KR100259808B1 - 스크롤압축기의가스역류방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치에 관한 것으로, 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 토출커버의 중앙부에 경사면이 구비되는 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 경사면에 압축가스가 저압부에서 고압부로 토출되는 가스토출공이 형성되며, 상기 토출커버의 가스토출공을 회전하면서 개폐하도록 회동개폐수단이 상기한 토출커버의 경사면에 힌지 결합되도록 구성함으로써, 압축기의 정지시 역지변이 압력차 및 자중(自重)에 의해 신속하게 닫히게 되어 토출되었던 압축가스의 역류를 최소화하고, 압축기의 재기동시 압축실로부터 토출되는 냉매가스가 역지변을 밀어올리는 과정에서 충돌에 의한 이상소음 및 역지변의 파손을 방지하며, 상기 역지변의 유로저항을 최소화하여 압축기의 토출효율을 향상시킬 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 가스역류 방지장치{GAS-COUNTERFLOW PREVENTING APPARATUS FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 압축실로부터 토출되는 고압의 냉매가스가 토출실에서 다시 압축실로 역류하는 것을 최소화하는데 적합한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 이러한 압축기는 크게 왕복동식 및 스크롤식 및 원심식(통상, 터보식이라고도 함) 그리고 베인식(통상, 회전식이라고도 함)으로 구분된다.

이 중에서 상기 스크롤식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 과는 달리 원심식이나 베인식과 같이 회전체를 이용하여 가스를 흡입 압축시켜 토출시키게 된다. 상기 스크롤식 압축기는 그 케이싱의 내부에 흡입가스가 충진되는지 아니면 토출가스가 충진되는지에 따라 저압식 스크롤 압축기 또는 고압식 스크롤 압축기로 나뉘어 진다.

상기 저압식 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(1)의 내주면 상,하부에 상,하부프레임(2,3)이 용접으로 고정되고, 그 상,하부프레임(2,3)의 사이에 고정자(4)가 고정 설치되며, 그 고정자(4)의 내주연에는 회전자(5)가 삽입 설치되고, 그 회전자(5)의 중앙에는 내부에 급유로(6a)가 형성된 구동축(6)이 상부프레임(2)의 중앙부를 관통하도록 압입되며, 상기 상부프레임(2)의 상단면에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(7a)이 형성된 선회스크롤(7)이 구동축(6)과 편심되게 결합되어 얹혀지고, 그 선회스크롤(7)의 상측에는 선회스크롤(7)의 랩과 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(8)이 얹혀져 상부프레임(2)의 가장자리에 체결되며, 상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(7)의 사이에는 자전방지기구인 올담링(9)이 형합되어 있다.

또한, 상기 고정스크롤(8)의 상측은 고압부와 저압부를 구획하는 토출커버(10)가 밀폐되고, 그 토출커버(10)의 중앙부에 형성된 가스토출공(10a)의 상면에는 토출가스의 역류를 방지하는 역지변(11)이 얹혀지며, 그 역지변(11)은 중앙부에 가스토출공(12a)이 형성된 역지변 하우징(12)에 의해 밀폐되고, 상기 역지변 하우징(12)의 상측에 형성된 토출실의 일측에는 토출관(13)이 케이싱(1)과 연통되어 있다.

상기 역지변(11)은 그 테두리에 수개의 배기홈(11a)이 형성되고, 상기 역지변 하우징(12)의 가스토출공(12a) 주변은 상기 역지변(11) 상측면 전체가 역지변 하우징(12)의 저면에 밀착되는 것을 방지하도록 내측으로 볼록하게 돌출되며, 상기 역지변 하우징(12)의 함몰된 가장자리에도 가스토출공(12a)이 수개 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 14는 흡입관, 15는 바이패스 밸브이다.

상기와 같이 구성된 스크롤 압축기는, 인가된 전원에 의해 고정자(4)의 내측에서 회전자(5)가 회전을 하면서 구동축(6)을 회전시키고, 그 구동축(6)은 선회스크롤(7)을 편심거리 만큼 편심회전을 시키게 되는데, 이때 상기 올담링(9)에 의해 선회스크롤(7)은 축중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 되고, 그 선회스크롤(7)의 선회운동에 의해 랩(7a,8a) 사이에는 압축실이 형성되며, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 되고, 이렇게 압축된 고압의 냉매가스는 상기 고정스크롤(8)의 가스토출구(8b)를 통해 분출되면서 역지변(11)을 밀게 되며, 그 압축가스에 밀려올라가는 역지변(11)에 의해 토출커버(10)의 가스토출공(10a)이 열려 결국 압축가스가 토출실 및 토출관(13)으로 배출되는 것이었다.

이와 같은 압축기의 전운전(全運轉)영역 내에서 역지변이 동작되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 먼저 압축기의 정상운전시에는 압축실에서 토출되는 가스의 압력(Pdc)이 토출실의 압력(Pd)보다 항상 크게 되어 상기 역지변(11)에 걸리는 힘은 항상 상방향(역지변 하우징(12)의 저면)으로 작용하게 되고, 이러한 힘에 의해 밀려올라가는 역지변(11)은 항상 역지변 하우징(12)의 저면에 달라붙어 결국 토출커버(10)의 가스토출공(10a)이 개방되는 것이다.

반면에, 압축기가 정지하는 경우에는 상기 역지변(11)이 자중에 의해 토출커버(10)의 상면에 얹혀져 가스토출공(10a)을 막은 상태로 있게 되는데, 이는 압축실에서 토출되는 시점의 가스압력(Pdc)이 토출실의 압력(Pd')에 비해 여전히 작은 상태로 유지되기 때문이다.

한편, 정지하고 있던 압축기가 재기동하게 되면, 압축실의 압력이 점차 상승하게 되어 어느 시점에서는 압축실의 압력(Pdc')이 토출실의 압력(Pd')에 비해 커지게 되고, 이 순간, 즉 토출개시시점의 압력(Pdc')이 토출실의 압력(Pd')에 비해 커지게 됨과 동시에, 고압의 냉매가스가 역지변(11)을 급작스럽게 밀어내게 되어 그 역지변(11)이 상승하면서 토출커버(10)의 가스토출공(10a)이 개방되는 것이었다.

그러나, 상기와 같이 역지변(11)이 역지변 하우징(12)에 포함되어 토출커버(10)의 상면에 얹히는 종래의 스크롤 압축기에 있어서는, 상기 역지변(11)이 압축실 압력(Pp)과 토출실 압력(Pd)간의 압력차에 의해 상하로 운동하면서 상기 토출커버(10)의 가스토출공(10a)을 개폐하는 것으나, 상기 압축기의 정지후 재기동시 고압의 냉매가스가 압축실로부터 급작스럽게 분출되는 과정에서는 토출커버(10)의 상면으로 하강되어 있던 역지변(11)이 갑자기 상승하면서 역지변 하우징(12)의 저면을 치면서 충격음이 발생시키는 문제점이 있었다.

또한, 상기 역지변(11)이 수직방향으로 상하운동을 함에도 불구하고, 토출커버(10)의 가스토출공(10a)이 역지변(11)의 운동방향인 수직방향으로 형성되어 그 역지변(11)의 유로저항을 발생시킴에 따라 토출효율이 저하되는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기의 재기동시 압축실로부터 토출되는 냉매가스가 역지변을 밀어올리는 과정에서 충돌에 의한 이상소음이 발생되지 않는 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 역지변의 유로저항을 최소화하여 압축기의 토출효율을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치를 제공하려는데 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 구성을 보인 종단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래 스크롤 압축기에 있어서, 압축 및 토출실의 압력상태에 따른 역지변의 동작상태를 설명하기 위해 보인 종단면도 및 P-V선도.

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치를 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치에 대한 동작을 보인 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 토출커버 110a : 가스토출공

111 : 돌출부 120 : 개폐판

121 : 힌지돌주 122 : 힌지걸이편

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 토출커버의 중앙부에 경사면이 구비되는 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 경사면에 압축가스가 저압부에서 고압부로 토출되는 가스토출공이 형성되며,

상기 토출커버의 가스토출공을 회전하면서 개폐하도록 회동개폐수단이 상기한 토출커버의 경사면에 힌지 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치를 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치에 대한 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치는, 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 토출커버(110)가 고정스크롤(8)의 가스토출구(8b)를 밀봉하도록 케이싱에 고정되고, 상기 토출커버(110)의 상면에는 그 토출커버(110)의 가스토출공(110a)을 개폐하는 개폐판(120)이 힌지 결합되어 구성된다.

상기 토출커버(110)의 중앙부에는 비스듬히 경사져 상측으로 볼록한 돌출부(111)가 형성되고, 그 돌출부(111)의 일측 경사면에는 전술한 가스토출공(110a)이 형성된다.

상기 개폐판(120)의 일단은 토출커버(110)의 가스토출공(110a)보다 넓게 형성되는 반면에 중간부위 양측단면에는 힌지돌주(121)가 각각 형성되고, 그 각각의 힌지돌주(121)가 회동가능하게 끼워지는 힌지걸이편(122)이 상기 토출커버(110)의 돌출부(111) 일측에 일체된다.

여기서, 상기 개폐판(120)은 압축가스에 의해 원활하게 회동되도록 합성수지와 같은 가벼운 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 또한 상기 가스토출공(110a)의 개방시 완전히 젖혀져 흡입행정시 재회동되지 않는 것을 방지하도록 중간부위가 유로저항을 발생시키지 않을 정도로 절곡되는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명에 의한 가스역류 방지장치가 구비된 스크롤 압축기에 있어서, 그 압축기의 기본적인 흡입 및 압축 그리고 토출과정은 종래와 동일하므로 상세한 설명은 생략하는 대신에 본 발명의 요지가 되는 가스역류 방지장치의 동작을 중심으로 살펴보면 다음과 같다.

즉, 압축기의 정상운전시, 상기 고정스크롤(8)의 가스토출구(8b) 및 토출커버(110)의 가스토출공(110a)을 통해 고압의 냉매가스가 토출되고, 그 압축실로부터 토출되는 개폐판(120)의 하측압력(Pdc)이 상측압력(Pd)에 비해 상대적으로 고압이 되어 개폐판(120)을 항상 밀어내게 되는데, 이때 상기 개폐판(120)은 그 중앙부위가 토출커버(110)에 힌지 결합되어 가스토출공(110a)을 통해 토출되는 압축가스에 의해 개폐판(120)이 힌지돌주(121)를 중심으로 회전하면서 토출커버(110)의 가스토출공(110a)이 열리게 된다.

이후, 압축기가 일시 정지하게 되면, 상기 개폐판(120)의 하측압력(Pdc)이 그 상측압력(Pd)에 비해 상대적으로 저압이 되고, 이에 따라 개폐판(120)이 자중 및 역류되는 상측압력(Pd)에 의해 눌려 힌지돌주(121)를 중심으로 정상운전 때와는 반대방향으로 회동하면서 상기 가스토출공(110a)을 닫게 된다.

이때, 상기 개폐판(120)은 그 중앙부위가 토출커버(110)에 힌지 결합되어 압축실과 토출실 사이의 압력차는 물론 개폐판 자중(自重)에 의해서도 원활하게 복귀하게 되는 것이다.

이후, 압축기가 재기동하게 되면, 압축실 압력(Pdc')이 토출실의 압력(Pd')에 비해 순간적으로 고압이 되고, 이에 따라 상기 토출커버(110)의 상면에 얹혀져 있던 개폐판(120)이 열리면서 고압의 냉매가스가 경사지게 장착되는 개폐판(120)을 따라 비스듬히 토출되어 토출가스의 유로저항이 최소화되는 것은 물론, 상기 개폐판이 급작스럽게 열리더라도 그 개폐판(120)이 힌지돌주(121)를 중심으로 회전하면서 젖혀지게 되어 개폐판(120)의 충돌소음이 저감된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치는, 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 토출커버의 중앙부에 경사면이 구비되는 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 경사면에 압축가스가 저압부에서 고압부로 토출되는 가스토출공이 형성되며, 상기 토출커버의 가스토출공을 회전하면서 개폐하도록 회동개폐수단이 상기한 토출커버의 경사면에 힌지 결합되도록 구성함으로써, 압축기의 정지시 역지변이 압력차 및 자중(自重)에 의해 신속하게 닫히게 되어 토출되었던 압축가스의 역류를 최소화하고, 압축기의 재기동시 압축실로부터 토출되는 냉매가스가 역지변을 밀어올리는 과정에서 충돌에 의한 이상소음 및 역지변의 파손을 방지하며, 상기 역지변의 유로저항을 최소화하여 압축기의 토출효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 토출커버의 중앙부에 경사면이 구비되는 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 경사면에 압축가스가 저압부에서 고압부로 토출되는 가스토출공이 형성되며, 상기 토출커버의 가스토출공을 개폐하는 개폐판이 토출커버에 고정되는 힌지걸이편에 회동 가능하게 결합되되,

   상기 개폐판은 열림시 그 개폐판의 타단이 토출커버의 외측면에 걸리면서 지표면에 대해 직각 이내에서만 회동하도록 절곡 형성되어 그 절곡부가 상기한 힌지걸이편에 결합되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 가스역류 방지장치.

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