KR102191130B1 - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 케이싱에 고정되는 프레임; 상기 프레임에 지지되는 제1 스크롤; 상기 프레임과 제1 스크롤 사이에 구비되며, 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회운동을 하는 제2 스크롤; 상기 제1 스크롤과 제2 스크롤 사이에 구비되는 압축실; 상기 프레임과 제2 스크롤 사이에 구비되는 배압실; 상기 제2 스크롤에 구비되며, 상기 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압구멍; 및 상기 압축실과 상기 배압실 사이에 구비되어, 상기 배압구멍을 개방하는 제1 위치 또는 상기 배압구멍을 차단하는 제2 위치 사이를 이동하는 밸브부재;를 포함할 수 있다. 이에 따라, 양쪽 스크롤이 밀착된 상태에서도 압축실의 냉매가 배압실로 공급되는 한편 배압실의 냉매가 압축실로 역류하는 것을 제한할 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 흡입된 냉매와 오일이 수용되는 모터실과, 압축실에서 토출되는 냉매와 오일을 수용되고 일종의 유분리 공간을 이루는 토출실과, 토출실에서 냉매로부터 분리된 미스트 상태의 오일(이하, 가스오일)을 수용하여 그 가스오일의 압력에 의해 선회스크롤을 고정스크롤쪽으로 가압하는 배압실이 형성되어 있다. 모터실은 케이싱을 이루는 메인 하우징의 내부에, 토출실은 메인 하우징과 함께 케이싱을 이루는 리어 하우징에, 배압실은 메인 하우징에 결합되어 선회스크롤을 축방향으로 지지하는 메인 프레임에 각각 형성되어 있다.

상기와 같은 종래의 전동식 압축기에서는, 메인 프레임과 선회스크롤의 사이에 배압실과 지지 플레이트가 구비되어 선회스크롤을 고정스크롤쪽으로 밀착시키고 있다. 배압실은 선회스크롤의 선회랩을 관통하는 배압구멍을 통해 압축실에서 압축되는 냉매의 일부가 배압실로 유입되도록 함으로써 배압실의 압력을 조절하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 전동식 압축기는, 배압실의 압력이 압축실의 흡입압력에 비해 30bar 이상 크게 증가될 수 있다. 그러면 배압실의 압력을 유지하기 위해 지지 플레이트의 탄성력을 높일 수 있다. 그러면 선회스크롤은 지지 플레이트의 높은 탄성력에 의해 고정스크롤에 더욱 밀착되어 배압구멍이 차단될 수 있다. 그러면 압축실의 냉매가 배압실로 유입되지 못하면서 배압력이 저하되어 선회스크롤이 고정스크롤로부터 이격될 수 있다. 그러면 고정스크롤과 선회스크롤 사이의 압축실에서 축방향 누설이 반복적으로 발생되면서 압축효율이 저하될 수 있다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 배압실을 형성하는 실링부재가 선회스크롤 또는 메인 프레임에 삽입되는 것이나, 이는 배압실의 압력이 과도하게 상승하는 경우 필요 실링력을 확보하기 어려울 수 있다. 특히, CO₂ 냉매와 같이 배압력이 60~70bar까지 상승하는 고압 냉매의 경우에도 배압실을 효과적으로 실링하지 못하여 선회스크롤의 거동이 불안정하게 되면서 앞서의 문제가 더욱 크게 발생될 수 있다.

일본 공개특허 제2014-125957호(2014.07.07. 공개)

본 발명의 목적은, 선회스크롤이 고정스크롤에 밀착된 상태에서 압축실과 배압실 사이의 배압통로를 개폐할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 본 발명은, 선회스크롤이 고정스크롤에 밀착된 상태에서 압축실에서 배압실로의 냉매유동은 보장하고, 배압실에서 압축실로의 냉매유동은 제한할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

더 나아가, 본 발명은, 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압통로를 개폐하는 밸브부재를 설치하되, 밸브부재가 배압통로를 차단하는 위치에서도 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 연통유로가 형성되는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 고압 냉매를 적용하는 경우에도 앞서 설명한 목적을 구현할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정스크롤과 선회스크롤에 의해 형성되는 압축실; 상기 선회스크롤의 축방향 양쪽 측면 중에서 상기 압축실이 형성되는 측면의 반대쪽 측면에 형성되는 배압실; 상기 압축실과 배압실 사이를 연통하는 제1 배압통로; 상기 제1 배압통로의 양단 중에서 상기 압축실쪽 단부에 형성되는 제2 배압통로; 및 상기 제1 배압통로와 제2 배압통로 사이에 구비되어 상기 압축실과 배압실 사이를 개폐하는 밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정스크롤과 선회스크롤에 의해 형성되는 압축실; 상기 선회스크롤의 축방향 양쪽 측면 중에서 상기 압축실이 형성되는 측면의 반대쪽 측면에 형성되는 배압실; 상기 압축실과 배압실 사이를 연통하는 제1 배압통로; 상기 제1 배압통로의 양단 중에서 상기 압축실쪽 단부에 형성되는 제2 배압통로; 및 상기 제1 배압통로와 제2 배압통로 사이에 구비되어 상기 압축실과 배압실 사이를 개폐하는 밸브부재;를 포함하고, 상기 선회스크롤에는 선회랩이 구비되며, 상기 제1 배압통로는 상기 선회랩을 축방향으로 관통하여 형성되고, 상기 제2 배압통로는 상기 선회랩의 선단면에 리세스되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정스크롤과 선회스크롤에 의해 형성되는 압축실; 상기 선회스크롤의 축방향 양쪽 측면 중에서 상기 압축실이 형성되는 측면의 반대쪽 측면에 형성되는 배압실; 상기 압축실과 배압실 사이를 연통하는 제1 배압통로; 상기 제1 배압통로의 양단 중에서 상기 압축실쪽 단부에 형성되는 제2 배압통로; 상기 제1 배압통로와 제2 배압통로 사이에 형성되는 제3 배압통로; 및 상기 제3 배압통로에 구비되어 상기 제1 배압통로를 선택적으로 밸브부재;를 포함하고, 상기 밸브부재는 판형 밸브로 이루어지고, 상기 밸브부재의 두께는 그 밸브부재가 상기 제1 배압통로를 개방하거나 차단하는 위치에서 상기 제2 배압통로의 적어도 일부가 개방되는 축방향 높이를 가지도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 밸브부재에는 홈 또는 구멍으로 된 제4 배압통로가 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱에 고정되는 프레임; 상기 프레임에 지지되는 제1 스크롤; 상기 프레임과 제1 스크롤 사이에 구비되며, 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회운동을 하는 제2 스크롤; 상기 제1 스크롤과 제2 스크롤 사이에 구비되는 압축실; 상기 프레임과 제2 스크롤 사이에 구비되는 배압실; 상기 제2 스크롤에 구비되며, 상기 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압구멍; 및 상기 압축실과 상기 배압실 사이에 구비되어, 상기 배압구멍을 개방하는 제1 위치 또는 상기 배압구멍을 차단하는 제2 위치 사이를 이동하는 밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 제1 스크롤에는 제1 랩이 형성되고, 상기 제2 스크롤에는 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하는 제2 랩이 형성되며, 상기 배압구멍은 상기 제2 랩을 관통하여 형성되고, 상기 제2 랩에는 상기 제2 랩의 선단면이 상기 제1 스크롤에 접촉된 상태에서 상기 배압구멍이 상기 압축실에 연통되도록 하는 배압슬릿이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압슬릿은 상기 제2 랩의 선단면에서 리세스되어 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2 랩의 선단면에는 상기 배압구멍에서 연장되는 밸브수용홈이 형성되고, 상기 배압슬릿은 상기 밸브수용홈을 이루는 측벽면에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸브부재는 상기 압축실과 배압실 사이의 압력차이에 따라 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동하는 판형 밸브로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 배압구멍의 단부에는 상기 밸브부재가 수용되도록 밸브수용홈이 형성되고, 상기 밸브부재의 두께는, 상기 밸브수용홈의 깊이보다 작고 상기 제1 스크롤과 제2 스크롤 사이의 최소 간격보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압슬릿의 축방향 높이는, 상기 밸브부재의 두께보다 크고, 상기 배압슬릿 중에서 상기 밸브부재와 중첩되는 부분을 제외한 연통부분의 단면적은 상기 배압구멍의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸브부재에는 연통홈 또는 연통구멍이 형성되고, 상기 연통홈 또는 연통구멍은 상기 밸브부재가 상기 제2 위치에서 상기 배압구멍과 상기 배압슬릿을 연통시키도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 연통홈 또는 연통구멍의 단면적은 상기 배압슬릿의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배압슬릿의 축방향 높이는 상기 배압구멍과 반경방향으로 중첩되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸브부재는 상기 배압구멍의 내부에 삽입되는 체크밸브로 이루어질 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 프레임; 상기 프레임에 지지되고, 고정랩을 구비하는 고정스크롤; 상기 프레임과 고정스크롤 사이에 구비되며, 상기 고정랩과 맞물리도록 선회랩이 구비되어 선회운동을 하는 선회스크롤; 상기 프레임과 선회스크롤 사이에 구비되는 지지 플레이트; 상기 고정랩과 선회랩 사이에 구비되는 압축실; 상기 프레임과 선회스크롤 사이에 구비되는 배압실; 상기 선회랩을 축방향으로 관통하여 형성되며, 상기 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압통로; 및 상기 선회랩의 선단면에 형성되고, 상기 배압통로를 상기 압축실에 연통시키며, 상기 배압통로보다 단면적이 작게 형성되는 바이패스 통로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 배압통로와 상기 바이패스 통로 사이에는 상기 압축실과 상기 배압실 사이의 압력차이에 따라 상기 배압통로를 선택적으로 개폐하는 밸브부재가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 배압통로와 상기 바이패스 통로 사이에는 상기 밸브부재가 삽입되는 밸브수용홈이 형성되고, 상기 밸브부재는 상기 배압통로를 개방하는 제1 위치 및 상기 배압통로를 차단하는 제2 위치 사이를 이동하는 판형 밸브로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 밸브부재는 상기 배압통로의 내부에 삽입되는 체크밸브로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압통로에는 그 배압통로를 개폐하는 배압밸브가 설치됨으로써, 선회스크롤이 고정스크롤에 밀착된 상태에서도 압축실과 배압실 사이의 배압통로를 개폐할 수 있다. 이를 통해, 배압실의 냉매가 압축실로 역류하는 것을 제한하여 압축 효율을 높일 수 있다.

또, 본 발명은, 배압통로에 밸브수용홈이 형성되고, 배압밸브는 밸브수용홈에서 압력차에 의해 이동하면서 배압통로를 개폐하도록 판형 밸브로 형성됨으로써, 배압밸브를 간소화하면서도 배압통로를 효과적으로 개폐할 수 있다. 이에 배압밸브의 설치로 인한 제조 비용의 상승을 제한하면서도 배압실에서의 압축실로의 냉매이동을 제한할 수 있다.

또, 본 발명은, 배압밸브가 판형 밸브로 이루어지되 압축실에서 배압실로 연통되는 연통유로를 형성함으로써, 압축실에서 배압실로의 냉매유동 또는 배압실에서 압축실로의 냉매유동을 제한적으로 허용할 수 있다. 이를 통해 배압실의 압력을 신속하게 높일 수 있는 동시에 배압실에서 압축실로 냉매가 누설되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 본 발명은, 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압통로를 개폐하는 밸브부재를 설치하되, 밸브부재는 볼밸브와 같은 체크밸브를 설치할 수도 있다. 이를 통해 배압실의 냉매가 압축실로 역류하는 것을 제한하여 압축 효율을 높일 수 있다.

또, 본 발명은, CO₂ 냉매와 같이 고압 냉매가 적용되는 경우에도 배압실에서 압축실로 냉매가 역류하는 것을 효과적으로 제한할 수 있어 압축 효율을 높일 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 배압밸브를 선회스크롤에서 분리하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에서 배압밸브를 선회스크롤에 조립하여 보인 단면도,
도 5는 도 4의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도,
도 6은 도 4의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도,
도 7은 본 실시예에 따른 배압슬릿의 다른 예를 보인 단면도,
도 8a 및 도 8b는 본 실시예에 따른 배압밸브의 개폐동작을 설명하기 위해 보인 단면도들,
도 9A 및 도 9B는 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서 배압통로에 대한 다른 실시예를 보인 사시도 및 단면도,
도 10은 본 실시예에 따른 배압밸브에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도,
도 11은 본 실시예에 따른 연결통로에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 배압밸브에 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 하우징(113)으로 이루어질 수 있다.

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

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

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

또, 리어 하우징(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 흡입압실(V1)로 안내하는 제2 오일회수구멍(142a)이 형성될 수 있다. 제1 오일회수구멍(113b) 또는 제2 오일회수구멍(142a)에는 흡입압실(V1)로 안내되는 가스오일을 감압하기 위한 오리피스(117)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 토출실(S2)은 제1 오일회수구멍(113b)과 제2 오일회수구멍(142a)을 통해 흡입압실(V1) 연통되므로, 유분리부(116)에 의해 분리된 오일이 가스와 섞여 흡입압실(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.

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.

또, 배압실부(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 회전축(135)의 외주면으로부터 이격된다. 이에 따라, 수용공간부(122)의 후방측은 실링부재(미도시)에 의해 밀봉되지만 수용공간부(122)의 전방측은 개방되어 모터실(S1)과 연통될 수 있다. 물론, 축구멍(124)에 실링부재(미도시)가 구비되어 수용공간부(122)의 전방측도 실링될 수도 있다.

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 흡입압실(V1), 중간압실(V2), 토출압실(V3)로 된 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.

제1 스크롤(140)은 원판모양으로 고정 경판부(141)가 구비되고, 고정 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.

고정 경판부(141)의 중심부에는 후술할 선회랩(152)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성되고, 고정 경판부(141)의 가장자리에는 케이싱(101)의 모터실(S1)과 연통되는 흡입구(미도시)가 형성되며, 고정 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실에서 토출실(S2)로 연통되는 토출구(144)가 형성될 수 있다. 설명의 편의상, 고정스크롤을 제1 스크롤이라고 정의하므로 고정랩은 편의상 제1 랩이라고 정의한다.

제2 스크롤(150)은 원판모양으로 선회 경판부(151)가 형성되고, 선회 경판부(151)의 제1 측면에는 고정 경판부(141)를 향해 돌출되어 고정랩(143)과 맞물리는 선회랩(152)이 형성되며, 선회 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. 설명의 편의상, 선회스크롤을 제2 스크롤이라고 정의하므로 선회랩은 제2 랩이라고 정의할 수 있다.

한편, 프레임(102)의 후방면(121a)과 이를 마주보는 제2 스크롤(150)의 전방면(151a) 사이에는 제2 스크롤(150)을 탄력 지지하는 동시에 마찰을 방지하기 위한 지지 플레이트(170)가 구비될 수 있다.

지지 플레이트(170)는 얇은 강판 재질로 형성되고, 프레임(102)에 압입되는 자전방지핀(181)이 관통되어 결합된다. 자전방지핀(181)은 제2 스크롤(150)의 전방면(151a)에 결합되는 자전방지링(182)에 선회 가능하게 결합되어 제2 스크롤(150)의 자전을 방지하게 된다.

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 모터실(S1)로 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 하우징(113) 사이에 형성된 토출실(S2)로 토출된다.

이 토출실(S2)로 토출된 냉매는 토출실(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 토출실(S2)에 잔류하게 되고, 이 가스오일은 앞서 설명한 제1 오일회수구멍(113b)과 제2 오일회수구멍(142a)을 통해 흡입압실(V1)로 회수되었다가 흡입되는 냉매와 함께 다시 중간압실(V2)로 흡입되어 압축되며, 토출압실(V3)을 거쳐 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

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

특히, CO₂ 냉매가 적용되는 경우에는 배압실의 압력이 대략 60~70bar 정도가 되어 다른 냉매(134a, 410a 등)가 적용될 때보다 높은 배압력을 형성하게 되어, 배압실을 밀봉하는 지지 플레이트의 탄성력이 높게 설정되게 된다. 이로 인해, 선회스크롤이 지지 플레이트에 의해 과도하게 부상하면서 고정스크롤에 밀착되게 되고, 선회랩을 관통하는 배압통로가 차단되어 압축실에서 배압실로의 냉매유동이 제한될 수 있다.

이에, 본 실시예에서는 압축실의 냉매를 배압실로 안내하기 위한 배압통로를 압축실과 연통시키는 바이패스 통로가 형성될 수 있다. 바이패스 통로를 통해 선회스크롤이 고정스크롤에 밀착된 상태에서도 압축실이 배압실에 연통됨에 따라 배압실의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 배압밸브를 선회스크롤에서 분리하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에서 배압밸브를 선회스크롤에 조립하여 보인 단면도이며, 도 5는 도 4의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이고, 도 6은 도 4의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는, 제2 스크롤(150)인 선회스크롤의 선회랩(152)에는 압축실(V)과 배압실(S3) 사이를 연통시키는 배압통로(155)가 형성된다. 예를 들어, 배압통로(155)는 배압구멍(1551), 밸브수용홈(1552), 배압슬릿(1553)을 포함한다.

배압구멍(1551)은 압축실(V)과 배압실(S3)을 연통시키는 주 통로를 이룬다. 배압구멍(1551)의 내경은 양단을 이루는 제1 단(1551a)에서 제2 단(1551a)까지 대략 동일하게 형성되고, 축방향으로 연장되어 형성된다. 배압구멍(1551)의 내경은 선회랩(152)의 랩두께보다는 작게 형성된다.

배압구멍(1551)의 제1 단은 고정 경판부(141)를 마주보는 선회랩(152)의 선단면(152a)을 향해 관통된다. 다만, 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에는 밸브수용홈(1552)이 형성됨에 따라, 선회랩(152)의 선단면(152a)까지 연장되지는 않는다. 물론, 밸브수용홈(1552)이 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에는 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)은 선회랩(152)의 선단면(152a)까지 연장되어 관통 형성될 수 있다. 본 실시예는 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에 밸브수용홈(1552)이 형성된 경우를 예로 들어 설명한다.

또, 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)은 선회랩(152)을 기준으로 할 때 흡입압실(V1)에서 토출압실(V3) 사이의 중간압실(V2)을 이루는 위치에 형성할 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 CO₂ 냉매를 적용하는 경우에는 토출압실(V3)의 압력이 100bar 이상으로 상승하게 된다. 따라서, 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)은 토출압실(V3) 또는 토출압실에 근접한 중간압실(V2) 주변에 형성되는 것이 배압력에 능동적으로 대응할 수 있어 바람직하다. 예를 들어, 배압구멍(1551)의 제1 단은 토출구(144)를 기준으로 기초원의 중심에서 크랭크각이 대략 360도 범위 내에 위치하도록 형성될 수 있다.

배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에는 앞서 설명한 바이패스 통로를 이루는 배압슬릿(1553)이 형성된다. 배압슬릿(1553)은 밸브수용홈(1552)이 형성되지 않는 경우에도 형성될 수 있다. 밸브수용홈(1552)이 형성되지 않는 경우에는 배압슬릿(1553)은 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에 형성될 수 있다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예는 밸브수용홈(1552)이 형성된 예를 중심으로 설명하므로, 배압슬릿(1553)은 밸브수용홈(1552)에 연통되도록 형성된다.

예를 들어, 도 3 및 도 4와 같이 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에는 밸브수용홈(1552)이 형성되고, 밸브수용홈(1552)의 테두리를 이루는 측벽면에 배압슬릿(1553)이 리세스되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브수용홈(1552)의 내주면(1552b)과 선회랩(152)의 내측 측면(152b)은 배압슬릿(1553)에 의해 연결되고, 압축실(V)과 밸브수용홈(1552)은 배압슬릿(1553)에 의해 연통되게 된다.

도 4를 참조하면, 밸브수용홈(1552)은 그 배압구멍(1551)의 단면적보다 넓은 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브수용홈(1552)은 후술할 배압밸브(156)가 수용되는 밸브수용공간을 이루게 된다. 밸브수용홈(1552) 역시 배압구멍(1551)과 마찬가지로 선회랩(152)의 랩두께 보다는 작게 형성된다.

밸브수용홈(1552)은 내경이 동일한 진원형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 밸브수용홈(1552)은 선회랩(152)의 형성방향을 따라 연장되는 타원이나 장방형 또는 선회랩(152)의 형상을 원호 형상으로 형성될 수 있다. 밸브수용홈(1552)이 장방형 또는 원호 형상으로 형성되는 경우에는 후술할 배압밸브(156) 역시 밸브수용홈(1552)의 형상에 대응하도록 장방형 또는 원호 형상으로 형성될 수 있다. 그러면, 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)의 내부에서 헛도는 것을 제한할 수 있다. 이는, 배압밸브(156)가 후술할 연통홈(1561)을 가진 경우 그 연통홈(1561)이 배압슬릿(1553)과의 정렬 상태를 유지하는데 유리하다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 배압슬릿(1553)은 밸브수용홈(1552)을 이루는 측벽면에서 기설정된 깊이와 폭을 가지는 슬릿 형상으로 리세스되어 형성된다. 예를 들어, 배압슬릿(1553)은 밸브수용홈(1552)의 테두리면에 소정의 깊이만큼 리세스된 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 배압슬릿(1553)은 반드시 밸브수용홈(1552)의 테두리면에서 리세스된 형상으로 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 배압슬릿(1553)은 밸브수용홈(1552)의 측벽면을 반경방향으로 관통하는 구멍 형상으로 형성될 수도 있다.

또, 배압슬릿(1553)의 단면적은 배압구멍(1551)의 단면적보다 작거나 같게 형성된다. 상세하게는, 배압슬릿(1553)의 단면적은 배압구멍(1551)의 단면적보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 배압밸브가 닫힘 위치에서 배압슬릿(1553)의 열림 면적을 최소화하여 배압실에서 압축실(V)로 냉매 또는 오일이 역류하는 것을 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 배압슬릿(1553)은 배압구멍(1551) 대비 적어도 1/2 이하로 형성되는 것이 유리할 수 있다.

또, 배압슬릿(1553)의 높이는 밸브수용홈(1552)의 깊이와 동일하거나 작게 형성될 수 있다. 이에 따라, 배압실(S3)의 압력이 높아지게 되면 배압밸브(156)가 고정스크롤(140)쪽으로 밀려 고정 경판부(141)에 밀착된 상태에서도 배압슬릿(1553)의 일부는 열리게 되고, 배압실(S3)이 냉매와 오일의 일부가 열린 배압슬릿(1553)을 통해 배압실(S3)에서 압축실(V)로 이동하게 된다. 하지만, 배압슬릿(1553)의 대부분은 배압밸브(156)에 의해 차단됨에 따라, 배압슬릿(1553) 중에서 실제 냉매와 오일의 통로를 이루는 열린 면적은 크지 않다. 이에 따라, 배압실(S3)에서 압축실(V)로 역류하는 냉매와 오일의 양은 많지 않게 되어, 배압실(S3)의 압력이 크게 변동되지 않게 된다. 아울러, 압축실(V)의 압력이 상승하더라도 그 압축실(V)의 냉매가 배압실(S3)로 누설되는 양을 줄여 사체적에 따른 압축효율의 저하도 억제할 수 있다. 이에 대해서는 배압밸브의 동작과 함께 다시 설명한다.

하지만, 배압슬릿(1553)의 높이(H1)가 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 배압슬릿(1553)이 밸브수용홈(1552)의 범위를 벗어나게 형성될 수도 있다. 도 7은 본 실시예에 따른 배압슬릿의 다른 예를 보인 단면도이다.

도 7을 참조하면, 배압슬릿(1553)은 밸브수용홈(1552)은 물론 배압구멍(1551)과 중첩되는 높이(H1)로 형성된다. 이에 따라, 배압슬릿(1553)의 일부는 밸브수용홈(1552)에, 배압슬릿(1553)의 일부는 배압구멍(1551)에 각각 연통되도록 형성된다. 다만, 배압슬릿(1553)이 배압구멍(1551)과 중첩되는 면적은 배압슬릿(1553)이 밸브수용홈(1552)과 연통되는 면적보다는 작거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 배압슬릿(1553)의 일부가 배압구멍(1551)에 연통되도록 형성되게 되면 배압밸브(156)가 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)을 이루는 밸브수용홈(1552)의 바닥면(1552a)에 밀착된 상태에서도 배압슬릿(1553)이 배압구멍(1551)과 연통되게 된다. 그러면, 압축실(V)의 압력이 배압실(S3)의 압력에 비해 상승한 상태에서도 배압통로(155)가 개방되게 되어 압축실(V)의 냉매와 오일이 배압실(S3)로 이동할 수 있게 된다.

한편, 배압구멍(1551)의 제2 단(1551b)은 선회 경판부(151)의 제2 측면에는 회전축(135)에 편심지게 결합된 밸런스 웨이트(136)가 삽입되는 보스홈(153)이 형성되고, 보스홈(153)에는 밸런스 웨이트(136)를 지지하는 편심베어링(163)이 삽입되어 고정된다. 편심베어링(163)은 볼 베어링 또는 부시 베어링으로 이루어질 수 있으나, 편심베어링(163) 또는 편심베어링과 밸런스 웨이트의 사이에는 소정의 간극이 형성된다. 이 간극을 통해 선회 경판부(152)의 중심에 형성된 보스홈(153)의 내부가 배압실(S3)과 연통되게 된다. 따라서, 배압구멍(1551)의 제2 단(1551b)은 보스홈(153)의 내부에 연통되도록 형성된다.

한편, 밸브수용홈(1552)에는 그 밸브수용홈(1552)의 평면 형상과 유사한 형상을 가지는 배압밸브(156)가 삽입된다. 배압밸브(156)는 양쪽 측면, 즉 고정 경판부(141)를 향하는 제1 면(156a)과 제1 면(156a)에 대해 반대쪽 측면을 제2 면(156b)을 가지는 판형 밸브로 이루어진다.

배압밸브(156)는 밸브수용홈(1552)에서 양쪽 측면에 부과되는 압력차에 의해 축방향으로 이동하게 된다. 따라서, 배압밸브(156)는 밸브수용홈(1552)보다는 약간 작게 형성된다.

또, 배압밸브(156)는 밸브수용홈(1552)에서 축방향으로 이동하면서 배압구멍(1551)을 개폐하여야 하므로, 배압밸브(156)의 두께는 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다는 작게 형성된다. 예를 들어, 배압밸브(156)의 두께(t1)는 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 대략 1/2 정도가 되도록 형성될 수 있다. 하지만, 배압밸브(156)의 두께(t1)는 배압슬릿(1553)의 높이(H1)와 관련이 있다. 배압슬릿(1553)의 높이(H1)가 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 같거나 작으면 배압밸브(156)의 두께(t1)는 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 작게 형성되어야 하지만, 배압슬릿(1553)의 높이(H1)가 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 크면 배압밸브(156)의 두께(t1)는 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)와 동일하게 형성되어도 된다.

다만, 배압밸브(156)의 두께(t1)는 선회랩(152)의 선단면(152a)이 고정 경판부(141)에 접촉된 상태에서는 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)에 완전히 삽입된 상태가 될 정도로 형성되어야 하며, 선회랩(152)의 선단면(152a)이 고정 경판부(141)에서 최대로 이격된 상태에서는 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)에서 탈거되지 않는 정도로 형성되어야 한다.

또, 배압밸브(156)는 금속재질로 형성될 수도 있고, 엔지니어링 플라스틱과 같은 수지 재질로 형성될 수도 있다. 배압밸브(156)는 선회스크롤(150)이 고정스크롤(140)로부터 가장 멀리 이격된 상태에서도 밸브수용홈(1552)으로부터 이격되지 않을 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이 배압밸브(156)의 두께(t1)는 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 작게 형성되고, 배압슬릿(1553)의 높이(H1)보다도 작게 형성될 수 있다.

또, 도 4 내지 도 7과 같이 배압밸브(156)는 단순 평판 형태로 형성될 수 있다. 배압밸브(156)는 적어도 배압구멍(1551)의 내경보다 큰 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 압축실(V)의 압력이 배압실(S3)의 압력보다 높은 경우에는 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)에 밀착되어 배압구멍(1551)을 차단할 수 있다. 반대로, 배압실(S3)의 압력이 압축실(V)의 압력에 비해 높은 경우에는 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)의 바닥면(1552a)으로부터 이격되어 배압구멍(1551)을 개방할 수 있다. 이때, 압축실(V)의 압력은 가변적이다. 특히, 배압슬릿(1553)이 연통되는 토출실 또는 토출실에 근접한 중간압실(V2)의 압력은 선회스크롤(150)이 선회운동을 하면서 압축실(V)의 체적을 가변시키게 되므로, 토출실 또는 토출실에 근접한 중간압실(V2)의 압력은 점진적으로 증가하게 된다. 따라서, 압축실(V)의 압력과 배압실(S3)의 압력 사이의 차이는 동일하지 않게 되어, 배압밸브(156)는 밸브수용홈(1552)의 바닥면(1552a)에 대해 미세하게 착탈될 수 있다. 이 과정에서 압축실(V)과 배압실(S3)의 압력이 적절하게 균형을 이루게 된다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 전동식 압축기의 배압밸브(156)는, 압축실(V)과 배압실(S3)의 압력차이에 따라 배압구멍(1551)을 개폐하게 된다. 도 8a 및 도 8b는 본 실시예에 따른 배압밸브의 개폐동작을 설명하기 위해 보인 단면도들이다.

즉, 압축기의 운전초기에는 압축실(V)의 압력과 배압실(S3)의 압력은 크지 않다. 이에 따라, 선회스크롤(150)은 지지 플레이트(170)의 탄성력에 의해 고정스크롤(140) 쪽으로 지지된다. 이때, 배압밸브(156)는 밸브수용홈(1552)에서 자유상태를 유지하면서, 도 6과 같이 배압구멍(1551)을 개방하는 제1 위치(P1)와 배압구멍(1551)을 차단하는 제2 위치(P2) 사이에서 유동할 수 있다.

하지만, 압축기의 운전이 지속되면 압축실(P)의 압력은 지속적으로 상승하게 된다. 이에 따라, 선회스크롤(150)은 압축실(V)의 압력에 의해 고정스크롤(140)쪽으로 밀려나게 된다. 하지만, 압축실(V)의 냉매 또는 오일이 배압구멍(1551)을 통해 배압실(S3)로 이동을 하게 되어 배압실(S3)의 압력이 상승된다. 그러면 선회스크롤(150)이 지지 플레이트(170)의 탄성력과 배압실(S3)의 압력에 의해 고정스크롤(140)쪽으로 부상하면서 선회스크롤(150)이 고정스크롤(140)에 밀착되게 된다.

그러면, 선회랩(152)의 선단면(152a)이 고정 경판부(141)에 밀착되어 선회랩(152)의 선단면(152a)으로 관통된 배압통로(155)의 입구가 닫힐 수 있다. 하지만, 배압통로(155)의 입구측에는 밸브수용홈(1552)에 연통된 배압슬릿(1553)이 형성됨에 따라, 그 배압슬릿(1553)을 통해 배압통로(155)는 개방된 상태를 유지하게 된다. 그러면, 압축실(V)의 냉매와 오일이 배압슬릿(1553)과 밸브수용홈(1552) 그리고 배압구멍(1551)을 통해 배압실(S3)로 이동하여 배압실(S3)의 압력을 더욱 상승시키게 된다. 이때, 배압통로(155)의 입구측, 즉 밸브수용홈(1552)에 수용된 배압밸브(156)는 압축실(V)의 압력과 배압실(S3)의 압력이 아직 균형을 이룬 상태에 도달하기 전이므로 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에서 유동할 수 있다.

다음, 배압실(S3)의 압력이 일정 정도 상승하여 배압실(S3)의 압력과 압축실(V)의 압력이 균형을 이루거나 오히려 배압실(S3)의 압력이 더 상승하는 시점에서 배압밸브(156)는 배압구멍(1551)을 개방하는 제1 위치(P1)로 밀려서 이동을 하게 된다. 그러면, 배압통로(155)가 개방되면서 배압실(S3)의 냉매와 오일이 압축실(V)로 역류할 수 있게 된다. 하지만, 도 8a와 같이 배압밸브(156)가 제1 위치(P1)로 이동한 상태가 되면 그 배압밸브(156)가 배압슬릿(1553)의 일부를 차단하게 된다. 그러면 배압슬릿(1553)의 열림 면적이 감소하게 되면서 배압실(S3)에서 압축실(V)로 역류하는 냉매와 오일의 양을 크게 줄일 수 있다. 그러면 배압실(S3)에서 압축실(V)로 유입되는 냉매와 오일의 양을 줄여 압축실(V)의 냉매가 과압축되는 것을 억제하여 압축 효율을 높일 수 있다.

반면, 압축실(V)의 체적이 더 감소하여 압축실(V)의 압력이 배압실(S3)의 압력보다 높아지는 시점에서 배압밸브(156)는 배압구멍(1551)을 차단하는 제2 위치(P2)로 밀려서 이동을 하게 된다. 그러면, 도 8b와 같이 배압밸브(156)는 제2 위치(P2)인 밸브수용홈(1552)의 바닥면(1552a)에 밀착되면서 배압구멍(1551)을 차단하여 압축실(V)의 냉매와 오일이 배압구멍(1551)으로 누설되는 것을 차단할 수 있게 된다. 그러면 압축실(V)의 냉매가 배압실(S3)로 누설되면서 발생되는 압축실(V)의 사체적화를 억제할 수 있다. 이를 통해 압축기의 압축 효율을 높일 수 있다. 이후, 선회스크롤(150)의 선회운동으로 인해 압축실(토출실)(V3)의 체적이 넓어지게 되면 압축실(V)의 압력이 배압실(S3)의 압력보다 낮아지게 되고, 그러면 배압밸브(156)는 다시 제1 위치(P1)로 이동하였다가 다음 압축행정에서 다시 제2 위치(P2)로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이때, 압축실(V)과 배압실(S3) 사이에서는 배압밸브(156)의 개폐동작에 따라 냉매와 오일이 능동적으로 이동을 하게 된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 압축실(V)의 압력이 배압실(S3)의 압력보다 높은 상태에서는 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)의 바닥면(1552a)에 밀착되어 배압구멍(1551)을 차단하게 된다. 하지만, 배압실(S3)의 압력이 낮아지더라도 배압밸브(156)가 오일점성이나 또는 낮은 압력차 등의 원인으로 인해 밸브수용홈(1552)으로부터 이격되지 않는 경우가 발생될 수 있다. 그러면 배압실(S3)의 압력이 저하되더라도 압축실(V)의 냉매나 오일이 배압밸브(156)에 막혀 배압실(S3)로 신속하게 이동하지 못할 수도 있다. 그러면, 선회스크롤(150)이 고정스크롤(140)로부터 이격되어 압축실 간 누설이 발생되어 압축 효율이 저하될 수도 있다.

이에, 본 실시예에서는 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)의 바닥면(1552a)에 접촉된 상태에서도 압축실(V)과 배압실(S3) 사이에 연결통로가 형성되도록 할 수 있다. 다만, 연결통로는 배압밸브(156)가 개방되는 제1 위치(P1)에서 배압실(S3)과 압축실(V)이 연통되는 배압통로(155)의 면적보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 연결통로가 배압통로(155)의 면적과 비슷하게 형성되게 되면 배압밸브(156)가 역할을 하지 못하게 된다.

도 9A 및 도 9B는 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서 배압통로에 대한 다른 실시예를 보인 사시도 및 단면도이다.

도 도 9A 및 도 9B를 참조하면, 본 실시예에 따른 배압밸브(156)는 판형 밸브로 이루어지되, 배압구멍(1551)과 배압슬릿(1553) 사이를 연통시키는 연결통로가 형성될 수 있다. 연결통로는 배압구멍(1551)을 향하는 배압밸브(156)의 제2 면(156b)에 구비되는 연통홈(1561)으로 이루어질 수 있다.

연통홈(1561)은 배압밸브(156)의 제2 면을 가로질러 형성되거나, 적어도 중앙부에서 외주면으로 연통되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 연통홈(1561)은 도 와 같이 배압밸브(156)의 측면에 축방향으로 리세스된 형상으로 형성될 수도 있고, 도 와 같이 배압밸브(156)를 절곡하여 형성할 수도 있다.

상기와 같이 배압밸브(156)에 연통홈(1561)이 형성되게 되면, 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)의 바닥면에 밀착된 상태에서도 배압구멍(1551)과 배압슬릿(1553)은 연통홈(1561)을 통해 서로 연통될 수 있다. 그러면 배압밸브(156)가 배압구멍(1551)을 차단하는 제2 위치에서도 배압통로(155)는 개방된 상태가 되어 압축실의 냉매 또는 오일의 일부가 배압실(S3)로 이동할 수 있다.

다만, 연통홈(1561)의 단면적은 배압슬릿(1553)의 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 배압밸브(156)에 연통홈(1561)이 형성되더라도 배압밸브(156)가 배압구멍(1551)을 차단한 상태에서 배압실(S3)의 냉매 또는 오일이 압축실(V)로 역류하는 것을 최소한으로 제한할 수 있다.

한편, 연통홈(1561)은 배압밸브(156)의 외주면에 형성될 수도 있다. 도 10은 본 실시예에 따른 배압밸브에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 배압밸브(156)는 중앙부에 한 개의 개폐부(1562a)가, 가장자리에 복수 개의 가이드부(1562b)가 형성되게 된다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 배압밸브(156)는 중앙에 개폐부(1562a)가 형성되고, 개폐부(1562a)의 외주면에 복수 개의 가이드부(1562b)가 반경방향으로 돌출되어 형성된다. 그러면 가이드부(1562b)의 사이에는 각각 연통홈을 이루는 빈 공간부(1562c)가 리세스된 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 배압밸브(156)가 적용되는 경우에도 앞서 설명한 효과를 동일하게 기대할 수 있다. 다만, 본 실시예와 같이 배압밸브(156)의 외주면에 연통홈이 형성되는 경우에는 밸브수용홈(1552)을 배압구멍(1551)과 유사한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에 따른 연결통로는 배압밸브(156)를 축방향으로 관통하여 형성될 수도 있다. 도 11은 본 실시예에 따른 연결통로에 대한 다른 실시예를 보인 분해 사시도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 연결통로는 배압밸브(156)의 제1 면(156a)과 제2 면(156b) 사이를 관통하는 연통구멍(1563)으로 이루어질 수도 있다. 여기서도, 연통구멍(1563)의 단면적은 배압슬릿(1553)의 단면적보다 작게 될 수 있다. 이에 대한 작용 효과는 전술한 도 9A 내지 도 10의 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 전술한 도 9A 내지 도 10의 실시예에 비해서는 연결통로의 가공이 용이할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 연결통로는 선회스크롤에 형성될 수도 있다. 즉, 전술한 실시예들에서는 배압밸브에 홈 또는 구멍을 형성하여 연결통로를 형성하는 것이나, 본 실시예는 선회스크롤에 구비되는 배압슬릿을 이용하여 연결통로를 형성하는 것이다.

다시 도 7을 참조하면, 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에 밸브수용홈(1552)이 형성되고, 밸브수용홈(1552)의 측벽면에는 앞서 설명한 배압슬릿(1553)이 형성된다. 배압슬릿(1553)은 토출실 또는 토출실에 근접한 중간압실(V2)에 연통될 수 있도록 선회랩(152)의 내측 측면(152b)으로 관통하여 형성될 수 있다.

전술한 실시예에서는 배압슬릿(1553)의 높이(H1)가 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 작거나 같게 형성되는 것이나, 본 실시예에서는 배압슬릿(1553)의 높이(H1)가 밸브수용홈(1552)의 깊이(D1)보다 크게 형성된다. 이에 따라, 배압슬릿(1553)의 상단(후방단)은 밸브수용홈(1552)을 통과하여 배압구멍(1551)과 반경방향으로 중첩되는 높이까지 연장 형성된다.

그러면, 배압밸브(156)가 밸브수용홈(1552)의 바닥면에 밀착된 상태에서도 배압슬릿(1553)의 상단, 즉 연결통로를 통해 배압구멍(1551)이 압축실(V)에 연통되게 된다. 그러면, 선회랩(152)이 고정 경판부(141)에 밀착된 상태에서도 압축실(V)의 냉매 또는 오일이 배압슬릿(1553)의 연결통로과 배압구멍(1551)을 통해 배압실(S3)로 이동하게 된다. 이에 대한 작용 효과는 앞서 설명한 실시예들과 동일하다.

한편, 본 발명에 따른 배압밸브에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 배압밸브(156)가 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에 구비된 밸브수용홈(1552)에 삽입되어 배압구멍(1551)을 개폐하는 판형 밸브로 형성되는 것이나, 본 실시예의 배압밸브는 볼 밸브와 같이 복수 개의 부품으로된 체크밸브로 이루어진다. 도 12는 본 발명에 따른 배압밸브에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 배압밸브(256)는 배압구멍(1551)의 중간에 압입되거나 나사 결합되어 고정될 수 있다. 따라서, 전술한 실시예에서와 같은 선회랩(152)의 선단면(152a)에 밸브수용홈(1552)을 형성할 필요는 없다. 다만, 이 경우에도 선회랩(152)이 고정 경판부(141)에 밀착된 상태에서 압축실(V)의 냉매 또는 오일이 배압구멍(1551)으로 유입되어야 하므로, 배압구멍(1551)의 제1 단(1551a)에는 앞서 설명한 배압슬릿(1553)이 배압구멍(1551)에 연통되도록 형성될 수 있다. 물론, 배압슬릿(1553) 대신에 배압구멍(1551)이 형성될 수도 있다.

여기서도 배압슬릿(1553)의 단면적은 배압구멍(1551)의 단면적보다는 작게 형성되는 것이 냉매 또는 오일의 역류량을 최소화할 수 있어 바람직하다.

상기와 같은 본 실시예에 대한 배압밸브(256)의 작용 효과는 전술한 실시예들과 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예는 볼 밸브로 된 배압밸브(256)가 압축실(V)의 냉매와 오일이 배압실(S3)로 이동하는 것은 확보하면서도 배압실(S3)의 냉매와 오일이 압축실(V)로 역류를 확실하게 차단할 수 있다. 이에 따라, 압축실에서의 사체적을 더욱 효과적으로 억제할 수 있는 동시에 실링력을 더욱 높일 수 있다.

이렇게 하여, 본 발명은 배압실의 압력이 압축실의 압력과 연동됨에 따라, 배압실의 압력이 압축실의 압력변화에 대응하여 가변되면서 필요 배압력을 유지할 수 있게 된다. 이를 통해 배압실의 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 스크롤의 내부에 배압실이 형성되고, 제2 스크롤에 배압구멍(1551)이 형성되어 배압실과 압축실이 연통되게 된다. 이에 따라, 배압구멍(1551)의 길이가 단축되어 배압실의 압력이 신속하게 필요 배압력을 형성할 수 있다. 나아가, 배압실이 자전방지기구의 외부에 구비되어 배압력을 형성됨에 따라, 배압실의 면적이 넓어지게 되어 중간압으로도 필요 배압력을 신속하게 확보할 수 있다. 나아가, 회전축을 지지하는 메인 베어링을 배압실의 외부에 설치됨에 따라, 메인 베어링에 대한 하중을 줄일 수 있다. 이를 통해 메인 베어링의 수명을 연장할 수 있다.

또, 본 발명은 배압실을 형성하는 실링부재가 압축실에 연통된 배압구멍(1551)에 의해 축방향과 반경방향으로 지지됨에 따라, 실링부재의 실링력이 향상될 수 있다. 이를 통해 CO₂ 냉매와 같이 고압 냉매가 적용되는 경우에도 배압실을 효과적으로 실링할 수 있어 필요 배압력을 확보할 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 하우징 102: 메인 프레임
103: 구동모터 104: 압축부
140: 제1 스크롤 141: 고정 경판부
143: 고정랩 144: 토출구
150: 제2 스크롤 151: 선회 경판부
152: 선회랩 153: 보스홈
155: 배압통로 1551: 배압구멍
1552: 밸브수용홈 1553: 배압슬릿
156: 배압밸브 1561: 연통홈
1562c: 빈공간 1563: 연통구멍
S1: 모터실 S2: 토출실
S3: 배압실

Claims (15)

1. 케이싱에 고정되는 프레임;
   상기 프레임에 지지되는 제1 스크롤;
   상기 프레임과 제1 스크롤 사이에 구비되며, 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회운동을 하는 제2 스크롤;
   상기 제1 스크롤과 제2 스크롤 사이에 구비되는 압축실;
   상기 프레임과 제2 스크롤 사이에 구비되는 배압실;
   상기 제2 스크롤에 구비되며, 상기 압축실과 배압실 사이를 연통시키는 배압구멍; 및
   상기 압축실과 상기 배압실 사이에 구비되어, 상기 배압구멍을 개방하는 제1 위치 또는 상기 배압구멍을 차단하는 제2 위치 사이를 이동하는 밸브부재;를 포함하고,
   상기 제1 스크롤에는 제1 랩이 형성되고, 상기 제2 스크롤에는 상기 제1 랩과 맞물려 압축실을 형성하는 제2 랩이 형성되며,
   상기 배압구멍은 상기 제2 랩을 관통하여 형성되고,
   상기 제2 랩에는 상기 제2 랩의 선단면이 상기 제1 스크롤에 접촉된 상태에서 상기 배압구멍이 상기 압축실에 연통되도록 하는 배압슬릿이 형성되며,
   상기 밸브부재는 상기 압축실과 배압실 사이의 압력차이에 따라 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동하는 판형 밸브로 이루어지고,
   상기 배압구멍의 단부에는 상기 밸브부재가 수용되도록 밸브수용홈이 형성되며,
   상기 밸브부재의 두께는, 상기 밸브수용홈의 깊이보다 작고 상기 제1 스크롤과 제2 스크롤 사이의 최소 간격보다 크거나 같게 형성되고,
   상기 배압슬릿의 축방향 높이는,
   상기 밸브부재의 두께보다 크고, 상기 배압슬릿 중에서 상기 밸브부재와 중첩되는 부분을 제외한 연통부분의 단면적은 상기 배압구멍의 단면적보다 작게 형성되며,
   상기 밸브부재에는 연통홈 또는 연통구멍이 형성되고, 상기 연통홈 또는 연통구멍은 상기 밸브부재가 상기 제2 위치에서 상기 배압구멍과 상기 배압슬릿을 연통시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 삭제
3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1항에 있어서,
   상기 배압슬릿은 상기 제2 랩의 선단면에서 리세스 되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제3항에 있어서,
   상기 제2 랩의 선단면에는 상기 배압구멍에서 연장되는 밸브수용홈이 형성되고,
   상기 배압슬릿은 상기 밸브수용홈을 이루는 측벽면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1항에 있어서,
   상기 연통홈 또는 연통구멍의 단면적은 상기 배압슬릿의 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제1항에 있어서,
    상기 배압슬릿의 축방향 높이는 상기 배압구멍과 반경방향으로 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제1항에 있어서,
    상기 밸브부재는 상기 배압구멍의 내부에 삽입되는 체크밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
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