KR20230132668A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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조성해
김도현
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시의 일 측면에 의한 스크롤 압축기는, 랩 수용부, 랩 수용부의 둘레에 마련된 쓰러스트면, 및 랩 수용부의 내부 공간에 마련된 고정 랩을 포함하는 고정 스크롤과, 고정 스크롤의 쓰러스트면에 형성된 오일홈과, 고정 스크롤의 하부에 고정 스크롤에 대해 선회할 수 있도록 마련되며, 경판과 경판의 일면에서 연장되어 고정 스크롤의 고정 랩과 맞물리는 선회 랩을 포함하는 선회 스크롤과, 고정 스크롤의 쓰러스트면을 마주하는 선회 스크롤의 경판의 일면에 마련된 적어도 한 개의 급유홈, 및 선회 스크롤을 회전시키는 구동 모터를 포함하며, 선회 스크롤이 회전하면, 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 고정 스크롤의 오일홈에서 오일을 받아 고정 스크롤의 랩 수용부의 내부 공간으로 공급한다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}
본 개시는 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축실에 오일을 공급할 수 있는 급유홈을 구비한 스크롤 압축기에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 각각 스파이럴(spiral) 형상의 랩(wrap)을 가지는 고정 스크롤과 선회 스크롤을 치합하고, 케이싱에 고정된 고정 스크롤에 대해 선회 스크롤을 선회시킴으로써 냉매를 압축하는 장치이다.
스크롤 압축기는 밀폐된 케이싱 내에 고정된 고정 스크롤과 고정 스크롤에 대향하여 선회하는 선회 스크롤에 의해 복수의 압축 포켓이 형성된다. 복수의 압축 포켓은 선회 스크롤의 선회 운동에 의해 고정 스크롤의 외주 쪽으로부터 중심을 향해 서서히 좁아진다. 냉매는 외주 쪽에 위치한 압축 포켓으로 흡입되고, 선회 스크롤의 회전에 의해 압축 포켓이 중심을 향해 이동하는 동안 냉매가 압축된다. 압축 포켓이 고정 스크롤의 중심에 위치하면 최대로 압축된 냉매가 압축 포켓으로부터 밀폐된 케이싱 내로 토출된다.
최근 시스템 공기조화기는 1개의 압축기를 이용하여 광범위한 운전조건에서 안정적으로 작동할 것이 요구되고 있다.
이러한 시스템 공기조화기의 요구를 만족하기 위해서는, 압축기의 운전 영역을 확대할 필요가 있다.
따라서, 고압축비 영역에서 안정적이며 신뢰성 있게 동작할 수 있는 압축기가 요구되고 있다.
본 개시는 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 고압축비 영역에서 안정적이며 신뢰성 있게 동작할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면에 의한 스크롤 압축기는, 랩 수용부, 상기 랩 수용부의 둘레에 마련된 쓰러스트면, 상기 랩 수용부의 내부 공간에 마련된 고정 랩을 포함하는 고정 스크롤; 상기 고정 스크롤의 쓰러스트면에 형성된 오일홈; 상기 고정 스크롤의 하부에 상기 고정 스크롤에 대해 선회할 수 있도록 마련되며, 경판과 상기 경판의 일면에서 연장되어 상기 고정 스크롤의 고정 랩과 맞물리는 선회 랩을 포함하는 선회 스크롤; 상기 고정 스크롤의 쓰러스트면을 마주하는 상기 선회 스크롤의 경판의 일면에 마련된 적어도 한 개의 급유홈; 및 상기 선회 스크롤을 회전시키는 구동 모터;를 포함하며, 상기 선회 스크롤이 회전하면, 상기 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 상기 고정 스크롤의 오일홈에서 오일을 받아 상기 고정 스크롤의 랩 수용부의 내부 공간으로 공급할 수 있다.
이때, 상기 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 상기 선회 스크롤이 일회전하는 동안, 적어도 한번 상기 고정 스크롤의 오일홈과 마주하고, 일정 구간에서는 상기 고정 스크롤의 랩 수용부의 내부 공간을 마주하는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 상기 경판을 관통하지 않도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 적어도 한 개의 급유홈은 상기 선회 랩의 외측단에 인접하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 고정 스크롤의 랩 수용부는 냉매가 흡입되는 흡입부를 포함하며, 상기 오일홈은 상기 흡입부를 제외한 상기 랩 수용부의 전둘레를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 선회 스크롤의 경판에는 상기 고정 스크롤의 오일홈으로 오일을 공급하는 오일 구멍이 마련될 수 있다.
또한, 상기 오일 구멍은 상기 선회 스크롤이 일회전하는 동안 상기 고정 스크롤의 오일홈과 적어도 한번 만나도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 오일 구멍은 상기 선회 스크롤의 하면에 마련된 보스부의 내부 공간과 연통되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 선회 스크롤은, 상기 보스부의 내부 공간을 마주하도록 상기 선회 스크롤의 하면에 형성된 하부 오일 구멍; 및 상기 선회 스크롤의 경판에 마련되며, 상기 하부 오일 구멍과 상기 오일 구멍을 연결하는 오일 통로;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오일 통로는 상기 오일 구멍 및 상기 하부 오일 구멍과 만나도록 상기 선회 스크롤의 경판의 외주면에서 상기 경판의 중심부를 향해 연장된 구멍으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 오일 통로에는 오리피스 핀이 설치될 수 있다.
또한, 상기 구동 모터는, 케이싱에 고정되는 고정자; 상기 고정자 내부에 위치하는 회전자; 상기 회전자의 중심에 고정되며, 일단이 상기 선회 스크롤의 보스부에 결합되는 모터 샤프트; 및 상기 모터 샤프트 내부에 길이 방향으로 형성된 오일 유로;를 포함하며, 상기 케이싱의 하부에 수용된 오일이 상기 모터 샤프트의 오일 유로를 통해 상기 선회 스크롤의 보스부의 내부 공간으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 오일 구멍은 상기 적어도 한 개의 급유홈과 일정 각도 이격되어 마련될 수 있다.
또한, 상기 오일 구멍은 상기 고정 스크롤의 오일홈의 일단에 인접하고 상기 적어도 한 개의 급유홈은 상기 오일홈의 타단에 인접하도록, 상기 오일 구멍과 상기 적어도 한 개의 급유홈은 서로 이격될 수 있다.
또한, 상기 오일 구멍이 상기 고정 스크롤의 오일홈과 마주할 때, 상기 적어도 한 개의 급유홈이 상기 고정 스크롤의 오일홈과 마주하도록 마련될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 사시도;
도 2는 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 종단면도;
도 3은 도 2의 스크롤 압축기의 상부의 확대 단면도;
도 4는 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤을 나타내는 저면 사시도;
도 5는 도 4의 고정 스크롤의 저면도;
도 6은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤을 나타내는 사시도;
도 7은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤을 나타내는 저면 사시도;
도 8은 도 6의 선회 스크롤의 평면도;
도 9는 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기에서 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 오일홈의 아래에 위치한 경우를 나타내는 도면;
도 10은 도 9의 스크롤 압축기를 선A-A를 따라 절단한 단면도;
도 11은 도 9의 스크롤 압축기를 선B-B를 따라 절단한 단면도;
도 12는 도 9에서 선회 스크롤이 반시계방향으로 일정 각도 회전하여 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 랩 수용부의 아래에 위치한 경우를 나타내는 도면;
도 13은 도 12의 스크롤 압축기를 선C-C를 따라 절단한 단면도;
도 14는 도 12의 스크롤 압축기를 선D-D를 따라 절단한 단면도;
도 15는 도 12에서 선회 스크롤이 반시계방향으로 더 회전하여 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 오일홈의 아래에 위치한 경우를 나타내는 도면;
도 16은 도 15의 스크롤 압축기를 선E-E를 따라 절단한 단면도;
도 17은 도 15의 스크롤 압축기를 선F-F를 따라 절단한 단면도;
도 18은 도 15에서 선회 스크롤이 반시계방향으로 더 회전하여 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 오일홈의 외측에 위치한 경우를 나타내는 도면;
도 19는 도 18의 스크롤 압축기를 선G-G를 따라 절단한 단면도;
도 20은 도 18의 스크롤 압축기를 선H-H를 따라 절단한 단면도;
도 21은 선회 스크롤의 회전에 따른 고정 스크롤의 오일홈에 대한 선회 스크롤의 오일 구멍의 이동을 나타내는 도면;
도 22는 선회 스크롤의 회전에 따른 고정 스크롤의 오일홈에 대한 선회 스크롤의 2개의 급유홈의 이동을 나타내는 도면;
도 23은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 작동 영역을 나타내는그래프;이다.
첨부된 도면을 참조한 다음의 설명은 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된 바와 같은 본 개시의 다양한 실시예의 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 여기에는 이해를 돕기 위한 다양한 특정 세부 사항이 포함되어 있지만 이는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 본 명세서에 기술된 다양한 실시예의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 명료함과 간결함을 위해 잘 알려진 기능 및 구성에 대한 설명은 생략할 수 있다.
아래의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어 및 단어는 서지적 의미에 한정되지 않으며, 본 개시의 명확하고 일관된 이해를 가능하게 하기 위해 발명자가 단지 사용하였다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시예에 대한 다음의 설명은 단지 예시의 목적으로 제공되고 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된 바와 같이 본 개시를 제한하기 위한 것이 아님은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 개시에서 사용한 '선단', '후단', '상부', '하부', '상단', '하단' 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의해 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 종단면도이다. 도 3은 도 2의 스크롤 압축기의 상부의 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 케이싱(10), 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 고정 스크롤(40), 선회 스크롤(50), 및 구동 모터(80)를 포함할 수 있다.
케이싱(10)은 원통 형상의 밀폐 용기이며, 상부 케이싱(11)과 하부 케이싱(12)을 포함할 수 있다. 케이싱(10)의 내부에는 메인 프레임(20), 서브 프레임(30), 고정 스크롤(40), 선회 스크롤(50), 구동 모터(80)가 수용될 수 있다.
케이싱(10)에는 냉매가 유입되는 냉매 유입관(13)과 냉매가 배출되는 냉매 배출관(15)이 설치될 수 있다.
냉매 유입관(13)은 케이싱(10)을 관통하며, 그 일단이 고정 스크롤(40)에 연결되어 있다. 냉매 배출관(15)은 케이싱(10)을 관통하며, 그 일단이 케이싱(10)의 내부와 연통될 수 있다.
따라서, 냉매는 냉매 유입관(13)을 통해 케이싱(10)에 설치된 고정 스크롤(40)로 유입되며, 고정 스크롤(40)에서 배출된 압축 냉매는 냉매 배출관(15)을 통해 케이싱(10) 외부로 배출될 수 있다.
메인 프레임(20)과 서브 프레임(30)은 상하로 일정 간격 이격되며, 케이싱(10) 내부에 각각 고정된다. 메인 프레임(20)과 서브 프레임(30) 사이에는 선회 스크롤을 회전시키는 구동 모터(80)가 설치된다.
메인 프레임(20)의 상측에는 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50)이 설치될 수 있다. 서브 프레임(30)의 아래로 케이싱(10)의 하부에는 케이싱(10) 내부에 수용된 부품들을 윤활하고 냉각하는 오일 또는 윤활유가 저장된 저유조(15)가 마련될 수 있다.
메인 프레임(20)은 대략 원판 형상으로 형성되며, 하면에는 돌출부(21)가 형성될 수 있다. 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에는 축 지지구멍(22)이 형성되며, 축 지지구멍(22)에는 모터 샤프트를 지지하는 베어링 메탈(bearing metal)(23)이 설치될 수 있다.
모터 샤프트(85)는 베어링 메탈(23)을 관통하도록 삽입되므로, 베어링 메탈(23)은 모터 샤프트(85)의 회전을 지지할 수 있다.
축 지지구멍(22)의 상측으로는 축 지지구멍(22)의 내경보다 큰 내경을 갖는 보스 삽입홈(25)이 마련될 수 있다. 축 지지구멍(22)과 보스 삽입홈(25)은 동심상으로 형성될 수 있다.
메인 프레임(20)의 상면에는 보스 삽입홈(25)의 상단을 형성하는 환상 돌출부(26)가 마련될 수 있다. 환상 돌출부(26)의 상면은 선회 스크롤(50)의 경판(51)과 접촉하여 지지하는 경면으로 형성될 수 있다.
또한, 환상 돌출부(26)의 상면에는 보스 삽입홈(25)을 둘러싸도록 링홈이 형성될 수 있다. 링홈에는 오일 링(27)이 설치될 수 있다.
환상 돌출부(26) 외측으로 환상의 홈부(28)가 마련된다. 환상의 홈부(28)는 환상 돌출부(28)와 메인 프레임(20)의 상면의 가장자리를 따라 상측으로 연장되는 연장벽(29)에 의해 형성될 수 있다. 환상의 홈부(28)는 고정 스크롤(40) 및 선회 스크롤(50)과 함께 배압실을 형성할 수 있다. 배압실에는 저유조(15)에서 공급되는 오일이 충진될 수 있다.
또한, 선회 스크롤(50)과 메인 프레임(20) 사이의 배압실에는 선회 스크롤(50)이 자전하는 것을 방지하는 자전방지기구(70)가 설치될 수 있다. 자전방지기구(79)로는 올댐 링(oldham ring)이 사용될 수 있다.
고정 스크롤(40)은 메인 프레임(20)의 상측에 설치된다. 고정 스크롤(40)은 메인 프레임(20)의 연장벽(29)의 상단에 고정된다. 고정 스크롤(40)과 메인 프레임(20)에 의해 형성된 공간에 선회 스크롤(50)이 수용될 수 있다.
선회 스크롤(50)은 고정 스크롤(40)과 맞물리며, 고정 스크롤(40)에 대해 선회 운동할 수 있도록 고정 스크롤(40)과 메인 프레임(20) 사이에 설치된다.
고정 스크롤(40)은 랩 수용부(41), 랩 수용부(41)의 둘레에 마련된 플랜지(44), 랩 수용부(41)의 내부 공간(42)에 마련된 고정 랩(43)을 포함할 수 있다.
랩 수용부(41)는 케이싱(10)의 내부에 수용될 수 있는 형상으로 형성될 수 있다. 랩 수용부(41)의 선회 스크롤(50)의 상단을 마주하는 면에는 고정 경면(41b)이 형성된다.
고정 랩(43)은 랩 수용부(41)의 고정 경면(41b)에서 수직하게 연장되며, 스파이럴 형상으로 형성될 수 있다. 고정 랩(43)은 일정 두께와 높이를 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.
고정 스크롤(40)의 상면에는 고정 스크롤(40)과 선회 스크롤(50)에 의해 압축된 냉매가 배출되는 토출구(45)와 토출구(45)를 개폐하는 체크 밸브(48)가 설치될 수 있다.
고정 스크롤(40)의 측면에는 냉매가 유입되는 인입구(46)가 형성될 수 있다. 인입구(46)는 케이싱(10)에 설치된 냉매 유입관(13)과 연결될 수 있다. 따라서, 냉매 유입관(13)을 통해 유입되는 냉매는 인입구(46)를 통해 고정 스크롤(40)의 내부로 인입될 수 있다.
선회 스크롤(50)은 고정 스크롤(40)의 하부에 고정 스크롤(40)에 대해 선회할 수 있도록 설치된다. 선회 스크롤(50)은 경판(51), 선회 랩(52), 및 보스부(53)를 포함할 수 있다.
경판(51)은 일정 두께와 면적을 가지는 원판 형상으로 형성되며, 고정 스크롤(40)을 마주하는 경판(51)의 상면에는 선회 경면이 형성될 수 있다.
선회 랩(52)은 경판(51)의 상면에서 수직하게 연장되며, 스파이럴 형상으로 형성될 수 있다. 선회 랩(52)은 고정 스크롤(40)의 고정 랩(43)과 치합될 수 있도록 형성된다.
보스부(53)는 선회 경면과 반대쪽인 경판(51)의 하면의 중앙에 형성될 수 있다. 보스부(53)의 내부 공간(54)에는 모터 샤프트(85)의 상단(87)이 삽입될 수 있다. 즉, 보스부(53)에 모터 샤프트(85)의 상단(87)이 결합된다.
선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)은 고정 스크롤(40)의 고정 랩(43)과 맞물리고, 보스부(53)는 메인 프레임(20)의 보스 삽입홈(25)에 삽입될 수 있다. 또한, 보스부(53)가 형성된 경판(51)의 하면이 메인 프레임(20)의 경면에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 메인 프레임(20)의 경면에 의해 지지되는 경판(51)의 하면도 경면으로 형성될 수 있다.
고정 스크롤(40)의 고정 랩(43)과 선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)은 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)에 수용된다. 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 내부 공간(42)은 압축실을 형성한다.
서로 맞물린 고정 랩(43)과 선회 랩(52)은 복수의 압축 포켓을 형성한다. 선회 스크롤(50)이 회전하면, 복수의 압축 포켓은 랩 수용부(41)의 중앙으로 이동하면서 고정 스크롤(40)의 인입구(46)로 인입된 냉매를 압축하여 토출구(45)로 토출할 수 있다.
구동 모터(80)는 고정자(81)와 회전자(82)를 포함할 수 있다. 고정자(81)는 케이싱(10)의 내면에 고정될 수 있다. 회전자(82)는 고정자(81)의 내측에 회전 가능하게 삽입될 수 있다.
또한, 회전자(82)에는 모터 샤프트(85)가 관통하도록 삽입될 수 있다. 회전자(82)는 모터 샤프트(85)에 고정되어 있으므로, 회전자(82)와 모터 샤프트(85)는 일체로 회전할 수 있다.
모터 샤프트(85)는 일정 길이를 갖도록 형성된 축부(86)와 축부(86)의 상단에서 상측으로 연장 형성된 편심부(87)를 포함할 수 있다. 편심부(87)의 중심축은 모터 샤프트(85)의 회전 중심, 즉 축부(86)의 중심축에서 일정 거리 이격되어 있다.
모터 샤프트(85)의 축부(86)에는 구동 모터(80)의 회전자(82)가 고정될 수 있다. 축부(86)의 일단은 메인 프레임(20)의 돌출부(21)에 삽입되며, 돌출부(21)에 설치된 베어링 메탈(23)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
모터 샤프트(85)의 상단, 즉 편심부(87)는 선회 스크롤(50)의 보스부(53)에 삽입될 수 있다. 모터 샤프트(85)의 편심부(87)와 선회 스크롤(50)의 보스부(53) 사이에도 베어링 메탈(71)이 설치될 수 있다.
모터 샤프트(85)의 축부(86)에는 회전자(82)의 상측으로 밸런스 웨이트(84)가 설치될 수 있다. 즉, 밸런스 웨이트(84)는 회전자(82)와 메인 프레임(20) 사이의 축부(86)에 설치될 수 있다.
축부(86)의 하측 부분은 케이싱(10)에 고정된 서브 프레임(30)에 설치된 베어링 메탈(31)에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 모터 샤프트(85)는 메인 프레임(20)과 서브 프레임(30)에 의해 양단 지지되어 회전할 수 있다.
또한, 모터 샤프트(85)에는 축부(86)와 편심부(87)를 관통하도록 형성된 오일 유로(88)가 형성될 수 있다. 편심부(87)의 상단에는 오일 유로(88)의 출구(88a)가 마련된다. 따라서, 오일 유로(88)를 통해 이동한 오일은 선회 스크롤(50)의 보스부(53)의 내부 공간(54)으로 배출될 수 있다. 즉, 오일 유로(88)를 통해 이동한 오일은 모터 샤프트(85)의 편심부(87) 상측의 보스부(53)의 내부 공간(54)으로 배출될 수 있다
모터 샤프트(85)의 하단에는 저유조(15)의 오일을 오일 유로(88)로 공급하는 오일 공급장치(33)가 설치될 수 있다. 오일 공급장치(33)의 하단은 케이싱(10)의 저유조(15)에 잠길 수 있다.
따라서, 모터 샤프트(85)가 회전하면, 저유조(15)에 작용하는 압력과 오일 공급장치(33)에 의해 저유조(15)에 저장된 오일이 모터 샤프트(85)의 오일 유로(88)로 공급될 수 있다.
오일 유로(88)를 따라 이동한 오일은 출구(88a)를 통해 선회 스크롤(50)의 보스부(53)의 내부 공간(54)으로 공급될 수 있다. 또한, 오일 유로(88)를 통해 이동하는 오일의 일부는 측면 출구(88b)를 통해 메인 프레임(20)의 베어링 메탈(23)로 공급될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 고정 스크롤(40)에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고정 스크롤을 나타내는 저면 사시도이고, 도 5는 도 4의 고정 스크롤의 저면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 고정 스크롤(40)은 상술한 바와 같이 랩 수용부(41)와 고정 랩(43)을 포함할 수 있다.
랩 수용부(41)는 케이싱(10)의 내부에 수용되며, 대략 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 랩 수용부(41)는 원통 형상의 측벽과 측벽의 상단을 막도록 형성되는 상판을 포함할 수 있다.
랩 수용부(41)의 하단에는 외부를 향해 연장되는 플랜지(44)가 마련될 수 있다. 플랜지(44)의 하면, 즉 선회 스크롤(50)의 경판(51)과 접촉하는 면은 쓰러스트면(44a)을 형성한다.
플랜지(44)의 가장자리에는 메인 프레임(20)과 결합을 위한 복수의 관통공(44b)이 마련될 수 있다. 따라서, 고정 스크롤(40)은 플랜지(44)의 복수의 관통공(44b)에 삽입된 복수의 볼트로 메인 프레임(20)에 고정될 수 있다.
랩 수용부(41)의 상판(41a)은 원판 형상으로 형성되며, 냉매가 배출되는 토출구(45)와 복수의 릴리스 구멍(49)이 마련될 수 있다. 상판(41a)의 상면에는 토출구(45)를 개폐하는 체크 밸브(48)와 복수의 릴리스 구멍(49)을 개폐하는 복수의 릴리스 밸브가 마련될 수 있다.
선회 스크롤(50)을 마주하는 상판(41a)의 하면에는 고정 경면(41b)이 형성될 수 있다. 따라서, 선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)의 상단이 고정 스크롤(40)의 고정 경면(41b)에 접촉할 수 있다.
고정 랩(43)은 랩 수용부(41)에 마련된다. 고정 랩(43)은 랩 수용부(41)의 고정 경면(41b)에서 수직하게 연장되며, 일정 두께와 높이를 갖는 스파이럴 형상의 곡면으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 고정 랩(43)은 고정 랩(43)의 내면을 형성하는 내부 곡선과 고정 랩(43)의 외면을 형성하는 외부 곡선이 인벌류트 곡선, 하이브리드(hybrid) 곡선 등으로 형성된 곡면으로 형성될 수 있다.
또한, 고정 랩(43)은 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 외곽에서 랩 수용부(41)의 중심을 향해 곡률이 연속적으로 커지는 곡면으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 고정 랩(43)은 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 외곽에서 랩 수용부(41)의 중심을 향해 곡률 반지름이 연속적으로 작아지는 곡면으로 형성될 수 있다.
고정 랩(43)에 의해 랩 수용부(41)의 내부 공간(42)에는 스파이럴 형상의 공간, 즉 스파이럴 공간(43a)이 형성된다. 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 스파이럴 공간(43a)에는 선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)이 삽입된다.
토출구(45)는 랩 수용부(41)의 상판(41a)을 관통하도록 랩 수용부(41)의 중심부에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 토출구(45)는 고정 랩(43)에 의해 형성되는 스파이럴 공간(43a)의 중심부에 인접하게 형성될 수 있다.
인입구(46)는 랩 수용부(41)의 측벽을 관통하도록 형성된다. 인입구(46)는 스파이럴 공간(43a)의 외측단에 인접하게 형성될 수 있다. 따라서, 냉매는 인입구(46)를 통해 고정 스크롤(40)의 스파이럴 공간(43a)으로 유입될 수 있다. 인입구(46)가 마련된 랩 수용부(41)의 부분, 즉 스파이럴 공간(43a)의 외측단은 냉매가 흡입되는 흡입부(46a)를 형성할 수 있다.
고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)에는 오일홈(47)이 형성될 수 있다. 오일홈(47)은 쓰러스트면(44a)에 일정 깊이로 형성될 수 있다. 예를 들면, 오일홈(47)의 단면은 대략 바닥이 평평한 U자 형상으로 형성될 수 있다.
오일홈(47)은 랩 수용부(41)를 둘러싸는 원호 형상으로 형성될 수 있다. 오일홈(47)은 랩 수용부(41)의 둘레의 대부분을 둘러싸도록 형성할 수 있다. 오일홈(47)은 랩 수용부(41)의 둘레의 3/4 이상을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 그러나, 오일홈(47)은 랩 수용부(41)의 전둘레를 둘러싸지 않도록 형성된다. 예를 들면, 오일홈(47)은 흡입부(46a)를 제외한 랩 수용부(41)의 전둘레를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)의 선회 스크롤(50)에 대해 상세하게 설명한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤을 나타내는 사시도이다. 도 7은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 선회 스크롤을 나타내는 저면 사시도이다. 도 8은 도 6의 선회 스크롤의 평면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 선회 스크롤(50)은 경판(51), 선회 랩(52), 및 보스부(53)를 포함할 수 있다.
경판(51)은 일정 두께를 가지는 원판 형상으로 형성되며, 고정 스크롤(40)을 마주하는 경판(51)의 상면에는 선회 경면이 형성될 수 있다.
선회 랩(52)은 경판(51)의 상면, 즉 선회 경면에서 수직하게 연장되며, 스파이럴 형상으로 형성될 수 있다. 선회 랩(52)은 일정 두께와 높이를 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 선회 랩(52)은 선회 랩(52)의 내면을 형성하는 내부 곡선과 선회 랩(52)의 외면을 형성하는 외부 곡선이 인벌류트 곡선, 하이브리드(hybrid) 곡선 등으로 형성된 곡면으로 형성될 수 있다. 선회 랩(52)은 고정 스크롤(40)의 고정 랩(43)과 치합될 수 있도록 형성된다.
보스부(53)는 선회 경면과 반대쪽인 경판(51)의 하면의 중앙에 형성될 수 있다. 보스부(53)는 중공의 원통 형상으로 경판(51)의 하면에서 아래쪽으로 연장되도록 형성된다.
보스부(53)의 내부 공간(54)에는 모터 샤프트(85)의 상단에 마련된 편심부(87)가 삽입될 수 있다. 즉, 보스부(53)에 모터 샤프트(85)의 편심부(87)가 결합된다. 따라서, 모터 샤프트(85)가 회전하면, 선회 스크롤(50)이 회전할 수 있다.
선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)은 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 내부 공간(42)에 삽입되어 고정 랩(43)과 맞물리고, 보스부(53)는 메인 프레임(20)의 보스 삽입홈(25)에 삽입될 수 있다.
또한, 보스부(53)가 형성된 경판(51)의 하면은 메인 프레임(20)의 경면에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 메인 프레임(20)의 경면에 의해 지지되는 경판(51)의 하면도 경면으로 형성될 수 있다.
선회 스크롤(50)은 모터 샤프트(85)의 오일 유로(88)를 통해 공급되는 오일을 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급하도록 형성될 수 있다.
이를 위해, 선회 스크롤(50)의 경판(51)에는 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 오일을 공급하는 오일 구멍(56)이 마련될 수 있다. 오일 구멍(56)은 경판(51)의 상면에 형성된다. 오일 구멍(56)은 경판(51)을 관통하지 않도록 형성된다.
오일 구멍(56)은 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)과 적어도 한번 만나도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 오일 구멍(56)은 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 바로 아래에 적어도 한번 위치할 수 있도록 경판(51)의 상면에 형성될 수 있다.
선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하면, 오일이 오일 구멍(56)을 통해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급될 수 있다. 따라서, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로는 적어도 한번 오일이 공급된다.
고정 스크롤(40)의 오일홈(47)은 선회 스크롤(50)의 경판(51)에 의해 덮혀 있으므로, 오일은 오일홈(47)에 저장될 수 있다. 또한, 선회 스크롤(50)이 회전하면, 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면에 묻은 오일홈(47)의 오일이 랩 수용부(41)의 내부로 유입될 수 있다.
오일 구멍(56)은 선회 스크롤(50)의 하면에 마련된 보스부(53)의 내부 공간(54)과 연통되도록 형성될 수 있다.
이를 위해, 선회 스크롤(50)의 하면에 보스부(53)의 내부 공간(54)을 마주하도록 하부 오일구멍(55)이 형성될 수 있다. 즉, 하부 오일구멍(55)은 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 하면에 보스부(53)의 내부에 마련된다. 하부 오일구멍(55)은 선회 스크롤(50)의 경판(51)을 관통하지 않도록 형성된다. 하부 오일구멍(55)은 오일 구멍(56)보다 큰 지름을 갖도록 형성될 수 있다.
경판(51)의 하면에 형성된 하부 오일구멍(55)은 경판(51)의 상면에 형성된 오일 구멍(56)과 일정 거리 이격된다. 따라서, 선회 스크롤(50)의 경판(51)에는 하부 오일구멍(55)과 오일 구멍(56)을 연결하는 오일 통로(57)가 마련될 수 있다.
오일 통로(57)는 경판(51)의 외주면에서 내부를 향해 형성될 수 있다. 예를 들면, 오일 통로(57)는 오일 구멍(56)과 하부 오일구멍(55)과 만나도록 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 외주면에서 경판(51)의 중심부를 향해 연장되는 구멍으로 형성될 수 있다.
경판(51)의 외주면에 형성된 오일 통로(57)의 외측단은 개방되며, 경판(51)의 내부에 형성되는 오일 통로(57)의 내측단은 막혀 있다. 오일 통로(57)는 오일 구멍(56)의 하단과 연결되고, 하부 오일구멍(55)의 상단과 연결된다. 따라서, 오일 구멍(56)과 하부 오일구멍(55)은 오일 통로(57)에 의해 연통된다.
오일 통로(57)의 일단에는 고정부(58)가 마련될 수 있다. 고정부(58)는 오일 통로(57)와 단차를 이루도록 형성된다. 구체적으로, 고정부(58)의 지름이 오일 통로(57)의 지름보다 크도록 형성된다. 고정부(58)의 일단은 오일 구멍(56)에 인접하도록 형성된다.
도 3을 참조하면, 오일 통로(57)와 고정부(58)에는 오리피스 핀(65)이 설치될 수 있다. 오리피스 핀(65)은 핀부(65a)와 머리부(65b)를 포함할 수 있다. 핀부(65a)는 오일 통로(57)에 삽입되고, 머리부(65b)는 고정부(58)에 삽입된다.
오리피스 핀(65)의 핀부(65a)의 지름은 오일 통로(57)의 안지름보다 작도록 형성된다. 따라서, 오리피스 핀(65)의 핀부(65a)와 오일 통로(57) 사이의 틈(G)으로 오일이 이동할 수 있다.
오리피스 핀(65)의 머리부(65b)의 지름은 고정부(58)에 삽입되어 고정될 수 있는 크기로 형성된다. 따라서, 오리피스 핀(65)을 고정부(58)를 통해 오일 통로(57)에 삽입하면, 오리피스 핀(65)의 머리부(65b)가 고정부(58)에 고정되게 된다.
오리피스 핀(65)을 오일 통로(57)에 설치하였을 때, 오리피스 핀(65)의 일단은 오일 통로(57)의 내측단에 접촉하거나 인접하고, 오리피스 핀(65)의 머리부(65b)는 오일 구멍(56)을 막지 않도록 형성된다.
따라서, 모터 샤프트(85)의 오일 유로(88)를 통해 선회 스크롤(50)의 보스부(53)의 내부 공간(54)으로 공급된 오일은 선회 스크롤(50)의 하부 오일구멍(55), 오일 통로(57), 및 오일 구멍(56)을 통해 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상부로 공급될 수 있다. 이때, 경판(51) 하면의 하부 오일구멍(55)으로 유입된 오일은 오일 통로(57)의 내주면과 오리피스 핀(65) 사이의 틈새(G)로 이동하여 경판(51) 상면의 오일 구멍(56)으로 배출된다.
선회 스크롤(50)의 회전에 의해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에 수용된 오일을 랩 수용부(41)의 내부 공간, 즉 압축실(42)로 공급하면, 고압축비에서 압축실(42)로 공급되는 오일의 양이 감소될 수 있다. 고압축비에서 압축실(42)로 공급되는 오일의 양이 적으면, 고정 랩(43)과 선회 랩(52)의 선단부의 마찰로 마모가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해, 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면에는 오일을 랩 수용부(41)의 내부 공간, 즉 압축실(42)로 공급하는 적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 마련될 수 있다.
다시 말하면, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하는 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면에 마련될 수 있다. 선회 스크롤(50)이 회전하면, 선회 스크롤(50)의 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 오일을 받아 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)로 공급하도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안, 적어도 한번 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)과 마주하고, 일정 구간에서는 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)을 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안, 적어도 한번 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 바로 아래에 위치하고, 일정 구간에서는 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 내부 공간, 즉 압축실(42)의 아래에 위치하여 노출되도록 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면에 형성될 수 있다.
적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47) 아래에 위치하면, 오일홈(47)에 수용된 오일이 적어도 한 개의 급유홈(61,62)을 채울 수 있다. 한편, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 압축실(42)에 위치하면 적어도 한 개의 급유홈(61,62)에 수용된 오일이 압축실(42)의 압력에 의해 압축실(42)의 내부로 공급될 수 있다.
적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 소정의 단면을 갖는 홈으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 원형 단면을 갖는 홈으로 형성될 수 있다. 그러나, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)의 단면은 원형으로 한정되지 않는다. 급유홈(61,62)의 단면은 직사각형, 삼각형, 타원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
적어도 한 개의 급유홈(61,62)의 체적은 스크롤 압축기(1)의 압축실(42)의 체적에 따라 정해질 수 있다. 압축실(42)의 체적이 커서 많은 오일이 필요한 경우, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 큰 체적을 갖도록 형성될 수 있다. 그러나, 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 선회 스크롤(50)의 경판(51)을 관통하지 않도록 형성된다.
적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 선회 랩(52)의 외측단에 인접하게 형성될 수 있다. 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 오일 구멍(56)과 일정 각도 이격되어 마련될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 일단에 인접할 때 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 오일홈(47)의 타단에 인접하도록, 오일 구멍(56)과 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 서로 이격될 수 있다.
선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)과 마주할 때, 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)과 마주하도록 마련될 수 있다. 즉, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 동시에 위치하거나 벗어나도록 마련될 수 있다.
다른 예로, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 적어도 한 개의 급유홈(61,62)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 동시에 위치하지 않도록 마련될 수 있다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우에는 선회 스크롤(50)의 경판(51)에 2개의 급유홈(61,62), 즉 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)이 마련된다. 그러나, 급유홈(61,62)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 급유홈(61,62)은 압축실(42)로 공급할 오일의 양에 따라 한 개 또는 3개 이상 마련할 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 22를 참조하여 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)에서 적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 압축실(42)로 오일을 공급하는 과정에 대해 상세하게 설명한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기에서 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 오일홈의 아래에 위치한 경우를 나타내는 도면이다. 도 10은 도 9의 스크롤 압축기를 선 A-A를 따라 절단한 단면도이고, 도 11은 도 9의 스크롤 압축기를 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 참고로, 도 9에서 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 급유홈(61,62)을 나타내기 위해 고정 스크롤(40)은 가상선으로 표시하였다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하여 오일 구멍(56)이 오일홈(47)을 마주하게 된다. 이때, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 아래에 위치하는 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 위치를 제1위치라 할 수 있다.
선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 제1위치에 위치하면, 오일 구멍(56)과 오일홈(47)이 일치하므로 오일 구멍(56)을 통해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 오일이 공급된다.
구체적으로, 저유조(15)의 오일이 모터 샤프트(85)의 오일 유로(88)를 통해 모터 샤프트(85)의 편심부(87)가 수용된 보스부(53)의 내부 공간(54)으로 공급된다. 보스부(53)의 내부 공간(54)의 오일은 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 하면에 마련된 하부 오일구멍(55)을 통해 오일 통로(57)로 유입된다. 오일 통로(57)로 유입된 오일은 경판(51)의 상면에 마련된 오일 구멍(56)을 통해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급된다.
또한, 도 9 및 도 11을 참조하면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 제1위치에 위치할 때, 선회 스크롤(50)의 2개의 급유홈(61,62), 즉 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하게 되어 제1 및 제2급유홈(61,62)이 오일홈(47)을 마주하게 된다.
선회 스크롤(50)의 제1 및 제2급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하면, 제1 및 제2급유홈(61,62)과 오일홈(47)이 일치하므로, 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에 수용된 오일이 제1 및 제2급유홈(61,62)으로 공급된다.
고정 스크롤(40)이 고정된 상태에서, 선회 스크롤(50)은 고정 스크롤(40)의 중심에 대해 편심된 모터 샤프트(85)의 편심부(87)에 의해 회전하게 된다.
도 9의 상태에서 선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 일정 각도 회전하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 벗어나게 된다.
도 12는 도 9에서 선회 스크롤이 반시계방향으로 일정 각도 회전하여 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 랩 수용부의 아래에 위치한 경우를 나타내는 도면이다. 도 13은 도 12의 스크롤 압축기를 선 C-C를 따라 절단한 단면도이고, 도 14는 도 12의 스크롤 압축기를 선 D-D를 따라 절단한 단면도이다. 참고로, 도 12에서 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 급유홈(61,62)을 나타내기 위해 고정 스크롤(40)은 가상선으로 표시하였다.
선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 일정 각도 회전하면, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 벗어나서 오일홈(47)의 내측, 즉 고정 스크롤(40)의 중심에 가까운 곳에 위치한다. 그러면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하게 된다. 이때, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)은 서로 일치하지 않는다.
선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하면, 오일 구멍(56)이 쓰러스트면(44a)에 의해 덮이므로 오일 통로(57)의 오일이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급되지 않는다.
또한, 도 12 및 도 14를 참조하면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 내측에 위치할 때, 선회 스크롤(50)의 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 벗어나서 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 내부 공간의 아래, 즉 압력실(42)에 위치하게 된다.
선회 스크롤(50)의 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)이 고정 스크롤(40)의 압력실(42)에 위치하면, 제1 및 제2급유홈(61,62)에 수용된 오일은 압력실(42)에서 압축되는 냉매의 압력에 의해 압력실(42)의 내부로 분산될 수 있다. 즉, 선회 스크롤(50)의 제1 및 제2급유홈(61,62)에 담긴 오일이 직접 고정 스크롤(40)의 압축실(42)로 공급될 수 있다.
도 12의 상태에서 선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 일정 각도 더 회전하면, 도 15에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하게 된다.
도 15는 도 12에서 선회 스크롤이 반시계방향으로 더 회전하여 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 오일홈의 아래에 위치한 경우를 나타내는 도면이다. 도 16은 도 15의 스크롤 압축기를 선 E-E를 따라 절단한 단면도이고, 도 17은 도 15의 스크롤 압축기를 선 F-F를 따라 절단한 단면도이다. 참고로, 도 15에서 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 급유홈(61,62)을 나타내기 위해 고정 스크롤(40)은 가상선으로 표시하였다.
선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 일정 각도 더 회전하면, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하여, 오일 구멍(56)이 오일홈(47)을 마주하게 된다. 이때, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 아래에 위치하는 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 위치를 제2위치라 할 수 있다. 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 제2위치는 상술한 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 제1위치와 상이하다.
선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 제2위치에 위치하면, 오일 구멍(56)과 오일홈(47)이 일치하므로 오일 구멍(56)을 통해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 오일이 공급된다.
구체적으로, 저유조(15)의 오일이 모터 샤프트(85)의 오일 유로(88)를 통해 모터 샤프트(85)의 편심부(87)가 수용된 보스부(53)의 내부 공간(54)으로 공급된다. 보스부(53)의 내부 공간(54)의 오일은 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 하면에 마련된 하부 오일구멍(55)을 통해 오일 통로(57)로 유입된다. 오일 통로(57)로 유입된 오일은 경판(51)의 상면에 마련된 오일 구멍(56)을 통해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급된다.
또한, 도 15 및 도 17을 참조하면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 제2위치에 위치할 때, 선회 스크롤(50)의 2개의 급유홈(61,62), 즉 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하게 되어 제1 및 제2급유홈(61,62)이 오일홈(47)을 마주하게 된다.
선회 스크롤(50)의 제1 및 제2급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치하면, 제1 및 제2급유홈(61,62)과 오일홈(47)이 일치하므로, 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에 수용된 오일이 제1 및 제2급유홈(61,62)으로 공급된다.
도 15의 상태에서 선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 일정 각도 더 회전하면, 도 18에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 벗어나게 된다.
도 18은 도 15에서 선회 스크롤이 반시계방향으로 더 회전하여 선회 스크롤의 오일 구멍과 2개의 급유홈이 고정 스크롤의 오일홈의 외측에 위치한 경우를 나타내는 도면이다. 도 19는 도 18의 스크롤 압축기를 선 G-G를 따라 절단한 단면도이고, 도 20은 도 18의 스크롤 압축기를 선 H-H를 따라 절단한 단면도이다. 참고로, 도 18에서 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 급유홈(61,62)을 나타내기 위해 고정 스크롤(40)은 가상선으로 표시하였다.
선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 일정 각도 더 회전하면, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 벗어나서 오일홈(47)의 외측, 즉 고정 스크롤(40)의 외주면에 가깝게 위치한다. 그러면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하게 된다. 따라서, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)은 서로 일치하지 않는다.
선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하면, 오일 구멍(56)이 쓰러스트면(44a)에 의해 덮인 상태가 되므로 오일 통로(57)의 오일이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급되지 않는다.
또한, 도 18 및 도 20을 참조하면, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 외측에 위치할 때, 선회 스크롤(50)의 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에서 벗어나서 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하게 된다.
선회 스크롤(50)의 제1급유홈(61)과 제2급유홈(62)이 고정 스크롤(40)의 쓰러스트면(44a)을 마주하면, 제1 및 제2급유홈(61,62)에 수용된 오일은 고정 스크롤(40)의 압력실(42)로 공급되지 않는다.
선회 스크롤(50)이 반시계방향으로 더 회전하면, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)과 2개의 급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)의 아래에 위치할 수 있다.
선회 스크롤(50)의 회전에 따라 상술한 과정이 반복되어 적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 압축실(42)로 오일을 공급할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)과 두번 만나 오일홈(47)으로 오일을 공급할 수 있다.
구체적으로, 선회 스크롤(50)이 일회전할 때, 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)은 도 21에 도시된 바와 같이 원의 궤적(56a)을 따라 이동한다.
도 21은 선회 스크롤의 회전에 따른 고정 스크롤의 오일홈에 대한 선회 스크롤의 오일 구멍의 이동을 나타내는 도면이다.
도 21을 참조하면, 오일 구멍(56)의 이동 궤적을 나타내는 원(56a)이 오일홈(47)을 2번 가로지르므로, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 선회 스크롤(50)의 오일 구멍(56)을 통해 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에 2번 오일을 공급할 수 있다.
본 실시예의 경우에는, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 오일 구멍(56)이 오일홈(47)의 아래에 두번 위치하도록 형성하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로 공급될 필요가 있는 오일량에 따라, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 오일 구멍(56)이 오일홈(47)의 아래에 한번 위치하거나, 또는 세번 이상 위치하도록 형성할 수도 있다.
한편, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안, 선회 스크롤(50)의 2개의 급유홈(61,62)은 한 번 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 내부 공간, 즉 압축실(42)에 위치하여 오일을 공급할 수 있다.
구체적으로, 선회 스크롤(50)이 일회전할 때, 선회 스크롤(50)의 급유홈(61,62)은 도 22에 도시된 바와 같이 원의 궤적(61a, 62a)을 따라 이동한다.
도 22는 선회 스크롤(50)의 회전에 따른 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에 대한 선회 스크롤(50)의 2개의 급유홈(61,62)의 이동을 나타내는 도면이다.
도 22를 참조하면, 제1 및 제2급유홈(61,62)의 이동 궤적을 나타내는 원(61a, 62a)의 일부분이 오일홈(47)의 내측에 위치하므로, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 제1 및 제2급유홈(61,62)은 고정 스크롤(40)의 랩 수용부(41)의 내부 공간, 즉 압축실(42)에 오일을 한 번 공급할 수 있다.
한편, 선회 스크롤(50)의 제1 및 제2급유홈(61,62)의 이동 궤적을 나타내는 원(61a, 62a)이 오일홈(47)을 2번 가로지르므로, 선회 스크롤(50)이 일회전하는 동안 선회 스크롤(50)의 급유홈(61,62)은 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)으로부터 2번 오일을 공급받을 수 있다.
이와 같이 선회 스크롤(50)에 마련된 적어도 한 개의 급유홈(61,62)을 이용하여 고정 스크롤(40)의 오일홈(47)에 수용된 오일을 직접적으로 압축실(42)로 공급하면, 고정 스크롤(40)의 고정 랩(43)의 선단과 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면 사이 및 선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)의 선단과 고정 스크롤(40)의 고정 경면 사이로 오일을 효과적으로 공급할 수 있다.
고정 스크롤(40)의 고정 랩(43)의 선단과 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면 사이에 오일이 부족한 경우에는, 고정 랩(43)의 선단과 선회 스크롤(50)의 경판(51)의 상면 사이에 마찰이 발생하여 융착에 의한 마모가 발생할 수 있다. 또한, 선회 스크롤(50)의 선회 랩(52)의 선단과 고정 스크롤(40)의 고정 경면 사이에 오일이 부족한 경우에는, 선회 랩(52)의 선단과 고정 스크롤(40)의 고정 경면 사이에 마찰이 발생하여 융착에 의한 마모가 발생할 수 있다.
도 23은 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 작동 영역을 나타내는그래프이다.
도 23에서 참조기호 HA는 고압축비 영역을 나타낸다. 압축비는 토출압/흡입압으로 나타낼 수 있으며, 고압축비 영역은 대략 흡입압이 1 Kg/cm2 ~ 2.5 Kg/cm2이고, 토출압이 22 Kg/cm2 ~ 31 Kg/cm2인 범위를 말한다.
스크롤 압축기(1)는 고압축비 영역(HA)에서 고정 랩(43)의 선단과 선회 랩(52) 선단의 마찰열 증가로 오일 점도가 저하하고, 냉매 유량이 적어서 압축실(42)로 회수되는 오일량이 부족하게 된다. 따라서, 종래 기술에 의한 스크롤 압축기는 고압축비 영역(HA)에서 운전할 경우, 고정 랩의 선단과 선회 랩의 선단의 마찰에 의해 융착 마모가 발생하여 스크롤 압축기의 수명이 단축된다는 문제가 있다.
그러나, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 선회 스크롤(50)에 마련된 적어도 한 개의 급유홈(61,62)이 고정 스크롤(40)의 압축실(42)로 직접 오일을 공급하므로 고정 랩(43)의 선단과 선회 랩(52)의 선단이 마찰에 의해 마모되는 것을 방지하거나 줄일 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기(1)는 고압축비 영역(HA)에서 안정적이며 신뢰성 있게 동작할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기는 선회 스크롤의 경판의 상면에 적어도 한 개의 급유홈을 형성하므로, 가공이 편리하다는 이점이 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기는 선회 스크롤의 경판의 상면에 마련된 적어도 한 개의 급유홈은 경판을 관통하지 않으므로, 경판 아래의 압력 변화에 영향을 받지 않고 압축실에 일정하게 오일을 공급할 수 있다는 이점이 있다.
상기에서 본 개시는 다양한 실시예들을 참조하여 도시되고 설명되었으나, 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에서 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다.
1; 스크롤 압축기 10; 케이싱
13; 냉매 인입관 15; 냉매 배출관
20; 메인 프레임 30; 서브 프레임
40; 고정 스크롤 41; 랩 수용부
43; 고정 랩 44; 플랜지
44a; 쓰러스트면 45; 토출구
47; 오일홈 50; 선회 스크롤
51; 경판 52; 선회 랩
53; 보스부 55; 하부 오일 구멍
56; 오일 구멍 57; 오일 통로
61,62; 급유홈 65; 오리피스 핀
80; 구동 모터 81; 고정자
82; 회전자 85; 회전 샤프트
87; 편심부 88; 오일 유로

Claims (15)

  1. 랩 수용부, 상기 랩 수용부의 둘레에 마련된 쓰러스트면, 상기 랩 수용부의 내부 공간에 마련된 고정 랩을 포함하는 고정 스크롤;
    상기 고정 스크롤의 쓰러스트면에 형성된 오일홈;
    상기 고정 스크롤의 하부에 상기 고정 스크롤에 대해 선회할 수 있도록 마련되며, 경판과 상기 경판의 일면에서 연장되어 상기 고정 스크롤의 고정 랩과 맞물리는 선회 랩을 포함하는 선회 스크롤;
    상기 고정 스크롤의 쓰러스트면을 마주하는 상기 선회 스크롤의 경판의 일면에 마련된 적어도 한 개의 급유홈; 및
    상기 선회 스크롤을 회전시키는 구동 모터;를 포함하며,
    상기 선회 스크롤이 회전하면, 상기 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 상기 고정 스크롤의 오일홈에서 오일을 받아 상기 고정 스크롤의 랩 수용부의 내부 공간으로 공급하는, 스크롤 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 상기 선회 스크롤이 일회전하는 동안, 적어도 한번 상기 고정 스크롤의 오일홈과 마주하고, 일정 구간에서는 상기 고정 스크롤의 랩 수용부의 내부 공간을 마주하는 위치에 형성되는, 스크롤 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회 스크롤의 적어도 한 개의 급유홈은 상기 경판을 관통하지 않도록 형성되는, 스크롤 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 급유홈은 상기 선회 랩의 외측단에 인접하게 형성되는, 스크롤 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 스크롤의 랩 수용부는 냉매가 흡입되는 흡입부를 포함하며,
    상기 오일홈은 상기 흡입부를 제외한 상기 랩 수용부의 전둘레를 둘러싸도록 형성되는, 스크롤 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회 스크롤의 경판에는 상기 고정 스크롤의 오일홈으로 오일을 공급하는 오일 구멍이 마련되는, 스크롤 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 오일 구멍은 상기 선회 스크롤이 일회전하는 동안 상기 고정 스크롤의 오일홈과 적어도 한번 만나도록 형성되는, 스크롤 압축기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 오일 구멍은 상기 선회 스크롤의 하면에 마련된 보스부의 내부 공간과 연통되도록 형성된, 스크롤 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 선회 스크롤은,
    상기 보스부의 내부 공간을 마주하도록 상기 선회 스크롤의 하면에 형성된 하부 오일 구멍; 및
    상기 선회 스크롤의 경판에 마련되며, 상기 하부 오일 구멍과 상기 오일 구멍을 연결하는 오일 통로;를 더 포함하는, 스크롤 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 오일 통로는 상기 오일 구멍 및 상기 하부 오일 구멍과 만나도록 상기 선회 스크롤의 경판의 외주면에서 상기 경판의 중심부를 향해 연장된 구멍으로 형성되는, 스크롤 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 오일 통로에는 오리피스 핀이 설치되는, 스크롤 압축기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 모터는,
    케이싱에 고정되는 고정자;
    상기 고정자 내부에 위치하는 회전자;
    상기 회전자의 중심에 고정되며, 일단이 상기 선회 스크롤의 보스부에 결합되는 모터 샤프트; 및
    상기 모터 샤프트 내부에 길이 방향으로 형성된 오일 유로;를 포함하며,
    상기 케이싱의 하부에 수용된 오일이 상기 모터 샤프트의 오일 유로를 통해 상기 선회 스크롤의 보스부의 내부 공간으로 공급되는, 스크롤 압축기.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 오일 구멍은 상기 적어도 한 개의 급유홈과 일정 각도 이격되어 마련된, 스크롤 압축기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 오일 구멍은 상기 고정 스크롤의 오일홈의 일단에 인접하고 상기 적어도 한 개의 급유홈은 상기 오일홈의 타단에 인접하도록, 상기 오일 구멍과 상기 적어도 한 개의 급유홈은 서로 이격된, 스크롤 압축기.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 오일 구멍이 상기 고정 스크롤의 오일홈과 마주할 때, 상기 적어도 한 개의 급유홈이 상기 고정 스크롤의 오일홈과 마주하도록 마련된, 스크롤 압축기.
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