KR20240057232A

KR20240057232A - 전동 압축기

Info

Publication number: KR20240057232A
Application number: KR1020220137730A
Authority: KR
Inventors: 이주영; 공성규; 김량수; 남궁규; 문치명; 신인철; 정유철; 최형인
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-05-02

Abstract

본 발명은 전동 압축기에 관한 것으로, 동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터로부터 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구와, 상기 모터를 수용하는 모터하우징과, 상기 모터하우징의 일측부에 배치되고 상기 모터를 제어하는 인버터부 및, 상기 모터하우징의 일측부에서 상기 인버터부를 향해 돌출되며 배치되고, 냉매가 유입되며 상기 인버터부를 냉각하는 냉각유로를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 전동 압축기의 인버터, 특히 스위칭소자를 다면 냉각할 수 있다.

Description

전동 압축기{ELECTRIC COMPRESSOR}

본 발명은 전동 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인버터, 특히 스위칭 소자(IGBT;Insulated Gate Bipolar Transistor)를 효과적으로 냉각할 수 있는 전동 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.

압축기에는 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

스크롤 압축기는 전동식으로 구현될 수 있으며, 이 경우 스크롤 압축기의 분류에 속할 수 있다.

스크롤 압축기의 경우 선회스크롤과 고정스크롤간의 상호 작용을 통해 냉매를 압축하게 된다. 이때 선회스크롤은 모터에 연결된 구동샤프트의 단부에 배치된 편심 부시에 연결되고, 구동샤프트의 회전에 따라 편심 부시에 의해 전달된 회전력으로 고정스크롤과의 압축 영역을 형성하게 된다. 그리고 압축된 냉매는 고정스크롤에 형성되어 있는 토출포트를 통해 토출된다.

최근에는 이차전지로 운용되는 전기차의 보급이 활발해짐에 따라 전동 압축기가 선호되고 있다.

이러한 전동 압축기의 경우 인버터 등이 주로 내장된다. 인버터는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 장치로서, 압축기를 가동하는 중에 많은 열이 발생하므로, 인버터를 계속해서 냉각시켜 줄 필요가 있다. 특히 인버터 기판에서 스위칭소자(IGBT;Insulated Gate Bipolar Transistor) 부위는 열이 가장 많이 발생하는 부위 중의 하나이므로, 집중하여 냉각해 줄 필요가 있다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 종래 전동 압축기의 일 형태가 개시되어 있다.

도 1을 참고하면, 종래 전동 압축기(10)는 회전력을 발생하는 모터, 모터의 회전축에 연결되며 냉매를 압축하는 고정스크롤과 선회스크롤로 이뤄진 압축기구 및 모터를 제어하는 인버터를 포함한다. 그리고 모터를 수용하는 제1 하우징(11), 제1 하우징(11)에 연결되고 압축기구를 수용하는 제3 하우징(13) 및 제1 하우징(11)에 연결되고 인버터를 수용하는 커버(12)를 포함한다.

도 2를 참고하면, 종래 전동 압축기(10)에서 인버터(20)의 일 형태를 개시하고 있는데, 인버터(20)에는 모터를 제어하는 여러 전자부품들이 배치된다. 인버터의 전자부품들은 작동 중에 열이 발생하는데, 특히 스위칭소자(21)에서 열이 가장 많이 발생한다. 도 2에는 각각 3상 전력의 U,V,W상에 대응되는 3쌍의 스위칭소자(21)가 배치되고 체결구(21a)에 의해 인버터 회로기판에 고정된다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 종래에는 스위칭소자(21)를 냉각할 때, 제1 하우징(11)에 형성되어 있는 흡입포트(11a)로 유입되는 냉매를 이용하였다. 흡입포트(11a)를 통해 유입되는 냉매는 모터의 수용공간으로 유입되는데, 이때 제1 하우징(11)의 격벽을 통해 제1 하우징의 일측부(11b)에 마주하는 스위칭소자(21)의 바닥부에 냉열을 공급하여 스위칭소자(21)를 냉각하게 된다. 이때 냉열 전달을 개선하기 위해 방열시트(23)가 배치될 수 있다.

이러한 구조는 스위칭소자(21)의 바닥부 일면에만 냉열을 공급하므로, 고열의 스위칭소자(21)를 충분히 냉각하지 못해 성능 저하, 열손 등의 문제가 발생한다.

한국 특허 공개번호 : 10-2021-0120437

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인버터, 특히 스위칭 소자(IGBT)를 효과적으로 냉각할 수 있는 전동 압축기를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 전동 압축기에 관한 것으로, 동력을 발생시키는 모터; 상기 모터로부터 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구; 및 상기 모터를 수용하는 모터하우징; 상기 모터하우징의 일측부에 배치되고, 상기 모터를 제어하는 인버터부; 외부로부터 상기 모터하우징의 내부로 냉매를 유입시키는 흡입포트; 및 상기 흡입포트에 연결되며 상기 모터하우징의 일측부에서 상기 인버터부를 향해 돌출되며 배치되고, 상기 인버터부를 냉각하는 냉각유로;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 인버터부는 복수개의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 냉각유로는 상기 복수개의 스위칭 소자 중 적어도 일부를 향하는 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흡입포트는 상기 인버터부의 스위칭 소자가 배치된 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흡입포트에 형성된 흡입구의 일부는 상기 모터하우징과 중첩되고, 나머지 일부는 상기 인버터부와 중첩되도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흡입포트로 유입된 냉매는 모두 상기 냉각유로를 거친 후 상기 모터하우징의 내부로 유입될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 흡입포트로 유입된 냉매 중 일부는 상기 냉각유로를 거친 후 상기 모터하우징 내부로 유입되고, 나머지 일부는 상기 냉각유로를 거치지 않고 직접 상기 모터하우징으로 유입될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 스위칭 소자는 IGBT이고 3쌍으로 형성되며, 상기 3쌍의 스위칭 소자들은 상기 냉각 유로의 주변부에서 상기 인버터부 측 끝단의 3면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유로의 출구는 상기 인버터부와 상기 모터하우징 내부 공간 사이에 배치된 격벽을 관통하며 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유로는 상기 흡입포트에 나란하게 연결되되, 상기 모터하우징의 외측에서 내측까지 높이가 일정하게 유지되며 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유로는 상기 흡입포트에 소정 각도를 이루며 경사지게 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유로는, 상기 모터하우징의 외측에서 내측으로 갈수록 높이가 감소하게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유로의 단면 형상은 원 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각유로의 단면 형상은 다각 형상으로 형성되되, 상기 냉각유로의 제1 측면부, 단부 또는 제2 측면부 중 하나 이상은 스위칭소자의 측부에 나란하게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 인버터부는 스위칭소자를 포함하고, 상기 스위칭소자는 상기 모터하우징의 일측부에서 상기 냉각유로의 둘레에 배치될 수 있다.

상기 스위칭소자에서 상기 모터하우징의 일측부를 바라보는 바닥부는 상기 흡입포트를 통해 상기 모터하우징의 내부로 유입된 냉매에 의해 냉각되고, 상기 스위칭소자에서 상기 냉각유로를 바라보는 측부는 상기 흡입포트를 통해 상기 냉각유로로 유입된 냉매에 의해 냉각될 수 있다.

본 발명에 따르면, 모터하우징의 흡입포트를 인버터 회로기판, 특히 스위칭소자 방향으로 돌출되게 배치함으로써, 흡입포트를 통해 모터하우징의 내부로 유입된 냉매가 모터하우징의 일측부를 통해 냉열을 전달하여 스위칭 소자의 바닥부를 냉각함과 동시에, 흡입포트를 통과하는 냉매가 스위칭 소자의 측부를 냉각하도록 하는 다면적인 냉각을 이용하여 스위칭소자를 효과적으로 냉각할 수 있다.

도 1은 종래 전동 압축기에서 흡입포트의 위치를 나타낸 도면.
도 2는 종래 전동 압축기에서 스위칭소자의 위치를 나타낸 도면.
도 3은 종래 전동 압축기의 모터하우징에서 흡입포트 및 스위칭소자의 위치를 나타낸 측면도.
도 4는 종래 전동 압축기의 모터하우징에서 흡입포트 및 스위칭소자의 위치를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 대략적인 내부 구조를 나타낸 측단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 모터하우징에서 냉각유로, 흡입포트 및 스위칭소자의 위치를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 모터하우징에서 냉각유로, 흡입포트 및 스위칭소자의 위치를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 모터하우징에서 냉각유로의 일 형상을 나타낸 측면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 모터하우징에서 냉각유로의 다른 형상을 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 모터하우징에서 냉각유로가 흡입포트에 직선방향으로 연결된 형태를 나타낸 측면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기의 모터하우징에서 냉각유로가 흡입포트에 경사방향으로 연결된 형태를 나타낸 측면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들면, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 복수의 실시예들은 서로 상충되지 않는 한 중복하여 적용될 수 있다.

우선 도 5을 참고하여, 본 발명이 적용되는 전동 압축기 또는 스크롤 압축기의 구조에 대해 살펴보도록 한다.

도 5을 참조하면, 본 발명이 적용되는 전동 압축기 또는 스크롤 압축기는, 케이싱(110), 상기 케이싱(110)의 내부에서 구동력을 발생시키는 모터(120), 상기 모터(120)에 의해 회전되는 회전축(130), 상기 회전축(130)에 의해 구동되어 냉매를 압축하는 압축기구(140)를 포함할 수 있다.

상기 케이싱(110)은, 상기 모터(120)를 수용하는 모터하우징(111), 상기 모터(120)를 제어하는 인버터부(150)를 수용하는 커버(112) 및 상기 압축기구(140)를 수용하는 센터하우징(113)을 포함할 수 있다.

상기 모터하우징(111)은, 환형벽(111a), 상기 환형벽(111a)의 일단부를 복개하는 제1 격벽(111b) 및 상기 환형벽(111a)의 타단부를 복개하는 제2 격벽(111c)을 포함하고, 상기 환형벽(111a), 상기 제1 격벽(111b) 및 상기 제2 격벽(111c)이 상기 모터(120)가 수용되는 모터 수용공간을 형성할 수 있다.

상기 커버(112)는 상기 제1 격벽(111b) 측에 결합되어 상기 인버터부(150)가 수용되는 인버터부 수용공간을 형성할 수 있다.

상기 센터하우징(113)은 상기 제2 격벽(111c) 측에 결합되어 상기 압축기구(140)가 수용되는 압축공간을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제2 격벽(111c)은 상기 모터 수용공간과 상기 압축공간을 구획하고, 상기 압축기구(140)를 지지하는 메인 프레임 역할을 수행하며, 그 제2 격벽(111c)의 중심 측에는 상기 모터(120)와 상기 압축기구(140)를 연동시키는 상기 회전축(130)이 관통하는 축수공(114a)이 형성될 수 있다.

한편, 상기 압축기구(140)의 고정 스크롤(141)이 상기 제2 격벽(111c)에 체결되고, 상기 센터하우징(113)이 그 고정 스크롤(141)에 체결될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 센터하우징(113)이 상기 압축기구(140)를 수용하며 상기 제2 격벽(111c)에 체결될 수도 있다.

상기 모터(120)는 상기 모터하우징(111)에 고정되는 고정자(121) 및 상기 고정자(121)의 내부에서 상기 고정자(121)와의 상호 작용으로 회전되는 회전자(122)를 포함할 수 있다.

상기 회전축(130)은 상기 회전자(122)의 중심부를 관통하여, 그 회전축(130)의 일단부가 상기 회전자(122)를 기준으로 상기 제1 격벽(111b) 측으로 돌출되고, 그 회전축(130)의 타단부가 상기 회전자(122)를 기준으로 상기 제2 격벽(111c) 측으로 돌출될 수 있다.

상기 회전축(130)의 일단부(130a)는 상기 제1 격벽(111b)의 중심 측에 구비되는 제1 베어링(171)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

여기서, 상기 제1 격벽(111b)의 중심 측에는 상기 제1 베어링(171) 및 상기 회전축(130)의 일단부가 삽입되는 제1 지지홈(111d)이 형성되고, 상기 제1 베어링(171)은 상기 제1 지지홈(111d)과 상기 회전축(130)의 일단부 사이에 개재될 수 있다.

상기 회전축(130)의 타단부(130b)는 상기 제2 격벽(111c)의 축수공(114a)을 관통하여 상기 압축기구(140)에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 회전축(130)의 타단부(130b)는 연결핀(190)에 의해 편심 부시(149)가 연결된다. 상기 편심 부시(149)는 상기 압축기구(140)에 구비되는 제3 베어링(173)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고 제3 베어링(173)과 연계되어 선회 스크롤(142)에 회전력을 전달하게 된다.

여기서, 상기 제2 격벽(111c)의 축수공(114a)에는 상기 제2 베어링(172)이 배치되는 제2 지지홈(114b)이 형성되고, 상기 제2 베어링(172)은 상기 제2 지지홈(114b)과 상기 회전축(130) 사이에 개재될 수 있다.

그리고, 상기 압축기구(140)의 선회 스크롤(142)에는 상기 제3 베어링(173)과 상기 편심 부시(149)가 삽입되는 보스부(142a)가 형성되고, 상기 제3 베어링(173)은 상기 보스부(142a)와 상기 편심 부시(149) 사이에 개재될 수 있다.

상기 압축기구(140)는, 상기 제2 격벽(111c)을 기준으로 상기 모터(120)의 반대측에서 상기 제2 격벽(111c)에 고정 결합되는 고정 스크롤(141) 및 상기 제2 격벽(111c)과 상기 고정 스크롤(141) 사이에 구비되고 상기 고정 스크롤(141)에 치합되어 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하며 상기 회전축(130)에 의해 선회 운동되는 선회 스크롤(142)을 포함할 수 있다.

상기 고정 스크롤(141)은 원판형의 고정 경판부(141a) 및 상기 고정 경판부(141a)의 압축면(141b)으로부터 돌출되어 상기 선회 스크롤(142)에 치합되는 고정 랩(141c)을 포함할 수 있다.

상기 고정 경판부(141a)의 중심 측에는 그 고정 경판부(141a)를 관통하여 상기 압축실에서 압축된 냉매를 토출하는 토출포트(141d)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 토출포트(141d)는 상기 고정 스크롤(141)과 상기 센터하우징(113) 사이에 형성되는 토출공간과 연통될 수 있다.

이러한 구성에 따른 스크롤 압축기는, 상기 모터(120)에 전원이 인가되면 상기 회전축(130)이 상기 회전자(122)와 함께 회전을 하면서 상기 선회 스크롤(142)에 회전력을 전달할 수 있다. 그러면, 상기 선회 스크롤(142)은 상기 회전축(130)에 의해 선회 운동을 하게 되어, 상기 압축실은 중심 측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소될 수 있다. 그러면, 냉매는 상기 모터하우징(111)의 환형벽(111a)에 형성되는 냉매 유입구(미도시)를 통해 상기 모터 수용공간으로 유입될 수 있다. 그리면, 상기 모터 수용공간의 냉매는 상기 모터하우징(111)의 제2 격벽(111c)에 형성되는 냉매 통과공(미도시)을 통해 상기 압축실로 흡입될 수 있다. 그리면, 상기 압축실로 흡입된 냉매는 상기 압축실의 이동경로를 따라 중심측으로 이동되면서 압축되어 상기 토출포트(141d)를 통해 상기 토출공간으로 토출될 수 있다. 상기 토출공간으로 토출된 냉매는 상기 센터하우징(113)에 형성되는 냉매 토출구를 통해 상기 스크롤 압축기의 외부로 배출되는 일련의 과정이 반복된다.

이 과정에서, 상기 회전축(130)은 상기 제1 베어링(171) 및 상기 제2 베어링(172)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 선회 스크롤(142)은 상기 제3 베어링(173)에 의해 상기 회전축(130)에 대해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 제3 베어링(173)은 그 제3 베어링(173)과 선회 스크롤(142)의 조립체(이하, 선회 운동체)의 무게 및 크기를 감소시키기 위해 상기 제1 베어링(171) 및 상기 제2 베어링(172)과 상이한 베어링(173)으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 케이싱(110)에 고정되는 상기 제1 베어링(171)과 상기 제2 베어링(172)은 마찰 손실 최소화를 위해 각각 볼 베어링으로 형성될 수 있다.

반면, 상기 선회 스크롤(142)과 함께 선회 운동됨에 따라 상기 선회 운동체의 무게 및 크기와 비례관계에 있는 상기 제3 베어링(173)은 볼 베어링보다 무게 및 크기가 작고 원가도 저렴한 니들 롤러 베어링(needle roller bearing) 또는 슬라이드 부시(slide bush) 베어링으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제3 베어링(173)은 상기 보스부(142a)에 사전에 결정된 압입력으로 압입 체결될 수 있다.

도 6 내지 도 11을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기(100)는 모터(120), 압축기구(140), 인버터부(150), 모터하우징(111), 센터하우징(113) 및 커버(112)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 모터(120)는 회전자(122)와 고정자(121)를 포함하고 동력을 발생시킬 수 있다. 압축기구(140)는 고정스크롤(141)과 선회스크롤(142)을 포함하고, 선회스크롤(1424)이 모터(120)로부터 동력을 전달받아 고정스크롤(141)에 대해 상대 회전하며 냉매를 압축할 수 있다. 인버터부(150)는 모터(120)를 제어할 수 있다.

그리고 모터하우징(111)은 모터(120)를 수용하고, 센터하우징(113)은 압축기구(140)를 수용하며, 커버(112)는 모터하우징(111)에 결합되며 모터하우징(111)의 일측부(111e)에 배치되는 인버터부(150)를 수용할 수 있다.

여기서 모터하우징(111)에는 흡입포트(210)가 형성될 수 있으며, 냉매는 흡입포트(210)의 흡입구(211)를 통해 모터하우징(111)의 내부로 유입될 수 있다.

이때, 도 8을 참고하면, 흡입구(211)의 일부(211a)는 모터하우징(111)과 중첩되고, 나머지 일부(211b)는 인버터부(150)와 중첩되게 형성될 수 있다.

모터하우징(111)의 내부로 유입된 냉매는 도 5에 개시된 모터하우징(111)의 제1 격벽(111b)을 통해 인버터부(150)에 냉열을 공급할 수 있다. 즉 제1 격벽(111b)을 통해 인버터부(150)와 냉매가 열교환하며 인버터부(150)를 냉각할 수 있다.

특히 인버터부(150)는 볼트(151a) 체결되며 배치되는 스위칭소자(151)를 포함할 수 있으며, 스위칭소자(151)는 가장 열이 많이 발생하는 전자부품이며, 제1 격벽(111b)을 통해 전달되는 냉열은 스위칭소자(151)의 바닥부(151b)를 냉각할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 스위칭소자(151)의 바닥부(151b)는 방열시트(155)에 의해 모터하우징(111)의 일측부(111e)에 접촉 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 격벽(111b)을 통해 전달되는 냉열에 의해 접촉 냉각 성능은 방열시트(155)에 의해 향상될 수 있다.

한편, 냉각유로(220)는 모터하우징(111)의 일측부(111e)에서 인버터부(150)를 향해 X축 방향을 따라 돌출되며 배치되고, 냉매가 유입되며 인버터부(150)를 냉각할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 냉각유로(220)의 입구는 흡입포트(210)에 연결될 수 있다. 이때 흡입포트(210)는 인버터부(150) 방향으로 돌출되며 배치될 수 있다. 즉 모터하우징(111)에서 흡입포트(210) 자체가 인버터부(150) 방향으로 돌출되며 배치됨에 따라 흡입포트(210)에 연결된 냉각유로(220) 또한 인버터부(150) 방향으로 돌출되며 배치될 수 있다.

그리고 냉각유로(220)의 출구는 인버터부(150)와 모터하우징(111)의 내부공간 사이에 배치된 격벽(111b)을 관통하며 형성될 수 있다. 냉각유로(220)의 입구를 통해 유입된 냉매는 냉각유로(220)의 출구를 통해 모터하우징(111)의 내부로 유동한다.

또는 도면으로 도시하지는 않았으나, 흡입포트(210)는 모터하우징(111)에서 돌출되지 않게 배치될 수 있으며, 냉각유로(220)만이 흡입포트(210)에 연결되며 인버터부(150) 방향으로 돌출되며 배치될 수 있다. 이 경우, 흡입포트(210)를 통해 흡입된 냉매는 냉각유로(220)를 통과할 때는 인버터부(150) 방향으로 우회하고 다시 모터하우징(111)의 내부로 유입될 수 있다.

도 6 및 도 8을 참고하면, 본 발명의 실시예에서 흡입포트(210)는 인버터부(150) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있으며, 냉각유로(220) 또한 흡입포트(210)에 연결되며 인버터부(150) 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다.

그리고 스위칭소자(151)는 냉각유로(220)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 스위칭소자(151)는 6개 배치되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

스위칭소자(151)는 각각 냉각유로(220)의 제1 측면부(221)에 2개가 배치되고, 냉각유로(220)의 단부(222)에 2개가 배치되며, 냉각유로(220)의 제2 측면부(223)에 2개가 배치될 수 있다.

스위칭소자(151)가 냉각유로(220)의 둘레를 따라 배치되면, 냉각유로(220)에 유입된 냉매의 냉열이 스위칭소자(151)의 측부(151c)를 냉각하게 된다. 즉 냉각유로(220)의 제1 측면부(221), 단부(222) 및 제2 측면부(223)에 배치된 스위칭소자(151)의 측부(151c)와 냉매가 서로 열교환을 하며 복수의 스위칭소자(151)의 열을 낮추게 된다.

상술한 바와 같이, 흡입구(211)의 나머지 일부(211b)는 인버터부(150)와 중첩되게 형성되어 있으므로, 흡입구(211)의 나머지 일부(211b)를 통해 유입된 냉매가 스위칭소자(151)들과 열교환을 하게 된다.

한편, 도 8을 참고하면, 다른 실시예에서는 흡입구(211)의 일부(211a) 및 나머지 일부(211b)가 분할판(P)에 의해 분할될 수 있다. 분할판(P)은 점선 부위에 배치될 수 있다.

이 경우 흡입구(211)의 일부(211a)를 통해 유입된 냉매는 냉각유로(220)를 거치지 않고 직접 모터하우징(111)의 내부로 유입될 수 있다. 그리고 흡입구(211)의 나머지 일부(211b)를 통해 유입된 냉매는 냉각유로(220)를 거친 후 모터하우징(111)의 내부로 유입될 수 있다.

본 발명은 냉각유로(220)를 이용하여 스위칭소자(151)를 다면적으로 냉각하게 된다. 즉 스위칭소자(151)에서 모터하우징(111)의 일측부(111e)를 바라보는 바닥부(151b)는 흡입포트(210)를 통해 모터하우징(111)의 내부로 유입된 냉매에 의해 냉각되고, 스위칭소자(151)에서 냉각유로(220)를 바라보는 측부(151c)는 흡입포트(210)를 통해 냉각유로(220)로 유입된 냉매에 의해 냉각함으로써, 스위칭소자(151)의 냉각 부위를 종래 바닥부(151b) 1면에서 바닥부(151b)를 포함한 측부(151c)까지 2면으로 확장한 것이다. 이러한 다면 냉각을 통해 스위칭소자(151)의 냉각력을 높이게 된다.

한편, 도 8을 참고하면, 냉각유로(220)의 일 형태에서 냉각유로(220)의 단면 형상은 원 형상일 수 있다. 이 경우 흡입포트(210)의 단면 형상 또한 원 형상일 수 있으나, 흡입포트(210)의 형상은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 9를 참고하면, 냉각유로(220)의 다른 형태에서 냉각유로(220)의 단면 형상은 다각 형상일 수 있다. 이 경우 흡입포트(210)의 단면 형상 또한 다각 형상일 수 있으나, 흡입포트(210)의 형상은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

냉각유로(220)의 단면 형상이 다각 형상이더라도, 스위칭소자(151)의 측부(151c)를 효과적으로 냉각하기 위해 냉각유로(220)의 제1 측면부(221), 단부(222) 또는 제2 측면부(223) 중 하나 이상은 스위칭소자(151)의 측부(151c)에 나란하게 형성될 수 있다.

스위칭소자(151)의 측부(151c) 전체와 냉각유로(220)의 제1 측면부(221), 단부(222) 및 제2 측면부(223) 전체간에 마주하는 거리는 동일하므로, 원형상의 단면에 비해 열교환이 더 효과적일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 냉각유로(220)의 단면 형상은 사각 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 도 9에 개시된 흡입포트(210)의 흡입구(211)는 인버터부(150) 방향으로 완전히 도출된 형태이고, 이 경우 흡입포트(210)로 유입된 냉매는 모두 냉각유로(220)를 거친 후 모터하우징(111)의 내부로 유입될 수 있다.

한편, 도 10을 참고하면, 냉각유로(220)의 또 다른 형태에서 냉각유로(220)는 흡입포트(210)에 대해 Y축 방향을 따라 나란하게 연결될 수 있다. 이 경우 냉각유로(220)는 모터하우징(111)의 외측에서 내측까지 신장되며 배치될 때, 냉각유로(220)의 통로(224) 높이(H)가 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 도 11을 참고하면, 냉각유로(220)의 또 다른 형태에서 냉각유로(220)는 흡입포트(210)에 대해 X축 방향을 따라 소정 각도를 이루며 경사지게 연결될 수 있다. 이 경우 냉각유로(220)의 통로(225)는 모터하우징(111)의 외측에서 내측으로 갈수록 높이(H)가 감소하게 배치될 수 있다.

냉각유로(220)가 경사지게 배치되는 경우, 커버(112)와 모터하우징(111)의 결합함에 따라 형성되는 인버터부(150)의 수용 공간이 넓어지게 되므로, 더 많은 전자부품을 배치할 수 있거나 또는 열순환 공간이 더 넓게 확보될 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 통해 하나의 흡입포트(210)를 통해 유입되는 냉매를 이용하여 모터하우징(111)의 제1 격벽(111b)에서는 스위칭소자(151)의 바닥부(151b)를 냉각하고, 동시에 냉각유로(220)에서는 스위칭소자(151)의 측부(151c)를 냉각함으로써, 스위칭소자(151)의 열교환 범위를 확대하여 종래보다 더 효과적으로 냉각할 수 있다.

이상의 사항은 전동 압축기의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

100:전동 압축기
110:케이싱 111:모터하우징
111b:제1 격벽 111e:일측부
112:커버 113:센터하우징
120:모터 140:압축기구
150:인버터부 151:스위칭소자
155:방열시트 210:흡입포트
211:흡입구 220:냉각유로

Claims

동력을 발생시키는 모터;
상기 모터로부터 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구; 및
상기 모터를 수용하는 모터하우징;
상기 모터하우징의 일측부에 배치되고, 상기 모터를 제어하는 인버터부; 및
외부로부터 상기 모터하우징의 내부로 냉매를 유입시키는 흡입포트;
상기 흡입포트에 연결되며 상기 모터하우징의 일측부에서 상기 인버터부를 향해 돌출되며 배치되고, 상기 인버터부를 냉각하는 냉각유로;
를 포함하는, 전동 압축기
제1항에 있어서,
상기 인버터부는 복수개의 스위칭 소자를 포함하며,
상기 냉각유로는 상기 복수개의 스위칭 소자 중 적어도 일부를 향하는 방향으로 연장되도록 형성되는, 전동 압축기
제2항에 있어서,
상기 흡입포트는 상기 인버터부의 스위칭 소자가 배치된 방향으로 돌출되게 형성되는, 전동 압축기
제3항에 있어서,
상기 흡입포트에 형성된 흡입구의 일부는 상기 모터하우징과 중첩되고, 나머지 일부는 상기 인버터부와 중첩되도록 형성되는, 전동 압축기
제3항에 있어서,
상기 흡입포트로 유입된 냉매는 모두 상기 냉각유로를 거친 후 상기 모터하우징의 내부로 유입되는, 전동 압축기
제4항에 있어서,
상기 흡입포트로 유입된 냉매 중 일부는 상기 냉각유로를 거친 후 상기 모터하우징 내부로 유입되고, 나머지 일부는 상기 냉각유로를 거치지 않고 직접 상기 모터하우징으로 유입되는, 전동 압축기
제3항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 IGBT이고 3쌍으로 형성되며, 상기 3쌍의 스위칭 소자들은 상기 냉각유로의 주변부에서 상기 인버터부 측 끝단의 3면을 둘러싸도록 배치되는, 전동 압축기
제3항에 있어서,
상기 냉각유로의 출구는 상기 인버터부와 상기 모터하우징의 내부 공간 사이에 배치된 격벽을 관통하며 배치되는, 전동압축기
제3항에 있어서,
상기 냉각유로는 상기 흡입포트에 나란하게 연결되되, 상기 모터하우징의 외측에서 내측까지 높이가 일정하게 유지되며 배치되는, 전동 압축기
제3항에 있어서,
상기 냉각유로는 상기 흡입포트에 소정 각도를 이루며 경사지게 연결되는, 전동 압축기
제10항에 있어서,
상기 냉각유로는, 상기 모터하우징의 외측에서 내측으로 갈수록 높이가 감소하게 배치되는, 전동 압축기
제2항에 있어서,
상기 냉각유로의 단면 형상은 원 형상으로 형성되는, 전동 압축기.
제2항에 있어서,
상기 냉각유로의 단면 형상은 다각 형상으로 형성되되,
상기 냉각유로의 제1 측면부, 단부 또는 제2 측면부 중 하나 이상은 스위칭소자의 측부에 나란하게 형성되는, 전동 압축기
제2항에 있어서,
상기 인버터부는 스위칭소자를 포함하고,
상기 스위칭소자는 상기 모터하우징의 일측부에서 상기 냉각유로의 둘레에 배치되는, 전동 압축기
제14항에 있어서,
상기 스위칭소자의 바닥부는 상기 모터하우징의 일측부에 접촉되며 배치되고 상기 흡입포트를 통해 상기 모터하우징의 내부로 유입된 냉매에 의해 냉각되며,
상기 스위칭소자의 측부는 상기 흡입포트를 통해 상기 냉각유로로 유입된 냉매에 의해 냉각되는, 전동 압축기