KR20220144444A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

스크롤 압축기가 개시된다. 상기 스크롤 압축기는 회전축이 관통되게 결합되는 고정스크롤의 보스부와 회전축을 지지하는 제1베어링의 돌출 구조에 있어서, 보스부의 두께(t) 대비 보스부(125)의 돌출높이(h)의 비율(h/t)이 1~3로 되게 하여, 토출구의 길이를 줄이면서도 보스부의 강성 및 두께를 확보할 수 있다. 또한, 보스부의 높이와 두께 간 비율을 최적화하여, 토출밸브와 보스부 간의 간섭을 회피할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}
본 발명은 베어링의 신뢰성을 확보할 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉장고나 에어컨 등의 냉동사이클에 적용되어, 냉매를 압축하여 공기와 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 필요한 일을 제공하는 장치이다.
압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분될 수 있다.
스크롤 압축기는 밀폐용기의 내부공간에 고정된 고정 스크롤에 선회 스크롤이 맞물려 선회운동을 함으로써 고정 스크롤의 고정랩과 선회 스크롤의 선회랩 사이에 압축실을 형성한다.
스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있고, 냉매의 흡입, 압축, 토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.
선행기술문헌 중 등록특허공보 10-2070784 B1(이하, 특허문헌 1)에는 압축기가 개시된다.
도 1은 특허문헌 1에서 고정스크롤의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
특허문헌 1의 압축기는 사체적 손실 및 토출 손실을 저감하기 위해, 고정스크롤(1)의 경판부(2)의 두께(T)를 베어링(3)의 축방향 길이보다 얇게 축소한다.
특허문헌 1에서 베어링(3)이 수용되는 보스부(4)는 고정스크롤(1)의 경판부(2)에서 축방향으로 돌출되게 형성된다. 이때, 베어링(3)의 길이(L)는 경판부(2)의 두께(T)보다 더 길게 형성된다.
한편, 고정스크롤(1)의 경판부(2) 두께를 줄여야 토출구(5)의 길이가 짧아지면서 사체적이 감소하게 된다.
그러나, 베이링(3)의 길이는 정해져 있으므로 고정스크롤(1)의 경판부(2) 두께를 줄이면 그만큼 보스부(4)의 길이가 길어지게 된다. 보스부(1)의 길이가 길어지면 그 보스부(4)의 강성이 저하되어 지지력이 감소하게 되고, 이로 인해 회전축의 거동이 불안정하게 되어 압축기의 신뢰성이 저하된다.
이를 고려해서, 고정스크롤(1)의 경판부(2) 두께를 줄이되, 보스부(4)의 두께를 증가시키면 보스부(4)와 토출밸브 간의 간섭이 발생하게 되므로 보스부(4)의 두께를 증가시키는데 한계가 있다.
본 발명의 일 목적은 토출구의 길이를 줄여 사체적을 축소할 수 있는 스크롤 압축기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 일 목적은 토출구의 길이를 줄이면서도 보스부의 강성을 확보할 수 있는 스크롤 압축기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 보스부의 높이와 두께 간의 비율을 최적화하여 보스부와 토출밸브의 간섭되는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 보스부에 토출밸브와의 간섭을 회피하는 홈을 형성하여 보스부의 두께를 증가(보스부의 높이를 감소)시키면서도 토출밸브의 설치가 가능한 스크롤 압축기를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 케이싱, 전동부, 회전축, 프레임, 고정스크롤, 선회스크롤을 포함한다.
상기 케이싱은 압축기의 외관을 형성한다. 상기 전동부는 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정자와 회전자를 구비하여 회전력을 생성한다. 상기 회전축은 상기 회전자와 결합되어 회전한다. 상기 프레임은 상기 전동부의 일측에 구비된다. 상기 고정스크롤은 상기 프레임의 일측에 구비된다. 상기 고정스크롤은 고정랩을 구비한다. 상기 선회스크롤은 상기 프레임과 상기 고정스크롤 사이에 배치된다. 상기 선회스크롤은 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 구비한다. 상기 선회스크롤은 상기 회전축과 결합되어 상기 고정스크롤에 대하여 선회 운동을 한다.
상기 고정스크롤은, 제1경판부와 보스부를 포함한다.
상기 제1경판부는 상기 압축실에서 압축된 냉매를 토출시키는 토출구를 구비한다. 상기 제1경판부는 상기 고정랩이 축방향으로 돌출되는 축방향 일측면을 구비한다.
상기 보스부는 상기 제1경판부의 축방향 타측면에서 상기 고정랩의 돌출방향과 반대방향을 향하여 돌출된다. 상기 보스부는 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 제1베어링을 수용한다.
상기 제1베어링은 상기 제1경판부의 축방향 타측면에서 돌출된다.
상기 제1베어링과 접촉하는 상기 보스부의 두께(t) 대비 상기 보스부의 돌출 높이(h)의 비율(h/t)은 1~3이다. 여기서, 상기 보스부의 두께(t)와 돌출 높이(h)는 제1베어링과 접촉하는 보스부의 두께와 돌출 높이를 의미한다.
이러한 구성에 의하면, 제1베어링의 반경방향 변형량은 보스부의 두께가 두꺼울수록 줄어들고(보스부의 두께에 반비례하고), 보스부의 돌출 높이가 클수록 증가한다(보스부의 돌출 높이에 비례한다.).
따라서, 제1베어링이 제1경판부의 외측으로 돌출된 축관통 고정스크롤 구조에서 상술한 조건(h/t≤3)을 충족시킴으로, 보스부의 두께를 최대한 확보하여, 상기 제1베어링의 반경방향 변형에 의한 베어링의 이상 마모 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 보스부의 높이는 상기 제1경판부의 두께보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 보스부의 돌출 높이를 줄여 지지력을 높일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 보스부의 두께는 상기 제1경판부의 두께보다 작게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 보스부의 강성을 높일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 토출구는, 상기 제1경판부의 축방향 일측면에 구비되어, 상기 압축실의 내부를 향해 개구되는 입구부; 및 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 구비되어, 상기 압축실의 외부를 향해 개구되는 출구부를 포함한다. 상기 입구부의 면적중심과 상기 출구부의 면적중심은 서로 어긋나게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 토출구는 축방향을 따라 연장되는 입구부와 출구부 상호 간의 면적 중심이 축방향으로 서로 어긋나게 형성되어, 상기 토출밸브와 상기 보스부 간의 간섭을 회피할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 출구부는 상기 보스부의 중심을 기준으로 상기 입구부보다 반경방향으로 멀리 이격되게 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 토출밸브는 상기 출구부를 개폐하도록 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 장착되고, 상기 출구부는 상기 보스부로부터 상기 입구부보다 반경방향 외측으로 더 멀리 이격됨으로써, 상기 토출밸브와 상기 보스부 간의 간섭을 방지할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 입구부와 상기 출구부는 각각 축방향으로 형성되며, 상기 입구부의 일부와 상기 출구부의 일부가 축방향으로 중첩될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 입구부와 출구부가 서로 연통될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 출구부의 직경은 상기 입구부의 직경보다 더 크게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 냉매의 토출 시 유동저항을 저감할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 토출구는, 상기 제1경판부의 축방향 일측면에 구비되어 상기 압축실의 내부를 향해 개구되는 입구부; 및 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 구비되어 상기 압축실의 외부를 향해 개구되는 출구부를 포함하고, 상기 입구부와 상기 출구부는 동일 축선상에 형성되며, 상기 입구부와 상기 출구부는 축방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 냉매의 유동 저항을 줄일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 토출구는, 상기 제1경판부의 축방향 일측면에 구비되어 상기 압축실의 내부를 향해 개구되는 입구부; 및 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 구비되어 상기 압축실의 외부를 향해 개구되는 출구부를 포함하고, 상기 입구부는 상기 고정랩의 반경방향 일측에 형성되고, 상기 출구부는 적어도 일부가 상기 고정랩과 축방향으로 중첩되도록 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 보스부는, 축방향을 따라 동일하게 형성된 외경을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 보스부는, 상기 제1경판부에 접하는 일단부와, 상기 제1경판부와 반대방향을 향하는 타단부를 구비하고, 상기 일단부의 외경이 상기 타단부의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정자와 회전자를 구비하는 전동부; 상기 회전자와 결합되어 회전하는 회전축; 상기 전동부의 일측에 구비되는 프레임; 상기 프레임의 일측에 구비되고, 제1경판부의 축방향 일측면에 고정랩을 구비하며, 상기 제1경판부의 축방향 타측면에는 상기 회전축을 지지하는 보스부가 형성되는 고정스크롤; 및 상기 프레임과 상기 고정스크롤 사이에 배치되고, 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 구비하고, 상기 회전축과 결합되어 상기 고정스크롤에 대하여 선회 운동하는 선회스크롤을 포함하고, 상기 보스부는, 상기 제1경판부에 접하는 일단부와, 상기 제1경판부와 반대방향을 향하는 타단부를 구비하고, 상기 일단부의 외경이 상기 타단부의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 보스부의 돌출 높이를 줄이면서 보스부의 두께를 크게 하여 보스부의 강성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 고정스크롤은, 상기 보스부의 일단부의 외주면에서 반경방향으로 연장되는 보강돌출부를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 보강돌출부는 상기 보스부의 두께를 두껍게 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 고정스크롤은, 상기 제1경판부에 형성되는 토출구; 및 상기 토출구를 개폐하도록 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 장착된 토출밸브를 포함하고, 상기 보강돌출부의 내측에 상기 토출밸브의 일부를 수용하도록 밸브수용홈이 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 보스부의 두께를 증가시키면서 상기 토출밸브와 상기 보스부의 간섭을 회피할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 보스부는 상기 일단부에서 상기 타단부로 갈수록 외경이 감소하도록 경사지게 형성되는 테이퍼부를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 테이퍼부는 상기 보스부의 두께를 두껍게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 고정스크롤은, 상기 제1경판부에 형성되는 토출구; 및 상기 토출구를 개폐하도록 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 장착된 토출밸브를 포함하고, 상기 보스부의 내측에 상기 토출밸브의 일부를 수용하도록 밸브수용홈이 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 보스부의 두께를 증가시키면서 상기 토출밸브와 상기 보스부의 간섭을 회피할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보스부의 높이는 상기 제1경판부의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
첫째, 회전축이 관통되게 결합되는 고정스크롤의 보스부와 회전축을 지지하는 제1베어링의 돌출 구조에 있어서, 보스부의 두께(t) 대비 보스부(125)의 돌출높이(h)의 비율(h/t)이 3이하로 되게 하여 보스부의 두께를 확보할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 보스부의 강성을 충분히 확보하여, 보스부에 수용되는 제1베어링의 반경방향 변형 발생을 최소화할 수 있고, 베어링의 내구성 및 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 고정스크롤의 제1경판부에서 돌출되는 제1베어링과 상기 제1베어링을 수용하도록 상기 제1경판부에서 돌출되는 보스부의 돌출 구조에 있어서, 제1경판부에 토출구가 축방향을 따라 형성되되, 냉매의 흐름방향을 기준으로 토출구의 상부와 하부에 각각 형성되는 입구부와 출구부는 서로 면적 중심이 축방향으로 어긋나게 형성될 수 있다. 출구부는 입구부의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 제1경판부의 축방향 타측면에 상기 출구부를 개폐하도록 장착되는 토출밸브와 상기 보스부 간의 간섭을 회피할 수 있다.
셋째, 토출구의 출구부의 직경이 토출구의 입구부의 직경보다 더 크게 함으로써, 토출구의 입구부에서 출구부로 갈수록 유동면적을 증가시켜, 냉매의 토출 시 유동저항을 저감할 수 있다.
도 1은 특허문헌 1에서 고정스크롤의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면을 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 2에서 제1스크롤을 위에서 사선방향으로 바라본 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에서 IV-IV를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 4의 제1스크롤을 저면에서 바라본 모습을 보여주는 저면도이다.
도 6은 보스부의 두께에 따른 베어링 반경방향 변형량을 보여주는 그래프이다.
도 7은 보스부의 돌출 높이에 따른 베어링 반경방향 변형량을 보여주는 그래프이다.
도 8은 보스부의 돌출 높이(h)/보스부의 두께(t)에 따른 베어링 반경방향 변형량을 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 3에서 토출구가 형성된 제1스크롤을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보스부(225) 보강 구조를 보여주는 단면도이다.
도 11은 도 10에서 XI-XI를 따라 취한 저면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보스부(325) 보강 구조를 보여주는 단면도이다.
도 13은 도 12에서 XIII-XIII를 따라 취한 저면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스크롤 압축기를 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
1. 용어의 정의
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서 사용되는 "축방향"은 회전축의 축방향을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 “반경방향”은 회전축의 반경방향을 의미한다.
2. 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 구성의 설명
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면을 보여주는 개념도이다.
압축기는 전동부(113)와 압축부(120)의 위치에 따라 상부 압축식 또는 하부 압축식으로 구분될 수 있다.
상부 압축식은 압축부가 전동부보다 상측에 위치하는 방식이고, 하부 압축식은 압축부(120)가 전동부(113)보다 하측에 위치하는 방식이다.
본 실시예에서는 하부 압축식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하기로 한다.
하부 압축식인 경우 케이싱(100)의 내부공간으로 토출되는 냉매는 밀도 차이에 의해 그 케이싱(100)이 상부에 위치하는 토출관(108)으로 이동하는 반면, 오일은 반대로 압축부의 하측에 마련된 저유공간으로 회수될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 각 구성을 설명한다.
(1) 케이싱(100)
케이싱(100)은 압축기의 외관을 형성한다. 케이싱(100)은 메인 하우징(101), 상부 하우징(102), 하부 하우징(103)을 포함하여 밀폐용기로 구성될 수 있다.
케이싱(100)은 내부공간을 갖는다. 케이싱(100)의 내부공간은 제1공간(104) 내지 제3공간(106)으로 구획될 수 있다.
제1공간(104)은 전동부(113)와 압축부(120)의 사이에 위치할 수 있다. 제2공간(105)은 제1공간(104)에 연통되고 전동부(113)의 상부에 위치할 수 있다. 제3공간(106)은 제2공간(105)과 연통되며 압축부(120)의 하부에 위치할 수 있다.
제2공간(105)은 오일과 냉매가 밀도차 및 중력에 의해 서로 분리되는 유분리공간으로 명명될 수 있다.
메인 하우징(101)은 원통 형태로 형성된다. 메인 하우징(101)은 상하방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 메인 하우징(101)의 내측에 수용공간이 형성된다.
상부 하우징(102)은 메인 하우징(101)의 상단을 밀봉하도록 메인 하우징(101)의 상단부에 결합될 수 있다.
하부 하우징(103)은 메인 하우징(101)의 하단을 밀봉하도록 메인 하우징(101)의 하단부에 결합될 수 있다. 하부 하우징(103)은 오일을 저장하는 저유공간을 형성할 수 있다.
메인 하우징(101)의 수용공간은 상부 하우징(102)과 하부 하우징(103)에 의해 밀폐될 수 있다.
냉매를 흡입하기 위한 흡입관(107)은 메인 하우징(101)의 측면에 관통되게 형성될 수 있다. 흡입관(107)은 메인 하우징(101)의 일측에서 압축실(1201)의 흡입실과 연통되게 형성될 수 있다.
냉매를 토출시키기 위한 토출관(108)은 상부 하우징(102)에 구비될 수 있다.
토출관(108)은 상부 하우징(102)의 상부 중앙부 또는 상부 하우징(102)의 측면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 토출관(108)이 상부 하우징(102)의 상부 중앙부에 축방향으로 관통되게 형성된 모습을 보여준다.
토출관(108)은 케이싱(100)의 내부공간과 연통된다.
메인 하우징(101)과 상부 하우징(102)은 전동부(113)의 일측면과 함께 제2공간(105)을 형성할 수 있다. 제1공간(104)에 전동부(113)가 설치될 수 있다.
메인 하우징(101)과 하부 하우징(103)은 압축부(120)의 타측면과 함께 제3공간(106)을 형성할 수 있다.
후술할 압축부(120)에서 압축된 냉매는 토출구(123)를 통해 토출된 후 케이싱(100)의 내부공간, 예를 들면 제3공간(106)으로 토출될 수 있다.
제1공간(104)과 제2공간(105)은 후술할 제1유로(109) 및 제2유로(110)에 의해 연통될 수 있다.
제1유로(109)는 후술할 고정자(114)와 회전자(117) 사이에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 제2유로(110)는 고정자(114)의 외주면과 메인 하우징(101)의 내주면 사이에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
제2공간(105)과 제3공간(106)은 제1유로(109), 제2유로(110), 후술할 제3유로(111) 및 제4유로(112)에 의해 연통될 수 있다.
제3유로(111)는 후술할 압축부(120)에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 제4유로(112)는 압축부(120)의 외주면과 메인 하우징(101)의 내주면 사이에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
압축실(1201)에서 제3공간(106)으로 토출된 냉매는 제1공간(104)과 제2공간(105)을 거쳐 토출관(108)을 통해 토출될 수 있다. 토출관(108)은 압축기에서 압축된 냉매를 냉동사이클의 응축기(미도시)로 토출할 수 있다.
하부 하우징(103)의 내측에 오일이 기설정된 높이로 채워질 수 있다.
(2) 전동부(113)
전동부(113)는 회전력을 생성하도록 이루어진다. 전동부(113)는 전기에너지를 공급받아 회전력을 생성하는 구동모터로 구현될 수 있다.
전동부(113)는 메인 하우징(101)의 내부에 설치된다. 전동부(113)는 고정자(114)와 회전자(117)를 포함한다.
고정자(114)는 메인 하우징(101)의 내부에 고정되게 설치된다. 고정자(114)는 고정자코어(115)와 고정자코일(116)을 포함한다. 고정자코어(115)는 복수의 전기강판을 적층 결합하여 구성될 수 있다. 고정자코어(115)는 메인 하우징(101)의 내주면에 열 압입에 의해 결합될 수 있다.
고정자코어(115)에 복수의 슬롯이 축방향으로 관통되게 형성된다.
고정자코일(116)은 슬롯을 통해 고정자코어(115)에 권선된다.
회전자(117)는 고정자(114)의 내측에 공극(air gap)을 사이에 두고 수용된다. 회전자(117)는 고정자(114)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 공극은 상술한 제1유로(109)를 형성할 수 있다.
회전자(117)는 회전자코어와 복수의 영구자석(미도시)을 포함할 수 있다.
회전자코어는 복수의 전기강판을 적층 결합하여 구성될 수 있다. 회전자코어의 내부에 복수의 자석수용공이 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
영구자석은 자석수용공에 수용되며 고정되게 설치될 수 있다.
회전자코어의 중심부에 축수용홀이 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
회전축(118)은 회전자코어의 축수용홀에 압입되어 결합될 수 있다.
회전축(118)은 회전자코어의 축수용홀에서 상방향으로 돌출되게 연장될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 고정자코일(116)에 전원이 인가되면, 고정자코일(116)의 주변에 자기장이 형성된다. 회전자(117)는 고정자(114)와 전자기적인 상호작용에 의해 회전력을 생성할 수 있다.
회전자(117)는 회전축(118)을 중심으로 고정자(114)에 대해 회전할 수 있다.
회전축(118)은 전동부(113)에서 생성된 회전력을 압축부(120)에 전달하기 위해 압축부(120)를 향해 축방향으로 연장될 수 있다. 회전축(118)은 후술할 압축부(120)의 프레임(121)의 내측에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
회전축(118)의 내측에 오일유로(1181)가 구비될 수 있다.
회전축(118)은 후술할 압축부(120)의 선회스크롤에 결합되어 전동부(113)의 회전력이 선회스크롤에 전달될 수 있다.
회전축(118)의 하부에 오일 피더(131)가 설치될 수 있다.
오일 피더(131)는 회전축(118)과 함께 회전함으로, 차압, 원심력 혹은 점성을 이용하여 하부 하우징(103)에 저장된 오일을 회전축(118)의 오일유로(1181)로 펌핑할 수 있다.
회전축(118) 내측의 오일유로(1181)는 연통홀(1183)과 연통유로(미도시)를 통해 압축부(120)의 압축실(1201)과 연통되게 연결될 수 있다.
연통홀(1183)은 회전축(118)에 반경방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
연통유로는 회전축(118)의 연통홀(1183)과 압축부(120)의 압축실(1201)을 연통시키도록 후술할 프레임(121)과 고정스크롤의 내부에 형성될 수 있다.
오일유로(1181)로 펌핑된 오일은 연통홀(1183) 및 연통유로를 통해 압축실(1201)로 공급되어, 제1스크롤(122)과 제2스크롤(128) 사이, 그리고 제1스크롤(122)과 프레임(121) 사이의 마찰면을 윤활시킬 수 있다.
윤활작용을 마친 오일은 토출구(123)를 통해 케이싱(100)의 저유공간으로 토출되어 회수될 수 있다.
(3) 압축부(120)
압축부(120)는 전동부(113)의 하부에 배치될 수 있다.
압축부(120)는 전동부(113)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하도록 구성된다.
압축부(120)는 프레임(121), 고정스크롤(이하, 제1스크롤(122)), 선회스크롤 (이하, 제2스크롤(128))을 포함한다.
고정스크롤은 제1스크롤(122)로 명명될 수 있다. 선회스크롤은 제2스크롤(128)로 명명될 수 있다.
프레임(121)은 메인 하우징(101)의 내주면에 고정되게 결합될 수 있다.
제1스크롤(122)은 프레임(121)의 하측에 고정되게 결합된다. 제1스크롤(122)은 프레임(121)과 함께 케이싱(100)에 고정될 수 있다.
제2스크롤(128)은 프레임(121)과 제1스크롤(122) 사이에 위치하며 제1스크롤(122)에 대하여 선회운동을 하도록 제1스크롤(122)의 상부면에 선회 가능하게 지지된다.
제2스크롤(128)은 회전축(118)의 편심부(1182)에 편심되게 결합된다. 제2스크롤(128)은 제1스크롤(122)과 함께 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실(1201)을 형성한다.
제2스크롤(128)은 제1스크롤(122)에 대해 선회운동을 하면서, 냉매를 흡입 및 압축하도록 이루어진다.
프레임(121)은 프레임 경판부(1211), 프레임 측벽부(1212)를 포함한다.
프레임 경판부(1211)는 원판 모양으로 형성될 수 있다.
프레임 측벽부(1212)는 프레임 경판부(1211)의 가장자리부에서 제1스크롤(122)을 향해 돌출된다. 프레임 측벽부(1212)는 후술할 제1스크롤(122)의 측벽부에 결합될 수 있다.
프레임 측벽부(1212)의 내측에는 프레임 스러스트면이 수평하게 형성될 수 있다. 제2스크롤(128)은 프레임 스러스트면에 축방향으로 중첩되게 배치되어 지지될 수 있다. 여기서, 축방향이란 회전축(118)의 연장 방향을 의미한다.
프레임 스러스트면의 중앙에는 배압공간이 형성될 수 있다. 압축실(1201)에서 압축되는 냉매의 일부가 오일과 함께 배압공간에 채워져 제2스크롤(128)의 배면(상면)을 지지할 수 있다.
회전축(118)의 내부에 오일유로(1181)가 형성될 수 있다.
오일유로(1181)는 회전축(118)의 축방향으로 연장될 수 있다. 오일유로(1181)는 연통홀(1183)을 통해 배압공간과 연통되게 연결될 수 있다.
배압공간의 중간에는 회전축(118)이 관통되는 프레임 축구멍이 형성된다. 프레임 축구멍의 내주면에는 제2베어링(1213)이 구비될 수 있다.
제2베어링(1213)은 부시베어링으로 구현될 수 있다. 혹은 경우에 따라 볼베어링으로 구현될 수도 있다. 하지만, 부시베어링은 볼베어링에 비해 저렴하여 비용측면에서 유리할 뿐만 아니라, 조립이 용이하고 무게와 소음을 줄일 수 있다.
이에 따라, 배압공간의 압력은 흡입공간의 압력과 압축실(1201)의 최종압력(즉, 토출압력) 사이의 중간압력을 이루게 된다.
프레임 스러스트면의 안쪽에는 키홈이 형성될 수 있다. 후술할 올담링(129)의 제2키는 프레임(121)의 키홈에 슬라이딩 가능하게 삽입될 수 있다.
한편, 제1스크롤(122)은 프레임(121)에 고정 결합되거나 케이싱(100)에 압입되어 고정될 수 있다.
제1스크롤(122)은 고정스크롤 경판부(이하, 제1경판부(1221)), 고정스크롤 측벽부(이하, 제1측벽부(1222)), 고정스크롤 랩(이하, 제1랩(1223))을 구비하여 구성될 수 있다.
고정스크롤 경판부는 제1경판부(1221)로 명명될 수 있다. 고정스크롤 측벽부는 제1측벽부(1222)로 명명될 수 있다. 고정스크롤 랩은 고정랩 혹은 제1랩(1223)으로 명명될 수 있다.
제1경판부(1221)는 대략 원판모양으로 형성될 수 있다.
제1측벽부(1222)는 제1경판부(1221)의 가장자리에 원주방향을 따라 연장될 수 있다. 제1측벽부(1222)는 제1경판부(1221)에서 상방향으로 연장되어 프레임 측벽부(1212)에 결합될 수 있다.
제1경판부(1221)의 상면에서 제1랩(1223)이 돌출되게 형성될 수 있다. 제1랩(1223)은 제1경판부(1221)의 상면에서 반경방향 외측으로부터 반경방향 내측 중심부를 향해 나선형으로 연장될 수 있다.
제1랩(1223)은 후술할 선회스크롤 랩(이하, 제2랩(1282))과 맞물리게 형성될 수 있다.
제1측벽부(1222)의 일측에는 흡입관(107)과 흡입실(미부호)이 연통되도록 흡입유로(1224)가 형성될 수 있다.
제1경판부(1221)의 중앙부에 축관통홀(미부호)이 축방향으로 관통되게 형성된다.
제1경판부(1221)의 중앙부에서 보스부(125)가 축방향으로 돌출되게 형성된다.
보스부(125)의 내주면에는 제1베어링(126)이 구비될 수 있다.
제1베어링(126)은 회전축(118)의 하단부를 회전 가능하게 지지하도록 이루어진다.
제1베어링(126)은 부시베어링으로 구현될 수 있다. 혹은 경우에 따라 볼베어링으로 구현될 수도 있다.
제1경판부(1221)에 복수의 토출구(123)가 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
토출구(123)는 토출실 및 케이싱(100)의 내부공간인 제3공간(106)과 연통되게 연결될 수 있다. 압축된 냉매는 토출구(123)를 통해 후술할 머플러(130)의 내측 혹은 제3공간(106)으로 토출될 수 있다.
제1경판부(1221)에 복수의 토출구(123)를 각각 개폐하는 복수의 토출밸브(124)가 설치될 수 있다. 토출밸브(124)는 판스프링 형태로 구현될 수 있다. 토출밸브(124)의 일측은 제1경판부(1221)에 체결되고, 토출밸브(124)의 타측은 냉매의 압력에 의해 휘어짐으로 개폐될 수 있다.
토출밸브(124)의 탄성계수에 따라 냉매의 토출압력이 설정될 수 있다.
토출밸브(124)는 개폐부(1241), 연결부(1242) 및 체결부(1243)를 포함한다.
체결부(1243)는 제1경판부(1221)의 축방향 타측면에 토출밸브(124)를 체결하도록 이루어진다. 체결부(1243)에 체결홀이 형성되고, 체결홀을 통해 스크류 등과 같은 체결부재가 관통되게 결합될 수 있다.
제1경판부(1221)에 토출밸브(124)를 체결하기 위한 제1체결홈(1244)이 토출밸브(124)의 개수와 대응되게 형성될 수 있다.
개폐부(1241)는 토출구(123)를 덮도록 원형으로 형성될 수 있다.
제1경판부(1221)에 복수의 바이패스홀(127)이 축방향으로 관통되게 형성된다. 액냉매는 비압축성 유체이므로, 액냉매가 압축실(1201)에 유입된다 해도 압축될 수 없다. 바이패스홀(127)은 액냉매를 압축실(1201)에서 케이싱(100)의 저유공간으로 바이패스시키도록 이루어진다.
복수의 바이패스홀(127)은 3개가 한 세트를 이루며 제1랩(1223)의 반경방향으로 내측면과 외측면에 각각 인접하게 배치될 수 있다.
한 세트의 바이패스홀(127)은 바이패스홀 밸브(미도시)에 의해 동시에 개폐될 수 있다.
제1경판부(1221)의 축방향 타측면에 바이패스홀 밸브를 체결하기 위한 제2체결홈(1271)이 바이패스홀 밸브의 개수와 대응되게 형성될 수 있다. 여기서, 제1경판부(1221)의 축방향 타측면은 후술할 제2경판부와 반대방향을 향하는 면이다.
연결부(1242)는 개폐부(1241)와 체결부(1243)를 연결하도록 이루어진다. 연결부(1242)는 폭에 비해 길이가 길게 형성된다. 연결부(1242)의 폭은 개폐부(1241)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
한편, 제2스크롤(128)은 프레임(121)과 제1스크롤(122) 사이에 배치될 수 있다.
제2스크롤(128)은 선회스크롤 경판부(이하, 제2경판부(1281)) 및 선회스크롤 랩을 구비하여 구성된다.
선회스크롤 경판부는 제2경판부(1281)로 명명될 수 있다. 선회스크롤 랩은 선회랩 혹은 제2랩(1282)으로 명명될 수 있다.
제2경판부(1281)는 대략 원판 모양으로 형성될 수 있다.
제2랩(1282)은 제2경판부(1281)의 하면에서 제1경판부(1221)의 상면과 마주보게 하방향으로 돌출될 수 있다. 제2랩(1282)은 제1랩(1223)과 맞물리도록 반경방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
제2랩(1282)은 제2경판부(1281)의 하면에서 반경방향 외측으로부터 반경방향 내측 중심부를 향해 나선형으로 연장될 수 있다.
제1랩(1223)과 제2랩(1282)은 각각 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제2경판부(1281)의 배면(상면)에는 프레임(121) 스러트스면과 대응하여 함께 스러스트면을 이루는 스크롤 스러스트면이 형성될 수 있다.
제2경판부(1281)의 중앙에 축관통홀이 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 회전축(118)의 편심부(1182)는 제2경판부(1281)의 축관통홀에 편심되게 결합된다.
이러한 구성에 의하면, 회전축(118)의 편심부(1182)는 제2스크롤(128)의 축관통홀에 편심 결합됨으로써, 회전축(118)은 압축부(120)의 제2스크롤(128)에 회전력을 전달할 수 있다.
프레임(121)과 제2스크롤(128) 사이에는 제2스크롤(128)의 자전운동을 방지하는 자전방지기구가 설치된다. 경우에 따라 자전방지기구는 제1스크롤(122)과 제2스크롤(128) 사이에 설치될 수도 있다. 이하에서는 자전방지기구가 프레임(121)과 제2스크롤(128) 사이에 설치되는 경우를 예로 들어 설명한다.
자전방지기구는 앞서 설명한 바와 같이 핀앤링 타입이 적용될 수도 있고, 올담링(129) 타입이 적용될 수 있다. 본 실시예서는 올담링 타입이 적용된 모습을 보여준다.
올담링(129)은 제2스크롤(128)의 자전을 방지하도록 이루어진다.
올담링(129)은 링 바디, 복수의 제1키 및 복수의 제2키를 포함할 수 있다.
링 바디는 원형의 링 형태로 형성될 수 있다. 링 바디의 축방향 일측면과 축방향 타측면은 평면 형태로 형성되고, 링 바디의 외주면은 원형의 곡면 형태로 형성될 수 있다.
제1키는 링 바디의 축방향 일측면에서 제2스크롤(128)의 제2경판부(1281)를 향해 돌출되게 형성되고, 복수의 제1키는 링 바디의 원주방향으로 180도 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
제2키는 링 바디의 축방향 타측면에서 프레임 경판부(1211)를 향해 돌출되게 형성되고, 복수의 제2키는 링 바디의 원주방향으로 180도 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 제1키와 복수의 제2키는 링 바디의 원주방향을 따라 90도 간격을 두고 서로 번갈아가며 배치될 수 있다. 복수의 제1키와 복수의 제2키는 서로 수직하게 배치될 수 있다.
제1키는 제2경판부(1281)에 반경방향으로 형성된 제1키홈에 슬라이드 가능하게 결합될 수 있다. 제2키는 프레임 경판부(1211)에 반경방향으로 형성된 제2키홈에 슬라이드 가능하게 결합될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 올담링(129)은 제2스크롤(128)의 자전을 방지함으로, 제2스크롤(128)은 회전축(118)의 회전과 함께 제1스크롤(122)에 대해 선회운동을 할 수 있다.
머플러(130; muffler)는 제1스크롤(122)의 하측에 결합될 수 있다.
제1경판부(1221)의 하측에 리세스부(1225)가 원주방향을 따라 형성될 수 있다. 머플러(130)의 가장자리부는 리세스부(1225)의 외주면을 감싸도록 결합될 수 있다.
머플러(130)는 덮개 형태로 형성될 수 있다. 머플러(130)는 토출구(123)를 통해 냉매가 토출될 때 하부 하우징(103)에 직접적인 충격을 주어 발생하는 소음을 저감하도록 이루어진다.
또한, 머플러(130)는 토출구(123)를 통해 토출된 냉매를 압축부(120)의 제3유로(111)로 유도하는 역할을 할 수도 있다. 제3유로(111)는 제1스크롤(122)의 제1측벽부(1222)와 프레임 측벽부(1212)의 내측에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
머플러(130)는 제1스크롤(122)의 하측면과의 사이에 토출공간을 형성할 수 있다.
머플러(130)의 중앙에 오일 피더(131)가 관통하도록 관통홀이 형성될 수 있다.
(4) 제1스크롤(122)의 보스부(125)의 보강 구조 1
도 3은 도 2에서 제1스크롤(122)을 위에서 사선방향으로 바라본 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에서 IV-IV를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 4의 제1스크롤(122)을 저면에서 바라본 모습을 보여주는 저면도이다.
도 6은 보스부(125)의 두께에 따른 베어링 반경방향 변형량을 보여주는 그래프이다.
도 7은 보스부(125)의 돌출 높이에 따른 베어링 반경방향 변형량을 보여주는 그래프이다.
도 8은 보스부(125)의 돌출 높이(h)/보스부(125)의 두께(t)에 따른 베어링 반경방향 변형량을 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 3에서 토출구(123)가 형성된 제1스크롤(122)을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
제1스크롤(122)의 제1경판부(1221)의 두께(T)는 제1베어링(126)의 길이(L)보다 더 얇게 형성될 수 있다.
제1베어링(126)은 회전축(118)의 하단부를 회전 가능하게 지지하도록 이루어진다.
보스부(125)는 제1베어링(126)을 감싸도록 형성될 수 있다. 보스부(125)는 제1베어링(126)을 수용한다.
보스부(125)는 제1경판부(1221)의 축방향 타측면에서 압축실(1201)의 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 보스부(125)는 제1경판부(1221)의 축방향 하측면에서 제2경판부와 반대방향을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 제1경판부(1221)의 두께(T)가 줄어들면, 제1경판부(1221)에 관통되게 형성되는 토출구(123)의 축방향 길이가 감소함으로써, 냉매의 토출 유동거리 축소에 따른 유동저항이 감소할 수 있다.
이에 따라, 냉매 압축에 관여하지 않는 사체적(dead volume) 손실 및 토출 손실을 저감할 수 있다.
그러나, 제1경판부(1221)의 두께(T) 감소로 사체적 및 토출 손실의 저감 효과를 얻을 수 있지만, 보스부(125)가 제1경판부(1221)에서 돌출되고, 보스부(125)의 두께가 감소함으로 인해 보스부(125)의 변형이 발생할 수 있다.
보스부(125)의 변형은 제1베어링(126)의 반경방향 변형을 일으킬 수 있다. 이는 베어링의 이상 마모 발생 및 압축기의 신뢰성 저하의 원인이 된다.
또한, 해석적 검토 결과, 보스부(125)와 베어링에 발생하는 변형량은 보스부(125)의 두께(t)와 보스부(125)의 돌출높이(h)에 지배적인 영향을 받는 것으로 확인되었다.
도 6에 도시된 바와 같이, 보스부(125)의 두께가 2.8mm에서 4.8mm로 증가할수록 베어링의 반경방향 변형량은 17μm에서 9.5μm로 감소하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 보스부(125)의 돌출높이가 5mm에서 14mm로 증가할수록 베어링의 반경방향 변형량은 5μm에서 24μm로 증가하였다.
해석적 검토 결과에 따르면, 베어링의 반경방향 변형량은 보스부(125)의 두께가 증가할수록, 그리고 보스부(125)의 돌출높이가 감소할수록 줄어든다.
따라서, 회전축과 접촉에 의한 베어링의 이상 마모를 방지하기 위해 제1베어링(126)과 접촉하는 보스부(125)의 돌출높이(h)와 보스부(125)의 두께(t)의 비율을 제한할 필요가 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 베어링 반경방향 변형량은 h/t가 1.2에서 3.7로 증가할수록 베어링의 반경방향 변형량은 4.5μm에서 24.5μm로 증가하였다.
만약, 베어링 반경방향 변형량이 15μm를 초과하면 축 끼임(회전축의 외주면과 베어링의 내주면 간의 끼임)에 의한 이상 마모가 발생할 우려가 있으므로, h/t는 3이하로 제한하는 것이 바람직하다.
보스부(125)의 돌출 높이가 작으면 제1경판부(1221)의 두께가 두꺼워지고 사체적이 증가하므로, 보스부(125)의 두께(t) 대비 보스부(125)의 돌출 높이(h)의 비율은 1보다 큰 것이 바람직하다.
보스부(125)의 돌출 높이(h)는 제1경판부(1221)의 두께보다 작거나 같을 수 있다.
보스부(125)의 두께는 제1경판부(1221)의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
보스부(125)의 외측 직경은 축방향을 따라 동일하게 형성될 수 있다.
(5) 제1스크롤(122)의 토출구(123)의 축방향 어긋남 구조
한편, 베어링의 반경방향 변형 발생을 방지하기 위해, 보스부(125)의 두께를 무한정으로 확장시킬 수 없다.
왜냐하면, 보스부(125)의 두께가 커지면, 토출밸브(124)와 보스부(125) 간의 간섭이 발생하기 때문이다.
토출밸브(124)와 보스부(125) 간의 간섭 방지를 위해서는, 보스부(125)의 두께가 기설정된 두께로 한정되어야 할 뿐만 아니라, 토출구(123)의 형상 및 구조를 새롭게 형성할 필요가 있다.
압축실(1201) 중 흡입실은 제1경판부(1221)의 축방향 내측면에서 제1랩(1223)의 반경방향 외측에 위치하고, 압축실(1201) 중 토출실은 제1랩(1223)의 반경방향 내측에 위치한다. 중간압실은 흡입실과 토출실 사이에 위치한다. 토출실은 제1경판부(1221)의 반경방향 중심부에 가깝게 위치한다.
토출구(123)는 베어링의 내측면과 반경방향으로 가깝게 배치된다. 토출구(123)는 제1토출구(123a) 내지 제N토출구를 구비하여 구성될 수 있다. N은 2이상의 자연수이다.
제1토출구(123a) 내지 제N토출구는 제2스크롤(128)의 선회방향을 기준으로 상류측에서 하류측 순서로 이격되게 배치된다.
본 실시예에서는 제1토출구(123a)와 제2토출구(123b)가 제1경판부(1221)에 축방향으로 관통되게 형성된 모습을 보여준다. 제1토출구(123a)는 제2스크롤(128)의 선회방향을 기준으로 제2토출구(123b)의 상류측에 배치된다.
제1토출구(123a)와 제2토출구(123b)의 크기 및 형상은 서로 다르게 형성될 수 있다.
제1토출구(123a)의 크기(면적)는 제2토출구(123b)의 크기(면적)보다 더 작게 형성될 수 있다.
제1토출구(123a)는 원형 대비 납작하게 찌그러진 형태로 비대칭 타원형으로 형성될 수 있다. 제2토출구(123b)는 원형으로 형성될 수 있다.
제1토출구(123a)는 베어링의 중심(O)으로부터 제1간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 제2토출구(123b)는 베어링의 중심(O)으로부터 제2간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 제1간격은 제2간격보다 더 작을 수 있다.
복수의 토출구(123) 각각은 입구부(1231)와 출구부(1232)를 포함한다. 토출구(123)는 축방향을 따라 입구부(1231)와 출구부(1232)로 구분될 수 있다. 냉매가 토출구(123)를 관통 시 냉매의 흐름방향을 기준으로 입구부(1231)는 토출구(123)의 상류측에 배치되고, 출구부(1232)는 토출구(123)의 하류측에 배치된다.
입구부(1231)는 제1경판부(1221)의 축방향 일측면에 구비될 수 있다. 입구부(1231)는 압축실(1201)의 내부를 향해 개방되게 형성된다. 입구부(1231)는 압축실(1201)과 연통된다.
출구부(1232)는 제1경판부(1221)의 축방향 타측면에 구비될 수 있다. 출구부(1232)는 압축실(1201)의 외부를 향해 개방되게 형성된다. 출구부(1232)는 케이싱(100)의 내부 공간에 연통되게 연결된다.
입구부(1231)와 출구부(1232)는 각각 축방향으로 형성되거나 축방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 입구부(1231)와 출구부(1232)가 각각 축방향으로 형성될 수 있다.
입구부(1231)의 면적 중심(C1)과 출구부(1232)의 면적 중심(C2)은 축방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
입구부(1231)의 면적 중심(C1)은 베어링의 중심(O)으로부터 제1거리로 이격되고, 출구부(1232)의 면적 중심(C2)은 베어링의 중심(O)으로부터 제2거리로 이격되게 배치될 수 있다.
제1거리는 제2거리보다 작을 수 있다.
출구부(1232)는 베어링의 중심(O)으로부터 반경방향으로 입구부(1231)보다 외측에 배치될 수 있다.
출구부(1232)는 보스부(125)의 중심을 기준으로 입구부(1231)보다 멀리 이격되게 배치될 수 있다.
입구부(1231)와 출구부(1232)는 축방향으로 서로 연통되게 연결될 수 있다.
입구부(1231)와 출구부(1232) 각각의 일부는 축방향으로 중첩되게 배치되어 서로 연통될 수 있다. 입구부(1231)와 출구부(1232) 사이에 연통부(1233)가 구비되어, 입구부(1231)와 출구부(1232)가 연통부(1233)에 의해 서로 연통되게 연결될 수 있다.
입구부(1231)의 축방향 깊이와 출구부(1232)의 축방향 깊이는 서로 다르게 형성될 수 있다.
입구부(1231)와 출구부(1232)가 제1경판부(1221)의 두께방향으로 중간지점(두께의 절반 지점: T/2)에서 만나거나 일방향으로 치우친 지점에서 만날 수 있다.
본 실시예에서는 입구부(1231)와 출구부(1232)가 제1경판부(1221)의 두께방향으로 중간지점에서 만나게 형성된 모습을 보여준다.
입구부(1231)와 출구부(1232)의 연결부(1242)는 제1경판부(1221)의 반경방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.
제1토출구(123a)의 입구부(1231)는 제1랩(1223)과 제1베어링(126) 사이에 배치될 수 있다. 제2토출구(123b)의 입구부(1231)는 보스부(125)의 외주면으로부터 반경방향으로 이격거리가 제1토출구(123a)의 입구부(1231)의 반경방향 이격거리보다 더 멀게 위치할 수 있다.
또한, 제2토출구(123b)의 입구부(1231)는 제1랩(1223)과 보스부(125)의 외주면 사이에 배치되지 않고 제1랩(1223)의 내측단부와 인접하게 배치되어, 제1토출구(123a)의 입구부(1231)에 비해 크기의 제한을 덜 받는다.
이로 인해, 제2토출구(123b)의 입구부(1231)의 직경(d1)은 제1토출구(123a)의 입구부(1231)의 직경(d1)에 비해 더 크게 형성될 수 있다.
출구부(1232)의 직경(d2)은 입구부(1231)의 직경(d1)보다 더 크게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 출구부(1232)가 입구부(1231)보다 직경이 더 크므로, 냉매의 토출 시 출구부(1232)의 면적이 더 커서 유동저항이 감소한다.
이하, 토출구(123)의 축방향 어긋남 구조의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
도 4와 도 9를 참조하면, 토출구(123)의 입구부(1231)는 제1경판부(1221)의 축방향 내측면에서 외측면을 향해 연장된다. 토출구(123)의 출구부(1232)는 제1경판부(1221)의 축방향 외측면에서 내측면을 향해 연장된다.
입구부(1231)는 제1경판부(1221)의 축방향 내측면에서 제1베어링(126)과 제1랩(1223) 사이의 협소한 공간적 제약으로 인해 입구부(1231)의 크기 및 형상이 제한적일 수밖에 없다.
한편, 출구부(1232)는 베어링과 제1랩(1223) 사이의 공간적 제약에 구애받지 않고, 제1경판부(1221)의 축방향 외측면에서 보스부(125)의 외주면에서 반경방향으로 이격되면 되기 때문에 상대적으로 공간적 제약을 덜 받는다.
토출밸브(124)는 토출구(123)의 출구부(1232)를 덮도록 제1경판부(1221)의 축방향 외측면에 장착된다.
따라서, 출구부(1232)는 입구부(1231)보다 보스부(125)의 중심(O)으로부터 더 멀리 이격되게 배치됨으로써, 보스부(125)는 토출밸브(124)와 간섭을 일으키지 않으면서 보스부(125)의 두께(t1)를 증가시켜 제1베어링(126)에 대한 지지력을 향상시킬 수 있다.
(6) 제1스크롤(122)의 보스부(225)의 보강 구조 2
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보스부(225) 보강 구조를 보여주는 단면도이다.
도 11은 도 10에서 XI-XI를 따라 취한 저면도이다.
본 실시예는 보스부(225)의 일단부의 외경이 보스부(225)의 타단부의 외경보다 더 크게 형성된다는 점에서 상술한 도 2 내지 도 9의 실시예와 다르다.
보스부(225)는 제1경판부(1221)의 축방향 타측면에서 축방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
보스부(225)의 일단부는 제1경판부(1221)에 접하도록 이루어진다.
보스부(225)의 타단부는 제1경판부(1221)와 반대방향을 향하여 배치된다.
보스부(225)의 일단부에 보강돌출부(2251)가 구비된다. 보강돌출부(2251)는 보스부(225)의 일단부의 외주면에서 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 보강돌출부(2251)는 보스부(225)의 외주면에서 원주방향을 따라 연장될 수 있다.
보강돌출부(2251)는 보스부(225)의 직경보다 더 크게 원통형으로 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 보강돌출부(2251)는 보스부(225)의 두께를 두껍게 형성함으로써, 보스부(225)의 강성을 확보할 수 있고, 보스부(225)의 지지력을 높일 수 있다.
보강돌출부(2251)의 내측에 밸브수용홈(2252)이 형성될 수 있다. 밸브수용홈(2252)은 원형으로 형성될 수 있다. 밸브수용홈(2252)은 토출구와 연통되게 형성된다. 밸브수용홈(2252)은 보강돌출부(2251)의 외측으로 개방되게 형성될 수 있다.
밸브수용홈(2252)은 토출구(123)의 직경보다 직경이 더 크게 형성될 수 있다. 밸브수용홈(2252)은 토출구(123)에서 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
밸브수용홈(2252)은 토출밸브(124)의 일측(개폐부(1241; 도 9))을 수용하도록 이루어진다.
이러한 구성에 의하면, 밸브수용홈(2252)은 보스부(225)와 토출밸브(124)의 간섭을 회피할 수 있다.
기타 구성요소는 도 2 내지 도 9의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
(7) 제1스크롤(122)의 보스부(325)의 보강 구조 3
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보스부(325) 보강 구조를 보여주는 단면도이다.
도 13은 도 12에서 XIII-XIII를 따라 취한 저면도이다.
본 실시예는 보스부(325)의 강성을 확보하기 위해 보스부(325)에 테이퍼부가 더 구비될 수 있다.
보스부(325)는 제1경판부(1221)의 축방향 타측면에서 축방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
보스부(325)의 일단부는 제1경판부(1221)와 접하게 배치된다. 보스부(325)의 타단부는 제1경판부(1221)와 반대방향으로 향해 배치된다.
테이퍼부(3251)는 보스부(325)의 일단부에서 보스부(325)의 타단부로 갈수록 직경이 점점 작아지도록 축방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 테이퍼부(3251)는 보스부(325)의 원주방향을 따라 연장될 수 있다.
보스부(325)의 일단부의 직경은 보스부(325)의 타단부의 직경보다 더 크게 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 테이퍼부(3251)는 보스부(325)의 두께를 두껍게 형성함으로써, 보스부(325)의 강성을 확보할 수 있고, 보스부(325)의 지지력을 높일 수 있다.테이퍼부(3251)의 내측에 밸브수용홈(3252)이 형성될 수 있다. 밸브수용홈(3252)은 원형으로 형성될 수 있다. 밸브수용홈(3252)은 토출구(123)와 연통되게 형성된다. 밸브수용홈(3252)은 보강돌출부(2251)의 외측으로 개방되게 형성될 수 있다.
밸브수용홈(3252)은 토출구(123)의 직경보다 직경이 더 크게 형성될 수 있다. 밸브수용홈(3252)은 토출구(123)에서 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
밸브수용홈(3252)은 토출밸브(124)의 일측(개폐부(1241; 도 9))을 수용하도록 이루어진다.
이러한 구성에 의하면, 밸브수용홈(3252)은 보스부(325)와 토출밸브(124)의 간섭을 회피할 수 있다.
기타 구성요소는 도 2 내지 도 9의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
100 : 케이싱 101 : 메인 하우징
102 : 상부 하우징 103 : 하부 하우징
104 : 제1공간 105 : 제2공간
106 : 제3공간 107 : 흡입관
108 : 토출관 109 : 제1유로
110 : 제2유로 111 : 제3유로
112 : 제4유로 113 : 전동부
114 : 고정자 115 : 고정자코어
116 : 고정자코일 117 : 회전자
118 : 회전축 1181 : 오일유로
1182 : 편심부 1183 : 연통홀
120 : 압축부 1201 : 압축실
121 : 프레임 1211 : 프레임 경판부
1212 : 프레임 측벽부 1213 : 제2베어링
122 : 제1스크롤 1221 : 제1경판부
1222 : 제1측벽부 1223 : 제1랩
1224 : 흡입유로 1225 : 리세스부
123 : 토출구 123a : 제1토출구
123b : 제2토출구 1231 : 입구부
1232 : 출구부 1233 : 연통부
124 : 토출밸브 1241 : 개폐부
1242 : 연결부 1243 : 체결부
1244 : 제1체결홈 125, 225, 325 : 보스부
2251 : 보강돌출부 2252 : 밸브수용홈
3251 : 테이퍼부 3252 : 밸브수용홈
126 : 제1베어링 127 : 바이패스홀
1271 : 제2체결홈 128 : 제2스크롤
1281 : 제2경판부 1282 : 제2랩
129 : 올담링 130 : 머플러
131 : 오일 피더

Claims (16)

  1. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정자와 회전자를 구비하는 전동부;
    상기 회전자와 결합되어 회전하는 회전축;
    상기 전동부의 일측에 구비되는 프레임;
    상기 프레임의 일측에 구비되고, 고정랩을 구비하는 고정스크롤; 및
    상기 프레임과 상기 고정스크롤 사이에 배치되고, 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 구비하고, 상기 회전축과 결합되어 상기 고정스크롤에 대하여 선회 운동하는 선회스크롤을 포함하고,
    상기 고정스크롤은,
    상기 압축실에서 압축된 냉매를 토출시키는 토출구를 구비하고, 상기 고정랩이 축방향으로 돌출되는 축방향 일측면을 구비하는 제1경판부; 및
    상기 제1경판부의 축방향 타측면에서 상기 고정랩의 돌출방향과 반대방향을 향하여 돌출되고, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 제1베어링을 수용하는 보스부를 포함하고,
    상기 제1베어링과 접촉하는 상기 보스부의 두께(t) 대비 상기 보스부의 돌출 높이(h)의 비율(h/t)은 1~3인 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보스부의 높이는 상기 제1경판부의 두께보다 작거나 같게 형성되는 스크롤 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보스부의 두께는 상기 제1경판부의 두께보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토출구는,
    상기 제1경판부의 축방향 일측면에 구비되어, 상기 압축실의 내부를 향해 개구되는 입구부; 및
    상기 제1경판부의 축방향 타측면에 구비되어, 상기 압축실의 외부를 향해 개구되는 출구부를 포함하고,
    상기 입구부의 면적중심과 상기 출구부의 면적중심이 서로 어긋나게 형성되는 스크롤 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출구부는 상기 보스부의 중심을 기준으로 반경방향으로 상기 입구부보다 멀리 이격되게 배치되는 스크롤 압축기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 입구부와 상기 출구부는 각각 축방향으로 형성되며, 상기 입구부의 일부와 상기 출구부의 일부가 축방향으로 중첩되는 스크롤 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 토출구는,
    상기 제1경판부의 축방향 일측면에 구비되어 상기 압축실의 내부를 향해 개구되는 입구부; 및
    상기 제1경판부의 축방향 타측면에 구비되어 상기 압축실의 외부를 향해 개구되는 출구부를 포함하고,
    상기 입구부와 상기 출구부는 동일 축선상에 형성되며, 상기 입구부와 상기 출구부는 축방향에 대해 경사지게 형성되는 스크롤 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 토출구는,
    상기 제1경판부의 축방향 일측면에 구비되어 상기 압축실의 내부를 향해 개구되는 입구부; 및
    상기 제1경판부의 축방향 타측면에 구비되어 상기 압축실의 외부를 향해 개구되는 출구부를 포함하고,
    상기 입구부는 상기 고정랩의 반경방향 일측에 형성되고, 상기 출구부는 적어도 일부가 상기 고정랩과 축방향으로 중첩되도록 형성되는 스크롤 압축기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보스부는,
    축방향을 따라 동일하게 형성된 외경을 갖는 스크롤 압축기.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보스부는,
    상기 제1경판부에 접하는 일단부와, 상기 제1경판부와 반대방향을 향하는 타단부를 구비하고, 상기 일단부의 외경이 상기 타단부의 외경보다 크게 형성되는 스크롤 압축기.
  11. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되고, 고정자와 회전자를 구비하는 전동부;
    상기 회전자와 결합되어 회전하는 회전축;
    상기 전동부의 일측에 구비되는 프레임;
    상기 프레임의 일측에 구비되고, 제1경판부의 축방향 일측면에 고정랩을 구비하며, 상기 제1경판부의 축방향 타측면에는 상기 회전축을 지지하는 보스부가 형성되는 고정스크롤; 및
    상기 프레임과 상기 고정스크롤 사이에 배치되고, 상기 고정랩과 맞물려 압축실을 형성하는 선회랩을 구비하고, 상기 회전축과 결합되어 상기 고정스크롤에 대하여 선회 운동하는 선회스크롤을 포함하고,
    상기 보스부는,
    상기 제1경판부에 접하는 일단부와, 상기 제1경판부와 반대방향을 향하는 타단부를 구비하고, 상기 일단부의 외경이 상기 타단부의 외경보다 크게 형성되는 스크롤 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고정스크롤은,
    상기 보스부의 일단부의 외주면에서 반경방향으로 연장되는 보강돌출부를 더 포함하는 스크롤 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고정스크롤은,
    상기 제1경판부에 형성되는 토출구; 및
    상기 토출구를 개폐하도록 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 장착된 토출밸브를 포함하고,
    상기 보강돌출부의 내측에 상기 토출밸브의 일부를 수용하도록 밸브수용홈이 형성되는 스크롤 압축기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 보스부는 상기 일단부에서 상기 타단부로 갈수록 외경이 감소하도록 경사지게 형성되는 테이퍼부를 포함하는 스크롤 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고정스크롤은,
    상기 제1경판부에 형성되는 토출구; 및
    상기 토출구를 개폐하도록 상기 제1경판부의 축방향 타측면에 장착된 토출밸브를 포함하고,
    상기 보스부의 내측에 상기 토출밸브의 일부를 수용하도록 밸브수용홈이 형성되는 스크롤 압축기.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보스부의 높이는 상기 제1경판부의 두께보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
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KR102070784B1 (ko) * 2018-07-13 2020-01-29 엘지전자 주식회사 압축기

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