KR20200107625A - 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기 - Google Patents

유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기 Download PDF

Info

Publication number
KR20200107625A
KR20200107625A KR1020190027046A KR20190027046A KR20200107625A KR 20200107625 A KR20200107625 A KR 20200107625A KR 1020190027046 A KR1020190027046 A KR 1020190027046A KR 20190027046 A KR20190027046 A KR 20190027046A KR 20200107625 A KR20200107625 A KR 20200107625A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
oil
refrigerant
separation device
electric compressor
Prior art date
Application number
KR1020190027046A
Other languages
English (en)
Inventor
장기태
박정훈
박홍희
이경범
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190027046A priority Critical patent/KR20200107625A/ko
Priority to US16/599,085 priority patent/US20200284259A1/en
Publication of KR20200107625A publication Critical patent/KR20200107625A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation
    • F04C29/026Lubricant separation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0217Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2210/00Fluid
    • F04C2210/26Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/14Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/98Lubrication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 유 분리 장치는 실린더 내부에 구비되는 복수 개의 돌출부를 포함한다. 실린더 내부로 유입된 냉매와 오일의 혼합 유체는 실린더의 내벽뿐만 아니라 복수 개의 돌출부와도 충돌될 수 있다.
따라서, 냉매와 오일의 혼합 유체와 실린더 내부의 구조물과의 충돌 가능성 및 충돌 횟수가 증가되어, 냉매와 오일의 분리 효율이 향상될 수 있다.

Description

유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기{Oil separate apparatus and electric compressor include the same}
본 발명은 유 분리기 및 이를 포함하는 전동식 압축기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 압축된 냉매 내에 존재하는 오일을 효과적으로 분리할 수 있는 유 분리기 및 이를 포함하는 전동식 압축기에 관한 것이다.
차량용 공조 시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발된 바 있다. 최근, 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, "전동식 압축기"라 함)는 전동부, 압축부 및 전동부와 압축부를 연결하는 회전축으로 구성된다.
구체적으로, 전동부는 회전모터 등으로 구비되어 밀폐된 케이싱의 내부에 설치된다. 압축부는 전동부의 일측에 위치되며, 고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성된다. 회전축은 전동부의 회전력을 압축부에 전달할 수 있도록 구성된다.
압축부에서 압축된 냉매는 배기구를 통해 전동식 압축기의 외부로 배출된다. 배출된 냉매는, 차량용 공조 시스템의 작동을 위해 활용된다.
이 때, 냉매를 원활하게 압축할 수 있도록 윤활유 등이 전동식 압축기에 공급되는 것이 일반적이다. 그런데 냉매의 압축 과정에서 윤활유와 냉매가 섞이는 현상이 발생될 수 있다.
냉매의 압축 과정에서 윤활유와 냉매를 분리하기 위한 공정을 추가하는 것은 냉매의 압축 효율에 있어 바람직하지 못하다. 따라서, 냉매가 압축기의 외부로 배출되는 배출구에 윤활유와 냉매를 분리하는 장치가 구비하여, 냉매와 윤활유를 분리하기 위한 기술이 알려진 바 있다.
한국등록특허문헌 제10-0677521호는 별도의 유 분리판을 구비하는 스크롤 압축기의 유 분리 장치를 개시한다. 구체적으로, 복수 개의 오일 구멍이 구비된 유 분리판을 구비하여, 구동모터를 통과한 냉매가스가 부딪혀 가스와 오일이 분리되도록 구성된 유 분리 장치를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 유 분리 장치는 유 분리판이 하측에 위치되는 경우에 냉매가스와 오일을 효과적으로 분리할 수 있다는 한계가 있다. 즉, 스크롤 압축기가 설치되는 방향에 따라 영향을 받는다는 한계가 있다.
또한, 상기 선행문헌은 냉매가스가 유 분리판에 일회적으로 부딪힌 후 냉매가스가 가스토출관을 향해 이동되는 구조를 개시한다. 즉, 냉매가스가 유 분리판에 부딪힌 후에도 오일이 냉매가스와 분리되지 않은 경우에 대한 해결책은 제시하지 못한다는 한계가 있다.
한국등록특허문헌 제10-1334250호는 배플부의 하단의 높이 또는 배플부의 형상을 변형하여 오일과 냉매가스를 분리할 수 있는 스크롤 압축기의 유 분리 장치를 개시한다. 구체적으로, 배플부의 하단의 높이를 흡입관의 중간높이가 되도록 형성하거나, 상하 양쪽으로 경사지게 형성하여, 냉매와 오일이 배플부에 부딪히지 않거나 양분되어 구동모터로 유입되는 구조의 스크롤 압축기의 유 분리 장치를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 유 분리 장치는 냉매와 오일을 효과적으로 분리하기 위한 방법에 대한 고찰이 없다는 한계가 있다. 즉, 상기 선행문헌은 냉매와 오일이 분리되지 않은 경우에 대한 활용 방안에 대해 중점을 둔 것으로, 냉매 사이클을 구동하기 위한 냉매로부터 오일을 분리하기 위한 방안에 대한 해결책은 제시하지 못한다.
한국공개특허문헌 제10-2015-0105000호는 유 분리 효율의 향상 효과가 있는 전동 압축기를 개시한다. 구체적으로, 유 분리 파이프의 외주면에 나사산 형상을 형성하여, 냉매의 이동 거리를 증가시킴으로써 유 분리 효율을 향상시킬 수 있는 구조의 전동 압축기를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 구조는 냉매의 이동 거리가 증가함에 따른 냉매의 압력 강하를 방지하기 위한 대책에 대한 고찰이 없다는 한계가 있다. 즉, 냉매의 압력을 고압으로 유지하는 것은 냉매 사이클을 작동시키기 위한 필수 조건인데, 유 분리 효율의 향상을 위해 냉매의 압력이 강하된다는 문제가 있다.
또한, 상기 선행문헌은 원심 분리를 이용한 것으로, 유 분리 효율의 향상이 원심식 유 분리 구조의 최대 효율 이내로 제한된다는 한계가 있다. 더 나아가, 유 분리실의 크기에 의존하여 효율이 저하될 수도 있다는 문제점 또한 내포한다.
한국등록특허문헌 제10-0677521호 (2007.02.02.) 한국등록특허문헌 제10-1334250호 (2013.11.29.) 한국공개특허문헌 제10-2015-0105000호 (2015.09.16.)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공하는데 있다.
먼저, 냉매의 압축 과정에서 냉매와 오일이 혼합된 혼합 유체로부터 냉매와 오일을 분리할 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 유 분리실의 구조를 크게 변경하지 않고도 냉매와 오일을 효과적으로 분리할 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 냉매와 오일의 혼합 유체와 유 분리 장치 내벽의 충돌 가능성 및 충돌 횟수를 증가시킬 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 냉매와 오일의 혼합 유체와 유 분리 장치 내벽의 충돌 가능성 및 충돌 횟수를 증가시킬 수 있으면서도, 유 분리실 내의 원심력이 감소되지 않을 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 압축된 냉매의 압력 손실을 최소화하면서도 냉매와 오일을 효과적으로 분리할 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 냉매와 오일의 혼합 유체와 유 분리 장치 내벽의 충돌에 의해 냉매와 오일을 분리할 뿐만 아니라, 거름 장치를 통해 냉매와 오일의 분리 과정이 추가로 수행될 수 있는 구조의 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 유 분리 장치 내부로 유입된 냉매와 오일의 혼합 유체가 효과적으로 회전될 수 있는 구조의 유 분리실 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 서로 분리된 냉매 및 오일이 효과적으로 배출될 수 있는 구조의 유 분리실 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 압축부에서 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체가 유입되는 실린더; 및 상기 실린더 내부에 유입된 상기 혼합 유체가 충돌되어 상기 냉매와 상기 오일이 분리되도록, 상기 실린더의 내면에 구비되는 복수 개의 돌출부를 포함하며, 상기 실린더는, 상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 냉매가 배기되는 배기구; 및 상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 오일이 배출되는 오일 배출구를 포함하는 유 분리 장치를 제공한다.
또한, 상기 유 분리 장치의 상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 내주 방향으로 소정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치의 상기 소정 간격은 상기 돌출부의 폭보다 크도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치의 상기 실린더는 길이 방향으로 길게 형성되고, 상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 길이 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치의 상기 소정 거리는 상기 돌출부의 길이보다 크도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치는 상기 실린더의 내부 공간에는, 상기 실린더의 상측에 상기 실린더의 축 방향으로 배치되는 와류 형성부(vortex finder)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치에는 상기 분리된 상기 냉매에 존재하는 잔류 오일이 분리되도록, 상기 와류 형성부의 하측 단부에는 거름망(mesh)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치의 상기 실린더는 상기 실린더의 길이 방향으로 길게 형성된 원통형일 수 있다.
또한, 상기 유 분리 장치의 상기 실린더의 단면적이 상기 실린더의 하측으로 갈수록 좁아지도록, 상기 실린더는 하측으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 고정자 및 상기 고정자의 내부에 기 설정된 거리만큼 이격되어 회전되는 회전자를 포함하는 모터; 상기 모터에 회전 가능하게 연결되는 선회 스크롤 및 상기 선회 스크롤에 인접하게 위치되며, 상기 선회 스크롤의 상대적인 회전에 의해 냉매를 압축하도록 구성되는 고정 스크롤을 포함하는 압축부; 및 상기 압축부와 연통되어 상기 압축부에서 압축된 냉매가 유입되고, 유입된 냉매에 포함되는 오일을 분리하도록 구성되는 유 분리 장치를 포함하며, 상기 유 분리 장치는, 상기 압축부에서 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체가 유입되는 실린더; 및 상기 실린더 내부에 유입된 상기 혼합 유체가 충돌되어 상기 냉매와 상기 오일이 분리되도록, 상기 실린더의 내면에 구비되는 복수 개의 돌출부를 포함하는 전동식 압축기를 제공한다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 실린더는, 상기 실린더의 상측에 위치되어 상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 냉매가 배기되는 배기구; 및 상기 실린더의 하측에 위치되어 상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 오일이 배출되는 오일 배출구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 내주 방향으로 소정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 소정 간격은 상기 돌출부의 폭보다 크도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 실린더는 길이 방향으로 길게 형성되고, 상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 길이 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 소정 거리는 상기 돌출부의 길이보다 크도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 실린더의 내부 공간에는, 상기 실린더의 상측에 상기 실린더의 축 방향으로 배치되는 와류 형성부(vortex finder)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기에는, 상기 분리된 상기 냉매에 존재하는 잔류 오일이 분리되도록, 상기 와류 형성부의 하측 단부에는 거름망(mesh)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기는, 상기 유 분리 장치와 상기 압축부를 연통하는 혼합 유체 유입구를 포함하고, 상기 혼합 유체 유입구는 상기 실린더의 중심으로부터 기 설정된 간격으로 편심되도록 상기 실린더의 외주 및 내주에 위치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
먼저, 유 분리 장치의 실린더 내부에는 복수 개의 돌출부가 구비된다. 실린더 내부 공간으로 유입된 냉매와 오일의 혼합 유체는 실린더의 내벽뿐만 아니라, 복수 개의 돌출부와도 충돌된다.
따라서, 냉매와 오일의 혼합 유체로부터 냉매와 오일이 효과적으로 분리될 수 있다.
또한, 복수 개의 돌출부는 실린더의 내벽에 구비되어, 실린더 외부의 구조에는 큰 설계 변경이 요구되지 않는다.
따라서, 유 분리실 및 압축기의 구조를 크게 변경하지 않고도 냉매와 오일이 효과적으로 분리될 수 있다.
또한, 복수 개의 돌출부는 실린더 내벽으로부터 실린더의 내측으로 돌출된 형태로 구비된다. 이에 따라, 실린더 내벽의 전체 표면적이 증가될 수 있다.
따라서, 냉매와 오일의 혼합 유체와 실린더 내벽의 충돌 가능성 및 충돌 횟수가 증가될 수 있게 된다. 더 나아가, 증가된 충돌 가능성 및 충돌 횟수에 의해, 혼합 유체로부터 냉매와 오일이 효과적으로 분리될 수 있다.
또한, 복수 개의 돌출부가 구비되더라도 실린더의 내경의 크기에는 영향을 미치지 않는다. 즉, 실린더의 내면 중 복수 개의 돌출부가 구비되지 않은 부분은 실린더의 내경이 그대로 유지된다.
따라서, 실린더 중심으로부터 실린더의 외주를 향하는 방향의 원심력은 변경되지 않게 된다. 이에 따라, 복수 개의 돌출부에 의해 충돌 가능성 및 충돌 횟수가 증가되면서도, 실린더 내부의 원심력이 감소되지 않는다.
또한, 실린더 내부로 유입된 냉매는 복수 개의 돌출부와 추가적인 충돌이 일어날 뿐, 실린더 내부에서의 이동 거리는 증가되지 않는다.
따라서, 이동 거리의 증가에 따른 냉매의 압력 강하가 방지될 수 있다. 이에 따라, 냉매와 오일을 효과적으로 분리하면서도, 냉동 사이클을 작동시키기에 충분한 압력의 냉매를 공급할 수 있다.
또한, 실린더 내부 공간에 구비되는 와류 형성부에는 거름망이 더 구비된다. 이에 따라, 실린더 내벽 또는 복수 개의 돌출부와의 충돌에 의해 오일이 분리된 냉매에 잔류할 수 있는 오일이 거름망에 의해 냉매로부터 재차 분리될 수 있다.
따라서, 원심 분리 및 충돌뿐만 아니라, 거름망에 의해서도 냉매와 오일이 분리될 수 있다. 이에 따라, 냉매와 오일을 효과적으로 분리할 수 있다.
또한, 냉매와 오일의 혼합 유체는 실린더의 중심으로부터 편심되도록 형성된 혼합 유체 유입구를 통해 실린더 내부로 유입된다.
따라서, 냉매와 혼합 유체가 실린더의 내부에서 효과적으로 와류를 형성하며 회전될 수 있다. 이에 따라, 원심력에 의한 분리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 분리된 냉매가 배출되는 배기구는 실린더의 상측에, 분리된 오일이 배출되는 오일 배출구는 실린더의 하측에 위치된다.
따라서, 분리된 냉매와 오일 각각의 밀도에 상응하는 위치에 배기구 및 오일 배출구가 형성되어, 냉매와 오일이 효과적으로 배출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전동식 압축기의 각 구성의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 전동식 압축기의 단면도이다.
도 4는 도 1의 전동식 압축기에 구비되는 유 분리 장치의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 유 분리 장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유 분리 장치의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 유 분리 장치의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 유 분리 장치의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 1의 전동식 압축기 내부를 유동하는 냉매의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 4의 유 분리 장치에 의해 냉매와 오일이 분리되어 배출되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 6의 유 분리 장치에 따라 냉매와 오일이 분리되어 배출되는 과정을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 보다 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
1. 용어의 정의
이하의 설명에서 사용되는 "전방 측", "후방 측", "상측", "하측", "우측" 및 "좌측"이라는 용어는 도 1, 도 3, 도 4, 도 6 내지 도 11에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서 사용되는 "냉매"라는 용어는 저온의 물체에서 열을 빼앗아 고온의 물체로 운반해 주는 임의의 매체를 의미한다. 일 실시 예에서, 냉매는 이산화탄소(CO2), R134a 등일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "오일"(oil)이라는 용어는 기계의 마찰 부분에 생기는 열이나 마모를 방지하거나 분산시킬 목적으로 사용되며, 냉매와 혼합되거나 분리될 수 있는 임의의 유체를 의미한다. 일 실시 예에서, 오일은 윤활유일 수 있다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(1)의 구성의 설명
도 1 내지 도 3을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 전동식 압축기(1)는 압축기 모듈(10), 인버터 모듈(20) 및 커넥터 모듈(30)을 포함한다.
압축기 모듈(10)은 냉매가 압축되는 부분이다. 후술될 바와 같이, 압축기 모듈(10)은 냉매를 압축하기 위한 압축부(400), 압축부(400)에 회전력을 제공하기 위한 모터부(200) 및 모터부(200)에서 발생된 회전력을 압축부(400)에 전달하는 회전축부(400)를 포함한다.
또한, 압축기 모듈(10)은 내부에 냉매 및 오일이 유동하기 위한 유로부(500) 및 압축된 냉매로부터 오일을 분리하기 위한 유 분리 장치(600)를 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
인버터 모듈(20)은 모터부(200)를 제어한다. 구체적으로, 인버터 모듈(20)에 의해 모터부(200)의 회전 여부 및 회전 속도가 제어될 수 있다. 이에 따라, 압축부(400)에서 압축되는 냉매의 유량 및 압력 등이 제어될 수 있다. 이를 위해, 인버터 모듈(20)은 스위칭 소자(미도시), 반도체 소자(미도시), 인쇄회로기판(미도시) 등을 포함할 수 있다.
커넥터 모듈(30)은 인버터 모듈(20)에 전원 및 제어 신호를 인가한다. 도시된 실시 예에서, 커넥터 모듈(30)은 제어 신호의 송수신을 위한 통신 커넥터(32) 및 전원의 입력을 위한 전원 커넥터(34)를 포함한다.
도시된 실시 예에서, 커넥터 모듈(30)은 후술될 인버터 하우징(130)에 구비되나, 전원 및 제어 신호를 인가받을 수 있는 임의의 위치에 구비될 수 있다.
또한, 본 발명은 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체로부터 오일을 효과적으로 분리하기 위해 유 분리 장치(600)를 더 포함한다. 유 분리 장치(600)에 대해서는 별항으로 설명한다.
(1) 하우징부(100)의 설명
하우징부(100)는 전동식 압축기(1)의 외관을 형성한다. 즉, 하우징부(100)는 전동식 압축기(1)가 외부에 노출되는 부분이다. 따라서, 하우징부(100)는 절연성이 높고 내구성이 강한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
도시된 실시 예에서, 하우징부(100)는 메인 하우징(110), 리어 하우징(120), 인버터 하우징(130) 및 인버터 커버(140)를 포함한다.
메인 하우징(110)은 압축기 모듈(10)의 외관의 일부를 형성한다. 메인 하우징(110) 내부에는 인버터 모듈(20)의 제어 신호 인가에 따라 회전되는 모터부(200), 모터부(200)의 회전력을 전달하는 회전축부(300) 및 회전축부(300)에 의해 전달된 회전력에 의해 구동되는 압축부(400)가 수용된다.
또한, 메인 하우징(110) 내부에는 냉매가 유입되어 압축된 후 배출되는 냉매 유로부(510) 및 모터부(200), 회전축부(300) 및 압축부(400)의 원활한 작동을 위한 오일이 유동하는 오일 유로부(520)가 형성된다.
메인 하우징(110)의 내부에는 모터부(200)가 수용되는 모터실(S1), 냉매가 압축되는 배압실(S3)이 형성된다.
메인 하우징(110)은 길이 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 길게 연장된 원통형으로 구비된다. 메인 하우징(110)의 형상은 변경 가능하다. 다만, 메인 하우징(110)의 내부에 냉매가 고압으로 압축되는 압축부(400)가 구비됨을 고려하면, 메인 하우징(110)은 내부의 압력에 가장 높은 강성을 가지는 형상인 원통형으로 구비되는 것이 바람직하다.
메인 하우징(110)의 일측, 도시된 실시 예에서 전방 측에는 리어 하우징(120)이 위치된다. 메인 하우징(110)은 리어 하우징(120)과 유체 소통 가능하게 결합된다.
구체적으로, 메인 하우징(110)과 리어 하우징(120)의 사이에는 후술될 고정 스크롤(420)이 구비된다. 메인 하우징(110) 및 리어 하우징(120)은 고정 스크롤(420)에 각각 유체 소통 가능하게 연결된다.
이에 따라, 압축된 냉매가 리어 하우징(120)에 형성된 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 압축된 냉매로부터 분리된 오일이 오일 유로부(520)를 통해 메인 하우징(110)으로 회귀할 수 있다.
메인 하우징(110)의 타측, 도시된 실시 예에서 후방 측에는 인버터 하우징(130)이 결합된다. 도시되지 않은 실시 예에서, 메인 하우징(110)은 인버터 하우징(130)과 유체 소통 가능하게 연결될 수 있다.
이에 따라, 메인 하우징(110)의 내부로 유입된 냉매가 인버터 하우징(130) 내부로 유입되어, 인버터 하우징(130) 내부에 수용된 각종 소자(미도시) 등이 냉각될 수 있다. 이 경우, 인버터 모듈(20)의 냉각 효율이 향상될 수 있다.
메인 하우징(110)의 외주면의 일측, 도시된 실시 예에서 인버터 하우징(130)에 인접한 후방 측에는 흡기구(112)가 형성된다.
흡기구(112)는 메인 하우징(110)의 내부와 외부를 연통한다. 흡기구(112)를 통해 메인 하우징(110)의 내부로 냉매가 유입될 수 있다. 유입된 냉매는 모터실(S1), 배압실(S3) 및 토출실(S4)을 차례로 통과하며 압축된 후 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외부로 배출된다.
올담 링(oldham ring)(114)은 메인 하우징(110)과 후술될 선회 스크롤(410) 사이에 구비된다. 올담 링(114)은 선회 스크롤(410)의 자전을 방지하는 역할을 수행한다. 또한, 올담 링(114)은 회전축부(300)에 의해 전달된 모터부(200)의 회전력을 선회 스크롤(410)에 전달한다.
이에 따라, 선회 스크롤(410)은 모터부(200)가 작동되는 경우에만 올담 링(114)에 의해 회전되도록 구성될 수 있다.
도시되지 않은 실시 예에서, 올담 링(114)이 아닌 핀과 링을 포함하는 자전방지기구가 구비될 수 있다. 올담 링(114)은 선회 스크롤(410)의 자전을 방지하고, 회전축부(300)의 회전력을 선회 스크롤(410)에 전달할 수 있는 임의의 형태로 대체될 수 있다.
리어 하우징(120)은 전동식 압축기(1)의 외관의 일부를 형성한다. 리어 하우징(120) 내부에는 압축된 냉매가 유동하는 토출실(S4) 및 압축된 냉매로부터 오일을 분리하기 위한 유 분리 장치(600)가 구비된다.
또한, 리어 하우징(120)의 내부에는 압축된 냉매로부터 분리된 오일이 메인 하우징(110)으로 되돌아가기 위한 오일 유로부(520)가 형성된다. 또한, 리어 하우징(120)의 내부에는 압축된 냉매가 유 분리 장치(600) 내부로 원할하게 유입될 수 있도록 별도의 유로(미도시)가 구비될 수 있다.
리어 하우징(120)은 원형의 단면을 갖는, 일종의 캡(cap)의 형태로 구비된다. 리어 하우징(120)의 형상은 변경 가능하나, 메인 하우징(110) 및 고정 스크롤(420)의 형상에 상응하도록 결정되는 것이 바람직하다.
리어 하우징(120)은 메인 하우징(110)의 일측, 도시된 실시 예에서 전방 측에 위치된다. 리어 하우징(120)과 메인 하우징(110)은 유체 소통 가능하게 연결된다.
구체적으로, 리어 하우징(120)과 메인 하우징(110)의 사이에는 후술될 고정 스크롤(420)이 연결된다. 리어 하우징(120)과 메인 하우징(110)은 고정 스크롤(420)에 각각 유체 소통 가능하게 연결된다.
이에 따라, 압축된 냉매가 리어 하우징(120)에 형성된 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 압축된 냉매로부터 분리된 오일이 오일 유로부(520)를 통해 메인 하우징(110)으로 회귀할 수 있다.
리어 하우징(120)과 고정 스크롤(420) 사이에는 토출실(S4)이 형성된다. 압축부(400)에서 압축된 냉매는 토출실(S4)로 토출된 후 후술될 유 분리 장치(600)에 유입된다.
이에 따라, 압축된 냉매가 유 분리 장치(600)에 바로 유입될 경우 발생될 수 있는 토출 저항에 의해 냉매의 압력이 강하되는 현상이 방지될 수 있다.
리어 하우징(120)의 하부 공간에는 오일실(S5)이 형성된다. 오일실(S5)에는 후술될 유 분리 장치(600)에서 냉매로부터 분리된 오일이 수집될 수 있다. 수집된 오일은 후술될 오일 유로부(520)를 통해 압축부(400)로 공급될 수 있다.
리어 하우징(120)의 외주면의 일측, 도시된 실시 예에서, 메인 하우징(110)에 대향하는 전방 측의 상측에는 배기구(122)가 형성된다.
배기구(122)는 리어 하우징(120)의 내부와 외부를 연통한다. 배기구(122)를 통해 압축된 냉매가 전동식 압축기(1)의 외부로 배출된다.
배기구(122)의 위치는 변경될 수 있다. 다만, 배기구(122)를 통해 배출되는 냉매와 분리되는 오일의 밀도 차이를 고려하면, 배기구(122)는 적어도 오일 배출구(616)보다는 상측에 위치되는 것이 바람직하다.
배기구(122)는 후술될 유 분리 장치(600)와 연통된다. 즉, 압축부(400)에서 압축된 냉매는 토출실(S4)을 거쳐 유 분리 장치(600)로 유입된다. 유 분리 장치(600)에 유입된 냉매는 오일과 분리된 후, 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외부로 배출된다.
인버터 하우징(130)은 인버터 커버(140)와 함께 인버터 모듈(20)의 외관을 형성한다. 인버터 하우징(130) 및 인버터 커버(140)가 결합되어 형성되는 공간, 즉 인버터실(S2)에는 인버터 모듈(20)을 구성하는 각종 전자회로 등이 수용된다.
인버터 하우징(130)은 메인 하우징(110)의 일측, 도시된 실시 예에서 메인 하우징(110)의 후방 측에 위치된다. 인버터 하우징(130)은 메인 하우징(110)과 결합된다.
또한, 도시되지 않은 실시 예에서, 인버터 하우징(130)은 메인 하우징(110)과 유체 소통 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 냉매에 의해 인버터 모듈(20)을 구성하는 각종 전자회로 등이 냉각될 수 있음은 상술한 바와 같다.
인버터 하우징(130)의 일측 면, 도시된 실시 예에서 인버터 하우징(130)의 전방 측의 상측에는 커넥터 모듈(30)이 구비된다. 커넥터 모듈(30)의 위치가 변경될 수 있음은 상술한 바와 같다.
인버터 커버(140)는 인버터 하우징(130)에 결합되어, 인버터 모듈(20)을 구성하는 각종 전자회로 등을 수용할 수 있는 인버터실(S2)을 형성한다.
인버터 커버(140)는 인버터 하우징(130)의 일측, 도시된 실시 예에서 메인 하우징(110)에 대향하는 인버터 하우징(130)의 후방 측에 위치된다.
인버터 커버(140)와 인버터 하우징(130)은 별도의 체결 수단(미도시)에 의해 결합될 수 있다.
인버터실(S2)에 수용된 각종 전자회로 등에 전원 및 제어 신호가 인가되어 후술될 모터부(200)가 제어되는 과정은 잘 알려진 기술이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
(2) 모터부(200)의 설명
모터부(200)는 메인 하우징(110)의 모터실(S1)에 수용되어, 압축부(400)가 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터부(200)는 인버터 모듈(20)에서 인가되는 전원 및 제어 신호에 의해 동작 및 제어될 수 있다.
모터부(200)는 회전축부(300)와 회전 가능하게 연결된다. 모터부(200)에서 생성된 회전력은 회전축부(300)를 통해 압축부(400)의 선회 스크롤(410)에 전달될 수 있다.
모터부(200)는 고정자(210) 및 회전자(220)를 포함한다. 모터부(200)에 전원이 인가되면, 고정자(210)는 회전하지 않되, 회전자(220)가 고정자(210)에 대해 상대적으로 회전된다. 회전자(220)의 회전에 의해 발생되는 회전력은 회전축부(300)를 통해 선회 스크롤(410)에 전달된다.
고정자(210)는 인버터 모듈(20)로부터 인가된 전원 및 제어 신호에 상응하게 모터부(200)가 구동되기 위해 필요한 자기장을 형성한다. 고정자(210)가 형성한 자기장은 회전자(220)에 구비된 자석(미도시)이 회전할 수 있는 회전력을 제공한다.
도시된 실시 예에서, 고정자(210)는 회전자(220)의 방사상 외측에서 회전자(220)를 감싸도록 위치된다. 즉, 고정자(210)는 원통형인 회전자(220)를 부분적으로 수용하는 원통형으로 구비된다.
고정자(210)의 외주면은 모터실(S1)의 내주면에 접할 수 있다. 다시 말하면, 고정자(210)는 모터실(S1)에 고정될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 고정자(210)는 내부에 원통형의 중공부를 갖는 원통형으로 구비된다. 상기 중공부에 회전자(220)가 삽입 결합될 수 있다.
고정자(210)에는 복수 개의 코일(미도시)이 구비될 수 있다. 인버터 모듈(20)로부터 전원 및 제어 신호가 인가되면, 복수 개의 코일(미도시)은 자기장을 형성한다.
복수 개의 코일(미도시)이 형성한 자기장은 회전자(220)에 구비된 복수 개의 자석(미도시)에 전자기력을 미친다. 이 때, 복수 개의 코일(미도시)은 복수 개의 자석(미도시)이 받을 전자기력의 방향이 같도록 배치되는 것이 바람직하다.
즉, 복수 개의 코일(미도시)은 각 코일(미도시)이 형성하는 자기장의 방향이 서로 교번적으로 변경되도록 배치될 수 있다.
회전자(220)는 고정자(210)에 의해 형성된 자기장에 의해 회전된다. 이를 위해, 고정자(210)에는 자기장을 형성하기 위한 복수 개의 코일(미도시)이 구비되고, 회전자(220)에는 형성된 자기장에 의해 전자기력을 제공받기 위한 복수 개의 자석(미도시)이 구비될 수 있음은 상술한 바와 같다.
회전자(220)에는 후술될 회전축부(300)가 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 회전자(220)가 회전되면, 회전축부(300) 또한 회전자(220)와 함께 회전되도록 구성된다. 이러한 구성에 의해, 회전축부(300)에 회전 가능하게 결합되는 선회 스크롤(410)이 모터부(200)의 회전력을 전달받을 수 있다.
(3) 회전축부(300)의 설명
회전축부(300)는 모터부(200)가 회전되어 발생된 회전력을 선회 스크롤(410)에 전달한다.
이를 위해, 회전축부(300)의 일측, 도시된 실시 예에서 후방 측은 회전자(220)에 결합된다. 또한, 회전축부(300)의 타측, 도시된 실시 예에서 전방 측은 선회 스크롤(410)에 결합된다.
도시된 실시 예에서, 회전축부(300)는 길이 방향으로 연장 형성된 원통형으로 구비되나, 그 형상은 모터부(200)의 회전력을 압축부(400)에 전달할 수 있는 임의의 형상일 수 있다.
회전축부(300)는 축부(310), 메인 베어링부(320), 편심부(330), 서브 베어링부(340) 및 급유 안내 유로(350)를 포함한다.
축부(310)는 모터부(200)의 회전자(220)에 회전 가능하게 결합된다. 축부(310)는 회전자(220)에 인접한 회전축부(300)의 일측에 위치된다.
메인 베어링부(320)는 메인 하우징(110)에 구비되는 축 결합부(미도시)에 회전 가능하게 반경 방향으로 지지된다. 다시 말하면, 메인 베어링부(320)는 회전축부(300)가 메인 하우징(110)과 결합되는 부분이다.
이를 위해, 메인 베어링부(320)는 축부(310)보다 큰 반경을 갖도록 형성된다. 또한, 메인 베어링부(320)는 축부(310)의 일측, 도시된 실시 예에서 회전자(220)에 대향하는 전방 측에 위치된다.
메인 베어링부(320)의 후방 측에는 밸런스 웨이트(balance weight)(322)가 구비된다. 밸런스 웨이트(322)는 회전축부(300)의 무게 중심을 조정하여, 모터부(200)의 회전에 따라 회전축부(300)가 안정적으로 회전될 수 있게 한다.
편심부(330)는 압축부(400)의 선회 스크롤(410)의 회전 축 결합부(416)에 회전 가능하게 결합된다. 편심부(330)는 회전축부(300)와 상이한 중심축을 갖도록 형성된다. 다시 말하면, 회전축부(300)가 회전되면, 편심부(330)는 회전축부(300)의 중심축과는 상이한 축을 중심으로 회전된다.
이에 따라, 편심부(330)에 결합된 선회 스크롤(410) 또한 모터부(200)의 회전에 대해 상대적으로 편심되어 회전될 수 있다. 그 결과, 선회 스크롤(410)의 선회 랩(414)과 고정 스크롤(420)의 고정 랩(424) 사이의 공간에서 냉매가 압축될 수 있다.
이러한 편심 회전을 위해, 편심부(330)는 단면의 무게 중심이 회전축부(300)의 중심축과 상이하도록 형성될 수 있다.
편심부(330)는 메인 베어링부(320)의 일측, 도시된 실시 예에서 축부(310)에 대향하는 전방 측에 위치된다.
편심부(330)의 외주면에는 후술될 제3 오일 유로(526)가 관통 형성된다. 제3 오일 유로(526)를 통해 압축된 냉매에서 분리된 오일이 압축부(400)로 재공급될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
서브 베어링부(340)는 모터부(400)의 고정 스크롤(420)의 회전 축 결합부(미도시)에 회전 가능하게 결합되어, 반경 방향으로 지지된다. 서브 베어링부(340)는 선회 스크롤(410)의 회전 축 결합부(416)에 관통될 수 있다.
구체적으로, 편심부(330)는 선회 스크롤(410)의 선회 경판부(412)에 형성된 회전 축 결합부(416)에 관통 결합된다. 또한, 서브 베어링부(340)는 선회 스크롤(410)의 회전 축 결합부(416)를 관통하여, 고정 스크롤(420)의 회전 축 결합부(미도시)에 회전 가능하게 결합된다.
도시된 실시 예에서, 서브 베어링부(340)는 편심부(330)보다 작은 반경을 갖도록 형성된다. 따라서, 서브 베어링부(340)는 선회 스크롤(410)의 회전 축 결합부(416)에 의해 반경 방향으로 구속되지 않는다.
서브 베어링부(340)는 편심부(330)의 일측, 도시된 실시 예에서 메인 베어링부(320)에 대향하는 전방 측에 위치된다.
급유 안내 유로(350)는 압축된 냉매에서 분리된 오일이 제3 오일 유로(526)로 유입되기 위한 통로이다. 이를 위해, 급유 안내 유로(350)는 제3 오일 유로(526) 및 제1 오일 유로(522)와 연통된다.
급유 안내 유로(350)는 서브 베어링부(340)의 길이 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 관통 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 급유 안내 유로(350)는 서브 베어링부(340)의 중심축 상에 형성될 수 있다.
(4) 압축부(400)의 설명
압축부(400)는 모터부(200)의 회전에 따라 회전되어, 냉매를 압축하는 역할을 실질적으로 수행한다. 압축부(400)는 회전축부(300)에 의해 모터부(200)와 회전 가능하게 연결된다.
압축부(400)는 선회 스크롤(410) 및 고정 스크롤(420)을 포함한다.
선회 스크롤(410)은 모터부(200)의 회전에 의해 회전된다. 구체적으로, 선회 스크롤(410)은 회전축부(300)의 편심부(330)와 회전 가능하게 연결된다.
모터부(200)가 회전되면, 편심부(330)는 회전축부(300) 및 모터부(200)와 다른 중심축을 갖도록 회전된다. 즉, 편심부(330)는 모터부(200)의 중심축에 대해 편심되어 회전된다.
이에 따라, 편심부(330)에 회전 가능하게 결합된 선회 스크롤(410) 또한 모터부(200)의 중심축에 대해 편심되어 회전된다. 후술될 바와 같이, 고정 스크롤(420)은 모터부(200)와 같은 중심축을 갖도록 배치된다.
따라서, 선회 스크롤(410)은 고정 스크롤(420)에 대해 상대적으로 회전되되, 편심 회전된다. 이에 따라, 선회 스크롤(410)의 선회 랩(414)과 고정 스크롤(420)의 고정 랩(424) 사이의 공간에서 냉매가 압축될 수 있다.
선회 스크롤(410)은 메인 하우징(110)에 수용될 수 있다.
선회 스크롤(410)은 선회 경판부(412), 선회 랩(414) 및 회전 축 결합부(416)를 포함한다.
선회 경판부(412)는 선회 스크롤(410)의 일측을 형성한다. 도시된 실시 예에서, 선회 경판부(412)는 선회 스크롤(410)의 후방 측을 형성한다.
선회 경판부(412)의 일측 면, 도시된 실시 예에서 전방 측 면은 고정 스크롤(420)의 후방 측 면과 접촉될 수 있다.
선회 랩(414)은 고정 스크롤(420)의 고정 랩(424)과 소정의 공간을 형성하며 결합된다. 선회 랩(414)은 고정 랩(424)과 결합된 상태에서 회전축부(300)에 대해 편심 회전될 수 있다. 이에 따라, 선회 랩(414)과 고정 랩(424) 사이의 공간에서 냉매가 압축될 수 있다.
선회 랩(414)은 선회 경판부(412)로부터 돌출 형성된다. 도시된 실시 예에서, 선회 랩(414)은 선회 경판부(412)의 전방 측 면으로부터 돌출 형성된다.
도시된 실시 예에서, 선회 랩(414)은 나선형으로 형성되나, 고정 랩(424)과 맞물리도록 결합되어 고정 랩(424)에 대해 상대적으로 편심 회전될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.
회전 축 결합부(416)는 회전축부(300)가 결합되는 부분이다. 구체적으로, 회전 축 결합부(416)에는 회전축부(300)의 편심부(330)가 관통 결합된다.
회전 축 결합부(416)는 선회 경판부(412)에 관통 형성된다. 도시된 실시 예에서, 회전 축 결합부(416)는 선회 스크롤(410)의 전후 방향으로 관통 형성된다.
회전 축 결합부(416)의 반경은 편심부(330)가 관통 결합되도록, 편심부(330)의 외경과 동일하거나 약간 더 크도록 결정되는 것이 바람직하다.
고정 스크롤(420)은 모터부(200)의 회전에 무관하게 회전되지 않는다. 따라서, 모터부(200)가 회전되면, 선회 스크롤(410)이 고정 스크롤(420)에 대해 상대적인 편심 회전 운동될 수 있다.
고정 스크롤(420)은 메인 하우징(110)의 일측, 도시된 실시 예에서 인버터 모듈(20)에 대향하는 전방 측에 위치된다. 고정 스크롤(420)의 외면은 외부로 노출될 수 있다.
고정 스크롤(420)의 일측 면, 도시된 실시 예에서 후방 측 면은 메인 하우징(110)의 전방 측 면과 접촉될 수 있다. 또한, 고정 스크롤(420)과 메인 하우징(110)을 결합시키기 위해 별도의 체결 부재(미도시)가 구비될 수 있다.
고정 스크롤(420)은 선회 스크롤(410)과 회전 가능하게 결합된다. 상술한 바와 같이. 고정 스크롤(420)은 고정되고, 선회 스크롤(410)이 고정 스크롤(420)에 대해 상대적으로 회전된다.
고정 스크롤(420)은 고정 경판부(422), 고정 랩(424), 토출 밸브(426) 및 냉매 토출구(428)를 포함한다.
또한, 고정 스크롤(420)에는 회전 축 결합부(미도시)가 형성되어, 회전축부(300)의 서브 베어링부(340)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
다만, 상술한 바와 같이, 고정 스크롤(420)은 모터부(200)의 회전에 무관하게 회전되지 않는다. 따라서, 고정 스크롤(420)의 회전 축 결합부(미도시)는 회전축부(300)를 지지한다고 볼 수 있을 것이다.
고정 경판부(422)는 고정 스크롤(420)의 일측을 형성한다. 도시된 실시 예에서, 고정 경판부(422)는 고정 스크롤(420)의 후방 측을 형성한다.
고정 경판부(422)의 일측 면, 도시된 실시 예에서 전방 측 면은 선회 스크롤(410)의 전방 측 면과 접촉될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 고정 경판부(422)의 외주면에는 복수 개의 홈이 형성된다. 이는 전동식 압축기(1)의 중량 감소를 위한 것으로, 그 형상과 개수는 변경될 수 있다.
고정 랩(424)은 선회 스크롤(410)의 선회 랩(414)과 소정의 공간을 형성하며 결합된다. 고정 랩(424)이 선회 랩(414)과 결합된 후 선회 스크롤(410)이 모터부(200)의 회전에 따라 회전되면, 고정 랩(424)과 선회 랩(414) 사이의 공간에서 냉매가 압축될 수 있다.
고정 랩(424)은 고정 경판부(422)에서 돌출 형성된다. 도시된 실시 예에서, 고정 랩(424)은 고정 경판부(422)로부터 후방 측으로 돌출 형성된다.
도시된 실시 예에서, 고정 랩(424)은 나선형으로 형성되나, 선회 랩(414)과 맞물리도록 결합되어 선회 랩(414)이 고정 랩(424)에 대하여 상대적으로 편심되어 회전될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.
토출 밸브(426)는 선회 스크롤(410) 및 고정 스크롤(420)의 상대적인 회전에 의해 압축된 냉매가 토출실(S4)로 유입되는 통로인 냉매 토출구(428)를 개방하거나 폐쇄하도록 구성된다.
일 실시 예에서, 토출 밸브(426)는 압력에 따라 유체의 흐름을 열고 닫는 단일 방향으로 제한하는 리드 밸브(reed valve)와 같은 체크 밸브(check valve)로 구비될 수 있다.
토출 밸브(426)는 고정 랩(424)에 대향하는 고정 경판부(422)의 일측, 도시된 실시 예에서 고정 경판부(422)의 전방 측에 위치된다. 또한, 토출 밸브(426)는 냉매 토출구(428)를 덮도록 구성된다.
압축된 냉매의 압력이 소정의 압력 이상이 되면, 토출 밸브(426)는 냉매 토출구(428)를 개방한다. 이에 따라, 압축된 냉매가 토출실(S4)로 유입될 수 있다.
압축된 냉매의 압력이 소정의 압력 미만일 경우, 토출 밸브(426)는 냉매 토출구(428)를 폐쇄한다. 이에 따라, 압력이 부족한 냉매가 토출실(S4)로 유입되지 않게 된다.
냉매 토출구(428)는 선회 스크롤(410)과 고정 스크롤(420)에 의해 압축된 냉매가 토출실(S4)로 유입되는 통로이다. 냉매 토출구(428)는 선회 랩(414) 및 고정 랩(424) 사이에 형성되는 공간과 토출실(S4)을 유체 소통 가능하게 연결한다.
냉매 토출구(428)는 개방되거나 폐쇄되도록 구성된다. 구체적으로, 냉매 토출구(428)에는 토출 밸브(426)가 구비되어, 압축된 냉매의 압력에 따라 냉매 토출구(428)가 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
냉매 토출구(428)를 통해 토출된 냉매가 후술될 유 분리 장치(600)로 바로 유입되지 않고 토출실(S4)을 거쳐 유 분리 장치(600)로 유입됨에 따라, 냉매가 받는 토출 저항이 감소될 수 있다. 이에 따라, 압축된 냉매의 압력 강하가 최소화될 수 있다.
(5) 유로부(500)의 설명
유로부(500)는 냉매와 오일이 유동하기 위한 통로이다. 유로부(500)는 메인 하우징(110) 및 리어 하우징(120)에 걸쳐 형성된다.
도시되지 않은 실시 예에서, 유로부(500)는 인버터 모듈(20)에도 형성될 수 있다. 이 경우, 냉매가 인버터 모듈(20)을 구성하는 각종 전자회로 등을 직접 냉각할 수 있음은 상술한 바와 같다.
유로부(500)는 냉매 유로부(510) 및 오일 유로부(520)를 포함한다.
냉매 유로부(510)는 냉매가 유동하는 통로이다. 냉매 유로부(510)는 메인 하우징(110) 내부에 형성된 공간에 의해 구획된다. 대안적으로, 냉매 유로부(510)는 별도의 냉매 유로 형성 부재(미도시)에 의해 형성될 수 있다.
냉매 유로부(510)는 제1 냉매 유로(512) 및 제2 냉매 유로(514)를 포함한다.
제1 냉매 유로(512)는 모터실(S1)과 제2 냉매 유로(514)를 연통한다. 흡기구(112)를 통해 메인 하우징(110)의 모터실(S1)로 유입된 냉매는 제1 냉매 유로(512)를 통해 제2 냉매 유로(514)로 이동된다.
도시된 실시 예에서, 제1 냉매 유로(512)는 메인 하우징(110) 내부의 하측 공간에 위치된다. 제1 냉매 유로(512)는 모터실(S1)과 제2 냉매 유로(514)를 연통할 수 있는 임의의 위치일 수 있다.
제2 냉매 유로(514)는 제1 냉매 유로(512)와 압축부(400)를 연통한다. 구체적으로, 제1 냉매 유로(512)를 통과한 냉매는 제2 냉매 유로(514)에 유입된다.
제2 냉매 유로(514)에 유입된 냉매는 선회 스크롤(410)과 고정 스크롤(420) 사이에 형성되는 공간으로 이동되어, 소정의 압력을 갖도록 압축된다. 압축된 냉매는 고정 스크롤(420)의 냉매 토출구(428)를 통해 토출실(S4)로 유입된다.
냉매 유로부(510)에는 그 내부를 유동하는 냉매의 이동 방향을 구속할 수 있도록 구성되는 냉매 안내 부재(미도시)가 구비될 수 있다.
오일 유로부(520)는 오일이 유동하는 통로이다. 오일 유로부(520)는 메인 하우징(110) 및 리어 하우징(120) 내부에 형성된 공간에 의해 구획된다. 대안적으로, 오일 유로부(520)는 별도의 오일 유로 형성 부재(미도시)에 의해 형성될 수 있다.
오일 유로부(520)는 제1 오일 유로(522), 제2 오일 유로(524) 및 제3 오일 유로(526)를 포함한다.
제1 오일 유로(522)는 리어 하우징(120)의 내부 공간에 형성되는 오일실(S5)과 급유 안내 유로(350)를 연통한다. 후술될 유 분리 장치(600)에서 냉매와 분리된 오일은 오일실(S5)에 수집된다.
오일실(S5)에 수집된 오일은 제1 오일 유로(522)를 통해 회전축부(300)의 급유 안내 유로(350)로 이동된다. 오일이 원활하게 이동될 수 있도록, 제1 오일 유로(522)에는 오일에 이송력을 제공하기 위한 동력 장치(미도시)가 구비될 수 있다.
제2 오일 유로(524)는 편심부(330)와 회전 축 결합부(416) 사이의 공간과 급유 안내 유로(350)를 연통한다.
제2 오일 유로(524)를 통해 유입된 오일은 편심부(330)와 선회 스크롤(410)의 회전 축 결합부(416) 사이에 공급된다. 다시 말하면, 제2 오일 유로(524)는 편심부(330)의 외주면과 회전 축 결합부(416) 사이의 공간으로 유입된다.
이에 따라, 선회 스크롤(410)의 회전에 따른 마찰이 완화되어, 냉매가 효율적으로 압축될 수 있다.
제3 오일 유로(526)는 서브 베어링부(340)와 고정 스크롤(420)의 회전 축 결합부(미도시) 사이의 공간과 급유 안내 유로(350)를 연통한다.
제3 오일 유로(526)를 통해 유입된 오일은 서브 베어링부(340)와 고정 스크롤(420)의 회전 축 결합부(미도시) 사이에 공급된다. 다시 말하면, 제3 오일 유로(526)는 서브 베어링부(340)의 외주면과 고정 스크롤(420)의 회전 축 결합부(미도시) 사이의 공간으로 유입된다.
이에 따라, 회전축부(300)의 회전에 따른 마찰이 완화되어, 냉매가 효율적으로 압축될 수 있다.
압축부(400)로 유입된 오일은, 냉매 유로부(510)를 통해 압축부(400)로 유입된 냉매와 혼합될 수 있다. 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체는 토출실(S4)로 유입되어, 일차적으로 냉매와 오일의 분리 과정이 진행된다.
3. 본 발명의 실시 예에 따른 유 분리 장치(600)의 설명
상술한 구성을 통해, 메인 하우징(110) 내부로 유입된 냉매가 압축된다. 이때, 압축부(400)에는 냉매뿐만 아니라 원활한 회전을 위한 오일 또한 공급된다.
따라서, 냉매가 압축되는 과정에서 오일이 혼합될 수 있다. 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체(이하, "혼합 유체"라 함)가 전동식 압축기(1)의 외부로 배출되어 냉동 사이클에 유입될 경우, 사이클의 효율 저하 및 기기의 고장의 원인이 될 수 있다.
따라서, 압축부(400)에서 토출된 혼합 유체는 토출실(S4)에서 일차적으로 오일의 분리 과정을 거친다.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(1)는 토출실(S4)을 거친 혼합 유체가 유입되어, 오일을 분리하기 위한 유 분리 장치(600)를 포함한다. 유 분리 장치(600)는 복수 개의 돌출부(640)를 포함하여, 혼합 유체로부터 오일을 효과적으로 분리할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유 분리 장치(600)를 상세하게 설명한다.
유 분리 장치(600)는 리어 하우징(120) 내부의 상측 공간에 위치된다(도 3 참조). 유 분리 장치(600)는 토출실(S4) 및 오일실(S5)과 연통된다.
유 분리 장치(600)는 실린더(610), 와류 형성부(vortex finder)(620), 거름망(mesh)(630) 및 돌출부(640)를 포함한다.
실린더(610)는 유 분리 장치(600)의 외형을 형성한다. 도시된 실시 예에서, 실린더(610)는 상하 방향으로 길게 형성된 원통형이나, 그 형상은 변경 가능하다.
실린더(610)의 내벽(612)에는 복수 개의 돌출부(640)가 형성된다. 실린더(610) 내부 공간으로 유입된 혼합 유체는 복수 개의 돌출부(640)와 충돌되어, 혼합 유체의 오일이 효과적으로 분리될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
실린더(610)의 일측, 도시된 실시 예에서 후방 측에는 혼합 유체 유입구(614)가 형성된다. 혼합 유체 유입구(614)는 실린더(610)의 내부 공간과 토출실(S4)을 연통한다. 토출실(S4)에 유입된 혼합 유체는 혼합 유체 유입구(614)를 통해 실린더(610)의 내부 공간으로 유입될 수 있다.
혼합 유체 유입구(614)는 실린더(610)의 중심축에 대해 기 설정된 간격만큼 편심되도록 형성될 수 있다(도 5 참조). 다시 말하면, 혼합 유체 유입구(614)는 혼합 유체 유입구(614)를 연장한 직선이 실린더(610)의 중심축과 이격된 공간을 향하도록 형성될 수 있다.
이 경우, 혼합 유체 유입구(614)를 통해 유입된 혼합 유체가 실린더(610) 내부 공간에서 보다 원활하게 와류를 형성할 수 있게 된다. 이에 따라, 혼합 유체의 원심 분리 효과가 향상될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 혼합 유체 유입구(614)는 실린더(610)의 상측에 형성되나, 그 위치는 변경될 수 있다. 다만, 혼합 유체로부터 오일을 분리하는 과정에서 보다 많은 회전 및 충돌이 일어나는 것이 바람직하다는 점을 고려하면, 혼합 유체 유입구(614)는 상측에 위치되는 것이 바람직하다.
실린더(610)의 일측, 도시된 실시 예에서 전방 측에는 오일 배출구(616)가 형성된다. 오일 배출구(616)의 방향은 변경될 수 있다.
오일 배출구(616)는 실린더(610)의 내부 공간과 오일실(S5)을 연통한다. 혼합 유체로부터 분리된 오일은 오일 배출구(616)를 통해 배출되어 오일실(S5)에 수집될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 오일 배출구(616)는 실린더(610)의 하측에 형성되나, 그 위치는 변경될 수 있다. 다만, 분리된 오일이 밀도 차에 의해 하측으로 이동된다는 점을 고려하면, 오일 배출구(616)는 실린더(610)의 하측에 위치되는 것이 바람직하다.
와류 형성부(620)는 실린더(610) 내부 공간으로 유입된 혼합 유체가 효과적으로 와류를 형성할 수 있게 한다.
와류 형성부(620)는 실린더(610)의 상측에 위치된다. 도시된 실시 예에서, 와류 형성부(620)는 실린더(610)의 내부 공간에서 하측으로 연장 형성된 원통형이나, 그 형상은 변경 가능하다.
와류 형성부(620)의 연장 길이는 혼합 유체의 유 분리 효율 및 압축된 냉매의 압력 강하를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 와류 형성부(620)의 연장 길이가 길수록 혼합 유체가 형성할 수 있는 와류의 상하 방향의 거리가 증가되므로 혼합 유체의 유 분리 효율이 향상될 수 있다.
반면, 혼합 유체가 유동하는 거리가 증가됨에 따라 압축된 냉매의 압력 강하 또한 증가된다. 이 경우, 유 분리 효율의 향상을 위해 냉매가 적정 수준의 압력 이하로 하강되어 냉매 사이클의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 와류 형성부(620)의 하측 방향 연장 길이는 상기 두 가지 요소를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
와류 형성부(620)의 중심축은 실린더(610)의 중심축에 맞추어질 수 있다. 다시 말하면, 와류 형성부(620)는 실린더(610)와 동축으로 배치될 수 있다.
와류 형성부(620)에는 배기구(122)가 길이 방향, 도시된 실시 예에서 상하 방향으로 관통 형성된다. 혼합 유체로부터 오일이 분리된 냉매는 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외부로 배출될 수 있다.
도 6에 도시된 실시 예에서, 와류 형성부(620)의 일측 단부, 도시된 실시 예에서 와류 형성부(620)의 하측 단부에는 거름망(630)이 구비될 수 있다. 거름망(630)은 원심 분리 및 후술될 복수 개의 돌출부(640)와의 충돌에 의해 오일이 분리된 냉매 내에 잔류할 수 있는 오일을 추가적으로 필터링한다.
따라서, 거름망(630)이 구비된 실시 예에서는 혼합 유체의 오일이 원심 분리 및 충돌에 의한 분리뿐만 아니라, 입자의 크기에 의해서도 추가적으로 분리될 수 있어 유 분리 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 실시 예에서, 실린더(610)는 하측으로 경사지게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 실린더(610)는 하측으로 갈수록 단면적이 감소되도록 형성될 수 있다.
따라서, 도시된 실시 예에서는 실린더(610)가 사이클론(cyclone) 형태로 구비되어, 원심 분리 효율이 향상될 수 있다. 또한, 하측으로 갈수록 실린더(610) 내벽 및 복수 개의 돌출부(640)와의 충돌 횟수가 증가되어 충돌에 의한 분리 효율 또한 향상될 수 있다.
또한, 도시된 실시 예에서도 와류 형성부(620)의 하측 단부에 거름망(630)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 유 분리 효율이 더욱 향상될 수 있다.
돌출부(640)는 복수 개 구비되어, 실린더(610)의 내벽으로부터 돌출 형성된다. 복수 개의 돌출부(640)는 각각 동일하거나 상이한 폭(W) 및 길이(L)를 갖도록 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 복수 개의 돌출부(640)는 직육면체 형상이나, 그 형상은 변경될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 복수 개의 돌출부(640)는 실린더(610)의 내주 방향으로 소정 간격(D1)만큼 이격되어 총 12개가 구비되나, 그 개수는 변경될 수 있다.
다만, 복수 개의 돌출부(640)가 이격되는 소정 간격(D1)은 적어도 각 돌출부(640)의 폭(W)과 같거나 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
소정 간격(D1)이 돌출부(640)의 폭(W)보다 작게 형성될 경우, 실린더(610)의 중심축을 향하는 각 돌출부(640)의 각 면의 내주 방향의 배치가 치밀해질 수 있다.
이 경우, 돌출부(640)의 각 면에 의해 실린더(610)의 내경이 감소되는 결과를 초래하여, 원심 분리 효율이 감소될 수 있다.
또한, 실린더(610)의 내경이 감소됨에 따라 혼합 유체가 충돌될 수 있는 표면적이 감소되는 결과 또한 초래되어, 충돌에 의한 분리 효율이 감소될 수 있다.
따라서, 상기 소정 간격(D1)은 돌출부(640)의 폭(W)과 같거나 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 복수 개의 돌출부(640)는 실린더(610)의 높이 방향으로 소정 거리(D2)만큼 이격되어, 각 열마다 총 4개가 구비되나, 그 개수는 변경될 수 있다.
다만, 복수 개의 돌출부(640)가 이격되는 소정 거리(D2)는 적어도 각 돌출부(640)의 높이(L)와 같거나 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
소정 거리(D2)가 돌출부(640)의 길이(L)보다 작게 형성될 경우, 실린더(610)의 중심축을 향하는 각 돌출부(640)의 각 면의 축 방향의 배치가 치밀해질 수 있다.
이 경우, 돌출부(640)의 각 면에 의해 실린더(610)의 내경이 감소되는 결과를 초래하여, 원심 분리 효율이 감소될 수 있다.
또한, 실린더(610)의 내경이 감소됨에 따라 혼합 유체가 충돌될 수 있는 표면적이 감소되는 결과 또한 초래되어, 충돌에 의한 분리 효율이 감소될 수 있다.
따라서, 상기 소정 거리(D2)는 돌출부(640)의 길이(L)와 같거나 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
복수 개의 돌출부(640)는 각 열마다 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 특정 높이에서의 실린더(610)의 단면 상에는, 실린더(610)의 내주를 따라 돌출부(640)가 배치된 열과 돌출부(640)가 배치되지 않은 열이 교번적으로 배치될 수 있다.
복수 개의 돌출부(640)의 배치 방식은 충돌에 의한 분리 효율을 향상시킬 수 있는 임의의 방식일 수 있다.
4. 본 발명의 실시 예에 따른 유 분리 장치(600) 및 이를 포함하는 전동식 압축기(1)에서 냉매와 오일이 분리되는 과정의 설명
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유 분리 장치(600) 및 이를 포함하는 전동식 압축기(1)에서 혼합 유체로부터 오일이 분리되는 과정을 상세하게 설명한다.
흡기구(112)를 통해 유입된 냉매는 모터실(S1)을 거쳐 냉매 유로부(510)에 유입된다. 제1 냉매 유로(512) 및 제2 냉매 유로(514)를 통과한 냉매는 압축부(400)로 이동된다.
냉매는 선회 스크롤(410) 및 고정 스크롤(420)의 상대적인 회전에 의해 압축된다.
이때, 모터부(200), 회전축부(300) 및 압축부(400)의 원활한 회전을 위해 오일이 오일 유로부(520)를 통해 공급된다. 공급된 오일의 일부는 압축된 냉매와 혼합된다.
압축된 냉매와 오일이 혼합된 혼합 유체는 냉매 토출구(428)를 통해 토출실(S4)로 토출된다. 혼합 유체의 오일은 토출실(S4)에서 일차적으로 분리된다.
토출실(S4)을 거친 혼합 유체는 유 분리 장치(600)의 혼합 유체 유입구(614)를 통해 실린더(610)의 내부 공간으로 유입된다.
이때, 혼합 유체 유입구(614)는 실린더(610)의 중심축으로부터 기 설정된 간격으로 편심되도록 형성된다. 또한, 실린더(610)의 상측에는 실린더(610)와 동축으로 배치되는 와류 형성부(620)가 구비된다.
따라서, 혼합 유체 유입구(614)를 통해 유입된 혼합 유체는 실린더(610)의 내주 방향으로 와류를 형성한다. 이에 의해, 밀도가 큰 오일이 원심 분리되어 실린더(610)의 하측으로 이동된다(도 10 및 도 11의 O 참조).
한편, 와류를 형성하며 실린더(610) 내부 공간을 회전하는 혼합 유체는 실린더(610)의 내벽(612)과 충돌한다. 또한, 혼합 유체는 실린더(610)의 내벽(612)으로부터 돌출 형성되는 복수 개의 돌출부(640)와도 충돌된다.
따라서, 상기 충돌에 의해 혼합 유체로부터 오일이 분리되어, 실린더(610)의 하측으로 이동된다(도 10 및 도 11의 O 참조).
혼합 유체로부터 오일이 분리되어, 압축된 냉매가 잔류한다. 압축된 냉매는 와류 형성부(620)에 관통 형성된 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외부로 배출된다.
도 11에 도시된 실시 예에서, 와류 형성부(620)의 하측 단부에는 거름망(630)이 구비된다.
따라서, 압축된 냉매가 배기구(122)로 진입하는 과정에서 거름망(630)에 의해 냉매 내에 잔류할 수 있는 오일을 추가로 필터링하게 된다.
5. 본 발명의 실시 예에 따른 유 분리 장치(600) 및 이를 포함하는 전동식 압축기(1)의 효과의 설명
본 발명의 실시 예에 따른 유 분리 장치(600)는 실린더(610)의 내벽(612)에 구비되는 복수 개의 돌출부(640)를 포함한다.
복수 개의 돌출부(640)는 혼합 유체가 충돌할 수 있는 실린더(610)의 표면적을 증가되어, 혼합 유체의 충돌 가능성이 증가된다. 또한, 실린더(610) 내부에서 와류로서 회전되는 혼합 유체가 복수 개의 돌출부(640)의 측면과 충돌할 가능성 또한 증가된다.
따라서, 혼합 유체의 오일이 회전되며 원심 분리될 뿐만 아니라, 실린더(610)의 내벽(612) 및 복수 개의 돌출부(640)와의 충돌에 의해 분리될 수 있다. 그 결과, 혼합 유체로부터 오일의 분리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 복수 개의 돌출부(640)는 실린더(610)의 내벽(612)으로부터 돌출 형성된다. 따라서, 실린더(610)의 외부 구조의 변경이 요구되지 않고, 실린더(610)의 크기가 과다하게 증가되지 않을 수 있다.
따라서, 유 분리 장치(600) 및 전동식 압축기(1)의 구조를 크게 변경하지 않고도 냉매와 오일이 효과적으로 분리될 수 있다.
또한, 복수 개의 돌출부(640)가 내주 방향으로 이격되는 소정 간격(D1)은 돌출부(640)의 폭(W)과 같거나 더 크게 결정된다. 따라서, 복수 개의 돌출부(640)가 구비되더라도 실린더(610)의 내경은 크게 변화되지 않는다.
따라서, 혼합 유체가 실린더(610) 내부에서 와류로서 유동함에 따른 원심 분리 효율이 감소되지 않게 된다. 그 결과, 혼합 유체로부터 오일이 효과적으로 분리될 수 있다.
또한, 복수 개의 돌출부(640)가 형성되더라도, 실린더(610) 내부에 유입된 혼합 유체의 이동 거리는 증가되지 않는다. 동시에, 혼합 유체와 복수 개의 돌출부(640) 사이의 충돌 횟수 및 충돌 가능성은 증가된다.
따라서, 유 분리 장치(600) 내부에서의 혼합 유체의 이동 거리가 증가되지 않으므로, 압축된 냉매의 압력 강하가 최소화될 수 있다.
또한, 와류 형성부(620)의 일측 단부에는 거름망(630)이 구비되어, 배기구(122)로 진입되는 압축된 냉매 내에 잔류할 수 있는 오일을 필터링하도록 구성된다.
따라서, 혼합 유체 내의 오일은 원심 분리, 충돌에 의한 분리 및 거름망(630)에 의한 필터링 후 배기구(122)를 통해 배출되므로, 오일의 분리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 토출실(S4)로부터 실린더(610) 내부로 혼합 유체가 유입되는 혼합 유체 유입구(614)는 실린더(610)의 중심으로부터 소정 간격만큼 편심되도록 형성된다.
따라서, 혼합 유체가 실린더(610) 내부로 유입될 때, 별도의 부재 없이도 자연스럽게 와류를 형성하며 유입될 수 있어, 원심 분리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 혼합 유체로부터 분리된 냉매는 실린더(610)의 상측에 위치되는 배기구(122)를 통해 전동식 압축기(1)의 외측으로 배출된다. 더 나아가, 혼합 유체로부터 분리된 오일은 실린더(610)의 하측에 위치되는 오일 배출구(616)를 통해 배출된다.
따라서, 혼합 유체로부터 분리된 냉매와 유체가 각각의 밀도에 따라 별도의 부재 없이도 유 분리 장치(600)로부터 효과적으로 배출될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 전동식 압축기
10: 압축기 모듈
20: 인버터 모듈
30: 커넥터 모듈
32: 통신 커넥터
34: 전원 커넥터
100: 하우징부
110: 메인 하우징
112: 흡기구
114: 올담 링(oldham ring)
120: 리어 하우징
122: 배기구
130: 인버터 하우징
140: 인버터 커버
200: 모터부
210; 고정자
220: 회전자
300: 회전축부
310: 축부
320: 메인 베어링부
322: 밸런스 웨이트(balance weight)
330: 편심부
340: 서브 베어링부
350: 급유 안내 유로
400: 압축부
410: 선회 스크롤
412: 선회 경판부
414: 선회 랩
416: 회전 축 결합부
420: 고정 스크롤
422: 고정 경판부
424: 고정 랩
426: 토출 밸브
428: 냉매 토출구
500: 유로부
510: 냉매 유로부
512: 제1 냉매 유로
514: 제2 냉매 유로
520: 오일 유로부
522: 제1 오일 유로
524: 제2 오일 유로
526: 제3 오일 유로
600: 유 분리 장치
610: 실린더
612: 내벽
614: 혼합 유체 유입구
616: 오일 배출구
620: 와류 형성부(vortex finder)
630: 거름망(mesh)
640: 돌출부
W: 돌출부의 폭
L: 돌출부의 길이
D1: 돌출부의 원주 방향 간격
D2: 돌출부의 길이 방향 거리
S1: 모터실
S2: 인버터실
S3: 배압실
S4: 토출실
S5: 오일실
R: 냉매의 이동 경로
O: 오일의 이동 경로

Claims (18)

  1. 압축부에서 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체가 유입되는 실린더; 및
    상기 실린더 내부에 유입된 상기 혼합 유체가 충돌되어 상기 냉매와 상기 오일이 분리되도록, 상기 실린더의 내면에 구비되는 복수 개의 돌출부를 포함하며,
    상기 실린더는,
    상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 냉매가 배기되는 배기구; 및
    상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 오일이 배출되는 오일 배출구를 포함하는,
    유 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 내주 방향으로 소정 간격만큼 이격되어 배치되는,
    유 분리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소정 간격은 상기 돌출부의 폭보다 크도록 형성되는,
    유 분리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 길이 방향으로 길게 형성되고,
    상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 길이 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 배치되는,
    유 분리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 돌출부의 길이보다 크도록 형성되는,
    유 분리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 내부 공간에는,
    상기 실린더의 상측에 상기 실린더의 축 방향으로 배치되는 와류 형성부(vortex finder)가 구비되는,
    유 분리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분리된 상기 냉매에 존재하는 잔류 오일이 분리되도록, 상기 와류 형성부의 하측 단부에는 거름망(mesh)이 구비되는,
    유 분리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 실린더의 길이 방향으로 길게 형성된 원통형인,
    유 분리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 단면적이 상기 실린더의 하측으로 갈수록 좁아지도록, 상기 실린더는 하측으로 경사지게 형성되는,
    유 분리 장치.
  10. 고정자 및 상기 고정자의 내부에 기 설정된 거리만큼 이격되어 회전되는 회전자를 포함하는 모터;
    상기 모터에 회전 가능하게 연결되는 선회 스크롤 및 상기 선회 스크롤에 인접하게 위치되며, 상기 선회 스크롤의 상대적인 회전에 의해 냉매를 압축하도록 구성되는 고정 스크롤을 포함하는 압축부; 및
    상기 압축부와 연통되어 상기 압축부에서 압축된 냉매가 유입되고, 유입된 냉매에 포함되는 오일을 분리하도록 구성되는 유 분리 장치를 포함하며,
    상기 유 분리 장치는,
    상기 압축부에서 압축된 냉매와 오일의 혼합 유체가 유입되는 실린더; 및
    상기 실린더 내부에 유입된 상기 혼합 유체가 충돌되어 상기 냉매와 상기 오일이 분리되도록, 상기 실린더의 내면에 구비되는 복수 개의 돌출부를 포함하는,
    전동식 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실린더는,
    상기 실린더의 상측에 위치되어 상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 냉매가 배기되는 배기구; 및
    상기 실린더의 하측에 위치되어 상기 실린더의 내부와 외부를 연통하며, 분리된 상기 오일이 배출되는 오일 배출구를 포함하는,
    전동식 압축기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 내주 방향으로 소정 간격만큼 이격되어 배치되는,
    전동식 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소정 간격은 상기 돌출부의 폭보다 크도록 형성되는,
    전동식 압축기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 실린더는 길이 방향으로 길게 형성되고,
    상기 복수 개의 돌출부는 상기 실린더의 길이 방향으로 소정 거리만큼 이격되어 배치되는,
    전동식 압축기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 돌출부의 길이보다 크도록 형성되는,
    전동식 압축기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 실린더의 내부 공간에는,
    상기 실린더의 상측에 상기 실린더의 축 방향으로 배치되는 와류 형성부(vortex finder)가 구비되는,
    전동식 압축기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 분리된 상기 냉매에 존재하는 잔류 오일이 분리되도록, 상기 와류 형성부의 하측 단부에는 거름망(mesh)이 구비되는,
    전동식 압축기.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 유 분리 장치와 상기 압축부를 연통하는 혼합 유체 유입구를 포함하고,
    상기 혼합 유체 유입구는 상기 실린더의 중심으로부터 기 설정된 간격으로 편심되도록 상기 실린더의 외주 및 내주에 위치되는,
    전동식 압축기.
KR1020190027046A 2019-03-08 2019-03-08 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기 KR20200107625A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190027046A KR20200107625A (ko) 2019-03-08 2019-03-08 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기
US16/599,085 US20200284259A1 (en) 2019-03-08 2019-10-10 Oil separating apparatus and electronic compressor including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190027046A KR20200107625A (ko) 2019-03-08 2019-03-08 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200107625A true KR20200107625A (ko) 2020-09-16

Family

ID=72336093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190027046A KR20200107625A (ko) 2019-03-08 2019-03-08 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20200284259A1 (ko)
KR (1) KR20200107625A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023096160A1 (ko) * 2021-11-25 2023-06-01 한온시스템 주식회사 전동 압축기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114669086B (zh) * 2022-03-31 2023-02-24 珠海格力电器股份有限公司 一种具有提纯功能的储油装置及包括其的压缩机系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100677521B1 (ko) 2005-05-19 2007-02-02 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기의 유분리 장치
KR101334250B1 (ko) 2007-07-30 2013-11-29 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기의 유분리 장치
KR20150105000A (ko) 2014-03-07 2015-09-16 한온시스템 주식회사 전동 압축기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100677521B1 (ko) 2005-05-19 2007-02-02 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기의 유분리 장치
KR101334250B1 (ko) 2007-07-30 2013-11-29 엘지전자 주식회사 스크롤 압축기의 유분리 장치
KR20150105000A (ko) 2014-03-07 2015-09-16 한온시스템 주식회사 전동 압축기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023096160A1 (ko) * 2021-11-25 2023-06-01 한온시스템 주식회사 전동 압축기

Also Published As

Publication number Publication date
US20200284259A1 (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3401543B1 (en) Scroll compressor with oil separation
US11053938B2 (en) Scroll compressor with oil separator
EP1679441B1 (en) Scroll compressor
US6210132B1 (en) Partition means for directing air flow over a cooler in an oilless scroll compressor
EP3508728A2 (en) Motor-operated compressor
CN103047138A (zh) 电动压缩机
KR20200107625A (ko) 유 분리 장치 및 이를 포함하는 전동식 압축기
WO2015052605A1 (en) A scroll compressor
US20020136652A1 (en) Electrically driven compressors and methods for circulating lubrication oil through the same
KR101693043B1 (ko) 스크롤 압축기
KR20120062415A (ko) 스크롤 압축기
CN113167273B (zh) 根据螺旋原理的容积式机器,特别是用于车辆空调机组的涡旋式压缩机
KR20110138991A (ko) 스크롤 압축기
WO2010029956A2 (ja) 密閉型圧縮機
WO2019058849A1 (ja) 圧縮機
KR102191127B1 (ko) 유 분리 효율이 향상된 전동식 압축기
JP2004316591A (ja) 密閉型圧縮機
JP2003106282A (ja) 気体圧縮機
KR102338884B1 (ko) 압축기
KR102232269B1 (ko) 전동식 압축기
JP2001050162A (ja) 密閉型圧縮機
JP2005344658A (ja) 電動気体圧縮機
JP2014083520A (ja) オイルセパレータ
KR20190140327A (ko) 전동식 압축기
JP2013213480A (ja) 圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application