WO2018230827A1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

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WO2018230827A1
WO2018230827A1 PCT/KR2018/004377 KR2018004377W WO2018230827A1 WO 2018230827 A1 WO2018230827 A1 WO 2018230827A1 KR 2018004377 W KR2018004377 W KR 2018004377W WO 2018230827 A1 WO2018230827 A1 WO 2018230827A1
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bypass
compression
compression chamber
wrap
holes
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PCT/KR2018/004377
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English (en)
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최용규
김철환
박상백
김태경
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor, and more particularly, to a bypass hole for bypassing a portion of the refrigerant to be compressed before discharge.
  • a scroll compressor is a compressor which engages a plurality of scrolls and makes a relative rotational movement and forms a compression chamber consisting of a suction chamber, an intermediate pressure chamber, and a discharge chamber between both scrolls.
  • Such a scroll compressor has a relatively high compression ratio compared to other types of compressors, and smoothly sucks, compresses, and discharges the refrigerant, thereby obtaining stable torque. Therefore, scroll compressors are widely used for refrigerant compression in air conditioners and the like. Recently, high-efficiency scroll compressors with an operating speed of 180 Hz or higher due to eccentric loads have been introduced.
  • the behavior of the scroll compressor is determined by the shape of the stationary wrap and the swing wrap.
  • the stationary wrap and the swiveling wrap may have any shape, but typically have the form of an involute curve that is easy to machine.
  • An involute curve is a curve that corresponds to the trajectory that the end of the yarn draws when unwinding the yarn wound around a base circle of any radius.
  • the thickness of the lap is constant and the volume change rate is also constant. Therefore, in order to obtain a high compression ratio, the number of turns of the lap needs to be increased, but the size of the compressor also increases.
  • the turning scroll is typically formed on one side of the disk portion in the form of a circular wrap, the boss portion is formed on the back surface is not formed in the rotating wrap is connected to the rotating shaft for rotating the turning scroll.
  • This configuration can form a turning wrap over almost the entire area of the hard plate, which can make the diameter of the hard plate part small to obtain the same compression ratio.
  • the action point to which the reaction force of the refrigerant is applied during compression and the action point to which the reaction force is applied to offset the reaction force are spaced apart from each other in the vertical direction, the movement of the swing scroll becomes unstable during the operation and vibration or noise is generated. There is a growing problem.
  • a so-called axial through scroll compressor in which a point where the rotating shaft and the turning scroll engage is radially overlapped with the turning wrap.
  • Such a shaft-through scroll compressor can greatly reduce the problem of tilting the scroll scroll because the action point of the reaction force of the refrigerant and the action point of the reaction force act on the same point.
  • the shaft-through scroll compressor as described above forms a bypass hole in the middle of the compression chamber in the same way as a conventional scroll compressor, and discharges a part of the refrigerant to be compressed beforehand. This prevents overcompression that may occur due to excessive inflow of liquid refrigerant and oil, thereby increasing the compression efficiency and ensuring reliability.
  • the compression path lengths of both compression chambers are different, and thus the compression slope (or As the volume reduction slope is different, a difference occurs in the flow rate of the refrigerant. That is, in both compression chambers, the compression chamber having a shorter compression path (hereinafter referred to as the second compression chamber or B pocket) has a compression slope compared to the compression chamber having a longer compression path (hereinafter referred to as the first compression chamber or A pocket). Is relatively sharp, the speed of the refrigerant in the second compression chamber is faster than the speed of the refrigerant in the first compression chamber. Accordingly, in the second compression chamber, overcompression occurs as compared with the first compression chamber, thereby reducing the efficiency of the overall compressor.
  • An object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of minimizing overcompression loss in a compression chamber having a large compression slope when the compression slope (or volume reduction slope) of both compression chambers is different.
  • Another object of the present invention is to provide a scroll compressor that can reduce the difference in compression slope between two compression chambers when the compression slope (or volume reduction slope) of both compression chambers is different.
  • the overall cross-sectional area of the second discharge bypass hole formed in the compression chamber in which the compression slope or the volume reduction slope of the compression chamber is larger is smaller than the compression slope or the volume reduction slope of the compression chamber.
  • a scroll compressor can be provided that is formed larger than the overall cross-sectional area of the first discharge bypass hole formed in the compression chamber of the compressor.
  • the interval of the second discharge bypass hole is narrower than the interval of the first discharge bypass hole within a rotation angle range of 180 ° from the inner end of the fixed wrap. Can be.
  • the number of the second discharge bypass holes may be greater than the number of the first discharge bypass holes within a rotation angle of 180 ° at the inner end of the fixed wrap among the wraps forming the compression chambers. Can be.
  • a discharge port is formed, two pairs of compression chambers are continuously formed toward the discharge port, and both compression chambers have a plurality of vias along the movement path of each compression chamber.
  • the compression chamber having the first compression chamber and the compression slope of the compression chamber having the smaller compression slope in the two compression chambers is relatively smaller.
  • the said 2nd bypass The portion may be provided with a scroll compressor, characterized in that the smallest gap between the bypass portion adjacent to the discharge port is formed.
  • the entire cross-sectional area of the first bypass unit and the entire cross-sectional area of the second bypass unit may be the same.
  • the first bypass portion and the second bypass portion may each include a plurality of bypass holes, and each of the bypass parts may include the same number of bypass holes.
  • the number of the first bypass portions and the second bypass portions may each include a plurality of bypass holes, and the cross-sectional area of each bypass hole may be the same.
  • the entire cross-sectional area of the second bypass unit may be greater than the entire cross-sectional area of the first bypass unit.
  • the first bypass portion and the second bypass portion may each include a plurality of bypass holes, and the second bypass portion may have a greater number of bypass holes than the first bypass portion. .
  • a plurality of discharge ports may be provided and may be formed to communicate with each of the compression chambers independently.
  • a first wrap is formed on one side of the first hard plate portion, the discharge port penetrating the first hard plate portion in the thickness direction near the inner end of the first wrap the first hard plate
  • a plurality of first bypass holes are formed eccentrically with respect to the center of the part, and a plurality of first bypass holes in a plurality of positions along the inner surface of the first wrap, and a plurality of second bypass in a plurality of positions along the outer surface of the first wrap.
  • a first scroll having holes formed through the first hard plate portion in a thickness direction between inner and outer surfaces of the first wrap at predetermined intervals;
  • a second lap engaging with the first lap is formed on one side of the second hard plate portion, and the inner side of the first lap is rotated with respect to the outer side of the second lap while pivoting with respect to the first scroll.
  • a second scroll configured to form a first compression chamber, and a second compression chamber between the outer surface of the first wrap and the inner surface of the second wrap;
  • a rotating shaft having an eccentric portion to be coupled through the central portion of the second scroll so as to radially overlap with the second wrap, wherein the bypass hole belonging to the first compression chamber has a first bypass portion and the first portion.
  • the bypass hole belonging to the compression chamber is called a 2nd bypass part, and the space
  • the interval between the bypass portion closest to the discharge port and the next bypass portion adjacent from the bypass portion among the second bypass portions is called a first outer interval, wherein the first outer interval is the first inner interval.
  • a scroll compressor may be provided which is formed narrower than the interval.
  • each of the first bypass portion and the second bypass portion is formed by continuously forming at least two bypass holes, and the number of bypass holes belonging to the one bypass part is the same for each group. Can be formed.
  • each of the first bypass portion and the second bypass portion is formed by continuously forming at least two bypass holes, and each cross-sectional area of the bypass holes belonging to the one bypass part may be identically formed. have.
  • the number of bypass holes belonging to the second compression chamber may be greater than that of the bypass holes belonging to the first compression chamber.
  • the cross-sectional area of all bypass holes belonging to the second compression chamber may be larger than the cross-sectional area of all bypass holes belonging to the first compression chamber.
  • the discharge port, the first discharge port communicated with the first compression chamber; And a second discharge port communicating with the second compression chamber.
  • the casing in which the oil is stored in the inner space;
  • a drive motor provided in the inner space of the casing;
  • a rotating shaft coupled to the drive motor;
  • a frame provided below the drive motor; Is provided on the lower side of the frame, the first wrap is formed on one side of the first hard plate portion, the discharge port is formed near the central end of the first wrap, the first bypass around the inner surface of the first wrap
  • At least one hole is formed around at least one second bypass hole, and the first bypass hole and the second bypass hole are formed at intervals along the forming direction of the first wrap.
  • a second scroll that pivots with respect to the first scroll to form two pairs of compression chambers with the first scroll, the second scroll along the first wrap at the inner end of the first wrap;
  • a scroll compressor may be provided, wherein the entire cross sectional area of the second bypass hole is larger than the entire cross sectional area of the first bypass hole within a rotation angle of less than 180 °.
  • the entire cross-sectional area of the first bypass hole and the entire cross-sectional area of the second bypass hole may be the same.
  • the entire cross sectional area of the second bypass hole may be larger than the entire cross sectional area of the first bypass hole.
  • the total number of first bypass holes and the total number of second bypass holes may be the same.
  • the number of the second bypass holes may be greater than the number of the first bypass holes.
  • the compression chamber including the first bypass hole among the two pairs of compression chambers is called the first compression chamber and the compression chamber including the second bypass hole is called the second compression chamber.
  • the compression slope of the second compression chamber may be larger than the compression slope of the first compression chamber.
  • the discharge port, the first discharge port communicated with the first compression chamber; And a second discharge port communicating with the second compression chamber.
  • the bypass hole formed in the compression chamber having the larger compression inclination in both compression chambers is formed to be concentrated on the discharge side as compared with the bypass hole formed in the other compression chamber.
  • bypass slope formed in the compression chamber having the larger compression inclination in both compression chambers is smaller than the bypass hole formed in the other compression chamber, so that the gap between the bypass holes in the discharge side is narrower, so that the compression slope is smaller.
  • the compression slope in the large compression chamber can be alleviated to prevent overcompression and thereby improve the overall efficiency of the compressor.
  • bypass hole formed in the compression chamber having the larger compression inclination in both compression chambers has a larger cross-sectional area of all bypass holes in the discharge side than the bypass hole formed in the other compression chamber, thereby compressing the compression. Compression gradients in compression chambers with large slopes can be alleviated to prevent overcompression and thereby improve the overall efficiency of the compressor.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a lower compression scroll compressor according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the compression unit in FIG.
  • FIG. 3 is a front view showing a part of a rotating shaft to explain the sliding part in FIG.
  • Figure 4 is a longitudinal sectional view shown to explain the oil supply passage between the back pressure chamber and the compression chamber in Figure 1,
  • FIG. 5 is a schematic view showing a volume diagram for the first compression chamber and the second compression chamber in a conventional shaft-through scroll compressor
  • FIG. 6 is a plan view showing an embodiment of the first scroll through the bypass hole according to the present embodiment
  • FIG. 7a and 7b is a compression line diagram showing the pressure change of the second compression chamber in the lower compression scroll compressor equipped with the bypass hole according to FIG. 6 in comparison with the prior art, FIG. Drawing showing an embodiment
  • FIG 8 to 10 are plan views showing another embodiment of the bypass hole according to the present invention.
  • a scroll compressor may be classified into a low pressure type in which a suction pipe communicates with an inner space of a casing forming a low pressure part, and a high pressure type in which a suction pipe directly communicates with a compression chamber. Accordingly, the low pressure type is installed in the suction space in which the drive portion is the low pressure portion, while the high pressure type is installed in the discharge space in which the drive portion is the high pressure portion.
  • Such a scroll compressor may be classified into an upper compression type and a lower compression type according to the position of the driving unit and the compression unit. The compression unit is called the upper compression type when the compression unit is located above the driving unit, and the lower compression type when the compression unit is located below the driving unit. .
  • Scroll compressors of this type are known to be suitable for applications in refrigeration cycles at high temperature and high compression ratio conditions.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a lower compression scroll compressor according to the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the compression portion in Figure 1
  • Figure 3 is a front view showing a part of the rotating shaft to explain the sliding portion in Figure 1
  • 4 is a longitudinal cross-sectional view shown to explain the oil supply passage between the back pressure chamber and the compression chamber in FIG.
  • an electric motor 20 that forms a driving motor and generates a rotational force is installed in the casing 10, and is provided below the electric motor 20.
  • a compression unit 30 may be installed to leave a predetermined space (hereinafter, intermediate space) 10a and receive a rotational force of the transmission unit 20 to compress the refrigerant.
  • the casing 10 includes a cylindrical shell 11 forming an airtight container, an upper shell 12 covering an upper part of the cylindrical shell 11 together to form a sealed container, and a lower part of the cylindrical shell 11 covering an airtight container together. At the same time it can be made of a lower shell 13 to form a reservoir 10c.
  • the refrigerant suction pipe 15 penetrates through the side surface of the cylindrical shell 11 and directly communicates with the suction chamber of the compression unit 30, and communicates with the upper space 10b of the casing 10 at the upper portion of the upper shell 12.
  • a refrigerant discharge tube 16 may be installed.
  • the refrigerant discharge tube 16 corresponds to a passage through which the compressed refrigerant discharged from the compression unit 30 to the upper space 10b of the casing 10 is discharged to the outside, and the upper space 10b forms a kind of oil separation space.
  • the refrigerant discharge pipe 16 may be inserted to the middle of the upper space 10b of the casing 10 so as to be formed.
  • an oil separator (not shown) for separating the oil mixed in the refrigerant is connected to the refrigerant suction pipe 16 in the inner space or the upper space 10b of the casing 10 including the upper space 10b. Can be.
  • the transmission part 20 consists of the stator 21 and the rotor 22 rotating inside the stator 21.
  • the stator 21 has a plurality of teeth and slots forming a plurality of coil windings (unsigned) in the circumferential direction of the stator 21 to wind the coil 25, and the inner circumferential surface of the stator 21 and the rotor 22.
  • the second refrigerant path P G2 is formed by joining the gap between the outer circumferential surface and the coil winding part.
  • the refrigerant discharged into the intermediate space 10c between the transmission unit 20 and the compression unit 30 through the first refrigerant passage P G1 to be described later is the second refrigerant passage formed in the transmission unit 20 ( It moves to the upper space 10b formed above the transmission part 20 via P G2 ).
  • a plurality of D-cut surfaces 21a are formed on the outer circumferential surface of the stator 21 along the circumferential direction, and the decut surfaces 21a are formed to allow oil to pass between the inner circumferential surfaces of the cylindrical shell 11. 1 oil path (P O1 ) may be formed.
  • P O1 oil path
  • the lower side of the stator 21 may be fixed to the inner circumferential surface of the casing 10, the frame 31 constituting the compression unit 30 at a predetermined interval.
  • the frame 31 may be fixedly coupled to its outer circumferential surface by being shrunk or welded to the inner circumferential surface of the cylindrical shell 11.
  • An annular frame side wall portion (first side wall portion) 311 is formed at the edge of the frame 31, and a plurality of communication grooves 311 b are formed in the outer circumferential surface of the first side wall portion 311 along the circumferential direction. Can be.
  • the communication groove 311b forms a second oil passage P O2 together with the communication groove 322b of the first scroll 32 which will be described later.
  • a first bearing portion 312 for supporting the main bearing portion 51 of the rotating shaft 50 to be described later is formed at the center of the frame 31, and the main bearing portion of the rotating shaft 50 is formed at the first bearing portion.
  • the first bearing hole 312a may be penetrated in the axial direction so that the 51 is rotatably inserted to be supported in the radial direction.
  • a fixed scroll hereinafter referred to as a first scroll
  • a pivoting scroll hereinafter referred to as a second scroll
  • the first scroll 32 may be fixedly coupled to the frame 31, but may also be coupled to be movable in the axial direction.
  • the first scroll 32 has a fixed hard plate portion (hereinafter referred to as a first hard plate portion) 321 having a substantially disc shape, and is coupled to the bottom edge of the frame 31 at the edge of the first hard plate portion 321.
  • a scroll sidewall portion (hereinafter, referred to as a second sidewall portion) 322 may be formed.
  • One side of the second side wall portion 322 is formed through the inlet 324 through which the refrigerant suction pipe 15 communicates with the suction chamber, and the compressed refrigerant is discharged in communication with the discharge chamber in the central portion of the first hard plate portion 321.
  • the discharge holes 325a and 325b may be formed. Although only one discharge port 325a and 325b may be formed so as to communicate with both the first compression chamber V1 and the second compression chamber V2, which will be described later, each of the compression chambers V1 and V2 is independent. Plural dogs may be formed to communicate with each other.
  • a communication groove 322b described above is formed on an outer circumferential surface of the second side wall portion 322, and the communication groove 322b stores oil recovered together with the communication groove 311b of the first side wall portion 311 in a lower space.
  • a second oil channel P O2 for guiding to 10c is formed.
  • a discharge cover 34 for guiding the refrigerant discharged from the compression chamber V to the refrigerant passage may be coupled to the lower side of the first scroll 32.
  • the discharge cover 34 accommodates the discharge holes 325a and 325b, and the refrigerant discharged from the compression chamber V through the discharge holes 325a and 325b, and the upper space of the casing 10. 10b), more precisely, may be formed to accommodate an inlet of the first refrigerant passage P G1 that guides into the space between the transmission part 20 and the compression part 30.
  • the first refrigerant passage (P G1 ) is the second side wall portion 322 of the fixed scroll (32) on the inside of the flow path separation unit 40, that is, the rotation shaft 50 inward with respect to the flow path separation unit 40. And may pass through the first sidewall portion 311 of the frame 31 in order.
  • the second oil passage P O2 described above is formed on the outside of the flow path separation unit 40 so as to communicate with the first oil passage P O1 .
  • a fixing wrap (hereinafter, referred to as a first wrap) 323 may be formed on an upper surface of the first hard plate part 321 to form a compression chamber V in engagement with a turning wrap (hereinafter, referred to as a second wrap) 33 to be described later. have.
  • the first wrap 323 will be described later together with the second wrap 332.
  • a second bearing portion 326 for supporting the sub bearing portion 52 of the rotating shaft 50 which will be described later, is formed at the center of the first hard plate portion 321, and the second bearing portion 326 is disposed in the axial direction.
  • a second bearing hole 326a may be formed to penetrate and support the sub bearing portion 52 in the radial direction.
  • the second scroll 33 may be formed in the shape of a substantially circular disk portion (hereinafter, the second hard plate portion) 331 331.
  • a second wrap 332 may be formed on the bottom surface of the second hard plate part 331 to form a compression chamber in engagement with the first wrap 322.
  • the second wrap 332 may be formed in an involute shape together with the first wrap 323, but may be formed in various other shapes.
  • the second wrap 332 has a shape in which a plurality of arcs having different diameters and origins are connected to each other, and the outermost curve may be formed in an approximately elliptical shape having a long axis and a short axis. . This may be formed in the first wrap 323 as well.
  • a central shaft portion of the second hard plate portion 331 forms an inner end of the second wrap 332, and the rotation shaft coupling portion 333 to which the eccentric portion 53 of the rotation shaft 50, which will be described later, is rotatably inserted and coupled thereto is a shaft. It can be formed through in the direction.
  • the outer circumferential portion of the rotation shaft coupling portion 333 is connected to the second wrap 332 to serve to form the compression chamber V together with the first wrap 322 in the compression process.
  • the rotation shaft coupling portion 333 is formed at a height overlapping with the second wrap 332 on the same plane, and the height at which the eccentric portion 53 of the rotation shaft 50 overlaps with the second wrap 332 on the same plane. Can be placed in.
  • the repulsive force and the compressive force of the refrigerant are offset to each other while being applied to the same plane with respect to the second hard plate part, thereby preventing the inclination of the second scroll 33 due to the action of the compressive force and the repulsive force.
  • the rotary shaft coupling portion 333 is formed with a recess 335 that is engaged with the protrusion 328 of the first wrap 323, which will be described later, on an outer circumferential portion facing the inner end of the first wrap 323.
  • One side of the concave portion 335 is formed with an increasing portion 335a which increases in thickness from the inner circumference portion to the outer circumference portion of the rotary shaft coupling portion 333 along the forming direction of the compression chamber V. This makes the compression path of the first compression chamber V1 immediately before the discharge long, so that the compression ratio of the first compression chamber V1 can be increased close to the pressure ratio of the second compression chamber V2.
  • the first compression chamber V1 is a compression chamber formed between the inner surface of the first wrap 323 and the outer surface of the second wrap 332, which will be described later separately from the second compression chamber V2.
  • the other side of the recess 335 is formed with an arc compression surface 335b having an arc shape.
  • the diameter of the arc compression surface 335b is determined by the thickness of the inner end of the first wrap 323 (ie, the thickness of the discharge end) and the turning radius of the second wrap 332. Increasing the end thickness increases the diameter of the arc compression surface 335b. As a result, the thickness of the second wrap around the arc compression surface 335b may also be increased to ensure durability, and the compression path may be longer to increase the compression ratio of the second compression chamber V2.
  • a protruding portion 328 protruding toward the outer circumferential side of the rotating shaft engaging portion 333 is formed near the inner end (suction end or starting end) of the first wrap 323 corresponding to the rotating shaft engaging portion 333.
  • a contact portion 328a may be formed at the 328 to protrude from the protrusion and to engage the recess 335. That is, the inner end of the first wrap 323 may be formed to have a larger thickness than other portions. As a result, the wrap strength of the inner end portion that receives the greatest compressive force among the first wraps 323 may be improved, and thus durability may be improved.
  • the compression chamber (V) is formed between the first hard plate portion 321 and the first wrap 323, and the second wrap 332 and the second hard plate portion 331, suction along the advancing direction of the wrap
  • the chamber, the intermediate pressure chamber, and the discharge chamber may be formed continuously.
  • the compression chamber V includes the first compression chamber V1 formed between the inner surface of the first wrap 323 and the outer surface of the second wrap 332 and the first wrap 323.
  • the second compression chamber V2 may be formed between the outer surface and the inner surface of the second wrap 332.
  • the first compression chamber V1 includes a compression chamber formed between two contact points P11 and P12 generated by contact between the inner surface of the first wrap 323 and the outer surface of the second wrap 332.
  • the second compression chamber V2 includes a compression chamber formed between two contact points P21 and P22 formed by the contact between the outer surface of the first wrap 323 and the inner surface of the second wrap 332.
  • the first compression chamber V1 immediately before the discharge has an angle having a larger value among the angles formed by the center of the eccentric portion, that is, the center O of the rotary shaft coupling portion and the two lines connecting the two contact points P11 and P12, respectively.
  • the center of the eccentric portion that is, the center O of the rotary shaft coupling portion and the two lines connecting the two contact points P11 and P12, respectively.
  • the first compression chamber immediately before the discharge has a smaller volume as compared with the case where the fixed wrap and the swiveling wrap formed of the involute curve are used. Therefore, the size of the first wrap 323 and the second wrap 332 is not increased. Both the compression ratio of the first compression chamber V1 and the compression ratio of the second compression chamber V2 can be improved.
  • the second scroll 33 may be rotatably installed between the frame 31 and the fixed scroll (32).
  • An old dam ring 35 is installed between the upper surface of the second scroll 33 and the lower surface of the frame 31 corresponding thereto to prevent rotation of the second scroll 33.
  • Sealing member 36 to form a back pressure chamber (S1) may be installed.
  • an intermediate pressure space is formed on the outside of the sealing member 36 by the oil supply hole 321a provided in the second scroll 32.
  • the intermediate pressure space communicates with the intermediate compression chamber (V) and may serve as a back pressure chamber as the medium pressure refrigerant is filled. Therefore, the back pressure chamber formed inside the center of the sealing member 36 can be called the 1st back pressure chamber S1, and the intermediate pressure space formed outside can be called the 2nd back pressure chamber S2.
  • the back pressure chamber S1 is a space formed by the bottom surface of the frame 31 and the top surface of the second scroll 33 around the sealing member 36. The back pressure chamber S1 will be described later with a sealing member.
  • the flow path separation unit 40 is installed in the intermediate space (10a) which is a transit space formed between the lower surface of the transmission unit 20 and the upper surface of the compression unit 30, the refrigerant discharged from the compression unit 30 It serves to prevent interference with the oil moving from the upper space (10b) of the oil separation space to the lower space (10c) of the compression section 30, the oil storage space.
  • the flow path separation unit 40 separates the first space 10a into a space (hereinafter, a refrigerant flow space) in which a refrigerant flows and a space (hereinafter, an oil flow space) in which oil flows.
  • a space hereinafter, a refrigerant flow space
  • an oil flow space in which oil flows.
  • the flow path guide may separate the first space 10a into a refrigerant flow space and an oil flow space by using only the flow path guide itself.
  • the flow path guide may serve as a flow path guide by combining a plurality of flow path guides.
  • the flow path separating unit includes a first flow path guide 410 provided on the frame 31 and extending upward, and a second flow path guide 420 provided on the stator 21 and extended downward.
  • the first flow guide 410 and the second flow guide 420 overlap in the axial direction so that the intermediate space 10a can be separated into the refrigerant flow space and the oil flow space.
  • the first flow path guide 410 is formed in an annular shape and fixedly coupled to the upper surface of the frame 31, the second flow path guide 420 is inserted into the stator 21 to extend from the insulator to insulate the winding coil Can be.
  • the first flow guide 410 may include a first annular wall portion 411 extending upwardly from the outside, a second annular wall portion 412 extending upwardly from the inside, and a first annular wall portion 411 and a second annular wall portion 412. It consists of an annular surface portion 413 extending radially so as to connect between.
  • the first annular wall portion 411 is formed higher than the second annular wall portion 412, and the refrigerant hole may be formed in the annular surface portion 413 such that the refrigerant hole communicated from the compression part 30 to the intermediate space 10a. Can be.
  • the balance weight 26 is positioned inside the second annular wall portion 412, that is, in the rotation axis direction, and the balance weight 26 is coupled to the rotor 22 or the rotation shaft 50 to rotate. At this time, while the balance weight 26 rotates, the refrigerant can be stirred, but the second circular wall portion 412 prevents the refrigerant from moving toward the balance weight 26, thereby preventing the refrigerant from being stirred by the balance weight 26. It can be suppressed.
  • the second flow path guide 420 may include a first extension part 421 extending downward from the outside of the insulator and a second extension part 422 extending downward from the inside of the insulator.
  • the first extension part 421 is formed to overlap the first annular wall part 411 in the axial direction, and serves to separate the refrigerant flow space and the oil flow space.
  • the second extension part 422 may not be formed as necessary, the second extension part 422 may be formed at a sufficient interval in the radial direction so that the refrigerant may sufficiently flow even if the second extension part 422 does not overlap or overlaps with the second annular wall part 412 in the axial direction. It is preferable to be.
  • the rotating shaft 50 may be coupled to the upper portion of the rotor 22 is pressed in the center while the lower portion is coupled to the compression unit 30 can be radially supported.
  • the rotation shaft 50 transmits the rotational force of the transmission unit 20 to the turning scroll 33 of the compression unit 30.
  • the second scroll 33 which is eccentrically coupled to the rotation shaft 50, rotates about the first scroll 32.
  • a main bearing portion (hereinafter referred to as a first bearing portion) 51 is formed to be inserted into the first bearing hole 312a of the frame 31 and supported radially, and the first bearing portion (
  • a sub bearing part (hereinafter referred to as a second bearing part) 52 may be formed below the 51 to be inserted into the second bearing hole 326a of the first scroll 32 to be radially supported.
  • an eccentric portion 53 may be formed between the first bearing portion 51 and the second bearing portion 52 so as to be inserted into and coupled to the rotation shaft coupling portion 333.
  • the first bearing portion 51 and the second bearing portion 52 are formed coaxially to have the same axial center, and the eccentric portion 53 is formed on the first bearing portion 51 or the second bearing portion 52. It may be formed radially eccentric with respect to.
  • the second bearing portion 52 may be eccentrically formed with respect to the first bearing portion 51.
  • the eccentric portion 53 must have an outer diameter smaller than the outer diameter of the first bearing portion 51 and larger than the outer diameter of the second bearing portion 52 so that the rotary shaft 50 can be formed with the respective bearing holes 312a and 326a. It may be advantageous to couple through the rotating shaft coupling portion 333. However, when the eccentric portion 53 is not formed integrally with the rotation shaft 50 and is formed using a separate bearing, the outer diameter of the second bearing portion 52 is not formed smaller than the outer diameter of the eccentric portion 53. Rotating shaft 50 can be inserted by inserting.
  • an oil supply passage 50a for supplying oil to each bearing part and the eccentric part may be formed along the axial direction in the rotation shaft 50.
  • the oil supply passage 50a is approximately the bottom or middle height of the stator 21 at the lower end of the rotating shaft 50 or the first bearing part 31 as the compression unit 30 is positioned below the transmission unit 20. Grooves can be formed up to a position higher than the top of the.
  • the rotation shaft 50 may be formed to penetrate in the axial direction.
  • an oil feeder 60 for pumping oil filled in the lower space 10c may be coupled to the lower end of the rotation shaft 50, that is, the lower end of the second bearing part 52.
  • the oil feeder 60 is composed of an oil supply pipe 61 inserted into and coupled to the oil supply flow path 50a of the rotation shaft 50 and a blocking member 62 that accommodates the oil supply pipe 61 to block intrusion of foreign substances. Can be.
  • the oil supply pipe 61 may be positioned to penetrate the discharge cover 34 to be immersed in the oil of the lower space 10c.
  • each bearing portion 51, 52 and the eccentric portion 53 of the rotating shaft 50 is connected to the oil supply passage (50a), the sliding portion for supplying oil to each sliding portion
  • the flow path F1 is formed.
  • the sliding part oil supply passage F1 includes a plurality of oil supply holes 511, 521, and 531 passing through the oil supply passage 50a toward the outer circumferential surface of the rotation shaft 50, and each bearing portion 51, 52. And a plurality of oil supply grooves 512 communicating with oil supply holes 511, 521, and 531 on the outer circumferential surface of the eccentric part 53 to lubricate each of the bearing parts 51, 52 and the eccentric part 53 ( 522 and 532.
  • the first bearing part 51 has a first oil supply hole 511 and a first oil supply groove 512
  • the second bearing part 52 has a second oil supply hole 521 and a second oil supply groove ( 522 and the eccentric portion 53 are provided with a third oil supply hole 531 and a third oil supply groove 532, respectively.
  • the first oil supply groove 512, the second oil supply groove 522, and the third oil supply groove 532 are each formed in a long groove shape in the axial direction or the inclined direction.
  • an annular first connecting groove 541 and a second connecting groove, respectively. 542 are formed, respectively.
  • the first connection groove 541 is connected to the lower end of the first oil supply groove 512
  • the second connection groove 542 is connected to the upper end of the second oil supply groove 522.
  • the oil lubricating the second bearing portion 52 through the second oil supply groove 522 and the oil lubricating the eccentric portion 53 through the third oil supply groove 532 are connected to the second connection groove 542. Gather may be introduced into the compression unit 30 through the front end surface of the rotary shaft coupling portion 333 and the first hard plate portion 321.
  • the oil discharged from the compression chamber (V) together with the refrigerant into the upper space (10b) of the casing 10 is separated from the refrigerant in the upper space (10b) of the casing 10, the outer peripheral surface of the transmission portion 20
  • the first oil path P O1 and the second oil channel P O2 formed on the outer circumferential surface of the compression unit 30 are recovered to the lower space 10c.
  • the flow path separation unit 40 is provided between the transmission unit 20 and the compression unit 30, the oil is separated from the refrigerant in the upper space (10b) is moved to the hearth space (10c) compression unit 20 Oil is discharged through the different passages ((P O1 ) (P O2 )] [(P G1 ) (P G2 )] without interfering with the refrigerant discharged from the upper space 10b and moving to the upper space 10b. At 10c, the coolant can move to the upper space 10b.
  • the second scroll 33 is formed with a compression chamber supply passage (F2) for supplying the oil drawn through the oil supply passage (50a) to the compression chamber (V).
  • the compression chamber oil supply passage F2 is connected to the sliding part oil supply passage F1 described above.
  • the compression chamber oil supply passage F2 includes a first oil supply passage 371 communicating with the oil supply passage 50a and a second back pressure chamber S2 constituting an intermediate pressure space, and a second back pressure chamber S2.
  • the second oil supply passage 372 communicates with the intermediate pressure chamber of the compression chamber (V).
  • the compression chamber oil supply passage may be formed so as to communicate directly with the intermediate pressure chamber from the oil supply passage (50a) without passing through the second back pressure chamber (S2).
  • a refrigerant path for communicating the second back pressure chamber S2 and the intermediate pressure chamber V must be separately provided, and the oil is supplied to the old dam ring 35 positioned in the second back pressure chamber S2. Oil passages should be provided separately. This increases the number of passages, which complicates processing. Therefore, in order to reduce the number of passages by unifying the refrigerant passage and the oil passage, the oil supply passage 50a and the second back pressure chamber S2 communicate with each other as in the present embodiment, and the second back pressure chamber S2 is the intermediate pressure chamber. It may be desirable to communicate with (V).
  • the first oil supply passage 371 is formed with a first turning passage portion 371a which is formed in the thickness direction from the lower surface of the second hard plate portion 331 to the middle, and in the first turning passage portion 371a.
  • the second turning passage portion 371b is formed toward the outer circumferential surface of the second hard plate portion 331, and the third turning passage portion penetrates from the second turning passage portion 371b toward the upper surface of the second hard plate portion 331.
  • 371c is formed.
  • the first swing passage part 371a is formed at a position belonging to the first back pressure chamber S1
  • the third swing passage part 371c is formed at a position belonging to the second back pressure chamber S2.
  • the second turning passage part 371b includes a pressure reducing rod 375 to lower the pressure of the oil moving from the first back pressure chamber S1 to the second back pressure chamber S2 through the first oil supply passage 371. ) Is inserted.
  • the cross-sectional area of the second swing passage portion 371b except for the pressure reducing rod 375 is formed to be small in the first swing passage portion 371a or the third swing passage portion 371c and the second swing passage portion 371b.
  • the fourth pivot passage part 371d may be formed from the end of the third pivot passage part 371c toward the outer circumferential surface of the second hard plate part 331. As shown in FIG. 4, the fourth pivot passage part 371d may be formed as a groove in the upper surface of the second hard plate part 331 or may be formed as a hole in the second hard plate part 331.
  • the second oil supply passage 372 has a first fixed passage 372a formed in the thickness direction on the upper surface of the second side wall portion 322, and a second fixed passage in the radial direction from the first fixed passage portion 372a.
  • a portion 372b is formed, and a third fixed passage portion 372c communicating with the intermediate pressure chamber V from the second fixed passage portion 372b is formed.
  • Reference numeral 70 in the figure denotes an accumulator.
  • the lower compression scroll compressor according to the present embodiment as described above is operated as follows.
  • the coolant supplied through the coolant suction pipe 15 from the outside of the casing 10 flows into the compression chamber V, and the coolant flows in the volume of the compression chamber V by the swinging motion of the swing scroll 33. As it decreases, it is compressed and discharged into the inner space of the discharge cover 34 through the discharge holes 325a and 325b.
  • the refrigerant discharged into the internal space of the discharge cover 34 circulates through the internal space of the discharge cover 34 and moves to the space between the frame 31 and the stator 21 after the noise is reduced. Is moved to the upper space of the transmission unit 20 through the gap between the stator 21 and the rotor 22.
  • the coolant is discharged to the outside of the casing 10 through the coolant discharge pipe 16, while the oil is in the inner circumferential surface of the casing 10 and the stator ( 21 is repeated a series of processes to be recovered to the lower space (10c) of the storage space of the casing 10 through the flow path between the inner peripheral surface of the casing 10 and the outer peripheral surface of the compression unit 30.
  • the oil in the lower space (10c) is sucked through the oil supply passage (50a) of the rotating shaft 50, the oil is the oil supply holes 511, 521, 531 and the oil supply grooves (512) (522) 532 to lubricate the first bearing portion 51, the second bearing portion 52, and the eccentric portion 53, respectively.
  • the oil lubricated with the first bearing part 51 through the first oil supply hole 511 and the first oil supply groove 512 is the first connection groove between the first bearing part 51 and the eccentric part 53.
  • the oil flows into the first back pressure chamber S1.
  • This oil almost forms a discharge pressure, and the pressure of the 1st back pressure chamber S1 also forms almost a discharge pressure. Therefore, the center side of the second scroll 33 can be supported in the axial direction by the discharge pressure.
  • the oil in the first back pressure chamber (S1) is moved to the second back pressure chamber (S2) via the first oil supply passage 371 by the pressure difference with the second back pressure chamber (S2).
  • the second turning passage portion 371b constituting the first oil supply passage 371 is provided with a decompression rod 375, and the pressure of the oil directed to the second back pressure chamber S2 is reduced to an intermediate pressure.
  • the oil moving to the second back pressure chamber (intermediate pressure space) S2 supports the edge of the second scroll 33 and the second oil supply passage 372 according to the pressure difference with the intermediate pressure chamber V. It moves to the intermediate pressure chamber (V) through. However, when the pressure in the intermediate pressure chamber V becomes higher than the pressure in the second back pressure chamber S2 during operation of the compressor, the refrigerant flows in the second back pressure chamber S2 through the second oil supply passage 372. Will move to).
  • the second oil supply passage 372 serves as a passage through which the refrigerant and oil cross-move according to the pressure difference between the pressure in the second back pressure chamber S2 and the pressure in the intermediate pressure chamber V.
  • the scroll compressor forms a bypass hole in the middle of each compression chamber, thereby bypassing the liquid refrigerant in advance or bypassing a part of the compressed gas refrigerant to prevent overcompression.
  • the compression path lengths of both compression chambers are different. That is, the first compression chamber is formed with a relatively long compression path compared to the second compression chamber. Accordingly, in the second compression chamber having a relatively short compression path, overcompression may occur more significantly than that of the first compression chamber while the flow velocity of the refrigerant is increased. Nevertheless, in the related art, there is a limit in effectively reducing the overcompression loss by symmetrically forming the size and the position of the bypass holes formed in the first compression chamber and the second compression chamber, respectively.
  • the size and position of the bypass holes formed in the first compression chamber and the second compression chamber are differently formed according to the compression slope of each compression chamber, so that the overcompression loss in the compression chamber having a large compression slope is increased. To effectively reduce the pressure and thereby increase the compressor efficiency.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a volume diagram of the first compression chamber and the second compression chamber in a conventional shaft-through scroll compressor.
  • the volume of the first compression chamber V1 is gradually reduced from the compression start time to the discharge completion angle, while the volume of the second compression chamber V2 is reduced from the compression start time to approximately the discharge start time. It can be seen that it gradually decreases with the same inclination as the first compression chamber V1 and then decreases with a larger inclination more than the first compression chamber V1 from approximately the discharge start angle to the discharge completion angle.
  • the volume of the second compression chamber V2 decreases with a larger inclination from the vicinity of the discharge start time while being smaller than the volume of the first compression chamber V1.
  • the pressure inversely proportional to the volume may increase rapidly in the second compression chamber V2 compared to the first compression chamber V1, and in the second compression chamber V2, the pressure may be excessively increased compared to the first compression chamber V1. It can be seen that greater compression loss can occur.
  • At least one or more bypass holes are formed along the paths of the first compression chamber V1 and the second compression chamber V2, and the discharge start time described above.
  • the second compression is more than the bypass hole belonging to the first compression chamber V1 (hereinafter referred to as the first bypass hole) in the range from the specific angle ⁇ where the volume decreases rapidly and the compression gradient rapidly increases to the discharge completion angle.
  • the overall cross-sectional area of the bypass hole (hereinafter referred to as the second bypass hole) belonging to the seal V2 can be made larger.
  • the inner diameter of the bypass hole belonging to the second compression chamber V2 may be larger or larger than the inner diameter of the bypass hole belonging to the first compression chamber V1 in the corresponding range.
  • the angle between the first bypass hole and the second bypass hole is substantially the same along the respective compression paths of the first compression chamber V1 and the second compression chamber V2 from the suction completion angle to the specific angle ⁇ described above. It may also be formed of about the same size (or number).
  • the compression path of the second compression chamber (V2) is shorter than the compression path of the first compression chamber (V1), so that the two compression chambers (V2) of the second compression chamber (V2) are based on the suction end that is the outer end of the first wrap.
  • the first bypass hole (which may be referred to as a "group” or “bypass part”) may be located after the above-mentioned specific angle ⁇ , in this case, from the specified angle ⁇ to the discharge completion angle. In the range, the second bypass hole may have a larger cross-sectional area than the first bypass hole.
  • the entire cross-sectional area of the first bypass hole and the entire second cross-sectional area of the second bypass hole are the same, but as described above, in the range from the suction completion angle to the specific angle ⁇ ,
  • the total cross sectional area is formed larger than the total cross sectional area of the second bypass hole. Accordingly, in the range from the specific angle ⁇ to the discharge completion angle, the entire cross-sectional area of the second bypass hole may be larger than the entire cross-sectional area of the first bypass hole in the range described above.
  • bypass holes are formed at each of three points at intervals of an arbitrary rotation angle along the compression paths of the compression chambers V1 and V2, and each bypass is bypassed.
  • Three holes [381a, 381b, 381c], [382a, 382b, 382c] are formed in each of nine holes in the first compression chamber V1 and the second compression chamber V2, respectively. Pass holes may be formed.
  • bypass hole groups three bypass holes (381a, 381b and 381c) formed at each point are referred to as bypass hole groups, respectively, and each of the discharge holes 325a and (325a) and 325b are centered around each of the discharge holes 325a and 325b.
  • the bypass hole group away from the bypass hole group close to 325b) is the first group BP11 of the first compression chamber, the first group BP21 of the second compression chamber, and the second group BP12 of the first compression chamber, respectively.
  • the second group BP22 of the second compression chamber, the third group BP13 of the first compression chamber, and the third group BP23 of the second compression chamber, and the first groups BP11 and BP21 are the first groups BP11 and BP21.
  • Each rotation angle interval between the second groups BP12 and BP22 is defined as the first inner gap G11 and the first outer gap G21, the second groups BP12 and BP22, and the third groups BP13 and BP23.
  • the first outer gap G21 may be formed to be significantly narrower.
  • the first bypass hole (381a, 381b and 381c)
  • the first group BP11 corresponds to the discharge bypass hole
  • the second group BP12 and the third group BP13 May correspond to the bypass hole for discharging the liquid refrigerant.
  • the first group BP21 and the second group BP22 correspond to the discharge bypass holes
  • the third group BP23 This may correspond to the bypass hole for liquid refrigerant discharge only.
  • the entire cross-sectional area of the second bypass hole (or the second bypass hole group) is larger in the range from the specific angle ⁇ to the discharge completion angle (0 °) described above, and thus the second compression chamber It is possible to effectively reduce the overcompression loss, which is relatively large at (V2).
  • FIG. 7a and 7b is a compression line diagram showing the pressure change of the second compression chamber in the lower compression scroll compressor equipped with the bypass hole according to FIG. 6 in comparison with the prior art, FIG. Figure shows an embodiment.
  • the actual compression line of the conventional second compression chamber V2 shows that the so-called overcompression loss, which is compressed at the discharge pressure Pd or more, is larger than the theoretical compression line. have.
  • the second compression chamber ( The overcompression loss in V2) can be significantly lowered.
  • the first compression chamber V1 having the small compression slope of the entire cross-sectional area of the second bypass hole belonging to the second compression chamber V2 having the larger compression slope among the first compression chamber V1 and the second compression chamber V2.
  • the second compression chamber (V2) By forming larger than the overall cross-sectional area of the first bypass hole belonging to the), it is possible to prevent overcompression in the second compression chamber (V2) to improve the overall efficiency of the compressor.
  • the scroll compressor according to the present invention there is another embodiment for the bypass hole as follows. That is, in the present embodiment, the position of the bypass hole may be formed in the same manner as in the above-described embodiment, but the overcompression loss for the second compression chamber having a large compression slope may be further increased by forming different sizes or numbers of bypass holes. Can be effectively reduced. 8 to 10 show these embodiments.
  • the size d2 of each second bypass hole belonging to the first bypass portion 382c and / or the second group (or second bypass portion) 382b is defined as the first bypass hole [381a).
  • 381b and 381c] the size of each first bypass hole belonging to the first group (or first bypass section) 381c adjacent to the first compression chamber side discharge port (hereinafter referred to as the first discharge port) 325a. It may be formed larger than (d1).
  • the second via belonging to the second compression chamber V2 among the bypass holes of each of the compression chambers V1 and V2 located in the discharge side that is, in the range from the specific angle ⁇ to the discharge completion angle described above.
  • the total cross-sectional area of the pass holes (382a, 382b and 382c) is larger than the total cross-sectional area of the first bypass holes (381a, 381b and 381c) belonging to the first compression chamber V1.
  • the compression slope of the second compression chamber V2 becomes relatively larger than the compression slope of the first compression chamber V1, the amount of refrigerant bypassed in the second compression chamber V2 is bypassed in the first compression chamber V1. It will be larger than the amount of passes. This may effectively reduce the overcompression loss in the second compression chamber having a larger overcompression loss, thereby improving the overall compressor efficiency.
  • a bypass hole belonging to the first group and / or the second group among the second bypass holes within the range from the specific angle ⁇ to the discharge completion angle described above (382b) 382c. ] May be greater than the number of bypass holes 381c belonging to the first group among the first bypass holes.
  • the 2nd bypass hole like the previous embodiment of FIG.
  • the size d2 of [382b and 382c] may be formed larger than the size d1 of the first bypass hole 381c.
  • the size d1 of the first bypass hole 381c may be formed larger than the size d2 of the second bypass hole (382b, 382c).
  • the overall cross-sectional area of the second bypass hole (382b and 382c) must be formed larger than the total cross-sectional area of the first bypass hole 381c to reduce the overcompression loss in the second compression chamber V2. have.
  • the second bypass holes [382b). 382c] is larger than the overall cross-sectional area of the first bypass hole 381a, and the effect of reducing the overcompression loss in the second compression chamber V2 is the same as the above-described embodiments.
  • one first bypass hole 381c and two second bypass holes 382b and 382c are formed within the range as shown in FIG. 10.
  • the number of bypass holes in the second compression chamber V2 may be different from each other.
  • three bypass holes are not continuously formed at a predetermined interval and are not individually formed, but three or more bypass holes are connected to each other to form a long hole shape.
  • a larger bypass hole can be formed in the same area, thereby preventing overcompression loss and reducing the flow resistance at the discharge port, thereby further increasing the compression efficiency.

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Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 중심부에 토출구가 형성되며, 상기 토출구를 향해 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실이 형성되고, 상기 양쪽 압축실에는 각각의 압축실의 이동경로를 따라 복수 개의 바이패스부가 각각의 간격을 두고 형성되며, 상기 양쪽 압축실의 압축 기울기가 서로 다르게 형성되는 스크롤 압축기에서, 상기 각 압축실의 바이패스부 중에서 상기 토출구로부터 가장 인접한 바이패스부와 그 바이패스부로부터 인접한 다른 바이패스부 사이의 간격을 각각 제1 간격이라고 할 때, 상기 양쪽 압축실중에서 상대적으로 압축 기울기가 큰 쪽의 압축실에 속하는 제2 바이패스부의 제1 간격이 다른 쪽의 압축실에 속하는 제1 바이패스부의 제1 간격보다 좁게 형성될 수 있다.

Description

스크롤 압축기
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 압축되는 냉매의 일부를 토출 전에 바이패스 시키는 바이패스 구멍에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 복수 개의 스크롤에 맞물려 상대 선회운동을 하면서 양쪽 스크롤 사이에 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 압축실을 형성하는 압축기이다. 이러한, 스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있다. 따라서, 스크롤 압축기는 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다. 최근에는 편심부하를 낮춰 운전 속도가 180Hz 이상인 고효율 스크롤 압축기가 소개되고 있다.
스크롤 압축기의 거동 특성은 고정랩과 선회랩의 형태에 의해 결정된다. 고정랩과 선회랩은 임의의 형상을 가질 수 있지만 통상적으로는 가공이 용이한 인볼류트 곡선의 형태를 갖고 있다. 인볼류트 곡선은 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 단부가 그리는 궤적에 해당되는 곡선을 의미한다. 이러한 인볼류트 곡선을 이용하는 경우 랩의 두께가 일정하여 용적변화율도 일정하게 되므로 높은 압축비를 얻기 위해서는 랩의 권수를 늘려야 하지만, 이 경우 압축기의 크기도 함께 커지게 되는 단점이 있다.
또, 선회스크롤은 통상적으로는 원판 형태로 된 경판부의 일측면에 선회랩이 형성되고, 선회랩이 형성되지 않은 배면에 보스부가 형성되어 선회스크롤을 선회구동시키는 회전축과 연결되게 된다. 이러한 형태는 경판의 거의 전체 면적에 걸쳐서 선회랩을 형성할 수 있고, 이는 동일한 압축비를 얻기 위한 경판부의 직경을 작게 할 수 있다. 반면, 이러한 형태는 압축시에 냉매의 반발력이 적용되는 작용점과 반발력을 상쇄하기 위한 반력이 적용되는 작용점이 수직 방향으로 서로 이격됨에 따라, 작동 과정에서 선회스크롤의 거동이 불안정해지면서 진동이나 소음이 커지는 문제가 있다.
이를 감안하여, 회전축과 선회스크롤이 결합되는 지점이 선회랩과 반경방향으로 중첩되는 소위 축관통 스크롤 압축기가 알려져 있다. 이러한 축관통 스크롤 압축기는 냉매의 반발력의 작용점과 그 반력의 작용점이 동일 지점에 작용하게 되므로 선회스크롤이 기울어지는 문제를 크게 줄일 수 있다.
한편, 상기와 같은 축관통 스크롤 압축기는 통상적인 스크롤 압축기와 마찬가지로 압축실의 중간에 바이패스 구멍을 형성하여, 압축되는 냉매의 일부를 미리 토출시키고 있다. 이를 통해, 액냉매와 오일의 과다 유입으로 인해 발생할 수 있는 과압축을 미연에 방지하여 압축 효율을 높이는 동시에 신뢰성을 확보할 수 있다.
하지만, 상기와 같은 종래의 축관통 스크롤 압축기는, 토출구가 선회스크롤의 중심에서 편심된 위치에 형성됨에 따라, 양쪽 압축실의 압축경로 길이가 상이하게 되고, 이로 인해 양쪽 압축실의 압축 기울기(또는, 체적감소 기울기)가 상이하게 되면서 냉매의 유속에서 차이가 발생하게 된다. 즉, 양쪽 압축실 중에서 압축경로의 길이가 짧은 압축실(이하, 제2 압축실 또는 B포켓)은 그 압축경로의 길이가 긴 압축실(이하, 제1 압축실 또는 A포켓)에 비해 압축 기울기가 상대적으로 급격하게 되면서, 제2 압축실에서의 냉매의 속도가 제1 압축실에서의 냉매의 속도보다 빨라지게 된다. 이에 따라, 제2 압축실에서는 제1 압축실에 비해 과압축이 발생하게 되어 전체적인 압축기의 효율이 저하될 수 있다.
그러나, 종래의 축관통 스크롤 압축기에서는, 양쪽 압축실에 속하는 바이패스 구멍이 동일한 회전각 위치에서 동일한 단면적을 가지도록 형성됨에 따라, 양쪽 압축실에 대한 압축 기울기의 차이가 해소되지 못하게 된다. 이로 인해, 압축 기울기가 큰 쪽의 압축실(즉, 제2 압축실)에서는 앞서 설명한 바와 같이 과압축 손실이 발생되어 전체적인 압축기의 압축 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 양쪽 압축실의 압축 기울기(또는, 체적감소 기울기)가 서로 다른 경우에 압축 기울기가 큰 압축실에서의 과압축 손실을 최소화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 양쪽 압축실의 압축 기울기(또는, 체적감소 기울기)가 서로 다른 경우에 양쪽 압축실 사이의 압축 기울기 차이를 감소시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 압축 기울기 또는 압축실의 체적감소 기울기가 큰 쪽의 압축실에 형성되는 제2 토출용 바이패스 구멍의 전체 단면적이 압축 기울기 또는 압축실의 체적감소 기울기가 작은 쪽의 압축실에 형성되는 제1 토출용 바이패스 구멍의 전체 단면적보다 크게 형성되는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 압축실들을 형성하는 랩들 중에서 고정된 랩의 안쪽 단부에서 180°까지의 회전각 범위내에서는 상기 제2 토출용 바이패스 구멍의 간격은 상기 제1 토출용 바이패스 구멍의 간격보다 좁게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 압축실들을 형성하는 랩들 중에서 고정된 랩의 안쪽 단부에서 180°의 회전각 범위내에서는 상기 제2 토출용 바이패스 구멍의 개수는 상기 제1 토출용 바이패스 구멍의 개수보다 많게 형성될 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 토출구가 형성되며, 상기 토출구를 향해 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실이 형성되고, 상기 양쪽 압축실에는 각각의 압축실의 이동경로를 따라 복수 개의 바이패스부가 각각의 간격을 두고 형성되며, 상기 양쪽 압축실의 압축 기울기가 서로 다르게 형성되는 스크롤 압축기에서, 상기 양쪽 압축실중에서 상대적으로 압축 기울기가 작은 쪽의 압축실을 제1 압축실, 압축 기울기가 큰 쪽을 제2 압축실이라고 하고, 상기 제1 압축실에 속하는 바이패스부를 제1 바이패스부, 상기 제2 압축실에 속하는 바이패스부를 제2 바이패스부라고 할 때, 상기 제2 바이패스부는 상기 토출구에 인접한 바이패스부 사이의 간격이 가장 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 바이패스부의 전체 단면적과 상기 제2 바이패스부의 전체 단면적은 서로 동일하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 복수 개의 바이패스 구멍으로 이루어지고, 상기 각 바이패스부는 서로 동일한 개수의 바이패스 구멍으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제1 바이패스부의 개수와 상기 제2 바이패스부는 각각 복수 개의 바이패스 구멍으로 이루어지고, 상기 각 바이패스 구멍의 단면적은 모두 동일하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 바이패스부의 전체 단면적은 상기 제1 바이패스부의 전체 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 복수 개의 바이패스 구멍으로 이루어지고, 상기 제2 바이패스부는 상기 제1 바이패스부에 비해 바이패스 구멍의 개수가 더 많게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 토출구는 복수 개가 구비되어, 상기 각 압축실에 독립적으로 연통되도록 형성될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되고, 상기 제1 랩의 안쪽 단부 부근에는 상기 제1 경판부를 두께방향으로 관통하는 토출구가 상기 제1 경판부의 중심에 대해 편심지게 형성되며, 상기 제1 랩의 내측면을 따라 복수 개의 위치에 복수 개의 제1 바이패스 구멍이, 상기 제1 랩의 외측면을 따라 복수 개의 위치에 복수 개의 제2 바이패스 구멍이 각각 정해진 간격을 두고 상기 제1 랩의 내측면과 외측면 사이에서 제1 경판부를 두께방향으로 관통하여 형성되는 제1 스크롤; 제2 경판부의 일측면에는 상기 제1 랩과 맞물리는 제2 랩이 형성되고, 상기 제1 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 상기 제1 랩의 내측면은 상기 제2 랩의 외측면과의 사이에 제1 압축실을, 상기 제1 랩의 외측면은 상기 제2 랩의 내측면과의 사이에 제2 압축실을 각각 형성하는 제2 스크롤; 및 상기 제2 랩과 반경방향으로 중첩되도록 상기 제2 스크롤의 중심부를 관통하여 결합되도록 편심부를 가지는 회전축;을 포함하고, 상기 제1 압축실에 속하는 바이패스 구멍을 제1 바이패스부, 상기 제2 압축실에 속하는 바이패스 구멍을 제2 바이패스부라고 하며, 상기 제1 바이패스부 중에서 상기 토출구로부터 가장 인접한 바이패스부와 그 바이패스부로부터 인접한 다음 바이패스부 사이의 간격을 제1 내측간격, 상기 제2 바이패스부 중에서 상기 토출구로부터 가장 인접한 바이패스부와 그 바이패스부로부터 인접한 다음 바이패스부 사이의 간격을 제1 외측간격이라고 할 때, 상기 제1 외측간격은 상기 제1 내측간격보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 적어도 두 개 이상의 바이패스 구멍이 연속으로 형성되어 이루어지며, 상기 한 개의 바이패스부에 속하는 바이패스 구멍의 개수는 각각의 군마다 동일하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 적어도 두 개 이상의 바이패스 구멍이 연속으로 형성되어 이루어지며, 상기 한 개의 바이패스부에 속하는 바이패스 구멍의 각 단면적은 동일하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 압축실에 속하는 바이패스 구멍의 개수는 상기 제1 압축실에 속하는 바이패스 구멍보다 더 많이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 압축실에 속하는 전체 바이패스 구멍의 단면적은 상기 제1 압축실에 속하는 전체 바이패스 구멍의 단면적에 비해 크게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 토출구는, 상기 제1 압축실에 연통되는 제1 토출구; 및 상기 제2 압축실에 연통되는 제2 토출구;로 이루어질 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간에 오일이 저장되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되는 구동모터; 상기 구동모터에 결합되는 회전축; 상기 구동모터의 하측에 구비되는 프레임; 상기 프레임의 하측에 구비되고, 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되며, 상기 제1 랩의 중심쪽 단부 부근에 토출구가 형성되며, 상기 제1 랩의 내측면 주변에는 제1 바이패스 구멍이, 외측면 주변에는 제2 바이패스 구멍이 각각 적어도 한 개 이상씩 형성되고, 상기 제1 바이패스 구멍과 제2 바이패스 구멍은 상기 제1 랩의 형성방향을 따라 간격을 두고 형성되는 제1 스크롤; 및 상기 프레임과 제1 스크롤 사이에 구비되며, 제2 경판부의 일측면에는 상기 제1 랩과 맞물리는 제2 랩이 형성되고, 상기 회전축이 상기 제2 랩과 반경방향으로 중첩되도록 편심 결합되며, 상기 제1 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 그 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤;을 포함하고, 상기 제1 랩의 안쪽 끝단에서 그 제1 랩을 따라 회전각이 180°이내의 범위내에서는 상기 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적이 상기 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적과 상기 제2 바이패스구멍의 전체 단면적은 동일하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적은 상기 제1 바이패스구멍의 전체 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 바이패스 구멍의 전체 개수와 상기 제2 바이패스 구멍의 전체 개수는 동일하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 범위내에서는 상기 제2 바이패스 구멍의 개수는 상기 제1 바이패스 구멍의 개수에 비해 더 많게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 두 개 한 쌍의 압축실 중에서 상기 제1 바이패스 구멍이 포함되는 압축실을 제1 압축실, 상기 제2 바이패스 구멍이 포함되는 압축실을 제2 압축실이라고 할 때, 상기 제2 압축실의 압축 기울기가 상기 제1 압축실의 압축 기울기에 비해 크게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 토출구는, 상기 제1 압축실에 연통되는 제1 토출구; 및 상기 제2 압축실에 연통되는 제2 토출구;로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 양쪽 압축실 중에서 압축 기울기가 큰 쪽의 압축실에 형성되는 바이패스 구멍은 다른 쪽 압축실에 형성되는 바이패스 구멍에 비해 토출쪽에 집중되어 형성됨으로써, 압축 기울기가 큰 압축실에서의 압축 기울기를 완화시켜 과압축을 방지하고 이를 통해 압축기의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 양쪽 압축실 중에서 압축 기울기가 큰 쪽의 압축실에 형성되는 바이패스 구멍은 다른 쪽 압축실에 형성되는 바이패스 구멍에 비해 토출쪽에서의 바이패스 구멍들 사이의 간격이 좁게 형성됨으로써, 압축 기울기가 큰 압축실에서의 압축 기울기를 완화시켜 과압축을 방지하고 이를 통해 압축기의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 양쪽 압축실 중에서 압축 기울기가 큰 쪽의 압축실에 형성되는 바이패스 구멍은 다른 쪽 압축실에 형성되는 바이패스 구멍에 비해 토출쪽에서의 전체 바이패스 구멍들의 단면적이 상대적으로 크게 형성됨으로써, 압축 기울기가 큰 압축실에서의 압축 기울기를 완화시켜 과압축을 방지하고 이를 통해 압축기의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 하부 압축식 스크롤 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에서 압축부를 보인 횡단면도,
도 3은 도 1에서 습동부를 설명하기 위해 회전축의 일부를 보인 정면도,
도 4는 도 1에서 배압실과 압축실 사이의 급유통로를 설명하기 위해 보인 종단면도,
도 5는 통상적인 축관통 스크롤 압축기에서 제1 압축실과 제2 압축실에 대한 체적선도를 보인 개략도,
도 6은 본 실시예에 따른 바이패스 구멍을 제1 스크롤의 일실시예를 보인 평면도,
도 7a 및 도 7b은 도 6에 따른 바이패스 구멍이 구비된 하부 압축식 스크롤 압축기에서의 제2 압축실에 대한 압력변화를 종래와 비교하여 보인 압축선도로서, 도 7a는 종래, 도 7b는 본 실시예를 보인 도면,
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 바이패스 구멍에 대한 다른 실시예를 보인 평면도.
이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
통상, 스크롤 압축기는 흡입관이 저압부를 이루는 케이싱의 내부공간에 연통되는 저압식과, 흡입관이 압축실에 직접 연통되는 고압식으로 구분될 수 있다. 이에 따라, 저압식은 구동부가 저압부인 흡입공간에 설치되는 반면, 고압식은 구동부가 고압부인 토출공간에 설치된다. 이러한 스크롤 압축기는 구동부와 압축부의 위치에 따라 상부압축식과 하부압축식으로도 구분될 수 있는데, 압축부가 구동부보다 상측에 위치하면 상부압축식, 반대로 압축부가 구동부보다 하측에 위치하면 하부압축식이라고 한다. 이하에서는 하부 압축식 스크롤 압축기에서 회전축이 선회랩과 동일 평면상에서 중첩되는 유형의 스크롤 압축기를 대표예로 삼아 살펴본다. 이러한 유형의 스크롤 압축기는 고온 고압축비 조건의 냉동사이클에 적용하기에 적합한 것으로 알려져 있다.
도 1은 본 발명에 의한 하부 압축식 스크롤 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에서 압축부를 보인 횡단면도이며, 도 3은 도 1에서 습동부를 설명하기 위해 회전축의 일부를 보인 정면도이고, 도 4는 도 1에서 배압실과 압축실 사이의 급유통로를 설명하기 위해 보인 종단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 하부 압축식 스크롤 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 구동모터를 이루며 회전력을 발생하는 전동부(20)가 설치되고, 전동부(20)의 하측에는 소정의 공간(이하, 중간공간)(10a)을 두고 그 전동부(20)의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(30)가 설치될 수 있다.
케이싱(10)은 밀폐용기를 이루는 원통 쉘(11)과, 원통 쉘(11)의 상부를 덮어 함께 밀폐용기를 이루는 상부 쉘(12)과, 원통 쉘(11)의 하부를 덮어 함께 밀폐용기를 이루는 동시에 저유공간(10c)을 형성하는 하부 쉘(13)로 이루어질 수 있다.
원통 쉘(11)의 측면으로 냉매 흡입관(15)이 관통하여 압축부(30)의 흡입실에 직접 연통되고, 상부 쉘(12)의 상부에는 케이싱(10)의 상측공간(10b)과 연통되는 냉매 토출관(16)이 설치될 수 있다. 냉매 토출관(16)은 압축부(30)에서 케이싱(10)의 상측공간(10b)으로 토출되는 압축된 냉매가 외부로 배출되는 통로에 해당되며, 상측공간(10b)이 일종의 유분리 공간을 형성할 수 있도록 냉매 토출관(16)이 케이싱(10)의 상측공간(10b) 중간까지 삽입될 수 있다. 그리고 경우에 따라서는 냉매에 혼입된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터(미도시)가 상측공간(10b)을 포함한 케이싱(10)의 내부 또는 상측공간(10b) 내에서 냉매 흡입관(16)에 연결하여 설치될 수 있다.
전동부(20)는 고정자(21)와 그 고정자(21)의 안쪽에서 회전하는 회전자(22)로 이루어진다. 고정자(21)는 그 내주면에 원주방향을 따라 다수 개의 코일권선부(미부호)를 이루는 티스와 슬롯이 형성되어 코일(25)이 권선되며, 고정자(21)의 내주면과 회전자(22)의 외주면 사이의 간격과 코일권선부를 합쳐 제2 냉매유로(PG2)가 형성된다. 이로써, 후술할 제1 냉매유로(PG1)를 통해 전동부(20)와 압축부(30) 사이의 중간공간(10c)으로 토출되는 냉매는 전동부(20)에 형성되는 제2 냉매유로(PG2)를 통해 그 전동부(20)의 상측에 형성되는 상측공간(10b)으로 이동하게 된다.
그리고 고정자(21)의 외주면에는 원주방향을 따라 다수 개의 디컷(D-cut)면(21a)이 형성되며, 디컷면(21a)은 원통 쉘(11)의 내주면과의 사이에 오일이 통과하도록 제1 오일유로(PO1)가 형성될 수 있다. 이로써, 상측공간(10b)에서 냉매로부터 분리된 오일은 제1 오일유로(PO1)와 후술할 제2 오일유로(PO2)를 통해 하측공간(10c)으로 이동하게 된다.
고정자(21)의 하측에는 소정의 간격을 두고 압축부(30)를 이루는 프레임(31)이 케이싱(10)의 내주면에 고정 결합될 수 있다. 프레임(31)은 그 외주면이 원통 쉘(11)의 내주면에 열박음되거나 용접되어 고정 결합될 수 있다.
그리고 프레임(31)의 가장자리에는 환형으로 된 프레임 측벽부(제1 측벽부)(311)가 형성되고, 제1 측벽부(311)의 외주면에는 원주방향을 따라 복수 개의 연통홈(311b)이 형성될 수 있다. 이 연통홈(311b)은 후술할 제1 스크롤(32)의 연통홈(322b)과 함께 제2 오일유로(PO2)를 형성하게 된다.
또, 프레임(31)의 중심에는 후술할 회전축(50)의 메인 베어링부(51)를 지지하기 위한 제1 축수부(312)가 형성되고, 제1 축수부에는 회전축(50)의 메인 베어링부(51)가 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 제1 축수구멍(312a)이 축방향으로 관통 형성될 수 있다.
그리고 프레임(31)의 하면에는 회전축(50)에 편심 결합된 선회스크롤(이하, 제2 스크롤)(33)을 사이에 두고 고정스크롤(이하, 제1 스크롤)(32)이 설치될 수 있다. 제1 스크롤(32)은 프레임(31)에 고정 결합될 수도 있지만, 축방향으로 이동 가능하게 결합될 수도 있다.
한편, 제1 스크롤(32)은 고정 경판부(이하, 제1 경판부)(321)가 대략 원판모양으로 형성되고, 제1 경판부(321)의 가장자리에는 프레임(31)의 하면 가장자리에 결합되는 스크롤 측벽부(이하, 제2 측벽부)(322)가 형성될 수 있다.
제2 측벽부(322)의 일측에는 냉매 흡입관(15)과 흡입실이 연통되는 흡입구(324)가 관통 형성되고, 제1 경판부(321)의 중앙부에는 토출실과 연통되어 압축된 냉매가 토출되는 토출구(325a)(325b)가 형성될 수 있다. 토출구(325a)(325b)는 후술할 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 모두 연통될 수 있도록 한 개만 형성될 수도 있지만, 각각의 압축실(V1)(V2)과 독립적으로 연통될 수 있도록 복수 개가 형성될 수도 있다.
그리고 제2 측벽부(322)의 외주면에는 앞서 설명한 연통홈(322b)이 형성되고, 이 연통홈(322b)은 제1 측벽부(311)의 연통홈(311b)과 함께 회수되는 오일을 하측공간(10c)으로 안내하기 위한 제2 오일유로(PO2)를 형성하게 된다.
또, 제1 스크롤(32)의 하측에는 압축실(V)에서 토출되는 냉매를 후술할 냉매유로로 안내하기 위한 토출커버(34)가 결합될 수 있다. 토출커버(34)는 그 내부공간이 토출구(325a)(325b)를 수용하는 동시에, 그 토출구(325a)(325b)를 통해 압축실(V)에서 토출된 냉매를 케이싱(10)의 상측공간(10b), 더 정확하게는 전동부(20)와 압축부(30) 사이의 공간으로 안내하는 제1 냉매유로(PG1)의 입구를 수용하도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1 냉매유로(PG1)는 유로 분리유닛(40)의 안쪽, 즉 유로 분리유닛(40)을 기준으로 안쪽인 회전축(50)쪽에서 고정스크롤(32)의 제2 측벽부(322)와 프레임(31)의 제1 측벽부(311)를 차례로 관통하여 형성될 수 있다. 이로써, 유로 분리유닛(40)의 바깥쪽에는 앞서 설명한 제2 오일유로(PO2)가 제1 오일유로(PO1)와 연통되도록 형성된다.
그리고 제1 경판부(321)의 상면에는 후술할 선회랩(이하, 제2 랩)(33)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정랩(이하, 제1 랩)(323)이 형성될 수 있다. 제1 랩(323)에 대해서는 나중에 제2 랩(332)과 함께 설명한다.
또, 제1 경판부(321)의 중심에는 후술할 회전축(50)의 서브 베어링부(52)를 지지하는 제2 축수부(326)가 형성되고, 제2 축수부(326)에는 축방향으로 관통되어 서브 베어링부(52)를 반경방향으로 지지하는 제2 축수구멍(326a)이 형성될 수 있다.
한편, 제2 스크롤(33)은 선회 경판부(이하, 제2 경판부)(331)가 대략 원판모양으로 형성될 수 있다. 제2 경판부(331)의 하면에는 제1 랩(322)과 맞물려 압축실을 이루는 제2 랩(332)이 형성될 수 있다.
제2 랩(332)은 제1 랩(323)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이, 제2 랩(332)은 직경과 원점이 서로 다른 다수의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 제1 랩(323)도 마찬가지로 형성될 수 있다.
제2 경판부(331)의 중앙부위에는 제2 랩(332)의 내측 단부를 이루며, 후술할 회전축(50)의 편심부(53)가 회전가능하게 삽입되어 결합되는 회전축 결합부(333)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.
회전축 결합부(333)의 외주부는 제2 랩(332)과 연결되어 압축과정에서 제1 랩(322)과 함께 압축실(V)을 형성하는 역할을 하게 된다.
또, 회전축 결합부(333)는 제2 랩(332)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성되어, 회전축(50)의 편심부(53)가 제2 랩(332)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 반발력과 압축력이 제2 경판부를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되어, 압축력과 반발력의 작용에 의한 제2 스크롤(33)의 기울어짐이 방지될 수 있다.
또, 회전축 결합부(333)는 제1 랩(323)의 내측 단부와 대향되는 외주부에 후술할 제1 랩(323)의 돌기부(328)와 맞물리게 되는 오목부(335)가 형성된다. 이 오목부(335)의 일측은 압축실(V)의 형성방향을 따라 상류측에 회전축 결합부(333)의 내주부에서 외주부까지의 두께가 증가하는 증가부(335a)가 형성된다. 이는 토출 직전의 제1 압축실(V1)의 압축 경로가 길어져, 결과적으로 제1 압축실(V1)의 압축비를 제2 압축실(V2)의 압력비에 근접하게 높일 수 있게 한다. 제1 압축실(V1)은 제1 랩(323)의 내측면과 제2 랩(332)의 외측면 사이에 형성되는 압축실로서, 제2 압축실(V2)과 구분하여 나중에 설명한다.
오목부(335)의 타측은 원호 형태를 갖는 원호압축면(335b)이 형성된다. 원호압축면(335b)의 직경은 제1 랩(323)의 내측 단부 두께(즉, 토출단의 두께) 및 제2 랩(332)의 선회반경에 의해 결정되는데, 제1 랩(323)의 내측 단부 두께를 증가시키면 원호압축면(335b)의 직경이 커지게 된다. 이로 인해, 원호압축면(335b) 주위의 제2 랩 두께도 증가되어 내구성이 확보될 수 있고, 압축 경로가 길어져서 그만큼 제2 압축실(V2)의 압축비도 증가할 수 있다.
또, 회전축 결합부(333)에 대응하는 제1 랩(323)의 내측 단부(흡입단 또는 시작단) 부근에는 회전축 결합부(333)의 외주부측으로 돌출되는 돌기부(328)가 형성되는데, 돌기부(328)에는 그 돌기부로부터 돌출되어 오목부(335)와 맞물리는 접촉부(328a)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 랩(323)의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 랩(323) 중에서 가장 큰 압축력을 받게 되는 내측 단부의 랩 강도가 향상되어 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 압축실(V)은 제1 경판부(321)와 제1 랩(323), 그리고 제2 랩(332)과 제2 경판부(331) 사이에 형성되며, 랩의 진행방향을 따라 흡입실, 중간압실, 토출실이 연속으로 형성되어 이루어질 수 있다.
도 2와 같이, 압축실(V)은 제1 랩(323)의 내측면과 제2 랩(332)의 외측면 사이에 형성되는 제1 압축실(V1)과, 제1 랩(323)의 외측면과 제2 랩(332)의 내측면 사이에 형성되는 제2 압축실(V2)로 이루어질 수 있다.
즉, 제1 압축실(V1)은 제1 랩(323)의 내측면과 제2 랩(332)의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P11, P12) 사이에 형성되는 압축실을 포함하고, 제2 압축실(V2)은 제1 랩(323)의 외측면과 제2 랩(332)의 내측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P21, P22) 사이에 형성되는 압축실을 포함한다.
여기서, 토출 직전의 제1 압축실(V1)은 편심부의 중심, 즉 회전축 결합부의 중심(O)과 두 개의 접촉점(P11, P12)을 각각 연결한 두 개의 선이 이루는 각도 중 큰 값을 갖는 각도를 α라 할 때, 적어도 토출 개시 직전에 α < 360°이고, 두 개의 접촉점(P11, P12)에서의 법선 벡터 사이의 거리 ℓ도 0보다 큰 값을 갖게 된다.
이로 인해, 토출 직전의 제1 압축실이 인볼류트 곡선으로 이루어진 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에 비해서 더 작은 볼륨을 갖게 되므로, 제1 랩(323)과 제2 랩(332)의 크기를 늘리지 않고도 제1 압축실(V1)의 압축비와 제2 압축실(V2)의 압축비가 모두 향상될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제2 스크롤(33)은 프레임(31)과 고정스크롤(32) 사이에서 선회 가능하게 설치될 수 있다. 그리고 제2 스크롤(33)의 상면과 이에 대응하는 프레임(31)의 하면 사이에는 제2 스크롤(33)의 자전을 방지하는 올담링(35)이 설치되고, 올담링(35)보다 안쪽에는 후술할 배압실(S1)을 형성하는 실링부재(36)가 설치될 수 있다.
그리고 실링부재(36)의 바깥쪽에는 제2 스크롤(32)에 구비되는 급유구멍(321a)에 의해 중간압 공간을 형성하게 된다. 이 중간압 공간은 중간 압축실(V)과 연통되어 중간압의 냉매가 채워짐에 따라 배압실의 역할을 할 수 있다. 따라서, 실링부재(36)를 중심으로 안쪽에 형성되는 배압실을 제1 배압실(S1)이라고 하고, 바깥쪽에 형성되는 중간압 공간을 제2 배압실(S2)이라고 할 수 있다. 결국, 배압실(S1)은 실링부재(36)를 중심으로 프레임(31)의 하면과 제2 스크롤(33)의 상면에 의해 형성되는 공간으로, 이 배압실(S1)에 대해서는 후술할 실링부재와 함께 다시 설명한다.
한편, 유로 분리유닛(40)은 전동부(20)의 하면과 압축부(30)의 상면 사이에 형성되는 경유공간인 중간공간(10a)에 설치되어, 압축부(30)로부터 토출되는 냉매가 유분리 공간인 전동부(20)의 상측공간(10b)에서 저유공간인 압축부(30)의 하측공간(10c)으로 이동하는 오일과 간섭되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 유로 분리유닛(40)은 제1 공간(10a)을 냉매가 유동하는 공간(이하, 냉매 유동공간)과 오일이 유동하는 공간(이하, 오일 유동공간)으로 분리하는 유로 가이드를 포함한다. 유로 가이드는 그 유로 가이드 자체만으로 제1 공간(10a)을 냉매 유동공간과 오일 유동공간으로 분리할 수 있지만, 경우에 따라서는 복수 개의 유로 가이드를 조합하여 유로 가이드의 역할을 하도록 할 수도 있다.
본 실시예에 따른 유로 분리유닛은 프레임(31)에 구비되어 상향 연장되는 제1 유로 가이드(410)와, 고정자(21)에 구비되어 하향 연장되는 제2 유로 가이드(420)로 이루어진다. 제1 유로 가이드(410)와 제2 유로 가이드(420)가 축방향으로 중첩되어 중간공간(10a)이 냉매 유동공간과 오일 유동공간으로 분리될 수 있도록 한다.
여기서, 제1 유로 가이드(410)는 환형으로 제작되어 프레임(31)의 상면에 고정 결합되고, 제2 유로 가이드(420)는 고정자(21)에 삽입되어 권선코일을 절연하는 인슐레이터에서 연장 형성될 수 있다.
제1 유로 가이드(410)는 외측에서 상향 연장되는 제1 환벽부(411)와, 내측에서 상향 연장되는 제2 환벽부(412), 그리고 제1 환벽부(411)와 제2 환벽부(412) 사이를 연결하도록 반경방향으로 연장되는 환면부(413)로 이루어진다. 제1 환벽부(411)는 제2 환벽부(412)보다 높게 형성되고, 환면부(413)에는 압축부(30)에서 중간공간(10a)으로 연통되는 냉매구멍이 연통되도록 냉매통공이 형성될 수 있다.
그리고, 제2 환벽부(412)의 안쪽, 즉 회전축 방향에 밸런스 웨이트(26)가 위치하며, 밸런스 웨이트(26)는 회전자(22) 또는 회전축(50)에 결합되어 회전한다. 이때, 밸런스 웨이트(26)가 회전하면서 냉매를 교반할 수 있지만, 제2 환벽부(412)에 의해 냉매가 밸런스 웨이트(26)쪽으로 이동하는 것을 막아 냉매가 밸런스 웨이트(26)에 의해 교반되는 것을 억제할 수 있다.
제2 유로 가이드(420)는 인슐레이터의 외측에서 하향 연장되는 제1 연장부(421)와, 인슐레이터의 내측에서 하향 연장되는 제2 연장부(422)로 이루어질 수 있다. 제1 연장부(421)는 제1 환벽부(411)와 축방향으로 중첩되도록 형성되어, 냉매 유동공간과 오일 유동공간으로 분리하는 역할을 한다. 제2 연장부(422)는 필요에 따라 형성되지 않을 수도 있지만, 형성되더라도 제2 환벽부(412)와 축방향으로 중첩되지 않거나 중첩되더라도 냉매가 충분히 유동할 수 있도록 반경방향으로 충분한 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 회전축(50)은 그 상부는 회전자(22)의 중심에 압입되어 결합되는 반면 하부는 압축부(30)에 결합되어 반경방향으로 지지될 수 있다. 이로써, 회전축(50)은 전동부(20)의 회전력을 압축부(30)의 선회스크롤(33)에 전달하게 된다. 그러면 회전축(50)에 편심 결합된 제2 스크롤(33)이 제1 스크롤(32)에 대해 선회운동을 하게 된다.
회전축(50)의 하반부에는 프레임(31)의 제1 축수구멍(312a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 메인 베어링부(이하, 제1 베어링부)(51)가 형성되고, 제1 베어링부(51)의 하측에는 제1 스크롤(32)의 제2 축수구멍(326a)에 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 서브 베어링부(이하, 제2 베어링부)(52)가 형성될 수 있다. 그리고 제1 베어링부(51)와 제2 베어링부(52)의 사이에는 회전축 결합부(333)에 삽입되어 결합되도록 편심부(53)가 형성될 수 있다.
제1 베어링부(51)와 제2 베어링부(52)는 동일 축중심을 가지도록 동축 선상에 형성되고, 편심부(53)는 제1 베어링부(51) 또는 제2 베어링부(52)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다. 제2 베어링부(52)는 제1 베어링부(51)에 대해 편심지게 형성될 수도 있다.
편심부(53)는 그 외경이 제1 베어링부(51)의 외경보다는 작게, 제2 베어링부(52)의 외경보다는 크게 형성되어야 회전축(50)을 각각의 축수구멍(312a)(326a)과 회전축 결합부(333)를 통과하여 결합시키는데 유리할 수 있다. 하지만, 편심부(53)가 회전축(50)에 일체로 형성되지 않고 별도의 베어링을 이용하여 형성하는 경우에는 제2 베어링부(52)의 외경이 편심부(53)의 외경보다 작게 형성되지 않고도 회전축(50)을 삽입하여 결합할 수 있다.
그리고 회전축(50)의 내부에는 각 베어링부와 편심부에 오일을 공급하기 위한 오일공급유로(50a)가 축방향을 따라 형성될 수 있다. 오일공급유로(50a)는 압축부(30)가 전동부(20)보다 하측에 위치함에 따라 회전축(50)의 하단에서 대략 고정자(21)의 하단이나 중간 높이, 또는 제1 베어링부(31)의 상단보다는 높은 위치까지 홈파기로 형성될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 회전축(50)을 축방향으로 관통하여 형성될 수도 있다.
그리고 회전축(50)의 하단, 즉 제2 베어링부(52)의 하단에는 하측공간(10c)에 채워진 오일을 펌핑하기 위한 오일피더(60)가 결합될 수 있다. 오일피더(60)는 회전축(50)의 오일공급유로(50a)에 삽입되어 결합되는 오일공급관(61)과, 오일공급관(61)을 수용하여 이물질의 침입을 차단하는 차단부재(62)로 이루어질 수 있다. 오일공급관(61)은 토출커버(34)를 관통하여 하측공간(10c)의 오일에 잠기도록 위치될 수 있다.
한편, 도 3에서와 같이, 회전축(50)의 각 베어링부(51)(52)와 편심부(53)에는 오일공급유로(50a)에 연결되어 각 습동부로 오일을 공급하기 위한 습동부 급유통로(F1)가 형성된다.
습동부 급유통로(F1)는 오일공급유로(50a)에서 회전축(50)의 외주면을 향해 관통되는 복수 개의 급유구멍(511)(521)(531)과, 각 베어링부(51)(52)와 편심부(53)의 외주면에는 급유구멍(511)(521)(531)에 각각 연통되어 각 베어링부(51)(52)와 편심부(53)를 윤활하는 복수 개의 급유홈(512)(522)(532)으로 이루어진다.
예를 들어, 제1 베어링부(51)에는 제1 급유구멍(511)과 제1 급유홈(512)이, 제2 베어링부(52)에는 제2 급유구멍(521)과 제2 급유홈(522)이, 그리고 편심부(53)에는 제3 급유구멍(531)과 제3 급유홈(532)이 각각 형성된다. 제1 급유홈(512)과 제2 급유홈(522), 그리고 제3 급유홈(532)은 각각 축방향 또는 경사방향으로 길게 장홈 형상으로 형성된다.
그리고, 제1 베어링부(51)와 편심부(53)의 사이, 편심부(53)와 제2 베어링부(52)의 사이에는 각각 환형으로 된 제1 연결홈(541)과 제2 연결홈(542)이 각각 형성된다. 이 제1 연결홈(541)은 제1 급유홈(512)의 하단이 연통되고, 제2 연결홈(542)은 제2 급유홈(522)의 상단이 연결된다. 이에 따라, 제1 급유홈(512)을 통해 제1 베어링부(51)를 윤활하는 오일의 일부는 제1 연결홈(541)으로 흘러내려 모이게 되고, 이 오일은 제1 배압실(S1)로 유입되어 토출압의 배압력을 형성하게 된다. 또, 제2 급유홈(522)을 통해 제2 베어링부(52)를 윤활하는 오일과 제3 급유홈(532)을 통해 편심부(53)를 윤활하는 오일은 제2 연결홈(542)으로 모여 회전축 결합부(333)의 선단면과 제1 경판부(321) 사이를 거쳐 압축부(30)로 유입될 수 있다.
그리고 제1 베어링부(51)의 상단방향으로 흡상되는 소량의 오일은 프레임(31)의 제1 축수부(312) 상단에서 베어링면 밖으로 흘러나와 그 제1 축수부(312)를 따라 프레임(31)의 상면(31a)으로 흘러내린 후, 그 프레임(31)의 외주면(또는 상면에서 외주면으로 연통되는 홈)과 제1 스크롤(32)의 외주면에 연속으로 형성되는 오일유로(PO1)(PO2)를 통해 하측공간(10c)으로 회수된다.
아울러, 압축실(V)에서 냉매와 함께 케이싱(10)의 상측공간(10b)으로 토출되는 오일은 케이싱(10)의 상측공간(10b)에서 냉매로부터 분리되어, 전동부(20)의 외주면에 형성되는 제1 오일유로(PO1) 및 압축부(30)의 외주면에 형성되는 제2 오일유로(PO2)를 통해 하측공간(10c)으로 회수된다. 이때, 전동부(20)와 압축부(30)의 사이에는 유로 분리유닛(40)이 구비되어, 상측공간(10b)에서 냉매로부터 분리되어 하츠공간(10c)으로 이동되는 오일이 압축부(20)에서 토출되어 상측공간(10b)으로 이동하는 냉매와 간섭되어 재혼합되지 않고 서로 다른 통로[(PO1)(PO2)][(PG1)(PG2)]를 통해 각각 오일은 하측공간(10c)으로, 냉매는 상측공간(10b)으로 이동할 수 있게 된다.
한편, 제2 스크롤(33)에는 오일공급유로(50a)를 통해 흡상되는 오일을 압축실(V)로 공급하기 위한 압축실 급유통로(F2)가 형성된다. 압축실 급유통로(F2)는 앞서 설명한 습동부 급유통로(F1)에 연결된다.
압축실 급유통로(F2)는 오일공급유로(50a)와 중간압 공간을 이루는 제2 배압실(S2) 사이에 연통되는 제1 급유통로(371)와, 제2 배압실(S2)과 압축실(V)의 중간압실에 연통되는 제2 급유통로(372)로 이루어질 수 있다.
물론, 압축실 급유통로는 제2 배압실(S2)을 경유하지 않고 오일공급유로(50a)에서 중간압실로 직접 연통되도록 형성될 수도 있다. 하지만, 이 경우에는 제2 배압실(S2)과 중간압실(V)을 연통시키는 냉매유로를 별도로 구비하여야 하고, 제2 배압실(S2)에 위치하는 올담링(35)에 오일을 공급하기 위한 오일유로를 별도로 구비해야 한다. 이로 인해 통로의 개수가 많아져 가공이 복잡하게 된다. 따라서, 냉매유로와 오일유로를 단일화하여 통로의 개수를 줄이기 위해서라도 본 실시예와 같이 오일공급유로(50a)와 제2 배압실(S2)을 연통시키고, 제2 배압실(S2)을 중간압실(V)에 연통시키는 것이 바람직할 수 있다.
이를 위해, 제1 급유통로(371)는 제2 경판부(331)의 하면에서 두께방향으로 중간까지 형성되는 제1 선회통로부(371a)가 형성되고, 제1 선회통로부(371a)에서 제2 경판부(331)의 외주면을 향해 제2 선회통로부(371b)가 형성되며, 제2 선회통로부(371b)에서 제2 경판부(331)의 상면을 향해 관통되는 제3 선회통로부(371c)가 형성된다.
그리고, 제1 선회통로부(371a)는 제1 배압실(S1)에 속하는 위치에 형성되고, 제3 선회통로부(371c)는 제2 배압실(S2)에 속하는 위치에 형성된다. 그리고 제2 선회통로부(371b)에는 그 제1 급유통로(371)를 통해 제1 배압실(S1)에서 제2 배압실(S2)로 이동하는 오일의 압력을 낮출 수 있도록 감압봉(375)이 삽입된다. 이로써, 감압봉(375)을 제외한 제2 선회통로부(371b)의 단면적은 제1 선회통로부(371a) 또는 제3 선회통로부(371c)제2 선회통로부(371b)작게 형성된다.
여기서, 제3 선회통로부(371c)의 단부가 올담링(35)의 안쪽, 즉 올담링(35)과 실링부재(36)의 사이에 위치하도록 형성되는 경우에는 그 제1 급유통로(371)를 통해 이동하는 오일이 올담링(35)에 막혀 제2 배압실(S2)로 원활하게 이동하지 못하게 된다. 따라서, 이 경우에는 제3 선회통로부(371c)의 단부에서 제2 경판부(331)의 외주면을 향해 제4 선회통로부(371d)가 형성될 수 있다. 제4 선회통로부(371d)는 도 4와 같이 제2 경판부(331)의 상면에 홈으로 형성될 수도 있고, 제2 경판부(331)의 내부에 구멍으로 형성될 수도 있다.
제2 급유통로(372)는 제2 측벽부(322)의 상면에서 두께방향으로 제1 고정통로부(372a)가 형성되고, 제1 고정통로부(372a)에서 반경방향으로 제2 고정통로부(372b)가 형성되며, 제2 고정통로부(372b)에서 중간압실(V)로 연통되는 제3 고정통로부(372c)가 형성된다.
도면중 미설명 부호인 70은 어큐뮬레이터이다.
상기와 같은 본 실시예에 의한 하부 압축식 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.
즉, 전동부(20)에 전원이 인가되면, 회전자(21)와 회전축(50)에 회전력이 발생되어 회전하고, 회전축(50)이 회전함에 따라 그 회전축(50)에 편심 결합된 선회스크롤(33)이 올담링(35)에 의해 선회운동을 하게 된다.
그러면, 케이싱(10)의 외부에서 냉매 흡입관(15)을 통하여 공급되는 냉매는 압축실(V)로 유입되고, 이 냉매는 선회스크롤(33)의 선회운동에 의해 압축실(V)의 체적이 감소함에 따라 압축되어 토출구(325a)(325b)를 통해 토출커버(34)의 내부공간으로 토출된다.
그러면, 토출커버(34)의 내부공간으로 토출된 냉매는 그 토출커버(34)의 내부공간을 순환하며 소음이 감소된 후 프레임(31)과 고정자(21) 사이의 공간으로 이동하고, 이 냉매는 고정자(21)와 회전자(22) 사이의 간격을 통해 전동부(20)의 상측공간으로 이동하게 된다.
그러면, 전동부(20)의 상측공간에서 냉매로부터 오일이 분리된 후 냉매는 냉매 토출관(16)을 통해 케이싱(10)의 외부로 배출되는 반면, 오일은 케이싱(10)의 내주면과 고정자(21) 사이의 유로 및 케이싱(10)의 내주면과 압축부(30)의 외주면 사이의 유로를 통해 케이싱(10)의 저유공간인 하측공간(10c)으로 회수되는 일련의 과정을 반복한다.
이때, 하측공간(10c)의 오일은 회전축(50)의 오일공급유로(50a)를 통해 흡상되고, 이 오일은 각각의 급유구멍(511)(521)(531)과 급유홈(512)(522)(532)을 통해 제1 베어링부(51)와 제2 베어링부(52), 그리고 편심부(53)를 각각 윤활하게 된다.
이 중에서 제1 급유구멍(511)과 제1 급유홈(512)을 통해 제1 베어링부(51)를 윤활한 오일은 제1 베어링부(51)와 편심부(53) 사이의 제1 연결홈(541)으로 모이고, 이 오일은 제1 배압실(S1)로 유입된다. 이 오일은 거의 토출압을 형성하게 되어 제1 배압실(S1)의 압력도 거의 토출압을 형성하게 된다. 따라서, 제2 스크롤(33)의 중심부측은 토출압에 의해 축방향으로 지지할 수 있게 된다.
한편, 제1 배압실(S1)의 오일은 제2 배압실(S2)과의 압력차이에 의해 제1 급유통로(371)를 거쳐 제2 배압실(S2)로 이동을 하게 된다. 이때, 제1 급유통로(371)를 이루는 제2 선회통로부(371b)에는 감압봉(375)이 구비되어, 제2 배압실(S2)로 향하는 오일의 압력이 중간압으로 감압된다.
그리고, 제2 배압실(중간압 공간)(S2)로 이동하는 오일은 제2 스크롤(33)의 가장자리부를 지지하는 동시에 중간압실(V)과의 압력차이에 따라 제2 급유통로(372)를 통해 중간압실(V)로 이동하게 된다. 하지만, 압축기의 운전중에서 중간압실(V)의 압력이 제2 배압실(S2)의 압력보다 높아지게 되면 제2 급유통로(372)를 통해 중간압실(V)에서 냉매가 제2 배압실(S2)쪽으로 이동하게 된다. 다시 말해, 제2 급유통로(372)는 제2 배압실(S2)의 압력과 중간압실(V)의 압력 차이에 따라 냉매와 오일이 교차 이동하는 통로 역할을 한다.
한편, 상기와 같은 축관통 스크롤 압축기를 포함하는 대부분의 스크롤 압축기는, 냉매가 압축실로 흡입되는 과정에서 가스냉매는 물론 액냉매도 함께 흡입되어 압축되면서 과압축 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 스크롤 압축기는 각 압축실의 중간에 바이패스 구멍을 형성하여, 액냉매를 미리 바이패스시키거나 압축되는 가스냉매의 일부를 바이패스시켜 과압축이 발생하는 것을 방지하고 있다.
하지만, 앞서 설명한 바와 같이 축관통 스크롤 압축기는, 토출구가 선회스크롤의 중심에서 편심된 위치에 형성됨에 따라, 양쪽 압축실의 압축경로 길이가 상이하게 된다. 즉, 제1 압축실은 제2 압축실에 비해 압축경로가 상대적으로 길게 형성된다. 이에 따라, 상대적으로 압축경로가 짧은 제2 압축실에서는 냉매의 유속이 빨라지면서 제1 압축실에 비해 더 크게 과압축이 발생할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 종래에는 제1 압축실과 제2 압축실에 각각 형성되는 바이패스 구멍의 크기와 위치를 대칭되게 형성함에 따라, 과압축 손실을 효과적으로 감소시키는데 한계가 있었다.
이를 감안하여, 본 발명에서는 제1 압축실과 제2 압축실에 각각 형성되는 바이패스 구멍의 크기와 위치를 각 압축실의 압축 기울기에 따라 상이하게 형성함으로써 압축 기울기가 큰 압축실에서의 과압축 손실을 효과적으로 저감시키고 이를 통해 압축기 효율을 높이고자 하는 것이다.
이를 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세하게 살펴본다. 먼저, 도 5는 통상적인 축관통 스크롤 압축기에서 제1 압축실과 제2 압축실에 대한 체적선도를 보인 개략도이다.
도 5에서와 같이, 제1 압축실(V1)의 체적이 압축개시각에서 토출완료각까지 완만하게 감소되는 반면, 제2 압축실(V2)의 체적은 압축개시각에서 대략 토출개시각까지는 제1 압축실(V1)과 같은 기울기로 완만하게 감소하다가 대략 토출개시각을 지나면서부터 토출완료각까지는 제1 압축실(V1)에 비해 더 큰 기울기로 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다.
이는, 제2 압축실(V2)의 체적은 제1 압축실(V1)의 체적에 비해 작으면서도 대략 토출개시각 부근에서부터 더 큰 기울기로 감소하게 되는 것을 알 수 있다. 이로 인해 체적에 반비례하는 압력은 제1 압축실(V1)에 비해 제2 압축실(V2)에서 급격하게 증가할 수 있으며, 제2 압축실(V2)에서는 제1 압축실(V1)에 비해 과압축 손실이 더 크게 발생할 수 있다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 실시예서는 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)의 각 경로를 따라 적어도 한 개 이상(더 정확하게는 복수 개)의 바이패스 구멍을 형성하되, 앞서 설명한 토출개시각 또는 체적이 급격하게 감소하여 압축 기울기가 급증하는 특정각(Φ)에서 토출완료각까지의 범위에서는 제1 압축실(V1)에 속하는 바이패스 구멍(이하, 제1 바이패스 구멍)보다 제2 압축실(V2)에 속하는 바이패스 구멍(이하, 제2 바이패스 구멍)의 전체 단면적을 더 크게 형성할 수 있다. 이를 위해, 해당 범위에서 제2 압축실(V2)에 속하는 바이패스 구멍의 내경을 제1 압축실(V1)에 속하는 바이패스 구멍의 내경에 비해 더 크게 하거나 또는 개수를 많게 할 수 있다.
물론, 흡입완료각에서 앞서 설명한 특정각(Φ)까지는 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)의 각 압축경로를 따라 제1 바이패스 구멍과 제2 바이패스 구멍이 거의 동일한 각도에서 거의 동일한 크기(또는, 개수)로 형성될 수도 있다.
하지만, 제2 압축실(V2)의 압축경로가 제1 압축실(V1)의 압축경로보다 짧아, 제1 랩의 바깥쪽 끝단인 흡입단을 기준으로 할 때 제2 압축실(V2)의 두 번째 바이패스 구멍(이를, "군" 또는 "바이패스부'라고 할 수 있다)이 앞서 설명한 특정각(Φ) 이후에 위치하게 될 수 있다. 이 경우에는 특정각(Φ)에서 토출완료각도까지의 범위에서는 제2 바이패스 구멍이 제1 바이패스 구멍보다 단면적이 크게 형성될 수 있다.
즉, 전체적으로는 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적과 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적은 동일하게 형성되지만, 앞서 설명한 바와 같이 흡입완료각에서 특정각(Φ)까지의 범위에서는 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적이 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적보다 크게 형성된다. 이에 따라, 특정각(Φ)에서 토출완료각까지의 범위에서는 앞서 설명한 범위에서는 반대로 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적이 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 바이패스 구멍을 제1 스크롤의 일실시예를 보인 평면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 바이패스 구멍이 각 압축실(V1)(V2)의 압축경로를 따라 임의의 회전각만큼의 간격을 두고 각각 3개의 지점에 형성되며, 각 지점마다 바이패스 구멍[(381a)(381b)(381c)][(382a)(382b)(382c)]이 3개씩 형성되어 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 각각 총 9개씩의 바이패스 구멍이 형성될 수 있다.
여기서, 각 지점에 형성되는 3개의 바이패스 구멍[(381a)(381b)(381c)]을 각각 바이패스 구멍군이라고 하여, 각 토출구(325a)(325b)를 중심으로 그 각 토출구(325a)(325b)에서 가까운 바이패스 구멍군에서 멀어지는 바이패스 구멍군을 각각 제1 압축실의 제1 군(BP11) 및 제2 압축실의 제1 군(BP21), 제1 압축실의 제2 군(BP12) 및 제2 압축실의 제2 군(BP22), 제1 압축실의 제3 군(BP13) 및 제2 압축실의 제3 군(BP23)이라고 하며, 제1 군들(BP11)(BP21)과 제2 군들(BP12)(BP22) 사이의 각 회전각 간격을 제1 내측간격(G11) 및 제1 외측간격(G21), 제2 군들(BP12)(BP22)과 제3 군들(BP13)(BP23) 사이의 회전각 간격을 제2 내측간격(G12) 및 제2 외측간격(G22)이라고 할 때, 제1 압축실(V1)에서 제1 내측간격(G11)보다 제2 압축실(V2)에서의 제1 외측간격(G21)이 현저하게 좁게 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 바이패스 구멍[(381a)(381b)(381c)]의 경우에는 제1 군(BP11)만 토출용 바이패스 구멍에 해당하고, 제2 군(BP12)과 제3 군(BP13)은 액냉매 배출용 바이패스 구멍에 해당할 수 있다. 반면, 제2 바이패스 구멍[(382a)(382b)(382c)]의 경우에는 제1 군(BP21)과 제2 군(BP22)이 토출용 바이패스 구멍에 해당하고, 제3 군(BP23)만 액냉매 배출용 바이패스 구멍에 해당할 수 있다.
이를 통해, 앞서 설명한 특정각(Φ)에서 토출완료각(0°)까지의 범위내에는 제2 바이패스 구멍(또는 제2 바이패스 구멍군)의 전체 단면적이 더 크게 형성되면서, 제2 압축실(V2)에서 상대적으로 크게 발생되는 과압축 손실을 효과적으로 낮출 수 있다.
도 7a 및 도 7b은 도 6에 따른 바이패스 구멍이 구비된 하부 압축식 스크롤 압축기에서의 제2 압축실에 대한 압력변화를 종래와 비교하여 보인 압축선도로서, 도 7a는 종래, 도 7b는 본 실시예를 보인 도면이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 종래의 제2 압축실(V2)에 대한 실제 압축선도를 보면, 이론 압축선도에 비해 토출압력(Pd) 이상으로 압축되는 소위 과압축 손실이 크게 발생하는 것을 볼 수 있다.
하지만, 앞서 도 6에 도시된 본 실시예와 같이 토출측에 위치하는 토출용 바이패스 구멍들 사이를 좁게 형성하는 경우에는 과압축되는 냉매가 짧은 시간에 바이패스되면서 도 7b와 같이 제2 압축실(V2)에서의 과압축 손실이 현저하게 낮아질 수 있다.
이렇게, 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2) 중에서 압축 기울기가 큰 제2 압축실(V2)에 속하는 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적이 압축 기울기가 작은 제1 압축실(V1)에 속하는 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적보다 크게 형성됨으로써, 제2 압축실(V2)에서의 과압축을 방지하여 압축기의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 바이패스 구멍에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 본 실시예에서는 바이패스 구멍의 위치는 전술한 실시예와 동일하게 형성할 수 있으나, 바이패스 구멍의 크기 또는 개수를 다르게 형성하여 압축 기울기가 큰 제2 압축실에 대한 과압축 손실을 더욱 효과적으로 줄일 수 있다. 도 8 내지 도 10은 이들 실시예를 보인 도면들이다.
예를 들어, 도 8에서와 같이, 제2 바이패스 구멍[(382a)(382b)(382c)] 중에서 제2 압축실측 토출구(이하, 제2 토출구)(325b)에 인접한 제1 군(또는, 제1 바이패스부)(382c) 또는/및 제2 군(또는, 제2 바이패스부)(382b)에 속하는 각 제2 바이패스 구멍의 크기(d2)는 제1 바이패스 구멍[(381a)(381b)(381c)] 중에서 제1 압축실측 토출구(이하, 제1 토출구)(325a)에 인접한 제1 군(또는, 제1 바이패스부)(381c)에 속하는 각 제1 바이패스 구멍의 크기(d1)보다 크게 형성될 수 있다.
이에 따라, 토출측, 즉 앞서 설명한 특정각(Φ)에서 토출완료각까지의 범위내에 위치하는 각 압축실(V1)(V2)의 바이패스 구멍들중에서 제2 압축실(V2)에 속하는 제2 바이패스 구멍들[(382a)(382b)(382c)]의 전체 단면적이 제1 압축실(V1)에 속하는 제1 바이패스 구멍들[(381a)(381b)(381c)]의 전체 단면적보다 크게 되어, 제2 압축실(V2)의 압축 기울기가 제1 압축실(V1)의 압축 기울기보다 상대적으로 커지더라도 제2 압축실(V2)에서의 바이패스되는 냉매량이 제1 압축실(V1)에서 바이패스량보다 많아지게 된다. 이를 통해 상대적으로 과압축 손실이 더 큰 제2 압축실에서의 과압축 손실을 효과적으로 줄여 전체 압축기 효율이 향상될 수 있다.
한편, 도 9와 같이, 앞서 설명한 특정각(Φ)에서 토출완료각까지의 범위내에서 제2 바이패스 구멍 중에서 제1 군 또는/및 제2 군에 속하는 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 개수를 제1 바이패스 구멍 중에서 제1 군에 속하는 바이패스 구멍(381c)의 개수보다 많게 형성될 수 있다.
이 경우, 제1 바이패스 구멍(381c)의 크기와 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 크기는 동일하게 형성할 수도 있지만, 앞선 도 8의 실시예와 같이 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 크기(d2)가 제1 바이패스 구멍(381c)의 크기(d1)보다 크게 형성될 수도 있다. 물론, 이와는 반대로, 제1 바이패스 구멍(381c)의 크기(d1)가 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 크기(d2)보다 크게 형성될 수도 있지만, 이 경우에는 적어도 상기한 범위내에서 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 전체 단면적이 제1 바이패스 구멍(381c)의 전체 단면적보다 크게 형성되어야 제2 압축실(V2)에서의 과압축 손실을 줄일 수 있다.
상기와 같이 상기한 범위내에서의 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 개수가 제1 바이패스 구멍(381c)의 개수보다 많이 형성되는 경우, 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]의 전체 단면적이 제1 바이패스 구멍(381a)의 전체 단면적보다 크게 형성되면서 제2 압축실(V2)에서의 과압축 손실을 줄이는 효과는 전술한 실시예들과 동일하다. 하지만, 본 실시예의 경우는 바이패스 구멍의 크기를 적정하게, 즉 랩의 두께보다 크지 않게 유지하면서도 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적을 확대할 수 있어 앞선 도 8의 실시예보다 가공측면에서 유리할 수 있다.
한편, 도 10과 같이 상기 범위내에서 제1 바이패스 구멍(381c)은 한 개, 제2 바이패스 구멍[(382b)(382c)]은 두 개가 형성되는 것과 같이 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에서의 바이패스 구멍의 개수를 서로 다르게 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예는 전술한 실시예들과 달리 3개의 바이패스 구멍을 일정 간격을 두고 연속하여 낱개로 형성하지 않고, 3개 또는 그 이상의 바이패스 구멍을 서로 연결하여 장공 형상으로 형성하는 것이다. 이 경우 동일한 면적에 더 넓은 바이패스 구멍을 형성할 수 있어 과압축 손실을 막고 토출구에서의 유로저항을 줄여 압축 효율을 더욱 높일 수 있다.

Claims (20)

  1. 토출구가 형성되며, 상기 토출구를 향해 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실이 형성되고, 상기 양쪽 압축실에는 각각의 압축실의 이동경로를 따라 복수 개의 바이패스부가 각각의 간격을 두고 형성되며, 상기 양쪽 압축실의 압축 기울기가 서로 다르게 형성되는 스크롤 압축기에서,
    상기 양쪽 압축실중에서 상대적으로 압축 기울기가 작은 쪽의 압축실을 제1 압축실, 압축 기울기가 큰 쪽을 제2 압축실이라고 하고, 상기 제1 압축실에 속하는 바이패스부를 제1 바이패스부, 상기 제2 압축실에 속하는 바이패스부를 제2 바이패스부라고 할 때,
    상기 제2 바이패스부는 상기 토출구에 인접한 바이패스부 사이의 간격이 가장 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부의 전체 단면적과 상기 제2 바이패스부의 전체 단면적은 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 복수 개의 바이패스 구멍으로 이루어지고,
    상기 각 바이패스부는 서로 동일한 개수의 바이패스 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부의 개수와 상기 제2 바이패스부는 각각 복수 개의 바이패스 구멍으로 이루어지고,
    상기 각 바이패스 구멍의 단면적은 모두 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 바이패스부의 전체 단면적은 상기 제1 바이패스부의 전체 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 복수 개의 바이패스 구멍으로 이루어지고,
    상기 제2 바이패스부는 상기 제1 바이패스부에 비해 바이패스 구멍의 개수가 더 많게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토출구는 복수 개가 구비되어, 상기 각 압축실에 독립적으로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되고, 상기 제1 랩의 안쪽 단부 부근에는 상기 제1 경판부를 두께방향으로 관통하는 토출구가 상기 제1 경판부의 중심에 대해 편심지게 형성되며, 상기 제1 랩의 내측면을 따라 복수 개의 위치에 복수 개의 제1 바이패스 구멍이, 상기 제1 랩의 외측면을 따라 복수 개의 위치에 복수 개의 제2 바이패스 구멍이 각각 정해진 간격을 두고 상기 제1 랩의 내측면과 외측면 사이에서 제1 경판부를 두께방향으로 관통하여 형성되는 제1 스크롤;
    제2 경판부의 일측면에는 상기 제1 랩과 맞물리는 제2 랩이 형성되고, 상기 제1 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 상기 제1 랩의 내측면은 상기 제2 랩의 외측면과의 사이에 제1 압축실을, 상기 제1 랩의 외측면은 상기 제2 랩의 내측면과의 사이에 제2 압축실을 각각 형성하는 제2 스크롤; 및
    상기 제2 랩과 반경방향으로 중첩되도록 상기 제2 스크롤의 중심부를 관통하여 결합되도록 편심부를 가지는 회전축;을 포함하고,
    상기 제1 압축실에 속하는 바이패스 구멍을 제1 바이패스부, 상기 제2 압축실에 속하는 바이패스 구멍을 제2 바이패스부라고 하며, 상기 제1 바이패스부 중에서 상기 토출구로부터 가장 인접한 바이패스부와 그 바이패스부로부터 인접한 다음 바이패스부 사이의 간격을 제1 내측간격, 상기 제2 바이패스부 중에서 상기 토출구로부터 가장 인접한 바이패스부와 그 바이패스부로부터 인접한 다음 바이패스부 사이의 간격을 제1 외측간격이라고 할 때,
    상기 제1 외측간격은 상기 제1 내측간격보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 적어도 두 개 이상의 바이패스 구멍이 연속으로 형성되어 이루어지며,
    상기 한 개의 바이패스부에 속하는 바이패스 구멍의 개수는 각각의 군마다 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 바이패스부와 제2 바이패스부는 각각 적어도 두 개 이상의 바이패스 구멍이 연속으로 형성되어 이루어지며,
    상기 한 개의 바이패스부에 속하는 바이패스 구멍의 각 단면적은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 압축실에 속하는 바이패스 구멍의 개수는 상기 제1 압축실에 속하는 바이패스 구멍보다 더 많은 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 압축실에 속하는 전체 바이패스 구멍의 단면적은 상기 제1 압축실에 속하는 전체 바이패스 구멍의 단면적에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구는,
    상기 제1 압축실에 연통되는 제1 토출구; 및
    상기 제2 압축실에 연통되는 제2 토출구;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  14. 내부공간에 오일이 저장되는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부공간에 구비되는 구동모터;
    상기 구동모터에 결합되는 회전축;
    상기 구동모터의 하측에 구비되는 프레임;
    상기 프레임의 하측에 구비되고, 제1 경판부의 일측면에 제1 랩이 형성되며, 상기 제1 랩의 중심쪽 단부 부근에 토출구가 형성되며, 상기 제1 랩의 내측면 주변에는 제1 바이패스 구멍이, 외측면 주변에는 제2 바이패스 구멍이 각각 적어도 한 개 이상씩 형성되고, 상기 제1 바이패스 구멍과 제2 바이패스 구멍은 상기 제1 랩의 형성방향을 따라 간격을 두고 형성되는 제1 스크롤; 및
    상기 프레임과 제1 스크롤 사이에 구비되며, 제2 경판부의 일측면에는 상기 제1 랩과 맞물리는 제2 랩이 형성되고, 상기 회전축이 상기 제2 랩과 반경방향으로 중첩되도록 편심 결합되며, 상기 제1 스크롤에 대해 선회운동을 하면서 그 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤;을 포함하고,
    상기 제1 랩의 안쪽 끝단에서 그 제1 랩을 따라 회전각이 180°이내의 범위내에서는 상기 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적이 상기 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 바이패스 구멍의 전체 단면적과 상기 제2 바이패스구멍의 전체 단면적은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 바이패스 구멍의 전체 단면적은 상기 제1 바이패스구멍의 전체 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 바이패스 구멍의 전체 개수와 상기 제2 바이패스 구멍의 전체 개수는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 범위내에서는 상기 제2 바이패스 구멍의 개수는 상기 제1 바이패스 구멍의 개수에 비해 더 많게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  19. 제14항 내지 제14항 중 어느 한 항에서 있어서,
    상기 두 개 한 쌍의 압축실 중에서 상기 제1 바이패스 구멍이 포함되는 압축실을 제1 압축실, 상기 제2 바이패스 구멍이 포함되는 압축실을 제2 압축실이라고 할 때,
    상기 제2 압축실의 압축 기울기가 상기 제1 압축실의 압축 기울기에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  20. 제19항에서 있어서, 상기 토출구는,
    상기 제1 압축실에 연통되는 제1 토출구; 및
    상기 제2 압축실에 연통되는 제2 토출구;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
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