KR20190095020A

KR20190095020A - 전동식 압축기

Info

Publication number: KR20190095020A
Application number: KR1020180014801A
Authority: KR
Inventors: 최이철; 김범석; 문제현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-14

Abstract

본 발명에 따른 전동식 압축기는 흡입공간을 형성하는 케이싱; 회전축을 회전시키는 구동 유닛; 상기 케이싱과 고정되도록 위치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 의해 선회 운동되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 압축실을 형성하는 제2 스크롤을 구비하여, 상기 흡입공간으로부터 유체를 흡입하여 압축하는 압축 유닛; 및 상기 회전축에 연결되어 상기 흡입공간에 위치되고, 상기 회전축의 회전력에 의해 상기 흡입공간의 냉매를 압축하는 임펠러를 포함한다. 이에 의하면, 흡입되는 냉매의 압축이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR-OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 차량에 적용되는 전동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 최근 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

전동식 압축기는 여러 압축 방식 중에서 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부에 회전모터로 된 모터부가 설치되고, 모터부의 일측에 고정 스크롤과 선회 스크롤로 이루어진 압축부가 설치된다. 그리고, 모터부와 압축부는 회전축으로 연결되어 모터부의 회전력이 압축부로 전달된다. 압축부로 전달되는 회전력은 선회 스크롤을 고정 스크롤에 대해 선회 운동시켜, 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 2개 한 쌍의 압축실을 형성하며, 냉매를 양쪽 압축실로 각각 흡입시켜 압축하고 동시에 토출하게 된다.

특허문헌 1에 개시된 것과 같이, 스크롤 압축 방식의 전동식 압축기는 흡입 냉매가 압축실로 유입되기 전 케이싱 내부 공간을 채우도록 이루어질 수 있다. 이러한 저압식의 스크롤 압축기에서는 케이싱 내부 공간으로 수용되는 흡입 냉매에 의해 모터부나 인버터 등이 냉각될 수 있다.

스크롤 방식의 전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합하지만, 압축부의 흡입 냉매와 토출 냉매 사이의 압력비가 증가할수록 체적 효율이 감소하게 되는 경향을 갖는다. 아울러, 선회 스크롤에 배압을 형성하기 위하여 배압 공간으로 토출 냉매를 바이패스 시키는 구조가 형성되는데, 압축된 냉매가 바이패스됨에 따른 손실이 발생하여 효율이 감소될 수 있다.

이에, 흡입된 냉매가 머무르는 저압 공간을 갖는 스크롤 방식의 전동식 압축기에 있어, 저압 공간의 냉매를 미리 압축하여 압축부의 압력비를 작게 유지할 수 있고, 바이패스 냉매를 대체할 수 있는 중간압의 냉매를 확보할 수 있는 구조가 제안될 수 있다.

KR 10-2017-0139394 A (2017.12.19. 공개)

본 발명의 일 목적은, 흡입되는 냉매가 압축실로 유입되기 전 미리 압축할 수 있도록 회전축과 연동되어 동작되는 임펠러를 구비하는 전동식 압축기를 제공하기 위한 것이다.

나아가, 본 발명의 다른 일 목적은, 흡입되는 냉매를 임펠러에 의해 압축하여 선회 스크롤을 지지하는 배압 공간으로 공급할 수 있도록 이루어지는 전동식 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전동식 압축기는 흡입공간을 형성하는 케이싱; 회전축을 회전시키는 구동 유닛; 상기 케이싱과 고정되도록 위치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 의해 선회 운동되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 압축실을 형성하는 제2 스크롤을 구비하여, 상기 흡입공간으로부터 유체를 흡입하여 압축하는 압축 유닛; 및 상기 회전축에 연결되어 상기 흡입공간에 위치되고, 상기 회전축의 회전력에 의해 상기 흡입공간의 냉매를 압축하는 임펠러를 포함한다.

나아가, 본 발명의 다른 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 상기 흡입공간은 상기 임펠러를 통과한 냉매를 수용하는 중간압공간을 구비하고, 상기 중간압공간과 인접하여 상기 케이싱에 고정되어 상기 회전축을 지지하는 메인 프레임은, 상기 제2 스크롤을 마주보는 면에서 리세스되도록 형성되는 배압공간; 및 상기 중간압공간과 배압공간을 서로 연통시키도록 형성되는 배압홀을 구비한다.

이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 전동식 압축기는 회전축에 연동되어 흡입공간의 냉매를 미리 압축하는 임펠러를 포함한다. 이에 따라, 토출실의 냉매 압력 대비 흡입실로 흡입되는 냉매의 압력이 높아지므로 압축 유닛의 압력비가 감소될 수 있다. 압력비가 감소되면 압축기의 체적 효율이 증가되고 전체적인 효율이 향상될 수 있다. 압축 유닛을 구동하는 기존의 회전축에 임펠러가 추가되므로, 복잡성이 증대되는 것이 최소화되면서 효율 향상 효과가 달성될 수 있다.

나아가, 본 발명의 전동식 압축기는 임펠러에 의해 압축되어 중간압공간에 수용되는 냉매가 배압홀에 의해 배압공간으로 공급될 수 있다. 따라서, 종래 압축실이나 고압공간의 냉매를 바이패스시켜 배압공간으로 공급하는 구성에 비해 단순한 구조로 배압력 확보가 가능하다. 아울러, 토출 냉매가 바이패스되지 않아도 되며, 기존에 바이패스 유로에서 냉매를 감압시키는 비효율 요소가 제거될 수 있어, 압축기의 전체적인 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 영역 A의 확대도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 압축기의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 영역 B의 확대도.

이하, 본 발명에 관련된 전동식 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예들을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에 따른 전동식 압축기는 두 개의 스크롤이 맞물려 냉매를 압축하도록 이루어지는 스크롤 압축기일 수 있다. 본 발명에 따른 전동식 압축기는 작동 유체로 냉매를 흡입하여 압축하는 냉동 사이클 장치의 일 구성요소가 될 수 있다. 본 실시예에서는 이산화탄소(CO₂)를 작동 유체로 사용하는 전동식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 영역 A의 확대도이다. 도 1 및 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기(100)는, 케이싱(110), 메인 프레임(120), 구동 유닛(130) 및 압축 유닛(104)을 포함할 수 있다. 이들의 전체적인 위치 관계는, 예를 들면, 케이싱(110)의 내벽 중간에 메인 프레임(120)이 고정되고, 메인 프레임(120)의 일 측(전방)에는 구동력을 발생시키는 구동 유닛(130)이 설치될 수 있다. 그리고, 메인 프레임(120)의 타 측(후방)에는 구동 유닛(130)의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축 유닛(104)이 설치될 수 있다.

아울러, 케이싱(110)의 외부에는 압축기의 운전을 제어하는 인버터 유닛이 설치될 수 있다. 인버터 유닛은 구동 유닛(130)을 기준으로 압축 유닛(104)의 반대편(전방)에 결합될 수 있다.

도 1에 보인 것처럼 케이싱(110)은, 쉘(111), 프론트 커버(112) 및 리어 커버(113)를 구비할 수 있다. 쉘(111)은 양 단부(전방 및 후방)가 개방된 원통형으로 이루어지며, 내부에 흡입공간(S1)을 형성할 수 있다. 또한, 쉘(111)의 내부에는 구동 유닛(130), 메인 프레임(120) 및 압축 유닛(104)이 수용될 수 있다.

프론트 커버(112)는 쉘(111)의 전방 단부를 밀폐시키도록 결합될 수 있고, 프론트 커버(112)의 외부에는 인버터 유닛, 전원 공급부 등이 연결될 수 있다. 또한, 리어 커버(113)는 쉘(111)의 후방 단부를 밀폐시키도록 결합될 수 있다. 후술하는 것과 같이, 리어 커버(113)는 토출공간(S2)의 일부를 형성하며, 오일분리부(116)를 구비할 수 있다.

프론트 커버(112)에는 흡입관이 연결되어 냉매를 흡입공간(S1)으로 유입시키는 흡기구(114)가 형성될 수 있다. 흡기구(114)는 구동 유닛(130)을 기준으로 압축 유닛(104)의 반대편인 구동 유닛(130)의 전방 측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이로써, 냉매는 흡기구(114)를 통해 케이싱(110) 내부로 유입되고, 구동 유닛(130)을 전방 측에서 후방 측으로 통과한 후에 압축 유닛(104)으로 흡입될 수 있다.

아울러, 리어 커버(113)에는 압축 유닛(104)에서 압축된 냉매를 냉동 사이클로 안내하도록 토출관이 연결되는 배기구(115)가 형성될 수 있다. 리어 커버(113)에 의해 폐쇄되는 압축 유닛(104)의 후방 측 공간이 배기구(115)와 연통되는 토출공간(S2)이 될 수 있다. 토출공간(S2)으로부터 배기구(115)로 연결되는 경로에는 토출되는 냉매 및 오일의 혼합물로부터 오일을 분리하는 오일분리부(116)가 형성될 수 있다. 도 1은, 토출공간(S2)과 연통되는 오일분리부(116)가 원심력에 의해 냉매와 오일을 서로 분리하는 실시예를 보이고 있다. 냉매로부터 분리된 오일은 오일분리부(116)의 저면에 형성되는 공간에 축적될 수 있다.

구동 유닛(130)은 스테이터(131) 및 로터(132)를 포함하며, 회전축(135)을 구동시키는 역할을 수행한다. 본 실시예에서, 스테이터(131)는 쉘(111)의 내주면에 고정되고 내부에 원통형의 공간을 형성하도록 환형으로 이루어질 수 있다. 스테이터(131)의 내부 공간에는 로터(132)가 스테이터(131)와 이격되도록 배치될 수 있다. 로터(132)는 대략 원통형으로 이루어질 수 있고, 그 중심에는 회전축(135)이 결합될 수 있다. 구동 유닛(130)에 전원이 공급되면, 스테이터(131)와 로터(132)의 상호 작용에 의해 로터(132) 및 회전축(135)이 함께 회전될 수 있다.

도시된 것과 같이, 회전축(135)은 쉘(111) 내부에 수용될 수 있고, 메인 프레임(120)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 회전축(135)의 후방 측은 메인 프레임(120)에 장착되는 메인 베어링(121)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 아울러, 회전축(135)의 전방 단부는 프론트 커버(112)의 내면에 형성되는 서브 프레임(160)에 장착되는 서브 베어링(161)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 회전축(135)의 외주면 일부는 로터(132)와 결합되어 구동 유닛(130)에 의해 발생되는 회전력을 전달받을 수 있다.

압축 유닛(104)은 고정 스크롤인 제1 스크롤(140)과, 선회 스크롤인 제2 스크롤(150)을 포함할 수 있다. 제2 스크롤(150)은 구동 유닛(130)의 로터(132)에 결합된 회전축(135)과 편심 결합되어 제1 스크롤(140)에 대해 선회 운동을 하면서 제1 스크롤(140)과 함께 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하게 된다.

제1 스크롤(140)은 원판형으로 이루어지는 고정측 경판부(141)와, 고정측 경판부(141)의 일 측면에 메인 프레임(120)을 향해 돌출되는 고정측 측벽부(142)를 구비할 수 있다. 고정측 경판부(141)의 중심부에는 후술할 선회랩(152)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성될 수 있다.

그리고, 고정측 경판부(141)의 가장자리에는 케이싱(110)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입구가 형성되며, 고정측 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실에서 토출공간(S2)으로 연통되는 토출구(144)가 형성될 수 있다.

제2 스크롤(150)은 원판모양으로 선회측 경판부(151)가 형성되고, 선회측 경판부(151)의 일 측면에는 고정측 경판부(141)를 향해 돌출되어 고정랩(143)과 맞물리는 선회랩(152)이 형성된다. 아울러, 선회측 경판부(151)의 타 측면은 편심 베어링(136) 및 밸런스 웨이트(137)를 사이에 두고 회전축(135)과 결합되어 회전력을 전달받을 수 있다. 여기서 밸런스 웨이트(137)는, 제2 스크롤(150)의 편심된 운동에 따른 불균형을 보상하도록 기능할 수 있다. 밸런스 웨이트(137)는 회전축(135)과 연결되어 회전되도록 이루어지며, 회전축(135)의 중심으로부터 편심된 질량 분포를 갖도록 이루어질 수 있다.

한편, 메인 프레임(120)은 몸체부(122) 및 축수부(123)를 구비할 수 있다. 몸체부(122)는 대략 원판 모양으로 형성되고, 몸체부(122)의 외주부는 제1 스크롤(140)의 고정측 측벽부(142) 및 케이싱(110)의 내면에 결합되어 지지될 수 있다. 몸체부(122)는 제2 스크롤(150)을 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있고, 제2 스크롤(150)의 선회측 경판부(151)와 슬라이딩되는 스러스트면(124)을 구비할 수 있다.

축수부(123)는 메인 베어링(121)에 의하여 회전축(135)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 축수부(123)는 몸체부(122)의 중심부에서 회전축(135)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 축수부(123)에 메인 베어링(121)이 결합되고, 메인 베어링(121)에 의해 회전축(135)이 회전 가능하게 지지될 수 있다.

한편, 압축실(P)에서 압축되는 냉매의 누설을 방지하고 스러스트면(124)의 마찰 저항을 감소시킬 수 있도록, 제2 스크롤(150)은 제1 스크롤(140)을 향하여 가압되어 부상된 상태로 선회 운동이 수행되는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)의 메인 프레임(120)에는 배압공간(S3)이 형성되어, 배압공간(S3)에 수용되는 유체(냉매 또는 오일)에 의해 제2 스크롤(150)이 가압될 수 있다. 배압공간(S3)은 스러스트면(124)을 형성하는 메인 프레임(120) 후방면에서 리세스되는 공간으로 이루어질 수 있다. 배압공간(S3) 내에는 중간압 이상의 냉매가 수용될 수 있고, 또한 밸런스 웨이트(137)가 수용되어 회전될 수 있다.

메인 프레임(120)과 선회측 경판부(151) 사이에는 자전 방지를 위하여 복수 개의 핀(171) 및 리세스 링(172)이 설치될 수 있다. 본 실시예에서는, 제2 스크롤(150)의 선회측 경판부(151)의 일 측면(전방면)에서 리세스되는 복수 개의 공간 내에 환형의 리세스 링(172)들이 각각 삽입될 수 있다. 그리고, 몸체부(122)에 고정되는 복수 개의 핀(171)이 리세스 링(172)의 내부에 안착되도록 결합되고, 리세스 링(172)의 내주면에 슬라이딩될 수 있다. 회전축(135)의 회전력이 제2 스크롤(150)에 전달되면, 핀(171) 및 리세스 링(172)에 의해 제2 스크롤(150)은 회전이 방지되면서 제1 스크롤(140)에 대해 선회 운동될 수 있다.

다른 한편으로, 서브 프레임(160)은 메인 프레임(120)과는 이격된 위치에 형성되어 회전축(135)의 다른 일 단부를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 서브 프레임(160)은 케이싱(110)에 고정되도록 이루어질 수 있는데, 구체적으로 본 실시예와 같이 프론트 커버(112)와 일체로 형성될 수 있다. 서브 프레임(160)은, 프론트 커버(112)의 내면에서 회전축(135)의 단부를 감싸도록 돌출되는 보스부(162)를 구비할 수 있다. 보스부(162)의 내주면과 회전축(135)의 외주면 사이에는 서브 베어링(161)이 삽입되어 회전축(135)이 회전 가능하게 지지될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)는 다음과 같이 동작된다.

먼저, 구동 유닛(130)에 전원이 인가되면, 회전축(135)이 구동 유닛(130)의 로터(132)와 함께 회전을 하면서 제2 스크롤(150)에 회전력을 전달하게 된다. 그러면, 회전축(135)과 편심되게 연결된 제2 스크롤(150)은 핀(171) 및 리세스 링(172)에 의해, 편심된 거리만큼 선회 운동을 하게 되고, 압축실(P)은 회전축(135)의 반경 방향으로 중심 측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

이에 따라, 냉매는 흡기구(114)를 통해 흡입공간(S1)으로 유입된다. 흡입공간(S1)으로 유입된 냉매는 스테이터(131)와 쉘(111) 사이의 연통유로 또는 스테이터(131)와 로터(132) 사이의 공극을 통과하여 흘러간다. 이때, 냉매는 스테이터(131) 및 로터(132)의 냉각을 수행할 수 있다.

이후, 압축실(P)로 흡입된 냉매는 압축실(P)의 이동 경로를 따라 중심 측으로 이동되면서 압축되고, 토출구를 통해 제1 스크롤(140)과 리어 커버(113) 사이에 형성된 토출공간(S2)으로 토출된다.

토출공간(S2)으로 토출된 냉매는, 토출공간(S2)에서 오일이 분리되거나 또는 오일분리부(116)를 통과하면서 오일 성분이 분리되고, 냉매는 배기구(115)를 통해 냉동 사이클로 배출된다. 반면, 분리된 오일은 오일분리부(116)에 잔류되어 회수될 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)의 전반적인 구조 및 동작에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 각 실시예에 따라, 냉매를 압축하도록 흡입공간(S1) 내에 설치되는 임펠러(180)의 구조 및 기능에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기(100)는 임펠러(180)를 더 포함한다. 임펠러(180)는 흡입공간(S1) 내에 위치되고, 회전축(135)에 결합되어 회전됨에 따라 흡입공간(S1)의 냉매를 압축하도록 이루어질 수 있다. 본 실시예의 임펠러(180)는 회전축(135)의 축방향으로 유입되는 냉매를 원심력에 의해 회전축(135)의 반경 방향으로 밀어내어 압축하는 원심형 압축을 구현할 수 있다.

도시된 것과 같이, 임펠러(180)는 일 측면(전방면)에 형성되는 블레이드부(181) 및 타 측면(후방면)에 형성되는 배면부(182)를 구비할 수 있다. 블레이드부(181)는 임펠러(180)가 회전축(135)을 중심으로 회전함에 따라 냉매를 회전축(135)의 반경 방향으로 가이드하여 밀어내도록 형성될 수 있다.

이때, 흡입공간(S1)은 임펠러(180)를 중심으로 저압공간(S11)과 중간압공간(S12)으로 나뉠 수 있다. 저압공간(S11)은 임펠러(180)의 일 측(전방 측)에 형성되는 공간으로, 흡기구(114)와 연통되는 공간일 수 있다. 흡기구(114)에 의해 케이싱(110) 내부로 흡입되는 냉매가 일차적으로 저압공간(S11)에 수용될 수 있다.

중간압공간(S12)은 임펠러(180)의 타 측(후방 측)에 형성되는 공간으로, 임펠러(180)를 통과하여 압력이 증가된 냉매를 수용하는 공간일 수 있다. 본 실시예에서는 중간압공간(S12) 내에 앞서 설명한 구동 유닛(130)이 위치될 수 있다. 즉, 스테이터(131)는 중간압공간(S12)을 형성하는 케이싱(110)의 내주면에 고정되고, 스테이터(131)의 중심 측 공간에 로터(132)가 삽입되도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 전동식 압축기(100)에서, 냉매는 흡입공간(S1) 중 저압공간(S11)으로 유입된다. 그리고, 냉매는 회전축(135)에 의해 구동되는 임펠러(180)에 의해 원심 압축되면서 중간압공간(S12)으로 이동된다. 중간압공간(S12)으로 이동된 냉매는 메인 프레임(120) 및 제1 스크롤(140) 중 적어도 하나에 형성되는 흡입구를 통하여 압축실(P)로 흡입되어 압축된 뒤 토출구(144)로 토출되어 배기구로 배출될 수 있다.

회전축(135)에 연동되어 흡입공간(S1)의 냉매를 미리 압축하는 임펠러(180)가 구비됨으로써, 임펠러(180)가 없는 경우에 비하여 토출실의 냉매 압력 대비 흡입실로 흡입되는 냉매의 압력이 높아질 수 있다. 따라서, 압축 유닛(104)의 흡입구에서와 토출구(144) 사이에서의 압력비가 감소될 수 있다. 압력비가 감소되면 압축 유닛(104)의 체적 효율이 증가되고 전체적인 효율이 향상될 수 있다.

이때, 임펠러(180)에 의해 흡입압이 증가될 수 있으므로, 본 발명의 전동식 압축기(100)의 전체적인 냉매 압축비는 감소되지 않을 수 있다. 아울러, 냉매를 미리 압축하는 메커니즘이 기존의 회전축(135)에 결합된 임펠러(180)에 의해 구현되므로, 스크롤 압축부가 다단으로 형성되는 경우보다 장치 복잡성이 크지 않은 이점이 있다.

한편, 본 실시예에 따른 쉘(111)의 내주면에는 임펠러(180)와 마주보는 위치에 임펠러 하우징부(118)가 형성될 수 있다. 임펠러 하우징부(118)는 임펠러(180)의 블레이드부(181)와 마주보면서 돌출되는 형상으로 이루어질 수 있다. 블레이드부(181)가 전방에서 후방으로 갈수록 직경이 증가되는 것과 대응되도록, 임펠러 하우징부(118)는 전방에서 후방으로 갈수록 내경이 증가되도록 형성될 수 있다. 냉매는, 임펠러(180)와 임펠러 하우징부(118) 사이의 공간을 통과하여 저압공간(S11)에서 중간압공간(S12)으로 흐를 수 있다.

또한, 임펠러 하우징부(118)의 내주면 중에는 저유공간(118a)이 형성될 수 있다. 도시된 것과 같이, 저유공간(118a)은 임펠러 하우징부(118)의 내주면 중 상대적으로 저면을 형성하는 지점을 포함하도록 하 측으로 리세스되게 형성될 수 있다.

저유공간(118a)은 흡입공간(S1) 내에 축적되는 오일이 고속으로 회전되는 임펠러(180)에 의해 교반되어 동력 손실이 증가되는 것을 제한하기 위한 것이다. 케이싱(110) 내부에서는 상대적으로 저면부터 오일이 쌓이게 되므로, 임펠러 하우징부(118) 중에서도 저면에 위치되는 부분은 임펠러(180)와 이격되는 간격이 크도록 하여 오일과 임펠러(180)가 서로 접촉될 가능성을 감소시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 상대적으로 구동 유닛(130)의 전방에 임펠러(280)가 장착되는 구조에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구동 유닛(130)의 후방에 임펠러(280)가 장착되는 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 압축기(200)의 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 영역 B의 확대도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 구동 유닛(130)은 임펠러(280)의 전방에 형성되는 저압공간(S11)에 위치될 수 있다. 즉, 스테이터(131)는 저압공간(S11)을 형성하는 케이싱(110)의 내주면에 고정되고, 로터(132)는 스테이터(131)의 중심 측 공간에 위치될 수 있다. 아울러, 본 실시예의 임펠러(280)는 구동 유닛(130)과 메인 프레임(120) 사이에 위치될 수 있다.

이와 같은 위치 관계에 의해, 흡기구(114)를 통하여 유입되는 냉매는 저압공간(S11)에서 구동 유닛(130)의 냉각을 수행한 뒤 임펠러(280)로 흘러 들어갈 수 있다. 임펠러(280)에 의해 압축된 냉매는 임펠러(280)의 후방 공간에 형성되는 중간압공간(S12)에 수용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 임펠러(280)에 의해 압축되어 온도가 상승되기 전 상태의 냉매에 의해 구동 유닛(130)의 냉각이 수행될 수 있다. 즉, 앞선 일 실시예와 비교하여 구동 유닛(130)의 냉각 효과가 더 향상될 수 있다.

한편, 본 실시예는 중간압공간(S12)에 머무르는 냉매가 배압공간(S3)에 공급되는 구조로 이루어질 수 있다. 도시된 것과 같이, 중간압공간(S12)과 인접한 메인 프레임(120)에는, 배압공간(S3)과 중간압공간(S12)을 서로 연통시키도록 형성되는 배압홀(225)이 관통되게 형성될 수 있다. 특히, 배압홀(225)은 회전축(135)보다 상 측에서 메인 프레임(120)을 관통하도록 형성됨으로써, 흡입공간(S1) 내의 오일이 배압공간(S3)으로 흘러 들어가는 것이 제한될 수 있다. 이에 따라, 배압공간(S3) 내에서 밸런스 웨이트(137)의 회전에 따른 오일 교반이 방지될 수 있다.

본 실시예와 같이 임펠러(280)에 의해 압축된 냉매가 배압공간(S3)으로 공급됨으로써, 압축실(P)이나 토출공간(S2)의 냉매를 바이패스시켜 배압공간(S3)으로 공급하는 구성에 비해 단순한 구조로 배압력 확보가 가능하다. 또한, 토출 냉매가 바이패스되지 않아도 되고 기존에 바이패스 유로에서 냉매를 감압시키는 비효율 요소가 제거될 수 있으므로, 압축기의 전체적인 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 실시예에서는 냉매가 저압공간(S11)에서 중간압공간(S12)으로 직접 공급되도록 이루어질 수 있다. 도시된 것과 같이, 본 실시예의 케이싱(110)에는, 압축실(P)과 저압공간(S11)을 서로 연통시키도록 회전축(135)의 축방향으로 쉘(111)을 관통하는 흡입통로(211a)가 형성될 수 있다. 흡입통로(211a)의 일 단부(전방 단부)는 구동 유닛(130)보다 전방에 위치될 수 있고, 타 단부(후방 단부)는 압축실(P)과 연통되도록 메인 프레임(120) 또는 제1 스크롤(140)에 형성되는 흡입구와 연통되게 위치될 수 있다.

다른 한편으로, 본 실시예의 임펠러(280)는 메인 프레임(120)과 이격되는 공간을 최소화하여 추력(thrust)을 완화하도록 기능하는 추력 완화부(283)를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 전동식 압축기(200)에 임펠러(280)가 장착되면, 임펠러(280)에 의해 형성되는 임펠러(280) 전방과 후방 공간 사이의 압력차에 의해 추력이 발생될 수 있다. 회전축(135)의 축방향 중에서, 추력은 상대적으로 압력이 높은 후방에서 압력이 낮은 전방으로 형성될 수 있다. 이러한 추력은 메인 베어링(121), 서브 베어링(161)의 하중과 마찰을 증가시킬 수 있어 문제될 수 있다.

추력을 완화하기 위하여, 추력 완화부(283)는 임펠러(280)의 블레이드부(281)의 배면에 형성되는 배면부(282)에 메인 프레임(120)과 서로 대응되는 형상으로 이루어지고 메인 프레임(120)과 기설정된 간격을 이루어 서로 마주보도록 위치될 수 있다. 도시된 것과 같이, 메인 프레임(120)의 전방면과 추력 완화부(283) 사이는 기설정된 미세한 간격으로 서로 이격되도록 이루어질 수 있다.

메인 프레임(120)과 추력 완화부(283) 사이의 간격이 작을수록, 냉매가 추력 완화부(283)에서 임펠러(280)를 가압하는 압력은 감소될 수 있다. 이에 따라, 임펠러(280)의 전방과 후방에서 임펠러(280)를 가압하는 냉매 압력이 균형을 이룰 수 있게 되어, 추력이 감소될 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전동식 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

100, 200: 전동식 압축기 104: 압축 유닛
110: 케이싱 111: 쉘
112: 프론트 커버 113: 리어 커버
114: 흡기구 115: 배기구
116: 오일분리부 118: 임펠러 하우징부
120: 메인 프레임 121: 메인 베어링
122: 몸체부 123: 축수부
124: 스러스트면 130: 구동 유닛
131: 스테이터 132: 로터
135: 회전축 136: 편심 베어링
137: 밸런스 웨이트 140: 제1 스크롤
141: 고정측 경판부 142: 고정측 측벽부
143: 고정랩 144: 토출구
150: 제2 스크롤 151: 선회측 경판부
152: 선회랩 160: 서브 프레임
161: 서브 베어링 171: 핀
172: 리세스 링 180, 280: 임펠러
181, 281: 블레이드부 182, 282: 배면부
211a: 흡입통로 225: 배압홀
283: 추력 완화부

Claims

흡입공간을 형성하는 케이싱;
상기 케이싱의 내부에서 회전 가능하도록 지지되는 회전축;
상기 흡입공간에 위치되고, 상기 회전축을 회전시키도록 이루어지는 구동 유닛;
상기 케이싱과 고정되도록 위치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 의해 선회 운동되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 압축실을 형성하는 제2 스크롤을 구비하여, 상기 흡입공간으로부터 유체를 흡입하여 압축하도록 이루어지는 압축 유닛; 및
상기 회전축에 연결되어 상기 흡입공간에 위치되고, 상기 회전축의 회전력에 의해 상기 흡입공간의 냉매를 압축하도록 이루어지는 임펠러를 포함하는 전동식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 흡입공간은,
상기 임펠러의 일 측에 위치되고, 상기 케이싱으로 흡입되는 냉매를 수용하도록 형성되는 저압공간; 및
상기 임펠러의 타 측에 위치되고, 상기 임펠러를 통과한 냉매를 수용하는 중간압공간을 구비하는 전동식 압축기.
제2항에 있어서,
상기 구동 유닛은,
상기 중간압공간을 형성하는 상기 케이싱의 내주면에 고정되도록 위치되는 스테이터; 및
상기 회전축과 결합되고, 상기 스테이터의 중심 측에 이격되도록 위치되는 로터를 구비하는 전동식 압축기.
제1항에 있어서,
상기 케이싱은, 상기 회전축과 나란하게 연장되는 원통형의 쉘을 구비하고,
상기 쉘의 내주면에는 상기 임펠러를 향하도록 돌출되는 임펠러 하우징부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제4항에 있어서,
상기 임펠러 하우징부의 내주면에는 저면을 형성하는 지점을 포함하도록 리세스되는 저유공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 저유공간을 구비하는 전동식 압축기.
제2항에 있어서,
상기 구동 유닛은,
상기 저압공간을 형성하는 상기 케이싱의 내주면에 고정되도록 위치되는 스테이터; 및
상기 회전축과 결합되고, 상기 스테이터의 중심 측에 이격되도록 위치되는 로터를 구비하는 전동식 압축기.
제6항에 있어서,
상기 중간압공간과 인접하여 상기 케이싱에 고정되고, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 이루어지는 메인 프레임을 더 포함하고,
상기 메인 프레임은,
상기 제2 스크롤을 마주보는 면에서 리세스되도록 형성되는 배압공간; 및
상기 중간압공간과 배압공간을 서로 연통시키도록 형성되는 배압홀을 구비하는 전동식 압축기.
제6항에 있어서,
상기 케이싱은, 상기 회전축과 나란하게 연장되는 원통형의 쉘을 구비하고,
상기 쉘에는, 상기 압축실과 상기 저압공간을 서로 연통시키도록 관통되는 흡입통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
제6항에 있어서,
상기 중간압공간과 인접하여 상기 케이싱에 고정되고, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 이루어지는 메인 프레임을 더 포함하고,
상기 임펠러의 배면에는, 상기 메인 프레임과 서로 대응되는 형상으로 이루어지고 상기 메인 프레임과 기설정된 간격을 이루어 마주보도록 위치되는 추력 완화부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.