KR20000075072A - 스크롤 압축기의 진공방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 진공방지구조에 관한 것으로, 종래에는 밀페용기내부의 고압부와 저압부를 연통시키는 바이패스관을 설치하여 압축기의 작동 중 밀폐용기내에 진공이 발생하게 될 경우 고압부의 가스를 바이패스관을 통해 저압부로 바이패스시켜 밀폐용기내의 진공을 방지하게 됨으로써 진공을 방지하기 위해 별도의 바이패스관이 설치되므로 부품이 추가될 뿐만 아니라 구조가 복잡하게 되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 냉매 가스의 압축이 진행되는 고정스크롤 및 선회스크롤의 고압부 가스를 저압부로 바이패스시키도록 랩의 선단에 바이패스유로를 형성하여 밀폐용기내의 진공 발생을 방지함으로써 별도의 부품을 사용을 배제하여 부품수를 감소시킬 뿐만 아니라 구조를 간단하게 하여 제작 원가를 절감시킴과 아울러 생산성을 향상시고 또한 압축기의 성능을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

스크롤 압축기의 진공방지구조{STUCTURE F0R PREVENTING VACCUM OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 진공방지구조에 관한 것으로, 특히 압축기의 작동 중 밀폐용기내에 진공이 발생하게 될 경우 밀폐용기의 고압부의 가스를 저압부로 바이패스시키는 구조는 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 진공방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 가스를 흡입하여 압축하고 토출시키는 기기이며, 상기 압축기는 냉동사이클을 구성하여 증발기에 증발된 저온저압 상태의 냉매가스를 고온 고압상태로 변화시켜 응축기로 토출시키게 된다. 상기 압축기는 구동력을 발생시키는 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기(ROTARY COMPRESSOR), 왕복동식 압축기(RECIPROCATING COMPRESSOR), 스크롤 압축기(SCROLL COMPRESSOR) 등으로 나누어진다.

도 1은 상기 스크롤 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 스크롤 압축기는 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)의 내부 상,하측으로 상,하부프레임(2,3)이 각각 결합되며, 상기 상부프레임(2)과 하부프레임(3)의 사이에 모터를 이루는 고정자(4) 및 회전자(5)가 장착되어 있다. 그리고 상기 회전자(5)에 편심부(6a)가 형성된 회전축(6)이 압입되어 있고, 상기 상부프레임(2)의 상측에 고정스크롤(7)이 고정 결합되며 상기 상부프레임(2)과 고정스크롤(7)사이에 선회스크롤(8)이 삽입되어 있다. 상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)은, 도 2a, 2b에 도시한 바와 같이, 인벌류트 곡선 형상으로 돌출 형성된 랩(7a)(8a)이 각각 형성되어 있어 선회스크롤(8)의 랩(8a)이 고정스크롤(7)의 랩(7a)과 선회 가능하도록 결합되어 있다. 또한 상기 선회스크롤(8) 및 고정스크롤(7)의 랩(7a)(8a) 선단에 일정 폭과 깊이를 갖는 팁실홈(G)이 형성되고 그 팁실홈(G)에 압력 누설을 방지하는 팁실(Tip Seal)(20)이 삽입된다. 상기 팁실홈(G)은 랩(7a)(8a)을 따라 형성되며 그 팁실홈(G)은 랩(7a)(8a)의 길이보다 작아 팁실홈(G)의 양단이 랩(7a)(8a)의 양단 내측에 위치하도록 형성되어 있다. 상기 선회스크롤(8)의 하부는 상기 회전축(6)의 회전력이 전달되도록 회전축의 편심부(6a)와 결합되고 상기 선회스크롤(8)의 하부에는 선회스크롤(8)의 자전을 방지하는 올담링(9)이 결합되어 있다.

그리고 상기 고정스크롤(7)의 상면에 밀폐용기(1)의 내부를 고압부와 저압부로 분리하는 고저압 분리판(10)이 다수개의 체결볼트(11)에 의해 결합되며, 그 고저압 분리판(10)에 고온고압의 냉매가스의 흐름을 조절하는 체크밸브(12) 및 밸브하우징(13)이 결합되어 있다. 상기 저압부측에 위치하는 밀폐용기(1)에 냉매가스가 흡입되는 흡입관(14)이 결합되고 상기 고압부측에 위치하는 밀폐용기(1)에 고압 상태의 냉매가스가 토출되는 토출관(15)이 결합되어 있다. 그리고 상기 밀폐용기(1)의 저면에 회전축(6)의 내부에 형성된 오일유로(6b)를 통해 슬라이딩이 일어나는 부분에 공급되는 오일이 채워져 있다.

미설명 부호 7b는 고정스크롤에 형성된 토출포트이고, 16은 오일펌프이다.

상기 스크롤 압축기의 작동은 먼저, 인가되는 전류에 의해 회전자(5)가 회전하게 되면 회전자(5)에 압입된 회전축(6)이 회전하면서 회전축 편심부(6a)의 편심된 거리를 반지름으로 하여 선회스크롤(8)을 원운동,즉 공전운동시키게 된다. 상기 선회스크롤(8)은 올담링(9)에 의해 자전이 방지되면서 축 중심을 원점으로 하여 편심된 거리를 반경으로 선회원을 그리며 선회운동하게 된다. 상기 선회스크롤(8)의 선회운동에 의해 고정스크롤(7)의 일측에 형성된 흡입구(7c)로 냉매가스가 흡입되어 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a,8a)에 의해 형성된 다수개의 압축포켓(P)으로 유입되며 그 압축포켓(P)은 선회스크롤(8)의 선회운동으로, 도 3a, 3b, 3c, 3d에 도시한 바와 같이, 중심으로 이동하면서 체적이 점점 감소되면서 냉매가스를 압축하여 토출포트(7b)를 통해 토출시키게 된다. 상기 토출포트(7b)로 토출되는 고온고압 상태의 냉매가스는 고저압 분리판(10)에 의해 형성된 고압부로 유입되면서 토출관(15)을 통해 사이클을 구성하는 응축기측으로 토출된다.

한편, 상기 압축기의 작동 중 사이클상에서 인위적으로 냉매가스가 압축기내로 흡입되는 흡입유로를 인위적으로 막고 운전하거나 또는 운전 중에 모세관이 이물질에 의해 막힌 상태에서 계속 운전할 경우 압축기의 밀폐용기(1)내부는 진공된 상태가 되므로 이때 전기가 계속 인가되면 절연의 파괴로 모터를 구성하는 고정자(4)의 코일이 쇼트되거나 단자부의 파손이 일어나게 된다. 이와 같은 밀폐용기(1)의 진공상태로 인한 파손을 방지하기 위한 종래 구조의 일예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(1)내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압 분리판(10)에 내경이 작으며 소정의 길이를 갖는 바이패스관(17)을 설치하여 고압부로 토출되는 냉매가스를 저압부로 바이패스(By-Pass)시켜 주게 된다. 그러나 이와 같은 구조는 고저압 분리판(10)에 바이패스관(17)을 설치하게 되므로 부품이 추가되어 구조가 복잡할 뿐만 아니라 설치 비용이 발생하게 되고 아울러 바이패스관(17)으로 바이패스되는 냉매가스의 양이 과다하게 되어 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 압축기의 작동 중 밀폐용기내에 진공이 발생하게 될 경우 밀폐용기의 고압부의 가스를 저압부로 바이패스시키는 구조는 간단하게 할 수 있도록 한 스크롤 압축기의 진공방지구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기를 도시한 종단면도,

도 2a,2b는 상기 스크롤 압축기를 구성하는 고정스크롤과 선회스크롤의 평면도 및 그 부분 단면도,

도 3a,3b,3c,3d는 상기 스크롤 압축기의 냉매 압축과정을 순서적으로 도시한 고정스크롤과 선회스크롤의 평면도,

도 4는 종래 스크롤 압축기의 진공방지구조를 도시한 단면도,

도 5a,5b는 본 발명의 스크롤 압축기 진공방지구조를 도시한 고정스크롤 및 선회스크롤의 랩의 평면도 및 그 부분 단면도,

도 6은 본 발명의 스크롤 압축기 진공방지구조의 작동 상태를 도시한 부분 단면도,

도 7은 본 발명 및 종래의 스크롤 압축기 진공방지구조의 성능시험 결과를 나타낸 그래프.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 ; 밀폐용기 7; 고정스크롤

7a ; 고정스크롤 랩 8 ; 선회스크롤

8a ; 선회스크롤 랩 20,G ; 팁실 및 팁실홈

30 ; 바이패스유로 31 ; 연통홈

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 밀폐용기내부에 고정 결합되는 고정스크롤과 상기 고정스크롤에 선회 가능하도록 결합되는 선회스크롤이 구비되어 구동력을 발생시키는 전동기구부의 구동력을 전달받아 선회스크롤이 선회 운동함에 따라 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩에 의해 형성된 압축공간의 체적이 점차 감소되면서 가스를 흡입하고 압축하는 스크롤 압축기에 있어서, 작동 중 진공 발생시 고압부의 가스를 저압부로 바이패스시키도록 상기 랩에 바이패스유로를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공방지구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기 진공방지구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

스크롤 압축기는 상기한 바와 같이 밀폐용기(1)내부에 고정 결합되는 고정스크롤(7)과 상기 고정스크롤(7)에 선회 가능하도록 결합되는 선회스크롤(8)이 구비된다. 상기 고정스크롤(7)은 밀폐용기(1)내부에 설치되는 상부프레임(2)에 고정 결합되고, 상기 선회스크롤(8)은 구동력을 발생시키는 전동기구부와 연결된다. 그리고 상기 밀폐용기(1)내부를 고압부와 저압부로 분리하는 고저압 분리판(10)이 상기 고정스크롤(7)의 상측에 위치하도록 밀폐용기(1)의 내부에 설치된다.

상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)에 소정 형상의 곡선 형태로 돌출 형성된 랩(7a)(8a)이 각각 형성되며 선회스크롤(8)의 랩(8a)이 고정스크롤(7)의 랩(7a)과 선회 가능하도록 결합된다. 상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a)(8a)은 일정 폭과 높이를 갖도록 형성되며 상기 랩(7a)(8a)의 형상은 보통 인벌류트 형상으로 형성된다. 상기 고정스크롤(7)의 랩과 선회스크롤(8)의 랩(7a)(8a)에 의해 형성되는 압축공간인 압축포켓(P)이 형성되며 상기 고정스크롤(7)의 일측에 상기 압축포켓(P)으로 냉매가스가 유입되는 흡입구(7c)가 형성되고 상기 고정스크롤(7)에 내부에서 압축된 가스가 고압부로 토출되는 토출포트(7b)가 형성된다.

그리고 본 발명의 진공방지구조는, 도 5a, 5b에 도시한 바와 같이, 상기 랩(7a)(8a)의 선단에 압축기의 작동 중 밀폐용기(1)내부의 저압부에 진공이 발생할 경우 고압부의 가스를 저압부로 바이패스시키는 바이패스유로(30)가 형성된다. 상기 바이패스유로(30)는 고정스크롤(7)의 랩(7a)에만 형성되거나 선회스크롤(8)의 랩(8a)에만 형성될 수 있고, 또한 고정스크롤(7)의 랩(7a)과 선회스크롤(8)의 랩(8a)에 각각 형성될 수 있다.

한편, 상기 선회스크롤(8)이 고정스크롤(7)에 맞물려 선회하는 과정에서 고정스크롤(7) 및 선회스크롤(8)의 가운데 부분과 가장자리 부분에 위치하는 압축포켓(P)과 압축포켓(P)사이의 압력차에 의해 발생되는 압력누설을 방지하기 위하여 여러 형태의 압력누설 방지구조가 형성된다. 상기 압력누설 방지구조의 일예로 상기 고정스크롤(7)의 랩(7a)과 선회스크롤(8)의 랩(8a) 선단에 각각 팁실(20)이 삽입되는 실링홈(G)이 형성되고 상기 실링홈(G)에 팁실(20)이 삽입된 구조로 이루어진다. 상기 압력누설 방지구조의 다른 일예로 팁실이 삽입되는 구조가 배제된 상태에서 선회스크롤(8)의 배면에 적정 배압을 작용시켜 압력누설을 방지하는 구조이다.

상기 실링(20)이 삽입되는 구조에서 바이패스유로(30)가 형성될 경우 상기 랩(7a)(8a)의 선단에 팁실(20)이 삽입되는 팁실홈(G)이 형성되고 상기 팁실홈(G)에 이어 팁실홈(G)의 양단과 랩(7a)(8a)의 양단을 연통시키는 연통홈(31)이 형성된다. 상기 팁실홈(G)은 일정 폭과 깊이를 갖도록 형성되며 상기 팁실홈(G)은 랩(7a)(8a)의 길이보다 작으며 랩(7a)(8a)의 내부에 위치하도록 형성된다. 그리고 상기 연통홈(31)은 랩(7a)(8a)의 양단과 팁실홈(G)의 양단을 연통시키도록 랩(7a)(8a)의 양단부에 각각 형성된다. 즉, 상기 랩(7a)(8a)은 고정스크롤(7)이나 선회스크롤(8)의 경판 일측면 가운데서 가장자리로 향하도록 인벌류트 형태의 곡선으로 형성되며 상기 팁실홈(G)과 연통홈(31)에 의해 랩(7a)(8a) 선단에 길이 방향으로 양단을 연통시키는 바이패스유로(30)가 형성된다. 상기 팁실홈(G)의 깊이(H)와 연통홈(31)의 깊이(h)의 비(h/H)는 1/10인 것이 바람직하다.

그리고 상기 팁실이 배제된 구조에서 바이패스유로가 형성될 경우 랩의 선단에 길이 방향으로 일정 폭과 깊이를 갖는 연통홈이 형성되어 이루어진다.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기 진공방지구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 구동력을 발생시키는 전동기구부에서 발생되는 회전력이 회전축(6)을 통해 선회스크롤(8)에 전달되면 상기 고정스크롤(7)과 맞물린 선회스크롤(8)이 선회운동함에 의해 고정스크롤(7)의 일측에 형성된 흡입구(7c)로 냉매가스가 흡입되어 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a,8a)에 의해 형성된 다수개의 압축포켓(P)으로 유입되고 그 압축포켓(P)은 선회스크롤(8)의 선회운동으로 인하여 중심으로 이동하면서 체적이 점점 감소되면서 냉매 가스를 압축하여 토출포트(7b)를 통해 토출시키게 된다. 한편, 스크롤 압축기를 구성하는 밀폐용기(1)의 저면에 채워진 오일은 회전축의 내부에 형성된 오일유로(6b)를 통해 흡상하여 슬라이딩이 일어나는 부분에 분사되면서 밀폐용기(1) 저면으로 귀환되며 그 분사된 오일의 일부는 냉매 가스와 함께 압축포켓(P)내부로 유입되어 압축포켓(P)의 밀봉을 강화시키게 되며 압축포켓(P)내부로 유입된 오일의 일부는 냉매가스에 혼합되어 싸이클내부로 순환된다. 그리고 상기 고정스크롤(7)과 선회스크롤(8)의 랩(7a)(8a) 선단에 삽입된 팁실(20)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 상대적으로 압력이 높은 압축포켓(P)측의 압력에 의해 가압되면서 상승하여 스크롤의 경판에 밀착되어 압축포켓(P)의 내부를 밀봉시키게 된다. 그리고 압축기의 작동 중 밀폐용기(1)내부로 유입되는 냉매 가스의 유로가 차단되어 진공 상태로 선회스크롤(8)이 선회 운동하게 될 경우 밀폐용기(1)의 가스가 흡입구(7c)로 통해 상대적으로 압력이 낮은 압축포켓(P)으로 유입되고 이어 압축포켓(P)이 중심방향으로 이동하면서 상대적으로 압력이 높은 상태가 되면서 바이패스유로(30),즉 팁실(20)이 삽입되는 실링홈(G)과 연통홈(31)을 통해 저압측으로 바이패스시켜 주게 되므로 운전 중에 진공 상태로 진행되는 것이 방지된다. 그리고 본 발명이 적용된 상태에서 진공 상태가 아닌 정상적인 상태에서 압축기의 작동이 진행될 경우 종래의 바이패스관(17)이 적용된 상태보다 성능시험 결과 우수한 것으로 나타난다. 도 7은 본 발명과 종래 기술을 대비한 성능시험 결과를 나타낸 도표이다.

또한 본 발명은 냉매 가스의 압축이 진행되는 고정스크롤(7) 및 선회스크롤(8)의 랩에 작동 중 진공 상태에서 고압부분의 가스가 저압부분으로 바이패스되도록 바이패스유로(30)를 형성하게 됨으로써 별도의 부품을 사용을 배제하게 되므로 종래의 바이패스관(17)을 설치하는 구조에 비해 부품수가 감소될 뿐만 아니라 구조가 간단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지구조는 압축기의 작동 중 밀폐용기내에 진공이 발생하게 될 경우 냉매 가스의 압축이 진행되는 고정스크롤 및 선회스크롤의 고압부 가스를 저압부로 바이패스시키도록 랩의 선단에 바이패스유로가 형성됨으로써 별도의 부품을 사용하지 않게 되므로 부품수가 감소될 뿐만 아니라 구조가 간단하게 되어 제작 원가를 절감시킴과 아울러 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 압축기의 성능을 높여 제품의 경쟁력을 높일 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 밀폐용기내부에 고정 결합되는 고정스크롤과 상기 고정스크롤에 선회 가능하도록 결합되는 선회스크롤이 구비되어 구동력을 발생시키는 전동기구부의 구동력을 전달받아 선회스크롤이 선회 운동함에 따라 고정스크롤의 랩과 선회스크롤의 랩에 의해 형성된 압축공간의 체적이 점차 감소되면서 가스를 흡입하고 압축하는 스크롤 압축기에 있어서, 작동 중 진공 발생시 고압부의 가스를 저압부로 바이패스시키도록 상기 랩에 바이패스유로를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공방지구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이패스유로는 상기 랩의 선단에 팁실이 삽입되는 팁실홈이 형성되고 상기 팁실홈에 이어 팁실홈의 양단과 랩의 양단을 연통시키는 연통홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공방지구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 팁실홈의 깊이(H)와 연통홈의 깊이(h)의 비(h/H)는 1/10인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 진공방지구조.