KR20150051536A - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 크랭크축과 편심부시 사이에 탄성부재를 설치함으로써, 압축기의 기동시 또는 저속운전시 선회스크롤이 가스력을 이기지 못하고 후퇴하면서 선회랩이 고정랩으로부터 벌어지는 것을 방지하여 압축기 성능을 높이는 동시에 고정랩과 선회랩이 반복적으로 착탈되는 것을 방지하여 압축기 소음을 줄일 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.

압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기이다. 압축기는 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 일례를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 횡형 스크롤 압축기(이하, 스크롤 압축기로 약칭함)는, 밀폐된 케이싱(1)의 내부공간에 고정스크롤(2)과 선회스크롤(3)로 된 압축부와 그 압축부에 동력을 전달하기 위한 구동모터(4)가 크랭크축(5)으로 연결되어 설치되어 있다.

케이싱(1)의 내부공간은 메인프레임(6)에 의해 흡입구(11)가 연통되는 흡입공간(S1) 및 토출구(12)가 연통되는 토출공간(S2)으로 분리되고, 흡입공간(S1)은 흡입구(11)와 연통되는 흡입챔버(15) 및 그 흡입챔버(15)와 분리되어 압축실(P)과 토출공간(S2)이 연통되도록 하는 토출챔버(16)로 구획되어 있다.

고정스크롤(2)은 고정랩(21)이 구비되어 메인프레임(6)의 전방측에 고정 설치되고, 고정스크롤(2)에는 그 고정스크롤(2)에 맞물리며 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 선회랩(31)을 가지는 선회스크롤(3)이 결합되며, 선회스크롤(3)과 메인프레임(6)의 사이에는 선회스크롤(3)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(7)이 설치되어 있다.

메인프레임(6)의 중앙에는 크랭크축(5)을 반경 방향으로 지지하는 축수부(61)가 형성되고, 축수부(61)에는 크랭크축(5)을 반경방향으로 지지하는 메인베어링(62)이 설치되어 있다.

그리고 메인프레임(6)의 일측에는 그 메인프레임(6)과 함께 크랭크축(5)을 지지하는 서브프레임(8)이 소정의 간격을 두고 고정 결합되고, 메인프레임(6)과 서브프레임(8)의 사이의 토출공간(16)에는 회전력을 발생시키는 구동모터(4)가 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호인 22는 흡입포트, 23은 토출포트, 32는 보스부, 33은 핀베어링, 41는 구동모터의 고정자, 51은 오일유로, 81은 크랭크축을 반경방향으로 지지하는 서브베어링, 82는 오일펌프, 9는 인버터이다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(4)에 전원이 인가되면, 크랭크축(5)이 구동모터(4)의 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(3)이 올담링(7)에 의해 메인프레임(6)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하고, 이와 함께 고정랩(21)과 선회랩(31)의 사이에서 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하게 된다.

이 압축실(P)이 선회스크롤(3)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동되며 체적이 감소됨에 따라 냉매가스는 흡입구(11)를 통해 케이싱(1)의 흡입공간(S1)으로 흡입되고, 이 냉매가스는 고정스크롤(2)에 구비되는 흡입포트(22)를 통해 압축실(P)로 흡입되어 압축되면서 토출포트(23)를 통해 케이싱(1)의 토출공간(S2)으로 토출되며, 이 냉매는 토출관(미도시)을 통해 냉동사이클을 순환하여 다시 케이싱(1)의 흡입공간(S1)으로 흡입되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

여기서, 선회스크롤(3)과 크랭크축(5)의 사이에는 선회스크롤(3)의 선회운동에 따른 모멘트 균형을 조절하는 동시에 압축과정에서의 액냉매 유입과 과압축을 방지하기 위한 편심부시(52)가 결합되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 횡형 스크롤 압축기가 전기차량(Electric Vehicles : EV)에 적용되는 경우에는 선회스크롤(3)이 알루미늄과 같은 가벼운 재질로 형성될 뿐만 아니라 일반 공조기에 적용되는 경우에 비해 직경이 작아 압축기의 기동시 또는 저속운전시 선회스크롤(3)의 원심력이 감소하게 되고, 이로 인해 선회스크롤(3)의 원심력이 압축실내 가스력보다 작아져 고정랩(21)과 선회랩(31) 사이가 벌어지면서 냉매의 반경방향 누설이 발생되어 압축기 성능이 저하될 수 있었다.

또, 선회스크롤(3)의 원심력과 압축실내 가스력이 비슷한 경우에는 편심부시(52)가 전진과 후퇴를 반복하면서 압축기 성능이 저하될 뿐만 아니라, 이상 소음을 야기하는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 선회스크롤의 원심력을 보강하여 운전초기 또는 저속운전시에도 고정랩과 선회랩이 밀착되도록 함으로써 압축기 성능을 높일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 편심부시가 원주방향으로 흔들리는 것을 방지하여 압축기 성능을 높이고 이상소음을 줄일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정스크롤; 상기 고정스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤; 상기 선회스크롤에 모터의 회전력을 전달하는 크랭크축; 및 상기 크랭크축에 결합되는 동시에 상기 선회스크롤에 결합되어 상기 크랭크축에 전달되는 모터의 회전력이 상기 선회스크롤에 전달되도록 하는 편심부시;를 포함하고, 상기 크랭크축과 편심부시 사이에는 스러스트면이 형성되며, 상기 스러스트면에는 축방향으로 돌출되는 돌기 및 그 돌기가 삽입되어 원주방향으로 움직일 수 있도록 여유공간을 갖는 홈이 형성되고, 상기 돌기와 홈의 사이에는 상기 돌기를 원주방향으로 지지하는 탄성부재가 구비되는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 크랭크축과 편심부시 사이에 탄성부재를 설치함으로써, 압축기의 기동시 또는 저속운전시 선회스크롤이 가스력을 이기지 못하고 후퇴하면서 선회랩이 고정랩으로부터 벌어지는 것을 방지하여 압축기 성능을 높이는 동시에 고정랩과 선회랩이 반복적으로 착탈되는 것을 방지하여 압축기 소음을 줄일 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 케이싱의 일부를 파단하여 내부를 보인 사시도,
도 4는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도,
도 5는 도 4에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 프론트 하우징과 고정스크롤을 분해하여 보인 사시도,
도 6은 도 5에서 프론트 하우징을 후방면에서 보인 사시도,
도 7 및 도 8은 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기에서 고정랩과 선회랩에 대한 다른 실시예들을 보인 평면도,
도 9는 도 4에 따른 스크롤 압축기의 크랭크축을 보인 단면도,
도 10은 도 9에 따른 크랭크축과 편심부시를 분해하여 보인 사시도,
도 11 및 도 12는 도 9에 따른 크랭크축에서 압축기의 운전상태에 따른 편심부시의 동작상태를 보인 평면도.

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 케이싱의 일부를 파단하여 내부를 보인 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 횡형 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱(101)의 중간에 메인프레임(102)이 고정 설치될 수 있다. 그리고 메인프레임(102)의 일측에는 구동력을 발생시키는 구동모터(103)가 설치되고, 메인프레임(102)의 타측에는 구동모터(103)의 구동력을 전달받아 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하면서 냉매를 압축하도록 고정스크롤(104)과 선회스크롤(105)을 포함하는 압축부가 설치될 수 있다. 그리고 압축부의 일측에는 압축기의 운전을 제어하는 제어유닛(이하, 인버터로 약칭함)(106)이 설치될 수 있다.

도 2 내지 도 4에서와 같이, 케이싱(101)은 내부에 구동모터(103)가 설치되는 쉘(shell)(111)과, 쉘(111)의 일단에 결합되어 압축부를 수용하는 프론트 하우징(front housing)(112)과, 프론트 하우징(112)의 일단에 결합되어 인버터(106)를 수용하는 탑 커버(top cover)(113)와, 쉘(111)의 타단을 복개하여 밀봉하는 리어 하우징(rear housing)(114)으로 이루어질 수 있다.

여기서, 쉘(111)과 메인프레임(102)의 사이, 메인프레임(102)과 프론트 하우징(112)의 사이, 프론트 하우징(112)과 탑 커버(113)의 사이, 그리고 쉘(111)과 리어 하우징(114)의 사이에는 각각 가스켓이나 오링과 같은 실링부재(미부호)가 개재되어 설치될 수 있다.

쉘(111)은 양단이 개구되는 원통모양으로 형성되고, 내부에는 구동모터(103)가 고정 설치될 수 있다. 쉘(111)의 전방단에는 후술할 크랭크축(135)을 지지하는 메인프레임(102)이 밀착되어 결합될 수 있다.

프론트 하우징(112)은 환형으로 형성되어 메인프레임(102)에 결합되는 캡부(1121)와, 플랜지 형상으로 형성되어 캡부(1121)의 일측단을 횡방향으로 복개하는 플레이트부(1122)로 이루어질 수 있다.

캡부(1121)에는 냉매를 압축실로 안내하기 위한 흡입구(1125)가 형성되고, 흡입구(1125)의 일측에는 압축실(P)에서 토출되는 냉매를 다시 압축실(P)로 재유입시키는 제1 인젝션구멍(1127)이 형성될 수 있다.

플레이트부(1122)의 전방면에는 도 5에서와 같이, 인버터(106)의 일부를 이루는 아이지비티(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)(161)가 결합되도록 인버터 안착부(1122a)가 형성되고, 아이지비티(161)에는 그 아이지비티와 전기적으로 연결되는 기판(162)이 소정의 높이만큼 이격되어 결합될 수 있다.

그리고 도 6에서와 같이 플레이트부(1122)의 후방면에는 후술할 고정스크롤(104)의 제2 안내돌부(1421)와 함께 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2)를 구휙하는 제1안내돌부(1126)가 형성될 수 있다. 제1 안내돌부(1126)는 폐루프 모양으로 형성되어 그 바깥쪽에 흡입챔버(S1)가, 그 안쪽에 토출챔버(S2)가 각각 형성될 수 있다.

그리고 프론트 하우징(112)에는 냉동사이클로 토출되는 냉매의 일부를 중간 압축실(P)로 재흡입시키기 위한 제1 인젝션구멍(1127)이 형성될 수 있다. 제1 인젝션구멍(1127)의 입구(1127a)는 인젝션관(미도시)이 삽입되어 결합되도록 캡부(1121)의 외주면에 관통 형성되고, 출구(1127b)는 제2 안내돌부(1421)의 상면에 접촉되는 제1 안내돌부(1126)의 저면으로 관통 형성될 수 있다.

제1 인젝션구멍(1127)이 캡부(1121)의 외주면에서 제1 안내돌부(1126) 바닥면으로 관통 형성되도록 하기 위해서는 캡부(1121)의 내주면에서 제1 안내돌부(1126)의 외주면 사이, 즉 플레이트부(1122)를 통과하여야 하지만, 플레이트부(1122)의 두께가 얇아 제1 인젝션구멍(1127)을 형성할 수 없을 수 있다. 이를 감안하여, 캡부(1121)의 내주면에서 제1 안내돌부(1126)의 외주면 사이를 연결하는 연결돌부(1128)가 형성되고, 연결돌부(1128)의 내부에는 제1 인젝션구멍(1127)의 입구(1127a)와 출구(1127b) 사이를 연통시키는 연결구멍(미부호)이 형성될 수 있다.

탑 커버(113)는 후방면에 인버터(106)를 수용하는 공간부를 가질 수 있도록 형성될 수 있다.

리어 하우징(114)은 전방면에 토출공간 또는 유분리공간을 이루는 공간부를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 리어 하우징(114)의 일측 가장자리에는 토출관과 연결되도록 배출구(1141)가 형성되고, 배출구(1141)의 내부에는 냉매와 오일을 분리하도록 유분리 공간부(1142)가 형성되며, 유분리 공간부(1142)에는 관 형상의 오일분리기(107)가 삽입되어 설치될 수 있다.

오일분리기(107)는 분리된 오일이 그 오일분리기(107)를 통해 냉매와 함께 토출되지 않고 회수펌프(171)로 원활하게 안내될 수 있도록 설치면에 대해 수직방향으로 설치하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 원심력을 높여 오일분리 효과를 배가시키기 위해서는 오일분리기(107)가 경사지게 설치될 수도 있다.

한편, 프론트 하우징(112)에는 구동모터(103)의 단자와 제어유닛(105)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(11162)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

메인프레임(102)의 일측면에는 고정스크롤(104)이 고정 결합될 수 있다. 메인프레임(102)의 중앙에는 크랭크축(135)을 반경방향으로 지지하도록 축수부(121)가 형성되고, 축수부(121)의 일측에는 크랭크축(135)을 반경방향으로 지지하는 메인베어링(122)이 설치될 수 있다.

구동모터(103)는 고정자(131)에 권선코일이 집중권 방식으로 권선될 수 있다. 그리고 구동모터(103)는 회전자(132)의 회전속도가 동일한 정속모터가 사용될 수도 있으나, 압축기가 적용되는 냉동기기의 다기능화를 고려하여 회전자(132)의 회전속도가 가변될 수 있는 인버터 모터가 사용될 수 있다. 그리고 구동모터(103)의 회전자(132)에는 후술할 선회스크롤(105)에 회전 가능하게 결합되어 그 선회스크롤(105)에 구동모터(103)의 회전력을 전달하는 크랭크축(135)이 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 형성될 수 있다.

고정경판(141)의 가장자리에는 흡입구(1125)과 연통되는 흡입포트(1411)가 형성되고, 고정경판(141)의 중심부에는 토출포트(1412)가 형성될 수 있다. 고정스크롤(104)의 배면(즉, 전방면)에는 프론트 하우징(112)의 제1 안내돌부(1126)와 밀착되어 함께 흡입챔버(S1)와 토출챔버(S2)를 구획하는 제2 안내돌부(1413)가 형성될 수 있다. 제2 안내돌부(1413)에는 실링을 위한 오링(O-ring)(146)이 삽입되도록 실링홈(1413a)이 형성될 수 있다. 그리고, 고정스크롤(104)의 외주면이 프론트 하우징(112)의 캡부(1121)에 삽입되지만, 고정스크롤(104)의 외경을 최소화할 수 있도록 그 고정스크롤(104)의 외경은 프론트 하우징(112)의 캡부(1121)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 흡입챔버(S1)가 프론트 하우징(112)과 함께 밀봉된 공간을 형성할 수 있도록 제2 안내돌부(1413)의 외주면에는 알루미늄과 같은 가벼운 재질이고 환형으로 된 쿨링 가이드(cooling guide)(147)가 결합될 수 있다.

그리고 도 5 및 도 6에서와 같이, 고정스크롤(104)에는 프론트 하우징(112)의 제1 인젝션구멍(1127)에 연결되는 제2 인젝션구멍(1414)이 형성될 수 있다. 제2 인젝션구멍(1414)은 제1 인젝션구멍(1127)의 출구(1127b)가 제1 안내돌부(1126)의 저면으로 관통 형성됨에 따라 제1 안내돌부(1126)의 저면과 접촉되는 제2 안내돌부(1413)의 상면에서 중간 압축실로 관통 형성될 수 있다.

여기서, 제2 인젝션구멍(1414)의 내경은 제1 인젝션구멍(1127)의 내경과 동일하게 형성되고, 선회랩(152)의 랩두께보다는 작게 형성되는 것이 양쪽 압축실 간 냉매누설을 방지할 수 있어 바람직할 수 있다.

선회스크롤(105)는 메인프레임(102)에 지지되어 선회운동을 하면서 고정스크롤(104)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하도록 메인프레임(102)의 상면과 고정스크롤(104)의 저면 사이에 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 형성될 수 있다. 선회경판(151) 타측면에는 크랭크축(135)과 결합되는 보스부(1511)가 돌출 형성될 수 있다.

선회스크롤(105)과 메인프레임(102)의 사이에는 선회스크롤(105)이 구동모터(103)의 회전력을 전달받아 자전은 하지 않으면서 공전만 할 수 있도록 하는 자전방지부재인 올담링(155)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)이 통상적인 인벌류트 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 고정랩과 선회랩이 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.

이에 따라, 고정랩(142)과 선회랩(152)은 랩의 흡입단에서 토출단 방향으로 갈수록 랩두께가 일정한 비율로 두꺼워지는 대수나선 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 랩의 권수를 늘리지 않고도 압축비를 일정정도까지는 높일 수 있다. 하지만, 랩이 대수나선 형상으로 형성되는 경우에는 흡입단(즉, 랩의 끝단)의 랩두께가 정해지면 토출단(즉, 랩의 시작단)의 랩두께도 함께 정해지게 되므로 랩의 설계자유도가 낮아지게 된다. 이로 인해 스크롤 압축기의 압축비를 원하는 냉동능력에 맞게 설계하는데 한계가 있다.

예를 들어, 도 7에 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(152b)의 내측 끝단에서 랩의 토출측 끝단(랩의 시작각)까지는 랩두께가 동일한 제2 균일구간(1523)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 랩의 토출단 두께(즉, 랩의 시작단 두께)가 흡입단 두께(즉, 랩의 끝단 두께)에 비해 현저히 크게 형성되므로 압축비의 변화에 따라 랩의 두께를 두껍게 하여 압축기 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

또, 도 8에서와 같이, 고정랩(142)과 선회랩(152)은 원호압축 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우 선회스크롤(105)에는 크랭크축(125)이 선회랩(152)과 중첩되는 깊이까지 삽입될 수 있도록 축 결합부(1525)가 형성될 수 있다. 축 결합부(1525)의 중심을 O라 하고, 두 개의 접촉점을 각각 A, B라 할 때, 두 개의 접촉점(A, B)과 축 결합부의 중심(O)을 연결한 두 개의 직선에 의해 정의되는 각α는 360°보다 작고, 각각의 접촉점에서의 법선 벡터 사이의 거리 ℓ도 0보다 큰 값을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 선회스크롤(105)의 거동이 안정되는 것은 물론 토출 직전의 압축실이 인볼류트 곡선으로 이루어진 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에 비해 더 작은 볼륨을 갖게 되므로 압축비가 증가될 수 있다. 그리고, 고정랩(142)의 내측 단부 부근에 축 결합부(1525)측으로 돌출되는 돌기부(1421)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 고정랩의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 보다 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 1123은 단자핀이 삽입되는 단자홈, 115는 베어링 하우징, 1151은 크랭크축의 타단을 지지하는 서브베어링, 136은 편심부시, 172는 급유펌프이다.

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

즉, 구동모터(103)에 전원이 인가되면, 크랭크축(135)이 회전자(142)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(105)에 회전력을 전달하게 된다.

그러면 선회스크롤(105)은 올담링(155)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)와 흡입챔버(S1) 그리고 흡입포트(1411)를 통해 압축실(P)로 흡입되는 냉매를 압축하고, 이 압축된 냉매는 내측의 최종 압축실에 연통된 토출포트(1412)를 통해 케이싱(101)의 토출챔버(S2)로 토출된다.

여기서, 도 4에서 실선화살표로 도시된 바와 같이, 압축실(P)에서 토출되는 냉매는 토출챔버(S2)로 토출되고, 이 토출챔버(S2)로 토출되는 냉매는 고정스크롤(104)와 메인프레임(102)을 통과하여 쉘(111)의 내부공간으로 이동을 하게 된다. 그리고, 이 냉매는 베어링 하우징(115)을 통과하여 리어하우징(114)의 전방 공간으로 이동하게 되고, 이 냉매는 유분리 공간부(1142)로 유입되어 오일분리기(107)의 외주면을 따라 감아 돌면서 오일이 원심 분리된다. 이 분리되는 냉매는 배출구(1141)를 통해 냉동사이클로 배출되는 반면 오일은 회수펌프(171)에 의해 케이싱(101)의 내부공간으로 회수된다.

이때, 본 실시예에 의한 횡형 스크롤 압축기가 전기 차량에 장착되는 경우에는 압축기의 무게를 줄이기 위해 선회스크롤(105)이 알루미늄과 같은 가벼운 재질로 제작됨에 따라 압축기의 기동시 또는 저속운전시 선회스크롤(105)의 원심력이 감소될 수 있다. 이에 따라 선회스크롤(105)의 원심력이 압축실 내 가스력을 이기지 못하고 밀려나면서 고정랩(142)과 선회랩(152) 사이가 벌어지면서 반경방향 누설이 발생되거나 또는 선회스크롤(105)이 전진과 후진을 반복하면서 이상소음을 발생시킬 수 있다.

이를 감안하여, 본 실시예에서는 기동시 또는 저속운전시 선회랩(152)이 고정랩(142)으로부터 벌어지는 것을 방지함으로써 압축기 성능을 높일 수 있도록 크랭크축(135)에 대해 편심부시(136)를 밀어주는 탄성부재를 크랭크축(135)과 편심부시(136) 사이에 설치할 수 있다.

예를 들어, 도 9 내지 도 12에서와 같이, 크랭크축(135)의 전방단에는 편심부시(136)를 핀 결합하기 위한 핀구멍(1352)이 편심지게 형성되고, 핀구멍(1352)의 일측에는 후술할 밀림방지핀(1367)이 삽입되도록 핀구속홈(1353)이 형성될 수 있다.

핀구속홈(1353)은 과압축 또는 압축실로 이물질이 유입될 경우 선회스크롤이 약간 밀릴 수 있도록 도 10에서와 같이 핀구멍(1352)을 중심으로 일정 곡률을 가지는 원호형상으로 형성될 수 있다. 그리고 핀구속홈(1353)에는 밀림방지핀(1367)을 압축방향으로 지지하는 탄성부재(137)가 설치될 수 있다. 탄성부재(137)는 압축코일스프링이나 탄성고무 등 다양하게 형성될 수 있다. 하지만, 압축기의 운전시 과압축이 발생하거나 또는 액냉매와 같은 이물질이 유입될 수 있다. 이 경우에는 선회랩(152)이 후퇴하여 고정랩(142)으로부터 벌어지면서 냉매를 강제로 누설시킬 수 있도록 탄성부재(137)의 탄성력이 냉매의 가스력보다 훨씬 낮게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

편심부시(136)는 크랭크축(135)의 회전력을 선회스크롤(105)에 전달하는 부시부(1361))가 체결핀(1365)을 이용하여 크랭크축(135)에 결합되고, 부시부(1361)의 외주면 일측에는 선회스크롤(105)의 선회운동에 따른 모멘트를 조절하는 편심하중부(1362)가 원호형상으로 형성될 수 있다.

부시부(1361)에는 크랭크축(135)의 핀구멍(1352)에 대응하여 체결핀(1365)이 삽입되도록 체결구멍(1366)이 형성되고, 체결구멍(1366)의 일측에는 크랭크축(135)의 핀구속홈(1353)에 삽입되는 밀림방지핀(1367)이 결합될 수 있다. 밀림방지핀(1367)은 부시부(1361)에 일체로 가공 형성할 수도 있지만, 별도의 핀을 압입하여 결합하는 것이 가공상 바람직할 수 있다.

편심하중부(1362)는 그 내주면이 크랭크축(135)의 외주면에 거의 접촉하도록 원호형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기에서 압축기가 고속운전을 하는 경우에는 도 11과 같이 선회스크롤(105)의 원심력이 가스력 이상으로 상승하여 고정랩(14)과 선회랩(152)이 밀봉된 상태를 유지함으로써 냉매가 반경방향으로 누설되지 않고 원활하게 압축동작을 진행하게 된다.

반면, 압축기가 기동하거나 또는 저속운전을 하는 경우에는 도 12에서와 같이 선회스크롤(105)의 원심력이 가스력 보다 낮아지거나 동등하게 되어 고정랩(142)과 선회랩(152)이 벌어지거나 또는 벌어졌다 밀착되었다 하는 동작을 반복할 수 있다. 하지만, 편심부시(136)의 밀림방지핀(1367)과 크랭크축(135)의 핀구속홈(1353) 사이에는 선회스크롤(105)의 압축방향 반대쪽, 즉 역회전 방향쪽에 탄성부재(137)를 설치하여 편심부시(136)와 결합된 선회스크롤(105)이 가스력에 의해 역회전 방향으로 밀리는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해 압축기의 기동시 또는 저속운전시에도 선회랩(152)이 고정랩(142)에 밀착되어 압축실에서 냉매가 누설되는 것을 방지하는 동시에 고정랩(142)과 선회랩(152)이 반복적으로 착탈되는 것을 방지하여 압축기 소음을 줄일 수 있다.

101 : 케이싱 111 : 쉘
112 : 프론트 하우징 1125 : 흡입구
1126 : 제1 안내돌부 1127 : 제1 인젝션구멍
113 : 탑 커버 114 : 리어 하우징
1141 : 배출구 1142 : 유분리 공간부
102 : 메인프레임 103 : 구동모터
135 : 크랭크축 1351 : 오일유로
1352 : 핀구멍 1353 : 핀구속홈
136 : 편심부시 1361 : 부시부
1362 : 편심질량부 1365 : 체결핀
1366 : 체결구멍 1367 : 밀림방지핀
104 : 고정스크롤 141 : 고정경판
1411 : 흡입포트 1412 : 토출포트
1413 : 제2 안내돌부 1414 : 제2 인젝션구멍
142 : 고정랩 105 : 선회스크롤
151 : 선회경판 152 : 선회랩
106 : 제어유닛 P : 압축실
S1 : 흡입챔버 S2 : 토출챔버

Claims (6)

1. 고정스크롤;
   상기 고정스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤;
   상기 선회스크롤에 모터의 회전력을 전달하는 크랭크축; 및
   상기 크랭크축에 결합되는 동시에 상기 선회스크롤에 결합되어 상기 크랭크축에 전달되는 모터의 회전력이 상기 선회스크롤에 전달되도록 하는 편심부시;를 포함하고,
   상기 크랭크축과 편심부시 사이에는 스러스트면이 형성되며, 상기 스러스트면에는 축방향으로 돌출되는 돌기 및 그 돌기가 삽입되어 원주방향으로 움직일 수 있도록 여유공간을 갖는 홈이 형성되고,
   상기 돌기와 홈의 사이에는 상기 돌기를 원주방향으로 지지하는 탄성부재가 구비되는 스크롤 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 홈은 상기 편심부시의 회전중심을 중심으로 원호 형상으로 형성되는 스크롤 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는 상기 크랭크축의 압축진행 방향으로 상기 돌기를 지지하도록 설치되는 스크롤 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재의 탄성력은 상기 압축실내 가스력 보다 작은 스크롤 압축기.
5. 제1항에 있어서, 상기 편심부시는
   그 저면이 상기 크랭크축의 단면과 스러스트면을 이루도록 미끄러지게 접촉되어 상기 크랭크축에 편심지게 결합되는 부시부; 및
   상기 부시부에서 편심지게 연장 형성되고, 그 내주면이 상기 크랭크축의 외주면에 대향하도록 원호형상으로 형성되는 편심하중부;로 이루어지며,
   상기 부시부의 저면에는 상기 홈에 삽입되도록 축방향으로 돌출되는 핀이 삽입되어 결합되는 스크롤 압축기.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 선회스크롤의 단위면적당 질량이 상기 크랭크축의 단위면적당 질량보다 작은 재질로 형성되는 스크롤 압축기.

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