KR20050005812A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 압축기를 개시한다. 본 발명은 모터실내에 위치한 모터에 의해 회전하는 구동축의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 전동압축기로서, 상기 모터실에는 외부 공기의 유입구와 유출구가 적어도 하나 이상 형성되고, 공기의 유입 및 유출을 촉진하기 위해 상기 구동축에 장착되어 회전하는 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기를 제공한다.

Description

전동식 압축기{Electromotive compressor}

본 발명은 전동식 압축기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 공기에 의한 냉각방식을 가지는 전동식 압축기에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 공기조화 장치는 유로상을 흐르는 냉매를 압축기에서 압축시키고, 압축된 냉매를 응축기에서 응축시킨 다음 팽창밸브로 보내게 된다. 팽창밸브는 응축된 냉매를 저온, 저압의 습증기 형태로 만들어 증발기로 보내고, 증발기는 이 저온의 냉매를 외부공기와 열교환시켜 외부공기열을 흡열하고, 다시 압축기로 보내어 순환시키게 된다.

이렇게 자동차용 공기조화 장치에서 냉매를 압축하는 데 사용되는 압축기는 증발기 내에서 기화된 열교환 매체를 흡입하는 작용과, 흡입된 열교환 매체를 압축하는 작용과, 압축된 열교환 매체를 펌핑하는 작용을 하여 연속적으로 냉매가 순환될 수 있도록 한다. 이러한 압축기는 구동방식에 따라 사판식(swash plate type), 스크롤식(scroll type), 로터리식(rotary type), 그리고 와블 플레이트식(wobble plate type)등 여러 종류의 것이 있다.

이중 가장 많이 사용되는 사판식 압축기는 복수개의 피스톤이 삽입 설치되는 복수개의 보어를 구비한 실린더를 전방 및 후방 하우징으로 고정시키고, 실린더의 중심부에는 회전하는 구동축이 설치된다. 그리고, 피스톤이 요입된 내부에는 구동축과 결합되는 사판이 삽입됨으로써, 사판의 회전에 따라 복수개의 피스톤이 실린더의 길이 방향으로 순차적으로 왕복운동될 수 있도록 되어 있다. 또한 피스톤에 의한 압축이 일측에서 이루어지는 경우를 편두 사판식 압축기라 하고, 양측에서 이루어지는 경우를 양두 사판식 압축기라 한다. 양두 사판식 압축기의 경우에는 후방 하우징의 내측면에 냉매가 밸브장치를 거쳐 실린더 내로 유입되도록 하는 저압실과 피스톤에 의해 냉매가 압축되는 고압실이 형성되어 있으며 피스톤은 양두 피스톤으로 전방과 후방 하우징의 고압실로 번갈아 가며 냉매를 압축하고, 전방 하우징의 고압실로 압축된 냉매는 실린더의 보어 사이에 관통 형성된 연통로를 통해 후방 하우징으로 토출되고, 여기서 다시 압축기 외부에 설치되어 있는 매니폴드의 토출실로 토출되게 된다.

한편, 전방 하우징과 후방 하우징의 각 내측면과 실린더의 외측 양단부 사이에는 유로 상의 냉매를 실린더 내부로 유입되게 하고 유입된 냉매가 피스톤에 의해 압축될 때 실린더 외부로 배출되도록 냉매의 흐름을 제어하는 밸브장치가 설치된다. 이들 밸브장치의 개폐에 의해 냉매는 실린더 내로 유입되어 피스톤에 의해 압축되고, 압축된 냉매는 밸브장치에 의해 압축기 밖으로 토출된다.

이러한 압축기는 동력원으로 엔진의 동력을 직접 이용하여 구동축을 회전시키는 방식과 모터를 사용하여 구동축을 회전시키는 방식이 있다. 모터를 사용하여 구동축을 회전시키는 방식은 종래에 스크롤 압축기나 편두 사판식 압축기에서 이용되었다. 동력원으로 모터를 사용하는 전동 압축기의 경우에 압축기는 모터를 포함하는 모터부와 냉매를 압축하는 압축부로 이루어지는데, 모터부의 모터가 고속의 회전을 하는데 따르는 발열 현상이 발생하며, 전동 압축기의 경우에는 이러한 고온의 모터부를 냉각하는 것이 중요한 과제이다.

종래에는 흡입 냉매를 모터부로 유도하거나 사판실과 모터실을 연통하여 냉각하는 방식을 이용하였다. 일본 특허공개공보 특개평9-34729호에는 흡입 냉매로 하여금 모터실을 통과하여 모터를 냉각시킨 후 압축 작용을 받도록 하는 스크롤 식 압축기가 개재되어 있다. 이러한 냉각 방식은 흡입한 냉매가 모터부를 경유하여 유입되므로 저압측의 냉매의 온도와 압력의 상승이 일어나게 되어 압축기의 성능이 저하된다. 편두 피스톤을 채용한 사판식 압축기에 적용되는 방식으로는 흡입 냉매를 모터부로 유도하여 냉각하고 압축기의 저압측을 통해 재압축하는 방식과, 다단 압축 방식을 이용하여 제 1 피스톤에서 압축된 냉매를 모터부로 유도하여 냉각하고 다시 제 2 피스톤에서 재압축하여 토출하는 방식들을 사용하였다. 상기한 방식은 일본 공개 특허공보 특개2001-200785호, 특개2001-221151호 등에 개시되어 있다. 또한 일본 특허공보 특개2001-304127호에는 구동축내에 냉매통로를 설치하여 흡입냉매의 일부가 스테이터와 로터의 간극을 통과하여 압축기구로 유도하고 나머지는 직접 압축기구로 유도하여 모터부를 냉각하는 방식을 채용하였다. 전술한 바와 같이 모터부의 발열에 의한 성능 저하를 방지하고자 모터 냉각방법으로 흡입냉매를 이용하는 경우, 압축기로 유도되기 전에 냉매의 온도가 상승하게 되어 결과적으로 압축효율이 저하되고 압축기의 일이 증가되어 성능계수가 저하된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 압축효율이 개선된 전동식 압축기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 성능계수가 향상된 전동식 압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 1 실시예의 단면도,

도 2는 본 발명의 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 2 실시예의 단면도,

도 3은 본 발명의 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 3 실시예의 단면도,

도 4는 본 발명의 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 4 실시예의 단면도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명.>

110; 모터실 120; 압축실

111; 구동축 112; 모터

113; 유입구 114; 유출구

115,215,315,316; 팬

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전동식 압축기는 모터실 내에 위치한 모터에 의해 회전하는 구동축의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 전동식 압축기로서, 상기 모터실에는 외부 공기의 유입구와 유출구가 적어도 하나 이상 형성되고, 공기의 유입 및 유출을 촉진하기 위해 상기 구동축에 장착되어회전하는 팬을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 팬은 모터실 내에 설치거나, 모터실 외부로 연장된 구동축에 설치될 수 있으며, 모터실 내와 모터실 외부로 연장된 구동축의 양쪽에 설치될 수 도 있다.

상기 팬은 모터실 내에서 모터의 전방 및 후방에 각각 적어도 한 개씩 구동축의 양쪽에 설치되어 있을 수 있다.

본 발명의 상기 유입구가 모터실의 후면에 형성되고, 상기 유출구는 모터실의 측면에 형성되거나, 상기 유출구가 모터실의 후면에 형성되고, 상기 유입구는 모터실의 측면에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 다른 측면의 전동식 압축기는, 하우징, 상기 하우징 내에 설치되며 구동축과 일체로 회전하는 사판, 및 상기 사판과 결합되어 왕복 운동함으로써 냉매를 압축하는 다수의 피스톤으로 이루어진 압축실과, 상기 압축실의 일측에 설치되며 상기 구동축을 회전시키기 위한 모터를 내부에 수용하는 모터실로 이루어진 전동식 압축기로서, 상기 모터실에는 외부 공기의 유입구와 유출구가 적어도 하나 이상 형성되고, 공기의 유입 및 유출을 촉진하기 위해 상기 구동축에 장착되어 회전하는 팬을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 1 실시예의 단면도를 도시하였다. 이하 도면에 표시된 화살표는 공기의 유동 방향을 나타내고 도면의 좌측을 후방이라 하고 도면의 우측을 전방이라 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)는 모터실(110)과 압축실(120)로 이루어져 있다. 상기 압축실(120)은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 사판식 압축기를 예로 하여 설명하면 다음과 같다. 모터실(110)과 압축실(120)의 중앙에는 구동축(111)이 회전 가능하게 설치되며, 상기 구동축(111)에는 상기 구동축(111)과 일체로서 회전될 수 있는 사판(121)이 설치된다. 또한, 상기 사판(121)의 경사에 의해 상기 사판(121)이 회전함에 따라 왕복운동하는 복수개의 피스톤(122)이 설치된다. 피스톤(122)은 편두 피스톤이거나 양두 피스톤일 수 있다. 하우징(123)의 내측에는 압축전의 저압 냉매와 압축후의 고압 냉매가 머무는 공간이 구획되며, 상기 구동축(111)이 장착되는 장착홀과 상기 피스톤(122)이 슬라이딩 가능하게 설치되는 복수의 보어와 냉매의 유로를 가지는 실린더(미도시)가 설치된다. 하우징(123)과 실린더(미도시) 사이에는 냉매의 유동을 제어하는 밸브(124)가 설치된다. 또한 하우징(123)에는 냉매가 유입되는 유입구(123a)와 냉매가 토출되는 토출구(124b)가 마련된다. 전술한 바와 같이 사판식 압축기를 압축실(120)을 설명하였으나, 본 발명의 전동식 압축기의 압축실(120)은 이에 한정되는 것이 아니고 다양한 방식의 압축실(120)이 가능하다.

상기 구동축(111)은 모터실(110)내에 위치한 모터(112)에 의해 회전력을 공급받는다. 이러한 모터(112)는 스테이터(112a)와 로터(112b)로 이루어진다. 상기 모터실(110)의 후면에는 외부 공기를 상기 모터실(110)내로 유입시키는 유입구(113)가 적어도 하나 이상 설치된다. 또한 상기 모터실의 측면에는 상기 유입구(113)을 통해 모터실(110)내로 유입되어 모터(112)를 냉각시킨 공기는 유출시키는 유출구(114)가 적어도 하나 이상 설치된다. 또한 상기 모터실(110) 내에는 공기의 유입 및 유출을 촉진하기 위한 팬(115)이 상기 구동축(111)과 일체로 회전하도록 설치된다. 이때 상기 팬(115)은 공기를 후방에서 전방으로 당기는 역할을 한다. 상기와 같이 구성된 전동식 압축기(100)는 외부 공기는 유입하고 유출하여 모터를 냉각함으로써 압축기의 효율과 성능계수의 저하를 방지한다.

도 2에는 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 2 실시예의 단면도를 도시하였다.

도면에서 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.

도면을 참조하면, 전동식 압축기는(200)는 전술한 실시예와는 달리 팬(215)이 모터실(110)의 외부로 연장된 구동축(111)에 장착된다. 이때 상기 팬(215)은 공기를 후방에서 전방으로 당기는 역할을 한다. 이 경우의 작동 원리는 전술한 실시예의 경우와 같다.

도 3에는 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 3 실시예의 단면도를 도시하였다.

도면을 참조하면, 전동식 압축기(300)는 모터실(110)의 내부와 모터실(110) 외부로 연장된 구동축(111)의 양쪽에 팬(315, 316)이 장착된다. 이때 양 팬은(315,316)은 공기를 후방에서 전방으로 당기는 역할을 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 전동식 압축기의 제 4 실시예의 단면도를 도시하였다.

도면을 참조하면, 전동식 압축기(300)는 모터실(110)의 내부에서 모터(112)의 전방 및 후방에 각각 구동축(111)에 결합된 팬(315, 316)이 장착된다. 이때 양 팬은(315,316)은 공기를 후방에서 전방으로 당기는 역할을 한다. 본 실시예에서는 모터(112)의 전방 및 후방에 각각 구동축(111)에 결합된 팬(315, 316)이 한 개씩 설치되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 모터(112)의 전방 및 후방에 각각 구동축(111)에 결합된 팬(315, 316)이 적어도 한 개일 수 있다.

이상 네 가지 실시예에서는 전동식 압축기(400)에서 공기의 유출구(414)가 상기 모터실(110)의 측면에 형성되고, 유입구(413)는 모터실(110)의 후면에 형성되며, 팬(415)은 공기를 후방에서 전방으로 당기는 역할을 하도록 되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 전동식 압축기(400)에서 공기의 유출구(414)가 상기 모터실(110)의 후면에 형성되고, 유입구(413)는 모터실(110)의 측면에 형성되며, 팬(415)은 공기를 전방에서 후방으로 미는 역할을 하도록 되어 있을 수도 있다.

또한, 이상 네 가지 실시예에서는 편두 피스톤을 적용한 압축실을 갖는 전동식 압축기에 한정하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 양두 피스톤을 적용한 압축실을 갖는 전동식 압축기에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 전동 사판식 압축기는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 외기를 모터의 냉각수단으로 이용하므로 냉매를 냉각수단으로 이용하는 경우와는 달리 냉매의 온도를 상승시키지 않으므로 압축효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 모터의 냉각수단으로 냉매 대신 외기를 이용함으로써 냉매의 온도가 상승되지 않아 압축효율이 향상되고, 그에 따라 압축기의 성능계수가 향상될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 모터실 내에 위치한 모터에 의해 회전하는 구동축의 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 전동식 압축기에 있어서,

   상기 모터실에는 외부 공기의 유입구와 유출구가 적어도 하나 이상 형성되고, 공기의 유입 및 유출을 촉진하기 위해 상기 구동축에 장착되어 회전하는 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 팬은 모터실 내에 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 팬은 모터실 외부로 연장된 구동축에 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 팬은 모터실 내와 모터실 외부로 연장된 구동축의 양쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 팬은 모터실 내에서 모터의 전방 및 후방에 각각 적어도 한 개씩 구동축의 양쪽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 유출구는 모터실의 후면에 형성되고, 상기 유입구는 모터실의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 하우징, 상기 하우징 내에 설치되며 구동축과 일체로 회전하는 사판, 및 상기 사판과 결합되어 왕복 운동함으로써 냉매를 압축하는 다수의 피스톤으로 이루어진 압축실;

   상기 압축실의 일측에 설치되며 상기 구동축을 회전시키기 위한 모터를 내부에 수용하는 모터실; 및

   상기 모터실에 외부 공기의 유입구와 유출구가 적어도 하나 이상 형성되고, 공기의 유입 및 유출을 촉진하기 위해 상기 구동축에 장착되어 회전하는 팬;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.