KR20200124364A - 전동식 압축기 - Google Patents

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KR20200124364A
KR20200124364A KR1020190047395A KR20190047395A KR20200124364A KR 20200124364 A KR20200124364 A KR 20200124364A KR 1020190047395 A KR1020190047395 A KR 1020190047395A KR 20190047395 A KR20190047395 A KR 20190047395A KR 20200124364 A KR20200124364 A KR 20200124364A
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김학수
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두원중공업(주)
학교법인 두원학원
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Abstract

본 발명은 내부에는 모터부가 설치되고 일측에는 냉매가 흡입되는 흡입포트가 형성되며, 타측에는 상기 모터부의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부가 구비되는 압축기 본체; 상기 압축기 본체와 연결되어 상기 모터부에 전원을 공급하면서 상기 모터부의 동작을 제어하는 인버터; 상기 인버터를 외측에서 감싸 상기 인버터가 외부로 노출되지 않도록 밀폐시키는 인버터 케이스; 상기 압축기 본체와 상기 인버터 케이스 사이에 구비되어 상기 압축기 본체의 진동이 상기 인버터 케이스 및 상기 인버터로 전달되는 것을 완충시키는 탄성부재; 및 상기 인버터 케이스와 상기 탄성부재를 상기 압축기 본체의 일측면에 체결하는 체결수단을 포함하는 전동식 압축기를 제공한다.
따라서, 인버터와 압축기 본체 사이에 탄성부재를 위치시켜 이격되게 분리함으로써 압축기 본체의 진동에 의해 인버터가 손상되지 않도록 하며, 냉각핀으로 전도된 압축기 본체의 내부로 흡입된 냉매를 이용하여 인버터를 용이하게 냉각시킬 수 있으며, 인버터의 교체를 손쉽게 할 수 있다.

Description

전동식 압축기{Electric compressor}
본 발명은 전동식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 본체와 인버터가 분리된 구조를 가지는 전동식 압축기에 관한 것이다.
한국공개특허 제2010-0018225호에 기재된 배경기술을 참조하면, 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 도시된 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 발생된 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 발생하고 아울러, 상기 IGBT소자부에서 발생하는 노이즈에 의해 마이컴부의 오작동이 발생하는 경우도 빈번하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 인버터를 인버터 케이스로 감싸고 압축기 본체와 인버터 케이스가 탄성부재에 의해 이격됨으로써 압축기 본체의 진동이 탄성부재에 의해 저감되어 인버터가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 인버터의 교체를 손쉽게 할 수 있는 전동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에는 모터부가 설치되고 일측에는 냉매가 흡입되는 흡입포트가 형성되며, 타측에는 상기 모터부의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부가 구비되는 압축기 본체; 상기 압축기 본체와 연결되어 상기 모터부에 전원을 공급하면서 상기 모터부의 동작을 제어하는 인버터; 상기 인버터를 외측에서 감싸 상기 인버터가 외부로 노출되지 않도록 밀폐시키는 인버터 케이스; 상기 압축기 본체와 상기 인버터 케이스 사이에 구비되어 상기 압축기 본체의 진동이 상기 인버터 케이스 및 상기 인버터로 전달되는 것을 완충시키는 탄성부재; 및 상기 인버터 케이스와 상기 탄성부재를 상기 압축기 본체의 일측면에 체결하는 체결수단을 포함하는 전동식 압축기를 제공한다.
본 발명에 따른 전동식 압축기는, 상기 인버터 케이스와 상기 체결수단 사이에 구비되어 상기 압축기 본체의 진동이 상기 체결수단으로 전달되는 것을 완충시키며, 상기 체결수단이 상기 인버터 케이스에 체결 시 상기 인버터 케이스가 손상되는 것을 방지하는 완충부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 압축기에 있어서, 상기 인버터 케이스는 상기 인버터가 안착되며 일단은 개구되고 타단 및 둘레면은 밀폐된 형상을 가지는 안착 본체와, 상기 안착 본체의 개구된 일단을 밀폐시키는 밀폐 커버를 포함할 수 있으며, 상기 안착 본체와 상기 밀폐 커버에는 각각 상기 체결수단이 삽입되는 제1삽입홀부와 제2삽입홀부가 연통되게 형성될 수 있다.
상기 탄성부재에는 상기 체결수단이 삽입되는 제3삽입홀부가 형성될 수 있으며, 상기 제3삽입홀부는 상기 제1삽입홀부 및 상기 제2삽입홀부와 연통될 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 압축기는, 상기 탄성부재의 일측면에 구비되며, 상기 압축기 본체의 내부로 흡입된 냉매의 온도를 상기 인버터의 발열부에 전달하여 상기 인버터를 냉각시키는 냉각핀을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각핀은 웨이브 형상을 가질 수 있고, 상기 탄성부재의 일측면에 상기 인버터 케이스와 밀착되게 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 압축기는, 상기 압축기 본체와 상기 인버터를 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 인버터 케이스에는 상기 연결부재가 관통하는 관통홀이 형성될 수 있고, 상기 탄성부재에는 상기 연결부재가 통과하는 통과홀이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 압축기는 인버터와 압축기 본체 사이에 탄성부재를 위치시켜 이격되게 분리함으로써 압축기 본체의 진동에 의해 인버터가 손상되지 않도록 하며, 냉각핀으로 전도된 압축기 본체의 내부로 흡입된 냉매를 이용하여 인버터를 용이하게 냉각시킬 수 있으며, 인버터의 교체를 손쉽게 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전동식 압축기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 전동식 압축기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 인버터 케이스와 탄성부재 및 압축기 본체를 체결수단을 이용하여 체결한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 탄성부재 및 냉각핀을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 압축기 본체의 일측면에 탄성부재와 냉각핀 및 인버터 케이스가 체결수단에 의해 체결된 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 압축기 본체의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(1000)는 압축기 본체(1100)와, 인버터(1200)와, 인버터 케이스(1300)와, 탄성부재(1400)와, 체결수단(1500)을 포함하며, 완충부재(1600)와, 냉각핀(1700)과, 연결부재(1800)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 압축기 본체(1100)의 내부에는 모터부(1120)가 설치되고, 일측에는 흡입포트(1140)가 형성되며, 타측에는 압축부(1160)가 구비된다. 상기 모터부(1120)는 고정자(1122)와 회전자(1124)로 구성되어 상기 압축부(1160)에 동력을 전달한다.
상기 압축부(1160)에는 고정스크롤(1162)과, 상기 고정스크롤(1162)에 대하여 회전하는 선회스크롤(1164)이 설치되는데, 상기 선회스크롤(1164)은 상기 회전자(1124)에 연결되어 함께 회전하면서 상기 고정스크롤(1162)과의 사이에 형성된 압축공간(S)에 냉매를 압축시킨다.
상기 압축기 본체(1100)는 대략 원통형상을 가지며 전면(1100a)과 측면(1100b) 및 상기 압축부(1160)에 의해 상기 압축기 본체(1100)의 내부에 밀폐공간이 형성된다.
상기 압축기 본체(1100)의 일측에는 냉매가 유입되는 통로인 흡입포트(1140)가 형성된다. 상기 모터부(1120)에는 압축된 냉매를 토출하기 위한 토출포트(미도시)가 형성되며, 상기 모터부(1120)와 상기 압축부(1160)는 내부가 서로 연통되는 것이 바람직하다.
상기 흡입포트(1140)를 통해 유입된 냉매는 상기 모터부(1120)를 지나 상기 압축부(1160)로 전달되어 압축된 다음 토출포트(미도시)를 외부로 토출된다. 상기 흡입포트(1140)로 유입된 냉매는 상기 모터부(1120)의 고정자(1122)와 회전자(1124)를 냉각시키는 역할도 하며, 상기 압축부(1160)의 선회스크롤(1164)의 윤활작용도 한다.
상기 압축기 본체(1100)의 상기 모터부(1120)는 인버터(1200)와 연결되며, 상기 인버터(1200)는 상기 모터부(1120)에 전원을 공급하면서 상기 모터부(1120)의 동작을 제어하는 역할을 한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 인버터(1200)는 상기 압축기 본체(1100)와 이격되게 위치하며, 상기 인버터(1200)는 다양한 회로소자 부품이 회로 패턴 설계된 라인 위에 장착되는 인쇄회로기판(1210)과, 상기 인쇄회로기판에 장착되는 복수개의 전자소자(1220), 및 기타 연결 와이어(미도시)를 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 인버터(1200)는 동작프로그램이 저장되는 IC소자를 포함하는 마이컴부, 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 이루어지며, 상기 인버터(1200)는 일반적인 것인 바. 상기 인버터(1200)가 상기 모터부(1120)에 전원을 공급하면서 상기 모터부(1120)의 동작을 제어하는 과정의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 인버터(1200)는 인버터 케이스(1300)에 의해 외측이 감싸여져 외부로 노출되지 않게 밀폐된다. 상기 인버터 케이스(1300)는 안착 본체(1320)와, 밀폐 커버(1340)를 포함하며, 상기 안착 본체(1320)는 상기 압축기 본체(1100)의 일측면과 동일한 형상을 가지고 그 일단은 개구되고 타단은 밀폐되며, 둘레면 역시 밀폐된 형상을 가지는 것이 바람직하다, 일단이 개구된 상기 안착 본체(1320)의 내부에는 상기 인버터(1200)가 안착된 후 별도의 고정부재(미도시)에 의해 유동되지 않게 고정되는 것이 바람직하다.
상기 안착 본체(1320)의 개구된 일단은 밀폐 커버(1340)에 의해 밀폐됨으로써 상기 안착 본체(1320)의 내부에 안착된 후 고정되는 상기 인버터(1200)가 외부로 노출되지 않게 되며, 상기 안착 본체(1320)의 밀폐된 타단에는 후술되는 연결부재(1800)가 관통하는 관통홀(1320a)이 형성된다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 압축기 본체(1100)와 상기 인버터 케이스(1300) 사이에는 탄성부재(1400)가 구비되며, 상기 탄성부재(1400)는 상기 압축기 본체(1100)의 진동이 상기 인버터 케이스(1300) 및 상기 인버터 케이스(1300)의 내부에 구비되는 상기 인버터(1200)로 전달되는 것을 완충시키는 역할을 한다.
상기 탄성부재(1400)는 상기 압축기 본체(1100)의 일측면과 동일한 형상을 가지며 탄성력을 가지는 판재로 외측둘레면이 겹쳐지게 절곡됨으로써 상기 인버터 케이스(1300) 및 상기 인버터(1200)로 전달되는 진동을 완충시키게 되며, 상기 탄성부재(1400)에는 통과홀(1420)과, 제3삽입홀부(1440)가 형성되며, 상기 통과홀(1420)로는 후술되는 연결부재(1800)가 관통하게 된다.
상기 인버터 케이스(1300)와 상기 탄성부재(1400)는 체결수단(1500)에 의해 상기 압축기 본체(1100)의 일측에 체결되며, 상기 체결수단(1500)으로는 일반적인 볼트가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 안착 본체(1320)에는 상기 체결수단(1500)이 삽입되는 제1삽입홀부(1322)가 형성되고, 상기 밀폐 커버(1340)에는 상기 체결수단(1500)이 삽입되는 제2삽입홀부(1342)가 형성되며, 상기 탄성부재(1400)에 상기 제3삽입홀부(1440)가 형성됨으로써 상기 인버터 케이스(1300)와 상기 탄성부재(1400)가 체결수단(1500)에 의해 상기 압축기 본체(1100)의 일측에 체결되어 고정되게 된다.
상기 제1삽입홀부(1322), 제2삽입홀부(1342) 및 제3삽입홀부(1440)는 각각 상기 안착 본체(1320), 밀폐 커버(1340) 및 탄성부재(1400)에 각각 대응되는 위치에 복수개가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1삽입홀부(1322), 제2삽입홀부(1342) 및 제3삽입홀부(1440)는 연통되는 것이 바람직하다.
상기 인버터 케이스(1300)와 상기 체결수단(1500) 사이에는 완충부재(1600)가 구비되어 상기 압축기 본체(1100)의 진동이 상기 체결수단(1500)으로 전달되는 것을 완충시키며, 상기 체결수단(1500)이 상기 인버터 케이스(1300)에 체결 시 상기 인버터 케이스(1300)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 하고, 상기 완충부재(1600)로는 링 형상의 베어링이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 완충부재(1600)는 탄성을 가지는 재질을 가지며, 상기 완충부재(1600)로 사용되는 베어링은 일반적인 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 상기 탄성부재(1400)의 일측면에는 냉각핀(1700)이 구비되며, 상기 냉각핀(1500)은 상기 압축기 본체(1100)의 내부로 흡입된 냉매를 통해 상기 인버터 케이스(1300)의 내부에 수용된 인버터(1200)를 냉각시키는 역할을 한다.
상기 모터부(1120)에 전원을 공급하는 과정에서 상기 인버터(1200)에 발열이 발생되고, 발생된 발열에 의해 인버터(1200)의 회로부가 손상되는 문제가 발생되며, 인버터(1200)의 회로부가 손상되는 것을 방지하기 위해 냉각이 필요하며, 상기 냉각핀(1500)이 상기 압축기 본체(1100)의 내부로 흡입된 냉매의 온도를 상기 인버터(1200)의 발열부에 전달하여 상기 인버터(1200)를 냉각시키게 된다.
상기 냉각핀(1700)은 다단으로 굴곡진 웨이브 형상을 가지며서 상기 탄성부재(1400)의 일측면에서 상기 인버터 케이스(1300)와 밀착되게 구비되어, 상기 압축기 본체(1100)의 내부로 흡입된 냉매의 온도가 상기 탄성부재(1400) 및 냉각핀(1500)을 통해 전도되어 인버터(1200)를 냉각시키게 된다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 탄성부재(1400) 및 상기 인버터 케이스(1300)에 의해 이격되게 위치하는 상기 압축기 본체(1100)와 상기 인버터(1200)는 연결부재(1800)에 의해 연결된다. 상기 연결부재(1600)의 일단은 상기 통과홀(1420)과 상기 관통홀(1320a)을 통과하여 상기 인버터 케이스(1300) 내의 인버터(1200)에 연결되고, 타단은 상기 압축기 본체(1100)에 연결됨으로써 상기 인버터(1200)에 의해 상기 모터부(1120)에 전원이 공급되면서 상기 모터부(1120)의 동작이 제어되게 된다.
상기 인버터 케이스(1300)와 상기 탄성부재(1400)를 이용하여 상기 압축기 본체(1100)와 상기 인버터(1200)를 이격되게 분리할 수 있어 상기 압축기 본체(1100)의 진동에 의해 상기 인버터(1200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 압축기 본체(1100)와 상기 인버터 케이스(1300) 사이에 탄성을 가지는 탄성부재(1400)를 구비하여 상기 인버터 케이스(1300)로 전달되는 상기 압축기 본체(1100)의 진동을 완충시킬 수 있다. 그리고, 냉각핀(1700)으로 전도된 압축기 본체(1100)의 내부로 흡입된 냉매를 이용하여 인버터(1200)를 용이하게 냉각시킬 수 있으며, 인버터(1200)의 교체를 손쉽게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000 : 전동식 압축기 1100 : 압축기 본체
1120 : 모터부 1140 : 흡입포트
1160 : 압축부 1200 : 인버터
1300 : 인버터 케이스 1320 : 안착 본체
1340 : 밀폐 커버 1400 : 탄성부재
1500 : 체결수단 1600 : 완충부재
1700 : 냉각핀 1800 : 연결부재

Claims (7)

  1. 내부에는 모터부가 설치되고 일측에는 냉매가 흡입되는 흡입포트가 형성되며, 타측에는 상기 모터부의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부가 구비되는 압축기 본체;
    상기 압축기 본체와 연결되어 상기 모터부에 전원을 공급하면서 상기 모터부의 동작을 제어하는 인버터;
    상기 인버터를 외측에서 감싸 상기 인버터가 외부로 노출되지 않도록 밀폐시키는 인버터 케이스;
    상기 압축기 본체와 상기 인버터 케이스 사이에 구비되어 상기 압축기 본체의 진동이 상기 인버터 케이스 및 상기 인버터로 전달되는 것을 완충시키는 탄성부재; 및
    상기 인버터 케이스와 상기 탄성부재를 상기 압축기 본체의 일측면에 체결하는 체결수단을 포함하는 전동식 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터 케이스와 상기 체결수단 사이에 구비되어 상기 압축기 본체의 진동이 상기 체결수단으로 전달되는 것을 완충시키며, 상기 체결수단이 상기 인버터 케이스에 체결 시 상기 인버터 케이스가 손상되는 것을 방지하는 완충부재를 더 포함하는 전동식 압축기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 인버터 케이스는,
    상기 인버터가 안착되며 일단은 개구되고 타단 및 둘레면은 밀폐된 형상을 가지는 안착 본체와,
    상기 안착 본체의 개구된 일단을 밀폐시키는 밀폐 커버를 포함하며,
    상기 안착 본체와 상기 밀폐 커버에는 각각 상기 체결수단이 삽입되는 제1삽입홀부와 제2삽입홀부가 연통되게 형성되는 전동식 압축기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄성부재에는 상기 체결수단이 삽입되는 제3삽입홀부가 형성되며,
    상기 제3삽입홀부는 상기 제1삽입홀부 및 상기 제2삽입홀부와 연통되는 전동식 압축기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성부재의 일측면에 구비되며, 상기 압축기 본체의 내부로 흡입된 냉매의 온도를 상기 인버터의 발열부에 전달하여 상기 인버터를 냉각시키는 냉각핀을 더 포함하는 전동식 압축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각핀은 웨이브 형상을 가지고, 상기 탄성부재의 일측면에 상기 인버터 케이스와 밀착되게 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기 본체와 상기 인버터를 연결하는 연결부재를 더 포함하며,
    상기 인버터 케이스에는 상기 연결부재가 관통하는 관통홀이 형성되고, 상기 탄성부재에는 상기 연결부재가 통과하는 통과홀이 형성되는 전동식 압축기.
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