KR100548484B1 - 스크롤 압축기의 진공운전방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스크롤 압축기의 진공운전방지장치는 고정 스크롤의 일측에 형성되며, 저압부와 연통되는 밸브작동공간과; 상기 밸브작동공간의 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되는 밸브와; 상기 저압부와 고압부가 연통되록 상기 밸브를 상기 밸브작동공간 안쪽으로 탄력지지하는 압축코일스프링과; 상기 밸브작동공간과 중압부를 연통하는 중간압가스유입홀과; 상기 밸브작동공간과 상기 고압부를 연통시키며, 상기 밸브에 상기 고압부의 냉매가스가 힘의 균형을 이루어 작용하도록 상기 밸브의 중심부를 향하여 마주보게 상기 밸브작동공간의 양측에 연통되어 형성되는 한 쌍의 고압가스유입홀을 포함하여 구성됨으로써, 고압부에서 2개의 고압가스유입홀을 통하여 밸브에 작용하는 힘이 "0"이 되므로 고압의 가스압력에 의해 밸브의 오동작 발생이 방지되고, 그에 따라 진공운전방지장치의 동작이 안정적으로 이루어진다.

Description

스크롤 압축기의 진공운전방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING VACUUM OPERATING OF SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 보인 종단면도.

도 2는 도 1의 A부를 확대하여 보인 단면도.

도 3은 종래 진공운전방지장치의 동작을 보인 단면도.

도 4는 종래 고압측의 가스가 밸브를 누르는 상태를 보인 단면도.

도 5는 본 발명의 진공운전방지장치를 가지는 스크롤 압축기의 종단면도.

도 6은 도 5의 B부를 확대하여 보인 단면도.

도 7은 도 6의 A-A'를 절취한 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 진공운전방지장치의 동작을 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

104 : 상부 프레임 120 : 저압부

121 : 고압부 131 : 밸브작동공간

132 : 밸브 133 : 압축코일스프링

134 : 고압가스유입홀 135 : 중압부

136 : 중압가스유입홀

본 발명은 스크롤 압축기(scroll compressor)에 관한 것으로, 특히 진공운전방지장치의 고압가스유입홀을 통하여 밸브에 작용하는 힘이 "0"이 되도록 하여 고압의 냉매가스에 의해 밸브가 오동작되는 것이 방지되도록 한 스크롤 압축기의 진공운전방지장치에 관한 것이다.

공조기 및 냉동기의 압축기기로 사용되는 종래의 스크롤 압축기가 도 1, 도 2에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 내측에 수용공간이 구비되어 있는 밀폐 용기(1)의 내측 상부에 상부 프레임(2)이 고정되어 있고, 하부에는 하부 프레임(3)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 상부 프레임(2)과 하부 프레임(3)의 사이에는 고정자(4)와, 그 고정자(4)의 내측에 회전가능하게 결합되는 회전자(5)로 구성되는 전동기구부(6)가 설치되어 있는데, 그 회전자(5)의 상,하부에는 회전자(5)의 회전시 회전불균형이 조절될 수 있도록 밸런스 웨이트(BW)가 장착되어 있다.

또한, 상기 회전자(5)의 중심에 수직방향으로 형성되어 있는 축공(5a)에는 회전자(5)의 회전과 동시에 회전할 수 있도록 회전축(7)이 압입되어 있는데, 그와 같이 회전자(5)에 결합된 회전축(7)의 상단부는 상부 프레임(2)의 지지공(2a)에 회전가능하게 삽입되어 있고, 하단부는 하부 프레임(3)의 지지공(3a)에 회전가능하게 삽입되어 있다.

그리고, 상기 상부 프레임(2)의 상측에는 상부 프레임(2)에 고정되는 고정 스크롤(8)과, 그 고정 스크롤(8)과 상부 프레임(2)의 사이에 회전가능하게 결합되는 선회 스크롤(9)로 이루어지는 압축기구부(10)가 설치되어 있는데, 그 선회 스크롤(9)의 하단부에 형성된 보스부(11)의 결합공(11a)에는 상기 회전축(7)의 상단부에 편심되도록 형성된 편심부(7a)가 삽입결합되어 있다.

또한, 상기 회전축(7)의 하단부에는 밀폐 용기(1)의 저부에 있는 오일(O)을 흡상하여 회전축(7)에 형성된 오일 유로(7b)를 통하여 압축기구부(10)의 마찰부위에 공급할 수 있도록 오일 피더(13)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 밀폐 용기(1)의 측면에는 냉매 가스를 흡입하기 위한 흡입관(14)과 압축된 냉매가스를 배출하기 위한 배출관(15)이 높이차를 두고 설치되며, 상기 고정 스크롤(8)의 상부에는 상기 흡입관(14)을 통하여 밀폐 용기(1)의 내부로 흡입된 냉매가스가 존재하는 저압부(20)와 그 흡입된 냉매가스가 압축기구부(10)에서 압축되어 배출관(15)을 통하여 토출되기 전에 체류하는 고압부(21)를 구획하는 고저압 분리판(16)이 고정되어 있다.

또한, 상기 고정 스크롤(8)의 상면에는 고정 스크롤(8)에 형성된 토출공(8a)을 통하여 토출되는 냉매가스가 역류되지 않도록 개,폐하는 밸브 플레이트(17)와, 그 밸브 플레이트(17)가 이탈되지 않도록 가이드하는 밸브 가이드(18)로 구성되는 체크 밸브(19)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 고정 스크롤(8)의 일측에는 관로막힘에 의해 냉매가스가 압축실로 유입되지 않을 때 고압부(21)로 토출된 냉매가스의 일부를 저압부(20)로 배출하여 용기(1)의 내부가 진공상태가 되는 것을 방지하기 위한 진공발생방지장치(30)가 설치되어 있다.

상기 진공발생방지장치(30)는 상기 고정 스크롤(8)의 일측이 저압부(20)에 연통되도록 개구되어 일정깊이로 밸브작동공간(31)이 형성되어 있고, 그 밸브작동공간(31)의 내측에는 밸브(33)가 슬라이딩가능하게 설치되어 있으며, 그 밸브(33)의 후위에는 밸브(33)를 탄력지지하는 압축코일스프링(34)이 설치되어 있고, 상기 밸브작동공간(31)의 중앙부위에는 밸브작동공간(31)과 고압부(21)가 연통되는 고압가스유입홀(35)이 형성되어 있으며, 상기 밸브작동공간(31)의 내측부위에는 밸브작동공간(31)과 중압부(36)가 연통되는 중압가스유입홀(37)이 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 8b는 고정 스크롤의 랩이고, 8c는 냉매 유입공이며, 9a는 선회 스크롤의 랩이고, 18a는 고압가스 유입공이며, 16a는 배출공이고, 22는 슬라이딩 부시이며, P는 압축 포켓이다.

상기와 같이 구성되어 있는 스크롤 압축기는, 전원이 인가되면 전동기구부(6)의 회전자(5)가 회전을 하고, 그 회전자(5)의 회전에 의하여 회전축(7)이 회전을 하며, 그 회전축(7)의 상단부에 결합된 선회 스크롤(9)이 회전을 한다.

상기 선회 스크롤(9)의 회전은 회전축(7)의 중심에서 편심부(7a)의 중심까지의 거리인 편심거리를 선회 반경으로 하여 선회 운동을 하며, 그와 같이 선회하는 선회 스크롤(9)은 슬라이딩 부시(22)에 의하여 자전이 방지되어 진다.

상기와 같이 선회 스크롤(9)이 선회를 하면 랩(9a)이 상기 고정 스크롤(8)의 랩(8b)에 맞물려 선회운동을 하게 되는데, 이때 냉매가스가 상기 흡입관(14)을 통하여 밀폐 용기(1)의 저압부(20)로 유입되고, 그 유입된 냉매가스가 고정 스크롤(8)에 형성된 냉매유입공(8c)를 통하여 고정 스크롤(8)의 랩(8b)과 선회 스크롤(9)의 랩(9a) 사이에 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되며, 계속적인 선회 스크롤(9)의 회전에 의하여 압축 포켓(P)의 체적이 축소되어 냉매가스의 압축이 이루어짐과 아울러 중앙부분으로 이동되어 압축된 냉매가스가 고정 스크롤(8)의 토출공(8a)을 통하여 외부로 토출되어 진다.

그리고, 상기와 같이 압축기에서 정상적인 동작이 이루어질때는 도 2에서와 같이, 압축기구부(10)의 중압부(36)에서 중간압가스유입홀(37)을 통하여 가스의 압력이 저압부(20)의 가스압력과 압축코일스프링(34)의 스프링력의 합력 보다 크기 때문에 밸브(33)가 후위에 위치하게 되며, 그와 같은 상태는 밸브(33)가 고압가스유입홀(35)을 막고 있는 상태이므로 고압가스의 바이패스는 이루어지지 않는다.

반면에, 압축기에 연결되는 관로의 막힘이 발생되는 경우에는 도 3에서와 같이, 중압부(36)의 가스압력 보다 저압부(20)의 가스압력과 압축코일스프링(34)의 스프링력의 합력이 크게 작용하므로, 밸브(33)는 스프링력에 의해 전진하고 고압가스유입홀(35)을 통하여 고압부(21)의 냉매가스가 화살표로 표시된 것과 같이 저압부(20)로 바이패스되어 밀폐 용기(1)의 내부가 진공상태가 되는 것이 방지되어 진다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 있는 종래 스크롤 압축기는 도 4에서와 같이, 고압가스유입홀(35)이 밸브(33)의 직상부에 위치하여 고압의 가스가 밸브(33)를 누 르는 힘이 작용하게 되므로, 관로막힘이 발생되어 밸브(33)가 전진해야 하는 경우에 고압가스유입홀(35)을 통하여 고압의 가스가 밸브(33)를 누르는 힘에 의하여 밸브(33)가 마찰력에 의해 작동하지 않는 경우가 발생되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 고압부의 고압가스가 밸브를 누르는 힘이 발생되지 않도록 하여 압축기의 관로막힘 발생시 고압부의 고압가스에 의해 밸브의 오작동이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 적합한 스크롤 압축기의 진공운전방지장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여
고정 스크롤의 일측에 형성되며, 저압부와 연통되는 밸브작동공간과;
상기 밸브작동공간의 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되는 밸브와;
상기 저압부와 고압부가 연통되록 상기 밸브를 상기 밸브작동공간 안쪽으로 탄력지지하는 압축코일스프링과;
상기 밸브작동공간과 중압부를 연통하는 중간압가스유입홀과;

상기 밸브작동공간과 상기 고압부를 연통시키며, 상기 밸브에 상기 고압부의 냉매가스가 힘의 균형을 이루어 작용하도록 상기 밸브의 중심부를 향하여 마주보게 상기 밸브작동공간의 양측에 연통되어 형성되는 한 쌍의 고압가스유입홀을 포함하는 스크롤 압축기의 진공운전방지장치가 제공된다.

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이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 스크롤 압축기의 진공운전방지장치를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 진공운전방지장치를 가지는 스크롤 압축기의 종단면도이고, 도 6은 도 5의 B부를 확대하여 보인 단면도이며, 도 7은 도 6의 A-A'를 절취한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진공운전방지장치를 가지는 스크롤 압축기는 내측에 일정 수용공간(101)이 구비되고 그 수용공간(101)의 저부에 오일(102)이 저장되어 있는 밀폐 용기(103)의 내측 상부에 상부 프레임(104)이 고정되어 있고, 하부에는 하부 프레임(105)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 상부 프레임(104)과 하부 프레임(105)의 사이에는 회전자(106)와 고정자(107)로 이루어진 전동기구부(108)가 설치되어 있고, 상기 회전자(106)의 중심에는 회전축(109)이 압입되어 있다.

또한, 상기 회전축(109)의 상단부에는 냉매를 압축하기 위한 고정 스크롤(110)과 선회 스크롤(111)로 이루어진 압축기구부(112)가 설치되어 있고, 상기 고정 스크롤(110)의 상면에는 고정 스크롤(110)의 중앙부에 형성된 토출공(110c)을 통하여 토출되는 역류를 차단하기 위한 토출밸브(113)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 밀폐 용기(103)의 측면에는 밀폐 용기(103)의 내측으로 냉매를 흡입하기 위한 냉매흡입관(115)이 설치되어 있고, 그 냉매흡입관(115)의 상측에는 밀폐 용기(103)의 외부로 냉매를 배출하기 위한 냉매배출관(116)이 설치되어 있고, 상기 고정 스크롤(110)의 상측에는 냉매흡입관(115)을 통하여 흡입된 냉매가스가 체류하는 저압부(120)와 그와 같이 흡입된 냉매가스가 압축기구부(112)에서 압축된 후 냉매배출관(116)을 통하여 배출되기전에 체류하는 고압부(121)를 구획하는 고저압분리판(117)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 고정 스크롤(110)의 일측에는 관로막힘에 의해 냉매가스가 압축실로 유입되지 않을 때 고압부(121)로 토출된 냉매가스의 일부를 저압부(120)로 배출하여 용기(103)의 내부가 진공상태가 되는 것을 방지하기 위한 진공운전방지장치(130)가 설치되어 있다.

상기 진공운전방지장치(130)는 상기 고정 스크롤(110)의 일측이 저압부(120)에 연통되도록 개구되는 밸브작동공간(131)이 소정깊이로 형성되어 있고, 그 밸브작동공간(131)의 내측에는 전,후방향으로 슬라이딩가능하게 밸브(132)가 설치되어 있으며, 그 밸브(132)의 후위에는 밸브(132)를 전방으로 탄력지지하는 압축코일스프링(133)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 밸브작동공간(131)의 중앙부위에는 밸브작동공간(131)과 고압부(121)가 연통되도록 2개의 고압가스유입홀(134)이 형성되어 있고, 상기 밸브작동공간(131)의 내측부위에는 밸브작동공간(131)과 중압부(135)가 연통되는 중간압가스유입홀(136)이 형성되어 있는데, 상기 고압가스유입홀(134)는 밸브작동공간(131)의 양측에 서로 마주보게 연통되도록 형성되어 고압가스가 밸브(132)의 중심부 양측에서 밸브(132)에 작용하는 힘의 합이 "0"이 되도록 되어 있다.

도면중 미설명 부호 109a는 편심부이고, 118은 슬라이딩 부시이며, 137은 고 정핀이고, 138은 스프링고정봉이다.

상기와 같이 구성되어 있는 스크롤 압축기는 정상적인 운전이 이루어질때는, 전원이 인가되어 전동기구부(108)의 회전자(106)가 회전을 하면 그 회전자(106)에 압입되어 있는 회전축(109)이 회전을 하고, 그 회전축(109)의 상단부에 형성된 편심부(109a)에 결합된 선회 스크롤(111)이 회전을 하며, 그 선회 스크롤(111)이 회전을 하면 회전축(109)의 중심에서 편심부(109a)의 중심까지의 거리인 편심거리를 선회 반경으로 하여 선회 운동을 하고, 그와 같이 선회하는 선회 스크롤(111)은 슬라이딩 부시(117)에 의하여 자전이 방지되어 진다.

상기와 같이 선회 스크롤(111)이 선회를 하면 랩(111a)이 상기 고정 스크롤(110)의 랩(110a)에 맞물려 선회운동을 하게 되는데, 이때 냉매가스가 상기 냉매흡입관(115)을 통하여 밀폐 용기(103)의 저압부(120)로 유입되고, 그 유입된 냉매가스가 고정 스크롤(110)에 형성된 냉매유입공(110b)를 통하여 고정 스크롤(110)의 랩(110a)과 선회 스크롤(111)의 랩(111a) 사이에 형성되는 압축 포켓(P)으로 유입되며, 계속적인 선회 스크롤(111)의 회전에 의하여 압축 포켓(P)의 체적이 축소되어 냉매가스의 압축이 이루어짐과 아울러 중앙부분으로 이동되어 압축된 냉매가스가 고정 스크롤(110)의 토출공(110c)과 토출밸브(113)를 통하여 토출된후 고압부(121)로 토출된다.

비정상적인 운전시 즉, 압축기의 관로막힘이 발생되는 경우에는 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 중압부(135)의 가스압력이 진공운전방지장치(130)의 밸브(132)에 작용하는 힘 보다 압축코일스프링(133)의 스프링력과 저압부(120)의 가스압력의 합력이 크게 작용하므로 밸브(132)가 전진을 하여 고압부(121)의 냉매가스는 고압가스유입홀(134)과 밸브작동공간(131)을 통하여 화살표로 표시된 것과 같이 저압부(120)로 바이패스되어 밀폐 용기(103)의 내부가 진공이 되는 것이 방지된다.

또한, 상기와 같이 진공운전방지장치(130)의 밸브(132)가 작동을 할 때 2개의 고압가스유입홀(134)을 통하여 밸브(132)에 작용하는 힘은 밸브(132)의 중심부 양측에서 동시에 작용하므로 힘(F1,F2)의 합이 "0"이 되어 밸브(132)가 밸브작동공간(131)의 내측면과 마찰력이 발생되지 않게 되어 밸브(132)의 동작에 전혀 영향을 미치지 않게 되고, 그에 따라 진공운전방지장치(130)의 오동작이 방지되어지게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스크롤 압축기의 진공운전방지장치는 밸브작동공간과 고압부가 연통되게 형성되게 형성되는 고압가스유입홀이 2개가 형성되고, 그 2개의 고압가스유입홀이 밸브의 중심 양측에 서로 마주보게 형성되도록 하여, 고압부에서 2개의 고압가스유입홀을 통하여 밸브에 작용하는 힘이 "0"이 되므로 고압의 가스압력에 의해 밸브의 오동작 발생이 방지되고, 그에 따라 진공운전방지장치가 안정적으로 동작이되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상부 프레임의 일측에 형성되며, 저압부와 연통되는 밸브작동공간과;

   상기 밸브작동공간의 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되는 밸브와;

   상기 저압부와 고압부가 연통되록 상기 밸브를 상기 밸브작동공간 안쪽으로 탄력지지하는 압축코일스프링과;

   상기 밸브작동공간과 중압부를 연통하는 중간압가스유입홀과;

   상기 밸브작동공간과 상기 고압부를 연통시키며, 상기 밸브에 상기 고압부의 냉매가스가 힘의 균형을 이루어 작용하도록 상기 밸브의 중심부를 향하여 마주보게 상기 밸브작동공간의 양측에 연통되어 형성되는 한 쌍의 고압가스유입홀을 포함하는 스크롤 압축기의 진공운전방지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2개의 고압가스유입홀에서 밸브에 작용하는 힘의 합이 "0"이 되도록 설계된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공운전방지장치.

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