KR100633185B1 - 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 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과열방지기구와; 상기 토출커버 또는 상기 고정스크롤과 상기 케이싱 사이에 설치하여 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 흡입가스 차단기구와; 상기 구동 모터와 상기 과열방지기구 사이에 개입되는 과부하차단기;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는, 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에서의 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 또 다른 효과는 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에서의 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키므로써 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하고, 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위이상으로 과열될 경우 이를 실제 온도와의 온도편차 없이 정확하게 감지하여 과열방지기구를 신속하게 작동시켜서 상기 스크롤 압축기의 운전을 정지시키므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

스크롤압축기, 과열방지, 냉매온도 감지, 흡입가스 차단

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 종래의 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 다른 실시예를 나타낸 종단면도.

도 5는 도 4에 있어서 온도센서와 과부하차단기의 관계를 나타낸 개략도.

도 6은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 나타낸 종단면도.

도 7은 본 발명에 따른 과열 방지 장치의 열차단 관계를 나타낸 블럭도.

도 8은 과열방지기구의 내부 주요구성을 나타낸 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 케이싱 3 : 구동모터 3A : 고정자

5 : 선회스크롤 6 : 고정스크롤 10 : 토출커버

11 : 단자삽입구멍 12 : 센서접속단자 14 : 센서삽입구멍

15 : 센서삽입홈 20 : 온도센서 30 : 과부하차단기

31 : 신호선 32 : 흡입가스차단부 33 : 간극

34 : 바이메탈 35 : 금속캔 36 : 베이스 플레이트

37 : 접속단자

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 것으로서, 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에서의 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키므로써 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 과열방지기구를 신속하게 작동시켜서 구동모터에 공급되는 전원을 차단하여서 압축기의 가동을 중지시키므로써 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 있었다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 압축가스가 과열되었을 때 이를 감지하여 압축기의 운전을 신속하게 정지함으로써 각종 부품의 탄화를 방지할 수 있는 또 다른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 제안 하였다.

도 4는 종래의 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 다른 실시예를 나타낸 종단면도이고, 도 5는 도 4에 있어서 온도센서와 과부하차단기의 관계를 나타낸 개략도이다.

이들 도면을 참조하면, 종래의 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 다른 실시예는 이러한 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 구성된 것이 그 특징이다.

그러나 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에서 흡입가스가 자유롭게 이동을 할 수 있으므로써, 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서도 압축기가 계속 작동되게 되는데, 이는 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위로 과열될 경우 이를 실제 온도와는 다르게 온도를 감지하기 때문이며, 이로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는등 그 성능상 심각한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 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 구동모터의 구동을 멈추도록 하는 등 그 작동성능을 더 높히기 위하여, 토출공간내 냉매가스의 온도를 감지하여 그 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 구 동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과열방지기구를 구비하고 특히 흡입가스 차단기구를 더 구비하므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 제공하는데 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 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과열방지기구와; 상기 토출커버 또는 상기 고정스크롤과 상기 케이싱 사이에 설치하여 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 흡입가스 차단기구와; 상기 구동 모터와 상기 과열방지기구 사이에 개입되는 과부하차단기;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에 설치하여 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 흡입가스 차단기구를 더 포함하여 구성한 것을 또 다른 특징으로 한다.

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

도 6은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치를 나타낸 종단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 과열 방지 장치의 열차단 관계를 나타낸 블럭도이며, 도 8은 과열방지기구의 내부 주요구성을 나타낸 도면이다.

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(10)와, 상기 토출커버(10) 또는 고정스크롤(6)과 케이싱 (1) 사이에 설치하여 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 흡입가스 차단기구와, 상기 토출커버(10)의 안쪽에 결합하여 압축실(P)에서 토출커버(10)의 내부로 토출한 냉매가스의 온도를 감지하여 그 냉매가스의 온도가 일정온도 이상인 경우 상기 구동모터(3)로 공급되는 전원을 차단하는 과열방지기구인 온도센서(20)를 포함한다.

또한, 상기 구동모터(3)의 고정자(3A) 상단에 고정 결합되어 케이싱(1) 내부의 온도가 너무 과열되거나 부하가 커져서, 모터에 흐르는 전류량이 너무 커질 경우 상기 구동 모터(3)의 전원을 차단하는 과부하차단기(OLP)(30)가 추가로 설치될 수도 있다.

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(10)로 토출되었다가 가스토출관 (DP)을 통해 냉동사이클장치의 응축기로 다시 토출되는데, 토출커버(10)의 안쪽에 배치된 온도센서(20)가 토출커버(10)로 토출된 냉매가스의 현재 온도를 감지하고, 현재의 냉매온도가 설정온도 보다 높은 경우에는 과열방지기구인 온도센서(20)가 작동하여 상기 구동모터(3)에 인가되는 전원을 차단하여서 상기 구동모터(3)의 작동을 멈추게 하므로써 상기 스크롤 압축기의 운전을 정지시키게 된다.

여기서, 상기 온도 센서(20)의 내부 구성을 살펴보면, 과열방지기구인 상기 온도센서(20)는 금속캔(35), 상기 금속캔의 내부에 위치하는 베이스 플레이트(36), 바이메탈(34)과 접속단자(37)로 이루어지고, 상기 접속단자는 일측이 상기 구동모터(3)에 연결되어 있다.

이러한 구성에 의한 상기 온도 센서(20)는, 평상시에는 상기 바이메탈(34)이 상호 접촉되어 있어서 전류가 흐르도록 되어 있어서 상기의 구동모터(3)가 정상적으로 회전을 하게되어 압축기가 운전을 하게 되나, 냉매의 온도가 설정된 값보다 높은 경우에는 상기 바이메탈이 설정온도 이상의 고온에 반응하여 그 접촉된 상태가 단락된 상태로 바뀌면서 상기 구동모터(3)에는 더이상 전류가 흐르지 않게 되어 상기 스크롤 압축기는 운전을 멈추게 된다.

또한, 상기 구동모터(3)의 고정자(3A) 상단에 고정 결합되는 과부하차단기 (OLP)(30)는, 상기 케이싱(1) 내부의 온도가 너무 과열되거나 부하가 커져서 모터 에 흐르는 전류량이 너무 커질 경우 상기 구동 모터(3)의 전원을 차단하도록 하는 작용을 하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치는, 토출커버(10) 또는 고정스크롤(6)과 케이스(1) 사이에 흡입가스 차단부(32)가 설치되는데, 이에 의하여 상기 흡입가스의 자유로운 이동이 억제되게 된다.

특히, 상기 흡입가스 차단부(32)는 케이스(1) 내측에 설치될 수도 있고, 토출커버(10) 또는 고정스크롤(6)의 외측에 설치될 수도 있으며, 이때 상기의 흡입가스 차단부(32)는 대향되는 상대부품인 케이스(1) 또는 토출커버(10) 또는 고정스크롤(6) 사이에 간극(33)을 갖는 것이 바람직하다.

즉, 흡입가스 차단부(32)는 토출커버 주변의 온도를 토출된 냉매가스의 온도와 비슷하게 유지시켜 주는데 목적이 있으며, 흡입가스의 이동을 완전히 차단할 필요는 없으므로, 조립상의 편의와 신호선(31)의 통과를 위해 어느정도 상대물과의 간극(33)을 유지하도록 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 상기와 같이 열적으로 차단된 환경하에서는 흡입가스의 영향이 배제된 상태에서 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, 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에서의 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 과열 방지 장치의 또 다른 효과는 토출커버 또는 고정스크롤과 케이싱 사이에서의 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키므로써 특정 운전 조건에서 흡입가스 온도가 극도로 낮아질때 설계된 작동점보다 훨씬 높은 온도조건에서 작동되는 것을 방지하고, 냉매가스의 압축온도가 설정된 온도범위이상으로 과열될 경우 이를 실제 온도와의 온도편차 없이 정확하게 감지하여 과열방지기구를 신속하게 작동시켜서 상기 스크롤 압축기의 운전을 정지시키므로써 팁실부재와 같은 각종 부품이 과열 압축에 의해 소손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 케이싱 내부에 고정 설치되는 고정스크롤;

   상기 고정스크롤에 치합하여 선회운동을 하면서 연속으로 이동하여 압축실을 쌍으로 형성하는 선회스크롤;

   케이싱의 내부에 설치되어 상기 선회스크롤을 선회운동시키기 위한 구동력을 발생하는 구동모터;

   토출공간을 형성하며 상기 고정스크롤의 배면에 밀봉 설치되는 토출커버;

   토출공간 내의 냉매가스 온도를 감지하여 냉매가스 온도가 일정온도 이상인 경우 상기 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 과열방지기구;

   상기 토출커버 또는 상기 고정스크롤과 상기 케이싱 사이에, 상기 케이싱으로부터 소정 간격 이격되어 설치되며, 흡입가스의 자유로운 이동을 억제시키는 흡입가스 차단기구; 및

   상기 구동 모터와 상기 과열방지기구 사이에 개입되는 과부하차단기가 포함되는 스크롤 압축기의 과열 방지 장치.
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