KR101586473B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

스크롤 압축기에 관한 발명이 개시된다. 개시된 스크롤 압축기는, 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 고정랩을 구비하며, 유체가 유입되는 복수 개의 고정스크롤부재와, 고정랩에 대향하여 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 선회랩을 구비하며, 복수 개의 고정스크롤부재 각각에 대응하여 편심 회전하여 유체를 압축시키는 복수 개의 선회스크롤부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로 보다 상세하게는, 냉매 등의 유체의 누출을 줄이고, 압축 효율을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 냉매 등의 유체를 압축시키는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔다. 압축기는 작동 방식에 따라 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과, 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식으로 나뉜다.
왕복식 압축기는 구동원의 구동력을, 크랭크를 사용하여 복수 개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식으로 나뉘고, 회전식 압축기는 회전하는 회전자리축과 베인을 사용하는 베인 회전자리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식으로 나뉜다.
본 발명의 배경기술은 공개특허공보 제10-2013-0094646호(2013.08.26 공개, 발명의 명칭: 스크롤 압축기)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 냉매 등의 유체를 압축시키기 위한 장치의 크기 및 유체의 누출을 줄이고 압축효율을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는: 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 고정랩을 구비하며, 유체가 유입되는 복수 개의 고정스크롤부재; 및 상기 고정랩에 대향하여 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 선회랩을 구비하며, 복수 개의 상기 고정스크롤부재 각각에 대응하여 편심 회전하여 유체를 압축시키는 복수 개의 선회스크롤부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 고정스크롤부재는, 상기 고정랩이 결합되는 고정판부; 상기 고정판부의 외주를 따라 돌출 형성되며, 상기 고정랩을 둘러싸는 고정벽부; 및 상기 고정판부의 회전 중심에 형성되며, 상기 선회랩의 이동에 따라 유체가 배출되는 배출홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 스크롤 압축기는, 상기 고정벽부의 외주면에 구비되어 상기 고정벽부를 냉각시키는 냉각부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 냉각부재는 냉각핀 또는 펠티에소자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 선회스크롤부재는, 일면에 상기 선회랩이 결합되는 선회판부; 및 상기 선회판부의 회전 중심에 돌출 형성되며, 상기 고정스크롤부재를 관통하여 복수 개의 상기 선회판부를 연결하는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 연결부는, 상기 고정스크롤부재를 관통하여 형성되며, 복수 개의 상기 선회판의 회전 중심을 연결하는 연결로드; 및 상기 연결로드에 구비되며, 상기 연결로드를 상기 선회판에 고정시키는 연결로드고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 스크롤 압축기는, 상기 선회판과 상기 고정판 사이에 위치하여 상기 선회판부의 회전 이동을 안내하는 회전안내부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 회전안내부재는, 상기 선회판부의 회전중심에서 편심되게 위치하며, 상기 선회판부의 회전경로에 대응하여 상기 선회판부의 일면에 오목하게 형성되는 회전안내부; 및 상기 고정판부에 돌출 형성되며, 상기 회전안내부에 접하도록 위치하여 상기 선회판부의 회전이동을 안내하는 회전안내돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 고정스크롤부재는 회전중심축이 일치하도록 직렬로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 선회스크롤부재는 회전중심축이 일치하도록 직렬로 배열되 는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 선회랩의 외주단부는, 복수 개의 상기 선회스크롤부재의 회전 중심축에 대하여 동일한 위상각으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 복수 개의 고정스크롤부재와, 복수 개의 선회스크롤부재를 이용하여 유체를 다단 압축하므로, 장치의 크기를 줄일 수 있고, 유체의 누출을 줄일 수 있으므로 압축효율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 연결부재를 이용하여 복수 개의 선회스크롤부재를 연결시키므로, 단일의 구동부를 이용하여 다단 압축을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 냉각부재를 적용하여 냉매 등의 유체의 온도를 낮추어 압축효율이 상승하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 전방 사시도이다.
도 3 및 도 4는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 T-S 선도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부재의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부재가 적용된 스크롤 압축기의 T-S선도이다.
도 10 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 선회스크롤부재의 배열을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
본 실시예에서 고정스크롤부재 및 선회스크롤부재는 2개 이상의 복수 개가 구비될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 2개의 고정스크롤부재와 2개의 선회스크롤부재가 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달리 볼 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 전방 사시도이고, 도 3 및 도 4는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)는 고정스크롤부재(100, 200) 및 선회스크롤부재(300, 400)를 포함한다.
고정스크롤부재(100, 200)는 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 고정랩(130, 230)을 구비하며, 내측으로 냉매 등의 유체가 유입된다. 고정랩(130, 230)은 후술할 선회랩(330, 430)과 복수의 지점에서 접하게 되며, 선회랩(330, 430)과의 사이에 압축실이 형성된다.
고정스크롤부재(100, 200)와 선회스크롤부재(300, 400)는 복수 개 구비되며 각각은 직렬로 배열되고, 순차적으로 유체를 압축한다. 즉 제1고정스크롤부재(100)와 제1선회스크롤부재(300)에 의하여 압축된 유체는 제2고정스크롤부재(200)와 제2선회스크롤부재(400)에 전달되고, 제2고정스크롤부재(200)에 대하여 편심회전하는 제2선회스크롤부재(400)에 의하여 재압축된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 T-S 선도이다.
도 5에서 Psuc는 제1고정스크롤부재(100)에 유입되는 유체의 압력, Pint는 제1고정스크롤부재(100)와 제1선회스크롤부재(300)에 의하여 압축된 유체의 압력, Pdis는 제2고정스크롤부재(200) 및 제2선회스크롤부재(400)에 의하여 다시 압축된 유체의 압력을 의미한다.
도 5를 참조하면 단일 압축기를 이용하여 Psuc에서 Pdis로 압축하는 경우에 비하여 2차례에 걸쳐 압축한 경우에 동일한 압력조건으로 배출되는 유체의 온도가 낮아지게 되며, (T1>T2) 결국 엔트로피가 적게 증가하였음을 나타낸다.
이러한 결과는 다단 압축일 경우 단일 압축공정에 비하여 각 스크롤 부재 내의 압축비가 상대적으로 낮기 때문에 압축과정 중 가스의 누출이 적고, 열전달이 줄어들기 때문이며, 이는 곧 압축효율이 상대적으로 높다는 것을 의미한다.
설명의 편의를 위하여 2개의 고정스크롤부재(100, 200)와 2개의 선회스크롤부재(300, 400)가 적용되는 경우를 예로 들었으나, 2개의 고정스크롤부재(100, 200)와 2개의 선회스크롤부재(300, 400)에 의하여 압축된 유체는 제3, 제4의 고정스크롤부재(100, 200) 및 선회스크롤부재(300, 400)에 의하여 재차 압축될 수 있음은 물론이다. 이하 2개의 고정스크롤부재(100, 200)와 2개의 선회스크롤부재(300, 400)가 적용되는 것을 예로 들어 설명한다.
본 실시예에서 제1고정스크롤부재(100)는 제1고정판부(110), 제1고정벽부(150) 및 제1배출홀부(170)를 포함한다.
제1고정판부(110)에는 제1고정랩(130)이 결합된다. 본 실시예에서 제1고정판부(110)는 원판 형상이며, 일면에 제1고정랩(130)이 결합된다. 제1고정판부(110)의 중심부에는 제1배출홀부(170)가 형성되어, 제1고정랩(130)에 대한 후술할 제1선회랩(330)의 이동에 따라 압축된 냉매 등의 유체가 제1배출홀부(170)에 의해 배출된다.
제1고정랩(130)은 제1고정판부(110)의 회전 중심을 향하여 와류형으로 수렴하도록 형성된다. 본 실시예에서 제1고정랩(130)은 제1고정판부(110)와 일체로 형성된다.
제1고정벽부(150)는 제1고정판부(110)의 외주를 따라 돌출 형성되어 제1고정랩(130)을 둘러싼다. 본 실시예에서 제1고정벽부(150)는 원통 형상이며 측면을 관통하여 유체가 유입되는 제1유입홀부(151)가 형성된다.
본 실시예에서 제2고정스크롤부재(200)는 제2고정판부(210), 제2고정벽부(250) 및 제2배출홀부(270)를 포함한다.
제2고정판부(210)에는 제2고정랩(230)이 결합된다. 본 실시예에서 제2고정판부(210)는 원판 형상이며, 일면에 제2고정랩(230)이 결합된다. 제2고정판부(210)의 중심부에는 제2배출홀부(270)가 형성되어, 제2고정랩(230)에 대한 제2선회랩(430)의 이동에 따라 압축된 냉매 등의 유체가 제2배출홀부(270)에 의해 배출된다.
제2고정랩(230)은 제2고정판부(210)의 회전 중심을 향하여 와류형으로 수렴하도록 형성된다. 본 실시예에서 제2고정랩(230)은 제1고정랩(130)과 와류의 진행방향이 동일하며, 제2고정판부(210)의 회전중심축을 기준으로 하는 제2고정랩외주단부(231)의 위상은 제1고정랩외주단부(131)의 위상과 동일하게 위치한다.
제1고정랩(130)과 제2고정랩(230)의 와류 진행 방향 및 외주단부(131, 231)의 위상을 동일하게 하여, 제1고정랩(130)과 제2고정랩(230)에 대향하여 회전하는 제1선회랩(330)과 제2선회랩(430)가 동일한 위상으로 편심회전 하는 경우 복수의 고정랩(130, 230)과 선회랩(330, 430) 사이에 유체가 유입되는 시점 및 복수의 배출홀부(170, 270)를 통하여 유체가 배출되는 시점을 각각 동일하게 함으로써, 장치의 작동 및 유압의 제어가 용이해진다.
제2고정벽부(250)는 제2고정판부(210)의 외주를 따라 제2고정판부(210)의 일면에 돌출 형성되어, 제2고정랩(230)을 둘러싼다. 본 실시예에서 제2고정벽부(250)의 상단부는 제1고정판부(110)의 하측면의 유출방지돌기부(111)와 접하여 유체가 외부로 유출되는 것을 방지한다.
제2고정벽부(250)와 제1고정판부(110) 사이로 유체가 유출되는 것을 방지하기 위하여 제1고정판부(110)에는 제2고정벽부(250)의 내주면에 접하도록 고리모양으로 돌출되는 유출방지돌기부(111)가 형성된다.
본 실시예에서 스크롤 압축기(1)는 제1고정벽부(150) 또는 제2고정벽부(250) 중 적어도 어느 하나의 외주면에 구비되어 고정벽부(150, 250)를 냉각시키는 냉각부재(500)를 더 포함한다.
고정스크롤부재(100, 200)는 선회스크롤부재(300, 400)와의 상대 이동에 의해 유체를 압축시키는 과정에서 유체의 온도 상승과, 선회스크롤부재(300, 400)와의 마찰력에 의해 온도가 상승되는데, 냉각부재(500)는 고정스크롤부재(100, 200)의 온도를 낮추어 압축효율을 향상시킨다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부재의 실시예를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부재가 적용된 스크롤 압축기의 T-S선도이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 냉각부재(500)는 냉매 등의 유체와의 접촉면적을 넓혀 냉각 성능을 향상시키는 냉각핀(510), 또는 펠티에소자(550) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
냉각핀(510) 및 펠티에소자(550)의 작동원리는 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면 ℓ3은 단일 압축의 경우, ℓ4는 냉각부재의 적용이 없는 경우의 다단 압축, ℓ5는 냉각부재(500)를 적용한 경우의 다단 압축 과정을 나타내는데, 냉각부재(500)의 적용이 없는 경우에 비하여 냉각부재(500)를 적용하는 경우 엔트로피의 증가량이 적음을 의미하고, 결국 압축효율이 냉각부재(500)를 적용하지 않는 경우에 비하여 상승하였음을 의미한다.
본 실시예에서 선회스크롤부재(300, 400)는 고정랩(130, 230)에 대향하여 중심을 향하도록 와류형으로 형성되는 선회랩(330, 430)을 구비하며, 복수 개의 고정스크롤부재(100, 200)에 대하여 편심 회전하여 유체를 압축시킨다.
본 실시예에서 제1선회스크롤부재(300)는 제1선회판부(310) 및 연결부(370)를 포함한다.
제1선회판부(310)는 일면에 제1선회랩(330)이 구비된다. 본 실시예에서 제1선회판부(310)는 일면이 제1고정판부(110)와 평행하게 마주하도록 위치하며, 제1고정판부(110)와의 사이에 제1고정랩(130)과 제1선회랩(330)이 위치한다. 제1선회판부(310)의 타측면 대략 중심에는 제1선회판부(310)를 편심회전 시키는 구동부(미도시)가 안착될 수 있도록 오목하게 형성되는 구동부안착홈부(311)가 형성된다.
제1선회랩(330)은 제1고정랩(130)과 복수의 지점에서 접하게 되는데, 이에 따라 제1선회랩(330), 제2고정랩(230), 제1고정판부(110), 제1선회판부(310)로 둘러싸인 복수의 압축실이 형성된다. 압축실은 제1선회판부(310)의 회전에 의하여 제1고정랩(130)의 중심측으로 이동되면서 체적이 줄어들게 되고, 압축실 내부의 유체의 압력이 상승된다.
선회랩(330, 430)의 고정랩(130, 230)에 대한 상대 운동에 의한 압축실의 이동 및 유체의 가압은 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 10 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부를 나타내는 도면이다.
도 10 내지 11을 참조하면, 연결부(370)는 제1선회판부(310)의 회전 중심에서 제2선회판부(410) 측으로 돌출 형성되며, 제1고정판부(110)를 관통하여 제2선회판부(410)에 연결된다. 연결부(370)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 봉 형상으로 형성된다. 연결부(370)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 제1선회판부(310)와 일체로써 형성되거나 단부가 제1선회판부(310)와의 사이에 베어링 등에 의하여 회전 가능하게 결합될 수 있다.
본 실시예에서 연결부(370)는 연결로드(371) 및 연결로드고정부(375)를 포함한다.
연결로드(371)는 양단부가 각각 제1선회판부(310)와 제2선회판부(410)에 연결되며, 제1고정판부(110)를 관통하여 제1선회판부(310)와 제2선회판부(410)를 하나의 구동부에 의하여 회전되도록 한다. 본 실시예에서 연결로드(371)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 제1선회판부(310)와 일체로 형성되거나, 별물로 구비되어 베어링으로 예시되는 연결로드고정부b(375b)에 의하여 회전 가능하게 결합된다.
연결로드고정부(375)는 연결로드(371)에 구비되며, 연결로드(371)를 선회판부(310, 410)의 연결로드결합홈부(415)에 고정시킨다. 본 실시예에서 연결로드고정부(375)는 연결로드(371)를 선회판부(310, 410)에 고정 또는 회전 가능하게 결합시키는 사상안에서 연결로드고정부(375), 연결로드고정부a(375a) 및 연결로드고정부b(375b) 외에도 다양한 실시예가 가능하다.
예를 들어 '+' 형상으로 형성되는 연결로드고정부a(375a)의 경우 연결로드홈부(373)에 끼워진 상태에서 연결로드(371)와 함께 연결로드결합홈부(415)에 삽입되며, 연결로드고정부a(375a)의 단부는 연결로드걸림홈부(416)에 의해 걸리도록 구비되어 연결로드(371)가 제2선회판부(410)에 대하여 회전이 제한되도록 결합시킬 수 있다.
제2선회스크롤부재(400)는 제1고정스크롤부재(100)와 제2고정스크롤부재(200) 사이에 개재되며 제2고정스크롤부재(200)에 대하여 편심회전하여 유체를 압축한다.
본 실시예에서 제2선회스크롤부재(400)는 제2선회판부(410) 및 제2선회랩(430)을 포함한다.
제2선회판부(410)는 일면에 제2선회랩(430)이 구비된다. 본 실시예에서 제2선회판부(410)는 제1고정판부(110)와 평행하게 마주하도록 위치하며, 제1고정판부(110)와의 사이에 제1고정랩(130)과 제1선회랩(330)이 위치한다. 제1선회판부(310)의 타측면 대략 중심에는 제1선회판부(310)를 편심회전 시키는 구동부가 안착될 수 있도록 오목하게 형성되는 구동부안착홈부(311)가 형성된다.
본 실시예에서 제2선회판부(410)는 제1고정판부(110)와 제2고정판부(210)의 사이에 개재되며, 제2고정판부(210)와 대향하는 면에 연결로드(371)가 연결로드고정부(375) 등에 의하여 끼움 결합된다.
냉매 등의 유체는 제2선회스크롤부재(400)가 회전할 때 제2선회스크롤부재(400)와 제2고정스크롤부재(200) 사이에 발생되는 공간을 통하여 유입된다.
제2선회랩(430)은 제2고정랩(230)과 복수의 지점에서 접하게 되는데, 이에 따라 제2선회랩(430), 제2고정랩(230), 제2고정판부(210) 및 제2선회판부(410)로 둘러싸인 복수의 압축실이 형성된다. 압축실은 제2선회판부(410)의 회전에 의하여 제2고정랩(230)의 중심측으로 이동되면서 체적이 줄어들게 되고, 압축실 내부의 유체의 압력이 상승된다.
제1고정스크롤부재(100)와 제2고정스크롤부재(200)는 직렬로 배열되며, 연결부(370)에 의하여 제1선회스크롤부재(300)와 제2선회스크롤부재(400)가 직렬로 배열되고, 동일한 위상으로 각각 제1고정스크롤부재(100)와 제2고정스크롤부재(200)에 대하여 편심회전된다.
제1고정스크롤부재(100)와 제2고정스크롤부재(200)가 직렬로 배열되면, 제1고정스크롤부재(100) 및 제2고정스크롤부재(200) 각각에 대하여 편심회전하는 제1선회스크롤부재(300) 및 제2선회스크롤부재(400)의 작동을 하나의 구동부로 제어할 수 있으며 유체의 흡입 및 압축과정이 동시에 이뤄지게 된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 선회스크롤부재의 배열을 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 제1선회랩외주단부(331)는 제2선회랩외주단부(431)와 동일한 위상각으로 회전하여 각각 제1고정랩(130) 및 제2고정랩(230)과의 사이의 대응되는 위치에 압축실이 형성되므로 동작의 제어가 용이하게 된다.
본 실시예에서 스크롤 압축기(1)는 회전안내부재(600)를 더 포함한다.
회전안내부재(600)는 제1선회스크롤부재(300) 또는 제2선회스크롤부재(400)의 일면에 형성되어 제1선회스크롤부재(300) 또는 제2선회스크롤부재(400)의 이동을 안내한다.
회전안내부(610)는 제1선회스크롤부재(300)와 스크롤 압축기(1)의 하우징 사이에 위치하거나, 제2선회스크롤부재(400)와 제1고정스크롤부재(100) 사이에 개재될 수 있는데. 설명의 편의를 위하여 제2선회스크롤부재(400)와 제1고정스크롤부재(100) 사이에 개재되는 것을 예로 들어 설명한다.
본 실시예에서 회전안내부재(600)는 회전안내부(610) 및 회전안내돌출부(630)를 포함한다.
회전안내부(610)는 제2선회판부(410)의 회전중심에서 편심되게 위치하며, 제2선회판부(410)의 회전경로에 대응하여 제2선회판부(410)의 일면에 오목하게 형성된다.
회전안내돌출부(630)는 제1고정판부(110)에 돌출 형성되며, 회전안내부(610)의 내주면에 접하도록 위치하여 제2선회판부(410)의 회전 경로를 안내한다. 본 실시예에서 회전안내돌출부(630)는 봉(핀) 형상으로 형성되며 제1고정판부(110)에 형성된 회전안내돌기안착부(113)에 끼움 결합된다.
제2선회판부(410)가 연결로드(371)에 의하여 편심회전할 때, 회전안내부(610)의 내주면이 회전안내돌출부(630)에 접촉된 상태로 회전되므로 제2선회판부(410)의 이동 방향을 제한할 수 있다. 또한 회전안내부(610)는 회전안내부(610)와 회전안내돌출부(630) 사이에 회전안내라이너부(650)를 위치시켜 제2선회판부(410)의 이동 방향을 보다 정확하게 제한할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기(1)의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
제1유입홀부(151)를 통하여 제1고정스크롤부재(100)와 제1선회스크롤부재(300) 사이로의 유체가 유입된다. 유체가 유입된 상태에서 구동부가 작동하여 제1선회판부(310)를 편심회전하면 제1선회랩(330)이 제1고정랩(130)에 복수의 지점에서 접한 상태로 선회하므로 제1고정랩(130)과 제1선회랩(330) 사이의 밀폐된 공간은 복수의 압축실로 구획된다.
복수의 압축실은 제1선회랩(330)의 선회 이동에 따라 제1고정랩(130)의 중심측으로 이동되면서 체적이 줄어들게 되고, 유체의 압력이 상승된다.
압축실이 제1고정판부(110)의 대략 중심에 다다르면 제1배출홀부(170)를 통하여 압축된 유체가 배출되며, 제2고정판부(210)와 제2선회판부(410) 사이로 유입된다.
제2고정판부(210)와 제2선회판부(410) 사이로 진입되는 유체는 제2선회랩(430)의 선회에 의하여 제2고정랩(230)과 제2선회랩(430) 사이에서 압축되며, 제2고정랩(230)의 중심측으로 이동되고 제2배출홀부(270)를 통하여 배출된다. 제1선회판부(310)와 제2선회판부(410)는 연결부(370)에 의하여 연결되어 동시에 회전되므로 상술한 2단계의 압축과정은 하나의 구동부에 의하여 동시에 진행된다.
2번의 압축과정을 거치는 유체의 압축비를 나타내는 식은 다음과 같다.
Figure 112014041846002-pat00001
(단, rp은 압축비, Pdis는 압축기로부터 배출되는 유체의 압력, Psuc는 압축기로 유입되는 유체의압력에 해당한다.)
따라서 본 실시예에서 스크롤 압축기(1)는 높은 압축비를 필요로 하는 경우 복수 개의 고정스크롤부재(100, 200) 및 선회스크롤부재(300, 400)를 이용하여 상대적으로 낮은 압축비로 다단 압축한다. 따라서 본 실시예에서 스크롤 압축기(1)는 높은 압축비를 적용할 때 큰 압력차에 의하여 발생되는 유체의 누출 등을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)는 단일의 구동부에 의하여 복수 개의 선회스크롤부재(300, 400)를 이동시키므로, 장치의 크기를 줄일 수 있고, 고용량의 유체를 압축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)는 냉각부재(500)를 이용하여 장치에적용되는 냉매를 포함한 유체의 열 에너지를 방출하므로 엔트로피의 증가량을 줄일 수 있으므로, 압축효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 스크롤 압축기 100: 제1고정스크롤부재
110: 제1고정판부 111: 유출방지돌기부
113: 회전안내돌기안착부 130: 제1고정랩
131: 제1고정랩외주단부 150: 제1고정벽부
151: 제1유입홀부 170: 제2배출홀부
200: 제2고정스크롤부재 210: 제2고정판부
230: 제2고정랩 231: 제2고정랩외주단부
250: 제2고정벽부 270: 제2배출홀부
300: 제1선회스크롤부재 310: 제1선회판부
311: 구동부안착홈부 330: 제1선회랩
331: 제1선회랩외주단부 370: 연결부
371: 연결로드 373: 연결로드홈부
375: 연결로드고정부 375a: 연결로드고정부a
375b: 연결로드고정부b 400: 제2선회스크롤부재
410: 제2선회판부 415: 연결로드결합홈부 416: 연결로드걸림홈부 430: 제2선회랩 431: 제2선회랩외주단부 500: 냉각부재 510: 냉각핀 550: 펠티에소자 600: 회전안내부재 610: 회전안내부 630: 회전안내돌출부 650: 회전안내라이너부 C: 회전 중심축

Claims (11)

  1. 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 고정랩을 구비하며, 유체가 유입되는 복수 개의 고정스크롤부재; 및
    상기 고정랩에 대향하여 중심을 향하여 수렴하도록 와류형으로 형성되는 선회랩을 구비하며, 복수 개의 상기 고정스크롤부재 각각에 대응하여 편심 회전하여 유체를 압축시키는 복수 개의 선회스크롤부재;를 포함하고,
    복수 개의 상기 선회스크롤부재는,
    일면에 상기 선회랩이 결합되는 선회판부; 및
    상기 선회판부의 회전 중심에 돌출 형성되며, 상기 고정스크롤부재를 관통하여 복수 개의 상기 선회판부를 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정스크롤부재는,
    상기 고정랩이 결합되는 고정판부;
    상기 고정판부의 외주를 따라 돌출 형성되며, 상기 고정랩을 둘러싸는 고정벽부; 및
    상기 고정판부의 회전 중심에 형성되며, 상기 선회랩의 이동에 따라 유체가 배출되는 배출홀부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고정벽부의 외주면에 구비되어 상기 고정벽부를 냉각시키는 냉각부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각부재는 냉각핀 또는 펠티에소자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 고정스크롤부재를 관통하여 형성되며, 복수 개의 상기 선회판의 회전 중심을 연결하는 연결로드; 및
    상기 연결로드에 구비되며, 상기 연결로드를 상기 선회판에 고정시키는 연결로드고정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선회판부와 상기 고정판부 사이에 위치하여 상기 선회판부의 회전 이동을 안내하는 회전안내부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 회전안내부재는,
    상기 선회판부의 회전중심에서 편심되게 위치하며, 상기 선회판부의 회전경로에 대응하여 상기 선회판부의 일면에 오목하게 형성되는 회전안내부; 및
    상기 고정판부에 돌출 형성되며, 상기 회전안내부에 접하도록 위치하여 상기 선회판부의 회전이동을 안내하는 회전안내돌출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 제 1항에 있어서
    복수 개의 상기 고정스크롤부재는 회전중심축이 일치하도록 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  10. 제 1항에 있어서,
    복수 개의 상기 선회스크롤부재는 회전중심축이 일치하도록 직렬로 배열되 는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    복수 개의 상기 선회랩의 외주단부는, 복수 개의 상기 선회스크롤부재의 회전 중심축에 대하여 동일한 위상각으로 회전하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

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