KR20050096766A - 스크롤 압축기의 과열방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스크롤 압축기의 과열방지장치는 한쪽 개구부가 압축기의 저압실에 연통되며 다른 한쪽은 밀폐된 용기의 외부로 연결되는 액체 냉매를 주입하기 위한 액냉매주입유로와, 그 액냉매주입유로의 중간에 설치되며 압력에 의해 작동되어 상기 액냉매주입유로의 개도를 개,폐하는 압력밸브와, 상기 고압실의 온도를 감지하여 설정된 온도에서 작동하여 고압실의 고압가스에 의해 상기 압력밸브를 열어서 용기 외부의 액체 냉매를 저압실로 주입되게하여 그 주입된 액체 냉매가 증발하면서 용기의 내부온도를 낮추어서 고압실의 온도를 저하시키기 위한 온도감지밸브로 구성되어, 압축기의 이상으로 고압실의 가스온도가 소정온도 이상으로 상승하면 온도감지밸브와 압력밸브가 동작되어 저압실로 응축기에서 팽창변으로 공급되는 액체냉매가 저압실로 공급되고, 그와 같이 저압실로 공급된 액체냉매가 증발되며 냉매가스의 온도가 낮아짐과 아울러 그 낮아진 냉매가스가 압축되어 고압실로 토출되어짐에 따라 압축기의 과열이 방지되어 진다.

Description

스크롤 압축기의 과열방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING HEAT OF SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 과열방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조의 과열방지장치를 구성하여 압축기의 과열이 방지될 수 있도록 한 스크롤 압축기의 과열방지장치에 관한 것이다.

일반적인 냉동사이클의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1), 응축기(2), 증발기(3), 팽창변(4)으로 구성되어 있다. 냉동기의 운전시 압축기에 의해 압축된 고온고압의 냉매는 응축기에 보내져서 외부로 열을 방출하고 액화되며 다시 팽창변을 통과하면서 저온저압의 냉매로 변환되어 증발기에서 기화하며 주위의 열을 흡수한 후 압축기로 흡입되는 과정을 반복하게 된다.

상기와 같은 운전상황이 정상적으로 이루어지면 압축기(1)의 고압부의 온도는 일정수준 이하를 유지하게 되며 압축기(1)의 제작에 있어서 이러한 온도는 중요한 설계변수로 작용하여 압축기의 성능, 효율, 신뢰성에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서 압축기(1)의 설계에 있어서 상기 고압부의 온도를 어느 정도까지 허용치를 설정하게 되며 그 범위 내에서 압축기(1)가 운전 가능하도록 설계되어지고 있다. 하지만 실제 압축기(1)가 장착되는 에어컨의 사용환경은 매우 다양하며 또한 에어컨의 각 구성요소가 제 기능을 충분히 하지 못하는 경우 설계상 고려된 이상의 악조건으로 압축기(1)가 운전되는 경우가 발생되며 이 경우 압축기(1)의 수명을 단축시키거나 고장을 일으키게 된다.

종래에는 압축기(1)의 고압실 온도 상승 방지를 위해 일정량의 압축된 액체 냉매를 계속적으로 압축기(1) 내로 직접 공급하여 압축기(1)의 온도상승을 방지하거나 또는 고압실의 온도상승을 방지하기 위해 액냉매 주입 장치를 설치할 경우 압축기(1) 외부에서 압축기(1)의 내부로 액냉매를 유입시키 위한 포트가 형성되어야 하고, 압축기(1)의 외부에서 압축기(1)의 토출가스의 온도를 감지하기 위한 감지수단이 설치되어야 하며, 감지센서에서 감지된 토출가스의 온도가 소정온도 이상이 되면 압축기(1)에 액냉매를 주입함으로써 압축기(1)가 과열되지 않도록 관리하는 방법이 주로 이용 되었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 압축기 과열방지장치는 온도를 감지하기 위한 감지수단이 압축기의 외부에 설치되고, 별도로 설치된 액냉매 유입라인에 별도의 밸브를 설치하여야 하며, 또한 온도감지수단과 밸브를 제어하기 위한 회로를 구성하여야 하는 등 구성이 매우 복잡하고, 그에 따른 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 간단한 구조에 의하여 압축기의 과열을 방지할 수 있도록 하여 압축기의 제조원가가 절감되어질 수 있도록 한 스크롤 압축기의 과열방지장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

내부에 일정공간부를 가지는 밀폐된 용기와, 그 용기의 내부에 설치되는 모터와, 그 모터에 결합되어 회전가능하게 설치되며 일측에 나선형상의 랩을 가지는 선회스크롤과, 그 선회스크롤의 랩에 대항하여 고정설치되며 나선형의 랩을 가진 고정스크롤을 가지며, 모터가 선회스크롤을 회전시킴에 따라 고정스크롤과 선회스크롤의 사이에 연속적으로 줄어드는 체적을 형성하여 용기내의 저압실로 저압가스를 흡입하여 압축한 후 용기내의 특정 위치에 형성된 고압실로 토출하는 스크롤 압축기에 있어서,

한쪽 개구부는 상기 저압실에 연통되며 다른 한쪽은 밀폐된 용기의 외부로 연결되는 액체 냉매를 주입하기 위한 액냉매주입유로와,

그 액냉매주입유로의 중간에 설치되며 압력에 의해 작동되어 상기 액냉매주입유로의 개도를 개,폐하는 압력밸브와,

상기 고압실의 온도를 감지하여 설정된 온도에서 작동하여 고압실의 고압가스에 의해 상기 압력밸브를 열어서 용기 외부의 액체 냉매를 저압실로 주입되게하여 그 주입된 액체 냉매가 증발하면서 용기의 내부온도를 낮추어서 고압실의 온도를 저하시키는 온도감지밸브를,

구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열방지장치가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 스크롤 압축기의 과열방지장치를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 과열방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 종단면도이고, 도 3은 본 발명의 과열방지장치가 설치된 주요부 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기는 내부에 일정공간부(1)를 가지는 밀폐 용기(2)의 내부 상측에는 상부 프레임(3)이 설치되어 있고, 하측에는 하부 프레임(4)이 설치되어 있으며, 그 상부 프레임(3)과 하부 프레임(4)의 사이에는 고정자(5)와 회전자(6) 및 크랭크축(7)으로 구성되는 모터(8)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 모터(8)의 크랭크축(7) 상단부에는 나선형상의 돌출된 랩(9a)이 형성된 선회스크롤(9)이 선회운동 가능하게 설치되어 있고, 그 선회스크롤(9)의 상측에는 상기 상부 프레임(3)에 고정되며 상기 선회스크롤(9)의 랩(9a)에 결합되는 돌출된 랩(10a)이 형성되는 고정스크롤(10)이 설치되어 있으며, 상기 고정스크롤(10)에는 고압실(11)의 온도가 설정온도 이상이 되며 동작되어 외부에서 액체 냉매를 저압실(12)로 주입하여 그 액체 냉매가 증발되며 용기(2)의 내부온도가 낮아지도록 하여 압축기의 과열을 방지하는 과열방지장치(100)가 설치되어 있다.

상기 과열방지장치(100)는 한쪽 개구부는 상기 저압실(12)에 연통되며 다른 한쪽은 밀폐된 용기(2)의 외부로 연결되는 액체 냉매를 주입하기 위한 액냉매주입유로(101)와, 그 액냉매주입유로(101)의 중간에 설치되며 압력에 의해 작동되어 상기 액냉매주입유로(101)의 개도를 개,폐하는 압력밸브(102)와, 상기 고압실(11)의 온도를 감지하여 설정된 온도에서 작동하여 고압실(11)의 고압가스에 의해 상기 압력밸브(102)를 열어서 용기 외부의 액체 냉매를 저압실(12)로 주입되어 지도록 하는 온도감지밸브(103)로 구성되어 있다.

상기 액냉매주입유로(101)는 용기(2)에 관통되게 설치됨과 아울러 일단부는 응축기와 팽창변의 사이에 연결되고 타단부는 압력밸브(102)에 연통되게 설치되어 액체 냉매를 압력밸브(102)측으로 주입할 수 있도록 설치된 액냉매주입관(111)과, 상기 압력밸브(102)측에서 저압실(12)로 액체 냉매가 공급될 수 있도록 상기 압력밸브(102)와 저압실(12)이 연통되게 고정스크롤(10)에 형성된 액냉매배출홀(112)로 이루어져 있다.

상기 압력밸브(102)는 상기 고정스크롤(10)의 내부에 형성되며 상측은 상기 액냉매주입관(111)에 연통되고 하측은 상기 액냉매배출홀(112)에 연통되게 형성된 밸브하우징(121)과, 그 밸브하우징(121)의 내부에 슬라이딩가능하게 설치됨과 아울러 상기 온도감지밸브(103)측에서 고압의 가스가 유입되면 후방으로 슬라이딩되어 액냉매주입관(111)을 통하여 주입된 액체 냉매가 액냉매배출홀(112)로 배출되도록 연결하는 연결홈(122a)이 외주면에 형성되어 있는 피스톤(122)과, 그 피스톤(122)의 후위에 설치되어 피스톤(122)을 전방으로 탄력지지하는 스프링(123)과, 상기 밸브하우징(121)의 개구부에 삽입고정되며 상기 스프링(123)을 지지하는 스토퍼(124)로 구성되어 있다.

상기 온도감지밸브(103)는 상기 밸브하우징(121)의 일측에 연통되게 연결홀(131)로 연결됨과 아울러 고압실(11)에 연통되게 형성된 밸브안착홈(132)과, 그 밸브안착홈(132)의 내측에 설치되며 고압실(11)의 온도에 따라 변형되어 연결홀(131)의 입구부(131a)를 개,폐하기 위한 바이메탈재질로된 밸브 플레이트(133)로 구성되어 있다.

상기 밸브 플레이트(133)는 원형 판체상으로서, 중앙부에는 상기 연결홀(131)의 입구부(131a)에 일정부분 삽입되어 입구부(131a)를 막을 수 있도록 볼록하게 형성된 볼록차단부(141)가 형성되어 있고, 그 볼록차단부(141)의 외주면에 소정각도로 연장형성되며 고압실(11)의 고압냉매가 통과될 수 있도록 수개의 통공(142a)이 형성된 연장부(142)가 일체로 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 13은 저압실에 연통되게 설치된 흡입관이고, 14는 고압실에 연통되게 설치된 토출관이며, 15는 소음을 저감하기 위한 머플러이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 과열방지장치(100)가 구비된 스크롤 압축기는 모터(8)가 회전되면, 모터(8)의 회전자(6)에 결합된 크랭크축(7)이 회전하며 크랭크축(7)의 상단부에 결합된 선회스크롤(9)를 선회시키고, 그 선회스크롤(9)이 선회하며 선회스크롤(9)의 랩(9a)과 고정스크롤(10)의 랩(10a) 사이의 압축공간에 흡입된 냉매가스를 압축하며, 그 압축된 냉매가는 고압실(11)로 토출되어 진다.

그리고, 상기와 같이 압축기에 의해 냉매가스의 압축이 정상적으로 이루어져서 고압실(11)로 토출된 냉매가스가 소정온도 이하 일때는 밸브 플레이트(133)의 볼록차단부(141)가 연결홀(131)의 입구부(131a)를 막은 상태가 되며, 그와 같은 상태에서는 밸브하우징(121) 내에서 피스톤(122)이 스프링(123)의 스프링력에 의해 전방으로 슬라이딩되어 액냉매주입관(111)으로 유입된 액체냉매는 피스톤(122)에 의해 차단되어 저압실(12)로 유입되는 것이 차단된 상태를 유지하게 된다.

팽창변의 막힘이나 냉매부족 등으로 고압실(11)의 내부온도가 소정온도 이상으로 상승하면 도 4에서와 같이 밸브 플레이트(133)가 변형되며 볼록차단부(141)가 연결홀(131)의 입구부(131a)에서 떨어지게 되는데, 그와 같은 상태에서 고압실(11)의 고압가스가 연결홀(131)을 통하여 밸브하우징(121)의 내측으로 유입되며 피스톤(122)을 밀며, 그와 같이 미는 힘에 의해 피스톤(122)은 스프링(123)의 스프링력을 이기고 후방향으로 슬라이딩된다. 그와 같이 슬라이딩되는 피스톤(122)이 후방으로 완전히 밀리면 피스톤(122)의 외주면에 형성된 연결홈(122a)에 의해 액냉매주입관(111)과 액냉매배출홀(112)이 연통되는 상태가 되어 응축기와 팽창변 사이에 연결된 액냉매주입관(111)으로 유입되는 액체 냉매가 화살표와 같이 연결홈(122a)과 액냉매배출홀(112)을 통하여 저압실(12)로 배출되어지고, 그와 같이 저압실(12)로 배출된 액체냉매가 증발하며 저압실(12)의 냉매가스 온도를 낮추며, 그 낮아진 냉매가스가 압축되어 고압실(11)로 토출되어 고압실(11)의 온도가 낮아지게 된다.

상기와 같이 고압실(11)의 온도가 낮아지면 밸브 플레이트(133)의 형태가 다시 원래 상태로 복원되어 볼록차단부(141)가 연결홀(131)의 입구부(131a)를 막게 되고, 그와 같이 볼록차단부(141)에 의해 연결홀(131)이 막히면 피스톤(122)이 스프링(123)의 스프링력에 의해 슬라이딩되어 액냉매주입관(111)으로 유입되는 액체 냉매가 저압실(12)로 유입되는 것이 차단되는 상태가 된다.

즉, 상기와 같이 과열방지장치(100)가 동작되며 고압실(11)의 내부 온도가 항상 적정수준이 유지되도록 조절되어 짐에 따라 과열에 의한 압축기의 고장발생이 발생되어 진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스크롤 압축기의 과열방지장치는 고압실의 내부온도가 소정온도 이상으로 상승하면 바이메탈 재질로된 밸브 플레이트가 변형되어 고압실의 냉매가스가 압력밸브를 동작시키고, 그 압력밸브의 동작에 의해 응축기와 팽창변 사이에 연결된 액냉매주입관을 통하여 유입된 액체 냉매가 저압실로 공급되어지도록 함으로써, 그와 같이 저압실로 공급된 액체냉매가 증발되며 냉매가스의 온도를 낮추고, 그 온도가 낮아진 냉매가스가 압축되어 고압실로 토출되어짐에 따라 압축기의 과열이 방지되며, 그에 따라 과열에 의한 압축기의 고장발생이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 냉동싸이클장치의 구조를 보인 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 과열방지장치가 구비된 스크롤 압축기의 종단면도.

도 3은 본 발명의 과열방지장치가 설치된 주요부 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 과열방지장치의 동작도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 용기 8 : 모터

9 : 선회스크롤 9a,10a : 랩

10 : 고정스크롤 11 : 고압실

12 : 저압실 101 : 액냉매주입유로

102 : 압력밸브 103 : 온도감지밸브

111 : 액냉매주입관 112 : 액냉매배출홀

121 : 밸브하우징 122 : 피스톤

122a : 연결홈 123 : 스프링

124 : 스토퍼 131 : 연결홀

131a : 입구부 132 : 밸브안착홈

133 : 밸브플레이트 141 : 볼록차단부

142 : 연장부 142a : 통공

Claims (5)

1. 내부에 일정공간부를 가지는 밀폐된 용기와, 그 용기의 내부에 설치되는 모터와, 그 모터에 결합되어 회전가능하게 설치되며 일측에 나선형상의 랩을 가지는 선회스크롤과, 그 선회스크롤의 랩에 대항하여 고정설치되며 나선형의 랩을 가진 고정스크롤을 가지며, 모터가 선회스크롤을 회전시킴에 따라 고정스크롤과 선회스크롤의 사이에 연속적으로 줄어드는 체적을 형성하여 용기내의 저압실로 저압가스를 흡입하여 압축한 후 용기내의 특정 위치에 형성된 고압실로 토출하는 스크롤 압축기에 있어서,

   한쪽 개구부는 상기 저압실에 연통되며 다른 한쪽은 밀폐된 용기의 외부로 연결되는 액체 냉매를 주입하기 위한 액냉매주입유로와,

   그 액냉매주입유로의 중간에 설치되며 압력에 의해 작동되어 상기 액냉매주입유로의 개도를 개,폐하는 압력밸브와,

   상기 고압실의 온도를 감지하여 설정된 온도에서 작동하여 고압실의 고압가스에 의해 상기 압력밸브를 열어서 용기 외부의 액체 냉매를 저압실로 주입되게하여 그 주입된 액체 냉매가 증발하면서 용기의 내부온도를 낮추어서 고압실의 온도를 저하시키기 위한 온도감지밸브를,

   구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열방지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 액냉매주입유로는

   상기 압력밸브에 연통되게 일단부가 연결되어 액체 냉매를 압력밸브측으로 주입할 수 있도록 설치된 액냉매주입관과,

   상기 압력밸브측에서 저압실로 액체 냉매가 공급될 수 있도록 상기 압력밸브와 저압실이 연통되게 형성된 액냉매배출홀로,

   이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열방지장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 압력밸브는

   상기 고정스크롤의 내부에 형성되며 상측은 상기 액냉매주입관에 연통되고 하측은 상기 액냉매배출홀에 연통되게 형성된 밸브하우징과,

   그 밸브하우징의 내부에 슬라이딩가능하게 설치됨과 아울러 상기 온도감지밸브측에서 고압의 가스가 유입되면 후방으로 슬라이딩되어 액냉매주입관을 통하여 주입된 액체 냉매가 액냉매배출홀로 배출되도록 연결하는 연결홈이 외주면에 형성되어 있는 피스톤과,

   그 피스톤의 후위에 설치되어 피스톤을 전방으로 탄력지지하는 스프링과,

   상기 밸브하우징의 개구부에 삽입고정되며 상기 스프링을 지지하는 스토퍼로,

   구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열방지장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 온도감지밸브는

   상기 밸브하우징의 일측에 연통되게 연결홀로 연결됨과 아울러 고압실에 연통되게 형성된 밸브안착홈과,

   그 밸브안착홈의 내측에 설치되며 고압실의 온도에 따라 변형되어 연결홀의 입구부를 개,폐하기 위한 바이메탈재질로된 밸브 플레이트로,

   구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열방지장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 밸브 플레이트는

   중앙부에는 상기 연결홀의 입구부에 일정부분 삽입되어 입구부를 막을 수 있도록 볼록하게 형성된 볼록차단부와,

   그 볼록차단부의 외주면에 소정각도로 연장형성되며 고압실의 고압냉매가 통과될 수 있도록 수개의 통공이 형성된 연장부로,

   구성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과열방지장치.