KR100390419B1 - 스크롤압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤압축기에 대한 것으로서, 특히 고정스크롤에 형성된 토출포트에 삽입되는 체크밸브를 설치함으로써, 체크밸브의 하부와 압축실사이에 형성되는 사체적공간을 줄여 압축기의 가동정지시 냉매의 역류를 최소화시키고, 이로인한 토출손실 및 모터토크 급상승이 개선되도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 인벌류트 형상의 랩(111)을 구비하는 선회스크롤(11)과, 상기 선회스크롤(11)의 랩과 서로 맞물려지는 인벌류트 형상의 랩(wrap)을 구비하며 압축실(20)을 형성하도록 상기 선회스크롤의 상측에 안착되고 상부에 압축실(20)과 연통되는 토출포트(15)가 형성된 고정스크롤(12)과, 상기 고정스크롤(12)의 토출포트(15)내에 삽입되는 체크밸브(16)를 구비하는 스크롤압축기(1)가 제공되도록 한 것이다.

보다 바람직하게는 상기 체크밸브(16)는 원주방향으로 다수개의 통공(163b)이 형성되어 상기 토출포트(15)내에 삽입되는 제어판(160b)과, 고정스크롤(12)의 배면에 안착되는 평판부(161a)와 상기 제어판의 토출포트(15)내 종방향 이동을 제한할 수 있도록 상기 평판부(161a)와 직교되게 형성되어 상기 토출포트(15)내에 삽입되는 주심부(162a)로 형성된 스토퍼(160a)로 구성된다.

Description

스크롤압축기{scroll compressor}

본 발명은 스크롤압축기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크롤압축기의 정지시 스크롤 압축기내에 잔존하는 고압의 냉매가 압축실로 역류되는 것을 최소화시키는 체크밸브의 형상과 구조에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤압축기(1)는 도 1에서 도시된 것과 같이, 인벌류트 형상의 랩(111)을 구비하고 상부 프레임(1)의 상면에 안착되는 선회스크롤(11)과, 상기 선회스크롤(11)과 맞물려 압축실(20)이 형성되도록 선회스크롤(11)의 상측에 안착되고 선회스크롤(11)의 랩과 맞물리는 인벌류트 형상의 랩(wrap)을 구비하는 고정스크롤(12)과, 상기 고정스크롤(12)을 상부 중앙을 관통하도록 형성된 토출포트(15)의 상부에 위치되도록 고정스크롤(12)의 배면에 고정된 체크밸브(16)와, 상기 체크밸브(16)와 고정스크롤(12)의 배면을 덮는 고저압분리판(19)을 구비한다.

그리고, 상기 스크롤압축기(1)의 상부에는 밀폐용기가 설치되어 상기 밀폐용기와 고저압분리판(19)사이에 토출실(18)을 구비하고, 그 일측에는 고압의 냉매가 공조기의 다른 기기로 토출될 수 있도록 토출파이프(14)와, 상부프레임(10)의 하부 일측에 저압냉매가 유입되는 흡입파이프(13)를 구비한다.

이 때, 상기 토출포트(15)는 상기 압축실(20)에서 압축된 고압의 냉매가 고저압분리판(19)의 상면에 형성된 토출실(18)로 유입되도록 하는 경로이며, 그 상부에 설치되는 종래 체크밸브(16)는 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 같다.

종래 체크밸브(16)는 압축기의 가동정지시 압축실(20)에서 토출되어 토출실(18) 및 토출포트(15)등의 압축기 공간내에 잔존하는 고압의 냉매가 압축실(20)로 역류되는 것을 최소화시키기 위한 것으로서, 고정스크롤(12)의 배면,고저압 분리판 또는 토출파이프(14)내에 설치될 수 있고 그 형상도 여러 가지이다.

첨부도면에 도시된 것은 고정스크롤(12) 배면에 설치되는 체크밸브(16)로써, 뒤집혀진 컵모양으로 형성되어 그 양단이 토출포트(15) 주변의 고정스크롤(12) 배면에 볼트로 고정되고 그 중공에는 압력차에 의하여 상하방향으로 이동될 수 있는 제어판이 내장된다.

이와 같은 구조의 체크밸브(16)가 설치된 스크롤압축기(1)는 고정스크롤(12)과 선회스크롤(11)이 서로 마주보도록 맞물려서 쌍으로 형성된 초생달 모양의 압축실(20)이 형성되며, 고정된 스크롤에 대하여 선회스크롤(11)이 자전이 방지된 채로 선회운동하여 압축실(20)이 중심부 쪽으로 움직이면서 체적이 감소되어 흡입파이프(13)를 통하여 유입된 저압의 냉매를 압축하게된다.

이 때 상기 압축실(20)에서 지속적인 선회운동에 의하여 중심으로 이동하면서 체적이 감소되고 압력이 상승된 냉매는 토출포트(15)를 통하여 체크밸브(16)내에 설치된 제어판을 밀어내면서 그 주위로 분산되어 토출실(18)로 유입되어 토출파이프(14)를 통하여 응축기등으로 토출된다.

한편, 상기 스크롤압축기(1)의 가동이 정지되면, 가동이 정지되기전에 압축실(20)에서 토출되어 토출포트(15)를 통하여 배출되지 못한 고압의 냉매는 압축실(20)에 잔존하는 냉매보다 그 압력이 더 크기 때문에 역류되어, 압축부가 역회전되고 압축부의 신뢰성과 역회전에 의한 소음이 문제가 된다.

이 때, 종래 체크밸브(16)는 고정스크롤(12)의 배면에 설치되기 때문에 체크밸브(16)의 제어판이 고정스크롤(12)의 토출포트(15)상부로 밀려나 상기토출포트(15)를 막아 체크밸브(16)상부에 잔존하는 고압의 냉매가 체크밸브(16) 하부로 역류되는 것을 최소화한다.

그러나, 이와 같은 종래 체크밸브(16)도 압축실(20)과 체크밸브(16)사이에 토출포트(15)라는 일정 공간의 사체적이 형성되므로 상기 사체적내에 잔존하는 고압냉매가 압축기로 유입되기 때문에 고압력비로 스크롤압축기(1)를 운전하는 경우에는 압축부 중심에서 부족압축에 의한 모터 토크 급상승이 발생되고 이로 인한 토출손실이 증가된다.

즉, 고압력비 운전조건에서는 토출실(18)의 확대된 체적인 플러넘(17) 및 체크밸브(16) 하부에 형성된 사체적의 토출 압력이 더해져 토출 냉매의 압력이 급상승되므로 토출파이프(14)상의 냉매가 압축실(20)로 역류되어 압축기가 역회전되므로 모터 토크가 급상승되고, 토출된 냉매가 압축실(20)로 재유입되므로 토출손실이 증가하게되는 것이다.

한편, 체크밸브(16)가 고저압분리판(19)상에 설치되거나 또는 토출파이프(14)내에 설치되면 체크밸브(16)의 하부와 압축실(20)사이에 형성되는 사체적의 부피가 고정스크롤(12)의 배면에 체크밸브(16)가 설치될 때 형성되는 사체적보다 더욱 증가되므로 잔존하는 토출냉매의 압력이 더욱 커져 압축기의 손실이 증가된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 체크밸브의 제어판을 고정스크롤의 토출포트내에 삽입하여 사공간이 최소한으로 형성되도록 함으로써, 압축기의 고압력비 조건 운행시 토출 압력이 급상승되지 않도록 하고, 가동정지시 냉매의 역류를 최소화하는 한편 압축기의 역회전이 방지되도록 하는 것에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤압축기를 나타내는 종단면도

도 2는 종래 스크롤압축기의 토출파이프상에 설치된 체크밸브의 상면도

도 3은 본 발명에 따른 스크롤압축기를 나타내는 종단면도

도 4는 도 3에 도시된 스크롤압축기에 설치된 체크밸브의 요부확대 단면도

도 5는 도 3에 도시된 스크롤압축기에 설치된 체크밸브의 상면도

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 다른 스크롤압축기가 가동되고 정지될 때 체크밸브의 작동을 나타내는 종단면도

* 도면 주요부분의 부호의 설명 *

1 : 스크롤압축기 10 : 상부프레임

11 : 선회스크롤 12 : 고정스크롤

111 : 랩 13 : 흡입파이프

14 : 토출파이프 15 : 토출포트

16, 160 : 체크밸브 17 : 플러넘

이를 위하여 본 발명은 인벌류트 형상의 랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 랩과 서로 맞물려지는 인벌류트 형상의 랩을 구비하며 압축실을 형성하도록 상기 선회스크롤의 상측에 안착되고 상부에 압축실과 연통되는 토출포트가 형성된 고정스크롤와, 상기 고정스크롤의 토출포트내에 삽입되는 체크밸브를 구비하는 스크롤압축기가 제공되도록 한 것이다.

보다 바람직하게는 상기 체크밸브는 원주방향으로 다수개의 통공이 형성되어 상기 토출포트내에 삽입되는 제어판과, 고정스크롤의 배면에 안착되는 평판부와 상기 제어판의 토출포트내 종방향 이동을 제한할 수 있도록 상기 평판부와 직교되게 형성되어 상기 토출포트내에 삽입되는 주심부로 형성된 스토퍼로 구성된다.

본 발명에 따른 스크롤압축기를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같고, 도 3은 본 발명에 따른 스크롤압축기를 나타내는 종단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 스크롤압축기에 설치된 체크밸브의 요부확대 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 스크롤압축기에 설치된 체크밸브의 상면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 다른 스크롤압축기가 가동되고 정지될 때 체크밸브의 작동을 나타내는 종단면도이다.

본 발명에 따른 스크롤압축기(1)는 도 3에서 보여지는 것과 같이, 인벌류트형상의 랩(111)을 구비하고 상부 프레임(10)의 상면에 안착되는 선회스크롤(11)과, 상기 선회스크롤의 랩과 서로 맞물려지는 인벌류트 형상의 랩을 구비하며 상기 선회스크롤(11)과 맞물려 압축실(20)이 형성되도록 선회스크롤(11)의 상측에 안착되는 고정스크롤(12)과, 상기 압축실(20)과 관통하도록 고정스크롤(12)의 중앙에 형성된 토출포트(15)내에 제어판(160b)과, 상기 제어판의 상하이동높이를 제한하는 스토퍼(160a)의 일부가 삽입된 체크밸브(160)를 구비한다.

좀더 상세하게는 본 발명에 따른 체크밸브(160)는 도 3내지 도 5에서와 같이, 압축실(20)과 연통된 토출포트(15)내에 삽입되도록 상기 토출포트(15)의 내경과 비슷하게 형성된 직경을 가진 제어판(160b)과, 상기 제어판의 토출포트(15)내 상승높이를 제어하도록 주심부(162a)가 상기 토출포트(15)내로 삽입되고 상기 주심부(162a)의 상부에 일체로 형성된 평판부(161a)는 토출포트(15)주변의 고정스크롤(12)의 상면에 볼트로 고정된 스토퍼(160a)로 구성된다.

이 때, 상기 제어판(160b)은 압축실(20) 상부면과 토출포트(15)를 연결하도록 토출포트(15) 하부에 형성된 압축실토출공(21)의 직경의 크기와 위치를 고려하여 상기 압축실토출공(21)과 겹쳐지지 않는 크기와 위치에 원주방향으로 다수개의 통공(163b)이 형성된다.

그리고, 상기 제어판(160b)의 강도는 냉매의 유동압력에 의한 힘에 의하여 변형되지 않을 수 있는 강도로 형성되며 제어판에 형성되는 통공(163b)의 개수와 위치 및 형상은 압축기의 가동시 냉매의 원활한 흐름이 이루어지도록 가공되는 것은 이해가능하다.

한편, 상기 스토퍼(160a)는 상부가 중앙에 중공이 형성된 평판부(161a)를 이루며, 주심부(162a)가 상기 평판부(161a)에 직교되게 중공의 하부에 일체형으로 형성되어, 상기 주심부(162a)는 상기 토출포트(15)내에 삽입되고 평판부(161a)는 토출포트(15)주변의 고정스크롤(12)배면에 안착되어 볼트로 고정된다.

이 때, 상기 주심부(162a)의 길이 즉, 스토퍼(160a) 주심부(162a) 끝단이 위치되는 높이는 압축기가 가동될 때, 상기 제어판이 압축실(20)로부터 이격되어 압축실(20)에서 토출되는 냉매가 제어판(160b)의 통공(163b)을 통하여 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 한편, 압축기의 정지시, 제어판(160b)하부에 형성되는 사체적이 최소화될 수 있는 높이로 설정된다.

한편, 본 발명에 따른 상기 스토퍼(160a)의 주심부(162a)는 원통형으로 형성되거나 또는 전체적으로 토출포트(15) 내벽면을 따라 형성되지 않고 제어판(160b)의 이동을 제한할 수 있도록 반경방향으로 일정 두께를 가진 다양한 형태로 형성될 수 있다는 것은 이해가능하다.

그리고, 상기 고정스크롤(12)과 상기 고정스크롤(12)의 토출포트(15)내부에 일부가 삽입된 체크밸브(160)가 덮여지도록 고저압분리판(19)이 볼트로 고정스크롤(12)의 양단에 체결되며 밀폐용기가 내부에 일정체적의 토출실(18)이 형성되도록 그 상부를 밀폐하고, 상기 토출실(18)의 일측에 토출파이프(14)를 연결한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 스크롤압축기(1)가 가동되어 냉매가압축되는 과정을 도 3 및 도 6a를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

스크롤압축기(1)의 하부에 설치된 스테이터 및 로터에 전원이 인가되어 로터가 스테이터에 회전되면 이와 연결된 회전축이 회전되면서 선회스크롤(11)이 고정스크롤(12)에 대하여 회전된다.

이에 따라, 흡입포트를 통하여 압축실(20)에 유입된 저압의 냉매는 고압으로 형성되어 압축실토출공(21)을 통하여 토출포트(15)로 유동된다.

이 때, 상기 압축실(20)에서 토출된 냉매는 토출포트(15)를 지나면서 토출압에 의하여 체크밸브(16)의 제어판을 밀어올리면서 제어판에 형성된 통공(163b)을 통하여 토출포트(15)를 지나 토출실(18)로 유입되어 토출파이프(14)와 연결된 응축기등으로 보내진다.

그리고, 상기 제어판은 토출포트(15)내에 설치된 체크밸브(160)의 스토퍼(160a) 주심부(162a)의 하단에 밀착되어 그 상향이동이 제한된다.

한편, 압축기의 가동이 정지되면, 도 6b에서 도시된 것과 같이, 압축실(20)에서 더 이상의 냉매 압축이 이루어지지 않으므로 압축실(20)에서 토출되어 토출포트(15)와 토출실(18)에 잔존하는 냉매의 압력이 압축실(20)의 압력보다 더 높기 때문에 상기 체크밸브(160)의 제어판이 압력차에 의하여 압축실(20)측으로 이동된다.

이 때, 본 발명에 따른 체크밸브(160)의 제어판(160b)은 고압력비로 압축기가 운전되어도 영향을 주지 않을 수 있는 사체적을 만드는 높이만큼 떠 있다가 하방으로 이동되어 압축실토출공(21)을 막게 되므로, 체크밸브(16)의 하부에 형성된 사체적에 잔존하는 냉매가 압축부로 유입되나 그 냉매량이 매우 적다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고압력비로 압축기가 운전되어도 영향을 주지 않을 수 있는 최소한의 사체적이 형성되도록 체크밸브의 제어판을 토출포트내에 삽입하고, 상기 제어판의 이동을 제한할 수 있도록 스토퍼도 토출포트내에 삽입하기 때문에 사체적은 매우 적어 압축부로 유입되는 고압의 냉매량이 감소되어 압축부가 역회전되지 않는다.

그리고, 상기 스크롤압축기가 고압력비조건에서 가동되어도 사체적의 체적에 잔존하는 냉매가 적기 때문에 토출압력이 증가되어 토출된 냉매가 다시 압축실로 역류되는 양이 매우 적으므로 토출손실을 감소시킬 수 있으며 압축부 중심에서 부족압축에 의한 모터 토크 급상승도 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 인벌류트 형상의 랩을 가지는 선회스크롤과;

   상기 선회스크롤의 랩과 서로 맞물려지는 인벌류트 형상의 랩(wrap)을 가지면서 압축실이 형성되도록 상기 선회스크롤의 상측에 안착되고, 그 내측으로 상기 압축실의 공기 토출측을 향하여 관통된 토출포트가 형성되며, 상기 토출포트의 압축실과 연통되는 부위에 구획되되, 이 구획된 부분의 내측으로 상기 토출포트의 내경에 비해 작은 내경을 가지는 토출공이 형성되어 이루어진 고정스크롤과;

   상기 고정스크롤의 토출포트내에 삽입되며, 그 둘레측인 상기 토출포트와 압축실을 구획하는 부위에 대하여 대응되는 부위에는 원주방향을 따라 다수개의 통공이 형성되어 이루어진 제어판과;

   상기 고정스크롤의 배면에 장착되는 평판부를 가짐과 더불어 상기 평판부로부터 직교된 방향으로 절곡 형성되어 상기 제어판의 토출포트내 종방향 이동을 제한하도록 상기 토출포트의 내부에 삽입되는 주심부를 가지는 스토퍼:를 포함하여 구성되는 스크롤 압축기.
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