SCROLL COMPRESSOR COMPRISING OIL SEPARATING DRIVING SHAFT
본 발명은 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동축 내부를 통해 냉매를 배출하는 동안 원심력에 의해 오일과 냉매가스를 분리하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기에 관한 것이다. 일반적으로, 스크롤 압축기는, 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정스크롤과, 역시 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 따라 선회하는 선회스크롤을 포함하되, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 형성된 압축실에 냉매를 흡입한 상태에서 고정스크롤에 대하여 선회스크롤을 선회시킴으로써 냉매를 압축하는 장치이다. 이러한 스크롤 압축기의 대표적인 예가 한국공개특허공보 제2000-0041250호(이하, '종래기술'이라 함)에 개시되어 있으며 도 1을 참조하여 그 구성을 개략적으로 기술하도록 한다. 도시된 바와 같이, 종래기술의 스크롤 압축기는, 냉매를 압축하는 압축기구부, 주축(3)을 통해 상기 압축기구부에 구동력을 제공하는 전동기구부로 나눌 수 있다. 전동기구부는 고정자(1) 및 회전자(2)로 구성되며, 주축(3)은 회전자(2)에 압입되어 회전자(2)가 회전하게 되면 같이 회전하게 된다. 압축기구부는 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5)로 구성되어 있어 흡입파이프(6)를 통해 유입되는 냉매는 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5)에 형성된 인벌류트 곡선 랩(Wrap)의 압축실 내부로 흡입되어지고, 주축(3)이 회전하게 되면 상부 프레임(8)과 슬라이딩 부시(9) 위에 있는 올담링(10)이 선회스크롤(5)과 한방향 키이홈으로 연결되어 주축(3)의 회전운동을 선회스크롤(5)의 선회운동으로 바꾸게 된다. 이에 따라, 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5) 사이로 유입된 냉매가 선회각도에 따라 두 스크롤 랩이 형성한 두 개의 반달형 압축챔버를 스크롤 중앙으로 모아가며 압축을 진행한다. 결국, 중앙으로 모아진 압축 냉매는 고정스크롤(4) 배면에 있는 토출포트(11)에서 열리게 되며, 압축된 냉매는 하우징의 내부를 지나 토출파이프(12)를 통해 냉동·공조 사이클로 보내진다. 한편, 전동기구부 및 압축기구부의 마모를 최소화하기 위해 수시로 윤활을 시켜주어야 하며, 이를 위해 하부 프레임(101)의 하부에 주축(3)과 연통되는 오일펌프(14)를 구비한다. 이 오일펌프(14)는 압축기 내부의 압차에 의해 작동된다. 즉, 토출포트(11)를 나온 고온 고압의 냉매가 좌측에서 우측으로 유동함에 따라 흡입측과 토출측에 압차가 발생되며 이러한 압차로 오일펌프(14)가 작동되는 것이다. 오일펌프(14)가 작동되면 주축(3)의 내부에 형성된 구멍(3a)이나 둘레에 형성된 그루브(groove)를 통해 오일을 압축기구부 및 전동기구부에 공급하게 되며, 이러한 작용에 의해 각 기구부의 윤활이 이루어지게 된다. 여기서, 냉매가 공급될 때의 압차로 인하여 오일 유면이 오일펌프(14)측으로 기울어 올라가게 되며, 이러한 힘에 의해 윤활을 마친 오일은 고온 고압의 냉매와 섞인 상태로 오일펌프(14)측으로 유동하게 된다. 즉, 각 기구부의 윤활을 수행한 오일은 토출되는 고온 고압의 냉매에 섞인 상태로 하부 프레임(101)에 형성되어 있는 냉매 유로(102)를 나오게 되며, 냉매 유로(102)의 토출측에 형성되어 있는 오일분리판(103)에 부딪히게 된다. 이러한 과정에서 냉매와 오일이 분리되어 오일은 관성에 의해 쉘(15) 하부측으로 꺽여 다시 모이게 되며, 고온 고압의 냉매는 냉매 유로(102)를 나와 곧바로 토출파이프(12)를 통해 냉동 또는 공조 사이클로 토출된다. 그러나, 이와 같은 종래기술의 스크롤 압축기에 따르면, 구동축에 길이방향으로 형성된 구멍(3a)이 오일의 공급통로로서만 기능할 뿐 냉매의 배출통로로서 기능하지 못하였다. 또한, 종래기술에 따르며, 흡입냉매로부터 오일을 분리하는 구성이 개시되어 있으나, 이는 구동축의 회전속도와 거의 무관하게 이루어지기 때문에 경우에 따라서는 충분한 오일분리가 이루어지지 않아 압축기의 효율을 낮추는 원인이 되었다. 즉, 커다란 열적 부하로 인해 압축기의 구동축이 고속회전하는 경우에도 오일분리기는 고정되어 있기 때문에 오일분리의 성능에 있어서 커다란 상승효과는 나타나지 않았다. 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 구동축 내에서 오일이 포함된 냉매를 토출하면서 냉매가스와 오일을 효과적으로 분리함으로써 압축기의 효율을 증대시킬 수 있는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 구동축의 회전속도에 따라 오일분리도 그에 상응하여 이루어지도록 하여 열적부하에 효과적으로 대응할 수 있는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 구동축의 길이방향을 따라 임의의 지점에서 윤활이 가능한 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기를 제공하는데 있다. 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기는, 하우징, 상기 하우징 내에 고정 설치된 고정스크롤과 상기 고정스크롤에 대하여 선회운동하는 선회스크롤 및, 상기 선회스크롤을 선회 구동시키는 구동축을 포함하는 것으로서, 상기 선회스크롤에는 토출구가 형성되어 있고, 상기 토출구로부터 토출된 냉매를 유통시키기 위해 상기 구동축의 내부에는 그 길이방향을 따라 배출통로가 관통되게 형성되어 있되, 상기 배출통로의 적어도 일부 구간은 후방에서 전방을 향해 회전중심으로부터 바깥쪽으로 경사지게 형성되어 있으며, 상기 구동축에는 상기 배출통로로부터 외면으로 관통되는 윤활공이 형성된 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 배출통로의 경사진 구간 중 선회스크롤 쪽 단부에는 저유부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 저유부는 상기 경사진 구간의 단면적보다 크며 원통형으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 윤활공은 상기 저유부와 연통되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 구동축의 회전지지부 근방에 상기 배출통로와 구동축의 외주를 관통하는 보조 윤활공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 구동축 내에서 오일을 함유한 냉매를 토출하는 중에 냉매가스와 오일을 효과적으로 분리하여 압축기의 효율저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 구동축의 회전속도에 따라 오일분리도 그에 상응하는 속도로 이루어지므로 열적 부하에 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 구동축의 길이방향을 따라 임의의 지점에 윤활공을 형성함으로써 적재 적소에 윤활이 가능하다. 도 1은 종래기술에 따른 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 2는 본 발명에 다른 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 3은 본 발명에 다른 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 4은 도 2에서 인버터를 제외한 전방 사시도이다. 도 5는 도 2에서의 오일분리구조를 상세하게 나타낸 확대 단면도이다. 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기(1000)는, 하우징(100)과, 상기 하우징(100)에 형성된 흡입포트(600) 및 토출포트(700)와, 상기 하우징(100) 내에 수용되어 서로 맞물리는 고정스크롤(810) 및 선회스크롤(820)과, 구동축(830)과, 모터(840)와, 상기 구동축(830)의 선단과 선회스크롤(820) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(820)의 선회(공전)운동을 유도하는 슬라이딩 부시(850), 및 선회스크롤(820)의 자전을 방지하기 위한 올댐링 등의 자전방지수단(860)을 포함한다. 상기 구동축(830), 구동모터(840), 슬라이딩 부시(850) 및 자전방지수단(860)은 상기 선회스크롤(820)의 선회 구동수단을 구성한다. 도면에서, 고정스크롤(810)쪽이 전방, 선회스크롤(820) 쪽이 후방을 가리킨다. 도 3에서, 상기 하우징(100)은 전방의 인버터 하우징(110), 후방의 메인 하우징(130), 및 상기 인버터 하우징(110)과 메인 하우징(130) 사이에 배치된 메인 프레임(120)으로 이루어져 있다. 그러나, 상기 하우징(100)의 구성은 공지된 다양한 예가 채택될 수 있다. 상기 하우징(100)에는 흡입포트(600)와 토출포트(700)가 각각 형성되어 있어, 흡입포트(600)를 통해 증발기로부터 냉매를 흡입하고, 고정스크롤(810)과 선회스크롤(820) 사이의 압축실(880)에서 냉매를 압축한 후, 토출포트(700)를 통해 응축기로 보내게 되어 있다. 특히, 본 발명에 따르면 상기 고정스크롤(810)의 앞면에 인버터(200)가 대향되게 배치되어 있고, 상기 고정스크롤(810)에는 압축실(880)까지 흡입구(815)가 관통되게 형성되어 있다. 상기 흡입구(815)는 고정스크롤(810)의 외주부 근방에 형성되어 있어 흡입된 냉매가 외주로부터 중앙을 향해 압축되면서 배출되는 구조를 갖는다. 또한, 상기 인버터(200)에 대향하는 고정스크롤(810)의 앞면에는 상기 흡입포트(600)로부터의 흡입냉매를 상기 흡입구(815)까지 안내하기 위한 가이드부(900)가 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 인버터(200)와 가이드부(900) 사이에 흡입냉매를 흐르게 하여 인버터(200)와 압축실(880)을 동시에 냉각시키는 구조를 갖는다. 그러나, 상기 가이드부(900)를 생략하여 인버터(200)와 고정스크롤(810) 사이에 흡입냉매를 통과시키도록 하고 고정스크롤(810)의 흡입구(815)를 통해 압축실(880)로 냉매가 흡입되도록 할 수도 있다. 또한, 상기 인버터(200)는 냉각을 위해 고정스크롤(810)과 대향하고 있지만, 도시된 부분과 다른 위치, 즉 하우징(100)의 측부 등에 위치할 수도 있는 등 다양한 구조가 채택될 수 있다. 더욱이, 가이드부 등을 생략한 상태에서 고정스크롤(810)의 앞쪽에 흡입실을 형성하여 냉매를 바로 흡입포트(600)를 통해 흡입하여도 된다. 한편, 상기 압축실(880)을 통과한 냉매는 선회스크롤(820)에 형성된 토출구(821)를 통과한 후 토출포트(700)를 통해 배출된다. 특히, 상기 구동축(830)에 그 길이방향을 따라 배출통로(835)를 관통되게 형성함으로써 흡입냉매가 하우징(100)의 후단을 지나 배출되게 되어 있다. 이 경우, 상기 구동축(830)에 형성된 배출통로(835)의 적어도 일부 구간은 후방에서 전방을 향해 회전중심으로부터 바깥쪽으로 경사지게 경사구간(835a)이 형성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 압축실(880)을 통과하면서 오일을 일부 포함하는 냉매가 배출통로(835)를 지날 때 원심력에 의해 기액분리된다. 구체적으로, 구동축(830)의 후단에는 배출통로(835)와 축심이 일치하여 오일에 작용하는 원심력이 배출통로(835)의 내면에 수직으로 작용하나, 경사구간(835a)에서는 원심력의 배출통로(835)의 길이방향 성분이 존재하므로 오일입자에는 구동축(830)의 길이방향 전방을 향하는 힘이 작용하게 된다. 따라서, 구동축(830)이 회전하면 오일과 냉매가스가 혼합된 흡입냉매가 지나가다가 원심력에 의해 오일은 분리되는 동시에 배출통로(835)의 경사구간(835a)에 의해 오일은 흡입냉매의 진행방향과 반대방향으로 흐르게 된다. 한편, 상기 배출통로(835)의 경사진 구간 중 선회스크롤(820) 쪽 단부에는 저유부(835b)가 형성되어 있어 역류하던 오일이 일시적으로 모이게 된다. 이를 위해, 상기 저유부(835b)는 상기 경사구간(835a)의 단면적보다 크게 형성되어 있다. 이 경우, 저유부(835b)의 단면형상은 원통형으로 이루어져 오일의 공급을 원활하게 하는 것이 좋다. 그러나, 저유부(835b)의 단면형상을 특별히 한정할 필요는 없다. 또한, 상기 저유부(835b)에는 상기 배출통로(835)로부터 외면으로 관통되는 윤활공(835c)이 형성되어 있어 구동축(830)의 회전 중 오일이 메인베어링(870) 등 소정의 위치에 공급될 수 있다. 그러나, 상기 저유부(835b)를 생략하고 경사구간(835a)의 선회스크롤(820) 쪽 단부에 직접 윤활공을 형성할 수도 있다. 한편, 상기 구동축(830)의 회전지지부(베어링, 890) 근방에 상기 배출통로(835)와 구동축(830)의 외주를 관통하는 보조 윤활공(836)이 형성되어 있어 회전지지부(890)를 포함한 주변 구성요소들을 효과적으로 윤활할 수 있다. 이 경우에도, 상기 보조 윤활공(836)이 배출통로(835)에 형성된 보조 저유부(837)와 구동축(830)의 외주면을 관통하도록 하는 것이 좋다. 기술되지 않은 구성부호 710과 720은 개스킷을 나타낸다. 이하, 도 2와 도 3을 참조하여 전술한 본 발명의 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기에서 흡입냉매의 순환 및 오일분리작용을 설명하도록 한다. 먼저, 증발기(미도시)로부터 하우징(100)에 형성된 흡입포트(600)를 통해 흡입냉매가 유입된다. 흡입된 냉매는 인버터(200)와 고정스크롤(810) 사이의 가이드부(900)를 통해 지나고, 가이드부(900)와 고정스크롤(810)의 흡입구(815)를 통해 압축실(880)로 들어간다. 압축실(880)에서 압축이 완료된 냉매는 선회스크롤(820)에 형성된 토출구(821)를 통과하여 구동축(830)에 그 길이방향을 따라 형성된 배출통로(835)를 통과한다. 이때, 상기 배출통로(835)의 일부 구간이 경사져 있어 구동축(830)이 회전함에 따라 원심력에 의해 오일이 분리되면서 선회스크롤(820) 쪽으로 역류하고, 나머지 냉매가스는 배출통로(835)를 통해 토출포트(700)로 향한다. 역류하는 오일은 저유부(835b)에 일시 저장되고, 다시 윤활공(835c)을 통해 연속적으로 메인베어링(870) 주위 공간에 공급되어 윤활이 이루어지게 된다. 한편, 오일 구동축(830)의 후단부 영역에서 분리된 오일은 보조 저유뷰(837)에 모여서 보조 윤활공(836)을 통해 회전지지부(890) 주변으로 공급됨으로써 구동축(830)의 후단부 윤활이 이루어지게 된다. 마지막으로, 오일이 분리된 가스상의 냉매는 하우징(100)의 후단을 지나 구동모터와 하우징(100) 사이에 형성된 통로를 통해 토출포트(700)로 배출된다. 이를 위해, 하우징(100)의 후단에는 냉매의 통과를 위해 반경방향으로 연장된 홈(170)이 형성될 수 있다. 전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 구동축 내에서 오일을 함유한 냉매를 토출하는 중에 냉매가스와 오일을 효과적으로 분리하여 압축기의 효율저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 구동축의 회전속도에 따라 오일분리도 그에 상응하는 속도로 이루어지므로 열적 부하에 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 구동축의 길이방향을 따라 임의의 지점에 윤활공을 형성함으로써 적재 적소에 윤활이 가능하다. The present invention relates to a scroll compressor, with an oil-separating driving shaft, that comprises a housing, a fixed scroll which is installed inside the housing, a swivel scroll which swivels around the fixed scroll, and a drive shaft which drives the swivel scroll. In the swivel scroll, a discharge hole is formed. A discharge path is formed along the longitudinal direction of the drive shaft so that discharged coolant from the discharge hole flows therethrough. At least, a part of the discharge path is inclined forward from the rotary axis to the exterior. A lubrication hole is formed in the drive shaft that penetrates from the discharge path to the outer surface of the drive shaft. Therefore, the disclosed scroll compressor may separate coolant gas and oil efficiently and discharge coolant in the drive shaft at the same time. In addition, oil separation is performed at a corresponding speed to the RPM of the drive shaft so the scroll compressor can handle the thermal load easily. 하우징, 상기 하우징 내에 고정 설치된 고정스크롤과 상기 고정스크롤에 대하여 선회운동하는 선회스크롤 및, 상기 선회스크롤을 선회 구동시키는 구동축을 포함하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 선회스크롤에는 토출구가 형성되어 있고, 상기 토출구로부터 토출된 냉매를 유통시키기 위해 상기 구동축의 내부에는 그 길이방향을 따라 배출통로가 관통되게 형성되어 있되, 상기 배출통로의 적어도 일부 구간은 후방에서 전방을 향해 회전중심으로부터 바깥쪽으로 경사지게 형성되어 있으며, 상기 구동축에는 상기 배출통로로부터 외면으로 관통되는 윤활공이 형성된 것을 특징으로 하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기. 제1항에 있어서, 상기 배출통로의 경사진 구간 중 선회스크롤 쪽 단부에는 저유부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기. 제2항에 있어서, 상기 저유부는 상기 경사진 구간의 단면적보다 크며 원통형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기. 제2항에 있어서, 상기 윤활공은 상기 저유부와 연통되는 것을 특징으로 하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동축의 회전지지부 근방에 상기 배출통로와 구동축의 외주를 관통하는 보조 윤활공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일분리형 구동축을 가지는 스크롤 압축기.