WO2023204354A1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

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WO2023204354A1
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이재하
안성용
김태경
최세헌
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엘지전자 주식회사
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Abstract

스크롤 압축기가 제공된다. 상기 스크롤 압축기는 제1압축부와 제2압축부의 사이에 구비되는 메인프레임에는 제1배압실과 제2배압실 사이를 연통시키는 적어도 한 개 이상의 배압연통부가 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 기동시 제1배압실 및/또는 제2배압실의 배압력이 설정압력 이상으로 상승하더라도 상대적으로 배압력이 높은 배압실의 압력이 상대적으로 배압력이 낮은 배압실로 전이되고, 이로 인해 양쪽 배압실이 적정 배압력을 신속하게 회복하면서 압축부에서의 마찰손실 및 소손을 억제하는 동시에 압축실 간 누설을 억제하여 압축효율을 높일 수 있다.

Description

스크롤 압축기
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 복식 스크롤 압축기에 관한 것이다.
스크롤 압축기는 압축부를 이루는 고정스크롤(또는 비선회스크롤)과 선회스크롤이 서로 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실을 이룬다. 이러한 스크롤 압축기는 선회스크롤이 선회하는 동안 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루짐에 따라 부품수가 적고 고속회전이 가능하다. 또한 압축에 필요한 토크의 변동이 적고 연속적으로 흡입 및 압축이 일어나기 때문에 소음 및 진동이 작다. 이로 인해 스크롤 압축기는 공기조화기에 널리 적용되고 있다.
스크롤 압축기는 압축부의 개수에 따라 단식 스크롤 압축기 및 복식 스크롤 압축기로 구분할 수 있다. 단식 스크롤 압축기는 압축부가 한 개인 방식이고, 복식 스크롤 압축기는 압축부가 복수 개인 방식이다.
특허문헌 1(미국공개특허 US2006/0204378 A1)은 중간에 구동모터가 구비되고, 구동모터의 회전자에 결합된 회전축의 양단에 제1압축부와 제2압축부가 각각 구비되는 방식이다. 특허문헌 1은 양쪽 압축부가 서로 이격됨에 따라 부품의 공유가 곤란하여 제조비용이 증가하고 압축기의 크기가 비대하게 될 수 있다.
상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는, 제1압축부와 제2압축부가 구동모터를 사이에 두고 서로 이격됨에 따라 양쪽 압축부 중에서 어느 한쪽 압축부에서 이상운전이 발생되더라도 이를 신속하고 용이하게 해소하기가 곤란하고 그에 따른 제조비용도 상승할 수 있다. 예를 들어 선회스크롤을 고정스크롤쪽으로 지지하는 배압실의 압력이 과도하게 상승하여 선회스크롤과 고정스크롤이 과도하게 밀착되는 경우에는 이를 해소하기 위하여 양쪽 압축부에 밸브를 각각 구비하여야 하므로 과압해소동작이 지연될 수 있을 뿐만 아니라 제조비용도 증가될 수 있다.
본 발명의 목적은, 복식 스크롤 압축기에서 양쪽 압축부에서의 이상운전을 신속하고 용이하게 해소할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 복식 스크롤 압축기에서 어느 한쪽 또는 양쪽 압축부의 배압력이 과도하게 상승하는 경우 이를 신속하게 해소할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 복식 스크롤 압축기에서 양쪽 배압실 사이를 서로 연통시키되 양쪽 배압실의 오일이 불필요하게 이동하는 것을 억제하여 양쪽 배압실이 적정 배압력을 유지하도록 하는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 복식 스크롤 압축기에서 이상운전을 신속하고 용이하게 해소하면서도 제조비용을 낮출 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 복식 스크롤 압축기에서 양쪽 배압실을 서로 연통시키는 구조를 간소화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 복식 스크롤 압축기에서 양쪽 배압실을 서로 연통시키는 구조를 간소화하면서도 동작신뢰성을 높일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 스크롤 압축기는 케이싱, 구동모터, 회전축, 제1압축부, 제2압축부, 메인프레임, 제1배압실 및 제2배압실을 포함할 수 있다. 상기 구동모터는 상기 케이싱의 내부에 구비될 수 있다. 상기 회전축은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 제1편심부와 제2편심부가 축방향으로 이격되어 구비될 수 있다. 상기 제1압축부는 상기 회전축의 제1편심부에 결합되어 선회운동을 하는 제1선회스크롤과, 상기 제1선회스크롤에 맞물려 제1압축실을 형성하는 제1고정스크롤을 구비할 수 있다. 상기 제2압축부는 상기 회전축의 제2편심부에 결합되어 선회운동을 하는 제2선회스크롤과, 상기 제2선회스크롤에 맞물려 제2압축실을 형성하는 제2고정스크롤을 구비할 수 있다. 상기 메인프레임은 상기 회전축이 관통하도록 축수용부가 형성되어 상기 제1압축부와 상기 제2압축부 사이에 구비될 수 있다. 상기 제1배압실은 상기 제1선회스크롤과 상기 메인프레임의 제1측면 사이에 형성되어 상기 제1선회스크롤을 상기 제1고정스크롤쪽으로 지지할 수 있다. 상기 제2배압실은 상기 제2선회스크롤과 상기 메인프레임의 제2측면 사이에 형성되어 상기 제2선회스크롤을 상기 제2고정스크롤쪽으로 지지할 수 있다. 상기 메인프레임에는 상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 적어도 한 개 이상의 배압연통부가 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 기동시 제1배압실 및/또는 제2배압실의 배압력이 설정압력 이상으로 상승하더라도 상대적으로 배압력이 높은 배압실의 압력이 상대적으로 배압력이 낮은 배압실로 전이되고, 이로 인해 양쪽 배압실이 적정 배압력을 신속하게 회복하면서 압축부에서의 마찰손실 및 소손을 억제하는 동시에 압축실 간 누설을 억제하여 압축효율을 높일 수 있다.
일례로, 상기 제1선회스크롤과 이를 마주보는 상기 메인프레임의 제1측면 사이에는 상기 제1배압실을 제1내측배압실과 제1외측배압실로 분리하는 제1배압실링부재가 구비될 수 있다. 상기 제2선회스크롤과 이를 마주보는 상기 메인프레임의 제2측면 사이에는 상기 제2배압실을 제2내측배압실과 제2외측배압실로 분리하는 제2배압실링부재가 구비될 수 있다. 상기 배압연통부는, 상기 제1외측배압실과 상기 제2외측배압실 사이를 관통할 수 있다. 이를 통해, 배압연통부의 구조를 간소화하여 제조비용의 상승을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 배압연통부의 동작신뢰성을 높일 수 있다.
다른 예로, 상기 메인프레임의 제1측면에는 제1올담링이 삽입되는 제1올담링수용부가 환형으로 형성되고, 상기 메인프레임의 제2측면에는 제2올담링이 삽입되는 제2올담링수용부가 환형으로 형성될 수 있다. 상기 배압연통부는, 상기 제1올담링수용부와 상기 제2올담링수용부 사이를 관통할 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 길이를 최소화하여 용이하게 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 양쪽 배압실 사이에서 오일이 신속하면서 원활하게 이동하여 해당 배압실의 압력을 신속하게 낮출 수 있다.
또 다른 예로, 상기 배압연통부는, 단일 내경을 갖는 배압연통구멍으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍을 용이하게 형성할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 배압연통부는, 복수 내경을 갖는 배압연통구멍으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 내경을 작게 형성하면서도 용이하게 가공할 수 있다.
구체적으로, 상기 배압연통구멍은 서로 다른 내경을 갖는 복수의 연통구멍으로 이루어지고, 상기 복수의 연통구멍 중에서 내경이 큰 쪽의 연통구멍의 길이가 내경이 작은 연통구멍의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 내경을 작고 길게 형성하면서도 용이하게 가공할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2배압실은 상기 제1배압실보다 상기 구동모터에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 배압연통구멍은, 상기 제2배압실쪽 단부의 제2내경이 상기 제1배압실쪽 단부의 제1내경보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 구동모터가 압축부보다 상측에 배치되는 하부압축식 스크롤 압축기에서 정상운전시 상측에 위치하는 압축부의 오일이 자중에 의해 하측에 위치하는 압축부쪽으로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 배압연통부는, 상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 배압연통구멍과, 상기 배압연통구멍에 삽입되는 핀부재를 포함할 수 있다. 상기 핀부재의 단면적은, 상기 배압연통구멍의 단면적보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 내경을 크게 형성하면서도 실질적인 배압통로는 작게 형성하여 배압연통부를 용이하게 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 배압연통구멍의 일단에는 상기 핀부재를 축방향으로 지지하는 지지단이 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍에 핀부재를 견고하게 고정하여 신뢰성을 높일 수 있다.
구체적으로, 상기 핀부재의 외주면에는 연통홈이 형성되고, 상기 연통홈은 상기 핀부재의 길이방향 양단 사이를 가로질러 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 내경을 더욱 크게 형성하면서도 실질적인 배압통로는 작게 형성하여 배압연통부를 용이하게 형성할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 배압연통부는, 상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 배압연통구멍과, 상기 배압연통구멍을 개폐하는 밸브부재를 포함할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전시에는 한 개의 밸브를 이용하여 양쪽 배압실의 배압력을 적정하게 유지하는 동시에, 압축기의 정사운전시에는 배압연통구멍을 기구적으로 차단할 수 있어 배압연통구멍의 내경을 크게 형성하면서도 상측에 위치한 배압실의 오일이 하측에 위치한 배압실로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, 상기 메인프레임에는 상기 배압연통구멍과 교차되는 방향으로 밸브수용구멍이 더 형성될 수 있다. 상기 밸브부재는, 상기 밸브수용구멍에 미끄러지게 삽입되어 상기 배압연통구멍을 개폐할 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍을 개폐하는 밸브부재를 용이하게 설치할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸브부재는, 상기 배압연통구멍의 반대쪽에 구비되는 탄성부재에 의해 상기 배압연통구멍을 향하는 방향으로 지지될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍을 개폐하는 밸브부재가 정상운전시에는 배압연통구멍을 신속하게 차단할 수 있어 동작신뢰성을 높일 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제1편심부와 상기 제2편심부는, 상기 제1편심부의 중심과 상기 제2편심부의 중심이 축방향으로 서로 다른 회전각에 위치하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1편심부에 결합되는 제1선회스크롤과 제2편심부에 결합되는 제2선회스크롤에서의 원심력에 의한 편심하중이 서로 상쇄되어 압축기진동을 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 제1압축부와 제2압축부의 사이에 구비되는 메인프레임에는 제1배압실과 제2배압실 사이를 연통시키는 적어도 한 개 이상의 배압연통부가 구비될 수 있다. 이를 통해, 압축기의 기동시 제1배압실 및/또는 제2배압실의 배압력이 설정압력 이상으로 상승하더라도 상대적으로 배압력이 높은 배압실의 압력이 상대적으로 배압력이 낮은 배압실로 전이되고, 이로 인해 양쪽 배압실이 적정 배압력을 신속하게 회복하면서 압축부에서의 마찰손실 및 소손을 억제하는 동시에 압축실 간 누설을 억제하여 압축효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 양쪽 배압실 사이를 연통시키는 배압연통부가 제1외측배압실과 제2외측배압실 사이를 관통하여 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통부의 구조를 간소화하여 제조비용의 상승을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 배압연통부의 동작신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 양쪽 배압실 사이를 연통시키는 배압연통부가 메인프레임의 제1측면에 구비된 제1올담링수용부과 메인프레임의 제2측면에 구비된 제2올담링수용부 사이를 관통하여 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 길이를 최소화하여 용이하게 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 양쪽 배압실 사이에서 오일이 신속하면서 원활하게 이동하여 해당 배압실의 압력을 신속하게 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 배압연통부가 단일 내경을 갖는 배압연통구멍으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍을 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 배압연통부가 복수 내경을 갖는 배압연통구멍으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 내경을 작게 형성하면서도 용이하게 가공할 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 배압연통부가 제1배압실과 제2배압실 사이를 연통시키는 배압연통구멍 및 배압연통구멍에 삽입되는 핀부재를 포함할 수 있다. 이를 통해, 배압연통구멍의 내경을 크게 형성하면서도 실질적인 배압통로는 작게 형성하여 배압연통부를 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 배압연통부가 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 배압연통구멍 및 배압연통구멍을 개폐하는 밸브부재를 포함할 수 있다. 이를 통해, 압축기의 이상운전시에는 한 개의 밸브를 이용하여 양쪽 배압실의 배압력을 적정하게 유지하는 동시에, 압축기의 정사운전시에는 배압연통구멍을 기구적으로 차단할 수 있어 배압연통구멍의 내경을 크게 형성하면서도 상측에 위치한 배압실의 오일이 하측에 위치한 배압실로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기를 보인 종단면도.
도 2는 도 1에서 압축부를 분해하여 보인 사시도.
도 3은 본 실시예에 따른 배압연통부를 구비한 메인프레임을 보인 평면도.
도 4는 도 3의 "IX-IX"선단면도.
도 5 및 도 6은 도 1에서 압축기의 운전상태에 따른 배압연통부의 주변을 보인 단면도들로서, 도 5는 정상운전을, 도 6은 이상운전상태를 각각 보인 도면.
도 7은 배압연통부에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도.
도 8은 배압연통부에 대한 또 다른 실시예를 보인 분해사시도.
도 9는 도 8의 조립평면도.
도 10은 도 9의 "X-X"선단면도.
도 11은 배압연통부에 대한 또 다른 실시예를 보인 분해사시도.
도 12는 도 11의 조립단면도.
도 13 및 도 14는 도 11에서 압축기의 운전상태에 따른 배압연통부의 주변을 보인 단면도들로서, 도 13은 정상운전을, 도 14는 이상운전상태를 각각 보인 도면.
이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 "상측"은 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기를 지지하는 지지면에서 멀어지는 방향, 즉 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부를 중심으로 보면 구동부(전동부 또는 구동모터)쪽이 상측을 의미한다. "하측"은 지지면에 가까워지는 방향, 즉 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부를 중심으로 보면 압축부쪽이 하측을 의미한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 "축방향"이라는 용어는 회전축의 길이방향을 의미한다. "축방향"은 상하측 방향으로 이해될 수 있다. "반경방향"은 회전축과 교차하는 방향을 의미한다.
또한, 이하의 설명에서 스크롤 압축기는 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부가 케이싱에 구비되는 밀폐형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 구동부(전동부 또는 구동모터)가 케이싱의 외부에 구비되어 케이싱의 내부에 구비된 압축부에 연결되는 개방형 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서는 전동부와 압축부가 상하 축방향으로 배열되는 종형 스크롤 압축기이면서 압축부가 구동부(전동부 또는 구동모터)보다 하측에 위치하는 하부 압축식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 구동부(전동부 또는 구동모터)와 압축부가 좌우로 배열되는 횡형 스크롤 압축기는 물론 압축부가 구동부(전동부 또는 구동모터)보다 상측에 위치하는 상부 압축식 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서는 2개의 압축부가 축방향으로 배열되는 복식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 압축부가 1개인 단식 스크롤 압축기에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에서 압축부를 분해하여 보인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복식 스크롤 압축기(이하, 스크롤 압축기로 약칭하여 설명한다)는, 케이싱(110)의 상반부에 전동부를 이루는 구동모터(120)가 설치되고, 구동모터(120)의 일측에는 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)가 각각 구비된다.
전동부를 이루는 구동모터(120)는 후술할 회전축(125)의 상단에 결합되고, 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)는 회전축(125)의 하단에 순차적으로 결합된다. 이에 따라 압축기는 앞서 설명한 하부 압축식 구조를 이루며, 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)는 한 개의 회전축(125)에 의해 구동모터(120)에 결합되어 동일한 속도로 작동하게 된다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 케이싱(110)은 원통쉘(111), 상부쉘(112), 하부쉘(113)을 포함할 수 있다. 원통쉘(111)은 상하 양단이 개구된 원통 형상이고, 상부쉘(112)은 원통쉘(111)의 개구된 상단을 복개하도록 결합되고, 하부쉘(113)은 원통쉘(111)의 개구된 하단을 복개하도록 결합된다. 이에 따라 케이싱(110)의 내부공간(110a)은 밀폐되고, 밀폐된 케이싱(110)의 내부공간(110a)은 구동모터(120)를 기준으로 하부공간(S1)과 상부공간(S2)으로 분리된다.
하부공간(S1)은 구동모터(120)의 하측에 형성되는 공간으로, 하부공간(S1)은 다시 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)를 포함한 압축부(C)를 기준으로 저유공간(S11)과 배출공간(S12)으로 구분될 수 있다.
저유공간(S11)은 압축부(C)의 하측에 형성되는 공간으로, 오일 또는 액냉매가 혼합된 혼합오일이 저장되는 공간을 이룬다. 배출공간(S12)은 압축부(C)의 상면과 구동모터(120)의 하면 사이에 형성되는 공간으로, 압축부(C)에서 압축된 냉매 또는 오일이 혼합된 혼합냉매가 토출되는 공간을 이룬다.
상부공간(S2)은 구동모터(120)의 상측에 형성되는 공간으로, 압축부(C)에서 토출되는 냉매로부터 오일이 분리하는 유분리공간을 이룬다. 상부공간(S2)에 냉매토출관(116)이 연통된다.
하부공간(S1)과 상부공간(S2)은 케이싱(110)의 내부공간(110a)을 관통하는 내부통로를 통해 연통될 수도 있고, 케이싱(110)의 외부를 통과하는 외부통로를 통해서도 연통될 수 있다. 본 실시예는 케이싱(110)의 하부공간(S1)과 상부공간(S2)이 내부통로를 통해 연통되는 예를 도시하고 있다. 예를 들어 케이싱(110)의 하부공간(S1)과 상부공간(S2)은 케이싱(110)의 내주면과 구동모터(120)의 외주면 사이 및 케이싱(110)의 내주면과 압축부(C)의 외주면 사이를 연속으로 관통하는 내부통로를 통해 연통될 수 있다. 내부통로는 냉매배출통로(Fg)와 오일회수통로(Fo)로 구분될 수 있다. 이에 따라 하부공간(S1)으로 토출되는 냉매는 냉매배출통로(Fg)를 통해 상부공간(S2)으로 이동하고, 상부공간(S2)에서 냉매로부터 분리된 오일은 오일회수통로(Fo)를 통해 하부공간(S1)으로 회수될 수 있다. 이는 하부압축식 스크롤 압축기 분야에서 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
원통쉘(111)의 측면으로 냉매흡입관(115)이 관통하여 결합된다. 이에 따라 냉매흡입관(115)은 케이싱(110)을 이루는 원통쉘(111)을 반경방향으로 관통하여 결합된다.
냉매흡입관(115)은 한 개의 입구와 두 개의 출구를 갖는 에프(F)자 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 입구를 이루는 냉매흡입관(115)이 일단은 증발기(미도시)에서 연장되는 냉매관(미도시)에 연결되고, 출구를 이루는 냉매흡입관(115)의 타단은 제1흡입관(1151)과 제2흡입관(1152)으로 분리되어 제1흡입관(1151)은 후술할 제1흡입구(1412a)에, 제2흡입관(1152)은 후술할 제2흡입구(1422a)에 각각 연결된다. 이에 따라 냉매가 제1흡입관(1151)과 제2흡입관(1152)을 통해 각각 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)로 직접 흡입된다.
상부쉘(112)의 상부에는 케이싱(110)의 내부공간(110a), 구체적으로는 구동모터(120)의 상측에 형성되는 상부공간(S2)에 냉매토출관(116)의 내측단이 연통되도록 관통하여 결합된다.
하부쉘(113)의 하반부에는 오일순환관(미도시)의 일측 단부가 반경방향으로 관통 결합될 수 있다. 오일순환관은 양단이 개방되며, 오일순환관의 타단은 냉매흡입관(115)에 관통 결합될 수 있다. 오일순환관의 중간에는 오일순환밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동모터(120)는 고정자(121) 및 회전자(122)를 포함한다. 고정자(121)는 원통쉘(111)의 내주면에 삽입되어 고정되고, 회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 구비된다.
고정자(121)는 고정자코어(1211) 및 고정자코일(1212)을 포함한다.
고정자코어(1211)는 환형 또는 속빈 원통형상으로 형성되고, 원통쉘(111)의 내주면에 열간압입으로 고정된다. 고정자코어(1211)의 외주면에는 축방향을 따라 디컷(D-cut) 모양으로 절개되거나 함몰되어 상부공간(S2)에서 유분리된 오일이 저유공간(S11)으로 회수될 수 있다.
고정자코일(1212)은 고정자코어(1211)에 감겨지고, 케이싱(110)에 관통 결합되는 전원케이블(1141)을 통해 외부전원과 전기적으로 연결된다. 고정자코어(1211)와 고정자코일(1212)의 사이에는 제1압축부(C1)에서 토출되는 냉매가 상부공간(S2)으로 이동하도록 냉매통로(미부호)가 형성된다.
회전자(122)는 회전자코어(1221) 및 영구자석(1222)을 포함한다.
회전자코어(1221)는 원통형상으로 형성되고, 고정자코어(1211)의 중심부에 기설정된 공극을 두고 회전 가능하게 수용된다. 이에 따라 고정자코어(1211)와 회전자코어(1221)의 사이의 공극은 냉매통로(미부호)를 형성하게 된다.
영구자석(1222)은 회전자코어(1221)의 가장자리를 따라 매립되고, 회전자코어(1221)의 중앙에는 회전축(125)의 상단부가 결합된다. 이에 따라 회전축(125)은 회전자(122)와 함께 회전하면서 구동모터(120)의 회전력을 압축부(C)를 이루는 제1선회스크롤(151)과 제2선회스크롤(152)에 전달한다.
회전축(125)은 주축부(1251), 제1베어링부(1252), 제2베어링부(1253), 연장부(1254), 제1편심부(1255) 및 제2편심부(1256)를 포함한다. 제1베어링부(1252), 제2베어링부(1253) 및 축정렬부(1254)는 주축부(1251)와 동일축선상에 형성되고, 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 주축부(1251)와 다른 축선상에 형성된다. 이에 따라 회전축(125)의 회전시 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 회전축(125)의 축중심(O)에 대해 편심회전을 하게 된다.
주축부(1251)는 회전축(125)의 상단부를 이루며, 회전자(122)에 압입되어 결합된다. 주축부(1251)는 회전자(122)와 동일축선상에 위치하도록 축방향으로 연장된다. 이에 따라 주축부(1251)는 회전자(122)와 동심상에서 회전을 하게 된다.
제1베어링부(1252)는 주축부(1251)와 제1편심부(1255) 사이에 형성되고, 제2베어링부(1253)는 제2편심부(1256)와 회전축(125)의 하단 사이에 형성된다. 이에 따라 제1베어링부(1252)는 후술할 제1고정스크롤(141)에 삽입되어 반경방향으로 지지되고, 제2베어링부(1253)는 후술할 제2고정스크롤(142)에 삽입되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 주축부(1251)에서 연장되어 회전축(125)의 하반부를 이루며, 압축부에 삽입되어 결합된다. 예를 들어 제1편심부(1255)는 후술할 제1압축부(C1)에 결합되고, 제2편심부(1256)는 후술할 제2압축부(C2)에 결합된다. 이에 따라 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 주축부(1251)와 함께 동일속도로 회전하게 된다.
제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 동일축선상에 형성될 수도 있고, 서로 다른 축선상에 형성될 수도 있다. 다시 말해 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 동일 회전각에서 동일 편심량만큼 편심지게 형성될 수도 있고, 서로 다른 회전각에서 서로 다른 편심량만큼 편심지게 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)가 서로 다른 축선상, 예를 들어 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)는 180°의 위상차를 두고 형성되어 축정렬부(1254)를 중심으로 대각선방향으로 대칭되게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1편심부(1255)에 결합되는 제1선회스크롤(151)과 제2편심부(1256)에 결합되는 제2선회스크롤(152)에서의 원심력에 의한 편심하중이 서로 상쇄되어 압축기진동을 낮출 수 있다.
또한, 회전축(125)의 내부에는 급유통로(126)가 중공 형상으로 형성된다. 급유통로(126)는 회전축(125)의 내부를 관통하거나 기설정된 높이까지 홈파기 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 회전축(125)의 하단에서 중간높이, 예를 들어 제1베어링부(1252)까지 홈파기 형성될 수 있다. 회전축(125)의 하단에는 저유공간(S11)에 채워진 오일을 펌핑하기 위한 오일픽업(127)이 결합될 수 있다. 이에 따라 저유공간(S11)에 채워진 오일은 회전축(125)의 회전시 오일픽업(127)과 급유통로(126)를 통해 회전축(125)의 상단으로 흡상되면서 습동부를 윤활하게 된다.
급유통로(126)는 축방향으로 형성될 수도 있고, 기설정된 각도만큼 경사지게 형성될 수 있다. 본 실시예는 급유통로(126)가 경사지게 형성된 예를 도시하고 있다. 이에 따라 오일픽업(127)에 의해 펌핑된 오일이 급유통로(126)에서의 원심력으로 인해 흡상되어 습동부에 원활하게 공급될 수 있다.
급유통로(126)에는 회전축(125)의 외주면으로 관통되는 급유홀이 형성된다. 급유홀은 급유통로(126)의 하단에서 상단 사이에서 기설정된 간격을 두고 복수 개가 형성될 수 있다. 예를 들어 제2베어링부(1253)에 제1급유홀(126a)이, 제2편심부(1256)에 제2급유홀(126b)이, 제1편심부(1255)에 제3급유홀(126c)이, 제1베어링부(1252)에 제4급유홀(126d)이 각각 형성될 수 있다. 이에 따라 급유통로(126)를 통해 펌핑되는 오일이 각각의 급유홀을 통해 각각의 베어링면으로 원활하게 공급될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 압축부(C)는 제1압축부(C1) 및 제2압축부(C2)를 포함한다. 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)는 메인프레임(130)을 사이에 두고 축방향 양쪽에 각각 구비된다. 이에 따라 메인프레임(130)은 압축부(C)에는 포함되나, 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)에는 포함되지 않는 것으로 이해될 수 있다. 이하에서는 메인프레임(130)을 기준으로 하측에 위치하는 압축부를 제1압축부(C1)로, 상측에 위치하는 압축부를 제2압축부(C2)로 각각 정의하여 설명한다.
메인프레임(130)은 환형으로 형성되어 원통쉘(111)의 내주면에 고정 결합된다. 예를 들어 메인프레임(130)은 프레임경판부(131), 프레임측벽부(132), 축수용부(133), 스크롤지지부(134) 및 올담링수용부(135)를 포함한다.
프레임경판부(131)는 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)를 분리하는 부분으로, 프레임경판부(131)는 원통쉘(111)의 내주면에 열간압입으로 고정되거나 용접되어 고정된다. 프레임경판부(131)의 중심에는 회전축(125)이 관통하는 축수용부(133)가 형성된다. 축수용부(133)는 회전축(125)의 제1편심부(1255)가 통과할 수 있도록 제1편심부(1255)의 외경보다 크게 형성된다.
프레임측벽부(132)는 후술할 제1고정스크롤(141)과 제2고정스크롤(142)이 지지되는 부분으로, 프레임경판부(131)의 가장자리에서 원주방향을 따라 기설정된 높이만큼 돌출되도록 원통 형상으로 연장된다. 이에 따라 프레임측벽부(132)에 지지되는 제1고정스크롤(141) 및 제2고정스크롤(142)은 후술할 제1스크롤지지부(1341) 및 제2스크롤지지부(1342)와의 사이에 제1선회스크롤(151) 및 제2선회스크롤(152)이 각각 삽입될 수 있는 공간이 각각 형성될 수 있다.
프레임측벽부(132)는 제1프레임측벽부(1321) 및 제2프레임측벽부(1322)를 포함한다. 제1프레임측벽부(1321)와 제2프레임측벽부(1322)는 서로 대칭되게 형성된다. 제1프레임측벽부(1321)는 프레임경판부(131)의 제1측면(하면)에서 제1압축부(C1)를 향해 연장되고, 제2프레임측벽부(1322)는 프레임경판부(131)의 제2측면(상면)에서 제2압축부(C2)를 향해 연장된다. 이에 따라 제1프레임측벽부(1321)에는 후술할 제1고정스크롤(141)이 축방향으로 지지되고, 제2프레임측벽부(1322)에는 후술할 제2고정스크롤(142)이 축방향으로 지지될 수 있다.
축수용부(133)는 회전축(125)이 관통되는 부분으로, 프레임경판부(131)의 중심에서 축방향으로 관통되어 형성된다. 축수용부(133)의 내경은 회전축(125)의 외경보다 크게, 정확하게는 제1편심부(1255) 또는 제2편심부(1256)의 외경보다 크게 형성된다. 이에 따라 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)가 구비된 회전축(125)이 축수용부(133)를 관통하여 결합될 수 있다.
스크롤지지부(134)는 후술할 제1선회스크롤(151)과 제2선회스크롤(152)이 축방향으로 지지되는 부분으로, 프레임측벽부(132)와 축수용부(133) 사이에서 평평하게 형성된다. 스크롤지지부(134)는 프레임측벽부(132)보다 낮게 형성되어 후술할 제1고정스크롤(141) 및 제2고정스크롤(142)과의 사이에 제1선회스크롤(151) 및 제2선회스크롤(152)이 수용될 수 있는 공간이 각각 형성된다.
스크롤지지부(134)는 제1스크롤지지부(1341) 및 제2스크롤지지부(1342)를 포함한다. 제1스크롤지지부(1341)와 제2스크롤지지부(1342)는 서로 대칭되게 형성된다. 제1스크롤지지부(1341)에는 후술할 제1선회스크롤(151)이 축방향으로 지지되고, 제2스크롤지지부(1342)에는 후술할 제2선회스크롤(152)이 축방향으로 지지된다.
올담링수용부(135)는 선회스크롤(151)(152)의 자전방지기구인 올담링(161)(162)이 회전 가능하게 삽입되는 부분으로, 프레임측벽부(132)의 내주면과 스크롤지지부(134)의 외주면 사이에 형성된다. 이에 따라 올담링수용부(135)는 스크롤지지부(134)보다 낮은 홈으로 형성될 수 있다.
올담링수용부(135)는 제1올담링수용부(1351) 및 제2올담링수용부(1352)를 포함한다. 제1올담링수용부(1351)와 제2올담링수용부(1352)는 서로 대칭되게 형성된다. 제1올담링수용부(1351)에는 후술할 제1올담링(161)이 수용되어 메인프레임(130)의 제1측면(하면)과 제1선회스크롤(151) 사이에 결합되고, 제2올담링수용부(1352)에는 후술할 제2올담링(162)이 수용되어 메인프레임(130)의 제2측면(상면)과 제2선회스크롤(152) 사이에 결합된다.
제1올담링수용부(1351)에는 제1고정키홈(1351a)이 형성되고, 제2올담링수용부(1352)에는 제2고정키홈(1352a)이 형성된다. 제1고정키홈(1351a)의 일부는 제1프레임측벽부(1321)의 내주면까지 연장되고, 제2고정키홈(1352a)의 일부는 제2프레임측벽부(1322)의 내주면까지 연장된다.
제1고정키홈(1351a)에는 후술할 제1올담링(161)의 제1고정키(1612)가 미끄러지게 삽입되고, 제2고정키홈(1352a)에는 후술할 제2올담링(162)의 제2고정키(1622)가 미끄러지게 삽입된다. 이에 따라 제1선회스크롤(151)은 제1스크롤지지부(1341)에 축방향으로 지지된 상태에서 미끄러져 선회운동을 하게 되고, 제2선회스크롤(152)은 제2스크롤지지부(1342)에 축방향으로 지지된 상태에서 미끄러져 선회운동을 하게 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1압축부(C1)는 메인프레임(130)의 하측에 구비되는 것으로, 제1압축부(C1)는 제1고정스크롤(141) 및 제1선회스크롤(151)을 포함한다.
제1고정스크롤(141)은 메인프레임(130)의 제1측면(하면), 정확하게는 제1프레임측벽부(1321)에서 축방향으로 지지되어 고정되고, 제1선회스크롤(151)은 메인프레임(130)의 제1측면, 정확하게는 제1스크롤지지부(1341)와 이를 마주보는 제1고정스크롤(141) 사이의 제1공간에서 제1스크롤지지부(1341)에 회전 가능하게 축방향으로 지지될 수 있다. 이에 따라 제1압축부(C1)를 이루는 제1고정스크롤(141)과 제1선회스크롤(151) 사이에는 두 개 한 쌍의 제1압축실(V1)이 형성된다.
본 실시예에 따른 제1고정스크롤(141)은 제1고정경판부(1411), 제1고정측벽부(1412), 제1베어링돌부(1413) 및 제1고정랩(1414)을 포함할 수 있다.
제1고정경판부(1411)는 원판모양으로 형성되고, 중앙에는 후술할 제1베어링돌부(1413)를 이루는 제1축수구멍(1413a)이 축방향으로 관통되어 형성된다. 제1축수구멍(1413a)은 메인프레임(130)의 축수용부(133)와 동일축선상에 형성된다. 제1축수구멍(1413a)의 내주면에는 부시베어링 또는 볼베어링 등으로 이루어진 베어링부재가 구비되어 회전축(125)의 제1베어링부(1252)를 지지할 수 있다.
제1축수구멍(1413a)의 주변에는 제1토출구(1411a)가 형성되고, 제1토출구(1411a)는 제1고정경판부(1411)의 제2측면(하면)에 고정되는 토출커버(145)의 토출공간(1451)을 향해 개구되도록 형성된다. 이에 따라 제1압축실(V1)에서 압축된 냉매는 제1토출구(1411a)를 통해 토출커버(145)의 토출공간(1451)으로 토출된다.
제1고정측벽부(1412)는 제1고정경판부(1411)의 제1측면(상면) 가장자리에서 메인프레임(130)의 제1스크롤측벽부(1321)를 향해 축방향으로 연장되어 환형으로 형성될 수 있다. 제1고정측벽부(1412)는 제1프레임측벽부(1321)에 축방향으로 마주보도록 결합될 수 있다.
제1고정측벽부(1412)에는 그 제1고정측벽부(1412)를 반경방향으로 관통하는 제1흡입구(1421)가 형성된다. 제1흡입구(1421)에는 앞서 설명한 같이 원통쉘(111)을 관통한 제1흡입관(1151)의 단부가 삽입되어 결합된다. 이에 따라 증발기에서 배출된 냉매의 일부는 냉매흡입관(115)의 제1흡입관(1151)과 제1흡입구(1421a)를 통해 제1압축실(V1)로 흡입된다.
제1베어링돌부(1413)는 제1고정경판부(1411)의 중심부에서 하부쉘(113)을 향해 축방향으로 연장 형성된다. 제1베어링돌부(1413)의 중심에는 원통 형상의 제1축수구멍(1413a)이 축방향으로 관통되어 형성되고, 제1축수구멍(1413a)에 회전축(125)의 제1베어링부(1252)가 삽입되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
제1고정랩(1414)은 제1고정경판부(1411)의 상면에서 제1선회스크롤(151)을 향해 축방향으로 연장 형성될 수 있다. 제1고정랩(1414)은 후술할 제1선회랩(1512)과 맞물려 두 개 한 쌍의 제1압축실(V1)을 형성한다.
제1고정랩(1414)은 인볼류트 형상으로 형성될 수 있다. 하지만 제1고정랩(1414)은 제1선회랩(1512)과 함께 인볼류트 외에 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1고정랩(1414)은 직경과 원점이 서로 다른 다수 개의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 제1선회랩(1512)도 마찬가지로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1선회스크롤(151)은 제1선회경판부(1511), 제1선회랩(1512) 및 제1회전축결합부(1513)를 포함한다.
제1선회경판부(1511)는 원판 형상으로 형성되어 메인프레임(130)과 제1고정스크롤(141) 사이의 제1공간에 수용된다. 다시 말해 제1선회경판부(1511)의 제1측면(상면)은 메인프레임(130)의 제1측면, 즉 제1스크롤지지부(1341)에 축방향으로 지지될 수 있다.
제1선회경판부(1511)의 제1측면(상면)에는 가장자리 양쪽에 제1선회키홈(1511a)이 각각 형성된다. 제1선회키홈(1511a)에는 후술할 제1올담링(161)의 제1선회키(1613)가 미끄러지게 삽입되어 결합된다. 제1선회스크롤(151)은 메인프레임(130)의 제1스크롤지지부(1341)에 축방향으로 지지된 상태에서 미끄러져 선회운동을 하게 된다.
또한, 제1선회경판부(1511)와 이를 마주보는 제1스크롤지지부(1341)의 사이에는 제1배압실링부재(155)가 구비된다. 예를 들어 제1선회경판부(1511)에는 환형으로 제1실링홈(미부호)이 형성되고, 제1실링홈에 제1배압실링부재(155)가 삽입될 수 있다. 제1배압실링부재(155)는 환형으로 형성되어 제1축수구멍(1413a)을 감싸도록 구비되되, 제1배압실링부재(155)는 회전축(125)의 축중심(O)에 대해 편심지게 구비될 수 있다. 이에 따라 제1선회경판부(1511)와 이를 마주보는 제1스크롤지지부(1341) 사이의 제1공간은 제1배압실(171)을 형성하되, 제1배압실(171)은 제1배압실링부재(155)를 중심으로 내측공간은 제1내측배압실(171a)을, 외측공간은 제1외측배압실(171b)을 각각 형성하게 된다.
또한, 제1배압실(171)은 토출압을 이루는 급유통로(126)와 제1축수구멍(1413a)에 연통되므로, 제1배압실링부재(155)를 사이에 두고 제1내측배압실(171a)은 토출압공간을, 제1외측배압실(171b)은 중간압공간을 각각 이루게 된다. 제1배압실(171)과 제2배압실(172)에 대해서는 나중에 배압연통부(180)와 함께 다시 설명한다.
제1선회랩(1512)은 제1선회경판부(1511)의 제2측면(하면)에서 제1고정스크롤(141)을 향해 연장 형성될 수 있다. 제1선회랩(1512)은 제1고정랩(1414)과 맞물려 제1압축실(V1)을 형성한다.
제1선회랩(1512)은 앞서 설명한 제1고정랩(1414)의 형상과 대응되게 형성되므로 제1선회랩(1512)에 대하여는 제1고정랩(1414)에 대한 설명으로 대신한다. 다만 제1선회랩(1512)의 내측 단부는 제1선회경판부(1511)의 중앙부위에 형성되며, 제1선회경판부(1511)의 중앙부위에는 제1회전축결합부(1513)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.
제1회전축결합부(1513)에는 회전축(125)의 제1편심부(1255)가 회전가능하게 삽입되어 결합된다. 제1회전축결합부(1513)의 외주부는 제1선회랩(1512)과 연결되어 압축과정에서 제1고정랩(1414)과 함께 제1압축실(V1)을 형성하는 역할을 하게 된다.
제1회전축결합부(1513)는 제1선회랩(1512)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성될 수 있다. 즉, 제1회전축결합부(1513)는 회전축(125)의 제1편심부(1255)가 제1선회랩(1512)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이에 따라 냉매의 반발력과 압축력이 제1선회경판부(1511)를 기초로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되고, 이를 통해 압축력과 반발력의 작용에 의한 제1선회스크롤(151)의 기울어짐이 억제될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 메인프레임(130)과 이를 마주보는 제1선회스크롤(151)의 사이에는 제1올담링(161)이 구비된다. 이에 따라 제1선회스크롤(151)은 제1올담링(161)에 의해 메인프레임(130)에 대해 선회운동을 하게 된다.
제1올담링(161)은 제1링본체(1611), 제1고정키(1612), 제1선회키(1613)를 포함한다. 제1링본체(1611)는 제1올담링수용부(1351)에 삽입되고, 제1고정키(1612)는 메인프레임(130)의 제1고정키홈(1351a)에 미끄러지게 삽입되며, 제1선회키(1613)는 제1선회스크롤(151)의 제1선회키홈(1511a)에 미끄러지게 삽입된다. 제1올담링(161)은 통상적으로 알려진 올담링과 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제1압축부(C1)에는 회전축(125)의 급유통로(126)와 연통되어 제1압축실(V1)로 오일을 공급하는 제1급유부(미도시)가 구비될 수 있다. 제1급유부는 메인프레임(130)에 형성될 수도 있고, 제1고정스크롤(141)에 형성될 수도 있으며, 제1선회스크롤(151)에 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1급유부가 제1고정스크롤(141)에 형성되는 경우에는 제1고정스크롤(141)의 제1축수구멍(1413a)의 내주면에서 반경방향으로 연장되어 제1압축실(중간압실)에 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 급유통로(126)를 통해 제1베어링부(1252)에 공급되는 오일의 일부가 제1급유부를 통해 제1압축실(V1)로 공급될 수 있다.
또한, 제1급유부는 위의 부재들 중에서 2개 이상의 부재에 연결되도록 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1급유부는 메인프레임(130)의 축수용부(133)의 내주면에서 제1올담링수용부(1351)에 연통되도록 형성되고, 이 제1올담링수용부(1351)에서 제1고정측벽부(1412)와 제1고정경판부(1411)를 통해 제1압축실(중간압실)(V1)에 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 급유통로(126)를 통해 제1베어링부(1252)에 공급되는 오일의 일부가 제1급유부를 통해 제1압축실(V1)로 공급될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른본 실시예에 따른 제2압축부(C2)는 메인프레임(130)의 상측에 구비되는 것으로, 제2압축부(C2)는 제1압축부(C1)와 대칭되게 형성된다. 예를 들어 제2압축부(C2)는 제2고정스크롤(142) 및 제2선회스크롤(152)을 포함한다.
제2고정스크롤(142)은 메인프레임(130)의 제2측면(상면)에서 축방향으로 지지되어 고정되고, 제2선회스크롤(152)은 메인프레임(130)의 제2측면과 이를 마주보는 제2고정스크롤(142) 사이의 제2공간에서 메인프레임(130)의 제2스크롤지지부(1342)에 회전 가능하게 축방향으로 지지될 수 있다. 이에 따라 제2압축부(C2)를 이루는 제2고정스크롤(142)과 제2선회스크롤(152) 사이에는 두 개 한 쌍의 제2압축실(V2)이 형성된다.
본 실시예에 따른 제2고정스크롤(142)은 제2고정경판부(1421), 제2고정측벽부(1422), 제2베어링돌부(1423) 및 제2고정랩(1424)을 포함할 수 있다.
제2고정경판부(1421)는 원판모양으로 형성되고, 중앙에는 후술할 제2베어링돌부(1423)를 이루는 제2축수구멍(1423a)이 축방향으로 관통되어 형성된다. 제2축수구멍(1423a)은 메인프레임(130)의 축수용부(133) 및 제1축수구멍(1413a)과 동일축선상에 형성된다. 제2축수구멍(1423a)의 내주면에는 부시베어링 또는 볼베어링 등으로 이루어진 베어링부재가 구비되어 회전축(125)의 제2베어링부(1253)를 지지할 수 있다.
제2축수구멍(1423a)의 주변에는 제2토출구(1421a)가 형성된다. 제2토출구(1421a)는 제2압축실(V2)과 케이싱(110)의 내부공간(110a) 사이를 연통하도록 형성된다. 이에 따라 제2압축실(V2)에서 압축된 냉매는 제2토출구(1421a)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 토출하게 된다.
제2고정측벽부(1422)는 제2고정경판부(1421)의 제1측면(하면) 가장자리에서 메인프레임(130)의 제2스크롤측벽부(1322)를 향해 축방향으로 연장되어 환형으로 형성될 수 있다. 제2고정측벽부(1422)는 제2프레임측벽부(1322)에 축방향으로 마주보도록 결합될 수 있다.
제2고정측벽부(1422)에는 그 제2고정측벽부(1422)를 반경방향으로 관통하는 제2흡입구(1422a)가 형성된다. 제2흡입구(1422a)에는 앞서 설명한 같이 원통쉘(111)을 관통한 제2흡입관(1152)의 단부가 삽입되어 결합된다. 이에 따라 증발기에서 배출된 냉매의 일부는 냉매흡입관(115)의 제2흡입관(1152)과 제2흡입구(1422a)를 통해 제2압축실(V2)로 흡입된다.
제2베어링돌부(1423)는 제2고정경판부(1421)의 중심부에서 구동모터(120)를 향해 축방향으로 연장 형성된다. 제2베어링돌부(1423)의 중심에는 원통 형상의 제2축수구멍(1423a)이 축방향으로 관통되어 형성되고, 제2축수구멍(1423a)에 회전축(125)의 제2베어링부(1253)가 삽입되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
제2고정랩(1424)은 제2고정경판부(1421)의 하면에서 제2선회스크롤(152)을 향해 축방향으로 연장 형성될 수 있다. 제2고정랩(1424)은 후술할 제2선회랩(1522)과 맞물려 두 개 한 쌍의 제2압축실(V2)을 형성한다.
제2고정랩(1424)은 인볼류트 형상으로 형성될 수 있다. 하지만 제2고정랩(1424)은 제2선회랩(1522)과 함께 인볼류트 외에 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제2고정랩(1424)은 직경과 원점이 서로 다른 다수 개의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 제2선회랩(1522)도 마찬가지로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2선회스크롤(152)은 제2선회경판부(1521), 제2선회랩(1522) 및 제2회전축결합부(1523)를 포함한다.
제2선회경판부(1521)는 원판 형상으로 형성되어 메인프레임(130)과 제2고정스크롤(142) 사이의 제2공간에 수용된다. 다시 말해 제2선회경판부(1521)의 제1측면(하면)은 메인프레임(130)의 제2측면, 즉 제2스크롤지지부(1342)에 축방향으로 지지될 수 있다.
제2선회경판부(1521)의 제1측면에는 가장자리 양쪽에 제2선회키홈(1521a)이 각각 형성된다. 제1선회키홈(1521a)에는 후술할 제2올담링(162)의 제2선회키(1623)가 미끄러지게 삽입되어 결합된다. 제2선회스크롤(152)은 제2스크롤지지부(1342)에 축방향으로 지지된 상태에서 미끄러져 선회운동을 하게 된다.
또한, 제2선회경판부(1521)와 이를 마주보는 제2스크롤지지부(1342)의 사이에는 제2배압실링부재(156)가 구비된다. 예를 들어 제2선회경판부(1521)에는 제2실링홈(미부호)이 환형으로 형성되어 제2배압실링부재(156)가 삽입될 수 있다. 제2배압실링부재(156)는 환형으로 형성되어 제2축수구멍(1423a)을 감싸도록 구비되되, 제2배압실링부재(156)는 회전축(125)의 축중심(O)에 대해 편심지게 구비될 수 있다. 이에 따라 제2선회경판부(1521)와 이를 마주보는 제2스크롤지지부(1342) 사이의 제2공간은 제2배압실(172)을 형성하되, 제2배압실(172)은 제2배압실링부재(156)를 중심으로 내측공간은 제2내측배압실(172a)을, 외측공간은 제2외측배압실(172b)을 각각 형성하게 된다.
또한, 제2배압실(172)은 토출압을 이루는 급유통로(126)와 제2축수구멍(1423a)에 연통되므로, 제2배압실링부재(156)를 사이에 두고 제2내측배압실(172a)은 토출압공간을, 제2외측배압실(172b)은 중간압공간을 각각 이루게 된다.
제2선회랩(1522)은 제2선회경판부(1521)의 제2측면(상면)에서 제1고정스크롤(141)을 향해 연장 형성될 수 있다. 제2선회랩(1522)은 제2고정랩(1424)과 맞물려 제2압축실(V2)을 형성한다.
제2선회랩(1522)은 앞서 설명한 제2고정랩(1424)의 형상과 대응되게 형성되므로 제2선회랩(1522)에 대하여는 제2고정랩(1424)에 대한 설명으로 대신한다. 다만, 제2선회랩(1522)의 내측 단부는 제2선회경판부(1521)의 중앙부위에 형성되며, 제2선회경판부(1521)의 중앙부위에는 제2회전축결합부(1523)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다.
제2회전축결합부(1523)에는 회전축(125)의 제2편심부(1256)가 회전가능하게 삽입되어 결합된다. 제2회전축결합부(1523)의 외주부는 제2선회랩(1522)과 연결되어 압축과정에서 제2고정랩(1424)과 함께 제2압축실(V2)을 형성하는 역할을 하게 된다.
제2회전축결합부(1523)는 제2선회랩(1522)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성될 수 있다. 즉, 제2회전축결합부(1523)는 회전축(125)의 제2편심부(1256)가 제2선회랩(1522)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이에 따라 냉매의 반발력과 압축력이 제2선회경판부(1521)를 기초로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되고, 이를 통해 압축력과 반발력의 작용에 의한 제2선회스크롤(152)의 기울어짐이 억제될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 메인프레임(130)과 이를 마주보는 제2선회스크롤(152)의 사이에는 제2올담링(162)이 구비된다. 이에 따라 제2선회스크롤(152)은 제2올담링(162)에 의해 메인프레임(130)에 대해 선회운동을 하게 된다.
제2올담링(162)은 제2링본체(1621), 제2고정키(1622), 제2선회키(1623)를 포함한다. 제2링본체는 제2올담링수용부(1352)에 삽입되고, 제2고정키는 메인프레임(130)의 제2고정키홈에 미끄러지게 삽입되며, 제2선회키는 제2선회스크롤(152)의 제2선회키홈에 미끄러지게 삽입된다. 제2올담링(162)은 제1올담링(161)과 마찬가지로 통상적으로 알려진 올담링과 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제2압축부(C2)에는 회전축(125)의 급유통로(126)와 연통되어 제2압축실(V2)로 오일을 공급하는 제2급유부(미도시)가 구비될 수 있다. 제2급유부는 메인프레임(130)에 형성될 수도 있고, 제2고정스크롤(142)에 형성될 수도 있으며, 제2선회스크롤(152)에 형성될 수도 있다. 예를 들어 제2급유부가 제2고정스크롤(142)에 형성되는 경우에는 제2고정스크롤(142)의 제2축수구멍(1423a)의 내주면에서 반경방향으로 연장되어 제2압축실(중간압실)(V2)에 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 급유통로(126)를 통해 제2베어링부(1253)에 공급되는 오일의 일부가 제2급유부를 통해 제2압축실(V2)로 공급될 수 있다.
또한, 제2급유부는 위의 부재들 중에서 2개 이상의 부재에 연결되도록 형성될 수도 있다. 예를 들어 제2급유부는 메인프레임(130)의 축수용부(133)의 내주면에서 제2올담링수용부(1352)에 연통되도록 형성되고, 이 제2올담링수용부(1352)에서 제2고정측벽부(1422)와 제2고정경판부(1421)를 통해 제2압축실(중간압실)(V2)에 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 급유통로를 통해 제2베어링부(1253)에 공급되는 오일의 일부가 제2급유부를 통해 제2압축실(V2)로 공급될 수도 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.
즉, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 회전자(122)에 회전력이 발생되어 회전하게 된다. 그러면 회전자(122)에 결합된 회전축(125)이 회전하고, 회전축(125)의 제1편심부(1255)에 결합된 제1선회스크롤(151)이 제1올담링(161)에 의해 제1고정스크롤(141)에 대해 선회운동을 하는 동시에 회전축(125)의 제2편심부(1256)에 결합된 제2선회스크롤(152)이 제2올담링(162)에 의해 제2고정스크롤(142)에 대해 선회운동을 하게 된다.
그러면, 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)의 체적이 각 압축실(V1)(V2)의 바깥쪽에서 형성되는 각각의 흡입압실에서 중심쪽을 향해 연속으로 형성되는 각각의 중간압실, 그리고 각각의 토출압실로 갈수록 점점 감소하게 된다.
그러면, 냉동사이클장치를 통과한 냉매가 냉매흡입관(115)의 제1흡입관(1151)을 통해서는 제1압축실(V1)을 이루는 제1흡입압실쪽으로, 제2흡입관(1152)을 통해서는 제2압축실(V2)을 이루는 제2흡입압실쪽으로 각각 흡입된다.
그러면, 각각의 흡입압실로 흡입된 냉매는 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)의 이동궤적을 따라 각각의 중간압실을 거쳐 각각의 토출압실로 이동하면서 압축되고, 제1압축실(V1)에서 압축된 냉매는 제1토출구(1411a)를 통해 토출커버(145)의 토출공간(1451)으로, 제2압축실(V2)에서 압축된 냉매는 제2토출구(1421a)를 통해 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 각각 토출된다.
그러면, 제1압축실(V1)에서 토출커버(145)의 토출공간(1451)으로 토출된 냉매는 제1고정스크롤(141)과 메인프레임(130) 그리고 제2고정스크롤(142)에 구비된 냉매배출통로(Fg)를 통해 구동모터(120)와 압축부(C) 사이의 배출공간(S12)으로 안내된다. 이 냉매는 제2압축실(V2)에서 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 토출되는 냉매와 섞여 구동모터(120)를 통과한 후 상부공간(S2)에서 유분리된다. 이 냉매는 냉매토출관(116)을 통해 냉동사이클의 응축기를 향해 이동하고, 상부공간(S2)에서 냉매로부터 분리된 오일은 케이싱(110)과 고정자(121) 사이, 케이싱(110)과 압축부(C) 사이의 오일회수통로(Fo)를 통해 케이싱(110)의 하부공간(S1)인 저유공간(S11)으로 회수되게 된다. 이 오일은 급유통로(126)를 통해 각각의 베어링면(미부호)으로 공급되고, 일부는 압축실(V)로 공급되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 메인프레임을 사이에 두고 제1압축부에는 제1배압실이, 제2압축부에는 제2배압실이 각각 형성되며, 제1배압실은 제1배압실링부재에 의해 토출압을 이루는 제1내측배압실과 중간압을 이루는 제1외측배압실로, 제2배압실은 제2배압실링부재에 의해 토출압을 이루는 제2내측배압실과 중간압을 이루는 제2외측배압실로 각각 분리된다. 이에 따라 제1압축실에서 상대적으로 높은 가스반발력이 형성되는 토출측(중앙부)은 토출압을 이루는 제1내측배압실의 배압력에 의해 지지되고, 상대적으로 낮은 가스반발력이 형성되는 흡입측(가장자리)은 중간압을 이루는 제1외측배압실의 배압력에 의해 지지되게 된다. 이를 통해 제1선회스크롤이 제1고정스크롤로부터 이격되는 것을 억제하면서도 과밀착되는 것을 억제하여 제1압축부에서의 압축효율을 높일 수 있다. 이는 제2압축부도 마찬가지이다.
하지만, 압축기의 이상운전시에는 제1배압실링부재 및/또는 제2배압실링부재의 부상이 지연되면서 제1내측배압실과 제1외측배압실의 사이 및/또는 제2내측배압실과 제2외측배압실 사이가 분리되지 못하고 서로 연통될 수 있다. 그러면 제1배압실의 전체 및/또는 제2배압실의 전체가 토출압을 형성하게 되어 제1선회스크롤과 제1고정스크롤 사이 및/또는 제2선회스크롤과 제2고정스크롤 사이가 과도하게 밀착되면서 마찰손실이 증가하고 양쪽 스크롤 간 소손이 발생될 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 제1배압실과 제2배압실 사이에 배압연통부를 형성하여 제1배압실과 제2배압실 중에서 어느 한쪽 배압실의 배압력이 과도하게 상승할 경우 그 배압실의 오일이 다른쪽 배압실로 누설되도록 할 수 있다. 이를 통해 해당 배압실이 적정 배압력을 회복하여 해당 압축부에서의 마찰손실 및 소손을 억제할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 배압연통부를 구비한 메인프레임을 보인 평면도이고, 도 4는 도 3의 "IX-IX"선단면도이며, 도 5 및 도 6은 도 1에서 압축기의 운전상태에 따른 배압연통부의 주변을 보인 단면도들로서, 도 5는 정상운전을, 도 6은 이상운전상태를 각각 보인 도면이다.
다시 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 배압연통부(180)는 제1배압실(171)을 이루는 메인프레임(130)의 제1측면과 제2배압실(172)을 이루는 메인프레임(130)의 제2측면 사이를 관통하는 배압연통구멍(181)으로 이루어질 수 있다.
배압연통구멍(181)은 한 개만 형성될 수도 있고, 원주방향을 따라 복수 개가 형성될 수도 있다. 본 실시예는 배압연통구멍(181)이 복수 개인 예를 중심으로 설명하되, 복수 개의 배압연통구멍(181)이 서로 동일한 형상으로 형성되므로, 이하에서는 한 개의 배압연통구멍(181)을 대표예로 삼아 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 배압연통구멍(181)은 축방향으로 관통되되, 배압연통구멍(181)의 일단은 제1외측배압실(171b)에 연통되고, 배압연통구멍(181)의 타단은 제2외측배압실(172b)에 연통될 수 있다. 다시 말해 배압연통구멍(181)의 일단은 제1올담링수용부(1351)에 연통되고, 배압연통구멍(181)의 타단은 제2올담링수용부(1352)에 연통될 수 있다. 이에 따라 배압연통구멍(181)의 길이를 최소화하여 용이하게 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 양쪽 배압실(171)(172) 사이에서 오일이 신속하면서 원활하게 이동하여 해당 배압실의 압력을 신속하게 낮출 수 있다.
본 실시예에 따른 배압연통구멍(181)은 제1배압실(171)에 연통되는 제1단의 제1내경(D1)과 제2배압실(172)에 연통되는 제2단의 제2내경(D2)은 서로 동일하게 형성될 수 있다. 이 경우 배압연통구멍(181)의 제1내경(D1) 및 제2내경(D2)은 대략 1~2mm 정도로 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 정상운전시 상대적으로 상측에 위치하는 제2배압실(172)의 오일(또는 냉매)가 상대적으로 하측에 위치하는 제1배압실(171)로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 배압연통구멍(181)은 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수 개가 형성될 수도 있다. 이 경우에 각각의 배압연통구멍(181)은 원주방향을 따라 서로 동일한 간격을 두고 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 서로 다른 간격을 두고 형성될 수도 있다. 다만, 배압연통구멍(181)이 복수 개로 형성되는 경우에는 등간격으로 형성되는 것이 배압력이 원주방향을 따라 균일하게 확보하는데 더 유리할 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 배압연통부의 작용효과는 다음과 같다.
즉, 압축기의 기동운전시에는 급유통로(126)를 통해 펌핑되는 오일의 일부가 각각의 급유홀(126a~126d)을 통해 제1배압실(171)과 제2배압실(172)로 공급된다. 이 오일은 토출압을 형성함에 따라 오일의 압력 및 온도에 의해 제1배압실링부재(155)와 제2배압실링부재(156)가 각각의 실링홈에서 신속하게 부상하면서 제1배압실(171)을 제1내측배압실(171a)과 제1외측배압실(171b)로, 제2배압실(172)을 제2내측배압실(172a)과 제2외측배압실(172b)로 각각 분리하게 된다.
그러면, 제1내측배압실(171a)과 제2내측배압실(172a)은 각각 토출압의 배압력을, 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b)은 각각 중간압의 배압력을 형성하게 된다. 그러면 제1선회스크롤과 제2선회스크롤의 중심부는 토출압의 배압력으로, 제1선회스크롤과 제2선회스크롤의 가장자리는 중간압의 배압력으로 지지하게 된다. 이는 도 5와 같이 제1배압실링부재(155) 및/또는 제2배압실링부재(156)가 신속하게 부상하여 압축기가 정상적으로 기동할 때에는 이와 같은 상태가 확보되어 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)에서의 마찰손실이나 소손이 억제될 수 있다.
하지만, 제1배압실링부재(155) 및/또는 제2배압실링부재(156)의 부상이 지연되어 압축기가 비정상적으로 기동할 때에는 제1외측배압실(171b)이 제1내측배압실(171a)에 연통되거나 또는 제2외측배압실(172b)이 제2내측배압실(172a)에 연통되어 제1외측배압실(171b) 또는 제2외측배압실(172b)의 배압력이 과도하게 상승할 수 있다. 이 경우에는 상대적으로 높은 외측배압실(171b)(172b)의 오일이 상대적으로 낮은 외측배압실(172b)(171b)로 누설되어 제1외측배압실(171b) 또는 제2외측배압실(172b)의 배압력이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 도 6과 같이 제1배압실링부재(155)는 정상적으로 부상하는 반면 제2배압실링부재(156)의 부상이 지연되는 경우에는 제1외측배압실(171b)은 중간압을 형성하는 반면 제2외측배압실(172b)은 제2내측배압실(172a)에서 고압의 오일이 유입되어 토출압을 형성하게 된다.
그러면 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b) 사이는 배압연통구멍(181)으로 연통됨에 따라 그 배압연통구멍(181)을 통해 제2외측배압실(172b)의 오일이 제1외측배압실(171b)로 누설되게 된다. 그러면 토출압을 이루던 제2외측배압실(172b)의 배압력이 순간적으로 토출압보다는 낮은 압력, 예를 들어 중간압을 이루게 되어 압축기의 기동시 제2선회스크롤(152)의 흡입측(가장자리)이 제2고정스크롤(142)의 흡입측(가장자리)에 과도하게 밀착되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해 앞서 설명한 정상기동시와 같이 제2압축부(C2)에서의 마찰손실이나 소손을 억제할 수 있다.
이후, 제2배압실링부재(156)는 정상적으로 부상하여 제2내측배압실(172a)과 제2외측배압실(172b) 사이를 차단함으로써 제2선회스크롤(152)과 제2고정스크롤(142) 사이에서의 압축실 간 누설이 억제되면서도 제2선회스크롤(152)과 제2고정스크롤(142)이 과도하게 밀착되지 않아 압축효율을 높일 수 있다.
상기와 같은 압축기의 정상운전시에는 제2외측배압실(172b)은 제1외측배압실(171b)보다 상측에 위치하더라도 제2외측배압실(172b)의 오일이 제1외측배압실(171b)로 누설되지 않게 된다. 다시 말해 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b)은 거의 압력평형을 이룬 상태이면서 오일의 점성으로 인해 정상운전시에는 제2외측배압실(172b)의 오일이 좁은 배압연통구멍(181)을 통해 제1외측배압실(171b)로 누설되지 않는다.
이는 제1배압실링부재(155)의 부상이 지연되는 경우 또는 제1배압실링부재(155)와 제2배압실링부재(156)의 부상이 모두 지연되는 경우에도 동일하게 작용되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이렇게 하여, 압축기의 기동시 제1배압실(171) 및/또는 제2배압실(172)의 배압력이 설정압력 이상으로 상승하더라도 상대적으로 배압력이 높은 배압실의 압력이 상대적으로 배압력이 낮은 배압실로 전이될 수 있다. 이를 통해 양쪽 배압실이 적정 배압력을 신속하게 회복할 수 있어 압축부에서의 마찰손실 및 소손을 억제하는 동시에 압축실 간 누설을 억제하여 압축효율을 높일 수 있다.
한편, 배압연통부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 배압연통구멍이 단일 내경을 가지도록 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 배압연통구멍이 복수 내경을 가지도록 형성될 수도 있다.
도 7은 배압연통부에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 유사하다. 예를 들어 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 케이싱(110)의 내부에 구동모터(120)가 구비된다. 구동모터(120)의 회전축(125)에는 제1편심부(1255)와 제2편심부(1256)가 구비된다. 제1편심부(1255)에는 제1선회스크롤(151)이 결합되어 제1고정스크롤(141)과 함께 제1압축실(V1)을 갖는 제1압축부(C1)를, 제2편심부(1256)에는 제2선회스크롤(152)이 결합되어 제2고정스크롤(142)과 함께 제2압축실(V2)을 갖는 제2압축부(C2)를 이루게 된다. 이에 따라 냉매흡입관(115)의 제1흡입관(1151)을 통해 제1압축부(C1)로 흡입되는 냉매는 제1압축부(C1)에서 압축되어 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 토출되고, 냉매흡입관(115)의 제2흡입관(1152)을 통해 제2압축부(C2)로 흡입되는 냉매는 제2압축부(C2)에서 압축되어 케이싱(110)의 내부공간(110a)으로 토출되게 된다.
또한, 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)의 사이에는 메인프레임(130)이 구비되어 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2) 사이가 분리되나, 메인프레임(130)에는 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b) 사이를 연통시키는 배압연통구멍(181)이 형성될 수 있다. 이에 따라 제1외측배압실(171b)의 배압력 및/또는 제2외측배압실(172b)의 배압력이 과도하게 상승하는 경우 상대적으로 배압력이 낮은 다른 쪽 외측배압실로 오일을 누설시켜 해당 압축부(C1)(C2)에서의 마찰손실 및 소손을 억제할 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 배압연통구멍(181)이 복수 내경을 가지도록 형성되어 배압연통구멍(181)에 대한 가공을 용이하게 할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 배압연통구멍(181)은 제1연통구멍(1811) 및 제2연통구멍(1812)으로 이루어질 수 있다. 제1연통구멍(1811)과 제2연통구멍(1812)은 연이어 형성되며, 제1연통구멍(1811)은 제1외측배압실(171b)에, 제2연통구멍(1812)은 제2외측배압실(172b)에 각각 연통될 수 있다. 이에 따라 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b)은 제1연통구멍(1811)과 제2연통구멍(1812)을 통해 서로 연통될 수 있다.
제1연통구멍(1811)의 제1내경은 제2연통구멍(1812)의 제2내경보다 크게 형성될 수 있다. 제1연통구멍(1811)의 제1길이(L1)는 제2연통구멍(1812)의 제2길이(L2)보다 길게 형성될 수 있다. 다시 말해 제1연통구멍(1811)은 제2연통구멍(1812)에 비해 크고 길게 형성될 수 있다.
예를 들어, 제2연통구멍(1812)의 제2내경(D2)이 전술한 실시예와 같이 대략 1~2mm 정도로 형성되는 경우 제1연통구멍(1811)의 제1내경(D1)은 제2연통구멍(1812)의 제2내경(D2)보다 대략 2배 이상이 되도록 대략 3~5mm 정도로 형성될 수 있다. 제1연통구멍(1811)의 제1길이(L1)는 제2연통구멍(1812)의 제2길이(L2)보다 대략 2배 이상으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 제1연통구멍(1811)이 제2연통구멍(1812)에 비해 크고 길게 형성되는 경우에는 배압연통구멍(181)은 좁고 길게 형성하면서도 용이하게 가공할 수 있다. 이를 통해 정상운전시에 상측에 위치한 제2배압실(172)에 수용된 오일이 자중에 의해 하측에 위치한 제1배압실(171)로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 제1연통구멍(1811)의 제1내경(D1)은 제2연통구멍(1812)의 제2내경(D2)보다 작고, 제1연통구멍(1811)의 제1길이(L1)는 제2연통구멍(1812)의 제2길이(L2)보다 짧게 형성될 수도 있다. 이 경우에도 제1연통구멍(1811)과 제2연통구멍(1812)의 비율은 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있으며, 이에 따른 작용 효과도 전술한 실시예와 거의 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 배압연통부에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 배압연통부가 배압연통구멍으로만 이루어지는 것이나, 경우에 따라서는 배압연통구멍에 핀부재가 삽입될 수도 있다.
도 8은 배압연통부에 대한 또 다른 실시예를 보인 분해사시도이고, 도 9는 도 8의 조립평면도이며, 도 10은 도 9의 "X-X"선단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 유사하다. 예를 들어 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2) 사이가 메인프레임(130)에 의해 분리되고, 메인프레임(130)에는 제1압축부(C1)의 제1배압실(171)과 제2압축부(C2)의 제2배압실(172) 사이를 연통시키는 배압연통부(180)가 구비될 수 있다. 배압연통부(180)는 제1배압실(171) 및/또는 제2배압실(172)의 배압력이 과도하게 상승하는 경우 다른쪽 배압실로 오일이 누설되도록 하여 해당 배압실의 배압력이 적정하게 유지되도록 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 도 4 및 도 7의 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에서는 배압연통구멍(181)이 단일 내경으로 형성되되, 배압연통구멍(181)의 내부에 핀부재(182)가 삽입되어 고정될 수 있다. 이 경우 핀부재(182)의 단면적은 배압연통구멍(181)의 단면적보다 작게 형성되어 배압연통구멍(181)의 내주면과 핀부재(182)의 외주면 사이에 배압통로(미도시)가 형성될 수 있다.
핀부재(182)는 나사체결되거나 또는 압입될 수도 있다. 이 경우 배압연통구멍(181)은 전술한 실시예들보다 더 크게, 예를 들어 4~6mm정도로 크게 형성할 수 있어 배압연통구멍(181)을 용이하게 가공하면서도 좁고 긴 배압통로(미도시)를 확보할 수 있다.
구체적으로, 핀부재(182)가 나사 체결되는 경우에는 양쪽 나사산 사이를 통해 배압통로(미도시)가 형성될 수도 있고, 배압연통구멍(181)의 내주면 일측에 별도의 배압통로(미도시)가 형성될 수도 있다. 이에 따라 핀부재(182)가 배압연통구멍(181)에 견고하게 고정되면서도 배압통로(미도시)를 좁게 확보할 수 있다.
핀부재(182)가 압입되는 경우에는 배압연통구멍(181)의 내주면에 별도의 배압통로(미도시)가 더 형성되거나 또는 도 8과 같이 핀부재(182)의 외주면에 디컷 또는 함몰된 배압통로(182a)가 더 형성될 수 있다. 이에 따라 핀부재(182)가 배압연통구멍(181)에 용이하게 고정되면서도 배압통로(182a)를 좁게 확보할 수 있다.
이 경우 배압연통구멍(181)의 일단에는 핀부재(182)가 축방향으로 지지되도록 지지면(181a)이 단차지게 형성될 수 있다. 이에 따라 배압연통구멍(181)에 핀부재(182)를 압입하면서도 축방향으로 이탈되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 지지면의 단면적은 핀부재(182)의 단면적보다는 작거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 핀부재(182)의 축방향에 대해 안정적으로 지지하면서도 배압통로의 면적을 확보할 수 있다.
상기와 같이 배압연통구멍(181)에 핀부재(182)가 삽입되는 경우에는 배압연통구멍(181)을 단일 내경이면서 크게 형성할 수 있어 그만큼 배압연통구멍(181)을 용이하게 가공할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 핀부재(182)는 배압연통구멍(181)과 교차되는 방향으로 체결되는 체결나사(미도시)에 의해 고정되거나 또는 배압연통구멍(181)의 일측에서 그 배압연통구멍(181)과 같은 방향으로 체결되는 체결나사(미도시)에 의해 고정될 수 있다. 이 경우 제1배압실(171)의 압력 또는 제2배압실(172)의 압력을 받는 핀부재(182)를 배압연통구멍(181)에서 더욱 안정적으로 고정할 수 있다.
한편, 배압연통부에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예에서는 배압연통구멍이 항상 열린 상태이나 경우에 따라서는 배압연통구멍이 개폐되도록 밸브가 구비될 수도 있다.
도 11은 배압연통부에 대한 또 다른 실시예를 보인 분해사시도이고, 도 12는 도 11의 조립단면도이며, 도 13 및 도 14는 도 11에서 압축기의 운전상태에 따른 배압연통부의 주변을 보인 단면도들로서, 도 13은 정상운전을, 도 14는 이상운전상태를 각각 보인 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 유사하다. 예를 들어 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2) 사이가 메인프레임(130)에 의해 분리되고, 메인프레임(130)에는 제1압축부(C1)의 제1배압실(171)과 제2압축부(C2)의 제2배압실(172) 사이를 연통시키는 배압연통부(180)가 구비될 수 있다. 배압연통부(180)는 제1배압실(171) 및/또는 제2배압실(172)의 배압력이 과도하게 상승하는 경우 다른쪽 배압실로 오일이 누설되도록 하여 해당 배압실의 배압력이 적정하게 유지되도록 할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 도 4, 도 7 및 도 8의 실시예에 대한 설명으로 대신한다.
다만, 본 실시예에 따른 배압연통부(180)는 배압연통구멍(181) 및 밸브부재(183)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 배압연통구멍(181)은 앞서 설명한 바와 같이 단일 내경 또는 복수 내경을 가지도록 형성될 수 있으나, 배압연통구멍(181)이 밸브부재(183)에 의해 개폐됨에 따라 배압연통구멍(181)은 단일 내경으로 형성될 수 있다. 이 경우 배압연통구멍(181)은 도 4의 실시예보다 크게 형성되더라도 그 배압연통구멍(181)이 정상운전시에는 밸브부재(183)에 의해 막힌 상태가 유지될 수 있다. 이에 따라 배압연통구멍(181)의 내경은 길게 형성되면서도 가공하기에 용이한 내경으로 형성될 수 있다.
밸브부재(183)는 볼밸브 또는 피스톤밸브로 이루어질 수 있다. 밸브부재(183)는 배압연통구멍(181)의 단면적보다는 크거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 배압연통구멍(181)은 밸브부재(183)에 의해 개폐될 수 있다.
예를 들어, 메인프레임(130)의 내부, 다시 말해 프레임경판부(131)의 내부에는 밸브부재(183)가 미끄러지도록 밸브수용구멍(184)이 형성될 수 있다. 밸브수용구멍(184)의 내경은 밸브부재(183)의 외경보다는 크게 형성될 수 있다.
또한, 밸브수용구멍(184)의 일단은 메인프레임(130)의 외주면으로 개구되고, 밸브수용구멍(184)의 타단은 배압연통구멍(181)의 내주면으로 개구될 수 있다. 다시 말해 밸브수용구멍(184)은 배압연통구멍(181)과 교차되는 방향으로 연통되도록 형성될 수 있다. 밸브수용구멍(184)의 일단은 후술할 탄성부재(185)를 삽입한 후 별도의 마개부재(미부호)를 이용하여 복개할 수 있다.
또한, 배압연통구멍(181)의 반대쪽에는 압축코일스프링과 같은 탄성부재(185)가 구비될 수 있다. 이에 따라 밸브부재(183)는 탄성부재(185)에 의해 배압연통구멍(181)을 향하는 방향으로 지지될 수 있다.
상기와 같이 배압연통구멍(181)에 교차되는 방향으로 한 개의 밸브부재(183)가 구비되는 경우에는 제1배압실(정확하게는 제1외측배압실)(171)과 제2배압실(정확하게는 제2외측배압실)(172)의 압력에 따라 밸브부재(183)가 밸브수용구멍(184)의 내부에서 전진 또는 후진하면서 배압연통구멍(181)을 개폐할 수 있다.
예를 들어, 도 13과 같이 제1배압실링부재(155) 및/또는 제2배압실링부재(156)가 정상적으로 부상하는 정상운전시에는 제1외측배압실(171b)과 제1내측배압실(171a)의 사이 및/또는 제2외측배압실(172b)과 제2내측배압실(172a)이 신속하게 분리된다. 그러면 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b)은 각각 탄성부재(185)의 탄성력보다 작은 중간압의 압력을 형성하게 된다. 그러면 밸브부재(183)는 탄성부재(185)에 의해 닫힘방향으로 밀려 배압연통구멍(181)을 차단하게 된다. 그러면 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)에서는 각 배압실(171)(172)로부터 적정한 배압력을 받아 마찰손실이나 소손이 발생되지 않거나 최소화되면서 압축실 간 누설이 억제될 수 있다. 이에 따라 정상운전시에는 한 개의 밸브부재(183)를 이용하여 배압연통구멍(181)을 기구적으로 차단할 수 있어 배압연통구멍(181)의 내경을 크게 형성하면서도 상측에 위치한 배압실의 오일이 하측에 위치한 배압실로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
반면, 도 14와 같이 제1배압실링부재(155) 및/또는 제2배압실링부재(156)의 부상이 지연되는 이상운전시에는 제1외측배압실(171b)과 제1내측배압실(171a) 사이 및/또는 제2외측배압실(172b)과 제2내측배압실(172a)이 연통된다. 그러면 제1외측배압실(171b)과 제2외측배압실(172b)이 각각 탄성부재(185)의 탄성력보다 큰 토출압의 가압력으로 밸브부재(183)를 탄성부재(185)쪽으로 가압하게 된다. 그러면 밸브부재(183)는 열림방향으로 밀려나 배압연통구멍(181)이 열린상태로 전환된다. 그러면 제1배압실(171)과 제2배압실(172) 중에서 상대적으로 높은 배압실의 오일이 상대적으로 낮은 배압실로 누설되면서 상대적으로 높은 배압실의 과배압이 해소된다. 그러면 제1압축부(C1)와 제2압축부(C2)에서는 각 배압실로부터 적정한 배압력을 받아 마찰손실이나 소손이 발생되지 않거나 최소화되면서 압축실 간 누설이 억제될 수 있다. 이에 따라 압축기의 이상운전시에는 한 개의 밸브를 이용하여 양쪽 배압실의 배압력을 적정하게 유지할 수 있다.

Claims (15)

  1. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 구비되는 구동모터;
    상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 제1편심부와 제2편심부가 축방향으로 이격되어 구비되는 회전축;
    상기 회전축의 제1편심부에 결합되어 선회운동을 하는 제1선회스크롤과, 상기 제1선회스크롤에 맞물려 제1압축실을 형성하는 제1고정스크롤을 갖는 제1압축부;
    상기 회전축의 제2편심부에 결합되어 선회운동을 하는 제2선회스크롤과, 상기 제2선회스크롤에 맞물려 제2압축실을 형성하는 제2고정스크롤을 갖는 제2압축부;
    상기 회전축이 관통하도록 축수용부가 형성되어 상기 제1압축부와 상기 제2압축부 사이에 구비되는 메인프레임;
    상기 제1선회스크롤과 상기 메인프레임의 제1측면 사이에 형성되어 상기 제1선회스크롤을 상기 제1고정스크롤쪽으로 지지하는 제1배압실; 및
    상기 제2선회스크롤과 상기 메인프레임의 제2측면 사이에 형성되어 상기 제2선회스크롤을 상기 제2고정스크롤쪽으로 지지하는 제2배압실을 포함하고,
    상기 메인프레임에는,
    상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 적어도 한 개 이상의 배압연통부가 구비되는 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1선회스크롤과 이를 마주보는 상기 메인프레임의 제1측면 사이에는 상기 제1배압실을 제1내측배압실과 제1외측배압실로 분리하는 제1배압실링부재가 구비되고,
    상기 제2선회스크롤과 이를 마주보는 상기 메인프레임의 제2측면 사이에는 상기 제2배압실을 제2내측배압실과 제2외측배압실로 분리하는 제2배압실링부재가 구비되고,
    상기 배압연통부는,
    상기 제1외측배압실과 상기 제2외측배압실 사이를 관통하는 스크롤 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인프레임의 제1측면에는 제1올담링이 삽입되는 제1올담링수용부가 환형으로 형성되고, 상기 메인프레임의 제2측면에는 제2올담링이 삽입되는 제2올담링수용부가 환형으로 형성되며,
    상기 배압연통부는,
    상기 제1올담링수용부와 상기 제2올담링수용부 사이를 관통하는 스크롤 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배압연통부는,
    단일 내경을 갖는 배압연통구멍으로 형성되는 스크롤 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배압연통부는,
    복수 내경을 갖는 배압연통구멍으로 형성되는 스크롤 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배압연통구멍은 서로 다른 내경을 갖는 복수의 연통구멍으로 이루어지고,
    상기 복수의 연통구멍 중에서 내경이 큰 쪽의 연통구멍의 길이가 내경이 작은 연통구멍의 길이보다 길게 형성되는 스크롤 압축기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2배압실은 상기 제1배압실보다 상기 구동모터에 인접하게 배치되며
    상기 배압연통구멍은,
    상기 제2배압실쪽 단부의 제2내경이 상기 제1배압실쪽 단부의 제1내경보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배압연통부는,
    상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 배압연통구멍과, 상기 배압연통구멍에 삽입되는 핀부재를 포함하고,
    상기 핀부재의 단면적은,
    상기 배압연통구멍의 단면적보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배압연통구멍의 일단에는 상기 핀부재를 축방향으로 지지하는 지지단이 형성되는 스크롤 압축기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 핀부재의 외주면에는 연통홈이 형성되고, 상기 연통홈은 상기 핀부재의 길이방향 양단 사이를 가로질러 형성되는 스크롤 압축기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배압연통부는,
    상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 배압연통구멍과, 상기 배압연통구멍을 개폐하는 밸브부재를 포함하는 스크롤 압축기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메인프레임에는 상기 배압연통구멍과 교차되는 방향으로 밸브수용구멍이 더 형성되고,
    상기 밸브부재는,
    상기 밸브수용구멍에 미끄러지게 삽입되어 상기 배압연통구멍을 개폐하는 스크롤 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 밸브부재는,
    상기 배압연통구멍의 반대쪽에 구비되는 탄성부재에 의해 상기 배압연통구멍을 향하는 방향으로 지지되는 스크롤 압축기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1편심부와 상기 제2편심부는,
    상기 제1편심부의 중심과 상기 제2편심부의 중심이 축방향으로 서로 다른 회전각에 위치하도록 형성되는 스크롤 압축기.
  15. 케이싱;
    제1편심부와 제2편심부가 축방향으로 이격되어 구비되는 회전축;
    상기 회전축의 제1편심부에 결합되어 선회운동을 하는 제1선회스크롤과, 상기 제1선회스크롤에 맞물려 제1압축실을 형성하는 제1고정스크롤을 갖는 제1압축부;
    상기 회전축의 제2편심부에 결합되어 선회운동을 하는 제2선회스크롤과, 상기 제2선회스크롤에 맞물려 제2압축실을 형성하는 제2고정스크롤을 갖는 제2압축부;
    상기 회전축이 관통하도록 축수용부가 형성되어 상기 제1압축부와 상기 제2압축부 사이에 구비되는 메인프레임;
    상기 제1선회스크롤과 상기 메인프레임의 제1측면 사이에 형성되어 상기 제1선회스크롤을 상기 제1고정스크롤쪽으로 지지하는 제1배압실; 및
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    상기 메인프레임에는,
    상기 제1배압실과 상기 제2배압실 사이를 연통시키는 적어도 한 개 이상의 배압연통부가 구비되는 스크롤 압축기.
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