는 제1 축수부(232a)와 회전축(226) 사이에서 토출되는 오일을 포집하는 오일포켓(232b)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 오일포켓(232b)은 제1 경판부(232)의 상면에 음각지게 형성되고, 제1 축수부(232a)의 외주면을 따라 환형으로 형성될 수 있다.

또한 올담링(150)의 제1 키(154)가 삽입되는 제1 키홈(도 3의 137)이 제1 경판부(232) 및 제1 측벽부(231)에 걸쳐서 형성될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

메인 프레임(230)의 저면에는 고정 스크롤(250) 및 선회 스크롤(240)과 함께 공간을 형성하여 그 공간의 압력에 의해 선회 스크롤(240)을 지지하도록 배압실(S2)이 형성될 수 있다.

참고로, 배압실(S2)은 중간압 영역(즉, 중간압실)일 수 있고, 회전축(226)에 구비된 오일 공급 유로(226a)는 배압실(S2)보다 압력이 높은 고압 상태일 수 있다. 또한 회전축(226), 메인 프레임(230) 및 선회 스크롤(240)에 의해 둘러싸인 공간은 고압 영역(도 3의 S3)일 수 있다.

이러한 고압 영역(도 3의 S3)과 중간압 영역(S2)을 구분하기 위해 메인 프레임(230) 및 선회 스크롤(240) 사이에 배압 씰(seal)(280)이 구비될 수 있다. 배압 씰(280)은 예를 들어, 밀봉 부재 역할을 할 수 있다.

또한 메인 프레임(230)은 고정 스크롤(250)과 결합하여 선회 스크롤(240)이 선회 가능하도록 설치될 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 즉, 이러한 구조는 회전축(226)을 통해 압축부(200)에 회전동력이 전달될 수 있도록 회전축(226)을 감싸는 구조가 될 수 있다.

메인 프레임(230)의 저면에는 제1 스크롤을 이루는 고정 스크롤(250)이 결합될 수 있다.

구체적으로, 고정 스크롤(250)은 메인 프레임(230)의 하부에 구비될 수 있다.

또한 고정 스크롤(250)은 대략 원형을 갖는 고정 스크롤 경판부(제2 경판부)(254), 제2 경판부(254)의 외주부에서 상부로 돌출되는 고정 스크롤 측벽부(이하, 제2 측벽부)(255), 제2 경판부(254)의 상면에서 돌출되고 후술할 선회 스크롤(240)의 선회랩(241)과 치합되어(즉, 맞물려) 압축실(S1)을 형성하는 고정랩(251), 및 제2 경판부(254)의 배면 중앙에 형성되고 회전축(226)이 관통하는 고정 스크롤 축수부(이하, 제2 축수부)(252)를 구비할 수 있다.

제2 경판부(254)에는 압축된 냉매를 압축실(S1)로부터 토출커버(270)의 내부공간으로 안내하는 토출구(253)가 형성될 수 있다. 또한 토출구(253)의 위치는 요구되는 토출압 등을 고려하여 임의로 설정될 수 있다.

여기에서, 토출구(253)가 하부 쉘(214)을 향해 형성됨에 따라 고정 스크롤(250)의 저면에는, 토출되는 냉매를 수용하고 해당 냉매를 오일과 혼합되지 않게 후술할 고정 스크롤 토출공(256b)으로 안내하기 위한 토출커버(270)가 결합될 수 있다. 토출커버(270)는 냉매의 토출유로와 저유 공간(V4)을 분리할 수 있도록 고정 스크롤(250)의 저면에 밀봉 결합될 수 있다.

또한 토출커버(270)에는 제2 베어링부를 이루는 회전축(226)의 서브 베어링부(226g)에 결합되어 케이싱(210)의 저유 공간(V4)에 잠기는 오일피더(271)가 관통하도록 관통구멍(276)이 형성될 수 있다.

한편, 제2 측벽부(255)는 외주부가 원통 쉘(211)의 내주면과 접하고, 상단부가 제1 측벽부(231)의 하단부와 접할 수 있다.

또한, 제2 측벽부(255)에는 그 제2 측벽부(255)의 내부를 축 방향으로 관통하여 제1 토출공(231a)과 함께 냉매 통로를 이루는 고정 스크롤 토출공(이하, 제2 토출공)(256b)이 구비될 수 있다.

제2 토출공(256b)은 제1 토출공(231a)에 대응되게 형성되고, 입구가 토출커버(270)의 내부공간과 연결되고, 출구가 제1 토출공(231a)의 입구와 연결될 수 있다.

여기에서, 제2 토출공(256b)과 제1 토출공(231a)은 압축실(S1)에서 토출커버(270)의 내부공간으로 토출된 냉매가 제2 공간(V2)으로 안내되도록, 제3 공간(V3)과 제2 공간(V2)을 연결시킬 수 있다.

그리고, 제2 측벽부(255)에는 냉매 흡입관(218)이 압축실(S1)의 흡입 측에 연결되도록 설치될 수 있다. 또한 냉매 흡입관(218)은 제2 토출공(256b)과 이격되게 설치될 수 있다.

제2 축수부(252)는 제2 경판부(254)의 하면에서 저유 공간(V4) 측으로 돌출 형성될 수 있다.

또한 제2 축수부(252)에는 회전축(226)의 후술할 서브 베어링부(226g)가 삽입되어 지지되도록 제2 베어링부가 구비될 수 있다.

그리고, 제2 축수부(252)는 하단부가 회전축(226)의 서브 베어링부(226g) 하단을 지지하여 스러스트 베어링면을 이루도록 축 중심을 향해 절곡될 수 있다.

메인 프레임(230)과 고정 스크롤(250)의 사이에는 제2 스크롤을 이루는 선회 스크롤(240)이 설치될 수 있다.

구체적으로, 선회 스크롤(240)은 회전축(226)에 결합되어 선회운동을 하면서 고정 스크롤(250)과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실(S1)을 형성할 수 있다.

또한 선회 스크롤(240)은 대략 원형을 갖는 선회 스크롤 경판부(이하, 제3 경판부)(245), 제3 경판부(245)의 하면에서 돌출되어 고정랩(251)과 맞물리는 선회랩(241) 및 제3 경판부(245)의 중앙에 구비되고 회전축(226)의 후술할 편심부(226f)에 회전 가능하게 결합되는 회전축 결합부(242)를 포함할 수 있다.

선회 스크롤(240)의 경우, 제3 경판부(245)의 외주부가 제2 측벽부(255)의 상단부에 위치하고, 선회랩(241)의 하단부가 제2 경판부(254)의 상면에 밀착되어, 고정 스크롤(250)에 지지될 수 있다.

참고로, 제3 경판부(245)의 외주부, 즉, 제3 경판부(245)의 상면 외주부에는 올담링(150)의 제2 키(156)가 삽입되는 제2 키홈(도 5의 147)이 형성될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

회전축 결합부(242)의 외주부는 선회랩(241)과 연결되어 압축과정에서 고정랩(251)과 함께 압축실(S1)을 형성하는 역할을 하게 된다.

참고로, 고정랩(251)과 선회랩(241)은 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

여기에서, 인볼류트 형상은 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적에 해당되는 곡선을 의미한다.

또한 회전축 결합부(242)에는 회전축(226)의 편심부(226f)가 삽입될 수 있다. 회전축 결합부(242)에 삽입된 편심부(226f)는 선회랩(241) 또는 고정랩(251)과 압축기의 반경방향으로 중첩될 수 있다.

여기에서, 반경방향은 축방향(즉, 상하방향)과 직교하는 방향(즉, 좌우방향)을 의미할 수 있고, 보다 구체적으로, 반경방향은 회전축의 외측에서 내측을 향하는 방향을 의미할 수 있다.

상기와 같이, 회전축(226)의 편심부(226f)가 선회 스크롤(240)의 경판부(245)를 관통하여 선회랩(241)과 반경방향으로 중첩되는 경우, 냉매의 반발력과 압축력이 경판부(245)를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 일정 부분 상쇄될 수 있다.

회전축(226)은 구동 모터(220)에 결합되며, 케이싱(210)의 저유 공간(V4)에 담긴 오일을 상부로 안내하기 위한 오일 공급 유로(226a)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 회전축(226)은 그 상부가 회전자(224)의 중심에 압입되어 결합되고, 그 하부는 압축부(200)에 결합되어 반경방향으로 지지될 수 있다.

이로써, 회전축(226)은 구동 모터(220)의 회전력을 압축부(200)의 선회 스크롤(240)에 전달할 수 있다. 또한 이를 통해 회전축(226)에 편심 결합된 선회 스크롤(240)이 고정 스크롤(250)에 대해 선회운동을 하게 된다.

이러한 회전축(226)의 하부에는 메인 프레임(230)의 제1 축수부(232a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 메인 베어링부(226c)가 형성될 수 있다. 또한 메인 베어링부(226c)의 하부에는 고정 스크롤(250)의 제2 축수부(252)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 서브 베어링부(226g)가 형성될 수 있다.

그리고 메인 베어링부(226c)와 서브 베어링부(226g)의 사이에는 선회 스크롤(240)의 회전축 결합부(242)에 삽입되어 결합되는 편심부(226f)가 형성될 수 있다.

메인 베어링부(226c)와 서브 베어링부(226g)는 동일 축중심을 가지도록 동축 선상에 형성될 수 있다. 반면에, 편심부(226f)는 메인 베어링부(226c) 또는 서브 베어링부(226g)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다.

참고로, 편심부(226f)는 그 외경이 메인 베어링부(226c)의 외경보다는 작게, 서브 베어링부(226g)의 외경보다는 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 회전축(226)을 각각의 축수부(232a, 252)와 회전축 결합부(242)를 통과하여 결합시키는데 유리할 수 있다.

반면, 편심부(226f)가 회전축(226)에 일체로 형성되지 않고 별도의 베어링을 이용하여 형성될 수도 있다. 이 경우에는 서브 베어링부(226g)의 외경이 편심부(226f)의 외경보다 작게 형성되지 않고도 회전축(226)이 각각의 축수부(232a, 252)와 회전축 결합부(242)에 삽입되어 결합될 수 있다.

그리고 회전축(226)의 내부에는 저유 공간(V4)의 오일을 각 베어링부(226c, 226g)의 외주면과 편심부(226f)의 외주면에 공급하기 위한 오일 공급 유로(226a)가 형성될 수 있다. 또한 회전축(226)의 베어링부 및 편심부(226c, 226g, 226f)에는 오일 공급 유로(226a)에서 외주면으로 관통되는 오일 홀(228b, 228d, 228e)이 형성될 수 있다.

참고로, 오일 공급 유로(226a)를 통해 상부로 안내된 오일은, 오일 홀(228b, 228d, 228e)을 통해 토출되어 베어링면 등에 공급될 수 있다.

그리고 회전축(226)의 하단, 즉 서브 베어링부(226g)의 하단에는 저유 공간(V4)에 채워진 오일을 펌핑하기 위한 오일피더(271)가 결합될 수 있다.

오일피더(271)는 회전축(226)의 오일 공급 유로(226a)에 삽입되어 결합되는 오일공급관(273)과, 오일공급관(273)의 내부에 삽입되어 오일을 흡상하는 오일흡상부재(274)로 이루어질 수 있다.

여기에서, 오일공급관(273)은 토출커버(270)의 관통구멍(276)을 통과하여 저유 공간(V4)에 잠기도록 설치될 수 있고, 오일흡상부재(274)는 프로펠러처럼 기능할 수 있다.

또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 오일피더(271) 대신 저유 공간(V4)에 채워진 오일을 상부로 강제로 펌핑하기 위해 서브 베어링부(226g)에 트로코이드 펌프(trochoid pump; 미도시)가 결합될 수도 있다.

또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기는 메인 베어링부(226c)의 상단과 메인 프레임(230)의 상단 사이의 간극을 밀봉하기 위한 제1 실링 부재(미도시) 및 서브 베어링부(226g)의 하단과 고정 스크롤(250)의 하단 사이의 간극을 밀봉하기 위한 제2 실링 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.

참고로, 이러한 제1 및 제2 실링 부재를 통해 오일이 베어링면을 따라 압축부(200) 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 차압 급유 구조의 구현이 가능하고 냉매의 역류를 방지할 수 있다.

회전자(224) 또는 회전축(226)에는 소음진동을 억제하기 위한 밸런스 웨이트(227)가 결합될 수 있다.

참고로, 밸런스 웨이트(227)는 구동 모터(220)와 압축부(200) 사이, 즉 제2 공간(V2)에 구비될 수 있다.

이어서, 본 발명의 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 동작과정은 다음과 같다.

구동 모터(220)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 그 구동 모터(220)의 회전자(224)에 결합된 회전축(226)이 회전을 하게 된다. 그러면 회전축(226)에 편심 결합된 선회 스크롤(240)이 고정 스크롤(250)에 대해 선회운동을 하면서 선회랩(241)과 고정랩(251) 사이에 압축실(S1)을 형성하게 된다. 압축실(S1)은 중심방향으로 점차 체적이 좁아지면서 연속하여 여러 단계로 형성될 수 있다.

그러면, 케이싱(210)의 외부에서 냉매 흡입관(218)을 통하여 공급되는 냉매는 압축실(S1)로 직접 유입될 수 있다. 이 냉매는 선회 스크롤(240)의 선회운동에 의해 압축실(S1)의 토출실 방향으로 이동하면서 압축되었다가 토출실에서 고정 스크롤(250)의 토출구(253)를 통해 제3 공간(V3)으로 토출될 수 있다.

이 후, 제3 공간(V3)으로 토출되는 압축된 냉매는 제2 토출공(256b) 및 제1 토출공(231a)을 통해 케이싱(210)의 내부공간으로 토출되었다가 냉매 토출관(216)을 통해 케이싱(210)의 외부로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 도 1에 도시된 올담링의 일 예에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 도 1의 올담링의 일 예를 설명하는 사시도이다. 도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다. 도 4는 도 2의 올담링을 B-B'선으로 자른 단면도이다. 도 5는 도 4의 C 부분의 확대도이다.

구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 올담링(150-1)은 링 형태를 갖는 몸체부(152)와, 몸체부(152)의 일측면에 돌출되도록 형성되고 메인 프레임(230)과 키결합되는 제1 키(154)와, 몸체부(152)의 타측면에 돌출되도록 형성되고 선회 스크롤(240)과 키결합되는 제2 키(156)를 포함할 수 있다.

여기에서, 몸체부(152)는 링 형태를 갖추고 있고, 제1 및 제2 키(155; 154, 156)를 제외한 축방향 양측면 전체가 평평하게 형성될 수 있다.

물론, 도 2에 도시된 바와 같이, 키(155) 주변의 축방향 양측면에 소정의 높이만큼 돌출되도록 스러스트면(예를 들어, TF1, TF2, TF3, TF4)이 형성될 수 있다.

참고로, t1은 몸체부(152)의 두께이고, t2는 양쪽 스러스트면 사이의 두께이며, t2는 t1보다 크다.

즉, 몸체부(152)의 일측면에 돌출되도록 제1 키(154)의 주변에 단차지게 스러스트면(예를 들어, 제1 스러스트면(TF1))이 형성되고, 해당 스러스트면(예를 들어, TF1)과 세로 방향(즉, 축방향)으로 오버랩되는 몸체부(152)의 타측면에 돌출되도록 스러스트면(예를 들어, 제3 스러스트면(TF3))이 형성될 수 있다.

또한 몸체부(152)의 타측면에 돌출되도록 제2 키(156)의 주변에 단차지게 스러스트면(예를 들어, 제2 스러스트면(TF2))이 형성되고, 해당 스러스트면(예를 들어, TF2)과 세로 방향으로 오버랩되는 몸체부(152)의 일측면에 돌출되도록 스러스트면(예를 들어, 제4 스러스트면(TF4))이 형성될 수 있다.

참고로, 도 2에는 스러스트면(예를 들어, TF1~TF4)이 키(155) 주변의 몸체부(152)의 양측면에 모두 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 스러스트면은 키(155) 주변의 몸체부(152)의 양측면이 아닌 일측면 또는 타측면에만 형성될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는, 스러스트면이 키(155) 주변의 몸체부(152)의 양측면에 모두 형성되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

한편, 제1 키(154)는 한 쌍의 키로 구성되고, 각 키는 서로 정반대편에 위치할 수 있다. 그리고 제2 키(156) 역시 한 쌍의 키로 구성되고, 각 키는 서로 정반대편에 위치할 수 있다.

참고로, 제1 키(154)는 제2 키(156)와 교차되는 방향으로 배치될 수 있다.

즉, 제1 키(154)는 원주방향을 따라 180도 간격을 두고 몸체부(152)의 축방향 일측면에 형성될 수 있고, 제2 키(156)는 원주방향을 따라 180도 간격을 두고 몸체부(152)의 축방향 타측면에 형성될 수 있다.

이에 따라, 제1 키(154)와 제2 키(156)는 평면 투영시 원주방향을 따라 90도 간격을 두고 번갈아 형성되어 있다.

참고로, 도면에 도시되어 있지는 않지만 제1 및 제2 키(154, 156)는 몸체부(152)와 별개로 형성되어 몸체부(152)에 결합될 수 있다.

구체적으로, 예를 들어, 몸체부(152)의 축방향 일측면 중에서 제1 키(154)가 결합될 부위에는 소정의 높이를 가지는 고정돌기(미도시)가 형성되고, 제1 키(154)에는 해당 고정돌기가 삽입되어 움직이지 못하도록 고정하는 고정홈(미도시)이 형성될 수 있다. 여기에서, 고정돌기는 고정홈에 압입되거나 삽입 후 용접이나 접착제로 접합될 수 있다. 이 경우, 제1 키(154)가 헛돌지 않도록 고정돌기 및 고정홈은 예를 들어, 타원형, 장방형 또는 각진 형상으로 형성될 수 있다.

물론, 몸체부(152)의 축방향 타측면 중에서 제2 키(156)가 결합될 부위에도 소정의 높이를 가지는 고정돌기(미도시)가 형성되고, 제1 키(156)에는 해당 고정돌기가 삽입되어 움직이지 못하도록 고정하는 고정홈(미도시)이 형성될 수 있다.

또한 이와 반대로, 제1 및 제2 키(154, 156)에 각각 고정돌기(미도시)가 형성되고, 몸체부(152)에 고정홈이 형성될 수도 있다.

즉, 키(155)와 몸체부(152)는 전술한 2가지 방식으로 결합될 수 있는바, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 제1 키(154)는 메인 프레임(230)에 형성되는 제1 키홈(미도시)에 삽입될 수 있다. 즉, 메인 프레임(230)에는 제1 키(154)가 반경방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 제1 키홈이 형성되고, 제1 키홈은 예를 들어, 제1 경판부(232) 및 제1 측벽부(231)에 걸쳐서 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 제2 키(156)는 선회 스크롤(240)에 형성되는 제2 키홈(미도시)에 삽입될 수 있다. 즉, 선회 스크롤(240)에는 제2 키(156)가 반경방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 제2 키홈이 형성되고, 제2 키홈은 예를 들어, 제3 경판부(245)의 외주부에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 구성을 통해, 제1 키(154)가 메인 프레임(230)에 형성된 제1 키홈에 삽입되고, 제2 키(156)가 선회 스크롤(240)에 형성된 제2 키홈에 삽입된 상태로 올담링(150-1)이 선회 스크롤(240)과 메인 프레임(230) 사이에 좌우로 슬라이딩 가능하게 배치된다.

한편, 제1 키(154)의 목부(도 3의 RP)는 제1 스러스트면(TF1)과 인접한 제1 키(154)의 하부를 포함하고, 제2 키(156)의 목부(미도시)는 제2 스러스트면(TF2)과 인접한 제2 키(156)의 하부를 포함할 수 있다.

또한 제1 및 제2 키(155) 각각의 목부는 라운드 가공(즉, R가공)될 수 있다.

구체적으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 제1 및 제2 키(155) 각각의 목부에 적용된 라운드 가공에 대해 살펴보도록 한다. 참고로, 제1 키(154)와 제2 키(156)에는 동일한 방식의 라운드 가공이 적용되는바, 제1 키(154)를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 키(154)의 목부(RP)에 적용되는 라운드 가공 레벨은 제1 키(154)의 세로 방향의 높이(h; 즉, 제1 스러스트면(TF1)에서 제1 키(154)의 상면까지의 높이) 및 가로 방향의 폭(w)을 토대로 설정될 수 있다. 여기에서, 세로 방향과 가로 방향은 서로 직교할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 키(154)의 목부(RP)에 적용되는 라운드 가공 레벨은 (0.5 X 제1 키(154)의 세로 방향의 높이(h) ÷ 제1 키(154)의 가로 방향의 폭(w))에 의해 산출되는 값 이상의 레벨로 설정될 수 있다.

즉, 제1 키(154)의 목부(RP)에 적용되는 라운드 가공 레벨은 다음의 <식>에 의해 설정될 수 있다.

<식>

R ≥ 0.5 h/w (R: 라운드 가공 레벨, h: 제1 키(154)의 세로 방향의 높이, w: 제1 키(154)의 가로 방향의 폭)

또한 아래의 [표 1]는 제1 키(154)의 가로 방향의 폭이 8mm라고 가정했을 때, 라운드 가공 레벨(R) 및 제1 키(154)의 세로 방향의 높이(h)에 따른 제1 키(154)의 목부(RP)에 적용되는 응력의 크기(MPa 단위로 표현) 변화의 예가 도시되어 있다.

R h	1	0.75	0.5	0.25
8.5mm	60MPa	65MPa	81MPa	99MPa
7.5mm	56MPa	59MPa	75MPa	95MPa
6.5mm	52MPa	56MPa	68MPa	88MPa

여기에서, 전술한 [표 1]의 굵은 글씨체로 표시된 응력의 크기들은 전술한 <식>을 토대로 제1 키(154)의 목부(RP)가 라운드 가공되었을 때의 크기들이다.

이와 같이, 전술한 <식>을 토대로 설정된 라운드 가공 레벨에 따라 제1 키(154)의 목부(RP)에 라운드 가공하는 경우, 제1 키(154)의 목부(RP)에 가해지는 응력의 크기가 작아진다는 것을 알 수 있다.

이외에도, 본 발명의 실시예에서의 올담링(150-1)은 몸체부(152)의 양측면에 각각 키가 형성되어 있어, 일측면에 모든 키가 형성되는 경우에 비해 압축부(200)의 상하방향의 높이를 증가시킬 수 있다.

참고로, 일측면으로만 키가 돌출된 올담링을 사용하는 경우, 고정 스크롤(250)의 크기 축소가 가능하고, 이를 통해 압축부(200)의 상하방향 높이, 즉, 압축부(200)의 크기 축소가 가능하였다.

다만, 압축부(200)의 크기 축소로 인해 압축 공간이 감소되는바, 압축 용량도 함께 감소하여 소형 스크롤 압축기에만 적합할 뿐 큰 압축 용량이 필요한 대형 스크롤 압축기에는 적절하지 않다는 문제가 있었다.

그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)는 양측면으로 돌출된 키(154, 156)가 형성된 올담링(150-1)을 통해 종래의 일측면으로 돌출된 키가 형성된 올담링 대비 압축부(200)의 크기 증가를 통한 압축 용량 개선이 가능하다. 또한 압축 용량 개선을 통해 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)는 대형 스크롤 압축기에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에서의 올담링(150-1)은 선회 스크롤(240)과 다른 소재로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 선회 스크롤(240)은 예를 들어, 알루미늄으로 이루어지고, 올담링(150-1) 전체(즉, 몸체부(152)와 키(155))는 예를 들어, 소결 금속(즉, 철계 소결 합금) 등으로 이루어질 수 있다. 올담링(150-1)과 선회 스크롤(240) 각각의 소재가 이종 소재로 이루어지는 경우, 동종 소재로 이루어지는 경우보다 올담링(150-1)의 마모를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는, 올담링의 일부가 선회 스크롤과 다른 소재로 이루어질 수도 있는바, 이하에서는, 도 6을 참조하여, 도 1에 도시된 올담링의 다른 예에 대해 설명하도록 한다.

참고로, 도 6에 도시된 올담링(150-2)의 경우, 도 2에 도시된 올담링(150-1)과 제1 및 제2 키(155)의 소재를 제외하고는 동일한바, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 올담링(150-2)의 경우, 도 2에 도시된 올담링(150-1)과 달리, 제1 및 제2 키(155)가 몸체부(152)와 다른 소재로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 몸체부(152)는 예를 들어, 선회 스크롤(240)과 동일한 소재(예를 들어, 알루미늄 소재)로 이루어질 수 있고, 메인 프레임(230)과 선회 스크롤(240)에 대해 실질적으로 부하를 받는 제1 및 제2 키(155)만 다른 소재, 예를 들어 주철 또는 철계 소결 합금 등으로 이루어질 수 있다.

즉, 올담링(150-2) 전체 소재를 선회 스크롤(240)과 다른 소재로 구성하는 것이 아니라 제1 및 제2 키(155)만 선회 스크롤(240)과 다른 소재로 구성함으로써 이종 소재 구성으로 인해 올담링(150-2)의 무게가 증가하는 것을 최소화할 수 있고, 동종 소재로 구성되는 경우 대비 제1 및 제2 키(155)의 마모 정도를 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)는 선회 스크롤(240)의 자전을 방지하면서 고정 스크롤(250) 상에서의 선회 스크롤(240)의 선회 운동을 가능하게 한다. 또한 이를 통해, 압축 효율을 개선할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)는 올담링(150)에 구비된 키의 목부(예를 들어, RP)에 응력이 집중되는 현상을 최소화함으로써 키의 목부의 내구성 및 강도 개선이 가능하다. 나아가, 키의 목부의 내구성 및 강도 개선을 통해 키의 마모 및 손상도 최소화할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)는 전체 또는 일부가 선회 스크롤(240)과 다른 소재로 이루어진 올담링(150)을 포함함으로써 올담링(150)이 선회 스크롤(240)과의 접촉으로 인해 마모되는 것을 최소화할 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

150: 올담링 200: 압축부
210: 케이싱 220: 구동 모터
226: 회전축 230: 메인 프레임
240: 선회 스크롤 250: 고정 스크롤

Claims

구동 모터에 결합되어 회전 운동을 하는 회전축;
상기 회전축을 따라 설치되고, 상기 구동 모터의 하부에 구비되는 메인 프레임;
상기 회전축을 따라 설치되고, 상기 메인 프레임의 하부에 구비되는 고정 스크롤;
상기 메인 프레임과 상기 고정 스크롤 사이에 구비되고, 상기 회전축이 삽입되어 편심지게 결합되며, 상기 고정 스크롤과 압축실을 형성하도록 상기 고정 스크롤에 맞물려 선회 운동하는 선회 스크롤; 및
상기 메인 프레임과 상기 선회 스크롤에 각각 키결합되어 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 포함하되,
상기 올담링은,
링 형태를 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 일측면에 돌출되도록 형성되고 상기 메인 프레임과 키결합되는 제1 키와, 상기 몸체부의 타측면에 돌출되도록 형성되고 상기 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 포함하되, 상기 제1 및 제2 키 각각의 목부는 라운드 가공되고,
상기 제1 키의 목부에 적용되는 라운드 가공 레벨은 (0.5 X 제1 키의 세로 방향의 높이 ÷ 제1 키의 가로 방향의 폭)에 의해 산출되는 값 이상의 레벨로 설정되는
스크롤 압축기.
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제1항에 있어서,
상기 몸체부의 일측면에 돌출되도록 상기 제1 키의 주변에 단차지게 형성된 제1 스러스트면; 및
상기 몸체부의 타측면에 돌출되도록 상기 제2 키의 주변에 단차지게 형성된 제2 스러스트면을 더 포함하는
스크롤 압축기.
제4항에 있어서,
상기 제1 스러스트면과 세로 방향으로 오버랩되는 상기 몸체부의 타측면에 돌출되도록 형성된 제3 스러스트면; 및
상기 제2 스러스트면과 상기 세로 방향으로 오버랩되는 상기 몸체부의 일측면에 돌출되도록 형성된 제4 스러스트면을 더 포함하는
스크롤 압축기.
제4항에 있어서,
상기 제1 키의 목부는 상기 제1 스러스트면과 인접한 상기 제1 키의 하부를 포함하고,
상기 제2 키의 목부는 상기 제2 스러스트면과 인접한 상기 제2 키의 하부를 포함하는
스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 메인 프레임에는 상기 제1 키가 반경방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 제1 키홈이 형성되고,
상기 선회 스크롤에는 상기 제2 키가 상기 반경방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 제2 키홈이 형성되는
스크롤 압축기.
제7항에 있어서,
상기 메인 프레임에는, 프레임 경판부와, 상기 프레임 경판부의 중앙에 구비되고 상기 회전축이 관통하는 프레임 축수부와, 상기 프레임 경판부의 외주부에서 하부로 돌출되는 프레임 측벽부가 구비되고,
상기 고정 스크롤에는, 고정랩과, 상기 고정랩이 상면에 돌출되도록 형성된 고정 스크롤 경판부와, 상기 고정 스크롤 경판부의 외주부에서 상부로 돌출되도록 형성된 고정 스크롤 측벽부가 구비되며,
상기 선회 스크롤에는, 상기 회전축이 삽입되어 편심지게 결합되도록 회전축 결합부가 구비되는 선회 스크롤 경판부와, 상기 선회 스크롤 경판부에서 돌출되고 상기 고정랩에 맞물려 상기 압축실을 형성하는 선회랩이 구비되는
스크롤 압축기.
제8항에 있어서,
상기 제1 키홈은 상기 프레임 경판부 및 상기 프레임 측벽부에 걸쳐서 형성되고,
상기 제2 키홈은 상기 선회 스크롤 경판부의 외주부에 형성되는
스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 키는 상기 몸체부와 다른 소재로 이루어진
스크롤 압축기.
제10항에 있어서,
상기 몸체부는 상기 선회 스크롤과 동일한 소재로 이루어진
스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 올담링은 상기 선회 스크롤과 다른 소재로 이루어진
스크롤 압축기.
케이싱;
상기 케이싱의 내부에 고정되는 고정자와 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자를 구비하는 구동 모터;
상기 회전자에 결합되어 상기 회전자와 함께 회전하는 회전축; 및
상기 구동 모터의 하부에 구비되는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임의 하부에 구비되는 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤과 상기 메인 프레임 사이에 구비되고 상기 고정 스크롤과 맞물려 압축실을 형성하는 선회 스크롤과, 상기 메인 프레임과 상기 선회 스크롤에 각각 키결합되어 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 구비하는 압축부를 포함하되,
상기 회전축은 상기 압축부를 관통하도록 설치되고,
상기 올담링은,
링 형태를 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 일측면에 돌출되도록 형성되고 상기 메인 프레임과 키결합되는 제1 키와, 상기 몸체부의 타측면에 돌출되도록 형성되고 상기 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 포함하되, 상기 제1 및 제2 키 각각의 목부는 라운드 가공되고,
상기 제1 키의 목부에 적용되는 라운드 가공 레벨은 (0.5 X 제1 키의 세로 방향의 높이 ÷ 제1 키의 가로 방향의 폭)에 의해 산출되는 값 이상의 레벨로 설정되는
스크롤 압축기.
제13항에 있어서,
상기 몸체부는 상기 선회 스크롤과 동일한 소재로 이루어지고,
상기 제1 및 제2 키는 상기 몸체부와 다른 소재로 이루어진
스크롤 압축기.