KR100564462B1 - 스크롤 압축기의 과열 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는 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 밸브조립체와; 상기 밸브조립체에 전기적으로 연결되어 냉매가스의 온도가 적정온도 이상일 경우 상기 구동모터의 전원을 차단하는 과부하차단기가 포함되고, 상기 밸브 조립체는 상기 토출커버 내부로 만입되며 내부에 일정량의 유체를 담고 있는 밸브튜브와, 상기 밸브튜브내에서 슬라이딩되며 이동이 가능하게 결합되는 밸브 이동자와, 냉매가스가 설정된 온도이상으로 상승함에 따라서 이동되는 상기 밸브 이동자에 감지되어 상기 과부하차단기로 차단신호를 전달하는 스위치가 포함된다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는, 간단한 형태의 밸브구조로써 토출공간내의 냉매가스의 온도를 감지하므로써, 그 밸브구조의 제작 및 전체 압축기의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 제조에 따른 비용도 혁신적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 또 다른 효과는, 온도감지를 위한 밸브조립체를 토출공간내의 냉매가스에 집접 접촉하도록 하므로써 냉매가스의 온도를 정확하게 감지하므로써, 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하여서, 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위로 과열될 경우 이를 실제 온도와의 온도편차 없이 정확하게 감지하고 과부하차단기를 신속하게 작동시키므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

스크롤 압축기의 과열 방지 장치{Apparatus for preventing superheating of scroll compressor}

도 1은 종래의 스크롤 압축기의 일부를 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1에 있어서 "A"부를 나타낸 상세도.

도 3은 종래의 고온방지기구와 과부하차단기의 관계를 나타낸 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 나타낸 종단면도.

도 5는 도 4에 있어서 냉매온도에 따른 밸브조립체의 작동상태를 나타낸 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 케이싱 2 : 메인 프레임 3 : 구동모터

3A : 고정자 4 : 구동축 5 : 선회스크롤

6 : 고정스크롤 8 : 토출커버 9 : 과부하차단기

10 : 밸브 조립체 11 : 밸브 튜브 12 : 밸브 이동자

13 : 스위치

본 발명은 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 관한 것으로, 특히 토출가스의 온도를 직접 감지하여 그 토출가스가 적정온도 이상인 경우 구동모터를 전기적으로 직접 정지시키는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에 관한 것으로서, 간단한 형태의 밸브구조로써 토출공간내의 냉매가스의 온도를 감지하므로써, 그 밸브구조의 제작 및 전체 압축기의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 제조에 따른 비용도 혁신적으로 절감할 수 있으며, 온도감지를 위한 밸브조립체를 토출공간내의 냉매가스에 집접 접촉하도록 하므로써 냉매가스의 온도를 정확하게 감지하므로써, 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하여서, 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위로 과열될 경우 이를 실제 온도와의 온도편차 없이 정확하게 감지하고 과부하차단기를 신속하게 작동시키므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

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, 복수개의 스크롤을 치합하여 상호 선회운동시킴으로써 압축실의 체적을 가변시켜 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 것으로, 즉, 두개의 소용돌이 모양을 조합하여 고정 스크롤과 선회 스크롤의 상대적인 운동을 통한 압축 작용을 이용한 것으로서, 고효율, 저소음, 소형 및 경량성 등으로 인해 룸 에어컨이나 자동차 에어컨 분야에 사용되는 것으로 그 유용성이 부각되고 있다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기의 일부를 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1에 있어서 "A"부를 나타낸 상세도이며, 도 3은 종래의 고온방지기구와 과부하차단기의 관계를 나타낸 개략도이다.

이들 도면을 참조하면, 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 복수개의 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 복수개의 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 복수개 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 고 정자(3A) 상단에 구비한 과부하차단기(9)를 동작시켜 구동모터(3)로 인가되는 전원을 차단함으로써 압축기의 운전을 정지시키는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 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 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 토출공간내의 토출가스의 온도를 직접 감지하여 그 토출가스가 적정온도 이상인 경우 구동모터를 전기적으로 직접 정지시키도록 하므로써, 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하고, 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위로 과열될 경우 이를 실제 온도와의 온도편차 없이 정확하게 감지하여 과부하차단기를 신속하게 작동시키므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는 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 밸브조립체와; 상기 밸브조립체에 전기적으로 연결되어 냉매가스의 온도가 적정온도 이상일 경우 상기 구동모터의 전원을 차단하는 과부하차단기가 포함되고, 상기 밸브 조립체는 상기 토출커버 내부로 만입되며 내부에 일정량의 유체를 담고 있는 밸브튜브와, 상기 밸브튜브내에서 슬라이딩되며 이동이 가능하게 결합되는 밸브 이동자와, 냉매가스가 설정된 온도이상으로 상승함에 따라서 이동되는 상기 밸브 이동자에 감지되어 상기 과부하차단기로 차단신호를 전달하는 스위치가 포함된다.
즉, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는 고정스크롤, 선회스크롤, 구동모터, 토출커버, 써멀 스위치, 과부하 차단기로 구성되는 종래의 스크롤 압축기의 과열 방지 장치에서, 바이메탈을 이용하여 토출가스의 온도가 일정온도 이상일때 열리도록 하는 써멀 스위치대신, 토출공간내에 설치되어 토출공간내의 냉매가스의 온도를 직접 감지하여 그 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 과부하차단기로 전원차단신호를 전송하는 밸브조립체를 구비하는 것이 특징이다.

삭제

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

도 4는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 나타낸 종단면도이고, 도 5는 도 4에 있어서 냉매온도에 따른 밸브조립체의 작동상태를 나타낸 개 략도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 의한 과열 방지 장치를 구비한 스크롤 압축기는, 케이싱(1)의 내부에 고정 설치하는 상부프레임(2) 및 하부프레임(미도시)과, 상기 상부프레임(2)과 하부프레임 사이에 고정 설치하는 구동모터(3)와, 상기 구동모터(3)의 회전자(3B)에 압입하여 상부프레임(2)을 관통하는 구동축(4)과, 상기 구동축(4)의 상단에 결합하여 선회운동을 하는 선회스크롤(5)과, 선회스크롤(5)에 치합하여 복수개의 압축실(P)을 이루도록 상기한 상부프레임(2)에 고정 결합하는 고정스크롤(6)과, 상기 고정스크롤(6)에 결합하고 그 내부에 소정의 토출공간 (S)을 구비하는 토출커버(8)와, 상기 토출커버(8)의 안쪽에 결합되어서 압축실(P)에서 토출커버(8)의 내부로 토출한 냉매가스의 온도를 감지하는 밸브 조립체(10)와, 상기 밸브조립체(10)에 전기적으로 연결되어 냉매가스의 온도가 적정온도 이상일 경우 상기한 구동모터(3)의 전원을 차단하는 과부하차단기(OLP)(9)를 포함한다.

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

즉, 구동모터(3)에 전원을 인가하면 구동축(4)이 회전을 하면서 선회스크롤 (5)이 편심거리 만큼 선회하고, 이와 관련된 몇 단계의 작동을 거치면서, 냉매가스를 흡입/압축/토출하는 일련의 과정을 반복한다.

여기서, 냉매가스는 압축실(P)에서 토출커버(8)로 토출되었다가 가스토출관 (DP)을 통해 냉동사이클장치의 응축기로 다시 토출되는데, 토출커버(8)의 안쪽에 배치된 밸브조립체(10)가 토출커버(8)로 토출된 냉매가스의 현재 온도를 직접 감지 하고, 이 감지된 냉매가스의 온도와 미리 설정된 온도값을 비교하여 현재의 냉매온도가 설정온도 보다 높은 경우에는 신호선(미도시)을 통해 곧바로 과부하차단기 (9)로 차단신호를 전달하여 구동모터(3)로 공급되는 전원을 차단함으로써 압축기의 운전을 정지시키게 된다.

여기서 상기 밸브조립체(10)는, 상기 토출커버(8) 내측에 고정되고 그 외관이 전체적으로 토출커버(8)로 토출된 냉매가스에 접촉되며 내부에는 일정량의 유체를 담고 있는 밸브튜브(11)와; 상기 밸브튜브(11)내에서 슬라이딩되며 이동이 가능하게 결합되는 밸브 이동자(12)와; 냉매가스가 설정된 온도이상으로 상승함에 따라서 이동되는 상기 밸브 이동자(12)에 감지되어 과부하차단기(9)로 차단신호를 전달하는 스위치(13)로 구성된다.

여기서 상기의 밸브 이동자(12)는 냉매가스와 직접 접촉되는 밸브튜브(11)내의 온도 상승에 따라서 이동하게 되는 것으로써, 이는 밸브튜브(11)내의 액체 (liquid)상태의 유체(fluid)가 비등점 이상으로 가열되면서 상변화(liquid-vapor phase change)함에 따라 작동하게 되는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는, 상변화에 따라 작동하여 과부하차단기(9)로 차단신호를 전달하는 밸브조립체(10)가 토출커버내의 냉매가스에 직접 접촉하여 온도를 감지케 되므로, 열적으로 차단되어 흡입가스의 영향이 완전히 배제된 환경하에서 토출커버내의 정확한 냉매가스의 온도를 감지하는 것이 가능케 되고, 이로써 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는, 간단한 형태의 밸브구조로써 토출공간내의 냉매가스의 온도를 감지하므로써, 그 밸브구조의 제작 및 전체 압축기의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 제조에 따른 비용도 혁신적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 또 다른 효과는, 온도감지를 위한 밸브조립체를 토출공간내의 냉매가스에 집접 접촉하도록 하므로써 냉매가스의 온도를 정확하게 감지하므로써, 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하여서, 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위로 과열될 경우 이를 실제 온도와의 온도편차 없이 정확하게 감지하고 과부하차단기를 신속하게 작동시키므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

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;

   토출공간내 냉매가스의 온도를 감지하여 그 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 전원차단신호를 발생하는 밸브조립체와;

   상기 밸브조립체에 전기적으로 연결되어 냉매가스의 온도가 적정온도 이상일 경우 상기 구동모터의 전원을 차단하는 과부하차단기가 포함되고,

   상기 밸브 조립체는 상기 토출커버 내부로 만입되며 내부에 일정량의 유체를 담고 있는 밸브튜브와, 상기 밸브튜브내에서 슬라이딩되며 이동이 가능하게 결합되는 밸브 이동자와, 냉매가스가 설정된 온도이상으로 상승함에 따라서 이동되는 상기 밸브 이동자에 감지되어 상기 과부하차단기로 차단신호를 전달하는 스위치가 포함되는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.
2. 삭제
3. 제 2항에 있어서,

   상기 밸브 이동자는 상기 밸브튜브내에 담겨진 유체의 상변화에 의하여 슬라이딩 되도록 하는것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.

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