KR20150126499A - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일 측면에 따른 스크롤 압축기는, 회전축이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버; 상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤; 상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤; 상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트; 상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하는 플로팅 플레이트; 및 상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 면인 제1면과 상기 배압 플레이트의 상기 제1면과 마주보는 면인 제2면 사이로의 냉매 유동을 방지하기 위하여, 상기 제1면과 제2면 중 어느 하나에 구비되는 실링 부재를 포함하고, 상기 실링 부재는, 상기 제1면과 제2면 중 다른 하나에 접촉하는 커버 씰과, 상기 커버 씰에 일부가 수용되는 오링을 포함하고, 상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수 보다 작다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}

본 명세서는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 나선형의 랩을 갖는 고정 스크롤과 상기 고정 스크롤에 대해서 선회 운동하는 선회 스크롤을 이용한 압축기로서, 고정 스크롤과 선회 스크롤이 맞물려 돌면서 그 사이에서 형성된 압축실의 용적이 선회 스크롤의 선회 운동에 따라 감소되며, 이에 따라 유체의 압력이 상승되어 고정 스크롤 중심부에 형성된 토출구에서 유체가 토출되는 형태의 압축기이다.

이러한 스크롤 압축기는 선회 스크롤이 선회하는 동안 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지고, 이에 따라 원칙적으로 토출밸브 및 흡입밸브가 필요없게 된다. 그리고, 스크롤 압축기는 부품의 수가 적어 구조가 간단할 뿐만 아니라 선회 스크롤이 고속회전이 가능한 특징을 갖는다. 또한, 스크롤 압축기는, 압축에 필요한 토크의 변동이 적고, 연속적으로 흡입 및 압축이 일어나기 때문에 소음 및 진동이 작은 장점을 갖는다.

이러한 스크롤 압축기에서 중요한 것 중 하나가 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이의 누설 및 윤활문제이다. 즉, 고정 스크롤과 선회 스크롤 사이에서의 누설을 방지하기 위해서는 랩의 단부와 경판부의 표면이 밀착되도록 하여 압축된 냉매가 누설되지 않도록 하여야 한다. 여기서, 상기 경판부는 상기 고정 스크롤 또는 선회 스크롤의 본체에 해당하는 부분이다. 즉, 상기 고정 스크롤의 경판부는 선회 스크롤의 랩에 밀착되고, 상기 선회 스크롤의 경판부는 고정 스크롤의 랩에 밀착될 수 있다.

반면에, 선회 스크롤이 고정 스크롤에 대해서 원활하게 선회 운동할 수 있도록 마찰로 인한 저항을 최소화하여야 하지만, 상기 누설과 윤활 문제는 서로 상충하는 관계에 있다. 즉, 랩의 단부와 경판부의 표면을 강하게 밀착시키면, 누설의 측면에서는 유리하지만 마찰이 증가하여 소음 및 마모로 인한 손상이 증가하게 된다. 반면에, 밀착력을 낮게 하면, 마찰은 감소하지만 실링력이 낮아져 유체 누설량이 증가하게 된다.

따라서, 종래에는 선회 스크롤 또는 고정 스크롤의 배면에 토출압과 흡입압의 사이값으로 정의되는 중간압을 갖는 배압실을 형성하여 실링 및 마찰 감소의 문제를 해소하여 왔다. 즉, 선회 스크롤과 고정 스크롤 사이에 형성된 복수 개의 압축실 중 중간압을 갖는 압축실과 연통되는 배압실을 형성하여, 선회 스크롤과 고정 스크롤이 적정한 정도로 밀착되도록 함으로써, 누설 및 윤활 문제를 해소하였다.

한편, 상기 배압실은 선회 스크롤의 저면 또는 고정 스크롤의 상부면에 위치하는 경우가 있으며, 이를 편의상 각각 하부 배압식 및 상부 배압식 스크롤 압축기라 칭한다. 하부 배압식 스크롤 압축기의 경우 구조가 간단하고 바이패스 홀 등을 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있지만 선회 운동하는 선회 스크롤의 저면에 배압실이 위치하므로 배압실의 형태 및 위치가 선회 운동에 따라 변하게 되어 선회 스크롤이 틸팅하면서 진동 및 소음이 발생될 우려가 높고, 누설을 방지하기 위해 삽입되는 오링의 마모가 빠른 문제가 있었다. 한편, 상부 배압식의 경우 상대적으로 구조가 복잡하지만 배압실이 고정된 형태 및 위치를 가지고 있으므로, 고정 스크롤이 틸팅될 우려가 적고, 배압실의 실링도 양호한 장점을 갖는다.

대한민국 공개특허공보 제10-2001-0049691호(공개일 2001.06.15.)(이하 "선행문헌"이라 함)에는 베어링하우징을 가공하기 위한 방법 및 베어링하우징을 포함하는 스크롤머신이 개시된다.

상기 선행문헌에는 상부 배압식 스크롤 압축기의 일예를 개시하고 있다.

선행문헌의 상기 스크롤 압축기는 케이싱 내에 고정 설치되는 메인 프레임의 상부에서 선회 운동하도록 배치되는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤과 맞물리는 고정 스크롤을 포함한다. 그리고, 상기 고정 스크롤의 상부에는 배압실이 형성되고, 상기 배압실을 밀폐하는 플로팅 플레이트가 토출유로의 외주면을 따라서 상하로 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 그리고, 상기 플로팅 플레이트의 상부면에는 토출 커버가 설치되어 압축기 내부 공간을 흡입 공간 및 토출 공간으로 구획하고 잇다.

상기 배압실은 상기 압축실 중 하나와 연통되어 중간압이 인가되며, 그에 따라, 상기 플로팅 플레이트를 상향으로, 상기 고정 스크롤은 하향으로 압력을 받게 된다. 상기 플로팅 플레이트가 배압실의 압력으로 인해 상승하면 그 단부가 상기 토출 커버와 접하면서 토출 공간을 밀폐하고, 고정 스크롤은 하부로 이동하면서 선회 스크롤과 밀착될 수 있다.

그러나, 상기와 같은 상부 배압식 스크롤 압축기의 경우, 스크롤 압축기의 운전이 정지되었을 때 상기 배압실의 중간압 냉매가 선회 스크롤 랩에 의하여 압축실 및 흡입측으로 용이하게 배출되지 못하는 문제점이 있었다.

상세히, 스크롤 압축기의 운전이 정지되면, 상기 스크롤 압축기 내부의 압력은 소정의 압력(평압)으로 수렴하게 된다. 여기서, 상기 평압은 흡입측 압력보다 다소 높은 압력에서 형성된다. 즉 압축실의 냉매 및 토출측 냉매가 흡입측으로 배출되면서 압축기 내부는 평압으로 수렴하게 되며, 압축기의 재기동시 상기 평압으로부터 각 위치별로 압력 차이가 발생하면서 운전이 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 배압실의 냉매 또한 상기 흡입측으로 배출되면서 상기 평압으로 유지되어야 할 필요가 있다. 만약, 상기 배압실의 냉매가 배출되지 못하는 경우, 상기 고정 스크롤이 배압실의 압력에 의하여 하방으로 가압되어 선회 스크롤에 밀착된 상태가 유지된다.

그리고, 상기 배압실의 냉매가 배출되지 못하면, 배압실의 압력이 중간압으로 유지되며, 이에 따라 플로팅 플레이트는 상방으로 이동하여 토출 커버와 접하게 된다. 결국, 토출측 냉매의 배출경로가 차단되어, 상기 토출측 냉매가 압축기의 흡입 측으로 배출되지 못하고 고정 스크롤을 하방으로 더 가압하는 현상이 나타난다.

이와 같이, 상기 고정 스크롤이 가압되어 선회 스크롤에 일정수준 이상으로 밀착된 상태가 유지되면, 스크롤 압축기가 신속하게 재기동 되는 것이 쉽지 않게 된다. 결국, 신속한 재기동을 위하여 압축기의 높은 초기 토크가 요구되며, 초기 토크가 커질 경우, 소음 및 마모가 발생하게 되고 압축기의 운전효율이 감소하게 된다.

이와 같이, 배압실의 냉매는, 압축기의 정지시 압축실 및 흡입측으로 배출되어야 한다.

그러나, 종래의 상부 배압식 스크롤 압축기의 경우, 압축기가 운전되다가 정지하면, 선회운동 하던 선회 스크롤의 랩은 고정 스크롤의 경판부의 일 지점에 위치될 수 있다. 이 때, 상기 선회 스크롤의 랩의 단부가, 상기 배압실과 연통되는 경판부의 일 지점, 즉 상기 배압실로 중간압의 냉매를 배출하기 위한 토출구를 막은 상태에서 정지될 가능성이 있다.

상기 토출구가 상기 선회 스크롤의 랩에 의하여 막혀지는 경우, 상기 배압실의 냉매가 압축실 및 흡입측으로 배출되는 것이 제한되며, 이에 따라 상기한 바와 같이, 압축기의 신속한 재기동이 제한된다.

뿐만 아니라, 상기 배압실의 냉매가 원활히 배출된다고 하더라도 상기 플로팅 플레이트가 상기 토출 커버에서 이격되어 하방으로 원활히 이동되지 않는 경우, 압축기 내부에서의 평압 도달 시간은 증가하게 되고, 압축기의 신속한 재기동이 제한된다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기의 운전 및 정지시 압축기 내부의 압력 변화를 보여주는 도면이다. 여기서, P1은 압축기에서 토출된 냉매의 압력, P2는 배압실의 냉매 중간압, P3는 토출 커버측의 냉매 압력, P4는 흡입측의 냉매 압력을 나타낸다.

상세히, 도 1을 참조하면, 종래의 스크롤 압축기는 운전 후 시간 t0에서 정지될 수 있다. 정지 후, 스크롤 압축기의 내부는 소정의 압력으로 수렴될 수 있다.

그러나, 배압실의 냉매가 압축실 및 압축기의 흡입측으로 배출되지 못하면서, 압축기의 내부 압력은 평압으로 유지되는 것이 제한된다. 즉, 압축기의 흡입측 압력(P4)과, 그 외의 압력들이 평압을 형성하는 것이 제한되며, 소정의 압력 차이(△P)를 형성한다.

그리고, 압축기의 정지 이후, t1에서 압축기가 다시 운전되더라도 신속한 재기동이 제한된다. 즉, 선회 스크롤이 회전하면서 압축기 내부에서의 압력 차이가 신속하게 발생하여야 하는데, 소정의 시간이 경과한 후 t2에서 재기동이 이루어지게 되는 문제점이 나타난다.

본 발명의 목적은, 압축기가 정지하였을 때 배압실의 중간압 냉매가 원활히 배출되고, 플로팅 플레이트가 원활히 이동하여, 압축기의 재기동이 신속하게 이루어지도록 하는 스크롤 압축기를 제공하는 것에 있다.

일 측면에 따른 스크롤 압축기는, 회전축이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버; 상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤; 상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤; 상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트; 상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하는 플로팅 플레이트; 및 상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 면인 제1면과 상기 배압 플레이트에서 상기 제1면과 마주보는 면인 제2면 사이로의 냉매 유동을 방지하기 위하여, 상기 제1면과 제2면 중 어느 하나에 구비되는 실링 부재를 포함하고, 상기 실링 부재는, 상기 제1면과 제2면 중 다른 하나에 접촉하는 커버 씰과, 상기 커버 씰에 일부가 수용되는 오링을 포함하고, 상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수 보다 작다.

또한, 상기 커버 씰은, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 커버 씰은, 글래스 섬유(glass fiber) 또는 광물섬유(mineral fiber)와 흑연(graphite) 중 하나 이상을 포함하는 필러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1면과 상기 제2면은 상기 토출공간과 배압실 사이에 위치할 수 있다.

또한, 상기 제1면에는 상기 실링부재가 수용되는 홈이 구비되고, 상기 커버 씰의 폭은 상기 홈의 폭 보다 작을 수 있다.

또한, 상기 커버 씰에는 상기 오링의 일부가 수용되는 오링 수용홈이 구비되고, 상기 오링 수용홈의 단면면적은 상기 오링의 단면 면적의 1/2 보다 작을 수 있다.

또한, 상기 배압 플레이트는, 상기 플로팅 플레이트를 관통하는 제1벽을 포함하고, 상기 제1면은 상기 플로팅 플레이트의 내주면이고, 상기 제2면은 상기 제1벽의 외주면이며, 상기 실링부재는 상기 제1면에 구비되고, 상기 커버 씰의 내주면 직경은 상기 제1벽의 외주면 직경 보다 작을 수 있다.

또한, 상기 배압 플레이트는, 상기 플로팅 플레이트를 관통하는 제1벽을 포함하고, 상기 제1면은 상기 플로팅 플레이트의 내주면이고, 상기 제2면은 상기 제1벽의 외주면이며, 상기 실링부재는 상기 제2면에 구비되며, 상기 커버 씰의 외주면 직경은 상기 플로팅 플레이트의 내주면 직경 보다 클 수 있다.

또한, 상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수의 1/10 이하일 수 있다.

또한, 상기 제 1 스크롤 또는 제 2 스크롤에는 상기 배압실 내의 냉매 배출을 가이드 하기 위한 배출 가이드부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 제 1 스크롤은, 상기 회전축에 결합되는 제 1 경판부 및 상기 제 1 경판부로부터 일방향으로 연장되는 제 1 랩을 포함하고, 상기 배출 가이드부는, 상기 제 1 랩의 적어도 일부분이 함몰되어 구성되는 함몰부를 포함할 수 있다.

다른 측면에 따른 스크롤 압축기는, 회전축이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버; 상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤; 상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤; 상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트; 상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하는 플로팅 플레이트; 및 상기 토출공간의 냉매가 상기 배압실로 유입되는 것 또는 상기 배압실의 냉매가 상기 토출공간으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 플로팅 플레이트 및 상기 배압 플레이트 중 하나 이상에 구비되는 실링 부재를 포함하고, 상기 실링 부재는, 상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 과정에서 상기 배압 플레이트 또는 상기 플로팅 플레이트와 접촉하는 커버 씰과, 상기 커버 씰에 일부가 수용되는 오링을 포함하고, 상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수 보다 작다.

또한, 상기 플로팅 플레이트 및 상기 배압 플레이트 중 하나 이상에는 상기 실링 부재가 수용되는 홈이 구비되고, 상기 오링은 상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 과정에서 상기 홈에서 둘 이상의 면과 접촉할 수 있다.

제안되는 실시 예 들에 의하면, 플로팅 프레이트에 구비되는 실링 부재가 오링과 상기 오링 보다 마찰계수가 작은 커버 씰을 포함하고, 커버 씰이 배압 플레이트의 벽과 접촉함에 따라서, 압축기의 운전 정지 시 플로팅 플레이트가 원활히 배압 플레이트에 대해서 상대 이동할 수 있으므로, 압축기의 신속한 재기동이 가능한 장점이 있다.

또한, 고정 스크롤 또는 선회 스크롤 측에 배출 가이드부가 형성되어, 압축기가 정지하였을 때 배압실에 존재하는 중간압의 냉매가 상기 배출 가이드부를 통하여 압축실 측으로 배출될 수 있으므로, 압축기 내부에 평압이 유지되고 이에 따라 압축기의 신속한 재기동이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기 배출 가이드부는 선회 스크롤의 랩 또는 고정 스크롤의 랩의 일부분에 함몰된 형상으로 구비되고, 선회 스크롤이 선회운동 하는 과정에서, 배압실과, 배출 가이드부 및 압축실은 항상 연통되는 위치에 있을 수 있으므로, 상기 선회 스크롤의 랩이 배압실을 밀폐하는 현상을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기의 운전 및 정지시 압축기 내부의 압력 변화를 보여주는 도면.
도 2는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면도.
도 3은 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 분해하여 보여주는 단면도.
도 4는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도.
도 5는 본 실시 예에 따른 배압 플레이트와 플로팅 플레이트를 보여주는 도면.
도 6은 본 실시 예에 따른 제2실링 부재의 커버 씰의 사시도.
도 7은 제2실링 부재의 오링을 보여주는 도면.
도 8은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤을 보여주는 사시도.
도 9는 본 실시 예에 따른 배압 플레이트의 저면을 보여주는 도면.
도 10은 본 실시 예에 따른 선회 스크롤의 일부 구성을 보여주는 도면.
도 11은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤과 선회 스크롤의 결합 모습을 보여주는 단면도.
도 12a 내지 도 12c는 상기 선회 스크롤의 선회 과정에서, 고정 스크롤의 중간압 토출구와 선회 스크롤의 배출 가이드부의 상대적인 위치를 보여주는 도면.
도 13a 및 도 13b는 상기 선회 스크롤의 위치에 따라, 배압실의 중간압 냉매가 배출 가이드부를 통하여 압축실로 배출되는 모습을 보여주는 개략도.
도 14는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 단면도.
도 15는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 정지시, 냉매의 유동모습을 보여주는 단면도.
도 16은 본 실시 예에 따른 선회 스크롤의 배출 가이드부를 보여주는 단면도.
도 17a 및 도 17b는 상기 배출 가이드부의 크기에 따른 압축기의 효율 변화를 보여주는 그래프.
도 18은 제1실시예에 따른 스크롤 압축기의 정지후 재기동시 압축기 내부의 압력 변화를 보여주는 그래프.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 단면도이고, 도 3은 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 분해하여 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기(100)는, 흡입공간(S)과 토출공간(D)을 형성하는 케이싱(110)을 포함할 수 있다.

상세히, 상기 케이싱(110)의 내측 상부에는, 토출커버(105)가 제공된다. 상기 케이싱(110)의 내부공간은 상기 토출커버(105)에 의해 흡입공간(S)과 토출공간(D)으로 구획된다. 이 때, 상기 토출커버(105)의 상측공간이 토출공간(D)이고, 하측공간이 흡입공간(S)이다. 상기 토출커버(105)의 대략 중앙부에는, 고압으로 압축된 냉매가 토출되는 토출홀(105a)이 형성된다.

상기 스크롤 압축기(100)는, 상기 흡입공간(S)과 연통되는 흡입포트(101) 및 상기 토출공간(D)과 연통되는 토출포트(103)가 더 포함할 수 있다. 상기 흡입포트(101) 및 토출포트(103)는 각각 상기 케이싱(110)에 고정되어, 냉매를 상기 케이싱(110) 내부로 흡입하거나 상기 케이싱(110) 외부로 토출시킨다.

상기 흡입공간(S)에는 모터가 배치될 수 있다. 상기 모터는, 상기 케이싱(110)의 내벽면에 결합되는 고정자(112)와, 상기 고정자(112)의 내부에 회전 가능하게 제공되는 회전자(114) 및 상기 회전자(114)의 중심부를 관통하도록 배치되는 구동축(116)을 포함할 수 있다.

상기 회전축(116)의 하측은 상기 케이싱(110) 하부에 설치되는 보조 베어링(117)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 보조 베어링(117)은 하부 프레임(118)에 결합되어, 상기 회전축(116)을 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 하부 프레임(118)은 상기 케이싱(110)의 내벽면에 고정될 수 있고, 상기 하부 프레임(118)의 상측 공간은 오일 저장공간으로서 사용된다. 상기 오일 저장공간에 저장된 오일은 상기 회전축(116)의 내부에 형성된 오일 공급유로(116a)에 의해서 상측으로 이송되어, 오일이 케이싱(110) 내부로 고르게 공급될 수 있다.

상기 오일 공급유로(116a)는 상기 회전축(116)의 어느 일측으로 편심되도록 형성되어, 상기 오일 공급유로(116a) 내부로 유입되는 오일은 상기 구동축(116)의 회전에 의하여 발생되는 원심력에 의하여 상승된다.

상기 스크롤 압축기(100)는 메인 프레임(120)을 더 포함할 수 있다. 상기 메인 프레임(120)은 상기 케이싱(110)의 내벽면에 고정될 수 있고, 상기 흡입공간(S)에 위치될 수 있다.

상기 회전축(116)의 상부는 상기 메인 프레임(120)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 메인 프레임(120)의 저면에는 하향으로 돌출되는 메인 베어링부(122)가 구비된다. 상기 회전축(116)은 상기 메인 베어링부(122)의 내부에 삽입된다. 상기 메인 베어링부(122)의 내벽면은 베어링 면으로서 작용하여, 상기 회전축(116)이 원활하게 회전될 수 있도록 지지한다.

상기 스크롤 압축기(100)는 선회 스크롤(130)과 고정 스크롤(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 선회 스크롤(130)은 상기 메인 프레임(120)의 상부면에 안착될 수 있다.

상기 선회 스크롤(130)은, 대략 원판 형태를 가지며 상기 메인 프레임(120)에 놓여지는 제 1 경판부(133) 및 상기 제 1 경판부(133)로부터 연장되며 나선형으로 형성되는 선회랩(134)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 경판부(133)는 상기 선회 스크롤(130)의 본체로서 상기 선회 스크롤(130)의 하부를 형성하며, 상기 선회랩(134)은 상기 제 1 경판부(133)로부터 상방으로 연장되어 상기 선회 스크롤(130)의 상부를 형성한다. 그리고, 상기 선회랩(134)은 상기 고정 스크롤(140)의 고정랩(144)과 함께 압축실을 형성하게 된다. 상기 선회 스크롤(130)을 "제 1 스크롤"이라 하고, 상기 고정 스크롤(140)을 "제 2 스크롤"이라 이름할 수 있다.

상기 선회 스크롤(130)의 제 1 경판부(133)는 상기 메인 프레임(120)의 상면에 지지된 상태에서 선회 구동하게 되며, 상기 제 1 경판부(133)와 메인 프레임(120) 사이에는 상기 선회 스크롤(130)의 자전을 방지하기 위한 올담링(136)이 구비된다. 그리고, 상기 선회 스크롤(130)의 제 1 경판부(133) 저면에는 회전축(116)의 회전력이 상기 선회 스크롤(130)에 용이하게 전달되도록, 상기 회전축(116)의 상부가 삽입되는 보스부(138)가 구비된다.

상기 선회 스크롤(130)과 맞물리는 상기 고정 스크롤(140)은 상기 선회 스크롤(130)의 상측에 배치된다.

상기 고정 스크롤(140)은, 그 외주면에 돌출되도록 구비되며 가이드 홀(141a)을 형성하는 다수의 결합 가이드부(141)를 포함할 수 있다.

상기 스크롤 압축기(100)는 상기 가이드 홀(141a)에 삽입되어 상기 메인 프레임(120)의 상면에 얹혀지는 가이드 핀(142) 및 상기 가이드 핀(142)에 삽입되어 상기 메인 프레임(120)의 삽입공(125)에 끼워지는 체결부재(145a)를 더 포함할 수 있다.

상기 고정 스크롤(140)은, 대략 원판 형태로 형성되는 제 2 경판부(143) 및 상기 제 2 경판부(143)로부터 상기 제 1 경판부(133)를 향하여 연장되어 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)과 맞물리는 고정랩(144)을 포함할 수 있다.

상기 제 2 경판부(143)는 상기 고정 스크롤(140)의 본체로서 상기 고정 스크롤(140)의 상부를 형성하며, 상기 고정랩(144)은 상기 제 2 경판부(143)로부터 하방으로 연장되어 상기 고정 스크롤(140)의 하부를 형성한다. 상기 선회랩(134)을 "제 1 랩"이라 하고, 상기 고정랩(144)을 "제 2 랩"이라 이름할 수 있다.

상기 고정 랩(144)의 단부는 상기 제 1 경판부(133)에 접하도록 배치되고, 상기 선회 랩(134)의 단부는 상기 제 2 경판부(143)에 접하도록 배치될 수 있다.

상기 고정랩(144)은 소정 형상의 나선형을 이루도록 배치되고, 상기 제 2 경판부(143)의 대략 중앙부에는 압축된 냉매가 토출되는 토출구(145)가 형성된다. 그리고, 상기 고정 스크롤(140)의 측면에는 상기 흡입공간(S) 내부에 존재하는 냉매가 흡입되는 흡입구(146, 도 8 참조)가 형성된다. 상기 흡입구(146)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 선회랩(134)과 고정랩(144)이 형성하는 압축실로 유입된다.

상세히, 상기 고정랩(144)과 선회랩(134)은 복수 개의 압축실을 형성하고, 상기 복수의 압축실은 상기 토출구(145) 측으로 선회 이동하면서 그 부피가 축소되어 냉매를 압축하게 된다. 따라서, 상기 복수의 압축실 중 상기 흡입구(146)와 인접한 압축실의 압력이 최소가 되고, 상기 토출구(145)와 연통되는 압축실의 압력이 최대가 되며, 그 사이에 존재하는 압축실의 압력은 상기 흡입구(146)의 흡입 압력과 토출구(145)의 토출 압력 사이의 중간압을 갖게 된다. 상기 중간압은 후술할 배압실(BP)로 인가되어 상기 고정 스크롤(140)을 상기 선회 스크롤(130) 측으로 누르는 역할을 수행한다.

상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에는, 상기 중간압을 형성하는 압축실의 냉매를 상기 배압실(BP)로 전달하기 위한 중간압 토출구(147)가 형성된다. 즉, 상기 중간압 토출구(147)는, 상기 중간압 토출구(147)와 연통하는 압축실의 압력이 흡입 공간(S)의 압력보다는 크고 토출 공간(D)의 압력보다는 작도록, 상기 고정 스크롤(140)의 일 위치에 형성된다. 상기 중간압 토출구(147)는 상기 제 2 경판부(143)의 상면으로부터 하면에 이르기까지 상기 제 2 경관부(143)를 관통하도록 형성된다.

상기 스크롤 압축기(100)는, 상기 고정 스크롤(140)의 상측에 배치되며 상기 배압실을 형성하는 배압실 조립체(150, 160)를 더 포함할 수 있다. 상기 배압실 조립체(150, 160)는 배압 플레이트(150) 및 상기 배압 플레이트(150)에 분리 가능하게 결합되는 플로팅 플레이트(160)를 포함할 수 있다. 상기 배압 플레이트(150)는 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)의 상부에 고정된다.

상기 배압 플레이트(150)는 대략 중공의 환형으로 형성되며, 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)와 접하는 지지부(152)를 포함한다. 상기 지지부(152)에는, 상기 중간압 토출구(147)와 연통되는 중간압 흡입구(153)가 형성된다. 상기 중간압 흡입구(153)는 상기 지지부(152)의 상면으로부터 하면에 이르기까지 상기 지지부(152)를 관통하도록 형성된다.

그리고, 상기 지지부(152)에는 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에 형성되는 제 1 체결공(148)과 연통되는 제 2 체결공(154)이 형성된다. 상기 제 1 체결공(148)과 제 2 체결공(154)은 체결부재(미도시)에 의하여 결합된다.

상기 배압 플레이트(150)는, 상기 지지부(152)로부터 상방으로 연장되는 복수의 벽(158, 159)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 벽(158, 159)은, 상기 지지부(152)의 내주면 주변에서 상방으로 연장되는 제 1 벽(158) 및 상기 지지부(152)의 외주면 주변에서 상방으로 연장되는 제 2 벽(159)을 포함한다. 상기 제 1 벽(158)과 제 2 벽(159)은 대략 원통형으로 형성된다.

상기 제 1 벽(158) 및 제 2 벽(159)은 상기 지지부(152)와 함께 공간부를 형성하고, 상기 공간부의 일부가 상기 배압실(BP)이 된다.

상기 제 1 벽(158)은, 상기 제 1 벽(158)의 상면을 형성하는 상면부(158a)를 포함한다. 그리고, 상기 제 1 벽(158)은, 상기 제 2 경판부(143)의 토출구(145)와 연통하여, 상기 토출구(145)에서 토출된 냉매를 상기 토출커버(105) 측으로 배출시키는 하나 이상의 중간 토출구(158b)를 포함한다. 상기 중간 토출구(158b)는 상기 제 1 벽(158)의 하면부로부터 상기 상면부(158a) 까지 관통한다.

원통형을 이루는 상기 제 1 벽(158)의 내부 공간은 상기 토출구(145)와 연통되어, 토출된 냉매를 상기 토출공간(D)으로 유동시키기 위한 토출유로의 일부를 형성한다.

상기 제 1 벽(158)의 내측에는, 대략 원기둥 형태의 토출 밸브장치(108)가 제공된다. 상기 토출 밸브장치(108)는 상기 토출구(145)의 상방에 배치되며, 상기 토출구(145)를 완전히 덮을 수 있을 정도의 크기를 가진다. 일 예로 상기 토출 밸브장치(108)의 외경은 상기 토출구(145)의 직경 보다 클 수 있다.

따라서, 상기 토출 밸브장치(108)가 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)와 접하는 경우, 상기 토출 밸브장치(108)는 상기 토출구(145)를 폐쇄할 수 있다.

상기 토출 밸브장치(108)는, 상기 토출 밸브장치(108)에 작용하는 압력의 변화에 따라, 상방 또는 하방으로 이동할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 벽(158)의 내주면은 상기 토출 밸브장치(108)의 이동을 가이드 하는 이동 가이드부(158c)를 형성한다.

상기 제 1 벽(158)의 상면부(158)에는, 토출압 인가홀(158d)이 형성된다. 상기 토출압 인가홀(158d)은 상기 토출공간(D)과 연통된다. 상기 토출압 인가홀(158d)은 상기 상면부(158)의 대략 중앙부에 형성되고, 다수의 중간 토출구(158b)는 상기 토출압 인가홀(158d)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

일 예로, 상기 스크롤 압축기(100)의 운전이 정지되어, 상기 냉매가 상기 토출공간(D)으로부터 상기 토출구(145) 측으로 역류하는 경우, 상기 토출압 인가홀(158d)에 작용되는 압력은 상기 토출구(145) 측의 압력보다 높게 된다. 즉, 상기 토출 밸브장치(108)의 상면에는 하방으로의 압력이 작용하며, 이에 따라 상기 토출 밸브장치(108)는 하방으로 이동하면서 상기 토출구(145)를 폐쇄한다.

반면에, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전하여 압축실에서 냉매 압축이 이루어지는 경우, 상기 토출구(145) 측의 압력이 상기 토출공간(D)의 압력보다 높게 되면 상기 토출 밸브장치(108)의 하면에는 상방으로의 압력이 작용하며, 이에 따라 상기 토출 밸브장치(108)는 상방으로 이동하면서 상기 토출구(145)를 개방한다.

상기 토출구(145)가 개방되면, 상기 토출구(145)에서 토출된 냉매는 상기 중간 토출구(158b)를 거쳐 상기 토출커버(105) 측으로 유동하며, 상기 토출홀(105a)을 경유하여 상기 토출포트(103)를 통하여 압축기(100)의 외부로 배출된다.

상기 배압 플레이트(150)는, 상기 제 1 벽(158)과 상기 지지부(152)가 연결되는 부분의 내측에 구비되는 단턱부(158e)를 포함한다. 상기 토출구(145)에서 토출된 냉매는 상기 단턱부(158e)에 의해 정의되는 공간에 도달한 후 상기 중간 토출구(158b)로 유동할 수 있다.

상기 제 2 벽(159)은 상기 제 1 벽(158)으로부터 소정 거리만큼 이격되어, 상기 제 1 벽(158)을 둘러싸도록 배치된다.

상기 배압 플레이트(150)에는, 상기 제 1 벽(158)과, 제 2 벽(159) 및 상기 지지부(152)에 의하여 대략 'U' 형태의 수직 단면을 갖는 공간부가 형성된다. 그리고, 상기 공간부에는, 상기 플로팅 플레이트(160)가 수용된다. 상기 공간부 중, 상기 플로팅 플레이트(160)에 의하여 덮여지는 공간이 상기 배압실(BP)이 된다.

달리 말하면, 상기 배압 플레이트(150)의 제 1 및 제 2 벽(158, 159) 및 지지부(152)와, 상기 플로팅 플레이트(160)가 상기 배압실(BP)을 형성한다.

상기 플로팅 플레이트(160)는 상기 제 1 벽(158)의 외주면과 대향하는 내주면 및 상기 제 2 벽(159)의 내주면에 대향하는 외주면을 포함한다. 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면이 상기 제 1 벽(158)의 외주면에 접촉되거나 상기 플로팅 플레이트(160)의 외주면이 상기 제 2 벽(159)의 내주면에 접촉될 수 있다.

이 때, 상기 플로팅 플레이트(160)의 내경은 상기 배압 플레이트(150)의 제 1 벽(158)의 외경과 동일하거나 클 수 있다. 상기 플로팅 플레이트(160)의 외경은 상기 배압 플레이트(150)의 제 2 벽(159)의 내경과 동일하거나 작을 수 있다.

상기 플로팅 플레이트(160)의 상면부에는, 상방으로 연장되는 리브(164)가 제공된다. 일 예로, 상기 리브(164)는 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면 주변에서 상방으로 연장된다.

상기 플로팅 플레이트(160)가 상승하는 경우 상기 리브(164)는 상기 토출커버(105)의 하면에 접촉할 수 있다. 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)에 접촉하는 경우, 상기 흡입공간(S)과 토출공간(D)은 구획된다. 반면에, 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)의 하면과 이격된 경우, 즉 상기 토출커버(105)로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 경우, 상기 흡입공간(S)과 토출공간(D)은 연통될 수 있다.

상세히, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전되는 과정에서, 상기 플로팅 플레이트(160)는 상방으로 이동하여, 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)의 하면에 접촉한다. 따라서, 상기 토출구(145)에서 토출되어 상기 중간 토출구(158b)를 경유한 냉매는 상기 흡입공간(S)으로 누설되지 않고 토출공간(D)으로 토출될 수 있다.

반면에, 상기 스크롤 압축기(100)가 정지되었을 때, 상기 플로팅 플레이트(160)는 하방으로 이동하여, 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)의 저면으로부터 이격된다. 따라서, 상기 토출커버(105)측에 위치한 토출 냉매는 상기 리브(164)와 토출커버(105)의 이격된 공간을 통하여, 상기 흡입공간(S)측으로 유동하게 된다.

도 5는 본 실시 예에 따른 배압 플레이트와 플로팅 플레이트를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 실시 예에 따른 제2실링 부재의 커버 씰의 사시도이고, 도 7은 제2실링 부재의 오링을 보여주는 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 플로팅 플레이트(160)와, 상기 제 1 및 제 2 벽(158, 159) 중 하나 이상에는 상기 배압실(BP)의 냉매의 누설을 방지하기 위한 실링 부재(159a, 161, 162)가 구비될 수 있다.

상기 실링 부재(159a, 161, 162)는 상기 제 2 벽(159)의 내주면과 상기 플로팅 플레이트(160)의 외주면 사이로의 냉매 누설을 방지하기 위한 제1실링부재(159a) 및 상기 제 1 벽(158)의 외주면과 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면 사이로의 냉매 누설을 방지하기 위한 제2실링부재(161, 162)를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 제1실링부재(159a)는 상기 제 2 벽(159)의 내주면에 구비되고, 상기 제2실링부재(161, 162)는 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면에 구비될 수 있다. 물론, 상기 제1실링부재(159a)가 상기 플로팅 플레이트(160)의 외주면에 구비되고, 상기 제2실링부재(161, 162)가 상기 제 1 벽(158)의 외주면에 구비되는 것도 가능하다.

상기 실링 부재(159a, 161, 162)에 의하여, 상기 제 1 및 제 2 벽(158, 159)과, 상기 플로팅 플레이트(160) 사이에서의 냉매 누설, 즉 상기 배압실(BP)에서의 냉매 누설을 방지할 수 있다.

상기 제 1 벽(158)의 외경은 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면 직경과 동일하거나 작을 수 있다.

상기 제1실링부재(159a)는 일 예로 오링을 포함할 수 있다. 상기 제2실링부재(159a)는 커버 씰(cover seal: 161)과, 상기 커버 씰(161)의 외주면에 결합되는 오링(162)을 포함할 수 있다.

상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면에는 상기 제2실링부재(161, 162)가 수용되기 위한 홈(160a)이 형성될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 플로팅 플레이트(160)의 슬라이딩면을 제1면이라고 하고, 상기 배압 플레이트(150) 중 상기 제1면과 마주보는 면을 제2면이라 할 수 있다.

그리고, 상기 플로팅 플레이트의 제1면과 상기 배압 플레이트의 제2면 중 어느 하나에 상기 제2실링부재(161, 162)가 구비될 수 있다. 이하에서는 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면인 제1면에 제2실링부재(161, 162)가 구비되는 것을 예를 들어 설명한다.

상기 커버 씰(161)의 내주면(161a)의 직경은 상기 제 1 벽(158)의 외경보다 작을 수 있다. 만약, 상기 제2실링부재(161, 162)가 상기 배압 플레이트(150)의 제2면에 구비되는 경우에는, 상기 커버 씰(161)의 내주면에 상기 오링(162)이 위치되고, 상기 커버 씰(161)의 외주면 직경은 상기 플로팅 플레이트(160)의 내주면 직경보다 클 수 있다.

상기 커버 씰(161)의 외주면(161b)에는 상기 오링(162)이 수용되기 위한 오링 수용홈(161c)이 구비된다. 상기 오링 수용홈(161a)의 수직단면 면적은 상기 오링(162)의 수직단면 면적의 1/2 보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 오링(162)이 상기 오링 수용홈(161a)에 수용된 상태에서 상기 오링(162)의 탄성 변형량이 증가될 수 있고, 이에 따라서, 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)과 상기 오링(162)이 접촉하는 면적이 충분히 확보되어 실링 성능이 향상될 수 있다.

상기 커버 씰(161)의 오링 수용홈(161c)에 상기 오링(162)이 끼워진 상태에서 상기 커버 씰(161)과 상기 오링(162)이 상기 플로팅 플레이트(160) 내주면의 홈(160a)에 수용될 수 있다.

이 때, 상기 오링(162)의 외경은 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)의 직경 보다 크다.

그리고, 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)의 폭(W2)은 상기 커버 씰(161)의 폭(W1)과 상기 오링(162)의 단면 직경(D1) 보다 크다. 따라서, 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)에 상기 제2실링부재(161, 162)가 수용된 상태에서 상기 제2실링부재(161, 162)는 홈(160a) 내에서 도 5를 기준으로 상하 방향으로 이동할 수 있다.

그리고, 상기 상기 커버 씰(161)의 폭(W1)은 상기 오링(162)의 단면 직경(D1) 보다 크다.

또한, 상기 제2실링부재(161, 162)가 상기 제2실링부재(161, 162)의 홈(160a)에 수용된 상태에서 상기 커버 씰(161)의 내주면(161a)은 상기 배압 플레이트(150)의 제 1 벽(158)의 외주면에 접촉하게 된다.

그리고, 상기 오링(162)의 단면 직경(D1)과 상기 커버 씰(161)의 단면 최소 두께의 합은 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)의 내주면과 상기 제 1 벽(158) 간의 거리 보다 크다.

따라서, 상기 제 1 벽(158)이 상기 제2실링부재(161, 162)를 관통하면, 상기 오링(162)이 상기 제 1 벽(158)에 의해서 가압되어 상기 오링(162)과 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a) 사이에 실링이 이루어진다.

본 실시 예에서 상기 커버 씰(161)은 일 예로 테프론일 수 있으며, 구체적으로는, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질로 형성될 수 있다. PTFE는 마찰계수가 작고 탄성계수가 높으며, 열적 안정성이 높은 장점이 있다.

그리고, 본 실시 예에서 상기 커버 씰(161)은 마모성이 향상되도록 하기 위하여, 필러(filler)를 포함할 수 있다. 상기 필러는 글래스 섬유(glass fiber) 또는 광물섬유(mineral fiber)와 흑연(graphite)를 포함할 수 있다.

상기 PTFE에 글래스 섬유(glass fiber) 또는 광물섬유(mineral fiber)와 흑연(graphite)가 포함됨에 따라서 고온이나 저온에서 스트레인(strain)이 감소되고, 마모 및 마찰성능이 개선될 수 있다.

상기 커버 씰(161)은 상기 제 1 벽(158)과 직접 접촉하므로 마찰계수가 낮으면 좋다. 상기 커버 씰(161)의 마찰계수는 상기 오링(162)의 마찰계수 보다 낮다. 일 예로 상기 커버 씰(161)의 마찰계수는 0.04 내지 0.10일 수 있다. 그리고, 일반적인 오링(162)의 마찰계수는 오링(162)의 재질에 따라 다를 수 있지만 상기 커버 씰(161)의 마찰계수의 10배 이상이다. 본 실시 예에서는 일 예로 상기 오링(162)의 마찰계수는 1.2 내지 1.8일 수 있다.

반면, 상기 커버 씰(161)의 탄성계수는 상기 오링(162)의 탄성계수 보다 크다. 따라서, 상기 제2실링부재(161, 162)가 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)에 수용된 상태에서 상기 제 1 벽(158)이 상기 제2실링부재(161, 162)를 관통하더라도 상기 커버 씰(161)은 거의 변형되지 않고, 상기 오링(162)의 탄성 변형되어 가압되므로 상기 오링(162)과 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)의 접촉면에서 실링이 안정적으로 이루어질 수 있다.

상기 오링(162) 만을 이용하여 실링을 하는 경우에는 상기 오링(162)의 마찰계수가 높고, 상기 오링(162)이 상기 제 1 벽(158)에 의해서 가압됨에 따라서, 상기 오링(162)과 상기 제 1 벽(158)의 접촉 면적이 증가되어, 상기 플로팅 플레이트(160)가 원활히 하방으로 이동하지 못하는 문제가 있고, 이는 압축기의 신속한 재기동을 제한하게 된다.

그러나, 본 실시 예에 의하면, 마찰계수가 상기 오링(162) 보다 적은 상기 커버 씰(161)이 상기 제 1 벽(159)과 직접 접촉하므로, 스크롤 압축기(100)의 정지 시에 상기 플로팅 플레이트(160)가 원활히 하방으로 이동하게 되어, 압축기의 신속한 재기동이 가능하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 오링(162)은 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a)에 밀착된 상태가 유지되므로, 상기 오링(162)과 상기 플로팅 프레이트(160)의 홈(160a) 사이로 냉매가 유동하는 것이 방지될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 중간압과 토출압의 차이가 상기 중간압과 흡입압의 차 보다 크다. 따라서, 상기 중간압과 상기 토출압 사이의 경계 부분에 배치되는 제2실링부재의 오링에 가해지는 압력이 크므로, 상기 중간압과 토출압 사이의 경계 부분인 상기 플로팅 플레이트의 내주면에 커버 씰과 오링을 포함하는 제2실링부재가 구비되는 것이 바람직하나, 상기 제1실링부재(159a)가 상기 제2실링부재(161, 162)와 동일한 형태를 가지는 것도 가능하다. 즉, 상기 제1실링부재도 커버 씰과 오링을 포함할 수 있다.

도 8은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤을 보여주는 사시도이고, 도 9는 본 실시 예에 따른 배압 플레이트의 저면을 보여주는 도면이다.

도 3, 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 고정 스크롤(140)은, 상기 토출구(145)의 일측에 형성되는 하나 이상의 바이패스 홀(149)을 포함한다. 도 5에는 일 예로 두 개의 상기 바이패스 홀(149)이 상기 고정 스크롤(140)에 형성되는 것이 도시되나, 본 실시 예에서 상기 바이패스 홀(149)의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다. 상기 바이패스 홀(149)은 상기 제 2 경판부(143)를 관통하도록 형성되어, 상기 고정랩(144)과 선회랩(134)에 의해 형성되는 압축실까지 연장된다.

여기서, 상기 바이패스 홀(149)의 위치는 운전조건에 따라서 다르게 설정될 수 있지만, 일 예로 흡입압의 1.5배의 압력을 갖는 압축실과 연통되도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 바이패스 홀(149)과 연통하는 압축실의 압력은, 상기 중간압 토출구(147)와 연통하는 압축실의 압력보다 크다.

상기 스크롤 압축기(100)는, 상기 바이패스 홀(149)을 개폐하는 바이패스 밸브(124)와, 상기 바이패스 밸브(124)가 상기 바이패스 홀(149)을 개방할 때 상기 바이패스 밸브(124)의 이동거리를 제한하는 스토퍼(220)와, 상기 바이패스 밸브(124)와 상기 스토퍼(220)를 동시에 상기 고정 스크롤(140)에 체결하기 위한 체결부재(230)를 더 포함할 수 있다.

상세히, 상기 바이패스 밸브(124)는, 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에 상기 체결부재(230)에 의하여 고정되는 밸브 지지부(124a)를 포함한다.

상기 바이패스 밸브(124)는, 상기 밸브 지지부(124a)로부터 연장되는 연결부(124b) 및 상기 연결부(124b)의 일측부에 제공되는 밸브 몸체(124c)를 더 포함한다. 상기 연결부(124b) 및 상기 밸브 몸체(124c) 각각의 개수는 상기 바이패스 홀(149)의 개수와 동일하다. 도 8에는 일 예로 상기 바이패스 밸브(124)가 두 개의 연결부(124b)와 두 개의 밸브 몸체(124c)를 포함하는 것이 도시된다.

상기 밸브 몸체(124c)는 상기 제 2 경판부(143)의 상면과 접촉한 상태를 유지하며, 상기 바이패스 홀(149)을 모두 덮을 수 있을 정도의 크기를 갖는다.

이 때, 상기 밸브 몸체(124c)는 상기 바이패스 홀(149)을 따라 유동하는 냉매의 압력에 의해서 움직여 상기 바이패스 홀(149)을 개방시킨다. 따라서, 상기 밸브 몸체(124c)의 움직임이 원활하도록, 상기 연결부(124b)의 폭은 상기 밸브 몸체(124c)의 직경 보다 작게 형성될 수 있다.

상기 바이패스 밸브(124)가 상기 바이패스 홀(149)을 개방하면, 상기 바이패스 홀(149)과 연통하는 압축실의 냉매는 상기 바이패스 홀(149)을 통하여 상기 고정 스크롤(140)과 배압 플레이트(150)의 사이 공간으로 유동함으로써 상기 토출구(145)를 바이패스 할 수 있다. 그리고, 바이패스 된 냉매는 상기 중간 토출구(158b)를 경유하여 상기 토출커버(105)의 토출홀(105a)측으로 유동한다.

상기 스토퍼(220)는 상기 바이패스 밸브(124)와 대응되는 형상으로 형성되며, 상기 바이패스 밸브(124)의 상측에 위치된다.

상기 바이패스 밸브(124)는 냉매 압력에 의해서 탄성 변형될 수 있고, 상기 스토퍼(220)는 상기 바이패스 밸브(124)의 이동을 제한하는 역할을 하므로, 상기 스토퍼(220)의 두께는 바이패스 밸브(124)의 두께 보다 크다.

상기 스토퍼(220)는, 상기 밸브 지지부(124a)와 접촉하는 스토퍼 지지부(221)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 스토퍼(220)는 상기 스토퍼 지지부(221)에서 연장되는 연결부(225) 및 상기 연결부(225)의 일측부에 제공되는 스토퍼 몸체(228)를 더 포함할 수 있다.

상기 스토퍼(220)의 연결부(225) 및 상기 스토퍼 몸체(228) 각각의 개수는 상기 바이패스 밸브(124)의 연결부(124b)와 상기 밸브 몸체(124c) 각각의 개수와 동일하다.

상기 스토퍼(220)의 연결부(225)는 상기 스토퍼 지지부(221)에서 멀어질수록 상향 경사질 수 있다. 따라서, 상기 체결부재(230)에 의해서 상기 바이패스 밸브(124)와 상기 스토퍼(220)가 상기 제 2 경판부(143)에 체결된 상태에서 상기 밸브 몸체(124c)는 상기 제 2 경판부(143)의 상면에 접촉하고, 상기 스토퍼 몸체(228)는 상기 밸브 몸체(124c)의 상면과 이격된다.

그리고, 상기 바이패스 홀(149)을 유동한 냉매에 의해서 상기 밸브 몸체(124c)가 상방으로 들어올려지면, 상기 밸브 몸체(124c)의 상면이 상기 스토퍼 몸체(228)에 접촉하게 되어 상기 밸브 몸체(124c)는 정지하게 된다.

상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각에는 상기 체결부재(230)가 체결되기 위한 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)이 구비된다.

상기 스토퍼 지지부(221)에는 상기 체결부재(230)가 상기 각 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)에 체결되기 전에 상기 체결홀(223, 124d)과 체결홈(148a) 들의 정렬 상태가 유지되도록 하기 위한 하나 이상의 가이드 돌기(222)가 구비된다. 상기 밸브 지지부(221)에는 상기 가이드 돌기(222)가 관통하기 위한 돌기 관통홀(124e)이 형성되고, 상기 제 2 경판부(143)에는 상기 가이드 돌기(222)가 수용되기 위한 돌기 수용홈(148b)이 구비된다.

따라서, 상기 스토퍼(220)의 가이드 돌기(222)를 상기 바이패스 밸브(124)의 돌기 관통홀(124e)을 관통시킨 상태에서 상기 돌기 수용홈(148b)에 수용하면, 상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각의 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)이 정렬될 수 있다.

상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각의 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)이 보다 정확하게 정렬되도록, 상기 스토퍼(220)가 복수의 가이드 돌기(222)를 포함하고, 상기 바이패스 밸브(124)가 복수의 돌기 관통홀(124e)을 포함하며, 상기 고정 스크롤(140)이 복수의 돌기 수용홈(148b)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 스토퍼(220)에서 상기 복수의 가이드 돌기(222) 사이에 상기 체결홀(223)이 위치될 수 있다. 그리고, 상기 바이패스 밸브(124)에서 상기 복수의 돌기 관통홀(124e) 사이에 체결홀(124d)이 위치될 수 있고, 상기 제 2 경판부(143)에서 상기 복수의 돌기 수용홈(148b) 사이에 체결홈(148a)이 위치될 수 있다.

상기 체결부재(230)는 일 예로 리벳일 수 있다. 상기 체결부재(230)는, 상기 스토퍼 지지부(221), 상기 바이패스 밸브(124) 및 상기 제 2 경판부(143) 각각의 체결홀(223, 124d) 및 체결홈(148a)에 체결되는 체결바디(231)와, 상기 체결바디(231)의 상측에 형성되며, 상기 스토퍼 지지부(221)의 상면에 접촉하는 헤드(232)와, 상기 헤드(232)를 관통하여 상기 체결바디(231)의 내측에 위치되며 상기 체결바디(231)에서 분리될 수 있는 분리부(233)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 분리부(233)를 도 5에서 상방으로 잡아당기면 상기 분리부(233)가 상기 체결바디(231)에서 분리될 수 있다.

본 실시 예에서 상기 체결부재(230)의 형상 및 체결 방식은 공지의 기술에 의해서 구현될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 고정 스크롤(140)의 중간압 토출구(147)와, 상기 배압 플레이트(150)의 중간압 흡입구(154)는 서로 정렬하도록 배치된다. 상기 중간압 토출구(147)에서 배출된 냉매는 상기 중간압 흡입구(153)를 경유하여, 상기 배압실(BP)로 유입될 수 있다. 상기 중간압 토출구(147)와 중간압 흡입구(153)는 상기 배압실(BP)의 냉매를 압축실로 바이패스 하는 점에서, "바이패스 유로"라 이름할 수 있다.

도 10은 본 실시 예에 따른 선회 스크롤의 일부 구성을 보여주는 도면이고, 도 11은 본 실시 예에 따른 고정 스크롤과 선회 스크롤의 결합 모습을 보여주는 단면도이고, 도 12a 내지 도 12c는 상기 선회 스크롤의 선회 과정에서, 고정 스크롤의 중간압 토출구와 선회 스크롤의 배출 가이드부의 상대적인 위치를 보여주는 도면이고, 도 13a 및 도 13b는 상기 선회 스크롤의 위치에 따라, 배압실의 중간압 냉매가 배출 가이드부를 통하여 압축실로 배출되는 모습을 보여주는 개략도이다.

먼저, 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 선회 스크롤(130)은, 상기 중간압 토출구(147)를 유동한 냉매가 상기 배압실(BP)의 압력보다 낮은 압력을 가지는 공간(영역)으로 유입될 수 있도록 가이드 하는 배출 가이드부(139)를 포함할 수 있다.

상세히, 스크롤 압축기(100)의 운전이 정지될 때, 선회랩(134)과 고정랩(144)에 의하여 형성된 압축실은 소멸되며, 냉매는 선회랩(134)과 고정랩(144)의 사이에 존재하는 상기 공간(영역)을 유동하게 된다. 이 때, 상기 공간(영역)은 상기 배압실(BP)의 압력보다 낮은 압력을 가지게 된다. 상기 공간(영역)을 "랩 공간부"라 이름한다.

상기 배출 가이드부(139)는, 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)의 단부면에 함몰되도록 구성된다. 따라서, 상기 배출 가이드부(139)를 "함몰부"라 이름할 수 있다. 상기 선회랩(134)의 "단부면"이라 함은, 상기 선회랩(134) 중 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)을 향하는 면 또는 상기 제 2 경판부(143)에 접하는 면으로서 이해될 수 있다.

상기 선회랩(134)의 단부면의 폭, 즉 상기 선회랩(134)의 두께는 상기 중간압 토출구(147)의 폭보다 크게 형성된다. 그리고, 상기 배출 가이드부(139)는 상기 선회랩(134)의 단부면으로부터 설정된 폭과 깊이로, 함몰되도록 구성될 수 있다.

상기 선회 스크롤(130)이 선회운동 하는 과정에서, 상기 선회랩(134)은 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하거나, 상기 중간압 토출구(147)를 개방할 수 있도록 상기 중간압 토출구(147)의 하단부로부터 가로 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.

만약, 상기 배출 가이드부(139)가 구비되지 않는다면, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하는 경우(도 10 기준), 상기 선회랩(134)은 상기 중간압 토출구(147)를 차폐하게 된다. 반면에, 상기 선회랩(134)이 가로 방향으로 일정거리 이동되면 상기 중간압 토출구(147)의 적어도 일부분은 개방될 수 있다. 그리고, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전되는 과정에서, 상기 중간압 토출구(147)가 개방되면 압축실의 중간압 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 배압실(BP)로 유입될 수 있다.

반면에, 상기 스크롤 압축기(100)가 정지된 상태에서, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하여 상기 중간압 토출구(147)가 막히면 상기 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여, 상기 랩 공간부로 유입되지 못하므로 평압이 유지되지 못하고 압축기의 신속한 재기동이 제한될 수 있다.

따라서, 본 실시 예는 상기 선회랩(134)에 배출 가이드부(139)를 형성하여 상기 중간압 토출구(147)가 완전히 차폐 또는 밀폐되지 않도록 함으로써, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하더라도 상기 중간압 토출구(147)와 압축실(압축기 구동시), 또는 상기 중간압 토출구(147)와 랩 공간부(압축기 정지시)는 연통될 수 있도록 한다.

도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 상기 선회 스크롤(130)이 선회운동 하는 과정에서 다수의 압축실이 형성되고, 다수의 압축실은 그 체적이 감소하면서 상기 토출구(145)를 향하여 이동하게 된다.

이 과정에서, 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)은 상기 바이패스 홀(149)을 선택적으로 개방한다. 일 예로, 상기 선회랩(134)이 상기 바이패스 홀(149)을 개방하면, 상기 바이패스 홀(149)과 연통하는 압축실의 냉매는 상기 바이패스 홀(149)을 유동함으로써 상기 토출구(145)를 바이패스 하게 된다. 반면에, 상기 선회랩(134)이 상기 바이패스 홀(149)을 차폐하면, 상기 압축실의 냉매가 상기 바이패스 홀(149)을 유동하는 것이 제한된다.

한편, 상기 배압실(BP) 및 중간압 토출구(147)는 상기 배출 가이드부(139)에 의하여 항상 압축실과 연통될 수 있다. 즉, 상기 배출 가이드부(139)는, 상기 배압실(BP) 및 중간압 토출구(147)이 상기 압축실과 항상 연통될 수 있도록 하는 위치에서, 상기 선회랩(134)의 단부에 형성된다.

정리하면, 상기 선회랩(134)이 선회되는 과정에서 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하는 경우에도, 상기 배출 가이드부(139)의 함몰된 구성에 의하여 상기 중간압 토출구(147)의 하단부와 상기 선회랩(134)의 단부면이 서로 이격될 수 있다. 따라서, 스크롤 압축기 구동시, 압축실의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 배압실(BP)로 유입될 수 있다. 그리고, 스크롤 압축기 정지시, 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 랩 공간부로 유입될 수 있다.

상세히, 도 12a 내지 도 12c는 상기 선회랩(134)이 선회운동 하는 과정에서 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에 위치하는 모습, 즉 배출 가이드부(139)가 없다면 상기 선회랩(134)의 단부면이 상기 중간압 토출구(147)를 막게 되는 위치에 있는 모습을 보여준다.

도 12a 내지 도 12c과 같이 선회랩(134)이 위치하는 경우라도, 상기 중간압 토출구(147)는 상기 배출 가이드부(139)에 의해서 압축실과 연통될 수 있다. 따라서, 도 13b에 도시되는 바와 같이, 중간압(Pm)을 형성하는 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147) 및 배출 가이드부(139)를 경유하여, 선회랩(134)과 고정랩(144) 사이의 랩 공간부로 유입될 수 있다.

한편, 도 12a 내지 도 12c에 도시되지 않는 위치에, 선회랩(134)이 위치하는 경우에는, 상기 중간압 토출구(147)의 적어도 일부분이 개방된다. 즉, 상기 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 하단부 중 적어도 일부분을 개방할 수 있도록 가로 방향으로 이동한 상태에 있게 된다. 따라서, 도 13a에 도시되는 바와 같이, 상기 중간압 토출구(147)가 개방될 수 있으므로, 중간압(Pm)을 형성하는 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 토출구(147)를 통하여 상기 랩 공간부로 유입될 수 있다.

도 14는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 운전시, 냉매의 유동모습을 보여주는 단면도이고, 도 15는 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 정지시, 냉매의 유동모습을 보여주는 단면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하여, 스크롤 압축기의 운전 또는 정지시, 본 실시예에 따른 작용, 즉 냉매의 유동에 대하여 설명한다.

먼저, 도 14를 참조하면, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전되는 경우, 상기 고정자(112)에 전원이 인가되면 상기 고정자(112)와 회전자(114)의 작용에 따라 회전축(116)이 회전하게 된다. 그리고, 상기 회전축(116)의 회전에 따라 상기 회전축(116)에 결합된 선회 스크롤(130)은 상기 고정 스크롤(140)에 대해서 선회 운동을 하게 되고, 그로 인해 고정랩(144)과 선회랩(134) 사이에 형성된 복수 개의 압축실이 상기 토출구(145)측으로 이동하면서 냉매가 압축된다.

이 때, 상기 고정랩(144)과 선회랩(134)은 반경 방향, 즉 상기 회전축(116)에 수직한 방향으로 서로 밀착되어 다수의 압축실이 형성된다. 상기 랩(134,144)의 밀착되는 작용에 의하여, 상기 다수의 압축실은 밀폐될 수 있고, 상기 반경 방향으로의 냉매 누설이 방지될 수 있다.

냉매가 압축되는 과정에서, 중간압을 형성하는 압축실에 존재하는 냉매의 적어도 일부는 상기 고정 스크롤(140)의 중간압 토출구(147) 및 상기 배압 플레이트(150)의 중간압 흡입구(153)를 통하여 상기 배압실(BP)로 유입된다.

이 때, 상기 선회 스크롤(130)의 선회랩(134)이 상기 중간압 토출구(147)의 직하방에서, 상기 중간압 토출구(147)에 접하도록 배치되더라도, 상기 배출 가이드부(139)에 의하여 상기 중간압 토출구(147)와 압축실은 연통될 수 있으므로, 냉매는 상기 중간압 토출구(147)로 유동될 수 있다. 그리고, 상기 중간압 토출구(147)와 배압실(BP)은 연통된 상태에 있으므로, 상기 중간압 토출구(147)를 유동한 냉매는 상기 배압실(BP)로 용이하게 유입될 수 있다.

따라서, 상기 배압실(BP)의 압력은 흡입 압력과 토출 압력 사이의 중간압을 형성하게 된다.

그리고, 상기 배압실(BP)에 중간압이 형성됨으로써 상기 배압 플레이트(150)는 하방으로 힘을 받게 되고, 상기 플로팅 플레이트(160)는 상방으로 힘을 받게 된다.

상기 배압 플레이트(150)는 상기 고정 스크롤(140)과 결합되어 있으므로, 상기 배압실(BP)의 중간압은 상기 고정 스크롤(140)에도 영향을 미치게 된다. 따라서, 상기 고정 스크롤(140)의 고정랩(144)이 상기 선회 스크롤(130)의 제 1 경판부(133)에 접촉하게 되고, 상기 플로팅 플레이트(160)는 상방으로 이동하게 된다.

상기 플로팅 플레이트(160)가 상방으로 이동함에 따라, 상기 플로팅 플레이트(160)의 리브(164)는 상기 토출커버(105)의 하면에 접촉할 때까지 상방으로 이동된다.

이 때, 상기 플로팅 플레이트(160)가 상승하는 과정에서 상기 제2실링부재(161, 162)는 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a) 내에서 하방으로 이동하게 되어 상기 오링(162)이 변형되어 상기 홈(160a)의 내주면과 하측면에 밀착된다.

그리고, 상기 배압실(BP)의 압력이 상기 고정 스크롤(140)을 선회 스크롤(130) 측으로 가압하면서 선회 스크롤(130)과 고정 스크롤(140) 사이에서의 누설을 방지하게 된다. 이 때, 상기 고정랩(144) 및 제 1 경판부(133)와, 상기 선회랩(134) 및 제 2 경판부(143)는 축 방향, 즉 회전축(116) 방향에 평행한 방향으로 서로 밀착되어 다수의 압축실이 형성된다. 상기 랩(134, 144) 및 제 1 및 제 2 경판부(133, 143)의 밀착되는 작용에 의하여, 상기 다수의 압축실은 밀폐될 수 있고, 상기 축 방향으로의 냉매 누설이 방지될 수 있다.

그리고, 상기 토출구(145)를 향하여 이동한 압축실의 냉매는 상기 토출구(145)를 통하여 상기 배압 플레이트(150)의 중간 토출구(158b)로 유동하며, 상기 토출커버(105)의 토출 홀(105a)을 경유하여 상기 토출 포트(103)에서 압축기 외부로 배출된다.

이 때, 상기 토출 밸브장치(108)는 상기 토출구(145)에서 배출되는 토출압을 가지는 냉매에 의하여, 상기 이동 가이드부(158c)를 따라 상방으로 이동한 상태에 있게 되며, 이에 따라 상기 토출구(145)가 개방될 수 있다. 즉, 상기 토출구(145)에서의 압력이 상기 토출공간(D)의 압력보다 높아지게 되므로, 상기 토출 밸브장치(108)는 상방으로 이동할 수 있게 된다.

한편, 상기한 바와 같이, 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)의 하면에 접하여, 상기 플로팅 플레이트(160)와 토출 커버(105) 사이의 유로가 막히게 되므로, 상기 중간 토출구(158b)를 통과한 냉매는 상기 유로를 통하여 상기 흡입공간(S) 측으로 유동하지 못하고, 상기 토출커버(105)의 토출홀(105a)을 통과하게 된다.

도면에 도시되지는 않았으나, 다수의 압축실에서 냉매가 압축되는 과정에서, 상기 바이패스 홀(149)에 연통하는 압축실의 압력은 중간압을 형성하며 이는 토출압력보다 낮기 때문에, 상기 바이패스 밸브(124)는 상기 바이패스 홀(149)을 닫은 상태에 있다.

다만, 운전 조건의 변화 등으로 인해 흡입 압력이 높아지면, 상기 흡입 압력의 대략 1.5배 정도가 되는 중간압이 토출압 보다 커지게 된다. 스크롤 압축기의 경우 압축비가 고정되어 있기 때문에, 토출압은 흡입압에 압축비를 곱한 값을 갖게 된다. 따라서, 흡입압력이 적정 범위를 초과하게 되는 경우 토출압이 과다하게 커지게 되어, 과부하의 우려가 있다. 따라서, 중간압을 가지는 압축실의 냉매가 상기 토출구(145)측에 도달하기 전이라도, 상기 중간압이 과도한 압력을 갖는 경우 이를 사전에 토출시켜 과부하를 해소할 필요가 있다.

본 실시예에서, 중간압이 증가하여 토출압 보다 커지면, 상기 밸브 몸체(124c)가 상승하여 상기 바이패스 밸브(124)가 상기 바이패스 홀(149)을 개방한다. 그리고, 중간압을 가지는 압축실 내부에 존재하는 냉매는 상기 바이패스 홀(149)을 통하여 상기 토출공간(D)으로 이동하게 된다. 이 때, 상기 바이패스 홀(149)을 통하여 배출된 냉매는 상기 토출구(145)에서 배출된 냉매와 합쳐져 상기 토출공간(D)으로 유동될 수 있다. 이와 같은 작용에 의하여, 중간압을 가지는 압축실의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있게 된다.

압축기는, 상기 압축기가 채용될 시스템의 운전조건의 범위 등이 사전에 미리 결정되기 때문에, 흡입압 및 토출압이 어느 정도의 압력 범위를 갖게 될지를 사전에 결정된다. 이러한 값을 토대로 하여 중간압을 가지는 압축실이 어느 지점에서 과도한 압력을 갖게 될지를 예측할 수 있고, 그러한 지점에 바이패스 홀을 형성하여 과부하를 해소하도록 하고 있다.

본 실시예에서는, 배압실 조립체(150, 160)의 분리가 가능하기 때문에 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143) 임의의 위치에 바이패스 홀(149)을 형성하고, 상기 바이패스 밸브(124)를 설치할 수 있으므로 과부하를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 도 15를 참조하면, 상기 스크롤 압축기(100)가 정지되는 경우, 상기 고정자(112)에 인가되던 전원의 공급이 중단된다. 따라서, 상기 회전축(116)의 회전 및 상기 선회 스크롤(130)의 선회 운동이 중단되어, 냉매의 압축작용이 중단된다.

상기 냉매의 압축작용이 중단되면, 상기 고정 랩(144)과 선회 랩(134)이 밀착되는 힘, 즉 반경 방향으로 밀착되는 힘이 완화 또는 해소된다. 따라서, 상기 고정 랩(144)과 선회 랩(134)에 의하여 형성되었던 밀폐된 압축실이 소멸된다.

상세히, 상대적으로 높은 압력을 형성하는 상기 토출구(145) 측의 냉매와, 압축실에 존재하였던 냉매는 상기 흡입공간(S) 측으로 유동하게 된다. 상기의 냉매 유동에 의하여, 상기 고정랩(144)과 선회랩(134)이 형성하는 랩 공간부의 압력은 소정의 압력(평압)으로 수렴하게 된다.

그리고, 상기 토출공간(D) 측의 압력이 일시적으로 높아지면서 상기 토출 밸브장치(108)는 하방으로 이동하여 상기 토출구(145)를 막게 된다. 따라서, 상기 토출공간(D) 측의 냉매가 상기 중간 토출구(158b) 및 토출구(145)를 통하여 상기 랩 공간부로 역류하여 상기 고정 스크롤(140)을 역전시키는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 스크롤 압축기(100)의 정지에 따라 상기 선회랩(134)이 소정의 위치에 멈춰질 수 있다. 이 때, 상기 선회랩(134)의 위치가 상기 중간압 토출구(147)를 개방하는 위치에 있는 경우(도 12a 참조)는 물론이고, 상기 선회랩(134)의 위치가 상기 중간압 토출구(147)를 닫을 수 있는 위치에 배치되는 경우(도 12b 참조)라도, 상기 배압실(BP)의 냉매는 상기 배출 가이드부(139)를 통하여 상기 랩 공간부로 바이패스 될 수 있다.

즉, 상기 배압실(BP)의 냉매는 상기 중간압 흡입구(153) 및 중간압 토출구(147)를 통하여, 상기 랩 공간부로 유입되고 상기 흡입공간(S)으로 유동하게 된다. 그리고, 상기 냉매 유동에 의하여 상기 배압실(BP)은 상기 평압을 유지하게 된다.

상기 배압실(BP)이 평압을 유지함에 따라, 상기 플로팅 플레이트(160)는 하방으로 이동하고 이에 따라 상기 리브(164)는 상기 토출커버(105)의 저면으로부터 이격된다.

이 때, 상기 플로팅 플레이트(160)가 하방으로 이동하는 과정에서 상기 제2실링부재(161, 162)는 상기 플로팅 플레이트(160)의 홈(160a) 내에서 상방으로 이동하게 되어 상기 오링(162)이 변형되어 상기 홈(160a)의 내주면과 상측면에 밀착된다.

따라서, 상기 플로팅 플레이트(160)와 토출커버(105) 사이의 유로가 개방되고, 이에 따라 상기 토출커버(105)측 또는 토출공간(D) 측의 냉매는 상기 유로를 통하여 상기 흡입공간(S) 측으로 유동하게 된다. 상기의 냉매 유동에 의하여, 상기 토출커버(105) 측 또는 토출공간(D) 측의 압력은 평압을 유지하게 된다.

상기한 바와 같이, 상기 배압실(BP)의 냉매는 상기 선회랩(134)의 배출 가이드부(139)를 통하여 상기 랩 공간부로 유입되므로 상기 배압실(BP)은 평압을 유지할 수 있게 된다. 그리고, 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)로부터 이격되어 냉매의 유로를 개방할 수 있게 된다. 결국, 상기 토출커버(105) 측 또는 토출공간(D) 측의 압력도 평압을 유지할 수 있게 되므로, 스크롤 압축기(100)의 재운전시 신속한 재기동이 이루어질 수 있다.

만약, 상기 배압실(BP)의 냉매가 상기 랩 공간부로 유입되지 못하여 상기 배압실(BP)이 중간압을 유지하고, 상기 리브(164)가 상기 토출커버(105)에 접한 상태를 유지하여 상기 토출커버(105) 측 또는 토출공간(D) 측의 압력이 평압을 유지하지 못한다면, 상기 고정 스크롤(140)과 선회 스크롤(130)이 과도한 압력으로 밀착된 상태를 유지하고 이에 따라 압축기의 신속한 재기동이 어려울 수 있으나, 본 실시예는 이러한 문제점이 해결될 수 있다.

또한, 상기 배압실(BP)의 냉매가 상기 랩 공간부로 원활히 유동되더라도 상기 플로팅 플레이트(160)의 리브(164)가 상기 토출커버(105)와 신속하게 이격되지 못하면 압축기의 신속한 재기동이 어려울 수 있으나, 본 실시 예에 경우 상기 제2실링부재의 커버 씰(161)이 상기 배압 플레이트(150)의 제 1 벽(158)과 접촉하므로, 상기 플로팅 플레이트(160)가 신속하게 하방으로 이동할 수 있고, 이에 따라서 상기 플로팅 플레이트(160)의 리브(164)가 상기 토출커버(105)와 신속하게 이격될 수 있다.

그리고, 상기 토출포트(103)에는 체크밸브(미도시)가 제공되며, 스크롤 압축기(100)의 운전이 정지되면 상기 체크밸브가 폐쇄되어, 상기 스크롤 압축기(100) 외부의 냉매가 상기 토출포트(103)를 통하여 상기 케이싱(110)의 내부로 유입되는 것이 제한된다.

도 16은 본 실시 예에 따른 선회 스크롤의 배출 가이드부를 보여주는 단면도이고, 도 17a 및 도 17b는 상기 배출 가이드부의 크기에 따른 압축기의 효율 변화를 보여주는 그래프이다.

도 16을 참조하면, 상기 선회랩(134)에는, 상기 중간압 토출구(147)를 개방하여 냉매가 상기 중간압 토출구(147)로부터 랩 공간부(C1)로 배출되도록 가이드 하는 배출 가이드부(139)가 설정된 폭(W)과 깊이(D)를 가지도록 형성될 수 있다.

상기 폭(W)은 상기 배출 가이드부(139)의 반경방향 길이로 이해되며, 상기 깊이(D)는 축방향 길이, 즉 상기 중간압 토출구(147)의 단부로부터 상기 배출 가이드부(139)의 함몰된 면까지의 거리로서 이해될 수 있다.

상기 랩 공간부(C1)는 선회랩(134)과 고정랩(144)의 밀착에 의하여 형성되었던 압축실이 스크롤 압축기(100)의 정지 후 소멸된 상태에서, 상기 선회랩(134)과 고정랩(144) 사이의 공간부로서 이해된다.

그리고, 상기 선회랩(134)의 두께(T)는 상기 중간압 토출구(147)의 크기 또는 두께(T1)보다 크게 형성된다. 여기서, 상기 중간압 토출구(147)의 크기 또는 두께(T1)는, 상기 중간압 토출구(147)의 단면이 원형일 경우에는 직경일 수 있고, 타원형 또는 다각형일 경우에는, 가로 방향(반경 방향)으로 형성된 가장 큰 폭을 의미할 수 있다.

상기 배출 가이드부(139)에는, 상기 폭(W)과 깊이(D)를 가지도록 함몰되어 형성된 함몰면(139a)이 포함된다. 상기 함몰면(139a)의 가로방향 길이가 상기 폭(W)에 대응하며, 세로방향 길이가 상기 깊이(D)에 대응될 수 있다.

도 16에서는, 상기 함몰면(139a)이 가로 방향에서 세로 방향으로 절곡되도록 도시되나, 이와는 달리, 상기 함몰면(139a)은 곡면부를 포함하도록 구성될 수도 있고, 절곡되지 않고 일자형의 형태를 가질 수도 있을 것이다.

만약, 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W) 또는 깊이(D)가 너무 크게 형성된다면, 압축기(100)의 운전시 다수의 압축실 중 상대적으로 고압을 형성하는 압축실로부터 저압을 형성하는 압축실로의 냉매 누설이 발생될 수 있고 이에 따라 압축기의 운전 효율이 저하될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 이러한 압축기의 운전 효율을 저하시키지 않으면서도 상기 배압실(BP)로부터 상기 랩 공간부(C1)로의 냉매 유동을 원활히 할 수 있는 배출 가이드부(139)의 폭(W) 또는 깊이(D)에 관한 치수를 제안한다. 도 15는 반복된 실험에 의하여 도출된 그래프를 보여준다.

도 17a를 먼저 참조하면, 그래프의 가로 축은 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W)을 나타내고, 세로 축은 압축기의 운전효율(Energy Efficiency Ratio, EER)을 나타낸다. 이 때, 상기 배출 가이드부(139)의 깊이(D)는 설정된 값(일정한 값)을 가질 수 있다.

상세히, 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W)이 증가할수록, 냉매의 압축 과정에서 냉매의 누설량, 특히 축 방향으로의 냉매 누설량이 많아질 수 있으므로, 상기 압축기의 운전효율(EER)은 감소하는 경향을 나타낸다.

따라서, 상기 스크롤 압축기(100)의 운전효율이 요구효율(ηo) 이상의 값을 유지하기 위하여, 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W)은 2T/3 이하의 값을 가져야 한다. 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W)이 2T/3 이상일 경우, 예를 들어 3T/4에 해당하면 압축기의 운전효율은 요구효율(ηo) 대비 30% 이상 감소되는 것을 알 수 있다.

다음으로, 도 17b를 참조하면, 그래프의 가로 축은 상기 배출 가이드부(139)의 깊이(D)을 나타내고, 세로 축은 압축기의 운전효율(Energy Efficiency Ratio, EER)을 나타낸다. 이 때, 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W)는 설정된 값(일정한 값)을 가질 수 있다.

상세히, 상기 배출 가이드부(139)의 깊이(D)가 증가할수록, 냉매의 압축 과정에서 냉매의 누설량, 특히 반경 방향으로의 냉매 누설량이 많아질 수 있으므로, 상기 압축기의 운전효율(EER)은 감소하는 경향을 나타낸다.

따라서, 상기 스크롤 압축기(100)의 운전효율이 요구효율(ηo) 이상의 값을 유지하기 위하여, 상기 배출 가이드부(139)의 깊이(D)는 0.3mm 이하의 값을 가져야 한다. 상기 배출 가이드부(139)의 깊이(D)가 0.3mm 이상일 경우, 예를 들어 0.4mm에 해당하면 압축기의 운전효율은 요구효율(ηo) 대비 30% 이상 감소되는 것을 알 수 있다.

정리하면, 상기 배출 가이드부(139)의 깊이(D)는 0.3mm 이하로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배출 가이드부(139)의 폭(W)은 상기 선회랩(134)의 두께(T)의 2/3배 이하로 형성될 수 있다.

도 18은 제1실시예에 따른 스크롤 압축기의 정지후 재기동시 압축기 내부의 압력 변화를 보여주는 그래프이다.

도 18을 참조하면, 상기 스크롤 압축기(100)가 시간 t0'에서 운전 정지되는 경우, P1'(압축기에서 토출된 냉매의 압력), P2'(배압실의 냉매 중간압), P3'(토출 커버측의 냉매 압력), P4'(흡입측의 냉매 압력)은 점점 평압(Po)으로 수렴하게 된다.

그리고, 시간 t1'에서 고정자(112)측에 전원이 인가되어 압축기가 운전되기 시작하면, 짧은 시간(△t)이 경과한 이후 시간 t2'에서 압축기의 재기동이 이루어져, 상기 압축기 내의 위치별로 각각 압력 차이가 발생하게 된다. 즉, 실질적인 냉매의 압축 작용이 신속하게 이루어질 수 있다.

도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 따른 스크롤 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도이다.

도 19를 참조하면, 본 실시 예에 따른 스크롤 압축기(100)에는, 고정 스크롤(140)에 구비되며, 배압실(BP)의 냉매를 압축실로 유동시키는 것을 가이드 하는 배출 가이드부를 형성하는 중간압 토출구(247)가 포함된다.

상세히, 상기 중간압 토출구(247)에는, 상기 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에 형성되는 제 1 가이드부(247a) 및 상기 고정 스크롤(140)의 고정랩(144)에 형성되는 제 2 가이드부(247b)가 포함된다. 상기 제 1 가이드부(247a) 및 제 2 가이드부(247b)는 상기 중간압 토출구(247)의 적어도 일부분을 형성한다.

이전 실시예에서 설명한 중간압 토출구(147)가 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)에 형성되는 것과 달리, 본 실시예의 중간압 토출구(247)는 고정 스크롤(140)의 제 2 경판부(143)으로부터 고정랩(144)에 걸쳐서 연장되도록 형성된다. 즉, 상기 고정랩(144)에 중간압 토출구(247)가 형성될 수 있다.

결국, 상기 중간압 토출구(247)는 "배출 가이드부"로서 기능을 수행하며, 상기 제 2 경판부(143)로부터 상기 고정랩(144)까지 복수의 부위에 걸쳐 형성되므로, 즉 중간압 토출구(247)의 개방되는 부위가 회전축(116)에 평행한 "축 방향" 및 이에 수직한 "반경 방향"에 걸쳐 연장되므로 상기 중간압 토출구(247)는 압축실에 용이하게 연통될 수 있다.

특히, 스크롤 압축기(100)가 정지된 상태에서는, 고정 스크롤(140)과 선회 스크롤의 반경방향으로의 밀착 정도가 약화되어, 상기 선회랩(134)과 고정랩(144) 사이의 랩 공간부가 형성되므로, 상기 중간압 토출구(247)로부터 냉매의 배출의 용이해질 수 있다.

정리하면, 본 실시예에 따른 배출 가이드부를 중간압 토출구(247)에 형성함으로써, 압축기가 정지하였을 때 선회랩(134)의 위치에 관계없이 배압실(BP)이 상기 랩 공간부에 연통될 수 있으므로 압축기의 신속한 재기동이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

물론, 상기 스크롤 압축기(100)가 운전하여 냉매가 압축되는 과정에서도, 상기 선회랩(134)의 위치에 관계없이, 상기 중간압 토출구(247)는 상기 제 1 가이드부(247a) 또는 제 2 가이드부(247b)를 통하여 압축실에 연통될 수 있으므로, 상기 압축실의 냉매는 상기 중간압 토출구(247)를 거쳐 상기 배압실(BP)로 용이하게 바이패스 될 수 있다.

100: 스크롤 압축기 105: 토출커버
120: 메인 프레임 130: 선회 스크롤
140: 고정 스크롤 150: 배압 플레이트
160: 플로팅 플레이트 159a: 제1실링 부재
161: 커버 씰 162: 오링

Claims (13)

1. 회전축이 구비되는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버;
   상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤;
   상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤;
   상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트;
   상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하는 플로팅 플레이트; 및
   상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 면인 제1면과 상기 배압 플레이트의 상기 제1면과 마주보는 면인 제2면 사이로의 냉매 유동을 방지하기 위하여, 상기 제1면과 제2면 중 어느 하나에 구비되는 실링 부재를 포함하고,
   상기 실링 부재는, 상기 제1면과 제2면 중 다른 하나에 접촉하는 커버 씰과, 상기 커버 씰에 일부가 수용되는 오링을 포함하고,
   상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수 보다 작은 스크롤 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 씰은, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질로 형성되는 스크롤 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 커버 씰은, 글래스 섬유(glass fiber) 또는 광물섬유(mineral fiber)와 흑연(graphite) 중 하나 이상을 포함하는 필러(filler)를 포함하는 스크롤 압축기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1면과 상기 제2면은 상기 토출공간과 배압실 사이에 위치하는 스크롤 압축기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1면에는 상기 실링부재가 수용되는 홈이 구비되고,
   상기 커버 씰의 폭은 상기 홈의 폭 보다 작은 스크롤 압축기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 씰에는 상기 오링의 일부가 수용되는 오링 수용홈이 구비되고,
   상기 오링 수용홈의 단면 면적은 상기 오링의 단면 면적의 1/2 보다 작은 스크롤 압축기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 배압 플레이트는, 상기 플로팅 플레이트를 관통하는 제1벽을 포함하고,
   상기 제1면은 상기 플로팅 플레이트의 내주면이고, 상기 제2면은 상기 제1벽의 외주면이며,
   상기 실링부재는 상기 제1면에 구비되고,
   상기 커버 씰의 내주면 직경은 상기 제1벽의 외주면 직경 보다 작은 스크롤 압축기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 배압 플레이트는, 상기 플로팅 플레이트를 관통하는 제1벽을 포함하고,
   상기 제1면은 상기 플로팅 플레이트의 내주면이고, 상기 제2면은 상기 제1벽의 외주면이며,
   상기 실링부재는 상기 제2면에 구비되며,
   상기 커버 씰의 외주면 직경은 상기 플로팅 플레이트의 내주면 직경 보다 큰 스크롤 압축기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수의 1/10 이하인 스크롤 압축기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스크롤 또는 제 2 스크롤에는 상기 배압실 내의 냉매 배출을 가이드 하기 위한 배출 가이드부가 구비되는 스크롤 압축기.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 스크롤은, 상기 회전축에 결합되는 제 1 경판부 및 상기 제 1 경판부로부터 일방향으로 연장되는 제 1 랩을 포함하고,
    상기 배출 가이드부는, 상기 제 1 랩의 적어도 일부분이 함몰되어 구성되는 함몰부를 포함하는 스크롤 압축기.
12. 회전축이 구비되는 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 고정되어, 케이싱 내부를 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 토출커버;
    상기 회전축의 회전에 의하여, 선회운동을 수행하는 제 1 스크롤;
    상기 제 1 스크롤과 함께 다수의 압축실을 형성하며, 상기 다수의 압축실 중 중간압을 가지는 압축실과 연통 가능한 중간압 토출구를 가지는 제 2 스크롤;
    상기 중간압 토출구에서 토출된 냉매를 수용하는 배압실을 형성하는 배압 플레이트;
    상기 배압 플레이트의 일측에 이동 가능하게 제공되며, 상기 배압 플레이트와 함께 상기 배압실을 형성하는 플로팅 플레이트; 및
    상기 토출공간의 냉매가 상기 배압실로 유입되는 것 또는 상기 배압실의 냉매가 상기 토출공간으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 플로팅 플레이트 및 상기 배압 플레이트 중 하나 이상에 구비되는 실링 부재를 포함하고,
    상기 실링 부재는, 상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 과정에서 상기 배압 플레이트 또는 상기 플로팅 플레이트와 접촉하는 커버 씰과, 상기 커버 씰에 일부가 수용되는 오링을 포함하고,
    상기 커버 씰의 마찰계수는 상기 오링의 마찰계수 보다 작은 스크롤 압축기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플로팅 플레이트 및 상기 배압 플레이트 중 하나 이상에는 상기 실링 부재가 수용되는 홈이 구비되고,
    상기 오링은 상기 플로팅 플레이트의 슬라이딩 과정에서 상기 홈에서 둘 이상의 면과 접촉하는 스크롤 압축기.
    

Images