KR20150027856A - 2단 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징의 내부 중앙으로 배치되는 모터; 상기 모터의 일측으로 배치되고, 냉매가 일시 저장되는 제1 냉매 유입 챔버와 압축된 냉매가 배출되는 제1 냉매 배출구가 배치되는 제1 스크롤 압축부; 상기 모터의 일측으로 배치되고, 상기 제2 냉매 배출구에서 배출된 냉매가 유입되는 제2 냉매 유입구와 압축된 냉매가 배출되는 제2 냉매 배출구가 배치되는 제2 스크롤 압축부; 및 상기 하우징 내측으로 배치되고 상기 제1 냉매 배출구와 상기 제2 냉매 유입구를 연결하는 냉매 유로를 포함하는 2단 스크롤 압축기를 제공한다.
본 발명은 제1 및 제2의 스크롤 압축기를 직렬로 연결한 후, 제1 압축기에서 압축된 냉매를 제2 압축기로 이송하여 추가로 압축하여 높은 압축 정도를 얻을 수 있고, 직렬로 배치된 두 개의 스크롤 압축기를 연결하는 유로가 외부로 노출되지 않도록 하여 외력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

2단 스크롤 압축기{Double step scroll compressor}

본 발명은 2단 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 및 제2 압축부를 내부에 배치하여 2회의 냉매 압축이 이루어지도록 하는 2단 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는, 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정 스크롤과, 역시 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 따라 선회하는 선회 스크롤을 포함하되, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 형성된 압축실에 냉매를 흡입한 상태에서 고정스크롤에 대하여 선회스크

롤을 선회시킴으로써 냉매를 압축하는 장치이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 스크롤 압축기는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)에 형성된 흡입포트(60) 및 토출포트(70)와, 상기 하우징(10) 내에 수용되어 서로 맞물리는 고정스크롤(81) 및 선회스크롤(82)과, 구동축(83)과, 모터(84)와, 상기 구동축(83)의 선단과 선회스크롤(82) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(82)의 선회(공전)운동을 유도하는 슬라이딩 부시(85), 및 선회스크롤(82)의 자전을 방지하기 위한 자전방지수단(86)을 포함한다. 그리고, 하우징(10)의 후방쪽에 흡입포트(60) 및 흡입챔버(13)가 형성되어 있고, 전방쪽에 토출포트(70) 및 토출챔버(73)가 형성되어 있다. 흡입챔버(13)와 흡입구(16) 및 인버터(20) 하부의 공간(17)을 통과한 냉매는 압축실(고정스크롤과 선회스크롤 사이 공간)(88)로 유입되어 고정스크롤(81)에 형성된 토출구(811)를 지나 토출챔버(73)와 토출포트(70)를 통해 응축기를 향한다. 한편, 상기 메인 하우징(10)의 측면에는 인버터(20)가 밀봉되게 설치되어 있다.

한편, 최근에 냉매의 사용에 있어서 지구환경 보존의 요구에 부응하여 냉동 공조기 산업에서도 지구 온난화 지수가 작은 자연냉매의 사용에 관심이 높아져 가고 있는 추세이다. 이와 같은 상황에 이산화탄소(CO2)는 탄화수소(HC)나 암모니아와는 달리 독성, 가연성에 문제가 없는 자연냉매로 주목받고 있다. 그러나 이산화탄소를 냉매로 사용하고자 할 경우 이 냉매가 갖고 있는 고압의 특성으로 인해 보다 높은 압축 정도를 얻을 필요가 있다.

본 발명에 대한 선행기술로는 공개특허 2007-35294호를 예시할 수 있다.

본 발명은 상기한 필요성을 해결하기 위한 것으로서, 제1 및 제2의 스크롤 압축기를 직렬로 연결한 후, 제1 압축기에서 압축된 냉매를 제2 압축기로 이송하여 추가로 압축하여 높은 압축 정도를 얻을 수 있는 2단 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 직렬로 배치된 두 개의 스크롤 압축기를 연결하는 유로가 외부로 노출되지 않도록 하여 외력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 2단 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징의 내부 중앙으로 배치되는 모터; 상기 모터의 일측으로 배치되고, 냉매가 일시 저장되는 제1 냉매 유입 챔버와 압축된 냉매가 배출되는 제1 냉매 배출구가 배치되는 제1 스크롤 압축부; 상기 모터의 일측으로 배치되고, 상기 제2 냉매 배출구에서 배출된 냉매가 유입되는 제2 냉매 유입구와 압축된 냉매가 배출되는 제2 냉매 배출구가 배치되는 제2 스크롤 압축부; 및 상기 하우징 내측으로 배치되고 상기 제1 냉매 배출구와 상기 제2 냉매 유입구를 연결하는 냉매 유로를 포함하는 2단 스크롤 압축기를 제공한다.

상기 모터는, 그 회전축이 양측의 제1 및 제2 스크롤 압축부로 각각 연장될 수 있다.

상기 제2 냉매 배출구로 배출되는 냉매에 대해서는 오일 분리가 수행될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 제1 및 제2의 스크롤 압축기를 직렬로 연결한 후, 제1 압축기에서 압축된 냉매를 제2 압축기로 이송하여 추가로 압축하여 높은 압축 정도를 얻을 수 있고, 직렬로 배치된 두 개의 스크롤 압축기를 연결하는 유로가 외부로 노출되지 않도록 하여 외력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 스크롤 압축기의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 스크롤 압축기의 구성의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 스크롤 압축기의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 스크롤 압축기(100)는 하우징(110), 모터(M), 제1 스크롤 압축부(120), 제2 스크롤 압축부(130), 고정 스크롤(135135) 및 선회 스크롤(136136) 및 냉매 유로(140)를 포함한다.

하우징(110)은 내부에 후술하는 구성 요소들이 배치되는 공간을 제공하는 소정의 형태로서 이루어진다. 하우징(110)은 압축기의 동작 시 발생되는 진동에 대하여 내구성을 갖는 금속 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

하우징(110)의 외부 일측으로는 외부에서 냉매가 유입되는 냉매 유입 포트(112)와 압축된 냉매가 배출되는 냉매 배출 포트(114)가 각각 배치된다. 냉매 유입 포트(112)와 냉매 배출 포트(114)는 서로 소정 거리만큼 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

하우징(110)의 내부 중앙으로는 모터(M)가 배치된다.

모터(M)는 후술하는 제1 및 제2 스크롤 압축부(120, 130)의 동작에 필요한 동력을 제공한다.

모터(M)는 회전축이 양측으로 돌출되어 제1 및 제2 스크롤 압축부(120, 130)에 각각 동일한 회전력을 제공할 수 있다.

한편, 모터(M)의 회전축의 중심축 상에는 압축기의 동작을 용이하게 하는 작동유의 유동을 위한 오일 유로가 형성될 수 있다.

하우징(110)의 내부 양측으로는 제1 스크롤 압축부(120)와 제2 스크롤 압축부(130)가 각각 배치된다. 여기서, 제1 스크롤 압축부(120)와 제2 스크롤 압축부(130)는 모터(M)의 양측으로 배치되는 것이 바람직하다. 제1 스크롤 압축부(120)와 제2 스크롤 압축부(130)는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다. 여기서, 제1 및 제2 스크롤 압축부(120, 130)는 도 1에 도시된 종래의 기술에 따른 스크롤 압축기를 사용할 수 있다.

제1 스크롤 압축부(120)는 유입되는 냉매를 압축하여 배출하고, 제2 스크롤 압축부(130)는 제1 스크롤 압축부(120)에서 압축된 냉매를 공급받은 후 추가로 압축하여 배출한다.

제1 스크롤 압축부(120)는 냉매 유입 포트(112)를 통해 유입된 냉매가 일시적으로 저장되는 제1 냉매 유입구(122)와 압축된 냉매를 배출되는 제1 냉매 배출구(124)를 포함한다. 도면 상에서, 제1 냉매 유입구(122)는 소정의 공간을 갖는 챔버 형태인 것으로 도시되어 있으나, 냉매 유입구가 다른 구성 요소에 의해 가려져 보이지 않아 냉매 유입구의 후방을 지시한 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

제2 스크롤 압축부(130)는 냉매가 유입되는 제2 냉매 유입구(132)와 압축된 냉매가 배출되는 제2 냉매 배출구(134)를 포함한다.

여기서, 제1 스크롤 압축부(120)의 제1 냉매 배출구(124)는 제2 스크롤 압축부(130)의 제2 냉매 유입구(132)와 냉매 유동이 가능하게 연결된다.

이를 위해, 제1 냉매 배출구(124)와 제2 냉매 유입구(132)의 연결을 위해 후술하는 냉매 유로(140)가 배치된다.

고정 스크롤(135) 및 선회 스크롤(136)은 서로 맞물리는 상태로서, 하우징(110)의 내부에 수용된다. 이때, 서로 맞물리는 고정 스크롤(135)과 선회 스크롤(136)은 하우징(110) 내측의 양단에 각각 배치된다. 여기서, 선회 스크롤(136)은 제1 및 제2 스크롤 압축(120, 130)의 동작에 대응하여 선회할 수 있다.

냉매 유로(140)는 양단이 제1 냉매 배출구(124)와 제2 냉매 유입구(132)에 연결되어 냉매 유동이 가능하도록 한다.

여기서, 냉매 유로(140)는 모터(M)의 진동과 냉매의 온도 및 유동압에 대하여 내구성을 갖는 금속 재질을 포함한다. 또한, 냉매 유로(140)는 하우징(110)의 내부에 배치되도록 하여, 외력에 의한 손상을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 제2 스크롤 압축부(130)의 제2 냉매 배출구(134)에서 배출되는 냉매는 냉매 배출 포트(114)를 통해 배출되기 전에 오일 분리기로 유입되는 것이 바람직하다.

오일 분리기는 냉매가 제1 및 제2 스크롤 압축부(120, 130)를 통과하며 압축되는 도중, 냉매와 혼합될 수 있는 작동유를 냉매와 분리한다. 오일 분리기에서 오일이 분리된 냉매는 냉매 배출 포트(114)를 통해 압축기(100) 외부로 배출된다.

오일 분리기는 냉매 배출 포트(114)의 내측에 배치되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 스크롤 압축기의 구성의 다른 예를 타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 선회 스크롤(136)과 맞물리는 고정 스크롤(135)은 별도의 동작을 하지 않으므로, 하우징(110)과 일체로 형성될 수 있도록 하여, 전체적인 부품수의 감소와 압축기 조립 시 공정수가 감소될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도면에서, 하우징(110)과 고정 스크롤(135)이 별도의 구성 요소인 것처럼 도시되어 있으나, 이는 별개였던 두 개의 구성 요소의 원래 위치를 나타개기 위한 것으로, 실제로는 단면 표시에 의해 일체화되어 있음을 알 수 있다.

그리고, 냉매 유로(140)의 외주면으로는 복수개의 방열핀(150)이 돌출되도록 하여, 압축기의 동작 중 냉매의 열이 외부로 방열될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 제1 스크롤 압축부(120)는 유입되는 냉매를 1차적으로 압축하여 배출하고, 제2 스크롤 압축부(130)는 제1 스크롤 압축부(120)에서 1차 압축된 냉매를 2차로 압축하므로, 기존의 단일개의 압축기를 사용하여 냉매를 압축하는 경우보다 더 높은 냉매 압축 정도를 얻을 수 있다. 또한, 2단 압축된 냉매는 단일 압축된 냉매보다 더 낮은 온도 상태이므로, 냉매를 사용하는 냉각 시스템의 효율을 향상시킬 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: 2단 스크롤 압축기
110: 하우징
120: 제1 스크롤 압축부
130: 제2 스크롤 압축부
140: 냉매 유로
M: 모터

Claims (5)

1. 내부에 공간을 제공하는 하우징;
   상기 하우징의 내부 중앙으로 배치되는 모터;
   상기 모터의 일측으로 배치되고, 냉매가 일시 저장되는 제1 냉매 유입 챔버와 압축된 냉매가 배출되는 제1 냉매 배출구가 배치되는 제1 스크롤 압축부;
   상기 모터의 타측으로 배치되고, 상기 제1 냉매 배출구에서 배출된 냉매가 유입되는 제2 냉매 유입구와 압축된 냉매가 배출되는 제2 냉매 배출구가 배치되는 제2 스크롤 압축부;
   상기 하우징의 내부에 수용되되, 상기 하우징의 내측 양단 각각에 서로 맞물리는 상태로 각각 배치되는 고정 스크롤 및 선회스크롤; 및
   상기 하우징 내측으로 배치되고 상기 제1 냉매 배출구와 상기 제2 냉매 유입구를 연결하는 냉매 유로를 포함하는 2단 스크롤 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터는,
   그 회전축이 양측의 제1 및 제2 스크롤 압축부로 각각 연장되는 2단 스크롤 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 냉매 배출구로 배출되는 냉매에 대해서는 오일 분리가 수행되는 2단 스크롤 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정 스크롤은 상기 하우징과 일체로 형성되는 2단 스크롤 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉매 유로의 외측으로 돌출되는 복수의 방열핀을 더 포함하는 2단 스크롤 압축기.

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