KR102319173B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 케이싱; 상기 케이싱에 구비되는 프레임; 상기 프레임에 고정되는 비선회 스크롤; 상기 프레임과 상기 비선회 스크롤 사이에서 선회운동을 하고, 상기 비선회 스크롤과 함께 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회 스크롤; 상기 프레임의 축수구멍을 관통하여 상기 선회 스크롤의 회전축 결합부에 회전 가능하게 결합되는 회전축; 및 상기 선회 스크롤을 상기 비선회 스크롤 측으로 가압하는 배압실을 구비하여 구성되고, 상기 회전축 결합부의 내부공간이 상기 배압실로 작용하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 적절한 배압력을 얻어 압축실의 축방향 누설을 방지하면서도 선회 스크롤과 비선회 스크롤 사이 마찰손실과 마모를 억제할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배압실로 선회 스크롤을 비선회 스크롤 측으로 가압할 수 있도록 한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류하게 된다.

상기 스크롤 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 각 스크롤 사이에 복수 개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심 방향으로 이동하면서 체적이 작아짐에 따라 냉매가 연속으로 흡입 압축되며 토출되는 방식이다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기를 보인 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내부공간에 메인 프레임(2)과 서브 프레임(3)이 횡방향으로 소정의 간격을 두고 배열되며, 상기 메인 프레임(2)과 상기 서브 프레임(3)의 사이에는 회전력을 발생시키는 구동모터(4)가 설치되고, 상기 구동모터(4)의 회전자(42) 중심에는 상기 메인 프레임(2)을 통과하며 후술할 선회 스크롤(7)에 결합되어 상기 구동모터(4)의 회전력을 전달하는 회전축(5)이 결합된다.

상기 케이싱(1)의 내부공간은 상기 메인 프레임(2)에 의해 흡입구(미도시)가 형성되는 흡입공간(V1)과 토출구(미도시)가 형성되는 토출공간(V2)으로 구획된다.

상기 흡입공간(V1)에는 비선회 스크롤(6)이 상기 메인 프레임(2)에 고정 설치되고, 상기 비선회 스크롤(6)과 상기 메인 프레임(2) 사이에는 상기 비선회 스크롤(6)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(C)을 형성하는 선회 스크롤(7)이 결합된다. 그리고, 상기 흡입공간(V1)에는 상기 비선회 스크롤(6)의 토출포트(612)를 밀봉하여 상기 토출공간(V2)에 연통되도록 중간공간(D)을 형성하는 토출커버(65)가 설치된다.

상기 토출공간(V2)에는 상기 구동모터(4)가 설치된다.

한편, 상기 메인 프레임(2)은, 원판형의 제1 경판부(21), 상기 제1 경판부(21)의 외주부에서 전방측으로 돌출되는 단차부(22), 상기 단차부(22)의 외주부에서 전방측으로 더 돌출되는 제1 측벽부(23) 및 상기 제1 경판부(21)의 외주부에서 후방측으로 돌출되는 제1 베어링 삽입부(24)를 구비하여 구성된다. 상기 제1 경판부(21)의 중심부에는 상기 회전축(5)이 관통하는 제1 축수구멍(212)과 상기 회전축(5)을 반경방향으로 지지하는 제1 베어링(25)이 구비된다. 여기서, 상기 단차부(22) 및 상기 제1 측벽부(23)는 상기 제1 축수구멍(212)과 동심을 이루는 환형으로 형성되고, 상기 단차부(22)의 전방면(221)은 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)보다 전방측으로 돌출되고, 상기 제1 측벽부(23)의 전방면(231)은 상기 단차부(22)의 전방면(221)보다 전방측으로 더 돌출된다. 이에 따라, 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)과 상기 단차부(22)의 내주면(222)은 상기 선회 스크롤(7)의 후술할 보스부(73)가 간섭없이 선회운동을 할 수 있는 제1 선회공간(E1)을 형성하고, 상기 단차부(22)의 전방면(221)과 상기 제1 측벽부(23)의 내주면(232)은 상기 선회 스크롤(7)의 후술할 제4 경판부(71)가 간섭없이 선회운동을 할 수 있는 제2 선회공간(E2)을 형성한다. 상기 제1 선회공간(E1)의 반경은 후술할 보스부(73)의 외주면(732)의 반경과 상기 선회 스크롤(7)의 선회반경의 합 이상으로 형성된다. 그리고, 상기 단차부(22)의 전방면(221)에는 그 단차부(22)와 상기 선회 스크롤(7)의 후술할 제4 경판부(71)에 밀착되어 상기 제1 선회공간(E1)과 상기 제2 선회공간(E2)을 서로 차단시키는 씰링부재(74)가 구비되는데, 상기 씰링부재(74)는 상기 제1 선회공간(E1)의 반경보다 크게 형성된다.

한편, 상기 선회 스크롤(7)은 원판형의 제4 경판부(71), 상기 제4 경판부(71)의 전방면에서 돌출되어 상기 비선회 스크롤(6)의 비선회 랩(63)과 치합되는 선회 랩(72) 및 상기 제4 경판부(71)의 후방면(712)에 구비되어 상기 회전축(5)과 결합되는 보스부(73)를 구비하여 구성된다. 상기 선회 스크롤(7)은 상기 제4 경판부(71)가 상기 제2 선회공간(E2)에 안착되고, 상기 보스부(73)가 상기 제1 선회공간(E1)에 안착되게 설치된다. 즉, 상기 선회 스크롤(7)은 상기 제4 경판부(71)의 후방면(712)의 외주부가 상기 단차부(22)의 전방면(221)에 지지되고, 상기 보스부(73)가 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)에 대향되게 설치된다. 상기 보스부(73)는 상기 제4 경판부(71)의 후방면(712)으로부터 환형으로 돌출된다. 그리고, 상기 보스부(73)는 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)과 이격되게 형성된다. 그리고, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)에는 상기 회전축(5)을 반경방향으로 지지하는 제3 베어링(75)이 구비된다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 상기 구동모터(4)에 전원이 인가되면, 상기 회전축(5)이 상기 구동모터(4)의 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 상기 선회 스크롤(7)이 선회운동을 하고, 이와 함께 상기 압축실(C)이 중심으로 이동되며 체적이 감소됨에 따라 냉매가스는 상기 흡입구(미도시)를 통해 상기 흡입공간(V1)으로 흡입되고, 이 냉매가스는 상기 비선회 스크롤(6)에 구비되는 흡입포트(611)를 통해 상기 압축실(C)로 흡입되어 압축되면서 상기 토출포트(612)를 통해 상기 중간공간(D)으로 토출된다. 상기 중간공간(D)의 냉매는 다시 상기 토출공간(V2)으로 이동되었다가 상기 토출구(미도시)를 통해 상기 케이싱(1)의 외부로 토출된다. 이러한 냉매의 흐름은 도 1에 점선 화살표로 도시되어 있다.

여기서, 상기 토출공간(V2)으로 이동된 냉매의 일부가 상기 제1 축수구멍(212)과 상기 회전축(5) 사이 간극을 통해 상기 제1 선회공간(E1)으로 유입된다. 상기 제1 선회공간(E1)으로 유입된 냉매는 상기 씰링부재(74)에 의해 상기 제2 선회공간(E2)으로 누설되는 것이 방지된다. 이에 따라, 상기 제1 선회공간(E1)에만 토출압이 인가된다. 토출압이 인가된 상기 제1 선회공간(E1)은 상기 선회 스크롤(7)을 상기 비선회 스크롤(6) 측으로 가압하는 배압실로 작용한다.

그러나, 이러한 종래의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 제1 선회공간(E1)이 배압실로 작용하고, 상기 제1 선회공간(E1)에는 압축실(C)의 축방향 누설을 방지하게 위해 토출압이 인가되는데, 상기 제1 선회공간(E1)의 반경은 상기 보스부(73)가 간섭되지 않도록 상기 보스부(73)의 외주면(732)의 반경과 상기 선회 스크롤(7)의 선회반경의 합보다 커야 한다. 이에 따라 토출압이 인가되는 배압면적이 상당히 넓게 되고, 배압력이 과도하게 높아져 선회 스크롤(7)과 비선회 스크롤(6) 사이 마찰손실과 마모가 증가되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 압축실의 축방향 누설을 방지하면서도 선회 스크롤과 비선회 스크롤 사이 마찰손실과 마모를 억제할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 측부에 구비되는 프레임; 상기 프레임에 고정되는 비선회 스크롤; 상기 프레임과 상기 비선회 스크롤 사이에서 선회운동을 하고, 상기 비선회 스크롤과 함께 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회 스크롤; 및 일측은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타측은 상기 선회 스크롤의 보스부에 회전 가능하게 결합되는 회전축;을 포함하고, 상기 선회 스크롤과 상기 프레임 사이에는 상기 보스부가 선회운동할 수 있는 선회공간이 구비되고, 상기 선회공간은 상기 보스부와 상기 프레임에 밀착되는 씰링부재에 의해 상기 보스부의 내부공간과 외부공간으로 구획되고, 상기 보스부의 내부공간은 상기 압축실로부터 토출되는 냉매의 일부가 유입되어 배압실을 형성하는 스크롤 압축기를 제공한다.

상기 보스부는 상기 선회 스크롤의 경판부로부터 환형으로 돌출 형성되고, 상기 씰링부재는 상기 보스부의 선단면에 형성될 수 있다.

상기 프레임에는 상기 회전축이 관통하는 축수구멍이 형성되고, 상기 축수구멍의 직경은 상기 씰링부재의 선회운동 궤적의 내경보다 작게 형성될 수 있다.

상기 보스부와 상기 회전축 사이에는 베어링이 개재되고, 상기 베어링에는 상기 보스부의 내부공간으로 유입되는 냉매가 통과할 수 있는 냉매유로가 구비될 수 있다.

상기 베어링은, 상기 보스부의 내주면에 밀착되는 외륜; 상기 회전축에 밀착되는 내륜; 및 상기 외륜과 상시 내륜 사이에 개재되는 복수의 볼;을 포함하는 볼 베어링으로 형성되고, 상기 냉매유로는 상기 외륜, 상기 내륜 및 상기 복수의 볼로 이루어지는 공간으로 형성될 수 있다.

상기 베어링은 부시 베어링으로 형성되고, 상기 냉매유로는 상기 부시 베어링의 내부를 축방향으로 관통하여 형성되는 공극으로 형성될 수 있다.

상기 압축실에서 압축된 냉매는 상기 밀폐용기의 내부공간으로 토출되고, 상기 프레임에는 상기 밀폐용기의 내부공간과 상기 보스부의 내부공간을 연통시키는 연통유로가 형성될 수 있다.

상기 선회 스크롤에는 상기 압축실 중 토출압이 인가되는 압축실과 상기 보스부의 내부공간을 연통시키는 연통유로가 형성될 수 있다.

상기 선회 스크롤 또는 상기 비선회 스크롤에는 상기 압축실 중 중간압이 인가되는 압축실과 상기 보스부의 외부공간을 연통시키는 연통유로가 형성되어, 상기 보스부의 외부공간이 보조 배압실을 형성할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 회전축과 결합되기 위해 선회 스크롤에 형성되는 회전축 결합부의 내부공간이 토출압이 인가되는 배압실로 작용되도록 함으로써, 토출압이 인가되되 배압면적이 좁은 배압실을 형성할 수 있다. 이에 따라, 적절한 배압력을 얻어 압축실의 축방향 누설을 방지하면서도 선회 스크롤과 비선회 스크롤 사이 마찰손실과 마모를 억제할 수 있다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기를 보인 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 보인 사시도
도 3은 도 2의 I-I선 단면도,
도 4는 도 3의 배압실을 확대하여 보인 단면도,
도 5는 도 3의 선회 스크롤을 후방측에서 바라본 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크롤 압축기에서 배압실을 보인 단면도,
도 7은 도 6의 선회 스크롤을 후방측에서 바라본 단면도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크롤 압축기에서 배압실을 보인 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 I-I선 단면도이고, 도 4는 도 3의 배압실을 확대하여 보인 단면도이고, 도 5는 도 3의 선회 스크롤을 후방측에서 바라본 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 횡방향으로 길게 형성되는 케이싱(1), 상기 케이싱(1)의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터(4), 상기 구동모터(4)의 전방측에 설치되는 메인 프레임(2), 상기 구동모터(4)의 후방측에 설치되는 서브 프레임(3), 상기 구동모터(4)에 결합되고 상기 메인 프레임(2)과 상기 서브 프레임(3)에 의해 반경방향으로 지지되는 회전축(5), 상기 메인 프레임(2)의 전방측에서 상기 메인 프레임(2)에 고정되는 비선회 스크롤(6) 및 상기 비선회 스크롤(6)과 상기 메인 프레임(2) 사이에 구비되고 상기 회전축(5)을 통해 상기 구동모터(4)로부터 회전력을 전달받아 선회운동을 하며 상기 비선회 스크롤(6)과 함께 두 개 한 쌍의 압축실(C)을 형성하는 선회 스크롤(7)을 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 횡형 스크롤 압축기로서, 전방측이란 횡방향의 일측 방향(도 3 상 좌측방향)을 지칭하고, 후방측이란 그 반대 방향(도 3 상 우측방향)을 지칭한다.

상기 케이싱(1)은 횡방향으로 길게 형성되는 원통형 쉘(11), 상기 쉘(11)의 전방측 일단부를 덮는 제1 캡(12), 상기 쉘(11)의 후방측 타단부를 덮는 제2 캡(13)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 쉘(11), 상기 제1 캡(12) 및 상기 제2 캡(13)은 밀폐된 제1 수용공간(S1)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 케이싱(1)은 상기 쉘(11)의 반대측에서 상기 제1 캡(12)을 덮는 탑 플레이트(14)를 더 구비할 수 있다. 상기 탑 플레이트(14)는 상기 제1 캡(12)과 함께 압축기 제어유닛(9)이 수용되는 제2 수용공간(S2)을 형성할 수 있다. 상기 제2 수용공간(S2)은 상기 제1 수용공간(S1)과는 구획된 별도의 공간으로 형성될 수 있다.

상기 제1 수용공간(S1)에는 상기 구동모터(4), 상기 메인 프레임(2), 상기 서브 프레임(3), 상기 회전축(5), 상기 비선회 스크롤(6) 및 상기 선회 스크롤(7)이 수용될 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 쉘(11)의 길이방향 상 중심측에는 상기 구동모터(4)가 설치될 수 있다. 상기 구동모터(4)는 상기 쉘(11)의 내부에 고정되는 고정자(41) 및 상기 고정자(41)의 내부에 위치하고 상기 고정자(41)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(42)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 회전자(42)는 대략 원통형으로 형성되고, 그 회전자(42)의 외주면이 상기 고정자(41)의 내주면과 소정의 간극을 갖고 대면되도록 구비될 수 있다. 그리고 상기 회전자(42)의 중심에 상기 회전축(5)이 압입되어 결합될 수 있다.

상기 회전축(5)은 상기 회전자(42)에 결합되는 축부(51), 상기 선회 스크롤(7)에 결합되는 편심부(52)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 축부(51)는 상기 회전축(5)과 동일 축중심을 갖도록 상기 회전자(42)의 중심에 압입되어 결합된다. 그리고, 상기 축부(51)의 일단부는 상기 회전자(42)로부터 전방측으로 돌출되고, 상기 축부(51)의 타단부는 상기 회전자(42)로부터 후방측으로 돌출될 수 있다.

상기 편심부(52)는 상기 축부(51)의 일단부에서 상기 축부(51)에 대해 반경방향으로 편심지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 편심부(52)의 직경은 구조적 취약점이 발생되지 않는 범위 내에서 짧게 형성되는 것이 소음진동, 마찰손실, 동력손실, 압축기의 크기 및 제조원가 측면에서 바람직할 수 있다. 즉, 상기 편심부(52)의 직경이 짧을수록 상기 회전축(5)의 편심 질량이 작아져 소음진동이 유리할 수 있다. 그리고, 상기 편심부(52)의 직경이 짧을수록 후술할 제3 베어링(75)과의 접촉면적이 감소되어 마찰손실이 감소될 수 있다. 그리고, 상기 편심부(52)의 직경이 짧을수록 후술할 보스부(73), 제3 베어링(75)의 직경과 중량이 감소되어 재료비와 동력손실이 감소될 수 있다. 그리고, 상기 편심부(52)의 직경이 짧을수록 후술할 제1 선회공간(E1)의 직경이 감소되고, 이에 따라 상기 메인 프레임(2)의 직경뿐만 아니라 압축기의 전체적인 직경이 감소될 수 있다.

한편, 상기 회전축(5)의 내부에는 습동부에 오일을 공급하기 위한 오일통공(53)이 형성될 수 있다. 상기 오일통공(53)은 상기 축부(51)의 타단부를 통해 오일 펌프(P)와 연통되게 형성될 수 있다. 상기 오일 펌프(P)는, 예를 들어 트로코이드 펌프로서, 상기 축부(51)의 타단부에 결합되어 후술할 제3 공간(S13)의 저부에 채워진 오일을 상기 오일통공(53)으로 펌핑할 수 있다.

상기 쉘(11)의 길이방향 상 전방측에는 상기 메인 프레임(2)이 고정 설치될 수 있다.

상기 메인 프레임(2)은, 원판형의 제1 경판부(21), 상기 제1 경판부(21)의 외주부에서 전방측으로 돌출되는 단차부(22), 상기 단차부(22)의 외주부에서 전방측으로 더 돌출되는 제1 측벽부(23) 및 상기 제1 경판부(21)의 외주부에서 후방측으로 돌출되는 제1 베어링 삽입부(24)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 제1 경판부(21)의 중심측에는 상기 회전축(5)이 관통하는 제1 축수구멍(212)이 형성될 수 있다. 상기 제1 축수구멍(212)은 상기 축부(51)의 일단부와 소정의 간극만큼 이격되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 축수구멍(212)의 직경은 최소한 후술할 씰링부재(74)의 선회운동 궤적의 내경보다 작게 형성되어야 후술할 보스부의 내부공간(F)과 외부공간(G) 사이 씰링이 이루어질 수 있다.

상기 단차부(22)에는 예를 들어 올담링과 같은 자전방지부재(8)가 수용되는 자전방지부재 수용홈(223)이 형성될 수 있다. 상기 자전방지부재 수용홈(223)은 상기 단차부(22)의 전방면(221)에 음각지게 형성될 수 있다.

상기 제1 베어링 삽입부(24)의 내부에는 상기 축부(51)의 일단부를 반경방향으로 지지하는 제1 베어링(25)이 구비될 수 있다. 상기 제1 베어링(25)은 마찰 손실을 감소시키기 위해 볼 베어링으로 구비될 수 있다.

상기 제1 측벽부(23)의 외주부는 상기 메인 프레임(2)이 상기 쉘(11)에 고정될 수 있도록 상기 쉘(11)의 내주면에 밀착될 수 있다.

여기서, 상기 단차부(22), 상기 자전방지부재 수용홈(223), 상기 제1 측벽부(23) 및 상기 제1 베어링 삽입부(24)는 상기 제1 축수구멍(212)과 동심을 이루는 환형으로 형성되고, 상기 단차부(22)의 전방면(221)은 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)보다 전방측으로 돌출되고, 상기 제1 측벽부(23)의 전방면(231)은 상기 단차부(22)의 전방면(221)보다 전방측으로 더 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)과 상기 단차부(22)의 내주면(222)은 상기 선회 스크롤(7)의 후술할 보스부(73)가 간섭없이 선회운동을 할 수 있는 제1 선회공간(E1)을 형성하고, 상기 단차부(22)의 전방면(221)과 상기 제1 측벽부(23)의 내주면(232)은 상기 선회 스크롤(7)의 후술할 제4 경판부(71)가 간섭없이 선회운동을 할 수 있는 제2 선회공간(E2)을 형성할 수 있다.

상기 쉘(11)의 길이방향 상 후방측에는 상기 서브 프레임(3)이 고정 설치될 수 있다.

상기 서브 프레임(3)은, 원판형의 제2 경판부(31), 상기 제2 경판부(31)의 중심부에 형성되어 상기 회전축(5)이 관통하는 제2 축수구멍(311), 상기 제2 축수구멍(311)의 외주부에서 전방측으로 돌출되는 제2 베어링 삽입부(32) 및 상기 제2 축수구멍(311)의 외주부에서 후방측으로 돌출되는 펌프 삽입부(33)를 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 베어링 삽입부(32) 및 상기 펌프 삽입부(33)는 상기 제2 축수구멍(311)과 동심을 이루는 환형으로 형성될 수 있다.

상기 제2 축수구멍(311)은 상기 축부(51)의 타단부와 소정의 간극만큼 이격되도록 형성될 수 있다.

상기 제2 베어링 삽입부(32)의 내부에는 상기 축부(51)의 타단부를 반경방향으로 지지하는 제2 베어링(34)이 구비될 수 있다. 상기 제2 베어링(34)은 마찰 손실을 감소시키기 위해 볼 베어링으로 구비될 수 있다.

상기 펌프 삽입부(33)의 내부에는 상기 오일 펌프(P)가 삽입될 수 있다.

상기 제2 경판부(31)의 외주부는 상기 서브 프레임(3)이 상기 쉘(11)에 고정될 수 있도록 상기 쉘(11)의 내주면에 밀착될 수 있다.

한편, 상기 제2 경판부(31)에는 후술할 제2 공간(S12)으로부터 제3 공간(S13)으로 냉매와 오일을 각각 안내하는 냉매구멍(312)과 오일구멍(313)이 형성될 수 있다. 통상적으로 오일이 냉매보다 무겁기 때문에, 본 실시예와 같은 횡형 스크롤 압축기에 있어서 상기 오일구멍(313)은 상기 냉매구멍(312)보다 중력 방향 측(도 3 상 하방)에 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

여기서, 상기 제1 수용공간(S1)은 상기 메인 프레임(2)과 상기 서브 프레임(3)에 의해 제1 공간(S11), 제2 공간(S12) 및 제3 공간(S13)으로 구획될 수 있다. 상기 제1 공간(S11)은 상기 메인 프레임(2)을 기준으로 전방측에 위치하는 공간으로서, 상기 제1 캡(12), 상기 쉘(11)의 전방측 일단부 및 상기 메인 프레임(2)에 의해 형성될 수 있다. 상기 제2 공간(S12)은 상기 메인 프레임(2)과 상기 서브 프레임(3)의 사이에 위치하는 공간으로서, 상기 메인 프레임(2), 상기 쉘(11)의 중심부 및 상기 서브 프레임(3)에 의해 형성될 수 있다. 상기 제3 공간(S13)은 상기 서브 프레임(3)을 기준으로 후방측에 위치하는 공간으로서, 상기 서브 프레임(3), 상기 쉘(11)의 후방측 타단부 및 상기 제2 캡(13)에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 캡(12)에는 압축될 냉매를 상기 케이싱(1)의 외부로부터 상기 제1 공간(S11)으로 안내하는 흡입구(121)가 형성되고, 상기 제2 캡(13)에는 압축된 냉매를 상기 제3 공간(S13)으로부터 상기 케이싱(1)의 외부로 안내하는 토출구(131)가 형성될 수 있다.

상기 비선회 스크롤(6)은 상기 제1 공간(S11) 내부에서 상기 메인 프레임(2)에 결합될 수 있다.

상기 비선회 스크롤(6)은 원판형의 제3 경판부(61), 상기 제3 경판부(61)의 외주부에서 후방측으로 돌출되는 제3 측벽부(62), 상기 제3 경판부(61)의 후방면에서 돌출되고 상기 선회 스크롤(7)의 후술할 선회 랩(72)과 치합되어 상기 압축실(C)을 형성하는 비선회 랩(63)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 제3 경판부(61)에는 상기 제1 공간(S11)으로 유입된 냉매를 상기 압축실(C)로 안내하는 흡입포트(611) 및 상기 압축실(C)에서 압축된 냉매를 토출커버(65)로 이루어지는 중간공간(D)으로 안내하는 토출포트(612)가 형성될 수 있다. 상기 흡입포트(611)는 상기 제3 경판부(61)의 외주부 측에 형성되고, 상기 토출포트(612)는 상기 제3 경판부(61)의 중심부에 형성되며, 상기 토출커버(65)는 상기 제3 경판부(61)의 전방면에서 상기 토출포트(612)를 복개하도록 밀봉 결합될 수 있다.

상기 제3 측벽부(62)는 후방면이 상기 제1 측벽부(23)의 전방면(231)에 밀착되어 밀봉 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 비선회 스크롤(6)과 상기 메인 프레임(2) 사이에는 상기 제1 공간(S11)과는 차폐된 공간이 형성될 수 있다.

상기 차폐된 공간에는 상기 선회 스크롤(7)이 구비될 수 있다.

상기 선회 스크롤(7)은 원판형의 제4 경판부(71), 상기 제4 경판부(71)의 전방면(711)에서 돌출되어 상기 비선회 랩(63)과 치합되는 선회 랩(72) 및 상기 제4 경판부(71)의 후방면(712)에 구비되어 상기 회전축(5)의 편심부(52)와 결합되는 회전축 결합부를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 회전축 결합부는 상기 제4 경판부(71)의 후방면(712)으로부터 환형으로 돌출되어 원기둥형의 내부공간을 갖는 보스부(73) 및 상기 보스부(73)의 내부공간(F)에 구비되어 상기 회전축(5)의 편심부(52)를 반경방향으로 지지하기 위한 제3 베어링(75)으로 구성될 수 있다.

이러한 상기 선회 스크롤(7)은 상기 제4 경판부(71)가 상기 제2 선회공간(E2)에 안착되고, 상기 회전축 결합부가 상기 제1 선회공간(E1)에 안착되게 설치될 수 있다. 즉, 상기 선회 스크롤(7)은 상기 제4 경판부(71) 후방면(712)의 외주부가 상기 단차부(22)의 전방면(221)에 지지되고, 상기 회전축 결합부가 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)에 대향되게 설치될 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 상기 회전축 결합부가 후술할 토출압이 인가되는 배압실로 작용하도록 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 보스부(73)는 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)에 거의 접할 정도의 높이로 돌출 형성될 수 있다. 이때, 상기 보스부(73)가 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)에 접할 경우 후술할 보스부의 내부공간(F)과 보스부의 외부공간(G) 사이 씰링 측면에서는 유리하나, 마찰손실 측면에서 불리할 수 있다. 따라서, 상기 보스부(73)는 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)에 근접되되 접하지 않도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 계속해서, 상기 보스부(73)의 단부에는 상기 보스부의 단부와 상기 제1 경판부(21)의 전방면(211)에 밀착되어 상기 제1 선회공간(E1)을 서로 밀폐된 보스부의 내부공간(F)과 보스부의 외부공간(G)으로 구획하는 씰링부재(74)가 구비될 수 있다. 상기 씰링부재(74)는 상기 보스부(73)의 후방면(733)에 환형으로 음각지게 형성된 씰링부재 삽입홈(7331)에 삽입될 수 있다. 그리고, 상기 제3 베어링(75)과 상기 회전축(5)의 편심부(52)는 상기 제4 경판부(71)의 후방면(712)(더욱 정확히는, 상기 보스부의 내부공간의 저면)과 이격되게 구비되어 배압공간(F1)을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제3 베어링(75)은 후술할 바와 같이 상기 제1 축수구멍(212)과 상기 회전축(5) 사이 간극을 통해 유입되는 냉매를 상기 배압공간(F1)으로 안내하는 냉매유로(F2)를 갖도록 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 제3 베어링(75)은 상기 보스부(73)의 내주면(731)에 밀착되는 외륜(751), 상기 회전축(5)의 편심부(52)의 외주면에 밀착되는 내륜(752) 및 상기 외륜(751)과 상기 내륜(752) 사이에 개재되는 복수의 볼(753)을 포함하는 볼 베어링으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 외륜(751), 상기 내륜(752) 및 상기 복수의 볼(753)으로 이루어지는 공간이 상기 냉매유로(F2)를 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 상기 회전축 결합부에는 후술할 바와 같이 토출압의 냉매가 상기 보스부의 내부공간(F), 더욱 정확히는 상기 배압공간(F1)으로 유입될 수 있다. 이때, 상기 보스부(73)의 단부에 고정된 상기 씰링부재(74)는 토출압이 인가되는 배압실의 반경을 상기 제1 선회공간(E1)의 반경 이하로 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 선회공간(E1)의 반경은 상기 보스부(73)와 간섭되지 않도록 상기 보스부(73)의 외주면(732)의 반경과 상기 선회 스크롤(7)의 선회반경의 합 이상으로 형성되는데, 상기 씰링부재(74)가 상기 보스부(73)에 고정됨에 따라 상기 씰링부재(74)의 반경은 상기 제1 선회공간(E1)의 반경 이하로 형성될 수 있고, 이에 따라 토출압이 인가되는 배압실의 반경이 상기 제1 선회공간(E1)의 반경 이하로 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 64는 토출밸브, 132는 상기 제3 공간(S13)의 저부로부터 상기 오일 펌프(P)로 오일을 안내하는 오일흡상유로이다.

이하에서는, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 작용효과에 대해 설명한다.

즉, 상기 구동모터(4)에 전원이 인가되면, 상기 회전축(5)이 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 상기 선회 스크롤(7)에 회전력을 전달하게 된다.

그러면 상기 선회 스크롤(7)은 상기 편심부(52)와 상기 자전방지부재(8)에 의해 편심 거리만큼 선회운동을 할 수 있다.

그러면, 상기 압축실(C)은 상기 선회 스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의해 중심측으로 이동되면서 체적이 감소될 수 있다.

이에 의하여, 압축될 냉매는 상기 흡입구(121)를 통해 상기 제1 공간(S11)으로 유입되고, 상기 제1 공간(S11)으로 유입된 냉매는 상기 흡입포트(611)를 통해 상기 압축실(C)로 흡입될 수 있다.

상기 압축실(C)로 흡입된 냉매는 상기 압축실(C)의 이동경로를 따라 중심측으로 이동되면서 압축될 수 있다.

상기 압축실(C)에서 압축된 냉매는 상기 토출포트(612)를 통해 상기 중간공간(D)으로 토출될 수 있다.

상기 중간공간(D)으로 토출된 냉매는 상기 비선회 스크롤(6)과 상기 메인 프레임(2)의 배기통로(미도시)를 통해 상기 제2 공간(S12)으로 이동될 수 있다. 여기서, 상기 배기통로(미도시)는 상기 비선회 스크롤(6)과 상기 메인 프레임(2)의 내부를 관통하여 상기 중간공간(D)과 상기 제2 공간(S12)을 연통시키도록 형성될 수 있다.

상기 제2 공간(S12)으로 이동된 냉매는 상기 서브 프레임(3)의 냉매구멍(312)을 통해 상기 제3 공간(S13)으로 이동되었다가 상기 토출구(131)를 통해 압축기 외부로 배출될 수 있다. 이때, 상기 제2 공간(S12)과 상기 제3 공간(S13)에서는 냉매로부터 오일이 분리될 수 있다. 냉매로부터 분리된 오일은 습동부를 윤활시키고 배출되는 오일과 함께 상기 제2 공간(S12)과 상기 제3 공간(S13)의 저부로 회수되었다가 상기 오일흡상유로(132), 상기 오일 펌프(P) 및 상기 회전축(5)의 오일통공(53)을 통해 습동부로 순환되는 일련의 과정을 반복할 수 있다. 이러한 냉매의 흐름은 도 3에 점선 화살표로 도시되어 있다.

여기서, 상기 제2 공간(S12)으로 이동된 냉매의 일부가 상기 메인 프레임(2)의 제1 축수구멍(212)과 상기 회전축(5) 사이 간극을 통해 상기 보스부(73)의 내부공간(F)(더욱 정확히는, 상기 냉매유로(F2)와 상기 배압공간(F1))으로 유입될 수 있다. 상기 보스부(73)의 내부공간(F)으로 유입된 냉매는 상기 씰링부재(74)에 의해 상기 보스부(73)의 외부로 누설되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)에만 토출압이 인가될 수 있다. 토출압이 인가된 상기 보스부(73)의 내부공간(F)은 상기 선회 스크롤(7)을 상기 비선회 스크롤(6) 측으로 가압하는 배압실로 작용할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)만 토출압이 인가되는 배압실로 작용하도록 함으로써, 토출압이 인가되되 배압면적이 좁은 배압실을 형성할 수 있다. 그리고, 토출압이 인가되는 배압면적은 상기 보스부(73)의 내부공간(F)의 직경에 따라 적절히 조절될 수 있다. 이에 따라, 적절한 배압력을 얻어 상기 압축실(C)의 축방향 누설을 방지하면서도 상기 선회 스크롤(7)과 상기 비선회 스크롤(6) 사이 마찰손실과 마모를 억제할 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 상기 제3 베어링(75)은 볼 베어링으로 구비되었으나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 내부에 베어링의 축방향으로 관통 형성되는 냉매유로(F2)를 복수 개 갖는 부시 베어링으로 구비될 수도 있다. 이 경우, 전술한 실시예보다 마찰손실은 다소 증가될 수 있으나, 상기 제3 베어링(75)의 제조비용이 감소되고, 상기 보스부(73)의 직경을 감소시켜 배압면적을 더욱 감소시킬 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 토출압이 인가되는 상기 보스부(73)의 내부공간(F)만 배압실로 사용하고, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)의 직경을 조절함으로써 적절한 배압력을 얻으나, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 보스부(73)의 외부공간(G)을 중간압이 인가되는 보조 배압실로 사용함으로써 적절한 배압력을 얻을 수도 있다. 이 경우, 중간압이 인가되는 압축실(C)과 상기 보스부(73)의 외부공간(G)을 연통시키는 연통유로인 중간압 연통홀(613)이 상기 비선회 스크롤(6) 또는 상기 선회 스크롤(7)의 내부를 관통하여 형성될 수 있다. 상기 보스부(73)의 외부공간(G)에 인가되는 중간압의 세기는 상기 중간압 연통홀(613)의 입구(6131)의 형성 위치에 따라 조절될 수 있다. 이 경우, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)의 직경을 조절하지 않고도 배압력을 조절할 수 있어, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)의 직경 조절에 제약이 있는 경우 유용할 수 있다.

여기서, 상기 중간압 연통홀(613)은 상기 비선회 스크롤(6)에 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 중간압 연통홀(613)의 입구(6131)가 상기 비선회 스크롤(6)의 제3 경판부(61)에 형성될 경우, 상기 중간압 연통홀(613)의 입구(6131)는 한 쌍의 압축실(C)에 번갈아 연통될 수 있다. 반면, 상기 중간압 연통홀(613)의 입구(6131)가 상기 선회 스크롤(7)의 제4 경판부(71)에 형성될 경우, 상기 중간압 연통홀(613)의 입구(6131)는 한 쌍의 압축실(C) 중 어느 하나의 압축실(C)에만 연통될 수 있다. 한 쌍의 압축실(C) 중 어느 하나의 압축실(C)에서만 중간압의 냉매가 추출될 경우, 한 쌍의 압축실(C) 간 압력 불균형에 의해 소음진동 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 중간압 연통홀(613)은 상기 비선회 스크롤(6)에 형성되는 것(더욱 정확히는, 상기 중간압 연통홀(613)의 입구(6131)는 상기 비선회 스크롤(6)의 제3 경판부(61)에 형성되는 것)이 바람직할 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 상기 제1 축수구멍(212)과 상기 회전축(51) 사이 간극을 통해 상기 제2 공간(S12)의 냉매가 상기 보스부(73)의 내부공간(F)으로 유입되나, 상기 메인 프레임(2)의 일측에 별도의 연통유로를 형성하여 상기 제2 공간(S12)의 냉매가 상기 보스부(73)의 내부공간(F)으로 유입되도록 할 수 있다. 또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 토출압이 인가되는 압축실(C)의 냉매가 상기 보스부(73)의 내부공간(F)으로 유입되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 선회 스크롤(7)의 제4 경판부(71)의 중심측에서 상기 압축실(C)과 상기 보스부(73)의 내부공간(F)을 연통시키는 연통유로인 토출압 연통홀(713)이 형성될 수 있다. 이 경우, 저압식 혹은 중간압식 압축기에서도 상기 보스부(73)의 내부공간(F)에 토출압을 인가시킬 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우 횡형 스크롤 압축기를 예로 들었으나, 상기 보스부(73)의 내부공간(F)만 토출압이 인가되는 배압실로 작용하는 것은 종형 스크롤 압축기에도 적용될 수 있다.

1: 케이싱 2: 메인 프레임
3: 서브 프레임 4: 구동모터
5: 회전축 6: 비선회 스크롤
7: 선회 스크롤 21: 제1 경판부
22: 단차부 23: 제1 측벽부
24: 제1 베어링 삽입부 25: 제1 베어링
51: 축부 52: 편심부
71: 제4 경판부 72: 선회 랩
73: 보스부 74: 씰링부재
211: 제1 경판부의 전방면 212: 제1 축수구멍
221: 단차부의 전방면 222: 단차부의 내주면
231: 제1 측벽부의 전방면 232: 제1 측벽부의 내주면
613: 중간압 연통홀 711: 제4 경판부의 전방면
712: 제4 경판부의 후방면 713: 토출압 연통홀
732: 보스부의 외주면 733: 보스부의 후방면
6131: 중간압 연통홀의 입구 7331: 씰링부재 삽입홈
E1: 제1 선회공간 E2: 제2 선회공간
F: 보스부의 내부공간 F1: 배압공간
F2: 냉매유로 G: 보스부의 외부공간

Claims (9)

1. 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 구비되고 회전력을 발생시키는 구동모터;
   상기 구동모터의 측부에 구비되는 프레임;
   상기 프레임에 고정되는 비선회 스크롤;
   상기 프레임과 상기 비선회 스크롤 사이에서 선회운동을 하고, 상기 비선회 스크롤과 함께 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회 스크롤; 및
   일측은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타측은 상기 선회 스크롤의 보스부에 회전 가능하게 결합되는 회전축;을 포함하고,
   상기 선회 스크롤과 상기 프레임 사이에는 상기 보스부가 선회운동할 수 있는 선회공간이 구비되고,
   상기 선회공간은 상기 보스부와 상기 프레임에 밀착되는 씰링부재에 의해 상기 보스부의 내부공간과 외부공간으로 구획되고, 상기 보스부의 내부공간은 상기 압축실로부터 토출되는 냉매의 일부가 유입되어 배압실을 형성하고,
   상기 보스부는 상기 선회 스크롤의 경판부로부터 환형으로 돌출 형성되고,
   상기 씰링부재는 상기 보스부의 선단면에 형성되고,
   상기 케이싱은, 일 방향으로 형성되는 쉘을 구비하고,
   상기 압축실에서 압축된 냉매는 상기 쉘의 내부공간으로 토출되고,
   상기 프레임에는 상기 쉘의 내부공간과 상기 보스부의 내부공간을 연통시키는 연통유로가 형성되며,
   상기 비선회 스크롤에는 상기 압축실 중 중간압이 인가되는 압축실과 상기 보스부의 외부공간을 연통시키는 연통유로가 형성되어, 상기 보스부의 외부공간이 보조 배압실을 형성하는 스크롤 압축기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임에는 상기 회전축이 관통하는 축수구멍이 형성되고,
   상기 축수구멍의 직경은 상기 씰링부재의 선회운동 궤적의 내경보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보스부와 상기 회전축 사이에는 베어링이 개재되고,
   상기 베어링에는 상기 보스부의 내부공간으로 유입되는 냉매가 통과할 수 있는 냉매유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 베어링은,
   상기 보스부의 내주면에 밀착되는 외륜;
   상기 회전축에 밀착되는 내륜; 및
   상기 외륜과 상시 내륜 사이에 개재되는 복수의 볼;을 포함하는 볼 베어링으로 형성되고,
   상기 냉매유로는 상기 외륜, 상기 내륜 및 상기 복수의 볼로 이루어지는 공간으로 형성되는 스크롤 압축기.
6. 제4항에 있어서,
   상기 베어링은 부시 베어링으로 형성되고,
   상기 냉매유로는 상기 부시 베어링의 내부를 축방향으로 관통하여 형성되는 공극으로 형성되는 스크롤 압축기.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 선회 스크롤에는 상기 압축실 중 토출압이 인가되는 압축실과 상기 보스부의 내부공간을 연통시키는 연통유로가 형성되는 스크롤 압축기.
9. 삭제

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