KR20000000354A - 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조에 관한 것으로, 종래의 스크롤 압축기는 흡입 가스가 진공이 되어 고압축 운전이 되어도 고압의 토출 가스가 저압측으로 바이패스될 수 없는 구조로서 냉동 사이클이 막혔을 경우 등에 의한 흡입측 진공 발생시에 대응할 수 있는 장치나 구조가 구비되어 있지 않으므로 인해 저압측이 고진공 상태로 되어 고진공에 모터가 노출됨에 따라 진공 방전에 의한 모터의 소손이 발생하게 되고, 고압축비에 따른 토출 가스의 온도가 상승하게 되며, 오일의 급유 부족으로 압축 기구부의 마멸 등이 발생하게 되는 등의 많은 문제점이 있었던 바, 본 발명은 밸브 스톱퍼의 내측면과 고정 스크롤에 각각 상기 첵크 밸브가 고정 스크롤의 토출공을 폐쇄하는 시점에서 고압의 냉매 가스를 저압측으로 바이패스시키기 위해 상호 연통되는 바이패스홀이 형성되므로써 냉동 사이클이 막혔을 경우 등에 대응하여 흡입측의 진공이 발생되는 현상을 효율적으로 방지할 수 있어서 고진공 상태에 모터가 노출되어 진공 방전에 의한 모터의 소손 방지 및 고압축비에 따른 토출 가스의 온도 상승을 방지할 수 있으며, 압축 기구부로 지속적으로 오일을 공급하여 압축 기구부를 보호할 수 있게 된다.

Description

스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조{VACUUM COMPRESSION INTERRUPTION STRUCTURE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크롤 압축기에서 냉동 사이클이 막혔을 경우 등에 대응하여 흡입측의 진공이 발생되는 현상을 효율적으로 방지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 공조기 및 냉동기 등에 사용되는 유체 압축기의 한 형태인 종래의 스크롤 압축기는 도 1에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐 용기(8)내의 상,하부에 각각 상부 및 하부 프레임(11)(12)이 설치되고, 상기 상부 및 하부 프레임(11)(12)의 사이에는 모터(13)를 이루는 고정자(14) 및 회전자(15)가 설치되며, 상기 회전자(15)의 중앙을 관통하여 회전자(15)의 회전에 따라 연동하도록 설치된 회전축(17)의 상단에는 편심부(18)가 형성되고, 편심부(18)에는 반경 방향으로 가변되고 접선 방향으로 회전축(17)의 회전력을 전달받는 슬라이드 부쉬(19)가 삽입된다.

또한, 상부 프레임(11) 상에는 인벌류트 형상의 랩(W1)이 형성된 고정 스크롤(1a)이 고정되고, 고정 스크롤(1a)에 형성된 랩(W1)에는 슬라이드 부쉬(19)와 미끄러지면서 압축 운동을 하는 선회 스크롤(20)의 랩(W2)이 선회가능하게 맞물리도록 설치되는데, 상기 선회 스크롤(20)의 하부는 회전축(17)의 편심부(18)에 삽입된 슬라이드 부쉬(16)와 결합되며, 상기 선회 스크롤(20)의 하부에는 선회 스크롤(20)의 자전을 방지하는 자전 방지기구인 올담링(21)과 결합된다.

또한, 밀폐 용기(8) 내의 고정 스크롤(1a) 상면에는 밀폐 용기(8)의 내부를 고압실(9H)과 저압실(9L)로 분리하는 고저압 분리판(9)이 복수개의 볼트(22)에 의해 결합되고, 상기 고정 스크롤(1a)의 상면 중앙에는 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)과 연통되는 밸브 스톱퍼(3a)가 결합되고, 밸브 스톱퍼(3a)의 내부에는 압축 공간인 포켓 공간(P)에서 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스의 흐름을 조절하기 위해 밸브 스톱퍼(3a) 내측의 안내면(G)을 따라 상부 및 하부로 이동하여 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)을 개폐하기 위한 첵크 밸브(5a)가 설치된다.

그리고, 상기 고정 스크롤(1a)의 일측에는 흡입 가스 압축 통로인 흡입공(23)이 형성되며, 상기 밀폐 용기(8)의 측부에는 냉매 가스가 흡입 및 토출되는 흡입관(24) 및 토출관(25)이 설치되고, 상기 밀폐 용기(8)의 하부에는 슬라이딩 되는 부분에 공급되는 오일이 채워지도록 구성된다.

상기한 바와 같은 각 구성 부품을 포함하여 구성된 스크롤 압축기의 작동은 먼저, 인가되는 전류에 의해 모터(13)의 회전자(15)가 회전하게 되면 회전자(15)의 회전에 의해 회전축(17)이 회전하면서 편심부(18)의 편심된 거리를 반경으로 하여 선회 스크롤(20)을 원운동, 즉 공전 운동시키게 된다.

상기 선회 스크롤(20)은 자전 방지기구인 올담링(21)에 의해 자전이 방지되면서 회전축(17)의 중심을 원점으로 하여 선회 반경만큼 떨어진 거리에서 선회원을 그리며 선회 운동을 하게 되는데, 이때 상기 선회 스크롤(20)의 선회 운동에 의해 고정 및 선회 스크롤(1a)(20)의 랩(W1)(W2)에 의해 압축 공간인 포켓(P)이 형성되며, 이와 같은 포켓(P)은 지속되는 선회 운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 상기 고정 스크롤(1a) 일측의 흡입공(23)을 통해 흡입되는 냉매 가스를 압축하여 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)을 통해 토출시키게 된다.

상기한 선회 스크롤(20)의 선회 운동에 의해 고정 및 선회 스크롤(1a)(20)의 랩(W1)(W2)이 이루는 포켓(P)에서 압축된 고온 및 고압 상태의 냉매 가스는 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)을 통해 토출되어 고압실(9H)과 저압실(9L)로 나누는 고저압 분리판(9)을 통해 고압실(9H)로 유입되고, 이 고압실(9H)로 유입된 냉매 가스는 토출관(25)을 통해 응축기(도시는 생략함)로 유입된다.

그리고, 상기 첵크 밸브(5a)는 스크롤 압축기의 운전중 잠시 운전을 정지한 후 다시 운전될 경우에 고압부의 가스가 저압부로 역류되어 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)을 통해 고정 및 선회 스크롤(1a)(20)의 랩(W1)(W2)에 의해 형성되는 포켓(P)의 내부로 유입되어 선회 스크롤(20)을 역회전시키게 되므로써 랩(W1)(W2)의 파손 및 소음을 발생시킬 뿐만 아니라 압축 효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 상기 토출공(2a)을 막아주면서 역토출에 대한 선회 스크롤(20)의 역회전을 방지하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 고정 및 선회 스크롤(1a)(20)의 랩(W1)(W2) 사이에 형성된 포켓(P) 내에서 압축된 냉매 가스를 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)을 통해 선단에 놓여 있는 첵크 밸브(5a)를 상승시키면서 토출이 시작되는 데, 이때 상승된 첵크 밸브(5a)는 밸브 스톱퍼(3a)의 내측벽을 따라 운동을 하면서 행정을 시작하여 밸브 스톱퍼(3a)의 압축기 운전이 계속 진행됨에 따라 밸브 스톱퍼(3a)의 상단부에 면접촉을 유지하며 상승된 상태로 있게 된다.

상기 첵크 밸브(5a)가 운전중 계속 상승된 상태를 유지하고 있으므로 압축된 냉매 가스는 밸브 스톱퍼(3a)의 토출공(4a)을 통해 토출되며, 만일 압축기의 운전을 정지했을 때 밀폐 용기의 상부에 채워져 있던 토출 가스는 밸브 스톱퍼(3a)의 토출공(4a)을 통해 첵크 밸브(5a)의 상단면에 힘을 가하게 되고 이로 인해 첵크 밸브(5a)는 신속하게 고정 스크롤(1a)의 토출공(2a)을 폐쇄하여 토출 가스의 역류를 막을 수 있게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 스크롤 압축기는 흡입 가스가 진공이 되어 고압축 운전이 되어도 고압의 토출 가스가 저압측으로 바이패스(By-Pass)될 수 없는 구조로서 냉동 사이클이 막혔을 경우 등에 의한 흡입측 진공 발생시에 대응할 수 있는 장치나 구조가 구비되어 있지 않다.

따라서, 스크롤 압축기를 장착한 제품의 경우 실외기와 실내기를 연결할 수 있도록 하는 서비스 밸브가 설치되어 있는 데, 이 서비스 밸브가 잠겨 있는 상태에서 스크롤 압축기를 기동시키면 저압측으로 유입되는 냉매 가스가 점점 없어져 저압측이 고진공 상태로 되므로 인해 고진공에 모터가 노출되어 진공 방전에 의한 모터의 소손이 발생하게 되고, 고압축비에 따른 토출 가스의 온도가 상승하게 되며, 오일의 급유 부족으로 압축 기구부의 마멸 등이 발생하게 되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스크롤 압축기에서 냉동 사이클이 막혔을 경우 등에 대응하여 흡입측의 진공이 발생되는 현상을 효율적으로 방지할 수 있도록 하여 고진공 상태에 모터가 노출되어 진공 방전에 의한 모터의 소손 방지 및 고압축비에 따른 토출 가스의 온도 상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 압축 기구부로 지속적으로 오일을 공급하여 압축 기구부를 보호할 수 있는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 스크롤 압축기를 나타낸 종단면도

도 2는 본 발명에 따른 스크롤 압축기를 나타낸 종단면도

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1; 고정 스크롤 2,4; 토출공

3; 밸브 스톱퍼 5; 첵크 밸브

6,7; 바이패스홀 G; 안내면

8; 밀폐 용기 9; 고저압 분리판

9L; 저압실 9H; 고압실

10; 안내홈

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고정 스크롤에 형성된 토출공의 상부에 밸브 스톱퍼가 결합되며, 밸브 스톱퍼의 내부에는 압축 공간인 포켓 공간에서 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스의 흐름을 조절하기 위해 밸브 스톱퍼 내측의 안내면을 따라 상부 및 하부로 이동하여 고정 스크롤의 토출공을 개폐하기 위한 첵크 밸브가 설치되는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 밸브 스톱퍼의 내측면과 고정 스크롤에 각각 상기 첵크 밸브가 고정 스크롤의 토출공을 폐쇄하는 시점에서 고압의 냉매 가스를 저압측으로 바이패스시키기 위해 상호 연통되는 바이패스홀이 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조가 제공된다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 스크롤 압축기를 나타낸 종단면도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 발명을 설명한다.

본 발명은 스크롤 압축기에 설치되는 고정 스크롤(1)에 형성된 토출공(2)의 상부에 밸브 스톱퍼(3)가 결합되고, 밸브 스톱퍼(3)의 상부에는 토출공(4)이 형성되며, 상기 밸브 스톱퍼(3)의 내부에는 압축 공간인 포켓 공간(P)에서 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스의 흐름을 조절하기 위해 밸브 스톱퍼(3) 내측의 안내면(G)을 따라 상부 및 하부로 이동하여 고정 스크롤(1)의 토출공(2)을 개폐하기 위한 원통형의 첵크 밸브(5)가 설치된다.

또한, 상기 밸브 스톱퍼(3)의 내측면과 고정 스크롤(1)에는 각각 상기 첵크 밸브(5)가 고정 스크롤(1)의 토출공(2)을 폐쇄하는 시점에서 고압의 냉매 가스를 저압측으로 바이패스시키기 위해 상호 연통되는 바이패스홀(6)(7)이 적어도 1개 이상 형성되며, 상기 밸브 스톱퍼(3)의 내측면에 형성되어 첵크 밸브(5)에 의해 개폐되는 쪽의 바이패스홀(6)은 첵크 밸브(5)가 하강하여 고정 스크롤(1)에 근접시 열릴 수 있는 위치에 형성되도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 동작 원리는 흡입되는 냉매 가스가 압축되어 고정 스크롤(1)의 토출공(2)을 통해 토출되면서 고정 스크롤(1)의 토출공(2) 상부에 결합된 밸브 스톱퍼(3) 내부의 원통형 첵크 밸브(5)가 토출되는 냉매 가스의 압력과 유량의 차이에 따라 첵크 밸브(5)의 상하 변위량이 다른 것을 이용한 것으로서, 흡입 통로가 막히거나 제품의 설치시 서비스 밸브를 미개폐했을 경우에는 압축되는 냉매 가스의 유량이 아주 작아지게 된다.

이때, 상기 밀폐 용기(8)내의 고정 스크롤(1) 상면에 결합된 고저압 분리판(9)에 의해 분리되어 있는 저압실(9L)은 고진공 상태가 되며, 상기 첵크 밸브(5)를 밀어 올리는 작용을 하는 냉매 가스의 압력과 냉매 가스의 토출 유량이 저하되어 첵크 밸브(5)는 고정 스크롤(1)의 토출공(2) 가까이 밀착되거나, 아주 미소한 거리 만큼만 떨어져 있게 된다.

이때, 상기 첵크 밸브(5)가 하강함에 따라 밸브 스톱퍼(3)의 내측면에 형성된 바이패스홀(6)이 열리게 되므로 고압실(9H)의 고압의 냉매 가스가 밸브 스톱퍼(3)의 토출공(4)과 바이패스홀(6)을 거쳐 고정 스크롤(1)의 바이패스홀(7)을 통해 저압실(9L)로 이동하게 되므로 저압실(9L)의 압력이 다시 상승하게 되어 고진공 또는 고압축비의 발생을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 스크롤 압축기의 정상적인 운전시에는 상기 첵크 밸브(5)가 충분한 압축 가스 유량과 압력에 의하여 상승하게 되므로 상기 밸브 스톱퍼(3)에 형성된 바이패스홀(6)은 상승된 첵크 밸브(5)에 의하여 차단되고, 흡입측으로의 냉매 가스 누설이 발생됨이 없이 정상적인 운전을 할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 고정 스크롤(1)의 토출공(2) 상부에 일체로 첵크 밸브(5)가 안착되는 안내홈(10)을 형성시키므로써 냉매 가스가 토출할 때 상기 첵크 밸브(5)가 고정 스크롤(1)의 토출공(2) 상부에 일체로 형성된 안내홈(10)을 완전히 빠져 나간 시점부터 냉매 가스가 토출을 시작하도록 한 것으로서, 냉매 가스의 토출 시작점을 상기 안내홈(10)의 깊이 만큼 연장시킬 수 있어서 실제 정상적인 스크롤 압축기의 운전시와 흡입측 막힘에 의한 진공 발생시의 사이에 첵크 밸브(5)의 변위량 차이를 크게 할 수 있으므로 바이패스 통로 형성이 용이하고, 진공 방지 동작 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 고정 스크롤(1)의 토출공(2) 상부에 일체로 첵크 밸브(5)가 안착되는 안내홈(10)을 형성시키고, 상기 밸브 스톱퍼(3)의 내측면에 형성되는 복수개 바이패스홀(6)의 크기를 다르게 형성시키므로써 압력 차이에 의해 첵크 밸브(5)가 상기 밸브 스톱퍼(3) 내측면의 어느 한쪽에 접촉되도록 하여 첵크 밸브(5)의 거동 안정성을 높일 수 있으며, 정상 운전시 첵크 밸브(5)와 밸브 스톱퍼(3) 사이의 틈새에 의한 고압 냉매 가스의 누설로 인해 성능이 저하되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 스크롤 압축기에서 냉동 사이클이 막혔을 경우 등에 대응하여 흡입측의 진공이 발생되는 현상을 효율적으로 방지할 수 있으므로써 고진공 상태에 모터가 노출되어 진공 방전에 의한 모터의 소손 방지 및 고압축비에 따른 토출 가스의 온도 상승을 방지할 수 있으며, 압축 기구부로 지속적으로 오일을 공급하여 압축 기구부를 보호할 수 있으므로 인해 스크롤 압축기의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

1. 고정 스크롤에 형성된 토출공의 상부에 밸브 스톱퍼가 결합되며, 밸브 스톱퍼의 내부에는 압축 공간인 포켓 공간에서 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스의 흐름을 조절하기 위해 밸브 스톱퍼 내측의 안내면을 따라 상부 및 하부로 이동하여 고정 스크롤의 토출공을 개폐하기 위한 첵크 밸브가 설치되는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 밸브 스톱퍼의 내측면과 고정 스크롤에 각각 상기 첵크 밸브가 고정 스크롤의 토출공을 폐쇄하는 시점에서 고압의 냉매 가스를 저압측으로 바이패스시키기 위해 상호 연통되는 바이패스홀이 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스홀이 밸브 스톱퍼의 내측면과 고정 스크롤에 각각 적어도 1개 이상 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 스톱퍼의 내측면에 형성되어 첵크 밸브에 의해 개폐되는 쪽의 바이패스홀은 첵크 밸브가 하강하여 고정 스크롤에 근접시 열릴 수 있는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 스크롤의 토출공 상부에 첵크 밸브가 안착되는 안내홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 스톱퍼의 내측면과 고정 스크롤에 형성되는 바이패스홀의 크기가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공 압축 방지구조.