하이브리드 압축기

하이브리드 압축기 {HYBRID COMPRESSOR}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 압축기의 종단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 압축기의 종단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 압축기의 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 압축기의 종단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 하이브리드 압축기의 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

도 6은 도 4에 도시된 하이브리드 압축기의 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다.

도 7은 도 4에 도시된 하이브리드 압축기의 변형에 따른 하이브리드 압축기의 단면도이다.

본 발명은 서로 다른 구동원에 의해 구동되는 2개의 압축기구를 갖는 하이브리드 압축기에 관한 것이다.

차량의 내연기관(internal combustion engine)이나 전동모터, 또는 이들 모두에 의해 구동될 수 있는 하이브리드 압축기가 일본 실용신안 공개 평6-87678호 및 일본 특허공개 제2000-130323호에 개시되어 있다. 이러한 하이브리드 압축기는 압축기에 내장된 전동모터나 차량의 내연기관 또는 이들 모두에 단일 압축기구를 결합시키고 이러한 엔진이나 모터 또는 이들 모두로부터 단일 압축기구를 해제시키는 클러치를 포함하고 있다.

그러나, 일본 실용신안 공개 평6-87678호 및 일본 특허공개 제2000-130323호에 개시된 형태의 하이브리드 압축기에서는 출력 특성이 상이한 엔진과 전동모터처럼, 2개의 구동원에 단일의 압축기구를 적합시키는 것이 곤란하다. 특히, 출력 특성이 상이한 엔진과 전동모터가 구동원으로서 선택적으로 스위칭되기 때문에, 각 구동원을 최대의 또는 최적의 효율로 동작시키는 것이 곤란하거나 불가능하다. 또한, 이러한 압축기는 구동원이 스위칭될 때 출력의 맥동(pulsation)이 발생할 수도 있다. 이러한 맥동을 억제하기 위해서는 토출실 및 흡입실의 용적을 증대시키는 것이 필요할 수 있다. 그러나, 토출실 및 흡입실은 압축기 하우징 내에 형성되어 있으므로, 토출실 및 흡입실의 용적이 증대되면 하우징의 길이와 압축기의 크기가 따라서 증대될 것이다.

따라서, 전술한 공지의 압축기들의 단점을 극복한 개량된 하이브리드 압축기 를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

전술한 과제 및 다른 과제들을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 압축기가 제공된다. 본 하이브리드 압축기는 제 1 구동원에 의해 구동되는 제 1 압축기구와, 제 2 구동원에 의해 구동되는 제 2 압축기구를 포함하여 이루어진다. 이러한 제 1, 제 2 압축기구는 압축기 내에 일체로 형성된다. 본 하이브리드 압축기는 상기 제 1 압축기구의 제 1 흡입실을 상기 제 2 압축기구의 제 2 흡입실과 소통되게 하는 소통로(communication path)를 더 포함한다. 상기 제 1 압축기구는 상기 제 1 구동원에 의해서만 구동될 수 있고, 상기 제 2 압축기구는 상기 제 2 구동원에 의해서만 구동될 수 있다.

제 1 압축기구가 제 1 구동원에 의해서만 구동되고 제 2 압축기구가 제 2 구동원에 의해서만 구동될 수 있으므로, 제 1 압축기구는 제 1 구동원에 의해 구동되는 것에만 적합하게 되고 제 2 압축기구는 제 2 구동원에 의해 구동되는 것에만 적합하게 된다. 따라서, 이러한 하이브리드 압축기에서는 압축기구와 구동원간의 적합곤란성 문제가 생기지 않는다.

또한, 제 1, 제 2 압축기구의 제 1, 제 2 흡입실이 소통로를 통해 서로 소통하므로, 하나의 압축기구가 작동중이고 다른 압축기구가 비작동시, 오일이나 냉매 또는 이들 모두가 외부냉매회로로부터 비작동 압축기구로 유입되더라도, 상기 오일이나 냉매 또는 이들 모두가 소통로를 통해 작동중인 압축기구로 인출된다. 따라서, 오일이나 냉매 또는 이들 모두가 비작동 압축기구 내에 남겨지지 않는다. 따라서, 작동중인 압축기구가 윤활제의 부족을 겪지 않으며, 비작동 압축기구가 작동을 시작할 때 그 압축기구에 액체 냉매가 공급된다.

본 발명에 따른 전술한 하이브리드 압축기의 다른 실시예에 있어서, 소통로가 작동중인 압축기구의 흡입실 하부와 나머지 압축기구의 흡입실 하부 사이에서 소통한다. 이러한 압축기에서는, 비작동 압축기구의 흡입실 내로 유입되거나 수용되는 오일이나 냉매 또는 이들 모두가 흡입실 하부에 저장되더라도, 상기 오일이나 냉매 또는 이들 모두가 상기 소통로를 통하여 작동중인 압축기구의 흡입실 하부로 인출된다. 오일이나 냉매 또는 이들 모두는 비작동 압축기구의 흡입실로부터 토출된다.

또 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 하이브리드 압축기가 제 1 구동원에 의해 구동되는 제 1 압축기구와; 제 2 구동원에 의해 구동되는 제 2 압축기구를 포함하여 이루어진다. 상기 제 2 압축기구는 상기 제 1 압축기구와 일체로 압축기에 내장된다. 이 압축기는 상기 제 1, 제 2 압축기구에 공통되는 흡입실을 더 포함한다.

뿐만 아니라, 이 하이브리드 압축기에서는, 제 1 압축기구가 제 1 구동원에 의해서만 구동될 수 있고 제 2 압축기구가 제 2 구동원에 의해서만 구동될 수 있기 때문에, 상기 제 1 압축기구는 상기 제 1 구동원에 의해 구동되는 것에만 적합하게 되고 제 2 구동원은 제 2 구동원에 의해 구동되는 것에만 적합하게 된다. 따라서, 이러한 하이브리드 압축기에서는 압축기구들이 각각의 구동원에만 적합하다.

또한, 제 1, 제 2 압축기구가 공통의 흡입실을 갖기 때문에, 오일이나 냉매 또는 이들 모두가 외부 냉매 회로로부터 상기 흡입실로 유입될 때, 작동중인 압축기구로 인출되어 흡입실에 남아있지 않다. 따라서, 작동중인 압축기구가 윤활유의 부족을 겪지 않으며, 비작동 압축기구가 작동을 시작할 때, 그 압축기구가 액체 냉매를 즉시 압축한다.

전술한 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서, 하이브리드 압축기가 단일 입구(inlet port)를 갖는다. 단일 입구를 통해 하나의 압축기구 내로 유입되는 냉매는 상기 소통로를 통해 나머지 압축기구로 유입될 수 있다. 대안적으로, 상기 단일 입구를 통해 도입되는 냉매가 공통 흡입실로 유입될 수 있다. 단일 입구의 이와같은 구성에 의해, 하이브리드 압축기의 구조가 단순화될 수 있고, 압축기의 제조비용이 절감될 수 있다.

전술한 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서, 제 1, 제 2 압축기구가 스크롤형(scroll-type) 압축기이다. 이런 구조에서는, 예컨대 제 1 압축기구의 제 1 고정 스크롤과 제 2 압축기구의 제 2 고정 스크롤을 대향되게(예를 들어, 서로 등지게(back-to-back)) 배치하고 제 1, 제 2 압축기구 사이에 공통의 토출통로를 설치함으로써, 하이브리드 압축기의 크기를 줄일 수 있다.

전술한 하이브리드 압축기의 다른 실시예에서, 제 1 구동원이 차량을 운행하기 위한 제 1 전동모터 또는 내연기관이고, 제 2 구동원은 제 2 전동모터이다. 상세하게는, 하이브리드 압축기가 차량에 장착되면 차량 운행을 위한 제 1 전동모터 또는 내연기관이 하이브리드 압축기용 제 1 구동원으로 사용되고, 상기 하이브리드 압축기에 내장되어 있거나 또는 하이브리드 압축기의 구동을 위해서만 설치된 제 2 전동모터가 제 2 구동원으로 사용된다.

또한, 본 발명은 제 1 구동원에 의해 구동되는 스크롤형의 제 1 압축기구와; 제 2 구동원에 의해 구동되고 상기 제 1 압축기구와 일체로 압축기에 내장되는 스크롤형의 제 2 압축기구와; 그리고 상기 제 1, 제 2 압축기구를 수용하는 하우징을 포함하는 하이브리드 압축기를 제공한다. 상기 제 1 압축기구의 제 1 고정 스크롤과 상기 제 2 압축기구의 제 2 고정 스크롤이 대향되게, 예를 들면 서로 등지게 배치되며, 상기 2개의 고정 스크롤 및 상기 하우징의 공유부위가 일체로 형성된다.

또한, 이러한 하이브리드 압축기에서는, 제 1 압축기구가 제 1 구동원에 의해서만 구동될 수 있고 제 2 압축기구가 제 2 구동원에 의해서만 구동될 수 있으므로, 제 1 압축기구는 제 1 구동원에 의해 구동되는 것에만 적합하고 제 2 압축기구는 제 2 구동원에 의해 구동되는 것에만 적합하다. 따라서, 이러한 하이브리드 압축기에서는 압축기구들이 각각의 구동원에 대해 적합성이 있다.

또, 제 1 압축기구의 제 1 고정 스크롤과 제 2 압축기구의 제 2 고정 스크롤이 대향되게, 예를들면 등을 맞대게 배치되므로, 고정된 스크롤들 사이에 공통의 토출통로(discharge path)가 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해 하이브리드 압축기의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 상기 2개의 고정 스크롤 및 하우징의 공유부위가 일체로 형성되기 때문에, 이러한 3개의 부품이 별개로 형성되는 실시예와 비교할 때, 압축기의 부품 갯수, 및 하이브리드 압축기의 제조비용이 절감된다.

본 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에 있어서, 제 1 구동원은 차량을 운행하기 위한 제 1 전동모터 또는 내연기관이고, 제 2 구동원은 제 2 전동모터, 예컨대, 압축기의 구동에만 전용되는 제 2 전동모터이다.

본 하이브리드 압축기의 다른 바람직한 실시예에서, 일체로 형성된 제 1, 제 2 고정 스크롤의 적어도 한쌍의 대향 표면이 경화(hardening) 처리된다. 제 1, 제 2 고정 스크롤에 의해 공유된, 일체로 형성된 판재(plate member)가 단일 유닛으로 처리된 표면이기 때문에, 이 표면의 처리는 단일 프로세스로 수행될 수 있다. 따라서, 고정 스크롤의 표면 처리에 필요한 프로세스 수가 감소될 수 있으며, 표면 처리의 비용이 절감되고 하이브리드 압축기의 생산성이 증진된다. 예를 들면, 양극산화처리(anodizing) 및 무전해 니켈 도금이 경화를 위한 표면 처리에 이용될 수 있다. 이러한 표면 처리는 일체형 고정 스크롤의 고정 나선체의 표면 경도를 증대시켜서 표면의 내구성을 증대시킬 수 있다.

또 다른 실시예에서, 하이브리드 압축기가 제 1 구동원에 의해 구동되는 제 1 압축기구와; 제 2 구동원에 의해 구동되고 상기 제 1 압축기구와 일체로 상기 압축기에 내장되는 제 2 압축기구와; 상기 제 1, 제 2 압축기구를 수용하는 하우징을 포함하여 이루어진다. 상기 제 1, 제 2 압축기구를 위한 토출실과 흡입실 중 적어도 하나가 상기 하우징의 외측 상에 또는 주위에 방사상으로(radially) 형성된다.

이 하이브리드 압축기에서, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두가 하우징의 외측 상에 혹은 주위에 방사상으로 형성되므로, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두의 용적이 증대되는 한편, 하우징 길이의 증가가 제한 또는 제거된다. 특히 하이브리드 압축기에서, 다수의 구동원이 대체로 하우징의 종방향으로 직렬로 배치되기 때문에, 하우징의 길이가 증가되는 경향이 있다. 그러나, 이 하이브리드 압축기에서는, 이와같은 하우징의 길이 증가가 제한되거나 제거되는 한편, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두의 충분한 용적이 보장된다. 토출실의 용적을 확대시킴으로써 토출시의 맥동이 제한되거나 제거되고, 흡입실의 용적을 증대시킴으로써 흡입시의 맥동이 제한 또는 제거될 수 있다. 또한, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두가 하우징의 외측에 배치되기 때문에, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두의 배치가 변경될 수 있고, 궁극적으로 압축기의 설계가 보다 다양해질 수 있다.

본 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서, 토출실 및 흡입실 중 적어도 하나가 하우징의 외표면에서 돌출된 환형벽(annular wall)과 이 환형벽에 맞닿는 덮개에 의해 형성되고, 상기 덮개와 하우징의 외측 사이에는 하나 이상의 공동(cavity)을 형성한다. 이런 구조에서, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두가 하우징의 외측에 용이하게 형성될 수 있다.

이 하이브리드 압축기의 추가 실시예에서, 제 1, 제 2 압축기구가 스크롤형 압축기구로 형성된다. 스크롤형 압축기구를 갖는 압축기의 하우징 길이는 대체로 피스톤형 압축기구를 갖는 압축기의 길이보다 짧기 때문에, 토출실이나 흡입실 또는 이들 모두를 하우징의 외측 상에 또는 주위에 형성함으로써, 하우징의 길이가 더욱 감소될 수 있다.

본 하이브리드 압축기의 다른 추가 실시예에서, 상기 제 1 구동원은 차량을 운행시키기 위한 내연기관이나 제 1 전동모터이고, 제 2 구동원은 제 2 전동모터이다. 또한, 본 발명은 제 1 구동원에 의해 구동되는 제 1 압축기구와; 제 2 구동원에 의해 구동되고 상기 제 1 압축기구와 일체로 상기 압축기에 내장되는 제 2 압축기구와; 상기 제 1, 제 2 압축기구를 수용하는 하우징과; 상기 하우징의 외측 상에 방사상으로 설치된, 상기 제 1, 제 2 압축기구를 위한 토출실을 포함하는 하이브리드 압축기를 제공한다. 상기 제 1 압축기구와 상기 토출실 사이에 제 1 토출통로가 설치되고, 상기 제 2 압축기구와 상기 토출실 사이에 제 2 토출통로가 설치된다.

본 하이브리드 압축기에서, 제 1 토출통로가 제 1 압축기구와 독립적으로 소통하고 제 2 토출통로가 제 2 압축기구와 독립적으로 소통하므로, 각 압축기구에 의해 압축된 유체는 대응하는 토출통로를 통해서만 토출실 내로 유입된다. 따라서, 양쪽 구동원에 의해 구동되는 압축기가 스위칭되어 그 압축기가 제 1, 제 2 구동원 중에서 선택된 하나의 구동원에 의해서 구동될 때 발생될 수 있는 임의의 맥동(pulsation)이 효과적으로 제한되거나 제거될 수 있다.

본 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서는, 제 1, 제 2 토출통로가 단일의 토출실과 소통한다. 각 토출통로에 대해 별개의 토출실이 설치될 수 있지만, 토출실의 용적은 공통의 토출실을 형성함으로써 증대될 수 있으므로, 공통의 토출실을 형성함으로써, 별개의 토출실들을 설치할 때보다 토출시의 임의의 맥동을 보다 효과적으로 제한하거나 제거할 수 있다.

본 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서, 각 토출통로는 토출실이나 공통의 챔버와 연결되는 출구를 가지고, 상기 제 1, 제 2 토출통로의 각 출구에 상기 제 1, 제 2 토출통로의 개폐를 제어하기 위해 토출 밸브가 제공된다. 비록, 제 1, 제 2 압축기구를 위한 공통의 토출통로가 설치될 때, 각 압축기구와 공통의 토출통로 사이에 리드 밸브(lead valve) 또는 볼 밸브(ball valve) 등의 토출 밸브를 설치하는 것이 필요할 수 있지만, 각 압축기구 사이의 제한된 공간에 이러한 밸브를 설치하는 것은 어려울 수 있다. 또한, 공통의 토출통로는 통상적으로 제대로 작동하지 않는다. 그러나, 이러한 하이브리드 압축기에서는, 제 1, 제 2 토출통로의 각 출구에 토출 밸브가 설치되기 때문에, 토출 밸브를 부착시키는 능력이 향상된다. 또한, 제 1, 제 2 토출통로 모두에 대한 출구들이 서로 가까운 위치에서 출구를 갖는다면, 단일 토출 밸브를 이용하여 양 출구를 개폐하는 것이 가능할 수 있고, 이로인해 부품 갯수의 감소와 제조 비용의 절감이 이루어질 수 있다.

본 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서, 제 1, 제 2 압축기구가 스크롤형 압축기구로 형성된다. 스크롤형 압축기는 경사판형 압축기보다 맥동과 소음이 덜하기 때문에, 맥동을 감소시키는 장점이 더욱 증대될 수 있다.

본 하이브리드 압축기의 또 다른 실시예에서, 제 1 구동원은 차량을 운행시키기 위한 제 1 전동모터 또는 내연기관이고, 제 2 구동원은 제 2 전동모터이다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 하기 내용으로부터 이해될 것이다.

(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 단순한 예시로 주어진 것이되 본 발명을 제한하려는 의도는 없는 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 압축기(A)가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 하이브리드 압축기(A)가 제 1 압축기구(1)와 제 2 압축기구(2)를 구비하고 있다. 하이브리드 압축기(A)는 예를들면 차량에 장착된 공기조화 장치의 냉각 사이클에 사용된다.

제 1 압축기구(1)는 제 1 고정 단부판(10a)과 제 1 고정 나선체(10b)를 가진 제 1 고정 스크롤(10), 및 제 1 궤도 단부판(11a)과 제 1 궤도 나선체(11b)를 가진 제 1 궤도 스크롤(11; first orbital scroll)을 포함한다. 제 1 고정 스크롤(10)과 제 1 궤도 스크롤(11)은 서로 맞물려서 여러쌍의 제 1 유체 포켓(12; first fluid pocket)을 형성한다. 또, 제 1 압축기구(1)는 제 1 구동축(13)과 전자기 클러치(14)를 포함하고, 상기 제 1 구동축(13)은 제 1 궤도 스크롤(11)과 맞물려서 제 1 궤도 스크롤(11)에 궤도 운동을 제공한다. 이러한 궤도 스크롤(11)의 궤도 운동은 크랭크 핀(13a; crank pin)과 편심 부싱(13b; eccentric bushing)을 통해서 인가된다. 전자기 클러치(14)는 제 1 구동축(13)에 고정된 클러치 아마추어(14a)와, 벨트(미도시)를 통해 차량의 엔진이나 전동모터(미도시)에 연결된 풀리(14b)와, 클러치 아마추어(14a) 및 풀리(14b)를 결합 또는 해제시키는 전자석(14c)을 포함한다. 또한, 제 1 압축기구(1)는 제 1 궤도 스크롤(11)의 회전을 방지하기 위한 제 1 회전방지기구(15)(도시된 실시예에서는 볼 커플링, 하지만 올덤 커플링(Oldham coupling)이나 그와 유사한 것이 적합할 수 있음)를 포함한다.

제 1 고정 스크롤(10), 제 1 궤도 스크롤(11), 제 1 구동축(13), 및 제 1 회전 방지기구(15)는 하우징(16) 내에 수용되어 있다. 하우징(16)에 제 1 입구(16a)가 형성되어 있다. 제 1 입구(16a)는 제 1 고정 스크롤(10) 및 제 1 궤도 스크롤(11)의 주변에 형성되어 있는 제 1 흡입실(17)과 소통한다. 제 1 고정 스크롤(10)의 제 1 단부판(10a)의 제 1 표면에 제 1 토출구(10a')가 형성되어 있다. 제 1 압축기구(1)의 구동시에 사용되기 위한 차량의 엔진은 차량구동용 전동모터나 내연기관 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.

제 2 압축기구(2)는 제 2 고정 단부판(20a)과 제 2 고정 나선체(20b)를 가진 제 2 고정 스크롤(20), 및 제 2 궤도 단부판(21a)과 제 1 궤도 나선체(21b)를 가진 제 2 궤도 스크롤(21)을 포함한다. 제 2 고정 스크롤(20)과 제 2 궤도 스크롤(21)은 맞물려서 여러쌍의 제 2 유체 포켓(22)을 형성한다. 또, 제 2 압축기구(2)는, 제 2 궤도 스크롤(21)과 맞물려서 제 2 궤도 스크롤(21)에 궤도 운동을 부여하는 제 2 구동축(23)과, 제 2 궤도 스크롤(21)의 회전을 방지하기 위한 제 2 회전방지기구(24)(도시된 실시예에서는 볼 커플링, 하지만 올덤 커플링(Oldham coupling)이나 그와 유사한 것이 적합할 수 있음)를 포함한다. 이러한 궤도 스크롤(21)의 궤도 운동은 크랭크 핀(23a)과 편심 부싱(23b)을 통해서 인가된다. 제 2 압축기구(2)의 제 2 구동축(23)을 구동하기 위해 전동모터(25)가 제공된다. 전동모터(25)는 제 2 구동축(23)에 고정된 회전자(25a; rotor)와 고정자(25b; stator)를 갖고 있다.

제 2 고정 스크롤(20), 제 2 궤도 스크롤(21), 제 2 구동축(23), 제 2 회전방지기구(24), 및 전동모터(25)는 하우징(26)내에 수용되어 있다. 제 2 고정 스크롤(20)과 제 2 궤도 스크롤(21)의 주변에 제 2 흡입실(27)이 형성되어 있다. 제 2 고정 스크롤(20)의 제 2 단부판(20a)의 제 2 표면에 제 2 토출구(20a')가 형성되어 있다.

제 1 압축기구와 제 2 압축기구는 일체로 조립되어 있다. 제 1 압축기구(1)의 제 1 고정 스크롤(10)과 제 2 압축기구(2)의 제 2 고정 스크롤(20)은 서로 등지게 배치되고, 상기 고정 스크롤들, 제 1 하우징(16)의 일부, 및 제 2 하우징(26)의 일부가 일체로 형성된다. 따라서, 단부판(10a 및 20a)이 함께 공유 단부판을 형성하고, 제 1, 제 2 하우징(16 및 26)의 일부가 일체로 형성된다. 단부판(10a 및 20a) 사이와, 단부판(10a 및 20a)을 일체화함으로써 형성된 공유 단부판 내에 공통 토출통로(30)가 형성된다. 토출통로(30)의 하류측 단부에 출구(31; outlet port)가 형성된다. 제 1 압축기구(1)의 제 1 단부판(10a)을 통해 형성된 제 1 토출구(10a')와, 제 2 압축기구(2)의 제 2 단부판(20a)을 통해 형성된 제 2 토출구(20a')가 체크 밸브(32)에 의해 토출통로(30)의 상류측 단부에 연결된다. 이와같이 구성되어, 제 1 압축기구(1) 및 제 2 압축기구(2)가 하이브리드 압축기(A) 내에 일체로 형성된다.

제 1 압축기구(1)의 흡입실(17)과 제 2 압축기구(2)의 흡입실(27)이 소통로(33)을 통해 서로 소통되어 있고, 이 소통로(33)는 일체화된 단부판(10a 및 20a)을 통해 형성되어서 일체화된 단부판(10a 및 20a)에 대해 방사상으로 연장된다. 소통로(33)는 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)의 하부와 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)의 하부 사이에서, 어느 하나의 압축기구가 작동중일 때와, 두 압축기구가 모두 작동중일 때 소통한다.

하이브리드 압축기(A)가 엔진에 의해 구동되면, 전자기 클러치(14)가 맞물려지고 엔진의 회전 출력이 클러치 아마추어(14a)를 통해 제 1 압축기구(1)의 제 1 구동축(13)에 전달되고, 제 1 궤도 스크롤(11)이 제 1 구동축(13)에 의해 궤도 운동으로 구동된다. 입구(16a)로 도입된 냉매는 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)을 통해 유체 포켓(12)으로 유입된다. 유체 포켓(12)은 부피가 줄어들면서 제 1 고정 스크롤(10)의 중앙을 향해 이동하여, 유체 포켓(12) 내의 냉매가 압축된다. 압축된 냉매는 고정 스크롤(10)의 제 1 단부판(10a)의 제 1 단부면에 형성된 제 1 토출구(10a')를 통하여 체크 밸브(32)를 거쳐 토출통로(30)로 토출된다. 그 다음에, 토출된 냉매는 출구(31)를 통해 외부냉매회로의 고압측으로 유출된다.

이러한 작동시, 제 2 압축기구(2)를 구동시키기 위해 전동모터(25)로 전력이 공급될 필요가 없고, 일반적으로도 공급되지 않으며, 결과적으로, 전동모터(25)가 회전하지 않는다. 따라서, 제 2 압축기구(2)가 작동하지 않는다. 제 2 압축기구(2)의 제 2 토출구(20a')는 체크 밸브(32)에 의해 폐쇄되므로, 제 1 압축기구(1)로부터 토출된 냉매는 제 2 압축기구(2)쪽으로 역으로 흐르지 않는다.

하이브리드 압축기(A)가 전동모터(25)에 의해 구동될 때, 전동모터(25)가 가동되고 전동모터(25)의 회전 출력이 제 2 압축기구(2)의 제 2 구동축(23)으로 전달되고, 제 2 궤도 스크롤(21)이 제 2 구동축(23)에 의해 궤도 운동으로 구동된다. 입구(16a)로부터 도입된 냉매는 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17), 소통로(33), 및 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)을 통과하고, 그런 다음 유체 포켓(22)으로 유입된다. 유체 포켓(22)은 부피가 줄어들면서 제 2 고정 스크롤(20)의 중앙을 향해 움직이고, 이로인해 유체 포켓(22) 내의 냉매가 압축된다. 압축된 냉매는 제 2 고정 스크롤(20)의 제 2 단부판(20a)의 제 2 단부면에 형성된 제 2 토출구(20a')를 통해 체크 밸브(32)를 거쳐 토출통로(30)로 토출된다. 이후, 토출된 냉매는 출구(31)를 통해 외부냉매회로의 고압측으로 유출된다.

이러한 구성에서는, 제 1 압축기구(1)의 전자기 클러치(14)에 전력이 공급되지 않고, 차량의 엔진의 회전 출력이 제 1 압축기구(1)로 전달되지 않는다. 따라서, 제 1 압축기구(1)가 동작하지 않는다. 제 1 압축기구(1)의 제 1 토출구(10a')는 체크 밸브(32)에 의해 폐쇄되므로, 제 2 압축기구(2)로부터 토출된 냉매가 제 1 압축기구(1)쪽으로 역으로 흐르지 않는다.

하이브리드 압축기(A)에서, 제 1 압축기구(1)가 제 1 구동원인 차량의 엔진에 의해서만 구동되기 때문에, 그리고 제 2 압축기구(2)가 상기 제 1 구동원과 상이한 제 2 구동원인 전동모터(25)에 의해서만 구동되기 때문에, 제 1 압축기구(1)는 비교적 큰 출력을 갖는 차량의 엔진에 의해 구동되는 것에만 적합하고, 제 2 압축기구(2)는 비교적 작은 출력을 갖는 전동모터(25)에 의해 구동되는 것에만 적합하다. 따라서, 하이브리드 압축기(A)에서, 압축기구들이 별 어려움없이 각각 자신의 구동원에 적합하게 된다.

또한, 제 1 압축기구(1)와 제 2 압축기구(2)를 일체로 형성함으로써, 특히 제 1, 제 2 고정 스크롤(10 및 20)을 서로 등지게 배치함으로써 하이브리드 압축기(A)의 크기가 감소될 수 있다. 또한, 하이브리드 압축기(A)의 크기는 제 1 압축기구(1)와 제 2 압축기구(2)에 공통으로 사용되는 단일의 토출통로(30)를 제공함으로써 더욱 감소될 수 있다. 특히, 본 실시예에서, 제 1 고정 스크롤(10), 제 2 고정 스크롤(20) 및 하우징(16 및 26)의 공유부위가 일체로 형성되므로, 부품의 갯수가 줄어들고 하이브리드 압축기(A)의 제조비용이 절감될 수 있다. 또한, 이와 같은 일체형 구조에서는 일체형 스크롤이 표면 처리를 위해 단일 유닛으로 처리될 수 있기 때문에, 제 1, 제 2 고정 스크롤(10 및 20)의 표면을 경화하기 위한 표면 처리가 간단하고 용이해질 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)과 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)이 소통로(33)를 통해 소통되기 때문에, 제 2 압축기구(2)가 작동중이고 제 1 압축기구(1)가 비작동중일 때, 외부냉매회로로부터 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)로 도입된 냉매나 오일 또는 이들 모두가 소통로(33)를 통해 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실로 인입된다. 이러한 냉매나 오일, 또는 이들 모두는 제 1 압축기구(1)가 비작동중일 때 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17) 내에 남아있지 않다. 따라서, 제 2 압축기구(2)는 작동중일 때 윤활의 부족을 겪지 않을 것이고, 제 1 압축기구(1)는 처음으로 작동을 시작할 때 액체 냉매를 압축시키지 않을 것이다.

단일 입구(16a)로부터 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)로 도입된 냉매는 소통로(33)를 통해 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)로 유입될 수 있다. 따라서, 흡입구가 단일의 입구일지라도, 2개의 압축기구(1 및 2)가 어려움없이 작동할 수 있다. 단일 입구(16a)의 구조에 의해, 하이브리드 압축기(A)의 구조가 간단해지고 제조비용이 절감될 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 소통로(33)가 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)의 제 1 하부와 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)의 제 2 하부의 사이에서 연장되어 있기 때문에, 제 1 압축기구(1)가 비작동중일 때 제 1 흡입실(17)로 도입된 냉매나 오일 또는 이들 모두가 제 1 흡입실(17)의 제 1 하부에 저장되더라도, 그러한 냉매나 오일 또는 이들 모두는 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)의 제 2 하부로 어려움없이 인입될 수 있고, 상기 저장된 냉매나 오일, 또는 이들 모두가 제 1 흡입실(17)로부터 토출될 수 있다.

차량이 차량을 구동하는 전동모터와 내연기관을 모두 갖는다면, 제 1 압축기구(1)는 선택적으로 스위칭될 수 있는 이들 구동원 중 어느 하나에 의해 구동될 수 있다. 또한, 제 2 압축기구(2)는 전동모터(25)대신 별도로 제공된 다른 전동모터에 의해 구동될 수 있다. 또한, 차량을 구동하는 전동모터 또는 내연기관 이외의 다른 전동모터가 제 1 압축기구(1)용 제 1 구동원으로서 제공될 수 있고, 제 1 압축기구(1)는 이들 구동원 중에서 선택된 하나 이상의 구동원에 의해 구동될 수 있다.

입구(16a) 이외에, 입구(16a)와 유사한 다른 입구가 제 2 압축기구(2)의 하우징(26)에 제공될 수 있다. 예를들어, 제 1 압축기구(1)가 작동중이고 제 2 압축기구(2)가 비작동중일 때, 외부 냉매회로로부터 하이브리드 압축기(A)로 순환된 냉매와 오일의 일부가 순환로의 분기부를 통해 제 2 압축기구(2)의 제 2 흡입실(27)로 유입된다. 그러나, 도입된 냉매와 오일이 작동중에 소통로(33)를 통해 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17)로 인입되기 때문에, 냉매와 오일이 제 1 압축기구(1)의 제 1 흡입실(17) 내에 남아있지 않다. 따라서, 제 1 압축기구(1)가 작동도중 윤활의 부족을 겪지 않으며, 제 2 압축기구(2)는 동작을 시작할 때 액체 냉매를 압축하지 않는다.

또한, 제 1 압축기구(1)나 제 2 압축기구(2), 또는 이들 모두가 스크롤형 압축기구 이외의 형태, 예컨대 경사판형(inclined plate-type) 또는 베인형(vane-type) 압축기구일 수 있다. 제 1 압축기구(1)와 제 2 압축기구(2)가 경사판형이나 베인형 압축기구로 형성되면, 제 1, 제 2 압축기구(1 및 2)가 공통의 흡입실을 가질 수 있다. 이와같이 공통의 흡입실을 갖는 구성에서는, 냉매와 오일이 외부 냉매회로로부터 공통 흡입실로 순환될 때, 도입된 냉매와 오일이 동작중인 압축기구(1이나 2, 또는 이들 모두)로 인입될 수 있고, 냉매와 오일이 공통의 흡입실 내에 남아있지 않는다. 따라서, 동작중인 압축기구가 윤활의 부족을 겪지 않고, 비작동중인 압축기구가 작동을 시작할 때 액체 냉매를 압축하지 않을 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 압축기(B)가 도 2와 3에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 하이브리드 압축기(B)는 도 1에 도시된 하이브리드 압축기(A)와 유사한 구조를 갖는다. 상세히 설명하면, 하이브리드 압축기(B)는 도 1에 도시된 하이브리드 압축기(A)와 실질적으로 동일한 제 1 압축기구(1), 제 2 압축기구(2), 클러치(14), 전동모터(25), 회전방지기구(15 및 24), 및 소통로(33)를 갖는다.

그러나, 본 실시예에서, 흡입실과 토출실은 하우징의 외측에 방사상으로 형성된다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 환형벽(16b)이 제 1 압축기구(1)의 제 1 하우징(16)의 외표면으로부터 돌출되고, 환형벽(16b)은 제 1 하우징(16)과 일체로 형성된다. 환형벽(16b)으로 둘러싸인 공간은 소통로(16c)를 통해 제 1 고정 스크롤(10)과 제 1 궤도 스크롤(11)의 원주 둘레로 형성된 제 1 흡입실(17)과 소통되고, 환형벽(16b)으로 둘러싸인 공간은 제 1 흡입실(17)의 일부를 형성한다. 환형벽(16b)으로 둘러싸인 공간은 덮개(34)로 덮히고, 덮개(34)를 통해 입구(16a)가 형성된다.

환형벽(26a)이 제 2 압축기구(2)의 제 2 하우징(26)의 외표면으로부터 돌출되어 있고, 환형벽(26a)은 제 2 하우징(26)과 일체로 형성된다. 환형벽(26a)의 일부는 환형벽(16b)의 일부와 일체로 된다. 환형벽(26a)으로 둘러싸인 공간은 토출실(28)을 형성한다. 토출실(28)은 토출통로(30)의 상단부와 소통한다. 토출실(28)은 덮개(34)로 덮여지고, 덮개(34)를 통해 출구(31)가 형성된다. 덮개(34)와 환형벽(16b 및 26a)사이의 접촉부는 환형 밀봉부재(미도시)로 밀봉된다.

하이브리드 압축기(B)에서는, 토출실(28)이 하우징(26)의 외측에 형성되므로, 하우징(26) 길이의 증가가 제한되거나 제거되는 한편, 하우징 내부나 일체화된 단부판(10a 및 20a) 내에 형성된 토출실에 비해 토출실(28)의 용적이 보다 증대될 수 있다. 토출실(28)의 용적을 확대시킴으로써 토출시 맥동이 제한되거나 제거될 수 있다. 토출실(28)을 하우징(26)의 외측에 형성함으로써, 토출실(28)의 배치가 변경될 수 있고 하이브리드 압축기(B)가 증가될 수 있다. 또한, 하이브리드 압축기에서는 다수의 구동원이 통상 축방향으로 직렬로 배치되기 때문에, 압축기의 축방향 길이가 늘어나는 경향이 있다. 그러나, 하우징(26)의 외측에 토출실(28)을 배치함으로써, 이러한 하이브리드 압축기(B)의 축방향 길이의 증가가 제한 또는 제거될 수 있는 한편, 토출실(28)의 용적이 증대될 수 있다.

또한, 피스톤형 압축기구를 갖는 압축기에서는, 흡입시 맥동을 제한 또는 제거하기 위해 흡입실의 용적이 증대되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에도, 하우징(16)의 외측에 흡입실(17)을 형성함으로써, 흡입실(17)의 용적이 증가되는 한편, 하우징(16)의 축방향 길이의 임의의 증대가 제한되거나 제거된다. 따라서, 흡입시의 맥동이 용이하게 제한 또는 제거될 수 있다. 또한, 흡입실(17)을 하우징(16)의 외측에 형성함으로써, 흡입실(17)의 배치가 변경될 수 있고 하이브리드 압축기(B)의 설계의 변경이 증가될 수 있다.

스크롤형 압축기의 하우징의 길이는 통상 피스톤형 압축기의 길이보다 짧다. 흡입실(17)을 하우징(16)의 외측에 형성함으로써, 스크롤형 압축기구를 갖는 하이브리드 압축기(B)의 하우징의 길이가 더욱 줄어들 수 있다.

하우징(16 및 26)의 외측의 토출실(28) 및 흡입실(17)은 이들을 덮도록 덮개(34)를 사용함으로써 쉽게 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 압축기(C)가 도 4 내지 6에 도시되어 있다. 도 4를 참고하면, 하이브리드 압축기(C)가 도 1에 도시된 하이브리드 압축기(A)와 유사한 구조를 갖고 있다. 상세히 설명하면, 하이브리드 압축기(C)는 도 1에 도시된 하이브리드 압축기(A)와 실질적으로 동일한 제 1 압축기구(1), 제 2 압축기구(2), 클러치(14), 전동모터(25), 및 회전 방지기구(15, 24)를 갖는다. 또한, 본 실시예에서는, 도 2에 도시된 하이브리드 압축기(B)와 유사하게, 흡입실(17)과 토출실(28)의 일부가 하우징(16 및 26)의 외측에 방사상으로 형성되어 있다.

이 실시예에서는 별개의 토출통로가 제공된다. 상세히 설명하면, 제 1 압축기구(1)의 제 1 토출구(10a')와 토출실(28) 사이에 제 1 토출통로(41)가 제공되고, 제 2 압축기구(2)의 제 2 토출구(20a')와 토출실(28) 사이에 제 2 토출통로(42)가 제공된다. 제 1, 제 2 토출통로(41, 42)는 서로 분리되어 있지만 공통의 토출실(28)과 소통한다. 단일의, 공통 토출 밸브(43)가 제 1, 제 2 토출통로(41 및 42)의 출구부에 제공되어 토출통로(41 및 42)의 개폐를 제어한다. 토출밸브(43)가 개방되는 정도는 리테이너(44)에 의해 조절된다. 토출밸브(43)와 리테이너(44)는 하우징(26)의 외표면상에서 각자의 중심부가 서로 볼트(45)에 의해 고정된다. 단일의, 공통 토출밸브(43)가 도 4 내지 6에 도시된 하이브리드 압축기(C)에 제공되어 있지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 토출통로(41 및 42)에 대해 별개의 토출밸브(46 및 47)가 제공될 수 있다.

본 하이브리드 압축기(C)에서 제 1 토출통로(41)가 제 1 압축기구(1)와 소통하고, 제 2 토출통로(42)가 제 2 압축기구(2)와 소통하기 때문에, 그리고 이 토출통로들이 서로 독립적으로 형성되기 때문에, 제 1 압축기구(1)에 의해 압축된 유체가 제 1 토출통로(41)를 통해 토출실(28)로 유입되고, 제 2 압축기구(2)에 의해 압축된 유체는 제 2 토출통로(42)를 통해 토출실(28)로 유입된다. 상세하게는, 각 압축기구에 의해 압축된 유체가 각 독점적인 토출통로를 통해 토출실(28)로 유입된다. 결과적으로, 압축기구가 스위칭되고 2개의 압축기구에 대해 단일 토출통로가 제공될 때 발생할 수 있는 맥동의 문제가 감소되거나 제거될 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 토출통로(41 및 42) 모두가 하우징(26)의 외측에 형성된 단일 토출실(28)로 개방된다. 따라서, 압축된 유체가 토출실(28)로 집중되기 때문에, 토출실(28)의 용적이 증대될 수 있고, 이에 따라 전술한 맥동이 감소된다.

또한, 토출통로(41 및 42)는 도 5 및 6에 도시된 것처럼 모두 단일 토출실(28)로 개방되어 있으므로, 양 토출통로(41 및 42)가 단일 토출밸브(44)만으로 개폐되도록 제어될 수 있다. 따라서, 부품의 갯수를 줄임으로 인해 비용절감이 이루어질 수 있다. 또한, 토출밸브(44)는 하우징(26)의 반경방향 외측에 형성된 토출실(28) 내에 제공되므로, 압축기구들과 이들 사이에 형성된 공통 토출통로 사이에 토출밸브가 제공된 구성에 비해 각 밸브의 설치가 매우 용이하게 개선된다.

본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 제 1 압축기구는 제 1 구동원에 의해서, 제 2 압축기구는 제 2 구동원에 의해서만 구동될 수 있으므로 압축기구와 구동원간의 적합곤란성 문제가 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 제 1, 제 2 압축기구의 제 1, 제 2 흡입실이 소통로를 통해 서로 소통가능하므로, 하나의 압축기구가 작동중이고 다른 압축기구가 비작동중일 때, 오일이나 냉매 등이 외부냉매회로로부터 들어오더라도 소통로를 통해 작동중인 압축기구로 인출된다. 따라서, 오일이나 냉매 등이 비작동 압축기구 내에 남겨지지 않는다.

또한, 본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 단일 입구를 가질 수 있어서 하이브리드 압축기의 구조가 단순화될 수 있고, 압축기의 제조비용이 절감될 수 있다.

또한, 본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 제 1, 제 2 압축기구가 스크롤형 압축기일 수 있으므로, 제 1, 제 2 고정 스크롤을 대향되게 배치함으로써 하이브리드 압축기의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 고정 스크롤의 표면 처리에 필요한 프로세스 수가 감소될 수 있으므로 표면 처리의 비용이 절감되고 하이브리드 압축기의 생산성이 증진된다.

또한, 본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 토출실이나 흡입실 등이 하우징의 외측에 방사상으로 형성되어, 토출실과 흡입실 등의 용적이 증대됨은 물론, 하우징 길이의 증가가 제한되거나 제거되며, 토출실 등의 배치가 변경가능하여 궁극적으로 압축기의 설계가 보다 다양해질 수 있다.

또한, 본 발명의 하이브리드 압축기에 따르면, 토출의 맥동이 제한되거나 제거된다.