KR100594931B1

KR100594931B1 - 스크롤 압축기의 고진공 방지장치

Info

Publication number: KR100594931B1
Application number: KR1020040079129A
Authority: KR
Inventors: 전성호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-06-30
Also published as: KR20060030307A

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 고진공 방지장치에 관한 것이다. 본 발명은 작동유체의 입출을 위한 흡입관(SP)과 토출관(DP)이 구비되는 케이싱(20) 내부의 밀폐공간에 고정 설치되는 고정스크롤(30)과, 상기 고정스크롤(30)에 치합하여 다수개의 압축공간(P)을 형성하고 선회운동하면서 작동유체를 순차적으로 압축하는 선회스크롤(40)과, 상기 고정스크롤(30) 상에 설치되어 상기 밀폐공간을 흡입공간(S1)과 토출공간(S2)으로 구획하고 상기 토출공간(S2)과 토출관(DP)을 연통시키는 디스차지커버(80)와, 상기 고정스크롤(30)의 외면에 해당되는 상기 토출공간(S2) 내에 설치되어 상기 압축공간(P) 내의 압력에 따라 상기 흡입공간(S1)과 토출공간(S2)을 선택적으로 연통시키는 연통밸브기구(90)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의하면, 연통밸브기구(90)가 고정스크롤(30)의 외부에 설치되어 내장형에 비해 상대적으로 구조가 단순해 짐으로써 부품원가가 절감되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면, 피스톤밸브(93)를 이동시키는 힘이 일직선상으로 가해지므로 상기 피스톤밸브(93)의 작동성이 개선되어 고진공 방지장치의 동작신뢰성이 향상되는 장점이 있다.

진공, 압력, 작동유체, 스크롤 압축기

Description

스크롤 압축기의 고진공 방지장치{Apparatus For Preventing Vacuum Compression Of Scroll Compressor}

도 1은 종래기술에 의한 고진공 차단부를 구비한 스크롤 압축기에 대한 부분 종단면도.

도 2는 도 1의 고진공 차단부를 도시한 확대 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 연통밸브기구를 구비한 스크롤 압축기의 바람직한 실시예를 도시한 종단면도.

도 4는 도 3의 연통밸브기구를 도시한 확대 단면도.

도 5a는 본 발명 실시예의 정상운전시의 동작을 도시한 동작상태도.

도 5b는 본 발명 실시예의 이상운전시의 동작을 도시한 동작상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 : 케이싱 30 : 고정스크롤

31 : 경판부 33 : 고정스크롤랩

40 : 선회스크롤 41 : 선회스크롤랩

50 : 상부프레임 60 : 동력발생부

70 : 회전축 80 : 디스차지커버

81 : 피드백유로 90 : 연통밸브기구

91 : 진공실린더 91a : 가압유로

91b : 피스톤이동부 93 : 피스톤밸브

93a : 가압돌부 95 : 진공스프링

100 : 체크밸브 조립체 101 : 역지밸브

SP : 흡입관 DP : 토출관

S1 : 흡입공간 S2 : 토출공간

P : 압축공간

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축공간의 고진공을 차단하는 스크롤 압축기의 고진공 방지장치에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 고진공 차단부를 구비한 스크롤 압축기에 대한 부분 종단면도이고, 도 2는 도 1의 고진공 차단부를 도시한 종단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 케이싱(1)은 상부캡(1a), 외곽셀(1b) 및 하부캡(미도시)으로 구성되어 내부에 밀폐된 공간을 형성한다. 이러한 케이싱(1)의 일측에는 외부로부터 작동유체를 흡입하는 흡입관(SP)과 압축된 작동유체를 토출하는 토출관(DP)이 형성된다. 이 때 상기 흡입관(SP)으로 흡입된 작동유체는 상대적으로 저압인 흡입공간(S1)을 거쳐 압축된 후 토출공간(S2)으로 이동하고 토출관(DP)을 통해 유출된다.

상부프레임(2)은 상기 케이싱(1)의 내측 상부에 고정된다. 그리고 하부프레임(미도시)은 상기 케이싱(1)의 내측 하부에 고정된다.

그리고 상기 상부프레임(2)과 하부프레임 사이에는 동력발생부(3)가 설치된다. 여기서, 동력발생부(3)는 상기 케이싱(1)의 내부에 고정되는 고정자(3a)와, 상기 고정자(3a)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 회전자(3b)로 구성된다.

회전축(4)은 상기 회전자(3b)의 회전력을 선회스크롤(8)에 전달시키는 역할을 한다. 이 때 상기 회전축(4)의 상단부는 상부프레임(2)에 회전가능하게 삽입되고, 하단부는 하부프레임에 회전가능하게 삽입된다.

고정스크롤(5)은 케이싱(1)의 내부에 고정 장착되는 것으로, 소정 두께를 가지는 경판부(6)와 인벌루트 형상의 고정스크롤랩(7)으로 구성된다. 상기 경판부(6)는 중앙부에 압축된 작동유체가 토출될 수 있도록 토출구(6a)가 형성된다.

그리고 상기 고정스크롤(5) 하단에는 상기 고정스크롤(5)과 치합되는 선회스크롤(8)이 구비된다. 이러한 선회스크롤(8)은 상기 고정스크롤랩(7)에 대응되게 형성된 동일한 인벌루트 형상의 선회스크롤랩(8a)을 구비하고 고정스크롤랩(7)과 상기 선회스크롤랩(8a)이 서로 180°위상차로 맞물려서 초생달 모양의 공간이 동시에 다수개의 압축공간(P)을 형성하도록 장착된다. 상기 압축공간(P)은 외부로부터 중심부로 갈수록 점차 그 공간이 줄어든다.

그리고 상기 고정스크롤(5)의 상측에는 상기 케이싱(1)의 내부공간을 토출공간(S2)과 흡입공간(S1)으로 구획하는 고저압분리판(9)이 장착된다.

상기 고정스크롤(5)의 토출구(6a) 상측에는 압축되어 토출공간(S2)으로 전달 된 작동유체가 역류하여 압축공간(P)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 체크밸브 조립체(10)가 장착된다.

고진공 차단부(11)는 압축기 정지시 압축공간(P)의 고진공을 방지하기 위한 것으로, 상기 고정스크롤(5)의 경판부(6) 내부에 구비된다. 상기 고진공 차단부(11)는 상기 고정스크롤(5)의 경판부(6) 측면에서 반경방향으로 일정 깊이만큼 음각지게 형성되는 진공실린더(12)와, 상기 진공실린더(12)에 이동가능하게 삽입되고 압력차에 따라 이동되면서 토출공간(S2)과 흡입공간(S1)을 선택적으로 연통시키는 피스톤밸브(13)과, 상기 피스톤밸브(13)의 일측에 설치되어 압축공간(P)이 고진공 상태일 때 상기 피스톤밸브(13)을 밀어 토출공간(S2)과 흡입공간(S1)이 연통되도록 하는 진공스프링(14)으로 구성된다.

상기 진공실린더(12)는 흡입공간(S1)에 연통하도록 흡입압유로(12a)를 구비한 진공마개(15)로 입구를 막고, 길이방향 일측에는 압축공간(P)에 연통하는 중간압유로(12b)가 관통 형성되며, 타측에는 경판부(6) 배면으로 토출압유로(12c)가 관통 형성된다.

그리고 상기 진공실린더(12)는 정면투영시 통상 원형으로 형성되고, 이에 삽입되는 피스톤밸브(13) 역시 정면투영시 원형 단면 형상으로 형성된다. 이러한 진공실린더(12)의 내주면과 피스톤밸브(13)의 외주면 사이에는 그 피스톤밸브(13)가 원활하게 미끄러질 수 있도록 미세한 공극이 형성된다.

도면 중 미설명부호인 15a는 진공마개 고정핀이다.

상기와 같이 구성되는 종래의 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전원이 인가되면 회전축(4)이 회전자(3b)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(8)이 편심거리만큼 선회한다. 이 때 선회스크롤랩(8a)과 고정스크롤랩(7) 사이에 형성되는 복수개의 압축공간(P)은 선회스크롤(8)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 작동유체를 흡입하고 압축하여 토출한다.

여기서, 압축기가 정상운전되는 경우에는 압축공간(P)의 압력이 흡입공간(S1)의 압력과 진공스프링(14)의 탄성력을 합한 힘보다 크게 되어 상기 피스톤밸브(13)가 흡입공간(S1)측으로 밀리면서 토출압유로(12c)와 흡입압유로(12a)를 차단하게 된다. 이에 따라 작동유체는 토출공간(S2)으로부터 흡입공간(S1)으로 역류하는 것이 차단되고 케이싱(1)의 토출관(DP)으로 토출된다.

반면, 압축기가 펌프다운이나 기타 비정상적인 고압축비 운전을 하는 중에는 작동유체의 유입량이 현저하게 떨어져 압축공간(P)의 압력이 흡입공간(S1)의 압력과 거의 동일하게 됨으로써 피스톤밸브(13)가 진공스프링(14)의 탄성력에 의해 중간압유로(12b)쪽으로 밀린다. 이 때, 토출압유로(12c)와 흡입압유로(12a)는 서로 연통하고 상기 토출압유로(12c)와 흡입압유로(12a)를 통해 토출된 작동유체의 일부가 흡입공간(S1)으로 역류하였다가 압축공간(P)으로 흡입되면서 압축공간(P)의 고진공화를 방지하는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 종래의 고진공 차단부(11)는 고정스크롤(5)의 경판부(6) 내부에 구비된다. 그리고 이에 따라 종래의 압축기는 상기 고진공 차단부(11)에 대해 흡입압유로(12a), 중간압유로(12b) 및 토출압유로(12c)를 형성하여야 했다. 따라서 상기 고정 스크롤(5)의 경판부(6)가 얇아 가공공간을 확보하기 어렵고 설사 가공공간을 확보하더라도 가공이 난해하여 제작공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.

그리고 종래의 고진공 차단부(11)에서는 피스톤밸브(13)를 이동시키기 위한 압축공간(P)의 압력이 상기 피스톤밸브(13)의 직각방향으로 작용함으로써 상기 피스톤밸브(13)의 작동성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 단순한 스크롤 압축기의 고진공 방지장치를 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 비교적 손쉽게 설치가능한 스크롤 압축기의 고진공 방지장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 피스톤밸브의 작동성을 개선하는 스크롤 압축기의 고진공 방지장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 작동유체의 입출을 위한 흡입관과 토출관이 구비되는 케이싱 내부의 밀폐공간에 고정 설치되는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤에 치합하여 다수개의 압축공간을 형성하고 선회운동하면서 작동유체를 순차적으로 압축하는 선회스크롤과, 상기 고정스크롤 상에 설치되어 상기 밀폐공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하고 상기 토출공간과 토출관을 연통시키는 디스차지커버와, 상기 고정스크롤의 외면에 해당되는 상기 토출공간 내에 설치되어 상기 압축공간 내의 압력에 따라 상기 흡입공간과 토출공간을 선택적으로 연통시키는 연통밸브기구를 포함하여 구성되고, 상기 연통밸브기구는, 상기 압축공간과 연통하는 가압유로를 구비하고 상기 고정스크롤에 설치되는 진공실린더와, 상기 진공실린더에 직선운동 가능하게 삽입되어 상기 압축공간의 압력에 따라 상기 가압유로와 상기 디스차지커버에 형성된 피드백유로를 선택적으로 개폐함으로써 상기 토출공간에 있는 작동유체의 역류 여부를 제어하는 피스톤밸브와, 상기 피드백유로에 일단이 지지되고 상기 피스톤밸브에 타단이 고정되어 상기 피스톤밸브의 이동에 연동하여 탄성력을 발휘하는 진공스프링을 포함하여 구성되고, 상기 가압유로와 피드백유로는, 상기 피스톤밸브의 전진 및 후진에 따라 어느 하나가 밀폐될 수 있도록 일직선상에 배열된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 작동유체의 입출을 위한 흡입관과 토출관이 구비되는 케이싱 내부의 밀폐공간에 고정 설치되는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤에 치합하여 다수개의 압축공간을 형성하고 선회운동하면서 작동유체를 순차적으로 압축하는 선회스크롤과, 상기 고정스크롤 상에 설치되어 상기 밀폐공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하고 상기 토출공간과 토출관을 연통시키는 디스차지커버와, 상기 고정스크롤에 설치되고 상기 압축공간으로부터 가해지는 압력에 대해 그 작용방향과 동축방향으로 작동하며 상기 흡입공간과 토출공간을 선택적으로 연통시키는 연통밸브기구를 포함하여 구성되고, 상기 연통밸브기구는, 상기 압축공간과 연통하는 가압유로를 구비하고 상기 고정스크롤에 설치되는 진공실린더와, 상기 진공실린더에 직선운동 가능하게 삽입되어 상기 압축공간의 압력에 따라 상기 가압유로와 상기 디스차지커버에 형성된 피드백유로를 선택적으로 개폐함으로써 상기 토출공간에 있는 작동유체의 역류 여부를 제어하는 피스톤밸브와, 상기 피드백유로에 일단이 지지되고 상기 피스톤밸브에 타단이 고정되어 상기 피스톤밸브의 이동에 연동하여 탄성력을 발휘하는 진공스프링을 포함하여 구성되고, 상기 가압유로와 피드백유로는, 상기 피스톤밸브의 전진 및 후진에 따라 어느 하나가 밀폐될 수 있도록 일직선상에 배열된다.

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상기 피스톤밸브는 상기 진공실린더의 가압유로에 대응하는 일측면에 상기 가압유로의 직경보다 상대적으로 큰 직경이고, 피스톤밸브의 다른 부분보다 작은 직경으로 돌출된 가압돌부를 구비한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 연통밸브기구가 고정스크롤의 외부에 설치되어 내장형에 비해 상대적으로 구조가 단순해 짐으로써 부품원가가 절감되는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 고진공 방지장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 종래 기술의 구성요소와 동일한 것은 동일 부호를 원용하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 연통밸브기구를 구비한 스크롤 압축기의 바람직한 실시예를 도시한 종단면도이고, 도 4는 도 3의 연통밸브기구를 도시한 확대 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 케이싱(20)은 상부캡(21), 외곽셀(23) 및 하부캡(미도시)으로 구성되어 내부에 밀폐된 공간을 형성한다. 이러한 케이싱(20)의 일측에는 외부로부터 작동유체를 흡입하는 흡입관(SP)과 압축된 작동유체를 토출하는 토출관(DP)이 구비된다. 이 때 상기 흡입관(SP)으로 흡입된 작동유체는 상대적으로 저압인 흡입공간(S1)을 거쳐 압축된 후 토출공간(S2)으로 이동하여 토출관 (DP)을 통해 유출된다.

고정스크롤(30)은 케이싱(20)의 내부에 고정 장착되는 것으로, 소정의 두께를 가지는 경판부(31)와 인벌루트 형상의 고정스크롤랩(33)으로 구성된다. 상기 경판부(31)에는 중앙부에 압축된 작동유체가 이하에서 설명될 디스차지커버(80)로 토출될 수 있도록 토출구(31a)가 형성되고, 상기 토출구(31a)와 일정거리 이격되어서는 상기 경판부(31)를 관통하여 이하에서 설명될 진공실린더(91)에 연통하도록 압축구(31b)가 형성된다.

그리고 상기 고정스크롤(30) 하단에는 상기 고정스크롤(30)과 치합되는 선회스크롤(40)이 구비된다. 이러한 선회스크롤(40)은 상기 고정스크롤랩(33)에 대응되게 형성된 동일한 인벌루트 형상의 선회스크롤랩(41)을 형성하고 고정스크롤랩(33)과 상기 선회스크롤랩(41)이 서로 180°위상차로 맞물려서 초생달 모양의 공간이 동시에 다수개의 압축공간(P)을 형성하도록 구성된다.

이러한 압축공간(P)은 작동유체가 유입되는 흡입공간(S1)보다 압력이 높으나, 상기 작동유체가 고정스크롤(30)과 선회스크롤(40)에 의해 압축된 후 토출되는 토출공간(S2)보다는 압력이 낮다. 따라서 상기 압축공간(P)의 압력은 흡입공간(S1)의 압력과 토출공간(S2)의 압력 사이의 중간압으로 설명될 수 있다.

그리고 고정스크롤(30)과 선회스크롤(40)에 의해 형성되는 다수개의 압축공간(P)은 외부로부터 중심부로 갈수록 점차 그 공간이 줄어들게 된다. 따라서 상기 압축공간(P) 중에서는 흡입공간(S1)에 인접한 최초 압축공간(P1)보다는 토출구(31a)에 면한 최종 압축공간(P2)의 압력이 높다.

따라서 상기 고정스크롤(30)에 형성된 토출구(31a)는 최종 압축공간(P2)에 연통되게 형성되는 것이고, 상기 압축구(31b)는 임의의 압축공간(P)에 연통된다. 그런데 본 실시예에서는 상기 압축구(31b)가 최초 압축공간(P1)과 최종 압축공간(P2) 사이의 중간 압축공간(P3)에 연통되게 형성되는 것을 예시하였다.

상부프레임(50)은 상기 케이싱(20)의 내측 상부에 고정된다. 그리고 상기 상부프레임(50)의 상단에는 상기 고정스크롤(30)이 고정되고, 상기 선회스크롤(40)이 회전가능하게 안착된다.

동력발생부(60)는 상기 케이싱(20)의 내부에 설치되고 작동유체의 압축을 위한 동력을 제공하는 것으로, 고정자(61)와 회전자(63)로 구성된다. 여기서 고정자(61)는 상기 상부프레임(50)과 하부프레임(미도시) 사이인 상기 케이싱(20) 내부에 고정된다. 그리고 상기 회전자(63)는 상기 고정자(61)의 내측에 회전 가능하게 설치된다. 즉 회전자(63)는 상기 고정자(61)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하게 된다.

회전축(70)은 상기 동력발생부(60)의 중심부에 설치되어 상기 동력발생부(60)에 의해 회전한다. 즉, 상기 회전축(70)은 상기 회전자(63)의 회전력을 선회스크롤(40)에 전달하는 것으로, 상기 회전자(63)와 일체로 회전하도록 상기 회전자(63)의 중앙을 관통하여 압입 고정된다. 이러한 회전축(70)의 상단부는 상기 상부프레임(50)에 삽입되고 하단부는 하부프레임에 삽입되어 지지된다.

디스차지커버(Discharge Cover)(80)는 상기 케이싱(20)의 내부에서 상기 고정스크롤(30)의 상단 가장자리를 따라 설치된다. 다시 말하면, 상기 디스차지커버 (80)는 상기 고정스크롤(30)의 경판부(31) 가장자리에 밀폐 고정되어 내부에 소정의 체적으로 토출공간(S2)을 구비한다. 이러한 토출공간(S2)은 최종 압축공간(P2)을 거쳐 토출구(31a)를 통해 유입되는 압축된 작동유체를 임시 저장하는 역할을 한다. 따라서 상기 디스차지커버(80)는 토출공간(S2)에 저장된 고압의 작동유체가 상대적으로 저압인 흡입공간(S1)으로 역류하는 것을 차단하는 역할을 한다.

그리고 상기 디스차지커버(80)는 상기 케이싱(20)의 토출관(DP)에 연통되어 상기 토출공간(S2)에 유입된 작동유체를 상기 토출관(DP)을 통해 전체 사이클로 순환되게 한다. 이러한 디스차지커버(80)의 상단 일측에는 토출공간(S2)이 흡입공간(S1)과 연통되도록 피드백유로(81)가 관통 형성된다.

상기 디스차지커버(80)의 내부에는 연통밸브기구(90)가 설치된다. 즉, 상기 연통밸브기구(90)는 상기 고정스크롤(30)의 상단에 상기 디스차지커버(80)의 피드백유로(81)와 연동될 수 있게 설치된다. 이러한 연통밸브기구(90)는 진공실린더(91), 피스톤밸브(93)와 진공스프링(95)으로 구성된다.

여기서, 진공실린더(91)는 상기 고정스크롤(30)의 경판부(31)에 형성된 압축구(31b)를 통해 상기 중간 압축공간(P3)과 연통하는 가압유로(91a)를 구비한다. 다시 말하면, 상기 진공실린더(91)의 내부는 관통되어 하단에는 가압유로(91a)가 형성되고, 상단에는 피스톤밸브(93)가 이동할 수 있는 피스톤이동부(91b)가 형성된다. 이 때 상기 피스톤이동부(91b)는 상기 가압유로(91a)보다 상대적으로 큰 직경으로 구성된다. 이러한 진공실린더(91)는 상기 경판부(31)의 상면에 볼트결합된다.

피스톤밸브(93)는 상기 진공실린더(91)의 가압유로(91a)를 개폐하기 위해 상 기 피스톤이동부(91b)에서 미끄러짐 가능하게 삽입된다. 상기 피스톤밸브(93)는 상기 가압유로(91a)를 따라 가해지는 상기 중간 압축공간(P3)의 압력에 따라 상기 가압유로(91a)와 상기 디스차지커버(80)에 형성된 피드백유로(81)를 선택적으로 개폐한다. 이는 상기 토출공간(S2)의 작동유체를 상기 흡입공간(S1)으로 역류하게 하여 상기 압축공간(P)의 고진공을 방지하도록 하기 위함이다.

이를 위해 상기 피드백유로(81)와 상기 가압유로(91a)는 상기 피스톤밸브(93)와 동축으로 배열된다. 즉, 상기 피스톤밸브(93)의 선단은 상기 가압유로(91a)에 대응되고, 후단은 상기 피드백유로(81)에 대응되게 설계된다. 따라서 상기 피스톤밸브(93)는 가압유로(91a)를 통한 압축공간(P) 내의 압력으로 인해 직선이동하여 후단으로 피드백유로(81)를 차단하고, 반대로 이하에서 설명될 진공스프링(95)이 작용하면 상기 피스톤밸브(93)는 직선이동하여 선단으로 상기 가압유로(91a)를 차단하게 된다.

이러한 피스톤밸브(93)의 선단, 즉 상기 피스톤밸브(93)가 상기 진공실린더(91)의 가압유로(91a)에 대응하는 일측면에 상기 가압유로(91a)의 직경보다 상대적으로 큰 직경으로 돌출된 가압돌부(93a)가 구비된다. 이러한 가압돌부(93a)의 직경은 상기 피스톤밸브(93)의 직경보다 작게 형성되므로 상기 피스톤밸브(93)와 가압돌부(93a) 사이에는 단차가 형성된다. 이러한 가압돌부(93a)는 정상운전시 압축공간(P)의 작동유체가 상기 피스톤밸브(93)와 가압돌부(93a)가 단차를 이룸으로 인해 피스톤이동부(91b)에 형성된 공간으로 빠져 나오면서 상기 피스톤밸브(93)를 쉽고 빠르게 밀어 올리게 하는 역할을 한다.

상기 피스톤밸브(93)의 후단에는 진공스프링(95)의 일단이 고정된다. 이러한 진공스프링(95)의 타단은 상기 피드백유로(81)의 입구부(81a)에 지지된다. 즉, 상기 피드백유로(81)는 입구부(81a)가 출구부(81b)보다 직경이 크게 형성되어 상기 진공스프링(95)의 타단이 상기 입구부(81a)와 출구부(81b)의 경계면에 안착되게 된다.

이러한 진공스프링(95)은 정상운전시에는 중간 압축공간(P3)의 압력에 의해 피스톤밸브(93)가 피드백유로(81)를 차단할 수 있도록 상기 피드백유로(81)쪽으로 수축되는 반면, 이상운전시에 토출공간(S2)과 흡입공간(S1)이 연통될 수 있도록 상기 피스톤밸브(93)를 밀어낼 수 있는 정도의 강성을 가지는 압축코일스프링으로 이루어진다.

체크밸브 조립체(100)는 토출공간(S2)의 압축된 작동유체가 역류하여 압축공간(P)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 상기 고정스크롤(30)의 토출구(31a) 상측에 구비되는 역지밸브(101)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 스크롤 압축기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5a는 본 발명 실시예의 정상운전시의 동작을 도시한 동작상태도이고, 도 5b는 본 발명 실시예의 이상운전시의 동작을 도시한 동작상태도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 동력발생부(60)에 전원이 공급되면 상기 동력발생부(60)의 고정자(61)와 상기 고정자(61)의 내부에 설치된 회전자(63)의 상호작용에 의해 회전자(63)가 회전한다. 이 때 발생된 회전력은 회전축(70)에 전달되며, 회전운동을 하는 회전축(70)은 선회스크롤(40)을 구동하게 된다.

이에 따라 상기 선회스크롤(40)은 회전축(70)을 중심으로 고정스크롤(30)에 대해 상대 선회운동을 하게 되어 초생달 모양의 압축공간(P)이 연속적으로 발생된다. 그리고 상기 압축공간(P)은 바깥쪽일수록 크고 중심에 가까울수록 작게 되어 흡입관(SP)을 통해 흡입된 작동유체는 상기 고정스크롤(30)의 중심부로 이동할수록 압축된다. 따라서 상기 고정스크롤(30)의 외주부에는 흡입실(미도시)이 형성되고 중심부에는 토출구(31a)가 형성되어 작동유체를 흡입하고 압축하여 토출하게 된다.

압축이 진행되면서 체크밸브 조립체(100)의 역지밸브(101)는 압력차에 의해 상측으로 유동하며 토출구(31a)를 개방하게 된다. 따라서 압축된 작동유체는 토출구(31a)를 통해 디스차지커버(80)의 내부에 형성된 토출공간(S2)으로 유동되고, 토출공간(S2)의 압축된 작동유체는 디스차지커버(80)에 의해 흡입공간(S1)과 분리되어 토출관(DP)을 통해 케이싱(20) 외부로 토출된다. 그리고 스크롤 압축기가 동작을 멈추게 되면 상기 역지밸브(101)가 하측으로 유동하여 상기 토출구(31a)를 막게 되어 작동유체가 역류하는 것을 방지한다.

이러한 정상운전시에는 연통밸브기구(90)가 피드백유로(81)를 차단한다. 다시 말하면, 중간 압축공간(P3)의 압력이 도 5a에 화살표로 도시된 바와 같이, 피스톤밸브(93)에 가해져서 피스톤밸브(93)가 진공실린더(91)의 피스톤이동부(91b)를 따라 상승하게 된다. 이 때 상기 피스톤밸브(93)에 고정된 진공스프링(95)은 수축된다. 이와 같은 피스톤밸브(93)의 상승은 상기 피스톤밸브(93)의 일단이 디스차지커버(80)에 형성된 피드백유로(81)에 밀착할 때까지 계속된다. 따라서 진공스프링(95)은 탄성력을 보유한 채 수축되어 있고, 토출공간(S2)에 있는 작동유체는 피드 백유로(81)가 차단됨으로써 케이싱(20)의 토출관(DP)으로만 유출되게 된다.

그런데 압축기의 이상운전시에는 연통밸브기구(90)가 피드백유로(81)를 개방한다. 다시 말하면, 이상운전시는 압축기가 고압축비 운전 또는 펌프다운되는 경우이므로 압축공간(P)의 압력이 흡입공간(S1)의 압력과 거의 동일하게 된다. 따라서 압축공간(P)의 압력은 진공스프링(95)이 수축된 상태를 유지하게 할 만한 힘을 갖지 못하게 되므로 상기 진공스프링(95)은 탄성력을 발휘하여 피스톤밸브(93)를 밀게 된다. 이러한 피스톤밸브(93)는 진공실린더(91)의 피스톤이동부(91b)를 따라 전진하다가 상대적으로 직경이 작은 가압유로(91a)에 밀착되어 정지한다. 이 때 상기 피스톤밸브(93)는 피드백유로(81)를 개방하게 되므로 토출공간(S2)과 흡입공간(S1)이 연통되어 토출공간(S2)에 있는 고압의 작동유체가 도 5b에 화살표로 표시된 바와 같이, 흡입공간(S1)으로 흘러 들어간다.

이와 같이 흡입공간(S1)으로 유입되는 작동유체는 압력이 떨어진 상태로 고정스크롤(30)과 선회스크롤(40)에 의한 압축공간(P)으로 흡입됨으로써 상기 압축공간(P)이 고진공화되는 것을 미연에 방지한다.

이 후 압축기가 다시 정상운전을 수행하게 되면 압축공간(P)은 중간압을 회복하게 된다. 따라서 상기 중간 압축공간(P3)의 작동유체가 가압유로(91a)를 통해 진공실린더(91)로 유입되려 하는데, 이 때 상기 작동유체가 피스톤밸브(93)를 빨리 밀어올려 피드백유로(81)를 차단해야 토출공간(S2)의 작동유체의 누설을 최소화할 수 있다. 이를 위해 본 실시예에서는 가압유로(91a)에 대응하는 피스톤밸브(93)의 선단에 가압돌부(93a)를 형성함으로써 중간 압축공간(P3)에서 가압유로(91a)를 통 과한 작동유체가 가압돌부(93a)에서 상기 피스톤밸브(93)를 상대적으로 높은 압력으로 밀어 올릴 수 있게 하였다. 이는 상기 가압돌부(93a)가 상기 피스톤밸브(93)와 단차지게 형성됨으로써 피스톤이동부(91b)에 일정한 공간이 생기게 되는데, 가압유로(91a)를 통과한 작동유체가 상기 공간으로 진입하므로 가능한 것이다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 고진공 방지장치에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명은 진공실린더, 피스톤밸브 및 진공스프링으로 구성된 연통밸브기구를 고정스크롤의 상단에 상기 디스차지커버와 연동되게 설치한다. 따라서 본 발명에 의하면, 연통밸브기구가 고정스크롤의 외부에 설치되어 내장형에 비해 상대적으로 구조가 단순해 짐으로써 부품원가가 절감되는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 연통밸브기구를 고정스크롤의 상면에 볼트로 비교적 손쉽게 설치함으로써 제작공정이 단순해지는 효과가 있다.

또한 본 발명은 가압유로와 피드백유로가 일직선상에 형성되고 피스톤밸브가 가압유로를 통한 작동유체의 압력과 피드백유로에 설치된 진공스프링의 탄성력에 의해 상기 가압유로와 피드백유로 사이를 직선이동하도록 구성된다. 따라서 본 발명에 의하면, 피스톤밸브를 이동시키는 힘이 일직선상으로 가해지므로 상기 피스톤 밸브의 작동성이 개선되어 고진공 방지장치의 동작신뢰성이 향상되는 장점이 있다.

Claims

작동유체의 입출을 위한 흡입관과 토출관이 구비되는 케이싱 내부의 밀폐공간에 고정 설치되는 고정스크롤과,

상기 고정스크롤에 치합하여 다수개의 압축공간을 형성하고 선회운동하면서 작동유체를 순차적으로 압축하는 선회스크롤과,

상기 고정스크롤 상에 설치되어 상기 밀폐공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하고 상기 토출공간과 토출관을 연통시키는 디스차지커버와,

상기 고정스크롤의 외면에 해당되는 상기 토출공간 내에 설치되어 상기 압축공간 내의 압력에 따라 상기 흡입공간과 토출공간을 선택적으로 연통시키는 연통밸브기구를 포함하여 구성되고,

상기 연통밸브기구는, 상기 압축공간과 연통하는 가압유로를 구비하고 상기 고정스크롤에 설치되는 진공실린더와,

상기 진공실린더에 직선운동 가능하게 삽입되어 상기 압축공간의 압력에 따라 상기 가압유로와 상기 디스차지커버에 형성된 피드백유로를 선택적으로 개폐함으로써 상기 토출공간에 있는 작동유체의 역류 여부를 제어하는 피스톤밸브와,

상기 피드백유로에 일단이 지지되고 상기 피스톤밸브에 타단이 고정되어 상기 피스톤밸브의 이동에 연동하여 탄성력을 발휘하는 진공스프링을 포함하여 구성되고,

상기 가압유로와 피드백유로는, 상기 피스톤밸브의 전진 및 후진에 따라 어느 하나가 밀폐될 수 있도록 일직선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고진공 방지장치.
작동유체의 입출을 위한 흡입관과 토출관이 구비되는 케이싱 내부의 밀폐공간에 고정 설치되는 고정스크롤과,

상기 고정스크롤에 치합하여 다수개의 압축공간을 형성하고 선회운동하면서 작동유체를 순차적으로 압축하는 선회스크롤과,

상기 고정스크롤 상에 설치되어 상기 밀폐공간을 흡입공간과 토출공간으로 구획하고 상기 토출공간과 토출관을 연통시키는 디스차지커버와,

상기 고정스크롤에 설치되고 상기 압축공간으로부터 가해지는 압력에 대해 그 작용방향과 동축방향으로 작동하며 상기 흡입공간과 토출공간을 선택적으로 연통시키는 연통밸브기구를 포함하여 구성되고,

상기 연통밸브기구는, 상기 압축공간과 연통하는 가압유로를 구비하고 상기 고정스크롤에 설치되는 진공실린더와,

상기 진공실린더에 직선운동 가능하게 삽입되어 상기 압축공간의 압력에 따라 상기 가압유로와 상기 디스차지커버에 형성된 피드백유로를 선택적으로 개폐함으로써 상기 토출공간에 있는 작동유체의 역류 여부를 제어하는 피스톤밸브와,

상기 피드백유로에 일단이 지지되고 상기 피스톤밸브에 타단이 고정되어 상기 피스톤밸브의 이동에 연동하여 탄성력을 발휘하는 진공스프링을 포함하여 구성되고,

상기 가압유로와 피드백유로는, 상기 피스톤밸브의 전진 및 후진에 따라 어느 하나가 밀폐될 수 있도록 일직선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고진공 방지장치.
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤밸브는 상기 진공실린더의 가압유로에 대응하는 일측면에 상기 가압유로의 직경보다 상대적으로 큰 직경이고, 피스톤밸브의 다른 부분보다 작은 직경으로 돌출된 가압돌부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 고진공 방지장치.