KR20160081431A

KR20160081431A - 스크롤 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치

Info

Publication number: KR20160081431A
Application number: KR1020140195251A
Authority: KR
Inventors: 조양희; 오성광
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-07-08
Also published as: EP3194783A4; US20160186754A1; RU2017122967A3; RU2017122967A; EP3194783A1; EP3194783B1; CN105736368A; BR112017009788A2; WO2016108444A1

Abstract

케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 및 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 배압실을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 배압실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및 상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 배압실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며, 상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절한다.

Description

스크롤 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치{Scroll compressor and air conditioner having the same}

본 발명은 공기조화장치에 사용되는 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기 가변 운전시 경부하 조건의 운전시에도 일정 이상의 배압력이 작용할 수 있도록 구성된 스크롤 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 로터리 압축기 등과 같은 다른 형식의 압축기와 비교하여 고효율이며, 저진동, 저소음이므로 다양한 공기조화장치에 사용되고 있다. 최근에는 에너지 절약을 위해 실제 부하에 맞추어 스크롤 압축기를 동작시킬 것이 요구되기 때문에, 부하가 작은 경우에도 고효율로 동작할 필요가 있다.

스크롤 압축기의 효율에 큰 영향을 주는 것은 배압실의 배압력이다. 그런데, 배압실의 배압력은 공기조화장치의 운전 조건에 따라 변화하게 된다. 따라서, 최대부하 조건에서 축방향 실링이 되는 배압력이 발생하도록 스크롤 압축기를 설계한 경우에는, 저부하 조건에서는 배압력이 낮아져서 스크롤 압축기의 축방향 실링이 제대로 되지 않는 문제점이 있다.

반대로, 최소부하 조건에서 축방향 실링이 되는 배압력이 발생하도록 스크롤 압축기를 설계한 경우에는, 최대부하 조건에서는 필요 이상의 배압력이 발생하므로 스크롤 압축기에 과부하가 걸리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 스크롤 압축기가 설치되는 공기조화장치의 운전 조건이 변화하는 경우에도 배압실의 배압력을 일정하게 유지하여 효율을 최대로 할 수 있는 스크롤 압축기와 이를 구비한 공기조화장치에 관련된다.

또한, 본 발명은 스크롤 압축기가 설치되는 공기조화장치의 운전 조건이 변화하는 경우에도 압축실로 공급되는 오일의 양을 일정하게 유지할 수 있는 스크롤 압축기와 이를 구비한 공기조화장치에 관련된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 및 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 스크롤 압축기는, 상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 배압실을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 배압실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및 상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 배압실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며, 상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하도록 할 수 있다.

이때, 상기 유량제어밸브는 상기 오일 공급로의 개방 면적을 조절하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기는 공기조화기의 실외 유닛에 설치되며, 상기 유량제어밸브는 상기 공기조화기의 제어부에 의해 제어될 수 있다.

또한, 상기 선회 스크롤을 지지하며, 상기 배압실이 마련된 메인 프레임에는 상기 오일 공급로의 배출단에 연결되는 오일 급유구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 오일 급유구는 상기 배압실에 연결되며 상기 구동 모터의 구동 샤프트와 평행한 수직 구멍과 상기 수직 구멍에 대해 직각으로 형성되며 상기 오일 공급로의 배출단과 연결되는 수평 구멍을 포함할 수 있다.

또한, 상기 유량제어밸브는 상기 구동 모터가 저속으로 회전할 때, 상기 오일 공급로를 통과하는 오일의 유량을 증가시켜 상기 배압실의 배압력이 상기 흡입 압력과 상기 토출 압력 사이의 값이 되도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 유량제어밸브는 상기 스크롤 압축기의 토출 압력이 최대일 때, 상기 오일 공급로를 차단할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관, 및 상기 토출관에 연결되며 상기 토출된 냉매에서 오일을 분리 및 회수하는 오일 분리기를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 스크롤 압축기는, 상기 오일 분리기와 상기 배압실을 연결하여 상기 오일 분리기에서 회수된 오일이 상기 배압실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및 상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 배압실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며, 상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전 주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절할 수 있다.

이때, 상기 유량제어밸브는 상기 오일 공급로의 개방 면적을 조절할 수 있다.

또한, 상기 유량제어밸브는 상기 구동 모터가 저속으로 회전할 때, 상기 오일 공급로를 통과하는 오일의 유량을 증가시켜 상기 배압실의 배압력이 상기 흡입 압력과 상기 토출 압력 사이의 값이 되도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 및 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 스크롤 압축기는, 상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 압축실을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 압축실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및 상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 압축실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며, 상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절할 수 있다.

이때, 상기 고정 스크롤에는 상기 압축실과 상기 오일 공급로의 배출단을 연결하는 보조 급유구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 유량제어밸브는 상기 구동 모터가 저속으로 회전할 때, 상기 오일 공급로를 통과하는 오일의 유량을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관, 및 증기 냉매 분사관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 스크롤 압축기는, 상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 증기 냉매 분사관을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 증기 냉매 분사관을 통해 상기 압축실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및 상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 압축실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며, 상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 공기조화장치는 상술한 특징 중 적어도 하나의 특징을 포함하는 스크롤 압축기가 설치된 실외 유닛; 및 설정된 조건에 따라 상기 스크롤 압축기를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기를 구비한 공기조화장치의 개략 구성을 나타낸 냉매 회로도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도;
도 3은 도 2의 스크롤 압축기의 확대 부분 단면도;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기 및 이를 구비한 공기조화장치의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기를 구비한 공기조화장치의 개략 구성을 나타낸 냉매 회로도이다.

도 1을 참조하면, 공기조화장치(100)는 1대의 실외 유닛(110), 2대의 실내 유닛(120), 및 제어부(130)를 포함한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기조화장치(100)는 이에 한정되지 않는다. 도 1에 도시된 공기조화장치(100)를 구성하는 실내 유닛(120)의 대수는 일 예일 뿐이며, 실내 유닛(120)은 1대일 수도 있고, 3대 이상일 수도 있다.

실외 유닛(110)과 실내 유닛(120)은 냉매가 흐르는 배관(121,122)으로 연결되어 냉매 회로를 형성한다. 2개의 실내 유닛(120)은 병렬로 배치되어 있다.

실외 유닛(110)에는 스크롤 압축기(1)와 응축기(113)가 설치되어 있으며, 응축기(113)로 실외 공기를 공급하는 실외 팬(115)이 마련된다. 따라서, 실외 팬(115)을 동작시키면, 실외 유닛(110)으로 흡입된 실외 공기가 응축기(113)를 통과하게 된다.

실내 유닛(120)에는 팽창 밸브(121)와 증발기(123)가 설치되며, 실내 공기를 증발기(123)로 공급하는 실내 팬(125)이 마련된다. 따라서, 실내 팬(125)을 동작시키면, 실내 유닛(120)으로 흡입된 실내 공기가 증발기(123)를 통과하게 된다.

제어부(130)는 스크롤 압축기(1), 실외 팬(115), 실내 팬(125)을 제어할 수 있도록 전기적으로 연결되어 있다. 제어부(130)는 사용자의 조작에 따라 2개의 실내 유닛(120)을 동작시킨다. 2대의 실내 유닛(120)이 모두 동작하는 경우에는 실외 유닛(110)의 스크롤 압축기(1)에는 최대 부하가 걸리고, 1대의 실내 유닛(120)이 동작하는 경우에는 스크롤 압축기(1)에 최소 부하가 걸린다. 시스템 공기조화기와 같이 실내 유닛(120)이 3개 이상인 경우에는 스크롤 압축기(1)에 걸리는 부하의 변동이 매우 크다.

본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 이와 같이 부하가 변동하는 경우에도 스크롤 압축기(1)에 배압력이 일정하게 작용하므로 압축실의 실링을 효과적으로 수행된다. 따라서, 스크롤 압축기(1)에서 냉매의 누설이 방지되므로 스크롤 압축기(1)의 작동 효율이 향상될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

스크롤 압축기(1)는 냉매 가스를 흡입하여 압축하는 것으로서, 케이싱(10), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(70), 오일 공급로(80), 및 유량제어밸브(90)를 포함한다.

케이싱(10)은 원통 형상의 밀폐 용기이며, 케이싱(10)의 내부 공간에는 압축 기구(40), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 구동 모터(70)가 수용된다. 메인 프레임(20)과 서브 프레임(30)은 케이싱(10) 내부에 상하로 일정 간격을 두고 각각 고정된다. 메인 프레임(20)과 서브 프레임(30) 사이에는 구동 모터(70)가 회전 가능하게 설치된다.

또한, 케이싱(10)에는 흡입관(3)과 토출관(5)이 설치되어 있다. 흡입관(3)은 케이싱(10)을 관통하여, 그 일단이 압축 기구(40)에 접속되어 있다. 토출관(5)은 케이싱(10)을 관통하며, 그 일단이 케이싱(10)의 내부 공간인 메인 프레임(20)과 구동모터(70) 사이의 공간에 설치된다.

메인 프레임(20)의 상측에는 압축 기구(40)가 설치되고, 서브 프레임(30)의 하측에는 윤활유인 오일이 저장된 저유조(35)가 마련된다.

메인 프레임(20)은 원판 형상으로 형성되며, 하면에는 돌출부(21)가 형성된다. 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에는 축 지지구멍(22)이 형성되며, 축 지지구멍(22)에는 베어링 메탈(bearing metal)(23)이 압입되어 있다. 베어링 메탈(23)에는 구동 샤프트(75)의 주축부(76)가 관통하도록 삽입되어 있어 구동 샤프트(75)의 회전을 지지한다. 축 지지구멍(22)의 상측으로는 축 지지구멍(22)의 내경보다 큰 내경을 갖는 보스 삽입홈(25)이 마련된다.

메인 프레임(20)의 상면에는 보스 삽입홈(25)의 상단을 형성하는 환상 돌출부(26)가 마련된다. 환상 돌출부(26)의 상면은 선회 스크롤(60)과 접촉하여 지지하는 경면(26-1)을 형성한다. 또한, 환상 돌출부(26)의 상면에는 보스 삽입홈(25)을 둘러싸도록 오일 링(27)이 설치된다. 환상 돌출부(26) 외측으로는 환상의 홈부(28)가 마련되며, 환상의 홈부(28)는 배압실을 형성한다. 배압실(28)에는 저유조(35)에서 공급되는 오일이 충진된다. 또한, 선회 스크롤(60)과 메인 프레임(20) 사이의 배압실(28)에는 선회 스크롤(60)이 자전하는 것을 방지하는 올댐 링(oldham ring)(69)이 설치된다. 오일 링(27)은 배압실(28)과 보스 삽입홈(25)이 연통되는 것을 방지한다.

메인 프레임(20)의 측면에는 메인 프레임(20)의 상면에 선회 스크롤(60)의 하면을 지지할 수 있도록 마련되는 배압실(28)에 연통되는 오일 급유구멍(24)이 형성된다. 오일 급유구멍(24)에는 케이싱(10)의 하부에 마련된 저유소(35)와 연결된 오일 공급로(80)가 연결된다. 오일 급유구멍(24)은 배압실(28)에 연결되며 구동 모터(70)의 구동 샤프트(75)와 평행한 수직 구멍(24-1)과 이 수직 구멍(24-2)에 대해 대략 직각으로 형성되며 오일 공급로(80)의 배출단(81)과 연결되는 수평 구멍(24-2)을 포함한다.

압축 기구(40)는 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)을 포함한다. 고정 스크롤(50)은 메인 프레임(20)의 상측에 설치되고, 고정 스크롤(50)과 메인 프레임(20)에 의해 형성된 공간에 선회 스크롤(60)이 수용된다. 선회 스크롤(60)은 고정 스크롤(50)과 맞물리며, 고정 스크롤(50)에 대해 선회 운동할 수 있도록 고정 스크롤(50)과 메인 프레임(20) 사이에 설치된다.

고정 스크롤(50)은 몸체부(51)와 복수의 고정 스크롤 랩(53)을 포함한다. 몸체부(51)는 케이싱(10)의 내면에 대응하는 소정 형상으로 형성되며, 복수의 고정 스크롤 랩(53)은 몸체부(51)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상으로 형성된다. 몸체부(51)의 중앙에는 몸체부(51)를 관통하는 토출 구멍(55)이 형성되며, 몸체부(51)의 일측에는 흡입구(56)가 형성된다. 흡입구(56)에는 냉매가 인입되는 흡입관(3)이 연결된다.

선회 스크롤(60)은 원판부(61), 복수의 선회 스크롤 랩(63), 및 보스부(65)를 포함한다. 원판부(61)는 일정 두께와 면적을 가지며, 복수의 선회 스크롤 랩(63)은 원판부(61)의 일면에 일정 두께와 높이를 갖는 인볼류트 곡선 형상으로 형성된다. 복수의 선회 스크롤 랩(63)은 복수의 고정 스크롤 랩(53)과 치합될 수 있도록 형성된다. 보스부(65)는 원판부(61)의 타측면의 중앙에 형성된다. 원판부(61)에는 오일의 통로가 되는 제1유로(66)와 제2유로(67)가 마련된다. 제1유로(66)는 보스부(65)와 원판부(61)의 상면을 연결하도록 형성되고, 제2유로(67)는 원판부(61)의 상면과 원판부(61)의 측면을 연결하도록 형성된다.

선회 스크롤(60)의 복수의 선회 스크롤 랩(63)이 고정 스크롤(50)의 복수의 고정 스크롤 랩(53)과 맞물리고, 보스부(65)가 메인 프레임(20)의 보스 삽입홈(25)에 삽입된다. 또한, 보스부(65)가 형성된 원판부(61)의 일면이 메인 프레임(20)의 경면(26-1)에 의해 지지된다. 따라서, 메인 프레임(20)의 경면(26-1)에 의해 지지되는 원판부(61)의 일면도 경면(61-1)을 형성한다.

고정 스크롤(50)의 복수의 고정 스크롤 랩(53)과 선회 스크롤(60)의 복수의 선회 스크롤 랩(63)에 의해 형성되는 압축 포켓(P)들이 압축실을 구성하게 된다.

구동 모터(70)는 고정자(71)와 회전자(72)를 포함한다. 고정자(71)는 케이싱(10)의 내면에 고정되어 있다. 회전자(72)는 고정자(71)의 내측에 회전 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 회전자(72)에는 구동 샤프트(75)가 관통하도록 삽입되어 있다.

구동 샤프트(75)는 일정 길이를 갖도록 형성된 축부(76)와, 그 축부(76)의 일측에서 연장 형성된 편심부(77)를 포함한다. 구동 샤프트(75)의 축부(76)는 구동 모터(70)의 회전자(72)에 압입되며, 축부(76)의 일단은 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에 삽입되어 베어링 메탈(23)에 의해 지지된다. 구동 샤프트(75)의 편심부(77)는 선회 스크롤(60)의 보스부(65)에 삽입된다. 구동 샤프트(75)의 편심부(77)와 선회 스크롤(60)의 보스부(65) 사이에도 베어링 메탈(64)이 설치된다.

구동 샤프트(75)의 축부(76)에는 회전자(72)의 상측으로 밸런스 웨이트(74)가 설치된다. 축부(76)의 하측 부분은 서브 프레임(30)에 설치된 베어링 메탈(31)에 의해 지지된다.

또한, 구동 샤프트(75)에는 축부(76)와 편심부(77)를 관통하도록 형성된 오일 유로(78)가 형성된다. 구동 샤프트(75)의 하단(37)은 케이싱(10)의 저유조(35)에 잠긴 상태이다. 구동 샤프트(75)가 회전하면, 저유조(35)에 작용하는 압력에 의해 저유조(35)에 저장된 오일이 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 선회 스크롤(60)의 보스부(65)로 공급된다.

오일 공급로(80)는 케이싱(10)의 하측에 마련된 저유조(35)와 메인 프레임(20)에 마련된 배압실(28)을 연결하도록 형성된다. 따라서, 오일 공급로(80)의 배출단(81)은 메인 프레임(20)에 형성된 오일 급유구(24)에 연결된다. 저유조(35)에 수용된 오일은 저유조(35)에 작용하는 압력에 의해 오일 공급로(80)를 통해 배압실(28)로 공급된다. 오일 공급로(80)는 파이프나 튜브로 형성될 수 있다.

유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80)에 설치되어 오일 공급로(80)를 통과하여 배압실(28)로 이동하는 오일의 유량을 조절한다. 유량제어밸브(90)는 오일공급로(80)의 개방 면적을 조절함으로써 오일 공급로(80)를 통과하는 오일의 유량을 조절하도록 구성될 수 있다. 유량제어밸브(90)로는 전기신호에 따라 개방 면적을 조절할 수 있는 전자비례형 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 유량제어밸브(90)는 케이싱(10)의 흡입관(3)으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 케이싱(10)의 토출관(5)으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(75)의 회전 주파수에 따라 오일 공급로(80)를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하도록 형성된다.

스크롤 압축기(1)가 공기조화장치(100)(도 1 참조)에 설치되는 본 실시예의 경우에는 유량제어밸브(90)가 공기조화장치(100)의 제어부(130)에 전기적으로 연결되어 있으므로, 공기조화장치(100)의 제어부(130)에 의해 제어된다. 구체적으로, 공기조화장치(100)의 제어부(130)가 스크롤 압축기(1)의 흡입관(3)으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 스크롤 압축기(1)의 토출관(5)으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수를 실시간으로 측정하고, 측정된 흡입 압력, 토출 압력, 및 회전 주파수에 따라 메인 프레임(20)의 배압실(28)에 적절한 배압력을 인가할 수 있는 유량의 오일이 공급될 수 있도록 유량제어밸브(90)를 제어한다. 냉매의 흡입 압력과 토출 압력, 및 구동 모터(75)의 회전 주파수에 따른 유량제어밸브(90)의 개폐 정도는 룩업 테이블로 제어부(130)의 메모리(131)에 저장될 수 있다.

이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 동작에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 스크롤 압축기(1)의 전원이 온되면, 구동 모터(70)에 전원이 인가되어 구동 모터(70)의 회전자(72)가 회전하게 된다. 상기 구동 모터(70)의 회전자(72)가 회전하면, 회전자(72)와 일체로 결합된 구동 샤프트(75)가 메인 프레임(20)의 베어링 메탈(23)과 서브 프레임(30)의 베어링 메탈(31)에 의해 지지되어 회전하게 된다. 구동 샤프트(75)가 회전하게 되면 구동 샤프트(75)의 편심부(77)에 결합된 선회 스크롤(60)이 구동 샤프트(75)의 축 중심을 기준으로 선회 운동을 하게 된다. 이때, 선회 스크롤(60)은 올댐 링(69)에 의해 자전이 방지되면서 선회 운동을 하게 된다.

선회 스크롤(60)이 구동 샤프트(75)에 의해 선회 운동을 하면, 선회 스크롤(60)의 복수의 선회 스크롤 랩(63)이 고정 스크롤(50)의 복수의 고정 스크롤 랩(53)과 맞물려 선회 운동을 하게 된다. 그러면, 복수의 선회 스크롤의 랩(63)과 복수의 고정 스크롤 랩(53)에 의해 복수의 압축 포켓(P)이 형성되고 이 복수의 압축 포켓(P)이 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)의 중심부로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 냉매를 흡입하고 압축하여 고정 스크롤(50)의 토출 구멍(55)을 통해 압축된 냉매를 토출하게 된다. 토출 구멍(55)으로 토출된 냉매는 케이싱(10) 내부의 공간을 통해 케이싱(10)의 측벽에 설치된 토출관(5)으로 인입되고, 토출관(5)을 통해 케이싱(10)의 외부로 배출된다. 복수의 고정 스크롤 랩(53)과 선회 스크롤 랩(63)에 의해 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되는 냉매는 메인 프레임(20)의 측면에 형성되며, 흡입관(3)이 연결된 흡입구(56)를 통해 흡입된다.

그리고, 케이싱(10)의 하부의 저유조(35)에 저장된 오일은 구동 샤프트(75)가 회전하면, 케이싱(10) 내부에 작용하는 압력에 의해 저유조(35)에 하단이 잠긴 구동 샤프트(75)의 내부에 형성된 오일 유로(78)를 통해 구동 샤프트(75)의 상단 쪽으로 공급된다. 오일 유로(78)를 통해 공급되는 오일은 선회 스크롤(60)의 보스부(65)를 채우고 보스부(65)의 베어링 메탈(64)을 통해 메인 프레임(20)의 보스 삽입홈(25)을 채운다.

그리고, 보스부(65)를 채운 오일의 일부는 선회 스크롤(60)의 원판부(61)에 마련된 제1유로(66)를 통해 선회 스크롤(60)의 상면으로 공급된다. 제1유로(66)를 통해 선회 스크롤(60)의 상면으로 공급된 오일은 고정 스크롤(50)의 복수의 고정 스크롤 랩(53)과 선회 스크롤(60)의 복수의 선회 스크롤 랩(63) 사이로 유입되어, 복수의 선회 스크롤 랩(63)의 상단면과 복수의 선회 스크롤 랩의 상단면이 접촉하는 고정 스크롤(50)의 접촉면 사이와 고정 스크롤(50)의 복수의 고정 스크롤 랩(53)의 하단면과 복수의 고정 스크롤 랩(53)의 하단면이 접촉되는 선회 스크롤(60)의 접촉면 사이에서 윤활 작용을 하여 접촉면 사이의 마찰을 방지할 뿐만 아니라, 실링 작용을 하여 냉매의 누설을 방지한다.

또한, 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60) 사이로 공급된 오일의 일부는 제2유로(67)를 통해 선회 스크롤(60)의 원판부(61)의 측면으로 배출되어 배압실(28)로 공급된다. 배압실(28)로 공급된 오일은 선회 스크롤(60)을 상측으로 가압하여 선회 스크롤(60)이 고정 스크롤(50)에 대해 실링된 상태로 회전할 수 있도록 한다.

한편, 보스 삽입홈(25)을 채운 오일의 일부는 선회 스크롤(60)의 원판부(61)의 경면(61-1)과 메인 프레임(20)의 경면(26-1) 사이로 공급된다. 또한, 보스 삽입홈(25)을 채운 오일의 일부는 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에 설치된 베어링 메탈(23)을 통해 케이싱(10)의 하부에 마련된 저유조(35)로 회수된다.

또한, 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 구동 샤프트(75)의 끝단으로 공급되는 오일의 일부는 구동 샤프트(75)의 축부(76)에 형성된 보조 오일 통로(79)를 통해 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에 설치된 베어링 메탈(23)로 직접 공급된다.

스크롤 압축기(1)가 공기조화장치(100)(도 1 참조)에 설치될 경우, 공기조화장치(100)에 작용하는 부하에 따라 스크롤 압축기(1)의 용량을 가변시키게 된다. 즉, 부하가 크게 될 경우 스크롤 압축기(1)의 운전 속도를 올려 냉매를 압축시키는 용량을 증가시키게 되고, 부하가 작게 될 경우 스크롤 압축기(1)의 운전 속도를 줄여 냉매를 압축시키는 용량을 감소시키게 된다.

이와 같이 스크롤 압축기(1)의 용량을 증가시키기 위하여 스크롤 압축기(1)의 운전 속도를 고속으로 할 경우에는, 저유조(35)에 고압이 작용하므로 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 보스부(65)로 공급되는 오일의 유량이 많게 되어 선회 스크롤(60)의 원판부(61)의 제1유로(66)를 통해 복수의 선회 스크롤 랩(63)과 고정 스크롤 랩(53) 사이로 공급되는 오일의 양이 충분하고, 제1유로(66)와 제2유로(67)를 통해 배압실(28)로 공급되는 오일의 양이 충분하게 되어 배압실(28)에 적절한 배압력이 인가되므로 압축실(P)의 실링을 효과적으로 할 수 있게 된다. 따라서, 이 경우에는 유량제어밸브(90)가 오일 공급로(80)를 차단하여 오일 공급로(80)를 통해 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일이 배압실(28)로 공급되지 않도록 한다. 예를 들어, 스크롤 압축기(1)가 최대 속도로 회전하는 경우에는, 유량제어밸브(90)가 오일 공급로(80)를 차단하여 오일 공급로(80)를 통해 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일이 배압실(28)로 공급되지 않도록 할 수 있다.

그러나, 공기조화장치(100)(도 1 참조)의 부하가 적어, 스크롤 압축기(1)의 운전 속도를 저속으로 할 경우에는, 저유조(35)에 작용하는 압력이 작으므로 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 선회 스크롤(60)의 보스부(65)로 공급되는 오일의 유량이 적게 되어 선회 스크롤(60)의 원판부(61)의 제1유로(66)를 통해 복수의 선회 스크롤 랩(63)과 고정 스크롤 랩(53) 사이로 공급되는 오일의 양이 감소하고, 특히 제1유로(66)와 제2유로(67)를 통해 배압실(28)로 공급되는 오일의 양이 급격히 감소된다.

이와 같이, 스크롤 압축기(1)의 운전 속도가 저속이어서 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 공급되는 오일의 양이 적은 경우에는, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 케이싱(10)의 하부의 저유조(35)에 수용된 오일이 오일 공급로(80)를 통해 메인 프레임(20)의 배압실(28)로 공급된다. 이때, 유량제어밸브(90)는 스크롤 압축기(1)로 흡입되는 냉매의 흡입 압력과 스크롤 압축기(1)에서 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수에 따라, 오일 공급로(80)를 통과하는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 스크롤 압축기(1)가 저속으로 회전하는 경우에도 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)뿐만 아니라 케이싱(10)의 외측에 설치된 오일 공급로(80)를 통해 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일이 배압실(28)로 공급되므로 적절한 배압력이 발생한다. 즉, 배압실(28)의 배압력이 냉매의 흡입 압력과 토출 압력 사이의 값이 되도록 오일 공급로(80)를 통해 배압실(28)에 저유조(35)의 오일을 공급할 수 있다.

예를 들어, 토출 압력(Pd)과 흡입 압력(Ps)의 비가 2 이하이고(Pd/Ps ≤ 2), 운전 주파수가 30 RPS(Rounds per second) 이하(RPS ≤ 30)인 경우에는, 제어부(130)가 유량제어밸브(90)를 개방하여 저유조(35)의 오일이 오일 공급로(80)를 통해 배압실(28)로 공급되도록 설정할 수 있다.

따라서, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 스크롤 압축기(1)에 고부하가 작용하여 스크롤 압축기(1)가 고속으로 회전하여 케이싱(10) 내부에 고압이 작용할 때에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 배압실(28)로 충분한 오일이 공급되므로 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 또한, 스크롤 압축기(1)에 저부하가 작용하여 스크롤 압축기(1)가 저속으로 회전하여 케이싱(10) 내부에 저압이 작용하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78) 외에 케이싱(10)의 외부에 설치된 오일 공급로(80)를 통해 저유조(35)의 오일이 직접 배압실(28)로 공급되므로 배압실(28)에 적절한 배압력이 인가되어 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 공기조화장치(100)에 작용하는 부하의 크기가 변동하여도 고효율로 작동하게 된다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 케이싱(10), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(70), 오일 공급로(80'), 및 유량제어밸브(90)를 포함한다. 본 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')의 케이싱(10), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(50)는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 케이싱(10)의 저유조(35)의 오일을 배압실(28)로 공급하는 구조가 아니라 오일 분리기(200)에 의해 분리된 오일을 배압실(28)로 공급하는 구조라는 점에서 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 상이하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')의 일측에는 스크롤 압축기(1)에서 토출된 냉매에서 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(200)가 설치된다. 오일 분리기(200)의 측면에는 스크롤 압축기(1)의 토출관(5)과 연결되는 인입구(201)가 마련되고, 오일 분리기(200)의 상단에는 냉매 배출관(203)이 연결되며, 오일 분리기(200)의 하단에는 오일 회수관(205)이 마련된다. 인입구(201)를 통해 오일 분리기로 인입된 오일을 함유한 냉매는 오일 분리기(200)에 의해 오일과 냉매로 분리되고 오일이 제거된 냉매는 냉매 배출관(203)을 통해 응축기(113)(도 1 참조)로 공급되고, 분리된 오일은 오일 회수관(205)으로 배출된다.

오일 공급로(80')는 오일 분리기(200)의 오일 회수관(205)과 케이싱(10)의 배압실(28)을 연결하도록 형성된다. 따라서, 스크롤 압축기(1)의 메인 프레임(20)에는 오일 공급로(80')의 배출단(81)과 연결되는 오일 급유구(24)가 형성된다. 오일 급유구(24)는 배압실(28)에 연결되며 구동 모터(70)의 구동 샤프트(75)와 평행한 수직 구멍(24-1)과 이 수직 구멍(24-1)에 대해 대략 직각으로 형성되며 오일 공급로(80')의 배출단(81)과 연결되는 수평 구멍(24-2)을 포함한다. 따라서, 오일 분리기(200)에서 분리된 오일은 오일 분리기(200)와 스크롤 압축기(1)의 배압실(28)을 연결하는 오일 공급로(80')에 의해 배압실(28)로 공급될 수 있다. 이때, 오일 분리기(200)에서 분리된 오일은 오일 분리기(200)와 배압실(28)에 작용하는 압력의 차이에 의해 배압실로 공급된다.

또한, 오일 공급로(80')에는 오일 공급로(80')를 통과하여 배압실(28)로 이동하는 오일의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브(90)가 설치된다. 유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80')의 개방 면적을 조절함으로써 오일 공급로(80')를 통과하는 오일의 유량을 조절하도록 구성될 수 있다. 유량제어밸브(90)로는 전기신호에 따라 개방 면적을 조절할 수 있는 전자비례형 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 유량제어밸브(90)는 케이싱(10)의 흡입관(3)으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 케이싱(10)의 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수에 따라 오일 공급로(80')를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하도록 형성된다. 이와 같은 유량제어밸브(90)는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 유량제어밸브(90)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 공기조화장치(100)(도 1 참조)에 고부하가 걸려 스크롤 압축기(1')가 고속으로 회전하는 경우에는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 동일하게 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)과 선회 스크롤(60)과 메인 프레임(20)에 의해 형성되는 배압실(28)로 충분한 오일이 공급된다. 따라서, 스크롤 압축기(1')는 효과적으로 흡입되는 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 이때, 유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80')를 차단하여 오일 분리기(200)에 의해 회수된 오일이 배압실(28)로 공급되는 것을 차단한다.

그러나, 공기조화장치(100)에 저부하가 걸려 스크롤 압축기(1')가 저속으로 회전하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)과 선회 스크롤(60)과 메인 프레임(20)에 의해 형성되는 배압실(28)로 공급되는 오일의 양이 감소하게 된다. 이 경우에는, 유량제어밸브(90)가 스크롤 압축기(1')에 인가되는 부하에 따라 배압실(28)로 공급되는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 구체적으로, 유량제어밸브(90)는 스크롤 압축기(1')로 흡입되는 냉매의 흡입 압력과 스크롤 압축기(1')에서 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(75)의 회전 주파수에 따라, 오일 공급로(80')를 통과하여 배압실(28)로 공급되는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 이때, 유량제어밸브(90)는 공기조화장치(100)의 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 스크롤 압축기(1')가 저속으로 회전하는 경우에도 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)뿐만 아니라 케이싱(10)의 외측에 설치된 오일 분리기(200)에 연결된 오일 공급로(80')를 통해 오일 분리기(200)에서 회수된 오일이 배압실(28)로 공급되므로 적절한 배압력이 발생한다.

따라서, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 스크롤 압축기(1')에 고부하가 작용하여 스크롤 압축기(1')가 고속으로 회전할 때에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 배압실(28)로 충분한 오일이 공급되므로 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 또한, 스크롤 압축기(1')에 저부하가 작용하여 스크롤 압축기(1')가 저속으로 회전하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78) 외에 케이싱(10)의 외부에 설치된 오일 공급로(80')를 통해 오일 분리기(200)에서 분리된 오일이 직접 배압실(28)로 공급되므로 고정 스크롤(50)과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1')는 공기조화장치(100)에 작용하는 부하의 크기가 변동하여도 고효율로 작동할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 케이싱(10), 메인 프레임(20'), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(70), 오일 공급로(80"), 및 유량제어밸브(90)를 포함한다. 본 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)의 케이싱(10), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(70)는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 메인 프레임(20')은 상술한 스크롤 압축기(1)의 메인 프레임(20)과 그 구조가 유사하나, 오일 급유구(24)가 형성되지 않는 점에서 상술한 실시예에 따르는 스크롤 압축기(1)의 메인 프레임(20)과 상이하다.

본 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 케이싱(10)의 저유조(35)의 오일을 배압실(28)로 공급하는 구조가 아니라 케이싱(10)의 저유조(35)에 수용된 오일을 압축실(P)로 공급하는 구조라는 점에서 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 상이하다.

따라서, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 케이싱(10)의 외측에 케이싱(10)의 저유조(35)와 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)을 연결하는 오일 공급로(80")를 포함한다. 오일 공급로(80")를 압축실(P)에 연결하기 위해 고정 스크롤(50')의 일측면에 보조 급유구(54)가 마련된다. 보조 급유구(54)는 고정 스크롤(50')의 몸체부(51)의 일측면과 고정 스크롤 랩(53)이 형성되지 않은 몸체부(51)의 하면을 연통하도록 형성된다. 구체적으로, 보조 급유구(54)는 몸체부(51)의 일측면에서 몸체부(51)와 평행하게 형성되는 수평 구멍(54-1)과 수평 구멍(54-1)과 대략 수직하게 형성되며 복수의 고정 스크롤 랩(53) 사이의 몸체부(51) 일면에서 수평 구멍(54-1)과 만나도록 형성된 수직 구멍(54-2)을 포함한다. 이때, 수직 구멍(54-2)은 최외곽에 위치하는 고정 스크롤 랩(53)에 인접하도록 설치될 수 있다.

보조 급유구(54)의 수평 구멍(54-1)에는 오일 공급로(80")의 배출단(81)이 연결된다. 따라서, 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일은 오일 공급로(80")와 보조 급유구(54)를 통해 고정 스크롤 랩(53)과 선회 스크롤 랩(63)에 의해 형성되는 압축실(P)로 공급될 수 있다.

또한, 오일 공급로(80")에는 오일 공급로(80")를 통과하여 압축실(P)로 공급되는 오일의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브(90)가 설치된다. 유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80")의 개방 면적을 조절함으로써 오일 공급로(80")를 통과하는 오일의 유량을 조절하도록 구성될 수 있다. 유량제어밸브(90)로는 전기신호에 따라 개방 면적을 조절할 수 있는 전자비례형 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 유량제어밸브(90)는 케이싱(10)의 흡입관(3)으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 케이싱(10)의 토출관(5)으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수에 따라 오일 공급로(80")를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하도록 형성된다. 이와 같은 유량제어밸브(90)는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 유량제어밸브(90)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 공기조화장치(100)에 고부하가 걸려 스크롤 압축기(2)가 고속으로 회전하는 경우에는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 동일하게 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)와 선회 스크롤(60)의 제1유로(66)를 통해 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)로 충분한 오일이 공급된다. 또한, 압축실(P)로 공급된 오일의 일부는 선회 스크롤(60)에 형성된 제2유로(67)를 통해 배압실(28)로 공급될 수 있다. 따라서, 스크롤 압축기(2)는 효과적으로 흡입되는 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 이때, 유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80")를 차단하여 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일이 압축실(P)로 공급되는 것을 차단한다.

그러나, 공기조화장치(100)(도 1 참조)에 저부하가 걸려 스크롤 압축기(2)가 저속으로 회전하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)로 공급되는 오일의 양이 감소하게 된다. 이 경우에는, 유량제어밸브(90)가 스크롤 압축기(2)에 인가되는 부하에 따라 오일 공급로(80")를 통해 압축실(P)로 공급되는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 구체적으로, 유량제어밸브(90)는 스크롤 압축기(2)로 흡입되는 냉매의 흡입 압력과 스크롤 압축기(2)에서 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수에 따라, 오일 공급로(80")를 통과하여 압축실(P)로 공급되는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 이때, 유량제어밸브(90)는 공기조화장치(100)의 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 스크롤 압축기(2)가 저속으로 회전하는 경우에도 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)뿐만 아니라 케이싱(10)의 외측에 설치되며 저유조(35)에 연결된 오일 공급로(80")를 통해 저유조(35)의 오일이 압축실(P)로 공급되므로 압축실(P)이 충분하게 실링된다. 또한, 선회 스크롤(60)의 제2유로(67)를 통해 배압실(28)로 오일이 공급되므로 적절한 배압력이 발생한다.

따라서, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 스크롤 압축기(2)에 고부하가 작용하여 스크롤 압축기(2)가 고속으로 회전할 때에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 압축실(P)과 배압실(28)로 충분한 오일이 공급되므로 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 또한, 스크롤 압축기(2)에 저부하가 작용하여 스크롤 압축기(2)가 저속으로 회전하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78) 외에 케이싱(10)의 외부에 설치된 오일 공급로(80")를 통해 케이싱(10)의 저유조(35)의 오일이 직접 압축실(P)로 공급되므로 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)는 공기조화장치(100)에 작용하는 부하의 크기가 변동하여도 고효율로 작동할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')는 케이싱(10), 메인 프레임(20'), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(70), 오일 공급로(80'"), 및 유량제어밸브(90)를 포함한다. 본 실시예에 의한 스크롤 압축기(2'")의 케이싱(10), 메인 프레임(20'), 서브 프레임(30), 압축 기구(40), 구동 모터(70)는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')는 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)로 냉매를 공급하는 증기 냉매 분사관(vapor refrigerant injection pipe)(300)를 더 포함한다는 점에서 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(2)와 상이하다.

따라서, 고정 스크롤(50')의 일측면에는 냉매 분사구(57)가 마련된다. 냉매 분사구(57)는 고정 스크롤(50')의 몸체부(51)의 일측면과 고정 스크롤 랩(53)이 형성되지 않은 몸체부(51)의 하면을 연통하도록 형성된다. 구체적으로, 냉매 분사구(57)는 몸체부(51)의 일측면에서 몸체부(51)와 평행하게 형성되는 수평 구멍(57-1)과 수평 구멍(57-1)과 대략 수직하게 형성되며 복수의 고정 스크롤 랩(53) 사이의 몸체부(51) 일면에서 상기 수평 구멍(57-1)과 만나도록 형성된 수직 구멍(57-2)을 포함한다. 이때, 수직 구멍(57-2)은 최외곽에 위치하는 고정 스크롤 랩(53)에 인접한 몸체부(51)에 형성될 수 있다. 냉매 분사구(57)의 수평 구멍(57-1)에는 증기 냉매 분사관(300)이 연결된다.

본 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')의 오일 공급로(80'")는 케이싱(10)의 외측에 케이싱(10)의 저유조(35)와 증기 냉매 분사관(300)을 연결하도록 설치된다. 증기 냉매 분사관(300)에는 오일 공급로(80'")의 배출단(81)이 연결된다. 따라서, 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일은 오일 공급로(80'")를 통해 증기 냉매 분사관(300)으로 공급된 후, 증기 냉매 분사관(300)으로 인입되는 냉매와 함께 고정 스크롤 랩(53)과 선회 스크롤 랩(63)에 의해 형성되는 압축실(P)로 공급될 수 있다.

또한, 오일 공급로(80'")에는 오일 공급로(80'")를 통과하여 증기 냉매 분사관(300)으로 공급되는 오일의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브(90)가 설치된다. 유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80'")의 개방 면적을 조절함으로써 오일 공급로(80'")를 통과하는 오일의 유량을 조절하도록 구성될 수 있다. 유량제어밸브(90)로는 전기신호에 따라 개방 면적을 조절할 수 있는 전자비례형 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있다. 유량제어밸브(90)는 케이싱(10)의 흡입관(3)으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 케이싱(10)의 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수에 따라 오일 공급로(80'")를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하도록 형성된다. 이와 같은 유량제어밸브(90)는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 유량제어밸브(90)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')는 공기조화장치(100)에 고부하가 걸려 스크롤 압축기(2')가 고속으로 회전하는 경우에는 상술한 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)와 동일하게 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)와 선회 스크롤(60)의 제1유로(66)를 통해 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)로 충분한 오일이 공급된다. 또한, 압축실(P)로 공급된 오일의 일부는 선회 스크롤(60)에 형성된 제2유로(67)를 통해 배압실(28)로 공급될 수 있다. 따라서, 스크롤 압축기(2')는 효과적으로 흡입되는 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 이때, 유량제어밸브(90)는 오일 공급로(80'")를 차단하여 케이싱(10)의 저유조(35)에 저장된 오일이 증기 냉매 분사관(300)을 통해 압축실(P)로 공급되는 것을 차단한다. 따라서, 증기 냉매 분사관(300)을 통해서는 증기 상의 냉매만이 압축실(P)로 공급된다.

그러나, 공기조화장치(100)에 저부하가 걸려 스크롤 압축기(2')가 저속으로 회전하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)로 공급되는 오일의 양이 감소하게 된다. 이 경우에는, 유량제어밸브(90)가 스크롤 압축기(2')에 인가되는 부하에 따라 오일 공급로(80'")를 통해 증기 냉매 분사관(300)으로 공급되는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 구체적으로, 유량제어밸브(90)는 스크롤 압축기(2')로 흡입되는 냉매의 흡입 압력과 스크롤 압축기(2')에서 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 구동 모터(70)의 회전 주파수에 따라 오일 공급로(80'")를 통과하여 증기 냉매 분사관(300)으로 공급되는 오일의 양을 적절하게 조절한다. 이때, 유량제어밸브(90)는 공기조화장치(100)의 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')는 스크롤 압축기(2')가 저속으로 회전하는 경우에도 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)뿐만 아니라 케이싱(10)의 외측에 설치되며 저유조(35)에 연결된 오일 공급로(80'")를 통해 저유조(35)의 오일이 증기 냉매 분사관(300)으로 공급되고, 증기 냉매 분사관(300)을 통해 냉매와 함께 압축실(P)로 공급되므로 압축실(P)이 충분하게 실링된다. 또한, 선회 스크롤(60)의 제2유로(67)를 통해 압축실(P)의 오일의 일부가 배압실(28)로 공급되므로 적절한 배압력이 발생한다.

따라서, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')는 스크롤 압축기(2')에 고부하가 작용하여 스크롤 압축기(2')가 고속으로 회전할 때에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78)를 통해 압축실(P)과 배압실(28)로 충분한 오일이 공급되므로 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 또한, 스크롤 압축기(2')에 저부하가 작용하여 스크롤 압축기(2')가 저속으로 회전하는 경우에는 구동 샤프트(75)의 오일 유로(78) 외에 케이싱(10)의 외부에 설치된 오일 공급로(80'")와 증기 냉매 분사관(300)을 통해 케이싱(10)의 저유조(35)의 오일이 냉매와 함께 직접 압축실(P)로 공급되므로 고정 스크롤(50')과 선회 스크롤(60)에 의해 형성되는 압축실(P)이 효과적으로 실링된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(2')는 공기조화장치(100)에 작용하는 부하의 크기가 변동하여도 고효율로 작동할 수 있다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1,1',2,2'; 스크롤 압축기 3; 흡입관
5; 토출관 10; 케이싱
20,20'; 메인 프레임 21; 돌출부
23; 베어링 메탈 25; 보스 삽입홈
30; 서브 프레임 31; 베어링 메탈
35; 저유조 40; 압축 기구
50,50'; 고정 스크롤 51; 몸체부
53; 고정 스크롤 랩 55; 토출구
60; 선회 스크롤 61; 원판부
63; 선회 스크롤 랩 66; 제1유로
67; 제2유로 70; 구동 모터
75; 구동 샤프트 78; 오일 유로
80,80',80",80'"; 오일 공급로 90; 유량제어밸브
100; 공기조화장치 110; 실외 유닛
113; 응축기 120; 실내 유닛
121; 팽창 밸브 123; 증발기
130; 제어부 131; 메모리
200; 오일 분리기 300; 증기 냉매 분사관

Claims

케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 및 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 배압실을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 배압실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및
상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 배압실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며,
상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 오일 공급로의 개방 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 스크롤 압축기는 공기조화기의 실외 유닛에 설치되며,
상기 유량제어밸브는 상기 공기조화기의 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 선회 스크롤을 지지하며, 상기 배압실이 마련된 메인 프레임에는 상기 오일 공급로의 배출단에 연결되는 오일 급유구가 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 4 항에 있어서,
상기 오일 급유구는 상기 배압실에 연결되며 상기 구동 모터의 구동 샤프트와 평행한 수직 구멍과 상기 수직 구멍에 대해 직각으로 형성되며 상기 오일 공급로의 배출단과 연결되는 수평 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 구동 모터가 저속으로 회전할 때, 상기 오일 공급로를 통과하는 오일의 유량을 증가시켜 상기 배압실의 배압력이 상기 흡입 압력과 상기 토출 압력 사이의 값이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 스크롤 압축기의 토출 압력이 최대일 때, 상기 오일 공급로를 차단하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관, 및 상기 토출관에 연결되며 상기 토출된 냉매에서 오일을 분리 및 회수하는 오일 분리기를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 오일 분리기와 상기 배압실을 연결하여 상기 오일 분리기에서 회수된 오일이 상기 배압실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및
상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 배압실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며,
상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전 주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 오일 공급로의 개방 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 스크롤 압축기는 공기조화기의 실외 유닛에 설치되며,
상기 유량제어밸브는 상기 공기조화기의 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 선회 스크롤을 지지하며, 상기 배압실이 마련된 메인 프레임에는 상기 오일 공급로의 배출단에 연결되는 오일 급유구가 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 11 항에 있어서,
상기 오일 급유구는 상기 배압실에 연결되며 상기 구동 모터의 구동 샤프트와 평행한 수직 구멍과 상기 수직 구멍에 대해 직각으로 형성되며 상기 오일 공급로의 배출단과 연결되는 수평 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 구동 모터가 저속으로 회전할 때, 상기 오일 공급로를 통과하는 오일의 유량을 증가시켜 상기 배압실의 배압력이 상기 흡입 압력과 상기 토출 압력 사이의 값이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 8 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 스크롤 압축기의 토출 압력이 최대일 때, 상기 오일 공급로를 차단하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 및 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 압축실을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 압축실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및
상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 압축실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며,
상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 15 항에 있어서,
상기 고정 스크롤에는 상기 압축실과 상기 오일 공급로의 배출단을 연결하는 보조 급유구가 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 15 항에 있어서,
상기 스크롤 압축기는 공기조화기의 실외 유닛에 설치되며,
상기 유량제어밸브는 상기 공기조화기의 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 15 항에 있어서,
상기 유량제어밸브는 상기 구동 모터가 저속으로 회전할 때, 상기 오일 공급로를 통과하는 오일의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
케이싱, 상기 케이싱에 수용되는 구동 모터, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 선회 스크롤, 상기 선회 스크롤에 치합하는 고정 스크롤, 상기 선회 스크롤의 하부에 마련된 배압실, 상기 케이싱에 설치되며 냉매를 상기 선회 스크롤과 상기 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 공급하는 흡입관, 상기 케이싱에 설치되며 상기 압축실에서 토출되는 가압된 냉매를 상기 케이싱의 외부로 토출하는 토출관, 및 증기 냉매 분사관을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 케이싱의 하부에 마련된 저유조와 상기 증기 냉매 분사관을 연결하여 상기 저유조의 오일이 상기 증기 냉매 분사관을 통해 상기 압축실로 공급되도록 형성된 오일 공급로; 및
상기 오일 공급로에 설치되며, 상기 오일 공급로를 통해 상기 압축실로 공급되는 오일의 유량을 제어할 수 있도록 형성된 유량제어밸브;를 포함하며,
상기 유량제어밸브는 상기 흡입관으로 흡입되는 냉매의 흡입 압력, 상기 토출관으로 토출되는 냉매의 토출 압력, 및 상기 구동 모터의 회전주파수에 따라 상기 오일 공급로를 통해 공급되는 오일의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 스크롤 압축기가 설치된 실외 유닛; 및
설정된 조건에 따라 상기 스크롤 압축기를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.