KR20210130861A

KR20210130861A - 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템

Info

Publication number: KR20210130861A
Application number: KR1020200048449A
Authority: KR
Inventors: 윤영섭
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-11-02

Abstract

본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템에 관한 것으로, 하나의 압축기상에 압축부와 팽창부가 동력 전달로 연동되어 있어, 팽창부에서 냉매 팽창시의 팽창력에 의한 동력은 압축부에 압축력으로 전달 재생됨에 따라, 전반적인 압축기의 동력효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

압축기 및 이를 포함하는 공조시스템{COMPRESSOR AND AIR CONDITIONING SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축부와 팽창부를 연동하여, 냉매 팽창시의 팽창력을 압축력으로 재생함으로써 동력효율을 향상시킨 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템에 관한 것이다.

일반적으로 압축기에는 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

스크롤 압축기는 전동식으로 구현될 수 있으며, 이 경우 전동 압축기의 분류에 속할 수 있다.

스크롤 압축기의 경우 선회스크롤과 고정스크롤간의 상호 작용을 통해 냉매를 압축하게 된다. 이때 선회스크롤은 모터에 연결된 구동샤프트의 단부에 배치된 편심 부시에 연결되고, 구동샤프트의 회전에 따라 편심 부시에 의해 전달된 회전력으로 고정스크롤과의 압축 영역을 형성하게 된다.

도 1에는 상술한 압축기가 장착되어 운용되는 종래 공조시스템(1)이 개시되어 있다. 자동차에 장착되는 공조시스템은 실내의 냉난방을 목적으로 운용된다.

이러한 공조시스템에서 냉방의 경우에는, 증발기(5)로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 압축기(2)에서 고온 고압의 기상 냉매로 압축하고, 압축된 냉매를 응축기(3)로 보내어 응축시킨다. 응축된 냉매는 팽창밸브(4)에서 팽창되며 다시 증발기(5)로 유입되는 순환 과정을 거치게 된다.

그런데 종래 공조시스템은 팽창밸브(4)와 압축기(2)가 별개로 구성되어 있어서, 고압의 기상 냉매가 가지는 팽창력이 팽창밸브(4)에서 그대로 소실되고 동력으로 회수되지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축부와 팽창부를 연동하여, 냉매 팽창시의 팽창력을 압축력으로 재생함으로써 동력효율을 향상시킨 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 압축기에 관한 것으로, 압축기하우징; 상기 압축기하우징의 일측에 배치되고, 냉매를 압축하는 압축부; 상기 압축기하우징의 타측에 배치되고, 냉매를 팽창하는 팽창부; 상기 압축기하우징의 중앙측에 배치되고, 상기 압축부와 상기 팽창부를 연결하는 구동샤프트를 구비하는 구동부;를 포함하고, 상기 압축부는 상기 압축부에 배치되는 한 쌍의 스크롤간의 상대운동으로 냉매를 압축하고, 상기 팽창부는 상기 팽창부에 배치되는 한 쌍의 스크롤간의 상대운동으로 냉매를 팽창할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 압축부는, 상기 구동샤프트의 일측단에 제1 연결핀으로 연결되며 일체로 회전되는 제1 부시; 상기 압축기하우징의 일측 내부에 배치되고, 상기 제1 부시에 연결되는 제1 선회스크롤; 상기 압축기하우징의 일측 내부에 배치되고, 상기 제1 선회스크롤과 맞물려 배치되는 제1 고정스크롤; 상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제1 고정스크롤의 측부에 연결되며, 상기 선회스크롤과 상기 제1 고정스크롤이 형성하는 압축공간으로 냉매를 유입시키는 제1 유입포트; 및 상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제1 선회스크롤의 중앙부에 연결되며, 압축된 냉매가 토출되는 제1 토출포트;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 팽창부는, 상기 구동샤프트의 타측단에 제2 연결핀으로 연결되며 일체로 회전되는 제2 부시; 상기 압축기하우징의 타측 내부에 배치되고, 상기 제2 부시에 연결되는 제2 선회스크롤; 상기 압축기하우징의 타측 내부에 배치되고, 상기 제2 선회스크롤과 맞물려 배치되는 제2 고정스크롤; 상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제2 선회스크롤의 중앙부에 연결되며, 상기 제2 선회스크롤과 상기 제2 고정스크롤이 형성하는 팽창공간으로 냉매를 유입시키는 제2 유입포트; 및 상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제2 고정스크롤의 측부에 연결되고, 팽창된 냉매가 토출되는 제1 토출포트;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 구동부는 상기 구동샤프트를 구동하는 모터를 포함하고, 상기 압축기하우징의 중앙측에서 상기 구동부와 상기 팽창부 사이에 배치되고 상기 모터를 제어하는 인버터부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명인 압축기의 다른 실시예는, 제1 하우징과 제2 하우징 및 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징을 구획하는 밸브플레이트를 포함하는 압축기하우징; 상기 제1 하우징의 내부에 배치되는 크랭크부; 상기 제2 하우징의 내부에 배치되는 구동부; 상기 크랭크부와 상기 구동부를 연동하는 구동샤프트; 상기 제1 하우징의 단부와 상기 크랭크부 사이에 배치되는 팽창부; 및 상기 크랭크부와 상기 구동부 사이에 배치되는 압축부;를 포함하고, 상기 크랭크부에 배치되는 피스톤의 왕복운동에 따라 상기 팽창부에서의 냉매의 팽창작용과 상기 압축부에서의 냉매의 압축작용이 교대로 발생하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 크랭크부는, 상기 제1 하우징의 내부에 배치되고 중공부가 형성된 실린더보어; 상기 실린더보어의 중공부에서 왕복운동 가능하게 배치되는 피스톤; 상기 구동샤프트에 연결되는 원판 형상의 사판; 및 상기 사판과 상기 피스톤을 연결하는 슈;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 팽창부는 상기 제1 하우징의 내부 단부와 상기 피스톤 및 상기 실린더보어의 중공부 사이에 형성되는 팽창공간을 포함하고, 상기 압축부는 상기 밸브플레이트와 상기 피스톤 및 상기 실린더보어의 중공부 사이에 형성되는 압축공간을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 압축부는, 상기 제2 하우징 및 상기 구동샤프트상에 형성되고, 상기 압축공간으로 냉매를 순환시키는 냉매 압축경로;를 포함하되, 상기 냉매 압축경로는, 상기 제2 하우징상에서 상기 구동부의 내부공간에 연결되며 형성되고 냉매가 유입되는 제1 흡입포트; 상기 구동샤프트에 형성되는 제1 내부유로와 상기 구동부의 내부공간을 연결하는 제1 샤프트홀; 상기 구동샤프트의 제1 내부유로와 상기 압축공간을 연결하는 제2 샤프트홀; 상기 제2 하우징에 형성되고 상기 압축공간에서 압축된 냉매가 토출되는 제1 토출포트; 및 상기 압축공간과 상기 제1 토출포트가 연결되도록, 상기 밸브플레이트에 형성되는 개폐리드;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 팽창부는, 상기 제1 하우징 및 상기 구동샤프트상에 형성되고, 상기 팽창공간으로 냉매를 순환시키는 냉매 팽창경로;를 포함하되, 상기 냉매 팽창경로는, 상기 제1 하우징상에 형성되고 냉매가 유입되는 제2 흡입포트; 상기 제2 흡입포트와 상기 팽창공간을 연결하기 위해 상기 구동샤프트의 외주면에 형성되는 샤프트홈; 상기 실린더보어의 외주면에 형성되고, 상기 샤프트홈과 연결되는 실린더보어홀; 상기 팽창공간과 상기 구동샤프트에 형성되는 제2 내부유로를 연결하는 제3 샤프트홀; 및 상기 구동샤프트의 제2 내부유로와 연결되고 상기 팽창공간에서 팽창된 냉매가 토출되는 제2 토출포트;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 구동부는 상기 구동샤프트를 구동하는 모터를 포함하고, 상기 제2 하우징의 단부에서 상기 구동부의 외측에 배치되고 상기 모터를 제어하는 인버터부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명인 공조시스템의 실시예는, 압축기가 배치되는 공조시스템에 있어서, 냉방시에는, 상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되, 상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되도록 구성될 수 있다.

본 발명인 공조시스템의 실시예는, 압축기가 배치되는 공조시스템에 있어서, 난방시에는, 상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되, 상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되도록 구성될 수 있다.

본 발명인 공조시스템의 실시예는, 압축기가 배치되는 공조시스템에 있어서, 응축기와 연결된 상기 압축부의 토출구와 상기 팽창부의 토출구에는 제1 분기밸브가 배치되고, 증발기와 연결된 상기 압축부의 토출구와 상기 팽창부의 토출구에는 제2 분기밸브가 배치되며, 응축기와 연결된 상기 압축부의 유입구와 상기 팽창부의 유입구에는 제3 분기밸브가 배치되고, 증발기와 연결된 상기 압축부의 유입구와 상기 팽창부의 유입구에는 제4 분기밸브가 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 냉방시에는, 상기 제1 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 개방하고, 상기 팽창부의 토출구를 폐쇄하며, 상기 제2 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 토출구를 개방하며, 상기 제3 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 개방하고, 상기 팽창부의 유입구를 폐쇄하며, 상기 제4 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 유입구를 개방하는 경우에는, 상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되, 상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 난방시에는, 상기 제1 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 토출구를 개방하며, 상기 제2 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 개방하고, 상기 팽창부의 토출구를 폐쇄하며, 상기 제3 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 유입구를 개방하며, 상기 제4 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 개방하고, 상기 팽창부의 유입구를 폐쇄하는 경우에는, 상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되, 상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 압축부와 팽창부를 연동하여, 냉매 팽창시의 팽창력을 압축력으로 재생함으로써 동력효율을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 공조시스템의 순환구조를 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 전동압축기의 일 형태에 대한 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명인 압축기에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 개시된 본 발명인 압축기가 배치된 냉방용 공조시스템을 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 개시된 본 발명인 압축기가 배치된 난방용 공조시스템을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명인 압축기에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 개시된 본 발명인 압축기가 배치된 냉방용 공조시스템을 나타낸 도면.
도 8은 도 6에 개시된 본 발명인 압축기가 배치된 난방용 공조시스템을 나타낸 도면.
도 9는 도 6에 개시된 본 발명인 압축기 및 복수개의 분기밸브가 배치된 공조시스템을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

우선 도 2를 참고하여, 전동 압축기 또는 스크롤 압축기에 대한 기본구조를 살펴보도록 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기는 전동압축기 또는 스크롤 압축기 구조를 기본으로 하여 팽창부가 추가로 장착되는 것이므로, 도 2에 개시된 전동압축기 또는 스크롤 압축기의 기본구조를 먼저 이해할 필요가 있다.

도 2에 개시된 전동압축기 또는 스크롤 압축기의 기본 구조를 이해한다면, 도 3에 개시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축부와 팽창부가 구동샤프트로 연결된 일체형 압축기의 작동방식을 이해할 수 있다.

도 2를 참조하면, 기본적인 전동 압축기 또는 스크롤 압축기는, 케이싱(10), 상기 케이싱(10)의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터(20), 상기 모터(20)에 의해 회전되는 구동샤프트(30), 상기 구동샤프트(30)에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 압축기구(40)를 포함할 수 있다.

상기 케이싱(10)은, 상기 모터(20)를 수용하는 제1 하우징(11), 상기 모터(20)를 제어하는 인버터(50)를 수용하는 제2 하우징(12) 및 상기 압축기구(40)를 수용하는 제3 하우징(13)을 포함할 수 있다.

상기 제1 하우징(11)은, 환형벽(11a), 상기 환형벽(11a)의 일단부를 복개하는 제1 격벽(11b) 및 상기 환형벽(11a)의 타단부를 복개하는 제2 격벽(11c)을 포함하고, 상기 환형벽(11a), 상기 제1 격벽(11b) 및 상기 제2 격벽(11c)이 상기 모터(20)가 수용되는 모터 수용공간을 형성할 수 있다.

상기 제2 하우징(12)은 상기 제1 격벽(11b) 측에 결합되어 상기 인버터(50)가 수용되는 인버터 수용공간을 형성할 수 있다.

상기 제3 하우징(13)은 상기 제2 격벽(11c) 측에 결합되어 상기 압축기구(40)가 수용되는 압축공간을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제2 격벽(11c)은 상기 모터 수용공간과 상기 압축공간을 구획하고, 상기 압축기구(40)를 지지하는 메인 프레임 역할을 수행하며, 그 제2 격벽(11c)의 중심 측에는 상기 모터(20)와 상기 압축기구(40)를 연동시키는 상기 구동샤프트(30)가 관통하는 축수공(14a)이 형성될 수 있다.

한편, 상기 압축기구(40)의 고정 스크롤(41)이 상기 제2 격벽(11c)에 체결되고, 상기 제3 하우징(13)이 그 고정 스크롤(41)에 체결될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제3 하우징(13)이 상기 압축기구(40)를 수용하며 상기 제2 격벽(11c)에 체결될 수도 있다.

상기 모터(20)는 상기 제1 하우징(11)에 고정되는 고정자(92) 및 상기 고정자(92)의 내부에서 상기 고정자(92)와의 상호 작용으로 회전되는 회전자(91)를 포함할 수 있다.

상기 구동샤프트(30)는 상기 회전자(91)의 중심부를 관통하여, 그 구동샤프트(30)의 일단부가 상기 회전자(91)를 기준으로 상기 제1 격벽(11b) 측으로 돌출되고, 그 구동샤프트(30)의 타단부가 상기 회전자(91)를 기준으로 상기 제2 격벽(11c) 측으로 돌출될 수 있다.

상기 구동샤프트(30)의 일단부(30a)는 상기 제1 격벽(11b)의 중심 측에 구비되는 제1 베어링(71)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

여기서, 상기 제1 격벽(11b)의 중심 측에는 상기 제1 베어링(71) 및 상기 구동샤프트(30)의 일단부가 삽입되는 제1 지지홈(11d)이 형성되고, 상기 제1 베어링(71)은 상기 제1 지지홈(11d)과 상기 구동샤프트(30)의 일단부 사이에 개재될 수 있다.

상기 구동샤프트(30)의 타단부(30b)는 상기 제2 격벽(11c)의 축수공(14a)을 관통하여 상기 압축기구(40)에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 구동샤프트(30)의 타단부(30b)는 연결핀(90)에 의해 편심 부시(74)가 연결된다. 상기 편심 부시(74)는 상기 압축기구(40)에 구비되는 제3 베어링(73)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고 제3 베어링(73)과 연계되어 선회 스크롤(42)에 회전력을 전달하게 된다.

여기서, 상기 제2 격벽(11c)의 축수공(14a)에는 상기 제2 베어링(72)이 배치되는 제2 지지홈(14b)이 형성되고, 상기 제2 베어링(72)은 상기 제2 지지홈(14b)과 상기 구동샤프트(30) 사이에 개재될 수 있다.

그리고, 상기 압축기구(40)의 선회 스크롤(42)에는 상기 제3 베어링(73)과 상기 편심 부시(74)가 삽입되는 보스부(42a)가 형성되고, 상기 제3 베어링(73)은 상기 보스부(42a)와 상기 편심 부시(74) 사이에 개재될 수 있다.

상기 압축기구(40)는, 상기 제2 격벽(11c)을 기준으로 상기 모터(20)의 반대측에서 상기 제2 격벽(11c)에 고정 결합되는 고정 스크롤(41) 및 상기 제2 격벽(11c)과 상기 고정 스크롤(41) 사이에 구비되고 상기 고정 스크롤(41)에 치합되어 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하며 상기 구동샤프트(30)에 의해 선회 운동되는 선회 스크롤(42)을 포함할 수 있다.

상기 고정 스크롤(41)은 원판형의 고정 경판부(41a) 및 상기 고정 경판부(41a)의 압축면(41b)으로부터 돌출되어 상기 선회 스크롤(42)에 치합되는 고정 랩(41c)을 포함할 수 있다.

상기 고정 경판부(41a)의 중심 측에는 그 고정 경판부(41a)를 관통하여 상기 압축실에서 압축된 냉매를 토출하는 토출포트(41d)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 토출포트(41d)는 상기 고정 스크롤(41)과 상기 제3 하우징(13) 사이에 형성되는 토출공간과 연통될 수 있다.

이러한 구성에 따른 스크롤 압축기는, 상기 모터(20)에 전원이 인가되면 상기 구동샤프트(30)가 상기 회전자(22)와 함께 회전을 하면서 상기 선회 스크롤(42)에 회전력을 전달할 수 있다. 그러면, 상기 선회 스크롤(42)은 상기 구동샤프트(30)에 의해 선회 운동을 하게 되어, 상기 압축실은 중심 측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소될 수 있다. 그러면, 냉매는 상기 제1 하우징(11)의 환형벽(11a)에 형성되는 냉매 유입구(미도시)를 통해 상기 모터 수용공간으로 유입될 수 있다. 그리면, 상기 모터 수용공간의 냉매는 상기 제1 하우징(11)의 제2 격벽(11c)에 형성되는 냉매 통과공(미도시)을 통해 상기 압축실로 흡입될 수 있다. 그리면, 상기 압축실로 흡입된 냉매는 상기 압축실의 이동경로를 따라 중심측으로 이동되면서 압축되어 상기 토출포트(41d)를 통해 상기 토출공간으로 토출될 수 있다. 상기 토출공간으로 토출된 냉매는 상기 제3 하우징(13)에 형성되는 냉매 토출구를 통해 상기 스크롤 압축기의 외부로 배출되는 일련의 과정이 반복된다.

이 과정에서, 상기 구동샤프트(30)는 상기 제1 베어링(71) 및 상기 제2 베어링(72)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 선회 스크롤(42)은 상기 제3 베어링(73)에 의해 상기 구동샤프트(30)에 대해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 제3 베어링(73)은 그 제3 베어링(73)과 선회 스크롤(42)의 조립체(이하, 선회 운동체)의 무게 및 크기를 감소시키기 위해 상기 제1 베어링(71) 및 상기 제2 베어링(72)과 상이한 베어링(73)으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 케이싱(10)에 고정되는 상기 제1 베어링(71)과 상기 제2 베어링(72)은 마찰 손실 최소화를 위해 각각 볼 베어링으로 형성될 수 있다.

반면, 상기 선회 스크롤(42)과 함께 선회 운동됨에 따라 상기 선회 운동체의 무게 및 크기와 비례관계에 있는 상기 제3 베어링(73)은 볼 베어링보다 무게 및 크기가 작고 원가도 저렴한 니들 롤러 베어링(needle roller bearing) 또는 슬라이드 부시(slide bush) 베어링으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제3 베어링(73)은 상기 보스부(42a)에 사전에 결정된 압입력으로 압입 체결될 수 있다.

[제1 실시예]

도 3은 본 발명인 압축기(100)에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3를 참고하면, 본 발명인 압축기(100)에 대한 제1 실시예는 압축기하우징(110), 압축부(160), 팽창부(200), 구동부(130) 및 인버터부(120)를 포함할 수 있다.

상기 압축기하우징(110)은 압축기(100)의 전반적인 외형을 형성할 수 있으며, 하우징 형상의 여러개의 부품들이 볼트 체결 또는 용접 접합되는 방식으로 제작될 수 있다.

상기 압축부(160)는 상기 압축기하우징(110)의 일측에 배치되고, 냉매를 압축하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 팽창부(200)는 상기 압축기하우징(110)의 타측에 배치되고, 냉매를 팽창하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 구동부(130)는 상기 압축기하우징(110)의 중앙측에 배치되고, 상기 압축부(160)와 상기 팽창부(200)를 연결하여 동력을 전달하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 인버터부(120)는 상기 압축기하우징(110)의 중앙측에서 상기 구동부(130)와 상기 팽창부(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 인터버부는 상기 고정자(131)로 전력을 전환하여 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 구동샤프트(135)가 상기 인버터부(120)의 기능에는 영향이 없는 구조로 설계되어 관통하며 배치될 수 있다. 이는 상기 팽창부(200)와 상기 압축부(160)를 연동하게 위함이다.

우선 상기 구동부(130)는 고정자(131), 구동샤프트(135) 및 회전자(133)를 포함할 수 있다. 상기 인터버부(120)는 상기 고정자(131) 및 상기 회전자(133)를 구성하는 모터를 제어할 수 있다.

상기 고정자(131)는 상기 압축기하우징(110)의 중앙측 내부 둘레를 따라 원주방향으로 배치될 수 있다. 도면으로 도시되어 있지 않으나, 상기 고정자(131)는 복수개의 권선코일이 감긴 고정자코어에 의해 상기 압축기하우징(110)의 내측면에 고정될 수 있으며, 인버터부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 회전자(133)는 상기 구동샤프트(135)의 외측 둘레를 따라 원주방향으로 배치될 수 있다. 도면으로 도시되어 있지 않으나, 상기 회전자(133)는 복수개의 영구자석이 삽입된 회전자코어에 의해 상기 구동샤프트(135)의 외주면에 고정될 수 있다.

상기 구동샤프트(135)는 상기 고정자(131)의 중앙에 배치되고, 상기 압축부(160)와 상기 팽창부(200)를 연결할 수 있다.

여기서 상기 압축부(160)는 제1 연결핀(161), 제1 부시(162), 제1 선회스크롤(163), 제1 고정스크롤(164), 제1 유입포트(165) 및 제1 토출포트(166)를 포함할 수 있다.

상기 제1 부시(162)는 상기 구동샤프트(135)의 일측단에 제1 연결핀(161)으로 연결되며 일체로 회전되게 구성될 수 있다.

상기 제1 선회스크롤(163)은 상기 압축기하우징(110)의 일측 내부에 배치되고, 상기 제1 부시(162)에 연결될 수 있다. 이때 상기 구동샤프트(135)가 회전하게 되면 상기 제1 부시(162)의 회전에 따라 상기 제1 선회스크롤(163)이 회전하면서 압축작용을 하게 된다.

상기 제1 고정스크롤(164)은 상기 압축기하우징(110)의 일측 내부에 배치되고, 상기 제1 선회스크롤(163)과 맞물려 배치될 수 있다.

여기서 상기 제1 유입포트(165)는 상기 압축기하우징(110)에 배치되고 상기 제1 고정스크롤(164)의 측부에 연결되며, 상기 제1 선회스크롤(163)과 제1 고정스크롤(164)이 형성하는 압축공간으로 냉매를 유입시키도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 제1 토출포트(166)는 상기 압축기하우징(110)에 배치되고 상기 제1 선회스크롤(163)의 중앙부에 연결되며, 압축된 냉매가 토출되도록 구성될 수 있다.

상기 제1 선회스크롤(163)의 회전과 상기 제1 고정스크롤(164)간의 상대운동으로 제1 유입포트(165)에서 유입된 냉매는 압축되고 제1 토출포트(166)를 통해 외부로 토출되게 된다.

다음 상기 팽창부(200)는 제2 연결핀(211), 제2 부시(212), 제2 선회스크롤(231), 제2 고정스크롤(233), 제2 유입포트(241) 및 제2 토출포트(243)를 포함할 수 있다.

상기 제2 부시(212)는 상기 구동샤프트(135)의 타측단에 제2 연결핀(211)으로 연결되며 일체로 회전되게 구성될 수 있다.

상기 제2 선회스크롤(231)은 상기 압축기하우징(110)의 타측 내부에 배치되고, 상기 제2 부시(212)에 연결될 수 있다.

상기 제2 고정스크롤(233)은 상기 압축기하우징(110)의 타측 내부에 배치되고, 상기 제2 선회스크롤(231)과 맞물려 배치될 수 있다.

여기서 상기 제2 유입포트(241)는 상기 압축기하우징(110)에 배치되고 상기 제2 선회스크롤(231)의 중앙부에 연결되며, 상기 제2 선회스크롤(231)과 상기 제2 고정스크롤(233)이 형성하는 팽창공간으로 냉매를 유입시키도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 제2 토출포트(243)는 상기 압축기하우징(110)에 배치되고 상기 제2 고정스크롤(233)의 측부에 연결되며, 팽창된 냉매가 토출되도록 구성될 수 있다.

상기 제2 유입포트(241)로부터 유입된 냉매는 상기 제2 선회스크롤(231)과 상기 제2 고정스크롤(233)이 형성하는 팽창공간에서 팽창을 하게 되고, 냉매의 팽상시 발생되는 팽창력이 상기 제2 고정스크롤(233)에 대한 상대운동으로 상기 제2 선회스크롤(231)을 회전시키게 된다.

상기 제2 선회스크롤(231)이 회전함에 따라 상기 제2 부시(212)로 연결된 상기 구동샤프트(135)가 회전하게 되고, 이러한 구동력은 상기 압축부(160)로 전달되게 된다.

그리고 구동력은 상기 제1 선회스크롤(163)을 회전시키는데 사용되므로, 상기 구동부(130)에서 상기 구동샤프트(135)를 구동할 때 소요되는 전력을 절약할 수 있다.

즉 하나의 압축기(100)에 팽창부(200)와 압축부(160)를 구동샤프트(135)로 연결하여 배치함으로써, 팽창시의 팽창력을 압축시의 압축력으로 전환할 수 있어 구동부(130)의 전력 사용량을 감소시킬 수 있으므로 전반적으로 압축기(100)의 동력효율은 개선되게 된다.

도 4는 도 3에 개시된 본 발명인 압축기(100)가 배치된 냉방용 공조시스템을 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공조시스템은 기본적으로 증발기(400), 응축기(300) 및 압축부(160)와 팽창부(200)가 일체로 배치된 압축기(100)를 포함할 수 있다.

도 4는 공조시스템에서 냉방시의 냉매 순환 경로를 나타내고 있다.

우선 상기 압축부(160)에서 압축되고 토출되는 냉매는 상기 응축기(300)로 유입된다. 그리고 상기 응축기(300)로 유입된 냉매는 상기 응축기(300)에서 응축되고 상기 팽창부(200)로 토출된다. 이후 상기 팽창부(200)로 유입된 냉매는 상기 팽창부(200)에서 팽창되는 토출되어 상기 증발기(400)로 유입되게 된다. 그리고 상기 증발기(400)로 유입된 냉매는 상기 증발기(400)에서 증발되고 다시 상기 압축부(160)로 토출되며 냉매는 순환하게 된다.

여기서 상기 응축기(300)에서 상기 팽창부(200)로 냉매가 유입될 때, 상기 팽창부(200)에서 냉매가 팽창하게 되고, 팽창될 때에 팽창력이 발생하여 상기 제2 선회스크롤(231)을 회전시키는 회전력으로 전환되게 된다. 상기 회전력은 상기 구동샤프트(135)를 통해 상기 압축부(160)로 전달되어 냉매의 압축력으로 재생되게 된다.

이에 따라 냉방시에도 상기 구동부(130)의 전력 사용을 절약할 수 있게 된다. 이는 전반적인 공조시스템에서 동력효율을 개선하는 효과를 기대할 수 있다.

도 5는 도 3에 개시된 본 발명인 압축기(100)가 배치된 난방용 공조시스템을 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공조시스템은 기본적으로 증발기(400), 응축기(300) 및 압축부(160)와 팽창부(200)가 일체로 배치된 압축기(100)를 포함할 수 있다.

도 5는 공조시스템에서 난방시의 냉매 순환 경로를 나타내고 있다.

우선 상기 압축부(160)에서 압축되고 토출되는 냉매는 상기 증발기(400)로 유입된다. 그리고 상기 증발기(400)로 유입된 냉매는 상기 증발기(400)에서 증발되고 상기 팽창부(200)로 토출된다. 이후 상기 팽창부(200)로 유입된 냉매는 상기 팽창부(200)에서 팽창되는 토출되어 상기 응축기(300)로 유입되게 된다. 그리고 상기 응축기(300)로 유입된 냉매는 상기 응축기(300)에서 응축되고 다시 상기 압축부(160)로 토출되며 냉매는 순환하게 된다.

여기서 상기 증발기(400)에서 상기 팽창부(200)로 냉매가 유입될 때, 상기 팽창부(200)에서 냉매가 팽창하게 되고, 팽창될 때에 팽창력이 발생하여 상기 제2 선회스크롤(231)을 회전시키는 회전력으로 전환되게 된다. 상기 회전력은 상기 구동샤프트(135)를 통해 상기 압축부(160)로 전달되어 냉매의 압축력으로 재생되게 된다.

이에 따라 난방시에도 상기 구동부(130)의 전력 사용을 절약할 수 있게 된다. 이는 전반적인 공조시스템에서 동력효율을 개선하는 효과를 기대할 수 있다.

[제2 실시예]

도 6은 본 발명인 압축기(500)에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

도 6을 참고하면, 본 발명인 압축기(500)에 대한 제2 실시예는 압축기하우징(520), 크랭크부(560), 구동부(530), 구동샤프트(540), 압축부(570), 팽창부(600) 및 인버터부(510)를 포함할 수 있다.

상기 압축기하우징(520)은 압축기(500)의 전반적인 외형을 형성할 수 있으며, 하우징 형상의 여러개의 부품들이 볼트 체결 또는 용접 접합되는 방식으로 제작될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 제1 하우징(521)과 제2 하우징(523) 및 상기 제1 하우징(521)과 상기 제2 하우징(523)을 구획하는 밸브플레이트(525)를 포함할 수 있다. 하나의 체결구(518)에 의해 상기 제1,2 하우징(521,523) 및 밸브플레이트(525)는 결합될 수 있다.

상기 크랭크부(560)는 상기 제1 하우징(521)의 내부에 배치될 수 있으며, 상기 구동부(530)는 상기 제2 하우징(523)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 구동샤프트(540)는 상기 크랭크부(560)와 상기 구동부(530)를 연동할 수 있다. 상기 구동샤프트(540)는 제1,2,3 베어링(541,543,545)에 의해 지지되면 원활한 회전이 가능할 수 있다.

상기 팽창부(600)는 상기 제1 하우징(521)의 단부와 상기 크랭크부(560) 사이에 배치될 수 있으며, 상기 압축부(570)는 상기 크랭크부(560)와 상기 구동부(530) 사이에 배치될 수 있다.

상기 인버터부(510)는 상기 제2 하우징(523)의 단부에서 상기 구동부(530)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 인버터부(510)는 상기 고정자(531)로 전력을 전환하여 공급하는 기능을 수행할 수 있다.

여기서 상기 구동부(530)는 고정자(531) 및 회전자(533)를 포함할 수 있다. 상기 고정자(531)는 상기 제2 하우징(523)의 내부 둘레에 복수개의 권선코일이 감긴 고정자브라켓(535)으로 고정되어 원주방향으로 배치될 수 있다. 그리고 상기 회전자(533)는 복수개의 영구자석이 삽입된 회전자(533)코어 형태로 상기 구동샤프트(540)의 외주면에 배치될 수 있다. 상기 인터버부(510)는 상기 고정자(531) 및 상기 회전자(533)를 구성하는 모터를 제어할 수 있다.

다음 상기 크랭크부(560)는 실린더보어(567), 피스톤(565), 사판(561) 및 슈(563)를 포함할 수 있다. 상기 실린더보어(567)는 상기 제1 하우징(521)의 내부에 배치되고 하나 이상의 중공부가 형성될 수 있다. 그리고 상기 피스톤(565)은 상기 실린더보어(567)의 중공부에 왕복운동 가능하게 배치될 수 있다.

상기 사판(561)은 원판 형상이며, 상기 구동샤프트(540)에 연결되어 일체로 회전될 수 있다. 그리고 상기 슈(563)는 상기 사판(561)과 상기 피스톤(565)을 연결하도록 제공될 수 있다.

여기서 상기 제1 하우징(521)의 내부 단부와 상기 피스톤(565) 및 상기 실린더보어(567)의 중공부 사이에는 팽창공간(Y)이 형성될 수 있다.

그리고 상기 밸브플레이트(525)와 상기 피스톤(565) 및 상기 실린더보어(567)의 중공부 사이에는 압축공간(D)을 형성될 수 있다.

즉 실린더보어(567)의 중공부 내부에서 피스톤(565)이 왕복운동을 하면서 교대로 팽창작용과 압축작용을 하게 된다.

이러한 피스톤(565)의 왕복운동으로 팽창작용과 압축작용을 할 수 있도록, 이하 압축부(570) 및 팽창부(600)의 구조를 살펴보도록 한다.

우선, 상기 압축부(570)는 상기 압축공간(D) 및 상기 제2 하우징(523) 및 상기 구동샤프트(540)상에 형성되고, 상기 압축공간(D)으로 냉매를 순환시키는 냉매 압축경로(570a)를 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 냉매 압축경로(570a)는 제1 흡입포트(571), 제1 샤프트홀(572), 제2 샤프트홀(573), 제1 토출포트(574) 및 개폐리드(575)를 포함할 수 있다.

상기 제1 흡입포트(571)는 상기 제2 하우징(523)상에서 상기 구동부(530)의 내부공간(536)에 연결되며 형성되고 냉매가 유입되는 포트일 수 있다.

상기 제1 샤프트홀(572)은 상기 구동샤프트(540)에 형성된 제1 내부유로(576)와 상기 구동부(530)의 내부공간(536)을 연결할 수 있다.

상기 제2 샤프트홀(573)은 상기 구동샤프트(540)의 제1 내부유로(576)와 상기 압축공간(D)을 연결할 수 있다.

상기 개폐리드(575)는 상기 압축공간(D)과 상기 제1 토출포트(574)가 연결되도록, 상기 밸브플레이트(525)에 형성될 수 있다. 도면상으로는 개방된 형태이나, 일정압력에 의해 개폐되는 사판식 압축기의 리드 형태일 수 있다.

즉 압축공간(D)에서 압축시에 일정압력까지는 냉매의 압축이 진행되도록 열리지 않다가 일정압력이 넘어서면 개폐리드(575)가 개방되면서 냉매를 배출할 수 있다. 물론 도면으로 도시하지는 않았으나, 이 경우 맥동완화를 위해 체크밸브가 배치될 수 있다.

상기 제1 토출포트(574)는 상기 제2 하우징(523)에 형성되고 상기 압축공간(D)에서 압축된 냉매가 토출되는 포트일 수 있다.

상기 제1 흡입포트(571)에서 유입되는 냉매는 상기 구동부(530)의 내부공간(536)으로 흐르고, 이후에 상기 제1 샤프트홀(572)을 통해 상기 구동샤프트(540)의 제1 내부유로(576)로 흐르게 된다. 그리고 상기 제1 내부유로(576)에서 상기 제2 샤프트홀(573)을 통해 상기 압축공간(D)으로 유입된다.

여기서 상기 피스톤(565)의 왕복운동에 의해 압축공간(D)에서 냉매는 압축되고 개폐리드(575)를 통해 배출된다. 개폐리드(575)를 통해 배출된 압축냉매는 상기 제1 토출포트(574)를 통해 외부로 토출되게 된다.

다음, 상기 팽창부(600)는 상기 팽창공간(Y) 및 상기 제1 하우징(521) 및 상기 구동샤프트(540)상에 형성되고, 상기 팽창공간(Y)으로 냉매를 순환시키는 냉매 팽창경로(600a)를 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 냉매 팽창경로(600a)는 제2 흡입포트(621), 샤프트홈(622), 실린더보어홀(623), 제3 샤프트홀(625) 및 제2 토출포트(627)를 포함할 수 있다.

상기 제2 흡입포트(621)는 상기 제1 하우징(521)에 형성되고 냉매가 유입되는 포트일 수 있다.

상기 샤프트홈(622)은 상기 제2 흡입포트(621)와 상기 팽창공간(Y)을 연결하기 위해 상기 구동샤프트(540)의 외주면에 형성될 수 있다.

상기 실린더보어홀(623)은 상기 실린더보어(567)의 외주면에 형성되고, 상기 샤프트홈(622)과 연결될 수 있다.

상기 제3 샤프트홀(625)은 상기 팽창공간(Y)과 상기 구동샤프트(540)에 형성되는 제2 내부유로(626)를 연결할 수 있다.

상기 제2 토출포트(627)는 상기 구동샤프트(540)의 제2 내부유로(626)와 연결되고 상기 팽창공간(Y)에서 팽창된 냉매가 토출되는 포트일 수 있다.

상기 제2 흡입포트(621)에서 유입된 냉매는 상기 구동샤프트(540)의 외주면에 형성된 상기 샤프트홈(622)을 따라 흐르게 된다. 이후에 상기 샤프트홈(622)과 연결된 상기 실린더보어홀(623)을 통해 상기 팽창공간(Y)으로 유입된다.

그리고 상기 팽창공간(Y)에서 냉매는 팽창되고, 냉매의 팽창시 팽창력에 의해 피스톤(565)은 상기 압축공간(D) 방향으로 이동하는 보조적인 동력을 얻게 된다.

상기 팽창공간(Y)에서 팽창된 냉매는 상기 제3 샤프트홀(625)을 통해 상기 구동샤프트(540)의 제2 내부유로(626)로 유입된다. 이후에 상기 제2 토출포트(627)를 통해 외부로 배출되게 된다.

즉 기본적으로 구동부(530)의 작동에 의해 구동샤프트(540)가 회전하면서 사판(561)을 회전시켜 피스톤(565)을 왕복운동시키면서 압축작용을 하고, 이때 상기 팽창공간(Y)에서 팽창되는 냉매에 의해 피스톤(565)이 이동하면서 압축작용에 들어가는 동력을 절약해 주는 것이다.

결과적으로 하나의 압축기(500)에 팽창부(600)와 압축부(570)를 구동샤프트(540)로 연결하여 배치함으로써, 팽창시의 팽창력을 압축시의 압축력으로 전환할 수 있어 구동부(530)의 전력 사용량을 감소시킬 수 있으므로 전반적으로 압축기(500)의 동력효율은 개선되게 된다.

도 7은 도 6에 개시된 본 발명인 압축기(500)가 배치된 냉방용 공조시스템(1000)을 나타낸 도면이다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공조시스템(1000)은 기본적으로 증발기(800), 응축기(700) 및 압축부(570)와 팽창부(600)가 일체로 배치된 압축기(500)를 포함할 수 있다.

도 7은 공조시스템(1000)에서 냉방시의 냉매 순환 경로를 나타내고 있다.

우선 상기 압축부(570)에서 압축되고 토출되는 냉매는 상기 응축기(700)로 유입된다. 그리고 상기 응축기(700)로 유입된 냉매는 상기 응축기(700)에서 응축되고 상기 팽창부(600)로 토출된다. 이후 상기 팽창부(600)로 유입된 냉매는 상기 팽창부(600)에서 팽창되는 토출되어 상기 증발기(800)로 유입되게 된다. 그리고 상기 증발기(800)로 유입된 냉매는 상기 증발기(800)에서 증발되고 다시 상기 압축부(570)로 토출되며 냉매는 순환하게 된다.

여기서 상기 응축기(700)에서 상기 팽창부(600)로 냉매가 유입될 때, 상기 팽창부(600)에서 냉매가 팽창하게 되고, 팽창될 때에 팽창력이 발생하여 상기 제2 선회스크롤을 회전시키는 회전력으로 전환되게 된다. 상기 회전력은 상기 구동샤프트(540)를 통해 상기 압축부(570)로 전달되어 냉매의 압축력으로 재생되게 된다.

이에 따라 냉방시에도 상기 구동부(530)의 전력 사용을 절약할 수 있게 된다. 이는 전반적인 공조시스템(1000)에서 동력효율을 개선하는 효과를 기대할 수 있다.

도 8은 도 6에 개시된 본 발명인 압축기(500)가 배치된 난방용 공조시스템(1000)을 나타낸 도면이다.

도 8를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공조시스템(1000)은 기본적으로 증발기(800), 응축기(700) 및 압축부(570)와 팽창부(600)가 일체로 배치된 압축기(500)를 포함할 수 있다.

도 8은 공조시스템(1000)에서 난방시의 냉매 순환 경로를 나타내고 있다.

우선 상기 압축부(570)에서 압축되고 토출되는 냉매는 상기 증발기(800)로 유입된다. 그리고 상기 증발기(800)로 유입된 냉매는 상기 증발기(800)에서 증발되고 상기 팽창부(600)로 토출된다. 이후 상기 팽창부(600)로 유입된 냉매는 상기 팽창부(600)에서 팽창되는 토출되어 상기 응축기(700)로 유입되게 된다. 그리고 상기 응축기(700)로 유입된 냉매는 상기 응축기(700)에서 응축되고 다시 상기 압축부(570)로 토출되며 냉매는 순환하게 된다.

여기서 상기 증발기(800)에서 상기 팽창부(600)로 냉매가 유입될 때, 상기 팽창부(600)에서 냉매가 팽창하게 되고, 팽창될 때에 팽창력이 발생하여 상기 제2 선회스크롤을 회전시키는 회전력으로 전환되게 된다. 상기 회전력은 상기 구동샤프트(540)를 통해 상기 압축부(570)로 전달되어 냉매의 압축력으로 재생되게 된다.

이에 따라 난방시에도 상기 구동부(530)의 전력 사용을 절약할 수 있게 된다. 이는 전반적인 공조시스템(1000)에서 동력효율을 개선하는 효과를 기대할 수 있다.

도 9는 도 6에 개시된 본 발명인 압축기(500) 및 복수개의 분기밸브가 배치된 공조시스템(1000)을 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공조시스템(1000)에서는 기본적으로 증발기(800), 응축기(700) 및 압축부(570)와 팽창부(600)가 일체로 배치된 압축기(500)를 포함하고, 추가적으로 제1 분기밸브(910), 제2 분기밸브(920), 제3 분기밸브(930) 및 제4 분기밸브(940)를 포함할 수 있다.

상기 제1 분기밸브(910)는 응축기(700)와 연결된 상기 압축부(570)의 토출구와 상기 팽창부(600)의 토출구에 배치될 수 있다. 그리고 상기 제2 분기밸브(920)는 증발기(800)와 연결된 상기 압축부(570)의 토출구와 상기 팽창부(600)의 토출구에 배치될 수 있다.

상기 제3 분기밸브(930)는 응축기(700)와 연결된 상기 압축부(570)의 유입구와 상기 팽창부(600)의 유입구에 배치될 수 있다. 그리고 상기 제4 분기밸브(940)는 증발기(800)와 연결된 상기 압축부(570)의 유입구와 상기 팽창부(600)의 유입구에 배치될 수 있다.

상기 공조시스템(1000)이 냉방시에는, 상기 제1 분기밸브(910)가 상기 압축부(570)의 토출구를 개방하고, 상기 팽창부(600)의 토출구를 폐쇄한다. 그리고 상기 제2 분기밸브(920)가 상기 압축부(570)의 토출구를 폐쇄하고, 상기 팽창부(600)의 토출구를 개방한다.

또한 상기 제3 분기밸브(930)가 상기 압축부(570)의 유입구를 개방하고, 상기 팽창부(600)의 유입구를 폐쇄한다. 상기 제4 분기밸브(940)가 상기 압축부(570)의 유입구를 폐쇄하고, 상기 팽창부(600)의 유입구를 개방하게 된다.

이에 따라 상기 압축부(570)에서 압축되고 토출되는 냉매는 응축기(700)로 유입되고, 상기 응축기(700)에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부(600)로 유입되며, 상기 팽창부(600)에서 팽창되는 토출되는 냉매는 증발기(800)로 유입되고, 상기 증발기(800)에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 압축부(570)로 유입되는 순환과정을 거치며 차량의 내부를 냉방하게 된다.

이때 상기 팽창부(600)에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부(530)를 통해 상기 압축부(570)로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되며 전반적으로 압축기(500)의 동력효율을 개선하게 된다.

상기 공조시스템(1000)이 난방시에는, 상기 제1 분기밸브(910)가 상기 압축부(570)의 토출구를 폐쇄하고, 상기 팽창부(600)의 토출구를 개방한다. 그리고 상기 제2 분기밸브(920)가 상기 압축부(570)의 토출구를 개방하고, 상기 팽창부(600)의 토출구를 폐쇄한다.

또한 상기 제3 분기밸브(930)가 상기 압축부(570)의 유입구를 폐쇄하고, 상기 팽창부(600)의 유입구를 개방한다. 상기 제4 분기밸브(940)가 상기 압축부(570)의 유입구를 개방하고, 상기 팽창부(600)의 유입구를 폐쇄하게 된다.

이에 따라 상기 압축부(570)에서 압축되고 토출되는 냉매는 증발기(800)로 유입되고, 상기 증발기(800)에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부(600)로 유입되며, 상기 팽창부(600)에서 팽창되는 토출되는 냉매는 응축기(700)로 유입되고, 상기 응축기(700)에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 압축부(570)로 유입되는 순환과정을 거치며 차량의 내부를 난방하게 된다.

이상의 사항은 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

[제1 실시예]
100:압축기 110:압축기하우징
120:인버터부 130:구동부
131:고정자 133:회전자
135:구동샤프트 140:센터헤드
160:압축부 161:제1 연결핀
162:제1 부시 163:제1 선회스크롤
164;제1 고정스크롤 165:제1 유입포트
166:제1 토출포트
200:팽창부 211:제2 연결핀
212:제2 부시 231:제2 선회스크롤
233:제2 고정스크롤 241:제2 유입포트
243:제2 토출포트
300:응축기 400:증발기
1000:공조시스템
[제2 실시예]
500:압축기 510:인버터부
518:체결구 520:압축기하우징
521:제1 하우징 523:제2 하우징
525:밸브플레이트
530:구동부 531:고정자
533:회전자 535:고정자브라켓
536:내부공간 540:구동샤프트
541:제1 베어링 543:제2 베어링
545:제3 베어링
560:크랭크부 561:사판
563;슈 565:피스톤
567:실린더보어
570:압축부 D:압축공간
570a:냉매 압축경로 571:제1 흡입포트
572:제1 샤프트홀 573:제2 샤프트홀
574:제1 토출포트 575:개폐리드
576:제1 내부유로
600:팽창부 Y:팽창공간
600a:냉매 팽창경로
621:제2 흡입포트 622:샤프트홈
623;실린더보어홀 625;제3 샤프트홀
626:제2 내부유로 627:제2 토출포트
700:응축기 800:증발기
910:제1 분기밸브 920:제2 분기밸브
930:제3 분기밸브 940:제4 분기밸브
1000:공조시스템

Claims

압축기하우징;
상기 압축기하우징의 일측에 배치되고, 냉매를 압축하는 압축부;
상기 압축기하우징의 타측에 배치되고, 냉매를 팽창하는 팽창부;
상기 압축기하우징의 중앙측에 배치되고, 상기 압축부와 상기 팽창부를 연결하는 구동샤프트를 구비하는 구동부;를 포함하고,
상기 압축부는 상기 압축부에 배치되는 한 쌍의 스크롤간의 상대운동으로 냉매를 압축하고, 상기 팽창부는 상기 팽창부에 배치되는 한 쌍의 스크롤간의 상대운동으로 냉매를 팽창하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 구동샤프트의 일측단에 제1 연결핀으로 연결되며 일체로 회전되는 제1 부시;
상기 압축기하우징의 일측 내부에 배치되고, 상기 제1 부시에 연결되는 제1 선회스크롤;
상기 압축기하우징의 일측 내부에 배치되고, 상기 제1 선회스크롤과 맞물려 배치되는 제1 고정스크롤;
상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제1 고정스크롤의 측부에 연결되며, 상기 선회스크롤과 상기 제1 고정스크롤이 형성하는 압축공간으로 냉매를 유입시키는 제1 유입포트; 및
상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제1 선회스크롤의 중앙부에 연결되며, 압축된 냉매가 토출되는 제1 토출포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 팽창부는,
상기 구동샤프트의 타측단에 제2 연결핀으로 연결되며 일체로 회전되는 제2 부시;
상기 압축기하우징의 타측 내부에 배치되고, 상기 제2 부시에 연결되는 제2 선회스크롤;
상기 압축기하우징의 타측 내부에 배치되고, 상기 제2 선회스크롤과 맞물려 배치되는 제2 고정스크롤;
상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제2 선회스크롤의 중앙부에 연결되며, 상기 제2 선회스크롤과 상기 제2 고정스크롤이 형성하는 팽창공간으로 냉매를 유입시키는 제2 유입포트; 및
상기 압축기하우징에 배치되고 상기 제2 고정스크롤의 측부에 연결되고, 팽창된 냉매가 토출되는 제1 토출포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 상기 구동샤프트를 구동하는 모터를 포함하고,
상기 압축기하우징의 중앙측에서 상기 구동부와 상기 팽창부 사이에 배치되고 상기 모터를 제어하는 인버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1 하우징과 제2 하우징 및 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징을 구획하는 밸브플레이트를 포함하는 압축기하우징;
상기 제1 하우징의 내부에 배치되는 크랭크부;
상기 제2 하우징의 내부에 배치되는 구동부;
상기 크랭크부와 상기 구동부를 연동하는 구동샤프트;
상기 제1 하우징의 단부와 상기 크랭크부 사이에 배치되는 팽창부; 및
상기 크랭크부와 상기 구동부 사이에 배치되는 압축부;를 포함하고,
상기 크랭크부에 배치되는 피스톤의 왕복운동에 따라 상기 팽창부에서의 냉매의 팽창작용과 상기 압축부에서의 냉매의 압축작용이 교대로 발생하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제5항에 있어서,
상기 크랭크부는,
상기 제1 하우징의 내부에 배치되고 중공부가 형성된 실린더보어;
상기 실린더보어의 중공부에서 왕복운동 가능하게 배치되는 피스톤;
상기 구동샤프트에 연결되는 원판 형상의 사판; 및
상기 사판과 상기 피스톤을 연결하는 슈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제6항에 있어서,
상기 팽창부는 상기 제1 하우징의 내부 단부와 상기 피스톤 및 상기 실린더보어의 중공부 사이에 형성되는 팽창공간을 포함하고,
상기 압축부는 상기 밸브플레이트와 상기 피스톤 및 상기 실린더보어의 중공부 사이에 형성되는 압축공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제7항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 제2 하우징 및 상기 구동샤프트상에 형성되고, 상기 압축공간으로 냉매를 순환시키는 냉매 압축경로;를 포함하되,
상기 냉매 압축경로는,
상기 제2 하우징상에서 상기 구동부의 내부공간에 연결되며 형성되고 냉매가 유입되는 제1 흡입포트;
상기 구동샤프트에 형성되는 제1 내부유로와 상기 구동부의 내부공간을 연결하는 제1 샤프트홀;
상기 구동샤프트의 제1 내부유로와 상기 압축공간을 연결하는 제2 샤프트홀;
상기 제2 하우징에 형성되고 상기 압축공간에서 압축된 냉매가 토출되는 제1 토출포트; 및
상기 압축공간과 상기 제1 토출포트가 연결되도록, 상기 밸브플레이트에 형성되는 개폐리드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제8항에 있어서,
상기 팽창부는,
상기 제1 하우징 및 상기 구동샤프트상에 형성되고, 상기 팽창공간으로 냉매를 순환시키는 냉매 팽창경로;를 포함하되,
상기 냉매 팽창경로는,
상기 제1 하우징상에 형성되고 냉매가 유입되는 제2 흡입포트;
상기 제2 흡입포트와 상기 팽창공간을 연결하기 위해 상기 구동샤프트의 외주면에 형성되는 샤프트홈;
상기 실린더보어의 외주면에 형성되고, 상기 샤프트홈과 연결되는 실린더보어홀;
상기 팽창공간과 상기 구동샤프트에 형성되는 제2 내부유로를 연결하는 제3 샤프트홀; 및
상기 구동샤프트의 제2 내부유로와 연결되고 상기 팽창공간에서 팽창된 냉매가 토출되는 제2 토출포트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제5항에 있어서,
상기 구동부는 상기 구동샤프트를 구동하는 모터를 포함하고,
상기 제2 하우징의 단부에서 상기 구동부의 외측에 배치되고 상기 모터를 제어하는 인버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항 또는 제5항의 압축기가 배치되는 공조시스템에 있어서,
냉방시에는,
상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되, 상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되고,
난방시에는,
상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되, 상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되는 것을 특징으로 하는 공조시스템.
제1항 또는 제5항의 압축기가 배치되는 공조시스템에 있어서,
응축기와 연결된 상기 압축부의 토출구와 상기 팽창부의 토출구에는 제1 분기밸브가 배치되고,
증발기와 연결된 상기 압축부의 토출구와 상기 팽창부의 토출구에는 제2 분기밸브가 배치되며,
응축기와 연결된 상기 압축부의 유입구와 상기 팽창부의 유입구에는 제3 분기밸브가 배치되고,
증발기와 연결된 상기 압축부의 유입구와 상기 팽창부의 유입구에는 제4 분기밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 공조시스템.
제12항에 있어서,
냉방시에는,
상기 제1 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 개방하고, 상기 팽창부의 토출구를 폐쇄하며, 상기 제2 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 토출구를 개방하며, 상기 제3 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 개방하고, 상기 팽창부의 유입구를 폐쇄하며, 상기 제4 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 유입구를 개방하는 경우에는,
상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되,
상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되는 것을 특징으로 하는 공조시스템.
제12항에 있어서,
난방시에는,
상기 제1 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 토출구를 개방하며, 상기 제2 분기밸브가 상기 압축부의 토출구를 개방하고, 상기 팽창부의 토출구를 폐쇄하며, 상기 제3 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 폐쇄하고, 상기 팽창부의 유입구를 개방하며, 상기 제4 분기밸브가 상기 압축부의 유입구를 개방하고, 상기 팽창부의 유입구를 폐쇄하는 경우에는,
상기 압축부에서 압축되고 토출되는 냉매는 증발기로 유입되고, 상기 증발기에서 증발되고 토출되는 냉매는 상기 팽창부로 유입되며, 상기 팽창부에서 팽창되는 토출되는 냉매는 응축기로 유입되고, 상기 응축기에서 응축되고 토출되는 냉매는 상기 압축부로 유입되며 순환되되,
상기 팽창부에서 냉매가 팽창될 때에 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 상기 구동부를 통해 상기 압축부로 전달되어 냉매의 압축력으로 전환되는 것을 특징으로 하는 공조시스템.