KR100943702B1 - 인버터형 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터형 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 부품 및 작동유체를 포함하며 전장부품의 일부가 상기 작동유체에 접하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 인버터의 냉각을 작동유체에 의해 이루어지도록 함으로써 압축기의 효율을 높일 수 있다.

압축기, 인버터, 하우징, 케이스, 냉각, 인쇄회로기판, 방열부품, 작동유체

Description

인버터형 스크롤 압축기{A SCROLL COMPRESSOR OF INVERTOR}

본 발명은 인버터형 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입냉매를 사용하지 않고도 인버터를 냉각할 수 있도록 함으로써 효율을 높인 인버터형 스크롤 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 스크롤 압축기는, 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 관계없이 고정되어 있는 고정 스크롤과, 역시 나선형 스크롤 랩이 형성되어 있고 구동축의 회전에 따라 선회하는 선회 스크롤을 포함하되, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 형성된 압축실에 냉매를 흡입한 상태에서 고정스크롤에 대하여 선회스크롤을 선회시킴으로써 냉매를 압축하는 장치이다.

이와 같은 종래 스크롤 압축기의 대표적인 예가 도 1(이하, '종래기술 1'이라 함)에 개시되어 있으며 그 구조에 관해서 개략적으로 기술하면 이하와 같다.

도시된 바와 같이, 전동식 스크롤 압축기는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)에 형성된 흡입포트(60) 및 토출포트(70)와, 상기 하우징(10) 내에 수용되어 서로 맞물리는 고정스크롤(81) 및 선회스크롤(82)과, 구동축(83)과, 모터(84)와, 상기 구동축(83)의 선단과 선회스크롤(82) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(82)의 선 회(공전)운동을 유도하는 슬라이딩 부시(85), 및 선회스크롤(82)의 자전을 방지하기 위한 자전방지수단(86) 등으로 구성되어 있다.

그리고, 하우징(10)의 후방쪽에 흡입포트(60) 및 흡입챔버(13)가 형성되어 있고, 전방쪽에 토출포트(70) 및 토출챔버(73)가 형성되어 있다.

흡입챔버(13)와 흡입구(16) 및 인버터(20) 하부의 공간(17)을 통과한 냉매는 압축실(고정스크롤과 선회스크롤 사이 공간)(88)로 유입되어 고정스크롤(81)에 형성된 토출구(811)를 지나 토출챔버(73)와 토출포트(70)를 통해 응축기를 향한다.

한편, 상기 메인 하우징(10)의 측면에는 인버터(20)가 밀봉되게 설치되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래기술 1의 스크롤 압축기에 따르면, 인버터(20)의 냉각을 전적으로 흡입냉매에 의존하기 때문에 압축실(88)로 유입되는 압축냉매가 이미 가열된 상태가 된다.

이에 따라, 냉매가 압축실(88)을 통과하면서 과열되는 현상이 발생하므로 압축기의 효율이 크게 저하하고 소요동력이 증가하는 단점이 있었다.

더욱이, 상기 인버터(20)의 케이스(21) 내에는 각종 전장부품의 방진과 방수를 위해 실리콘이 충전되어 있으므로 열전달량이 급격히 떨어지는 문제점도 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 인버터의 냉각을 흡입냉매에 의존하지 않도록 함으로써 효율을 높인 인버터형 스크롤 압축기를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 인버터형 스크롤 압축기는 압축기의 하우징에 인버터가 설치된 것으로서, 상기 인버터는, 케이스와, 상기 케이스 내에서 내장된 전장부품 및 작동유체를 포함하며, 전장부품의 일부가 상기 작동유체에 접하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전장부품은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 하부에서 연결되며 작동유체와 접하는 방열부품을 포함하되, 상기 인쇄회로기판에 의해 상기 케이스의 상부공간과 하부공간으로 분리되고, 상기 인쇄회로기판에는 작동유체 출입공이 형성되어 있어 상기 작동유체가 상기 작동유체 출입공을 통해 출입하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 방열부품은 상기 인쇄회로기판으로부터 떨어진 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동유체 출입공은 방열부품에 대향되게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인쇄회로기판의 표면은 방수 코팅이 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동유체는 비전도성인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동유체는 암모니아, 프레온, 메탄올, 증류수, 아세톤 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스는 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 대기와 면하는 상기 케이스의 표면에는 제1방열핀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스의 하우징측 표면에는 제2방열핀이 형성되어 있으며, 상기 방열부품은 케이스의 바닥에 접하는 것을 특징으로 한다.

상기 작동유체의 상변화에 의한 잠열을 이용하여 전장부품을 냉각하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 인버터의 냉각을 작동유체의 대류와 상변화에 의해 이루어지도록 함으로써 압축기의 효율을 높일 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 흡입냉매에 의해서도 인버터의 냉각이 이루어지도록 할 수 있어 인버터의 냉각효율이 크게 향상된다.

도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터형 스크롤 압축기(1000)는, 하우징(100)과, 상기 하우징(100)에 형성된 흡입포트(600) 및 토출포트(700)와, 상기 하우징(100) 내에 수용되어 서로 맞물리는 고정스크롤(810) 및 선회스크롤(820)과, 구동축(830)과, 모터(840)와, 상기 구동축(830)의 선단과 선회스크롤(820) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(820)의 선회(공전)운동을 유도하는 슬라이딩 부시(850), 및 선회스크롤(820)의 자전을 방지하기 위한 올댐링 등의 자전방지수단(860)을 포함한다. 상기 구동축(830), 구동모터(840), 슬라이딩 부시(850) 및 자전방지수단(860)은 상기 선회스크롤(820)의 선회 구동수단을 구성한다.

상기 하우징(100)에는 흡입포트(600)와 토출포트(700)가 각각 형성되어 있어, 흡입포트(600)를 통해 증발기로부터 냉매를 흡입하고, 고정스크롤(810)과 선회스크롤(820) 사이의 압축실(880)에서 냉매를 압축한 후, 토출포트(700)를 통해 응 축기로 보내게 되어 있다.

또한, 상기 하우징(100)의 일측에는 인버터(200)가 설치되어 있어 열적 부하에 따라 입력신호를 바꾸어 구동축의 회전속도를 조절할 수 있게 되어 있다.

도면에 나타낸 인버터형 스크롤압축기(1000)는 본 발명의 하나의 예에 불과하며 인버터(200)가 설치된 구성이라면 다양한 형식에 적용할 수 있다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 인버터(200)는, 케이스(210)와, 상기 케이스(210) 내에 내장된 전장부품(220) 및 작동유체(230)를 포함한다.

상기 케이스(210)는 열전도성이 우수한 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 전장부품(220)은 인쇄회로기판(PCB, 221)과, 상기 인쇄회로기판(221)의 하부에서 연결된 각종 방열부품(또는, 전기전자부품)(222)을 포함한다. 상기 전기전자부품은 특성상 압축기 작동시 많은 열이 발생하여 압축기 자체 및 주변 부품에 악영향을 미칠 수 있으므로 적절히 냉각하는 것은 필수적이다.

도면에서, 상기 방열부품(222)은 상기 인쇄회로기판(221)으로부터 떨어진 상태로 설치되어 있고 평상시 작동유체(230)에 잠겨 있어 압축기 작동시 방열부품의 열에 의해 작동유체(230)가 상변화하게 된다.

이와 같은 작동유체(230)의 상변화에 의한 잠열에 의해 전장부품(220)의 냉각이 이루어진다.

상기 작동유체(230)는 비전도성 유체로서 암모니아, 프레온, 메탄올, 증류수, 아세톤 중 어느 하나일 수 있으며, 열을 받으면 기화되어 강력한 대류현상이 발생한다.

특히, 상기 인쇄회로기판(221)에 의해 상기 케이스(210)가 상부공간(251)과 하부공간(252)으로 분리되어 있으며 상기 인쇄회로기판(221)에는 작동유체 출입공(221a)이 형성되어 있어, 상기 작동유체가 상기 작동유체 출입공(221a)을 통해 원활하게 출입한다.

이때, 상기 작동유체 출입공(221a)이 방열부품(222)에 대향되게 형성되면 기화한 작동유체가 용이하게 상부로 이동할 수 있게 된다. 상기 작동유체 출입공(221a)을 2개 이상 형성하여 작동유체의 출입이 원활하도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 인쇄회로기판(221)의 표면은 방수 코팅이 이루어지도록 하여 작동유체가 스며들어 고장이 나는 것을 방지하도록 하는 것이 좋다. 물론, 방수 코팅 외에 비닐 등의 포장으로 감싸져 있을 수도 있다.

한편, 대기와 면하는 상기 케이스(210)의 표면에는 다수의 제1방열핀(216)이 형성되어 있어 대기에 의한 효과적인 방열이 이루어지게 되어 있다.

또한, 상기 케이스(210)의 하우징(100)측 표면에는 다수의 제2방열핀(217)이 형성되어 있어 흡입가스로의 열전달이 동시에 이루어지도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 제2방열핀(217)은 흡입가스의 통로에 형성하는 동시에 상기 방열부품(222)을 케이스(210)의 바닥에 접하도록 함으로써 흡입가스에 의한 열전달효과를 높이는 것이 좋다.

이하, 도 3을 참조하여 전술한 본 발명의 인버터형 스크롤 압축기에서 인버 터의 냉각작용을 설명하도록 한다.

먼저, 압축기(1000)가 작동하게 되면 인버터(200)의 작동으로 방열부품(222)으로부터 열이 발생하게 된다.

이에 따라, 방열부품(222)에 접하고 있는 작동유체(230)가 열을 받아 기화하여 상승하게 된다. 상기 기화된 작동유체는 인쇄회로기판(221)에 형성된 작동유체 출입공(221a)을 통해 상부공간(251)으로 상승한다.

그리고, 상부공간(251)으로 유입된 작동유체는 케이스(210)의 천정에 닿아 대기(大氣)와의 열전도에 의해 냉각되어 액화한다.

액화된 작동유체는 다시 하강하여 인쇄회로기판(221)의 작동유체 출입공(221a)을 통해 하강하여 바닥에 고인다.

이러한 작동유체의 순환에 의해 인버터(200)의 방열부품(222) 냉각이 이루어진다.

이러한 냉각과정은 작동유체의 대류와 상변화를 이용하는 평판형 히트 파이프(heat pipe of plate type)의 작동원리와 유사하다.

한편, 상기 방열부품(222)은 케이스(210)의 바닥에 접하고 있으므로 케이스(210)의 아래쪽을 흐르는 흡입가스와 제2방열핀에 의해 방열부품(222)의 효과적인 방열이 이루어지게 된다.

도 1은 종래기술 1에 따른 인버터형 압축기의 구성을 나타내는 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 다른 인버터형 압축기의 구성을 나타내는 종단면도이다.

도 3은 도 2에서 인버터의 구조를 나타내는 단면도이다.

※ 주요 도면부호의 설명

100... 하우징

200.... 인버터

210... 인버터 케이스

216... 제1방열핀

217... 제2방열핀

220... 전장부품

221... 인쇄회로기판(PCB)

222... 방열부품

230... 작동유체

1000... 인버터형 압축기

Claims (11)

1. 압축기의 하우징에 인버터가 설치된 인버터형 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 인버터는, 케이스와, 상기 케이스 내에서 내장된 전장부품 및 작동유체를 포함하며, 전장부품의 일부가 상기 작동유체에 접하고,

   상기 전장부품은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 하부에서 연결되며 작동유체와 접하는 방열부품을 포함하되, 상기 인쇄회로기판에 의해 상기 케이스의 상부공간과 하부공간으로 분리되고, 상기 인쇄회로기판에는 작동유체 출입공이 형성되어 있어 상기 작동유체가 상기 작동유체 출입공을 통해 출입하며,

   상기 방열부품은 상기 인쇄회로기판으로부터 떨어진 상태로 설치되고,

   상기 작동유체 출입공은 방열부품에 대향되게 형성된 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판의 표면은 방수 코팅이 이루어진 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 작동유체는 비전도성인 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 작동유체는 암모니아, 프레온, 메탄올, 증류수, 아세톤 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 케이스는 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
9. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   대기와 면하는 상기 케이스의 표면에는 제1방열핀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
10. 제1항 또는 제5항에 있어서,

    상기 케이스의 하우징측 표면에는 제2방열핀이 형성되어 있으며, 상기 방열부품은 케이스의 바닥에 접하는 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.
11. 제1항 또는 제5항에 있어서,

    상기 작동유체의 상변화에 의한 잠열을 이용하여 전장부품을 냉각하는 것을 특징으로 하는 인버터형 스크롤 압축기.

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