KR100517929B1

KR100517929B1 - 스크롤 압축기의 고온 방지장치

Info

Publication number: KR100517929B1
Application number: KR10-2003-0029912A
Authority: KR
Inventors: 신동구
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2005-09-30
Also published as: KR20040097577A; CN1550675A; CN1306170C; US20040228751A1; US6971862B2

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 고온 방지장치에 관한 것으로, 통상의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤의 상부에 설치되는 밸브 하우징의 내측 피스톤 밸브의 상부에 설치되어 밀폐용기의 내부가 설정 온도 이상이 되면 피스톤 밸브를 하측으로 밀어 고정스크롤의 유통로를 폐쇄하는 밸브 차단수단를 설치하여 구성된다. 상기 밸브 차단수단의 한 실시형태는 상기 밸브 하우징의 내측 피스톤 밸브의 직상부에 설치되어 상기 피스톤 밸브의 유통공을 개폐하는 판 밸브와, 상기 밸브 하우징의 내측 상단부에 설치되고 일정한 온도에서 반응하여 그 밸브 하우징의 유통공을 개폐하는 열 반응 밸브를 포함하여 구성된다. 이러한 본 발명은 이상 작동시 발생하는 고온에 대한 스크롤 압축기의 고온 방지장치를 제공하는 것으로 수지계열로 만들어진 팁씰이 고온 하에서 무리한 운전으로 소손되는 치명적 결함을 해결할 수 있고, 모터에 장착된 보호 장치가 특정 부분의 고온에 반응하지 못하는 것을 해결함으로써 설정된 온도 이상의 고온이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이렇게 함으로써 스크롤 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

스크롤 압축기의 고온 방지장치{APPARATUS PREVENTING HIGH TEMPERATURE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 고온 방지장치에 관한 것으로, 특히 밀폐용기 내부가 설정 온도 이상으로 되면 압축부의 토출공을 폐쇄함으로써 설정된 온도 이상의 고온이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 고온 방지장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 종단면도를 보인 것으로, 종래의 스크롤 압축기는 이에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)내의 상,하부에 각각 메인 프레임(17)과 서브 프레임(17a)이 설치되고, 상기 메인 프레임(17)과 서브 프레임(17a)의 사이에는 모터(10)를 이루는 고정자(18) 및 회전자(11)가 설치되며, 상기 회전자(11)의 중앙을 관통하여 회전자(11)의 회전에 따라 연동하도록 설치된 크랭크축(12)의 상단에는 구동핀(13)이 편심되게 형성되고, 구동핀(13)에는 반경 방향으로 가변되고 접선 방향으로 크랭크축(12)의 회전력을 전달받는 슬라이드 부시(19)가 삽입되어 있다.

또한, 상기 메인 프레임(17) 상에는 인벌류트 형상의 랩(20a)이 형성된 고정 스크롤(20)이 고정되고, 고정 스크롤(20)에 형성된 랩(20a)에는 슬라이드 부시(19)와 미끄러지면서 압축 운동을 하는 선회 스크롤(14)의 랩(14a)이 선회 가능하게 맞물리도록 설치되며, 선회 스크롤(14)의 하부는 크랭크축(12)의 구동핀(13)에 삽입된 슬라이드 부시(19)와 결합되며, 상기 선회 스크롤(14)의 하면과 메인 프레임(17)의 상면 사이에는 선회 스크롤(14)의 자전을 방지하는 자전방지기구인 올담링(24)이 결합된다.

그리고, 상기 밀폐용기(1) 내의 고정 스크롤(20) 상면에는 밀폐용기(1)의 내부를 고압부와 저압부로 분리하는 고저압 분리판(9)이 복수개의 볼트(4)에 의해 결합되고, 상기 고정 스크롤(20)의 중앙에는 토출 포트(6)가 형성되며, 상기 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6) 상부에는 압축 공간인 포켓 공간에서 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스의 흐름을 조절하기 위한 역지 밸브(21) 및 밸브 하우징(22)이 결합되며, 상기 밀폐용기(1)의 측부에는 냉매 가스가 흡입 및 토출되는 흡입관(33) 및 토출관(16)이 설치되고, 상기 밀폐용기(1)의 하부에는 슬라이딩되는 부분에 공급되는 오일이 채워지도록 구성된다.

이와 같은 종래의 스크롤 압축기는 인가되는 전류에 의해 모터(10)의 회전자(11)가 회전하게 되면 회전자(11)의 회전에 의해 크랭크축(12)이 회전하면서 구동핀(13)의 편심된 거리를 반경으로 하여 선회 스크롤(14)을 원운동, 즉 공전 운동시키게 된다.

상기 선회 스크롤(14)은 자전방지기구인 올담링(24)에 의해 자전이 방지되면서 크랭크축(12)의 중심을 원점으로 하여 선회 반경만큼 떨어진 거리에서 선회원을 그리며 선회 운동을 하게 되는데, 이 때 상기 선회 스크롤(14)의 선회 운동에 의해 고정 및 선회 스크롤(20),(14)의 랩(20a),(14a)에 의해 압축 공간인 포켓 공간이 형성되며, 랩(20a),(14a)의 끝단에는 수지 계열로 만들어진 팁씰(15)이 설치되어 있어 축 방향 누설을 막아준다.

이와 같이 형성된 포켓은 지속되는 선회 운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입되는 냉매 가스를 압축하여 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6)를 통해 토출된다.

상기 선회 스크롤(14)의 선회 운동에 의해 고정 및 선회 스크롤(20),(14)의 랩(20a),(14a)이 이루는 포켓에서 압축된 고온 및 고압 상태의 냉매 가스는 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6)를 거쳐 고압부와 저압부를 나누는 고저압 분리판(9)의 토출공(23)을 통해 고압부로 유입되고, 이 고압부로 유입된 냉매 가스는 토출관(16)을 통해 응축기(도시되지 않음)로 유입된다.

그리고, 스크롤 압축기의 운전중 잠시 운전을 정지한 후 다시 운전하게 될 경우에는 고압부의 가스가 저압부로 역류되어 토출 포트(6)를 통해 고정 및 선회 스크롤(20),(14)의 랩(20a),(14a)에 의해 형성되는 포켓의 내부로 유입되어 선회 스크롤(14)을 역회전시키게 됨으로써 랩(20a),(14a)의 파손 및 소음을 발생시킬 뿐만 아니라 압축 효율이 저하되는 방지하기 위해 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6) 상부에 설치된 역지 밸브(21) 및 밸브 하우징(22)이 고압부의 가스가 저압부로 역류하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기한 스크롤 압축기의 정상 운전시 정상 운전시 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6)를 통해 토출되는 고압의 냉매 가스는 상기 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6) 상단면을 덮고 있는 역지 밸브(21)를 밀어내게 되고, 역지 밸브(21)가 밀리면서 개방되어 고저압 분리판(9)의 내부로 유입되며, 고저압 분리판(9)의 내부에 유입된 냉매 가스는 고저압 분리판(9)에 형성된 토출공(23)을 통해 토출된다.

이때, 상기 고저압 분리판(9)의 토출공(23)을 통과한 냉매 가스의 양이 고저압 분리판(9)의 토출 공간에 남아 있는 냉매 가스의 양보다 많게 되는 경우에는 상기 고저압 분리판(9)의 상측부가 상대적으로 고압이 되어 역지 밸브(21)를 누르게 되고, 그 하방으로 눌리는 역지 밸브(21)가 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6) 상단면을 폐쇄하게 되어 고압의 냉매 가스가 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6)로 역류하는 것을 막아주기 때문에 압축기구부가 역회전하는 것을 방지하게 된다.

상기한 바와 같은 종래 스크롤 압축기는 압축가스가 고온으로 상승시 처음엔 토출 공간(25)만 고온이 되나 시간이 흐름에 따라 전체 공간의 온도가 높아져 모터에 부착된 과부하 보호장치(26)가 설정된 고온 이상이 되면 바이메탈과 유사한 원리에 의해 전원 단자가 젖혀져서 전류를 차단하게 된다.

과부하 보호장치는 설정치 이상의 과도한 전류에도 반응하여 모터의 전류 입력을 차단하도록 설정되어 있다.

그러나 종래의 스크롤 압축기는 모터 권선에 장착된 과부하 보호장치 공간과 토출 공간이 다르기 때문에 모터부의 보호장치가 온도에 작동하기에 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다. 그리고 온도가 누적되어 점차 고온이 되는 경우에는 대응이 가능하였으나, 이상 조건으로 인해 급격히 고온으로 상승하는 경우에는 대응이 늦어져 수지 계열로 만들어진 팁씰이 소손되거나 기타 다른 부위가 소손되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 밀폐용기 내부가 설정 온도 이상으로 되면 압축부의 토출공을 폐쇄함으로써 설정된 온도 이상의 고온이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는 스크롤 압축기의 고온 방지장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 고온 방지장치는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 고정되게 설치되는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 고정되며 중앙 부위에 토출가스의 토출을 위한 토출 포트가 형성된 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤과 맞물리도록 설치되어 선회운동을 하는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤을 구동시키는 크랭크축과, 상기 크랭크축을 회전시키며 과부하 보호장치를 갖는 모터와, 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 자전방지기구가 구비된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤 상부에 설치되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내측에서 슬라이딩 운동하며 상기 토출 포트를 개폐하는 피스톤 밸브와, 상기 밸브 하우징과 피스톤 밸브의 상부 사이에 설치되어 토출가스의 온도가 설정 온도 이상이 되면 상기 피스톤 밸브를 토출 포트 측으로 밀어 토출 포트를 폐쇄하는 밸브 차단수단을 포함하여 구성된다.

본 발명의 한 실시형태에서 상기 밸브 하우징과 상기 피스톤 밸브에는 토출가스가 유동할 수 있도록 각각 유통공이 형성되고, 상기 밸브 차단수단은 상기 밸브 하우징의 내측 피스톤 밸브의 직상부에 설치되어 상기 피스톤 밸브의 유통공을 개폐하는 판 밸브와, 상기 밸브 하우징의 내측 상단부에 설치되고 일정한 온도에서 반응하여 그 밸브 하우징의 유통공을 개폐하는 열 반응 밸브를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 실시형태에서 상기 밸브 차단수단은 상기 밸브 하우징의 내부 피스톤 밸브의 상부에 가스가 충전된 벨로즈 밸브를 삽입하여 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고온 방지장치의 구성 및 작용을 보인 종단면도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 고온 방지장치는 밀폐용기(1)와, 메인 프레임(17)에 고정된 고정 스크롤(20)과, 과부하 보호장치(26)를 갖는 모터(10)와, 상기 모터(10)에 의해 회전되는 크랭크축(12)과, 회전 운동을 선회 운동으로 바꾸어 주는 자전방지기구, 상기 고정 스크롤(20)과 랩(20a),(14a)이 맞물리도록 설치되어 선회 운동을 하는 선회 스크롤(14)이 구비된 통상의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤(20)에 설치되는 밸브 하우징(28)과, 상기 밸브 하우징(28)의 내측에서 슬라이딩 운동하며 상기 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6)를 개폐하는 피스톤 밸브(27)와, 상기 밸브 하우징(28)과 피스톤 밸브(27)의 상부 사이에 설치되어 토출가스의 온도가 설정 온도 이상이 되면 상기 피스톤 밸브(27)를 상기 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6) 측으로 밀어 토출 포트를 폐쇄하는 밸브 차단수단(30)을 포함하여 구성된다.

상기 밸브 차단수단(30)은 밸브 하우징(28)의 내측 피스톤 밸브(27)의 직상부에 설치되어 상기 피스톤 밸브(27)의 유통공(27a)을 개폐하는 판 밸브(29)와, 상기 밸브 하우징(28)의 내측 상단부에 설치되고 일정한 온도에서 반응하여 그 밸브 하우징(28)의 유통공(28a)을 개폐하는 열 반응 밸브(31)를 포함하여 구성된다.

상기 열 반응 밸브(31)는 상기 밸브 하우징(28)의 유통공(28a)을 개폐하는 개폐돌부(31a)가 중앙부에 돌출 형성되고 슬라이드 가능하게 지지하는 지지부(31b)가 그 외측으로 절곡 형성되어 있으며, 그 주연부가 상기 밸브 하우징(28)의 주벽 내주면에 형성된 슬라이드홈(28b)에 슬라이드 운동 가능하게 삽입된 구성으로 되어 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고온 방지장치는 정상 작동시에는 압축실에서 토출 포트(6)를 통해 나온 고압의 냉매 가스 중 대부분은 피스톤 밸브(27)를 밀고 주위로 빠져나가고 일부는 피스톤 밸브(27)의 유통공(27a)을 밀고 열 반응 밸브(31)와 밸브 하우징(28) 사이를 지나 유통공(28a)을 통해 빠져 나가게 된다.

하지만 과도한 고온이 발생하였을 때 열 반응 밸브(31)는 바이메탈로 이루어진 자체 특성에 의해 반대 방향으로 젖혀지게 되고 이 경우에 밸브 하우징(28)에 형성된 유통공(28a)을 막게 된다. 그러면 밸브 하우징(28)과 피스톤 밸브(27) 사이에 있던 고압의 가스는 판 밸브(29)를 아래로 밀게 되고 이는 다시 피스톤 밸브(27)를 고정 스크롤(20) 상단에 압박하는 결과가 된다.

그리고, 피스톤 밸브(27) 사이에 난 구멍과 판 밸브(29)를 통해 들어오게 되는 고압의 가스는 점점 더 공간내의 압력을 높이게 되고 이것은 판 밸브(29)와 피스톤 밸브(27)에 의해 토출 포트(6)를 막는 경우가 된다.

그러면 토출 포트(6)가 막히게 됨으로써 압축부는 더욱 많은 일을 하게 되어 결국은 모터에 과전류가 흐르게 되고 모터의 과부하 보호장치(26)가 작동하게 되어 모터 전류 입력이 차단된다.

다시 전류가 흐르게 되어도 열 반응 밸브(31)가 밸브 하우징(28)의 유통공(28a)을 막고 있는 한 일시적으로 작동한 압축부는 판 밸브(29)와 열 반응 밸브(31) 사이의 가스 압력만 높이게 되어 다시 과도한 압축 부하로 인해 정지하게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고온 방지장치의 구성 및 작용을 보인 종단면도로서, 이 다른 실시예에서 밸브 차단수단(30)은 밸브 하우징(28)의 내부 피스톤 밸브(27)의 상부에 가스가 충전된 벨로즈 밸브(32)를 결합한 구성으로 되어 있다.

상기 벨로즈 밸브(32)는 상단부에 부착부(32a)가 상기 밸브 하우징(28)의 내측 상단부에 부착되고, 토출가스의 온도가 설정 온도 이상이 되면 상기 피스톤 밸브(27)를 상기 고정 스크롤(20)의 토출 포트(6) 측으로 밀어 토출 포트를 폐쇄하도록 하는 개폐부(32b)가 신축 주름부(32e)의 하단부에 구비된 구성으로 되어 있다.

그리고 상기 밸브 하우징(28)과 피스톤 밸브(27)에는 필요에 따라 유통공(도시되지 않음)이 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스크롤 압축기의 고온 방지장치는 정상 작동시에는 압축실에서 토출 포트(6)를 통해 나온 고압의 냉매 가스 중 대부분은 피스톤 밸브(27)를 밀고 주위로 빠져나가게 된다.

하지만 과도한 고온이 발생하였을 때 벨로즈 밸브(32)는 내부에 가스가 충전되어 있으므로 온도에 의해 팽창되며 피스톤 밸브(27) 하측으로 누르게 된다.

그러면 토출 포트(6)가 피스톤 밸브(27)에 의해 막히게 됨으로써 압축부는 더욱 많은 일을 하게 되어 결국은 모터에 과전류가 흐르게 되고 모터의 과부하 보호장치(26)가 작동하게 되어 모터 전류 입력이 차단된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 이상 작동시 발생하는 고온에 대한 스크롤 압축기의 고온 방지장치를 제공하는 것으로 수지계열로 만들어진 팁씰이 고온 하에서 무리한 운전으로 소손되는 치명적 결함을 해결할 수 있고, 모터에 장착된 보호 장치가 특정 부분의 고온에 반응하지 못하는 것을 해결함으로써 설정된 온도 이상의 고온이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이렇게 함으로써 스크롤 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 종단면도.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 고온 방지장치를 보인 도면으로서,

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고온 방지장치의 구성 및 작용을 보인 종단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고온 방지장치의 구성 및 작용을 보인 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밀폐용기 10 : 모터

12 : 크랭크축 14 : 선회 스크롤

14a : 랩 17 : 메인 프레임

20 : 고정 스크롤 20a : 랩

26 : 과부하 보호장치 27 : 피스톤 밸브

27a : 유통공 28 : 밸브 하우징

28a : 유통공 28b : 슬라이드홈

29 : 판 밸브 31 : 열 반응 밸브

31a : 개폐돌부 31b : 지지부

32 : 벨로즈 밸브 32a : 부착부

32b : 개폐부 32e : 신축 주름부

Claims

삭제
밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 고정되게 설치되는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 고정되며 중앙 부위에 토출가스의 토출을 위한 토출 포트가 형성된 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤과 맞물리도록 설치되어 선회운동을 하는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤을 구동시키는 크랭크축과, 상기 크랭크축을 회전시키며 과부하 보호장치를 갖는 모터와, 상기 선회 스크롤의 자전을 방지하는 자전방지기구가 구비된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤 상부에 설치되는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내측에서 슬라이딩 운동하며 상기 토출 포트를 개폐하는 피스톤 밸브와, 상기 밸브 하우징과 피스톤 밸브의 상부 사이에 설치되어 토출가스의 온도가 설정 온도 이상이 되면 상기 피스톤 밸브를 토출 포트 측으로 밀어 토출 포트를 폐쇄하는 밸브 차단수단이 구비되고, 상기 밸브 하우징과 상기 피스톤 밸브에는 토출가스가 유동할 수 있도록 각각 유통공이 형성되며, 상기 밸브 차단수단은 상기 밸브 하우징의 내측 피스톤 밸브의 직상부에 설치되어 상기 피스톤 밸브의 유통공을 개폐하는 판 밸브와, 상기 밸브 하우징의 내측 상단부에 설치되고 일정한 온도에서 반응하여 그 밸브 하우징의 유통공을 개폐하는 열 반응 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지장치.
제 2항에 있어서, 상기 밸브 차단수단은 상기 밸브 하우징의 내부 피스톤 밸브의 상부에 가스가 충전된 벨로즈 밸브를 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고온 방지장치.