KR102507073B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정랩이 구비되는 고정스크롤; 및 상기 고정스크롤에 대해 선회 운동하며, 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하도록 선회랩이 구비되는 선회스크롤을 포함하고, 상기 고정스크롤에는 압축된 냉매를 토출 가능하게 하도록 상기 압축실에 연통되며 일 방향으로 형성되는 토출구가 구비되고, 상기 선회랩의 선단면에는 상기 일 방향으로 기 결정된 길이 만큼 오목하도록 형성되는 딤플(dimple)이 형성되는 스크롤 압축기를 제공한다.

Description

스크롤 압축기{Scroll Compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 선회 스크롤과 비선회 스크롤이 서로 맞물려 결합되고, 선회 스크롤이 비선회 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하게 된다.

압축실은 외곽에 형성되는 흡입압실, 흡입압실에서 중심부를 향해 점차 체적이 감소하면서 연속으로 형성되는 중간압실, 중간압실의 중심쪽에 이어지는 토출압실로 이루어진다. 일반적으로, 흡입압실은 비선회 스크롤의 측면을 관통하여 형성되고, 중간압실은 밀봉되게 되며, 토출압실은 비선회 스크롤의 경판부를 관통하여 형성된다.

스크롤 압축기는 냉매가 흡입되는 경로에 따라 저압식과 고압식으로 구분될 수 있다. 저압식은 냉매흡입관이 케이싱의 내부공간에 연통되어 저온의 흡입냉매가 케이싱의 내부공간을 통과한 후 흡입압실로 가이드되는 방식이고, 고압식은 냉매흡입관이 흡입압실에 직접 연결되어 냉매가 케이싱의 내부공간을 통과하지 않고 흡입압실에 직접 가이드되는 방식이다.

종래의 스크롤 압축기는, 고정 스크롤에 구비된 토출구가 선회 스크롤의 선회랩의 선단면에 의해 가려져 토출구의 토출가스가 흐르지 못하는 구간이 발생하였다.

이로 인해, 가려지지 않는 좁은 면적으로 토출가스가 빠져나가는 과정에서 유동 손실이 발생하였으며, 이는 압축기의 효율을 저하시키는 손실인자 중 하나였다.

또한, 토출 면적을 확보하기 위해, 토출구를 크게 가공하면 토출구와 연통 가능하게 되는 크랭크 각도(crank angle)를 당길 수밖에 없어 압축비(Pr)의 저하가 발생되는 문제가 있었다.

또한, 종래의 압축부에 구비된 딤플 구조는 선회 스크롤의 베어링 부와 딤플사이에 실링(sealing) 길이가 짧아지게 되어, 누설 발생에 의한, 압축기의 압축 효율 및 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은, 고정 스크롤에 구비된 토출구가 선회 스크롤의 선회랩의 선단면에 의해 가려지게 되어 토출가스가 토출구를 빠져나가는 과정에서 발생하는 유동 손실을 저감하는 구조의 스크롤 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 고정 스크롤에 구비된 토출구를 빠져나가는 과정에서 발생하는 유동 손실에 의해 압축기의 효율이 저하되는 것을 방지하기 위한 구조의 스크롤 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은, 고정 스크롤에 구비된 토출구가 선회 스크롤의 선회랩의 선단면에 의해 가려지게 되는 복수의 부분에서 각각 유로를 형성함으로써, 토출 손실을 저감할 수 있는 구조의 스크롤 압축기를 제공하기 위한 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크롤 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정랩이 구비되는 고정스크롤; 및 상기 고정스크롤에 대해 선회 운동하며, 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하도록 선회랩이 구비되는 선회스크롤을 포함하고, 상기 고정스크롤에는 압축된 냉매를 토출 가능하게 하도록 상기 압축실에 연통되며 일 방향으로 형성되는 토출구가 구비되고, 상기 선회랩의 선단면에는 기 결정된 길이 만큼 오목하도록 형성되며, 상기 딤플은 적어도 일부가 상기 토출구와 연통되는 딤플(dimple)이 형성된다.

본 발명의 스크롤 압축기는, 선회스크롤의 선회랩의 선단면에 딤플이 형성되어서, 냉매의 토출 손실이 저감되게 되고, 스크롤 압축기의 효율이 향상되게 되고, 토출 유속이 감소되게 된다.

본 발명과 관련된 일 예는, 상기 딤플은, 상기 압축실과 연통 가능하도록 형성되어 압축된 냉매를 유입 가능하게 하는 연통개구; 및 상기 연통개구에 연결되어 상기 토출구와 연통되도록 상기 선회랩의 선단면에 기 결정된 깊이만큼 함몰되는 수용부를 구비하며, 상기 연통개구의 양단으로부터 연장되며 상기 수용부의 둘레를 형성하는 냉매수용측벽을 포함한다.

토출구의 일부가 선회랩의 선단면에 구비된 딤플에 연통됨으로써, 선회스크롤의 선회 회전 도중에 토출구를 통해서 냉매가 토출될 때, 선회랩의 선단면에 의해 간섭되지 않고, 압축실에서 토출된 냉매는 딤플의 연통개구를 통해 냉매수용측벽 내측의 수용부에 수용된 후 토출구를 통해 토출될 수 있게 된다.

상기 연통개구는 상기 딤플의 일 측이 절개된 형상으로 형성될 수 있다.

상기 딤플은, 복수 개로 형성되고, 복수 개의 딤플은, 서로 이격되도록 배치될 수 있는데, 바람직하게는, 딤플은 2개로 형성될 수 있다.

상기 토출구는 복수 개로 형성되고, 복수 개의 토출구는 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예는, 상기 압축실은, 상기 고정랩의 내측면과 선회랩의 외측면 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 딤플 중 하나 및 상기 복수 개의 토출구중 하나와 연통되는 제1압축실과, 상기 고정랩의 외측면과 선회랩의 내측면 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 딤플 중 다른 하나 및 상기 복수 개의 토출구 중 다른 하나와 연통되는 제2압축실을 포함할 수 있다.

상기 딤플은, 상기 선회스크롤이 선회 운동하는 기 결정된 각도 사이의 위치에서 상기 토출구와 연통 가능하도록 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예는, 상기 선회스크롤은, 상기 선회스크롤을 회전 가능하게 하도록 회전력을 전달하는 회전축이 삽입되는 회전축 결합부를 구비하고, 상기 선회스크롤은, 상기 냉매수용측벽 및 상기 회전축 결합부 사이에서, 상기 고정스크롤의 일 면에 접촉되며, 기 결정된 폭을 구비하는 실링면부를 구비할 수 있다.

상기 실링면부는 1.5 mm 이상의 폭을 구비할 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일례는, 본 발명의 스크롤 압축기는, 상기 선회스크롤은, 상기 선회스크롤을 회전 가능하게 하도록 회전력을 전달하는 회전축이 삽입되는 회전축 결합부를 구비하고, 상기 딤플은 상기 회전축 결합부와 상기 압축실의 사이에 위치하는 상기 선회랩의 선단면에 형성되며, 상기 딤플은 상기 회전축 결합부와는 이격되고, 상기 압축실과는 연통될 수 있다.

상기 딤플은, 상기 압축실과 연통 가능하도록 형성되어 압축된 냉매를 유입 가능하게 하는 연통개구; 및 상기 연통개구에 연결되어 상기 토출구와 연통되도록 상기 선회랩의 선단면에 기 결정된 깊이만큼 함몰되는 수용부를 구비하며, 상기 연통개구의 양단으로부터 연장되며 상기 수용부의 둘레를 형성하는 냉매수용측벽을 포함할 수 있다.

토출구의 일부가 선회랩의 선단면에 구비된 딤플에 연통됨으로써, 선회스크롤의 선회 회전 도중에 토출구를 통해서 냉매가 토출될 때, 선회랩의 선단면에 의해 간섭되지 않고, 압축실에서 토출된 냉매는 딤플의 연통개구를 통해 냉매수용측벽 내측의 수용부에 수용된 후 토출구를 통해 토출될 수 있게 된다.

상기 냉매수용측벽 중에서 상기 압축실과 상기 수용부 사이에 위치하는 부분의 최소폭은 상기 연통개구의 폭보다 크거나 같을 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일례는, 상기 선회스크롤은 상기 냉매수용측벽과 상기 회전축 결합 사이에서 실링면부를 구비하고, 상기 실링면부는 상기 딤플의 반경방향 최소폭 보다 작거나 같을 수 있다.

또한, 상기 딤플은, 복수 개로 형성되고, 복수 개의 딤플은, 서로 이격되도록 배치되며, 상기 압축실은, 상기 고정랩의 내측면과 선회랩의 외측면 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 딤플 중 하나 및 상기 복수 개의 토출구중 하나와 연통되는 제1압축실과, 상기 고정랩의 외측면과 선회랩의 내측면 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 딤플 중 다른 하나 및 상기 복수 개의 토출구 중 다른 하나와 연통되는 제2압축실을 포함하고, 상기 토출구는, 상기 제1압축실과 연통되는 제1토출구 및 상기 제2압축실에 연통되는 제2토출구를 포함하고, 상기 딤플은, 상기 제1토출구와 연통되는 제1딤플 및 상기 제2압축실에 연통되는 제2딤플을 포함하며, 상기 제1딤플과 상기 제2딤플은 서로 이격될 수 있다.

상기 제1딤플은, 상기 제1토출구와 연통 가능하도록 형성되는 제1연통개구와, 상기 제1토출구로부터 유입된 냉매를 수용하며 수용된 냉매를 토출 가능하도록 상기 제1토출구와 연통 가능한 제1수용부를 구비하는 제1냉매수용측벽을 포함하고, 상기 제2딤플은, 상기 제2토출구와 연통 가능하도록 형성되는 제2연통개구와, 상기 제2토출구로부터 유입된 냉매를 수용하며 수용된 냉매를 토출 가능하도록 상기 제2토출구와 연통 가능한 제2수용부를 구비하는 제2냉매수용측벽을 포함하고, 상기 제1딤플과 상기 제2딤플은, 상기 제1연통개구와 상기 제2연통개구가 서로 마주보고, 상기 제1수용부와 상기 제2수용부는 서로 멀어지도록 배치될 수 있다.

본 발명의 스크롤 압축기는, 선회스크롤의 선회랩의 선단면에 딤플이 형성되어서, 냉매의 토출 손실이 저감되게 되고, 스크롤 압축기의 효율이 향상되게 되고, 토출 유속이 감소되게 된다.

본 발명의 스크롤 압축기는, 1.5 mm 이상의 폭의 실링면부는, 선회스크롤의 딤플과 회전축 결합부 사이에서 최소 누설 길이를 확보 가능하게 하여 냉매의 누설을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 본 발명의 스크롤 압축기의 효율과 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 스크롤 압축기의 일례를 도시하는 단면도.
도 2는 고정스크롤의 토출구가 선회스크롤의 선회랩의 선단면에 가려지는 예를 도시하는 단면도.
도 3은 선회스크롤의 선회랩의 선단면에 딤플이 형성되는 토출구와 연통되는 예를 도시하는 단면도.
도 4는 선회스크롤의 선회랩의 선단면에 딤플이 형성되어 있는 예를 도시하는 사시도.
도 5은 고정스크롤의 토출홀과 토출 밸브가 도시되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 6은 선회스크롤의 선회랩의 선단면에 딤플이 형성되어 있는 다른 일례를 도시하는 단면도.
도 7은 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 0°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 8은 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 90°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 9는 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 180°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 10은 선회스크롤이 고정스크롤에 대해 270°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도.
도 11은 선회랩의 선단면에 딤플이 없는 경우, A 유로의 선단면의 딤플과, A, B 유로의 선단면의 딤플이 추가되는 경우의 에너지 효율을 비교하여 도시하는 비교표.
도 12a는 종래 기술에서 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 유속을 도시하는 그래프.
도 12b는 본 발명에서 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 유속을 도시하는 그래프.
도 13a은 종래 기술에서 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 토출 면적을 도시하는 그래프.
도 13b은 본 발명에서 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 토출 면적을 도시하는 그래프.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기(100)를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

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.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 스크롤 압축기(100)는, 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내부에 설치되고, 고정랩(323)이 구비되는 고정스크롤(32)과, 고정랩(323)과 맞물려 압축실(V)을 형성하도록 선회랩(332)이 구비되는 선회스크롤(33)을 포함한다.

고정스크롤(32)에는 토출구(325)가 구비되는데, 토출구(325)는 고정랩(323)과 나란한 방향으로 형성되는데, 압축실(V) 내에서 압축된 냉매를 토출 가능하게 하도록 압축실(V)과 연통되도록 형성된다.

도 1에는 고정스크롤(32)에서 압축실(V)의 아래에서, 상하 방향으로 형성되는 토출구(325)의 예가 점선으로 도시된다.

또한, 선회스크롤(33)의 선회랩(332)의 단부에 형성되는 선단면(332a)에는 딤플(332b)(dimple)이 형성되는데, 딤플(332b)은, 적어도 일부가 토출구(325)와 연통 가능하게 형성된다. 토출구(325)와 연통되는 딤플(332b)의 세부 구조에 대해서는 후술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 스크롤 압축기(100)의 일례를 도시하는 단면도가 도시되며, 본 발명의 스크롤 압축기(100)에 대해, 도 1을 참조하여 서술하기로 한다.

도 1에는 하부 압축식 스크롤 압축기(100)가 도시되는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기(100)는, 케이싱(1)의 내부공간(1a)에 구동모터를 이루며 회전력을 발생하는 전동부(2)가 케이싱(1)의 상부에 설치되고, 전동부(2)의 하측에는 그 전동부(2)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(3)가 설치되는 하부 압축식 스크롤 압축기(100)로 이해될 수 있다.

케이싱(1)은 밀폐용기를 이루는 원통 쉘(11)과, 원통 쉘(11)의 상부를 덮어 함께 밀폐용기를 이루는 상부 쉘(12)과, 원통 쉘(11)의 하부를 덮어 함께 밀폐용기를 이루는 동시에 저유공간(1b)을 형성하는 하부 쉘(13)로 이루어질 수 있다.

원통 쉘(11)의 측면으로 냉매 흡입관(15)이 관통하여 압축부(3)의 흡입실에 직접 연통되고, 상부 쉘(12)의 상부에는 케이싱(1)의 내부공간(1a)과 연통되는 냉매 토출관(16)이 설치될 수 있다. 냉매 토출관(16)은 압축부(3)에서 케이싱(1)의 내부공간(1a)으로 토출되는 압축된 냉매가 외부로 배출되는 통로에 해당되며, 토출되는 냉매에 혼입된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터(미도시)가 냉매 토출관(16)과 연결될 수 있다.

본 발명의 스크롤 압축기(100)는, 고정자(21)와 회전자(22)를 구비하는 전동부(2)와, 회전자(22)에 의해 회전되어 선회스크롤(33)에 회전력을 전달하는 회전축(5)을 더 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 케이싱(1)의 상부에는 전동부(2)를 이루는 고정자(21)가 고정 설치되고, 고정자(21)의 내부에는 그 고정자(21)와 함께 전동부(2)를 이루며 고정자(21)와의 상호작용에 의해 회전하는 회전자(22)가 회전 가능하게 설치될 수 있다.

고정자(21)는 그 내주면에 원주방향을 따라 다수 개의 슬롯(미부호)이 형성되어 코일(25)이 권선되며, 그 외주면에는 디컷(D-cut) 모양으로 절단되어 원통 쉘(11)의 내주면과의 사이에 냉매 또는 오일이 통과하도록 오일회수통로(26)가 형성될 수 있다.

본 발명의 스크롤 압축기(100)는, 메인 프레임(31)을 더 포함할 수 있다.

이하, 도 1을 참조하여, 메인 프레임(31) 및 이에 결합된 주변 구성에 대하여 서술하기로 한다.

고정자(21)의 하측에는 소정의 간격을 두고 압축부(3)를 이루는 메인 프레임(31)이 케이싱(1)의 내주면에 고정 결합될 수 있다. 메인 프레임(31)은 그 외주면이 원통 쉘(11)의 내주면에 열박음되거나 용접되어 고정 결합될 수 있다.

또한, 메인 프레임(31)의 가장자리에는 환형으로 된 프레임 측벽부(제1 측벽부, 311)가 형성되고, 중심에는 제1 축수부(312)가 형성되며, 제1 축수부(312)에는 후술할 회전축(5)의 메인 베어링부(51)가 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 제1 축수구멍(312a)이 축방향으로 관통 형성될 수 있다.

메인 프레임(31)의 저면에는 회전축(5)에 편심 결합된 선회스크롤(33)을 사이에 두고 고정스크롤(32)이 설치될 수 있다. 고정스크롤(32)은 도 1에 도시되는 바와 같이, 메인 프레임(31)에 고정 결합될 수도 있지만, 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 축방향으로 케이싱(1)에 대해 상대 이동 가능하게 설치될 수도 있다.

또한, 고정스크롤(32)은 고정 경판부(이하, 제1 경판부(321), 321)가 대략 원판모양으로 형성되고, 제1 경판부(321)의 가장자리에는 메인 프레임(31)의 제1 측벽부(311)에 결합되는 스크롤 측벽부(이하, 제2 측벽부, 322)가 형성될 수 있다.

또한, 제1 경판부(321)의 상면에는 후술할 선회랩(332)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정랩(323)이 형성될 수 있다. 압축실(V)은 제1 경판부(321)와 고정랩(323), 또한, 후술할 선회랩(332)과 제2 경판부(331) 사이에 형성되며, 랩의 진행방향을 따라 흡입실, 중간압실, 토출실이 연속으로 형성되어 이루어질 수 있다.

선회랩(332)은 제2 경판부(331)와 맞닿는 측의 단부의 면인 선단면(332a)을 구비할 수 있다. 선단면(332a)은, 선회스크롤(33)의 선회랩(332)측의 가장 아래쪽에 구비한 하단면으로 이해될 수 있다. 즉, 선단면(332a)은 선회랩(332)의 하단에 구비되는데, 원주 방향으로 내측에서 외측으로 곡선 형태로 연장 형성되어 있다.

한편, 압축실(V)은 고정랩(323)의 내측면과 선회랩(332)의 외측면 사이에 형성되는 제1 압축실(V1)과, 고정랩(323)의 외측면과 선회랩(332)의 내측면 사이에 형성되는 제2 압축실(V2)을 포함할 수 있다.

즉, 제1 압축실(V1)은 고정랩(323)의 내측면과 선회랩(332)의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P11, P12) 사이에 형성되고, 편심부의 중심(O)과 두 개의 접촉점(P11, P12)을 각각 연결한 두 개의 선이 이루는 각도 중 큰 값을 갖는 각도를 α라 할 때, 적어도 토출 개시 전에 α < 360°로 이루어진다. 또, 제2 압축실(V2)은 고정랩(323)의 외측면과 선회랩(332)의 내측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P21, P22) 사이에 형성된다(후술하는 도 7 내지 10에서 도시).

따라서, 제1 압축실(V1)은 제2 압축실(V2)에 비해 냉매가 먼저 흡입되고 압축경로가 상대적으로 길지만 선회랩(332)이 비정형성을 가지고 형성됨에 따라, 제1 압축실(V1)의 압축비가 제2 압축실(V2)에 비해 상대적으로 낮게 형성된다. 또, 제2 압축실(V2)은 제1 압축실(V1)에 비해 냉매가 나중에 흡입되고 압축경로가 상대적으로 짧지만 선회랩(332)이 비정형성을 가지고 형성됨에 따라, 제2 압축실(V2)의 압축비는 제1 압축실(V1)에 비해 상대적으로 높게 형성된다.

또한, 제2 측벽부(322)의 일측에는 냉매 흡입관(15)과 흡입실이 연통되는 흡입구(324)가 관통 형성되고, 제1 경판부(321)의 중앙부에는 토출실과 연통되어 압축된 냉매가 토출되는 토출구(325)가 형성될 수 있다.

여기서, 토출구(325)는 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 모두 연통될 수 있도록 한 개만 형성될 수도 있지만, 각각의 압축실(V1, V2)과 독립적으로 연통될 수 있도록 복수 개가 형성될 수도 있다. 토출구(325)가 복수 개인 경우, 그 복수 개의 토출구(325a, 325b)가 고정스크롤(32)에 각각 독립적으로 형성될 수도 있지만 경우에 따라서는 입구만 복수 개로 형성되고 출구는 토출유로가 합쳐져 한 개로 형성될 수도 있다.

그 복수 개의 토출구(325a, 325b)가 고정스크롤(32)에 각각 독립적으로 형성되는 예가 도 3 이하에서 도시되어 있다.

도 2는 고정스크롤(32)의 토출구(325)가 선회스크롤(33)의 선회랩(332)의 선단면(332a)에 가려지는 종래의 구조를 도시하는 단면도이고, 도 3은 선회스크롤(33)의 선회랩(332)의 선단면(332a)에 딤플(332b)이 형성되는 토출구(325)와 연통되는 예를 도시하는 단면도이며, 도 4는 선회스크롤(33)의 선회랩(332)의 선단면(332a)에 딤플(332b)이 형성되어 있는 예를 도시하는 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 선회랩(332)에 구비되는 딤플(332b)의 일례에 대하여 서술하기로 한다.

도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이, 고정스크롤(32)에 구비되는 토출구(325)는, 선회스크롤(33)의 선회랩(332)에 구비된 선단면(332a)에 의해 가려지는 경우에, 토출구(325)를 통해 토출되는 냉매(토출가스)가 유동하지 못하는 간섭 구간이 생길 수 있다. 이로 인해, 냉매가 토출구(325)를 통해 토출되는 과정에서 유동 손실이 발생되어 스크롤 압축기(100)에 효율이 저하되기도 한다.

이러한 유동 손실을 방지하고자, 본 발명에서는, 도 3 이하에서 도시되는 바와 같이, 선회랩(332)의 선단면(332a)에 토출구(325)와 연통 가능한 딤플(332b)이 구비된다.

딤플(332b)은, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 선회 회전되는 과정 중의 특정 위치에서 토출구(325)와 연통 가능하게 배치되게 된다.

딤플(332b)은 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 선회랩(332)의 연장방향, 즉 회전축(5)의 연장방향으로 기 결정된 길이만큼 오목하도록 형성된다.

또한, 딤플(332b)은 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 기 결정된 깊이만큼 함몰지게 형성되는 구조로 이해될 수도 있다.

또한, 딤플(332b)은, 압축실(V)과 연통 가능하도록 형성되는 연통개구(332c)와, 연통개구(332c)에 연결되어 토출구(325)와 연통되도록 상기 선회랩(332)의 선단면(332a)에 기 결정된 깊이만큼 함몰되는 수용부수용부(332e)를 구비하며, 상기 연통개구(332c)의 양단으로부터 연장되며 상기 수용부(332e)의 둘레를 형성하는 냉매수용측벽(332d)을 포함할 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 선회스크롤(33)은, 선회스크롤(33)을 회전 가능하게 하도록 회전력을 전달하는 회전축(5)이 삽입되는 회전축 결합부(333)를 구비하고, 상기 딤플(332b)은 상기 회전축 결합부(333)와 상기 압축실(V)의 사이에 위치하는 상기 선회랩(332)의 선단면(332a)에 형성되며, 상기 딤플(332b)은 상기 회전축 결합부(333)와는 이격되고, 상기 압축실(V)과는 연통되도록 형성될 수 있다.

또한, 연통개구(332c)는, 압축된 냉매를 유입 가능하도록 압축실(V)에 연통되도록 형성된다.

또한, 냉매수용측벽(332d)은, 연통개구(332c)에 연결되도록 이루어질 수 있으며, 딤플(332b)의 측면을 형성하는 측벽으로 이해될 수 있다.

냉매수용측벽(332d) 중에서 상기 압축실(V)과 상기 수용부(332e) 사이에 위치하는 부분의 최소폭은 상기 연통개구(332c)의 폭보다 크거나 같을 수 있다.

한편, 압축실(V)로부터 압축된 냉매는 토출구(325)로 직접 토출되거나, 연통개구(332c)를 통과한 후, 냉매수용측벽(332d)의 수용부(332e)에 수용된 후 토출구(325)로 토출될 수 있다.

이로 인해, 토출구(325)의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 구비된 딤플(332b)에 연통됨으로써, 선회스크롤(33)의 선회 회전 도중에 토출구(325)를 통해서 냉매가 토출될 때, 선회랩(332)의 선단면(332a)에 의해 간섭되지 않고, 압축실(V)에서 토출된 냉매는 딤플(332b)의 연통개구(332c)를 통해 냉매수용측벽(332d) 내측의 수용부(332e)에 수용된 후 토출구(325)를 통해 토출될 수 있게 된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 하방향으로 오목하게 형성되어 있으며, 올챙이와 유사한 형상으로 이루어진 딤플(332b)의 예가 도시되어 있다.

또한, 도 3 및 도 4에는 제1 압축실(V1)에 연통되도록 형성되는 연통개구(332c)와, 냉매수용측벽(332d)을 포함하는 딤플(332b)이 도시되어 있는데, 냉매수용측벽(332d) 사이에서 토출구(325)와 연통 가능한 수용부(332e)가 구비되어 있다.

도 2와, 도 3 및 도 4의 단면을 비교하여 보면, 도 2에는, 선단면(332a')에 딤플(332b)이 구비되어 있지 않기에, 토출구(325a', 325b')를 통해서 냉매가 토출될 때, 토출구(325a', 325b')의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a')에 의해 가려지기 때문에, 냉매의 유동 중의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a')에 막혀 유동 손실이 발생되게 된다.

반면, 도 3 및 도 4에서 도시되는 본 발명의 스크롤 압축기(100)에는 선회랩(332)의 선단면(332a)에 딤플(332b)이 구비되어 있다.

따라서, 선회스크롤(33)의 선회 회전 도중에 토출구(325)를 통해서 냉매가 토출될 때, 토출구(325)의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 막히지 않고, 선회랩(332)의 선단면(332a)에 구비된 딤플(332b)에 연통될 수 있게 된다.

이로 인해, 압축실(V)에서 토출된 냉매는 딤플(332b)의 연통개구(332c)를 통해 냉매수용측벽(332d) 내측의 수용부(332e)에 수용된 후 토출구(325)를 통해 토출될 수 있게 된다.

이 때, 냉매의 유동 중의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 막혀 발생할 수 있는 유동 손실이 줄어들게 되며, 본 발명의 스크롤 압축기(100)는 효율이 저하되는 것이 방지된다.

또한, 본 발명의 다른 예에 따르면, 딤플(332b)은, 복수 개로 형성되고, 복수 개의 딤플(332b)은, 서로 이격되도록 배치된다.

딤플(332b)이 복수 개로 형성되는 경우, 토출구(325)도 딤플(332b)과 마찬가지로 복수 개로 형성될 수 있으며, 토출구(325)도 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

바람직하게는, 딤플(332b)은 2개로 형성될 수 있다.

도 6 내지 도 10에서는 선회랩(332)의 선단면(332a)에 두 개의 딤플(332b', 332b)이 구비되어 있다.

이하, 제1 및 제2딤플(332b', 332b)에 대하여 도 6을 참조하여 서술한다.

제1딤플(332b')은, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 선회 회전되는 과정 중의 특정 위치에서 제1토출구(325b)와 연통 가능하게 배치되게 된다.

제1딤플(332b')은 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 선회랩(332)의 연장방향, 즉, 회전축(5)의 연장방향으로 기 결정된 길이만큼 오목하도록 형성된다.

또한, 제1딤플(332b')은, 제1압축실(V1)에 연통되는 제1연통개구(332c')와, 제1압축실(V1)로부터 유입된 냉매를 수용하며 수용된 냉매를 토출 가능하도록 제1토출구(325b)와 연통 가능한 제1수용부(332e')를 구비하는 제1냉매수용측벽(332d')을 포함할 수 있다.

또한, 제1연통개구(332c')는, 압축된 냉매를 유입 가능하도록 제1압축실(V1)에 연통되도록 형성된다.

또한, 제1냉매수용측벽(332d')은, 제1연통개구(332c')에 연결되도록 이루어질 수 있으며, 제1딤플(332b')의 측면을 형성하는 측벽으로 이해될 수 있다.

한편, 제1압축실(V1)에서 압축된 냉매는, 제1압축실(V1)로부터 제1토출구(325b)에 직접 토출되거나, 제1연통개구(332c')를 통과한 후, 제1냉매수용측벽(332d')의 제1수용부(332e')에 수용된 후 제1토출구(325b)로 토출될 수 있다.

이로 인해, 제1토출구(325b)의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 구비된 제1딤플(332b')에 연통됨으로써, 선회스크롤(33)의 선회 회전 도중에 제1토출구(325b)를 통해서 냉매가 토출될 때, 선회랩(332)의 선단면(332a)에 의해 간섭되지 않고, 제1압축실(V1)에서 토출된 냉매는 제1딤플(332b')의 제1연통개구(332c')를 통해 제1냉매수용측벽(332d') 내측의 제1수용부(332e')에 수용된 후 제1토출구(325b)를 통해 토출될 수 있게 된다.

도 6을 참조하면, 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 하방향으로 오목하게 형성되어 있으며, 타원의 형상으로 이루어진 제1딤플(332b')의 예가 도시되어 있다.

또한, 도 6에는 제1 압축실(V1)에 연통되도록 형성되는 제1연통개구(332c')와, 제1냉매수용측벽(332d')을 포함하는 제1딤플(332b')이 도시되어 있는데, 제1냉매수용측벽(332d') 사이에서 제1토출구(325b)와 연통 가능한 제1수용부(332e')가 구비되어 있다.

제2딤플(332b)은, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 선회 회전되는 과정 중의 특정 위치에서 제2토출구(325a)와 연통 가능하게 배치되게 된다.

제2딤플(332b)은 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 선회랩(332)의 연장방향, 즉, 회전축(5)의 연장방향(도 1에서의 상하 방향)으로 기 결정된 길이만큼 오목하도록 형성된다.

또한, 제2딤플(332b)은, 제2압축실(V2)에 연통되는 제2연통개구(332c)와, 제2압축실(V2)로부터 유입된 냉매를 수용하며 수용된 냉매를 토출 가능하도록 제2토출구(325a)와 연통 가능한 제2수용부(332e)를 구비하는 제2냉매수용측벽(332d)을 포함할 수 있다.

또한, 제2연통개구(332c)는, 압축된 냉매를 유입 가능하도록 제1압축실(V1)에 연통되도록 형성된다.

또한, 제2냉매수용측벽(332d)은, 제2연통개구(332c)에 연결되도록 이루어질 수 있으며, 제2딤플(332b)의 측면을 형성하는 측벽으로 이해될 수 있다.

상기 제1딤플(332b')과 상기 제2딤플(332b)은, 상기 제1연통개구(332c')와 상기 제2연통개구(332c)가 서로 마주보고, 상기 제1수용부(332e')와 상기 제2수용부(332e)는 서로 멀어지도록 배치될 수 있다.

한편, 제1압축실(V1)에서 압축된 냉매는, 제1압축실(V1)로부터 제2토출구(325a)에 직접 토출되거나, 제2연통개구(332c)를 통과한 후, 제2냉매수용측벽(332d)의 제2수용부(332e)에 수용된 후 제2토출구(325a)로 토출될 수 있다.

이로 인해, 제2토출구(325b)의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 구비된 제2딤플(332b)에 연통됨으로써, 선회스크롤(33)의 선회 회전 도중에 제2토출구(325a)를 통해서 냉매가 토출될 때, 선회랩(332)의 선단면(332a)에 의해 간섭되지 않고, 제1압축실(V1)에서 토출된 냉매는 제2딤플(332b)의 제2연통개구(332c)를 통해 제2냉매수용측벽(332d) 내측의 제2수용부(332e)에 수용된 후 제2토출구(325a)를 통해 토출될 수 있게 된다.

도 6을 참조하면, 선회랩(332)의 선단면(332a)에서 하방향으로 오목하게 형성되어 있으며, 올챙이 형상으로 이루어진 제2딤플(332b)의 예가 도시되어 있다.

또한, 도 6에는 제1 압축실(V1)에 연통되도록 형성되는 제2연통개구(332c)와, 제2냉매수용측벽(332d)을 포함하는 제2딤플(332b)이 도시되어 있는데, 제2냉매수용측벽(332d) 사이에서 제2토출구(325a)와 연통 가능한 제2수용부(332e)가 구비되어 있다.

전술한 바와 같이, 제1 및 제2딤플(332b, 332b')이 2개로 형성되는 경우, 이원화된 딤플 구조에 의해 냉매의 토출 손실이 저감되게 되고, 스크롤 압축기(100)의 효율이 향상되게 되며, 토출 유속은 감소되게 된다.

도 2와, 도 6의 단면을 비교하여 보면, 도 2에는, 딤플(332b)이 구비되어 있지 않기에, 토출구(325)를 통해서 냉매가 토출될 때, 토출구(325)의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 의해 가려지기 때문에, 냉매의 유동 중의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 막혀 유동 손실이 발생되게 된다.

반면, 도 6에는 제1 및 제2딤플(332b, 332b')이 구비되어 있기에, 선회스크롤(33)의 선회 회전 도중에 토출구(325)를 통해서 냉매가 토출될 때, 토출구(325)의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 구비된 제1 및 제2딤플(332b, 332b') 중 적어도 하나에 연통되어, 압축실(V)에서 토출된 냉매는 제1 및 제2딤플(332b, 332b')의 연통개구(332c, 332c')를 통해 냉매수용측벽(332d, 332d') 내측의 수용부(332e, 332e')에 수용된 후 토출구(325b, 325a)를 통해 토출될 수 있게 된다.

이 때, 냉매의 유동 중의 일부가 선회랩(332)의 선단면(332a)에 막혀 발생할 수 있는 유동 손실이 줄어들게 된다.

전술한 바와 같이, 압축실(V)은, 상기 고정랩(323)의 내측면과 선회랩(332)의 외측면 사이에 구비되는 제1압축실(V1)과, 상기 고정랩(323)의 외측면과 선회랩(332)의 내측면 사이에 구비되는 제2압축실(V2)을 포함할 수 있으며, 제1압축실(V1)은, 전술한 바와 같이, 제1딤플(332b) 및 제2딤플(332b')모두에 연통되도록 도 6의 설명 부분에서 전술하였다.

하지만, 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 제1압축실(V1)은 상기 복수 개의 딤플(332b) 중 하나 및 상기 복수 개의 토출구(325) 중 하나와 연통되고, 제2압축실(V2)은, 상기 복수 개의 딤플(332b) 중 다른 하나 및 상기 복수 개의 토출구(325) 중 다른 하나와 연통되게 되는 구조 또한 가능하다.

한편, 선회스크롤(33)은 후술하는 바와 같이, 회전축 결합부(333)를 구비할 수 있다. 회전축 결합부(333)는, 선회스크롤(33)의 제1 경판부(331)에 내측에 구비될 수 있는데, 회전축(5)이 삽입되는 구성이다.

회전축 결합부(333)는 또한, 선회랩(332)을 축방향으로 관통하여 형성되는 구성일 수 있다.

또한, 선회스크롤(33)은 냉매수용측벽(332d)과 회전축 결합부(333) 사이에서 실링면부(332f)를 구비할 수 있다. 실링면부(332f)의 폭은, 딤플(332b)과, 회전축 결합부(333) 사이의 최소 거리로 이해될 수 있다. 도 4에는 기 결정된 폭(d_s)을 가지는 실링면부(332f)의 예가 도시된다.

실링면부(332f)는, 고정스크롤(32)의 일 면에 접촉되며, 기 결정된 폭(d_s)을 구비할 수 있다. 실링면부(332f)의 기 결정된 폭(d_s)은 딤플(332b)의 반경방향 최소폭 보다 작거나 같을 수 있다.

실링면부(332f)는 1.5 mm 이상의 폭(d_s)을 구비하는 것이 바람직하다.

1.5 mm 이상의 폭(d_s)의 실링면부(332f)는, 선회스크롤(33)의 딤플(332b)과 회전축 결합부(333) 사이에서 최소 누설 길이를 확보 가능하게 하여 냉매의 누설을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 본 발명의 스크롤 압축기(100)의 효율과 신뢰성이 향상될 수 있다.

일례로, 실링면부(332f)는, 고정스크롤(32)의 제1 경판부(321)의 압축실(V)이 구비되는 일 면에 접촉될 수 있다.

도 5은 고정스크롤(32)의 토출홀과 토출 밸브가 도시되어 있는 예를 도시하는 단면도이고, 도 6은 선회스크롤(33)의 선회랩(332)의 선단면(332a)에 딤플(332b)이 형성되어 있는 다른 일례를 도시하는 단면도이다.

도 1과, 도 5를 참조하면, 고정스크롤(32)의 제1 경판부(321)에는 압축실(V)과 연통 가능한 토출홀(325a, 325b, 325c)이 형성되는데, 제1 경판부(321)에 복수 개의 토출홀(325a, 325b, 325c)이 형성되어 있는 예가 도시된다. 또한, 복수 개의 토출홀(325a, 325b, 325c)을 개폐 가능하도록 하는 토출밸브가 또한 제1 경판부(321)에 설치되어 있는 예가 도시된다.

도 5에서의 복수 개의 토출홀(325a, 325b, 325c)은, 도면상에서 중앙 부근의 하측의 제1 경판부(321)에 형성되어 있는 제1토출홀(325a)과, 제1토출홀(325a)과 이격되도록 약간 우측에 배치된 제2토출홀(325b)을 포함할 수 있다.

제1토출홀(325a)은, 도면 상에서 원형으로 형성되어 있으며, 제2토출홀(325b)은 일부 곡면을 구비한 형성되어 있는 예가 도시되는데, 반드시 이러한 형상들에 한정되는 것은 아니다.

토출밸브는, 일 측에서 제1 경판부(321)에 고정되도록 고정부를 구비하고, 타 측에서 토출홀들(325a, 325b, 325c)을 개폐하도록 탄성 변형 가능하게 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 복수의 토출구(325)는, 압축실(V)과, 토출커버(34) 내측의 공간을 연통 가능하게 하도록 형성될 수 있다.

도 7은 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 0°의 크랭크 각(Crank Angle)으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도이고, 도 8은 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 90°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도이며, 도 9는 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 180°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도이고, 도 10은 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 270°의 크랭크 각으로 배치되어 있는 예를 도시하는 단면도이다.

도 7 내지 도 10을 참조하여, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대하여 선회 회전됨에 따른 전술한 제1 및 제2딤플(332b', 332b)과 토출구(325)의 배치 위치에 대하여 서술한다.

도 7을 참조하면, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대하여 일 위치에 배치되어 있는데, 이 위치를 0°의 크랭크 각으로 이해될 수 있다.

도 7의 위치에서, 선회스크롤(33)의 중심은 고정스크롤(32)의 중심에 상대적으로 우측에 배치되어 있으며, 제1 및 제2딤플(332b', 332b)은, 각각 제1 및 제2토출구(325b, 325a)와 연통되지 않도록 배치되어 있다.

도 8을 참조하면, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대하여 다른 일 위치에 배치되어 있는데, 이 위치를 90°의 크랭크 각으로 이해될 수 있다.

도 8의 위치에서, 선회스크롤(33)의 중심은 고정스크롤(32)의 중심에 상대적으로 상측에 배치되어 있으며, 제1딤플(332b')은 제1토출구(325b)와 일부 연통되어 있다. 반면, 제2딤플(332b)은 제2토출구(325a)와 연통되지 않도록 배치되어 있다.

도 9를 참조하면, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대하여 또 다른 일 위치에 배치되어 있는데, 이 위치를 180°의 크랭크 각으로 이해될 수 있다.

도 9의 위치에서, 선회스크롤(33)의 중심은 고정스크롤(32)의 중심에 상대적으로 좌측에 배치되어 있으며, 제1딤플(332b')은 제1토출구(325b)의 절반 이상의 면적과 연통되어 있다. 또한, 제2딤플(332b)의 전면적이 제2토출구(325a)와 연통되도록 배치되어 있다.

도 10을 참조하면, 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대하여 또 다른 일 위치에 배치되어 있는데, 이 위치를 270°의 크랭크 각으로 이해될 수 있다.

도 10의 위치에서, 선회스크롤(33)의 중심은 고정스크롤(32)의 중심에 상대적으로 하측에 배치되어 있으며, 제1딤플(332b')은 제1토출구(325b)의 절반 이상의 면적과 연통되어 있다. 또한, 제2딤플(332b)의 전면적이 제2토출구(325a)와 연통되도록 배치되어 있다.

도 6 내지 도 10은 토출구(325)가 복수 개인 경우를 예로 들어 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 복수 개의 토출구(325a, 325b)는 제1 압축실(V1)과 연통되는 제1 토출구(325b) 및 제2 압축실(V2)과 연통되는 제2 토출구(325a)로 이루어질 수 있다.

여기서, 제1 압축실(V1)에서 토출되는 냉매의 유속보다 제2 압축실(V2)에서 토출되는 냉매의 유속이 빠르게 된다. 이를 감안하여, 제2 토출구(325a)의 면적이 제1 토출구(325b)의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 제1 토출구(325b)의 면적과 제2 토출구(325a)의 면적이 동일하거나 오히려 제1 토출구(325b)의 면적이 더 넓은 경우에는 냉매가 제2 토출구(325a)를 통해 상대적으로 높은 토출압력과 빠른 유속으로 토출되려고 하지만 제2 토출구(325a)의 면적, 즉 토출면적이 좁아 유로저항이 증가하면서 원활하게 토출되지 못할 수 있다.

따라서, 제2 토출구(325a)의 면적이 제1 토출구(325b)의 면적보다 넓게 형성되어야 상대적으로 높은 토출압력과 빠른 유속을 가지는 제2 압축실(V2)의 냉매가 신속하게 토출될 수 있다.

또한, 도 1을 다시 참조하면, 고정스크롤(32)의 경판부(321) 중심에는 회전축(5)의 서브 베어링부(52)를 지지하는 제2 축수부(326)가 형성되고, 제2 축수부(326)에는 축방향으로 관통되어 서브 베어링(52)부를 반경방향으로 지지하는 제2 축수구멍(326a)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 축수부(326)의 하단에는 서브 베어링부(52)의 하단면을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링부(327)가 형성될 수 있다. 스러스트 베어링부(327)은 제2 축수구멍(326a)의 하단에서 축중심을 향해 반경방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 하지만, 스러스트 베어링부(327)는 제2 축수부(326a)에 형성되지 않고, 회전축(5)의 편심부(53) 저면과 이에 대응하는 고정스크롤(32)의 제1 경판부(321) 사이에 형성될 수도 있다.

한편, 고정스크롤(32)의 하측에는 압축실(V)에서 토출되는 냉매를 수용하여 후술할 냉매유로로 안내하기 위한 토출커버(34)가 결합될 수 있다. 토출커버(34)는 그 내부공간이 토출구(325)를 수용하는 동시에 압축실(V1)에서 토출된 냉매를 케이싱(1)의 내부공간(1a)으로 안내하는 냉매유로(P_G)의 입구를 수용하도록 형성될 수 있다.

여기서, 냉매유로(P_G)는 유로 분리부(8)를 기준으로, 그 유로 분리부(8)의 안쪽에서 고정스크롤(32)의 제2 측벽부(322)와 메인 프레임(31)의 제1 측벽부(311)를 차례로 관통하여 형성될 수도 있고, 제2 측벽부(322)의 외주면과 제1 프레임(311)의 외주면에 연속으로 홈지게 형성될 수도 있다.

한편, 선회스크롤(33)은 메인 프레임(31)과 고정스크롤(32) 사이에서 선회 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 선회스크롤(33)의 상면과 이에 대응하는 메인 프레임(31)의 저면 사이에는 선회스크롤(33)의 자전을 방지하는 올담링(35)이 설치되고, 올담링(35) 보다 안쪽에는 그 올담링(35)과 함께 배압실(S)을 형성하는 실링부재(36)가 설치될 수 있다.

따라서, 배압실(S)은 올담링(35)과 실링부재(36) 사이에 형성되는 공간으로 이루어지고, 이 배압실(35)은 고정스크롤(32)에 구비되는 배압구멍(321a)과 연통되어 중간압의 냉매가 배압실(S)을 채움으로써 배압실(S)은 중간압을 형성하게 된다.

선회스크롤(33)은 선회 경판부(제2 경판부, 331)가 대략 원판모양으로 형성될 수 있다. 제2 경판부(331)의 상면은 배압실(S)이 형성되며, 저면에는 고정랩(323)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 선회랩(332)이 형성될 수 있다.

또한, 제2 경판부(331)의 중앙부위에는 후술할 회전축(5)의 편심부(53)가 회전 가능하게 삽입되어 결합되는 회전축 결합부(333)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.

회전축 결합부(333)는 선회랩(332)의 내측 단부를 이루도록 그 선회랩(332)에서 연장 형성될 수 있다. 이로써, 회전축 결합부(333)는 선회랩(332)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성되어, 회전축(5)의 편심부(53)가 선회랩(332)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 반발력과 압축력이 제2 경판부(331)를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되어, 압축력과 반발력의 작용에 의한 선회스크롤(33)의 기울어짐이 방지될 수 있다.

회전축 결합부(333)의 내주부(333a)는 회전축(5)의 편심부(53)가 삽입되는 축구멍 역할을 하고, 회전축 결합부(333)의 외주부(333b)는 선회랩(332)과 연결되어 압축과정에서 고정랩(323)과 함께 압축실(V)을 형성하는 역할을 한다. 또한, 회전축 결합부(333)의 선단면(332a)은 고정스크롤(32)의 제1 경판부(321)가 이루는 상측 경판면에 접촉하여 실링면을 이루게 된다.

여기서, 선회랩(332)은 고정랩(323)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이, 선회랩(332)과 고정랩(323)은 직경과 원점이 서로 다른 다수의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다.

또한, 고정랩(323)의 내측 단부(흡입단 또는 시작단) 부근에 회전축 결합부(333)의 외주부측으로 돌출되는 돌기부(미도시)가 형성되는데, 돌기부에는 그 돌기부로부터 돌출되도록 형성되는 접촉부(미도시)가 형성될 수 있다. 즉, 고정랩(323)의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 고정랩(323) 중에서 가장 큰 압축력을 받게 되는 내측 단부의 랩 강도가 향상되어 내구성이 향상될 수 있다.

고정랩(323)의 내측 단부와 대향되는 회전축 결합부(333)의 외주부에는 고정랩(323)의 돌기부와 맞물리게 되는 오목부(미도시)가 형성될 수 있다. 이 오목부의 일측은 압축실(V)의 형성방향을 따라 상류측에 회전축 결합부(333)에서 외주부까지의 두께가 증가하는 증가부(미도시)가 형성된다. 이는 토출 직전의 제1 압축실(V1)의 길이를 짧게 하여, 결과적으로 제1 압축실(V1)의 압축비를 높일 수 있게 한다.

오목부의 타측은 원호 형태를 갖는 원호면(미도시)이 형성된다. 원호면의 직경은 고정랩(323)의 내측 단부 두께 및 선회랩(332)의 선회반경에 의해 결정되는데, 고정랩(323)의 내측 단부 두께를 증가시키면 원호면의 직경이 커지게 된다. 이로 인해, 원호면 주위의 선회랩(332) 두께도 증가되어 내구성이 확보될 수 있고, 압축 경로가 길어져서 그만큼 제2 압축실(V2)의 압축비도 증가할 수 있다.

한편, 회전축(5)은 그 상부는 회전자(22)의 중심에 압입되어 결합되는 반면 하부는 압축부(3)에 결합되어 반경방향으로 지지될 수 있다. 이로써, 회전축(5)은 전동부(2)의 회전력을 압축부(3)의 선회스크롤(33)에 전달하게 된다. 그러면 회전축(5)에 편심 결합된 선회스크롤(33)이 고정스크롤(32)에 대해 선회운동을 하게 된다.

도 1에서, 회전축(5)의 중반부에는 메인 프레임(31)의 제1 축수구멍(312a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 메인 베어링부(51)가 형성되고, 메인 베어링부(51)의 하측에는 고정스크롤(32)의 제2 축수구멍(326a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 서브 베어링부(52)가 형성될 수 있다. 또한, 메인 베어링부(51)와 서브 베어링부(52)의 사이에는 선회스크롤(33)의 회전축 결합부(333)에 삽입되어 결합되도록 편심부(53)가 형성될 수 있다.

메인 베어링부(51)와 서브 베어링부(52)는 동일 축중심을 가지도록 동축 선상에 형성되고, 편심부(53)는 메인 베어링부(51) 또는 서브 베어링부(52)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다. 서브 베어링부(52)는 메인 베어링부(51)에 대해 편심지게 형성될 수도 있다.

편심부(53)는 그 외경이 메인 베어링부(51)의 외경보다는 작게, 서브 베어링부(52)의 외경보다는 크게 형성되어야 회전축(5)이 각각의 축수구멍(312a, 326a)과 회전축 결합부(333)를 통과하여 결합시키는데 유리할 수 있다. 하지만, 편심부(53)가 회전축(5)에 일체로 형성되지 않고 별도의 베어링을 이용하여 형성하는 경우에는 서브 베어링부(52)의 외경이 편심부(53)의 외경보다 작게 형성되지 않고도 회전축(5)을 삽입하여 결합할 수 있다.

또한, 회전축(5)의 내부에는 각 베어링부(51, 52)와 편심부(53)에 오일을 공급하기 위한 오일공급유로(5a)가 형성될 수 있다. 오일공급유로(5a)는 압축부(3)가 전동부(2)보다 하측에 위치함에 따라 회전축(5)의 하단에서 대략 고정자(21)의 하단이나 중간 높이, 또는 메인 베어링부(31)의 상단보다는 높은 높이까지 홈파기로 형성될 수 있다.

또한, 회전축(5)의 하단, 즉 서브 베어링부(52)의 하단에는 저유공간(1b)에 채워진 오일을 펌핑하기 위한 오일피더(6)가 결합될 수 있다. 오일피더(6)는 회전축(5)의 오일공급유로(5a)에 삽입되어 결합되는 오일공급관(61)과, 오일공급관(61)의 내부에 삽입되어 오일을 흡상하도록 프로펠러와 같은 오일흡상부재(62)로 이루어질 수 있다. 오일공급관(61)은 토출커버(34)의 관통구멍(341)을 통과하여 저유공간(1b)에 잠기도록 설치될 수 있다.

한편, 각 베어링부와 편심부, 또는 각 베어링부의 사이에는 오일공급유로를 통해 흡상되는 오일이 각 베어링부와 편심부의 외주면으로 공급되도록 급유구멍 및/또는 급유홈이 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 1 및 도 4에서와 같이, 메인 베어링부(51)의 하측에는 메인 베어링부(51)와 편심부(53) 사이를 일정 간격만큼 이격시키는 제1 소경부(미도시)가 형성되고, 제1 소경부에는 오일공급유로(5a)에서 제1 소경부의 외주면으로 관통되는 제1 급유구멍(551)이 형성될 수 있다. 또한, 메인 베어링부(51)의 외주면에는 제1 급유구멍(551)을 통해 제1 소경부로 공급되는 오일이 메인 베어링부(51)의 외주면을 따라 상측으로 흘러 베어링면을 윤활하도록 제1 급유홈(미도시)이 형성될 수 있다. 이로써, 제1 급유홈을 따라 메인 베어링부(51)의 상단방향으로 흡상되는 오일은 메인 프레임(31)의 제1 축수부(312) 상단에서 베어링면 밖으로 흘러나와 그 제1 축수부(312)를 따라 메인 프레임(31)의 상면으로 흘러내린 후, 그 메인 프레임(31)의 외주면(또는 상면에서 외주면으로 연통되는 홈)과 고정스크롤(32)의 외주면에 연속으로 형성되는 오일통로(P_O)를 통해 저유공간(1b)으로 회수된다. 아울러, 압축실(V)에서 냉매와 함께 케이싱(1)의 내부공간(1a)으로 토출되는 오일은 케이싱(1)의 상부공간에서 냉매로부터 분리되어, 전동부(2)의 외주면에 형성되는 통로 및 압축부(3)의 외주면에 형성되는 오일통로(P_O)를 통해 저유공간(1b)으로 회수된다.

서브 베어링부(52)의 상측에는 오일공급유로(5a)와 연통되는 제2 급유구멍(553)이 외주면으로 관통 형성되고, 서브 베어링부(53)의 외주면에는 제2 급유구멍(553)이 연통되는 제2 급유홈이 상하 방향으로 길게 형성될 수 있다.

제2 급유홈의 상단은 서브 베어링부(52)와 편심부(53) 사이의 제2 소경부에 연통될 수 있다. 제2 급유구멍(553)의 위치 및 상기 제2 급유홈의 형상은 나선형 등 다양하게 형성될 수 있다.

이로써, 오일공급유로(5a)를 통해 흡상되는 오일의 일부는 제2 급유구멍(553)을 통해 서브 베어링부(52)로 흘러나와 그 서브 베어링부(52)와 제2 축수구멍(326a) 사이를 윤활하게 된다. 이 오일의 일부는 제2 급유홈을 타고 상승하여 편심부(53)의 저면과 고정스크롤(32)의 경판면 사이, 또한, 편심부(53)의 외주면과 회전축 결합부(333)의 내주면 사이를 윤활하게 된다. 물론, 편심부(53)의 외주면에 별도의 제3 급유구멍(556) 및 제3 급유홈(미도시)이 형성되는 경우에는 그 제3 급유구멍(556)과 제3 급유홈을 통해 오일이 편심부의 외주면과 회전축 결합부(333)의 내주면 사이로 유입되면서 더욱 효과적으로 윤활될 수 있다.

이에 도시된 바와 같이, 편심부(52)의 저면과 고정스크롤(32)의 경판면 사이로 유입되는 오일은 선회스크롤(33)이 선회운동을 함에 따라, 그 선회랩(332)의 선단면(332a)(랩팁면)이 랩 안쪽에 위치한 제1 경판부(321)의 경판면(321a) 상에 잔류하는 오일을 묻혀 랩 바깥쪽으로 이동시킴으로써 선회스크롤(33)과 고정스크롤(32) 사이의 접촉면을 윤활하게 된다. 따라서, 오일이 랩 사이를 원활하게 이동하기 위해서는 랩 두께가 적어도 선회스크롤(33)의 선회반경보다는 작아야 랩 선단면(332a)이 빠짐없이 윤활될 수 있다.

하지만, 회전축 결합부(333)에서 내주부와 외주부 사이의 선단면(332a)으로 정의되는 주변 선단면(332a)의 일부는, 예를 들어 회전축 결합부(333)의 외주부에 형성되는 원호면 주위에는 선회랩(332)의 두께가 선회반경(r)보다 커지게 되고, 이로 인해 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a)으로는 오일이 유입되지 않아 마찰손실은 물론 마모가 발생될 수 있다.

즉, 본 실시예의 선회스크롤(33)에는 회전축(5)이 결합되는 회전축 결합부(333)가 선회랩(332)의 내측단(시작단)에 형성됨에 따라, 이 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a) 역시 고정스크롤(32)의 경판면(제1 경판부(321)의 상면)과 접촉면을 이루게 된다.

따라서, 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a)과 이에 대응하는 고정스크롤(32)의 경판면 사이로도 오일이 유입되어야 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a)과 고정스크롤(32)의 경판면 사이의 마찰을 억제할 수 있다. 그러나, 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a) 중에서 선회반경(r)보다 큰 영역(도 에서 빗금친 부분, A)이 존재하게 되어, 이 영역(A)으로는 선회스크롤(33)이 선회운동을 하더라도 오일이 원활하게 공급되지 않는 급유불량 영역으로 남는다. 이로 인해, 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a) 일부 또는 이와 선회반경 내에 위치하는 고정스크롤(32)의 경판면에서는 건마모가 발생될 수 있었다.

특히, 고정스크롤(32)은 주물로 제작되고, 선회스크롤(33)은 알루미늄과 같이 고정스크롤(32) 보다 가볍고 무른 재질로 형성되는 경우에는 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a)이 더욱 심하게 마모될 수 있다.

이렇게 선회스크롤(33)의 회전축 결합부(333) 또는 이와 대응하는 고정스크롤(32)의 경판면이 마모되는 경우에는 선회스크롤(33)의 거동이 불안정하게 될 뿐만 아니라 압축실(V)에서 압축되는 고압 냉매가 마모된 부위로 누설되면서 압축기 효율이 저하될 수 있다. 뿐만 아니라, 이 회전축 결합부(333)의 주변 선단면(332a)과 고정스크롤(32)의 경판면 사이로 누설되는 고압의 냉매는 회전축(5)의 서브 베어링부(53)와 제2 축수구멍(326a)의 내주면 사이로 유입되고, 이 고압의 냉매는 제2 급유구멍(553)을 막아 오일이 서브 베어링부(53)와 제2 축수구멍(553) 사이로 원활하게 공급되지 않아 마찰손실이 증가될 수 있다.

도 11은 선회랩의 선단면에 딤플이 없는 경우, A 유로의 선단면의 딤플과, A, B 유로의 선단면의 딤플이 추가되는 경우의 에너지 효율을 비교하여 도시하는 비교표이고, 도 12a는 종래 기술에서 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 유속을 도시하는 그래프이고, 도 12b는 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 유속을 도시하는 그래프이며, 도 13a은 종래 기술에서 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 토출 면적을 도시하는 그래프이고, 도 13b은 선회스크롤이 고정스크롤에 대한 크랭크 각도에 대한 토출 면적을 도시하는 그래프이다.

도 11에는, 선회랩의 선단면에 딤플이 없는 경우와, A 경로(path) 랩 팁 딤플이 추가되는 예, A 경로(path) 및 B 경로(path) 랩 팁 딤플이 추가되는 예에 대하여 도시된다.

A 경로(path) 랩 팁 딤플이 추가되는 예에서, 선회랩의 선단면에 딤플이 없는 경우와 비교하였을 때, 4가지 실험 예에서, 각각 1.4 %, 1.7 %, 2.3 % 및 0.7 %의 효율이 향상되는 예가 도시되어 있다.

또한, A 경로(path) 및 B 경로(path) 랩 팁 딤플이 추가되는 예에서, 선회랩의 선단면에 딤플이 없는 경우와 비교하였을 때, 4가지 실험 예에서, 각각 0.4 %, 1.1 %, 2.4 % 및 0.2 %의 효율이 향상되는 예가 도시되어 있다.

A 경로(path) 랩 팁 딤플이 추가되는 예에서, A 경로(path) 랩 팁 딤플은 전술한 도 4의 실시예에서의 딤플(332b)로 이해될 수 있다.

A 경로(path) 및 B 경로(path) 랩 팁 딤플이 추가되는 예에서, A 경로(path) 랩 팁 딤플은 전술한 도 6의 실시예에서의 제1딤플(332b'), B 경로(path) 랩 팁 딤플은 전술한 도 6의 실시예에서의 제2딤플(332b)로 이해될 수 있다.

도 12a 및 도 13a에는 종래 기술에서 크랭크 각도 별로 유속 및 토출 면적이 그래프로 도시된다.

도 12a에서 크랭크 각도 180도 내지 360도 사이에서 약 90 m/s인 최대 속도가 확인되며, 도 13a에서 크랭크 각 720도에서 토출 면적이 약 70 mm² 으로 확인된다.

또한, 도 12b 및 도 13b에는 본 발명에서 크랭크 각도 별로 유속 및 토출 면적이 그래프로 도시된다.

도 12b에서 크랭크 각도 180도 내지 360도 사이에서 최대 속도가 약 100 m/s로 확인되며, 토출 유속은 45.9 m/s로 확인되어, 도 12a의 종래기술에서의 토출 속도에 비해 11.6 m/s 저감되었고, 도 13b에서 크랭크 각 720도에서 토출 면적이 약 80 mm² 으로 도 13a의 종래기술에서의 토출 면적에 비해 약 10 mm² 넓어진 결과가 확인된다.

이상에서 설명한 스크롤 압축기(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100:스크롤 압축기
1:케이싱
21:고정자 22:회전자
2:전동부
5:회전축 333:회전축 결합부
31:메인 프레임 312:제1 축수부
32:고정스크롤 321:제1 경판부 323:고정랩
33:선회스크롤 331:제2 경판부
332:선회랩 332a:선단면
332b:딤플 332c:연통개구 332e:수용부
332d:냉매수용측벽 332f:실링면부
V:압축실
325a, 325b:토출구

Claims (16)

1. 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정랩이 구비되는 고정스크롤; 및
   상기 고정스크롤에 대해 선회 운동하며, 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하도록 선회랩이 구비되는 선회스크롤을 포함하고,
   상기 고정스크롤에는 압축된 냉매를 토출 가능하게 하도록 상기 압축실에 연통되며 일 방향으로 형성되는 토출구가 구비되고,
   상기 선회랩의 선단면에는 기 결정된 길이 만큼 오목하도록 형성되는 딤플(dimple)이 형성되며,
   상기 딤플은 적어도 일부가 상기 토출구와 연통되고,
   상기 선회스크롤은, 상기 선회스크롤을 회전 가능하게 하도록 회전력을 전달하는 회전축이 삽입되는 회전축 결합부를 구비하고,
   상기 선회스크롤은 상기 딤플과 상기 회전축 결합부 사이에서 실링면부를 구비하고,
   상기 실링면부는 상기 딤플의 반경방향 최소폭 보다 작거나 같고,
   상기 딤플은 상기 회전축 결합부와 상기 압축실의 사이에 위치하는 상기 선회랩의 선단면에 형성되며,
   상기 딤플은 상기 회전축 결합부와는 이격되고, 상기 압축실과는 연통되며,
   상기 딤플은, 복수 개로 형성되고, 복수 개의 딤플은, 서로 이격되도록 배치되며,
   상기 토출구는 복수 개로 형성되고,
   상기 압축실은,
   상기 고정랩의 내측면과 선회랩의 외측면 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 딤플 중 하나 및 상기 복수 개의 토출구중 하나와 연통되는 제1압축실과,
   상기 고정랩의 외측면과 선회랩의 내측면 사이에 구비되고, 상기 복수 개의 딤플 중 다른 하나 및 상기 복수 개의 토출구 중 다른 하나와 연통되는 제2압축실을 포함하고,
   상기 토출구는,
   상기 제1압축실과 연통되는 제1토출구 및 상기 제2압축실에 연통되는 제2토출구를 포함하고,
   상기 딤플은,
   상기 제1토출구와 연통되는 제1딤플 및 상기 제2압축실에 연통되는 제2딤플을 포함하며,
   상기 제1딤플과 상기 제2딤플은 서로 이격되는 스크롤 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 딤플은,
   상기 압축실과 연통 가능하도록 형성되어 압축된 냉매를 유입 가능하게 하는 연통개구; 및
   상기 연통개구에 연결되어 상기 토출구와 연통되도록 상기 선회랩의 선단면에 기 결정된 깊이만큼 함몰되는 수용부를 구비하며, 상기 연통개구의 양단으로부터 연장되며 상기 수용부의 둘레를 형성하는 냉매수용측벽을 포함하는 스크롤 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연통개구는 상기 딤플의 일 측이 절개된 형상으로 형성되는 스크롤 압축기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   복수 개의 토출구는 서로 이격되도록 배치되는 스크롤 압축기.
7. 삭제
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 딤플은, 상기 선회스크롤이 선회 운동하는 기 결정된 각도 사이의 위치에서 상기 토출구와 연통 가능하도록 형성되는 스크롤 압축기.
9. 제2항에 있어서,
   상기 선회스크롤은, 상기 선회스크롤을 회전 가능하게 하도록 회전력을 전달하는 회전축이 삽입되는 회전축 결합부를 구비하고,
   상기 선회스크롤은, 상기 냉매수용측벽 및 상기 회전축 결합부 사이에서, 상기 고정스크롤의 일 면에 접촉되며, 기 결정된 폭을 구비하는 실링면부를 구비하는 스크롤 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 실링면부는 1.5 mm 이상의 폭을 구비하는 스크롤 압축기.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제2항에 있어서,
    상기 냉매수용측벽 중에서 상기 압축실과 상기 수용부 사이에 위치하는 부분의 최소폭은 상기 연통개구의 폭보다 크거나 같은 스크롤 압축기.
14. 삭제
15. 삭제
16. 제1항에 있어서,
    상기 제1딤플은, 상기 제1압축실에 연통되는 제1연통개구와, 상기 제1압축실로부터 유입된 냉매를 수용하며 수용된 냉매를 토출 가능하도록 상기 제1토출구와 연통 가능한 제1수용부를 구비하는 제1냉매수용측벽을 포함하고,
    상기 제2딤플은, 상기 제2압축실에 연통되는 제2연통개구와, 상기 제2압축실로부터 유입된 냉매를 수용하며 수용된 냉매를 토출 가능하도록 상기 제2토출구와 연통 가능한 제2수용부를 구비하는 제2냉매수용측벽을 포함하고,
    상기 제1딤플과 상기 제2딤플은,
    상기 제1연통개구와 상기 제2연통개구가 서로 마주보고, 상기 제1수용부와 상기 제2수용부는 서로 멀어지도록 배치되는 스크롤 압축기.
    

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