KR102273425B1

KR102273425B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR102273425B1
Application number: KR1020180016942A
Authority: KR
Inventors: 안현승; 문치명; 임권수; 임재훈; 정수철
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2021-07-07
Also published as: KR20180094483A; CN109690085B; CN113279958A; CN113279958B; JP6757465B2; US11359627B2; DE112018000087T5; DE112018000087B4; JP2019526744A; CN109690085A; US20210277895A1; US20220268277A1

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 모터를 기준으로 일측에서 케이싱에 대하여 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링; 모터를 기준으로 타측에서 케이싱에 대하여 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 및 제2 베어링을 기준으로 제1 베어링의 반대측에서 선회 스크롤에 대하여 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링;을 포함하고, 제1 베어링 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리가 사전에 결정된 거리로 형성되고, 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리가 모터 중심과 제1 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성되고, 제2 베어링 중심과 모터 중심 사이 거리가 제2 베어링 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 부하 조건이 열악한 제2 베어링의 파손을 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은, 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고정 스크롤 및 그 고정 스크롤과 함께 압축실을 형성하고 그 고정 스크롤에 대하여 선회운동을 하는 선회 스크롤을 포함하여 냉매를 압축할 수 있도록 한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.

그리고, 자동차에 적용되는 압축기는 통상적으로 엔진의 구동력을 전달받아 구동되는 기계식 압축기로 형성되지만, 예를 들어 전기 자동차에 적용되는 압축기는 모터의 구동력을 전달받아 구동되는 전동식 압축기로 형성되기도 한다.

한편, 압축기에는 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0081675호에는 전동식으로 구동되는 종래의 스크롤 압축기가 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0081675호의 도 1을 참조하면, 종래의 스크롤 압축기는 케이싱(11)의 내부에 구동력을 발생시키는 모터(3), 상기 모터(3)에 의해 회전되는 회전축(4), 상기 회전축(4)에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤(6), 상기 선회 스크롤(6)과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤(5)을 포함한다.

그리고, 종래의 스크롤 압축기는, 상기 모터(3)를 기준으로 일측에서 상기 케이싱(11)에 대하여 상기 회전축(4)을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링(82), 상기 모터(3)를 기준으로 타측에서 상기 케이싱(11)에 대하여 상기 회전축(4)을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링(81) 및 상기 제2 베어링(81)을 기준으로 상기 제1 베어링(82)의 반대측에서 상기 선회 스크롤(6)에 대하여 상기 회전축(4)을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링(83)을 포함한다.

그러나, 이러한 종래의 스크롤 압축기는 상기 제2 베어링(81)이 쉽게 손상되어 스크롤 압축기의 운전이 중단되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 제2 베어링(81)의 손상에 따른 스크롤 압축기의 운전 중단을 미연에 방지하기 위해 상기 제2 베어링(81)을 상기 제1 베어링(82) 및 상기 제3 베어링(83)보다 부하능력이 우수한 베어링으로 형성할 경우, 스크롤 압축기의 원가, 크기 및 중량이 상승되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0081675호

따라서, 본 발명은, 모터와 선회 스크롤의 사이에서 회전축을 지지하는 베어링의 파손을 방지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 베어링에 따른 원가, 크기 및 중량 상승을 억제할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에 의해 회전되는 회전축; 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤; 상기 선회 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤; 상기 모터를 기준으로 일측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링; 상기 모터를 기준으로 타측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 및 상기 제2 베어링을 기준으로 상기 제1 베어링의 반대측에서 상기 선회 스크롤에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링;을 포함하고, 상기 회전축의 연장 방향 상, 상기 제1 베어링의 중심을 제1 베어링 중심이라 하고, 상기 제2 베어링의 중심을 제2 베어링 중심이라 하고, 상기 제3 베어링의 중심을 제3 베어링 중심이라 하며, 상기 모터의 회전자의 중심을 모터 중심이라 할 때, 상기 제1 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 사전에 결정된 거리로 형성되고, 상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성되고, 상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리가 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성되는 스크롤 압축기를 제공한다.

상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.9배로 형성될 수 있다.

상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.17배 내지 1.22배의 범위에 포함되게 형성될 수 있다.

상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.22배로 형성될 수 있다.

상기 제2 베어링은 상기 제1 베어링과 상기 제3 베어링 중 적어도 하나와 부하능력이 동일하게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에 의해 회전되는 회전축; 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤; 상기 선회 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤; 상기 모터를 기준으로 일측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링; 상기 모터를 기준으로 타측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 및 상기 제2 베어링을 기준으로 상기 제1 베어링의 반대측에서 상기 선회 스크롤에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링;을 포함하고, 상기 회전축의 연장 방향 상, 상기 제1 베어링의 중심을 제1 베어링 중심이라 하고, 상기 제2 베어링의 중심을 제2 베어링 중심이라 하고, 상기 제3 베어링의 중심을 제3 베어링 중심이라 할 때, 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 제2 베어링 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리보다 짧게 형성되는 스크롤 압축기를 제공한다.

상기 제2 베어링 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리는 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리의2.97배 내지3.27배의 범위에 포함되게 형성될 수 있다.

상기 모터의 회전자의 중심을 모터 중심이라 할 때, 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리 보다 짧게 형성될 수 있다.

상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리는 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리의1.60배 내지1.80배의 범위에 포함되게 형성될 수 있다.

상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성될 수 있다.

상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의1.9배로 형성될 수 있다.

상기 제1 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리(D1)가 사전에 결정된 거리로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에 의해 회전되는 회전축; 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤; 상기 선회 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤; 및 상기 모터와 상기 압축실 사이에서 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링;을 포함하고, 상기 회전축은 그 회전축의 축 방향 상 상기 제2 베어링과 중첩된 위치에서 회전되는 편심 부시를 포함하고, 상기 제2 베어링은 상기 편심 부시와 간섭되지 않는 범위 내에서 최대한 상기 압축실에 인접하게 형성되는 스크롤 압축기를 제공한다.

또한, 본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에 의해 회전되는 회전축; 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤; 및 상기 선회 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤;을 포함하고, 상기 케이싱은, 상기 모터가 수용되는 공간과 상기 모터를 제어하는 인버터가 수용되는 공간을 구획하는 제1 격벽; 및 상기 모터가 수용되는 공간과 상기 압축실이 구비되는 공간을 구획하는 제2 격벽;을 포함하고, 상기 제1 격벽에는 상기 회전축의 일단부를 지지하기 위한 제1 베어링이 삽입되는 제1 지지홈이 형성되고, 상기 제2 격벽에는 상기 회전축의 타단부를 지지하기 위한 제2 베어링이 삽입되는 제2 지지홈이 형성되고, 상기 제2 지지홈은 상기 제2 격벽 중 상기 압축실에 대향되는 면으로부터 음각지게 형성되는 스크롤 압축기를 제공한다.

상기 제2 지지홈은 상기 제2 베어링이 그 제2 지지홈으로부터 축방향으로 돌출되지 않는 범위 내에서 최대한 얕게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 모터를 기준으로 일측에서 케이싱에 대하여 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링; 모터를 기준으로 타측에서 케이싱에 대하여 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 및 제2 베어링을 기준으로 제1 베어링의 반대측에서 선회 스크롤에 대하여 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링;을 포함하고, 제1 베어링 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리가 사전에 결정된 거리로 형성되고, 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리가 모터 중심과 제1 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성되고, 제2 베어링 중심과 모터 중심 사이 거리가 제2 베어링 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 모터와 선회 스크롤의 사이에서 회전축을 지지하는 제2 베어링의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 제2 베어링은 제1 베어링과 제3 베어링 중 적어도 하나와 부하능력이 동일하게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 베어링에 따른 원가, 크기 및 중량 상승을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 스크롤 압축기에서 모터 중심과 제1 베어링 중심 사이 거리 및 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리에 따라 제1 베어링 및 제3 베어링에 인가되는 부하를 도시한 도표,
도 3은 도 1의 스크롤 압축기에서 제2 베어링 중심과 모터 중심 사이 거리 및 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리에 따라 제2 베어링에 인가되는 부하를 도시한 도표이다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 스크롤 압축기에서 모터 중심과 제1 베어링 중심 사이 거리 및 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리에 따라 제1 베어링 및 제3 베어링에 인가되는 부하를 도시한 도표이고, 도 3은 도 1의 스크롤 압축기에서 제2 베어링 중심과 모터 중심 사이 거리 및 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리에 따라 제2 베어링에 인가되는 부하를 도시한 도표이다.

첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기는, 케이싱(1), 상기 케이싱(1)의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터(2), 상기 모터(2)에 의해 회전되는 회전축(3), 상기 회전축(3)에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 압축기구(4)를 포함할 수 있다.

상기 케이싱(1)은, 상기 모터(2)를 수용하는 제1 하우징(11), 상기 모터(2)를 제어하는 인버터(5)를 수용하는 제2 하우징(12) 및 상기 압축기구(4)를 수용하는 제3 하우징(13)을 포함할 수 있다.

상기 제1 하우징(11)은, 환형벽(111), 상기 환형벽(111)의 일단부를 복개하는 제1 격벽(112) 및 상기 환형벽(111)의 타단부를 복개하는 제2 격벽(113)을 포함하고, 상기 환형벽(111), 상기 제1 격벽(112) 및 상기 제2 격벽(113)이 상기 모터(2)가 수용되는 모터 수용공간을 형성할 수 있다.

상기 제2 하우징(12)은 상기 제1 격벽(112) 측에 결합되어 상기 인버터(5)가 수용되는 인버터 수용공간을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제1 격벽(112)은 상기 모터 수용공간과 상기 인버터 수용공간을 구획하고, 상기 제1 격벽(112)의 일측에는 상기 인버터(5)와 상기 모터(2)를 연결하는 커넥터(6)가 관통하는 커넥터 홀(1121)이 형성될 수 있다.

상기 제3 하우징(13)은 상기 제2 격벽(113) 측에 결합되어 상기 압축기구(4)가 수용되는 압축공간을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제2 격벽(113)은 상기 모터 수용공간과 상기 압축공간을 구획하고, 상기 압축기구(4)를 지지하는 메인 프레임 역할을 수행하며, 그 제2 격벽(113)의 중심 측에는 상기 모터(2)와 상기 압축기구(4)를 연동시키는 상기 회전축(3)이 관통하는 축수공(1131)이 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우, 상기 압축기구(4)의 후술할 고정 스크롤(41)이 상기 제2 격벽(113)에 체결되고, 상기 제3 하우징(13)이 그 고정 스크롤(41)에 체결될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제3 하우징(13)이 상기 압축기구(4)를 수용하며 상기 제2 격벽(113)에 체결될 수도 있다.

상기 모터(2)는 상기 제1 하우징(11)에 고정되는 고정자(21) 및 상기 고정자(21)의 내부에서 상기 고정자(21)와의 상호 작용으로 회전되는 회전자(22)를 포함할 수 있다.

상기 회전축(3)은 상기 회전자(22)의 중심부를 관통하여, 그 회전축(3)의 일단부(31)가 상기 회전자(22)를 기준으로 상기 제1 격벽(112) 측으로 돌출되고, 그 회전축(3)의 타단부(32)가 상기 회전자(22)를 기준으로 상기 제2 격벽(113) 측으로 돌출될 수 있다.

상기 회전축(3)의 일단부(31)는 상기 제1 격벽(112)의 중심 측에 구비되는 제1 베어링(71)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

여기서, 상기 제1 격벽(112)의 중심 측에는 상기 제1 베어링(71) 및 상기 회전축(3)의 일단부(31)가 삽입되는 제1 지지홈(1122)이 형성되고, 상기 제1 베어링(71)은 상기 제1 지지홈(1122)과 상기 회전축(3)의 일단부(31) 사이에 개재될 수 있다.

상기 회전축(3)의 타단부(32)는 상기 제2 격벽(113)의 축수공(1131)을 관통하여 상기 압축기구(4)에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 회전축(3)의 타단부(32)를 상기 제2 격벽(113)에 지지되는 제1 부위(321)와 상기 압축기구(4)와 연결되는 제2 부위(편심 부시)(322)로 구분하면, 상기 제1 부위(321)는 상기 제2 격벽(113)의 축수공(1131)에 구비되는 제2 베어링(72)에 회전 가능하게 지지되고, 상기 제2 부위(편심 부시)(322)는 상기 압축기구(4)에 구비되는 제3 베어링(73)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

여기서, 상기 제2 격벽(113)의 축수공(1131)에는 상기 제2 베어링(72)과 상기 회전축(3)의 타단부(32) 중 제1 부위(321)가 삽입되는 제2 지지홈(1132)이 형성되고, 상기 제2 베어링(72)은 상기 제2 지지홈(1132)과 상기 회전축(3)의 타단부(32) 중 제1 부위(321) 사이에 개재될 수 있다.

그리고, 상기 압축기구(4)의 후술할 선회 스크롤(42)에는 상기 제3 베어링(73)과 상기 회전축(3)의 타단부(32) 중 제2 부위(편심 부시)(322)가 삽입되는 보스부(423)가 형성되고, 상기 제3 베어링(73)은 상기 보스부(423)와 상기 회전축(3)의 타단부(32) 중 제2 부위(편심 부시)(322) 사이에 개재될 수 있다.

상기 압축기구(4)는, 상기 제2 격벽(113)을 기준으로 상기 모터(2)의 반대측에서 상기 제2 격벽(113)에 고정 결합되는 고정 스크롤(41) 및 상기 제2 격벽(113)과 상기 고정 스크롤(41) 사이에 구비되고 상기 고정 스크롤(41)에 치합되어 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하며 상기 회전축(3)에 의해 선회운동되는 선회 스크롤(42)을 포함할 수 있다.

상기 고정 스크롤(41)은 원판형의 고정 경판부(411) 및 상기 고정 경판부(411)의 압축면으로부터 돌출되어 상기 선회 스크롤(42)의 후술할 선회 랩(422)과 치합되는 고정 랩(412)을 포함할 수 있다.

상기 고정 경판부(411)의 중심 측에는 그 고정 경판부(411)를 관통하여 상기 압축실에서 압축된 냉매를 토출하는 토출포트(413)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 토출포트(413)는 상기 고정 스크롤(41)과 상기 제3 하우징(13) 사이에 형성되는 토출공간과 연통될 수 있다.

상기 선회 스크롤(42)은 원판형의 선회 경판부(421) 및 상기 선회 경판부(421)의 압축면으로부터 돌출되어 상기 고정 랩(412)과 치합되고 상기 압축실을 형성하는 선회 랩(422)을 포함할 수 있다.

상기 선회 경판부(421)에는 상기 선회 랩(422)의 반대측으로 돌출되어 상기 회전축(3)이 삽입되는 상기 보스부(423)가 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따른 본 실시예의 스크롤 압축기는, 상기 모터(2)에 전원이 인가되면 상기 회전축(3)이 상기 회전자(22)와 함께 회전을 하면서 상기 선회 스크롤(42)에 회전력을 전달할 수 있다. 그러면, 상기 선회 스크롤(42)은 상기 회전축(3)의 제2 부위(편심 부시)(322)에 의해 선회운동을 하게 되어, 상기 압축실은 중심 측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소될 수 있다. 그러면, 냉매는 상기 제1 하우징(11)의 환형벽(111)에 형성되는 냉매 유입구(미도시)를 통해 상기 모터 수용공간으로 유입될 수 있다. 그리면, 상기 모터 수용공간의 냉매는 상기 제1 하우징(11)의 제2 격벽(113)에 형성되는 냉매 통과공(미도시)을 통해 상기 압축실로 흡입될 수 있다. 그리면, 상기 압축실로 흡입된 냉매는 상기 압축실의 이동경로를 따라 중심측으로 이동되면서 압축되어 상기 토출포트(413)를 통해 상기 토출공간으로 토출될 수 있다. 상기 토출공간으로 토출된 냉매는 상기 제3 하우징(13)에 형성되는 냉매 토출구를 통해 상기 스크롤 압축기의 외부로 배출되는 일련의 과정이 반복된다.

이 과정에서, 상기 회전축(3)은 상기 제1 베어링(71), 상기 제2 베어링(72) 및 상기 제3 베어링(73)에 의해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하가 상기 제1 베어링(71)에 인가되는 부하 및 상기 제3 베어링(73)에 인가되는 부하보다 월등히 크고, 이에 따라 상기 제2 베어링(72)이 쉽게 손상될 수 있다.

이러한 상기 제2 베어링(72)의 손상을 방지하도록, 상기 제2 베어링(72)을 상기 제1 베어링(71) 및 상기 제3 베어링(73)보다 부하능력이 큰 베어링으로 형성할 수도 있으나, 이 경우 상기 제2 베어링(72)의 원가, 크기 및 중량이 증가되고, 결국 스크롤 압축기 전체적인 원가, 크기 및 중량 증가가 야기될 수 있다.

이를 고려하여, 본 실시예의 경우, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 경감시켜 그 제2 베어링(72)의 손상을 방지하도록, 상기 제2 베어링(72)이 사전에 결정된 위치에 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하는 상기 회전축(3)이 그 제2 베어링(72)에 가하는 하중으로서, 상기 회전축(3)에 가해지 회전력, 상기 압축기구(4)가 냉매를 압축하는 과정에서 상기 회전축(3)에 가해지는 반력 및 상기 회전력의 작용점, 상기 반력의 작용점, 상기 회전축(3)의 지지점 사이 위치 관계와 밀접한 관련이 있다.

이에 따라, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 경감시키기 위해서는, 상기 회전력 및 상기 반력을 감소시키거나, 상기 회전력의 작용점, 상기 반력의 작용점, 상기 회전축(3)의 지지점 사이 위치 관계를 조절해야 한다.

하지만, 상기 회전력 및 상기 반력을 감소시킬 경우 압축 성능이 저하되므로 바람직하지 않고, 이를 고려하여 본 실시예의 경우 상기 회전력의 작용점, 상기 반력의 작용점, 상기 회전축(3)의 지지점 사이 위치 관계를 조절하여 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 경감시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 회전축(3)의 연장 방향 상(도 1 상 좌우방향 상), 상기 제1 베어링(71)의 중심을 제1 베어링 중심(CB1)이라 하고, 상기 제2 베어링(72)의 중심을 제2 베어링 중심(CB2)이라 하고, 상기 제3 베어링(73)의 중심을 제3 베어링 중심(CB3)이라 하며, 상기 모터(2)의 회전자(22)의 중심을 모터 중심(CM)이라 할 때, 상기 모터 중심(CM)은 상기 회전력의 작용점이고, 상기 제3 베어링 중심(CB3)은 상기 반력의 작용점이고, 상기 제1 베어링 중심(CB1), 상기 제2 베어링 중심(CB2)이 상기 회전축(3)의 지지점이 될 수 있다.

여기서, 상기 제1 베어링 중심(CB1)과 상기 제3 베어링 중심(CB3)은, 스크롤 압축기의 길이(도 1 상 좌우방향 길이)가 사전에 결정된 값보다 증가되지 않도록, 상기 제1 베어링 중심(CB1)과 상기 제3 베어링 중심(CB3) 사이 거리(이하, 제1 거리)(D1)가 사전에 결정된 거리로 형성될 수 있다. 여기서, 거리는 상기 회전축(3)의 연장방향(도 1 상 좌우방향)을 따라 측정되는 거리이다.

그리고, 상기 모터 중심(CM)은, 상기 모터(2)가 제한된 상기 모터 수용공간 내에서 그 모터(2)의 성능을 최대로 확보하도록, 상기 모터 중심(CM)과 상기 제3 베어링 중심(CB3) 사이 거리(이하, 제1-2 거리)(D12)가 상기 모터 중심(CM)과 상기 제1 베어링 중심(CB1) 사이 거리(이하, 제1-1 거리)(D11)보다 길게 형성될 수 있다. 즉, 상기 모터(2)는 상기 제1 격벽(112) 및 상기 제2 격벽(113)과 간섭되지 않도록 형성되어야 하고, 이러한 제약을 충족하면서 상기 모터(2)의 성능(크기)를 최대로 확보하기 위해서는 상기 모터 중심(CM)이 상기 제1 격벽(112)과 상기 제2 격벽(113) 사이 중간 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 이 경우 상기 제1-2 거리(D12)가 상기 제1-1 거리(D11)보다 길게 형성될 수 있다.

한편, 상기 모터 중심(CM)은 상기 회전력의 작용점으로서, 상기 모터 중심(CM)이 상기 회전축(3)의 연장방향 상 어느 위치에 배치되느냐에 따라 상기 제1 베어링(71) 및 상기 제3 베어링(73)에 인가되는 부하가 변동되는데, 실험결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 베어링(71)과 상기 제3 베어링(73)에 인가되는 부하의 합(L1 + L3)이 최소가 되도록 상기 모터 중심(CM)은 상기 제1-2 거리(D12)가 상기 제1-1 거리(D11)의 1.9배가 되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 제2 베어링 중심(CB2)은, 상기 제1 베어링(71), 상기 제3 베어링(73) 및 상기 모터 중심(CM)이 전술한 바와 같이 형성된 상태에서 그 제2 베어링(72)에 인가되는 하중이 감소되도록, 상기 제2 베어링 중심(CB2)과 상기 모터 중심(CM) 사이 거리(이하, 제1-2-1 거리)(D121)가 상기 제2 베어링 중심(CB2)과 상기 제3 베어링 중심(CB3) 사이 거리(이하, 제1-2-2 거리)(D122)보다 길게 형성될 수 있다.

즉, 상기 제2 베어링 중심(CB2)은 상기 회전력에 의한 부하(이하, 제1 부하)와 상기 반력에 의한 부하(이하, 제2 부하)가 동시에 인가되는 부위로서, 상기 제1 부하는 상기 회전력의 세기와 상기 제1-2-1 거리(D121)에 비례하고, 상기 제2 부하는 상기 반력의 세기와 상기 제1-2-2 거리(D122)에 비례할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 베어링 중심(CB2)이 상기 제1 베어링(71) 측으로 인접할수록 상기 제1-2-1 거리(D121)가 감소되어 상기 제1 부하는 감소되나, 상기 제1-2-2 거리(D122)가 증가되어 상기 제2 부하는 증가될 수 있다. 반면, 상기 제2 베어링 중심(CB2)이 상기 제3 베어링(73) 측으로 인접할수록 상기 제1-2-2 거리(D122)가 감소되어 상기 제2 부하는 감소되나, 상기 제1-2-1 거리(D121)가 증가되어 상기 제1 부하는 증가될 수 있다. 그런데, 상기 회전력보다 상기 반력이 더욱 강하기 때문에, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 총 부하는 상기 제1-2-1 거리(D121)보다 상기 제1-2-2 거리(D122)에 더욱 크게 영향을 받고, 따라서 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2-2 거리(D122)보다 길게 형성되는 것이 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 총 부하를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2 거리(D12)에서 차지하는 비율이 사전에 결정된 범위를 벗어날 경우(제1-2-1 거리(D121)가 제1-2-2 거리(D122)보다 지나치게 길어질 경우)에는 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 총 부하가 오히려 증가됨을 확인하였다. 즉, 실험결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 총 부하(L2)는, 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2 거리(D12)에서 차지하는 비율이 0.62(=1.17/1.9) 이하에서는 점진적으로 감소되다가, 0.62에서 계단식으로 감소되고, 0.62 초과 0.64(=1.22/1.9) 이하에서는 점진적으로 감소되다가, 0.64를 초과해서는 다시 증가됨을 확인하였다. 이에 따라, 상기 제2 베어링 중심(CB2)은, 그 제2 베어링(72)에 인가되는 총 부하(L2)가 현저히 감소되도록 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2 거리(D12)에서 차지하는 비율이 0.62 내지 0.64의 범위에 포함되게 형성되는 것이 바람직하고, 그 제2 베어링(72)에 인가되는 총 부하(L2)가 최소가 되도록 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2 거리(D12)에서 차지하는 비율이 0.64가 되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 제2 베어링 중심(CB2)은, 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-1 거리(D11)의 1.17배 내지 1.22배의 범위에 포함되게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-1 거리(D11)의 1.22배가 되도록 형성되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

여기서, 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 상기 제1 거리(D1)가 사전에 결정된 거리로 형성되고, 상기 제1-2 거리(D12)가 상기 제1-1 거리(D11)보다 길게 형성되고, 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2-2 거리(D122)보다 길게 형성됨에 따라, 사전에 결정된 스크롤 압축기의 전체 길이 내에서 상기 모터(2)의 성능을 최대로 확보하고, 상기 제1 베어링(71)과 상기 제3 베어링(73)에 인가되는 부하를 최소화하되, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 감소시켜 그 제2 베어링(72)의 파손을 방지할 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 베어링(72)을 종래와 동등 수준의 부하능력을 갖는 베어링으로 사용할 경우 그 제2 베어링(72) 및 스크롤 압축기 전체적으로 내구 신뢰성이 향상될 수 있다.

한편, 상기 제2 베어링(72)을 종래 대비 부하능력이 작은 베어링으로 교체 가능할 수 있다. 즉, 상기 제2 베어링(72)은 제1 베어링(71)과 제3 베어링(73) 중 적어도 하나와 부하능력이 동일하게 형성될 수 있다. 이에 의하여, 베어링에 따른 원가, 크기 및 중량 상승을 억제할 수 있다. 다만, 안전성을 고려하여, 상기 제2 베어링(72)은 종래 대비 부하능력이 작더라도 제1 베어링(71) 및 제3 베어링(73)보다 부하능력이 크게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 전술한 실시예의 경우 상기 제1 거리(D1)가 사전에 결정된 거리로 형성되고 상기 제1-2 거리(D12)가 상기 제1-1 거리(D11)보다 길게 형성된 상태를 전제로 상기 제1-2-1 거리(D121)가 상기 제1-2-2 거리(D122)보다 길게 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 제1-2-2 거리(D122)가 상기 제1-1거리(D11)와 상기 제1-2-1 거리(D121)의 합보다 짧게 형성되는 것만으로도 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 감소시킬 수 있다. 다만, 이 경우, 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 더욱 감소시키기 위해, 상기 제1-1 거리(D11)와 상기 제1-2-1 거리(D121)의 합은 상기 제1-2-2 거리(D122)의 2.97배(=(1+1.17)/(1.9-1.17)) 내지 3.27배(=(1+1.22)/(1.9-1.22))의 범위에 포함되게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또는, 상기 제1-2-2 거리(D122)가 상기 제1-2-1 거리(D121) 보다 짧게 형성)되는 것만으로도 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 감소시킬 수 있다. 다만, 이 경우, 상기 제1-2-1 거리(D121)는 상기 제1-2-2 거리(D122)의 1.60배(=1.17/(1.9-1.17)) 내지 1.80배(=1.22/(1.19-1.22))의 범위에 포함되게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또는, 상기 제1 베어링(71), 상기 제2 베어링(72) 및 상기 제3 베어링(73) 사이 거리 관계를 고려하지 않더라도, 상기 제2 베어링(72)이 상기 압축실에 인접하게 형성되는 것만으로도 상기 제2 베어링(72)에 인가되는 부하를 감소시킬 수 있다. 다만, 이 경우, 상기 회전축(3)의 축 방향 상 상기 제2 베어링(72)과 중첩된 위치에서 회전되는 상기 제2 부위(편심 부시)(322)가 상기 제2 베어링(72)과 간섭될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상기 제2 베어링(72)은 상기 제2 부위(편심 부시)(322)와 간섭되지 않는 범위 내에서 최대한 상기 압축실에 인접하게 형성될 필요가 있다. 이를 위해, 상기 제2 지지홈(1132)은 상기 제2 격벽(113) 중 상기 압축실 측에 대향되는 면으로부터 음각지게 형성되되, 상기 제2 베어링(72)이 그 제2 지지홈(1132)으로부터 상기 제2 부위(편심 부시)(322) 측으로(축방향으로) 돌출되지 않는 범위 내에서 최대한 얕게 형성될 수 있다.

1: 케이싱
2: 모터
3: 회전축
4: 압축기구
41: 고정 스크롤
42: 선회 스크롤
71: 제1 베어링
72: 제2 베어링
73: 제3 베어링
D11: 모터 중심과 제1 베어링 중심 사이 거리, 제1-1 거리
D12: 모터 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리, 제1-2 거리
D121: 제2 베어링 중심과 모터 중심 사이 거리, 제1-2-1 거리
D122: 제2 베어링 중심과 제3 베어링 중심 사이 거리, 제1-2-2 거리
CB1: 제1 베어링 중심
CB2: 제2 베어링 중심
CB3: 제3 베어링 중심
CM: 모터 중심

Claims

케이싱;
상기 케이싱의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터;
상기 모터에 의해 회전되는 회전축;
상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤;
상기 선회 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤;
상기 모터를 기준으로 일측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링;
상기 모터를 기준으로 타측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 및
상기 제2 베어링을 기준으로 상기 제1 베어링의 반대측에서 상기 선회 스크롤에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링;을 포함하고,
상기 회전축의 연장 방향 상, 상기 제1 베어링의 중심을 제1 베어링 중심이라 하고, 상기 제2 베어링의 중심을 제2 베어링 중심이라 하고, 상기 제3 베어링의 중심을 제3 베어링 중심이라 하며, 상기 모터의 회전자의 중심을 모터 중심이라 할 때,
상기 제1 베어링과 상기 제3 베어링에 인가되는 부하의 합이 최소가 되도록 상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.9배로 형성되고,
상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리가 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성되는 스크롤 압축기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.17배 내지 1.22배의 범위에 포함되게 형성되는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,
상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.22배로 형성되는 스크롤 압축기.
제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 베어링은 상기 제1 베어링과 상기 제3 베어링 중 적어도 하나와 부하능력이 동일하게 형성되는 스크롤 압축기.
케이싱;
상기 케이싱의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터;
상기 모터에 의해 회전되는 회전축;
상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회 스크롤;
상기 선회 스크롤과 함께 압축실을 형성하는 고정 스크롤;
상기 모터를 기준으로 일측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제1 베어링;
상기 모터를 기준으로 타측에서 상기 케이싱에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링; 및
상기 제2 베어링을 기준으로 상기 제1 베어링의 반대측에서 상기 선회 스크롤에 대하여 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 제3 베어링;을 포함하고,
상기 회전축의 연장 방향 상, 상기 제1 베어링의 중심을 제1 베어링 중심이라 하고, 상기 제2 베어링의 중심을 제2 베어링 중심이라 하고, 상기 제3 베어링의 중심을 제3 베어링 중심이라 할 때, 상기 제2 베어링에 인가되는 부하를 더욱 감소시키기 위해 상기 제2 베어링 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리는 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리의 2.97배 내지 3.27배의 범위에 포함되게 형성되는 스크롤 압축기.
삭제
제6항에 있어서,
상기 모터의 회전자의 중심을 모터 중심이라 할 때, 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리보다 짧게 형성되는 스크롤 압축기.
제8항에 있어서,
상기 제2 베어링 중심과 상기 모터 중심 사이 거리는 상기 제2 베어링 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리의 1.60배 내지 1.80배의 범위에 포함되게 형성되는 스크롤 압축기.
제8항에 있어서,
상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리가 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리보다 길게 형성되는 스크롤 압축기.
제10항에 있어서,
상기 모터 중심과 상기 제3 베어링 중심 사이 거리는 상기 모터 중심과 상기 제1 베어링 중심 사이 거리의 1.9배로 형성되는 스크롤 압축기.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 회전축은 상기 회전축의 축 방향 상 상기 제2 베어링과 중첩된 위치에서 회전되는 편심 부시를 포함하고,
상기 제2 베어링은 상기 압축실에 인접하되 상기 편심 부시와 간섭되지 않게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 케이싱은,
상기 모터가 수용되는 공간과 상기 모터를 제어하는 인버터가 수용되는 공간을 구획하는 제1 격벽; 및
상기 모터가 수용되는 공간과 상기 압축실이 구비되는 공간을 구획하는 제2 격벽;을 포함하고,
상기 제1 격벽에는 상기 회전축의 일단부를 지지하기 위한 제1 베어링이 삽입되는 제1 지지홈이 형성되고,
상기 제2 격벽에는 상기 회전축의 타단부를 지지하기 위한 제2 베어링이 삽입되는 제2 지지홈이 형성되고,
상기 제2 지지홈은 상기 제2 격벽 중 상기 압축실에 대향되는 면으로부터 음각지게 형성되는 스크롤 압축기.
제13항에 있어서,
상기 제2 지지홈은 상기 제2 베어링이 상기 제2 지지홈으로부터 축방향으로 돌출되지 않게 형성되는 스크롤 압축기.
삭제