KR20230174049A - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

스크롤 압축기가 개시된다. 상기 스크롤 압축기는, 배압실과 고압부 사이를 밀봉하는 실링부재가 반경방향으로 연장되는 제1실링부 및 제1실링부의 일단에서 축방향으로 연장되는 제2실링부를 포함할 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 배압실 및/또는 고압부의 압력에 의해 변형되면서 미끄럼면에 밀착됨에 따라 압축율은 낮지만 내구성이 높은 소재로 된 실링부재를 적용하면서도 배압실을 긴밀하게 실링할 수 있다. 뿐만 아니라, 실링부재를 한 개의 부재로 형성함에 따라 부품수를 줄이고 조립을 간소화하여 실링부재에 대한 제조비용을 낮출 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤압축기는 선회스크롤과 비선회스크롤이 맞물려 결합되고, 선회스크롤이 비선회스크롤에 대해 선회운동을 하면서 선회스크롤과 비선회스크롤 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하게 된다.

스크롤압축기는 두 개 한 쌍의 압축실 형성됨에 따라 비선회스크롤과 선회스크롤 사이가 축방향으로 밀착되어 실링되어야 양쪽 압축실 간 누설을 억제할 수 있다. 이를 위해 스크롤압축기는 선회스크롤을 비선회스크롤쪽으로 가압하거나 반대로 비선회스크롤을 선회스크롤쪽으로 가압하는 배압구조가 알려져 있다. 전자는 선회배압방식으로, 후자는 비선회배압방식으로 정의될 수 있다.

선회배압방식은 비선회스크롤이 메인프레임에 고정되는 구조에 적용되는 것으로, 선회배압방식에서는 선회스크롤과 그 선회스크롤을 지지하는 메인프레임 사이에 배압실이 형성되어 있다.

반면, 비선회배압방식은 비선회스크롤이 메인프레임에 대해 축방향으로 이동 가능한 구조에 적용되는 것으로, 비선회배압방식에서는 비선회스크롤의 배면에 배압실이 형성되고 있다. 특허문헌 1(미국 공개특허 US 2012/0107163 A1) 및 특허문헌 2(대한민국 공개특허 제10-2018-0340호)은 비선회스크롤배압방식이 적용된 스크롤 압축기를 개시하고 있다.

특허문헌 1은 배압실조립체를 이루는 플로팅플레이트의 내주면에 운동용 오링(O-ring)으로 된 실링부재가 삽입되어 배압실과 고압부 사이를 밀봉하고 있다. 특허문헌 1에서는 배압실과 고압부 사이를 밀봉하는 실링부재가 고무와 같은 소재를 이용하여 원형단면(또는 사각단면)형상으로 형성되어 있다. 이러한 실링부재는 소재 특성상 압축율(squeeze)이 높아 상대운동을 하는 실링면을 긴밀하게 밀봉하는데 유효할 수 있다. 하지만 상기와 같은 실링부재는 내구성이 약해 고온 고압의 냉매에 지속적으로 노출되면서 갈라짐이 발생될 수 있다. 이로 인해 장시간 사용시 실링부재의 실링력이 감소하여 배압실의 배압력이 적절하게 유지되지 못하면서 압축실 간 누설이 발생될 수 있다.

특허문헌 2는 오링으로 된 실링부재를 저마찰소재로 코팅하거나 또는 실링부재를 내매모성이 좋은 윤활부재로 감싸는 것이나, 이는 실링부재에 대한 가공 및/또는 조립이 복잡하게 되어 제조비용이 증가할 수 있다.

미국 공개특허 US 2012/0107163 A1(공개일: 2012.05.03.) 대한민국 공개특허 제10-2018-0340호 (공개일: 2018.06.18.)

본 발명의 목적은, 배압실과 고압부 사이를 긴밀하게 실링할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 본 발명은 배압실과 고압부 사이를 실링하는 실링부재가 장시간 고온 고압의 냉매에 노출되더라도 쉽게 손상되지 않도록 하여 실링력을 높일 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

더 나아가, 본 발명은 배압실과 고압부 사이를 실링하는 실링부재를 낮은 압축율을 가진 소재로 형성하면서도 형상변형을 이용하여 높은 실링력을 확보할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

더 나아가, 본 발명은 배압실과 고압부 사이를 실링하는 실링부재를 간소화하여 제조비용을 낮출 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱, 메인프레임, 고저압분리판, 선회스크롤, 비선회스크롤, 플로팅플레이트 및 실링부재를 포함한 스크롤 압축기가 제공될 수 있다. 상기 케이싱은 저압부와 고압부를 구비할 수 있다. 상기 메인프레임은 상기 케이싱의 내부공간에 고정될 수 있다. 상기 고저압분리판은 상기 메인프레임의 일측에서 상기 케이싱의 저압부와 고압부 사이에 구비될 수 있다. 상기 선회스크롤은 상기 케이싱의 저압부에서 회전축에 결합되어 선회운동을 할 수 있다. 상기 비선회스크롤은 상기 선회스크롤에 맞물려 압축실을 형성하며, 상기 메인프레임과 상기 고저압분리판 사이에서 축방향으로 이동가능하게 구비될 수 있다. 상기 플로팅플레이트는 상기 비선회스크롤의 배면에 구비되어 배압실을 형성하며, 상기 배압실의 압력에 따라 축방향으로 이동하면서 상기 케이싱의 내부공간을 상기 저압부와 상기 고압부를 분리할 수 있다. 상기 실링부재는 절단부가 없는 단일체의 환형으로 형성되며, 상기 플로팅플레이트의 주면 또는 이를 반경방향으로 마주보는 상기 배압실의 측벽면에 환형으로 구비된 실링홈에 삽입되어 상기 배압실과 상기 고압부 사이를 밀봉할 수 있다.

구체적으로, 상기 실링부재는, 제1실링부 및 제2실링부를 포함할 수 있다. 상기 제1실링부는 상기 회전축의 반경방향으로 연장되어 상기 배압실의 반경방향을 밀봉할 수 있다. 상기 제2실링부는 상기 제1실링부의 일단에서 상기 회전축의 축방향으로 연장되어 상기 배압실의 축방향을 밀봉할 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 배압실 및/또는 고압부의 압력에 의해 변형되면서 미끄럼면에 밀착됨에 따라 압축율은 낮지만 내구성이 높은 소재로 된 실링부재를 적용하면서도 배압실을 긴밀하게 실링할 수 있다. 뿐만 아니라, 실링부재를 한 개의 부재로 형성함에 따라 부품수를 줄이고 조립을 간소화하여 실링부재에 대한 제조비용을 낮출 수 있다.

일례로, 상기 제2실링부의 반경방향길이는, 상기 제1실링부의 반경방향길이보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재는 제2실링부가 얇은 'ㄴ'단면형상으로 형성되면서 실링부재의 변형율을 높여 배압실과 고압부 사이를 긴밀하게 실링할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1실링부는, 상기 배압실을 향하도록 구비되어 상기 실링홈의 제1내측면에 착탈되는 제1실링면과, 상기 제1실링면의 반대쪽에 구비되는 제1실링배면을 포함할 수 있다. 상기 제2실링부는, 상기 제1실링면에서 축방향으로 연장되는 제2실링면과, 상기 실링홈을 향해 상기 제2실링면의 반대쪽에 구비되는 제2실링배면과, 상기 고압부를 향하도록 상기 제2실링면에서 반경방향으로 연장되어 상기 실링홈의 제2내측면에 착탈되는 축방향지지면을 포함할 수 있다. 상기 축방향지지면의 반경방향길이는, 상기 제1실링배면의 반경방향길이보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2실링부의 두께를 더욱 얇게 형성함으로써 실링부재의 변형율을 가능한 한 높여 실링력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이에는 상기 실링홈의 내벽면에 반경방향으로 접하는 제1반경방향지지면이 형성될 수 있다. 상기 제1반경방향지지면의 축방향길이는, 상기 제2실링배면의 축방향길이보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재의 반경방향을 지지하여 제2실링부의 실링력을 높이면서도 제1실링부의 두께를 가능한 한 얇게 형성하여 제1실링부의 변형율을 높일 수 있다.

또한, 상기 제2실링면과 상기 제2실링배면 사이의 제2두께는, 상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이의 제1두께보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2실링부의 두께를 제1실링부의 두께보다 얇거나 같게 형성하여 제2실링부의 변형율을 높임으로써 배압실과 고압부 사이를 더욱 긴밀하게 실링할 수 있다.

다른 실시예로, 상기 제2실링부의 축방향 일단에는 상기 제1실링부가 반경방향으로 연장되고, 상기 제2실링부의 축방향 타단은 상기 제1실링부와 같은 방향으로 절곡되어 연장될 수 있다. 이를 통해, 실링부재는 제2실링부가 반경방향으로 긴 'ㄷ'단면형상으로 형성되면서도 실링부재의 변형율을 높여 배압실과 고압부 사이를 긴밀하게 실링할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1실링부는, 상기 배압실을 향하도록 구비되어 상기 실링홈의 제1내측면에 착탈되는 제1실링면과, 상기 제1실링면의 반대쪽에 구비되는 제1실링배면을 포함할 수 있다. 상기 제2실링부는, 상기 제1실링면에서 축방향으로 연장되는 제2실링면과, 상기 실링홈을 향해 상기 제2실링면의 반대쪽에 구비되는 제2실링배면과, 상기 고압부를 향하도록 상기 제2실링면에서 반경방향으로 연장되어 상기 실링홈의 제2내측면에 착탈되는 축방향지지면을 포함할 수 있다. 상기 축방향지지면의 반경방향길이는, 상기 제1실링면의 반경방향길이보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2실링부의 축방향지지면을 반경방향으로 길게 형성하여 고압부로부터 압력을 받는 면적이 증가하는 동시에 제2실링면으로부터의 편심길이가 증가하면서 제2실링면의 변형율이 증가하여 제2실링면의 실링력이 더욱 향상될 수 있다.

더 구체적으로, 상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이에는 상기 실링홈의 내벽면에 반경방향으로 접하는 제1반경방향지지면이 형성될 수 있다. 상기 제2실링배면과 상기 축방향지지면 사이에는 상기 실링홈의 내벽면에 반경방향으로 접하는 제2반경방향지지면이 형성될 수 있다. 상기 제2실링배면의 축방향길이는, 상기 제1반경방향지지면의 축방향길이 또는 상기 제2반경방향지지면보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재의 축방향 양단에 각각 반경방향지지면이 형성됨에 따라 제2실링면의 반경방향을 안정적으로 지지하여 제2실링부의 실링력을 높이는 동시에 제2실링부의 실질적인 변형길이를 확보하여 제2실링면의 실링력을 더욱 높일 수 있다.

또한, 상기 제2실링면과 상기 제2실링배면 사이의 제2두께는, 상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이의 제1두께보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2실링부의 두께를 제1실링부의 두께보다 얇거나 같게 형성하여 제2실링부의 변형율을 높임으로써 배압실과 고압부 사이를 더욱 긴밀하게 실링할 수 있다.

또 다른 실시예로, 상기 제1실링부에 접하는 상기 제2실링부의 제1모서리에는 제1모따기면이 형성될 수 있다. 상기 제1모따기면은 곡면지거나 경사지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 제1환형돌부에 압접된 상태에서 축방향을 따라 이동하는 동안에 실링부재의 모서리가 말려들어 실링홈의 내벽면 및/또는 제1환형벽부와 플로팅플레이트 사이에 끼는 것을 억제할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1실링부의 반대쪽에 위치하는 상기 제2실링부의 제2모서리에는 제2모따기면이 형성될 수 있다. 상기 제1모따기면은 상기 제2모따기면보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 가장 강한 압력을 받는 압축기의 정상운전시에 그 실링부재가 배압실쪽으로 하강할 때 모서리가 말려들어 실링홈의 내벽면 및/또는 제1환형벽부와 플로팅플레이트 사이에 끼는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

또 다른 실시예로, 상기 제1실링부는, 상기 배압실을 향하도록 구비되어 상기 실링홈의 제1내측면에 착탈되는 제1실링면과, 상기 제1실링면의 반대쪽에 구비되는 제1실링배면을 포함할 수 있다. 상기 제2실링부는, 상기 제1실링면에서 축방향으로 연장되는 제2실링면과, 상기 실링홈을 향해 상기 제2실링면의 반대쪽에 구비되는 제2실링배면과, 상기 고압부를 향하도록 상기 제2실링면에서 반경방향으로 연장되어 상기 실링홈의 제2내측면에 착탈되는 축방향지지면을 포함할 수 있다. 상기 제1실링배면과 상기 제2실링배면 중에서 적어도 한쪽은, 상기 제1실링부의 길이방향 또는 상기 제2실링부의 길이방향을 따라 경사지거나 곡면지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1실링배면 또는 제2실링배면이 고압부로부터 축방향에 대해 비스듬하게 경사진 방향으로 압력을 받게 되어 제1실링부와 제2실링부가 더욱 크게 변형되면서 배압실과 고압부 사이를 더욱 긴밀하게 실링할 수 있다.

또 다른 실시예로, 상기 실링부재는 엔지니어링플라스틱으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 고온 고압의 냉매에 노출되더라도 그 실링부재가 쉽게 손상되지 않아 배압실과 고압부 사이를 효과적으로 실링할 수 있다.

또 다른 실시예로, 상기 실링부재에는, 상기 제1실링부와 상기 제2실링부 사이를 관통하여 상기 배압실과 상기 고압부 사이를 연통시키는 배기통로가 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압실의 압력이 기설정된 압력보다 과도하게 상승하는 경우 그 배압실의 냉매를 누설시켜 별도의 압력조절밸브를 설치하지 않고도 배압실의 압력을 적절하게 유지할 수 있다.

구체적으로, 상기 배기통로는, 일단은 상기 제1실링부를 관통하여 상기 실링홈의 내부에서 상기 배압실에 연통되고, 타단은 상기 제2실링부를 관통하여 상기 실링홈의 외부에서 상기 고압부에 연통될 수 있다. 이를 통해, 배기통로가 정상운전시에는 닫히는 반면 과압상태에서만 열리게 되어 배압실의 압력을 간소하면서도 효과적으로 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 배압실과 고압부 사이를 밀봉하는 실링부재가 반경방향으로 연장되는 제1실링부 및 제1실링부의 일단에서 축방향으로 연장되는 제2실링부를 포함할 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 배압실 및/또는 고압부의 압력에 의해 변형되면서 미끄럼면에 밀착됨에 따라 압축율은 낮지만 내구성이 높은 소재로 된 실링부재를 적용하면서도 배압실을 긴밀하게 실링할 수 있다. 뿐만 아니라, 실링부재를 한 개의 부재로 형성함에 따라 부품수를 줄이고 조립을 간소화하여 실링부재에 대한 제조비용을 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 제2실링부의 반경방향길이가 제1실링부의 반경방향길이보다 작게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재는 제2실링부가 얇은 'ㄴ'단면형상으로 형성되면서 실링부재의 변형율을 높여 배압실과 고압부 사이를 긴밀하게 실링할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 제2실링부의 축방향 일단에는 제1실링부가 반경방향으로 연장되고, 제2실링부의 축방향 타단은 제1실링부와 같은 방향으로 절곡되어 연장될 수 있다. 이를 통해, 실링부재는 제2실링부가 반경방향으로 긴 'ㄷ'단면형상으로 형성되면서도 실링부재의 변형율을 높여 배압실과 고압부 사이를 긴밀하게 실링할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 제1실링부에 접하는 제2실링부의 제1모서리에는 곡면지거나 경사지게 제1모따기면이 형성되고, 제1실링부의 반대쪽에는 제2모따기면이 형성되며, 제1모따기면은 상기 제2모따기면보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 가장 강한 압력을 받는 압축기의 정상운전시에 그 실링부재가 배압실쪽으로 하강할 때 모서리가 말려들어 실링홈의 내벽면 및/또는 제1환형벽부와 플로팅플레이트 사이에 끼는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 제1실링배면과 제2실링배면 중에서 적어도 한쪽은 제1실링부의 길이방향 또는 제2실링부의 길이방향을 따라 경사지거나 곡면지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1실링배면 또는 제2실링배면이 고압부로부터 축방향에 대해 비스듬하게 경사진 방향으로 압력을 받게 되어 제1실링부와 제2실링부가 더욱 크게 변형되면서 배압실과 고압부 사이를 더욱 긴밀하게 실링할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 실링부재는 엔지니어링플라스틱으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 실링부재가 고온 고압의 냉매에 노출되더라도 그 실링부재가 쉽게 손상되지 않아 배압실과 고압부 사이를 효과적으로 실링할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 실링부재에 제1실링부와 제2실링부 사이를 관통하여 배압실과 고압부 사이를 연통시키는 배기통로가 형성될 수 있다. 이를 통해, 배압실의 압력이 기설정된 압력보다 과도하게 상승하는 경우 그 배압실의 냉매를 누설시켜 별도의 압력조절밸브를 설치하지 않고도 배압실의 압력을 적절하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도.
도 2는 도 1에서 배압실조립체를 파단하여 보인 분해사시도.
도 3은 도 1에서 배압실의 일부를 확대하여 보인 종단면도.
도 4는 본 실시예에 따른 제1실링부재를 파단하여 보인 사시도.
도 5는 도 4에서 제1실링부재의 규격을 설명하기 위한 단면도.
도 6 및 도 7은 도 4에서 제1실링부재의 다른 예들을 보인 단면도들.
도 8 내지 도 10은 운전상태에 따른 제1실링부재의 변화를 보인 단면도들로서, 도 8은 조립 또는 정지상태를, 도 9는 초기운전상태를, 도 10은 정상운전 및 이상운전상태를 각각 보인 단면도들.
도 11은 제1실링부재에 대한 다른 실시예를 파단하여 보인 사시도.
도 12는 도 11에 따른 제1실링부재를 확대하여 보인 단면도.
도 13은 도 11에 따른 제1실링부재에 대한 정상운전 및 이상운전상태를 각각 보인 단면도.
도 14는 제1실링부재에 대한 또 다른 실시예를 파단하여 보인 사시도.
도 15는 도 14에 따른 제1실링부재를 확대하여 보인 단면도.

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

통상, 스크롤 압축기는 케이싱의 내부공간에 구동부(전동부)와 압축부가 함께 설치되는지 여부에 따라 개방형 또는 밀폐형으로 구분될 수 있다. 전자는 구동부를 이루는 전동부가 압축부와 분리되어 구비되는 방식이고, 밀폐형은 전동부가 압축부와 같은 케이싱의 내부에 구비되는 방식이다. 이하에서는 밀폐형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하지만, 반드시 밀폐형 스크롤 압축기로 한정되지 않는다. 다시 말해 본 발명은 전동부와 압축부가 분리되는 개방형 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 스크롤 압축기는 회전축이 지면에 대해 수직하게 배치되는 종형 스크롤 압축기 및 회전축이 지면에 대해 평행하게 배치되는 횡형 스크롤 압축기로 구분될 수 있다. 예를 들어 종형 스크롤 압축기에서 상측은 지면에 대해 반대쪽을, 하측은 지면을 향하는 쪽으로 정의될 수 있다. 이하에서는 종형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만 횡형 스크롤 압축기에도 동일하게 또는 유사하게 적용될 수 있다. 따라서 이하에서 축방향은 회전축의 축방향으로, 반경방향은 회전축의 반경방향으로 이해되며, 축방향은 상하방향으로, 반경방향은 좌우측면으로, 내주면은 상면으로, 축방향 반경방향은 측면으로 각각 이해될 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에서 배압실조립체를 파단하여 보인 분해사시도이며, 도 3은 도 1에서 배압실의 일부를 확대하여 보인 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 케이싱(110)의 하반부에는 전동부를 이루는 구동모터(120)가 설치되고, 구동모터(120)의 상측에는 압축부를 이루는 메인프레임(130), 선회스크롤(140), 비선회스크롤(150) 및 배압실조립체(160)가 설치된다. 전동부는 회전축(125)의 일단에 결합되고, 압축부는 회전축(125)의 타단에 결합된다. 이에 따라 압축부는 회전축(125)에 의해 전동부에 연결되어 전동부의 회전력에 의해 작동하게 된다.

케이싱(110)은 원통쉘(111), 상부캡(112) 및 하부캡(113)을 포함한다.

원통쉘(111)은 상하 양단이 개구된 원통 형상이고, 전술한 구동모터(120)와 메인프레임(130)이 내주면에 삽입되어 고정된다. 원통쉘(111)의 상반부에는 터미널브라켓(미도시)이 결합된다. 터미널브라켓에는 외부전원을 구동모터(120)에 전달하기 위한 터미널(미도시)이 관통 결합된다. 또, 원통쉘(111)의 상반부, 예를 들어 구동모터(120)의 상측에는 후술할 냉매흡입관(117)이 관통되어 결합된다.

상부캡(112)은 원통쉘(111)의 개구된 상단을 복개하도록 결합된다. 하부캡(113)은 원통쉘(111)의 개구된 하단을 복개하도록 결합된다. 원통쉘(111)과 상부캡(112)의 사이에는 후술할 고저압분리판(115)의 테두리가 삽입되어 원통쉘(111)과 상부캡(112)에 함께 용접 결합된다. 원통쉘(111)과 하부캡(113)의 사이에는 후술할 지지브라켓(116)의 테두리가 삽입되어 원통쉘(111)과 하부캡(113)에 함께 용접 결합될 수 있다. 이에 따라, 케이싱(110)의 내부공간은 밀봉된다.

고저압분리판(115)의 테두리는 전술한 바와 같이 케이싱(110)에 용접 결합된다. 고저압분리판(115)의 중앙부는 상부캡(112)의 상측면을 향해 돌출되도록 절곡되어 후술할 배압실조립체(160)의 상측에 배치된다. 고저압분리판(115)보다 하측에는 냉매흡입관(117)이, 상측에는 냉매토출관(118)이 각각 연통된다. 이에 따라 고저압분리판(115)의 하측은 흡입공간을 이루는 저압부(110a)가, 상측에는 토출공간을 이루는 고압부(110b)가 각각 형성될 수 있다.

또한, 고저압분리판(115)의 중앙에는 관통구멍(115a)이 형성된다. 관통구멍(115a)에는 후술할 플로팅플레이트(165)가 착탈되는 실링플레이트(1151)가 삽입되어 결합된다. 저압부(110a)와 고압부(110b)는 플로팅플레이트(165)와 실링플레이트(1151)의 착탈에 의해 차단되거나 또는 실링플레이트(1151)의 고저압연통구멍(1151a)을 통해 연통될 수 있다.

또한, 하부캡(113)은 저압부(110a)를 이루는 원통쉘(111)의 하반부와 함께 오일저장공간(110c)을 형성하게 된다. 다시 말해 오일저장공간(110c)은 저압부(110a)의 하반부에 형성되는 것으로, 오일저장공간(110c)은 저압부(110a)의 일부를 이루게 된다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동모터(120)는 저압부(110a)의 하반부에 설치되며, 고정자(121) 및 회전자(122)를 포함한다. 고정자(121)는 원통쉘(111)의 내벽면에 열간압입으로 고정되고, 회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 구비된다.

고정자(121)는 고정자코어(1211) 및 고정자코일(1212)을 포함한다.

고정자코어(1211)는 원통형상으로 형성되고, 원통쉘(111)의 내주면에 열간압입으로 고정된다. 고정자코일(1212)은 고정자코어(1211)에 권선되고, 케이싱(110)에 관통 결합되는 터미널(미도시)을 통해 외부전원과 전기적으로 연결된다.

회전자(122)는 회전자코어(1221) 및 영구자석(1222)을 포함한다.

회전자코어(1221)는 원통형상으로 형성되고, 고정자코어(1211)의 내부에 기설정된 공극만큼 간격을 두고 회전 가능하게 삽입된다. 영구자석(1222)은 회전자코어(1222)의 내부에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 매립된다.

또한, 회전자코어(1221)의 중심에는 회전축(125)이 압입되어 결합된다. 회전축(125)의 상단에는 후술할 선회스크롤(140)이 편심지게 결합된다. 이에 따라 구동모터(120)의 회전력이 회전축(125)을 통해 선회스크롤(140)에 전달될 수 있다.

회전축(125)의 상단에는 후술할 선회스크롤(140)에 편심지게 결합되는 편심부(1251)가 형성된다. 회전축(125)의 하단에는 케이싱(110)의 하부에 저장된 오일을 흡상하기 위한 오일픽업(126)이 설치될 수 있다. 회전축(125)은 내부에 오일유로(1252)가 축방향으로 관통되어 형성된다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 메인프레임(130)은 구동모터(120)의 상측에 설치되고, 원통쉘(111)의 내벽면에 열간압입으로 고정되거나 용접되어 고정된다.

본 실시예에 따른 메인프레임(130)은 메인플랜지부(131), 메인베어링부(132), 선회공간부(133), 스크롤지지부(134), 올담링지지부(135) 및 프레임고정부(136)를 포함한다.

메인플랜지부(131)는 환형으로 형성되어 케이싱(110)의 저압부(110a)에 수용된다. 메인플랜지부(131)의 외경은 원통쉘(111)의 내경보다 작게 형성되어 메인플랜지부(131)의 외주면은 원통쉘(111)의 내주면으로부터 이격된다. 하지만 메인플랜지부(131)의 외주면에서 후술할 프레임고정부(136)가 반경방향으로 돌출된다. 프레임고정부(136)의 외주면이 케이싱(110)의 내주면에 밀착되어 고정된다. 이에 따라 프레임(130)은 케이싱(110)에 대해 고정 결합된다.

메인베어링부(132)는 메인플랜지부(131)의 중심부 하면에서 구동모터(120)를 향해 하향으로 돌출된다. 메인베어링부(132)는 원통 형상으로 된 축수구멍(132a)이 축방향으로 관통된다. 축수구멍(132a)의 내주면에는 회전축(125)이 삽입되어 반경방향으로 지지된다.

선회공간부(133)는 메인플랜지부(131)의 중심부에서 메인베어링부(132)를 향해 기설정된 깊이와 외경으로 함몰된다. 선회공간부(133)는 후술할 선회스크롤(140)에 구비되는 회전축결합부(143)의 외경보다 크게 형성된다. 이에 따라 회전축결합부(143)는 선회공간부(133)의 내부에서 선회 가능하게 수용될 수 있다.

스크롤지지부(134)는 메인플랜지부(131)의 상면에서 선회공간부(133)의 주변 둘레를 따라 환형으로 형성된다. 이에 따라 스크롤지지부(134)는 후술할 선회경판부(141)의 저면이 축방향으로 지지될 수 있다.

올담링지지부(135)는 메인플랜지부(131)의 상면에서 스크롤지지부(134)의 외주면을 따라 환형으로 형성된다. 이에 따라 올담링(180)은 올담링지지부(135)에 삽입되어 선회 가능하게 수용될 수 있다.

프레임고정부(136)는 올담링지지부(135)의 외곽에서 반경방향으로 연장된다. 프레임고정부(136)는 환형으로 연장되거나 또는 원주방향을 따라 기설정된 간격만큼 이격되는 복수 개의 돌부로 연장된다. 본 실시예에서는 프레임고정부(136)가 원주방향을 따라 복수 개의 돌부로 형성된 예를 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선회스크롤(140)은 회전축(125)에 결합되어 메인프레임(130)과 비선회스크롤(150)의 사이에 구비된다. 메인프레임(130)과 선회스크롤(140)과의 사이에는 자전방지기구인 올담링(180)이 구비된다. 이에 따라 선회스크롤(140)은 회전운동이 구속되면서 비선회스크롤(150)에 대해 선회운동을 하게 된다.

구체적으로, 선회스크롤(140)은, 선회경판부(141), 선회랩(142) 및 회전축결합부(143)를 포함한다.

선회경판부(141)는 대략 원판 형상으로 형성된다. 선회경판부(141)의 외경은 프레임(130)의 스크롤지지부(134)에 얹혀져 축방향으로 지지된다. 이에 따라 선회경판부(141)와 이를 마주보는 스크롤지지부(134)는 축방향베어링면(미부호)을 형성한다.

선회랩(142)은 비선회스크롤(150)을 마주보는 선회경판부(141)의 상면에서 기설정된 높이로 돌출되어 나선형으로 형성된다. 선회랩(142)은 후술할 비선회스크롤(150)의 비선회랩(152)과 맞물려 선회운동을 하도록 그 비선회랩(152)에 대응되게 형성된다. 이에 따라 선회랩(142)은 비선회랩(152)과 함께 압축실(V)을 형성하게 된다.

압축실(V)은 선회랩(142)을 기준으로 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)로 이루어진다. 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)은 각각 흡입압실(미부호), 중간압실(미부호), 토출압실(미부호)이 연속으로 형성된다. 이하에서는 선회랩(142)의 외측면과 이를 마주보는 비선회랩(152)의 내측면 사이에 형성되는 압축실을 제1압축실(V1)로, 선회랩(142)의 내측면과 이를 마주보는 비선회랩(152)의 외측면 사이에 형성되는 압축실을 제2압축실(V2)로 각각 정의하여 설명한다.

회전축결합부(143)는 선회경판부(141)의 하면에서 메인프레임(130)을 향해 돌출 형성된다. 회전축결합부(143)는 원통 형상으로 형성되어 부시베어링으로 된 선회베어링(미도시)이 압입될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 비선회스크롤(150)은 선회스크롤(140)을 사이에 두고 메인프레임(130)의 상부에 배치된다. 비선회스크롤(150)은 메인프레임(130)에 고정 결합될 수도 있고, 상하방향으로 이동가능하게 결합될 수도 있다. 본 실시예에서는 비선회스크롤(150)이 메인프레임(130)에 대해 축방향으로 이동 가능하게 결합되는 예를 도시하고 있다.

본 실시예에 따른 비선회스크롤(150)은 비선회경판부(151), 비선회랩(152), 비선회측벽부(153) 및 가이드돌부(154)를 포함한다.

비선회경판부(151)는 원판 모양으로 형성되어 케이싱(110)의 저압부(110a)에서 횡방향으로 배치된다. 비선회경판부(151)의 중앙부에는 토출구(1511), 바이패스구멍(1512), 스크롤측배압구멍(1513)이 각각 축방향으로 관통된다.

토출구(1511)는 비선회랩(152)의 내측 및 외측에 형성되는 양쪽 압축실(V1)(V2)의 토출압실(미부호)이 서로 연통되는 위치에 형성된다. 바이패스구멍(1512)은 양쪽 압축실(V1)(V2)에 각각 연통되도록 형성된다. 스크롤측배압구멍(이하, 제1배압구멍)(1513)은 토출구(1511) 및 바이패스구멍(1512)으로부터 이격된다.

비선회랩(152)은 선회스크롤(140)을 마주보는 비선회경판부(151)의 하면에서 축방향으로 기설정된 높이만큼 연장되되, 토출구(1511)의 주변에서 비선회측벽부(153)를 향해 나선형으로 수회 감기도록 연장된다. 비선회랩(152)은 선회랩(142)과 대응되도록 형성되어 선회랩(142)과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성할 수 있다.

비선회측벽부(153)는 비선회랩(152)을 감싸도록 비선회경판부(151)의 하면 가장자리에서 축방향으로 연장되어 환형으로 형성된다. 비선회측벽부(153)의 외주면 일측에는 반경방향으로 관통되는 흡입구(1531)가 형성된다.

가이드돌부(154)는 비선회측벽부(153)의 하측 외주면에서 반경방향으로 연장될 수 있다. 가이드돌부(154)는 한 개의 환형으로 형성될 수도 있고, 복수 개가 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수도 있다. 본 실시예는 복수 개의 가이드돌부(154)가 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성되는 예를 중심으로 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 배압실조립체(160)는 비선회스크롤(150)의 상측에 구비된다. 이에 따라 배압실(160a)의 배압력(정확하게는 배압력이 배압실에 작용하는 힘)이 비선회스크롤(150)에 작용하게 된다. 다시 말해 비선회스크롤(150)은 배압력에 의해 선회스크롤(140)을 향하는 방향으로 눌려 양쪽 압축실(V1)(V2)을 실링하게 된다.

구체적으로, 배압실조립체(160)는 배압플레이트(161) 및 플로팅플레이트(165)를 포함한다. 배압플레이트(161)는 비선회경판부(151)의 상면에 결합된다. 플로팅플레이트(165)는 배압플레이트(161)에 미끄러지게 결합되어 그 배압플레이트(161)와 함께 배압실(160a)을 형성하게 된다.

배압플레이트(161)는 고정판부(1611), 제1환형벽부(1612) 및 제2환형벽부(1613)를 포함한다.

고정판부(1611)에는 플레이트측 배압구멍(이하, 제2배압구멍)(1611a)이 축방향으로 관통된다. 제2배압구멍(1611a)은 제1배압구멍(1513)을 통해 압축실(V)에 연통된다. 이에 따라 제2배압구멍(1611a)은 제1배압구멍(1513)과 함께 압축실(V)과 배압실(160a) 사이를 연통시킨다.

제1환형벽부(1612) 및 제2환형벽부(1613)는 고정판부(1611)의 상면에서 그 고정판부(1611)의 내주면 및 외주면을 둘러싼다. 이에 따라 제1환형벽부(1612)의 외주면과 제2환형벽부(1613)의 내주면, 고정판부(1611)의 상면, 그리고 플로팅플레이트(165)의 하면은 환형으로 된 배압실(160a)을 형성하게 된다.

제1환형벽부(1612)에는 비선회스크롤(150)의 토출구(1511)와 연통되는 중간토출구(1612a)가 형성된다. 중간토출구(1612a)의 안쪽에는 토출밸브(155)가 미끄러지게 삽입되는 밸브안내홈(1612b)이 형성된다. 밸브안내홈(1612b)의 중심부에는 역류방지구멍(1612c)이 형성된다. 이에 따라 토출밸브(155)는 토출구(1511)와 중간토출구(1612a) 사이를 선택적으로 개폐하여 토출된 냉매가 압축실(V1)(V2)로 역류하는 것을 차단하게 된다.

플로팅플레이트(165)는 환형으로 형성된다. 플로팅플레이트(165)는 배압플레이트(161)보다 가벼운 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 플로팅플레이트(165)는 배압실(160a)의 압력에 따라 배압플레이트(161)에 대해 축방향으로 이동을 하면서 고저압분리판(115)의 하측면과 착탈되게 된다. 예를 들어 플로팅플레이트(165)가 고저압분리판(115)에 접하게 되면, 토출된 냉매가 저압부(110a)로 누설되지 않고 고압부(110b)로 토출되도록 밀폐하는 역할을 하게 된다.

구체적으로, 플로팅플레이트(165)는 내측커버부(1651), 외측커버부(1652) 및 상측커버부(1653)를 포함할 수 있다. 내측커버부(1651)는 제1환형벽부(1612)의 외주면에 미끄러지게 삽입되고, 외측커버부(1652)는 제2환형벽부(1613)의 내주면에 미끄러지게 삽입되며, 상측커버부(1653)는 내측커버부(1651)의 상단과 외측커버부(1652)의 상단 사이를 연결할 수 있다. 이에 따라 플로팅플레이트(165)는 내측커버부(1651)와 외측커버부(1652) 그리고 상측커버부(1653)가 절개부가 없는 단일체의 환형을 이루어 하면이 개구된 '캡(∩)'단면 형상으로 형성된다.

내측커버부(1651)의 내주면과 제1환형벽부(1612)의 외주면 사이에는 배압실(160a)의 내주측을 실링하는 제1실링부재(171)가 구비되고, 외측커버부(1652)의 외주면과 제2환형벽부(1613)의 내주면 사이에는 배압실(160a)의 외주측을 실링하는 제2실링부재(172)가 구비된다. 이에 따라 배압플레이트(161)와 플로팅플레이트(165)의 사이에 형성되는 배압실(160a)이 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)에 의해 긴밀하게 밀봉될 수 있다.

예를 들어, 제1실링부재(171)는 내측커버부(1651)의 내주면에 삽입되어 결합될 수도 있고, 제1환형벽부(1612)의 외주면에 삽입되어 결합될 수도 있다. 제2실링부재(172)는 외측커버부(1652)의 외주면에 삽입되어 결합될 수도 있고, 제2환형벽부(1613)의 내주면에 삽입되어 결합될 수도 있다. 본 실시예에서는 제1실링부재(171)가 내측커버부(1651)의 내주면에 구비된 제1실링홈(1655)에 삽입되어 결합되고, 제2실링부재(172)가 제2환형벽부(1613)의 내주면에 구비된 제2실링홈(1656)에 삽입되어 결합된 예를 도시하고 있다.

또한, 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)는 플로팅플레이트(165)와 마찬가지로 절개부가 없는 단일체의 환형으로 형성된다. 예를 들어 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)는 각각 오링(O-ring)으로 형성되되, 서로 상대운동을 하는 배압플레이트(161)와 플로팅플레이트(165)의 사이에 위치함에 따라 운동용 오링으로 형성될 수 있다. 이에 따라 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)는 각각 배압플레이트(161)에 대해 또는 플로팅플레이트(165)에 대해 미끄러지면서 실링할 수 있는 정도의 압축율(squeeze)을 확보하는 것이 바람직하다..

또한, 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)는 서로 다른 소재로 형성될 수도 있고, 서로 같은 소재로 형성될 수도 있다. 예를 들어 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)가 모두 테프론(PTFE)과 같은 엔지니어링플라스틱 소재로 형성될 수도 있고, 제1실링부재(171)는 엔지니어링플라스틱 소재로 형성되는 반면 제2실링부재(172)는 고무와 같은 압축율이 더 높은 소재로 형성될 수도 있다. 전자의 경우는 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)의 변형을 억제하여 신뢰성을 높이는 반면, 후자는 제2실링부재(172)에 대한 제조비용을 낮출 수 있다. 본 실시예는 제1실링부재(171)는 테프론과 같은 엔지니어링플라스틱 소재로 형성되는 반면 제2실링부재(172)는 고무와 같이 테프론에 비해 압축율이 더 좋은 소재로 형성되는 예를 도시하고 있다. 제1실링부재(171)와 제2실링부재(172)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(120)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 회전축(125)에 편심 결합된 선회스크롤(140)이 올담링(180)에 의해 비선회스크롤(150)에 대해 선회운동을 하게 된다. 이때 선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)의 사이에는 연속으로 이동하는 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)이 형성된다. 제1압축실(V1)과 제2압축실(V2)은 선회스크롤(140)이 선회운동을 하는 동안 흡입구(또는, 흡입실)(1531)에서 토출구(또는, 토출실)(1511)쪽으로 이동하면서 점차 체적이 좁아지게 된다.

그러면, 냉매는 냉매흡입관(117)을 통해 케이싱(110)의 저압부(110a)로 흡입되고, 이 냉매의 일부는 제1 압축실(V1) 및 제2 압축실(V2)을 이루는 각각의 흡입압실(미부호)로 곧바로 흡입되어 압축되는 한편 나머지 냉매는 구동모터(120)쪽으로 이동하여 구동모터(120)를 냉각한 후 다른 냉매와 함께 흡입압실(미부호)로 흡입된다.

그러면, 이 냉매는 제1압축실(V1) 및 제2압축실(V2)의 이동경로를 따라 이동하면서 압축되고, 이 압축되는 냉매의 일부는 토출구(1511)에 도달하기 전에 제1배압구멍(1513)과 제2배압구멍(1611a)을 통해 배압플레이트(161)와 플로팅플레이트(165)에 의해 형성되는 배압실(160a)로 이동하게 된다. 이에 따라 배압실(160a)은 중간압을 형성하게 된다.

그러면, 플로팅플레이트(165)는 고저압분리판(115)을 향해 상승하여 그 고저압분리판(115)에 구비된 실링플레이트(1151)에 밀착된다. 이에 따라 케이싱(110)의 고압부(110b)는 저압부(110a)로부터 분리되어 각 압축실(V1)(V2)에서 고압부(110b)로 토출된 냉매가 저압부(110a)로 역류하는 것을 억제할 수 있게 된다.

반면, 배압플레이트(161)는 배압실(160a)의 압력에 의해 비선회스크롤(150)을 향하는 방향으로 압력을 받아 하강하게 된다. 그러면 비선회스크롤(150)을 선회스크롤(140)쪽으로 가압하게 된다. 이에 따라 비선회스크롤(150)이 선회스크롤(140)에 밀착되면서 양쪽 압축실의 냉매가 중간압실을 이루는 고압측 압축실에서 저압측 압축실로 누설되는 것을 차단할 수 있게 된다.

그러면, 냉매는 중간압실에서 토출압실쪽으로 이동하면서 설정된 압력까지 압축되고, 이 냉매는 토출구(1511)로 이동하여 토출밸브(155)를 열림방향으로 가압하게 된다. 그러면 토출밸브(155)는 토출압실의 압력에 밀려 밸브안내홈(1612b)을 따라 상승하되면서 토출구(1511)가 개방된다. 그러면 토출압실의 냉매는 토출구(1511) 및 배압플레이트(161)에 구비된 중간토출구(1612a)를 통해 고압부(110b)로 배출되게 된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 배압실(160a)을 이루는 배압플레이트(161)의 제1환형벽부(1612)와 플로팅플레이트(165)의 내측커버부(1651)의 사이에는 제1실링부재(171)가, 배압플레이트(161)의 제2환형벽부(1613)와 플로팅플레이트(165)의 외측커버부(1652)의 사이에는 제2실링부재(172)가 각각 구비되어 배압실(160a)의 내주측과 외주측을 각각 긴밀하게 밀봉하고 있다. 이에 따라 제1실링부재(171)는 배압실(160a)과 케이싱(110)의 고압부(110b) 사이를 실링하는 반면, 제2실링부재(172)는 배압실(160a)과 케이싱(110)의 저압부(110a) 사이를 실링하게 된다.

상기와 같이 제1실링부재(171)가 배압실(160a)과 케이싱(110)의 고압부(110b) 사이에 위치함에 따라 제1실링부재(171)는 고온 고압의 냉매에 지속적으로 노출되게 된다. 이로 인해 제1실링부재(171)가 고무와 같이 소재로 형성되는 경우에는 장시간 사용시 열경화로 인한 갈라짐 현상이 발생되어 실링력이 크게 저하될 수 있다. 이에 따라 제1실링부재(171)는 가능한 한 고온 고압의 냉매에 대해 내구성이 우수한 소재로 형성되는 것이 신뢰성 측면에서 유리하며, 이에 제1실링부재(171)는 앞서 설명한 바와 같이 고무보다는 테프론과 같은 엔지니어링플라스틱 소재로 형성될 수 있다.

다만, 제1실링부재(171)가 엔지니어링플라스틱으로 형성되는 경우에는 소재 특성상 압축율이 고무 소재보다는 낮기 때문에 실링력을 보상할 수 있는 형상으로 형성되는 것이 유리하다. 다시 말해 엔지니어링플라스틱은 고무에 비해 경도가 높기 때문에 상대적으로 압축율이 낮다. 이를 고려하여 엔지니어링플라스틱으로 된 제1실링부재(171)의 내경을 작게 형성하거나 또는 외경을 크게 형성하여 상대물인 제1환형벽부(1612)와의 접촉력을 높일 경우에는 그 제1환형벽부(1612)와의 마찰손실이 증가하여 플로팅플레이트(165)의 승강운동이 지연되면서 압축효율이 저하되거나 또는 제1실링부재(171)에서의 마모가 발생되어 배압실(160a)이 원활하게 형성되지 못할 수 있다. 이에 제1실링부재(171)가 엔지니어링플라스틱으로 형성되는 경우에는 내경을 줄이거나 또는 외경을 늘리기 보다는 형상을 변경하여 마찰손실이나 마모가 증가하지 않으면서도 실링력을 확보할 수 있도록 형성되는 것이 유리하다.

예를 들어 제1실링부재(171)는 절개부가 없는 단일체로 된 환형으로 형성되되, 'ㄴ' 단면 형상 또는 'ㄷ' 단면 형성될 수 있다. 이하에서는 제1실링부재(171)가 'ㄴ' 단면 형상으로 된 예를 먼저 설명하고, 'ㄷ' 단면 형상으로 형성된 예에 해서는 나중에 다른 실시예로 설명한다.

도 4는 본 실시예에 따른 제1실링부재를 파단하여 보인 사시도이고, 도 5는 도 4에서 제1실링부재의 규격을 설명하기 위한 단면도이며, 도 6 및 도 7은 도 4에서 제1실링부재의 다른 예들을 보인 단면도들이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 플로팅플레이트(165)의 일부를 이루는 내측커버부(1651)의 내주면에는 제1실링홈(1655)이 환형으로 형성되고, 제1실링홈(1655)에는 단일체의 환형으로 된 제1실링부재(171)가 축방향으로 미끄러지게 삽입된다.

제1실링부재(171)는 테프론과 같은 엔지니어링플라스틱 소재로 형성되되, 제1실링부재(171)의 반경방향길이는 제1실링홈(1655)의 반경방향깊이보다 크게 형성된다. 다시 말해 제1실링부재(171)의 외경은 제1실링홈(1655)의 외경(내벽면의 직경)보다 크게 형성되고, 제1실링부재(171)의 내경은 제1실링홈(1655)의 내경(개구면의 직경)보다 작게 형성된다. 이에 따라 제1실링부재(171)는 제1실링홈(1655)에 삽입된 상태에서 그 제1실링부재(171)의 외주면은 제1실링홈(1655)의 내벽면에 기설정된 압축율만큼 압착되는 반면 제1실링부재(171)의 내주면은 제1환형벽부(1612)의 외주면에 기설정된 압추율만큼 압착되어 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이를 밀봉하게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1실링부재(171)는 제1실링부(1711) 및 제2실링부(1712)를 포함한다. 제1실링부(1711)는 회전축의 반경방향으로 연장되고, 제2실링부(1712)는 제1실링부(1711)의 일단에서 회전축의 축방향으로 연장된다. 이에 따라 제1실링부재(171)는 'ㄴ' 단면 형상으로 형성되어 제1실링부(1711)는 제1실링부재(171)의 반경방향실링부를, 제2실링부(1712)는 제1실링부재(171)의 축방향실링부를 각각 형성하게 된다.

제1실링부(1711)는 절개부가 없는 단일체의 환형으로 형성되되, 제1실링부(1711)의 반경방향길이(L1)는 제1실링홈(1655)의 반경방향깊이(D1)보다 크게 형성된다. 예를 들어 제1실링부(1711)의 외경은 제1실링홈(1655)의 외경보다 크게 형성되고, 제1실링부(1711)의 내경은 제1실링홈(1655)의 내경보다 작게 형성된다. 다시 말해 제1실링부(1711)는 그 제1실링부(1711)의 외주면을 이루는 후술할 제1반경방향지지면(1711c)이 제1실링홈(1655)의 외주면을 이루는 내벽면(1655c)에 기설정된 압축율만큼 압축된 상태에서 압착되어 반경방향으로 지지되고, 제1실링부(1711)의 내주면을 이루는 후술할 제2실링면(1712a)이 제1실링홈(1655)의 내주면을 이루는 개구면보다 안쪽으로 돌출되어 제1환형벽부(1612)의 외주면에 기설정된 압축율만큼 압축된 상태에서 압착된다. 이에 따라 압축기의 정상운전시에는 후술할 제1실링부(1711)의 제1실링면(1711a)이 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)과 밀착되면서 배압실(160a)의 반경방향을 밀봉할 수 있다.

구체적으로, 제1실링부(1711)는 제1실링면(1711a), 제1실링배면(1711b) 및 제1반경방향지지면(1711c)을 포함한다. 제1실링면(1711a)은 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)을 마주보는 면이고, 제1실링배면(1711b)은 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)을 마주보는 면이며, 제1반경방향지지면(1711c)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)을 마주보는 면이다.

제1실링면(1711a)은 배압실(160a)을 향하는 면으로, 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)에 착탈되면서 배압실(160a)의 반경방향을 밀봉하도록 평평하게 형성된다. 제1실링면(1711a)의 반경방향길이(L11)는 제1실링부(1711)의 반경방향길이(L1)로 정의되며, 앞서 설명한 바와 같이 제1실링홈(1655)의 반경방향깊이(D1)보다 크게 형성된다. 이에 따라 제1실링면(1711a)의 일부는 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)과 축방향으로 중첩되어 제1실링부재(171)와 제1실링홈(1655) 사이를 밀봉하는 한편, 제1실링면(1711a)의 다른 일부는 제1실링홈(1655)보다 안쪽으로 돌출되어 제1환형벽부(1612)의 외주면과 내측커버부(1651)의 내주면 사이의 제1간격(G1)을 차단하게 된다. 제1간격(G1)은 제1실링홈(1655)의 배압실(160a)측 간격으로 정의될 수 있다.

제1실링배면(1711b)은 배압실(160a)을 등지는 면으로, 제1실링홈(1655)의 내부에서 고압부(110b)를 마주보는 면을 형성하면서 일종의 부압면을 형성하게 된다. 이에 따라 제1실링배면(1711b)은 압축기의 정상운전시 고압부(110b)에 포함되는 제1실링홈(1655)의 내부압력을 받아 제1실링면(1711a)이 제1내측면(1655a)에 긴밀하게 압착되도록 한다.

제1실링배면(1711b)은 제1실링면(1711a)과 평행하면서 평평하게 형성된다. 하지만 경우에 따라서는 제1실링배면(1711b)은 경사지거나 곡면지게 형성될 수도 있다. 예를 들어 도 6과 같이 제1실링배면(1711b)은 제1환형벽부(1612)로부터 멀어질수록, 다시 말해 후술할 제2실링배면(1712b)에서 제1반경방향지지면(1711c)으로 갈수록 제1실링부(1711)의 축방향두께(t1)가 얇아지도록 형성될 수 있다. 이에 따라 압축기의 정상운전시 제1실링배면(1711b)이 고압부(정확하게는 제1실링홈)(110b)로부터 축방향에 대해 제1환형벽부(1612)를 향해 비스듬하게 경사진 방향으로 압력을 받게 된다. 그러면 고압부(110b)에서 배압실(160a)을 향하는 방향으로 압력을 받는 제1실링부(1711)와 제2실링부(1712)가 각각 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)과 제1환형벽부(1612)의 외주면을 향해 더욱 크게 변형되어 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이를 더욱 긴밀하게 밀봉할 수 있다.

제1반경방향지지면(1711c)은 제1실링면(1711a)과 제1실링배면(1711b) 사이를 연결하는 면으로, 제1실링면(1711a) 및 제1실링배면(1711b)에 각각 직교하도록 형성된다. 예를 들어 제1반경방향지지면(1711c)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)과 면접촉하도록 평평하게 형성된다. 이에 따라 제1반경방향지지면(1711c)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)에 압착되어 제1실링부재(171)를 한쪽 반경방향에 대해 지지하게 된다.

한편, 제2실링부(1712)는 절개부가 없는 단일체의 환형으로 형성되되, 제2실링부(1712)의 축방향길이(L2)는 제1실링홈(1655)의 축방향폭(D2)보다 작게 형성된다. 예를 들어 제2실링부(1712)의 축방향길이는 제1실링홈(1655)의 축방향 양쪽 측면을 이루는 제1내측면(1655a)과 제2내측면(1655b) 사이의 간격보다 작게 형성된다. 이에 따라 제2실링부(1712)를 포함한 제1실링부재(171)는 제1실링홈(1655)의 내부에서 축방향으로 이동하면서 앞서 설명한 제1간격(G1)을 차단하는 동시에, 제1실링부(1711)의 반대쪽 단부인 후술할 제2실링부(1712)의 축방향지지면(1712c)은 제1환형벽부(1612)의 외주면과 내측커버부(1651)의 내주면 사이의 제2간격(G2)을 차단하는 운동용 오링을 형성하게 된다. 제2간격(G2)은 제1실링홈(1655)의 고압부(110b)측 간격으로 정의될 수 있다.

제2실링부(1712)의 외경은 제1실링홈(1655)의 내경보다 크게 형성되고, 제2실링부(1712)의 내경은 제1실링홈(1655)의 내경보다 작게 형성된다. 다시 말해 제2실링부(1712)는 그 제2실링부(1712)의 외주면을 이루는 후술할 제2실링배면(1712b)이 제1실링홈(1655)의 상측면을 이루는 제2내측면(1655b)에 기설정된 면적만큼 중첩되어 축방향으로 지지되고, 제2실링부(1712)의 내주면을 이루는 후술할 제2실링면(1712a)이 제1실링홈(1655)의 내주면을 이루는 개구면보다 안쪽으로 돌출되어 제1환형벽부(1612)의 외주면에 기설정된 압축율만큼 압축된 상태에서 압착된다. 이에 따라 제2실링부(1712)의 제2실링면(1712a)은 제1환형벽부(1612)의 외주면에 항상 밀착된 상태를 유지하여 배압실(160a)의 축방향을 밀봉할 수 있다.

구체적으로, 제2실링부(1712)는 제2실링면(1712a), 제2실링배면(1712b) 및 축방향지지면(1712c)을 포함한다. 제2실링면(1712a)은 제1환형벽부(1612)의 외주면을 마주보는 면이고, 제2실링배면(1712b)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)을 마주보는 면이며, 축방향지지면(1712c)은 고압부(110b) 및 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)을 마주보는 면이다.

제2실링면(1712a)은 제1실링부재(171)의 내주면을 이루는 면으로, 제1환형벽부(1612)의 외주면에 기설정된 압축율만큼 압착되면서 배압실(160a)의 축방향을 밀봉하도록 평활관 형상으로 형성된다. 제2실링면(1712a)의 축방향길이(L21)는 제2실링부(1712)의 반경방향길이(L2)로 정의되며, 앞서 설명한 바와 같이 제1실링홈(1655)의 축방향폭(D2)보다 작게 형성된다. 이에 따라 제2실링면(1712a)은 제1환형벽부(1612)의 외주면과 밀착되어 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이를 축방향으로 밀봉하게 된다.

제2실링배면(1712b)은 제1환형벽부(1612)의 외주면을 등지는 면으로, 제1실링홈(1655)의 내부에서 그 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)을 마주보는 면을 형성하면서 일종의 부압면을 형성하게 된다. 이에 따라 제2실링배면(1712b)은 압축기의 정상운전시 고압부(110b)에 포함되는 제1실링홈(1655)의 내부압력을 받아 제2실링면(1712a)이 제1내측면(1655a)에 긴밀하게 압착되도록 한다.

제2실링배면(1712b)의 축방향길이(L22)는 제1반경방향지지면(1711c)의 축방향길이(L12)보다 크거나 같게, 다시 말해 제2실링배면(1712b)의 축방향길이(L22)는 제1반경방향지지면(1711c)의 축방향길이(L13)보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2실링부(1712)의 길이가 길게 형성되면서 고압부(110b)에서 받는 압력이 동일한 조건에서 제2실링부(1712)가 더욱 크게 변형되면서 반경방향으로의 실링력이 향상될 수 있다.

제2실링배면(1712b)은 제2실링면(1712a)과 평행하면서 평평하게 형성된다. 하지만 경우에 따라서는 제2실링배면(1712b)은 경사지거나 곡면지게 형성될 수도 있다. 예를 들어 제2실링배면(1712b)은 배압실(160a)에 근접할수록, 다시 말해 후술할 축방향지지면(1712c)에서 제1실링배면(1711b)으로 갈수록 제2실링부(1712)의 반경방향두께(t2)가 얇아지도록 형성될 수 있다. 이에 따라 고압부(110b)에서 배압실(160a)을 향하는 방향으로 압력을 받는 제1실링부(1711)와 제2실링부(1712)가 각각 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)과 제1환형벽부(1612)의 외주면을 향해 더욱 크게 변형되어 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이를 더욱 긴밀하게 밀봉할 수 있다.

축방향지지면(1712c)은 제2실링면(1712a)과 제2실링배면(1712b) 사이를 연결하는 면으로, 제2실링면(1712a) 및 제2실링배면(1712b)과 각각 직교하도록 형성된다. 예를 들어 축방향지지면(1712c)은 일부가 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)과 면접촉하도록 평평하게 형성된다. 이에 따라 축방향지지면(1712c)은 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)에 착탈되면서 제1실링부재(171)를 한쪽 축방향에 대해 지지하게 된다.

축방향지지면(1712c)의 반경방향길이(L23)는 제1반경방향지지면(1711c)의 축방향길이(L13)와 동일하게 형성될 수 있다. 다시 말해 제2실링면(1712a)과 제2실링배면(1712b) 사이의 두께, 즉 제1실링부재(171)의 제2두께(t2)로 정의되는 축방향지지면(1712c)의 반경방향길이(L23)는 제1실링면(1711a)과 제1실링배면(1711b) 사이의 두께, 즉 제1실링부재(171)의 제1두께(t1)로 정의되는 제1반경방향지지면(1711c)의 축방향길이(L13)와 거의 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2실링부(1712)의 두께(t2)는 제1실링부(1711)의 두께(t1)와 거의 동일하게 형성되어 제1실링부재(171)를 용이하게 제조할 수 있다.

하지만, 경우에 따라서는 축방향지지면(1712c)의 반경방향길이(L23)가 제1반경방향지지면(1711c)의 축방향길이(L13)보다 작게 형성될 수도 있다. 예를 들어 도 7과 같이 축방향지지면(1712c)의 반경방향길이(L23)는 제1실링배면(1711b)의 반경방향길이(L13)보다 작게 형성될 수도 있다. 이에 따라 제2실링부(1712)의 두께(t2)가 전술한 도 7의 실시예에 비해 상대적으로 얇아지게 된다. 그러면 고압부(110b)에서 받는 압력이 동일한 조건에서 제2실링부(1712)가 더욱 크게 변형되면서 반경방향으로의 실링력이 향상될 수 있다.

한편, 제1실링부재(171)의 모서리들, 예를 들어 제1실링부(1711)의 모서리와 제2실링부(1712)의 모서리 그리고 제1실링부(1711)와 제2실링부(1712)가 접하는 모서리는 각각 곡면지게 형성되거나 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1실링부재(171)가 제1환형벽부(1612)의 외주면에 압접된 상태에서 축방향을 따라 이동하는 동안에 제1실링부재(171)의 모서리가 말려들어 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c) 및/또는 제1환형벽부(1612)와 플로팅플레이트(165) 사이의 제1간격(G1) 및/또는 제2간격(G2)에 끼는 것을 억제할 수 있다.

이 경우, 각각의 모서리는 동일한 곡률 또는 동일한 경사각으로 형성될 수 있다. 다시 말해 각각의 모서리는 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 하지만 경우에 따라서는 모서리는 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

다시 도 5를 참조하면, 제1실링부(1711)에 접하는 제2실링부(1712)의 제1모서리에는 제1모따기면(1713a)이 형성되고, 제1실링부(1711)의 반대쪽에 위치하는 제2실링부(1712)의 제2모서리에는 제2모따기면(1713b)이 형성될 수 있다. 이 경우 제1미끄러면(1713a)의 곡률반경(R1)은 제2모따기면(1713b)의 곡률반경(R2)보다 크게 형성될 수 있다. 다시 말해 제1미끄러면(1713a)은 제2모따기면(1713b)보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1실링부재(171)가 가장 강한 압력을 받는 압축기의 정상운전시에 그 제1실링부재(171)가 배압실(160a)쪽으로 하강할 때 제1모서리가 말려들어 제1간격에 끼는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 제1실링부재(171)가 엔지니어링플라스틱 소재로 형성되는 경우에는 그 제1실링부재(171)가 고온 고압의 냉매에 장시간 노출되더라도 손상되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 제1실링부재(171)가 엔지니어링플라스틱 소재로 형성되는 경우에는 고무 소재에 비해 상대적으로 압축율이 낮아 규격에 따라서는 실링력이 저하되거나 또는 마모가 증가될 수 있다. 하지만 본 실시예와 같이 제1실링부재(171)가 'ㄴ'단면 형상으로 형성되는 경우에는 제1실링부(1711) 및/또는 제2실링부(1712)의 두께가 얇아져 압력변화에 따른 변형량이 증가하게 된다. 그러면 제1실링부재(171)가 압축율이 낮은 소재로 형성되더라도 그 제1실링부재(171)의 변형을 이용하여 배압플레이트(161)와 플로팅플레이트(165) 사이의 슬라이딩면을 긴밀하게 실링할 수 있다. 이를 통해 고압부(110b)와 배압실(160a) 사이에 구비된 제1실링부재(171)의 실링력을 적절하게 확보하면서도 신뢰성을 유지할 수 있다.

도 8 내지 도 10은 운전상태에 따른 제1실링부재의 변화를 보인 단면도들이다. 도 8은 조립 또는 정지상태를, 도 9는 초기운전상태를, 도 10은 정상운전상태 및 이상운전상태를 각각 보인 단면도들이다.

도 8을 참조하면, 종형 스크롤 압축기의 조립상태에서는 고압부(110b)와 배압실(160a)이 압력평형상태를 유지함에 따라 플로팅플레이트(165)는 자중에 의해 하강을 하게 된다. 이때 제1실링홈(1655)에 삽입된 제1실링부재(171)는 최초의 조립위치에 머물게 된다. 즉, 제1실링부재(171)의 제1실링부(1711)가 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)에 압착되고 제2실링부(1712)가 제1환형벽부(1612)의 외주면에 압착된 상태에서 플로팅플레이트(165)가 하강함에 따라 제1실링부(1711)의 제1실링면(1711a)은 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)에서 이격되고, 제2실링부(1712)의 축방향지지면(1712c)은 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)에 밀착된 상태가 된다.

도 9를 참조하면, 종형 스크롤 압축기의 초기운전상태에서는 배압실(160a)의 압력(중간압)이 고압부(110b)의 압력(토출압)보다 일시적으로 높게 형성된다. 그러면 플로팅플레이트(165)는 배압실(160a)의 압력에 밀려 고압부(110b)를 향해 축방향으로 이동하게 된다. 그러면 플로팅플레이트(165)의 상단이 고저압분리판(정확하게는 실링플레이트)(115)에 밀착되어 케이싱(110)의 내부공간이 저압부(110a)와 고압부(110b)로 분리된다.

이와 동시에, 제1실링홈(1655)의 하측에서 제1환형벽부(1612)의 외주면과 플로팅플레이트(165)의 내주면과의 사이에 형성되는 제1간격(G1)을 통해 배압실(160a)의 냉매가 제1실링부(1711)의 제1실링면(1711a)을 축방향 상측으로 가압하게 된다. 그러면 제1실링부재(171)는 상대적으로 낮은 압력을 형성하는 고압부(110b)를 향해 축방향으로 이동하게 된다. 그러면 제1실링부(1711)의 제1실링면(1711a)이 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)으로부터 이격된다. 그러면 배압실(160a)의 냉매가 제1실링면(1711a)과 제1내측면(1655a) 사이로 유입되어 제1실링부재(171)를 고압부(110b) 방향으로 밀어 올리게 된다. 그러면 제1실링부재(171)의 축방향지지면(1712c)이 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)에 밀착되어 제1실링부재(171)의 축방향 이동을 제한하는 동시에 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이의 반경방향을 실링하게 된다. 이와 동시에 제1반경방향지지면(1711c)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)에 기설정된 압축율로 압착되어 제1실링부재(171)의 외주측에서 축방향을 실링하게 된다.

이때, 제2실링부(1712)의 제2실링면(1712a)은 앞서 설명한 바와 같이 제1환형벽부(1612)의 외주면과 기설정된 압축율로 압착된 상태를 유지함에 따라 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이의 축방향을 실링하게 된다.

도 10을 참조하면, 종형 스크롤 압축기의 정상운전상태에서는 고압부(110b)의 압력(토출압)(Pd)이 배압실(160a)의 압력(중간압)(Pm)보다 높게 형성된다. 하지만 플로팅플레이트(165)의 상단이 고저압분리판(정확하게는 실링플레이트)(115)에 이미 밀착된 상태이므로 플로팅플레이트(165)에는 고압부(110b)의 압력이 작용하지 못하게 된다. 이에 따라 플로팅플레이트(165)가 상승하여 고저압분리판(115)에 밀착된 상태가 유지되어 케이싱(110)의 내부공간이 저압부(110a)와 고압부(110b)로 분리된 상태가 지속된다.

이와 동시에, 제1실링홈(1655)의 상측에서 제1환형벽부(1612)의 외주면과 플로팅플레이트(165)의 내주면과의 사이에 형성되는 제2간격(G2)을 통해 고압부(110b)의 냉매가 제2실링부(1712)의 축방향지지면(1712c)을 축방향 하측으로 가압하게 된다. 그러면 제1실링부재(171)는 상대적으로 낮은 압력을 형성하는 배압실(160a)을 향해 축방향으로 이동하게 된다. 그러면 제2실링부(1712)의 축방향지지면(1712c)이 제1실링홈(1655)의 제2내측면(1655b)으로부터 이격된다. 그러면 고압부(110b)의 냉매가 축방향지지면(1712c)과 제2내측면(1655b) 사이로 유입되어 제1실링부재(171)를 배압실(160a) 방향으로 눌러 내리게 된다. 그러면 제1실링부재(171)의 제1실링면(1711a)이 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)에 밀착되어 제1실링부재(171)의 축방향 이동을 제한하는 동시에 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이의 반경방향을 실링하게 된다. 이 경우에도 제1반경방향지지면(1711c)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)에 기설정된 압축율로 압착된 상태를 유지하게 되어 제1실링부재(171)의 외주측에서 축방향을 실링하게 된다.

이때, 제2실링부(1712)의 제2실링면(1712a)은 앞서 설명한 바와 같이 제1환형벽부(1612)의 외주면과 기설정된 압축율로 압착된 상태를 유지함에 따라 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이의 축방향을 실링하게 된다. [도 10의 (a) 참고)

하지만, 운전이 지속됨에 따라 제2실링부(1712)는 축방향지지면(1712c)이 높은 토출압(Pd)을 지속적으로 받게 됨에 따라 제1실링부(1711)와 접하는 하반부가 제1환형벽부(1612)쪽으로 휘어지도록 변형되면서 제2실링면(1712a)은 제1환형벽부(1612)의 외주면으로 더욱 큰 압축율을 형성하여 도면에서 점선으로 표시된 면적만큼 압착되게 된다. 이때 제1실링부(1711)의 제1실링면(1711a) 역시 제2실링부(1712)와 접하는 내측부가 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)쪽으로 휘어지도록 변형되면서 제1실링면(1711a)은 제1내측면(1655a)으로 더욱 큰 압축율을 형성하여 도면에서 점선으로 표시된 면적만큼 긴밀하게 압착된다. 이에 따라 제1실링부재(171)가 고무에 비해 상대적으로 압축율이 낮은 엔지니어링플라스틱 소재로 형성되면서도 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이를 효과적으로 실링할 수 있게 된다. [도 10의 (b) 참고]

이렇게 하여 실링부재가 배압실 및/또는 고압부의 압력에 의해 변형되면서 미끄럼면에 밀착됨에 따라 압축율은 낮지만 내구성이 높은 소재로 된 실링부재를 적용하면서도 배압실을 긴밀하게 실링할 수 있다. 뿐만 아니라, 실링부재를 한 개의 부재로 형성함에 따라 부품수를 줄이고 조립을 간소화하여 실링부재에 대한 제조비용을 낮출 수 있다.

한편, 제1실링부재에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 제1실링부재가 'ㄴ'단면형상으로 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 'ㄷ'단면형상으로 형성될 수도 있다.

도 11은 제1실링부재에 대한 다른 실시예를 파단하여 보인 사시도이고, 도 12는 도 11에 따른 제1실링부재를 확대하여 보인 단면도이며, 도 13은 도 11에 따른 제1실링부재에 대한 정상운전 및 이상운전상태를 각각 보인 단면도이다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1실링부재(171)가 구비된 스크롤 압축기의 기본적인 구조 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다. 또한 제1실링부재(171)는 플로팅플레이트(165)의 내주면(또는 제1환형벽부의 외주면)에 구비된 제1실링홈(1655)에 축방향으로 이동 가능한 운동용 오링으로 이루어지는 것으로 그 기본적인 구조 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 거의 동일하거나 유사하다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 제1실링부재(171)는 제1실링부(1711) 및 제2실링부(1712)를 포함하되, 제1실링부(1711)는 전술한 실시예의 제1실링부(1711)와 동일하게 형성되며, 제2실링부(1712)는 전술한 실시예의 제2실링부(1712)와 거의 동일하게 형성된다.

다시 말해, 제1실링부(1711)는 반경방향실링부를 이루며 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)에 착탈되고, 제2실링부(1712)는 제1실링부(1711)의 내측단에서 축방향으로 연장되는 축방향실링부를 이루며 제1환형벽부(1612)의 외주면에 압착된다. 이에 따라 제1실링부(1711)는 배압실(160a)의 반경방향을 밀봉하는 반면 제2실링부(1712)는 배압실(160a)의 축방향을 밀봉하게 된다. 이는 앞서 설명한 도 8 내지 도 10에 대한 설명과 거의 동일하다.

다만, 본 실시예에서는 제1실링부재(171)의 제2실링부(1712)는 전술한 실시예에서의 제2실링부(1712)에 비해 제2반경방향지지면(1712d)이 더 포함된다. 예를 들어 제2실링부(1712)는 제2실링면(1712a), 제2실링배면(1712b), 축방향지지면(1712c) 및 제2반경방향지지면(1712d)으로 이루어질 수 있다. 다시 말해 제2실링부(1712)는 축방향지지면(1712c)이 제2실링면(1712a)에서 제2실링배면(1712b)쪽으로 절곡되어 연장될 수 있다. 이에 따라 제2실링부(1712)의 반경방향길이(L2')는 제1실링부(1711)의 반경방향길이(L1)와 동일하게 형성될 수 있다.

제2실링면(1712a)은 전술한 실시예의 제2실링면(1712a)과 동일하게 형성된다. 이에 따라 제2실링면(1712a)의 실링면적은 전술한 실시예에서의 제2실링면(1712a)의 실링면적과 동일하게 유지되면서 배압실(160a)의 축방향을 효과적으로 실링할 수 있다.

제2실링배면(1712b)은 전술한 실시예의 제2실링배면(1712b)보다 제2반경방향지지면(1712d)만큼 짧게 형성된다. 예를 들어 제2실링배면(1712b)은 제1반경방향지지면(1711c)과 제2반경방향지지면(1712d) 사이에 형성되고, 제2실링배면(1712b)의 축방향길이(L22)는 전술한 실시예에서의 제2실링배면(1712b)의 축방향길이(L22)보다 짧게 형성된다. 다시 말해 제2실링배면(1712b)의 축방향길이(L22)는 제1반경방향지지면(1711c)의 축방향길이(L13) 및/또는 제2반경방향지지면(1712d)의 축방향길이(L24)보다 크거나 같게 형성된다. 이에 따라 제2실링배면(1712b)의 축방향길이(L22)가 길게 형성되면서 제2실링부(1712)의 실질적인 변형길이가 길게 확보되면서 제2실링면(1712a)의 실링력을 높일 수 있다.

여기서, 제2실링면(1712a)과 제2실링배면(1712b) 사이의 두께로 정의되는 제2두께(t2)는 제1실링면(1711a)과 제1실링배면(1711b) 사이의 두께로 정의되는 제1두께(t1)에 비해 작거나 같게 형성될 수 있다. 이에 따라 제2실링부(1712)의 두께(t2)가 제1실링부(1711)의 두께(t1)에 비해 작거나 같게 형성되면서 제2실링부(1712)의 변형량이 증가될 수 있다.

축방향지지면(1712c)은 전술한 실시예에서의 축방향지지면(1712c)보다 길게 형성된다. 예를 들어 축방향지지면(1712c)은 제1실링면(1711a)과 거의 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라 축방향지지면(1712c)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)에 접하는 길이만큼 연장되어 압축기의 정지시 또는 초기운전시 축방향지지면(1712c)이 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c) 전체에 걸쳐 축방향으로 지지될 수 있다.

아울러, 축방향지지면(1712c)의 반경방향길이(L23)가 길게 형성됨에 따라 그 축방향지지면(1712c)이 고압부(110b)로부터 압력을 받는 면적이 증가하는 동시에 제2실링면(1712a)으로부터의 축방향지지면(1712c)의 편심길이가 증가하게 된다. 이에 따라 제2실링부(1712)를 이루는 제2실링면(1712a)의 변형율이 증가하면서 실링력이 더욱 향상될 수 있다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 축방향지지면(1712c)은 전술한 실시예의 제1실링면(1711a)보다 짧게 형성될 수도 있다. 이 경우 제2반경방향지지면(1712d)은 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)으로부터 이격되거나 또는 압축율이 낮게 접촉될 수 있다. 이에 따라 압축기의 정상운전시 고압부(110b)의 냉매가 축방향지지면(1712c)과 제2반경방향지지면(1712d)을 따라 제1실링홈(1655)으로 유입되어 제1실링배면(1711b)과 제2실링배면(1712b)을 각각 반경방향 및 축방향으로 가압할 수 있다.

제2반경방향지지면(1712d)은 앞서 설명한 바와 같이 제2실링배면(1712b)을 사이에 두고 제1반경방향지지면(1711c)으로부터 축방향으로 이격되어 형성된다. 다시 말해 제2반경방향지지면(1712d)은 제2실링배면(1712b)보다 외주측으로 돌출되어 제1반경방향지지면(1711c)과 함께 제1실링부재(171)의 외주면을 형성하게 된다. 이에 따라 제2반경방향지지면(1712d)은 제1반경방향지지면(1711c)과 마찬가지로 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)에 기설정된 압축율만큼 압착되어 제1실링부재(171)를 반경방향으로 지지하는 동시에 외주측에서 축방향을 실링하게 된다.

제2반경방향지지면(1712d)의 면적은 제1반경방향지지면(1711c)의 면적과 동일하게 형성될 수도 있고, 상이하게 형성될 수도 있다. 본 실시예는 제2반경방향지지면(1712d)의 면적은 제1반경방향지지면(1711c)의 면적과 동일한 예를 도시하고 있다. 이에 따라 제2실링면(1712a)의 축방향 양단에서의 반경방향 지지력이 거의 동일하게 되어 제2실링면(1712a)에서의 면압이 거의 균일하게 형성될 수 있다. 뿐만 아니라 제1반경방향지지면(1711c)의 마찰면적과 제2반경방향지지면(1712d)의 마찰면적이 거의 동일하여 제1실링부재(171)가 제1실링홈(1655)의 내벽면(1655c)을 따라 안정적으로 이동할 수 있다.

한편, 제1실링부재에 대한 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 제1실링부재가 배압실과 고압부 사이를 거의 완전하게 실링하는 것이나, 경우에 따라서는 배압실의 냉매를 일부 누설시켜 배압실의 압력을 적정압력으로 유지시킬 수도 있다. 이는 제1실링부재가 'ㄴ'단면형상과 'ㄷ'단면형상 모두에 적용될 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 'ㄴ'단면형상에 적용되는 예를 대표예로 삼아 설명하고, 'ㄷ'단면형상에 대해서는 'ㄴ'단면형상에 대한 설명을 준용한다.

도 14는 제1실링부재에 대한 또 다른 실시예를 파단하여 보인 사시도이고, 도 15는 도 14에 따른 제1실링부재를 확대하여 보인 단면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1실링부재(171)가 구비된 스크롤 압축기의 기본적인 구조 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 동일하다. 또한 제1실링부재(171)는 플로팅플레이트(165)의 내주면(또는 제1환형벽부의 외주면)에 구비된 제1실링홈(1655)에 축방향으로 이동 가능한 운동용 오링으로 이루어지는 것으로 그 기본적인 구조 및 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예와 거의 동일하거나 유사하다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 제1실링부재(171)는 제1실링부(1711) 및 제2실링부(1712)를 포함하되, 제1실링부(1711)는 전술한 실시예의 제1실링부(1711)와 동일하게 형성되며, 제2실링부(1712)는 전술한 실시예의 제2실링부(1712)와 거의 동일하게 형성된다.

다시 말해, 제1실링부(1711)는 반경방향실링부를 이루며 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)에 착탈되고, 제2실링부(1712)는 제1실링부(1711)의 내측단에서 축방향으로 연장되는 축방향실링부를 이루며 제1환형벽부(1612)의 외주면에 압착된다. 이에 따라 제1실링부(1711)는 배압실(160a)의 반경방향을 밀봉하는 반면 제2실링부(1712)는 배압실(160a)의 축방향을 밀봉하게 된다. 이는 앞서 설명한 도 8 내지 도 10에 대한 설명과 거의 동일하다.

다만, 본 실시예에서는 제1실링부(1711)와 제2실링부(1712) 사이를 관통하여 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이를 연통시키는 적어도 한 개 이상의 배기통로(1715)가 더 형성될 수 있다. 예를 들어 배기통로(1715)의 제1단(1715a)은 제1실링부(1711)의 제1실링면(1711a)을 관통하여 제1실링홈(1655)의 내부에서 배압실(160a)에 연통되도록 형성되고, 배기통로(1715)의 제2단(1715b)은 제2실링부(1712)의 축방향지지면(1712c)을 관통하여 제1실링홈(1655)의 외부에서 고압부(정확하게는 제2간격)(110b)에 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 배기통로(1715)는 하단에서 상단, 즉 배압실(160a)에서 고압부(110b)로 갈수록 제1환형벽부(1612)의 외주면으로 근접하도록 경사지게 형성될 수 있다.

도 15에서와 같이 압축기가 이상운전상태, 다시 말해 배압실(160a)의 압력이 고압부(110b)의 압력보다 높은 상태가 되면 정상운전시에도 제1실링부재(171)가 제1실링홈(1655)의 내부에서 상승하게 된다. 그러면 제1실링면(1711a)이 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)으로부터 이격되면서 배기통로(1715)의 제1단(1715a)이 개방되게 된다. 그러면 배압실(160a)의 냉매가 제1간격(G1)을 거쳐 제1실링홈(1655)으로 유입되게 된다. 이때 배기통로(1715)의 제2단(1715b)은 항상 제2간격(G2)을 향해 개구되어 고압부(110b)에 연통된 상태이므로, 배기통로(1715)로 유입된 배압실(160a)의 냉매는 배기통로(1715)를 통해 고압부(110b)로 배출되게 된다. 그러면 배압실(160a)의 과압력이 해소되면서 배압실(160a)의 압력이 적정 압력으로 회복될 수 있다.

이후, 고압부(110b)의 압력이 다시 배압실(160a)의 압력보다 높은 상태가 되면 도 10과 같이 제1실링부재(171)는 고압부(110b)의 압력에 눌려 하강하여 제1실링면(1711a)이 제1실링홈(1655)의 제1내측면(1655a)에 밀착된다. 그러면 배기통로(1715)는 차단되어 배압실(160a)과 고압부(110b) 사이가 제1실링부재(171)에 의해 실링되면서 압축기의 정상운전이 지속될 수 있다.

상기와 같이 제1실링부재(171)에 배기통로(1715)가 형성되어 배압실(160a)의 과압축을 해소하는 경우에는 고가인 PRV(Pressure Relief Valve)와 같은 압력조절밸브를 별도로 설치하지 않으면서도 배압실(160a)의 압력이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해 비선회스크롤(150)이 과도하게 선회스크롤(140)쪽으로 눌리지 않도록 하여 비선회스크롤(150)과 선회스크롤(140) 사이의 마찰손실을 억제할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 제1실링부재(171)에 대한 실시예들은 밀폐형은 물론 개방형에서도 동일하게 적용될 수 있고, 저압식은 물론 고압식에서도 동일하게 적용될 수 있으며, 종형은 물론 횡형에서도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 실시예들에서는 비선회스크롤의 배면에 배압플레이트(161)와 플로팅플레이트(165)로 이루어진 배압실조립체(160)가 별도로 체결되는 구조를 중심으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 배압플레이트(161)가 배제되고 비선회스크롤(150)의 배면에 제1환형벽부(1612)와 제2환형벽부(1613)가 단일체로 연장되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 이 실시예에서도 제1실링부재(171)의 기본적인 구성이나 그에 따른 작용효과는 전술한 실시예들과 거의 동일할 수 있다.

110: 케이싱 110a: 저압부(흡입공간)
110b: 고압부(토출공간) 110c: 오일저장공간
111: 원통쉘 112: 상부캡
113: 하부캡 115: 고저압분리판
115a: 관통구멍 1151: 실링플레이트
1151a: 고저압연통구멍 116: 지지브라켓
117: 냉매흡입관 118: 냉매토출관
120: 구동모터 121: 고정자
1211: 고정자코어 1212: 고정자코일
122: 회전자 1221: 회전자코어
1222: 영구자석 125: 회전축
1251: 편심부 1252: 오일유로
126: 오일픽업 130: 메인프레임
131: 메인플랜지부 132: 메인베어링부
133: 선회공간부 134: 스크롤지지부
135: 올담링수용부 136: 프레임고정부
140: 선회스크롤 141: 선회경판부
142: 선회랩 143: 회전축결합부
150: 비선회스크롤 151: 비선회경판부
1511: 토출구 1512: 바이패스구멍
1513: 제1배압구멍 152: 비선회랩
153: 비선회측벽부 1531: 흡입구
154: 가이드돌부 155: 토출밸브
160: 배압실조립체 160a: 배압실
161: 배압플레이트 1611: 고정판부
1611a: 제2배압구멍 1612: 제1환형벽부
1612a: 중간토출구 1612b: 밸브안내홈
1612c: 역류방지구멍 1613: 제2환형벽부
165: 플로팅플레이트 1651: 내측커버부
1652: 외측커버부 1653: 상측커버부
1655: 제1실링홈 1655a: 제1내측면
1655b: 제2내측면 1655c: 내벽면
1656: 제2실링홈 171: 제1실링부재
1711: 제1실링부 1711a: 제1실링면
1711b: 제1실링배면 1711c: 제1반경방향지지면
1712: 제2실링부 1712a: 제2실링면
1712b: 제2실링배면 1712c: 축방향지지면
1712d: 제2반경방향지지면 1713a: 제1모따기면
1713b: 제2모따기면 1715: 배기통로
1715a: 배기통로의 제1단 1715b: 배기통로의 제2단
172: 제2실링부재 180: 올담링
L1: 제1실링부의 반경방향길이 L11: 제1실링면의 반경방향길이
L12: 제1실링배면의 반경방향길이 L13: 제1반경방향지지면의 축방향길이
L2: 제2실링부의 축방향길이 L2': 제2실링부의 반경방향길이
L21: 제2실링면의 축방향길이 L22: 제2실링배면의 축방향길이
L23: 축방향지지면의 반경방향길이 L24: 제2실링배면의 축방향길이
D1: 제1실링홈의 반경방향깊이 D2: 제1실링홈의 축방향폭
G1: 제1간격 G2: 제2간격
R1: 제1모따기면의 곡률반경 R2: 제2모따기면이 곡률반경
t1: 제1실링부의 축방향두께 t2: 제2실링부의 반경방향두께
V,V1,V2: 압축실

Claims (15)

1. 저압부와 고압부를 갖는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부공간에 고정되는 메인프레임;
   상기 메인프레임의 일측에서 상기 케이싱의 저압부와 고압부 사이에 구비되는 고저압분리판;
   상기 케이싱의 저압부에서 회전축에 결합되어 선회운동을 하는 선회스크롤;
   상기 선회스크롤에 맞물려 압축실을 형성하며, 상기 메인프레임과 상기 고저압분리판 사이에서 축방향으로 이동가능하게 구비되는 비선회스크롤;
   상기 비선회스크롤의 배면에 구비되어 배압실을 형성하며, 상기 배압실의 압력에 따라 축방향으로 이동하면서 상기 케이싱의 내부공간을 상기 저압부와 상기 고압부를 분리하는 플로팅플레이트; 및
   절단부가 없는 단일체의 환형으로 형성되며, 상기 플로팅플레이트의 주면 또는 이를 반경방향으로 마주보는 상기 배압실의 측벽면에 환형으로 구비된 실링홈에 삽입되어 상기 배압실과 상기 고압부 사이를 밀봉하는 실링부재를 포함하고,
   상기 실링부재는,
   상기 회전축의 반경방향으로 연장되어 상기 배압실의 반경방향을 밀봉하는 제1실링부; 및
   상기 제1실링부의 일단에서 상기 회전축의 축방향으로 연장되어 상기 배압실의 축방향을 밀봉하는 제2실링부를 포함하는 스크롤 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2실링부의 반경방향길이는,
   상기 제1실링부의 반경방향길이보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1실링부는,
   상기 배압실을 향하도록 구비되어 상기 실링홈의 제1내측면에 착탈되는 제1실링면과, 상기 제1실링면의 반대쪽에 구비되는 제1실링배면을 포함하고,
   상기 제2실링부는,
   상기 제1실링면에서 축방향으로 연장되는 제2실링면과, 상기 실링홈을 향해 상기 제2실링면의 반대쪽에 구비되는 제2실링배면과, 상기 고압부를 향하도록 상기 제2실링면에서 반경방향으로 연장되어 상기 실링홈의 제2내측면에 착탈되는 축방향지지면을 포함하며,
   상기 축방향지지면의 반경방향길이는,
   상기 제1실링배면의 반경방향길이보다 작거나 같게 형성되는 스크롤 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이에는 상기 실링홈의 내벽면에 반경방향으로 접하는 제1반경방향지지면이 형성되고,
   상기 제1반경방향지지면의 축방향길이는,
   상기 제2실링배면의 축방향길이보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2실링면과 상기 제2실링배면 사이의 제2두께는,
   상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이의 제1두께보다 작거나 같게 형성되는 스크롤 압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2실링부의 축방향 일단에는 상기 제1실링부가 반경방향으로 연장되고,
   상기 제2실링부의 축방향 타단은 상기 제1실링부와 같은 방향으로 절곡되어 연장되는 스크롤 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1실링부는,
   상기 배압실을 향하도록 구비되어 상기 실링홈의 제1내측면에 착탈되는 제1실링면과, 상기 제1실링면의 반대쪽에 구비되는 제1실링배면을 포함하고,
   상기 제2실링부는,
   상기 제1실링면에서 축방향으로 연장되는 제2실링면과, 상기 실링홈을 향해 상기 제2실링면의 반대쪽에 구비되는 제2실링배면과, 상기 고압부를 향하도록 상기 제2실링면에서 반경방향으로 연장되어 상기 실링홈의 제2내측면에 착탈되는 축방향지지면을 포함하며,
   상기 축방향지지면의 반경방향길이는,
   상기 제1실링면의 반경방향길이보다 작거나 같게 형성되는 스크롤 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이에는 상기 실링홈의 내벽면에 반경방향으로 접하는 제1반경방향지지면이 형성되고,
   상기 제2실링배면과 상기 축방향지지면 사이에는 상기 실링홈의 내벽면에 반경방향으로 접하는 제2반경방향지지면이 형성되며,
   상기 제2실링배면의 축방향길이는,
   상기 제1반경방향지지면의 축방향길이 또는 상기 제2반경방향지지면보다 크거나 같게 형성되는 스크롤 압축기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제2실링면과 상기 제2실링배면 사이의 제2두께는,
   상기 제1실링면과 상기 제1실링배면 사이의 제1두께보다 작거나 같게 형성되는 스크롤 압축기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1실링부에 접하는 상기 제2실링부의 제1모서리에는 제1모따기면이 형성되고,
    상기 제1모따기면은 곡면지거나 경사지게 형성되는 스크롤 압축기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1실링부의 반대쪽에 위치하는 상기 제2실링부의 제2모서리에는 제2모따기면이 형성되고,
    상기 제1모따기면은 상기 제2모따기면보다 크게 형성되는 스크롤 압축기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1실링부는,
    상기 배압실을 향하도록 구비되어 상기 실링홈의 제1내측면에 착탈되는 제1실링면과, 상기 제1실링면의 반대쪽에 구비되는 제1실링배면을 포함하고,
    상기 제2실링부는,
    상기 제1실링면에서 축방향으로 연장되는 제2실링면과, 상기 실링홈을 향해 상기 제2실링면의 반대쪽에 구비되는 제2실링배면과, 상기 고압부를 향하도록 상기 제2실링면에서 반경방향으로 연장되어 상기 실링홈의 제2내측면에 착탈되는 축방향지지면을 포함하며,
    상기 제1실링배면과 상기 제2실링배면 중에서 적어도 한쪽은,
    상기 제1실링부의 길이방향 또는 상기 제2실링부의 길이방향을 따라 경사지거나 곡면지게 형성되는 스크롤 압축기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 실링부재는 엔지니어링플라스틱으로 형성되는 스크롤 압축기.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링부재에는,
    상기 제1실링부와 상기 제2실링부 사이를 관통하여 상기 배압실과 상기 고압부 사이를 연통시키는 배기통로가 형성되는 스크롤 압축기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 배기통로는,
    일단은 상기 제1실링부를 관통하여 상기 실링홈의 내부에서 상기 배압실에 연통되고, 타단은 상기 제2실링부를 관통하여 상기 실링홈의 외부에서 상기 고압부에 연통되는 스크롤 압축기.

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