KR100390783B1

KR100390783B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR100390783B1
Application number: KR10-2001-0004684A
Authority: KR
Inventors: 김수철
Original assignee: 주식회사 엘지이아이
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2003-07-10
Also published as: CN1369642A; EP1229246A2; EP1229246A3; EP1229246B1; US20020102165A1; CN1221739C; US6659735B2; KR20020064080A

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 내부에 밀폐 공간을 형성하는 케이싱과; 인벌류트형상의 고정익을 가지고 상기 케이싱의 내부에 고정배치되며, 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 두께방향을 따라 관통된 토출구와, 냉매의 토출측과 흡입측이 상호 연통될 수 있도록 연통공이 형성되어 있는 고정스크롤과; 상기 고정익에 대응되게 형성된 인벌류트형상의 선회익을 가지고 상기 고정스크롤에 대해 상대운동 가능하게 배치되어 선회운동함으로써 냉매를 압축시키는 선회스크롤과; 상기 고정스크롤의 토출측에 상기 토출구와 상기 연통공을 최단거리로 연결하는 연결선에 대해 가로로 배치된 회동축선을 중심으로 회동가능하며 상기 회동축선으로부터 상기 토출구측으로 연장되어 상기 토출구를 개폐하는 제1밸브부와, 상기 회동축선을 사이에 두고 상기 제1밸브부의 대향측으로 상기 제1밸브부와 상호 내각이 둔각을 이루도록 연장되어 상기 연통공을 개폐하는 제2밸브부가 일체로 형성된 밸브부재와; 상기 밸브부재가 상기 회동축선을 중심으로 회동할 수 있도록 상기 밸브부재와 상기 고정스크롤을 상호 결합시키는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 선회스크롤이 진공상태에서 운전되는 것을 억제시킬 수 있으며, 구조를 단순화하여 부품 투입을 줄이고 콤팩트한 구성이 가능할 뿐만 아니라 소음 발생을 억제시킬 수 있는 스크롤 압축기가 제공된다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은, 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선회스크롤이 진공상태에서 운전되는 것을 억제시킬 수 있으며, 구조를 단순화하여 부품 투입을 줄이고 콤팩트한 구성이 가능할 뿐만 아니라 소음 발생을 억제시킬 수 있도록 한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 부분 종단면도이고, 도 2는 도 1의 요부확대도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(110)과, 케이싱(110)의 내부에 배치되어 냉매를 압축하는 압축부(120)와, 케이싱(110)의 내부에 상하방향을 따라 배치된 회전축(161)을 가지고 압축부(120)에 구동력을 제공하는 전동모터부(160)를 구비하고 있다.

케이싱(110)의 일측에는 외부로부터 냉매를 흡입할 수 있도록 흡입관(111)이 설치되어 있으며, 흡입관(111)의 상측에는 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출관(113)이 마련되어 있다.

압축부(120)는, 인벌류트형상의 고정익(122)을 가지고 케이싱(110)의 내부에 고정배치되는 고정스크롤(121)과, 고정익(122)에 대응되게 형성된 인벌류트형상의 선회익(127)을 가지고 고정익(122)과의 사이에 압축공간(S)을 형성하도록 배치되어 고정스크롤(121)에 대해 상대 선회운동함으로써 냉매를 압축하는 선회스크롤(125)을 포함하여 구성되어 있다.

고정스크롤(121)의 상측에는 케이싱(110)의 내부공간을 고압측(P1)과 저압측(P2)으로 분리/구획하는 고저압분리판(131)이 설치되어 있으며, 고정스크롤(121)의 중앙영역에는 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출구(123)가 관통형성되어 있다.

토출구(123)의 상측에는 고압측(P1)의 냉매가 역류하여 압축공간(S)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 피스톤밸브(141)가 마련되어 있으며, 피스톤밸브(141)의 둘레에는 피스톤밸브(141)가 상하방향을 따라 슬라이딩되면서 토출구(123)를 개폐할 수 있도록 안내하는 피스톤하우징(143)이 고정볼트(145)에 의해 일체로 결합되어 있다.

한편, 토출구(123)의 일 측에는 흡입관(111)이 차단된 때와 같이 압축공간(S)의 내부에 저압측(P2)으로부터의 냉매가 흡입되지 아니 한 경우, 고압측(P1)의 냉매를 저압측(P2)으로 제공하여 선회스크롤(125)이 진공상태에서 운전되는 것을 방지할 수 있도록 하는 진공방지유니트(151)가 마련되어 있다.

진공방지유니트(151)는, 고정스크롤(121)의 반경방향을 따라 저압측(P2)으로 개방되도록 형성된 피스톤수용부(153)와, 피스톤수용부(153)와 압축공간(S)이 상호 연통되도록 형성되는 제1연통공(154)과, 피스톤수용부(153)의 상부영역에 고압측(P1)과 상호 연통되도록 형성되는 제2연통공(156)과, 피스톤수용부(153)의 내부에 슬라이딩 가능하게 수용되어 제2연통공(156)을 개폐하는 피스톤(158)과, 피스톤(158)의 일측에 배치되어 피스톤(158)을 제1연통공(154)측으로 탄성가압하는 스프링부재(159)를 포함하여 구성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 전동모터부(160)에 전원이 인가되면 선회스크롤(125)은 회전축(161)을 중심으로 고정스크롤(121)에 대해 상대 선회운동을 하여 냉매를 압축하게 된다. 압축이 진행되면 피스톤밸브(141)는 압력차에 의해 상측으로 유동하여 토출구(123)를 개방하게 되고, 압축된 냉매는 토출구(123)를 통해 고압측(P1)으로 유동된다. 압축이 진행됨에 따라 케이싱(110)의 내부에는 흡입관(111)을 통해 냉매가 흡입되고, 압축된 냉매는 토출관(113)을 통해 케이싱(110)의 외부로 배출된다.

한편, 흡입관(111)을 개폐하는 서비스밸브(미도시)가 닫힌 상태에서 선회스크롤(125)이 구동되는 경우, 압축공간(S)의 내부는 거의 진공상태로 되어 압력이 상대적으로 낮아지게 된다. 이에 따라 피스톤(158)은 스프링부재(159)의 탄성력에 의해 제1연통공(154)측으로 이동되어 제2연통공(156)이 개방되도록 한다. 제2연통공(156)이 개방되면 고압측(P1)의 냉매는 제2연통공(156) 및 피스톤수용부(153)를 경유해 저압측(P2)으로 유동되고, 압축공간(S)의 내부로 다시 흡입됨으로써 선회스크롤(125)이 진공상태에서 운전되는 것을 방지하게 된다.

그런데, 이러한 스크롤 압축기에 있어서는, 토출되는 냉매의 유동에 피스톤밸브(141)가 민감하게 승강하도록 되어 있어 승강시 소음을 유발하게 되는 문제점이 있다. 특히 흡입관(111)이 차단된 상태와 같은 비정상 조건에서의 운전시, 진공방지유니트(151)에 의해 고압측(P1)의 냉매가 저압측(P2)으로 유동되어 압축공간(S)의 내부로 재 흡입되어 압축되는 과정에서, 피스톤밸브(141)는 고정스크롤(121)에 대해 접근 및 이반을 되풀이하면서 소위 채터링(Chattering) 음을 발생시키게 되는 문제점이 있다.

그리고, 피스톤밸브(141)의 승강을 안내하기 위한 피스톤하우징(143)은 고정스크롤(121)로부터 돌출되어 부피를 증가시킬 뿐만 아니라 중량을 증가시켜 콤팩트한 구성을 저해시키는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 스크롤 압축기는, 피스톤밸브(141), 피스톤하우징(143) 및 진공방지유니트(151) 등의 제조 및 결합을 위해 상대적으로 많은 부품 및 공수가 투입되어 비용을 상승시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 선회스크롤이 진공상태에서 운전되는 것을 억제시킬 수 있으며, 구조를 단순화하여 부품 투입을 줄이고 콤팩트한 구성이 가능할 뿐만 아니라 소음 발생을 억제시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 부분 종단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 부분 종단면도,

도 3은 도 2의 요부확대도,

도 4는 도 2의 밸브부재영역의 확대사시도,

도 5는 도 2의 밸브부재의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 케이싱 21 : 고정스크롤

22 : 고정익 23 : 토출구

24 : 연통공 26 : 회동핀지지부

28 : 핀공 33 : 회동핀

41 : 밸브부재 42a : 핀수용부

42b : 제1밸브부 42c : 제2밸브부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 밀폐 공간을 형성하는 케이싱과; 인벌류트형상의 고정익을 가지고 상기 케이싱의 내부에 고정배치되며, 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 두께방향을 따라 관통된 토출구와, 냉매의 토출측과 흡입측이 상호 연통될 수 있도록 연통공이 형성되어 있는 고정스크롤과; 상기 고정익에 대응되게 형성된 인벌류트형상의 선회익을 가지고 상기 고정스크롤에 대해 상대운동 가능하게 배치되어 선회운동함으로써 냉매를 압축시키는 선회스크롤과; 상기 고정스크롤의 토출측에 상기 토출구와 상기 연통공을 최단거리로 연결하는 연결선에 대해 가로로 배치된 회동축선을 중심으로 회동가능하도록 배치되며 상기 회동축선으로부터 상기 토출구측으로 연장되어 상기 토출구를 개폐하는 제1밸브부와, 상기 회동축선을 사이에 두고 상기 제1밸브부의 대향측으로 상기 제1밸브부와 상호 내각이 둔각을 이루도록 연장되어 상기 연통공을 개폐하는 제2밸브부가 일체로 형성된 밸브부재와; 상기 밸브부재가 상기 회동축선을 중심으로 회동할 수 있도록 상기 밸브부재와 상기 고정스크롤을 상호 결합시키는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 결합수단은, 상기 회동축선을 따라 배치되는 회동핀과, 상기 회동핀을 수용할 수 있도록 상기 제1밸브부와 상기 제2밸브부사이에 형성되는 핀수용부와, 상기 핀수용부를 사이에 두고 상기 고정스크롤로부터 돌출되며 상기 회동핀을 수용할 수 있도록 핀공이 형성되어 있는 회동핀지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크롤 압축기의 부분 종단면도이고, 도 3은 도 2의 요부확대도이며, 도 4는 도 2의 밸브부재영역의 확대사시도이고, 도 5는 도 2의 밸브부재의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하며 냉매의 흡입 및 토출을 위해 흡입관(11) 및 토출관(13)이 결합되어 있는 케이싱(10)과, 인벌류트형상의 고정익(22)을 가지고 케이싱(10)의 내부에 고정배치되는 고정스크롤(21)과, 고정익(22)에 대응되게 형성된 인벌류트형상의 선회익(27)을 가지고 고정스크롤(21)에 대해 상대운동 가능하게 배치되어 냉매를 압축하는 선회스크롤(25)과, 고정스크롤(21)의 일측에 결합되어 케이싱(10)의 내부공간을 고압측(P1)과 저압측(P2)으로 분리하는 고저압분리판(31)과, 고정스크롤(21)의 상측에 회동가능하게 결합되는 밸브부재(41)와, 케이싱(10)의 상하방향을 따라 배치된 회전축(51)을 구비하여 선회스크롤(25)을 고정스크롤(21)에 대해 상대 선회운동시키는 전동모터부(50)를 포함하여 구성되어 있다.

고정스크롤(21)의 중앙영역에는 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 압축공간(S)과 상호 연통되게 토출구(23)가 두께방향을 따라 관통형성되어 있으며, 토출구(23)의 일측에는 고압측(P1)과 저압측(P2)을 상호 연통시킬 수 있도록 토출구(23)의 직경에 비해 축소된 직경을 가지는 연통공(24)이 형성되어 있다.

고정스크롤(21)의 상면에는 밸브부재(41)를 회동가능하게 지지할 수 있도록 회동핀지지부(26)가 돌출형성되어 있으며, 각 회동핀지지부(26)에는 회동핀(33)을 수용할 수 있도록 핀공(28)이 각각 관통형성되어 있다.

한편, 밸브부재(41)는 회동핀(33)이 수용결합되는 핀수용부(42a)와, 토출구(23)를 차단할 수 있도록 핀수용부(42a)로부터 회동축선에 직각으로 연장되는 제1밸브부(42b)와, 연통공(24)을 차단할 수 있게 핀수용부(42a)로부터 제1밸브와 상호 내각이 둔각을 이루도록 제1밸브의 대향측으로 연장형성되는 제2밸브부(42c)를 포함하여 구성되어 있다. 제1밸브부(42b) 및 제2밸브부(42c)는 토출구(23) 및 연통공(24)을 차단할 수 있도록 자유단부 영역이 토출구(23) 및 연통공(24)의 직경에 비해 확장되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 전동모터부(50)에 전원이 인가되면 선회스크롤(25)은회전축(51)을 중심으로 고정스크롤(21)에 대해 상대 선회운동을 함으로써 저압측(P2)으로부터 압축공간(S)의 내부로 냉매를 흡입하여 압축하게 된다.

냉매의 압축이 진행되면 밸브부재(41)는 압력차에 의해 토출구(23)가 개방되도록 회동하고, 밸브부재(41)의 회동이 완료되면 연통공(24)은 제2밸브부(42c)에 의해 차단된다. 압축된 냉매는 토출구(23)를 통해 고압측(P1)으로 유동되고 토출관(13)을 통해 케이싱(10)의 외부로 배출되고, 흡입관(11)을 통해 흡입된 냉매는 고정스크롤(21)의 내부로 흡입/압축되어 고압측(P1)으로 토출된다.

한편, 전동모터부(50)의 구동이 중지되어 선회스크롤(25)이 정지하게 되면, 고정스크롤(21)의 압축공간(S)의 압력이 상대적으로 낮아지게 된다. 이에 따라 밸브부재(41)는 고압측(P1)과 압축공간(S)의 압력차에 기인하여 회동핀(33)을 중심으로 토출구(23)가 차단되도록 회동하게 된다.

제1밸브부(42b)가 토출구(23)측으로 회동됨과 거의 동시에 제2밸브부(42c)는 연통공(24)으로부터 이격되는 방향으로 회동되어 연통공(24)을 개방하게 된다. 연통공(24)이 개방되면 고압측(P1)의 냉매는 연통공(24)을 통해 저압측(P2)으로 압력이 평형상태가 될 때까지 유동하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고정스크롤에 고압측과 저압측을 상호 연통시키는 연통공을 형성하고, 토출구와 연통공을 각각 개폐할 수 있도록 제1밸브부 및 제2밸브부를 가지는 밸브부재를 마련하여 피스톤밸브 및 피스톤하우징과 진공방지유니트의 사용을 배제함으로써, 투입부품 및 공수를 절감함은 물론이고, 부피 및 중량을 저감하여 콤팩트한 구성이 가능하며, 피스톤밸브의 채터링음과 같은 소음 발생을 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라 선회스크롤이 진공상태에서 운전되는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기가 제공된다.

Claims

내부에 밀폐 공간을 형성하는 케이싱과; 인벌류트형상의 고정익을 가지고 상기 케이싱의 내부에 고정배치되며, 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 두께방향을 따라 관통된 토출구와, 냉매의 토출측과 흡입측이 상호 연통될 수 있도록 연통공이 형성되어 있는 고정스크롤과; 상기 고정익에 대응되게 형성된 인벌류트형상의 선회익을 가지고 상기 고정스크롤에 대해 상대운동 가능하게 배치되어 선회운동함으로써 냉매를 압축시키는 선회스크롤과; 상기 고정스크롤의 토출측에 상기 토출구와 상기 연통공을 최단거리로 연결하는 연결선에 대해 가로로 배치된 회동축선을 중심으로 회동가능하도록 배치되며 상기 회동축선으로부터 상기 토출구측으로 연장되어 상기 토출구를 개폐하는 제1밸브부와, 상기 회동축선을 사이에 두고 상기 제1밸브부의 대향측으로 상기 제1밸브부와 상호 내각이 둔각을 이루도록 연장되어 상기 연통공을 개폐하는 제2밸브부가 일체로 형성된 밸브부재와; 상기 밸브부재가 상기 회동축선을 중심으로 회동할 수 있도록 상기 밸브부재와 상기 고정스크롤을 상호 결합시키는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,

상기 결합수단은, 상기 회동축선을 따라 배치되는 회동핀과, 상기 회동핀을 수용할 수 있도록 상기 제1밸브부와 상기 제2밸브부사이에 형성되는 핀수용부와, 상기 핀수용부를 사이에 두고 상기 고정스크롤로부터 돌출되며 상기 회동핀을 수용할 수 있도록 핀공이 형성되어 있는 회동핀지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.