KR100498308B1 - 스크롤 압축기의 과열 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 내부에 고정 설치하는 고정스크롤과, 고정스크롤에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 압축실을 쌍으로 형성하는 선회스크롤과, 케이싱의 내부에 설치하여 선회스크롤을 선회운동시키기 위한 구동력을 발생하는 구동모터와, 토출공간을 형성하여 고정스크롤의 배면에 밀봉 설치하는 토출커버와, 토출공간내 냉매가스의 온도를 감지하여 그 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 전원차단신호를 발생하는 가스온도감지기구와, 가스온도감지기구에 전기적으로 직접 연결하여 전원차단신호에 따라 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과부하차단기로 구성함으로써, 냉매가스의 압축온도가 과열될 경우 이를 감지하여 과부하차단기를 신속하게 작동할 수 있고 이를 통해 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 과열 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING SUPERHEATING OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 관한 것으로, 특히 토출가스의 온도를 감지하여 그 토출가스가 적정온도 이상인 경우 구동모터를 전기적으로 직접 정지시키는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 것으로, 이러한 압축기는 크게 왕복동식 및 베인식 및 원심식 그리고 스크롤식 압축기로 구분할 수 있다.

스크롤식 압축기는 피스톤의 직선운동을 이용하는 왕복동식 압축기와는 달리 원심식이나 베인식과 같이 회전체를 이용하는 것으로, 복수 개의 스크롤을 치합하여 상호 선회운동시킴으로써 압축실의 체적을 가변시켜 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 것이다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 스크롤 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 구비한 케이싱(1)과, 케이싱(1)의 내주면 상하 양측에 각각 고정하는 메인프레임(2) 및 서브프레임(미도시)과, 메인프레임(2)과 서브프레임(미도시) 사이에 장착하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 중심에 압입하고 메인프레임(2)을 관통하여 구동모터(3)의 회전력을 전달하는 구동축(4)과, 구동축(4)에 결합하여 메인프레임(2)의 상면에 얹히는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)에 결합하여 복수 개의 압축실을 형성하도록 메인프레임(2)의 상면에 고정하는 고정스크롤(6)과, 고정스크롤(6)의 경판부 배면에 결합하여 토출한 가스의 역류를 방지하는 역지밸브 조립체(7)와, 고정스크롤(6)의 배면에 결합하여 케이싱(1)의 내부를 흡입압 영역과 토출압 영역으로 구획하는 토출커버(8)를 포함하고 있다.

선회스크롤(5)과 고정스크롤(6)에는 서로 맞물리면서 복수 개의 압축실(P)을 쌍으로 이루는 랩(5a)(6a)을 각각 인벌류트 형상으로 형성하고, 각 랩(5a)(6a)의 선단면에는 이에 마주하는 경판부와의 사이로 압축가스가 누설하는 것을 방지하도록 역시 인벌류트 형상으로 형성한 팁실부재(5b)(6b)를 상하 이동 가능하도록 삽입하여 결합하고 있다.

또, 고정스크롤(6)의 경판부에는 토출가스의 온도가 일정 온도 이상일 경우 이를 흡입측으로 배기하여 상기 구동모터(3)의 고정자(3A) 상단에 구비한 과부하차단기(OLP;Over Load Protector)(9)를 동작시키기 위한 바이패스구멍(6c)을 케이싱(1)의 흡입측과 연통하도록 길게 형성하고, 이 바이패스구멍(6c)의 입구에는 도 2에서와 같이 토출가스의 온도가 일정온도 이상일 때 열리도록 바이메탈을 이용한 써멀스위치(6d)를 장착하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3B는 회전자, P는 압축실이다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 인가한 전원에 의해 구동축(4)이 구동모터(3)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(5)은 고정스크롤(6)과의 랩(5a)(6a) 사이에 압축실(P)을 복수 개 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(5)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 토출가스의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하는 경우에는 토출커버(8)의 안쪽으로 토출된 냉매가스의 온도에 의해 써멀스위치(6d)가 작동하면서 바이패스구멍(6c)을 개방하고, 이 바이패스구멍(6c)을 통해 냉매가스의 일부가 누설되어 케이싱(1)의 흡입측으로 유입한다. 이 흡입측으로 유입된 고온의 냉매가스가 고정자(3A) 상단에 구비한 과부하차단기(9)를 동작시켜 구동모터(3)로 인가되는 전원을 차단함으로써 압축기의 운전을 정지시키는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 있어서는, 도 3에서와 같이 토출된 냉매가스의 일부를 케이싱(1)의 흡입측으로 누설시켜 과부하차단기(9)를 동작시키고 이를 통해 구동모터(3)로 공급되는 전원을 차단하여 압축기의 운전을 정지시키는 소위 '간접 제어 방식'을 이용하는 것이나, 이는 써멀스위치(6d)의 동작시간과 누설된 냉매가스가 토출커버(8)에서 과부하차단기(9)에 도달하는 시간 그리고 냉매가스의 열을 감지하여 동작하는 과부하차단기(9)의 동작시간 등 각 과정마다 일정 정도씩 동작지연이 더해지므로 압축기 과열을 방지하기 위한 전체 소요시간이 증가하여 팁실부재와 같은 부품들이 고열의 압축가스에 의해 탄화될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축가스가 과열되었을 때 이를 감지하여 압축기의 운전을 신속하게 정지함으로써 각종 부품의 탄화를 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 고정 설치하는 고정스크롤과, 고정스크롤에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 압축실을 쌍으로 형성하는 선회스크롤과, 케이싱의 내부에 설치하여 선회스크롤을 선회운동시키기 위한 구동력을 발생하는 구동모터와, 토출공간을 형성하여 고정스크롤의 배면에 밀봉 설치하는 토출커버와, 토출공간내 냉매가스의 온도를 감지하여 그 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 전원차단신호를 발생하는 가스온도감지기구와, 가스온도감지기구에 전기적으로 직접 연결하여 전원차단신호에 따라 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과부하차단기로 구성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 보인 종단면도이고, 도 5는 본 발명의 고온방지기구인 온도센서와 과부하차단기의 관계를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 과열 방지 장치를 구비한 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내부에 고정 설치하는 상부프레임(2) 및 하부프레임(미도시)과, 이 상부프레임(2)과 하부프레임 사이에 고정 설치하는 구동모터(3)와, 구동모터(3)의 회전자(3B)에 압입하여 상부프레임(2)을 관통하는 구동축(4)과, 구동축(4)의 상단에 결합하여 선회운동을 하는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)에 치합하여 복수 개의 압축실(P)을 이루도록 상기한 상부프레임(2)에 고정 결합하는 고정스크롤(6)과, 고정스크롤(6)에 결합하고 그 내부에 소정의 토출공간(S)을 구비하는 토출커버(10)와, 토출커버(10)의 안쪽에 결합하여 압축실(P)에서 토출커버(10)의 내부로 토출한 냉매가스의 온도를 감지하는 고온방지기구인 온도센서(20)와, 온도센서(20)에 전기적으로 연결하여 냉매가스의 온도가 적정온도 이상일 경우 상기한 구동모터(3)의 전원을 차단하는 과부하차단기(OLP)(30)를 포함한다.

토출커버(10)는 도 4에서와 같이 열전도성이 좋은 알루미늄 재질을 이용하는 것으로 상향으로 불룩하게 형성하여 하단 테두리를 고정스크롤(6)의 경판부 배면에 체결 고정하고, 그 일 측에는 상기한 케이싱(1)을 관통한 가스토출관(DP)을 연통 결합한다. 또, 토출커버(10)의 타 측에는 단자삽입구멍(11)을 형성하여 상기한 온도센서(20)의 출력단자(21)를 접속하기 위한 센서접속단자(12)를 삽입 결합한다.

센서접속단자(12)는 상기한 단자삽입구멍(11)에 밀봉 삽입할 수 있도록 통상 용접 결합하는 허메틱터미널(hemetic terminal)을 활용하는 것이 바람직하다.

온도센서(20)는 통상 자동온도조절기 또는 항온기라고도 하는 서모스탯(thermotat)을 이용하는 것이 바람직하다.

과부하차단기(30)는 도 4 또는 도 5에서와 같이 구동모터(3)의 고정자(3A) 상단에 고정 결합하고, 센서접속단자(12)의 출력측에 신호선(31)을 이용하여 전기적으로 직접 연결하는 것이 바람직하다.

한편, 도 6에서와 같이 상기한 온도센서(20)를 토출커버(10)의 벽면에 삽입하여 결합할 수도 있다. 즉, 토출커버(10)의 일 측에 센서삽입구멍(14)을 형성하고 이 센서삽입구멍(14)에 온도센서(20)의 감지부가 토출커버(10)의 안쪽으로 노출되도록 하여 상기한 온도센서(20)를 삽입 결합한다. 이 경우 온도센서(20)와 센서삽입구멍(14) 사이는 별도의 밀봉재를 개재할 수도 있으나 통상 용접을 이용하여 긴밀하게 밀봉하는 것이 바람직하다. 또, 과부하차단기(30)를 구동모터(3)의 고정자(3A) 상단에 결합하고 이 과부하차단기(30)를 온도센서(20)의 출력단자(21)에 신호선(31)을 이용하여 직접 전기적으로 연결한다.

또 한편, 도 7에서와 같이 상기한 온도센서(20)를 토출커버(10)의 외주면에 밀착 삽입하여 간접적으로 냉매가스의 온도를 감지하도록 결합할 수도 있다. 즉, 토출커버(10)의 외벽면 일 측에 센서삽입홈(15)을 음형지게 형성하고 이 센서삽입홈(15)에 온도센서(20)의 감지부가 상기한 토출커버(10)의 외측면에 밀착하도록 매입하고 센서삽입홈(15)과 온도센서(20)의 외주면을 용접하여 결합한다. 또, 과부하차단기(30)를 구동모터(3)의 고정자(3A) 상단에 결합하고 이 과부하차단기(30)를 온도센서(20)의 출력단자(21)에 신호선(31)을 이용하여 직접 전기적으로 연결한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 5a는 선회스크롤의 랩, 6a는 고정스크롤의 랩, 5b와 6b는 팁실부재, 7은 역지밸브조립체, SP는 가스흡입관이다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 구동모터(3)에 전원을 인가하면 구동축(4)이 구동모터(3)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(5)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 함께 선회스크롤(5)과 고정스크롤(6)의 랩(5a)(6a) 사이에는 복수 개의 압축실(P)을 쌍으로 형성하며, 이 압축실(P)은 선회스크롤(5)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 냉매가스는 압축실(P)에서 토출커버(10)로 토출되었다가 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클장치의 응축기로 다시 토출되는데, 토출커버(10)의 안쪽에 도 4에서와 같이 온도센서(20)를 배치하거나 또는 도 6에서와 같이 온도센서(20)의 일부를 배치하는 경우에는 상기 온도센서(20)가 토출커버(10)로 토출된 냉매가스의 현재 온도를 감지하고, 이 감지된 냉매가스의 온도와 미리 설정된 온도값을 비교하여 현재의 냉매온도가 설정온도 보다 높은 경우에는 신호선(31)을 통해 곧바로 과부하차단기(30)로 차단신호를 전달하여 구동모터(3)로 공급되는 전원을 차단함으로써 압축기의 운전을 정지시킨다.

반면, 도 7에서와 같이 토출커버(10)의 외벽면에 온도센서(20)를 밀착 결합하는 경우에는 토출커버(10)의 벽면이 토출된 냉매가스의 압축열에 의해 일정정도 가열되고, 이 가열된 토출커버(10)의 열을 온도센서(20)가 감지하여 냉매가스의 온도를 추정한 후에 이 추정온도가 설정온도 보다 높은 경우에는 전술한 바와 같이 과부하차단기(30)에 차단신호를 내림으로써 압축기의 운전을 정지시킨다.

이렇게 하여, 냉매가스의 온도를 감지한 후 직접 과부하차단기를 작동시킴으로써 압축기의 과열상태에 대해 신속하게 대응할 수 있고 이를 통해 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는, 냉매가스의 압축온도를 감지할 수 있도록 온도센서를 토출커버에 삽입 또는 밀착 결합하고, 이 온도센서를 과부하차단기에 직접 연결함으로써, 냉매가스의 압축온도가 과열될 경우 이를 감지하여 과부하차단기를 신속하게 작동할 수 있고 이를 통해 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 일부를 보인 종단면도.

도 2는 도 1의 "A"부를 보인 상세도,

도 3은 종래 고온방지기구와 과부하차단기의 관계를 보인 개략도,

도 4는 본 발명 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 보인 종단면도.

도 5는 본 발명의 고온방지기구인 온도센서와 과부하차단기의 관계를 보인 개략도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 과열 방지 장치에서 온도센서를 장착하기 위한 각각의 변형예들을 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 케이스 3 : 구동모터

3A : 고정자 5 : 선회스크롤

6 : 고정스크롤 10 : 토출커버

11 : 단자삽입구멍 12 : 센서접속단자

14 : 센서삽입구멍 15 : 센서삽입홈

20 : 온도센서 30 : 과부하차단기

Claims (4)

1. 케이싱의 내부에 고정 설치하는 고정스크롤과,

   고정스크롤에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 이동하는 압축실을 쌍으로 형성하는 선회스크롤과,

   케이싱의 내부에 설치하여 선회스크롤을 선회운동시키기 위한 구동력을 발생하는 구동모터와,

   토출공간을 형성하여 고정스크롤의 배면에 밀봉 설치하는 토출커버와,

   토출공간의 안쪽으로 돌출되도록 상기 토출커버에 고정 설치하여 그 토출공간내 냉매가스의 온도를 감지하고 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 전원차단신호를 발생하는 가스온도감지기구와,

   가스온도감지기구에 전기적으로 직접 연결하여 전원차단신호에 따라 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과부하차단기로 구성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   토출커버의 내벽면 일측에 센서접속단자를 설치하고, 이 센서접속단자에 상기한 가스온도감지기구를 접속 연결하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.
3. 제1항에 있어서,

   토출커버의 벽면 일 측에 센서삽입구멍을 형성하여 가스온도감지기구의 감지부가 토출커버의 안쪽에 위치하도록 상기한 센서삽입구멍에 삽입 결합하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.
4. 제1항에 있어서,

   토출커버의 외벽면 일 측에 센서삽입홈을 음형지게 형성하고, 이 센서삽입홈에 상기한 가스감지기구를 삽입하여 토출커버로 전달된 냉매가스의 온도를 간접적으로 감지하도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.