KR20090062750A - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 압축기(1)의 외관 및 골격은 전후방하우징(10,10') 및 프레임(13)에 의해 형성된다. 상기 전후방하우징(10,10') 및 프레임(13)의 내부에는 인버터실(29), 모터실(25) 및 압축실(15)이 모두 연통되도록 형성된다. 상기 인버터실(29)에서 냉매가 유입되는 흡입포트(29')의 하방에는 구획판(30)이 체결구(B)에 의해 상기 인버터실(29)의 내측벽면과 소정거리 이격된 위치에 형성된다. 상기 구획판(30)에서 상기 인버터실의 내측벽면을 향하는 면에는 인버터(32)가 설치된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 상기 인버터실(29)로 유입된 냉매의 일부는 상기 인버터(32)를 직접 냉각시키고, 나머지 냉매는 상기 모터실(25)로 유입되어 상기 모터실(26)의 모터(27)를 냉각시키므로, 상기 인버터(32)를 독립적으로 냉각시킬 수 있고, 상대적으로 낮은 온도의 냉매로 상기 모터(27)를 냉각시켜 냉각효율이 증가하는 이점이 있다.

전동식 압축기, 구획판, 인버터, 냉매

Description

전동식 압축기{Electronic compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 모터를 구동원으로 하여 냉매의 압축을 수행하는 전동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달한다.

이와 같은 압축기에는 실제로 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 회전식 압축기에는 엔진을 구동원으로 하여 회전을 수행하는 기계식과, 모터를 구동원으로 하는 전동식이 있다.

전동식 압축기는 별도의 모터를 사용하여 압축기를 구동하는 방식이다. 모터는 전동식 압축기의 인버터에 의해 그 회전속도가 조절된다. 전동식 압축기는 별도의 모터를 사용하기 때문에 압축기의 냉각이 필요하다. 일반적으로 전동식 압축기의 냉각은 압축에 쓰이는 냉매를 압축기의 모터가 설치된 부분으로 흐르도록 하여 열을 흡수하도록 하는 방식으로 수행하였다.

전동식 압축기에 구비된 인버터 역시 압축기의 가동중에 별도의 냉각이 필요하다. 인버터에는 작동시 열이 발생되는 발열소자들이 다수개 사용된다. 이러한 발열소자들은 내구성이 약하기 때문에 직접 냉매가 흐르도록 하여 냉각을 수행하는 것이 어렵다.

따라서, 압축기의 흡입측 벽면에 인버터를 설치하여 열을 흡입측 벽면에 전달하고 냉매가 흡입측 벽을 냉각하는 방식으로 냉각을 수행하는 것이 시도되었고, 이러한 시도는 일본공개특허 JP 2000-291557(명칭:전동식압축기,이하 전동식압축기라 칭함)에 개시되어 있다.

이 종래의 기술에 의한 전동식압축기에 의하면, 압축기의 외관은 모터가 설치되는 중간하우징과 중간하우징의 양측에 각각 설치되는 토출하우징 및 흡입하우징에 의해 형성되고, 중간하우징과 토출하우징, 흡입하우징은 그 내부가 모두 연통된다. 흡입하우징에는 냉매의 흡입을 위한 흡입포트가 형성되고, 흡입하우징의 일측벽면에는 모터의 구동을 제어하는 구동회로(인버터에 해당함)가 설치된다. 구동회로는 냉매와 직접 접촉하지 않도록 하기 위해 흡입하우징에서 냉매가 흐르는 면의 반대쪽 면에 설치된다. 중간하우징에는 압축을 위한 구동력을 전달하는 모터가 설치되고, 토출하우징에는 냉매의 압축을 수행하는 고정스크롤 및 가동스크롤이 구비된다.

전동식압축기의 내부에서의 냉매흐름을 살펴보면, 먼저 흡입하우징의 흡입포트를 통해 냉매가 유입된다. 유입된 냉매는 흡입하우징을 지나면서 구동회로에서 발생한 열 중 흡입하우징의 벽면에 전달된 열을 흡수하게 된다. 구동회로의 열을 흡수한 냉매는 중간하우징을 거치면서 중간하우징에 설치된 모터를 냉각시킨다. 모터를 냉각시킨 냉매는 다시 토출하우징으로 유입되고, 토출하우징의 고정스크롤 및 가동스크롤에 의해 압축되어 외부로 토출된다.

하지만, 이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 의한 전동식 압축기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 기술에 의하면, 냉매가 흐르면서 구동회로에서 발생하는 열 중 흡입측 벽으로 전달되는 열만을 흡수하므로, 구동회로 전체에서 방출되는 열을 흡수할 수 없어 구동회로의 냉각효율이 좋지 않은 문제점이 있다.

또, 구동회로의 열을 흡수한 상대적으로 높은 온도의 냉매가 모터실로 유입되어 모터를 냉각시키므로 가장 발열이 심한 모터의 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인버터실로 유입된 냉매를 분기하여 일부는 인버터를 냉각시키고, 다른 일부는 모터를 냉각시키는 전동식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉매가 인버터의 둘레를 직접 흐르며 열을 흡수하도록 하여 인버터를 독립적으로 냉각시키는 전동식 압축기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 전동식압축기의 외관 및 골격을 형성하고, 내부에 압축실, 모터실 및 인버터실이 연통되게 형성되는 하우징; 상기 압축실에 구비되어, 유입된 냉매의 압축을 수행하는 압축기구; 상기 모터실에 설치되고, 상기 압축기구와 연결되어, 냉매의 압축을 위한 구동력을 제공하는 모터; 그리고, 상기 모터의 회전을 제어하는 인버터를 포함하여 구성되고, 상기 인버터실에는 구획판이 설치되어 상기 인버터실을 냉매가 모터실로 유입되는 유입부와 상기 인버터를 냉각시키기 위한 냉각부로 구획하고, 상기 냉각부 내에 상기 인버터가 설치된다.

상기 구획판에는 냉매가 상기 냉각부로 유입되는 연통로와 상기 냉각부의 냉매를 상기 유입부로 토출시키는 토출로가 더 구비된다.

상기 구획판에서 상기 인버터가 설치된 면에는 보호층이 설치되어 상기 인버터가 상기 보호층에 의해 차폐된다.

상기 연통로는 상기 구획판에서 상기 하우징의 내부로 냉매가 유입되는 흡입포트에 인접한 부분에 형성된다.

본 발명에 의하면, 구획판과 하우징의 내측벽면 사이로 흡입포트로 유입된 냉매의 일부가 유입되어 인버터를 직접 냉각시키게 되어, 인버터를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 인버터실로 유입된 냉매의 일부가 직접 모터실로 유입되어 모터실 내에 위치한 부품들을 냉각 시킬 수 있어, 비교적 낮은 온도의 냉매로 모터실 내의 부품을 냉각시키므로 압축기의 냉각효율이 높아지는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 전동식 압축기의 바람직한 실시예의 구성을 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 의한 전동식 압축기의 바람직한 실시예의 내부구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 실시예를 구성하는 구획판에 인버터가 설치된 모습이 사시도로 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 A-A'선의 단면도가 도시되어 있다.

이들 도면에 의하면, 압축기(1)의 외관 및 골격은 전후방하우징(10,10')과 상기 전후방하우징(10,10')을 연결하는 프레임(13)에 의해 형성된다. 상기 전후방하우징(10,10')은 상기 프레임(13)을 사이에 두고 결합되어 함께 고정된다. 상기 프레임(13)은 후술할 압축실(15) 및 모터실(25)을 구획하는 역할을 한다.

상기 후방하우징(10')의 내부에는 압축실(15)이 형성된다. 상기 압축실(15)은 상기 후방하우징(10') 및 프레임(13)에 의해 형성되는 소정의 공간으로 냉매의 압축이 이루어지는 부분이다.

상기 압축실(15)에는 냉매를 압축시키는 압축기구(16)가 설치된다. 상기 압축기구(16)는 후술할 모터(23)로부터 전달되는 회전력을 이용하여 냉매의 압축을 수행한다. 이와 같은 압축기구(16)로는 압축 방식에 따라 크랭크식, 사판식 워블 플레이트식, 스크롤식 등이 될 수 있다. 본 실시예에서는 스크롤식 압축을 수행하는 압축기구를 예를 들어 설명하기로 한다.

스크롤 압축기의 압축은 고정스크롤(17)과 상기 고정스크롤(17)에 대하여 상대회전하는 선회스크롤(19)에 의해 수행된다.

상기 고정스크롤(17)은 상기 압축실(15)의 일측에는 고정된다. 상기 고정스크롤(17)은 골격을 형성하는 원판형상의 고정플레이트(17a)와 상기 고정플레이트(17a)의 일측면에 인벌류트 형상으로 소정량 돌출되게 형성되는 고정나선부(17b)로 구성된다. 상기 고정스크롤(17)은 후술할 선회스크롤(19)과 함께 냉매를 압축시키는 역할을 한다.

상기 고정스크롤(17)은 선회스크롤(19)과 협력하여 냉매를 압축시킨다. 상기 선회스크롤(19)은 상기 프레임(13)의 중앙에 설치된 회전자(27b)와 연결되어 함께 회전한다. 상기 선회스크롤(19)이 상기 고정스크롤(17)에 대하여 상대회전함에 의해 냉매가 압축된다. 상기 선회스크롤(19)은 골격을 형성하는 원판형상의 선회플레이트(19a)와 상기 선회플레이트(19a)에서 상기 고정스크롤(17)을 향하는 면에 인벌 류트 형상으로 돌출되게 형성되는 선회나선부(19b)로 구성된다. 상기 고정스크롤(17)의 고정나선부(17b)와 선회스크롤(19)의 선회나선부(19b)에 의해 압축공간(21)이 형성되고, 상기 압축공간(21)에서 냉매가 압축된다.

상기 후방하우징(10')에는 토출포트(23)가 관통되게 형성된다. 상기 토출포트(23)는 상기 선회스크롤(19) 및 고정스크롤(17)에 의해 압축된 냉매가 배출되는 통로역할을 한다.

상기 전방하우징(10)의 내부에 상기 프레임(13)과 협력하여 형성되는 공간은 모터실(25)이다. 상기 모터실(25)에는 상기 압축기(1)의 구동원인 모터(27)가 설치되는 부분이다. 상기 모터(27)는 크게 고정자(27a)와 회전자(27b)로 구성된다.

상기 고정자(27a)는 대략 그 중앙이 관통된 원통형상으로 박판형태의 코어편이 다수개 적층되어 만들어진다. 상기 고정자(27a)에는 코일이 권선된다. 상기 고정자(27a)에 권선된 코일에 전류가 흐르면, 상기 고정자(27a)에는 자기장이 형성된다.

상기 고정자(27a)의 중앙에는 회전자(27b)가 삽입되어 위치된다. 상기 회전자(27b)는 대략 원통형상으로 다수개의 코어편이 적층되어 형성된다. 상기 고정자(27a)의 코일에 전류가 흐르면 자기장이 발생하게 되어 상기 회전자(27b)가 회전하게 된다.

상기 전방하우징(10)에는 인버터실(29)이 형성된다. 좀 더 정확하게는 상기 인버터실(29)은 상기 모터실(25)과 상기 전방하우징(10)의 사이에 형성된다. 상기 인버터실(29)은 상기 압축기(1)의 회전을 제어하는 인버터(32)가 설치되는 공간이 다. 상기 인버터실(29)의 일측에는 흡입포트(29')가 관통되게 형성된다. 상기 인버터실(29)은 상기 모터실(25)과 연통되어 상기 흡입포트(29')로 유입된 냉매는 상기 모터실(25)을 지나 상기 압축실(15)로 전달되는 것이다.

상기 인버터실(29)에서 상기 흡입포트(29')가 형성된 부분의 하방에는 구획판(30)이 설치된다. 상기 구획판(30)은 상기 인버터실(29)의 내면의 횡단면과 대응되는 원판형상으로 형성되어, 상기 인버터실(29)을 두 공간으로 구획한다. 편의상 상기 인버터실(29)에서 상기 모터실(25)과 연통된 부분을 유입부(29a)라 하고, 반대편 부분을 냉각부(29b)라 하겠다. 상기 유입부(29a)로 유입된 냉매는 직접 모터실(25)로 유입되고, 상기 냉각부(29b)로 유입된 냉매는 인버터(32)를 냉각시킨 후 다시 상기 유입부(29a)로 유입되어 상기 모터실(25)로 유입된다.

상기 구획판(30)에서 상기 흡입포트(29')를 향하는 부분과 이에 대응되는 부분에는 절결부(30a)가 각각 형성된다. 상기 절결부(30a)는 상기 유입부(29a)로 냉매가 유입될 수 있도록 상기 인버터실(29)의 내면과의 사이에서 소정의 공간을 형성한다.

상기 절결부(30a)와 상기 인버터실(29)의 내면사이에 형성되는 공간 중에 상기 흡입포트(29') 측에 형성되는 부분은 냉매가 상기 냉각부(29b)로 유입되는 연통로(H)이고, 다른 한 부분은 냉매가 상기 냉각부(29b)에서 배출되도록 하는 토출로(H')이다. 상기 연통로(H)를 통해 냉매가 유입되고 상기 토출로(H')를 통해 상기 유입부(29a)로 배출되는 것이다. 본 실시예에서는 상기 절결부(30a)와 상기 인버터실(29)의 내면 사이에 상기 연통로(H) 및 토출로(H')가 형성되었지만, 이와 달리 상기 연통로(H) 및 토출로(H')를 상기 구획판(30)에 직접 관통되게 가공하는 것도 가능하다.

상기 구획판(30)에는 체결공(30b)이 관통되게 형성된다. 상기 체결공(30b)은 후술할 체결구(B)가 관통하여 설치되는 부분이다.

상기 구획판(30)은 체결구(B)에 의해 고정된다. 상기 체결구(B)는 상기 체결공(30b)을 통과하여 상기 인버터실(29)의 내측벽면에 체결된다. 상기 구획판(30)은 상기 인버터실(29)의 내측벽에 소정거리 이격되어 설치되어 상기 구획판(30)과 상기 인버터실(29)의 내측벽 사이에는 상기 냉각부(29b)가 형성된다.

상기 구획판(30)에서 상기 냉각부(29b)를 향하는 면에는 인버터(32)가 설치된다. 상기 인버터(32)는 상기 모터(27)와 전기적으로 연결되어 상기 모터(27)의 회전속도를 제어한다. 상기 모터(27)의 회전속도가 제어됨에 의해 냉매의 압축량이 제어되어 차량의 실내를 원하는 온도로 일정하게 유지된다.

상기 구획판(30)에 설치된 인버터(32)는 보호층(34)에 의해 차폐된다. 상기 보호층(34)은 상기 인버터(32)가 냉매에 의해 손상을 입는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 실시예에서 상기 보호층(34)은 상기 구획판(30)에서 상기 인버터(32)가 설치된 면을 실리콘과 같은 가소성재질로 덮어 상기 인버터(32)를 차폐하도록 하였으나, 박스형상의 커버를 이용하여 상기 인버터(32)를 차폐하는 것도 가능하다.

이하 본 발명에 의한 전동식 압축기의 인버터 냉각구조의 작용을 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 냉매는 흡입포트(29')를 통해 인버터실(29)로 유입된다. 상기 인버터 실(29)로 유입된 냉매는 구획판(30)에 의해 일부는 유입부(29a)로 유입되고, 나머지 일부는 연통로(H)를 통해 냉각부(29b)로 유입된다.

상기 유입부(29a)로 유입된 냉매는 다시 모터실(25)로 유입되고, 상기 냉각부(29b)로 유입된 냉매는 상기 구획판(30)에 설치된 인버터(32)를 냉각시킨 후, 다시 상기 토출로(H)를 통해 모터실(25)로 배출된다. 상기 인버터(32)는 보호층(34)에 의해 차폐되므로, 냉매에 의해 상기 인버터(32)가 파손되는 것이 방지된다.

상기 흡입포트(29')에서 직접 상기 모터실(25)로 유입된 냉매는 상대적으로 낮은 온도이기 때문에, 상기 모터실(25)에 위치한 고정자(27a) 및 회전자(27b)와 같은 각종 부품들을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 시간이 지나면 상기 인버터(32)를 냉각시킨 상대적으로 높은 온도의 냉매가 상기 인버터실(29)에서 상기 모터실(25)로 유입되어 이동하며 상기 모터실(25)의 부품들을 냉각시킨다.

상기 모터실(25)에 유입된 냉매는 압축실(15)로 전달된다. 상기 모터실(25)에 유입된 냉매는 상기 회전자(27b)의 회전에 의해 서로 골고루 섞여 그 온도가 균일한 상태가 되어 다시 상기 압축실(15)로 전달된다. 상기 압축실(15)에 유입된 냉매는 고정스크롤(17) 및 선회스크롤(19)에 의해 형성되는 압축공간(21)에서 압축되고, 압축된 냉매는 토출포트(23)를 통해 토출된다.

이와 같이 상기 구획판(30)에 의해 상기 인버터(32)를 독립적으로 냉각시킬 수 있고, 상기 모터실(25)에 상기 인버터(32)를 냉각시키지 않은 비교적 낮은 온도의 냉매로 상기 모터실(25) 내의 부품들을 냉각시킬 수 있어 압축기(1)의 냉각효율이 높아진다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

상기 인버터(32)를 냉각시키기 위한 냉매의 양은 상기 구획판(30)의 절결부(30a)의 크기에 의해 조절될 수 있다. 따라서, 상기 인버터실(29)보다 상대적으로 많은 열을 방출하는 상기 모터실(25)로 더 많은 냉매가 유입될 수 있도록 알맞게 상기 절결부(30a)의 크기를 조절하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 의한 전동식 압축기의 바람직한 실시예의 내부구성을 보인 단면도.

도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 구획판에 인버터가 설치된 모습을 보인 사시도.

도 3은 도 1의 A-A'선의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 압축기 10 : 전방하우징

10': 후방하우징 13 : 프레임

15 : 압축실 16 : 압축기구

17 : 고정스크롤 17a: 고정플레이트

17b: 고정나선부 19 : 선회스크롤

19a: 선회플레이트 19b: 선회나선부

21 : 압축공간 23 : 토출포트

25 : 모터실 27 : 모터

27a: 고정자 27b: 회전자

29 : 인버터실 29': 흡입포트

29a: 유입부 29b: 냉각부

30 : 구획판 30a: 절결부

30b: 체결공 32 : 인버터

34 : 보호층 B : 체결구

H : 연통로 H': 토출로

Claims (4)

1. 전동식압축기의 외관 및 골격을 형성하고, 내부에 압축실(15), 모터실(25) 및 인버터실(29)이 연통되게 형성되는 하우징(10,10');

   상기 압축실(15)에 구비되어, 유입된 냉매의 압축을 수행하는 압축기구(16);

   상기 모터실(25)에 설치되고, 상기 압축기구(16)와 연결되어, 냉매의 압축을 위한 구동력을 제공하는 모터(27); 그리고,

   상기 모터(27)의 회전을 제어하는 인버터(32)를 포함하여 구성되고,

   상기 인버터실(29)에는 구획판(30)이 설치되어 상기 인버터실(29)을 냉매가 모터실로 유입되는 유입부(29a)와 상기 인버터(32)를 냉각시키기 위한 냉각부(29b)로 구획하고, 상기 냉각부(29b) 내에 상기 인버터(32)가 설치됨을 특징으로하는 전동식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구획판(30)에는 냉매가 상기 냉각부(29b)로 유입되는 연통로(H)와 상기 냉각부(29b)의 냉매를 상기 유입부(29a)로 토출시키는 토출로(H')가 더 구비됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 구획판(30)에서 상기 인버터(32)가 설치된 면에는 보호층(34)이 설치되어 상기 인버터(32)가 상기 보호층(34)에 의해 차폐됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 연통로(H)는 상기 구획판(30)에서 상기 하우징(10,10')의 내부로 냉매가 유입되는 흡입포트(29')에 인접한 부분에 형성됨을 특징으로 하는 전동식 압축기.

Images