KR20200037730A

KR20200037730A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20200037730A
Application number: KR1020190112190A
Authority: KR
Inventors: 타카시 우에가와; 조 양희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: EP3824186A4; CN112771272A; EP3824186B1; KR102671683B1; CN112771272B; JP2020056394A; EP3824186A1

Abstract

본 발명은 지지 부재에서 선회 스크롤에 하중이 가해지는 위치를 최적화할 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다. 스크롤 압축기는, 본체 내부에서 고정된 고정 스크롤과, 고정 스크롤과 치합되어 선회하는 선회 스크롤과, 선회 스크롤을 선회시키는 회전축과, 고정 스크롤을 선회 스크롤의 반대측에서 유지하는 유지 부재와, 회전축과 유지 부재 사이에 마련되어 선회 스크롤의 중심으로부터 어긋난 위치에 가해지는 하중에 의해 선회 스크롤을 지지하는 지지 부재를 포함할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.

밀폐 용기 내부가 고압으로 유지되며, 밀폐 용기 내에 마련되어, 받침판 상에 각각의 판상 소용돌이 치아가 상호간에 압축실을 형성하도록 치합된 고정 스크롤 및 요동 스크롤과, 요동 스크롤의 판상 소용돌이 치아의 반대측에 마련된 보스부에 편심 축부를 삽입함으로써 요동 스크롤을 구동하는 주축과, 요동 스크롤을 축방향으로 지지함과 동시에 이 요동 스크롤을 구동하는 주축을 주축에 마련된 주축부에서 반경 방향으로 지지하는 컴플라이언트 프레임과, 컴플라이언트 프레임을 반경 방향으로 지지하여 밀폐 용기에 고정된 가이드 프레임을 구비하여, 컴플라이언트 프레임의 가이드 프레임에 대한 축방향의 슬라이딩에 의해 요동 스크롤을 축방향으로 이동 가능하도록 하는 스크롤 압축기가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 참조).

일본 특허 제5641978호(2014.11.07)

여기서, 선회 스크롤을 선회시키는 회전축과 고정 스크롤을 유지하는 유지 부재의 사이에 마련된 지지 부재로 선회 스크롤을 지지하는 경우, 지지 부재의 유지 부재에 대한 축방향 슬라이딩에 의해 선회 스크롤을 축방향으로 이동 가능하게만 하는 구성을 채용한 것은 지지 부재에서 선회 스크롤로 하중이 가해지는 위치를 최적화할 수 없다.

본 발명의 목적은 지지 부재에서 선회 스크롤로 하중이 가해지는 위치를 최적화하는 것이다.

이러한 목적 하에 본 발명은 본체 내에 고정된 고정 스크롤과, 고정 스크롤과 치합되어 선회하는 선회 스크롤과, 선회 스크롤을 선회시키는 회전축과, 고정 스크롤을 선회 스크롤의 반대측에서 유지하는 유지 부재와, 회전축과 유지 부재의 사이에 마련되어 선회 스크롤의 중심으로부터 어긋난 위치에 가해지는 하중에 의해 선회 스크롤을 지지하는 지지 부재를 포함하는 스크롤 압축기를 제공한다.

여기서, 지지 부재는 유지 부재에 대해 일방향으로 변위 가능하게 마련된 것일 수 있다.

또한, 지지 부재는 회전축을 따르는 방향으로 변위 가능하고, 또한 회전축에 대략 직교하는 가상의 축을 중심으로 한 회전 방향으로 변위 가능하게 마련된 것일 수 있다.

또한, 지지 부재는 가상의 축을 중심으로 한 회전 방향 중 선회 스크롤에 발생한 모멘트와는 반대 회전 방향으로 변위 가능한 것일 수 있다.

이 경우, 지지 부재는 선회 스크롤이 받는 하중에 대한 유지 부재에서의 반력을 회전축에서의 하중을 받는 위치보다 선회 스크롤 측의 특정 위치에서 받음으로써 선회 스크롤에 발생한 모멘트와는 반대의 회전 방향으로 변위 가능한 것일 수 있다. 그리고, 특정 위치는 지지 부재의 회전축 베어링의 선회 스크롤 측의 단부면과, 선회 스크롤 받침판의 고정 스크롤과 치합되는 측의 면 사이에 있는 것일 수 있다.

또는, 지지 부재는 회전축에서의 하중을 받는 위치에 대해 선회 스크롤과 동일측에서 유지 부재와의 사이의 간격이 가장 좁은 특정 위치에서의 간격이 회전축에서의 하중을 받는 위치에 대해 선회 스크롤과는 반대측에서 유지 부재와의 사이의 간격이 가장 좁은 위치에서의 간격보다 좁아지도록 마렴됨으로써, 선회 스크롤에 발생한 모멘트와는 반대의 회전 방향으로 변위 가능한 것일 수 있다. 그리고, 특정 위치는 지지 부재의 회전축 베어링의 선회 스크롤 측의 단부면과, 선회 스크롤 받침판의 고정 스크롤과 치합되는 측의 면 사이에 있는 것일 수 있다.

또한, 지지 부재는 유지 부재에 마련된 돌기부와 접촉함으로써 선회 스크롤에 발생한 모멘트와는 반대의 회전 방향으로 변위 가능한 것일 수 있다.

또한, 지지 부재의 선회 스크롤을 지지하는 부분은 지지 부재가 기울어짐으로써 선회 스크롤 받침판의 고정 스크롤과 치합되지 않는 측의 면과 접촉한 경우에 탄성을 발휘하는 형상을 갖는 것일 수 있다.

또한, 본 스크롤 압축기는 선회 스크롤의 자전을 방지하기 위한 올덤링을 더 포함하며, 올덤링은 선회 스크롤 및 지지 부재, 선회 스크롤 및 유지 부재, 또는 선회 스크롤 및 고정 스크롤로 결합되어 있는 것일 수 있다.

또한, 본 스크롤 압축기는 유지 부재와 지지 부재 사이의 적어도 일부의 간격을 밀봉함으로써 적어도 유지 부재와 지지 부재의 사이에 내부 공간을 형성하는 씰 기구를 더 구비한 것일 수 있다.

또한, 유지 부재는 고정 스크롤에 대해 선회 스크롤이 치합되어 선회함으로써 형성된 압축실에서 도출된 냉매를 내부 공간으로 도입시키는 유지 부재 내부 통로를 구비한 것일 수 있다.

또한, 고정 스크롤은 압축실에서 냉매를 도출시켜 유지 부재 내부 통로로 도입시키는 고정 스크롤 내부 통로를 구비하는 것일 수 있다.

또는, 고정 스크롤은 압축실에서 도출된 냉매를 유지 부재 내부 통로로 도입시키는 고정 스크롤 내부 통로를 구비하고, 선회 스크롤은 압축실에서 냉매를 도출시켜 고정 스크롤 내부 통로로 도입시키는 선회 스크롤 내부 통로를 구비한 것일 수 있다. 이 경우, 고정 스크롤 내부 통로는 선회 스크롤이 선회하는 주기의 적어도 일부에 있어서 선회 스크롤 내부 통로와 연통하는 것일 수 있다. 그리고, 고정 스크롤 내부 통로는 선회 스크롤이 선회했을 때의 선회 스크롤 내부 통로의 유출구의 궤도 상에 유입구를 갖는 것일 수 있으며, 선회 스크롤이 선회했을 때의 선회 스크롤 내부 통로의 유출구의 궤도 전체를 덮는 홈부에 접속된 유입구를 구비하는 것일 수 있다.

본 발명에 의하면, 지지 부재에서 선회 스크롤로 하중이 가해지는 위치를 최적화할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 축방향 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제2 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 4은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제3 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 5은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제4 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 축방향 단면도이다.
도 7a는 선회 스크롤이 받는 모멘트를 나타낸 사시도이고, 도 7b는 선회 스크롤이 기울어지려고 하는 형상을 나타낸 도면이다.
도 8은 서브 프레임에 동작하는 모멘트가 선회 스크롤에 동작하는 모멘트와 동일한 방향이 되는 경우의 스크롤 압축기의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 9는 서브 프레임에 동작하는 모멘트가 선회 스크롤에 동작하는 모멘트와 반대 방향이 되는 경우의 스크롤 압축기의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 10은 스크롤 압축기의 제1 실장 예에 따른 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 11은 스크롤 압축기의 제2 실장 예에 따른 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 12는 스크롤 압축기의 제3 실장 예에 따른 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부에 있어서 선회 스크롤의 플레이트의 단부를 위쪽에서 본 상면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부에 있어서 고정 스크롤의 몸체부를 아래쪽에서 본 하면도이다.
도 16은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제2 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제2 변형 예의 압축부에 있어서 고정 스크롤의 몸체부를 아래쪽에서 본 하면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "선단", "후단", "상부", "하부", "상단" 및 “하단" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

본 실시 형태는, 고정 스크롤과, 고정 스크롤과 치합되어 선회하는 선회 스크롤과, 선회 스크롤을 선회시키는 회전축과, 고정 스크롤을 선회 스크롤의 반대측에서 유지하는 유지 부재와, 회전축과 유지 부재의 사이에 마련된 지지 부재를 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 지지 부재가 선회 스크롤의 중심으로부터 어긋난 위치에 가해지는 하중에 의해 선회 스크롤을 지지한다는 것이다. 즉, 지지 부재는 선회 스크롤의 중심으로부터 어긋난 위치에서 선회 스크롤을 지지하도록 마련될 수 있다. 지지 부재가 선회 스크롤의 중심으로부터 어긋난 위치에 가해지는 하중에 의해 선회 스크롤을 지지하기 위한 구체적인 구성으로는 두 개의 구성이 고려될 수 있고, 이하에서는 이 두 개의 구성을 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태로서 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(1)의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(1)는 공기 조화 장치, 냉동기, 펌프 용으로 널리 사용되고 있는 압축기이다. 도 1에는 공기 조화 장치의 냉매 회로에 이용되는 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도를 도시하고 있다.

스크롤 압축기(1)는, 냉매를 압축하는 압축부(10)와, 압축부(10)를 구동시키는 구동모터(20)와, 압축부(10) 및 구동모터(20)를 수납하는 본체의 일례로 케이싱(30)을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(1)는 구동모터(20)의 후술하는 회전축(23)의 축방향이 중력 방향이 되도록 배치되는 수직형 스크롤 압축기이다. 이하에서는, 회전축(23)의 축방향을 "상하 방향"으로 지칭하고, 도 1에서 볼 때 위쪽을 "상측"으로 지칭하고, 아래측을 "하측"으로 지칭할 수 있다. 또한, 여기에서는 수직형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 수평형 스크롤 압축기에도 적용 가능하다.

먼저, 압축부(10)에 대해 설명한다.

압축부(10)는, 케이싱(30) 내부에 고정된 고정 스크롤(11)과, 고정 스크롤(11)과 치합되어 선회하는 선회 스크롤(12)과, 케이싱(30)에 대해 고정되고 고정 스크롤(11)을 유지하도록 마련되는 메인 프레임(13)과, 선회 스크롤(12)과 메인 프레임(13)으로 둘러싸인 공간에 배치되고 선회 스크롤(12)을 지지하도록 마련되는 서브 프레임(14)과, 선회 스크롤(12)의 자전을 방지하면서 선회 스크롤(12)을 선회시키기 위한 올덤링(Oldam Ring)(15)을 포함할 수 있다.

고정 스크롤(11)은, 고정 스크롤 바디와, 고정 스크롤 바디로부터 돌출 형성되는 고정랩(114)을 포함할 수 있다. 고정랩(114)은 고정 스크롤 바디로부터 하방을 향하여 돌출 형성될 수 있다.

고정 스크롤 바디는, 원통 형상의 몸체부(111)와, 몸체부(111)의 상측 개구부를 덮는 플레이트(112)와, 몸체부(111)의 하측 단부에서 반경 방향 외측으로 돌출된 돌출부(113)를 포함할 수 있다. 고정랩(114)은, 플레이트(112)의 하단부로부터 아래쪽으로 돌출되고, 아래쪽에서 볼 경우 소용돌이 형상으로 형성될 수 있다.

고정 스크롤(11)의 재질은 주철재, 예를 들어 FC250와 같은 회주철 등을 예시할 수 있다.

몸체부(111)에는 반경 방향으로 관통공(111a)이 형성될 수 있다. 관통공(111a)은 몸체부(111), 플레이트(112) 및 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로 냉매를 흡입하는 흡입구로서 기능을 한다.

플레이트(112)의 중앙부에는 상하 방향으로 관통공(112a)이 형성될 수 있다. 관통공(112a)은 플레이트(112), 고정랩(114) 및 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로부터 냉매를 토출하는 토출구로서 기능을 한다.

이상과 같이 구성된 고정 스크롤(11)은 돌출부(113)에 상하 방향으로 형성된 설치공을 관통하는 볼트나 위치결정핀 등의 체결부재를 이용해서 메인 프레임(13)에 고정될 수 있다.

선회 스크롤(12)은, 선회 스크롤 바디와, 고정 스크롤(11)의 고정랩(114)과 치합하여 압축실(16)을 형성하도록 선회 스크롤 바디로부터 돌출 형성되는 선회랩(122)을 포함할 수 있다. 선회랩(122)은 선회 스크롤 바디로부터 상방을 향하여 돌출 형성될 수 있다.

선회 스크롤(12)은, 회전축(23)에 결합되어 선회 운동할 수 있다.

선회 스크롤 바디는, 원판 형상의 플레이트(121)와, 플레이트(121)의 하측 단부로부터 아래쪽으로 돌출된 원통 형상의 몸체부(123)를 포함할 수 있다. 선회랩(122)은 플레이트(121)의 상측 단부로부터 위쪽으로 돌출되고 위쪽에서 본 경우 소용돌이 형상으로 형성될 수 있다.

선회 스크롤(12)의 재질은 FC재 또는 FCD 재를 일례로 예시할 수 있다.

선회 스크롤(12)의 선회랩(122)은 고정 스크롤(11)의 고정랩(114)과 맞물릴 수 있다. 그리고, 선회 스크롤(12)의 선회랩(122) 및 고정 스크롤(11)의 고정랩(114)은 고정 스크롤(11)의 몸체부(111), 플레이트(112) 및 플레이트(121)의 사이에 형성된 공간에 배치되어 압축실(16)을 구획 형성할 수 있다. 그리고, 고정된 고정랩(114)에 대해 선회랩(122)를 선회 운동시킴으로써 압축실(16)의 체적을 작게 하여 냉매를 압축한다. 즉, 고정랩(114)과 선회랩(122) 사이의 내부 공간이 회전 중심을 향해 수축해서 냉매를 압축한다.

몸체부(123)에는 미끄럼 베어링이 개재된 상태로 회전축(23)의 후술하는 편심 축(232)이 끼워져 있다. 이와 같이, 몸체부(123)는 편심축(232)의 베어링으로써 기능을 한다.

메인 프레임(13)은 고정 스크롤(11)을 유지하도록 마련되는 유지 부재의 일례이다. 메인 프레임(13)은, 원통형의 제1 몸체부(131)와, 제1 몸체부(131)의 하측 단부의 반경 방향 내측에서 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제2 몸체부(132)와, 제2 몸체부(132)의 하측 단부로부터 반경 방향 내측으로 돌출된 원통형의 제3 몸체부(133)와, 제3 몸체부(133)의 내측 단부로부터 위쪽 및 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제4 몸체부(134)를 포함할 수 있다. 그리고, 메인 프레임(13)은 제1 몸체부(131)의 외주면이 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)에 고정되어 있다. 또한, 제4 몸체부(134)의 내측에는 저널 베어링이 개재된 상태로 구동모터(20)의 후술하는 회전축(23)이 끼워져 있다. 이와 같이, 메인 프레임(13)은 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로도 기능을 한다.

제1 몸체부(131)의 외주부에는 상측 단부로부터 위쪽으로 돌출된 돌출부(131a)가 마련되어 있다. 돌출부(131a)에는 암나사가 형성되어 있어서, 이 암나사에 고정 스크롤(11)의 돌출부(113)에 형성된 설치공을 관통한 볼트가 체결됨으로써, 고정 스크롤(11)이 메인 프레임(13)에 설치된다.

또한, 제1 몸체부(131)의 외주면에는 상하 방향으로 길게 연장되는 홈(131b)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 몸체부(131)에는 외주부의 중앙으로부터 하부에 걸쳐 상하 방향으로 연장되는 홈(131b)이 형성될 수 있다. 제1 몸체부(131)에 있어서, 홈(131b)이 형성되는 부분은 중앙 케이싱(31)으로부터 이격될 수 있다.

제4 몸체부(134)의 내주에는 저널 베어링이 개재된 상태로 회전축(23)이 끼워져 있어서, 제4 몸체부(134)는 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 기능을 한다.

메인 프레임(13)은 고정 스크롤(11)을 지지하는 고정 스크롤 지지면(11a)을 더 포함할 수 있다. 고정 스크롤 지지면(11a)은 돌출부(131a) 상에 형성될 수 있다.

서브 프레임(14)은 선회 스크롤(12)을 지지하는 지지 부재의 일례이다. 메인 프레임(13) 및 서브 프레임(14)의 사이에는, 서브 프레임(14)이 메인 프레임(13)에 대해 변위 가능하도록 갭(gap)이 형성될 수 있다. 다시 말하면, 서브 프레임(14)은 메인 프레임(13)으로부터 이격되도록 메인 프레임(13)의 내측에 배치될 수 있다.

서브 프레임(14)은, 원통형의 제1 몸체부(141)와, 제1 몸체부(141)의 하측 단부면으로부터 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제2 몸체부(142)를 포함할 수 있다. 그리고, 서브 프레임(14)은, 제1 몸체부(141)의 외주면과 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)의 내주면 사이, 및 제2 몸체부(142)의 내주면과 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)의 외주면 사이에, 서브 프레임(14)이 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)의 축방향으로만 변위 가능한 정도의 간격을 두고 선회 스크롤(12)과 메인 프레임(13)으로 둘러싸인 공간에 배치되어 있다.

또한, 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134) 및 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)로 이루어지는 부분과, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131) 및 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)로 이루어지는 부분에는 위쪽의 단부면에서 아래쪽으로 오목한 제1 요홈부(141a)와 제2 요홈부(141b)가 형성되어 있다. 반경 방향으로는 제1 요홈부(141a)가 중앙부에 형성되어 있으며, 제2 요홈부(141b)가 제1 요홈부(141a)와 돌출부(131a)의 사이에 형성되어 있다. 그리고, 제1 요홈부(141a)에 선회 스크롤(12)의 몸체부(123)가 삽입된다. 제2 요홈부(141b)에는 메인 프레임(13)과 선회 스크롤(12)의 사이에 배치되어 선회 스크롤(12)의 자전을 방지하기 위한 올덤링(15)이 배치되어 있다.

또한, 상술한 압축부(10)에는 압축실(16)에서 압축된 냉매를 토출하는 토출 통로(미도시)가 형성되어 있다. 토출 통로 중에서 고압의 냉매를 토출하는 토출 통로는 일단이 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 고압의 냉매를 포함하는 공간에서 냉매를 토출하는 플레이트(112)의 관통공(112a)에 연결되고, 타단이 케이싱(30) 내에서 메인 프레임(13)보다 아래쪽의 공간과 연결되어 있으며, 또한 챔버(121a)에도 연결되어 있다. 또한, 토출 통로 중에서 중간압의 냉매를 토출하는 토출 통로는 일단이 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 중간압의 냉매를 포함하는 공간에서 냉매를 토출하는 토출구(미도시)에 연결되고, 타단은 챔버(121b, 142a)에 연결되어 있다.

이어서, 구동모터(20)에 대해 설명한다.

구동모터(20)는 압축부(10)의 아래쪽에서 케이싱(30)에 고정되어 있다. 구동모터(20)는, 고정자를 구성하는 스테이터(21)와, 회전자를 구성하는 로터(22)와, 로터(22)를 지지해서 케이싱(30)에 대해 회전하는 회전축(23)과, 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(24)를 포함할 수 있다.

스테이터(21)는, 스테이터 본체(211)와, 스테이터 본체(211)에 감긴 코일(212)을 포함할 수 있다. 스테이터 본체(211)는 전자강판이 다수 적층된 적층체로, 대략 형상이 원통형이다. 그리고, 스테이터 본체(211)의 외주면 직경은 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)의 내주면 직경보다 크게 형성되어 있어서, 스테이터 본체(211)(스테이터(21))는 중앙 케이싱(31)에 억지 끼워 맞춤으로 끼워져있다. 스테이터 본체(211)를 중앙 케이싱(31)에 끼우는 방법으로는 수축끼움(shrink fit)이나 압입(press fit)을 예로 들 수 있다.

또한, 스테이터 본체(211)는 로터(22)의 외주와 대향하는 내측 부위에 티스(미도시)를 원주 방향으로 복수개 구비하고 있다. 코일(212)은 인접하는 티스 사이에 존재하는 슬롯(미도시)에 배치된다. 본 실시 형태에 따른 스테이터(21)에서 코일(212)은 복수의 인접하는 티스 사이에 존재하는 슬롯 중에 삽입된 집중권을 예로 들 수 있다.

로터(22)는 링 형상의 전자강판이 다수 적층된 적층체로, 전체적으로 원통형의 형상이다. 그리고, 로터(22)의 내주면 직경은 회전축(23)의 외주면 직경보다 작게 형성되고, 회전축(23)은 로터(22)에 억지 끼워 맞춤으로 끼워져 있다. 로터(22)에 회전축(23)을 끼우는 방법으로는 압입을 예로 들 수 있다. 그리고, 로터(22)는 회전축(23)에 고정되어 회전축(23)과 함께 회전한다. 또한, 로터(22)는 내부에 영구 자석이 매립된 것을 일례로 예시할 수 있다.

로터(22)의 외주면 직경은 스테이터(21)의 스테이터 본체(211)의 내주면 직경보다 작게 형성되어 있어서, 로터(22)와 스테이터(21)의 사이에는 간격이 있다.

회전축(23)은, 로터(22)가 끼워지는 주축(231)과, 주축(231)의 상부에 마련되어 주축(231)의 축 중심으로부터 편심하고 있는 축심을 갖는 편심축(232)을 포함할 수 있다.

주축(231)은 하부가 지지 부재(24)에 회전 가능하게 지지되며, 상부가 압축부(10)의 메인 프레임(13)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 편심축(232)은 선회 스크롤(12)의 몸체부(123)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

그리고, 회전축(23)에는 회전축(23)을 축방향으로 관통하는 관통공(233)이 형성되어 있다. 또한, 회전축(23)에는 관통공(233)과 지지 부재(24)의 베어링을 연통하는 제1 연통공(234)과, 관통공(233)과 메인 프레임(13)의 베어링을 연통하는 제2 연통공(235)과, 관통공(233)과 몸체부(123)의 베어링을 연통하는 제3 연통공(236)이 반경 방향으로 형성되어 있다.

지지 부재(24)는, 원통형의 제1 몸체부(241)와, 제1 몸체부(241)의 하측 단부로부터 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제2 몸체부(242)를 포함할 수 있다. 그리고, 지지 부재(24)는 제1 몸체부(241)의 외주면이 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)의 내주면에 대향하도록 중앙 케이싱(31)에 고정되어 있다. 그리고, 제1 몸체부(241) 및 제2 몸체부(242)의 내측에는 저널 베어링이 개재된 상태로 회전축(23)이 끼워져 있다. 따라서, 지지 부재(24)는 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 기능을 한다.

또한, 제1 몸체부(241)에는 제1 몸체부(241)보다 상측의 공간과 하측의 공간을 연통하는 구멍(미도시)과 홈(미도시)이 형성되어 있다.

지지 부재(24)의 제2 몸체부(242)의 하단부에는 윤활유를 퍼올리는 펌프(243)가 장착되어 있다.

이어서, 케이싱(30)에 대해 설명한다.

케이싱(30)은, 상하 방향의 중앙에 배치된 원통형의 중앙 케이싱(31)과, 중앙 케이싱(31)의 상측 개구부를 덮는 상부 케이싱(32)과, 중앙 케이싱(31)의 하측 개구부를 덮는 하부 케이싱(33)을 포함할 수 있다. 또한, 케이싱(30)은, 압축부(10)에서 압축된 고압의 냉매를 케이싱(30)의 외부로 토출하는 토출부(34)와, 케이싱(30)의 외부로부터 냉매를 흡입하는 흡입부(35)를 더 포함할 수 있다.

중앙 케이싱(31)에는 상술한 바와 같이 압축부(10)의 메인 프레임(13)과, 구동모터(20)의 스테이터(21) 및 지지 부재(24)가 고정되어 있다. 또한, 토출부(34)와 흡입부(35)는 중앙 케이싱(31)에 형성된 관통공에 관이 삽입됨으로써 구성되어 있다. 흡입부(35)는 또한, 고정 스크롤(11)의 몸체부(111)에 형성된 관통공(111a)에 대응하는 위치에 마련되어 있어서, 케이싱(30)의 외부로부터 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로 냉매를 흡입한다.

하부 케이싱(33)은 그릇 형태로 형성되어 있어서, 윤활유를 모으는 것이 가능하게 되어 있다.

이어서, 스크롤 압축기(1)의 작동에 대해 설명한다.

스크롤 압축기(1)의 구동모터(20)가 구동하면, 회전축(23)이 회전하여 회전축(23)의 편심축(232)에 끼워져 있는 선회 스크롤(12)이 고정 스크롤(11)에 대해 선회한다. 선회 스크롤(12)이 고정 스크롤(11)에 대해 선회함으로써, 저압의 냉매는 흡입부(35)를 통해 케이싱(30)의 외부로부터 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 공간으로 흡입된다. 그리고, 이 냉매가 압축실(16)의 용적 변화에 따라 압축된다. 압축실(16)에서 압축된 고압의 냉매는 압축부(10)의 아래쪽으로 유출된다.

압축부(10)의 아래쪽으로 유출된 고압의 냉매는 케이싱(30)에 마련된 토출부(34)를 통해 케이싱(30)의 외부로 토출된다. 또한, 냉매는 케이싱(30)의 외부로 토출되는 과정에서, 로터(22)와 스테이터(21) 사이의 간격이나 스테이터(21)와 중앙 케이싱(31) 사이의 간격 등을 통과한다. 그리고, 케이싱(30)의 외부로 토출된 고압의 냉매는 냉매 회로에서 응축, 팽창, 증발의 각 행정을 거친 후 다시 흡입부(35)로부터 흡입된다.

한편, 케이싱(30)의 하부 케이싱(33)에 모인 윤활유는 펌프(243)에 의해 퍼올려져 회전축(23)에 형성된 관통공(233)을 따라 상승한다. 상승된 윤활유는 회전축(23)에 형성된 제1 연통공(234), 제2 연통공(235), 및 제3 연통공(236)을 통해 회전축(23)의 각 베어링에 공급되거나, 압축부(10)의 슬라이딩부에 공급된다. 그리고, 압축부(10)의 슬라이딩부에 공급된 윤활유나 제2 연통공(235) 및 제3 연통공(236)을 통해 회전축(23)의 베어링에 공급된 윤활유는 메인 프레임(13)에 형성된 홈(131b), 로터(22)와 스테이터(21) 사이의 간격, 지지 부재(24)에 형성된 축방향의 구멍 등을 통해 하부 케이싱(33)으로 복귀하여 케이싱(30)의 하부에 모인다. 이러한 과정 및 고압의 냉매가 케이싱(30)의 외부로 토출되기 전에 로터(22)와 스테이터(21) 사이의 간격 등을 통과하는 과정에서 윤활유와 냉매는 구동모터(20)를 냉각하면서 저압 측으로 유동한다. 고압의 냉매와 함께 유동된 윤활유는 이후 냉매와 분리되어 케이싱(30)의 하부에 모인다.

상기와 같이, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(1)에서는 선회 스크롤(12)과 메인 프레임(13)으로 둘러싸인 공간에 선회 스크롤(12)을 지지하는 서브 프레임(14)을 배치했다.

일반적인 스크롤 압축기에서는 서브 프레임(14)이 배치되어 있지 않아서, 흡입부(35)에서 흡입된 냉매로부터 선회 스크롤(12)이 받는 모멘트 하중을 고정 스크롤(11)에서의 상면 스러스트(thrust) 하중 및 선회 스크롤(12)의 배압 하중으로 상쇄한다. 이에 대해, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(1)에서는 도시한 바와 같이 흡입부(35)에서 흡입된 냉매로부터 선회 스크롤(12)이 받는 모멘트 하중 F_M을 메인으로 해서, 고정 스크롤(11)에서의 상면 스러스트 반력 F_U 및 서브 프레임(14)에서의 하면 스러스트 반력 F_L으로 상쇄하고 있다.

이 경우 상면 스러스트 반력 F_U의 작용점에서 하면 스러스트 반력 F_L의 작용점까지의 거리가 길어지므로, 하면 스러스트 반력 F_L은 일반적인 스크롤 압축기의 배면 하중보다 작아도 된다. 또한, 상면 스러스트 반력 F_U도 작아도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(1)는 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12) 사이의 마찰 손실의 저감에 의해 효율을 향상시키며, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 상면 및 하면 슬라이딩부 하중 저감에 의해 신뢰성을 향상시킨다.

이어서, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(1)의 변형 예에 대해 설명한다.

도 2는 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(1)의 제1 변형 예에 따른 압축부(10)는 도 1과 마찬가지로, 고정 스크롤(11)과, 선회 스크롤(12)과, 메인 프레임(13)과, 서브 프레임(14)과, 올덤링(15)을 포함할 수 있다. 그리고, 선회 스크롤(12)의 몸체부(123)에 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)와의 사이의 간격을 밀봉하는 씰(seal) 부재(123c, 123d)가 마련되어 있다. 즉, 선회 스크롤(12)의 몸체부(123)와 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)의 사이에는 씰 부재(123c, 123d)가 마련될 수 있다. 이 제1 변형 예에서는 이러한 씰 부재(123c, 123d)를 마련함으로써, 챔버(121a) 내를 고압으로 유지하고 있다. 또한, 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)에 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)와의 사이의 간격(서브 프레임(14)과 메인 프레임(13) 사이의 제1 간격)을 밀봉하는 제1 씰 부재의 일례로서 씰 부재(141c, 141d)가 마련됨과 동시에, 서브 프레임(14)의 제2 몸체부(142)에 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)와의 사이의 간격(서브 프레임(14)과 메인 프레임(13) 사이의 제2 간격)을 밀봉하는 제2 씰 부재의 일례로서 씰 부재(142c, 142d)가 마련되어 있다. 이 제1 변형 예에서는 씰 부재(141c, 141d, 142c, 142d)를 마련함으로써, 챔버(142a) 내의 압력을 특정의 중간압으로 유지하고 있다.

또한, 제1 변형 예에서는 서브 프레임(14)과 메인 프레임(13) 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(141c, 141d, 142c, 142d)를 마련했다. 그러나, 이것은 더 넓혀서 서브 프레임(14)과 이 서브 프레임(14)에 대향하는 적어도 하나의 부재 사이의 간격을 밀봉하는 씰 기구를 마련하는 것으로 이해할 수도 있다.

도 3은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제2 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(1)의 제2 변형 예에 따른 압축부(10)는 도 2에 도시된 스크롤 압축기(1)의 제1 변형 예에 따른 압축부(10)에 있어서, 서브 프레임(14)의 외경을 최대화한 것이다. 올덤링(15)을 반경 방향 내측으로 이동하여 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)가 선회 스크롤(12)을 지지하는 위치를 반경 방향 외측으로 이동하고 있다. 이 제2 변형 예에서는 상면 스러스트 반력의 작용점에서 하면 스러스트 반력의 작용점까지의 거리가 최대가 되므로, 상면 스러스트 반력 및 하면 스러스트 반력은 최소가 된다.

도 4은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제3 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(1)의 제3 변형 예에 따른 압축부(10)는 도 3에 도시된 스크롤 압축기(1)의 제2 변형 예에 따른 압축부(10)에 있어서, 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)에 안내부재(134g, 134h)를 마련한 것이다. 여기서, 안내부재(134g, 134h)로는 레일을 예시할 수 있다. 또한, 레일 위를 구르는 차륜을 안내부재로 해서 서브 프레임(14)에 마련할 수도 있다. 이 제3 변형 예에서는 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)에 안내부재(134g, 134h)를 마련함으로써, 서브 프레임(14)이 기울어지지 않고 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)의 축방향으로만 변위 가능하게 하고 있다.

도 5은 제1 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제4 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(1)의 제4 변형 예에 따른 압축부(10)는 도 2에 도시된 스크롤 압축기(1)의 제1 변형 예에 따른 압축부(10)에 있어서, 서브 프레임(14)의 제2 몸체부(142)에 메인 프레임(13)의 제4 몸체부(134)와의 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(142c, 142d)를 마련하는 대신에, 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)에 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)과의 사이의 간격을 밀봉하는 제3 씰 부재의 일례로서 씰 부재(141e, 141f)를 마련한 것이다. 이 제4의 변형 예에서는 씰 부재(141c, 141d, 141e, 141f)를 마련함으로써 챔버(142a) 내의 냉매를 챔버(121b)에도 유입시켜서 챔버(121b) 내의 압력도 챔버(142a) 내의 압력과 동일한 특정의 중간압으로 유지하고 있다.

또한, 제4 변형 예에서는 서브 프레임(14)과 메인 프레임(13) 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(141c, 141d)와, 서브 프레임(14)과 선회 스크롤(12) 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(141e, 141f)를 마련했다. 그러나, 이것은 더 넓혀서, 서브 프레임(14)과 이 서브 프레임(14)에 대향하는 적어도 하나의 부재와의 사이의 간격을 밀봉하는 씰 기구를 마련하는 것으로 이해할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 선회 스크롤(12)과 회전축(23)과 메인 프레임(13)으로 둘러싸인 공간에 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)의 축방향으로만 변위 가능하도록 선회 스크롤(12)을 지지하는 서브 프레임(14)을 마련했다. 따라서, 서브 프레임(14)에서 선회 스크롤(12)에 가해지는 압력을 장소에 관계 없이 균등하게 하면서, 선회 스크롤(12)을 안정시키기 위한 스러스트 하중을 작게 하여 스크롤 압축기(1)의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되었다.

또한, 본 실시 형태에서는 서브 프레임(14)을 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)을 따르는 방향으로만 변위 가능하게 했다. 그러나, 서브 프레임(14)은 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)을 따르는 방향으로의 변위 이외 전혀 움직이지 않는다는 것은 아니다. 회전축(23)을 따르는 방향으로의 변위 이외에, 회전축(23)을 중심으로 한 회전, 회전축(23)에 수직한 축을 따르는 방향으로의 변위, 및 회전축(23)에 수직한 축을 중심으로 한 회전 중에서 회전축(23)에 수직한 축을 중심으로 한 회전 조차 가능하게 되어 있지 않다면, 그 외 다른 변위 또는 회전이 가능하게 되어 있을 수도 있다. 이것은 더 넓혀서, 서브 프레임(14)을 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)을 따르는 방향으로 변위 가능하게 하는 것으로 이해할 수 있다. 또한, 서브 프레임(14)을 메인 프레임(13)에 대해 일방향으로 변위 가능하게 하는 것으로 이해할 수도 있다.

[제2 실시 형태]

도 6은 제2 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(2)는, 공기 조화 장치, 냉동기, 히트 펌프 용으로 널리 사용되고 있는 압축기이다. 도 6에는 공기 조화 장치의 냉매 회로에 이용되는 밀폐형 스크롤 압축기의 종단면도를 도시하고 있다.

스크롤 압축기(2)는, 냉매를 압축하는 압축부(10)와, 압축부(10)를 구동시키는 구동모터(20)와, 압축부(10) 및 구동모터(20)를 수납하는 본체의 일례로 케이싱(30)을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(2)는 구동모터(20)의 후술하는 회전축(23)의 축방향이 중력 방향이 되도록 배치되는 수직형 스크롤 압축기이다. 이하에서는, 회전축(23)의 축방향을 "상하 방향"으로 지칭하고, 도 6에서 볼 때 위쪽을 "상측"으로 지칭하며, 아래쪽을 "하측"으로 지칭할 수 있다. 또한, 여기에서는 수직형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 수평형 스크롤 압축기에도 적용 가능하다.

먼저, 압축부(10)에 대해 설명한다.

압축부(10)는, 케이싱(30) 내부에 고정된 고정 스크롤(11)과, 고정 스크롤(11)과 치합되어 선회하는 선회 스크롤(12)과, 케이싱(30)에 대해 고정되고 고정 스크롤(11)을 유지하도록 마련되는 메인 프레임(13)과, 후술하는 회전축(23)과 메인 프레임(13) 사이에 배치되고 선회 스크롤(12)을 지지하도록 마련되는 서브 프레임(14)과, 선회 스크롤(12)의 자전을 방지하면서 선회 스크롤(12)을 선회시키기 위한 올덤링(15)을 포함할 수 있다.

고정 스크롤 바디는, 원통형의 몸체부(111)와, 몸체부(111)의 상측 개구부를 덮는 플레이트(112)와, 몸체부(111)의 하측 단부로부터 반경 방향 외측으로 돌출된 돌출부(113)를 포함할 수 있다. 고정랩(114)은, 플레이트(112)의 하단부에서 아래쪽으로 돌출되고, 아래쪽에서 볼 경우에 소용돌이 형상으로 형성될 수 있다.

고정 스크롤(11)의 재질은 주철 재료, 예를 들면, FC250의 회주철을 예로 들 수 있다.

상기와 같이 구성된 고정 스크롤(11)은 돌출부(113)에 상하 방향으로 형성된 설치공을 관통하는 볼트나 위치결정핀 등의 체결부재를 이용해서, 메인 프레임(13)에 고정될 수 있다.

선회 스크롤 바디는, 원판 형상의 플레이트(121)와, 플레이트(121)의 하측 단부로부터 아래쪽으로 돌출된 원통형의 몸체부(123)를 포함할 수 있다. 선회랩(122)은, 플레이트(121)의 상측 단부로부터 위쪽으로 돌출되고 위쪽에서 볼 경우에 소용돌이 형상으로 형성될 수 있다.

선회 스크롤(12)의 재질은 FC재 또는 FCD재를 일례로 예시할 수 있다.

선회 스크롤(12)의 선회랩(122)은 고정 스크롤(11)의 고정랩(114)과 맞물릴 수 있다. 그리고, 선회 스크롤(12)의 선회랩(122) 및 고정 스크롤(11)의 고정랩(114)은 고정 스크롤(11)의 몸체부(111), 플레이트(112) 및 플레이트(121)의 사이에 형성된 공간에 배치되어 압축실(16)을 구획 형성할 수 있다. 그리고, 고정된 고정랩(114)에 대해 선회랩(122)를 선회 운동시킴으로써, 압축실(16)의 체적을 작게 하여 냉매를 압축한다. 즉, 고정랩(114)과 선회랩(122) 사이의 내부 공간이 회전 중심을 향해 수축하여 냉매를 압축한다.

몸체부(123)에는 미끄럼 베어링이 개재된 상태로 회전축(23)의 후술하는 편심축(232)이 끼워져 있다. 따라서, 몸체부(123)는 편심축(232)의 베어링으로서 기능을 한다.

메인 프레임(13)은 고정 스크롤(11)을 유지하도록 마련되는 유지 부재의 일례이다. 메인 프레임(13)은, 원통형의 제1 몸체부(131)와, 제1 몸체부(131)의 하측 단부의 반경 방향 내측에서 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제2 몸체부(132)와, 제2 몸체부(132)의 하측 단부에서 반경 방향 내측으로 돌출된 원통형의 제3 몸체부(133)를 포함할 수 있다. 제3 몸체부(133)에는 회전축(23)이 삽입되는 축 관통공(133a)이 형성될 수 있다. 그리고, 메인 프레임(13)은 제1 몸체부(131)의 외주면이 케이싱(30)의 후술하는 중앙 케이싱(31)에 고정되어 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는 제1 실시 형태와 달리 메인 프레임(13)은 구동모터(20)의 후술하는 회전축(23)을 지지하지 않는다.

제1 몸체부(131)의 외주부에는 상측 단부에서 위쪽으로 돌출된 돌출부(131a)가 마련되어 있다. 돌출부(131a)에는 암나사가 형성되어 있어서, 이 암나사에 고정 스크롤(11)의 돌출부(113)에 형성된 설치공을 관통한 볼트가 체결됨으로써, 고정 스크롤(11)이 메인 프레임(13)에 설치된다.

또한, 제1 몸체부(131)의 외주면에는 상하 방향으로 길게 연장되는 홈(131b)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 몸체부(131)에는 외주부의 중앙에서 하부에 걸쳐 상하 방향으로 연장되는 홈(131b)이 형성될 수 있다. 제1 몸체부(131)에 있어서, 홈(131b)이 형성되는 부분은 중앙 케이싱(31)으로부터 이격될 수 있다.

서브 프레임(14)은, 원통형의 제1 몸체부(141)와, 제1 몸체부(141)의 하측 단부면에서 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제2 몸체부(142)와, 제2 몸체부(142)의 내측 단부면에서 아래쪽으로 돌출된 원통형의 제3 몸체부(143)를 포함할 수 있다. 제3 몸체부(143)는 제1 몸체부(141) 및 제2 몸체부(142) 보다 작은 너비를 가질 수 있다. 구체적으로, 제3 몸체부(143)의 내주면의 너비는 제1 몸체부(141)의 내주면의 너비 및 제2 몸체부(142)의 내주면의 너비보다 작을 수 있다. 제3 몸체부(143)는 회전축(23) 및 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133) 사이에 위치하도록 축 관통공(133a)에 삽입될 수 있다. 또한, 제3 몸체부(143)의 내측에는 저널 베어링이 개재된 상태로 구동모터(20)의 후술하는 회전축(23)이 끼워져 있다. 따라서, 서브 프레임(14)은 회전축(23)을 회전 가능하게 지지하는 베어링으로도 기능을 한다. 서브 프레임(14)은, 메인 프레임(13)에 대해, 회전축(23)의 축방향 및 회전축(23)의 축방향에 직교하는 방향 중 적어도 하나를 따라 변위 가능하도록 마련될 수 있다. 다른 측면에서 설명하면, 서브 프레임(14)은 제1 몸체부(141)의 외주면과 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)의 내주면 사이, 및 제3 몸체부(143)의 외주면과 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133)의 내주면 사이에, 서브 프레임(14)이 메인 프레임(13)에 대해 회전축(23)의 축방향으로 변위 가능하고, 또한 회전축(23)에 대략 직교하는 가상의 축을 중심으로 한 회전 방향으로 변위 가능한 정도의 간격을 두고 회전축(23)과 메인 프레임(13) 사이에 배치되어 있다.

또한, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)와 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143)로 이루어지는 부분과, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)와 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)로 이루어지는 부분에는 위쪽의 단부면으로부터 아래쪽으로 오목한 제1 요홈부(141a)와 제2 요홈부(141b)가 형성되어 있다. 반경 방향으로는 제1 요홈부(141a)가 중앙부에 형성되어 있으며, 제2 요홈부(141b)가 제1 요홈부(141a)와 돌출부(131a) 사이에 형성되어 있다. 그리고, 제1 요홈부(141a)에 선회 스크롤(12)의 몸체부(123)가 삽입된다. 제2 요홈부(141b)에는 메인 프레임(13)과 선회 스크롤(12)의 사이에 배치되어 선회 스크롤(12)의 자전을 방지하기 위한 올덤링(15)이 배치되어 있다.

또한, 상술한 압축부(10)에는 압축실(16)에서 압축된 냉매를 토출하는 토출 통로(미도시)가 형성되어 있다. 토출 통로 중에서 고압의 냉매를 토출하는 토출 통로는 일단이 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 고압의 냉매를 포함하는 공간에서 냉매를 토출하는 플레이트(112)의 관통공(112a)에 연결되고, 타단이 케이싱(30) 내의 메인 프레임(13)보다 아래쪽의 공간과 연결되어 있으며, 나아가 챔버(121a)에도 연결되어 있다. 또한, 토출 통로 중에서 중간압의 냉매를 토출하는 토출 통로는 일단이 고정 스크롤(11)과 선회 스크롤(12)로 둘러싸인 중간압의 냉매를 포함하는 공간에서 냉매를 토출하는 토출구(미도시)에 연결되고, 타단이 챔버(121b, 142a)에 연결되어 있다.

구동모터(20) 및 케이싱(30)에 대해서는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로 여기에서 설명은 생략한다.

또한, 스크롤 압축기(2)의 작동에 대해서도 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로 여기에서 설명은 생략한다.

한편, 이러한 스크롤 압축기(2)에 있어서, 선회 스크롤(12)은 가스의 압축 하중을 받아 기울어지려고 한다.

도 7a는 선회 스크롤이 받는 모멘트를 나타낸 사시도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(12)은 회전축(23)의 주축(231)으로부터 편심축(232)으로 편심 방향과 수평면 상에서 직교하는 방향으로부터 압축 하중 F_t을 받는다. 그러면, 선회 스크롤(12)에는 시점 A로부터 볼 때 시계 방향의 모멘트 M_S가 발생한다.

도 7b는 선회 스크롤이 기울어지려고 하는 형상을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7b는 도 7a의 시점 A로부터 볼 때, 선회 스크롤(12)이 기울어지려고 하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 선회 스크롤(12)은 압축 하중 F_t을 받아 시계 방향의 모멘트 하중을 발생시켜 기울어지려고 하고 있다.

한편, 서브 프레임(14)은 축으로부터 횡하중을 받고, 이에 따라 하중 방향으로 이동하려고 한다.

도 8은 서브 프레임에 동작하는 모멘트가 선회 스크롤에 동작하는 모멘트와 동일한 방향이 되는 경우의 스크롤 압축기의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

축에서의 횡하중 F_MJ를 지지하는 위치는 도 8에 도시된 바와 같이, 횡하중 F_MJ 와 관련해서 선회 스크롤(12)과는 반대측이라고 가정한다. 즉, 예를 들어, 메인 프레임(13)의 돌기부(135)가 서브 프레임(14)에 접촉함으로써, 서브 프레임(14)에 동작하는 반력 R_MJ가 도 8에 나타낸 위치에 발생했다고 가정한다. 그러면, 서브 프레임(14)에 동작하는 모멘트 M_F는 선회 스크롤(12)에 동작하는 모멘트 M_S와 동일하게 시계 방향이 되어 선회 스크롤(12)의 기울어짐을 효과적으로 억제할 수 없다.

그래서, 본 실시 예에서는 축에서의 횡하중을 이용하여 서브 프레임(14)에 선회 스크롤(12)과 반대 방향의 모멘트를 발생시켜 선회 스크롤(12)의 기울어짐을 억제한다. 이것은 서브 프레임(14)을 회전축(23)에 대략 직교하는 가상의 축을 중심으로 한 회전 방향 중에서 선회 스크롤(12)에 발생된 모멘트와는 반대 방향으로 변위 가능하게 하는 것의 일례이다.

도 9는 서브 프레임에 동작하는 모멘트가 선회 스크롤에 동작하는 모멘트와 반대 방향이 되는 경우의 스크롤 압축기의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

본 실시 형태에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 서브 프레임(14)을 축에서의 횡하중 F_MJ 과 관련해서 선회 스크롤(12)과 동일측에서 지지하는 구조로 되어 있다. 즉, 예를 들어 메인 프레임(13)의 내면에 형성되는 돌기부(136)가 서브 프레임(14)에 접촉함으로써, 서브 프레임(14)에 동작하는 반력 R_MJ를 도 9에 나타낸 위치에 발생시킨다. 이에 따라, 서브 프레임(14)에 반시계 방향의 모멘트 M_F를 발생시켜 선회 스크롤(12)의 기울어짐을 효과적으로 억제한다. 이것은 선회 스크롤이 받는 하중에 대한 유지 부재에서의 반력을 회전축에서의 하중을 받는 위치보다 선회 스크롤 측의 특정 위치에서 받을 수 있게 한 것의 일례이다. 여기서, 서브 프레임(14)에 동작하는 반력 R_MJ를 발생시키는 위치는 도 9의 L1과 L2 사이의 위치일 수 있다. L1은 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143)의 선회 스크롤(12) 측의 단부면 위치이다. 이 단면이 기울어져 있는 경우에는, 그 단부면의 가장 아래쪽 위치일 수 있다. L1은 지지 부재의 회전축 베어링의 선회 스크롤 측의 단부면 위치의 일례이다. 또한, L2는 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 선회랩(122)이 형성된 면의 위치이다. 다시 말하면, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)는 선회랩(122)이 형성되는 선회랩 형성면(121aa)을 포함할 수 있고, L2는 선회랩 형성면(121aa)의 위치이다. 이 면이 기울어져 있는 경우에는, 그 면의 가장 위쪽의 위치일 수 있다. L2는 선회 스크롤 받침판의 고정 스크롤과 치합되는 측의 면 위치의 일례이다.

또한, 서브 프레임(14)에 동작하는 반력 R_MJ를 도 9에 나타낸 위치에 발생 시키려면, 선회 스크롤(12)이 기울어지려고 했을 때, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131) 및 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)가 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133) 및 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143) 보다 먼저 접촉하는 구조일 수 있다. 즉, 서브 프레임(14)이 변위 과정에서 기울어지는 경우, 메인 프레임(13)의 돌기부(136) 및 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)가 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133) 및 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143)보다 먼저 접촉할 수 있다. 더 엄밀히 말하면, 서브 프레임(14)의 선회 스크롤(12)을 지지하는 스러스트 면이 고정 스크롤(11)의 스러스트 면과 대략 평행인 경우 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131) 및 서브 프레임(14)의 제1 원통상부(141)가 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133) 및 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143)보다 먼저 접촉하는 구조일 수 있다.

이를 위해서는, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)와 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141) 사이의 간격을 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133)와 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143) 사이의 간격보다 좁게 하면 된다. 이것은 회전축에서의 하중을 받는 위치에 관해서 선회 스크롤과 동일측에서 유지 부재와의 사이의 간격이 가장 좁은 특정 위치의 간격을 회전축에서의 하중을 받는 위치에 관해서 선회 스크롤과는 반대측에서 유지 부재와 사이의 간격이 좁은 위치의 간격보다 좁게 하는 것의 일례이다. 여기에, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)와 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141) 사이의 간격 위치는 도 9의 L1과 L2 사이의 위치로 하면 된다. L1은 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143)의 선회 스크롤(12) 측의 단부면 위치이다. 또한, 이 단부면이 기울어져 있는 경우, 그 단부면의 가장 하측에 위치해도 된다. L1은 지지 부재의 회전축 베어링의 선회 스크롤 측의 단부면 위치의 일례이다. 또한, L2는 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 선회랩(122)이 형성된 면의 위치이다. 이 면이 기울어져 있는 경우에는 그 면의 가장 상측의 위치로 해도 된다. L2는 선회 스크롤 받침판의 고정 스크롤과 치합되는 측의 면 위치의 일례이다.

또한, 본 실시 형태에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 서브 프레임(14)은 선회 스크롤(12)을 지지하는 선회 스크롤 지지면(144a)을 가지는 스러스트 베어링(thrust bearing)(144)을 포함할 수 있다. 스러스트 베어링(144)은 탄성 변형이 가능한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 서브 프레임(14)의 스러스트 베어링(144)은, 서브 프레임(14)의 스러스트 베어링(144)의 외주측이 선회 스크롤(12)이 기울어져 선회랩(122)이 형성되어 있지 않은 선회 스크롤(12)의 일 면에 접한 경우에 탄성을 발휘하는 형상일 수도 있다. 이를 통해, 스러스트 하중을 분산시켜 국소적인 접촉을 억제한다. 여기서, 도 9에 도시된 스러스트 베어링(144)의 형상은 어디까지나 예시이며, 탄성을 발휘할 수 있는 형상이면 어떠한 형상이라도 된다. 스러스트 베어링(144)은 지지 부재의 선회 스크롤을 지지하는 부분의 일례이고, 도 9의 스러스트 베어링(144)의 형상은 선회 스크롤이 기울어져 있음으로 인해 선회 스크롤 받침판의 고정 스크롤과 치합하지 않는 측의 면과 접촉한 경우에 탄성을 발휘하는 형상의 일례이다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 스크롤 압축기(2)의 올덤링(15)에 대한 실장 예에 대해 설명한다.

도 10은 스크롤 압축기의 제1 실장 예에 따른 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(2)의 제1 실장 예에 따른 압축부(10)는 도 1과 마찬가지로, 고정 스크롤(11)과, 선회 스크롤(12)과, 메인 프레임(13)과, 서브 프레임(14)과, 올덤링(15)을 포함할 수 있다. 그리고, 이 제1 실장 예에서는 올덤링(15)이 선회 스크롤(12) 및 서브 프레임(14)에 결합 내지 계합되어 있다. 구체적으로, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 하면에 2 개 1 쌍의 올덤링 안내홈(121g)이 대략 일직선 상에 형성되어 있다. 각 올덤링 안내홈(121g)에는 올덤링(15)의 링부(15a) 상면에 형성된 2 개 1 쌍의 키부(15b)가 각각 왕복 슬라이딩 가능하게 결합 내지 계합되어 있다. 또한, 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141)의 상면에 선회 스크롤(12)의 올덤링 안내홈(121g)과 대략 90°의 위상차를 갖는 2 개 1 쌍의 올덤링 안내홈(141g)이 대략 일직선 상에 형성되어 있다. 각 올덤링 안내홈(141g)에는 올덤링(15)의 링부(15a) 하면에 형성된 2 개 1 쌍의 키부(15c)가 각각 왕복 슬라이딩 가능하게 결합 내지 계합되어 있다. 이와 같이 구성된 올덤링(15)에 의해 선회 스크롤(12)은 자전하지 않고 선회 운동을 할 수 있도록 되어 있다.

도 11은 스크롤 압축기의 제2 실장 예에 따른 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(2)의 제2 실장 예에 따른 압축부(10)는 도 1과 마찬가지로, 고정 스크롤(11)과, 선회 스크롤(12)과, 메인 프레임(13)과, 서브 프레임(14)과, 올덤링(15)을 포함할 수 있다. 그리고, 이 제2 실장 예에서는 올덤링(15)이 선회 스크롤(12) 및 메인 프레임(13)에 결합 내지 계합되어 있다. 구체적으로, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 하면에 2 개 1 쌍의 올덤링 안내홈(121g)이 대략 일직선 상에 형성되어 있다. 각 올덤링 안내홈(121g)에는 올덤링(15)의 링부(15a) 상면에 형성된 2 개 1 쌍의 키부(15b)가 각각 왕복 슬라이딩 가능하게 결합 내지 계합되어 있다. 또한, 메인 프레임(13)의 제1 몸체부(131)의 상면에 선회 스크롤(12)의 올덤링 안내홈(121g)과 대략 90°의 위상차를 갖는 2 개 1 쌍의 올덤링 안내홈(131g)이 대략 일직선 상에 형성되어 있다. 각 올덤링 안내홈(131g)에는 올덤링(15)의 링부(15a) 하면에 형성된 2 개 1 쌍의 키부(15d)가 각각 왕복 슬라이딩 가능하게 결합 내지 계합되어 있다. 이와 같이 구성된 올덤링(15)에 의해 선회 스크롤(12)은 자전하지 않고 선회 운동을 할 수 있도록 되어 있다.

도 12는 스크롤 압축기의 제3 실장 예에 따른 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(2)의 제3 실장 예에 따른 압축부(10)는 도 1과 마찬가지로, 고정 스크롤(11)과, 선회 스크롤(12)과, 메인 프레임(13)과, 서브 프레임(14)과, 올덤링(15)을 포함할 수 있다. 그리고, 이 제3 실장 예에서는 올덤링(15)이 선회 스크롤(12) 및 고정 스크롤(11)에 결합 내지 계합되어 있다. 구체적으로, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 하면에 2 개 1 쌍의 올덤링 안내홈(121g)이 대략 일직선 상에 형성되어 있다. 각 올덤링 안내홈(121g)에는 올덤링(15)의 링부(15a) 상면에 형성된 2 개 1 쌍의 키부(15b)가 각각 왕복 슬라이딩 가능하게 결합 내지 계합되어 있다. 또한, 고정 스크롤(11)의 플레이트(112)의 하면에 선회 스크롤(12)의 올덤링 안내홈(121g)과 대략 90°의 위상차를 갖는 2 개 1 쌍의 올덤링 안내홈(112g)이 대략 일직선 상에 형성되어 있다. 각 올덤링 안내홈(112g)에는 올덤링(15)의 링부(15a) 상면에 형성된 2 개 1 쌍의 키부(15e)가 각각 왕복 슬라이딩 가능하게 결합 내지 계합되어 있다. 이와 같이 구성된 올덤링(15)에 의해 선회 스크롤(12)은 자전하지 않고 선회 운동을 할 수 있도록 되어 있다.

그런데, 선회 스크롤(12)을 지지하는 서브 프레임(14)이 회전축(23)을 따르는 방향으로만 변위 가능한 구성에서는 서브 프레임(14)에 동작하는 모멘트의 제어가 이루어지고 있지 않고 그 추세를 따르는 상태가 된다. 이것으로는 하면 스러스트 반력을 효과적으로 위치 결정할 수 없어 효과를 발휘하지 못한다. 이에 대해 본 실시 형태에서는 하면 스러스트 반력을 이상적인 위치로 결정할 수 있기 때문에, 효과를 극대화할 수 있게 된다.

또한 제2 실시 형태에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이의 2 개의 씰 부재에 의해 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14)으로 둘러싸인 공간을 형성하고 있다. 그리고, 이 공간에 압축 행정 중에 압축실(16)로부터 특정 압력(중간압)을 인도함으로써 서브 프레임(14)을 선회 스크롤(12)로 밀어붙이도록 할 수 있다. 이의 실현 방법으로는 주로 두 가지 방법이 있을 수 있으며, 이하 제1 변형 예 및 제2 변형 예로서 상세하게 설명한다.

도 13은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다. 다시 말하면, 도 13은 스크롤 압축기(2)의 제1 변형 예에 따른 압축부(10) 및 회전축(23)의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(2)의 제1 변형 예에 따른 압축부(10)는 도 6과 마찬가지로, 고정 스크롤(11)과, 선회 스크롤(12)과, 메인 프레임(13)과, 서브 프레임(14)을 포함할 수 있다. 선회 스크롤(12)은 고정 스크롤(11)에 대해 치합되어 선회함으로써 압축실(16)을 형성한다. 압축실(16)은 반경 방향의 관통공(111a)에서 화살표로 나타낸 바와 같이 저압의 냉매를 흡입하여 압축하고, 상하 방향의 관통공(112a)에서 화살표로 나타낸 바와 같이 고압의 냉매를 토출한다. 올덤링(15)에 대한 도시는 생략한다.

그리고, 압축부(10)에는 선회 스크롤(12)의 몸체부(123)와 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143) 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(171a)가 마련되어 있다. 이 제1 변형 예에서는 씰 부재(171a)를 마련함으로써, 챔버(171)를 형성하고, 챔버(171) 내를 고압으로 유지하고 있다.

또한, 압축부(10)에는, 메인 프레임(13) 및 서브 프레임(14) 사이에 챔버(172)가 형성되도록 메인 프레임(13) 및 서브 프레임(14) 사이의 갭을 밀봉하는 씰 부재(172a, 172b)가 마련될 수 있다. 메인 프레임(13)의 제2 몸체부(132)와 서브 프레임(14)의 제1 몸체부(141) 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(172a)가 마련되는 동시에, 메인 프레임(13)의 제3 몸체부(133)와 서브 프레임(14)의 제3 몸체부(143) 사이의 간격을 밀봉하는 씰 부재(172b)가 마련되어 있다. 이러한 씰 부재(172a, 172b)가 상술한 2 개의 씰 부재에 해당한다. 이 제1 변형 예에서는 씰 부재(172a, 172b)를 마련함으로써, 챔버(172)를 형성하고 있다.

또한, 압축부(10)에는, 압축실(16)에서 토출된 냉매를 챔버(172)로 안내하도록 통로(181, 182, 183)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 압축부(10)에는 압축실(16)로부터 특정 압력의 냉매를 챔버(172)로 유도하기 위한 제1 통로(181), 제2 통로(182), 및 제3 통로(183)가 마련되어 있다. 제1 통로(181)는 압축실(16)과 연통되도록 선회 스크롤(12)에 마련될 수 있다. 제1 통로(181)는 선회 스크롤(12) 내를 관통하는 통로이며, 선회 스크롤 내부 통로의 일례이다. 제1 통로(181)는 압축실(16)로부터 냉매를 도출시켜 유동시키며 냉매를 제2 통로(182)로 도입시킨다. 제2 통로(182)는 제1 통로(181) 및 제3 통로(183)를 연결하도록 고정 스크롤(11)에 마련될 수 있다. 제2 통로(182)는 고정 스크롤(11) 내를 관통하는 통로이며, 고정 스크롤 내부 통로의 일례이다. 제2 통로(182)는 제1 통로(181)로부터 도입된 냉매를 유동시켜서 제3 통로(183)로 도입시킨다. 제3 통로(183)는 챔버(172)와 연통되도록 메인 프레임(13)에 마련될 수 있다. 제3 통로(183)는 메인 프레임(13) 내를 관통하는 통로이며, 유지부재 내부 통로의 일례이다. 제3 통로(183)는 제2 통로(182)로부터 도입된 냉매를 유동시켜서 챔버(172)로 도입시킨다. 이로 인해 챔버(172) 내의 압력을 특정 중간압으로 유지하고 있다.

도 14는 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부에 있어서 선회 스크롤의 플레이트의 단부를 위쪽에서 본 상면도이다. 다시 말하면, 도 14는 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 단부를 위쪽에서 본 평면도이다.

플레이트(121)의 상면 영역 가운데 압축실(16)에 대면하는 영역(125a)(점선의 원호보다 우측의 영역)에 제1 통로(181)의 유입구(181a)가 마련되는 동시에, 고정 스크롤(11)의 몸체부(111)에 접하는 영역(125b)(점선의 원호보다 좌측의 영역)에 제1 통로(181)의 유출구(181b)가 마련되어 있다. 플레이트(121)를 위쪽에서 볼 때, 제1 통로(181)는 실제로 보이지 않지만, 도면에서는 이해를 돕기 위해 제1 통로(181)를 점선으로 나타내었다. 또한, 도면에서 제1 통로(181)의 유입구(181a)는 가장 외측의 인접하는 2 개의 선회랩(122)에 끼워진 영역에 마련했지만, 여기에 한정되지 않는다. 제1 통로(181)의 유입구(181a)를 마련하는 위치는 챔버(172)로 유도하고 싶은 중간압의 크기에 따라 적절하게 정해질 수 있다. 따라서, 압축실(16) 내의 원하는 중간압의 냉매는 제1 통로(181)로 흐르게 된다.

도 15는 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제1 변형 예의 압축부에 있어서 고정 스크롤의 몸체부를 아래쪽에서 본 하면도이다. 다시 말하면, 도 15는 고정 스크롤(11)의 몸체부(111)를 아래쪽에서 본 하면도이다.

몸체부(111)의 하면 영역 가운데, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)에 접하는 영역(115a)(점선 원호의 우측 영역)에 제2 통로(182)의 유입구(182a)가 마련되는 동시에, 메인 프레임(13)에 접하는 영역(115b)(점선 원호보다 좌측의 영역)에 제2 통로(182)의 유출구(182b)가 마련되어 있다. 또한, 고정 스크롤(11)의 몸체부(111)를 아래에서 볼 때 제2 통로(182)는 실제로 보이지 않지만, 도면에서는 이해를 돕기 위해 제2 통로(182)를 점선으로 나타내었다. 또한, 이 제1 변형 예에서는 제2 통로(182)의 유입구(182a)를 선회 스크롤(12)이 선회했을 때의 제1 통로(181)의 유출구(181b) 궤도(181c) 상의 한 지점에 마련하고 있다. 따라서, 유입구(181a)가 대면하는 압축실(16) 내의 특정 범위의 중간압 냉매가 제1 통로(181)에서 제2 통로(182)로 흐르게 된다.

도 16은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제2 변형 예의 압축부 및 회전축의 축방향 단면도이다. 다시 말하면, 도 16은 스크롤 압축기(2)의 제2 변형 예에 따른 압축부(10) 및 회전축(23)의 축방향 단면도이다.

스크롤 압축기(2)의 제2 변형 예에 따른 압축부(10)는 도 13에 나타낸 스크롤 압축기(2)의 제1 변형 예에 따른 압축부(10)에 있어서, 제1 통로(181)와 제2 통로(182)의 사이에 카운트보어부(184)를 마련한 것이다.

선회 스크롤(12)의 플레이트(121)의 단부를 위쪽에서 본 상면도에 대해서는, 제1 변형 예와 동일하므로 설명을 생략한다.

도 17은 제2 실시 형태에 따른 스크롤 압축기의 제2 변형 예의 압축부에 있어서 고정 스크롤의 몸체부를 아래쪽에서 본 하면도이다.

몸체부(111)의 하부 영역 가운데, 선회 스크롤(12)의 플레이트(121)에 접하는 영역(115a)(점선 원호의 우측 영역)에 제2 통로(182)의 유입구(182a)가 마련되는 동시에, 메인 프레임(13)에 접하는 영역(115b)(점선 원호보다 좌측 영역)에 제2 통로(182)의 유출구(182b)가 마련되어 있다. 또한, 고정 스크롤(11)의 몸체부(111)를 아래에서 볼 때 제2 통로(182)는 실제로 보이지 않지만, 도면에서는 이해를 돕기 위해 제2 통로(182)를 점선으로 나타내었다. 또한, 이 제2 변형 예에서는 제2 통로(182)의 유입구(182a)를 선회 스크롤(12)이 선회했을 때의 제1 통로(181)의 유출구(181b) 궤도(181c) 전체를 덮는 홈부의 일례로서 카운트보어부(184)에 접속하도록 마련하고 있다. 따라서, 유입구(181a)가 대면하는 압축실(16) 내의 중간압의 냉매는 항상 제1 통로(181)에서 제2 통로(182)로 흐르게 된다.

또한, 제2 변형 예에서는 제2 통로(182)의 유입구(182a)를 선회 스크롤(12)이 선회할 때의 제1 통로(181)의 유출구(181b)의 궤도(181c) 전체를 덮는 카운트보어부(184)에 접속하도록 마련했지만, 이에 한정되지 않는다. 제2 통로(182)의 유입구(182a)를 선회 스크롤(12)이 선회할 때의 제1 통로(181)의 유출구(181b)의 궤도(181c) 일부를 덮는 카운트보어부(184)에 접속하도록 마련할 수도 있다. 즉, 제2 통로(182)의 유입구(182a)가 선회 스크롤(12)이 선회하는 주기의 적어도 일부에 있어서 제1 통로(181)의 유출구(181b)와 연통하도록 할 수도 있다.

또한, 제1 변형 예 및 제2 변형 예에서는, 압축실(16)에서 냉매를 도출시켜 고정 스크롤(11) 내의 제2 통로(182)로 도입시키는 제1 통로(181)를 선회 스크롤(12) 내에 마련하고, 선회 스크롤(12) 내에 마련된 제1 통로(181)에서 도입된 냉매를 메인 프레임(13) 내의 제3 통로(183)로 도입시키는 제2 통로(182)를 고정 스크롤(11) 내에 마련한 구성을 전제로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 압축실(16)에서 냉매를 도출시켜 메인 프레임(13)의 제3 통로(183)로 직접 도입시키는 통로를 고정 스크롤(11) 내에 마련한 구성을 전제로 할 수도 있다. 이러한 구성을 전제로 한 경우, 제1 변형 예 및 제2 변형 예에서 언급된 제1 통로(181)와 제2 통로(182) 사이의 연통 타이밍의 제어는 불필요해진다.

또한, 제1 변형 예 및 제2 변형 예에서는, 도 6, 도 10, 도 12의 메인 프레임(13) 및 서브 프레임(14)의 형상을 전제로, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이의 간격을 씰 부재(172a, 172b)로 밀봉함으로써, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이에 챔버(172)를 형성하여 압축실(16)에서 챔버(172)로 중간압을 유도하도록 했지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 11의 메인 프레임(13) 및 서브 프레임(14)의 형상을 전제로, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이의 간격을 2 개의 씰 부재로 밀봉함으로써, 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이에 챔버를 형성하여 압축실(16)에서 이 챔버로 중간압을 유도하도록 할 수도 있다.

혹은, 제1 실시 형태의 메인 프레임(13) 및 서브 프레임(14)의 형상을 전제로, 도 2 내지 도 4의 챔버(142a)를 도 13 또는 도 16의 챔버(172)로 해서 압축실(16)에서 챔버(172)로 중간압을 유도할 수도 있다. 또한, 도 5의 챔버(142a)와 챔버(121b)로 이루어지는 공간을 도 13 또는 도 16의 챔버(172)로 해서 압축실(16)에서 챔버(172)로 중간압을 유도하도록 할 수도 있다.

이러한 의미에서 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이의 2 개소를 씰 부재(172a, 172b)로 밀봉함으로써 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이에 챔버(172)를 형성하여 압축실(16)에서 챔버(172)로 중간압을 유도하는 것은, 더 넓혀서 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이의 적어도 일부의 간격을 씰 기구로 밀봉함으로써 적어도 메인 프레임(13)과 서브 프레임(14) 사이에 내부 공간을 형성하여 압축실(16)에서 이 내부 공간으로 중간압을 유도하는 것으로 이해할 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1, 2: 스크롤 압축기
11: 고정 스크롤
12: 선회 스크롤
121: 플레이트
121a, 121b: 챔버
123: 몸체부
123c, 123d: 씰 부재
13: 메인 프레임
131, 132, 133, 134: 몸체부
134g, 134h: 안내부재
135, 136: 돌기부
14: 서브 프레임
141, 142, 143: 몸체부
141c, 141d, 141e, 141f: 씰 부재
142a: 챔버
142c, 142d: 씰 부재
144: 스러스트 베어링
15: 올덤링
16: 압축실
172: 챔버
172a, 172b: 씰 부재
181: 제1 통로
182: 제2 통로
183: 제3 통로
184: 카운트보어부

Claims

본체;
상기 본체의 내부에 고정되고, 고정랩을 가지는 고정 스크롤;
상기 고정 스크롤에 대하여 선회 운동하도록 마련되는 선회 스크롤로서, 상기 고정랩과 함께 압축실을 형성하는 선회랩을 가지는 선회 스크롤;
상기 고정 스크롤을 지지하도록 마련되는 메인 프레임; 및
상기 선회 스크롤의 중심으로부터 어긋난 위치에서 상기 선회 스크롤을 지지하도록 상기 메인 프레임의 내측에 배치되는 서브 프레임;을 포함하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 메인 프레임 및 상기 서브 프레임의 사이에는, 상기 서브 프레임이 상기 메인 프레임에 대해 변위 가능하도록 갭(gap)이 형성되는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 선회 스크롤이 결합되어 선회 운동하는 회전축을 더 포함하고,
상기 서브 프레임은, 상기 메인 프레임에 대해, 상기 회전축을 따라 연장되는 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향 중 적어도 하나를 따라 변위 가능하도록 마련되는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 선회 스크롤이 선회 운동할 수 있도록, 상기 메인 프레임에 형성되는 축 관통공에 삽입되어 상기 선회 스크롤에 결합되는 회전축을 더 포함하고,
상기 메인 프레임은, 상기 고정 스크롤을 지지하는 고정 스크롤 지지면을 가지는 제1 몸체부와, 상기 제1 몸체부의 하부에 위치하고, 상기 축 관통공을 가지는 제2 몸체부를 포함하고,
상기 서브 프레임은, 상기 메인 프레임의 제1 몸체부의 내측에 위치하는 제1 몸체부와, 상기 회전축 및 상기 메인 프레임의 제2 몸체부 사이에 위치하도록 상기 축 관통공에 삽입되는 제2 몸체부를 포함하고,
상기 메인 프레임의 제1 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제1 몸체부 사이와, 상기 메인 프레임의 제2 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제2 몸체부 사이에는 갭이 형성되는 스크롤 압축기.
제 4 항에 있어서,
상기 메인 프레임의 제1 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제1 몸체부 사이의 갭은, 상기 메인 프레임의 제2 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제2 몸체부 사이의 갭보다 작은 스크롤 압축기.
제 4 항에 있어서,
상기 서브 프레임은 상기 메인 프레임에 대해 변위 가능하도록 마련되고,
상기 메인 프레임의 제1 몸체부의 내면에는 상기 서브 프레임의 제1 몸체부와 접촉 가능한 돌기부가 형성되는 스크롤 압축기.
제 6 항에 있어서,
상기 서브 프레임이 변위 과정에서 기울어지는 경우, 상기 메인 프레임의 돌기부 및 상기 서브 프레임의 제1 몸체부는 상기 메인 프레임의 제2 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제2 몸체부보다 먼저 접촉하도록 마련되는 스크롤 압축기.
제 4 항에 있어서,
상기 서브 프레임은 상기 메인 프레임에 대해 변위 가능하도록 마련되고,
상기 서브 프레임은, 상기 서브 프레임의 제1 몸체부의 상부에 위치하고, 상기 선회 스크롤을 지지하는 선회 스크롤 지지면을 가지는 스러스트 베어링(thrust bearing)을 더 포함하고,
상기 스러스트 베어링은 탄성 변형이 가능한 형상을 가지는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 선회 스크롤의 자전을 방지하도록 마련되는 올덤링(Oldam Ring)을 더 포함하고,
상기 올덤링은, 상기 선회 스크롤 및 상기 서브 프레임에 결합되는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 선회 스크롤의 자전을 방지하도록 마련되는 올덤링을 더 포함하고,
상기 올덤링은, 상기 선회 스크롤 및 상기 메인 프레임에 결합되는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 선회 스크롤의 자전을 방지하도록 마련되는 올덤링을 더 포함하고,
상기 올덤링은, 상기 선회 스크롤 및 상기 고정 스크롤에 결합되는 스크롤 압축기.
제 2 항에 있어서,
상기 메인 프레임 및 상기 서브 프레임 사이에 챔버가 형성되도록 상기 메인 프레임 및 상기 서브 프레임 사이의 갭을 밀봉하는 씰(seal) 부재를 더 포함하는 스크롤 압축기.
제 12 항에 있어서,
상기 압축실에서 토출된 냉매를 상기 챔버로 안내하도록 마련되는 통로를 더 포함하는 스크롤 압축기.
제 13 항에 있어서,
상기 통로는,
상기 압축실과 연통되도록 상기 선회 스크롤에 마련되는 제1 통로;
상기 챔버와 연통되도록 상기 메인 프레임에 마련되는 제2 통로; 및
상기 제1 통로 및 상기 제2 통로를 연결하도록 상기 고정 스크롤에 마련되는 제3 통로;를 포함하는 스크롤 압축기.
제 14 항에 있어서,
상기 제1 통로의 유출구는 상기 선회 스크롤의 선회 운동에 따라 궤도를 형성하고,
상기 제3 통로의 유입구는 상기 궤도 상에 위치하는 스크롤 압축기.
본체;
상기 본체의 내부에 고정되고, 고정랩을 가지는 고정 스크롤;
상기 고정 스크롤에 대하여 선회 운동하도록 마련되는 선회 스크롤로서, 상기 고정랩과 함께 압축실을 형성하는 선회랩을 가지는 선회 스크롤;
상기 선회 스크롤이 결합되어 선회 운동하는 회전축;
상기 고정 스크롤을 지지하도록 마련되는 메인 프레임; 및
상기 메인 프레임의 내측에 상기 메인 프레임으로부터 이격되게 배치되는 서브 프레임;을 포함하는 스크롤 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 회전축의 축방향으로 상부에 위치하는 상기 메인 프레임의 상단부 및 상기 서브 프레임의 상단부 사이의 갭은, 상기 회전축의 축방향으로 하부에 위치하는 상기 메인 프레임의 하단부 및 상기 서브 프레임의 하단부 사이의 갭보다 작은 스크롤 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 회전축은 상기 메인 프레임에 형성되는 축 관통공을 관통하여 상기 선회 스크롤에 결합되고,
상기 메인 프레임은, 상기 고정 스크롤을 지지하는 고정 스크롤 지지면을 가지는 제1 몸체부와, 상기 제1 몸체부의 하부에 위치하고, 상기 축 관통공을 가지는 제2 몸체부를 포함하고,
상기 서브 프레임은, 상기 메인 프레임의 제1 몸체부의 내측에 위치하는 제1 몸체부와, 상기 회전축 및 상기 메인 프레임의 제2 몸체부 사이에 위치하도록 상기 축 관통공에 삽입되는 제2 몸체부를 포함하고,
상기 메인 프레임의 제1 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제1 몸체부 사이의 갭은, 상기 메인 프레임의 제2 몸체부 및 상기 서브 프레임의 제2 몸체부 사이의 갭보다 작은 스크롤 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 서브 프레임은 상기 메인 프레임에 대해 변위 가능하도록 마련되고,
상기 메인 프레임의 내면에는 상기 서브 프레임과 접촉 가능한 돌기부가 형성되는 스크롤 압축기.
제 19 항에 있어서,
상기 선회 스크롤은, 상기 선회랩이 형성되는 선회랩 형성면을 가지는 플레이트를 포함하고,
상기 서브 프레임은, 상기 선회 스크롤과 마주하는 제1 몸체부와, 상기 제1 몸체부보다 작은 너비를 가지도록 상기 제1 몸체부의 하부에 위치하는 제2 몸체부를 포함하고,
상기 돌기부는, 상기 회전축의 축방향으로 상기 선회랩 형성면 및 상기 서브 프레임의 제2 몸체부의 상단부 사이에 위치하도록 상기 메인 프레임의 내면으로부터 돌출 형성되는 스크롤 압축기.