KR20100042170A

KR20100042170A - 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기

Info

Publication number: KR20100042170A
Application number: KR1020080101334A
Authority: KR
Inventors: 김철환; 유병길; 안성용; 최용규; 이병철; 조양희; 최세헌
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-23
Also published as: EP2177765A3; US8215933B2; KR101480464B1; CN101725526B; EP2177765B1; US20100092321A1; CN101725526A; EP2177765A2

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다. 본 발명은, 선회스크롤에는 오일이 프레임과의 사이에서 고정스크롤과의 사이로 안내되도록 급유구멍이 형성되고, 상기 고정스크롤에는 상기 급유구멍과 항상 연통되도록 급유홈이 형성됨으로써, 오일이 배압실로 유입되기 전에 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면으로 신속하게 이동하게 되고 이를 통해 압축기에서의 마찰손실과 냉매누설을 효과적으로 차단하여 압축기의 효율을 높일 수 있으며 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

스크롤 압축기, 베어링면, 윤활, 급유구멍, 급유홈

Description

스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기{SCOROLL COMPRESSOR AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 대향하는 한 쌍의 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 체적을 변화시켜 냉매가스를 압축하는 압축기이다. 스크롤 압축기는 왕복동식 압축기 또는 로타리 압축기에 비해 효율이 높고, 진동 및 소음이 낮으며, 소형 및 경량화가 가능하여 특히 공기조화기에 넓게 사용되고 있는 추세이다.

스크롤 압축기는 그 케이싱의 내부공간에 채워지는 냉매의 압력에 따라 크게 저압식과 고압식으로 구분될 수 있다. 저압식 스크롤 압축기는 흡입관이 케이싱의 내부공간에 연통되고 토출관은 상기 압축유닛의 토출측에 연통되어 냉매가 압축실로 간접 흡입되는 방식이다. 반면, 고압식 스크롤 압축기는 흡입관이 압축유닛의 흡입측에 직접 연통되고 토출관은 상기 케이싱의 내부공간에 연통되어 냉매가 압축실로 직접 흡입되는 방식이다. 고압식 스크롤 압축기의 경우는 압축유닛에서 토출되는 냉매가 케이싱의 내부공간에 채워지게 된다.

그리고 고압식 스크롤 압축기는 흔히 배압방식을 이용하여 고정스크롤과 선 회스크롤 사이를 실링하게 된다. 예컨대, 상기 선회스크롤과 그 선회스크롤을 지지하는 메인프레임과 그리고 상기 메인프레임에 고정되는 고정스크롤 사이, 즉 상기 선회스크롤의 배면에는 중간압을 이루는 배압실(背壓室)이 형성된다. 그리고 상기 배압실에는 상기 선회스크롤이 결합된 크랭크축의 오일유로를 통해 흡상되는 오일이 상기 메인프레임의 오일저장홈을 거쳐 그 메인프레임과 선회스크롤 사이의 베어링면을 통해 오일이 배압실로 유입되고, 이 오일이 상기 메인프레임과 선회스크롤 사이의 베어링면을 통과하면서 감압되어 중간압을 형성하게 되므로 상기 배압실은 중간압을 형성하게 된다. 그리고 상기 배압실의 압력이 흡입실의 압력보다 높기 때문에 상기 배압실의 오일은 압력차에 의해 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면을 통해 흡입실로 유입되어 압축실로 공급된다. 이 과정에서 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면이 윤활되어 압축기의 마찰손실을 줄이게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 압축기의 초기 운전시 또는 저속운전시에는 상기 배압실에 오일이 충분히 채워지지 않게 되어 배압실과 흡입실 사이의 압력차가 크지 않아 오일이 양쪽 스크롤 사이의 베어링면으로 원활하게 유입되지 못하면서 마찰손실로 인한 압축기의 효율저하가 야기되는 한편, 압축기의 정상운전시, 특히 고속운전시에는 상기 배압실로 오일이 과다하게 유입되어 상기 선회스크롤을 과도하게 밀어올리게 되고 이로 인해 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이가 압착되어 오일통로를 형성하지 못하게 되면서 마찰손실로 인한 압축기의 효율저하가 야기되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기와 이를 적용한 냉동기기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 압축기의 초기운전이나 저속운전 그리고 정상운전이나 고속운전시에도 오일이 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이로 원활하게 공급되어 마찰손실로 인한 압축기의 효율저하를 예방하고 이를 통해 압축기와 이 압축기를 적용한 냉동기기의 성능을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱; 상기 케이싱에 고정 설치되고, 그 가장자리에 배압홈이 형성되는 프레임; 상기 프레임에 고정되고 그 일측면에 나선형의 랩이 형성되는 고정스크롤; 및 상기 프레임과 고정스크롤 사이에 설치되고, 상기 고정스크롤의 랩에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성하도록 나선형의 랩이 형성되며, 상기 배압홈의 압력에 의해 축방향으로 지지되는 선회스크롤; 포함하고, 상기 선회스크롤에는 오일이 상기 프레임과의 사이에서 상기 고정스크롤과의 사이로 안내되도록 급유구멍이 형성되고, 상기 고정스크롤에는 상기 급유구멍과 항상 연통되도록 급유홈이 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.

또, 구동모터의 크랭크축이 프레임의 축수구멍에 지지되고, 그 프레임에 고정스크롤이 고정 결합되며, 상기 크랭크축에 결합되어 상기 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤이 상기 프레임과 고정스크롤 사이에서 선회 가능하게 배치되고, 상기 선회스크롤의 배면에 배압실이 형성되어 그 배압실의 압력에 의해 상기 선회스크롤이 축방향으로 지지되는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 크랭크축을 통해 흡상되는 오일을 상기 프레임과 선회스크롤 사이를 통해 배압실로 안내하는 제1 유로와, 상기 제1 유로를 통해 이동하는 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이로 안내하는 제2 유로와, 상기 제2 유로의 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면으로 넓게 확산시키는 제3 유로와, 상기 배압실의 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면으로 안내하는 제4 유로를 구비하여서 된 스크롤 압축기가 제공된다.

또, 압축기; 상기 압축기의 토출측에 연결되는 응축기; 상기 응축기에 연결되는 팽창기; 및 상기 팽창기에 연결되고 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 증발기;를 포함하고, 상기 압축기는 상기와 같이 선회스크롤에 급유구멍을 형성하고 고정스크롤에 급유홈을 형성하는 냉동기기가 제공된다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기는, 상기 선회스크롤과 고정스크롤에 각각 급유구멍과 급유홈을 형성하여 상기 배압실로 유입되는 오일의 일부가 그 배압실로 유입되기 전에 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면으로 신속하게 이동하도록 함으로써 상기 압축기에서의 마찰손실과 냉매누설을 효과적으로 차단하여 압축기의 효율을 높일 수 있고 이를 통해 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 에너지 효율이 향상될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 고압식 스크롤 압축기는, 밀폐된 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 상하 양측 내부공간에 각각 고정되는 메인프레임(20) 및 서브프레임(미도시)과, 상기 메인프레임(20)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착되어 회전력을 발생하는 구동모터(30)와, 상기 메인프레임(20)의 상면에 고정 설치되고 상기 가스흡입관(SP)이 직접 결합되는 고정스크롤(40)과, 상기 고정스크롤(40)에 맞물려 압축실(P)을 형성하도록 상기 메인프레임(20)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(50)과, 상기 선회스크롤(50)과 메인프레임(20) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(50)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(60)과, 상기 선회스크롤(50)과 메인프레임(20) 사이에 구비되어 오일의 유통을 차단하는 실링부재(70)가 포함된다.

상기 케이싱(10)은 그 밀폐된 내부공간이 상기 메인프레임(20)과 고정스크롤(40)에 의해 상측공간(S1)과 하측공간(S2)으로 구획되어 그 상측공간(S1)과 하측공간(S2)이 모두 고압상태를 유지하고, 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2) 바닥면에는 오일이 채워진다. 그리고, 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)에는 상기 가스흡입관(SP)이 관통하도록 결합되고, 상기 케이싱(10)의 하측공간(S2)에는 가스토출관(DP)이 연통하도록 결합된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인프레임(20)은 그 중앙에 축수구멍(21)이 관통 형성되고, 그 축수구멍(21)의 상단에는 후술할 구동축(32)을 통해 흡상되는 오일이 모이도록 오일저장홈(22)이 형성된다. 그리고, 상기 메인프레임(20)의 상면 가장자리에는 흡입되는 냉매의 일부와 흡상되는 오일의 일부가 섞여 중간압을 갖는 배압실(S3)을 이루도록 배압홈(23)이 형성되고, 상기 배압홈(23)의 안쪽에는 상기 실링부재(60)가 삽입되어 상기 오일저장홈(22)에 고이는 오일이 고압을 유지할 수 있도록 실링하는 실링홈(24)이 환형으로 형성된다. 상기 배압실(S3)은 메인프레임(20)의 배압홈(23)과 후술할 고정스크롤(40)의 경판부(41) 그리고 후술할 선회스크롤(50)의 경판부(51)가 조합되어 공간을 형성한다.

상기 구동모터(30)는 상기 케이싱(10)의 내부에 고정되어 외부에서 전원을 인가받는 고정자(31)와, 상기 고정자(31)의 내부에 일정 공극을 두고 배치되어 상기 고정자(31)와 상호 작용하면서 회전하는 회전자(미도시)와, 상기 회전자에 열박음으로 결합되어 상기 구동모터(30)의 회전력을 상기 선회스크롤(50)에 전달하는 구동축(32)으로 이루어진다. 상기 구동축(32)은 축방향으로 오일유로(32a)가 관통 형성되고, 상기 오일유로(32a)의 하단에는 오일펌프(미도시)가 설치된다.

상기 고정스크롤(40)은 그 경판부(41) 저면에 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 고정랩(42)이 나선형으로 형성되고, 상기 경판부(41)의 측면에는 상기 가스흡입관(SP)이 직접 연통되는 흡입구(43)가 형성되며, 상기 경판부(41) 상면 중앙에는 압축된 냉매를 상기 케이싱(10)의 상측공간(S1)으로 토출하는 토출구(44)가 형성된다.

상기 선회스크롤(50)은 그 경판부(51) 상면에 상기 고정스크롤(40)의 고정 랩(42)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 이루는 선회랩(52)이 나선형으로 형성되고, 상기 경판부(51) 저면 중앙에는 상기 구동축(32)에 결합되어 상기 구동모터(30)의 동력을 전달받는 보스부(53)가 형성된다.

한편, 상기 고정스크롤(40)과 선회스크롤(50)은 선회스크롤(50)의 랩길이가 고정스크롤(40)의 랩길이에 비해 대략 180°정도 더 긴 비대칭으로 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 양측 스크롤의 랩길이가 동일한 대칭형상으로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 상기 구동모터(30)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(32)이 회전자와 함께 회전을 하면서 상기 선회스크롤(50)에 회전력을 전달하고, 이 회전력을 전달받은 상기 선회스크롤(50)은 올담링(60)에 의해 상기 메인프레임(20)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(40)의 고정랩(42)과 상기 선회스크롤(50)의 선회랩(52) 사이에 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)이 형성된다. 그리고 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(50)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입되는 냉매를 압축하게 된다.

이와 동시에, 상기 구동축(32)의 하단에 설치된 오일펌프(미도시)에서는 상기 케이싱(10)에 채워져 있는 오일을 펌핑하게 되고, 이 오일은 상기 구동축(32)의 오일유로(32a)를 통해 상단으로 흡상되면서 일부는 상기 메인프레임(20)의 축수구멍(21)으로 공급되는 반면 일부의 오일은 상기 구동축(32)의 상단에서 비산되어 상기 메인프레임(20)의 오일저장홈(22)에 모였다가 상기 메인프레임(20)과 선회스크 롤(50) 사이의 베어링면(Fs2)을 통과하여 상기 배압실(S3)로 유입된다. 그리고 이 배압실(S3)로 유입된 오일은 상기 선회스크롤(50)을 지지하여 그 선회스크롤(50)이 상기 고정스크롤(40)쪽으로 상승하도록 함으로써 상기 고정랩(42)과 선회랩(52)의 각 끝단이 맞은편 스크롤의 경판부(51)(41)에 밀착되면서 압축실(P)이 밀봉된다.

여기서, 상기 선회스크롤(50)이 고정스크롤(40)과 맞물린 상태에서 원활하게 선회운동을 하기 위해서는 상기 고정스크롤(40)과 선회스크롤(50) 사이의 베어링면(Fs2)에 오일이 원활하게 공급되어야 하고, 아울러 상기 압축실(P)에서 고정랩(42)과 선회랩(52)의 사이 또는 각 랩(42)(52)과 경판부(51)(41) 사이에서의 냉매누설이 예방되기 위해서는 상기 압축실(P)로 적정량의 오일이 지속적으로 공급되어야 한다. 하지만, 압축기의 초기 운전이나 저속운전시에는 오일의 펌핑량이 적어 상기 배압실(S3)로 유입되는 오일의 양이 부족하게 되고 이로 인해 양측 스크롤(40)(50) 사이의 베어링면(Fs2)으로 유입되는 오일량이나 압축실(P)로 공급되는 오일량이 부족하게 될 수 있다. 또 압축기의 정상운전이나 고속운전시에는 오일의 펌핑량이 과다하여 상기 선회스크롤(50)이 고정스크롤(40)에 과도하게 밀착되면서 역시 오일의 유입량이 부족하게 될 수 있다.

이를 감안하여, 본 발명에서와 같이 오일이 오일저장홈에서 배압실로 이동하기 전에 그 오일의 일부가 흡입실로 유입되도록 하는 급유로가 더 형성될 수 있다.

예컨대, 도 1 내지 도 6에서와 같이 상기 선회스크롤(50)에는 오일이 제1 유로를 이루는 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(50) 사이의 베어링면(이하, 제1 베어링면)(Fs1)에서 상기 고정스크롤(40)과 선회스크롤(50) 사이의 베어링면(이하, 제2 베어링면)(Fs2)으로 안내되도록 제2 유로를 이루는 급유구멍(55)이 형성되고, 상기 제2 베어링면(Fs2)을 이루는 고정스크롤(40)의 베어링면에는 상기 급유구멍(55)과 항상 연통되도록 제3 유로를 이루는 급유홈(45)이 형성된다. 상기 급유구멍(55)의 입구단은 상기 배압실(S3)의 압력보다 높은 압력을 가지는 위치, 즉 상기 선회스크롤(50)과 제1 베어링면(Fs1)을 이루는 상기 메인프레임(20)의 제1 베어링면(Fs1) 범위(A)에 항상 위치하는 반면 상기 급유구멍(55)의 출구단은 상기 선회스크롤(50)과 제2 베어링면(Fs2)을 이루는 상기 고정스크롤(40)의 베어링면 범위(B)에 항상 위치하도록 소정의 각도(α)만큼 경사지게 형성되는 것이 상기 제2 베어링면(Fs2)에 오일이 원활하게 공급될 수 있어 바람직하다.

예컨대, 상기 선회랩(52)의 최외곽 바깥쪽은 대략 축방향으로 배압실 범위(C)에 속하게 된다. 따라서, 상기 급유구멍(55)이 축방향에 대해 일직선으로 형성하게 되면 상기 급유구멍(55)의 입구는 배압실(S3)에 연통되므로 압축기의 기동시 또는 저속운전시 상기 배압실(S3)의 압력이 낮아 오일이 원활하게 공급되지 못하게 된다. 반면 상기 급유구멍(55)이 입구가 상기 배압실(S3)보다 높은 압력을 갖는 제1 베어링면(Fs1)에 형성되고 그 출구가 선회랩(52)의 안쪽, 즉 압축실(P)에 연통되는 경우에는 정상운전시 압축실(P)의 압력이 높아 오일이 공급되지 않거나 냉매가 누설될 수 있다. 그러므로 상기 급유구멍(55)은 그 입구가 상기 제1 베어링면(Fs1)에 위치하는 반면 그 출구는 선회랩(52)의 최외곽 바깥쪽에 위치할 수 있도록 경사지게 형성되는 것이 오일 공급에 유리할 수 있다.

그리고 상기 선회스크롤(50)의 저면, 즉 제1 베어링면(Fs1)에는 상기 실링 부재(70)의 안쪽에 고인 오일을 상기 실링부재(70)의 바깥쪽으로 옮기기 위한 복수 개의 오일포켓(56)들이 원주방향을 따라 형성된다. 상기 오일포켓(56)들은 등간격 또는 동일한 크기로 형성될 수도 있으나, 도 4에서와 같이 상기 선회스크롤(50)의 제1 베어링면(Fs1)에는 상기 오일포켓(56)들의 간격이나 크기가 비대칭적으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 오일저장홈(22)의 오일이 상기 급유구멍(55)으로 원활하게 옮겨질 수 있도록 그 급유구멍(55)의 주변(예를 들어, 상기 급유구멍을 중심으로 ±15°범위)에 위치하는 오일포켓(56)들 사이의 간격(t1)은 그 이외의 범위에 위치하는 다른 오일포켓(56)들 사이의 간격(t2) 보다 좁게 형성하거나 또는 직경을 넓게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

도 5에서와 같이, 상기 급유홈(45)은 상기 배압홈(23)과 연통되지 않는 위치, 즉 상기 선회스크롤(50)에 의해 항상 가려지는 위치에 형성된다. 그리고 상기 급유홈(45)은 상기 급유구멍(55)과 항상 연통되도록 형성되는 제1 홈(46)과, 상기 제1 홈(46)에 연통되도록 형성되어 오일이 제2 베어링면(Fs2)으로 확산되도록 형성되는 제2 홈(47)으로 이루어진다.

상기 제1 홈(46)은 상기 제2 베어링면(Fs2) 중에서 가장 마찰저항을 많이 받는 부위, 즉 상기 고정스크롤(40)에 구비되는 흡입구(43)의 중심을 0°라고 할 때 상기 선회스크롤의 선회방향으로 150°각도(β)의 범위내에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 상기 제1 홈(46)은 급유구멍(55)과 항상 연통될 수 있도록 그 급유구멍(55)의 직경보다 크게 형성되고, 상기 제2 홈(47)은 원호형으로 형성될 수 있다.

상기 제2 홈(47)은 그 끝단에서의 내주면과 상기 고정랩(42)의 내주면 사이의 간격이 상기 고정랩(42)의 두께보다 작게 형성되는 것이 상기 제2 홈(47)에서 압축실(P)로 오일이 원활하게 유입될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제2 홈(47)을 흡입실 부근으로 연장 형성할 수 있어 차압을 이용한 급유홈에서의 가스빼기 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 오일이 제2 베어링면으로 공급되는 과정은 다음과 같다.

즉, 상기 크랭크축(32)이 회전을 하게 되면, 그 크랭크축(32)의 하단에 설치된 오일펌프(미도시)가 상기 케이싱(10)의 저유부에 채워진 오일을 펌핑하여 상단으로 흡상시키고, 이 오일의 일부가 상기 메인프레임(20)의 오일저장홈(23)에 모이게 된다. 이 오일은, 도 6 및 도 7에서와 같이 압력차에 의해 제1 유로, 즉 상기 제1 베어링면(Fs1)으로 유입되어 그 제1 베어링면(Fs1)을 윤활하면서 상기 배압실(S3)으로 유입된다. 이 오일은 상기 실링부재(70)를 넘어 압력차에 의해 상기 제2 유로, 즉 상기 급유구멍(55)으로 유입되어 상기 급유홈(45)의 제1 홈(46)으로 공급되고, 이 오일은 상기 제3 유로를 이루는 제2 홈(47)을 따라 상기 제2 베어링면(Fs2)에 넓게 확산되어 상기 제2 베어링면(Fs2)이 원활하게 윤활된다. 이때, 상기 메인프레임(20)과 선회스크롤(50) 사이의 제1 베어링면(Fs1)에는 실링부재(70)가 구비되어 상기 오일저장홈(22)의 오일이 상기 제1 베어링면(Fs1)의 바깥쪽으로 이동하는 것을 방해할 수 있으나, 상기 선회스크롤(50)의 제1 베어링면(Fs1)에 오일포켓(56)이 형성되어 상기 실링부재(70) 안쪽의 오일을 실링부재(70) 바깥쪽으로 담아 옮기게 된다. 특히 상기 급유구멍(55) 주변의 오일포켓(56)들이 상대적으로 좁게 형성되거나 또는 각 오일포켓(56)들의 직경이 상대적으로 넓게 형성됨에 따라 오일이 보다 많이 급유구멍(55)쪽으로 이동할 수 있게 된다.

그리고, 상기 배압실(S3)로 공급되는 오일은 압력차에 의해 제4 유로, 즉 상기 배압실(S3)에서 제2 베어링면(Fs2)으로 연결되는 유로를 통해 상기 고정스크롤(40)과 선회스크롤(50) 사이의 제2 베어링면(Fs2)으로 공급되어 상기 제2 유로와 제3 유로를 통해 유입되는 오일과 합쳐져 제2 베어링면(Fs2)을 윤활하게 된다.

그리고, 상기 제2 베어링면(Fs2)을 윤활한 오일은 압력차에 의해 상기 흡입실로 유입되고, 이 흡입실로 유입되는 오일은 흡입되는 냉매와 함께 압축실(P)로 유입되어 압축실(P)에서 냉매가 누설되는 것을 차단하게 된다.

이렇게 하여, 압축기가 기동을 하거나 저속으로 운전을 할 때에도 오일이 배압실(S3)을 채우기 전에 상기 제2 베어링면(Fs2)으로 공급됨에 따라 제2 베어링면(Fs2)에서의 오일부족을 미연에 방지할 수 있다. 또, 압축기가 정상운정을 하거나 고속으로 운전을 하여 상기 제2 베어링면(Fs2)이 과도하게 밀착되는 경우에도 상기 오일은 급유구멍(55)과 급유홈(45)을 통해 제2 베어링면(Fs2)으로 원활하게 공급될 수 있다.

도 8은 본 발명의 스크롤 압축기에서 급유구멍과 급유홈을 갖는 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 베어링면의 온도변화를 보인 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 스크롤 압축기, 즉 급유구멍과 급유홈을 형성하는 경우가 종래기술과 같이 그렇지 않은 경우에 비해 베어링면의 온도가 급격하게 상승하지 않고 항상 안정되게 유지될 수 있슴을 알 수 있다. 이는 본 발명의 경우에는 상기 베어링면으로 오일이 원활하게 공급되기 때문이다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기가 냉동기기에 적용되는 경우, 그 냉동기기의 효율을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 도 9에서와 같이 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기(700)에서 그 냉동기기(700)의 내부에는 냉동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판(710)에 상기 스크롤 압축기(C)를 연결하고, 그 스크롤 압축기(C)의 내부에 설치되는 고정스크롤(40)에 전술한 실시예와 같이 상기 선회스크롤(50)과 고정스크롤(40)에 각각 급유구멍(55)과 급유홈(45)을 형성하여 상기 배압실(S3)로 유입되는 오일의 일부가 그 배압실(S3)로 유입되기 전에 상기 고정스크롤(40)과 선회스크롤(50) 사이의 제2 베어링면(Fs2)으로 신속하게 이동할 수 있도록 함으로써, 상기 제2 베어링면(Fs2)이 원활하게 윤활될 수 있도록 하는 동시에 상기 오일의 일부가 압축실(P)로 유입될 수 있도록 하여 그 압축실(P)이 효과적으로 실링되도록 할 수 있다.

이렇게 하여, 상기 압축기에서의 마찰손실과 냉매누설을 효과적으로 차단하여 압축기의 효율을 높일 수 있고 이를 통해 상기 압축기를 적용한 냉동기기의 에너지 효율이 향상될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는 에어콘과 같은 냉동기계에 널리 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명 스크롤 압축기의 일부를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부를 파단하여 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 압축부에서 급유로 주변을 확대하여 보인 사시도,

도 4는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 저면도,

도 5는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 고정스크롤의 평면도,

도 6은 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 급유로를 확대하여 보인 종단면도,

도 7은 도 6에 따른 급유로에서 급유과정을 보인 종단면도,

도 8은 본 발명의 스크롤 압축기에서 급유구멍과 급유홈을 갖는 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 베어링면의 온도변화를 보인 그래프,

도 9는 도 1에 따른 스크롤 압축기가 구비된 냉동기기를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

20 : 메인프레임 23 : 배압홈

40 : 고정스크롤 41 : 고정스크롤 경판부

42 : 고정랩 45 : 급유홈

46 : 제1 홈 47 : 제2 홈

50 : 선회스크롤 51 : 선회스크롤 경판부

52 : 선회랩 55 : 급유구멍

56 : 오일포켓

Claims

밀폐된 내부공간을 가지는 케이싱;

상기 케이싱에 고정 설치되고, 그 가장자리에 배압홈이 형성되는 프레임;

상기 프레임에 고정되고 그 일측면에 나선형의 랩이 형성되는 고정스크롤; 및

상기 프레임과 고정스크롤 사이에 설치되고, 상기 고정스크롤의 랩에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성하도록 나선형의 랩이 형성되며, 상기 배압홈의 압력에 의해 축방향으로 지지되는 선회스크롤; 포함하고,

상기 선회스크롤에는 오일이 상기 프레임과의 사이에서 상기 고정스크롤과의 사이로 안내되도록 급유구멍이 형성되고,

상기 고정스크롤에는 상기 급유구멍과 항상 연통되도록 급유홈이 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 급유구멍은 상기 프레임에 대응하는 일단이 상기 배압홈의 압력보다 높은 압력을 가지는 위치에 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 급유구멍은 축방향에 대해 경사지게 형성되는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,

상기 급유구멍은 그 일단이 상기 선회스크롤과 베어링면을 이루는 상기 프레임의 베어링면 범위에 항상 위치하도록 형성되는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,

상기 급유구멍은 고정스크롤에 대응하는 타단이 상기 선회스크롤과 베어링면을 이루는 상기 고정스크롤의 베어링면 범위에 항상 위치하도록 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 급유홈은 상기 배압홈과 연통되지 않는 위치에 형성되는 스크롤 압축기.
제6항에 있어서,

상기 급유홈은 상기 급유구멍과 연통되도록 형성되는 제1 홈과, 상기 제1 홈에 연통되도록 형성되어 오일이 베어링면으로 확산되도록 하는 제2 홈으로 이루어지는 스크롤 압축기.
제7항에 있어서,

상기 제1 홈은 상기 고정스크롤에 구비되는 흡입구의 중심을 0°라고 할 때 상기 선회스크롤의 선회방향으로 150°이내에 형성되는 스크롤 압축기.
제7항에 있어서,

상기 제1 홈은 급유구멍의 직경보다 크게 형성되는 스크롤 압축기.
제7항에 있어서,

상기 제2 홈은 원호형으로 형성되는 스크롤 압축기.
제10항에 있어서,

상기 제2 홈은 그 끝단에서의 내주면과 상기 랩의 내주면 사이의 간격이 상기 랩의 두께보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 프레임과 선회스크롤 사이의 베어링면에는 상기 배압홈의 압력을 유지하기 위한 실링부재가 구비되고, 상기 실링부재에 대향되는 베어링면에는 상기 선회스크롤의 선회운동에 따라 그 실링부재 안쪽의 오일을 담아 상기 실링부재의 바깥쪽으로 옮기는 적어도 한 개 이상의 오일포켓이 홈지게 형성되는 스크롤 압축기.
제12항에 있어서,

상기 오일포켓은 원주방향을 따라 복수 개가 동일한 직경으로 형성되고, 상기 급유구멍의 주변에 위치하는 오일포켓들 사이의 간격이 그 이외의 오일포켓들 사이의 간격보다 좁게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 고정스크롤과 선회스크롤의 랩길이는 비대칭으로 형성되는 스크롤 압축기.
구동모터의 크랭크축이 프레임의 축수구멍에 지지되고, 그 프레임에 고정스크롤이 고정 결합되며, 상기 크랭크축에 결합되어 상기 고정스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤이 상기 프레임과 고정스크롤 사이에서 선회 가능하게 배치되고, 상기 선회스크롤의 배면에 배압실이 형성되어 그 배압실의 압력에 의해 상기 선회스크롤이 축방향으로 지지되는 스크롤 압축기에 있어서,

상기 크랭크축을 통해 흡상되는 오일을 상기 프레임과 선회스크롤 사이를 통해 배압실로 안내하는 제1 유로와, 상기 제1 유로를 통해 이동하는 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이로 안내하는 제2 유로와, 상기 제2 유로의 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면으로 넓게 확산시키는 제3 유로와, 상기 배압실의 오일을 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 베어링면으로 안내하는 제4 유로를 구비하여서 된 스크롤 압축기.
제15항에 있어서,

상기 제2 유로의 입구는 제1 유로의 끝단 압력보다 높은 압력을 이루는 위치에서 형성되는 스크롤 압축기.
제15항에 있어서,

상기 제2 유로와 제3 유로의 접점에는 적어도 제2 유로의 단면적 보다 넓은 홈이 형성되는 스크롤 압축기.
제15항에 있어서,

상기 제2 유로는 경사지게 형성되는 스크롤 압축기.
제15항에 있어서,

상기 제3 유로는 상기 선회스크롤의 선회방향으로 원호형상의 홈으로 형성되는 스크롤 압축기.
압축기;

상기 압축기의 토출측에 연결되는 응축기;

상기 응축기에 연결되는 팽창기; 및

상기 팽창기에 연결되고 상기 압축기의 흡입측에 연결되는 증발기;를 포함하 고,

상기 압축기는 상기 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지는 냉동기기.