KR102454720B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 분리되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 회전축에 결합되어 선회운동을 하는 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 압축실의 냉매를 상기 압축실 밖으로 바이패스시켜 압축용량을 가변시키는 바이패스구멍이 적어도 한 개 이상 형성되는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 배면에 구비되어, 상기 제2 스크롤을 제1 스크롤 방향으로 가압하도록 배압실을 형성하는 배압실 조립체; 및 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 사이에 구비되어 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 사이를 실링하는 가스켓부, 및 상기 가스켓부의 내주면에서 상기 바이패스구멍을 향해 연장되어 상기 바이패스구멍을 개폐하는 밸브부를 가지는 가스켓 밸브;를 포함할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 케이싱의 내부공간에 비선회 스크롤이 설치되고, 선회스크롤이 비선회 스크롤에 맞물려 선회운동을 하도록 설치되어 있다. 비선회 스크롤의 비선회랩과 선회 스크롤의 선회랩 사이에 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하게 된다.

스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비해 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어지는 특징이 있다. 이에 따라 스크롤 압축기는 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

스크롤 압축기는 선회스크롤이 선회운동을 함에 따라 비선회 스크롤과 선회스크롤 사이에는 축방향으로 미세한 틈새가 존재하게 된다. 압축기가 운전을 하게 되면 압축되는 냉매의 가스력에 의해 비선회 스크롤과 선회스크롤 사이가 축방향으로 벌어질 수 있게 된다. 이를 억제하기 위해 선회스크롤을 비선회 스크롤쪽으로 밀거나 반대로 비선회 스크롤을 선회스크롤쪽으로 눌러주는 배압방식이 알려져 있다.

이들 배압방식 중에서 비선회 스크롤을 선회스크롤쪽으로 눌러주는 방식에서는 비선회 스크롤을 고정하지 않고 축방향으로 이동 가능하게 배치하며, 비선회 스크롤의 배면에 비선회 스크롤을 눌러주기 위한 배압실 조립체가 결합하고 있다.

한편, 스크롤 압축기는 과압축을 방지하기 위해 바이패스구멍 및 이 바이패스구멍을 개폐하는 바이패스밸브가 설치되어 있다. 바이패스구멍은 복수 개가 구비될 수 있으며, 이에 따라 바이패스밸브 역시 복수 개가 구비될 수 있다. 선행기술(한국등록특허 제10-1462943호)에서는 복수 개의 바이패스밸브를 단일체로 형성하여 바이패스밸브에 대한 제작공수 및 조립공수를 줄이는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 볼트 또는 리벳을 이용하여 바이패스밸브를 비선회 스크롤에 체결하고 있다. 이로 인해, 바이패스밸브를 따로 제작하기 위한 공정이 필요할 뿐만 아니라, 볼트 또는 리벳과 같은 바이패스밸브를 체결하기 위한 부품수 및 조립공정이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또, 종래의 스크롤 압축기는, 바이패스밸브를 체결하기 위한 볼트 또는 리벳이 공간을 차지하게 됨에 따라, 비선회 스크롤의 배면에 여유공간이 협소해지게 된다. 이로 인해, 바이패스밸브의 개수가 제한되어 압축기의 성능 및 신뢰성을 높이는데 한계가 있었다.

또, 종래의 스크롤 압축기는, 배압실 조립체에는 바이패스밸브를 체결하기 위한 볼트 또는 리벳을 수용하기 위한 공간이 필요하게 된다. 하지만, 이 공간은 일종의 사체적(dead volume)이 되므로 압축기의 성능이 저하될 수 있다. 이는, 리테이너를 사용하는 경우 사체적이 더욱 증가하게 되어 압축기의 성능은 더욱 저하될 수 있다. 뿐만 아니라 압축기의 길이도 길어지게 될 수 있다.

또, 종래의 스크롤 압축기에서는, 바이패스밸브가 강판으로 이루어짐에 따라 바이패스밸브가 열리고 닫힐 때 강한 충돌소음이 발생하게 되는 문제점도 있었다.

선행기술: 한국등록특허 제10-1462943호(등록일: 2014.11.12)

본 발명의 목적은, 바이패스밸브를 이웃하는 부재와 단일체로 형성하여 밸브에 대한 제작공정 및 체결공정을 제거할 수 있도록 하는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 밸브를 직접 체결하지 않고도 비선회 스크롤과 배압실 조립체 사이에 결합할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 밸브를 직접 체결하지 않음에 따라 사체적이 감소하고 압축기의 길이가 짧아지게 되는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 밸브를 직접 체결하지 않음에 따라 밸브의 개수를 증가시킬 수 있도록 하여 압축기의 성능 및 신뢰성을 높일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 별도의 리테이너를 사용하지 않고도 밸브의 열림량을 제한할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 리테이너를 배제함에 따라 사체적이 감소하고 압축기의 길이가 짧아지게 되는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 리테이너를 배제하고도 바이패스밸브의 열림량을 효과적으로 제한할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 바이패스밸브가 개폐될 때 발생되는 충돌소음을 낮출 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 비선회 스크롤의 배면에 가스켓이 구비되는 스크롤 압축기에서, 상기 가스켓의 내주면에서 밸브가 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 가스켓은 상기 비선회 스크롤에 밀착되어 결합되고, 상기 밸브는 상기 가스켓을 중심으로 회전하면서 상기 비선회 스크롤에 착탈 가능하게 구비될 수 있다.

그리고, 상기 비선회 스크롤의 배면이 마주보는 부재에는 상기 밸브가 열릴 때 수용되어 그 밸브의 열림량을 제한하는 열림제함홈이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가스켓과 밸브는 그 표면이 고무재질로 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 분리되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 회전축에 결합되어 선회운동을 하는 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 압축실의 냉매를 상기 압축실 밖으로 바이패스시켜 압축용량을 가변시키는 바이패스구멍이 적어도 한 개 이상 형성되는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 배면에 구비되어, 상기 제2 스크롤을 제1 스크롤 방향으로 가압하도록 배압실을 형성하는 배압실 조립체; 및 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 사이에 밀착되도록 결합되어 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 사이를 실링하는 가스켓부, 및 상기 가스켓부의 내주면에서 상기 바이패스구멍을 향해 연장되어 상기 바이패스구멍을 개폐하는 밸브부를 가지는 가스켓 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 가스켓부에는 복수 개의 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍은 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체를 체결하기 위해 구비되는 체결구멍 및 체결홈에 축방향으로 대응되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸브부 중에서 적어도 한 개는 상기 밸브부의 길이방향에 상기 관통구멍의 적어도 일부가 겹치는 위치에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가스켓부에서 상기 밸브부가 연장되는 부분은 소정의 곡률을 가지도록 라운드지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 밸브부는, 상기 가스켓부에서 연장되는 연결부; 상기 연결부에서 연장되어 상기 바이패스구멍을 개폐하는 개폐부; 및 상기 연결부의 원주방향 양쪽 측면에서 상기 개폐부의 원주방향 양쪽 측면보다 확장되도록 형성되는 보강부;를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 보강부는 상기 밸브부의 단부에서 뿌리쪽으로 갈수록 횡방향 폭이 증가하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸브부는 뿌리쪽에서 단부쪽으로 갈수록 얇아지도록 두께감소면이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 가스켓 밸브는 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 중에서 적어도 어느 한 쪽에 접하는 면이 충격흡수력을 가지는 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가스켓 밸브는, 상대적으로 높은 강성을 가지며 내부에 구비되는 제1 부재; 및 상기 제1 부재에 비해 높은 충격흡수력을 가지며 외부에 구비되어 표면을 형성하는 제2 부재;로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 가스켓 밸브는, 고무 재질로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 배압실 조립체는, 상기 제2 스크롤에 접하는 면에 상기 밸브부의 열림량을 제한하는 열림제한홈이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 열림제한홈은 상기 밸브부의 개수에 대응되도록 낱개로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 열림제한홈의 깊이는 상기 가스켓부로부터 멀어질수록 깊어지게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 비선회 스크롤과 배압 플레이트 사이를 실링하는 가스켓이 바이패스구멍을 개폐하는 바이패스밸브과 단일체로 된 가스켓 밸브를 제공함에 따라, 가스켓과 바이패스밸브를 각각 별개로 제작하여 조립하는 것에 비해 제조 비용을 낮출 수 있다.

나아가, 가스켓 밸브의 가스켓부를 체결하고 밸브부는 직접 체결하지 않음에 따라 바이패스밸브를 체결하기 위한 볼트 또는 리벳을 배제하여 조립공수를 줄일 수 있다.

나아가, 바이패스밸브를 체결하기 위한 볼트 또는 리벳을 배제함에 따라, 그 볼트 또는 리벳으로 인해 발생되는 사체적을 줄여 압축기의 성능을 높이고 압축기의 길이를 줄일 수 있다.

또, 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 배압 플레이트에 열림제한홈을 형성하여 밸브부의 열림량을 제한함에 따라, 리테이너를 별도로 구비할 필요가 없어지게 된다. 이를 통해, 부품수 및 조립공수를 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다.

나아가, 리테이너를 배제함에 따라, 사체적과 압축기의 길이를 더욱 줄일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 바이패스밸브의 역할을 하는 가스켓 밸브의 표면이 고무와 같은 충격흡수력이 큰 재질로 형성됨에 따라, 가스켓 밸브의밸브부가 바이패스구멍을 개폐할 때 비선회 스크롤이나 배압 플레이트에 부딪혀 발생되는 밸브타음을 낮출 수 있다.

나아가, 가스켓 밸브의 내부가 탄성이 좋은 강판으로 형성되는 경우에는, 밸브부가 탄성에 의해 신속하게 개폐되면서 압축실의 냉매가 신속하게 바이패스되어 압축기 성능이 향상될 수 있다.

나아가, 가스켓 밸브가 고무재질로 형성되는 경우에는, 가스켓부의 실링력이 향상되고 밸브부의 충격흡수력이 향상될 수 있다. 아울러, 밸브부의 뿌리부근에 보강부가 형성되거나 밸브부의 단부쪽으로 얇게 두께감소면이 형성되어 밸브부의 강성이 향상되고, 이를 통해 밸브부가 신속하게 개폐될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용량 가변형 스크롤 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부의 일부를 파단하여 보인 사시도,
도 3은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기에서 압축부의 일부를 분해하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에서 가스켓 밸브를 보인 평면도이며, 도 5는 도 4의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도,
도 6은 본 실시예에 따른 가스켓 밸브에 대한 다른 실시예를 파단하여 보인 평면도,
도 7은 본 실시예에 따른 배압 플레이트를 저면에서 보인 사시도,
도 8은 도 7의 열림제한홈에 가스켓 밸브가 수용된 상태를 보인 단면도,
도 9는 도 7에 따른 열림제한홈에 대한 다른 실시예를 보인 단면도
도 10은 본 발명에 따른 가스켓 밸브에 대한 다른 실시예를 보인 평면도,
도 11은 도 10에서 "Ⅵ-Ⅵ"선단면도,
도 12는 본 발명에 따른 다중 밸브부를 가지는 가스켓 밸브를 보인 평면도.

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

도 1은 본 발명에 따른 용량 가변형 스크롤 압축기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 압축부의 일부를 파단하여 보인 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 케이싱(110)의 밀폐된 내부공간이 후술할 비선회 스크롤(이하, 제2 스크롤과 혼용함)(150)의 상측에 설치되는 고저압 분리판(115)에 의해 저압부인 흡입공간(111)과 고압부인 토출공간(112)으로 분리된다.

여기서, 흡입공간(111)은 고저압 분리판(115)의 하측 공간에 해당되고, 토출공간(112)은 고저압 분리판의 상측 공간에 해당된다. 케이싱(110)의 흡입공간(111)에는 흡입관(113)이, 케이싱(110)의 토출공간(112)에는 토출관(114)이 각각 연통되도록 고정된다.

케이싱(110)의 흡입공간(111)에는 고정자(121) 및 회전자(122)로 된 구동모터(120)가 구비된다. 고정자(121)는 케이싱(110)의 내벽면에 열박음으로 고정되고, 회전자(122)의 중앙부에는 회전축(125)이 삽입되어 결합된다. 고정자(121)에는 코일(121a)이 권선되고, 코일(121a)은 케이싱(110)에 관통 결합되는 터미널(미도시)을 통해 외부전원과 전기적으로 연결된다.

회전축(125)의 하측은 케이싱(110) 하부에 설치되는 서브 베어링(117)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 서브 베어링(117)은 케이싱(110) 내면에 고정되는 하부 프레임(118)에 의해 지지되어, 회전축(125)을 안정적으로 지지하게 된다.

케이싱(110)의 바닥면은 오일 저장공간을 형성하게 된다. 오일 저장공간에 저장된 오일은 회전축(125)에 의해 상측으로 이송되어 구동부와 압축실로 공급된다.

회전축(125)의 상단부는 메인 프레임(130)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 메인 프레임(130)은 하부 프레임(118)과 같이 케이싱(110)의 내벽면에 고정 결합되며, 하면에는 하향으로 돌출되어 메인 베어링부(131)가 형성되고, 메인 베어링부(131)의 내부에 회전축(125)이 삽입된다. 메인 베어링부(131)의 내벽면은 베어링 면으로서 작용하며, 상술한 오일과 함께 회전축(125)이 원활하게 회전될 수 있도록 지지한다.

메인 프레임(130)의 상면에 선회 스크롤(이하, 제1 스크롤과 혼용함)(140)이 배치된다. 제1 스크롤(140)은 대략 원판 형태를 갖는 제1 경판부(141)와 제1 경판부(141)의 일측면에 나선형으로 형성되는 선회랩(이하, 제1 랩)(142)을 포함한다. 제1 랩(142)은 후술할 제2 스크롤(150)의 제2 랩(152)과 함께 압축실(P)을 형성하게 된다.

제1 스크롤(140)의 제1 경판부(141)는 메인 프레임(130)의 상면에 의해 지지된 상태에서 선회 구동하게 되는데, 제1 경판부(141)와 메인 프레임(130) 사이에는 올담링(136)과 같은 자전방지기구가 설치되어 제1 스크롤(140)의 자전을 방지하게 된다.

그리고, 제1 스크롤(140)의 제1 경판부(141) 하면에는 보스부(143)가 형성되고, 이 보스부(143)에 회전축(125)이 삽입되어 구동모터(120)의 회전력이 제1 스크롤(140)에 전달된다. 이 회전력과 올담링(136)에 의해 제1 스크롤(140)은 선회 구동하게 된다.

제1 스크롤(140)과 맞물리는 제2 스크롤(150)은 제1 스크롤(140)의 상부에 배치된다. 여기서, 제2 스크롤(150)은 제1 스크롤(140)에 대해서 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는데, 구체적으로는 메인 프레임(130)에 끼워지는 복수 개의 가이드 핀(미도시)이 제2 스크롤(150)의 외주부에 형성되는 복수 개의 가이드 홀(미도시)에 삽입된 상태로 메인 프레임(130)의 상부면에 얹혀 지지된다.

제2 스크롤(150)은 몸체부의 상면이 원판 형태로 형성되어 제2 경판부(151)를 이루고, 제2 경판부(151)의 하부에는 상술한 제1 스크롤(140)의 제1 랩(142)과 맞물리는 제2 랩(152)이 나선형으로 형성된다.

제2 스크롤(150)의 측면에는 흡입공간(111) 내부에 존재하는 냉매가 흡입되는 흡입구(153)가 형성되고, 제2 경판부(151)의 대략 중앙부에는 압축된 냉매가 토출되는 토출구(154)가 형성된다.

상술한 바와 같이, 제1 랩(142)과 제2 랩(152)은 복수 개의 압축실(P)을 이루고, 압축실은 토출구(154)측으로 선회 이동하면서 그 부피가 축소되어 냉매를 압축하게 된다. 따라서, 흡입구(153)와 인접한 압축실의 압력이 최소가 되고, 토출구(154)와 연통되는 압축실의 압력이 최대가 되며, 그 사이에 존재하는 압축실의 압력은 흡입구(153)의 흡입압과 토출구(154)의 토출압 사이의 값을 갖는 중간압을 이루게 된다. 중간압은 후술할 배압실(160a)로 인가되어 제2 스크롤(150)을 제1 스크롤(140) 측으로 누르는 역할을 하게 되므로, 중간압을 갖는 영역 중 하나와 연통되고, 냉매가 토출되는 스크롤측 배압구멍(미도시)이 제2 경판부(151)에 형성된다.

제2 스크롤(150)의 제2 경판부(151) 상부에 배압실 조립체(160)의 일부를 이루는 배압 플레이트(161)가 복수 개의 볼트(160b)에 의해 체결된다. 복수 개의 볼트(160b)는 배압실(160a)의 내부에서 배압 플레이트(161)를 관통하여 제2 스크롤(150)의 제2 경판부(151)에 체결된다.

배압 플레이트(161)는 제2 스크롤(150)의 제2 경판부(151)와 접하는 지지판부(162)를 포함한다. 지지판부(162)는 중앙이 비어있는 환형의 판 형태로 형성되며, 앞서 설명한 스크롤측 배압구멍(미도시)과 연통되는 플레이트측 배압구멍(162a)이 축방향으로 관통하여 형성된다.

그리고, 지지판부(162)의 상면에는 그 지지판부(162)의 내주면 및 외주면을 둘러싸도록 제1 및 제2 환형벽(163,164)이 형성된다. 제1 환형벽(163)의 외주면과 제2 환형벽(164)의 내주면, 그리고 지지판부(162)의 상면은 환형으로 된 배압실(160a)을 형성하게 된다.

제1 환형벽(163)에는 제2 스크롤(150)의 토출구(154)와 연통되는 중간토출구(163a)가 형성되고, 중간토출구(163a)의 안쪽에는 체크밸브(155)가 미끄러지게 삽입되는 밸브안내홈(163b)이 형성된다. 체크밸브(155)는 토출구(154)와 중간토출구(163a) 사이를 선택적으로 개폐하여 토출된 냉매가 압축실로 역류하는 것을 차단하게 된다.

또, 배압실(160a)의 상측에는 그 배압실(160a)의 상면을 이루는 플로팅 플레이트(165)가 설치된다. 플로팅 플레이트(165)의 배압실의 압력에 따라 배압 플레이트에 대해 축방향으로 이동을 하면서 고저압 분리판(115)의 하측면과 착탈될 수 있다. 플로팅 플레이트(165)가 고저압 분리판(115)에 접하게 되면, 토출된 냉매가 흡입공간(111)으로 누설되지 않고 토출공간(112)으로 토출되도록 밀폐하는 역할을 하게 된다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 고정자(121)에 전원이 인가되면, 회전축(125)이 회전자(122)와 함께 회전하게 된다.

그러면, 회전축(125)의 상단부에 결합된 제1 스크롤(140)은 제2 스크롤(150)에 대해서 선회 운동을 하게 되고, 그로 인해 제1 랩(142)과 제2 랩(152) 사이에는 두 개 한 쌍의 압축실(P)이 형성되며, 이 두 개 한 쌍의 압축실(P)은 각각 바깥쪽에서 안쪽으로 이동하면서 체적이 감소되어 냉매를 흡입, 압축, 토출하게 된다.

이때, 압축실(P)의 궤적을 따라 이동하는 냉매의 일부는 토출구(154)에 도달하기 전에 스크롤측 배압구멍(미도시)과 플레이트측 배압구멍(162a)을 통해 배압실(160a)로 이동하게 된다. 이에 따라, 배압 플레이트(161)와 플로팅 플레이트(165)에 의해 형성되는 배압실(160a)은 중간압을 형성하게 된다.

이로 인해, 플로팅 플레이트(165)는 상향으로 압력을 받아 고저압 분리판(115)에 밀착되고, 그러면, 케이싱의 토출공간(112)과 흡입공간(111)이 분리되어, 토출공간(112)으로 토출된 냉매가 흡입공간(111)으로 누설되는 것을 방지하게 된다. 반면, 배압 플레이트(161)는 하향으로 압력을 받아 제2 스크롤(150)을 제1 스크롤 방향으로 가압하게 된다. 그러면 제2 스크롤(150)이 제1 스크롤(140)에 밀착되면서 압축실(P)에서 압축되는 냉매가 제1 스크롤(140)과 제2 스크롤(150) 사이로 누설되는 것을 차단할 수 있게 된다.

이로써, 케이싱의 흡입공간으로 흡입되는 냉매는 압축실에서 압축되어 토출공간으로 토출되고, 토출공간으로 토출된 냉매는 냉동사이클을 순환한 후 다시 흡입공간으로 흡입되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

한편, 상기와 같은 스크롤 압축기에는 압축실에서 압축되는 냉매의 일부를 토출구로 이동하기 전에 미리 바이패스시키는 바이패스구멍 및 그 바이패스구멍을 개폐하기 위한 밸브가 구비될 수 있다.

바이패스구멍은 압축실의 압력이 과압축되는 것을 예방하기 위해 과압축 방지용으로 형성되기도 하고, 압축기의 운전모드를 변환시키는 역할을 하도록 용량 가변용으로 형성되기도 한다.

바이패스구멍은 그 역할에 따라 위치를 다르게 설정하게 된다. 따라서, 바이패스구멍은 그 형성위치만 상이할 뿐, 구조는 대개 동일하다. 다만, 바이패스밸브는 그 역할에 따라 형상과 동작이 상이할 수 있다. 하지만, 이하에서는, 과압축 방지용으로 형성되는 바이패스구멍과 이 바이패스구멍을 개폐하는 바이패스밸브를 예로 들어 설명한다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 비선회 스크롤인 제2 스크롤(150)의 제2 경판부(151)에는 중간압실에서 토출공간(더 정확하게는, 중간토출구)(112)에 연통되도록 복수 개의 바이패스구멍(151a)이 형성된다. 바이패스구멍(151a)은 후술할 배압 플레이트(161)의 지지판부(162)에 구비되는 열림제한홈(162b)에 의해 중간토출구(163a)와 연통된다. 이에 대해서는 나중에 다시 설명한다.

바이패스구멍(151a)은 중간압실을 이루는 제2 경판부(151)의 하면에서 압축실의 외부를 이루는 제2 경판부(151)의 배면으로 관통 형성된다. 바이패스구멍(151a)은 제1 랩(142)을 기준으로 제1 압축실을 이루는 내측포켓과 제2 압축실을 이루는 외측포켓에서 동일한 압력의 중간압 냉매가 바이패스될 수 있도록 180°간격을 두고 양쪽에 형성된다. 하지만, 제1 랩(142)의 랩길이가 제2 랩(152)의 랩길이에 비해 180°가 긴 비대칭인 경우에는 내측포켓과 외측포켓이 동일한 크랭크각에서 동일한 압력이 형성되므로 두 개의 바이패스구멍(151a)이 동일 크랭크각에 형성되거나 양쪽이 연통되도록 한 개만 형성될 수도 있다.

그리고, 바이패스구멍(151a)의 출구측 단부에는 그 바이패스구멍(151a)을 선택적으로 개폐하여 압축실의 압력을 일정 압력으로 유지하는 바이패스밸브가 각각 설치된다. 바이패스밸브는 중간압실의 압력과 토출공간의 압력 차이에 따라 바이패스구멍을 개폐하도록 리드밸브로 된 일종의 체크밸브이다.

바이패스밸브는 각각의 바이패스구멍마다 독립적으로 결합될 수도 있지만, 이 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 밸브를 체결하기 위한 부품수가 증가하여 제조 비용이 상승하게 될 수 있다. 따라서, 바이패스밸브는 바이패스구멍의 개수에 대응하도록 복수 개의 밸브부를 가지는 한 개의 바이패스밸브로 제작하여 체결하는 것이 유리할 수 있다.

아울러, 바이패스밸브는 이웃하는 다른 부재에 단일체로 형성하여, 그 부재와 함께 체결하게 되면 부품수와 조립공수를 더욱 줄일 수 있다. 예를 들어, 바이패스밸브는 이웃하는 가스켓과 단일체로 제작하여 함께 체결할 수 있다.

도 3은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기에서 압축부의 일부를 분해하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에서 가스켓 밸브를 보인 평면도이며, 도 5는 도 4의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 바이패스밸브는 가스켓과 단일체로 형성할 수 있고, 이하에서는 이를 가스켓 밸브라고 정의한다.

본 실시예에 따른 가스켓 밸브(170)는 이중재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가스켓 밸브(170)는 내부에 제1 부재(170a)가, 외부에 표면을 이루는 제2 부재(170b)로 이루어질 수 있다.

즉, 제1 부재(170a)는 상대적으로 높은 강성을 가지는 얇은 강판이나 와이어와 같은 강심으로 형성되고, 제2 부재(170b)는 제1 부재(170a)에 비해 높은 탄성을 가지는 고무재질로 형성될 수 있다. 이를 통해, 밸브부(175)가 제1 부재(170a)의 탄성력에 의해 더욱 신속하게 개폐되면서도 제2 부재(170b)에 의해 충돌력을 감쇄시켜 밸브타음을 낮출 수 있다.

나아가, 본 실시예에 따른 가스켓 밸브는 앞서 설명한 바와 같이 가스켓 기능과 밸브 기능이 일체로 된 형태이다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 가스켓 밸브(170)는, 제2 스크롤(150)과 배압실 조립체(160)를 이루는 배압 플레이트(161)의 사이를 실링하는 가스켓부(171)와, 가스켓부(171)의 내주면에서 상기 바이패스구멍(151a)을 향해 횡방향으로 연장되어 바이패스구멍(151a)을 개폐하는 밸브부(175)를 포함할 수 있다.

가스켓부(171)는 환형으로 형성되며, 원주방향을 따라 적당개소에 복수 개의 관통구멍(171a)이 형성된다. 관통구멍(171a)은 제2 스크롤(150)과 배압 플레이트(161)를 체결하기 위해 구비되는 체결홈(151c) 및 체결구멍(162c)에 축방향으로 대응되도록 형성된다. 밸브부(175) 중에서 적어도 한 개는 관통구멍(171a)과 반경방향(정확하게는 밸브부의 길이방향)으로 적어도 일부가 겹치는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브부(175)가 개폐되는 과정에서 가스켓부(171)의 일부도 함께 들썩이면서 틈새가 발생할 수 있지만, 관통구멍(171a)을 통과하는 리벳이나 볼트(160b)에 의해 밸브부(175)의 주변이 다른 부분보다 더 견고하게 고정되어 가스켓부(171)에 틈새가 발생되는 것을 억제할 수 있다.

또, 가스켓부(171)의 축방향 양쪽 측면에는 실링돌기(171b)가 형성될 수 있다. 실링돌기(171b)는 가스켓부(171)의 원주방향을 따라 형성되며, 관통구멍(171a)을 감싸도록 연결되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 스크롤(150)과 배압 플레이트(161) 사이를 견고하게 실링할 수 있다.

한편, 밸브부(175)는 외측단부를 이루며 가스켓부(171)의 내주면에서 연장되는 연결부(175a)와, 내측단부를 이루며 연결부(175a)에서 연장되어 바이패스구멍을 개폐하는 개폐부(175b)를 포함할 수 있다.

연결부(175a)는 밸브부(175)의 원주방향 양쪽 측면이 직선으로 형성됨에 따라, 가스켓부(171)의 내주면과 직각 또는 날카롭게 각진 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 이 경우 밸브부(175)가 잦은 개폐동작으로 인해 클랙이 발생할 수 있다. 따라서, 가스켓부(171)에서 밸브부(175)가 연장되는 부분, 즉 연결부(175a)의 뿌리부분은 소정의 곡률을 가지도록 라운드지게 곡면부(175c)가 형성되는 것이 신뢰성 측면에서 바람직하다.

한편, 전술한 실시예는 강판으로 된 제1 부재가 가스켓 밸브의 전체 형상과 동일한 형성, 즉 제1 부재와 제2 부재의 형상이 동일한 형상을 가지는 예를 설명한 것이다. 하지만, 경우에 따라서는 제1 부재와 제2 부재의 형상이 상이하게 형성될 수도 있다. 도 6은 본 실시예에 따른 가스켓 밸브에 대한 다른 실시예를 파단하여 보인 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스켓 밸브(170)는, 제1 부재(170a)의 가스켓부(171)에 해당하는 부분은 최소한으로 얇게 형성하는 반면, 밸브부(172)에 해당하는 부분은 최대한 넓게 형성할 수도 있다.

이에 따라, 가스켓부(171)에서는 상대적으로 충격흡수력이 큰 재질로 된 제2 부재(170b)의 폭을 크게 형성하여 가스켓부(171)에서의 실링력을 높이는 반면, 밸브부(175)에서는 상대적으로 높은 강성 또는 탄성력을 가지는 제1 부재(170a)의 폭을 크게 형성하여 밸브의 반응속도를 높일 수 있다.

한편, 밸브부는 앞서 설명한 바와 같이, 일단이 가스켓부에서 연장되는 일종의 리브밸브 형태로 형성됨에 따라, 밸브부의 열림량을 제한하기 위한 리테이너가 필요할 수 있다. 하지만, 제2 스크롤과 배압 플레이트의 사이에 리테이너를 구비할 경우 부품수가 증가하여 조립공수가 늘어나게 된다. 따라서, 본 실시예와 같이 별도의 리테이너를 구비하지 않고 배압실 조립체를 이루는 배압 플레이트의 축방향 일측면에 리테이너 역할을 하는 열림제한홈을 형성할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 배압 플레이트를 저면에서 보인 사시도이고, 도 8은 도 7의 열림제한홈에 가스켓 밸브가 수용된 상태를 보인 단면도이며, 도 9는 도 7에 따른 열림제한홈에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 열림제한홈(162b)은 그 일단이 앞서 설명한 중간토출구(163a)의 일단에 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 바이패스구멍(151a)을 통해 바이패스되는 냉매는 열림제한홈(162b)을 통해 곧바로 중간토출구(163a)로 토출되어 유로저항을 최소화할 수 있다.

또, 열림제한홈(162b)은 복수 개의 밸브부(175)가 함께 수용될 수 있도록 배압 플레이트(161)의 일측면에 넓게 형성될 수도 있다. 하지만, 이 경우에는 밸브부(175)와 대응되지 않는 부분에도 홈지게 형성됨에 따라 사체적이 증가할 수 있다. 따라서, 열림제한홈(162b)은 밸브부(175)의 개수에 대응되도록 낱개로 형성되는 것이 바람직하다.

또, 열림제한홈(162b)은 밸브부(175)가 열리면서 삽입될 수 있는 형상으로 형성하되, 도 8과 같이 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 하지만, 도 9와 같이 밸브부(175)는 연결부(175a)를 중심으로 개폐부(175b)가 회전을 하면서 열리게 되므로, 열림제한홈(162b)은 가스켓부(171)에 가까운 쪽에서 멀어지는 쪽으로 갈수록 깊어지는 경사면(162b1)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브부(175)는 열리기 시작하는 시점부터 그 압력배면이 열림제한홈(162b)의 경사면(162b1)에 접촉되어 밸브타음이 더욱 감소될 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 가스켓 밸브가 강성을 가지는 제1 부재와 충격흡수력을 가지는 제2 부재로 이루어지는 것이나, 경우에 따라서는 소정의 탄성을 가지는 부재만으로 형성될 수도 있다. 도 10은 본 발명에 따른 가스켓 밸브에 대한 다른 실시예를 보인 평면도이고, 도 11은 도 10에서 "Ⅵ-Ⅵ"선단면도이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스켓 밸브(170)는 고무와 같이 충격흡수력을 가지는 재질을 이용하여 단일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 가스켓 밸브(170)는 가스켓부(171)에서는 제2 스크롤(150)과 배압 플레이트(161) 사이에 밀착되어 실링력이 배가되는 한편, 가스켓부와 밸브부가 단일체로 형성됨에 따라 가스켓 밸브를 용이하게 제작할 수 있다.

하지만, 가스켓 밸브(170)가 고무재질로만 형성될 경우 복원력이 낮아 개폐부(175)의 닫힘동작이 지연될 수 있다. 이를 감안하여, 본 실시예에 따른 가스켓 밸브(170)는, 도 10과 같이 밸브부(175)의 원주방향 양쪽 측면에는 보강부(175d)가 더 형성될 수도 있다.

이 경우, 보강부(175d)는 연결부(175a)의 원주방향 양쪽 측면에만 일종의 살붙이 형태로 형성될 수도 있지만, 밸브부(175)의 외주측에서 내주측까지 테이퍼진 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 보강부(175d)는 밸브부(175)의 뿌리를 이루는 연결부(175a)의 횡방향 폭이 밸브부(175)의 끝단을 이루는 개폐부(175b)의 횡방향 폭보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결부(175a)의 강성이 개선되어 가스켓 밸브(170)가 고무와 같이 복원력이 낮은 재질로만 형성되는 경우에도 개폐부(175b)가 신속하게 닫힐 수 있다.

또, 밸브부(175)의 두께를 상이하게 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도 11과 같이, 밸브부(175)의 뿌리부근은 두껍게 형성되는 반면, 밸브부(175)의 끝단부로 갈수록 얇게 형성될 수 있다. 이를 위해, 밸브부(175)는 개폐방향 양쪽 측면 중에서 열림제한홈(162b)에 대응하는 압력배면에 두께감소면(175e)이 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브부(175)는 가스켓부(171)와 연결되는 뿌리부근에서 단부로 갈수록 소정의 두께차(t)가 발생되어, 밸브부(175)가 개방될 때는 상대적으로 저항력이 증가하고 반대로 닫힐 때에는 저항력만큼 신속하게 닫힐 수 있다.

이는, 밸브부가 앞서 보인 도 10에서 보인 바와 같이 뿌리부근에 보강부(175d)가 형성되는 예와 함께 형성될 때, 밸브부(175)는 탄성력이 더욱 배가되면서 신속하게 닫힐 수 있게 된다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 가스켓 밸브는, 앞서 설명한 바와 같이 제2 스크롤과 배압 플레이트 사이를 실링하는 가스켓과 바이패스구멍을 개폐하는 바이패스밸브가 단일체로 형성됨에 따라, 가스켓과 밸브를 별개로 제작하여 조립하는 것에 비해 제조 비용을 낮출 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 가스켓 밸브는, 표면이 고무와 같은 충격흡수력이 큰 재질로 형성됨에 따라, 바이패스구멍을 개폐할 때 발생되는 밸브타음을 낮출 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 가스켓 밸브에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 전술한 실시예에서는 한 개의 가스켓부에 2개의 밸브부가 구비된 예를 도시하고 설명하였다. 하지만, 밸브부는 필요에 따라 3개 이상으로 형성될 수도 있다. 도 12는 본 발명에 따른 다중 밸브부를 가지는 가스켓 밸브를 보인 평면도이다.

예를 들어, 바이패스구멍이 각 압축포켓마다 3개씩 형성되고, 이 3개씩의 바이패스구멍들은 각 압축포켓마다 각각의 압축실의 경로를 따라 일정 간격을 두고 형성될 수 있다.

그러면, 전술한 실시예에서와 같이, 각각의 바이패스구멍에 대응하는 복수 개의 밸브부(175)가 가스켓부(171)의 내주면에서 각각의 바이패스구멍들을 향해 돌출되어 형성될 수 있다.

이 경우, 배압 플레이트(161)에는 각각의 밸브부(175)가 낱개 또는 복수 개로 수용되도록 복수 개의 열림제한홈(도 10 참조)(162b)이 형성될 수 있다.

상기와 같이, 바이패스밸브의 역할을 하는 밸브부가 배압 플레이트에 구비되는 리테이너 역할을 하는 열림제한홈에 의해 개폐량이 제한됨에 따라, 리테이너 및 그 리네이너를 체결하기 위한 볼트를 배제할 수 있다.

이에 따라, 볼트를 이용하여 복수 개의 리테이너를 밸브와 함께 체결하는 것에 비해 제2 스크롤과 배압 플레이트 사이의 공간활용도를 높일 수 있다. 이에 따라, 바이패스구멍의 개수를 충분하게 증가시켜 압축기의 성능과 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 밸브부의 길이가 상이한 경우에는 밸브부의 반경방향 폭과 두께를 상이하게 하여 각각의 밸브부에 대한 강성을 적절하게 조절할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 바이패스구멍이 과압축을 방지하는 역할을 하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 바이패스구멍이 압축 용량을 가변하는 역할을 하는 경우에도 앞서 설명한 가스켓 밸브를 동일하게 적용할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 저압식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하였으나, 케이싱의 내부공간이 저압부인 흡입공간과 고압부인 토출공간으로 분리되는 밀폐형 압축기에는 모두 동일하게 적용될 수 있다.

Claims (13)

1. 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 분리되는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부공간에 구비되고, 회전축에 결합되어 선회운동을 하는 제1 스크롤;
   상기 제1 스크롤에 맞물려 압축실을 형성하고, 상기 압축실의 냉매를 상기 압축실 밖으로 바이패스시켜 압축용량을 가변시키는 바이패스구멍이 적어도 한 개 이상 형성되는 제2 스크롤;
   상기 제2 스크롤의 배면에 구비되어, 상기 제2 스크롤을 제1 스크롤 방향으로 가압하도록 배압실을 형성하는 배압실 조립체; 및
   상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 사이에 밀착되도록 결합되어 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 사이를 실링하는 가스켓부, 및 상기 가스켓부의 내주면에서 상기 바이패스구멍을 향해 연장되어 상기 바이패스구멍을 개폐하는 밸브부를 가지는 가스켓 밸브를 포함하며,
   상기 배압실 조립체에는 체결부재가 관통되는 체결구멍이 형성되고, 상기 제2 스크롤에는 상기 체결부재가 체결되는 체결홈이 상기 체결구멍에 축방향으로 대응되도록 형성되며,
   상기 가스켓부에는 상기 제2 스크롤에는 상기 체결부재가 통과하는 관통구멍이 상기 체결구멍과 상기 체결홈에 축방향으로 대응되도록 형성되고,
   상기 관통구멍은,
   상기 가스켓부에서 상기 밸브부가 연장되는 부위에 형성되며, 상기 밸브부의 길이방향 중심선에 적어도 일부가 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1에 있어서,
   상기 가스켓부에서 상기 밸브부가 연장되는 부분은 소정의 곡률을 가지도록 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 밸브부는,
   상기 가스켓부에서 연장되는 연결부;
   상기 연결부에서 연장되어 상기 바이패스구멍을 개폐하는 개폐부; 및
   상기 연결부의 원주방향 양쪽 측면에서 상기 개폐부의 원주방향 양쪽 측면보다 확장되도록 형성되는 보강부를 포함하고,
   상기 보강부는,
   원주방향으로 상기 관통구멍과 중첩되는 위치에 형성되며, 상기 보강부에서의 원주방향 최대폭은 상기 관통구멍의 내경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 보강부는 상기 밸브부의 단부에서 뿌리쪽으로 갈수록 횡방향 폭이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 밸브부는 뿌리쪽에서 단부쪽으로 갈수록 얇아지도록 두께감소면이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 가스켓 밸브는 상기 제2 스크롤과 배압실 조립체 중에서 적어도 어느 한 쪽에 접하는 면이 충격흡수력을 가지는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 가스켓 밸브는,
   내부에 구비되는 제1 부재; 및
   상기 제1 부재에 비해 높은 충격흡수력을 가지며 외부에 구비되어 표면을 형성하는 제2 부재로 이루어지고,
   상기 제1 부재는,
   상기 제2 부재에 비해 상대적으로 높은 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
10. 제5항에 있어서,
    상기 가스켓 밸브는, 고무 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 배압실 조립체는, 상기 제2 스크롤에 접하는 면에 상기 밸브부의 열림량을 제한하는 열림제한홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 열림제한홈은 상기 밸브부의 개수에 대응되도록 낱개로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
13. 제11항에 있어서,
    상기 열림제한홈의 깊이는 상기 가스켓부로부터 멀어질수록 깊어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

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