KR100343729B1

KR100343729B1 - 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치

Info

Publication number: KR100343729B1
Application number: KR1020000007572A
Authority: KR
Inventors: 이동수
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2002-07-20
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: KR20010081657A

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치에 관한 것으로, 본 발명은 고정스크롤의 토출포트를 수용하여 고정되고 그 내부에 흡입압 영역과 토출압 영역을 연통시키도록 배기구멍이 형성되는 밸브하우징과, 그 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 토출가스의 역류시 상기한 토출포트를 차단하는 제1 밸브와, 그 제1 밸브와 독립적으로 상기 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 압축기의 운전상태에 따라 배기구멍을 개폐하는 제2 밸브로 구성함으로써, 상기 흡입압 영역이 진공화되면서 발생되는 진공압축에 의한 허매틱 터미널의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 상기 압축기구부의 재압축에 따른 부품의 열화와 이로 인한 압축기의 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 진공압축 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING VACUUM COMPRESSION OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치에 관한 것으로, 특히 중간압을 이용하여 압축기의 진공압축을 차단하는 스크롤 압축기의 진공압축 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, 오일이 적정높이까지 채워진 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 상부프레임(2) 및 하부프레임(3)이 각각 고정되고, 그 상부프레임(2) 및 하부프레임(3)의 사이에는 고정자(4A) 및 회전자(4B)로 이루어진 구동모터(4)가 고정 설치되며, 그 구동모터(4)의 회전자(4B) 중심에는 구동축(5)이 상부프레임(2)을 관통하여 압입되고, 그 상부프레임(2)이 상면에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(6a)이 형성되어 구동축(5)에 편심되게 결합되는 선회스크롤(6)이 회전가능하게 얹혀져 설치되며, 상기 선회스크롤(6)의 상면에는 그 선회스크롤(6)의 랩(6a)에 치합되어 복수개의 압축실을 이루도록 인벌류트 곡선의 랩(7a)이 형성되는 고정스크롤(7)이 상부프레임(2)의 가장자리에 고정 설치되고, 상기 고정스크롤(7)의 상측에는 케이싱(1) 내부를 고압부인 토출압 영역과 저압부인 흡입압 영역으로 구획하는 고저압 분리판(8)이 케이싱(1)의 내주면에 고정되어 이루어져 있다.

상기 고정스크롤(7)의 일측 외주연에는 흡입관(SP)과 연통되는 흡입홈(7b)이 최외곽 랩의 안쪽으로 형성되고, 상기 고정스크롤(7)의 중앙에는 토출관(DP)과 연통되는 토출포트(7c)가 형성되며, 상기 고정스크롤(7)의 선단면에는 토출포트(7c)를 개폐하는 역지밸브 조립체(9)가 설치되어 있다.

상기 역지밸브 조립체(9)는 피스톤밸브 타입으로, 고정스크롤(7)의 토출포트(7c)를 수용하여 그 상면에 고정되는 밸브하우징(9A)과, 그 밸브하우징(9A)의 미끄럼면(9a)에 삽입되어 상하로 움직이면서 상기 토출포트(7c)를 개폐시키는 피스톤밸브(9B)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 5a는 오일유로, 8a는 가스토출공, 9b는 역류방지공이다.

상기와 같이 구성된 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 인가된 전원에 의해 고정자(4A)의 내측에서 회전자(4B)가 구동축(5)과 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)을 편심거리만큼 편심회전을 시키게 되고, 이와 함께 상기 선회스크롤(6)은 올담링(미부호)에 의해 축중심을 원점으로 선회반경 만큼떨어진 거리에서 선회운동을 하게 되어 고정스크롤(7)과의 두 랩(6a,7a) 사이에 복수개의 압축실이 형성되며, 이 압축실은 선회스크롤(6)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하여 토출시키게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 흡입관(SP)을 통해 케이싱(1)의 흡입압 영역에 충진되는 흡입가스는 선회스크롤(6)의 선회운동시 열리는 고정스크롤(7)의 흡입홈(7b)을 통해 최외곽측 압축실로 흡입되고, 이 흡입가스는 압축실을 따라 중심으로 이동하면서 점차 압축되어 토출포트(7c)를 통해 토출압 영역으로 토출되며, 이 토출가스는 역지밸브 조립체(9)를 개방시키면서 고저압 분리판(8)의 가스토출공(8a) 및 토출관(DP)을 통해 냉동사이클시스템으로 토출된다.

이때, 상기 압축기의 정상운전시 역지밸브 조립체(9)의 피스톤밸브(9B)가 압축실로부터 지속적으로 토출되는 고압의 토출가스에 의해 열린상태를 유지하게 되나, 압축기의 이상운전(과압축 또는 고진공운전)시에는 토출압 영역의 압력이 압축실의 압력 보다 상대적으로 고압이 되면서 역지밸브 조립체(9B)의 피스톤밸브(9B)가 역류방지공(9b)을 통해 역류하는 고압가스게 의해 눌려 밸브하우징(9A)의 미끄럼면을 타고 하강하여 고정스크롤(7)의 토출포트(7a)를 차단하면서 토출가스의 역류를 방지하게 되는 것이었다.

그러나, 압축기의 운전중 여타 요인에 의한 과압축 운전시 또는 서비스(흡입)밸브를 잠근상태에서 운전을 하는 펌프다운 운전시에는 흡입압 영역에 남아 있던 냉매가스가 모두 압축실로 흡입되어 토출압 영역으로 토출되므로 상기 케이싱(1)의흡입압 영역은 물론 압축실이 점점 진공상태로 되는데, 이러한 이상운전이 장시간 지속되면 흡입압 영역 및 압축실의 진공이 가속되면서 진공압축에 의하여 허메틱 터미널(Hermetic Terminal)(미도시)이 소손되거나, 또는 압축기구부에서의 재압축에 의해 팁실 등이 열화되면서 파손되어 결국 압축기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 저압식 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기의 운전중에 흡입압 영역이 고진공화되는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 도 1의 "A"부를 보인 상세도.

도 3은 본 발명 진공압축 방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 상반부를 보인 종단면도.

도 4는 도 3의 "B"부를 보인 상세도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 진공압축 방지장치의 동작을 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 고정스크롤 13 : 토출포트

14 : 배기구 110 : 밸브하우징

111 : 배기구멍 112 : 토출부

113,114 : 제1,제2 안내부 115,116 : 제1,제2 역류방지공

117,118 : 제1,제2 스토퍼부 120 : 제1 밸브(피스톤밸브)

130 : 제2 밸브(디스크밸브)

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입압 영역과 토출압 영역으로 구획되는 케이싱의 내부에 선회스크롤 및 그 선회스크롤과 함께 복수개의 압축실을 형성하여 상기한 선회스크롤의 선회시 각 압축실이 서로 다른 압력을 갖으면서 연속적으로 위치를 이동하도록 구비되는 고정스크롤과 ; 상기 고정스크롤의 토출포트를 수용하여 고정되고, 그 내부에 흡입압 영역과 토출압 영역을 연통시키도록 배기구멍이 형성되는 밸브하우징과 ; 그 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 토출가스의 역류시 상기한 토출포트를 차단하는 제1 밸브와 ; 그 제1 밸브와 독립적으로 상기 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 압축기의 운전상태에 따라 배기구멍을 개폐하는 제2 밸브로 구성한 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치가 제공된다.

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

도 3은 본 발명 진공압축 방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 상반부를 보인 종단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 진공압축 방지장치의 동작을 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 진공압축 방지장치가 구비된 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내부에 고정된 상부프레임(2)에 고정스크롤(10)이 고정되고, 그 고정스크롤(10)과 함께 복수개의 압축실을 형성하는 선회스크롤(6)이 상기 케이싱(1)에 장착된 구동모터(4)의 회전자(미도시)에 구동축(5)으로 일체되어 상기한 상부프레임(2)에 얹혀지며, 상기 고정스크롤(10)의 상측에 케이싱(1)의 내부를 흡입압 영역(S_l)과 토출압 영역(S_h)으로 구획하는 고저압 분리판(8)이 케이싱(1)에 고정되고, 상기 고정스크롤(10)의 토출포트(13) 선단면에는 토출가스의 역류를 방지하는 동시에 압축기의 과압축이나 고진공운전을 방지하는 고진공 방지수단(100)이 구비되는 것을 포함하여 구성된다.

상기 고진공 방지수단(100)은 고정스크롤(10)의 토출포트(13)를 수용하여 고정되고 그 내부에 흡입압 영역(S_l)과 토출압 영역(S_h)을 연통시키도록 고정스크롤에 구비된 배기구(14)에 연통되게 배기구멍(111)이 형성되는 밸브하우징(110)과, 그 밸브하우징(110)에 미끄러지게 삽입되어 토출가스의 역류시 상기한 토출포트(13)를 차단하는 제1 밸브(120)와, 그 제1 밸브(120)와 독립적으로 상기 밸브하우징(110)에 미끄러지게 삽입되어 압축기의 운전상태에 따라 배기구멍(111)을 개폐하는 제2밸브(130)로 이루어진다.

상기 밸브하우징(110)은 토출포트(13)로부터 토출되는 가스를 토출압 영역으로 토출시키는 토출부(112)가 형성되고, 그 토출부(112)에 연이어 제1 밸브(120)가 삽입되는 제1 안내부(113)가 형성되며, 그 제1 안내부(113)의 상측에는 제2 밸브(130)가 삽입되는 제2 안내부(114)가 연이어 형성되고, 상기 제1 안내부(112)와 제2 안내부(114) 사이에는 제1 역류방지공(115)이 형성되는 반면 상기 제2 안내부(114)와 토출압 영역 사이에는 제2 역류방지공(116)이 형성되며, 상기 제2 안내부(114)에는 상기한 배기구멍(111)의 일측단이 형성되어 이루어진다.

상기 제1 안내부(113)와 제2 안내부(114) 사이에는 제1 밸브(120)의 상향 미끄럼운동을 제한하는 동시에 상기한 제1 역류방지공(115)이 중앙에 구비되는 제1 스토퍼부(117)가 형성되고, 상기 제2 안내부(114)의 상단에는 제2 밸브(130)의 상향 미끄럼운동을 제한하는 동시에 상기한 제2 역류방지공(116)이 중앙에 구비되는 제2 스토퍼부(118)가 형성된다.

상기 제1 역류방지공(115)의 직경은 제1 밸브(120)의 직경보다는 작으나 후술할 제2 밸브(130)의 가스통공(131) 내경보다는 크게 형성된다.

상기 제1 밸브(120)는 압축기의 정상운전시에는 제1 역류방지공(115)을 차단하였다가 압축기의 과압축이나 진공운전시 제1 안내부(113)에서 상하로 연속 이동하는 속이 찬 피스톤밸브로 이루어진다.

상기 제2 밸브(130)는 중앙에 가스통공(131)이 형성되어 압축기의 정상운전시에는 토출압 영역(S_h)의 압력에 의해 배기구멍(111)을 차단하였다가 압축기의 과압축이나 진공운전시 피스톤밸브(120)의 요동에 의해 연속적으로 들쳐져 배기구멍(111)을 개방시키도록 디스크밸브로 이루어진다.

상기 배기구멍(111)은 전술한 바와 같이 제2 안내부(114)의 바닥면에 형성되어 고정스크롤(10)의 외주면으로 관통되는 배기구(14)에 연통되도록 형성되며, 그 배기구(14)의 끝단에는 배기가스를 구동모터(4)의 고정자(미도시) 상단에 장착된 과부하 차단기(OLP;Over Load Protector)(미도시)에 대면되도록 가스안내관(200)이 삽입된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명의 진공압축 방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 일반적인 동작은 종래와 유사하다.

즉, 인가된 전원에 의해 회전하는 모터(4)의 회전자(미도시)와 함께 구동축(5)이 회전을 하면서 선회스크롤(6)을 편심거리만큼 편심회전을 시키나, 이 선회스크롤(6)은 축중심을 원점으로 선회반경 만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 되어 고정스크롤(10)과의 두 랩(6a,11) 사이에 복수개의 압축실이 형성되면서 케이싱(1)의 저압부인 흡입압 영역(S_l)에 충진되어 있던 냉매가스를 흡입 압축시켜 고정스크롤(10)의 토출포트(13)로 토출시키게 된다.

이때, 도 5a에 도시된 바와 같이, 압축기가 정상운전인 경우에는 토출포트(13)를 통해 토출되는 고압가스의 압력하중이 피스톤밸브(120)의 무게하중과 토출압 영역(S_h)의 압력하중을 합한 하중보다 크게 되어 그 피스톤밸브(120)를 밀어올리게 되고, 이 피스톤밸브(120)가 제1 안내부(113)를 따라 미끄러져 올라가면서 토출포트(13)를 개방시키게 된다.

이 과정에서 토출되는 토출가스는 토출압 영역(S_h)에 채워지면서 그 토출압 영역(S_h)의 압력하중을 증가시키게 되고, 이 토출압 영역(S_h)의 압력하중이 증가하게 되어 그 토출가스가 제2 역류방지공(116)을 통해 제2 안내부(114)의 디스크밸브(130)를 눌러 그 디스크밸브(130)가 배기구멍(111)의 끝단을 차단시키게 되므로, 상기 토출포트(13)를 통해 토출된 토출가스는 토출압 영역(S_h)을 거쳐 토출관(DP)을 통해 원활하게 토출된다.

한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 압축기가 과압축 또는 진공운전을 하게 되는 경우에는 흡입압 영역(S_l)이 진공이나 이에 유사한 상태가 되므로 토출포트(13)를 통해 토출되는 토출가스의 압력하중이 순간적으로는 피스톤밸브(120)의 무게하중과 토출압 영역(S_h)의 압력하중을 합한 하중 보다 크게 되나 곧 피스톤밸브(120)의 무게하중과 토출압 영역(S_h)의 압력하중을 합한 하중 보다 작게 되어 상기한 피스톤밸브(120)는 제1 안내부(113)를 따라 연속적으로 상하 섭동운동을 하게 된다.

이 과정에서 토출압 영역(S_h)의 토출가스 일부가 제2 역류방지공(116) 및 제1 역류방지공(115) 사이를 빠르게 출입하면서 상기 디스크밸브(130)를 밀어올리게 되고, 이 디스크밸브(130)가 밀려올라가면서 배기구멍(111)의 끝단으로부터 이격되면서 그 배기구멍(111)이 열리게 되며, 이 배기구멍(111)을 통해 토출압 영역(S_h)의 토출가스 일부가 흡입압 영역(S_l)으로 역류하여 압축기의 과압축 또는 고진공상태가 순간적으로 해제된다.

이와 같은 압축기의 진공압축시 전원이 오프(off)되지 않으면 압축기의 구동모터(4)가 연속적으로 회전하게 되어 압축기는 다시 진공압축되었다가 상기한 진공방지수단(100)에 의해 진공압축 상태가 해제되는 일련의 동작을 반복하게 되면서 밸브부재(120)가 밸브하우징(110)내에서 일정 주파수로 연속 왕복운동을 하게 된다.

이렇게, 상기 케이싱의 흡입압 영역을 비롯한 압축실이 진공상태로 되는 것을 방지하여 진공압축에 의한 허매틱 터미널의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 또한 상기 압축기구부의 재압축시 발생되는 부품의 열화와 이에 따른 압축기의 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치는, 고정스크롤의 토출포트를 수용하여 고정되고 그 내부에 흡입압 영역과 토출압 영역을 연통시키도록 배기구멍이 형성되는 밸브하우징과, 그 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 토출가스의 역류시 상기한 토출포트를 차단하는 제1 밸브와, 그 제1 밸브와 독립적으로 상기 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 압축기의 운전상태에 따라 배기구멍을 개폐하는 제2 밸브로 구성함으로써, 상기 흡입압 영역이 진공화되면서 발생되는 진공압축에 의한 허매틱 터미널의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 상기 압축기구부의 재압축에따른 부품의 열화와 이로 인한 압축기의 신뢰성 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Claims

흡입압 영역과 토출압 영역으로 구획되는 케이싱의 내부에 선회스크롤 및 그 선회스크롤과 함께 복수개의 압축실을 형성하여 상기한 선회스크롤의 선회시 각 압축실이 서로 다른 압력을 갖으면서 연속적으로 위치를 이동하도록 구비되는 고정스크롤과 ;

상기 고정스크롤의 토출포트를 수용하여 고정되고, 그 내부에 흡입압 영역과 토출압 영역을 연통시키도록 배기구멍이 형성되는 밸브하우징과 ;

그 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 토출가스의 역류시 상기한 토출포트를 차단하는 제1 밸브와 ;

그 제1 밸브와 독립적으로 상기 밸브하우징에 미끄러지게 삽입되어 압축기의 운전상태에 따라 배기구멍을 개폐하는 제2 밸브로 구성한 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 밸브하우징은 토출포트로부터 토출되는 가스를 토출압 영역으로 토출시키는 토출부가 형성되고, 그 토출부에 연이어 제1 밸브가 삽입되는 제1 안내부가 형성되며, 그 제1 안내부의 상측에는 제2 밸브가 삽입되는 제2 안내부가 연이어 형성되고, 상기 제1 안내부와 제2 안내부 사이에는 제1 역류방지공이 형성되는 반면 상기 제2 안내부와 토출압 영역 사이에는 제2 역류방지공이 형성되며, 상기 제2 안내부에는 상기한 배기구멍의 일측단이 형성되고,

상기 제1 밸브는 압축기의 정상운전시에는 제1 역류방지공을 차단하였다가 압축기의 과압축이나 진공운전시 제1 안내부에서 상하로 연속 이동하는 속이 찬 피스톤밸브로 이루어지는 반면,

상기 제2 밸브는 중앙에 가스통공이 형성되어 압축기의 정상운전시에는 토출압 영역의 압력에 의해 배기구멍을 차단하였다가 압축기의 과압축이나 진공운전시 피스톤밸브의 요동에 의해 연속적으로 들쳐져 배기구멍을 개방시키는 디스크밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치.
제2항에 있어서, 상기 배기구멍의 타단은 케이싱의 내부에 장착되는 과부하 차단기(OLP;Over Load Protector)에 대면되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공압축 방지장치.