KR20140122557A

KR20140122557A - 횡형 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20140122557A
Application number: KR1020130039387A
Authority: KR
Inventors: 안기정; 김명균; 이규호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-20
Also published as: KR101533251B1

Abstract

본 발명에 의한 횡형 스크롤 압축기는, 케이싱의 내부에 오일분리기가 설치되고 오일분리기에서 분리된 오일을 회수하여 케이싱의 내부로 펌핑하는 회수펌프 및 회수된 오일을 급유하기 위한 급유펌프가 설치됨으로써, 압축실에서 토출되는 냉매로부터 오일이 원활하게 분리될 뿐만 아니라 그 분리된 오일이 냉매와 함께 토출구로 흘러나가지 않고 케이싱의 내부에 잔류하게 되어 압축기의 습동부가 오일부족으로 인해 마찰손실이 발생되거나 마모되는 것을 미연에 방지할 수 있으며 이를 통해 압축기의 성능을 높일 수 있다.

Description

횡형 스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 횡형 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 차량에 적용되는 횡형 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 구분할 수 있다.

스크롤 압축기는 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 양쪽 스크롤 사이에 복수 개의 압축실이 형성되고, 이 압축실이 지속적으로 중심 방향으로 이동하면서 체적이 작아짐에 따라 냉매가 연속으로 흡입 압축되며 토출되는 방식이다.

도 1은 종래 횡형 스크롤 압축기의 구조를 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내부공간에 메인프레임(2)과 서브프레임(3)이 횡방향으로 소정의 간격을 두고 배열되며, 메인프레임(2)과 서브프레임(3)의 사이에는 회전력을 발생시키는 구동모터(4)가 설치되고, 구동모터(4)의 회전자(42) 중심에는 메인프레임(2)을 통과하며 선회스크롤(6)에 결합되어 구동모터(4)의 회전력을 전달하는 크랭크축(5)이 결합되어 있다.

메인프레임(2)의 전방측에는 고정스크롤(6)이 고정 설치되고, 고정스크롤(6)에는 그 고정스크롤(5)에 맞물리며 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 선회스크롤(7)이 결합되며, 선회스크롤(7)과 메인프레임(2)의 사이에는 선회스크롤(7)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(8)이 설치되어 있다.

메인프레임(2)의 중앙에는 크랭크축(5)을 반경 방향으로 지지하는 축수구멍(21)이 형성되고, 축수구멍(21)에는 크랭크축(5)을 반경방향으로 지지하는 메인베어링(22)이 설치되어 있다.

케이싱(1)의 내부공간은 메인프레임(2)에 의해 흡입구(11)가 형성되는 흡입공간(15)과 토출구(12)가 형성되는 토출공간(16)으로 구획되고, 흡입공간(15)에는 고정스크롤(6)의 토출포트(63)를 밀봉하여 토출공간(16)에 연통되도록 중간공간(17)을 형성하는 토출커버(64)가 설치되고, 토출공간(16)에는 구동모터(4)가 설치되어 있다.

케이싱(1)의 전방측에는 구동모터(4)와 전기적으로 연결되어 그 구동모터(4)를 제어하기 위한 인버터(81)가 수용되는 인버터 하우징(13)이 설치되어 있다. 인버터 하우징(13)에는 외부의 공기를 흡입하여 인버터(81)를 냉각하기 위한 공기통로(13a)가 형성되어 있다. 그리고 인버터 하우징(13)의 전방면에는 인버터 하우징(13)을 냉각하기 위한 다수 개의 방열핀(13b)이 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 31은 크랭크축을 반경방향으로 지지하는 서브베어링, 32는 오일펌프, 41는 구동모터의 고정자, 51은 오일유로, 61은 고정경판, 62는 고정랩, 63은 토출포트, 71은 선회경판, 72는 선회랩, 73은 보스부, 74는 핀베어링, 82은 아지비티(IGBT)이다.

상기와 같은 종래의 횡형 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(4)에 전원이 인가되면, 크랭크축(5)이 구동모터(4)의 회전자(4b)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(7)이 올담링(8)에 의해 메인프레임(2)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 고정랩(62)과 선회랩(72)의 사이에서 두 개 한 쌍의 압축실(S)을 연속하여 형성하게 된다.

이 압축실(S)이 선회스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동되며 체적이 감소됨에 따라 냉매가스는 흡입구(11)를 통해 케이싱(1)의 흡입공간(15)으로 흡입되고, 이 냉매가스는 고정스크롤(7)에 구비되는 흡입포트를 통해 압축실로 흡입되어 압축되면서 토출포트(63)를 통해 케이싱(1)의 토출공간(16)으로 토출된다.

이때, 토출포트(63)를 통해 토출되는 냉매에는 오일이 섞여 토출공간(16)으로 이동을 하게 되고, 이 토출공간(16)에서 냉매와 오일이 분리되어 냉매는 토출구(12)를 통해 냉동사이클로 이동을 하는 반면 오일은 토출공간(16)에 모여 오일펌프(32)를 통해 습동부로 공급되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 횡형 스크롤 압축기는, 압축실(P)에서 토출되는 냉매로부터 오일이 원활하게 분리되지 않고 압축기 외부로 배출되어 오일 유출량이 증가하게 되며, 이로 인해 압축기의 내부에서는 오일부족이 발생되어 습동부에서의 마찰손실이나 마모가 야기되는 문제점이 있었다. 특히 압축기 케이싱(1)의 내부에 오일분리기를 설치하는 경우에도 그 오일분리기에 의해 분리된 오일이 압력차에 의해 냉매와 함께 토출관(12)으로 흘러나가게 되어 오일부족이 유발될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 압축실에서 토출되는 냉매에서 오일이 원활하게 분리되고, 분리된 오일이 토출구로 흘러나가지 않고 압축기 케이싱의 내부에 잔류하도록 하여 케이싱의 내부에서 오일부족이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 횡형 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터; 상기 구동모터의 회전자에 결합되는 크랭크축; 상기 크랭크축에 결합되어 선회운동을 하는 선회스크롤 및 그 선회스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤을 갖는 압축부; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되어 냉매와 오일을 분리하는 오일분리기; 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 케이싱의 내부공간으로 펌핑하는 제1 펌프; 및 상기 케이싱의 내부공간에 담지되는 오일을 상기 압축부 방향으로 펌핑하는 제2 펌프;로 이루어지는 횡형 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

도 1은 종래 횡형 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,
도 2는 본 발명의 횡형 스크롤 압축기의 외관을 보인 사시도,
도 3은 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 내부를 파단하여 보인 사시도,
도 4는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 내부를 보인 종단면도,
도 5는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 선회랩의 랩두께 형상을 보인 평면도,
도 6은 도 4에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 오일분리기의 조립 상태를 후방에서 보인 정면도,
도 7은 도 6의 "I-I"선단면도,
도 8은 도 6에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 오일분리기에 의해 오일이 분리되어 케이싱의 내부공간으로 회수되는 과정을 보인 개략도,
도 9는 도 6에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 케이싱의 내부공간에 담긴 오일이 크랭크축으로 펌핑되는 과정을 보인 개략도.

이하, 본 발명에 의한 횡형 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 횡형 스크롤 압축기의 외관을 보인 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 내부를 파단하여 보인 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 내부를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 횡형 스크롤 압축기는, 케이싱(101)이 횡방향으로 길게 설치되고, 케이싱(101)의 내부공간 일측에는 회전력을 발생하는 구동모터(102)가 설치되며, 케이싱(101)의 내부공간 타측에는 고정스크롤(104)과 선회스크롤(105)을 포함하고 구동모터(102)의 회전력을 전달받아 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 압축부가 설치되고, 압축부의 일측에는 압축기의 운전을 제어하는 제어유닛(106)이 설치된다.

구동모터(102)는 고정자(121)에 권선코일이 집중권 방식으로 권선될 수 있다. 그리고 구동모터(102)는 회전자(122)의 회전속도가 동일한 정속모터가 사용될 수도 있으나, 압축기가 적용되는 냉동기기의 다기능화를 고려하여 회전자(122)의 회전속도가 가변될 수 있는 인버터 모터가 사용될 수 있다. 그리고 구동모터(102)의 회전자(122)에는 후술할 선회스크롤(105)에 회전 가능하게 결합되어 그 선회스크롤(105)에 구동모터(102)의 회전력을 전달하는 크랭크축(125)이 결합될 수 있다.

메인프레임(102)의 일측면에는 고정스크롤(104)이 고정 결합될 수 있다. 고정스크롤(104)은 메인프레임(102)에 고정되도록 원판모양으로 고정경판(141)이 형성되고, 고정경판(141)의 일측면에는 압축실(P)을 형성하기 위한 고정랩(142)이 형성되며, 고정경판(141)의 가장자리에는 흡입구(1125)과 직접 연결되는 흡입포트(143)가 형성되고, 고정경판(141)의 중심부에는 토출포트(144)가 형성될 수 있다. 그리고 고정스크롤(104)의 배면에는 토출포트(144)를 통해 토출되는 냉매가 제2 공간부(S2)를 거치지 않고 제1 공간부(S1)로 이동하도록 안내하는 토출커버(145)가 설치될 수 있다. 토출커버(145)는 고정스크롤(104)에 체결하고 그 고정스크롤(104)을 메인프레임(102)에 체결할 수도 있지만, 토출커버(145)와 고정스크롤(104)을 함께 메인프레임(102)에 체결할 수도 있고 토출커버(145)와 고정스크롤(104) 그리고 메인프레임(102)을 함께 쉘(111)에 체결할 수 있다. 이렇게 토출커버(145)와 고정스크롤(104) 또는 토출커버(145)와 고정스크롤(104) 그리고 메인프레임(102)을 함께 체결하는 경우에는 체결볼트의 개수와 조립공수를 줄여 압축기의 제조비용을 절감할 수 있다.

메인프레임(102)의 상면과 고정스크롤(104)의 저면 사이에는 그 고정스크롤(104)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(105)이 설치될 수 있다. 선회스크롤(105)은 메인프레임(102)과 고정스크롤(104) 사이에서 선회운동을 하도록 원판모양으로 선회경판(151)이 형성되고, 선회경판(151)의 일측면에는 고정랩(142)과 맞물려 압축실(P)을 형성하는 선회랩(152)이 형성되며, 선회경판(151) 타측면에는 크랭크축(125)과 결합되는 보스부(153)가 돌출 형성될 수 있다.

선회스크롤(105)과 메인프레임(102)의 사이에는 선회스크롤(105)이 구동모터(102)의 회전력을 전달받아 자전은 하지 않으면서 공전만 할 수 있도록 하는 자전방지부재인 올담링(171)이 설치될 수 있다. 한편, 도면으로 제시하지는 않았으나, 자전방지부재는 키를 갖는 올담링 외에 키 없는 올담링으로 이루어질 수도 있고, 선회스크롤에 핀이 구비되고 맞은 편에 링을 갖는 홈이 형성되는 핀과 링 타입으로 이루어질 수 있다.

고정랩(142)과 선회랩(152)은 랩두께가 균일한 인벌류트 형상으로 형성되거나 또는 랩의 끝단에서 시작단 방향, 즉 냉매의 흡입에서 토출방향으로 갈수록 랩두께가 일정한 비율로 두꺼워지는 대수나선 형상으로 형성될 수도 있다.

고정랩(142)과 선회랩(152)이 통상적인 인벌류트 형상으로 형성되는 경우에는 랩의 두께가 일정하게 되므로 용적변화율도 일정하게 된다. 따라서, 인벌류트 곡선을 이용한 스크롤 압축기에서 높은 압축비를 얻기 위해서는 랩의 권수를 늘리거나 랩의 높이를 높여야 한다. 그러나 랩의 권수가 늘어나면 압축기의 크기도 함께 커지게 되고 랩의 높이를 높이면 랩 강도가 약해져 신뢰성이 저하될 수 있다.

반면, 고정랩(142)과 선회랩(152)이 대수나선 형상으로 형성되는 경우에는 랩의 권수를 늘리지 않고도 압축비를 일정정도까지는 높일 수 있지만, 랩을 대수나선 형상으로 설계할 경우에는 흡입단(즉, 랩의 끝단)의 랩두께가 정해지면 토출단(즉, 랩의 시작단)의 랩두께도 함께 정해지게 되어 랩의 설계자유도가 낮아지게 되고 이로 인해 스크롤 압축기의 압축비를 원하는 냉동능력에 맞게 설계하는데 한계가 있었다.

한편, 고정랩(142)과 선회랩(152)은 복수 개의 균일구간 사이에 가변구간을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 랩의 토출단 두께(즉, 랩의 시작단 두께)가 흡입단 두께(즉, 랩의 끝단 두께)에 비해 현저하게 크게 형성되어 압축비의 변화에 따라 랩의 두께를 두껍게 함으로써 압축기 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 고정랩과 선회랩(고정랩과 선회랩은 대칭되도록 형성됨에 따라 이하에서는 선회랩을 대표예로 살펴본다)(152)은 랩의 흡입측 끝단(랩의 끝각)에서 일정 구간까지는 랩두께가 동일한 제1 균일구간(1521)이 형성되고, 제1 균일구간(1521)의 내측 끝단에서 일정 구간까지는 랩두께가 토출측으로 갈수록 두꺼워지는 가변구간(1522)이 형성되며, 가변구간(1522)의 내측 끝단에서 랩의 토출측 끝단(랩의 시작각)까지는 랩두께가 동일한 제2 균일구간(1523)이 형성될 수 있다.

제1 균일구간(1521)의 랩두께는 제2 균일구간(1522)의 랩두께에 비해 얇게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 균일구간(1521)의 랩두께를 t1이라 하고 제2 균일구간(1523)의 랩두께를 t2라고 할 때, 두 균일구간에서의 랩두께 비율(t2/t1)은, 적어도 1.5 ≤ (t2/t1) ≤ 3.0 범위가 되도록 형성될 수 있다. 여기서, 두 균일구간(1521,1523)에서의 랩두께의 비율이 1.5 이하가 되는 경우에는 토출측 끝단쪽의 랩두께가 종래의 대수나선 형상의 선회랩과 비교하여 얇기 때문에 압축비가 기대만큼 증가하지 않을 수 있다. 반면, 랩두께의 비율이 3.0 이상이 되는 경우에는 토출구측의 제2 균일구간(1523)의 랩두께가 너무 두꺼워지면서 적정한 토출구 확보가 어려워지고 이로 인해 토출구의 면적이 좁아지면서 토출저항이 증가하여 압축기 성능이 저하될 우려가 있다.

그리고 가변구간의 랩두께(t3)는 최소 랩두께가 제1 균일구간(1521)의 랩두께(t1)보다는 크거나 같고 최대 랩두께는 제2 균일구간(1523)의 랩두께(t2)는 같거나 작게 형성될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 4에서와 같이, 케이싱(101)은 양단이 개구되어 토출공간을 이루는 제1 공간부(S1)를 형성하고 그 내부에 구동모터(102)가 설치되는 쉘(shell)(111)과, 쉘(111)의 일단에 결합되어 흡입공간을 이루는 제2 공간부(S2)를 형성하고 압축부를 수용하는 프론트캡(front cap)(112)과, 프론트캡(112)의 일단에 결합되어 제2 공간부(S2)와 함께 흡입공간을 이루는 제3 공간부(S3)를 형성하고 제어유닛(106)을 수용하는 탑플레이트(top plate)(113)와, 쉘(111)의 타단을 복개하여 제1 공간부(S1)와 함께 토출공간 또는 유분리공간을 이루는 제4 공간부(S4)를 형성하는 리어하우징(rear housing)(114)으로 이루어질 수 있다.

쉘(111)의 전방단에는 크랭크축(125)을 지지하며 제1 공간부(S1)와 제2 공간부(S2)를 구획하는 메인프레임(103)이 밀착되어 결합될 수 있다. 쉘(111)과 메인프레임(103)의 사이, 메인프레임(103)과 프론트캡(112)의 사이, 프론트캡(112)과 탑플레이트(113)의 사이, 그리고 쉘(111)과 리어하우징(114)의 사이에는 각각 가스켓이나 오링과 같은 실링부재(미부호)가 개재되어 설치될 수 있다.

메인프레임(103)의 중앙에는 크랭크축(125)을 반경방향으로 지지하도록 축수구멍(131)이 형성되고, 축수구멍(131)의 일측에는 크랭크축(125)을 반경방향으로 지지하는 메인베어링(132)이 설치될 수 있다.

프론트캡(112)에는 제2 공간부(S2)와 연통되도록 흡입구(1125)가 형성되고, 리어하우징(114)에는 제4 공간부(S4)와 연통되도록 배출구(1141)가 형성되며, 고정스크롤(104)과 메인프레임(103)에는 중간공간(S5)과 제1 공간부(S1)가 연통되도록 각각 배기유로(147)와 연통유로(133)가 형성될 수 있다.

쉘(111)의 일측에는 구동모터(102)의 단자와 제어유닛(106)의 단자를 전기적으로 연결하기 위한 단자부(116)가 형성될 수 있다. 단자부(116)는 복수 개의 단자핀(1161)으로 이루어지고, 복수 개의 단자핀(1161) 주변에는 플라스틱과 같은 절연재를 이용하여 몰딩부(1162)을 형성함으로써 제1 공간부(S1)와 제2 공간부(S2)가 단자부(116)를 통해 연통되지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

프론트캡(112)은 환형으로 형성되어 메인프레임(103)에 결합되는 캡부(1121)와, 캡부(1121)의 일측에 횡방향으로 복개되어 제2 공간부(S2)와 제3 공간부(S3)를 분리하는 플레이트부(1122)로 이루어질 수 있다. 플레이트부(1122)에는 제어유닛(106)의 일부를 이루는 아이지비티(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)(161)가 결합되고, 아이지비티(161)와 전기적으로 연결되는 기판(162)이 소정의 높이만큼 이격되어 결합될 수 있다.

캡부(1121)에는 흡입관이 연결되는 흡입구(1125)가 형성될 수 있다. 흡입구(1125)는 플레이트부(1122)에 의해 양분되어 그 흡입구(1125)가 제2 공간부(S2)와 제3 공간부(S3)에 동시에 연통되도록 형성될 수도 있고, 경우에 따라서는 흡입구(1125)는 플레이트부(1122)에 의해 제2 공간부(S2) 또는 제3 공간부(S3)에 독립적으로 연통되도록 형성될 수도 있다.

플레이트부(1122)에는 제2 공간부(S2)와 제3 공간부(S3)가 서로 연통되도록 연통구멍(1126)이 형성될 수 있다. 이로써, 냉매가 제2 공간부(S2)로 흡입되거나 또는 제3 공간부(S3)로 흡입되거나 또는 제2 공간부(S2)와 제3 공간부(S3)로 동시에 흡입되는 경우에도 냉매는 제2 공간부(S2)와 제3 공간부(S3)를 모두 거쳐 고정스크롤(104)의 흡입포트(143)로 흡입될 수 있다.

도 6 및 도 7에서와 같이, 리어하우징(114)의 일측 가장자리에는 토출관과 연결되도록 배출구(1141)가 형성되고, 배출구(1141)의 내부에는 입구통공(117a)과 출구단(117b)을 갖는 관 형상의 오일분리기(117)가 삽입되어 설치될 수 있다. 오일분리기(117)는 분리된 오일이 그 오일분리기(117)를 통해 냉매와 함께 토출되지 않고 후술할 회수펌프(107)로 원활하게 안내될 수 있도록 설치면에 대해 수직방향으로 설치하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 원심력을 높여 오일분리 효과를 배가시키기 위해서는 오일분리기(117)가 경사지게 설치될 수도 있다.

그리고 리어하우징(114)에는 전방측(이하, 구동모터쪽을 전방으로 정한다)으로 함몰되어 오일분리기(117)가 삽입될 수 있도록 오일분리홈(1142)이 형성될 수 있다. 오일분리홈(1142)의 내경은 오일분리기(117)가 일정 간격만큼 이격될 수 있도록 오일분리기(117)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 오일분리홈(1142)의 상반부에는 제1 공간부(S1)의 냉매가 오일분리홈(1142)으로 유입될 수 있도록 도입구멍(1143)이 형성되고, 오일분리홈(1142)의 하반부에는 오일분리기(117)에서 분리된 오일을 후술할 회수펌프(107)로 안내하기 위한 오일회수구멍(1144)의 입구가 형성될 수 있다. 오일회수구멍(1144)은 좌우방향으로 경사지게 형성되는 것이 오일 점성에 의해 원활하게 안내될 수 있다. 그리고 리어하우징(114)에는 케이싱(101)의 제4 공간부(S4)에 담지된 오일을 후술할 급유펌프(108)로 안내하기 위한 오일급유구멍(1145)이 형성될 수 있다. 오일급유구멍(1145)은 전후방향으로 경사지게 형성되는 것이 오일 점성에 의해 원활하게 안내될 수 있다.

리어하우징(114)의 전방면 중앙에는 크랭크축(125)의 오일유로(1251)를 통해 오일을 공급하기 위한 급유펌프(108)가 설치될 수 있다. 급유펌프(108)는 내측기어와 외측기어를 갖는 트로코이드 기어 펌프로 이루어질 수 있다. 급유펌프(108)의 내측기어는 크랭크축(125)에 일체로 결합되고, 급유펌프(108)의 외측기어는 내측기어에 맞물려 리어하우징(14)에 삽입되어 결합될 수 있다. 급유펌프(108)의 흡입측은 오일급유구멍(1145)의 출구단에 연통되는 반면 급유펌프(108)의 토출측은 크랭크축(125)의 오일유로(1251)에 연통될 수 있다.

리어하우징(114)의 전방측에는 크랭크축(125)의 후방단을 지지하는 베어링 하우징(115)이 설치될 수 있다. 베어링 하우징(115)은 냉매와 오일이 제4 공간부(S4)로 이동하도록 안내하는 배출통로(1151) 및 제1 공간부(S1)의 오일을 제4 공간부(S4)로 안내하는 오일통로(1152)를 갖는 원판 모양으로 형성되고, 전방측 중앙에는 크랭크축(125)의 후방단을 지지하기 위한 베어링(118)이 삽입되어 결합될 수 있다. 그리고 베어링 하우징(115)의 후방측 중앙에는 오일분리기(117)에서 분리되는 오일을 펌핑하여 케이싱(101)의 내부공간으로 안내하는 회수펌프(107)가 설치될 수 있다. 회수펌프(107)는 내측기어와 외측기어를 갖는 트로코이드 기어 펌프로 이루어질 수 있다. 회수펌프(107)의 내측기어는 크랭크축(125)에 일체로 결합되고, 회수펌프(107)의 외측기어는 내측기어에 맞물려 리어하우징(114)에 삽입되어 결합될 수 있다. 회수펌프(107)의 흡입측은 오일회수구멍(1144)의 출구단에 연통되는 반면 회수펌프(107)의 토출측은 케이싱(101)의 내부공간에 연통될 수 있다. 이에 따라, 오일분리기(117)에 의해 분리되는 오일은 압력차에 따라 냉매와 함께 배출구(1141)로 유출되기 전에 회수펌프(107)의 펌핑력에 의해 오일회수구멍(1144)으로 유입되어 유토출량을 줄일 수 있다.

오일분리기(117)는 리어하우징(114)에 구비되는 배출구(1141)에 삽입되도록 고정부(1171)가 형성되고, 고정부(1171)에는 오일분리홈(1142)에 삽입되도록 고정부(1171)에서 직경이 작아지게 일체로 연장되어 유분리부(1172)가 형성될 수 있다. 유분리부(1172)의 하반부 외주면에는 오일분리홈(1142)과 연통되는 오일분리기(117)의 입구통공(117a)이 형성되고, 유분리부(1172)의 상단에는 배출구(1141)와 연통되는 오일분리기(117)의 출구단(117b)이 형성될 수 있다.

여기서, 냉매가 오일분리기에 접촉되는 면적을 넓히기 위해서는 도 9에서와 같이 유분리부(1172)의 외주면에 접촉면부(1173)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 접촉면부(1173)는 직선형이나 곡선형 등 다양하게 형성될 수 있지만, 냉매가 유분리부(1172)를 따라 휘돌아 흐를 수 있도록 상기 접촉면부(1173)는 나선형으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

도면중 미설명 부호인 107a는 회수펌프의 토출구, 146은 체크밸브이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 횡형 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작될 수 있다.

즉, 구동모터(102)에 전원이 인가되면, 크랭크축(125)이 회전자(142)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(105)에 회전력을 전달하게 된다.

그러면 선회스크롤(105)은 올담링(171)에 의해 메인프레임(102)에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 고정랩(142)과 선회랩(152) 사이에 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하게 된다.

그러면 압축실(P)은 선회스크롤(105)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입구(1125)를 통해 압축실(P)로 흡입되는 냉매를 압축하고, 이 압축된 냉매는 내측의 최종 압축실에 연통된 토출포트(144)를 통해 케이싱(101)의 제1 공간부(S1)로 토출된다.

여기서, 도 4에서 실선화살표로 도시된 바와 같이, 압축실(P)에서 토출되는 냉매는 토출커버(145)에 의해 중간공간(S5)으로 토출되고, 이 중간공간(S5)으로 토출되는 냉매는 고정스크롤(104)의 배기유로(147)과 메인프레임(102)의 연통유로(133)를 통해 제1 공간부(S1)로 이동을 하게 된다. 그리고, 제1 공간부(S1)로 이동하는 냉매는 베어링 하우징(115)의 배출통로(1151)를 통해 제4 공간부(S4)로 이동하게 되고, 제4 공간부(S4)로 이동하는 냉매는 오일분리기(117)의 외주면을 따라 감아 돌면서 오일이 원심 분리된다.

이때, 오일이 분리된 냉매는 도 8에서와 같이 오일분리기(117)의 내부를 거쳐 배출구(1141)를 통해 냉동사이클로 이동을 하는 반면 분리된 오일은 회수펌프(107)에 의해 펌핑되어 오일회수구멍(1144)을 거쳐 케이싱(101)의 내부공간, 즉 베어링 하우징(115)의 전방측인 제1 공간부(S1)로 배출된다. 이 오일은 도 9에서와 같이, 제1 공간부(S1)와 제4 공간부(S4)의 압력차에 의해 베어링 하우징(115)의 오일통로(1152)를 통해 제4 공간부(S4)로 이동하여 급유펌프(119)에 의해 오일급유구멍(1145)으로 펌핑되어 압축부로 공급된다.

이렇게 하여, 압축실에서 토출되는 냉매와 오일이 제4 공간부에서 오일분리기에 의해 분리되어 오일이 냉매와 함께 압축기 외부로 유출되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 오일분리기에 의해 냉매로부터 분리되는 오일을 회수펌프를 이용하여 케이싱의 내부공간에 잔류하도록 함으로써 냉매로부터 분리된 오일이 케이싱 내부의 압력차에 의해 냉매와 함께 토출구로 유출되는 것을 방지하여 다량의 오일이 압축기 외부로 유출되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이를 통해 압축기의 습동부가 오일부족으로 인해 마찰손실이 발생되거나 마모되는 것을 미연에 방지하여 압축기 성능과 신뢰성을 높일 수 있다.

101 : 케이싱 111 : 쉘
112 : 프론트캡 1125 : 흡입구
113 : 탑플레이트 114 : 리어하우징
1141 : 배출구 1142 : 오일분리홈
1143 : 도입구멍 1144 : 오일회수구멍
1145 : 오일급유구멍 115 : 베어링 하우징
1151 : 배출통로 1152 : 오일통로
117 : 오일분리기 117a : 입구통공
117b : 출구단 102 : 구동모터
125 : 크랭크축 103 : 메인프레임
132 : 메인베어링 104 : 고정스크롤
132 : 고정랩 143 : 흡입포트
144 : 토출포트 105 : 선회스크롤
151 : 선회경판 152 : 선회랩
106 : 제어유닛 171 : 올담링
107 : 회수펌프 108 : 급유펌프
P : 압축실 S1,S2,S3,S4 : 공간부
S5 : 중간공간

Claims

케이싱;
상기 케이싱의 내부공간에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터;
상기 구동모터의 회전자에 결합되는 크랭크축;
상기 크랭크축에 결합되어 선회운동을 하는 선회스크롤 및 그 선회스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤을 갖는 압축부;
상기 케이싱의 내부공간에 설치되어 냉매와 오일을 분리하는 오일분리기;
상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 케이싱의 내부공간으로 펌핑하는 제1 펌프; 및
상기 케이싱의 내부공간에 담지되는 오일을 상기 압축부 방향으로 펌핑하는 제2 펌프;로 이루어지는 횡형 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 케이싱은 일측에 토출구를 갖는 리어하우징이 포함되고, 상기 리어하우징에는 상기 압축부에서 토출되는 냉매가 토출구 방향으로 안내되도록 관통되는 배기구멍이 형성되며,
상기 배기구멍과 토출구 사이에는 오일분리기가 설치되는 횡형 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,
상기 오일분리기는 입구단과 출구단을 갖는 관 형상으로 형성되어 그 오일분리기의 출구단이 상기 토출구와 직접 연통되고,
상기 오일분리기의 입구단은 상기 배기구멍보다 낮은 위치에 형성되는 횡형 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,
상기 리어하우징에는 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 제1 펌프로 안내하는 오일회수유로가 형성되는 횡형 스크롤 압축기.
제4항에 있어서,
상기 오일회수유로의 입구는 상기 오일분리기의 입구단보다 낮은 위치에 형성되는 횡형 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 펌프와 제2 펌프는 상기 크랭크축에 각각 결합되어 그 크랭크축의 회전력을 이용하여 용적 변화가 발생되는 횡형 스크롤 압축기.
제6항에 있어서,
상기 제1 펌프는 제1 부재에 의해 지지되고, 상기 제2 펌프는 제2 부재에 의해 지지되며,
상기 제1 펌프는 상기 제2 펌프에 비해 상기 구동모터에 인접하게 설치되는 횡형 스크롤 압축기.
제7항에 있어서,
상기 제2 부재에는 상기 오일분리기에서 분리된 오일을 상기 제1 펌프의 흡입구로 안내하는 오일회수유로 및 상기 케이싱의 내부공간에 담지된 오일을 상기 제2 펌프로 안내하는 오일급유유로가 각각 형성되는 횡형 스크롤 압축기.
제8항에 있어서,
상기 제2 부재에는 상기 오일분리기가 설치되고, 상기 오일분리기의 일측에는 상기 제1 부재를 통과하는 냉매가 상기 제2 부재를 통과하여 상기 오일분리기로 안내되도록 배기구멍이 상기 오일회수유로의 입구보다 높은 위치에 형성되는 횡형 스크롤 압축기.