KR101734122B1 - 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터와 케이스 사이의 냉매가스의 유로를 개선하여 냉매가스가 유동되는 동안 모터의 열을 최소로 흡수할 수 있도록 압축효율을 증대시킬 수 있는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 구비되는 고정스크롤 및 선회스크롤, 상기 케이스의 일측에 구비되는 인버터, 및 상기 케이스의 내부에 구비되는 모터를 포함하는 자동차 공기조화기용 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치로, 상기 선회스크롤과 상기 모터 사이에 구비되며 상기 케이스에 의해 감싸지는 중공된 원통형의 로케이터; 및 상기 로케이터의 외주면에 형성되어 상기 케이스의 내주면과 함께 유로를 형성하는 단차부를 포함한다.

Description

스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치{compression-efficiency improving apparatus of scroll type compressor}
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 스크롤 압축기는 대향하는 한 쌍의 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 체적을 변화시켜 냉매가스를 압축하는 장치로서, 왕복동식 압축기 및 로타리 압축기에 비해 효율이 높고, 진동 및 소음이 낮으며, 또한 소형, 경량화가 가능하여 점자 그 사용영역을 넓혀가고 있는 추세에 있다.
스크롤 압축기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이스(11)와, 케이스(11) 내에 구비되되 서로 맞물린 상태로 압축실(10a)을 구획하는 선회스크롤(12) 및 고정스크롤(13)과, 선회스크롤(12)과 고정스크롤(13)의 축방향 간극을 유지하기 위한 프레임(14)과, 선회스크롤(12)의 저면 보스(12b)에 일단부가 회동 가능하게 구비되고 타단부가 구동부(15)에 체결되어 선회스크롤(12)에 구동력을 전달하는 편심축(16)과, 선회스크롤(12)을 자전이 방지된 채로 선회시키는 자전 방지부(17)와, 편심축(16)과의 무게 균형을 맞추기 위해 편심축(16)에 결합되며 편심축(16)의 편심 방향의 대략 반대 방향으로 돌출된 카운트 웨이트(18)를 포함한다. 나아가, 자전 방지부(17)는 선회스크롤(12)의 저면에 구비되는 자전 방지링(17a)과, 자전 방지링(17a)에 일단이 선회 가능하게 구비되고 타단이 지지 프레임(14)에 구비되는 자전 방지핀(17b)을 포함한다.
따라서, 구동부(15)의 회전자(15a)가 유도전류에 의해 회전되면 회전자(15a)와 결합된 편심축(16)이 회전되면서 선회스크롤(12)이 선회하게 된다. 이 때, 선회스크롤(12)은 자전 방지부(17)에 의해 자전됨 없이 편심축(16)의 회전중심(R)을 기준으로 그 편심된 양 만큼 궤적을 그리며 선회하게 된다. 이 과정이 진행되는 동안, 이전 사이클(예를 들어, 증발기 측)과 압력차가 발생되면서 이전 사이클로부터 냉매가스가 케이스(11)의 유입구(미도시)를 통해 유입되고 유입된 냉매가스는 케이스(11)와 모터(15)의 고정자(15b) 사이를 지나 선회스크롤(12)로 유입된다. 이렇게 선회스크롤(12)로 유입된 냉매가스는 선회스크롤(12)의 선회 운동에 의해 고정스크롤(13)의 랩(13a)을 따라 압축실(10a)의 중심부로 이동되면서 압축된다.
하지만, 케이스로 유입된 냉매가스는 선회스크롤(12)로 유입되기 전까지 모터(15)의 스테이터(15b)와 케이스(11) 사이를 지나면서 인버터(19)와 모터(15)를 냉각시키게 되므로, 인버터(19) 및 모터(15)의 열을 흡수한 냉매가스는 그 밀도가 저하되어 궁극적으로 스크롤 압축기의 압축효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 모터와 케이스 사이의 냉매가스의 유로를 개선하여 냉매가스가 유동되는 동안 모터의 열을 최소로 흡수할 수 있도록 압축효율을 증대시킬 수 있는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 모터와 케이스 사이의 냉매가스의 유로를 개선하여 냉매가스가 유동되는 동안 모터의 열은 최소로 흡수되도록 하는 반면 인버터의 열은 집중적으로 흡수되도록 한 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치는, 케이스, 상기 케이스의 내부에 구비되는 고정스크롤 및 선회스크롤, 상기 케이스의 일측에 구비되는 인버터, 및 상기 케이스의 내부에 구비되는 모터를 포함하는 자동차 공기조화기용 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치로, 상기 선회스크롤과 상기 모터 사이에 구비되며 상기 케이스에 의해 감싸지는 중공된 원통형의 로케이터; 및 상기 로케이터의 외주면에 형성되어 상기 케이스의 내주면과 함께 유로를 형성하는 단차부를 포함한다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치는, 상기 로케이터에 형성되어 상기 모터의 전원단을 노출시키는 노출홈부; 및 상기 노출홈부로 냉매가스의 유입을 차단하는 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 단차부는 상기 로케이터 중 상기 인버터가 위치된 부분에 형성될 수 있다.
상기 단차부는, 상기 로케이터 중 상기 모터를 향하는 제1 단에 접하여 상기 로케이터의 외주면에 원주 방향으로 형성되는 수평 단차; 및 상기 수평 단차의 끝단에 연이어서 상기 로케이터의 외주면에 길이 방향으로 형성되되 상기 로케이터 중 상기 선회스크롤을 향하는 제2 단까지 형성되는 수직 단차를 포함할 수 있다.
상기 선회스크롤의 흡입부로 상기 냉매가스를 원활하게 유입시키기 위해 상기 로케이터의 상기 제2 단에는 상기 로케이터와 동심을 갖는 환형의 슬롯이 더 형성될 수 있고, 상기 환형의 슬롯은 상기 수직 단차와 연통될 수 있다.
상기 고정스크롤을 지지하기 위해 상기 로케이터의 상기 제2 단 중 상기 환형의 슬롯의 외주에는 외주 돌기가 더 구비될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 로케이터를 포함하고, 로케이터에 단차부가 형성되므로, 이전 사이클과의 압력차가 발생되면 단차부로 냉매가스가 유입되면서 단차부를 향하는 방향으로 냉매가스의 유로가 형성되므로, 냉매가스가 모터의 일부만을 통과하게 되어 냉매가스의 밀도 저하를 줄일 수 있다. 궁극적으로, 스크롤 압축기의 압축효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 단차부를 로케이터 중 인버터가 위치된 부분에 형성하므로, 냉매가스가 유동되는 동안 모터의 열은 최소로 흡수하면서도 인버터의 열은 집중적으로 흡수할 수 있다.
도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 스크롤 압축기의 케이스의 내부에 구비되는 로케이터 및 모터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 로케이터에 가스켓이 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 케이스의 외부를 나타낸 것으로 스크롤 압축기의 유입구로 냉매가스가 유입되는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 6은 케이스의 내부를 나타낸 것으로 도 5의 유입구로 유입된 냉매가스가 압력차에 의해 상부로 이동되는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 7은 모터와 로케이터를 나타낸 것으로 도 6의 냉매가스가 상부에 있는 로케이터의 단차부를 향해 압력차에 의해 계속해서 이동되는 과정을 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 스크롤 압축기의 케이스의 내부에 구비되는 로케이터 및 모터를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 그리고 도 4는 도 3의 로케이터에 가스켓이 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 유분리 장치는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(110), 케이스(110)의 내부에 구비되는 고정스크롤(121) 및 선회스크롤(122), 케이스(110)의 일측에 구비되는 인버터(130), 및 케이스(110)의 내부에 구비되는 모터(140)를 포함하는 자동차 공기조화기용 스크롤 압축기로, 로케이터(150)(locator)와 단차부(160)를 포함한다.
케이스(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기의 외장을 이루는 것으로, 내부의 냉매가스나 오일이 새는 것을 막기 위해 가스켓 등으로 밀폐된다.
고정스크롤(121)은 및 선회스크롤(122)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(110) 내에 구비되되 서로 맞물린 상태로 압축실(10a)을 구획한다. 이 상태에서 모터(140)에 의해 선회스크롤(122)이 선회되면 압축실(10a)의 냉매가스는 압축된다.
인버터(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(140)로 3상 교류 전원을 공급하기 위해 직류를 교류를 역변환한다. 이렇게 역변환하는 과정에서 인버터(130)에서 열이 발생되며, 후술하는 냉매가스의 유동에 의해 이 인버터(130)의 열은 집중적으로 냉각될 수 있다.
모터(140)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 회전자(141)와 고정자(142)로 이루어지며 유도전류에 의해 회전된다. 특히 회전되는 동안 발생되는 고정자(142)의 열은 케이스(110)로 열전달되어 자연 냉각될 수 있다.
로케이터(150)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 중공된 원통형상을 하고, 선회스크롤(122)과 모터(140) 사이에 구비되며 케이스(110)에 의해 감싸진다. 이하, 도 2 내지 도 3을 다시 참조하여, 로케이터(150)에 대해 상세히 설명한다.
로케이터(150)의 외주면에는 단차부(160)가 형성되어 케이스(110)의 내주면과 함께 유로를 형성한다. 따라서, 스크롤 압축기의 가동으로 이전 사이클(예를 들어, 증발기 측)과의 압력차가 발생되면 단차부(160)로 냉매가스가 유입되면서 단차부(160)를 향하는 방향으로 냉매가스의 유로가 형성되므로, 냉매가스가 모터(140)의 일부만을 통과하게 되어 냉매가스의 밀도 저하를 줄일 수 있다.
특히, 단차부(160)는 로케이터(150) 중 인버터(130)가 위치된 부분에 형성될 수 있다. 따라서, 냉매가스가 유동되는 동안 모터(140)의 열은 최소로 흡수하면서도 인버터(130)의 열은 집중적으로 흡수할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 단차부(160)는 수평 단차(161)와 수직 단차(162)를 포함할 수 있다. 수평 단차(161)는 로케이터(150) 중 모터(140)를 향하는 제1 단에 접하여 로케이터(150)의 외주면에 원주 방향으로 형성될 수 있다. 참고로, 수평 단차(161)가 제1 단에 접한다는 것은 수평 단차(161)가 제1 단과는 단차지지 않고 제1 단으로부터 요입된 형상을 갖는다는 것을 의미하고, 나아가 모터(140)로부터 유입되는 냉매가스가 막힘 없이 수평 단차(161)로 원활하게 유입됨을 의미한다.
수직 단차(162)는 수평 단차(161)의 끝단에 연이어서 로케이터(150)의 외주면에 길이 방향으로 형성되되 로케이터(150) 중 선회스크롤(122)을 향하는 제2 단까지 형성될 수 있다. 참고로, 수직 단차(162)가 제2 단까지 형성된다는 것은 수직 단차(162)가 제2 단과 단차지지 않고 제2 단으로부터 요입된 형상을 갖는다는 것을 의미하고, 나아가 선회스크롤(122)로 배출되는 냉매가스가 막힘 없이 원활하게 배출됨을 의미한다.
나아가, 선회스크롤(122)의 흡입부(122a)로 냉매가스를 원활하게 유입시키기 위해 로케이터(150)의 제2 단에는 로케이터(150)와 동심을 갖는 환형의 슬롯(151)이 더 형성될 수 있고, 환형의 슬롯(151)은 수직 단차(162)와 연통될 수 있다.
더 나아가, 고정스크롤(121)을 지지하기 위해 로케이터(150)의 제2 단 중 환형의 슬롯(151)의 외주에는 외주 돌기(152)가 더 구비될 수 있다. 따라서, 로케이터(150)는 배경기술에 언급한 프레임(도 1의 14) 역할, 즉 선회스크롤(122)과 고정스크롤(121)의 축방향 간극을 유지하는 역할을 동시에 하게 되므로 기존의 프레임(도 1의 14)이 별도로 구비될 필요는 없다.
이와 더불어, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로케이터(150)에 형성되어 모터(140)의 전원단을 노출시키는 노출홈부(170)과, 그리고 노출홈부(170)로 냉매가스의 유입을 차단하는 가스켓(180)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 노출홈부(170)로 냉매가스의 유입이 차단되므로 모터(140)가 쇼트(short)되는 등의 문제를 막을 수 있다. 참고로, 도 4에서 로케이터(150)의 외주면에 보이는 노출홈부(170)는 케이스(110)의 내주면이 막게 되므로 별도의 가스켓은 필요가 없을 것이다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치에 의해 냉매가스가 이동되는 과정을 설명한다.
도 5는 케이스의 외부를 나타낸 것으로 스크롤 압축기의 유입구로 냉매가스가 유입되는 과정을 나타낸 사시도이고, 도 6은 케이스의 내부를 나타낸 것으로 도 5의 유입구로 유입된 냉매가스가 압력차에 의해 상부로 이동되는 과정을 나타낸 사시도이며, 그리고 도 7은 모터와 로케이터를 나타낸 것으로 도 6의 냉매가스가 상부에 있는 로케이터의 단차부를 향해 압력차에 의해 계속해서 이동되는 과정을 나타낸 사시도이다.
스크롤 압축기가 가동이 되면, 압력차가 발생되면서 이전 사이클(예를 들어, 증발기 측)의 냉매가스가, 도 5에 도시된 바와 같이 케이스(110)의 유입구(111)로 유입된다.
이렇게 유입된 냉매가스는, 도 6에 도시된 바와 같이 케이스(110)의 내부 상측으로 이동된다. 그 이유는 케이스(110)의 내부 상측[즉, 인버터(130)가 있는 부분에 상응하는 곳]에 로케이터(150)의 단차부(160)가 있으므로 압력차가 발생되면 냉매가스는 가장 압력차가 큰 단차부(160)를 향해 급속하게 이동하기 때문이다. 이 때, 냉매가스의 유로가 자동으로 형성되고, 그 냉매가스의 유로는 인버터(130)가 있는 부분에 상응하는 곳을 지나도록 형성된다.
그리고 나서, 상측으로 이동된 냉매가스는, 도 7에 도시된 바와 같이, 모터(140)의 일부만을 지나, 즉, 모터(140) 중 인버터(130)에 상응하는 부분만을 지나 단차부(160)로 유입된다. 이 과정에서 냉매가스는 모터(140)의 열을 최소로 흡수하면서도 인버터(130)의 열은 집중적으로 흡수하게 된다.
끝으로, 단차부(160)로 유입된 냉매가스는 단차부(160)와 연통된 환형의 슬롯(151)을 거쳐 선회스크롤(122)의 흡입부(122a)로 흡입되어 압축된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 로케이터(150)를 포함하고, 로케이터(150)에 단차부(160)가 형성되므로, 이전 사이클과의 압력차가 발생되면 단차부(160)로 냉매가스가 유입되면서 단차부(160)를 향하는 방향으로 냉매가스의 유로가 형성되므로, 냉매가스가 모터(140)의 일부만을 통과하게 되어 냉매가스의 밀도 저하를 줄일 수 있다. 궁극적으로, 스크롤 압축기의 압축효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단차부(160)를 로케이터(150) 중 인버터(130)가 위치된 부분에 형성하므로, 냉매가스가 유동되는 동안 모터(140)의 열은 최소로 흡수하면서도 인버터(130)의 열은 집중적으로 흡수할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 케이스 111: 유입구
121: 고정스크롤 122: 선회스크롤
122a: 흡입부 130: 인버터
140: 모터 150: 로케이터
151: 환형의 슬롯 152: 외주 돌기
160: 단차부 161: 수평 단차
162: 수직 단차 170: 노출홈부
180: 가스켓

Claims (6)

  1. 케이스, 상기 케이스의 내부에 구비되는 고정스크롤 및 선회스크롤, 상기 케이스의 일측에 구비되는 인버터, 및 상기 케이스의 내부에 구비되는 모터를 포함하는 자동차 공기조화기용 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치로,
    상기 선회스크롤과 상기 모터 사이에 구비되며 상기 케이스에 의해 감싸지는 중공된 원통형의 로케이터; 및
    상기 로케이터의 외주면에 형성되어 상기 케이스의 내주면과 함께 유로를 형성하는 단차부
    를 포함하는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 로케이터에 형성되어 상기 모터의 전원단을 노출시키는 노출홈부; 및
    상기 노출홈부로 냉매가스의 유입을 차단하는 가스켓을 더 포함하는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 단차부는 상기 로케이터 중 상기 인버터가 위치된 부분에 형성되는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 단차부는
    상기 로케이터 중 상기 모터를 향하는 제1 단에 접하여 상기 로케이터의 외주면에 원주 방향으로 형성되는 수평 단차; 및
    상기 수평 단차의 끝단에 연이어서 상기 로케이터의 외주면에 길이 방향으로 형성되되 상기 로케이터 중 상기 선회스크롤을 향하는 제2 단까지 형성되는 수직 단차를 포함하는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 선회스크롤의 흡입부로 냉매가스를 원활하게 유입시키기 위해 상기 로케이터의 상기 제2 단에는 상기 로케이터와 동심을 갖는 환형의 슬롯이 더 형성되고,
    상기 환형의 슬롯은 상기 수직 단차와 연통되는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 고정스크롤을 지지하기 위해 상기 로케이터의 상기 제2 단 중 상기 환형의 슬롯의 외주에는 외주 돌기가 더 구비되는 스크롤 압축기의 압축효율 개선 장치.
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