KR20000050610A - 압축기의 보호장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 압축기 내부가 고진공 상태가 되는 것을 방지하기 위한 압축기의 보호장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 고정스크롤 또는 상부격막중 임의의 위치에 진공방지를 위한 밸브를 설치하며, 밸브는 실린더와, 실린더안에서 압력에 따라 움직여서 흡입실과 토출실이 연통되는 유로를 형성한 피스톤, 피스톤을 기준으로 공간을 분할하며, 상기 한쪽 공간내에 설치되어 압력에 따라 체적 또는 길이가 변하는 변동부재, 상기 다른쪽 공간에는 상기 변동부재와 대응하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하며,이에 따라, 압축기 내부의 압력 변동에 따른 고진공 상태를 방지하여 전원 터미널의 손상을 방지하고, 압축기의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.

Description

압축기의 보호장치{Device Protecting of Comperssor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압축기 쉘 내부가 고진공 상태가 되는 것을 방지하는 밸브를 구비하여 전원 터미널 단자의 방전으로 인한 터미널의 손상을 방지하고, 압축기의 신뢰성을 향상시키기 위한 저압식 압축기의 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉동 공조 사이클은 크게 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기의 4개 요소로 구분되며, 이 중 압축기는 저온 저압의 냉매를 증발기로부터 흡입하여 고온 고압으로 압축, 응축기로 보내는 중간 역할을 하게 된다.

이와 같이 압축기 쉘 내부를 압력이 낮은 냉매로 채우는 방식의 압축기를 저압식 압축기라 한다.

이러한 저압식 압축기에는 여러 종류가 있으며, 이 중 스크롤 압축기를 예로 하여 설명한다.

이 스크롤 압축기는 타 종류의 압축기들에 비해 넓은 용량의 범위에서 우수한 동적 성능을 갖고 있어 공조기 및 냉동기 등에 주로 사용된다.

그 구성은 도 1과 같이 상부격막(1)을 통해 구분된 상,하부 쉘(2)(2a), 회전자(3) 및 고정자(4)로 된 전동기구부, 전동기구부에 연동하는 선회스크롤(6) 및 고정스크롤(7)로 이루어지는 압축기구부, 전동기구부로부터 발생된 회전력을 압축기구부로 전달하는 주축(5)으로 되어 있다.

이때, 상부격막(1)을 중심으로 윗쪽은 토출실(8), 아래쪽은 흡입실(9)로 이루어지며, 흡입실(9)과 토출실(8)을 구분하는 상부격막(1)과 고정스크롤(7) 사이에 설치된 첵밸브(10)를 통해 압축기구부에서 압축된 냉매를 토출실(8)로 보내도록 되어 있다.

따라서, 압축기 쉘(2)(2a) 내부의 압력 분포는, 흡입파이프(11)를 통해 냉매를 유입하는 흡입실(9)은 저압측이 되고, 압축기구부를 거쳐서 유입되는 상부 쉘(2)의 토출실(8)은 상대적으로 고압측을 형성한다.

흡입파이프(11)를 통해 유입되는 냉매는 고정스크롤(7)과 선회스크롤(6)에 형성된 인벌류트 곡선 랩(Wrap)의 압축챔버 안으로 흡입되어지고, 전동기구부의 회전자(3)가 회전하여 주축(5)을 회전시키면 상부프레임(12)과 구동부시(13) 위에 있는 올담링(14)이 선회스크롤(6)과 한방향 키이홈으로 연결되어 주축(5)의 회전운동을 선회스크롤(6)의 선회운동으로 바꾸게 된다.

선회스크롤(6)의 선회 각도에 따르는 냉매 압축과정은 도 2와 같다. 여기서 A는 선회방향이고, S1은 선회운동중심=주축중심=고정스크롤중심이다.

선회스크롤 랩이 0°에서 고정스크롤의 바깥쪽 랩과 떨어져 흡입유로를 형성할 때 이를 통해 유입된 냉매가 선회각도에 따라 두 스크롤 랩이 형성한 두 개의 반달형 압축챔버를 스크롤 중앙으로 모아가며 압축을 진행한다.

결국 중앙으로 모아진 압축챔버는 고정스크롤(7) 배면에 있는 토출포트(15)에서 열리게 되며, 이를 통해 토출된 압축 냉매가 고정스크롤(7)에 장착된 밸브하우징(16)을 통해 밸브부재(17)를 위로 밀어 올려 상부격막(1)과 상부 쉘(2)로 이루어진 토출실(8)내로 토출되고, 토출파이프(18)를 통해 압축된 냉매를 냉동·공조 사이클 등으로 보내게 된다.

이러한 스크롤 압축기의 전동기구부(3)(4)로는 통상 3상 유도전동기가 사용되므로 3개의 단자를 갖는 전원 터미널(Terminal)(19)을 하부 쉘(2a)의 측벽에 설치하여 전동기구부(3)(4)에 외부 전원을 인가하게 된다.

한편, 인벌류트 형상의 랩을 갖는 고정스크롤(7)과 상기 인벌류트 곡선과 180°의 위상차를 가진 인벌류트 형상의 랩을 갖는 선회스크롤(6)이 서로 마주 보도록 맞물려서 쌍으로 형성된 초생달 모양의 압축실이 형성되게 되며, 상기 고정스크롤(7)에 대하여 선회스크롤(6)이 자전이 방지된 채로 선회운동을 하면, 압축실이 중심부 쪽으로 움직이면서 체적이 감소되어 압축작용을 하게 되며, 이 과정은 연속적이면서 대칭적으로 이루어지게 되어 부하 변동폭이 왕복동식이나 로타리 압축기보다 현저하게 작게 되기 때문에 진동 및 소음, 신뢰성, 효율 등의 측면에서 크게 유리하게 된다.

이와 같은 압축과정에서 흡입파이프(11)를 통해 압축기 내부로 유입된 냉매가스는 고정스크롤(7)의 한쪽 측면에 형성된 흡입포트(미도시)를 통해 스크롤 내부로 들어오게 된다.

이때, 흡입가스는 고정스크롤(7)의 흡입포트(미도시)쪽에 형성되는 흡입실(9)로 유입이 되어 압축이 시작되고, 일부는 고정스크롤(7)의 안내통로를 따라 180°반대쪽에 형성되는 흡입실(9)로 유입되어 동시에 압축되기 시작한다.

이와 같이 대칭적으로 동시에 압축되기 시작한 흡일실(9)의 냉매가스는 선회 스크롤(6)이 선회운동을 함에 따라 스크롤 중심부 쪽으로 이동하면서 압축된 후 고정스크롤(7) 중심부 경판에 형성된 토출포트(15)를 통해 토출되게 된다.

한편, 스크롤 압축기가 적용되는 냉매의 또는 공조 사이클은 도 3과 같이 실내의 증발기(20)로부터 저온 저압의 가상 냉매가 실외의 압축기(21)로 유입되어 고온 고압의 차가운 공기와 열교환하는 과정에서 액냉매로 응축되고, 팽창밸브(23)를 거쳐 기상 및 액상의 2상 냉매가 되며, 2상의 냉매는 실내의 증발기(20)로 다시 유입되어 실내의 더운 공기와 열교환하는 과정에서 저온 저압의 기상냉매로 증발됨과 아울러 열교환된 차가운 공기는 냉동 또는 냉방을 수행하게 된다.

이와 같은 냉동기 또는 공조기를 설치하거나 이전할 경우 각 요소를 분해·해체하여 작업해야 되므로 각 요소에 남아 있는 냉매를 회수해야만 하며, 이와 같은 운전을 펌프다운(Pump Down) 운전은 작업자에 의해 이루어지게 된다. 즉 작업자는 각 요소를 해체하기 전에 응축기(22) 후단의 밸브(24)나 압축기(21) 전단의 밸브(24')를 폐쇄시킨 후 압축기(21)를 구동하여 냉매를 응축기에 모으게 되며, 냉매가 적당히 회수되면 응축기(22)의 밸브를 폐쇄하여 냉매가 응축기(22)에 갇히도록 한다.

이후 각 요소를 분리하여 작업을 수행하는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 저압식 스크롤 압축기를 냉동 공조기에 장착하여 펌프 다운(Pump Down) 운전시에는 흡입가스의 압력이 계속해서 떨어져서 압축기 내부에 고진공이 발생하고 이에 따라 전원 터미널 단자 사이에 방전이 일어나 터미널이 손상되는 문제점이 있었다.

또한, 압축기 내부의 압력이 설정치 이하로 떨어지게 되면, 압축기의 신뢰성를 저하시키는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 압축기 쉘 내부에고진공 상태를 방지하여 전원 터미널의 손상을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 압축기 내부의 압력이 설정치 이하로 떨어지는 것을 방지하여 압축기의 신뢰성을 향상시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 종단면도이고,

도 2는 일반적인 스크롤 압축기의 냉매 압축 진행도이고,

도 3은 일반적인 냉동 및 공조 사이클 구성도이고,

도 4은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 종단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 보호장치의 동작도로서,

도 5a는 정상 운전시이고,

도 5b는 고진공 운전시이고,

도 6 는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 다른실시예를 보인 것으로서,

도 6a는 흡입통로가 밸브의 측면에 형성된 개략도이고,

도 6b는 흡입통로가 밸브의 하측에 형성된 개략도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

2 : 상부 쉘 2a : 하부 쉘

6 : 선회스크롤 7 : 고정스크롤

8 : 토출실 9 : 흡입실

25 : 밸브 26 : 실린더

27 : 피스톤 27a : 유로

28 : 변동부재 29 : 탄성부재

30 : 토출통로 31 : 흡입통로

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압축기의 보호 장치는, 압축기의 쉘 내부에 흡입되는 가스를 압축하는 압축기구부, 상기 압축기구부의 선회스크롤과 고정스크롤이 맞물려 압축실을 형성하며, 흡입실과 토출실을 구분하는 상부격막으로 이루어지는 스크롤 압축기에 있어서;

상기 고정스크롤 또는 상부격막중 임의의 위치에 진공방지를 위한 밸브를 설치하며;

상기 밸브는,

토출실과 연통되는 통로가 형성된 실린더와, 상기 실린더안에서 압력에 따라 움직여서 흡입실과 토출실이 연통되는 유로를 형성한 피스톤;

상기 피스톤을 기준으로 공간을 분할하며, 상기 한쪽 공간내에 설치되어 압력에 따라 체적 또는 길이가 변하는 변동부재; 및

상기 다른쪽 공간에는 상기 변동부재와 대응하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 한쪽 공간을 흡입압으로 유지될수 있도록 흡입통로를 연통한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 압축기의 펌프 다운 운전시 압축기 내부의 흡입가스 압력이 급격히 하강하여 고진공 상태로 되고, 이 진공 상태를 방지하기 위한 밸브를 구비한다.

그 결과, 압축기 내부의 고진공이 방지되므로 전원 터미널의 손상을 방지하고, 압축기의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 기술은 스크롤 압축기뿐만 아니라 여러 가지 저압식 압축기 제품에 적용할 수 있다.

따라서, 설명에 사용되는 도면은 특정한 스크롤 압축기 제품에 관한 것이 아니고, 여러 가지 저압식 압축기에 착안한 도면이다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 내지 도 3과 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

또한, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 스크롤 압축기에 적용한 예를 고려한다.

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 4은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 종단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 보호장치의 동작도로서, 도 5a는 정상 운전시이며, 도 5b는 고진공 운전시 이고, 도 6는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 다른실시예를 보인 것으로서, 도 6a는 흡입통로가 밸브의 측면에 형성된 개략도 이며, 도 6b는 흡입통로가 밸브의 하측에 형성된 개략도 이다.

먼저, 도 4에서와 같이 압축기의 쉘(2)(2a) 내부에 흡입되는 가스를 압축하는 압축기구부는 선회스크롤(6)과 고정스크롤(7)로 이루어지고, 이 스크롤이 맞물려 압축실을 형성하며, 흡입실(9)과 토출실(8)을 구분하는 상부격막으로 이루어진다.

따라서, 압축기 쉘(2)(2a) 내부의 압력 분포는, 흡입파이프(11)를 통해 냉매를 유입하는 흡입실(9)은 저압측이 되고, 압축기구부를 거쳐서 유입되는 상부 쉘(2)의 토출실(8)은 상대적으로 고압측을 형성한다.

이 상태에서 응축기 출구의 밸브를 잠그고 운전하는 펌프 다운 운전시 도 5a와 같이 압축기의 운전 상태가 정상일 경우 압축기 내부의 압력이 큰 상태이므로 실린더(26)안에서 압력에 따라 움직이는 피스톤의 유로(27a)가 토출실(8)과 연통되는 토출통로(30)와 어긋나게 된다.

이때, 도 5b와 같이 흡입가스의 압력이 계속해서 떨어져 압축기 내부에 고진공이 발생할때에는 피스톤(27)을 기준으로 분할된 한쪽 공간으로 압력에 따라 체적 또는 길이가 변하는 변동부재(28)가 설치되고, 상기 변동부재(28)가 설치된 공간내에 원하는 설정치의 압력가스가 채워져 있으므로, 설정치 이하로 압력가스가 떨어지면, 상기 변동부재의 체적길이가 늘어나 상기 피스톤(27)을 밀고 이와 동시에 피스톤의 유로(27a)는 토출실(8)과 연통되는 토출통로(30)와 일치하게 된다.

즉, 흡입실(9)이 고진공 상태이므로 상기 토출통로(30)를 통해 토출실(8)의 토출가스가 흡입실로 유입된다.

여기서, 흡입실(9)의 진공 상태가 설정치 이상의 압력으로 유지되면 실린더(26)의 다른쪽 공간에 설치된 탄성부재(29)가 복원력에 의해 피스톤(26)을 원위치 시키고, 이와 동시에 다른쪽 공간의 변동부재(28)는 체적이 줄어들고 일치되어 있던 피스톤의 유로(27a)를 이동시켜 토출통로(30)와 다시 어긋나게 됨으로 토출가스가 흡입실쪽으로 유출되는 것을 막는다.

이와 같이 압축기가 정상 운전을 할수 있도록 압축기 쉘 내의 고정스크롤(7) 또는 상부격막(1)의 임의의 위치에 진공해제를 위한 밸브(25)를 구비한다.

그리고, 도 6에서와 같이 실린더(26)의 공간틈새로 토출가스가 새어 들어와서 정상 운전중에도 가스압에 의해 피스톤(27)이 움직이므로 이를 방지하기 위해 상기 실린더(26) 공간에 항상 같은 압력이 작용할수 있도록 변동부재(28)가 설치된 공간으로 흡입실과 연통된 흡입통로(31)를 형성한다.

상기 흡입통로(31)는 도 6a와 같이 실린더(26)의 측면에 설치될수 있고, 도 6b와 같이 하측에 설치될수 있다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술 즉, 다시 말해서 압축기를 냉동 공조기에 장착하여 응축기 출구의 밸브를 잠그고 운전하는 펌프 다운 운전시 흡입가스의 압력이 계속해서 떨어져서 압축기 내부에 고진공 상태가 발생하여 전원 터미널 단자에 방전으로 인한 터미널을 손상시키는 구성과 달리 본 발명은 압축기의 고정스크롤 및 상부격막의 임의의 위치에 진공방지를 위한 밸브를 설치한다.

이 결과에서, 본 발명에 의하여 전원 터미널의 손상을 방지하고, 압축기의 신뢰성을 향상시킴을 알 수 있다.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명은 압축기 내부에 진공 발생을 방지하여 전원 터미널 단자사이에 발생하는 방전을 방지하여 터미널의 손상을 막고, 압축기의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 압축기의 쉘 내부에 흡입되는 가스를 압축하는 압축기구부, 상기 압축기구부의 선회스크롤과 고정스크롤이 맞물려 압축실을 형성하며, 흡입실과 토출실을 구분하는 상부격막으로 이루어지는 스크롤 압축기에 있어서;

   상기 고정스크롤과 상부격막중 임의의 위치에 진공방지를 위한 밸브를 설치하며;

   상기 밸브는,

   토출실과 연통되는 통로가 형성된 실린더와, 상기 실린더안에서 압력에 따라 움직여서 흡입실과 토출실이 연통되는 유로를 형성한 피스톤;

   상기 피스톤을 기준으로 공간을 분할하며, 상기 한쪽 공간내에 설치되어 압력에 따라 체적 또는 길이가 변하는 변동부재; 및

   상기 다른쪽 공간에는 상기 변동부재와 대응하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 한쪽 공간을 흡입압으로 유지될수 있도록 흡입통로를 연통한 것을 특징으로 하는 압축기의 보호장치.