KR101983052B1 - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤을 사이에 두고 상기 제1 스크롤의 반대쪽에서 반경방향으로 고정되는 프레임; 상기 프레임을 관통하여 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되는 회전축; 및 상기 회전축에 고정 결합되는 밸런스 웨이트;를 포함하고, 상기 회전축 또는 상기 밸런스 웨이트는 상기 프레임에 축방향으로 지지될 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 전기 차량을 포함한 차량에 주로 적용되는 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 여러 압축 방식 중에서 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 회전모터로 된 전동부가 설치되고, 전동부의 일측에 고정스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축부가 설치되며, 전동부와 압축부는 회전축으로 연결되어 전동부의 회전력이 압축부로 전달된다. 압축부로 전달되는 회전력은 선회스크롤을 고정스크롤에 대해 선회운동을 시켜 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 2개 한 쌍의 압축실을 형성하여, 냉매를 양쪽 압축실로 각각 흡입시켜 압축하고 동시에 토출하는 방식이다.

또, 전동식 압축기는 정속 모터를 비롯하여 모터의 운전 속도를 가변할 수 있는 인버터 방식의 압축기도 개발되고 있다. 이러한 인버터 방식의 전동식 압축기는 인버터가 케이싱의 외주면 또는 일측면에 장착되고, 그 케이싱을 관통하는 터미널을 이용하여 인버터를 케이싱 내부에 구비된 모터와 전기적으로 연결하고 있다.

한편, 차량용 공조시스템에 적용되는 스크롤 방식의 압축기는 차량의 엔진룸 구조상 주로 횡형으로 설치되어 있다. 이에 따라, 전동부와 압축부가 횡방향으로 배열되어 회전축으로 연결됨에 따라, 전동부를 중심으로 횡방향 양쪽에 회전축을 지지하기 위한 메인 프레임과 서브 프레임이 각각 구비되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전동식 압축기는, 압축부의 일측에 전동부가 위치하고, 전동부의 축방향 양쪽에 각각 메인 프레임과 서브 프레임이 위치함에 따라 압축기의 축방향 길이가 길어지는 문제점이 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 저압식의 경우 서브 프레임이 구비되는 쪽에 인버터가 설치되나, 서브 프레임으로 인해 케이싱의 내부공간으로 흡입되는 저온의 냉매가 인버터가 결합되는 면과 충분하게 접촉되지 못하게 될 수 있다. 이로 인해, 냉매가 인버터를 효과적으로 냉각시키지 못하게 되어 인버터 과열로 인해 압축기 효율이 저하될 수 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 압축실에서 토출공간으로 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하여 스크롤 또는 프레임에 구비된 급유통로를 통해 압축실 또는 베어링면으로 오일을 공급하는 것이나, 스크롤 또는 프레임에 급유통로를 형성하는 것이 곤란하고 급유통로가 길어져 압축기 기동시 신속하게 오일이 공급되지 못하면서 마찰손실이 발생하는 문제점도 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 볼베어링을 이용하여 회전축을 지지하는 것이나, 이는 볼베어링으로 인한 비용과 동작 소음이 증가하고, 압축부와 베어링 사이의 간격이 멀어져 선회스크롤의 기울어짐이 증가하면서 압축실에서의 냉매 누설이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

미국특허 공개번호 US 2014/0134032 A1(2014.05.14)

본 발명의 목적은, 전동부의 축방향 일측에서 회전축을 지지하도록 함에 따라 압축기의 축방향 길이를 줄일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 케이싱의 내부공간으로 흡입냉매를 안내하는 흡기구와 인버터 사이의 간격을 좁혀 흡입냉매가 인버터를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 흡동부로 오일을 안내하는 급유통로를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 신속하게 오일이 공급될 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 회전축을 지지하는 베어링으로 인한 비용을 낮추고 동작 소음을 줄이며, 압축부와 베어링 사이의 간격이 줄여 압축실에서의 냉매 누설을 줄일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 복수 개의 스크롤이 프레임으로 지지되어 구비되고, 상기 복수 개의 스크롤 중에서 어느 한 개의 스크롤에 구동모터의 회전력을 전달하는 회전축이 결합되며, 상기 회전축에 밸런스 웨이트가 결합되고, 상기 회전축 또는 밸런스 웨이트는 상기 프레임에 의해 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 케이싱의 일부가 상기 구동모터를 향해 축방향으로 함몰지게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 회전축의 일단은 상기 프레임을 기준으로 상기 구동모터의 반대쪽에서 반경방향으로 지지되는 복수 개의 베어링부가 축방향으로 일정 간격만큼 이격되어 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤을 사이에 두고 상기 제1 스크롤의 반대쪽에서 반경방향으로 고정되는 프레임; 및 상기 프레임을 관통하여 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되고, 상기 프레임에 축방향으로 지지되도록 제1 베어링돌부가 반경방향으로 돌출되는 회전축;을 포함하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 제1 베어링돌부는 상기 제2 스크롤과 프레임 사이에 구비될 수 있다.

그리고, 상기 프레임에는 상기 회전축이 관통하여 반경방향으로 지지되도록 축구멍이 형성되고, 상기 축구멍의 일단에는 상기 제1 베어링돌부에 축방향으로 대응하도록 제2 베어링돌부가 상기 제1 베어링돌부를 향해 축방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.

그리고, 상기 회전축에는 밸런스 웨이트가 결합되고, 상기 제1 베어링돌부는 상기 밸런스 웨이트의 내부에서 상기 제2 베어링돌부에 지지될 수 있다.

그리고, 상기 제1 베어링돌부의 외경은 상기 제2 베어링돌부의 외경보다 같거나 크게 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤을 사이에 두고 상기 제1 스크롤의 반대쪽에서 반경방향으로 고정되는 프레임; 상기 프레임을 관통하여 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되는 회전축; 및 상기 회전축에 고정 결합되는 밸런스 웨이트;를 포함하고, 상기 회전축 또는 상기 밸런스 웨이트는 상기 프레임에 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 회전축에는 반경방향으로 연장되는 제1 베어링돌부가 형성되고, 상기 프레임에는 상기 제1 베어링돌부를 축방향으로 지지하도록 제2 베어링돌부가 상기 제1 베어링돌부를 향해 돌출 형성될 수 있다.

그리고, 상기 밸런스 웨이트에는 상기 회전축에 고정되는 고정부가 환형으로 형성되고, 상기 프레임에는 상기 고정부를 축방향으로 지지하도록 제2 베어링돌부가 상기 고정부를 향해 돌출 형성될 수 있다.

그리고, 상기 회전축에는 상기 고정부가 결합되어 상기 밸런스 웨이트가 축방향으로 지지되도록 지지부가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 회전축의 제1 단부는 상기 프레임과 제2 스크롤을 관통하여 상기 제1 스크롤에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

그리고, 상기 회전축의 제1 단부는 상기 프레임과 제1 스크롤에 각각 반경방향으로 지지되어 고정단을 이루며, 상기 프레임을 기준으로 상기 제1 단부의 반대쪽인 상기 회전축의 제2 단부는 자유단을 이룰 수 있다.

그리고, 상기 회전축은 상기 제1 단부의 끝단에서 축방향으로 소정의 길이까지 급유홈이 형성되고, 상기 급유홈의 중간에서 상기 제1 스크롤, 제2 스크롤 그리고 프레임을 향하도록 복수 개의 급유구멍이 축방향을 따라 간격을 두고 형성될 수 있다.

그리고, 상기 급유홈에는 오일의 압력을 감압하기 위한 감압부재가 삽입될 수 있다.

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 회전축을 반경방향으로 지지하는 베어링부가 구동모터의 일측에만 구비됨에 따라, 회전축의 양단에 베어링부를 형성하는 것에 비해 전체적인 압축기의 축방향 길이를 줄일 수 있다.

또, 회전축의 양단 중에서 한 쪽 단부만 반경방향으로 지지되고 다른 쪽 단부는 반경방향으로 자유단을 이루도록 함에 따라, 회전축이 구동모터로부터 돌출되는 길이를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 인버터 수용부가 구동모터에 근접하게 배치되어 인버터 수용부와 흡입 냉매와의 접촉 가능성을 높이고 이를 통해 인버터를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또, 회전축에 급유통로를 관통 형성함에 따라 각각의 베어링부로 오일을 공급하기 위한 급유통로의 길이를 줄일 수 있고 이를 통해 압축기의 기동시 각각의 베어링부로 오일이 신속하게 공급되면서 마찰손실이 저감될 수 있다.

또, 회전축 또는 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트를 프레임에 지지하여 회전축을 축방향으로 지지함에 따라, 볼베어링에 비해 상대적으로 저렴하면서도 동작 소음이 낮고 조립성이 좋은 부시베어링을 적용하여 회전축의 반경방향을 지지할 수 있다. 이에 따라, 압축부와 베어링 사이의 간격이 줄여 압축실에서의 냉매 누설을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 분해하여 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 조립하여 내부를 보인 단면도,
도 3 및 도 4는 흡기구와 인버터 수용부의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2에서 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이고 도 4는 구동모터 주변을 확대하여 보인 단면도,
도 5 및 도 6은 회전축을 보인 도면들로서, 도 5는 회전축의 지지상태를 보인 단면도이고 도 6은 도 5에서 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도,
도 7은 도 2에 따른 전동식 압축기에서 압축기구부를 확대하여 보인 단면도,
도 8은 본 실시예에 따른 압축기구부에서 고정랩과 선회랩이 결합된 상태를 보인 평면도,
도 9는 본 실시예에 따른 축방향 지지구조를 보인 단면도,
도 10은 도 9의 "A"부를 확대하여 보인 단면도,
도 11은 도 10에서 "Ⅵ-Ⅵ"선 단면도,
도 12는 본 실시예에 따른 축방향 지지구조에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 회전축의 지지구조에 대한 다른 실시예를 보인 단면도.

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

도 1은 본 발명에 의한 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 분해하여 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 조립하여 내부를 보인 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 저압식 전동 스크롤 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)(1)는, 냉매를 흡입, 압축하고 토출하는 압축기 모듈(100)과, 압축기 모듈(100)의 일측에 착탈 가능하게 결합되어 후술할 구동모터(103)의 회전속도를 제어하는 인버터 모듈(200)를 포함한다.

압축기 모듈(100)에는 제1 밀봉단자(107)가 구비되며, 인버터 모듈(200)에는 제2 밀봉단자(201)가 구비된다. 제1 밀봉단자(107)와 제2 밀봉단자(201)는 서로 착탈될 수 있도록, 제1 밀봉단자(107)는 압축기 모듈(100)의 외부로 노출되고, 제2 밀봉단자는 인버터 모듈(200)의 외부로 노출된다.

한편, 인버터 모듈(200)은 압축기 케이싱(101) 중에서 흡입공간(S1)을 이루는 부위에 접하도록 구비된다. 이에 따라, 흡입공간(S1)으로 흡입되는 차가운 냉매에 의해 인버터 모듈(200)의 인버터 소자(220) 등에서 발생되는 열을 신속하게 방열시킬 수 있다.

또, 인버터 모듈(200)은 소정의 내부체적을 가지는 인버터 하우징(210)이 포함된다. 인버터 하우징(210)의 내부에는 앞서 설명한 제2 밀봉단자(201)는 물론, 구동모터(103)의 회전속도를 제어하기 위한 적어도 한 개 이상의 인버터 소자(220)가 수용된다.

압축기 모듈(100)은, 압축기 케이싱(101)의 내부에 전동부인 구동모터(103) 및 그 구동모터(103)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 압축기구부(105)로 이루어진다.

압축기 케이싱(101)은 흡입관이 연결되는 흡기구(111a) 및 토출관이 연결되는 배기구(121a)가 구비되고, 흡기구(111a)에는 흡입공간(S1)이, 배기구(121a)에는 토출공간(S2)이 각각 연통된다. 흡입공간(S1)에는 구동모터(103)가 설치되어, 본 실시예의 압축기는 저압식 압축기를 이루게 된다.

그리고, 압축기 케이싱(101)은 구동모터(103)가 설치되는 메인 하우징(110)과, 메인 하우징(110)의 개구된 후방단에 결합되는 리어 하우징(120)으로 이루어진다. 메인 하우징(110)의 내부공간은 압축기구부(105)의 일측면과 함께 흡입공간(S1)을 형성하고, 리어 하우징(120)의 내부공간은 압축기구부(105)의 타측면과 함께 토출공간(S2)을 형성한다.

토출공간(S2)의 일측에는 앞서 설명한 배기구(121a)가 리어하우징 본체(121)의 일측에 형성되고, 배기구(121a)의 내부 또는 배기구(121a)의 주변에는 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리기(미도시)가 설치될 수 있다. 그리고, 토출공간(S2)의 상반부에는 압축실에서 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리부(S21)가 형성되고, 하반부에는 그 토출공간(S2)에서 분리된 오일을 저장하는 저유부(S22)가 형성될 수 있다. 저유부(S22)는 급유통로(Fo)를 통해 압축기구부(105)에 연통된다. 급유구조에 대해서는 나중에 추가로 설명한다.

메인 하우징(110)은 원통모양으로 원통부(111)가 형성되고, 원통부(111)의 전방단은 일체로 연장되어 폐쇄되는 밀폐부(112)가 형성되며, 원통부(111)의 후방단은 개구되는 개구부(113)가 형성된다. 밀폐부(112)의 외측면에는 인버터 모듈(200)이 결합되고, 개구부(113)에는 압축기구부(105)가 결합되어 흡입공간(S1)이 밀봉된다.

여기서, 메인 하우징(110)은 전방단 내경과 후방단 내경이 동일하게 형성될 수도 있지만, 메인 하우징(110)의 금형 제작시 금형 코어의 인출을 고려하여 개방측인 후방단 내경이 밀폐측인 전방단 내경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 메인 하우징(110)의 밀폐부(112)에는 그 내측면 중앙부분에서 개구부(113)를 향하는 방향으로 돌출되어 인버터 수용공간(S3)을 이루는 인버터 수용부(115)가 형성된다. 인버터 수용부(115)는 인버터 하우징(210)의 인버터 방열돌부(211)가 수용되는 공간으로서, 흡기구(111a)와 반경방향으로 중첩될 수 있는 높이(또는 깊이)로 함몰지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 인버터 수용부(115)에 의해 흡기구(111a)를 통해 흡입공간(S1)으로 흡입되는 차가운 냉매와 밀폐부(112)가 접촉되는 면적이 확대되어 인버터소자에 대한 방열효과를 높일 수 있다. 이에 대해서는 구동모터와 회전축을 설명하면서 다시 설명한다.

한편, 메인 하우징(110)의 내부에는 전동부를 이루는 구동모터(103)가 압입되어 결합된다. 구동모터(103)는 메인 하우징(110)의 내부에 고정되는 고정자(131)와, 고정자(131)의 내부에 위치하고 그 고정자(131)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(132)를 포함한다.

고정자(131)는 메인 하우징(110)의 내주면에 열박음되어 고정된다. 고정자(131)의 외주면은 디컷(D-cut)지게 형성되어 압축기 케이싱(이하, 케이싱으로 약칭함)(110)의 내주면과의 사이에 냉매통로가 형성된다. 이에 따라, 흡기구(111a)를 통해 흡입되는 냉매가 후술할 제1 스크롤(150)의 흡입홈(154)을 거쳐 압축실(V)로 안내될 수 있다.

고정자(131)는 다수 장의 얇은 환형 철판을 적층하여 고정자 적층체(131a)가 형성되고, 고정자 적층체(131a)에는 코일(135)이 권선된다. 도 3 및 도 4는 흡기구와 인버터 수용부의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2에서 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이고 도 4는 구동모터 주변을 확대하여 보인 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 코일(135)은 후방측에서 보면 환형을 이루게 되고, 코일의 축방향 길이(L1)가 고정자 적층체의 축방향 길이(L2)보다 길게 형성되어 메인 하우징(110)의 밀폐부(112)를 향하는 코일(135)의 전방단이 고정자 적층체(131a)의 전방단보다 돌출되게 된다. 이에 따라, 메인 하우징(110)의 인버터 수용부(115)는 앞서 설명한 바와 같이 흡기구(111a)와 반경방향으로 중첩되는 동시에 코일(135)과도 반경방향으로 중첩되는 높이까지 형성될 수 있다. 이는, 나중에 설명할 회전축(133)이 외팔보 형태로 압축기구부에 지지됨에 따라 메인 하우징(110)의 밀폐부(112)에 별도의 서브프레임이나 베어링이 구비될 필요가 없게 되고, 이 서브프레임이나 베어링이 배제되는 공간을 활용하여 인버터 수용부가 코일과 중첩되는 높이까지 돌출 형성될 수 있는 것이다.

회전자(132)는 고정자(131)와 같이 다수 장의 얇은 환형 철판을 적층하여 회전자 적층체(132a)가 형성되고, 회전자 적층체(132a)의 내주면에는 회전축(133)이 압입되어 결합된다. 회전자 적층체의 길이는 고정자 적층체의 길이보다 짧거나, 적어도 코일의 길이보다는 짧게 형성된다.

회전축(133)은 회전자(132)의 중심에 결합되어 압축기구부(105)를 향하는 후방단이 후술할 프레임(140)과 고정스크롤(150)에 외팔보 형태로 지지된다.

예를 들어, 도 2 및 도 4와 같이, 회전축(133)의 전방단(제2 단부)(133b)은 회전자(132)의 전방단보다 짧거나 같게 형성되고, 후방단(제1 단부)(133a)은 프레임(140)과 선회스크롤(160)을 관통하여 고정스크롤(150)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

여기서, 회전축(133)의 전방단(133b)이 회전자(132)의 전방단보다 길게 형성될 수도 있지만, 회전축(133)의 전방단이 별도의 베어링에 의해 지지되지 않는 자유단을 이루게 되므로 회전자(132)보다 길게 형성될 필요가 없다. 설사 회전자보다 길게 형성되더라도 코일(135)의 전방단보다는 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 도 5 및 도 6은 회전축을 보인 도면들로서, 도 5는 회전축의 지지상태를 보인 단면도이고 도 6은 도 5에서 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도이다.

도 5와 같이, 회전축(133)의 제1 단부(133a)에는 앞서 설명한 바와 같이 프레임(140)과 고정스크롤(150)에 축방향으로 지지되는 동시에 선회스크롤(160)에 회전력을 전달하여야 하므로, 제1 단부(133a)에서 제2 단부(133b)를 향하는 방향으로 제2 베어링부(133c2), 편심부(133c3), 제1 베어링부(133c1)가 순서대로 형성된다.

제1 베어링부(133c)는 프레임(140)에 구비되는 제1 부시베어링(171)과, 제2 베어링부(133c2)는 고정스크롤(150)에 구비되는 제2 부시베어링(172)과, 편심부(133c3)는 선회스크롤(160)에 구비되는 제3 부시베어링(173)과 각각 대응할 수 있도록 형성된다. 이에 따라, 제1 베어링부(133c1)와 제2 베어링부(133c2)는 동일 축중심선(CL1)(CL2)상에 형성되고, 편심부(133c3)는 제1 베어링부(133c1)와 제2 베어링부(133c2)에 대해 편심져 다른 축중심선(CL3)상에 형성된다.

그리고, 회전축(133)에는 앞서 설명한 저유부(S22)에 저장된 오일을 각각의 베어링부(133c1)(133c2) 및 편심부(133c3)로 안내하는 급유통로(Fo)가 형성된다. 급유통로(Fo)는 회전축(133)의 제1 단부(133a)에서 제2 단부(133b)를 향하는 방향으로 소정의 깊이만큼 형성되는 급유홈(133e)과, 급유홈(133e)에서 각각의 베어링부(133c1)(133c2) 및 편심부(133c3)를 향해 반경방향으로 관통되는 복수 개의 급유구멍들(133f1)(133f2)(133f3)로 이루어진다. 급유구멍들은 제1 베어링부(133c1)에 대응하는 제1 급유구멍(133f1), 제2 베어링부(133c2)에 대응하는 제2 급유구멍(133f2), 편심부(133c3)에 대응하는 제3 급유구멍(133f3)으로 이루어지는 것으로, 각각의 급유구멍은 그들 급유구멍에 대응하는 각각의 베어링부 및 편심부의 축방향 범위내에 형성될 수 있다.

한편, 급유홈(133e)에는 감압부가 형성될 수 있다. 즉, 급유통로(Fo)의 입구는 고압부인 토출공간(정확하게는 저유부)(S2)에 연통되는 반면 급유통로(Fo)의 출구는 저압부인 흡입공간(S1)에 연통된다. 이에 따라, 오일이 토출공간(S2)의 저유부(S22)에서 흡입공간(S1)으로 과도하게 유출되거나 또는 토출공간(S2)으로 토출된 냉매나 배압공간(S4)의 오일이 급유통로(정확하게는 제1 베어링부와 제1 부시베어링 사이)를 통해 흡입공간(S1)으로 누설될 수 있다. 이를 감안하여 도 6과 같이, 급유홈(133e)에 감압봉과 같은 감압부재(133g)가 삽입되어 급유홈(133e)의 내경을 좁게 형성함으로써, 급유홈(133e)이 감압구간을 통과하면서 압력이 중간압으로 낮아지도록 할 수 있다.

또, 회전축(133)은 토출공간(S2)과 흡입공간(S1) 사이의 압력차에 의해 흡입공간(S1)을 향하는 방향으로 밀려날 수 있다. 이에, 회전축(133)이 볼베어링으로 지지되는 경우에는 그 볼베어링에 의해 회전축(133)이 축방향으로 지지되는 반면 회전축(133)이 부시베어링으로 지지되는 경우에는 회전축(133)을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링이 별도로 구비되어야 한다. 이에 대해서는 나중에 회전축의 축방향 베어링부를 설명하면서 자세하게 설명한다.

한편, 본 실시예에 따른 스크롤 압축기는 회전축에 결합된 선회스크롤이 프레임에 지지되어 고정스크롤에 대해 선회운동을 하면서 압축실을 이루도록 압축기구부가 형성된다. 도 7은 도 2에 따른 전동식 압축기에서 압축기구부를 확대하여 보인 단면도이다.

도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 압축기구부(105)는 프레임(140)과, 프레임(140)에 지지되는 고정스크롤(이하, 제1 스크롤)(150)과, 프레임(140)과 제1 스크롤(150) 사이에 구비되어 선회운동을 하는 선회스크롤(이하, 제2 스크롤)(160)을 포함한다.

프레임(140)은 메인 하우징(110)의 전방측 개구단(113)에 결합되고, 제1 스크롤(150)은 프레임(140)의 후방면에 고정 지지되며, 제2 스크롤(160)은 제1 스크롤(150)과 프레임(140) 사이에서 선회운동을 하도록 프레임(140)의 후방면에 선회 가능하게 지지된다. 그리고 제2 스크롤(160)은 구동모터(103)의 회전자(132)에 결합된 회전축(133)에 편심 결합되어, 제1 스크롤(150)에 대해 선회운동을 하면서 그 제1 스크롤(150)과 함께 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성한다.

프레임(140)은 원판 모양으로 프레임 경판부(141)가 형성되고, 프레임 경판부(141)의 후방면에서 돌출되어 후술할 제1 스크롤(150)의 측벽부가(152) 결합되는 프레임 측벽부(142)가 형성된다.

그리고, 프레임 측벽부(142)의 내측에는 제2 스크롤(160)이 얹혀 축방향으로 지지되는 프레임 스러스트면(143)이 형성되고, 프레임 스러스트면(143)의 중앙에는 압축실(V)에서 토출된 냉매의 일부가 오일과 함께 채워져 제2 스크롤(160)의 배면을 지지하는 배압공간(S4)이 형성된다. 이에 따라, 배압공간(S4)의 압력은 흡입공간(S1)의 압력과 압축실(V)의 최종 압력(즉, 토출압력) 사이의 중간압력을 이루게 된다.

그리고, 배압공간(S4)의 중간에는 회전축(133)이 관통되는 프레임 축구멍(145)이 형성되고, 프레임 축구멍(145)의 내주면에는 제1 베어링(171)이 구비된다.

제1 베어링(171)은 도 5와 같이 부시베어링으로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라서는 볼베어링으로 이루어질 수도 있다. 하지만, 부시베어링은 볼베어링에 비해 저렴하여 비용측면에서 유리할 뿐만 아니라, 조립이 용이하고 무게와 소음을 줄일 수 있어 유리하다.

배압공간(S4)은 프레임(140)과 제2 스크롤(160) 사이의 스러스트면에 설치되는 제1 실링부재(181) 및 프레임(140)의 내주면과 회전축(133)의 외주면 사이에 설치되는 제2 실링부재(182)에 의해 밀봉될 수 있다.

제1 실링부재(181)는 사각단면 형상 또는 브이(V) 단면 형상을 가지는 환형으로 형성되어, 프레임(140)의 스러스트면(143)에 구비되는 제1 실링홈(미부호)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 제1 실링부재(181)는 배압공간(S4)의 압력으로 의한 힘에 의해 밀려 부상하면서 제2 스크롤(160)과의 사이를 실링할 수 있다.

제2 실링부재(182)는 유(U)자 단면 형상을 가지는 환형으로 형성되어, 프레임 축구멍(145) 주변에 구비되는 환형의 제2 실링홈(미부호)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 제2 실링부재(182)는 배압공간(S4)의 압력으로 의한 힘에 의해 벌어져 회전축(133)의 외주면에 밀착되면서 배압공간(S4)을 실링할 수 있다. 하지만, 제2 실링부재(182)는 경우에 따라서는 배제될 수도 있다. 제2 실링부재가 배제되는 경우에는 배압공간(S4)이 흡입공간(S1)과 제1 베어링(171)의 내주면에 형성되는 미세한 통로를 통해 연통됨에 따라, 배압공간(S4)의 압력이 정체되는 것을 억제하여 오일이 각각의 베어링구멍으로 원활하게 유입될 수 있다.

한편, 제1 스크롤(150)은 프레임(140)에 고정 결합되거나 또는 케이싱(110)에 압입되어 고정될 수 있다.

제1 스크롤(150)은 고정스크롤 경판부(이하, 제1 경판부)(151)가 대략 원판모양으로 형성되고, 제1 경판부(151)의 가장자리에는 프레임(140)의 측벽부(142)에 결합되는 고정스크롤 측벽부(이하, 제1 측벽부)(152)가 형성된다. 제1 경판부(151)의 전방면에는 후술할 선회랩(이하, 제2 랩)(162)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정랩(이하, 제1 랩)(153)이 형성된다. 제1 랩(153)에 대해서는 나중에 제2 랩(162)과 함께 설명한다.

제1 측벽부(152)의 일측에는 흡입공간(S1)과 흡입실(미부호)이 연통되도록 흡입유로(154)가 형성되고, 제1 경판부(151)의 중앙부분에는 토출실과 연통되어 압축된 냉매가 토출공간(S3)으로 토출되는 토출구(155)가 형성된다. 토출구(155)는 후술할 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 모두 연통되도록 한 개만 형성될 수도 있고, 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 독립적으로 연통될 수 있도록 제1 토출구(155a)와 제2 토출구(155b)가 형성될 수도 있다.

제1 경판부(151)의 후방면에는 베어링 수용부(156)가 리어 하우징(120)의 내벽면을 향해 돌출 형성될 수 있다. 베어링 수용부(156)는 리어 하우징(120)의 내벽면에 밀착될 수도 있고, 소정의 간격만큼 이격될 수도 있다. 하지만, 제1 경판부(151)의 두께만으로도 회전축(133)의 제2 베어링부(133c2)를 안정적으로 지지할 수 있다면 베어링 수용부를 형성하지 않을 수도 있다.

다만, 베어링 수용부(156)가 형성되는 경우에는 그 베어링 수용부의 최저점에서 토출공간(S2)의 저면을 향해 돌출되는 급유관(157)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 베어링 수용부(156)의 내부공간(156a)은 토출공간(S2)의 저유부(S22)에 연결되어, 그 저유부(S22)에 채워진 오일이 압력차에 의해 베어링 수용부(156)의 내부공간(156a)으로 유입될 수 있다.

그리고, 제1 경판부(151)의 중심에서 베어링 수용부(156)의 중심에는 회전축(133)의 제2 베어링부(133c2)가 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 제2 베어링구멍(158)이 형성되고, 제2 베어링구멍(158)에는 제2 베어링(172)이 삽입되어 결합된다. 제2 베어링(172)은 도 5와 같이 부시베어링으로 이루어질 수 있지만, 제1 베어링(171)과 같이 경우에 따라서는 볼베어링으로 이루어질 수도 있다.

한편, 제2 스크롤(160)은 프레임(140)과 제1 스크롤(150) 사이에 구비되고, 회전축(133)에 편심지게 결합되어 선회 가능하게 구비될 수 있다.

제2 스크롤(160)은 선회스크롤 경판부(이하, 제2 경판부)(161)가 대략 원판모양으로 형성되고, 제2 경판부(161)의 후방면에는 제1 랩(153)과 맞물려 압축실을 이루는 제2 랩(162)이 형성된다.

제2 랩(162)은 제1 랩(153)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 8은 본 실시예에 따른 압축기구부에서 고정랩과 선회랩이 결합된 상태를 보인 평면도이다.

도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 랩(162)은 직경과 원점이 서로 다른 다수의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 제1 랩(153)도 마찬가지로 형성될 수 있다.

제2 경판부(161)의 중앙부위에는 제2 랩(162)의 내측 단부를 이루며, 후술할 회전축(133)의 편심부(133c3)가 회전가능하게 삽입되어 결합되는 회전축 결합부(163)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다. 회전축 결합부(163)의 외주부는 제2 랩(162)과 연결되어 압축과정에서 제1 랩(153)과 함께 압축실(V)을 형성하는 역할을 하게 된다.

또, 회전축 결합부(163)는 제2 랩(162)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성되어, 회전축(133)의 편심부(133c2)가 제2 랩(162)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 반발력과 압축력이 제2 경판부를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되어, 압축력과 반발력의 작용에 의한 제2 스크롤(160)의 기울어짐이 방지될 수 있다.

또, 회전축 결합부(163)는 제1 랩(153)의 내측 단부와 대향되는 외주부에 후술할 제1 랩(153)의 돌기부(153a)와 맞물리게 되는 오목부(163a)가 형성되고, 이 오목부(163a)의 일측은 압축실(V)의 형성방향을 따라 상류측에 회전축 결합부(163)의 내주부에서 외주부까지의 두께가 증가하는 증가부(163b)가 형성된다. 이는 토출 직전의 제1 압축실(V1)의 압축 경로가 길어져, 결과적으로 제1 압축실(V1)의 압축비를 제2 압축실(V2)의 압축비에 근접하게 높일 수 있게 한다. 제1 압축실(V1)은 제1 랩(153)의 내측면과 제2 랩(162)의 외측면 사이에 형성되는 압축실로서, 제2 압축실(V2)과 구분하여 나중에 설명한다.

오목부(163a)의 타측은 원호 형태를 갖는 원호압축면(163c)이 형성된다. 원호압축면(163c)의 직경은 제1 랩(153)의 내측 단부 두께(즉, 토출단의 두께) 및 제2 랩(162)의 선회반경에 의해 결정되는데, 제1 랩(153)의 내측 단부 두께를 증가시키면 원호압축면(163c)의 직경이 커지게 된다. 이로 인해, 원호압축면(163c) 주위의 제2 랩 두께도 증가되어 내구성이 확보될 수 있고, 압축 경로가 길어져서 그만큼 제2 압축실(V2)의 압축비도 증가할 수 있다.

또, 회전축 결합부(163)에 대응하는 제1 랩(153)의 내측 단부(흡입단 또는 시작단) 부근에는 회전축 결합부(163)의 외주부측으로 돌출되는 돌기부(153a)가 형성되는데, 돌기부(153a)에는 그 돌기부로부터 돌출되어 오목부(163a)와 맞물리는 접촉부(153b)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 랩(153)의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 랩(153) 중에서 가장 큰 압축력을 받게 되는 내측 단부의 랩 강도가 향상되어 내구성이 향상될 수 있다.

한편, 압축실(V)은 제1 경판부(151)와 제1 랩(153), 그리고 제2 랩(162)과 제2 경판부(161) 사이에 형성되며, 랩의 진행방향을 따라 흡입실, 중간압실, 토출실이 연속으로 형성되어 이루어질 수 있다.

도 8과 같이, 압축실(V)은 제1 랩(153)의 내측면과 제2 랩(162)의 외측면 사이에 형성되는 제1 압축실(V1)과, 제1 랩(153)의 외측면과 제2 랩(162)의 내측면 사이에 형성되는 제2 압축실(V2)로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 압축실(V1)은 제1 랩(153)의 내측면과 제2 랩(162)의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P11, P12) 사이에 형성되는 압축실을 포함하고, 제2 압축실(V2)은 제1 랩(153)의 외측면과 제2 랩(162)의 내측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P21, P22) 사이에 형성되는 압축실을 포함한다.

여기서, 토출 직전의 제1 압축실(V1)은 편심부의 중심, 즉 회전축 결합부의 중심(O)과 두 개의 접촉점(P11, P12)을 각각 연결한 두 개의 선이 이루는 각도 중 큰 값을 갖는 각도를 α라 할 때, 적어도 토출 개시 직전에 α < 360°이고, 두 개의 접촉점(P11, P12)에서의 법선 벡터 사이의 거리 ℓ도 0보다 큰 값을 갖게 된다.

이로 인해, 토출 직전의 제1 압축실이 인볼류트 곡선으로 이루어진 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에 비해서 더 작은 볼륨을 갖게 되므로, 제1 랩(153)과 제2 랩(162)의 크기를 늘리지 않고도 제1 압축실(V1)의 압축비와 제2 압축실(V2)의 압축비가 모두 향상될 수 있다.

한편, 프레임(140)과 제2 스크롤(160)의 사이에는 제2 스크롤(160)의 자전운동을 방지하는 자전방지기구가 설치된다. 자전방지기구는 올담링 또는 핀-링 구조가 적용될 수 있다. 본 실시예는 핀-링 구조가 적용된 예를 중심으로 설명한다.

본 실시예에 따른 자전방지부(190)는 프레임(140)의 후방면 또는 제2 스크롤(160)의 경판부(161)의 전방면 중에서 어느 한 쪽에 자전방지홈(191)이 형성되고, 이 자전방지홈(191)이 마주보는 부재에는 자전방지홈에 회전 가능하게 삽입되는 자전방지핀(192)으로 이루어질 수 있다. 도 2 및 도 7에서는 프레임(140)에 자전방지홈(191)이, 제2 스크롤(160)에 자전방지핀(192)이 각각 결합된 예를 보이고 있다.

자전방지홈(191)은 프레임(140)의 스러스트면(143)에서 배압공간(S4)의 바깥쪽에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성된다. 자전방지홈(191)의 내경은 자전방지핀(192)이 선회운동을 할 수 있도록 자전방지핀(192)보다는 크게 형성된다.

그리고, 자전방지홈(191)은 프레임(140)의 스러스트면(143)에 그대로 형성될 수도 있지만, 프레임 스러스트면(143)에 환형홈(미도시)을 형성한 후에 환형홈의 내부에 복수 개의 자전방지홈(191)이 일정 간격을 두고 형성될 수도 있다.

자전방지핀(192)은 복수 개의 자전방지홈(191)에 각각 삽입될 수 있도록 자전방지핀(192)과 자전방지홈(191)이 서로 일대일로 대응하게 형성된다. 이에 따라, 복수 개의 자전방지핀(192)은 각각의 자전방지홈(191)에 삽입되어 제2 스크롤(160)의 자전운동을 제한하면서 선회운동을 하도록 유도하게 된다.

여기서, 자전방지핀(192)의 외주면이 자전방지홈(191)의 내주면에 지속적으로 미끄럼 접촉을 하게 되므로, 자전방지홈(191)과 자전방지핀(192)은 스프링강과 같은 내마모성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 자전방지홈(191)과 자전방지핀(192)이 형성되는 제2 스크롤(160)과 프레임(140)이 압축기의 무게를 고려하여 알루미늄 재질과 같은 가벼우면서 무른 재질로 형성됨에 따라, 자전방지홈(191)과 자전방지핀(192)은 마모에 열악하게 될 수 있다.

이에, 자전방지핀(192)은 스프링강과 같이 내마모성이 좋고 강성이 높은 재질로 제작하여 제2 스크롤(160)에 고정 결합하는 반면, 자전방지홈(191)에도 자전방지핀(192)과 동일하거나 유사한 재질로 된 윤활링을 삽입하여 핀-링 구조로 된 자전방지기구를 형성할 수 있다.

여기서, 윤활링은 각각 낱개로 형성하여 조립할 수도 있지만, 복수 개의 윤활링을 환형 플레이트에 묶어 일체형으로 형성할 수 있다. 이는, 자전방지링 역시 마찬가지이다. 즉, 복수 개의 자전방지링 역시 한 개의 환형 플레이트에 일체로 형성하여 제2 스크롤에 일괄 결합할 수도 있다.

도면중 미설명 부호인 159a 및 159b는 바이패스 구멍이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(103)에 전원이 인가되면, 회전축(133)이 회전자(132)와 함께 회전을 하면서 제2 스크롤(160)에 회전력을 전달하게 된다.

그러면, 제2 스크롤(160)은 자전방지기구에 의해 선회운동을 하게 되어, 압축실(V)은 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

그러면, 냉매는 도 2의 화살표와 같이 흡기구(111a)를 통해 흡입공간(S1)으로 유입되고, 흡입공간(S1)으로 유입된 냉매는 고정자(131)의 외주면과 메인 하우징(110)의 내주면에 형성되는 유로 또는 고정자(131)와 회전자(132) 사이의 공극을 통과하여 흡입유로(154)를 통해 압축실(V)로 흡입된다.

이때, 흡기구(111a)를 통해 흡입공간(S1)으로 흡입되는 냉매의 일부는 구동모터(103)를 통과하기 전에 메인 하우징(110)의 전방면인 밀폐부(112)와 먼저 접촉하게 된다. 따라서, 밀폐부(112)가 차가운 흡입냉매와 열교환되어 냉각되어, 메인 하우징(110)의 외측면에 부착된 인버터 모듈을 방열시키게 된다.

특히, 본 실시예와 같이 밀폐부(112)에 구비되는 인버터 수용부(115)가 구동모터(130)를 향하는 방향으로 돌출되는 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 흡입공간(S1)으로 흡입되는 차가운 냉매가 인버터 수용부(115)와 쉽게 접촉하게 되어 밀폐부(112)에 대한 방열효과를 높일 수 있고, 이에 따라 인버터 하우징(210)의 온도가 낮아져 그 인버터 하우징(210)의 내부에 수용된 인버터 소자(220)를 더욱 신속하게 방열시킬 수 있다.

한편, 흡입공간(S1)을 거쳐 압축실(V)로 흡입되는 냉매는 제1 스크롤(150)과 제2 스크롤(160)에 의해 압축되어 토출구(155)를 통해 토출공간(S2)으로 토출되고, 이 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매는 토출공간(S2)에서 오일이 분리되어 냉매는 배기구(121a)를 통해 냉동사이클로 배출되는 반면 오일은 저유부(S22)에 쌓이게 된다.

그러면, 저유부(S22)에 모인 오일은 토출공간(S2)과 흡입공간(S1)의 압력차에 따라 급유관(157)을 통해 회전축(133)의 급유홈(133e)으로 유입되고, 이 오일은 급유홈(133e)을 따라 회전축(133)의 제1 단부(133a)에서 제2 단부(133b)를 향하는 방향으로 이동하면서 제2 급유구멍(133f2)과 제3 급유구멍(133f3) 그리고 제1 급유구멍(133f1)으로 공급된다. 이때, 급유홈(133e)에는 감압부재(133g)가 삽입됨에 따라 급유홈(133e)으로 이동하는 오일의 압력을 중간압으로 낮추게 된다.

그러면, 제2 급유구멍(133f2)과 제3 급유구멍(133f3)으로 공급되는 오일은 압력차에 따라 압축실(V) 및 배압공간(S4)으로 이동하면서 제2 베어링(172)과 제3 베어링(173)을 윤활하게 되고, 제1 급유구멍(133f1)으로 공급되는 오일은 압력차에 따라 제1 베어링부(133c1)의 외주면으로 이동하면서 제1 베어링(171)을 윤활하게 된다.

이때, 배압공간(S4)이 흡입공간(S1)과 연통되는 경우에는 회전축(133)의 급유홈(133e)과 각 급유구멍들(133f1)(133f2)(133f3)에 의해 토출공간(S2)과 배압공간(S4) 그리고 흡입공간(S1)이 서로 연통되고, 이에 따라 오일이 저유부(S22)와 급유통로(Fo) 그리고 배압공간(S4)에서 정체되지 않고 압력차에 의해 토출공간(S2)과 배압공간(S4) 그리고 흡입공간(S1) 사이를 이동하면서 각각의 베어링면을 윤활할 수 있게 된다.

이렇게 하여, 회전축을 반경방향으로 지지하는 베어링부가 구동모터를 기준으로 그 구동모터의 일측에만 구비됨에 따라 전체적으로 압축기의 축방향 길이를 줄일 수 있다.

또, 회전축이 구동모터로부터 돌출되지 않거나 또는 돌출되는 길이가 짧아짐에 따라 인버터 수용부를 구동모터에 근접하게 배치할 수 있어 케이싱의 흡입공간으로 흡입되는 냉매와 인버터 수용부의 접촉 가능성을 높일 수 있고, 이를 통해 인버터를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또, 회전축에 급유통로를 관통 형성함에 따라 급유통로의 길이를 줄여 압축기 기동시 오일이 신속하게 공급되면서 마찰손실이 감소될 수 있다.

또, 부시베어링을 이용하여 회전축을 반경방향으로 지지함에 따라, 베어링으로 인한 비용을 낮추고 동작 소음을 줄이며, 압축부와 베어링 사이의 간격이 줄여 압축실에서의 냉매 누설을 줄일 수 있다.

또, 회전축이 선회스크롤을 관통하여 결합됨에 따라 배압공간의 배압력과 압축실에서의 축방향 가스력 사이에서의 차압을 줄이고, 이에 따라 선회스크롤의 거동이 안정되면서 고속 운전이 가능하게 되고 냉매 누설을 억제할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는, 앞서 설명한 바와 같이 압축기 케이싱의 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 분리되고, 회전축의 양단이 각각 흡입공간과 토출공간에 위치하게 된다. 이에 따라, 회전축은 토출공간의 압력에 의해 흡입공간으로 밀려나는 현상이 발생할 수 있다. 종래에는 회전축이 볼베어링에 의해 지지됨에 따라, 그 볼베어링이 회전축을 반경방향은 물론 축방향으로도 지지하거나 또는 회전축의 흡입측 단부를 지지하는 서브 프레임 등에서 회전축을 축방향으로 지지하도록 베어링부가 구비되어 있었다. 하지만, 본 실시예와 같이 회전축이 부시베어링에 의해 지지되고, 서브 프레임이 제거되는 구조에서는 회전축의 축방향을 지지하기 위한 별도의 축방향 지지구조가 필요하게 된다. 도 9는 본 실시예에 따른 축방향 지지구조를 보인 단면도이고, 도 10은 도 9의 "A"부를 확대하여 보인 단면도이며, 도 11은 도 10에서 "Ⅵ-Ⅵ"선 단면도이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 도 2 및 도 5와 같이, 회전축(133)에 제1 베어링돌부(136)를 형성하여 후술할 프레임(140)의 제2 베어링돌부(146)에 축방향으로 지지되도록 할 수 있다.

회전축(133)의 제1 베어링돌부(136)는 회전축(133)의 외주면에서 반경방향으로 연장되어 환형 플랜지 형상으로 형성되고, 프레임(140)의 제2 베어링돌부(146)는 배압공간(S4)을 형성하는 프레임(140)의 축구멍(145) 단부에서 소정의 높이만큼 축방향으로 돌출되어 회전축(133)의 제1 베어링돌부(136)를 향하도록 연장 형성될 수 있다.

회전축(133)의 제1 베어링돌부(136)에는 구동모터(103)를 향하는 방향으로 베어링면(136a)이 형성되고, 프레임(140)의 제2 베어링돌부(146)에는 압축기구부(105)를 향하는 방향으로 베어링면(146a)이 형성된다. 이에 따라, 제1 베어링돌부(136a)의 베어링면(136a)이 제2 베어링돌부(146)의 베어링면(146a)에 축방향으로 지지되어, 토출공간(S2)의 압력에 의해 회전축(133)이 흡입공간(S1)을 향하는 방향으로 밀려나는 것을 억제할 수 있다.

제1 베어링돌부(136)의 직경(D1)은 밸런스 웨이트(137)의 고정부(137a)에서 연장된 편심질량부(137b)의 내경보다 작거나 같게 형성되고, 제2 베어링돌부(146)의 직경(D2)는 제1 베어링돌부(136)의 직경(D1)보다 작거나 같게 형성된다. 이에 따라, 제2 베어링돌부(146)의 외경은 밸런스 웨이트(137)의 편심질량부(137b) 내경보다 작게 형성되어, 밸런스 웨이트(137)가 회전축(133)과 함께 회전을 할 때 그 밸런스 웨이트(137)의 편심질량부(137b)가 제2 베어링돌부(146)와 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 회전축에 제1 베어링돌부를 형성하여 프레임의 제2 베어링돌부에 축방향으로 지지되는 것이나, 제1 베어링돌부는 회전축에 결합되는 밸런스 웨이트에 형성될 수도 있다. 도 12는 본 실시예에 따른 축방향 지지구조에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 밸런스 웨이트(137)에는 회전축(133)에 삽입되어 고정되는 고정부(137a)가 환형으로 형성되고, 고정부(137a)의 일측에는 반원 단면 형상의 편심질량부(137b)가 형성된다. 편심질량부(137b)는 구동모터(103)를 향하는 방향으로 돌출되게 형성된다.

고정부(137a)의 전방면 일부, 즉 편심질량부(137b)의 안쪽에는 정밀 가공된 베어링면(137c)이 형성된다. 고정부(137a)는 앞서 도 10의 실시예에서 설명한 일종의 제1 베어링돌부 역할을 하게 된다. 이에 따라, 고정부(137a)의 베어링면(137c)은 프레임(140)에 구비되는 제2 베어링돌부(146)의 베어링면(146a)에 대응하여, 회전축(133)이 토출공간(S2)에서 흡입공간(S1)을 향하는 방향으로 밀려나는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 회전축(133)의 외주면에는 밸런스 웨이트(137)의 고정부(137a)가 압입되어 단단하게 고정될 수 있도록 지지부(133h)가 형성될 수 있다. 지지부(133h)는 단차면으로 형성되거나 또는 도면에서와 같이 환형돌기로 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸런스 웨이트(137)가 프레임과 함께 축방향 베어링부를 형성하더라도 그 밸런스 웨이트(137)가 축방향으로 밀려나는 것을 억제할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 회전축의 제3 베어링부가 제1 스크롤에 회전 가능하게 결합되어 반경방향으로 지지되는 것이었으나, 회전축의 제3 베어링부는 리어 하우징에 구비되는 베어링 수용부에 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지될 수도 있다. 도 13은 본 발명에 따른 전동식 압축기에서 회전축의 지지구조에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 리어 하우징(1120)의 내주면에는 제1 스크롤(1150)을 향하는 방향으로 베어링 돌부(1122)가 형성되고, 베어링 돌부(1122)의 중심에는 프레임(1140), 제2 스크롤(1160) 그리고 제1 스크롤(1150)을 관통하는 회전축(1122)의 제1 단부(1133a)가 회전 가능하게 결합되도록 베어링 홈(1122a)이 형성된다.

베어링 홈(1122a)의 내주면에는 회전축(1133)의 제2 베어링부(1133c2)를 반경방향으로 지지하도록 부시베어링으로 된 제2 베어링(1172)이 삽입되어 결합될 수 있다.

그리고 베어링 홈(1122a)의 단면과 제1 스크롤(1150)의 후방면 사이에는 실링부재(1123)가 구비되어, 토출공간(S2)의 냉매가 압축실(V) 또는 베어링 홈(1122a)의 내부공간으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 전동식 압축기의 기본적인 구성이나, 그에 따른 작용 효과는 전술한 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예는 회전축(1133)의 제2 베어링부(1133c2)를 지지하는 제2 베어링(1172)이 제1 스크롤(1150)이 아니라 케이싱(1110)에 설치됨에 따라, 상대적으로 정밀하게 가공되어야 하는 제1 스크롤(1150)의 가공을 용이하게 할 뿐만 아니라, 회전축(1133)이 고속으로 회전을 하더라도 제1 스크롤(1150)이 회전축(1133)과의 마찰에 의해 열변형되는 것을 억제하여 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 본 실시예의 경우에도 제2 스크롤은 양면 스크롤이 적용될 수 있다. 이 경우에도 앞서 설명한 기본적인 구성이 동일하게 적용될 수 있다.

100 : 압축기 모듈 101 : 압축기 케이싱
111 : 원통부 111a : 흡기구
112 : 밀폐부 115 : 인버터 수용부
120 : 리어 하우징 121a : 배기구
103 : 구동모터 131 : 고정자
131a : 고정자 적층체 132 : 회전자
132a : 회전자 적층체 133 : 회전축
133a,133b : 제1,2 단부 133c1,133c2 : 제1,2 베어링부
133c3 : 편심부 133f1,133f2,133f3 : 제1,2,3 급유구멍
133g : 감압부재 133h : 지지부
136 : 제1 베어링돌부 137 : 밸런스 웨이트
137a : 고정부 137b : 편심질량부
137c : 베어링면 140 : 프레임
141 : 프레임 경판부 142 : 프레임 측벽부
145 : 프레임 축구멍 146 : 제2 베어링돌부
146a : 베어링면 150 : 고정스크롤(제1 스크롤)
151 : 제1 경판부 152 : 제1 측벽부
153 : 고정랩(제1 랩) 155 : 토출구
156 : 베어링 수용부 160 : 선회스크롤(제2 스크롤)
161 : 제2 경판부 162 : 제2 랩
163 : 회전축 결합부 171,172,173 : 제1,2,3 베어링
190 : 자전방지부 191 : 자전방지홈
192 : 자전방지핀 200 : 인버터 모듈
210 : 인버터 하우징 220 : 인버터 소자

Claims (15)

1. 밀봉된 내부공간을 가지는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부공간에서 반경방향으로 고정되는 제1 스크롤;
   상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
   상기 제2 스크롤을 사이에 두고 상기 제1 스크롤의 반대쪽에서 반경방향으로 고정되는 프레임; 및
   상기 프레임을 사이에 두고 상기 제2 스크롤의 반대쪽에 구비되는 구동모터; 및
   축방향 양단부를 이루는 제1 단부와 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 단부는 상기 프레임, 제2 스크롤 및 제1 스크롤을 관통하여 상기 프레임과 제1 스크롤에 의해 반경방향으로 지지되거나 또는 상기 프레임과 케이싱에 의해 반경방향으로 지지되는 고정단을 이루며, 상기 제1 단부의 반대쪽인 제2 단부는 상기 구동모터의 회전자에 결합되어 자유단을 이루는 회전축;을 포함하고,
   상기 회전축에는 상기 프레임에 축방향으로 지지되도록 제1 베어링돌부가 반경방향으로 돌출되어 형성되고,
   상기 제2 스크롤을 마주보는 상기 프레임의 일측면에는 상기 회전축이 관통하여 반경방향으로 지지되는 축구멍이 형성되며, 상기 축구멍의 단부에는 상기 제1 베어링돌부를 향해 축방향으로 돌출되어 상기 제1 베어링돌부에 축방향으로 지지되는 제2 베어링돌부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 스크롤을 마주보는 상기 프레임의 일측면에는 배압공간이 형성되고, 상기 배압공간의 중심에 상기 축구멍이 형성되며,
   상기 제2 베어링돌부는 상기 배압공간에 포함되는 상기 축구멍의 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전축에는 밸런스 웨이트가 결합되고, 상기 제1 베어링돌부는 상기 밸런스 웨이트의 내부에서 상기 제2 베어링돌부에 지지되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 베어링돌부의 외경은 상기 제2 베어링돌부의 외경보다 같거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 밀봉된 내부공간을 가지는 케이싱;
   상기 케이싱의 내부공간에서 반경방향으로 고정되는 제1 스크롤;
   상기 제1 스크롤에 맞물려 선회운동을 하면서 상기 제1 스크롤과의 사이에 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
   상기 제2 스크롤을 사이에 두고 상기 제1 스크롤의 반대쪽에서 반경방향으로 고정되는 프레임;
   상기 프레임을 사이에 두고 상기 제2 스크롤의 반대쪽에 구비되는 구동모터;
   축방향 양단부를 이루는 제1 단부와 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 단부는 상기 프레임, 제2 스크롤 및 제1 스크롤을 관통하여 상기 제2 스크롤의 축방향 양쪽에서 반경방향으로 지지되는 고정단을 이루며, 상기 제1 단부의 반대쪽인 제2 단부는 상기 구동모터의 회전자에 결합되어 자유단을 이루는 회전축; 및
   상기 회전축에 고정 결합되는 밸런스 웨이트;를 포함하고,
   상기 밸런스 웨이트에는 상기 회전축에 고정되는 고정부가 환형으로 형성되고, 상기 프레임에는 상기 고정부를 향해 돌출되어 상기 고정부에 축방향으로 지지되는 제2 베어링돌부가 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 회전축에는 상기 고정부가 결합되어 상기 밸런스 웨이트가 축방향으로 지지되도록 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항 내지 제2항, 제4항 내지 제6항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 제1 단부의 끝단에서 축방향으로 소정의 길이까지 급유홈이 형성되고,
    상기 급유홈의 중간에서 상기 제1 스크롤, 제2 스크롤 그리고 프레임을 향하도록 복수 개의 급유구멍이 축방향을 따라 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 급유홈에는 오일의 압력을 감압하기 위한 감압부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
14. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 케이싱의 일측면이 상기 구동모터를 향해 돌출되어 인버터 수용부가 형성되고,
    상기 인버터 수용부에는 인버터 소자를 수용하는 인버터 하우징의 적어도 일부가 삽입되며,
    상기 인버터 수용부의 적어도 일부가 상기 구동모터의 축방향 범위 내에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 스크롤 또는 상기 케이싱에는 상기 제1 스크롤을 향해 돌출되어 상기 회전축의 제2 베어링부를 수용하는 베어링 수용돌부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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