KR20200053989A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

메인 하우징, 선회운동을 하도록 형성되는 선회스크롤 및 상기 선회스크롤과 맞물려 결합되어 냉매의 압축공간을 형성하는 비선회스크롤을 포함하며, 상기 메인 하우징에 수용되는 압축부, 상기 메인 하우징의 개구단에 결합되며, 상기 비선회스크롤과 함께 토출공간을 형성하는 리어 하우징, 상기 비선회스크롤을 관통하도록 형성되어, 상기 압축부에 의해 압축된 냉매를 상기 토출공간으로 안내하는 토출구 및 상기 토출구를 덮도록 상기 비선회스크롤의 후방면에 설치되고, 적어도 일부가 상기 후방면와 이격되게 이동하며 상기 토출구를 개폐시키는 밸브부재를 포함하며, 상기 비선회스크롤은 상기 밸브부재의 적어도 일부를 수용하도록 상기 후방면에서 상기 밸브부재의 형상에 대응되도록 리세스되는 밸브부재 수용부를 포함할 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 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.

일반적으로 전동식 압축기는 압축공간에서 압축된 냉매가 토출구를 통해 토출공간에 수용된 후, 배기구를 통해 냉동사이클 장치로 이동할 수 있게 된다. 일반적으로 토출밸브는 토출 냉매가 흡입실로 유입되는 것을 막기 위해 리드밸브를 사용하고 있다. 리드밸브는 외팔보의 형태로 고정된 금속 판재가 고정스크롤의 토출구를 개폐하게 된다.

다만, 리드밸브는 토출구를 개방된 상태에서 폐쇄된 상태로 전환하는 과정에서 순간적인 차압에 의한 힘과 밸브의 복원력이 함께 작용하여 토출구를 폐쇄하게 된다. 이 경우에 리드밸브는 토출구 폐쇄시, 고정스크롤을 타격함에 따라 진동과 소음이 발생하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 지속적인 타격에 의해 리드밸브의 내구도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.

이에, 압축기의 구동 과정에서 토출밸브의 동작에 따른 진동 및 소음을 감소시키면서 내구도를 유지시킬 수 있는 구조에 대한 연구가 필요하다.

본 발명의 일 목적은, 압축기의 구동에 따른 토출구의 개폐시 밸브부재의 타격력을 저감시킬 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

이에 더하여, 본 발명의 다른 일 목적은, 토출구의 개방 및 폐쇄 과정에서 발생하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 전동식 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 밸브부재의 타격력을 저감시키면서도 신속하게 개폐 가능한 전동식 압축기의 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명을 따르는 전동식 압축기는 메인 하우징, 선회운동을 하도록 형성되는 선회스크롤 및 상기 선회스크롤과 맞물려 결합되어 냉매의 압축공간을 형성하는 비선회스크롤을 포함하며, 상기 메인 하우징에 수용되는 압축부, 상기 메인 하우징의 개구단에 결합되며, 상기 비선회스크롤과 함께 토출공간을 형성하는 리어 하우징, 상기 비선회스크롤을 관통하도록 형성되어, 상기 압축부에 의해 압축된 냉매를 상기 토출공간으로 안내하는 토출구 및 상기 토출구를 덮도록 상기 비선회스크롤의 후방면에 설치되고, 적어도 일부가 상기 후방면와 이격되게 이동하며 상기 토출구를 개폐시키는 밸브부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 비선회스크롤은 상기 밸브부재의 적어도 일부를 수용하도록 상기 후방면에서 상기 밸브부재의 형상에 대응되도록 리세스되는 밸브부재 수용부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 밸브부재 수용부의 리세스되는 제1 깊이는 밸브부재의 축방향 두께보다 작게 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 밸브부재 수용부의 리세스되는 깊이가 제1 길이(t1)며, 밸브부재의 축방향 두께가 제2 길이(w)일 때, 상기 제1 길이(t1)는 상기 제2 길이(w) 보다 작을 수 있다.

또한, 상기 밸브부재 수용부는 상기 밸브부재의 측면과 마주하도록 형성되는 내측면을 포함하며, 상기 밸브부재 수용부의 내측면은 상기 밸브부재의 측면과 소정의 간격을 이루도록 이격될 수 있다.

여기서, 상기 밸브부재 수용부의 내측면과 상기 밸브부재의 측면의 이격거리를 제3 길이(t2)라고할 때, 상기 제3 길이(t2)는 상기 제1 길이(t1) 이상일 수 있다.

또한, 상기 밸브부재 수용부는 상기 밸브부재의 측면과 마주하도록 형성되는 내측면을 포함하며, 상기 밸브부재 수용부의 내측면은 상기 밸브부재의 측면과 기 설정된 길이로 이격될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 기성절된 길이는 상기 제1 깊이 이상일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 밸브부재는 상기 비선회스크롤에 고정 결합되는 고정단, 상기 비선회스크롤과 이격되면서 상기 토출구를 개폐하는 이동단 및 상기 고정단과 상기 이동단을 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 밸브부재 수용부는 상기 연결부의 측면과 마주하도록 상기 후방면에서 리세스되는 냉매 가이드부를 더 포함할 수 있다.

다시 말해, 냉매 가이드부는 상기 연결부의 측면과 마주하는 위치에서 상기 후방면을 리세스되어 형성될 수 있다. 이때, 냉매 가이드부는 밸브부재 수용부와 연통될 수 있다.

또한, 상기 냉매 가이드부의 리세스된 깊이를 제4 길이(t3)라고 할 때, 상기 제4 길이(t3)는 상기 제1 길이(t1) 보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 냉매 가이드부는 상기 밸브부재 수용부의 내부면과 나란한 제1 면, 상기 제1 면과 교차하도록 형성되며, 상기 연결부의 측면과 마주하는 제2 면을 포함하며, 상기 제2 면은 라운드지게 형성될 수 있다. 즉, 위에서 바라본 경우, 상기 냉매 가이드부는 반원 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브부재 수용부는, 상기 비선회스크롤의 후방면과 나란한 내부면, 상기 내부면과 상기 비선회스크롤의 후방면을 연결하는 내측면을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 내측면은 상기 밸브부재를 향하여 경사지게 형성될 수 있다.

이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브부재 수용부는 상기 비선회스크롤의 후방면과 상기 내측면을 연결하는 절곡부를 포함하며, 상기 절곡부는 상기 밸브부재를 바라보도록 형성되는 경사면을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브부재 수용부는 상기 내측면에서 절곡되며, 상기 비선회스크롤과 나란한 내부면을 포함하며, 상기 밸브부재는 상기 측면과 교차하며, 상기 밸브부재 수용부의 내부면과 접촉하는 접촉면을 포함하고, 상기 측면과 상기 접촉면을 연결하는 절곡부는 라운드지게 형성될 수 있다.

다시 말해, 상기 측면과 상기 접촉면을 연결하는 절곡부는 만곡되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 압축실은 상기 냉매의 압축 정도에 따라 흡입실, 중간압실 및 토출실로 구분되며, 상기 토출구는 상기 토출실과 상기 토출공간을 연통하며, 상기 비선회스크롤은 상기 중간압실과 상기 토출공간을 연통하도록 형성되는 바이패스 구멍을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 밸브부재는, 상기 토출구를 개폐하도록 형성되는 제1 부분 및

상기 바이패스 구멍을 개폐하도록 형성되는 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 독립적으로 작동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 밸브부재 수용부에 형성됨에 따라 밸브부재 수용부에 냉매 및 오일의 적어도 일부가 머무르게 되며, 밸브부재의 토출구 폐쇄시 완충작용을 할 수 있게 된다. 이로 인하여, 밸브부재의 토출구 폐쇄시 타격력을 시킬 수 있게 되며, 이에 기인하여 압축기의 진동 및 소음이 저감될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 밸브부재 수용부의 내측면이 경사면을 포함함에 따라, 경사면이 밸브부재 수용부의 측면과 밸브부재 사이에 머무르는 냉매 및 오일의 가이드 역할을 수행할 수 있다. 이로 인하여, 냉매 및 오일이 밸브부재의 타격력을 완화시키도록 완충 작용을 하면서도, 밸브부재의 거동이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 밸브부재 수용부의 중간 부분에 형성되는 냉매 가이드부에 의하여, 밸브부재의 고정단과 이동단 사이 중간부분에서의 냉매 및 오일의 이동이 원활해질 수 있다. 이로 인하여, 냉매 및 오일에 의한 밸브부재의 거동 저항이 감소할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따르는 전동식 압축기의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 전동식 압축기의 조립된 상태에서의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 전동식 압축기의 고정스크롤의 후방측에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 3에서 라인 A-A로 절단한 상태를 보인 고정스크롤의 단면도이다.
도 5a는 도 4에서 C를 확대하여 보인 도면이다.
도 5b는 도 5a에서 밸브부재의 동작 상태를 보인 도면이다.
도 6은 도 3에서 라인 B-B로 절단한 상태를 보인 고정스크롤의 단면도이다.
도 7은 도 6에서 D를 확대하여 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부재의 동작 상태를 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 밸브부재의 동작 상태를 보인 도면이다.

이하, 본 발명을 따르는 전동식 압축기를 첨부도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따르는 전동식 압축기는 냉매를 흡입하여 압축하는 냉동 사이클 장치의 이룹로서, 두 개의 스크롤이 맞물려 냉매를 압축하도록 이루어지는 스크롤 방식의 압축기이다. 본 발명에서의 스크롤 압축기는 이산화탄소(CO₂) 냉매를 사용하여 토출압이 100bar, 더 정확하게는 대략 130bar이고, 토출온도가 대략 170℃ 정도인 고온고압의 전동식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 다만, 본 발명이 이산화탄소(CO₂) 냉매를 사용하는 압축기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 R-134a, R-410a 냉매 등을 사용하는 압축기에서도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 전동식 압축기의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따르는 전동식 압축기의 조립된 상태에서의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명을 따르는 전동식 압축기는 케이싱(101), 메인 프레임(102), 구동유닛(103) 및 압축유닛(104)을 포함할 수 있다. 또, 후술할 프론트 커버(112)의 외부에는 압축기의 운전을 제어하는 인버터 유닛(200)이 설치될 수 있다.

이에 따라, 인버터 유닛(200)은 구동유닛(103)을 기준으로 압축유닛(104)의 반대편에 위치될 수 있다. 이하에서는, 인버터 유닛(200)쪽을 전방, 반대쪽인 압축유닛(104)쪽을 후방으로 정하여 설명한다.

케이싱(101)은 메인 하우징(111), 프론트 커버(112) 및 리어 커버(113)를 포함할 수 있다.

메인 하우징(111)은 전방단과 후방단이 개방되며, 내부에 소정의 공간이 형성된 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 메인 하우징(111)의 전방단에는 프론트 커버(112)가, 메인 하우징(111)의 후방단에는 리어 커버(113)가 각각 결합되어 메인 하우징(111)의 내부에 형성된 소정의 공간을 밀폐할 수 있다.

메인 하우징(111)의 내부 형성된 소정의 공간은 모터실을 이루는 흡입공간(S1)이 형성될 수 있으며, 리어 커버(113)는 후술할 비선회스크롤(140)과 함께 토출공간(S2)이 형성될 수 있다.

흡입공간(S1)에는 구동유닛(103), 메인 프레임(102) 및 압축유닛(104)이 수용될 수 있다. 토출공간(S2)에는 그 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리부(116)가 설치될 수 있다.

또한, 메인 하우징(111)의 측벽에는 흡입공간(S1)에 연통되며, 냉동 시스템으로부터 냉매가 유입되는 흡기구(111a)가 형성될 수 있다. 아울러, 리어 커버(113)에는 토출공간(S2)에 연통되는 배기구(113a)가 각각 형성된다. 앞서 설명한 유분리부(116)는 배기구(113a)에 설치될 수 있다.

또한, 리어 커버(113)의 하반부에는 유분리부(116)에서 분리된 오일을 회수하기 위한 제1 오일회수구멍(113b)이 형성되고, 비선회스크롤(140)에는 제1 오일회수구명(113b)을 통해 회수되는 가스오일을 흡입실(V1)로 안내하는 제2 오일회수구멍(142a)이 형성될 수 있다. 제1 오일회수구멍(113b)은 리어 커버(113)를 축방향으로 관통하여 형성될 수 있으며, 제2 오일회수구멍(142a)은 비선회스크롤(140)을 중심측을 향하여 경사지게 관통 형성될 수 있다.

또한, 리어 커버(113)는 일 단이 개구되며, 타단이 닫힌 컵 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 리어 커버(113)의 내부에는 소정의 공간이 형성될 수 있다. 상기 소정의 공간은 후술할 바와 같이, 비선회스크롤(140)의 후방면과 함께 토출공간(S2)을 이룰 수 있다.

오일회수구멍(113b) 또는 제2 오일회수구멍(142a)에는 흡입실(V1)로 안내되는 가스오일을 감압하기 위한 오리피스(117)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 토출공간(S2)은 제1 오일회수구멍(113b)과 제2 오일회수구멍(142a)을 통해 흡입실(V1)로 회수되는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이에 대한 구체적인 내용은 후술한다.

한편, 메인 프레임(102)은 환형의 원판 모양으로 형성되는 몸체부(121)를 포함한다. 몸체부(121)의 가장자리는 비선회스크롤(140)의 스크롤 측벽부(142)의 전방면 및 메인 하우징(111)의 내측단차면(111b) 사이에 지지되어 결합될 수 있다. 몸체부(121)의 베어링면(121a)에 접하는 선회스크롤(150)의 베어링면(150a)에는 실링부재가 구비되어, 메인 프레임(102)과 선회스크롤(150) 사이의 스러스트 베어링을 실링하게 된다.

메인 프레임(102)의 중앙부분에는 후술할 밸런스 웨이트(136)를 수용하는 밸런스웨이트 수용공간부(이하, 수용공간부)(122)가 형성될 수 있다. 수용공간부(122)의 내부에는 회전축(135)이 결합되어 선회스크롤(150)의 편심된 선회운동에 따른 불균형을 보상하는 밸런스 웨이트(136)가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 밸런스 웨이트는 후술할 선회스크롤과 함께 배압공간을 형성할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 후술한다.

메인 프레임(102)의 중앙에는 회전축(135)의 적어도 일부를 수용하는 축수부(123)가 형성된다. 축수부(123)는 수용공간부(122)의 전방측에 형성되도록 메인 프레임(102)의 몸체부(121)에서 돌출 형성된다. 축수부(123)의 중앙에는 회전축(135)이 회전 가능하게 삽입되는 축구멍(124)이 관통 형성된다. 축수부(123)의 내주면에는 앞서 설명한 메인 베어링(161)이 고정 결합된다. 메인 베어링(161)은 저널 베어링으로 이루어질 수 있으며, 축수부(123)의 내주면에 열간압입되어 고정될 수 있다. 또한, 축구멍(124)의 내주면은 메인 베어링(161)을 사이에 두고 회전축의 외주면으로부터 이격될 수 있다. 이에 따라, 수용공간부(122)의 후방측은 실링부재에 의해 밀봉되지만 수용공간부(122)의 전방측은 개방되어 흡입공간(S1)과 연통될 수 있다.

한편, 구동유닛(103)은 고정자(131) 및 회전자(132)를 포함하며, 회전축(135)을 구동시키는 회전력을 발생시킨다. 고정자(131)는 메인 하우징(111)의 내주면에 고정되고, 내부에 원통형의 공간을 형성하도록 환형으로 이루어질 수 있다. 고정자(131)의 내부 공간에는 회전자(132)가 고정자(131)와 이격되도록 배치될 수 있다. 회전자(132)는 대략 원통형 형상으로 형성될 수 있으며, 그 중심에는 회전축(135)이 고정 결합된다. 구동유닛(103)에 전원이 공급되면, 고정자(131)와 회전자(132)의 자기적 상호 작용에 의해 회전자(132)와 회전축(135)이 함께 회전하게 된다.

회전축(135)은 메인 하우징(111) 내부에 수용될 수 있고, 메인 프레임(102)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 회전축(135)의 후방 측은 메인 프레임(102)에 장착되는 메인 베어링(161)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 전술한 바와 달리, 메인 베어링(161)은 메인 베어링(161)의 내륜은 회전축(135)에, 외륜은 메인 프레임(102)에 각각 결합되는 깊은 홈 볼 베어링(Deep Groove Ball Bearing)으로 이루어져 메인 프레임(102)에 압입될 수 있다.

아울러, 회전축(135)의 전방 단부는 프론트 커버(112)에 구비되는 서브 베어링(162)에 의해 반경방향으로 지지될 수 있다. 서브 베어링(162)은 프론트 커버(112)의 내면에 형성되는 축 지지돌부(114)에 장착될 수 있다. 이에 따라, 회전축(135)의 외주면 일부는 회전자(132)에 결합되어, 구동 유닛(103)에 의해 발생되는 회전력을 전달받을 수 있다.

한편, 압축유닛(104)은 비선회스크롤(140)과 선회스크롤(150)을 포함할 수 있다. 선회스크롤(150)은 구동유닛(103)의 회전자(132)에 결합된 회전축(135)에 편심 결합되어 비선회스크롤에 대해 선회 운동을 하게 된다. 비선회스크롤(140)과 선회스크롤(150)은 맞물려 결합됨에 따라 함께 흡입실(V1), 중간압실(V2), 토출실(V3)로 구성되는 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.

비선회스크롤(140)은 원판 형상으로 이루어지는 고정측 경판부(141)가 구비된다. 고정축 경판부(141)의 일 측면에는 메인 프레임(102)을 향해 돌출되는 스크롤 측벽부(142)가 형성될 수 있다. 스크롤 측벽부(142)에는 후술할 제2 오일흡입구멍(142a)이 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다.

고정측 경판부(141)의 중심부에는 후술할 선회랩(152)이 맞물려 두 개 한쌍의 압축실(V)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성되고, 고정측 경판부(141)의 가장자리에는 케이싱(101)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입구(미도시)가 형성된다. 고정측 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실에서 토출공간(S2)으로 연통되는 토출구(144)가 형성될 수 있다.

선회스크롤(150)은 비선회스크롤(140)과 유사하게 원판 형상으로 형성되는 선회측 경판부(151)를 구비할 수 있다. 선회측 경판부(151)의 제1 측면에는 비선회스크롤을 향해 돌출되는 선회랩(152)이 형성되된다. 선회측 경판부(151)의 제2 측면에는 회전축(135)을 축방향 및 반경방향으로 지지하는 보스홈(153)이 형성된다.

보스홈(153)은 원통형 공간을 형성하도록 선회측 경판부(151)의 제2 측면에서 돌출 형성된다. 보스홈(153)은 회전축(135)이 선회측 경판부(151)에 편심 결합되도록 제2 측면의 중심에서 편심된 위치에 형성될 수 있다. 보스홈(153)의 내주면에는 편심베어링(163)이 삽입되어 고정된다. 이에 따라, 선회스크롤(150)은 편심베어링(163) 및 밸런스 웨이트(136)를 사이에 두고 회전축(135)에 결합되어 회전력을 전달받을 수 있다.

한편, 선회스크롤(150)과 메인 프레임(102) 사이에는 선회스크롤(150)의 자전을 방지하는 핀앤링 방식의 자전방지기구(180)가 구비될 수 있다. 자전방지기구(180)는 메인 프레임(102)에 구비되는 핀(181)과 선회스크롤(150)의 전방면에서 원형 형상으로 리세스된 핀 수용부(182)를 포함할 수 있다. 핀 수용부(182)에는 내주면에 결합되는 링(183)이 구비될 수 있다.

링(183)의 내주면은 핀(181)이 내주 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하도록 형성될 수 있다. 핀앤링 방식의 자전방지기구(180)는 원주 방향을 따라 복수개의 핀(181), 핀 수용부(182)를 구비할 수 있다. 회전축(135)이 선회스크롤(150)에 회전력을 전달하는 경우, 핀은 링의 내주면을 따라 슬라이드 이동하며, 선회스크롤(150)의 자전을 제한한다. 이때, 선회스크롤(150)은 그 중심에서 편심된 일 지점을 기준으로 선회운동을 하게 된다.

상기와 같은 본 발명을 따르는 전동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

구동유닛(103)에 전원이 인가되면, 회전축(135)이 구동유닛(103)의 회전자(132)와 함께 회전하면서, 선회스크롤(150)에 회전력을 전달한다. 회전축(135)과 편심되게 결합된 선회스크롤(150)은 자전방지기구(180)에 의해 편심된 거리만큼 선회 운동을 하게 되며, 압축실(V)은 회전축(135)의 반경 방향 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

이에 따라, 냉매는 흡기구(111a)를 통해 모터실을 이루는 흡입공간(S1)으로 유입되어 압축실(V)로 흡입된다. 이때, 냉매는 구동유닛(103)을 통과하면서 고정자(131)와 회전자(132)를 냉각시킬 수 있다.

이 토출공간(S2)으로 토출된 냉매는 토출공간(S2)에서 오일이 분리되거나 EH는 오일분리부(116)를 통과하면서 유분리부(116)에서 분리된 오일은 미스트 상태의 가스오일로 존재하게 되며, 오일 성분이 분리되고, 냉매는 배기구(113a)를 통해 냉동 사이클로 배출된다. 반면에, 분리된 오일은 미량의 냉매와 혼합된 미스트 상태의 가스오일로 토출공간(S2)에 잔류하게 된다. 여기서 가스오일은 앞서 설명한 제1 오일회수구멍(113b)과 제2 오일회수구멍(142a)을 통해 흡입실(V1)로 회수되었다가 흡입되는 냉매와 함께 다시 중간압실(V2)로 흡입되어 압축되며, 토출실(V3)을 거쳐 토출구(144)를 통해 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

토출구(144)는 비선회스크롤(140)의 고정측 경판부(1341)를 축 방향으로 관통하도록 형성된다. 이로 인하여 토출구(144)는 압축실(V)과 토출공간(S2)을 연통하게 된다. 도시된 바에 따르면, 토출구(144)는 축 방향과 나란하게 연장된다. 다만, 이에 한하지 않으며, 토출구(144)는 축 방향과 소정의 경사각을 이루도록 경사지게 연장될 수 있다. 이는 비선회스크롤(140)의 후방측의 설계에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 비선회스크롤(140)은 냉매의 과압축에 의한 파손을 방지하기 위한 복수의 바이패스 구멍(미도시)을 더 포함할 수 있다. 바이패스 구멍(145)은 중간압실(V2)과 토출공간(S2)을 연통하도록 상기 고정측 경판부(141)를 관통하도록 형성될 수 있다. 바이패스 구멍(145)은 토출구(144)와 마찬가지로 축 방향과 나란하게 연장될 수 있으나, 이에 한하지 않으며, 축 방향과 경사지게 연장될 수 있다.

한편, 토출구(144) 또는 바이패스 구멍(145)을 통하여 토출공간(S2)에 유입된 냉매 및 오일이 압축실(V)로 역류하지 않도록 밸브부재(190)를 더 포함한다.

이하, 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명에 따르는 전동식 압축기의 고정스크롤의 후방측에서 바라본 사시도이다.

밸브부재(190)는 소정의 두께(w)를 지닌 얇은 판상의 형상으로 형성될 수 있다. 밸브부재(190)는 금속 재질의 소정의 탄성을 지니도록 형성될 수 있다. 또한, 밸브부재(190)는 일 방향으로 연장되도록 형성되며, 일단이 고정되는 외팔보 형상으로 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 밸브부재(190)는 비선회스크롤(140)의 후방면에 고정 결합되는 일단(이하, 고정단)과 토출구(144)를 덮도록 배치되는 타단(이하, 이동단)을 포함할 수 있다. 여기서, 고정단(190a)은 나사와 같은 체결부재(172)에 의해 비선회스크롤(140)의 후방면에 고정 결합될 수 있다.

여기서, 압축실(V)의 압력이 토출공간(S2)의 압력보다 높은 경우, 압축실(V) 내부에 압축된 냉매 및 오일은 토출구(144)를 따라 이동하게 되며, 토출구(144)의 단부를 덮는 밸브부재(190)의 이동단(190b)을 밀어내게 된다. 냉매 및 오일의 압력에 의해, 밸브부재(190)는 이동단(190b)이 비선회스크롤의 후방면과 이격되도록 탄성변형된다. 이로 인하여, 개방된 토출구(144)를 통하여 냉매 및 오일은 토출공간(S2)로 유입될 수 있다.

한편, 도 3을 참고하면, 본 발명에 따르는 밸브부재(190)는 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)을 모두 덮도록 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 밸브부재(190)는 토출구(144)를 개폐하도록 형성되는 제1 부분(191)과 바이패스 구멍(145)을 개폐하도록 형성되는 제2 부분(192)을 포함할 수 있다.

본 발명을 따르는 스크롤 압축기의 압축실(V)은 2개 한 쌍으로 이루어지므로, 바이패스 구멍(145)은 각각의 압축실(V)과 토출공간(S2)을 연결하도록 적어도 2개 이상 구비될 수 있다. 아울러, 적어도 2개 이상 구비되는 바이패스 구멍(145)을 각각 개폐하도록 제2 부분(192) 역시 적어도 2개 이상으로 구비될 수 있다.

한편, 제1 부분(191)과 제2 부분(192)은 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 밸브부재(190)는 각각 토출구(144)와 바이패스 구멍(145)을 독립적으로 개폐하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(191)과 제2 부분(192)은 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)을 독립적으로 개폐하도록 각각의 이동단을 포함하며, 하나의 고정단(190a)을 공유하도록 형성될 수 있다.

여기서, 압축실(V)의 압력이 토출공간(S2)의 압려보다 높은 경우, 압축실(V) 내부에 압축된 냉매 및 오일은 토출구(144)를 따라 이동하게 되며, 토출구(144)의 단부를 덮는 밸브부재(190)의 이동단을 밀어내게 된다. 냉매 및 오일의 압력에 의해, 밸브부재(190)는 이동단이 비선회스크롤의 후방면과 이격되도록 탄성 변형된다. 이로 인하여, 개방된 토출구(144)를 통하여 냉매 및 오일은 토출공간(S2)로 유입될 수 있다.

밸브부재(190)는 토출공간(S2)의 압력이 토출실(V3)의 압력보다 높게 되는 경우, 밸브부재(190)의 이동단(190b)이 냉매 및 오일의 압력에 의해 비선회스크롤(140)의 후방면을 향하여 눌리게 된다. 이로 인하여, 밸브부재(190)의 이동단(190b)은 비선회스크롤(140)의 후방면에 밀착된다.

한편, 얇은 금속 판재 형상으로 형성되는 밸브부재(190)는 압축실(V)과 토출공간(S2)의 압력 차에 의해 순간적으로 소정 거동 범위를 벗어날 수 있으므로, 리드밸브의 거동을 제한하는 리테이너(171)가 추가적으로 설치될 수 있다.

리테이너(171)는 밸브부재(190)를 덮도록 형성되며, 밸브부재(190)의 거동을 제한하도록 일 단부가 비선회스크롤(140)의 후방면과 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 구비될 수 있다. 리테이너(171)는 밸브부재(190)의 제1 부분(191) 및 제2 부분(192)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 리테이너(171)와 밸브부재(190)는 나사와 같은 체결부재(172)가 리테이너(171)와 밸브부재(190)의 고정단(190a)을 순차적으로 관통하여 비선회스크롤(140)의 후방면에 체결됨으로써 고정될 수 있다.

이와 같이, 밸브부재(190)는 토출실(V3) 및 중간압실(V2)의 압력과 토출공간(S2)의 압력차에 의해 지속적으로 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)을 개폐하게 된다. 이때, 밸브부재(190)의 반복적인 개폐동작에 의하여 밸브부재(190)에 지속적인 타격이 가해지게 된다. 이로 인하여, 압축기의 진동 및 소음이 보다 증가하게 되며, 나아가 밸브부재(190)의 내구도가 저하될 수 있다.

본 발명에 따르면, 밸브부재(190)의 개폐 동작시 밸브부재(190)에 가해지는 타격력이 저감될 수 있다. 이하, 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 도 3에서 라인 A-A로 절단한 상태를 보인 고정스크롤의 단면도이며, 도 5a는 도 4에서 C를 확대하여 보인 도면이고, 도 5b는 도 5a에서 밸브부재의 동작 상태를 보인 도면이다. 또한, 도 6은 도 3에서 라인 B-B로 절단한 상태를 보인 고정스크롤의 단면도이다.

도면을 참고하면, 비선회스크롤(140)은 밸브부재(190)의 적어도 일부를 수용하는 밸브부재 수용부(146)를 포함할 수 있다. 밸브부재 수용부(146)는 비선회스크롤(140)의 후방면에서 축 방향으로 리세스되도록 형성될 수 있다. 또한, 밸브부재 수용부(146)는 밸브부재(190)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 밸브부재 수용부(146)는 내부면(146a)과 내측면(146b)을 포함할 수 있다. 내부면(146a)은 비선회스크롤(140)의 후방면과 나란하게 연장될 수 있다. 내측면(146b)은 비선회스크롤(140)의 후방면과 내부면(146a)을 연결하도록 형성될 수 있다. 즉, 내측면(146b)은 비선회스크롤(140)의 후방면으로부터 절곡되어 연장되며, 재차 절곡되어 내부면(146a)과 연결될 수 있다. 다시 말해, 내측면(146b)은 비선회스크롤(140)의 후방면과 내부면(146a)과 각각 교차하도록 형성될 수 있다.

내부면(146a)은 밸브부재(190)와 축 방향으로 중첩되며, 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)을 닫은 상태에서, 밸브부재(190)의 제1 면은 내부면(146a)과 접촉된다. 즉, 밸브부재(190)는 밸브부재 수용부(146)에 수용된 상태로 설치된다.

또한, 내부면(146a)은 밸브부재(190)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 밸브부재(190)가 일 방향으로 연장되는 직사각형의 부재로 이루어지는 경우, 내부면(146a)은 직사각형 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 밸브부재(190)는 토출구(144)를 개폐하는 제1 부분(191)과 바이패스 구멍(145)을 개폐하는 복수의 제2 부분(192)을 구비하며, 고정단(190a)이 일체로 형성될 수 있다. 밸브부재(190)를 위에서 바라본 경우, 밸브부재(190)는 E-형상을 이루도록 형성될 수 있다. 이 경우, 내부면(146a) 역시 E-형상을 이루도록 형성될 수 있다.

한편, 내부면(146a)에는 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)이 구비될 수 있다. 즉, 내부면(146a)은 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)과 축 방향으로 중첩되도록 형성될수 있다.

한편, 내측면(146b)은 회전축의 축 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 다만, 이에 한하는 것은 아니며, 후술할 바와 같이 내측면(146b)은 축 방향에 대해 경사진 방향으로 연장될 수 있다. 내측면(146b)은 밸브부재(190)의 측면을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 즉, 내측면(146b)은 밸브부재(190)의 측면과 마주하도록 밸브부재(190)를 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 내측면(146b)은 밸브부재(190)의 측면으로부터 소정의 간격을 두도록 이격될 수 있다.

밸브부재 수용부(146)는 비선회스크롤(140)의 후방면에서 소정의 깊이로 리세스되어 형성된다. 여기서, 상기 소정의 깊이를 제1 길이(t1)라 하면, 내측면(146b)의 축 방향으로 연장되는 길이 역시 제1 길이(t1)에 해당하게 된다.

여기서, 제1 길이(t1)가 밸브부재(190)의 두께(w) 보다 큰 경우, 사제적이 발생하여 밸브부재(190)의 성능에 영향을 미치게 된다. 이에 따라, 제1 길이(t1)는 밸브부재(190)의 두께(w) 보다 작을 수 있다.

즉, 밸브부재(190)는 밸브부재 수용부(146)에 축 방향 두께 중 일부만 수용될 수 있다. 다시 말해, 밸브부재(190)는 밸브부재 수용부(146)와 반경방향으로 일부만 중첩될 수 있다.

또한, 밸브부재 수용부(146)의 내측면(146b)과 밸브부재(190)의 측면 사이의 이격거리를 제3 길이(t2)라 할 때, 제3 길이(t2)는 제1 길이(t1) 이상일 수 있다.

이와 같은 구조에 따르면, 토출구(144) 및 바이패스 구멍(145)을 통해 흘러나온 냉매 및 오일의 일부가 밸브부재 수용부(146)에 정체될 수 있다. 이 경우, 밸브부재(190)가 닺히는 순간 즉, 밸브부재(190)가 내부면(146a)과 충돌하는 순간 밸브부재 수용부(146)에 정체된 냉매 및 오일은 완충 작용을 하게 된다.

여기서, 밸브부재(190)의 측면과 밸브부재 수용부(146)의 내측면(146b)은 소정의 간격으로 이격되므로, 이격된 틈을 통해 냉매 및 오일이 완충 작용을 함과 동시에 밸브부재 수용부(146)로부터 토출공간(S2)으로 흐르게 된다.

이로 인하여, 비선회스크롤(140)의 후방면과 밸브부재(190)의 타격력을 감소시키면서도 밸브부재(190) 작동에 영향을 끼치지 않을 수 있게 된다.

한편, 내부면(146a)에는 토출구(144)를 감싸도록 형성되는 밀착홈(146d)이 형성될 수 있다. 밀착홈(146d)은 소정의 깊이로 형성되며, 환형의 고리 형상을 이룰 수 있다.

또한, 도시되지 않았으나, 내부면(146a)은 밀착홈(146d)을 기준으로 토출구(144)가 포함된 내측 영역과 토출구(144)가 포함되지 않는 외측 영역으로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 내측 영역은 상기 외측 영역 보다 축 방향으로 돌출될 수 있다. 다시 말해, 상기 외측 영역의 리세스된 깊이가 상기 내측 영역의 리세스된 깊이보다 클 수 있다. 이와 같은 구조는 가공상 발생하는 공차로 인하여 밸브부재(190)가 내부면(146a)에 밀착되지 않는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 도 7은 도 6에서 D를 확대하여 보인 도면이다.

다시, 도 3과 함께 도 7을 참고하면, 본 발명에 따르는 실링부재 수용부(146)는 냉매 가이드부(146c)를 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 밸브부재(190)는 일 방향으로 연장되도록 형성될 수 있으며, 고정단(190a)과 이동단(190b)을 포함한다. 여기서, 고정단(190a)과 이동단(190b)을 연결하는 부분을 연결부라 칭할 수 있다.

냉매 가이드부(146c)는 상기 연결부의 측면과 마주하도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 냉매 가이드부(146c)는 밸브부재 수용부(146)와 같이 비선회스크롤(140)의 후방면에서 리세스되어 형성될 수 있다. 냉매 가이드부(146c)는 밸브부재 수용부(146)와 연통되도록 형성될 수 있다. 냉매 가이드부(146c)는 밸브부재(190)의 연결부에 대응되는 밸브부재 수용부(146)와 연통될 수 있다.

냉매 가이드부(146c)는 밸브부재 수용부(146)의 내부면(146a)과 나란한 제1 면(146c1) 및 제1 면(146c1)과 교차하도록 형성되는 제2 면(146c2)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 면(146c)은 밸브부재 수용부(146)의 내측면(146b)에서 절곡되어 연장될 수 있다.

냉매 가이드부(146c)는 소정의 깊이로 리세스될 수 있다. 여기서, 냉매 가이드부(146c)가 밸브부재 수용부(146)와 동일한 깊이로 리세스되는 경우, 발생하는 냉매 및 오일의 난류에 의해 유동 저항이 발생할 수 있다. 이에 따라, 냉매 가이드부(146c)의 리세스된 깊이를 제4 길이(t3)라고 할 때, 제4 길이(t3)는 제1 길이(t1) 보다 작게 형성될 수 있다. 다시 말해, 냉매 가이드부(146c)의 리세스된 깊이는 밸브부재 수용부(146)의 리세스된 깊이는 보다 작을 수 있다.

도시된 바에 따르면, 위에 바라본 제1 면(146c1)은 반원 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 면(146c2)은 라운드지게 형성될 수 있다. 즉, 만곡된 형상을 이룰 수 있다.

이와 같은 냉매 가이드부(146c)에 의하여 상기 연결부와 밸브부재 수용부(146)의 내부면(146a) 사이에서의 냉매 및 오일의 이동이 원활해질 수 있다. 이로 인하여, 냉매 및 오일에 의한 상기 연결부의 이동 저항이 감소할 수 있게 되며, 밸브부재(190)의 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부재의 동작 상태를 보인 도면이며, 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 밸브부재의 동작 상태를 보인 도면이다.

전술한 바와 같이 밸브부재(390)는 밸브부재(390)의 측면과 교차하는 접촉면을 더 포함한다.

상기 접촉면은 밸브부재 수용부(146)의 내부면(146a)과 접촉하며, 토출구(144) 또는 바이패스 구멍(145)과 마주한다. 상기 접촉면은 상기 측면과 절곡된 상태로 연결될 수 있다. 밸브부재(190)는 상기 측면과 상기 접촉면을 연결하는 절곡부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 절곡부는 밸브부재(390)와 밸브부재 수용부(146) 사이를 통과하는 냉매를 가이드하도록 라운드지게 형성될 수 있다. 다만, 이에 한하지 않으며, 상기 절곡부는 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 도 8를 참고하면, 밸브부재 수용부(146)의 내부면(146a)과 비선회스크롤(140)의 후방면은 절곡된 상태로 연결된다. 즉, 내부면(146a)과 비선회스크롤(140)의 후방면을 연결하는 절곡부(146c)를 구비한다. 여기서, 절곡부(146c)는 경사면을 이룰 수 있다. 다시 말해, 절곡부(146c)는 비선회스크롤(140)의 후방면을 기준으로 하향 경사지게 연장되어 밸브부재 수용부(146)의 내측면(146b)과 연결될 수 있다.

또한, 도 9를 참고하면, 본 실시예에서는 밸브부재 수용부(146)의 내측면(346b)이 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 밸브부재 수용부(146)의 내측면(346b)은 비선회스크롤(140)의 후방면을 기준으로 하향 경사지게 형성될 수 있다.

밸브부재 수용부(346)의 내측면(346b)은 비선회스크롤(140)의 후방면과 연결되도록 절곡되는 제1 절곡부와 밸브부재 수용부(146)의 내부면(146a)과 연결되도록 절곡되는 제2 절곡부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 절곡부는 상기 제2 절곡부 보다 밸브부재(390)에 더 가깝게 형성될 수 있다.

이와 같은 내측면(346b)의 구조에 의해, 밸브부재 수용부에 머무르는 냉매 및 오일의 이동을 가이드할 수 있다. 이로 인하여, 냉매 및 오일이 밸브부재의 타격력을 완화시키도록 완충 작용을 하면서도, 밸브부재의 거동이 원활하게 이루어질 수 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.

Claims (11)

1. 메인 하우징;
   선회운동을 하도록 형성되는 선회스크롤 및 상기 선회스크롤과 맞물려 결합되어 냉매의 압축공간을 형성하는 비선회스크롤을 포함하며, 상기 메인 하우징에 수용되는 압축부;
   상기 메인 하우징의 개구단에 결합되며, 상기 비선회스크롤과 함께 토출공간을 형성하는 리어 하우징;
   상기 비선회스크롤을 관통하도록 형성되어, 상기 압축부에 의해 압축된 냉매를 상기 토출공간으로 안내하는 토출구; 및
   상기 토출구를 덮도록 상기 비선회스크롤의 후방면에 설치되고, 적어도 일부가 상기 후방면와 이격되게 이동하며 상기 토출구를 개폐시키는 밸브부재를 포함하며,
   상기 비선회스크롤은 상기 밸브부재의 적어도 일부를 수용하도록 상기 후방면에서 상기 밸브부재의 형상에 대응되도록 리세스되는 밸브부재 수용부를 포함하는 것을 특징으로 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 밸브부재 수용부의 리세스되는 깊이가 제1 길이(t1)며,
   밸브부재의 축방향 두께가 제2 길이(w)일 때,
   상기 제1 길이(t1)는 상기 제2 길이(w) 보다 작은 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 밸브부재 수용부는 상기 밸브부재의 측면과 마주하도록 형성되는 내측면을 포함하며,
   상기 밸브부재 수용부의 내측면은 상기 밸브부재의 측면과 소정의 간격을 이루도록 이격되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기
4. 제3항에 있어서,
   상기 밸브부재 수용부의 내측면과 상기 밸브부재의 측면의 이격거리를 제3 길이(t2)라고할 때,
   상기 제3 길이(t2)는 상기 제1 길이(t1) 이상인 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 밸브부재는,
   상기 비선회스크롤에 고정 결합되는 고정단;
   상기 비선회스크롤과 이격되면서 상기 토출구를 개폐하는 이동단; 및
   상기 고정단과 상기 이동단을 연결하는 연결부를 포함하며,
   상기 밸브부재 수용부는 상기 연결부의 측면과 마주하도록 상기 후방면에서 리세스되는 냉매 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉매 가이드부의 리세스된 깊이를 제4 길이(t3)라고 할 때,
   상기 제4 길이(t3)는 상기 제1 길이(t1) 보다 작은 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 냉매 가이드부는,
   상기 밸브부재 수용부의 내부면과 나란한 제1 면;
   상기 제1 면과 교차하도록 형성되며, 상기 연결부의 측면과 마주하는 제2 면을 포함하며,
   상기 제2 면은 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 밸브부재 수용부는,
   상기 비선회스크롤의 후방면과 나란한 내부면;
   상기 내부면과 상기 비선회스크롤의 후방면을 연결하는 내측면을 포함하는 전동식 압축기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 내측면은 상기 밸브부재를 향하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 제8항에 있어서,
    상기 밸브부재 수용부는,
    상기 비선회스크롤의 후방면과 상기 내측면을 연결하는 절곡부를 포함하며,
    상기 절곡부는 상기 밸브부재를 바라보도록 형성되는 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
11. 제8항에 있어서,
    상기 밸브부재 수용부는 상기 내측면에서 절곡되며, 상기 비선회스크롤과 나란한 내부면을 포함하며,
    상기 밸브부재는 상기 측면과 교차하며, 상기 밸브부재 수용부의 내부면과 접촉하는 접촉면을 포함하고,
    상기 밸브부재의 측면과 상기 접촉면을 연결하는 절곡부는 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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