KR20190132112A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 위치되는 회전축; 상기 회전축에 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정 설치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 연결되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동하여 체적이 변화되는 압축공간을 형성하는 제2 스크롤을 구비하는 압축 유닛; 및 상기 케이싱과 상기 제1 스크롤의 사이에 설치되고, 상기 압축 유닛의 구동에 따라 증가하는 열에 의해 팽창되며 상기 제1 스크롤과 상기 케이싱의 사이에 위치되는 지지부재를 포함하는 전동식 압축기에 관한 것이다.

Description

전동식 압축기{MOTOR-OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 한 쌍의 스크롤을 구비하여 유체를 압축하는 방식의 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 회전모터가 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.

차량용 공조시스템에 적용되는 압축기는 차량의 엔진룸 구조상 주로 횡형으로 설치되어 있다. 이에 따라, 압축기의 전동부와 압축부가 횡방향으로 배열되어 회전축으로 연결되고, 전동부를 중심으로 횡방향 양쪽에 회전축을 회전 가능하게 지지하기 위한 지지부가 구비되며, 스크롤 압축기의 경우에 지지부는 전동부를 중심으로 양쪽에 구비되는 메인 프레임과 서브 프레임으로 이루어져 있다.

한편, 특허문헌 1에 개시된 것과 같이, 스크롤 압축 방식의 전동식 압축기의 내부 에는 압축실에서 토출되는 냉매가 수용되는 토출공간이 형성된다. 구체적으로, 토출공간은 고정 스크롤과 리어 헤드 사이에 형성되고, 토출공간에 수용되는 냉매는 유분리기를 거쳐 압축기 외부로 토출될 수 있다. 또한, 토출공간의 누설을 막고 고정 스크롤을 지지하기 위해, 리어 헤드와 고정 스크롤은 회전축의 축방향으로 서로 지지되는 구조를 가진다.

이때, 전동식 압축기의 동작 중 토출공간으로 유입되는 압축된 냉매는 고온 및 고압의 상태가 되며, 열과 압력에 의해 리어 헤드가 팽창 또는 변형될 수 있다. 리어 헤드가 팽창 또는 변형되는 경우, 리어 헤드와 고정 스크롤이 서로 밀착되었던 지지력이 약해지거나 접촉 상태가 해제될 수 있으며, 전동식 압축기의 구동 중 고정 스크롤은 회전축의 축방향 및 반경 방향으로 진동이 발생할 수 있으며, 고정 스크롤과 리어 헤드 사이에 불필요한 마찰이 발생할 우려가 있게 된다. 또한, 이 경우 압축실의 누설이 발생되거나 진동 및 소음이 증가될 수 있으며, 전동식 압축기의 내구성이 저하되는 문제를 야기하게 된다.

이에, 토출 냉매의 고온 및 고압에 의해 리어 헤드가 팽창되거나 변형되더라도 고정 스크롤과의 지지가 충분히 유지될 수 있으며, 리어 헤드와 고정 스크롤 사이에 간극이 일정하게 유지될 수 있는 전동식 압축기의 구조에 대한 연구가 필요하다.

KR 10-2017-0139394 A (2017.12.19. 공개)

본 발명의 다른 일 목적은, 토출 공간을 형성하는 리어 헤드가 고정 스크롤을 회전축의 축방향 및 반경 방향으로의 지지력이 유지될 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적은, 압축기의 구동에 의해, 리어 헤드와 고정스크롤의 온도가 고온이 되는 경우에도 케이싱과 고정 스크롤 사이의 간극을 일정하게 유지하고 지지력을 제공함으로써 불필요한 마모나 충격에 의한 진동이 발생하는 것을 제한하는 전동식 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 위치되는 회전축; 상기 회전축에 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 케이싱에 고정 설치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 연결되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동하여 체적이 변화되는 압축공간을 형성하는 제2 스크롤을 구비하는 압축 유닛; 및 상기 케이싱과 상기 제1 스크롤의 사이에 설치되고, 상기 압축 유닛의 구동에 따라 증가하는 열에 의해 팽창되며 상기 제1 스크롤과 상기 케이싱의 사이에 위치되는 지지부재를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스크롤은 일 측이 상기 압축공간을 형성하고, 타 측이 상기 압축공간에서 압축된 냉매를 수용하는 토출공간을 형성하도록 원판형으로 이루어지는 제1 경판부를 구비하고, 상기 케이싱은 상기 토출공간을 형성하도록 상기 제1 경판부의 타 측과 오버랩되는 리어 헤드를 구비하며, 상기 지지부재는, 상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드 사이에 설치되어 상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드를 각각 지지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 경판부와 상기 리어헤드 사이에는, 상기 토출공간에 수용된 압축된 냉매가 상기 지지부재를 따라 이동하도록 토출냉매 이동가이드부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제1 경판부와 마주보는 상기 리어헤드의 일 측면에는, 상기 토출공간의 외측에서 상기 토출공간의 둘레를 따라 설정된 깊이를 가지도록 리세스되어 상기 지지부재가 설치되는 지지부재 수용홈이 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1 경판부의 타 측면에는, 상기 토출공간의 외측에서 상기 토출공간의 둘레를 따라 설정된 깊이를 가지도록 리세스되어 상기 지지부재가 설치되는 지지부재 수용홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 지지부재는, 링 형상으로 이루어져 상기 지지부재 수용홈에 끼워지도록 설치될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 지지부재 수용홈은, 상기 토출공간의 둘레를 따라 굴곡지게 형성되며, 상기 지지부재는 상기 지지부재 수용홈에 삽입되도록 상기 지지부재 수용홈에 대응한 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드 사이에는 상기 토출공간을 밀폐시키도록 씰링부가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 지지부재는, 상기 씰링부보다 상기 토출공간에 인접하게 설치될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 지지부재는 상기 케이싱보다 열팽창계수가 더 큰 재질로 이루어질 수 있다.

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

본 발명의 전동식 압축기는 토출공간을 형성하는 리어 헤드와 제1 스크롤 사이에 설치되는 지지부재에 의해, 제1 스크롤 및 리어 헤드 사이의 축방향 및 반경 방향의 지지력이 유지될 수 있어, 압축기의 가동 중 고정 스크롤로 기능하는 제1 스크롤의 안정적으로 거동이 가능하여 진동 및 소음이 저감될 수 있고, 압축실의 밀폐가 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전동식 압축기는 토출공간의 열과 압력에 의해 리어 헤드가 팽창 또는 변형이 있는 경우에도, 지지부재에 의해 리어 헤드와 제1 스크롤 사이의 간극이 일정하게 유지될 수 있어 압축기 가동 중 제1 스크롤과 리어 헤드가 안정적인 위치를 유지할 수 있어 압축기의 안정성 및 신뢰성이 향상될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기를 보인 단면도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 영역 A의 확대도이다.
도 3은, 도 2의 전동식 압축기를 우측에서 바라본 개념도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 전동식 압축기의 다른 실시예를 나타내는 확대도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예로서, 지지부재와 지지부재수용홈이 변형 실시되는 모습을 나타내는 개념도이다.

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

서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일유사한 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)를 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기(100)는, 케이싱(101), 프레임(120, 180), 구동 유닛(130) 및 압축 유닛(104)을 포함하고, 프레임(120, 180)은 메인 프레임(120)과 서브 프레임(180)으로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 케이싱(101)의 내벽 중앙부에 메인 프레임(120)이 고정되고, 메인 프레임(120)의 전방부에는 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.

케이싱(101)의 외부에는 압축기의 운전을 제어하는 인버터 모듈(300)이 설치될 수 있다. 인버터 모듈(130)은 구동 유닛(130)을 기준으로 압축 유닛(104)의 반대편 측인 전방부에 위치될 수 있다.

케이싱(101)은, 쉘(111), 프론트 헤드(112) 및 리어 헤드(113)로 이루어질 수 있다.

쉘(111)은 전방 및 후방의 양 단부가 개방된 원통형의 형상으로 이루어지며, 이루어지며, 내부에 흡입공간(S1)을 형성할 수 있다. 쉘(111)의 내부에는 구동 유닛(130), 프레임(120, 180) 및 압축 유닛(104)이 수용되도록 이루어질 수 있다.

프론트 헤드(112)는 쉘(111)의 전방 단부를 밀폐시키도록 결합될 수 있고, 프론트 헤드(112)의 외부에는 전원을 공급하고 구동 유닛(130)을 제어하는 인버터 모듈(300)이 연결될 수 있다. 리어 헤드(113)는 쉘(111)의 후방 단부를 밀폐시키도록 결합될 수 있다. 후술하는 것과 같이, 리어 헤드(113)는 압축되어 토출되는 냉매가 수용되는 토출공간(S2)을 형성하며, 유분리기(190)를 구비할 수 있다.

흡입공간(S1)은 내부에 수용되는 구동 유닛(130)에 의해 두 공간으로 분리될 수 있다. 흡입공간(S1)은 프론트 헤드(112) 측에 형성된 공간과, 리어 헤드(113)에 가까운 측에 형성된 공간으로 이루어질 수 있다. 냉매는 프론트 헤드(112) 측의 공간으로 흡입되었다가 구동 유닛(130)을 통과하여 메인 프레임(120)과 인접한 공간으로 이동하게 된다.

프론트 헤드(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 단부에 위치하도록 형성될 수 있다. 냉매는 흡기구(114)를 통해 케이싱(101) 내부로 유입되고, 구동 유닛(130)을 전방 측에서 후방 측으로 통과한 후에 압축 유닛(104)으로 유입될 수 있게 된다.

리어 헤드(113)에는 압축 유닛(104)에서 압축된 냉매를 냉동 사이클로 안내하는 토출관이 연결된 배기구(115)가 형성될 수 있다. 리어 헤드(113)에 의해 폐쇄되는 압축 유닛(104)의 후방 측 공간은 압축된 냉매가 수용되는 토출공간(S2)이 될 수 있다. 리어 헤드(113)의 내부에는 배기구(115)와 토출공간(S2)을 서로 연통시키는 유분리공간과, 유분리공간의 내부에 설치되어 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리기(190)가 형성될 수 있다.

구동 유닛(130)은 스테이터(131) 및 로터(132)를 포함하며, 회전축(135)을 구동시키는 역할을 수행한다. 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.

회전축(135)은 쉘(111)의 내부에 수용되도록 위치되며, 프레임에 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 회전축(135)의 후방 측은 메인 프레임(120)에 장착되는 메인 베어링(161)에 의해 반경 방향으로 지지가 이루어질 수 있다. 회전축(135)의 전방 단부는 프론트 헤드(112)의 내면에 형성되는 서브 프레임(180)에 장착되는 서브 베어링(162)에 의해 반경 방향으로의 지지가 가능하다. 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)에 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 제1 경판부(141)와, 제1 경판부(141)의 일 측면에 메인 프레임(120)을 향해 돌출되는 제1 측벽부(142)를 구비할 수 있다. 제1 경판부(141)의 중심부에는 선회랩(152)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성될 수 있다.

제1 경판부(141)의 가장 자리에는 케이싱(101)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입구(미도시)가 형성되며, 제1 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실(P)에서 토출공간(S2)으로 연통되는 토출구(144)가 형성될 수 있다.

제2 스크롤(150)은 원판 모양으로 제2 경판부(151)가 형성되고, 제2 경판부(151)의 일 측면에는 제1 경판부(141)를 향해 돌출되어 고정랩(143)과 맞물리는 선회랩(152)이 형성된다. 제2 경판부(151)의 타 측면은 편심 베어링(163) 및 밸런스 웨이트(136)를 사이에 두고 회전축(135)과 결합되어 회전력을 전달받을 수 있다. 여기서, 밸런스 웨이트(136)는, 제2 스크롤(150)의 편심된 운동에 따른 불균형을 보상하도록 기능할 수 있다. 밸런스 웨이트(136)는 회전축(135)과 연결되어 회전되도록 이루어지며, 회전축(135)의 중심으로부터 편심된 질량 분포를 갖도록 이루어질 수 있다.

한편, 메인 프레임(120)은 몸체부(121) 및 축수부(122)를 구비할 수 있다. 몸체부(121)는 대략 원판 모양으로 형성되고, 몸체부(121)의 외주부는 제1 스크롤(140)의 제1 측벽부(142) 및 케이싱(101)의 내면에 결합되어 지지될 수 있다. 몸체부(121)는 제2 스크롤(150)을 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있고, 제2 스크롤(150)의 제2 경판부(151)와 슬라이딩되는 스러스트면(123)을 구비할 수 있다.

축수부(122)는 메인 베어링(161)을 통하여 회전축(135)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 축수부(122)는 몸체부(121)의 중심부에서 회전축(135)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 축수부(122)에 메인 베어링(161)이 결합되고, 메인 베어링(161)에 의해 회전축(135)이 회전 가능하게 지지될 수 있다.

메인 프레임(120)과 제2 경판부(151) 사이에는 자전 방지를 위하여 복수 개의 핀 및 리세스 링이 설치될 수 있다. 제2 스크롤(150)의 제2 경판부(151)의 일 측면(전방면)에서 리세스되는 복수 개의 공간 내에 환형의 리세스 링들이 각각 삽입될 수 있다. 그리고, 몸체부(121)에 고정되는 복수 개의 핀이 리세스 링의 내부에 안착되도록 결합되고, 리세스 링의 내주면에 슬라이딩될 수 있다. 회전축(135)의 회전력이 제2 스크롤(150)에 전달되면, 핀 및 리세스 링에 의해 제2 스크롤(150)은 회전이 억제되면서 제1 스크롤(140)에 대해 선회 운동될 수 있다.

서브 프레임(180)은 메인 프레임(120)과는 이격된 위치에 형성되어 회전축(135)의 다른 일 단부를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 서브 프레임(180)은 케이싱(101)에 고정되도록 이루어질 수 있는데, 프론트 헤드(112)와 일체로 형성되는 것도 가능하다.

서브 프레임(180)은, 프론트 헤드(112)의 내면에서 회전축(135)의 단부를 감싸도록 돌출되는 보스부(미도시)를 구비할 수 있다. 보스부의 내주면과 회전축(135)의 외주면 사이에는 서브 베어링(162)이 삽입되어 회전축(135)이 회전 가능하게 지지될 수 있다.

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

우선, 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. 회전축(135)과 편심되게 연결된 제2 스크롤(150)은 핀 및 리세스 링에 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 유입되며, 흡입공간(S1)으로 유입된 냉매는 스테이터(131)와 쉘(111) 사이의 유로 또는 스테이터(131)와 로터(132) 사이의 공극을 통과하여 메인 프레임(120)에 인접한 공간으로 흘러간다. 이때, 냉매는 스테이터(131) 및 로터(132)의 냉각을 수행할 수 있다.

압축실(P)로 흡입된 냉매는 압축실의 이동 경로를 따라 중심 측으로 이동되면서 압축되고, 토출구(144)를 통해 제1 스크롤(140)과 리어 헤드(113) 사이에 형성된 토출공간(S2)으로 토출된다.

토출공간(S2)으로 토출된 냉매는 유분리공간으로 흘러 유분리기(190)를 통과하면서 오일 성분이 분리되고, 냉매는 배기구(115)를 통해 압축기 외부의 냉동 사이클 장치로 배출된다.

본 발명에 따른 전동식 압축기(100)의 구동 시, 압축실(P)에서 압축되는 냉매의 누설을 방지하고 스러스트면(123)의 마찰 저항을 감소시킬 수 있도록, 제2 스크롤(150)은 제1 스크롤(140)을 향하여 가압되어 부상되어 선회 운동이 수행되는 것이 바람직하다. 이에, 메인 프레임(120)에는 스러스트면(123)과 인접하도록 배압공간(S3)이 형성될 수 있다. 또한, 유분리기(190)에서 분리된 오일이 제1 스크롤(140) 및 메인 프레임(120)을 관통하도록 형성되는 감압유로를 통하여 유입되어 채워지면서 배압을 형성할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)의 전반적인 구조 및 동작에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 전동식 압축기의 리어 헤드(113) 및 제1 스크롤(140) 사이를 지지하며 일정한 간극이 유지할 수 있는 구조에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 도 1에 도시된 영역 A의 확대도를 나타내며, 도 3은, 도 2의 전동식 압축기를 우측에서 바라본 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 압축기(100)는 제1 스크롤(140)과 케이싱(101)의 사이에는 지지부재(102)가 설치되어, 제1 스크롤(140)과 리어 헤드(113) 사이의 간극을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 구체적으로, 리어 헤드(113)와 제1 스크롤(140) 사이에 지지부재(102)가 설치되며, 지지부재(102)는 리어헤드(113) 및 제1 스크롤(140)과 일단 이 각각 접촉하는 방식으로 케이싱(101)의 내면에 제1 스크롤(140)이 일정한 간극을 가지고 안정적으로 지지될 수 있도록 한다.

압축실(P)에서 고온 및 고압 상태가 된 냉매가 토출공간(S2)을 채우게 되면, 냉매의 온도 및 압력에 의해 리어 헤드(113)가 팽창 및 변형이 야기 될 수 있다. 압축 유닛의 구동에 따라 토출공간(S2) 내부로 압축된 냉매가 수용되면, 대략 100 bar 이상의 고압과 150도 이상의 고온이 리어 헤드(113)에 작용하게 되므로, 고온 및 고압에 의해 리어 헤드(113)와 제1 스크롤(140) 사이에 간극이 초기 상태와 다르게 달라지게 되므로 제1 스크롤(140)이 축방향 또는 반경 방향으로 진동하게 된다.

특히, 리어 헤드(113)가 제1 경판부(141) 표면과 마주보는 면에서 리세스되어 토출공간(S2)을 형성하는 토출 홈(미도시) 내부면에서 그 변형량이 크게 나타날 수 있는데, 회전축(135)의 축방향 및 반경방향으로 밀려나는 방향으로 리어 헤드(113)의 변형이 일어날 수 있다. 제1 스크롤(140)의 제1 경판부(141)와 리어 헤드(113) 사이의 간극이 균일하지 않으면, 불필요한 마모나 충격에 의한 진동이 발생하게 된다.

본 발명에 따른 전동식 압축기는 지지부재(102)가 리어 헤드(103)와 제1 경판부(141) 사이에 위치됨으로써 리어 헤드(113)와 제1 경판부(141) 사이의 간극은 일정하게 유지될 수 있게 된다.

지지부재(102)는 제1 경판부(141)와 마주보는 리어헤드(113)의 일 측면에 형성된 지지부재 수용홈(113a)에 설치될 수 있으며, 지지부재 수용홈(113a)에 위치되는 지지부재(102)는 각각 제1 경판부(141)와 리어 헤드(113)와 접촉한 상태로 위치될 수 있다.

도 3에서 보는 바와 같이, 지지부재(102)는 링 형상으로 이루어지며, 지지부재수용홈(113a)에 설치될 수 있다. 지지부재수용홈(113a)에 설치되는 지지부재(102)는 각각 리어헤드(113)의 일면과 제1 경판부(141)의 일면을 각각 지지하여, 제1 경판부(141)와 리어헤드(113) 사이의 간극이 일정하도록 하는 역할을 한다.

지지부재(102)는 케이싱(101)보다 열팽창계수가 더 큰 재질로 이루어질 수 있다. 지지부재(102)는 압축기의 구동으로 온도가 증가되면서 열팽창을 하게 되는데, 지지부재(102)는 리어헤드(113)에 비해 열팽창계수가 더 큰 재질로 이루어지므로 증가된 온도에 따라 변형이 이루어지는 리어 헤드(113)에 비해 더 큰 변형이 이루어져 제1 경판부(141)와 리어헤드(113) 사이에 간극을 유지할 수 있게 된다.

지지부재(102)에 의해, 제1 스크롤(140) 및 리어 헤드(113) 사이의 축방향 및 반경 방향의 지지력이 유지될 수 있으므로, 압축기의 가동 중 고정 스크롤로 기능하는 제1 스크롤(140) 간의 안정적으로 거동이 가능하여 진동 및 소음이 줄어들 수 있게 된다.

또한, 지지부재(102)이 지지부재 수용홈(113a)에 위치됨으로써 제1 경판부(141)와 리어헤드(113) 간의 고정이 가능하게 되므로, 양 구성 간의 마모를 줄일 수 있어 압축기의 체적효율 향상에 따른 전효율이 증가될 수 있다.

제1 경판부(141)와 리어 헤드(113)의 사이에는 토출 공간(S2)을 밀폐시키도록 씰링부(146)가 형성될 수 있다. 리어 헤드(113) 및 제1 경판부(141)는 서로 마주보는 면에서 토출공간(S2)의 둘레를 따라 연장되고, 서로 마주보는 면에 의해 가압되어 토출공간(S2)을 밀폐시키는 씰링부(146)를 포함할 수 있다. 씰링부(146)는 환형으로 리세스되는 홈(미도시)과, 홈 내부에 삽입되는 환형의 링 부재(미도시)로 이루어질 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이, 씰링부(146)는 지지부재 수용홈(113a)에 비해 토출공간(S2)를 기준으로 더 외측에 위치하게 된다. 이에, 지지부재(102)는 씰링부(146)보다 토출공간(S2)에 인접하게 위치될 것이다.

또한, 도 2에서는 제1 경판부(141)에 하나의 씰링부(146)가 형성되는 것에 대해 도시하고 있으나, 그보다 큰 직경으로 리어 헤드(113)에 하나의 씰링부(미도시)가 추가되는 것도 가능할 것이다.

또한, 도 2에서 보는 바와 같이, 제1 경판부(141)와 리어헤드(113) 사이에는 상기 토출공간(S2)에 수용된 압축된 냉매가 지지부재(102)를 향해 이동하도록 토출냉매 이동가이드부(113b)가 형성될 수 있다. 토출냉매 이동가이드부(113b)는, 제1 경판부(141)와 리어헤드(113)의 일 측면 사이에 일정한 간극에 의해 형성될 수 있다. 토출냉매 이동가이드부(113b)를 따라 이동하는 압축된 냉매는 지지부재(102)에 인가될 수 있으며, 압축된 냉매에 의한 압력으로 인해 지지부재(102)에 의한 리어헤드(113)와 제1 경판부(141) 사이의 지지력을 향상시키는 역할을 하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 전동식 압축기의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 압축기(100)는 제1 스크롤(140)과 케이싱(101)의 사이에는 지지부재(102)가 설치되어, 제1 스크롤(140)과 리어 헤드(113) 사이의 간극을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 지지부재(102)는 리어헤드(113)에 형성되는 지지부재 수용홈(113a)에 삽입되도록 위치될 수 있다.

이때, 지지부재(102)는 케이싱(101)보다 열팽창계수가 더 큰 재질로 이루어질 수 있다. 지지부재(102)는 압축기의 구동으로 온도가 증가되면서 열팽창을 하게 되는데, 지지부재(102)는 리어헤드(113)에 비해 열팽창계수가 더 큰 재질로 이루어지므로 증가된 온도에 따라 변형이 이루어지는 리어 헤드(113)에 비해 더 큰 변형이 이루어져 제1 경판부(141)와 리어헤드(113) 사이에 간극을 보상할 수 있게 된다. 지지부재(102)를 통해, 리어 헤드(113)와 제1 경판부(141) 사이의 축방향 및 반경방향으로의 움직임이 제한됨에 따라 리어 헤드(113)와 제1 스크롤(140) 간의 안정적으로 거동이 가능하여 진동 및 소음이 줄어들 수 있으며, 양 구성 간의 마모를 줄일 수 있어 압축기의 체적효율 향상에 따른 전효율이 증가될 수 있다.

본 실시예에 따른 전동식 압축기(100)에서, 지지부재 수용홈(113a)은, 리어헤드(113)와 마주보는 상기 제1 경판부(141)의 일 측면에 형성될 수 있다. 지지부재 수용홈(113a)은 토출공간(S2)의 외측에서 토출공간(S2)의 둘레를 따라 설정된 깊이로 리세스되도록 이루어질 수 있다. 지지부재 수용홈(113a)에는 지지부재(102)가 설치될 수 있다. 지지부재 수용홈(113a)에 지지부재(102)가 끼워지도록 설치됨으로써, 제1 경판부(141)와 리어헤드(113) 사이의 일정한 간극을 유지시킬 수 있게 될 것이다.

도 5는, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 지지부재(102') 및 지지부재수용홈(113a')이 변형된 실시예를 나타내는 개념도이다.

본 실시예에 따른 전동식 압축기(100)에서, 지지부재(102')는 링 형상으로 이루어지고 지지부재수용홈(113a')에 끼워지도록 설치될 수 있으며, 지지부재수용홈(113a')이 토출공간(S2)의 둘레를 따라 굴곡진 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 이때, 지지부재(102')는 지지부재수용홈(113a')에 삽입되도록 상기 지지부재수용홈(113a')에 대응한 형상으로 이루어질 수 있을 것이다. 이 경우, 지지부재(102')는 제1 경판부(141)와 리어 헤드(113) 사이에 위치하게 되며, 제1 경판부(141) 및 리어 헤드(113)와 각각 접촉되는 면적이 증가하게 되므로, 압축기 구동에 따른 리어 헤드(113)의 변형이 발생하는 경우라 지지부재(102')에 의해 리어 헤드(113)와 제1 스크롤(140) 사이의 간극이 더 일정하게 유지되도록 한다.

토출공간(S2)을 형성하는 리어 헤드(113)는 제1 스크롤(140)에 회전축(135)의 축방향과 반경방향으로 지지될 수 있으므로, 압축기 가동 중 제1 스크롤(140)이 안정적인 위치를 유지할 수 있게 된다.

압축기 가동 중 제1 스크롤(140)과 리어 헤드(113)가 안정적인 위치를 유지할 수 있도록 한다. 제1 스크롤(140)이 안정적으로 지지되면, 압축기 동작 중 진동과 소음이 저감될 수 있다. 또한, 제2 스크롤(150)과 제1 스크롤(140) 사이에 형성되는 압축실(P)의 밀폐가 더욱 보장될 수 있어 신뢰성이 확보될 수 있게 된다.

이 경우, 토출공간(S2)에 형성되는 고온 및 고압 환경에 의해 리어 헤드(113)가 팽창 또는 변형되어도 리어 헤드(113)는 제1 스크롤(140)을 가압하는 상태를 유지할 수 있어, 압축기의 안정성 및 신뢰성이 향상될 수 있게 된다.

또한, 도 2 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 지지부재수용홈(113a')은 지지부재(102')는 제1 경판부(141)와 마주보는 리어헤드(113)의 일 측면에 형성되거나, 제1 경판부(141)의 일 측면에 토출공간(S2)의 둘레를 따라 설정된 깊이를 가지도록 홈의 형상으로 이루어지는 것도 가능할 것이다.

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.

S1: 흡입공간 S2: 토출공간
S3: 배압공간 P: 압축실
100: 전동식 압축기 101: 케이싱
102: 지지부재 104: 압축 유닛
111: 쉘 112: 프론트 헤드
113: 리어 헤드 113a: 지지부재 수용홈
115: 배기구 120: 메인 프레임
121: 몸체부 122: 축수부
123: 스러스트면 131: 스테이터
132: 로터 135: 회전축
136: 밸런스 웨이트 140: 제1 스크롤
141: 제1 경판부 143: 고정랩
144: 토출구 146: 씰링부
150: 제2 스크롤 151: 제2 경판부
152: 선회랩 161: 메인 베어링
162: 서브 베어링 163: 편심 베어링
180: 서브 프레임 300: 인버터 모듈

Claims (10)

1. 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 위치되는 회전축;
   상기 회전축에 구동력을 제공하는 구동 유닛; 및
   상기 케이싱에 고정 설치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 연결되고 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동하여 체적이 변화되는 압축공간을 형성하는 제2 스크롤을 구비하는 압축 유닛; 및
   상기 케이싱과 상기 제1 스크롤의 사이에 설치되고, 상기 압축 유닛의 구동에 따라 증가하는 열에 의해 팽창되며 상기 제1 스크롤과 상기 케이싱의 사이에 위치되는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 스크롤은 일 측이 상기 압축공간을 형성하고, 타 측이 상기 압축공간에서 압축된 냉매를 수용하는 토출공간을 형성하도록 원판형으로 이루어지는 제1 경판부를 구비하고,
   상기 케이싱은 상기 토출공간을 형성하도록 상기 제1 경판부의 타 측과 오버랩되는 리어 헤드를 구비하며,
   상기 지지부재는, 상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드 사이에 설치되어 상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드를 각각 지지하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드 사이에는, 상기 토출공간에 수용된 압축된 냉매가 상기 지지부재를 따라 이동하도록 토출냉매 이동가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 경판부와 마주보는 상기 리어 헤드의 일 측면에는, 상기 토출공간의 외측에서 상기 토출공간의 둘레를 따라 설정된 깊이를 가지도록 리세스되어 상기 지지부재가 설치되는 지지부재 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1 경판부의 타 측면에는, 상기 토출공간의 외측에서 상기 토출공간의 둘레를 따라 설정된 깊이를 가지도록 리세스되어 상기 지지부재가 설치되는 지지부재 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 지지부재는, 링 형상으로 이루어져 상기 지지부재 수용홈에 끼워지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 지지부재 수용홈은, 상기 토출공간의 둘레를 따라 굴곡지게 형성되며, 상기 지지부재는 상기 지지부재 수용홈에 삽입되도록 상기 지지부재 수용홈에 대응한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
8. 제2항에 있어서,
   상기 제1 경판부와 상기 리어 헤드 사이에는 상기 토출공간을 밀폐시키도록 씰링부가 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 지지부재는, 상기 씰링부보다 상기 토출공간에 인접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 케이싱보다 열팽창계수가 더 큰 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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