KR101480472B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다. 본 발명은, 쉘에서 토출되는 오일을 회수하기 위한 오일회수펌프를 구비함으로써, 압축기에서 유출되는 오일을 효과적으로 회수할 수 있다. 또, 고압부인 쉘의 내부공간과 저압부인 압축실 사이에서의 압력차를 이용하여 쉘의 내부공간에 저장된 오일이 압축실로 공급됨으로써, 저속운전시에도 오일이 압축유닛로 원활하게 공급되는 동시에 오일에 의해 흡입손실이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 차압구멍와 그 차압부재에 삽입되는 핀부재의 간격으로 감압부를 형성하도록 함으로써 상기 차압구멍의 구조를 간소화하여 선회스크롤의 가공을 용이하게 할 수 있다. 또, 상기 차압구멍의 입구가 선회스크롤의 보스부 외부에 형성됨으로써 상기 선회스크롤과 프레임 사이로 오일이 충분히 공급될 수 있도록 하여 마찰손실과 마모를 줄일 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 차압을 이용하여 쉘의 오일을 압축실로 공급하는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

냉매압축식 냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기가 폐곡선의 냉매관으로 연결되고, 상기 압축기에서 압축되는 냉매가 응축기, 팽창기, 증발기를 순서대로 거치면서 순환하게 된다.

상기 압축기는 냉매압축식 냉동사이클에 설치되는 경우 구동부 윤활, 압축유닛의 실링 및 냉각 등을 위해 일정량의 오일이 필요하다. 따라서, 압축기의 쉘에는 일정량의 오일이 채워져 있다. 하지만, 오일의 일부는 냉매와 혼화되어 압축기에서 토출되고, 이 오일은 냉매와 함께 응축기, 팽창기, 증발기를 거쳐 순환하게 된다. 하지만, 냉동사이클을 순환하는 오일의 양이 너무 많거나 압축기로 회수되지 못하고 냉동사이클에 잔류하는 오일의 양이 많을 경우 압축기 내부의 오일부족을 초래하여 압축기의 신뢰성 저하를 야기시킬 수 있으며 냉동사이클의 열교환 성능이 저하될 수 있다.

종래에는 압축기의 토출측에 오일분리기를 설치하고, 그 오일분리기에서 분리되는 오일을 회수하기 위한 오일펌프를 설치하며, 상기 오일분리기와 오일펌프를 오일회수관으로 연결하는 스크롤 압축기가 알려져 있다. 이러한 스크롤 압축기는 상기 쉘의 내부공간이 토출압으로 채워지더라도 상기 오일분리기에서 분리된 오일이 원활하게 회수될 수 있다. 하지만, 이러한 스크롤 압축기에서는 오일펌프가 크랭크축의 하단에 설치됨에 따라 압축기의 저속운전시에는 펌핑력이 부족하게 되어 압축기의 신뢰성이 저하될 우려가 있었다.

상기와 같이 압축기의 저속운전시에도 일정한 오일펌핑량을 유지하기 위한 기술로서 차압을 이용하는 기술이 알려져 있다. 이러한 스크롤 압축기는 고압부인 쉘의 내부공간과 저압부인 흡입실 사이를 연통시키는 차압구멍이 선회스크롤에 형성되어 있다. 이를 통해 오일이 오일펌프의 펌핑력과 압력차에 의해 발생되는 흡인력을 이용하여 흡입실로 신속하게 공급되도록 함으로써 저속운전에도 오일이 원활하게 펌핑되도록 할 수 있고 이를 통해 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

하지만, 상기와 같이 차압을 이용하여 압축실에 오일을 공급하는 스크롤 압축기는 저속운전시에도 오일이 압축실로 원활하게 공급될 수는 있으나, 고속운전시에는 오일이 압축실에 고압 상태로 공급되거나 적정량 이상으로 공급되어 흡입손실을 야기시킬 수 있었다.

이를 감안하여, 종래에는 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 차압구멍(1)에 핀부재(2)를 삽입하여 일종의 오리피스와 같은 역할을 하도록 하는 감압장치가 알려져 있다.

상기 차압구멍(1)은 그 입구(1a)가 선회스크롤(3)의 보스부(3a) 안쪽에 형성되고, 상기 차압구멍(1)의 내주면에는 상기 핀부재(2)를 길이방향으로 지지하기 위한 핀지지부(1c)가 단차지게 형성되어 있다.

상기와 같은 종래의 차압장치에서는 상기 핀부재(2)가 핀지지부(1c)에 의해 차압구멍(1)의 출구(1b)와 항상 중첩되는 위치에 놓이게 되고, 상기 핀부재(2)는 차압구멍(1)의 입구(1a)를 통해 상기 핀부재(2)와 차압구멍(1) 사이로 유입되는 오일에 의해 상기 차압구멍(1)의 출구(1b)를 좁히게 된다. 그러면 상기 차압구멍(1)의 출구(1b)를 통해 흡입실로 공급되는 오일의 압력과 공급량이 적절하게 조절되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 상기 핀부재가 차압구멍의 출구를 일부 막아 유압과 유량을 조절하여야 하므로 상기 핀부재가 차압구멍의 출구 일부를 항상 막기 위해서는 상기 핀부재의 위치를 제한하기 위한 핀지지부가 차압구멍에 단차지게 형성되어야 하고, 이로 인해 상기 선회스크롤의 가공이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

또, 상기 차압구멍의 입구가 선회스크롤의 보스부 안쪽에 형성됨에 따라 크랭크축에서 흡상되는 오일이 선회스크롤과 프레임 사이의 스러스트베어링면으로 충분히 공급되지 못하면서 마찰손실과 마모가 발생될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 핀부재가 삽입되는 차압구멍의 구조를 간소화하여 선회스크롤의 가공을 용이하게 할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 상기 선회스크롤과 프레임 사이로 오일이 충분히 공급될 수 있도록 하여 마찰손실과 마모를 줄일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데도 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 토출압이 채워지는 내부공간에 소정량의 오일이 수용되는 쉘; 상기 쉘의 내부공간에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전자에 결합되고 오일유로가 관통 형성되는 크랭크축; 상기 쉘의 내부공간에 고정되고 고정랩이 형성되는 고정스크롤; 및 상기 고정랩에 맞물리도록 선회랩이 구비되고 상기 크랭크축에 편심지게 결합되어 상기 고정스크롤에 대해 선회운동을 하면서 그 고정스크롤과 함께 압축실을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고, 상기 선회스크롤에는 상기 쉘의 내부공간에 형성되는 고압부와 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 중간압부 사이를 연통시키는 차압구멍이 형성되며, 상기 차압구멍에는 핀부재가 삽입되어 오일을 감압하기 위한 감압부가 형성되고, 상기 감압부의 내경(D1)은 상기 핀부재의 외경(D2)보다 크게 형성되며, 상기 감압부의 양단 부위에는 상기 고압부로부터 오일이 차압구멍으로 유입되는 입구와 그 차압구멍에서 상기 중간압부로 오일이 유출되는 출구가 형성되고, 상기 입구와 출구 사이의 길이(L1)는 상기 핀부재의 길이(L2)보다 길게 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 쉘에서 토출되는 오일을 회수하기 위한 오일회수펌프를 구비함으로써, 압축기에서 유출되는 오일을 효과적으로 회수할 수 있다. 또, 고압부인 쉘의 내부공간과 저압부인 압축실 사이에서의 압력차를 이용하여 쉘의 내부공간에 저장된 오일이 압축실로 공급되도록 함으로써, 저속운전시에도 오일이 압축유닛로 원활하게 공급되는 동시에 오일에 의해 흡입손실이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 차압구멍과 그 차압구멍에 삽입되는 핀부재의 간격으로 감압부를 형성하도록 함으로써 상기 차압구멍의 구조를 간소화하여 선회스크롤의 가공을 용이하게 할 수 있다. 또, 상기 차압구멍의 입구가 선회스크롤의 보스부 외부에 형성됨으로써 상기 선회스크롤과 프레임 사이로 오일이 충분히 공급될 수 있도록 하여 마찰손실과 마모를 줄일 수 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기에서 차압을 이용하여 압축실에 오일을 공급하기 위한 오일공급구조를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에서 "I-I"선단면도,
도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도,
도 4는 도 3에 따른 스크롤 압축기에서 배압유로를 설명하기 위해 압축유닛의 일부를 보인 종단면도,
도 5는 도 4에 따른 배압유로에 의한 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 실링효과를 설명하기 위해 보인 개략도,
도 6 및 도 7은 도 3에 따른 오일회수펌프를 보인 평면도 및 종단면도,
도 8은 도 7에 따른 오일회수펌프의 다른 예를 보인 종단면도,
도 9는 도 3에 따른 스크롤 압축기에서 차압유로를 설명하기 위해 압축유닛의 일부를 보인 종단면도,
도 10은 본 발명의 배압유로와 차압유로의 위치를 설명하기 위해 압축유닛을 평면으로 보인 개략도,
도 11은 도 9에 따른 차압구멍을 확대하여 보인 종단면도,
도 12 및 도 13은 도 11에서 "II-II" 및 "III-III"선단면도,
도 14는 도 9에 따른 차압유로를 통해 오일이 공급되는 과정을 보인 종단면도,
도 15는 도 9에 따른 차압구멍의 다른 예를 확대하여 보인 종단면도,
도 16은 본 발명에 따른 오일회수펌프의 다른 실시예를 보인 종단면도,
도 17은 본 발명에 따른 오일회수펌프가 쉘 외부에 가지는 스크롤 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도.

이하, 본 발명에 의한 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 스크롤 압축기에서 배압유로를 설명하기 위해 압축유닛의 일부를 보인 종단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 밀폐된 내부공간을 가지는 쉘(10)과, 상기 쉘(10)의 내부공간에 설치되는 구동모터(20)와, 상기 구동모터(20)에 의해 작동하여 냉매를 압축하도록 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32)로 이루어진 압축유닛(30)를 포함한다.

상기 쉘(10)은 그 내부공간이 토출압의 냉매로 채워지고, 상기 쉘(10)의 일측에는 후술할 고정스크롤(31)의 흡입홈(313)에 흡입관(13)이 직접 연통되도록 관통되며, 상기 쉘(10)의 타측에는 그 쉘(10)의 내부공간으로 토출되는 냉매를 냉동사이클로 안내하도록 토출관(14)이 연결된다.

상기 구동모터(20)는 고정자(21)에 권선코일이 집중권 방식으로 권선될 수 있다. 그리고 상기 구동모터(20)는 회전자(22)의 회전속도가 동일한 정속모터가 사용될 수도 있으나, 압축기가 적용되는 냉동기기의 다기능화를 고려하여 회전자(22)의 회전속도가 가변될 수 있는 인버터 모터가 사용될 수 있다. 그리고 상기 구동모터(20)는 그 크랭크축(23)이 상기 쉘(10)의 상하 양측에 고정 설치되는 메인프레임(11)과 서브프레임(12)에 지지된다.

상기 압축유닛(30)은 상기 메인프레임(11)에 결합되는 고정스크롤(31)과, 상기 고정스크롤(31)에 맞물려 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(32)과, 상기 선회스크롤(32)과 메인프레임(11) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(32)의 선회운동을 유도하는 올담링(33)과, 상기 고정스크롤(31)의 토출구(313)를 개폐하도록 설치되어 그 토출구(313)를 통해 토출되는 토출가스의 역류를 차단하는 체크밸브(34)로 이루어진다.

상기 고정스크롤(31)은 경판부(311)의 저면에 압축실(P)을 형성하기 위한 고정랩(312)이 형성되고, 상기 경판부(311)의 가장자리에는 흡입홈(313)이 형성되며, 상기 경판부(311)의 중심부에는 토출구(314)가 형성된다. 상기 고정스크롤(31)의 흡입홈(313)에는 냉동사이클로부터 냉매를 안내하도록 상기 흡입관(13)이 직접 연결된다.

상기 선회스크롤(32)은 경판부(321)의 상면에 상기 고정랩(312)과 맞물려 압축실(P)을 형성하는 선회랩(322)이 형성되고, 상기 선회스크롤(32)의 경판부(321) 저면에는 상기 크랭크축(23)과 결합되는 보스부(323)가 형성된다. 상기 보스부(323)는 상기 메인프레임(11)의 축수구멍(111)에 연장되고 스러스트 베어링면(112)에 소정의 깊이로 형성되는 축수부(113)에 삽입되어 선회 가능하게 결합된다.

그리고 상기 선회스크롤(32)의 배면 가장자리에는 그 선회스크롤(32)과 고정스크롤(31) 그리고 메인프레임(11)에 의해 중간압 공간을 이루는 배압실(S1)이 형성된다. 상기 메인프레임(11)과 선회스크롤(32)의 사이에는 상기 크랭크축(23)의 오일유로(231)를 통해 흡상되는 오일이 상기 배압실(S1)로 과도하게 유입되는 것을 차단하기 위한 실링부재(114)가 설치된다. 상기 실링부재(114)는 상기 메인프레임(11)의 축수부(113)와 배압실(S1) 사이에 형성된다.

도 4에서와 같이, 상기 고정스크롤(31)에는 흡입압과 토출압의 중간압을 갖는 중간 압축실에서 냉매의 일부를 상기 배압실(S1)로 유도하여 상기 선회스크롤(32)의 가장자리를 스러스트 방향으로 지지하기 위한 배압구멍(315)이 형성된다. 상기 배압구멍(315)은 압축실(P)에 연통되는 제1 개구단(3151)과 상기 배압실(S1)에 연통되는 제2 개구단(3152)이 서로 관통되도록 형성된다. 상기 배압구멍(315)의 제1 개구단(3151)은 양쪽 압축실에 각각 번갈아 독립적으로 연통될 수 있는 위치에 형성되고, 상기 선회랩(322)의 랩두께 보다 크지 않게 형성되는 것이 양쪽 압축실에서의 냉매누설을 방지할 수 있어 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 상기 구동모터(20)에 전원이 인가되면, 상기 크랭크축(23)이 회전자(22)와 함께 회전을 하면서 상기 선회스크롤(32)에 회전력을 전달하고, 이 회전력을 전달받은 상기 선회스크롤(32)은 올담링(33)에 의해 상기 메인프레임(11)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(31)의 고정랩(312)과 상기 선회스크롤(32)의 선회랩(322) 사이에 연속으로 이동하는 한 쌍의 압축실(P)이 형성되며, 이 압축실(P)은 상기 선회스크롤(32)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 흡입되는 냉매를 압축하게 된다. 이때, 도 5에서와 같이 상기 선회스크롤(32)의 중앙부위는 상기 축수부(113)로 유입되는 오일에 의해 지지되는 반면 상기 선회스크롤(32)의 가장자리는 상기 배압구멍(315)을 통해 압축실(P)에서 배압실(S1)로 유입되는 냉매에 의해 지지됨에 따라 압축실의 냉매가 누설되지 않고 원활하게 압축된다.

상기 압축실(P)에서 압축된 냉매는 상기 고정스크롤(31)의 토출구(314)를 통해 상기 쉘(10)의 상측공간(S2)으로 연속 토출되었다가 상기 쉘(10)의 하측공간(S3)으로 이동하여 토출관(14)을 통해 냉동사이클시스템으로 배출된다. 여기서, 상기 토출관(14)의 중간에는 상기 쉘(10)에서 토출관(14)을 통해 냉동사이클로 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리부(40)가 설치되고, 상기 오일분리부(40)에는 그 오일분리부(40)에서 분리된 오일을 쉘(10) 쪽으로 회수하기 위한 오일회수부(50)가 설치된다.

상기 오일분리부(40)는 도 3에서와 같이 상기 쉘(10)의 일측에 나란하게 배치되는 오일분리기(41)와, 상기 오일분리기(41)에 설치되어 상기 압축유닛(30)에서 토출되는 냉매에서 오일을 분리하는 오일분리부재(미도시)로 이루어진다. 상기 오일분리기(41)의 측벽면 중간에는 상기 토출관(14)이 연결되어 지지되거나 또는 상기 쉘(10)과 오일분리기(41) 사이에 클램프와 같은 별도의 지지부재(42)가 구비되어 지지될 수도 있다. 그리고 상기 오일분리기(41)의 상단에는 분리된 냉매가 냉동사이클의 응축기로 이동하도록 냉매관(1)이 연결되고, 상기 오일분리기(41)의 하단은 그 오일분리기(41)에서 분리된 오일이 압축기의 쉘(10)이나 압축유닛(30)로 회수되도록 안내하는 후술할 오일회수관(51)이 연결된다.

상기 오일분리부(40)는 오일분리기(41)의 내부에 메쉬스크린이 설치되어 냉매와 오일이 분리되도록 하거나 또는 상기 토출관(14)이 경사지게 연결되어 냉매가 사이클론 형태로 회전하면서 상대적으로 무거운 오일이 분리되도록 하는 등 오일이 분리될 수 있는 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상기 오일회수부(50)는 상기 오일분리기(41)에 연결되어 그 오일분리기(41)에서 분리된 오일을 쉘(10)쪽으로 안내하는 오일회수관(51)과, 상기 오일회수관(51)에 연결 설치되어 상기 오일분리기(41)에서 분리된 오일을 쉘(10)쪽으로 펌핑하는 오일회수펌프(52)로 이루어진다.

상기 오일회수관(51)은 그 일단이 상기 오일분리기(41)의 하단에 연결되는 반면 그 타단은 상기 쉘(10)을 관통하여 상기 오일회수펌프(51)의 입구에 연결된다. 그리고 상기 오일회수관(51)은 오일분리기(41)를 안정적으로 지지할 수 있도록 소정의 강성을 가지는 금속관으로 이루어지고, 압축기 진동을 감쇄시킬 수 있도록 상기 오일분리기(51)가 쉘(10)과 평행하게 배치되는 각도로 절곡 형성된다. 상기 오일회수관(51)은 상기 서브프레임(12)에 형성되는 연통구멍(미부호)을 이용하여 후술할 오일회수펌프(52)의 펌프커버(523)에 결합될 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 3에 따른 오일회수펌프를 보인 평면도 및 종단면도이고, 도 8은 도 7에 따른 오일회수펌프의 다른 예를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 오일회수펌프(52)는 다양한 펌프가 적용될 수 있으나 본 실시예와 같이 내측기어(521)와 외측기어(522)가 맞물려 가변용적을 형성하는 트로코이드기어 펌프가 적용될 수 있다.

상기 오일회수펌프(52)의 내측기어는 상기 구동모터(20)의 구동력에 의해 작동하도록 상기 크랭크축(23)에 결합될 수 있다. 그리고 상기 내측기어(521)와 외측기어(522)는 상기 서브프레임(12)에 고정되는 펌프커버(523)에 수용되고, 상기 펌프커버(523)에는 상기 오일회수펌프(52)의 가변용적에 각각 연통되는 한 개의 유입구(5231)와 한 개의 유출구(5234)가 형성될 수 있다. 상기 유입구(5231)는 상기 오일회수관(51)에 연통되는 반면 상기 유출구(5234)는 쉘(10)의 하측공간(S3)의 저유부에 연통될 수 있다.

그리고 상기 펌프커버(523)의 중앙에는 상기 크랭크축(23)의 오일유로(231)와 연통되도록 오일구멍(5235)이 형성되고, 상기 오일구멍(5235)에는 상기 쉘(10)의 내부공간에 저장된 오일을 상기 크랭크축(23)의 오일유로(231)로 안내하도록 급유관(524)이 결합될 수 있다. 하지만, 도 8에서와 같이 상기 급유관(524)은 상기 오일구멍을 관통하여 상기 크랭크축(23)의 오일유로(231)에 직접 결합될 수도 있다. 상기 급유관(524)이 크랭크축(23)에 직접 결합되는 경우에는 그 급유관(524)의 내부에 프로펠러와 같이 펌핑력이 발생될 수 있는 펌핑부재(525)를 삽입하여 상기 급유관(524)이 크랭크축(23)과 함께 회전을 할 때 오일의 펌핑력이 향상되도록 할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 오일분리기(41)에서는 상기 쉘(10)의 내부공간에서 냉동사이클로 토출되는 냉매로부터 오일이 분리되고, 이 분리된 오일은 상기 오일회수펌프(52)에 의해 다시 쉘(10)의 내부공간으로 회수된다.

이를 상세히 살펴보면, 상기 압축실(P)로 유입되는 오일은 냉매와 함께 토출되어 상기 토출관(14)을 통해 오일분리기(41)로 유입되고, 이 오일분리기(41)에 냉매로부터 오일이 분리되며, 그 분리된 냉매는 냉매관(1)을 통해 냉동사이클의 응축기로 이동하는 반면 오일은 상기 오일분리기(41)의 바닥에 고이게 된다. 여기서, 상기 구동모터(20)의 크랭크축(23)이 회전을 함에 따라 상기 오일회수펌프(52)의 내측기어(521)가 회전을 하면서 외측기어(522)와의 사이에 가변용적을 형성하면서 펌핑력이 발생되고, 이 펌핑력에 의해 상기 오일분리기(41)에서 분리되는 오일을 펌핑하게 된다. 그리고 상기 오일회수펌프(52)에 의해 펌핑되는 오일은 상기 오일회수관(51)과 오일회수펌프(52)를 통해 저유부를 이루는 상기 쉘(10)의 하측공간(S3)으로 회수된다.

이때, 상기 쉘(10)의 내부공간으로 회수되는 오일은 상기 급유관(524)과 크랭크축(23)의 오일유로(231)를 통해 흡상되어 압축유닛(30)의 습동부로 공급된다. 본 발명에서는 상대적으로 고압부를 이루는 쉘(10)의 내부공간과 상대적으로 저압부를 이루는 압축실(P)이 연통되도록 하여 상기 쉘(10)의 내부공간으로 회수되는 오일이 압력차(차압)에 의해 쉘(10)의 내부공간에서 압축실(P)로 흡인되도록 할 수 있다.

도 9는 도 3에 따른 스크롤 압축기에서 차압유로를 설명하기 위해 압축유닛의 일부를 보인 종단면도이고, 도 10은 본 발명의 배압유로와 차압유로의 위치를 설명하기 위해 압축유닛을 평면으로 보인 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 고정스크롤(31)에는 상기 선회스크롤(32)과 접하는 스러스트 베어링면(이하, 제1 스러스트면)(319)에서 상기 압축실(P)로 연통되는 연통구멍(316)이 형성되고, 상기 선회스크롤(32)에는 상기 오일유로(231)를 통해 흡상된 오일을 상기 고정스크롤(31)과의 스러스트 베어링면(이하, 제2 스러스트면)(329)으로 안내하는 차압구멍(324)이 형성된다.

상기 연통구멍(316)은 상기 제1 스러스트면(319)에 접하는 제1 개구단(3161)과 상기 압축실(P)에 접하는 제2 개구단(3162)을 가지도록 관통 형성된다. 상기 제2 개구단(3162)은 도 7에서와 같이 상기 배압구멍(315)의 제2 개구단(3152)과 중첩되지 않고 상기 흡입홈(313)을 기준으로 상기 배압구멍(315)의 제2 개구단(3152)보다 흡입홈(또는, 흡입실)(313)에 근접한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 연통구멍(316)의 제2 개구단(3162)이 너무 토출측으로 근접되는 위치에 형성되는 경우에는 상기 연통구멍내 압력이 높아져 오히려 오일유입이 원활하지 않거나 압축손실이 발생할 수 있으므로 도 10에서와 같이 상기 연통구멍(316)의 출구인 제2 개구단(3162)이 열리는 시점은 흡입 완료 시점, 즉 선회랩(322)의 외곽단 외측면이 고정랩(312)의 외곽단 내측면에 접촉된 시점과 그 시점으로부터 크랭크각을 기준으로 대략 -60°이내에 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그리고 상기 연통구멍(316)의 제2 개구단(3162)은 양쪽 압축실에 각각 번갈아 독립적으로 연통될 수 있는 위치에 형성되는 것이 양쪽 압축실에 오일을 모두 공급할 수 있어 바람직하다. 그리고 상기 연통구멍(316)의 제2 개구단(3162)은 그 내경이 상기 선회랩(332)의 랩두께보다 크지 않게 형성되는 것이 양쪽 압축실 사이에서의 냉매누설을 방지할 수 있어 바람직하다.

도 11은 도 9에 따른 차압구멍을 확대하여 보인 종단면도, 도 12 및 도 13은 도 11에서 "II-II" 및 "III-III"선단면도이다. 도 11 내지 도 13에서와 같이, 상기 차압구멍(324)은 선회스크롤(32)의 경판부(321) 중심에서 외주면을 향해 반경방향으로 관통되도록 형성된다. 그리고 상기 차압구멍(324)에는 핀부재(325)가 반경방향으로 미끄러지도록 삽입되어 오일의 압력을 감압할 수 있는 감압부(3241)가 형성된다.

상기 감압부(3241)의 내경(D1)은 그 감압부(3241)로 유입되는 오일이 상기 핀부재(325)와의 사이로 흐르면서 압력이 감압될 수 있도록 상기 핀부재(325)의 외경(D2)보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 감압부(3241)의 일단 부위에는 그 감압부(3241)로 오일이 유입되도록 차압구멍의 입구(3242)가 형성되고, 상기 감압부(3241)의 타단 부위에는 그 감압부(3241)를 통과한 오일이 상기 연통구멍(316)을 향해 상기 선회스크롤(32)과 고정스크롤(31) 사이의 스러스트 베어링면(329)으로 유출될 수 있도록 차압구멍의 출구(3243)가 형성된다.

상기 차압구멍의 입구(3242)와 출구(3243) 사이의 길이(L1)는 상기 핀부재가 감압부에서 움직일 수 있도록 그 핀부재의 길이(L2)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 차압구멍의 입구(3241)는 상기 오일유로(231)를 통해 흡인되는 오일이 상기 선회스크롤(32)의 보스부(323)와 메인프레임(11)의 축수부(113) 사이를 윤활한 후에 상기 차압구멍의 입구(3241)로 유입될 수 있도록 형성하는 것이 상기 선회스크롤(32)의 원활한 윤활을 위해 바람직하다. 이를 위해, 도 10에서와 같이 상기 차압구멍(324)의 입구(3241)는 상기 보스부(323)의 중심을 기준으로 그 보스부(323)의 외주면 보다 외곽, 즉 상기 축수부(113)와 실링부재(114) 사이에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 차압구멍(324)의 출구(3242) 또는 상기 연통구멍(316)의 제1 개구단(3161) 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 차압구멍(324)이나 연통구멍(316)의 단면적보다 넓은 단면적을 가지는 연통홈(도면에서는 연통구멍의 제1 개구단에 형성됨)(3163)을 형성하는 것이 오일흡인량을 높일 수 있다.

그리고 상기 차압구멍의 출구(3243) 주변에는 상기 감압부(3241)를 통과한 오일이 팽창할 수 있도록 상기 감압부(3241)의 내경(D1)보다 큰 내경(D3)을 갖도록 팽창부(3244)가 형성된다. 상기 팽창부(3244)에 감압부(3241)가 연통되는 것이 바람직하다.

상기 팽창부(3244)의 길이(L3)는 상기 핀부재가 팽창부와 감압부에 걸쳐 놓일 수 있도록 상기 핀부재(325)의 길이(L2)보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기에서는 상기 쉘(10)의 내부공간에 저장되는 오일은 압력차에 의해 고압부인 쉘(10)의 내부공간에서 저압부인 압축실(P)로 흡인된다.

도 14는 도 9에 따른 차압유로를 통해 오일이 공급되는 과정을 보인 종단면도이다. 도 14에서와 같이, 상기 크랭크축(23)의 오일유로(231)를 통해 선회스크롤(31)의 보스부(323)로 유입되는 오일은 그 보스부(323)의 외주면으로 이동하여 상기 선회스크롤(32)과 메인프레임(11) 사이의 스러스트 베어링면으로 이동을 하게 된다.

상기 메인프레임(11)과 선회스크롤(32) 사이의 스러스트 베어링면으로 이동하는 오일의 일부가 상기 차압구멍(324)의 입구(3242)를 통해 감압부(3241)로 유입된다.

상기 감압부(3241)로 유입되는 오일은 그 감압부(3241)의 내주면과 핀부재(325)의 외주면 사이에 형성되는 틈새(도 12에 도시)(t)를 통해 상기 차압구멍(324)의 출구(3243)측, 또는 팽창부가 형성된 경우에는 팽창부(3244)로 이동하였다가 상기 차압구멍(324)의 출구(3243)를 통해 상기 고정스크롤(31)과 선회스크롤(32) 사이의 스러스트 베어링면(319)(329)으로 이동하게 된다.

이 오일은 상기 연통구멍(316)의 제1 개구단(3161)을 통해 유입되었다가 상기 연통구멍(316)의 제2 개구단(3162)을 통해 흡입실(313)로 유입된다.

한편, 상기 팽창부는 핀부재에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 15에서와 같이 상기 감압부(3241)의 내경(D1)은 동일하게 유지하면서도 상기 핀부재(325)가 대경부(3251)와 소경부(3252)를 가지도록 다단으로 형성되어 그 중 소경부(3252)가 팽창부를 이룰 수 있다.

상기 대경부(3251)의 외경(D2)은 전술한 실시예에서와 같은 핀부재(325)의 외경(D2)과 동일하고, 상기 소경부(3252)의 외경(D4)은 도 11에 도시된 실시예에서의 팽창부(3244)의 내경(D3)과 핀부재(325)의 외경(D2) 사이의 틈새만큼 간격을 가질 수 있도록 형성된다.

상기와 같이 핀부재에 팽창부가 형성된 경우에도 그 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 스크롤 압축기에서 오일공급장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 상기 오일회수펌프의 유입구와 유출구가 한 개씩 형성되어 유입구는 오일회수관에, 유출구는 쉘의 내부공간에 각각 연통되도록 형성되는 것이었으나, 본 실시예의 오일회수펌프(52)는 도 16에서와 같이 두 개의 유입구와 한 개의 유출구가 형성되도록 하는 것이다.

이 경우, 상기 오일회수펌프(52)의 두 개의 유입구(5231)(5232)는 각각 오일회수관(51)과 쉘(10)의 내부공간에 연통되도록 하는 반면 한 개의 유출구(5234)는 크랭크축(23)의 오일유로(231)에 직접 연통되도록 할 수도 있다. 그리고 상기 유출구(5234)에는 일정량의 오일이 저장될 수 있도록 저유부(5236)가 더 형성되고, 상기 저유부(5236)는 크랭크축(23)의 오일유로(231)에 연통되도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기의 경우에도 상기 오일유로(231)의 압력, 정확하게는 상기 펌프커버(523)의 저유부(5236) 압력이 압축실(P)의 압력에 비해 고압이 되므로 상기 오일회수관(51)을 통해 회수되는 오일과 쉘(10)의 내부공간에서 펌핑되는 오일이 차압에 의해 압축실(P)로 흡인될 수 있을 뿐만 아니라 상기 오일회수펌프(52)의 펌핑력에 의해서도 압축실(P)로 흡상될 수 있어 저속운전과 운전초기에도 오일이 압축실로 원활하게 공급될 수 있다.

한편, 본 발명의 스크롤 압축기의 오일공급장치에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예들은 상기 오일회수펌프가 쉘의 안쪽에 설치되거나 상기 구동모터의 구동력을 이용하도록 그 구동모터에 결합되는 것이나, 본 실시예는 도 17에서와 같이 상기 쉘(10)의 외곽에 오일회수부(50)의 오일회수펌프(52)가 설치되고 상기 구동모터(20)와는 별개의 구동원을 이용하여 작동되도록 설치되는 것이다. 이를 위해, 상기 오일회수펌프(52)는 상기 쉘(10)의 외곽에서 오일회수관(51)의 중간에 설치되고, 상기 구동모터(20)의 회전속도와 연동되어 회전속도가 가감될 수 있는 인버터 모터가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 오일회수관(51)은 그 출구가 상기 크랭크축(23)의 오일유로(231)에 직접 연결될 수도 있으나, 경우에 따라서는 상기 쉘(10)의 내부공간에 연결될 수도 있다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기에서 오일이 압축실로 펌핑되도록 하는 기본적인 구성과 그에 따른 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하다. 다만, 본 실시예의 스크롤 압축기에서는 상기 오일을 펌핑하기 위한 펌프가 쉘(10)의 내부에 설치되지 않고 쉘(10)의 외부에 설치되며 상기 오일회수관(51)이 쉘(10)의 내부공간에 연통되도록 연결됨에 따라 상기 오일속에 함유될 수 있는 이물질이 상기 쉘(10)의 내부공간에서 걸러지게 되고 이를 통해 상기 베어링면이나 스러스트면 또는 압축실(P)로 공급되는 오일이 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있고 상기 오일회수펌프(52)가 쉘(10)의 외부에 설치됨에 따라 그만큼 오일회수펌프(52)의 유지관리가 용이하게 될 수 있다.

이상에서는, 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하였으나 본 발명은 스크롤 압축기에만 한정되는 것이 아니라 로터리 압축기 등 구동모터와 압축유닛가 동일한 쉘의 내부에 설치되는 소위 밀폐형 압축기에는 동일하게 적용될 수 있다.

10 : 쉘 11 : 메인프레임
113 : 축수부 114 : 실링부재
12 : 서브프레임 13 : 흡입관
14 : 토출관 20 : 구동모터
21 : 고정자 22 : 회전자
23 : 크랭크축 231 : 오일유로
30 : 압축유닛 31 : 고정스크롤
312 : 고정랩 313 : 흡입홈
315 : 배기구멍 316 : 연통구멍
32 : 선회스크롤 322 : 선회랩
323 : 보스부 324 : 차압구멍
3241 : 감압부 3242 : 입구
3243 : 출구 3244 : 팽창부
325 : 핀부재 3251 : 대경부
3252 : 소경부 40 : 오일분리부
50 : 오일회수부 51 : 오일회수관
52 : 오일회수펌프 523 : 펌프커버
5231,5232 : 유입구 5234 : 유출구
5235 : 오일구멍 524 : 급유관
P : 압축실 S1 : 배압실

Claims (15)

1. 토출압이 채워지는 내부공간에 소정량의 오일이 수용되는 쉘;
   상기 쉘의 내부공간에 설치되는 구동모터;
   상기 구동모터의 회전자에 결합되고 오일유로가 관통 형성되는 크랭크축;
   상기 쉘의 내부공간에 고정되고 고정랩이 형성되는 고정스크롤; 및
   상기 고정랩에 맞물리도록 선회랩이 구비되고 상기 크랭크축에 편심지게 결합되어 상기 고정스크롤에 대해 선회운동을 하면서 그 고정스크롤과 함께 압축실을 형성하는 선회스크롤;을 포함하고,
   상기 선회스크롤에는 상기 쉘의 내부공간에 형성되는 고압부와 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 압축실 사이를 연통시키도록 입구와 출구를 가지는 차압구멍이 형성되며,
   상기 차압구멍에는 핀부재가 삽입되어 오일을 감압하기 위한 감압부가 형성되고, 상기 감압부의 내경(D1)은 상기 핀부재의 외경(D2)보다 크게 형성되며,
   상기 감압부의 양단 부위에는 상기 고압부로부터 오일이 차압구멍으로 유입되는 입구와 그 차압구멍에서 상기 압축실로 오일이 유출되는 출구가 형성되고, 상기 차압구멍의 입구와 출구 사이의 길이(L1)는 상기 핀부재의 길이(L2)보다 길게 형성되는 스크롤 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차압구멍의 출구측에는 내경(D3)이 확장되는 팽창부가 상기 감압부에 연이어 형성되는 스크롤 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 팽창부의 길이(L3)는 상기 핀부재의 길이(L2) 보다 짧게 형성되는 스크롤 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 핀부재는 대경부와 소경부를 갖는 다단 형상으로 형성되고, 상기 소경부는 상기 차압구멍의 출구측에 대응되는 단부에 형성되는 스크롤 압축기.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 고정스크롤에는 상기 고압부에 연통되는 제1 개구단과 그 제1 개구단에 연통되어 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 저압부에 연통되도록 제2 개구단을 갖는 연통구멍이 형성되고,
   상기 선회랩의 흡입측 끝단이 상기 고정랩의 측면에 접촉되는 시점을 흡입완료시점이라고 할 때 그 흡입완료시점을 기준으로 크랭크각이 0 ~ -60°사이에서 상기 제2 개구단이 열리도록 형성되는 스크롤 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 선회스크롤은 상기 크랭크축이 결합되는 보스부가 형성되고, 상기 연통구멍의 제1 개구단은 상기 보스부의 외주면보다 반경방향으로 외곽에 형성되는 스크롤 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 선회스크롤은 상기 쉘에 고정되는 프레임의 스러스트 베어링면에 스러스트 방향으로 지지되고, 상기 프레임에는 상기 보스부가 선회 가능하게 삽입되는 축수부가 형성되며, 상기 프레임의 스러스트 베어링면과 이에 접하는 상기 선회스크롤의 스러스트 베어링면에는 실링부재가 구비되고,
   상기 연통구멍의 제1 개구단은 상기 보스부와 실링부재 사이에 위치하도록 형성되는 스크롤 압축기.
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