KR100679892B1 - 스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정스크롤의 고정랩과 선회스크롤의 선회랩 사이에 형성된 압축실에서 압축된 고압의 냉매가스를 토출포트와 토출실을 거쳐 토출하는 스크롤 압축기에 관한 것으로, 상기 토출실과 토출포트 사이에 서로 연결되어 그 토출실 내의 고압의 냉매가스인 토출가스 일부가 바이패스될 수 있는 바이패스수단을 구비하여 역회전에 따른 압축실의 진공현상으로 인해 발생하는 불완전 거동을 방지함과 아울러 압축실에서 맞물려 있는 고정랩과 선회랩이 손상됨을 최소화하기 위한 스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치에 관한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치{an exhausting gas bypassing apparatus of a scroll compresor}

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 개략적으로 나타낸 요부 단면도.

도 2는 도 1에 따른 압축실의 개략적인 요부 확단 단면도.

도 3은 본 발명이 적용된 개략적인 요부 확단 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부 분해 단면도.

도 5는 도 4에 따른 결합된 상태의 요부 단면도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

7 : 선회스크롤

7a : 선회랩

8 : 고정스크롤

8a : 고정랩

17 : 토출포트 18a : 토출실

19 : 역지변 22 : 압축실

30 : 바이패스수단

32 : 바이패스로

40 : 개폐수단

432 : 설치홈 45 : 개폐부재

46 : 통로 48 : 상고정구

48a : 하고정구 48b : 유입로

48c : 지지리이브 49 : 개폐볼

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 역회전에 따른 압축실의 진공현상으로 인해 발생하는 불완전 거동을 방지함과 아울러 압축실에서 맞물려 있는 고정랩과 선회랩이 손상됨을 최소화할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 쉘(1)의 내측 상.하부에 메인프레임(2)과 서브프레임(3)이 설치되고, 상기 메인프레임(2)과 서브프레임(3)의 사이에는 고정자(4)가 상기 쉘(1)의 내부에 압입되어 있으며, 상기 고정자(4)의 내부에는 인가된 전원에 의해 회전되는 회전자(5)가 구비되어 있고, 상기 회전자(5)의 중앙부에는 수직의 크랭크축(6)이 삽입 고정되어 회전자(5)와 함께 회전하도록 구성되어 있는 것으로서, 상기 크랭크축(6)의 상,하부는 메인프레임(2)과 서브프레임(3)에 의해 회전가능하게 지지된다.

그리고 상기 메인프레임(2)의 상단면에는 하부측이 크랭크축(6)과 결합되고 상부측에는 인벌류트 형상의 선회랩(7a)이 형성된 선회스크롤(7)이 구비되며, 상기 선회스크롤(7)의 상부측에는 선회랩(7a)과 맞물리는 고정랩(8a)을 갖는 고정스크롤(8)이 쉘(1)의 내부에 고정되어 선회스크롤(7)이 크랭크축(6)의 회전에 의해 선회운동을 함으로써, 상기 선회랩(7a)과 고정랩(8a) 사이에 형성된 압축실(22)의 내부로 유입되는 냉매가스를 압축하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 크랭크축(6)과 선회스크롤(7)의 결합은 크랭크축(6)의 상단면 중심에서 소정거리로 이격된 위치의 상방으로 돌출 형성된 크랭크핀(10)을 상기 선회스크롤(7)의 하부측 중앙부에 돌출 형성된 보스부(7b)로 삽입함으로써 이루어지게 되는 것이며, 보스부(7b)의 내부에는 베어링(11)이 강제 압입되어 있고, 크랭크핀(10)의 외측에는 편심부시(12)가 일정 각도 내에서 회전 가능하게 결합되어 있다.

한편, 상기 메인프레임(2)과 선회스크롤(3) 사이에는 자전방지기구인 올담링(9)이 구비되고, 크랭크축(6) 내부에는 급유로(6a)가 상,하로 관통 형성되어 있으며, 회전자(5)에는 상.하로 각각 상부 균형추(13) 및 하부 균형추(14)가 형성되어 크랭크핀(10)에 의한 크랭크축(6)의 회전 불균형을 방지하도록 되어 있다.

여기서, 미설명 부호 15 및 16은, 흡입파이프 및 토출파이프이고, 17, 18 및 18a는 토출포트, 머플러 및 토출실이며, 19는 역지변, 20은 오일, 21은 오일 프로펠러이다.

상기와 같이 구성된 스크롤 압축기는, 인가된 전원에 의해 회전자(5)가 고정자(4) 내부에서 회전하게 되고, 상기 회전자(5)에 의해 크랭크축(6)이 회전하게 됨으로써 크랭크핀(10)에 결합된 선회스크롤(7)이 크랭크축(6) 중심과 선회스크롤(7) 중심 사이의 선회반경을 따라 선회운동을 하게 되는 것이다.

또한, 상기 선회랩(7a)과 고정랩(8a) 사이에 형성된 압축실(22)은 선회스크롤(7)의 지속적인 선회운동에 의하여 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 되고, 이렇게 압축된 고압의 냉매가스는 토출포트(17)를 통해 머플러(18)의 토출실(18a)로 토출되고, 토출실(18a) 내부의 고압의 냉매가스는 다시 토출파이프(16)를 통해 외부로 토출되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 정상운전시가 아닌 도 2에 도시된 바와 같이 전원의 오결선 상태에서 기동시나 높은 압력차 조건에서 스크롤 압축기에 걸리는 토크가 고정자와 회전자로 구성되는 구동부인 모터의 최대 토크 보다 클 경우에 상기 선회스크롤(7)이 역회전을 하게 되는 데, 이때 그 역회전으로 인해 역지변(19)이 토출포트(17)를 폐쇄함에 따라 상기 압축실(22) 내부는 진공 상태가 형성되고, 그로 인해 선회스크롤의 불완전 거동이 이루어지면서 마찰소음이 크게 발생하는 문제점이 초래되었다.

또, 상기 압축실이 진공 상태에서는 냉매가스의 흐름이 정지된 상태이므로, 상기 압축실(22) 내에서 맞물려 있는 선회랩(7a)과 고정랩(8a) 상에는 오일이 급유되지 않게 됨에 따라 그 선회랩과 고정랩이 급속하게 마모되는 문제점이 발생함과 아울러 그로 인해 결국에는 선회랩 및 고정랩이 손상되는 문제점 또한 발생하였다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로, 그 목적은 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 역회전에 따른 압축실의 진공 상태 로 인해 발생하는 불완전 거동을 방지함과 아울러 압축실에서 맞물려 있는 고정랩과 선회랩이 손상됨을 최소화할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 정상운전시에는 토출가스가 압축실로 유입되지 않고 역회전시에만 토출가스가 압축실로 유입될 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 다른 또 목적은 토출가스가 간섭됨 없이 최대한 신속하게 압축실로 유입될 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고정스크롤의 고정랩과 선회스크롤의 선회랩 사이에 형성된 압축실에서 압축된 고압의 냉매가스를 토출포트와 토출실을 거쳐 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 토출실과 토출포트 사이에 서로 연결되어 그 토출실 내의 고압의 냉매가스인 토출가스 일부가 바이패스될 수 있도록 상기 토출실과 접한 고정스크롤의 상면에서 토출포트와 관통되어 유입구에 선회스크롤의 역회전시에만 고압의 냉매가스인 토출가스가 유입되는 개폐수단이 구비된 바이패스로가 형성되는 바이패스수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

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상기 개폐수단은 그 바이패스로의 유입구에 상기 바이패스로의 직경 보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 설치홈과, 상기 설치홈에 토출가스를 유입 및 차단하도록 장착되는 개폐부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부재는 각 통로가 형성된 상,하 고정구로 형성하되, 하고정구의 상 면에는 유입로가 형성되는 다수의 지지리이브가 형성되고, 그 상,하 고정구 사이에 구비되는 개폐볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바이패스로는 그 고정스크롤의 상면에서 토출포트로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 전술하여 설명한 스크롤 압축기의 동일한 구조는 동일한 부호를 기재하여 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명이 적용된 개략적인 요부 확단 단면도이다.

도시된 바와 같이 고정스크롤(8)의 고정랩(8a)과 선회스크롤(7)의 선회랩(7a) 사이에 형성된 압축실(22)에서 압축된 고압의 냉매가스인 토출가스를 토출포트(17)와 토출실(18a)을 거쳐 토출하는 스크롤 압축기에 있어서,

본 발명은, 상기 스크롤 압축기의 전원의 오결선 상태에서 기동시나 높은 압력차 조건에서 스크롤 압축기에 걸리는 토크가 고정자와 회전자로 구성되는 구동부인 모터의 최대 토크 보다 클 경우에 상기 선회스크롤(7)이 역회전을 하게 되는 데, 이때 그 역회전으로 인해 역지변(19)이 토출포트(17)를 폐쇄함에 따라 상기 압축실(22) 내부는 순간적으로 진공 상태가 형성되고, 그로 인해 선회스크롤의 불완전 거동되는 것을 방지함과 아울러 냉매가스의 흐름 정지로 인한 오일이 급유되지 않아 고정랩과 선회랩이 마찰로 인한 손상됨을 최소화할 수 있도록 하기 위하여,

상기 토출실(18a)과 토출포트(17) 사이에 서로 연결되어 그 토출실(18a) 내의 고압의 냉매가스인 토출가스의 일부가 바이패스되어, 역회전으로 인해 압축실에 발생되는 진공 상태를 해제시킴과 동시에 그 토출실 내의 오일 일부가 공급될 수 있도록 바이패스수단(30)을 구비하는 것을 나타낸 것이다.

상기 바이패스수단(30)은 상기 토출실(18a)과 접한 고정스크롤(8)의 상면에서 토출포트(17)와 관통되도록 형성되는 바이패스로(32)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성됨에 따라 역회전시 역지변이 토출포트를 폐쇄함으로 인해 압축실에 진공 상태가 발생하였던 것을, 상기 바이패스수단인 토출실과 토출포트 사이에 형성된 바이패스로를 통하여 고압의 냉매가스인 일부의 토출가스가 압축실로 유입되도록 하므로서, 상기 압축실의 진공 상태가 해제되는 것이고, 그로 인해 역회전에 따른 선회스크롤의 불완전 거동을 방지할 수 있는 조건을 가지게 되는 것이며, 그로 인한 마찰소음을 최소화 할 수 있는 것이다.

또한, 상기 바이패스로는 단순히 토출가스만 압축실로 유입하는 것이 아니라 그 토출실에 잔류하는 일부의 오일도 유입되어 지므로서, 압축실에 오일이 급유되지 않음으로 인해 발생하였던 고정랩과 선회랩의 마모를 방지할 수 있는 부수적인 조건도 구비하게 되는 것이다.

따라서, 스크롤 압축기의 역회전으로 압축실에서 발생되는 진공 상태를 바이패스수단에 의해 해제시켜 선회스크롤의 불완전 거동을 방지함과 동시에 급유되지 않았던 오일이 공급되어 지므로서, 불완전 거동에 따른 마찰소음을 저감시킴과 동시에 오일 공급으로 인한 고정랩과 선회랩의 손상됨을 최소화할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부 분해 단면도이고, 도 5는 도 4에 따른 결합된 상태의 요부 단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 상기 토출실과 토출포트 사이에 형성된 바이패스수단인 바이패스로를 통하여 압축실로 유입되는 고압의 냉매가스인 토출가스를 그 선회스크롤의 역회전시에만 유입되고 정상 운전시에는 유입되지 않도록 하기 위하여,

상기 바이패스로(12)의 유입구에는 선회스크롤의 역회전시에만 고압의 냉매가스인 토출가스가 유입되고, 정상 운전시에는 차단되어 유입되지 않도록 개폐수단(40)을 구비하는 것을 나타낸 것이다.

상기 개폐수단(40)은 그 바이패스로(32)의 유입구에 상기 바이패스로의 직경 보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 설치홈(42)과, 상기 설치홈에 토출가스를 유입 및 차단하도록 장착되는 개폐부재(45)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 개폐부재(45)는 토출가스가 통과하는 각 통로(46)가 형성된 상,하 고정구(48)(48a)로 형성하되, 하고정구(48a)의 상면에는 그 통로가 후술하는 개폐볼에 의해 막혀지지 않도록 유입로(48b)가 형성되는 다수의 지지리이브(48c)가 형성되고, 그 상,하 고정구(48)(48a) 사이에 상기 상고정구의 통로를 개폐하는 개폐볼(49)을 포함하는 것이 바람직하다.

그에 따라 스크롤 압축기의 정상 운전시에는 상기 토출포트(17)와 연결된 바이패스로(32)에 구비된 개폐수단(40)인 개폐부재(45)의 개폐볼(49)이 압력에 의해 파선과 같이 상고정구(48)의 통로(46)를 폐쇄시켜 안정적인 운전이 이루어 지게 되는 것이고, 역회전시에는 상기 바이패스로의 유입구에 구비된 개폐부재에 의해 압 축실 내로 토출가스의 일부가 유입되어 진다.

다시말해서, 선회스크롤의 역회전으로 인해 상기 압축실 내가 진공상태로 상기 개폐부재인 개폐볼(49)이 자중에 의해 하고정구(48a)의 통로(46) 상부에 형성된 다수의 지지리이브(48c)에 지지됨에 따라 상기 상고정구의 통로를 거쳐 유입된 토출가스가 다수의 지지리이브(48c) 사이에 형성된 유입로(48b)를 통하여 압축실 내로 유입되어 짐에 따라 진공상태를 해제시키게 되는 것이다.

따라서, 이는 정상운전시에는 토출가스가 압축실 내로 유입되지 않고 선회스크롤의 역회전시에만 토출가스의 일부가 압축실로 유입되어져 진공 상태를 해제시킴에 따라 보다 안정적인 운전이 이루어질 수 있는 조건도 갖는 것이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부 단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 상기 토출실과 압축실을 연결하도록 형성된 바이패스수단인 바이패스로를 가공이 편리하면서 토출가스가 압축실로 유입되는 과정에서 간섭됨 없이 신속하게 유입될 수 있도록 하기 위하여,

상기 바이패스로(32)는 그 고정스크롤(8)의 상면에서 토출포트(17)로 경사지게 형성되는 것을 나타낸 것이다.

그에 따라 선회스크롤의 역회전에 따른 압축실로 토출가스가 유입되는 과정에서 간섭됨 없이 신속하게 유입될 수 있도록 하므로서, 압축실 내의 진공 상태가 더욱더 신속하게 해제될 수 있는 조건을 구비하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 스크롤 압축기에서 선회스크롤의 역회전에 따 른 압축실의 진공현상으로 인해 발생하는 불완전 거동을 방지함과 아울러 압축실에서 맞물려 있는 고정랩과 선회랩이 손상됨을 바이패스수단에 의해 진공현상을 해제시켜 최소화할 수 있도록 하므로서, 불완전 거동에 따른 마찰소음을 최소화 하는 효과와 함께 공급되는 오일로 인해 고정랩과 선회랩이 손상되는 것을 방지할 수 있는 부수적인 효과도 가지는 것이다.

또한, 바이패스로에 구비되는 개폐수단에 의해 정상운전시에는 토출가스가 압축실로 유입되지 않고 역회전시에만 토출가스가 압축실로 유입될 수 있도록 하므로서, 스크롤 압축기의 운전이 보다 안정적으로 이루어질 수 있는 효과도 갖는다.

또, 바이패스로를 토출실과 토출포트 사이에 경사지게 형성하므로서, 가공이 간편하게 이루어 짐은 물론 토출가스가 간섭됨 없이 최대한 신속하게 압축실로 유입될 수 있도록 하여 진공 상태를 보다 신속하게 해제시킬 수 있는 효과도 갖는다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 고정스크롤의 고정랩과 선회스크롤의 선회랩 사이에 형성된 압축실에서 압축된 고압의 냉매가스를 토출포트와 토출실을 거쳐 토출하는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 토출실과 토출포트 사이에 서로 연결되어 그 토출실 내의 고압의 냉매가스인 토출가스 일부가 바이패스될 수 있도록 상기 토출실과 접한 고정스크롤의 상면에서 토출포트와 관통되어 유입구에 선회스크롤의 역회전시에만 고압의 냉매가스인 토출가스가 유입되는 개폐수단이 구비된 바이패스로가 형성되는 바이패스수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치.
4. 제3항에 있어서,상기 개폐수단은 그 바이패스로의 유입구에 상기 바이패스로의 직경 보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 설치홈과, 상기 설치홈에 토출가스를 유입 및 차단하도록 장착되는 개폐부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축 기의 토출가스 바이패스장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 개폐부재는 각 통로가 형성된 상,하 고정구로 형성하되, 하고정구의 상면에는 유입로가 형성되는 다수의 지지리이브가 형성되고, 그 상,하 고정구 사이에 구비되는 개폐볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 바이패스로는 그 고정스크롤의 상면에서 토출포트로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 토출가스 바이패스장치.

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