KR20190028182A

KR20190028182A - 밀폐형 압축기

Info

Publication number: KR20190028182A
Application number: KR1020170115311A
Authority: KR
Inventors: 유병길; 전나영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2019-03-18

Abstract

본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 밀폐공간을 형성하고, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱 내부의 회전축을 회전시키도록 이루어지는 구동 유닛; 상기 회전축의 회전에 의해 체적이 변화되는 압축실을 형성하는 압축 유닛; 상기 토출구에서 유출되는 오일을 분리하여 저장하도록 이루어지는 오일 분리기; 및 상기 오일 분리기에 저장되는 오일을 상기 밀폐공간으로 회수하는 오일 홀이 관통 형성되고, 상기 케이싱의 내벽에 고정되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 프레임을 포함한다. 이에 의하면, 오일이 회수되는 배관 구조가 간결해지고, 신뢰성이 향상될 수 있다.

Description

밀폐형 압축기{HERMETIC COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히, 압축되어 토출되는 냉매에서 오일을 분리하여 회수하는 구조를 갖는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉장고나 에어컨과 같은 증기압축식 냉동사이클(이하, 냉동 사이클로 약칭함)에 적용되고 있다. 밀폐형 압축기는 동력을 발생시키는 구동부와 구동부에 의해 작동되어 유체를 압축하는 압축부가 밀폐된 케이싱의 내부공간에 함께 설치되는 형태로 이루어진다.

또한, 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분될 수 있다. 그 중에서도 스크롤 압축기는 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이에 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하여 냉매를 연속으로 압축하도록 이루어진다.

스크롤 압축기는 냉매가 압축실로 공급되는 유형에 따라 고압식과 저압식으로 구분될 수 있다. 고압식 스크롤 압축기는 냉매가 케이싱의 내부공간을 거치지 않고 직접 흡입실로 흡입되었다가 케이싱의 내부공간을 거쳐 토출되는 방식이며, 케이싱의 내부공간의 대부분이 고압부인 토출공간을 이루게 된다. 반면, 저압식 스크롤 압축기는 냉매가 케이싱의 내부공간을 통하여 흡입실로 간접 흡입되는 방식으로, 케이싱의 내부공간이 고저압 분리판에 의해 저압부인 흡입공간과 고압부인 토출공간으로 나뉘어져 있다.

한편, 밀폐형 압축기의 밀폐된 내부공간에는 구성요소의 윤활 및 냉각을 위하여 오일이 공급되어 순환된다. 다만, 밀폐형 압축기가 냉동 사이클을 구성하여 냉매를 압축하는 경우, 압축되어 토출되는 냉매와 함께 오일이 밀폐 공간의 외부로 배출될 수 있다. 외부로 배출된 냉매는 냉동 사이클을 순환하여 다시 압축기로 흡입되는 순환 과정을 거치게 된다.

그러나, 압축기의 밀폐 공간 외부로 배출되는 오일의 양이 많아지게 되면, 밀폐 공간 내부에는 윤활 및 냉각을 수행하는 오일이 부족해지게 되고, 구성요소들의 마모 및 압축기 효율 저하 등의 문제점이 발생될 여지가 있다. 따라서, 밀폐형 압축기의 토출 배관 측에는 오일 분리기가 설치되고, 원심력이나 중력 등에 의하여 오일이 분리되어 밀폐 공간 내부로 다시 공급되도록 구성될 수 있다.

이와 같은 오일 분리기에 관한 종래 기술로, 특허문헌 1과 같은 구성이 개시된 바 있다. 특허문헌 1의 압축기는, 오일 분리기에서 분리된 오일이 고압의 토출공간으로 회수되는 구성(HiPOR, High Pressure Oil Return)을 개시하고 있으며, 흡입 배관 측으로 오일을 회수하는 경우에 비하여 큰 폭의 효율 향상을 구현한 바 있다.

다만, 종래 오일 회수 배관은, 회전축에 연동되는 펌프로 연결되기 위하여 오일 분리기로부터 밀폐 용기를 관통하여 내부로 연장되도록 설치되어 있었다. 이러한 배관 구조는, 밀폐 용기 내부에 설치되는 배관이 다른 구성요소들을 회피하여 위치되어야 하므로, 설계상의 큰 제약 조건이 된다. 또한, 밀폐 용기 외부의 배관과 내부의 배관을 서로 연결하기 위한 관통 및 결합 부위에서 배관의 빠짐이나 오일 누설 등이 문제될 가능성도 존재한다.

이에 본 발명에서는, 오일을 회수하는 유로가 간결하게 구성되어 설계 및 조립 편의성이 개선되고, 또한, 크랙 및 누설이 발생될 가능성이 감소되도록 이루어지는 밀폐형 압축기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 목적은, 케이싱 내부에 배관 구조물이 별도로 설치되지 않고도 오일을 회수하는 유로가 회전축에 인접하도록 형성되는 밀폐형 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 오일을 회수하기 위하여 마련되는 케이싱 내부 유로 및 외부 유로가 서로 누설이 최소화되도록 연결되는 밀폐형 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 밀폐공간 및 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱 내부에 위치되는 회전축; 상기 회전축을 회전시키는 구동 유닛; 제1 및 제2 스크롤을 구비하여 흡입되는 냉매를 압축하는 압축 유닛; 상기 토출구와 연통되고, 상기 토출구에서 유출되는 오일을 분리하여 저장하는 오일 분리기; 및 상기 오일 분리기에 저장되는 오일을 상기 밀폐공간으로 회수하는 오일 홀이 관통 형성되고, 상기 케이싱의 내벽에 고정되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 프레임을 포함한다.

본 발명의 다른 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는, 밀폐공간 및 토출구를 구비하는 케이싱; 상기 케이싱 내부에 위치되는 회전축; 상기 회전축을 회전시키는 구동 유닛; 제1 및 제2 스크롤을 구비하여 흡입되는 냉매를 압축하는 압축 유닛; 상기 토출구와 연통되고, 상기 토출구에서 유출되는 오일을 분리하여 저장하는 오일 분리기; 및 상기 오일 분리기에 저장되는 오일을 상기 밀폐공간으로 회수하는 오일 홀을 구비하는 프레임을 포함하며, 상기 오일 분리기는, 저유공간; 및 상기 저유공간과 상기 오일 홀을 서로 연통시키는 회수 배관부를 구비하고, 상기 회수 배관부는, 상기 케이싱의 회수구를 관통하여 상기 오일 홀에 삽입되어 고정되는 연결관; 및 상기 연결관에 삽입되어 고정되고 상기 저유공간과 연통되는 회수관을 더 구비한다.

이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 프레임에 관통 형성되는 오일 홀을 통하여 오일이 회수되도록 이루어질 수 있다. 프레임은 케이싱 내벽과 회전축에 각각 지지되므로, 케이싱의 내벽으로부터 회전축에 의하여 구동되는 회수 펌프까지 별도의 오일 배관이 필요치 않게 된다. 이에 따라, 압축기 내부에 오일 배관을 별도로 설치하는 작업이 생략될 수 있어 설계 및 제작 비용이 절감될 수 있다. 또한, 배관 구조에서 문제가 될 수 있었던 진동 등에 의한 연결부의 빠짐이나 배관의 크랙 등이 발생될 가능성이 제거되므로, 신뢰성이 향상될 수 있다. 나아가, 배관 구조와 프레임이 서로 통합된 구조를 갖게 되므로, 밀폐형 압축기의 내부 구조 단순화 및 경량화가 구현될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기에서는, 프레임에 지지되는 케이싱 벽을 관통하는 회수구가 형성되고, 회수 배관부가 회수구를 통과하여 오일 홀에 장착될 수 있다. 이에 따라, 견고한 배관 고정이 가능하고, 냉매 및 오일의 누설 위험이 감소될 수 있다.

한편, 본 발명에서 오일 홀과 회수 펌프가 각각 메인 프레임 및 서브 프레임에 위치되고 회전축에 오일이 통과되는 축구멍이 형성됨으로써, 회수되는 오일이 회전축의 냉각이나 윤활에 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기를 보인 종단면도.
도 2는 도 1에 도시된 영역 A의 확대도.
도 3은 도 1에 도시된 영역 B의 확대도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀폐형 압축기의 종단면도.
도 5는 도 4에 도시된 영역 C의 확대도.
도 6은 도 4에 도시된 영역 D의 확대도.

이하, 본 발명에 관련된 스크롤 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예들을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐형 압축기(100)를 보인 종단면도이다. 본 실시예에서 설명하는 밀폐형 압축기(100)는 선회 운동을 하는 스크롤에 의해 냉매를 압축하는 스크롤 압축기일 수 있다. 특히, 본 실시예의 밀폐형 압축기(100)는 압축된 냉매가 케이싱(110) 내부의 밀폐된 공간을 채우는 고압식 스크롤 압축기일 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 밀폐형 압축기(100)는 케이싱(110), 구동 유닛(120), 회전축(125) 및 압축 유닛(130)을 포함할 수 있다. 케이싱(110)은 밀폐공간(101)을 형성하며, 이때 밀폐공간(101)은 후술하는 압축실(P)에서 토출되는 고압의 냉매가 채워질 수 있다.

밀폐공간(101)을 형성하기 위하여, 케이싱(110)은 쉘(111), 상부 캡(112) 및 하부 캡(113)이 결합된 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 케이싱(110)에는 냉매의 출입을 위한 흡입구(114) 및 토출구(115)가 형성될 수 있다. 도시된 것과 같이, 흡입구(114)는 상부 캡(112)에 형성되고, 흡입 배관(SP)이 흡입구(114)와 후술하는 제1 스크롤(140)을 차례로 관통하여 압축실(P)에 냉매를 곧바로 공급하도록 이루어질 수 있다. 아울러, 토출구(115)는 쉘(111)을 관통하도록 형성되어, 밀폐공간(101)에 채워지는 냉매가 토출되는 통로로 기능할 수 있다.

한편, 회전축(125)은 케이싱(110) 내부에 위치될 수 있다. 회전축(125)은 구동 유닛(120)과 압축 유닛(130)에 각각 연결되고, 구동 유닛(120)에서 발생되는 동력을 압축 유닛(130)에 전달하도록 기능할 수 있다. 회전축(125)을 지지하는 구조에 대해서는 후술한다.

회전축(125)의 동력을 발생시키기 위한 구동 유닛(120)은, 스테이터(121) 및 로터(122)를 포함할 수 있다. 스테이터(121)는 쉘(111)의 내주면에 장착되어 고정될 수 있고, 로터(122)는 스테이터(121)의 내측에 스테이터(121)와 이격되도록 위치될 수 있다. 회전축(125)은 로터(122)의 중심부를 관통하도록 설치될 수 있다. 구동 유닛(120)에 전기 에너지가 공급됨으로써, 로터(122)는 스테이터(121)와의 상호 작용에 의해 회전력을 얻고, 로터(122)와 연결되는 회전축(125)이 로터(122)와 함께 회전될 수 있다.

스크롤 압축기로 이루어지는 본 실시예에서, 압축 유닛(130)은 제1 및 제2 스크롤(140, 150)을 포함할 수 있다. 제1 스크롤(140)은 케이싱(110)과 고정되도록 위치되는 고정 스크롤이 될 수 있다. 그리고, 제2 스크롤(150)은 제1 스크롤(140)에 대하여 선회 운동을 하는 선회 스크롤로서, 제1 스크롤(140)과 맞물려 체적이 변화되는 압축실(P)을 형성할 수 있다. 제2 스크롤(150)은 회전축(125)에 연결되며, 특히, 회전축(125)의 중심과 편심되게 결합됨으로써 선회 운동이 구현될 수 있다. 제1 및 제2 스크롤(140, 150)에 의해 형성되는 압축실(P)은 흡입된 냉매가 압축되는 경로에 따라 흡입실, 중간압실 및 토출실로 나뉠 수 있다. 흡입 배관(SP)을 통하여 흡입실로 흡입되는 냉매는 중간압실을 거치면서 압축되고, 압축된 고압의 냉매는 토출실을 거쳐 케이싱(110) 내부의 밀폐공간(101)으로 토출될 수 있다.

본 실시예에서 제1 스크롤(140)은, 원판형의 제1 경판부(141)와, 제1 경판부(141)에서 나선 형상으로 돌출 형성되는 제1 랩(142)과, 제1 랩(142)을 원주 방향으로 둘러싸도록 제1 경판부(141)에서 돌출되는 측벽부(143)를 구비할 수 있다. 측벽부(143)에는 흡입 배관(SP)이 관통될 수 있다.

제2 스크롤(150)은, 원판형의 제2 경판부(151)와, 제2 경판부(151)에서 제1 랩(142)과 맞물리도록 나선 형상으로 돌출 형성되는 제2 랩(152)을 구비할 수 있다. 또한, 제2 스크롤(150)은 회전축(125)을 수용하도록 형성되는 보스부(153)를 구비할 수 있다. 본 실시예에서와 같이, 제2 경판부(151)는 후술하는 메인 프레임(170) 상에 위치되고, 올담링(154)에 의해 자전이 방지되면서 선회 운동될 수 있다.

본 실시예에 따른 밀폐형 압축기(100)는 오일 분리기(160)를 더 포함한다. 본 실시예와 같은 밀폐형 압축기(100)에서, 밀폐공간(101) 내부에는 구성요소들의 윤활 및 냉각을 위한 오일이 순환될 수 있다. 다만, 오일이 냉매와 함께 케이싱(110) 외부로 유출되어 냉동 사이클 전체를 순환하게 되면, 상대적으로 밀폐공간(101) 내부 구성요소들의 윤활 및 냉각에 사용되는 오일량이 감소될 수 있다. 또한, 토출된 냉매에 혼합되는 오일의 양이 증가되면, 압축기와 연결되는 열교환기(응축기, 증발기 등)의 열교환 효율을 저하시키는 문제점이 발생될 수 있다.

이러한 문제점들을 완화하고자, 밀폐형 압축기(100)의 토출 측에는 오일 분리기(160)가 설치될 수 있다. 예를 들면, 오일 분리기(160)는 케이싱(110)의 외부에 결합되고, 토출구(115)와 연통되도록 토출 배관(DP)과 연결되어, 토출되는 냉매와 오일의 혼합물이 유입되도록 이루어질 수 있다. 오일 분리기(160)는 내부에서 오일과 냉매의 혼합물이 흐르면서 오일이 분리되도록 형성될 수 있다.

예를 들면 도시된 것과 같이, 오일 분리기(160)의 내부에서는 원심력 및 중력의 영향을 받는 유동이 형성되어 냉매와 오일이 서로 분리될 수 있다. 오일 분리기(160)에서 오일과 분리된 냉매는 일 측에 연결되는 냉매관(RP)으로 유출될 수 있고, 분리된 오일은 타 측에 형성되는 저유공간(161)에 저장될 수 있다. 그리고, 저유공간(161)에 모여진 오일은 후술하는 회수 배관부(162)를 통하여 케이싱(110) 측으로 이동될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기(100)는 프레임(170, 180)을 더 포함한다. 프레임(170, 180)은 케이싱(110) 내부에 장착되어 회전축(125)을 회전 가능하게 지지하는 역할을 수행한다. 도시된 것과 같이, 프레임(170, 180)은 회전축(125)을 각각 일 측 및 타 측에서 지지하는 메인 프레임(170)과 서브 프레임(180)을 포함할 수 있다.

메인 프레임(170)은 회전축(125)의 축방향으로 압축 유닛(130)이 위치되는 일 측(본 실시예에서는 상 측)에 배치될 수 있다. 메인 프레임(170)은 회전축(125)을 회전 가능하게 수용하는 메인 베어링부(171)를 구비할 수 있다. 또한, 메인 프레임(170)은 제2 스크롤(150) 및 올담링(154)을 지지하도록 이루어질 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 영역 A의 확대도이다. 도 1 및 2를 참조하면, 서브 프레임(180)은 회전축(125)의 축방향으로 메인 프레임(170)과 이격되는 타 측에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 서브 프레임(180)은 케이싱(110)의 밀폐공간(101) 중에서도 하 측에 위치되어, 적어도 일부가 밀폐공간(101)의 저면에 채워지는 오일에 잠길 수 있다. 서브 프레임(180)은 회전축(125)의 하단부를 감싸도록 형성되고, 회전축(125)을 회전 가능하게 수용하는 축수부(181)를 구비할 수 있다. 또한 서브 프레임(180)은, 축수부(181)로부터 회전축(125)의 반경방향으로 연장되어 케이싱(110)의 내벽에 지지되도록 이루어지는 적어도 하나 이상의 다리부(182)를 구비할 수 있다.

이상에서 설명한 것과 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 밀폐형 압축기(100)의 동작 과정을 설명하면 이하와 같다.

먼저, 스테이터(121)에 전원이 인가되면, 로터(122)와 회전축(125)이 함께 회전하게 된다. 회전축(125)의 회전에 의해, 제2 스크롤(150)은 케이싱(110)과 고정되는 제1 스크롤(140)에 대해서 선회 운동을 하게 되고, 그로 인해 제1 랩(142)과 제2 랩(152) 사이에는 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 형성되며, 두 개 한 쌍의 압축실(P)은 각각 바깥쪽에서 안쪽으로 이동하면서 체적이 감소된다.

압축실(P)의 체적 변화 및 이동에 의해, 냉매는 흡입구(114)에 장착된 흡입 배관(SP)을 통하여 압축실(P)로 흡입되고, 중심부로 이동되면서 압축된다. 그리고, 압축된 냉매는 제1 스크롤(140)에 형성되는 토출 유로(144)를 통하여 케이싱(110) 내부의 밀폐공간(101)으로 이동된다.

이때, 밀폐공간(101)의 저면에 채워진 오일은, 회전축(125)을 관통하도록 형성되는 오일 유로(125a)를 따라 흡상될 수 있다. 오일 유로(125a)로 오일을 흐르게 하기 위한 별도의 펌프가 마련되지 않더라도, 오일은 밀폐공간(101)을 채우는 냉매의 압력에 의하여 오일 유로(125a)를 따라 이동될 수 있다. 오일 유로(125a)를 따라 흐르는 오일은 구동 유닛(120)의 냉각, 압축 유닛(130)의 윤활 및 냉각을 수행하게 된다. 냉각 및 윤활에 사용된 오일의 일부는 중력 등에 의하여 밀폐공간(101) 저면으로 회수될 수 있으며, 오일의 다른 일부는 밀폐공간(101)의 냉매와 혼합된 상태로 토출구(115)로 유출될 수 있다.

토출구(115)로 토출된 냉매와 오일의 혼합물은 오일 분리기(160)에서 서로 분리될 수 있다. 냉매관(RP)으로 배출되는 냉매는 냉동 사이클을 순환하면서 열교환에 사용될 수 있고, 오일은 오일 분리기(160)에 마련되는 저유공간(161)에 수용되어 회수 배관부(162)를 거쳐 케이싱(110) 내부의 밀폐공간(101)으로 회수될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 오일 분리기(160)로부터 밀폐공간(101)으로 오일이 회수되는 구체적인 유로 구조에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에서는, 오일 홀(183)이 서브 프레임(180)을 관통하도록 형성될 수 있다. 오일 홀(183)은 오일 분리기(160)에 저장된 오일이 케이싱(110) 내부로 회수되는 유로의 일부를 형성한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 오일 홀(183)은 서브 프레임(180)의 다리부(182)를 관통하도록 회전축(125)의 반경방향으로 연장되는 반경방향 홀을 구비할 수 있다. 이때, 반경방향 홀의 일 단부는 케이싱(110)의 내벽에 지지되는 면에 형성될 수 있다. 또한, 오일 홀(183)은 반경방향 홀의 타 단부에서 회전축(125)의 축방향으로 연장 형성되는 축방향 홀을 구비할 수 있다. 축방향 홀의 일 단부는 반경방향 홀의 타 단부와 연통되고, 축방향 홀의 타 단부는 후술하는 회수 펌프(190)와 연결될 수 있다.

서브 프레임(180)을 관통하는 오일 홀(183)은, 종래 케이싱(110) 내부의 밀폐공간(101)에 설치되는 오일 파이프(또는 튜브)를 대체할 수 있다. 이에 따라 케이싱(110) 내부에 오일 파이프를 설계하고 조립하는 작업이 생략될 수 있으므로, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 제작 및 조립 편의성이 향상되고, 제작 비용이 절감될 수 있다. 또한, 본 발명의 밀폐형 압축기(100)의 동작 중에 케이싱(110) 내부의 오일 파이프가 진동 등에 의해 분리되거나 크랙 등이 발생될 가능성이 배제되므로, 압축기의 동작 신뢰성이 향상될 수 있다. 나아가, 오일 홀(183)이 가공됨에 따라 프레임(170, 180)의 질량이 제거되고 별도의 오일 파이프 또한 생략되므로, 간결한 구조가 구현되고 경량화가 이루어질 수 있는 이점이 있다.

한편, 이하에서는 케이싱(110) 내부의 오일 홀(183)과 케이싱(110) 외부의 회수 배관부(162)를 누설 없이 연결하기 위한 구조를 설명한다.

도시된 것과 같이, 케이싱(110)에는 오일 홀(183)의 단부와 맞닿는 위치에 회수구(116)가 형성될 수 있다. 즉, 회수구(116)는 본 실시예의 서브 프레임(180)에 의해 덮이도록 위치될 수 있다. 따라서, 회수구(116)는 케이싱(110) 내부의 밀폐공간(101)과는 인접하지 않도록 이루어질 수 있다. 그리고, 오일 분리기(160)의 저유공간(161)과 오일 홀(183)을 서로 연통시키도록 이루어지는 회수 배관부(162)가 회수구(116)를 관통하도록 형성될 수 있다. 즉, 회수 배관부(162)는 케이싱(110)의 회수구(116)를 통과하여, 오일 홀(183)을 형성하는 서브 프레임(180)에 삽입되어 고정될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 영역 B의 확대도이다. 도 1 내지 3을 참조하면, 회수 배관부(162)는 연결관(162a) 및 회수관(162b)을 구비할 수 있다. 연결관(162a)은, 밀폐공간(101)이 회수구(116)와 연통되어 냉매 등이 외부로 누설되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 도시된 것과 같이 연결관(162a)은, 외주면이 회수구(116)에 고정되도록 삽입되는 제1 연결부(162a1)와, 제1 연결부(162a1) 내부를 통과하여 서브 프레임(180)에 형성되는 오일 홀(183)에 삽입되는 제2 연결부(162a2)를 구비할 수 있다. 제1 및 제2 연결부(162a1, 162a2)는 직경이 서로 다른 튜브 형상으로 이루어질 수 있으며, 제2 연결부(162a2)가 제1 연결부(162a1) 내부에 압입될 수 있는 크기로 형성될 수 있다.

아울러, 회수관(162b)은, 일 단이 저유공간(161)과 연통되고 타 단이 연결관(162a)에 삽입되어 고정될 수 있다. 구체적으로, 회수관(162b)의 일 단은 저유공간(161)과 인접하게 형성되는 배유구(163)에 장착되고, 타 단은 제2 연결부(162a2) 내부에 압입되어 고정되도록 이루어질 수 있다.

이상에서와 같이, 회수구(116)에 연결관(162a) 및 회수관(163b)이 다중으로 삽입되어 고정되고, 저유공간(161)으로부터 연결되는 회수관(162b)이 오일 홀(183)과 연결됨으로써, 본 실시예의 오일 회수 유로의 밀폐 상태가 견고하게 유지될 수 있게 된다. 즉, 회수되는 오일의 누설이 방지되고, 회수 배관부(162)의 견고한 고정이 가능하게 된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100)에서 오일 회수 구조를 추가 형성함에 따라 발생될 수 있는 신뢰성 저하 요인이 최소화될 수 있다.

이하에서는 케이싱(110) 내부에 형성되는 오일 홀(183)의 타 단부에 연결되는 회수 펌프(190)의 구조에 대하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기(100)는 회수 펌프(190)를 더 포함할 수 있다. 회수 펌프(190)는 오일 분리기(160)의 저유공간(161)에 저장되는 오일을 케이싱(110)의 밀폐공간(101)으로 이동시키는 동력을 제공하는 역할을 한다. 도시된 것과 같이, 회수 펌프(190)는 서브 프레임(180)의 하부에 장착될 수 있다.

본 실시예의 회수 펌프(190)는 펌프 기어(191)와 펌프 하우징(192)을 구비할 수 있다. 펌프 기어(191)는 트로코이드 펌프(trochoid pump)로 이루어질 수 있으며, 도시된 것과 같이 서로 맞물려 회전되면서 냉매 흐름을 형성하는 내륜(191a) 및 외륜(191b)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 펌프 기어(191)의 내륜(191a)과 외륜(191b) 사이에 형성되는 공간으로 냉매가 유입 및 유출될 수 있다.

펌프 기어(191)는 회전축(125)과 연동되어 회전되도록 회전축(125)의 단부에 연결될 수 있다. 또한, 펌프 기어(191)의 중심부에는 오일이 흐르는 통로가 회전축(125)의 오일 유로(125a)와 나란하게 형성될 수 있다.

펌프 하우징(192)은, 서브 프레임(180)에 고정되도록 장착되고, 펌프 기어(191)를 감싸도록 형성될 수 있다. 즉, 펌프 하우징(192)의 내주면에는 펌프 기어(191)의 외륜(191b)이 접촉되어 회전될 수 있다. 펌프 하우징(192)의 중심부에도 회전축(125)의 오일 유로(125a)로 오일을 통과시키는 통로가 형성될 수 있다.

한편, 회수 펌프(190)로 냉매가 유입되는 펌프 입구(193)는, 펌프 기어(191)와 서브 프레임(180)의 결합면에 형성될 수 있다. 도시된 것과 같이, 회수 펌프(190)와 서브 프레임(180)이 결합될 때, 펌프 기어(191)의 내륜(191a)과 외륜(191b) 사이의 공간과 오일 홀(183)이 서로 연통될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 오일 분리기(160)의 저유공간(161)의 오일은, 회수관(162b) 및 오일 홀(183)을 거쳐 케이싱(110)의 중심부로 흘러들어와 회수 펌프(190)로 유입되는 흐름을 형성할 수 있다.

아울러, 회수 펌프(190)에는 펌프 출구(194)가 마련될 수 있다. 펌프 출구(194)는 펌핑된 오일을 펌프 기어(191)의 내륜(191a)과 외륜(191b) 사이의 공간으로부터 밀폐공간(101)으로 유출시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 펌프 출구(194)는 펌프 하우징(192)과 서브 프레임(180)이 서로 이격되는 간극에 의해 형성될 수 있다.

본 실시예와 같이, 회수 펌프(190)가 회전축(125)의 단부에 결합되도록 이루어짐으로써, 회수 펌프(190)를 가동하는데 별도의 동력원이 구비되거나, 동력 전달 수단이 추가로 마련되지 않아도 되는 이점이 있다. 특히, 회수 펌프(190)가 케이싱(110) 내부에서 상대적으로 중심부에 위치됨에도 불구하고, 프레임(170, 180)을 관통하는 오일 홀(183)에 의해 회수 펌프(190)로 오일이 흐르게 되므로, 케이싱(110) 내부의 간결한 유로 구조가 유지될 수 있다.

이상에서는 케이싱(110) 내부에서 오일을 회수하는 유로를 형성하는 오일 홀(183)이 서브 프레임(180)에 형성되는 일 실시예에 대하여 설명하였다. 이하에서는 오일 홀(273)이 메인 프레임(270)에 형성되는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀폐형 압축기(200)의 종단면도이고, 도 5 및 6은 각각 도 4에 도시된 영역 C 및 D의 확대도들이다. 본 발명의 다른 실시예는 오일 홀(273)이 메인 프레임(270)을 관통하도록 형성되고, 오일 홀(273)에 회수 배관부(162)가 삽입되어 서로 연통되도록 이루어진다.

도시된 것과 같이, 메인 프레임(270)은 압축 유닛(130)의 제2 스크롤(150)을 지지하도록 위치되고, 서브 프레임(280)은 밀폐공간(101)의 하 측에 회수 펌프(190)와 결합되도록 위치될 수 있다. 그리고, 오일 분리기(160)의 저유공간(161)에 저장된 오일을 회수하는 회수 배관부(162)가 메인 프레임(270)이 지지되는 위치에서 케이싱(110)을 관통하여 오일 홀(273)과 연통되도록 이루어질 수 있다.

아울러, 본 실시예에서는 회전축(225)에 축구멍(225b)이 관통 형성됨으로써, 메인 프레임(270)의 오일 홀(273)로 유입되는 오일이 서브 프레임(280) 측의 회수 펌프(190)로 이송되도록 기능할 수 있다. 구체적으로, 회전축(225) 내부 형성되는 오일 유로(225a)와는 별개로, 축구멍(225b)은 회전축(225)을 관통하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 오일은 축구멍(225b)을 통하여 메인 프레임(270) 측에서 서브 프레임(280) 측으로 흐르게 될 수 있다. 예를 들면, 축구멍(225b)은 회전축(225)의 축방향과 나란하게 연장될 수 있으며, 메인 프레임(270) 측 단부는 오일 홀(273)과 연통될 수 있다. 또한, 축구멍(225b)의 서브 프레임(280) 측 단부는 서브 프레임(280)에 형성되는 오일 통로(283)와 연통되고, 오일 통로(283)는 축구멍(225b)과 회수 펌프(190)를 서로 연통시키도록 이루어질 수 있다.

본 실시예의 구조에 의해, 회수관(162b) 및 오일 홀(273)을 통과한 오일은 축구멍(225b)을 따라 서브 프레임(280)에 결합되는 회수 펌프(190)로 유입될 수 있다. 본 실시예는 케이싱(110)에 형성되는 회수구(216)가 서브 프레임(280) 측에 위치되기 어려운 제약 조건이 있을 경우 적용될 수 있다. 특히, 회수 펌프(190)가 구비되어 오일 분리기(160)로부터 밀폐공간(101)으로 오일이 회수되는 흐름이 확보될 수 있으므로, 오일 분리기(160)보다 높은 위치에 메인 프레임(270) 및 회수구(216)가 형성되어도 오일이 회수될 수 있다. 따라서, 케이싱(110)을 구성하는 쉘(111), 상부 캡(112) 및 하부 캡(113)의 형상과 내부 구조물들의 위치와 관련되는 설계 제약 조건이 완화될 수 있고, 제작 비용이 절감될 수 있다.

아울러, 오일이 통과되어 흐르는 축구멍(225b)이 형성됨으로써, 운전 시 고온 조건에 노출되는 회전축(225)과 회전축(225)에 연결되는 로터(122) 등이 오일에 의해 더 냉각될 수 있는 효과가 있다.

이상의 일 실시예 및 다른 실시예에서는 고압식의 스크롤 압축기를 예를 들어 본 발명의 밀폐형 압축기(100, 200)에 대하여 설명하였다. 다만, 본 발명의 밀폐형 압축기는 오일을 분리하여 회수하는 오일 분리기를 구비하고, 케이싱의 내부에 토출공간을 구비하는 다른 유형의 밀폐형 압축기에 널리 적용될 여지가 있다.

예를 들면, 본 발명에 따른 밀폐형 압축기는 오일 분리기의 오일을 케이싱 내부로 회수하는 로터리 압축기 등에도 적용될 수 있다. 구체적으로 오일 회수 유닛은, 오일을 토출공간으로 퍼내도록 이루어지는 회수 펌프를 포함할 수 있고, 오일 회수 유닛은 저유공간으로부터 케이싱에 관통 형성되는 회수구에 삽입되도록 연장되는 회수 배관부와, 회수 펌프 및 회수 배관부를 서로 연통시키도록 프레임에 관통 형성되는 오일 홀을 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 밀폐형 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

100, 200: 밀폐형 압축기 101: 밀폐공간
110: 케이싱 111: 쉘
112: 상부 캡 113: 하부 캡
114: 흡입구 115: 토출구
116, 216: 회수구 120: 구동 유닛
121: 스테이터 122: 로터
125, 225: 회전축 130: 압축 유닛
140: 제1 스크롤 141: 제1 경판부
142: 제1 랩 143: 측벽부
144: 토출 유로 150: 제2 스크롤
151: 제2 경판부 152: 제2 랩
153: 보스부 154: 올담링
160: 오일 분리기 161: 저유공간
162: 회수 배관부 162a: 연결관
162b: 회수관 163: 배유구
170, 270: 메인 프레임 171: 메인 베어링부
180, 280: 서브 프레임 181: 축수부
182: 다리부 183, 273: 오일 홀
190: 회수 펌프 191: 펌프 기어
192: 펌프 하우징 193: 펌프 입구
194: 펌프 출구 283: 오일 통로

Claims

밀폐공간을 형성하고, 흡입구와 토출구를 구비하는 케이싱;
상기 케이싱 내부에 위치되는 회전축;
상기 회전축을 회전시키도록 이루어지는 구동 유닛;
상기 케이싱과 고정되도록 이루어지는 제1 스크롤과, 상기 회전축과 연결되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동하여 흡입되는 냉매를 압축하도록 이루어지는 압축 유닛;
상기 토출구와 연통되도록 상기 케이싱에 결합되고, 상기 토출구에서 유출되는 오일을 분리하여 저장하도록 이루어지는 오일 분리기; 및
상기 오일 분리기에 저장되는 오일을 상기 밀폐공간으로 회수하는 오일 홀이 관통 형성되고, 상기 케이싱의 내벽에 고정되어 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 프레임을 포함하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 프레임은,
상기 회전축을 감싸 수용하도록 이루어지는 축수부; 및
상기 축수부로부터 연장 형성되어 상기 케이싱의 내벽에 지지되는 다리부를 구비하고,
상기 오일 홀은 상기 다리부를 관통하도록 형성되고, 상기 오일 홀의 단부는 상기 케이싱의 내벽에 지지되는 면에 위치되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 케이싱은, 상기 오일 홀의 단부와 맞닿는 위치에 형성되는 회수구를 더 구비하고,
상기 오일 분리기는,
상기 분리된 오일을 저장하도록 형성되는 저유공간; 및
상기 회수구를 통과하도록 형성되어, 상기 저유공간과 상기 오일 홀을 서로 연통시키도록 이루어지는 회수 배관부를 구비하는 밀폐형 압축기.
제3항에 있어서,
상기 오일 분리기는, 상기 저유공간과 인접하도록 위치되는 배유구를 더 구비하고,
상기 회수 배관부는,
상기 회수구를 관통하여 상기 오일 홀에 삽입되어 고정되도록 형성되는 연결관; 및
상기 배유구로부터 연장 형성되고, 상기 연결관에 삽입되어 고정되는 회수관을 더 구비하는 밀폐형 압축기.
제4항에 있어서,
상기 연결관은,
외주면이 상기 회수구에 밀착되도록 삽입되는 제1 연결부; 및
상기 제1 연결부의 내부를 통과하여 상기 오일 홀에 삽입되도록 이루어지는 제2 연결부를 구비하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 회전축에 연결되어 회전되는 펌프 기어와, 상기 프레임에 결합되고 상기 펌프 기어를 감싸도록 형성되는 펌프 하우징을 구비하는 회수 펌프를 더 포함하는 밀폐형 압축기.
제6항에 있어서,
상기 회수 펌프는, 상기 오일 홀과 연통되도록 상기 프레임에 결합되는 면에 형성되는 펌프 입구를 구비하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 프레임은,
상기 회전축의 일 측을 지지하고, 상기 오일 홀이 관통 형성되는 메인 프레임; 및
상기 회전축의 타 측을 지지하도록 상기 메인 프레임과 이격되어 배치되고, 상기 회전축에 연결되어 구동되는 회수 펌프와 결합되는 서브 프레임을 포함하고,
상기 회전축은, 상기 오일 홀과 상기 회수 펌프를 서로 연통시키도록 축방향으로 관통 형성되는 축구멍을 구비하는 밀폐형 압축기.
토출공간을 형성하고, 회수구를 구비하는 케이싱;
상기 토출공간에 수용되는 회전축;
상기 회수구를 덮도록 상기 케이싱에 결합되고, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 프레임;
상기 회전축을 회전시키도록 이루어지는 구동 유닛;
상기 회전축과 연동되어 흡입되는 냉매를 압축하고, 상기 토출공간으로 토출시키도록 이루어지는 압축 유닛;
상기 케이싱의 외부에 위치되고, 상기 토출공간으로부터 토출되는 오일을 분리하여 저장하는 저유공간을 구비하는 오일 분리기; 및
상기 저유공간의 오일을 상기 토출공간으로 회수하는 오일 회수 유닛을 포함하며,
상기 오일 회수 유닛은,
상기 프레임에 결합되고 상기 회전축에 연동되어, 오일을 상기 토출공간으로 퍼내도록 이루어지는 회수 펌프;
일 단은 상기 저유공간과 연통되고, 타 단은 상기 회수구에 삽입 장착되는 회수 배관부; 및
상기 회수 배관부 및 상기 회수 펌프와 각각 연통되도록 상기 프레임에 관통 형성되는 오일 홀을 구비하는 밀폐형 압축기.