KR20200053987A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명을 따르는 전동식 압축기는 비선회스크롤, 상기 비선회스크롤에 맞물려 결합되며, 상기 비선회스크롤에 대해 선회운동을 하는 선회스크롤 및 상기 선회스크롤 또는 상기 비선회스크롤의 상호 접촉하는 어느 일면에 적층 형성되어, 마찰을 저감시키는 내마모층을 포함하며, 상기 내마모층은 상기 선회스크롤 또는 상기 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부가 상기 내마모층에 침투됨으로써 상기 일면에 결합될 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 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 비선회스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축부가 설치된다. 그리고, 모터부와 압축부는 회전축으로 연결되어 모터부의 회전력이 압축부로 전달된다.

압축부로 전달되는 회전력은 선회스크롤을 비선회스크롤에 대해 선회 운동시켜, 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 2개 한 쌍의 압축실을 형성하며, 냉매를 양쪽 압축실로 각각 흡입시켜 압축하고 동시에 토출하게 된다.

선회스크롤이 비선회스크롤에 대해 선회 운동을 하며 냉매를 압축시킴에 따라, 선회스크롤과 비선회스크롤은 지속적으로 마찰이 이루어지게 된다. 이로 인하여, 선회스크롤과 비선회스크롤의 접촉하는 부분에서 마찰열이 발생하여 압축 효율이 저하될 수 있다.

나아가, 선회스크롤과 비선회스크롤의 표면이 마모되어, 칩과 같은 부산물로 발생할 수 있게 된다. 이러한 칩과 같은 부산물 등은 냉매 및 오일 등을 따라 압축기 내부를 순환하며, 압축실을 비롯한 각종 구성들에 손상을 입히게 될 수 있다.

특허문헌[미국 특허출원공개공보 US2014/0023540 A1]에서 개시된 바와 같이, 마모특성을 개선하고자 선회스크롤과 고정스크롤 상호간 마찰이 발생하는 영역에 마모 방지 코팅층을 형성하는 방법이 제안되었다.

스크롤 압축기의 스크롤에 마모방지 표면을 형성하기 위하여 NiP코팅, 아노다이징 코팅, 아연코팅, PTFE 코팅 등과 같은 코팅층을 형성하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법에 의하면, 코팅층을 형성하기 위한 각종 원재료들과 제작 공정이 추가되어 제작 비용이 지나치게 증가하게 된다.

이와 달리, 공조용 압축기의 경우, 마찰이 발생하는 회전스크롤 및 고정스크롤, 프레임 및 회전축 등을 내마모성이 우수한 합금주철로 형성하여, 마모 특성을 향상시킨다. 그러나, 선회스크롤 또는 고정스크롤 등을 합금주철로 형성하는 경우 압축기의 무게가 지나치게 증가하게 되어 차량에 이용되는 전동식 압축기에는 적합하지 않게 된다.

이에, 차량에 탑재될 수 있도록 경량화된 전동식 압축기에 있어서, 마모특성을 향상시키면서도 제조비용을 감소할 수 있는 전동식 압축기의 주고에 대한 연구가 필요하다.

미국 공개특허 US 2014/0023540 A1 (2014.01.23. 공개)

본 발명의 목적은 전술한 문제를 해소하기 위한 것으로서 압축실을 형성하는 스크롤의 표면에 내마모층을 형성하여 스크롤의 마모특성을 향상시키면서도 경량화된 전동식 압축기를 제공하는 것에 있다.

나아가, 본 발명의 목적은 압축실을 형성하는 스크롤의 상호 접촉하는 표면에 코팅과 같은 별도의 내마모 처리를 생략하여 제조비용을 감소시킬 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은 회전축과 회전축을 지지하는 부재 사이에 배치되는 베어링 부재를 생략할 수 있는 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

나아가, 본 발명의 목적은 베어링 부재를 생략함에 따라 공정 오차를 감소시켜 신뢰성이 향상된 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 기존의 동일한 크기의 전동식 압축기에 비해 냉매를 고압으로 압축시킬 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명을 따르는 전동식 압축기는 비선회스크롤, 상기 비선회스크롤에 맞물려 결합되며, 상기 비선회스크롤에 대해 선회운동을 하는 선회스크롤 및 상기 선회스크롤 또는 상기 비선회스크롤의 상호 접촉하는 어느 일면에 적층 형성되어, 마찰을 저감시키는 내마모층을 포함하며, 상기 내마모층은 상기 선회스크롤 또는 상기 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부가 상기 내마모층에 침투됨으로써 상기 일면에 결합될 수 있다.

여기서, 상기 비선회스크롤 및 상기 선회스크롤은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함하여 형성되며, 상기 내마모층은 합금주철 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 내마모층은 내부에는 기 설정된 크기의 입자를 이루는 다수의 흑연이 포함되며, 상기 내마모층은, 침투된 상기 선회스크롤 또는 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부에 의해 상기 내마모층과 인접한 상기 흑연이 탈락되면서 상기 일면에 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 비선회스크롤은 원판 형상으로 형성되는 고정경판부 및 상기 고정경판부의 상기 선회스크롤과 마주하는 일면에서 나선의 형상으로 돌출되는 고정랩을 포함하고, 상기 선회스크롤은 원판 형상으로 형성되며, 상기 고정경판부와 마주하는 선회경판부 및 상기 선회경판부에서 상기 고정랩과 맞물리록 상기 고정경판부를 향하여 돌출되는 선회랩을 포함할 수 이TEK.

여기서, 상기 내마모층은 상기 선회경판부와 마주하는 상기 고정랩의 단부면과 상기 고정경판부와 마주하는 상기 선회랩의 단부면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 내마모층은 상기 고정랩의 단부면과 교차하며 축 방향으로 연장되는 상기 고정랩의 랩면 및 상기 선회랩의 단부면과 교차하며 축 방향으로 연장되는 상기 선회랩의 랩면에 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 전동식 압축기는 구동모터가 수용되도록 모터실을 형성하는 메인 하우징 및 상기 메인 하우징의 일단에 구비되며, 상기 선회스크롤을 축 방향으로 지지하는 메인 프레임을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내마모층은 상기 메인 프레임과 마주하는 상기 선회스크롤의 타면과 상기 타면과 마주하는 상기 메인 프레임의 지지면에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전동식 압축기는 일측이 상기 구동모터에 결합되며, 상기 메인 프레임을 관통하여 타측이 상기 비선회스크롤에 편심지게 결합되는 회전축을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 내마모층은 상기 메인 프레임과 상기 비선회스크롤에 반경방향으로 중첩되는 회전축의 외주면에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 메인 프레임은 상기 회전축을 회전 가능하게 수용하며, 축 방향으로 지지하도록 형성되는 메인 축수부를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 내마모층은 상기 메인 축수부의 내주면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 회전축은 상기 비선회스크롤을 관통하여, 적어도 일부가 상기 비선회스크롤의 회전축 수용부에 수용될 수 있다. 여기서, 상기 내마모층은 상기 회전축 수용부의 내주면과 마주하는 상기 회전축의 외주면에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 메인 프레임과 상기 선회스크롤 사이에 배치되어 상기 선회스크롤을 상기 비선회스크롤에 대해 선회 운동시키도록 형성되는 자전방지기구를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자전방지기구는 상기 선회스크롤과 접촉하는 면에 상기 내마모층이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 자전방지기구는 환형의 고리 형상으로 형성되는 링부, 상기 링부에서 상기 선회스크롤을 향하여 돌출 형성되는 키부를 포함할 수 있다. 한편, 상기 선회스크롤의 타면에는 상기 키부가 미끄러지게 결합되도록 리세스되어 형성되는 키홈이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 내마모층은 상기 키부와 상기 키홈에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 자전방지기구는 상기 선회스크롤의 전방면에서 리세스되도록 형성되며, 외주방향을 따라 복수개로 구비되는 링부, 상기 메인 프레임에서 돌출 형성되는 핀을 포함하며, 상기 내마모층은 상기 링부의 내주면에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명을 따르는 전동식 압축기는 선회운동하는 선회스크롤, 상기 선회스크롤과 맞물려 결합되어 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 비선회스크롤, 상기 선회스크롤을 사이에 두고 상기 비선회스크롤의 반대측에서 반경방향으로 고정되어 상기 선회스크롤을 축 방향으로 지지하는 메인 프레임, 상기 선회스크롤과 상기 메인 프레임을 관통하도록 형성되며, 상기 선회스크롤과 상기 메인 프레임 사이에서 방사 방향을 향하여 돌출 형성되어 상기 프레임부와 접촉하는 쓰러스트부를 포함하는 회전축 및 상기 회전축의 회전과 상기 선회스크롤의 선회운동에 따라 마찰이 발생하는 어느 일면에 적층 형성되어, 마찰을 저감시키는 내마모층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 내마모층은 상기 내마모층이 적층된 부재의 적어도 일부가 상기 내마모층에 침투됨으로써 상기 일면에 결합될 수 있다.

또한, 상기 비선회스크롤 및 상기 선회스크롤은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함하여 형성되며, 상기 내마모층은 합금주철 재질로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 내마모층은 내부에는 기 설정된 크기의 입자를 이루는 다수의 흑연이 포함되며, 상기 내마모층은, 침투된 상기 선회스크롤 또는 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부에 의해 상기 내마모층과 인접한 상기 흑연이 탈락되면서 상기 일면에 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 선회스크롤과 비선회스크롤의 상호 접촉하는 면에 주철 합금으로 형성되어 내마모성이 우수한 주철합금의 내마모층이 형성되므로, 코팅과 같은 별도의 내마모 처리를 생략함에 따라 압축기 제조비용이 저감될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따르면, 선회스크롤과 비선회스크롤을 알루미늄과 같은 경금속 재료로 제작하며, 상호 접혹하는 면에만 주철합금으로 이루어진 내마모층이 형성되므로, 차량에 장착되는 전동식 압축기의 경량화에 기여할 수 있다

또한, 본 발명에 따르면, 회전축과 회전축을 지지하는 메인 프레임, 선회스크롤 및 비선회스크롤 사이에 구비되는 베어링 부재를 생략할 수 있으므로, 이에 따른 압축기 제조비용이 저감될 수 있다.

또한, 이에 기인하여 베어링 부재를 메인 프레임, 선회스크롤 및 비선회스크롤에 열간압입하는 공정이 생략될 수 있어, 압축기 제조비용이 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 열간압입에 따라 발생하는 공차를 방지할 수 있다. 이로 인하여, 전동식 압축기의 신뢰성이 증가할 수 있게 된다.

또한, 선회스크롤 및 비선회스크롤에 주철합금으로 이루어진 내마모층이 적층됨에 따라, 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤 및 비선회스크롤의 랩의 강성을 유지하면서도 두께를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 전동식 압축기 대비 랩 길이를 증가시킬 수 있어, 냉매의 압축비를 보다 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 압축기 구동 초기 압축실에 오일 공급이 부족함에 따라 발생하는 마찰 손실이 저감될 수 있다. 나아가, 마찰이 발생하는 면에 윤활성이 높은 합금주철로 이루어진 내마모층이 형성되므로, 오일 사용량이 저감될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동식 압축기의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 압축기의 결합된 상태에서의 단면도이다.
도 3는 도 2에 도시된 회전축을 확대하여 보인 단면도이다.
도 4은 본 발명에 따른 내마모층을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 도 2에 도시된 단면도에서 선회스크롤과 비선회스크롤을 확대하여 보인 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 비선회스크롤의 단면도이다.
도 7는 본 발명을 따르는 비선회스크롤의 전면부의 모습을 보인 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 선회스크롤의 후방측을 보인 사시도이다.
도 9은 도 8에 도시된 선회스크롤의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 자전방지기구를 보인 사시도이다.

이하, 본 발명에 의한 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 실시예들을 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 표면은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동식 압축기의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 전동식 압축기의 결합된 상태에서의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기 또는 압축기로 약칭함)는, 냉매를 압축하는 압축기 모듈(100)과, 압축기 모듈(100)의 전방측에 결합되어 압축기 모듈(100)의 구동을 제어하는 인버터 모듈(200)로 이루어질 수 있다. 압축기 모듈(100)과 인버터 모듈(200)은 연속으로 조립되거나 또는 각각 독립적으로 제작된 후 조립될 수 있다. 본 실시예는 후자를 대표예로 삼아 설명하지만, 전자와 후자가 혼합된 형태로 압축기 모듈과 인버터 모듈을 독립적으로 제작되되 연속하여 조립될 수도 있다.

인버터 모듈(200)은 압축기 케이싱 중에서 흡입공간(S1)을 이루는 부위에 접하도록 구비된다. 이에 따라, 흡입공간(S1)으로 흡입되는 차가운 냉매에 의해 인버터 모듈(200)의 스위칭 소자 등에서 발생되는 열을 신속하게 방열시킬 수 있다.

또, 인버터 모듈(200)은 소정의 내부공간을 형성하는 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)가 포함된다. 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)의 내부공간에는 구동모터(103)의 회전속도를 제어하기 위한 적어도 한 개 이상의 스위칭 소자가 수용된다.

압축기 모듈(100)은 내부공간이 모터실(S1)을 이루고 모터실에 연통되도록 흡기구(111)가 형성되는 메인 하우징(110), 메인 하우징(110)의 모터실(S1)에 고정되는 전동부인 구동모터(120)와, 메인 하우징(110)의 외부에서 구동모터(120)의 일측에 구비되고 그 구동모터(120)의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 압축부(105), 압축부(105)의 타측에 결합되어 유분리실(S2)을 형성하는 리어 하우징(160)을 포함한다.

메인 하우징(110)은, 지면에 대해 횡방향으로 배치됨에 따라, 구동모터(120)와 압축부(105)는 횡방향을 따라 배열되며, 편의상 도 2의 좌측을 전방측, 우측을 후방측으로 지정하여 설명한다.

메인 하우징(110)은, 전방단이 개구되고 후방단이 일부 막힌 컵 단면 형상으로 형성될 수 있다. 메인 하우징(110)의 개구된 전방단에는 후술할 인버터 하우징(210)이 결합되어 밀봉되고, 메인 하우징(110)의 막힌 후방단에는 압축부(105)를 지지하는 메인 프레임(112)이 일체로 연장되어 형성될 수 있다.

다만, 이에 한하지 않으며, 전방단은 막힌 형태로 형성되며, 후방단은 별개의 부재로 이루어진 메인 프레임이 결합되도록 개방되도록 형성되는 실시예, 전방단 및 후방단 모두 개방되는 실시예 역시 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다. 즉, 별개의 부재로 이루어진 메인 프레임(112)은 메인 하우징(110)의 개방된 후방단에 결합될 수 있다. 또는, 메인 하우징(110)의 내부공간에 수용될 수 있다.

메인 하우징(110)의 메인 프레임(112)에는 후술할 회전축(130)의 메인 베어링부(132)가 관통되어 회전 가능하게 지지되는 제1 축수부(113)가 원통 형상으로 형성된다.

제1 축수부(113)에는 메인 지지부(132)가 수용되어, 제1 축수부(113)의 내주면은 회전축(130)의 메인 지지부(132)의 외주면과 마주하게 된다. 회전축(130)의 메인 지지부(132)와 이격되어 후술할 배압실(S3)이 모터실(S1)과 연통될 수 있다. 메인 하우징(110)의 전방단 부근에 흡입관(미도시)이 연결되는 흡기구(111)가 형성됨에 따라, 본 실시예의 모터실(S1)은 일종의 흡입공간을 형성하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 냉매가 모터실을 이루는 메인 하우징의 내부공간을 통해 압축부로 흡입됨에 따라 저압식 압축기를 형성하게 된다.

본 실시예에 따른 메인 하우징은 앞서 설명한 바와 같이 프레임부를 일체로 형성할 수 있다. 이에 따라, 메인 하우징에 프레임을 별도로 조립하는 과정을 배제하여 조립공수를 줄이는 동시에 구동모터의 조립성을 높일 수 있다.

한편, 메인 프레임(112)은 그 전방측이 중심쪽, 즉 제1 축수부(113)가 구동모터(120)를 향하는 방향으로 돌출되어 형성되고, 메인 프레임(112)의 후방측은 구동모터(120)를 향하는 방향으로 적어도 2회 이상 단차지도록 함몰지게 형성된다. 이에 따라, 메인 프레임(112)의 후방측에는 후술할 선회스크롤(140)의 선회경판부(141)의 적어도 일부가 삽입되어 축 방향으로 지지되는 스크롤 안착홈(112a), 자전방지기구인 올담링(180)이 안착되는 올담링 안착홈(112b) 및 밸런스 웨이트(138)가 회전 가능하게 수용되는 밸런스웨이트 수용홈(112c)이 각각 형성된다. 스크롤 안착홈(112a)과 올담링 안착홈(112b) 그리고 밸런스웨이트 수용홈(112c)은 연속으로 단차지게 형성되어 일종의 배압실(S3)을 형성하게 된다.

또, 제1 축수부(113)의 후방단은 선회스크롤(140)을 향하는 방향으로 돌출되어 원통형상으로 형성되고, 제1 축수부(113)의 내부에는 부시베어링으로 된 제1 베어링(171)이 삽입되어 결합된다. 이에 따라, 제1 축수부(113)의 후방단은 그 외주면이 앞서 설명한 밸런스웨이트 수용홈(112c)을 형성하여 배압실(S3)을 형성할 수 있다.

한편, 구동모터(120)는, 메인 하우징(110)의 내주면에 삽입되어 고정되는 고정자(121)와, 고정자(121)의 내부에 위치하고 그 고정자(121)와의 상호작용에 의해 회전되는 회전자(122)를 포함한다. 회전자(122)에는 그 회전자(122)와 함께 회전하면서 구동모터(120)의 회전력을 압축부(105)에 전달하는 회전축(130)이 결합된다.

고정자(121)는 메인 하우징(110)에 열박음(또는 열간압입)하여 고정하게 된다. 따라서, 고정자(121)는 메인 하우징(110)에서의 삽입 깊이를 작게 하는 것이 조립작업이 용이하게 될 뿐만 아니라, 고정자(121)를 열박음하는 과정에서 고정자(121)의 동심도를 유지하는데 유리할 수 있다.

한편, 회전자(122)의 중앙에는 회전축(130)이 열박음(또는 열간압입)으로 결합된다. 회전축(130)은 구동모터(120)를 사이에 두고 양단을 반경방향으로 지지할 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 회전축(130)의 일단은 구동모터(120)의 일측, 즉 메인 프레임(112)과 비선회스크롤(150)에서 반경방향으로 2점 지지되는 고정단이 되고, 구동모터(120)의 회전자(122)에 결합되는 회전축(130)의 타단은 반경방향으로 자유단이 될 수 있다.

도 3는 도 2에 도시된 회전축을 확대하여 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 회전축(130)은 일 방향을 따라 연장되는 대략 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 여기서 일 방향은 후술되는 축 방향의 기준이 될 수 있다. 또한, 후술되는 반경방향이란, 회전축의 축 중심에서 축 방향과 수직으로 교차하는 방향을 의미할 수 있다.

한편, 회전축(130)의 접촉 또는 결합하는 부재의 내주면에 대응되도록 길이 방향을 따라 서로 다른 반경을 가지는 부분이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명에서 회전축(130)은 선회스크롤(140)을 관통하도록 형성되며, 선회스크롤(140)에 편심지게 결합될 수 있다. 따라서, 회전축(130)의 선회스크롤(140)과 반경방향으로 중첩되는 영역(이하, 편심부)에서는 축 중심이 다른 영역의 축 중심과 일치하지 않을 수 있다.

또한, 회전축(130)은 회전자(122)에 결합되는 축부(131), 제1 축수부(113)에 회전 가능하게 반경방향으로 지지되는 메인 지지부(132), 선회스크롤(140)에 편심지게 결합되는 편심부(133), 비선회스크롤(150)의 제2 축수부(156)에 회전 가능하게 반경방향으로 지지되는 서브 지지부(134)가 형성된다.

메인 지지부(132)와 서브 지지부(134)는 앞서 설명한 바와 같이 회전축(130)을 각각 반경방향으로 지지하게 되고, 편심부(133)는 구동모터(120)의 회전력을 선회스크롤(140)에 전달하여 선회스크롤(140)이 올담링(180)에 의해 선회운동을 하게 된다.

또, 회전축(130)의 중간, 즉 메인 지지부(132)와 편심부(133)의 사이에는 앞서 설명한 축 방향 베어링돌부(135)가 반경방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 축 방향 베어링돌부(135)의 축 방향 베어링면(135a)은 제1 축수부(113)의 축 방향 베어링면(113a)과 함께 스러스트면을 이루게 된다.

또, 회전축(130)의 내부에는 후방단에서 전방단을 향하는 방향으로 소정의 깊이만큼 오일공급유로(136)가 형성되고, 오일공급유로(136)의 중간에는 메인 지지부(132), 편심부(133), 서브 지지부(134)의 외주면을 향해 각각의 급유구멍들(137a)(137b)(137c)이 형성된다. 이에 대해서는 후술할 급유구조와 함께 다시 설명한다.

다시, 도 2를 참조하면, 압축부(105)는, 앞서 설명한 바와 같이 메인 하우징(110)의 메인 프레임(112)에 축 방향으로 지지되어 선회운동을 하는 선회스크롤(140)과, 선회스크롤(140)과 맞물려 결합되며 메인 하우징(110)의 막힌 단부를 이루는 제2 단(110b)에 고정 결합는되 비선회스크롤(또는, 고정스크롤)(150)을 포함할 수 있다.

선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)의 사이에는 선회스크롤(140)의 선회운동시 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다. 압축실(V)은 선회랩 및 고정랩과 함께 나중에 다시 설명한다.

선회스크롤(140)은 메인 프레임(112)에 의해 축 방향으로 지지되고, 프레임부(112와 선회스크롤(140)의 사이에는 그 선회스크롤(140)의 자전을 방지하는 자전방지기구가 구비될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 본 발명은 자전방지기구로서의 올담링(180)이 구비될 수 있다. 다만, 이에 한하지 않으며, 자전방지기구는 올담링 뿐만 아니라 핀과 링으로 된 방식이 적용될 수 있다.

또, 선회스크롤(140)은 선회스크롤 경판부(이하, 선회경판부)(141)가 대략 원판모양으로 형성되고, 선회경판부(141)의 후방면에는 후술할 고정랩(153)과 맞물려 그 고정랩(153)을 기준으로 내측면과 외측면에 각각 압축실을 이루는 선회랩(142)이 형성된다. 선회랩(142)에 대해서는 나중에 고정랩(153)과 함께 다시 설명한다.

선회경판부(141)에는 배압실(S3)과 중간압축실(V)을 연통시키는 배압구멍(141a)이 형성된다. 이에 따라, 배압실(S3)의 압력과 중간압축실(V)의 압력 간 차이에 따라 오일 또는 냉매가 배압실(S3)과 중간압축실(V) 사이를 이동하게 된다.

또, 선회경판부(141)의 중심에는 회전축(130)의 편심부(133)가 회전 가능하게 결합되는 회전축 결합부(143)가 관통 형성된다. 회전축 결합부(143)는 원통 형상으로 형성되고, 회전축 결합부(143)의 내부에는 회전축(130)의 편심부(133)가 삽입되어 회전 가능하게 결합된다. 이에 따라, 회전축 결합부(143)는 선회랩(142)과 반경방향으로 중첩되도록 형성되고, 회전축 결합부(143)는 가장 안쪽에 형성되는 선회랩(142)의 일부가 된다.

한편, 비선회스크롤(150)은 앞서 설명한 바와 같이 메인 하우징(110)의 외부에서 그 메인 하우징(110)의 후방단(110b)에 결합된다. 이 경우, 메인 하우징(110)과 비선회스크롤(150) 사이에는 가스켓과 같은 실링부재(190)가 구비될 수 있다.

비선회스크롤(150)은 고정스크롤 경판부(이하, 고정경판부)(151)가 대략 원판모양으로 형성되고, 고정경판부(151)의 가장자리에는 메인 하우징(110)의 후방단(110b)에 결합되는 측벽부(152)가 형성된다. 고정경판부(151)의 전방면(151a)에는 선회랩(142)과 맞물려 압축실(V)을 이루는 고정랩(153)이 돌출 형성된다. 고정랩(153)은 선회랩(142)과 함께 인볼류트 형상으로 형성될 수 있지만, 비 인볼류트 형상으로도 형성될 수 있고, 그 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또, 측벽부(152)의 외주면에는 앞서 설명한 제1 돌출부(114)와 대응하도록 제2 돌출부(154)가 반경방향으로 돌출 형성되고, 제2 돌출부(154)에는 앞서 설명한 제1 유로(114a)와 함께 흡입유로(Fg)를 이루는 제2 유로(154a)가 형성될 수 있다.

흡입유로(Fg)를 이루는 제2 유로(154a)는 축 방향으로 연장 형성될 수도 있고, 도 2에서 도시된 바와 같이 경사지게 형성될 수도 있다. 제2 유로(154a)가 축 방향으로 형성되면 고정경판부(151)의 외경이 확대되어 메인 하우징(110)의 동일 외경 대비 고정랩(153)의 감긴 길이를 증가시킬 수 있고, 제2 유로(154a)가 경사지게 형성되면 압축실의 동일 용량 대비 고정랩(153)의 감긴 길이를 줄여 압축기를 소형화할 수 있다.

또, 흡입유로(Fg)를 이루는 제1 유로(114a)와 제2 유로(154a)는 각각 제1 돌출부(114)와 제2 돌출부(154)에 형성됨에 따라, 흡입유로(Fg)는 압축기의 외주면과 가깝게 형성될 수 있다. 이에 따라, 모터실(S1)에서 흡입유로(Fg)를 통해 압축실(V)로 흡입되는 냉매가 압축기의 외부와 신속하게 열교환될 수 있고, 이를 통해 압축실(V)로 흡입되는 냉매의 비체적이 낮춰 흡입손실을 줄일 수 있다. 특히, 제2 유로(154a)의 경우는 비선회스크롤(150)이 메인 하우징(110)의 외부에 구비됨에 따라, 메인 하우징(110)의 내부에 삽입되는 것에 비해 외부에 더욱 가깝게 위치하게 되므로 모터실(S1)을 통과하면서 다소 가열된 냉매의 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.

나아가, 측벽부(152)의 외주면에는 비선회스크롤(150)의 무게를 줄이는 동시에 변형방지를 위한 살빼기홈이 형성될 수 있다. 살빼기홈은 복수 개가 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성될 수도 있고, 한 개가 원주방향으로 길게 연장되어 형성될 수도 있다.

나아가, 비선회스크롤(150)의 측벽부(152)는 그 외주면이 메인 하우징(110)의 외부에 위치하게 되므로, 비선회스크롤(150)의 외경이 메인 하우징(110)의 내경보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이로 인해, 동일한 압축기의 외경을 기준으로 할 때 비선회스크롤(150)의 외경이 증대될 수 있고, 이를 통해 고정랩(153)과 선회랩(142)의 감긴 길이를 늘려 압축실(V)의 흡입체적을 증가시킬 수 있다.

또, 고정경판부(151)의 중앙부분에는 최종 압축실(V)을 후술할 유분리실(S3)과 연통시켜 냉매의 토출을 안내하는 토출구(155)가 형성된다. 토출구(155)는 압축실(V)에서 유분리실(S3)을 향해 고정경판부(151)의 축 방향 또는 축 방향에 대해 경사진 방향으로 관통 형성될 수 있다.

토출구(155)는 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 동시에 연통되도록 한 개만 형성될 수도 있고, 도 7에서와 같이 제1 압축실(V1)과 제2 압축실(V2)에 독립적으로 연통될 수 있도록 제1 토출구(155a)와 제2 토출구(155b)가 형성될 수도 있다.

또, 고정경판부(151)의 중심에는 회전축(130)의 서브 지지부(134)가 회전 가능하게 삽입되어 반경방향으로 지지되도록 제2 축수부(156)가 형성된다. 제2 축수부(156)는 고정경판부(151)에서 리어 하우징(160)을 향해 축 방향으로 연장되어 형성될 수도 있고, 고정경판부(151)의 두께를 두껍게 확대하여 형성될 수도 있다. 하지만, 후자의 경우는 비선회스크롤(150)의 무게가 증가할 뿐만 아니라, 불필요한 부분까지 두껍게 형성되면서 토출구(155)의 길이가 길어져 사체적이 증가할 수 있다. 따라서, 전자와 같이 고정경판부(151)의 일부를 돌출시키되, 예를 들어 토출구(155)가 형성되는 부분을 제외한 부분에 제3 돌출부(157)를 형성하고, 제3 돌출부(157)에 제2 축수부(156)를 형성하는 것이 바람직하다.

제2 축수부(156)는 후방면이 막힌 원통 형상으로 형성되어 내주면에는 회전축(130)의 서브 지지부(134)의 외주면과 마주보도록 형성된다. 즉, 제2 축수부(156)는 서브 지지부(134)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다.

또, 제2 축수부(156)의 후방측 내부에는 회전축(130)의 단부보다 축 방향으로 연장된 오일안내공간(156a)이 형성되고, 오일안내공간(156a)은 후술할 오일안내유로(157a)와 오일공급유로(136) 사이에 위치하게 된다. 오일안내유로(157a)는 유분리실(S2)에, 오일공급유로(136)는 급유구멍들(137a)(137b)(137c)에 의해 각각 메인 지지부(132), 서브 지지부(134) 및 편심부(133)의 외주면들과 연통될 수 있다.

오일안내유로(157a)는 비선회스크롤(150)에 형성될 수도 있고, 후술할 리어 하우징(160)에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 오일안내유로(157a)가 비선회스크롤(150)의 형성되는 경우에는 비선회스크롤(150)의 후방면, 즉 비선회스크롤(150)의 축 방향의 양쪽 측면 중에서 메인 프레임(112)을 마주보는 면을 제1 면(150a), 제1 면(150a)의 반대쪽 면을 제2 면(150b)이라고 할 때, 제2 면(150b)에는 리어 하우징(160)을 향하는 방향으로 돌출되는 제3 돌출부(157)가 형성되고, 제3 돌출부(157)에 오일안내유로(157a)가 반경방향으로 형성될 수 있다. 오일안내유로(157a)의 일단은 고정경판부(151)의 외주면에 연통되고, 오일안)유로(157a)의 타단은 오일안내공간(156a)의 내주면에 연통되도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 리어 하우징(160)의 유분리실(S2)에서 냉매로부터 분리된 고압의 오일은 압력차에 의해 오일안내유로(157a)를 따라 오일안내공간(156a)으로 신속하게 이동하게 되고, 이 오일은 압력차에 의해 오일공급유로(136)와 각각의 급유구멍(137a~137c)을 통해 각각의 외주면으로 신속하게 공급될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 회전축(130)에는 한 개의 오일공급유로(136)와 복수 개의 급유구멍(137a, 137b, 137c)이 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 오일안내유로(136)는 회전축(130)의 단부, 즉 오일안내공간(156a)에 수용된 회전축(130)의 후방단에서 전방단 방향으로 소정의 깊이만큼 축 방향으로 형성되고, 복수 개의 급유구멍(137a, 137b, 137c)은 오일공급유로(136)의 중간에서 축 방향을 따라 일정 간격을 두고 형성될 수 있다.

복수 개의 급유구멍(137a, 137b, 137c)은 서브 지지부(134)의 외주면으로 관통되는 제2 급유구멍(137b), 편심부(133)의 외주면으로 관통되는 제3 급유구멍(137c), 메인 지지부(132)의 외주면으로 관통되는 제1 급유구멍(137a)으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 오일안내공간(156a)에서 오일공급유로(136)로 유입되는 오일은 제2 급유구멍(137b), 제3 급유구멍(137c), 제1 급유구멍(137a)을 차례대로 통과하여 각각의 외주면으로 공급되게 된다.

한편, 선회랩과 고정랩은 각각 인벌류트 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 회전축(130)이 선회스크롤의 중심을 관통하여 결합되는 경우에는 최종 압축실이 편심진 위치에 형성되면서 압축실 간 압력차가 크게 발생될 수 있다. 이는, 축관통 스크롤 압축기의 경우 최종 압축실이 스크롤의 중심으로부터 편심지게 형성되면서 한 쪽 압축실의 압력이 다른 쪽 압축실의 압력에 비해 크게 낮아지게 되기 때문이다. 따라서, 축관통 스크롤 압축기에서는 본 실시예와 같이 선회랩(142)과 고정랩(153)을 비 인벌류트 형상으로 형성하는 것이 유리하다.

본 실시예에 따른 선회랩(142)은 직경과 원점이 서로 다른 다수의 원호를 연결한 형태를 가지며, 최외곽의 곡선은 장축과 단축을 갖는 대략 타원형 형태로 형성될 수 있다. 이는 고정랩(153)도 마찬가지로 형성될 수 있다.

선회경판부(141)의 중앙부위에는 선회랩(142)의 내측 단부를 이루며, 회전축(130)의 편심부(133)가 회전가능하게 삽입되어 결합되는 회전축 결합부(143)가 축 방향으로 관통 형성될 수 있다. 회전축 결합부(143)의 외주부는 선회랩(142)과 연결되어 압축과정에서 고정랩(153)과 함께 압축실(V)을 형성하는 역할을 하게 된다.

회전축 결합부(143)는 선회랩(142)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이로 형성되어, 회전축(130)의 편심부(133)가 선회랩(142)과 동일 평면상에서 중첩되는 높이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 냉매의 반발력과 압축력이 선회경판부를 기준으로 하여 동일 평면에 가해지면서 서로 상쇄되어, 압축력과 반발력의 작용에 의한 선회스크롤(140)의 기울어짐이 방지될 수 있다.

한편, 압축실(V)은 고정경판부(151)와 고정랩(153), 그리고 선회랩(142)과 선회경판부(141) 사이에 형성되며, 랩의 진행방향을 따라 흡입실, 중간압실, 유분리실이 연속으로 형성되어 이루어질 수 있다.

압축실(V)은 선회랩(142)의 외측면과 고정랩(153)의 내측면 사이에 형성되는 제1 압축실과, 선회랩(142)의 내측면과 고정랩(153)의 외측면 사이에 형성되는 제2 압축실로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 압축실(V1)은 고정랩(153)의 내측면과 선회랩(142)의 외측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점 사이에 형성되는 압축실을 포함하고, 제2 압축실(V2)은 고정랩(153)의 외측면과 선회랩(142)의 내측면이 접촉하여 생기는 두 개의 접촉점 사이에 형성되는 압축실(V)을 포함한다.

한편, 리어 하우징(160)은 비선회스크롤(150)의 제2 면(150b)에 결합되며, 리어 하우징(160)의 내부에는 비선회스크롤(150)의 제2 면(150b)과 함께 압축실(V)에서 토출되는 냉매를 수용하도록 유분리실(S2)이 형성될 수 있다.

여기서, 리어 하우징(160)과 비선회스크롤(150)의 외주면에는 메인측 체결돌부와 인버터측 체결돌부와 같은 별도의 돌출부(미도시)가 각각 형성되어 볼트 체결될 수도 있고, 리어 하우징(160)의 테두리면을 통과하는 체결볼트가 비선회스크롤(150)의 테두리면에 체결되어 결합될 수도 있다. 리어 하우징(160)과 비선회스크롤(150)의 사이에도 가스켓과 같은 실링부재가 구비될 수 있다.

또, 리어 하우징(160)에는 외부 히트펌프 또는 공조 시스템의 토출관이 연통되는 배기구(161)가 형성되고, 리어 하우징(160)의 내부에는 비선회스크롤(150)의 제3 돌출부(157)를 향해 돌출되어 비선회스크롤(150)을 축 방향으로 지지하는 지지돌부(162)가 형성될 수 있다. 지지돌부(162)는 비선회스크롤(150)의 제2 면(150b), 더 정확하게는 제3 돌출부(157)에 밀착되어 비선회스크롤(150)을 선회스크롤(140)쪽으로 지지할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)은 결합하여 압축실(V)을 형성하며, 선회스크롤(140)은 비선회스크롤(150)에 대해 선회운동을 하게 된다. 이 경우, 선회스크롤(140)의 반복적인 선회운동에 따라 선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)은 상호 접촉하는 영역에서 지속적으로 마모가 발생하게 된다.

또한, 압축실(V)의 내부로 유입되어 압축 행정이 진행 중인 냉매가 랩과 경판부 사이의 틈을 통해 누설되지 않도록 비선회스크롤(150)과 선회스크롤(140)은 서로 밀착되도록 지지된다. 이로 인하여, 비선회스크롤(150)과 선회스크롤(140) 상호 접촉하는 면에서 마찰에 의한 마모가 증가하게 된다.

특히, 차량용으로 사용되는 전동식 압축기의 경우, 무게를 감소시키기 위하여 선회스크롤(140) 및 비선회스크롤(150)을 알루미늄 합금을 이용하여 제작하게 된다. 이 경우, 서로 간의 마찰에 의한 저항으로 인하여 압력 형성에 실패하거나, 마모에 따라 발생하는 칩과 같은 부산물에 의하여 급유구멍 등의 막아 고장을 유발하게 된다. 특히, 압축기의 구동 초기 압축실(V)에 오일이 공급되지 않는 경우, 마찰에 의한 손실이 증가하게 된다.

본 발명에서는 선회스크롤과 비선회스크롤의 상호 접촉하는 면에 합금주철로 이루어지는 내마모층이 형성될 수 있다. 본 발명에 따르는 선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)은 알루미늄(Al) 소재의 합금을 이용하여 제작될 수 있다. 또한, 이에 한하지 않으며, 마그네슘(Mg) 소재의 합금을 이용하여 제작될 수 있다.

아울러, 내마모층은 선회스크롤(140) 및 비선회스크롤(150)과는 다른 이종의 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 내마모층은 마모특성이 우수한 합금 주철을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 내마모층은 선회스크롤(140) 및 비선회스크롤(150)과 이종의 재질로 형성될 수 있다.

합금 주철 및 알루미늄(Al) 합금과 같이 이종의 재질 접합의 경우, 일반적으로 마찰교반, 접합, 용접 주조 접합 등의 방식을 이용하여 접합시키게 된다. 그러나, 이와 같은 접합 방식을 이용하여 이종의 재질을 접합시키는 경우 압축기의 압축부(105)에서 요구되는 접합강도(bond stength)를 충족시키기 어렵다.

본 발명에서는 주조 접합 방식을 이용하면서도 스크롤 압축기의 압축부(105)에서 요구되는 접합강도(bond stength)를 충족시킬 수 있는 내마모층을 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 내마모층을 설명하기 위한 모식도이다.

도시된 바에 따르면, A는 선회스크롤(140) 또는 비선회스크롤(150)의 바디를 이루는 알루미늄(Al) 소재 합금이며, B는 내마모층을 이루는 합금 주철이다. 여기서, 내마모층을 이루는 합금 주철(B)은 알루미늄(Al) 소재 합금(A)과의 계면에서 소정의 틈, 크랙 등(이하, 틈)이 형성될수 있다. 알루미늄(Al) 소재 합금(A)은 상기 틈을 채우도록 합금 주철(B)에 관입되어 돌출부(A')를 형성할 수 있다. 이때, 돌출부(A')는 합금 주철(B) 내부에 입자로 형성된 흑연(C)을 탈락시키며 관입될 수 있다.

이와 같이 합금 주철(B) 및 알루미늄(Al) 소재 합금(A)을 접합하는 경우, 압축부에서 요구되는 접합강도(bond stength)를 충족시킬 수 있게 된다.

한편, 이와 같이 주조 방식으로 접합하는 방법은 다음과 같다.

우선, 내마모층으로 형성될 합금 주철(B) 모재를 공급한다. 이후, 합금 주철(B) 모재의 알루미늄(Al) 소재 합금(A)과 접합될 계면에 상기 틈을 형성하는 공정을 수행한다. 상기 틈을 형성하는 공정을 통해 상기 계면에 인접한 상기 흑연(C) 입자들이 탈락할 수 있게 된다.

여기서, 상기 틈을 형성하는 공정은 습식법 또는 건식법으로 수행될 수 있다. 여기서 건식법이란, 질소(N₂) 및 수소(H₂) 혼합가스를 이용하여, 상기 계면에 인접한 상기 흑연(C) 입자들과 화학 반응을 일으켜, 흑연(C)을 탈락시키며 틈을 형성하는 방식을 의미할 수 있다. 또한, 습식법이란, 소정의 전해액에 상기 합금 주철(B)을 담근 후, 전류를 인가하여 상기 계면에 인접한 상기 흑연(C) 입자들을 탈락시키면서 틈을 형성하는 방식일 수 있다.

상기 틈을 형성하는 공정 이후, 용융된 알루미늄(Al) 소재 합금(A)을 주입하는 공정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 합금 주철(B)의 상기 계면에 형성된 틈에 상기 알루미늄(Al) 소재 합금(A)이 채워지게 되며 돌출부(A')를 형성하게 된다.

이와 같은 방법에 의해 알루미늄(Al) 소재 합금으로 제작되는 선회스크롤(140) 및 비선회스크롤(150)의 표면에 이종의 재질, 즉 합금주철로 이루어지는 내마모층을 형성하면서도, 압축부에서 요구되는 접합강도(bond stength)가 충족될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전술한 내마모층은 선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)의 상호 마주보는 일면을 덮도록 형성될 수 있다. 이하, 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 2에 도시된 단면도에서 선회스크롤과 비선회스크롤을 확대하여 보인 단면도이며, 도 6은 도 2에 도시된 비선회스크롤의 단면도이고, 도 7는 본 발명을 따르는 비선회스크롤의 전면부의 모습을 보인 도면이다. 또한, 도 8은 본 발명에 따른 선회스크롤의 후방측을 보인 사시도이며, 도 9은 도 8에 도시된 선회스크롤의 단면도이다.

전술한 바와 같이, 비선회스크롤(150)은 원판 형상의 고정경판부(151)와 고정경판부(151)의 일면(151a)에서 선회스크롤(140)을 향하여 돌출 형성되는 고정랩(153)을 포함한다. 또한, 선회스크롤(140)은 원판 형상의 선회경판부(141)와 선회스크롤의 일면(141a)에서 비선회스크롤(150)을 향하여 돌출 형성되는 선회랩(142)을 포함한다.

여기서, 고정랩(153)의 단부면(153b)은 선회경판부(141)의 일면(141a)과 접촉하게 되며, 선회랩(142)의 단부면(142b)은 고정경판부(151)의 일면(151a)과 접촉하게 된다. 이때, 선회스크롤(140)이 선회운동을 하게 되면, 각각의 접촉면에서 마찰이 발생하게 된다. 따라서, 내마모층은 고정랩(153)의 단부면(153b), 선회랩(142)의 단부면(142b), 선회경판부(141)의 일면(141a) 및 고정경판부(151)의 일면(151a)에 각각 형성될 수 있다.

여기서, 내마모층은 기 설정된 두께로 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 내마모층은 0.1mm 내지 1mm 로 형성될 수 있다.

한편, 도시된 바에 따르면, 선회랩(142)과 고정랩(153)은 서로 반경방향으로 중첩되게 형성된다. 이 경우, 고정랩(153)과 선회랩(142)은 선회스크롤(140)의 선회 운동에 따라, 서로 쓸리게 될 수 있다. 따라서, 고정랩(153)과 선회랩(142)의 상호 접촉하는 랩면에도 각각 내마모층이 형성될 수 있다.

고정랩(153)은 상기 고정랩(153)의 단부면(153b)과 교차하는 고정랩면(153a)을 포함할 수 있다. 고정랩면(153a)은 서로 나란하게 형성되는 고정랩(153)의 일면(153a)과 단부면(153b)을 연결하도록 연장될 수 있다. 즉, 고정랩면(153a)은 축방향으로 연장될 수 있다.

또한, 선회랩(142)은 상기 선회랩(142)의 단부면(142b)과 교차하는 선회랩면(142a)을 포함할 수 있다. 선회랩면(142a)은 서로 나란하게 형성되는 선회랩(142)의 일면(142a)과 단부면(153b)을 연결하도록 연장될 수 있다. 즉, 선회랩(142a)은 축방향으로 연장될 수 있다.

이와 같은 고정랩면(153a)과 선회랩면(142a)은 나선의 형상을 이루는 고정랩(153)과 선회랩(142)의 형상을 따라 축 방향과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 이와 같이 형성된 고정랩면(153a)과 선회랩면(142a)에는 각가 내마모층이 형성될 수 있다.

즉, 비선회스크롤(150)과 선회스크롤(140)은 상호 마주보는 면이 내마모층으로 덮일 수 있다.

이와 같은 구조에 의하면, 선회스크롤(140)과 비선회스크롤(150)의 상호 접촉하는 면에 주철 합금으로 형성되는 내마모층이 형성되므로, 코팅과 같은 별도의 내마모 처리를 생략함에 따라 압축기 제조비용이 저감될 수 있다. 나아가, 차량에 장착되는 전동식 압축기의 경량화에 기여할 수 있다

또한, 선회스크롤 및 비선회스크롤에 주철합금으로 이루어진 내마모층이 적층됨에 따라, 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤 및 비선회스크롤의 랩의 강성을 유지하면서도 두께를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 전동식 압축기 대비 랩 길이를 증가시킬 수 있어, 냉매의 압축비를 보다 증가시킬 수 있다.

이에 더하여, 압축기 구동 초기 압축실에 오일 공급이 부족함에 따라 발생하는 마찰 손실이 저감될 수 있다. 나아가, 내마모층을 형성하는 합금주철은 윤활성능이 우수하므로, 오일 사용량이 저감될 수 있다.

전술한 바와 같이, 선회경판부(141)의 일면(141a)은 비선회스크롤(150)과 마주하며, 타면(141b)은 메인 프레임(112)과 마주하며, 적어도 일부가 메인 프레임(112)에 의해 축 방향으로 지지될 수 있다. 예을 들어, 메인 프레임(112)과 선회경판부(141)에 의해 형성되는 배압공간에 배압이 충분이 형성되는 경우, 메인 프레임(112)의 스크롤 안착홈(112a)과 선회경판부(141)의 타면(141b)은 서로 이격될 수 있다. 그러나, 배압공간에 배압이 충분히 형성되지 못한 경우, 선회스크롤(140)의 타면(141b)은 스크롤 안착홈(112a)과 접촉한 상태로 선회 운동을 하게 된다.

따라서, 선회경판부(141)의 타면(141b)과 메인 프레임(112)의 스크롤 안착홈(112a)에 각각 상기 내마모층이 형성될 수 있다.

한편, 선회스크롤(140)의 선회 운동에 의해 마찰이 발생하는 것 뿐만 아니라, 회전축(130)의 회전에 의해서도 마찰이 발생하게 된다. 일반적으로 회전축(130)을 축 방향으로 지지하거나 선회스크롤(140)과 접촉하는 부분에는 마찰을 감소시기키 위하여 저널 베어링, 볼 베어링, 부시 베어링 또는 니들 베어링과 같은 베어링 부재가 구비된다. 그러나, 베어링 부재를 삽입하기 위한 공간을 형성하며, 열간압입에 의해 베어링 부재를 장착함에 따라 열 변형 등으로 공차가 발생하게 될 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전축(130)의 외주면에 상기 내마모층을 형성함에 따라 베어링 부재를 생략할 수 있다. 다시, 도 2 및 도 4을 참고하면, 상기 내마모층은 회전축(130)의 외주면의 적어도 일부분에 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 회전축(130)은 회전자(122)에 결합되는 축부(131), 메인 프레임(112)의 제1 축수부(113)에 수용되는 메인 지지부(132)와 회전축 결합부(143)에 수용되는 편심부(133) 및 제2 축수부(156)에 수용되는 서브 지지부(134)를 포함한다.

여기서, 상기 내마모층은 메인 지지부(132), 편심부(133) 및 서브 지지부(134)에 각각 형성될 수 있다. 상기 내마모층은 메인 지지부(132), 편심부(133) 및 서브 지지부(134) 각각의 외주면(132a, 133a, 134a)를 감싸도록 형성될 수 있다.

메인 지지부(132), 편심부(133) 및 서브 지지부(134)에 형성된 상기 내마모층은 서로 축 방향으로 이격될 수 있으나, 연결되어 일체로 형성될 수 있다.

한편, 메인 지지부(132)의 외주면(132a)과 마주하는 제1 축수부(113)의 내주면(113b), 편심부(133)의 외주면(133a)과 마주하는 회전축 결합부(143)의 내주면(143a) 및 서브 지지부(134)와 마주하는 제2 축수부(156)의 내주면(156a)에 각각 상기 내마모층이 형성될 수 있다.

한편, 회전축(130)은 메인 지지부(132)와 편심부(133)의 사이에서 반경방향으로 연장되어 형성되는 축 방향 베어링돌부(135)를 포함한다. 축 방향 베어링돌부(135)는 제1 축수부(113)의 축 방향 베어링면(113a)과 접촉하여 지속적으로 마찰이 발생하게 된다. 따라서, 상기 내마모층은 축 방향 베어링돌부(135)의 전방면(135a) 및 축 방향 베어링면(113a)에 각각 형성될 수 있다.

이와 같은 회전축(130)의 구조에 의해, 마찰면에 구비되는 베어링 부재를 생략할 수 있으므로, 압축기 제조비용을 저감할 수 있다. 나아가, 베어링 부재를 장착하는 열간압입 공정을 생략할 수 있으므로, 열간압입에 따라 발생할 수 있는 공차가 발생하지 않게 된다. 이에 더하여, 베어링 부재를 생략함에 따라, 베어링 부재의 삽입공간을 위한 가공 공정을 생략할 수 있으며, 이에 기인하여 회전축 및 회전축이 수용되는 부분의 허용 공차가 증가될 수 있다.

다만, 전술한 설명은 이는 회전축(130)이 선회스크롤(140)을 관통한 압축기의 구조에 대한 설명이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 회전축(130)이 선회스크롤(140)의 전방면에 형성된 보스부에 수용되는 구조에서도 본 발명이 적용될 수 있다.

한편, 압축기의 구동시, 선회스크롤(140)의 선회 운동하도록 선회스크롤(140)의 자전을 제한하는 자전방지기구에서도 지속적으로 마찰이 발생하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 내마모층은 자전방지기구의 외면에도 형성될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 자전방지기구를 보인 사시도이다. 도 8과 함께 본 도면을 참고하면, 본 발명에 따르는 자전방지기구는 올담링(180)에 해당할 수 있다. 자전방지기구는 환형의 고리 형상으로 형성되는 링부(181), 링부(181)의 양면에서 돌출되는 키부(182)를 포함할 수 있다. 아울러, 선회스크롤(140)의 타면(140b)에는 상기 키부(182)가 미끄러지게 결합될 수 있도록 키홈(144)이 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 내마모층은 상기 키부(182)의 외면, 키홈(144)의 내부면(144a) 및 내측면(144b)에도 형성될 수 있다. 아울러, 메인 프레임(112)에 형성되는 키홈의 내부면 및 내측면에도 상기 내마모층이 형성될 수 있다.

다만, 자전방지기구는 올담링(180)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 자전방지기구로서, 핀앤링 방식의 자전방지기구에도 본 발명이 적용될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 메인 프레임(112)에는 선회스크롤(140)을 향해 돌출되는 복수의 핀이 구비될 수 있다. 복수의 핀은 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.

아울러, 선회스크롤(140)의 타면(140b)에는 상기 복수의 핀이 각각 수용되는 링부가 리세스되어 형성될 수 있다. 상기 링부는 원기둥 형상의 공간을 형성하며, 상기 핀을 수용할 수 있다. 여기서, 상기 링부는 선회스크롤(140)의 선회반경과 실질적으로 동일한 반경을 지닐 수 있다. 상기 링부는 상기 복수의 핀의 위치에 대응되도록 원주 방향을 따라 이격되게 형성될 수 있다.

이와 같이 형성되는 상기 복수의 핀의 외면 및 상기 링부의 내주면에는 상기 내마모층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 일반적으로 링부에 삽입되는 링을 생략할 수 있게 된다.

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.

Claims (15)

1. 비선회스크롤;
   상기 비선회스크롤에 맞물려 결합되며, 상기 비선회스크롤에 대해 선회운동을 하는 선회스크롤; 및
   상기 선회스크롤 또는 상기 비선회스크롤의 상호 접촉하는 어느 일면에 적층 형성되어, 마찰을 저감시키는 내마모층을 포함하며,
   상기 내마모층은 상기 선회스크롤 또는 상기 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부가 상기 내마모층에 침투됨으로써 상기 일면에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비선회스크롤 및 상기 선회스크롤은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함하여 형성되며,
   상기 내마모층은 합금주철 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 내마모층은 내부에는 기 설정된 크기의 입자를 이루는 다수의 흑연이 포함되며,
   상기 내마모층은,
   침투된 상기 선회스크롤 또는 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부에 의해 상기 내마모층과 인접한 상기 흑연이 탈락되면서 상기 일면에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 비선회스크롤은,
   원판 형상으로 형성되는 고정경판부; 및
   상기 고정경판부의 상기 선회스크롤과 마주하는 일면에서 나선의 형상으로 돌출되는 고정랩을 포함하고,
   상기 선회스크롤은,
   원판 형상으로 형성되며, 상기 고정경판부와 마주하는 선회경판부; 및
   상기 선회경판부에서 상기 고정랩과 맞물리록 상기 고정경판부를 향하여 돌출되는 선회랩을 포함하며,
   상기 내마모층은 상기 선회경판부와 마주하는 상기 고정랩의 단부면과 상기 고정경판부와 마주하는 상기 선회랩의 단부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 내마모층은 상기 고정랩의 단부면과 교차하며 축 방향으로 연장되는 상기 고정랩의 랩면 및 상기 선회랩의 단부면과 교차하며 축 방향으로 연장되는 상기 선회랩의 랩면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전동식 압축기는,
   구동모터가 수용되도록 모터실을 형성하는 메인 하우징; 및
   상기 메인 하우징의 일단에 구비되며, 상기 선회스크롤을 축 방향으로 지지하는 메인 프레임을 더 포함하며,
   상기 내마모층은 상기 메인 프레임과 마주하는 상기 선회스크롤의 타면과 상기 타면과 마주하는 상기 메인 프레임의 지지면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전동식 압축기는,
   일측이 상기 구동모터에 결합되며, 상기 메인 프레임을 관통하여 타측이 상기 비선회스크롤에 편심지게 결합되는 회전축을 더 포함하며,
   상기 내마모층은 상기 메인 프레임과 상기 비선회스크롤에 반경방향으로 중첩되는 회전축의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 메인 프레임은 상기 회전축을 회전 가능하게 수용하며, 축 방향으로 지지하도록 형성되는 메인 축수부를 구비하며,
   상기 내마모층은 상기 메인 축수부의 내주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 회전축은 상기 비선회스크롤을 관통하여, 적어도 일부가 상기 비선회스크롤의 회전축 수용부에 수용되며,
   상기 내마모층은 상기 회전축 수용부의 내주면과 마주하는 상기 회전축의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 제6항에 있어서,
    상기 메인 프레임과 상기 선회스크롤 사이에 배치되어 상기 선회스크롤을 상기 비선회스크롤에 대해 선회 운동시키도록 형성되는 자전방지기구를 포함하며,
    상기 자전방지기구는,
    상기 선회스크롤과 접촉하는 면에 상기 내마모층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 자전방지기구는,
    환형의 고리 형상으로 형성되는 링부, 상기 링부에서 상기 선회스크롤을 향하여 돌출 형성되는 키부를 포함하며,
    상기 선회스크롤의 타면에는 상기 키부가 미끄러지게 결합되도록 리세스되어 형성되는 키홈이 형성되며,
    상기 내마모층은 상기 키부와 상기 키홈에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 자전방지기구는,
    상기 선회스크롤의 전방면에서 리세스되도록 형성되며, 외주방향을 따라 복수개로 구비되는 링부;
    상기 메인 프레임에서 돌출 형성되는 핀을 포함하며,
    상기 내마모층은 상기 링부의 내주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
13. 선회운동하는 선회스크롤;
    상기 선회스크롤과 맞물려 결합되어 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하는 비선회스크롤;
    상기 선회스크롤을 사이에 두고 상기 비선회스크롤의 반대측에서 반경방향으로 고정되어 상기 선회스크롤을 축 방향으로 지지하는 메인 프레임;
    상기 선회스크롤과 상기 메인 프레임을 관통하도록 형성되며, 상기 선회스크롤과 상기 메인 프레임 사이에서 방사 방향을 향하여 돌출 형성되어 상기 메인 프레임과 접촉하는 쓰러스트부를 포함하는 회전축; 및
    상기 회전축의 회전과 상기 선회스크롤의 선회운동에 따라 마찰이 발생하는 어느 일면에 적층 형성되어, 마찰을 저감시키는 내마모층을 포함하며,
    상기 내마모층은 상기 내마모층이 적층된 부재의 적어도 일부가 상기 내마모층에 침투됨으로써 상기 일면에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 비선회스크롤 및 상기 선회스크롤은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함하여 형성되며,
    상기 내마모층은 합금주철 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 내마모층은 내부에는 기 설정된 크기의 입자를 이루는 다수의 흑연이 포함되며,
    상기 내마모층은,
    침투된 상기 선회스크롤 또는 비선회스크롤을 형성하는 재질의 적어도 일부에 의해 상기 내마모층과 인접한 상기 흑연이 탈락되면서 상기 일면에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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