KR20210090492A - 전동식 압축기 - Google Patents

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KR20210090492A
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유병길
최용규
성상훈
박정훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 전동식 압축기는, 모터부: 상기 모터부에 연결되어 작동되고, 압축실을 형성하는 압축부; 상기 모터부와 압축부를 연결하는 회전축; 및 편심질량부를 구비하는 밸런스 웨이트;를 포함하고, 상기 밸런스 웨이트의 편심질량부에는 유체가 상기 편심질량부의 내부를 통과하도록 항력저감부가 형성될 수 있다. 이를 통해, 밸런스 웨이트가 배압실의 내부에서 회전을 할 때 그 밸런스 웨이트와 오일 사이의 항력을 줄일 수 있다. 이를 통해 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}
본 발명은 모터에 의해 구동되는 스크롤 방식의 전동식 압축기에 관한 것이다.
전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)는 밀폐된 하우징의 내부에 회전모터로 된 모터부가 설치되고, 모터부의 일측에 고정스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축부가 설치되며, 모터부와 압축부는 회전축으로 연결되어 모터부의 회전력이 압축부로 전달되록 구성되어 있다.
일본 공개특허 제2014-125957호(이하, 특허문헌 1)에 개시된 것과 같이, 종래의 전동식 압축기의 내부에는 흡입된 냉매와 오일이 수용되는 모터실과, 압축실에서 토출되는 냉매와 오일을 수용되고 일종의 유분리 공간을 이루는 토출실과, 토출실에서 냉매로부터 분리된 미스트 상태의 오일(이하, 가스오일)을 수용하여 그 가스오일의 압력에 의해 선회스크롤을 고정스크롤쪽으로 가압하는 배압실이 형성되어 있다. 모터실은 메인 하우징의 내부에, 토출실은 고정스크롤을 마주보는 리어 하우징의 내부에, 배압실은 선회스크롤을 마주보는 프레임의 내부에 각각 형성되어 있다.
또, 특허문헌1에서는 회전축이 프레임을 관통하여 지지되고, 회전축의 단부에는 밸런스 웨이트가 결합되며, 밸런스 웨이트는 일종의 편심부시를 이루도록 선회스크롤에 편심지게 결합되어 있다. 이에 따라, 회전축으로 전달되는 모터부의 회전력은 밸런스 웨이트를 통해 선회스크롤에 편심회전력으로 전달되어 선회스크롤이 고정스크롤에 선회운동을 하면서 냉매를 압축하게 된다. 이때, 밸런스 웨이트는 회전축에 결합되어 배압실의 내부에서 회전운동을 하게 된다. 밸런스 웨이트는 통상 원호 형상의 편심질량부가 구비됨에 따라, 밸런스 웨이트가 배압실에서 회전운동을 하면서 배압실에 채워진 가스오일을 교반하게 된다.
일본 공개특허 제2014-125957호(2014.07.07. 공개)
본 발명의 목적은, 배압실의 가스오일에 의한 밸런스 웨이트에 대한 회전저항(항력, Drag force)을 낮출 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.
나아가, 본 발명은 밸런스 웨이트의 회전방향 면적을 줄여 그 밸런스 웨이트에 대한 항력을 낮출 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 밸런스 웨이트에 대한 항력을 낮추면서도 편심질량을 확보하여 밸런스 웨이트를 소형화할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 배압실의 내부에 밸런스 웨이트가 구비되고, 상기 밸런스 웨이트에는 유체통로가 형성되는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 밸런스 웨이트는 그 밸런스 웨이트의 회전방향에 대해 직교하는 단부면이 형성되고, 상기 유체통로는 상기 단부면을 포함하여 함몰되거나 상기 단부면을 관통하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 유체통로는 밸런스 웨이트의 원주방향을 따라 관통하도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 밸런스 웨이트는 외주면 또는 내주면 또는 축방향 측면이 요철지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 밸런스 웨이트는 복수 개의 재질로 형성되고, 상기 복수 개의 재질이 결합되는 면에 상기 유체통로가 형성될 수 있다.
또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 모터부: 상기 모터부에 연결되어 작동되고, 압축실을 형성하는 압축부; 상기 모터부와 압축부를 연결하는 회전축; 및 편심질량부를 구비하는 밸런스 웨이트;를 포함하고, 상기 밸런스 웨이트의 편심질량부에는 오일이 상기 편심질량부의 내부를 통과하도록 항력저감부가 형성되는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 외면에서 기설정된 단면적만큼 함몰된 오일통로홈으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 오일통로홈은 상기 편심질량부의 외주면에서 내주면을 향해 기설정된 깊이만큼 함몰지게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 오일통로홈은 상기 편심질량부의 내주면에서 외주면을 향해 기설정된 깊이만큼 함몰지게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 오일통로홈은 상기 편심질량부의 축방향 일측면에서 축방향 타측면을 향해 기설정된 깊이만큼 함몰지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 편심질량부는 원주방향을 따라 양쪽 단부면을 가지는 호(arc) 형상으로 형성되고, 상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 양쪽 단부면 중에서 상기 밸런스 웨이트의 회전방향쪽 단부면을 포함하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 양쪽 단부면을 관통하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 항력저감부는 상기 밸런스 웨이트의 회전방향쪽 단부면은 관통하고 반대쪽 단부면은 관통하지 않도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 항력저감부는 상기 밸런스 웨이트의 회전방향쪽 단부면에서의 단면적이 반대쪽 단부면에서의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 외면에서 기설정된 단면적만큼 함몰된 오일통로홈 및 상기 오일통로홈의 양쪽에서 연장되는 오일통로돌부로 이루어지고, 상기 오일통로홈은 회전방향쪽 단부면에서의 단면적이 반대쪽 단부면에서의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 오일통로돌부의 회전방향쪽 단부에는 원주방향을 따라 오일안내 경사면이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 압축부는, 고정스크롤과 선회스크롤이 결합되어 상기 압축실이 형성되고, 상기 선회스크롤의 일측면에는 그 선회스크롤을 상기 고정스크롤쪽으로 지지하도록 배압력을 가지는 배압실이 형성되며, 상기 밸런스 웨이트는 상기 배압실의 내부에서 상기 회전축에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 밸런스 웨이트는, 상기 회전축의 회전력을 상기 선회스크롤에 전달하도록 상기 회전축과 상기 선회스크롤 사이에 결합되고, 상기 밸런스 웨이트의 외주면 또는 내주면 또는 축방향 측면은 요철지게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 밸런스 웨이트는, 상기 회전축의 외주면에 삽입되어 결합되고, 상기 밸런스 웨이트의 외주면 또는 내주면 또는 축방향 측면은 요철지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 내부를 관통하는 적어도 한 개 이상의 오일통로구멍으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 편심질량부는 원주방향을 따라 양쪽 단부면을 가지는 호(arc) 형상으로 형성되고, 상기 오일통로구멍은 회전방향쪽 단부면에서 상기 편심질량부의 외주면을 관통하는 선형으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 전동식 압축기는, 편심질량부의 외면에 기설정된 깊이를 가지는 오일통로홈이 형성됨으로써, 밸런스 웨이트가 배압실의 내부에서 회전을 할 때 그 밸런스 웨이트와 오일 사이의 항력을 줄일 수 있다. 이를 통해 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 항력저감부가 밸런스 웨이트의 외주면에 형성됨에 따라, 항력저감부를 포함한 밸런스 웨이트의 가공이 용이할 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 항력저감부가 밸런스 웨이트의 내주면에 형성됨에 따라, 항력저감부를 포함한 밸런스 웨이트의 모메트아암이 길어지게 될 수 있다. 이를 통해 밸런스 웨이트를 소형화하면서도 선회스크롤의 불평형력을 상쇄시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 항력저감부가 밸런스 웨이트의 축방향 측면에 형성됨에 따라, 항력저감부를 포함한 밸런스 웨이트의 모메트아암 길이를 확보하면서도 밸런스 웨이트의 가공이 용이할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 전동식 압축기를 파단하여 보인 사시도,
도 2는 도 1에 따른 전동식 압축기의 내부를 보인 단면도,
도 3은 도 2에서 회전축과 밸런스 웨이트를 분리하여 보인 사시도,
도 4는 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트를 전방측에서 파단하여 보인 사시도,
도 5는 도 4의 밸런스 웨이트에 대한 정면도,
도 6은 도 5의 밸런스 웨이트에 대한 배면도,
도 7은 도 6의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도
도 8은 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트가 배압실에서 오일과 교반되는 상태를 보인 개략도,
도 9는 오일통로홈에 대한 다른 예를 전방측에서 보인 단면도,
도 10 오일통로홈에 대한 다른 예를 보인 정면도,
도 11은 항력저감부에 대한 다른 실시예를 보인 사시도,
도 12는 도 11의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도,
도 13은 항력저감부에 대한 다른 실시예를 보인 사시도,
도 14는 도 13의 "Ⅵ-Ⅵ"선단면도,
도 15는 항력저감부에 대한 다른 실시예를 파단하여 보인 사시도,
도 16은 도 15의 "Ⅶ-Ⅶ"선단면도
도 17은 항력저감부에 대한 다른 실시예를 보인 사시도,
도 18은 도 17의 "Ⅷ-Ⅷ"선단면도,
도 19는 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트가 적용된 전동식 압축기의 다른 실시예를 보인 단면도.
이하, 본 실시예에 의한 전동식 압축기를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 전동식 압축기를 파단하여 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 전동식 압축기의 내부를 보인 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 전동식 압축기는 냉매 134a를 사용하는 전동식 압축기를 예로 들어 도시한 것이나, 이산화탄소(CO2) 냉매 등을 사용하는 전동식 압축기는 물론, 공조용 스크롤 압축기 및 냉동용 스크롤 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전동식 압축기는 하우징(10), 압축부(20), 모터부(30) 및 인버터부(40)를 포함한다.
하우징(10)은 전동식 압축기의 외관을 형성한다. 하우징(10)의 내부공간은 밀폐되고, 하우징(10)의 내부공간에는 압축부(20)와 모터부(30)가 수용된다. 인버터부(40)는 하우징(10)의 외부에 설치되어 통전부(45)를 이용하여 모터부(30)와 전기적으로 연결된다.
하우징(10)은 지면에 대해 횡방향으로 배치됨에 따라 압축부(20)와 모터부(30)는 횡방향을 따라 배열되며, 압축부(20)는 후방측에, 모터부(30)는 전방측에 각각 설치된다. 편의상 도 1 및 도 2의 우측을 전방, 좌측을 후방으로 정의하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 하우징(10)은 모터실(또는, 흡입공간)(S1)을 형성하는 메인 하우징(11)과, 후술할 고정스크롤(21)과 함께 토출실(또는, 토출공간)(S2)을 형성하는 리어 하우징(12)을 포함한다.
메인 하우징(11)은 전방단과 후방단이 개구되고, 전방단과 후방단의 사이에 프레임부(111)가 일체로 형성된다. 다만, 프레임부(111)는 별도로 제작되어 메인 하우징(11)의 내주면에 고정 결합될 수도 있다. 이하에서는 프레임부(111)가 메인 하우징(11)의 내주면에서 반경방향으로 연장되는 예를 중심으로 설명한다.
메인 하우징(11)의 개구된 전방단에는 후술할 인버터 하우징(41)이 결합되어 밀봉되고, 메인 하우징(11)의 개구된 후방단에는 리어 하우징(12)이 결합되어 밀봉된다. 이에 따라, 하우징(10)의 내부공간이 밀폐된다.
또, 메인 하우징(11)의 전방단 부근에는 흡입관(미도시)이 연결되는 흡기구(112)가 관통 형성된다. 흡기구(112)는 모터부(30)를 기준으로 압축부(20)의 반대쪽인 메인 하우징(11)의 모터실(S1)에 연통되도록 형성된다. 이에 따라, 흡기구(112)를 통해 모터실(S1)의 내부로 흡입되는 냉매는 모터부(30)를 통과하여 압축부(20)로 흡입된다.
또, 메인 하우징(11)의 후방단의 내주면에는 스크롤고정면(113)이 단차지게 형성되고, 스크롤고정면(113)에는 후술할 고정스크롤(21)의 고정경판부(211)가 얹혀져 축방향으로 지지된다. 고정스크롤(21)은 고정경판부(211)가 메인 하우징(11)과 리어 하우징(12)의 사이에 끼워진 상태에서 메인 하우징(11)과 리어 하우징(12)을 볼트 체결하는 힘에 의해 고정 결합된다.
메인 하우징(11)의 프레임부(111)는, 앞서 설명한 바와 같이, 메인 하우징(11)의 내주면에서 반경방향으로 연장되어 중공 형상으로 형성된다. 프레임부(111)의 중심부에는 후술할 회전축(33)이 관통되어 회전 가능하게 지지되는 축수부(111a)가 관통되어 형성된다.
또, 프레임부(111)의 후방면 중심부에는 메인 베어링(151)을 수용하는 베어링고정부(111b)가 축수부(111a)에서 연이어 형성되고, 베어링고정부(111b)의 바깥쪽에는 밸런스 웨이트(35)가 수용되는 동시에 배압실(S3)을 이루는 중간압 공간부(111c)가 연이어 형성되며, 중간압 공간부(111c)의 바깥쪽에는 후술할 선회스크롤(22)을 지지하는 스크롤 지지면부(111d)가 연이어 형성된다.
여기서, 메인 베어링(151)은 부시 베어링으로 이루어질 수도 있으나, 도 1 또는 도 2와 같이 깊은 홈 볼 베어링과 같은 볼 베어링으로 이루어질 수 있다. 메인 베어링(151)이 볼 베어링으로 이루어짐에 따라, 프레임부(111)의 축수구멍(212)을 통과하는 회전축(33)은 메인 베어링(151)에 의해 반경방향 및 축방향으로 지지된다.
또, 축수부(111a)의 내주면에는 제1배압실링부재(161)가 삽입되어 결합된다. 제1배압실링부재(161)는 유(U)자 단면 형상으로 형성되어 회전축(33)의 외주면을 감싸도록 환형으로 형성된다. 이에 따라, 제1배압실링부재(161)는 후술할 제2배압실링부재(162)와 함께 배압실(S3)을 이루는 중간압 공간부(111c)를 실링하게 된다.
또, 프레임부(111)의 가장자리에는 메인 하우징(11)의 모터실(S1)로 흡입되는 냉매를 압축부(20)로 안내하는 흡입통공(111e)이 형성된다. 흡입통공(111e)는 스크롤 지지면부(111d)를 관통하여 형성될 수 있다.
흡입통공(111e)은 한 개가 형성될 수도 있지만, 프레임부(111)의 가장자리에서 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개가 형성될 수 있다. 이에 따라, 모터실(S1)로 흡입되는 냉매는 흡입통공(111e)은 압축실(V)으로 흡입된다.
또, 프레임부(111)의 후방면에서 베어링고정부(111b)와 흡입통공(111e)의 사이에는 선회스크롤(22)의 자전을 방지하기 위한 자전방지기구(미도시)가 구비된다. 자전방지기구는 도면으로 도시하지는 않았으나, 올담링 또는 핀앤링 구조가 적용될 수 있다. 이는 전동식 압축기에서는 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 리어 하우징(12)은 후술할 고정스크롤(21)의 후방측에서 메인 하우징(11)에 결합된다. 리어 하우징(12)의 내부에는 고정스크롤(21)과 함께 토출실(S2)을 형성한다. 리어 하우징(12)의 측면에는 배기구(121)가 형성된다. 이에 따라, 토출실(S2)로 토출되는 냉매에서 오일이 분리되고, 오일이 분리된 냉매는 배기구(121)를 통해 응축기(미도시)로 배출된다.
다음으로, 압축부를 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 압축부(20)는 고정스크롤(21) 및 선회스크롤(22)을 포함한다. 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)은 서로 맞물려 압축실을 형성한다.
고정스크롤(21)은 앞서 설명한 바와 같이, 메인 하우징(11)과 리어 하우징(12)의 사이에서 고정되고, 선회스크롤(22)은 회전축(33)에 결합되어 프레임부(111)와 고정스크롤(21) 사이에서 선회운동을 하게 된다. 이에 따라, 고정스크롤(21)은 하우징(10)에 고정 결합되어 선회스크롤(22)과 함께 흡입압실(V1), 중간압실(V2), 토출압실(V3)로 된 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.
또, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)은 같은 소재인 알루미늄 소재(알루미늄, 알루미늄 합금)로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 동종 재질에 따른 마모를 고려하여 고정스크롤(21) 또는 선회스크롤(22)의 표면에 내마모 코팅층을 형성할 수 있다.
또, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)은 서로 다른 소재로 형성될 수 있다. 이 경우, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)의 표면에는 내마모 코팅층을 형성하지 않을 수 있다. 또, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)을 서로 다른 소재로 형성할 경우에는 선회스크롤(22)을 경질로 형성하는 것이 모터 효율 측면에 바람직하다. 예를 들어, 고정스크롤(21)이 주철로, 선회스크롤(22)이 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 이하에서는 고정스크롤(21)이 주철로, 선회스크롤(22)이 알루미늄 소재로 된 예를 중심으로 설명한다.
고정스크롤(21)은 고정경판부(211) 및 고정랩(212)을 포함한다.
고정경판부(211)는 원판 형상으로 형성된다. 고정경판부(211)는 단순 원판 형상으로 형성될 수도 있고, 고정경판부(211)의 가장자리에 측벽돌부(미도시)가 연장되어 형성될 수도 있다.
또, 고정경판부(211)가 단순 원판 형상으로 형성되는 경우에는 그 고정경판부(211)의 전방면과 후방면이 각각 메인 하우징(프레임부)과 리어 하우징(12)에 지지되어 고정된다. 반면, 측벽돌부가 연장 형성되는 경우에는 그 측벽돌부의 전방면이 메인 하우징(프레임부)(11)에 축방향으로 지지되고, 고정경판부(211)의 후방면이 리어 하우징(12)에 지지되어 고정된다.
측벽돌부는 원통 형상으로 형성될 수도 있고, 원주방향을 따라 간격을 둔 복수 개의 돌부로 형성될 수도 있다. 다만, 측벽돌부는 고정경판부(211)에서 연장되어 형성되는 만큼 고정스크롤(21)의 무게가 증가하게 된다. 특히, 고정스크롤(21)이 주철로 형성되는 경우에는 압축기의 무게가 크게 증가할 수 있다. 이에 따라, 압축기의 무게를 고려하면 고정경판부(211)가 원판 형상으로 된 고정스크롤(21)을 적용하는 것이 유리하다. 그러면, 고정스크롤(21)이 주철로 형성되더라도 압축기의 무게를 경감시킬 수 있다. 이는 고정스크롤(21)이 알루미늄 소재로 형성되는 경우에도 마찬가지이다. 이하에서는 고정경판부가 단순 원판 형상으로 된 예를 중심으로 설명한다.
또, 고정경판부(211)의 전방면은 메인 하우징(11)에 구비되는 스크롤고정면(113)에 얹혀져 축방향으로 지지되고, 고정경판부(211)의 후방면은 리어 하우징(12)의 개구단에 밀착되어 지지된다.
또, 고정경판부(211)의 외주면에는 원주방향을 따라 복수 개의 체결돌부 수용홈(211a)이 형성된다. 이에 따라, 메인 하우징(11)과 리어 하우징(12)에는 볼트를 체결하기 위한 체결부가 하우징(10)의 내부에 형성됨에 따라, 압축기를 더욱 소형화 및 경량화할 수 있다.
또, 고정경판부(211)에서 측벽돌부가 형성되지 않게 됨에 따라, 고정스크롤(21)에는 별도의 흡입구가 형성되지 않는다. 따라서, 후술할 고정랩(212)의 흡입단이 메인 하우징(11)의 내주면을 마주보게 되므로, 고정랩(212)의 흡입단이 일종의 흡입구 역할을 하게 된다.
또, 고정경판부(211)에는 토출구(211b)가 형성된다. 토출구(211b)는 고정경판부(211)의 대략 중심에서 토출압실(V3)에 연통되도록 고정경판부(211)를 관통하여 형성된다. 이에 따라, 압축된 냉매는 토출구(211b)를 통해 최종 압축실인 토출압실(V3)에서 토출실(S2)로 토출된다.
한편, 고정랩(212)은 고정경판부(211)의 전방면에서 일체로 연장되어 형성된다. 고정랩(212)은 후술할 선회랩(222)과 같이 인벌류트 형상이나 대수나선 형상 또는 비 인벌류트 형상 등 다양하게 형성될 수 있다. 이는 전동식 압축기에서는 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
선회스크롤(22)은 선회경판부(221) 및 선회랩(222)을 포함한다.
선회경판부(221)는 원판 형상으로 형성된다. 선회경판부(221)는 압축실을 배압실(또는, 중간압 공간부)(S3)과 분리되도록 전체가 막힌 원판 모양으로 형성될 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 압축실(V)과 배압실(S3)이 연통되도록 배압구멍(미도시)이 형성될 수도 있다. 이 경우에는 배압실(S3)의 압력과 압축실(V)의 압력 간 차이에 따라 냉매와 오일이 배압구멍을 통해 배압실(S3)과 압축실(V) 사이를 이동하게 된다.
또, 선회경판부(221)의 전방면 가장자리에는 제2실링부재(162)가 삽입되도록 실링홈(221a)이 형성된다. 제2실링부재(162)는 제1실링부재(161)와 함께 배압실(S3)을 이루는 중간압 공간부(111c)를 밀봉하게 된다. 선회경판부(221)에 배압구멍이 형성되는 경우에는 그 배압구멍이 제2실링부재(162)보다 안쪽(중심쪽)에 형성되는 것이 바람직하다.
선회랩(222)은 고정랩(212)과 맞물리도록 선회경판부(221)의 후방면에 형성된다. 이에 따라, 선회경판부(221)의 후방면은 선회랩(222)과 함께 압축실(V)을 형성하게 된다. 압축실(V)은 바깥쪽에서 안쪽으로 가면서 흡입압실(V1), 중간압실(V2), 토출압실(V3)이 연속으로 이어지도록 형성된다.
선회랩(222)은 선회경판부(221)의 후방면에서 일체로 연장되어 형성된다. 선회랩(222)은 앞서 설명한 고정랩(212)과 마찬가지로 인벌류트 형상이나 대수나선 형상, 또는 비 인벌류트 형상 등 압축기의 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 이에 대해서도 고정랩과 마찬가지로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 선회경판부(221)의 전방면 중앙에는 보스부(223)이 형성되고, 보스부(223)에는 선회베어링(153)이 삽입되어 결합된다. 선회베어링(153)에는 밸런스 웨이트(35)가 결합되고, 밸런스 웨이트(35)에는 회전축(33)이 편심지게 결합된다. 이에 따라, 모터부(30)의 회전력은 회전축(33)을 통해 선회스크롤(22)에 전달된다. 선회베어링(153)은 메인 베어링과 같은 볼 베어링이 적용될 수 있다.
다음으로, 모터부를 설명한다.
모터부(30)는 메인 하우징(11)의 모터실(S1)에 압축부(20)와 함께 수용되어, 그 압축부(20)가 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터부(30)는 인버터부(40)에서 인가되는 전원에 의해 동작되고 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 모터부(30)는 통전부(45)에 의해 인버터부(40)에 전기적으로 연결된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모터부(30)는 고정자(31) 및 회전자(32)를 포함한다. 고정자는 메인 하우징(11)에 고정되고, 회전자(32)는 고정자의 내부에서 회전 가능하게 배치된다.
고정자(31)는 고정자코어(311), 권선코일(312) 및 코일절연부재(313)를 포함한다. 고정자코어(311)는 메인 하우징(11)의 내주면에 고정되고, 권선코일(312)은 고정자코어(311)에 권선되며, 코일절연부재(313)는 고정자코어(311)와 권선코일(312) 사이에 구비된다.
고정자코어(311)는 환형으로 된 다수 장의 얇은 전기강판이 축방향으로 적층되어 원통 형상으로 형성된다. 이에 따라, 고정자코어(311)는 중공 형상으로 형성되어 중심에는 회전자 수용부(311a)가 구비된다. 회전자 수용부(311a)에는 회전자(32)가 회전 가능하게 삽입된다.
또, 고정자코어(311)의 내주면에는 원주방향을 따라 다수 개의 티스가 형성되고, 각각의 티스 사이에는 슬릿이 각각 형성된다. 티스에는 3상(3-phase) 코일이 집중권 또는 분산권으로 권선되어 권선코일(312)을 형성하게 된다.
회전자(32)는 회전자코어(321) 및 영구자석(322)을 포함한다.
회전자코어(321)는 고정자코어(311)와 같이 환형으로 된 다수 장의 얇은 전기강판을 축방향으로 적층하여 형성된다. 회전자코어(321)는 중공 형상으로 형성되어 중심에 회전축 결합부(321a)가 형성된다.
회전축 결합부(321a)를 중심으로 복수 개의 영구자석(322)이 매입되어 결합되고, 영구자석(322)의 중심부 주변 또는 영구자석(322)의 단부 주변에는 자로장벽(미도시)이 형성된다. 이에 따라, 회전자(32)는 인버터부(40)로부터 전원이 인가되어 고정자(31)의 권선코일(312)에 의해 형성되는 전자기장에 의해 회전된다.
회전축(33)은 압축부(20)와 모터부(30) 사이를 기계적으로 연결하여, 모터부(30)에서 생성된 회전력을 압축부(20)에 전달한다.
회전축(33)은 회전자(32)의 회전축 결합부(321a)에 열간압입으로 결합된다. 회전축(33)은 압축기의 형태에 따라 모터부(30)를 사이에 두고 그 회전축(33)의 양단이 지지되거나 또는 모터부(30)의 일측에서 회전축의 일단이 지지될 수 있다. 전자를 양단 지지구조, 후자를 일단 지지구조라고 할 수 있다. 본 실시예는 양단 지지구조를 중심으로 설명한다.
다음으로, 압축부를 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 압축부(20)는 고정스크롤(21) 및 선회스크롤(22)을 포함한다. 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)은 서로 맞물려 압축실을 형성한다.
고정스크롤(21)은 앞서 설명한 바와 같이, 메인 하우징(11)과 리어 하우징(12)의 사이에서 고정되고, 선회스크롤(22)은 회전축(33)에 결합되어 프레임부(111)와 고정스크롤(21) 사이에서 선회운동을 하게 된다. 이에 따라, 고정스크롤(21)은 하우징(10)에 고정 결합되어 선회스크롤(22)과 함께 흡입압실(V1), 중간압실(V2), 토출압실(V3)로 된 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.
또, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)은 같은 소재인 알루미늄 소재(알루미늄, 알루미늄 합금)로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 동종 재질에 따른 마모를 고려하여 고정스크롤(21) 또는 선회스크롤(22)의 표면에 내마모 코팅층을 형성할 수 있다.
또, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)은 서로 다른 소재로 형성될 수 있다. 이 경우, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)의 표면에는 내마모 코팅층을 형성하지 않을 수 있다. 또, 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22)을 서로 다른 소재로 형성할 경우에는 선회스크롤(22)을 경질로 형성하는 것이 모터 효율 측면에 바람직하다. 예를 들어, 고정스크롤(21)이 주철로, 선회스크롤(22)이 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 이하에서는 고정스크롤(21)이 주철로, 선회스크롤(22)이 알루미늄 소재로 된 예를 중심으로 설명한다.
고정스크롤(21)은 고정경판부(211) 및 고정랩(212)을 포함한다.
고정경판부(211)는 원판 형상으로 형성된다. 고정경판부(211)는 단순 원판 형상으로 형성될 수도 있고, 고정경판부(211)의 가장자리에 측벽돌부(미도시)가 연장되어 형성될 수도 있다.
또, 고정경판부(211)가 단순 원판 형상으로 형성되는 경우에는 그 고정경판부(211)의 전방면과 후방면이 각각 메인 하우징(프레임부)과 리어 하우징(12)에 지지되어 고정된다. 반면, 측벽돌부가 연장 형성되는 경우에는 그 측벽돌부의 전방면이 메인 하우징(프레임부)(11)에 축방향으로 지지되고, 고정경판부(211)의 후방면이 리어 하우징(12)에 지지되어 고정된다.
측벽돌부는 원통 형상으로 형성될 수도 있고, 원주방향을 따라 간격을 둔 복수 개의 돌부로 형성될 수도 있다. 다만, 측벽돌부는 고정경판부(211)에서 연장되어 형성되는 만큼 고정스크롤(21)의 무게가 증가하게 된다. 특히, 고정스크롤(21)이 주철로 형성되는 경우에는 압축기의 무게가 크게 증가할 수 있다. 이에 따라, 압축기의 무게를 고려하면 고정경판부(211)가 원판 형상으로 된 고정스크롤(21)을 적용하는 것이 유리하다. 그러면, 고정스크롤(21)이 주철로 형성되더라도 압축기의 무게를 경감시킬 수 있다. 이는 고정스크롤(21)이 알루미늄 소재로 형성되는 경우에도 마찬가지이다. 이하에서는 고정경판부가 단순 원판 형상으로 된 예를 중심으로 설명한다.
또, 고정경판부(211)의 전방면은 메인 하우징(11)에 구비되는 스크롤고정면(113)에 얹혀져 축방향으로 지지되고, 고정경판부(211)의 후방면은 리어 하우징(12)의 개구단에 밀착되어 지지된다.
또, 고정경판부(211)의 외주면에는 원주방향을 따라 복수 개의 체결돌부 수용홈(211a)이 형성된다. 이에 따라, 메인 하우징(11)과 리어 하우징(12)에는 볼트를 체결하기 위한 체결부가 하우징(10)의 내부에 형성됨에 따라, 압축기를 더욱 소형화 및 경량화할 수 있다.
또, 고정경판부(211)에서 측벽돌부가 형성되지 않게 됨에 따라, 고정스크롤(21)에는 별도의 흡입구가 형성되지 않는다. 따라서, 후술할 고정랩(212)의 흡입단이 메인 하우징(11)의 내주면을 마주보게 되므로, 고정랩(212)의 흡입단이 일종의 흡입구 역할을 하게 된다.
또, 고정경판부(211)에는 토출구(211b)가 형성된다. 토출구(211b)는 고정경판부(211)의 대략 중심에서 토출압실(V3)에 연통되도록 고정경판부(211)를 관통하여 형성된다. 이에 따라, 압축된 냉매는 토출구(211b)를 통해 최종 압축실인 토출압실(V3)에서 토출실(S2)로 토출된다.
한편, 고정랩(212)은 고정경판부(211)의 전방면에서 일체로 연장되어 형성된다. 고정랩(212)은 후술할 선회랩(222)과 같이 인벌류트 형상이나 대수나선 형상 또는 비 인벌류트 형상 등 다양하게 형성될 수 있다. 이는 전동식 압축기에서는 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
선회스크롤(22)은 선회경판부(221) 및 선회랩(222)을 포함한다.
선회경판부(221)는 원판 형상으로 형성된다. 선회경판부(221)는 압축실을 배압실(또는, 중간압 공간부)(S3)과 분리되도록 전체가 막힌 원판 모양으로 형성될 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 압축실(V)과 배압실(S3)이 연통되도록 배압구멍(미도시)이 형성될 수도 있다. 이 경우에는 배압실(S3)의 압력과 압축실(V)의 압력 간 차이에 따라 냉매와 오일이 배압구멍을 통해 배압실(S3)과 압축실(V) 사이를 이동하게 된다.
또, 선회경판부(221)의 전방면 가장자리에는 제2실링부재(162)가 삽입되도록 실링홈(221a)이 형성된다. 제2실링부재(162)는 제2실링부재(181)와 함께 배압실(S3)을 이루는 중간압 공간부(111c)를 밀봉하게 된다. 선회경판부(221)에 배압구멍이 형성되는 경우에는 그 배압구멍이 제2실링부재(162)보다 안쪽(중심쪽)에 형성되는 것이 바람직하다.
선회랩(222)은 고정랩(212)과 맞물리도록 선회경판부(221)의 후방면에 형성된다. 이에 따라, 선회경판부(221)의 후방면은 선회랩(222)과 함께 압축실(V)을 형성하게 된다. 압축실(V)은 바깥쪽에서 안쪽으로 가면서 흡입압실(V1), 중간압실(V2), 토출압실(V3)이 연속으로 이어지도록 형성된다.
선회랩(222)은 선회경판부(221)의 후방면에서 일체로 연장되어 형성된다. 선회랩(222)은 앞서 설명한 고정랩(212)과 마찬가지로 인벌류트 형상이나 대수나선 형상, 또는 비 인벌류트 형상 등 압축기의 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 이에 대해서도 고정랩과 마찬가지로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 선회경판부(221)의 전방면 중앙에는 보스부(223)이 형성되고, 보스부(223)에는 선회베어링(153)이 삽입되어 결합된다. 선회베어링(153)에는 밸런스 웨이트(35)가 결합되고, 밸런스 웨이트(35)에는 회전축(33)이 편심지게 결합된다. 이에 따라, 모터부(30)의 회전력은 회전축(33)을 통해 선회스크롤(22)에 전달된다. 선회베어링(153)은 메인 베어링과 같은 볼 베어링이 적용될 수 있다.
다음으로, 모터부를 설명한다.
모터부(30)는 메인 하우징(11)의 모터실(S1)에 압축부(20)와 함께 수용되어, 그 압축부(20)가 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터부(30)는 인버터부(40)에서 인가되는 전원에 의해 동작되고 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 모터부(30)는 통전부(45)에 의해 인버터부(40)에 전기적으로 연결된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모터부(30)는 고정자(31) 및 회전자(32)를 포함한다. 고정자는 메인 하우징(11)에 고정되고, 회전자(32)는 고정자의 내부에서 회전 가능하게 배치된다.
고정자(31)는 고정자코어(311), 권선코일(312) 및 코일절연부재(313)를 포함한다. 고정자코어(311)는 메인 하우징(11)의 내주면에 고정되고, 권선코일(312)은 고정자코어(311)에 권선되며, 코일절연부재(313)는 고정자코어(311)와 권선코일(312) 사이에 구비된다.
고정자코어(311)는 환형으로 된 다수 장의 얇은 전기강판이 축방향으로 적층되어 원통 형상으로 형성된다. 이에 따라, 고정자코어(311)는 중공 형상으로 형성되어 중심에는 회전자 수용부(311a)가 구비된다. 회전자 수용부(311a)에는 회전자(32)가 회전 가능하게 삽입된다.
또, 고정자코어(311)의 내주면에는 원주방향을 따라 다수 개의 티스가 형성되고, 각각의 티스 사이에는 슬릿이 각각 형성된다. 티스에는 3상(3-phase) 코일이 집중권 또는 분산권으로 권선되어 권선코일(312)을 형성하게 된다.
회전자(32)는 회전자코어(321) 및 영구자석(322)을 포함한다.
회전자코어(321)는 고정자코어(311)와 같이 환형으로 된 다수 장의 얇은 전기강판을 축방향으로 적층하여 형성된다. 회전자코어(321)는 중공 형상으로 형성되어 중심에 회전축 결합부(321a)가 형성된다.
회전축 결합부(321a)를 중심으로 복수 개의 영구자석(322)이 매입되어 결합되고, 영구자석(322)의 중심부 주변 또는 영구자석(322)의 단부 주변에는 자로장벽(미도시)이 형성된다. 이에 따라, 회전자(32)는 인버터부(40)로부터 전원이 인가되어 고정자(31)의 권선코일(312)에 의해 형성되는 전자기장에 의해 회전된다.
회전축(33)은 압축부(20)와 모터부(30) 사이를 기계적으로 연결하여, 모터부(30)에서 생성된 회전력을 압축부(20)에 전달한다.
회전축(33)은 회전자(32)의 회전축 결합부(321a)에 열간압입으로 결합된다. 회전축(33)은 압축기의 형태에 따라 모터부(30)를 사이에 두고 그 회전축(33)의 양단이 지지되거나 또는 모터부(30)의 일측에서 회전축(33)의 일단이 지지될 수 있다.
한편, 선회경판부(221)의 전방면 중앙에는 보스부(223)이 형성되고, 보스부(223)에는 선회베어링(153)이 삽입되어 결합된다. 선회베어링(153)은 메인 베어링과 같은 볼 베어링이 적용될 수 있다.
선회베어링(153)에는 후술할 밸런스 웨이트(35)의 편심부시부(351)가 회전 가능하게 결합되고, 밸런스 웨이트(35)의 편심부시부(351)는 회전축(33)의 선단면에 편심지게 결합된다. 이에 따라, 모터부(30)의 회전력은 회전축(33)과 밸런스 웨이트(35)을 통해 선회스크롤(22)에 전달되고, 선회스크롤(22)은 자전방지기구에 의해 회전축(33)의 중심(Os)에 대해 편심되어 선회하게 된다. 이때, 선회스크롤(22)이 편심되어 선회하면서 발생되는 선회스크롤(22)의 불평형 원심력은 밸런스 웨이트(35)에 의해 보상된다. 밸런스 웨이트(35)에 대해서는 나중에 다시 설명한다.
다음으로, 모터부를 설명한다.
모터부(30)는 메인 하우징(11)의 모터실(S1)에 압축부(20)와 함께 수용되어, 그 압축부(20)가 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터부(30)는 인버터부(40)에서 인가되는 전원에 의해 동작되고 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 모터부(30)는 통전부(45)에 의해 인버터부(40)에 전기적으로 연결된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모터부(30)는 메인 하우징(11)에 고정되는 고정자(31), 고정자(31)에 회전 가능하게 구비되는 회전자(32)를 포함한다.
고정자(31)는 메인 하우징(11)의 내주면에 고정되는 고정자코어(311), 고정자코어(311)에 권선되는 권선코일(312), 고정자코어(311)와 권선코일(312) 사이를 절연하는 코일절연부재(313)를 포함한다.
고정자코어(311)는 환형으로 된 다수 장의 얇은 전기강판이 축방향으로 적층되어 원통 형상으로 형성된다. 이에 따라, 고정자코어(311)는 중공 형상으로 형성되어 중심에는 회전자 수용부(311a)가 구비된다. 회전자 수용부(311a)에는 회전자(32)가 회전 가능하게 삽입된다.
또, 고정자코어(311)의 내주면에는 원주방향을 다수 개의 티스가 각각 슬릿을 사이에 두고 연속으로 형성된다. 티스에는 3상(3-phase) 코일이 집중권 또는 분산권으로 권선되어 권선코일(312)을 형성하게 된다.
회전자(32)는 회전자코어(321) 및 영구자석(322)을 포함한다.
회전자코어(321)는 고정자코어(311)와 같이 환형으로 된 다수 장의 얇은 전기강판을 축방향으로 적층하여 형성된다. 회전자코어(321)는 중공 형상으로 형성되어 중심에 회전축 결합부(321a)가 형성된다.
회전축 결합부(321a)를 중심으로 복수 개의 영구자석(322)이 매입되어 결합되고, 영구자석(322)의 중심부 주변 또는 영구자석(322)의 단부 주변에는 자로장벽(미도시)이 형성된다. 이에 따라, 회전자(32)는 인버터부(40)로부터 전원이 인가되어 고정자(31)의 권선코일(312)에 의해 형성되는 전자기장에 의해 회전된다.
회전축(33)은 압축부(20)와 모터부(30) 사이를 기계적으로 연결하여, 모터부(30)에서 생성된 회전력을 압축부(20)에 전달한다.
회전축(33)은 회전자(32)의 회전축 결합부(321a)에 열간압입으로 결합된다. 회전축(33)은 압축기의 형태에 따라 모터부(30)를 사이에 두고 그 회전축(33)의 양단이 지지되거나 또는 모터부(30)의 일측에서 회전축의 일단이 지지될 수 있다. 전자를 양단 지지구조, 후자를 일단 지지구조라고 할 수 있다. 본 실시예는 양단 지지구조를 중심으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 회전축(33)의 일단부는 프레임부(111)에 구비된 메인 베어링(151)에 의해 지지되고, 회전축(33)의 타단부는 인버터 하우징(41)에 구비된 서브 베어링(152)에 의해 지지된다. 회전축(33)은 메인 베어링(151)에 의해 반경방향 및 축방향으로 지지되고, 서브 베어링(152)에 의해서는 반경방향으로 지지된다.
다음으로, 인버터부를 설명한다.
인버터부(40)는 모터부(30)에 전원 및 제어신호를 인가하거나 해제하여 전동식 압축기(10)의 작동을 제어하게 된다. 인버터부(40)는 외부로부터 전원 및 제어신호를 전달받아 모터부(30)에 전달하게 된다. 따라서, 인버터부(40)는 모터부(30)와 통전 가능하게 연결된다.
인버터부(40)는 메인 하우징(11)의 전방측에 설치될 수 있다. 하지만 인버터부(40)가 반드시 메인 하우징(11)의 전방측에만 설치되지는 않는다. 예를 들어, 인버터부(40)는 메인 하우징(11)의 측면에 설치될 수도 있다. 다만, 본 실시예에서는 인버터부가 메인 하우징의 전방측에 설치된 예를 중심으로 설명한다.
또, 인버터부(40)는 절연성 재질로 외관을 형성될 수 있다. 예를 들어, 인버터부(40)의 외관을 이루는 부재는 합성 수지 등으로 형성되어 외부와의 불필요한 통전 및 제어신호의 잡음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 후술할 메인 하우징(11)의 전방단이 개구되는 경우에는 인버터 하우징(41)이 메인 하우징(11)의 전방단을 복개하여 하우징(10)의 일부를 이루게 된다. 따라서, 이 경우에 인버터 하우징(41)은 메인 하우징(11)과 같은 금속 재질로 형성되는 것이 인버터부의 방열 및 강도 측면에서 바람직하다.
본 실시예에 따른 인버터부(40)는, 인버터 하우징(41), 인버터 커버(42) 및 제어유닛(43)을 포함한다.
인버터 하우징(41)은 인버터 커버(42)와 결합되어 인버터부(40)의 외관을 형성한다. 인버터 하우징(41)은 메인 하우징(11)의 전방측에 결합된다. 메인 하우징(11)의 전방측은 개구됨에 따라, 인버터 하우징(41)은 메인 하우징(11)의 전방측을 복개하게 된다. 따라서, 인버터 하우징(41)의 전방면은 인버터실(S4)을 형성하고, 인버터 하우징(41)의 후방면은 모터실(S1)을 형성하게 된다.
또, 모터부(30)를 마주보는 인버터 하우징(41)의 후방면 중앙에는 회전축 지지부(411)가 구비되고, 회전축 지지부(411)에는 회전축(33)의 전방단을 반경방향으로 지지하는 서브 베어링(152)이 삽입되어 고정된다. 서브 베어링(152)은 메인 베어링(151)과 같이 볼 베어링으로 이루어지되, 압축기의 조립순서를 고려하면 회전축(33)과 미끄럼 삽입되어 결합될 수 있다.
다시 말해, 메인 베어링(151)은 회전축(33)에 압입되어 회전축(33)에 고정되는 반면, 서브 베어링(152)은 회전축(33)에 미끄러지게 삽입되어 회전축(33)에 회전 가능하게 결합된다. 이에 따라, 메인 베어링(151)은 회전축(33)을 반경방향 및 축방향으로 지지하는 반면, 서브 베어링(152)은 회전축(33)을 반경방향으로만 지지하게 된다.
인버터 커버(42)는 인버터 하우징(41)에 결합된다. 이에 따라, 인버터 커버(42)는 인버터 하우징(41)과의 사이에 인버터실을 형성하고, 인버터실에는 제어유닛(43)이 수용된다.
제어유닛(43)은 인버터 하우징(41)에 구비된 통신 커넥터(441) 및 전원 커넥터(442)와 통전 가능하게 연결된다. 이에 따라, 제어유닛(43)은 모터부(30)를 구동하기 위한 전원 및 제어신호를 인가받고, 이 신호는 통전부(45)를 통해 모터부(30)에 전달된다.
본 실시예에 따른 제어유닛(43)은, 인쇄회로기판(PCB)(431), 인쇄회로기판(431)에 실장되는 전자소자(432) 및 인버터 하우징(41)에 결합되거나 지지되어 인쇄회로기판(431)에 연결되는 전기부품(433)을 포함한다.
전자소자(432)는 고정저항, 다이오드, 드라이버 등을 포함하고, 전기부품(433)은 트랜지스터(또는 전력반도체소자, IGBT), 캐패시터, 인덕터 등을 포함한다. 전자소자(432)와 전기부품(433)은 편의상 인버터부품으로 통칭하여 설명될 수 있다. 물론, 이들 전자소자와 전기부품에는 인버터 제어 외에 압축기의 일반적인 제어에 필요한 부품들도 존재하지만, 설명의 편의상 인버터부품으로 통칭한다. 인버터부의 기본적인 구조 및 결합관계, 작용은 인버터 압축기에 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 전동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.
즉, 모터부(30)에 전원이 인가되면, 회전축(33)이 회전자(32)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(22)에 회전력을 전달하게 된다. 그러면 선회스크롤(22)은 핀앤링 구조로 된 자전방지기구(미도시)에 의해 선회운동을 하게 되고, 압축실(V)은 중심쪽을 향해 지속적으로 이동하면서 체적이 감소된다.
그러면, 냉매는 흡기구(112)를 통해 흡입공간인 모터실(S1)의 전방측 공간으로 유입되고, 이 냉매는 모터부(30)를 통과하여 모터실의 후방측 공간으로 이동한 후 프레임부(21)에 구비되는 흡입통공(111e)을 통해 흡입압실(V1)로 흡입된다.
여기서, 선회스크롤(22)은 고정스크롤(21)에 대해 선회운동을 하면서 고정스크롤(21)과 선회스크롤(22) 사이의 압축실 체적이 감소하게 되고, 냉매는 감소된 압축실(V)을 따라 중간압실(V2)과 토출압실(V3)로 이동하면서 압축되고, 압축된 냉매는 고정스크롤(21)에 구비된 토출구(211b)를 통해 토출된다. 이 토출된 냉매는 고정스크롤(21)과 리어 하우징(12)의 사이에 형성된 토출실(S2)에서 냉매와 오일로 분리된다. 분리된 냉매는 배기구(121)를 통해 냉동사이클로 배출되고, 분리된 오일은 미스트 상태로 오일회수통로(미도시)를 통해 배압실(S3) 또는 압축실(V)로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다.
이때, 선회스크롤(22)이 편심되어 선회하면서 선회스크롤(22)의 불평형 원심력이 발생되나, 이 선회스크롤(22)의 불평형 원심력은 후술할 밸런스 웨이트(35)의 편심질량부(353)에 의해 상쇄된다. 통상, 전동식 압축기에서 밸런스 웨이트(35)는 회전자(32)의 양단 및 회전축(33)에 각각 구비되어 총 3개의 밸런스 웨이트(35)가 적용된다. 본 실시예는 회전축(33)에 결합되는 밸런스 웨이트(35)를 중심으로 설명한다.
도 3은 도 2에서 회전축과 밸런스 웨이트를 분리하여 보인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시에에 따른 밸런스 웨이트(35)는, 회전축(33)에 결합되어 배압실(S3)의 내부에 수용된다. 밸런스 웨이트(35)는 편심질량부(353)가 원호 형상으로 형성됨에 따라, 밸런스 웨이트(35)의 회전시 그 편심질량부(353)의 회전방향 단부면(이하, 원주단부면이라고 정의한다)이 배압실(S3)에 채워진 오일과 충돌하면서 항력(Drag force)을 받게 된다. 이 항력은 밸런스 웨이트(35)의 회전을 저지하는 방향으로 힘을 발생하여 소위 교반손실(agitation loss)을 일으키게 되고, 이 교반손실에 의해 모터부(30)의 부하가 증가되면서 압축기 효율이 저하된다.
이를 고려하여, 밸런스 웨이트(35)의 원주단부면의 면적을 작게 형성할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 편심질량부(353)의 무게가 감소할 뿐만 아니라 무게불균형이 발생되어 선회스크롤(22)의 편심 선회운동을 포함한 회전체의 편심하중을 효과적으로 감쇄시키지 못할 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 편심질량부(353)의 무게감소 및 무게불균형을 억제하면서도 배압실(S3)의 오일에 의한 항력을 낮출 수 있는 밸런스 웨이트(35)를 제공하고자 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 밸런스 웨이트(35)는 회전축(33)과 선회스크롤(22) 사이에 구비되어 회전축(33)의 회전력을 선회스크롤(22)에 전달할 수도 있고, 회전축(33)의 중간에 결합되어 편심하중만 제공할 수도 있다. 이하에서는 밸런스 웨이트(35)가 회전축(33)과 선회스크롤(22) 사이에 구비되는 경우를 중심으로 설명한다.
도 4는 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트를 전방측에서 파단하여 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 밸런스 웨이트에 대한 정면도이며, 도 6은 도 5의 밸런스 웨이트에 대한 배면도이고, 도 7은 도 6의 "Ⅳ-Ⅳ"선단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 밸런스 웨이트(35)는, 편심부시부(351), 편심연장부(352) 및 편심질량부(353)를 포함한다.
편심부시부(351)와 편심연장부(352), 그리고 편심질량부(353)는 일체로 형성될 수도 있고, 후조립될 수도 있다. 또, 편심부시부(351)와 편심연장부(352), 그리고 편심질량부(353)는 동일한 재질로 형성될 수도 있고, 서로 다른 재질로 조립될 수도 있다. 도 4 내지 도 6은 편심부시부(351)와 편심연장부(352), 그리고 편심질량부(353)가 일체형이면서 동일한 재질로 형성된 예를 도시하고 있다.
편심부시부(351)는 축방향으로 기설정된 높이를 가지며 중공 형상인 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 편심부시부(351)는 고정핀(355)이 삽입되는 핀구멍(351a)이 축방향으로 관통 형성된다. 편심부시부(351)는 고정핀(355)에 의해 회전축(33)에 결합된다.
또, 도 7을 참고하면, 편심부시부(351)의 회전중심(Ob)은 편심질량부(353)의 회전중심(Om)에 대해 편심지게 형성되고, 핀구멍(351a)의 회전중심(Op)은 편심부시부(351)의 회전중심(Ob)에 대해 편심지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 핀구멍(351a)의 회전중심(Op)은 회전축(33)의 회전중심(Os)에 대해 편심지고, 편심질량부(353)의 회전중심(Om)에 대해서도 편심지게 형성될 수 있다. 하지만, 핀구멍(351a)의 회전중심(Op)은 편심부시부(351)의 회전중심(Ob)과 일치하도록 형성될 수도 있다.
편심연장부(352)는 편심부시부(351)의 외주면에서 반경방향으로 연장되어 형성된다. 편심연장부(352)는 편심질량부(353)가 편심지게 형성되도록 대략 부채꼴 모양으로 형성된다. 편심연장부(352)는 회전축(33)의 단부면(33a)과 축방향으로 중첩되도록 위치하는 부분이므로, 압축기의 크기를 고려하면 편심연장부(352)의 두께는 가능한 한 얇게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
편심연장부(352)의 전방면에는 축지지면(352a)이 단차지게 형성된다. 축지지면(352a)은 핀구멍(351a)보다 바깥쪽에서 편심연장부(352)의 둘레를 따라 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 편심연장부(352)의 전방면은 회전축(33)의 단부면(33a)으로부터 축지지면(352a)의 높이만큼 이격될 수 있다.
편심연장부(352)의 후방면은 평평하게 형성될 수 있다. 편심연장부(352)의 후방면은 선회스크롤(22)의 보스부(223) 및 선회베어링(153)의 전방면이 마주보도록 형성될 수 있다.
한편, 편심질량부(353)는 편심연장부(352)의 외주면에서 원주방향 및 축방향을 따라 연장되어 형성된다. 예를 들어, 편심질량부(353)는 편심연장부(352)를 기준으로 전방측으로 연장되는 제1편심질량부(3531) 및 후방측으로 연장되는 제2편심질량부(3532)로 이루어질 수 있다. 다만, 선회스크롤(22)의 보스부(223)가 돌출되지 않은 경우에는 제2편심질량부(3532)는 제외되고 제1편심질량부(3531)만 형성될 수도 있다. 도 4 내지 도 6은 제1편심질량부(3531)와 제2편심질량부(3532)가 모두 형성된 예를 도시하고 있다.
제1편심질량부(3531)와 제2편심질량부(3532)는 동일한 크기로 형성될 수도 있고, 서로 다른 크기로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1편심질량부(3531)와 제2편심질량부(3532)는 축방향 높이와 반경방향 폭이 동일하게 형성될 수 있다. 하지만, 선회스크롤(22)의 보스부(223)는 축방향 높이가 낮고 반경방향 직경이 회전축의 외경보다 크게 형성됨에 따라, 제1편심질량부(3531)는 제2편심질량부(3532)보다 두껍고 길게 형성된다. 이에 따라, 제1편심질량부(3531)의 단면적은 제2편심질량부(3532)의 단면적보다 크게 형성되어, 제1편심질량부(3531)에서의 항력이 제2편심질량부(3532)에서의 항력보다 크게 발생될 수 있다.
제1편심질량부(3531)는 원주방향을 따라 대략 원호 형상으로 형성된다. 이에 따라, 제1편심질량부(3531)는 원주방향을 따라 양쪽에 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')이 각각 형성된다. 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')은 축방향으로 대략 평행하게 형성된다. 이하에서는, 제1원주단부면(3531a)은 회전축(또는 밸런스 웨이트)(33)의 회전방향쪽 단부면이고, 제2원주단부면(3531a')은 제1원주단부면(3531a)의 반대쪽 단부면으로 정의하여 설명한다.
또, 제1편심질량부(3531)는 항력을 낮출 수 있는 항력저감부(3535)가 형성될 수 있다. 항력저감부(3535)는 밸런스 웨이트(35)의 회전시 오일과 충돌하는 제1원주단부면의 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는, 제1편심질량부(3531)의 외주면에서 내주면쪽을 향해 반경방향으로 함몰되어 형성되는 오일통로홈(3535a)으로 이루어질 수 있다.
오일통로홈(3535a)의 축방향 양쪽에는 반경방향으로 돌출되어 오일통로홈(3535a)이 형성되도록 하는 오일통로돌부(3535b)가 형성된다. 이에 따라, 편심질량부(353)의 외주면은 오일통로홈(3535a)과 오일통로돌부(3535b)에 의해 축방향을 따라 요철지게 형성될 수 있다.
또, 오일통로돌부(3535b)는 오일통로홈(3535a)과 마찬가지로 원주방향을 따라 연장되어 형성된다. 오일통로홈(3535a)의 양쪽에서 서로 마주보는 오일통로돌부(3535b)의 축방향 측면은 앞서 설명한 오일통로홈(3535a)의 축방향 측면을 형성하게 되고, 축방향 양쪽의 오일통로돌부(3535b)가 서로 연결되는 면은 오일통로홈(3535a)의 내측면을 형성하게 된다. 이에 따라, 오일통로홈(3535a)은 정면투영시 외주면이 개구되고, 축방향 양쪽 측면과 내측면이 막힌 대략 사각형 단면 형상으로 형성된다.
또, 오일통로홈(3535a)은 원주방향을 따라 원호 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 오일통로홈(3535a)은 제1편심질량부(3531)의 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')을 관통하여 형성될 수 있다.
상기와 같이, 편심질량부(353)의 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')에 오일통로홈(3535a)이 형성되면 밸런스 웨이트(35)의 회전방향측 단부면에 부과되는 배압실 내 오일의 항력을 줄일 수 있고 이를 통해 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 오일통로홈(3535a)을 포함한 항력저감부(3535)가 편심질량부(353)의 외주면에 형성됨에 따라, 항력저감부(3535)를 포함한 밸런스 웨이트(35)의 가공이 용이할 수 있다.
도 8은 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트가 배압실에서 오일과 교반되는 상태를 보인 개략도이다.
도 8을 참조하면, 밸런스 웨이트(35)가 배압실(S3)의 오일에 잠겨 회전할 때 그 배압실(S3)의 오일이 밸런스 웨이트(35)의 회전방향측 단부면에 충돌하여 항력을 발생시키게 된다. 그러면, 오일의 항력으로 인해 모터의 부하가 증가되어 압축기 효율이 저하될 수 있다.
하지만, 본 실시예와 같이 밸런스 웨이트(35)에 오일통로홈(3535a)이 형성되면 밸런스 웨이트(35)가 회전을 할 때 배압실(S3) 내 오일은 밸런스 웨이트(35)의 단부면과 충돌하지 않거나 우회하여 오일통로홈(3535a)을 통해 밸런스 웨이트(35)를 통과하게 된다. 그러면 배압실(S3) 내 오일과 밸런스 웨이트(35)의 충돌면적이 감소하게 되고, 이를 통해 배압실(S3) 내에서의 오일에 의한 항력이 크게 낮아져 교반손실이 낮아지게 된다.
따라서, 배압실(S3) 내 오일이 밸런스 웨이트(35)와 충돌하지 않고 그 밸런스 웨이트(35)를 원활하게 통과하기 위해서는 오일통로홈(3535a)은 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')을 모두 관통하도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 오일통로홈(3535a)은 한쪽 단부면은 개구되고 타측 단부면은 막힌 형상으로 형성될 수도 있다. 도 9는 오일통로홈에 대한 다른 예를 전방측에서 보인 단면도이다.
도 9에서와 같이, 오일통로홈(3535a)은 원호형상으로 형성되되, 제1원주단부면(3531a)은 관통하지만 반대쪽인 제2원주단부면(3531a')은 관통하지 않고 막힌 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제2원주단부면(3531a')이 막힌 형상으로 형성됨에 따라, 밸런스 웨이트(35)의 편심질량을 높이는데 유리할 수 있다.
또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 오일통로홈(3535a)은 한 개가 형성될 수도 있고, 복수 개가 축방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다. 오일통로홈(3535a)이 복수 개인 경우에는 그 오일통로홈(3535a)의 깊이와 폭이 서로 동일하게 형성될 수 있고, 오일통로홈(3535a)의 양쪽에 배치되는 오일통로돌부(3535b)의 높이와 두께도 서로 동일하게 형성될 수 있다.
또, 오일통로홈(3535a)은 개수와 관계없이 원주방향을 따라 동일한 폭과 깊이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1편심질량부(3531)의 무게는 원주방향을 따라 동일하게 형성되어 무게 불균형이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 밸런스 웨이트(35)에 대한 설계가 용이할 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 오일통로홈(3535a)의 입구측, 즉 회전방향쪽 단부인 제1원주단부면(3531a)의 폭과 깊이가 더 크게 형성될 수도 있다. 도 10 오일통로홈에 대한 다른 예를 보인 정면도이다.
도 10을 참조하면, 오일통로홈(3535a)의 양쪽에 위치하여 서로 마주보는 오일통로돌부(3535b)의 회전방향쪽 단부에는 오일안내 경사면(3535d)이 형성될 수 있다. 즉, 오일통로돌부(3535b)의 축방향 양쪽 측면중에서 대략 제1원주단부면(3531a) 근처의 어느 한 지점에서 제1원주단부면(3531a)까지 원주방향을 따라 점점 오일통로돌부(3535b)의 두께가 얇아지는 방향으로 오일안내 경사면(3535d)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 밸런스 웨이트(제1편심질량부)(35)가 회전을 할 때 오일통로홈(3535a)을 제외한 제1원주단부면(3531a)의 단면적이 더욱 작아지게 되고, 이를 통해 제1원주단부면(3531a)에서의 항력이 더욱 낮아져 교반손실을 저감할 수 있다.
한편, 제2편심질량부(3532)는 앞서 설명한 바와 같이, 축방향 후방쪽 연장되되, 제1편심질량부(3531)에 비해 얇고 짧게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2편심질량부(3532)에 대한 항력는 제1편심질량부(3531)에 대한 항력보다 크지 않다. 따라서, 제2편심질량부(3532)는 제1편심질량부(3531)와 같은 항력저감부(3535)가 필요하지 않을 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제2편심질량부(3532)는 제1편심질량부(3531)와 같은 항력저감부(3535)가 필요할 수도 있다. 특히 제2편심질량부(3532)의 크기가 증대되는 경우에는 앞서 설명한 제1편심질량부(3531)와 같은 항력저감부(3535)가 형성될 수도 있다. 이에 대해서는 제1편심질량부(3531)의 항력저감부(3535)에 대한 설명으로 대신한다.
한편, 전술한 실시예에서는 항력저감부(3535)가 제1편심질량부(또는, 제2편심질량부)(3531)의 외주면에 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 항력저감부(3535)가 제1편심질량부(또는, 제2편심질량부)(3531)의 내주면에 형성될 수도 있다.
도 11은 항력저감부에 대한 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 12는 도 11의 "Ⅴ-Ⅴ"선단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는, 제1편심질량부(3531)의 내주면에서 외주면쪽을 향해 반경방향으로 함몰되는 오일통로홈(3535a)으로 형성될 수 있다.
오일통로홈(3535a)의 축방향 양쪽에는 오일통로돌부(3535b)가 각각 형성되고, 서로 마주보는 오일통로돌부(3535b)의 축방향 측면과 양쪽의 오일통로돌부(3535b)가 연결되는 외측면에 의해 앞서 설명한 오일통로홈(3535a)이 형성된다. 이에 따라, 편심질량부(353)의 내주면은 오일통로홈(3535a)과 오일통로돌부(3535b)에 의해 축방향을 따라 요철지게 형성될 수 있다.
이 경우에도 오일통로홈(3535a)은 전술한 도 4의 실시예와 같이, 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')을 관통하는 긴 원호 형상으로 형성될 수도 있고, 제1원주단부면(3531a)만 관통하고 제2원주단부면(3531a')은 막힌 짧은 원호 형상으로 형성될 수도 있다.
또, 이 경우에도 제1원주단부면(3531a)쪽에는 오일통로홈(3535a)의 측면을 이루는 오일통로돌부(3535b)의 측면에 오일안내 경사면(3535d)이 형성될 수도 있다. 이를 통해, 제1원주단부면(3531a)에서의 항력을 더욱 낮출 수 있다.
또, 이 경우에도 제2원주단부면(3531a')의 내주면에 항력저감부(3535)가 형성될 수도 있다. 이를 통해, 제2원주단부면(3531a')에 대한 항력을 낮출 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는 앞서 설명한 항력저감부(3535)와 그 기본적인 구성 및 그에 따른 작용 효과가 유사하다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서는 항력저감부(오일통로홈)(3535)이 제1편심질량부(또는, 제2편심질량부)(3531)의 내주면에 형성됨에 따라, 제1편심질량부(또는, 제2편심질량부)(3531)의 외주면은 서로 연결되어 실질적인 편심질량부(353)를 형성하게 된다. 이에 따라, 회전축(33)의 회전중심(Os)에서 편심질량부(353)의 무게중심(Om1)까지의 거리(즉, 모멘트아암의 길이)(L)가 전술한 도 4의 실시예에서의 모멘트아암의 길이에 비해 더 길어지게 된다. 이를 통해 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트(35)는 전술한 실시예에 따른 밸런스 웨이트(35)에 비해 원심력이 증가하게 되어, 밸런스 웨이트(35)를 소형화하면서도 동일한 밸런싱 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서는 항력저감부(3535)가 편심질량부(353)의 외주면 또는 내주면에 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 편심질량부(353)의 축방향 측면에 형성될 수도 있다.
도 13은 항력저감부에 대한 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 14는 도 13의 "Ⅵ-Ⅵ"선단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는, 제1편심질량부(3531)의 전방측 축방향 측면에서 후방측 축방향 측면을 향해 축방향으로 함몰되는 오일통로홈(3535a)으로 형성될 수 있다.
오일통로홈(3535a)의 반경방향 양쪽에는 오일통로돌부(3535b)가 각각 형성되고, 서로 마주보는 오일통로돌부(3535b)의 반경방향 측면과 양쪽 오일통로돌부(3535b)가 연결되는 내측면에 의해 앞서 설명한 오일통로홈(3535a)이 형성된다. 이에 따라, 편심질량부(353)의 축방향 측면은 오일통로홈(3535a)과 오일통로돌부(3535b)에 의해 반경방향을 따라 요철지게 형성될 수 있다.
이 경우에도 오일통로홈(3535a)은 전술한 도 4 및 도 11의 실시예와 같이, 제1원주단부면(3531a)과 제2원주단부면(3531a')을 관통하는 긴 원호 형상으로 형성될 수도 있고, 제1원주단부면(3531a)만 관통하고 제2원주단부면(3531a')은 막힌 짧은 원호 형상으로 형성될 수도 있다.
또, 이 경우에도 제1원주단부면(3531a)쪽에는 오일통로홈(3535a)을 이루는 오일통로돌부(3535b)의 측면에 오일안내 경사면(3535d)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1원주단부면(3531a)에 대한항력을 더욱 낮출 수 있다.
또, 이 경우에도 제2원주단부면(3531a')의 축방향 측면에 항력저감부(3535)가 형성될 수도 있다. 이를 통해, 제2원주단부면(3531a')에 대한 항력을 낮출 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는 앞서 설명한 항력저감부(3535)와 그 기본적인 구성 및 그에 따른 작용 효과가 유사하다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서는 항력저감부(오일통로홈)(3535)가 제1편심질량부(또는, 제2편심질량부)(3531)의 축방향 측면에 형성됨에 따라, 제1편심질량부(또는, 제2편심질량부)(3531)의 외주면은 실질적인 편심질량부(353)를 형성하게 된다. 이에 따라, 회전축의 회전중심(Os)에서 편심질량부(353)의 무게중심(Om1)까지의 거리(즉, 모멘트아암의 길이)(L1)가 전술한 도 12의 실시예에서와 거의 유사하게 된다. 이를 통해 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트(35)는 도 12의 실시예에 따른 밸런스 웨이트(35)와 같이 원심력이 증가하게 되어 선회스크롤(22)의 불평형 원심력을 효과적으로 감쇄시킬 수 있다.
또, 본 실시예는 축방향 측면에서 오일통로홈이 함몰지게 형성됨에 따라, 전술한 도 4 및 도 11의 실시예에 비해 실질적인 가공이 용이하여 가공비용을 절감할 수 있다.
한편, 항력저감부에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예들에서는 오일통로홈(3535a)이 편심질량부의 형상을 따라 원호 형상으로 형성되는 것이나, 경우에 따라서는 오일통로홈(3535a)이 선형으로 형성될 수도 있다.
도 15는 항력저감부에 대한 다른 실시예를 파단하여 보인 사시도이고, 도 16은 도 15의 "Ⅶ-Ⅶ"선단면도이다.
도 15 및 도 16을 참고하면, 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는 전술한 도 4의 실시예와 같이 편심질량부(353)의 외주면에서 오일통로홈(3535a)으로 내주면을 향해 함몰지게 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 오일통로홈(3535a)이 회전축(또는 밸런스 웨이트)의 회전방향쪽 측면인 제1원주단부면(3531a)에서 원주방향을 따라 거의 직선으로 형성될 수 있다.
이 경우, 오일통로홈(3535a)은 편심질량부(353)의 외주면에서 일종의 오일안내 경사면(3535d)을 형성하게 되어 제1원주단부면(3531a)의 단면적이 감소하게 되고, 이로 인해 밸런스 웨이트(35)가 배압실(S3)의 내부에서 회전을 할 때 그 배압실(S3)에 채워진 오일에 의해 밸런스 웨이트(35)가 받게 되는 항력을 줄일 수 있게 된다.
이에 따른 작용효과는 전술한 도 4의 실시예와 유사하다. 다만, 본 실시예는 오일통로홈(3535a)이 직선 형상으로 형성됨에 따라, 도 4의 실시예에 비해 오일통로홈(3535a)의 가공이 용이할 수 있다.
또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 항력저감부(3535)는 도 7의 실시예와 같이 편심질량부(353)의 내주면에서 외주면을 향해 함몰지게 형성되는 오일통로홈(3535a)으로 이루어질 수도 있고, 도 13의 실시예와 같이 축방향 단면에서 반대쪽 축방향 단면을 향해 함몰지게 형성되는 오일통로홈(3535a)으로 이루어질 수도 있다. 이들 경우에도 각각의 오일통로홈(3535a)은 편심질량부(353)의 원주방향을 따라 오일안내 경사면(3535d)으로 형성될 수도 있다. 이에 따른 작용효과는 앞서 오일통로홈(3535a)이 편심질량부(353)의 외주면에 형성되는 경우와 유사하다.
한편, 항력저감부에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 실시예들에서는 항력저감부(3535)가 편심질량부(353)의 외주면이나 내주면 또는 축방향 측면에서 함몰지게 형성되는 오일통로홈(3535a)으로 이루어지는 것이나, 경우에 따라서는 항력저감부(3535)가 오일통로구멍(3535c)으로 이루어질 수도 있다.
도 17은 항력저감부에 대한 다른 실시예를 보인 사시도이고, 도 18은 도 17의 "Ⅷ-Ⅷ"선단면도이다.
도 17 및 도 18을 참고하면, 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는 제1편심질량부(3531)의 내부를 관통하는 적어도 한 개 이상의 오일통로구멍(3535c)으로 이루어질 수 있다.
오일통로구멍(3535c)은 도 4의 실시예와 같이 제1원주단부면(3531a)에서 제2원주단부면(3531a')까지 관통하는 원호 형상으로 형성될 수 있다. 하지만, 오일통로구멍(3535c)은 도 17의 실시예와 같이 제1원주단부면(3531a)에서 제1편심질량부(3531)의 외주면을 향해 선형으로 관통되어 형성될 수도 있다.
또, 오일통로구멍(3535c)은 내경이 동일한 진원 단면 형상으로 형성될 수도 있고, 반경방향 또는 축방향으로 긴 장공 단면 형상으로 형성될 수도 있다. 다만, 편심질량부(353)의 무게중심(Om1)에 대한 모멘트아암의 길이를 고려하면, 축방향으로 긴 장공 형상으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 오일통로구멍(3535c)의 입구측에는 오일안내 경사면(3535d)이 형성될 수 있다. 오일안내 경사면(3535d)은 제1원주단부면(3531a)으로 갈수록 내경이 확대되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1원주단부면(3531a)의 단면적이 감소되면서 제1원주단부면(3531a)에 대한 항력이 감소될 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는 앞서 설명한 오일통로홈(3535a)으로 된 항력저감부(3535)와 그 기본적인 구성 및 그에 따른 작용 효과가 유사하다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예에서는 편심질량부(353)의 가장자리가 모두 연결된 형태가 되므로 편심질량부(353)에 대한 강성이 향상될 수 있다. 또, 이를 통해 편심질량부(353)의 제1원주단부면(3531a)이 배압실(S3)에 채워진 오일과 충돌하여 발생되는 진동이 감쇄되어 압축기 진동을 줄일 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서는 회전축(33)이 선회스크롤(22)의 일측면에 결합되는 예를 중심으로 설명하였으나, 회전축(33)이 선회스크롤(22)을 관통하는 축관통 스크롤 압축기에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 19는 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트가 적용된 전동식 압축기의 다른 실시예를 보인 단면도이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식 압축기의 기본적인 구조는 도 2의 실시예와 유사하다. 따라서, 이들 구조에 대한 구체적인 설명은 앞서 설명한 실시예로 대신한다.
다만, 전술한 실시예들에서는 모터부(30)를 사이에 두고 회전축(33)의 양단이 각각 지지되는 양단지지 구조로 이루어지는 것이나, 본 실시예에서는 회전축(33)의 일단이 지지되는 일단지지 구조를 이루게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 회전축(33)의 전방단은 자유단이 되고, 회전축(33)의 후방단은 메인 하우징(11)의 프레임부(111)와 선회스크롤(22), 그리고 고정스크롤(21)을 차례대로 관통하여 프레임부(111)와 고정스크롤(21)에 지지된다.
이에 따라, 회전축(33)의 편심부(331)는 회전축(33)의 중간에 위치하여 선회스크롤(22)에 편심지게 결합되고, 밸런스 웨이트(35)는 선회스크롤(22)과 프레임부(111) 사이에 형성되는 배압실(S3)의 내부에서 회전축(33)의 외주면에 삽입되어 결합된다.
즉, 본 실시예에 따른 밸런스 웨이트(35)는 전술한 실시예들의 밸런스 웨이트(35)에서 편심부시부가 배제되고, 편심연결부(352)와 편심질량부(353)로 이루어질 수 있다.
편심연결부(352)는 배압실(S3)의 내부에서 회전축(33)의 외주면에 압입되어 결합되고, 편심질량부(353)는 편심연결부(352)의 가장자리에서 축방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 따라서, 편심질량부(353)는 전술한 실시예와 같이 배압실(S3)의 내부에 채워지는 오일에 의해 항력을 받게 될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 편심질량부(353)의 외주면이나 내주면 또는 축방향 측면에는 전술한 실시예들에서 언급한 오일통로홈(3535a)과 오일통로돌부(3535b), 또는 오일통로구멍(미도시)을 가지는 항력저감부(3535)가 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 항력저감부(3535)는 전술한 항력저감부(3535)와 대략 동일하게 형성되므로 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 양단 지지구조에서의 실시예들에 대한 설명으로 대신한다.
한편, 전술한 실시예들에서는 회전축에 결합된 밸런스 웨이트를 예로 들어 설명하였으나, 반드시 회전축에 결합된 밸런스 웨이트에만 앞서 설명한 항력저감부가 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 회전자에 결합되는 밸런스 웨이트에도 동일하게 적용될 수 있다.
10: 하우징 11: 메인 하우징
111: 프레임부 111a: 축수부
111b: 베어링고정부 111c: 중간압 공간부
111d: 스크롤 지지면부 111e: 흡입통공
112: 흡기구 113: 스크롤고정면
12: 리어 하우징 121: 배기구
151: 메인 베어링 152: 서브 베어링
153: 선회베어링 161,162: 제1,2실링부재
20: 압축부 21: 고정스크롤
211: 고정경판부 211a: 체결돌부 수용홈
211b: 토출구 212: 고정랩
22: 선회스크롤 221: 선회경판부
221a: 실링홈 222: 선회랩
223: 보스부 30: 모터부
31: 고정자 311: 고정자코어
311a: 회전자 수용부 312: 권선코일
313: 코일절연부재 32: 회전자
321: 회전자코어 321a: 회전축 결합부
322: 영구자석 33: 회전축
33a: 회전축의 단부면 331: 회전축의 편심부
35: 밸런스 웨이트 351: 편심부시부
351a: 핀구멍 352: 편심연장부
352a: 축지지면 353: 편심질량부
3531: 제1편심질량부 3531a,3531a': 제1,2원주단부면
3532: 제2편심질량부 3535: 항력저감부
3535a: 오일통로홈 3535b: 오일통로돌부
3535c: 오일통로구멍 3535d: 오일안내 경사면
355: 고정핀 40: 인버터부
41: 인버터 하우징 42: 인버터 커버
43: 제어유닛 431: 인쇄회로기판
432: 전자소자 433: 전기부품
45: 통전부 Os: 회전축의 회전중심
Ob: 편심부시부의 회전중심 Om: 편심질량부의 회전중심
Om1: 편심질량부의 무게중심 Op: 핀구멍의 중심
S1: 모터실 S2: 토출실
S3: 배압실 V: 압축실
V1: 흡입압실 V2: 중간압실
V3: 토출압실

Claims (16)

  1. 모터부:
    상기 모터부에 연결되어 작동되고, 압축실을 형성하는 압축부;
    상기 모터부와 압축부를 연결하는 회전축; 및
    편심질량부를 구비하는 밸런스 웨이트;를 포함하고,
    상기 밸런스 웨이트의 편심질량부에는 오일이 상기 편심질량부의 내부를 통과하도록 항력저감부가 형성되는 전동식 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 외면에서 기설정된 단면적만큼 함몰된 오일통로홈으로 이루어지는 전동식 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오일통로홈은 상기 편심질량부의 외주면에서 내주면을 향해 기설정된 깊이만큼 함몰지게 형성되는 전동식 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 오일통로홈은 상기 편심질량부의 내주면에서 외주면을 향해 기설정된 깊이만큼 함몰지게 형성되는 전동식 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 오일통로홈은 상기 편심질량부의 축방향 일측면에서 축방향 타측면을 향해 기설정된 깊이만큼 함몰지게 형성되는 전동식 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 편심질량부는 원주방향을 따라 양쪽 단부면을 가지는 호(arc) 형상으로 형성되고,
    상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 양쪽 단부면 중에서 상기 밸런스 웨이트의 회전방향쪽 단부면을 포함하여 형성되는 전동식 압축기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 양쪽 단부면을 관통하여 형성되는 전동식 압축기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 항력저감부는 상기 밸런스 웨이트의 회전방향쪽 단부면은 관통하고 반대쪽 단부면은 관통하지 않도록 형성되는 전동식 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 항력저감부는 상기 밸런스 웨이트의 회전방향쪽 단부면에서의 단면적이 반대쪽 단부면에서의 단면적보다 크게 형성되는 전동식 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 외면에서 기설정된 단면적만큼 함몰된 오일통로홈 및 상기 오일통로홈의 양쪽에서 연장되는 오일통로돌부로 이루어지고,
    상기 오일통로홈은 회전방향쪽 단부면에서의 단면적이 반대쪽 단부면에서의 단면적보다 크게 형성되는 전동식 압축기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오일통로돌부의 회전방향쪽 단부에는 원주방향을 따라 오일안내 경사면이 형성되는 전동식 압축기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축부는,
    고정스크롤과 선회스크롤이 결합되어 상기 압축실이 형성되고,
    상기 선회스크롤의 일측면에는 그 선회스크롤을 상기 고정스크롤쪽으로 지지하도록 배압력을 가지는 배압실이 형성되며,
    상기 밸런스 웨이트는 상기 배압실의 내부에서 상기 회전축에 결합되는 전동식 압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 밸런스 웨이트는,
    상기 회전축의 회전력을 상기 선회스크롤에 전달하도록 상기 회전축과 상기 선회스크롤 사이에 결합되고,
    상기 밸런스 웨이트의 외주면 또는 내주면 또는 축방향 측면은 요철지게 형성되는 전동식 압축기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 밸런스 웨이트는,
    상기 회전축의 외주면에 삽입되어 결합되고,
    상기 밸런스 웨이트의 외주면 또는 내주면 또는 축방향 측면은 요철지게 형성되는 전동식 압축기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 항력저감부는 상기 편심질량부의 내부를 관통하는 적어도 한 개 이상의 오일통로구멍으로 이루어지는 전동식 압축기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 편심질량부는 원주방향을 따라 양쪽 단부면을 가지는 호(arc) 형상으로 형성되고,
    상기 오일통로구멍은 회전방향쪽 단부면에서 상기 편심질량부의 외주면을 관통하는 선형으로 형성되는 전동식 압축기.
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