KR100963945B1 - 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기에 관한 것으로서, 일측에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 설치된 전동식 압축기에 있어서, 상기 인버터는 상기 구동모터에 전원을 공급하여 구동모터의 구동축을 회전시키는 파워 보드 및 상기 구동축의 회전속도를 조절하기 위해 상기 파워 보드에 동작신호를 전달하는 메인컨트롤유닛 보드를 포함하여 이루어지되, 상기 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드는 상호 층상으로 분리된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기에 의하면, 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드를 별도로 분리함으로써, 파워 보드에서 발생하는 노이즈에 의해 메인컨트롤유닛 보드가 오작동을 일으키는 것을 방지할 수 있으며, 인버터를 구성하는 부품소자의 파손시, 파워 보드와 메인컨트롤 유닛 보드 중 필요한 보드만 교체하거나 수리할 수 있어 A/S가 용이하고 그 비용이 절감되는 효과가 있다.

인버터, 압축기, 파워 보드, 메인컨트롤유닛 보드

Description

이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기{ELECTROMOTIVE COMPRESSOR HAVING INVERTER OF TWO-STAGE PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 전동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드로 분리된 이층 구조의 인버터가 장착된 전동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 냉동공조장치에 적용되는 압축기는 그 작동방식에 따라 왕복동식, 회전식 및 스크롤식 압축기 등의 다양한 압축기가 개발되어 이용되고 있다.

여기서, 왕복동식 압축기는 실린더 내에서 피스톤이 왕복운동을 하면서 작동유체, 즉 냉매를 흡입, 압축 및 토출하는 방식의 압축기이고, 회전식 압축기는 실린더 내에서 회전자가 회전하면서 냉매를 압축하는 방식의 압축기이다.

한편, 스크롤식 압축기는 고정 스크롤에 대하여 선회 스크롤이 선회하는 동안 고정 스크롤과 선회 스크롤 각각에 형성된 스크롤 랩 사이, 체적이 가변되는 포켓에 의해 냉매를 압축하는 방식의 압축기이다.

또한, 이러한 압축기 중 동력원으로 전동모터를 사용하는 전동압축기는 전동모터를 포함하는 모터부와 냉매를 압축하는 압축부로 이루어진다.

근래 들어서는, 에어컨 등의 냉동공조장치의 전체적인 소비전력을 감소시키고 또한 냉매 부족 등의 경우에 효율적으로 상기 전동모터의 회전수가 조절 가능하도록 인버터 제어가 가능한 전동모터가 적용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전동식 압축기를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 전동식 압축기에서는, 하우징(10)의 한쪽(11)에 상기 압축부(미도시)가 배치되어 있고, 반대쪽(12)에 전동모터(미도시)가 수납되어 있다.

그리고, 상기 하우징(10)의 위쪽에는 접합 플레이트(20)를 개재하여 베이스 플레이트(30)가 설치되어 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트(30)의 회로 탑재면(31)에는 인버터(40)가 배치되어 있으며 커버(50)에 의해 덮여져 있게 된다. 한편, 인버터(40)는 베이스 플레이트(30)를 관통하는 버스바(60)에 의해 전동모터에 접속된다.

이러한 인버터(40)는 동작프로그램이 저장되는 IC소자를 포함하는 마이컴부, 상기 마이컴부를 구동시키도록 인가되는 전류의 위상 및 주파수를 스위칭시키는 IGBT소자부, 외부 저장매체와 연결되어 마이컴부의 저장된 프로그램을 수정하거나 업그레이드시키는 통신부, 기타 고전류 및 저전류 소비 소자 등이 구비되어 이루어진다.

한편, 종래에는 상기 마이컴부, IGBT소자부, 통신부, 고전류 소비 소자 및 저전류 소비 소자 등이 하나의 인쇄회로기판상에 구현되었다.

그리고, 상기 전동모터는 고속 회전함에 따라 열과 진동이 발생하게 되고 발 생된 열과 진동은 상기 하우징(10)을 거쳐서 상기 인버터(40)로 전도되었다.

그러므로, 종래에는 전동모터로부터 발생된 열과 진동이 인버터(40)로 전달되어 그 구성부품들에 영향을 미치게 되었고 이로 인해, 열과 진동에 민감한 마이컴부 및 저전류 소비 소자 등은 오작동을 하게 되며 심한 경우에는 파손까지 되는 경우가 발생하고 아울러, 상기 IGBT소자부에서 발생하는 노이즈에 의해 마이컴부의 오작동이 발생하는 경우도 빈번하였다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 압축기 구동모터의 동작으로 인해 발생된 열과 진동으로 인해 압축기의 일측에 설치된 인버터가 파손되거나 오작동을 일으키는 것을 방지할 수 있는 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기는 일측에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 설치된 전동식 압축기에 있어서, 상기 인버터는 상기 구동모터에 전원을 공급하여 구동모터의 구동축을 회전시키는 파워 보드 및 상기 구동축의 회전속도를 조절하기 위해 상기 파워 보드에 동작신호를 전달하는 메인컨트롤유닛 보드를 포함하여 이루어지되, 상기 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드는 상호 층상으로 분리된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 인버터는 케이스 내부에 장착된 상태로 압축기의 일측에 설치되되, 상기 메인컨트롤유닛 보드는 파워 보드보다 상기 케이스가 설치된 압축기 하우징 표면으로부터의 이격거리가 더 긴 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드는 서포트에 의해 상호 연결된 이층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파워 보드는 케이스 내부의 저면에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서포트는 압축기로부터 파워 보드로 전달되는 진동을 감쇄시켜 메인컨트롤유닛 보드로 전달하도록 진동 감쇄부재와 함께 설치된 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명에 따른 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기에 의하면, 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드를 별도로 분리함으로써, 파워 보드에서 발생하는 노이즈에 의해 메인컨트롤유닛 보드가 오작동을 일으키는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 압축기 구동모터의 회전으로 인해 발생되는 열과 진동이 일차적으로 파워 보드를 거치면서 감소되어 메인컨트롤유닛 보드로 전달됨으로써 메인컨트롤유닛 보드의 회로를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 인버터를 구성하는 부품소자의 파손시, 파워 보드와 메인컨트롤 유닛 보드 중 필요한 보드만 교체하거나 수리할 수 있어 A/S가 용이하고 그 비용이 절감되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 압축기를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 압축기의 일측에는 인버터(200)가 설치되어 있다.

상기 압축기는 차량용, 가정용 및 업소용 등의 에어컨을 구성하는 일 구성요소로서, 압축기 구동방식은 별도의 동력발생장치 즉, 엔진 등으로부터 동력을 전달받아 내부의 구동축이 회전하는 방식이 아니라, 구동모터가 압축기 하우징 내부에 장착되어 구동모터에 의해 구동축이 회전하여 냉매를 압축하는 방식을 갖는다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압축기는 한쪽에 압축부(미도시)가 배치되어 있고 반대쪽에는 구동모터(미도시)가 수납되어 있는 구조를 갖고 있으며, 상기 인버터(200)는 구동모터가 배치되는 부분의 하우징(100) 외주면에 설치된다.

이때, 상기 인버터(200)는 도시되지 않은 버스바에 의해 구동모터와 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 흡입포트(300)를 통해 흡입실 내로 흡입된 냉매가스는 압축실(미도시)로 이송되어 압축되고 토출포트(400)를 통해 토출실로 배출된다.

아울러, 상기 인버터(200)에 의해 구동모터와 구동축의 회전속도가 조절되는데, 통상적으로는 에어컨의 터보모드 운전시나 압축기 내부를 유동하는 냉매 유량이 적정 기준치보다 적은 경우 등에 이루어지게 된다.

일반적으로, 인버터(200)는 다양한 회로소자 부품이 회로 패턴 설계된 라인 위에 장착되는 인쇄회로기판(PCB)과 기타 연결 와이어 등을 포함하여 이루어진다.

즉, 인버터(200)는 동작프로그램이 저장되는 IC소자를 포함하는 마이컴부, 상기 마이컴부를 구동시키도록 인가되는 전류의 위상 및 주파수를 스위칭시키는 IGBT소자부, 외부 저장매체와 연결되어 마이컴부의 저장된 프로그램을 수정하거나 업그레이드시키는 통신부, 기타 고전류 및 저전류 소비 소자 등이 구비되어 이루어진다.

본 발명의 실시예에서는 상기 IGBT소자부, 고전류 소비 소자 등으로 구성되는 파워 보드(210)를 하나의 인쇄회로기판으로 구현시키고 또한, 상기 마이컴부, 통신부, 저전류 소비 소자 등으로 구성되어 제어를 담당하는 메인컨트롤유닛(MCU) 보드(220)를 또 다른 하나의 인쇄회로기판으로 구현시킨다.

즉, 상기 파워 보드(210)와 메인컨트롤유닛 보드(220)를 상호 회로적으로 연결된 상태의 별도 인쇄회로기판으로 구성한다.

여기서, 상기 파워 보드(210)는 외부로부터 인가되는 직류 전원을 3상 교류 전원으로 변환시키는 IGBT소자부를 통해 압축기 구동모터에 전원을 공급하여 구동축을 회전시킨다.

한편, 상기 메인컨트롤유닛 보드(220)는 상기 구동축의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위해 압축기 구동모터로 입력되는 전원의 주파수를 조절하도록 상기 파워 보드(210)에 신호를 전달하게 된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파워 보드(210)와 메인컨트롤유닛 보드(220)로 이루어지는 인버터(200)는 케이스(500) 내부에 장착된 상태로 압축기의 일측에 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 인버터(200)는 케이스(500) 내부에 장착된 상태로 압축기의 하우 징(100) 외주면에 설치되는데, 상기 메인컨트롤유닛 보드(220)는 파워 보드(210)에 비해 압축기의 하우징(100)으로부터 멀리 이격되도록 장착된다.

통상적으로, 압축기 구동모터의 동작에 의해 발생하는 열과 진동은 압축기의 하우징(100) 표면으로 일정 부분 전달되고, 그 전달된 열과 진동은 인버터(200)로까지 전달되는 경우가 일반적이다.

본 발명의 실시예에서는, 상기 메인컨트롤유닛 보드(220)를 파워 보드(210)보다 압축기 하우징(100)으로부터 멀리 이격되도록 함으로써, 상기 파워 보드(210)를 구성하는 회로 소자들보다 상대적으로 열과 진동에 취약한 회로 소자들로 이루어지는 메인컨트롤유닛 보드(220)가 열과 진동 등에 의한 외부요인에 의해 영향을 받는 것을 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 파워 보드(210)는 압축기 하우징(100)에 인접한 상기 케이스(500) 내부의 저면에 고정되어 설치되고, 상기 메인컨트롤유닛 보드(220)는 서포트(600)에 의해 연결된 구조로 파워 보드(210)의 상측에 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 파워 보드(210)와 메인컨트롤유닛 보드(220)는 연결핀 또는 연결케이블로 이루어지는 연결부재(700)에 의해 상호 전기적으로 연결된 상태인 것은 물론이다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 파워 보드(210)와 메인컨트롤유닛 보드(220)는 이층 구조의 인쇄회로기판으로 구성된다.

그러므로, 상기 메인컨트롤유닛 보드(220)에는 압축기로부터 발생하는 열과 진동이 파워 보드(210)를 일차적으로 거쳐 어느 정도 감소 및 감쇄된 상태로 전달되므로 그 구성 부품소자들의 손상을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 상기 메인컨트롤유닛 보드(220)와 파워 보드(210)를 분리함으로써, 파워 보드(210)의 부품 소자에서 발생하는 노이즈가 메인컨트롤유닛 보드(220)를 구성하는 부품 소자에 영향을 미쳐서 오작동 및 손상을 가져오는 것을 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 서포트(600)에 의해 파워 보드(210)와 메인컨트롤유닛 보드(220)는 상호 견고하게 고정될 수 있다.

아울러, 압축기로부터 파워 보드(210)로 전달되는 진동이 감쇄되어 메인컨트롤유닛 보드(220)로 전달되도록 상기 서포트(600)에 스프링이나 스폰지 등 진동 감쇄부재(미도시)가 함께 설치된 것이 더욱 바람직하다.

전술한 설명에서는 상기 인버터(200)가 이층으로 이루어지는 인쇄회로기판으로 구성된다고 설명하였지만, 3층 이상의 구성으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 전동식 압축기를 나타내는 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 압축기를 나타내는 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드를 개략적으로 나타내는 사시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100: 하우징 200: 인버터

210: 파워 보드 220: 메인컨트롤유닛 보드

300: 흡입포트 400: 토출포트

500: 케이스 600: 서포트

700: 연결부재

Claims (5)

1. 일측에 압축기 구동모터의 회전속도를 가변적으로 조절하기 위한 인버터가 설치된 전동식 압축기에 있어서,

   상기 인버터는,

   상기 구동모터에 전원을 공급하여 구동모터의 구동축을 회전시키는 파워 보드; 및

   상기 구동축의 회전속도를 조절하기 위해 상기 파워 보드에 동작신호를 전달하는 메인컨트롤유닛 보드를 포함하여 이루어지되,

   상기 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드는 상호 층상으로 분리되고,

   상기 파워 보드와 메인컨트롤유닛 보드는 서포트에 의해 상호 연결된 이층 구조로 이루어지며,

   상기 서포트는 압축기로부터 파워 보드로 전달되는 진동을 감쇄시켜 메인컨트롤유닛 보드로 전달하도록 진동 감쇄부재와 함께 설치된 것을 특징으로 하는 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 인버터는 케이스 내부에 장착된 상태로 압축기의 일측에 설치되되,

   상기 메인컨트롤유닛 보드는 파워 보드보다 상기 케이스가 설치된 압축기 하우징 표면으로부터의 이격거리가 더 긴 것을 특징으로 하는 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 파워 보드는 케이스 내부의 저면에 설치되는 것을 특징으로 하는 이층 구조의 인버터가 설치된 전동식 압축기.
5. 삭제

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