KR20130123643A

KR20130123643A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20130123643A
Application number: KR1020120046926A
Authority: KR
Inventors: 이건호; 구인회; 한영창; 권윤기
Original assignee: 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR101431183B1; CN104411974A; WO2013165157A1; CN104411974B

Abstract

본 발명은, 외부에서 냉매가 흡입되는 흡입포트를 구비하는 메인하우징; 메인하우징 내부에 구비되어 회전력이 발생되는 구동부; 구동부를 통하여 전달된 회전력에 의하여 선회운동을 하며 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 메인하우징과 결합하여 위치가 고정되고 선회랩과 대응되어 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하는 고정스크롤을 포함하는 스크롤 압축부; 및 메인하우징과 결합하며, 스크롤 압축부에서 압축된 고압의 냉매가 유입되는 유입구와, 유입구로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출포트를 구비하는 토출하우징을 포함하며, 토출하우징은, 유입구로부터 나선을 그리도록 형성되어 외측 외주 상에 형성된 토출포트와 연통되는 토출유로와, 토출유로의 유로방향에 대응하여 원주방향을 따라 형성되는 것으로, 토출유로와 연통되는 연통로와, 연통로에 의해 토출유로와 연통하고 스크롤 압축부로부터 토출되는 냉매의 소음 또는 맥동을 저감시키도록 연통로보다 확장된 체적을 갖는 공명실을 구비하는 공명챔버를 포함한다.
따라서 공명챔버를 구비하여 토출되는 유체의 소음 및 맥동을 저감시키기 때문에 소음으로 인한 불쾌감이나 성능저하를 방지할 수 있으며, 유체 내에 포함된 오일을 분리하여 재 유입시킴으로써 오일부족으로 인한 신뢰성저하를 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기 {Scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토출되는 유체의 소음 및 맥동을 저감시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는, 스크롤 랩으로 구성되고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정스크롤과, 구동축의 회전에 따라 선회하는 선회스크롤의 상대적인 운동을 통해 압축을 수행하는 장치이다.

이러한 스크롤 압축기로서, 한국등록특허 제0912515호의 배압실 실링구조를 가지는 스크롤 압축기는, 하우징과, 회전력이 발생되는 구동부와, 외부에서 유체가 흡입되는 흡입부와, 상기 흡입부로부터 흡입된 유체를 압축하기 위해 나선형의 스크롤 랩으로 구성된 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤의 스크롤 랩과 결합하는 나선형의 스크롤 랩이 형성되는 선회 스크롤로 구성되는 스크롤 압축부와, 상기 스크롤 압축부에 의해서 압축된 고압의 유체가 토출되는 토출포트를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

그런데, 상기한 종래의 스크롤 압축기는, 사판식 압축기와 비교하여 그 특성상 토출되는 유체에 의한 소음 및 맥동이 크기 때문에 소음발생으로 인한 불쾌감 및 성능저하를 유발시키는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 스크롤 압축기는, 과다한 유토출로 인하여 효율 및 오일 부족을 초래하여 신뢰성 저하를 유발하는 문제점이 발생하였고, 이에 대한 대안으로 유토출량을 작게 하기 위하여 구조가 복잡한 오일분리기를 별도로 구비하는 것도 있으나, 이 또한 제조단가의 상승으로 경제적이지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은, 토출되는 유체의 소음 및 맥동을 저감시켜 소음으로 인한 불쾌감이나 성능저하를 방지하고, 유체 내에 포함된 오일을 분리하여 재 유입시킴으로써 오일부족으로 인한 신뢰성저하를 방지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 외부에서 냉매가 흡입되는 흡입포트를 구비하는 메인하우징; 상기 메인하우징 내부에 구비되어 회전력이 발생되는 구동부; 상기 구동부를 통하여 전달된 회전력에 의하여 선회운동을 하며 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 메인하우징과 결합하여 위치가 고정되고 상기 선회랩과 대응되어 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하는 고정스크롤을 포함하는 스크롤 압축부; 및 상기 메인하우징과 결합하며, 상기 스크롤 압축부에서 압축된 고압의 냉매가 유입되는 유입구와, 상기 유입구로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출포트를 구비하는 토출하우징을 포함하며, 상기 토출하우징은, 상기 유입구로부터 나선을 그리도록 형성되어 외측 외주 상에 형성된 상기 토출포트와 연통되는 토출유로와, 상기 토출유로의 유로방향에 대응하여 원주방향을 따라 형성되는 것으로, 상기 토출유로와 연통되는 연통로와, 상기 연통로에 의해 상기 토출유로와 연통하고 상기 스크롤 압축부로부터 토출되는 냉매의 소음 또는 맥동을 저감시키도록 상기 연통로보다 확장된 체적을 갖는 공명실을 구비하는 공명챔버(Resonator chamber)를 포함한다.

여기서, 상기 공명챔버는 상기 토출유로의 일측 또는 양측에 배치될 수 있다.또한, 상기 공명챔버는 상기 토출유로의 유로방향과 나란하게 형성될 수 있다.

상기 연통로는, 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있으며, 상기 각 연통로는, 서로 다른 크기의 유로통과 단면적을 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연통로는, 유로통과 단면이 다각형 또는 삼각형을 포함하는 비평활면 또는, 유로통과 단면이 원형 또는 타원형을 포함하는 평활면으로 될 수 있다.

한편, 상기 공명챔버는, 상기 공명실을 복수개로 분할하는 하나 또는 복수개의 격벽을 더 구비할 수 있으며, 상기 격벽은, 상기 공명실을 서로 연통하도록 하나 또는 복수개의 관통홀이 관통 형성될 수 있으며, 상기 토출유로 상의 냉매로부터 분리된 오일이 유입되어 고이는 저유부를 더 포함하고, 상기 스크롤 압축부는, 상기 저유부의 오일이 유입되도록 상기 저유부와 연통되는 오일홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 공명챔버를 구비하여 토출되는 유체의 소음 및 맥동을 저감시키기 때문에 소음으로 인한 불쾌감이나 성능저하를 방지할 수 있다.

둘째, 유체 내에 포함된 오일을 분리하여 재 유입시킴으로써 오일부족으로 인한 신뢰성저하를 방지할 수 있다.

셋째, 토출유로의 유로통과 단면적의 크기 변화가 없기 때문에, 토출 압력 손실을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 나타내는 정단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 토출유로의 양측에 공명챔버가 구비된 경우를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 공명챔버에 격벽을 구비한 경우를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 공명챔버에 저유부를 구비한 경우를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 3의 공명챔버에 격벽을 구비한 경우를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6의 공명챔버에 저유부를 구비한 경우를 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 도 2의 연통로의 다양한 실시예를 나타내는 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 나타내는 정단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 2의 토출유로의 양측에 공명챔버가 구비된 경우를 나타낸 단면도이다. 또한, 도 4는 도 2의 공명챔버에 격벽을 구비한 경우를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 공명챔버에 저유부를 구비한 경우를 나타낸 단면도이며, 도 6은 도 3의 공명챔버에 격벽을 구비한 경우를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 7은 도 6의 공명챔버에 저유부를 구비한 경우를 나타낸 단면도이며, 도 8 내지 도 10은 도 2의 연통로의 다양한 실시예를 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기(600)는, 메인하우징(100)과, 구동부(200)와, 스크롤 압축부(300)와, 토출하우징(400a)을 포함한다.

상기 메인하우징(100)은, 제1하우징(110)과 제2하우징(120)으로 이루어져 있으며, 상기 제1하우징(110)은 내부에 상기 구동부(200)를 수용하고, 외부에서 냉매가 흡입되는 흡입포트(미도시)를 구비하고 있다. 상기 제2하우징(120)은 상기 제1하우징(110)의 후방(도면에서 우측)에 결합하고 내부로 상기 스크롤 압축부(300)를 수용하고 있다.

상기 구동부(200)는, 상기 메인하우징(100) 내부에 구비되어 회전력을 발생하는 것으로서, 환형상의 고정자(210)와, 상기 고정자(210)의 내측에 회전가능하게 배치되어 회전하는 회전자(220)와, 상기 회전자(220)와 결합하여 상기 회전자(220)와 연동하여 회전하는 회전축(230)을 포함한다.

상기 스크롤 압축부(300)는, 선회스크롤(310)과 고정스크롤(320)로 이루어져 있다. 상기 선회스크롤(310)은, 상기 회전축(230)과 연결되어 상기 회전축(230)을 통하여 전달된 회전력에 의하여 선회운동을 하며, 나선형상의 선회랩(312)을 구비하고 있다.

상기 고정스크롤(320)은, 상기 메인하우징(100)(100)과 결합하여 그 위치가 고정되고, 상기 선회스크롤(310)의 선회운동 시 상기 선회랩(312)과의 사이에 압축실을 형성하도록 상기 선회랩(312)과 대응되어 맞물리는 나선형상의 고정랩(322)을 구비하고 있으며, 압축된 유체가 유출되는 유출구(330)가 형성되어 있다. 한편, 상기 고정스크롤(320)은, 상기 토출하우징(400a)의 오일(1)이 유입되는 오일홀(340)이 형성되어 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 상기한 스크롤 압축기(600)의 메인하우징(100)과, 구동부(200)와, 스크롤 압축부(300)는 다양한 구조가 적용 가능함은 물론이며, 상기 메인하우징(100)과, 구동부(200)와, 스크롤 압축부(300)의 상세 구성에 대한 설명은 공지의 스크롤 압축기의 구성과 대응되므로 생략하기로 한다.

상기 토출하우징(400a)은 상기 메인하우징(100)과 결합하며, 상기 유출구(330)로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출포트(402)를 구비하고 있으며, 상기 유출구(330)와 상기 토출포트(402)를 연통시키는 토출유로(410)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 토출하우징(400a)은 상기 유출구(330)를 선택적으로 개폐하기 위한 체크밸브(420)를 구비하며, 이러한 체크밸브(420)는 정량토출밸브(Dis. valve)를 적용하는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.

도 2를 참조하면, 상기 토출유로(410)는 중심부에 형성된 상기 유출구(330)로부터 외측 외주 상에 구비된 토출포트(402)와 연통되게 형성되어 있으며, 상세하게는 상기 유출구(330)로부터 상기 토출포트(402)를 향하여 원주방향을 따라 나선을 그리면서 형성되어 있다. 이때, 도면에서 상기 유출구(330)는 상기 토출하우징(400a)의 중심부에 형성된 경우를 예로 하여 나타내었지만, 이는 일 실시예로 상기 토출유로(410)(411)가 나선을 그리면서 유동할 수 있다면 다양한 위치에 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 토출하우징(400a)에 대하여 상세히 살펴보면, 상기 토출하우징(400a)은, 상기 토출유로(410)의 유로방향과 나란하게 원주방향을 따라 형성된 공명챔버(Resonator chamber;500)를 포함한다.

상기 공명챔버(500)는, 상기 스크롤 압축부(300)로부터 토출되는 냉매의 소음 또는 맥동을 저감시키는 역할을 하며, 상기 토출유로(410)와 연통되는 연통로(510)와, 상기 연통로(510)에 의해 상기 토출유로(410)와 연통하고 상기 연통로(510)보다 확장된 체적을 갖는 공명실(501)을 구비하고 있다. 여기서, 상기 공명챔버(500)의 소음 및 맥동 저감 원리는, 헬름홀쯔 공명기(Helmholtz resonator) 원리와 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 공명챔버(500)는, 상기 토출유로(410) 상의 냉매로부터 분리된 오일(1)이 유입되어 고이는 저유부(530)를 더 포함한다. 상기 저유부(530)는, 토출되는 유체에 포함된 오일(1)이 원심력에 의하여 분리되고, 이렇게 분리된 오일(1)이 상기 연통로(510)를 통하여 유입되어 고이는 부분이다. 이에, 그리고 상기 스크롤 압축부(300)는 상기 저유부(530)의 오일(1)이 유입되도록 상기 저유부(530)와 연통되는 오일홀(340)이 형성되어 있으며, 상세하게 상기 오일홀(340)은 상기 스크롤 압축부(300)에서 고정스크롤에 형성되어 있다.

여기서, 상기 저유부(530)는, 중력에 의하여 상기 오일(1)이 고이는 상기 토출하우징(400a)의 하측에 구비되고, 이에 상기 오일홀(340) 또한 상기 저유부(530)와 대응하여 상기 스크롤 압축부(300)의 하측에 형성되어 있다.

이와 같이, 상기 스크롤 압축기(600)는, 냉매에 포함된 오일(1)을 상기 연통로(510)와 저유부(530)를 통하여 분리 및 수집하여 재공급함으로써, 유토출량을 적게 하여 오일부족으로 인한 스크롤 압축기(600)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있으며, 오일소모량을 저감시킬 수 있기 때문에 경제적이다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 공명챔버(500)는, 저감시키고자 하는 소음 및 맥동의 정도와 토출유로(410)상의 유체 특성 등을 고려하여, 상기 토출유로(410)의 양측에 배치할 수 있다.

그리고, 상기 공명챔버(500)는 상기 토출유로(410)의 유로방향과 나란하게 형성된 경우를 나타내었으나, 이는 바람직한 실시예로 상기 토출유로(410)의 소음 및 맥동을 저감시킬 수 있다면 다양한 배치가 가능함은 물론이다.

도 4를 참조하면, 상기 공명챔버(500)는, 상기 공명실(501)을 복수개로 분할하는 하나 또는 복수개의 격벽(520)을 더 구비한다. 도면에서, 상기 격벽(520)은, 한 쌍이 구비되어 상기 공명실(501)을 3개의 공명실(504,505,506)로 분할한 경우를 나타내었지만, 이는 일 실시예로 토출유로(410)상의 유체의 소음 및 맥동 주파수에 대응하여 그 개수와 배치위치를 다양하게 할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 5를 참조하면, 상기 격벽(520)은, 상기 공명실(504,505,506)을 서로 연통하도록 하는 관통홀(522)이 관통 형성되어 있다. 상기 관통홀(522)은 상기 연통로(510)를 통하여 유입되는 오일(1)이 상기 공명챔버(500)의 하측에 형성된 저유부(530)로 흘러 고이도록 하기 위한 것으로서, 오일(1)이 상기 저유부(530)로 용이하게 흐르도록 상기 토출하우징(400d)의 방향으로 편향되어 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정하지는 않는다.

도 6을 참조하면, 상기 토출하우징(400e)은 상기 공명챔버(500)를 토출유로(410)의 양측에 각각 구비하고, 상기 각각의 공명챔버(500) 내에 격벽(520)을 구비하여, 상기 토출유로(410)의 양측으로 복수개의 공명실(507,508,509)을 구비하고 있다.

그리고, 도 7을 참조하면, 상기 토출하우징(400f)은, 도 6과 비교하여 상기 격벽(520)에 각 공명실(507,508,509)의 오일(1)이 상기 저유부(530)로 용이하게 흐르도록 관통홀(522)을 형성한 경우이다. 여기서, 상기한 도 6 및 도 7의 토출하우징(400e,400f)의 구조에 대한 상세한 설명은, 전술한 도 4 및 도 5의 토출하우징(400c,400d)과 비교하여 상기 공명챔버(500)의 배치구조를 제외한 다른 구성이 서로 대응되므로 생략하기로 한다.

나아가, 상기 토출하우징(400a,400b,400c,400d,400e,400g)은, 그 설계에 따라 상기 각 공명실(501,502,504,505,506,507,508,509)의 크기를 서로 다르게 할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 연통로(510)에 대하여 살펴보면, 상기 연통로(510)는 상기 공명챔버(500)에 상기 토출유로(410)의 유동방향을 따라 복수개가 일정 간격을 두고 서로 이격되게 배치되어 있으며, 이때의 간격은 그 설계에 따라 다양하게 할 수 있다.

이때, 상기 각 연통로(510)는, 토출유로(410)의 유동특성을 고려하여 서로 다른 크기의 유로통과 단면적을 가질 수 있으며, 통과 길이 또한 각각 다르게 형성할 수 있다.

또한, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 연통로(510,511)는 유로통과 단면이 사각형 또는 삼각형을 포함하는 비평활 또는, 도 10에 나타난 바와 같이 상기 연통로(512)는 유로통과 단면이 원형 또는 타원형을 포함하는 평활면으로 할 수 있으며, 이 또한 토출유로(410)의 유동특성과 원하는 공명효율에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 스크롤 압축기(600)는, 상기 토출하우징(400a,400b,400c,400d,400e,400g)에 공명챔버(500)를 구비하여 스크롤 압축부(300)로부터 유출되는 유체의 소음 및 맥동을 효과적으로 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 정숙을 요하는 차량용 압축기로의 적용도 용이하다.

또한, 상기 스크롤 압축기(600)는, 토출유로(410)의 유로통과 단면적의 크기 변화가 없기 때문에 토출압력 손실을 감소시킬 수 있으며, 또한 토출유로(410) 상을 유동하는 유체로부터 오일(1)을 분리한 후 재공급하기 때문에 오일부족으로 인한 신뢰성저하를 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 메인하우징 110... 제1하우징
120... 제2하우징 200... 구동부
300... 스크롤 압축부 310... 선회스크롤
320... 고정스크롤
400a,400b,400c,400d,400e,400f... 토출하우징
402... 토출포트 410... 토출유로
500... 공명챔버 510... 연통로
520... 격벽 530... 저유부
600... 스크롤 압축기

Claims

외부에서 냉매가 흡입되는 흡입포트를 구비하는 메인하우징;
상기 메인하우징 내부에 구비되어 회전력이 발생되는 구동부;
상기 구동부를 통하여 전달된 회전력에 의하여 선회운동을 하며 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 메인하우징과 결합하여 위치가 고정되고 상기 선회랩과 대응되어 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하는 고정스크롤을 포함하는 스크롤 압축부; 및
상기 메인하우징과 결합하며, 상기 스크롤 압축부에서 압축된 고압의 냉매가 유입되는 유입구와, 상기 유입구로부터 유입된 냉매가 토출되는 토출포트를 구비하는 토출하우징을 포함하며,
상기 토출하우징은,
상기 유입구로부터 나선을 그리도록 형성되어 외측 외주 상에 형성된 상기 토출포트와 연통되는 토출유로와,
상기 토출유로의 유로방향에 대응하여 원주방향을 따라 형성되는 것으로, 상기 토출유로와 연통되는 연통로와, 상기 연통로에 의해 상기 토출유로와 연통하고 상기 스크롤 압축부로부터 토출되는 냉매의 소음 또는 맥동을 저감시키도록 상기 연통로보다 확장된 체적을 갖는 공명실을 구비하는 공명챔버(Resonator chamber)를 포함하는 스크롤 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 공명챔버는 상기 토출유로의 일측 또는 양측에 배치된 스크롤 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 공명챔버는 상기 토출유로의 유로방향과 나란하게 형성된 스크롤 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 연통로는, 복수개가 서로 이격되게 배치된 스크롤 압축기.
청구항 4에 있어서,
상기 각 연통로는, 서로 다른 크기의 유로통과 단면적을 갖는 스크롤 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 연통로는, 유로통과 단면이 사각형 또는 삼각형을 포함하는 비평활면인 스크롤 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 연통로는, 유로통과 단면이 원형 또는 타원형을 포함하는 평활면인 스크롤 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 공명챔버는,
상기 공명실을 복수개로 분할하는 하나 또는 복수개의 격벽을 더 구비하는 스크롤 압축기.
청구항 8에 있어서,
상기 격벽은,
상기 공명실을 서로 연통하도록 하나 또는 복수개의 관통홀이 관통 형성된 스크롤 압축기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 공명챔버는, 상기 토출유로 상의 냉매로부터 분리된 오일이 유입되어 고이는 저유부를 더 포함하고,
상기 스크롤 압축부는, 상기 저유부의 오일이 유입되도록 상기 저유부와 연통되는 오일홀이 형성된 스크롤 압축기.