KR20200002473A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 메인 프레임을 수용하고, 내부공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 케이싱; 상기 메인 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 회전축; 상기 회전축의 회전을 위해 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 케이싱과 고정되도록 설치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 연결되어 일 측이 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동되도록 설치되는 제2 스크롤; 냉매가 수용되어 상기 제2 스크롤을 가압하는 배압공간의 밀폐를 위해, 상기 회전축과 상기 메인 프레임의 사이에 설치되는 샤프트 씰; 및 상기 메인 프레임의 내측면에 형성되는 일정한 깊이의 홈에 위치되며, 상기 메인 프레임의 내측면과 상기 샤프트 씰의 외측면에 각각 접촉되도록 설치되는 오링을 포함하는 전동식 압축기에 관한 것이다.

Description

전동식 압축기{MOTOR-OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 냉매를 압축하는 전동식 압축기에 관한 것이다.

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 전달하는 구조를 가진다. 압축부로 전달되는 회전력은 선회 스크롤을 고정 스크롤에 대해 선회 운동시켜, 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 2개 한 쌍의 압축공간을 형성하며, 냉매를 양쪽 압축공간으로 각각 흡입시켜 압축하고 동시에 토출하게 된다.

스크롤을 이용하여 냉매를 압축하는 방식은, 선회 스크롤을 고정 스크롤에 밀착되도록 가압하여 압축실의 밀폐 상태를 유지하기 위한 배압공간이 필요하게 된다. 통상적으로 배압공간은, 중간압실 또는 토출압실과 연통된다. 배압공간에는 중간압 또는 토출압을 갖는 냉매가 수용되고, 선회 스크롤을 고정 스크롤을 향하는 방향으로 가압할 수 있게 된다.

이러한 배압공간은 밀폐하여 적정한 압력이 유지될 수 있도록 씰링을 위한 구성이 필요하다. 예를 들어, 회전축과 프레임 사이의 공간에는 냉매의 누설을 제한하기 위한 샤프트 씰이 회전축과 프레임에 각각 접촉되도록 장착될 수 있게 된다. 또한, 프레임과 샤프트 씰 사이에는 오링이 설치되어 밀폐 역할과 함께, 샤프트 씰의 회전을 방지할 수 있게 된다.

다만, 종래에는 샤프트 씰의 외곽의 홈에 오링을 위치시켜 사용하는 것이 일반적이었으나, 이는 오링의 크기를 제한하게 되므로 샤프트 씰의 회전을 방지하는 기능이 감소하여 샤프트 씰의 회전에 의한 토크 변동성이 커지는 문제점이 있게 된다. 또한, 압축기에 설치되는 오링의 크기가 작은 경우, 씰링 성능이 좋지 못하고 밀림저항성이 커져 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 오링의 직경을 최대한 키워 씰링 성능을 확보하면서 샤프트 씰의 회전을 방지하며 내구성까지 향상될 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다.

KR 10-2015-0104998 (2015.09.16.공개)

본 발명의 일 목적은, 회전축이나 프레임과 접촉되어 배압공간을 밀폐시키는 샤프트 씰의 회전을 오링을 통해 제한하는 전동식 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 샤프트 씰과 접촉되는 오링의 면적을 최대한 증가시킬 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 오링의 직경을 최대한 키울 수 있어, 샤프트 씰의 회전 방지 기능이 향상되며 내구성 및 씰링 성능이 향상되는 전동식 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전동식 압축기는, 메인 프레임을 수용하고, 내부공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 케이싱; 상기 메인 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 회전축; 상기 회전축의 회전을 위해 구동력을 제공하는 구동 유닛; 상기 케이싱과 고정되도록 설치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 연결되어 일 측이 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동되도록 설치되는 제2 스크롤; 냉매가 수용되어 상기 제2 스크롤을 가압하는 배압공간의 밀폐를 위해, 상기 회전축과 상기 메인 프레임의 사이에 설치되는 샤프트 씰; 및 상기 메인 프레임의 내측면에 형성되는 일정한 깊이의 홈에 위치되며, 상기 메인 프레임의 내측면과 상기 샤프트 씰의 외측면에 각각 접촉되도록 설치되는 오링을 포함하는 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 메인 프레임은, 상기 회전축을 감싸도록 이루어지는 축수부를 포함하며, 상기 오링은 상기 축수부의 내측면과 상기 샤프트 씰의 외측면에 각각 접촉되도록 위치될 수 있다.

이때, 축수부의 내측면에는, 상기 오링이 끼워지도록 일정한 깊이의 홈의 형상으로 리세스되도록 오링삽입홈이 형성될 수 있다.

또한, 오링삽입홈은, 상기 오링의 반경보다 큰 깊이를 갖는 홈의 형상으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 오링삽입홈에는 상기 오링과 복수개의 개소에서 접촉되도록 일정한 각도로 경사진 내측면이 형성될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 예에 따르면, 오링은, 상기 샤프트 씰의 폭길이 이상의 두께를 가지도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 축수부의 일측에는, 상기 축수부를 관통되도록 이루어지고, 상기 오링삽입홈과 상기 배압공간을 연통시키는 배압연통홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 샤프트 씰은, 상기 회전축의 외주면을 감싸도록 형성되는 씰링부; 및 상기 회전축의 반경 방향으로 돌출 형성되고, 상기 오링과 접촉되는 고정부를 포함할 수 있다.

이때, 고정부의 외측면에는, 상기 오링의 외주면을 지지하도록 오링지지면이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 오링지지면은, 상기 오링이 수용되어 상기 오링의 외주면을 감싸도록 상기 오링의 외주면의 형상에 대응되게 리세스된 형상으로 이루어질 수 있다.

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

본 발명의 전동식 압축기에 의하면, 샤프트 씰과 메인 프레임의 사이에 위치되는 오링에 의해 압축기의 구동시 배압공간의 밀폐가 가능하며, 샤프트 씰의 고정부와 접촉되도록 위치됨으로써 샤프트 씰의 회전을 방지할 수 있게 된다.

또한, 오링은 메인프레임의 축수부에 형성되는 오링삽입홈에 위치시켜 오링의 두께를 증가시킬 수 있으며, 반대로 샤프트 씰의 반경 방향 길이를 축소하는 것이 가능하게 될 것이다.

또한, 오링의 두께는 샤프트 씰의 폭에 대응하는 길이까지 확장시킬 수 있으므로, 오링에 의한 씰링 효과를 확보함과 아울러 샤프트 씰의 불필요한 회전을 더욱 효과적으로 방지할 수 있어 압축기의 내구성의 확보가 가능하게 된다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기를 보인 단면도이다.
도 2는, 메인 프레임(102)의 축수부(122)와 샤프트 씰(180)의 분해사시도이다.
도 3은, 도 1의 A 부분을 확대한 도면으로, 샤프트 씰(180)과 오링(190) 사이의 위치관계를 나타내는 개념도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 전동식 압축기의 변형 실시예를 나타내는 것으로, 축수부(122)의 일측에 배압연통홀(122b)이 형성되는 모습을 나타내는 개념도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 전동식 압축기의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 오링지지면(182a)과 오링(190)이 서로 접촉되는 모습을 나타내는 개념도이다.
도 6은, 오링삽입홈(122a)에는 일정한 각도로 경사진 내측면이 형성된 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 R-134a를 작동 유체로 사용하는 전동식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기(100)를 보인 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 압축기(100)는, 케이싱(101), 메인 프레임(102), 구동 유닛(103) 및 압축 유닛(104)을 포함하는 구조를 가진다.

전동식 압축기(100)는, 케이싱(101)의 내부에 고정되는 메인 프레임(102), 프레임(102)을 중심으로 그 프레임(102)의 일측에 구비되는 전동부인 구동모터(103) 및 프레임(102)의 타측에 구비되고 구동모터(103)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 압축유닛(104)로 이루어진다.

케이싱(101)은, 지면에 대해 횡방향으로 배치됨에 따라, 구동모터(103)와 압축유닛(104)는 횡방향을 따라 배열되며, 편의상 도 1의 좌측을 전방측, 우측을 후방측으로 지칭하여 설명하기로 한다.

케이싱(101)의 내벽에 메인 프레임(102)이 고정되고, 메인 프레임(102)의 일 측(전방)에는 구동력을 발생시키는 구동 유닛(103)이 설치된다. 메인 프레임(102)의 타 측(후방)에는 구동 유닛(103)의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축 유닛(104)이 설치될 수 있다.

케이싱(101)의 외부에는 압축기의 운전을 제어하는 인버터 모듈(미도시)이 설치될 수 있다. 인버터 모듈은 구동 유닛(103)을 기준으로 압축 유닛(104)의 반대편에 위치될 수 있다.

도 1에 보인 것처럼 케이싱(101)은 프론트 커버(111)와 리어 커버(112)로 구성될 수 있다. 프론트 커버(111)는 후방이 개구되는 원통형으로 이루어지며, 내부에 흡입공간(S1)을 형성하고 구동 유닛(103)을 수용하도록 이루어질 수 있다.

리어 커버(112)는 전방이 개구되는 원통형으로 이루어지고 압축 유닛(104)을 수용하도록 형성될 수 있다. 리어 커버(112)는 프론트 커버(111)의 후방을 덮도록 결합될 수 있다.

흡입공간(S1)은 내부에 수용되는 구동 유닛(103)에 의해 제1 공간(S11)과 제2 공간(S12)으로 분리될 수 있다. 제1 공간(S11)과 제2 공간(S12)은 구동 유닛(103)에 구비되는 스테이터(131)의 외주면과 프론트 커버(111)의 내주면 사이에 형성되는 복수 개의 연통유로(113)를 통해 연통될 수 있다. 냉매는 프론트 커버(111) 측의 제1 공간(S11)으로 흡입되었다가, 구동 유닛(103)을 통과하여 메인 프레임(102) 측의 제2 공간(S12)으로 이동하게 된다.

프론트 커버(111)에는 흡입관이 연결되어, 냉매를 흡입공간(S1)으로 유입시키는 흡입구(114)가 형성될 수 있다. 흡입구(114)는 구동 유닛(103)을 기준으로 압축 유닛(104)의 반대편인 구동 유닛(103)의 전방 단부에 위치할 수 있다. 냉매는 흡입구(114)를 통해 케이싱(101) 내부로 유입되고, 구동 유닛(103)을 전방 측에서 후방 측으로 통과한 후에 압축 유닛(104)으로 흡입될 수 있다.

리어 커버(112)에는 압축 유닛(104)에서 압축된 냉매를 냉동 사이클로 안내하도록 토출관이 연결되는 토출구(115)가 형성될 수 있다. 리어 커버(112)의 내부에는 압축 유닛(104)이 장착될 수 있고, 압축 유닛(104)의 후방에는 토출구(115)와 연통되는 토출공간(S2)이 구비될 수 있다. 토출공간(S2)으로부터 토출구(115)로 연결되는 경로에는 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 오일분리부(미도시)가 형성될 수 있다.

구동 유닛(103)은 스테이터(131)와 로터(132)를 포함하며, 회전축(135)을 구동시키는 역할을 수행한다.

스테이터(131)는 프론트 커버(111)의 내주면에 고정되고 내부에 원통형의 공간을 형성하도록 환형으로 이루어질 수 있다. 스테이터(131)의 내부 공간에는 로터(132)가 스테이터(131)와 이격되게 배치될 수 있다. 로터(132)는 원통형으로 이루어질 수 있고, 중심부에 회전축(135)이 결합될 수 있다. 구동 유닛(103)에 전원이 공급되면, 스테이터(131)와 로터(132)의 상호 작용에 의해 로터(132)와 회전축(135)이 함께 회전될 수 있다.

회전축(135)은 메인 프레임(102)에 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 회전축(135)은 프론트 커버(111) 내에 수용될 수 있고, 회전축(135)의 전방 단부는 프론트 커버(111)의 내면에 장착되는 서브 베어링(162)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 회전축(135)의 후방 측은 메인 프레임(102)에 장착되는 메인 베어링(161)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 회전축(135)은 로터(132)와 결합되어 구동 유닛(103)에 의해 발생되는 회전력을 전달받을 수 있게 된다.

압축 유닛(104)은 고정 스크롤인 제1 스크롤(140)과, 선회 스크롤인 제2 스크롤(150)으로 이루어진다. 제2 스크롤(150)은 구동 유닛(103)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 압축공간(P)을 형성하게 된다.

제1 스크롤(140)은 원판형으로 이루어지는 고정측 경판부(141)와, 고정측 경판부(141)의 일 측면에 메인 프레임(102)을 향해 돌출되는 고정측 측벽부(142)를 구비할 수 있다. 고정측 경판부(141)의 중심부에는 후술할 선회랩(152)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축공간(P)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성된다.

고정측 경판부(141)의 가장자리에는 케이싱(101)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입구(미도시)가 형성되며, 고정측 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실에서 토출공간(S2)으로 연통되는 토출구멍이 형성될 수 있다.

제2 스크롤(150)은 원판 모양으로 선회측 경판부(151)가 형성되고, 선회측 경판부(151)의 일 측면에는 고정측 경판부(141)를 향해 돌출되고 고정랩(143)과 맞물리는 선회랩(152)이 형성된다. 선회측 경판부(151)의 타측면은 편심 베어링(163)과 밸런스 웨이트(136)를 사이에 두고 회전축(135)과 결합되어 회전력을 전달받을 수 있다. 밸런스 웨이트(136)는, 제2 스크롤(150)의 편심된 운동에 따른 불균형을 보상하도록 기능하게 된다.

메인 프레임(102)은 몸체부(121)와 축수부(122)를 구비할 수 있다. 몸체부(121)는 대략 원판 모양으로 형성되고, 몸체부(121)의 외주부는 제1 스크롤(140)의 고정측 측벽부(142) 및 케이싱(101)의 내면에 결합되어 지지될 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 이루어질 수 있고 축수부(122)에는 메인 베어링(161)이 결합될 수 있다.

메인 프레임(102)은 스러스트 플레이트(123)과 배압공간(124)을 포함할 수 있다. 스러스트 플레이트(123)는 메인 프레임(102)이 제2 스크롤(150)과 마주보는 면에 결합될 수 있으며, 제2 스크롤(150)과 접촉되는 스러스트면(123a)을 형성할 수 있게 된다.

배압공간(124)은 수용되는 냉매 또는 오일의 압력에 의해 제2 스크롤(150)을 지지하며, 제1 스크롤(140)과 제2 스크롤(150) 사이에 형성되는 압축공간(P)의 밀폐를 보장하는 역할을 수행할 수 있다. 배압공간(124)은 축수부(122)에서 중심 부분의 제2 스크롤(150)을 바라보는 면이 리세스되어 형성될 수 있다. 배압공간(124)은 오일분리부(미도시)에서 분리되는 오일이 저장되는 회수공간(미도시)과 연통됨으로써, 고압의 오일이 공급되어 제2 스크롤(150)을 가압할 수 있는 압력을 형성할 수 있게 된다. 배압공간(124)과 회수공간은 리어 커버(112), 제1 스크롤(140) 및 메인 프레임(102)을 관통하는 배압유로(117)에 의해 연통될 수 있게 된다. 배압공간(124)에는 메인 베어링(161)이 고정되도록 설치된다.

도 1에서 보는 바와 같이, 메인 프레임(102)은 배압공간(124)의 밀폐를 위해, 스러스트 씰(125)과 샤프트 씰(180)을 구비할 수 있다.

스러스트 씰(125)은 스러스트면(123a)과, 스러스트 플레이트(123)와 몸체부(121) 사이에 각각 개재될 수 있다. 스러스트 씰(125)은, 회전축(135) 또는 그 중심축의 연장선을 기준으로 원주 방향으로 연장되는 링 형상으로 이루어지는 홈과, 그 홈에 삽입되는 링 부재로 이루어질 수 있다.

샤프트 씰(180)은 축수부(122)와 회전축(135) 사이에 개재되어, 배압공간(124)의 냉매가 회전축(135)과 축수부(122)의 사이로 유출되는 것을 제한하는 역할을 한다. 샤프트 씰(180)은 냉매가 수용되어 상기 제2 스크롤(150)을 가압하는 배압공간(124)의 밀폐를 위해, 회전축(135)과 메인 프레임(102)의 사이에 설치된다.

한편, 메인 프레임(102)과 선회측 경판부(151)의 사이에는 자전 방지를 위해, 복수 개의 핀(171)과 리세스 링(172)이 설치될 수 있다. 제2 스크롤(150)의 선회측 경판부(151) 표면에서 리세스되는 복수 개의 공간 내에 환형의 리세스 링(172)들이 각각 삽입될 수 있다. 스러스트 플레이트(123)를 관통하여 몸체부(121)에 고정되는 복수 개의 핀(171)이 리세스 링(172)의 내부에 안착되도록 이루어지고, 리세스 링(172)의 내주면과 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 운동할 수 있다.

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

먼저, 구동 유닛(103)에 전원이 인가되면, 회전축(135)이 구동 유닛(103)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, 압축공간(P)은 회전축(135)의 반경 방향으로 중심 측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

이에 따라, 냉매는 흡입구(114)를 통해 제1 공간(S11)으로 유입된다. 제1 공간(S11)으로 유입된 냉매는 연통유로(113) 또는 스테이터(131)와 로터(132) 사이의 공극을 통과하여 제2 공간(S12)으로 흘러간다. 이때, 냉매는 스테이터(131)와 로터(132)의 냉각을 수행할 수 있게 된다.

이후, 압축공간(P)으로 흡입된 냉매는 압축공간(P)의 이동 경로를 따라 중심 측으로 이동되면서 압축되고, 토출구멍을 통해 제1 스크롤(140)과 리어 커버(112) 사이에 형성된 토출공간(S2)으로 토출된다.

토출공간(S2)으로 토출된 냉매는 토출공간(S2)에서 오일이 분리되거나 또는 오일분리부(미도시)를 통과하면서 오일 성분이 분리되고, 냉매는 토출구(115)를 통해 냉동 사이클로 배출된다. 이때, 분리된 오일은 오일분리부(미도시)의 회수공간에 잔류될 수 있고, 회수공간에 잔류되는 고압의 오일은 배압유로(117)를 따라 배압공간(124)으로 이동되어 배압을 제공할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)의 전반적인 구조 및 동작에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 각 실시예에 따라 샤프트 씰(180)과 샤프트 씰(180)의 외측면에 접촉되도록 설치되는 오링(190)의 구조에 대해 자세히 살펴보기로 한다.

도 2은, 메인 프레임(102)의 축수부(122)와 샤프트 씰(180)의 분해사시도를 나타내고, 도 3은, 도 1의 A 부분을 확대한 도면으로, 샤프트 씰(180)과 오링(190) 사이의 위치관계를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 전동식 압축기(100)는, 회전축(135)과 메인 프레임(102) 사이에 샤프트 씰(180)이 설치되고, 메인 프레임(102)의 내측면에 지지되도록 일정한 깊이의 홈에 위치되며 메인 프레임(102)과 샤프트 씰(180)의 사이에서 메인 프레임(102)의 내측면과 샤프트 씰(180)의 외측면에 각각 접촉되도록 설치되는 오링(190)을 포함하는 구조를 가진다.

샤프트 씰(180)은 배압공간(124)에 위치되는 냉매가 회전축(135)과 메인 프레임(102)의 사이로 누설되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 제2 스크롤(150)의 선회 운동을 위해 회전축(135)이 회전될 때, 샤프트 씰(126)은 메인 프레임(102)의 축수부(122)와 고정된 상태를 유지하지 못하고 간헐적으로 회전축(135)과 함께 회전될 수 있다(stick-slip).

샤프트 씰(180)은 회전축(135)의 외주면을 감싸도록 형성되는 씰링부(181)와, 회전축(135)의 반경 방향으로 돌출 형성되며 오링(190)의 외측면과 접촉되도록 이루어지는 고정부(182)를 포함하는 구조를 가진다. 고정부(182)의 외측면에는 오링지지면(182a)이 형성되어 오링(190)의 외주면과 접촉될 것이다.

샤프트 씰(180)이 회전축(135)을 따라 함께 회전하게 되면, 상대적으로 회전체의 질량이 증가되어 압축기의 기계 효율이 저하될 수 있다. 또한, 불규칙적으로 샤프트 씰(180)의 서로 다른 지점이 회전축(135) 또는 축수부(122)와 마찰되어 마찰면에 대한 관리 및 설계가 어려울 수 있다. 샤프트 씰(180)의 재질 중에 포함되는 카본 파이버(carbon fiber) 성분에 의해 상대적으로 연질인 알루미늄 등으로 형성되는 메인 프레임(102)이 마모되어 손상될 우려가 있게 된다.

이에, 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)는, 배압공간(124)의 밀폐와 함께, 샤프트 씰(180)의 회전을 방지하기 위한 구성으로 오링(190)을 포함하는 구조를 가진다.

오링(190)은 샤프트 씰(180)과 메인프레임(102)의 사이에 위치되어 배압공간(124)을 밀폐시키며, 샤프트 씰(180)의 외측면과 메인프레임(102)에 각각 접촉되도록 설치되어 샤프트 씰(180)의 회전을 방지하는 역할을 하게 된다. 오링(190)은 탄성력을 가지는 재질로 예를 들어, 고무 재질로 이루어질 수 있다.

이때, 압축기에 설치되는 오링(190)의 두께가 작은 경우에는 배압공간(124)의 씰링을 원활히 형성되지 못하며, 오링(190)에 가해지는 압력에 대한 밀림저항성이 커지므로 오링(190)의 내구성이 저하되는 문제점이 발생하게 될 것이다.

이에, 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)는 오링(190)의 크기 확장이 가능하도록, 메인 프레임(102)의 내측면에 형성된 홈(122a)에 오링(190)이 별도로 위치되는 구조를 가지게 된다. 이 경우, 오링(190)의 직경을 종래에 비해 최대한 키우는 것이 가능하게 되므로 씰링 성능이 향상과 함께 샤프트 씰(180)의 회전 방지 기능 향상에 따른 내구성 확보가 가능하게 될 것이다. 여기서, 오링의 직경이란 링형상으로 이루어지는 오링을 단면의 직경을 의미한다. 또한, 샤프트 씰(180)의 반경 방향 연장 길이를 키우지 않아도 되므로 압축기의 제작 비용을 감소시킬 수 있게 된다.

도 3에서 보듯이, 샤프트 씰(180)은 회전축(135)의 외주면을 감싸도록 형성되는 씰링부(181)와, 회전축(135)의 반경 방향으로 돌출 형성되고 오링(190)과 접촉되는 고정부(182)를 포함하는 구성을 가진다.

축수부(122)의 내측면에는, 오링(190)이 끼워지도록 일정한 깊이의 홈의 형상으로 리세스되도록 이루어지며 샤프트 씰(180)의 회전을 제한하는 오링삽입홈(122a)이 형성되도록 이루어진다. 오링(190)은 오링삽입홈(122a)에서 오링삽입홈(122a)의 내측면과 접촉되도록 위치된다.

오링삽입홈(122a)은 오링(190)의 반경보다 큰 깊이를 갖는 홈의 형상으로 이루어질 수 있으며 오링삽입홈(122a)에 위치되는 오링(190)을 지지하는 역할이 가능하게 된다. 오링삽입홈에 오링이 지지되므로 배압공간(124)을 밀폐시키는 샤프트 씰(180)의 회전은 오링(190)에 의해 제한될 수 있게 된다.

축수부(122)에 형성되는 오링삽입홈(122a)에 오링(190)이 위치되면, 샤프트 씰(180)의 외측면에 별도로 가공하여 오링(190)을 위치시키는 것에 비해, 샤프트 씰(180)과 접촉하는 오링(190)의 면적을 최대한 키울수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 오링(190)은 샤프트 씰(180)의 폭길이 이상의 두께를 가지도록 이루어지면서 오링삽입홈(122a)에 위치되는 것이 가능할 것이다. 즉, 오링(190)의 직경을 키워 오링(190)이 큰 두께를 가지도록 구성되면, 씰링 성능의 확보와 함께 샤프트 씰(180)의 회전을 방지하기 위한 마찰력 확보가 용이하게 될 것이다.

또한, 오링(190)은 탄성력을 가지는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 오링(190)은 고무 재질로 이루어질 수 있을 것이다.

오링삽입홈(122a)에 위치되는 오링(190)의 직경을 증가시켜 오링(190)이 종래에 비해 큰 두께를 가지도록 구성되는 경우, 배압공간(124)에 형성되는 압력하에서도 밀림저항성이 커지게 되므로, 오링(190)이 손상될 가능성이 낮아지게 될 것이다. 높은 압력하에서는 탄성력을 가지는 재질로 이루어지는 오링(190)은 변형되어 틈새 사이에 끼일 가능성이 높아지게 되므로, 오링(190)의 두께를 증가시켜 큰 밀림저항성을 확보하는 것이 가능하게 될 것이다.

또한, 오링(190)의 두께가 증가되는 경우, 두께 대비 영구압축변형률이 작아지므로 오링의 내구성확보 및 배압공간(124)의 씰링 성능의 확보가 가능하게 된다. 오링(190)의 두께와 영구압축변형률과는 반비례하는 관계에 있으므로, 압축률을 일정하게 하는 경우, 오링(190)의 두께가 클수록 두께 대비 영구압축변형률이 작아져 두께가 큰 오링이 내구성 확보에 유리하며, 배압공간(124)의 밀폐 성능의 확보에도 유리하게 된다. 오링(190)의 두께를 키울수록 공차의 영향이 작아지게 되며, 작은 두께의 오링에 비해 팽윤에 의한 영향이 작아질 수 있게 된다.

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

축수부(122)의 내측면에는 오링(190)이 끼워지도록 일정한 깊이의 홈의 형상으로 리세스되도록 이루어져 샤프트 씰(180)의 회전을 제한하는 오링삽입홈(122a)이 형성될 수 있다. 오링(190)은 오링삽입홈(122a)에서 오링삽입홈(122a)의 내측면과 접촉되도록 위치된다. 또한, 오링(190)은 샤프트 씰(180)의 고정부 외측면에 형성되는 오링지지면(182a)과 접촉되도록 위치된다.

이때, 축수부(122)의 일측에는, 축수부(122)를 관통되도록 이루어지고, 오링삽입홈(122a)과 배압공간(124)을 연통시키는 배압연통홀(122b)이 형성될 수 있다.

배압연통홀(122b)을 통해, 배압공간(124)에 형성된 냉매의 압력이 오링(190)을 향해 전달될 수 있으므로, 오링(190)은 샤프트 씰(180)과의 접촉에 따른 마찰력이 더욱 증가될 수 있게 될 것이다. 이를 통해, 오링(190)에 의한 씰링 효과 및 샤프트 씰(180)의 회전을 방지하기 위한 마찰력이 더욱 증가될 수 있게 될 것이다.

도 5는, 본 발명에 따른 전동식 압축기의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

오링지지면(182a)은, 오링(190)이 수용되어 오링(190)의 외주면을 감싸도록 오링(190)의 외주면 형상에 대응되도록 리세스된 형상으로 이루어질 수 있다. 오링(190)은 링의 형상으로 이루어질 수 있으므로, 샤프트 씰(180)의 고정부(182)에 형성되는 오링지지면(182a)의 형상은 오링(190)의 외측면과 접촉될 수 있도록 리세스된 형상으로 이루어질 수 있을 것이다. 이 경우, 오링(190)과 샤프트 씰(180)의 사이에 접촉되는 면적이 커지게 되므로, 샤프트 씰(180)의 회전을 방지하는데 더욱 용이하게 될 것이다.

또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 축수부(122)의 일측에는, 축수부(122)를 관통되도록 이루어지고, 오링삽입홈(122a)과 배압공간(124)을 연통시키는 배압연통홀(122b)이 형성될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 배압연통홀(122b)을 통해, 배압공간(124)에 형성된 냉매의 압력이 오링(190)을 향해 전달될 수 있으므로, 오링(190)은 샤프트 씰(180)과의 접촉에 따른 마찰력이 더욱 증가되어, 오링(190)에 의한 씰링 효과 확보 및 샤프트 씰의 불필요한 회전을 방지에 용이하게 될 것이다.

도 6은, 본 발명에 따른 전동식 압축기의 또 다른 실시예를 나타내는 것으로, 오링삽입홈(122a)에는 일정한 각도로 경사진 내측면이 형성된 모습을 나타낸다.

축수부(122)의 내측면에는 오링(190)이 끼워지도록 일정한 깊이의 홈의 형상으로 리세스되도록 이루어져 샤프트 씰(180)의 회전을 제한하는 오링삽입홈(122a)이 형성될 수 있다. 오링(190)은 오링삽입홈(122a)에서 오링삽입홈(122a)의 내측면과 접촉되도록 위치된다. 또한, 오링(190)은 샤프트 씰(180)의 고정부 외측면에 형성되는 오링지지면(182a)과 접촉되도록 위치된다.

오링삽입홈(122a)에는 일정한 각도로 경사진 내측면이 형성되도록 이루어질 수 있다. 오링삽입홈(122a)의 내측면은 챔퍼진 형상으로 이루어져 일정한 각도를 가지므로 오링삽입홈(122a)은 오링(190)과 복수개의 개소에서 접촉될 수 있게 된다.

도 6에서 보는 바와 같이, 오링(190)은 링의 형상으로 이루어질 수 있으므로, 오링지지면(182a)의 내측면이 일정한 경사를 가지는 면이 복수개 배치되는 구조를 가지는 경우, 오링지지면(182a)에 형성되는 경사면들과 오링(190)의 외측면은 복수개의 개소에서 접촉되는 것이 가능할 것이다. 이 경우, 오링(190)과 샤프트 씰(180)의 사이에 접촉되는 면적이 커지게 되므로, 샤프트 씰(180)의 회전을 방지하는데 용이하게 될 것이다.

또한, 앞서 살펴본 바와 같이, 축수부(122)의 일측에는 축수부(122)를 관통되도록 이루어지며, 오링삽입홈(122a)과 배압공간(124)을 연통시키는 배압연통홀(122b)이 형성되어, 배압공간(124)에 형성된 냉매의 압력이 오링의 외측면에 전달되어 샤프트 씰(180)과의 접촉에 따른 마찰력이 더욱 증가될 수 있게 된다. 이를 통해, 오링(190)에 의한 씰링 효과에 따른 샤프트 씰(190)의 회전이 방지될 수 있게 될 것이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전동식 압축기(100)를 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: 전동식 압축기 101: 케이싱
102: 메인 프레임 103: 구동 유닛
104: 압축 유닛 111: 프론트 커버
112: 리어 커버 113: 연통유로
114: 흡입구 115: 토출구
121: 몸체부 122: 축수부
122a: 오링삽입홈 122b: 배압연통홀
123: 스러스트 플레이트 124: 배압공간
131: 스테이터 132: 로터
135: 회전축 136: 밸런스 웨이트
140: 제1 스크롤 141: 고정측 경판부
142: 고정측 측벽부 143: 고정랩
150: 제2 스크롤 151: 선회측 경판부
152: 선회랩 161: 메인 베어링
162: 서브 베어링 163: 편심 베어링
171: 핀 172: 리세스 링
180: 샤프트 씰 181: 씰링부
182: 고정부 182a: 오링지지면

Claims (10)

1. 메인 프레임을 수용하고, 내부공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하는 케이싱;
   상기 메인 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 회전축;
   상기 회전축의 회전을 위해 구동력을 제공하는 구동 유닛;
   상기 케이싱과 고정되도록 설치되는 제1 스크롤과, 상기 회전축에 연결되어 일 측이 상기 제1 스크롤과 맞물려 선회 운동되도록 설치되는 제2 스크롤;
   냉매가 수용되어 상기 제2 스크롤을 가압하는 배압공간의 밀폐를 위해, 상기 회전축과 상기 메인 프레임의 사이에 설치되는 샤프트 씰; 및
   상기 메인 프레임의 내측면에 형성되는 일정한 깊이의 홈에 위치되며, 상기 메인 프레임의 내측면과 상기 샤프트 씰의 외측면에 각각 접촉되도록 설치되는 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인 프레임은, 상기 회전축을 감싸도록 이루어지는 축수부를 포함하며,
   상기 오링은 상기 축수부의 내측면과 상기 샤프트 씰의 외측면에 각각 접촉되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 축수부의 내측면에는, 상기 오링이 끼워지도록 일정한 깊이의 홈의 형상으로 리세스되도록 오링삽입홈이 성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 오링삽입홈은, 상기 오링의 반경보다 큰 깊이를 갖는 홈의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 오링삽입홈에는 상기 오링과 복수개의 개소에서 접촉되도록 일정한 각도로 경사진 내측면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 제3항에 있어서,
   상기 오링은, 상기 샤프트 씰의 폭길이 이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 제4항에 있어서,
   상기 축수부의 일측에는, 상기 축수부를 관통되도록 이루어지고, 상기 오링삽입홈과 상기 배압공간을 연통시키는 배압연통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트 씰은,
   상기 회전축의 외주면을 감싸도록 형성되는 씰링부; 및
   상기 회전축의 반경 방향으로 돌출 형성되고, 상기 오링과 접촉되는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 고정부의 외측면에는, 상기 오링의 외주면을 지지하도록 오링지지면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 오링지지면은, 상기 오링이 수용되어 상기 오링의 외주면을 감싸도록 상기 오링의 외주면의 형상에 대응되게 리세스된 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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