KR20120122311A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 고정랩을 갖는 고정 스크롤; 상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩을 가지며, 상기 고정 스크롤에 대해서 선회운동하는 선회 스크롤; 일측 단부가 상기 선회 스크롤과 결합되는 회전축을 포함하는 구동유닛; 상기 선회 스크롤과 고정 스크롤에 각각 키결합되어 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링;을 포함하는 스크롤 압축기로서, 상기 올담링은 링 형태를 갖는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일측면에 형성되며, 상기 고정 스크롤과 키결합되는 제1 키 및 상기 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 갖는 스크롤 압축기가 제공된다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 고정랩을 갖는 고정 스크롤 및 상기 고정랩과 맞물리는 선회랩을 갖는 선회 스크롤을 포함하고, 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤 상에서 선회운동을 하면서, 고정랩과 선회랩 사이에 형성되는 압축실의 연속적인 부피 변화를 통해서 냉매를 흡입 및 압축하는 형태의 압축기이다. 이러한 스크롤 압축기는 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지므로 작동 과정에서 발생되는 진동 및 소음의 측면에서 다른 형태의 압축기에 비해서 우수한 장점을 갖는다.
상기 선회 스크롤은 스크롤 압축기 내부에 구비되는 모터의 회전축에 의해 구동되는데, 상술한 바와 같이 선회 스크롤이 고정 스크롤 상에서 선회운동을 할 수 있도록 하기 위한 자전방지기구로서의 올담링이 상기 선회 스크롤에 결합된다.
상기 올담링은 링 형태의 몸체부의 양측면으로 돌출되는 키가 형성된 구조를 가지며, 상기 키의 일부는 상기 선회 스크롤에, 나머지 키는 상기 압축기의 밀폐용기 내부에 고정설치되는 메인 프레임에 끼워진다.
따라서, 상기 올담링이 차지하는 공간만큼 압축부의 공간이 늘어나게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 올담링이 차지하는 공간을 최소하하여 압축기를 보다 소형화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 고정랩을 갖는 고정 스크롤; 상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩을 가지며, 상기 고정 스크롤에 대해서 선회운동하는 선회 스크롤; 일측 단부가 상기 선회 스크롤과 결합되는 회전축을 포함하는 구동유닛; 상기 선회 스크롤과 고정 스크롤에 각각 키결합되어 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링;을 포함하는 스크롤 압축기로서, 상기 올담링은 링 형태를 갖는 몸체부; 및 상기 몸체부의 일측면에 형성되며, 상기 고정 스크롤과 키결합되는 제1 키 및 상기 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 갖는 스크롤 압축기가 제공된다.
본 발명의 상기 측면에서는 자전방지기구로서 사용되는 올담링의 일측면에만 키를 형성함으로써, 올담링이 압축기 내에서 차지하는 공간을 축소하고, 축소된 공간만큼 압축공간을 확보할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제1 키와 제2 키의 높이는 서로 동일하게 설정되거나, 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤에는 상기 제1 키 및 제2 키가 각각 삽입되는 제1 및 제2 키홈이 각각 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 키홈은 상기 고정 스크롤의 높이 방향으로 연장되는 수직부; 및 상기 고정 스크롤의 폭 방향으로 연장되는 수평부;를 포함하도록 하여, 제1 키가 보다 안정적으로 제1 키홈 내에서 지지되도록 할 수 있다.
아울러, 선회 중에 상기 제1 키는 상기 수평부에 삽입된 상태가 유지되도록 할 수 있다. 이를 통해서, 상기 수직부의 길이를 축소할 수 있고, 그에 따라 상기 고정 스크롤의 직경을 줄일 수 있게 된다. 여기서, 상기 수직부의 반경 방향 길이는 상기 선회 스크롤의 선회반경보다 작게 형성되도록 할 수 있다.
한편, 상기 선회 스크롤은 단턱부가 형성되는 경판부; 및 상기 경판부에 형성되는 선회랩;을 포함하며, 상기 단턱부가 상기 몸체부의 내부에 삽입되도록 하여, 압축기의 높이를 줄일 수 있게 된다.
이때, 상기 회전축은 일단부에 편심부를 가지며, 상기 편심부가 상기 선회랩과 측방향으로 중첩되도록 결합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측면에 의하면, 고정랩을 갖는 고정 스크롤; 상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩을 갖는 선회 스크롤; 및 상기 선회 스크롤을 선회 구동시키는 구동유닛;을 포함하는 스크롤 압축기로서, 일부는 상기 선회 스크롤과 키결합되고, 다른 일부는 상기 구동유닛의 작동 과정에서 정지된 상태를 유지하는 부분에 키결합되어 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 추가적으로 포함하고, 상기 두 개의 키결합은 상기 올담링의 일측면에서만 이루어지는 스크롤 압축기가 제공된다.
여기서, 상기 정지된 상태를 유지하는 부분이란, 구동유닛이 작동하더라도 움직이지 않고 정지된 상태를 유지하는 케이싱 또는 케이싱 내부에 설치되는 프레임 등의 일부분을 의미한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 올담링이 차지하던 공간을 축소하여 그만큼 압축기의 압축공간을 늘릴 수 있게 된다. 이에 따라, 동일한 압축비를 제공하면서도 압축기의 전체 크기 및 무게를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 일 실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예 중 압축 유닛을 도시한 부분 절개도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압축 유닛을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 압축 유닛 중 선회스크롤의 이동궤적을 도시한 평면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면으로부터 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 일 실시예의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 상기 실시예 중 압축 유닛을 도시한 부분 절개도이고, 도 3은 도 2에 도시된 압축 유닛을 도시한 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 실시예는 원통형의 케이싱(110)과 상기 케이싱의 상부 및 하부를 각각 덮는 상부 쉘(112) 및 하부 쉘(114)을 갖는다. 상기 상부 쉘과 하부 쉘은 상기 케이싱에 용접되어 케이싱과 함께 하나의 밀폐 공간을 형성하게 된다.
상기 상부 쉘(112)의 상부에는 토출파이프(116)가 설치되어 있다. 상기 토출파이프(116)는 압축된 냉매가 외부로 배출되는 통로에 해당되며, 토출되는 냉매에 혼입된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터(미도시)가 상기 토출파이프(116)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 케이싱(110)의 측면으로 흡입파이프(118)가 설치된다. 상기 흡입파이프(118)는 압축될 냉매가 유입되는 통로로서, 도 1에서는 상기 흡입파이프(118)가 상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112)의 경계면에 위치하고 있으나 그 위치는 임의로 설정할 수 있다. 아울러, 상기 하부 쉘(114)은 압축기가 원활하게 작동될 수 있도록 공급되는 오일을 저장하는 오일챔버로서도 기능하게 된다.
상기 케이싱(110) 내부의 대략 중앙부에는 구동유닛으로서의 모터(120)가 설치된다. 상기 모터(120)는 상기 케이싱(110)의 내면에 고정되는 고정자(122)와 상기 고정자(122)의 내부에 위치하며, 고정자(122)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(124)를 포함한다. 상기 회전자(124)의 중심에는 회전축(126)이 배치되어, 상기 회전자(124)와 회전축(126)은 함께 회전하게 된다.
상기 회전축(126)의 중심부에는 오일유로(126a)가 회전축(126)의 길이방향을 따라서 연장되도록 형성되어 있고, 상기 회전축(126)의 하단부에는 상기 하부 쉘(114)에 저장되어 있는 오일을 상부로 공급하기 위한 오일펌프(126b)가 설치된다. 상기 오일펌프(126b)는 상기 오일유로의 내부에 나선형의 홈을 형성하거나 별도의 임펠러를 설치한 형태일 수 있고, 별도의 용적식 펌프를 설치할 수도 있다.
상기 회전축(126)의 상단부에는 후술할 고정 스크롤에 형성되는 보스부 내부에 삽입되는 확경부(126c)가 배치된다. 상기 확경부는 다른 부분에 비해서 큰 직경을 갖도록 형성되고, 확경부의 단부에는 핀부(126d)가 형성되어 있다. 상기 핀부(126d)에는 편심 베어링(128)이 끼워지는데, 도 3을 참조하면, 상기 편심 베어링(128)은 상기 핀부(126d)에 대해서 편심되게 끼워지며, 핀부(126d)에 대해서 편심 베어링(128)이 회전하지 않도록 양자의 결합부는 대략 "D"자 형태를 갖도록 형성된다.
상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112)의 경계부에 고정 스크롤(130)이 장착된다. 상기 고정 스크롤(130)은 그 외주면이 상기 케이싱(110)과 상부 쉘(112) 사이에 열박음 방식으로 압입되어 고정되거나, 케이싱(110)과 상부 쉘(112)와 함께 용접에 의해 결합될 수 있다.
상기 고정 스크롤(130)의 저면에는 상술한 회전축(126)이 삽입되는 보스부(132)가 형성된다. 상기 보스부(132)의 상측면(도 1 기준)에는 상기 회전축(126)의 핀부(126d)가 관통될 수 있도록 하는 관통공이 형성되어 이를 통해 상기 핀부(126d)는 상기 고정 스크롤(130)의 경판부(134)의 상측으로 돌출되게 된다.
상기 경판부(134)의 상부면에는 후술할 선회랩과 치합되어 압축실을 형성하는 고정랩(136)이 형성되어 있으며, 상기 경판부(134)의 외주부에는 후술할 선회 스크롤(140)을 수용하는 공간부를 형성하고, 상기 케이싱(110)의 내주면과 접하는 측벽부(138)가 형성된다. 상기 측벽부(138)의 상단부 내측에는 상기 선회 스크롤(140)의 외주부가 안착되는 선회 스크롤 지지부(138a)가 형성되며, 상기 선회 스크롤 지지부(138a)의 높이는 상기 고정랩(136)과 동일 높이 또는 고정랩 보다 약간 작은 높이를 갖도록 형성되어 선회랩의 단부가 고정 스크롤의 경판부 표면과 접할 수 있도록 하고 있다.
상기 고정 스크롤(130)의 상부에는 선회 스크롤(140)이 설치된다. 상기 선회 스크롤(140)는 대량 원형을 갖는 경판부(142) 및 상기 고정랩(136)과 치합되는 선회랩(144)이 형성된다. 그리고, 경판부(142)의 중심부에는 상기 편심 베어링(128)이 회전가능하게 삽입 및 고정되는 대략 원형의 회전축 결합부(146)가 형성된다. 상기 회전축 결합부(146)의 외주부는 상기 선회랩과 연결되어 있어, 압축과정에서 상기 고정랩과 함께 압축실을 형성하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 회전축 결합부(146)에는 상기 편심 베어링(128)이 삽입되어, 상기 회전축(126)의 단부가 상기 고정 스크롤의 경판부를 관통하여 삽입되고, 상기 선회랩, 고정랩 및 편심 베어링(128)은 상기 압축기의 측방향으로 중첩되도록 설치된다. 여기서, 측방향이란 상기 회전축과 직교하는 방향으로 정의된다. 압축시에는 냉매의 반발력이 상기 고정랩과 선회랩에 가해지게 되고, 이에 대한 반력으로서 회전축 지지부와 편심 베어링 사이에 압축력이 가해지게 된다. 상기와 같이, 축의 일부가 경판부를 관통하여, 랩과 중첩되는 경우 냉매의 반발력과 압축력이 경판을 기준으로 하여 동일 측면에 가해지므로 서로 상쇄되게 된다. 이로 인해서, 압축력과 반발력의 작용에 의한 선회 스크롤의 기울어짐이 방지될 수 있다.
그리고, 도시되지 않았으나 상기 경판부(142)에는 토출공이 형성되어 압축된 냉매가 상기 케이싱의 내부로 토출될 수 있도록 한다. 상기 토출공의 위치는 요구되는 토출압 등을 고려하여 임의로 설정할 수 있다.
아울러, 상기 경판부(142)의 상부면에는 단턱부(143)가 상기 경판부(142)로부터 돌출되도록 형성되는데, 상기 단턱부(143)의 직경은 상기 경판부(142)의 직경보다 작게 형성되며, 후술할 올담링(152)의 링부(152)의 내경 보다도 작게 형성된다. 이에 대해서는 후술한다. 상기 경판부(142)의 외주부에는 180도 간격으로 한 쌍의 제2 키홈(147)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 선회 스크롤(140)의 상측에는 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하기 위한 올담링(150)이 설치된다. 상기 올담링(150)은 상기 선회 스크롤(140)의 경판부 배면에 끼워지는 대략 원 형태를 갖는 링부(152)와 상기 링부(152)의 일측면으로 돌출되는 한 쌍의 제1 키(154) 및 제2 키(156)를 포함한다. 상기 제1 키(154)는 상기 선회 스크롤(140)의 경판부(142) 외주측의 두께보다 길게 형성되어, 상기 고정 스크롤(130)의 측벽부(138)의 상단 및 상기 선회 스크롤 지지부(138a)에 걸쳐서 형성되는 제1 키홈(137)의 내부에 삽입된다. 아울러, 상기 제2 키(156)는 상기 선회 스크롤(140)의 경판부(142)의 외주부에 형성되는 제2 키홈(147)에 각각 끼워진 상태로 결합된다.
여기서, 상기 제1 키홈(137)은 상방향으로 연장되는 수직부(137a)와 좌우방향으로 연장되는 수평부(137b)를 갖도록 형성되는데, 상기 선회 스크롤의 선회 운동 시에 상기 제1 키(154)의 하측 단부는 항상 상기 제1 키홈(137)의 수평부(137b)에 끼워진 상태를 유지하지만, 제1 키(154)의 반경방향 외측 단부는 상기 제1 키홈(137)의 수직부(137a)로부터 이탈되거나 수직부 내부로 삽입되는 것을 반복할 수 있도록 형성된다. 상기 제1 키홈(137)과 고정 스크롤 사이의 결합이 상하 방향으로 이루어지기 때문에, 고정 스크롤의 직경을 작게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 선회 스크롤의 경판부와 상기 고정 스크롤의 내벽 사이에는 선회 반경 보다 큰 유격을 확보하여야 한다. 만일, 올담링의 키가 고정 스크롤과 반경방향으로만 결합되는 경우에는, 선회 과정에서 올담링이 키홈으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해서는 고정 스크롤에 형성되는 키홈의 길이가 적어도 선회 반경보다는 커야 하고 이는 고정 스크롤의 크기를 증가시키는 원인이 된다.
그러나, 상기 실시예와 같이 키홈이 선회 스크롤의 경판부와 선회랩 사이의 공간 하부로 연장되도록 하여 수평부에서 결합이 이루어지도록 하면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수직부(137a)의 반경방향 길이를 짧게 하여 상기 제1 키(154)가 제1 키홈(137)의 수직부(137a)로부터 이탈되더라도, 수평부(137b)에서의 키결합은 유지된다. 따라서, 상기 고정 스크롤의 측벽부(138)의 두께를 작게 할 수 있어 압축기의 크기를 더욱 축소할 수 있게 된다. 도 4에서 점선은 상기 제1 키(154)가 상기 수직부(137a)의 내부로 최대한 삽입된 상태를 도시한 것이다.
한편, 상기 실시예에서의 올담링은 링부의 일측면에 모든 키가 형성되어 있어, 양측면에 각각 키가 형성되는 경우에 비해서 압축 유닛의 상하방향의 높이를 줄일 수 있게 된다. 또한, 상기 링부(152)의 내부에 상기 단턱부(143)가 삽입되어 고정되므로, 단턱부(143)의 높이만큼 올담링이 차지하는 공간을 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기 케이싱(110)의 하부에는 상기 회전축(126)의 하측을 회전가능하게 지지하기 위한 하부 프레임(160)이 설치되어 있고, 상기 선회 스크롤의 상부에는 상기 선회 스크롤과 상기 올담링(150)을 지지하는 상부 프레임(170)이 각각 설치된다. 상기 상부 프레임(170)의 중앙에는 상기 선회 스크롤(140)의 토출공과 연통되어 압축된 냉매를 상기 상부 쉘측으로 토출되도록 하는 홀이 형성된다.

Claims (9)

  1. 고정랩을 갖는 고정 스크롤;
    상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩을 가지며, 상기 고정 스크롤에 대해서 선회운동하는 선회 스크롤;
    일측 단부가 상기 선회 스크롤과 결합되는 회전축을 포함하는 구동유닛;
    상기 선회 스크롤과 고정 스크롤에 각각 키결합되어 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링;을 포함하는 스크롤 압축기로서,
    상기 올담링은
    링 형태를 갖는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 일측면에 형성되며, 상기 고정 스크롤과 키결합되는 제1 키 및 상기 선회 스크롤과 키결합되는 제2 키를 갖는 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 키와 제2 키의 높이가 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정 스크롤과 선회 스크롤에는 상기 제1 키 및 제2 키가 각각 삽입되는 제1 및 제2 키홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 키홈은,
    상기 고정 스크롤의 높이 방향으로 연장되는 수직부; 및
    상기 고정 스크롤의 폭 방향으로 연장되는 수평부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    선회 중에 상기 제1 키는 상기 수평부에 삽입된 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수직부의 반경 방향 길이는 상기 선회 스크롤의 선회반경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선회 스크롤은
    단턱부가 형성되는 경판부; 및
    상기 경판부에 형성되는 선회랩;을 포함하며,
    상기 단턱부가 상기 몸체부의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전축은 일단부에 편심부를 가지며, 상기 편심부가 상기 선회랩과 측방향으로 중첩되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 고정랩을 갖는 고정 스크롤;
    상기 고정랩과 결합되어 압축실을 형성하는 선회랩을 갖는 선회 스크롤; 및
    상기 선회 스크롤을 선회 구동시키는 구동유닛;을 포함하는 스크롤 압축기로서,
    일부는 상기 선회 스크롤과 키결합되고, 다른 일부는 상기 구동유닛의 작동 과정에서 정지된 상태를 유지하는 부분에 키결합되어 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 올담링을 추가적으로 포함하고,
    상기 두 개의 키결합은 상기 올담링의 일측면에서만 이루어지는 스크롤 압축기.
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