KR100299754B1 - 스크롤밀봉모터압축기 - Google Patents

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Abstract

스크롤 압축기용 열 보호 시스템은 압축기의 배출 영역과 흡입 영역 사이의 접근 통로를 통해 스크롤 압축기의 배출 통로내에 직접 배치된 온도센서를 가진다. 온도 센서에서의 도선들은 모터 온도 센서 회로와 직렬로 접속되어 압축기의 밀봉 쉘내에 배치된 모터 온도 제어 시스템의 일체형 부분으로서 스크롤 배출 가스 온도 제어 기능을 제공한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 배출 가스 온도를 탐지할 뿐만 아니라 필요에 따라 다른 압축기 부품들의 실제 온도를 탐지할 수 있는 기능을 제공한다.

Description

스크롤 밀봉 모터 압축기
본 발명은 스크롤 기계에 관한 것으로, 특히 스크롤 기계의 과열을 방지하는 신규 수단을 가진 스크롤 압축기에 관한 것이다.
통상의 스크롤 압축기는 일면에 배치된 나선형 랩(spiral wrap)을 가진 제 1 스크롤 부재, 타면과 치합되는 스크롤 부재의 나선형 랩의 그 일면에 배치된 나선형 랩을 가진 제 2스크롤 부재, 및 제 1스크롤 부재를 분리된 축선상에서 제 2스크롤 부재에 대해 회전을 발생시키는 수단을 포함하며, 나선형 랩은 흡인 영역에서 배기 영역으로 점진적으로 체적이 감소하는 포켓을 형성하는 구조로 이루어진다.
제 1스크롤 부재를 분리된 축선상에서 제 2스크롤 부재에 대해 회전을 발생시키는 수단은, 대부분의 경우에서 전기 모터이다. 전기 모터에는 열 보호 장치가 설치되어 있어서 과도한 온도 상태가 발생하면 모터 동작을 정지시킬 수 있는 것이다. 열 보호 장치에는 모터의 권선부에 인접하여 온도 센서(들)가 내장 설치된다. 온도 센서(들)가 과도한 온도 상태를 탐지하면, 신호를 제어 장치로 보내어 모터의동작을 정지시키는 것이다. 대형 압축기 또는 고마력 압축기에서는, 전기 모터에 3상 전기를 공급한다. 3상 전기 압축기에서는, 분리형 온도 센서가 전류의 각각의 위상용으로 권선부 내에 내장되고, 3개 온도 센서가 직렬로 배선되어서 각각의 위상의 권선의 어느 하나가 과도한 온도상태에 이르면 모터의 동작을 정지시키도록 제어 장치로 신호를 보내는 것이다.
반도체 모터 보호 제어기를 이용하면, 서미스터를 온도 센서용으로 사용할 수 있다. 서미스터는 저항에 대한 높은 정 온도 계수(a high position temperature coefficient of resistance)(온도가 증가하면, 저항도 증가)를 가진 저항성 회로 부품(resistive circuit component)이다. 서미스터 또는 일련의 서미스터의 저항은 반도체 모터 보호 제어기에 의해 모니터 되며, 임계값에 이르면, 제어기는 릴레이를 동작시키어, 전기 모터를 차단하여 압축기를 정지시키는 것이다.
통상적인 스크롤 압축기는, 작동시에 그의 예정된 고정 체적비를 고려하여 설계된 것보다 훨씬 큰 압력비로 압축기가 작용함에 따라서 매우 높은 배기 압력을 발생할 수 있는 것이다. 이러한 과도한 배기 압력은, 작업 유체 충전의 손실, 냉동상태에서 정지된 콘덴서 팬, 또는 다른 여러 가지 이유가 포함되는 여러 다른 분야에서 부딪치는 문제에 의해 발생될 수 있는 것이다. 과도하게 높은 배기 압력은 배기 온도를 과도하게 높게 한다. 만일, 압축기가 과도하게 높은 배기 온도의 상태로 지속적으로 작동한다면, 압축기에 손상을 입히는 결과를 초래할 것이다.
종래, 배기 온도를 모니터 하여 온도의 과도한 상승 시에, 압축기를 정지시키는 여러 가지 방법이 개발되어져 있다. 이러한 종래의 방법에는 압축기의 고압측에서 저압측으로 고온 배기 가스를 누출시키는 방법이 포함된다. 이러한 방법은 고온 배기 가스가 전술한 표준 타입의 모터 열 보호 장치를 포함하는 모터 부품의 온도를 상승시키면, 제어 장치에 신호가 전달되어 모터를 정지시키는 것이다. 전술한 설계의 변형예로는 고온 배기 가스가 특정 모터 부품으로 향하게 하는, 안전 시스템의 성능을 개선시키는 깔때기 또는 튜브를 구비한 것이 있다. 이러한 변형예의 형태의 문제점은 다양한 모터 부품이 충분하게 가열되어 모터 열 보호 장치가 제어장치로 신호를 전달할 때까지 배기 온도의 증가에 반응하는 고유 지연성(inherent delay)이 있다는 것이다.
배기 온도를 모니터 하는 종래 기술의 다른 방법은 스크롤 압축기의 배기 영역 내에 온도 센서를 배치시키는 것이다. 이것은, 상기 센서로부터의 도선(導線)이 압축기의 밀봉 셀(hermetric shell)을 통해서, 소정 배기 온도에 도달 시에 압축기를 정지시키는 기능을 하는 외부의 제어 유닛에 접속시킨 것이다. 이러한 종래 기술의 방법은 증가된 배기 온도에 반응하는 고유 지연성 문제는 해결하였지만, 온도 센서로 접근시키기 위해서 밀봉 셀을 관통하는데 따른 비용이 많이 소비되고, 설계에도 어려움이 있는 것이다. 셀을 관통하기 위해서는 밀봉 셀의 상태를 유지하기 위한 추가적인 밀봉 작업을 필요로 하며, 온도 센서의 도선이 셀 외측으로 나오면, 사용자에 의한 별도의 제어 접속이 필요하게 된다.
배기 온도를 감시하기 위한 종래의 다른 방법으로는, 스크롤 압축기의 배출 영역에 가능한 근접하게 셀의 외부에 온도 센서를 배치하는 것이 있다. 센서를 가능한 배기 영역에 근접하게 배치시키기 위해서, 종래의 압축기 조립체에는 배기 영역으로 연장되는 셀의 상부 부분에 딥-드로우(deep drawn)에 의한 컵 형상부가 설치된다. 온도 센서는 셀 외부의 딥-드로우 가공된 컵 형상부의 바닥에 배치된다. 이러한 종래 기술의 설계에서는 셀의 부가적인 관통 필요성이 없으며 그리고 배기 온도의 증가에 반응하는 지연 시간을 짧게 하였지만, 히트 싱크(heat sink)로서 작용하는 셀로 인해서 여전히 고온에 반응하는 상당량의 지연성은 남아 있는 것이다.
따라서, 여전히 실제 압축기 온도를 추적할 수 있는 개선된 능력을 가진 스크롤 기계의 배기 온도를 모니터 하고, 그에 반응하는 시스템의 필요성 있다. 상기 시스템은 임의 형태의 부가적인 셀 관통 또는 사용자에 의한 추가의 제어 접속을 필요로 하지 않으면서 저렴한 비용으로 제조될 수 있어야 한다.
본 발명은 종래 시스템의 전술한 단점을 극복하는 스크롤 기계용 열 보호 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은 스크롤 압축기의 배기구 내에 직접 배치된 온도 센서를 포함하는 것이다. 온도 센서에서의 도선은 통상의 모터 온도 센서 회로와 직렬로 접속되어 압축기의 밀봉 셀 내에 배치된 모터 온도 제어 시스템의 일체형 부분으로서 스크롤 배기 온도를 제어하는 기능을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 배기 온도 탐지 기능에 더하여 선택된 압축기 부품의 실제 온도도 탐지할 수 있는 능력도 제공한다. 따라서, 본 발명은 스크롤 압축기의 실제 온도를 감시하여 추가적인 셀의 관통 및 사용자에 의한 추가의 제어 접속을 필요로 하지 않으면서 그 온도에 반응할 수 있는 개선된 능력을 제공한다. 전체 시스템은 상당히 저렴한 비용으로 밀봉 셀의 내부에 설치된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 다양한 타입의 스크롤 기계에 합체시키기에 적합한 것이지만, 본원에서는 설명을 목적으로, 모터와 압축기가 제 1도에 도시된 바와 같이 밀봉 셀 내에서 흡인 가스에 의해 냉각되는 타입의 밀봉 스크롤 냉동 모터 압축기에 합체시킨 기술을 예를 들어 설명한다.
도면에서 상응하는 부품은 동일한 도면 번호로 나타내었으며, 제 1도 내지 제 3도는 본 발명의 열 보호 시스템이 합체된 스크롤 압축기(10)를 나타낸 도면이다. 압축기(10)는 그의 상단부에 용접된 캡(14)을 가진 원통형 밀봉 셀(12)을 포함한다. 캡(14)에는 선택적으로 그 안에 통상의 배출 밸브(도시 않음)를 가진 냉매 배출 접속구(a refrigerant discharge fitting)(16)가 설치된다. 원통형 셀(12)에 고정된 다른 요소로는 캡(14)이 셀(12)에 용접된 동일 지점에서 셀의 외부 둘레 주위에 용접된 횡방향 연장 격벽(18), 다수의 위치에서 당 분야에서 공지된 방법으로 셀(12)에 고정된 하부 베어링 하우징(20), 및 흡인 가스 유입구 접속구(22)가 있다.
하부 베어링 하우징(20)은 셀(12)내에서 주 베어링 하우징(24), 모터 고정자 (26), 베어링(28) 및 비-선회 스크롤 부재(30)를 지지한다. 그 상단부에 편심 크랭크 핀(34)을 가진 크랭크 축(32)은 하부 베어링 하우징(20)에 베어링(28) 및 주 베어링 하우징(24)의 베어링(36)에 회전 가능하게 저널 된다. 크랭크 축(32)은 그 하단부에서 상방향으로 최상부까지 연장하는 작은 직경의 경사진 보어(40)와 소통하는 상대적으로 큰 직경의 오일-펌핑 편심 보어(38)를 가진다. 원통형 셀(12)의 하부 부분은 통상적인 방식으로 윤활유로 채워지며, 크랭크축의 하부에 위치한 펌프는 보어(40)와 상관 작용되어 윤활이 필요한 압축기의 여러 부분에 윤활유를 펌핑하는 1차 펌프의 역할을 한다.
크랭크 축(32)은 그를 관통하는 모터 권선(42)을 가진 모터 고정자(26)와 크랭크 축(32)에 압입되어 하나 이상의 평형추(46)를 가지고 모터 회전자(44)를 포함하는 전기 모터에 의해 회전 가능하게 구동된다. 모터 권선(42)에 근접하게 설치된 통상적인 타입의 온도 센서(들)(48)는, 모터 권선(42)이 정해진 작동 온도를 초과하면, 온도 센서(들)(48)가 제어 장치(도시 않음)로 신호를 보내어 모터를 정지시킨다. 전기 모터가 3상 전기 모터이면, 분리형 온도 센서(48)를 전류의 각 상 (phase)의 모터 권선에 근접하게 설치한다. 다수의 온도 센서(48)를 직렬로 연결함으로서, 3상 권선 중의 어느 하나의 과열현상이 상관 온도 센서(48)에 의해 과열 탐지되어서, 제어 장치로 신호가 보내어져, 모터를 정지시킬 수 있는 것이다. 바람직한 실시예에서, 온도 센서(48)는 서미스터(thermistors)이고 서미스터 회로는 반도체 모터 보호제어부(도시 않음)에 의해 일정하게 모니터 된다. 온도가 임계값에 이르면, 서미스터는 릴레이(도시 않음)를 동작시키어, 반도체 모터 보호 제어부에 신호를 보내어 전기 모터의 동작을 정지시킨다.
주 베어링 하우징(24)은 하부 부분(50)과 상부 부분(52)을 포함한다. 하부 부분(50)은 일반적으로 원통형 중앙 부분(54)을 포함하며 크랭크축(32)의 상단부가 베어링(36)에 의해 중앙 부분 내에서 회전 가능하게 지지를 받는다. 중앙 부분(54)의 외주 근처 하부 부분(50)에 설치된 직립된 환형 돌출부(56)는, 각각 정밀하게 기계가공된 반경 외부방향 대향 면과 축선 상방향 대향 구역설정 면(locatingsurface)(58, 60)을 포함한다. 중앙 부분(54)에서 반경 외부방향으로 연장된 반경 원주방향 이격공간진 다수의 지지 아암(62)은, 하부 베어링 하우징(20)과 결합되어 지지를 받는 종속 부분(depending portions)을 포함한다. 각각의 지지 아암(62)의 종속 부분의 터미널 단부에 계단부(64)가 제공되고, 상기 지지 아암(62)은 하부 베어링 하우징(20)의 대응 부분에 제공된 상응하는 홈과 어울리어 하부 베어링 하우징(20)에 대해 반경방향으로 배치된 하부 부분(50)을 도와주도록 설계된다.
주 베어링 하우징(24)의 상부 부분(52)은 일체로 형성된 상부의 환형 안내 링 부분(66), 링 부분(66) 아래에 배치된 축방향 환형 트러스트(thrust) 베어링 면 (68), 및 그 베어링 면(68) 아래에서 그 베어링 면을 반경 외부방향으로 둘러싸는 관계로 배치된 제 2환형 지지 베어링 면(70)을 포함하는 컵 형태이다. 축방향 트러스트 베어링 면(68)은 선회 스크롤 부재(72)를 축방향으로 이동 가능하게 지지하는 작용을 하며, 지지 베어링 면(70)은 올드햄(Oldham) 커플링(74)을 지지하도록 제공된다. 상부 부분(52)의 하단부는, 하부 부분(50)의 각 면(58, 60)과 결합되어 상부 및 하부 부분(50, 52)을 서로에 대해 축방향 및 반경방향으로 배치시키도록 설계된 반경 내부방향 및 축방향 하향 대향 면(76, 78)을 형성하는 환형상 홈을 포함한다. 또한, 크랭크 축(32)의 상단부에는 크랭크 축(32)에 고정된 평형추(46)의 회전 운동을 수용하도록 설계된 공동(80)이 형성된다. 공동이 제공됨으로써 평형추(46)가 선회 스크롤 부재(72)에 더 근접하게 배치되어, 전체 크기를 줄일 수 있다.
일체로 이루어진 환형 안내 링(66)이 비-선회 스크롤 부재(30)와 반경 외부방향으로 연장된 플랜지 부분(84)을 둘러싸는 관계로 배치되며 플랜지 부분(84)의반경 외부방향 대향 면(88)과 미끄럼 접촉되어 비-선회 스크롤 부재(30)를 반경방향으로 배치하고 축방향 이동을 안내하는 반경 내부방향 대향 면(86)을 포함한다. 비-선회 스크롤 부재(30)가 선회 스크롤 부재(72)에서 원격지는 축방향으로 이동되는 것을 제한하기 위하여, 볼트(92)에 의해 환형 링(66)의 상부면에 고정된 다수의 정지부재(90)가 제공된다. 정지 부재(90)는 각각 비-선회 스크롤 부재(30)의 플랜지 부분(84)의 상부면 위에서 비-선회 스크롤 부재(30)의 축선 상방향으로의 이동을 제한하도록 정지 부재와 함께 작동하는 반경 내부방향 연장 부분을 포함한다. 또한, 볼트(92)는 주 베어링 조립체를 하부 베어링 하우징(20)에 고정시킴과 동시에 그 조립체의 상하부 부분(50, 52)을 함께 고정시키는 작용을 한다. 또한, 정지 부재(90)의 축방향 위치는 비-선회 스크롤 부재(30)의 제한적인 약간의 축방향 이동을 허용하도록 플랜지(84)의 상응하는 대향 면에 대해 정확하게 제어된다. 앞서 기술된 바와 같은 스크롤 압축기에 대한 부가적인 상세한 설명은 1992년 4월 6일자 발명의 명칭 "스크롤 기계용 비-선회 스크롤 설치 장치(Non-Orbiting Scroll Mounting Arrangements for a Scroll Machine)"로 출원된 미국 특허출원 제 863,949호를 참고한다.
비-선회 스크롤 부재(30)는 캡(14)과 격벽(18)에 의해 형성된 배출 소음실 (discharge muffler chamber)(100)과 격벽(18)내의 구멍(98)을 통해 유체 소통되는 상방향 개방 홈(96)과 소통되는 중앙에 배치된 배출 통로(94)를 가진다. 비-선회 스크롤 부재(30)는 그의 상부면에 평행한 공축(coaxial) 측벽을 가진 환형 홈(102)의 하부를 분리시킴으로서 통로(도시 않음)를 통해 중간 유체 압력원과 유체 소통하게 배치시킬 수 있도록 작용하는 환형상 부유 밀봉부(annular floating seal) (104)가 축방향으로 상대 이동하도록 밀봉상태로 배치된다. 따라서, 비-선회 스크롤 부재(30)는 그의 중앙 부분에 작용하는 배출 압력 및 홈(102)의 하부에 작용하는 중간 유체 압력에 의해 발생된 힘으로써 선회 스크롤 부재(72)에 대해 축방향으로 편향(偏向) 된다. 스크롤 부재(30)를 제한적으로 축방향으로 이동시키도록 지지하는 다른 여러가지 기술 및 상기 축방향 압력 편향동작에 대해서는 본 발명에 참조된 미국 특허 제 4,877,382호에 상세하게 개시되어 있다.
부유 밀봉부(104)의 구조의 상세한 설명이 본 발명의 부분이 아니기는 하지만, 설명을 목적으로 예를 들어 설명하면, 공축선으로 샌드위치된 구조로 이루어진 상기 밀봉부(104)는, 각각 확대된 기부 부분(124)을 가지는 등간격으로 이격 공간진 다수의 일체형 직립 돌출부(122)를 구비하는 환형상 기부 판(120)을 포함하는 것이다. 그 판(120)위에 기부 부분(124)을 수용하는 등간격으로 이격진 다수의 구멍을 가지는 환형 가스켓(126)이 배치되며, 그 가스켓의 상부에 기부 부분(124)을 수용하는 등간격으로 이격진 다수의 구멍을 가진 환형 스페이서 판(130)이 배치되며, 그 판(130)의 상부에는 돌출부(122)를 수용하는 등간격으로 이격진 다수의 구멍을 가진 환형상 상부 밀봉 평판(134)에 의해 공축 위치에서 유지되는 환형 가스켓(132)이 배치된다. 밀봉 평판(134)은 그의 내주 둘레에 배치된 상방향 돌출 평판 밀봉 립(sealing lip)(136)을 가진다. 상기 조립체는, '138'로 나타낸 바와 같이, 돌출부(122) 각각의 단부를 형철작업(swaging)하여 함께 고정된다.
따라서, 전체 밀봉 조립체는 3개의 다른 밀봉부를 제공한다. 즉, 제 3도에양호하게 도시한 바와 같이, '144'와 '146'에 내측 밀봉부와, '148'에 외측 밀봉부 및, '150'에 상부 밀봉부가 제공된다. 밀봉부(144)는 환형 가스켓(126)의 내주와 홈(102)의 안쪽 벽 사이에 배치된다. 밀봉부(144, 146)는 홈(102) 하부의 중간 압력하의 유체를 홈의 배출 압력하의 유체로부터 분리(isolate)시킨다. 밀봉부(148)는 환형 가스켓(126)의 외주 및 홈(102)의 외벽사이에 배치되어 홈(102) 하부의 중간 압력하의 유체를 셀(12) 내의 흡인 압력하의 유체로부터 분리시킨다. 밀봉부 (150)는 밀봉 립(136) 및 격벽(18)의 구멍(98)을 둘러싸는 환형상 웨어 링(annular wear ring)(152)사이에 배치되어, 흡인 압력하의 유체를 밀봉 조립체의 상부를 가로지른 배기 압력하의 유체로부터 분리시킨다. 밀봉부 구조에 대한 부가적인 설명은 미국 특허 제 5,156,539호에 것을 참고로 한다.
스크롤 부재의 상대적 회전은 전술한 미국 특허 제 4,877,382호에 개시된 타입의 통상의 올드햄 커플링에 의해 방지되지만, 1990년 10월 1일자 발명의 명칭 "스크롤 압축기용 올드햄 커플링"으로 출원된 미국 특허출원 제 591,443호에 개시된 커플링을 대체하여 사용할 수도 있다.
압축기는 가스 유입구를 통해 유입되는 흡인 가스가 부분적으로 셀(12)에 누출되어 모터를 냉각하는 것을 도와주는 "로우 사이드(low side)"타입의 것이다. 적절한 량의 복귀되는 흡인 가스의 흐름이 있는 동안은, 모터가 소정의 온도 제한치 내에서 유지될 것이다. 그러나, 그 유량이 상당하게 떨어지면, 냉각 손실이 발생되어 궁극적으로 온도 센서(들)(48)가 제어 장치에 신호를 보내 압축기를 정지시키게 한다.
상술된 바와 같은 스크롤 압축기는 당 기술분야에서 지금은 공지된 기술이거나, 특허로서 출원된 다른 출원건의 내용이다. 본 발명의 원리가 합체된 구조는 신규 열 보호시스템(200)을 취급하는 것에 있다.
제 1도 내지 제 3도에 도시된 본 발명의 열 보호시스템(200)은 비-선회 스크롤(30)내에 배치되어 온도 센서(202), 센서 튜브(204) 및 플레어 커넥터(flared connector)(206)를 포함한다. 비-선회 스크롤(30)은 그의 외경 부분에서 배출 통로 (94)로 길이방향으로 연장하는 통로(208)를 가진다. 배출 통로(94)와 대향하는 그 통로(208)의 단부에는 플레어 밀봉 시트(210)와 안쪽 나사형 직경부(212)가 제공된다. 센서 튜브(204)는, 일단부가 폐쇄되어 있고 그 폐쇄 단부와 대향하는 개방된 플레어 단부(214)를 가진 중공 원통형 튜브이다. 센서 튜브(204)는 그의 폐쇄 단부가 배출 통로(94)안으로 연장되고 플레어 단부(214)의 외측 면이 밀봉 시트(210)에 접촉하도록 통로(208)안으로 삽입된다.
온도 센서(202)의 탐지 단부가 배출 통로(94)내에 배치된 튜브(204)의 폐쇄 단부에 배치되도록 온도 센서(202)가 중공 원통형 튜브(204)안으로 삽입된다. 필요한 경우에 센서(202)의 보유를 위해 센서 튜브(204)가 '216'에 도시된 바와 같이 말려있을 수 있다. 센서(202)의 탐지 단부에서 연장하는 도선이 플레어 커넥터 (206)를 통해 공급되며 플레어 커넥터(206)는 통로(208)의 나사형 직경부(212)에 조임식으로 수용된다. 플레어 커넥터(206)를 조이게 되면, 커넥터(206)의 둥글려진 면(chamfered surface)(218)이 센서 튜브(204)의 플레어 단부(214)의 내측 면과 결합된다. 플레어 커넥터(206)를 계속 조이면 그 커넥터(206)의 둥글려진 면(218)과비-선회 스크롤(30)의 밀봉 시트(210)사이의 센서 튜브(204)의 플레어 단부(214)가 압축되어 압축기(10)의 저압 흡입측과 고압 배출측 사이에 유체 밀봉부(fluid seal)가 형성된다. 또한, 플레어 커넥터(206)는 센서(202)를 보유하는데 도움이 된다. 센서(202)의 탐지 단부에서 연장하는 도선은 압축기(10)의 여러 내부 부품을 둘러싸면서 통과되어 온도 센서(들)(48)를 포함하는 열 보호 회로에 접속된다. 도선이 제위치에 고정되어 압축기(10)의 작동 또는 용접에 의해 손상 받지 않도록 클립(220)이 사용될 수 있다.
온도 센서(202)는 온도 센서(들)(48)와 직렬로 접속됨으로써 그 센서(202) 또는 온도 센서 또는 센서(48)에 의해 탐지된 모터 권선 과열 상태에 의해 과도한 배기 온도가 탐지되면 모터가 제어 장치에 의해 정지되게 된다. 반도체 모터 보호 제어부가 압축기(10)의 작동 상태를 모니터 하는데 이용되면, 온도 센서(202)는 온도센서(48)용으로 상술된 바의 것과 유사한 서미스터 이다.
전술한 실시예에서는 배기 온도 탐지 및 전기 모터의 열 보호 시스템과 온도탐지 동작을 합성시킨 것을 기술하였지만, 본 발명은 압축기(10)의 다른 작동 특성을 탐지하여 압축기(10)의 작동 상태를 나타내고, 그 탐지 내용과 모터 열보호 회로를 합성시키는 것도 포함하는 것이다. 모니터 되어야 하는 다른 작동 특성으로는 비-선회 스크롤 부재(30)의 실제 온도, 배출 소음실(100)내의 실제 압력 또는 다른 여러 가지 작동 특성이 포함된다.
제 4도는 본 발명의 열 보호 시스템을 포함하는 스크롤 압축기(300)를 나타낸 도면이다. 압축기(300)는 하단부에 커버(312)가 용접되어있고 상단부에 캡(314)에는 필요에 따라 통상의 배출 밸브(도시 않음)를 갖는 냉매 배출 접속구(316)가 제공된다. 셀(310), 커버(312) 및 캡(314)에 의해 형성된 밀봉 셀 내에 고정된 다른 부재에는 흡인 가스 유입구 접속구(315), 하부 베어링 하우징(318), 중간 베어링 하우징(320), 상부 배어링 하우징(322) 및 모터 고정자(324)가 포함된다. 하부 베어링 하우징(318)은 그의 외주가 알려져 있는 방식으로 셀(310)에 고정된다.
크랭크 축(326)은 하부 베어링 하우징(318)에 배치된 베어링(328) 및 중간 베어링 하우징(320)에 배치된 베어링(330)내에 회전 가능하게 저널된다. 제 1도에 도시된 압축기와 유사하게, 크랭크 축(326)은 통상의 오일 펌핑 보어(도시 않음)를 가지며 원통형 셀(310)의 하부 부분은 통상적인 방식으로 윤활유로 채워지며 크랭크축(326)내에 배치된 펌프는 윤활을 필요로 하는 압축기의 모든 부분들로 윤활유를 보내는 1차 펌프이다.
크랭크 축(326)은, 그를 관통하는 모터 권선(332)을 가진 모터 고정자(324), 및 크랭크 축(326)에 압입되는 모터 회전자(334)를 포함하는 전기 모터에 의해 회전가능하게 구동된다. 모터로의 전력은 커넥터(336)에 의해 공급된다. 모터 권선 (332)에 근접하게 온도 센서(들)(48)가 제공되어 모터 권선(332)이 특정 작동 온도를 초과하면, 온도 센서(들)(48)가 제어 장치(도시 않음)로 신호를 보내 모터를 정지시킨다. 전기 모터가 3상 전기 모터이면, 전류의 각 상의 모터 권선에 근접하게 분리형 온도 센서(48)를 설치한다. 다수의 온도 센서(48)를 직렬로 접속하여, 3상 권선 중 어느 하나가 과열되더라도 그와 연관된 온도 센서(48)가 과열을 감지하여 그 센서가 제어장치에 신호를 보내 모터를 정지시키게 된다. 바람직한 실시예에서,온도 센서(48)는 서미스터이고, 서미스터 회로는 반도체 모터 보호 제어부(도시 않음)에 의해 일정하게 모니터 된다. 임계 온도에 도달되면, 서미스터가 신호를 보내어 반도체 모터 보호 제어부가 릴레이(도시 않음)를 동작시키어 전기 모터를 정지시킨다. 온도 센서(48)로의 전기적 접근(electrical access)은 커넥터(336)에 의해 실행된다.
중간 베어링 하우징(320)은 원통형 중앙 부분(340)을 가지며 그 부분 내에서 크랭크 축(326)의 상단부가 베어링(330)에 의해 회전식으로 지지를 받는다. 직립 환형상 돌출부(342)는 중앙 부분(340)의 외부 둘레에 인접한 중간 베어링 하우징 (320)에 설치되며, 상방향 대향 베어링 면(344)을 포함하는 것이다. 환형 부분 (346)은 환형 돌출부(342)에서 반경 외부방향으로 연장하며 상부 베어링 하우징 (322)을 중간 베어링 하우징(320)에 대해 반경방향으로 배치시키도록 상부 베어링 하우징(322)에 제공된 대응 계단부(350)와 결합되도록 설계된 계단부(348)를 포함한다. 환형 부분(346)의 외부 면은 중간 베어링 하우징(320)을 잘 알려져 있는 방식으로 셀(310)내에 확고하게 고정시키도록 셀(310)과 결합된다.
상부 베어링 하우징(322)은 원통형 중앙 부분(360)을 가지며 그 부분 내에서 상부 스크롤 부재(362)가 베어링(364)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 환형 플랜지(366)는 중앙 부분(360)의 하단부에서 반경 외부방향으로 연장되어 상부 스크롤 부재(362)에 대한 베어링 면(368)을 제공한다. 베어링 면(368)과 상부 스크롤 부재(362)사이에 베어링(370)이 배치된다. 환형 벽(372)은 중앙 부분(360)의 상단부에서 반경 외부방향으로 연장하며 그의 외주가 잘 알려져 있는 방식으로 셀(310)에 확고하게 고정된다. 밀봉부(374)는 상부 배출 영역(376)을 하부 흡입 영역(378)으로부터 밀봉한다. 원통형 부분(380)은 환형 벽(372)에서 하방향으로 연장하며 계단부(348)와 결합하는 계단부(350)를 포함한다. 다수의 구멍(382)이 원통형 부분 (380)을 관통하여 설치되어 흡인 압력으로 가스를 압축기 부분으로 유입할 수 있다.
하부 스크롤(384)은 크랭크 축(326)에 회전 가능하도록 확고하게 고정되어 베어링(386)에 의해 베어링 면(344)에서 지지된다. 하부 스크롤(384)은 상부 스크롤(362)과 맞물려 상하부 스크롤(362, 384)이 다른 축선에서 함께 회전함으로써, 나선형 랩이 흡입 영역(378)에서 배출 영역(376)쪽으로 점차 체적이 감소하는 포켓을 형성하게 된다. 상부 스크롤(362)은 상부 베어링 하우징(322)의 구멍(396)을 통해 배출 영역(376)과 소통하는 중앙에 배치된 배출 통로(394)를 가진다.
종래 구조의 스크롤 압축기에 본 발명의 원리를 합체시킨 구조에 대한 상세한 내용을 신규 열 보호 시스템(400)을 취급하여 이하에 기술한다.
본 발명의 열 보호 시스템(400)은, 배출 통로(394)로의 접근이 상부 베어링 하우징(322)을 통해 길이방향으로 연장하는 통과 통로(408)에 의해 제공되는 점을 제외하면 열 보호 시스템(200)과 동일한 것이다. 또한, 열 보호 시스템(400)은 온도 센서(202), 센서 튜브(204), 및 제 3도에 도시된 것과 동일한 플레어 커넥터 (206)를 포함하며 통로(408)안으로의 튜브(204)의 삽입부 및 튜브(204) 및 통로 (408)와 관련하여 플레어 커넥터(206)에 의한 배출 영역(376)과 흡입 영역(378)사이의 밀봉부도 포함한다.
센서(202)의 단부에서 연장하는 도선은 압축기(300)의 여러 가지 내부 구성부품을 둘러싸고 통과하여 온도 센서(들)(48)를 포함하는 열 보호 회로에 접속된다.
온도 센서(202)는 온도 센서(들)(48)와 직렬로 접속됨으로써 센서(202)에 의해서, 또는 온도 센서(들)(48)에 의해 모터 권선 과열 상태가 탐지되어 과도한 배기 온도가 탐지되면, 모터가 제어장치에 의해 정지된다. 반도체 모터 보호 제어부가 압축기(300)의 작동 상태를 모니터 하는데 이용되면, 온도 센서(202)는 온도 센서(48)용으로 전술한 것과 유사한 서미스터 이다.
전술한 바람직한 실시예가 배기 온도를 탐지하여 전기 모터의 열 보호 시스템에 온도 탐지를 일체로 하는 것에 대해 기술하였지만, 압축기(300)의 작동 상태를 나타내어 상기 탐지 내용을 모터 열 보호 회로와 합성하는 압축기(300)의 다른 작동 특성을 탐지하는 것도 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 모니터 받아야 하는 다른 작동 특성으로는 상부 베어링 하우징(322)의 실제 온도, 배출 영역(376)내의 실제 압력 또는 다른 여러 가지 작동 특성이 포함된다.
제 1도는 본 발명의 열 보호 시스템이 합체된 스크롤 압축기의 수직 단면도.
제 2도는 본 발명의 열 보호 시스템의 구역을 나타내는 제 1도의 스크롤 압축기의 평면도.
제 3도는 본 발명의 압축기의 온도 센서 및 비-선회 스크롤을 나타내는 제 1도의 1점 쇄선 영역(3)을 확대하여 나타낸 도면.
제 4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 보호 시스템이 합체된 스크롤 압축기의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 300 : 압축기 12, 310 : 셀
14, 314 : 캡 20,24,318,320,322 : 베어링 하우징
26, 324 : 모터 고정자 28,36,328,330 : 베어링
30 : 비-선회 스크롤 부재 32, 326 : 크랭크 축
42, 332 : 모터 권선 48, 202 : 온도 센서
72, 362 : 선회 스크롤 부재 74 : 커플링
80 : 공동 84 : 플랜지
90 : 정지 부재 94, 394 : 배출 통로
100 : 배출 소음실 104,144,146,148,150,374 : 밀봉부
200, 400 : 열 보호 시스템 204 : 센서 튜브
206, 336 : 커넥터 208, 408 : 통로
220 : 클립 376 : 배출 영역
378 : 흡입 영역 384 : 스크롤

Claims (18)

  1. 셀(12, 310);
    상기 셀 내에 배치된 작업 이행용 동력 기구(30, 72, 362, 384);
    상기 동력 기구에 동력을 공급하는 셀 내에 배치된 모터(26, 44, 324, 334);
    상기 모터가 소정 온도에 이르면, 상기 모터를 정지시키는 제 1수단(48); 및
    상기 동력 기구의 비정상적인 작동 상태가 탐지되면, 모터를 정지시키도록 작동하는 제 2수단(48, 200, 400)을 포함하는 동력식 작업 장치(10, 300)에 있어서:
    상기 제 1수단(48)과 상기 제 2수단(48, 200, 400)이 서로 독립적으로, 직렬로 함께 접속된 것을 특징으로 하는 동력식 작업 장치.
  2. 셀;,
    상기 셀 내에 배치된 압축기;
    상기 셀 내에 배치되어 상기 압축기에 동력을 공급하는 모터;
    상기 모터가 소정 온도에 도달하면, 상기 모터를 정지시키는 제 1수단; 및
    상기 압축기의 비정상적인 작동 상태를 탐지하여 상기 모터를 정지시키도록 동작하는 제 2수단을 포함하는 밀봉 모터 압축기에 있어서:
    상기 1수단과 상기 제 2수단은 서로 독립적이고 직렬로 함께 접속된 것을 특징으로 하는 밀봉 모터 압축기.
  3. 제 2항에 있어서, 모터를 정지시키는 제 1수단은, 모터의 권선에 근접하게 배치된 열 반응 보호장치인 것을 특징으로 하는 밀봉 모터 압축기.
  4. 제 2항에 있어서, 모터를 정지시키는 제 2수단은, 열 반응 보호장치인 것을 특징으로 하는 밀봉 모터 압축기.
  5. 제 2항에 있어서, 모터를 정지시키는 제 2수단은, 열 반응 보호장치인 것을 특징으로 하는 밀봉 모터 압축기.
  6. 제 2항에 있어서, 모터를 정지시키는 제 2수단은 압력 반응 보호장치인 것을 특징으로 하는 밀봉 모터 아축기
  7. (a) 모터 공동을 가진 밀봉 셀,
    (b) 셀 내에 배치되어 1면에 제 1나선형 랩을 가진 제 1스크롤 부재(72, 384),
    (c) 상기 셀 내에 배치되어 일 면에 상기 제 1나선형 랩과 맞물리는 제 2나선형 랩을 가진 제 2스크롤 부재로서, 상기 제 1스크롤 부재가 상기 제 2스크롤 부재에 대해 회전 가능하게 되어있는 제 2스크롤 부재(30, 362),
    (d) 상기 셀의 모터 공동에 배치되어 제 1스크롤 부재를 제 2스크롤 부재에대해 회전시킴으로써 상기 랩이 흡인 압력하의 흡입 영역에서 배출 압력하의 배출 영역으로 점차 감소되는 체적을 가진 포켓을 형성하게 하는 모터(26, 44, 324, 334),
    (e) 흡인 가스를 상기 셀 안으로 도입시키는 수단,
    (f) 상기 모터가 소정 온도에 이르면, 모터를 정지시키는 제 1수단, 및
    (g) 압축기의 비정상적인 작동 상태가 감지되면, 상기 모터를 정지시키도록 작동 가능하며, 상기 모터를 정지시키도록 상기 제 1수단과 직렬로 접속되는 제 2수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 모터를 정지시키는 제 2수단이 상기 배출영역 내에 배치된 열 반응 보호 장치인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 제 8항 있어서, 상기 열 반응 보호 장치가 서미스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 모터를 정지시키는 제 2수단이 압력 반응 보호장치인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 제 1스크롤 부재가 선회 스크롤이고, 상기 제 2스크롤 부재는 비-선회 스크롤이며 모터가 상기 선회 스크롤을 비-선회 스크롤 부재에대해 일 축선을 중심으로 선회시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  12. 제 11항에 있어서, 각 압축 사이클의 말기에 압축된 가스가 상기 포켓에서 상기 비-선회 스크롤 부재를 통해 배출되도록 상기 비-선회 스크롤 부재를 통한 배출 통로를 형성하는 수단을 더 포함하며, 상기 모터를 정지시키는 제 2수단이 상기 배출 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 비-선회 스크롤이 상기 배출 영역과 흡입 영역사이에 통로를 형성하며, 상기 통로 내에 배치되어 상기 모터를 정지시키는 제 2수단을 수용하는 센서 튜브, 및 상기 통로 내에 확고하게 수용된 접속구로서 상기 센서 튜브를 상기 비-선회 스크롤과 접속구 사이로 압축시켜서 상기 배출 영역을 흡입 영역에서 밀봉시키도록 작동 가능한 접속구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 스크롤 압축기.
  14. 제 7항에 있어서, 상기 제 1스크롤이 제 1축선을 중심으로 회전하고 상기 제 2스크롤은 제 2축선을 중심으로 회전하며, 상기 제 1축선이 상기 제 2축선에서 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  15. 제 14항에 있어서, 각 압축 사이클이 말기에 압축된 가스가 상기 포켓에서 상기 제 2스크롤 부재를 통해 배출되도록 상기 제 2스크롤 부재를 통한 배출 통로를 형성하는 수단을 더 포함하며, 상기 모터를 정지시키는 제 2수단이 상기 배출 통로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  16. 제 7항에 있어서, 상기 제 2스크롤이 하우징 내에 회전 가능하게 설치되며, 상기 하우징은 상기 배출 영역에서 시작되어 상기 흡입 영역까지 상기 하우징의 외주로 반경방향으로 연장하는 통로를 형성하며, 상기 모터를 정지시키는 제 2수단이 상기 통로를 통해 연장하는 것을 특징으로 하는 동력 스크롤 압축기.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 통로 내에 배치되어 상기 모터를 정지시키는 제 2수단을 수용하는 센서 튜브, 및 상기 통로 내에 확고하게 수용된 접속구로서 상기 센서 튜브를 상기 접속구와 하우징 사이로 압축시켜서 상기 배출 영역을 흡입영역에서 밀봉시키도록 작동 가능한 접속구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 스크롤 압축기.
  18. 제 2항에 있어서, 상기 모터가 각각의 상에 대해 개별적인 모터 권선을 가진 3상 전기 모터이고, 상기 모터를 정지시키는 제 1수단이 다수의 열 반응 보호장치를 포함하며, 열 반응 보호장치는 각각 상기 개별적인 모터 권선 각각에 근접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 동력 밀봉 모터 압축기.
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