KR20160089779A

KR20160089779A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20160089779A
Application number: KR1020150009422A
Authority: KR
Inventors: 최윤성; 유병길; 김진호; 이병철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-07-28

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및 경판부와 그 경판부의 상면으로부터 돌출되어 상기 고정랩에 치합되는 선회랩을 갖고 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤과 함께 두 개 한 쌍의 압축공간을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 경판부는, 상기 선회랩이 형성되는 원판부; 및 상기 원판부로부터 반경방향으로 돌출되고 상기 선회랩의 입구단과 반경방향으로 중첩되게 형성되는 덧살부;를 구비하여 구성된다. 이에 의하여, 압축기의 반경방향 크기를 증가시키지 않으면서 선회랩의 입구단 측 실링거리를 증대시켜 냉매 누설을 방지하고, 충분한 랩 강성과 실링거리를 확보하면서 압축 용량을 증가시킬 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 서로 치합되어 상대 선회운동을 하면서 압축공간을 형성하는 고정스크롤과 선회스크롤을 구비한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 케이싱의 내부공간에 고정스크롤이 고정되고, 고정스크롤에 선회스크롤이 맞물려 선회운동을 하면서 고정스크롤의 고정랩과 선회스크롤의 선회랩 사이에 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축공간을 형성하는 압축기이다.

스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기를 보인 단면도이고, 도 2는 도 1의 선회스크롤에서 용량 증가 전과 용량 증가 후를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 용량 증가 전 선회스크롤의 실링거리 부족 현상을 설명하기 위해 보인 단면도이며, 도 4는 도 2의 용량 증가 후 선회스크롤의 실링거리가 도 3 보다 더욱 감소된 모습을 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 스크롤 압축기는, 케이싱(1), 상기 케이싱(1)의 내부공간에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터(2), 상기 구동모터(2)의 상측에 고정 설치되는 메인프레임(3), 상기 메인프레임(3)의 상면에 고정 설치되는 고정스크롤(4), 상기 메인프레임(3)과 상기 고정스크롤(4) 사이에 설치되고 상기 구동모터(2)의 회전축(23)에 편심 결합되어 상기 고정스크롤(4)과 함께 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 형성하는 선회스크롤(5), 상기 고정스크롤(4)과 상기 선회스크롤(5) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(5)의 자전운동을 방지하는 자전방지부재(6)를 포함하고 있다.

상기 메인프레임(3)은 상기 케이싱(1)의 내주면에 결합되고, 중앙에는 축수구멍(31)이 관통 형성되며, 축수구멍(31)의 상단에는 후술할 선회스크롤(5)의 보스부(53)가 선회 가능하게 삽입되도록 포켓홈(32)이 형성되어 있다.

상기 고정스크롤(4)은, 원판형의 경판부(41), 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)의 외주부로부터 저면 측으로 돌출되는 측벽부(45) 및 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)의 중심부로부터 저면 측으로 돌출되는 고정랩(42)을 구비하여 구성된다. 상기 측벽부(45)는 선단면(45a)의 외주부에서 상기 메인프레임(3)에 결합되고, 선단면(45a)의 내주부에서 후술할 선회스크롤(5)의 경판부(51)의 상면 외주부에 접촉된다. 상기 고정랩(42)은 인볼류트 곡선으로 형성된다. 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)의 반경방향 외측에는 흡입구(43)가 형성되고, 중앙측에는 토출구(44)가 형성되어 있다.

상기 선회스크롤(5)의 원판형 경판부(51) 상면에는 상기 고정랩(42)과 맞물려 압축공간(P)을 형성하도록 선회랩(52)이 형성되며, 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51) 저면에는 상기 회전축(23)에 결합되도록 보스부(53)가 형성되어 있다. 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51)는 상면의 외주부가 상기 고정스크롤(4)의 측벽부(45)에 접촉되어 환형의 중첩부(O)를 이룬다. 여기서, 상기 중첩부(O)의 반경방향 거리(상기 선회스크롤(5)의 경판부(51)의 외주면(51a)과 상기 고정스크롤(4)의 측벽부(45)의 내주면(45c) 사이 반경방향 거리)(이하, 실링거리)는 원주방향 상 측정위치에 따라 상이하고, 동일한 측정위치라 하더라도 상기 선회스크롤(5)이 선회운동함에 따라 가변된다. 한편, 상기 보스부(53)의 내주면에는 후술할 회전축(23)의 핀부(23d)와 결합되도록 부시베어링(54)이 삽입되어 있다.

상기 회전축(23)은 상기 구동모터(2)의 회전자(22)에 압입되는 축부(23a), 상기 축부(23a)의 상측에 구비되어 상기 메인프레임(3)에 지지되는 메인베어링부(23b), 상기 축부(23a)의 하측에 구비되어 상기 메인프레임(3)에 이격된 서브프레임(7)에 지지되는 서브베어링부(23c) 및 상기 메인베어링부(23b)의 상단에 편심지게 형성되어 상기 선회스크롤(5)의 보스부(53)에 삽입된 상기 부시베어링(54)에 결합되는 핀부(23d)로 이루어져 있다. 상기 메인베어링부(23b) 또는 상기 축부(23a)에는 상기 선회스크롤(5)이 선회운동을 하면서 발생되는 편심 하중을 상쇄시키기 위한 편심 질량(8)이 결합되어 있다.

도면중 미설명 부호인 11은 흡입관, 12는 토출관, 21은 고정자이다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는, 상기 구동모터(2)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 상기 구동모터(2)의 상기 회전자(22)에 결합된 상기 회전축(23)에 의해 상기 선회스크롤(5)이 상기 고정스크롤(4)에 대해 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 형성하여 냉매를 흡입·압축·토출시키게 된다.

여기서, 상기 압축공간(P)의 냉매는 상기 중첩부(O)에 의해 상기 고정스크롤(4)의 측벽부(45)와 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51) 사이로 누설되는 것이 억제된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 압축기의 반경방향 크기를 고려하여 사전에 결정된 반경을 갖는 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51)에서 상기 선회랩(52)의 외주면(52b)과 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51)의 외주면(51a) 사이 거리가 충분치 못해 상기 실링거리, 특히 상기 선회랩(52)의 입구단(52e) 측 실링거리가 부족하여 압축공간(P)의 냉매가 누설되는 문제점이 있었다. 즉, 압축기의 반경방향 크기를 증가시키지 않으면서 상기 선회랩(52)의 입구단(52e) 측 실링거리를 충분히 확보하는데 문제점이 있었다.

또, 종래의 스크롤 압축기에서는, 압축기의 사전에 결정된 반경방향 크기의 범위 내에서 충분한 랩 강성과 실링거리를 확보하면서 압축 용량을 증가시키는데 한계가 있었다. 더욱 구체적으로, 종래의 스크롤 압축기에서는, 랩 강성 확보를 위한 소정의 높이 대비 두께 비율을 유지하면서 랩의 높이 및 두께를 증가시켜 압축 용량을 증가시킬 수 있다. 이때, 랩의 두께는 랩의 내주면과 외주면이 서로 멀어지는 방향으로 이동되어 증가된다. 이에 따라, 상기 선회스크롤(5)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기의 반경방향 크기를 고려하여 사전에 결정된 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51) 반경으로 인하여, 상기 선회랩(52)의 외주면(52b)과 상기 선회스크롤(5)의 경판부(51)의 외주면(51a) 사이 반경방향 거리는 짧아지고, 특히 상기 선회랩(52)의 입구단(52e) 측에서 가장 짧아진다. 도 2에서 실선으로 도시된 선회랩은 용량 증가 전의 선회랩이고, 점선으로 도시된 선회랩은 용량 증가 후의 선회랩이다. 이에 따라, 상기 실링거리, 특히 상기 선회랩(52)의 입구단(52e) 측 실링거리는 용량 증가 전보다 더욱 축소되어 냉매 누설이 더욱 악화되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 압축기의 반경방향 크기를 증가시키지 않으면서 선회랩의 입구단 측 실링거리를 증대시켜 냉매 누설을 방지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 압축기의 사전에 결정된 반경방향 크기의 범위 내에서 충분한 랩 강성과 실링거리를 확보하면서 압축 용량을 증가시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및 경판부와 그 경판부의 상면으로부터 돌출되어 상기 고정랩에 치합되는 선회랩을 갖고 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤과 함께 두 개 한 쌍의 압축공간을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 경판부는, 상기 선회랩이 형성되는 원판부; 및 상기 원판부로부터 반경방향으로 돌출되고 상기 선회랩의 입구단과 반경방향으로 중첩되게 형성되는 덧살부;를 포함하는 스크롤 압축기를 제공한다.

또, 본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 환형의 측벽부 및 상기 측벽부의 내측에 구비되는 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및 외주부가 상기 측벽부의 선단면과 축방향으로 중첩되는 경판부 및 상기 경판부로부터 돌출되고 상기 고정랩에 치합되는 선회랩을 갖는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 선회스크롤의 경판부는, 상기 고정스크롤의 측벽부와의 중첩거리가 최소 실링거리보다 작게 형성되는 입구부를 갖는 원판부; 및 상기 원판부의 입구부에 형성되어 그 입구부의 중첩거리를 최소 실링거리 이상으로 형성하는 덧살부;를 포함하는 스크롤 압축기를 제공한다.

한편, 상기 선회스크롤의 경판부가 선회운동할 수 있는 공간을 형성하는 외벽부를 갖는 메인 프레임이 상기 고정스크롤에 결합될 수 있다.

상기 외벽부는, 상기 고정스크롤과의 체결을 위해 상기 외벽부의 원주방향을 따라 배열되는 복수의 볼트구멍; 및 상기 덧살부와의 충돌 방지를 위해 상기 외벽부의 내주면에 형성되는 충돌방지홈;을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 충돌방지홈은 상기 복수의 볼트구멍 중 두 볼트구멍 사이에 형성되고, 상기 충돌방지홈의 원주방향 길이가 상기 두 볼트구멍 사이 원주방향 이격거리보다 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 충돌방지홈과 상기 볼트구멍은 상기 외벽부의 원주방향으로 중첩되게 형성될 수 있다.

즉, 상기 외벽부의 중심으로부터 상기 충돌방지홈의 내주면까지의 거리가 상기 외벽부의 중심으로부터 상기 볼트구멍까지의 거리 이상으로 형성될 수 있다.

상기 덧살부는 상기 선회랩의 입구단을 기준으로 원주방향 상 ±70°의 범위 내에서 형성될 수 있다.

상기 케이싱의 내부공간에는 회전력을 발생시키는 구동모터 및 그 구동모터의 회전력을 상기 선회스크롤에 전달하는 회전축이 더 구비되고, 상기 원판부의 저면에는 상기 회전축에 결합되는 보스부가 형성되며, 상기 선회랩의 기초원의 중심, 상기 원판부의 중심 및 상기 보스부의 중심은 동축 상에 배치될 수 있다.

상기 선회랩의 입구단에는 그 선회랩의 입구단 높이보다 낮고, 그 선회랩의 입구단을 기준으로 상기 선회랩의 원주방향 반대측으로 연장된 강성보강 연장부가 형성되고, 상기 강성보강 연장부는 상기 덧살부의 범위 내에 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 선회스크롤의 경판부가 압축기의 반경방향 크기를 고려해 사전에 결정된 반경으로 형성되는 원판부 및 선회랩의 입구단 측에서 원판부로부터 반경방향으로 돌출되는 덧살부를 구비하여 구성됨으로써, 압축기의 반경방향 크기를 증가시키지 않으면서 선회랩의 입구단 측 실링거리를 증대시켜 냉매 누설을 방지할 수 있다.

또, 상기 원판부와 상기 덧살부를 구비하고, 소정의 높이 대비 두께 비율을 유지하면서 랩의 높이와 두께를 증가시킴으로써, 압축기의 사전에 결정된 반경방향 크기의 범위 내에서 충분한 랩 강성과 실링거리를 확보하면서 압축 용량을 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기를 보인 단면도,
도 2는 도 1의 선회스크롤에서 용량 증가 전과 용량 증가 후를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 용량 증가 전 선회스크롤의 실링거리 부족 현상을 설명하기 위해 보인 단면도,
도 4는 도 2의 용량 증가 후 선회스크롤의 실링거리가 도 3 보다 더욱 감소된 모습을 보인 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 보인 단면도,
도 6은 도 5의 고정스크롤, 선회스크롤 및 메인프레임을 보인 분해 사시도,
도 7은 도 6의 고정스크롤을 고정랩 측에서 바라본 평면도,
도 8은 도 6의 선회스크롤을 선회랩 측에서 바라본 평면도,
도 9는 도 8의 배면을 보인 평면도,
도 10은 도 6의 고정스크롤과 선회스크롤이 치합된 모습을 보인 단면도,
도 11은 도 10의 고정스크롤과 선회스크롤의 접촉관계를 설명하기 위해 보인 단면도,
도 12는 도 6의 선회스크롤이 메인프레임에 설치된 모습을 선회랩 측에서 바라본 평면도이다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 보인 단면도이고, 도 6은 도 5의 고정스크롤, 선회스크롤 및 메인프레임을 보인 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 고정스크롤을 고정랩 측에서 바라본 평면도이고, 도 8은 도 6의 선회스크롤을 선회랩 측에서 바라본 평면도이고, 도 9는 도 8의 배면을 보인 평면도이고, 도 10은 도 6의 고정스크롤과 선회스크롤이 치합된 모습을 보인 단면도이고, 도 11은 도 10의 고정스크롤과 선회스크롤의 접촉관계를 설명하기 위해 보인 단면도이며, 도 12는 도 6의 선회스크롤이 메인프레임에 설치된 모습을 선회랩 측에서 바라본 평면도이다. 여기서, 도 7, 도 10 및 도 11의 일점 쇄선은 선회스크롤의 경판부를 도시한 선이다. 그리고, 도 8의 일점 쇄선은 덧살부 측의 원판부를 도시한 선이고, 이점 쇄선은 덧살부와 동일한 반경을 갖는 가상의 원판을 도시한 선이다. 그리고, 도 12의 일점 쇄선은 선회스크롤의 경판부가 선회운동할 때 그 선회궤적의 외곽선을 도시한 선이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는, 케이싱(110)의 내부공간에 회전력을 발생하는 구동모터(120)가 설치되며, 상기 구동모터(120)의 상측에는 메인프레임(130)이 고정 설치될 수 있다. 상기 메인프레임(130)의 상면에는 고정스크롤(140)이 고정 설치되고, 상기 메인프레임(130)과 상기 고정스크롤(140) 사이에는 선회스크롤(150)이 설치되며, 상기 선회스크롤(150)은 상기 고정스크롤(140)과 함께 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 형성하도록 상기 구동모터(120)의 회전축(123)에 편심 결합될 수 있다. 그리고 상기 고정스크롤(140)과 상기 선회스크롤(150) 사이에는 상기 선회스크롤(150)의 자전운동을 방지하기 위한 자전방지부재(160)가 설치될 수 있다.

상기 메인프레임(130)은 원판형의 경판부(131) 및 상기 메인프레임(130)의 경판부(131)의 외주부로부터 상면측으로 돌출되는 외벽부(132)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 메인프레임(130)의 경판부(131)의 상면에는 후술할 선회스크롤(150)의 경판부(151)의 저면이 얹혀 축방향으로 지지되는 스러스트면(131a)이 형성되고, 상기 스러스트면(131a)의 중앙에는 후술할 회전축(123)의 메인베어링부(123b)를 지지하는 축수구멍(131b)이 관통 형성될 수 있다. 그리고 상기 축수구멍(131b) 주변의 스러스트면(131a)에는 실링부재(131c)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 후술할 베어링부재(190)를 통과하여 상기 케이싱(110)의 내부공간으로부터 상기 축수구멍(131b)(더욱 정확히는, 상기 축수구멍(131b), 후술할 회전축(123)의 메인베어링부(123b), 후술할 선회스크롤(150)의 경판부(151) 및 보스부(153)가 이루는 공간)으로 유입된 고압의 냉매가 배압실을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 실링부재(131c)의 외부 측 스러스트면(131a)에는 상기 자전방지부재(160)가 설치될 수 있다. 상기 자전방지부재(160)는 올담링으로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 핀-링 타입이 적용될 수도 있다.

상기 메인프레임(130)의 외벽부(132)는 환형으로 형성되어 그 외주면(132b)이 상기 케이싱(110)의 내주면에 결합되고, 그 선단면(132a)이 후술할 고정스크롤(140)의 측벽부(145)의 선단면(145a)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 외벽부(132)의 내부에는 후술할 선회스크롤(150)의 경판부(151)가 수용되고 선회운동을 할 수 있는 경판부 선회공간(S)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 외벽부(132)는, 압축기의 반경방향 크기를 최소화할 수 있도록, 그 외벽부(132)의 내주면(132c)이 후술할 선회스크롤(150)의 경판부(151)의 선회궤적에 간섭되지 않는 범위 내에서 최대한 근접하게 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 외벽부(132)는 상기 선회스크롤(150)의 선회운동 중심(C4)과 동심을 이루게 형성되고, 상기 외벽부(132)의 내주면(132c)이 후술할 선회스크롤(150)의 원판부(151a)의 선회궤적의 외곽선과 소정의 간격만큼 이격되게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 소정의 간격은 열팽창, 공차 등을 고려해서 상기 외벽부(132)와 상기 선회스크롤(150)이 충돌되지 않게 사전에 설정된 간격이다. 그리고, 상기 외벽부(132)의 내주면(132c) 일측에는 후술할 선회스크롤(150)의 덧살부(151b)와 간섭되지 않도록 그 외벽부(132)의 내주면(132c)에 음각진 충돌방지홈(132d)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 외벽부(132)에는 상기 고정스크롤(140)과의 체결을 위한 복수의 볼트구멍(133)이 상기 외벽부(132)의 원주방향을 따라 배열되고, 상기 충돌방지홈(132d)은 상기 복수의 볼트구멍(133) 중 두 볼트구멍(133) 사이에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 충돌방지홈(132d)은 상기 볼트구멍(133)과 상기 외벽부(132)의 원주방향으로 중첩되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 외벽부(132)의 중심으로부터 상기 충돌방지홈(132d)의 내주면까지의 반경방향 거리가 상기 외벽부(132)의 중심으로부터 상기 볼트구멍(133)까지의 반경방향 거리 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 상기 충돌방지홈(132d)의 원주방향 길이는 그 충돌방지홈(132d)이 형성되는 두 볼트구멍(133) 사이 원주방향 이격거리보다 작게 형성될 수 있다.

상기 고정스크롤(140)은, 원판형의 경판부(141), 상기 고정스크롤(140)의 경판부(141)의 외주부로부터 저면측으로 돌출되는 측벽부(145) 및 상기 고정스크롤(140)의 경판부(141)의 중심부로부터 저면측으로 돌출되는 고정랩(142)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 고정스크롤(140)의 측벽부(145)는 선단면(145a)의 외주부에서 상기 메인프레임(130)의 외벽부(132)와 결합되고, 선단면(145a) 내주부에서 후술할 선회스크롤(150)의 경판부(151)의 상면 외주부에 접촉되게 형성될 수 있다. 이를 위하여, 상기 고정스크롤(140)의 측벽부(145)는 외주면(145b)이 상기 메인프레임(130)의 외벽부(132)의 외주면(132b)과 대략 동일면 상에 위치하고, 내주면(145c)이 상기 메인프레임(130)의 외벽부(132)의 내주면(132c)보다 중심측에 위치하도록 형성될 수 있다.

상기 고정랩(142)은 후술할 선회스크롤(150)의 선회랩(152)에 치합되어 압축공간(P)을 이룰 수 있다. 상기 고정랩(142)은 예를 들어 인볼류트 곡선으로 형성될 수 있다. 인볼류트 곡선은 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적에 해당되는 곡선을 의미한다. 그리고, 상기 고정랩(142)은 그 고정랩(142)의 입구단(142e)이 상기 측벽부(145)의 내주면(145c) 일측에 이어질 수 있다. 한편, 상기 고정랩(142)은 선단면(142a)이 후술할 선회스크롤(150)의 경판부(151)에 이르는 높이로 형성되고, 그 높이를 기준으로 랩 강성 확보를 위해 소정의 높이 대비 두께의 비율을 갖도록 하는 두께로 형성될 수 있다. 여기서, 랩의 높이란 그 랩이 형성되는 경판부로부터 그 랩의 선단면까지의 거리이고, 랩의 두께란 그 랩의 외주면과 내주면 사이 수직거리이다.

상기 고정스크롤(140)의 경판부(141)에는 흡입관(111)과 상기 압축공간(P)이 연통되도록 흡입구(143)가 형성될 수 있다. 상기 흡입구(143)은 상기 고정랩(142)의 입구단(142e) 측에 형성될 수 있다.

그리고 상기 고정스크롤(140)의 경판부(141)의 중심에는 상기 압축공간(P)과 상기 케이싱(110)의 내부공간이 연통되도록 토출구(144)가 형성되고, 상기 토출구(144)의 단부에는 압축기의 정상운전시에는 상기 토출구(144)를 개방시키는 반면 압축기의 정지시에는 상기 토출구(144)를 폐쇄시켜 토출된 냉매가 상기 토출구(144)를 통해 상기 압축공간(P)으로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(미도시)가 설치될 수 있다.

상기 선회스크롤(150)은 그 경판부(151)의 상면에 돌출되어 상기 고정스크롤(140)의 고정랩(142)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 이루도록 선회랩(152)이 형성되고, 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151) 저면에는 후술할 회전축(123)의 보스결합홈(123d)에 삽입되어 회전력을 전달받을 수 있도록 보스부(153)가 형성될 수 있다.

상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)는, 상기 압축공간(P)의 냉매 누설을 방지하도록, 상면의 외주부가 상기 고정스크롤(140)의 측벽부(145)(더욱 정확히는, 상기 측벽부(145)의 선단면(145a)의 내주부)에 접촉되어 환형의 중첩부(O)를 이루고, 상기 선회스크롤(150)이 선회운동하더라도 상기 중첩부(O)가 환형을 갖도록(상기 중첩부(O)의 내측과 외측이 연통되는 부분이 없도록) 형성될 수 있다. 여기서, 상기 중첩부(O)의 반경방향 중첩거리(상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)의 외주면과 상기 고정스크롤(140)의 측벽부(145)의 내주면(145c) 사이 반경방향 거리)(이하, 실링거리)는 원주방향 상 측정위치에 따라 상이하고, 동일한 측정위치라 하더라도 상기 선회스크롤(150)이 선회운동함에 따라 가변될 수 있다. 이를 위하여, 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)는 원판형으로 형성되는 원판부(151a) 및 그 원판부(151a)의 외주면(151aa) 일측으로부터 반경방향으로 돌출되는 덧살부(151b)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 원판부(151a)는 압축기의 반경방향 크기를 고려하여 사전에 결정된 반경을 갖도록 형성되고, 상기 원판부(151a)의 상면에는 상기 선회랩(152)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 원판부(151a)의 외주면(151aa)과 상기 선회랩(152)의 외주면(152b)은 반경방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 있고, 그 이격거리는 상기 선회랩(152)의 출구단(152d) 측으로부터 입구단(152e) 측으로 갈수록 짧아질 수 있다. 즉, 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)가 상기 원판부(151a)로만 형성될 경우(상기 덧살부(151b)를 포함하지 않고 형성될 경우) 상기 선회랩(152)의 외주면(152b)과 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)의 외주면 사이 반경방향 거리는 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에서 가장 짧아지고, 이에 따라 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측 실링거리가 부족할 수 있다. 다시 말해, 상기 원판부(151a)의 입구부에서의 중첩거리가 최소 실링거리보다 작게 형성될 수 있다. 여기서, 최소 실링거리란 냉매 누설을 방지할 수 있는 실링거리 중 가장 짧은 실링거리를 지칭한다.

이를 고려하여, 본 실시예는, 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에서 그 선회랩(152)의 외주면(152b)과 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)의 외주면 사이 반경방향 거리를 증가시켜 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측 실링거리를 증가시키도록, 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에 반경이 상기 원판부(151a)의 반경보다 긴 상기 덧살부(151b)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 덧살부(151b)는 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에 배치되고(상기 원판부(151a)의 입구부에 배치되고), 상기 덧살부(151b)의 외주면(151ba)과 상기 원판부(151a)의 중심(C2) 사이 반경방향 거리가 상기 원판부(151a)의 반경보다 길게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)의 위치는 상기 선회스크롤(150)이 선회운동함에 따라 지속적으로 변하고, 이에 따라 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 주변에서 상기 실링거리 부족이 발생되거나 상기 중첩부(O)의 내측과 외측이 연통될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상기 덧살부(151b)는 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)을 기준으로 원주방향 양측으로 연장 형성될 수 있다. 즉, 상기 덧살부(151b)는 소정의 원주방향 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 덧살부(151b)의 원주방향 길이는 상기 메인프레임(130)의 충돌방지홈(132d)의 내부에서 선회운동할 수 있도록, 그 충돌방지홈(132d)의 원주방향 길이보다 작게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 덧살부(151b)는 전술한 원주방향 길이의 조건들을 만족하기 위해 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)을 기준으로 원주방향 상 ±70°의 범위 내에서 형성될 수 있다.

상기 선회랩(152)은 상기 고정랩(142)에 대응되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 선회랩(152)은 예를 들어 인볼류트 곡선으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 선회랩(152)은 기초원의 중심(C1)이 상기 원판부(151a)의 중심(C2)과 동축 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 선회랩(152)은 선단면(152a)이 상기 고정스크롤(140)의 경판부(141)에 이르는 높이로 형성되고, 그 높이를 기준으로 랩 강성 확보를 위해 소정의 높이 대비 두께의 비율을 갖도록 하는 두께로 형성될 수 있다. 한편, 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)에는 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)에서의 랩 강성을 더욱 강화시키기 위해 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)을 기준으로 상기 선회랩(152)의 원주방향 반대측(기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적방향)으로 연장된 강성보강 연장부(152f)가 형성될 수 있다. 상기 강성보강 연장부(152f)는 상기 선회랩(152)의 입구단(152e)보다 상기 선회랩(152)의 기초원의 중심(C1)측으로부터 더 멀리 이격되어 상기 실링거리가 악화되므로 상기 덧살부(151b)의 범위 내에 형성되는 것이 상기 실링거리 확보 측면에서 바람직할 수 있다.

상기 보스부(153)는 그 보스부(153)의 중심(C3)이 상기 선회랩(152)의 기초원의 중심(C1) 및 상기 원판부(151a)의 중심(C2)과 동축 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 보스부(153)는 속찬 원봉 형상으로 형성될 수도 있지만, 선회스크롤(150)의 무게를 낮추기 위해서는 속빈 원통 모양으로 형성될 수 있다.

상기 회전축(123)은 상기 구동모터(120)의 회전자(122)에 압입되는 축부(123a), 상기 축부(123a)의 상측에 구비되어 상기 메인프레임(130)에 지지되는 메인베어링부(123b), 상기 축부(123a)의 하측에 구비되어 상기 메인프레임(130)에 이격된 서브프레임(170)에 지지되는 서브베어링부(123c) 및 상기 메인베어링부(123b)의 상단에 편심지게 형성되어 상기 선회스크롤(150)의 보스부(153)가 삽입 결합되는 보스결합홈(123d)으로 이루어질 수 있다. 상기 메인베어링부(123b) 또는 상기 축부(123a)에는 상기 선회스크롤(150)이 선회운동을 하면서 발생되는 편심 하중을 상쇄시키기 위한 편심 질량(180)이 결합될 수 있다. 그리고, 상기 선회스크롤(150)의 보스부(153)와 회전축(123)의 보스결합홈(123d) 사이에는 상기 보스부(153)와 보스결합홈(123d) 사이를 윤활하기 위한 베어링부재(190)가 설치될 수 있다. 상기 베어링부재(190)는 부시 베어링, 니들 베어링, 롤러 베어링, 볼 베어링 등이 적용될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 112는 토출관이고, 121은 고정자이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 구동모터(120)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 상기 회전축(123)에 편심 결합된 상기 선회스크롤(150)이 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(140)과의 사이에 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 상기 압축공간(P)을 형성하게 된다. 그러면 상기 압축공간(P)은 상기 흡입구(또는, 흡입실)(143)에서 상기 토출구(또는, 토출실)(144) 방향으로 점차 체적이 좁아지는 압축공간(P)이 연속하여 여러 단계로 형성하게 된다.

그러면, 상기 케이싱(110)의 외부에서 제공되는 냉매는 상기 흡입관(111)을 통하여 상기 고정스크롤(140)의 흡입구(143)를 통해 유입되어 상기 선회스크롤(150)에 의해 최종 압축공간 방향으로 이동하면서 압축되었다가 그 최종 압축공간에서 상기 고정스크롤(140)의 토출구(144)를 통해 상기 케이싱(110)의 내부공간으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

여기서, 상기 압축공간(P)의 냉매는 상기 중첩부(O)에 의해 상기 고정스크롤(140)의 측벽부(145)와 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151) 사이로 누설되는 것이 방지될 수 있다. 이때, 상기 선회스크롤(150)의 경판부(151)는 압축기의 반경방향 크기를 고려해 사전에 결정된 반경으로 형성되는 원판부(151a) 및 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에서 상기 원판부(151a)로부터 반경방향으로 돌출되어 반경이 상기 원판부(151a)의 반경보다 긴 덧살부(151b)를 구비하여 구성됨으로써, 압축기의 반경방향 크기를 증가시키지 않으면서도 냉매 누설에 취약한 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측 중첩부(O)의 실링거리를 증대시킬 수 있다. 즉, 상기 선회스크롤(150)의 원판부(151a)의 반경을 증가시키지 않으면서도 실질적으로 더 큰 반경을 갖는 원판부(151a)에 상기 선회랩(152)을 형성하여 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측 중첩부(O)의 실링거리를 증대시킨 효과를 얻을 수 있다.

또, 상기 덧살부(151b)에 의한 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측 중첩부(O)의 실링거리 증대에 따라, 압축기의 사전에 결정된 반경방향 크기의 범위 내에서 충분한 랩 강성과 실링거리를 확보하면서 압축 용량을 증가시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 랩 강성 확보를 위한 소정의 높이 대비 두께 비율을 유지하면서 랩의 높이 및 두께를 증가시켜 압축 용량을 증가시킬 수 있다. 이때, 랩의 두께는 랩의 내주면과 외주면이 서로 멀어지는 방향으로 이동되어 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 선회스크롤(150)의 경우, 압축기의 반경방향 크기를 고려하여 사전에 결정된 상기 원판부(151a)의 반경으로 인하여, 상기 선회랩(152)의 외주면(152b)과 상기 원판부(151a)의 외주면(151aa) 사이 반경방향 거리는 짧아지고, 특히 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에서 가장 짧아질 수 있다. 이에 따라, 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측 중첩부(O)의 실링거리는 용량 증가 전보다 축소되나, 상기 선회랩(152)의 입구단(152e) 측에 상기 덧살부(151b)가 구비되어 있음에 따라 충분한 실링거리를 확보할 수 있다.

또한, 상기 덧살부(151b)는 상기 실링거리가 충분한 범위 내에서 상기 고정스크롤(140)의 측벽부(145)의 내주면(145c)이 원심방향으로 이동될 수 있도록 한다. 이에 따라, 상기 고정랩(142)의 입구단(142e)과 상기 측벽부(145) 사이 흡입공간의 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라, 냉매 흡입량이 증가되고, 압축효율이 향상될 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 상기 선회스크롤(150)은 상기 선회랩(152)의 기초원의 중심(C1), 상기 원판부(151a)의 중심(C2) 및 상기 보스부(153)의 중심(C3)이 동축 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 선회랩(152)의 기초원의 중심(C1), 상기 원판부(151a)의 중심(C2) 및 상기 보스부(153)의 중심(C3)이 동축 상에 배치되지 않을 경우 발생될 수 있는 문제점들(배압력의 작용점과 선회스크롤의 무게중심의 편심, 선회스크롤의 기울어짐, 메인프레임과의 간섭, 메임프레임의 공간활용도 저하 등)을 미연에 방지할 수 있다.

110: 케이싱 120: 구동모터
123: 회전축 130: 메인프레임
132: 외벽부 132a: 외벽부의 선단면
132c: 외벽부의 내주면 132d: 충돌방지홈
133: 볼트구멍 140: 고정스크롤
141: 고정스크롤의 경판부 142: 고정랩
142e: 고정랩의 입구단 143: 흡입구
144: 토출구 145: 측벽부
145a: 측벽부의 선단면 145c: 측벽부의 내주면
150: 선회스크롤 151: 선회스크롤의 경판부
151a: 원판부 151aa: 원판부의 외주면
151b: 덧살부 151ba: 덧살부의 외주면
152: 선회랩 152b: 선회랩의 외주면
152d: 선회랩의 출구단 152e: 선회랩의 입구단
152f: 강성보강 연장부 153: 보스부
C1: 선회스크롤의 기초원의 중심 C2: 원판부의 중심
C3: 보스부의 중심 C4: 선회스크롤의 선회운동 중심
O: 중첩부 P: 압축공간
S: 경판부 선회공간

Claims

케이싱;
상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및
경판부와 그 경판부의 상면으로부터 돌출되어 상기 고정랩에 치합되는 선회랩을 갖고 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤과 함께 두 개 한 쌍의 압축공간을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고,
상기 경판부는,
상기 선회랩이 형성되는 원판부; 및
상기 원판부로부터 반경방향으로 돌출되고 상기 선회랩의 입구단과 반경방향으로 중첩되게 형성되는 덧살부;를 포함하는 스크롤 압축기.
케이싱;
상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 환형의 측벽부 및 상기 측벽부의 내측에 구비되는 고정랩을 갖는 고정스크롤; 및
외주부가 상기 측벽부의 선단면과 축방향으로 중첩되는 경판부 및 상기 경판부로부터 돌출되고 상기 고정랩에 치합되는 선회랩을 갖는 선회스크롤;을 포함하고,
상기 선회스크롤의 경판부는,
상기 고정스크롤의 측벽부와의 중첩거리가 최소 실링거리보다 작게 형성되는 입구부를 갖는 원판부; 및
상기 원판부의 입구부에 형성되어 그 입구부의 중첩거리를 최소 실링거리 이상으로 형성하는 덧살부;를 포함하는 스크롤 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선회스크롤의 경판부가 선회운동할 수 있는 공간을 형성하는 외벽부를 갖는 메인 프레임이 상기 고정스크롤에 결합되고,
상기 외벽부는,
상기 고정스크롤과의 체결을 위해 상기 외벽부의 원주방향을 따라 배열되는 복수의 볼트구멍; 및
상기 덧살부와의 충돌 방지를 위해 상기 외벽부의 내주면에 형성되는 충돌방지홈;을 포함하고,
상기 충돌방지홈은 상기 복수의 볼트구멍 중 두 볼트구멍 사이에 형성되고, 상기 충돌방지홈의 원주방향 길이가 상기 두 볼트구멍 사이 원주방향 이격거리보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,
상기 외벽부의 중심으로부터 상기 충돌방지홈의 내주면까지의 거리가 상기 외벽부의 중심으로부터 상기 볼트구멍까지의 거리 이상으로 형성되는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,
상기 충돌방지홈과 상기 볼트구멍은 상기 외벽부의 원주방향으로 중첩되게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 덧살부는 상기 선회랩의 입구단을 기준으로 원주방향 상 ±70°의 범위 내에서 형성되는 스크롤 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 케이싱의 내부공간에는 회전력을 발생시키는 구동모터 및 그 구동모터의 회전력을 상기 선회스크롤에 전달하는 회전축이 더 구비되고,
상기 원판부의 저면에는 상기 회전축에 결합되는 보스부가 형성되며,
상기 선회랩의 기초원의 중심, 상기 원판부의 중심 및 상기 보스부의 중심은 동축 상에 배치되는 스크롤 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선회랩의 입구단에는 그 선회랩의 입구단 높이보다 낮고, 그 선회랩의 입구단을 기준으로 상기 선회랩의 원주방향 반대측으로 연장된 강성보강 연장부가 형성되고,
상기 강성보강 연장부는 상기 덧살부의 범위 내에 형성되는 스크롤 압축기.