KR100308290B1 - 스크롤압축기의역지밸브구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 역지밸브 구조에 관한 것이다. 종래에는 운전시 흡입압력과 토출압력의 비가 특정값 이상이 되거나 급격한 압력 변화가 생길 때 또는 액냉매가 흡입되었을 경우 역지밸브 주위에서 발생되는 불안정한 압력분포로 인해 밸브가 이상거동함으로써 밸브의 소음 및 손상을 가져오는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 고정스크롤의 토출포트 상부측에 설치되어 상기 토출포트를 상시 개방상태로 유지시키고, 역류압에 의해서 토출포트를 폐쇄시키며, 역류압 해제에 의해 원상복귀되는 개폐부재와; 상기 개폐부재를 고정스크롤에 고정시키기 위한 수단으로 구성됨으로써 운전시 흡입압력과 토출압력의 비가 특정값 이상이 되거나 급격한 압력 변화가 생길 때 또는 액냉매가 흡입되었을 경우 역지밸브 주위에서 발생되는 불안정한 압력분포로 인해 밸브가 이상거동함으로써 발생되는 밸브의 소음 및 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 기기의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Description

스크롤 압축기의 역지밸브 구조{FLOWING BACKWARD PREVENTING VALVE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 압축기의 운전 정지시 토출실에 잔류하는 압축냉매가스가 다시 압축실로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 한 스크롤 압축기(Scroll compressor)의 역지밸브 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 흡입구(1A)를 갖는 밀폐용기(1) 내의 상.하부측에 상. 하부프레임(2)(2A)이 설치되어 있고, 이의 사이에는 코일이 감겨진 고정자(3) 내부에 회전자(4)가 구비되어 전원 공급에 의한 전자기적인 상호 작용에 의해서 상기 회전자(4)가 고정자(3) 내부에서 회전하도록 구성되어 있다. 또한 상기 회전자(4)에는 수직봉 형태의 크랭크축(5)이 중앙부를 관통하는 식으로 압입 설치되어 있고, 상기 크랭크축(5)의 상.하단부는 각각 상기 상. 하부프레임(2)(2A)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고 상기 상부프레임(2)의 상부측에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(6A)이 형성된 선회스크롤(6)이 상기 크랭크축(5)의 상단 편심부(5A)에 결합되어 있으며, 상기 선회스크롤(6)의 상부측에는 선회스크롤(6)의 랩(6A)과 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(7)이 구비되어 있다. 이와 함께 상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(6) 사이에는 자전방지기구로써 올담링(8)이 형합되어 있고, 상기 고정스크롤(7)의 상부측에는 고. 저압을 분리시키는 상부격막(9)과 이의 상부측 탑캡(1B) 사이의 공간부로 토출실(10)이 형성되어 있으며, 상기 고정스크롤(7) 및 상부격막(9)에는 압축된 냉매가스가 상기 토출실(10)로 토출될 수 있도록 토출포트(7B) 및 토출구(9A)가 형성되어 있다. 또한 상기 상부격막(9)의 토출구(9A) 상부측에는 상기 토출구(9A)를 통해 토출된 압축냉매가스가 다시 상기 상부격막(9)의 토출구(9A)를 통해 압축실로 역류되는 것을 방지하기 위해 체크밸브(11)가 구비되어 있다. 그리고 상기 토출실(10)에는 상부격막(9)의 토출구(9A)를 통해서 토출실(10)로 토출된 압축냉매가스가 사이클을 이루는 다른 장치로 보내질 수 있도록 토출파이프(10A)가 설치되어 있다. 여기서 미설명 부호, 7A는 고정스크롤(7)에 형성된 랩이다.

이와 같이 구성된 상기 스크롤 압축기는 먼저, 고정자(3)에 전원이 공급되고, 상기 고정자(3) 내부의 회전자(4)가 고정자(3)와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전한다. 이에 따라 상기 회전자(4)의 중앙부에 압입 설치된 크랭크축(5)이 회전하고, 상기 크랭크축(5)의 회전에 의해서 크랭크축(5)의 상단 편심부(5A)에 설치된 선회스크롤(6)이 편심거리만큼 편심회전하는데, 이때 상기 선회스크롤(6)은 올담링(8)에 의해 축중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다. 그리고 상기 선회스크롤(6)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(6)과 고정스크롤(7)의 각 랩(6A)(7A) 사이에는 압축실이 형성되고, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 밀폐용기(1)의 흡입구(1A)를 통해 상기 밀폐용기(1) 내부로 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 된다. 또한 이 압축된 냉매는 다시 고정스크롤(7)에 형성된 토출구(7B) 및 상부격막(9)에 형성된 토출구(9A)를 통해 토출실(10)로 토출되고, 이 토출된 압축냉매가스는 상기 토출실(10)에 설치된 토출파이프(10A)를 통해 사이클을 이루는 다른 장치로 보내지게 된다.

한편, 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 상부측에는 압축기의 운전 정지시 토출실(10)에 잔류하는 압축냉매가스가 압축실로 역류하는 것을 방지하기 위해 역지밸브(11)가 설치된다. 상기 역지밸브(11)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 내부에 하부로 트여진 작동공간(12A)이 형성되고, 이의 상부측에는 역유입공(12B)이 형성된 밸브하우징(12)이 구비되어 있고, 상기 밸브하우징(12)의 양측에는 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 양측 상면에 형성된 체결공(7C)과 일치되게 상. 하로 관통 형성된 고정공(12C)이 형성되어 스크류(15) 체결에 의해서 고정스크롤(7)에 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다. 또한 상기 밸브하우징(12)의 작동공간(12A) 내부에는 토출압 및 역류압에 의해서 상.하운동을 하면서 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)를 개폐시키는 밸브작동체(13)가 구비되어 있다. 그리고 밸브하우징(12)의 하부측에는 상기 밸브하우징(12)을 지지하면서 토출유로를 형성하는 하우징지지구(14)가 설치되어 있는 것으로, 상기 하우징지지구(14)는 밸브하우징(12)과 함께 고정스크롤(7)에 스크류(15) 체결되도록 중앙부에 상. 하로 관통된 관통공(14A)이 형성되어 있다.

다음은 상기에서와 같이 구성된 종래의 역지밸브 작동과정을 설명한다.

먼저, 고정스크롤(7)의 토출포트(7B)는 상시 밸브작동체(13)에 의해서 폐쇄된 상태를 유지한다. 이러한 상태에서 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)를 통해 압축된 냉매가스가 토출되고, 이의 토출압이 밸브작동체(13)보다 크게 되면, 상기 밸브작동체(13)가 부상하게 된다. 이에 따라 상시 밸브작동체(13)로 폐쇄되어 있던 고정스크롤(7)의 토출포트(7B)는 개방되고, 압축냉매가스는 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7B)를 통해 토출된다. 그리고 이 토출된 압축냉매가스는 밸브하우징(12)을 하부측에서 지지하면서 토출유로를 확보한 하우징지지구(14) 주변의 공간을 통해 토출실(10)로 토출된 후, 상기 토출실(10)에 설치된 토출파이프(10A)를 통해 사이클을 이루는 다른 장치, 즉 응축기로 보내지도록 하고 있다. 한편, 토출실(10A)로 토출된 압축냉매가스는 모두 토출파이프(10A)를 통해 응축기로 보내지지 않고 일부는 잔류하게 되는데, 이때 잔류하고 있던 압축냉매가스가 다시 압축실 측으로 역류하게 되면, 밸브하우징(12) 내부의 밸브작동체(13)는 하강되어 다시 고정스크롤(7)의 토출포트(7B)를 차단 및 폐쇄시키게 됨으로써 역류에 의한 압축기의 성능 저하를 방지토록 하고 있다.

그러나 이러한 종래의 스크롤 압축기는 도 도에 도시된 바와 같이 토출이 시작될 때(A지점)의 압력(Pp)이 토출압력(Pd)보다 작게 되어 역지밸브 주위의 불안정한 압력분포로 인해 밸브작동체의 움직임이 불안정하게 되면, 상기 밸브작동체가 밸브하우징의 공간부 상. 하 또는 그 주변부와 빈번하게 충돌하여 부피가 큰 금속성의 타격음을 발생함으로써 청각적으로 불쾌감을 조성하는 문제점이 있었다. 또한 운전중에 밸브하우징 내에서의 밸브작동체 상.하운동에 의한 맥동소음과 밸브하우징의 측면과의 접촉으로 상당히 거슬리는 소음이 발생하는 문제점이 있었다. 그리고 압축기의 기동시 고정스크롤의 토출포트 내의 급격한 압력상승으로 밸브작동체가 하우징 측으로 비교적 큰 속도로 충돌하여 하우징 또는 피스톤에 영구변형을 남기는 손상이 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 운전시 흡입압력과 토출압력의 비가 특정값 이상이 되거나 급격한 압력의 변화가 생길 때 또는 액냉매가 유입되었을 경우 역지밸브 주위에서 발생되는 불안정한 압력분포로 인해 밸브가 이상거동함으로써 발생되는 밸브의 소음 및 손상을 방지하는데 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 내부 구성을 보인 단면도.

도 2는 도 1의 압축과정을 순차적으로 보인 압축실 평면도.

도 3은 종래의 역지밸브 설치 상태를 보인 스크롤 압축기의 부분 확대 단면도.

도 4a,도 4b는 종래의 스크롤 압축기의 역지밸브 구조를 보인 것으로,

도 4a는 사시도.

도 4b는 작동전 상태의 단면도.

도 4c는 작동상태의 단면도.

도 5는 종래의 스크롤 압축기의 역지밸브 설치 상태를 보인 사시도.

도 6은 종래의 스크롤 압축기의 역지밸브 압력 상태를 도시한 선도.

도 7은 불안정한 압력분포로 인한 종래 역지밸브의 이상거동 상태를 보인 단면도.

도 8a,도 8b,도 8c는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 역지밸브 구조를 보인 것으로,

도 8a는 분해사시도.

도 8b는 결합상태 평면도.

도 8c는 결합상태 단면도.

**도면의주요부분에대한부호의설명**

1:밀폐용기 1A:흡입구

1B:탑캡 2,2A:상. 하부프레임

3:고정자 4:회전자

5:크랭크축 5A:편심부

6:선회스크롤 6A,7A:랩(WRAP)

7:고정스크롤 7B,9A:토출구

8:올담링 9:상부격막

10:토출실 10A:토출파이프

110:역지밸브 111:개폐부재

111A:만곡부 111B:고정공

112:고정판 112A:결합공

113:스크루

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 고정스크롤의 토출포트 상부측에 설치되어 상기 토출포트를 상시 개방상태로 유지시키고, 역류압에 의해서 토출포트를 폐쇄시키며, 역류압 해제에 의해 원상복귀되는 개폐부재와; 상기 개폐부재를 고정스크롤에 고정시키기 위한 수단으로 구성된 것에 있어서, 상기 개폐부재는 고정스크롤의 토출포트 위치와 상응하는 부분을 상향으로 만곡지게 형성한 판상의 탄성체이며, 상기 고정수단은 개폐부재의 양단부측에 고정스크롤에 형성된 체결공과 일치되는 장공 형태의 고정공을 형성하고, 그 고정공에 개폐부재와 동일 내지 다소 큰 폭의 면적을 가지면서 중앙부에 상기 고정공과 일치되는 결합공이 형성된 고정판을 함께 고정스크롤에 스크류 체결하여서 된 것임을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역지밸브 구조가 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 내부 구성을 보인 단면도이다. 그리고 도 8a,도 8b,도 8c는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 역지밸브 구조를 보인 것으로서, 이 스크롤 압축기는 통상에서와 같이 이 스크롤 압축기는 통상에서와 같이 흡입구(1A)를 갖는 밀폐용기(1) 내의 상. 하부측에 상. 하부프레임(2)(2A)이 설치되고, 이의 사이에는 코일이 감겨진 고정자(3) 내부에 회전자(4)가 구비된다. 또한 상기 회전자(4)에는 수직봉 형태의 크랭크축(5)이 압입 설치되고, 상기 상부프레임(2)의 상부측에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(6A)이 형성된 선회스크롤(6)이 상기 크랭크축(5)의 상단 편심부(5A)에 결합된다. 그리고 상기 선회스크롤(6)의 상부측에는 선회스크롤(6)의 랩(6A)과 서로 맞물려 압축실을 형성하는 고정스크롤(7)이 구비되며, 상부프레임(2)과 선회스크롤(6) 사이에는 자전방지기구로써 올담링(8)이 형합된다. 이와 함께 상기 고정스크롤(7)의 상부측에는 상부격막(9)과 이의 상부측 탑캡(1B) 사이의 공간부로 토출실(10)이 형성되고, 상기 고정스크롤(7)에는 토출구(7B)가 형성되며, 상기 토출실(10)에는 토출파이프(10A)가 설치된다.

이러한 스크롤 압축기에 있어, 본 발명의 역지밸브(110)는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 상부측에 토출압 및 역류압에 의해서 상기 토출포트(7C)를 개폐시키는 개폐부재(111)가 구비된다. 상기 개폐부재(111)는 외력이 가해지면 변형되다가 그 외력이 해제되면 다시 원상태로 복원되는 판상의 탄성체로 형성된 것으로, 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 위치와 상응하는 부분이 상향으로 만곡지게 형성되어 그 만곡부(111A)에 의해서 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)를 상시 개방상태로 유지시킬 수 있도록 구성한 것이다. 그리고 설정압 이상의 역류압이 가해지면 개폐부재(111)의 만곡부(111A)가 가압되어 눌려지면서 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)를 막아 폐쇄시키게 되고, 그 역류압이 해제되면 자체 탄성력으로 다시 만곡부(111A)가 원상태로 복원되어 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)를 개방시키도록 구성된다. 이와 함께 상기 개폐부재(111)를 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 양측 상면에 고정시키기 위한 수단으로서, 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 양측 상면에는 체결공(7C)이 형성되고, 개폐부재(111)의 양단부측에는 상. 하로 관통되게 상기 체결공(7C)과 일치되는 고정공(111B)이 형성된다. 그런데 이때 상기 고정공(111B)은 장공 형태로 형성되는 것으로, 이는 역류압이 개폐부재(111)의 만곡부(111A)에 작용할 때, 그 만곡부(111A)의 변형이 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것이다. 이를 좀더 상세히 설명하면, 상기 개폐부재(111)의 만곡부(111A)가 역류압에 의해서 눌려지게 되면, 상기 만곡부(111A)의 양측부가 외측으로 밀려 나가려는 힘이 생기게 되는데, 이때 상기 고정공(111B)을 장공 형태로 형성하지 않게 되면 그 힘이 개폐부재(111)의 만곡부(111A)를 변형시키는 역류압의 대항력으로 작용하게 되므로 상기 개폐부재(111)의 만곡부(111A) 변형이 용이하지 않다. 이에 따라 상기 고정공(111B)을 장공()으로 형성하여 개폐부재(111)의 만곡부(111A) 양측부가 그대로 외측으로 밀려 나가도록 함으로써 상기 만곡부(111A)를 변형시키려는 역류압의 대항력이 작용하지 않게 되어 개폐부재(111)의 만곡부(111A) 변형이 용이하게 이루어지게 되는 것이다. 또한 상기 개폐부재(111)의 만곡부(111A) 변형에 의한 슬라이드가 보다 용이하게 이루어지도록 하기 위해 개폐부재(111)의 폭과 동일 또는 다소 큰 폭을 가지면서 중앙부에는 개폐부재(111)의 고정공(111B)에 스크류 체결로 함께 체결되도록 결합공(112A)이 형성된 고정판(112)이 구비된다. 이와 같이 구성된 본 발명은 먼저, 압축기의 운전시 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)가 상시 개방상태를 유지하므로 압축실에서 압축된 압축냉매가스가 상기 토출포트(7C)를 통해서 토출실로 토출된다. 이러한 상태에서 압축기의 운전이 정지되면, 토출압은 발생하지 않고 토출실(10)에 잔류하는 압축냉매가스가 다시 압축실로 역류하는 현상이 발생하게 되는데, 이때 발생된 역류압에 의해서 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 상부측에 설치된 개폐부재(111)의 만곡부(111A)가 하부측으로 눌려지는 식으로 변형을 일으키게 된다. 이에 따라 상기 고정스크롤(7)의 토출포트(7C)는 폐쇄됨으로써 압축냉매가스의 역류를 방지하게 되는 것이다. 한편, 상기 개폐부재(111)의 만곡부(111A)가 역류압에 의해서 하부측으로 눌려지는 식으로 변형을 일으킬 때, 고정판(112)과 함께 고정스크롤(7)에 스크류(113) 체결된 개폐부재(111)의 고정공(111B)이 장공 형태로 이루어져 있어, 상기 개폐부재(111)의 양단부측이 고정판(112)과 미끄러짐 운동을 하면서 외측방향으로 밀리게 되고, 이로 인해 개폐부재(111)의 만곡부(111A) 변형이 용이해져 상기 만곡부(111A)의 변형으로 인한 고정스크롤(7)의 토출포트(7C) 폐쇄가 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이같이 본 발명은 고정스크롤의 토출포트를 상시 개방상태로 유지시키고 역류압에 의한 변형으로 상기 토출포트를 폐쇄시키는 판상의 탄성체를 이용하여 역지밸브 기능을 수행하도록 함으로써 운전시 흡입압력과 토출압력의 비가 특정값 이상이 되거나 급격한 압력의 변화가 생길 때 또는 액냉매가 흡입되었을 경우 역지밸브주위에서 발생되는 불안정한 압력분포로 인해 밸브가 이상거동함으로써 발생되는 충돌음 및 충돌로 인한 밸브의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인하다 기기의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims (1)

1. 고정스크롤의 토출포트 상부측에 설치되어 상기 토출포트를 상시 개방상태로 유지시키고, 역류압에 의해서 토출포트를 폐쇄시키며, 역류압 해제에 의해 원상복귀되는 개폐부재와; 상기 개폐부재를 고정스크롤에 고정시키기 위한 수단으로 구성된 것에 있어서, 상기 개폐부재는 고정스크롤의 토출포트 위치와 상응하는 부분을 상향으로 만곡지게 형성한 판상의 탄성체이며, 상기 고정수단은 개폐부재의 양단부측에 고정스크롤에 형성된 체결공과 일치되는 장공 형태의 고정공을 형성하고, 그 고정공에 개폐부재와 동일 내지 다소 큰 폭의 면적을 가지면서 중앙부에 상기 고정공과 일치되는 결합공이 형성된 고정판을 함께 고정스크롤에 스크류 체결하여서 된 것임을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역지밸브 구조.