KR20140109289A - 스크롤형 압축기 - Google Patents

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Abstract

스크롤형 압축기는 하우징, 고정 스크롤 및 가동 스크롤를 포함한다. 가동 스크롤과 고정 스크롤 사이에, 압축 챔버가 형성된다. 대향 벽이 하우징 내에 배치되고 하우징에 고정된다. 대향 벽과 가동 스크롤 사이에 배압 영역이 형성되고, 배압 영역 내의 배압이 고정 스크롤을 향해 가동 스크롤을 탄성지지 (urge) 한다. 가동 스크롤과 대향 벽 사이에 환형 밀봉 부재가 배치된다. 가동 스크롤은 밀봉 부재를 유지하는 유지부를 포함한다. 밀봉 부재는 유지부 내에서 탄성 변형되는 고무 부분 및 고무 부분보다 더 경질의 재료로 이루어진 수지 부분을 포함한다. 수지 부분은 대향 벽을 향해 유지부 밖으로 적어도 부분적으로 돌출한다. 수지 부분은 대향 벽과 접촉한다.

Description

스크롤형 압축기{SCROLL COMPRESSOR}
본 발명은 스크롤형 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 스크롤형 압축기는 하우징에 고정된 고정 스크롤 및 고정 스크롤에 대해 공전하는 (orbit) 가동 스크롤을 포함한다. 고정 스크롤은 고정 베이스 판 (base plate) 및 고정 베이스판으로부터 돌출하는 고정 나선형 벽을 포함한다. 가동 스크롤은 가동 베이스 판 및 가동 베이스 판으로부터 돌출하는 가동 나선형 벽을 포함한다. 고정 나선형 벽 및 가동 나선형 벽은 서로 결합되어 압축 챔버를 규정한다. 가동 스크롤의 공전 운동은 압축 챔버의 체적을 감소시키고, 냉매를 압축시킨다.
일본 공개특허공보 제 2004-144045 호는, 하우징과 가동 스크롤의 가동 베이스 판 사이에 배치되는 탄성체를 포함하는 스크롤형 압축기의 일례를 설명한다. 압축 행정에 의해 생성되는 반응력 (reactive force) 이 스러스트 (thrust) 방향에서 가동 스크롤에 작용하는 반응력을 생성한다. 탄성체가 반응력에 반작용하여, 압축 챔버의 밀봉 (sealing) 을 강화한다.
도 7 을 참조하여 보면, 상기 공보의 스크롤형 압축기 (110) 는 하우징 (100) 을 포함하고, 하우징은 가동 베이스 판 (102) 을 포함하는 가동 스크롤 (101) 을 수용한다. 가동 베이스 판 (102) 의 배면 (back surface) 에 탄성체 (103) (밀봉 부재) 가 배치된다. 탄성체 (103) 는 편평하고 환형이며, 탄소 공구강과 같은 금속 재료로 이루어진다. 하우징 (100) 내에서, 고정 스크롤 (104) 로부터 멀어지는 쪽을 향하는 가동 스크롤 (10) 의 측에 대향 벽 (105) 이 배치된다. 대향 벽 (105) 은 가동 스크롤 (101) 쪽을 향한다. 가동 베이스 판 (102) 의 배면은 접촉부 (102a) 를 포함한다. 탄성체 (103) 는 하우징 (100) 내에서 가동 스크롤 (101) 과 대향 벽 (105) 사이에 고정되므로, 탄성체 (103) 와 접촉부 (102a) 는 서로에 대해 가압된다. 탄성체 (103) 와 접촉부 (102a) 사이의 가압은 고정 스크롤 (104) 에 대한 가동 스크롤 (101) 의 임의의 공전 위치에서 보장된다.
하우징 (100) 내에 있어서, 접촉부 (102a) 의 내측에서 배압 (back pressure) 챔버 (107) (배압 영역) 가 규정된다. 탄성체 (103) 와 접촉부 (102a) 사이의 가압은 하우징 (100) 내에서 접촉부 (102a) 의 외측에 있는 영역으로부터 배압 챔버 (107) 를 밀봉한다. 배압 챔버 (107) 에의 냉매의 공급은 고정 스크롤 (104) 을 향해 가동 스크롤 (101) 을 탄성지지 (urge) 하도록 작용하는 압력 (배압) 을 생성한다. 이는 압축 챔버 (108) 의 밀봉을 강화한다.
그리고, 대향 벽 (105) 은 탄성체 (103) 의 탄성 변형을 가능하게 하는 리세스 (105a) 를 포함한다. 탄성체 (103) 와 접촉부 (102a) 사이의 가압은 탄성체 (103) 를 대향 벽 (105) 쪽으로 탄성 변형시킨다. 변형된 탄성체 (103) 는 탄성체 (103) 의 원래 형상을 회복하도록 작용하는 회복력 (resilient force) 을 생성한다. 이는 고정 스크롤 (104) 을 향해 가동 스크롤 (101) 을 탄성지지한다. 따라서, 가동 스크롤 (101) 은, 스크롤형 압축기 (110) 가 작동하기 시작하는 때와 같이 배압 챔버 (107) 내의 배압이 충분하지 않은 때에도, 고정 스크롤 (104) 을 향해 탄성지지된다. 이는 압축 챔버 (108) 의 밀봉을 강화한다.
그렇지만, 스크롤형 압축기 (110) 의 탄성체 (103) 는 금속으로 이루어져 있다. 따라서, 탄성체 (103) 와 접촉부 (102a) 사이의 가압이 하우징 (100) 내에서 접촉부 (102a) 의 외측에 있는 영역으로부터 배압 챔버 (107) 를 충분하게 밀봉할 수 없을 수도 있다. 이로 인해, 배압 챔버 (107) 로부터 하우징 (100) 내에서 접촉부 (102a) 의 외측에 있는 영역으로 냉매가 누출될 수도 있다.
스크롤형 압축기 (110) 의 정상 작동 동안, 가동 스크롤 (101) 은 배압 챔버 (107) 에서의 배압에 의해 생성되는 탄성지지력 뿐만 아니라 탄성체 (103) 의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력에 의해 고정 스크롤 (104) 을 향해 탄성지지된다. 배압 챔버 (107) 에서의 배압의 탄성지지력이 고정 스크롤 (104) 을 향해 가동 스크롤 (101) 을 충분히 탄성지지하고 압축 챔버 (108) 의 밀봉을 강화하는 때, 탄성체 (103) 의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력은 고정 스크롤 (104) 에 대한 가동 스크롤 (101) 의 과도한 가압을 야기한다. 이는 가동 스크롤 (101) 이 공전하는 때에 가동 스크롤 (101) 과 고정 스크롤 (104) 사이의 슬라이딩 저항을 증가시킨다. 슬라이딩 저항은 스크롤형 압축기 (110) 의 정상 작동 동안 기계 손실을 야기한다.
본 발명의 목적은, 배압 영역으로부터의 냉매의 누출을 최소화하고 기계 손실을 제한하는 스크롤형 압축기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징에 고정되는 고정 스크롤; 상기 고정 스크롤에 대해 공전하는 가동 스크롤을 포함하는 스크롤형 압축기이다. 상기 가동 스크롤과 상기 고정 스크롤 사이에 압축 챔버가 형성된다. 대향 벽이 상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징에 고정된다. 상기 대향 벽과 상기 가동 스크롤 사이에 배압 영역이 형성되고, 상기 배압 영역 내의 배압이 상기 고정 스크롤을 향해 상기 가동 스크롤을 탄성지지한다. 상기 가동 스크롤과 상기 대향 벽 사이에 환형 밀봉 부재가 배치된다. 상기 가동 스크롤은, 상기 대향 벽에 마주하며 유지부를 포함하는 단부 표면을 포함한다. 상기 유지부는 상기 밀봉 부재를 유지한다. 상기 밀봉 부재는 상기 유지부 내에서 탄성 변형되는 고무 부분 및 상기 고무 부분보다 더 경질의 재료로 이루어진 수지 부분을 포함한다. 상기 수지 부분은 상기 대향 벽을 향해 상기 유지부 밖으로 적어도 부분적으로 돌출한다. 상기 수지 부분은 상기 대향 벽과 접촉한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은, 본 발명의 원리들을 일례로써 보여주는 첨부도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명과 그의 목적 및 이점은, 첨부 도면과 함께 현재 바람직한 실시형태에 대한 이하의 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 것이다.
도 1 은 일 실시형태의 스크롤형 압축기를 보여주는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 스크롤형 압축기를 보여주는 확대 단면도이다.
도 2a 는 도 2 의 원 2A 의 영역을 보여주는 확대도이다.
도 3 은 고무 부분이 탄성 변형되기 전의 밀봉 부재를 보여주는 확대 단면도이다.
도 4 는 다른 실시형태의 스크롤형 압축기를 보여주는 확대 단면도이다.
도 5 는 고무 부분이 탄성 변형되기 전의 다른 실시형태의 밀봉 부재를 보여주는 확대 단면도이다.
도 6 은 고무 부분이 탄성 변형되기 전의 또 다른 실시형태의 밀봉 부재를 보여주는 확대 단면도이다.
도 7 은 종래의 스크롤형 압축기를 보여주는 확대 단면도이다.
이제, 도 1 ~ 3 을 참조하여, 스크롤형 압축기 (이하, 압축기라 함) 의 일 실시형태에 대해 설명한다. 압축기는 차량에 설치되어, 차량 공조기와 함께 사용된다.
도 1 에 도시된 것처럼, 스크롤형 압축기 (10) 는 금속 (본 실시형태에서는 알루미늄) 으로 이루어진 하우징 (11) 을 포함한다. 하우징 (11) 은 원통형 모터 하우징 부재 (12) 및 원통형 토출 하우징 부재 (13) 를 포함한다. 모터 하우징 부재 (12) 는 폐쇄 단부 및 개방 단부 (12h) (도 1 에서 보았을 때 좌측 단부) 를 포함한다. 폐쇄 단부를 갖는 토출 하우징 부재 (13) 가 모터 하우징 부재 (12) 의 개방 단부 (12h) 에 접속된다. 모터 하우징 부재 (12) 는 냉매를 압축하는 압축 유닛 (P) 및 압축 유닛 (P) 을 구동하는 전기 모터 (M) 를 수용한다.
모터 하우징 부재 (12) 는 단부 부분 (12e) 및 단부 부분 (12e) 의 중앙 섹션으로부터 돌출하는 원통형 축 지지 부분 (12a) 을 포함한다. 축 지지 부분 (12a) 은 단부 부분 (12e) 과 일체로 형성된다. 개방 단부 (12h) 근방에는 모터 하우징 부재 (12) 내에 원통형 파티션 (21) 이 고정된다. 파티션 (21) 은 파티션 (21) 의 중앙 섹션을 통해 연장되는 삽입 구멍 (21a) 을 포함한다. 파티션 (21) 은 모터 하우징 부재 (12) 를, 전기 모터 (M) 를 수용하는 모터 챔버 (121) 및 압축 유닛 (P) 을 수용하는 수용 부분 (P1) 으로 분할한다. 모터 챔버 (121) 는 파티션 (21) 과 단부 부분 (12e) 사이에 위치되고, 수용 부분 (P1) 은 파티션 (21) 과 개방 단부 (12h) 사이에 위치된다.
모터 하우징 부재 (12) 는 회전축 (20) 을 또한 수용한다. 회전축 (20) 은 2 개의 단부를 포함한다. 모터 하우징 부재 (12) 의 개방 단부 (12h) 쪽을 향하는 일 단부는 파티션 (21) 의 삽입 구멍 (21a) 내에 위치되고, 파티션 (21) 에 대해 회전가능하도록 베어링 (B1) 에 의해 지지된다. 회전축 (20) 의 타 단부는 모터 하우징 부재 (12) 의 단부 부분 (12e) 쪽을 향하고, 축 지지 부분 (12a) 에 대해 회전가능하도록 베어링 (B2) 에 의해 지지된다. 파티션 (21) 과 회전축 (20) 사이에, 축 밀봉 부재 (20s) 가 배치된다.
전기 모터 (M) 는 회전축 (20) 과 일체로 회전하는 로터 (16), 및 로터 (16) 를 둘러싸고 모터 하우징 부재 (12) 의 내측 표면에 고정된 스테이터 (17) 를 포함한다. 스테이터 (17) 에 전력이 공급되면, 로터 (16) 및 회전축 (20) 은 일체로 회전한다.
압축 유닛 (P) 은 고정 스크롤 (22) 및 가동 스크롤 (23) 을 포함한다. 고정 스크롤 (22) 은 원통형 고정 베이스 판 (22a), 고정 베이스 판 (22a) 의 주변으로부터 돌출하는 원통형 주변 벽 (22b), 및 주변 벽 (22b) 의 내측에서 고정 베이스 판 (22a) 으로부터 돌출하는 고정 나선형 벽 (22c) 을 포함한다. 고정 스크롤 (22) 은 모터 하우징 부재 (12) 에 끼워 맞춰지고 고정된다.
가동 스크롤 (23) 은 원통형 가동 베이스 판 (23a) 및 가동 베이스 판 (23a) 으로부터 고정 베이스 판 (22a) 쪽을 향해 돌출하는 가동 나선형 벽 (23b) 을 포함한다. 가동 스크롤 (23) 은 파티션 (21) 과 고정 스크롤 (22) 사이에 배치된다. 가동 스크롤 (23) 은 가동 스크롤 (23) 이 고정 스크롤 (22) 에 대해 공전할 수 있도록 지지된다.
고정 나선형 벽 (22c) 및 가동 나선형 벽 (23b) 은 서로 결합된다. 고정 나선형 벽 (22c) 은 가동 베이스 판 (23a) 과 접촉하는 말단 표면을 갖는다. 가동 나선형 벽 (23b) 은 고정 베이스 판 (22a) 과 접촉하는 말단 표면을 갖는다. 고정 베이스 판 (22a), 고정 나선형 벽 (22c), 가동 베이스 판 (23a) 및 가동 나선형 벽 (23b) 은 압축 챔버 (25) 를 규정한다. 즉, 압축 챔버 (25) 는 고정 스크롤 (22) 과 가동 스크롤 (23) 사이에 형성된다.
개방 단부 (12h) 쪽을 향하는 회전축 (20) 의 단부 표면으로부터 편심축 (20a) 이 돌출한다. 편심축 (20a) 은 회전축 (20) 의 회전 축선 (L) 에 대해 편심이다. 편심축 (20a) 은 부싱 (20b) 에 끼워 맞춰지고 고정된다. 가동 베이스 판 (23a) 은 부싱 (20b) 에 대해 회전가능하도록 부싱 (20b) 에 의해 지지된다. 가동 베이스 판 (23a) 과 부싱 (20b) 사이에, 베어링 (B3) 이 배치된다.
가동 베이스 판 (23a) 과 파티션 (21) 사이에, 회전 제한 메커니즘 (27) 이 배치된다. 회전 제한 메커니즘 (27) 은, 파티션 (21) 을 향하는 가동 베이스 판 (23a) 의 단부 표면 (231a) 의 외주부에 배치된 복수의 원형 구멍 (27a), 및 가동 베이스 판 (23a) 을 향하는 파티션 (21) 의 단부 표면의 외주부로부터 돌출하는 복수의 원통형 핀 (27b) (도 1 에는 단 1 개만 도시됨) 을 포함한다. 핀 (27b) 은 원형 구멍 (27a) 에 느슨하게 끼워 맞춰진다.
회전축 (20) 은 전기 모터 (M) 에 의해 구동되어 회전되면, 편심축 (20a) 에 의해 회전축 (20) 에 커플링된 가동 스크롤 (23) 은 고정 스크롤 (22) 의 축선 (회전축 (20) 의 회전 축선 (L)) 주위에서 공전한다. 회전 제한 메커니즘 (27) 은 공전 운동을 허용하면서 가동 스크롤 (23) 의 회전을 방지한다. 가동 스크롤 (23) 의 공전 운동은 압축 챔버 (25) 의 체적을 감소시킨다.
고정 스크롤 (22) 의 주변 벽 (22b) 및 가동 스크롤 (23) 의 가동 나선형 벽 (23b) 에서의 최외측 부분이 압축 챔버 (25) 와 연통하는 흡입 챔버 (31) 를 규정한다. 고정 스크롤 (22) 의 주변 벽 (22b) 은 리세스 (221b) 를 포함하는 외측 표면을 갖는다. 모터 하우징 부재 (12) 의 내측 표면과 리세스 (221b) 에 의해 둘러싸인 영역은, 고정 스크롤 (22) 의 주변 벽 (22b) 의 관통 구멍 (221h) 을 통해 흡입 챔버 (31) 에 접속되는 흡입 통로 (32) 를 형성한다. 파티션 (21) 의 주변부를 통해 연장되는 관통 구멍 (211) 이 흡입 통로 (32) 를 모터 챔버 (121) 에 접속시킨다.
모터 하우징 부재 (12) 는 흡입구 (122) 를 포함한다. 흡입구 (122) 는 외부 냉매 회로 (도시 안 됨) 에 접속된다. 냉매 (가스) 는 흡입구 (122) 를 통해 외부 냉매 회로로부터 모터 챔버 (121) 내로 인입 (draw into) 된다. 그리고 나서, 모터 챔버 (121) 내의 냉매는 관통 구멍 (211), 흡입 통로 (32), 관통 구멍 (221h) 및 흡입 챔버 (31) 를 통해 압축 챔버 (25) 로 보내진다. 따라서, 모터 챔버 (121), 관통 구멍 (211), 흡입 통로 (32), 관통 구멍 (221h) 및 흡입 챔버 (31) 는 흡입 압력 영역을 형성한다.
압축 챔버 (25) 내의 냉매는 가동 스크롤 (23) 의 공전 운동 (토출 운동) 에 의해 압축되고, 토출 밸브 (22v) 를 강제 개방시킴으로써 토출구 (22e) 를 통해 토출 하우징 부재 (13) 의 토출 챔버 (131) 내로 토출된다. 그리고 나서, 냉매는 토출 하우징 부재 (13) 에 형성된 토출구 (132) 를 통해 외부 냉매 회로로 토출된다. 따라서, 토출 챔버 (131) 는 토출 압력 영역을 형성한다.
가동 스크롤 (23) 과 파티션 (21) 사이의 회전축 (20) 을 둘러싸는 영역은 배압 챔버 (35) 를 형성한다. 배압 챔버 (35) 는 원형 구멍 (27a) 과 연통한다. 더욱이, 가동 스크롤 (23) 은 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면에서 개방되어 있는 입구 (36), 배압 챔버 (35) 에서 개방되어 있는 출구 (37), 및 입구 (36) 및 출구 (37) 와 연통하는 연통 통로 (38) 를 포함한다. 압축 챔버 (25) 내의 압력이 과도하게 증가하여 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면을 고정 베이스 판 (22a) 으로부터 멀어지는 쪽으로 이동시키면, 압축 챔버 (25) 내의 압축된 냉매는 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면과 고정 베이스 판 (22a) 사이의 간극을 통해 입구 (36) 내로 유입된다. 그리고 나서, 냉매는 연통 통로 (38) 및 출구 (37) 를 통해 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내로 유동한다. 이는 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 압력 (배압) 을 증가시킨다. 배압은 고정 스크롤 (22) 쪽을 향해 가동 스크롤 (23) 을 탄성지지하는 탄성지지력을 생성한다. 본 실시형태에 있어서, 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 은, 냉매가 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내로 유입하는 때에 고정 스크롤 (22) 쪽을 향해 가동 스크롤 (23) 을 탄성지지하는 탄성지지력을 생성하는 배압 영역을 형성한다. 파티션 (21) 은 가동 스크롤 (23) 과 대향 벽 사이에 배압 영역을 규정하는 대향 벽으로서 역할한다.
파티션 (21) 을 통해 연장되는 추기 (bleed) 통로 (40) 가 모터 챔버 (121) 를 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 에 접속시킨다. 모터 챔버 (121) 내의 압력과 배압 챔버 (35) 및 환형 구멍 (27a) 내의 배압의 차이에 따라 추기 통로 (40) 의 개도 (open degree) 를 조절하기 위해, 추기 통로 (40) 내에 조절 밸브 (41) 가 배치된다. 조절 밸브 (41) 는 모터 챔버 (121) 내의 압력과 배압 챔버 (35) 및 환형 구멍 (27a) 내의 배압 사이의 일정한 차이를 유지하기 위해 개방된다. 따라서, 스크롤형 압축기 (10) 의 정상 작동 동안, 조절 밸브 (41) 는 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압을 일정하게 유지하는 기능을 하고, 그 결과, 배압에 의해 생성되는 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지력을 일정하게 유지하는 기능을 한다.
도 2 에 도시된 것처럼, 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 은 유지부로서 역할하는 그루브 (50) 를 포함한다. 그루브 (50) 는 가동 스크롤 (23) 의 외주 표면으로부터 분리된 위치에 위치된다. 그루브 (50) 는 환형이고, 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 에서 원형 구멍 (27a) 의 반경방향 외측에 위치된다. 그루브 (50) 는 환형 밀봉 부재 (51) 를 수용한다.
도 2a 에 도시된 것처럼, 밀봉 부재 (51) 는 그루브 (50) 내에서 탄성 변형되는 고무 부분 (53) 및 고무 부분보다 더 경질인 재료로 이루어진 수지 부분 (52) 을 포함한다. 고무 부분 (53) 은 예컨대 수소화 니트릴부타디엔 고무 (hydrogenated nitrile butadiene rubber; HNBR), 에틸렌 프로필렌 고무 (EPM, EPDM), 또는 클로로프렌 고무 (CR) 로 이루어질 수도 있다. 바람직하게는, 고무 부분 (53) 은 HNBR 으로 이루어질 수도 있다. 수지 부분 (52) 은 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 으로 이루어질 수도 있다. 수지 부분 (52) 은 고무 부분 (53) 과 일체로 형성된다. 수지 부분 (52) 은 고무 부분 (53) 과 파티션 (21) 사이에 위치된다. 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 쪽을 향해 그루브 (50) 밖으로 부분적으로 돌출한다. 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 마주보는 평평한 표면 (52a) 을 포함하고, 파티션 (21) 과 면 접촉한다.
도 3 은 고무 부분 (53) 이 탄성 변형되기 전의 밀봉 부재 (51) 를 보여준다. 고무 부분 (53) 은 수지 부분 (52) 으로부터 멀어질수록 직경이 감소하는 테이퍼형 (tapered) 이다. 고무 부분 (53) 의 축선방향 길이에서 고무 부분 (53) 의 반경방향 폭이 변하므로, 고무 부분 (53) 은 수지 부분 (52) 보다 더 작은 반경방향 폭을 부분적으로 갖는다. 도 2a 에 도시된 것처럼, 고무 부분 (53) 의 외측 표면과 그루브 (50) 의 벽 표면 사이에 공간이 형성된다. 공간은 고무 부분 (53) 이 그루브 (50) 내에서 탄성 변형될 수 있게 한다. 고무 부분 (53) 은 그루브 (50) 의 단부 부분 (50a) 과 접촉하는 제 1 말단부 (53a) 를 포함한다. 밀봉 부재 (51) 는 고무 부분 (53) 이 그루브 (50) 내에서 탄성 변형된 채로 그루브 (50) 내에 유지된다.
이제, 본 실시형태의 작동에 대해 설명한다.
배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압은 스크롤형 압축기 (10) 가 작동되기 시작할 때 충분하지 않다. 밀봉 부재 (51) 는 고무 부분 (53) 이 그루브 (50) 내에서 탄성 변형된 채로 그루브 (50) 내에 유지된다. 변형된 고무 부분 (53) 은 고무 부분 (53) 의 원래 형상을 회복하도록 작용하는 회복력을 생성한다. 이는 고무 부분 (22) 쪽을 향해 가동 스크롤 (23) 을 탄성지지하고, 압축 챔버 (25) 의 밀봉을 강화한다.
더욱이, 압축 챔버 (25) 내의 압력이 과도하게 증가하여 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면을 고정 베이스 판 (22a) 으로부터 멀어지는 쪽으로 이동시키면, 압축 챔버 (25) 내의 압축된 냉매는 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면과 고정 베이스 판 (22a) 사이의 간극을 통해 입구 (36) 내로 유입된다. 그리고 나서, 냉매는 연통 통로 (38) 및 출구 (37) 를 통해 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내로 유동한다. 이는 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압을 증가시킨다. 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압에 의해 야기된 탄성지지력은 고정 스크롤 (22) 에 대해 가동 스크롤 (23) 을 탄성지지하고, 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면을 고정 베이스 판 (22a) 과 접촉하도록 이동시킨다. 따라서, 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면은 고정 스크롤 (22) 에 대해 가압된다. 이는 압축 챔버 (25) 의 밀봉을 강화한다. 이런 식으로, 고정 스크롤 (22) 에 대한 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지가 제어된다.
종래 기술에서처럼 금속 밀봉 부재의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력에 의해 가동 스크롤 (23) 이 고정 스크롤 (22) 쪽을 향해 탄성지지된다면, 고정 스크롤 (22) 에 대한 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지를 제어하는 것이 곤란할 것이다. 이는 기계 손실을 야기할 수 있다. 본 실시형태에서, 고무 부분 (53) 의 탄성 변형에 의해 생성되어 고정 스크롤 (22) 에 대해 가동 스크롤 (23) 을 가압하는 탄성지지력은 종래의 금속 밀봉 부재의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력보다 더 작다. 이는, 고정 스크롤 (22) 에 대한 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지를 용이하게 제어하고 기계 손실을 제한할 수 있게 한다.
수지 부분 (52) 의 표면 (52a) 과 파티션 (21) 사이의 접촉은 원형 구멍 (27a) 및 배압 챔버 (35) 의 외측에 위치되는 모터 하우징 부재 (12) 내의 영역 (흡입 압력 영역) 으로부터 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 을 밀봉한다. 이는 종래 기술의 금속 밀봉 부재로 외측 영역으로부터 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 을 밀봉하는 때에 비해 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 으로부터의 냉매의 누출을 효과적으로 제한한다.
수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 쪽을 향해 그루브 (50) 밖으로 부분적으로 돌출하고, 수지 부분 (52) 의 표면 (52a) 은 파티션 (21) 과 접촉한다. 따라서, 압축 챔버 (25) 내의 압력이 과도하게 증가하여 가동 스크롤 (23) 을 파티션 (21) 쪽을 향해 이동시키는 때에도, 수지 부분 (52) 이 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 의 파티션 (21) 과의 접촉을 제한한다. 이는 가동 스크롤 (23) 과 파티션 (21) 사이의 슬라이딩 저항을 감소시켜서, 기계 손실을 제한한다.
이제, 본 실시형태의 이점에 대해 설명한다.
(1) 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 은 밀봉 부재 (51) 를 유지하는 그루브 (50) 를 포함한다. 밀봉 부재 (51) 는 그루브 (50) 내에서 탄성 변형되는 고무 부분 (53) 및 고무 부분 (53) 보다 더 경질인 재료로 이루어진 수지 부분 (52) 을 포함한다. 더욱이, 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 향해 그루브 (50) 밖으로 부분적으로 돌출한다. 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 과 접촉하고, 이는 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 을 밀봉한다. 이는, 종래 기술에서처럼 금속 밀봉 부재로 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 을 밀봉하는 때에 비해, 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 으로부터의 냉매의 누출을 효과적으로 제한한다. 더욱이, 탄성 변형된 고무 부분 (53) 은 고무 부분 (53) 의 원래 형상을 회복하도록 그리고 고정 스크롤 (22) 을 향해 가동 스크롤 (23) 을 탄성지지하도록 작용하는 회복력을 생성한다. 따라서, 가동 스크롤 (23) 은, 스크롤형 압축기 (10) 가 작동되기 시작한 때와 같이, 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압이 충분하지 않은 때에도 고정 스크롤 (22) 을 향해 탄성지지된다. 이는 압축 챔버 (25) 의 밀봉을 강화한다.
스크롤형 압축기 (10) 의 정상 작동 동안, 가동 스크롤 (23) 은 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압에 의해 생성되는 탄성지지력 뿐만 아니라 고무 부분 (53) 의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력에 의해 고정 스크롤 (22) 을 향해 탄성지지된다. 따라서, 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압의 탄성지지력이 고정 스크롤 (22) 을 향해 가동 스크롤 (23) 을 충분하게 탄성지지하고 압축 챔버 (25) 를 단단히 밀봉하는 때에도, 고무 부분 (53) 의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력이 고정 스크롤 (22) 을 향해 가동 스크롤 (23) 을 또한 탄성지지한다. 그렇지만, 고정 스크롤 (22) 에 대해 가동 스크롤 (23) 을 가압하는 고무 부분 (53) 의 탄성 변형의 탄성지지력은 종래의 금속 밀봉 부재의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력보다 더 작다. 이는 기계 손실을 제한한다.
(2) 고무 부분 (53) 은 수지 부분 (52) 보다 더 작은 반경방향 폭을 부분적으로 갖는다. 이는 고무 부분 (53) 의 탄성 변형을 허용하는 그루브 (50) 내의 공간을 형성한다. 따라서, 고무 부분 (53) 은 그루브 (50) 내에서 용이하게 변형될 수 있다.
(3) 밀봉 부재 (51) 의 수지 부분 (52) 및 고무 부분 (53) 은 일체로 형성된다. 이는 수지 부분 (52) 과 고무 부분 (53) 이 서로 별개인 때에 비해 밀봉 부재 (51) 가 그루브 (50) 내에 용이하게 유지될 수 있게 한다. 그리고, 수지 부분 (52) 과 고무 부분 (53) 사이에 밀봉이 보장된다.
(4) 그루브 (50) 는 가동 스크롤 (23) 의 외주 표면으로부터 분리된 위치에서 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 에 배치된다. 이는 예컨대 단부 표면 (231a) 에 형성되고 가동 스크롤 (23) 의 외주 표면에서 개방되어 있는 컷아웃부 (cut out portion) 내에 밀봉 부재 (51) 가 유지되는 때에 비해 밀봉 부재 (51) 의 유지를 보장한다.
(5) 가동 스크롤 (23) 은 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면에서 개방되어 있는 입구 (36), 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 에 대해 개방되어 있는 출구 (37), 및 입구 (36) 및 출구 (37) 와 연통하는 연통 통로 (38) 를 포함한다. 따라서, 압축 챔버 (25) 내의 압력이 과도하게 증가하여 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면을 고정 베이스 판 (22a) 으로부터 멀어지는 쪽으로 이동시키면, 압축 챔버 (25) 내의 압축된 냉매는 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면과 고정 베이스 판 (22a) 사이의 간극을 통해 입구 (36) 내로 유입된다. 그리고 나서, 냉매는 연통 통로 (38) 및 출구 (37) 를 통해 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내로 유동한다. 이는 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압을 증가시킨다. 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 내의 배압에 의해 생성된 탄성지지력은 고정 스크롤 (22) 에 대해 가동 스크롤 (23) 을 탄성지지하고, 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면을 고정 베이스 판 (22a) 과 접촉하도록 이동시킨다. 따라서, 가동 나선형 벽 (23b) 의 말단 표면은 고정 스크롤 (22) 에 대해 가압된다. 이는 압축 챔버 (25) 의 밀봉을 강화한다. 이런 식으로, 고정 스크롤 (22) 에 대한 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지는 제어된다. 종래 기술에서처럼 금속 밀봉 부재의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력에 의해 가동 스크롤 (23) 이 고정 스크롤 (22) 을 향해 탄성지지된다면, 고정 스크롤 (22) 에 대한 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지를 적절하게 제어하기 곤란할 것이다. 이는 기계 손실을 야기할 수도 있다. 본 실시형태에서, 고정 스크롤 (22) 에 대해 가동 스크롤 (23) 을 가압하는 고무 부분 (53) 의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력은 종래의 금속 밀봉 부재의 탄성 변형에 의해 생성되는 탄성지지력보다 더 작다. 이는 고정 스크롤 (22) 에 대한 가동 스크롤 (23) 의 탄성지지를 용이하게 제어할 수 있게 하고, 기계 손실을 제한한다.
(6) 밀봉 부재 (51) 의 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 마주본다. 이는 밀봉 부재 (51) 의 고무 부분이 파티션 (21) 을 마주보는 때에 비해 가동 스크롤 (23) 이 공전하는 때에 파티션 (21) 에서 슬라이딩하는 밀봉 부재 (51) 의 마모 저항을 증가시킨다.
(7) 본 실시형태는 종래 기술에서처럼 금속 밀봉 부재를 포함하지 않는다. 이는 금속 밀봉 부재의 탄성 변형을 가능하게 하는 파티션 (21) 의 리세스를 필요 없게 하고, 파티션 (21) 의 제작을 용이하게 한다.
(8) 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 마주보는 평평한 표면을 포함한다. 이는 수지 부분 (52) 의 표면 (52a) 과 파티션 (21) 사이의 면 접촉을 가능하게 한다. 따라서, 수지 부분 (52) 과 파티션 (21) 사이의 접촉 면적이 수지 부분 (52) 과 파티션 (21) 이 선 접촉 (또는 점 접촉) 하는 때에 비해 확대된다. 이는 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 의 외측에 위치된 모터 하우징 부재 (12) 의 영역으로부터 배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 의 밀봉을 강화한다.
(9) 수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 향해 그루브 (50) 밖으로 부분적으로 돌출하고, 수지 부분 (52) 의 표면 (52a) 은 파티션 (21) 과 접촉한다. 따라서, 압축 챔버 (25) 내의 압력이 과도하게 증가하여 파티션 (21) 을 향해 가동 스크롤 (23) 을 이동시키는 때에도, 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 의 파티션 (21) 과의 접촉이 제한된다. 이는 가동 스크롤 (23) 과 파티션 (21) 사이의 슬라이딩 저항을 감소시키고, 기계 손실을 제한한다.
본 발명이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 많은 다른 구체적인 형태로 구현될 수도 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명해야 한다. 특히, 본 발명이 이하의 형태로 구현될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
도 4 에 도시된 것처럼, 가동 스크롤 (23) 의 단부 표면 (231a) 은 유지부로서 역할하는 컷아웃부 (60) 를 포함할 수도 있다. 컷아웃부 (60) 는 가동 스크롤 (23) 의 외주 표면에서 개방되어 있다. 컷아웃부 (60) 는 가동 스크롤 (23) 의 외주 표면으로부터 분리된 위치에서 단부 표면 (231a) 에 형성된 리세스보다 가동 스크롤 (23) 에 형성되기 더 용이하다.
도 5 에 도시된 것처럼, 환형 밀봉 부재 (51A) 가 환형 수지 부분 (52A) 및 수지 부분 (52A) 의 단부 표면으로부터 연장되는 환형 고무 부분 (53A) 을 포함할 수도 있다. 고무 부분 (53A) 은 수지 부분 (52A) 의 단부 표면에 수직하게 연장되는 내측 표면 및 외측 표면을 포함할 수도 있다. 고무 부분 (53A) 은 수지 부분 (52A) 보다 더 큰 내부 직경 및 수지 부분 (52A) 보다 더 작은 외부 직경을 갖는다. 이런 식으로, 반경 방향에서의 고무 부분 (53A) 의 폭은 고무 부분 (53A) 의 전체 축선 치수를 따라 반경 방향에서의 수지 부분 (52A) 의 폭보다 더 작다.
도 6 에 도시된 것처럼, 수지 부분 (52A) 은 고무 부분 (53A) 을 향하는 단부 표면에 끼워 맞춤 그루브 (521A) 를 포함할 수도 있다. 고무 부분 (53A) 은 끼워 맞춤 그루브 (521A) 에 끼워 맞춰질 수도 있다. 이는 수지 부분 (52A) 과 고무 부분 (53A) 사이의 접속 및 밀봉을 강화한다.
고무 부분 (53) 및 수지 부분 (52) 은 동일한 반경방향 폭을 가질 수도 있다.
수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 향하는 곡선 표면을 가질 수도 있다. 이는 수지 부분 (52) 및 파티션 (21) 이 선 접촉 (또는 점 접촉) 할 수 있게 한다.
수지 부분 (52) 은 파티션 (21) 을 향해 그루브 (50) 밖으로 완전히 돌출할 수도 있다.
수지 부분 (52) 및 고무 부분 (53) 은 서로 별개일 수도 있다. 이 경우, 수지 부분 (52) 및 고무 부분 (53) 이 예컨대 도 6 에 도시된 것처럼 서로 끼워 맞춰져서, 수지 부분 (52) 과 고무 부분 (53) 사이의 접속 및 밀봉을 보장하는 것이 바람직하다.
배압 챔버 (35) 및 원형 구멍 (27a) 에는, 토출 영역으로부터 냉매가 공급될 수도 있다.
본 예들 및 실시형태들은 설명적이고 비제한적인 것으로 생각되어야 하고, 본 발명은 여기서 주어진 세부로 제한되지 않으며, 첨부된 청구항들의 범위 및 균등범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 스크롤형 압축기로서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징에 고정되는 고정 스크롤;
    상기 고정 스크롤에 대해 공전하는 (orbit) 가동 스크롤로서, 상기 가동 스크롤과 상기 고정 스크롤 사이에 압축 챔버가 형성되는, 상기 가동 스크롤;
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징에 고정되는 대향 벽으로서, 상기 대향 벽과 상기 가동 스크롤 사이에 배압 (back pressure) 영역이 형성되고, 상기 배압 영역 내의 배압이 상기 고정 스크롤을 향해 상기 가동 스크롤을 탄성지지 (urge) 하는, 상기 대향 벽; 및
    상기 가동 스크롤과 상기 대향 벽 사이에 배치된 환형 밀봉 부재
    를 포함하고,
    상기 가동 스크롤은, 상기 대향 벽에 마주하며 유지부를 포함하는 단부 표면을 포함하고, 상기 유지부는 상기 밀봉 부재를 유지하고,
    상기 밀봉 부재는 상기 유지부 내에서 탄성 변형되는 고무 부분 및 상기 고무 부분보다 더 경질의 재료로 이루어진 수지 부분을 포함하고,
    상기 수지 부분은 상기 대향 벽을 향해 상기 유지부 밖으로 적어도 부분적으로 돌출하고,
    상기 수지 부분은 상기 대향 벽과 접촉하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고무 부분은 상기 수지 부분보다 더 작은 반경방향 폭을 적어도 부분적으로 갖는, 스크롤형 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 부분 및 상기 고무 부분은 일체로 형성되는, 스크롤형 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 부분 및 상기 고무 부분은 서로 별개이고,
    상기 수지 부분은 상기 고무 부분이 끼워 맞춰지는 그루브를 포함하는, 스크롤형 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지부는 상기 가동 스크롤의 외주 표면으로부터 분리된 위치에 위치된 그루브인, 스크롤형 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지부는 상기 가동 스크롤의 외주 표면에서 개방되어 있는 컷아웃부 (cut out portion) 인, 스크롤형 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은 고정 베이스 판 및 상기 고정 베이스 판으로부터 돌출하는 고정 나선형 벽을 포함하고,
    상기 가동 스크롤은 가동 베이스 판 및 상기 가동 베이스 판으로부터 돌출하는 가동 나선형 벽을 포함하고,
    상기 고정 나선형 벽 및 상기 가동 나선형 벽은 서로 결합되어, 상기 압축 챔버를 규정하고,
    상기 가동 스크롤은,
    상기 가동 나선형 벽의 말단 표면에서 개방되어 있는 입구,
    상기 배압 영역에서 개방되어 있는 출구, 및
    상기 입구 및 상기 출구와 연통하는 연통 통로
    를 포함하는, 스크롤형 압축기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 부분은 상기 대향 벽과 접촉하는 평평한 표면을 포함하는, 스크롤형 압축기.
KR1020140023611A 2013-03-04 2014-02-27 스크롤형 압축기 KR101606627B1 (ko)

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