KR102006339B1 - 압축기의 압력 릴리프 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 압력 릴리프 장치에 관한 것으로, 리어헤드의 일부에 그 부분의 두께를 주변 부분보다 얇게 형성한 파열부를 형성한다. 압축기에 허용 압력 이상의 압력이 형성될 때 파열부가 파열되어 냉매를 외부로 배출함으로써 이상 과압이 해소된다. 따라서, 압력 릴리프 장치의 구조가 단순해지고, 압력 릴리프 밸브를 사용하지 않게 됨으로써 비용을 절감할 수 있다.

Description

압축기의 압력 릴리프 장치{Pressure relief device of compressor}

본 발명은 압축기의 압력 릴리프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력 릴리프 밸브를 사용하지 않고도 압축기 내부 압력이 설정 압력 이상으로 상승하여 압축기가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 된 압축기의 압력 릴리프 장치에 관한 것이다.

자동차의 공조장치는 차량 실내 공기의 냉방과 난방을 수행하는 것이다.

난방은 엔진의 열을 흡수한 냉각수가 순환하는 히터코어와 실내 유입 공기를 열교환시켜 공기를 가열함으로써 이루어진다.

냉방은 냉매를 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 폐경로를 순환시키고, 이때 냉매가 증발되는 증발기와 실내 유입 공기를 열교환시켜 공기를 냉각함으로써 이루어진다.

냉방장치중 압축기는 냉방이 지속적으로 이루어지도록 냉매를 순환시키는 역할과, 증발기로부터 토출된 냉매가스를 액화되기 쉬운 고온고압 가스 상태로 압축하는 역할을 수행한다.

자동차 냉방장치의 압축기로는 주로 사판식 압축기를 사용하는데, 사판식 압축기는 엔진 동력이 입력되는 회전축에 사판을 설치하고, 사판에 피스톤을 연결하여, 사판 회전시 피스톤이 왕복 이동하면서 냉매 압축이 이루어지도록 된 것으로, 사판의 각도가 일정하게 고정된 고정형과, 사판의 각도가 가변되는 가변형이 있다.

그 외에, 2개 스크롤의 편심회전운동을 이용하는 스크롤(Scroll) 타입, 케이싱 내에 맞물려 회전하는 메일로터와 피메일로터를 이용하는 스크류(Screw) 타입, 실린더 내부에 설치되고 베인(가동익)을 구비한 로터를 이용하는 베인 로터리(Vane Rotary) 타입 등의 압축기가 있다.

한편, 냉방장치의 가동 중, 냉방 부하의 변동, 냉매 유입 압력과 배출 압력의 변동에 의해 압축기 내부 압력이 과도하게 상승하는 현상이 발생할 수 있다.

이러한 이상 과압 현상이 발생하면, 압축기 자체 및 압축기에 연결된 냉매 배관이 파손된다.

따라서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1)의 후방 외형을 이루고, 내부에 압축된 냉매가 토출되는 토출실 및 유로가 형성된 리어헤드(Rear head ; 2)에 압력 릴리프 밸브(PRV(Pressure Relief Valve) : 3)를 설치하였다.

압력 릴리프 밸브(3)는 밸브부재와 이를 탄성지지하는 스프링을 이용하는 일반적인 구조의 릴리프 밸브로서, 외형이 볼트 형상으로 형성되어 리어헤드(2)에 형성된 장착공에 나사 체결된다.

이를 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 리어헤드(2)에 장착공(4)이 관통 성형되고, 그 장착공(4)의 내주면에 탭핑 가공 즉, 나사산(5)이 형성되며, 상기 장착공(4)에 압력 릴리프 밸브(3)가 나사 체결된다.

따라서, 압축기의 내부 압력이 설정 압력 이상으로 상승하면 압력 릴리프 밸브(3)가 개방되어 냉매 일부가 압축기 외부로 배출됨으로써 압축기 내부 압력이 감소되어 압축기 및 냉매 배관의 파손이 방지된다.

상기와 같이, 압축기의 리어헤드에 압력 릴리프 밸브를 설치하여 이상 과압으로부터 압축기를 보호하는 기술이 대한민국 공개특허공보 제 10-2002-0000983호 (2002.01.09.)에 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 압축기의 압력 릴리프 장치는, 압력 릴리프 밸브(3)가 내부에 유로가 형성되고, 그 유로의 내부에 스프링과 밸브부재를 구비하므로 장치의 구조가 복잡하였고, 이에 압력 릴리프 밸브(3)의 고장이 발생할 우려가 있었으며, 고장이 발생할 경우에는 압축기를 이상 과압으로부터 보호할 방법이 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 압력 릴리프 밸브(3) 자체의 구매에 비용이 소요됨과 더불어, 리어헤드(2)에 장착공(4)과 나사산(5)을 형성하기 위한 가공 공정 및 가공비가 소요되므로 압축기의 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 압력 릴리프 밸브를 사용하지 않고도 압축기 내부 압력의 과도 상승을 방지할 수 있게 되고, 구성이 단순하여 고장 발생의 우려가 없어서 장치의 신뢰성이 향상되며, 압축기 제조 비용을 절감할 수 있도록 된 압축기의 압력 릴리프 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기의 후방 외형을 이루고, 압축기 내부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실 및 유로가 형성된 리어헤드를 구비한 압축기에 있어서, 상기 리어헤드에 압축기의 내부 압력이 설계 허용값 보다 큰 값으로 상승하면 파열되는 파열부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 파열부는 그 주변 부분의 두께보다 얇게 형성된다.

상기 파열부에 선형의 파열홈이 형성된다.

상기 파열홈은 파열부의 저면에 형성되고, 종단면이 삼각형상으로 형성된다.

상기 파열부는 리어헤드와는 별물로 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 파열부는 원판형으로 형성되고, 파열부의 테두리에 원통형의 외측바디가 일체로 형성되며, 외측바디의 외주면에 수나사가 형성되는 한편, 리어헤드에 형성된 장착공의 내주면에 암나사가 형성되어, 상기 파열부가 리어헤드에 나사체결될 수 있다.

그러한 상기 파열부의 저면에 직선형의 파열홈이 형성될 수 있다.

이때 상기 파열홈의 입구 양측 부분은 수직면으로 형성되어, 공구를 삽입하여 회전시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리어헤드에 압축기의 내부 압력이 설정 압력 이상으로 상승하였을 때 파열되는 파열부가 형성됨으로써 별도의 압력 릴리프 밸브를 설치하지 않고도 압축기 내부 부품 및 압축기에 연결된 냉매 배관의 파손을 방지할 수 있다.

상기와 같이 압력 릴리프 밸브가 설치되지 않으므로 압력 릴리프 밸브의 설치에 소요되는 비용이 절감되어 압축기 제조 원가가 감소된다.

또한, 파열부의 두께 및 형상에 의해서만 파열부의 파열이 이루어지므로 압력 릴리프 장치의 구성이 매우 단순해지는 장점이 있다.

상기와 같이 장치의 구성이 간단하여 고장 발생의 우려가 없으므로 장치 성능에 대한 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 압력 릴리프 밸브가 장착된 압축기의 사시도.
도 2는 종래 기술에 다른 리어헤드의 단면도 및 압력 릴리프 밸브 장착부의 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 압축기의 압력 릴리프 장치가 적용된 리어헤드의 단면도 및 요부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 압력 릴리프 장치의 요부인 파열부의 저면도(view A)
도 5는 도 4의 V-V선 단면도로서, 상기 파열부의 종단면도.
도 6은 상기 파열부에 형성된 파열홈의 또 다른 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 압력 릴리프 장치의 작동 상태도.
도 8은 도 3의 요부확대도의 대응도로서, 본 발명에 따른 압력 릴리프 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면.
도 9는 도 8의 실시예에서, 리어헤드로부터 분리된 압력 릴리프 장치의 저면 사시도.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 압력 릴리프 장치가 적용된 리어헤드의 단면도 및 요부 확대도로서, 본 발명에 따른 압축기의 압력 릴리프 장치는 압축기의 후방 외형을 이루고, 내부에 압축된 냉매가 토출되는 토출실 및 유로가 형성된 리어헤드(Rear head ; 10)에 압축기 내부에 설정값 보다 큰 압력이 형성되면 파열되는 파열부(20)가 형성된 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 리어헤드(10)에 압축기의 내부 압력이 설계 허용값 보다 큰 값으로 상승하면 파열되는 파열부(20)가 형성되는 것이다.

리어헤드(10)는 압축기의 본체 즉, 사판 및 피스톤, 고정스크롤과 편심스크롤, 메일로터와 피메일로터 및, 베인(가동익)을 구비한 로터 등의 압축 수단이 내장된 실린더 또는 케이싱의 후방에 장착되는 것으로, 본체 내부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실과, 토출실과 압축기 외부로의 냉매 토출배관을 연결하는 유로 등이 형성된다.

리어헤드(10)는 압축기의 본체 내부에서 형성되는 고압에 대응할 수 있는 강성을 가지도록 충분한 두께로 제조된다.

상기 파열부(20)는 리어헤드(10)의 벽체 중에서 일부의 두께가 나머지 부분의 두께에 비하여 얇게 형성된 것으로, 예를 들어 파열부(20)를 제외한 나머지 부분의 두께가 대략 4mm 라면 파열부(20)의 두께는 1~2mm로 형성되는 것이다.

상기 리어헤드(10)는 다이캐스팅(die casting)으로 제조되며, 상기 파열부(20)는 리어헤드(10)의 제조시 파열부(20)에 대응되는 금형 형상에 의해 동시에 형성된다.

또한, 상기 파열부(20)는 리어헤드(10)에 있어서 종래의 압력 릴리프 밸브(PRV : Pressure Relief Valve)가 설치되던 위치에 형성되는 것이 무난하나, 반드시 그에 한정될 필요는 없으며, 파열됨으로써 리어헤드(10)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있는 곳이면 된다.

한편, 도 3과 도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 파열부(20)의 평단면 형상은 단순한 원형 형상으로 형성되는데, 반드시 그에 한정될 필요는 없다.

압축기의 내부 압력이 설정값 보다 크게 형성되었을 때 파열부(20)가 용이하게 파열될 수 있도록 파열부(20)의 저면에는 선형의 파열홈(30)이 형성된다.

상기 파열홈(30)은 도 5에 도시된 바와 같이, 파열부(20)의 저면에서 상방으로 뾰족하게(삼각형 단면 형상으로) 함입 형성된 홈으로서 파열부(20)의 상면에서 내부 압력 P가 작용할 때 파열부(20)가 파열홈(30)을 따라 리어헤드(10)의 외측으로 용이하게 벌어지면서 파열될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

도 6에는 상기 일자형 파열홈(30)이 직교하는 형상으로 배치되어 십자형으로 형성된 실시예가 도시되어 있다. 이 경우 십자형상의 중심점을 기준으로 파열홈(30)에 의해 4등분 된 각 부분이 리어헤드(10)의 외측으로 벌어지는 형상으로 파열이 이루어진다.

도 4 내지 도 6에서, 파열홈(30)은 단일 직선, 또는 직선의 조합 형태로 형성되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 물결형의 곡선 형태, 또는 체크 무늬 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기와 같은 파열홈(30)이 형성된 파열부(20)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 리어헤드(10)의 내측 압력이 설정된 압력 이상으로 상승하면 파열홈(30)이 절개되면서 리어헤드(10)의 바깥쪽으로 파열되고, 파열에 의해 리어헤드(10) 내부의 냉매가 압축기 외부로 배출됨으로써 압축기 내부의 이상 과압이 해소되어, 이상 과압에 의한 압축기 내부 부품과 압축기에 연결된 배관 부품의 파손이 방지된다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 압축기의 압력 릴리프 장치의 또 다른 실시예이다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 파열부(20)가 리어헤드(10)와 별물로 형성된다.

파열부(20)의 두께는 동일하게 형성되나, 파열부(20)의 테두리를 따라 리어헤드(10)의 두께와 동일한 두께를 가지는 외측바디(40)가 형성된다.

상기 파열부(20)는 원판 형상으로 형성되고, 이의 테두리에 형성되는 외측바디(40)는 원통형으로 형성된다.

상기 파열부(20)는 리어헤드(10)에 관통 형성된 장착공에 장착되는데, 외측바디(40)의 외주면에 수나사(41)가 형성되고, 상기 장착공의 내주면에 암나사(11)가 형성되어, 외측바디(40)가 리어헤드(10)의 장착공에 나사체결됨으로써 파열부(20)가 리어헤드(10)에 장착된다.

도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 파열부(20)에도 파열홈(30)이 형성된다. 파열홈(30)은 리어헤드(10)의 내측에 설정 압력 이상의 압력이 형성되었을때 파열부(20)의 파열이 용이하게 이루어지도록 하는 역할을 수행한다.

단, 이 실시예에서 파열홈(30)은 외측바디(40)의 나사체결이 용이하게 공구홈의 역할을 할 수 있도록 입구 부분의 양측 면이 수직면(31)으로 형성된다. 그리고, 양측 수직면(31)에서 하측 중앙을 향해 경사면(32)이 형성되어 삼각형상을 이룸으로써 꼭지점 위치의 선을 따라 파열이 용이하게 이루어질 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이, 파열홈(30) 입구 부분의 양측 면이 수직면(31)으로 형성됨에 따라 드라이버와 같은 공구를 이용하여 외측바디(40)를 리어헤드(10)의 장착공에 용이하게 나사 체결할 수 있다. 이 경우, 파열홈(30)은 도 9와 같이 일자형으로 형성되거나, 또는 도시하지 않았으나 이전 실시예의 도 6의 경우와 같이, 십자형으로 형성하는 것이 가능하다.

이와 같이, 파열부(20)를 리어헤드(10)와 별물로 형성함으로써 이상 과압에 의해 파열부(20)가 파열된 경우, 리어헤드(10)를 교체하지 않고, 파열부(20) 만을 새로 교체하여 사용할 수 있으므로, 리어헤드(10) 교체 비용을 절감할 수 있게 된다.

이제 본 발명의 작용 효과를 설명한다.

리어헤드(10)에 다른 부분보다 얇은 파열부(20)가 일체로 형성된 경우, 압축기 내부에 허용 압력보다 큰 이상 과압이 형성되면 상기 파열부(20)가 파열되면서 냉매가 압축기 외부로 배출됨으로써 이상 과압이 해소된다.

따라서, 별도의 압력 릴리프 밸브를 설치할 필요 없이 압축기의 이상 과압 문제를 해소할 수 있게 된다. 이와 같이 별도의 압력 릴리프 밸브를 사용할 필요가 없게 되므로 압력 릴리프 밸브의 설치에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

또한, 파열부(20)가 리어헤드(10)에 일체로 형성되므로 별도의 압력 릴리프 밸브를 설치할때와 같이 장착공을 형성하고, 장착공의 내부에 암나사를 가공할 필요가 없게 되므로 이에 따른 공정 및 비용의 증가도 절감할 수 있다.

한편, 파열부(20)를 리어헤드(10)와 별개의 부품으로 제조하고, 이를 리어헤드(10)에 형성된 장착공에 나사체결할 경우, 장착공을 형성하고 그 내부에 암나사를 가공해야 하므로 장착공 및 암나사를 형성하는데 소요되는 공정 및 비용은 절감할 수 없다.

그러나, 이 경우에는 압축기내 이상 과압에 의해 파열부(20)가 파손되었을 때에도 리어헤드(10) 전체를 교체할 필요 없이 간단히 파열부(20) 만을 교체하면 되므로 리어헤드(10) 교체 시간 및 비용을 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.

한편, 파열부(20)에 형성된 파열홈(30)에 의하여 파열부(20)가 설정 압력에서 용이하게 파열될 수 있게 된다.

또한, 파열부(20)가 별물로 형성된 경우, 파열홈(30)의 입구 부분의 양측면을 수직면으로 형성함으로써 드라이버와 같은 공구를 이용하여 파열부(20)를 회전시킬 수 있게 됨에 따라 파열부(20)의 나사 결합을 보다 용이하게 실시할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 리어헤드 11 : 암나사
20 : 파열부 30 : 파열홈
31 : 수직면 32 : 경사면
40 : 외측바디 41 : 수나사

Claims (8)

1. 압축기의 후방 외형을 이루고, 압축기 내부에서 압축된 냉매가 토출되는 토출실 및 유로가 형성된 리어헤드(10)를 구비한 압축기에 있어서,
   상기 리어헤드(10)에 압축기의 내부 압력이 설계 허용값 보다 큰 값으로 상승하면 파열되는 파열부(20)가 형성되고,
   상기 파열부(20)가 상기 리어헤드(10)와는 별물로 형성되며,
   상기 파열부(20)는 원판형으로 형성되고, 상기 파열부(20)의 테두리에 원통형의 외측바디(40)가 일체로 형성되며, 외측바디(40)의 외주면에 수나사(41)가 형성되는 한편, 상기 리어헤드(10)에 형성된 장착공의 내주면에 암나사(11)가 형성되어, 상기 파열부(20)가 상기 리어헤드(10)에 나사체결되고,
   상기 파열부(20)의 저면에 직선형의 파열홈(30)이 형성되되,
   상기 파열홈(30)의 입구 양측 부분은 수직면(31)으로 형성되어, 상기 수직면(31)이 형성된 방향으로 공구를 삽입하여 회전시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 압축기의 압력 릴리프 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 파열부(20)는 그 주변 부분의 두께보다 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 압력 릴리프 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 파열부(20)에 선형의 파열홈(30)이 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 압력 릴리프 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 파열홈(30)은 파열부(20)의 저면에 형성되고, 종단면이 삼각형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 압력 릴리프 장치.
   
   
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