KR102060477B1 - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 선회운동을 하는 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 결합되어 그 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성하며, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 외부에서 상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 구동모터가 결합되어 흡입공간을 이루는 모터실이 형성되고, 상기 모터실의 일측은 개구된 개구단이, 상기 모터실의 타측은 상기 제2 스크롤이 축방향으로 지지되는 프레임부가 형성되며, 상기 프레임부에는 상기 회전축이 관통되어 반경방향으로 지지되는 메인 하우징; 및 상기 메인 하우징의 개구단에 결합되어 상기 모터실을 밀봉하는 인버터 하우징;을 포함할 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 전동식 압축기에 관한 것이다.

전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식의 전동식 압축기가 널리 알려져 있다. 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)는 밀폐된 케이싱의 내부에 구동모터로 된 전동부가 설치되고, 전동부의 일측에 고정스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축부가 설치되며, 전동부와 압축부는 회전축으로 연결되어 전동부의 회전력이 압축부로 전달되도록 구성되어 있다.

이러한 전동식 압축기는 인버터 모듈이 구비되는데, 인버터 모듈은 케이싱의 반경방향 측면에 설치될 수도 있고 축방향 측면에 설치될 수도 있다. 최근에는 인버터 모듈의 방열을 고려하여 인버터 모듈을 케이싱의 축방향 측면에 설치하는 전동식 압축기가 소개되고 있다. 선행기술[대한민국 공개특허 제10-2016-0104398호(공개일: 2016.09.05)]은 인버터 모듈이 압축기 케이싱의 축방향 측면에 설치된 예를 보이고 있다.

선행기술에 따른 전동식 압축기는, 하우징(200)의 일단이 개구되고 타단이 막힌 구조로 형성되고, 개구된 일단에는 메인 프레임을 이루는 센터헤드(210)를 비롯한 압축부가, 막힌 타단에는 인버터 모듈을 이루는 인버터 케이싱(130)이 각각 설치되고 있다. 이에 따라, 전동부와 압축부는 하우징의 개구쪽에서 막힌 쪽으로 차례대로 삽입되어 결합되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전동식 압축기는, 메인 프레임을 이루는 센터헤드(210)를 별도로 제작하여 하우징(200)에 조립하는 것이나, 이로 인해 센터헤드(210)를 제작하는 공정과 조립하는 공정이 필요하게 되어 그만큼 압축기의 제조 공정이 증가하게 되는 문제가 있었다. 아울러, 센터헤드의 제작시 가공오차가 발생되거나 조립시 조립오차가 발생되어 전동부과 압축부의 동심도가 틀어지게 되고, 이로 인해 회전축(256)의 회전시 마찰손실 및 베어링 마모가 증가하게 될 수 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 하우징에 센터헤드를 삽입함에 따라, 센터헤드의 외경이 하우징의 내경에 의해 제한될 수 있다. 그러면 동일한 하우징의 내경 대비 압축부의 외경이 작아지게 되어 압축기 용량을 확대하는데 한계가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 하우징의 중심과 전동부의 중심이 동일 축선상에 위치하는 것이나, 이로 인해 압축기의 용량 대비 크기가 증가하게 되는 문제가 있었다. 즉, 흡입유로는 통상 센터헤드의 테두리 부근에 형성되나, 하우징의 중심과 전동부의 중심이 동일 축선상에 위치하게 되면 흡입유로만큼 센터헤드의 외경이 커져야 되고, 센터헤드의 외경이 커지게 되면 하우징의 내경 역시 커지게 되어 결국 압축기의 크기가 커지게 되는 문제가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 하우징의 양단 중에서 인버터쪽이 막히고 압축부쪽은 개구됨에 따라, 전동부를 이루는 구동모터를 하우징의 개구쪽에서 삽입하게 된다. 이로 인해, 전동부의 삽입깊이가 길어지게 되어 전동부의 조립작업이 어렵게 되는 문제가 있었다. 이는, 전동부의 삽입깊이가 길어지는 원인이 되어 그만큼 전동부의 동심도가 틀어질 우려가 증가하게 되는 문제가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에는 각각 가스켓이 설치되는 것이나, 이러한 가스켓은 환형 플레이트 형상으로 형성됨에 따라 실링면적이 하우징의 두께에 의해 제한되는 문제가 있었다. 이로 인해 하우징의 두께가 얇은 경우에는 실링면적이 작아지게 되므로 하우징의 두께를 확대하거나 또는 체결력을 높여야 되는 문제가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 급유구멍이 고정스크롤과 센터헤드를 연속으로 관통하여 배압실의 측면으로 연통되도록 형성되어 유분리실에서 분리된 오일을 배압실로 안내하는 것이나, 이는 급유구멍이 통상 고정스크롤과 센터헤드를 연속하여 관통 형성되어야 함에 따라 급유구멍을 형성하기가 곤란한 문제가 있었다. 아울러, 이는 급유구멍과 베어링까지의 거리가 멀어 오일이 베어링면으로 신속하게 공급되는데 한계가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 배압실이 밀봉되는 경우에는 그 배압실에서 일종의 정체압력이 형성되면서 오일이 배압실으로 원활하게 유입되지 못하면서 메인베어링의 마찰손실이 발생되는 문제가 있었다.

선행기술: 대한민국 공개특허 제10-2016-0104398호(공개일: 2016.09.05)

본 발명의 목적은, 선회스크롤을 지지하는 메인 프레임에 대한 제조공정을 간소화할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 메인 프레임으로 인한 가공오차 또는 조립오차를 줄여 전동부와 압축부의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있고, 회전축에 대한 마찰손실 및 베어링 마모를 줄일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 메인 프레임의 동일 외경 대비 압축기 용량을 증대시킬 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 하우징 또는 메인 프레임의 외경을 증가시키지 않고도 흡입유로에 대한 설계자유도를 높일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 전동부를 이루는 구동모터의 삽입깊이를 줄여 구동모터를 용이하게 조립할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 하우징에 구동모터를 조립할 때 하우징과 구동모터의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 메인 하우징과 인버터 하우징 사이의 간격을 줄여 인버터 소자의 방열효과를 높일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에 충분한 실링면적을 확보하여 모터실에 대한 실링력을 높일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 유분리실에서 분리된 오일을 배압실로 신속하게 이동시키는 동시에, 이를 위한 급유구멍을 간소화할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 배압실에서의 압력이 유동압력을 형성하도록 하면서도 베어링면에 오일을 신속하면서도 원활하게 공급할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 모터실이 구비되는 메인 하우징; 상기 메인 하우징의 내부에 고정되는 구동모터; 상기 메인 하우징의 외부에서 상기 메인 하우징에 결합되는 고정스크롤; 상기 메인 하우징의 외부에서 상기 고정스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 선회스크롤; 및 상기 메인 하우징에 결합되어 상기 모터실을 밀봉하는 인버터 하우징;을 포함하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 메인 하우징에는 상기 선회스크롤이 축방향으로 지지되는 프레임부가 일체로 연장 형성될 수 있다.

그리고, 상기 프레임부는 상기 구동모터와 서로 다른 축중심을 가지도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 인버터 하우징에는 상기 메인 하우징으로 삽입되도록 실링돌부가 형성되고, 상기 실링돌부의 외주면과 상기 메인 하우징의 내주면 사이에 실링부재가 구비될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 고정자와 회전자를 가지는 구동모터; 상기 회전자에 결합되는 회전축; 상기 구동모터의 일측에 구비되고, 상기 회전축이 축방향으로 관통하여 편심지게 결합되며, 상기 회전축에 의해 선회운동을 하는 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 결합되어 그 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성하며, 상기 제1 스크롤을 관통하는 회전축이 회전 가능하게 삽입되어 결합되며, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤의 외부에서 상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 구동모터가 결합되어 흡입공간을 이루는 모터실이 형성되고, 상기 모터실의 일측은 개구된 개구단이, 상기 모터실의 타측은 상기 제2 스크롤이 축방향으로 지지되는 프레임부가 각각 형성되며, 상기 프레임부에는 상기 회전축이 관통되어 반경방향으로 지지되도록 제1 축수부가 형성되는 메인 하우징; 및 상기 구동모터에 전기적으로 연결되는 인버터 소자를 수용하며, 상기 메인 하우징의 개구단에 결합되어 상기 모터실을 밀봉하는 인버터 하우징;을 포함하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 프레임부의 반경방향 일측에는 제1 돌출부가 형성되고, 상기 제1 돌출부에는 상기 모터실의 내부에 연통되도록 제1 유로가 관통 형성될 수 있다.

그리고, 상기 프레임부의 축방향 단면에는 상기 제2 스크롤이 결합되고, 상기 제2 스크롤에는 상기 제1 유로와 연통되도록 제2 유로가 형성되며, 상기 제2 유로의 타단은 상기 압축실에 연통될 수 있다.

그리고, 상기 제2 스크롤의 외주면에는 반경방향으로 돌출되는 제2 돌출부가 형성되고, 상기 제2 돌출부에 상기 제2 유로가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 메인 하우징은 상기 개구단을 제1 단, 상기 프레임부가 형성된 단을 제2 단이라고 할 때, 상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제1 단까지의 길이는 상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제2 단까지의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제2 스크롤은 상기 프레임부를 마주보는 면을 제1 면, 상기 제1 면의 반대쪽 면을 제2 면이라고 할 때, 상기 제2 면에는 상기 제2 스크롤과 함께 유분리실을 형성하는 리어 하우징이 결합되고, 상기 리어 하우징의 내부에는 상기 제2 스크롤의 제2 면과 함께 상기 압축실에서 토출되는 냉매를 수용하도록 유분리실이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 회전축은 상기 제1 스크롤을 관통하여 상기 제2 스크롤에 회전 가능하게 결합되고, 상기 회전축에는 오일공급유로가 축방향으로 형성되며, 상기 제2 스크롤에는 상기 유분리실과 상기 회전축의 오일공급유로를 연통시키도록 오일안내유로가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2 스크롤에는 상기 회전축의 단부가 회전 가능하게 수용되는 제2 축수부가 형성되고, 상기 제2 축수부의 내부에는 상기 회전축의 단부보다 축방향으로 연장된 오일안내공간이 형성되며, 상기 오일안내유로는 상기 오일안내공간에 연통될 수 있다.

그리고, 상기 제2 스크롤의 제2 면에는 축방향으로 돌출되는 제3 돌출부가 형성되고, 상기 제3 돌출부에 상기 오일안내유로가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 리어 하우징의 내부에는 상기 제2 스크롤의 제3 돌출부를 향해 돌출되어 상기 제2 스크롤을 상기 제1 스크롤을 향하는 방향으로 지지하는 지지돌부가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 오일공급유로에는 상기 제2 스크롤, 제1 스크롤, 프레임부와의 각 베어링면을 향해 상기 회전축의 외주면으로 관통되는 복수 개의 급유구멍이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 프레임부와 상기 제1 스크롤이 서로 마주보는 면들 사이에는 상기 복수 개의 급유구멍과 연통되는 배압실이 형성되며, 상기 배압실은 상기 회전축의 외주면과 상기 프레임부의 내주면 사이를 통해 상기 모터실과 연통될 수 있다.

여기서, 상기 인버터 하우징에는 상기 메인 하우징의 내주면으로 삽입되도록 환형으로 된 제4 돌출부가 형성되고, 상기 제4 돌출부의 외주면과 이에 대면되는 상기 메인 하우징의 내주면 사이에는 실링부재가 구비될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간을 가지고, 상기 내부공간의 축방향 일단은 개구되며, 상기 내부공간의 축방향 타단은 프레임부가 형성되는 메인 하우징; 상기 메인 하우징의 내부공간에 삽입되어 결합되는 고정자, 상기 고정자의 내부에 회전가능하게 구비되는 회전자를 포함하는 구동모터; 일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되며, 타단은 상기 프레임부를 관통하여 그 프레임부에 의해 반경방향으로 지지되는 회전축; 상기 메인 하우징의 프레임부에 의해 축방향으로 지지되며, 상기 회전축에 편심지게 결합되어 선회운동을 하는 하는 제1 스크롤; 상기 메인 하우징의 내부공간의 외부에서 상기 메인 하우징에 결합되고, 상기 제1 스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 제2 스크롤과 함께 유분리실을 형성하는 리어 하우징; 및 상기 메인 하우징의 개구측을 밀봉하도록 상기 메인 하우징에 결합되는 인버터 하우징;을 포함하고, 상기 프레임부의 외주면에는 제1 돌출부가, 상기 제2 스크롤의 외주면에는 제2 돌출부가 각각 반경방향으로 형성되며, 상기 제1 돌출부에는 상기 메인 하우징의 내부공간에 연통되는 제1 유로가, 상기 제2 돌출부에는 상기 압축실에 연통되는 제2 유로가 각각 형성되고, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 서로 연통되어 상기 제1 유로와 제2 유로를 통해 상기 메인 하우징의 내부공간이 상기 압축실에 연통되도록 하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 메인 하우징은 상기 개구단을 제1 단, 상기 프레임부가 형성된 단을 제2 단이라고 할 때, 상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제1 단까지의 길이는 상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제2 단까지의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 인버터 하우징에는 상기 메인 하우징의 내주면으로 삽입되도록 환형으로 된 실링돌부가 형성되고, 상기 실링돌부의 외주면과 이에 대면되는 상기 메인 하우징의 내주면 사이에는 실링부재가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 전동식 압축기는, 메인 하우징에 프레임부를 일체로 형성함에 따라, 메인 프레임을 용이하게 형성하여 압축기의 제조공정을 간소화할 수 있다.

나아가, 메인 하우징에 프레임부를 일체로 형성함에 따라, 메인 프레임으로 인한 가공오차 또는 조립오차를 줄일 수 있다. 이를 통해 전동부과 압축부의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있고, 회전축의 회전시 마찰손실 및 베어링 마모를 줄일 수 있다.

나아가, 메인 하우징에 프레임부를 일체로 형성함에 따라, 메인 하우징의 동일 외경 대비 프레임부의 외경을 증대시킬 수 있다. 이를 통해 동일 외경 대비 압축기의 대용량화를 구현할 수 있다.

나아가, 프레임부를 이루는 메인 하우징의 일부를 반경방향으로 확장하여 흡입유로를 형성함에 따라, 메인 하우징의 전체를 증가시키지 않고도 흡입유로를 형성할 수 있다. 이에 따라 압축기의 크기가 증가하지 않으면서도 흡입유로에 대한 설계자유도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 인버터 하우징이 결합되는 메인 하우징의 일단쪽을 개구하여 구동모터를 삽입함에 따라, 구동모터의 삽입깊이를 줄일 수 있고 이를 통해 구동모터의 조립작업을 용이하게 할 수 있다.

나아가, 이는 구동모터의 삽입깊이를 줄일 수 있어 구동모터를 조립시 구동모터와 메인 하우징의 동심도를 일정하게 유지할 수 있다.

나아가, 메인 하우징과 인버터 하우징 사이의 간격을 줄여 인버터 소자의 방열효과를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에 실링돌부를 형성하고, 실링돌부와 하우징의 사이에 실링부재를 설치함으로써, 모터실에 대한 실링면적을 넓히는 동시에 실링력이 좋은 실링부재를 적용할 수 있어 실링효과를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 회전축이 압축부를 관통하여 유분리실에 연통되고, 유분리실의 오일을 배압실로 안내하는 급유통로를 회전축에 형성함에 따라, 유분리실에서 분리된 오일을 배압실로 안내하는 급유통로를 단순화할 수 있다.

나아가, 급유통로가 각각의 베어링면에 직접 연통되도록 형성됨에 따라, 오일을 베어링면으로 신속하게 공급하여 급유효과를 높일 수 있다.

나아가, 모터실과 배압실이 연통됨에 따라, 배압실에서의 압력이 유동압력을 형성하면서 오일이 배압실과 베어링면으로 원활하게 공급될 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 분리하여 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 전동식 압축기의 내부를 보인 단면도,
도 3은 도 2에 따른 전동식 압축기에서 메인 하우징을 측면에서 보인 단면도,
도 4는 도 3에서 메인 하우징을 후방측에서 보인 정면도,
도 5는 본 실시예에 따른 회전축 및 그 회전축을 지지하는 베어링을 보인 단면도,
도 6은 본 실시예에 따른 제2 스크롤을 측면에서 보인 단면도,
도 7은 도 6에 따른 제2 스크롤을 전방측에서 보인 정면도,
도 8은 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서 비 인벌류트 형상인 선회랩과 고정랩의 결합관계를 설명하기 위해 보인 평면도,
도 9는 도 2에서 메인 하우징과 인버터 하우징의 결합부위를 확대하여 보인 단면도,
도 10은 본 실시예에 따른 냉매와 오일의 순환과정을 보인 개략도.

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

도 1은 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 분리하여 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 전동식 압축기의 내부를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)는, 냉매를 압축하는 압축기 모듈(101)과, 압축기 모듈(101)의 전방측에 결합되어 압축기 모듈(101)의 구동을 제어하는 인버터 모듈(201)로 이루어질 수 있다. 압축기 모듈(101)과 인버터 모듈(201)은 연속으로 조립되거나 또는 각각 독립적으로 제작된 후 조립될 수 있다. 본 실시예는 후자를 대표예로 삼아 설명하지만, 전자와 후자가 혼합된 형태로 압축기 모듈과 인버터 모듈을 독립적으로 제작되되 연속하여 조립될 수도 있다.

압축기 모듈(101)은 내부공간이 모터실(S1)을 이루고 모터실에 연통되도록 흡기구(111)가 형성되는 메인 하우징(110), 메인 하우징(110)의 모터실(S1)에 고정되는 전동부인 구동모터(120)와, 메인 하우징(110)의 외부에서 구동모터(120)의 일측에 구비되고 그 구동모터(120)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 압축부(105), 압축부(105)의 타측에 결합되어 유분리실(S2)을 형성하는 리어 하우징(160)을 포함한다.

메인 하우징(110)은, 지면에 대해 횡방향으로 배치됨에 따라, 구동모터(120)와 압축부(105)는 횡방향을 따라 배열되며, 편의상 도 2의 좌측을 전방측, 우측을 후방측으로 지정하여 설명한다.

메인 하우징(110)은, 전방단이 개구되고 후방단이 일부 막힌 컵 단면 형상으로 형성된다. 메인 하우징(110)의 개구된 전방단에는 후술할 인버터 하우징(210)이 결합되어 밀봉되고, 메인 하우징(110)의 막힌 후방단에는 압축부(105)를 지지하는 프레임부(112)가 일체로 연장 형성된다. 메인 하우징(110)의 프레임부(112)에는 후술할 회전축(130)의 메인 베어링부(132)가 관통되어 회전 가능하게 지지되는 제1 축수부(113)가 원통 형상으로 형성된다.

제1 축수부(113)에는 부시베어링으로 된 제1 베어링(171)이 삽입되어 결합되고, 제1 축수부(113)의 내주면은 회전축(130)의 메인 베어링부(132)와 이격되어 후술할 배압실(S3)이 모터실(S1)과 연통될 수 있다. 메인 하우징(110)의 전방단 부근에 흡입관(미도시)이 연결되는 흡기구(111)가 형성됨에 따라, 본 실시예의 모터실(S1)은 일종의 흡입공간을 형성하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 냉매가 모터실을 이루는 메인 하우징의 내부공간을 통해 압축부로 흡입됨에 따라 저압식 압축기를 형성하게 된다.

본 실시예에 따른 메인 하우징은 앞서 설명한 바와 같이 프레임부를 일체로 형성한다. 이에 따라, 메인 하우징에 프레임을 별도로 조립하는 과정을 배제하여 조립공수를 줄이는 동시에 구동모터의 조립성을 높일 수 있다.

도 3은 도 2에 따른 전동식 압축기에서 메인 하우징을 측면에서 보인 단면도이고, 도 4는 도 3에서 메인 하우징을 후방측에서 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 또, 제1 축수부(113)의 축중심(Ob1)은 구동모터(120)의 축중심(Om)과 일치하도록 형성된다. 이를 위해, 프레임부(112)의 외경 중심과 내경 중심(즉, 제1 축수부의 중심)은 일치하도록 형성될 수 있다.

하지만, 제1 축수부(113)의 축중심(Ob1)은 구동모터(120)의 축중심(Om)과 일치하면서도 프레임부(112)의 외경 중심(Oo)과 내경 중심(Oi)은 일치하지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4와 같이, 프레임부(112)의 반경방향 일측에 제1 돌출부(114)가 형성되고, 제1 돌출부(114)에는 모터실(S1)의 내부에 연통되도록 제1 유로(114a)가 관통 형성될 수 있다. 제1 유로(114a)는 나중에 설명할 제2 스크롤(150)의 제2 유로(154a)와 함께 압축실(V)과 모터실(S1)을 연통시키는 흡입유로(Fg)를 형성할 수 있다.

한편, 프레임부(112)는 그 전방측이 중심쪽, 즉 제1 축수부(113)가 구동모터(120)를 향하는 방향으로 돌출되어 형성되고, 프레임부(112)의 후방측은 구동모터(120)를 향하는 방향으로 적어도 2회 이상 단차지도록 함몰지게 형성된다. 이에 따라, 프레임부(112)의 후방측에는 후술할 제1 스크롤의 선회경판부가 삽입되어 축방향으로 지지되는 스크롤 안착홈(112a), 자전방지기구인 올담링(180)이 안착되는 올담링 안착홈(112b) 및 밸런스 웨이트(138)가 회전 가능하게 수용되는 밸런스웨이트 수용홈(112c)이 각각 형성된다. 스크롤 안착홈(112a)과 올담링 안착홈(112b) 그리고 밸런스웨이트 수용홈(112c)은 연속으로 단차지게 형성되어 일종의 배압실(S3)을 형성하게 된다.

또, 제1 축수부(113)의 후방단은 제1 스크롤(140)을 향하는 방향으로 돌출되어 원통형상으로 형성되고, 제1 축수부(113)의 내부에는 부시베어링으로 된 제1 베어링(171)이 삽입되어 결합된다. 이에 따라, 제1 축수부(113)의 후방단은 그 외주면이 앞서 설명한 밸런스웨이트 수용홈(112c)을 형성하여 배압실(S3)을 형성하게 된다.

또, 제1 축수부(113)의 후방단에는 후술할 회전축(130)의 축방향 베어링돌부(135)와 함께 스러스트면을 이루는 축방향 베어링면(113a)을 형성하게 된다. 여기서, 제1 축수부(113)의 축방향 베어링면(113a) 또는 이에 대면하는 회전축(130)에 구비된 축방향 베어링돌부(135)의 축방향 베어링면(135a) 중에서 적어도 어느 한 쪽 축방향 베어링면에는 오일통로홈(113b)이 형성될 수 있다. 이로써, 배압실(S3)의 오일 또는 냉매가 축방향 베어링면을 통해 모터실(S1)쪽으로 이동하면서 배압실(S3)은 유동압력을 형성하게 된다.

한편, 구동모터(120)는, 메인 하우징(110)의 내주면에 삽입되어 고정되는 고정자(121)와, 고정자(121)의 내부에 위치하고 그 고정자(121)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(122)를 포함한다. 회전자(122)에는 그 회전자(122)와 함께 회전하면서 구동모터(120)의 회전력을 압축부(105)에 전달하는 회전축(130)이 결합된다.

고정자(121)는 메인 하우징(110)에 열박음(또는 열간압입)하여 고정하게 된다. 따라서, 고정자(121)는 메인 하우징(110)에서의 삽입 깊이를 작게 하는 것이 조립작업이 용이하게 될 뿐만 아니라, 고정자(121)를 열박음하는 과정에서 고정자(121)의 동심도를 유지하는데 유리할 수 있다.

이를 위해, 도 3에서와 같이, 메인 하우징(110)은 개구단을 제1 단(110a), 프레임부(112)가 형성된 단을 제2 단(110b)이라고 할 때, 고정자(121)의 축방향의 중심(CL)에서 제1 단(110a)까지의 길이(L1)는 고정자(121)의 축방향의 중심(CL)에서 제2 단(110b)까지의 길이(L2)보다 짧게 형성될 수 있다. 이에 따라, 앞서 설명한 바와 같이 메인 하우징(110)의 모터실(S1)에 고정자(121)를 삽입하는 삽입깊이(L3)가 짧아지게 될 수 있다.

한편, 회전자(122)의 중앙에는 회전축(130)이 열박음(또는 열간압입)으로 결합된다. 회전축(130)은 구동모터(120)를 사이에 두고 양단을 반경방향으로 지지할 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 회전축(130)의 일단은 구동모터(120)의 일측, 즉 프레임부(112)와 제2 스크롤(150)에서 반경방향으로 2점 지지되는 고정단이 되고, 구동모터(120)의 회전자(122)에 결합되는 회전축(130)의 타단은 반경방향으로 자유단이 될 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 회전축 및 그 회전축을 지지하는 베어링을 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 회전축(130)은 회전자(122)에 결합되는 축부(131), 제1 축수부(113)에 회전 가능하게 반경방향으로 지지되는 메인 베어링부(132), 제1 스크롤(140)에 편심지게 결합되는 편심부(133), 제2 스크롤(150)의 제2 축수부(156)에 회전 가능하게 반경방향으로 지지되는 서브 베어링부(134)가 형성된다. 메인 베어링부(132)와 서브 베어링부(134)는 앞서 설명한 바와 같이 회전축(130)을 각각 반경방향으로 지지하게 되고, 편심부(133)는 구동모터(120)의 회전력을 제1 스크롤(140)에 전달하여 제1 스크롤(140)이 올담링(180)에 의해 선회운동을 하게 된다.

또, 회전축(130)의 중간, 즉 메인 베어링부(132)와 편심부(133)의 사이에는 앞서 설명한 축방향 베어링돌부(135)가 반경방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 축방향 베어링돌부(135)의 축방향 베어링면(135a)은 제1 축수부(113)의 축방향 베어링면(113a)과 함께 스러스트면을 이루게 된다.

또, 회전축(130)의 내부에는 후방단에서 전방단을 향하는 방향으로 소정의 깊이만큼 오일공급유로(136)가 형성되고, 오일공급유로(136)의 중간에는 메인 베어링부(132), 편심부(133), 서브 베어링부(134)의 외주면을 향해 각각의 급유구멍들(137a)137b)(137c)이 형성된다. 이에 대해서는 나중에 급유구조와 함께 다시 설명한다.

한편, 도 2를 참조하면, 압축부(105)는, 앞서 설명한 바와 같이 메인 하우징(110)의 프레임부(112)에 축방향으로 지지되어 선회운동을 하는 선회스크롤(이하, 제1 스크롤)(140)과, 제1 스크롤(140)과 맞물려 결합되며 메인 하우징(110)의 막힌 단부를 이루는 제2 단(110b)에 고정 결합되는 고정스크롤(또는 비선회 스크롤)(이하, 제1 스크롤)(150)을 포함한다. 제1 스크롤(140)과 제2 스크롤(150)의 사이에는 제1 스크롤(140)의 선회운동시 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다. 압축실은 선회랩 및 고정랩과 함께 나중에 다시 설명한다.

제1 스크롤(140)은 프레임부(112)에 의해 축방향으로 지지되고, 프레임부(112)와 제1 스크롤(140)의 사이에는 그 제1 스크롤(140)의 자전을 방지하는 자전방지기구로서의 올담링(180)이 구비된다. 자전방지기구는 올담링 뿐만 아니라 핀과 링으로 된 방식이 적용될 수도 있다.

또, 제1 스크롤(140)은 선회스크롤 경판부(이하, 선회경판부)(141)가 대략 원판모양으로 형성되고, 선회경판부(141)의 전방면에는 후술할 고정랩(153)과 맞물려 그 고정랩(153)을 기준으로 내측면과 외측면에 각각 압축실을 이루는 선회랩(142)이 형성된다. 선회랩에 대해서는 나중에 고정랩과 함께 다시 설명한다.

선회경판부(141)에는 배압실(S3)과 중간압축실(V)을 연통시키는 배압구멍(141a)이 형성된다. 이에 따라, 배압실(S3)의 압력과 중간압축실(V)의 압력 간 차이에 따라 오일 또는 냉매가 배압실(S3)과 중간압축실(V) 사이를 이동하게 된다.

또, 선회경판부(141)의 중심에는 회전축(130)의 편심부(133)가 회전 가능하게 결합되는 회전축 결합부(143)가 관통 형성된다. 회전축 결합부(143)는 원통 형상으로 형성되고, 회전축 결합부(143)의 내부에는 회전축(130)의 편심부(133)와 베어링면을 이루는 제3 베어링(173)이 삽입되어 결합된다. 이에 따라, 회전축 결합부(또는 제3 베어링)(143)는 선회랩(142)과 반경방향으로 중첩되도록 형성되고, 회전축 결합부(143)는 가장 안쪽에 형성되는 선회랩(142)의 일부가 된다.

한편, 제2 스크롤은 앞서 설명한 바와 같이 메인 하우징의 외부에서 그 메인 하우징의 제2 단에 결합된다. 이 경우, 메인 하우징과 제2 스크롤 사이에는 가스켓과 같은 실링부재가 구비될 수 있다.

도 6은 본 실시예에 따른 제2 스크롤을 측면에서 보인 단면도이고, 도 7은 도 6에 따른 제2 스크롤을 전방측에서 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 제2 스크롤(150)은 고정스크롤 경판부(이하, 고정경판부)(151)가 대략 원판모양으로 형성되고, 고정경판부(151)의 가장자리에는 메인 하우징(110)의 프레임측 단부에 결합되는 측벽부(152)가 형성된다. 고정경판부(151)의 전방면에는 선회랩(142)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정랩(153)이 형성된다. 고정랩(153)은 선회랩(142)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 고정랩(153)의 형상에 대해서는 선회랩(142)과 함께 도 8을 참조하여 나중에 설명한다.

또, 측벽부(152)의 외주면에는 앞서 설명한 제1 돌출부(114)와 대응하도록 제2 돌출부(154)가 반경방향으로 돌출 형성되고, 제2 돌출부(154)에는 앞서 설명한 제1 유로(114a)와 함께 흡입유로(Fg)를 이루는 제2 유로(154a)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 스크롤(150)의 외경 중심(Oso)은 제2 축수부(113)의 중심(Ob2)과 서로 다른 중심을 가지도록 형성될 수 있다.

흡입유로(Fg)를 이루는 제2 유로(154a)는 축방향으로 형성될 수도 있고, 도 6과 같이 경사지게 형성될 수도 있다. 제2 유로(154a)가 축방향으로 형성되면 고정경판부(151)의 외경이 확대되어 메인 하우징(110)의 동일 외경 대비 고정랩(153)의 감긴 길이를 증가시킬 수 있고, 제2 유로(154a)가 경사지게 형성되면 압축실의 동일 용량 대비 고정랩(153)의 감긴 길이를 줄여 압축기를 소형화할 수 있다.

또, 흡입유로(Fg)를 이루는 제1 유로(114a)와 제2 유로(154a)는 각각 제1 돌출부(114)와 제2 돌출부(154)에 형성됨에 따라, 흡입유로(Fg)는 압축기의 외주면과 가깝게 형성될 수 있다. 이에 따라, 모터실(S1)에서 흡입유로(Fg)를 통해 압축실(V)로 흡입되는 냉매가 압축기의 외부와 신속하게 열교환될 수 있고, 이를 통해 압축실(V)로 흡입되는 냉매의 비체적이 낮춰 흡입손실을 줄일 수 있다. 특히, 제2 유로(154a)의 경우는 제2 스크롤(150)이 메인 하우징(110)의 외부에 구비됨에 따라, 메인 하우징(110)의 내부에 삽입되는 것에 비해 외부에 더욱 가깝게 위치하게 되므로 모터실을 통과하면서 다소 가열된 냉매의 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.

나아가, 측벽부(152)의 외주면에는 제2 스크롤(150)의 무게를 줄이는 동시에 변형방지를 위한 살빼기홈(152a)이 형성될 수 있다. 살빼기홈(152a)은 복수 개가 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성될 수도 있고, 한 개가 원주방향으로 길게 형성될 수도 있다.

나아가, 제2 스크롤(150)의 측벽부(152)는 그 외주면이 메인 하우징(110)의 외부에 위치하게 되므로, 제2 스크롤(150)의 외경이 메인 하우징(110)의 내경보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이로 인해, 동일한 압축기의 외경을 기준으로 할 때 제2 스크롤(150)의 외경이 증대될 수 있고, 이를 통해 고정랩(153)과 선회랩(142)의 감긴 길이를 늘려 압축실(V)의 흡입체적을 증가시킬 수 있다.

또, 고정경판부(151)의 중앙부분에는 최종 압축실(V)을 후술할 유분리실(S3)과 연통시켜 냉매의 토출을 안내하는 토출구(155)가 형성된다. 토출구(155)는 압축실(V)에서 유분리실(S3)을 향해 고정경판부(151)의 축방향 또는 경사진 방향으로 관통 형성될 수 있다. 토출구(155)는 도 8에서와 같이 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.

또, 고정경판부(151)의 중심에는 회전축(130)의 서브 베어링부(134)가 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 제2 축수부(156)가 형성된다. 제2 축수부(156)는 고정경판부(151)에서 리어 하우징(160)을 향해 축방향으로 연장되어 형성될 수도 있고, 고정경판부(151)의 두께를 두껍게 확대하여 형성될 수도 있다. 하지만, 후자의 경우는 제2 스크롤(150)의 무게가 증가할 뿐만 아니라, 불필요한 부분까지 두껍게 형성되면서 토출구(155)의 길이가 길어져 사체적이 증가할 수 있다. 따라서, 전자와 같이 고정경판부(151)의 일부를 돌출시키되, 예를 들어 토출구(155)가 형성되는 부분을 제외한 부분에 제3 돌출부(157)를 형성하고, 제3 돌출부(157)에 제2 축수부(156)를 형성하는 것이 바람직하다.

제2 축수부(156)는 후방면이 막힌 원통 형상으로 형성되어 내주면에는 회전축(130)의 서브 베어링부(134)와 베어링면을 이루는 제2 베어링(172)이 삽입되어 결합된다. 제2 베어링(172)은 부시베어링으로 이루어질 수 있고, 니들베어링으로 이루어질 수도 있다.

또, 제2 축수부(156)의 후방측 내부에는 회전축(130)의 단부보다 축방향으로 연장된 오일안내공간(156a)이 형성되고, 오일안내공간(156a)은 후술할 오일안내유로(157a)와 오일공급유로(136) 사이에 위치하게 된다. 오일안내유로(157a)는 유분리실(S2)에, 오일공급유로(136)는 메인 베어링부(132), 서브 베어링부(134) 및 편심부(133)의 외주면들에 구비되는 각각의 베어링면으로 연통될 수 있다.

오일안내유로(157a)는 제2 스크롤(150)에 형성될 수도 있고, 후술할 리어 하우징(160)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 오일안내유로(157a)가 제2 스크롤(150)의 형성되는 경우에는 제2 스크롤(150)의 후방면, 즉 제2 스크롤(150)의 축방향 양쪽 측면 중에서 프레임부(112)를 마주보는 면을 제1 면(150a), 제1 면(150a)의 반대쪽 면을 제2 면(150b)이라고 할 때, 제2 면(150b)에는 리어 하우징(160)을 향하는 방향으로 돌출되는 제3 돌출부(157)가 형성되고, 제3 돌출부(157)에 오일안내유로(157a)가 반경방향으로 형성될 수 있다. 오일안내유로(157a)의 일단은 고정경판부(151)의 외주면에 연통되고, 오일안내유로(157a)의 타단은 오일안내공간(156a)의 내주면에 연통되도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 리어 하우징(160)의 유분리실(S2)에서 냉매로부터 분리된 고압의 오일은 압력차에 의해 오일안내유로(157a)를 따라 오일안내공간(156a)으로 신속하게 이동하게 되고, 이 오일은 압력차에 의해 오일공급유로(136)와 각각의 급유구멍(137a~137c)을 통해 각각의 베어링면으로 신속하게 공급될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 회전축(130)에는 한 개의 오일안내유로(136)와 복수 개의 급유구멍(137a)(137b)(137c)이 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 오일안내유로(136)는 회전축(130)의 단부, 즉 오일안내공간(156a)에 수용된 회전축(130)의 후방단에서 전방단 방향으로 소정의 깊이만큼 축방향으로 형성되고, 복수 개의 급유구멍(137a)(137b)(137c)은 오일안내유로(136)의 중간에서 축방향을 따라 일정 간격을 두고 형성될 수 있다.

복수 개의 급유구멍(137a)(137b)(137c)은 서브 베어링부(134)의 외주면으로 관통되는 제2 급유구멍(137b), 편심부(133)의 외주면으로 관통되는 제3 급유구멍(137c), 메인 베어링부(132)의 외주면으로 관통되는 제1 급유구멍(137a)으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 오일안내공간(156a)에서 오일안내유로(136)로 유입되는 오일은 제2 급유구멍(137b), 제3 급유구멍(137c), 제1 급유구멍(137a)을 차례대로 통과하여 각각의 베어링면으로 공급되게 된다.

한편, 선회랩과 고정랩은 각각 인벌류트 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 회전축이 선회스크롤인 제2 스크롤의 중심을 관통하여 결합되는 경우에는 최종 압축실이 편심진 위치에 형성되면서 압축실 간 압력차가 크게 발생될 수 있다. 이는, 축관통 스크롤 압축기의 경우 최종 압축실이 스크롤의 중심으로부터 편심지게 형성되면서 한 쪽 압축실의 압력이 다른 쪽 압축실의 압력에 비해 크게 낮아지게 되기 때문이다. 따라서, 축관통 스크롤 압축기에서는 본 실시예와 같이 선회랩과 고정랩을 비 인벌류트 형상으로 형성하는 것이 유리하다.

도 8은 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서 비 인벌류트 형상인 선회랩과 고정랩의 결합관계를 설명하기 위해 보인 평면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선회랩(142)은 직경과 원점이 서로 다른 다수의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 고정랩(153)도 마찬가지로 형성될 수 있다.

선회경판부(141)의 중앙부위에는 선회랩(142)의 내측 단부를 이루며, 회전축(130)의 편심부(133)가 회전가능하게 삽입되어 결합되는 회전축 결합부(143)가 축방향으로 관통 형성될 수 있다. 회전축 결합부(143)의 내주면에는 부시 베어링으로 된 제3 베어링(173)이 삽입되어 고정될 수 있다. 회전축 결합부(143)의 외주부는 선회랩(142)과 연결되어 압축과정에서 고정랩(153)과 함께 압축실(V)을 형성하는 역할을 하게 된다.

또, 회전축 결합부(143)는 선회랩(142)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성되어, 회전축(130)의 편심부(133)가 선회랩(142)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 반발력과 압축력이 선회경판부를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되어, 압축력과 반발력의 작용에 의한 제1 스크롤(140)의 기울어짐이 방지될 수 있다.

또, 회전축 결합부(143)는 고정랩(153)의 내측 단부와 대향되는 외주부에 후술할 고정랩(153)의 돌기부(153a)와 맞물리게 되는 오목부(143a)가 형성되고, 이 오목부(143a)의 일측은 압축실(V)의 형성방향을 따라 상류측에 회전축 결합부(143)의 내주부에서 외주부까지의 두께가 증가하는 증가부(143b)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.

오목부(143a)의 타측은 원호 형태를 갖는 원호압축면(143c)이 형성된다. 원호압축면(143c)의 직경은 고정랩(153)의 내측 단부 두께(즉, 토출단의 두께) 및 선회랩(142)의 선회반경에 의해 결정되는데, 고정랩(153)의 내측 단부 두께를 증가시키면 원호압축면(143c)의 직경이 커지게 된다. 이로 인해, 원호압축면(143c) 주위의 선회랩 두께도 증가되어 내구성이 확보될 수 있고, 압축 경로가 길어져서 그만큼 제2 압축실(V2)의 압축비도 증가할 수 있다.

또, 회전축 결합부(143)에 대응하는 고정랩(153)의 내측 단부(흡입단 또는 시작단) 부근에는 회전축 결합부(143)의 외주부를 향해 돌출되는 돌기부(153a)가 형성되는데, 돌기부(153a)에는 그 돌기부로부터 돌출되어 오목부(143a)와 맞물리는 접촉부(153b)가 형성될 수 있다. 즉, 고정랩(153)의 내측 단부는 다른 부분에 비해서 큰 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 고정랩(153) 중에서 가장 큰 압축력을 받게 되는 내측 단부의 랩 강도가 향상되어 내구성이 향상될 수 있다.

한편, 압축실(V)은 고정경판부(151)와 고정랩(153), 그리고 선회랩(142)과 선회경판부(141) 사이에 형성되며, 랩의 진행방향을 따라 흡입실, 중간압실, 유분리실이 연속으로 형성되어 이루어질 수 있다.

압축실(V)은 선회랩(142)의 외측면과 고정랩(153)의 내측면 사이에 형성되는 제1 압축실(V1)과, 선회랩(142)의 내측면과 고정랩(153)의 외측면 사이에 형성되는 제2 압축실(V2)로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 압축실(V1)은 고정랩(153)의 내측면과 선회랩(142)의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점(P11, P12) 사이에 형성되는 압축실을 포함하고, 제2 압축실(V2)은 고정랩(153)의 외측면과 선회랩(142)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.

상기와 같은 본 실시예에 따른 고정랩과 선회랩은, 토출 직전의 제1 압축실이 인볼류트 곡선으로 이루어진 고정랩과 선회랩을 갖는 경우에 비해 더 작은 볼륨을 갖게 되므로, 선회랩(142)과 고정랩(153)의 크기를 늘리지 않고도 제1 압축실(V1)의 압축비와 제2 압축실(V2)의 압축비가 모두 향상될 수 있다.

한편, 리어 하우징(160)은 제2 스크롤(150)의 제2 면(150b)에 결합되며, 리어 하우징(160)의 내부에는 제2 스크롤(150)의 제2 면(150b)과 함께 압축실(V)에서 토출되는 냉매를 수용하도록 유분리실(S2)이 형성될 수 있다.

여기서, 리어 하우징(160)과 제2 스크롤(150)의 외주면에는 후술할 메인측 체결돌부(115)와 인버터측 체결돌부(211)와 같은 별도의 돌출부(미도시)가 각각 형성되어 볼트 체결될 수도 있고, 리어 하우징(160)의 테두리면을 통과하는 체결볼트가 제2 스크롤(150)의 테두리면에 체결되어 결합될 수도 있다. 리어 하우징(160)과 제2 스크롤(150)의 사이에도 가스켓과 같은 실링부재가 구비될 수 있다.

또, 리어 하우징(160)에는 토출관이 연통되는 배기구(161)가 형성되고, 리어 하우징(160)의 내부에는 제2 스크롤(150)의 제3 돌출부(157)를 향해 돌출되어 제2 스크롤(150)을 축방향으로 지지하는 지지돌부(162)가 형성될 수 있다. 지지돌부(162)는 제2 스크롤(150)의 제2 면(150b), 더 정확하게는 제3 돌출부(157)에 밀착되어 제2 스크롤(150)을 제1 스크롤(140)쪽으로 지지할 수 있다.

한편, 메인 하우징(110)의 양단 중에서 리어 하우징(160)의 반대쪽, 즉 메인 하우징(110)의 개구단을 이루는 전방단에는 인버터 하우징(210)이 결합되어 복개될 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 인버터 하우징(210)은 인버터 모듈(201)의 일부를 이루는 것으로, 인버터 하우징(210)은 인버터 커버(220)와의 사이에 인버터실(S4)을 형성하게 된다. 인버터실(S4)에는 기판 및 인버터 소자와 같은 인버터 부품(230)을 수용하게 되고, 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)는 볼트 체결된다. 인버터 커버(220)는 인버터 하우징(210)이 메인 하우징(110)에 먼저 조립된 후 나중에 인버터 하우징(210)에 조립될 수도 있고, 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)가 먼저 조립된 후에 인버터 하우징(210)을 메인 하우징(110)에 조립될 수도 있다. 전자와 후자는 인버터 하우징(210)을 메인 하우징(110)에 조립하는 방식에 따라 구분될 수 있다.

도 9는 도 2에서 메인 하우징과 인버터 하우징의 결합부위를 확대하여 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 인버터 하우징(210)의 테두리면에 체결홈(210a)이 형성되고, 인버터 커버(220)의 테두리에는 체결구멍(220a)이 형성될 수 있다. 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)는 체결구멍(220a)을 통과하여 체결홈(210a)에 체결되는 볼트에 의해 조립될 수 있다.

그리고, 인버터 하우징(210)의 외주면에는 적어도 한 개 이상의 인버터측 체결돌부(211)가 형성되고, 인버터측 체결돌부(211)에 대응하는 메인 하우징(110)의 외주면에는 메인측 체결돌부(115)가 형성될 수 있다. 인버터측 체결돌부(211)와 메인측 체결돌부(115)는 각각 체결구멍(211a)과 체결홈(115a)이 형성되어, 볼트에 의해 인버터 하우징(210)을 메인 하우징(110)에 조립할 수 있다.

이 경우, 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)를 체결하여 인버터 모듈(201)을 먼저 조립한 후에 압축기 모듈(101)을 이루는 메인 하우징(110)에 인버터 모듈(201)을 나중에 체결할 수 있다. 이를 통해, 인버터 모듈의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 인버터 모듈을 이루는 인버터 소자가 인버터 하우징의 측면에 밀착되거나 근접되도록 조립할 수 있어 인버터 소자의 방열 효과를 높일 수 있다.

또, 상기와 같이 메인 하우징(110)에 인버터 하우징(210)을 결합하여 메인 하우징(110)의 모터실(S1)을 밀봉하는 경우에는 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210) 사이가 긴밀하게 실링되어야 냉매의 누설을 방지할 수 있다.

이를 위해, 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210)이 축방향으로 마주보는 면, 즉 메인 하우징(110)의 전방면과 인버터 하우징(210)의 후방면 사이에 가스켓을 설치하여, 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210)을 축방향으로 밀착되도록 결합할 수도 있다. 하지만, 메인 하우징(110)의 전방면과 인버터 하우징(210)의 후방면 상에 가스켓을 설치하여 모터실(S1)을 밀봉하는 경우에는 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210)의 두께에 의해 실링면적이 결정되므로 실링력을 확보하기 위해서는 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(201)의 두께를 확대하여야 한다.

따라서, 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210) 사이에 실링부재를 삽입하여 모터실(S1)을 밀봉하는 것이 실링력을 높일 수도 있다. 예를 들어, 도 9와 같이, 인버터 하우징(210)의 후방면에는 메인 하우징의 제1 단이 마주보는 실링면부(212)가 형성되고, 실링면부(212)의 안쪽에는 메인 하우징(110)의 내주면으로 삽입되도록 제4 돌출부를 이루는 실링돌부(213)가 형성되며, 실링돌부(213)의 외주면과 이에 접하는 메인 하우징(110)의 개구단 내주면 사이에 실링부재(190)인 오링(O-ring)이 삽입될 수 있다.

실링면부(212)는 메인 하우징(110)의 전방면인 제1 단(110a)과 접하는 인버터 하우징(210)의 후방면을 이루는 것으로, 실링면부(212)와 메인하우징(110)의 제1 단(110a) 사이에는 앞서 설명한 가스켓을 구비하거나 또는 가스켓을 구비하지 않더라도 긴밀하게 밀착되도록 조립되는 것이 실링 측면에서 유리하다.

실링돌부(213)는 환형을 이루며 구동모터(120)와 간섭되지 않는 범위 내에서 소정의 높이와 두께를 가지도록 형성되고, 실링돌부(213)의 외주면에는 실링부재(190)인 오링이 삽입되도록 실링홈(213a)이 형성될 수 있다. 실링홈(213a)은 메인 하우징(110)의 내주면에 형성될 수도 있지만, 실링부재(190)가 오링인 경우에는 실링돌부(213)에 외삽하는 것이 조립 특성상 유리할 수 있다.

실링홈(213a)의 깊이는 실링부재(190)의 직경보다 작게 형성하여 실링부재(190)인 오링의 일부가 실링홈(213a)에서 돌출되도록 하는 것이 메인 하우징(110)과의 실링력을 높일 수 있어 바람직하다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 전동식 압축기에서 냉매와 오일은 다음과 같이 순환된다. 도 10은 본 실시예에 따른 냉매와 오일의 순환과정을 보인 개략도이다.

즉, 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 회전축(130)이 회전자(122)와 함께 회전을 하면서 제1 스크롤(140)에 회전력을 전달하게 되고, 제1 스크롤(140)은 올담링(180)에 의해 선회운동을 하게 된다. 그러면 압축실(V)은 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

그러면, 냉매는 흡기구(101a)를 통해 흡입공간인 모터실(S1)로 유입되고, 모터실(S1)로 유입된 냉매는 고정자(121)의 외주면과 메인 하우징(110)의 내주면에 형성되는 유로 또는 고정자(121)와 회전자(122) 사이의 공극을 통과하여 메인 하우징(110)과 제2 스크롤(150)에 구비되는 흡입유로(Fg)를 통해 압축실(V)로 흡입된다.

그러면, 이 냉매는 제1 스크롤(140)과 제2 스크롤(150)에 의해 압축되어 토출구(155)를 통해 유분리실(S2)로 토출되고, 이 냉매는 유분리실(S2)에서 오일이 분리되며, 냉매는 배기구(161)를 통해 냉동사이클로 배출되는 반면 오일은 급유통로를 이루는 오일안내유로(157a), 오일안내공간(156a), 오일공급유로(136), 급유구멍(137a~137c)을 통해 각각의 베어링면으로 공급되며, 이 오일의 일부는 배압실(S3)로 유입되어 제1 스크롤(140)을 제2 스크롤(150)쪽으로 지지하는 배압력을 형성하게 된다.

그러면, 제1 스크롤(140)은 배압실(S3)의 배압력에 의해 제2 스크롤(150)을 향하는 방향으로 지지되어 제1 스크롤(140)과 제2 스크롤(150) 사이의 압축실(V)을 실링하게 된다. 이때, 배압실(S3)의 오일 중에서 일부 오일은 선회경판부(141)에 구비된 배압구멍(141a)을 통해 압축실(V)로 유입되는 한편, 일부 오일은 메인 베어링부(132)와 제1 베어링(171) 사이를 통해 모터실(S1)로 유출되어 앞서 설명한 바와 같이 배압실(S3)이 유동압력을 형성하도록 하는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이렇게, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 메인 하우징에 프레임부를 일체로 형성함에 따라, 메인 프레임을 용이하게 형성하여 압축기의 제조공정을 간소화할 수 있고, 메인 프레임의 가공공정 및 조립공정이 배제되어 이로 인한 가공오차 또는 조립오차를 줄일 수 있다. 또, 전동부과 압축부의 동심도를 용이하게 일치시킬 수 있고, 회전축의 마찰손실 및 베어링 마모를 줄일 수 있으며, 메인 하우징의 동일 외경 대비 프레임부의 외경을 증대시킬 수 있어 동일 외경 대비 압축기의 대용량화를 구현할 수 있다. 또, 프레임부가 구비된 메인 하우징의 일부를 확장하여 흡입유로를 형성함에 따라, 흡입유로에 대한 설계자유도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 메인 하우징의 양단 중에서 인버터 하우징이 결합되는 쪽을 개구하여 구동모터를 삽입함에 따라, 구동모터의 삽입깊이를 줄일 수 있다. 이를 통해 구동모터의 조립작업을 용이하게 할 수 있으며, 구동모터의 조립시 메인 하우징과의 동심도를 일정하게 유지할 수 있다. 또, 메인 하우징과 인버터 하우징 사이의 간격을 줄여 인버터 소자의 방열효과를 높이는 동시에, 인버터 하우징과 인버터 커버를 모듈화함에 따라 인버터 소자의 조립정도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에 실링돌부를 형성함으로써 실링면적을 넓힐 수 있다. 또, 실링돌부와 하우징의 사이에 실링부재를 설치함으로써, 실링력이 좋은 실링부재를 적용할 수 있어 실링효과를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 급유통로를 가지는 회전축이 압축부를 통과하여 유분리실에 연통됨에 따라, 유분리실에서 분리된 오일을 배압실로 안내하는 급유통로를 단순화할 수 있다. 또, 유분리실에서 분리된 오일을 베어링면으로 신속하게 공급하여 마찰손실을 줄일 수 있다. 나아가, 모터실과 배압실을 연통시켜 배압실이 유동압력을 형성할 수 있도록 하고, 이를 통해 오일이 베어링면에 원활하게 공급되도록 할 수 있다.

101: 압축기 모듈 110: 메인 하우징
112: 프레임부 113: 제1 축수부
114: 제1 돌출부 114a: 제1 유로
120: 구동모터 121: 고정자
122: 회전자 130: 회전축
132: 메인 베어링부 133: 편심부
134: 서브 베어링부 135: 축방향 베어링돌부
136: 오일공급유로 137a~137c: 급유구멍
140: 제1 스크롤(선회스크롤) 142: 선회랩
150: 제2 스크롤(고정스크롤) 151: 고정경판부
153: 고정랩 154: 제2 돌출부
154a: 제2 유로 155: 토출구
156: 제2 축수부 156a: 오일안내공간
157: 제3 돌출부 157a: 오일안내유로
160: 리어 하우징 162: 지지돌부
171~173: 베어링 180: 올담링
190: 실링부재 201: 인버터 모듈
210: 인버터 하우징 212: 실링면부
213: 실링돌부 213a: 실링홈
220: 인버터 커버 S1: 모터실
S2: 유분리실 S3: 배압실
S4: 인버터실 V,V1,V2: 압축실
Fg: 흡입유로

Claims (16)

1. 고정자와 회전자를 가지는 구동모터;
   상기 회전자에 결합되는 회전축;
   상기 구동모터의 일측에 구비되고, 상기 회전축이 축방향으로 관통하여 편심지게 결합되며, 상기 회전축에 의해 선회운동을 하는 제1 스크롤;
   상기 제1 스크롤에 결합되어 그 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성하며, 상기 제1 스크롤을 관통하는 회전축이 회전 가능하게 삽입되어 결합되며, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 제2 스크롤;
   상기 제2 스크롤의 외부에서 상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 구동모터가 결합되어 흡입공간을 이루는 모터실이 형성되고, 상기 모터실의 일측은 개구된 개구단이, 상기 모터실의 타측은 상기 제2 스크롤이 축방향으로 지지되는 프레임부가 각각 형성되며, 상기 프레임부에는 상기 회전축이 관통되어 반경방향으로 지지되도록 제1 축수부가 형성되는 메인 하우징; 및
   상기 구동모터에 전기적으로 연결되는 인버터 소자를 수용하며, 상기 메인 하우징의 개구단에 결합되어 상기 모터실을 밀봉하는 인버터 하우징;을 포함하고,
   상기 프레임부의 반경방향 일측에는 제1 돌출부가 형성되고, 상기 제1 돌출부에는 상기 모터실의 내부에 연통되도록 제1 유로가 관통 형성되며,
   상기 프레임부의 축방향 단면에는 상기 제2 스크롤이 결합되고, 상기 제2 스크롤의 외주면에는 반경방향으로 돌출되는 제2 돌출부가 형성되고, 상기 제2 돌출부에는 일단이 상기 제1 유로와 연통되는 제2 유로가 형성되며, 상기 제2 유로의 타단은 상기 압축실에 연통되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 메인 하우징은 상기 개구단을 제1 단, 상기 프레임부가 형성된 단을 제2 단이라고 할 때,
   상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제1 단까지의 길이는 상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제2 단까지의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 고정자와 회전자를 가지는 구동모터;
   상기 회전자에 결합되는 회전축;
   상기 구동모터의 일측에 구비되고, 상기 회전축이 축방향으로 관통하여 편심지게 결합되며, 상기 회전축에 의해 선회운동을 하는 제1 스크롤;
   상기 제1 스크롤에 결합되어 그 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성하며, 상기 제1 스크롤을 관통하는 회전축이 회전 가능하게 삽입되어 결합되며, 상기 회전축을 반경방향으로 지지하는 제2 스크롤;
   상기 제2 스크롤의 외부에서 상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 구동모터가 결합되어 흡입공간을 이루는 모터실이 형성되고, 상기 모터실의 일측은 개구된 개구단이, 상기 모터실의 타측은 상기 제2 스크롤이 축방향으로 지지되는 프레임부가 각각 형성되며, 상기 프레임부에는 상기 회전축이 관통되어 반경방향으로 지지되도록 제1 축수부가 형성되는 메인 하우징; 및
   상기 구동모터에 전기적으로 연결되는 인버터 소자를 수용하며, 상기 메인 하우징의 개구단에 결합되어 상기 모터실을 밀봉하는 인버터 하우징;을 포함하고,
   상기 제2 스크롤은 상기 프레임부를 마주보는 면을 제1 면, 상기 제1 면의 반대쪽 면을 제2 면이라고 할 때,
   상기 제2 면에는 상기 제2 스크롤과 함께 유분리실을 형성하는 리어 하우징이 결합되고,
   상기 리어 하우징의 내부에는 상기 제2 스크롤의 제2 면과 함께 상기 압축실에서 토출되는 냉매를 수용하도록 유분리실이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 회전축은 상기 제1 스크롤을 관통하여 상기 제2 스크롤에 회전 가능하게 결합되고,
   상기 회전축에는 오일공급유로가 축방향으로 형성되며,
   상기 제2 스크롤에는 상기 유분리실과 상기 회전축의 오일공급유로를 연통시키도록 오일안내유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 스크롤에는 상기 회전축의 단부가 회전 가능하게 수용되는 제2 축수부가 형성되고,
   상기 제2 축수부의 내부에는 상기 회전축의 단부보다 축방향으로 연장된 오일안내공간이 형성되며,
   상기 오일안내유로는 상기 오일안내공간에 연통되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 스크롤의 제2 면에는 축방향으로 돌출되는 제3 돌출부가 형성되고, 상기 제3 돌출부에 상기 오일안내유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 리어 하우징의 내부에는 상기 제2 스크롤의 제3 돌출부를 향해 돌출되어 상기 제2 스크롤을 상기 제1 스크롤을 향하는 방향으로 지지하는 지지돌부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
11. 제7항에 있어서,
    상기 오일공급유로에는 상기 제2 스크롤, 제1 스크롤, 프레임부와의 각 베어링면을 향해 상기 회전축의 외주면으로 관통되는 복수 개의 급유구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 프레임부와 상기 제1 스크롤이 서로 마주보는 면들 사이에는 상기 복수 개의 급유구멍과 연통되는 배압실이 형성되며,
    상기 배압실은 상기 회전축의 외주면과 상기 프레임부의 내주면 사이를 통해 상기 모터실과 연통되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
13. 제1항, 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인버터 하우징에는 상기 메인 하우징의 내주면으로 삽입되도록 환형으로 된 제4 돌출부가 축방향으로 형성되고,
    상기 제4 돌출부의 외주면과 이에 대면되는 상기 메인 하우징의 내주면 사이에는 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
14. 내부공간을 가지고, 상기 내부공간의 축방향 일단은 개구되며, 상기 내부공간의 축방향 타단은 프레임부가 형성되는 메인 하우징;
    상기 메인 하우징의 내부공간에 삽입되어 결합되는 고정자, 상기 고정자의 내부에 회전가능하게 구비되는 회전자를 포함하는 구동모터;
    일단은 상기 구동모터의 회전자에 결합되며, 타단은 상기 프레임부를 관통하여 그 프레임부에 의해 반경방향으로 지지되는 회전축;
    상기 메인 하우징의 프레임부에 의해 축방향으로 지지되며, 상기 회전축에 편심지게 결합되어 선회운동을 하는 하는 제1 스크롤;
    상기 메인 하우징의 내부공간의 외부에서 상기 메인 하우징에 결합되고, 상기 제1 스크롤에 맞물려 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
    상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 제2 스크롤과 함께 유분리실을 형성하는 리어 하우징; 및
    상기 메인 하우징의 개구측을 밀봉하도록 상기 메인 하우징에 결합되는 인버터 하우징;을 포함하고,
    상기 프레임부의 외주면에는 제1 돌출부가, 상기 제2 스크롤의 외주면에는 제2 돌출부가 각각 반경방향으로 형성되며, 상기 제1 돌출부에는 상기 메인 하우징의 내부공간에 연통되는 제1 유로가, 상기 제2 돌출부에는 상기 압축실에 연통되는 제2 유로가 각각 형성되고,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 서로 연통되어 상기 제1 유로와 제2 유로를 통해 상기 메인 하우징의 내부공간이 상기 압축실에 연통되도록 하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 메인 하우징은 개구된 단을 제1 단, 상기 프레임부가 형성된 단을 제2 단이라고 할 때,
    상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제1 단까지의 길이는 상기 고정자의 축방향의 중심에서 상기 제2 단까지의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
16. 제14항에 있어서,
    상기 인버터 하우징에는 상기 메인 하우징의 내주면으로 삽입되도록 환형으로 된 실링돌부가 형성되고,
    상기 실링돌부의 외주면과 이에 대면되는 상기 메인 하우징의 내주면 사이에는 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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