KR20090071089A

KR20090071089A - 스크롤 압축기의 용량 가변장치

Info

Publication number: KR20090071089A
Application number: KR1020070139291A
Authority: KR
Inventors: 김명균; 조용일; 황선웅
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-01
Also published as: KR101397081B1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 용량 가변장치를 개시한다. 본 발명은 케이싱의 내부에 위치하며 서로 선회 운동 가능하게 결합되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤과; 제1 공간과 제2 공간이 구비되며 상기 고정 스크롤의 상면에 결합되어 그 고정 스크롤의 상면과 함께 제1 공간과 제2 공간이 각각 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하는 커버와; 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측과 상기 제1 챔버를 연통시키는 제1 통로와; 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측과 상기 제2 챔버를 연통시키는 제2 통로와; 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연통시키는 연결관과; 상기 연결관에 장착되어 그 연결관을 개폐시키는 개폐 유닛을 포함한다. 이로 인하여, 스크롤 압축기에서 가스를 압축시키는 용량을 가변시킬 뿐만 아니라 구조를 간단하게 하여 시스템의 에너지 효율을 높이고 제작 단가를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 용량 가변장치{APPARATUS FOR VARYING CAPACITY IN SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 가스를 압축시키는 용량을 가변시킬 뿐만 아니라 구조를 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 용량 가변장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환시키며 그 운동 에너지에 의해 냉매 가스를 압축하게 된다. 압축기는 냉동사이클 시스템을 구성하는 핵심 요소이며, 냉매를 압축하는 압축 매카니즘에 따라 회전식 압축기(rotary compressor), 스크롤 압축기(scroll compressor), 왕복동식 압축기(reciprocal compressor) 등 다양한 종류가 있다. 이와 같은 압축기들은 냉장고, 에어컨, 쇼케이스 등에 사용되고 있다.

도 1은 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도이고, 도 2는 상기 압축 기구부를 구성하는 고정 스크롤의 랩과 선회 스크롤의 랩을 도시한 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부는 케이싱(10)내 에 장착되는 상부 프레임(20)과 일정 간격을 두고 그 케이싱(10)내에 장착되는 고정 스크롤(30)과, 상기 고정 스크롤(30)과 선회 운동 가능하게 맞물리도록 상기 고정 스크롤(30)과 상부 프레임(20)사이에 위치하는 선회 스크롤(40)과, 상기 선회 스크롤(40)과 상부 프레임(20)사이에 위치하여 상기 선회 스크롤(40)의 자전을 방지하는 올담링(50)과, 상기 고정 스크롤(30)과 상기 케이싱(10)에 결합되어 그 케이싱(10) 내부를 고압 영역과 저압 영역으로 분리하는 고저압 분리판(11)과, 상기 고정 스크롤(30)의 상면에 장착되어 그 고정 스크롤(30)에 형성된 토출 구멍(31)을 개폐하는 토출 밸브 조립체(60)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 선회 스크롤(40)은 상기 상부 프레임(20)에 삽입되는 회전축(70)의 편심부(71)와 연결된다.

그리고 상기 저압 영역에 위치하는 케이싱(10)의 일측에 가스가 흡입되는 흡입관(12)이 결합되고, 상기 고압 영역에 위치하는 케이싱(10)의 일측에 가스가 토출되는 토출관(13)이 결합된다.

미설명 부호 32는 인벌류트 곡선 형상으로 돌출 형성된 고정 스크롤(30)의 랩이고, 41은 인벌류트 곡선 형상으로 돌출 형성된 선회 스크롤(40)의 랩이며, B는 부시들이고, S는 실링부재이다.

상기한 바와 같은 스크롤 압축기 압축 기구부의 작동은 다음과 같다.

먼저, 전동 기구부의 회전력을 전달받아 회전축(70)이 회전하게 되면 그 회전축의 편심부(71)에 결합된 선회 스크롤(40)이 그 회전축(70)의 축 중심으로 기준으로 선회 운동하게 된다. 상기 선회 스크롤(40)은 올담링(50)에 의해 자전이 방지 되면서 선회 운동하게 된다.

상기 선회 스크롤(40)이 선회 운동함에 따라 그 선회 스크롤(40)의 랩(41)이 고정 스크롤(30)의 랩(32)과 맞물려 선회 운동하면서 그 선회 스크롤(40)의 랩(41)과 고정 스크롤(30)의 랩(32)에 의해 형성되는 복수 개의 압축 포켓들(P)이 그 고정 스크롤(30)과 선회 스크롤(40)의 중심부로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 가스를 흡입하고 압축하여 고정 스크롤(30)의 토출 구멍(31)을 통해 토출시키게 된다.

상기 고정 스크롤(30)의 토출 구멍(31)을 통해 토출된 고온 고압의 가스는 고압 영역을 거쳐 토출관(13)을 통해 케이싱(10)의 외부로 토출된다.

일반적으로 스크롤 압축기는 케이싱(10)의 내부 압력 상태에 따라 고압식과 저압식으로 분류하고, 복수 개의 압축 포켓들 내부의 압력 상태에 따라 대칭과 비대칭으로 분류한다. 일반적으로 스크롤 압축기는 두 개의 압축 포켓으로 흡입 가스가 각각 흡입되어 스크롤의 중심부로 이동하게 되며, 이때 두 개의 압축 포켓들의 가스 흡입 체적이 같으면 대칭이고, 그 두 개의 압축 포켓들의 가스 흡입 체적이 각각 다르면 비대칭이다.

이와 같은 스크롤 압축기는 보통 냉동사이클 시스템의 구성요소이며, 그 스크롤 압축기를 포함하는 냉동사이클 시스템은 에어컨에 장착된다.

한편, 에어컨은 소모 전력을 최소화하기 위하여 그 에어컨의 냉동사이클 시스템을 운전시키는 스크롤 압축기의 용량을 가변시키는 것이 요구된다. 즉, 상기 에어컨에 부하가 크게 작용하게 될 경우 스크롤 압축기의 토출 가스의 유량을 증가 시키고 부하가 적게 작용하게 될 경우 스크롤 압축기의 토출 가스의 유량을 감소시킨다.

상기 스크롤 압축기의 용량을 가변시키는 방법으로 인번터 방식과 바이패스 방식이 있다. 인버터 방식은 전동기구부를 구성하는 모터의 회전 속도를 가변시키는 것이나 이는 제어가 복잡하고 부품 단가가 비싼 단점이 있다. 그리고 바이패스 방식은 정속 모터를 사용하면서 고압측과 저압식을 연통시키는 것으로 단가가 상대적으로 저렴하나 제작이 복잡하고 압축기의 크기가 커지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 고려하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 가스를 압축시키는 용량을 가변시킬 뿐만 아니라 구조를 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 용량 가변장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 위치하며 서로 선회 운동 가능하게 결합되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤과; 제1 공간과 제2 공간이 구비되며 상기 고정 스크롤의 상면에 결합되어 그 고정 스크롤의 상면과 함께 제1 공간과 제2 공간이 각각 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하는 커버와; 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측과 상기 제1 챔버를 연통시키는 제1 통로와; 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측과 상기 제2 챔버를 연통시키는 제2 통로와; 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연통시키는 연결관과; 상기 연결관에 장착되어 그 연결관을 개폐시키는 개폐 유닛을 포함하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치가 제공된다.

상기 개폐 유닛은 케이싱의 외부에 위치한다.

상기 개폐 유닛은 케이싱의 내부에 위치한다.

또한, 케이싱의 내부에 위치하며 서로 선회 운동 가능하게 결합되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤과; 복수 개의 제1 공간들과 복수 개의 제2 공간들이 구비되며, 상기 고정 스크롤의 상면에 결합되어 그 고정 스크롤의 상면과 함께 복수 개의 제1 공간들과 복수 개의 제2 공간들이 각각 복수 개의 제1 챔버들과 복수 개의 제2 챔버를 형성하는 커버와; 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측과 상기 복수 개의 제1 챔버들을 각각 연통시키는 복수 개의 제1 통로들과; 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측과 상기 복수 개의 제2 챔버를 연통시키는 제2 통로들과; 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 각각 연통시키는 복수 개의 연결관들과; 상기 연결관들에 각각 장착되어 그 연결관을 개폐시키는 복수 개의 개폐 유닛들을 포함하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치가 제공된다.

상기 복수 개의 개폐 유닛들은 케이싱의 내부에 위치한다.

상기 복수 개의 개폐 유닛들은 케이싱의 외부에 위치한다.

또한, 고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 선회 운동하면서 형성되는 흡입압측과 연통되는 제1 챔버와; 고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 선회 운동하면서 형성되는 중간압측과 연통되는 제2 챔버와; 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하는 연결관과; 상기 연결관에 구비되어 그 연결관을 개폐하는 개폐 유닛을 포함하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치가 제공된다.

본 발명의 스크롤 압축기의 용량 가변장치는 흡입압측과 중간압측을 연결하는 연결관을 개폐 유닛을 통해 연결시키거나 그 연결을 막아 100% 운전인 파우어 모드 운전과 압축 용량을 감소시킨 세이빙 모드 운전이 가능하게 된다. 이로 인하여, 더운 여름철 등과 약간 더운 가을철이나 봄철 등에 따라 용량 가변 운전을 가능하게 하여 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 가변속 모터를 사용하는 인버터 방식의 경우 가스 압축 양을 줄여 운전시 모터가 저속으로 회전하게 되므로 케이싱의 저면에 있는 오일을 압축 기구부측으로 공급되는 양이 적어 급유 및 신뢰성에 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명은 모터가 정속으로 회전하게 되므로 급유 및 신뢰성을 유지하게 된다.

또한, 구성이 간단하여 제작을 수월하게 하고 제작 단가를 감소시며, 아울러 작동이 간단하다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 용량 가변장치를 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치의 제1 실시예를 구비한 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도이고, 도 4는 상기 압축 기구부를 구성하는 고정 스크롤의 배면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 먼저 스크롤 압축기의 압축 기구부는 다음과 같다. 소정 형상을 갖는 케이싱(10)내에 장착되는 상부 프레임(20)과 일정 간격을 두고 그 케이싱(10)내에 고정 스크롤(100)이 장착되고, 상기 고정 스크롤(100)과 선회 운동 가능하게 맞물리도록 상기 고정 스크롤(100)과 상부 프레임(20)사이에 선회 스크롤(200)이 위치하게 된다.

상기 고정 스크롤(100)은 소정 형상으로 형성된 몸체부(110))의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상의 랩(120)이 형성되고 그 몸체부(110)의 가운데 토출 구멍(111)이 형성되고 그 몸체부(110)의 일측에 흡입구(112)가 형성된 다.

상기 선회 스크롤(200)은 일정 두께와 면적을 갖는 원판부(210)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상의 랩(220)이 형성되고 그 원판부(210)의 타면에 보스부(230)가 형성된다.

상기 선회 스크롤(200)은 그 랩(220)이 고정 스크롤의 랩(120)과 맞물리게 상기 상부 프레임(20)과 고정 스크롤(100) 사이에 삽입되며, 상기 선회 스크롤(200)이 선회 운동하게 되면 그 선회 스크롤의 랩(220)과 고정 스크롤의 랩(120)에 의해 복수 개의 압축 포켓(P)들이 연속적으로 형성된다. 이때 고정 스크롤(100)의 가장자리 측에 위치하는 압축 포켓(P)들은 저압인 흡입압 상태이고 그 고정 스크롤(100)의 가운데 위치하는 압축 포켓(P)들은 고압인 토출압 상태이며 그 고정 스크롤(100)의 가장자리와 가운데 사이에 위치하는 압축 포켓(P)들은 중간압 상태이다. 상기 선회 스크롤(200)은 상부 프레임(20)의 상면에 지지된다.

상기 선회 스크롤(200)과 상부 프레임(20) 사이에 그 선회 스크롤(200)의 자전을 방지하는 올담링(50)이 결합되고, 상기 고정 스크롤(100)의 상면에 그 고정 스크롤(100)의 토출 구멍(111)을 개폐하는 토출 밸브 조립체(60)를 구비된다.

그리고 상기 선회 스크롤의 보스부(230)는 상기 상부 프레임(20)에 삽입되는 회전축(70)의 편심부(71)와 연결된다.

상기 케이싱(10)에 가스가 흡입되는 흡입관(12)이 관통 결합되고, 상기 케이 싱(10)에 가스가 토출되는 토출관(13)이 결합된다.

상기 고정 스크롤(100)의 상면에 커버(300)가 결합된다.

상기 커버(300)는 일정 두께와 면적을 갖도록 형성되는 커버 몸체부(310)의 일면에 개구된 제1 공간(320)과 제2 공간(330)이 각각 형성되고 그 커버 몸체부(310)에 복수 개의 체결부(340)가 형성된다.

상기 커버 몸체부(310)는 일정 두께는 갖는 원판 형태로 형성됨이 바람직하다.

상기 제1 공간(320)은 커버 몸체부(310)의 일면에 일정 면적과 깊이를 갖도록 형성되는 큰 홈부(321)와 그 큰 홈부(321)의 일측에 일정 폭을 갖도록 연장 형성되는 연결홈부(322)를 포함하여 이루어진다.

상기 제2 공간(330)은 커버(300)의 일면에 일정 면적과 깊이를 갖도록 형성되는 큰 홈부(331)와, 그 큰 홈부(331)의 일측에 일정 폭을 갖도록 연장 형성되는 연통되는 연결홈부(332)를 포함하여 이루어진다.

상기 체결부(340)는 상기 커버 몸체부(310)의 외주면에 일정 면적을 갖도록 연장 형성되며 그 연장된 부분에 관통 구멍이 형성되어 이루어진다. 상기 체결부(340)는 일정 간격을 두고 세 개 형성됨이 바람직하다.

상기 고정 스크롤(100)의 몸체부(110)에 상기 선회 스크롤(200)의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측 압축 포켓(P)과 고정 스크롤(100)의 상면, 즉 몸체부(110)의 상면과 연통되는 제1 통로(130)가 형성된다. 상기 제1 통로(130)는, 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 일정 면적과 깊이를 갖는 복수 개의 홈(131)들과 그 홈(131)들의 바닥면에 각각 관통 형성되는 복수 개의 관통 구멍(132)들로 이루어짐이 바람직하고 그 각 홈(131)에 형성되는 관통 구멍(132)들은 2개 또는 3개가 될 수 있다. 또한 상기 제1 통로(130)의 다른 실시예로 복수 개의 작은 관통 구멍들로 이루어질 수 있다.

또한 상기 고정 스크롤(100)의 몸체부(110)에 상기 선회 스크롤(200)의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측 압축 포켓(P)과 고정 스크롤(100)의 상면, 즉 몸체부(110)의 상면과 연통되는 제2 통로(140)가 형성된다.

상기 제2 통로(140)는, 도 5, 7에 도시한 바와 같이, 일정 면적과 깊이를 갖는 복수 개의 홈(141)들과 그 복수 개의 홈(141)들에 각각 관통 형성되는 복수 개의 관통 구멍(142)들로 이루어짐이 바람직하다. 상기 복수 개의 관통 구멍(142)들은 2개 또는 3개가 될 수 있다. 상기 제2 통로(140)의 다른 실시예로 복수 개의 작은 관통 구멍들로 이루어질 수 있다.

상기 커버(300)가 상기 고정 스크롤(100)의 상면, 즉 고정 스크롤(100)의 몸체부(110) 상면에 결합되며, 그 커버(300)의 제1 공간(320)과 제2 공간(330)이 고정 스크롤(100)의 제1 통로(130)와 제2 통로(140)에 각각 연통되도록 결합된다. 상기 커버(300)의 제1 공간(320)과 제2 공간(330)은 상기 고정 스크롤(100)의 상면과 함께 제1 챔버와 제2 챔버를 각각 이루게 된다.

상기 제1 통로(130)와 제2 통로(140)는 각각 제1 공간(320)의 큰 홈부(321)와 제2 공간(330)의 큰 홈부(331)에 각각 위치하는 것이 바람직하다.

상기 커버(300)는 상기 고정 스크롤(100)의 상면에 체결수단에 의해 고정 결 합되며, 그 체결수단은 복수 개의 볼트임이 바람직하다. 상기 볼트는 커버(300)의 체결부(340)에 관통 삽입되어 고정 스크롤(100)의 상면에 체결된다.

상기 커버(300)의 제1 공간(320)과 제2 공간(330), 즉 제1 챔버와 제2 챔버는 연결관(400)에 의해 연결되며, 그 연결관(400)에 그 연결관(400)을 개폐하는 개폐 유닛(500)이 결합된다.

상기 커버(300)의 상면에 상기 제1 공간(320)과 연통되는 연결 구멍(350)이 형성되고 그 연결 구멍(350)에 상기 연결관(400)의 일측 단부가 삽입되어 결합되며, 상기 커버(300)의 상면에 상기 제2 공간(330)과 연통되는 연결 구멍(360)이 형성되고 그 연결 구멍(360)에 상기 연결관(400)의 타측 단부가 삽입되어 결합된다. 상기 연결 구멍들(350)(360)은 각각 제1 공간(320)의 연결홈부(322)와 제2 공간(330)의 연결홈부(332)에 연통되도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 커버(300)의 제1 공간(320)과 연통되는 연결 구멍(350)에 일정 길이를 갖는 중간관(미도시)이 결합되고 그 중간관에 상기 연결관(400)의 일측이 삽입되어 결합될 수 있고, 또한 상기 커버(300)의 제2 공간(330)과 연통되는 연결 구멍(360)에 일정 길이를 갖는 중간관(미도시)이 결합되고 그 중간관에 상기 연결관(400)의 타측이 삽입되어 결합될 수 있다.

상기 개폐 유닛(500)은 상기 케이싱(10)의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 개폐 유닛(500)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 케이싱(10)의 외부에 위치할 수 있다. 상기 개폐 유닛(500)이 케이싱(10)의 외부에 위치할 경우 상기 연결관(400)의 일부분이 케이싱(10)의 일측에 관통되어 케이싱(10)의 외부에 위치하게 된다.

상기 고정 스크롤(100)과 선회 스크롤(200)에 의해 형성되는 압축 포켓(P)들은 가스 흡입양이 다른 비대칭 스크롤 압축기임이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 스크롤 압축기의 용량 가변장치의 제2 실시예를 도시한 정단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 스크롤 압축기의 용량 가변장치의 제2 실시예는 상기 고정 스크롤(100)의 상면에 결합되는 커버(300)에 복수 개의 제1 공간(320)들과 복수 개의 제2 공간(330)들이 구비된다. 상기 제1 공간(320)은 두 개이고 상기 제2 공간(330)이 두 개임이 바람직하다. 이하에서는 두 개의 제1 공간(320)들과 두 개의 제2 공간(330)들을 구비한 경우에 대하여 설명한다.

상기 하나의 제1 공간(320)과 제2 공간(330)은 다른 하나의 제1 공간(320)과 제2 공간(330)에 대하여 서로 맞은 편에 위치하게 된다.

상기 제1 공간(320)의 형상은 상기 제1 실시예에서 서술한 제1 공간(320)의 형상과 상응하고, 제2 공간(330)의 형상은 상기 제1 실시예에서 서술한 제2 공간(330)의 형상과 상응하게 형성된다.

상기 두 개의 제1 공간(320)들 고정 스크롤(100)의 상면과 함께 두 개의 제1 챔버들을 이루게 되고, 상기 두 개의 제2 공간(330)들은 고정 스크롤(100)의 상면과 함께 두 개의 제2 챔버들을 형성하게 된다.

상기 고정 스크롤(100)에 상기 선회 스크롤(200)의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측 압축 포켓(P)과 상기 두 개의 제1 챔버들을 각각 연통시키는 두 개의 제1 통로(130)들이 형성된다.

그리고 상기 고정 스크롤(100)에 상기 선회 스크롤(200)의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측 압축 포켓(P)과 상기 두 개의 제2 챔버를 각각 연통시키는 두 개의 제2 통로(140)들이 형성된다.

상기 제1 통로(130)들의 수는 상기 제1 공간(320)들의 수에 상응하게 형성되며, 상기 제2 통로(140)들의 수는 상기 제2 공간(330)들의 수에 상응하게 형성된다.

상기 제1 통로(130)의 형상과 제2 통로(140)의 형상은 각각 제1 실시예의 제1 통로(130)와 제2 통로(140)의 형상과 상응하게 형성된다.

상기 제1 공간(320), 즉 제1 챔버와 제2 공간(330), 즉 제2 챔버를 제1 연결관(400)이 연결하고 그 제1 연결관(400)에 제1 개폐 유닛(500)이 결합되고, 상기 다른 제1 챔버와 다른 제2 챔버를 제2 연결관(400)이 연결하며 그 제2 연결관(400)에 제2 개폐 유닛(500)이 결합된다.

상기 두 개의 개폐 유닛(500)들은 케이싱(10)의 내부에 위치함이 바람직하다.

한편, 상기 두 개의 개폐 유닛(500)들은 상기 케이싱(10)의 외부에 위치할 수 있다. 상기 개폐 유닛(500)들이 케이싱(10)의 외부에 위치할 경우 상기 제1,2 연결관(400)들의 일부분이 케이싱(10)의 일측에 관통되어 케이싱(10)의 외부에 위 치하게 된다.

상기 커버(300)의 다른 형태로, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 커버(300)가 두 개로 분리될 수 있다. 즉, 제1 실시예에서와 같이, 하나의 커버(300)에 제1 공간(320)과 제2 공간(330)이 형성되고, 다른 커버(300)에 다른 제1 공간(320)과 제2 공간(330)이 형성된다.

본 발명의 스크롤 압축기의 제3 실시예로, 고정 스크롤(100)과 선회 스크롤(200)이 맞물려 선회 운동하면서 형성되는 흡입압측 압축 포켓(P)과 연통되는 제1 챔버가 고정 스크롤(100)의 몸체부(110)에 형성되고, 고정 스크롤(100)과 선회 스크롤(200)이 맞물려 선회 운동하면서 형성되는 중간압측 압축 포켓(P)과 연통되는 제2 챔버가 고정 스크롤(100)의 몸체부(110)에 형성된다. 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연결관(400)이 연결하며 그 연결관(400)에 개폐 유닛(500)이 결합된다. 이와 같은 경우도 상기 개폐 유닛(500)은 케이싱(10)의 내부에 위치할 수 있고 또한 케이싱(10)의 외부에 위치할 수 있다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제1 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 스크롤 압축기의 압축기구부의 작동은 다음과 같다.

전동 기구부의 회전력이 회전축(70)을 통해 선회 스크롤(200)에 전달되면 그 선회 스크롤(200)이 고정 스크롤(100)과 맞물려 회전축(70)의 중심을 기준으로 선회 운동하게 된다. 상기 선회 스크롤(200)은 올담링(50)에 의해 자전이 방지되면서 선회 운동하게 된다.

상기 선회 스크롤(200)이 선회 운동함에 따라 그 선회 스크롤(200)의 랩(220)이 고정 스크롤(100)의 랩(120)과 맞물려 선회 운동하면서 그 선회 스크롤(200)의 랩(220)과 고정 스크롤(100)의 랩(120)에 의해 형성되는 복수 개의 압축 포켓(P)들이 그 고정 스크롤(100)의 중심부로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 가스를 흡입하고 압축하여 고정 스크롤(100)의 토출 구멍(111)을 통해 토출시키게 된다. 상기 선회 스크롤(200)의 선회 운동에 따라 고정 스크롤(100)과 선회 스크롤(200)의 가장자리 측에서 지속적으로 형성되어 고정 스크롤(100)의 가운데 측으로 이동하면서 가스를 압축시키게 되며, 상기 흡입관(12)을 통해 흡입되는 가스는 고정 스크롤(100)의 흡입구(112)를 통해 압축 포켓(P)들로 유입된다.

상기 압축 포켓(P)들이 고정 스크롤(100)의 가장자리에 위치한 상태에서는 저압인 흡입측 압축 포켓(P)들이고, 그 압축 포켓(P)들의 체적이 감소되면서 이동하여 고정 스크롤(100)의 가운데 위치한 상태에서 그 압축 포켓(P)들의 압력이 고압인 토출압 상태이며, 그 압축 포켓(P)들이 고정 스크롤(100)의 가운데와 가장자리의 사이에 위치한 상태에서 중간압인 중간압측 압축 포켓(P)들이 된다.

상기 고정 스크롤(100)의 토출 구멍(111)을 통해 토출되는 고온 고압 상태의 가스는 토출관(13)을 통해 외부로 토출된다.

한편, 스크롤 압축기가 100% 용량으로 운전(이하, 파우어 모드라 함)하게 될 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 개폐 유닛(500)으로 연결관(400)을 막은 상태에서 운전하게 된다. 상기 연결관(400)이 막힌 상태이므로 흡입측에 위치하는 압 축 포켓(P)과 중간압측에 위치하는 압축 포켓(P)이 서로 연결되지 않아 위에서 설명한 바와 같이 고정 스크롤(100)의 가장자리에 위치하는 압축 포켓(P)들이 고정 스크롤(100)의 가운데로 이동하면서 가장자리의 압축 포켓(P)들로 흡입된 가스가 그대로 압축되어 토출된다.

그리고 상기 스크롤 압축기가 압축 용량을 줄여서 운전(이하, 세이빙 모드라 함)하게 될 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 개폐 유닛(500)을 조작하여 연결관(400)을 열게 된다. 이와 같은 상태로 운전하게 되면 중간 압력 상태인 압축 포켓(P)과 흡입 압의 압축 포켓(P)이 연통되어 그 중간 압력 측의 압축 포켓(P)이 저압인 흡입압 상태가 된다. 이와 같이, 상기 고정 스크롤(100)의 중간과 가장자리 사이에 위치하는 압축 포켓(P)의 압력이 저압인 흡입압 상태가 되고, 그 중간 압력의 위치부터 그 압축 포켓(P)이 고정 스크롤(100)의 토출 구멍(111)까지 이동하면서 체적이 감소되어 가스를 압축하게 되고 그 압축된 가스가 고정 스크롤(100)의 토출 구멍(111)을 통해 토출된다. 따라서 토출 구멍(111)을 통해 토출되는 가스 압력이 작아지게 될 뿐만 아니라 용량이 적게 된다.

본 발명의 제2 실시예와 제3 실시예의 작동은 제1 실시예에서와 같이 복수 개의 개폐 유닛(500)들이 각각 연결관(400)들을 닫음에 따라 파우어 모드가 이루어지고, 복수 개의 개폐 유닛(500)들이 각각 연결관(400)들을 열게 됨에 따라 세이빙 모드가 이루어진다.

이와 같이, 본 발명은 흡입압측과 중간압측을 연결하는 연결관(400)을 개폐 유닛(500)을 통해 연결시키거나 그 연결을 막아 100% 운전인 파우어 모드 운전과 압축 용량을 감소시킨 세이빙 모드 운전이 가능하게 된다. 이로 인하여, 더운 여름철 등에는 파우어 모드 운전을 하고 약간 더운 가을철이나 봄철 등에는 세이빙 모드 운전을 하게 되어 on/off 방식을 대비하여 전체 시스템상 에너지 효율이 25% ~ 33% 정도 절약을 할 수 있다.

또한 가변속 모터를 사용하는 인버터 방식의 경우 세이빙 모드 운전시 모터가 저속으로 회전하게 되므로 케이싱(10)의 저면에 있는 오일을 압축 기구부측으로 공급되는 양이 적어 급유 및 신뢰성에 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명은 전동기구부의 모터가 정속으로 회전하게 되므로 급유 및 신뢰성을 유지하게 된다.

본 발명은 커버(300)와 연결관(400) 그리고 개폐 유닛(500)으로 구성되므로 구성이 간단하고 작동이 수월하게 된다. 따라서 제작 단가를 감소시킬 뿐만 아니라 제작을 수월하게 할 수 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도,

도 2는 상기 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 고정 스크롤 랩과 선회 스크롤 랩을 도시한 평면도,

도 3은 본 발명의 스크롤 압축기의 용량 가변장치의 제1 실시예가 구비된 스크롤 압축기의 압축 기구부를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 스크롤 압축기의 용량 가변장치의 제1 실시예가 구비된 스크롤 압축기의 압축 기구부를 구성하는 고정 스크롤의 배면도,

도 5는 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제1 실시예를 구성하는 커버의 사시도,

도 6은 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제1 실시예를 구성하는 제1 통로를 도시한 단면도,

도 7은 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제1 실시예를 구성하는 제2 통로를 도시한 단면도,

도 8은 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제1 실시예를 구성하는 개폐 유닛의 설치 위치를 도시한 정면도,

도 9는 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제2 실시예를 도시한 단면도,

도 10은 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제3 실시예를 도시한 단면 도,

도 11,12는 본 발명의 스크롤 압축기 용량 가변장치 제1 실시예의 작동 상태를 각각 도시한 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10; 케이싱 100; 고정 스크롤

130; 제1 통로 140; 제2 통로

300; 커버 320; 제1 공간

330; 제2 공간 400; 연결관

500; 개폐 유닛

Claims

케이싱의 내부에 위치하며 서로 선회 운동 가능하게 결합되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤;

제1 공간과 제2 공간이 구비되며 상기 고정 스크롤의 상면에 결합되어 그 고정 스크롤의 상면과 함께 제1 공간과 제2 공간이 각각 제1 챔버와 제2 챔버를 형성하는 커버;

상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측과 상기 제1 챔버를 연통시키는 제1 통로;

상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측과 상기 제2 챔버를 연통시키는 제2 통로;

상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연통시키는 연결관; 및

상기 연결관에 장착되어 그 연결관을 개폐시키는 개폐 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 개폐 유닛은 케이싱의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 2 항에 있어서, 상기 개폐 유닛은 케이싱의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 통로와 제2 통로는 고정 스크롤의 몸체에 각각 형성되는 관통 구멍인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 공간은 커버의 일면에 일정 면적과 깊이를 갖도록 형성되는 큰 홈부와, 그 큰 홈부의 일측에 일정 폭을 갖도록 연장 형성되는 연결홈부로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 5 항에 있어서, 상기 큰 홈부 내에 제1 통로가 위치하고 상기 연결홈부에 상기 연결관의 일측이 연통되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 공간은 커버의 일면에 일정 면적과 깊이를 갖도록 형성되는 큰 홈부와, 그 큰 홈부의 일측에 일정 폭을 갖도록 연장 형성되어 상기 제2 통로와 연통되는 연결홈부로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 7 항에 있어서, 상기 큰 홈부 내에 제2 통로가 위치하고 상기 연결홈부에 상기 연결관의 타측과 연통되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 1 항에 있어서, 상기 커버는 복수 개의 볼트에 의해 고정 스크롤에 고정되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
케이싱의 내부에 위치하며 서로 선회 운동 가능하게 결합되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤;

복수 개의 제1 공간들과 복수 개의 제2 공간들이 구비되며, 상기 고정 스크롤의 상면에 결합되어 그 고정 스크롤의 상면과 함께 복수 개의 제1 공간들과 복수 개의 제2 공간들이 각각 복수 개의 제1 챔버들과 복수 개의 제2 챔버를 형성하는 커버;

상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 흡입측과 상기 복수 개의 제1 챔버들을 각각 연통시키는 복수 개의 제1 통로들;

상기 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 형성되는 중간압측과 상기 복수 개의 제2 챔버를 연통시키는 제2 통로들;

상기 제1 챔버와 제2 챔버를 각각 연통시키는 복수 개의 연결관들; 및

상기 연결관들에 각각 장착되어 그 연결관을 개폐시키는 복수 개의 개폐 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 10 항에 있어서, 상기 복수 개의 개폐 유닛들은 케이싱의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
제 10 항에 있어서, 상기 복수 개의 개폐 유닛들은 케이싱의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.
고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 선회 운동하면서 형성되는 흡입압측과 연통되는 제1 챔버;

고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 선회 운동하면서 형성되는 중간압측과 연통되는 제2 챔버;

상기 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하는 연결관;

상기 연결관에 구비되어 그 연결관을 개폐하는 개폐 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 용량 가변장치.