KR20150126534A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일 측면에 따른 스크롤 압축기는, 회전축이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버; 상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤; 상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤; 상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트; 상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하며 상기 토출커버에 접촉할 수 있는 접촉부를 구비하는 플로팅 플레이트; 및 상기 접촉부의 외면을 형성하는 코팅층을 포함하고, 상기 토출커버는 제1경도값을 가지고, 상기 플로팅 플레이트는 제2경도값을 가지며, 상기 코팅층은 제3경도값을 가지고, 상기 제3경도값은 상기 제1경도값 보다 작고 상기 제2경도값 보다 크다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}
본 명세서는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 나선형의 랩을 갖는 고정 스크롤과 상기 고정 스크롤에 대해서 선회 운동하는 선회 스크롤을 이용한 압축기로서, 고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 돌면서 그 사이에서 형성된 압축실의 용적이 선회 스크롤의 선회 운동에 따라 감소되며, 이에 따라 유체의 압력이 상승되어 고정 스크롤 중심부에 형성된 토출구에서 유체가 토출되는 형태의 압축기이다.
이러한 스크롤 압축기는 선회 스크롤이 선회하는 동안 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지고, 이에 따라 원칙적으로 토출밸브 및 흡입밸브가 필요없게 된다. 그리고, 스크롤 압축기는 부품의 수가 적어 구조가 간단할 뿐만 아니라 선회 스크롤이 고속회전이 가능한 특징을 갖는다. 또한, 스크롤 압축기는, 압축에 필요한 토크의 변동이 적고, 연속적으로 흡입 및 압축이 일어나기 때문에 소음 및 진동이 작은 장점을 갖는다.
선행문헌인 대한민국등록특허공보 제10-1378886호에는 배압 토출수단을 갖는 스크롤 압축기가 개시된다.
상기 스크롤 압축기는, 배압실을 형성하는 배압실 조립체를 포함한다. 상기 배압실 조립체는 배압 플레이트와 플로팅 플레이트를 포함한다. 상기 플로팅 플레이트의 내측 공간부의 상단부에는 실링 단부가 구비된다. 상기 실링 단부는 토출커버의 하측면과 접하여, 토출된 냉매가 흡입공간으로 누설되지 않고 토출공간으로 토출되도록 밀폐하는 역할을 하게 된다.
그런데, 선행문헌의 경우, 스크롤 압축기의 운전 과정에서 플로팅 플레이트의 실링 단부가 토출커버과 지속적으로 충돌하게 되며, 이 경우 토출커버와 충돌하는 플로팅 플레이트의 실링 단부가 마모되어 흡입공간과 토출공간이 연통되는 문제가 발생하여 스크롤 압축기가 제 기능을 발휘하지 못하는 문제가 있다.
또한, 이와 같은 선행문헌의 경우, 플로팅 플레이트가 토출커버와 신속하게 이격될 것이 요구된다. 그 이유는 플로팅 플레이트가 토출커버와 신속하게 이격되어야 압축기 내에서 평압 도달 시간이 줄어들어 압축기의 재기동 시간이 줄어들 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은, 내부 부품의 마모 또는 손상이 방지되는 스크롤 압축기를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 스크롤 압축기는, 회전축이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버; 상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤; 상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤; 상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트; 상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하며 상기 토출커버에 접촉할 수 있는 접촉부를 구비하는 플로팅 플레이트; 및 상기 접촉부의 외면을 형성하는 코팅층을 포함하고, 상기 토출커버는 제1경도값을 가지고, 상기 플로팅 플레이트는 제2경도값을 가지며, 상기 코팅층은 제3경도값을 가지고, 상기 제3경도값은 상기 제1경도값 보다 작고 상기 제2경도값 보다 크다.
또한, 상기 플로팅 플레이트는 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 코팅층은 아노다이징 피막을 포함한다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 25㎛이상 35㎛이하일 수 있다.
또한, 상기 제1경도값과 상기 제3경도값의 차이는 80HV 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1경도값은 500HV 이상이고, 상기 제2경도값은 110HV 이하이고, 상기 제3경도값은 300HV이상 420HV 이하일 수 있다.
또한, 상기 코팅층은 상기 플로팅 플레이트 외주면 전체에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 스크롤 또는 제 2 스크롤에는 상기 배압실 내의 냉매 배출을 가이드 하기 위한 배출 가이드부가 구비될 수 있다.
다른 측면에 따른 스크롤 압축기는, 회전축이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버; 상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤; 상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤; 상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트; 상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하며 상기 토출커버에 접촉할 수 있는 접촉부를 구비하는 플로팅 플레이트; 상기 접촉부의 외면을 형성하는 코팅층; 및 상기 토출커버에서 상기 접촉부와 마주보는 부분에 구비되는 충격 흡수층을 포함한다.
또한, 상기 코팅층의 경도값은 상기 충격 흡수층의 경도값 보다 크다.
또한, 상기 충격 흡수층는 테프론 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 플로팅 플레이트는 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 코팅층은 아노다이징 피막을 포함한다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 25㎛이상 35㎛이하일 수 있다.
또한, 상기 토출커버에는 상기 충격 흡수층이 수용되기 위한 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 충격 흡수층는 상기 토출 커버에서 상기 배압 플레이트를 마주보는 면에 코팅될 수 있다.
또한, 상기 충격 흡수층은 50㎛이상일 수 있다.
제안되는 실시 예에 의하면, 플로팅 플레이트에서 토출커버와 접촉하는 접촉부에 코팅층이 형성됨에 따라서, 상기 플로팅 플레이트의 접촉부의 마모가 방지되어 압축기의 운전 중에 흡입공간과 토출공간이 연통되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 플로팅 플레이트가 알루미늄 재질로 형성됨에 따라서 압축기 운전 정지 시 상기 플로팅 플레이트의 접촉부가 상기 토출커버의 하면에서 신속하게 이격되어 압축기의 재기동 시간이 줄어들 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면도.
도 2는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 분해하여 보여주는 단면도.
도 3은 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도.
도 4는 본 실시 예에 따른 배압 플레이트의 저면을 보여주는 도면.
도 5는 본 실시 예에 따른 코팅층의 두께에 따른 마멸도의 변화를 보여주는 그래프.
도 6은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤을 보여주는 사시도.
도 7은 본 실시 예에 따른 선회 스크롤의 일부 구성을 보여주는 도면.
도 8은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤과 선회 스크롤의 결합 모습을 보여주는 단면도.
도 9a 내지 도 9c는 상기 선회 스크롤의 선회 과정에서, 고정 스크롤의 중간압 토출구와 선회 스크롤의 배출 가이드부의 상대적인 위치를 보여주는 도면.
도 10은 다른 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면도이고, 도 2는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 분해하여 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도이며, 도 4는, 본 실시 예에 따른 배압 플레이트의 저면을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기(100)는, 흡입공간(S)과 토출공간(D)을 형성하는 케이싱(110)을 포함할 수 있다.
상세히, 상기 케이싱(110)의 내측 상부에는, 토출커버(105)가 제공된다. 상기 케이싱(110)의 내부공간은 상기 토출커버(105)에 의해 흡입공간(S)과 토출공간(D)으로 구획된다. 이 때, 상기 토출커버(105)의 상측공간이 토출공간(D)이고, 하측공간이 흡입공간(S)이다. 상기 토출커버(105)의 대략 중앙부에는, 고압으로 압축된 냉매가 토출되는 토출홀(105a)이 형성된다.
상기 스크롤 압축기(100)는, 상기 흡입공간(S)과 연통되는 흡입포트(101) 및 상기 토출공간(D)과 연통되는 토출포트(103)가 더 포함할 수 있다. 상기 흡입포트(101) 및 토출포트(103)는 각각 상기 케이싱(110)에 고정되어, 냉매를 상기 케이싱(110) 내부로 흡입하거나 상기 케이싱(110) 외부로 토출시킨다.
상기 흡입공간(S)에는 모터가 배치될 수 있다. 상기 모터는, 상기 케이싱(110)의 내벽면에 결합되는 고정자(112)와, 상기 고정자(112)의 내부에 회전 가능하게 제공되는 회전자(114) 및 상기 회전자(114)의 중심부를 관통하도록 배치되는 구동축(116)을 포함할 수 있다.
상기 회전축(116)의 하측은 상기 케이싱(110) 하부에 설치되는 보조 베어링(117)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 보조 베어링(117)은 하부 프레임(118)에 결합되어, 상기 회전축(116)을 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 하부 프레임(118)은 상기 케이싱(110)의 내벽면에 고정될 수 있고, 상기 하부 프레임(118)의 상측 공간은 오일 저장공간으로서 사용된다. 상기 오일 저장공간에 저장된 오일은 상기 회전축(116)의 내부에 형성된 오일 공급유로(116a)에 의해서 상측으로 이송되어, 오일이 케이싱(110) 내부로 고르게 공급될 수 있다.
상기 오일 공급유로(116a)는 상기 회전축(116)의 어느 일측으로 편심되도록 형성되어, 상기 오일 공급유로(116a) 내부로 유입되는 오일은 상기 구동축(116)의 회전에 의하여 발생되는 원심력에 의하여 상승된다.
상기 스크롤 압축기(100)는 메인 프레임(120)을 더 포함할 수 있다. 상기 메인 프레임(120)은 상기 케이싱(110)의 내벽면에 고정될 수 있고, 상기 흡입공간(S)에 위치될 수 있다.
상기 회전축(116)의 상부는 상기 메인 프레임(120)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 메인 프레임(120)의 저면에는 하향으로 돌출되는 메인 베어링부(122)가 구비된다. 상기 회전축(116)은 상기 메인 베어링부(122)의 내부에 삽입된다. 상기 메인 베어링부(122)의 내벽면은 베어링 면으로서 작용하여, 상기 회전축(116)이 원활하게 회전될 수 있도록 지지한다.
상기 스크롤 압축기(100)는 선회 스크롤(130)과 고정 스크롤(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 선회 스크롤(130)은 상기 메인 프레임(120)의 상부면에 안착될 수 있다.
상기 선회 스크롤(130)은, 대략 원판 형태를 가지며 상기 메인 프레임(120)에 놓여지는 제 1 경판부(133) 및 상기 제 1 경판부(133)로부터 연장되며 나선형으로 형성되는 선회랩(134)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 경판부(133)는 상기 선회 스크롤(130)의 본체로서 상기 선회 스크롤(130)의 하부를 형성하며, 상기 선회랩(134)은 상기 제 1 경판부(133)로부터 상방으로 연장되어 상기 선회 스크롤(130)의 상부를 형성한다. 그리고, 상기 선회랩(134)은 상기 고정 스크롤(140)의 고정랩(144)과 함께 압축실을 형성하게 된다. 상기 선회 스크롤(130)을 "제 1 스크롤"이라 하고, 상기 고정 스크롤(140)을 "제 2 스크롤"이라 이름할 수 있다.
상기 선회 스크롤(130)의 제 1 경판부(133)는 상기 메인 프레임(120)의 상면에 지지된 상태에서 선회 구동하게 되며, 상기 제 1 경판부(133)와 메인 프레임(120) 사이에는 상기 선회 스크롤(130)의 자전을 방지하기 위한 올담링(136)이 구비된다. 그리고, 상기 선회 스크롤(130)의 제 1 경판부(133) 저면에는 회전축(116)의 회전력이 상기 선회 스크롤(130)에 용이하게 전달되도록, 상기 회전축(116)의 상부가 삽입되는 보스부(138)가 구비된다.
상기 선회 스크롤(130)과 맞물리는 상기 고정 스크롤(140)은 상기 선회 스크롤(130)의 상측에 배치된다.
상기 고정 스크롤(140)은, 그 외주면에 돌출되도록 구비되며 가이드 홀(141a)을 형성하는 다수의 결합 가이드부(141)를 포함할 수 있다.
상기 스크롤 압축기(100)는 상기 가이드 홀(141a)에 삽입되어 상기 메인 프레임(120)의 상면에 얹혀지는 가이드 핀(142) 및 상기 가이드 핀(142)에 삽입되어 상기 메인 프레임(120)의 삽입공(125)에 끼워지는 체결부재(145a)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정 스크롤(140)은, 대략 원판 형태로 형성되는 제 2 경판부(143) 및 상기 제 2 경판부(143)로부터 상기 제 1 경판부(133)를 향하여 연장되어 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)과 맞물리는 고정랩(144)을 포함할 수 있다.
상기 제 2 경판부(143)는 상기 고정 스크롤(140)의 본체로서 상기 고정 스크롤(140)의 상부를 형성하며, 상기 고정랩(144)은 상기 제 2 경판부(143)로부터 하방으로 연장되어 상기 고정 스크롤(140)의 하부를 형성한다. 상기 선회랩(134)을 "제 1 랩"이라 하고, 상기 고정랩(144)을 "제 2 랩"이라 이름할 수 있다.
상기 고정 랩(144)의 단부는 상기 제 1 경판부(133)에 접하도록 배치되고, 상기 선회 랩(134)의 단부는 상기 제 2 경판부(143)에 접하도록 배치될 수 있다.
상기 고정랩(144)은 소정 형상의 나선형을 이루도록 배치되고, 상기 제 2 경판부(143)의 대략 중앙부에는 압축된 냉매가 토출되는 토출구(145)가 형성된다. 그리고, 상기 고정 스크롤(140)의 측면에는 상기 흡입공간(S) 내부에 존재하는 냉매가 흡입되는 흡입구(146, 도 6 참조)가 형성된다. 상기 흡입구(146)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 선회랩(134)과 고정랩(144)이 형성하는 압축실로 유입된다.
상세히, 상기 고정랩(144)과 선회랩(134)은 복수 개의 압축실을 형성하고, 상기 복수의 압축실은 상기 토출구(145) 측으로 선회 이동하면서 그 부피가 축소되어 냉매를 압축하게 된다. 따라서, 상기 복수의 압축실 중 상기 흡입구(146)와 인접한 압축실의 압력이 최소가 되고, 상기 토출구(145)와 연통되는 압축실의 압력이 최대가 되며, 그 사이에 존재하는 압축실의 압력은 상기 흡입구(146)의 흡입 압력과 토출구(145)의 토출 압력 사이의 중간압을 갖게 된다. 상기 중간압은 후술할 배압실(BP)로 인가되어 상기 고정 스크롤(140)을 상기 선회 스크롤(130) 측으로 누르는 역할을 수행한다.
상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에는, 상기 중간압을 형성하는 압축실의 냉매를 상기 배압실(BP)로 전달하기 위한 중간압 토출구(147)가 형성된다. 즉, 상기 중간압 토출구(147)는, 상기 중간압 토출구(147)와 연통하는 압축실의 압력이 흡입 공간(S)의 압력보다는 크고 토출 공간(D)의 압력보다는 작도록, 상기 고정 스크롤(140)의 일 위치에 형성된다. 상기 중간압 토출구(147)는 상기 제 2 경판부(143)의 상면으로부터 하면에 이르기까지 상기 제 2 경관부(143)를 관통하도록 형성된다.
상기 스크롤 압축기(100)는, 상기 고정 스크롤(140)의 상측에 배치되며 상기 배압실을 형성하는 배압실 조립체(150, 160)를 더 포함할 수 있다. 상기 배압실 조립체(150, 160)는 배압 플레이트(150) 및 상기 배압 플레이트(150)에 분리 가능하게 결합되는 플로팅 플레이트(160)를 포함할 수 있다. 상기 배압 플레이트(150)는 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)의 상부에 고정된다.
상기 배압 플레이트(150)는 대략 중공의 환형으로 형성되며, 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)와 접하는 지지부(152)를 포함한다. 상기 지지부(152)에는, 상기 중간압 토출구(147)와 연통되는 중간압 흡입구(153)가 형성된다. 상기 중간압 흡입구(153)는 상기 지지부(152)의 상면으로부터 하면에 이르기까지 상기 지지부(152)를 관통하도록 형성된다.
그리고, 상기 지지부(152)에는 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에 형성되는 제 1 체결공(148)과 연통되는 제 2 체결공(154)이 형성된다. 상기 제 1 체결공(148)과 제 2 체결공(154)은 체결부재(미도시)에 의하여 결합된다.
상기 배압 플레이트(150)는, 상기 지지부(152)로부터 상방으로 연장되는 복수의 벽(158, 159)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 벽(158, 159)은, 상기 지지부(152)의 내주면 주변에서 상방으로 연장되는 제 1 벽(158) 및 상기 지지부(152)의 외주면 주변에서 상방으로 연장되는 제 2 벽(159)을 포함한다. 상기 제 1 벽(158)과 제 2 벽(159)은 대략 원통형으로 형성된다.
상기 제 1 벽(158) 및 제 2 벽(159)은 상기 지지부(152)와 함께 공간부를 형성하고, 상기 공간부의 일부가 상기 배압실(BP)이 된다.
상기 제 1 벽(158)은, 상기 제 1 벽(158)의 상면을 형성하는 상면부(158a)를 포함한다. 그리고, 상기 제 1 벽(158)은, 상기 제 2 경판부(143)의 토출구(145)와 연통하여, 상기 토출구(145)에서 토출된 냉매를 상기 토출커버(105) 측으로 배출시키는 하나 이상의 중간 토출구(158b)를 포함한다. 상기 중간 토출구(158b)는 상기 제 1 벽(158)의 하면부로부터 상기 상면부(158a) 까지 관통한다.
원통형을 이루는 상기 제 1 벽(158)의 내부 공간은 상기 토출구(145)와 연통되어, 토출된 냉매를 상기 토출공간(D)으로 유동시키기 위한 토출유로의 일부를 형성한다.
상기 제 1 벽(158)의 내측에는, 대략 원기둥 형태의 토출 밸브장치(108)가 제공된다. 상기 토출 밸브장치(108)는 상기 토출구(145)의 상방에 배치되며, 상기 토출구(145)를 완전히 덮을 수 있을 정도의 크기를 가진다. 일 예로 상기 토출 밸브장치(108)의 외경은 상기 토출구(145)의 직경 보다 클 수 있다.
따라서, 상기 토출 밸브장치(108)가 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)와 접하는 경우, 상기 토출 밸브장치(108)는 상기 토출구(145)를 폐쇄할 수 있다.
상기 토출 밸브장치(108)는, 상기 토출 밸브장치(108)에 작용하는 압력의 변화에 따라, 상방 또는 하방으로 이동할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 벽(158)의 내주면은 상기 토출 밸브장치(108)의 이동을 가이드 하는 이동 가이드부(158c)를 형성한다.
상기 제 1 벽(158)의 상면부(158)에는, 토출압 인가홀(158d)이 형성된다. 상기 토출압 인가홀(158d)은 상기 토출공간(D)과 연통된다. 상기 토출압 인가홀(158d)은 상기 상면부(158)의 대략 중앙부에 형성되고, 다수의 중간 토출구(158b)는 상기 토출압 인가홀(158d)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일 예로, 상기 스크롤 압축기(100)의 운전이 정지되어, 상기 냉매가 상기 토출공간(D)으로부터 상기 토출구(145) 측으로 역류하는 경우, 상기 토출압 인가홀(158d)에 작용되는 압력은 상기 토출구(145) 측의 압력보다 높게 된다. 즉, 상기 토출 밸브장치(108)의 상면에는 하방으로의 압력이 작용하며, 이에 따라 상기 토출 밸브장치(108)는 하방으로 이동하면서 상기 토출구(145)를 폐쇄한다.
반면에, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전하여 압축실에서 냉매 압축이 이루어지는 경우, 상기 토출구(145) 측의 압력이 상기 토출공간(D)의 압력보다 높게 되면 상기 토출 밸브장치(108)의 하면에는 상방으로의 압력이 작용하며, 이에 따라 상기 토출 밸브장치(108)는 상방으로 이동하면서 상기 토출구(145)를 개방한다.
상기 토출구(145)가 개방되면, 상기 토출구(145)에서 토출된 냉매는 상기 중간 토출구(158b)를 거쳐 상기 토출커버(105) 측으로 유동하며, 상기 토출홀(105a)을 경유하여 상기 토출포트(103)를 통하여 압축기(100)의 외부로 배출된다.
상기 배압 플레이트(150)는, 상기 제 1 벽(158)과 상기 지지부(152)가 연결되는 부분의 내측에 구비되는 단턱부(158e)를 포함한다. 상기 토출구(145)에서 토출된 냉매는 상기 단턱부(158e)에 의해 정의되는 공간에 도달한 후 상기 중간 토출구(158b)로 유동할 수 있다.
상기 제 2 벽(159)은 상기 제 1 벽(158)으로부터 소정 거리만큼 이격되어, 상기 제 1 벽(158)을 둘러싸도록 배치된다.
상기 배압 플레이트(150)에는, 상기 제 1 벽(158)과, 제 2 벽(159) 및 상기 지지부(152)에 의하여 대략 'U' 형태의 수직 단면을 갖는 공간부가 형성된다. 그리고, 상기 공간부에는, 상기 플로팅 플레이트(160)가 수용된다. 상기 공간부 중, 상기 플로팅 플레이트(160)에 의하여 덮여지는 공간이 상기 배압실(BP)이 된다.
달리 말하면, 상기 배압 플레이트(150)의 제 1 및 제 2 벽(158, 159) 및 지지부(152)와, 상기 플로팅 플레이트(160)가 상기 배압실(BP)을 형성한다.
상기 플로팅 플레이트(160)는 상기 제 1 벽(158)의 외주면과 대향하는 내주면 및 상기 제 2 벽(159)의 내주면에 대향하는 외주면을 포함한다. 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면이 상기 제 1 벽(158)의 외주면에 접촉되거나 상기 플로팅 플레이트(160)의 외주면이 상기 제 2 벽(159)의 내주면에 접촉될 수 있다.
이 때, 상기 플로팅 플레이트(160)의 내경은 상기 배압 플레이트(150)의 제 1 벽(158)의 외경과 동일하거나 클 수 있다. 상기 플로팅 플레이트(160)의 외경은 상기 배압 플레이트(150)의 제 2 벽(159)의 내경과 동일하거나 작을 수 있다.
상기 플로팅 플레이트(160)와, 상기 제 1 및 제 2 벽(158, 159) 중 하나 이상에는 상기 배압실(BP)의 냉매의 누설을 방지하기 위한 실링 부재(159a)가 구비될 수 있다.
상기 실링 부재(159a)는 상기 제 2 벽(159)의 내주면과 상기 플로팅 플레이트(160)의 외주면 사이로의 냉매 누설을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 벽(158)의 외주면과 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면 사이로의 냉매 누설을 방지하기 위한 실링 부재가 상기 제 1 벽(158) 또는 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면에 구비될 수 있다.
상기 플로팅 플레이트(160)의 상면부에는, 상방으로 연장되는 접촉부(164)가 제공된다. 일 예로, 상기 접촉부(164)는 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면 주변에서 상방으로 연장된다.
상기 플로팅 플레이트(160)가 상승하는 경우 상기 접촉부(164)는 상기 토출커버(105)의 하면에 접촉할 수 있다. 상기 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)에 접촉하는 경우, 상기 흡입공간(S)과 토출공간(D)의 연통은 차단된다. 반면에, 상기 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)의 하면과 이격된 경우, 즉 상기 토출커버(105)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 경우, 상기 흡입공간(S)과 토출공간(D)은 연통될 수 있다.
상세히, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전되는 과정에서, 상기 플로팅 플레이트(160)는 상방으로 이동하여, 상기 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)의 하면에 접촉한다. 따라서, 상기 토출구(145)에서 토출되어 상기 중간 토출구(158b)를 경유한 냉매는 상기 흡입공간(S)으로 누설되지 않고 토출공간(D)으로 토출될 수 있다.
반면에, 상기 스크롤 압축기(100)가 정지되었을 때, 상기 플로팅 플레이트(160)는 하방으로 이동하여, 상기 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)의 저면으로부터 이격된다. 따라서, 상기 토출커버(105) 측에 위치한 토출 냉매는 상기 접촉부(164)와 토출커버(105)의 이격된 공간을 통하여, 상기 흡입공간(S)측으로 유동하게 된다.
그리고, 상기 스크롤 압축기(100)가 정지되면, 상기 플로팅 플레이트(160)가 하방으로 이동함으로써, 상기 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)의 하면으로부터 이격된다.
상기 플로팅 플레이트(160)는 일 예로 알루미늄 재질로서 단조에 의해서 형성될 수 있다. 상기 플로팅 플레이트(160)는 다른 금속 재질에 비하여 상대적으로 가벼워, 상기 압축기의 운전 정지 시 상기 플로팅 플레이트(160)가 토출공간의 냉매의 압력에 의해서 하방으로 신속하게 이동될 수 있다. 즉, 상기 플로팅 플레이트(160)의 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)와 신속하게 이격될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 플로팅 플레이트(160)와 배압 플레이트(160)의 제1벽(158) 또는 제2벽(159)에 실링부재(159a)가 구비되므로, 상기 플로팅 플레이트(160)의 무게가 무거운 경우 자중에 의한 하강 속도가 증가하려하고 하나, 실링부재(159a)와 플로팅 플레이트(160) 간의 마찰력은 자중에 의해서 증가되어, 실질적으로 상기 플로팅 플레이트(160)의 하강 속도는 느려지게 된다. 그러나, 본 실시 예에 의하면, 상기 플로팅 플레이트(160)가 알루미늄 재질로 형성됨에 따라서 상기 플로팅 플레이트(160)가 신속하게 하강할 수 있어 상기 압축기의 재기동 시간이 줄어들 수 있다.
본 실시 예에서 상기 토출커버(105)는 스틸(steel) 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 토출커버(105)의 비커스 경도("제1경도값"이라 할 수 있음)는 500HV 이상이다. 반면, 상기 플로팅 플레이트(160)의 비커스 경도("제2경도값"이라 할 수 있음)는 100HV 정도이다. 따라서, 상기 플로팅 플레이트(160)의 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)와 지속적으로 충돌하는 과정에서 상기 접촉부(164)가 마모될 가능성이 있다. 특히, 액냉매의 압축이 이루어지는 경우, 상기 접촉부(164)의 마모가 증가할 수 있다. 이 경우, 상기 접촉부(164)가 상기 흡입공간(S)과 토출공간(D)을 차단시키지 못할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 플로팅 플레이트(160)에서 적어도 상기 접촉부(164)에는 코팅층(160b)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 플로팅 플레이트(160)는, 모재 역할을 하는 플레이트 바디(160)와, 상기 플레이트 바디(160)에서 적어도 상기 접촉부(164)에 형성되는 코팅층(160b)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 코팅층(160b)은 상기 접촉부(164)의 외면을 형성한다.
도 3에서는 일 예로 상기 플레이트 바디(160)의 전체면에 코팅층(160b)의 형성되는 것이 도시된다.
상기 코팅층(160b)의 비커스 경도("제3경도값"이라 할 수 있음)는 300HV이상 420HV 이하일 수 있다. 따라서, 상기 플로팅 플레이트(160)에 형성된 코팅층(160b)의 비커스 경도와 상기 토출커버(105)의 비커스 경도의 차이는 80HV 이상일 수 있다. 만약, 상기 플로팅 플레이트(160)의 코팅층(160b)의 제3경도값과 상기 토출커버(105)의 제1경도값이 80HV 미만으로 차이가 나면, 상기 접촉부(164)가 상기 토출커버(105)와 반복적으로 충돌하는 과정에서 상기 코팅층(160b)의 일부가 상기 토출커버(105)에 눌러 붙어 상기 접촉부(164)가 마모될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 코팅층(160b)의 제3경도값이 300~420HV가 되도록 함으로써, 상기 플로팅 플레이트(160)에 형성된 코팅층(160b)의 제3경도값과 상기 토출커버(105)의 제1경도값의 차이가 80HV 이상되어, 상기 접촉부(164)의 마모 현상이 방지될 수 있다.
상기 플레이트 바디(160a)는 일 예로 AL6061 T6로 제조될 수 있으며, 상기 코팅층(180b)은 아노다이징(Anodizing) 기술에 의해서 형성되는 아노다이징 피막을 포함할 수 있다.
상기 아노다이징 기술은, 알루미늄 도장의 일종으로서, 알루미늄을 양극으로 하고 통전하면 양극에서 발생하는 산소에 의하여 알루미늄 면이 산화되어 산화 알루미늄 피막이 생기는 특성을 이용한 가공이다. 본 실시 예에서는 경질 아노다이징 기술에 의해서 상기 플레이트 바디(160a)에 아노다이징 피막을 형성할 수 있다.
시료 ALDC 12종 AL7075-T6 AL6061-T6
마찰계수 0.035 0.083 0.052
코팅두께(㎛) 연질 5~7 연질 10 경질 30
진직도(㎛) 80 12 1
위의 표1은, 알루미늄 종류에 따른 마찰계수와 표면 진직도를 보여준다. AL6061-T6은 순수 알루미늄의 비율이 95%이상이며, 경질 아노다이징 기술에 의한 코팅은 순수 알루미늄에 효과적이다.
따라서, ALDC 12종 및 AL7075-T6은 연질 아노다이징 기술을 이용하여 코팅층을 형성하였고, AL6061-T6은 경질 아노다이징 기술을 이용하여 코팅층을 형성하였다.
일반적으로 마찰계수와 표면 진직도가 낮을 수록 마모성능이 좋다. 즉, 표면 진직도가 높으면, 코팅층을 형성하더라도 코팅층 자체의 표면 진직도도 높아 마모량이 증가된다.
표1을 살펴보면, 마찰계수는 ALDC 12종이 가장 낮으나, 경질 아노다이징 기술에 의해서 코팅층을 형성한 결과 진직도가 80으로 높다.
반면, AL6061-T6은 마찰계수가 ALDC 12종 보다 높으나, 진직도 1로서 ALDC 12종에 비하여 매우 낮다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 플레이트 바디(160a)는 진직도가 낮은 AL6061-T6에 의해서 제조될 수 있고, 코팅층(160b)은 경질 아노다이징 기술에 의해서 형성될 수 있다. 이 때, 상기 플레이트 바디(160a) 자체의 비커스 경도는 110HV 이하이다. 다만, 본 실시 예에서 상기 플레이트 바디의 재질은 AL6061-T6에 제한되는 것은 아니며, 진직도가 낮으며 알루미늄의 순도가 높은 다른 알루미늄 합금인 것도 가능하다.
도 5는 본 실시 예에 따른 코팅층의 두께에 따른 마멸도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 플레이트 바디로서 AL6061-T6을 사용하고, 코팅층의 두께에 따른 마멸도의 변화를 실험적으로 측정하여 정리한 그래프이다.
도 5를 참조하면, AL6061-T6에 의해서 형성된 플레이트 바디에 코팅층을 형성하고, 일정 시간 3500시간 이상 압축기를 운전시킨 결과, 코팅층의 두께가 증가할 수록 마멸도가 줄어드는 것을 확인하였다.
그래프에서 코팅층이 25㎛ 미만인 경우, 마멸도가 1㎛보다 급격하게 커지게 되어 바람직하지 않고, 코팅층이 35㎛ 를 초과하는 경우 마멸도 향상에 영향이 없으나 코팅층을 형성하는 시간 및 비용이 증가되어 바람직하지 않다.
따라서, 본 실시 예에서 코팅층(160b)의 두께는 25㎛ 이상 35㎛이하인 것이 바람직하다.
제안되는 실시 예에 의하면, 플레이트 플레이트에 코팅층이 형성됨에 따라서 상기 코팅층이 충격을 흡수하게 되므로, 상기 플레이트의 접촉부의 마모가 방지되어 압축기의 운전 시 상기 접촉부의 마모에 따른 흡입공간과 토출공간의 연통 현상이 방지되는 장점이 있다.
도 6은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤을 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 고정 스크롤(140)은, 상기 토출구(145)의 일측에 형성되는 하나 이상의 바이패스 홀(149)을 포함한다.
도 6에는 일 예로 두 개의 상기 바이패스 홀(149)이 상기 고정 스크롤(140)에 형성되는 것이 도시되나, 본 실시 예에서 상기 바이패스 홀(149)의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다. 상기 바이패스 홀(149)은 상기 제 2 경판부(143)를 관통하도록 형성되어, 상기 고정랩(144)과 선회랩(134)에 의해 형성되는 압축실까지 연장된다.
여기서, 상기 바이패스 홀(149)의 위치는 운전조건에 따라서 다르게 설정될 수 있지만, 일 예로 흡입압의 1.5배의 압력을 갖는 압축실과 연통되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 바이패스 홀(149)과 연통하는 압축실의 압력은, 상기 중간압 토출구(147)와 연통하는 압축실의 압력보다 크다.
상기 스크롤 압축기(100)는, 상기 바이패스 홀(149)을 개폐하는 바이패스 밸브(124)와, 상기 바이패스 밸브(124)가 상기 바이패스 홀(149)을 개방할 때 상기 바이패스 밸브(124)의 이동거리를 제한하는 스토퍼(220)와, 상기 바이패스 밸브(124)와 상기 스토퍼(220)를 동시에 상기 고정 스크롤(140)에 체결하기 위한 체결부재(230)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 상기 바이패스 밸브(124)는, 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에 상기 체결부재(230)에 의하여 고정되는 밸브 지지부(124a)를 포함할 수 있다.
상기 바이패스 밸브(124)는, 상기 밸브 지지부(124a)로부터 연장되는 연결부(124b) 및 상기 연결부(124b)의 일측부에 제공되는 밸브 몸체(124c)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결부(124b) 및 상기 밸브 몸체(124c) 각각의 개수는 상기 바이패스 홀(149)의 개수와 동일하다. 도 6에는 일 예로 상기 바이패스 밸브(124)가 두 개의 연결부(124b)와 두 개의 밸브 몸체(124c)를 포함하는 것이 도시된다.
상기 밸브 몸체(124c)는 상기 제 2 경판부(143)의 상면과 접촉한 상태를 유지하며, 상기 바이패스 홀(149)을 모두 덮을 수 있을 정도의 크기를 갖는다.
이 때, 상기 밸브 몸체(124c)는 상기 바이패스 홀(149)을 따라 유동하는 냉매의 압력에 의해서 움직여 상기 바이패스 홀(149)을 개방시킨다. 따라서, 상기 밸브 몸체(124c)의 움직임이 원활하도록, 상기 연결부(124b)의 폭은 상기 밸브 몸체(124c)의 직경 보다 작게 형성될 수 있다.
상기 바이패스 밸브(124)가 상기 바이패스 홀(149)을 개방하면, 상기 바이패스 홀(149)과 연통하는 압축실의 냉매는 상기 바이패스 홀(149)을 통하여 상기 고정 스크롤(140)과 배압 플레이트(150)의 사이 공간으로 유동함으로써 상기 토출구(145)를 바이패스 할 수 있다. 그리고, 바이패스 된 냉매는 상기 중간 토출구(158b)를 경유하여 상기 토출커버(105)의 토출홀(105a)측으로 유동한다.
상기 스토퍼(220)는 상기 바이패스 밸브(124)와 대응되는 형상으로 형성되며, 상기 바이패스 밸브(124)의 상측에 위치된다.
상기 바이패스 밸브(124)는 냉매 압력에 의해서 탄성 변형될 수 있고, 상기 스토퍼(220)는 상기 바이패스 밸브(124)의 이동을 제한하는 역할을 하므로, 상기 스토퍼(220)의 두께는 바이패스 밸브(124)의 두께 보다 크다.
상기 스토퍼(220)는, 상기 밸브 지지부(124a)와 접촉하는 스토퍼 지지부(221)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 스토퍼(220)는 상기 스토퍼 지지부(221)에서 연장되는 연결부(225) 및 상기 연결부(225)의 일측부에 제공되는 스토퍼 몸체(228)를 더 포함할 수 있다.
상기 스토퍼(220)의 연결부(225) 및 상기 스토퍼 몸체(228) 각각의 개수는 상기 바이패스 밸브(124)의 연결부(124b)와 상기 밸브 몸체(124c) 각각의 개수와 동일하다.
상기 스토퍼(220)의 연결부(225)는 상기 스토퍼 지지부(221)에서 멀어질수록 상향 경사질 수 있다. 따라서, 상기 체결부재(230)에 의해서 상기 바이패스 밸브(124)와 상기 스토퍼(220)가 상기 제 2 경판부(143)에 체결된 상태에서 상기 밸브 몸체(124c)는 상기 제 2 경판부(143)의 상면에 접촉하고, 상기 스토퍼 몸체(228)는 상기 밸브 몸체(124c)의 상면과 이격된다.
그리고, 상기 바이패스 홀(149)을 유동한 냉매에 의해서 상기 밸브 몸체(124c)가 상방으로 들어올려지면, 상기 밸브 몸체(124c)의 상면이 상기 스토퍼 몸체(228)에 접촉하게 되어 상기 밸브 몸체(124c)는 정지하게 된다.
상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각에는 상기 체결부재(230)가 체결되기 위한 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)이 구비된다.
상기 스토퍼 지지부(221)에는 상기 체결부재(230)가 상기 각 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)에 체결되기 전에 상기 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a) 들의 정렬 상태가 유지되도록 하기 위한 하나 이상의 가이드 돌기(222)가 구비된다. 상기 밸브 지지부(221)에는 상기 가이드 돌기(222)가 관통하기 위한 돌기 관통홀(124e)이 형성되고, 상기 제 2 경판부(143)에는 상기 가이드 돌기(222)가 수용되기 위한 돌기 수용홈(148b)이 구비된다.
따라서, 상기 스토퍼(220)의 가이드 돌기(222)를 상기 바이패스 밸브(124)의 돌기 관통홀(124e)을 관통시킨 상태에서 상기 돌기 수용홈(148b)에 수용하면, 상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각의 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)이 정렬될 수 있다.
상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각의 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)이 보다 정확하게 정렬되도록, 상기 스토퍼(220)가 복수의 가이드 돌기(222)를 포함하고, 상기 바이패스 밸브(124)가 복수의 돌기 관통홀(124e)을 포함하며, 상기 고정 스크롤(140)이 복수의 돌기 수용홈(148b)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 스토퍼(220)에서 상기 복수의 가이드 돌기(222) 사이에 상기 체결홀(223)이 위치될 수 있다. 그리고, 상기 바이패스 밸브(124)에서 상기 복수의 돌기 관통홀(124e) 사이에 체결홀(124d)이 위치될 수 있고, 상기 제 2 경판부(143)에서 상기 복수의 돌기 수용홈(148b) 사이에 체결홈(148a)이 위치될 수 있다.
상기 체결부재(230)는 일 예로 리벳일 수 있다. 상기 체결부재(230)는, 상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각의 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)에 체결되는 체결바디(231)와, 상기 체결바디(231)의 상측에 형성되며, 상기 스토퍼 지지부(221)의 상면에 접촉하는 헤드(232)와, 상기 헤드(232)를 관통하여 상기 체결바디(231)의 내측에 위치되며 상기 체결바디(231)에서 분리될 수 있는 분리부(233)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 분리부(233)를 도 5에서 상방으로 잡아당기면 상기 분리부(233)가 상기 체결바디(231)에서 분리될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 체결부재(230)의 형상 및 체결 방식은 공지의 기술에 의해서 구현될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 고정 스크롤(140)의 중간압 토출구(147)와 상기 배압 플레이트(150)의 중간압 흡입구(153)는 서로 정렬하도록 배치된다. 상기 중간압 토출구(147)에서 배출된 냉매는 상기 중간압 흡입구(153)를 경유하여, 상기 배압실(BP)로 유입될 수 있다. 상기 중간압 토출구(147)와 중간압 흡입구(153)는 상기 배압실(BP)의 냉매를 압축실로 바이패스 하는 점에서, "바이패스 유로"라 이름할 수 있다.
도 7은 본 실시 예에 따른 선회 스크롤의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤과 선회 스크롤의 결합 모습을 보여주는 단면도이고, 도 9a 내지 도 9c는 상기 선회 스크롤의 선회 과정에서, 고정 스크롤의 중간압 토출구와 선회 스크롤의 배출 가이드부의 상대적인 위치를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 선회 스크롤(130)은, 상기 중간압 토출구(147)를 유동한 냉매가 상기 배압실(BP)의 압력보다 낮은 압력을 가지는 공간(영역)으로 유입될 수 있도록 가이드 하는 배출 가이드부(139)를 포함할 수 있다.
상세히, 스크롤 압축기(100)의 운전이 정지될 때, 선회랩(134)과 고정랩(144)에 의하여 형성된 압축실은 소멸되며, 냉매는 선회랩(134)과 고정랩(144)의 사이에 존재하는 상기 공간(영역)을 유동하게 된다. 이 때, 상기 공간(영역)은 상기 배압실(BP)의 압력보다 낮은 압력을 가지게 된다. 상기 공간(영역)을 "랩 공간부"라 이름한다.
상기 배출 가이드부(139)는, 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)의 단부면에 함몰되도록 구성된다. 따라서, 상기 배출 가이드부(139)를 "함몰부"라 이름할 수 있다. 상기 선회랩(134)의 "단부면"이라 함은, 상기 선회랩(134) 중 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)을 향하는 면 또는 상기 제 2 경판부(143)에 접하는 면으로서 이해될 수 있다.
상기 선회랩(134)의 단부면의 폭, 즉 상기 선회랩(134)의 두께는 상기 중간압 토출구(147)의 폭보다 크게 형성된다. 그리고, 상기 배출 가이드부(139)는 상기 선회랩(134)의 단부면으로부터 설정된 폭과 깊이로, 함몰되도록 구성될 수 있다.
상기 선회 스크롤(130)이 선회운동 하는 과정에서, 상기 선회랩(134)은 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하거나, 상기 중간압 토출구(147)를 개방할 수 있도록 상기 중간압 토출구(147)의 하단부로부터 가로 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
만약, 상기 배출 가이드부(139)가 구비되지 않는다면, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하는 경우(도 9 기준), 상기 선회랩(134)은 상기 중간압 토출구(147)를 차폐하게 된다. 반면에, 상기 선회랩(134)이 가로 방향으로 일정거리 이동되면 상기 중간압 토출구(147)의 적어도 일부분은 개방될 수 있다. 그리고, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전되는 과정에서, 상기 중간압 토출구(147)가 개방되면 압축실의 중간압 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 배압실(BP)로 유입될 수 있다.
반면에, 상기 스크롤 압축기(100)가 정지된 상태에서, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하여 상기 중간압 토출구(147)가 막히면 상기 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여, 상기 랩 공간부로 유입되지 못하므로 평압이 유지되지 못하고 압축기의 신속한 재기동이 제한될 수 있다.
따라서, 본 실시 예는 상기 선회랩(134)에 배출 가이드부(139)를 형성하여 상기 중간압 토출구(147)가 완전히 차폐 또는 밀폐되지 않도록 함으로써, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하더라도 상기 중간압 토출구(147)와 압축실(압축기 구동시), 또는 상기 중간압 토출구(147)와 랩 공간부(압축기 정지시)는 연통될 수 있도록 한다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 상기 선회 스크롤(130)이 선회운동 하는 과정에서 다수의 압축실이 형성되고, 다수의 압축실은 그 체적이 감소하면서 상기 토출구(145)를 향하여 이동하게 된다.
이 과정에서, 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)은 상기 바이패스 홀(149)을 선택적으로 개방한다. 일 예로, 상기 선회랩(134)이 상기 바이패스 홀(149)을 개방하면, 상기 바이패스 홀(149)과 연통하는 압축실의 냉매는 상기 바이패스 홀(149)을 유동함으로써 상기 토출구(145)를 바이패스 하게 된다. 반면에, 상기 선회랩(134)이 상기 바이패스 홀(149)을 차폐하면, 상기 압축실의 냉매가 상기 바이패스 홀(149)을 유동하는 것이 제한된다.
한편, 상기 배압실(BP) 및 중간압 토출구(147)는 상기 배출 가이드부(139)에 의하여 항상 압축실과 연통될 수 있다. 즉, 상기 배출 가이드부(139)는, 상기 배압실(BP) 및 중간압 토출구(147)이 상기 압축실과 항상 연통될 수 있도록 하는 위치에서, 상기 선회랩(134)의 단부에 형성된다.
정리하면, 상기 선회랩(134)이 선회되는 과정에서 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하는 경우에도, 상기 배출 가이드부(139)의 함몰된 구성에 의하여 상기 중간압 토출구(147)의 하단부와 상기 선회랩(134)의 단부면이 서로 이격될 수 있다. 따라서, 스크롤 압축기 구동시, 압축실의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 배압실(BP)로 유입될 수 있다. 그리고, 스크롤 압축기 정지시, 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 랩 공간부로 유입될 수 있다.
상세히, 도 9a 내지 도 9c는 상기 선회랩(134)이 선회운동 하는 과정에서 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하는 모습, 즉 배출 가이드부(139)가 없다면 상기 선회랩(134)의 단부면이 상기 중간압 토출구(147)를 막게 되는 위치에 있는 모습을 보여준다.
도 9a 내지 도 9c과 같이 선회랩(134)이 위치하는 경우라도, 상기 중간압 토출구(147)는 상기 배출 가이드부(139)에 의해서 압축실과 연통될 수 있다. 따라서, 중간압(Pm)을 형성하는 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147) 및 배출 가이드부(139)를 경유하여, 선회랩(134)과 고정랩(144) 사이의 랩 공간부로 유입될 수 있다.
한편, 도 9a 내지 도 9c에 도시되지 않는 위치에, 선회랩(134)이 위치하는 경우에는, 상기 중간압 토출구(147)의 적어도 일부분이 개방된다. 즉, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 하단부 중 적어도 일부분을 개방할 수 있도록 가로 방향으로 이동한 상태에 있게 된다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 이전 실시 예와 동일하고, 다만, 토출커버의 구조에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예에 따른 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 다른 실시 예에 따른 토출커버(105)에서 상기 플로팅 플레이트(160)의 접촉부(164)와 마주보는 부분(일 예로 도 10에서는 토출커버(105)의 하면임)에는 충격흡수층(108)이 구비될 수 있다. 상기 토출커버(105)에는 상기 충격 흡수층(108)이 수용되는 홈(107)이 형성될 수 있다.
상기 충격 흡수층(108)은 일 예로 테프론 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 상기 충격 흡수층(108)은, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질로 형성될 수 있다.
상기 PTFE는, 불소 수지를 도료화 한 상태에서 상기 토출커버(105)의 홈(107)에 스프레이 되고 일정한 온도에서 가열, 소성 과정을 거치면서 비활성의 코팅층을 형성하게 된다.
상기 스크롤 압축기(100)가 운전하여 상기 배압실(BP)의 중간압에 의해서 상기 플로팅 플레이트(160)가 상승하는 경우, 상기 플로팅 플레이트(160)의 접촉부(164)(실질적으로는 코팅층(160b)는 상기 충격 흡수층(108)에 접촉하게 된다.
이 때, 상기 충격 흡수부(108)가 테프론인 경우 비커스 경도는 평균 15HV 정도되어 경도는 낮으나 토출커버에 비하여 연성이 크므로, 상기 테프론이 깨지지 않고, 상기 접촉부(164)의 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 상기 접촉부(164)의 코팅층(160a)의 경도값이 상기 충격 흡수부(108)의 경도값 보다 크므로, 상기 접촉부(164)의 마도 또한 방지될 수 있다.
이 때, 상기 충격 흡수층(108)이 충격 흡수를 효과적으로 하기 위하여 상기 충격 흡수층(108)의 두께는 50㎛ 이상일 수 있다.
위의 실시 예에서는 상기 토출커버(105)의 홈(107)에 충격 흡수층(108)가 구비되는 것이 개시되나, 이와 달리 상기 토출커버(105)에서 상기 플로팅 플레이트(160)의 접촉부(164)와 마주보는 부분 또는 상기 토출커버(105)에서 상기 플로팅 플레이트(160)와 마주보는 부분 또는 상기 토출커버(105)의 하면 전체에 상기 충격 흡수층이 코팅되는 것도 가능하다.
100: 스크롤 압축기 105: 토출커버
120: 메인 프레임 130: 선회 스크롤
140: 고정 스크롤 150: 배압 플레이트
160: 플로팅 플레이트 160a: 플레이트 바디
160b: 코팅층

Claims (15)

  1. 회전축이 구비되는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버;
    상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤;
    상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤;
    상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트;
    상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하며 상기 토출커버에 접촉할 수 있는 접촉부를 구비하는 플로팅 플레이트; 및
    상기 접촉부의 외면을 형성하는 코팅층을 포함하고,
    상기 토출커버는 제1경도값을 가지고, 상기 플로팅 플레이트는 제2경도값을 가지며, 상기 코팅층은 제3경도값을 가지고,
    상기 제3경도값은 상기 제1경도값 보다 작고 상기 제2경도값 보다 큰 스크롤 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로팅 플레이트는 알루미늄 재질로 형성되고,
    상기 코팅층은 아노다이징 피막을 포함하는 스크롤 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 25㎛이상 35㎛이하인 스크롤 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1경도값과 상기 제3경도값의 차이는 80HV 이상인 스크롤 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1경도값은 500HV 이상이고,
    상기 제2경도값은 110HV 이하이고,
    상기 제3경도값은 300HV이상 420HV 이하인 스크롤 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 플로팅 플레이트 외주면 전체에 형성되는 스크롤 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스크롤 또는 제 2 스크롤에는 상기 배압실 내의 냉매 배출을 가이드 하기 위한 배출 가이드부가 구비되는 스크롤 압축기.
  8. 회전축이 구비되는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버;
    상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤;
    상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤;
    상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매가 수용되는 배압실을 형성하는 배압 플레이트;
    상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하며 상기 토출커버에 접촉할 수 있는 접촉부를 구비하는 플로팅 플레이트;
    상기 접촉부의 외면을 형성하는 코팅층; 및
    상기 토출커버에서 상기 접촉부와 마주보는 부분에 구비되는 충격 흡수층을 포함하는 스크롤 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅층의 경도값은 상기 충격 흡수층의 경도값 보다 큰 스크롤 압축기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 충격 흡수층는 테프론 재질로 형성되는 스크롤 압축기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 플로팅 플레이트는 알루미늄 재질로 형성되고,
    상기 코팅층은 아노다이징 피막을 포함하는 스크롤 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 25㎛이상 35㎛이하인 스크롤 압축기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 토출커버에는 상기 충격 흡수층이 수용되기 위한 홈이 형성되는 스크롤 압축기.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 충격 흡수층는 상기 토출 커버에서 상기 배압 플레이트를 마주보는 면에 코팅되는 스크롤 압축기.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 충격 흡수층은 50㎛이상인 스크롤 압축기.
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