KR20020041942A - 스크롤 압축기의 역류방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 역류방지장치를 개선하여, 사체적 및 그에 따른 역류현상을 최소화하도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 밀폐 케이싱 내에 구비되어 압축실이 구획되도록 서로 맞물려 있는 고정스크롤 및 가동스크롤을 갖는 스크롤 압축기에 있어서; 상기 압축실 압력이 토출실 압력보다 크게되는 정상운전시, 상기 압축실에서 압축된 냉매가스가 상기 토출실로 유동되도록, 상기 고정스크롤에 상향(上向)으로 분지(分枝)된 분지형 연통구가 형성되고; 상기 압축실 압력이 상기 토출실 압력보다 작게되는 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 상기 토출실의 냉매가스가 상기 분지형 연통구를 통해 상기 압축실로 역류되지 못하도록, 상기 연통구의 분지중심부에 역류방지수단이 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치를 제공한다.

Description

스크롤 압축기의 역류방지장치{Device for preventing backward-flow in scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 운전정지시 또는 고압력비 운전시 압축실로 냉매가스가 역류되는 것을 차단하기 위한 스크롤 압축기의 역류방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스크롤 압축기는, 대향하는 한쌍의 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 체적을 변화시켜 냉매가스를 압축하는 압축기로서, 왕복동식 압축기 및 로타리 압축기에 비해 효율이 높고, 진동 및 소음이 낮으며, 또한 소형, 경량화가 가능하여 점자 그 사용영역을 넓혀가고 있는 추세에 있다.

여기서, 스크롤 압축기는, 도 1에 도시된 바와 같이 밀폐 케이싱(1)과, 상기 밀폐 케이싱 내에 그 내부공간을 고압의 토출실(1a)과 저압의 흡입실(1b)로 구획하도록 설치된 고저압분리판(2)과, 상기 고저압분리판 저면측인 흡입실에 구비되어 고압부ㆍ중압부ㆍ저압부을 갖는 압축실(4a)이 구획되도록 서로 맞물려 있는 가동스크롤(3) 및 고정스크롤(4)과, 상기 가동스크롤을 선회시키는 원동기(5)와, 상기 원동기 구동시 상기 가동스크롤이 자전이 방지된 채로 선회되도록 한 올당링(6, oldham ring)이 포함되어 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 스크롤 압축기는 다음과 같은 동작을 수행한다.

상기 스크롤 압축기로 전원이 공급되면, 상기 원동기(5)의 고정자(5a)와 회전자(5b) 사이에 유도전류가 발생하고, 상기 유도전류에 의해 상기 회전자와 결합된 편심축(7)이 회전하며, 상기 편심축의 회전에 의해 상기 가동스크롤(3)이 선회한다.

이 때, 냉매가스는 흡입파이프(8)를 통해 상기 흡입실(1a)로 유입된 후, 상기 고정스크롤의 일측면에 형성된 흡입구(도시생략)를 통해 압축실(3a)로 유입되고, 상기 가동스크롤(3)의 선회운동에 의해 압축실의 중심부로 이동되면서 압축되며, 압축된 후 상기 고정스크롤(4)의 중심측에 형성된 토출구(4a)를 통해 토출되고, 상기 토출실(1b)을 거쳐 토출파이프(9)로 유출된다.

한편, 종래의 스크롤 압축기는 상기 고정스크롤(4)의 상단 중앙부에 역류방지장치(10)가 더 구비되어 이루어진다.

그 이유는, 운전정지시 또는 고압력비 운전시 토출실(1b)의 냉매가스가 상기 압축실(3a)로 역류되는 것을 미연에 차단하여 역류시 발생되는 문제점을 미연에 방지하기 위함이다.

한편, 상기 문제점을 구체적으로 설명하기에 앞서, 상기에 언급된 고압력비 운전이라 함은, 토출실(1b) 및 토출파이프(9)로 유출된 냉매가스의 압력이 압축실(3a)의 토출압보다 커지는 운전상태로서, 특히, 토출파이프로 유출된 냉매가스가 모세유관(도시생략) 막힘 등에 의해 외부기기(도시생략)로 유동되지 못하고 계속 누적되면서 토출실의 압력이 압축실의 토출압력보다 커지는 운전상태, 또는 외기조건이 압축기가 갖는 일반압력비(토출압력/흡입압력)의 조건과 맞지 않게 되어, 한정된 체적의 변화로 한정된 압력비만을 얻을 수 있는 압축실의 토출압력보다 더 큰 이상압력이 외기조건인 온도상승등의 영향으로 외부기기에 발생됨에 따라,토출실의 압력이 압축실의 토출압력보다 커지는 운전상태를 의미한다.

따라서, 운전정지시와 고압력비 운전시 역류에 따른 문제점은 다음과 같다.

첫째, 운전정지시, 토출실(1b)측의 고압냉매가스가 압축실(3a)로 역류되어 가동스크롤(3)을 역회전시킴에 따라, 가동스크롤과 고정스크롤의 와권체(3b, 4b; 渦捲體) 및 주위부재들이 손상되거나, 이미 압축된 고압냉매가스가 팽창되면서 흡입실(1a)로 역류되어 기기의 압축성능이 저하되는 문제가 있다.

둘째, 고압력비 운전시, 토출실(1b)측의 고압냉매가스가 압축실(3a)로 역류됨과 동시에 원동기(5)의 부하가 가동스크롤(3)에 계속 걸려있으므로, 고압냉매가스의 역류력과 원동기의 구동력에 의해 가동스크롤의 와권체(3b)는 과도한 힘을 받게되어 와권형상이 틀어지거나 크랙이 발생됨과 함께, 원동기는 과부하에 의해 손상된다. 그리고, 압축실(3a)에서는 냉매가스가 압축되지 않고 오히려 이미 압축된 고압냉매가스가 가동스크롤(3)의 역회전에 의해 팽창됨에 따라 기기의 압축성능이 저하되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위한, 종래기술에 따른 역류방지장치(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정스크롤(4)의 상단면에 장착되되, 상부는 실린더형상을 함과 함께 상단이 내측으로 절곡된 형상(11b 참조)을 하고, 하부는 두 개의 지지부(11a)가 돌출됨과 함께 그 지지부 사이로 개방된 형상을 한 가이드(11)와; 상기 지지부(11a)와 상기 고정스크롤(4)의 상단면을 상호 나사체결하는 볼트(12)와; 상기 가이드의 상부에 삽입되어 상기 가이드 하단의 개방부(도시생략) 및 토출구(4a)를 선택적으로 개폐시키는 피스톤밸브(13)로 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 종래기술에 따른 역류방지장치(10)는 다음과 같은 동작을 수행한다.

첫째, 정상운전시, 압축실(3a)의 압력이 토출실(1b)의 압력보다 크므로, 토출구(4a)를 통해 토출된 고압냉매가스의 토출력에 의해, 피스톤밸브(13)는 가이드(11) 상부로 소정거리 이동되어 가이드의 상단 절곡부(11b)에 걸려 멈추게됨과 함께, 가이드의 하부에 형성된 개방부(도시생략; 양 지지부 사이에 개방되어 있는 부위)는 개방되게 된다. 따라서 압축실의 고압냉매가스는 상기 토출실로 토출된다.

둘째, 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 토출실(1b)의 압력이 압축실(3a)의 압력보다 크므로, 가이드(11)의 상단 개구(11c)를 통해 유입되는 토출실 고압냉매가스의 유입력에 의해, 피스톤밸브(13)는 가이드 하부로 이동되어 가이드의 하단 개방부(도시생략) 및 고정스크롤의 토출구(4a)를 밀폐시키게 된다. 따라서, 토출실의 고압냉매가스는 압축실로 유입되지 않게 된다.

하지만 상기와 같이 이루어진 종래기술에 따른 역류방지장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

종래기술에 따른 역류방지장치(10)는 상기 고정스크롤(4)의 상단에 별도의 가이드(11)를 장착하여 그 내부에 피스톤밸브(13)를 삽입시킨 구조를 취함에 따라, 상기 고정스크롤에 형성된 토출구(4a)의 체적과 상기 가이드의 피스톤밸브 이동 공간의 체적을 합한 사체적(V)이 존재하게 되어, 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 사체적 내의 고압냉매가스가 압축실(3a)로 역류됨에 따라 이미 언급한 와권체(3b,4b), 원동기(5) 등의 부재들이 손상되는 문제가 재발되었다.

본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스크롤 압축기의 역류방지장치를 개선하여, 사체적 및 그에 따른 역류현상을 최소화하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 구성을 나타낸 단면도.

도 2는 종래기술에 따른 스크롤 압축기의 역류방지장치를 나타낸 'A'부 상세도.

도 3은 본 발명에 따른 역류방지장치의 구성 및 정상운전시 동작상태를 나타낸 요부 상세도.

도 4는 본 발명에 따른 역류방지장치의 구성 및 운전정지시 또는 고압력비 운전시 동작상태를 나타낸 요부 상세도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 밀폐 케이싱 1a: 흡입실

1b: 토출실 2: 고저압분리판

3: 가동스크롤 3a: 압축실

4: 고정스크롤 110: 분지형 연통구

120: 가이드홈 130: 밸브

140: 통제유닛 141: 제1 걸림턱

142: 제2 걸림턱

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 압축실이 구획되도록 서로 맞물려 있는 고정스크롤 및 가동스크롤을 갖는 스크롤 압축기에 있어서; 상기 압축실 압력이 상기 토출실 압력보다 크게되는 정상운전시, 상기 압축실에서 압축된 냉매가스가 상기 토출실로 유동되도록, 상기 고정스크롤에 상향(上向)으로 분지(分枝)된 분지형 연통구가 형성되고; 상기 압축실 압력이 상기 토출실 압력보다 작게되는 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 상기 토출실의 냉매가스가 상기 분지형 연통구를 통해 상기 압축실로 역류되지 못하도록, 상기 연통구의 분지중심부에 역류방지수단이 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치를 제공한다.

상기 내용을 더 상세하게 설명하기 위해 도면을 참조하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 역류방지장치의 구성 및 정상운전시 동작상태를 나타낸 요부 상세도이고, 도 4는 본 발명에 따른 역류방지장치의 구성 및 운전정지시 또는 고압력비 운전시 동작상태를 나타낸 요부 상세도이다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 역류방지장치는, 도 3과 4에 도시된 바와 같이 압축실(3a) 압력이 토출실(도1의 1b참조) 압력보다 크게되는 정상운전시, 상기 압축실에서 압축된 냉매가스가 상기 토출실로 유동되도록, 고정스크롤(4)에 상향(上向)으로 분지(分枝)된 분지형 연통구(110)가 형성되고, 이와 함께, 상기 압축실 압력이 상기 토출실 압력보다 작게되는 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 상기 토출실의 냉매가스가 상기 분지형 연통구를 통해 상기 압축실로 역류되지 못하도록, 상기 연통구의 분지중심부에 역류방지수단이 구비되어 이루어진다.

이 때, 상기 역류방지수단은, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 분지형 연통구(110)의 분지중심부(C)에서 상향으로 수직하게 구멍이 형성되어 상기 토출실(1b)과 연통되도록 한 가이드홈(120)과, 상기 가이드홈에 삽입되어, 정상운전시 상기 가이드홈을 따라 상부로 이동되어 상기 분지형 연통구(110)를 개방시키고, 운전정지시 또는 고압력비 운전시 상기 가이드홈을 따라 하부로 이동되어 상기 분지형 연통구를 밀폐시키는 밸브(130)와, 상기 밸브의 행정거리를 유지시킴과 동시에 밀봉력을 부가시켜주는 통제유닛(140)이 포함되어 이루어진다.

그리고, 상기 통제유닛(140)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정스크롤(4)에 형성된 상기 가이드홈(120) 상부측에 구비되어, 정상운전시 상기 밸브(130)가 상기 분지형 연통구(110)를 개방한 후 정지되도록 한 제1 걸림턱(141)과, 그리고 상기 고정스크롤에 형성된 상기 가이드홈 하부측에 구비되어, 운전정지시 또는 고압력비 운전시 상기 밸브가 상기 분지형 연통구를 밀폐시킴과 동시에 정지되도록 한 제2 걸림턱(142)으로 이루어진다.

또한, 상기 제1 걸림턱(141)은 상기 고정스크롤(4)의 면 중 토출실(1b)과 마주하는 면에 나사 결합되어 이루어지는 별도의 부재이거나, 상기 고정스크롤의 가이드홈(120)부에서 돌출형성될 수 있다.

이와 더불어, 상기 제2 걸림턱(142)은 상기 고정스크롤(4)의 가이드홈(120)부에서 돌출형성되거나, 상기 분지형 연통구(110)의 중심부(C) 너비가 상기 가이드홈(120)의 너비보다 작게하여 그 단차부에 상기 밸브(130)가 걸리도록 단차가공되어 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 밸브(130)는 상기 고정스크롤(4)에 형성된 가이드홈(120)에 이동가능하게 구비되기 위해 피스톤형 밸브임이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 역류방지장치는 다음과 같은 동작을 수행한다.

첫째, 정상운전시, 압축실(3a)의 압력이 토출실(1b)의 압력보다 크므로, 도 3에 도시된 바와 같이 분지형 연통구의 중심부(C)를 통해 토출되는 고압냉매가스가 토출력에 의해, 밸브(130)는 가이드홈(120) 상부로 소정거리 이동되어 가이드홈 상단에 있는 제1 걸림턱(141)에 걸려 멈추게됨과 함께, 상기 가이드홈 하부에 형성된 분지형 연통구(110)는 개방되게 된다. 따라서 상기 압축실의 고압냉매가스는 상기 분지형 연통구를 통해 토출실로 토출된다.

둘째, 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 토출실(1b)의 압력이 압축실(3a)의 압력보다 크므로, 도 4에 도시된 바와 같이 가이드홈(120) 상단 개구(120a)를 통해 유입되는 토출실 고압냉매가스의 유입력에 의해, 밸브(130)는 가이드홈 하부로 이동되어 가이드 하단에 있는 분지형 연통구(110)의 분지부와 중심부(C)를 밀페시키게 된다. 따라서, 토출실의 고압냉매가스는 압축실로 유입되지 않게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 역류방지장치는 고정스크롤 자체에 분지형 연통구와 가이드홈 그리고 밸브를 구비하여 사체적으로 현저히 줄임에 따라 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 운전정지시 또는 고압력비 운전시, 냉매가스의 역류량을 최소화시킬 수 있으므로, 기기의 손상을 최소화할 수 있고, 이미 압축된 고압냉매가스의 역팽창현상을 최소화시킴에 따라 기기의 압축성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 역류방지장치는 종래기술에 비해 구조가 간단하여 그에 따른 비용을 저감시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 상세한 설명에 언급된 모든 효과를 다 포함한다.

Claims (7)

1. 밀폐 케이싱 내에 구비되어 압축실이 구획되도록 서로 맞물려 있는 고정스크롤 및 가동스크롤을 갖는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 압축실에서 압축된 냉매가스가 토출실로 유동되도록, 상기 고정스크롤에 상향(上向)으로 분지(分枝)된 분지형 연통구가 형성되고,

   상기 토출실의 냉매가스가 상기 분지형 연통구를 통해 상기 압축실로 역류되지 못하도록, 상기 연통구의 분지중심부에 역류방지수단이 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 역류방지수단은;

   상기 분지형 연통구의 분지중심부에서 상향으로 수직하게 구멍이 형성되어 상기 토출실과 연통되도록 한 가이드홈과,

   상기 가이드홈에 삽입되어, 상기 가이드홈을 따라 상부로 이동되어 상기 분지형 연통구를 개방시키고, 상기 가이드홈을 따라 하부로 이동되어 상기 분지형 연통구를 밀폐시키는 밸브와,

   상기 밸브의 행정거리를 유지시킴과 동시에 밀봉력을 부가시켜주는 통제유닛이 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 통제유닛은;

   상기 고정스크롤에 형성된 상기 가이드홈 상부측에 구비되어, 상기 밸브가 상기 분지형 연통구를 개방한 후 정지되도록 한 제1 걸림턱과,

   상기 고정스크롤에 형성된 상기 가이드홈 하부측에 구비되어, 상기 밸브가 상기 분지형 연통구를 밀폐시킴과 동시에 정지되도록 한 제2 걸림턱으로 이루어짐을 특징으로 스크롤 압축기의 역류방지장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 걸림턱은 상기 고정스크롤의 면 중 토출실과 마주하는 면에 나사 결합되어 이루어짐을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 걸림턱은 상기 고정스크롤의 가이드홈부에서 돌출형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2 걸림턱은 상기 고정스크롤의 가이드홈부에서 돌출형성됨을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2 걸림턱은, 상기 고정스크롤의 분지형 연통구의 중심부 너비가 상기 가이드홈의 너비보다 작게하여 그 단차부에 상기 밸브가 걸리도록 한 것임을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 역류방지장치.