KR102086349B1 - 전동식 압축기 - Google Patents

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허종태
민동우
이병철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 전동식 압축기는, 고정자와 회전자를 가지는 구동 모터; 상기 회전자에 결합되는 회전축; 상기 구동 모터의 일측에 구비되고, 상기 회전축에 편심되게 결합되며, 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 제1 스크롤; 및 상기 제1 스크롤을 마주보는 위치에 고정되며, 상기 제1 스크롤에 결합되어 상기 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 제2 스크롤을 포함하고, 상기 회전축은, 상기 회전축의 내부에 축 방향을 따라 형성되는 중공부; 및 상기 회전축의 중심으로부터 편심되게 형성되며, 외주면으로부터 상기 중공부까지 연통되는 회전축 측 토출 구멍을 갖는 편심부를 포함하고, 상기 제1 스크롤은 상기 편심부의 외주면을 감싸도록 형성되는 회전축 결합부를 구비하며, 상기 회전축 결합부는 압축된 유체를 상기 회전축 측 토출 구멍으로 토출되게 하도록 주기적으로 상기 회전축 측 토출 구멍을 마주보게 되는 위치에 형성되는 제1 스크롤 측 토출 구멍을 구비한다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}
본 발명은 모터에 의해 구동되는 전동식 압축기에 관한 것이다.
전동식 압축기로는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 널리 알려져 있다. 스크롤 압축 방식의 전동식 압축기(이하, 이 명세서에서 전동식 압축기로 약칭함)의 밀폐된 케이싱의 내부에는 구동모터로 구성되는 전동부가 설치된다. 그리고 전동부의 일 측에 고정스크롤과 선회스크롤로 구성되는 압축부가 설치된다. 전동부와 압축부는 회전축에 연결된다. 전동부의 회전력은 회전축을 통해 압축부로 전달된다. 그리고 압축부는 회전축을 통해 전달받은 회전력에 의해 냉매 등의 유체를 압축한다.
스크롤 압축기의 성능을 결정하는 다양한 인자 중 하나는 유로의 구성이다. 스크롤 압축기의 유로는 압축부를 기준으로 흡입 유로와 토출 유로로 구분될 수 있다. 특히 토출 유로는 고압의 유체를 배출하기 위한 것이라는 점에서 흡입 유로에 비해 더욱 정밀한 설계가 이루어져야 한다.
선행기술문헌인 일본 공개특허공보 특개2009-250127(2009.10.29.)에는 스크롤 압축기가 개시되어 있다. 상기 선행기술문헌에 개시된 스크롤 압축기는 스크롤 기구(4) 측에서 토출실을 향해 개구된 도입 구멍(20)과, 회전판(14)에 형성되는 유통 구멍(21)을 구비한다. 상기 도입 구멍(20)과 상기 유통 구멍(21)은 회전판(14)의 회전에 따라 연통과 비연통을 반복한다. 따라서 도입 구멍(20)과 유통 구멍(21)이 연통되는 위치에서 압축 유체(compressed fluid)가 토출실(13)로 토출된다.
그러나 이 구조에서는 압축 유체가 스크롤 기구(4) 중앙부에서 편심 부시(16)의 간극을 1차적으로 지나야 하고, 유동 방향을 여러 번 변경하여 다시 유통 구멍(21)과 도입 구멍(20)을 2차적으로 지나야 한다. 따라서 압축 유체가 토출 포트(12)로 토출 되기까지 유동 저항이 과도하게 발생하게 되며, 이는 스크롤 압축기의 효율을 저하시키는 원인이 된다.
또 다른 선행기술문헌인 미국 공개특허공보(US Patent Application Publication) US2018/0073505A1(2018.03.15.)에도 스크롤 압축기가 개시되어 있다. 상기 선행기술문헌에 개시된 스크롤 압축기는 제1 스크롤의 경판부(disk portion, 321)에 형성되는 다수의 토출 포트(325a, 325b)와 다수의 바이패스 홀(381, 382)을 통해 압축 냉매를 배출하도록 구성된다.
그러나 이 구조에서는 토출 포트(325a, 325b)의 수와 바이패스 홀(381, 382)의 수가 과도하게 많아 스크롤 압축기의 구조를 복잡하게 만드는 원인이 된다. 또한 압축 유체가 토출되는 다수의 토출 포트(325a, 325b)마다, 그리고 다수의 바이패스 홀(381, 382)마다 각각 밸브(383a, 383b)가 설치되어야 하므로, 스크롤 압축기의 단순화, 소형화 구현에 불리하다. 나아가 바이패스 홀의 수, 위치, 크기, 이격 거리 등 최적 구조를 설계하기에는 어려움이 따른다.
이와 같이 종래의 스크롤 압축기는 복잡한 구조, 과도한 유동 저항, 압축 효율 저하, 단순화 및 소형화에 불리, 최적 구조 설계의 어려움 등의 한계를 갖고 있었다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2009-250127(2009.10.29.) 특허문헌 2: US Patent Application Publication US2018/0073505A1(2018.03.15.)
본 발명은 종래의 복잡한 유로 구성에 의해 과도한 유동 저항을 일으키거나 압축 효율 저하를 일으키는 문제를 해결할 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제안하기 위한 것이다. 특히, 본 발명은 회전축의 중공부를 통해 고압의 냉매를 토출시킬 수 있는 구조를 통해 단순한 토출 유로를 구비하며, 이를 통해 유동 저항 완화하고, 압축 효율 저하를 방지할 수 있는 구조의 전동식 압축기를 제안하기 위한 것이다.
본 발명은 종래의 스크롤에 다수의 토출 포트와 다수의 바이패스 홀 등이 형성되고, 이에 따라 각 포트나 각 홀마다 토출 밸브가 설치되어야 하는 문제를 해결할 수 잇는 구조의 전동식 압축기를 제안하기 위한 것이다. 특히 본 발명은 회전축에 형성되는 적어도 하나의 토출 구멍만으로도 고압의 냉매를 토출할 수 있어 압축기 구조의 단순화, 소형화, 최적 구조 설계에 유리한 구조를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 토출 밸브 없이도 냉매의 역류가 일어나지 않는 구조의 전동식 압축기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 전동식 압축기는 회전축의 중공부에 의해 형성되는 토출 유로를 갖는다.
회전축은 중공부와 편심부를 포함한다. 상기 중공부는 상기 회전축의 내부에 축 방향을 따라 형성된다. 상기 편심부는 상기 회전축의 중심으로부터 편심되게 형성되며, 외주면으로부터 상기 중공부까지 연통되는 회전축 측 토출 구멍을 갖는다.
상기 전동식 압축기는, 제1 스크롤과 제2 스크롤을 포함한다. 상기 제1 스크롤은 상기 회전축에 편심되게 결합되며, 상기 회전축에 의해 선회 운동한다. 상기 제2 스크롤은 상기 제1 스크롤을 마주보는 위치에 고정되며, 상기 제1 스크롤에 결합되어 상기 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성한다.
상기 제1 스크롤은 상기 편심부의 외주면을 감싸도록 형성되는 회전축 결합부를 구비하며, 상기 회전축 결합부는 압축된 유체를 상기 회전축 측 토출 구멍으로 토출되게 하도록 주기적으로 상기 회전축 측 토출 구멍을 마주보게 되는 위치에 형성되는 제1 스크롤 측 토출 구멍을 구비한다.
상기 전동식 압축기는 고정자와 회전자를 가지는 구동 모터를 포함하고, 상기 회전축은 상기 회전자에 결합된다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 회전축 측 토출 구멍은, 상기 편심부의 외주면을 따라 연장되는 곡선 길이가 상기 회전축의 축 방향을 따라 연장되는 곡선 또는 직선 길이보다 긴 장공의 형상을 갖는다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 회전축 측 토출 구멍의 축 방향 길이는 일정하고, 상기 회전축 측 토출 구멍의 방사 방향(radial direction) 폭은 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 편심부의 외주면으로 갈수록 점차 커지도록 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 회전축 측 토출 구멍의 단면은, 동일한 원점과 동일한 중심각을 갖는 두 부채꼴 중 큰 것에서 작은 것을 뺀 환형 섹터(annulus sector)의 형상을 갖는다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 편심부는, 상기 편심부의 방사 방향에서 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 부분의 양측에 형성되며, 상기 편심부의 방사 방향에서 상대적으로 얇은 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 회전축 측 토출 구멍은 상기 제1 부분에 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 회전축의 중심을 기준으로 상기 편심부에서 가장 두꺼운 두께를 갖는 부분의 기준점을 원좌표의 기준이 되는 0°라고 할 때, 상기 회전축 측 토출 구멍은 상기 기준점의 -60° 내지 +60°의 범위 내에 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 회전축 측 토출 구멍은 복수로 형성되며, 복수의 상기 회전축 측 토출 구멍은 상기 회전축의 축 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되거나, 상기 편심부의 외주면을 따라 상기 축 방향에 교차하는 방향으로 서로 이격된 위치에 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍은 복수로 형성되며, 복수의 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍은 상기 회전축의 축 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되거나, 상기 회전축 결합부의 내주면을 따라 상기 축 방향에 교차하는 방향으로 서로 이격된 위치에 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 스크롤은, 판형의 경판부; 및 상기 경판부에서 상기 제2 스크롤을 향해 인볼류트 형상을 따라 돌출되는 랩을 포함하고, 상기 회전축 결합부는 상기 인볼류트 형상의 기초원에 해당하는 위치에 형성되고, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍은 상기 회전축 결합부에서 가장 얇은 방사 방향(radial direction) 두께를 갖는 부분에 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍의 크기는 상기 회전축 측 토출 구멍의 크기보다 작다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍의 방사 방향 폭은 상기 회전축 측 토출 구멍의 방사 방향 폭보다 작다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 전동식 압축기는 상기 편심부를 감싸도록 형성되는 부시 베어링(bush bearing)을 더 포함하고, 상기 부시 베어링은 상기 편심부와 상기 회전축 결합부의 사이에 배치되고, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍을 마주보는 위치에 형성되는 부시 베어링 측 토출 구멍을 구비한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍과 상기 부시 베어링 측 토출 구멍이 서로 마주보는 상태를 유지하도록 상기 회전축 결합부와 상기 부시 베어링의 상대 위치는 고정된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제2 스크롤은 상기 회전축의 일 단을 마주보도록 배치되고, 상기 중공부를 마주보는 위치에 제2 스크롤 측 토출 구멍을 구비한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제2 스크롤은 축수부를 구비하고, 상기 축수부는 상기 회전축의 일 단을 수용하도록 일 면에서 리세스(recess) 되어 형성되며, 상기 회전축은 상기 제1 스크롤을 관통하여 상기 축수부에 삽입되고, 상기 제2 스크롤 측 토출 구멍은 상기 축수부에 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 전동식 압축기는 상기 제2 스크롤 측 토출 구멍을 개폐하도록 형성되는 토출 밸브를 더 포함하고, 상기 토출 밸브는 기준 압력 이상에서 개방되도록 형성된다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 전동식 압축기는 리어 하우징을 더 포함하며, 상기 리어 하우징은 상기 제2 스크롤 측 토출 구멍을 통해 토출되는 유체를 수용하는 유분리실을 형성하도록 상기 제2 스크롤과 결합되고, 상기 제2 스크롤은, 판형의 경판부; 및 상기 유분리실에 저장된 오일을 상기 회전축의 외주면으로 공급되게 하도록 상기 제2 스크롤을 관통하는 오일 안내 유로를 포함한다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 전동식 압축기는 상기 제1 스크롤을 지지하도록 형성되는 메인 프레임을 더 포함하고, 상기 구동 모터로부터 멀어지는 방향을 따라 상기 메인 프레임, 상기 제1 스크롤, 상기 제2 스크롤이 순차적으로 배치되며, 상기 회전축은 상기 메인 프레임과 상기 제1 스크롤을 관통하여 상기 제2 스크롤의 경판부를 마주보는 위치까지 연장되고, 상기 제2 스크롤 측 토출 구멍은 상기 경판부에 형성된다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 회전축의 중공부를 통해 고압의 냉매가 토출될 수 있는 단순한 유로 구조가 구현될 수 있다. 단순한 유로 구조에 의해 압축 유체의 유동 저항이 완화될 수 있고, 압축 효율 저하가 방지될 수 있다.
또한 본 발명은, 회전축의 회전에 따라 주기적으로 토출 유로의 차단과 연결이 이루어진다. 따라서 토출 구멍마다 개별적으로 토출 밸브가 설치되지 않아도 역류가 방지되며, 고압의 냉매가 주기적으로 토출될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 회전축의 중공부에 형성되는 하나의 토출 구멍만으로도 고압의 냉매가 토출될 수 있다. 따라서 본 발명은 전동식 압축기의 구조를 단순화, 소형화할 수 있으며, 전동식 압축기의 최적 구조 설계에도 유리한 기반을 제공한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 전동식 압축기의 외관을 보인 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 압축기에서 압축기 모듈과 인버터 모듈을 분리하여 보인 분해 사시도다.
도 3은 도 1과 도 2에 도시된 전동식 압축기의 분해 사시도다.
도 4는 도1 과 도 2에 도시된 전동식 압축기의 단면도다.
도 5는 토출 유로를 설명하기 위한 회전축, 제1 스크롤 및 제2 베어링의 사시도다.
도 6은 도 4의 A-A 위치에 해당하는 단면도다.
도 7은 편심부의 회전 각도와 유체의 압력의 관계를 나타낸 그래프다.
도 8a 내지 도 8b는 전동식 압축기의 동작 상태도다.
도 9는 본 발명의 적용례를 설명하기 위한 전동식 압축기의 단면도다.
도 10은 본 발명의 다른 적용례를 설명하기 위한 전동식 압축기의 단면도다.
도 11은 본 발명의 또 다른 적용례를 설명하기 위한 전동식 압축기의 단면도다.
이하, 본 발명에 관련된 전동식 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 전동식 압축기(1000)의 외관을 보인 사시도다.
전동식 압축기(1000)는 압축기 모듈(1100)과 인버터 모듈(1200)을 포함한다.
압축기 모듈(1100)은 냉매 등의 유체를 압축하기 위한 부품들의 집합을 가리킨다. 인버터 모듈(1200)은 압축기 모듈(1100)의 구동을 제어하기 위한 부품들의 집합을 가리킨다. 인버터 모듈(1200)은 압축기 모듈(1100)의 일 측에 결합될 수 있다. 전동식 압축기(1000)에 의해 압축되는 유체의 흐름을 기준으로 방향성을 설정한다면, 압축기 모듈(1100)의 일 측이란 상기 압축기 모듈(1100)의 전방측을 가리킨다. 유체는 흡기구(1111)로 유입되어 토출구(1171)로 배출되므로, 흡기구(1111)에 가깝게 배치되는 인버터 모듈(1200)은 압축기 모듈(1100)의 전방측에 결합되는 것으로 설명될 수 있다.
압축기 모듈(1100)의 외관은 메인 하우징(1110), 제2 스크롤(1162) 및 리어 하우징(1170)에 의해 형성될 수 있다.
메인 하우징(1110)은 속이 빈 원기둥, 다각 기둥 또는 그에 준하는 외관을 갖는다. 메인 하우징(1110)은 지면에 대하여 횡방향을 연장되도록 배치될 수 있다. 메인 하우징(1110)의 양단은 전부 또는 일부 개구될 수 있다. 구체적으로 메인 하우징(1110)의 전방단은 개구되며, 메인 하우징(1110)의 후방단은 일부 개구된다.
메인 하우징(1110)의 외주면에는 흡기구(1111), 메인 하우징 측 체결부(1112), 메인 하우징 측 고정부(1113) 등이 형성된다.
흡기구(1111)는 압축 대상 유체를 전동식 압축기(1000)의 내부 공간으로 공급하는 유로를 형성한다. 흡기구(1111)는 메인 하우징(1110)의 외주면에서 돌출될 수 있다. 흡기구(1111)는 압축 대상 유체를 전동식 압축기(1000)로 공급하는 흡입관(미도시)에 연결될 수 있다. 흡기구(1111)는 상기 흡입관과 결합되도록 상기 흡입관에 대응되는 형상을 갖는다.
메인 하우징 측 체결부(1112)는 압축기 모듈(1100)을 인버터 모듈(1200)과 결합시키기 위한 구성이다. 메인 하우징 측 체결부(1112)는 메인 하우징(1110)의 외주면에서 돌출될 수 있다. 메인 하우징 측 체결부(1112)는 메인 하우징(1110)의 외주면을 따라 복수로 형성될 수 있다. 복수의 메인 하우징 측 체결부(1112)는 서로 이격되게 배치될 수 있다. 메인 하우징 측 체결부(1112)에는 볼트 체결을 위한 체결 구멍(1112a)이 형성된다. 메인 하우징 측 체결부(1112)는 상기 체결 구멍(1112a)을 통해 인버터 모듈(1200)의 인버터 하우징(1210)과 볼트 체결되거나, 상기 인버터 하우징(1210)에 형성되는 인터버 하우징 측 체결부(1214)와 볼트 체결될 수 있다.
메인 하우징 측 고정부(1113)는 전동식 압축기(1000)를 고정하기 위한 구성이다. 메인 하우징 측 고정부(1113)는 메인 하우징(1110)의 외주면에서 돌출될 수 있다. 메인 하우징 측 고정부(1113)는 메인 하우징(1110)의 외주면을 따라 연장될 수 있다. 메인 하우징 측 고정부(1113)는 임의의 체결부재와 결합 가능한 고정홀(1113a)을 구비할 수 있다. 상기 고정홀(1113a)은 후술하게 될 회전축(1130, 도 3 참조)의 축 방향과 교차하는 방향을 향해 개구될 수 있다. 여기서 축 방향이란 회전축(1130)의 연장 방향을 의미한다. 메인 하우징 측 고정부(1113)는 메인 하우징(1110)의 일 측과 타 측에 각각 형성될 수 있다. 예컨대 도 1에서 메인 하우징 측 고정부(1113)는 메인 하우징(1110)의 상하에 각각 형성된다.
메인 하우징(1110)의 외주면에는 살빼기 홈(1114)이 형성될 수 있다. 살빼기 홈(1114)은 메인 하우징(1110)의 외주면을 따라 복수로 형성될 수 있다. 복수의 살빼기 홈(1114)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 살빼기 홈(1114)은 메인 하우징(1110)의 무게를 줄이는 역할을 한다.
메인 하우징(1110)의 외주면에는 제1 돌출부(1115)가 형성될 수 있다. 제1 돌출부(1115)는 메인 하우징(1110)의 외주면에서 축 방향 또는 축 방향과 평행한 방향을 따라 연장될 수 있다. 제1 돌출부(1115)의 내부에는 모터실(S1, 도2 참조)과 연통되는 제1 유로(1115a, 도 3 참조)가 형성될 수 있다.
제2 스크롤(1162)은 메인 하우징(1110)의 타 측 또는 메인 하우징(1110)의 후방측에 설치된다. 제2 스크롤(1162)의 측벽부(1162c)는 메인 하우징(1110)의 외주면에 대응되도록 형성될 수 있다. 제2 스크롤(1162)은 도 1에 도시된 바와 달리 메인 하우징(1110)의 내부에 설치될 수도 있다.
제2 스크롤(1162)의 외주면에도 메인 하우징(1110)과 마찬가지로 살빼기 홈(1162j)이 형성될 수 있다. 제2 스크롤(1162)의 외주면에 형성되는 살빼기 홈(1162j)은 복수로 형성될 수 있다. 복수의 살빼기 홈(1162j)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 살빼기 홈(1162j)은 제2 스크롤(1162)의 무게를 줄이는 역할을 한다.
리어 하우징(1170)은 제2 스크롤(1162)의 타측 또는 제2 스크롤(1162)의 후방측에 설치된다. 리어 하우징(1170)은 제2 스크롤(1162)의 후방측을 덮도록 형성될 수 있다.
리어 하우징(1170)은 토출구(1171), 체결 구멍(1172), 고정부(1173)를 포함한다.
토출구(1171)는 전동식 압축기(1000)에서 압축된 유체를 외부로 배출하는 유로를 형성한다. 토출구(1171)는 리어 하우징(1170)의 외주면에서 돌출될 수 있다. 토출구(1171)는 압축된 유체를 냉동사이클의 다음 장치로 공급하는 토출관(미도시)에 연결될 수 있다. 토출구(1171)는 상기 토출관과 결합되도록 상기 토출관에 대응되는 형상을 갖는다.
체결 구멍(1172)은 복수로 형성될 수 있다. 복수의 체결 구멍(1172)은 리어 하우징(1170)의 둘레를 따라 서로 이격되게 배치된다. 상기 체결 구멍(1172)을 통해 리어 하우징(1170)은 제2 스크롤(1162)에 볼트 체결될 수 있다.
리어 하우징(1170)의 측면은 단차를 형성하는 두 부분을 포함한다. 상기 체결 구멍(1172)이 형성되는 부분은 리어 하우징(1170)의 다른 부분과 단차를 형성할 수 있다. 상기 단차는 리어 하우징(1170)의 외주면을 따라 반복적으로 형성된다. 체결 구멍(1172)이 형성되는 부분은 상기 다른 부분에 비해 제2 스크롤(1162)에 가깝게 배치된다. 이에 따라 상기 체결 구멍(1172)에 삽입되는 볼트는 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다.
고정부(1173)는 전동식 압축기(1000)를 고정하기 위한 구성이다. 고정부(1173)는 메인 하우징(1110)에 형성되는 고정부(1113)와 동일 내지 유사한 구성이다. 리어 하우징(1170)의 고정부(1173)는 리어 하우징(1170)의 외주면에서 돌출될 수 있다. 고정부(1173)는 리어 하우징(1170)의 측면을 따라 연장될 수 있다. 고정부(1173)는 임의의 체결부재와 결합 가능한 고정홀(1173a)을 구비할 수 있다. 상기 고정홀(1173a)은 후술하게 될 회전축(1130)의 축 방향과 교차하는 방향을 향해 개구될 수 있다.
인버터 모듈(1200)의 외관은 인버터 하우징(1210)과 인버터 커버(1220)에 의해 형성된다.
인버터 하우징(1210)은 메인 하우징(1110)의 양단 중 리어 하우징(1170)의 반대쪽, 즉 메인 하우징(1110)의 개구단을 형성하는 전방단에 결합되어, 메인 하우징(1110)의 전방단 개구를 덮는다. 인버터 하우징(1210)은 메인 하우징(1110)보다 큰 외주면을 가질 수 있다. 이에 따라 인버터 하우징(1210)은 메인 하우징(1110)보다 돌출된 형상을 가질 수 있다. 도 1에서는 인버터 하우징(1210)이 메인 하우징(1110)보다 상측으로 돌출된 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다.
인버터 하우징(1210)에는 인버터 하우징 측 체결부(1214)와 커넥터부(1240)가 형성된다. 인버터 하우징 측 체결부(1214)는 인버터 모듈(1200)을 압축기 모듈(1100)과 결합시키기 위한 구성이다. 인버터 하우징 측 체결부(1214)는 인버터 하우징(1210)의 외주면에서 돌출될 수 있다. 인버터 하우징 측 체결부(1214)는 인버터 하우징(1210)의 외주면을 따라 복수로 형성될 수 있다. 복수의 인버터 하우징 측 체결부(1214)는 서로 이격되게 배치될 수 있다. 인버터 하우징 측 체결부(1214)에는 볼트 체결을 위한 체결 구멍(1214a, 도 2 참조)이 형성된다. 인버터 하우징 측 체결부(1214)는 상기 체결 구멍(1214a)을 통해 압축기 모듈(1100)의 메인 하우징(1110)과 볼트 체결될 수 있다.
메인 하우징 측 체결부(1112)는 인버터 하우징(1210)의 외면(1211)에 볼트 체결될 수도 있다.
커넥터부(1240)는 인버터 모듈(1200)의 내부에 설치되는 인버터 부품(1230, 도 2 참조) 및/또는 압축기 모듈(1100)의 내부에 설치되는 구동 모터(1120)로 전력을 제공하기 위해 설치된다. 여기서 인버터 부품(1230)이란 인쇄회로기판과 인버터 소자 등의 전기 부품을 포함하는 개념이다. 커넥터부(1240)는 상대 커넥터(미도시)와 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 상대 커넥터를 통해 공급되는 전력은 커넥터부(1240)를 통해 인버터 부품(1230) 및/또는 구동 모터(1120)로 제공된다.
인버터 커버(1220)는 인버터 하우징(1210)과 실질적으로 동일한 외주면을 가질 수 있다. 인버터 커버(1220)와 인버터 하우징(1210)은 둘레를 따라 서로 결합되어, 그 내부에 인버터 부품(1230)을 수용한다.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 압축기(1000)에서 압축기 모듈(1100)과 인버터 모듈(1200)을 분리하여 보인 분해 사시도다.
압축기 모듈(1100)과 인버터 모듈(1200)을 서로 분리하면, 모터실(S1)이 시각적으로 노출된다.
모터실(S1)은 메인 하우징(1110)과 인버터 하우징(1210)의 결합에 의해 형성된다. 모터실(S1)이란 구동 모터(1120)가 설치되는 공간을 의미한다. 모터실(S1)의 밀봉을 위해 메인 하우징(1110)과 인버터 하우징(1210)의 결합 위치를 따라 오링과 같은 실링 부재(1213)가 설치될 수 있다.
구동 모터(1120)는 모터실(S1)에 설치된다. 구동 모터(1120)는 고정자(1121)와 회전자(1122)를 포함한다.
고정자(1121)는 메인 하우징(1110)의 내주면을 따라 설치되며, 상기 메인 하우징(1110)의 내주면에 고정된다. 고정자(1121)는 메인 하우징(1110)에 열박음(또는 열간압입)으로 삽입 및 고정된다. 따라서 메인 하우징(1110)에 삽입되는 고정자(1121)의 삽입 깊이를 작게(또는 얕게) 설정하는 것이 고정자(1121)의 조립 작업 용이성 확보에 유리하다. 나아가 고정자(1121)의 삽입 깊이를 작게 설정하는 것이 열박음 과정에서 고정자(1121)의 동심도를 유지하는데 유리하다.
회전자(1122)는 고정자(1121)에 의해 감싸이는 영역에 설치된다. 회전자(1122)는 고정자(1121)와의 전자기적 상호 작용에 의해 회전된다.
회전축(1130)은 회전자(1122)의 중앙에 결합된다. 회전축(1130)은 회전자(1122)와 함게 회전하면서 구동 모터(1120)에서 발생하는 회전력을 후술하게 될 압축부(1160, 도 3 참조)에 전달한다. 회전축(1130)은 열박음(또는 열간압입)으로 회전자(1122)에 삽입 및 고정된다.
인버터 하우징(1210)에는 모터실(S1)을 향해 노출되는 전기 연결부(1250)가 설치된다. 전기 연결부(1250)는 인버터 모듈(1200)의 인쇄회로기판에 전기적으로 연결된다. 전기 연결부(1250)는 구동 모터(1120)에 전력을 제공하도록 형성될 수 있다.
인버터 하우징(1210)의 외면(1211)에는 메인 하우징 측 체결부(1112)를 마주보는 체결 구멍(1215)이 형성될 수 있다. 상기 메인 하우징 측 체결부(1112)와 상기 체결 구멍(1215)은 서로 볼트 체결될 수 있다. 또한 앞서 설명된 것과 같이 인버터 하우징 측 체결부(1214)는 메인 하우징 측 체결부(1112)와 대응되도록 체결 구멍(1214a)을 가질 수 있다. 이에 따라 메인 하우징 측 체결부(1112)와 인버터 하우징 측 체결부(1214)가 서로 볼트 체결될 수 있다.
실링 돌출부(1212)는 인버터 하우징(1210)의 외면으로부터 돌출될 수 있다. 실링 돌출부(1212)의 둘레는 메인 하우징(1110)의 둘레에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예컨대 실링 돌출부(1212)는 원형으로 돌출될 수 있으며, 실링 돌출부(1212)의 내주면은 메인 하우징(1110)의 개구단 내주면에 접하도록 형성될 수 있다. 오링 등의 실링 부재(1213)는 메인 하우징(1110)의 개구단 내주면과 상기 실링 돌출부(1212)의 사이에 설치될 수 있다. 실링 부재(1213)는 실링 돌출부(1212)를 감싸도록 형성될 수 있다.
도 3은 도 1과 도 2에 도시된 전동식 압축기(1000)의 분해 사시도다. 도 4는 도 1 과 도 2에 도시된 전동식 압축기(1000)의 단면도다.
전동식 압축기(1000)는 압축기 모듈(1100)과 인버터 모듈(1200)을 포함한다.
압축기 모듈(1100)은 메인 하우징(1110), 구동 모터(구동부 혹은 전동부, 1120), 압축부(1160) 및 리어 하우징(1170)을 포함한다.
먼저 메인 하우징(1110)에 대하여 설명한다.
메인 하우징(1110)의 전방단은 개구단이다. 상기 개구단을 제1 단이라고 한다면, 후방단에 해당하는 제2 단에는 프레임부(1116)가 형성된다. 프레임부(1116)는 메인 하우징(1110)과 일체로 형성될 수도 있고, 별개의 부재로 구비될 수도 있다. 프레임부(1116)가 메인 하우징(1110)과 일체로 형성되면, 메인 하우징(1110)에 프레임부(1116)를 별도로 조립하는 과정을 배제할 수 있으므로, 조립 공정의 수를 줄일 수 수 있는 동시에 구동 모터(1120)의 조립성도 향상될 수 있다.
프레임부(1116)는 메인 하우징(1110)의 내부 공간을 구획하는 경계를 형성한다. 프레임부(1116)가 메인 하우징(1110)의 제2 단에 형성됨에 따라 메인 하우징(1110)의 제2 단은 부분적으로 막힌 구조를 형성하게 된다.
프레임부(1116)의 전방측은 구동 모터(1120)를 향하는 방향(제1 단을 향하는 방향)으로 돌출된다. 반면 프레임부(1116)의 후방측은 구동 모터(1120)를 향하는 방향으로 적어도 2회 이상 단차지도록 리세스된다(recessed).
프레임부(1116)의 중심에는 제1 축수부(1116a)가 형성된다. 제1 축수부(1116a)는 상기 프레임부(1116)를 관통하는 회전축(1130)을 회전 가능하게 지지하도록 속이 빈 원기둥 형상으로 형성된다. 제1 축수부(1116a)에는 부시 베어링으로 형성되는 제1 베어링(1181)이 삽입될 수 있다.
제1 축수부(1116a)는 구동 모터(1120)를 향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 구동 모터(1120)를 향하는 제1 축수부(1116a)의 일 단을 전방단이라고 할 수 있다. 또한 제1 축수부(1116a)는 제1 스크롤(1161)을 향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 제1 스크롤(1161)을 향하는 제1 축수부(1116a)의 타 단을 후방단이라고 할 수 있다. 제1 축수부(1116a)의 후방단은 후술하게 될 밸런스 웨이트 수용홈(1116d)에 의해 감싸이는 위치에 형성된다.
프레임부(1116)의 후방측에는 스크롤 안착홈(1116b), 자전 방지 기구 안착홈(1116c) 및 밸런스 웨이트 수용홈(1116d)이 각각 형성된다. 스크롤 안착홈(1116b), 자전 방지 기구 안착홈(1116c), 밸런스 웨이트 수용홈(1116d) 그리고 제1 축수부(1116a)의 후방단은 연속적으로 단차지게 형성되어 배압실(S3)을 형성하게 된다.
스크롤 안착홈(1116b)은 제1 스크롤(1161)을 축 방향으로 지지하도록 형성된다. 제1 스크롤(1161)은 선회 경판부(1161a)를 구비하는데, 스크롤 안착홈(1116b)은 선회 경판부(1161a)에 대응되는 링 형태의 지지면을 형성한다. 링 형태의 지지면은 키홈(1116c1, 1116c2)에 의해 다수의 영역으로 구획될 수 있다.
자전 방지 기구 안착홈(1116c)은 스크롤 안착홈(1116b)에 의해 감싸이는 영역 내에 형성된다. 올담링(1150)은 링 형상의 링부(1151)를 구비하는데, 자전 방지 기구 안착홈(1116c)은 올담링(1150)의 링부(1151)에 대응되는 링 형태의 지지면을 형성한다. 자전 방지 기구 안착홈(1116c)은 스크롤 안착홈(1116b)보다 구동 모터(1120) 쪽으로 더욱 리세스된 위치에 형성된다.
자전 방지 기구 안착홈(1116c)에는 올담링(1150)의 키부(1152, 1153)를 안착시키기 위한 다수의 키홈(1116c1, 1116c2)이 형성된다. 키홈(1116c1, 1116c2)은 자전 방지 기구 안착홈(1116c)의 방사 방향(또는 반경 방향, radial direction)에 형성된다. 키홈(1116c1, 1116c2)은 자전 방지 기구 안착홈(1116c)을 따라 90°간격마다 하나씩 형성된다.
밸런스 웨이트 수용홈(1116d)은 자전 방지 기구 안착홈(1116c)에 의해 감싸이는 영역 내에 형성된다. 밸런스 웨이트 수용홈(1116d)은 밸런스 웨이트(1140)를 회전 가능하게 수용하도록 링 형성한다. 밸런스 웨이트 수용홈(1116d)은 링 형태로 형성될 수 있다.
제1 축수부(1116a)는 밸런스 웨이트 수용홈(1116d)에 의해 감싸이는 영역 내에 형성된다. 제1 축수부(1116a)는 밸런스 웨이트 수용홈(1116d)의 중심에서 메인 하우징(1110)의 후방측으로 돌출될 수 있다.
메인 하우징(1110)의 외주면에는 제1 돌출부(1115)가 형성된다. 제1 돌출부(1115)의 내부에는 모터실(S1)과 연통되는 제1 유로(1115a)가 형성된다. 제1 유로(1115a)는 제1 돌출부(1115)를 관통하도록 형성된다. 제1 유로(1115a)는 후술하게 될 제2 유로와 함께 압축실과 모터실(S1)을 서로 연통시키는 흡입 유로(Fg)를 형성한다.
메인 하우징(1110)의 제2 단 둘레에는 체결 구멍(1117)이 형성된다. 체결 구멍(1117)은 복수로 형성될 수 있다. 복수의 체결 구멍(1117)은 메인 하우징(1110)의 제2 단 둘레를 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 후술하게 될 제2 스크롤(1162)에도 체결 구멍(1162i)이 형성된다. 메인 하우징(1110)의 체결 구멍(1117)과 제2 스크롤(1162)의 체결 구멍(1162i)은 서로 대응되는 위치에 형성된다. 이에 따라 메인 하우징(1110)과 제2 스크롤(1162)이 서로 볼트 체결될 수 있다.
구동 모터(1120)는 앞서 도 2에서 설명한 것으로 갈음한다.
다음으로는 회전축(1130)에 대하여 설명한다.
회전축(1130)은 구동 모터 결합부(1131), 메인 베어링부(1132), 편심부(1133), 서브 베어링부(1134), 베어링 돌기부(1135) 및 중공부(1136)를 포함한다. 구동 모터 결합부(1131), 메인 베어링부(1132), 편심부(1133), 및 서브 베어링부(1134)는 회전축(1130)의 축 방향을 따라 연속적으로 형성된다. 구동 모터 결합부(1131), 메인 베어링부(1132), 편심부(1133), 및 서브 베어링부(1134)는 원기둥 모양을 가질 수 있으며, 각각의 외경은 서로 같거나 다를 수 있다.
구동 모터 결합부(1131)는 회전자(1122)에 결합된다. 구동 모터 결합부(1131)는 축 방향으로 연장되어 회전자(1122)의 중심을 관통할 수 있다.
메인 베어링부(1132)는 구동 모터 결합부(1131)로부터 축 방향으로 연장된다. 메인 베어링부(1132)는 구동 모터 결합부(1131)보다 큰 외경을 가질 수 있다. 메인 베어링부(1132)의 중심은 축 방향에서 구동 모터 결합부(1131)의 중심과 일치한다. 메인 베어링부(1132)는 프레임부(1116)의 제1 축수부(1116a)에 삽입되고, 제1 축수부(1116a)를 관통한다. 제1 축수부(1116a)는 메인 베어링부(1132)를 감싸도록 형성된다. 메인 베어링부(1132)의 둘레는 제1 축수부(1116a)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
편심부(1133)는 메인 베어링부(1132)로부터 축 방향으로 연장된다. 편심부(1133)는 메인 베어링부(1132)보다 작은 외경을 가질 수 있다. 편심부(1133)의 중심은 축 방향에서 구동 모터 결합부(1131)의 중심 및/또는 메인 베어링부(1132)의 중심과 일치하지 않는다. 따라서 편심부(1133)의 중심은 구동 모터 결합부(1131)의 중심 또는 메인 베어링부(1132)의 중심으로부터 편심된 위치에 형성된다. 편심부(1133)는 제1 스크롤(1161)의 회전축 결합부(1161c)에 삽입되고, 상기 회전축 결합부(1161c)를 관통한다.
서브 베어링부(1134)는 편심부(1133)로부터 축 방향으로 연장된다. 서브 베어링부(1134)는 편심부(1133)보다 작은 외경을 가질 수 있다. 서브 베어링부(1134)의 중심은 축 방향에서 구동 모터 결합부(1131)의 중심 및/또는 메인 베어링부(1132)의 중심과 일치한다. 서브 베어링부(1134)는 제2 스크롤(1162)의 제2 축수부(1162e)에 삽입된다. 제2 축수부(1162e)는 서브 베어링부(1134)를 감싸도록 형성된다. 서브 베어링부(1134)의 둘레는 제2 축수부(1162e)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
메인 베어링부(1132)와 편심부(1133)의 경계에는 베어링 돌기부(1135)가 형성될 수 있다. 베어링 돌기부(1135)는 회전축(1130)의 외주면을 따라 방사 방향(또는 반경 방향, radial direction)으로 돌출된다. 베어링 돌기부(1135)는 링 형상의 베어링면을 구비하고, 상기 베어링면은 제1 축수부(1116a)의 후방단을 마주보도록 배치된다. 상기 베어링면은 제1 축수부(1116a)의 후방단과 함께 스러스트면을 형성한다.
압축부(1160)에서 압축된 유체가 전동식 압축기(1000)의 후방측으로 토출되기 때문에, 전동식 압축기(1000)의 후방측은 전방측에 비해 고압이다. 따라서 회전축(1130)은 전동식 압축기(1000)의 전방측을 향하는 방향으로 압력을 받게 된다. 그러나 베어링 돌기부(1135)와 제1 축수부(1116a)가 스러스트면을 형성하므로, 베어링 돌기부(1135)에 의해 회전축(1130)의 축 방향 이동이 방지될 수 있다.
구동 모터 결합부(1131)의 중심, 메인 베어링부(1132)의 중심, 및 서브 베어링부(1134)의 중심은 축 방향에서 모두 일치한다. 따라서 이들의 중심을 회전축(1130)의 중심이라 할 수 있다. 또한 구동 모터 결합부(1131), 메인 베어링부(1132), 및 서브 베어링부(1134)를 포함하는 개념으로 축부라는 명칭을 사용할 수 있다. 구동 모터 결합부(1131), 메인 베어링부(1132), 및 서브 베어링부(1134)는 축부의 서로 다른 부분을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
중공부(1136)는 축 방향을 따라 축부 및/또는 편심부(1133)에 형성된다. 중공부(1136)는 축부의 중심에 형성되며, 중공부(1136)는 편심부(1133)의 중심으로부터 편심된 위치에 형성된다. 중공부(1136)는 압축된 냉매의 토출 유로에 해당한다.
축부의 중심을 회전축(1130)의 중심이라고 할 때, 편심부(1133)의 중심은 회전축(1130)의 중심으로부터 편심된 위치에 존재한다. 따라서 제1 스크롤(1161)은 회전축(1130)에 편심되게 결합되는 것으로 이해될 수 있으며, 편심부(1133)는 구동 모터(1120)의 회전력을 제1 스크롤(1161)에 전달하게 된다. 편심부(1133)를 통해 회전력을 전달받은 제1 스크롤(1161)은 올담링(1150)에 의해 선회운동 하게 된다.
다음으로는 밸런스 웨이트(1140)에 대하여 설명한다.
밸런스 웨이트(1140)는 회전축(1130)에 결합된다. 밸런스 웨이트(1140)는 회전축(1130)의 편심 하중(또는 편심량)을 상쇄하기 위해 설치된다. 밸런스 웨이트(1140)는 링부(1141)와 편심 질량부(1142)를 포함한다.
링부(1141)는 회전축(1130)에 결합되도록 회전축(1130)을 감싸는 링의 형상으로 형성된다. 링부(1141)의 외경은 회전축(1130)의 외경보다 크다.
편심 질량부(1142)는 링부(1141)의 테두리로부터 축 방향 또는 축 방향에 평행한 방향을 따라 연장된다. 편심 질량부(1142)는 링부(1141)의 테두리 360° 중에서 일정한 중심각을 갖는 호(arc)에서 축 방향 또는 축 방향에 평행한 방향을 향해 돌출된다. 이에 따라 편심 질량부(1142)는 회전축(1130)으로부터 이격된 위치에서 회전축(1130)을 부분적으로 감싼다.
다음으로는 올담링(1150)에 대하여 설명한다.
올담링(1150)은 제1 스크롤(1161)의 자전을 방지하는 자전 방지 기구다. 다만, 자전 방지 기구로는 올담링(1150)뿐만 아니라 핀과 링으로 된 기구물이 적용될 수도 있다. 올담링(1150)은 메인 하우징(1110)의 프레임부(1116)와 제1 스크롤(1161)의 사이에 배치된다. 올담링(1150)은 프레임부(1116)의 자전 방지 기구 안착홈(1116c)에 안착된다. 올담링(1150)은 축 방향에서 프레임부(1116)에 의해 지지된다.
올담링(1150)은 링부(1151)와 키부(1152, 1153)를 포함한다.
링부(1151)는 링 또는 링에 준하는 형태로 형성된다. 링부(1151)는 자전 방지 기구 안착홈(1116c)에 대응되는 크기로 형성된다. 링부(1151)는 자전 방지 기구 안착홈(1116c)에 안착된다.
키부(1152, 1153)는 링부(1151)에서 돌출된다. 키부(1152, 1153)는 한 쌍의 제1 키(1152)와 한 쌍의 제2 키(1153)로 구성된다.
한 쌍의 제1 키(1152)는 링부(1151)에서 서로 180°의 각도를 갖는 위치에 형성된다. 그리고 한 쌍의 제2 키(1153)도 링부(1151)에서 서로 180°의 각도를 갖는 위치에 형성된다. 제1 키(1152)와 제2 키(1153)는 링부(1151)를 따라 교번적으로 형성된다. 제1 키(1152)와 제2 키(1153)는 서로 90°의 각도를 갖는 위치에 형성된다.
제1 키(1152)는 링부(1151)의 방사 방향(또는 반경 방향, radial direction)과 제1 스크롤(1161)을 향해 돌출된다. 제1 키(1152)는 제1 스크롤 측 키홈(1161d)에 삽입된다. 또한 제1 키(1152)는 프레임부 측 키홈(1116c1)에 삽입될 수 있다.
제2 키(1153)는 링부(1151)의 방사 방향(또는 반경 방향, radial direction)을 향해 돌출된다. 제2 키(1153)는 프레임부(1116)를 향해 돌출될 수 있다. 제2 키(1153)는 프레임부 측 키홈(1116c2)에 삽입된다.
다음으로는 압축부(1160)에 대하여 설명한다.
압축부(1160)는 냉매 등의 압축 대상 유체를 압축하도록 형성된다. 압축부(1160)는 제1 스크롤(1161)과 제2 스크롤(1162)을 포함한다. 압축부(1160)는 제1 스크롤(1161)과 제2 스크롤(1162)에 의해 형성된다.
제1 스크롤(1161)은 구동 모터(1120)의 일 측에 구비된다. 제1 스크롤(1161)은 프레임부(1116)의 스크롤 안착홈(1116b)에 안착된다. 제1 스크롤(1161)은 프레임부(1116)에 의해 축 방향으로 지지된다.
제1 스크롤(1161)은 회전축(1130)의 편심부(1133)에 결합된다. 따라서 제1 스크롤(1161)은 회전축(1130)에 편심되게 결합된다. 편심부(1133)를 통해 회전력을 전달받은 제1 스크롤(1161)은 올담링(1150)에 의해 선회 운동하게 된다. 제1 스크롤(1161)은 선회 운동을 한다는 점에서 선회 스크롤이라 명명될 수 있다.
제2 스크롤(1162)은 제1 스크롤(1161)을 마주보는 위치에 고정된다. 제2 스크롤(1162)은 메인 하우징(1110)의 제2 단(후방단)에 결합된다. 제2 스크롤(1162)은 고정되어 있다는 점에서 고정 스크롤 또는 비선회 스크롤이라 명명될 수 있다. 제2 스크롤(1162)은 제1 스크롤(1161)과 리어 하우징(1170)의 사이에 배치된다.
제1 스크롤(1161)과 제2 스크롤(1162)은 서로 결합되어 한 쌍의 압축실(V)을 형성한다. 제1 스크롤(1161)이 선회 운동함에 따라 상기 압축실(V)의 용적이 반복적으로 변동되고, 이에 따라 압축실(V)에서 유체가 압축될 수 있다.
제1 스크롤(1161)은 선회 경판부(1161a), 선회랩(1161b) 및 회전축 결합부(1161c)를 포함한다.
선회 경판부(1161a)는 메인 하우징(1110)의 내주면에 대응되는 판 모양으로 형성된다. 메인 하우징(1110)의 내주면이 원에 해당하는 단면을 갖는다면, 선회 경판부(1161a)는 원판의 형상을 갖는다.
선회 경판부(1161a)의 양 면 중 제2 스크롤(1162)을 향하는 일 면을 제1 면이라고 할 때, 상기 제1 면에는 선회랩(1161b)이 돌출된다. 선회 경판부(1161a)의 양 면 중 프레임부(1116)를 향하는 타 면을 제2 면이라고 할 때, 상기 제2 면에는 제1 스크롤 측 키홈(1161d)이 형성된다. 제1 스크롤 측 키홈(1161d)은 올담링(1150)의 제1 키(1152)를 수용하도록 형성되며, 제1 스크롤 측 키홈(1161d)은 선회 경판부(1161a)의 반지름 방향을 따라 연장된다.
선회랩(1161b)은 선회 경판부(1161a)의 제1 면으로부터 제2 스크롤(1162)을 향해 인볼류트 곡선 형상으로 돌출된다. 인볼류트 곡선이란 임의의 반경을 갖는 기초원의 주위에 감겨있는 실을 풀어낼 때 실의 끝 부분이 그리는 궤적에 해당하는 곡선을 의미한다. 선회랩(1161b)은 후술할 고정랩(1162b)과 맞물려 상기 고정랩(1162b)의 내측면과 외측면에 각각 압축실(V)을 형성한다.
회전축 결합부(1161c)는 선회 경판부(1161a)의 중심에 형성된다. 회전축 결합부(1161c)는 회전축(1130)의 편심부(1133)를 수용하도록 속이 빈 원기둥 형상으로 형성된다. 회전축 결합부(1161c)는 선회 경판부(1161a)의 제1 면으로부터 제2 스크롤(1162)을 향해 돌출될 수 있다. 회전축 결합부(1161c)는 인볼류트 형상의 기초원에 해당하는 위치에 형성된다. 이에 따라 회전축 결합부(1161c)의 둘레는 앞서 선회랩(1161b)에서 설명된 인볼류트 곡선의 기초원을 형성할 수 있다. 따라서 회전축 결합부(1161c)는 선회랩(1161b)의 가장 안쪽 부분을 형성한다.
편심부(1133)는 회전축 결합부(1161c)를 축 방향으로 관통한다. 회전축 결합부(1161c)의 내부에는 제2 베어링(1182)이 삽입된다. 제2 베어링(1182)은 편심부(1133)와 회전축 결합부(1161c)의 사이에 배치된다. 제2 베어링(1182)은 회전축 결합부(1161c)에 삽입되는 편심부(1133)와 베어링면을 형성한다. 제2 베어링(1182)은 편심부(1133)를 감싸도록 속이 빈 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 제1 스크롤(1161)의 방사 방향에서 회전축 결합부(1161c) 및/또는 제2 베어링(1182)은 선회랩(1161b)과 중첩되도록 배치된다. 제2 베어링(1182)에는 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)이 형성된다.
제2 스크롤(1162)은 고정 경판부(1162a), 고정랩(1162b), 측벽부(1162c), 제2 돌출부(1162d), 제2 축수부(1162e), 제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f), 오일 안내 돌출부(1162g), 오일 안내 유로(1162h), 체결 구멍(1162i) 및 살빼기 홈(1162j)을 포함한다.
고정 경판부(1162a)는 메인 하우징(1110)의 제2 단에 대응되는 판 모양으로 형성된다. 상기 제2 단의 둘레가 원에 해당하는 단면을 갖는다면, 고정 경판부(1162a)는 원판의 형상을 갖는다.
고정 경판부(1162a)의 양 면 중 제1 스크롤(1161)을 향하는 일 면을 제1 면이라고 할 때, 제1 면에는 고정랩(1162b)이 형성된다. 다만, 고정랩(1162b)은 도 3에서 시각적으로 확인되지 않고, 도 4에서 확인 가능하다. 고정 경판부(1162a)의 양 면 중 리어 하우징(1170)을 향하는 타 면을 제2 면이라고 할 때, 상기 제2 면에는 제2 축수부(1162e), 오일 안내 돌출부(1162g), 체결 구멍(1162i) 등이 형성된다.
고정랩(1162b)은 선회랩(1161b)과 마찬가지로 인볼류트 형상으로 형성될 수 있다. 고정랩(1162b)의 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 고정랩(1162b)은 선회랩(1161b)과 맞물려 압축실(V)을 형성한다. 선회랩(1161b)은 고정랩(1162b)의 사이로 삽입되고, 고정랩(1162b)은 선회랩(1161b)의 사이로 삽입된다.
측벽부(1162c)는 고정 경판부(1162a)의 테두리를 따라 메인 하우징(1110)의 제2 단을 향해 돌출된다. 측벽부(1162c)는 제2 스크롤(1162)의 방사 방향(또는 반경 방향)에서 고정랩(1162b)을 감싸도록 형성된다.
제2 돌출부(1162d)는 측벽부(1162c)에서 돌출된다. 제2 돌출부(1162d)는 앞서 설명된 메인 하우징(1110)의 제1 돌출부(1115)와 대응되도록 형성된다. 제2 돌출부(1162d)의 내부에는 제2 유로(1162d1)가 형성된다. 제2 유로(1162d1)는 축 방향에 평행하게 형성될 수도 있고, 축 방향에 대해 경사지게 형성될 수도 있다. 제2 유로(1162d1)는 제1 돌출부(1115)의 내부에 형성되는 제1 유로(1115a)와 함께 흡입 유로(Fg)를 형성한다.
제2 유로(1162d1)가 축 방향으로 형성되면 고정 경판부(1162a)의 외경이 확대될 수 있다. 이에 따라 메인 하우징(1110)의 동일 외경 대비 고정랩(1162b)의 감긴 길이가 증가될 수 있다. 제2 유로(1162d1)가 경사지게 형성되면 압축실(V)의 동일 용량 대비 고정랩(1162b)의 감긴 길이가 줄어 들어 전동식 압축기(1000)가 소형화될 수 있다.
제2 축수부(1162e)는 고정 경판부(1162a)의 중심에 형성된다. 제2 축수부(1162e)는 회전축(1130)의 서브 베어링부(1134)를 수용하도록 형성된다. 제2 축수부(1162e)는 고정 경판부(1162a)에서 리어 하우징(1170)을 향해 축 방향으로 리세스 되어 형성될 수 있다. 회전축(1130)을 수용하는 면은 내면이라고 하고, 리어 하우징(1170)을 향하는 면을 외면이라고 할 때, 제2 축수부(1162e)는 내면에서 리스세되며, 외면에서 돌출된다.
제2 축수부(1162e)는 고정 경판부(1162a)의 두께를 도 3에 도시된 것보다 증가시켜 형성될 수도 있으나, 이 경우 제2 스크롤(1162)의 무게가 증가할 뿐만 아니라, 불필요한 부분까지 두껍게 형성되면서 사체적(dead volume)이 증가할 수 있다. 사체적이란 구조적 기능적으로 쓸모 없이 낭비되는 부피를 의미한다.
제2 스크롤(1162)은 회전축(1130)의 일 단을 마주보도록 배치된다. 제2 축수부(1162e)는 서브 베어링부(1134)의 외주면과 단부를 감싸도록 형성된다. 회전축(1130)의 서브 베어링부(1134)는 제2 축수부(1162e)에 삽입된다. 서브 베어링부(1134)는 제2 축수부(1162e)의 의해 방사 방향으로 지지된다.
제2 축수부(1162e)의 단부(후방단)는 후술하게 될 제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)을 제외하고는 막힌 원기둥 형상으로 형성된다. 제2 축수부(1162e)의 내부에는 제3 베어링(1183)이 삽입된다. 제3 베어링(1183)은 회전축(1130)의 서브 베어링부(1134)를 감싸도록 속이 빈 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 제3 베어링(1183)은 제2 축수부(1162e)와 서브 베어링부(1134)의 사이에 배치된다. 제3 베어링(1183)은 서브 베어링부(1134)와 베어링면을 형성한다. 제3 베어링(1183)은 부시 베어링으로 형성될 수 있고, 니들 베어링으로 형성될 수도 있다. 제2 스크롤(1162)의 방사 방향에서 제2 축수부(1162e)는 서브 베어링부(1134) 및/또는 제3 베어링(1183)과 중첩되도록 배치된다.
제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)은 회전축(1130)의 중공부(1136)를 마주보는 위치에 형성된다. 예를 들어 제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)은 제2 축수부(1162e)에 형성될 수 있다. 필요에 따라 제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)을 개폐하도록 형성되는 토출 밸브가 설치될 수 있다. 토출 밸브는 기준 압력 이상에서 개방되도록 형성된다.
제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)은 중공부(1136)와 유분리실(S2)의 사이에 형성된다.
오일 안내 돌출부(1162g)는 제2 축수부(1162e)의 아래에 형성된다. 오일 안내 돌출부(1162g)는 제2 축수부(1162e)에서 아래 방향으로 돌출되거나, 고정 경판부(1162a)에서 리어 하우징(1170)을 향해 돌출된다. 오일 안내 돌출부(1162g)의 내부에는 오일 안내 유로(1162h)가 형성될 수 있다.
오일 안내 유로(1162h)는 유분리실(S2)에 저장된 오일을 회전축(1130)의 베어링면으로 공급되게 하도록 제2 스크롤(1162)을 관통한다. 예를 들어, 오일 안내 유로(1162h)는 오일 안내 돌출부(1162g)와 고정 경판부(1162a)를 관통하도록 형성될 수 있다. 회전축(1130)의 베어링면이란 메인 베어링부(1132)의 외주면, 편심부(1133)의 외주면, 서브 베어링부(1134)의 외주면을 의미한다. 오일의 일부는 배압실(S3)로 유입되어 제1 스크롤(1161)을 제2 스크롤(1162) 쪽으로 지지하는 배압력을 형성한다.
체결 구멍(1162i)은 메인 하우징(1110)의 체결 구멍(1117) 및 리어 하우징(1170)의 체결 구멍(1172)과 대응되는 위치에 형성된다. 체결 구멍(1162i)은 고정 경판부(1162a)의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 체결 구멍(1162i)은 고정 경판부(1162a)와 측벽부(1162c)를 관통하도록 형성될 수 있다. 체결 구멍(1162i)은 살빼기 홈(1162j)이 형성되지 않는 위치에 형성되거나, 두 살빼기 홈(1162j)의 사이를 관통하는 위치에 형성될 수 있다.
측벽부(1162c)에 형성되는 살빼기 홈(1162j)은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.
다음으로는 리어 하우징(1170)에 대하여 설명한다.
구동 모터(1120)가 압축부(1160)의 일 측에 형성된다면, 리어 하우징(1170)은 압축부(1160)의 타측에 형성된다. 이를테면 리어 하우징(1170)은 압축부(1160)를 기준으로 구동 모터(1120)의 반대쪽에 형성된다.
리어 하우징(1170)은 개구된 제1 단과 폐쇄된 제2 단을 구비한다. 구동 모터(1120) 쪽을 전방이라고 한다면, 제1 단은 전방단에 해당하고, 제2 단은 후방단에 해당한다. 리어 하우징(1170)에 형성되는 체결 구멍(1172)을 통해 볼트가 삽입된면, 이 볼트는 리어 하우징(1170)의 체결 구멍(1172)과 제2 스크롤(1162)의 체결 구멍(1162i)을 순차적으로 통과하여 메인 하우징(1110)의 체결 구멍(1117)에 결합된다. 이에 따라 메인 하우징(1110), 제2 스크롤(1162), 리어 하우징(1170)이 볼트 체결될 수 있다.
리어 하우징(1170)의 후방단은 제2 스크롤(1162)로부터 이격되어 있다. 이에 따라 리어 하우징(1170)과 제2 스크롤(1162)의 사이에는 유분리실(S2)이 형성된다. 유분리실(S2)은 압축부(1160)에서 압축된 후 토출되는 유체를 수용하는 공간에 해당하며, 회전축(1130)의 베어링면으로 공급될 오일을 수용하는 공간에 해당한다. 유분리실(S2)의 밀폐를 위해 리어 하우징(1170)과 제2 스크롤(1162)의 사이에는 가스켓과 같은 실링부재(미도시)가 설치될 수 있다.
리어 하우징(1170)은 제2 스크롤(1162)을 향해 돌출되는 지지 돌출부(1174)를 구비한다. 지지 돌출부(1174)는 제2 단의 내부면에서 돌출된다. 여기서 내부면이란 고정부(1173)가 돌출되는 외부면의 반대쪽 면을 가리킨다. 지지 돌출부(1174)는 제2 스크롤(1162)의 오일 안내 돌출부(1162g)와 접촉되는 위치까지 돌출될 수 있다. 지지 돌출부(1174)는 축 방향을 따라 제2 스크롤(1162)을 제1 스크롤(1161) 쪽으로 지지한다.
다음으로는 인버터 모듈(1200)에 대하여 설명한다.
메인 하우징(1110)의 양 단 중 리어 하우징(1170)의 반대쪽, 이를테면 메인 하우징(1110)의 개구단을 형성하는 전방단에는 인버터 하우징(1210)이 결합된다. 인버터 하우징(1210)은 인버터 커버(1220)와 결합되어 그 사이에 인버터실(S4)을 형성한다. 인버터 하우징(1210)과 인버터 커버(1220)는 볼트 체결될 수 있다.
인버터 부품(1230)은 상기 인버터실(S4)에 장착된다. 전기 연결부(1250)는 인버터 부품(1230)에 전기적으로 연결된다. 전기 연결부(1250)는 모터실(S1)을 향해 노출된다.
다음으로는 본 발명에서 제안하는 토출 유로의 구조에 대하여 설명한다.
도 5는 토출 유로를 설명하기 위한 회전축(1130), 제1 스크롤(1161) 및 제2 베어링(1182)의 사시도다.
중공부(1136)는 회전축(1130)의 내부에 형성된다. 중공부(1136)는 회전축(1130)의 중심에서 축 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다.
중공부(1136)는 서브 베어링부(1134)의 단부로 노출되도록 형성된다. 서브 베어링부(1134) 쪽에서 회전축(1130)을 바라보면 중공부(1136)가 시각적으로 확인된다. 따라서 압축부(1160)에서 압축된 유체는 중공부(1136)를 따라 서브 베어링부(1134)의 단부로 토출될 수 있다.
이에 반해 메인 베어링부(1132)의 단부는 막혀있다. 압축부(1160)에서 압축된 유체를 서브 베어링부(1134) 쪽으로만 토출되도록 하기 위해 메인 베어링부(1132)의 단부는 막힌 구조를 갖는다.
한편, 편심부(1133)는 회전축(1130)의 중심으로부터 편심되게 형성된다. 편심부(1133)의 중심은 회전축(1130)의 중심으로부터 편심되어 있으므로, 편심부(1133)의 외주면 또한 회전축(1130)의 중심으로부터 편심되게 형성된다.
회전축 측 토출 구멍(1137)은 편심부(1133)에 형성된다. 회전축 측 토출 구멍(1137)은 편심부(1133)의 외주면으로부터 회전축(1130)의 중공부(1136)까지 연통되도록 편심부(1133)의 방사 방향을 따라 형성된다. 이에 따라 회전축 측 토출 구멍(1137)으로 인입된 유체는 상기 회전축 측 토출 구멍(1137)과 상기 중공부(1136)를 연속적으로 통과하여 토출된다.
회전축 측 토출 구멍(1137)은 장공의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서 장공이란, 편심부(1133)의 외주면을 따라 연장되는 곡선의 길이가, 상기 회전축(1130)의 축 방향을 따라 연장되는 곡선 또는 직선의 길이보다 긴 형상을 의미한다. 이를테면 상기 장공의 축 방향 길이는 상대적으로 짧고, 원주 방향 길이는 상대적으로 길다.
회전축 측 토출 구멍(1137)의 축 방향 길이는 어느 위치에서나 일정할 수 있다. 이에 반해, 회전축 측 토출 구멍(1137)의 방사 방향(radial direction) 폭은 중공부(1136)의 내주면으로부터 편심부(1133)의 외주면으로 갈수록 점차 커진다.
회전축 측 토출 구멍(1137)은 단수 혹은 복수로 형성될 수 있다. 회전축 측 토출 구멍(1137)이 복수로 형성되는 경우, 복수의 회전축 측 토출 구멍(1137a, 1137b)은 회전축(1130)의 축 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되거나, 편심부(1133)의 둘레를 따라 축 방향에 교차하는 방향으로 서로 이격된 위치에 형성될 수 있다.
제1 스크롤(1161)의 회전축 결합부(1161c)는 편심부(1133)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 회전축 결합부(1161c)는 압축된 유체를 회전축 측 토출 구멍(1137)으로 토출되게 하도록 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)을 구비한다. 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 회전축 결합부(1161c)를 관통하도록 회전축 결합부(1161c)의 방사 방향을 따라 형성된다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 주기적으로 회전축 측 토출 구멍(1137)을 마주보게 되는 위치에 형성된다. 전동식 압축기(1000)가 작동하는 동안 회전축(1130)과 제1 스크롤(1161)은 지속적으로 상대 회전한다. 따라서 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 회전축 측 토출 구멍(1137)의 상대 위치는 지속적으로 변하게 된다. 그러나 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 회전축 측 토출 구멍(1137)이 축 방향에서 서로 일치하는 위치에 형성되어 있다면, 상대회전 과정 동안 주기적으로 서로 마주보게 된다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 회전축 측 토출 구멍(1137)이 서로 마주보도록 배치되었을 때를 토출 유로가 연결되어 있는 시점이라고 할 수 있다. 반대로 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 회전축 측 토출 구멍(1137)이 서로 마주보지 않을 때를 토출 유로가 차단되어 있는 시점이라고 할 수 있다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 원의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 단수 혹은 복수로 형성될 수 있다. 회전축 측 토출 구멍(1137)이 복수로 형성되는 경우, 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e) 또한 복수로 형성될 수 있다. 복수의 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e1, 1161e2)은 회전축(1130)의 축 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되거나, 회전축 결합부(1161c)의 내주면을 따라 축 방향에 교차하는 방향으로 서로 이격된 위치에 형성될 수 있다.
한편, 회전축 결합부(1161c)와 편심부(1133)의 사이에는 제2 베어링(1182)이 삽입되며, 상기 제2 베어링(1182)에도 토출 구멍(1182a, 도 3 및 도 4 참조)이 형성된다. 이에 대하여는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 4의 A-A 위치에 해당하는 단면도다.
앞서 제2 베어링(1182)이라고 언급된 부시 베어링(1182)으로 형성된다. 부시 베어링(1182)은 편심부(1133)를 감싸도록 형성된다. 이를테면 부시 베어링(1182)은 속이 빈 원기둥 형상을 가지며, 부시 베어링(1182)의 양 단은 개구되어 있다.
부시 베어링(1182)은 편심부(1133)와 회전축 결합부(1161c)의 사이에 배치된다. 부시 베어링(1182)은 제1 스크롤(1161)의 회전축 결합부(1161c)에 압입되며, 상기 회전축 결합부(1161c)의 내주면에 고정된다.
부시 베어링(1182)에는 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)이 형성된다. 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)은 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)을 마주보는 위치에 형성된다.
회전축(1130)과 제1 스크롤(1161)은 상대 회전한다. 이에 반해 부시 베어링(1182)은 회전축 결합부(1161c)의 내주면에 고정된다. 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)이 서로 마주보는 상태를 유지하도록 회전축 결합부(1161c)와 부시 베어링(1182)의 상대 위치는 고정되어 있다.
부시 베어링과 회전축(1130)은 상대 회전한다. 따라서 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)은 주기적으로 회전축 측 토출 구멍(1137)과 마주보게 된다.
회전축 측 토출 구멍(1137)의 단면은 환형 섹터(annulus sector)의 형상을 갖는다. 환형 섹터란 동일한 원점과 동일한 중심각을 갖는 두 부채꼴 중 큰 것에서 작은 것을 뺀 모양을 가리킨다. 예를 들어, 두 부채꼴 중 큰 것이란 회전축(1130)의 중심을 원점으로 하고, 편심부(1133)의 외주면을 반경으로 하는 부채꼴을 의미한다. 그리고, 두 부채꼴 중 작은 것이란 회전축(1130)의 중심을 원점으로 하고, 중공부(1136)의 내주면을 반경으로 하는 부채꼴을 의미한다.
두 부채꼴 중 큰 것에서 작은 것을 빼면, 완전한 고리가 아니라, 고리의 일부 영역에서 끊겨있는 모양이 형성된다. 이러한 모양을 환형 섹터의 형상이라고 할 수 있다.
부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)은 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)에 대응되도록 원의 단면을 가질 수 있다. 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)과 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 서로 결합되어 연속적인 유로를 형성할 수 있다. 이 경우 부시 베어링(1182)의 외주면에 형성되는 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)과 회전축 결합부(1161c)의 내주면에 형성되는 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 서로 동일한 형상을 갖는다.
한편, 편심부(1133)의 방사 방향을 기준으로 편심부(1133)를 두 부분으로 나누었을 때, 제1 부분은 두께가 상대적으로 두꺼운 부분에 해당하고, 제2 부분은 두께가 상대적으로 얇은 부분에 해당한다. 이 때 제2 부분은 제1 부분의 양측에 형성된다. 그리고 회전축 측 토출 구멍(1137)은 제1 부분에 형성된다.
편심부(1133)는 회전축(1130)의 중심으로부터 편심되게 형성되므로, 회전축(1130)의 중심을 기준으로 편심부(1133)의 두께는 일정하지 않다. 따라서 편심부(1133)에서 가장 두꺼운 두께를 갖는 부분에 기준점(P)이 있다고 가정할 때, 회전축 측 토출 구멍(1137)의 형성 위치는 상기 기준점(P)에 근거하여 설명될 수 있다.
편심부(1133)의 외주면은 원에 해당하므로, 상기 기준점(P)을 원좌표의 기준이 되는 0°라고 할 수 있다. 이러한 전제 하에 회전축 측 토출 구멍(1137)은 상기 기준의 -60° 내지 +60°의 범위 내에 형성된다. 이 각도는 압축부(1160)에서 압축되는 유체의 압력을 기준으로 결정된다. 이에 대하여는 도 7을 참조하여 후술한다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 회전축 결합부(1161c)에서 가장 얇은 방사 방향 두께를 갖는 부분에 형성된다. 도 6을 참조하면, 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)이 형성되는 위치에서 회전축 결합부(1161c)는 가장 얇은 두께를 갖는 것을 알 수 있다. 이 위치에서 유체가 최대로 압축되므로, 최대로 압축된 유체를 토출할 수 있는 위치가 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)의 위치로 선정된 것이다.
회전축 결합부(1161c)의 방사 방향을 기준으로 상기 회전축 결합부(1161c)를 두 부분으로 나누었을 때, 제1 부분은 두께가 상대적으로 얇은 부분에 해당하고, 제2 부분은 두께가 상대적으로 두꺼운 부분에 해당한다. 이때 제2 부분은 제1 부분의 양측에 형성된다. 그리고 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)은 제1 부분에 형성된다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)의 크기는 회전축 측 토출 구멍(1137)의 크기보다 작다. 예를 들어 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)의 축 방향 길이와 회전축 측 토출 구멍(1137)의 축 방향 길이는 서로 동일하더라도, 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)의 방사 방향 폭은 회전축 측 토출 구멍(1137)의 방사 방향 폭보다 작다. 다른 예를 들어 회전축 측 토출 구멍(1137)의 모양이 장공에 해당한다면, 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)의 모양은 원에 해당할 수 있다. 이에 따라 토출 유로를 통해 토출되는 유체의 유량은 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)에 의해 결정될 수 있다.
후술하기로 한 회전축 측 토출 구멍(1137)의 형성 각도에 대하여는 이하의 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 편심부(1133)의 회전 각도와 유체의 압력의 관계를 나타낸 그래프다.
그래프의 가로축은 편심부(1133)의 회전 각도를 가리키고, 그래프의 세로축은 해당 회전 각도에서 유체의 압력을 가리킨다.
유체의 압축이 시작될 때 편심부(1133)의 회전 각도를 0°라고 한다면, 유체의 압축이 진행되는 동안 편심부(1133)의 회전 각도는 점차 증가한다. 편심부(1133)가 회전 각도가 증가하는 동안 압축부(1160)에서 유체의 압축이 진행되므로, 유체의 압력 또한 증가한다.
유체의 압력이 최대로 증가했을 때, 압축된 유체의 토출이 이루어져야 하며, 이때 편심부(1133)의 회전 각도는 약 710° 내지 830°다. 따라서 회전축 측 토출 구멍(1137)은 편심부(1133)의 외주면에서 약 120°각도에 해당하는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 편심부(1133)의 외주면에서 약 120°각도에 해당하는 크기란 원좌표의 기준이 되는 0°의 양측으로 -60° 내지 +60°의 범위를 의미한다.
이하에서는 전동식 압축기(1000)의 동작에 대하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8b는 전동식 압축기(1000)의 동작 상태도다.
회전축(1130)이 제자리 회전하게 되면, 편심부(1133)는 회전축(1130)을 따라 편심 회전하게 된다. 그리고 제1 스크롤(1161)은 자전 방지 기구에 의해 선회 운동 하게 된다. 회전축(1130)과 제1 스크롤(1161)의 상대 회전에 따라 회전축 측 토출 구멍(1137)과 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)의 상대 위치는 계속해서 변하게 된다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)이 회전축 측 토출 구멍(1137)의 일 단을 지나간 후부터 냉매의 흡입이 이루어진다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)이 편심부(1133)의 외주면을 돌아 회전축 측 토출 구멍(1137)의 타단에 가까워지는 동안 압축부(1160)에서는 유체의 압축이 이루어진다. 이 과정 동안 이론적으로 토출 유로가 차단되어 있으므로, 압축부(1160)에서 압축되는 유체는 토출되지 않는다.
제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e)과 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a)이 회전축 측 토출 구멍(1137)을 마주 보는 위치에 위치하게 되면 차단되어 있던 토출 유로가 연결된다. 상기 토출 유로는 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e), 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a), 회전축 측 토출 구멍(1137), 중공부(1136), 및 제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)에 의해 형성된다. 압축이 완료된 유체는 제1 스크롤 측 토출 구멍(1161e), 부시 베어링 측 토출 구멍(1182a), 회전축 측 토출 구멍(1137), 중공부(1136), 및 제2 스크롤 측 토출 구멍(1162f)을 순차적으로 통과해 유분리실(S2)로 토출된다.
압축된 유체를 냉매와 오일이라고 할 때 오일은 유분리실(S2)에서 냉매로부터 분리되며, 냉매는 리어 하우징(1170)에 형성되는 토출구(1171)로 토출된다.
상기와 같은 구조에 의하면, 회전축(1130)의 중공부(1136)에 토출 유로가 형성된다. 따라서 유로 구성이 단순하며, 유동 저항이나 압축 효율 저하를 일으키는 요소가 매우 적다. 또한 회전축(1130)의 회전에 따라 토출 유로의 차단과 연결이 주기적으로 자연스럽게 이루어지므로, 토출 밸브 없이도 압축 유체의 누설 없이 주기적인 토출이 이루어질 수 있다. 특히 회전축(1130)에 형성되는 하나의 토출 구멍만으로도 고압의 냉매가 토출될 수 있으므로, 본 발명은 압축기 구조의 단순화, 소형화, 최적 구조 설계에 유리하다.
이하에서는 본 발명에서 제공하는 토출 유로 구조의 적용례에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 적용례를 설명하기 위한 전동식 압축기(2000)의 단면도다.
압축기 모듈(2100)의 외관은 메인 하우징(2110)과 리어 하우징(2170)에 의해 형성된다. 구동 모터(2120), 메인 프레임(2116), 제1 스크롤(2161) 및 제2 하우징(2162)은 상기 메인 하우징(2110)과 리어 하우징(2170)에 의해 형성되는 공간에 장착된다.
메인 하우징(2110)과 메인 프레임(2116)은 서로 별개의 부재로 형성될 수 있다. 메인 프레임(2116)은 메인 하우징(2110)의 내주면에 고정될 수 있다.
회전축(2130)은 메인 베어링(2181)과 서브 베어링(2183)에 의해 방사 방향으로 2점 지지될 수 있다.
메인 베어링(2181)은 메인 프레임(2116)에 장착된다. 메인 베어링(2181)은 회전축(2130)을 방사 방향으로 지지하도록 상기 회전축(2130)의 외주면을 감싼다.
메인 베어링(2181)의 전방측에는 배압실(S3)로부터 유체의 누설을 방지하기 위한 실링 부재(2184)가 설치된다. 실링 부재(2184)는 환형으로 형성되며, 탄성 변형 가능하도록 말발굽 형상의 단면을 갖는다.
서브 베어링(2183)도 회전축(2130)을 방사 방향으로 지지하도록 회전축(2130)의 외주면을 감싼다. 서브 베어링(2183)은 메인 베어링(2181)에 비해 전방측에 배치된다. 인버터 하우징(2210)의 일면으로부터 서브 베어링 지지부(2216)가 돌출되며, 서브 베어링(2183)은 상기 서브 베어링 지지부(2216)에 장착된다.
자전 방지 기구(2150)는 핀(2151)과 링(2152)으로 형성된다. 링(2152)은 메인 프레임(2116)의 자전 방지 기구 안착홈(2116c)에 안착된다. 핀(2151)은 링(2152)으로부터 제1 스크롤(2161)의 선회 경판부(2161a)를 향해 돌출된다.
배압실(S3)과 자전 방지 기구(2150)의 사이에는 또 다른 실링 부재(2185)가 설치된다. 상기 실링 부재(2185)는 제1 스크롤(2161)과 메인 프레임(2116)의 사이에 배치된다. 배압실(S3)로부터 공급되는 압력에 의해 실링 부재(2185)는 제1 스크롤(2161)의 선회 경판부(2161a)로 밀착될 수 있다.
오일 안내 유로(2162h)는 제2 스크롤(2162)의 선회 경판부(2161a)를 관통하도록 형성된다. 오일 안내 유로(2162h)는 유분리실(S2)에 저장된 오일을 회전축(2130)의 베어링면으로 안내하도록 형성된다.
회전축(2130)은 구동 모터 결합부(2131), 메인 베어링부(2132), 편심부(2133) 및 서브 베어링부(2134)를 포함한다. 회전축(2130)은 제1 스크롤(2161)을 관통하며, 제2 스크롤(2162)의 선회 경판부(2161a)를 마주보는 위치까지 연장된다. 편심부(2133)의 단부는 선회 경판부(2161a)를 마주보도록 배치된다.
유체를 압축부로 공급하기 위한 흡입 유로(Fg)는 메인 프레임(3116)의 제1 유로(3116e)와, 제2 스크롤(3162)의 제2 유로(3162k)에 의해 형성된다. 제1 유로(3116e)는 메인 프레임(3116)을 축 방향으로 관통한다. 제2 유로(3162k)의 일 단은 제1 유로(3116e)에 연결되고, 제2 유로(3162k)의 타단은 압축실(V)로 연결된다.
토출 유로는 제1 스크롤 측 토출 구멍(2161e), 부시 베어링 측 토출 구멍(2182a), 회전축 측 토출 구멍(2137), 중공부(2136), 및 제2 스크롤 측 토출 구멍(2162f)에 의해 형성된다. 제1 스크롤 측 토출 구멍(2161e)은 제1 스크롤(2161)의 회전축 결합부(2161c)에 형성된다. 부시 베어링 측 토출 구멍(2182a)은 부시 베어링(2182)에 형성된다. 회전축 측 토출 구멍(2137)과 중공부(2136)는 편심부(2133)에 형성된다. 제2 스크롤 측 토출 구멍(2162f)은 선회 경판부(2161a)에 형성된다.
전동식 압축기(2000)가 작동하게 되면 회전축(2130)이 제자리 회전하게 되고, 편심부(2133)는 회전축(2130)의 중심을 기준으로 편심 회전하게 된다. 제1 스크롤(2161)은 자전 방지 기구(2150)에 의해 선회 운동 하게 된다.
회전축 측 토출 구멍(2137)이 제1 스크롤 측 토출 구멍(2161e) 및 부시 베어링 측 토출 구멍(2182a)을 마주보는 위치에 위치하게 되면, 압축된 유체는 토출 유로를 통해 유분리실(S2)로 토출된다. 오일은 압축된 유체로부터 분리되어 유분리실(S2)의 하부로 집유되고, 냉매는 리어 하우징(2170)의 토출구(2171)를 통해 토출된다.
도 10은 본 발명의 다른 적용례를 설명하기 위한 전동식 압축기(3000)의 단면도다.
회전축(3130)은 메인 베어링(3181)과 서브 베어링(3183)에 의해 방사 방향으로 2점 지지될 수 있다.
메인 베어링(3181)은 메인 프레임(3116)에 장착된다. 메인 베어링(3181)은 회전축(3130)을 방사 방향으로 지지하도록 상기 회전축(3130)의 외주면을 감싼다.
서브 베어링(3183)도 회전축(3130)을 방사 방향으로 지지하도록 회전축(3130)의 외주면을 감싼다. 서브 베어링(3183)은 메인 베어링(3181)에 비해 후방측에 배치된다. 제2 스크롤(3162)은 회전축 수용부(3162l)를 구비하며, 상기 회전축 수용부(3162l)는 고정 경판부(3162a)에서 리어 하우징(3170) 측으로 리세스되어 형성된다. 회전축(3130)의 서브 베어링부(3134)는 상기 회전축 수용부(3162l)에 삽입되고, 서브 베어링(3183)은 회전축 수용부(3162l)에 삽입된 서브 베어링부(3134)의 둘레에 결합된다.
오일 안내 유로(3162h)는 제2 스크롤(3162)의 선회 경판부(3161a)를 관통하도록 형성된다. 오일 안내 유로(3162h)는 유분리실(S2)에 저장된 오일을 회전축(3130)의 베어링면으로 안내하도록 형성된다.
회전축(3130)은 구동 모터 결합부(3131), 메인 베어링부(3132), 편심부(3133) 및 서브 베어링부(3134)를 포함한다. 회전축(3130)은 제1 스크롤(3161)을 관통하며, 제2 스크롤(3162)의 회전축 수용부(3162l)에 삽입된다. 서브 베어링부(3134)는 제2 스크롤(3162)을 마주보도록 배치된다.
토출 유로는 제1 스크롤 측 토출 구멍(3161e), 부시 베어링 측 토출 구멍(3182a), 회전축 측 토출 구멍(3137), 중공부(3136), 제2 스크롤 측 토출 구멍(3162f)에 의해 형성된다. 제1 스크롤 측 토출 구멍(3161e)은 제1 스크롤(3161)의 회전축 결합부(3161c)에 형성된다. 부시 베어링 측 토출 구멍(3182a)은 부시 베어링(3182)에 형성된다. 회전축 측 토출 구멍(3137)은 편심부(3133)에 형성된다. 중공부(3136)는 편심부(3133)와 서브 베어링부(3134)에 형성된다. 제2 스크롤 측 토출 구멍(3162f)은 선회 경판부(3161a) 또는 회전축 수용부(3162l)에 형성된다.
전동식 압축기(3000)가 작동하게 되면 회전축(3130)이 제자리 회전하게 되고, 편심부(3133)는 회전축(3130)의 중심을 기준으로 편심 회전하게 된다. 제1 스크롤(3161)은 자전 방지 기구(3150)에 의해 선회 운동 하게 된다.
회전축 측 토출 구멍(3137)이 제1 스크롤 측 토출 구멍(3161e) 및 부시 베어링 측 토출 구멍(3182a)을 마주보는 위치에 위치하게 되면, 압축된 유체는 토출 유로를 통해 유분리실(S2)로 토출된다. 오일은 압축된 유체로부터 분리되어 유분리실(S2)의 하부로 집유되고, 냉매는 리어 하우징(3170)의 토출구(3171)를 통해 토출된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 적용례를 설명하기 위한 전동식 압축기(4000)의 단면도다.
전동식 압축기(4000)는 토출 유로의 차단과 연결이 회전축(4130)의 회전에 의해 주기적으로 반복된다. 따라서 토출 밸브가 반드시 필요한 것은 아니다. 그러나 유체를 아주 고압으로 압축할 경우에는 필요에 따라 토출 밸브를 구비하여 유체의 누설을 방지할 수 있다.
제2 스크롤(4162)에서 고정랩(4162b)이 형성되는 면을 제1 면이라고 하고, 그 반대쪽 면을 제2 면이라고 한다면, 토출 밸브(4190)는 제2 면에 설치될 수 있다. 토출 밸브(4190)는 제2 스크롤 측 토출 구멍(4162f)을 개폐하도록 형성된다. 토출 밸브(4190)는 기준 압력 이상에서 개방되도록 형성될 수 있다.
전동식 압축기(4000)가 작동하게 되면 회전축(4130)이 제자리 회전하게 되고, 편심부(4133)는 회전축(4130)의 중심을 기준으로 편심 회전하게 된다. 제1 스크롤(4161)은 자전 방지 기구에 의해 선회 운동 하게 된다.
회전축 측 토출 구멍(4137)이 제1 스크롤 측 토출 구멍(4161e) 및 부시 베어링 측 토출 구멍(4182a)을 마주보는 위치에 위치하게 되면, 압축된 유체에 의해 토출 밸브(4190)가 개방된다. 그리고 압축된 유체는 토출 유로를 통해 유분리실(S2)로 토출된다. 오일은 압축된 유체로부터 분리되어 유분리실(S2)의 하부로 집유되고, 냉매는 리어 하우징(4170)의 토출구(4171)를 통해 토출된다.
이상에서 설명된 전동식 압축기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (18)

  1. 고정자와 회전자를 가지는 구동 모터;
    상기 회전자에 결합되는 회전축;
    상기 구동 모터의 일측에 구비되고, 상기 회전축에 편심되게 결합되며, 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 제1 스크롤;
    상기 제1 스크롤을 마주보는 위치에 고정되며, 상기 제1 스크롤에 결합되어 상기 제1 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 제2 스크롤;
    상기 제2 스크롤의 외부에서 상기 제2 스크롤에 결합되며, 상기 구동 모터가 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 메인 하우징의 반대쪽에서 상기 제2 스크롤에 결합되어 유분리실을 형성하는 리어 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 연통되며,
    상기 회전축은,
    상기 회전축의 내부에 축 방향을 따라 형성되는 중공부; 및
    상기 회전축의 중심으로부터 편심되게 형성되며, 외주면으로부터 상기 중공부까지 연통되는 회전축 측 토출 구멍을 갖는 편심부를 포함하고,
    상기 제1 스크롤은 상기 편심부의 외주면을 감싸도록 형성되는 회전축 결합부를 구비하며,
    상기 회전축 결합부는 압축된 유체를 상기 회전축 측 토출 구멍으로 토출되게 하도록 주기적으로 상기 회전축 측 토출 구멍을 마주보게 되는 위치에 형성되는 제1 스크롤 측 토출 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 측 토출 구멍은, 상기 편심부의 외주면을 따라 연장되는 곡선 길이가 상기 회전축의 축 방향을 따라 연장되는 곡선 또는 직선 길이보다 긴 장공의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 측 토출 구멍의 축 방향 길이는 일정하고,
    상기 회전축 측 토출 구멍의 방사 방향(radial direction) 폭은 상기 중공부의 내주면으로부터 상기 편심부의 외주면으로 갈수록 점차 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 측 토출 구멍의 단면은, 동일한 원점과 동일한 중심각을 갖는 두 부채꼴 중 큰 것에서 작은 것을 뺀 환형 섹터(annulus sector)의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 편심부는,
    상기 편심부의 방사 방향에서 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분의 양측에 형성되며, 상기 편심부의 방사 방향에서 상대적으로 얇은 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고,
    상기 회전축 측 토출 구멍은 상기 제1 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전축의 중심을 기준으로 상기 편심부에서 가장 두꺼운 두께를 갖는 부분의 기준점을 원좌표의 기준이 되는 0°라고 할 때, 상기 회전축 측 토출 구멍은 상기 기준점의 -60° 내지 +60°의 범위 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 측 토출 구멍은 복수로 형성되며,
    복수의 상기 회전축 측 토출 구멍은 상기 회전축의 축 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되거나, 상기 편심부의 외주면을 따라 상기 축 방향에 교차하는 방향으로 서로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크롤 측 토출 구멍은 복수로 형성되며,
    복수의 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍은 상기 회전축의 축 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되거나, 상기 회전축 결합부의 내주면을 따라 상기 축 방향에 교차하는 방향으로 서로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크롤은,
    판형의 경판부; 및
    상기 경판부에서 상기 제2 스크롤을 향해 인볼류트 형상을 따라 돌출되는 랩을 포함하고,
    상기 회전축 결합부는 상기 인볼류트 형상의 기초원에 해당하는 위치에 형성되고,
    상기 제1 스크롤 측 토출 구멍은 상기 회전축 결합부에서 가장 얇은 방사 방향(radial direction) 두께를 갖는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크롤 측 토출 구멍의 크기는 상기 회전축 측 토출 구멍의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크롤 측 토출 구멍의 방사 방향 폭은 상기 회전축 측 토출 구멍의 방사 방향 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전동식 압축기는 상기 편심부를 감싸도록 형성되는 부시 베어링(bush bearing)을 더 포함하고,
    상기 부시 베어링은 상기 편심부와 상기 회전축 결합부의 사이에 배치되고, 상기 제1 스크롤 측 토출 구멍을 마주보는 위치에 형성되는 부시 베어링 측 토출 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스크롤 측 토출 구멍과 상기 부시 베어링 측 토출 구멍이 서로 마주보는 상태를 유지하도록 상기 회전축 결합부와 상기 부시 베어링의 상대 위치는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스크롤은 상기 회전축의 일 단을 마주보도록 배치되고, 상기 중공부를 마주보는 위치에 제2 스크롤 측 토출 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 스크롤은 제2 축수부를 구비하고,
    상기 제2 축수부는 상기 회전축의 일 단을 수용하도록 일 면에서 리세스(recess) 되어 형성되며,
    상기 회전축은 상기 제1 스크롤을 관통하여 상기 제2 축수부에 삽입되고,
    상기 제2 스크롤 측 토출 구멍은 상기 제2 축수부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 전동식 압축기는 상기 제2 스크롤 측 토출 구멍을 개폐하도록 형성되는 토출 밸브를 더 포함하고,
    상기 토출 밸브는 기준 압력 이상에서 개방되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 스크롤은,
    판형의 경판부; 및
    상기 유분리실에 저장된 오일을 상기 회전축의 외주면으로 공급되게 하도록 상기 제2 스크롤을 관통하는 오일 안내 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  18. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230064057A (ko) 2021-11-02 2023-05-10 한온시스템 주식회사 스크롤 압축기

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115143068A (zh) * 2021-03-30 2022-10-04 日本电产东测株式会社 电动泵
JP2022168847A (ja) * 2021-04-26 2022-11-08 ダビル サーフェシズ 、インコーポレイテッド センター・カムシャフト・スクロール・ポンプ
US11879457B1 (en) * 2022-09-13 2024-01-23 Mahle International Gmbh Electric compressor with isolation constraint system
US20240084794A1 (en) * 2022-09-13 2024-03-14 Mahle International Gmbh Electric compressor with domed inverter cover

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754784A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Hitachi Ltd 軸貫通スクロール圧縮機
JPH07259771A (ja) * 1994-02-19 1995-10-09 Samsung Electronics Co Ltd ロータリ圧縮機の冷媒ガス吐出装置
JP2002180978A (ja) * 2000-12-12 2002-06-26 Toyota Industries Corp スクロール型圧縮機およびガス圧縮方法
JP2005264827A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Sanden Corp スクロール圧縮機
JP2009250127A (ja) 2008-04-07 2009-10-29 Sanden Corp スクロール型圧縮機

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996020345A1 (en) 1994-12-23 1996-07-04 Bristol Compressors, Inc. Scroll compressor having bearing structure in the orbiting scroll to eliminate tipping forces
KR101277213B1 (ko) * 2011-10-11 2013-06-24 엘지전자 주식회사 바이패스 홀을 갖는 스크롤 압축기
JP5931564B2 (ja) * 2012-04-25 2016-06-08 アネスト岩田株式会社 両回転型スクロール膨張機及び該膨張機を備えた発電装置
KR102022871B1 (ko) * 2013-05-21 2019-09-20 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기
KR102241201B1 (ko) 2014-08-13 2021-04-16 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기
KR102497530B1 (ko) * 2018-05-28 2023-02-08 엘지전자 주식회사 토출 구조를 개선한 스크롤 압축기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754784A (ja) * 1993-08-09 1995-02-28 Hitachi Ltd 軸貫通スクロール圧縮機
JPH07259771A (ja) * 1994-02-19 1995-10-09 Samsung Electronics Co Ltd ロータリ圧縮機の冷媒ガス吐出装置
JP2002180978A (ja) * 2000-12-12 2002-06-26 Toyota Industries Corp スクロール型圧縮機およびガス圧縮方法
JP2005264827A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Sanden Corp スクロール圧縮機
JP2009250127A (ja) 2008-04-07 2009-10-29 Sanden Corp スクロール型圧縮機

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
특허문헌 2: US Patent Application Publication US2018/0073505A1(2018.03.15.)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230064057A (ko) 2021-11-02 2023-05-10 한온시스템 주식회사 스크롤 압축기

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Publication number Publication date
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US10914296B2 (en) 2021-02-09
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