이하, 본 발명에 따른 스크롤 압축기를 첨부 도면에 도시된 실시 상태의 예에 따라 상세하게 설명한다.
이미 서두에서 설명한 바와 같이, 스크롤 압축기는 냉매가 흡입되는 경로에 따라 고압식 스크롤 압축기와 저압식 스크롤 압축기로 구분될 수 있다. 이하에서는 고저압 분리판 케이싱의 내부 공간이 고저압 분리판에 의해 저압부와 고압부로 분리되며, 냉매 흡입관이 저압부에 연통되는 저압식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다.
또한, 스크롤 압축기는 배압 방식에 따라 비선회 스크롤을 선회 스크롤 쪽으로 가압하는 비선회 배압 방식과 선회 스크롤을 비선회 스크롤 쪽으로 가압하는 선회 배압 방식으로 구분될 수 있다. 이하에서는 비선회 배압 방식에 따른 스크롤 압축기를 중심으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 선회 배압 방식에서도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 스크롤 압축기는 회전축이 지면에 대해 수직하게 배치되는 종형 스크롤 압축기와 회전축이 지면에 대해 평행하게 배치되는 횡형 스크롤 압축기로 구분될 수도 있다. 예를 들어 종형 스크롤 압축기에서 상측은 지면에 대해 반대 쪽을, 하측은 지면을 향하는 쪽으로 정의될 수 있다. 이하에서는 종형 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명은 횡형 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 스크롤 압축기는 전동부에 대한 압축부의 상대 위치에 따라 상부 압축식과 하부 압축식으로 구분될 수도 있다. 이하에서는 종형이면서 압축부가 전동부의 상측에 위치하는 상부 압축식 스크롤 압축기를 중심으로 하여 설명한다.
또한, 스크롤식 압축기는 선회 스크롤의 선회 방식에 따라 고정 반경식과 가변 반경식으로 구분될 수 있다. 이하에서는 가변 반경식의 스크롤 압축기를 중심으로 설명한다.
도 1은, 전술한 바와 같이, 본 발명의 한가지 실시 상태의 예에 따른 스크롤 압축기의 내부를 보인 종단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 상태의 예에 따른 스크롤 압축기에 있어서, 케이싱(110)의 하반부에는 전동부를 이루는 구동 모터(120)가 구비되고, 이 구동 모터(120)의 상측에는 압축부를 이루는 메인 프레임(130), 비선회 스크롤(140), 선회 스크롤(150) 및 배압실 조립체(160)가 구비된다. 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 원통형이고, 전술한 구동 모터(120)와 메인 프레임(130)이 내주면에 삽입되어 고정된다. 원통쉘(111)의 상반부에는 터미널 브라켓(미도시)이 결합된다. 터미널 브라켓에는 외부 전원을 구동 모터(120)에 전달하기 위한 터미널(미도시)이 관통되어 결합된다. 원통쉘(111)의 상반부, 예를 들어 구동 모터(120)의 상측에는 후술하게 될 냉매 흡입관(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 후술하는 고저압 분리판(115)의 테두리가 삽입되어 원통쉘(111)과 상부캡(112)에 함께 용접 결합된다. 원통쉘(111)과 하부캡(113)의 사이에는 후술하는 지지 브라켓의 테두리가 삽입되어 원통쉘(111)과 하부캡(113)에 함께 용접 결합된다. 이에 따라 케이싱(110)의 내부 공간이 밀봉될 수 있다.
고저압 분리판(115)의 테두리는 전술한 바와 같이, 케이싱(110)에 용접 결합된다. 고저압 분리판(115)의 중앙부는 상부캡(112)의 상측면을 향해 돌출되도록 절곡되어 후술하는 배압실 조립체(160)의 상측에 배치된다. 고저압 분리판(115)보다 하측에는 냉매 흡입관(117)이, 상측에는 냉매 토출관(118)이 각각 연통된다. 이에 따라 고저압 분리판(115)의 하측은 흡입 공간을 이루는 저압부(110a)가, 상측에는 토출 공간을 이루는 고압부(110b)가 각각 형성될 수 있다.
냉매 흡입관(117)은 원통쉘(111)을 반경 방향으로 관통하여 결합되는데, 이 때 상기 냉매 흡입관(117)의 출구(117a)는 압축부를 향해 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들어 냉매 흡입관(117)의 출구(117a)는 후술하는 메인 프레임(130)의 메인 플랜지부(131) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 냉매 흡입관(117)을 통해 저압부(110a)로 흡입되는 일부의 냉매는 압축실(V)을 향해 상측으로 이동하여 곧바로 흡입되는 반면, 나머지 냉매는 전동부를 향해 하측으로 이동하여 전동부를 이루는 구동 모터(120)를 냉각할 수 있다. 냉매 흡입관(117)의 관통위치에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
냉매 토출관(118)은 상부캡(112)을 반경 방향으로 관통하여 결합되는데, 이 때 상기 냉매 흡입관(117)의 출구(117a)는 고저압 분리판(115)의 외측면을 마주보도록, 더 정확하게는 상부캡(112)의 내주면과 고저압 분리판(115)의 외주면 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 후술하는 실링 플레이트(1151)의 고저압 연통 구멍(1151a)을 통과하는 냉매는 고저압 분리판(115)의 외주면을 따라 이동한 후 냉매 토출관(118)을 통해 압축기 외부로 배출될 수 있다.
또한, 고저압 분리판(115)의 중앙에는 관통 구멍(115a)이 형성된다. 관통 구멍(115a)에는 후술하는 플로팅 플레이트(165)가 착탈되는 실링 플레이트(1151)가 삽입되어 결합된다. 저압부(110a)와 고압부(110b)는 플로팅 플레이트(165)와 실링 플레이트(1151)의 착탈에 의해 차단되거나 또는 실링 플레이트(1151)의 고저압 연통 구멍(1151a)을 통해 연통될 수 있다.
실링 플레이트(1151)는 환형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실링 플레이트(1151)의 중앙에는 저압부(110a)와 고압부(110b)를 연통시키는 고저압 연통 구멍(1151a)이 형성된다. 플로팅 플레이트(165)는 고저압 연통 구멍(1151a)의 둘레를 따라 착탈될 수 있다. 이에 따라, 플로팅 플레이트(165)가 배압력에 따라 회전축의 축방향으로 승강되면서 실링 플레이트(1151)의 고저압 연통 구멍(1151a)의 둘레에 착탈되고, 이 과정에서 저압부(110a)와 고압부(110b) 사이가 실링되거나, 또는 연통될 수 있다.
또한, 하부캡(113)은 저압부(110a)를 이루는 원통쉘(111)의 하반부와 함께 오일 저장 공간(110c)을 형성한다. 다시 말해 오일 저장 공간(110c)은 저압부(110a)의 하반부에 형성되며, 저압부(110a)의 일부를 이루게 된다. 오일 저장 공간(110c)에는 후술하는 오일 픽업(126)이 잠기고, 압축기의 운전시 오일 픽업(126)에 의해 오일 저장 공간(110c)에 저장된 오일이 펌핑되어 회전축(125)의 오일 유로(125b)를 통해 습동부로 공급된다.
다음으로 구동 모터에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 본 발명의 한가지 실시 상태의 예에 따른 구동 모터(120)는 저압부(110a)의 하반부에 설치되며, 고정자(121) 및 회전자(122)를 포함한다. 고정자(121)는 원통쉘(111)의 내벽면에 열간 압입으로 고정되고, 회전자(122)는 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 마련된다.
고정자(121)는 고정자 코어(1211) 및 고정자 코일(1212)을 포함한다.
고정자 코어(1211)는 원통형으로 형성되고, 원통쉘(111)의 내주면에 열간 압입으로 고정된다. 고정자 코일(1212)은 고정자 코어(1211)에 권선되고, 케이싱(110)에 관통 결합되는 터미널(미도시)을 통해 외부 전원과 전기적으로 연결될 수 있다.
회전자(122)는 회전자 코어(1221) 및 영구 자석(1222)을 포함한다.
회전자 코어(1221)는 원통형으로 형성되어 고정자 코어(1211)의 내부에 소정의 공극만큼 간격을 두고 회전 가능하게 삽입된다. 영구 자석(1222)은 회전자 코어(1222)의 내부에 원주 방향을 따라 미리 설정한 간격으로 매립된다.
또한, 회전자 코어(1221)의 중심에는 회전축(125)이 압입되어 결합된다. 회전축(125)의 상단에는 편심핀부(125a)가 구비되어 후술하는 선회 스크롤(150)이 편심지게 결합된다. 이에 따라 구동 모터(120)의 회전력이 회전축(125)을 통해 선회 스크롤(150)에 전달될 수 있다.
한편, 회전축(125)의 하단은 회전자(122)에 결합되고 상단은 후술하는 선회 스크롤(150)에 결합된다. 이에 따라 구동 모터(120)의 회전력은 회전축(125)을 통해 선회 스크롤(150)에 전달된다.
회전축(125)의 내부에는 오일 유로(125b)가 관통되어 형성되고, 회전축(125)의 하단에는 케이싱(110)의 오일 저장 공간(110c)에 저장된 오일을 흡상하기 위한 오일 픽업(126)이 구비된다. 이에 따라 케이싱(110)의 하부에 저장된 오일은 회전축(125)의 오일 유로(125b)를 따라 흡상되어 선회 공간부(133)로 이동하게 되고, 이 오일은 압력차 및/또는 선회 공간부(133)에서 선회하는 회전축 결합부(153)와의 충돌에 의해 비산되어 이웃하는 부재들 사이의 베어링면으로 공급되게 된다. 오일 픽업(126)은 원심 펌프, 점성 펌프, 기어 펌프 등 다양하게 적용될 수 있다. 도 1은 원심 펌프가 적용된 예를 도시하고 있다. 원심 펌프를 적용할 경우 제조 비용이 절감될 수 있다.
다음으로 메인 프레임에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 본 발명의 한 가지 실시 상태의 예에 따른 메인 프레임(130)은 케이싱(110)의 내부에 고정된다. 구체적으로 설명하자면, 메인 프레임(130)은 구동 모터(120)의 상측에 설치되고, 원통쉘(111)의 내벽면에 열간 압입으로 고정되거나 용접되어 고정된다.
본 발명의 실시 상태의 예에 따른 메인 프레임(130)은 메인 플랜지부(131), 메인 베어링부(132), 선회 공간부(133), 스크롤 지지부(134), 올담링 지지부(135) 및 프레임 고정부(136)를 포함한다.
메인 플랜지부(131)는 환형으로 형성되어 케이싱(110)의 저압부(110a)에 수용된다. 메인 플랜지부(131)의 외경은 원통쉘(111)의 내경보다 작게 형성되어 메인 플랜지부(131)의 외주면은 원통쉘(111)의 내주면으로부터 이격된다. 그러나, 메인 플랜지부(131)의 외주면으로부터 후술하는 프레임 고정부(136)가 반경 방향으로 돌출된다. 프레임 고정부(136)의 외주면은 케이싱(110)의 내주면에 밀착되어 고정된다. 이에 따라 프레임(130)은 케이싱(110)에 대해 고정 결합된다.
메인 베어링부(132)는 메인 플랜지부(131)의 중심부 하면에서 구동 모터(120) 쪽을 향해 하향 돌출된다. 메인 베어링부(132)는 원통형으로 된 축수 구멍(132a)이 회전축의 축방향으로 관통된다. 축수 구멍(132a)의 내주면에는 회전축(125)이 삽입되어 반경 방향으로 지지된다.
선회 공간부(133)는 메인 플랜지부(131)의 중심부에서 메인 베어링부(132)를 향해 소정의 깊이와 외경으로 함몰된다. 선회 공간부(133)는 후술하는 선회 스크롤(150)에 구비되는 회전축 결합부(153)의 외경보다 크게 형성된다. 이에 따라 회전축 결합부(153)는 선회 공간부(133)의 내부에서 선회 가능하게 수용될 수 있다.
또한, 선회 공간부(133)의 내부에는 회전축(125)을 통해 흡상되는 오일이 일시적으로 저장되고, 이 오일은 메인 베어링부(132)와 회전축(125)의 사이 및/또는 스크롤 지지부(134)와 선회 스크롤(150)의 사이로 공급될 수 있다.
스크롤 지지부(134)는 메인 플랜지부(131)의 상면에서 선회 공간부(133)의 주변 둘레를 따라 환형으로 형성된다. 이에 따라 스크롤 지지부(134)는 후술하는 선회 경판부(151)의 하면이 회전축의 축방향으로 지지된다.
올담링(oldham ring) 지지부(135)는 메인 플랜지부(131)의 상면에서 스크롤 지지부(134)의 외주면을 따라 환형으로 형성된다. 이에 따라 올담링(170)은 올담링 지지부(135)에 삽입되어 선회 가능하게 수용된다.
프레임 고정부(136)는 올담링 지지부(135)의 외곽에서 반경 방향으로 연장된다. 프레임 고정부(136)는 환형으로 연장되거나 또는 원주 방향을 따라 소정의 간격만큼 이격되는 복수 개의 돌부로 연장된다. 도 1은 프레임 고정부(136)가 원주 방향을 따라 복수 개의 돌부로 형성된 예를 도시하고 있다.
예를 들어, 복수 개의 프레임 고정부(136)는 후술하게 될 비선회 스크롤(140)의 가이드 돌부(144)와 각각 회전축의 축방향으로 마주보도록 배치되고, 각각의 프레임 고정부(136)에는 후술하는 가이드 삽입 구멍(144a)과 회전축의 축방향으로 대응되는 각각의 볼트 체결 구멍(136a)이 회전축의 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다.
볼트 체결 구멍(136a)의 내경은 가이드 삽입 구멍(144a)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 볼트 체결 구멍(136a)의 상면 주변에는 가이드 삽입 구멍(144a)의 내주면에서 연장되는 단차면(段差面)이 형성되며, 이 단차면에 가이드 삽입 구멍(144a)을 통과한 가이드 부시(137)가 얹혀져 프레임 고정부(136)에 회전축의 축방향으로 지지될 수 있다.
가이드 부시(137)는 볼트 삽입 구멍이 회전축의 축방향으로 관통되는 원통형으로 형성될 수 있다. 각각의 가이드 볼트(138)는 가이드 부시(137)의 볼트 삽입 구멍을 관통하여 프레임 고정부(136)의 볼트 체결 구멍(136a)에 각각 체결될 수 있다. 이에 따라, 비선회 스크롤(140)은 메인 프레임(130)에 회전축의 축방향으로는 미끄러지게 지지되고 반경 방향으로는 고정될 수 있다.
도 1에 도시된 예에 따라, 메인 프레임(130)은 탄성 부재 지지부(139)를 더 포함할 수 있다. 이에 대하여는 아래에서 별도로 설명한다.
다음으로 비선회 스크롤에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 본 발명의 한 가지 실시 상태의 예에 따른 비선회 스크롤(140)은 선회 스크롤(150)을 사이에 두고 메인 프레임(130)의 상부에 배치된다. 비선회 스크롤(140)은 메인 프레임(130)에 고정 결합될 수도 있고, 상하방향으로 이동 가능하게 결합될 수도 있다. 도 1은 비선회 스크롤(140)이 메인 프레임(130)에 대해 회전축의 축방향으로 이동 가능하게 결합되는 예를 도시하고 있다.
본 발명의 실시 상태의 예에 따른 비선회 스크롤(140)은 비선회 경판부(141), 비선회 랩(142), 비선회 측벽부(143) 및 가이드 돌부(144)(도 3 참조)를 포함한다.
비선회 경판부(141)는 원판 모양으로 형성되어 케이싱(110)의 저압부(110a)에서 횡방향으로 배치된다. 비선회 경판부(141)의 중앙부에는 토출구(141a), 바이패스 구멍(141b), 스크롤측 배압 구멍(141c)(도 3 참조)이 각각 회전축의 축방향으로 관통된다.
토출구(141a)는 비선회 랩(142)의 내측 및 외측에 형성되는 양쪽 압축실(V)의 토출압실(미부호)이 서로 연통되는 위치에 형성된다. 바이패스 구멍(141b)은 양쪽 압축실(V)에 각각 연통되도록 형성된다. 스크롤측 배압 구멍(이하, 제1 배압 구멍)(141c)은 토출구(141a) 및 바이패스 구멍(141b)으로부터 이격된다.
비선회 랩(142)은 선회 스크롤(150)을 마주보는 비선회 경판부(141)의 하면에서 회전축의 축방향으로 설정된 높이만큼 연장되도록 하되, 토출구(141a)의 주변에서 비선회 측벽부(143)를 향해 나선형으로 수회 감기도록 연장된다. 비선회 랩(142)은 후술하는 선회 랩(152)과 대응하도록 형성함으로써, 선회 랩(152)과의 사이에 두 개가 한 쌍을 이루는 압축실(V)을 형성할 수 있다.
비선회 측벽부(143)는 비선회 랩(142)을 감싸도록 비선회 경판부(141)의 하면 가장자리에서 회전축의 축방향으로 연장되어 환형으로 형성된다. 비선회 측벽부(143)의 외주면 일측에는 반경 방향으로 관통되는 흡입구가 형성될 수 있다.
예를 들어, 흡입구는 후술하는 복수 개의 가이드 돌부(144) 사이에서 원주 방향을 따라 설정된 길이만큼 연장되는 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 냉매 흡입관(117)을 통해 흡입되는 냉매는 가이드 돌부(144)를 통과하여 흡입구로 신속하게 흡입될 수 있다.
비선회 스크롤(140)은 선회 스크롤(150)을 사이에 두고 메인 프레임(130)의 일측면에 구비되며, 외주면에서 반경 방향으로 연장되는 가이드 돌부(144)를 구비하고 있어 메인 프레임(130)에 대하여 축방향으로 이동 가능하게 지지된다.
가이드 돌부(144)는 비선회 측벽부(143)의 하측 외주면에서 반경 방향으로 연장될 수 있다. 가이드 돌부(144)는 한 개의 환형으로 형성될 수도 있고, 복수 개가 원주 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성될 수도 있다. 여기서는 복수 개의 가이드 돌부(144)가 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 형성되는 예를 중심으로 하여 설명한다.
복수 개의 가이드 돌부(144)에는 회전축의 축방향으로 관통되는 가이드 삽입 구멍(144a)이 각각 형성되고, 가이드 삽입 구멍(144a)은 메인 프레임(130)의 프레임 고정부(136)에 구비된 볼트 체결 구멍(136a)과 동일축선상에 형성될 수 있다.
가이드 삽입 구멍(144a)에는 가이드 부시(137)가 삽입 및 배치되어 프레임 고정부(136)의 상면에 회전축의 축방향으로 지지될 수 있다.
한편, 복수 개의 가이드 돌부(144) 중에서 일부의 가이드 돌부(144)에는 후술하는 올담링(170)의 제1 키(173)가 반경 방향으로 미끄러지게 삽입되는 제1 키홈(1441)(도 3 참조)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 키홈(1441)은 원주 방향을 따라 반대쪽에 배치되는 2개의 가이드 돌부(144)에 각각 형성될 수 있다. 이에 따라 2개의 제1 키홈(1441)은 원주 방향을 따라 대략 180°의 위상차를 두고 배치될 수 있다.
제1 키홈(1441)은 각각 반경 방향으로 연장되어 외주측은 개구되는 반면 내주측은 폐쇄된 반원 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 올담링 지지부(135)에 저장된 오일의 일부가 개구된 제1 키홈(1441)의 외주 측으로 유입되어 제1 키홈(1441)과 제1 키(173) 사이를 윤활할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 비선회 스크롤(140)은 탄성 부재 돌부 및 비선회 연결부를 더 포함할 수 있다. 이에 대하여는 아래에서 별도로 설명한다.
다음으로 선회 스크롤에 대하여 설명한다.
다시 도 1에 돌아가 보면, 선회 스크롤(150)은 메인 프레임(130)에 회전축(125)의 축방향으로 지지되어 선회 운동을 한다. 구체적으로, 선회 스크롤(150)은 회전축(125)에 결합되어 메인 프레임(130)의 상면에 배치된다. 예를 들어 선회 스크롤(150)은 메인 프레임(130)과 비선회 스크롤(140)의 사이에 구비된다. 메인 프레임(130)과의 사이에는 자전방지기구인 올담링(170)이 구비된다. 이에 따라 선회 스크롤(150)은 회전운동이 구속되면서 비선회 스크롤(140)에 대해 선회 운동을 하게 된다.
구체적으로, 선회 스크롤(150)은, 선회 경판부(151), 선회 랩(152) 및 회전축 결합부(153)를 포함한다.
선회 경판부(151)는 대략 원판 형상으로 형성된다. 선회 경판부(151)는 메인 프레임(130)의 스크롤 지지부(134)에 회전축의 축방향으로 지지된다. 이에 의하여 선회 경판부(151)와 이를 마주보는 스크롤 지지부(134)는 축방향 베어링면(미부호)을 형성한다.
선회 경판부(151)의 하면에는 후술하는 올담링(170)의 제2 키(172)가 미끄러지게 삽입되는 제2 키홈(1511)이 형성될 수 있다. 제2 키홈(1511)은 앞서 설명한 제1 키홈(1441)과 마찬가지로 원주 방향을 180°의 위상차를 두고 배치되는데, 제1 키홈(1441)과는 원주 방향을 따라 대략 90°의 위상차를 두고 배치될 수 있다.
또한, 제2 키홈(1511)의 외주측은 개구되는 반면 내주측은 막힌 반원 형상으로 형성될 수 있다. 제2 키홈(1511)중에서 냉매 흡입관(117)에 인접한 제2 키홈(1511)의 내주측, 즉 제2 키홈(1511)의 반경 방향 내측면에는 선회 공간부(133)와 연통되는 제2 급유 통로의 제2단이 관통될 수 있다.
선회 랩(152)은 비선회 랩(142)과 함께 압축실(V)을 형성한다. 선회 랩(152)은 비선회 스크롤(140)을 마주보는 선회 경판부(151)의 상면에서 소정의 높이로 돌출되어 나선형으로 형성된다. 선회 랩(152)은 후술하는 비선회 스크롤(140)의 비선회 랩(142)과 맞물려 선회 운동을 하도록 그 비선회 랩(142)에 대응하도록 형성된다.
회전축 결합부(153)는 선회 경판부(151)의 하면에서 메인 프레임(130)을 향해 돌출된다. 회전축 결합부(153)는 내주면이 원통 형상으로 형성되어 부시 베어링으로 된 선회 베어링(미도시)이 압입될 수 있다.
선회 베어링의 내부에는 슬라이딩 부시(155)가 회전 가능하게 삽입되는데, 슬라이딩 부시(155)의 내부에는 앞서 설명한 회전축(125)의 편심핀부(125a)가 미끄러지게 삽입된다. 이에 따라 구동 모터(120)의 회전력이 회전축(125)의 편심핀부(125a)와 슬라이딩 부시(155)를 통해 회전축 결합부(153)에 전달되고, 회전축 결합부(153)에 전달된 회전력은 올담링(170)에 의해 제한되어 선회 스크롤(150)을 선회시키게 된다.
이 때, 편심핀부(125a)와 슬라이딩 부시(155)는 선회 스크롤(150)에 의해 발생되는 원심력과 압축실(V)의 압력차에 의해 반경 방향으로 미끄러지면서 선회 스크롤(150)의 선회 반경이 가변될 수 있다. 이를 통해 압축실(V)에서의 과압축이 발생하는 경우 압축실(V) 사이의 누설을 허용하여 과압축을 해소함으로써 랩손상을 미연에 방지할 수 있다.
다음으로 배압실 조립체에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시 상태의 예에 따른 배압실 조립체(160)가 비선회 스크롤(140)의 상측에 구비된다. 이에 따라, 배압실(160a)의 배압력(정확하게는 배압력이 배압실에 작용하는 힘)이 비선회 스크롤(140)에 작용하게 된다. 다시 말해 비선회 스크롤(140)은 배압력에 의해 선회 스크롤(150)을 향하는 방향으로 눌려 압축실(V)을 실링하게 된다.
구체적으로, 배압실 조립체(160)는 배압 플레이트(161) 및 플로팅 플레이트(165)를 포함한다. 배압 플레이트(161)는 비선회 경판부(141)의 상면에 결합된다. 플로팅 플레이트(165)는 배압 플레이트(161)에 미끄러지게 결합되어 그 배압 플레이트(161)와 함께 배압실(160a)을 형성할 수 있다.
배압 플레이트(161)는 고정판부(1611), 제1 환형벽부(1612) 및 제2 환형벽부(1613)를 포함한다.
고정판부(1611)는 중앙이 비어 있는 환형의 판 형태로 형성된다. 플레이트측 배압 구멍(이하, 제2 배압 구멍)(1611a)이 회전축의 축방향으로 관통된다. 제2 배압 구멍(1611a)은 제1 배압 구멍(141c)을 통해 압축실(V)에 연통된다. 이에 따라 제2 배압 구멍(1611a)은 제1 배압 구멍(141c)과 함께 압축실(V)과 배압실(160a) 사이를 연통시킨다.
제1 환형벽부(1612) 및 제2 환형벽부(1613)는 고정판부(1611)의 상면에서 그 고정판부(1611)의 내주면 및 외주면을 둘러싼다. 이에 따라, 제1 환형벽부(1612)의 외주면과 제2 환형벽부(1613)의 내주면, 고정판부(1611)의 상면, 그리고 플로팅 플레이트(165)의 하면은 환형으로 된 배압실(160a)을 형성하게 된다.
제1 환형벽부(1612)에는 비선회 스크롤(140)의 토출구(141a)와 연통되는 중간 토출구(1612a)가 형성된다. 중간 토출구(1612a)의 안쪽에는 체크 밸브(이하, 토출 밸브)(145)가 미끄러지게 삽입되는 밸브 안내홈(1612b)이 형성된다. 밸브 안내홈(1612b)의 중심부에는 역류 방지 구멍(1612c)이 형성된다. 이에 따라 토출 밸브(145)는 토출구(141a)와 중간 토출구(1612a) 사이를 선택적으로 개폐하여 토출된 냉매가 압축실로 역류하는 것을 차단하게 된다.
플로팅 플레이트(165)는 환형으로 형성되며, 배압 플레이트(161)보다 가벼운 재질로 제작될 수 있다. 이에 따라, 플로팅 플레이트(165)는 배압실(160a)의 압력에 따라 배압 플레이트(161)에 대해 회전축의 축방향으로 이동하면서 고저압 분리판(115)의 하측면과 착탈 가능하게 결합된다. 예를 들어 플로팅 플레이트(165)가 고저압 분리판(115)에 접하게 되면, 토출된 냉매가 저압부(110a)로 누설되지 않고 고압부(110b)로 토출되도록 밀폐하는 역할을 하게 된다. 도 2에서 미설명 부호인 171은 링 본체이다.
이상에서 설명한 본 발명의 한 가지 실시 상태의 예에 따른 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.
즉, 전원이 고정자(121)의 고정자 코일(1212)에 인가되면, 회전자(122)가 회전축(125)과 함께 회전하게 된다. 그러면, 회전축(125)에 결합된 선회 스크롤(150)이 비선회 스크롤(140)에 대해 선회 운동을 일으키게 되고, 선회 랩(152)과 비선회 랩(142)의 사이에는 두 개가 한 쌍을 이루는 압축실(V)이 형성된다.
이 압축실(V)은 선회 스크롤(150)의 선회 운동에 따라 각각 바깥쪽에서 안쪽으로 이동하면서 점차 체적이 감소된다. 이때 냉매는 냉매 흡입관(117)을 통해 케이싱(110)의 저압부(110a)로 흡입되고, 이 냉매의 일부는 양쪽 압축실(V)을 이루는 각각의 흡입 압실(미부호)로 곧바로 흡입되는 한편 나머지는 구동 모터(120)쪽으로 이동하여 그 구동 모터(120)를 냉각한 후 흡입 압실(미부호)로 흡입된다.
흡입 압실(미부호)로 흡입된 냉매는 압축실(V)의 이동 경로를 따라 중간 압실과 토출 압실(미부호)을 향해 이동하면서 압축된다. 토출 압실(미부호)로 이동하는 냉매는 토출 밸브(145)를 밀면서 토출구(141a)와 중간 토출구(1612a)를 통해 고압부(110b)로 토출되고, 이 냉매는 고압부(110b)를 채웠다가 냉매 토출관(118)을 통해 냉동 사이클의 응축기를 통해 배출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.
이때, 중간 압실(미부호)을 통과하면서 압축되는 냉매의 일부는 토출구(141a)에 도달하기 전에 바이패스 구멍(141b)을 통해 각각의 압축실(V)을 이루는 중간 압실(미부호)로부터 고압부(110b)를 향해 미리 바이패스되어, 냉매가 압축실(V)에서 설정 압력 이상으로 과압축되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 중간 압실(미부호)을 통과하면서 압축되는 냉매의 또 다른 일부는, 토출구(141a)에 도달하기 전에 제1 배압 구멍(141c)을 통해 배압실(160a)에도 유입되어 배압실(160a)이 중간압을 형성하게 된다. 그러면, 플로팅 플레이트(165)는 고저압 분리판(115)을 향해 상승하여 그 고저압 분리판(115)에 구비된 실링 플레이트(1151)에 밀착하게 되고, 배압 플레이트(161)는 배압실(160a)의 압력에 의해 비선회 스크롤(140)로 향하는 방향으로 압력을 받아 하강하여 비선회 스크롤(140)을 선회 스크롤(150) 쪽으로 가압하게 된다.
이 때, 플로팅 플레이트(165)가 상승하여 실링 플레이트(1151)에 밀착됨에 따라, 케이싱(110)의 고압부(110b)는 저압부(110a)로부터 분리되어 각 압축실(V)에서 고압부(110b)로 토출된 냉매가 저압부(110a)로 역류하는 것을 억제할 수 있게 된다. 반면 배압 플레이트(161)가 비선회 스크롤(140)을 향해 하강함에 따라, 비선회 스크롤(140)이 선회 스크롤(150)에 밀착되어 압축되는 냉매가 중간 압실을 이루는 고압측 압축실에서 저압측 압축실로 누설되는 것을 차단할 수 있게 된다.
전술한 스크롤 압축기의 동작 과정에서, 비선회 스크롤(140)은 메인 프레임(130)에 고정되어 있지 않고 구동 모터(120)의 회전축(125)의 축방향으로 이동할 수 있기 때문에 특정 조건에서 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)을 할 수 있다.
예를 들어, 비선회 스크롤(140)의 가이드 삽입 구멍(144a)에 가이드 부시(137)가 삽입되어 배치되면, 가이드 부시(137)와 가이드 삽입 구멍(144a) 사이에는 간극이 발생할 수 있다. 상기 간극으로 인해, 비선회 스크롤(140)은 기울어질 수 있다.
일반적으로, 압축기는 동작 중에 배압 플레이트(161)가 배압실(160a)의 압력에 의해 하강하여 비선회 스크롤(140)을 선회 스크롤(150) 쪽으로 가압하므로, 비선회 스크롤(140)의 거동(예컨대, 기울어짐)은 억제될 수 있다.
그러나, 특정 조건에서 비선회 스크롤(140)에 가해지는 압력이 부족한 경우가 발생하기도 하는데, 이 경우 비선회 스크롤(140)은 불안정하게 거동(예컨대, 기울어짐)할 수 있다. 또한 비선회 스크롤(140)에 가해지는 압력이 부족하지 않더라도, 힘의 불균형에 의해 비선회 스크롤(140)은 특정 방향으로 기울어질 수 있다.
도 2(a)는 정상 거동을 하는 비선회 스크롤의 상태를 나타내고, 도 2(b)는 불안정한 거동을 하는 비선회 스크롤의 상태를 나타낸 것이다.
도 2(a)의 비선회 스크롤에서는 그 거동(예컨대, 기울어짐)이 회전축선상을 중심으로 타원형을 그리며 회전축선상의 중심에서 발생함을 알 수 있다. 이는 비선회 스크롤의 가장자리에서는 기울어짐이 발생하지 않아 비선회 스크롤이 안정적인 거동(정상 거동)을 하고 있음을 나타낸다.
이에 반해, 도 2(b)의 비선회 스크롤에서는 전복 모멘트로 인한 거동(예컨대, 기울어짐)이, 그러한 기울어짐이 발생한 위치를 회전축선상으로부터 반경 방향으로 연결한 가상선(L, L')에서 발생함을 알 수 있다. 이는 상기 가상선상(L, L')에 위치하는 비선회 스크롤의 가장자리까지 기울어짐이 발생하여 상기 비선회 스크롤의 가장자리에서의 기울기가 회전축선상에서의 기울기보다 훨씬 크므로 비선회 스크롤이 불한정한 거동을 하고 있음을 나타낸다.
그러므로, 본 발명을 실시함에 있어서, 특정 조건에서 전복 모멘트로 인해 비선회 스크롤이 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)을 일으키는 경우, 비선회 스크롤이 기울어지는 방향에 탄성 부재를 배치시켜 비선회 스크롤의 그러한 불안정한 거동이 억제될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 본 발명을 실시함에 있어서, 특정 조건에서 전복 모멘트로 인한 비선회 스크롤의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)이, 기울어짐이 발생한 위치를 회전축선상으로부터 반경 방향으로 연결하는 가상선(L, L')에서 발생하거나 또는 상기 가상선에 인접한 위치에서 발생하는 경우에, 상기 가상선(L, L')에 대해 회전축의 축방향으로 중첩되도록 배치되거나 또는 상기 가상선으로부터 원주 방향으로 ±15도(°) 범위 내에 위치하도록 탄성 부재를 배치하여, 상기 가상선(L, L')에 위치하는 비선회 스크롤의 가장자리에서의 기울기를 작게 함으로써, 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 본 발명을 실시함에 있어서, 메인 프레임(130)과 비선회 스크롤(140) 사이에 탄성 부재를 배치하거나, 또는 비선회 스크롤(140)에 탄성 부재를 배치함으로써, 특정조건에서 전술한 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동을 억제할 수 있다. 여기서, 탄성 부재는, 회전축선상으로부터 반경 방향으로 비선회 스크롤에서 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)이 발생한 위치를 잇는 선분(가상선 L 및 L')과 중첩되는 위치 또는 상기 선분(가상선 L 및 L')과 인접한 위치(상기 가상선으로부터 원주 방향으로 ±15°범위 내의 위치)에 배치될 수 있다.
이하에서는 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동이 억제될 수 있는 실시예에 대하여 설명한다.
<제1 실시예>
앞서 설명한 바와 같이, 도 3은 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제되는 제1 실시예를 나타내고 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기의 비선회 스크롤(140)은 탄성 부재 돌부(146)를 더 포함할 수 있다.
탄성 부재 돌부(146)는 비선회 스크롤(140)에서, 불안정한 거동이 발생한 위치를 회전축선상으로부터 반경 방향으로 연결하는 가상선(L, L')에 대해 회전축의 축방향으로 중첩되거나 또는 상기 가상선(L, L')으로부터 원주 방향으로 ±15°범위 내에 위치하도록 형성될 수 있다. 탄성 부재 돌부(146)는 하나 이상 형성될 수 있다.
탄성 부재 돌부(146)는 가이드 돌부(144)의 사이에서 반경 방향으로 연장될 수 있다.
또는, 탄성 부재 돌부(146)는 비선회 측벽부(143)의 하측 외주면에서 반경 방향으로 연장될 수 있다. 도 2 및 도 3은 탄성 부재 돌부(146)가 비선회 측벽부(140)의 하측 외주면에서 반경 방향으로 연장된 하나의 돌부로 형성된 예를 도시하고 있다.
탄성 부재 돌부(146)는 가이드 돌부(144)와 소정 간격 이격되어 배치될 수 있고, 이웃하는 두개의 가이드 돌부(144) 사이에 배치될 수 있다.
탄성 부재 돌부(146)에는 회전축의 축방향으로 관통되는 제1 탄성 부재 안착부(146a)가 형성된다. 제1 탄성 부재 안착부(146a)는 메인 프레임(130)의 탄성 부재 지지부(139)에 형성된 제2 탄성 부재 안착부(139a)와 동일 축선상에 형성될 수 있다.
제1 탄성 부재 안착부(146a)에는 후술한 탄성 부재(180)의 일단부가 안착될 수 있다.
제1 탄성 부재 안착부(146a)는 그 내경이 깊이에 따라 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재 돌부(146)의 하면으로부터 상면 방향으로 일정 깊이(h3)까지의 내경(a3)은, 상기 일정 깊이 이상(h4)에서의 내경(a4) 보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에는 내주면에서 연장되는 단차면이 형성될 수 있다. 이 단차면에는 후술한 탄성 부재(180)의 일단부가 체결(배치)되어, 탄성 부재(180)는 탄성 부재 돌부(146)에 회전축의 축방향으로 배치될 수 있다.
또는, 다른 실시 상태의 예에 있어서, 제1 탄성 부재 안착부(146a)는 탄성 부재 돌부(146)의 하면으로부터 상면 방향으로 소정의 깊이를 갖는 홈으로 형성될 수 있다(미도시). 이 경우에, 제1 탄성 부재 안착부(146a)는 그 내경이 깊이에 따라 동일하게 형성될 수 있다. 위의 실시 상태의 예를 예로 들면, 제1 탄성 부재 안착부(146a)는 탄성 부재 돌부(146)의 하면으로부터 일정 깊이(h3)까지만 형성될 수 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기의 메인 프레임(130)은 탄성 부재 지지부(139)를 더 포함할 수 있다.
탄성 부재 지지부(139)는 메인 프레임(130)에 하나 이상 형성될 수 있다.
구체적으로, 탄성 부재 지지부(139)는 메인 프레임(130)의 외측면에서 반경 방향으로 연장되고, 후술하는 비선회 스크롤(140)의 탄성 부재 돌부(146)와 회전축의 축방향으로 마주보는 위치에 형성될 수 있다.
탄성 부재 지지부(139)는 올담링 지지부(135)의 외곽에서 반경 방향으로 연장될 수 있다. 탄성 부재 지지부(139)는 환형으로 연장되거나 또는 원주 방향을 따라 하나 이상의 돌부로 연장될 수 있다. 도 2 및 도 3은 탄성 부재 지지부(139)가 올담링 지지부(135)의 외곽에서 반경 방향으로 연장된 하나의 돌부로 형성된 예를 도시하고 있다.
탄성 부재 지지부(139)는 프레임 고정부(136)와 소정 간격 이격되어 배치될 수 있고, 이웃하는 두개의 프레임 고정부(136) 사이에 배치될 수 있다.
탄성 부재 지지부(139)에는 후술한 탄성 부재 돌부(146)의 제1 탄성 부재 안착부(146a)와 회전축의 축방향으로 마주보는 위치에 제2 탄성 부재 안착부(139a)가 회전축의 축방향으로 형성될 수 있다.
제2 탄성 부재 안착부(139a)에는 후술한 탄성 부재(180)의 타단부가 안착될 수 있다.
제2 탄성 부재 안착부(139a)는 그 내경이 깊이에 따라 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재 지지부(139)의 상면으로부터 일정 깊이(h1) 까지의 내경(a1)은, 상기 일정 깊이 이상(h2)에서의 내경(a2) 보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 내부에는 내주면에서 연장되는 단차면이 형성될 수 있다. 이 단차면에는 후술한 탄성 부재(180)가 얹혀져, 탄성 부재(180)는 탄성 부재 지지부(139)에 회전축의 축방향으로 지지될 수 있다.
또는, 다른 실시 상태의 예에 있어서, 제2 탄성 부재 안착부(139a)는 그 내경이 깊이에 따라 동일하게 형성될 수 있다(미도시). 위의 실시 상태의 예를 예로 들면, 제2 탄성 부재 안착부(139a)는 탄성 부재 지지부(139)의 상면으로부터 일정 깊이(h1)까지만 형성될 수 있다. 이 경우에 탄성 부재(180)는 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되고, 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 바닥면에 얹혀져 회전축의 축방향으로 지지될 수 있다.
탄성 부재(180)(이를 이하에서 설명하는 다른 탄성 부재와 구별하기 위해 '제1 탄성 부재'라 한다)는 형상이 변형되면 복원력을 갖고, 원래의 형상으로 복귀되면 복원력을 외부에 전달할 수 있는 부재로서, 임의의 형상으로 구비될 수 있다. 제1 탄성 부재(180)는 회전축(125)의 축방향으로 탄성력을 갖는 일종의 코일 스프링(coil spring)일 수 있다.
제1 탄성 부재(180)는 메인 프레임(130)과 비선회 스크롤(140)의 사이에 구비되거나, 또는 비선회 스크롤(140)의 일측면에 구비되어 비선회 스크롤(140)의 전복 모멘트로 인한 기울어짐을 억제한다.
제1 탄성 부재(180)는 메인 프레임(130)의 탄성 부재 지지부(139)와 비선회 스크롤(140)의 탄성 부재 돌부(146) 사이에 배치된다. 구체적으로, 제1 탄성 부재(180)는 탄성 부재 지지부(139)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)와 탄성 부재 돌부(146)의 제1 탄성 부재 안착부(146a) 사이에 배치되어, 비선회 스크롤(140)을 회전축의 축방향으로 탄성 지지할 수 있다.
제1 탄성 부재(180)는 양단부인 일단부와, 상기 일단부와 반대되는 타단부를 구비한다. 제1 탄성 부재(180)의 길이는 제1 탄성 부재(180)의 일단부와 타단부 사이의 거리를 나타낸다. 제1 탄성 부재(180)의 폭은, 제1 탄성 부재(180)의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로, 일측의 최외각 선재와 타측의 최외각 선재 사이의 직선거리를 나타낸다.
제1 탄성 부재(180)의 일단부는 탄성 부재 돌부(146)의 제1 탄성 부재 안착부(146a)에 배치되고, 제1 탄성 부재(180)의 타단부는 탄성 부재 지지부(139)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 배치된다.
제1 탄성 부재(180)의 길이는 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 일정 깊이(h1)보다 길게 형성된다. 제1 탄성 부재(180)의 타단부가 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되어 배치되면, 제1 탄성 부재(180)의 일단부는 탄성 부재 지지부(139)의 상면 위로 돌출된다. 그리고, 제1 탄성 부재(180)의 일단부는 제1 탄성 부재 안착부(146a)에 체결된다.
제1 탄성 부재 안착부(146a)에 삽입되는 제1 탄성 부재(180)의 폭은, 탄성 부재 돌부(146)의 하면으로부터 상면 방향으로 일정 깊이(h3)까지 형성된 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내경(a3) 보다는 작고, 상기 일정 깊이 이상(h4)에서의 내경(a4) 보다는 크게 형성된다. 이에 따라, 제1 탄성 부재(180)의 일단부는 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에 형성된 단차면에 배치될 수 있어, 제1 탄성 부재(180)는 비선회 스크롤(140)을 회전축(125)의 축방향으로 탄성 지지할 수 있다.
그리고, 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되는 제1 탄성 부재(180)의 폭은, 탄성 부재 지지부(139)의 상면으로부터 일정 깊이(h1)까지 형성된 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 내경(a1) 보다는 작고, 상기 일정 깊이 이상(h2)에서의 내경(a2) 보다는 크게 형성된다. 이에 따라, 제1 탄성 부재(180)의 타단부는 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 내부에 형성된 단차면에 얹혀질 수 있다.
제1 실시예에 따른 스크롤 압축기는 가이드 돌부(144)가 형성된 곳이 아닌 위치에 탄성 부재 돌부(146)를 형성시키고, 상기 탄성 부재 돌부(146)에 제1 탄성 부재(180)를 배치시킴으로써 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제할 수 있다.
구체적으로, 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기는 메인 프레임(130)의 탄성 부재 지지부(139)와 비선회 스크롤(140)의 탄성 부재 돌부(146) 사이에 제1 탄성 부재(180)를 배치함에 따라, 특정 조건에서 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)을 억제할 수 있다.
<제2 실시예>
앞서 설명한 바와 같이, 도 5는 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제되는 제2 실시예를 나타내고 있다.
도 5 내지 도 6에 예시되어 있는 바와 같이, 제2 실시예에 따른 스크롤 압축기는 도 3 내지 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기와 대비하여 볼 때, 탄성 부재(181)(이를 다른 탄성 부재와 구별하기 위해 '제2 탄성 부재'라 한다)에 있어서만 차이가 있다. 따라서, 제2 실시예에 따른 스크롤 압축기의 다른 구성들은 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기와 동일하므로, 구체적인 설명은 상술한 내용으로 대체하기로 하고, 이하에서는 제2 탄성 부재(181)를 구체적으로 설명한다. 제2 탄성 부재(181)를 설명함에 있어서, 제1 실시예에서의 제1 탄성 부재(180)와 구별되는 부분을 중심으로 설명하고, 제1 실시예에서의 제1 탄성 부재(180)가 갖는 특성은 제2 실시예에서의 제2 탄성 부재(181)도 그대로 포함하는 것으로 이해해야 한다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에서의 제2 탄성 부재(181)는 양단부인 일단부(181b)와, 상기 일단부(181b)와 반대되는 타단부(181a)를 구비한다.
제2 탄성 부재(181)는 원통형일 수 있다. 상기 원통형에서, 일단부(181b)의 개구의 직경은 타단부(181a)의 개구의 직경보다 더 크게 형성된다. 도 5에서, 제2 탄성 부재(181)의 일단부(181b)는 상단부를 나타내고, 제2 탄성 부재(181)의 타단부(181a)는 하단부를 나타낸다.
제2 탄성 부재(181)는 양단의 내경이 서로 다른 원통 형상의 와셔 스프링(washer spring) 또는 파형 스프링(파형 와셔) 또는 웨이브 피크 패턴 와셔(wave peak pattern washer)으로 이루어질 수 있다. 비선회 스크롤을 축방향으로 탄성 지지할 수 있는 다양한 종류의 탄성 부재가 적용될 수 있어 탄성 부재의 호환성이 증대될 수 있다. 즉, 탄성 부재가 배치되는 위치에 적합한 탄성 부재가 선택됨으로써 적용 가능한 탄성 부재의 호환성이 증대될 수 있다.
탄성 부재 돌부(146)에는 제2 탄성 부재(181)의 일단부(181b)가 안착되는 제1 탄성 부재 안착부(146a)가 형성되고, 탄성 부재 지지부(139)에는 제2 탄성 부재(181)의 타단부(181a)가 안착되는 제2 탄성 부재 안착부(139a)가 형성된다.
제2 탄성 부재(181)의 일단부(상단부)(181b)는 탄성 부재 돌부(146)의 제1 탄성 부재 안착부(146a)에 배치되고, 제2 탄성 부재(181)의 타단부(하단부)(181a)는 탄성 부재 지지부(139)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 배치된다.
제2 탄성 부재(181)의 일단부(181b)의 직경은 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 상면으로부터 일정 깊이(h1)까지의 내경(a1)보다 크고, 제2 탄성 부재(181)의 타단부(181a)의 직경은 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 상기 내경(a1)보다 작다. 따라서, 제2 탄성 부재(181)의 일단부(181b)는 제1 탄성 부재 안착부(146a)에 배치된다. 구체적으로, 제2 탄성 부재(181)의 일단부(181b)는 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에 형성된 단차면에 접촉된다. 그리고, 제2 탄성 부재(181)의 타단부(181a)는 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되고, 제2 탄성 부재(181)의 일단부(181b)는 탄성 부재 지지부(139)의 상면 위로 돌출된다.
제2 실시예에 따른 스크롤 압축기는 메인 프레임(130)의 탄성 부재 지지부(139)와 비선회 스크롤(140)의 탄성 부재 돌부(146) 사이에 제2 탄성 부재(181)가 배치됨에 따라, 특정 조건에서 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)이 발생하면, 제2 탄성 부재(181)는 탄성 변형으로 복원력을 갖고, 비선회 스크롤(140)을 회전축(125)의 축방향으로 지지하여 불안정한 거동을 억제시킬 수 있다.
<제3 실시예>
앞서 설명한 바와 같이, 도 7은 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제되는 제3 실시예를 나타낸 것이다.
도 7에 도시된 제3 실시예에 따른 스크롤 압축기는 도 3 내지 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기와 대비하여 볼 때, 제1 탄성 부재 안착부(146a), 제2 탄성 부재 안착부(139a) 및 탄성 부재(182)(이를 다른 탄성 부재와 구별하기 위해 '제3 탄성 부재'라 한다)에 있어서만 차이가 있다. 따라서, 제3 실시예에 따른 스크롤 압축기의 다른 구성들은 제1 실시예에 따른 스크롤 압축기와 동일하므로, 구체적인 설명은 상술한 내용으로 대체하기로 하고, 이하에서는 제1 탄성 부재 안착부(146a), 제2 탄성 부재 안착부(139a) 및 제3 탄성 부재(182)를 구체적으로 설명한다. 제1 탄성 부재 안착부(146a)와 제2 탄성 부재 안착부(139a)를 설명함에 있어서, 도면부호는 제1 실시예에서의 제1 탄성 부재 안착부(146a)와 제2 탄성 부재 안착부(139a)의 도면부호와 동일한 도면부호를 사용한다. 그리고, 제3 탄성 부재(182)를 설명함에 있어서, 제1 실시예에서의 제1 탄성 부재(180)와 구별되는 부분을 중심으로 설명하고, 제1 실시예에서의 제1 탄성 부재(180)가 갖는 특성은 제3 실시예에서의 제3 탄성 부재(181)도 그대로 포함하는 것으로 이해해야 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에서의 제1 탄성 부재 안착부(146a)는 비선회 스크롤(140)의 탄성 부재 돌부(146)에 회전축의 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다.
제1 탄성 부재 안착부(146a)는 그 내경이 깊이에 따라 일정하게 형성될 수 있다. 이 경우에는 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에는 내주면에서 연장되는 단차면(146a1)이 형성되지 않는다. 이로 인해, 제1 탄성 부재 안착부(146a)를 가공하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있어 가공 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는 후술하는 제3 탄성 부재(182)의 일단부는 메인 프레임(130)을 등지는 비선회 스크롤(140)의 일면(146a2)에 지지될 수 있고, 제3 탄성 부재(182)의 타단부는 후술한 탄성 부재 지지 볼트(190)의 머리부(192)에 지지될 수 있다. 이로서, 제3 탄성 부재(182)는 축방향으로 배치될 수 있고, 비선회 스크롤(140)이 기울어지는 경우 비선회 스크롤(140)을 축방향으로 탄성 지지할 수 있다.
또는, 제1 탄성 부재 안착부(146a)는 그 내경이 깊이에 따라 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재 돌부(146)의 상면으로부터 아래로 일정 깊이(h5)까지 형성된 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내경(a5)은, 상기 일정 깊이 이상(h6)에서의 내경(a6) 보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에는 내주면에서 연장되는 단차면(146a1)이 형성될 수 있다. 이 단차면(146a1)에는 제3 탄성 부재(182)가 얹혀져, 제3 탄성 부재(182)는 탄성 부재 돌부(146)에 회전축(125)의 축방향으로 배치될 수 있다. 제3 탄성 부재(182)가 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 단차면(146a1)에 안착됨으로써 제3 탄성 부재(182)는 제1 탄성 부재 안착부(146a) 내에서 안정적으로 얹혀져 있을 수 있다.
제1 탄성 부재 안착부(146a)는 메인 프레임(130)의 탄성 부재 지지부(139)에 형성된 제2 탄성 부재 안착부(139a)와 동일축선상에 형성될 수 있다.
제3 실시예에서의 제2 탄성 부재 안착부(139a)는 메인 프레임(130)의 탄성 부재 지지부(139)에 회전축의 축방향으로 형성될 수 있다.
제2 탄성 부재 안착부(139a)는 일종의 홈으로 소정의 깊이를 갖으며, 내주면에는 나사산이 형성되어, 후술하는 탄성 부재 지지 볼트(190)가 삽입되어 체결될 수 있다.
제3 탄성 부재(182)와 탄성 부재 지지 볼트(190)는 제1 탄성 부재 안착부(146a)에 배치된다.
제3 탄성 부재(182)는 형상이 변형되면 복원력을 갖고, 원래의 형상으로 복귀되면 복원력을 외부에 전달할 수 있는 부재로서, 임의의 형상으로 구비될 수 있다. 제3 탄성 부재(182)는 일종의 코일 스프링(coil spring)일 수 있다.
제3 탄성 부재(182)는 양단부인 일단부와, 상기 일단부와 반대되는 타단부를 구비한다. 제3 탄성 부재(182)의 길이는 제3 탄성 부재(182)의 일단부와 타단부 사이의 거리를 나타낸다. 제3 탄성 부재(182)의 폭은, 제3 탄성 부재(182)의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로, 일측의 최외각 선재와 타측의 최외각 선재 사이의 직선거리를 나타낸다.
제3 탄성 부재(182)의 폭은, 탄성 부재 돌부(146)의 상면으로부터 아래로 일정 깊이(h5)까지 형성된 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내경(a5) 보다는 작고, 상기 일정 깊이 이상(h6)에서의 내경(a6) 보다는 크게 형성된다. 이에 따라, 제3 탄성 부재(182)의 일단부는 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에 형성된 단차면(146a1)에 얹혀질 수 있다. 제3 탄성 부재(182)의 일단부가 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 단차면(146a1)에 안착됨으로써 제3 탄성 부재(182)의 일단부는 제1 탄성 부재 안착부(146a) 내에서 안정적으로 얹혀져 있을 수 있다.
제3 실시예에 따른 스크롤 압축기는 탄성 부재 지지 볼트(190)를 더 포함한다.
탄성 부재 지지 볼트(190)는 비선회 스크롤(140)을 회전축(125)의 축방향으로 관통하고, 메인 프레임(130)에 체결된다.
그리고, 탄성 부재 지지 볼트(190)는 제3 탄성 부재(182)의 길이방향으로 제3 탄성 부재(182)의 중심부를 관통하는 관통홀에 배치되어, 제3 탄성 부재를 지지한다.
탄성 부재 지지 볼트(190)는 일정한 길이의 막대 형상으로 형성된 기둥부(191)와, 상기 기둥부(191)의 일측과 연결된 머리부(192)를 포함한다.
머리부(192)는 기둥부(191)의 일측에서, 기둥부(191)의 길이방향에 대해 직교하는 양 방향으로 연장되고 소정의 두께를 갖는 판 형상일 수 있다. 여기서, 기둥부(191)의 길이방향에 대해 직교하는 양 방향으로 연장된 길이는 제3 탄성 부재(182)의 폭보다 더 길어서, 기둥부(191)가 제3 탄성 부재(182)의 관통홀을 관통하더라도 머리부(192)는 상기 관통홀을 관통하지 못한다. 즉, 제3 탄성 부재(182)는 머리부(192)를 지나 외부로 이탈하지 못한다.
기둥부(191)는 그 타측에 외주면을 따라 일정 길이만큼 나사산이 형성될 수 있다. 기둥부(191)는 제3 탄성 부재(182)의 중심부를 관통하는 관통홀 및 비선회 스크롤(140)의 제1 탄성 부재 안착부(146a)를 차례로 관통하여 메인 프레임(130)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되어 고정된다. 이때, 기둥부(191)에서 나사산이 형성된 부분이 메인 프레임(130)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되어 고정된다.
기둥부(191)의 단면 지름은, 탄성 부재 돌부(146)의 상면으로부터 아래로 일정 깊이 이상(h6)에 형성된 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내경(a6) 보다 작아서, 비선회 스크롤(140)은 기둥부(191)를 따라 회전축의 축방향으로 이동할 수 있다.
제3 실시예에 따른 스크롤 압축기는 탄성 부재 지지 볼트(190)를 구비하고, 코일 스프링(182)은 탄성 부재 지지 볼트(190)에 의해 비선회 스크롤(140)의 일면 상에 축방향으로 배치될 수 있고, 비선회 스크롤(140)을 축방향으로 탄성 지지할 수 있어, 비선회 스크롤(140)의 기울어짐은 억제될 수 있다.
제3 탄성 부재(182)와 탄성 부재 지지 볼트(190)가 비선회 스크롤(140)의 제1 탄성 부재 안착부(146a)와 메인 프레임(130)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 체결되는 구조(관계)를 살펴보면 다음과 같다.
탄성 부재 지지 볼트(190)의 기둥부(191)는 제3 탄성 부재(182)의 관통홀과 비선회 스크롤(140)의 제1 탄성 부재 안착부(146a)를 차례로 관통한 후, 메인 프레임(130)의 제2 탄성 부재 안착부(139a)에 삽입되어 체결된다. 이때, 제3 탄성 부재(182)의 일단부는 제1 탄성 부재 안착부(146a)의 내부에 형성된 단차면(146a1)과 접촉하고, 제3 탄성 부재(182)의 타단부는 탄성 부재 지지 볼트(190)의 머리부(192)와 접촉한다. 이로서, 제3 탄성 부재(182)는 탄성 부재 지지 볼트(190)의 기둥부(191)를 따라 회전축(125)의 축방향으로 직립할 수 있다. 그리고, 비선회 스크롤(140)은 탄성 부재 지지 볼트(190)의 기둥부(191)를 따라 회전축(125)의 축방향으로 이동할 수 있다.
비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에(예컨대, 기울지는 경우에), 제3 탄성 부재(182)는 탄성 변형될 수 있다. 탄성 변형으로 제3 탄성 부재(182)가 갖는 복원력은 비선회 스크롤(140)의 탄성 부재 돌부(146)에 전달된다. 즉, 제3 탄성 부재(182)가 탄성 부재 돌부(146)를 가압하므로, 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동은 억제될 수 있다. 이처럼 제3 탄성 부재(182)는 비선회 스크롤(140)(구체적으로 탄성 부재 돌부(146))를 위 또는 아래로 가압하여 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)을 억제시킬 수 있다.
<제4 실시예>
앞서 설명한 바와 같이, 도 8은 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제되는 제4 실시예를 나타내고 있다.
제4 실시예는, 탄성 부재가 가이드 돌부(144)가 형성된 곳에 배치되고, 탄성 부재는 가이드 돌부(144)를 축방향으로 들어올리거나 또는 눌러 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시키는 것을, 보여준다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 상태의 예에 따른 비선회 스크롤(140)은 비선회 경판부(141)와 비선회 측벽부(143) 사이를 연결하는 비선회 연결부(147)를 포함할 수 있다. 도 8에서 "W"는 와셔(washer)이다.
비선회 연결부(147)는 비선회 경판부(141)의 하면 가장자리에서 반경 방향으로 연장되어 환형으로 형성된다. 다만, 이러한 비선회 연결부(147)는 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 전체적으로 형성된 경우는, 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 하면 가장자리에서 원주 방향을 따라 전체적으로 반경 방향으로 연장되어 환형으로 형성된 경우를 나타낸다. 그리고, 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 부분적으로 형성된 경우는, 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 하면 가장자리에서 원주 방향을 따라 부분적으로 반경 방향으로 연장되어 환형으로 형성된 경우를 나타낸다. 도 8은 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 부분적으로 형성된 경우를 나타낸다.
비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 전체적으로 형성된 경우에, 비선회 측벽부(143)는 비선회 랩(142)을 감싸도록 비선회 연결부(147)의 하면 가장자리에서 회전축의 축방향으로 연장되어 환형으로 형성된다.
그리고, 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 부분적으로 형성된 경우에, 비선회 연결부(147)가 형성된 부분은, 비선회 측벽부(143)는 비선회 랩(142)을 감싸도록 비선회 연결부(147)의 하면 가장자리에서 회전축의 축방향으로 연장되어 환형으로 형성되고, 비선회 연결부(147)가 형성되지 않는 부분은, 비선회 측벽부(143)는 비선회 랩(142)을 감싸도록 비선회 경판부(141)의 하면 가장자리에서 회전축의 축방향으로 연장되어 환형으로 형성된다. 따라서, 비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 부분적으로 형성된 경우에, 비선회 측벽부(143)는 원주 방향을 따라 굴곡 또는 단차가 포함된 면으로 형성될 수 있다.
비선회 연결부(147)가 비선회 경판부(141)의 외주면을 따라 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 모든 경우에서, 가이드 돌부(144)는 비선회 측벽부(143)의 하측 외주면에서 반경 방향으로 연장될 수 있다. 가이드 돌부(144)는 한 개의 환형으로 형성될 수도 있고, 복수 개가 원주 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성될 수도 있다. 본 실시예는 상술한 바와 같이, 복수 개의 가이드 돌부(144)가 원주 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 예를 중심으로 설명한다.
제4 실시예에 따른 스크롤 압축기는 가이드 볼트(138)에 체결되는 제4 탄성 부재(183)와 제5 탄성 부재(184)를 포함한다. 여기서 '제4'와 '제5'는 다른 탄성 부재와 구별하기 위함이다.
제4 탄성 부재(183)는 일측(183a)과, 상기 일측(183a)과 반대되는 타측(183c)과, 상기 일측(183a)과 타측(183c) 사이에 배치되어 상기 일측(183a)과 타측(183c)을 연결하는 연결부(183b)를 구비한다.
제4 탄성 부재(183)는 소정의 길이와 폭과 두께를 갖는 판 형상의 탄성체가 길이를 따라 복수회 절곡되어 형성된 것으로서, 일측(183a)과 연결부(183b)와 타측(183c)은 일체로 형성된다. 그리고, 제4 탄성 부재(183)의 길이는 일측(183a)에서부터 타측(183c)까지의 거리를 나타내며, 이는 폭보다 길다. 또한, 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)과 연결부(183b) 사이 및, 연결부(183b)와 타측(183c) 사이에는 절곡된다. 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)과 타측(183c)은 서로 반대방향으로 향하며, 도 8에 도시된 바와 같이 회전축 방향으로 높이차를 갖는다.
제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)은 타측(183c)으로부터 축방향으로 이격된 위치에서 비선회 스크롤(140)의 축방향 일면에 체결되고, 타측(183c)은 가이드 부시(137)와 가이드 볼트(138)에 의해 가이드 돌부(144)의 축방향 일측면에 고정된다. 이로써, 제4 탄성 부재(183)는 가이드 돌부(144)가 형성된 곳에 배치될 수 있고, 가이드 돌부(144)를 축방향으로 들어올리거나 또는 눌러 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시킬 수 있다.
구체적으로, 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)은 비선회 스크롤(140)의 비선회 연결부(147)에 안착(또는 배치)된다. 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)과 비선회 연결부(147)는 볼트(bolt) 체결 방식에 의해 체결될 수 있다. 따라서, 볼트체결을 위한, 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)에는 하나 이상의 구멍(183e)이 형성될 수 있고, 비선회 연결부(147)에는 상기 구멍(183e)에 대응되는 위치에 홈이 형성될 수 있다. 볼트(미도시)는 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)에 형성된 구멍(183e)을 관통하여 비선회 연결부(147)에 형성된 홈에 삽입되어 체결될 수 있다.
제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)은, 탄성 부재(183)의 길이방향에 대해 직교하는 양 방향으로 소정의 길이만큼 연장된 연장부(183d)를 구비하므로, 일측(183a)의 폭(또는 면적)은 연결부(183b) 및 타측(183c)의 폭(또는 면적)보다 넓게 형성된다. 비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에(예컨대, 기울지는 경우에), 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)이 비선회 연결부(147)에 가하는 가압력의 면적을 보다 넓게 하여 보다 신속하고 안정적으로 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시킬 수 있다. 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)에 형성되는 볼트체결을 위한 구멍(183e)은 일측(183a)에서 소정의 길이만큼 연장된 연장부(183d)에 형성될 수 있다. 이로써, 연결부(183b)가 볼트체결 구멍(183e)을 가리지 않아 볼트는 쉽게 체결될 수 있다.
제4 탄성 부재(183)의 타측(183c)은 가이드 돌부(144)의 상면(즉, 축방향 일측면)에 안착(또는 고정)된다. 구체적으로, 제4 탄성 부재(183)의 타측(183c)은 가이드 돌부(144)에 형성된 가이드 삽입 구멍(144a)에 안착되고, 가이드 볼트(138)에 의해 체결된다. 따라서, 제4 탄성 부재(183)의 타측(183c)에는 가이드 볼트(138)가 관통되는 구멍이 형성된다.
제4 탄성 부재(183)의 연결부(183b)는 일측(183a)과 연결되고, 일측(183a) 상(위)에 배치되는 절곡된 형상을 포함하며, 이어서 타측(183c)과 연결된다. 여기서, 절곡된 형상은, 원형과 같은 특정한 형상으로 한정되지 않으며 탄성 변형될 수 있다면 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 제4 탄성 부재(183)의 연결부(183b)는 비선회 스크롤(140)이 메인 프레임(130) 쪽으로 기울어지거나 또는 메인 프레임(130) 쪽으로부터 멀어지는 것을 억제하도록 절곡된 형상을 포함한다. 절곡된 형상이 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)과 타측(183c) 사이에 형성됨으로써, 제4 탄성 부재(183)는 기울어지는 비선회 스크롤(140)을 보다 신속하게 들어올리거나 누를 수 있다.
제4 탄성 부재(183)(특히 연결부(183b))는 일종의 탄성체로서, 형상이 변형되면 원래의 상태로 되돌아가려는 복원력을 갖고, 원래의 형상으로 복귀되면서 복원력을 외부에 전달할 수 있다.
비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에(예컨대, 기울지는 경우에), 제4 탄성 부재(183)의 연결부(183b)는 탄성 변형될 수 있다. 연결부(183b)가 탄성 변형된 경우에, 연결부(183b)가 갖는 복원력은 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)에 전달된다. 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)에 전달된 복원력은 비선회 스크롤(140)의 비선회 연결부(147)에 전달된다. 즉, 제4 탄성 부재(183)의 일측(183a)이 비선회 연결부(147)를 가압하므로, 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동은 억제될 수 있다. 이처럼 제4 탄성 부재(183)는 비선회 스크롤(140)이 기울어졌을 때 비선회 스크롤(140)(구체적으로 비선회 연결부(147))을 위에서 아래로 가압하거나 또는 아래에서 위로 들어올려 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시킬 수 있다.
제5 탄성 부재(184)는 일측(184a)과, 상기 일측(184a)과 반대되는 타측(184c)과, 상기 일측(184a)과 타측(184c) 사이에 배치되어 상기 일측(184a)과 타측(184c)을 연결하는 연결부(184b)를 구비한다.
제5 탄성 부재(184)는 소정의 길이와 폭과 두께를 갖는 판 형상의 탄성체가 길이를 따라 복수회 절곡되어 형성된 것으로서, 일측(184a)과 연결부(184b)와 타측(184c)은 일체로 형성된다. 그리고, 제5 탄성 부재(184)의 길이는 일측(184a)에서부터 타측(184c)까지의 거리를 나타내며, 이는 폭보다 길다. 또한, 제5 탄성 부재(184)의 일측(184a)과 연결부(184b) 사이 및, 연결부(184b)와 타측(184c) 사이에는 절곡된다. 제5 탄성 부재(184)의 일측(183a)과 타측(184c)은 동일한 방향으로 향하며, 도 8에 도시된 바와 같이 연결부(184b)의 길이에 의해 형성되는 높이차를 가질 수 있다.
제5 탄성 부재(184)의 일측(184a)은 가이드 부시(137)와 가이드 볼트(138)에 의해 가이드 돌부(144)의 축방향 일측면에 고정되고, 타측(184c)은 일측(184a)으로부터 축방향으로 이격된 위치에서 가이드 돌부(144)의 축방향 타측면에 지지된다.
구체적으로, 제5 탄성 부재(184)의 일측(184a)은 비선회 스크롤(140)의 가이드 돌부(144)의 상면(즉, 축방향 일측면)에 안착(또는 고정)된다. 좀더 구체적으로, 제5 탄성 부재(184)의 일측(184a)은 가이드 돌부(144)에 형성된 가이드 삽입 구멍(144a)에 안착되고, 가이드 볼트(138)에 의해 체결된다. 따라서, 제5 탄성 부재(184)의 일측(184a)에는 가이드 볼트(138)가 관통되는 구멍이 형성된다.
제5 탄성 부재(184)의 연결부(184b)는 가이드 돌부(144)의 측면과 접촉하거나 또는 측면과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 연결부(184b)는 도 8에서와 같이 평평한 면으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 탄성 변형될 수 있다면 굴곡 또는 단차 등을 포함할 수 있다.
제5 탄성 부재(184)의 타측(184c)은 가이드 돌부(144)의 하면(즉, 축방향 타측면)과 접촉하며, 이 상태에서 가이드 돌부(144)를 지지한다.
제5 탄성 부재(184)의 연결부(184b) 및/또는, 연결부(184b)와 타측(184c) 사이에는 비선회 스크롤(140)이 메인 프레임(130) 쪽으로 기울어지거나 또는 메인 프레임(130) 쪽으로부터 멀어지는 것을 억제하도록 절곡된 형상을 포함된다. 절곡된 형상이 연결부(184b) 또는, 연결부(184b)와 타측(184c) 사이에 형성됨으로써, 제5 탄성 부재(184)는 기울어지는 비선회 스크롤(140)을 보다 신속하게 들어올릴 수 있다.
제5 탄성 부재(184)는 일종의 탄성체로서, 형상이 변형되면 원래의 상태로 되돌아가려는 복원력을 갖고, 원래의 형상으로 복귀되면서 복원력을 외부에 전달할 수 있다. 특히, 제5 탄성 부재(184)의 연결부(184b) 및/또는, 연결부(184b)와 타측(184c) 사이의 절곡부(184d)는 절곡된 형상을 포함하여, 탄성 부재(184)의 타측(183c)에 외력이 가해지면 연결부(184b) 및/또는 절곡부(184d)가 탄성 변형되며, 연결부(184b) 및/또는 절곡부(184d)가 가지는 복원력은 타측(184c)에 전달될 수 있다.
비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에(예컨대, 기울지는 경우에), 제5 탄성 부재(184)(특히 연결부(184b) 및/또는, 연결부(184b)와 타측(184c) 사이)는 탄성 변형될 수 있다. 제5 탄성 부재(184)가 탄성 변형된 경우에, 제5 탄성 부재(184)가 갖는 복원력은 가이드 돌부(144)의 하면(즉, 축방향 타측면)에 전달된다. 즉, 제5 탄성 부재(184)의 타측(184c)이 가이드 돌부(144)의 하면을 가압하므로, 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)은 억제될 수 있다. 이처럼 제5 탄성 부재(184)는 비선회 스크롤(140)이 기울어졌을 때 비선회 스크롤(140)(구체적으로 가이드 돌부(144))을 아래에서 위로 가압하여 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시킬 수 있다.
비선회 측벽부(143)의 하측 외주면에 가이드 돌부(144)가 원주 방향을 따라 복수 개가 형성되고, 상기 가이드 돌부(144)에 형성된 가이드 삽입 구멍(144a)에 가이드 부시(137) 및 가이드 볼트(138)가 삽입된 실시예에서, 제4 탄성 부재(183)와 제5 탄성 부재(184)는 복수 개의 모든 가이드 돌부(144)에 안착되는 것은 아니다. 즉, 비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에, 제4 탄성 부재(183)와 제5 탄성 부재(184)는 불안정한 거동이 일어나는 비선회 스크롤(140)의 특정 부분 및/또는 이와 인접한 가이드 돌부(144)에 안착(결합)될 수 있다. 제4 탄성 부재(183)와 제5 탄성 부재(184)는 둘 다 비선회 스크롤(140)에 결합될 수 있고, 제4 탄성 부재(183)와 제5 탄성 부재(184) 중 어느 하나가 비선회 스크롤(140)에 결합될 수 있다. 비선회 스크롤(140)(구체적으로 비선회 연결부(147))을 위에서 아래로 가압하거나 또는 아래에서 위로 들어올려 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시킬 필요가 있는 곳에는 제4 탄성 부재(183)가 배치될 수 있고, 비선회 스크롤(140)(구체적으로 가이드 돌부(144))을 아래에서 위로 가압하여 비선회 스크롤(140)의 기울어짐을 억제시킬 필요가 있는 곳에는 제5 탄성 부재(184)가 배치될 수 있다.
<제5 실시예>
앞서 설명한 바와 같이, 도 9(a) 및 도 9(b)는 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제되는 제5 실시예를 나타내고 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제5 실시예에 따른 스크롤 압축기는 메인 프레임(130)에 체결되는 제6 탄성 부재(185) 및 비선회 스크롤(140)에 체결되는 제7 탄성 부재(186)를 포함한다. 여기서 '제6'과 '제7'은 다른 탄성 부재와 구별하기 위함이다. 도 9의 (a)는 제6 탄성 부재(185)가 메인 프레임(130)에 체결된 실시예를 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 제7 탄성 부재(186)가 비선회 스크롤(140)에 체결된 실시예를 나타낸 것이다.
제6 탄성 부재(185)는 일측(185a)과, 상기 일측(185a)과 반대되는 타측(185c)과, 상기 일측(185a)과 타측(185c) 사이에 배치되어 상기 일측(185a)과 타측(185c)을 연결하는 연결부(185b)를 구비한다.
제6 탄성 부재(185)는 소정의 길이와 폭과 두께를 갖는 판 형상의 탄성체가 길이를 따라 1회 이상 절곡되어 형성된 것으로서, 일측(185a)과 연결부(185b)와 타측(185c)은 일체로 형성된다. 그리고, 제6 탄성 부재(185)의 길이는 일측(185a)에서부터 타측(185c)까지의 거리를 나타내며, 이는 폭보다 길다.
제6 탄성 부재(185)의 일측(185a)은 메인 프레임(130)의 외측면 또는 메인 프레임(130)에 형성된 프레임 고정부(136)의 외측면에 체결될 수 있다. 결합방식은 볼트(bolt)결합방식일 수 있다. 따라서, 볼트체결을 위한, 제6 탄성 부재(185)의 일측(185a)에는 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있고, 메인 프레임(130)의 외측면 또는 프레임 고정부(136)의 외측면에는 상기 구멍에 대응되는 위치에 홈이 형성될 수 있다. 볼트는 제6 탄성 부재(185)의 일측(185a)에 형성된 구멍을 관통하여 메인 프레임(130)의 외측면 또는 프레임 고정부(136)의 외측면에 형성된 홈에 삽입되어 체결될 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 볼트결합방식이 아닌 납땜(soldering) 등 다른 방식으로 결합될 수도 있다.
제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)은 비선회 스크롤(140)의 외측면에서 메인 프레임(130)을 향하는 방향으로 지지될 수 있다. 제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)은 비선회 스크롤(140)의 외측면 또는 비선회 측벽부(143)와 접촉할 수 있다.
제6 탄성 부재(185)의 연결부(185b)는 일측(185a)과 타측(185c) 사이를 연결하며, 비선회 스크롤(140)이 메인 프레임(130) 쪽으로 기울어지는 것을 억제하도록 절곡된 형상을 포함할 수 있다.
제6 탄성 부재(185)의 연결부(185b)는 1회 이상 절곡된 부분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제6 탄성 부재(185)의 연결부(185b)는 일측(185a)과 연결되고, 1회 이상 절곡된 부분을 포함하며, 이어서 타측(185c)과 연결된다.
제6 탄성 부재(185)의 연결부(185b)가 1회 이상 절곡된 부분을 구비함으로써, 제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)은 비선회 스크롤(140)의 외측면 또는 비선회 측벽부(143)와 접촉할 수 있다.
제6 탄성 부재(185)는 일종의 탄성체로서, 형상이 변형되면 원래의 상태로 되돌아가려는 복원력을 갖고, 원래의 형상으로 복귀되면서 복원력을 외부에 전달할 수 있다.
제6 탄성 부재(185)는 비선회 스크롤(140)을 반경 방향으로 지지하여 비선회 스크롤(140)이 제6 탄성 부재(185) 쪽으로 기울어지는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, 비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에(예컨대, 비선회 스크롤(140)이 제6 탄성 부재(185)가 배치된 방향으로 기울어져 제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)을 미는 경우에), 제6 탄성 부재(185)는 탄성 변형될 수 있다. 탄성 변형에 의해 제6 탄성 부재(185)가 갖는 복원력은 제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)에 전달된다. 제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)에 전달된 복원력은 비선회 스크롤(140)의 외측면 또는 비선회 측벽부(143)에 전달된다. 즉, 제6 탄성 부재(185)의 타측(185c)이 외측면 또는 비선회 측벽부(143)를 가압하므로, 비선회 스크롤(140)이 기울어지는 방향에 반대방향으로 모멘트가 발생하게 된다(도 9의 (a)에서 비선회 스크롤(140)이 시계방향으로 회전하는 것을 나타낸다). 이로 인해, 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동은 억제될 수 있다. 이처럼 제6 탄성 부재(185)가 비선회 스크롤(140)(구체적으로 외측면 또는 비선회 측벽부(143))을 측면에서 가압하여 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)을 억제시킬 수 있다.
제7 탄성 부재(186)는 일측(186a)과, 상기 일측(186a)과 반대되는 타측(186c)과, 상기 일측(186a)과 타측(186c) 사이에 배치되어 일측(186a)과 타측(186c)을 연결하는 연결부(186b)를 구비한다.
제7 탄성 부재(186)는 소정의 길이와 폭과 두께를 갖는 판 형상의 탄성체가 길이를 따라 1회 이상 절곡되어 형성된 것으로서, 일측(186a)과 연결부(186b)와 타측(186c)은 일체로 형성된다. 그리고, 제7 탄성 부재(186)의 길이는 일측(186a)에서부터 타측(186c)까지의 거리를 나타내며, 이는 폭보다 길다.
제7 탄성 부재(186)의 일측(186a)은 메인 프레임(130)의 외측면 또는 메인 프레임(130)에 형성된 프레임 고정부(136)의 외측면에 결합(고정)될 수 있다. 결합방식은 후크(hook) 결합 방식일 수 있다. 따라서, 후크결합을 위한, 제7 탄성 부재(186)의 일측(186a)은 갈고리 형상으로 형성될 수 있고, 메인 프레임(130)의 외측면 또는 프레임 고정부(136)의 외측면에는 걸림홈(130h)이 형성될 수 있다. 제7 탄성 부재(186)의 일측(186a)은 메인 프레임(130)의 외측면 또는 프레임 고정부(136)의 외측면에 형성된 걸림홈(130h)에 삽입되어 고정될 수 있다. 다만, 후크 결합 방식에 한정되는 것은 아니며, 체결을 위해 다른 방식이 사용될 수 있다.
제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)은 비선회 스크롤(140)의 외측면에서 메인 프레임(130)을 향하는 방향으로 체결될 수 있다.
구체적으로, 제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)은 비선회 스크롤(140)의 외측면 또는 비선회 측벽부(143) 또는 비선회 스크롤(140)에 형성된 가이드 돌부(144)의 외측면에 결합될 수 있다. 결합방식은 볼트(bolt) 결합 방식일 수 있다. 따라서, 볼트체결을 위한, 제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)에는 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있고, 비선회 스크롤(140)의 외측면 또는 비선회 측벽부(143) 또는 가이드 돌부(144)의 외측면에는 상기 구멍에 대응되는 위치에 홈이 형성될 수 있다. 볼트는 제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)에 형성된 구멍을 관통하여 외측면 또는 비선회 측벽부(143) 또는 가이드 돌부(144)의 외측면에 형성된 홈에 삽입되어 체결될 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 볼트 결합 방식이 아닌 납땜(soldering) 등 다른 방식으로 결합될 수도 있다.
제7 탄성 부재(186)의 연결부(186b)는 일측(186a)과 타측(186c) 사이를 연결하며, 비선회 스크롤(140)이 메인 프레임(130) 쪽으로 기울어지는 것을 억제하도록 절곡된 형상을 포함할 수 있다.
제7 탄성 부재(186)의 연결부(186b)는 1회 이상 절곡된 부분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제7 탄성 부재(186)의 연결부(186b)는 일측(186a)과 연결되고, 1회 이상 절곡된 부분을 포함하며, 이어서 타측(186c)과 연결된다. 실시예에 따라, 제7 탄성 부재(186)의 일측(186a)의 형상인 갈고리 형상은 연결부(186b)에 구비된 1회 이상 절곡된 것에 의해 형성될 수 있다. 다시 말해, 제7 탄성 부재(186)의 연결부(186b)가 1회 이상 절곡된 부분을 구비함으로써, 제7 탄성 부재(186)의 일측(186a)이 메인 프레임(130)의 외측면 또는 메인 프레임(130)에 형성된 프레임 고정부(136)의 외측면에 형성된 걸림홈(130h)에 결합(고정)될 수 있다.
제7 탄성 부재(186)는 일종의 탄성체로서, 형상이 변형되면 원래의 상태로 되돌아가려는 복원력을 갖고, 원래의 형상으로 복귀되면서 복원력을 외부에 전달할 수 있다.
제7 탄성 부재(186)는 비선회 스크롤(140)을 반경 방향으로 지지하여 비선회 스크롤(140)이 제7 탄성 부재(186) 쪽으로 기울어지거나 또는 제7 탄성 부재(186)의 반대쪽으로 기울어지는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로, 비선회 스크롤(140)이 특정 조건에서 불안정한 거동을 하는 경우에(예컨대, 비선회 스크롤(140)이 반시계 방향으로 기울어지는 경우에), 제7 탄성 부재(186)는 탄성 변형될 수 있다. 탄성 변형에 의해 제7 탄성 부재(186)가 갖는 복원력은 제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)에 전달된다. 제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)에 전달된 복원력은 비선회 스크롤(140)의 외측면 또는 비선회 측벽부(143) 또는 가이드 돌부(144)의 외측면에 전달된다. 즉, 제7 탄성 부재(186)의 타측(186c)이 외측면 또는 비선회 측벽부(143) 또는 가이드 돌부(144)의 외측면을 가압하므로, 비선회 스크롤(140)이 기울어지는 방향에 반대방향으로 모멘트가 발생하게 된다(도 9의 (b)에서 비선회 스크롤(140)이 시계방향으로 회전하는 것을 나타낸다). 이로 인해, 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동은 억제될 수 있다. 이처럼 제7 탄성 부재(186)가 비선회 스크롤(140)(구체적으로 외측면 또는 비선회 측벽부(143) 또는 가이드 돌부(144))을 외측면에서 가압하여 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)을 억제시킬 수 있다.
<제6 실시예>
앞서 설명한 바와 같이, 도 10은 비선회 스크롤의 불안정한 거동을 나타내고 있고, 도 11은 도 10의 비선회 스크롤의 불안정한 거동이 억제되는 제6 실시예를 나타내고 있다.
구체적으로, 도 10은 비선회 스크롤(140)의 비선회 랩(142)의 위치가 편심되지 않은 통상적인 스크롤 압축기를 나타낸 것이다.
도 10에서 비선회 랩(142)의 중심(C)은 비선회 스크롤(140)의 중심(O)에 위치하고 있다. 즉, 비선회 랩(142)의 중심(C)은 회전축선상에 위치하고 있다.
이 경우에는 비선회 스크롤(140)에 작용하는 배압실(160a)의 배압력의 방향(PO)과 압축실(V)에서의 압축력의 방향(PC)이 동일 축선상(회전축선상)에 위치하게 된다. 이 상태에서 비선회 스크롤(140)의 일측에서 이상거동(M)이 발생하여 비선회 스크롤(140) 전체가 기울어지는 불안정한 거동이 나타날 수 있다.
도 11은 도 10에서의 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(기울어짐)이 억제(상쇄)되도록 비선회 랩(142)의 위치가 편심된 실시예를 나타낸다. 이 경우에 도 11에 도시되지는 않았지만 선회 스크롤(150)의 선회 랩(152)의 위치도 비선회 랩(142)의 위치와 동일한 위치로 편심된다. 이하에서는 비선회 랩(142)의 위치에 대하여 설명하며, 이는 선회 랩(152)의 위치에 대한 설명도 포함한다.
도 11에서 비선회 랩(142)의 중심(C)은 비선회 스크롤(142)의 중심(O)으로부터 편심지게 형성되어 있다. 구체적으로, 비선회 랩(142)의 중심(C)은 비선회 스크롤(140)의 중심(O)인 회전축선상에 위치되어 있지 않고, 회전축선상으로부터 반경 방향으로 소정 거리 이격된 위치로 편심되어 있다.
도 2 및 도 11에 도시된 바와 같이, 비선회 랩(142)의 중심(C)은, 비선회 스크롤(140)에서 기울어짐이 발생한 위치를 회전축선상에서 반경 방향으로 연결한 가상선(L, L')의 방향으로, 편심될 수 있다.
구체적으로, 비선회 스크롤(140)에서, 회전축선상으로부터 반경 방향으로 기울어짐이 발생한 지점까지 연결한 선을 가상선(L, L')이라 할 때, 상기 가상선(L, L')의 방향으로 비선회 랩(142)의 중심(C)이 비선회 스크롤(140)의 중심(O)(회전축선상)으로부터 소정 거리 이격된 위치로 편심될 수 있다.
이 경우에, 비선회 스크롤(140)에 작용하는 배압실(160a)의 배압력의 방향(PO)과 압축실(V)에서의 압축력의 방향(PC)이 동일 축선상에 위치하지 않게 된다. 이 상태에서 비선회 스크롤(140)이 일측으로 기울어지면, 기울어지는 방향의 반대방향으로 모멘트가 발생하므로 비선회 스크롤(140)의 불안정한 거동(예컨대, 기울어짐)은 억제(상쇄)될 수 있다. 이처럼 비선회 랩(142)의 중심(C)이 상기 가상선의 방향(즉, 기울어지는 방향)으로 일정한 거리만큼 이격(편심)됨으로써, 비선회 스크롤(140)이 기울어지는 방향의 반대방향으로 모멘트가 발생되어 비선회 스크롤(140)의 기울어짐은 상쇄될 수 있다.
상술한 제6 실시예, 즉 비선회 랩(142)의 중심(C)이 비선회 스크롤(142)의 중심(O)으로부터 편심된 실시예는 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예와 함께 본 발명의 스크롤 압축기에 적용될 수 있다. 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예에서, 비선회 랩(142)의 중심이 편심됨으로써 비선회 스크롤(140)의 기울어짐은 보다 신속하게 억제될 수 있다.
또한, 상술한 제6 실시예는 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예와는 별개로 독립적으로 본 발명의 스크롤 압축기에 적용될 수 있다. 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예와는 별개로, 스크롤 압축기에서 비선회 랩의 중심만이 편심되게 구비되면 비선회 스크롤의 기울어짐이 억제될 수 있으므로, 압축기의 생산시간이 줄어 생산효율이 증대될 수 있다.
즉, 본 발명의 스크롤 압축기는 메인 프레임(130), 선회 스크롤(150) 및 비선회 스크롤(140)을 포함한다.
메인 프레임(130)은 케이싱(110)의 내부에 고정된다. 선회 스크롤(150)은 메인 프레임(130)에 축방향으로 지지되어 선회 운동을 한다. 비선회 스크롤(140)은 선회 스크롤(150)을 사이에 두고 메인 프레임(130)의 일측면에 구비되며, 외주면에서 반경 방향으로 연장되는 가이드 돌부(144)가 구비되어 메인 프레임(130)에 대해 축방향으로 이동 가능하게 지지된다.
또한, 선회 스크롤(150)에는 선회 랩(152)이 형성되고, 비선회 스크롤(140)에는 선회 랩(152)에 맞물려 압축실을 형성하는 비선회 랩(142)이 형성된다.
비선회 랩(142)의 중심은, 비선회 스크롤(140)의 기울어짐이 발생한 위치를 회전축선상에서 반경 방향으로 연결한 가상선(L, L')의 방향으로 편심된다.
본 발명의 스크롤 압축기를 구성하는 구성요소들은, 선회 스크롤(150)의 선회 랩(152)의 위치와 비선회 스크롤(140)의 비선회 랩(142)의 위치가 상술한 바와 같이 편심된 특징을 가졌다는 점을 제외하고는 명세서에서 앞서 설명한 바와 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소가 갖는 동일한 특징에 대한 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체한다.