KR20090097040A - 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치는, 과부하차단기를 흡입관에서 먼 하측 엔드코일에 설치함으로써, 상기 권선코일이 흡입되는 냉매와 직접 접촉되지 않음에 따라 상기 구동모터의 과열여부를 보다 정확하게 측정할 수 있어 그만큼 구동모터의 과열여부를 정확하게 측정할 수 있다.

스크롤, 권선코일, 과부하차단기, OLP

Description

스크롤 압축기의 과부하 방지 장치{OVERLOAD PROTECT DEVICE FOR SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스크롤 압축기는 공조기 분야에서 널리 사용되는 고효율, 저소음 압축기이다. 상기 스크롤 압축기는 두 개의 스크롤이 상대 선회운동을 하면서 양쪽 스크롤 사이에 두 개 한 쌍의 압축실이 형성되고, 상기 압축실이 지속적으로 중심방향으로 이동하면서 체적이 작아져 냉매가 연속으로 흡입 압축되어 토출되는 방식이다.

상기 스크롤 압축기는 운전중에 일정량 이상의 액냉매가 흡입되는 등의 과부하 운전조건인 경우에는 상기 압축실의 압력이 과도하게 상승하면서 고정랩이나 선회랩이 파손될 수 있으므로 통상 밀폐용기의 내부에는 압축기의 과부하를 미연에 방지하기 위한 과부하 방지 장치(overload protect device : 이하, OLP)가 설치되어 있다.

상기 OLP는 밀폐용기의 내부온도변화 또는 권선코일의 온도변화에 따라 작동 될 수 있도록 그 내부에 바이페탈로 된 센서가 설치되어 있다. 그리고 상기 OLP는 통상 압축부와 근접되도록 상기 구동모터의 상측 엔드코일에 설치되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에 있어서, 상기 OLP가 흡입관의 출구측 주변에 설치됨에 따라 압축기의 과부하 여부를 정확하게 판단하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 상기 밀폐용기의 내부공간에는 전동부와 압축부가 고정 설치되고, 상기 압축부의 하측, 즉 전동부와 압축부의 사이에 흡입관이 연결되어 있다. 그리고 상기 전동부에는 권선코일이 구비되고 그 권선코일의 상측, 즉 상기 흡입관의 출구측 주변에 근접된 상측 엔드코일에 상기 OLP가 설치되어 있다. 하지만, 상기 흡입관의 출구측 주변은 그 흡입관을 통해 흡입되는 냉매의 온도가 낮아 OLP가 장착된 상측 엔드코일의 온도가 하측 엔드코일의 온도보다 낮아지게 되므로 결국 상기 OLP가 전동부의 과부하 여부를 정확하게 측정하지 못하면서 압축기 신뢰성 저하가 초래될 수 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 OLP가 전동부의 과열여부를 정확하게 측정하여 압축기의 과부하를 미연에 방지할 수 있는 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 흡입관과 토출관이 연통되는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 구동되면서 냉매를 압축하는 압축부; 상기 구동모터에 설치되어 그 구동모터의 과부하시 전원을 차단하여 모터를 보호하는 과부하차단기;를 포함하고, 상기 과부하차단기는 상기 구동모터의 상하 양측 중에서 상기 흡입관으로부터 먼 쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치가 제공된다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치는, 상기 과부하차단기를 흡입관에서 먼 하측 엔드코일에 설치함으로써, 상기 권선코일이 흡입되는 냉매와 직접 접촉되지 않음에 따라 상기 구동모터의 과열여부를 보다 정확하게 측정할 수 있어 그만큼 구동모터의 과열여부를 정확하게 측정할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치를 첨부도면에 도시된 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 흡입관(SP)과 토출관(DP)이 구비되는 밀폐용기(10)와, 상기 밀폐용기(10) 내부의 상하 양측에 각각 고정되는 메인프레임(20) 및 서브프레임(30)과, 상기 메인프레임(20)과 서브프레임(30) 사이에 장착되어 회전력이 발생되도록 하는 구동모터(40)와, 상기 메인프레임(20)의 상면에 고정 설치되는 고정스크롤(50)과, 상기 고정스크롤(50)에 맞물려 2개 한 쌍의 압축실(P)이 형성되도록 상기 메인프레임(20)의 상면에 선회 가능하게 얹히는 선회스크롤(60)과, 상기 선회스크롤(60)과 메인프레임(20)의 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(60)의 자전을 방지하면서 선회시키는 올담링(Oldham's ring)(70)과, 상기 구동모터(40)의 하측 엔드코일(44B)에 설치되어 그 구동모터(40)의 과부하시 전원을 차단하여 모터를 보호하는 과부하차단기(이하, 'OLP'와 혼용함)(80)를 포함한다.

상기 밀폐용기(10)는 상기 구동모터(40)를 설치하는 원통용기(11)와, 상기 원통용기(11)의 상하 양측에 결합되는 상부캡(12)과 하부캡(13)으로 이루어진다. 상기 흡입관(SP)은 원통용기(11)에 결합되어 상기 밀폐용기(10)의 흡입공간(S1)에 연통되고, 상기 토출관(DP)은 상부캡(12)에 결합되어 상기 밀폐용기(10)의 토출공간(S2)에 연통된다.

상기 메인프레임(20)은 상기 흡입관(SP)과 토출관(DP) 사이에 위치하여 상기 밀폐용기(10)의 내주면에 고정 결합되고, 상기 서브프레임(30)은 상기 구동모 터(40)를 사이에 두고 상기 메인프레임(20)의 반대쪽에 설치된다.

상기 구동모터(40)는 상기 메인프레임(20)과 서브프레임(30) 사이에 배치되어 상기 밀폐용기(10)의 내주면에 고정 설치되는 고정자(41)와, 상기 고정자(41)의 안쪽에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 설치되는 회전자(42)와, 상기 회전자(42)의 중심에 압입되어 그 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 상기 선회스크롤(60)에 회전력을 전달하는 구동축(43)으로 이루어진다.

상기 고정자(41)는 다수 장의 스테이터시트를 적층하여 적층체를 형성하고, 그 적층체의 내주면에는 원주방향을 따라 다수 개의 티스부와 슬릿부를 형성하여 외부로부터 전원을 인가받는 권선코일(44)을 권취시켜 설치한다. 상기 권선코일(44)은 그 상하 양측이 상기 적층체의 상하 양단에서 소정의 높이만큼 돌출되어 상측 엔드코일(44A)과 하측 엔드코일(44B)이 형성되고, 상기 상측 엔드코일(44A)은 상기 흡입관(SP)이 출구측 주변에 배치되고, 상기 하측 엔드코일(44B)에는 상기 과부하차단기(80)가 설치된다.

상기 고정스크롤(50)은 그 경판부 저면에 압축실을 형성하도록 나선형으로 고정랩(51)이 형성되고, 상기 고정랩(51)의 외곽측에 흡입홈(52)이 형성되며, 상기 고정랩(51)의 중앙측에 토출구(53)가 형성된다. .

상기 선회스크롤(60)은 그 경판부 상면에 상기 고정랩(51)과 맞물려 2개 한 쌍의 압축실(P)을 형성할 수 있도록 나선형으로 선회랩(61)이 형성된다.

상기 과부하차단기(80)는 전술한 바와 같이 상기 하측 엔드코일(44B)에 설치되는 것으로, 그 내부에는 상기 권선코일(44)의 온도변화에 따라 변형되면서 외부 로부터 공급되는 전원을 차단하거나 연결시킬 수 있도록 바이메탈 센서 등으로 이루어질 수 있다.

도면중 미설명 부호인 14는 고저압분리판이다.

상기와 같은 본 발명 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치는 다음과 같은 작용효과가 있다.

즉, 상기 구동모터(40)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(43)이 회전자(42)와 함께 회전을 하면서 선회스크롤(60)이 올담링(70)에 의해 메인프레임(20)의 상면에서 편심 거리만큼 선회운동을 하게 되고, 이와 함께 상기 고정랩(51)과 선회랩(61)의 사이에는 점차 중앙으로 이동하는 2개 한 쌍의 압축실(P)이 연속하여 형성되며, 상기 압축실(P)은 선회스크롤(60)의 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소하여 냉매가스를 흡입 압축한 후 상기 밀폐용기(10)의 토출공간(S2)으로 토출되었다가 상기 토출관(DP)을 통해 냉동사이클로 토출된다.

이때, 상기 압축기 또는 그 압축기를 채용한 냉동장치가 과부하 조건에서 운전을 하게 되면, 상기 구동모터(40)에 부과되는 하중이 과도하게 상승하면서 소손될 수 있으나, 상기 구동모터(40)에 장착되는 OLP(80)가 상기 구동모터(40)의 온도변화를 감지하여 일정온도 이상으로 상승하는 경우 그 구동모터(40)에 공급되는 전원을 차단하여 정지시킴으로써 구동모터(40)의 손상을 미연에 방지할 수 있다.

특히, 상기 스크롤 압축기의 경우, 상기 흡입관(SP)이 상측 엔드코일(44A)에 근접되게 배치됨에 따라 상기 구동모터(40)의 상측 엔드코일(44A)은 흡입관(SP)을 통해 흡입되는 찬 냉매에 의해 냉각되어 실제 구동모터(40)의 온도보다 낮아지게 되는 바, 상기 OLP(80)가 흡입관(SP)에 가까운 상측 엔드코일(44A)에 설치되는 경우 구동모터(40)의 실제 과열 여부를 정확하게 측정할 수 없어 구동모터(40)의 손상을 초래할 수 있다. 하지만, 본 발명에서와 같이 상기 OLP(80)를 흡입관에서 먼 하측 엔드코일(44B)에 설치할 경우 상기 권선코일(44)이 흡입되는 냉매와 직접 접촉되지 않음에 따라 상기 구동모터(40)의 과열여부를 보다 정확하게 측정할 수 있어 그만큼 구동모터(40)의 과열여부를 정확하게 측정할 수 있다.

도 2는 상기 구동모터의 권선코일에 대한 각 부위의 온도를 측정한 결과이다. 이에 도시된 바와 같이 상기 엔드코일 중에서 흡입관에 가까운 상측 엔드코일의 온도(①)가 90℃로 가장 낮은 반면 적층체의 내부에 위치하는 내부코일의 온도(②)가 146℃로 가장 높았다. 그리고 상기 흡입관에서 가장 먼 하측 엔드코일의 온도(③)가 133℃로 측정되었다. 하지만, 가장 높은 측정온도를 보인 내부코일의 온도(②)와 중간측정온도를 보인 하측 엔드코일의 온도(③)가 그리 크지는 않게 측정되었다.

따라서, 상기 권선코일의 과열 여부를 정확하게 측정하여 모터의 구동여부를 제어하기 위해서는 상기 적층체 내부의 권선코일에 OLP를 설치하는 것이 가장 바람직할 수 있으나, 상기 적층체 내부의 권선코일에는 OLP를 설치하기가 용이하지 않아 본 발명에서는 하측 엔드코일에 OLP를 설치하여 그 OLP의 설치를 용이하게 하고 구동모터의 과열 여부에 대해서도 비교적 정확하게 측정할 수 있도록 하였다. 이를 통해 실제 운전중에 구동모터가 과부하에 의해 과열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서는 스크롤 압축기에 대해 살펴보았으나, 상기 밀폐용기의 내부가 흡입압의 냉매로 채워지는 저압식 밀폐형 압축기에는 넓게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명 저압식 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 구동모터의 권선코일에 대한 각 부위의 온도를 측정한 결과를 보인 그래프.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

40 : 구동모터 44 : 권선코일

44A : 상측 엔드코일 44B : 하측 엔드코일

SP : 흡입관

Claims (3)

1. 흡입관과 토출관이 연통되는 밀폐용기;

   상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 구동모터;

   상기 구동모터의 구동력을 전달받아 구동되면서 냉매를 압축하는 압축부;

   상기 구동모터에 설치되어 그 구동모터의 과부하시 전원을 차단하여 모터를 보호하는 과부하차단기;를 포함하고,

   상기 과부하차단기는 상기 구동모터의 상하 양측 중에서 상기 흡입관으로부터 먼 쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 흡입관은 구동모터의 축방향 중심을 기준으로 어느 한 쪽 엔드코일에 더 가깝게 연통되고, 상기 과부하차단기는 상기 구동모터의 타측 엔드코일에 설치되는 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 압축부는 상기 밀폐용기의 내부에 고정되어 나선형의 고정랩이 형성되는 고정스크롤과, 상기 고정스크롤의 고정랩에 맞물려 상대운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축실을 이루도록 나선형의 선회랩이 형성되는 선회스크롤을 포함하는 스크롤 압축기의 과부하 방지 장치.

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