KR102070286B1

KR102070286B1 - 전동식 압축기

Info

Publication number: KR102070286B1
Application number: KR1020180106673A
Authority: KR
Inventors: 박일영; 문제현; 임준영; 주상현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-01-28
Also published as: US20200080557A1

Abstract

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 모터실의 일측에 구비되는 프레임; 상기 프레임의 일측에서 상기 모터실의 내부에 수용되는 구동모터; 압축실을 형성하는 제1 스크롤 및 제2 스크롤; 일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단은 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축; 상기 제2 스크롤의 배면과 마주보도록 대향면이 구비되어, 상기 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트; 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 구비되어, 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 배압공간을 형성하는 실링부재; 및 상기 압축실과 상기 배압공간 사이를 연통시키도록 상기 제2 스크롤을 관통하여 구비되는 배압유로;를 포함할 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 방식의 전동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 최근 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)는 밀폐된 케이싱의 내부에 회전모터로 된 전동부가 설치되고, 전동부의 일측에 고정스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축부가 설치되며, 전동부와 압축부는 회전축으로 연결되어 전동부의 회전력이 압축부로 전달되록 구성되어 있다.

특허문헌[일본 공개특허 제2014-125957호]에 개시된 것과 같이, 종래의 전동식 압축기의 내부에는 모터실을 이루며 흡입된 냉매와 오일이 수용되는 흡입공간과, 압축실에서 토출되는 냉매와 오일을 수용되고 일종의 유분리 공간을 이루는 토출공간과, 토출공간에서 냉매로부터 분리된 미스트 상태의 오일(이하, 가스오일)을 수용하여 그 가스오일의 압력에 의해 선회스크롤을 고정스크롤쪽으로 가압하는 배압공간이 형성되어 있다. 흡입공간은 케이싱을 이루는 메인 하우징의 내부에, 토출공간은 메인 하우징과 함께 케이싱을 이루는 리어 하우징에, 배압공간은 메인 하우징에 결합되어 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 메인 프레임에 각각 형성되어 있다.

상기와 같은 종래의 전동식 압축기에서는, 고정스크롤(또는/및 메인 프레임)에 배압유로를 형성하여 가스오일이 토출공간에서 배압공간으로 공급되도록 하고 있다. 이때, 배압유로에는 감압장치를 설치하여 배압공간으로 공급되는 가스오일의 압력을 감압시켜 배압공간의 압력을 조절하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 전동식 압축기는, 배압공간이 배압유로를 통해 토출공간과 연통됨에 따라, 배압공간의 배압력이 압축실의 압력보다는 토출공간의 압력에 영향을 받게 된다. 이에 따라, 운전중에 압축실의 압력이 변하더라도 배압력은 대체로 일정한 압력을 형성하게 되어, 배압력이 필요 배압력보다 큰 경우에는 양쪽 스크롤이 과도하게 밀착되면서 마찰손실이 증가하게 되는 반면 배압력이 필요 배압력보다 작은 경우에는 양쪽 스크롤이 과도하게 이격되면서 압축손실이 발생될 수 있다.

또 종래의 전동식 압축기는, 밸런스 웨이트가 수용되는 배압공간부에 배압공간을 형성함에 따라, 배압공간의 체적이 증가하여 운전 초기에 배압력을 신속하게 확보하는데 어려움이 있다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 배압공간에 메인 베어링이 구비되는 것이나, 이는 배압공간의 압력에 의해 메인 베어링으로 과도한 하중이 가해지면서 메인 베어링의 수명이 저하될 수 있다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 배압공간을 형성하는 실링부재가 선회스크롤 또는 메인 프레임에 삽입되는 것이나, 이는 배압공간의 압력이 과도하게 상승하는 경우 필요 실링력을 확보하기 어려울 수 있다. 특히, CO₂ 냉매와 같이 배압력이 60~70bar까지 상승하는 고압 냉매의 경우에도 배압공간을 효과적으로 실링하지 못하여 선회스크롤의 거동이 불안정하게 될 수 있다.

일본 공개특허 제2014-125957호(2014.07.07. 공개)

본 발명의 목적은, 배압공간의 배압력이 필요 배압력을 확보하여 유지할 수 있도록 하는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 배압공간의 배압력을 압축실의 압력과 연동되도록 할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 배압공간의 내부가 신속하게 필요 배압력을 형성할 수 있도록 하는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 배압공간의 체적을 줄이면서도 선회스크롤을 원활하게 지지할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 배압공간부에 수용되는 메인 베어링에 대한 부하를 줄여 메인 베어링의 수명을 늘릴 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 감압장치의 구조를 간소화할 뿐만 아니라 감압장치를 구성하는 부품수를 줄여 제조 비용을 낮출 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 스크롤과 제2 스크롤 사이에 형성되는 압축실; 상기 제2 스크롤을 제1 스크롤 방향으로 지지하도록 구비되는 배압공간; 및 상기 제2 스크롤에 구비되어 상기 압축실에서 압축되는 냉매의 일부를 상기 배압공간으로 안내하는 배압구멍을 포함하고, 상기 배압공간은 상기 제2 스크롤과 함께 회전축에 결합된 밸런스 웨이트와 상기 제2 스크롤 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 제2 스크롤에는 상기 배압공간을 형성하기 위한 실링부재가 미끄러지게 삽입되도록 실링홈이 형성되고, 상기 실링홈에는 상기 압축실에 연통되어 상기 압축실에서 압축되는 냉매의 일부를 상기 실링부재의 실링면 반대쪽으로 안내하도록 가압구멍이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가압구멍은 상기 배압구멍과 연통될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 모터실이 구비되는 케이싱; 상기 모터실의 일측에 구비되는 프레임; 상기 프레임의 일측에서 상기 모터실의 내부에 수용되는 구동모터; 상기 프레임의 타측에 지지되며 나선형의 랩이 형성되는 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤의 랩과 맞물리도록 나선형의 랩이 형성되며, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 선회운동을 하면서 상기 랩들 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단은 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축; 상기 제2 스크롤의 배면과 마주보도록 대향면이 구비되어, 상기 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트; 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 구비되어, 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 배압공간을 형성하는 실링부재; 및 상기 압축실과 상기 배압공간 사이를 연통시키도록 상기 제2 스크롤을 관통하여 구비되는 배압유로;를 포함하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 제2 스크롤에는 상기 실링부재가 축방향으로 미끄러지게 삽입되도록 환형으로 된 실링홈이 형성되고, 상기 제2 스크롤에는 상기 실링홈과 압축실 사이를 연통시키는 가압유로가 관통 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가압유로는 상기 랩의 두께보다는 작거나 같게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가압유로는 상기 압축실 중에서 압축된 냉매가 토출되기 직전의 압축실 또는 토출되는 압축실에 연통될 수 있다.

그리고, 상기 배압공간의 반경방향 면적은 상기 가압유로가 연통되는 압축실의 반경방향 면적보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압유로와 상기 가압유로는 서로 연통되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압유로는 그 내경이 상기 가압유로의 내경보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압유로와 상기 가압유로는 서로 독립적으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압유로와 상기 가압유로는 동일한 압축실에 연통되도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제2 스크롤에는 상기 밸런스 웨이트를 향해 환형으로 돌출되는 배압돌부가 형성되고, 상기 배압돌부에는 상기 실링부재가 축방향으로 미끄러지게 삽입되는 실링홈이 형성되며, 상기 배압유로는 상기 배압돌부의 내주면보다 안쪽으로 관통되도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제2 스크롤에는 상기 밸런스 웨이트를 마주보는 면에서 소정의 깊이만큼 리세스된 배압공간홈이 형성되고, 상기 배압공간홈의 바깥쪽에 상기 실링부재가 축방향으로 미끄러지게 삽입되는 실링홈이 형성되며, 상기 배압유로는 상기 배압공간홈의 내부를 관통되도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 밸런스 웨이트는, 상기 회전축에 고정되어 상기 제2 스크롤에 결합되는 편심핀부; 상기 편심핀부에서 연장되어 무게 중심이 상기 회전축의 중심으로부터 편심지게 위치하는 편심질량부; 및 상기 편심핀부에서 반경방향으로 상기 편심질량부의 반대쪽에 연장 형성되어 상기 편심질량부와 함께 배압공간부를 형성하는 배압면부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 프레임에는 상기 밸런스 웨이트가 수용되는 수용공간부가 형성되고, 상기 수용공간부는 상기 모터실과 연통될 수 있다.

그리고, 상기 수용공간부의 일측에는 베어링 지지부가 단차지게 형성되고, 상기 베어링 지지부에는 상기 회전축을 지지하는 볼 베어링이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제2 스크롤에는 상기 회전축이 결합되는 보스홈이 형성되고, 상기 보스홈의 내주면과 상기 회전축의 외주면 사이에는 부시 베어링이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 케이싱에는 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일을 수용하도록 토출공간이 형성되고, 상기 토출공간은 그 토출공간의 냉매와 오일을 상기 압축실의 흡입측으로 안내하는 오일회수유로가 형성되며, 상기 오일회수유로에는 감압부재가 구비될 수 있다.

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 배압공간의 압력이 압축실의 압력과 연동되도록 형성됨에 따라 배압공간의 압력이 압축실의 압력변화에 따라 가변되면서 필요 배압력을 유지할 수 있고, 이를 통해 배압공간의 압력이 필요 배압력보다 높은 경우 발생할 수 있는 마찰손실을 억제하는 한편, 필요 배압력보다 낮은 경우 발생할 수 있는 압축손실을 억제할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 전동식 압축기는, 제2 스크롤과 밸런스 웨이트의 사이에 배압공간이 형성됨에 따라 배압공간의 체적이 작아지게 되고, 이를 통해 필요 배압력을 신속하게 형성되어 압축기 효율이 향상될 수 있다. 아울러, 배압구멍이 토출압을 이루는 압축실 또는 토출실 직전의 압축실과 연통됨에 따라, 배압공간의 체적이 작아지더라도 필요 배압력을 더욱 신속하게 확보할 수 있다. 나아가, 배압공간의 반경방향 면적이 이 배압공간과 연통되는 압축실의 반경방향 면적보다 넓어 선회스크롤을 안정적으로 지지할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 전동식 압축기는, 회전축을 지지하는 메인 베어링을 배압공간의 외부에 설치함에 따라, 메인 베어링이 배압공간에서의 고압에 의한 하중을 직접적으로 받지 않게 되고, 이를 통해 메인 베어링의 수명을 연장할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 전동식 압축기는, 배압공간을 형성하는 실링부재가 압축실에 연통된 가압구멍에 의해 축방향으로 지지됨에 따라, 실링부재의 실링력이 향상될 수 있다. 이를 통해 CO₂ 냉매와 같이 고압 냉매가 적용되는 경우에도 배압공간을 효과적으로 실링할 수 있어 필요 배압력을 원활하게 확보할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전동식 압축기를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 배압공간을 형성하는 선회스크롤과 밸런스 웨이트를 분리하여 보인 사시도,
도 4는 도 3의 선회스크롤과 밸런스 웨이트를 포함한 압축유닛을 조립하여 보인 단면도,
도 5는 도 4의 "A"부를 확대하여 보인 단면도,
도 6a 및 도 6b는 가압구멍과 배압구멍의 위치에 대한 실시예들을 설명하기 위해 토출실 주변을 확대하여 보인 평면도들,
도 7은 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트를 보인 평면도,
도 8a 내지 도 9b는 본 발명의 전동식 압축기에서, 압축실의 압력과 배압공간의 압력 간 차이에 따른 선회스크롤의 위치를 보인 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 배압공간에 대한 다른 실시예를 보인 단면도.

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

본 발명에 따른 전동식 압축기는 냉매를 흡입하여 압축하는 냉동 사이클 장치의 일부로서, 두 개의 스크롤이 맞물려 냉매를 압축하도록 이루어지는 스크롤 압축기이다. 본 실시예의 스크롤 압축기는 이산화탄소(CO₂) 냉매를 사용하여 토출압이 100bar, 더 정확하게는 대략 130bar이고, 토출온도가 대략 170℃ 정도인 고온고압의 전동식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전동식 압축기를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는, 케이싱(101), 메인 프레임(102), 구동유닛(103) 및 압축유닛(104)을 포함할 수 있다. 또, 후술할 프론트 커버(112)의 외부에는 압축기의 운전을 제어하는 인버터 유닛(200)이 설치될 수 있다. 이에 따라, 인버터 유닛(200)은 구동유닛(103)을 기준으로 압축유닛(104)의 반대편에 위치될 수 있다. 이하에서는, 인버터 유닛쪽을 전방, 반대쪽인 압축유닛쪽을 후방으로 정하여 설명한다.

케이싱(101)은 메인 하우징(111), 프론트 커버(112) 및 리어 커버(113)로 이루어질 수 있다.

메인 하우징(111)은 전방단과 후방단이 개방된 원통형으로 이루어지고, 전방단에는 프론트 커버(112)가, 후방단에는 리어 커버(113)가 각각 결합될 수 있다. 그리고 메인 하우징(111)의 내부에는 모터실을 이루는 흡입공간(S1), 리어 커버(113)의 내부에는 후술할 제1 스크롤(140)과 함께 토출공간(S2)이 각각 형성될 수 있다.

흡입공간(S1)에는 구동유닛(103), 프레임 및 압축유닛(104)이 수용되고, 토출공간(S2)에는 그 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리부(116)가 설치될 수 있다.

또, 메인 하우징(111)의 측벽에는 흡입공간(S1)에 연통되는 흡기구(111a)가, 리어 커버(113)의 측벽에는 토출공간(S2)에 연통되는 배기구(113a)가 각각 형성된다. 앞서 설명한 유분리부(116)는 배기구(113a)에 설치될 수 있다.

또, 리어 커버(113)의 하반부에는 유분리부(116)에서 분리된 오일을 회수하기 위한 제1 오일회수구멍(113b)이 형성되고, 제1 스크롤(140)에는 제1 오일회수구멍(113b)을 통해 회수되는 가스오일을 흡입실(V1)로 안내하는 제2 오일회수구멍(142a)이 형성될 수 있다. 제1 오일회수구멍(113b) 또는 제2 오일회수구멍(142a)에는 흡입실(V1)로 안내되는 가스오일을 감압하기 위한 오리피스(117)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 토출공간은 제1 오일회수구멍(113b)과 제2 오일회수구멍(142a)을 통해 흡입실(V1) 연통되므로, 유분리부(116)에 의해 분리된 오일이 가스와 섞여 흡입실(V1)로 회수되는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이에 대해서는 나중에 다시 설명한다.

한편, 메인 프레임(102)은 환형의 원판 모양으로 몸체부(121)가 형성되고, 몸체부(121)의 가장자리는 제1 스크롤(140)의 스크롤 측벽부(142)의 전방면 및 메인 하우징(111)의 내측단차면(111b) 사이에 지지되어 결합될 수 있다. 몸체부(121)의 베어링면(121a)에 접하는 제2 스크롤(150)의 베어링면(150a)에는 제1 실링부재(171)가 구비되어, 메인 프레임(102)과 제2 스크롤(150) 사이의 스러스트 베어링면을 실링하게 된다.

또, 메인 프레임(102)의 중앙에는 후술할 밸런스 웨이트(136)를 수용하는 밸런스웨이트 수용공간부(이하, 수용공간부)(122)가 형성되고, 수용공간부(122)의 내부에는 회전축(135)에 결합되어 제2 스크롤(150)의 편심된 선회운동에 따른 불균형을 보상하는 밸런스 웨이트(136)가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 밸런스 웨이트는 후술할 제2 스크롤과 함께 배압공간을 형성하게 되는데, 이에 대해서는 배압구멍과 함께 다시 설명한다.

또, 배압공간부(122)의 중앙에는 축수부(123)가 전방측으로 돌출 형성되고, 축수부(123)의 중앙에는 회전축(135)이 회전 가능하게 삽입되는 축구멍(124)이 관통되어 형성된다. 축수부(123)의 내주면에는 앞서 설명한 메인 베어링(161)이 고정 결합되고, 축구멍(124)의 내주면은 회전축의 외주면으로부터 이격된다. 이에 따라, 수용공간부(122)의 후방측은 제1 실링부재(171)에 의해 밀봉되지만 수용공간부(122)의 전방측은 개방되어 흡입공간(S1)과 연통되게 된다.

한편, 구동유닛(103)은 고정자(131) 및 회전자(132)를 포함하며, 회전축(135)을 구동시키는 회전력을 발생한다. 본 실시예에서 고정자(131)는 메인 하우징(111)의 내주면에 고정되고 내부에 원통형의 공간을 형성하도록 환형으로 이루어질 수 있다. 고정자(131)의 내부 공간에는 회전자(132)가 고정자(131)와 이격되도록 배치될 수 있다. 회전자(132)는 대략 원통형으로 이루어질 수 있고, 그 중심에는 회전축(135)이 결합될 수 있다. 구동유닛(103)에 전원이 공급되면, 고정자(131)와 회전자(132)의 상호 작용에 의해 회전자(132) 및 회전축(135)이 함께 회전할 수 있다.

회전축(135)은 메인 하우징(111) 내부에 수용될 수 있고, 메인 프레임(102)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 회전축(135)의 후방 측은 메인 프레임(102)에 장착되는 메인 베어링(161)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 메인 베어링(161)의 내륜은 회전축(135)에, 외륜은 메인 프레임(102)에 각각 결합되는 깊은홈 볼 베어링(Deep Groove Ball Bearing)으로 이루어져 메인 프레임(102)에 압입될 수 있다.

아울러, 회전축(135)의 전방 단부는 프론트 커버(112)에 구비되는 서브 베어링(162)에 의해 반경방향으로 지지될 수 있다. 서브 베어링(162)은 프론트 커버(112)의 내면에 형성되는 축 지지돌부(114)에 장착될 수 있다. 이에 따라, 회전축(135)의 외주면 일부는 회전자(132)와 결합되어, 구동유닛(103)에 의해 발생되는 회전력을 전달받을 수 있다.

한편, 압축유닛(104)은 고정스크롤인 제1 스크롤(140)과, 선회스크롤인 제2 스크롤(150)을 포함할 수 있다. 제2 스크롤(150)은 구동유닛(103)의 회전자(132)에 결합된 회전축(135)에 편심 결합되어 제1 스크롤(140)에 대해 선회 운동을 하면서 제1 스크롤(140)과 함께 흡입실(V1), 중간압실(V2), 토출실(V3)로 된 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.

제1 스크롤(140)은 원판모양으로 고정측 경판부(141)가 구비되고, 고정측 경판부(141)의 일 측면에는 메인 프레임(102)을 향해 돌출되는 스크롤 측벽부(142)가 형성될 수 있다. 스크롤 측벽부(142)에는 후술할 제2 오일흡입구멍(142a)가 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다.

고정측 경판부(141)의 중심부에는 후술할 선회랩(152)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성되고, 고정측 경판부(141)의 가장자리에는 케이싱(101)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입구(미도시)가 형성되며, 고정측 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실에서 토출공간(S2)으로 연통되는 토출구(144)가 형성될 수 있다.

제2 스크롤(150)은 원판모양으로 선회측 경판부(151)가 형성되고, 선회측 경판부(151)의 제1 측면에는 고정측 경판부(141)를 향해 돌출되어 고정랩(143)과 맞물리는 선회랩(152)이 형성되며, 선회측 경판부(151)의 제2 측면에는 회전축(135)을 지지하는 편심베어링(163)이 삽입되어 고정되도록 보스홈(153)이 형성된다. 이에 따라, 제2 스크롤(150)은 편심베어링(163) 및 밸런스 웨이트(136)를 사이에 두고 회전축(135)에 결합되어 회전력을 전달받을 수 있다.

도면중 미설명 부호인 180은 핀앤링 방식의 자전방지기구이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 전동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동유닛(103)에 전원이 인가되면, 회전축(135)이 구동유닛(103)의 회전자(132)와 함께 회전을 하면서 제2 스크롤(150)에 회전력을 전달하게 된다. 그러면, 회전축(135)과 편심되게 연결된 제2 스크롤(150)은 자전방지부재(180)에 의해 편심된 거리만큼 선회 운동을 하게 되고, 압축실(V)은 회전축(135)의 반경 방향 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

이에 따라, 냉매는 흡기구(111a)를 통해 모터실을 이루는 흡입공간(S1)으로 유입되어 압축실(V)로 흡입된다. 이때, 냉매는 구동유닛(103)을 통과하면서 고정자(131)와 회전자(132)를 냉각시킬 수 있다.

이후, 압축실(V)로 흡입된 냉매는 압축실(V)의 이동 경로를 따라 중심 측으로 이동되면서 압축되고, 토출구(144)를 통해 제1 스크롤(140)과 리어 커버(113) 사이에 형성된 토출공간(S2)으로 토출된다.

이 토출공간(S2)으로 토출된 냉매는 토출공간(S2)에서 오일이 분리되거나 또는 오일분리부(116)를 통과하면서 오일 성분이 분리되고, 냉매는 배기구(113a)를 통해 냉동 사이클로 배출된다. 반면, 분리된 오일은 미량의 냉매와 혼합된 미스트 상태의 가스오일로 토출공간(S2)에 잔류하게 되고, 이 가스오일은 앞서 설명한 제1 오일회수구멍과 제2 오일회수구멍을 통해 흡입실(V1)로 회수되었다가 흡입되는 냉매와 함께 다시 중간압실(V2)로 흡입되어 압축되며, 토출실(V3)을 거쳐 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

한편, 배압공간의 압력, 즉 배압력은 적정 압력으로 유지되어야 선회스크롤인 제2 스크롤의 거동이 안정적으로 유지될 수 있다. 만약, 배압력이 작으면 제2 스크롤에 대한 지지력이 약화되어 고정스크롤인 제1 스크롤과의 밀착력이 저하되고, 이로 인해 압축실에서의 누설이 발생되어 압축손실이 증가할 수 있다. 반면, 배압력이 너무 크면 제2 스크롤이 제1 스크롤과 과도하게 밀착된 상태로 선회운동을 하게 되어 마찰손실이 증가하게 될 수 있다.

특히, CO₂냉매가 적용되는 경우에는 배압공간의 압력이 대략 60~70bar 정도가 되어 다른 냉매(134a, 410a 등)가 적용될 때보다 높은 배압력을 형성하게 된다. 하지만, 배압공간을 밀봉하는 실링부재의 실링력이 균일하지 못하여 배압공간이 원활하게 형성되지 못할 수 있을 뿐만 아니라, 배압공간의 내부에 수용되는 메인 베어링에 대한 하중이 증가하여 메인 베어링의 수명을 단축시킬 수 있었다.

이에, 본 발명에서는 배압공간의 압력이 압축실의 압력과 연동되도록 하여 마찰손실 또는 압축손실을 억제하고, 배압공간을 형성하는 실링부재를 압축실의 압력으로 지지하여 배압공간에 대한 밀봉력을 높이며, 메인 베어링이 설치되는 공간과 배압공간을 분리하여 메인 베어링의 수명을 연장할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 배압공간을 형성하는 선회스크롤과 밸런스 웨이트를 분리하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 선회스크롤과 밸런스 웨이트를 포함한 압축유닛을 조립하여 보인 단면도이며, 도 5는 도 4의 "A"부를 확대하여 보인 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 가압구멍과 배압구멍의 위치에 대한 실시예들을 설명하기 위해 토출실 주변을 확대하여 보인 평면도들이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는, 선회스크롤인 제2 스크롤(150)의 선회측 경판부(151)에 배압구멍(158)이 형성되고, 배압구멍(158)보다 바깥쪽에 배압공간(S3)을 형성하기 위한 제2 실링부재(172)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 압축실(V)에서 압축되는 냉매와 오일의 일부가 배압구멍(158)을 통해 배압공간(S3)으로 유입되어 배압력을 형성하게 된다.

예를 들어, 도 3 및 도 4와 같이, 선회측 경판부(151)의 제2 측면(151b), 즉 밸런스 웨이트(136)를 마주보는 측면에서 반경방향으로 보스홈(153)의 바깥쪽에는 축방향으로 돌출되는 배압돌부(155)가 환형으로 형성되고, 배압돌부(155)의 선단면, 즉 후술할 밸런스 웨이트(136)의 배압면부(136c)를 마주보는 면에는 소정의 폭과 깊이를 가지는 실링홈(156)이 환형으로 형성된다. 실링홈(156)은 후술할 제2 실링부재(172)가 축방향으로 미끄럼 이동할 수 있는 정도의 폭을 가지며, 제2 실링부재(172)의 축방향 높이보다는 크거나 같은 정도의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 실링홈(156)에는 환형으로 된 제2 실링부재(172)가 삽입되어 압축실(V)의 압력과 배압공간(S3)의 압력의 차이에 따라 축방향으로 이동하게 되고, 제2 실링부재(172)는 배압돌부(155)의 내측공간, 더 정확하게는 제2 실링부재(172)의 내측공간을 외측공간으로부터 분리하여 배압구멍(158)과 연통되는 배압공간(S3)을 형성하게 된다.

또, 실링홈(156)에는 가압유로를 이루는 가압구멍(157)이 형성될 수 있다. 가압구멍(157)은 실링홈(156)의 내부를 압축실(V)과 연통시켜 압축실(V)의 압력에 의해 제2 실링부재(172)를 밸런스 웨이트(136)쪽으로 가압하기 위한 유로를 이루게 된다.

도 4 및 도 5와 같이, 가압구멍(157)은 실링홈(156)을 이루는 3개의 측면 중에서 제1 스크롤(140)을 향하는 축방향 측면에서 압축실(V)을 이루는 선회측 경판부(151)의 제2 면(151b)을 향해 관통 형성될 수 있다.

또, 가압구멍(157)은 경우에 따라서는 직선으로 형성될 수도 있고, 경사지게 형성되거나 단차지게 형성될 수도 있다. 이는, 선회측 경판부(151)의 제2 측면(151b)에 노출되어 가압구멍(157)의 입구를 이루는 제1 가압단(157a)의 위치와 실링홈(156)의 내부에 노출되어 가압구멍(157)의 출구단을 이루는 제2 출구단(157b)의 위치에 따라 적절하게 형성될 수 있다.

또, 가압구멍(157)의 제1 가압단(157a)은 중간압을 이용할 수 있도록 흡입실(V1)과 토출실(V3) 사이의 중간압실(V2)에 연통될 수도 있다. 하지만, 배압공간(S3)의 체적에 따라서는 토출압을 이용할 수 있도록 토출실(V3)에 연통되도록 형성되거나 또는 토출실 직전의 중간압실(V2)에 연통되도록 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 후술할 배압공간(S3)의 면적이 감소함에 따라 가압구멍(157)의 제1 가압단(157a)은 토출실(V3)에 연통된 예를 중심으로 설명한다.

또, 가압구멍(157)의 내경(D1)은 이웃하는 선회랩들(152) 사이에 형성되면 족하나, 가압구멍(157)의 내경(D1)이 선회랩(152)의 단면적(A)보다 넓을 경우 그 선회랩(152)의 양쪽에 위치하는 압축실(V) 사이가 연통되어 압축손실이 발생할 수 있다. 따라서, 가압구멍(157)의 내경(D1)은 선회랩의 단면적(A)보다는 작거나 같게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또, 가압구멍(157)의 내경(D1)은 실링홈(156)의 폭(t)보다는 작게 형성될 수 있다.

한편, 선회측 경판부(151)에는 앞서 설명한 배압구멍(158)이 형성될 수 있다. 배압구멍(158)은 압축실(V)과 배압공간(S3) 사이를 연통시키는 배압유로의 역할을 하는 것으로, 가압구멍(157)의 일측에 형성될 수 있다.

배압구멍(158)은 가압구멍(157)과 연통되도록 형성될 수도 있고, 가압구멍(157)으로부터 독립적으로 형성될 수도 있다.

예를 들어, 도 6a에서와 같이 배압구멍(158)은 가압구멍(157)의 중간에서 분지되어 서로 연통될 수 있다. 이 경우에는 제2 실링부재(172)를 가압하는 압축실(V)의 압력과 배압력을 이루는 압축실(V)의 압력이 동일하게 되므로, 제2 실링부재(172)의 거동이 안정되고 압축실(V) 간 냉매누설을 억제할 수 있어 바람직할 수 있다.

도 4 및 도 5와 같이, 배압구멍(158)의 입구를 이루는 제1 배압단(158a)은 가압구멍(157)의 중간에서 연통되도록 분지되고, 배압구멍(158)의 출구를 이루는 제2 배압단(158b)은 배압돌부(155)와 보스홈(153)의 사이에 관통되도록 형성될 수 있다. 배압구멍(158)은 도면과 같이 단차지게 형성될 수도 있지만, 이는 편의상 도시한 것일 뿐 가공성을 고려하면 경사지게 형성될 수도 있다.

여기서, 보스홈(153)의 내부에는 종래의 편심베어링과는 다르게 부시베어링으로 된 편심베어링(163)이 구비될 수 있다. 이는, 선회측 경판부(151)의 제2 면(151b)에 앞서 설명한 배압돌부(155)와 배압구멍(158)의 제2 배압단(158b)이 반경방향으로 간격을 두고 형성됨에 따라, 배압공간(S3)을 구성하는데 필요한 공간을 확보하기 위해 상대적으로 점유면적이 좁은 부시베어링을 적용하는 것이 유리하기 때문이다.

또, 배압구멍(158)의 내경(D2)은 가압구멍(157)의 내경(D1)과 동일한 내경을 가지도록 형성될 수도 있고, 서로 다른 내경을 가지도록 형성될 수도 있다. 다만,배압구멍(158)의 내경(D2)이 가압구멍(157)의 내경(D1)과 서로 다른 내경을 가지도록 형성되는 경우에는 배압구멍(158)의 내경(D2)이 가압구멍(157)의 내경(D1)보다는 작게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 가압구멍(157)을 거쳐 배압구멍(158)으로 이동하는 냉매와 오일이 제2 실링부재(172)를 가압하는 압력보다 낮은 압력으로 감압되어 배압력을 형성하게 되므로, 제2 실링부재(172)가 더 높은 압력에 의한 힘으로 눌려 실링력이 향상될 수 있다.

또, 배압구멍(158)의 입구가 가압구멍(157)을 통해 토출실(V3)에 연통됨에 따라, 토출실(V3)의 면적과 배압공간(S3)의 면적이 동일할 경우에는 필요 배압력을 확보하지 못할 수 있다. 따라서, 배압공간(S3)을 형성하는 배압돌부(155)의 내경 또는 제2 실링부재(172)의 내경은 토출실(V3)의 내경보다 크게 형성하여, 배압공간(S3)의 면적이 토출실(V3)의 면적보다 크게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 배압구멍(158)은 가압구멍(157)으로부터 독립적으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 6b와 같이, 배압구멍(158)이 가압구멍(157)과 독립적으로 형성되는 경우에는 적어도 가압구멍(157)이 연통되는 압축실(V)과 동일한 압축실(V)에 위치하도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 제2 실링부재(172)의 거동을 안정시키는 측면 및 압축실(V) 간 냉매누설을 억제하는 측면에서 바람직할 수 있다. 나아가, 가압구멍(157)과 배압구멍(158)이 독립적으로 형성되는 경우에는 가공시 가압구멍(157)과 배압구멍(158)이 서로 구속되지 않음에 따라 가압구멍(157)과 배압구멍(158)의 가공이 용이할 수 있다.

한편, 제2 실링부재(172)는 개구측이 압축실(V) 또는 배압공간(S3)을 향하도록 유(U)자 또는 브이(V)자 단면 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 가압구멍(157)을 통해 압축실(V)의 압력이 후술할 배압면부를 향해 가압됨에 따라 도 4와 같이 사각형 단면 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 실링부재(172)는 테프론과 같은 윤활성 재질로 형성될 수 있다.

또, 제2 실링부재(172)는 양단이 없는 완전한 고리 모양의 환형으로 형성될 수도 있고, 양단이 미끄럼 접촉되는 절개된 환형으로 형성될 수도 있다. 제2 실링부재(172)는 가압구멍(157)을 통해 축방향을 향하는 가압력을 받는 동시에, 배압공간(S3)에 접함에 따라 안쪽에서 바깥쪽으로 향하는 배압력도 함께 받게 되므로 양단이 있으면서 그 양단이 서로 미끄럼 접촉되어 실링력을 확보하는 절개된 환형으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 제2 스크롤(150)의 축방향 일측, 즉 전방측에는 회전축(135)에 결합되는 밸런스 웨이트(136)가 구비되고, 밸런스 웨이트(136)는 제2 스크롤(150)과 함께 배압공간(S3)을 형성하게 된다. 도 7은 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트를 보인 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트(136)는 편심핀부(136a), 편심질량부(136b), 배압면부(136c)로 이루어질 수 있다.

편심핀부(136a)의 중심(Oe)은 회전축(135)의 축중심(회전자의 중심)(Oc)에 대해 제2 스크롤(150)의 선회반경만큼 편심지게 구비되어, 회전축(135)의 후방단에 고정 결합된다. 편심핀부(136a)는 원통모양으로 형성되어 그 편심핀부(136a)를 관통하는 고정핀 또는 고정볼트(미부호)에 의해 회전축(135)의 후방단에 고정 결합된다.

또, 편심핀부(136a)의 중심(Oe)은 제2 실링부재(172)의 중심(또는 배압돌부의 중심)(Os)과 동심을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 편심핀부(136a)의 중심(Oe)이 제2 실링부재(172)의 중심(또는 배압돌부의 중심)(Os)에 대해 편심진 경우에는 제2 실링부재(172)가 밸런스 웨이트(더 정확하게는 배압면부)(136)에 대해 선회운동을 하게 되어, 동일한 배압공간(S3)의 면적 대비 배압면부(136c)의 면적이 더 넓어져야 하기 때문이다.

편심질량부(136b)는 편심핀부(136a)의 외주면에서 반경방향으로 연장 형성된다. 다만, 편심질량부(136b)는 편심핀부(136a)의 외주면 일측에서 반원형상 또는 부채꼴 형상으로 연장됨에 따라 질량의 중심(Ow)이 편심핀부(136a)의 중심(Oe)에 대해 편심질량부(136b)쪽으로 편심지게 형성된다.

편심질량부(136b)의 외경은 앞서 설명한 메인 프레임(102)의 수용공간부(122)에서 회전할 수 있는 정도로 형성된다. 예를 들어, 편심질량부(136b)의 외경은 회전축(135)의 축중심(Oc)을 기준으로 하여 수용공간부(122)의 내경보다 작게 형성된다.

배압면부(136c)는 편심핀부(136a)의 외주면에서 반경방향으로 편심질량부(136b)의 반대쪽으로 연장 형성된다. 예를 들어, 배압면부(136c)는 편심질량부(136b)의 원주방향 양쪽 측면에서 반원형 또는 부채꼴 형상으로 연장 형성된다. 이에 따라, 편심질량부(136b)의 외주면과 배압면부(136c)의 외주면을 합하여 원형을 이루게 된다.

배압면부(136c)는 편심질량부(136b)와 마찬가지로 그 외주면이 원형을 이루도록 형성되는 것이 일반적이나, 반드시 원형일 필요는 없다. 즉, 배압면부(136c)의 외주면은 제2 실링부재(172)의 내주면보다는 항상 외부에 위치하여, 제2 실링부재(172)의 안쪽에 배압공간(S3)을 형성할 수 있으면 족하다.

또, 배압면부(136c)의 외경은 편심핀부(136a)의 중심(Oe)을 기준으로 편심질량부(136b)의 외경과 동일하게 형성될 수도 있지만, 반드시 배압면부(136c)의 외경과 편심질량부(136b)의 외경을 동일하게 형성할 필요는 없다. 오히려, 배압면부(136c)의 외경과 편심질량부(136b)의 외경을 동일하게 형성할 경우에는 수용공간부(122)의 내경이 배압면부(136c)의 외경에 대응하여 더 넓게 형성되어야 하므로 바람직하지 않다. 따라서, 도 7과 같이, 편심핀부(136a)의 중심(Oe)을 기준으로 할 때, 배압면부의 외경은 편심질량부(136b)의 외경보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 편심질량부(136b)와 배압면부(136c)가 연결되는 지점에서는 단차부(136d)가 형성될 수 있다.

다만, 편심질량부(136b)의 외경과 마찬가지로 배압면부(136c)의 외경은 제2 실링부재(172)의 외경보다는 크게, 즉 배압돌부(155)의 외경과 대략 동일한 정도의 크기로 형성되는 것이 배압공간(S3)을 형성하는데 유리할 수 있다.

또, 배압면부(136c)는 편심질량부(136b)에 비해 두께를 얇게 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸런스 웨이트(136)의 무게 중심(Ow)이 앞서 설명한 바와 같이 편심질량부(136b)쪽으로 편심지게 위치하게 될 수 있다. 하지만, 배압면부(136c)는 편심질량부(136c)와 동일한 두께로 형성될 수도 있다. 다만, 이 경우에는 배압면부(136c)의 재질이 편심질량부(136b)의 재질보다 가벼운 재질로 형성하여 밸런스 웨이트(136)의 무게 중심이 편심질량부(136b)쪽에 편심지게 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 밸런스 웨이트(136)를 이루는 편심핀부(136a), 편심질량부(136b), 배압면부(136c)는 한 개의 부품으로 형성될 수도 있고, 복수 개의 부품을 조립하여 형성될 수도 있다. 하지만, 배압면부(136c)가 배압돌부(155) 또는 제2 실링부재(172)와 미끄럼 접촉되는 일종의 축방향 베어링면을 형성하게 되므로, 베어링면의 조도를 고려할 때에는 편심질량부(136b)와 배압면부(136c)가 단일체로 형성되는 것이 유리할 수 있다.

도면중 미설명 부호인 151a는 제1 스크롤을 향하는 선회측 경판부의 제1 측면이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전동식 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 흡기구(111a)를 통해 흡입공간(S1)으로 흡입되는 냉매는 압축유닛(104)에서 발생되는 흡입력에 의해 흡입실(V1)로 흡입되고, 이 냉매는 제1 압축실과 제2 압축실로 각각 흡입된다. 양쪽 압축실(V)로 흡입되는 냉매는 각각의 압축실(V)이 중심방향으로 이동하면서 체적이 감소하여 압축되고, 이 압축된 냉매는 토출실(V3)로 이동하여 토출구(144)를 통해 토출공간(S2)으로 토출된다.

이때, 압축실(V)에서 토출공간(S2)으로 토출된 냉매는 그 토출공간(S2) 또는 유분리부(116)에서 오일과 분리되고, 냉매는 배기구(113a)를 통해 냉동사이클 장치로 배출되는 반면 냉매로부터 분리된 가스오일은 미스트 상태로 토출공간(S2)에 잔류하게 된다. 이 가스오일은 압력차에 의해 제1 오일회수구멍(113b)과 오리피스(117), 그리고 제2 오일회수구멍(142a)을 통해 흡입실(V1)로 이동하게 되고, 흡입실(V1)로 흡입되는 냉매와 함께 압축실(V)로 흡입된다.

한편, 압축유닛(104)에서 압축되는 냉매와 오일의 일부(정확하게는, 중간압실을 거쳐 토출실로 이동한 냉매와 오일의 일부)는 가압구멍(157)을 통해 실링홈(156)으로 이동하게 되고, 이와 동시에 가압구멍(157)의 측면에 연통된 배압구멍(158)을 통해서는 가압구멍(157)을 통해 실링홈(156)쪽으로 이동하던 냉매와 오일의 일부가 배압공간(S3)쪽으로 이동을 하게 된다.

그러면, 가압구멍(157)을 통해 실링홈(156)으로 이동하는 냉매와 오일의 압력에 의해 제2 실링부재(172)는 전방측, 즉 밸런스 웨이트(136)의 배압면부(136c)를 향해 밀려나게 되어, 제2 실링부재(172)가 배압면부(136c)에 밀착되면서 배압돌부(155)의 내부공간, 즉 배압공간(S3)을 실링하게 된다.

그러면, 배압구멍(158)을 통해 배압공간(S3)으로 이동하는 냉매와 오일에 의해 배압공간(S3)은 토출압과 거의 동일한 배압력을 형성하게 된다. 하지만, 토출실(V3)의 반경방향 면적보다는 배압공간(S3)의 반경방향 면적이 더 크게 형성됨에 따라, 제2 스크롤(150)을 제1 스크롤(140)쪽으로 지지하는 필요 배압력을 확보할 수 있게 된다.

그러면, 제2 스크롤(150)은 제1 스크롤(140)을 향해 부상하게 되어, 고정랩(143)의 단면이 선회측 경판부(151)의 제1 측면(151a)에 접촉된 상태가 된다. 이 상태에서 제2 스크롤(150)이 선회운동을 하게 되면 고정랩(143)에 의해 가압구멍(157)의 제1 가압단(157a)이 열렸다가 닫히는 상태가 반복되면서 압축실(정확하게는 토출실)(V)과 배압공간(S3) 사이의 냉매와 오일이 압력차에 따라 양방향으로 이동하게 된다.

도 8a 내지 도 9b는 본 발명의 전동식 압축기에서, 압축실의 압력과 배압공간의 압력 간 차이에 따른 선회스크롤의 위치를 보인 단면도이다.

예를 들어, 도 8a와 같이, 배압공간(S3)의 배압력이 필요 배압력보다 높은 경우에는 제2 스크롤(150)이 부상하여 양쪽 스크롤(140)(150)의 랩(143)(152)과 경판부(151)(141)가 밀착된 상태가 된다. 그러면 양쪽 스크롤(140)(150)의 랩(143)(152) 사이에서의 마찰손실이 증가할 수 있다. 하지만, 도 8b와 같이, 제2 스크롤(150)이 더 선회운동을 하게 되면, 가압구멍(157)과 배압구멍(158)이 열린 상태가 되면서 배압공간(S3)의 냉매와 오일이 압축실(예를 들어, 토출실)(V)로 이동을 하게 된다. 그러면 배압공간(S3)의 배압력이 순간적으로 낮아져 양쪽 스크롤(140)(150) 사이의 밀착력이 감소하면서 마찰손실이 저감될 수 있다.

반면, 도 9a와 같이, 압축기의 기동시와 같이 배압공간(S3)의 배압력이 필요 배압력보다 낮은 경우에는 제2 스크롤(150)이 충분하게 상승하지 못한 상태가 된다. 그러면 스크롤(140)(150)의 랩(143)(152)과 경판부(151)(141) 사이가 이격되면서 압축손실이 증가할 수 있다. 하지만, 도 9b와 같이, 압축실(예를 들어, 토출실)(V)의 냉매와 오일이 배압공간(S3)으로 이동을 하게 되고, 배압공간(S3)의 압력이 순간적으로 높아져 필요 배압력에 도달하게 된다. 그러면 제2 스크롤(150)이 신속하게 부상하여 양쪽 스크롤(140)(150)의 랩(143)(152)과 경판부(151)(141)가 접촉되면서 압축누설을 억제하게 된다.

이렇게 하여, 본 발명은 배압공간의 압력이 압축실의 압력과 연동됨에 따라, 배압공간의 압력이 압축실의 압력변화에 대응하여 가변되면서 필요 배압력을 유지할 수 있게 된다. 이를 통해 배압공간의 압력이 필요 배압력보다 높은 경우에 발생할 수 있는 마찰손실을 억제하는 한편, 필요 배압력보다 낮은 경우 발생할 수 있는 압축손실을 억제할 수 있다.

또, 본 발명은 제2 스크롤과 밸런스 웨이트의 사이에 배압공간이 형성되고, 제2 스크롤에 배압구멍이 형성되어 배압공간과 압축실이 연통되게 된다. 이에 따라, 배압구멍의 길이가 단축되어 배압공간의 압력이 신속하게 필요 배압력을 형성할 수 있다. 나아가, 배압공간으로 토출실 또는 토출실 직전의 냉매와 오일이 유입되어 배압력을 형성됨에 따라, 배압공간의 체적은 작아지면서도 필요 배압력을 신속하게 확보할 수 있다. 나아가, 회전축을 지지하는 메인 베어링을 배압공간의 외부에 설치됨에 따라, 메인 베어링에 대한 하중을 줄일 수 있다. 이를 통해 메인 베어링의 수명을 연장할 수 있다.

또, 본 발명은 배압공간을 형성하는 실링부재가 압축실에 연통된 가압구멍에 의해 축방향으로 지지됨에 따라, 실링부재의 실링력이 향상될 수 있다. 이를 통해 CO₂ 냉매와 같이 고압 냉매가 적용되는 경우에도 배압공간을 효과적으로 실링할 수 있어 필요 배압력을 확보할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 전동식 압축기에서 배압공간에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다. 도 10은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 배압공간에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

즉, 전술한 실시예에서는 제2 스크롤의 제2 측면에 배압돌부를 형성하여 배압공간을 형성하는 것이나, 본 실시예에서는 제2 스크롤에 홈으로 된 배압공간이 형성되는 것이다.

예를 들어, 도 10과 같이, 본 실시예는 제2 스크롤(150)의 제2 측면(151b)에 소정의 넓이와 깊이를 가지는 배압공간부(159)를 리세스 형상으로 형성하여 배압공간(S3)가 형성될 수 있다. 배압공간부(159)는 그 중심부에 보스홈(153)이 형성됨에 따라, 배압공간부(159)는 환형으로 형성될 수 있다.

이 경우에도 배압공간부(159)의 바깥쪽 면에는 앞서 설명한 실링홈(156)이 환형으로 형성되고, 실링홈(156)에는 앞서 설명한 가압유로(157)가 관통되도록 형성되며, 배압공간부(159)의 내부에는 앞서 설명한 배압유로(158)가 관통되도록 형성될 수 있다. 가압유로(157)는 전술한 실시예와 같이 배압구멍(158)의 중간에서 분지되어 형성될 수도 있고, 배압유로(158)와는 독립적으로 형성될 수도 있다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 배압공간이 적용되는 전동식 압축기는 전술한 배압공간이 적용되는 전동식 압축기의 기본적인 구성과 작용 효과에서 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 본 실시예와 같이 전술한 실시예의 배압돌부(155)를 배제하고 배압공간부(159)를 리세스 형상으로 형성하는 경우에는 밸런스 웨이트(136)가 압축실(V)에 좀더 근접하게 배치됨에 따라 밸런스 웨이트(136)의 편심질량부 크기를 줄일 수 있다. 그러면 구동모터(103)에 가해지는 입력을 줄일 수 있어 압축기 효율이 향상될 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 CO2 냉매를 적용한 전동식 압축기에 대해 살펴보았으나, 이에 한정되지 않는다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전동식 압축기를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

111: 메인 하우징 112: 프론트 커버
113: 리어 커버 113a: 제1 오일회수구멍
116: 오일분리부 102: 메인 프레임
121: 몸체부 122: 수용공간부
123: 축수부 124: 축구멍
131: 고정자 132: 회전자
135: 회전축 136: 밸런스 웨이트
136a: 편심핀부 136b: 편심질량부
136c: 배압면부 140: 제1 스크롤
141: 고정측 경판부 142: 스크롤 측벽부
143: 고정랩 144: 토출구
150: 제2 스크롤 151: 선회측 경판부
152: 선회랩 153: 보스홈
155: 배압돌부 156: 실링홈
157: 가압구멍 158: 배압구멍
159: 배압공간부 161: 메인 베어링
162: 서브 베어링 163: 편심베어링
171: 제1 실링부재 172: 제2 실링부재
S1: 흡입공간(모터실) S2: 토출공간
S3: 배압공간

Claims

모터실이 구비되는 케이싱;
상기 모터실의 일측에 구비되는 프레임;
상기 프레임의 일측에서 상기 모터실의 내부에 수용되는 구동모터;
상기 프레임의 타측에 지지되며 나선형의 랩이 형성되는 제1 스크롤;
상기 제1 스크롤의 랩과 맞물리도록 나선형의 랩이 형성되며, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 선회운동을 하면서 상기 랩들 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단은 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축;
상기 제2 스크롤의 배면과 마주보도록 대향면이 구비되어, 상기 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트;
상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 구비되어, 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 배압공간을 형성하는 실링부재; 및
상기 압축실과 상기 배압공간 사이를 연통시키도록 상기 제2 스크롤을 관통하여 구비되는 배압유로;를 포함하고,
상기 제2 스크롤에는 상기 실링부재가 축방향으로 미끄러지게 삽입되도록 환형으로 된 실링홈이 형성되며,
상기 제2 스크롤에는 상기 실링홈과 압축실 사이를 연통시키는 가압유로가 관통 형성되는 전동식 압축기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가압유로는 상기 제1 스크롤의 랩의 두께보다는 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제3항에 있어서,
상기 가압유로는 상기 압축실 중에서 압축된 냉매가 토출되기 직전의 압축실 또는 토출되는 압축실에 연통되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제4항에 있어서,
상기 배압공간의 반경방향 면적은 상기 가압유로가 연통되는 압축실의 반경방향 면적보다 크거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 배압유로와 상기 가압유로는 서로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제6항에 있어서,
상기 배압유로는 그 내경이 상기 가압유로의 내경보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 배압유로와 상기 가압유로는 상기 제2 스크롤에서 서로 연통되지 않도록 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제8항에 있어서,
상기 배압유로와 상기 가압유로는 동일한 압축실에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
모터실이 구비되는 케이싱;
상기 모터실의 일측에 구비되는 프레임;
상기 프레임의 일측에서 상기 모터실의 내부에 수용되는 구동모터;
상기 프레임의 타측에 지지되며 나선형의 랩이 형성되는 제1 스크롤;
상기 제1 스크롤의 랩과 맞물리도록 나선형의 랩이 형성되며, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 선회운동을 하면서 상기 랩들 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단은 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축;
상기 제2 스크롤의 배면과 마주보도록 대향면이 구비되어, 상기 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트;
상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 구비되어, 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 배압공간을 형성하는 실링부재; 및
상기 압축실과 상기 배압공간 사이를 연통시키도록 상기 제2 스크롤을 관통하여 구비되는 배압유로;를 포함하고,
상기 제2 스크롤에는 상기 밸런스 웨이트를 향해 환형으로 돌출되는 배압돌부가 형성되고,
상기 배압돌부에는 상기 실링부재가 축방향으로 미끄러지게 삽입되는 실링홈이 형성되며,
상기 배압유로는 상기 배압돌부의 내주면보다 안쪽으로 관통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
모터실이 구비되는 케이싱;
상기 모터실의 일측에 구비되는 프레임;
상기 프레임의 일측에서 상기 모터실의 내부에 수용되는 구동모터;
상기 프레임의 타측에 지지되며 나선형의 랩이 형성되는 제1 스크롤;
상기 제1 스크롤의 랩과 맞물리도록 나선형의 랩이 형성되며, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 선회운동을 하면서 상기 랩들 사이에 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단은 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축;
상기 제2 스크롤의 배면과 마주보도록 대향면이 구비되어, 상기 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트;
상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 구비되어, 상기 제2 스크롤의 배면과 상기 밸런스 웨이트의 대향면 사이에 배압공간을 형성하는 실링부재; 및
상기 압축실과 상기 배압공간 사이를 연통시키도록 상기 제2 스크롤을 관통하여 구비되는 배압유로;를 포함하고,
상기 제2 스크롤에는 상기 밸런스 웨이트를 마주보는 면에서 소정의 깊이만큼 리세스된 배압공간홈이 형성되고,
상기 배압공간홈의 바깥쪽에 상기 실링부재가 축방향으로 미끄러지게 삽입되는 실링홈이 형성되며,
상기 배압유로는 상기 배압공간홈의 내부를 관통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸런스 웨이트는,
상기 회전축에 고정되어 상기 제2 스크롤에 결합되는 편심핀부;
상기 편심핀부에서 연장되어 무게 중심이 상기 회전축의 중심으로부터 편심지게 위치하는 편심질량부; 및
상기 편심핀부에서 반경방향으로 상기 편심질량부의 반대쪽에 연장 형성되어 상기 편심질량부와 함께 배압공간부를 형성하는 배압면부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임에는 상기 밸런스 웨이트가 수용되는 수용공간부가 형성되고, 상기 수용공간부는 상기 모터실과 연통되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제13항에 있어서,
상기 수용공간부의 일측에는 베어링 지지부가 단차지게 형성되고, 상기 베어링 지지부에는 상기 회전축을 지지하는 볼 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 스크롤에는 상기 회전축이 결합되는 보스홈이 형성되고, 상기 보스홈의 내주면과 상기 회전축의 외주면 사이에는 부시 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱에는 상기 압축실에서 토출되는 냉매와 오일을 수용하도록 토출공간이 형성되고,
상기 토출공간은 그 토출공간의 냉매와 오일을 상기 압축실의 흡입측으로 안내하는 오일회수유로가 형성되며,
상기 오일회수유로에는 감압부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.