KR20060119311A - 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치 - Google Patents

솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것으로서, 체크밸브장치의 작동시 충격소음이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 흡입관 및 토출관이 구비되어 있는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 고정 설치되는 고정스크롤과 맞물리며 연속으로 이동하는 두개 한쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 선택적으로 상기 토출관을 개폐하며 냉매가스의 역류를 방지할 수 있도록 상기 토출관의 내부에 상기 토출관이 개방되는 개방위치와 상기 토출관이 차단되는 차단위치로 상대 이동 가능하게 수용되는 밸브부재와; 상기 밸브부재에 연결되어 상기 밸브부재에 이동력을 제공하는 솔레노이드;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치를 제공한다.
스크롤 압축기, 역류, 체크밸브, 토출관, 솔레노이드, 밸브부재

Description

솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치{CHECK VALVE OF SCROOL COMPRESSOR USING SOLENOID}
도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도
도 2는 종래 스크롤 압축기로서, 체크밸브장치의 구조를 도시한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드를 이용한 체크밸브장치가 구비된 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도
도 4는 도 3의 요부를 확대 도시한 단면도
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 솔레노이드를 이용한 체크밸브장치의 작동구조를 도시한 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111 : 케이싱 115 : 토출관
121 : 전동기구부 131 : 압축기구부
133 : 고정스크롤 135 : 선회스크롤
140 : 체크밸브장치 141 : 밸브부재
142 : 솔레노이드 143 : 하우징
144 : 코일 145 : 철심
146 : 플런저 147 : 스프링
본 발명은 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체크밸브장치의 작동시 충격소음이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉매가스 등의 유체를 압축하는 기기로서, 상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 회전식 압축기, 왕복동식 압축기, 스크롤 압축기 등으로 분류하게 된다.
상기 스크롤 압축기는 공조기 분야에 널리 적용하는 고효율 저소음 압축기로서, 두개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 각 스크롤 사이에 복수개의 압축실을 쌍으로 형성하고, 이 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아짐에 따라 냉매가스가 연속으로 흡입 압되며 토출되는 방식이다.
첨부한 도 1은 종래 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 종래 스크롤 압축기로서, 체크밸브장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 스크롤 압축기는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(11)과, 상기 케이싱(11)의 내부에 수용 설치되어 냉매가스를 압축하는 압축기구부(31)와, 상기 압축기구부(31)에 구동력을 제공하는 전동기구부(21)를 구비하고 있다.
상기 케이싱(11)의 일측에는 냉매가스가 흡입 및 토출될 수 있도록 흡입관(13) 및 토출관(15)이 구비되어 있으며, 내부에는 압축기구부(31) 및 전동기구부(21)를 지지할 수 있도록 상하방향을 따라 서로 이격되게 상부프레임(17) 및 하부프레임(19)이 각각 설치되어 있다.
상기 압축기구부(31)는, 인벌류트(Involute) 형상의 랩(34)을 구비하여 상부프레임(17)에 고정 설치되는 고정스크롤(33)과, 인벌류트 형상의 랩(36)을 구비하여 고정스크롤(33)과 맞물리며 연속으로 이동하는 두개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 결합되어 고정스크롤(33)에 대해 상대운동하면서 냉매가스를 압축시키는 선회스크롤(35)을 포함하여 구성되어 있다.
또 상기 고정스크롤(33)에는 케이싱(11)의 내부 공간을 토출압측 공간(Spd)과 흡입압측 공간(Sps)으로 분리 구획하는 고저압분리판(39)이 결합되어 있다.
상기 전동기구부(21)는, 케이싱(11)의 내부에 고정 설치되는 고정자(23)와, 고정자(23)의 내부에 일측에 편심부(28)가 형성된 회전축(27)을 중심으로 회전가능하게 수용 설치되는 회전자(25)를 포함하여 구성되어 있다.
한편, 상기 고정스크롤(33)의 상면에는 압축실(S)에서 압축된 냉매가스가 토출압측 공간(Spd)으로 빠져나가도록 하면서 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가스가 다시 압축실(S)으로 역류되는 것을 방지할 수 있도록 체크밸브장치(40)가 구비되어 있다.
즉, 고정스크롤(33)의 상면 중앙에는 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)을 수 직상태로 연통시키는 토출공(38)이 형성되어 있으며, 상기 체크밸브장치(40)는 이 토출공(38)을 선택적으로 개폐하며 냉매가스의 흐름을 조절하게 되는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 체크밸브장치(40)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 고정스크롤(33)의 상면에 일단이 고정되게 설치되는 리드밸브(41) 및 리테이너(42)로 구성되어 있는 바, 상기 리드밸브(41)는 고정스크롤(33)의 상면에 일단이 볼트(B) 체결을 통해 고정되게 설치되어 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)의 압력차에 따라 체결부위를 기준으로 유동되며 토출공(38)을 선택적으로 개폐하고, 상기 리테이너(42)는 리드밸브(41)와 함께 일단이 볼트(B) 체결을 통해 고정되어 토출공(38)이 개방상태가 되도록 리드밸브(41)가 유동될 시 리드밸브(41)의 유동이 필요 이상으로 이루어지지 않도록 리드밸브(41)의 일정 유동 이상을 구속한다.
따라서, 상기 체크밸브장치(40)는 토출압측 공간(Spd)의 압력이 압축실(S)의 압력보다 높아지게 되면 토출공(38)을 차단시켜 토출압측 공간(Spd)으로 토출된 냉매가스가 압축실(S)로 역류되지 않게 하고, 반대로 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력보다 높아지게 되면 토출공(38)을 개방시켜 압축실(S)내의 냉매가스가 토출압측 공간(Spd)으로 토출될 수 있게 한다.
그런데, 종래 스크롤 압축기의 경우에는, 운전이 정지된 경우나 비정상적인 운전조건에 의해 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd) 사이에 큰 압력차가 발생될 시 체 크밸브장치(40)의 리드밸브(41)가 고정스크롤(33)의 상면에 강하게 부딪히게 되면서 충격소음이 발생되는 문제점이 있었다.
즉, 운전정지 등의 이유로 압축실(S)의 압력이 토출압측 공간(Spd)의 압력에 비해 급격히 증가될 시 이 압력차에 의해 체크밸브장치(40)의 리드밸브(41)가 고정스크롤(33)의 상면에 강하게 부딪히게 되며 진동과 소음이 발생되는 문제점이 있었고, 또 이와 같은 진동과 소음에 의해 압축기의 정숙한 작동환경을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 체크밸브장치의 작동시 충격소음이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 흡입관 및 토출관이 구비되어 있는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 고정 설치되는 고정스크롤과 맞물리며 연속으로 이동하는 두개 한쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서, 선택적으로 상기 토출관을 개폐하며 냉매가스의 역류를 방지할 수 있도록 상기 토출관의 내부에 상기 토출관이 개방되는 개방위치와 상기 토출관이 차단되는 차단위치로 상대 이동 가능하게 수용되는 밸브부재와; 상기 밸브부재에 연결되어 상기 밸브부재에 이동력을 제공하는 솔레노이드;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드를 이용한 체크밸브장치가 구비된 스크롤 압축기의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 4는 도 3의 요부를 확대 도시한 단면도이다.
또한, 도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 솔레노이드를 이용한 체크밸브장치의 작동구조를 도시한 단면도이다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드를 이용한 체크밸브장치를 구비한 스크롤 압축기는, 내부에 밀폐된 수용공간을 형성하는 케이싱(111)과, 상기 케이싱(111)의 내부에 수용 설치되어 냉매가스를 압축하는 압축기구부(131)와, 상기 압축기구부(131)에 구동력을 제공하는 전동기구부(121)와, 토출된 냉매가스의 역류를 방지할 수 있도록 후술할 토출관(115)에 설치되어 솔레노이드(142)에 의해 작동되며 토출관(115)을 개폐하는 체크밸브장치(140)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 케이싱(111)의 일측에는 냉매가스가 흡입 및 토출될 수 있도록 흡입관(113) 및 토출관(115)이 구비되어 있으며, 내부에는 압축기구부(131) 및 전동기구부(121)를 지지할 수 있도록 상하방향을 따라 서로 이격되게 상부프레임(117) 및 하부프레임(119)이 각각 설치되어 있다.
상기 압축기구부(131)는, 인벌류트(Involute) 형상의 랩(134)을 구비하여 상부프레임(117)에 고정 설치되는 고정스크롤(133)과, 인벌류트 형상의 랩(136)을 구비하여 고정스크롤(133)과 맞물려 연속으로 이동하는 두개 한 쌍의 압축실(S)을 형성하도록 결합되어 고정스크롤(133)에 대해 상대운동하면서 냉매가스를 압축시키는 선회스크롤(135)을 포함하여 구성되어 있다.
또 상기 고정스크롤(133)에는 케이싱(111)의 내부 공간을 토출압측 공간(Spd)과 흡입압측 공간(Sps)으로 분리 구획하는 고저압분리판(139)이 결합되어 있다.
상기 전동기구부(121)는, 케이싱(111)의 내부에 고정 설치되는 고정자(123)와, 고정자(123)의 내부에 일측에 편심부(128)가 형성된 회전축(127)을 중심으로 회전가능하게 수용 설치되는 회전자(125)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서 도면부호 138은 고정스크롤(133)의 상면 중앙에 형성되어 압축실(S)과 토출압측 공간(Spd)을 수직상태로 연통시키는 토출공이다.
한편, 상기 토출관(115)에는 압축실(S)에서 압축된 냉매가스가 토출압측 공간(Spd)을 거쳐 토출관(115)으로 빠져나가도록 하면서 토출관(115)으로 토출된 냉매가스가 다시 압축실(S)으로 역류되는 것을 방지할 수 있도록 본 발명의 체크밸브장치(140)가 구비되어 있는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
즉 상기 체크밸브장치(140)는 선택적으로 토출관(115)을 개폐하며 냉매가스의 역류를 방지할 수 있도록 토출관(115)의 내부에 토출관(115)이 개방되는 개방위 치와 토출관(115)이 차단되는 차단위치로 상대 이동 가능하게 수용되는 밸브부재(141)와, 상기 밸브부재(141)에 연결되어 밸브부재(141)에 이동력을 제공하는 솔레노이드(142)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서 상기 토출관(115)은 입구측과 출구측의 방향이 서로 직각이 되도록 대략 "ㄱ" 형상으로 형성되어 일단은 케이싱(111)의 상부 일측에 연통되게 설치되고 타단은 냉동사이클시스템(도시하지 않음)에 연결된다.
상기 솔레노이드로(142)는 하우징(143)과, 상기 하우징(143)의 내부에 설치되는 코일(144) 및 철심(145) 등을 포함하여 구성되는 마그네트구동부와, 전원인가시 상기 코일(144)을 중심으로 마그네트구동부에서 발생되는 자기력에 의해 이동되는 플런저(146) 및 전원차단시 플런저가 초기위치로 복귀될 수 있도록 탄성력을 가하는 스프링(147) 등을 포함하여 구성되는 통상의 솔레노이드(142)가 적용될 수 있으며, 이와 같은 구조에 의해 상기 솔레노이드(142)의 플런저(146)는 전원의 인가 여부에 따라 마그네트구동부의 자기력 및 스프링(147)의 탄성력에 의해 그 길이방향을 따라 왕복운동될 수 있다.
아울러 상기 솔레노이드(142)는 토출관(115)의 일측에 그 입구측과 나란하게 배치되도록 일체로 결합되는 바, 이를 위해 토출관(115)의 일측에는 솔레노이드(142)의 하우징(143)이 압입 결합될 수 있도록 토출관(115)과 연통되게 일체로 결합부(115a)가 형성되어 있다.
한편, 상기 밸브부재(141)는 토출관(115)의 입구측과 나란하게 배치됨과 아울러 솔레노이드(142)의 플런저(146)에 의해 이동되며 토출관(115)을 개폐하도록 구성되어 있는 바, 이때 상기 밸브부재(141)는 플런저(146)의 선단부에 나란하게 일체로 연결되어 플런저(146)와 함께 동일한 방향으로 왕복운동되며 토출관(115)이 개폐될 수 있게 한다.
아울러 상기 플런저(146)와 밸브부재(141) 중 어느 일측에 경사캠면(도시하지 않음)을 형성하여 플런저(146)와 밸브부재(141)의 운동 방향이 서로 직각이 되도록 구성할 수 있음은 물론이며, 상기 밸브부재(141)는 개폐시 발생되는 진동 및 충격이 흡수될 수 있도록 탄성을 갖는 재질로 형성됨이 바람직하다.
또, 상기 토출관(115)의 입구측에 근접된 일측(115b)은 밸브부재(115)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되어 있는 바, 이는 밸브부재(115)의 선단면이 구속되며 밸브부재(115)의 선단면에 실링면이 형성될 수 있게 한다.
이하 첨부한 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 솔레노이드를 이용한 체크밸브장치의 작동구조를 설명하면 다음과 같다.
도 5a와 같이, 압축기의 정상 운전시에는 솔레노이드(142)에 전원이 인가됨에 따라 마그네트구동부에서 발생되는 자기력에 의해 플런저(146)가 스프링(147)을 압축시키며 후방으로 이동하게 되고, 이에 따라 밸브부재(141)도 함께 후방으로 이동하며 토출관(115)이 개방될 수 있게 함으로써, 압축실(S)에서 압축된 냉매가스가 토출압측 공간(Spd) 및 토출관(115)을 통해 냉동사이클시스템로 토출될 수 있게 한다.
한편 도 5b와 같이, 압축기의 운전이 정지된 경우나 비정상적인 운전시에는 솔레노이드(142)에 공급되던 전원이 차단됨에 따라 플런저(146)가 스프링(147)의 탄성력에 의해 전방으로 이동하게 되고, 이에 따라 밸브부재(141)도 함께 전방으로 이동하며 토출관(115)이 차단될 수 있게 함으로써, 토출관(115)을 통해 토출된 냉매가스가 다시 토출압측 공간(Spd) 및 압축실(S)로 역류되지 않게 한다.
이와 같이 본 발명은, 토출관(115)이 개방/차단될시 체크밸브장치(140)의 밸브부재(141)가 솔레노이드(142)에 의해 유동없이 고정될 수 있게 함으로써 즉, 압축기의 정상 운전시에는 토출관(115)이 개방되는 개방위치로 이동된 밸브부재(141)가 마그네트구동부의 자기력에 의해 유동없이 고정될 수 있게 하고, 압축기의 이상 운전시에는 토출관(115)이 차단되는 차단위치로 이동된 밸브부재(141)가 스프링(147)의 탄성력에 의해 유동없이 고정될 수 있게 함으로써, 종래와 같이 체크밸브장치의 작동시 충격소음이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있게 하며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있게 한다.
또한, 이와 같은 구조는 종래 대비 체크밸브장치(140)의 보수 및 수리를 용이하게 할 수 있게 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 체크밸브장치에 의 하면, 체크밸브장치의 작동시 충격소음이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 정숙한 압축기의 작동환경을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 흡입관 및 토출관이 구비되어 있는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 고정 설치되는 고정스크롤과 맞물리며 연속으로 이동하는 두개 한쌍의 압축실을 형성하는 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기에 있어서,
    선택적으로 상기 토출관을 개폐하며 냉매가스의 역류를 방지할 수 있도록 상기 토출관의 내부에 상기 토출관이 개방되는 개방위치와 상기 토출관이 차단되는 차단위치로 상대 이동 가능하게 수용되는 밸브부재와;
    상기 밸브부재에 연결되어 상기 밸브부재에 이동력을 제공하는 솔레노이드;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 토출관은 입구측과 출구측의 방향이 서로 직각이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 솔레노이드는 상기 토출관에 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 토출관에는 상기 솔레노이드의 하우징이 압입 결합될 수 있도록 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브부재는 상기 솔레노이드의 플런저와 동일한 방향으로 이동되도록 연결된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브부재의 선단면에 실링면이 형성되도록 상기 토출관의 내부 일측은 상기 밸브부재의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드를 이용한 스크롤 압축기의 체크밸브장치.
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