KR100621002B1 - 스크롤 압축기의 체크밸브장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것으로서, 체크밸브장치의 작동시 발생하는 충격소음을 대폭 저감 시킬 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 선회스크롤과 맞물려 연속으로 이동하는 압축실을 형성하는 고정스크롤과; 상기 압축실과 연통되도록 상기 고정스크롤의 상면에 형성된 토출공과; 상기 토출공과 연통되도록 상기 고정스크롤의 상면에 함몰 형성되며 토출공과 연통되는 부분의 크기가 토출공의 직경보다 작게 형성되는 토출유로와; 상기 토출공과 토출유로가 연통되는 위치와 차단되는 위치 사이에서 슬라이딩 가능하도록 상기 토출공의 내부에 설치되는 슬라이딩 밸브와; 상기 고정스크롤의 상면에 설치되어 상기 슬라이딩 밸브의 상부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 상부스토퍼와; 상기 토출공의 내벽면에 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 밸브의 하부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 하부스토퍼;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 체크밸브장치를 제공한다.
스크롤 압축기, 체크밸브, 토출공, 토출유로, 슬라이딩 밸브, 밸브스토퍼

Description

스크롤 압축기의 체크밸브장치{CHECK VALVE OF SCROOL COMPRESSOR}
도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 도시한 단면도
도 2는 도 1의 요부를 도시한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 체크밸브장치가 구비된 스크롤 압축기의 구조를 도시한 단면도
도 4는 도 3의 요부를 도시한 단면도
도 5는 본 발명에 따른 체크밸브장치로서, 하부스토퍼의 구조 및 변형예를 도시한 평면도
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 체크밸브장치의 작동구조를 도시한 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111 : 케이싱 121 : 전동모터부
131 : 압축부 133 : 고정스크롤
135 : 선회스크롤 138 : 토출공
140 : 체크밸브장치 141 : 토출유로
142 : 슬라이딩 밸브 143 : 상부스토퍼
144 : 하부스코퍼
본 발명은 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체크밸브장치의 작동시 발생하는 충격소음을 대폭 저감 시킬 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류하게 된다.
상기 스크롤 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 각 스크롤 사이에 복수개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아짐에 따라 냉매가 연속으로 흡입 압축되며 토출되는 방식이다.
첨부한 도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 요부를 도시한 단면도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 스크롤 압축기는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(11)과, 상기 케이싱(11)의 내부에 수용 설치되어 냉매를 압축하는 압축부(31)와, 상기 압축부(31)에 구동력을 제공하는 전동모터부(21)를 구비하고 있다.
상기 케이싱(11)의 일측에는 냉매가 흡입 및 토출될 수 있도록 흡입관(13) 및 토출관(15)이 구비되어 있으며, 내부에는 압축부(31) 및 전동모터부(21)를 지지 할 수 있도록 상하방향을 따라 서로 이격되게 상부프레임(17) 및 하부프레임(19)이 각각 설치되어 있다.
상기 압축부(31)는, 인벌류트(Involute) 형상의 랩(34)을 구비하여 상부프레임(17)에 고정 설치되는 고정스크롤(33)과, 인벌류트 형상의 랩(36)을 구비하여 고정스크롤(33)과 맞물려 연속으로 이동하는 두개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 결합되어 고정스크롤(33)에 대해 상대운동하면서 냉매를 압축시키는 선회스크롤(35)을 포함하여 구성되어 있다.
또 상기 고정스크롤(33)에는 케이싱(11)의 내부 공간을 토출압측 공간(Spd)과 흡입압측 공간(Sps)으로 분리 구획하는 고저압분리판(39)이 결합되어 있다.
상기 전동모터부(21)는, 케이싱(11)의 내부에 고정 설치되는 고정자(23)와, 고정자(23)의 내부에 일측에 편심부(28)가 형성된 회전축(27)을 중심으로 회전가능하게 수용 설치되는 회전자(25)를 포함하여 구성되어 있다.
한편, 상기 고정스크롤(33)의 상면에는 압축실(S)에서 압축된 냉매가 토출압측 공간(Spd)으로 빠져나가도록 하면서 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가 다시 압축실(S)으로 역류되는 것을 방지할 수 있도록 체크밸브장치(40)가 구비되어 있다.
즉, 고정스크롤(33)의 상면 중앙에는 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)을 수직상태로 연통시키는 토출공(38)이 형성되어 있으며, 상기 체크밸브장치(40)는 이 토출공(38)을 선택적으로 개폐하며 냉매의 흐름을 조절하게 되는 바, 이에 대해 설 명하면 다음과 같다.
상기 체크밸브장치(40)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 고정스크롤(33)의 상면에 일단이 고정되게 설치되는 밸브판(41) 및 밸브스토퍼(42)로 구성되어 있는 바, 상기 밸브판(41)은 고정스크롤(33)의 상면에 일단이 볼트(B) 체결을 통해 고정되게 설치되어 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)의 압력차에 따라 체결부위를 기준으로 유동되며 토출공(38)을 선택적으로 개폐하고, 상기 밸브스토퍼(42)는 밸브판(41)과 함께 일단이 볼트(B) 체결을 통해 고정되어 토출공(38)이 개방상태가 되도록 밸브판(41)이 유동될 시 밸브판(41)의 유동이 필요 이상으로 이루어지지 않도록 밸브판(41)의 일정 유동 이상을 구속한다.
따라서, 상기 체크밸브장치(40)는 토출압측 공간(Spd)의 압력이 압축실(S)의 압력보다 높아지게 되면 토출공(38)을 차단시켜 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가 압축실(S)로 역류되지 않게 하고, 반대로 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력보다 높아지게 되면 토출공(38)을 개방시켜 압축실(S)내의 냉매가 토출압측 공간(Spd)으로 토출될 수 있게 한다.
그런데, 종래 스크롤 압축기의 경우에는, 운전이 정지된 경우나 비정상적인 운전조건에 의해 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd) 사이에 큰 압력차가 발생될 시 체크밸브장치(40)의 밸브판(41)이 고정스크롤(33)의 상면에 강하게 부딪히게 되면서 충격소음이 발생되는 문제점이 있었다.
즉, 운전정지 등의 이유로 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력에 비해 급격히 증가될 시 이 압력차에 의해 체크밸브장치(40)의 밸브판(41)이 고정스크롤(33)의 상면에 강하게 부딪히게 되며 진동과 소음이 발생되는 문제점이 있었고, 또 이와 같은 진동과 소음에 의해 압축기의 정숙한 작동환경을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 체크밸브장치의 작동시 발생하는 충격소음을 대폭 저감 시킬 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 스크롤 압축기의 체크밸브장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선회스크롤과 맞물려 연속으로 이동하는 압축실을 형성하는 고정스크롤과; 상기 압축실과 연통되도록 상기 고정스크롤의 상면에 형성된 토출공과; 상기 토출공과 연통되도록 상기 고정스크롤의 상면에 함몰 형성되며 토출공과 연통되는 부분의 크기가 토출공의 직경보다 작게 형성되는 토출유로와; 상기 토출공과 토출유로가 연통되는 위치와 차단되는 위치 사이에서 슬라이딩 가능하도록 상기 토출공의 내부에 설치되는 슬라이딩 밸브와; 상기 고정스크롤의 상면에 설치되어 상기 슬라이딩 밸브의 상부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 상부스토퍼와; 상기 토출공의 내벽면에 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 밸브의 하부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 하부스토퍼;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 하부스토퍼는 상기 토출공의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비되거나, 상기 토출공의 원주 방향을 따라 전면적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 토출유로는 원통 형상으로 형성될 수도 있다. 여기서 상기 슬라이딩 밸브가 상가 토출유로로 이탈되는 것을 방지하기 위해 토출공은 적어도 토출유로 직경의 1/2 보다 큰 직경을 갖도록 형성함이 바람직하다.
또한, 상기 슬라이딩 밸브가 상기 토출유로로 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 상기 토출공은 적어도 1/2원 보다 큰 원주면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 체크밸브장치가 구비된 스크롤 압축기의 구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 요부를 도시한 단면도이다.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 체크밸브장치로서, 하부스토퍼의 구조 및 변형예를 도시한 평면도이고, 도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 체크밸브장치의 작동구조를 도시한 단면도이다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 체크밸브장치가 구비된 스크롤 압축기는 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(111)과, 상기 케이싱(111)의 내부에 수용 설치되어 냉매를 압축하는 압축부(131)와, 상기 압축부(131)에 구동력을 제공하는 전동모터부(121)를 구비하고 있다.
상기 케이싱(111)의 일측에는 냉매가 흡입 및 토출될 수 있도록 흡입관(113) 및 토출관(115)이 구비되어 있으며, 내부에는 압축부(131) 및 전동모터부(121)를 지지할 수 있도록 상하방향을 따라 서로 이격되게 상부프레임(117) 및 하부프레임(119)이 각각 설치되어 있다.
상기 압축부(131)는, 인벌류트(Involute) 형상의 랩(134)을 구비하여 상부프레임(117)에 고정 설치되는 고정스크롤(133)과, 인벌류트 형상의 랩(136)을 구비하여 고정스크롤(133)과 맞물려 연속으로 이동하는 두개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 결합되어 고정스크롤(133)에 대해 상대운동하면서 냉매를 압축시키는 선회스크롤(135)을 포함하여 구성되어 있다.
또 상기 고정스크롤(133)에는 케이싱(111)의 내부 공간을 토출압측 공간(Spd)과 흡입압측 공간(Sps)으로 분리 구획하는 고저압분리판(139)이 결합되어 있다.
상기 전동모터부(121)는, 케이싱(111)의 내부에 고정 설치되는 고정자(123)와, 고정자(123)의 내부에 일측에 편심부(128)가 형성된 회전축(127)을 중심으로 회전가능하게 수용 설치되는 회전자(125)를 포함하여 구성되어 있다.
한편, 상기 고정스크롤(133)의 상면에는 압축실(S)에서 압축된 냉매가 토출 압측 공간(Spd)으로 빠져나가도록 하면서 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가 다시 압축실(S)으로 역류되는 것을 방지할 수 있도록 본 발명의 체크밸브장치(140)가 구비되어 있는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 고정스크롤(133)의 상면 중앙에는 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)을 수직상태로 연통시키는 토출공(138)이 형성되어 있고, 이 토출공(138)의 근접된 일측에는 상기 토출공(138)과 연통되게 토출유로(141)가 형성되어 있으며, 상기 토출공(138)의 내부에는 토출공(138)과 토출유로(141)가 연통되는 개방위치와 토출공(138)과 토출유로(141)가 차단되는 차단위치로 상하 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 슬라이딩 밸브(142)가 설치되어 있되, 상기 슬라이딩 밸브(142)는 고정스크롤(133)에 구비된 밸브스토퍼수단에 의해 일정 이상의 움직임이 구속되도록 되어 있다.
즉 상기 토출유로(141)는 고정스크롤(133)의 상면에 토출공(138)과 연통되도록 소정 깊이로 함몰 형성되고, 상기 슬라이딩 밸브(142)는 상기 토출공(138)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 원통 형상으로 형성되어 토출공(138)의 내부에서 상하 방향을 따라 슬라이딩되며 선택적으로 토출공(138)과 토출유로(141)가 연통될 수 있게 한다. 여기서 상기 슬라이딩 밸브(142)가 토출유로(141) 쪽으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 토출공(138)과 연통되는 부분의 토출유로(141)의 크기가 토출공(138)의 직경보다 작게 형성됨이 바람직하다.
아울러 상기 토출유로(141)는 원통 형상으로 형성될 수도 있는데, 이 때 상기 토출공(138)은 슬라이딩 밸브(142)가 토출유로(141)를 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 적어도 토출유로(141) 직경의 1/2 보다 큰 직경을 갖도록 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 상기 슬라이딩 밸브(142)는 토출공(138)의 내부에 상하 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되어 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)의 압력차에 따라 상하 방향을 따라 이동되며 선택적으로 토출공(138)과 토출유로(141)가 연통될 수 있게 함으로써, 토출압측 공간(Spd)의 압력이 압축실(S)의 압력보다 높아지게 되면 토출유로(141)와 토출공(138)을 차단시켜 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가 압축실(S)로 역류되지 않게 하고, 반대로 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력보다 높아지게 되면 토출유로(141)와 토출공(138)을 연통되게 함으로써 압축실(S)내의 냉매가 토출압측 공간(Spd)으로 토출될 수 있게 한다.
한편, 상기 고정스크롤(133)에는 슬라이딩 밸브(142)의 일정 이상 움직임을 구속할 수 있도록 밸브스토퍼수단이 구비되어 있는 바, 상기 밸브스토퍼수단은 고정스크롤(133)의 상면에 설치되어 슬라이딩 밸브(142)의 상부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 상부스토퍼(143)와, 상기 토출공(138)의 내벽면에 돌출 형성되어 슬라이딩 밸브(142)의 하부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 하부스토퍼(144)를 포함하여 구성되어 있다.
즉 상기 상부스토퍼(143)는 고정스크롤(133)의 상면 일측에 일단이 볼트(B) 체결을 통해 고정 설치되어 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력보다 높아짐에 따른 슬라이딩 밸브(142)의 상부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하게 되며, 바람직하게는 슬라이딩 밸브(142)의 접촉시 진동 및 충격이 흡수될 수 있도 록 탄성을 갖는 재질로 형성된다.
상기 하부스토퍼(144)는 토출공(138)의 내벽면의 소정 위치에 직경 방향을 따라 돌출 형성되어 토출압측 공간(Spd)의 압력이 압축실(S)의 압력보다 높아짐에 따른 슬라이딩 밸브(142)의 하부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하게 되는 바, 상기 하부스토퍼(144)는 첨부한 도 5의 (a)와 같이 토출공(138)의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비될 수 있음은 물론 도 5의 (b)와 같이 토출공(138)의 원주 방향을 따라 전면적으로 형성될 수 있다.
이하 첨부한 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 체크밸브장치의 작동구조를 설명하면 다음과 같다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 압축기의 운전시 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력보다 높아지게 되면 이 압력차에 의해 슬라이딩 밸브(142)가 토출공(138)을 따라 상부 방향으로 슬라이딩되며 토출공(138)과 토출유로(141)가 연통되게 함으로써, 압축실(S)에서 압축된 냉매가 토출공(138) 및 토출유로(141)를 통해 토출압측 공간(Spd)으로 토출될 수 있게 한다.
아울러 이때 상기 슬라이딩 밸브(142)의 상부 방향으로의 일정 이상 움직임은 상부스토퍼(143)에 의해 구속된다.
한편, 압축기의 운전이 정지된 경우나 비정상적인 운전조건에 의해 토출압측 공간(Spd)의 압력이 압축실(S)의 압력보다 높아지게 되면 도 7에서 도시한 바와 같이, 그 압력차에 의해 슬라이딩 밸브(142)가 토출공(138)을 따라 하부 방향으로 슬 라이딩되며 토출공(138)과 토출유로(141)가 차단되게 함으로써, 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가 압축실(S)로 역류되지 않게 한다.
아울러 상기 슬라이딩 밸브(142)의 하부 방향으로의 일정 이상 움직임은 하부스토퍼(144)에 의해 구속된다.
이와 같이 본 발명에 따른 체크밸브장치(140)는, 토출공(138)과 토출유로(141)가 차단될 시 즉 슬라이딩 밸브(142)가 하부스토퍼에 구속될 시 슬라이딩 밸브(142)가 하부스토퍼(144)에 접촉되는 면적을 작게 하고 또 상기 슬라이딩 밸브(142)가 토출공(138)의 내벽면에 면접촉되며 그 움직임의 속도가 저감될 수 있게 함으로써, 운전정지 등의 이유로 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력에 비해 급격히 증가될 시 이 압력차에 의해 체크밸브장치가 작동됨에 따른 충격소음을 대폭 저감 시킬 수 있게 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 의하면, 압축실과 토출압측 공간의 압력차에 의해 슬라이딩 밸브가 슬라이딩됨에 따라 토출공과 연통된 토출유로가 선택적으로 개폐되며 냉매의 흐름이 조절될 수 있게 함으로써, 체크밸브장치의 작동시 발생하는 충격소음을 대폭 저감 시킬 수 있으 며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 선회스크롤과 맞물려 연속으로 이동하는 압축실을 형성하는 고정스크롤과;
    상기 압축실과 연통되도록 상기 고정스크롤의 상면에 형성된 토출공과;
    상기 토출공과 연통되도록 상기 고정스크롤의 상면에 함몰 형성되며 토출공과 연통되는 부분의 크기가 토출공의 직경보다 작게 형성되는 토출유로와;
    상기 토출공과 토출유로가 연통되는 위치와 차단되는 위치 사이에서 슬라이딩 가능하도록 상기 토출공의 내부에 설치되는 슬라이딩 밸브와;
    상기 고정스크롤의 상면에 설치되어 상기 슬라이딩 밸브의 상부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 상부스토퍼와;
    상기 토출공의 내벽면에 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 밸브의 하부 방향으로의 일정 이상 움직임을 구속하는 하부스토퍼;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하부스토퍼는 상기 토출공의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하부스토퍼는 상기 토출공의 원주 방향을 따라 전면적으로 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 토출유로는 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 슬라이딩 밸브가 상기 토출유로로 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 상기 토출공은 적어도 토출유로 직경의 1/2 보다 큰 직경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
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JPS5923094A (ja) 1982-07-28 1984-02-06 Hitachi Ltd 密閉形電動圧縮機
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