KR20100019890A - 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 케이싱에 지지프레임과 센서커버를 이용하여 온도센서를 설치함에 따라 상기 압축기의 과열여부를 판단하는 온도센서의 설치를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 온도센서를 압축기가 채용된 에어콘이나 냉장고의 메인기판에 연결하여 압축기의 운전상태에 따라 그 압축기의 운전여부가 신속하게 제어될 수 있고 상기 에어콘이나 냉장고 전체가 압축기의 운전상태에 따라 신속하게 운전제어될 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

압축기, 온도센서, 과열방지

Description

밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기{HERMETIC COMPRESSOR AND REFRIGERATOR THE SAME HAVING}

본 발명은 냉동기기에 적용되는 밀폐형 압축기의 보호 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉동기기는 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기로 구성되는 냉매압축식 냉동사이클을 적용하여 냉매의 상변화를 통해 발생되는 냉기를 이용하는 기기이다. 상기와 같은 냉매압축식 냉동사이클을 이용하는 냉동기기에는 에어콘, 냉장고 등이 널리 알려져 있다.

상기 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치이다. 상기 압축기는 유체를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분할 수 있다. 그리고 케이싱에 모터와 압축부를 함께 설치하는지 여부에 따라 개방형 또는 밀폐형으로도 구분할 수 있다.

상기 밀폐형 압축기는 밀폐된 케이싱의 내부공간에 모터와 압축부가 함께 설치되고, 상기 모터의 구동력을 전달받아 압축부가 작동하면서 냉매를 흡입, 압축하여 토출하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 밀폐형 압축기에 있어서는, 냉매가 과압축되거 나 모터의 부하가 과도하게 증가하는 경우 상기 케이싱의 내부온도가 허용범위 이상으로 상승하게 된다. 이 상태에서 압축기가 계속 운전을 하게 되면 냉매와 오일의 성질이 변경되어 압축기의 효율이 저하되거나 또는 열에 약한 부재가 손상되어 압축기의 수명이 짧아질 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 케이싱의 내부온도가 과도하게 상승하는 것을 미연에 방지할 수 있도록 보호장치를 용이하면서도 견고하게 설치할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되는 모터; 상기 케이싱의 내부공간에 설치되어 상기 모터의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부; 및 상기 케이싱에 설치되어 그 케이싱의 내부공간 온도에 따라 상기 모터를 온/오프시키는 보호장치;를 포함하고, 상기 보호장치는 상기 케이싱에 결합되는 지지부재와, 상기 지지부재에 삽입되고 상기 케이싱의 내부공간 온도를 감지하는 센서부재와, 상기 지지부재의 외측면에 결합되는 커버부재로 이루어지는 밀폐형 압축기가 제공된다.

또, 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉동기기에 있어서, 상기 압축기는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지고, 상기 센서부재는 상기 압축기의 운전을 제어하는 기판에 전기적으로 연결되는 냉동기기가 제공된다.

또, 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉동기기에 있어서, 상기 압축기는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지고, 상기 센서부 재는 상기 냉동기기의 운전을 제어하는 기판에 전기적으로 연결되는 냉동기기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기는, 상기 케이싱에 지지프레임과 센서커버를 이용하여 온도센서를 설치함에 따라 상기 압축기의 과열여부를 판단하는 온도센서의 설치를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 온도센서를 압축기가 채용된 에어콘이나 냉장고의 메인기판에 연결하여 압축기의 운전상태에 따라 그 압축기의 운전여부가 신속하게 제어될 수 있고 상기 에어콘이나 냉장고 전체가 압축기의 운전상태에 따라 신속하게 운전제어될 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기 및 이를 적용한 냉동기기를 첨부도면에 도시된 스크롤 압축기의 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부공간에 설치되어 구동력을 발생하는 모터(20)와, 상기 모터(20)의 구동력을 전달받도록 그 모터(20)에 기구적으로 결합되고 상기 케이싱(10)의 내부공간에 설치되어 냉매를 압축하는 압축부(30)와, 상기 케이싱(10)의 일측에 설치되어 그 케이싱(10)의 내부공간 온도에 따라 상기 모터(20)를 온/오프시키는 보호장치(40)를 포함한다. 그리고 상기 보호장치(40)는 그 보호장치(40)에서 감지된 값에 따라 상기 모터(20)에 인가되는 전류를 온/오프 할 수 있도록 압축기를 채용한 기기, 즉 에어콘이나 냉장고의 운전제어용 메인기판(미도시)에 전기적으로 연결된다.

상기 케이싱(10)의 내부공간은 상기 압축부(30)에서 토출되는 고압의 냉매가 채워지도록 토출공간이 형성되고, 상기 케이싱(10)을 관통하는 흡입관(11)이 상기 압축부(30)의 흡입측에 직접 연결되며, 상기 케이싱(10)의 토출공간에 연통되는 토출관(12)이 상기 케이싱(10)에 결합된다.

그리고 상기 케이싱(10)의 내주면 상하 양측에는 상기 모터(20)의 회전축(23)을 지지하는 메인프레임(13)과 서브프레임(14)이 설치되고, 상기 메인프레임(13)과 서브프레임(14)의 사이에는 상기 모터(20)가 고정 설치된다. 그리고 상기 메인프레임(13)의 상면에는 압축부(30)의 고정스크롤(31)이 결합되고, 상기 메인프레임(13)과 고정스크롤(31)의 사이에는 그 고정스크롤(31)에 맞물려 중심으로 연속 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하도록 선회스크롤(32)이 선회 가능하게 설치된다. 상기 선회스크롤(32)은 상기 모터(20)의 회전축(23)에 편심 결합되고, 상기 선회스크롤(32)과 메인프레임(13) 사이에는 그 선회스크롤(32)이 선회운동을 올담링(33)과 같은 자전 방지 기구가 결합된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 상기 모터(20)에 전원이 인가되면, 그 모터(20)의 회전축(23)에 결합된 선회스크롤(32)이 상기 고정스크롤(31)에 대해 선회운동을 하면서 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 연속하여 형성하고, 상기 흡입관(11)을 통해 상기 압축실(P)으로 유입된 냉매는 그 압축실(P)에서 압축된 다음 상기 케이싱(10)의 내부공간으로 토출되었다가 상기 토출관(12)을 통해 냉 동사이클시스템으로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다. 도면중 미설명 부호인 31a는 고정랩, 32a는 선회랩, 34는 체크밸브이다.

여기서, 상기 압축기가 채용된 냉동기기가 과도한 부하를 받거나 또는 냉매가 과압축되는 경우에는 압축기의 온도가 크게 상승하면서 압축기와 그 압축기를 채용한 냉동기기의 부품 중에서 열에 약한 부품이 손상될 수도 있고 상기 압축기와 그 압축기를 채용한 냉동기기의 효율이 저하될 수 있다.

이를 감안하여, 본 발명에서는 상기 케이싱의 외주면에 그 케이싱의 온도를 검출하여 압축기의 과열 여부를 판단하고 이에 따라 모터의 작동 여부를 제어할 수 있는 보호장치가 설치된다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 보호장치(40)는 상기 케이싱(10)의 외주면, 보다 정확하게는 상부캡에 용접 결합되는 지지프레임(41)과, 상기 지지프레임(41)에 삽입되고 상기 케이싱(10)의 외주면에 밀착되어 그 케이싱(10)의 내부공간 온도를 감지하는 온도센서(42)와, 상기 지지프레임(41)의 외측면에 결합되는 센서커버(43)로 이루어진다.

상기 지지프레임(41)은 소정의 길이와 강도를 갖는 강판을 디귿자 모양으로 절곡하여 센서수용부(41a)가 형성되고, 그 센서수용부(41a)의 길이방향 양단은 연장되어 상기 케이싱(10)의 외주면에 용접 고정되는 고정부(41b)로 이루어진다.

상기 센서수용부(41a)는 상기 온도센서(42)가 삽입될 수 있는 정도의 높이를 가지도록 절곡 형성되고, 그 상면에는 상기 센서커버(43)를 결합할 때 그 센서커버(43)의 누름돌기(43c)가 삽입될 수 있도록 적어도 한 개 이상(도면에선, 2개)의 관통구멍(41c)이 케이싱 방향으로 형성된다. 그리고 상기 센서수용부(41a)의 양 측면, 즉 길이방향 양측 개구단에 직교하는 폭방향 양측면 중에서 적어도 어느 한 쪽 측면(도면에선 1측면)에는 후술할 센서커버(43)의 걸림턱(43b)이 높이방향으로 걸리도록 소정 깊이의 걸림홈(41d)이 형성된다.

상기 온도센서(42)는 열팽창계수가 서로 다른 복수의 금속재를 대향시킨 바이메탈 스위치(Bimetal Switch)로 이루어져 그 끝단이 상기 운전제어용 메인기판(미도시)에 구비된 릴레이 스위치(미도시)에 연결된다. 통상, 모터(또는 모터를 직접 온/오프시키는 OLP)(20)에 인가되는 전압과 전류는 각각 120~230V, 5A 이상인데 반해 상기 온도센서(42)에서 제어할 수 있는 전압과 전류는 각각 24V 미만, 1A 이하 정도가 될 수 있도록 하여 상기 모터(20)에 연결되는 전선보다는 얇은 전선으로 상기 온도센서(42)가 연결되도록 할 수 있다.

상기 센서커버(43)는 소정의 깊이, 즉 상기 지지프레임(41)의 센서수용부(41a)를 복개할 수 있을 정도의 깊이를 가지도록 오목하게 형성되고, 그 일측, 즉 상기 온도센서(42)의 신호선(42a)이 인출되는 방향으로는 그 신호선(42a)이 관통될 수 있도록 신호선 수용홈(43a)이 형성된다. 그리고 상기 센서커버(43)의 일 측면, 즉 상기 지지프레임(41)의 걸림홈(41d)에 대향되는 내측면에는 그 걸림홈(41d)에 걸려 센서커버(43)가 쉽게 탈거되지 않도록 하는 걸림턱(43b)이 형성된다. 상기 걸림턱(43b)은 쉽게 삽입되는 반면 쉽게 탈거되지 않도록 삽입방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

그리고 상기 센서커버(43)의 내측면, 즉 상기 지지프레임(41)의 센서수용 부(41a) 상면에 대향되는 내측면에는 상기 지지프레임(41)의 관통구멍(41c)에 대향되도록 누름돌기(43c)가 소정의 높이로 돌출 형성된다.

한편, 상기 보호장치(40)는 상기 케이싱(10)의 외측면에 설치될 수도 있으나, 경우에 따라서는 상기 케이싱(10)의 내측면에 설치될 수도 있다. 이 경우, 상기 케이싱(10)의 일측에는 온도센서(42)에서 인출되는 신호선이 연결되도록 내측단자를 갖고 그 온도센서(42)를 상기 운전제어용 메인기판(미도시)에 전선으로 연결되도록 외측단자를 갖는 터미널단자(미도시)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 터미널단자는 상기 모터(20)에 전원이 인가되는 허메틱 터미널(미도시)과 공유할 수도 있으나, 이 허메틱 터미널의 경우 고전압, 고전류가 인가되므로 상대적으로 저전압, 저전류가 소통되는 온도제어부용 터미널 단자를 별도로 구비하는 것이 압축기의 안정성이나 비용 측면에서 유리할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 보호장치의 조립과정은 다음과 같다.

즉, 상기 지지프레임(41)이 프로젝션 용접에 의해 상기 케이싱(10)의 외주면에 결합되고, 상기 지지프레임(41)의 센서수용부(41a)에 온도센서(42)가 삽입된다. 그리고 상기 센서커버(42)가 상기 지지프레임(41)의 센서수용부(41a)를 복개하면서 결합된다.

여기서, 도 5에서와 같이 상기 센서커버(43)의 신호선수용부(43a)에 수용되도록 하는 동시에 상기 센서커버(43)의 걸림턱(43b)이 상기 지지프레임(41)의 걸림홈(41d)에 삽입되어 높이방향으로 탈거되지 않도록 한다. 이때, 도 6에서와 같이, 상기 센서커버(43)의 누름돌기(43c)가 상기 지지프레임(41)의 관통구멍(41c)을 통 해 온도센서(42)를 눌러 줌으로써, 상기 온도센서(42)는 그 저면이 상기 케이싱(10)의 외주면에 긴밀하게 밀착되어 그 케이싱(10)의 내부공간 온도를 효과적으로 검출할 수 있게 된다.

그리고, 상기 온도센서(42)가 상기 케이싱(10)의 내부공간으로 토출되는 냉매의 온도를 감지하여 그 감지된 온도가 설정된 온도값 범위에 존재하게 되면 압축기의 운전상태를 그대로 유지하는 반면, 상기 온도센서(42)에서 감지된 온도가 설정된 온도값 범위를 벗어나면 바이메탈 스위치가 변형되면서 작동되어 상기 운전제어용 메인기판(미도시)의 릴레이 스위치(미도시)에 신호를 전달하게 된다. 이 신호를 받은 릴레이 스위치(미도시)가 오프(off)되면서 상기 모터(20)에 전달되는 전원을 차단함으로써 압축기의 운전을 정지시키게 된다.

이렇게, 상기 케이싱에 지지프레임과 센서커버를 이용하여 온도센서를 설치함에 따라 상기 압축기의 과열여부를 판단하는 온도센서의 설치를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 온도센서를 압축기가 채용된 에어콘이나 냉장고의 메인기판에 연결하여 압축기의 운전상태에 따라 그 압축기의 운전여부가 신속하게 제어될 수 있고 상기 에어콘이나 냉장고 전체가 압축기의 운전상태에 따라 신속하게 운전제어될 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

한편, 상기와 같은 압축기가 냉동기기에 적용되는 경우, 그 압축기의 보호 장치는 상기 냉동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판에 전기적으로 연결될 수도 있고, 상기 압축기의 운전을 제어하는 서브기판에 전기적으로 연결될 수도 있다.

예컨대, 도 7에서와 같이 압축기, 응축기, 팽창기 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기에서 그 냉동기기에는 냉동기기의 운전 전반을 제어하는 메인기판(50)이 설치되고, 상기 압축기(C)에는 앞서 설명한 보호 장치(40)가 설치되며, 상기 보호 장치(40)의 온도센서는 상기 냉동기기의 메인보드(50)에 전기적으로 연결되어 상기 보호 장치(40)가 냉동기기의 운전과 연동되어 작동되도록 할 수 있다.

반면, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 냉동기기에서 압축기의 보호 장치는 그 온도센서의 신호선이 압축기의 운전을 제어하는 서브보드에 전기적으로 연결되어 그 압축기의 운전과 연동되어 작동되도록 할 수도 있다.

본 발명에 의한 보호 장치는 스크롤 압축기 외에 로터리 압축기, 왕복동식 압축기 등 모든 밀폐형 압축기에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명 스크롤 압축기를 보인 종단면도,

도 2는 도 1에 따른 스크롤 압축기에서 보호 장치가 장착된 상태를 보인 사시도,

도 3은 도 2에 따른 보호 장치를 분해하여 보인 사시도,

도 4는 도 2에 따른 보호 장치를 조립하여 보인 사시도,

도 5는 도 4의 "I-I"선단면도,

도 6은 도 4의 "II-II"선단면도,

도 7은 도 2에 따른 보호 장치를 구비한 압축기를 에어콘에 장착한 상태를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 모터

30 : 압축부 40 : 보호 장치

41 : 지지프레임 41a : 센서안착부

41b : 고정부 41c : 관통구멍

41d : 걸림홈 42 : 온도센서

42a : 신호선 43a : 신호선수용홈

43b : 걸림턱 43c : 누름돌기

50 : 메인기판 C : 압축기

Claims (8)

1. 밀폐된 내부공간이 구비되는 케이싱;

   상기 케이싱의 내부공간에 설치되는 모터;

   상기 케이싱의 내부공간에 설치되어 상기 모터의 구동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부; 및

   상기 케이싱에 설치되어 그 케이싱의 내부공간 온도에 따라 상기 모터를 온/오프시키는 보호장치;를 포함하고,

   상기 보호장치는 상기 케이싱에 결합되는 지지부재와, 상기 지지부재에 삽입되고 상기 케이싱의 내부공간 온도를 감지하는 센서부재와, 상기 지지부재의 외측면에 결합되는 커버부재로 이루어지는 밀폐형 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 커버부재는 상기 지지부재에 착탈 가능하게 결합되는 밀폐형 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 커버부재와 지지부재 중에서 어느 한 쪽은 걸림턱이 돌출 형성되는 반면 다른 한 쪽은 상기 걸림턱이 삽입되어 고정되도록 걸림홈이 형성되는 밀폐형 압축기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 지지부재는 길이방향 양단이 개구되는 반면 폭방향 양단이 상기 케이싱에 고정 결합되도록 절곡 형성되고,

   상기 커버부재는 케이싱 방향으로 눌러 상기 지지부재에 삽입되도록 상기 케이싱 방향 일측면이 개구되어 형성되는 밀폐형 압축기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 지지부재는 폭방향 양 측면 중에서 적어도 어느 한 쪽면에 걸림턱 또는 걸림홈이 형성되고,

   상기 커버부재는 상기 지지부재의 걸림턱 또는 걸림홈과 대응하도록 걸림홈 또는 걸림턱이 형성되는 밀폐형 압축기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 지지부재는 상기 케이싱 방향으로 적어도 한 개 이상의 관통구멍이 형성되고,

   상기 커버부재는 그 내측면에 돌출되어 상기 관통구멍을 통해 상기 센서부재를 눌러주는 누름돌기가 형성되는 밀폐형 압축기.
7. 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉동기기에 있어서,

   상기 압축기는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지고,

   상기 센서부재는 상기 압축기의 운전을 제어하는 기판에 전기적으로 연결되는 냉동기기.
8. 압축기, 응축기, 팽창변 그리고 증발기를 포함한 냉매압축식 냉동사이클을 갖는 냉동기기에 있어서,

   상기 압축기는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 압축기로 이루어지고,

   상기 센서부재는 상기 냉동기기의 운전을 제어하는 기판에 전기적으로 연결되는 냉동기기.

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