KR102549777B1

KR102549777B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR102549777B1
Application number: KR1020160175737A
Authority: KR
Inventors: 조양희; 배무성; 오성광
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2023-06-30
Also published as: KR20180072302A; EP3543535A4; CN110114578B; EP3543535B1; WO2018117682A1; US11193476B2; US20200080547A1; EP3543535A1; CN110114578A

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 하우징, 상기 하우징에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 선회 스크롤과 함께 압축 챔버를 형성하는 고정 스크롤, 상기 구동 모터의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 냉매를 흡입하는 흡입구, 상기 고정 스크롤의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 상기 고정 스크롤에서 배출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기, 및 상기 오일 분리기에서 오일이 분리된 냉매를 상기 하우징의 외부로 토출하는 토출구를 포함하며, 또한, 상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 모터의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 중간 하우징; 상기 선회 스크롤의 일측으로 상기 중간 하우징에 마련되는 배압 챔버; 상기 배압 챔버의 둘레를 감싸도록 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제1배압 실(seal) 부재; 상기 배압 챔버의 일단에 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 회전축과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제2배압 실(seal) 부재; 상기 제1배압 실 부재의 외측으로 상기 중간 하우징에 설치되는 복수의 자전 방지 링(ring); 및 상기 선회 스크롤에 상기 복수의 자전 방지 링 각각에 삽입되도록 마련되는 복수의 자전 방지 핀;을 포함한다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저압 횡형 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 냉매를 압축하는 것으로서, 로터리 압축기 등과 같은 다른 형식의 압축기와 비교하여 고효율이며, 저진동, 저소음이므로 다양한 공기조화장치에 사용되고 있다.

일반적으로, 스크롤 압축기는 고정 스크롤과 고정 스크롤에 대해 선회하는 선회 스크롤을 포함한다. 고정 스크롤의 고정 스크롤 랩과 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩이 서로 치합하여 냉매를 압축하는 복수의 압축 챔버를 형성한다.

따라서, 고정 스크롤과 선회 스크롤에 의해 냉매가 압축될 때, 압축된 냉매의 압력에 의해 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이의 간격이 벌어지는 것을 방지할 필요가 있다.

이를 위해 선회 스크롤의 일측에는 선회 스크롤을 고정 스크롤 쪽으로 미는 중간 압력이 걸리는 배압 챔버가 마련된다. 특히, 저압 스크롤 압축기에서는 스크롤 압축기의 효율을 높이기 위해서는 배압 챔버의 압력을 일정하게 유지할 필요가 있다.

이를 위해, 종래 기술에 의한 저압 스크롤 압축기는 선회 스크롤에 배압 실 부재를 설치하여 선회 스크롤을 회전시키는 회전 샤프트를 지지하는 중간 하우징과 선회 스크롤 사이를 실링하고 있다.

그러나 배압 실 부재가 선회하는 선회 스크롤에 설치되어 있기 때문에, 선회 스크롤의 선회에 의해 배압 실 부재에 흔들림이 발생할 수 있다. 이 때문에 배압 실 부재의 실링 능력이 저하되어 배압 챔버의 실링이 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 배압 실 부재가 선회 운동을 하는 선회 스크롤에 설치되어 있기 때문에, 배압 실 부재의 반경 방향으로 작용하는 원심력에 차이가 발생하므로 이에 의해 배압 실 부재의 실링 능력이 저하되어 배압 챔버의 실링이 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 의한 스크롤 압축기는 오일 공급 통로에 나사 형상의 유로를 설치하여 고정 스크롤에서 배출되는 냉매에서 분리된 오일을 배압 챔버로 공급하였으나, 나사 형상의 유로는 제작과 조립이 어려워 불량 발생이 많다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 배압 챔버의 실링을 개선할 수 있으며, 배압 챔버로의 오일 공급을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관련된다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 하우징, 상기 하우징에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 선회 스크롤과 함께 압축 챔버를 형성하는 고정 스크롤, 상기 구동 모터의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 냉매를 흡입하는 흡입구, 상기 고정 스크롤의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 상기 고정 스크롤에서 배출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기, 및 상기 오일 분리기에서 오일이 분리된 냉매를 상기 하우징의 외부로 토출하는 토출구를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 스크롤 압축기는, 상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 모터의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 중간 하우징; 상기 선회 스크롤의 일측으로 상기 중간 하우징에 마련되는 배압 챔버; 상기 배압 챔버의 둘레를 감싸도록 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제1배압 실(seal) 부재; 상기 배압 챔버의 일단에 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 회전축과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제2배압 실(seal) 부재; 상기 제1배압 실 부재의 외측으로 상기 중간 하우징에 설치되는 복수의 자전 방지 링(ring); 및 상기 선회 스크롤에 상기 복수의 자전 방지 링 각각에 삽입되도록 마련되는 복수의 자전 방지 핀;을 포함할 수 있다.

이때, 상기 오일 분리기와 상기 배압 챔버 사이에는 상기 오일 분리기에 의해 분리된 오일이 상기 배압 챔버로 이동하는 오일 공급 통로가 마련될 수 있으며, 상기 오일 공급 통로에는 오리피스 핀이 설치될 수 있다.

또한, 상기 오일 공급 통로는 상기 고정 스크롤에 마련되는 제1오일 공급 통로와 상기 중간 하우징에 마련되며, 상기 제1오일 공급 통로와 연통되는 제2오일 공급 통로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 오리피스 핀의 바깥지름은 상기 제1오일 공급 통로의 안지름보다 작게 형성할 수 있다.

또한, 상기 중간 하우징에는 상기 배압 챔버의 외측으로 환상의 실 부재 홈이 마련될 수 있으며, 상기 제1배압 실 부재는 상기 실 부재 홈에 고정될 수 있다.

또한, 스크롤 압축기는 상기 복수의 자전 방지 링을 둘러싸도록 상기 선회 스크롤에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제3배압 실 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1배압 실 부재와 상기 제3배압 실 부재 사이에는 상기 복수의 자전 방지 링에 오일을 공급하는 서브 배압 챔버가 형성될 수 있다.

또한, 상기 선회 스크롤에는 상기 복수의 자전 방지 핀의 외측으로 환상의 서브 실 부재 홈이 마련될 수 있으며, 상기 제3배압 실 부재는 상기 서브 실 부재 홈에 설치될 수 있다.

또한, 상기 선회 스크롤에는 상기 배압 챔버와 상기 압축 챔버를 연통하는 제1배압 구멍이 마련될 수 있으며, 상기 제1배압 구멍은 상기 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩의 내주면에 인접하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 선회 스크롤에는 상기 서브 배압 챔버와 상기 압축 챔버를 연통하는 제2배압 구멍이 마련될 수 있으며, 상기 제2배압 구멍은 상기 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩의 외주면에 인접하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 하우징, 상기 하우징에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 선회 스크롤과 함께 압축 챔버를 형성하는 고정 스크롤, 상기 구동 모터의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 냉매를 흡입하는 흡입구, 상기 고정 스크롤의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 상기 고정 스크롤에서 배출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기, 및 상기 오일 분리기에서 오일이 분리된 냉매를 상기 하우징의 외부로 토출하는 토출구를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 스크롤 압축기는, 상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 모터의 회전 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 중간 하우징; 상기 선회 스크롤의 일측으로 상기 중간 하우징에 마련되는 배압 챔버; 상기 배압 챔버의 둘레를 감싸도록 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제1배압 실 부재; 상기 배압 챔버의 일단에 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 회전 샤프트와 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제2배압 실 부재; 및 상기 오일 분리기와 상기 배압 챔버 사이에는 상기 오일 분리기에서 분리된 오일을 상기 배압 챔버로 공급하는 오일 공급 통로에 마련된 오리피스 핀;을 포함할 수 있다.

이때, 상기 오일 공급 통로는 상기 고정 스크롤에 마련되는 제1오일 공급 통로와 상기 중간 하우징에 마련되며, 상기 제1오일 공급 통로와 연통되는 제2오일 공급 통로를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 스크롤 압축기의 부분 단면 사시도;
도 3은 도 1의 스크롤 압축기를 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단한 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 배압 챔버를 나타낸 부분 단면도;
도 5는 도 3의 스크롤 압축기를 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도;
도 6은 도 1의 스크롤 압축기에서 전방 하우징을 분리한 상태를 나타내는 사시도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 단면도;
도 8은 도 7의 스크롤 압축기의 오일 공급 통로를 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 단면도;
도 10은 도 9의 스크롤 압축기를 선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 단면도;
도 11은 도 10의 A 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도;
도 12는 도 9의 스크롤 압축기에 사용되는 제2배압 실 부재의 다른 예를 나타낸 부분 확대 단면도;
도 13은 도 9의 스크롤 압축기를 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도;
도 14는 도 13의 스크롤 압축기를 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분 단면도;이다.

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

이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 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 압축기를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 스크롤 압축기의 단면 사시도이고, 도 3은 도 1의 스크롤 압축기를 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 배압 챔버를 나타낸 부분 단면도이다. 도 5는 도 3의 스크롤 압축기를 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다. 도 6은 도 1의 스크롤 압축기에서 전방 하우징을 분리한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 하우징(10,20,30), 고정 스크롤(40), 선회 스크롤(50), 구동 모터(60)를 포함할 수 있다.

하우징(10,20,30)은 스크롤 압축기(1)의 외형을 형성하는 것으로서, 전방 하우징(10), 중간 하우징(20), 및 후방 하우징(30)을 포함할 수 있다. 전방 하우징(10)에는 냉매를 배출하는 토출구(11)가 마련된다. 토출구(11)에는 냉매 사이클의 응축기(미도시)와 연결되는 냉매 배관(미도시)이 연결될 수 있다. 후방 하우징(30)에는 냉매가 흡입되는 흡입구(31)가 마련된다. 흡입구(31)에는 냉매 사이클의 증발기(미도시)와 연결되는 냉매 배관(미도시)이 연결될 수 있다. 따라서, 후방 하우징(30)의 흡입구(31)로 인입된 냉매는 후방 하우징(30)과 중간 하우징(20)의 내부를 통과하여 전방 하우징(10)의 토출구(11)를 통해 스크롤 압축기(1)의 외부로 배출된다. 후방 하우징(30)의 내부는 구동 모터(60)가 설치되는 모터 챔버(33)를 형성한다.

중간 하우징(20)은 후방 하우징(30)의 일측에 설치되며, 구동 모터(60)의 일단을 지지할 수 있도록 형성된다. 중간 하우징(20)과 전방 하우징(10)의 사이에는 냉매 압축 기구(40,50)가 마련된다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 중간 하우징(20)은 원판 형상으로 형성되며, 후방 하우징(30)을 마주하는 중간 하우징(20)의 일면에는 돌출부(21)가 형성된다. 중간 하우징(20)의 돌출부(21)에는 축 지지구멍(22)이 형성되며, 축 지지구멍(22)에는 중간 베어링(25)이 설치되어 있다. 중간 베어링(25)에는 회전 샤프트(70)의 주축부(71)가 관통하도록 삽입되어 있어 회전 샤프트(70)의 회전을 지지한다. 또한, 중간 하우징(20)에는 축 지지구멍(22)의 일측으로 축 지지구멍(22)의 안지름보다 큰 안지름을 갖는 배압 챔버(23)가 마련된다.

중간 하우징(20)의 일면에는 배압 챔버(23)의 둘레에 환상의 실 부재 홈(26)이 마련된다. 실 부재 홈(26)에는 선회 스크롤(50)과 중간 하우징(20)의 사이를 실링하는 제1배압 실(seal) 부재(27)가 설치된다. 제1배압 실 부재(27)는 실 부재 홈(26)에 대해 중간 하우징(20)의 일면에 대해 수직한 방향, 즉 스크롤 압축기(1)의 축 방향으로 이동할 수 있도록 설치될 수 있다. 따라서, 실 부재 홈(26)에 고정된 제1배압 실 부재(27)의 선단은 선회 스크롤(50)에 접촉하여 배압 챔버(23)의 냉매가 배압 챔버(23)의 외부로 유출되는 것을 방지한다. 제1배압 실 부재(27)는 링 형상으로 형성되며, 고무와 같은 실링이 가능한 재료로 형성될 수 있다.

또한, 선회 스크롤(50)과 중간 하우징(20) 사이에는 선회 스크롤(50)이 자전하는 것을 방지하는 자전 방지 기구(80)가 마련된다. 자전 방지 기구(80)는 핀과 링 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 중간 하우징(20)의 실 부재 홈(26)의 둘레에는 복수의 자전 방지 링 홈(81)이 마련되며, 중간 하우징(20)을 마주하는 선회 스크롤(50)의 일면에는 복수의 자전 방지 핀(82)이 마련된다. 중간 하우징(20)에 마련되는 복수의 자전 방지 링 홈(81)은 일정 깊이로 원형 단면을 갖도록 형성된다. 선회 스크롤(50)의 복수의 자전 방지 핀(82)은 중간 하우징(20)의 복수의 자전 방지 링 홈(81)과 동일한 개수로 마련되며, 복수의 자전 방지 링 홈(81)에 삽입되도록 설치된다. 복수의 자전 방지 링 홈(81)에는 복수의 자전 방지 링(83)이 삽입될 수 있다. 이 경우, 선회 스크롤(50)이 선회할 때, 선회 스크롤(50)의 복수의 자전 방지 핀(82)의 이동이 중간 하우징(20)에 마련된 복수의 자전 방지 링(83)에 의해 제한되므로, 선회 스크롤(50)의 자전이 방지된다. 본 실시예와 같이 복수의 자전 방지 링(83)을 중간 하우징(20)에 설치하면, 선회 스크롤(50)에 복수의 자전 방지 링을 설치하는 경우에 비해 선회 스크롤(50)의 크기를 줄일 수 있으므로 선회 스크롤(50)의 크기를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

중간 하우징(20)에 마련된 배압 챔버(23)의 일단에는 제2배압 실(seal) 부재(28)가 마련된다. 예를 들면, 중간 하우징(20)에 마련된 돌출부(21)의 일단에 중간 베어링(25)의 일측으로 제2배압 실 부재(28)를 설치할 수 있다. 제2배압 실 부재(28)는 구동 모터(60)의 회전 샤프트(70)와 중간 하우징(20)의 사이를 실링할 수 있도록 설치된다. 제2배압 실 부재(28)는 립 실(lip seal)을 사용할 수 있다. 이와 같이, 구동 모터(60)에 인접하는 중간 하우징(20)의 일면에 마련된 돌출부(21)에 제2배압 실 부재(28)를 설치하면, 고압 상태에 있는 배압 챔버(23)의 냉매가 저압의 냉매가 통과하는 구동 모터(60)가 설치된 모터 챔버(33)로 누설되는 것을 방지하여, 배압 챔버(23)의 배압을 유지할 수 있다.

중간 하우징(20)의 외주면 가까이에는 중간 하우징(20)을 관통하는 복수의 개구(29)가 형성된다. 복수의 개구(29)는 중앙 하우징(20)의 중심에 대해 대략 원형으로 마련될 수 있다. 복수의 개구(29)는 구동 모터(60)가 설치된 후방 하우징(30)의 모터 챔버(33)와 고정 스크롤(40)에 마련되는 압축 챔버(49)를 연통시켜 후방 하우징(30)으로 유입되는 냉매가 압축 챔버(49)로 이동되도록 한다. 따라서, 중간 하우징(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 중간 하우징(20)의 일면에 동심 상으로 마련된 배압 챔버(23), 복수의 링 홈(81), 복수의 개구(29)를 포함한다.

고정 스크롤(40)은 중간 하우징(20)의 일측으로 후방 하우징(30)과 반대쪽에 설치된다. 고정 스크롤(40)과 중간 하우징(20)에 의해 형성된 공간(49)에 선회 스크롤(50)이 수용된다. 선회 스크롤(50)은 고정 스크롤(40)과 맞물리며, 고정 스크롤(40)에 대해 선회 운동할 수 있도록 고정 스크롤(40)과 중간 하우징(20) 사이에 설치된다. 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50)은 냉매를 압축하는 압축 기구를 형성한다.

고정 스크롤(40)은 고정판(41)과 고정 스크롤 랩(43)을 포함한다. 고정판(41)은 대략 원판 형상으로 형성되며, 고정 스크롤 랩(43)은 고정판(41)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선(involute curve) 형상으로 형성된다. 고정판(41)의 중앙에는 고정판(41)을 관통하는 토출 구멍(45)이 형성된다. 토출 구멍(45)에는 토출 밸브(46)가 설치되어 냉매의 역류를 방지한다.

또한, 고정판(41)의 둘레에는 원통 형상의 스커트(42)가 마련된다. 스커트(42)는 고정판(41)과 중간 하우징(20)의 사이의 공간을 감싸 선회 스크롤(50)이 선회할 수 있는 공간을 형성한다. 스커트(42)는 고정판(41)의 둘레에서 고정판(41)에 수직하게 연장되며, 고정판(41)과 하나의 몸체로 형성된다. 고정 스크롤(40) 내부의 공간(49), 즉 압축 공간은 중간 하우징(20)에 형성된 복수의 개구(29)를 통해 후방 하우징(30)의 모터 챔버(33)와 연통되어 있다. 따라서, 후방 하우징(30)을 통해 인입되는 냉매(도 1 및 도 2의 화살표 F1)는 중간 하우징(20)의 복수의 개구(29)를 통해 고정 스크롤의 내부 공간(49)으로 인입된다(도 1 및 도 2의 화살표 F3).

선회 스크롤(50)은 선회판(51)과 선회 스크롤 랩(53)을 포함한다. 선회판(51)은 원판 형상으로 형성된다. 선회 스크롤 랩(53)은 고정 스크롤(40)을 마주하는 선회판(51)의 일면에 마련되며, 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상으로 형성된다. 선회 스크롤 랩(53)은 고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 치합될 수 있도록 형성된다. 고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 선회 스크롤(50)의 선회 스크롤 랩(53) 사이에 의해 형성되는 공간이 냉매를 압축하는 압축 포켓(P)을 형성한다. 따라서, 선회 스크롤(50)이 선회하면 선회 스크롤 랩(53)과 고정 스크롤 랩(43) 사이의 압축 포켓(P)에 의해 냉매가 압축되어 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)을 통해 배출된다.

선회 스크롤 랩(53)이 형성된 면과 반대되는 선회판(51)의 일면의 중심에는 베어링 홈(54)이 마련되며, 베어링 홈(54)에는 회전 샤프트(70)의 일단을 회전 지지하는 전방 베어링(55)이 설치된다. 또한, 선회 스크롤(50)의 선회판(51)에는 압축 챔버(49)와 배압 챔버(23)를 연결하는 배압 구멍(57)이 마련된다. 따라서, 선회 스크롤(50)과 고정 스크롤(40)에 의해 압축된 고압의 냉매의 일부는 배압 구멍(57)을 통해 배압 챔버(23)로 이동하게 된다. 따라서, 배압 챔버(23)에 유입된 냉매가 중간 압력으로 선회 스크롤(50)을 고정 스크롤(40) 쪽으로 축 방향(화살표 B 방향)으로 가압하게 된다. 이때, 배압 챔버(23)에 인가되는 압력은 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)으로 토출되는 냉매의 압력보다 낮고 후방 하우징(30)의 흡입구(31)를 통해 인입되는 냉매의 압력보다 높은 중간 압력이다.

고정 스크롤(40)의 일측, 즉 토출 구멍(45)이 마련된 고정 스크롤(40)의 일면에는 전방 하우징(10)이 마련된다. 전방 하우징(10)과 고정 스크롤(40) 사이에는 냉매 토출 챔버(13)가 마련된다. 냉매 토출 챔버(13)에는 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)을 개폐하는 토출 밸브(46)가 설치된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 전방 하우징(10)의 냉매 토출 챔버(13)에는 오일 분리기(15)가 마련된다. 오일 분리기(15)는 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)을 통해 냉매 토출 챔버(13)로 유입된 고압의 냉매로부터 오일을 분리할 수 있도록 형성된다. 오일 분리기(15)는 종래 기술에 의한 스크롤 압축기에 사용되는 오일 분리기와 동일하거나 유사하므로 상세한 설명은 생략한다. 전방 하우징(10)의 오일 분리기(15)의 하부에는 분리된 오일이 모이는 오일 수거 공간(17)이 마련된다.

오일 분리기(15)에 의해 오일이 제거된 고압의 냉매는 전방 하우징(10)에 마련된 토출구(11)를 통해 스크롤 압축기(1)의 외부로 배출된다. 일 예로서, 스크롤 압축기(1)의 토출구(11)로 배출된 고압의 냉매는, 예를 들면, 응축기(미도시)로 인입될 수 있다.

한편, 오일 분리기(15)에 의해 고압의 냉매에서 분리된 오일은 배압 챔버(23)와 모터 챔버(33)로 공급되어 마찰부를 윤활한다. 이를 위해, 고정 스크롤(40)의 일면에는 오일 분리기(15)에 의해 분리된 오일이 모이는 오일 수거 공간(17)의 하면을 형성하는 오일 수거부(47)와 오일 수거 공간(17)의 오일을 중간 하우징(20)의 배압 챔버(23)로 공급하는 제1오일 공급 통로(48-1)가 마련될 수 있다. 오일 수거부(47)는 실 부재(47a)에 의해 냉매 토출 챔버(13)와 격리되어 있으며, 제1오일 공급 통로(48-1)의 입구는 오일 수거부(47)에 마련된다.

제1오일 공급 통로(48-1)는 고정 스크롤(40)의 스커트(42)를 관통하는 관통공으로 형성할 수 있다. 제1오일 공급 통로(48-1)의 입구는 오일 수거부(47)에 오일 수거 공간(17)과 연통되도록 마련된다. 따라서, 오일 분리기(15)에서 분리된 오일은 오일 수거 공간(17)을 통해 제1오일 공급 통로(48-1)로 공급된다.

중간 하우징(20)에는 제1오일 공급 통로(48-1)로 공급된 오일을 배압 챔버(23)로 공급하기 위한 제2오일 공급 통로(48-2)가 마련될 수 있다. 제2오일 공급 통로(48-2)는 고정 스크롤(40)을 마주하는 중간 하우징(20)의 일면과 배압 챔버(23)의 내측면을 연결하는 관통공으로 형성될 수 있다. 제2오일 공급 통로(48-2)의 인입구는 제1오일 공급 통로(48-1)의 배출구와 연통하도록 마련된다. 이를 위해 제2오일 공급 통로(48-2)의 입구 부근에는 제1오일 공급 통로(48-1)의 배출구와 제2오일 공급 통로(48-2)의 입구를 연통시키는 오일 홈(48-4)이 마련될 수 있다. 따라서, 제1오일 공급 통로(48-1)로 유입된 오일은 제2오일 공급 통로(48-2)를 통해 배압 챔버(23)로 공급된다. 또한, 중간 하우징(20)에는 제1오일 공급 통로(48-1)를 통해 공급된 오일을 모터 챔버(33)로 공급하기 위한 제3오일 공급 통로(48-3)가 마련될 수 있다.

따라서, 전방 하우징(10)의 냉매 토출 챔버(13)에 설치된 오일 분리기(15)에서 분리된 오일은 고정 스크롤(40)에 마련된 제1오일 공급 통로(48-1)와 중간 하우징(20)에 마련된 제2오일 공급 통로(48-2)를 통해 배압 챔버(23)로 공급되어 배압 챔버(23)에 설치된 중간 베어링(25)과 선회 스크롤(50)에 설치된 전방 베어링(55)을 윤활하게 된다. 또한, 제1오일 공급 통로(48-1)와 제3오일 공급 통로(48-3)를 통해 모터 챔버(33)로 공급된 오일은 구동 모터(60)의 마찰부를 윤활하게 된다.

다른 예로서, 고정 스크롤(40)에 마련되는 오일 공급 통로에는 오일 분리기(15)에서 분리된 오일을 감압하여 배압 챔버(23)로 공급하기 위해 오리피스 핀을 설치할 수 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 고정 스크롤에 마련된 오일 공급 통로에 오리피스 핀이 설치된 스크롤 압축기에 대해 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 7의 스크롤 압축기의 오일 공급 통로를 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제1오일 공급 통로(400)는 전방 하우징(10)에 마련된 냉매 토출 챔버(13)와 중간 하우징(20)에 마련된 제2오일 공급 통로(420)를 연결하도록 마련된다.

제1오일 공급 통로(400)는 고정 스크롤(40)의 고정판(41)과 스커트(42)를 관통하는 관통공으로 형성된다. 제1오일 공급 통로(400)는 적어도 1개의 단차를 포함하는 단차 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1오일 공급 통로(400)는 고정 스크롤(40)의 일면에 형성된 제1관통공(401)과 고정 스크롤(40)의 타면에 형성되며 제1관통공(401)과 연통되는 제2관통공(402)을 포함할 수 있다. 이때, 제1관통공(401)과 제2관통공(402)은 일직선상으로 형성되며, 제2관통공(402)의 안지름(d2)은 제1관통공(401)의 안지름(d1)보다 크다. 따라서, 제1관통공(401)과 제2관통공(402)은 단차 구조를 이루게 된다. 또한, 고정 스크롤(40)의 타면에 인접하는 제2관통공(402)의 일단에는 암나사부(404)가 마련된다. 고정 스크롤(40)의 타면에는 암나사부(404)의 일측으로 제2관통공(402)과 연통되는 제3관통공(403)이 마련된다. 이때, 제3관통공(403)은 제2관통공(402)에 대해 경사지게 형성된다. 또한, 제3관통공(403)의 안지름(d3)은 제2관통공(402)의 안지름(d2)보다 작도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 제3관통공(403)의 안지름(d3)은 제1관통공(401)의 안지름(d1)과 동일하게 형성할 수 있다. 제3관통공(403)의 일단은 중간 하우징(20)의 제2오일 공급 통로(402)와 연통되도록 마련된다. 이를 위해 중간 하우징(20)에는 제3관통공(403)의 일단과 제2오일 공급 통로(420)의 입구를 연통시키기 위한 오일 홈(421)이 마련될 수 있다.

제2관통공(402)에는 오리피스 핀(410)이 삽입된다. 오리피스 핀(410)은 선단부(411), 중간부(412), 및 후단부(413)를 포함하며, 단차 구조로 형성될 수 있다. 오리피스 핀(410)이 제1오일 공급 통로(401)에 설치되었을 때, 오리피스 핀(410)의 선단부(411)는 제1관통공(401)에 인접한다. 오리피스 핀(410)의 선단부(411)는 중간부(412)의 바깥지름(D)보다 작은 바깥지름을 가지며, 오리피스 핀(410)의 후단부(413)는 중간부(412)의 바깥지름(D)보다 큰 바깥지름을 갖는다. 오리피스 핀(410)의 바깥지름(D), 즉 오리피스 핀(410)의 중간부(412)의 바깥지름(D)은 제1오일 공급 통로(400)의 안지름(d2), 즉 제1오일 공급 통로(400)의 제2관통공(402)의 안지름(d2)보다 작도록 형성된다. 따라서, 제2관통공(402)과 오리피스 핀(410)의 선단부(411)와 중간부(412) 사이에는 오일이 통과할 수 있는 공간(409)이 형성된다. 또한, 오리피스 핀(410)의 후단부(413)에는 제2관통공(402)의 암나사부(404)에 대응하는 수나사(413)가 마련된다.

따라서, 오리피스 핀(410)을 제2관통공(402)에 삽입하고 후단부(413)의 수나사를 제2관통공(402)의 암나사부(404)에 체결하면, 오리피스 핀(410)이 제1오일 공급 통로(400)에 고정된다. 따라서, 제1오일 공급 통로(400)의 제1관통공(401)으로 유입된 오일은 오리피스 핀(410)의 외면과 제2관통공(402)의 내면 사이에 형성된 공간(409)을 통해 흘러 제3관통공(403)으로 유입될 수 있다. 제3관통공(403)을 통해 배출되는 오일은 중간 하우징(20)에 마련되는 제2오일 공급 통로(420)를 통해 배압 챔버(23)로 공급된다.

상술한 바와 같이 고정 스크롤(40)의 제1오일 공급 통로(400)에 오리피스 핀(410)을 설치하면, 오일 분리기(15)에서 분리된 오일의 압력을 낮추어 배압 챔버(23)로 공급할 수 있다. 또한, 오리피스 핀(410)은 종래 기술에 의한 스크롤 압축기에 사용되는 나사 형상의 유로에 비해 형상이 단순하므로 제작과 조립이 용이하다는 이점이 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 구동 모터(60)는 후방 하우징(30)의 내부, 즉 모터 챔버(33)에 설치되며, 고정자(61)와 회전자(62)를 포함한다. 고정자(61)는 후방 하우징(30)의 내면에 고정되어 있다. 회전자(62)는 고정자(61)의 내측에 회전 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 회전자(62)에는 회전 샤프트(70)가 관통하도록 삽입되어 있다.

회전 샤프트(70)는 일정 길이를 갖도록 형성된 축부(71)와, 그 축부(71)의 일단에 마련된 편심부(73)를 포함한다. 회전 샤프트(70)의 축부(71)는 구동 모터(60)의 회전자(62)에 압입되며, 축부(71)의 일단은 후방 하우징(30)에 마련된 후방 베어링(35)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 축부(71)의 일단부는 중간 하우징(20)의 돌출부(21)에 삽입되며, 돌출부(21)에 설치된 중간 베어링(25)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 또한, 회전 샤프트(70)의 축부(71)의 중간 베어링(25)에 인접한 부분은 중간 하우징(20)의 돌출부(21)에 설치된 제2배압 실 부재(28)와 접촉하게 된다. 따라서, 중간 하우징(20)에 마련된 배압 챔버(23)는 제2배압 실 부재(28)에 의해 후방 하우징(30)에 마련된 모터 챔버(33)에 대해 실링되므로, 배압 챔버(23)의 중간 압력의 냉매가 저압 상태인 모터 챔버(33)로 누출되지 않는다.

회전 샤프트(70)의 편심부(73)는 선회 스크롤(50)의 베어링 홈(54)에 설치된 전방 베어링(55)에 의해 회전 지지된다. 편심부(73)의 중심선(C2)은 축부(71)의 중심선(C1)에 대해 소정 거리 이격되어 있다. 따라서, 축부(71)가 회전하면, 편심부(73)는 축부(71)의 중심선(C1)을 중심으로 선회하게 되므로, 편심부(73)에 고정된 선회 스크롤(50)이 축부(71)의 중심선(C1)을 중심으로 선회하게 된다.

회전 샤프트(70)의 편심부(73)에는 밸런스 웨이트(74)가 일체로 마련된다. 밸런스 웨이트(74)는 중간 하우징(20)의 배압 챔버(23)에서 회전할 수 있도록 설치된다. 따라서, 회전 샤프트(70)가 회전하면, 밸런스 웨이트(74)는 배압 챔버(23)에서 편심부(73)와 일체로 회전하게 된다.

상술한 후방 하우징(30), 중간 하우징(20), 고정 스크롤(40), 및 전방 하우징(10)은 축 방향으로 순서대로 조립되어 스크롤 압축기(1)의 하우징을 형성할 수 있다. 이때, 전방 하우징(10), 고정 스크롤(40), 및 중간 하우징(20)은 복수의 볼트(3)에 의해 후방 하우징(30)에 결합 및 고정될 수 있다. 이를 위해 후방 하우징(30)에는 복수의 탭 구멍이 마련되고, 전방 하우징(10), 고정 스크롤(40), 중간 하우징(20)에는 복수의 볼트(3)가 관통하는 복수의 관통 구멍이 마련될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 스크롤 압축기(1)는 구동 모터(60)의 회전 샤프트(70)가 지면에 평행하게 설치되는 횡형 스크롤 압축기이다. 따라서, 전방 하우징(10)과 후방 하우징(30)에는 스크롤 압축기(1)를 베이스에 고정하기 위한 복수의 고정부(12,32)가 마련될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기(1)는 전방 하우징(10)의 일면에 마련된 한 개의 고정부(12)와 후방 하우징(30)의 양 측면에 마련된 2개의 고정부(32)를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 하우징이 전방 하우징(10), 고정 스크롤(40), 중간 하우징(20), 및 후방 하우징(30)을 조립하는 구조로 형성하였으나, 하우징의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 도시하지는 않았지만, 다른 예로서, 하우징은 하나의 원통 형상으로 형성할 수도 있다. 이 경우에는 하우징 내부에 고정 스크롤(40)을 고정하고, 구동 모터(60)의 회전 샤프트(70)의 양단을 지지하는 프레임이 마련될 수 있다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 동작에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 스크롤 압축기(1)의 전원이 온(ON)되면, 구동 모터(60)에 전원이 인가되어 구동 모터(60)의 회전자(62)가 회전하게 된다. 구동 모터(60)의 회전자(62)가 회전하면, 회전자(62)와 일체로 결합된 회전 샤프트(70)가 중간 하우징(20)의 중간 베어링(25)과 후방 하우징(30)의 후방 베어링(35)에 의해 지지되어 회전하게 된다. 회전 샤프트(70)가 회전하면 회전 샤프트(70)의 편심부(73)에 결합된 선회 스크롤(50)이 회전 샤프트(70)의 중심선(C1)을 중심으로 선회 운동을 하게 된다. 이때, 선회 스크롤(50)은 자전 방지 링(83)과 자전 방지 핀(82)에 의해 자전이 방지되면서 선회 운동을 하게 된다.

선회 스크롤(50)이 회전 샤프트(70)에 의해 선회 운동을 하면, 선회 스크롤(50)의 선회 스크롤 랩(53)이 고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 맞물려 선회 운동을 하게 된다. 그러면, 선회 스크롤 랩(53)과 고정 스크롤 랩(43)에 의해 복수의 압축 포켓(P)이 형성되고 이 복수의 압축 포켓(P)이 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50)의 중심부로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 냉매를 흡입하고 압축하여 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)을 통해 압축된 냉매를 냉매 토출 챔버(13)으로 토출하게 된다. 토출 구멍(45)을 통해 전방 하우징(10)의 냉매 토출 챔버(13)로 토출된 고압 냉매가 오일 분리기(15)를 통과하는 동안 오일이 분리된다. 오일이 제거된 고압 냉매는 전방 하우징(10)에 마련된 토출구(11)를 통해 스크롤 압축기(1)의 외부로 배출된다.

또한, 선회 스크롤 랩(53)과 고정 스크롤 랩(43) 사이의 압축 포켓(P)에서 압축된 냉매의 일부는 선회 스크롤(50)의 선회판(51)에 마련된 배압 구멍(57)을 통해 배압 챔버(23)로 공급된다. 배압 챔버(23)로 공급된 냉매는 선회 스크롤(50)을 전방(화살표 B)으로 가압하여 선회 스크롤(50)이 고정 스크롤(40)에 대해 실링을 유지하는 상태로 회전할 수 있도록 한다.

고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 선회 스크롤(50)의 선회 스크롤 랩(53)에 의해 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되는 냉매는 후방 하우징(30)의 측면에 형성되는 흡입구(31)를 통해 후방 하우징(30)의 모터 챔버(33)로 유입된다(화살표 F1). 흡입구(31)로 유입된 저압의 냉매는 모터 챔버(33)를 통과하여 중간 하우징(20)의 복수의 개구(29)를 통해 고정 스크롤(40)에 마련된 압축 챔버(49)로 유입된다(화살표 F2 및 F3). 고정 스크롤(40)의 압축 챔버(49)로 인입된 저압의 냉매는 고정 스크롤 랩(43)과 선회 스크롤 랩(53)에 의해 형성되는 복수의 압축 포켓(P)으로 유입되어 고압의 냉매로 압축된다.

한편, 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50)에 의해 고압으로 압축되어 토출 구멍(45)으로 토출된 냉매에는 오일이 함유되어 있으며, 이 고압 냉매가 오일 분리기(15)를 통과하는 동안, 냉매에서 오일이 제거된다. 오일 분리기(15)에 의해 분리된 오일은 오일 공급 통로(48-1,48-2,48-3)를 통해 배압 챔버(23)와 모터 챔버(33)로 공급된다.

배압 챔버(23)로 공급된 오일은 배압 챔버(23) 내에 설치된 전방 베어링(55)과 중간 베어링(25)을 윤활한다. 또한, 일부 오일은 선회 스크롤(50)과 제1배압 실 부재(27) 사이 및 복수의 자전 방지 링(83)과 자전 방지 핀(82) 사이를 윤활한다. 또한, 모터 챔버(33)로 공급된 오일은 후방 하우징(30)에 설치된 후방 베어링(35)을 윤활한다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해 도 9 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 단면도이다. 도 10은 도 9의 스크롤 압축기를 선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 단면도이고, 도 11은 도 10의 A 부분을 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도이다. 도 12는 도 9의 스크롤 압축기에 사용되는 제2배압 실 부재를 나타낸 부분 확대 단면도이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 하우징(10,20,30), 고정 스크롤(40), 선회 스크롤(50'), 구동 모터(60)를 포함할 수 있다.

하우징(10,20,30)은 스크롤 압축기(1')의 외형을 형성하는 것으로서, 전방 하우징(10), 중간 하우징(20), 및 후방 하우징(30)을 포함할 수 있다. 전방 하우징(10)에는 냉매를 배출하는 토출구(11)(도 1 참조)가 마련된다. 후방 하우징(30)에는 냉매가 흡입되는 흡입구(31)(도 1 참조)가 마련된다. 따라서, 후방 하우징(30)의 흡입구(31)로 인입된 냉매는 하우징의 내부를 통과하여 전방 하우징(10)의 토출구(11)를 통해 스크롤 압축기(1')의 외부로 배출된다. 후방 하우징(30)의 내부는 구동 모터(60)가 설치되는 모터 챔버(33)를 형성한다.

중간 하우징(20)은 후방 하우징(30)의 일측에 설치되며, 구동 모터(60)의 일단, 즉 회전 샤프트(70)의 일단을 지지할 수 있도록 형성된다. 중간 하우징(20)과 전방 하우징(10)의 사이에는 냉매 압축 기구가 마련된다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 중간 하우징(20)은 원판 형상으로 형성되며, 후방 하우징(30)을 마주하는 일면에는 돌출부(21)가 형성된다. 중간 하우징(20)의 돌출부(21)에는 축 지지구멍(22)이 형성되며, 축 지지구멍(22)에는 중간 베어링(25)이 설치되어 있다. 중간 베어링(25)에는 회전 샤프트(70)의 축부(71)가 관통하도록 삽입되어 있어 회전 샤프트(70)의 회전을 지지한다. 또한, 중간 하우징(20)에는 축 지지구멍(22)의 일측으로 축 지지구멍(22)의 안지름보다 큰 안지름을 갖는 배압 챔버(23)가 마련된다. 배압 챔버(23)는 중간 하우징(20)의 일면에 원형 단면을 갖는 홈 형상으로 형성된다.

중간 하우징(20)의 일면에는 배압 챔버(23)의 둘레에 환상의 실 부재 홈(26)이 마련된다. 실 부재 홈(26)에는 선회 스크롤(50)과 중간 하우징(20)의 사이를 실링하는 제1배압 실(seal) 부재(27)가 설치된다. 제1배압 실 부재(27)는 실 부재 홈(26)에 대해 중간 하우징(20)의 일면에 대해 수직한 방향, 즉 스크롤 압축기(1')의 축 방향으로 이동할 수 있도록 설치할 수 있다. 따라서, 실 부재 홈(26)에 설치된 제1배압 실 부재(27)의 선단은 선회 스크롤(50)에 접촉하여 배압 챔버(23)의 냉매가 배압 챔버(23)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 선회 스크롤(50')과 중간 하우징(20) 사이에는 선회 스크롤(50')이 자전하는 것을 방지하는 자전 방지 기구(80)가 마련된다. 자전 방지 기구(80)는, 예를 들면, 중간 하우징(20)의 실 부재 홈(26)의 둘레에 원형상으로 마련된 복수의 자전 방지 링 홈(81)과 중간 하우징(20)을 마주하는 선회 스크롤(50')의 일면에 원형상으로 마련된 복수의 자전 방지 핀(82)으로 구성될 수 있다. 중간 하우징(20)에 마련되는 복수의 자전 방지 링 홈(81)은 일정 깊이로 원형 단면을 갖는 홈으로 형성된다. 선회 스크롤(50')에 마련되는 복수의 자전 방지 핀(82)은 중간 하우징(20)의 복수의 자전 방지 링 홈(81)과 동일한 개수로 마련되며, 복수의 자전 방지 링 홈(81)에 삽입되도록 선회 스크롤(50')에 설치된다. 또한, 중간 하우징(20)에 마련된 복수의 자전 방지 링 홈(81)에는 복수의 자전 방지 링(83)이 삽입될 수 있다. 이 경우, 선회 스크롤(50')이 구동 모터(60)에 의해 선회할 때, 선회 스크롤(50')의 복수의 자전 방지 핀(82)의 이동이 중간 하우징(20)의 복수의 자전 방지 링 홈(81)에 삽입된 복수의 자전 방지 링(83)에 의해 제한되므로, 선회 스크롤(50')의 자전이 방지된다.

중간 하우징(20)에 마련된 배압 챔버(23)의 일단에는 제2배압 실(seal) 부재(28)가 마련된다. 예를 들면, 중간 하우징(20)에 마련된 돌출부(21)의 일단에 중간 베어링(25)의 일측으로 제2배압 실 부재(28)를 설치할 수 있다. 제2배압 실 부재(28)는 구동 모터(60)의 회전 샤프트(70)와 중간 하우징(20)의 사이를 실링할 수 있도록 설치된다. 제2배압 실 부재(28)는 립 실(lip seal)을 사용할 수 있다.

중간 하우징(20)의 외주면 가까이에는 중간 하우징(20)을 축 방향으로 관통하는 복수의 개구(29)가 형성된다. 복수의 개구(29)는 중간 하우징(20)의 중심과 동심의 원 형상으로 마련된다. 복수의 개구(29)는 구동 모터(60)가 설치된 후방 하우징(30)의 모터 챔버(33)와 고정 스크롤(40)에 마련되는 압축 챔버(49)를 연통시켜 후방 하우징(30)에 마련된 흡입구(31)를 통해 유입되는 저압의 냉매가 압축 챔버(49)로 유입될 수 있도록 한다. 따라서, 중간 하우징(20)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 중간 하우징(20)의 일면에 동심 상으로 마련된 배압 챔버(23), 복수의 링 홈(81), 복수의 개구(29)를 포함한다.

고정 스크롤(40)은 중간 하우징(20)의 일측으로 후방 하우징(30)과 반대쪽에 설치된다. 고정 스크롤(40)과 중간 하우징(20)에 의해 형성된 공간(49)에 선회 스크롤(50')이 수용된다. 선회 스크롤(50')은 고정 스크롤(40)과 맞물리며, 고정 스크롤(40)에 대해 선회 운동할 수 있도록 고정 스크롤(40)과 중간 하우징(20) 사이에 설치된다. 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50')은 냉매를 압축하는 압축 기구를 형성한다.

또한, 고정판(41)의 둘레에는 원통 형상의 스커트(42)가 마련된다. 스커트(42)는 고정판(41)과 중간 하우징(20)의 사이의 공간을 감싸 선회 스크롤(50')이 선회할 수 있는 공간(49)을 형성한다. 스커트(42)는 고정판(41)의 둘레에서 축 방향으로 연장되며, 고정판(41)과 하나의 몸체로 형성된다.

선회 스크롤(50')은 선회판(51')과 선회 스크롤 랩(53)을 포함한다. 선회판(51')은 원판 형상으로 형성된다. 선회 스크롤 랩(53)은 고정 스크롤(40)을 마주하는 선회판(51')의 일면에 마련되며, 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상으로 형성된다. 선회 스크롤 랩(53)은 고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 치합될 수 있도록 형성된다. 고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 선회 스크롤(50')의 선회 스크롤 랩(53) 사이에 의해 형성되는 공간이 냉매를 압축하는 압축 포켓(P)을 형성한다. 따라서, 선회 스크롤(50')이 선회하면 선회 스크롤 랩(53)과 고정 스크롤 랩(43) 사이의 압축 포켓(P)에 의해 냉매가 압축되어 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)을 통해 배출된다.

선회 스크롤 랩(53)이 형성된 면과 반대되는 선회판(51')의 일면의 중심에는 베어링 홈(54)이 마련되며, 베어링 홈(54)에는 회전 샤프트(70)의 일단을 회전 지지하는 전방 베어링(55)이 설치된다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 홈(54)이 마련된 선회판(51')의 일면에는 선회판(51')의 외주에 인접하게 서브 실 부재 홈(91)이 마련된다. 서브 실 부재 홈(91)은 환상의 홈으로 형성되며, 베어링 홈(54)과 동심 상으로 선회판(51')에 형성된다. 서브 실 부재 홈(91)은 선회 스크롤(50')에 설치되는 복수의 자전 방지 핀(82)을 둘러싸도록 설치된다. 서브 실 부재 홈(91)에는 링 형상의 제3배압 실 부재(90)가 설치될 수 있다. 제3배압 실 부재(90)는 서브 실 부재 홈(91)에 대해 선회판(51')에 대해 수직한 방향, 즉 스크롤 압축기(1')의 축 방향으로 이동할 수 있도록 설치될 수 있다. 제3배압 실 부재(90)는 중간 하우징(20)에 마련된 복수의 자전 방지 링(83)을 둘러싸며, 선회 스크롤(50')과 중간 하우징(20) 사이를 실링할 수 있다.

서브 실 부재 홈(91)에는 제3배압 실 부재(90)를 지지하는 백업 실 부재(92)가 설치될 수 있다. 백업 실 부재(92)는 탄성이 있는 재료로 형성될 수 있다. 백업 실 부재(92)는 링 형상으로 형성되며, 내주면을 따라 반원 형상의 단면을 갖는 오일 홈(92a)이 마련된다. 서브 배압 챔버(93)의 오일이 제3배압 실 부재(90)와 서브 실 부재 홈(91)의 측면 사이의 틈을 통해 서브 실 부재 홈(91)으로 침입하여 백업 실 부재(92)의 오일 홈(92a)을 채우면, 백업 실 부재(92)가 제3배압 실 부재(90)를 가압하게 된다. 그러면, 제3배압 실 부재(90)가 축 방향으로 이동하여 제3배압 실 부재(90)의 일단이 중간 하우징(20)의 일면과 접촉하여 선회 스크롤(50')과 중간 하우징(20) 사이를 실링하게 된다.

그러나 제3배압 실 부재(90)가 반드시 백업 실 부재(92)에 의해 지지되도록 서브 실 부재 홈(91)에 설치할 필요는 없다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 제3배압 실 부재(90')는 백업 실 부재(92) 없이 서브 실 부재 홈(91)에 설치될 수 있다. 즉, 제3배압 실 부재(90')만이 서브 실 부재 홈(91)에 설치될 수도 있다.

제3배압 실 부재(90)를 선회 스크롤(50')의 서브 실 부재 홈(91)에 설치하면, 제3배압 실 부재(90)에 의해 선회 스크롤(50')과 중간 하우징(20) 사이에는 서브 배압 챔버(93)가 형성된다. 구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 서브 배압 챔버(93)는 제1배압 실 부재(27)가 설치된 중간 하우징(20)의 일면, 중간 하우징(20)과 마주하는 선회 스크롤(50')의 일면, 중간 하우징(20)에 설치된 제1배압 실 부재(27), 및 선회 스크롤(50')에 설치된 제3배압 실 부재(90)에 의해 형성되는 공간으로 형성된다. 이 서브 배압 챔버(93)는 링 형상으로 형성되므로, 도 10에 도시된 바와 같이, 서브 배압 챔버(93)에는 복수의 자전 방지 링(83)과 복수의 자전 방지 핀(82)이 위치하게 된다. 따라서, 선회 스크롤(50')의 선회 운동에 의해 배압 챔버(23)로부터 공급된 오일은 제3배압 실 부재(90)에 의해 서브 배압 챔버(93)에 모이게 되므로 복수의 자전 방지 링(83)과 복수의 자전 방지 핀(82)으로 구성된 자전 방지 기구(80)에 오일을 공급할 수 있다.

한편, 배압 챔버(23)와 서브 배압 챔버(93)에 고압의 냉매를 유입시켜 배압을 발생시킬 수 있도록 선회 스크롤(50')에는 2개의 배압 구멍(95,96)이 마련될 수 있다.

이하, 도 13 및 도 14를 참조하여 선회 스크롤에 마련되는 2개의 배압 구멍에 대해 상세하게 설명한다.

도 13은 도 9의 스크롤 압축기를 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이고, 도 14는 도 13의 스크롤 압축기를 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분 단면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 선회 스크롤(50')의 선회판(51')에는 압축 포켓(P)과 배압 챔버(23)를 연결하는 제1배압 구멍(95)과, 압축 포켓(P)과 서브 배압 챔버(93)를 연결하는 제2배압 구멍(96)이 마련된다. 이때, 제1배압 구멍(95)과 제2배압 구멍(96)은 선회판(51')을 관통하도록 형성된다. 제1배압 구멍(95)은 배압 챔버(23)의 일측으로 선회 스크롤 랩(53)의 내주면(53-1), 즉 선회 스크롤 랩(53)의 안쪽 인벌류트 곡면 근처에 형성하고, 제2배압 구멍(96)은 서브 배압 챔버(93)의 일측으로 선회 스크롤 랩(53)의 외주면(53-2), 즉 선회 스크롤 랩(53)의 바깥쪽 인벌류트 곡면 근처에 형성한다. 여기서, 선회 스크롤 랩(53)의 끝단(53a)을 기준으로 선회 스크롤 랩(53)의 중심을 향한 면을 선회 스크롤 랩(53)의 내주면(53-1)이라 하고, 외부를 향한 면을 선회 스크롤 랩(53)의 외주면(53-2)이라 한다.

따라서, 선회 스크롤(50')과 고정 스크롤(40)에 의해 압축된 고압의 냉매의 일부는 제1배압 구멍(95)을 통해 배압 챔버(23)로 유입되고, 고압 냉매의 다른 일부는 제2배압 구멍(96)을 통해 서브 배압 챔버(93)로 유입되게 된다. 그러면, 배압 챔버(23)와 서브 배압 챔버(93)에 유입된 냉매가 중간 압력으로 선회 스크롤(50')을 고정 스크롤(40) 쪽으로 스크롤 압축기(1')의 축 방향으로 가압하게 된다. 이때, 배압 챔버(23)와 서브 배압 챔버(93)에 의해 선회 스크롤(50')에 인가되는 배압은 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)으로 토출되는 냉매의 압력보다 낮고 후방 하우징(30)의 흡입구(31)를 통해 인입되는 냉매의 압력보다 높은 중간 압력이다.

상술한 바와 같이, 배압 챔버(23)로 냉매가 유입되도록 하는 제1배압 구멍(95)을 선회 스크롤 랩(53)의 내주면(53-1)에 인접한 위치에 형성하고, 서브 배압 챔버(93)로 냉매가 유입되도록 하는 제2배압 구멍(96)을 선회 스크롤 랩(53)의 외주면(96)에 인접한 위치에 형성하면, 고정 스크롤 랩(43)과 선회 스크롤 랩(53)에 의해 형성되는 복수의 압축 포켓(P)에 의해 압축된 고압의 냉매가 균형있게 배압 챔버(23)와 서브 배압 챔버(93)로 공급될 수 있다. 따라서, 선회 스크롤(50')이 안정적으로 선회할 수 있다.

구동 모터(60)는 선회 스크롤(50')을 선회시키는 것으로서, 후방 하우징(30)에 설치된다. 구동 모터(60)의 구조는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 구동 모터(60)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 동작에 대해 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

먼저, 스크롤 압축기(1')의 전원이 온(ON)되면, 구동 모터(60)에 전원이 인가되어 구동 모터(60)의 회전자(62)가 회전하게 된다. 구동 모터(60)의 회전자(62)가 회전하면, 회전자(62)와 일체로 결합된 회전 샤프트(70)가 중간 하우징(20)의 중간 베어링(25)과 후방 하우징(30)의 후방 베어링(35)에 의해 지지되어 회전하게 된다. 회전 샤프트(70)가 회전면 회전 샤프트(70)의 편심부(73)에 결합된 선회 스크롤(50')이 회전 샤프트(70)의 중심선을 중심으로 선회 운동을 하게 된다. 이때, 선회 스크롤(50')은 자전 방지 링(83)과 자전 방지 핀(82)에 의해 자전이 방지되면서 선회 운동을 하게 된다.

선회 스크롤(50')이 회전 샤프트(70)에 의해 선회 운동을 하면, 선회 스크롤(50')의 선회 스크롤 랩(53)이 고정 스크롤(40)의 고정 스크롤 랩(43)과 맞물려 선회 운동을 하게 된다. 그러면, 선회 스크롤의 랩(53)과 고정 스크롤 랩(43)에 의해 복수의 압축 포켓(P)이 형성되고 이 복수의 압축 포켓(P)이 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50')의 중심부로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 냉매를 흡입하고 압축하여 고정 스크롤(40)의 토출 구멍(45)을 통해 압축된 냉매를 토출하게 된다. 토출 구멍(45)을 통해 전방 하우징(10)의 냉매 토출 챔버(13)로 토출된 고압 냉매가 오일 분리기(15)를 통과하는 동안 오일이 분리된다. 오일이 제거된 고압 냉매는 전방 하우징(10)에 마련된 토출구(11)를 통해 스크롤 압축기(1')의 외부로 배출된다.

또한, 선회 스크롤 랩(53)과 고정 스크롤 랩(43) 사이의 압축 포켓(P)에서 압축된 냉매의 일부는 선회 스크롤(50')의 선회판(51')에 마련된 제1배압 구멍(95)을 통해 배압 챔버(23)로 공급되고, 냉매의 다른 일부는 선회판(51')에 마련된 제2배압 구멍(96)을 통해 서브 배압 챔버(93)로 공급된다. 배압 챔버(23)와 서브 배압 챔버(93)로 공급된 냉매는 선회 스크롤(50')을 축 방향으로 전방으로 가압하여 선회 스크롤(50')이 고정 스크롤(40)에 대해 실링된 상태로 회전할 수 있도록 한다.

고정 스크롤 랩(43)과 선회 스크롤 랩(53)에 의해 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되는 냉매는 후방 하우징(30)의 측면에 형성되는 흡입구(31)를 통해 후방 하우징(30)의 모터 챔버(33)로 유입된다. 모터 챔버(33)로 유입된 저압의 냉매는 중간 하우징(20)의 복수의 개구(29)를 통해 고정 스크롤(40)에 마련된 압축 챔버(49)로 유입되어 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50')에 의해 형성되는 복수의 압축 포켓(P)으로 유입된다.

한편, 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50')에 의해 고압으로 압축되어 토출 구멍(45)으로 토출된 냉매에는 오일이 함유되어 있으며, 이 고압 냉매에 함유된 오일은 냉매 토출 챔버(13)에 마련된 오일 분리기(15)에 의해 제거된다. 제거된 오일은 오일 공급 통로를 통해 배압 챔버(23)와 모터 챔버(33)로 공급되어 마찰부를 윤활하게 된다.

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 변형을 할 수 있다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1,1'; 스크롤 압축기 10; 전방 하우징
11; 토출구 13; 냉매 토출 챔버
15; 오일 분리기 20; 중간 하우징
21; 돌출부 23; 배압 챔버
25; 중간 베어링 28; 제2배압 실 부재
30; 후방 하우징 31; 흡입구
33; 모터 챔버 40; 고정 스크롤
41; 고정판 43; 고정 스크롤 랩
45; 토출 구멍 46; 토출 밸브
50,50'; 선회 스크롤 51,51'; 선회판
53; 선회 스크롤 랩 55; 전방 베어링
60; 구동 모터 61; 고정자
62; 회전자 70; 회전 샤프트
71; 주축부 73; 편심부
80; 자전 방지 기구 81; 자전 방지 링 홈
82; 자전 방지 핀 83; 자전 방지 링
90; 제3배압 실 부재 91; 서브 실 부재 홈
92; 백업 실 부재 93; 서브 배압 챔버

Claims

하우징, 상기 하우징에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 선회 스크롤과 함께 압축 챔버를 형성하는 고정 스크롤, 상기 구동 모터의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 냉매를 흡입하는 흡입구, 상기 고정 스크롤의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 상기 고정 스크롤에서 배출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기, 및 상기 오일 분리기에서 오일이 분리된 냉매를 상기 하우징의 외부로 토출하는 토출구를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 모터의 회전 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 중간 하우징;
상기 선회 스크롤의 일측으로 상기 중간 하우징에 마련되는 배압 챔버;
상기 배압 챔버의 둘레를 감싸도록 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제1배압 실(seal) 부재;
상기 배압 챔버의 일단에 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 회전 샤프트와 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제2배압 실(seal) 부재;
상기 제1배압 실 부재의 외측으로 상기 중간 하우징에 설치되는 복수의 자전 방지 링(ring);
상기 선회 스크롤에 상기 복수의 자전 방지 링 각각에 삽입되도록 마련되는 복수의 자전 방지 핀;
상기 오일 분리기에 의해 분리된 오일이 상기 배압 챔버로 이동하도록 상기 오일 분리기와 상기 배압 챔버 사이에 마련되는 오일 공급 통로; 및
상기 오일 공급 통로에 설치되는 오리피스 핀;을 포함하며,
상기 오리피스 핀은 순차적으로 지름이 커지는 선단부, 중간부, 및 후단부를 포함하는, 스크롤 압축기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 오일 공급 통로는 상기 고정 스크롤에 마련되는 제1오일 공급 통로와 상기 중간 하우징에 마련되며, 상기 제1오일 공급 통로와 연통되는 제2오일 공급 통로를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 오리피스 핀의 바깥지름은 상기 제1오일 공급 통로의 안지름보다 작은, 스크롤 압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 제1오일 공급 통로는 적어도 1개의 단차를 포함하는 단차 구조로 형성되며, 상기 오리피스 핀은 상기 제1오일 공급 통로의 상기 단차 구조에 대응하는 단차 구조로 형성되는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 중간 하우징에는 상기 배압 챔버의 외측으로 환상의 실 부재 홈이 마련되며,
상기 제1배압 실 부재는 상기 실 부재 홈에 고정되는, 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 자전 방지 링을 둘러싸도록 상기 선회 스크롤에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제3배압 실 부재;를 더 포함하는, 스크롤 압축기.
제 7 항에 있어서,
상기 제1배압 실 부재와 상기 제3배압 실 부재 사이에는 상기 복수의 자전 방지 링에 오일을 공급하는 서브 배압 챔버가 형성되는, 스크롤 압축기.
제 7 항에 있어서,
상기 선회 스크롤에는 상기 복수의 자전 방지 핀의 외측으로 환상의 서브 실 부재 홈이 마련되며,
상기 제3배압 실 부재는 상기 서브 실 부재 홈에 설치되는, 스크롤 압축기.
제 9 항에 있어서,
상기 서브 실 부재 홈에는 상기 제3배압 실 부재를 지지하는 백업 실 부재가 설치되는, 스크롤 압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 선회 스크롤에는 상기 배압 챔버와 상기 압축 챔버를 연통하는 제1배압 구멍이 마련되며,
상기 제1배압 구멍은 상기 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩의 내주면에 인접하도록 형성되는, 스크롤 압축기.
제 11 항에 있어서,
상기 선회 스크롤에는 상기 서브 배압 챔버와 상기 압축 챔버를 연통하는 제2배압 구멍이 마련되며,
상기 제2배압 구멍은 상기 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩의 외주면에 인접하도록 형성되는, 스크롤 압축기.
하우징, 상기 하우징에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 선회 스크롤과 함께 압축 챔버를 형성하는 고정 스크롤, 상기 구동 모터의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 냉매를 흡입하는 흡입구, 상기 고정 스크롤의 일측으로 상기 하우징에 마련되며 상기 고정 스크롤에서 배출된 냉매에서 오일을 분리하는 오일 분리기, 및 상기 오일 분리기에서 오일이 분리된 냉매를 상기 하우징의 외부로 토출하는 토출구를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 하우징에 설치되며, 상기 구동 모터의 회전 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 중간 하우징;
상기 선회 스크롤의 일측으로 상기 중간 하우징에 마련되는 배압 챔버;
상기 배압 챔버의 둘레를 감싸도록 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제1배압 실 부재;
상기 배압 챔버의 일단에 상기 중간 하우징에 설치되며, 상기 회전 샤프트와 상기 중간 하우징 사이를 실링하는 제2배압 실 부재; 및
상기 오일 분리기와 상기 배압 챔버 사이에는 상기 오일 분리기에서 분리된 오일을 상기 배압 챔버로 공급하는 오일 공급 통로에 마련된 오리피스 핀;을 포함하며,
상기 오리피스 핀은 순차적으로 지름이 커지는 선단부, 중간부, 및 후단부를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 13 항에 있어서,
상기 오일 공급 통로는 상기 고정 스크롤에 마련되는 제1오일 공급 통로와 상기 중간 하우징에 마련되며, 상기 제1오일 공급 통로와 연통되는 제2오일 공급 통로를 포함하는, 스크롤 압축기.
제 14 항에 있어서,
상기 오리피스 핀의 바깥지름은 상기 제1오일 공급 통로의 안지름보다 작은, 스크롤 압축기.
제 14 항에 있어서,
상기 제1오일 공급 통로는 적어도 1개의 단차를 포함하는 단차 구조로 형성되며, 상기 오리피스 핀은 상기 제1오일 공급 통로의 상기 단차 구조에 대응하는 단차 구조로 형성되는, 스크롤 압축기.
제 13 항에 있어서,
상기 제1배압 실 부재의 외측에는 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 자전 방지 기구가 마련되는, 스크롤 압축기.
제 17 항에 있어서,
상기 자전 방지 기구를 둘러싸도록 상기 선회 스크롤에 설치되며, 상기 선회 스크롤과 상기 중간 하우징 사이를 실링하며, 서브 배압 챔버를 형성하는 제3배압 실 부재;를 더 포함하는, 스크롤 압축기.
제 18 항에 있어서,
상기 선회 스크롤에는 상기 자전 방지 기구의 외측으로 링 형상의 서브 실 부재 홈이 마련되며,
상기 제3배압 실 부재는 상기 서브 실 부재 홈에 설치되는, 스크롤 압축기.
제 19 항에 있어서,
상기 선회 스크롤에는 상기 배압 챔버와 상기 압축 챔버를 연통하는 제1배압 구멍과, 상기 서브 배압 챔버와 상기 압축 챔버를 연통하는 제2배압 구멍이 마련되며,
상기 제1배압 구멍은 상기 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩의 내주면에 인접하도록 형성되고, 상기 제2배압 구멍은 상기 선회 스크롤의 선회 스크롤 랩의 외주면에 인접하도록 형성되는, 스크롤 압축기.