KR100400577B1 - 유체기계의 전원 차단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 전원 차단 장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 외부로 노출한 전원입력단자와 연결하는 입력단자를 구비하여 상기 케이싱의 내부에 장착하고 전원인가시 구동력을 발생하는 모터부와, 모터부에 기구적으로 연결하여 상기한 케이싱의 내부에 장착하고 모터부의 구동시 유체를 흡입하여 압축하도록 압축실을 형성하는 유체기계에 있어서, 상기 케이싱의 전원입력단자와 연결하고 소정의 기준압력을 유지하도록 압력공간을 구비하는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 절연하여 모터부의 입력단자에 연결하는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치하고 케이싱의 내부압력과 제1 전극의 기준압력 사이의 압력차에 따라 변형하면서 상기한 제2 전극과 단락하여 케이싱의 전원입력단자와 모터부의 입력단자 사이의 전기적 연결을 제한하는 박판부재로 구성함으로써, 압축기의 운전중에 고진공 압축이나 과압축이 발생하는 경우 자동으로 전원을 차단하여 각 부재의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

Description

유체기계의 전원 차단 장치{CIRCUIT BREAKER OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 유체기계의 전원 차단 장치에 관한 것으로, 특히 케이싱 내부의 압력변화에 따라 압축기의 운전을 제어할 수 있는 유체기계의 전원 차단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체기계는 케이싱의 내부에 구동력을 발생하는 모터부와 그 모터부에서 발생하는 구동력을 이용하여 회전하거나 직선운동을 하는 압축기구부를 구비하여 유체를 흡입 압축하여 토출하는 기계이다.

이러한 유체기계는 유체의 압축시 여러 요인에 의해 유체의 과압축 또는 진공압축 등과 같은 이상운전 조건이 발생하는데, 이 때마다 운전을 적절하게 중지시켜야 유체기계의 파손을 방지할 수 있다.

이하에서는, 여러 종류의 유체기계에 골고루 적용할 수 있는 전원 차단 장치를 스크롤 압축기를 예로 들어 살펴본다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래 스크롤 압축기는, 오일을 적정높이까지 채운 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(3)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(3) 사이에 장착하는 고정자(4A) 및 회전자(4B)로 이루어진 구동모터(4)와, 구동모터(4)의 회전자(4B) 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(4)의 회전력을 전달하는 구동축(5)과, 구동축(5)에 결합하여 메인프레임(2)의 상면에 얹히는 선회스크롤(6)과, 선회스크롤(6)에 결합하여 복수 개의 압축실을 형성하도록 메인프레임(2)의 상면에 고정하는 고정스크롤(7)과, 고정스크롤(7)의 배면에 결합하여 케이싱(1)의 내부를 흡입압 영역과 토출압 영역으로 구획하는 고저압 분리판(8)과, 고저압 분리판(8)의 상면에 결합하여 토출한 가스의 역류를 방지하는 역지밸브 조립체(9)를 포함하여 구성되어 있다.

선회스크롤(6)과 고정스크롤(7)의 대향면에는 선회스크롤(6)이 구동모터(4)의 회전력을 전달받아 선회운동을 할 때 서로 치합하여 연속적으로 이동하면서 압축실을 복수 개 형성하도록 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(6a)(7a)을 각각 형성하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 5a는 오일유로, 7b는 토출구멍, SP는 흡입관, DP는 토출관이다.

상기와 같이 구성된 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동모터(4)의 고정자(4A)에 전원을 인가하면, 그 고정자(4A)의 내측에서 회전자(4B)가 구동축(5)과 함께 회전을 하면서 선회스크롤(6)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(6)은 고정스크롤(7)과의 랩(6a,7a) 사이에 압축실을 복수 개 형성하며, 이 압축실은 선회스크롤(6)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 것이었다.

이때, 상기 압축기의 정상운전시에는 체크밸브(9B)가 압축실에서 지속적으로 토출되는 고압의 토출가스에 의해 열린상태를 유지하나, 압축기의 이상운전(과압축 또는 고진공운전)시에는 토출압 영역의 압력이 압축실의 압력 보다 상대적으로 고압이 되면서 역지밸브 조립체(9)가 고정스크롤(7)의 토출구멍(7a)을 차단하여 토출가스의 역류를 억제하므로 선회스크롤(6)의 역회전을 미연에 방지하는 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)의 흡입압 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 열화하면서 파손되어 결국 압축기의 신뢰성이 저하하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 저압식 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기의 운전중에 고진공 압축이나 과압축이 발생하는 경우 자동으로 전원을 차단하여 각 부재의 파손을 미연에 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 전원 차단 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 전원 차단 장치를 구비한 스크롤 압축기를 보인 개략도.

도 3은 본 발명 스크롤 압축기의 전원 차단 장치에 대한 일례를 개략적으로 보인 종단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 전원 차단 장치의 변형예에 대한 동작을 설명하기 위해 개략적으로 보인 종단면도.

도 5는 본 발명 스크롤 압축기의 전원 차단 장치에 대한 변형예를 개략적으로 보인 종단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명 전원 차단 장치의 변형예에 대한 동작을 설명하기 위해 개략적으로 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 케이싱 1a : 전원입력단자

10,20 : 전원차단부 11,21 : 제1 전극

12,22 : 제2 전극 12a : 상판부

12b : 연결부 22a : 관통구멍

13,23 : 박판부재 14,24 : 절연부재

C : 압축기구부 M : 모터부

m : 입력단자

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 외부로 노출한 전원입력단자와 연결하는 입력단자를 구비하여 상기 케이싱의 내부에 장착하고 전원인가시 구동력을 발생하는 모터부와, 모터부에 기구적으로 연결하여 상기한 케이싱의 내부에 장착하고 모터부의 구동시 유체를 흡입하여 압축하도록 압축실을 형성하는 유체기계에 있어서, 상기 케이싱의 전원입력단자와 연결하고 소정의 기준압력을 유지하도록 압력공간을 구비하는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 절연하여 모터부의 입력단자에 연결하는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치하고 케이싱의 내부압력과 제1 전극의 기준압력 사이의 압력차에 따라 변형하면서 상기한 제2 전극과 단락하여 케이싱의 전원입력단자와 모터부의 입력단자 사이의 전기적 연결을 제한하는 박판부재로 구성한 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 전원 차단 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 전원 차단 장치를 구비한 스크롤 압축기를 보인 개략도이고, 도 3은 본 발명 스크롤 압축기의 전원 차단 장치에 대한 일례를 개략적으로 보인 종단면도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 전원 차단 장치의 변형예에 대한 동작을 설명하기 위해 개략적으로 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 흡입압 영역에 연통하는 흡입관(SP)과 토출압 영역에 연통하는 토출관(DP)을 각각 구비한 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 구동력을 발생하도록 구동모터(미부호)를 포함한 모터부(M)와, 구동모터에 연결하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하도록 선회스크롤(미부호)과 고정스크롤(미부호)을 포함한 압축기구부(C)와, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 비정상적인 압축기 운전시 전원입력단자(1a)에서 모터부(M)로 향하는 전원을 차단하는 전원차단부(10)로 구성한다.

전원차단부(10)는 도 3에 도시한 바와 같이 케이싱(1)의 내부에 장착하고 케이싱(1) 외부의 전원입력단자(1a)와 연결하는 제1 전극(31)과, 제1 전극(31)의 내부에 배치하고 일 측을 모터부(M)의 입력단자(m)에 연결하는 제2 전극(12)과, 제2 전극(12)에 대응하도록 제1 전극(11)의 일 측면을 밀봉하여 결합하고 케이싱(1)내의 내부압력(Pc)과 제1 전극(11)의 기준압력(Pr)간 차이에 따라 휘어지거나 펴지면서 제2 전극(12)과 단락하는 박판부재(13)로 이루어진다.

제1 전극(11)은 정면 투영시 기준압력(Pr)을 유지하도록 일정한 체적의 압력공간을 구비한 "컵" 단면 모양으로 형성하되, 바닥면 중앙에는 그 제1 전극(11)이 전원입력단자(1a)와 직접 연결하는 도전체임을 감안하여 후술할 제2 전극(12)의 연결부가 관통하는 부위에 절연부재(14)를 개재하는 것이 바람직하다.

제2 전극(12)은 정면 투영시 "T"자형 단면 모양으로 형성하여 상판부(12a)는 제1 전극(11)의 개구측에 접하도록 원판모양으로 형성하고, 그 상판부(12a)의 저면 중앙에는 모터부(M)의 입력단자(m)와 연결하기 위한 연결부(12b)를 봉 모양으로 형성한다.

박판부재(13)는 금속재 또는 전기를 잘 통하는 물질을 표면에 코팅한 비금속재로 형성하여 미세한 압력변화에도 민감하게 반응할 수 있도록 판상으로 형성한다.

이를 위해, 박판부재(13)는 제1 전극(11)의 기준압력(Pr)이 케이싱(1)내 내부압력(Pc)과 같거나 작을 때는 휘어져 제2 전극(12)에 접촉하는 반면, 상기한 케이싱(1)내 내부압력(Pc) 보다 큰 경우에는 박판부재(13)가 펴져 제2 전극(12)에서 떨어질 수 있는 강도로 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 전원 차단 장치는 다음과 같은 작용 효과를 나타낸다.

즉, 모터부(M)에 전원을 인가하면 압축기구부(C)의 선회스크롤(미부호)이 선회하면서 고정스크롤(미부호)과 함께 복수개의 압축실을 형성하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출한다.

이때, 압축기가 정상운전을 할 때에는 도 4a에서와 같이, 케이싱(1)내 내부압력(Pc)이 제1 전극(11)의 기준압력(Pr)에 비해 크거나 같아지게 되어 박판부재(13)가 상대적으로 높은 내부압력(Pc)에 눌려 휘어지면서 제2 전극(12)에 붙고, 이로 인해 전원입력단자(1a)에서 제1 전극(11)으로 전달된 전류는 박판부재(13)와 제2 전극(12)을 통해 모터부(M)로 전달되어 압축기가 운전을 지속한다.

반면, 압축기가 과진공 압축과 같은 비정상운전을 할 때에는 도 4b에서와 같이, 케이싱(1)내 내부압력(Pc)이 급감하여 제1 전극(11)의 기준압력(Pr)에 비해 크게 낮아지고, 이로 인해 휘어졌던 박판부재(13)가 상대적으로 높은 기준압력(Pr)에 의해 펴지면서 제2 전극(12)에서 떨어져 전원입력단자(1a)에서 모터부(M)의 입력단자(m)로 전달되는 전류를 차단함으로써 압축기의 운전을 정지시킨다.

이렇게 하여, 압축기가 운전중에 여러 요인에 따라 과진공 압축과 같은 비정상운전을 할 때 압축기를 정지시켜 허메틱 터미널의 소손이나 팁실의 열화 등을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 전술한 일례에서는 전원입력단자(1a)와 제1 전극(11)을 전기적으로 연결한 것이었으나, 경우에 따라서는 전원입력단자(1a)와 박판부재(13)를 직접 연결할 수도 있다. 이 경우에도 전술한 바와 같은 동일한 작용 효과를 나타낸다.

본 발명에 의한 다른 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 전원차단부의 기준압력을 케이싱의 내부압력 보다 상대적으로 낮게 설정하는 것이었으나, 본 실시예는 상기한 전원차단부의 기준압력을 케이싱의 내부압력 보다 상대적으로 높게 설정하는 것이다.

이를 보다 상세히 살펴보면, 도 5에 도시한 바와 같이 전원차단부(20)는 모터부(M)의 입력단자(m)와 연결하여 케이싱(1)의 내부에 제1 전극(21)과, 압축기의 전원입력단자(1a)와 연결하고 관통구멍(22a)을 구비하여 제1 전극(21)을 복개하도록 그 제1 전극(21)의 일 측에 장착하는 제2 전극(22)과, 제2 전극(22)과 일정 간격을 두고 제1 전극(21)의 내부에 배치하여 상기한 제2 전극(22)의 관통구멍(22a)을 통한 케이싱(1)의 내부압력(Pc)과 제1 전극(21)의 기준압력(Pr)간 차이에 따라 제2 전극(22)과 단락하는 박판부재(23)로 이루어진다.

제1 전극(21)은 정면 투영시 "컵" 단면 모양으로 형성하여 그 개구측에 금속재 또는 전도성 물질을 코팅한 비금속재로 된 박판부재(23)를 장착하고, 박판부재(23)의 외측면에 소정 간격을 두고 상기한 제2 전극(22)을 절연 장착한다.

제2 전극(22)의 중앙에는 상기한 바와 같이 케이싱(1)내의 압축가스와 접촉할 수 있도록 관통구멍(22a)을 형성하고, 그 일 측은 압축기의 전원입력단자(1a)와 전기적으로 연결한다. 또, 제2 전극(22)과 제1 전극(21)의 사이에는 별도의 절연부재(24)를 개재한다.

여기서, 모터부(M)의 입력단자(m)와 제1 전극(21) 내부의 박판부재(23)를 직접 연결할 수도 있다.

이렇게 하여, 압축기가 정상운전을 하는 경우에는 도 6a에서와 같이 케이싱의 내부압력(Pc)이 제1 전극(21)의 기준압력(Pr)과 동일하거나 작아 압축 박판(23)이 기준압력(Pr)에 밀려 휘어지면서 제2 전극(22)에 붙고, 이로 인해 전원입력단자(1a)에서 전달하는 전류가 박판부재(23)와 제1 전극(21)을 통해 모터부(M)로 전달되면서 압축기가 지속적으로 운전을 한다.

반면, 압축기가 과압축과 같은 비정상 운전을 하는 경우에는 도 6b에서와 같이 케이싱(1)의 내부압력(Pc)이 제1 전극(21)의 기준압력(Pr) 보다 커져 제2 전극(22)의 관통구멍(22a)을 통한 케이싱(1)의 내부압력(Pc)에 의해 박판부재(23)가 밀려나면서 떨어지고, 이로 인해 전원입력단자(1a)에서 전달하는 전류가 중간에서 차단되어 모터부(M)가 정지하면서 압축기의 운전을 정지시키게 된다.

이러한 본 실시예에 의한 스크롤 압축기의 전원 차단 장치는 전술한 일례와 그 작용 효과가 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 전원 차단 장치는, 케이싱의 전원입력단자와 연결하고 소정의 기준압력을 유지하도록 압력공간을 구비하는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 절연하여 모터부의 입력단자에 연결하는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치하고 케이싱의 내부압력과 제1 전극의 기준압력 사이의 압력차에 따라 변형하면서 상기한 제2 전극과 단락하여 케이싱의 전원입력단자와 모터부의 입력단자 사이의 전기적 연결을 제한하는 박판부재로 구성함으로써, 압축기의 운전중에 고진공 압축이나 과압축이 발생하는 경우 자동으로 전원을 차단하여 각 부재의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 케이싱의 외부로 노출한 전원입력단자와 연결하는 입력단자를 구비하여 상기 케이싱의 내부에 장착하고 전원인가시 구동력을 발생하는 모터부와, 모터부에 기구적으로 연결하여 상기한 케이싱의 내부에 장착하고 모터부의 구동시 유체를 흡입하여 압축하도록 압축실을 형성하는 유체기계에 있어서,

   상기 케이싱의 전원입력단자와 연결하고 소정의 기준압력을 유지하도록 압력공간을 구비하는 제1 전극과,

   상기 제1 전극과 절연하여 모터부의 입력단자에 연결하는 제2 전극과,

   상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치하고 케이싱의 내부압력과 제1 전극의 기준압력 사이의 압력차에 따라 변형하면서 상기한 제2 전극과 단락하여 케이싱의 전원입력단자와 모터부의 입력단자 사이의 전기적 연결을 제한하는 박판부재로 구성한 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 박판부재가 제1 전극의 외부에 전기적으로 연결되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 전극은 비전도성 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 유체기계의전원 차단 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 박판부재가 제1 전극의 내부에 전기적으로 연결되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제2 전극은 케이싱의 내부압력이 제1 전극내의 박판부재에 전달될 수 있도록 적어도 한 개 이상의 관통구멍을 구비하여 제1 전극의 일 측에 설치하는 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 박판부재는 금속재인 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 박판부재는 그 표면에 도전물질을 코팅한 비금속재인 것을 특징으로 하는 유체기계의 전원 차단 장치.