KR100417419B1 - 스크롤 압축기의 역회전 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 역회전 방지장치에 관한 것으로, 본 발명은 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩이 맞물려 선회 운동하면서 그 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩에 의해 형성되는 압축 포켓이 중심으로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 가스를 압축하여 고정스크롤의 토출포트로 압축된 가스를 토출시키는 스크롤 압축기에서, 상기 고정스크롤에 상기 토출포트를 교차하도록 실린더홀이 형성되고 상기 실린더홀에 피스톤형 개폐밸브가 움직임 가능하도록 삽입되며 상기 실린더홀에 상기 선회스크롤의 선회 운동 정지시 상기 피스톤형 개폐밸브를 밀어 상기 토출포트를 막는 탄성수단이 삽입되고 상기 선회스크롤의 선회 운동시 상기 선회스크롤과 고정스크롤의 랩에 의해 형성되는 고압측의 압력에 의해 상기 피스톤형 개폐밸브를 밀어 상기 토출포트가 열리도록 하는 압력 유로가 구비되도록 구성하여 운전 중 정지시 토출된 고압 상태의 냉매가 역류하여 선회스크롤이 역회전하는 것을 방지할 뿐만 아니라 정상 운전시 소음 발생을 최소화함으로써 압축기의 신뢰성을 높이고, 또한 구성부품을 간단하게 함으로써 조립 공정수를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 역회전 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING REVERSE OF ORBIT SCROLL IN SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 역회전 방지장치에 관한 것으로, 특히 운전 정지시 선 회스크롤의 역회전을 방지할 뿐만 아니라 정상 운전시 소음 발생을 최소화하고 구성부품을 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 역회전 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 가스를 압축하는 기기로, 가스를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기(ROTARY COMPRESSOR), 왕복동식 압축기(RECIPROCATING COMPRESSOR), 스크롤 압축기(SCROLL COMPRESSOR) 등 여러 종류가 있다.

도 1은 상기 스크롤 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 스크롤 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 밀폐용기(1)내부에 메인 프레임(2)과 서브 프레임(3)이 각각 결합되고 상기 메인 프레임(2)과 서브 프레임(3)의 사이에 모터를 이루는 고정자(4) 및 회전자(5)가 설치되어 있다. 그리고 편심부(6a)가 구비된 회전축(6)이 상기 메인 프레임(2) 및 서브 프레임(3)에 각각 삽입됨과 아울러 상기 회전자(5)에 압입되어 있고, 상기 메인 프레임(2)의 상측에 고정스크롤(7)이 고정 결합되며 상기 메인 프레임(2)과 고정스크롤(7)사이에 선회스크롤(8)이 선회 운동 가능하도록 삽입되어 있다.

상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)은 인벌류트 곡선 형상으로 돌출된 랩(7a)(8a)이 각각 형성되어 있어 그 선회스크롤(8)의 랩(8a)과 고정스크롤(7)의랩(7a)이 선회 가능하도록 맞물려 있다. 또한 상기 선회스크롤(8)에 일정 외경과 길이를 갖도록 돌출 형성된 보스부(8b)가 상기 메인 프레임(2)에 일정 내경과 소정의 깊이를 갖도록 형성된 삽입홀(2b)에 삽입되어 있다. 그리고 상기 메인 프레임(2)의 삽입홀(2b)에 이어 관통 형성된 축 삽입구멍(2c)에 상기 회전축(6)이 삽입됨과 아울러 그 회전축의 편심부(6a)가 선회스크롤의 보스부(8b)에 결합되어 있다.

상기 선회스크롤(8)과 메인 프레임(2)사이에 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 올담링(9)이 결합되어 있고 상기 고정스크롤(7)의 상면에 밀폐용기(1)의 내부를 고압영역과 저압영역으로 분리하는 고저압 분리판(10)이 다수개의 체결볼트(11)에 의해 결합됨과 아울러 상기 고정스크롤의 토출포트(7b)를 통해 토출된 냉매 가스가 역류하는 것을 방지하도록 상기 고정스크롤의 토출포트(7b)에 체크밸브(13)가 장착되어 있다.

상기 밀폐용기(1)의 저압영역측에 냉매가스가 흡입되는 흡입관(13)이 결합되고 고압영역측에 냉매가스가 토출되는 토출관(14)이 결합되어 있다. 그리고 상기 밀폐용기(1)의 저면에 회전축(6)의 내부에 형성된 오일유로(6b)를 통해 슬라이딩이 일어나는 부분에 공급되는 오일이 채워져 있다.

미설명 부호 7c는 흡입구이고, 8c는 선회스크롤 경판부이다.

상기 스크롤 압축기의 작동은 먼저, 인가되는 전원에 의해 회전자(5)가 회전하게 되면 그 회전자(5)에 압입된 회전축(6)이 회전하면서 회전축 편심부(6a)를 통해 회전력이 선회스크롤(8)에 전달되며 그 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 그 고정스크롤(7)과 맞물려 선회 운동하게 된다. 상기 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 고정스크롤(7)의 일측에 형성된 흡입구(7c)를 통해 상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a)(8a)에 의해 형성된 압축 포켓(P)으로 냉매가 흡입되며 그 압축 포켓(P)은 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 중심으로 이동함과 동시에 체적이 점점 감소되면서 냉매를 압축하여 토출포트(7b)를 통해 토출시키게 된다. 상기 토출포트(7b)로 토출되는 고온고압 상태의 냉매가스는 체크밸브(12) 및 고저압 분리판(10)에 의해 형성된 고압영역으로 유입되면서 토출관(14)을 통해 토출된다.

한편, 상기 스크롤 압축기의 작동 중 정상적인 운전 상태에서는 토출압에 의해 체크밸브(12)가 토출포트(7b)를 열고 있는 상태가 되고, 전원 공급 중단이나 기타 이유로 운전이 정지될 경우 고압영역의 압력에 의해 체크밸브(12)가 토출포트(7b)를 막게 됨으로써 고압영역의 가스가 저압영역으로 흐르는 것을 막아주게 되어 고압냉매의 역류에 의한 선회스크롤(8)의 역회전으로 그 선회스크롤의 랩(8a)과 고정스크롤의 랩(7a)이 충돌하는 것을 방지하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 정상 상태의 운전 과정에서 토출포트(7b)로 토출되는 냉매의 유동에 의해 체크밸브(12)의 불안정한 유동으로 소음을 발생시킬 뿐만 아니라 유동의 저항을 발생시키게 되는 단점이 있었다.

또한, 상기 고저압 분리판(10)이 다수개의 체결볼트(11)에 의해 체결됨과 아울러 체크밸브(12)가 나사에 의해 체결 고정되므로 구성 부품이 많고 조립 공정이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 운전 정지시 선회스크롤의 역회전을 방지할 뿐만 아니라 정상 운전시 소음 발생을 최소화하고 구성부품을 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 역회전 방지장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 일례를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 역회전 방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 단면도,

도 3는 본 발명의 스크롤 압축기 역회전 방지장치를 도시한 단면도,

도 4,5는 본 발명의 스크롤 압축기 역회전 방지장치의 작동상태를 각각 도시한 단면도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

7 ; 고정스크롤 7a ; 고정스크롤의 랩

7b ; 토출포트 7e ; 실린더홀

8 ; 선회스크롤 8a ; 선회스크롤의 랩

20 ; 피스톤형 개폐밸브 21 ; 밸브 몸체

22 ; 가스통로 30 ; 탄성수단

50 ; 압력유로 51 ; 고압통공

52 ; 저압통공

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩이 맞물려 선회 운동하면서 그 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩에 의해 형성되는 압축 포켓이 중심으로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 가스를 압축하여 고정스크롤의 토출포트로 압축된 가스를 토출시키는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정스크롤에 상기 토출포트를 교차하도록 실린더홀이 형성되고 상기 실린더홀에 피스톤형 개폐밸브가 움직임 가능하도록 삽입되며 상기 실린더홀에 상기 선회스크롤의 선회 운동 정지시 상기 피스톤형 개폐밸브를 밀어 상기 토출포트를 막는 탄성수단이 삽입되고 상기 선회스크롤의 선회 운동시 상기 선회스크롤과 고정스크롤의 랩에 의해 형성되는 고압측의 압력에 의해 상기 피스톤형 개폐밸브를 밀어 상기 토출포트가 열리도록 하는 압력 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역회전 방지장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기의 역회전 방지장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 스크롤 압축기 역회전 방지장치의 일례가 구비된 스크롤압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 스크롤 압축기는 종래와 유사한 구성으로 밀폐용기(1)와 상기 밀폐용기(1)내부에 장착되는 메인 프레임(2)과 상기 메인 프레임(2)의 하측에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터(M)와, 상기 메인 프레임(2)에 삽입됨과 아울러 상기 구동모터(M)를 구성하는 회전자(5)에 압입되는 회전축(6)과, 상기 메인 프레임(2)에 소정 간격을 두고 결합되는 고정스크롤(7)과 상기 고정스크롤(7)과 맞물려 선회 운동 가능하도록 고정스크롤(7)과 메인 프레임(2)사이에 삽입되는 선회스크롤(8)과 상기 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 자전방지기구인 올담링(9)을 포함하여 구성된다.

상기 선회스크롤(8)은 소정의 면적을 갖도록 형성된 경판부(8c)의 일측면에 인벌류트 곡선 형상으로 돌출된 랩(8a)이 형성되고 그 경판부(8c)의 타측면에 일정 외경과 길이를 갖도록 돌출 형성된 보스부(8b)가 구비되어 이루어지며 그 보스부(8b)에 상기 회전축의 편심부(6a)가 삽입된다.

상기 고정스크롤(7)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 고정스크롤 몸체(7d)의 일측면에 상기 선회스크롤의 랩(8a)과 상응하는 인벌류트 곡선 형상으로 랩(7a)이 형성되고 그 랩(7a)이 위치하는 가운데 토출포트(7b)가 형성되고 그 몸체(7d)의 일측에 흡입구(7c)가 형성된다. 그리고 상기 고정스크롤의 몸체(7d)에 상기 토출포트(7b)를 교차하도록 실린더홀(7e)이 형성되고 그 실린더홀(7e)에 피스톤형 개폐밸브(20)가 움직임 가능하도록 삽입된다. 상기 실린더홀(7e)은 상기 토출포트(7b)와 수직으로 교차되도록 형성됨이 바람직하고 그 단면 형상은 다양한 형태로 형성될 수 있으나 원형 형태로 형성됨이 바람직하다. 그리고 상기 피스톤형 개폐밸브(20)는 상기 실린더홀(7e)의 단면 형상과 상응하게 형성된 단면과 소정의 길이를 가지며 상기 실린더홀(7e)의 단면과 상응하는 원형의 단면을 갖도록 형성되는 밸브 몸체(21)의 일측에 가스통로(22)가 형성되어 이루어진다. 상기 가스통로(22)는 그 일예로, 상기 밸브 몸체(21)의 일측에 일정 폭과 깊이를 갖도록 환형의 홈이 형성됨에 의해 이루어진다.

상기 피스톤형 개폐밸브(20)는 상기 실린더홀(7e)에 삽입되며 이어 그 피스톤형 개폐밸브(20)를 탄성 지지하는 탄성수단(30)이 상기 실린더홀(7e)에 삽입된다. 상기 탄성수단(30)은 코일스프링으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고 상기 선회스크롤(8)의 정지시 상기 피스톤형 개폐밸브(20)가 상기 고정스크롤의 토출포트(7b)를 막고 선회스크롤(8)의 선회 운동시 상기 피스톤형 개폐밸브(20)가 상기 고정스크롤의 토출포트(7b)를 열도록 상기 선회스크롤의 랩(8a)과 고정스크롤의 랩(7a)에 의해 그 사이에 형성되는 압축 포켓(P)과 상기 실린더홀(7e)을 연통시키는 압력 유로(50)가 형성된다.

상기 압력 유로(50)는 상기 선회스크롤(8)이 정지하여 상기 탄성수단(30)이 상기 피스톤형 개폐밸브(20)를 밀게 됨에 의해 상기 피스톤형 개폐밸브(20)가 고정스크롤의 토출포트(7b)를 막음시 상기 토출포트(7b)와 같은 영역에 있는 고압측 압축 포켓과 상기 피스톤형 개폐밸브(20)의 가스통로(22)를 연통시키도록 고압통공(51)이 형성되고 상기 탄성수단(30)측에 위치하는 실린더홀(7e)측과 저압측 압축 포켓을 연통시키는 저압통공(52)이 형성되어 이루어진다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기 역회전 방지장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원이 인가됨에 의해 구동모터(M)가 작동하게 되면 그 구동모터(M)의 회전자(5)에 압입된 회전축(6)이 회전하면서 회전축 편심부(6a)를 통해 회전력이 선회스크롤(8)에 전달되며 그 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 그 고정스크롤(7)과 맞물려 선회 운동하게 된다. 상기 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 고정스크롤(7)의 일측에 형성된 흡입구(7c)를 통해 상기 고정스크롤과 선회스크롤의 랩(7a)(8a)에 의해 형성된 압축 포켓(P)으로 냉매가 흡입되며 그 압축 포켓(P)은 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 중심으로 이동함과 동시에 체적이 점점 감소되면서 냉매를 압축하여 토출포트(7b)를 통해 토출시키게 되며 그 토출된 고압 상태의 냉매는 토출관(13)을 통해 토출된다.

한편, 상기 스크롤 압축기의 작동 중 정지하게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 선회스크롤(8)의 선회 운동이 정지됨과 동시에 상기 탄성수단(30)의 탄성 지지력에 의해 상기 피스톤형 개폐밸브(20)가 밀리면서 그 피스톤형 개폐밸브(20)의 몸체(21)가 토출포트(7b)를 막게 되어 상기 토출포트(7b)로 토출된 고압 상태의 냉매가 상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)사이로 역 유입되는 것을 방지하게 된다. 이때, 상기 피스톤형 개폐밸브(20)는 상기 탄성수단(30)에 의해 탄성 지지되어 그 일측단이 실린더홀(7e)의 일측단 내벽에 접촉 지지된 상태이며 또한 가스통로(22) 및 실린더홀(7e)의 내벽에 의해 형성되는 공간이 가 상기고압통공(51)측에 위치하게 된다.

그리고 정상 상태의 운전이 진행되어 상기 선회스크롤(8)이 선회 운동하게 되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 가운데 부분에 위치하는 고압 상태의 압축 포켓(P)의 압력이 고압통공(51)을 통해 가스통로(22) 및 실린더홀(7e) 내벽에 의해 형성되는 공간으로 유입되면서 상기 탄성수단(30)에 의해 탄성 지지되는 피스톤형 개폐밸브(20)를 밀게 되어 그 피스톤형 개폐밸브(20)가 상기 탄성수단(30)을 압축하면서 움직이게 되며 이때 상기 피스톤형 개폐밸브(20)의 가스통로(22)가 상기 고정스크롤의 토출포트(7b)와 일치하게 되면서 그 토출포트(7b)가 열려 압축된 냉매가 토출포트(7b)를 통해 토출된다. 상기 피스톤형 개폐밸브(20)가 상기 탄성수단(30)을 압착하면서 움직이는 과정에서 상기 탄성수단(30)측의 실린더홀(7e)에 위치하는 냉매는 저압통공(52)을 통해 가장자리측에 위치하는 저압 상태의 압축 포켓(P)으로 유입된다.

이와 같이 스크롤 압축기의 정상 운전 상태에서는 토출되는 고압 상태의 냉매에 의해 상기 토출포트(7b)가 열린 상태가 되어 압축되는 냉매가 지속적으로 토출되는 것이 원활하게 이루어지게 되며, 또한 운전 정지시 상기 탄성수단(30)에 의해 상기 피스톤형 개폐밸브(20)가 상기 토출포트(7b)를 막게 되어 토출된 고압 상태의 냉매가 고정스크롤의 랩(7a)과 선회스크롤의 랩(8a)사이로 역류하는 것을 막게 됨으로써 냉매의 역류로 인한 상기 선회스크롤(8)이 역회전하는 것을 방지하게 되어 충돌 소음을 방지하게 된다.

본 발명은 피스톤형 개폐밸브(20)와 탄성수단(30)인 코일스프링으로 구성되므로 구성 부품이 간단하다. 그리고 상기 탄성수단(30)과 압력차에 의해 피스톤형 개폐밸브(20)가 실린더홀(7e)에서 슬라이딩하면서 상기 토출포트(7b)를 개폐할 뿐만 아니라 정상 상태에서 압축된 가스가 토출될 때 피스톤형 개폐밸브(20)의 가스통로(22)를 통해 토출되므로 소음 발생이 적다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 역회전 방지장치는 운전 중 정지시 토출된 고압 상태의 냉매가 역류하여 선회스크롤을 역회전시키는 것을 방지할 뿐만 아니라 정상 운전시 소음 발생을 최소화하게 됨으로써 압축기의 신뢰성을 높일 수 있고, 또한 구성부품이 간단하게 됨으로써 조립 공정수를 감소시켜 조립 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩이 맞물려 선회 운동하면서 그 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩에 의해 형성되는 압축 포켓이 중심으로 이동함과 동시에 체적이 변화되면서 가스를 압축하여 고정스크롤의 토출포트로 압축된 가스를 토출시키는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정스크롤에 상기 토출포트를 교차하도록 실린더홀이 형성되고 상기 실린더홀에 피스톤형 개폐밸브가 움직임 가능하도록 삽입되며 상기 실린더홀에 상기 선회스크롤의 선회 운동 정지시 상기 피스톤형 개폐밸브를 밀어 상기 토출포트를 막는 탄성수단이 삽입되고 상기 선회스크롤의 선회 운동시 상기 선회스크롤과 고정스크롤의 랩에 의해 형성되는 고압측의 압력에 의해 상기 피스톤형 개폐밸브를 밀어 상기 토출포트가 열리도록 하는 압력 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역회전 방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤형 개폐밸브는 상기 실린더홀의 단면 형상과 상응하게 형성된 단면과 소정의 길이를 갖도록 형성된 밸브 몸체의 일측에 가스통로가 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역회전 방지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 압력 유로는 상기 선회스크롤이 정지하여 상기 피스톤형 개폐밸브가 토출포트를 막음시 상기 토출포트와 같은 영역에 있는 고압측 압축 포켓과 상기 피스톤형 개폐밸브의 가스통로를 연통시키도록 고압통공이 형성되고상기 탄성수단측에 위치하는 실린더홀측과 저압측 압축 포켓을 연통시키는 저압통공이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역회전 방지장치.