KR100963980B1 - 인버터를 포함하는 전동식 압축기 - Google Patents

인버터를 포함하는 전동식 압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 인버터를 포함하는 전동식 압축기는, 인버터를 포함하는 전동식 냉매 압축기에 있어서, 냉매의 흡입포트로부터 압축실로 연통되는 제1유로와, 냉매의 흡입포트로부터 인버터로 연통되는 제2유로 및 상기 제1유로와 제2유로의 개도를 조절하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 인버터 내부의 온도를 감지하여 흡입냉매로 인버터를 선택적으로 냉각함으로써 인버터에 의한 압축기의 과열을 방지하는 동시에 압축기 효율도 대폭 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
압축기, 인버터, 하우징, 온도센서, 솔레노이드밸브

Description

인버터를 포함하는 전동식 압축기{ELECTRIC COMPRESSOR HAVING INVERTOR}
본 발명은 인버터를 포함하는 전동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입냉매를 이용하여 선택적으로 인버터를 냉각함으로써 소요동력을 저감시키고 효율을 크게 증대시킬 수 있는 인버터를 포함하는 전동식 압축기에 관한 것이다.
전동식 냉매압축기는 모터를 이용하여 구동축을 회전시키고, 구동축의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하니느 장치이다.
전동식 압축기의 일종인 전동식 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 선회(공전)운동을 유도하는 슬라이딩 부시(sliding bush, 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.
또한, 상기 메인 하우징(10)의 측면에는 인버터(20)가 밀봉되게 설치되어 있다.
한편, 흡입챔버(13)와 흡입구(16) 및 인버터(20) 하부의 공간(17)을 통과한 냉매는 연통로(15)를 통해 압축실(고정스크롤과 선회스크롤 사이 공간)(88)로 유입되어 고정스크롤(81)에 형성된 토출구(811)를 지나 토출챔버(73)와 토출포트(70)를 지나 응축기를 향한다.
그러나, 이와 같은 종래기술 1의 스크롤 압축기에 따르면, 흡입냉매가 인버터(20)를 냉각하고 바로 압축실(88)로 유입되므로 압축실(88)에서의 압축냉매가 가열된다.
이에 따라, 압축기의 효율이 저하하고 소요동력이 증가하는 단점이 있었다. 즉, 압축과정중 발생하는 온도상승으로 인해 등엔트로피 효율이 떨어지면서 소요동력이 증가하는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인버터 내부의 온도를 감지하여 흡입냉매로 인버터를 선택적으로 냉각함으로써 압축기의 과열을 방지하는 동시에 압축기 효율도 대폭 증가시킬 수 있는 인버터를 포함하는 전동식 압축기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 압축기의 효율 증가에 따라 소요동력을 절감시킬 수 있는 인버터를 포함하는 전동식 압축기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터를 포함하는 전동식 압축기는, 인버터를 포함하는 전동식 냉매 압축기에 있어서, 냉매의 흡입포트로부터 압축실로 연통되는 제1유로와, 냉매의 흡입포트로부터 인버터로 연통되는 제2유로 및 상기 제1유로와 제2유로의 개도를 조절하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인버터에는 온도센서가 더 구비되어 있으며, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 의해 밸브가 작동하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 인버터에는 제2유로로 유입된 흡입냉매를 상기 압축실로 안내하는 배출구가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 온도센서에서 측정된 온도에 의해 상기 밸브의 개도량을 조절하 는 제어부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 솔레노이드 밸브는, 밸브하우징과, 상기 밸브하우징에 설치되어 왕복 이동하면서 제1,2유로의 개도량을 조절하는 밸브체 및 상기 밸브체에 결합되며 가동철심을 구비하는 가동로드와, 상기 가동철심의 둘레에 배치되는 전자코일로 구성되는 전자 솔레노이드를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 하우징과, 상기 하우징 내에 고정 설치된 고정스크롤과 상기 고정스크롤에 대하여 선회운동하는 선회스크롤과, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 형성되는 압축실과, 상기 선회스크롤을 선회 구동시키는 구동수단과, 상기 하우징에 형성된 흡입포트와 토출포트 및 상기 고정스크롤의 앞면에 대향되게 배치된 인버터로 구성되는 인버터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 인버터를 포함하는 전동식 압축기에 따르면, 인버터 내부의 온도를 감지하여 흡입냉매로 인버터를 선택적으로 냉각함으로써 인버터에 의한 압축기의 과열을 방지하는 동시에 압축기 효율도 대폭 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 압축기의 효율증가로 인해 소정의 압력으로 압축시키기 위한 소요동력도 크게 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터형 스크롤 압축기의 구성을 도시한 개략도이며, 도 3은 본 발명에 다른 인버터형 스크롤 압축기의 구성을 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 다른 인버터형 압축기의 구성을 나타내는 분해 사시도이며, 도 5 내지 도 7은 도 3의 작동상태 및 흡입냉매의 순환구조를 도시한 종단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터형 스크롤 압축기(CP)는, 하우징(100)과, 상기 하우징(100)에 형성된 흡입포트(101) 및 토출포트(102)와, 상기 하우징(100) 내에 수용되어 서로 맞물리는 고정스크롤(310) 및 선회스크롤(320)과, 구동축(410)과, 모터(420)와, 상기 구동축(410)의 선단과 선회스크롤(320) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(320)의 선회(공전)운동을 유도하는 슬라이딩 부시(430) 또는 편신부시, 및 선회스크롤(320)의 자전을 방지하기 위한 올댐링 등의 자전방지수단(440)을 포함한다. 상기 구동축(410), 구동모터(420), 슬라이딩 부시(430) 및 자전방지수단(440)은 상기 선회스크롤(320)의 선회 구동수단을 구성한다.
여기서, 도 4와 같이, 상기 하우징(100)은 전방의 인버터 하우징(110), 후방의 메인 하우징(130), 및 상기 인버터 하우징(110)과 메인 하우징(130) 사이에 배치된 메인 프레임(120)으로 이루어져 있다. 그러나, 상기 하우징(100)의 구성은 공지된 다양한 예가 채택될 수 있다.
또한, 상기 하우징(100)에는 흡입포트(101)와 토출포트(102)가 각각 형성되어 있어, 흡입포트(101)를 통해 증발기로부터 냉매를 흡입하고, 고정스크롤(310)과 선회스크롤(320) 사이의 압축실(330)에서 냉매를 압축한 후, 토출포트(102)를 통해 응축기로 보내게 되어 있다.
즉, 상기 압축실(330)을 통과한 냉매는 선회스크롤(320)에 형성된 토출구(321)를 통과하여 토출포트(102)를 통해 배출된다.
또한, 상기 토출구(321)와 인접한 구동축(410)에는 그 길이방향으로 따라 배출통로(411)가 관통형성되어 흡입냉매가 하우징(100)의 후단을 지나 배출되도록 구성된다.
한편, 상기 구동축(410)에 형성된 배출통로(411)의 적어도 일부 구간은 후방에서 전방을 향해 회전중심으로부터 바깥쪽으로 경사지게 형성된 것이 좋다. 이와 같이 구성하면, 압축실(330)을 통과하면서 오일을 일부 포함하게 되는 냉매가 배출통로(411)를 지날 때 원심력에 의해 기액 분리된다. 이때, 분리된 오일은 메인베어링(440) 등에 공급될 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 상기 고정스크롤(310)의 앞면에 전체적인 소비전력을 감소시키고 상기 모터(420)의 회전수를 조절하는 인버터(200)가 대향되게 배치된다.
이와 같은 인버터(200)는 각종전자부품을 실장하고 있어 높은열이 발생되므로 흡입냉매에 의해 적절히 냉각시킬 필요가 있으며, 상세한 설명도 이하와 같다.
기술되지 않은 구성부호 510과 520은 개스킷을 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 인버터 냉각구조를 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도4에 도시된 바와 같이, 인버터 냉각구조는, 흡입포트(101)로 유입된 흡입냉매가 압축실(330)로 유입되도록 형성되는 제1유로(610)와, 흡입포트(101)로 유입된 흡입냉매가 인버터(200)로 유입되도록 형성되는 제2유로(620) 및 상기 제1,2유로(610,620)로 유입되는 흡입냉매의 개도량을 조절하도록 설치되는 솔레노이드밸브(630)로 구성된다.
여기서, 상기 제1유로(610)와 제2유로(620)는 상기 흡입포트(101)로부터 분기되어 형성되므로 상기 인버터(200) 또는 압축실(330)로 흡입냉매가 유입된다.
또한, 상기 인버터(200)에는 제2유로(620)로 유입된 흡입냉매가 인버터(200) 내부를 순환한 후 배출되도록 배출구(621)가 형성되며, 상기 배출구(621)는 제1유로(610) 또는 고정스크롤(310)의 외주부 근방과 연통되도록 형성되어 흡입된 냉매가 고정스크롤(310) 외주로부터 중앙을 향해 배출되는 구조를 갖는다.
한편, 상기 배출구(621)는 상기 제1유로(610) 또는 압축실(330)과 연통되는 구조상 흡입냉매의 역류가 발생할 수 있으므로 상기 배출구(621)에는 체크밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 솔레노이드밸브(630)는 하우징(100)에 일체형으로 형성되거나 상기 하우징(100)에 별도로 부착되는 밸브하우징(631)과, 상기 밸브하우징(631)에 설치되어 왕복 이동하면서 상기 제1,2유로(610,620)의 개도량을 조절하는 밸브 체(632)와, 상기 밸브체(632)에 결합되며 가동철심(634a)을 구비하는 가동로드(634)와, 상기 가동철심(634a)의 둘레에 배치되는 전자코일(635)을 구비하는 전자 솔레노이드(633) 및 스프링과 같은 평형수단(636)으로 구성된다.
그리고, 상기 밸브체(632)는 상기 제1,2유로(610,620)의 입구 측을 가로방향으로 개폐하도록 설치된다.
또한, 상기 전자 솔레노이드(633)는 전류량에 따라 전자기력이 변화하여 상기 평형수단(636)과 힘의 평형을 이루면서 상기 밸브체(632)의 왕복이동 거리가 조정된다.
또한, 상기 인버터(200)에는 온도센서(640)가 구비되어 상기 인버터(200)의 온도를 측정한다.
그리고, 상기 온도센서(640)에서 측정된 온도에 의해 상기 솔레노이드밸브(630)의 개도량을 조절하는 제어부(650)가 구비된다.
결국, 상기 솔레노이드 밸브(630)의 가동은, 상기 온도센서(640)에 의해 감지된 상기 인버터(200)의 온도를 이용하여 CPU 등을 내장하는 제어부(650)가 연산하고, 그 연산 결과에 근거하여 전류가 솔레노이드 밸브(630)의 전자코일(635)로 보내짐으로써 이루어진다.
이에 따라, 인버터(200)의 온도에 따라 흡입냉매를 제1유로(610) 또는 제2로(620)를 완전히 개방하거나 제1유로(610)와 제2유로(620)를 동시에 개방하여 흡입냉매를 순환시키는 구조를 갖는다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 전술한 본 발명의 인버터형 스크롤 압축기에서 흡입냉매의 순환 및 냉각작용을 설명하도록 한다.
먼저, 도 5는 인버터(200)의 온도가 저온을 유지하여 냉각이 필요하지 않으므로 제2유로(620)가 솔레노이드 밸브(630)에 의해 완전폐쇄된 상태로서, 흡입냉매는 흡입포트(101), 제1유로(610), 압축실(330), 토출구(321) 등을 거쳐 토출포트(102)로 배출되는 것이다.
한편, 인버터(200)의 온도가 상승하여 최소 기준값 이상이 되면, 온도센서(640)는 측정된 온도값을 제어부(650)로 보내주며, 상기 제어부(650)는 상기 인버터(200)의 온도에 따른 전류를 솔레노이드 밸브(630)로 보내주어 도 6과 같이 제2유로(620)를 일부 개방함과 아울러 제1유로(610)를 일부 닫는다.
즉, 상기 제2유로(620)를 통해 흡입냉매가 인버터(200)의 내부를 순환한 후 배출구(621)를 거쳐 제1유로(610)로 안내되며, 상기 제1유로(610)로 흡입된 흡입냉매와 배출구(621)를 통해 유입된 흡입냉매는 함께 압축실(330)을 거쳐 토출포트(102)로 배출된다.
또한, 상술한 바와 같이 인버터(200)의 내부를 흡입냉매가 순환함에 따라 인버터(200)의 내부온도는 최소 기준값 이하로 낮아지면, 이를 온도센서(640)가 측정하여 제어부(650)로 보내주어 상기 제어부(650)는 솔레노이드 밸브(630)로 인가되는 전류를 차단하여 도 5와 같이 제2유로(620)를 폐쇄한다.
한편, 온도센서(640)에서 측정한 인버터(200)의 온도가 최대 기준값 이상일 때, 상기 제어부(650)는 솔레노이드 밸브(630)에 전류를 보내주어 도 7과 같이 제2 유로(620)는 완전개방됨과 아울러 제1유로(610)는 완전폐쇄되어 제2유로(620)를 통해서만 흡입냉매가 순환된다.
결국, 상기 온도센서(640)에서 측정된 값에 의해 솔레노이드 밸브(630)는 개도량을 적절히 조정하여 인버터(200)의 가열을 방지하게 되는 것이다.
그러나, 온도센서(640) 없이 수동으로 조절하는 밸브(미도시)를 설치하여 개도를 고정시키는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
도 1은 종래기술 1에 따른 인버터형 압축기의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터형 스크롤 압축기의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 다른 인버터형 스크롤 압축기의 구성을 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 다른 인버터형 압축기의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 도 3의 작동상태 및 흡입냉매의 순환구조를 도시한 종단면도이다.
*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*
CP - 스크롤 압축기 100 - 하우징
101 - 흡입포트 102 - 토출포트
200 - 인버터 310 - 고정스크롤
320 - 선회스크롤 410 - 구동축
510 - 개스킷 610 - 제1유로
620 - 제2유로 630 - 솔레노이드밸브
631 - 밸브하우징 632 - 밸브체
633 - 전자 솔레노이드 634 - 가동로드
635 - 전자코일 636 - 스프링
640 - 온도센서 650 - 제어부

Claims (8)

  1. 인버터를 포함하는 전동식 압축기에 있어서,
    증발기에서 흡입포트로 유입되는 흡입냉매를 압축실로 이끄는 제1유로;
    상기 증발기에서 흡입포트로 유입되는 흡입냉매를 인버터측으로 이끄는 제2유로; 및
    상기 제1유로의 개도량이 상기 제2유로의 개도량과 역의 관계를 가지도록 상기 제1,2유로의 개도를 조절하는 밸브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인버터에는 온도센서가 더 구비되어 있으며, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 의해 밸브가 작동하는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  3. 인버터를 포함하는 전동식 압축기에 있어서,
    냉매의 흡입포트로부터 압축실로 연통되는 제1유로;
    냉매의 흡입포트로부터 인버터로 연통되는 제2유로; 및
    상기 제1유로와 제2유로의 개도를 조절하는 밸브;를 포함하되,
    상기 인버터에는 온도센서가 더 구비되어 있으며, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 의해 밸브가 작동하는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인버터에는 제2유로로 유입된 흡입냉매를 상기 압축실로 안내하는 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 온도센서에서 측정된 온도에 의해 상기 밸브의 개도량을 조절하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브는,
    밸브하우징과,
    상기 밸브하우징에 설치되어 왕복 이동하면서 제1,2유로의 개도량을 조절하는 밸브체 및
    상기 밸브체에 결합되며 가동철심을 구비하는 가동로드와, 상기 가동철심의 둘레에 배치되는 전자코일로 구성되는 전자 솔레노이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
  8. 제 7항에 있어서,
    하우징과, 상기 하우징 내에 고정 설치된 고정스크롤과 상기 고정스크롤에 대하여 선회운동하는 선회스크롤과, 상기 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 형성되는 압축실과, 상기 선회스크롤을 선회 구동시키는 구동수단과, 상기 하우징에 형성된 흡입포트와 토출포트 및 상기 고정스크롤의 앞면에 대향되게 배치된 인버터로 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터를 포함하는 전동식 압축기.
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