KR102083598B1 - 전동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 모터실이 구비되며, 상기 모터실에 연통되도록 흡기구가 구비되는 케이싱; 상기 모터실의 내부에 구비되는 구동모터; 제1 스크롤과 제2 스크롤이 서로 맞물려 압축실을 형성하는 압축유닛; 일단부는 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단부는 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축; 상기 흡기구에 연통되어 냉매를 상기 모터실의 내부로 안내하는 흡입안내관; 및 상기 흡입안내관에 부착되며, 상기 구동모터를 제어하는 복수 개의 인버터 소자;를 포함할 수 있다.

Description

전동식 압축기{MOTOR OPERATED COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 방식의 전동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 최근 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, 전동식 압축기로 약칭함)는 밀폐된 케이싱의 내부에 회전모터로 된 전동부가 설치되고, 전동부의 일측에 고정스크롤과 선회스크롤로 이루어진 압축부가 설치되며, 전동부와 압축부는 회전축으로 연결되어 전동부의 회전력이 압축부로 전달되도록 구성되어 있다.

이러한 전동식 압축기의 종래기술은 특허문헌 1(일본특허공개 제2000-291557호) 및 특허문헌 2(일본특허공개 제2005-291004호)에 개시되어 있다. 이들 특허문헌에 개시된 종래의 전동식 압축기는, 압축유닛의 축방향 일측에 인버터 유닛이 결합되는 구조이다. 압축유닛을 수용하는 메인 하우징의 일측에는 흡입관이 연결되는 흡기구가 형성되고, 인버터 유닛을 수용하는 인버터 하우징의 내부에는 인버터를 이루는 복수 개의 스위칭 소자가 구비되어 있다. 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에는 프론트 커버로 분리됨에 따라, 스위칭 소자는 흡기구를 통해 메인 하이징의 내부로 흡입되는 냉매에 의해 간접적으로 냉각되고 있다

그러나, 상기와 같은 종래의 전동식 압축기는, 인버터 유닛의 스위칭 소자는 메인 하우징으로 흡입되는 냉매에 의해 냉각됨에 따라, 스위칭 소자에 대한 냉각효율이 저하되는 문제가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 흡입관이 연결되는 흡기구가 메인 하우징에 구비됨에 따라, 그 흡기구를 형성하기 위한 공간이 필요할 뿐만 아니라 흡기구를 통해 흡입되는 냉매가 유동하기 위한 공간이 필요하게 되므로 압축기의 길이가 길어지게 되는 문제가 있었다.

또, 종래의 전동식 압축기는, 흡기구가 메인 하우징의 측벽면을 관통하여 형성됨에 따라, 흡기구를 통해 흡입되는 냉매가 그 흡기구에 인접한 통로를 통해 구동모터의 반대쪽으로 이동을 하게 된다. 이에 따라, 냉매가 유동분포가 한쪽으로 집중되어 유동손실이 발생할 뿐만 아니라, 구동모터를 전체적으로 냉각하지 못하게 되면서 모터효율이 저하될 수 있었다.

일본특허공개 제2000-291557호(공개일: 2000.10.17.) 일본특허공개 제2005-291004호(공개일: 2005.10.20.)

본 발명의 목적은, 압축유닛과 인버터 유닛이 분리된 경우 인버터 유닛을 이루는 부품을 신속하게 냉각할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 압축유닛으로 흡입되는 냉매와 인버터 유닛 사이의 간격을 최소화하여 인버터를 이루는 부품을 신속하게 냉각할 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 압축기의 크기를 줄일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

나아가, 흡기구를 형성하기 위한 공간 및 그 흡기구를 통해 압축유닛으로 흡입되는 냉매가 유동하는 공간을 축소시킬 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 모터실에서의 냉매 유동 분포를 고르게 분산시켜 구동모터에 대한 냉각효율을 높이는 동시에 냉매의 유동손실을 줄일 수 있는 전동식 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 모터실이 구비되며, 상기 모터실에 연통되도록 흡기구가 구비되는 케이싱; 상기 모터실의 내부에 구비되는 구동모터; 제1 스크롤과 제2 스크롤이 서로 맞물려 압축실을 형성하는 압축유닛; 일단부는 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단부는 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축; 상기 흡기구에 연통되어 냉매를 상기 모터실의 내부로 안내하는 흡입안내관; 및 상기 흡입안내관에 부착되며, 상기 구동모터를 제어하는 복수 개의 인버터 소자;를 포함하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 흡입안내관은, 냉매가 통과하는 관로부와, 상기 인버터 소자가 부착되는 소자 안착부를 포함하고, 상기 소자 안착부는 평면으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 소자 안착부는 상기 관로부의 외주면에서 확장되어 형성될 수 있다.

그리고, 상기 관로부와 소자 안착부는 서로 다른 재질로 형성되며, 상기 소자 안착부는 상기 관로부에 비해 열전달계수가 높은 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 흡입안내관은 축방향으로 상기 모터실에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 흡입안내관의 축방향 중심은 상기 회전축의 축방향 중심과 동심을 이루도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 케이싱의 내측면에는 상기 회전축을 지지하는 축 지지부가 상기 구동모터를 사이에 두고 상기 압축유닛의 반대쪽에 구비되며, 상기 흡입안내관은 상기 축 지지부의 내부에 연통 형성될 수 있다.

그리고, 상기 축 지지부의 주벽에는 상기 모터실과 연통되도록 냉매통공이 형성 형성될 수 있다.

그리고, 상기 회전축에는 상기 축 지지부의 내부와 연통되도록 냉매유로가 축방향으로 형성되고, 상기 냉매유로의 중간에서 상기 회전축의 외주면으로 관통되는 냉매통공이 형성되며, 상기 냉매통공은 상기 축 지지부의 외부에 형성 형성될 수 있다.

그리고, 상기 냉매통공은 상기 축 지지부와 구동모터의 사이에 형성 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 구동모터가 구비되는 메인 하우징; 상기 메인 하우징의 축방향 일측에 구비되는 인버터 하우징; 상기 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에 구비되며, 냉매를 상기 메인 하우징의 내부로 안내하도록 흡기구가 관통 형성되는 프론트 커버; 및 상기 흡기구에 연통되도록 상기 프론트 커버에 결합되는 흡입안내관;을 포함하는 전동식 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 프론트 커버의 내측면에는 상기 구동모터의 회전자에 결합되는 회전축을 지지하기 위한 축 지지부가 형성되며, 상기 흡기구는 상기 축 지지부의 내부에 연통되도록 형성 형성될 수 있다.

여기서, 상기 축 지지부의 주벽에는 복수 개의 냉매통공이 원주방향을 따라 형성 형성될 수 있다.

여기서, 상기 회전축의 내부에는 축방향으로 냉매유로가 형성되고, 상기 냉매유로의 내주면에서 상기 회전축의 외주면으로 관통되는 냉매통공이 상기 축 지지부의 외부에 형성 형성될 수 있다.

여기서, 상기 흡입안내관은 상기 인버터 하우징의 내부를 통과하여 상기 프론트 커버에 결합 형성될 수 있다.

그리고, 상기 흡입안내관의 외주면에는 적어도 한 개 이상의 인버터 소자가 부착 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 전동식 압축기는, 모터실로 냉매를 안내하는 흡입안내관의 외주면에 인버터 소자를 부착하여 열전도에 의해 인버터 소자를 냉각함으로써, 인버터 소자를 더욱 신속하게 냉각할 수 있다.

또, 본 발명은, 인버터 유닛을 통과하도록 결합됨으로써, 모터실을 이루는 메인 하우징에서 흡기구를 배제하는 동시에 전방측 공간의 길이를 줄일 수 있다. 이를 통해 압축기의 전체적인 길이를 줄여 소형화를 구현할 수 있다.

또, 본 발명은, 흡입안내관이 모터실의 내부에 축방향으로 연통됨에 따라, 모터실에서의 냉매 유동 분포를 고르게 분산시킬 수 있고, 이를 통해 구동모터에 대한 냉각효율을 높이는 동시에 냉매의 유동손실을 줄일 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전동식 압축기를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 단면도,
도 3은 본 실시예에 따른 흡입안내관이 프론트 커버에 결합된 상태를 설명하기 위해 보인 도 2의 “A”부를 확대한 단면도,
도 4는 도 3의 “V-V”선단면도,
도 5는 본 실시예에 따른 흡입안내관을 확대하여 보인 사시도,
도 6은 도 5에서 흡입안내관을 반경방향으로 단면하여 보인 “VI-VI”선 단면도,
도 7은 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서, 냉매가 흡입안내관에서 흡입공간으로 흡입되는 과정을 설명하기 위해 보인 단면도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 냉매흡입 유로에 대한 다른 실시예를 보인 단면도들,
도 10 및 도 11은 본 실시예에 따른 흡입안내관에 대한 다른 실시예들을 보인 축방향 단면도들,
도 12는 본 발명에 의한 전동식 압축기의 다른 실시예를 보인 단면도.

이하, 본 발명에 의한 전동식 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 전동식 압축기는 냉매를 흡입하여 압축하는 냉동 사이클 장치의 일부로서, 두 개의 스크롤이 맞물려 냉매를 압축하도록 이루어지는 스크롤 압축기이다. 본 실시예의 스크롤 압축기는 이산화탄소(CO₂) 냉매를 사용하여 토출압이 100basr, 더 정확하게는 대략 130bar이고, 토출온도가 대략 170℃ 정도인 고온고압의 전동식 스크롤 압축기를 예로 들어 설명한다. 하지만, 고온고압의 전동식 압축기에만 한정되는 것은 아니다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전동식 압축기를 분해하여 보인 사시도 및 조립하여 보인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전동식 압축기는, 케이싱(101), 메인 프레임(102), 구동유닛(103) 및 압축유닛(104)을 포함할 수 있다. 또, 후술할 프론트 커버(112)의 외부에는 압축기의 운전을 제어하는 인버터 유닛(200)이 설치될 수 있다. 이에 따라, 인버터 유닛(200)은 구동유닛(103)을 기준으로 압축유닛(104)의 반대편에 위치될 수 있다. 이하에서는, 인버터 유닛쪽을 전방, 반대쪽인 압축유닛쪽을 후방으로 정하여 설명한다.

케이싱(101)은 메인 하우징(111), 프론트 커버(112) 및 리어 커버(113)로 이루어질 수 있다.

메인 하우징(111)은 전방단과 후방단이 개방된 원통형으로 이루어지고, 전방단에는 프론트 커버(112)가, 후방단에는 리어 커버(113)가 각각 결합될 수 있다. 그리고 메인 하우징(111)의 내부에는 모터실을 이루는 흡입공간(S1), 리어 커버(113)의 내부에는 후술할 제1 스크롤(140)과 함께 토출공간(S2)이 각각 형성될 수 있다. 또, 메인 하우징(102)의 후방측 중앙부에는 배압공간(S3)이 형성되고, 배압공간(S3)의 내부에는 메인 베어링(161)이 구비된다.

흡입공간(S1)에는 구동유닛(103), 프레임(102) 및 압축유닛(104)이 수용되고, 토출공간(S2)에는 그 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매로부터 오일을 분리하는 유분리부(116)가 설치되며, 리어 커버(113)의 측벽에는 토출공간(S2)에 연통되는 배기구(113a)가 형성된다. 유분리부(116)는 배기구(113a)에 설치될 수 있다.

한편, 구동유닛(103)은 고정자(131) 및 회전자(132)를 포함하며, 회전축(135)을 구동시키는 회전력을 발생한다. 고정자(131)는 메인 하우징(111)의 내주면에 고정되고 내부에 원통형의 공간을 형성하도록 환형으로 이루어질 수 있다. 고정자(131)의 내부 공간에는 회전자(132)가 고정자(131)와 이격되도록 배치될 수 있다. 회전자(132)는 대략 원통형으로 이루어질 수 있고, 그 중심에는 회전축(135)이 결합될 수 있다. 구동유닛(103)에 전원이 공급되면, 고정자(131)와 회전자(132)의 상호 작용에 의해 회전자(132) 및 회전축(135)이 함께 회전할 수 있다.

회전축(135)은 메인 하우징(111) 내부에 수용될 수 있고, 메인 프레임(102)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 회전축(135)의 후방 측은 메인 프레임(102)에 장착되는 메인 베어링(161)에 의해 반경 방향으로 지지될 수 있다. 메인 베어링(161)의 내륜은 회전축(135)에, 외륜은 메인 프레임(102)에 각각 결합되는 깊은홈 볼 베어링(Deep Groove Ball Bearing)으로 이루어져 메인 프레임(102)에 압입될 수 있다.

아울러, 회전축(135)의 전방 단부는 프론트 커버(112)에 구비되는 서브 베어링(162)에 의해 반경방향으로 지지될 수 있다. 서브 베어링(162)은 프론트 커버(112)의 내면에 형성되는 축 지지돌부(114)에 장착될 수 있다. 이에 따라, 회전축(135)의 외주면 일부는 회전자(132)와 결합되어, 구동유닛(103)에 의해 발생되는 회전력을 전달받을 수 있다.

한편, 압축유닛(104)은 고정스크롤인 제1 스크롤(140)과, 선회스크롤인 제2 스크롤(150)을 포함할 수 있다. 제2 스크롤(150)은 구동유닛(103)의 회전자(132)에 결합된 회전축(135)에 편심 결합되어 제1 스크롤(140)에 대해 선회 운동을 하면서 제1 스크롤(140)과 함께 흡입실, 중간압실, 토출실로 된 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하게 된다.

제1 스크롤(140)은 원판모양으로 고정측 경판부(141)가 구비되고, 고정측 경판부(141)의 일 측면에는 메인 프레임(102)을 향해 돌출되는 스크롤 측벽부(142)가 형성될 수 있다. 스크롤 측벽부(142)에는 후술할 제1 오일흡입구멍(113b)가 축방향으로 관통되어 형성될 수 있다.

고정측 경판부(141)의 중심부에는 후술할 선회랩(152)과 맞물려 두 개 한 쌍의 압축실(V)을 형성하는 고정랩(143)이 돌출 형성되고, 고정측 경판부(141)의 가장자리에는 케이싱(101)의 흡입공간(S1)과 연통되는 흡입구(미도시)가 형성되며, 고정측 경판부(141)의 중앙에는 최종 압축실에서 토출공간(S2)으로 연통되는 토출구(144)가 형성될 수 있다.

제2 스크롤(150)은 원판모양으로 선회측 경판부(151)가 형성되고, 선회측 경판부(151)의 제1 측면에는 고정측 경판부(141)를 향해 돌출되어 고정랩(143)과 맞물리는 선회랩(152)이 형성되며, 선회측 경판부(151)의 제2 측면에는 회전축(135)을 지지하는 편심베어링(163)이 삽입되어 고정되도록 보스홈(153)이 형성된다. 이에 따라, 제2 스크롤(150)은 편심베어링(163) 및 밸런스 웨이트(136)를 사이에 두고 회전축(135)에 결합되어 회전력을 전달받을 수 있다.

도면중 미설명 부호인 142a는 제2 오일회수유로, 180은 핀앤링 방식의 자전방지기구이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 전동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동유닛(103)에 전원이 인가되면, 회전축(135)이 구동유닛(103)의 회전자(132)와 함께 회전을 하면서 제2 스크롤(150)에 회전력을 전달하게 된다. 그러면, 회전축(135)과 편심되게 연결된 제2 스크롤(150)은 자전방지부재(180)에 의해 편심된 거리만큼 선회 운동을 하게 되고, 압축실(V)은 회전축(135)의 반경 방향 중심측을 향해 지속적으로 이동되면서 체적이 감소하게 된다.

이에 따라, 냉매는 후술할 흡입안내관(190)을 통해 모터실을 이루는 흡입공간(S1)으로 유입되어 압축실(V)로 흡입된다. 이때, 냉매는 구동유닛(103)을 통과하면서 고정자(131)와 회전자(132)를 냉각시킬 수 있다.

이후, 압축실(V)로 흡입된 냉매는 압축실(V)의 이동 경로를 따라 중심 측으로 이동되면서 압축되고, 토출구(144)를 통해 제1 스크롤(140)과 리어 커버(113) 사이에 형성된 토출공간(S2)으로 토출된다.

이 토출공간(S2)으로 토출된 냉매는 토출공간(S2)에서 오일이 분리되거나 또는 오일분리부(116)를 통과하면서 오일 성분이 분리되고, 냉매는 배기구(113a)를 통해 냉동 사이클로 배출된다. 반면, 분리된 오일은 미량의 냉매와 혼합된 미스트 상태의 가스오일로 토출공간(S2)에 잔류하게 되고, 이 가스오일은 오일회수유로(113b)(142a)를 통해 흡입실(미부호)로 회수되거나 또는 배압공간(S3)을 거쳐 흡입공간(S1)으로 이동하였다가 흡입안내관(190)을 통해 흡입되는 냉매와 함께 다시 압축실(V)로 흡입되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 본 실시예에서는 흡입안내관(190)이 인버터 유닛(200)을 통과하여 모터실에 연통되도록 하고, 흡입안내관(190)의 외주면에 인버터 소자를 부착함으로써, 흡입안내관(190)을 통해 모터실로 흡입되는 차가운 냉매에 의해 인버터 소자가 열전도에 의해 신속하게 방열되도록 하는 것이다.

도 3은 본 실시예에 따른 흡입안내관이 프론트 커버에 결합된 상태를 설명하기 위해 보인 도 2의 “A”부를 확대한 단면도이고, 도 4는 도 3의 “V-V”선단면도이다.

다시 도 2를 참조하면, 프론트 커버(112)에는 흡기구(112a)가 축방향으로 관통되도록 형성되고, 흡기구(112a)에는 흡입안내관(190)이 삽입되어 결합될 수 있다. 이에 따라, 흡입안내관(190)은 흡기구(112a)와 마찬가지로 회전축(135)의 축방향으로 연통될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 흡기구(112a)는 회전축(135)과 동일한 축중심을 가지도록 프론트 커버(112)의 중심을 관통하여 형성되고, 프론트 커버(112)의 내측면에는 회전축(135)의 전방단을 지지하기 위한 축 지지부(114)가 축방향으로 연장 형성된다. 축 지지부(114)는 원통 형상으로 형성되고, 그 단부에는 서브 베어링(162)이 삽입되어 고정되는 베어링 고정단(114a)이 형성된다. 이에 따라, 회전축(135)의 전방단은 프론트 커버(112)의 내측면과 이격되어 베어링 고정단(114a)과 축 지지부(114)의 뿌리단 사이에는 흡입안내공간(S4)이 형성될 수 있다.

흡입안내공간(S4)을 이루는 축 지지부(114)의 주벽면에는 그 흡입안내공간(S4)으로 흡입되는 냉매를 모터실의 전방측 공간(S11)으로 안내하는 냉매통공(114b)이 형성될 수 있다. 냉매통공(114b)은 한 개만 형성될 수도 있지만, 원주방향을 따라 복수 개로 형성되는 것이 냉매가 전방측 공간(S11)으로 고르게 배출될 수 있어 바람직하다. 또, 냉매통공은 진원형 또는 장공 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 도 5는 본 실시예에 따른 흡입안내관을 확대하여 보인 사시도이고, 도 6은 도 5에서 흡입안내관을 반경방향으로 단면하여 보인 “VI-VI”선 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 흡입안내관(190)은 냉매를 안내하는 관로부(191)와, 관로부(191)의 외주면에 형성되어 인버터 소자가 부착되는 소자 안착부(192)를 포함할 수 있다. 관로부(191)와 소자 안착부(192)는 일체로 형성될 수도 있고, 후조립되어 형성될 수도 있다. 소자 안착부(192)의 형상이 복잡한 경우에는 후조립하는 것이 유리할 수 있다.

관로부(191)는 원통 형상으로 형성되고, 소자 안착부(192)는 외측면이 복수 개의 평면을 가지도록 대략 6각형 모양으로 형성될 수 있다. 하지만, 소자 안착부(192)의 외측면은 인버터 소자(201)의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 즉, 소자 안착부(192)는 인버터 소자(201)가 부착되는 면이므로, 인버터 소자(201)의 부착면 형상에 따라 평면지거나 곡면지게 형성될 수 있다.

또, 관로부(191)는 축방향으로 구비되나, 관로부(191)의 축방향 중심이 회전축(135)의 축방향 중심과 동심을 이루도록 결합될 수 있다.

한편, 소자 안착부(192)는 관로부(191)의 외경보다 크게 확장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 더 많은 인버터 소자(201)를 소자 안착부(192)에 부착시킬 수 있다.

또, 소자 안착부(192)는 관로부(191)와 이종 재질로 형성될 수 있고, 이 경우 소자 안착부(192)는 관로부(191)보다 열전달계수가 큰 재질로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 전동식 압축기의 작용 효과는 다음과 같다. 도 7은 본 실시예에 따른 전동식 압축기에서, 냉매가 흡입안내관에서 흡입공간으로 흡입되는 과정을 설명하기 위해 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 냉동사이클을 지나면서 다시 차가워진 냉매는 냉매안내관(190)에 의해 인버터 유닛(200)을 통과한 후 프론트 커버(112)의 축 지지부(114)에 구비된 흡입안내공간(S4)으로 흡입된다. 이 냉매는 축 지지부(114)의 주벽에 구비된 냉매통공(114b)을 통해 흡입안내공간(S4)에서 흡입공간(S1)을 이루는 전방측 공간(S11)으로 이동하게 된다.

이때, 냉매가 흡입안내관(190)의 관로부(191)를 통과하는 과정에서 소자 안착부(192)가 형성된 구간을 지나게 된다. 그러면 냉매는 소자 안착부(192)를 통해 그 소자 안착부(192)에 부착되어 있는 인버터 소자(201)로부터 열을 흡수하게 된다. 그러면 인버터 소자(201)에서 발생되는 열이 모터실로 흡입되는 냉매에 의해 방열되게 된다.

여기서, 모터실로 흡입되는 냉매는 좁은 관로부(191)를 통과하게 되므로, 관로부(191)의 내주면 전체와 냉매가 접촉하게 된다. 이에 따라, 냉매는 관로부(191)의 외주면을 감싸는 소자 안착부(192)를 균일하게 냉각시키게 되고, 그러면 소자 안착부(192)에 부착된 인버터 소자들(201) 역시 균일하게 방열되게 되므로, 인버터 유닛(200)이 과열되는 것을 억제하여 압축기를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

또, 냉매안내관(190)을 통해 축 지지부(114)의 흡입안내공간(S4)으로 흡입되는 냉매는 그 축 지지부(114)의 주벽에 구비된 냉매통공(114b)을 통해 흡입공간(S1)을 이루는 모터실의 전방측 공간(S11)으로 이동하게 된다.

이때, 냉매안내관(190)의 단부가 축방향으로 형성되고, 복수 개의 냉매통공(114b)이 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 반경방향으로 형성됨에 따라, 전방측 공간(S11)으로 흡입되는 냉매는 그 전방측 공간(S11)에서 고르게 분포하게 된다. 이에 따라, 냉매는 전방측 공간(S11)에서 상대적으로 균일하게 분배되어 고정자(131)와 회전자(132) 사이의 공간(또는/및, 메인 하우징과 고정자 사이의 공간)을 통해 전방측 공간(S11)과 함께 흡입공간(S1)을 이루는 후방측 공간(S12)으로 이동하게 되어, 구동모터를 효과적으로 냉각할 수 있게 된다.

또, 앞서 설명한 바와 같이, 흡기구(112a)가 프론트 커버(112)에 형성됨에 따라, 메인 하우징(111)에 흡기구를 형성할 필요가 없어지게 된다. 이에 따라, 모터실에서의 전방측 공간(S11)의 축방향 길이를 줄일 수 있어 전체적으로 압축기의 크기를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 냉매흡입 유로에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 축 지지부에 냉매통공이 형성되어 축 지지부의 냉매안내공간으로 흡입되는 냉매가 흡입압력에 밀려 모터실의 전방측 공간으로 이동을 하게 되는 것이나, 본 실시예와 같이 회전축에 냉매유로와 냉매통공을 형성하여 원심력을 이용하여 냉매를 흡입할 수도 있다. 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 냉매흡입 유로에 대한 다른 실시예를 보인 단면도들이다.

이에 도시된 바와 같이, 회전축(135)의 전방단에서 소정의 깊이까지 냉매유로(135a)가 형성되고, 냉매유로(135a)의 중간 또는 안쪽 끝단에서 외주면을 향해 냉매통공(135b)이 형성될 수 있다.

냉매통공(135b)은 도 8과 같이 서브 베어링(162)과 회전자(132) 사이에 형성될 수도 있고, 도 9와 같이 회전자(132)와 메인 베어링(161)의 사이에 형성될 수도 있다. 이에 따라, 전자는 냉매통공(135b)이 구동유닛(103)을 이루는 구동모터보다 전방측에 위치하는 반면, 후자는 냉매통공(135b)이 구동유닛(103)보다 후방측에 위치할 수 있다.

도 8과 같이, 냉매통공(135b)이 구동모터보다 전방측에 위치하게 되면, 냉매가 전방측 공간(S11)으로 이동한 후, 구동모터를 이루는 고정자(131)의 내주면과 회전자(132)의 외주면 사이의 공극 및 메인 하우징(111)의 내주면과 고정자(131)의 외주면 사이의 흡입통로(미도시)를 통과하여 후방측 공간(S12)으로 이동을 하게 된다. 이때 냉매는 구동모터를 효과적으로 냉각시켜 모터 효율을 높일 수 있다.

도 9와 같이, 냉매통공(135b)이 구동모터보다 후방측에 위치하게 되면, 흡입안내관(190)을 통해 흡입안내공간(S4)으로 흡입된 냉매가 전방측 공간(S11)을 거치지 않고 곧바로 후방측 공간(S12)으로 이동을 하게 되므로, 냉매가 구동모터로부터 열을 적게 받게 된다. 이에 따라, 냉매통공(135b)이 전방측 공간(S11)으로 연통되는 것에 비해 냉매의 비체적이 감소하면서 압축효율이 향상되는 동시에, 회전축의 무게를 줄여 모터효율이 향상될 수 있다. 나아가, 메인 하우징(111)의 내주면과 고정자(131)의 외주면 사이에 별도의 흡입통로(미도시)를 형성할 필요가 없어 그만큼 압축기를 소형화하는 동시에 메인 하우징(111)의 불균형으로 인한 진동 소음을 줄일 수 있다.

한편, 도 10 및 도 11은 본 실시예에 따른 흡입안내관에 대한 다른 실시예들을 보인 축방향 단면도들이다.

전술한 실시예에서는 소자 안착부의 반경방향 두께가 길이방향으로 대략 동일한 형상으로 형성되는 것이나, 본 실시예와 같이 소자 안착부의 반경방향 두께가 길이방향으로 상이하게 형성될 수도 있다.

예를 들어, 도 10과 같이, 본 실시예에 따른 흡입안내관(290)은 관로부(291)의 외주면에 소자 안착부(292)가 삽입되어 결합되되, 소자 안착부(292)는 중앙부분(292a)의 두께(t1)가 양단부분(292b)의 두께(t2)보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 소자 안착부(292)의 외표면(292c)은 측면방향 투영시 대략 마름모 단면 형상으로 형성되어, 소자 안착부(292)의 외표면(292c) 면적은 동일한 길이 대비 확대될 수 있다. 그러면 소자 안착부(292)의 외표면(292c)에 더 많은 인버터 소자(201)를 부착시킬 수 있게 된다.

또, 전술한 실시예들에서는 흡입안내관이 동일한 내경을 가지도록 형성되는 것이나, 본 실시예와 같이 흡입안내관의 내경이 중간에서 확대되도록 형성될 수도 있다.

예를 들어, 도 11과 같이, 본 실시예에 따른 흡입안내관(390)은 축방향으로 소정의 간격을 두고 배열되는 복수 개의 관로부(391)와, 그 복수 개의 관로부(391) 사이를 연결하는 한 개의 소자 안착부(392)로 이루어질 수 있다.

입구측 관로부(391a)과 출구측 관로부(391b)를 이루는 복수 개의 관로부(391)는 각각 원통형으로 형성되고, 한 개의 소자 안착부(392)는 외주면이 각진 통 형상으로 형성될 수 있다. 또, 복수 개의 관로부(391)는 동일한 내경을 가지도록 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 서로 다른 내경을 가지도록 형성될 수도 있다.

소자 안착부(392)의 내경(D2)은 관로부(391)의 내경(D1)보다 크게 형성될 수 있다.

상기와 같이, 소자 안착부(392)의 내경(D2)이 관로부(391)의 내경(D1)보다 크게 형성되게 되면, 입구측 관로부(391a)를 통과하여 소자 안착부(392)의 내부로 유입되는 냉매가 그 소자 안착부(392)에서 일종의 와류를 형성하면서 일시적으로 정체될 수 있다. 그러면, 냉매가 소자 안착부(392)와 고르게 접촉됨에 따라, 소자 안착부(392)의 외경이 확대되더라도 소자 안착부(392)의 두께를 작게 형성할 수 있다. 그러면 소자 안착부(392)의 외표면(392a) 표면적이 확대되면서도 그 소자 안착부(392)의 두께가 얇아져 소자 안착부(392)에 부착된 인버터 소자(201)를 더욱 효과적으로 방열시킬 수 있다.

한편, 앞서 설명한 실시예들에서는 회전축의 양단이 각각 구동모터를 사이에 두고 베어링에 의해 지지되는 경우를 살펴본 것이나, 도 12와 같이 회전축(135)의 후방단이 압축유닛(104)을 이루는 제2 스크롤(150)과 제1 스크롤(140)을 관통하여 결합되는 축관통 방식의 전동식 압축기에도 동일하게 적용될 수 있다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 축관통 방식의 전동식 압축기는 회전축(135)의 후방단이 구동유닛(103)을 이루는 구동모터를 기준으로 일측에서 각각 프레임(102)과 제1 스크롤(140)에 지지되는 반면, 회전축(135)의 전방단이 자유단을 형성하게 된다. 이 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 냉매안내관(190)이 인버터 유닛을 관통하여 축방향으로 흡입공간에 연통될 수 있다. 이에 대한 기본적인 구성이나 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전동식 압축기를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

111: 메인 하우징 112: 프론트 커버
112a: 흡기구 113: 리어 커버
114: 축 지지부 114b: 냉매통공
116: 오일분리부 120: 메인 프레임
131: 고정자 132: 회전자
135: 회전축 135a: 냉매유로
135b: 냉매통공 140: 제1 스크롤
143: 고정랩 144: 토출구
150: 제2 스크롤 151: 선회측 경판부
152: 선회랩 161: 메인 베어링
162: 서브 베어링 163: 편심베어링
190,290,390: 냉매안내관 191,291,391: 관로부
192,292,392: 소자 안착부 S1: 흡입공간(모터실)
S11: 전방측 공간 S12: 후방측 공간

Claims (16)

1. 모터실이 구비되며, 상기 모터실에 연통되도록 흡기구가 구비되는 케이싱;
   상기 모터실의 내부에 구비되는 구동모터;
   제1 스크롤과 제2 스크롤이 서로 맞물려 압축실을 형성하는 압축유닛;
   일단부는 상기 구동모터의 회전자에 결합되고, 타단부는 상기 제2 스크롤에 편심지게 결합되며, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제2 스크롤에 전달하는 회전축;
   상기 흡기구에 연통되어 냉매를 상기 모터실의 내부로 안내하는 흡입안내관; 및
   상기 흡입안내관에 부착되며, 상기 구동모터를 제어하는 복수 개의 인버터 소자;를 포함하고,
   상기 흡입안내관은 축방향으로 상기 모터실에 연통되며,
   상기 흡입안내관의 축방향 중심은 상기 회전축의 축방향 중심과 동심을 이루도록 구비되는 전동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡입안내관은,
   냉매가 통과하는 관로부와,
   상기 인버터 소자가 부착되는 소자 안착부를 포함하고,
   상기 소자 안착부는 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 소자 안착부는 상기 관로부의 외주면에서 확장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 관로부와 소자 안착부는 서로 다른 재질로 형성되며, 상기 소자 안착부는 상기 관로부에 비해 열전달계수가 높은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱의 내측면에는 상기 회전축을 지지하는 축 지지부가 상기 구동모터를 사이에 두고 상기 압축유닛의 반대쪽에 구비되며,
   상기 흡입안내관은 상기 축 지지부의 내부에 연통되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 축 지지부의 주벽에는 상기 모터실과 연통되도록 냉매통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 회전축에는 상기 축 지지부의 내부와 연통되도록 냉매유로가 축방향으로 형성되고,
   상기 냉매유로의 중간에서 상기 회전축의 외주면으로 관통되는 냉매통공이 형성되며,
   상기 냉매통공은 상기 축 지지부의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 냉매통공은 상기 축 지지부와 구동모터의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
11. 구동모터가 구비되는 메인 하우징;
    상기 메인 하우징의 축방향 일측에 구비되는 인버터 하우징;
    상기 메인 하우징과 인버터 하우징의 사이에 구비되며, 냉매를 상기 메인 하우징의 내부로 안내하도록 흡기구가 관통 형성되는 프론트 커버; 및
    상기 흡기구에 연통되도록 상기 프론트 커버에 결합되는 흡입안내관;을 포함하고,
    상기 프론트 커버의 내측면에는 상기 구동모터의 회전자에 결합되는 회전축을 지지하기 위한 축 지지부가 형성되며,
    상기 흡기구는 상기 축 지지부의 내부에 연통되도록 형성되는 전동식 압축기.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    상기 축 지지부의 주벽에는 복수 개의 냉매통공이 원주방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
14. 제11항에 있어서,
    상기 회전축의 내부에는 축방향으로 냉매유로가 형성되고, 상기 냉매유로의 내주면에서 상기 회전축의 외주면으로 관통되는 냉매통공이 상기 축 지지부의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
15. 제11항, 제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입안내관은 상기 인버터 하우징의 내부를 통과하여 상기 프론트 커버에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.
16. 제15항에 있어서,
    상기 흡입안내관의 외주면에는 적어도 한 개 이상의 인버터 소자가 부착되는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기.

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